JP2006249532A - 皮膜形成装置及び有機高分子皮膜の形成方法 - Google Patents

Abstract

【課題】 成膜過程において基板に発塵による異物突起を生じさせることなく、しかも、保持部材から取り外す際に、基板に形成された皮膜を剥離させることがなく、更に、基板の表面を傷つけることがない皮膜形成装置及び皮膜形成方法を提供する。
【解決手段】 処理室内において、保持部材により保持された基板に対して、モノマーガスを反応させて皮膜を形成するための皮膜形成装置であって、前記保持部材の表面を、有機高分子皮膜により被覆したことを特徴とする。
【選択図】 図２

Description

本発明は、ウェーハやガラス板等の基板に、プラズマ重合や蒸着重合等の重合法により、有機皮膜を形成する皮膜形成装置及びそれを用いた有機高分子皮膜の形成方法に関する。

従来、この種の皮膜形成装置において、処理室内に生じる粉塵が核となり、皮膜形成過程において、基板表面に異物突起ができるという問題があった。
この問題を解決するために、特許文献１には、基材（被着物）を所定の角度で傾斜させ、基材の一方の面を下向きになるように差し込むことができるように構成された櫛状の保持部材（ホルダー治具）が開示されている。
しかしながら、特許文献１に開示される保持部材では、保持部材から生じる発塵により、基板表面に形成される異物突起をなくすことはできなかった。更に、特許文献１に開示される皮膜形成装置は、保持部材と基板とが線状に接触しており、この部分にも皮膜が形成されるために、皮膜形成後に基板を保持部材から取り外す際に、せっかく基板上に形成された皮膜が剥離してしまうことがあった。また、保持部材が金属やセラミックスから構成されるような場合には、基板を保持部材に保持する際に基板表面を傷つけてしまうことがあった。

特開２０００−３２５０号公報（図３乃至図５）

そこで、本発明は、成膜過程において基板に発塵による異物突起を生じさせることなく、しかも、保持部材から取り外す際に、基板に形成された皮膜を剥離させることがなく、更に、基板の表面を傷つけることがない皮膜形成装置及び有機高分子皮膜の形成方法を提供することを目的とする。

本発明者等は前記課題を解決するべく鋭意検討の結果、次の通り解決手段を見いだした。
即ち、本発明の皮膜形成装置は、請求項１に記載の通り、処理室内において、保持部材により保持された基板に対して、モノマーガスを反応させて皮膜を形成するための皮膜形成装置であって、前記保持部材の表面を、有機高分子皮膜により被覆したことを特徴とする。
請求項２に記載の皮膜形成装置は、請求項１に記載の皮膜形成装置において、前記保持部材は、前記処理室内において、前記基板を立設させて保持することを特徴とする。
請求項３に記載の皮膜形成装置は、請求項２に記載の皮膜形成装置において、前記保持部材は、複数の前記基板を隣接させて保持することを特徴とする。
請求項４に記載の皮膜形成装置は、請求項１又は２に記載の皮膜形成装置において、前記保持部材は、前記基板を点接触により支持することを特徴とする。
請求項５に記載の皮膜形成装置は、請求項１乃至３のいずれかに記載の皮膜形成装置において、前記保持部材は、金属又はセラミックスで構成されることを特徴とする。
また、本発明の有機高分子皮膜の形成方法は、請求項６に記載の通り、請求項１乃至５の何れかに記載の皮膜形成装置を使用して、前記基板に前記有機高分子皮膜を形成することを特徴とする。

本発明によれば、保持部材から生じる粉塵を低減乃至はなくすことにより、粉塵が基板に付着して、この粉塵を核として皮膜形成過程において基板に形成される異常突起の発生を防ぐことができる。また、基板を保持部材から取り外す際に、基板に形成された皮膜を剥離させることがない。また、基板を傷つけることがない。

本発明は、保持部材により保持された基板に対して、モノマーガスを反応させて皮膜を形成することができる構成の皮膜形成装置について広く利用することができ、例えば、真空蒸着重合を行う場合には、内部の空気を外部に排出して真空にすることができる処理室と、モノマーをガス化することができるガス発生器と、ガス発生器でガス化されたモノマーガスを処理室に導く導入管と、処理室内に基材を保持するための保持部材とを備える構成とすることができる。尚、基板への皮膜形成方法としては、プラズマ重合法や蒸着重合法等の重合法を利用できる。
導入されるモノマーガスについては、モノマーガスを反応させて基板に皮膜を形成することができるものであれば制限するものではない。例えば、基板にポリイミド皮膜を形成する場合であれば、モノマーガスの組み合わせとして、無水ピロメリト酸（ＰＭＤＡ）と、４，４'−オキシジアニリン（ＯＤＡ）との組み合わせ、或いは、ＰＭＤＡと３，５’−ジアミノ安息香酸（ＤＢＡ）との組み合わせ等が挙げられる。

前記基板を保持するための保持部材は、有機高分子皮膜により被覆される。
前記有機高分子皮膜としては、例えば、ポリイミド、ポリアミド、ポリ尿素、ポリウレタン等があり、この皮膜を、真空装置を用いた蒸着重合法や物理的蒸着法、或いは、化学的気相成長法等により形成する。
また、有機高分子被膜により被覆される部位は、少なくとも、保持部材が基材と接触する部位及び基材表面に対向する部位とする。尚、基板表面に対向する部位を被覆するのは、保持部材が基板表面から離れていても、基板近傍に生じる気流によって粉塵が保持部材から基板表面に付着することがあるためである。

保持部材の構造については、少なくとも皮膜形成中に基板を保持できる構造のものであれば特に制限はないが、処理室内において、基板を立設した状態で保持できる構造とすることが好ましい。基板の表裏面に形成される皮膜の膜厚を均一にすることができるからである。尚、前記立設した状態とは、本明細書においては、基板の表裏面に反応させたガスが接触する状態までを含むものとする。
また、複数の基板を隣接して立設した状態で保持できる構造とすることが好ましい。複数の基板に同時に皮膜を形成することができるからである。尚、基板を隣接させる方法としては、例えば、複数の基板が平行に所定の間隔をおいて整列して配置させる方法等がある。更に、保持部材の構造は、基板を点接触により支持して保持できる構造とすることが好ましい。基板と保持部材との接触部分が少なくなるので、この接合部分に形成される皮膜が少なくなり、基材を保持部材から取り外す際に、基材に形成された皮膜の剥離を防ぐことができるためである。
また、保持部材を構成する材料についても特に制限はないが、金属又はセラミックスから構成することが好ましい。

次に、本発明の実施の一形態の皮膜形成装置について図面を参照して説明する。
図１は、ポリイミド皮膜を形成するための皮膜形成装置１の略断面図である。
皮膜形成装置１は、処理室２を備え、処理室２には、ガス導入バルブ（図示せず）を介してモノマーガスを導入する一対の第１ガス導入口３及び第２ガス導入口４と、排気バルブ（図示しない）を介して、排気作動を行うための油拡散ポンプ（図示しない）に連通する真空排気口５とが設けられている。また、保持部材６は、処理室２内の架台１１上に設けられており、円板形状の基板７を保持している。また、皮膜形成装置１には、内部の温度を制御できる温度制御手段８が設けられており、蒸着重合反応に必要な熱を供給できるように構成されている。
保持部材６は、有機高分子皮膜により被覆され、図２に示すように、湾曲凹部６ａと、湾曲凹部６ａを処理室２内に固定するための脚部６ｂとから構成され、基板７の両側と底面を支持している。基板７は、保持部材６の湾曲凹部６ａの対向する部位間に挟持され、且つ、基板７の角部が湾曲凹部６ａと点状に接触して支持できるようになっている。尚、この湾曲凹部６ａは、線状部材により構成し、その外径は、最大でも３ｍｍ以下とする。
保持部材６を被覆する有機高分子膜としては、例えば、ポリイミド、ポリアミド、ポリ尿素、ポリウレタン等を使用できる。
尚、本発明において保持部材６は、基板７を点接触により保持できる構造であればよく、図２に示す構造以外の変形例を図３に示す。図示する保持部材９は、基板１０を立設するために湾曲凹状に形成された基部９ａと、基部９ａの上方に配置され、基板１０の両側を支持するために、基板１０の直径方向を処理室２の底面に対して平行乃至傾斜させて構成された環状部９ｂと、環状部９ｂを処理室２内に固定するために、環状部９ａに設けられた脚部９ｃとから構成される。

次に、本発明の実施例について具体的に説明する。
上記図１及び図２を参照して説明した実施の形態の皮膜形成装置１を使用して、アルミナ基板７に皮膜を形成する方法を具体的に説明する。
（実施例１）
真空排気口５に連なる排気バルブ（図示しない）により真空排気を作動させて装置１の内部圧力を１０^−２Ｐａに減圧し、この圧力状態を保ちながら温度制御手段８により、その内部を２００℃に加熱して、この状態を保持する。そして、予め温度制御手段８により、２０８℃に加熱した気体状態のピロメリト酸二無水物（ＰＭＤＡ）を第１ガス導入口３から導入する一方で、予め温度制御手段８により１９０℃に加熱した気体状態の４，４'−ジアミノジフェニルエーテル（ＯＤＡ）を第２ガス導入口４から導入して、基板７の表面で蒸着重合反応を３０分に亘って進行させ、基板７の表面に０．５μｍの膜厚のポリイミド膜を形成した。尚、保持部材６の表面のポリイミド被膜の厚さは、０．５μｍとした。
また、この処理の際に、処理室２内に発生する粒径０．３，０．５，１．０，５．０，１０．０μｍのダスト発生量を測定した結果を図４に示す。

（実施例２）
次に、処理室２内に発生するダスト量の比較をするために、実施例１の保持部材６の代わりに、ポリイミド被膜の厚さを１．０μｍとして、実施例１と同様にアルミナ基板に被膜を形成して、実施例１と同様にしてダスト発生量を測定し、その結果を図４に示す。

また、比較例１として、実施例１の保持部材６の代わりに、ポリイミド被覆されていない保持部材を使用して、実施例１と同様にしてダスト発生量を測定し、その結果を図４に示す。

図４からわかるように、実施例１及び実施例２で処理を行った場合には、比較例１の保持部材で処理を行った場合に比べて発塵量が減少していることがわかった。更に、実施例１よりも実施例２では、ダストの大きさに関係なく発塵量を２０％以下にできることがわかった。

本発明は、ウェーハやガラス板等の基板に、プラズマ重合や蒸着重合等の重合法により、有機皮膜を形成する皮膜形成装置及び皮膜形成方法として広く利用することができる。

本発明の一実施の形態である皮膜形成装置の説明図 本発明の一実施の形態である皮膜形成装置の保持部材の説明図 本発明の一実施の形態である皮膜形成装置の保持部材の変形例の説明図 本実施例における比較試験の結果を示すグラフ

符号の説明

１ 皮膜形成装置
２ 処理室
３ 第１ガス導入口
４ 第２ガス導入口
５ 真空排気口
６ 保持部材
７ 基板
８ 温度制御手段
９ 保持部材
１０ 基板
１１ 架台

Claims (6)

1. 処理室内において、保持部材により保持された基板に対して、モノマーガスを反応させて皮膜を形成するための皮膜形成装置であって、前記保持部材の表面を、有機高分子皮膜により被覆したことを特徴とする皮膜形成装置。
2. 前記保持部材は、前記処理室内において、前記基板を立設させて保持することを特徴とする請求項１に記載の皮膜形成装置。
3. 前記保持部材は、複数の前記基板を隣接させて保持することを特徴とする請求項２に記載の皮膜形成装置。
4. 前記保持部材は、前記基板を点接触により支持することを特徴とする請求項１又は２に記載の皮膜形成装置。
5. 前記保持部材は、金属又はセラミックスで構成されることを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載の皮膜形成装置。
6. 請求項１乃至５の何れかに記載の皮膜形成装置を使用して、前記基板に前記有機高分子皮膜を形成することを特徴とする有機高分子皮膜の形成方法。

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