硅橡胶成型体及其制造方法与流程

[0001]
本发明涉及一种硅橡胶成型体及其制造方法。


背景技术：

[0002]
一般而言，硅橡胶的表面具有黏合性。例如，化学机械研磨装置(chemical mechanical polishing装置(以下称为“cmp装置”))是按以下方式进行研磨的：通过由弹性膜吸附晶圆并固定晶圆，将晶圆压在研磨垫上来对晶圆进行研磨。但是，在该弹性膜由硅橡胶成型体构成的情况下，因为硅橡胶具有黏合性，所以晶圆会黏附在弹性膜上而无法分离。如果强制性地剥离晶圆，则存在晶圆有可能破损的问题。在机械手臂的物品握持部的垫由硅橡胶成型体构成且要将所握持的物品放在所希望的位置的情况下，因为硅橡胶具有黏合性，所以物品会黏附在垫上而无法分离。由此，存在有可能无法将物品放置在所希望的位置的问题。进而，在便携式电子产品的壳体由硅橡胶成型体构成的情况下，因为硅橡胶具黏合性，所以存在抓握时手感不舒适的问题。
[0003]
于是，已有人提出在硅橡胶成型体的与物品接触的表面上形成涂层来降低黏合性的方案(例如专利文献1～4)，这是解决上述问题的措施。
[0004]
专利文献1：美国专利公开公报2005/0221734号
[0005]
专利文献2：日本专利公报第4086722号公报
[0006]
专利文献3：日本专利公报第3791060号公报
[0007]
专利文献4：日本公开专利公报特开平2-64109号公报


技术实现要素：

[0008]
本发明涉及一种硅橡胶成型体，其具有与物品接触的表面，所述与物品接触的表面被进行氟化处理，而使得该与物品接触的表面的滚动阻力系数减小。
[0009]
本发明涉及一种本发明的硅橡胶成型体的制造方法，其包括以下工序：对由硅橡胶制成的表面未处理成型体的与物品接触的表面进行氟化处理，此时，让含有分压为3.00kpa以上的氟气的表面处理气体与所述表面接触。
附图说明
[0010]
图1是实施方式所涉及的cmp装置中用于固定晶圆的弹性膜的剖视图。
具体实施方式
[0011]
下面，对实施方式做详细的说明。
[0012]
图1示出实施方式所涉及的cmp装置a中用于固定晶圆的弹性膜10(硅橡胶成型体)。该实施方式所涉及的弹性膜10安装在cmp装置a上，该弹性膜10的晶圆固定侧表面11(与物品接触的表面)露在外部。由该弹性膜10吸附晶圆s(物品)并将晶圆s(物品)固定在该弹性膜10的晶圆固定侧表面11上，用均匀的压力让晶圆s(物品)与研磨垫p接触，这样来对
晶圆s(物品)进行研磨。
[0013]
实施方式所涉及的弹性膜10为由交联的硅橡胶形成的硅橡胶制成型体。能够列举出的硅橡胶例如有:含(甲基)丙烯酰氧基的聚硅氧烷、乙烯基聚硅氧烷以及含巯基烷基的聚硅氧烷等。优选的是，硅橡胶使用上述聚硅氧烷中的一种聚硅氧烷，或者使用上述聚硅氧烷中的两种以上聚硅氧烷。可用有机过氧化物进行硅橡胶的交联，还可通过缩聚合进行硅橡胶的交联，也可用铂催化剂进行硅橡胶的交联。
[0014]
对实施方式所涉及的弹性膜10的晶圆固定侧表面11进行氟化处理。也就是说，将si-f键引入晶圆固定侧表面11。
[0015]
晶圆固定侧表面11被进行氟化处理，而使得滚动阻力系数减小。也就是说，由氟化处理后引入si-f键的硅橡胶形成的晶圆固定侧表面11的滚动阻力系数比氟化处理前的由硅橡胶形成的晶圆固定侧表面11的滚动阻力系数小。
[0016]
在为了抑制硅橡胶的黏合性而进行涂布的情况下，有涂层剥离而产生异物的问题。相对于此，本申请发明人等发现：通过对硅橡胶的表面进行氟化处理，使得滚动阻力系数减小，由此而能够抑制物品黏附。根据基于该发现而得到的实施方式所涉及的弹性膜10，其晶圆固定侧表面11被进行氟化处理，而使得滚动阻力系数减小，由此而能够抑制晶圆s黏附。而且，也不会像进行涂布处理时那样由于涂层剥离而产生异物。
[0017]
氟化处理后的晶圆固定侧表面11的滚动阻力系数，优选为0.040以下，更优选为0.030以下，进一步优选为0.020以下。滚动阻力系数的下降率用氟化处理前后的滚动阻力系数之差相对于氟化处理前的滚动阻力系数的百分比来表示。该滚动阻力系数的下降率优选为20％以上，更优选为40％以上，进一步优选为60％以上。在此，本申请中的滚动阻力系数按以下所述求得：用甲醇清洗测量面，在温度20℃、湿度40％的环境下保持24小时以上，然后在同一环境下将由sus304制成、直径为30mm且外周面平滑的滚筒状测量头压在测量面上以施加1000g的载荷，并且让测量头以2000mm/分钟的移动速度滚动，用达到稳定状态时的滚动阻力值除以载荷得到的值就是滚动阻力系数。
[0018]
优选，通过对晶圆固定侧表面11进行氟化处理来增大静摩擦系数。也就是说，由氟化处理后引入si-f键的硅橡胶形成的晶圆固定侧表面11的静摩擦系数比氟化处理前的由硅橡胶形成的晶圆固定侧表面11的静摩擦系数大。通过这样利用氟化处理来增大晶圆固定侧表面11的静摩擦系数，从而能够提高对晶圆s的固定性能，能够抑制研磨时晶圆s空转。
[0019]
氟化处理后的晶圆固定侧表面11的静摩擦系数优选为0.75以上，更优选为1.00以上，进一步优选为1.25以上，且优选为2.00以下。静摩擦系数的上升率用氟化处理前后的静摩擦系数之差相对于氟化处理前的静摩擦系数的百分比来表示。该静摩擦系数的上升率优选为60％以上，更优选为100％以上，进一步优选为150％以上。在此，本申请的静摩擦系数按以下所述求得：用甲醇清洗测量面，在温度20℃、湿度40％的环境下保持24小时以上，然后在同一环境下将由sus304制成的测量头的直径为10mm的半球状下端部压在测量面上以施加100g的载荷，并且让该半球状下端部以75mm/分钟的移动速度滑动，用刚开始移动后的摩擦阻力峰值除以载荷所得到的值就是静摩擦系数。
[0020]
从抑制研磨时所使用的研磨液附着的观点出发，晶圆固定侧表面11的接触角(湿润性)优选为100
°
以上，更优选为110
°
以上。按照θ/2法，用甲醇清洗测量面，在温度20℃、湿度40％的环境下保持24小时以上，然后在同一环境下将蒸馏水的液滴滴到测量面上,这样
来测量该接触角(湿润性)。
[0021]
从抑制压力分散性下降的观点出发，用a型硬度计测得的氟化处理前后晶圆固定侧表面11的硬度的上升量优选为a10以下，更优选为a8以下。该硬度按照日本工业标准jis k6253-3:2012进行测量。
[0022]
接下来，对实施方式所涉及的弹性膜10的制造方法做说明。
[0023]
在实施方式所涉及的弹性膜10的制造方法中，首先，制作由硅橡胶形成的表面未处理弹性膜(表面未处理成型体)，然后，对由硅橡胶形成的表面未处理成型体的晶圆固定侧表面进行氟化处理，此时，让含有分压为3.00kpa以上的氟气的表面处理气体与该晶圆固定侧表面接触。
[0024]
能够列举出的用未交联硅橡胶材料制作表面未处理弹性膜的方法例如有：压塑成型或注塑成型等。能够列举出的典型的表面未处理弹性膜的氟化处理方法如下：将表面未处理弹性膜布置在腔室内并将腔室密闭后，再将表面处理气体封入该腔室内，让表面未处理弹性膜暴露在表面处理气体中。
[0025]
此时，从降低晶圆固定侧表面11的滚动阻力系数且缩短处理时间以提高生产率的观点出发，氟化处理的处理温度优选为0℃以上100℃以下，更优选为10℃以上50℃以下。从相同的观点出发，处理压力(整个腔室内的压力)优选为3kpa以上200kpa以下，更优选为3kpa以上110kpa以下。氟气的分压为3.00kpa以上，但从相同的观点出发，优选为3.00kpa以上20.0kpa以下，更优选为3.00kpa以上10.0kpa以下。从缩短处理时间以提高生产率的观点出发，处理时间优选为1分钟以上60分钟以下，更优选为1分钟以上10分钟以下。
[0026]
表面处理气体中氟气的含量可以为100体积％，也就是说，表面处理气体可仅由氟气构成。而且，表面处理气体可含有一种或两种以上除了氟气以外的其他气体。能够列举出的该氟气以外的气体例如有：氮气、氩气等惰性气体等。在该情况下，从通用性的观点出发，优选表面处理气体含有氮气。从增大晶圆固定侧表面11的静摩擦系数且减小滚动阻力系数的观点出发，优选表面处理气体不含氧气。从增大晶圆固定侧表面11的静摩擦系数且减小滚动阻力系数的观点出发，氟气在表面处理气体中的含量优选为10体积％以上，更优选为20体积％以上，进一步优选为30体积％以上。
[0027]
在上述实施方式中，作为硅橡胶成型体，例举出的是cmp装置a中用于固定晶圆的弹性膜10，但并不特别局限于此，还可以是其他物质。例如，在用上述实施方式中所使用的硅橡胶成型体构成机械手臂的物品握持部的垫的情况下，能够抑制物品黏附，且不会产生异物。因此能够将所握持的物品松开并将所握持的物品放在所希望的位置。而且，如果通过进行氟化处理来增大静摩擦系数，对物品的固定性能就会提高。在用上述实施方式中所使用的硅橡胶成型体构成手机或平板终端等便携式电子产品的壳体(框体或保护壳体)的情况下，能够抑制物品黏附，且不会产生异物。其结果是，能够减少抓握时手感的不舒适度。而且，如果通过进行氟化处理来增大静摩擦系数，则能够牢牢地抓住，抓不住而滑落的情况能够减少。
[0028]
[实施例]
[0029]
(橡胶片)
[0030]
制作了实施例1～2及比较例1～4的橡胶片。
[0031]
<实施例1>
[0032]
利用压塑成型制作出硅橡胶片，硅橡胶片的长度100mm、宽度50mm、厚度2mm，对硅橡胶片的表面进行了氟化处理，以该表面已进行了氟化处理的橡胶片作为实施例1。氟化处理的处理温度为25℃，处理压力(整个腔室内的压力)为22.0kpa，且处理时间为10分钟。表面处理气体使用了30体积％的氟气和70体积％的氮气的混合气体。因此，氟气的分压为6.60kpa。
[0033]
<实施例2>
[0034]
表面处理气体使用了氟气为100体积％的单一气体，处理压力(整个腔室内的压力)即氟气的分压为6.67kpa，除此以外，其他方面都与实施例1相同，这样制作出了橡胶片，以该橡胶片作为实施例2。
[0035]
<比较例1>
[0036]
橡胶片除了未进行氟化处理以外，其他方面都与实施例1相同，以这样的橡胶片作为比较例1。
[0037]
<比较例2>
[0038]
橡胶片除了在表面上设置有聚对二甲苯(parylene)涂层来代替进行氟化处理以外，其他方面都与实施例1相同，以这样的橡胶片作为比较例2。
[0039]
<比较例3>
[0040]
橡胶片除了在表面形成dlc(类钻碳：diamond-like carbon)涂层来代替进行氟化处理以外，其他方面都与实施例1相同，以这样的橡胶片作为比较例3。
[0041]
<比较例4>
[0042]
橡胶片除了在表面上设置有氟树脂涂层来取代进行氟化处理以外，其他方面都与实施例1相同，以这样的橡胶片作为比较例4。
[0043]
(试验方法)
[0044]
<滚动阻力系数>
[0045]
针对实施例1～2、比较例1～4各自的橡胶片，用甲醇清洗了橡胶片的表面，在温度20℃、湿度40％的环境下保持了24小时以后，在同一环境下将直径30mm且外周面平滑的sus304制滚筒状测量头压在该已清洗过的表面上，以施加1000g的载荷，并且让该测量头以2000mm/分钟的移动速度进行滚动。然后，用此时达到稳定状态的滚动阻力值除以载荷，求出了滚动阻力系数。需要说明的是，使用新东科学公司生产的表面性能测量仪heidon type14对滚动阻力进行了测量。
[0046]
<静摩擦系数>
[0047]
针对实施例1～2、比较例1～4各自的橡胶片，用甲醇清洗了橡胶片的表面，在温度20℃、湿度40％的环境下保持了24小时以后，在同一环境下将sus304制测量头的直径为10mm的半球状下端部压在该已清洗过的表面上，以施加100g的载荷，并且让半球状下端部以75mm/分钟的移动速度进行滑动。然后，用此时刚开始移动后的摩擦阻力峰值除以载荷，求出了静摩擦系数。需要说明的是，使用新东科学公司生产的表面性能测量仪heidon type14对摩擦阻力进行了测量。
[0048]
<接触角(湿润性)>
[0049]
针对实施例1～2、比较例1～4各自的橡胶片，按照θ/2法，用甲醇清洗了橡胶片的表面，在温度20℃、湿度40％的环境下保持了24小时以后，在同一环境下将蒸馏水的液滴滴
到该已清洗过的表面上，测得了接触角。
[0050]
<硬度上升量>
[0051]
按照日本工业标准jis k6253-3：2012用a型硬度计测量了实施例1～2各自的氟化处理前后的橡胶片的硬度，并计算出硬度的差值，即计算出硬度上升量。
[0052]
<50％拉伸试验>
[0053]
针对实施例1～2、比较例1～4各自的橡胶片，将橡胶片拉伸50％后又让其恢复原状，然后用扫描电子显微镜(sem)观察了橡胶片的表面并确认了表面有无裂纹。将未观察到裂纹的橡胶片评价为a，将观察到裂纹的橡胶片评价为b。
[0054]
<交叉切割试验(cross-cut test)>
[0055]
按照日本工业标准jis k5600-5-6:1999，对实施例1～2、比较例1～4各自的橡胶片进行了交叉切割试验，用肉眼观察了橡胶片的表面并确认了有无剥离。将未观察到剥离的橡胶片评价为a，将观察到剥离的橡胶片评价为b。
[0056]
(试验结果)
[0057]
将试验结果示于表1。
[0058]
[表1]
[0059][0060]
根据表1，对表面已进行过条件苛刻的氟化处理的实施例1～2、和未进行过氟化处理的比较例1加以比较，得知：在实施例1～2中，滚动阻力系数减小。由此，能够期待抑制物品黏附的抑制效果。根据表1还得知：在实施例1～2中，静摩擦系数增大。由此，能够期待对物品的固定性能提高。根据表1又得知：在实施例1～2中还被赋予了拒水性。由此看来，在将实施例1～2应用于cmp装置中用于固定晶圆的弹性膜的情况下，能够期待抑制研磨时所使用的研磨液附着。根据表1再得知：在实施例1～2中，利用氟化处理对表面进行了改性，从而在50％拉伸试验中未观察到表面出现裂纹，在交叉切割试验中未观察到因表层剥离而产生异物。
[0061]
根据表1进一步得知：在表面设置有涂层的比较例2～4中，滚动阻力系数减小。但是，在比较例2～4中，在50％拉伸试验中观察到表面涂层出现了裂纹，在交叉切割试验中观察到因表面涂层剥离而产生了异物。
[0062]
－产业实用性－
[0063]
本发明在硅橡胶成型体及其制造方法的技术领域很有用。
[0064]
－符号说明－
[0065]
a
ꢀꢀꢀ
cmp装置
[0066]
p
ꢀꢀꢀ
研磨垫
[0067]
s
ꢀꢀꢀꢀ
晶圆(物品)
[0068]
10
ꢀꢀꢀ
弹性膜(硅橡胶成型体)
[0069]
11
ꢀꢀꢀ
晶圆固定侧表面(与物品接触的表面)。

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