JP2858198B2

JP2858198B2 - 半導体製造装置用シール

Info

Publication number: JP2858198B2
Application number: JP11639893A
Authority: JP
Inventors: 岩田設男
Original assignee: Mitsubishi Cable Industries Ltd
Current assignee: Mitsubishi Cable Industries Ltd
Priority date: 1993-04-19
Filing date: 1993-04-19
Publication date: 1999-02-17
Anticipated expiration: 2014-02-17
Also published as: JPH06302527A

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、半導体製造装置用シー
ルに関する。

【０００２】

【従来技術および発明が解決しようとする課題】半導体
製造装置用シールは、半導体の基板であるシリコンウエ
ハー等の表面にエッチング、あるいは、薄膜を形成させ
る等の処理をするための加工室等に用いられるシールと
して適用され、該シールには、耐熱性、低ガス透過性の
他、該シールから塵が生じないこと（低発塵性）が要求
されている。

【０００３】従来の半導体製造装置用シールに用いられ
ているエラストマーとしては、ふっ素系エラストマー、
シリコーン系エラストマーがある。ふっ素系エラストマ
ーは、通常、ポリオール架橋剤やアミン架橋剤が配合さ
れ、さらに、これらの架橋剤の他に、架橋促進のために
Ｍｇ、Ｐｂ等の重金属を含む受酸剤が配合される。ま
た、通常、圧縮永久歪み性向上のために、補強材として
カーボンブラック、酸化亜鉛等が配合されている。

【０００４】かかるシールは、シリコンウエハーへのエ
ッチング処理時等には、酸素やＣＦ₄雰囲気下等でプラ
ズマ照射されるので、換言すると、酸素やハロゲン等の
ガスが励起された状態にさらされるため、劣化しやす
く、その表面が劣化して脆くなり、該半導体製造装置用
シールが飛散し、シリコンウエハー上に付着する等、微
細な異物付着をも極端に嫌う半導体にとっては、上記シ
ールは好ましいものとはいえなかった。また、発泡ふっ
素ゴムシール用組成物として特開平４−３２３２３３が
あるが、ガス透過性が大きく、また、圧縮永久歪み特性
が劣るのため密封効果が十分でないので、真空状態下で
プラズマ照射するときには使用できなかった。また、シ
リコーンエラストマーは、ガス透過量が大きいため真空
状態下でプラズマ照射するときには使用できないという
問題があった。

【０００５】本発明の目的は、耐熱性、低ガス透過性、
及び、酸素やＣＦ₄雰囲気下等でプラズマ照射されても
安定性を有し、発塵しない半導体製造装置用シールを提
供することである。

【０００６】

【課題を解決するための手段および作用】本発明者は、
上記課題を解決すべく鋭意検討した結果、ふっ素系エラ
ストマー１００重量部に対して、シリカ１〜５０重量
部、有機過酸化物１〜１０重量部からなる組成物からな
る半導体製造装置用シールであって、かつ、該半導体製
造装置用シール１００重量部に対して、金属元素を１重
量部以下、及び、カーボンブラックを１重量部以下にせ
しめ、かつ、該半導体製造装置用シールがボイドフリー
であることを特徴とする半導体製造装置用シールによっ
て解決される。

【０００７】本発明の半導体製造装置用シールが、酸素
やＣＦ₄雰囲気下等でのプラズマ照射に対して、安定性
を有する理由についての詳細なメカニズムは不明である
が、おそらく、配合されたシリカによって、プラズマ照
射で励起された酸素やＣＦ４ガスに対して、本発明で用
いられるふっ素系エラストマーが保護されるという遮蔽
効果（分子鎖切断の阻止）と、アミン架橋や、ポリオー
ル架橋のように受酸剤として金属化合物を必要としない
有機過酸化物で架橋したことと、金属元素及びカーボン
ブラックを低減させたこととの相乗効果が有効に作用し
たためと推測される。

【０００８】次に、本発明に使用される材料について記
述する。ふっ素系エラストマーとしては、テトラフルオ
ロエチレン−パーフルオロアルキルエーテル共重合体、
ヘキサフルオロプロピレン−ビニリデンフルオライド共
重合体、ヘキサフルオロプロピレン−ビニリデンフルオ
ライド−テトラフルオロエチレン共重合体、テトラフル
オロエチレン−プロピレン共重合体等のシール材料とし
て通常用いられる公知のふっ素系エラストマーを用いる
ことができる。上記ふっ素系エラストマーは少なくとも
１種または２種以上を用いる。上記ふっ素系エラストマ
ーは、低発塵性の点から、テトラフルオロエチレン−パ
ーフルオロアルキルエーテル共重合体（アルキル基の炭
素は５個以下）、ヘキサフルオロプロピレン−ビニリデ
ンフルオライド共重合体、ヘキサフルオロプロピレン−
ビニリデンフルオライド−テトラフルオロエチレン共重
合体が好ましい。

【０００９】シリカとしては、公知の湿式シリカ、乾式
シリカのどちらも用いることができ、また、両者の併用
系でもよいが、湿式シリカは水分を含んでいるために、
乾式シリカの方が好ましく、特に、半導体製造装置の加
工室内を真空状態にして使用する半導体製造装置用シー
ルには、乾式シリカの方が好ましい。シリカの平均粒子
径は、１〜５０μｍの範囲内程度のものを用いればよい
が、好ましくは１０〜４０μｍの範囲内のものを用い
る。市販品のシリカとしては、日本アエルジル株式会社
製アエロジルＲ９７２、シオノギ製薬社製カープレクッ
スＣＳ−５等が挙げられる。シリカは、ふっ素系エラス
トマー１００重量部に対して、１〜５０重量部、好まし
くは５〜３０重量部用いる。シリカの配合量が１重量部
未満であると、エラストマーの分解が促進され発塵が生
じやすい傾向にある。また、５０重量部よりも多いと発
塵が生じやすくなる傾向にある。

【００１０】有機過酸化物としては、公知ものが使用で
き、例えば、ベンゾイルパーオキシド、１，１−ビス−
ｔ−ブチル−パーオキシ−３，３，５−トリメチルシク
ロヘキサン、１，１−ビス（ｔ−ブチルパーオキシ）シ
クロドデカン、ｎ−ブチル−４，４−ビス−ｔ−ブチル
パーオキシバレレート、ジクミルパーオキサイド、ｔ−
ブチルパーオキシベンゾエト、ジ−（ｔ−ブチル−オキ
シ）ｍ−ジ−イソプロピルベンゼン、２，５−ジメチル
−２，５−ジ−ｔ−ブチルパーオキシヘキサン、２，５
−ジメチル−２，５−ｔ−ブチルパーオキシヘキシン等
が挙げられる。有機過酸化物は、ふっ素系エラストマー
１００重量部に対して、有機過酸化物１〜１０重量部、
好ましくは１〜５重量部用いる。有機過酸化物１重量部
未満であると、十分な架橋がされず発塵が生じやすくな
る。また、１０重量部よりも多いと弾性に乏しくなるた
め、密閉性が悪くなる。

【００１１】また、本発明における半導体製造装置用シ
ールに用いる組成物には、良好な密閉性を得るために、
架橋助剤を添加することが好ましい。架橋助剤として
は、Ｎ，Ｎ´−ｍ−フェニルジマレイミド、トリアリル
シアヌレート、ジアリルフマレート、ジアリルフタレー
ト、テトラアリルオキシエタン、エチレングリコールア
クリレート、トリエチレングリコールアクリレート、ト
リエチレングリコールジメタアクリレート、テトラエチ
レングリコールジメタアクリレート、ポリエチレングリ
コールジメタアクリレート、トリメチロールプロペント
リメタアクリレート等が例示される。好ましい架橋助剤
としては、Ｎ，Ｎ´−ｍ−フェニルジマレイミド、トリ
アリルシアヌレートである。該架橋助剤の配合量は、テ
トラフルオロエチレン−パーフルオロアルキルエーテル
共重合体、ヘキサフルオロプロピレン−ビニリデンフル
オライド共重合体、ヘキサフルオロプロピレン−ビニリ
デンフルオライド−テトラフルオロエチレン共重合体の
少なくとも１種または２種以上の１００重量部に対し
て、架橋助剤０．１〜１０重量部、好ましくは０．５〜
５重量部である。

【００１２】また、本発明における半導体製造装置用シ
ールは、該半導体製造装置用シール１００重量部に対し
て、金属元素を１重量部以下、及び、カーボンブラック
を１重量部以下にせしめる必要がある。金属元素が、金
属酸化物、有機金属化合物等の状態である場合には、こ
れらの化合物中の金属元素のみの重量に換算して該金属
元素の重量を１重量部以下とする。本発明における金属
元素とは、常温、常圧で金属的性質を示す通常の金属で
ある。該半導体製造装置用シール１００重量部に対し
て、金属元素、または、カーボンブラックが１重量部よ
りも多いと発塵が生じやすくなる傾向にある。

【００１３】本発明における半導体製造装置用シール
は、ボイドフリーでなければならない。該シールにボイ
ドがあると、圧縮永久歪みが劣るため、密封性の問題が
生じ、また、ガス透過性にも問題が生じるため、真空状
態下でプラズマ照射するときには使用できないという問
題が生じる。なお、本発明における半導体製造装置用シ
ールは、切断断面を倍率１０倍の拡大手段で観察してボ
イドを検出しなければ「ボイドフリーの状態」として判
定してよい。

【００１４】本発明における半導体製造装置用シールに
用いる組成物は、圧縮成型、押出成型等の公知の方法に
より成型し、公知の方法にて架橋を施して半導体製造装
置用シールとすればよい。

【００１５】（実施例１〜３）後記表１に示す組成の半
導体製造装置用シール用組成物を１７５℃で１０分間、
圧縮成型架橋した後、オーブン室内で２００℃で４時間
の２次架橋を行ないＯリング（断面径３．５ｍｍ、Ｏリ
ングの内径２５ｍｍ）を作成した。

【００１６】

【表１】

【００１７】上記のＯリングにつき、切断断面を倍率１
０倍の拡大鏡でボイドの有無を観察した。また、該Ｏリ
ングにつきプラズマ照射試験を行い、プラズマ照射前後
のシールの重量変化量および発塵の有無を調べた。発塵
の有無は、プラズマ照射後のＯリングの表面を指先で軽
く撫ぜ、指先に付着した異物を目視による観察し、指先
に付着物が見られた場合には、発塵有、見られない場合
は、発塵無とした。なお、プラズマ照射試験は以下の条
件下で行った。プラズマ照射試験の条件プラズマ照射雰囲気：酸素プラズマまたはＣＦ４プラ
ズマ放電電力：１５０Ｗ周波数：１３．５６ＭＨｚ圧力：４０Ｐａ照射時間：３時間

【００１８】（比較例１〜３）表１で示す割合で添加す
る以外は、上記実施例と同様にしてＯリングを作製し、
実施例と同じ条件でプラズマ照射試験を行った。

【００１９】

【効果】本発明における半導体製造装置用シールは、耐
熱性、耐ガス透過性に優れている。また、酸素やＣＦ₄
雰囲気下等でプラズマ照射されても優れた安定性を有す
るので、該シールから劣化によって発生する異物が半導
体基板のシリコンウエハーに付着せず、異物付着による
不良半導体製品が激減する。また、従来、シールから発
塵が多く交換が頻繁であったシールの代わりに本発明の
半導体製造装置用シールを用いることで交換の頻度が少
なくなり、メンテナンスが軽減する。さらには、シリコ
ーンゴム系のシールでは不向きであった高真空雰囲気下
の半導体製造装置のシールとして適用することができ、
これにより、耐ガス透過性が向上すると同時にシールの
交換頻度が少なくなる。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁶ 識別記号ＦＩＣ０８Ｌ 27/18 Ｃ０８Ｌ 27/18 27/20 27/20 Ｈ０１Ｌ 21/3065 Ｈ０１Ｌ 21/302 Ｂ

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】ふっ素系エラストマー１００重量部に対
して、シリカ１〜５０重量部、有機過酸化物１〜１０重
量部からなる組成物からなる半導体製造装置用シールで
あって、かつ、該半導体製造装置用シール１００重量部
に対して、金属元素を１重量部以下、及び、カーボンブ
ラックを１重量部以下にせしめ、かつ、該半導体製造装
置用シールがボイドフリーであることを特徴とする半導
体製造装置用シール。
【請求項２】上記ふっ素系エラストマーがテトラフル
オロエチレン−パーフルオロアルキルエーテル共重合
体、ヘキサフルオロプロピレン−ビニリデンフルオライ
ド共重合体、ヘキサフルオロプロピレン−ビニリデンフ
ルオライド−テトラフルオロエチレン共重合体の少なく
とも１種または２種以上である特許請求の範囲第１項記
載の半導体製造装置用シール。
【請求項３】上記ふっ素系エラストマー１００重量部
に対して、架橋助剤を０．１〜１０重量部更に含有せし
めてなる特許請求の範囲第１項または第２項記載の半導
体製造装置用シール。
【請求項４】上記シリカが乾式シリカである特許請求
の範囲第１項乃至第３項記載の半導体製造装置用シー
ル。