JPH10204619A - 高分子材料・真空加熱再重合・成膜装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 本発明は真空中で被加工物表面に薄膜を生成
する真空成膜装置に関し、特に膜材料を真空中で短時間
に加熱分解し被加工物上で再重合成膜させる装置の、装
置工学的考案に関する。 【解決手段】 本発明は、膜材料としての高分子皮膜を
台紙としての金属箔上に延展した複合材料を供給膜材料
として用いる高分子材料・真空加熱再重合・成膜装置で
あって、真空容器と、真空容器を所定の真空度に保つ排
気手段と、真空容器内部に被加工物体を保持する手段
と、膜材料表面の一部を装置内の一定位置において短時
間加熱し分解蒸発させる加熱手段と、膜材料の分解蒸発
にともなう消耗を補うように膜材料を供給するための膜
材料手段とからなり、膜材料の加熱分解生成物を被加工
物表面に一様に供給し再重合成膜させる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は真空中で被加工物表
面に薄膜を生成する真空成膜装置に関し、特に膜材料を
真空中で短時間に加熱分解し被加工物上で再重合成膜さ
せる装置の装置工学的考案に関する。

【０００２】

【従来の技術】高分子薄膜を得る方法としては、ローラ
ーコーティング、スピンコーティング、スプレーコーテ
ィング、プラズマ重合が従来用いられている。前二者は
平面状以外の被加工物体には、特に凹面表面には不適当
である。スプレーコーティングに比べてプラズマ重合膜
はピンホールのない、三次元高分子膜を与える特質があ
る。プラズマ重合法は、プラズマ電力、原料流量、バッ
ファガス流量等の成膜条件の微妙な変化に応じてオリゴ
マー液膜から分解原子のアモルファス固体膜まで、著し
く物性の異なる膜が生成し、必要な機能に対して材料設
計を極めて困難にしている。また原料のごく一部が被加
工物体に機能性膜として付着するだけで、多くの廃棄物
質を発生し、また大きな排気能力の真空装置を必要とす
る欠点がある。

【０００３】パルスレーザを真空中で材料ターゲットに
照射してその材料の薄膜を生成する成膜方法は、１９６
５年、スミスとターナーによってアプライド・オプティ
クス第４巻第４１７頁以下（１９６５）に教示された。
その後多数の無機材料のレーザアブレーション成膜が報
告された。特にダイヤモンド膜および高温超伝導体膜は
熱心に研究されている。しかし工業的な薄膜製造はまだ
行われていない。高分子材料に対するレーザアブレーシ
ョン成膜法の応用は、１９９３年１０月、平松美根男他
によって応用物理学会講演予稿集に教示されている。レ
ーザアブレーション成膜はプラズマＣＶＤ法と並んで、
比較的低温の表面温度で良質の膜が得られるが、工業的
連続製造装置として、一様な表面加熱の方法が必要であ
り、またレーザ照射量に対応した一定速度の材料供給方
法が必要であって、従来技術において未解決の問題であ
ったが、レーザアブレーション成膜の二三の有効な工業
的連続製造装置の例は、特開平８−４１６３１号および
特願平７−１２１３３１号において本発明の発明者等に
よって教示された。

【０００４】その後の発明者らの研究によって、高分子
のレーザアブレーション成膜は、真空中での高分子表面
のレーザ照射によって生成する高分子オリゴマーが被加
工物表面において再重合することによるものであること
がほぼ明らかとなった。この限りにおいて、高分子のレ
ーザアブレーション成膜は高分子の真空短時間加熱分解
再重合成膜の一種と見なされる。また高分子の真空短時
間加熱分解再重合成膜は高分子オリゴマーから出発する
点において、モノマーのあるいはさらに進んだプラズマ
分解生成物から出発するプラズマ重合に対して、成膜速
度の早い点、再重合生成物の分子設計が容易である点、
また生成物の物性の多くの点において優れていることが
判明した。

【０００５】レーザ照射は高分子の表面の短時間加熱が
可能なこと、加熱蒸発の制御性において、最も優れた方
法であるが、大面積の一様な成膜のための装置工学的な
設計において難点がある。またレーザエネルギーの真空
装置内への導入方法は光学路を障害物によって遮られな
いために、いくつかの制限を装置工学に課することにな
る。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、高分
子材料・真空加熱再重合・成膜法を工業生産に用いる装
置において、レーザ表面照射によらないで膜材料の短時
間加熱蒸発を可能にする方法の一つとして、膜材料とし
ての高分子皮膜を台紙としての金属箔上に延展した複合
材料を供給膜材料として用いる方法を提起し、且つ工業
生産に必要な装置工学上の考案を提供することである。
複合膜材料の使用は大面積からの高分子熱分解成分の放
出を可能にし、大面積の被加工物表面の一様な成膜を可
能にする。装置を連続長時間運転可能にするために、供
給ロールに巻かれた形状、または標準サイズのシート状
に裁断され積み重ねられた形状での供給膜材料の真空装
置内への供給法が提案される。複合膜材料の所定部分を
短時間に一様に制御性良く加熱する方法として直管赤外
線ランプによる表面加熱と、供給複合膜材料の台紙であ
る金属箔を渦電流によって加熱する方法が提案される。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本発明は、膜材料として
の高分子皮膜を台紙としての金属箔上に延展した複合材
料を供給膜材料として用いる高分子材料・真空加熱再重
合・成膜装置であって、真空容器と、真空容器を所定の
真空度に保つ排気手段と、真空容器内部に被加工物体を
保持する手段と、膜材料表面の一部を装置内の一定位置
において短時間加熱し分解蒸発させる加熱手段と、膜材
料の分解蒸発にともなう消耗を補うように膜材料を供給
するための膜材料手段とからなり、膜材料の加熱分解生
成物を被加工物表面に一様に供給し再重合成膜させる。

【０００８】本発明の他の変形は、膜材料の熱分解生成
物の重合反応を助け、また膜質の改善を進めるための改
良を加えた高分子材料・真空加熱再重合・成膜装置であ
って、さらに、真空容器の外部に設けたプラズマ装置
と、プラズマ装置で発生したラジカルを真空容器に導入
するラジカル導入口からなるラジカル発生手段を設けて
いる。

【０００９】本発明の他の変形は、簡単なラジカル発生
プラズマ装置の一つとして小型マイクロ波プラズマ装置
を用いた高分子材料・真空加熱再重合・成膜装置であ
る。

【００１０】本発明の他の変形は、原膜材料の側鎖を酸
化切断し生成された膜の性質の無機成分を強調しまたは
側鎖を切断酸素架橋し、生成された膜の性質の無機成分
を強調し生成された膜を架橋強化し得るためにプラズマ
装置から酸素ラジカルを発生させている高分子材料・真
空加熱再重合・成膜装置である。

【００１１】本発明の他の変形は、膜材料の上記膜材料
の加熱分解生成物の再重合反応を助け、生成された膜の
硬度を上昇させ得るために、プラズマ装置から水素ラジ
カルを発生させている高分子材料・真空加熱再重合・成
膜装置である。

【００１２】本発明の他の変形は、矩形部分において膜
材料の加熱分解生成物の供給を一様にするために、矩形
部分に平行な供給ロールに巻かれた上記複合膜を巻き取
りロールに移す複合膜材料供給手段を用い、矩形部分に
平行な直管状赤外線ランプと円筒光学系とによって赤外
線照射加熱する加熱手段を用いた高分子材料・真空加熱
再重合・成膜装置である。

【００１３】本発明の他の変形は、矩形部分において膜
材料の加熱分解生成物の供給を一様にするために、矩形
部分に平行な供給ロールに巻かれた上記複合膜を巻き取
りロールに移す膜材料供給手段を用い、矩形部分に平行
な軸をもつ高周波コイルとスリット付き遮蔽管とによっ
て、複合膜材料の台紙である金属箔を渦電流加熱によっ
て一様に短時間に加熱し金属箔上の高分子皮膜を加熱分
解蒸発させる加熱手段を用いた高分子材料・真空加熱再
重合・成膜装置である。

【００１４】本発明の他の変形は、大面積の円形内にお
いて膜材料の加熱分解生成物の供給を一様にするために
被加工物平面に平行に対置した絶縁物製加熱台に、裁断
された上記複合膜シートを供給使用後排除する膜材料手
段を用い、絶縁物加熱台の中に平面上に埋め込まれた高
周波コイルによって、供給されたシート状複合膜の台紙
である金属箔を、一様に短時間に渦電流加熱し、金属箔
上の高分子皮膜を加熱分解蒸発させる加熱手段を用いた
高分子材料・真空加熱再重合・成膜装置である。

【００１５】

【発明の実施の形態】以下図面に従って、本発明の実施
例の機能と効果を詳細に説明する。図１は、プラスチッ
ク成形品の凹曲面の表面への高分子成膜に適する第一実
施例の概念を示す。

【００１６】図１において、その中で高分子の加熱分解
再重合成膜の作業が行われる真空容器１２は、真空ポン
プ１１によって排気矢印８９方向に排気されて、常に１
０^-3torrに保たれている。

【００１７】ロール供給複合膜材料４１は高分子フィル
ムを幅２１０ｍｍのアルミフォイル上に延展した複合膜
材料であって、供給ロール５１に巻き取られた状態で真
空容器１２中に収容され、セラミック製加熱ローラ５３
に供給され、使用済みロール供給複合膜材料はロール供
給複合膜材料移動矢印８８の示すように巻き取りロール
５２に巻き取られる。

【００１８】膜材料加熱赤外線ランプ２１は加熱ローラ
５３に平行に置かれた長さ２１０ｍｍの直管状ランプで
あって、膜材料加熱電流導入端子１６４を介して膜材料
加熱赤外線ランプ電源２３から電流を供給され、熱出力
２００Ｗを放射する。その放射エネルギーの５０％以上
が放物筒面反射鏡２２によって加熱ローラ５３上の、ロ
ール供給複合膜材料４１の幅５ｍｍ、長さ２１０ｍｍの
矩形部分に一様に集められ、この熱によってロール供給
複合膜材料４１のアルミフォイル上に延展された高分子
フィルムは急速に熱分解揮発させられる。熱分解によっ
て生じた高分子の環状オリゴマーは加熱分解生成物流れ
矢印８１のように曲面被加工物体−１（６１１）および
曲面被加工物体−２（６１２）に向かって供給される。

【００１９】曲面被加工物体−１（６１１）および曲面
被加工物体−２（６１２）はそれぞれ被加工物体固定装
置−１（６２１）および被加工物体固定装置−２（６２
２）に固定される。被加工物体固定装置−１（６２１）
および被加工物体固定装置−２（６２２）はそれぞれ被
加工物体移動台−１（６３１）および被加工物体移動台
−２（６３２）に取り付けられる。被加工物体移動台−
１（６３１）は紙面に垂直なローラガイド−１（６４
１）とローラガイド−２（６４２）によって、また被加
工物体移動台−２（６３２）は紙面に垂直なローラガイ
ド−３（６４３）とローラガイド−４（６４４）によっ
てそれぞれ紙面に垂直方向に移動する。

【００２０】曲面被加工物体−１（６１１）および曲面
被加工物体−２（６１２）はそれぞれランプ電流導入端
子−１（１６１）およびランプ電流導入端子−２（１６
２）を介して赤外線ランプ電源３３から電流を供給され
ている、直管赤外線ランプ−１（３１１）および直管赤
外線ランプ−２（３１２）によって表面温度１００℃に
加熱される。この際直管赤外線ランプ−１（３１１）お
よび直管赤外線ランプ−２（３１２）からロール供給複
合材料４１方向への熱放射はそれぞれ熱遮蔽−１（３２
１）および熱遮蔽−２（３２２）によって遮られる。

【００２１】反応ガス供給源７１から供給された酸素ガ
スは分割されて、５０ｍtorrの圧力でラジカル配管−１
（７６１）およびラジカル配管−２（７６２）に供給さ
れる。マイクロ波電源７３からそれぞれ５００Ｗを供給
されているマイクロ波キャビティー−１（７５１）およ
びマイクロ波キャビティー−２（７５２）はそれぞれラ
ジカル配管−１（７６１）およびラジカル配管−２（７
６２）中に酸素ラジカルを発生する。ラジカル配管−１
（７６１）およびラジカル配管−２（７６２）は、それ
ぞれラジカル導入口−１（１４２）およびラジカル導入
口−２（１４１）によって真空容器１１内に導入されて
いるので、この酸素ラジカルはラジカル流れ矢印８４の
ように、曲面被加工物体−１（６１１）および曲面被加
工物体−２（６１２）の表面に対して、上述の条件の下
では１×１０¹⁵ｃｍ^-3の密度で、一様に酸素ラジカルを
供給する。

【００２２】曲面被加工物体−１（６１１）および曲面
被加工物体−２（６１２）の表面ではこの表面温度と酸
素ラジカルの下で、加熱分解生成物フラックス中の高分
子の環状オリゴマーは、再重合且つ酸素架橋されて強度
の強いポリマー膜を与える。堆積速度は５００ｎｍ／秒
である。

【００２３】本実施例の特徴ある応用として、粗面をも
つ射出成形品から出発して、アルミコート後、光学反射
鏡として用いることができるための平滑化膜を得た動作
例を挙げることができる。複合膜材料の高分子フィルム
はポリシロキサンとする。真空容器１２は、紙面に垂直
方向に７５０ｍｍの有効な空間をもち、曲面被加工物体
−１（６１１）および曲面被加工物体−２（６１２）は
７５０ｍｍに亙ってローラガイド６４１〜６４４によっ
て連続移動する。この間に２５０ｍｍ毎に３組の、ロー
ル膜材料供給系、膜材料加熱系、被加工物加熱系、ラジ
カル導入系がタンデムに配列されている。第一の組の動
作条件を表面温度６０℃、マイクロ波電力２５０Ｗ、第
二の組の動作条件を表面温度１００℃、マイクロ波電力
３７５Ｗ、第三の組の動作条件を表面温度１００℃、マ
イクロ波電力５００Ｗとして連続して動作させ、曲面被
加工物体が３分かかって７５０ｍｍ移動する間に、最初
は柔らかい膜で凹凸を埋めるように流れて付着し次第に
硬度を増して平滑な膜を与え、この間に連続して膜の性
質が変化する傾斜機能膜となるので、歪みが緩和され、
ひび割れが発生することはなく、全膜厚としては１．５
μｍが得られる。

【００２４】図２は、大面積半導体ウエハへの高分子成
膜に適する第二実施例の概念を示す。 図２において、
その中で高分子の加熱分解再重合成膜の作業が行われる
真空容器１２は、真空ポンプ１１によって排気矢印８９
方向に排気されて、常に１０^-3torrに保たれている。ロ
ール供給複合膜材料４１は高分子フィルムを幅２１０ｍ
ｍのアルミフォイル上に延展した複合膜材料であって、
供給ロール−１（５１１）および供給ロール−２（５１
２）に巻き取られた状態で真空容器１２中に収容され、
セラミック加熱管−１（２４１）およびセラミック加熱
管−２（２４２）にそれぞれに供給され、使用済みロー
ル供給複合膜材料はロール供給複合膜材料移動矢印８８
の示すように、それぞれガイドローラ−１（５４１）お
よびガイドローラ−２（５４２）に導かれて重ね合わさ
れ、巻き取りロール５２に巻き取られる。

【００２５】セラミック加熱管−１（２４１）およびセ
ラミック加熱管−２（２４２）は供給ロール−１（５１
１）および供給ロール−２（５１２）に平行に置かれた
長さ２１０ｍｍの直管状セラミック管であって、それら
の中にそれぞれ電磁遮蔽−１（２５１）および電磁遮蔽
−２（２５２）がそれぞれ同軸に納められ、さらにそれ
らの中にソレノイド高周波コイル−１（２６１）および
ソレノイド高周波コイル−２（２６２）がそれぞれ同軸
に納められている。それらの高周波コイルには高周波導
入口１３を通して真空容器１２に導入された高周波ケー
ブル２０を介して高周波電源２９から高周波電流が供給
される。その高周波電流がソレノイド高周波コイル−１
（２６１）およびソレノイド高周波コイル−２（２６
２）を流れることによって作られる高周波磁束の一部は
それぞれ電磁遮蔽−１（２５１）および電磁遮蔽−２
（２５２）のスリットから外部へ導かれ、ロール供給複
合膜材料４１の台紙をなしているアルミフォイル内に渦
電流を発生しアルミフォイルを加熱する。この熱によっ
てアルミフォイル上に延展された高分子フィルムは急速
に熱分解揮発させられる。熱分解によって生じた高分子
の環状オリゴマーは加熱分解生成物流れ矢印８１のよう
に被加工物回転台６６に固定された平面基板６１３に向
かって一様に供給される。

【００２６】被加工物回転台６６は、回転導入Ｏリング
１５を介して導入された被加工物回転モータ６５の軸に
駆動されて回転し、平面基板６１３上の熱分解生成物の
フラックスはさらに一様なものとなる。

【００２７】被加工物回転台６６に固定された平面基板
６１３は、それぞれランプ電流導入端子−１（１６１）
およびランプ電流導入端子−２（１６２）を介して赤外
線ランプ電源３３から電流を供給されている、直管赤外
線ランプ−１（３１１）および直管赤外線ランプ−２
（３１２）によって表面温度１００℃に加熱される。加
熱は、被加工物回転台６６の回転によって平面基板６１
３に前面に亙って一様なものとなる。この際直管赤外線
ランプ−１（３１１）および直管赤外線ランプ−２（３
１２）からロール供給複合膜材料４１方向への熱放射は
それぞれ熱遮蔽−１（３２１）および熱遮蔽−２（３２
２）によって遮られる。

【００２８】反応ガス供給源７１から供給された酸素ガ
スは分割されて、５０ｍtorrの圧力でラジカル配管−１
（７６１）およびラジカル配管−２（７６２）に供給さ
れる。マイクロ波電源７３からそれぞれ５００Ｗを供給
されているマイクロ波キャビティー−１（７５１）およ
びマイクロ波キャビティー−２（７５２）はそれぞれラ
ジカル配管−１（７６１）およびラジカル配管−２（７
６２）中に酸素ラジカルを発生する。ラジカル配管−１
（７６１）およびラジカル配管−２（７６２）は、それ
ぞれラジカル導入口−１（１４２）およびラジカル導入
口−２（１４１）によって真空容器１２内に導入されて
いるので、この酸素ラジカルはラジカル流れ矢印８４の
ように、被加工物回転台６６に固定された平面基板６１
３の表面に対して、上述の条件の下では１×１０¹⁵ｃｍ
^-3の密度で、一様に酸素ラジカルを供給する。

【００２９】被加工物回転台６６に固定された平面基板
６１３の表面ではこの表面温度と酸素ラジカルの下で、
加熱分解生成物フラックス中の高分子の環状オリゴマー
は再重合且つ酸素架橋されて強度の強いポリマー膜を与
える。堆積速度は５００ｎｍ／秒である。

【００３０】本実施例の特徴ある応用は、複合膜材料の
高分子フィルムがポリシロキサンであるときの、半導体
素子金属多層配線部の層間絶縁物の堆積に用いる場合で
ある。得られた膜は比誘電率が２．０であり、温度変化
に対しては４００℃に至るまで安定であり、強度は有機
絶縁物に比して高く、且つ堆積速度は金属・金属酸化物
・半導体表面に比べて高分子表面に有利な選択性をも
ち、配線の埋め込み堆積が可能であるなどの利点をも
つ。

【００３１】図３は、第二実施例で用いられている矩形
部分一様な渦電流加熱装置の詳細を示す。図３におい
て、図３ａは上面図、図３ｂはａ−ａ断面図である。図
３において、ロール供給複合膜材料４１は台紙としての
アルミフォイル４４の上に高分子皮膜４３が延展されて
構成されている。これは、セラミック加熱管２４の上を
移動する。セラミック加熱管２４には矩形のスリットを
もつ電磁遮蔽２５が同軸に納められている。さらにその
中には、比較的粗に巻かれ、コイルの間から高周波磁束
が外部に漏洩している、ソレノイド高周波コイル２６１
が同軸に納められている。高周波コイル２６１の一端か
ら高周波ケーブル２０を通して高周波電流が供給され、
高周波コイル２６１の他端は電磁遮蔽２５に接地されて
いる。高周波磁束の一部は矩形のスリットからセラミッ
ク加熱管２４の外へ導かれて、アルミフォイル４４を高
周波磁束矢印８６のように貫き、アルミフォイル４４の
中に渦電流を発生する。この渦電流によって、アルミフ
ォイル４４は加熱される。熱発生密度は約１０Ｗ／ｃｍ
² である。

【００３２】図４は、大面積半導体ウエハへの高分子成
膜に適する第三実施例の概念を示す。図４において、そ
の中で高分子の加熱分解再重合成膜の作業が行われる真
空容器１２は、真空ポンプ１１によって排気矢印８９方
向に排気されて、常に１０^-3torrに保たれている。シー
ト供給複合膜材料４２は高分子フィルムを幅２１０ｍ
ｍ、長さ２９７ｍｍ（Ａ４サイズ）のアルミフォイル上
に延展した複合膜材料であって、給シート箱５５の中の
シート台５５２の上に、シート供給材料スタック５５１
として真空容器１２中に収容され、シートと押し上げ機
構５５３と給シートローラ−１（５７１）および給シー
トローラ−２（５７２）によってセラミック加熱板２７
に供給され、排シートローラ移動機構５７５によって位
置制御されて排シートローラ移動位置５７４まで、排シ
ートローラ移動矢印８７のように移動可能な排シートロ
ーラ５７３によって位置合わせされる。使用済みシート
供給複合膜材料は、再び排シートローラ５７３によって
排シート箱５６中に移され、排シートスタック５７６と
して収容される。

【００３３】セラミック加熱板２７は被加工物固定台６
７に固定された平面基板６１３に平行に置かれた直径１
７５ｍｍの円盤状セラミック板であって、その中に渦巻
高周波コイルが円盤面に平行に納められている。その渦
巻高周波コイル２６４には高周波導入口１３を通して真
空容器１２に導入された高周波ケーブル２０を介して高
周波電源２９から高周波電流が供給される。その高周波
電流が渦巻高周波コイル２６４を流れることによって作
られる高周波磁束の一部はセラミック加熱板２７の外部
へ導かれ、シート供給複合膜材料４２の台紙をなしてい
るアルミフォイル内に渦電流を発生しアルミフォイルを
加熱する。この熱によってアルミフォイル上に延展され
た高分子フィルムは急速に熱分解揮発させられる。熱分
解によって生じた高分子の環状オリゴマーは、加熱分解
生成物流れ矢印８１のように被加工物固定台６７に固定
された平面基板６１３に向かって一様に供給される。

【００３４】被加工物固定台６７に固定された平面基板
６１３は、基板ヒータ電流導入端子１６３を介して埋め
込みヒータ電源３５から電流を供給されている、埋め込
みヒータ３４によって表面温度１００℃に加熱される。

【００３５】反応ガス供給源７１から供給された酸素ガ
スは分割されて、５０ｍtorrの圧力でラジカル配管−１
（７６１）およびラジカル配管−２（７６２）に供給さ
れる。マイクロ波電源７３からそれぞれ５００Ｗを供給
されているマイクロ波キャビティー−１（７５１）およ
びマイクロ波キャビティー−２（７５２）はそれぞれラ
ジカル配管−１（７６１）およびラジカル配管−２（７
６２）中に酸素ラジカルを発生する。ラジカル配管−１
（７６１）およびラジカル配管−２（７６２）は、それ
ぞれラジカル導入口−１（１４２）およびラジカル導入
口−２（１４１）によって真空容器１１内に導入されて
いるので、この酸素ラジカルはラジカル流れ矢印８４の
ように、被加工物固定台６７に固定された平面基板６１
３の表面に対して、上述の条件の下では１×１０¹⁵ｃｍ
^-3の密度で、一様に酸素ラジカルを供給する。

【００３６】被加工物固定台６７に固定された平面基板
６１３の表面ではこの表面温度と酸素ラジカルの下で、
加熱分解生成物フラックス中の高分子の環状オリゴマー
は再重合且つ酸素架橋されて強度の強いポリマー膜を与
える。堆積速度は５００ｎｍ／秒である。

【００３７】図５は、第三実施例で用いられている円形
部分一様な渦電流加熱装置の詳細を示す。図５におい
て、図５ａは上面図、図５ｂはａ′−ａ′断面図であ
る。図５において、シート供給複合膜材料４２は台紙と
してのアルミフォイル４４の上に高分子皮膜４３が延展
されて構成されている。これは、セラミック加熱板２７
の上に供給される。セラミック加熱板２７は電磁遮蔽板
２５３上に置かれた渦巻コイル支持板２８の上に置か
れ、その中には、比較的粗に巻かれ、コイルの間から高
周波磁束が外部に漏洩している、渦巻高周波コイル２６
４がセラミック加熱板２７に平行に納められている。渦
巻高周波コイル２６４の一端から高周波ケーブル２０を
通して高周波電流が供給され、渦巻高周波コイル２６４
の他端は電磁遮蔽板２５３に接地されている。高周波磁
束の一部はセラミック加熱板２７の外へ導かれて、アル
ミフォイル４４を高周波磁束矢印８６のように貫き、ア
ルミフォイル４４の中に渦電流を発生する。この渦電流
によって、アルミフォイル４４は加熱される。熱発生密
度は約１０Ｗ／ｃｍ² である。

【００３８】上述の、本発明の実施例の詳細な説明で明
らかにされたように、本発明の示す技術的要件が満たさ
れれば、レーザによる表面加熱によることなく、金属箔
上に延展された高分子皮膜の熱分解生成物としてのオリ
ゴマーのフラックスを十分に被加工物表面に与えること
ができ、原料高分子の構造を十分に保存し、従って設計
された構造の高分子膜の堆積を一様に被加工物表面に得
ることができる。またラジカル導入手段を設けることに
よって、得られる高分子の構造を一部変性し、材料機能
をさらに目的に合うように変化させることもできる。例
えばポリシロキサンのように緩衝性のある膜から出発し
て次第に剛性の高い膜に変化する傾斜機能を持たせるこ
ともできる。また半導体素子用の高分子膜のように極端
に広い平面の均一度を要求されるような堆積にも対応す
ることができる。

【００３９】

【発明の効果】本発明の提起する供給複合膜材料の使用
によって、１．５Ｗ／ｃｍ² までの加熱束密度において
供給複合膜材料の高分子皮膜内を一様な温度に加熱する
ことができ、金属箔の加熱によっても実用上表面加熱と
同様の熱分解蒸発が可能になる。また、熱分解蒸発によ
る高分子皮膜の消耗に関わらず被加工物表面に対する膜
材料の位置関係は実質上一定に保たれる。さらに高分子
皮膜の残渣は加熱方法に関わらず台紙である金属箔とと
もに排除され、供給膜材料の連続補給の妨げとならな
い。供給ロールに巻かれた形状の供給複合膜材料の場
合、幅５〜１０ｍｍ、長さロール幅全部に亙って一様な
加熱分解生成物の供給源が得られる。シート状に裁断さ
れた形状の供給膜材料の場合は絶縁物製加熱台内の平面
状高周波コイルの全面積に亙って一様な加熱蒸発生成物
の供給源が得られる。前者は複雑な凹面曲面形状の被加
工物表面に対して適切な供給源の分布を得るのに適し、
後者は（半導体ウエハのような）大面積の平面状被加工
に対する供給源として適切である。

【００４０】２００℃以下の表面温度上昇で、従ってプ
ラスチック被加工物に対して高分子材料・真空加熱再重
合・成膜が可能であり、プラズマ成膜以上の耐久性のあ
る保護膜を被覆することができ、１０００時間以上の連
続運転が可能である。全立体角当たり毎時１ｇｒ程度の
成膜を得るのに、プラズマ重合法では毎時約１５ｇｒの
材料補給（場合によってはさらに１００リッターの反応
ガス）が必要であるのに対して、１ｇｒの原材料を必要
とするのみである。従って、排気物質の生成が極めて少
なく、真空装置の排気能力は１０分の１以下で済む。

【００４１】本発明の応用例として、酸素ラジカルの供
給量の制御によって、フェニール側鎖をもつポリシロキ
サンレジン材料から出発して、Ｃ／Ｓｉ比４〜０．１の
間で任意に制御されたポリシロキサンの３次元ポリマー
膜が得られ、比誘電率を４〜２の間で任意に制御するこ
とができた。この膜は半導体素子多層配線の低誘電率層
間絶縁物として最も注目されるものである。

【図面の簡単な説明】

【図１】プラスチック成形品の凹曲面の表面への高分子
成膜に適する第一実施例の概念を示す図である。

【図２】大面積半導体ウエハへの高分子成膜に適する第
二実施例の概念を示す図である。

【図３】第二実施例で用いられている矩形部分の中で一
様な渦電流加熱装置の詳細を示す図である。

【図４】大面積半導体ウエハへの高分子成膜に適する第
三実施例の概念を示す図である。

【図５】第三実施例で用いられている円形部分の中で一
様な渦電流加熱装置の詳細を示す図である。

【符号の説明】

１１ 真空ポンプ １２ 真空容器 １６１、１６２ ランプ電流導入端子 １６４ 膜材料加熱電流導入端子 ２１ 膜材料加熱赤外線ランプ ２２ 放物筒面反射鏡 ２３ 膜材料加熱赤外線ランプ電源 ３１１、３１２ 直管赤外線ランプ ３２１、３２２ 熱遮蔽 ３３ 赤外線ランプ電源 ５１ 供給ロール ５２ 巻き取りロール ６１１、６１２ 曲面被加工物体 ６３１、６３２ 被加工物体移動台 ６４１、６４２、６４３、６４４ ローラガイド ７１ 反応ガス供給源 ７２ 反応ガス配管 ７３ マイクロ波電源 ８１ 加熱分解生成物流れ矢印（鎖線） ８４ ラジカル流れ矢印 ８５ 反応ガス供給矢印 ８８ ロール供給複合膜材料移動矢印

Claims (8)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 真空容器と、該真空容器内部に被加工物
   体を保持する被加工物体手段と、膜材料表面の一部を装
   置内の一定位置において短時間加熱し分解蒸発させる加
   熱手段と、該真空容器を所定の真空度に保つ排気手段
   と、該膜材料の分解蒸発にともなう消耗を補うように該
   膜材料を供給するための該膜材料手段とを備えることに
   よって、該膜材料の加熱分解生成物を被加工物表面に一
   様に供給し再重合させることを特徴とする、高分子材料
   ・真空加熱再重合・成膜装置において、該膜材料手段が
   膜材料としての高分子皮膜を台紙としての金属箔上に延
   展した複合材料を供給することによって、加熱時間を短
   くし且つ該分解生成物の供給を一様としたことを特徴と
   する高分子材料・真空加熱再重合・成膜装置。
2. 【請求項２】 請求項１に記載の装置であって、 さらに該真空容器の外部に設けたプラズマ装置と該プラ
   ズマ装置で発生したラジカルを該真空容器に導入するラ
   ジカル導入口からなるラジカル手段を設けることによっ
   て、該膜材料の熱分解生成物の重合反応を助け、また膜
   質の改善を進めることを特徴とする高分子材料・真空加
   熱再重合・成膜装置。
3. 【請求項３】 請求項１に記載の装置であって、 該プラズマ装置が小型マイクロ波プラズマ装置であるこ
   とによって成膜装置本体の構造に影響せずラジカル導入
   を可能とする特徴をもつ高分子材料・真空加熱再重合・
   成膜装置。
4. 【請求項４】 請求項１に記載の装置であって、 該プラズマ装置が発生するラジカルが酸素ラジカルであ
   ることによって、原膜材料の側鎖を酸化切断あるいは該
   側鎖を切断酸素架橋し生成された膜の性質の無機成分を
   強調しあるいは架橋強化し得ることを特徴とする高分子
   材料・真空加熱再重合・成膜装置。
5. 【請求項５】 請求項１に記載の装置であって、 該プラズマ装置が発生するラジカルが水素ラジカルであ
   ることによって、該膜材料の加熱分解生成物の再重合反
   応を助け、生成された膜の硬度を上昇させ得ることを特
   徴とする高分子材料・真空加熱再重合・成膜装置。
6. 【請求項６】 請求項１に記載の装置であって、 該膜材料手段が供給ロールに巻かれた複合膜を巻き戻し
   て供給し、該加熱手段が直管状赤外線ランプと円筒光学
   系とからなることによって、巻き戻された複合膜上の高
   分子皮膜を、該供給ロールに平行な矩形部分において一
   様に赤外照射加熱することができるようにしたことを特
   徴とする高分子材料・真空加熱再重合・成膜装置。
7. 【請求項７】 請求項１に記載の装置であって、 該膜材料手段が該供給ロールに巻かれた該複合膜を巻き
   戻して供給し、該加熱手段が該供給ロールに平行な軸を
   もつ高周波コイルとスリット付き遮蔽管とからなること
   によって、巻き戻された複合膜の台紙である金属箔を、
   該供給ロールに平行な矩形部分において、渦電流加熱に
   よって一様に短時間に加熱し金属箔上の高分子皮膜を加
   熱蒸発することができるようにしたことを特徴とする高
   分子材料・真空加熱再重合・成膜装置。
8. 【請求項８】 請求項１に記載の装置であって、 該膜材料手段がシート状に裁断された該複合膜をシート
   供給機構によって被加工物平面に平行に対置した絶縁物
   製加熱台に供給し、該加熱手段が該絶縁物製加熱台とそ
   の中に平面上に埋め込まれた高周波コイルとからなるこ
   とによって、供給されたシート状複合膜の台紙である金
   属箔を、渦電流加熱によって一様に短時間に加熱し金属
   箔上の高分子皮膜を加熱蒸発することができるようにし
   たことを特徴とする高分子材料・真空加熱再重合・成膜
   装置。