JPH05132761A - 蒸着重合装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 ［構成］ 蒸発源容器７の下方近傍に真空排気系２が配
設され、真空室１ａの側壁部下方及び底壁部には水冷コ
イル１２が配設されており、作業中は冷却水が水冷コイ
ル１２内を循環する。また、蒸発源容器７の下方にも同
様に水冷コイル１４が配設されており、コイル１４内を
循環する。モノマＡ、Ｂが適当な蒸発レートとなるまで
に発生するモノマ比なモノマは、シャッター１０が閉じ
られ、かつ真空室１ａの下方の内壁が冷却されているの
で、水冷コイル１２の近傍に付着する。基板３上に蒸着
被膜が形成され蒸着が終了すると、水冷コイル１４内に
冷却水が循環し蒸発源７は直ちに冷却され、モノマの蒸
発は大巾に軽減する。 ［効果］ モノマ比の不安定なモノマが基板上に流れる
のを防ぎ基板上に形成されるモノマの高分子膜の質を良
好にする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は被蒸着材の表面に高分子
膜を形成させる際に用いる蒸着重合装置に関する。

【０００２】

【従来の技術及びその問題点】従来では、半導体素子の
絶縁膜、パッシベーション膜、ソフトエラー防止膜及び
コンデンサの誘電体膜等に用いられている各種高分子被
膜の形成方法として、湿式法、ポリマー蒸着法及びプラ
ズマ重合法が知られている。

【０００３】湿式法は原料モノマを適当な溶媒に溶かし
て重合させ、これを基板上に塗布する方法であり、ポリ
マー蒸着法はポリマー自体を基板上に蒸着させる方法で
あり、プラズマ重合法はモノマ蒸気をプラズマ状態にし
て重合させ、基板上に堆積させる方法である。しかしな
がら、これら従来法には各々不都合があり、湿式法では
極めて薄い膜が得られず、密着性も不充分であり、更に
不純物の混入が生じやすく、ポリマー蒸着法では蒸着時
に分解が起こりやすく、重合度が充分とならず、プラズ
マ重合法では重合時に分解が起こりやすく、高分子設計
が困難であった。

【０００４】そこで、本出願人は、先にこれら従来法の
不都合を解消する高分子被膜形成方法として、真空中で
多種類のモノマを蒸発させ、基板上で重合させる蒸着重
合法（特開昭６１−７８４６３号公報）を発明した。

【０００５】以下、従来の蒸着重合装置の構成について
図２を参照して説明する。図において蒸着重合装置１の
真空室１ａに真空排気系２ａを介して図示されてない真
空ポンプを接続し、この真空室１ａの内部には高分子の
蒸着被膜を形成せしめるべき基板３を基板ホルダ４によ
って、下向きに保持するようにした。

【０００６】基板３は基板ホルダ４の背面に設けられた
基板加熱用ヒータ５によって加熱できるようにしてい
る。また、基板３の下方前面には膜厚モニタ６が設けら
れ、基板３上に形成される被膜厚を間接的に測定できる
ようになっている。

【０００７】処理室１ａ内下位には基板３に対向させて
蒸発源容器７が配設されており、この蒸発源容器貯蔵部
７ａ、７ｂ内には高分子樹脂の原料モノマａ、ｂが入っ
ている（例として具体的名称をあげれば、ポリイミド樹
脂を形成するのであれば、原料モノマａを芳香族酸二無
水物とし原料モノマｂを芳香族ジアミン等とすればよい
が、基板に蒸着させる高分子樹脂の種類によって組み合
わせ、材料は任意に変えることができる）。

【０００８】蒸発源容器７の近傍にはレートモニタ８
（例えば水晶振動子）が設けられており、レートモニタ
８と蒸発源加熱ヒータ９によって、原料モノマａ、ｂの
蒸発レートを一定化させる所定温度にコントロールでき
るようにしている。また、蒸発源容器７と基板３との間
にはシャッター１０が設けられ、蒸発源容器貯蔵部７
ａ、７ｂの間は仕切板１１で仕切られている。

【０００９】従来の蒸着重合装置１は以上のように構成
されているが、蒸着重合法によって基板上に良質の高分
子被膜を形成させるには、蒸発源のモノマ物質ａ、ｂが
基板上で化学量論的に重合させることが必要である。従
来の装置では蒸発源容器７の加熱開始時に蒸発源加熱ヒ
ータ９が加熱され蒸発源が所定の蒸発レートになるまで
シャッター１０は閉じられ、基板３と蒸発源容器７との
間を遮断して、基板３にモノマ比の不安定なモノマが蒸
着しないようにしている。また、基板３に所定の高分子
被膜が形成され、膜厚モニタ６がそれを検知すると、蒸
発源加熱ヒータ９を切り、シャッター１０が閉じられ
て、基板３と蒸発源容器７との間を遮断して、蒸着終了
時に基板３にそれ以上の高分子被膜が形成されないよう
にしている。

【００１０】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、この方
法で蒸着重合を行なうと、蒸発源容器７の加熱開始時に
はモノマ比の不安定なモノマがシャッター１０をすり抜
けて基板３に付着し、また蒸着終了時には冷却放置した
蒸発源加熱ヒータ９が余熱を持っているため、蒸発源容
器７からモノマの蒸発が継続し、シャッター１０をすり
抜けて基板３に付着してしまい、これら余分な蒸発モノ
マの基板への付着は高分子被膜の質を損ねることにな
る。

【００１１】本発明は上記問題に鑑みてなされ、蒸発源
容器７の加熱開始時と蒸着終了時に発生する余分な蒸発
モノマが基板上に流出して付着せず、高分子被膜の質を
損ねることのない蒸着重合装置を提供することを目的と
する。

【００１２】

【課題を解決するための手段】以上の目的は、真空室に
おける蒸発源容器に供給された原料モノマを加熱手段に
より蒸発させる蒸着重合装置において、前記真空室に排
気系を連通させる開口を該真空室の底壁部において前記
蒸発源容器の下方に形成し、かつ前記蒸発源容器の原料
モノマの貯蔵部及び前記真空室の下壁部のうち少なくと
も一方に冷却手段を設けたことを特徴とする蒸着重合装
置によって達成される。

【００１３】

【作用】真空室下部を冷却手段により冷却し、シャッタ
ー閉時の余分な蒸発モノマを冷却部に付着させ、また蒸
発源容器の下部を蒸発終了時に冷却させたので蒸発モノ
マを大巾に減少させ、更に真空排気系を蒸発源容器の近
傍に設けたので、余分なモノマが基板に付着しない。

【００１４】

【実施例】以下、本発明の実施例による蒸発重合装置に
ついて図面を参照して説明する。なお、従来例と同一の
構成の部分については同一の符号を付し、その詳細な説
明を省略する。

【００１５】図１に示すように本実施例の蒸着重合装置
１は蒸発源容器７の下方の真空室１ａの底壁部開口１５
の近傍に真空排気系２が配設され、排気バルブ１３は真
空室１ａと真空排気系２とを気密に仕切る。また、真空
排気系２には図示されていないが、排気装置が接続され
ているものとする。

【００１６】真空室１ａの側壁部下方及び底壁部には水
冷コイル１２が配設されており、作業中では図示されて
いない冷却水供給手段により、冷却水が供給され、水冷
コイル１２内を循環して排水される。また、蒸発源容器
７のモノマの貯蔵部である蒸発源容器貯蔵部７ａ、７ｂ
にも同様に水冷コイル１４が配設されており、蒸着終了
時に図示されていない冷却水供給手段により、冷却水が
外部から供給され、水冷コイル１４内を循環する。

【００１７】シャッター１０は図において閉じられてい
る状態を示し、真空室１ａの上部の空間Ｃと下部の空間
Ｄはシャッター１０により遮断され、シャッター１０が
開かれると、空間Ｃ、Ｄは連通する。

【００１８】蒸発源容器７に供給されるモノマは、例え
ばポリイミドの蒸着重合法を例にあげれば、蒸発源容器
貯蔵部７ａ内には原料モノマＡとしてピロメリト酸二無
水物を供給し、蒸発源容器貯蔵部７ｂ内には原料モノマ
Ｂとして４、４’‐ジアミノジフェニルエーテルを供給
する。

【００１９】本発明の実施例による蒸着重合装置１は以
上のように構成されるが、次にこの作用について説明す
る。

【００２０】図示されていない排気手段により真空室１
ａ内が所望の圧力に減圧されると、水冷コイル１２内を
冷却水が循環して供給・排水され、次に蒸発源であるモ
ノマを加熱するために蒸発源加熱ヒータ９に電源が供給
される。

【００２１】蒸発源容器貯蔵部７ａ、７ｂに供給されて
いるモノマＡ、Ｂが蒸発温度まで加熱されると、モノマ
Ａ、Ｂは蒸発する。レートモニタ８はモノマＡ、Ｂが蒸
着被膜の形成に適した蒸発レートであるか否かを検知す
る。モノマＡ、Ｂが適当な蒸発レートとなるまでに発生
するモノマ比の不安定なモノマは、シャッター１０が閉
じられているため、空間Ｃに流出せず基板３に付着する
ことはない。また真空室１ａの内壁部下方は水冷コイル
１２内の冷却水により冷却されているので、蒸発したモ
ノマは水冷コイル１２の近傍に付着する。

【００２２】モノマＡ、Ｂが蒸着重合に適した蒸発レー
トとなると、シャッター１０は開かれ、蒸発源加熱ヒー
タ９はモノマＡ、Ｂが蒸着重合に適した蒸発レートを維
持できるように温度が制御される。モノマＡ、Ｂはシャ
ッター１０が開かれたことにより、モノマＡ、Ｂの蒸気
は真空室１ａ内全体に充填される。これにより、基板３
に飛んでいったモノマは化学量論的に基板３上に蒸着・
堆積し、基板３の背後に設けられている基板加熱用ヒー
タ５に加熱されながら、基板３上で蒸着重合する。膜厚
モニタ６は基板３に蒸着重合した蒸着被膜を観察し、蒸
着被膜が所望の厚さになると、蒸着重合は行なわれる。

【００２３】基板３上に蒸着被膜が形成され、蒸着が終
了すると、シャッター１０は閉じられ、蒸発源加熱ヒー
タ９の電源の供給が停止され、更に蒸発源容器７に設け
られている水冷コイル１４に冷却水が供給される。蒸発
源加熱ヒータ９には余熱が残留しており、蒸発源容器７
からモノマが引き続き蒸発するが冷却水によりモノマ
Ａ、Ｂは直ちに冷却されるので、蒸発量は大巾に軽減す
る。また、モノマＡ、Ｂが蒸発しても、真空排気系２が
蒸発源容器７の近傍に配設されているので、真空排気系
２方向に流れていき、基板３にこれらモノマが付着する
ことはない。従って、蒸着終了時に余分な蒸発モノマが
シャッター１０をすり抜けて空間Ｃに流れることはな
い。

【００２４】以上、本発明の各実施例について説明した
が、勿論、本発明はこれに限定されることなく、本発明
の技術的思想に基いて種々の変形が可能である。

【００２５】例えば、以上の実施例では真空室１ａの側
壁部下方及び底壁部と蒸発源容器７のモノマの貯蔵部７
ａ、７ｂの両方に冷却手段を設けたが、いずれか一方に
設けるだけでもよく、冷却手段として水冷コイル１２、
１４内に冷却水を循環させたが、冷却水の代わりに他の
冷却手段を使用してもよい。また、作業中では真空室１
ａの下方を冷却するため、作業中に水冷コイル１２の冷
却水を常に循環させたが、シャッター１０が開いている
ときは止めておいてもよい。

【００２６】また、以上の実施例ではポリイミドの蒸着
重合法を例としたが、モノマ形成される高分子膜はその
種類を任意に変えることが可能である。

【００２７】

【発明の効果】以上述べたように、本発明の蒸着重合装
置は蒸発源の加熱開始の昇温時及び蒸発源加熱終了の降
温時にモノマがシャッターをすり抜けて基板に付着する
ことが妨げられるので、基板上に形成される高分子被膜
の質を良好にすることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施例による蒸着重合装置の概略正面
図である。

【図２】本発明の従来例による蒸着重合装置の概略正面
図である。

【符号の説明】

１ 蒸着重合装置 １ａ 真空室 ２ 真空排気系 ７ 蒸発源容器 ７ａ 蒸発源容器貯蔵部 ７ｂ 蒸発源容器貯蔵部 １２ 水冷コイル １４ 水冷コイル １５ 開口

フロントページの続き (72)発明者 飯島 正行 茨城県つくば市東光台５丁目９番地７ 日 本真空技術株式会社筑波超材料研究所内

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 真空室における蒸発源容器に供給された
   原料モノマを加熱手段により蒸発させる蒸着重合装置に
   おいて、前記真空室に排気系を連通させる開口を該真空
   室の底壁部において前記蒸発源容器の下方に形成し、か
   つ前記蒸発源容器の原料モノマの貯蔵部及び前記真空室
   の下壁部のうち少なくとも一方に冷却手段を設けたこと
   を特徴とする蒸着重合装置。