製品の紹介

スリットバルブ用
長寿命ボンデッドシール
FLUORITZ®-T20 BONDED SEAL
日本バルカー工業株式会社
研究開発部 シール開発グループ

吉田 勉

Summer 2010

A bonded seal is a washer in which the seal material is directly bonded to an aluminum plate, and it is used
as a slit valve seal in equipment for manufacturing semiconductors. Customers have recently been requestingthat these seal parts have a longer lifetime. Therefore, we developed FFKM Bonded Seal which has a highresistance to plasma.
Our seal uses the material Fluoritz®-T20. The etching rate of this material by O2 and NF3 plasma is less thanone-third that of the FFKM material used in bonded seals made by other companies. Moreover, this material
has sufficient heat resistance at about 200 ℃, the maximum operating temperature of a slit valve seal. Therefore, Fluoritz®-T20 Bonded Seal can extend the lifetime of seal parts used in a harsh environment with theseperformances of the seal material and our optimization design technologies of bonded seals.

Keywords：Bonded Seal, FFKM, Slit valve, Plasma, Heat resistance, Lifetime extension

No.19

1．はじめにを実現すべく、耐熱性や耐プラズマ性に優れたシール材

従来、半導体製造装置におけるスリットバルブ用シール

優れ、かつスリットバルブなどの動的部位にも適用できるは、弁体に加工したアリ溝に O リングを装着して使用していFFKM（パ ーフロロエラストマ ー）のシール 材としてたが、溝への装着性やねじれ、脱落、摩耗によるパーティク

FLUORITZ®-T20 がある。今回、そのシール材を使った

ルなど多くの課題があった。これらの課題を解決するため、

FLUORITZ®-T20 BONDED SEAL を開発したので、そ当社では、シール材をアルミニウムの弁体に直接接着したの製品について紹介する。

BONDED SEAL を製品化し、市場において高い評価を得てきた。
しかし、近年のプラズマラジカルの高密度化およびチャンバの高温化に伴い、シール材にとっては非常に苛酷な環境となり、十分な寿命が得られなくなってきている。一方、市場においては、装置稼働率の向上およびメンテナンスコスト削減のため、BONDED SEAL を含むシールパーツのさらなる長寿命化が期待されている。の開発を行ってきた。その中でも、特に、耐プラズマ性に

2. FLUORITZ®-T20 の特徴
2-1

基本特性

Table.1 に A 社 製 BONDED SEAL お よ び B 社 製
BONDED SEAL それぞれのシール材料（以下、他社品
A、他社品 B）と比較し、FLUORITZ®-T20 の基本特性を示す。

そのような中、当社では、シール材のさらなる長寿命化
10スリットバルブ用長寿命ボンデッドシール

Table.1

いたプラズマ暴露試験による重量減少の結果を示している。

FLUORITZ®-T20 の基本特性

これより、FLUORITZ®-T20 の重量減少率は、O2 プラズ

FLUORITZ®T20

他社品 A

他社品 B

外観

濃褐色

ベージュ

乳白色

ため、優れた耐プラズマ性を有しているといえる。よって、厳マ、NF3 プラズマどちらにおいても他社品の 1/3 以下である

材料タイプ

FFKM

FFKM

FFKM

しいプラズマ環境下においてもシール材のダメージは小さくな

耐熱目安[℃]

260

225260硬度（Shore A）

808280

るため、更なる長寿命化が可能である。

引張強度[MPa]

11.3

16.315.1

伸び[％]170159150

100％ Modulus
[MPa]

5.5

7.57.52-2

耐熱性

スリットバルブ用シールの最大使用温度はおよそ 200℃であるが、その温度条件下における FLUORITZ®-T20 と他社品 A、B の圧縮永久歪みの結果をFig.1 に示す。これより、
FLUORITZ®-T20 の圧縮永久歪みは他社品よりも十分に小さく、耐熱性に優れた材料といえる。

Summer 2010

一般的にシール限界とされる圧縮永久歪み率は 80% であるが、FLUORITZ®-T20 においてはその歪みに達するまでの時間が 10,000 時間を超えており、高温においても長期間使用することが可能である。

FLUORITZ®-T20【試験条件】 装置：マイクロ波高密度プラズマ装置
出力：1500W
時間：1hour
温度：90℃
ガス：95%O2 / Ar 500sccm
圧力：1Torr
試料：AS568-214
照射方法：直射Fig.2-1No.19

FLUORITZ®-T20 の O2プラズマ耐性

FLUORITZ®-T20

FLUORITZ®-T20【試験条件】 試料：AS568-214
温度：200℃
圧縮率：25%

Fig.1

2-3

FLUORITZ®-T20 の圧縮永久歪み

耐プラズマ性

Fig.2-1、Fig.2-2 に FLUORITZ®-T20 と他社品 A、B の耐プラズマ性の比較を示す。それぞれ O2 および NF3 を用
11【試験条件】 装置：マイクロ波高密度プラズマ装置
出力：7500W
時間：1hour
温度 : 140℃
ガス：58%NF3/Ar 1000sccm
圧力 : 1Torr
試料：AS568-214
照射方法：直射Fig.2-2

FLUORITZ®-T20 のNF3プラズマ耐性

製品の紹介

3. FLUORITZ®-T20
BONDED SEAL の機能評価

4. FLUORITZ®-T20
BONDED SEAL の特徴

今回試作を行った FLUORITZ®-T20 BONDED SEALFLUORITZ®-T20 BONDED SEAL の主な用途は、半Fig.3 を用いて、Table.2 に示す条件にて 10 万回の耐久作

導体製造装置におけるスリットバルブ用シールであるが、その動評価を行った。その結果、接着剥離等の外観異常はなく、特徴と利点を以下に示す。

耐久作動前後に行った Heリーク測定においてもリークおよび変化は確認されなかった。また、Fig.4 に示す測定系にて100 動作当たりの気中パーティクル測定（粒径 0.1μm 以上）を行ったが、耐久作動の前後どちらにおいても発生パーティクル量はノイズレベルの 1 個以下であった。

● 優れた耐プラズマ性と耐熱性を有するシール材であるため、過酷な環境でも長寿命を実現● シール材がアルミニウムプレートに直接接着されているため、ねじれや脱落のリスクがない● 溝との擦れがないため、摩耗やパーティクルの発生を抑制● シール材の過剰圧縮を防止した設計により、メタルタッチによるパーティクルの発生を抑制● 応力集中を回避した最適設計により、シール材の破損や剥離のリスクを低減● 交換が容易であるため、弁体取り替え時の装置ダウンタイムの低減が可能

今回ご紹介した製品に限らず、当社ではお客様の多様なニーズに対応した製品の開発を行っております。また、様々な装置や使用環境に合わせた製品をラインナップしておりま
Fig.3

FLUORITZ®-T20 BONDED SEAL 外観写真

すので、ご要望に合わせた最適な提案が可能です。
今後とも、お客様にご感動いただくためのモノづくりを行う

Table.2

耐久作動試験条件

所存ですので、ご要望等につき当社までご一報いただければ幸いです。

試験装置

ゲート耐久試験機（Fig.4）

テストサンプルサイズ

42.4
（D）
×226.3
（L）
×11.9
（H）

圧縮荷重

2.5kN

尚、本文中の耐熱性、耐プラズマ性およびパーティクル等

温度120℃

に関するデータは、ある一定環境における基礎評価試験に作動回数10万回基づいたものです。そのため、実際の使用に際しては、その使用環境や使用条件における適性を十分に考慮した上でご使用ください。

Fig.4 パーティクル測定概略図12Summer 2010

5. おわりに

No.19