半導体搬送部材および半導体載置部材

本発明は、半導体搬送部材および半導体載置部材に関する。

シリコンウェハなどの半導体を搬送する際には、該半導体を移動アームや移動テーブルなどの搬送基材を用いて搬送を行う(例えば、特許文献1、2参照)。このような搬送を行う際には、半導体が載置される部材(半導体載置部材)には、半導体が該搬送基材上で搬送中にずれないような強いグリップ力が要求される。

しかしながら、従来の強いグリップ力を有する半導体載置部材は、搬送後に半導体を該半導体載置部材から剥離する際に、汚染物が半導体側に付着残存しやすいという問題がある。

他方、汚染物が半導体側に付着残存しにくいセラミックスなどの材料を半導体載置部材として用いると、グリップ力が弱くなり、搬送中に該半導体載置部材上で半導体がずれてしまうという問題がある。

特開2001−351961号公報

特開2013−138152号公報

本発明の課題は、強いグリップ力が発現できるとともに汚染物が半導体側に付着残存しにくい半導体載置部材を有する半導体搬送部材を提供することにある。また、強いグリップ力が発現できるとともに汚染物が半導体側に付着残存しにくい半導体載置部材を提供することにある。

本発明の半導体搬送部材は、 搬送基材と半導体載置部材とを有する半導体搬送部材であって、 該半導体載置部材が繊維状柱状構造体を含み、 該繊維状柱状構造体が、繊維状柱状物を複数備える繊維状柱状構造体であり、 該繊維状柱状物は、該搬送基材に対して略垂直方向に配向しており、 該繊維状柱状構造体の該搬送基材と反対の側の表面の、ガラス表面に対する静摩擦係数が2.0以上である。

好ましい実施形態においては、上記搬送基材と上記半導体載置部材との間にバインダーを有する。

好ましい実施形態においては、上記繊維状柱状構造体が、複数のカーボンナノチューブを備えるカーボンナノチューブ集合体である。

好ましい実施形態においては、上記カーボンナノチューブが複数層を有し、該カーボンナノチューブの層数分布の分布幅が10層以上であり、該層数分布の最頻値の相対頻度が25%以下である。

好ましい実施形態においては、上記カーボンナノチューブの長さが300μm以上である。

好ましい実施形態においては、上記カーボンナノチューブが複数層を有し、該カーボンナノチューブの層数分布の最頻値が層数10層以下に存在し、該最頻値の相対頻度が30%以上である。

好ましい実施形態においては、上記カーボンナノチューブの長さが500μm以上である。

本発明の半導体載置部材は、 半導体を載置するために用いる半導体載置部材であって、 繊維状柱状物を複数備える繊維状柱状構造体を含み、 該繊維状柱状構造体の表面の、ガラス表面に対する静摩擦係数が2.0以上である。

好ましい実施形態においては、上記繊維状柱状構造体が、複数のカーボンナノチューブを備えるカーボンナノチューブ集合体である。

好ましい実施形態においては、上記カーボンナノチューブが複数層を有し、該カーボンナノチューブの層数分布の分布幅が10層以上であり、該層数分布の最頻値の相対頻度が25%以下である。

好ましい実施形態においては、上記カーボンナノチューブの長さが300μm以上である。

好ましい実施形態においては、上記カーボンナノチューブが複数層を有し、該カーボンナノチューブの層数分布の最頻値が層数10層以下に存在し、該最頻値の相対頻度が30%以上である。

好ましい実施形態においては、上記カーボンナノチューブの長さが500μm以上である。

本発明によれば、強いグリップ力が発現できるとともに汚染物が半導体側に付着残存しにくい半導体載置部材を有する半導体搬送部材を提供することができる。また、強いグリップ力が発現できるとともに汚染物が半導体側に付着残存しにくい半導体載置部材を提供することができる。

本発明の好ましい実施形態における半導体搬送部材の一例の概略断面図である。

本発明の好ましい実施形態における半導体載置部材の一例の概略断面図である。

本発明の好ましい実施形態におけるカーボンナノチューブ集合体の製造装置の概略断面図である。

本発明の半導体搬送部材は、搬送基材と半導体載置部材とを有する。

本発明の半導体搬送部材が有する搬送基材としては、半導体搬送部材に用いられる任意の適切な搬送基材を採用し得る。このような搬送基材としては、例えば、搬送アーム、搬送テーブル、搬送リング、搬送ガイドレール、収納カセット、フック、搬送フレームなどが挙げられる。このような搬送基材の大きさや形状は、目的に応じて、適宜選択し得る。

本発明の半導体搬送部材が有する半導体載置部材は、半導体が載置される部材である。本発明の半導体搬送部材が有する半導体載置部材は、繊維状柱状構造体を含む。

本発明の半導体搬送部材が有する半導体載置部材は、繊維状柱状構造体を含んでいれば、本発明の効果を損なわない範囲で任意の適切な他の部材を有していても良い。本発明の効果を十分に発現させるためには、本発明の半導体搬送部材が有する半導体載置部材は、好ましくは、繊維状柱状構造体からなる。

繊維状柱状構造体は、繊維状柱状物を複数備える繊維状柱状構造体である。

繊維状柱状物の長さは、好ましくは100μm〜3000μmであり、より好ましくは200μm〜2000μmであり、さらに好ましくは300μm〜1500μmであり、特に好ましくは400μm〜1000μmであり、最も好ましくは500μm〜1000μmである。繊維状柱状物の長さが上記範囲内に収まることにより、より強いグリップ力が発現できるとともに汚染物が半導体側により付着残存しにくい半導体載置部材を有する半導体搬送部材を提供することができる。

本発明の半導体搬送部材においては、搬送基材と半導体載置部材との間にバインダーを有していても良い。このようなバインダーとしては、搬送基材と半導体載置部材とを接合できる効果を有するものであれば、任意の適切なバインダーを採用し得る。このようなバインダーとしては、例えば、カーボンペースト、アルミナペースト、銀ペースト、ニッケルペースト、金ペースト、アルミペースト、酸化チタンペースト、酸化鉄ペースト、クロムペーストなどが挙げられる。このようなバインダーを有することにより、搬送基材と半導体載置部材とが十分に接合され、より強いグリップ力が発現できるとともに汚染物が半導体側により付着残存しにくい半導体載置部材を有する半導体搬送部材を提供することができる。

図1に、本発明の好ましい実施形態における半導体搬送部材の一例の概略断面図を示す。

図1において、半導体搬送部材1000は、搬送基材100とバインダー200と半導体載置部材としての繊維状柱状構造体10を有する。

図1において、繊維状柱状構造体10は、複数の繊維状柱状物2を備える。繊維状柱状物2の片端は、バインダー200に固定されている。繊維状柱状物2は、長さLの方向に配向している。繊維状柱状物2は、搬送基材100に対して略垂直方向に配向している。ここで、「略垂直方向」とは、搬送基材100の面に対する角度が、好ましくは90°±20°であり、より好ましくは90°±15°であり、さらに好ましくは90°±10°であり、特に好ましくは90°±5°である。

上述のような、半導体を載置するために用いる半導体載置部材であって、繊維状柱状物を複数備える繊維状柱状構造体を含む半導体載置部材は、本発明の半導体載置部材でもある。すなわち、本発明の半導体載置部材は、半導体を載置するために用いる半導体載置部材であって、繊維状柱状物を複数備える繊維状柱状構造体を含む。

図2に、本発明の好ましい実施形態における半導体載置部材の一例の概略断面図を示す。

図2において、半導体載置部材は、繊維状柱状構造体10からなり、繊維状柱状構造体10は、複数の繊維状柱状物2を備える。繊維状柱状物2は、長さLの方向に配向している。

本発明の半導体搬送部材においては、繊維状柱状構造体の搬送基材と反対の側の表面の、ガラス表面に対する静摩擦係数が2.0以上である。「繊維状柱状構造体の搬送基材と反対の側の表面」とは、図1においては、繊維状柱状構造体10の搬送基材100と反対の側の表面10aのことである。

本発明の半導体載置部材においては、繊維状柱状構造体の表面の、ガラス表面に対する静摩擦係数が2.0以上である。「繊維状柱状構造体の表面」とは、図2においては、繊維状柱状構造体10の表面10aのことである。

本発明の半導体搬送部材において、繊維状柱状構造体の搬送基材と反対の側の表面の、ガラス表面に対する静摩擦係数は2.0以上であり、好ましくは2.4以上であり、より好ましくは3.0以上であり、さらに好ましくは3.4以上であり、さらに好ましくは3.5以上であり、特に好ましくは3.6以上であり、最も好ましくは3.7以上である。本発明の半導体搬送部材において、繊維状柱状構造体の搬送基材と反対の側の表面の、ガラス表面に対する静摩擦係数の上限値は、好ましくは10である。本発明の半導体搬送部材において、繊維状柱状構造体の搬送基材と反対の側の表面の、ガラス表面に対する静摩擦係数が上記範囲内に収まることにより、強いグリップ力が発現できるとともに汚染物が半導体側に付着残存しにくい半導体載置部材を有する半導体搬送部材を提供することができる。なお、ガラス表面に対する摩擦係数の大きい上記搬送部材が、ガラス以外の材料から構成される被搬送物(例えば、シリコンウエハ)に対しても、強いグリップ力を発現し得ることは言うまでもない。

本発明の半導体載置部材において、繊維状柱状構造体の表面の、ガラス表面に対する静摩擦係数は2.0以上であり、好ましくは2.4以上であり、より好ましくは3.0以上であり、さらに好ましくは3.4以上であり、さらに好ましくは3.5以上であり、特に好ましくは3.6以上であり、最も好ましくは3.7以上である。本発明の半導体載置部材において、繊維状柱状構造体の表面の、ガラス表面に対する静摩擦係数の上限値は、好ましくは10である。本発明の半導体載置部材において、繊維状柱状構造体の表面の、ガラス表面に対する静摩擦係数が上記範囲内に収まることにより、強いグリップ力が発現できるとともに汚染物が半導体側に付着残存しにくい半導体載置部材を有する半導体搬送部材を提供することができる。

繊維状柱状物の材料としては、任意の適切な材料を採用し得る。例えば、アルミ、鉄などの金属;シリコンなどの無機材料;カーボンナノファイバー、カーボンナノチューブ(CNT)などのカーボン材料;エンジニアリングプラスチック、スーパーエンジニアリングプラスチックなどの高モジュラスの樹脂;などが挙げられる。樹脂の具体例としては、ポリスチレン、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリエチレンテレフタレート、アセチルセルロース、ポリカーボネート、ポリイミド、ポリアミドなどが挙げられる。樹脂の分子量などの諸物性は、本発明の目的を達成しうる範囲において、任意の適切な物性を採用し得る。

繊維状柱状物の直径は、好ましくは0.3nm〜2000nmであり、より好ましくは1nm〜1000nmであり、さらに好ましくは2nm〜500nmであり、特に好ましくは2nm〜200nmであり、最も好ましくは2nm〜100nmである。繊維状柱状物の直径が上記範囲内に収まることにより、より強いグリップ力が発現できるとともに汚染物が半導体側により付着残存しにくい半導体載置部材を有する半導体搬送部材を提供することができる。

繊維状柱状構造体は、好ましくは、複数のカーボンナノチューブを備えるカーボンナノチューブ集合体である。この場合、繊維状柱状物は、好ましくは、カーボンナノチューブである。

繊維状柱状構造体が、複数のカーボンナノチューブを備えるカーボンナノチューブ集合体であることにより、より強いグリップ力が発現できるとともに汚染物が半導体側により付着残存しにくい半導体載置部材を有する半導体搬送部材を提供することができる。

カーボンナノチューブ集合体としては、本発明の効果がより効果的に発現する点で、好ましくは、2つの好ましい実施形態を採り得る。

カーボンナノチューブ集合体の好ましい実施形態の1つ(以下、第1の好ましい実施形態と称することがある)は、複数のカーボンナノチューブを備え、該カーボンナノチューブが複数層を有し、該カーボンナノチューブの層数分布の分布幅が10層以上であり、該層数分布の最頻値の相対頻度が25%以下である。カーボンナノチューブ集合体がこのような構成を採ることにより、より強いグリップ力が発現できるとともに汚染物が半導体側により付着残存しにくい半導体載置部材を有する半導体搬送部材を提供することができる。

第1の好ましい実施形態において、カーボンナノチューブの層数分布の分布幅は、好ましくは10層以上であり、より好ましくは10層〜30層であり、さらに好ましくは10層〜25層であり、特に好ましくは10層〜20層である。カーボンナノチューブの層数分布の分布幅をこのような範囲内に調整することにより、より強いグリップ力が発現できるとともに汚染物が半導体側により付着残存しにくい半導体載置部材を有する半導体搬送部材を提供することができる。

カーボンナノチューブの層数分布の「分布幅」とは、カーボンナノチューブの層数の最大層数と最小層数との差をいう。カーボンナノチューブの層数分布の分布幅を上記範囲内に調整することにより、該カーボンナノチューブは優れた機械的特性および高い比表面積を兼ね備えることができ、さらには、該カーボンナノチューブは優れた粘着特性を示すカーボンナノチューブ集合体となり得る。したがって、このようなカーボンナノチューブ集合体を有する半導体搬送部材は、より強いグリップ力が発現できるとともに汚染物が半導体側により付着残存しにくい半導体載置部材を有する半導体搬送部材となることができる。

カーボンナノチューブの層数、層数分布は、任意の適切な装置によって測定すれば良い。好ましくは、走査型電子顕微鏡(SEM)や透過電子顕微鏡(TEM)によって測定される。例えば、カーボンナノチューブ集合体から少なくとも10本、好ましくは20本以上のカーボンナノチューブを取り出してSEMあるいはTEMによって測定し、層数および層数分布を評価すれば良い。

第1の好ましい実施形態において、カーボンナノチューブの層数の最大層数は、好ましくは5層〜30層であり、より好ましくは10層〜30層であり、さらに好ましくは15層〜30層であり、特に好ましくは15層〜25層である。カーボンナノチューブの層数の最大層数をこのような範囲内に調整することにより、より強いグリップ力が発現できるとともに汚染物が半導体側により付着残存しにくい半導体載置部材を有する半導体搬送部材を提供することができる。

第1の好ましい実施形態において、カーボンナノチューブの層数の最小層数は、好ましくは1層〜10層であり、より好ましくは1層〜5層である。カーボンナノチューブの層数の最小層数をこのような範囲内に調整することにより、より強いグリップ力が発現できるとともに汚染物が半導体側により付着残存しにくい半導体載置部材を有する半導体搬送部材を提供することができる。

第1の好ましい実施形態において、カーボンナノチューブの層数の最大層数と最小層数を上記範囲内に調整することにより、該カーボンナノチューブは優れた機械的特性および高い比表面積を兼ね備えることができ、さらには、該カーボンナノチューブは優れた粘着特性を示すカーボンナノチューブ集合体となり得る。したがって、このようなカーボンナノチューブ集合体を有する半導体搬送部材は、より強いグリップ力が発現できるとともに汚染物が半導体側により付着残存しにくい半導体載置部材を有する半導体搬送部材となることができる。

第1の好ましい実施形態において、カーボンナノチューブの層数分布の最頻値の相対頻度は、好ましくは25%以下であり、より好ましくは1%〜25%であり、さらに好ましくは5%〜25%であり、特に好ましくは10%〜25%であり、最も好ましくは15%〜25%である。カーボンナノチューブの層数分布の最頻値の相対頻度を上記範囲内に調整することにより、該カーボンナノチューブは優れた機械的特性および高い比表面積を兼ね備えることができ、さらには、該カーボンナノチューブは優れた粘着特性を示すカーボンナノチューブ集合体となり得る。したがって、このようなカーボンナノチューブ集合体を有する半導体搬送部材は、より強いグリップ力が発現できるとともに汚染物が半導体側により付着残存しにくい半導体載置部材を有する半導体搬送部材となることができる。

第1の好ましい実施形態において、カーボンナノチューブの層数分布の最頻値は、好ましくは層数2層から層数10層に存在し、さらに好ましくは層数3層から層数10層に存在する。カーボンナノチューブの層数分布の最頻値を上記範囲内に調整することにより、該カーボンナノチューブは優れた機械的特性および高い比表面積を兼ね備えることができ、さらには、該カーボンナノチューブは優れた粘着特性を示すカーボンナノチューブ集合体となり得る。したがって、このようなカーボンナノチューブ集合体を有する半導体搬送部材は、より強いグリップ力が発現できるとともに汚染物が半導体側により付着残存しにくい半導体載置部材を有する半導体搬送部材となることができる。

第1の好ましい実施形態において、カーボンナノチューブの形状としては、その横断面が任意の適切な形状を有していれば良い。例えば、その横断面が、略円形、楕円形、n角形(nは3以上の整数)等が挙げられる。

第1の好ましい実施形態において、カーボンナノチューブの長さは、好ましくは50μm以上であり、より好ましくは100μm〜3000μmであり、さらに好ましくは300μm〜1500μmであり、さらに好ましくは400μm〜1000μmであり、特に好ましくは500μm〜1000μmである。カーボンナノチューブの長さを上記範囲内に調整することにより、該カーボンナノチューブは優れた機械的特性および高い比表面積を兼ね備えることができ、さらには、該カーボンナノチューブは優れた粘着特性を示すカーボンナノチューブ集合体となり得る。したがって、このようなカーボンナノチューブ集合体を有する半導体搬送部材は、より強いグリップ力が発現できるとともに汚染物が半導体側により付着残存しにくい半導体載置部材を有する半導体搬送部材となることができる。

第1の好ましい実施形態において、カーボンナノチューブの直径は、好ましくは0.3nm〜2000nmであり、より好ましくは1nm〜1000nmであり、さらに好ましくは2nm〜500nmである。カーボンナノチューブの直径を上記範囲内に調整することにより、該カーボンナノチューブは優れた機械的特性および高い比表面積を兼ね備えることができ、さらには、該カーボンナノチューブは優れた粘着特性を示すカーボンナノチューブ集合体となり得る。したがって、このようなカーボンナノチューブ集合体を有する半導体搬送部材は、より強いグリップ力が発現できるとともに汚染物が半導体側により付着残存しにくい半導体載置部材を有する半導体搬送部材となることができる。

第1の好ましい実施形態において、カーボンナノチューブの比表面積、密度は、任意の適切な値に設定され得る。

カーボンナノチューブ集合体の好ましい実施形態の別の1つ(以下、第2の好ましい実施形態と称することがある)は、複数のカーボンナノチューブを備え、該カーボンナノチューブが複数層を有し、該カーボンナノチューブの層数分布の最頻値が層数10層以下に存在し、該最頻値の相対頻度が30%以上である。カーボンナノチューブ集合体がこのような構成を採ることにより、より強いグリップ力が発現できるとともに汚染物が半導体側により付着残存しにくい半導体載置部材を有する半導体搬送部材を提供することができる。

第2の好ましい実施形態において、カーボンナノチューブの層数分布の分布幅は、好ましくは9層以下であり、より好ましくは1層〜9層であり、さらに好ましくは2層〜8層であり、特に好ましくは3層〜8層である。カーボンナノチューブの層数分布の分布幅をこのような範囲内に調整することにより、より強いグリップ力が発現できるとともに汚染物が半導体側により付着残存しにくい半導体載置部材を有する半導体搬送部材を提供することができる。

カーボンナノチューブの層数分布の「分布幅」とは、カーボンナノチューブの層数の最大層数と最小層数との差をいう。カーボンナノチューブの層数分布の分布幅が上記範囲内に調整することにより、該カーボンナノチューブは優れた機械的特性および高い比表面積を兼ね備えることができ、さらには、該カーボンナノチューブは優れた粘着特性を示すカーボンナノチューブ集合体となり得る。したがって、このようなカーボンナノチューブ集合体を有する半導体搬送部材は、より強いグリップ力が発現できるとともに汚染物が半導体側により付着残存しにくい半導体載置部材を有する半導体搬送部材となることができる。

カーボンナノチューブの層数、層数分布は、任意の適切な装置によって測定すれば良い。好ましくは、走査型電子顕微鏡(SEM)や透過電子顕微鏡(TEM)によって測定される。例えば、カーボンナノチューブ集合体から少なくとも10本、好ましくは20本以上のカーボンナノチューブを取り出してSEMあるいはTEMによって測定し、層数および層数分布を評価すれば良い。

第2の好ましい実施形態において、カーボンナノチューブの層数の最大層数は、好ましくは1層〜20層であり、より好ましくは2層〜15層であり、さらに好ましくは3層〜10層である。カーボンナノチューブの層数の最大層数をこのような範囲内に調整することにより、より強いグリップ力が発現できるとともに汚染物が半導体側により付着残存しにくい半導体載置部材を有する半導体搬送部材を提供することができる。

第2の好ましい実施形態において、カーボンナノチューブの層数の最小層数は、好ましくは1層〜10層であり、より好ましくは1層〜5層である。カーボンナノチューブの層数の最小層数をこのような範囲内に調整することにより、より強いグリップ力が発現できるとともに汚染物が半導体側により付着残存しにくい半導体載置部材を有する半導体搬送部材を提供することができる。

第2の好ましい実施形態において、カーボンナノチューブの層数の最大層数と最小層数を上記範囲内に調整することにより、該カーボンナノチューブは優れた機械的特性および高い比表面積を兼ね備えることができ、さらには、該カーボンナノチューブは優れた粘着特性を示すカーボンナノチューブ集合体となり得る。したがって、このようなカーボンナノチューブ集合体を有する半導体搬送部材は、より強いグリップ力が発現できるとともに汚染物が半導体側により付着残存しにくい半導体載置部材を有する半導体搬送部材となることができる。

第2の好ましい実施形態において、カーボンナノチューブの層数分布の最頻値の相対頻度は、好ましくは30%以上であり、より好ましくは30%〜100%であり、さらに好ましくは30%〜90%であり、特に好ましくは30%〜80%であり、最も好ましくは30%〜70%である。カーボンナノチューブの層数分布の最頻値の相対頻度を上記範囲内に調整することにより、該カーボンナノチューブは優れた機械的特性および高い比表面積を兼ね備えることができ、さらには、該カーボンナノチューブは優れた粘着特性を示すカーボンナノチューブ集合体となり得る。したがって、このようなカーボンナノチューブ集合体を有する半導体搬送部材は、より強いグリップ力が発現できるとともに汚染物が半導体側により付着残存しにくい半導体載置部材を有する半導体搬送部材となることができる。

第2の好ましい実施形態において、カーボンナノチューブの層数分布の最頻値は、好ましくは層数10層以下に存在し、より好ましくは層数1層から層数10層に存在し、さらに好ましくは層数2層から層数8層に存在し、特に好ましくは層数2層から層数6層に存在する。カーボンナノチューブの層数分布の最頻値を上記範囲内に調整することにより、該カーボンナノチューブは優れた機械的特性および高い比表面積を兼ね備えることができ、さらには、該カーボンナノチューブは優れた粘着特性を示すカーボンナノチューブ集合体となり得る。したがって、このようなカーボンナノチューブ集合体を有する半導体搬送部材は、より強いグリップ力が発現できるとともに汚染物が半導体側により付着残存しにくい半導体載置部材を有する半導体搬送部材となることができる。

第2の好ましい実施形態において、カーボンナノチューブの形状としては、その横断面が任意の適切な形状を有していれば良い。例えば、その横断面が、略円形、楕円形、n角形(nは3以上の整数)等が挙げられる。

第2の好ましい実施形態において、カーボンナノチューブの長さは、好ましくは50μm以上であり、より好ましくは550μm〜3000μmであり、さらに好ましくは600μm〜2000μmであり、さらに好ましくは650μm〜1000μmであり、特に好ましくは700μm〜1000μmである。カーボンナノチューブの長さを上記範囲内に調整することにより、該カーボンナノチューブは優れた機械的特性および高い比表面積を兼ね備えることができ、さらには、該カーボンナノチューブは優れた粘着特性を示すカーボンナノチューブ集合体となり得る。したがって、このようなカーボンナノチューブ集合体を有する半導体搬送部材は、より強いグリップ力が発現できるとともに汚染物が半導体側により付着残存しにくい半導体載置部材を有する半導体搬送部材となることができる。

第2の好ましい実施形態において、カーボンナノチューブの直径は、好ましくは0.3nm〜2000nmであり、より好ましくは1nm〜1000nmであり、さらに好ましくは2nm〜500nmである。カーボンナノチューブの直径を上記範囲内に調整することにより、該カーボンナノチューブは優れた機械的特性および高い比表面積を兼ね備えることができ、さらには、該カーボンナノチューブは優れた粘着特性を示すカーボンナノチューブ集合体となり得る。したがって、このようなカーボンナノチューブ集合体を有する半導体搬送部材は、より強いグリップ力が発現できるとともに汚染物が半導体側により付着残存しにくい半導体載置部材を有する半導体搬送部材となることができる。

第2の好ましい実施形態において、カーボンナノチューブの比表面積、密度は、任意の適切な値に設定され得る。

カーボンナノチューブ集合体の製造方法としては、任意の適切な方法を採用し得る。

カーボンナノチューブ集合体の製造方法としては、例えば、平滑な基板の上に触媒層を構成し、熱、プラズマなどにより触媒を活性化させた状態で炭素源を充填し、カーボンナノチューブを成長させる、化学気相成長法(Chemical Vapor Deposition:CVD法)によって、基板からほぼ垂直に配向したカーボンナノチューブ集合体を製造する方法が挙げられる。この場合、例えば、基板を取り除けば、長さ方向に配向しているカーボンナノチューブ集合体が得られる。

カーボンナノチューブ集合体の製造方法で用い得る基板としては、任意の適切な基板を採用し得る。例えば、平滑性を有し、カーボンナノチューブの製造に耐え得る高温耐熱性を有する材料が挙げられる。このような材料としては、例えば、石英ガラス、シリコン(シリコンウェハなど)、アルミニウムなどの金属板などが挙げられる。

カーボンナノチューブ集合体を製造するための装置としては、任意の適切な装置を採用し得る。例えば、熱CVD装置としては、図3に示すような、筒型の反応容器を抵抗加熱式の電気管状炉で囲んで構成されたホットウォール型などが挙げられる。その場合、反応容器としては、例えば、耐熱性の石英管などが好ましく用いられる。

カーボンナノチューブ集合体の製造に用い得る触媒(触媒層の材料)としては、任意の適切な触媒を用い得る。例えば、鉄、コバルト、ニッケル、金、白金、銀、銅などの金属触媒が挙げられる。

カーボンナノチューブ集合体を製造する際、必要に応じて、基板と触媒層の中間にアルミナ/親水性膜を設けても良い。

アルミナ/親水性膜の作製方法としては、任意の適切な方法を採用し得る。例えば、基板の上にSiO₂膜を作製し、Alを蒸着後、450℃まで昇温して酸化させることにより得られる。このような作製方法によれば、Al₂O₃が親水性のSiO₂膜と相互作用し、Al₂O₃を直接蒸着したものよりも粒子径の異なるAl₂O₃面が形成される。基板の上に、親水性膜を作製することを行わずに、Alを蒸着後に450℃まで昇温して酸化させても、粒子径の異なるAl₂O₃面が形成され難いおそれがある。また、基板の上に、親水性膜を作製し、Al₂O₃を直接蒸着しても、粒子径の異なるAl₂O₃面が形成され難いおそれがある。

カーボンナノチューブ集合体の製造に用い得る触媒層の厚みは、微粒子を形成させるため、好ましくは0.01nm〜20nmであり、より好ましくは0.1nm〜10nmである。カーボンナノチューブ集合体の製造に用い得る触媒層の厚みを上記範囲内に調整することにより、形成するカーボンナノチューブは優れた機械的特性および高い比表面積を兼ね備えることができ、さらには、該カーボンナノチューブは優れた粘着特性を示すカーボンナノチューブ集合体となり得る。したがって、このようなカーボンナノチューブ集合体を有する半導体搬送部材は、より強いグリップ力が発現できるとともに汚染物が半導体側により付着残存しにくい半導体載置部材を有する半導体搬送部材となることができる。

触媒層の形成方法は、任意の適切な方法を採用し得る。例えば、金属触媒をEB(電子ビーム)、スパッタなどにより蒸着する方法、金属触媒微粒子の懸濁液を基板上に塗布する方法などが挙げられる。

カーボンナノチューブ集合体の製造に用い得る炭素源としては、任意の適切な炭素源を用い得る。例えば、メタン、エチレン、アセチレン、ベンゼンなどの炭化水素;メタノール、エタノールなどのアルコール;などが挙げられる。

カーボンナノチューブ集合体の製造における製造温度としては、任意の適切な温度を採用し得る。たとえば、本発明の効果を十分に発現し得る触媒粒子を形成させるため、好ましくは400℃〜1000℃であり、より好ましくは500℃〜900℃であり、さらに好ましくは600℃〜800℃である。

以下、本発明を実施例に基づいて説明するが、本発明はこれらに限定されるものではない。なお、各種評価や測定は、以下の方法により行った。

<繊維状柱状物の長さLの測定> 繊維状柱状物の長さLは、走査型電子顕微鏡(SEM)によって測定した。

<カーボンナノチューブ集合体におけるカーボンナノチューブの層数・層数分布の評価> カーボンナノチューブ集合体におけるカーボンナノチューブの層数および層数分布は、走査型電子顕微鏡(SEM)および/または透過電子顕微鏡(TEM)によって測定した。得られたカーボンナノチューブ集合体の中から少なくとも10本以上、好ましくは20本以上のカーボンナノチューブをSEMおよび/またはTEMにより観察し、各カーボンナノチューブの層数を調べ、層数分布を作成した。

<ガラス表面に対する静摩擦係数の測定> JIS K7125に準じて測定した。 シリコンウェハ上のカーボンナノチューブ柱状構造体(80mm×200mm)を200℃に加熱したポリプロピレン基材(30μm厚)に押付け、シリコンウェハからカーボンナノチューブ柱状構造体をポリプロピレン基材に転写させ、カーボンナノチューブ構造体/ポリプロピレンフィルムのテープ形状の試験片を作製した。テープ形状の試験片のカーボンナノチューブ側をスライドガラス(松浪硝子工業社製)におき、その上からすべり片(底面:フェルト、63mm×63mm)と、さらにそのすべり片の上におもり(すべり片の全質量が200gとなる重さのおもり)を載せた状態で、試験片を試験速度100mm/minで引張り、試験片が動き始めるときの最大荷重から静摩擦係数を算出した。

<表面汚染の評価> シリコンウェハ(シリコンテクノロジー製)上にカーボンナノチューブ柱状構造体を押し付けて貼り合わせた。その後、180°ピールにてシリコンウェハ(シリコンテクノロジー製)からカーボンナノチューブ柱状構造体を剥離した。シリコンウェハの貼り合わせ面側をSEMにて形態観察を行い、表面に付着している異物を確認した。

〔実施例1〕 基板としてのシリコンウェハ(シリコンテクノロジー製)上に、スパッタ装置(ULVAC製、RFS−200)により、Al薄膜(厚み10nm)を形成した。このAl薄膜上に、さらにスパッタ装置(ULVAC製、RFS−200)にてFe薄膜(厚み1nm)を蒸着した。 その後、この基板を30mmφの石英管内に載置し、水分600ppmに保ったヘリウム/水素(90/50sccm)混合ガスを石英管内に30分間流して、管内を置換した。その後、電気管状炉を用いて管内を765℃まで昇温させ、765℃にて安定させた。765℃にて温度を保持したまま、ヘリウム/水素/エチレン(85/50/5sccm、水分率600ppm)混合ガスを管内に充填させ、5分間放置してカーボンナノチューブを基板上に成長させ、カーボンナノチューブが長さ方向に配向しているカーボンナノチューブ集合体(1)を得た。 カーボンナノチューブ集合体(1)が備えるカーボンナノチューブの長さは100μmであった。 カーボンナノチューブ集合体(1)が備えるカーボンナノチューブの層数分布において、最頻値は2層に存在し、相対頻度は75%であった。 基板上に形成されたカーボンナノチューブ集合体(1)を、基板から剥離することにより、半導体載置部材(1)を得た。 得られた半導体載置部材(1)を、基板から剥離した側の端面を超耐熱カーボンペースト(EM Japan製)に埋め込み、硬化(室温×2時間、90℃×2時間、260℃×2時間、450℃×3時間)して搬送テーブルに固定することにより、半導体搬送部材(1)を得た。 評価結果を表1に示した。

〔実施例2〕 実施例1において、放置時間を25分に変えた以外は、実施例1と同様に行い、カーボンナノチューブが長さ方向に配向しているカーボンナノチューブ集合体(2)を得た。 カーボンナノチューブ集合体(2)が備えるカーボンナノチューブの長さは500μmであった。 カーボンナノチューブ集合体(2)が備えるカーボンナノチューブの層数分布において、最頻値は2層に存在し、相対頻度は75%であった。 実施例1と同様に行い、半導体載置部材(2)および半導体搬送部材(2)を得た。 評価結果を表1に示した。

〔実施例3〕 実施例1において、Fe薄膜を2nm厚、反応放置時間を35分に変えた以外は、実施例1と同様に行い、カーボンナノチューブが長さ方向に配向しているカーボンナノチューブ集合体(3)を得た。 カーボンナノチューブ集合体(3)が備えるカーボンナノチューブの長さは700μmであった。 カーボンナノチューブ集合体(3)が備えるカーボンナノチューブの層数分布において、最頻値は3層に存在し、相対頻度は72%であった。 実施例1と同様に行い、半導体載置部材(3)および半導体搬送部材(3)を得た。 評価結果を表1に示した。

〔実施例4〕 シリコン基板(KST製、熱酸化膜付ウェハ、厚み1000μm)上に、真空蒸着装置(JEOL製、JEE−4X Vacuum Evaporator)により、Al薄膜(厚み10nm)を形成した後、450℃で1時間酸化処理を施した。このようにして、シリコン基板上にAl₂O₃膜を形成した。このAl₂O₃膜上に、さらにスパッタ装置(ULVAC製、RFS−200)にてFe薄膜(厚み2nm)を蒸着させて触媒層を形成した。 次に、得られた触媒層付シリコン基板をカットして、30mmφの石英管内に載置し、水分350ppmに保ったヘリウム/水素(120/80sccm)混合ガスを石英管内に30分間流して、管内を置換した。その後、電気管状炉を用いて管内を765℃まで35分間で段階的に昇温させ、765℃にて安定させた。765℃にて温度を保持したまま、ヘリウム/水素/エチレン(105/80/15sccm、水分率350ppm)混合ガスを管内に充填させ、5分間放置してカーボンナノチューブを基板上に成長させ、カーボンナノチューブが長さ方向に配向しているカーボンナノチューブ集合体(4)を得た。 カーボンナノチューブ集合体(4)が備えるカーボンナノチューブの長さは100μmであった。 カーボンナノチューブ集合体(4)が備えるカーボンナノチューブの層数分布において、層数分布の分布幅は17層(4層〜20層)であり、最頻値は4層と8層に存在し、相対頻度はそれぞれ20%と20%であった。 実施例1と同様に行い、半導体載置部材(4)および半導体搬送部材(4)を得た。 評価結果を表1に示した。

〔実施例5〕 実施例4において、放置時間を15分に変えた以外は、実施例4と同様に行い、カーボンナノチューブが長さ方向に配向しているカーボンナノチューブ集合体(5)を得た。 カーボンナノチューブ集合体(5)が備えるカーボンナノチューブの長さは300μmであった。 カーボンナノチューブ集合体(5)が備えるカーボンナノチューブの層数分布において、層数分布の分布幅は17層(4層〜20層)であり、最頻値は4層と8層に存在し、相対頻度はそれぞれ20%と20%であった。 実施例4と同様に行い、半導体載置部材(5)および半導体搬送部材(5)を得た。 評価結果を表1に示した。

〔実施例6〕 実施例4において、放置時間を25分に変えた以外は、実施例4と同様に行い、カーボンナノチューブが長さ方向に配向しているカーボンナノチューブ集合体(6)を得た。 カーボンナノチューブ集合体(6)が備えるカーボンナノチューブの長さは500μmであった。 カーボンナノチューブ集合体(6)が備えるカーボンナノチューブの層数分布において、層数分布の分布幅は17層(4層〜20層)であり、最頻値は4層と8層に存在し、相対頻度はそれぞれ20%と20%であった。 実施例4と同様に行い、半導体載置部材(6)および半導体搬送部材(6)を得た。 評価結果を表1に示した。

〔比較例1〕 PDMS ポリジメチルシロキサン(商品名「Sylgard184」、ダウコーニング製)を半導体載置部材(C1)とした。 得られた半導体載置部材(C1)を、500μm厚に成形、硬化することにより、半導体搬送部材(C1)を得た。 評価結果を表1に示した。

本発明の半導体搬送部材および半導体載置部材は、例えば、半導体製造プロセスに利用することができる。

1000 半導体搬送部材 100 搬送基材 200 バインダー 10 繊維状柱状構造体 10a 繊維状柱状構造体の表面 2 繊維状柱状物