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JP2021068891A - 半導体洗浄装置用部材 - Google Patents

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Abstract

【課題】熱変形しにくく、金属が溶出しにくい半導体洗浄装置用部材を提供する。【解決手段】炭素繊維と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）共重合体とが熱融着したプリプレグを含む半導体洗浄装置用部材。【選択図】図１

Description

本開示は、半導体洗浄装置用部材に関する。
半導体製造においては、パーティクル等の汚染物を半導体ウェーハ上から除去するために、ウェーハの洗浄が行われる。このような洗浄を行うための装置としては、枚葉式洗浄装置や、バッチ式洗浄装置が知られている。
特許文献１には、ウェハを支持して回転させる回転台と、特定の構成を有する第１及び第２の噴射ノズルとを備える枚葉式洗浄装置が記載されている。
特開２００１−３５８１０９号公報
本開示は、熱変形しにくく、金属が溶出しにくい半導体洗浄装置用部材を提供することを目的とする。
本開示は、炭素繊維と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）共重合体とが熱融着したプリプレグを含む半導体洗浄装置用部材に関する。
上記プリプレグが２枚以上積層され、加熱圧縮により一体化されていることが好ましい。
上記プリプレグは、上記炭素繊維のシートと、上記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）共重合体のフィルムとが熱融着されたものであることが好ましい。
本開示は、平均繊維長が０．５ｍｍ以上の炭素繊維と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）共重合体とを含む半導体洗浄装置用部材にも関する。
上記炭素繊維が、上記炭素繊維と上記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）共重合体との合計量に対し、５〜７０体積％であることが好ましい。
上記炭素繊維が開繊されていることが好ましい。
上記半導体洗浄装置用部材は、硫酸、過酸化水素、フッ酸、塩酸、硝酸及びリン酸からなる群より選択される少なくとも１種と接触し得ることが好ましい。
上記半導体洗浄装置用部材は、温度が１００℃以上の洗浄薬剤と接触し得ることが好ましい。
上記半導体洗浄装置用部材は、３．６質量％塩酸に２４時間浸漬後の溶出Ａｌ量が１．４７ｎｇ／ｃｍ２以下であることが好ましい。
上記半導体洗浄装置用部材は、３．６質量％塩酸に１６８時間浸漬後の溶出Ａｌ量が１．４７ｎｇ／ｃｍ２以下であることが好ましい。
上記半導体洗浄装置用部材は、３．６質量％塩酸に２４時間浸漬後の溶出Ｃａ量が１４．７ｎｇ／ｃｍ２以下であることが好ましい。
上記半導体洗浄装置用部材は、３．６質量％塩酸に１６８時間浸漬後の溶出Ｃａ量が１４．７ｎｇ／ｃｍ２以下であることが好ましい。
上記半導体洗浄装置用部材は、２２０℃で６０分加熱した後の熱変形率が１．０％以下であることが好ましい。
上記半導体洗浄装置用部材は、２６０℃で６０分加熱した後の熱変形率が１．０％以下であることが好ましい。
本開示によれば、熱変形しにくく、金属が溶出しにくい半導体洗浄装置用部材を提供することができる。
本開示の部材を適用することが可能な半導体洗浄装置の一例を示す模式図である。
以下、本開示を具体的に説明する。
本開示は、炭素繊維と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（ＰＦＡ）とが熱融着したプリプレグを含む半導体洗浄装置用部材（以下、第１の部材ともいう。）に関する。
第１の部材は、熱変形しにくく、金属が溶出しにくい。
第１の部材は、また、強度、導電性（除電性）、耐薬品性にも優れる。
第１の部材を構成するプリプレグは、炭素繊維とＰＦＡとが熱融着したものである。これにより、部材が熱変形しにくく、強度に優れたものとなり、また、部材に導電性を付与することもできる。また、部材内部への洗浄薬剤の侵入による金属溶出を抑制することもできる。
上記プリプレグにおいては、上記ＰＦＡが上記炭素繊維に含浸していることが好ましい。これにより、部材内部のボイドを低減することができるため、部材の熱変形を一層抑制できるとともに、部材内部への洗浄薬剤の侵入による金属溶出を一層抑制することができる。
上記プリプレグに含まれる炭素繊維は、平均繊維長が０．５ｍｍ以上であることが好ましく、１ｍｍ以上であることがより好ましく、２ｍｍ以上であることが更に好ましく、５ｍｍ以上であることが更により好ましく、１０ｍｍ以上であることが特に好ましい。上記平均繊維長の上限は特に限定されないが、部材の最大長であってよい。
強度重視の場合は、平均繊維長は長いほうが（連続繊維）好ましく、部材を切削により仕上げる場合は毛羽たちを抑えるために平均繊維長は短いほうが好ましい。
上記平均繊維長は、上記炭素繊維を構成する炭素単繊維の平均繊維長であってよい。
上記平均繊維長は、マイクロスコープにより、測定することができる。
上記炭素繊維は、平均直径が０．５μｍ以上であることが好ましく、３μｍ以上であることがより好ましく、５μｍ以上であることが更に好ましく、また、５０μｍ以下であることが好ましく、３０μｍ以下であることがより好ましく、１５μｍ以下であることが更に好ましい。
上記平均直径は、上記炭素繊維を構成する炭素単繊維の平均直径であってよい。
上記平均直径は、マイクロスコープにより、測定することができる。
上記炭素繊維は、表面処理されていてもよく、処理剤が使用されていてもよく、サイジング剤が使用されていてもよい。
上記炭素繊維の形態は、特に限定されず、炭素単繊維を一方向に引き揃えた一方向炭素繊維シート、２以上の一方向炭素繊維シートを角度を変えて積層したもの、上記炭素単繊維が二次元方向にランダムに配向しているもの、上記炭素単繊維を織物や編物、不織布等の布帛に成型したもの、編組等のスランド状のもの等であってよい。また、積層する場合は、層の方向を変えて多層に積層したり、交互に積層したり、厚み方向に対称に配置したりしてもよい。
上記炭素繊維は、シート状の炭素繊維であることが好ましく、炭素繊維を一方向に引き揃えた一方向炭素繊維シート、織布又は不織布がより好ましく、一方向炭素繊維シートが更に好ましい。
上記炭素繊維としては、ポリアクリロニトリル系、ピッチ系、レーヨン系、セルロース系、リグニン系、フェノール系、気相成長系等が挙げられる。なかでも、ポリアクリロニトリル系、ピッチ系又はレーヨン系の炭素繊維が好ましく、ポリアクリロニトリル系の炭素繊維がより好ましい。
上記炭素繊維は、開繊されていることが好ましい。これにより、上記炭素繊維にＰＦＡがより高度に含浸するため、熱変形及び金属溶出を一層抑制することができる。
開繊の方法は特に限定されず、凹凸ロールを交互に通過させる方法、太鼓型ロールを使用する方法、軸方向振動に張力変動を加える方法、垂直に往復運動する２個の摩擦体による炭素繊維束の張力を変動させる方法、炭素繊維束にエアを吹き付ける方法等を採用してよい。また、特許第３０６４０１９号及び特許第３１４６２００号に記載される開繊方法を採用することもできる。
上記炭素繊維は、目付が１００ｇ／ｍ２以下であることが好ましく、８０ｇ／ｍ２以下であることがより好ましく、５０ｇ／ｍ２以下であることが更に好ましく、３０ｇ／ｍ２以下であることが更により好ましく、２０ｇ／ｍ２以下であることが特に好ましく、また、１０ｇ／ｍ２以上であることが好ましい。目付が低いほどＰＦＡの炭素繊維への含浸が容易になる。
上記ＰＦＡは、テトラフルオロエチレン（ＴＦＥ）に基づく重合単位（ＴＦＥ単位）、及び、パーフルオロ（アルキルビニルエーテル）（ＰＡＶＥ）に基づく重合単位（ＰＡＶＥ単位）を有する。
上記ＰＡＶＥとしては、特に限定されず、例えば、下記一般式（１）
ＣＦ２＝ＣＦ−ＯＲｆ１ （１）
（式中、Ｒｆ１は、炭素数１〜１０、好ましくは炭素数１〜５のパーフルオロアルキル基を表す。）で表されるものが挙げられ、なかでもパーフルオロ（メチルビニルエーテル）〔ＰＭＶＥ〕、パーフルオロ（エチルビニルエーテル）〔ＰＥＶＥ〕、パープルオロ（プロピルビニルエーテル）〔ＰＰＶＥ〕が好ましい。
上記ＰＦＡとしては、特に限定されないが、ＴＦＥ単位とＰＡＶＥ単位との合計に対するＴＦＥ単位の割合が７０モル％以上９９．５モル％未満である共重合体が好ましく、７０モル％以上９８．９モル％以下である共重合体がより好ましく、８０モル％以上９８．７モル％以下である共重合体が更に好ましい。上記ＰＦＡは、ＴＦＥ単位及びＰＡＶＥ単位のみからなる共重合体であってもよいし、全単量体単位に対しＴＦＥ及びＰＡＶＥと共重合可能な単量体に由来する単量体単位が０．１〜１０モル％であり、ＴＦＥ単位及びＰＡＶＥ単位が合計で９０〜９９．９モル％である共重合体であることも好ましい。ＴＦＥ及びＰＡＶＥと共重合可能な単量体としては、ヘキサフルオロプロピレン（ＨＦＰ）、ＣＺ１Ｚ２＝ＣＺ３（ＣＦ２）ｎＺ４（式中、Ｚ１、Ｚ２及びＺ３は、同一若しくは異なって、水素原子又はフッ素原子を表し、Ｚ４は、水素原子、フッ素原子又は塩素原子を表し、ｎは２〜１０の整数を表す。）で表されるビニル単量体、及び、ＣＦ２＝ＣＦ−ＯＣＨ２−Ｒｆ１１（式中、Ｒｆ１１は炭素数１〜５のパーフルオロアルキル基を表す。）で表されるアルキルパーフルオロビニルエーテル誘導体等が挙げられる。
本明細書において、ＰＦＡを構成する各単量体単位の含有量は、ＮＭＲ、ＦＴ−ＩＲ、元素分析、蛍光Ｘ線分析を単量体の種類によって適宜組み合わせることで算出できる。
上記ＰＦＡは、融点が１８０〜３４０℃であることが好ましく、２３０〜３３０℃であることがより好ましく、２８０〜３２０℃であることが更に好ましい。上記融点は、示差走査熱量計〔ＤＳＣ〕を用いて１０℃／分の速度で昇温したときの融解熱曲線における極大値に対応する温度である。
上記ＰＦＡは、メルトフローレート（ＭＦＲ）が０．１〜１００ｇ／１０分であることが好ましく、０．５〜９０ｇ／１０分であることがより好ましく、１．０〜８５ｇ／１０分であることが更に好ましい。
本明細書において、ＭＦＲは、ＡＳＴＭ Ｄ １２３８に準拠し、温度３７２℃、荷重５ｋｇで測定して得られる値である。
第１の部材においては、上記炭素繊維が、上記炭素繊維と上記ＰＦＡとの合計量に対し、５〜７０体積％であることが好ましい。上記炭素繊維は、１０体積％以上であることがより好ましく、１５体積％以上であることが更に好ましく、また、６０体積％以下であることがより好ましく、５０体積％以下であることが更に好ましい。
炭素繊維の含有量が上記範囲内にあると、上記部材が一層熱変形しにくくなり、また、導電性が一層向上する。
上記プリプレグは、上記炭素繊維と上記ＰＦＡとを熱融着させることにより、製造することができる。熱融着の方法は特に限定されないが、例えば、上記炭素繊維と上記ＰＦＡとを接触させた状態で、上記ＰＦＡの融点以上の温度に加熱する方法が挙げられる。上記炭素繊維と接触させるＰＦＡの形態は特に限定されず、粉体、フィルム、溶媒分散体のいずれであってもよいが、生産性、品質安定性の観点からは、フィルムが好ましい。
上記プリプレグは、上記炭素繊維のシートと上記ＰＦＡのフィルムとが熱融着されたものであることが好ましい。
上記プリプレグはシートであってよい。
上記プリプレグは、小片に切断されたチョップ材であってもよい。チョップ材を二次元方向にランダムに配向させて積層することで、炭素繊維を疑似等方に配向させることができ、得られる部材の、方向による強度差が少なくなる。また、複雑な形状にも容易に成形することができる。
また、特開２０１６−２７９５６号公報に記載されるような、樹脂が未含浸状態のチョップドセミプリプレグシート材から得られる疑似等方補強シート材を、上記プリプレグとして使用してもよい。
第１の部材は、上記プリプレグを１枚以上含んでいればよく、２枚以上含むことが好ましい。枚数の上限は特に限定されず、部材に要求される厚み等に応じて決定すればよい。
上記プリプレグを２枚以上含む場合、各プリプレグを構成する炭素繊維の配向は、同じであってもよく、異なってもよい。
上記プリプレグを２枚以上含む場合、２枚以上の上記プリプレグが積層され、加熱圧縮により一体化されていることが好ましい。ここで、一体化とは、上記プリプレグ同士が熱融着し、１の部材を構成することを意味する。熱融着した上記プリプレグ同士の界面は、必ずしも明確でなくてよい。
第１の部材は、例えば、上記プリプレグを上記ＰＦＡの融点以上の温度に加熱しつつ加圧して成形し、圧力をかけたまま上記ＰＦＡの結晶化温度以下まで冷却することにより製造できる。上記プリプレグを２枚以上用いる場合は、これらのプリプレグを厚み方向に重ね合わせて加熱及び加圧を行う。
得られる部材中にエアが残らないように、上記ＰＦＡの融点以上に加熱しつつ加圧及び脱圧を複数回繰り返した後に、加圧成形してもよい。
本開示は、平均繊維長が０．５ｍｍ以上の炭素繊維と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（ＰＦＡ）とを含む半導体洗浄装置用部材（以下、第２の部材ともいう。）にも関する。
第２の部材は、熱変形しにくく、金属が溶出しにくい。
第２の部材は、また、強度、導電性（除電性）、耐薬品性にも優れる。
第２の部材は、ＰＦＡとともに、平均繊維長が０．５ｍｍ以上の炭素繊維を含む。これにより、部材が熱変形しにくく、強度に優れたものとなり、また、部材に導電性を付与することもできる。また、部材内部への洗浄薬剤の侵入による金属溶出を抑制することもできる。
上記平均繊維長は、１ｍｍ以上であることが好ましく、２ｍｍ以上であることがより好ましく、５ｍｍ以上であることが更に好ましく、１０ｍｍ以上であることが特に好ましい。
上記平均繊維長の上限は特に限定されないが、部材の最大長であってよい。
上記平均繊維長は、上記炭素繊維を構成する炭素単繊維の平均繊維長であってよい。
上記平均繊維長は、上述した方法により、測定することができる。
なお、平均繊維長が上記範囲内にある炭素繊維を含む部材は、射出成形等による成形が可能な、炭素繊維の短繊維を含む成形品とは区別される。
第２の部材においては、上記ＰＦＡが上記炭素繊維に含浸していることが好ましい。これにより、部材内部のボイドを低減することができるため、部材の熱変形を一層抑制できるとともに、部材内部への洗浄薬剤の侵入による金属溶出を一層抑制することができる。
第２の部材における炭素繊維の他の好ましい態様は、第１の部材における炭素繊維と同様である。
第２の部材におけるＰＦＡとしては、第１の部材におけるＰＦＡと同様のものが挙げられる。
また、第２の部材における炭素繊維の好ましい含有量も、第１の部材と同様である。
第２の部材は、例えば、上記平均繊維長が０．５ｍｍ以上の炭素繊維と上記ＰＦＡとを熱融着させた少なくとも１枚のプリプレグを加熱圧縮して成形することにより製造できる。上記プリプレグの好ましい態様やその製造方法、当該プリプレグを用いて部材を製造する方法は、第１の部材について説明したのと同様である。
第１及び第２の部材は、３．６質量％塩酸に２４時間浸漬後の溶出Ａｌ量が１．４７ｎｇ／ｃｍ２以下であることが好ましく、１．００ｎｇ／ｃｍ２以下であることがより好ましく、０．５０ｎｇ／ｃｍ２以下であることが更に好ましく、０．３０ｎｇ／ｃｍ２以下であることが更により好ましく、０．２０ｎｇ／ｃｍ２以下であることが特に好ましい。
第１及び第２の部材は、３．６質量％塩酸に２４時間浸漬後の溶出Ｃａ量が１４．７ｎｇ／ｃｍ２以下であることが好ましく、１０．０ｎｇ／ｃｍ２以下であることがより好ましく、５．０ｎｇ／ｃｍ２以下であることが更に好ましく、１．０ｎｇ／ｃｍ２以下であることが更により好ましく、０．５ｎｇ／ｃｍ２以下であることが特に好ましい。
第１及び第２の部材は、３．６質量％塩酸に２４時間浸漬後の以下の各金属の溶出量が以下の各範囲内にあることが好ましい。
Ｎａ、Ｋ、Ｍｎ、Ｃｕ、Ｚｎ、Ｐｂ：
１．４７ｎｇ／ｃｍ２以下であることが好ましく、１．２０ｎｇ／ｃｍ２以下であることがより好ましく、１．１０ｎｇ／ｃｍ２以下であることが更に好ましい。
Ｃｒ：
１４．７ｎｇ／ｃｍ２以下であることが好ましく、１２．０ｎｇ／ｃｍ２以下であることがより好ましく、１１．０ｎｇ／ｃｍ２以下であることが更に好ましい。
Ｆｅ、Ｎｉ：
１４．７ｎｇ／ｃｍ２以下であることが好ましく、１０．０ｎｇ／ｃｍ２以下であることがより好ましく、５．０ｎｇ／ｃｍ２以下であることが更に好ましく、１．０ｎｇ／ｃｍ２以下であることが特に好ましい。
上記のうち、少なくとも１つの金属の溶出量が上記範囲内にあることが好ましく、全ての金属の溶出量が上記範囲内にあることがより好ましい。
第１及び第２の部材は、３．６質量％塩酸に１６８時間浸漬後においても、上述した各金属の溶出量が、上述の数値範囲内にあることが好ましい。
特に、第１及び第２の部材は、３．６質量％塩酸に１６８時間浸漬後の溶出Ａｌ量が１．４７ｎｇ／ｃｍ２以下であることが好ましく、１．００ｎｇ／ｃｍ２以下であることがより好ましく、０．５０ｎｇ／ｃｍ２以下であることが更に好ましく、０．３０ｎｇ／ｃｍ２以下であることが更により好ましく、０．２０ｎｇ／ｃｍ２以下であることが特に好ましい。
また、第１及び第２の部材は、３．６質量％塩酸に１６８時間浸漬後の溶出Ｃａ量が１４．７ｎｇ／ｃｍ２以下であることが好ましく、１０．０ｎｇ／ｃｍ２以下であることがより好ましく、５．０ｎｇ／ｃｍ２以下であることが更に好ましく、１．０ｎｇ／ｃｍ２以下であることが更により好ましく、０．５ｎｇ／ｃｍ２以下であることが特に好ましい。
上記金属溶出量は、以下の測定方法により求められる値である。
（サンプル）
部材をＸ軸４０ｍｍ、Ｙ軸５０ｍｍ、Ｚ軸５ｍｍの大きさに切り出し、サンプルとする。
（サンプル事前洗浄）
サンプルをＰＦＡベッセル容器（アズワン社製ＰＦＡＳ２００）に入れ、試験液（３．６質量％塩酸）１００ｍｌを注ぎ、蓋をして９６時間静置する。９６時間後に蓋を開けＰＦＡピンセットでサンプルを取り出し、超純粋の流水（流量１０ｍｌ／秒）に１０秒間さらして洗浄し、別に準備したＰＦＡ容器の上に置く。ＰＦＡベッセル内の試験液は廃棄し、試験液５０ｍｌを入れ、蓋を閉め手で振った後に蓋を開け試験液を廃棄する。この作業を３回行うことによりＰＦＡベッセルを洗浄する。
（２４時間又は１６８時間浸漬試験）
洗浄済のＰＦＡベッセルに洗浄済のサンプルをＰＦＡ製ピンセットで入れ、試験液１００ｍｌを注ぎ入れ、蓋をして２４時間又は１６８時間放置する。その後ＰＦＡベッセルの蓋を開け、試験後の試験液の一部をＩＣＰ−ＭＳ（アジレント・テクノロジー社製）の測定用容器に入れ、測定液中の金属溶出量の測定を行う。得られた数値を用いて下記式にて計算し、サンプルの金属溶出量を算出する。
サンプルの金属溶出量（ｎｇ／ｃｍ２）＝測定液中の金属溶出量（ｎｇ）×（１００／ＩＣＰ−ＭＳ測定液量（ｍｌ））／サンプル表面積（ｃｍ２）
なお、上記サンプル事前洗浄は、サンプル表面に付着した金属を除去することを目的とするものである。上記サンプル事前洗浄の時間を２４時間としてもよい。
第１及び第２の部材は、２００℃で６０分加熱した後の熱変形率が１．０％以下であることが好ましく、０．５％以下であることがより好ましく、０．３％以下であることが更に好ましい。
第１及び第２の部材は、２２０℃で６０分加熱した後の熱変形率が１．０％以下であることが好ましく、０．５％以下であることがより好ましく、０．３％以下であることが更に好ましい。
第１及び第２の部材は、２４０℃で６０分加熱した後の熱変形率が１．０％以下であることが好ましく、０．５％以下であることがより好ましく、０．３％以下であることが更に好ましい。
第１及び第２の部材は、２６０℃で６０分加熱した後の熱変形率が１．０％以下であることが好ましく、０．５％以下であることがより好ましく、０．３％以下であることが更に好ましい。
上記熱変形率は、以下の測定方法により求められる値である。
Ｘ軸１５ｍｍ、Ｙ軸１０ｍｍ、Ｚ軸５ｍｍのサンプルを準備し、Ｘ軸及びＹ軸の寸法をノギス（ＭＩＴＵＴＯＹＯ社製ＡＢＳデジマチックキャリパＣＤ−Ｓ２０Ｃ）で、Ｚ軸の寸法をマイクロメーター（ＭＩＴＵＴＯＹＯ社製クーラントプルーフマイクロメータＭＤＣ−２５ＭＸ）で測定する。寸法測定後、予め２００℃、２２０℃、２４０℃又は２６０℃に加熱した電気炉（エスペック社製高温恒湿機ＳＴＰＨ−２０２Ｍ）にサンプルを入れる。６０分後にサンプルを取り出し常温まで冷却し、上記と同じノギス及びマイクロメーターで採寸をする。下記式にて、Ｘ軸、Ｙ軸及びＺ軸のそれぞれについて熱収縮率を算出し、それらの絶対値の最大値を、サンプルの熱変形率とする。
熱収縮率（％）＝１００×（初期寸法−加熱後寸法）／初期寸法
第１及び第２の部材は、半導体洗浄装置に用いられる。第１及び第２の部材は、半導体洗浄装置を構成するための部材であってよい。
半導体洗浄装置の部材からの溶出金属は半導体の汚染源となるが、第１及び第２の部材は金属が溶出しにくいので、半導体を汚染しにくい。また、半導体洗浄装置に組み込む前に部材を事前洗浄することで、部材からの金属汚染を抑えることができる。第１及び第２の部材は金属が溶出しにくいので、上記事前洗浄の時間を短くできる。
また、半導体の洗浄薬剤には濃硫酸や、過酸化水素といった反応性の高いものが多く、また、高温での洗浄が必要な場合もある。第１及び第２の部材は、耐薬品性に優れるとともに、熱変形しにくいので、洗浄薬剤に侵されず、かつ高温環境下でも寸法変化が小さい。したがって、耐久性に優れる。
更に、半導体洗浄装置では、配管通過中に洗浄薬剤が帯電することがあり、除電されないと、半導体の絶縁破壊が起こるおそれがある。第１及び第２の部材は、導電性（除電性）にも優れることから、帯電した洗浄薬剤による半導体の絶縁破壊を防止することができる。
第１及び第２の部材は、半導体の洗浄薬剤と接触する可能性のある部材として好適に使用できる。特に、第１及び第２の部材は、硫酸、過酸化水素、フッ酸、塩酸、硝酸及びリン酸からなる群より選択される少なくとも１種と接触し得ることが好ましく、硫酸、過酸化水素、フッ酸、塩酸及び硝酸からなる群より選択される少なくとも１種と接触し得ることがより好ましい。
上記洗浄薬剤は、液体であってよい。
第１及び第２の部材を、上記洗浄薬剤と接触する部材として使用することも好ましい。
ただし、第１及び第２の部材を、上記洗浄薬剤と接触しない部材として使用することも可能である。
第１及び第２の部材は、また、高温の洗浄薬剤と接触する可能性のある部材として好適に使用できる。特に、第１及び第２の部材は、温度が５０℃以上の洗浄薬剤と接触し得ることが好ましく、７０℃以上の洗浄薬剤と接触し得ることがより好ましく、１００℃以上の洗浄薬剤と接触し得ることが更に好ましく、１３０℃以上の洗浄薬剤と接触し得ることが特に好ましく、また、２６０℃以下の洗浄薬剤と接触し得ることが好ましく、２３０℃以下の洗浄薬剤と接触し得ることがより好ましい。
第１及び第２の部材を、上記高温の洗浄薬剤と接触する部材として使用することも好ましい。
ただし、第１及び第２の部材を、上記高温の洗浄薬剤と接触しない部材として使用することも可能である。
第１及び第２の部材が適用される半導体洗浄装置は、バッチ式洗浄装置、枚葉式洗浄装置のいずれであってもよいが、枚葉式洗浄装置であることが好ましい。
半導体と洗浄薬剤との接触方法としては、ディップ式、スピン式、スプレー式等が挙げられるが、スピン式が好ましい。
上記半導体洗浄装置は、枚葉スピン式洗浄装置であることが好ましい。
第１及び第２の部材は、枚葉スピン式洗浄装置において、半導体ウェーハを回転させる回転台や、半導体ウェーハを支持するための部位に好適に使用することができる。
上記半導体ウェーハを支持するための部位としては、例えば、上記回転台上に設けられた、半導体ウェーハを支持するための突起が挙げられる。上記突起としては、チャックピンが好ましい。
図１に、本開示の部材を適用することが可能な半導体洗浄装置の一例を模式的に示す。
半導体洗浄装置（枚葉スピン式洗浄装置）１０は、回転機構１１を有する回転台１２を備える。回転台１２上には、半導体ウェーハ１００を支持するためのピン（チャックピン）１３が複数設けられている。
回転機構１１により回転台１２を回転させることによって、半導体ウェーハ１００を回転させながら、半導体洗浄装置１０が備えるノズル１４から洗浄薬剤を噴射することにより、半導体ウェーハ１００を洗浄することができる。
なお、本開示の部材を適用することが可能な半導体洗浄装置は、上述したものに限定されない。
半導体洗浄において、本開示の部材を、半導体の洗浄薬剤と接触させる使用も、好適な態様の１つである。
本開示の部材により支持された半導体ウェーハを薬剤で洗浄する工程を含み、上記工程において上記部材が上記薬剤と接触する、半導体ウェーハの洗浄方法も、好適な態様の１つである。
次に実施例を挙げて本開示を更に詳しく説明するが、本開示はこれらの実施例のみに限定されるものではない。
実施例１
＜プリプレグの作製＞
特開２０１７−３１３４２号公報に記載された方法に準じて、以下の材料及び条件にて、プリプレグを作製した。
炭素繊維（東レ社製Ｔ７００ＳＣ−１２０００−６０Ｅ）
ＰＦＡフィルム（ダイキン工業製ネオフロンＰＦＡ ＡＦ−００５０）
搬送用ベルト：熱硬化性ポリイミド樹脂フィルム（宇部興産製ユーピレックスＳ）
加熱ロール表面温度：３６０℃
開繊後炭素繊維目付：１８ｇ／ｍ２
＜チョップ材の作製＞
上記プリプレグを、特開２０１６−２７９５６号公報に記載された方法に準じて、繊維方向に沿って幅５ｍｍ、繊維方向に直交する方向に沿って長さ２０ｍｍに切断して、チョップ材を作製した。
＜積層板の作製＞
上記チョップ材を各チョップ材がランダムな方向を向くように金型に充填し、温度３６０℃、圧力５ＭＰａで一体化し、圧力をかけたまま６０℃まで冷却した後に金型から取り出し３００ｍｍ×３００ｍｍ×５ｍｍｔの寸法で、炭素繊維２６質量％（２９体積％）の積層板を作製した。
＜サンプルの作製＞
上記積層板を、ウォータージェット切断機（ＯＭＡＸ社製ｐｒｏｔｏＭａｘ）で各測定に必要なサイズに切り出し、サンプルを作製した。
＜金属溶出量の測定＞
（試験液）
３０質量％濃塩酸（関東化学社製 超高純度試薬）を超純水で希釈し試験液（３．６質量％塩酸）を調製し、試験液とした。
（サンプル）
上記積層板をＸ軸４０ｍｍ、Ｙ軸５０ｍｍ、Ｚ軸５ｍｍの大きさに切り出し、サンプルとした。
（サンプル事前洗浄）
サンプルをＰＦＡベッセル容器（アズワン社製ＰＦＡＳ２００）に入れ、試験液１００ｍｌを注ぎ、蓋をして９６時間静置した。９６時間後に蓋を開けＰＦＡピンセットでサンプルを取り出し、超純粋の流水（流量１０ｍｌ／秒）に１０秒間さらして洗浄し、別に準備したＰＦＡ容器の上に置いた。ＰＦＡベッセル内の試験液は廃棄し、試験液５０ｍｌを入れ、蓋を閉め手で振った後に蓋を開け試験液を廃棄した。この作業を３回行うことによりＰＦＡベッセルを洗浄した。
（２４時間又は１６８時間浸漬試験）
洗浄済のＰＦＡベッセルに洗浄済のサンプルをＰＦＡ製ピンセットで入れ、試験液１００ｍｌを注ぎ入れ、蓋をして２４時間又は１６８時間放置した。その後ＰＦＡベッセルの蓋を開け、試験後の試験液の一部をＩＣＰ−ＭＳ（アジレント・テクノロジー社製）の測定用容器に入れ、測定液中の金属溶出量の測定を行った。得られた数値を用いて下記式にて計算し、サンプルの金属溶出量を算出した。
サンプルの金属溶出量（ｎｇ／ｃｍ２）＝測定液中の金属溶出量（ｎｇ）×（１００／ＩＣＰ−ＭＳ測定液量（ｍｌ））／サンプル表面積（ｃｍ２）
結果を表１に示す。
サンプル事前洗浄の時間を２４時間に変更したこと以外は上記と同じ方法により、２４時間又は１６８時間浸漬試験後の金属溶出量を測定した。結果を表２に示す。
＜熱収縮率の測定＞
Ｘ軸１５ｍｍ、Ｙ軸１０ｍｍ、Ｚ軸５ｍｍのサンプルを準備し、Ｘ軸及びＹ軸の寸法をノギス（ＭＩＴＵＴＯＹＯ社製ＡＢＳデジマチックキャリパＣＤ−Ｓ２０Ｃ）で、Ｚ軸の寸法をマイクロメーター（ＭＩＴＵＴＯＹＯ社製クーラントプルーフマイクロメータＭＤＣ−２５ＭＸ）で測定した。寸法測定後、予め２００℃、２２０℃、２４０℃又は２６０℃に加熱した電気炉（エスペック社製高温恒湿機ＳＴＰＨ−２０２Ｍ）にサンプルを入れた。６０分後にサンプルを取り出し常温まで冷却し、上記と同じノギス及びマイクロメーターで採寸をした。下記式にて、Ｘ軸、Ｙ軸及びＺ軸のそれぞれについて熱収縮率を算出した。
熱収縮率（％）＝１００×（初期寸法−加熱後寸法）／初期寸法
結果を表３に示す。
＜導電性の評価＞
上記積層板をＸ軸１００ｍｍ、Ｙ軸１００ｍｍ、Ｚ軸５ｍｍの大きさに切り出し、絶縁抵抗計（日置電機株式会社製、メグオームハイテスタ３４５４−１０）で５０Ｖ、１２５Ｖ、２５０Ｖ、５００Ｖの電圧で抵抗値を測定した。その結果、Ｘ軸、Ｙ軸、Ｚ軸ともにすべての電圧で抵抗値が０．０００ＭΩであり、良好な導電性を示した。
Figure 2021068891
Figure 2021068891
Figure 2021068891
比較例１
上記ＰＦＡフィルムのみを用い、積層板の作製と同じ成形方法で３００ｍｍ×３００ｍｍ×５ｍｍｔの寸法でＰＦＡ単独の成形板を得た。このＰＦＡ単独成形板から、Ｘ軸１００ｍｍ、Ｙ軸１００ｍｍ、Ｚ軸５ｍｍの大きさのサンプルを切り出し、絶縁抵抗計（日置電機株式会社製、メグオームハイテスタ３４５４−１０）で５０Ｖ、１２５Ｖ、２５０Ｖ、５００Ｖの電圧で抵抗値を測定した。その結果、Ｘ軸、Ｙ軸、Ｚ軸ともにすべての電圧で抵抗値がオーバーフロー（無限大）となり、半導体洗浄装置用部材に適さないことがわかった。
１０：半導体洗浄装置
１１：回転機構
１２：回転台
１３：ピン
１４：ノズル
１００：半導体ウェーハ

Claims (14)

  1. 炭素繊維と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）共重合体とが熱融着したプリプレグを含む半導体洗浄装置用部材。
  2. 前記プリプレグが２枚以上積層され、加熱圧縮により一体化されている請求項１記載の半導体洗浄装置用部材。
  3. 前記プリプレグは、前記炭素繊維のシートと、前記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）共重合体のフィルムとが熱融着されたものである請求項１又は２記載の半導体洗浄装置用部材。
  4. 平均繊維長が０．５ｍｍ以上の炭素繊維と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）共重合体とを含む半導体洗浄装置用部材。
  5. 前記炭素繊維が、前記炭素繊維と前記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）共重合体との合計量に対し、５〜７０体積％である請求項１〜４のいずれかに記載の半導体洗浄装置用部材。
  6. 前記炭素繊維が開繊されている請求項１〜５のいずれかに記載の半導体洗浄装置用部材。
  7. 硫酸、過酸化水素、フッ酸、塩酸、硝酸及びリン酸からなる群より選択される少なくとも１種と接触し得る請求項１〜６のいずれかに記載の半導体洗浄装置用部材。
  8. 温度が１００℃以上の洗浄薬剤と接触し得る請求項１〜７のいずれかに記載の半導体洗浄装置用部材。
  9. ３．６質量％塩酸に２４時間浸漬後の溶出Ａｌ量が１．４７ｎｇ／ｃｍ２以下である請求項１〜８のいずれかに記載の半導体洗浄装置用部材。
  10. ３．６質量％塩酸に１６８時間浸漬後の溶出Ａｌ量が１．４７ｎｇ／ｃｍ２以下である請求項１〜９のいずれかに記載の半導体洗浄装置用部材。
  11. ３．６質量％塩酸に２４時間浸漬後の溶出Ｃａ量が１４．７ｎｇ／ｃｍ２以下である請求項１〜１０のいずれかに記載の半導体洗浄装置用部材。
  12. ３．６質量％塩酸に１６８時間浸漬後の溶出Ｃａ量が１４．７ｎｇ／ｃｍ２以下である請求項１〜１１のいずれかに記載の半導体洗浄装置用部材。
  13. ２２０℃で６０分加熱した後の熱変形率が１．０％以下である請求項１〜１２のいずれかに記載の半導体洗浄装置用部材。
  14. ２６０℃で６０分加熱した後の熱変形率が１．０％以下である請求項１〜１３のいずれかに記載の半導体洗浄装置用部材。
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