JP2009191302A - 成膜装置及び成膜方法 - Google Patents

Abstract

【課題】成膜チャンバーの内壁部分へのパリレン膜の付着量を抑制できる成膜装置及び成膜方法を提供する。
【解決手段】ポリパラキシリレン又はその誘導体からなる膜を基体上に形成する成膜チャンバーを備える成膜装置であって、前記成膜チャンバーの内壁を加熱する加熱手段を有し、基体を冷却する冷却手段をさらに有することを特徴とする成膜装置。
【選択図】図３

Description

本発明は、成膜装置及び成膜方法に関する。

ポリパラキシリレン又はその誘導体からなる膜（以下、パリレン膜と称する場合がある。）は、耐薬品性及び絶縁性に優れているので、種々の精密部品の保護膜として使用可能である。特に、インクジェットヘッドの電極等をインクから保護する保護膜として好適に用いられる。

従来は、成膜チャンバーの内壁を加熱する加熱手段を有していない成膜装置を用いてパリレン膜を成膜していた（例えば、特許文献１〜３参照）。
特開２００２−３５５９６６号公報 特開２００３−１９７９７号公報 特開２００７−１８５８８３号公報

しかしながら、従来の構成では以下の問題があることが判明した。

（１）高価な原材料を使用するパリレン膜の成膜において、成膜チャンバーの内壁部分などの不必要な部分への付着量が多く、このため、原材料のごく一部しか有効利用（基体に付着）されていなかった。

（２）成膜チャンバーの内壁に付着した膜を除去するクリーニング作業を定期的に行う必要があった。

本発明は、上記課題に鑑みてなされたものであり、その目的は、成膜チャンバーの内壁部分へのパリレン膜の付着量を抑制できる成膜装置及び成膜方法を提供することである。

本発明の上記課題は、以下の構成により達成される。
１．
ポリパラキシリレン又はその誘導体からなる膜を基体上に形成する成膜チャンバーを備える成膜装置であって、
前記成膜チャンバーの内壁を加熱する加熱手段を有することを特徴とする成膜装置。
２．
前記基体を冷却する冷却手段を更に有することを特徴とする１に記載の成膜装置。
３．
成膜チャンバー内でポリパラキシリレン又はその誘導体からなる膜を基体上に形成する成膜方法であって、
前記成膜チャンバーの内壁を所望の温度に加熱するステップと、
ポリパラキシリレン又はその誘導体からなる膜を基体上に形成するステップと、
を有することを特徴とする成膜方法。
４．
前記形成するステップでは、前記成膜チャンバーの内壁の温度が前記基体の温度よりも１０℃以上高い状態で前記ポリパラキシリレン又はその誘導体からなる膜を基体上に形成することを特徴とする３に記載の成膜方法。

本発明によれば、成膜チャンバーの内壁を加熱する加熱手段により成膜チャンバー内壁を加熱することができる。これにより、成膜チャンバーの内壁部分へのパリレン膜の付着量を抑制できるため、クリーニング作業時間を短縮することができる。また、基体への付着量の割合が増加し、原材料の利用率の向上が可能になる。

本発明の一実施形態について図１から図３に基づいて説明すると以下の通りであるが、本発明はこれに限定されるものではない。

本発明にかかる成膜装置１５０は、図１、図２に示すように、昇華炉１５１、熱分解炉１５２、成膜チャンバー１５３、コールドトラップ１５５及び排気ポンプ１５４を有し、これら昇華炉１５１、熱分解炉１５２、成膜チャンバー１５３、コールドトラップ１５５及び排気ポンプ１５４はガス流路を形成する配管により図示するように連結されている。コールドトラップ１５５は、未反応のモノマーガスをトラップする液体窒素収容部１５６を有する。成膜工程中、上記成膜装置は、真空度が４０〜８０ｈＰａに保たれる。この真空度は、成膜チャンバー１５３内の圧力を測定する圧力ゲージ１５８によりモニターされている。また、昇華炉１５１内は１００℃〜２００℃、熱分解炉１５２内は４５０℃〜７００℃、成膜チャンバー１５３の内壁は６０℃〜１００℃の各温度に保持される。

昇華炉１５１内ではパリレン膜の原料である固体二量体のジパラキシリレンの気化が行われる。この原料としては、下記一般式１で表される（２，２）−パラシクロファン化合物を用いることができる。

（式１中、Ｙ，Ｚは水素原子、アルキル基、またはハロゲン元素を表し、Ｙ，Ｚは同一でも異なっていてもよい。）
熱分解炉１５２内では、気化したジパラキシリレンを熱分解させてパラキシリレンラジカルを発生させる熱分解が行われる。

熱分解炉１５２内で発生したパラキシリレンラジカルは、バッフル１６０を経由して成膜チャンバー１５３内全体に拡散し、１０ｒｐｍ程度で回転する回転台１５７（図３参照）上に置かれた基体１６３（図３参照）に付着する。更に、この成膜チャンバー１５３内で、基体に付着したパラキシリレンラジカルは、付着と同時に気相重合して高分子量のポリパラキシリレンの皮膜を形成する。

基体として、インクジェットヘッド、半導体装置、液晶ディスプレイパネル、太陽電池パネル、ＭＥＭＳ等のデバイス，もしくはフレキシブル回路基体、ガラスエポキシ回路基体等の回路基体などが挙げられる。

また、図３に示すように成膜チャンバー１５３の外壁部分に、チャンバー内壁を加熱する加熱手段であるヒーター１６２が備えられている。これにより、成膜チャンバー１５３の内壁が所望の温度に加熱された状態で成膜されるため、内壁への付着量を抑制することができる。これは、温度が高い方がパリレン膜の成膜速度、付着量が減少するためである。加えて、クリーニング作業時間を短縮することができる。

ヒーター１６２としては、成膜チャンバー１５３の内壁を加熱することができればよく、特に限定されるものではない。例えば、シリコンラバーヒーターを用いることができる。

また、チャンバー内壁に温度検知手段としての熱電対１６４を取り付けて、成膜チャンバー１５３の内壁温度を計測することが好ましい。これにより、温度制御装置により、計測された温度に基づいてヒーターに印加する電力をフィードバック制御しながら所望の温度にて、上記内壁を加熱することができる。

所望の温度としては、内壁へのパリレン膜の付着を抑制できる温度であればよく、好ましくは上記内壁を６０℃から１００℃に加熱することで、上記内壁にて過剰な成膜を防止することができる。下限より低くなると内壁へのパリレン膜の付着を十分に抑制することができなくなる場合がある。また、上限より高くなると基体の温度上昇により基体への付着量が減少する場合がある。

パリレン膜はより低温に保持された表面に付着しやすい。従って、チャンバー内壁を加熱していない従来の成膜装置では、チャンバー内壁及び基体がともに室温近傍の温度に保持された状態で成膜されるため、チャンバー内壁への付着量が多くなる。本発明ではチャンバー内壁を加熱することにより、基体の温度よりもチャンバー内壁の温度が高い状態で成膜できるため、チャンバー内壁への付着量を抑制できると共に基体への付着量の割合を増加させて、原材料の利用率の向上が可能になる。成膜チャンバーの内壁の温度が基体の温度よりも１０℃以上高い状態で成膜することが好ましく、基体を冷却する冷却手段を設けることが好ましい。これにより原材料の利用率のさらなる向上が可能になる。

基体を冷却する冷却方法としては、
（１）ペルチェ素子、冷却された流体を循環させる熱交換ポンプなどの冷却手段を用いて積極的に基体を冷却する方法
（２）チャンバー内壁から基体への熱伝導を抑制する冷却手段を用いて基体を冷却する方法
などが挙げられる。

本実施形態においては、熱伝導性の回転台１５７とコールドトラップ１５５を支持する熱伝導性の支持部材１５９により、支持部材１５９との接触を介しての熱伝導により回転台１５７に置かれた基体１６３が冷却される。コールドトラップ１５５を有効に利用して別途に冷却手段を設けることなく基体を冷却することができる。回転台１５７及び支持部材１５９としては熱伝導率が高い金属材料を用いることができる。

また、成膜チャンバー１５３と支持部材１５９の接触部分には、成膜チャンバーの密閉性を保持するためのＯリング、ガスケット等のシール部材１６１が配置される。シール部材１６１は、熱伝導性の低いゴム、エラストマー等の弾性部材で構成されるので、成膜チャンバー１５３から支持部材１５９、ひいては基体１６３への熱伝導を抑制できる。

これらの構成により、成膜時のチャンバー内壁の温度を６０℃から１００℃の範囲内に加熱した場合でも、基体の温度は４０℃以下に制御できる。

このようにして成膜されたポリパラキシリレン又はその誘導体からなる膜は、下記一般式２で表される。

（式２中、Ｙ，Ｚは式１と同義である。ｍは重合数を表す。）
このような一般式２で表されるパリレン膜は、所謂、パリレンＮに相当するポリパラキシリレン（一般式２において、Ｙ，Ｚ＝水素原子）、モノクロロポリパラキシリレン（一般式２において、Ｙ＝水素原子、Ｚ＝塩素原子）、あるいは、所謂、パリレンＣに相当するジクロロポリバラキシリレン（一般式２において、Ｙ，Ｚ＝塩素原子）等が好ましい。

上述の通り、本発明のパリレン膜は、耐薬品性及び絶縁性に優れている。従って、この膜は、インクジェットヘッド、半導体装置、液晶ディスプレイパネル、太陽電池パネル、ＭＥＭＳ等のデバイス，もしくはフレキシブル回路基体、ガラスエポキシ回路基体等の回路基体等からなる基体の保護膜として使用可能である。

以下、本発明の効果を実施例に基づいて例証するが、本発明は以下の実施例によって限定されない。

（実施例）
１．パリレン膜の形成
（実施例）
「日本パリレン（株）」製の「ラボコーターＰＤＳ２０１０型真空蒸着装置」を用い、成膜チャンバーの外側にシリコンラバーヒーターを設置した。成膜チャンバーの内壁に熱電対を取り付けて温度制御することにより、内壁温度が約６０℃になるように加熱し、パリレンＣの成膜を行った。

（比較例）
シリコンラバーヒーターを設けずに、すなわち、チャンバー内壁の加熱を行わずに実施例と同様にパリレンＣの成膜を行った。
２．評価
成膜チャンバーの内壁に付着したパリレン膜の厚さを測定し、付着量とした。チャンバー内壁を加熱しない状態で成膜した比較例では、成膜チャンバーの内壁に付着したパリレン膜の厚さは６μｍ以上であった。これに対して、チャンバー内壁を６０℃に加熱した状態で成膜した実施例では、成膜チャンバーの内壁に付着したパリレン膜の厚さは１μｍ以下であり、本発明の効果が確認できた。

本発明の成膜装置の一例を示す模式図である。 本発明の成膜装置の一例を示す分解斜視図である。 成膜チャンバーの模式図であり、（ａ）は上から見た図、（ｂ）は横から見た断面図である。

符号の説明

１５０ 成膜装置
１５１ 昇華炉
１５２ 熱分解炉
１５３ 成膜チャンバー
１５４ 排気ポンプ
１５７ ヒーター

Claims (4)

1. ポリパラキシリレン又はその誘導体からなる膜を基体上に形成する成膜チャンバーを備える成膜装置であって、
   前記成膜チャンバーの内壁を加熱する加熱手段を有することを特徴とする成膜装置。
2. 前記基体を冷却する冷却手段を更に有することを特徴とする請求項１に記載の成膜装置。
3. 成膜チャンバー内でポリパラキシリレン又はその誘導体からなる膜を基体上に形成する成膜方法であって、
   前記成膜チャンバーの内壁を所望の温度に加熱するステップと、
   ポリパラキシリレン又はその誘導体からなる膜を基体上に形成するステップと、
   を有することを特徴とする成膜方法。
4. 前記形成するステップでは、前記成膜チャンバーの内壁の温度が前記基体の温度よりも１０℃以上高い状態で前記ポリパラキシリレン又はその誘導体からなる膜を基体上に形成することを特徴とする請求項３に記載の成膜方法。

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