JP2011117030A

JP2011117030A - 蒸着重合装置

Info

Publication number: JP2011117030A
Application number: JP2009274484A
Authority: JP
Inventors: Daisuke Omori; 大輔大森; Kazuya Uchida; 一也内田
Original assignee: Ulvac Inc
Current assignee: Ulvac Inc
Priority date: 2009-12-02
Filing date: 2009-12-02
Publication date: 2011-06-16

Abstract

【課題】処理室１に２種類の原料モノマーガスを流入させ、基板Ｓの表面に高分子膜を形成する蒸着重合装置であって、組成分布及び膜厚分布の均一な高分子膜を形成でき且つ生産性に優れた装置を提供する。
【解決手段】基板Ｓに対向する処理室１の面に設けられるシャワープレート４と、シャワープレート４を挟んで処理室１に隣接するガス導入室５とを備える。ガス導入室５に、その内部空間を２種類の原料モノマーガスを個別に供給する２つのガス導入通路５１Ａ，５１Ｂに仕切る隔壁５２が設けられる。隔壁５２は、２つのガス導入通路５１Ａ，５１Ｂがシャワープレート４の板面に沿って所定ピッチで交互に並ぶように形成される。また、シャワープレート４に、各ガス導入通路５１Ａ，５１Ｂに沿わせて吹出し孔４１Ａ，４１Ｂが多数形成される。
【選択図】図１

Description

本発明は、基板を収納する処理室に２種類の原料モノマーガスを流入させ、基板の表面に蒸着重合による高分子膜を形成する蒸着重合装置に関する。

従来、この種の蒸着重合装置として、処理室に２種類の原料モノマーガスを各別の供給管を介して流入させるものが知られている（例えば、特許文献１参照）。然し、このものでは、各供給管からの各原料モノマーガスの流入位置と基板の各部の位置関係によって、基板の各部に到達する２種類の原料モノマーガスの混合割合が変化し、基板に形成される高分子膜の組成、膜厚の分布が不均一になりやすい。

かかる不具合を解消するため、基板に対向する処理室の面に、多数の吹出し孔を形成したシャワープレートを設けると共に、シャワープレートを挟んで処理室に隣接する混合室を設け、２種類の原料モノマーガスを混合室に供給するようにした蒸着重合装置も知られている（例えば、特許文献２参照）。これによれば、２種類の原料モノマーガスが混合室で混合されてからシャワープレートの各吹出し孔を通して処理室に流入することになり、組成分布及び膜厚分布の均一な高分子膜を基板に形成することができる。

然し、このものでは、混合室内で２種類の原料モノマーガスの重合反応が開始してしまい、反応生成物によりシャワープレートの吹出し孔の閉塞や、混合室内への着膜を生ずることがある。そのため、頻繁な洗浄が必要になり、生産性の向上を図る上で問題になっている。

特開平７−２６０２３号公報特開２０００−８７２２４号公報

本発明は、以上の点に鑑み、組成分布及び膜厚分布の均一な高分子膜を形成できる生産性に優れた蒸着重合装置を提供することをその課題としている。

上記課題を解決するために、本発明は、基板を収納する処理室に２種類の原料モノマーガスを流入させ、基板の表面に蒸着重合による高分子膜を形成する蒸着重合装置であって、基板に対向する処理室の面に設けられるシャワープレートと、シャワープレートを挟んで処理室に隣接するガス導入室とを備え、ガス導入室に、ガス導入室の内部空間を２種類の原料モノマーガスの一方と他方とを個別に供給する２つのガス導入通路に仕切る隔壁が設けられ、隔壁は、２つのガス導入通路がシャワープレートの板面に沿って所定ピッチで交互に並ぶように形成され、シャワープレートに、各ガス導入通路に沿わせて吹出し孔が多数形成されることを特徴とする。

尚、２つのガス導入通路がシャワープレートの板面に沿って所定ピッチで交互に並ぶようにするには、隔壁を、２重の渦巻き状に形成するか、櫛歯状に形成すればよい。そして、隔壁を２重の渦巻き状に形成する場合は、隔壁によって２重の渦巻き状に形成される前記２つのガス導入通路の夫々の内端と外端との中間位置に各原料モノマーガスを供給する各供給管を接続すればよい。また、隔壁を櫛歯状に形成する場合は、各ガス導入通路を、隔壁によって分岐された櫛歯状の分岐部とこれら分岐部に連通する非分岐部とを有するものに形成し、各ガス導入通路の非分岐部の中央部に各原料モノマーガスを供給する各供給管を接続すればよい。

本発明によれば、２つのガス導入通路がシャワープレートの板面に沿って所定ピッチで交互に並ぶため、シャワープレートの各部から２種類の原料モノマーガスが互い近接した状態で処理室に吹出す。そのため、基板の各部に到達する２種類の原料モノマーガスの混合割合が均一化され、組成分布及び膜厚分布の均一な高分子膜を形成できる。また、２種類の原料モノマーガスはガス導入室で混合されないから、重合反応生成物によるシャワープレートの吹出し孔の閉塞やガス導入室内への着膜は発生しない。そのため、頻繁な洗浄が不要になり、生産性の向上を図ることができる。

本発明の第１実施形態の蒸着重合装置の模式的断面図。図１のＩＩ−ＩＩ線で切断した断面図。本発明の第２実施形態の蒸着重合装置の模式的断面図。図３のＩＶ−ＩＶ線で切断した断面図。

図１を参照して、１は処理室を示している。処理室１は、基板ステージ２を内蔵しており、この基板ステージ２上に基板Ｓが保持される。処理室１は、図示省略した真空ポンプ等の真空排気系に接続されている。また、基板ステージ２の内部には、図示省略したヒータ及び冷媒循環路が設けられ、基板Ｓを所定温度に加熱又は冷却できるようにしている。

また、２つのガス供給源３Ａ，３Ｂが設けられており、これらガス供給源３Ａ，３Ｂから供給される２種類の原料モノマーＡ，Ｂのガスを処理室１に流入させて、基板Ｓの表面に蒸着重合により高分子膜を形成する。高分子膜が例えばポリ尿素膜である場合、２種類の原料モノマーＡ，Ｂとして、４，４´―ジフェニルメタンジイソシアナート（ＭＤＩ）と４，４´―ジアミノジフェニルメタン（ＭＤＡ）を用いる。尚、高分子膜はポリ尿素膜に限定されるものではない。

各ガス供給源３Ａ，３Ｂは、ハウジング３１Ａ，３１Ｂと、ハウジング３１Ａ，３１Ｂ内に収納した蒸発用容器３２Ａ，３２Ｂ及びヒータ３３Ａ，３３Ｂと、蒸発用容器３２Ａ，３２Ｂに連なる供給管３４Ａ，３４Ｂとを備えている。そして、一方のガス供給源３Ａの蒸発用容器３２Ａに注入した原料モノマーＡと他方のガス供給源３Ｂの蒸発用容器３２Ｂに注入した原料モノマーＢとを各ヒータ３３Ａ，３３Ｂにより加熱蒸発させ、各原料モノマーＡ，Ｂのガス（蒸気）を各供給管３４Ａ，３４Ｂを介して後述する各ガス導入通路５１Ａ，５１Ｂに供給する。尚、各供給管３４Ａ，３４Ｂには、各原料モノマーガスの供給量を調整するためのバルブ３５Ａ，３５Ｂが介設されている。

基板Ｓに対向する処理室１の面には、シャワープレート４が設けられている。尚、本実施形態において、基板Ｓは基板ステージ２に上向きに保持されるため、基板Ｓに対向する処理室１の上面にシャワープレート４を設けているが、基板Ｓを下向きや横向きに保持することも可能であり、この場合は、基板Ｓに対向する処理室１の下面や側面にシャワープレート４を設ける。

また、シャワープレート４を挟んで処理室１に隣接する部分には、扁平なガス導入室５が設けられている。ガス導入室５には、ガス導入室５の内部空間を２つのガス導入通路５１Ａ，５１Ｂに仕切る隔壁５２が設けられている。そして、一方のガス導入通路５１Ａに、一方のガス供給源３Ａから原料モノマーＡのガスを供給すると共に、他方のガス導入通路５１Ｂに、他方のガス供給源３Ｂから原料モノマーＢのガスを供給している。

隔壁５２は、２つのガス導入通路５１Ａ，５１Ｂがシャワープレート４の板面に沿って所定ピッチで交互に並ぶように形成される。本実施形態では、隔壁５２を、図２に示す如く、２重の渦巻き状に形成している。これによれば、一方の渦巻き状隔壁部分５２ａと他方の渦巻き状隔壁部分５２ｂとの間に２重の渦巻き状に２つのガス導入通路５１Ａ，５１Ｂが画成され、シャワープレート４の板面径方向に所定ピッチで２つのガス導入通路５１Ａ，５１Ｂが交互に並ぶ。このピッチは、例えば、径方向に隣り合う２つのガス導入通路５１Ａ，５１Ｂの中心間距離が３ｍｍになるように設定される。

尚、本実施形態では、基板Ｓが円形であるため、各隔壁部分５２ａ，５２ｂを連続的に径が変化する丸形の渦巻き状に形成しているが、基板Ｓが方形である場合には、各隔壁部分５２ａ，５２ｂを角形の渦巻き状に形成してもよい。

また、一方のガス導入通路５１Ａの内端と外端との中間位置には、一方のガス供給源３Ａの供給管３４Ａが接続され、他方のガス導入通路５１Ｂの内端と外端との中間位置には、他方のガス供給源３Ｂの供給管３４Ｂが接続されている。尚、各供給管３４Ａ，３４Ｂを複数に分岐し、各ガス導入通路５１Ａ，５１Ｂの複数個所に各供給管３４Ａ，３４Ｂを接続することも可能である。

また、シャワープレート４には、各ガス導入通路５１Ａ，５１Ｂと処理室１とを連通する所定径（例えばφ１ｍｍ）の吹出し孔４１Ａ，４１Ｂが、各ガス導入通路５１Ａ，５１Ｂに沿わせて多数形成されている。具体的には、各ガス導入通路５１Ａ，５１Ｂの中心線に沿って各吹出し孔４１Ａ，４１Ｂを所定ピッチ（例えば５ｍｍ）で形成している。

本実施形態によれば、２つのガス導入通路５１Ａ，５１Ｂがシャワープレート４の板面に沿って所定ピッチで交互に並ぶため、シャワープレート４の各部から２種類の原料モノマーＡ，Ｂのガスが互い近接した状態で処理室１に吹出す。そのため、基板Ｓの各部に到達する２種類の原料モノマーＡ，Ｂのガスの混合割合が均一化され、組成分布及び膜厚分布の均一な高分子膜を形成できる。

また、２種類の原料モノマーＡ，Ｂのガスはガス導入室５で混合されないから、該室５内で重合反応が開始されることはない。従って、反応生成物によるシャワープレート４の吹出し孔４１Ａ，４１Ｂの閉塞やガス導入室５内への着膜は発生せず、頻繁な洗浄が不要になり、生産性の向上を図ることができる。

次に、図３、図４に示す第２実施形態について説明する。尚、図１、図２に示した上記第１実施形態と同様の部材、部位には上記と同一の符号を付している。第２実施形態では、処理室１を一方向に長手とし、基板Ｓを搬送機構６により処理室１の長手方向に移動しながら基板Ｓの表面に高分子膜を形成するようにしている。

第２実施形態でも、基板Ｓに対向する処理室１の面にシャワープレート４を設けると共に、シャワープレート４を挟んで処理室１に隣接する部分に扁平なガス導入室５を設けている。尚、第２実施形態では、搬送機構６に基板Ｓを上向きに保持しているため、基板Ｓに対向する処理室１の上面にシャワープレート４を設けているが、基板Ｓを下向きや横向きに保持することも可能であり、この場合は、基板Ｓに対向する処理室１の下面や側面にシャワープレート４を設ける。

また、ガス導入室５には、図４に示す如く、ガス導入室５の内部空間を２つのガス導入通路５１Ａ,５１Ｂに仕切る隔壁５２が設けられている。この隔壁５２は、シャワープレート４の板面に沿って基板Ｓの移動方向と直交方向にのびる櫛歯状に形成されている。これにより、２つのガス導入通路５１Ａ,５１Ｂの櫛歯状の分岐部５１Ａａ，５１Ｂａがシャワープレート４の板面に沿って基板Ｓの移動方向と直交方向に所定ピッチで交互に並ぶ。

また、各ガス導入通路５１Ａ,５１Ｂは、分岐部５１Ａａ，５１Ｂａに連通する非分岐部５１Ａｂ，５１Ｂｂを有する。そして、一方のガス導入通路５１Ａの非分岐部５１Ａｂの中央部には、一方のガス供給源３Ａの供給管３４Ａが接続され、他方のガス導入通路５１Ｂの非分岐部５１Ｂｂの中央部には、他方のガス供給源３Ｂの供給管３４Ｂが接続されている。また、シャワープレート４には、各ガス導入通路５１Ａ,５１Ｂと処理室１とを連通する吹出し孔４１Ａ，４１Ｂが各ガス導入通路５１Ａ,５１Ｂに沿わせて多数形成されている。具体的には、各ガス導入通路５１Ａ,５１Ｂの各分岐部５１Ａａ，５１Ｂａの中心線に沿って各吹出し孔４１Ａ，４１Ｂが所定ピッチで形成されている。

第２実施形態においても、上記第１実施形態と同様に、シャワープレート４の各部から２種類の原料モノマーＡ，Ｂのガスが互い近接した状態で処理室１に吹出す。そのため、基板Ｓの各部に到達する２種類の原料モノマーＡ，Ｂのガスの混合割合が均一化され、組成分布及び膜厚分布の均一な高分子膜を形成できる。また、２種類の原料モノマーＡ，Ｂのガスはガス導入室５で混合されないため、重合反応生成物によるシャワープレート４の吹出し孔４１Ａ，４１Ｂの閉塞やガス導入室５内への着膜は発生せず、頻繁な洗浄が不要になり、生産性の向上を図ることができる。

尚、第２実施形態では、隔壁５２を基板Ｓの移動方向と直交方向にのびる櫛歯状に形成しているが、これを基板Ｓの移動方向にのびる櫛歯状に形成することも可能である。また、第１実施形態の如く、基板Ｓを静止させた状態で高分子膜を形成する場合にも、第２実施形態のように櫛歯状の隔壁５２を有するガス導入室５を用いることが可能である。

Ｓ…基板、１…処理室、３Ａ，３Ｂ…ガス供給源、３４Ａ，３４Ｂ…供給管、４…シャワープレート、４１Ａ，４１Ｂ…吹出し孔、５…ガス導入室、５１Ａ，５１Ｂ…ガス導入通路、５１Ａａ，５１Ｂａ…分岐部、５１Ａｂ，５１Ｂｂ…非分岐部、５２…隔壁。

Claims

基板を収納する処理室に２種類の原料モノマーガスを流入させ、基板の表面に蒸着重合による高分子膜を形成する蒸着重合装置であって、
基板に対向する処理室の面に設けられるシャワープレートと、シャワープレートを挟んで処理室に隣接するガス導入室とを備え、ガス導入室に、ガス導入室の内部空間を２種類の原料モノマーガスの一方と他方とを個別に供給する２つのガス導入通路に仕切る隔壁が設けられ、隔壁は、２つのガス導入通路がシャワープレートの板面に沿って所定ピッチで交互に並ぶように形成され、シャワープレートに、各ガス導入通路に沿わせて吹出し孔が多数形成されることを特徴とする蒸着重合装置。
前記隔壁は、２重の渦巻き状に形成されることを特徴とする請求項１記載の蒸着重合装置。
前記隔壁によって２重の渦巻き状に形成される前記２つのガス導入通路の夫々の内端と外端との中間位置に各原料モノマーガスを供給する各供給管が接続されることを特徴とする請求項２記載の蒸着重合装置。
前記隔壁は、櫛歯状に形成されることを特徴とする請求項１記載の蒸着重合装置。
前記各ガス導入通路は、前記隔壁によって分岐された櫛歯状の分岐部とこれら分岐部に連通する非分岐部とを有し、各ガス導入通路の非分岐部の中央部に各原料モノマーガスを供給する各供給管が接続されることを特徴とする請求項４記載の蒸着重合装置。