JPH0324482B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔発明の技術分野〕 この発明は電子部品などの被処理体の表面上に
高分子重合膜を形成する装置に関するものであ
る。

〔従来技術〕

第１図は従来の高分子重合膜形成装置の一例の
構成を模式的に示す断面図である。

図において、１は内部に電子部品などの被処理
体の表面上に高分子重合膜が形成される反応容
器、２は反応容器１内に設置された被処理体、３
は反応容器１の一方の端部に開閉弁４を介して連
結され反応容器１内を真空にするための真空ポン
プ、５は反応容器１の外部に設置され被処理体２
の表面上に高分子重合膜を形成するモノマガスを
蓄えるモノマガスボンベ、６は一方の端部が開閉
弁７を介してモノマガスボンベ５に連結され他方
の端部が反応容器１内に被処理体２の方向に向け
て開口するようにこの開口端部と開閉弁７との間
の一部分が反応容器１の長手側の容器壁に気密に
固着されモノマガスボンベ５内のモノマガスを反
応容器１内へ導入するモノマガス導入管であり、
これらのモノマガスボンベ５、モノマガス導入管
６及び開閉弁７により導入手段が構成されてい
る。８は反応容器１の外部に設置されアルゴンな
どの不活性ガスを蓄える不活性ガスボンベ、９は
一方の端部が開閉弁１０を介して不活性ガスボン
ベ８に連結され他方の端部が反応容器１の真空ポ
ンプ３側とは反対側の端部に反応容器１内に開口
するように気密に固着され不活性ガスボンベ８内
の不活性ガスを反応容器１内へ導入する不活性ガ
ス導入管、１１は反応容器１の不活性ガス導入管
９が固着された端部側の部分上にこの部分を取り
巻いて設けられ反応容器１内へ導入された不活性
ガスとモノマガスとの混合ガスを高周波グロー放
電させてモノマガス分子を励起状態やイオン化状
態にするための誘導コイル、１２は誘導コイル１
１に接続されて高周波電力を供給する高周波電源
である。

次に、この従来例の装置の作用について説明す
る。

まず、開閉弁４を開き、真空ポンプ３を作動さ
せる。そして、反応容器１内が10^-3torr程度の真
空度になつたときに、開閉弁１０を開いて、不活
性ガスボンベ８内の不活性ガスを不活性ガス導入
管９を通して反応容器１内へ導入しながら真空ポ
ンプ３で反応容器１内を排気することによつて、
反応容器１内に残留している不純ガスを不活性ガ
スで置換する。次いで、開閉弁７を開いて、モノ
マガスボンベ５内のモノマガスをモノマガス導入
管６を通して反応容器１内へ導入し、反応容器１
内のモノマガスと不活性ガスとの混合ガスの圧力
が0.1〜1torr程度になるようにする。しかるの
ち、高周波電源１２から誘導コイル１１に高周波
電力を供給すると、反応容器１内にモノマガスと
不活性ガスとの混合ガスの高周波グロー放電が発
生する。この高周波グロー放電によつて、モノマ
ガスが励起状態やイオン化状態になり、モノマガ
スに重合反応に必要な活性化エネルギーが付与さ
れて、被処理体２の表面上にいわゆるプラズマ高
分子重合膜が形成される。

ところで、この従来例の装置では、0.1〜1torr
程度の低真空中におけるモノマガスと不活性ガス
との混合ガスの高周波グロー放電によつてモノマ
ガスを励起状態やイオン化状態にしてモノマガス
に重合反応に必要な活性化エネルギーを付与する
ので、被処理体２の表面上に形成されるプラズマ
高分子重合膜には自由遊離基が多く残存してい
る。従つて、これらの自由遊離基が空気中の酸素
と反応してカルボニル極性基が生ずるので、例え
ばこのプラズマ高分子重合膜をコンデンサの誘電
体材料として使用した場合には、高周波領域での
誘電損失が大きくなる。しかしながら、モノマガ
スの高周波グロー放電を発生させるには、モノマ
ガスに不活性ガスを混合させる必要があるので、
モノマガスと不活性ガスとの混合ガスの高周波グ
ロー放電には種々の励起状態やイオン化状態のモ
ノマガスが混在しており、このようなモノマガス
による重合反応が複雑で、この重合反応を定性的
に把握することは難かしく、自由遊離基のない、
膜質の均一なプラズマ高分子重合膜を形成するこ
とはできなかつた。

〔発明の概要〕 この発明は上述の欠点を解消する目的でなされ
たもので、被処理体の表面上に投射して高分子重
合膜を形成するモノマガスに電子を照射すること
により、被処理体の手前でモノマガスをイオン
化、イオン化されたモノマガスを被処理体に向け
て電気的に加速することにより、重合反応に必要
なエネルギーを高真空中において付与することに
よつて、自由遊離基のない、しかも膜質の均一な
高分子重合膜を形成できるようにした高分子重合
膜形成装置を提供するものである。

〔発明の実施例〕

第２図はこの発明の一実施例の高分子重合膜形
成装置の構成を模式的に示す断面図である。

図において、第１図に示した従来例の符号と同
一符号は同等部分を示す。１３は反応容器１内の
上方の位置に設けられヒータまたは冷却器を有し
下面に被処理体２を接触させて保持し被処理体２
の表面上におけるモノマガスの重合反応速度を制
御するために被処理体２の温度を制御する被処理
体温度制御機構、１４は反応容器１内の下方の被
処理体温度制御機構１３の下面に保持された被処
理体２と距離をおいて対向する位置に設けられた
筒状体からなり上面中央部に孔径の小さいノズル
１４ａを有し下面中央部にモノマガス導入管６の
先端部が連結されこの筒状体の内部にモノマガス
導入管６を通して導入されたモノマガスを一点鎖
線で図示するようにノズル１４ａから被処理体２
の表面に向けて噴射させることによつてこの内部
に導入されたモノマガスの静圧が変換された運動
エネルギーをノズル１４ａから噴射されるモノマ
ガスに付与する運動エネルギー付与機構、１５は
運動エネルギー付与機構１４を取り巻いて設けら
れた加熱用ヒータからなり運動エネルギー付与機
構１４内に導入されたモノマガスを加熱してノズ
ル１４ａから被処理体２の表面に向けて噴射され
るモノマガスに熱エネルギーを付与する熱エネル
ギー付与機構、１６はモノマガス導入管６の反応
容器１と開閉弁７との間の部分に挿入されモノマ
ガスボンベ５から開閉弁７およびモノマガス導入
管６を通して運動エネルギー付与機構１４に導入
されるモノマガスの流量を計測するモノマガス流
量計、１７は被処理体温度制御機構１３の下面に
保持された被処理体２との間に間隔をおいて互い
に対向するように設けられ運動エネルギー付与機
構１４のノズル１４ａから噴射されるモノマガス
を被処理体２に衝突させるときには開き衝突させ
ないときには閉じるように構成されたシヤツタ、
１８は運動エネルギー付与機構１４の上方のノズ
ル１４ａから噴射されるモノマガスの外側の位置
にこのモノマガスを取り巻くように設けられ加熱
されて電子を放出する電子放出用フイラメント、
１９は電子放出用フイラメント１８の両端子間に
接続されたフイラメント加熱用電源、２０はノズ
ル１４ａから噴射されるモノマガスと電子放出用
フイラメント１８との間の位置に設けられこのモ
ノマガスに電子放出用フイラメント１８が放出す
る電子を加速照射し付着させてモノマガスをイオ
ン化するイオン化用電子加速照射グリツド、２１
はイオン化用電子加速照射グリツド２０と電子放
出用フイラメント１８の一方の端子との間に接続
された電圧制御可能な直流グリツド電源、２２は
ノズル１４ａから噴射されるモノマガスを通過さ
せ得るように電子放出用フイラメント１８とイオ
ン化用電子加速照射グリツド２０とを収容し上記
モノマガスをイオン化するモノマガスイオン化
部、２３はシヤツタ１７とモノマガスイオン化部
２２との間の位置にノズル１４ａから噴射される
モノマガスを通過させ得るように設けられモノマ
ガスイオン化部２２でイオン化されたモノマガス
を加速するイオン化モノマガス加速電極、２４は
イオン化モノマガス加速電極２３と電子放出用フ
イラメント１８のフイラメント加熱用電源１９が
接続された端子との間に接続された電圧制御可能
なイオン化モノマガス加速用直流電源、２５はモ
ノマガスイオン化部２２とイオン化モノマガス加
速電極２３と各電源１９，２１，２４とからな
り、ノズル１４ａから噴射されるモノマガスをイ
オン化し、かつイオン化されたモノマガスを被処
理体２に向けて電気的に加速して運動エネルギー
を増加させることにより、重合反応に必要なエネ
ルギーをモノマガスに付与するエネルギー付与機
構としての運動エネルギー増加機構である。な
お、モノマガスボンベ５内には所要圧力を有する
モノマガスが蓄えられており、図示してないが、
モノマガスボンベ５のモノマガス導入管６との連
結部には、モノマガスボンベ５からモノマガス導
入管６へ供給されるモノマガスの圧力が所定値に
なるように制御するモノマガス圧力制御器が設け
られている。

次に、この実施例の装置の作用について説明す
る。

まず、開閉弁７を閉じ、開閉弁４を開き、真空
ポンプ３を作動させて、反応容器１内を10^-6torr
程度の高真空度にする。次いで、運動エネルギー
付与機構１４のノズル１４ａから噴射するモノマ
ガスの運動エネルギーと、熱エネルギー付与機構
１５による熱エネルギーと、運動エネルギー増加
機構２５による増加運動エネルギーとの和のエネ
ルギーが、少なくともモノマガスの重合反応に必
要な活性化エネルギーと同程度になるように、運
動エネルギー付与機構１４内へモノマガス導入管
６を通して導入されるモノマガスの圧力、熱エネ
ルギー付与機構１５の運動エネルギー付与機構１
４内のモノマガスの加熱温度および運動エネルギ
ー増加機構２５のイオン化モノマガス加速用直流
電源２４の電圧を所要値に設定する。また、被処
理体２の表面上におけるモノマガスの重合反応速
度が所要反応速度になるように、被処理体温度制
御機構１３の被処理体２の保持温度を所要値に設
定する。更に、フイラメント加熱用直流電源１９
の電圧を電子放出用フイラメント１８が十分電子
放出可能になる電圧値に設定し、直流グリツド電
源２１の電圧をイオン化用電子加速照射グリツド
２０が十分作用可能になる電圧値に設定する。こ
のように設定されたのちに、シヤツタ１７を閉
じ、開閉弁７を開くと、モノマガスボンベ５内の
モノマガスが開閉弁７、モノマガス流量計１６お
よびモノマガス導入管６を通して運動エネルギー
付与機構１４内へ流入し、運動エネルギー付与機
構１４内のモノマガスの圧力が上昇するに連れて
ノズル１４ａから噴射するモノマガスの運動エネ
ルギーが増大する。そして、運動エネルギー付与
機構１４内のモノマガスの圧力が設定値になつた
ときに、ノズル１４ａから噴射するモノマガスの
運動エネルギーと、熱エネルギー付与機構１５に
よる熱エネルギーと、運動エネルギー増加機構２
５による増加運動エネルギーとの和のエネルギー
がモノマガスの重合反応に必要な活性化エネルギ
ーと同程度になるとともに、ノズル１４ａから噴
射するモノマガスの量と運動エネルギー付与機構
１４ａ内へモノマガス導入管６を通して流入する
モノマガスの量とが等しくなり、モノマガスのモ
ノマガス導入管６内での流れが定常状態になる。
このように、モノマガスの導入管６内での流れが
定常状態になつたことがモノマ流量計１６によつ
て検出された時点で、シヤツタ１７を開くと、被
処理体２の表面上に高分子重合膜が所要の重合反
応速度で形成される。

この実施例の装置では、モノマガスが重合反応
するのに必要な活性化エネルギーが、第１図に示
した従来例のようにモノマガスと不活性ガスとの
高周波グロー放電によることなく、高真空中にお
いて、運動エネルギー付与機構１４および運動エ
ネルギー増加機構２５による運動エネルギーと、
熱エネルギー付与機構１５による熱エネルギーと
で与えられるので、被処理体２の表面上に形成さ
れる高分子重合膜には自由遊離基が生じない。し
かも、運動エネルギー付与機構１４のノズル１４
ａから噴射し始めたモノマガスの運動エネルギー
の不安定な初期においては、シヤツタ１７を閉じ
ることによつて、密度などの不均一な高分子重合
膜が被処理体２の表面上に形成されないように
し、モノマガスのノズル１４ａからの噴射が定常
状態になつた時点において、シヤツタ１７を開い
て、高分子重合膜の被処理体２の表面上での形成
を始めるので、高分子重合膜の膜質を均一にする
ことができる。

この実施例では、被処理体温度制御機構１３、
運動エネルギー付与機構１４、熱エネルギー付与
機構１５および運動エネルギー増加機構２５を用
いたが、運動エネルギー増加機構２５のみによつ
て、モノマガスの重合反応に必要な活性化エネル
ギーに相当する運動エネルギーが与えられる場合
には、熱エネルギー付与機構１５及び運動エネル
ギー付与機構１４の両方又は一方を省略してもよ
い。

ここで、運動エネルギー増加機構２５では、モ
ノマガスをイオン化するだけでなく、イオン化さ
れたモノマガスを電界で加速するので、電界強度
を調節することにより、被処理体２到達前にモノ
マガスに与えるエネルギーを調節することが可能
であるとともに、高分子重合膜の被処理体２への
付着強度を高めることもできる。

更に、この場合に、被処理体２の表面上におけ
るモノマガスの重合反応速度が所要の反応速度で
あるときには、被処理体温度制御機構１３をも省
略してよい。

なお、この実施例では、運動エネルギー付与機
構１４とこれに付随するモノマガスボンベ５との
組合わせを一組設ける場合について述べたが、こ
れに限らず、このような組合わせを複数組設け、
これらの組を順次切り換えて使用することによつ
て多層構造の高分子重合膜を形成する場合にも適
用することができる。また、反応容器１内に金属
蒸着膜形成用るつぼを追加して設け、高分子重合
膜の表面上に金属蒸着膜を形成する場合にも適用
することができる。

〔発明の効果〕

以上、説明したように、この発明の高分子重合
膜形成装置では、反応容器内に導入されたモノマ
ガスに電子を照射することにより、被処理体及び
導入手段の間でモノマガスをイオン化し、かつイ
オン化されたモノマガスを被処理体に向けて電気
的に加速して、重合反応に必要なエネルギーをモ
ノマガスに付与するエネルギー付与機構を、反応
容器に設けてので、被処理体の表面上に形成され
る高分子重合膜は、従来例のような自由遊離基が
生ずることなく、膜質が均一になる。また、エネ
ルギー付与機構は、モノマガスを被処理体に向け
て加速するので、高分子重合膜の被処理体への付
着強度を高めることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来の高分子重合膜形成装置の一例の
構成を模式的に示す断面図、第２図はこの発明の
一実施例の高分子重合膜形成装置の構成を模式的
に示す断面図である。 図において、１は反応容器、２は被処理体、１
３は被処理体温度制御機構、１４は運動エネルギ
ー付与機構、１４ａはノズル、１５は熱エネルギ
ー付与機構、２５は運動エネルギー増加機構であ
る。なお、図中同一符号はそれぞれ同一または相
当部分を示す。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 高分子重合膜が表面上に形成される被処理体
   を収容し、高真空に排気される反応容器と、 この反応容器に設けられ、上記反応容器内にモ
   ノマガスを導入する導入手段と、 上記反応容器に設けられ、上記反応容器内に導
   入されたモノマガスに電子を照射することによ
   り、上記被処理体及び上記導入手段の間で上記モ
   ノマガスをイオン化し、かつイオン化されたモノ
   マガスを上記被処理体に向けて電気的に加速し
   て、重合反応に必要なエネルギーを上記モノマガ
   スに付与するエネルギー付与機構と を備えた高分子重合膜形成装置。