JP6846983B2 - Gate seal structure for semiconductor manufacturing equipment and its manufacturing method - Google Patents
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Description
本発明は、半導体製造装置用のゲートシール構造体及びその製造方法に関するものである。 The present invention relates to a gate seal structure for a semiconductor manufacturing apparatus and a method for manufacturing the same.
半導体製造装置の多くは、真空チャンバーを備えている。この真空チャンバーには、ウエハ等の被処理物を出し入れするためのゲートが設けられている。このゲートには、ゲートを開閉するシール構造体が設けられている。このシール構造体は、例えば、環状溝が表面に形成された金属製の板状部材と、その環状溝の内部に設けられたフッ素ゴム製のシール部材とを備えている。ここで、フッ素ゴムは、耐薬品性が優れているものの、その性質に起因して、例えば、金属面に接着剤で接着することが難しい。 Many semiconductor manufacturing devices are equipped with a vacuum chamber. The vacuum chamber is provided with a gate for taking in and out an object to be processed such as a wafer. The gate is provided with a seal structure that opens and closes the gate. This seal structure includes, for example, a metal plate-shaped member having an annular groove formed on its surface, and a fluororubber seal member provided inside the annular groove. Here, although fluororubber has excellent chemical resistance, it is difficult to bond it to a metal surface with an adhesive, for example, due to its properties.
そこで、例えば、特許文献1では、接着層を、シランカップリング剤を含む加硫接着剤層と、フッ素ゴム層との二層とすることが提案されている。 Therefore, for example, Patent Document 1 proposes that the adhesive layer is composed of two layers, a vulcanized adhesive layer containing a silane coupling agent and a fluororubber layer.
ところで、従来の半導体製造装置用ゲートシール構造体において、金属製の板状部材とフッ素ゴム製のシール部材とを接着剤による加硫接着により固定した場合には、フッ素ゴムの接着性が極めて低いので、板状部材とシール部材との接着力が低く、例えば、ゲートの開閉動作によりシール部材が脱落するおそれがある。そのため、金属製の板状部材に形成された環状溝の内部に固定したフッ素ゴム製のシール部材がゲートを開閉しても脱落しない半導体製造装置用ゲートシール構造体が要望される。 By the way, in a conventional gate seal structure for a semiconductor manufacturing apparatus, when a metal plate-shaped member and a fluororubber seal member are fixed by sulfide adhesion with an adhesive, the adhesiveness of the fluororubber is extremely low. Therefore, the adhesive force between the plate-shaped member and the seal member is low, and the seal member may fall off due to, for example, the opening / closing operation of the gate. Therefore, there is a demand for a gate seal structure for a semiconductor manufacturing apparatus in which a fluororubber seal member fixed inside an annular groove formed in a metal plate-shaped member does not fall off even when the gate is opened and closed.
本発明は、かかる点に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、金属製の板状部材に形成された環状溝の内部にフッ素ゴム製のシール部材を確実に固定することにある。 The present invention has been made in view of this point, and an object of the present invention is to securely fix a fluororubber sealing member inside an annular groove formed in a metal plate-shaped member. is there.
上記目的を達成するために、本発明に係る半導体製造装置用のゲートシール構造体は、環状溝が表面に形成された金属製の板状部材と、上記環状溝の内部に設けられたフッ素ゴム製の環状のシール部材とを備えた半導体製造装置用のゲートシール構造体であって、上記環状溝の内面の少なくとも一部には、粗さ曲線要素の平均粗さRcが50μm〜500μmであり、且つ粗さ曲線のスキューネスRskが−3〜0.5である粗面部が設けられ、上記シール部材は、上記環状溝の上記粗面部に接合され、上記環状溝の内面のうち、底面、及び該底面に対して傾斜した両側面には、上記粗面部が設けられていることを特徴とする。 In order to achieve the above object, the gate seal structure for the semiconductor manufacturing apparatus according to the present invention includes a metal plate-like member having an annular groove formed on the surface and a fluororubber provided inside the annular groove. A gate seal structure for a semiconductor manufacturing apparatus provided with an annular seal member made of the same material, wherein the average roughness Rc of a roughness curve element is 50 μm to 500 μm on at least a part of the inner surface of the annular groove. A rough surface portion having a roughness curve with a skewness Rsk of -3 to 0.5 is provided, and the sealing member is joined to the rough surface portion of the annular groove, and the bottom surface and the inner surface of the annular groove are joined to the rough surface portion. The rough surface portions are provided on both side surfaces inclined with respect to the bottom surface .
また、本発明に係る半導体製造装置用のゲートシール構造体は、環状溝が表面に形成された金属製の板状部材と、上記環状溝の内部に設けられたフッ素ゴム製の環状のシール部材とを備えた半導体製造装置用のゲートシール構造体であって、上記環状溝の内面の少なくとも一部には、粗さ曲線要素の平均粗さRcが50μm〜500μmであり、且つ粗さ曲線のスキューネスRskが−3〜0.5である粗面部が設けられ、上記シール部材は、上記環状溝の上記粗面部に接合され、上記環状溝の内面のうち、底面に対して傾斜した両側面には、上記粗面部が設けられ、該底面の少なくとも一部には、非粗面部が設けられていることを特徴とする。Further, the gate seal structure for the semiconductor manufacturing apparatus according to the present invention includes a metal plate-shaped member having an annular groove formed on its surface and an annular seal member made of fluororubber provided inside the annular groove. A gate seal structure for a semiconductor manufacturing apparatus comprising the above, wherein the average roughness Rc of the roughness curve element is 50 μm to 500 μm on at least a part of the inner surface of the annular groove, and the roughness curve has a roughness curve. A rough surface portion having a skewness Rsk of -3 to 0.5 is provided, and the sealing member is joined to the rough surface portion of the annular groove, and on both side surfaces of the inner surface of the annular groove inclined with respect to the bottom surface. Is characterized in that the rough surface portion is provided, and a non-rough surface portion is provided on at least a part of the bottom surface.
上記の構成によれば、金属製の板状部材の表面における環状溝の内面の少なくとも一部には、所定の粗さを有する粗面部が設けられている。ここで、所定の粗さを有する粗面部は、粗さ曲線要素の平均粗さRcが50μm〜500μm(好ましくは80μm〜400μm、より好ましくは100μm〜300μm)であり、且つ歪度を意味する粗さ曲線のスキューネスRskが−3〜0.5(好ましくは−1.5〜0.4、より好ましくは−1.0〜0.3)であるので、環状溝の内面の粗面部とシール部材とが深く嵌め合った状態で接合され、環状溝の内面の粗面部とシール部材とを確実に固定することができる。したがって、金属製の板状部材に形成された環状溝の内部にフッ素ゴム製のシール部材を確実に固定することができる。ここで、Rcが50μmよりも小さい場合には、環状溝の内面の粗面部とシール部材との嵌め合いが浅くなるので、環状溝の内面の粗面部とシール部材とを嵌め合わせるアンカー効果が不十分になる。また、Rcが500μmよりも大きい場合には、環状溝の内面の粗面部の凹部分にシール部材を完全に充填することが困難になり、環状溝の内面の粗面部とシール部材との嵌め合いが浅くなるので、環状溝の内面の粗面部とシール部材とを嵌め合わせるアンカー効果が不十分になる。また、Rskが−3よりも小さい場合には、環状溝の内面の粗面部の凹部分にシール部材を完全に充填することが困難になり、環状溝の内面の粗面部とシール部材との嵌め合いが浅くなるので、環状溝の内面の粗面部とシール部材とを嵌め合わせるアンカー効果が不十分になる。また、Rskが0.5よりも大きい場合には、環状溝の内面の粗面部からシール部材が抜け易くなるので、環状溝の内面の粗面部とシール部材とを嵌め合わせるアンカー効果が不十分になる。 According to the above configuration, at least a part of the inner surface of the annular groove on the surface of the metal plate-shaped member is provided with a rough surface portion having a predetermined roughness. Here, in the rough surface portion having a predetermined roughness, the average roughness Rc of the roughness curve element is 50 μm to 500 μm (preferably 80 μm to 400 μm, more preferably 100 μm to 300 μm), and the roughness means the skewness. Since the skewness Rsk of the curve is -3 to 0.5 (preferably -1.5 to 0.4, more preferably -1.0 to 0.3), the rough surface portion of the inner surface of the annular groove and the sealing member Is joined in a deeply fitted state, and the rough surface portion of the inner surface of the annular groove and the seal member can be reliably fixed. Therefore, the fluororubber sealing member can be reliably fixed inside the annular groove formed in the metal plate-shaped member. Here, when Rc is smaller than 50 μm, the fitting of the rough surface portion of the inner surface of the annular groove and the seal member becomes shallow, so that the anchor effect of fitting the rough surface portion of the inner surface of the annular groove and the seal member is ineffective. Will be enough. Further, when Rc is larger than 500 μm, it becomes difficult to completely fill the concave portion of the rough surface portion of the inner surface of the annular groove with the seal member, and the rough surface portion of the inner surface of the annular groove and the seal member are fitted together. Is shallow, so that the anchor effect of fitting the rough surface portion of the inner surface of the annular groove and the sealing member is insufficient. Further, when Rsk is smaller than -3, it becomes difficult to completely fill the concave portion of the rough surface portion of the inner surface of the annular groove with the seal member, and the rough surface portion of the inner surface of the annular groove and the seal member are fitted. Since the fitting becomes shallow, the anchor effect of fitting the rough surface portion of the inner surface of the annular groove and the sealing member becomes insufficient. Further, when Rsk is larger than 0.5, the seal member is easily removed from the rough surface portion of the inner surface of the annular groove, so that the anchor effect of fitting the rough surface portion of the inner surface of the annular groove and the seal member is insufficient. Become.
また、粗面部の尖度を意味する粗さの曲線のクルトシス(Rku)は1.5〜5.0が好ましく、2.0〜4.0がより好ましい。ここで、Rkuが1.5以上の場合には、環状溝の内面の粗面部からシール部材が抜け難くなる。また、Rkuが5.0以下の場合には、環状溝の内面の粗面部における凸部分の頂点を起点とした応力集中が生じ難くなるので、粗面部とシール部材との間の剥離強さが安定する。さらに、粗面部の粗さ曲線要素の平均長さ(Rsm)は、10μm〜100μmであることが好ましく、20μm〜70μmであることがより好ましい。ここで、Rsmが10μm〜100μmである場合には、粗面部とシール部材との固定界面内での剥離強さが安定する。 Further, the Kurtosis (Rku) of the roughness curve, which means the sharpness of the rough surface portion, is preferably 1.5 to 5.0, more preferably 2.0 to 4.0. Here, when Rku is 1.5 or more, it becomes difficult for the seal member to come off from the rough surface portion of the inner surface of the annular groove. Further, when Rku is 5.0 or less, stress concentration is less likely to occur starting from the apex of the convex portion on the rough surface portion of the inner surface of the annular groove, so that the peel strength between the rough surface portion and the sealing member becomes high. Stabilize. Further, the average length (Rsm) of the roughness curve element of the rough surface portion is preferably 10 μm to 100 μm, and more preferably 20 μm to 70 μm. Here, when Rsm is 10 μm to 100 μm, the peel strength in the fixed interface between the rough surface portion and the sealing member is stable.
JIS K6256−2による上記環状溝の上記粗面部と上記シール部材との剥離強さは、上記シール部材の材料破壊強度よりも高くなっていてもよい。 The peel strength between the rough surface portion of the annular groove and the sealing member according to JIS K6256-2 may be higher than the material breaking strength of the sealing member.
上記の構成によれば、環状溝の内面の粗面部とシール部材との剥離状態がシール部材の破壊となっているので、環状溝の内面の粗面部に対してシール部材を板状部材の厚さ方向に引き剥がそうとしても、環状溝の内面の粗面部とシール部材とが剥離する前に、シール部材の少なくとも一部が破壊されることになる。これにより、環状溝の内面の粗面部と、フッ素ゴム製のシール部材との間の剥離が抑制されるので、金属製の板状部材に形成された環状溝の内部にフッ素ゴム製のシール部材を確実に固定することができる。 According to the above configuration, the peeled state between the rough surface portion of the inner surface of the annular groove and the seal member is the destruction of the seal member. Even if the peeling is attempted in the longitudinal direction, at least a part of the sealing member is destroyed before the rough surface portion of the inner surface of the annular groove and the sealing member are peeled off. As a result, peeling between the rough surface portion of the inner surface of the annular groove and the seal member made of fluororubber is suppressed, so that the seal member made of fluororubber is inside the annular groove formed in the metal plate-shaped member. Can be securely fixed .
上記環状溝の両側面の底面側には、非粗面部が設けられていてもよい。 On the bottom side of both side surfaces of the upper Symbol annular groove may be non-rough surface portion is provided.
なお、上記の構成の半導体製造装置用のゲートシール構造体は、真空外覆法によるヘリウムリーク試験(JIS Z2331)での透過量が例えば、1.0×10−7Pa・m3/s〜1.0×10−5Pa・m3/s程度であるので、接着剤を用いたゲートシール構造体と同程度のシール性を有している。 Contact name gate seal structure for a semiconductor manufacturing device configured as above, the amount of transmission of helium leak testing by vacuum outside covering method (JIS Z2331) is, for example, 1.0 × 10 -7 Pa · m 3 / s Since it is about 1.0 × 10 -5 Pa · m 3 / s, it has the same level of sealing property as the gate seal structure using an adhesive.
また、上記の構成の半導体製造装置用のゲートシール構造体は、以下の製造方法により製造することができる。 Further, the gate seal structure for the semiconductor manufacturing apparatus having the above configuration can be manufactured by the following manufacturing method.
本発明に係る半導体製造装置用のゲートシール構造体の製造方法であって、環状溝が表面に形成された金属板の該環状溝の内面の少なくとも一部にレーザー光を照射することにより、粗さ曲線要素の平均粗さRcが50μm〜500μmであり、且つ粗さ曲線のスキューネスRskが−3〜0.5である粗面部を形成して、板状部材を作製する板状部材作製工程と、成形用組成物として含フッ素エラストマー組成物を調製する成形用組成物調製工程と、上記板状部材の環状溝の内部に上記成形用組成物を配置した後に、該成形用組成物を上記板状部材と成形型との間で加熱及び加圧することにより、上記板状部材の環状溝の内部にシール部材を形成する成形工程とを備え、上記環状溝の内面は、底面と、底面に対して傾斜した両側面とを有していることを特徴とする。 A method for manufacturing a gate seal structure for a semiconductor manufacturing apparatus according to the present invention, in which at least a part of the inner surface of the annular groove of a metal plate having an annular groove formed on the surface is irradiated with laser light to be roughened. A plate-shaped member manufacturing step of forming a rough surface portion in which the average roughness Rc of the edge curve element is 50 μm to 500 μm and the skewness Rsk of the roughness curve is -3 to 0.5 to manufacture a plate-shaped member. After the molding composition preparation step of preparing the fluoroelastomer composition as the molding composition and the molding composition inside the annular groove of the plate-shaped member, the molding composition is applied to the plate. A molding step of forming a seal member inside the annular groove of the plate-shaped member by heating and pressurizing between the shaped member and the molding die is provided , and the inner surface of the annular groove is formed on the bottom surface and the bottom surface. have a sloped sides Te characterized Rukoto.
上記成形工程の後に、上記シール部材を再加熱する再加熱工程を備えてもよい。 After the molding step, a reheating step of reheating the sealing member may be provided .
本発明によれば、金属製の板状部材の環状溝の内面の少なくとも一部には、粗さ曲線要素の平均粗さRcが50μm〜500μmであり、且つ粗さ曲線のスキューネスRskが−3〜0.5である粗面部が設けられ、その粗面部にシール部材が接合されているので、金属製の板状部材に形成された環状溝の内部にフッ素ゴム製のシール部材を確実に固定することができる。 According to the present invention, the average roughness Rc of the roughness curve element is 50 μm to 500 μm and the skewness Rsk of the roughness curve is -3 on at least a part of the inner surface of the annular groove of the metal plate-shaped member. Since a rough surface portion having a roughness of ~ 0.5 is provided and a seal member is joined to the rough surface portion, the fluororubber seal member is securely fixed inside the annular groove formed in the metal plate-shaped member. can do.
以下、本発明の実施形態を図面に基づいて詳細に説明する。なお、本発明は、以下の各実施形態に限定されるものではない。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. The present invention is not limited to the following embodiments.
《第1の実施形態》
図1〜図11は、本発明に係る半導体製造装置用のゲートシール構造体の第1の実施形態を示している。ここで、図1は、本実施形態の半導体製造装置用のゲートシール構造体20の平面図である、また、図2は、図1中のII−II線に沿ったゲートシール構造体20の断面図である。また、図3〜図6は、ゲートシール構造体20の第1〜第4の変形例を構成する板状部材10bの断面図である。
<< First Embodiment >>
1 to 11 show a first embodiment of a gate seal structure for a semiconductor manufacturing apparatus according to the present invention. Here, FIG. 1 is a plan view of the
ゲートシール構造体20は、図1及び図2に示すように、略矩形状の板状部材10aと、板状部材10aの表面の後述する環状溝5の内部に設けられたシール部材15(図1中のドット部参照)とを備えている。
As shown in FIGS. 1 and 2, the
板状部材10aの各角部には、図1に示すように、R加工が施されている。また、板状部材10aの一方の表面には、図1及び図2に示すように、その周囲に沿って環状溝5が枠状に形成されている。ここで、板状部材10aは、例えば、アルミニウム、アルミニウム合金、ステンレス等の金属により構成されている。
As shown in FIG. 1, each corner of the plate-shaped
環状溝5の内面の少なくとも一部には、図2に示すように、粗さ曲線要素の平均粗さRcが50μm〜500μmであり、且つ粗さ曲線のスキューネスRskが−3〜0.5である粗面部Rが設けられている。ここで、粗面部Rは、後述する図7に示すように、板状部材10aとなる金属板10の環状溝5の内面にレーザー光Lを照射することにより、形成することができる。なお、本実施形態では、図2に示すように、環状溝5の底面5a全体に粗面部Rが設けられた構成を例示したが、粗面部Rは、例えば、環状溝5の幅方向及び/又は周方向の一部等の環状溝5の底面5aの一部に設けられていてもよい。また、本実施形態では、環状溝5の側面5bが直立した板状部材10aを例示したが、板状部材10aは、図3〜図6に示すように、環状溝5の側面5bが傾斜した板状部材10bであってもよい。ここで、図3の板状部材10bでは、環状溝5の底面5a全体及び側面5b全体に粗面部Rが設けられている。また、図4の板状部材10bでは、環状溝5の側面5b全体に粗面部Rが設けられている。また、図5の板状部材10bでは、環状溝5の底面5aの中央部及び側面5bの上部に粗面部Rが設けられている。また、図6の板状部材10bでは、環状溝5の底面5a全体及び側面5bの上部に粗面部Rが設けられている。このように、板状部材10bによれば、例えば、環状溝5の側面5bに粗面化するためのレーザー光が照射し易くなるので、環状溝5の底面5aだけでなく側面5bも容易に粗面化することができ、所望の効果が得られる範囲であれば、粗面部Rを設ける面積を減じることができる。
As shown in FIG. 2, the average roughness Rc of the roughness curve elements is 50 μm to 500 μm, and the skewness Rsk of the roughness curve is -3 to 0.5 on at least a part of the inner surface of the
シール部材15は、図1に示すように、環状(枠状)に設けられ、例えば、含フッ素エラストマー組成物を加硫したフッ素ゴムにより構成されている。ここで、シール部材15の下部は、板状部材10aの環状溝5の内面に設けられた粗面部Rに接合されている。
As shown in FIG. 1, the sealing
上記含フッ素エラストマー組成物を構成する含フッ素エラストマーとしては、公知のものを用いることができるが、ヘキサフルオロプロピレン−ビニリデンフルオリド共重合体、ヘキサフルオロプロピレン−ビニリデンフルオリド−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−パーフルオロアルキルエーテル共重合体が好適であり、ヘキサフルオロプロピレン−ビニリデンフルオリド−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−パーフルオロアルキルエーテル共重合体が特に好適である。 As the fluorine-containing elastomer constituting the above-mentioned fluorine-containing elastomer composition, known ones can be used, but a hexafluoropropylene-vinylidene fluoride copolymer and a hexafluoropropylene-vinylidene fluoride-tetrafluoroethylene copolymer can be used. , Tetrafluoroethylene-perfluoroalkyl ether copolymer is preferable, and hexafluoropropylene-vinylidene fluoride-tetrafluoroethylene copolymer and tetrafluoroethylene-perfluoroalkyl ether copolymer are particularly suitable.
上記含フッ素エラストマー組成物は、含フッ素エラストマーを加硫するための加硫剤(架橋剤)を含んでいる。ここで、加硫剤としては、使用する含フッ素エラストマーに対応して、例えば、ポリオール加硫剤や有機過酸化物加硫剤等を適宜選択して用いることができる。 The fluorine-containing elastomer composition contains a vulcanizing agent (crosslinking agent) for vulcanizing the fluorine-containing elastomer. Here, as the vulcanizing agent, for example, a polyol vulcanizing agent, an organic peroxide vulcanizing agent, or the like can be appropriately selected and used according to the fluorine-containing elastomer used.
上記含フッ素エラストマー組成物は、架橋助剤を含んでもよい。ここで、架橋助剤としては、キノンジオキシム系(p−キノンジオキシム等)、メタアクリレート系(トリエチレングリコールジメタアクリレート、メチルメタアクリレート、トリメチロールプロパントリメタクリレート等)、アリル系(ジアリルフタレート、トリアリルシアヌレート、トリアリルイソシアヌレート、トリアリルトリメリテート等)、マレイミド系(マレイミド、フェニルマレイミド、N,N´−m−フェニレンビスマレイミド等)、無水マレイン酸、ジビニルベンゼン、ビニルトルエン、1,2-ポリブタジエン等の多官能不飽和化合物等から選ばれ、1種又は2種以上を組み合わせて用いることができる。 The fluorine-containing elastomer composition may contain a cross-linking aid. Here, as the cross-linking aid, quinone-dioxime-based (p-quinone-dioxime, etc.), methacrylate-based (triethylene glycol dimethacrylate, methyl methacrylate, trimethylpropantrimethacrylate, etc.), allyl-based (diallyl phthalate, etc.) , Triallyl cyanurate, triallyl isocyanurate, triallyl trimellitate, etc.), maleimide-based (maleimide, phenylmaleimide, N, N'-m-phenylene bismaleimide, etc.), maleic anhydride, divinylbenzene, vinyltoluene, etc. It is selected from polyfunctional unsaturated compounds such as 1,2-polybutadiene, and can be used alone or in combination of two or more.
上記含フッ素エラストマー組成物は、充填剤を含んでもよい。ここで、充填剤としては、カーボンブラック、硫酸バリウム、シリカ、酸化アルミニウム、ケイ酸アルミニウム、二酸化チタン等を用いることができ、耐酸素プラズマ性から硫酸バリウム、シリカ、酸化アルミニウム、ケイ酸アルミニウム、二酸化チタン等を用いることができる。これらの充填剤は、併用されていてもよい。これらの充填剤の中では、硫酸バリウム、シリカが好ましく、シリカがより好ましい。ここで、シリカの中では、乾式シリカや湿式シリカ等の合成非晶質シリカが好ましく、親水性乾式シリカや疎水性乾式シリカ等の乾式シリカがより好ましく、疎水性乾式シリカがさらに好ましい。 The fluorine-containing elastomer composition may contain a filler. Here, as the filler, carbon black, barium sulfate, silica, aluminum oxide, aluminum silicate, titanium dioxide and the like can be used, and barium sulfate, silica, aluminum oxide, aluminum silicate and titanium dioxide can be used due to oxygen plasma resistance. Titanium or the like can be used. These fillers may be used in combination. Among these fillers, barium sulfate and silica are preferable, and silica is more preferable. Here, among the silica, synthetic amorphous silica such as dry silica and wet silica is preferable, dry silica such as hydrophilic dry silica and hydrophobic dry silica is more preferable, and hydrophobic dry silica is further preferable.
上記含フッ素エラストマー組成物には、その他、安定剤、可塑剤、潤滑剤、加工助剤等が添加されていてもよい。 In addition, a stabilizer, a plasticizer, a lubricant, a processing aid, and the like may be added to the fluorine-containing elastomer composition.
以下に、上記含フッ素エラストマー組成物の具体的な配合例を示す。 Below, a specific compounding example of the said fluorine-containing elastomer composition is shown.
〜ポリオール加硫系〜
含フッ素エラストマー組成物は、ポリオール加硫可能な含フッ素エラストマー(例えば、ポリオール加硫可能なヘキサフルオロプロピレン−ビニリデンフルオリド共重合体及び/又はポリオール加硫可能なヘキサフルオロプロピレン−ビニリデンフルオリド−テトラフルオロエチレン共重合体)100重量部に対して、硫酸バリウム30重量部〜100重量部を配合してなる組成物が好適であり、ポリオール加硫可能な含フッ素エラストマー100重量部に対して、硫酸バリウム30重量部〜100重量部及びテトラフルオロエチレン樹脂0.5重量部〜30重量部を配合してなる組成物がさらに好適である。ここで、テトラフルオロエチレン樹脂の配合量は、0.5重量部未満であると、耐酸素プラズマ性の改善効果が少なく、30重量部を超えると、引張強さ、伸び等の機械的特性が低下する傾向にある。したがって、テトラフルオロエチレン樹脂のより好ましい配合量は、1重量部〜20重量部である。また、ポリオール加硫剤としては、公知のものを用いることができ、例えば、ビスフェノールAFが用いられる。なお、ポリオール加硫剤は、ポリオール加硫可能な含フッ素エラストマー100重量部に対して、好ましくは0.5重量部〜5重量部、より好ましくは1重量部〜2重量部配合すればよい。また、促進剤、受酸剤としては、4級ホスホニウム塩、4級アンモニウム塩、水酸化カルシウム、酸化マグネシウム等が用いられる。
~ Polyol vulcanization system ~
The fluoroelastomer composition comprises a polyol vulcanizable fluoroelastomer (eg, a polyol vulcanizable hexafluoropropylene-vinylidene fluoride copolymer and / or a polyol vulcanizable hexafluoropropylene-vinylidene fluoride-tetra). A composition obtained by blending 30 parts by weight to 100 parts by weight of barium sulfate with respect to 100 parts by weight of the fluoroethylene copolymer) is suitable, and sulfuric acid is suitable for 100 parts by weight of a fluoroelastomer capable of vulcanizing a polyol. A composition containing 30 parts by weight to 100 parts by weight of vulcanization and 0.5 parts by weight to 30 parts by weight of the tetrafluoroethylene resin is more preferable. Here, when the blending amount of the tetrafluoroethylene resin is less than 0.5 parts by weight, the effect of improving the oxygen plasma resistance is small, and when it exceeds 30 parts by weight, mechanical properties such as tensile strength and elongation are exhibited. It tends to decrease. Therefore, a more preferable blending amount of the tetrafluoroethylene resin is 1 part by weight to 20 parts by weight. Further, as the polyol vulcanizing agent, known ones can be used, and for example, bisphenol AF is used. The polyol vulcanizing agent may be preferably blended in an amount of 0.5 parts by weight to 5 parts by weight, more preferably 1 part by weight to 2 parts by weight, based on 100 parts by weight of the fluoroelastomer capable of vulcanizing the polyol. Further, as the accelerator and the acid receiving agent, a quaternary phosphonium salt, a quaternary ammonium salt, calcium hydroxide, magnesium oxide and the like are used.
上記含フッ素エラストマー組成物には、充填剤が配合されていてもよく、その充填剤としては、カーボンブラック、シリカ、酸化チタン、酸化鉛、酸化亜鉛、酸化マグネシウム、珪藻土、アルミナ、酸化カルシウム、酸化鉄、酸化スズ、酸化アンチモン、フェライト類等の酸化物、水酸化マグネシウム、水酸化アルミニウム、水酸化カルシウム等の水酸化物、塩基性炭酸マグネシウム、炭酸カルシウム、炭酸バリウム、炭酸マグネシウム、炭酸亜鉛、ドーソナイト、ハイドロタルサイト等の炭酸塩、硫酸バリウム、硫酸カルシウム等の硫酸塩、ケイ酸アルミニウム(クレー、カリオナイト、パイロフィライト)、ケイ酸マグネシウム(タルク)、ケイ酸カルシウム(ウォラストナイト、ゾノトライト)、クレー、モンモリロナイト、ベントナイト、活性白土、マイカ等のケイ酸塩、窒化アルミニウム、窒化ホウ素、窒化ケイ素等の窒化物が挙げられる。これらの充填剤は、1種または2種以上を組み合わせて用いることができる。 The fluorine-containing elastomer composition may contain a filler, and the filler includes carbon black, silica, titanium oxide, lead oxide, zinc oxide, magnesium oxide, diatomaceous earth, alumina, calcium oxide, and oxidation. Oxides such as iron, tin oxide, antimony oxide, ferrites, hydroxides such as magnesium hydroxide, aluminum hydroxide, calcium hydroxide, basic magnesium carbonate, calcium carbonate, barium carbonate, magnesium carbonate, zinc carbonate, dosonite , Carbonate such as hydrotalcite, barium sulfate, sulfate such as calcium sulfate, aluminum silicate (clay, carionite, pyrophyllite), magnesium silicate (talc), calcium silicate (wollastonite, zonotrite), Examples thereof include silicates such as clay, montmorillonite, bentonite, active white clay and mica, and nitrides such as aluminum nitride, boron nitride and silicon nitride. These fillers can be used alone or in combination of two or more.
〜過酸化物加硫系〜
上記含フッ素エラストマー組成物は、過酸化物加硫可能な含フッ素エラストマーに有機過酸化物等の過酸化物加硫剤を配合してなる組成物が好適である。ここで、有機過酸化物加硫剤としては、一般的にエラストマーの加硫剤として用いられるものであれば、特に制限なく用いることができ、例えば、ジ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、ジクミルパーオキシド、t−ブチルパーオキシベンゾエート、1,3−ビス(t−ブチルパーオキシイソプロピル)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−ジ(t−ブチルパーオキシ)ヘキシン−3等が挙げられ、これらより1種または2種以上を選択して用いることができる。
~ Peroxide vulcanization system ~
The fluorine-containing elastomer composition is preferably a composition obtained by blending a peroxide vulcanizing agent such as an organic peroxide with a fluorine-containing elastomer capable of peroxide vulcanization. Here, the organic peroxide sulfide can be used without particular limitation as long as it is generally used as an elastomer sulfide, and for example, dibenzoylperoxide, 1,1-bis (1-bis) ( t-Butylperoxy) -3,3,5-trimethylcyclohexane, 1,1-bis (t-butylperoxy) cyclododecane, n-butyl-4,4-bis (t-butylperoxy) valerate, dich Milperoxide, t-butylperoxybenzoate, 1,3-bis (t-butylperoxyisopropyl) benzene, 2,5-dimethyl-2,5-di (t-butylperoxy) hexane, 2,5- Examples thereof include dimethyl-2,5-di (t-butylperoxy) hexin-3, and one or more of these can be selected and used.
上記有機過酸化物加硫剤の配合量は、過酸化物架橋可能な含フッ素エラストマー100重量部に対して、好ましくは0.5重量部〜10重量部、より好ましくは1重量部〜5重量部、さらに好ましくは1.5重量部〜3重量部である。ここで、有機過酸化物加硫剤の配合量が0.5重量部以上であると、含フッ素エラストマー組成物を加硫してなるゴム部材の圧縮永久ひずみの点で好適であり、有機過酸化物加硫剤の配合量が10重量部以下であると含フッ素エラストマー組成物の成形加工性の点で好適である。 The blending amount of the organic peroxide vulcanizing agent is preferably 0.5 parts by weight to 10 parts by weight, more preferably 1 part by weight to 5 parts by weight, based on 100 parts by weight of the fluoroelastomer that can be crosslinked with peroxide. Parts, more preferably 1.5 parts by weight to 3 parts by weight. Here, when the blending amount of the organic peroxide vulcanizing agent is 0.5 parts by weight or more, it is preferable in terms of the compression set of the rubber member obtained by vulcanizing the fluoroelastomer composition, and the organic peroxide is preferable. When the blending amount of the oxide vulcanizer is 10 parts by weight or less, it is preferable from the viewpoint of molding processability of the fluoroelastomer composition.
上記含フッ素エラストマー組成物には、上記有機過酸化物加硫剤に加えて架橋助剤を含有させることができる。ここで、架橋助剤としては、一般的にエラストマーの架橋助剤として用いられるものであれば、特に制限なく用いることができ、例えば、キノンジオキシム系(p−キノンジオキシム等)、メタクリレート系(トリエチレングリコールジメタクリレート、メチルメタクリレート、トリメチロールプロパントリメタクリレート等)、アリル系(ジアリルフタレート、トリアリルシアヌレート、トリアリルイソシアヌレート、トリアリルトリメリテート等)、マレイミド系(マレイミド、フェニルマレイミド、N,N’−m−フェニレンビスマレイミド等)、無水マレイン酸、ジビニルベンゼン、ビニルトルエン又は1,2−ポリブタジエン等の複数の炭素−炭素不飽和基を有するモノマー(多官能モノマー)が挙げられ、これらより1種または2種以上を選択して用いることができ、好ましくはトリアリルイソシアヌレートを用いることができる。 The fluorine-containing elastomer composition may contain a cross-linking aid in addition to the organic peroxide vulcanizing agent. Here, the cross-linking aid can be used without particular limitation as long as it is generally used as a cross-linking aid for an elastomer. (Triethylene glycol dimethacrylate, methyl methacrylate, trimethylpropantrimethacrylate, etc.), allyl type (diallyl phthalate, triallyl cyanurate, triallyl isocyanurate, triallyl trimerite, etc.), maleimide type (maleimide, phenylmaleimide, etc.) N, N'-m-phenylene bismaleimide, etc.), maleic anhydride, divinylbenzene, vinyltoluene, 1,2-polybutadiene, and other monomers having a plurality of carbon-carbon unsaturated groups (polyfunctional monomer). One or more of these can be selected and used, and triallyl isocyanurate can be preferably used.
上記架橋助剤の含有量は、過酸化物架橋可能な含フッ素エラストマー100重量部に対して、好ましくは1重量部〜10重量部、より好ましくは2重量部〜6重量部、さらに好ましくは2.5重量部〜4重量部である。ここで、架橋助剤の含有量が1重量部以上であると、含フッ素エラストマー組成物を加硫してなるゴム部材の圧縮永久ひずみ特性の点で好ましい。また、架橋助剤の含有量が10重量部以下であると、本発明の含フッ素エラストマー組成物の成形加工性の点で好ましい。 The content of the cross-linking aid is preferably 1 part by weight to 10 parts by weight, more preferably 2 parts by weight to 6 parts by weight, still more preferably 2 parts by weight, based on 100 parts by weight of the fluoroelastomer that can be crosslinked with a peroxide. .5 to 4 parts by weight. Here, when the content of the cross-linking aid is 1 part by weight or more, it is preferable from the viewpoint of the compression set characteristics of the rubber member obtained by vulcanizing the fluorine-containing elastomer composition. Further, when the content of the cross-linking aid is 10 parts by weight or less, it is preferable from the viewpoint of molding processability of the fluorine-containing elastomer composition of the present invention.
上記含フッ素エラストマー組成物には、さらに充填剤を含有させることができる。なお、充填剤は、エラストマー組成物において、エラストマーの補強、増量、加工性の改善等の目的で使用される。 The fluorine-containing elastomer composition may further contain a filler. The filler is used in the elastomer composition for the purpose of reinforcing the elastomer, increasing the amount of the elastomer, improving the workability, and the like.
上記充填剤としては、例えば、ポリアクリロニトリル、ナイロン、ポリエステル等の合成繊維、木粉、パルプ、コルク粉、ポリスチレンラテックス、尿素−ホルムアルデヒド粒子、ポリエチレン−パウダー等の合成樹脂、ポリテトラフルオロエチレン、テトラフルオロエチレン・パーフルオロアルキルビニルエーテル共重合体、テトラフルオロエチレン・ヘキサフルオロプロピレン共重合体、ポリクロロトリフルオロエチレン、ポリビニリデンフルオリド、ポリビニルフルオリド等のフッ素樹脂パウダー等の有機充填剤、カーボンブラック、ホワイトカーボン、ケイ酸、珪藻土、焼成珪藻土、珪石、珪砂、クリストバライト等のケイ酸、ケイ酸カルシウム、ケイ酸マグネシウム、ケイ酸アルミニウム、カオリナイト、カオリンクレー(カオリナイト、石英)、焼成クレー(メタカオリン)、タルク、白雲母、絹雲母、ウォラストナイト、蛇紋石、パイロフィライト等のケイ酸塩類、酸化アルミニウム、酸化チタン、酸化マグネシウム、酸化亜鉛等の金属酸化物、硫酸バリウム、硫酸カルシウム等の硫酸塩類、炭酸カルシウム、炭酸マグネシウム、炭酸バリウム、ドロマイト等の炭酸塩類等の無機充填剤が挙げられる。これらの中でも、カーボンブラック、グラファイト、ケイ酸、酸化アルミニウム、酸化チタン、酸化マグネシウム、酸化亜鉛、ケイ酸カルシウム、ケイ酸マグネシウム、ケイ酸アルミニウム、硫酸バリウム、硫酸カルシウム、炭酸カルシウム、炭酸マグネシウム、炭酸バリウム等の無機充填剤、フッ素樹脂パウダーが好ましく用いられ、より好ましくはケイ酸が用いられる。なお、含フッ素エラストマー組成物には、これら充填剤より1種または2種以上を選択して用いることができる。 Examples of the filler include synthetic fibers such as polyacrylonitrile, nylon and polyester, wood flour, pulp, cork powder, polystyrene latex, urea-formaldehyde particles, synthetic resins such as polyethylene-powder, polytetrafluoroethylene and tetrafluoro. Organic fillers such as ethylene / perfluoroalkyl vinyl ether copolymers, tetrafluoroethylene / hexafluoropropylene copolymers, polychlorotrifluoroethylene, polyvinylidene fluoride, polyvinyl fluoride and other fluororesin powders, carbon black, white Silicic acid such as carbon, silicic acid, diatomaceous soil, calcined diatomaceous soil, siliceous stone, silica sand, Christovalite, calcium silicate, magnesium silicate, aluminum silicate, kaolinite, kaolin clay (kaolinite, quartz), calcined clay (methacaolin), Silicates such as talc, white mica, silk mica, wollastonite, serpentine, pyrophyllite, metal oxides such as aluminum oxide, titanium oxide, magnesium oxide, zinc oxide, sulfates such as barium sulfate and calcium sulfate. , Inorganic fillers such as carbonates such as calcium carbonate, magnesium carbonate, barium carbonate, and dolomite. Among these, carbon black, graphite, silicic acid, aluminum oxide, titanium oxide, magnesium oxide, zinc oxide, calcium silicate, magnesium silicate, aluminum silicate, barium sulfate, calcium sulfate, calcium carbonate, magnesium carbonate, barium carbonate Inorganic fillers such as, and fluororesin powder are preferably used, and silicic acid is more preferably used. For the fluorine-containing elastomer composition, one kind or two or more kinds can be selected and used from these fillers.
上記ケイ酸としては、一般的にエラストマーの充填剤として用いられるものであれば、特に制限なく、1種または2種以上を選択して用いることができる。 As the silicic acid, one type or two or more types can be selected and used without particular limitation as long as it is generally used as a filler for an elastomer.
上記ケイ酸のSiO2純度は、特に限定されないが、99%以上であることが好ましい。ここで、含フッ素エラストマー組成物に、SiO2純度が99%以上であるケイ酸を含有させた場合、これを加硫してなるシール部材を半導体やフラットパネルディスプレイの製造に用いると、ゴム成分の不純物成分(重金属、ヒ素、マグネシウム、カルシウム、ナトリウム等)に起因するメタルコンタミが極めて生じ難くなる。 The SiO 2 purity of the silicic acid is not particularly limited, but is preferably 99% or more. Here, when the fluorine-containing elastomer composition contains silicic acid having a SiO 2 purity of 99% or more, if a sealing member obtained by vulcanizing this is used for manufacturing a semiconductor or a flat panel display, a rubber component is used. Metal contamination due to impurity components (heavy metals, arsenic, magnesium, calcium, sodium, etc.) is extremely unlikely to occur.
上記ケイ酸としては、乾式シリカや湿式シリカ等の合成非晶質シリカが好ましく、親水性乾式シリカや疎水性乾式シリカ等の乾式シリカがより好ましく、疎水性乾式シリカがさらに好ましい。また、ケイ酸の平均一次粒子径は、特に限定されないが、好ましくは5nm〜500nm、より好ましくは7nm〜100nmである。ここで、ケイ酸の平均一次粒子径が5nm以上であると、含フッ素エラストマー組成物の分散性の観点で好ましく、ケイ酸の平均一次粒子径が500nm以下であると、含フッ素エラストマー組成物を加硫してなるゴム部材の物理的強度の観点で好ましい。なお、平均一次粒子径は、3000〜5000個のケイ酸粒子の電子顕微鏡写真の直径を測定し、それらの算術平均から求めた値である。 As the silicic acid, synthetic amorphous silica such as dry silica and wet silica is preferable, dry silica such as hydrophilic dry silica and hydrophobic dry silica is more preferable, and hydrophobic dry silica is further preferable. The average primary particle size of silicic acid is not particularly limited, but is preferably 5 nm to 500 nm, and more preferably 7 nm to 100 nm. Here, when the average primary particle size of silicic acid is 5 nm or more, it is preferable from the viewpoint of dispersibility of the fluorine-containing elastomer composition, and when the average primary particle size of silicic acid is 500 nm or less, the fluorine-containing elastomer composition is used. It is preferable from the viewpoint of the physical strength of the vulcanized rubber member. The average primary particle diameter is a value obtained by measuring the diameters of electron micrographs of 3000 to 5000 silicic acid particles and calculating their arithmetic mean.
上記ケイ酸の比表面積は、特に限定されないが、好ましくは20m2/g〜500m2/g、より好ましくは30m2/g〜400m2/gである。ここで、ケイ酸の比表面積が20m2/g以上であると、含フッ素エラストマー組成物を加硫してなるゴム部材の物理的強度の観点で好ましく、また、500m2/g以下であると、含フッ素エラストマー組成物の成形加工性の観点で好ましい。なお、上記比表面積は、BET法により測定した値である。 Specific surface area of the silica is not particularly limited, it is preferably 20m 2 / g~500m 2 / g, more preferably 30m 2 / g~400m 2 / g. Here, when the specific surface area of silicic acid is 20 m 2 / g or more, it is preferable from the viewpoint of the physical strength of the rubber member obtained by vulcanizing the fluorine-containing elastomer composition, and it is 500 m 2 / g or less. , Fluorine-containing elastomer composition is preferable from the viewpoint of molding processability. The specific surface area is a value measured by the BET method.
上記ケイ酸としては、市販されている製品を用いることができる。ここで、上記市販品としては、「アエロジルOX50」、「アエロジル50」、「アエロジル90G」、「アエロジル130」、「アエロジル200」、「アエロジル300」、「アエロジル380」、「アエロジルR972」、「アエロジルR974」、「アエロジルR976」、「アエロジルRY50」、「アエロジルNAX50」、「アエロジルNX90G」、「アエロジルRX200」、「アエロジルRX300」(以上、日本アエロジル株式会社製)、「ニップシールAQ」、「ニップシールVN3」、「ニップシールLP」、「ニップシールER」、「ニップシールNS」、「ニップシールNA」、「ニップシールKQ」、「ニップシールKM」、「ニップシールKP」、「ニップシールE−75」、「ニップシールE−743」、「ニップシールE−150J」、「ニップシールE−170」、「ニップシールE−200」、「ニップシールK−500」、「ニップシールL−250」、「ニップシールG−300」(以上、東ソー・シリカ株式会社製)等を挙げることができる。上記含フッ素エラストマー組成物には、上記のケイ酸から1種又は2種以上を選択して用いることができる。 As the silicic acid, a commercially available product can be used. Here, as the above-mentioned commercially available products, "Aerosil OX50", "Aerosil 50", "Aerosil 90G", "Aerosil 130", "Aerosil 200", "Aerosil 300", "Aerosil 380", "Aerosil R972", " Aerosil R974, Aerosil R976, Aerosil RY50, Aerosil NAX50, Aerosil NX90G, Aerosil RX200, Aerosil RX300 (manufactured by Nippon Aerosil Co., Ltd.), Nip Seal AQ, Nip Seal VN3 "," Nip Seal LP "," Nip Seal ER "," Nip Seal NS "," Nip Seal NA "," Nip Seal KQ "," Nip Seal KM "," Nip Seal KP "," Nip Seal E-75 "," Nip Seal E-743 " , "Nip Seal E-150J", "Nip Seal E-170", "Nip Seal E-200", "Nip Seal K-500", "Nip Seal L-250", "Nip Seal G-300" (above, Toso Silica Co., Ltd.) (Made by company), etc. For the above-mentioned fluorine-containing elastomer composition, one kind or two or more kinds can be selected and used from the above-mentioned silicic acid.
上記充填剤の含有量は、特に限定されないが、過酸化物架橋可能な含フッ素エラストマー100重量部に対して、好ましくは1重量部〜100重量部、より好ましくは2重量部〜60重量部、さらに好ましくは2.5重量部〜40重量部である。ここで、充填剤の含有量が1重量部以上であると、含フッ素エラストマー組成物の混合加工性の点で好ましく、100重量部以下であると、含フッ素エラストマー組成物の成形加工性の点で好ましい。 The content of the filler is not particularly limited, but is preferably 1 part by weight to 100 parts by weight, more preferably 2 parts by weight to 60 parts by weight, based on 100 parts by weight of the peroxide-crosslinkable fluoroelastomer. More preferably, it is 2.5 parts by weight to 40 parts by weight. Here, when the content of the filler is 1 part by weight or more, it is preferable in terms of the mixing processability of the fluorine-containing elastomer composition, and when it is 100 parts by weight or less, the molding processability of the fluorine-containing elastomer composition is considered. Is preferable.
上記含フッ素エラストマー組成物には、例えば、老化防止剤(例えば、アミン系老化防止剤(フェニル−1−ナフチルアミン、オクチル化ジフェニルアミン等)、フェノール系老化防止剤(モノ(α−メチルベンジル)フェノール、2,6−ジ−t−ブチル−4−メチルフェノール等)、イミダゾール系老化防止剤(2−メルカプトベンズイミダゾール、2−メルカプトメチルベンズイミダゾール等)等)、可塑剤(例えば、フタル酸系可塑剤(フタル酸ジオクチル等)、アジピン酸系可塑剤(ジオクチルアジペート等)、セバシン酸系可塑剤(セバシン酸ジオクチル等)、トリメリット酸系可塑剤(トリメリテート等)、重合型可塑剤(例えば、ポリエーテル又はポリエステル等の重合型可塑剤)等)、加工助剤(例えば、ステアリン酸又はその金属塩、パルミチン酸又はその金属塩、パラフィンワックス等)等ゴム工業で一般的に使用されている配合剤を必要に応じて適宜添加することができる。なお、各配合剤の添加量は、本発明の目的を損なわない範囲で必要に応じて適宜設定することができる。 The fluoroplasticizer composition includes, for example, an antioxidant (for example, an amine-based anti-aging agent (phenyl-1-naphthylamine, octylated diphenylamine, etc.), a phenol-based anti-aging agent (mono (α-methylbenzyl) phenol, etc.). 2,6-di-t-butyl-4-methylphenol, etc.), imidazole-based antiaging agents (2-mercaptobenzimidazole, 2-mercaptomethylbenzimidazole, etc.), plasticizers (for example, phthalic acid-based plasticizers) (Dioctyl phthalate, etc.), Adipic acid-based plasticizer (Dioctyl adipate, etc.), Sebacic acid-based plasticizer (Dioctyl sevacinate, etc.), Trimellitic acid-based plasticizer (Trimeritate, etc.), Polymerized plasticizer (for example, polyether) Or polymerized plasticizers such as polyester), processing aids (eg, stearic acid or its metal salt, palmitic acid or its metal salt, paraffin wax, etc.) and other compounding agents commonly used in the rubber industry. It can be added as needed. The amount of each compounding agent added can be appropriately set as necessary within a range that does not impair the object of the present invention.
〜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系〜
上記含フッ素エラストマー組成物は、硬化部位を有する架橋可能な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に、硬化剤及び充填剤を配合してなる組成物が好適である。
~ Tetrafluoroethylene-perfluoroalkyl ether copolymerization system ~
The fluorine-containing elastomer composition is preferably a composition obtained by blending a curing agent and a filler with a crosslinkable tetrafluoroethylene-perfluoroalkyl ether copolymer having a cured portion.
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に、ニトリル含有硬化部位モノマーの共重合単位を含有するときは、有機錫化合物に基づく硬化系を利用することができる。ここで、好適な有機錫化合物としては、アリル−、プロパルギル−、トリフェニル−及びアレニル錫硬化剤が挙げられる。また、テトラアルキル錫化合物又はテトラアリル錫化合物は、ニトリル置換硬化部位と組み合わせて用いるのに好ましい硬化剤である。なお、使用する硬化剤の量は、最終生成物に望ましい架橋度や架橋可能な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中の反応性部分の種類及び濃度に応じて異なる。具体的に、硬化剤の配合量は、架橋可能な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100重量部に対して、好ましくは0.5重量部〜10重量部であり、より好ましくは1重量部〜4重量部である。なお、ニトリル含有硬化部位モノマーの共重合単位を含有する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では、ニトリル基を三量化して、有機錫等の硬化剤を存在させてs−トリアジン環を形成することにより、パーフルオロエラストマーを架橋するものと考えられる。 When the tetrafluoroethylene-perfluoroalkyl ether copolymer contains a copolymerization unit of a nitrile-containing curing site monomer, a curing system based on an organotin compound can be used. Here, examples of suitable organic tin compounds include allyl-, propargyl-, triphenyl- and allenyl tin curing agents. Further, the tetraalkyltin compound or the tetraallyltin compound is a preferable curing agent to be used in combination with the nitrile substitution curing site. The amount of the curing agent used depends on the degree of cross-linking desired for the final product and the type and concentration of the reactive moiety in the cross-linkable tetrafluoroethylene-perfluoroalkyl ether copolymer. Specifically, the blending amount of the curing agent is preferably 0.5 parts by weight to 10 parts by weight, more preferably 1 part by weight, based on 100 parts by weight of the crosslinkable tetrafluoroethylene-perfluoroalkyl ether copolymer. It is 4 parts by weight by weight. In the tetrafluoroethylene-perfluoroalkyl ether copolymer containing a copolymerization unit of the nitrile-containing curing site monomer, the nitrile group is triquantized and a curing agent such as organic tin is present to form an s-triazine ring. By forming, it is considered that the perfluoropolymer is crosslinked.
硬化剤としては、4,4’−[2,2,2−トリフルオロ−1−(トリフルオロメチル)エチリデン]ビス(2−アミノフェノール)、4,4’−スルホニルビス(2−アミノフェノール)、3,3’−ジアミノベンジジン、3,3’,4,4’−テトラアミノベンゾフェノン等を挙げることができ、上記硬化剤から1種又は2種以上を選択して用いることができる。 As the curing agent, 4,4'-[2,2,2-trifluoro-1- (trifluoromethyl) ethylidene] bis (2-aminophenol), 4,4'-sulfonylbis (2-aminophenol) , 3,3'-diaminobenzidine, 3,3', 4,4'-tetraaminobenzophenone and the like, and one or more of the above curing agents can be selected and used.
硬化剤の含有量は、含フッ素エラストマー100重量部に対して、好ましくは0.5重量部〜5重量部、より好ましくは1重量部〜2重量部である。ここで、硬化剤の含有量が0.5重量部以上であると含フッ素エラストマー組成物を加硫してなるゴム部材の圧縮永久ひずみ特性の点で好ましい。また、硬化剤の含有量が5重量部以下であると本発明の含フッ素エラストマー組成物の成形加工性の点で好ましい。 The content of the curing agent is preferably 0.5 parts by weight to 5 parts by weight, and more preferably 1 part by weight to 2 parts by weight with respect to 100 parts by weight of the fluorine-containing elastomer. Here, when the content of the curing agent is 0.5 parts by weight or more, it is preferable from the viewpoint of the compression set characteristics of the rubber member obtained by vulcanizing the fluorine-containing elastomer composition. Further, when the content of the curing agent is 5 parts by weight or less, it is preferable from the viewpoint of molding processability of the fluorine-containing elastomer composition of the present invention.
ニトリル硬化部位を有する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を加硫するのに好適なその他の硬化剤としては、アンモニア、無機又は有機酸のアンモニウム塩(例えば、アンモニウムパーフルオロオクタノエート)、分解してアンモニアを生成する化合物(例えば、ウレア)が挙げられる。 Other curing agents suitable for vulcanizing tetrafluoroethylene-perfluoroalkyl ether copolymers with nitrile curing sites include ammonium salts of ammonia, inorganic or organic acids (eg, ammonium perfluorooctanoate). , Compounds that decompose to produce ammonia (eg, urea).
硬化部位がニトリル、ヨウ素または臭素基のときは、有機過酸化物を用いることができる。上記有機過酸化物としては、硬化温度で遊離基を生成するようなものが好ましく、例えば、2,5−ジメチル−2,5−ジ(ターシャリーブチルパーオキシ)−ヘキシン−3、2,5−ジメチル−2,5−ジ(ターシャリーブチルパーオキシ)−ヘキサン、ジクミル過酸化物、ジベンゾイル過酸化物、ターシャリーブチルパーベンゾエート、ジ[1,3−ジメチル−3−(t−ブチルパーオキシ)−ブチル]カーボネート等の化合物から1種又は2種以上を選択して用いることができる。ここで、有機過酸化物の配合量は、含フッ素エラストマー組成物100重量部に対して、1重量部〜3重量部が好ましい。なお、有機過酸化物の配合量が1重量部以上であると含フッ素エラストマー組成物を加硫してなるゴム部材の圧縮永久ひずみ特性の点で好ましい。また、有機過酸化物の配合量が3重量部以下であると本発明の含フッ素エラストマー組成物の成形加工性の点で好ましい。 When the cured site is a nitrile, iodine or bromine group, an organic peroxide can be used. As the organic peroxide, those that generate free radicals at the curing temperature are preferable, and for example, 2,5-dimethyl-2,5-di (terrary butylperoxy) -hexin-3,2,5 -Dimethyl-2,5-di (terrary butylperoxy) -hexane, dicumyl peroxide, dibenzoyl peroxide, tertiary butylperbenzoate, di [1,3-dimethyl-3- (t-butylperoxy) ) -Butyl] One or more of compounds such as carbonate can be selected and used. Here, the blending amount of the organic peroxide is preferably 1 part by weight to 3 parts by weight with respect to 100 parts by weight of the fluorine-containing elastomer composition. The blending amount of the organic peroxide is preferably 1 part by weight or more in terms of the compression set characteristics of the rubber member obtained by vulcanizing the fluorine-containing elastomer composition. Further, it is preferable that the blending amount of the organic peroxide is 3 parts by weight or less from the viewpoint of molding processability of the fluorine-containing elastomer composition of the present invention.
有機過酸化物硬化系の一部として組成物と通常ブレンドされるその他の材料としては、架橋助剤を含有することができる。 Other materials that are normally blended with the composition as part of the organic peroxide curing system can include cross-linking aids.
上記架橋助剤としては、多官能不飽和化合物が好ましい。ここで、架橋助剤の配合量は、含フッ素エラストマー組成物100重量部に対して、0.1重量部〜10重量部が好ましく、2重量部〜5重量部がより好ましい。上記架橋助剤としては、例えば、トリアリルシアヌレート、トリアリルイソシアヌレート、トリ(メチルアリル)イソシアヌレート、トリス(ジアリルアミン)−s−トリアジン、トリアリルホスファイト、N,N−ジアリルアクリルアミド、ヘキサアルキルホスホルアミド、N,N,N’,N’−テトラアルキルテトラフタルアミド、N,N,N’,N’−テトラアリルマロンアミド、トリビニルイソシアヌレート、2,4,6−トリビニルメチルトリシロキサン、トリ(5−ノルボルネン−2−メチレン)シアヌレート等の化合物から1種又は2種以上を選択して用いることができる。 As the cross-linking aid, a polyfunctional unsaturated compound is preferable. Here, the blending amount of the cross-linking aid is preferably 0.1 part by weight to 10 parts by weight, and more preferably 2 parts by weight to 5 parts by weight with respect to 100 parts by weight of the fluorine-containing elastomer composition. Examples of the cross-linking aid include triallyl cyanurate, triallyl isocyanurate, tri (methylallyl) isocyanurate, tris (diallylamine) -s-triazine, triallyl phosphite, N, N-diallyl acrylamide, and hexaalkylphospho. Luamide, N, N, N', N'-tetraalkyltetraphthalamide, N, N, N', N'-tetraallylmalonamide, trivinylisocyanurate, 2,4,6-trivinylmethyltrisiloxane , Tri (5-norbornen-2-methylene) cyanurate and the like, one or more can be selected and used.
存在する硬化部位に応じて、二重硬化系を用いることもできる。例えば、ニトリル含有硬化部位モノマーの共重合単位を有する含フッ素エラストマーは、上記有機過酸化物及び上記架橋助剤と組み合わせて用いて硬化することができる。具体的には、含フッ素エラストマー組成物100重量部に対して、0.3重量部〜5重量部の架橋助剤及び0.1重量部〜10重量部の有機硬化剤を用いることが好ましい。 A double curing system can also be used, depending on the location of the curing site. For example, a fluorine-containing elastomer having a copolymerization unit of a nitrile-containing curing site monomer can be cured by using it in combination with the above organic peroxide and the above cross-linking aid. Specifically, it is preferable to use 0.3 parts by weight to 5 parts by weight of the cross-linking aid and 0.1 parts by weight to 10 parts by weight of the organic curing agent with respect to 100 parts by weight of the fluorine-containing elastomer composition.
含フッ素エラストマー組成物には、一般的に用いられるフィラー(例えば、カーボンブラック、硫酸バリウム、シリカ、酸化アルミニウム、ケイ酸アルミニウム及び二酸化チタン)、安定剤、可塑剤、潤滑剤、処理助剤等の添加剤を配合してもよい。 Fluorine-containing elastomer compositions include commonly used fillers (eg, carbon black, barium sulfate, silica, aluminum oxide, aluminum silicate and titanium dioxide), stabilizers, plasticizers, lubricants, treatment aids and the like. Additives may be added.
上述したゲートシール構造体20は、半導体製造装置の真空チャンバーに設けられたゲートの周縁部にシール部材15の表面が接触することにより、そのゲートを塞ぐように構成されている。
The
次に、本実施形態のゲートシール構造体20の製造方法について説明する。ここで、図7及び図8は、ゲートシール構造体20の製造方法における板状部材作製工程及び成形工程を示す断面図である。なお、本実施形態のゲートシール構造体20の製造方法は、板状部材作製工程、成形用組成物調製工程及び成形工程を備える。
Next, a method of manufacturing the
<板状部材作製工程>
まず、例えば、環状溝5が表面に形成されたアルミニウム製の金属板10を準備する。続いて、金属板10の環状溝5の内面の少なくとも一部(例えば、底面5a)に対して、図7に示すように、連続波やパルス波のレーザーを用いて、例えば、2000mm/秒〜50000mm/秒程度の照射速度でレーザー光Lを照射する。これにより、環状溝5の内面に粗面部Rを有する板状部材10aが作製される。ここで、連続波レーザーとしては、公知のものを用いることができ、例えば、YVO4レーザー、ファイバーレーザー(好ましくは、シングルモードファイバーレーザー)、エキシマレーザー、炭酸ガスレーザー、紫外線レーザー、YAGレーザー、半導体レーザー、ガラスレーザー、ルビーレーザー、He−Neレーザー、窒素レーザー、キレートレーザー、色素レーザー等を用いることができる。また、パルス波レーザーとしては、公知のものを用いることができ、例えば、ナノセックパルスレーザー、ミリセックパルスレーザー等を用いることができる。そして、レーザー光の出力は、例えば、連続波レーザーの場合、平均出力が4W〜4000W程度であり、パルス波レーザーの場合、ピーク出力が5000W〜30000W程度である。また、レーザー光の波長は、例えば300nm〜1200nm程度である。また、レーザー光のビーム径は、例えば、5μm〜200μm程度である。
<Plate-shaped member manufacturing process>
First, for example, an
<成形用組成物調製工程>
上述した含フッ素エラストマー、加硫剤(架橋剤、硬化剤)、充填剤及びその他の添加剤をロール混合、ニーダ混合、バンバリ混合等の公知の混合(混練)方法で混合することにより、成形用組成物として含フッ素エラストマー組成物15a(図8参照)を調製する。ここで、含フッ素エラストマー組成物15aにおいて、JIS K6300−2に準拠して求めたプレス温度(165℃)における加硫曲線の最小値MLは、好ましくは0.1kg・cm〜10.0kg・cmであり、より好ましくは0.5kg・cm〜5kg・cmであり、さらに好ましくは1.0kg・cm〜3.0kg.cmである。なお、加硫曲線の最小値MLが0.1kg・cm以上であれば、含フッ素エラストマー組成物のプレス温度における粗面部Rの凹部分への充填性がよくなり、加硫曲線の最小値MLが10.0kg以下であれば、シール成形加工性がよくなる。
<Molding composition preparation process>
For molding by mixing the above-mentioned fluorine-containing elastomer, vulcanizing agent (crosslinking agent, curing agent), filler and other additives by a known mixing (kneading) method such as roll mixing, kneader mixing, and Bambari mixing. A fluorine-containing
<成形工程>
上記板状部材作製工程で作製した板状部材10aの環状溝5の内部に上記成形用組成物調製工程で調製した含フッ素エラストマー組成物15aを配置した後に、図8に示すように、その配置された含フッ素エラストマー組成物15aを成形型Mで加熱及び加圧して成形することにより、含フッ素エラストマーを環状溝5の内面の粗面部Rの凹部分に充填した状態で加硫(架橋、硬化)してシール部材15を形成する。さらに、シール部材15を成形型Mから脱型した後に、シール部材15を再加熱することにより、シール部材15の二次加硫(架橋、硬化)を行ってもよい。ここで、上記形成されたシール部材15の硬さは、タイプAのデュロメータで好ましくはA60〜A90であり、より好ましくはA65〜A85であり、さらに好ましくはA70〜A80である。なお、シール部材15の硬さがA60以上であると、剥離後に粗面部Rの凹部分全体にゴムが残留するので、好ましい。また、シール部材15の硬さがA90以下であると剥離時に粗面部Rの凹部分の表面側エッジに応力集中が生じた場合にシール部材15が破断し難いので、好ましい。
<Molding process>
After arranging the
以上のようにして、本実施形態のゲートシール構造体20を製造することができる。
As described above, the
次に、具体的に行った実験について説明する。ここで、本実験では、所定の粗さを有する粗面部が形成されたアルミニウム板とそれに接合させたシール部材を構成するフッ素ゴムとの剥離強さを測定することにより、本実施形態のゲートシール構造体20における環状溝5の内面の粗面部Rとシール部材15との剥離強さを評価した。なお、図9、図10及び図11は、本実施形態の実施例1、比較例1及び比較例2において、アルミニウム板に形成した粗面部の粗さ曲線である。
Next, a specific experiment will be described. Here, in this experiment, the gate seal of the present embodiment is measured by measuring the peeling strength between the aluminum plate on which the rough surface portion having a predetermined roughness is formed and the fluororubber constituting the seal member joined to the aluminum plate. The peeling strength between the rough surface portion R on the inner surface of the
<実施例1>
まず、厚さ2mm×幅25mm×長さ60mmのアルミニウム板の一方の表面にレーザー光を照射することにより、粗さ曲線要素の平均粗さRcが185μmであり、且つ粗さ曲線のスキューネスRskが−0.63である粗面部(図9参照)を形成した。ここで、形成された粗面部の粗さの曲線のクルトシスRkuは3.5であり、その粗さ曲線要素の平均長さRsmは50.3μmであった。続いて、粗面部を形成したアルミニウム板の粗面部に、JIS K6256−2に基づいて、厚さ6mm×幅25mm×長さ120mmのヘキサフルオロプロピレン−ビニリデンフルオリド−テトラフルオロエチレン共重合体を主成分とする含フッ素エラストマー組成物シートを165℃で10分間加圧プレスして加硫することにより、粗面部の凹部分にフッ素ゴムが充填された状態で接合された試験片(接着剤未使用)を作製した。その後、作製した試験片に対して、JIS K6256−2に基づいて、剥離強さを測定したところ、142N/25mm(フッ素ゴム本体の破壊)であった。なお、含フッ素エラストマー組成物のMLは、1.3kgf・cmであり、フッ素ゴムの硬度は、タイプAデュロメータで73であった。
<Example 1>
First, by irradiating one surface of an aluminum plate having a thickness of 2 mm, a width of 25 mm, and a length of 60 mm with a laser beam, the average roughness Rc of the roughness curve elements is 185 μm, and the skewness Rsk of the roughness curve is increased. A rough surface portion (see FIG. 9) of −0.63 was formed. Here, the Kurtosis Rku of the roughness curve of the formed rough surface portion was 3.5, and the average length Rsm of the roughness curve elements was 50.3 μm. Subsequently, a hexafluoropropylene-vinylidene fluoride-tetrafluoroethylene copolymer having a thickness of 6 mm, a width of 25 mm, and a length of 120 mm was mainly applied to the rough surface portion of the aluminum plate on which the rough surface portion was formed, based on JIS K6256-. A test piece (adhesive-free) bonded by pressurizing a fluoroelastomer composition sheet as a component at 165 ° C. for 10 minutes and vulcanizing it so that the concave portion of the rough surface is filled with fluororubber. ) Was prepared. Then, when the peeling strength of the prepared test piece was measured based on JIS K6256-2, it was 142 N / 25 mm (destruction of the fluororubber body). The ML of the fluoroelastomer composition was 1.3 kgf · cm, and the hardness of the fluororubber was 73 on a type A durometer.
<実施例2>
まず、実施例1と同様にして、アルミニウム板の一方の表面に、粗さ曲線要素の平均粗さRcが190μmであり、且つ粗さ曲線のスキューネスRskが−0.38である粗面部を形成した。ここで、形成された粗面部の粗さの曲線のクルトシスRkuは2.7であり、その粗さ曲線要素の平均長さRsmは47.9μmであった。続いて、粗面部を形成したアルミニウム板の粗面部に、JIS K6256−2に基づいて、厚さ6mm×幅25mm×長さ120mmのヘキサフルオロプロピレン−ビニリデンフルオリド−テトラフルオロエチレン共重合体を主成分とする含フッ素エラストマー組成物シートを165℃で10分間加圧プレスして加硫することにより、粗面部の凹部分にフッ素ゴムが充填された状態で接合された試験片(接着剤未使用)を作製した。その後、作製した試験片に対して、JIS K6256−2に基づいて、剥離強さを測定したところ、133N/25mm(フッ素ゴム本体の破壊)であった。
<Example 2>
First, in the same manner as in Example 1, a rough surface portion having an average roughness Rc of the roughness curve element of 190 μm and a roughness curve skewness Rsk of −0.38 is formed on one surface of the aluminum plate. did. Here, the Kurtosis Rku of the roughness curve of the formed rough surface portion was 2.7, and the average length Rsm of the roughness curve elements was 47.9 μm. Subsequently, a hexafluoropropylene-vinylidene fluoride-tetrafluoroethylene copolymer having a thickness of 6 mm, a width of 25 mm, and a length of 120 mm was mainly applied to the rough surface portion of the aluminum plate on which the rough surface portion was formed, based on JIS K6256-. A test piece (adhesive-free) bonded by pressurizing a fluoroelastomer composition sheet as a component at 165 ° C. for 10 minutes and vulcanizing it so that the concave portion of the rough surface is filled with fluororubber. ) Was prepared. After that, the peel strength of the prepared test piece was measured based on JIS K6256-2 and found to be 133 N / 25 mm (destruction of the fluororubber body).
<実施例3>
まず、実施例1と同様にして、アルミニウム板の一方の表面に、粗さ曲線要素の平均粗さRcが244μmであり、且つ粗さ曲線のスキューネスRskが−0.57である粗面部を形成した。ここで、形成された粗面部の粗さの曲線のクルトシスRkuは2.9であり、その粗さ曲線要素の平均長さRsmは48.9μmであった。続いて、粗面部を形成したアルミニウム板の粗面部に、JIS K6256−2に基づいて、厚さ6mm×幅25mm×長さ120mmの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を主成分とする含フッ素エラストマー組成物シートを165℃で10分間加圧プレスして加硫することにより、粗面部の凹部分にフッ素ゴムが充填された状態で接合された試験片(接着剤未使用)を作製した。その後、作製した試験片に対して、JIS K6256−2に基づいて、剥離強さを測定したところ、70N/25mm(フッ素ゴム表面の破壊)であった。なお、含フッ素エラストマー組成物のMLは、7.5kgf・cmであり、フッ素ゴムの硬度は、タイプAデュロメータで80であった。
<Example 3>
First, in the same manner as in Example 1, a rough surface portion having an average roughness Rc of the roughness curve element of 244 μm and a roughness curve skewness Rsk of −0.57 is formed on one surface of the aluminum plate. did. Here, the Kurtosis Rku of the roughness curve of the formed rough surface portion was 2.9, and the average length Rsm of the roughness curve elements was 48.9 μm. Subsequently, a tetrafluoroethylene-perfluoroalkyl ether copolymer having a thickness of 6 mm, a width of 25 mm, and a length of 120 mm is used as a main component on the rough surface portion of the aluminum plate on which the rough surface portion is formed, based on JIS K6256-. A fluoropolymer composition sheet is pressure-pressed at 165 ° C. for 10 minutes and vulcanized to prepare a test piece (adhesive-free) bonded in a state where the concave portion of the rough surface is filled with fluororubber. did. Then, when the peeling strength of the prepared test piece was measured based on JIS K6256-2, it was 70 N / 25 mm (destruction of the fluororubber surface). The ML of the fluoroelastomer composition was 7.5 kgf · cm, and the hardness of the fluororubber was 80 on a type A durometer.
<比較例1>
まず、厚さ2mm×幅25mm×長さ60mmのアルミニウム板の一方の表面(幅25mm×長さ60mm)にレーザー光を照射することにより、粗さ曲線要素の平均粗さRcが58μmであり、且つ粗さ曲線のスキューネスRskが−0.43である粗面部(図10参照)を形成した。ここで、形成された粗面部の粗さの曲線のクルトシスRkuは、3.7であり、その粗さ曲線要素の平均長さRsmは、31.6μmであった。続いて、粗面部を形成したアルミニウム板の粗面部に、JIS K6256−2に基づいて、厚さ6mm×幅25mm×長さ120mmのヘキサフルオロプロピレン−ビニリデンフルオリド−テトラフルオロエチレン共重合体を主成分とする含フッ素エラストマー組成物シートを165℃で10分間加圧プレスして加硫することにより、粗面部の凹部分にフッ素ゴムが充填された状態で接合された試験片(接着剤未使用)を作製した。その後、作製した試験片に対して、JIS K6256−2に基づいて、剥離強さを測定したところ、101.1N/25mm(アルミニウム板とフッ素ゴムとの間の界面剥離)であった。なお、含フッ素エラストマー組成物のMLは、1.3kgf・cmであり、フッ素ゴムの硬度は、タイプAデュロメータで73であった。
<Comparative example 1>
First, by irradiating one surface (width 25 mm × length 60 mm) of an aluminum plate having a thickness of 2 mm × width 25 mm × length 60 mm with laser light, the average roughness Rc of the roughness curve element is 58 μm. Moreover, a rough surface portion (see FIG. 10) having a roughness curve with a skewness Rsk of −0.43 was formed. Here, the Kurtosis Rku of the roughness curve of the formed rough surface portion was 3.7, and the average length Rsm of the roughness curve elements was 31.6 μm. Subsequently, a hexafluoropropylene-vinylidene fluoride-tetrafluoroethylene copolymer having a thickness of 6 mm, a width of 25 mm, and a length of 120 mm was mainly applied to the rough surface portion of the aluminum plate on which the rough surface portion was formed, based on JIS K6256-. A test piece (adhesive-free) bonded by pressurizing a fluoroelastomer composition sheet as a component at 165 ° C. for 10 minutes and vulcanizing it so that the concave portion of the rough surface is filled with fluororubber. ) Was prepared. Then, the peel strength of the prepared test piece was measured based on JIS K6256-2, and it was 101.1 N / 25 mm (interfacial peeling between the aluminum plate and the fluororubber). The ML of the fluoroelastomer composition was 1.3 kgf · cm, and the hardness of the fluororubber was 73 on a type A durometer.
<比較例2>
まず、厚さ2mm×幅25mm×長さ60mmのアルミニウム板の一方の表面(幅25mm×長さ60mm)をエッチング液で表面処理することにより、粗さ曲線要素の平均粗さRcが12.2μmであり、且つ粗さ曲線のスキューネスRskが0.62である粗面部(図11参照)を形成した。ここで、形成された粗面部の粗さの曲線のクルトシスRkuは、3.8であり、その粗さ曲線要素の平均長さRsmは、31.6μmであった。続いて、形成したアルミニウム板の粗面部に、JIS K6256−2に基づいて、厚さ6mm×幅25mm×長さ120mmのヘキサフルオロプロピレン−ビニリデンフルオリド−テトラフルオロエチレン共重合体を主成分とする含フッ素エラストマー組成物シートを165℃で10分間加圧プレスして加硫することにより、粗面部の凹部分にフッ素ゴムが充填された状態で接合された試験片(接着剤未使用)を作製した。その後、作製した試験片に対して、JIS K6256−2に基づいて、剥離強さを測定したところ、7.2N/25mm程度であった。なお、含フッ素エラストマー組成物のMLは、1.3kgf・cmであり、フッ素ゴムの硬度は、タイプAデュロメータで73であった。
<Comparative example 2>
First, by surface-treating one surface (width 25 mm × length 60 mm) of an aluminum plate having a thickness of 2 mm × width 25 mm × length 60 mm with an etching solution, the average roughness Rc of the roughness curve element is 12.2 μm. A rough surface portion (see FIG. 11) having a roughness curve with a skewness Rsk of 0.62 was formed. Here, the Kurtosis Rku of the roughness curve of the formed rough surface portion was 3.8, and the average length Rsm of the roughness curve element was 31.6 μm. Subsequently, a hexafluoropropylene-vinylidene fluoride-tetrafluoroethylene copolymer having a thickness of 6 mm, a width of 25 mm, and a length of 120 mm is used as a main component on the rough surface portion of the formed aluminum plate based on JIS K6256-. A fluoropolymer composition sheet is pressure-pressed at 165 ° C. for 10 minutes and vulcanized to prepare a test piece (adhesive-free) bonded in a state where the concave portion of the rough surface is filled with fluororubber. did. After that, the peel strength of the prepared test piece was measured based on JIS K6256-2 and found to be about 7.2 N / 25 mm. The ML of the fluoroelastomer composition was 1.3 kgf · cm, and the hardness of the fluororubber was 73 on a type A durometer.
ここで、上記実施例1、2及び3、並びに比較例1及び2において、粗さ曲線要素の平均粗さRc、粗さ曲線のスキューネスRsk、粗さ曲線のクルトシスRku及び粗さ曲線要素の平均長さRsmは、オリンパス株式会社製の3D測定レーザー顕微鏡(LEXT OLS4100)を用いて、10倍レンズの線粗さ解析モードで表面粗さを解析することにより求めた。 Here, in Examples 1, 2 and 3, and Comparative Examples 1 and 2, the average roughness Rc of the roughness curve elements, the skewness Rsk of the roughness curve, the Kurtosis Rku of the roughness curve, and the average of the roughness curve elements The length Rsm was determined by analyzing the surface roughness in the line roughness analysis mode of the 10x lens using a 3D measurement laser microscope (LEXT OLS4100) manufactured by Olympus Co., Ltd.
実験結果としては、粗さ曲線要素の平均粗さRcが185μm〜244μmの範囲にあり、且つ粗さ曲線のスキューネスRskが−0.63〜−0.38の範囲にある粗面が形成された実施例1、2及び3では、JIS K6256−2による試験において、フッ素ゴムの破壊が確認されたので、JIS K6256−2による剥離強さがシール部材の材料破壊強度よりも高いと言える。これに対して、粗さ曲線要素の平均粗さRcが185μmよりも小さい粗面部を有する比較例1では、JIS K6256−2による剥離強さが低水準(約110N/25mm以下)になった。さらに、粗さ曲線のスキューネスRsKが−0.38よりも大きい粗面部が形成された比較例2では、JIS K6256−2による剥離強さが極めて低水準(数10N/25mm以下)になった。 As an experimental result, a rough surface was formed in which the average roughness Rc of the roughness curve elements was in the range of 185 μm to 244 μm and the skewness Rsk of the roughness curve was in the range of −0.63 to −0.38. In Examples 1, 2 and 3, since the breakage of the fluororubber was confirmed in the test by JIS K6256-2, it can be said that the peel strength by JIS K6256-2 is higher than the material breakage strength of the sealing member. On the other hand, in Comparative Example 1 having a rough surface portion in which the average roughness Rc of the roughness curve element was smaller than 185 μm, the peel strength according to JIS K6256-2 was at a low level (about 110 N / 25 mm or less). Further, in Comparative Example 2 in which a rough surface portion having a roughness curve skewness RsK larger than −0.38 was formed, the peel strength by JIS K6256-2 was extremely low (several tens of N / 25 mm or less).
以上説明したように、本実施形態の半導体製造装置用のゲートシール構造体20によれば、金属製の板状部材10aの表面における環状溝5の内面の少なくとも一部には、所定の粗さを有する粗面部Rが設けられている。ここで、所定の粗さを有する粗面部Rは、粗さ曲線要素の平均粗さRcが50μm〜500μmであり、且つ歪度を意味する粗さ曲線のスキューネスRskが−3〜0.5であるので、環状溝5の内面の粗面部Rとシール部材15とが深く嵌め合った状態で接合され、環状溝5の内面の粗面部Rとシール部材15とを確実に固定することができる。したがって、金属製の板状部材10aに形成された環状溝5の内部にフッ素ゴム製のシール部材15を確実に固定することができる。
As described above, according to the
また、本実施形態の半導体製造装置用のゲートシール構造体20によれば、環状溝5の内面の粗面部Rとシール部材15との剥離状態がシール部材15の破壊となっているので、環状溝5の内面の粗面部Rに対してシール部材15を板状部材10aの厚さ方向に引き剥がそうとしても、環状溝5の内面の粗面部Rとシール部材15とが剥離する前に、シール部材15の少なくとも一部が破壊されることになる。これにより、環状溝5の内面の粗面部Rと、フッ素ゴム製のシール部材15との間の剥離が抑制されるので、金属製の板状部材10aに形成された環状溝5の内部にフッ素ゴム製のシール部材15を確実に固定することができる。
Further, according to the
また、本実施形態の半導体製造装置用のゲートシール構造体20によれば、板状部材10aに形成された環状溝5の内面に粗面化されていない非粗面部が設けられている場合、その非粗面部とシール部材15とが接触することにより、ゲートシール構造体20のシール性を向上させることができる。
Further, according to the
《その他の実施形態》
上記の実施形態では、フッ素ゴム製のシール部材を備えたゲートシール構造体を例示したが、本発明は、例えば、アクリロニトリル−ブタジエン−ゴム等の他のゴム製のシール部材を備えたゲートシール構造体にも適用することができる。
<< Other Embodiments >>
In the above embodiment, a gate seal structure provided with a fluororubber sealing member has been exemplified, but the present invention has, for example, a gate sealing structure provided with another rubber sealing member such as acrylonitrile-butadiene-rubber. It can also be applied to the body.
以上説明したように、本発明は、金属製の板状部材に形成された環状溝の内部にフッ素ゴム製のシール部材を確実に固定することができるので、例えば、半導体製造装置のゲートシールについて有用である。 As described above, the present invention can reliably fix the fluororubber seal member inside the annular groove formed in the metal plate-shaped member. Therefore, for example, the gate seal of the semiconductor manufacturing apparatus. It is useful.
L レーザー光
M 成形型
R 粗面部
5 環状溝
10 金属板
10a,10b 板状部材
15 シール部材
15a 含フッ素エラストマー組成物(成形用組成物)
20 ゲートシール構造体
L Laser light M Molding mold R
20 Gate seal structure
Claims (6)
上記環状溝の内部に設けられたフッ素ゴム製の環状のシール部材とを備えた半導体製造装置用のゲートシール構造体であって、
上記環状溝の内面の少なくとも一部には、粗さ曲線要素の平均粗さRcが50μm〜500μmであり、且つ粗さ曲線のスキューネスRskが−3〜0.5である粗面部が設けられ、
上記シール部材は、上記環状溝の上記粗面部に接合され、
上記環状溝の内面のうち、底面、及び該底面に対して傾斜した両側面には、上記粗面部が設けられていることを特徴とする半導体製造装置用のゲートシール構造体。 A metal plate-shaped member with an annular groove formed on the surface,
A gate seal structure for a semiconductor manufacturing apparatus including an annular seal member made of fluororubber provided inside the annular groove.
At least a part of the inner surface of the annular groove is provided with a rough surface portion in which the average roughness Rc of the roughness curve element is 50 μm to 500 μm and the skewness Rsk of the roughness curve is -3 to 0.5.
The sealing member is joined to the rough surface portion of the annular groove .
A gate seal structure for a semiconductor manufacturing apparatus, characterized in that the rough surface portion is provided on the bottom surface and both side surfaces inclined with respect to the bottom surface of the inner surface of the annular groove.
上記環状溝の内部に設けられたフッ素ゴム製の環状のシール部材とを備えた半導体製造装置用のゲートシール構造体であって、A gate seal structure for a semiconductor manufacturing apparatus including an annular seal member made of fluororubber provided inside the annular groove.
上記環状溝の内面の少なくとも一部には、粗さ曲線要素の平均粗さRcが50μm〜500μmであり、且つ粗さ曲線のスキューネスRskが−3〜0.5である粗面部が設けられ、At least a part of the inner surface of the annular groove is provided with a rough surface portion in which the average roughness Rc of the roughness curve element is 50 μm to 500 μm and the skewness Rsk of the roughness curve is -3 to 0.5.
上記シール部材は、上記環状溝の上記粗面部に接合され、The sealing member is joined to the rough surface portion of the annular groove.
上記環状溝の内面のうち、底面に対して傾斜した両側面には、上記粗面部が設けられ、該底面の少なくとも一部には、非粗面部が設けられていることを特徴とする半導体製造装置用のゲートシール構造体。Semiconductor manufacturing characterized in that the rough surface portions are provided on both side surfaces of the inner surface of the annular groove that are inclined with respect to the bottom surface, and non-rough surface portions are provided on at least a part of the bottom surface. Gate seal structure for the device.
JIS K6256−2による上記環状溝の上記粗面部と上記シール部材との剥離強さは、上記シール部材の材料破壊強度よりも高くなっていることを特徴とする半導体製造装置用のゲートシール構造体。 In the gate seal structure for the semiconductor manufacturing apparatus according to claim 1 or 2.
A gate seal structure for a semiconductor manufacturing apparatus, characterized in that the peel strength between the rough surface portion of the annular groove and the seal member according to JIS K6256-2 is higher than the material breaking strength of the seal member. ..
上記環状溝の両側面の底面側には、非粗面部が設けられていることを特徴とする半導体製造装置用のゲートシール構造体。 In the gate seal structure for the semiconductor manufacturing apparatus according to claim 1,
A gate seal structure for a semiconductor manufacturing apparatus, characterized in that a non-rough surface portion is provided on the bottom surface side of both side surfaces of the annular groove.
環状溝が表面に形成された金属板の該環状溝の内面の少なくとも一部にレーザー光を照射することにより、粗さ曲線要素の平均粗さRcが50μm〜500μmであり、且つ粗さ曲線のスキューネスRskが−3〜0.5である粗面部を形成して、板状部材を作製する板状部材作製工程と、
成形用組成物として含フッ素エラストマー組成物を調製する成形用組成物調製工程と、
上記板状部材の環状溝の内部に上記成形用組成物を配置した後に、該成形用組成物を上記板状部材と成形型との間で加熱及び加圧することにより、上記板状部材の環状溝の内部にシール部材を形成する成形工程とを備え、
上記環状溝の内面は、底面と、底面に対して傾斜した両側面とを有していることを特徴とする半導体製造装置用のゲートシール構造体の製造方法。 A method for manufacturing a gate seal structure for semiconductor manufacturing equipment.
By irradiating at least a part of the inner surface of the annular groove of the metal plate having the annular groove formed on the surface with laser light, the average roughness Rc of the roughness curve element is 50 μm to 500 μm, and the roughness curve of the roughness curve. A plate-shaped member manufacturing step of forming a rough surface portion having a skewness Rsk of -3 to 0.5 to manufacture a plate-shaped member, and
A molding composition preparation step for preparing a fluorine-containing elastomer composition as a molding composition, and
After arranging the molding composition inside the annular groove of the plate-shaped member, the molding composition is heated and pressurized between the plate-shaped member and the molding die to form an annular shape of the plate-shaped member. It is equipped with a molding process that forms a seal member inside the groove .
The inner surface of the annular groove, the bottom surface and the method of manufacturing a gate seal structure for a semiconductor manufacturing apparatus characterized that you have and a side surfaces inclined with respect to the bottom surface.
上記成形工程の後に、上記シール部材を再加熱する再加熱工程を備えることを特徴とする半導体製造装置用のゲートシール構造体の製造方法。 In the method for manufacturing a gate seal structure for a semiconductor manufacturing apparatus according to claim 5.
A method for manufacturing a gate seal structure for a semiconductor manufacturing apparatus, which comprises a reheating step of reheating the seal member after the molding step.
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