(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ポリエーテルエーテルケトン樹脂６０〜９０重量％と、
体積固有抵抗値１００〜１０３ Ωｃｍ、繊維径１０〜１３μｍ、繊維長１００μｍ 〜３ｍｍ、且つ引張弾性率４００００ＭＰａ以上の導電性カーボンファイバー１０〜４０重量％、
のみからなることを特徴とする導電性スピンチャック。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、導電性スピンチャックに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
シリコンウェハ等の半導体ウェハは、最終製品であるＩＣチップが得られるまでに多岐にわたる加工・処理工程を必要とし、このような半導体ウェハのレジスト塗布処理、洗浄処理、現像処理等にはスピンチャックが用いられている。スピンチャックは、先端に半導体ウェハの真空吸引が可能な吸着保持部を有すると共に、回転処理装置の軸等にはめ込まれて該半導体ウェハを保持したまま高速回転可能な構造を有する半導体ウェハ保持部材である。
【０００３】
スピンチャックには、破損や変形等により半導体ウェハの真空吸着が不可能にならないように引張強度、曲げ強度や曲げ弾性率が高いこと、及びレジスト塗布等の際の高速回転で空気等との摩擦で生じる静電気でパーティクルが付着したり該静電気により半導体ウェハが破損されないように帯電を防止できること等の性能が要求される。ここで、スピンチャックが良好な帯電防止性能を発現するためには、スピンチャックの表面固有抵抗値が１０6 〜１０10Ω程度であることが好ましい。
【０００４】
スピンチャックにある程度の導電性を持たせ、帯電を防止するようにしたものとしては、例えば、特開平９−３６２１６号公報に、ポリエーテルエーテルケトン樹脂７０〜９７重量％及び導電性カーボンブラック３〜３０重量％からなり、テーバー摩耗試験の摩耗質量が所定量である樹脂組成物から成形した帯電防止ウエハキャリアが開示されており、該ウエハキャリアは、静電気によるゴミ、ホコリ等の付着がなく、低発塵性で、耐熱性、機械特性等に優れる等の効果を有する。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、該ウエハキャリアは、導電性材料として配合されるカーボンブラックが細かく凝集し易いために分散性が悪く、スピンチャックの全体にわたり均一に表面固有抵抗値を１０6 〜１０10Ω程度にするようことがかなり困難であるという問題があった。また、近年、スピンチャックの軽量化、コンパクト化が望まれているが、上記スピンチャックを軽量化等のために薄肉化すると、曲げ強度や曲げ弾性率等が不十分であるという問題もあった。
【０００６】
従って、本発明の目的は、表面固有抵抗値が１０6 〜１０10Ωで、導電性の制御が容易であり、且つ、薄肉化に対応しうる曲げ強度や曲げ弾性率等の剛性の高い導電性スピンチャックを提供することにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
かかる実情において、本発明者は鋭意検討を行った結果、ポリエーテルエーテルケトン樹脂と特定の体積固有抵抗値を有する導電性カーボンファイバーとからなる組成物から形成したスピンチャックによれば、容易に表面固有抵抗値を１０6 〜１０10Ωにすることができると共に表面固有抵抗値のバラツキも少なく、さらに、曲げ強度や曲げ弾性率等の高い導電性スピンチャックが得られることを見出し、本発明を完成するに至った。
【０００８】
すなわち、本発明は、ポリエーテルエーテルケトン樹脂６０〜９０重量％と、
体積固有抵抗値１００〜１０３ Ωｃｍ、繊維径１０〜１３μｍ、繊維長１００μｍ 〜３ｍｍ、且つ引張弾性率４００００ＭＰａ以上の導電性カーボンファイバー１０〜４０重量％、
のみからなることを特徴とする導電性スピンチャックを提供するものである。
【０００９】
【発明の実施の形態】
本発明に係る導電性スピンチャックは、ポリエーテルエーテルケトン樹脂６０〜９０重量％と、体積固有抵抗値１０0 Ωcm以上の導電性カーボンファイバー１０〜４０重量％とからなる。本発明で用いられるポリエーテルエーテルケトン樹脂（以下、「ＰＥＥＫ樹脂」ともいう）としては、特に限定されず通常のものを用いることができるが、例えば、下記式（１）で表される繰り返し単位を有するものが挙げられる。
【００１０】
【化１】
0003900456.tif 000002
【００１１】
また、本発明で用いられるＰＥＥＫ樹脂は対数粘度が通常０．６５〜０．９５dl/g、好ましくは０．７４〜０．９０dl/gである。該対数粘度が０．６５未満であるとスピンチャックの引張強度、曲げ強度及び曲げ弾性率等の機械的強度が小さくなり易いため好ましくない。また、対数粘度が０．９５dl/gを越えると樹脂組成物の流動性が小さくなりスピンチャックの成形加工性が低下し易いため好ましくない。
【００１２】
ここで対数粘度とは、下式（２）で定義されるものであり、９８％濃硫酸に重合体を溶解し３０℃の条件下、オストワルド法により測定した値である。
対数粘度＝ｌｎ（ｔ／ｔ0 ）／Ｃ                              （２）
ｔ：試料溶液の落下時間
ｔ0 ：濃硫酸の落下時間
Ｃ：試料濃度    ０．１g/dl
【００１３】
なお、スピンチャック等電子部品用の樹脂としては、ポリエーテルエーテルケトン樹脂以外にも、ポリエーテルスルホン、ポリフェニレンサルファイド、ポリアリレート等が成形性、寸法安定性、機械特性（剛性）に優れるものとして知られているが、これらは耐磨耗性が低くなり易いため好ましくない。
【００１４】
本発明に係る導電性スピンチャックに用いられる導電性カーボンファイバーは体積固有抵抗値が通常１０0 Ωcm以上、好ましくは１０0 〜１０3 Ωcm、さらに好ましくは１０1 〜１０2 Ωcmである。体積固有抵抗値が１０0 Ωcm未満であると表面固有抵抗値の制御が困難になるため好ましくない。ここで、体積固有抵抗値とはＪＩＳ  Ｋ−６９１１に採用されている体積抵抗率と同じ意味を指す語である。
【００１５】
また、上記導電性カーボンファイバーは、繊維径が通常３〜２５μm 、好ましくは１０〜１３μm であり、繊維長が通常５μm 〜５cm、好ましくは１００μm 〜３mmである。繊維径及び繊維長が上記範囲内にあると導電性スピンチャックの剛性を高めることができるため好ましい。また、上記導電性カーボンファイバーは、引張弾性率が通常４００００MPa 以上、好ましくは４５０００MPa 以上である。曲げ弾性率が該範囲内にあると機械的強度が向上するため好ましい。上記導電性カーボンファイバーは、導電性であることから導電性スピンチャックに所定の導電性を付与して表面固有抵抗値を大幅に低下させると共に、ポリエーテルエーテルケトンとなじみ易くしかも所定の強度を有する繊維状のものであることから導電性スピンチャックの引張強度、曲げ強度及び曲げ弾性率等を高くする作用を有する。
【００１６】
本発明に係る導電性スピンチャックは、実質的にポリエーテルエーテルケトン樹脂と上記導電性カーボンファイバーからなり、両者を所定の比率で配合した組成物から形成される。該組成物中の配合比は、通常、ポリエーテルエーテルケトン樹脂６０〜９０重量％に対し体積固有抵抗値１０0 Ωcm以上の導電性カーボンファイバー１０〜４０重量％であり、好ましくはポリエーテルエーテルケトン樹脂６５〜７５重量％に対し上記導電性カーボンファイバー２５〜３５重量％である。導電性カーボンファイバーの配合比が１０重量％未満であると、スピンチャックの表面固有抵抗値の制御が困難になり易いと共に、導電性カーボンファイバーの補強効果が小さいため好ましくない。また、導電性カーボンファイバーの配合比が４０重量％を越えると成形加工性が悪くなり易いため好ましくない。また、本発明に係る導電性スピンチャックは、目的とする物性値を損なわない範囲で他の任意成分が少量含まれていてもよい。他の任意成分としては、カーボンブラック、導電性ウィスカ等が挙げられる。
【００１７】
本発明に係る導電性スピンチャックは、引張強度が通常２００MPa 以上であり、曲げ強度が通常３００MPa 以上であり、曲げ弾性率が通常１８GPa 以上である。引張強度、曲げ強度及び曲げ弾性率が上記範囲よりも小さいと導電性スピンチャックの剛性が不足し、薄肉化できないため好ましくない。また、本発明に係る導電性スピンチャックは、表面固有抵抗値が１０6 〜１０10Ω、好ましくは１０6 〜１０8 Ωである。該表面固有抵抗値が上記範囲外であると、導電性スピンチャックの帯電防止効果が少ないため好ましくない。ここで表面固有抵抗値とは、ＪＩＳ  Ｋ−６９１１に採用されている表面抵抗率と同じ意味を指す語である。
【００１８】
本発明に係る導電性スピンチャックの製造方法としては、特に限定されず、通常の公知の方法を採用することができる。例えば、ポリエーテルエーテルケトン樹脂及び上記導電性カーボンファイバーをタンブラ等の混合機で均一混合した後、二軸押出機で溶融混練してペレットを得、該ペレットを溶融した後、射出成形法、圧縮成形法等を採用して導電性スピンチャックを製造することができる。
【００１９】
本発明に係る導電性スピンチャックは、半導体ウェハ等の保持部材として使用できる。
【００２０】
【実施例】
次に、実施例を挙げて本発明をさらに具体的に説明するが、本発明はこれに限定されるものではない。
【００２１】
実施例及び比較例で用いられるＰＥＥＫ樹脂、導電性カーボンファイバー又は導電性カーボンブラックは以下の通りである。
・ＰＥＥＫ樹脂：「ＰＥＥＫポリマー  ４５０Ｐ」（ビクトレックス・エムシー株式会社製）、対数粘度０．８６dl/g
・導電性カーボンファイバーＡ：ピッチ系炭素繊維「ザイラス  ＧＣ−０３Ｊ−３０１」（大阪ガスケミカル株式会社製）
・導電性カーボンブラックＢ：「ダイアブラックＧ」（三菱化学株式会社製）
・導電性カーボンブラックＣ：「ＦＴカーボン」（新日化カーボン株式会社製）
・導電性カーボンブラックＤ：「ＭＴカーボン」（Cancarb 社製）
・導電性カーボンファイバーＥ：「ピッチ系カーボンファイバー」（株式会社ドナック製）
上記導電性カーボンファイバー又は導電性カーボンブラックの物性等を表１に示す。
【００２２】
【表１】
0003900456.tif 000003
【００２３】
実施例１〜３
ＰＥＥＫ樹脂と、導電性カーボンファイバーＡとを表２に示す割合で配合し、二軸押出機で溶融、混練した後ペレット化した。次に、このペレットを射出成形機でスピンチャック形状に成形し、導電性スピンチャックを得た。得られた導電性スピンチャックについて、表面固有抵抗値及びそのバラツキ、引張強度、曲げ強度、曲げ弾性率を測定した。結果を表２に示す。
なお、表面固有抵抗値、引張強度、曲げ強度及び曲げ弾性率は以下のようにして測定した。
・表面固有抵抗値：絶縁抵抗計「ＭＯＤＥＬ／９３２９Ａ  HIGH RESISTANCE METER 」（横河ヒューレット・パッカード株式会社製）を用い、円盤状にした導電性スピンチャックをＳＵＳの電極ではさみ、印加電圧１００Ｖで１分間電圧をかけて測定することにより表面固有抵抗値を求めた。
・引張強度：ＡＳＴＭ１号ダンベルの試験体を成形し、ＡＳＴＭ  Ｄ６３８に準拠して測定した。
・曲げ強度及び曲げ弾性率：３．２t mm×１２．７W mm×１２７L mmの試験体を使用し、ＡＳＴＭ  Ｄ７９０に準拠して測定した。
【００２４】
【表２】
0003900456.tif 000004
【００２５】
実施例１〜３の導電性スピンチャックはいずれも表面固有抵抗値が１０6 〜１０10Ωの範囲内にあり帯電防止性能に優れると共に、表面固有抵抗値のバラツキが小さく、さらに、導電性カーボンファイバーの配合量の変化に対する表面固有抵抗値の変化が急激に起こらないため実用価値に優れたものであった。また、引張強度、曲げ強度、曲げ弾性率がいずれも高く剛性に優れたものであった。
【００２６】
比較例１〜６
導電性カーボンファイバーＡに代えて導電性カーボンブラックＢ〜Ｄ又は導電性カーボンファイバーＥを用い、ＰＥＥＫ樹脂との配合比率を表３に示すようにした以外は実施例１と同様にしてスピンチャックを得た。
得られたスピンチャックについて、実施例１と同様に表面固有抵抗値及びそのバラツキ、引張強度、曲げ強度、曲げ弾性率を測定した。結果を表２に示す。
【００２７】
【表３】
0003900456.tif 000005
【００２８】
比較例１〜６のスピンチャックはいずれも表面固有抵抗値が１０6 〜１０10Ωの範囲外にあり帯電防止性能が劣る。また、比較例３〜６では表面固有抵抗値のバラツキが大きい。さらに、比較例３及び比較例４の結果より、導電性カーボンブラックの配合量の微小な変化により表面固有抵抗値や剛性が急激に変化してしまうため実用価値が高くないことが分かる。
【００２９】
【発明の効果】
本発明の導電性スピンチャックは、帯電防止効果に化ぐれ、またバラツキも小さく実用価値が大きい。また、剛性が高いため、経時による変形が少なく耐久性に優れ、スピンチャックの薄肉化を図ることができる。