JPH05132765A - 蒸着重合装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 ［構成］ 仕切板１１は真空室１ａの底壁部１２に対し
て垂直に取り付けられ、蒸発源容器７ａ、７ｂを仕切っ
ている。この仕切板１１の上端部にはリフレクタ１５が
水平方向に取り付けられている。リフレクタ１５はニク
ロム線ヒータ９ａ、９ｂの直上方に位置するように取り
付けられ、ニクロム線ヒータ９ａ、９ｂからの熱が蒸発
源容器７ａ、７ｂ内に反射するようにしている。また、
リフレクタ１５には開口１８ａ、１８ｂが形成され、こ
の開口１８ａ、１８ｂの形状は基板３の位置や形状で異
なり、蒸発モノマに方向性を持たせている。これによ
り、効率よく蒸発源モノマを加熱することができ、各加
熱ヒータの温度による周りへの影響を最小限にして温度
制御が可能であるので、基板上に形成される高分子被膜
の質を良好なものにすることができる。 ［効果］ 加熱ヒータの熱が他の蒸発源に干渉すること
がなく、高分子被膜の質を良好なものにする。

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
被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、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、重合度が充分にならず、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、基板状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５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２を介して図示されていない真
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】真空室１ａ内下位には基板３に対向させて
蒸発源容器２１が配設されており、この蒸発源容器貯蔵
部２１ａ、２１ｂ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上げれば、ポリミ
イ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２１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２２ａ、２２ｂ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２１
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２１ａ、２１ｂの間は仕切り板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。そ
のためには蒸発源のモノマ物質ａ、ｂの蒸発温度を厳密
に制御し、蒸発量を一定にとる必要がある。

【００１０】

【発明が解決しようとする課題】従来の装置では蒸発源
同士が近接しているため、加熱ヒータの熱輻射、熱伝導
の影響により、蒸発源の厳密な温度制御が行ないにくい
点があった。また、蒸発源を離せば、装置が大型化す
る。

【００１１】本発明は上記問題に鑑みてなされ、加熱ヒ
ータの熱が他の蒸発源に干渉することがなく、蒸発源を
厳密に効率よく加熱でき、蒸発源容器から蒸発したモノ
マの量を一定にして、高分子被膜の質を良好なものにす
ることができる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
ける少なくとも２個の蒸発源容器に各々供給された原料
モノマを加熱ヒータにより蒸発させる蒸着重合装置にお
いて、前記加熱ヒータは各々前記蒸発源容器の蒸発口と
ほぼ同径大で、これら蒸発口の直上方に配設し、かつ更
にこれら加熱ヒータの直上方にリフレクタを配設し、該
リフレクタに各前記蒸発源容器からの蒸発モノマを通過
させる開口を形成させ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】蒸発源容器の直上方に蒸発源容器の蒸発口とほ
ぼ同径大の加熱ヒータを取り付け、更に加熱ヒータの直
上方にリフレクタを取り付け、このリフレクタに開口を
形成させたことにより、各ヒータでその直下の蒸発源容
器の原料モノマを温度制御性よく加熱でき、また蒸発モ
ノマに方向性をもたすことができて、良好な蒸着膜を形
成することができる。

【００１４】

【実施例】以下、本発明の実施例による蒸着重合装置に
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
説明は省略する。

【００１５】図１に示すように本実施例の蒸着重合装置
１は真空室１ａの側壁部開口１４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】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。

【００１７】図２のＡ及び図２のＢは空間Ｃに設けられ
ている蒸発源機構の構造を示す。真空室の底壁部１２に
は蒸発源容器７ａ、７ｂを載置する台１６ａ、１６ｂが
取り付けられている。台１６ａ、１６ｂは熱伝導率の小
さい材質、例えばグラスラミネートエポキシで構成され
ており、蒸発源容器７ａ、７ｂの熱を吸収しないように
している。

【００１８】仕切り板１１は真空室１ａの底壁部１２に
対して垂直に取りつけられ、蒸発源容器７ａ、７ｂを仕
切っている。この仕切り板１１の上端部にはリフレクタ
１５が水平方向に取り付けられている。リフレクタ１５
は熱を反射するような材料、例えばバフ研磨したＳＵＳ
３０４が使用されており、ニクロム線ヒータ９ａ、９ｂ
の直上方に位置するように取りつけられ、ニクロム線ヒ
ータ９ａ、９ｂからの熱が蒸発源容器７ａ、７ｂ内に反
射するようにしている。また、リフレクタ１５には開口
１８ａ、１８ｂが形成され、この開口１８ａ、１８ｂの
形状は基板３の位置や形状で異なり、蒸発モノマに方向
性を持たせている。

【００１９】蒸発源容器７ａ、７ｂは同一形状をしてお
り、図３に示すようにアルミニウム製の円筒状容器であ
り、外周壁には熱電対サポート１７が設けられ、ここに
熱電対を取り付けることができる。蒸発源容器７ａ、７
ｂ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７ａ内には原料モノマＡ
としてピロメリト酸二水物を供給し、蒸発源容器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。

【００２０】蒸発源容器７ａ、７ｂの蒸発口近傍の直上
方にはニクロム線からなるニクロム線ヒータ９ａ、９ｂ
が設置され、ニクロム線ヒータ９ａ、９ｂは図４のＡ及
び図４のＢに示すように渦巻形状をしており、その外径
は蒸発源容器７ａ、７ｂの外径とほぼ同寸径である。ま
た、図示されていないがニクロム線ヒータ９ａ、９ｂの
両端には導線が接続され、真空室１ａの外部からの熱電
対サポート１７に支持されている熱電対の出力を受ける
温度制御手段により、別個に温度調節が可能である。

【００２１】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。

【００２２】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、蒸発源であるモノマ
を加熱するためにニクロム線ヒータ９ａ、９ｂに電源が
供給される。ニクロム線ヒータ９ａ、９ｂの形状が蒸発
源容器７ａ、７ｂの外径とほぼ同じ大きさで渦巻形状で
あり、更に蒸発源容器７ａ、７ｂには蓋がないことか
ら、蒸発源容器７ａ、７ｂ内のモノマＡ、Ｂの全体に効
率よく熱が輻射する。また、蒸発源容器７ａ，７ｂと反
対側に輻射した熱もリフレクタ１５に反射して、モノマ
Ａ、Ｂを加熱する。また、台１６ａ、１６ｂが熱伝導率
の小さい材質であるので、蒸発源容器７ａ、７ｂからの
熱を吸収せず、熱損失も少ない。

【００２３】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は蒸発するが、ニクロム線ヒータ９ａ、９ｂの温
度は蒸発したモノマの温度よりも高いため、ニクロム線
ヒータ９ａ、９ｂには付着せずにここを通過する。ま
た、仕切板１１の存在によりモノマＡ、Ｂが互いの蒸発
源容器７ａ、７ｂ内に混ざり込むこともなく、加熱ヒー
タの近くにリフレクタを設けたので、効率よく蒸発源モ
ノマを加熱することができ、温度による周りへの影響を
最小限にして温度制御が可能である。

【００２４】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、ニクロム線ヒー
タ９ａ、９ｂ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。

【００２５】シャッター１０が開かれたことにより、モ
ノマＡ、Ｂの蒸気はリフレクタ１５の開口１８ａ、１８
ｂを通って空間Ｃに飛んでいくが、開口１８ａ、１８ｂ
が方向性を有するように形成されているので、基板３の
方向に直進する。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
上で蒸着重合される。

【００２６】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。

【００２７】例えば、以上の実施例では蒸発源容器７
ａ、７ｂをアルミニウム製としたが、熱伝導のよい材質
であれば、銅等の他の材質であってもよい。

【００２８】また、以上の実施例では開口１８ａ、１８
ｂを長穴形状としたが、この穴の形状はこれに限らず基
板３の位置や形状で異なる。

【００２９】また、以上の実施例では蒸発源容器７ａ、
７ｂ外周壁に熱電対サポート１７を取り付けたが、その
位置は任意である。

【００３０】また、以上の実施例ではポリミイドの蒸着
重合法を例としたが、モノマ形成される高分子被膜はそ
の種類及びモノマ数（蒸発源数）を任意に変えることが
可能である。

【００３１】

【発明の効果】以上述べたように、本発明の蒸着重合装
置は加熱ヒータの直上方にリフレクタを設け、かつ蒸発
源容器の開口と同径大の加熱ヒータを直上方に設けたの
で、効率よく蒸発モノマを加熱することができ、各加熱
ヒータの温度による周りへの影響を最小限にして温度制
御が可能であるので、基板上に形成される高分子被膜の
質を良好なものにすることができる。また、リフレクタ
の開口に方向性を持たせたので、原料モノマの節約がで
きる。

【図面の簡単な説明】

【図１】図１は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】図２のＡは同装置の蒸発源容器の近傍を示す平
面図であり、Ｂは図２のＡにおける［２］ー［２］線方
向断面図である。

【図３】Ａは同装置の蒸発源容器の平面図であり、Ｂは
図３のＡにおける［３］ー［３］線方向断面図である。

【図４】Ａは同装置のニクロム線ヒータ平面図であり、
Ｂは同正面図である。

【図５】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 ７ａ 蒸発源容器 ７ｂ 蒸発源容器 ９ａ ニクロム線ヒータ ９ｂ ニクロム線ヒータ １５ リフレクタ １８ａ 開口 １８ｂ 開口

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 真空室における少なくとも２個の蒸発源
   容器に各々供給された原料モノマを加熱ヒータにより蒸
   発させる蒸着重合装置において、前記加熱ヒータは各々
   前記蒸発源容器の蒸発口とほぼ同径大で、これら蒸発口
   の直上方に配設し、かつ更にこれら加熱ヒータの直上方
   にリフレクタを配設し、該リフレクタに各前記蒸発源容
   器からの蒸発モノマを通過させる開口を形成させたこと
   を特徴とする蒸着重合装置。
2. 【請求項２】 前記加熱ヒータは渦巻き形状にしたこと
   を特徴とする請求項１に記載の蒸着重合装置。