JP2858198B2 - 半導体製造装置用シール - Google Patents

半導体製造装置用シール

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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 FI C08L 27/18 C08L 27/18 27/20 27/20 H01L 21/3065 H01L 21/302 B

Claims (4)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【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。
  2. 【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。
  3. 【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。
  4. 【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。
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