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JP5265460B2 - Film forming method and film forming apparatus - Google Patents
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Description

本発明は、有機系薄膜を形成するための成膜方法および成膜装置に関する。   The present invention relates to a film forming method and a film forming apparatus for forming an organic thin film.

従来、有機系薄膜の成膜方法としては、湿式法、蒸着重合法などが用いられている。
これらの成膜方法のうち、湿式法は、原料モノマーを適当な溶媒に溶解して重合させ、これを基板上に塗布する方法である。
一方、蒸着重合法は、原料モノマーを蒸発させ、これらを真空処理室内に導入し、基体の表面にて重合させて、高分子膜を形成する方法である。この方法は、溶媒を用いることなく成膜することができ、かつ、基体の表面への膜の付きまわりがよいという利点を有する。
Conventionally, as a method for forming an organic thin film, a wet method, a vapor deposition polymerization method, or the like is used.
Among these film forming methods, the wet method is a method in which a raw material monomer is dissolved in an appropriate solvent, polymerized, and applied onto a substrate.
On the other hand, the vapor deposition polymerization method is a method in which raw material monomers are evaporated, introduced into a vacuum processing chamber, and polymerized on the surface of a substrate to form a polymer film. This method has an advantage that a film can be formed without using a solvent and the film can be applied to the surface of the substrate.

このような蒸着重合法に用いられる装置としては、真空中における蒸発源容器に供給された原料モノマーを加熱手段により蒸発させる蒸着重合装置において、加熱手段が、蒸発源容器の蒸発源貯蔵部に設けられた第1加熱手段と、蒸発源噴出口部に設けられた第2加熱手段とからなり、第2加熱手段の加熱温度が第1加熱手段の加熱温度より若干高く設定されているものが開示されている(例えば、特許文献1参照)。   As an apparatus used for such a vapor deposition polymerization method, in the vapor deposition polymerization apparatus that evaporates the raw material monomer supplied to the evaporation source container in a vacuum by the heating means, the heating means is provided in the evaporation source storage part of the evaporation source container. The first heating means and the second heating means provided in the evaporation source outlet are disclosed, and the heating temperature of the second heating means is set slightly higher than the heating temperature of the first heating means. (For example, refer to Patent Document 1).

特開平5−065627号公報JP-A-5-0656627

上記の蒸着重合装置では、原料モノマーをそれぞれ加熱して、蒸発源内を飽和蒸気圧状態とし、蒸発源内(飽和蒸気圧状態)と成膜室内(低真空状態)との圧力差を利用して、原料ガスを蒸発源から成膜室へと流入させ、基板上で重合させて化学量論比の高分子膜を形成する。したがって、この蒸着重合装置では、成膜レートは蒸発源と成膜室との間の圧力差、すなわち、蒸発源の飽和蒸気圧を設定する加熱温度に依存する。   In the above vapor deposition polymerization apparatus, each of the raw material monomers is heated to bring the inside of the evaporation source into a saturated vapor pressure state, and utilizing the pressure difference between the inside of the evaporation source (saturated vapor pressure state) and the film formation chamber (low vacuum state), A source gas is allowed to flow from the evaporation source into the film formation chamber and polymerized on the substrate to form a polymer film having a stoichiometric ratio. Therefore, in this vapor deposition polymerization apparatus, the film formation rate depends on the pressure difference between the evaporation source and the film formation chamber, that is, the heating temperature that sets the saturation vapor pressure of the evaporation source.

しかしながら、成膜レートを一定にするために、加熱温度を一定に設定したまま成膜を繰り返していると、時間の経過に伴って、加熱により原料モノマーが分解または自己重合してオリゴマー化する。これにより、蒸発源内の飽和蒸気圧が低下し、その結果、蒸発源と成膜室の圧力差が減少して成膜レートが低下することがあった。また、2つの原料モノマーを用いて成膜する場合には、一方の原料モノマーのみ変質して飽和蒸気圧が低下し、成膜レートが低下すると所望の化学量論比の高分子膜を形成できないことがあった。   However, if the film formation is repeated while the heating temperature is set to be constant in order to make the film formation rate constant, the raw material monomer is decomposed or self-polymerized by heating and oligomerizes with the passage of time. As a result, the saturated vapor pressure in the evaporation source is reduced, and as a result, the pressure difference between the evaporation source and the film formation chamber is reduced, and the film formation rate may be reduced. In addition, when a film is formed using two raw material monomers, only one of the raw material monomers is altered to lower the saturated vapor pressure, and if the film formation rate is lowered, a polymer film having a desired stoichiometric ratio cannot be formed. There was a thing.

この場合、低下した成膜レートを元に戻すべく原料モノマーをより高い温度で加熱して飽和蒸気圧を高くしようとしても、原料モノマーの熱容量が高いため、急激に元の成膜レートに戻すことができない。   In this case, even if an attempt is made to increase the saturated vapor pressure by heating the raw material monomer at a higher temperature in order to restore the lowered film formation rate, the raw material monomer has a high heat capacity, so that the original film formation rate is rapidly restored. I can't.

本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであって、基体の表面における原料モノマーの滞留時間を考慮することなく、基体の表面を平坦化することができる成膜方法および成膜装置を提供することを目的とする。   The present invention has been made in view of the above circumstances, and provides a film forming method and a film forming apparatus capable of flattening the surface of the substrate without considering the residence time of the raw material monomer on the surface of the substrate. The purpose is to do.

本発明の成膜方法は、2つの蒸発源にそれぞれ注入された2種の原料モノマーを加熱し気化させて得られた原料ガスを混合して混合ガスとし、該混合ガスを真空チャンバ内へ導入し、被処理体の表面にて、前記2種の原料モノマーを蒸着重合させて、前記被処理体の表面に被膜を形成する成膜方法であって、前記2種の原料モノマーとして、融点が室温よりも低いものを用い、前記2種の原料モノマーは、一方がジイソシアナートであり、他方がジアミンであり、前記ジイソシアナートは、トリレン−2,6−ジイソシアナート、ジイソシアン酸トリレン、ジシクロヘキシルメタン4,4´−ジイソシアナート、m−キシリレンジイソシアナートの群から選択される1種であることを特徴とする。 In the film forming method of the present invention, the raw material gas obtained by heating and vaporizing two kinds of raw material monomers respectively injected into two evaporation sources is mixed into a mixed gas, and the mixed gas is introduced into the vacuum chamber. And forming a film on the surface of the object to be processed by vapor deposition polymerization of the two kinds of material monomers on the surface of the object to be processed. One of the two raw material monomers is a diisocyanate and the other is a diamine, and the diisocyanate includes tolylene-2,6-diisocyanate, tolylene diisocyanate, dicyclohexylmethane 4,4'-diisocyanate, and wherein 1 Tanedea Rukoto selected from the group of m- xylylene diisocyanate.

前記ジアミンは、イソホロンジアミン、N−エチルエチレンジアミン、m−キシリレンジアミン、1,2−ジアミノ−2−メチルプロパン、trans−1,2−シクロヘキサンジアミン、1,2−ジアミノプロパン、1,3−ジアミノプロパン、1,5−ジアミノペンタン、N,N,N´,N´−テトラメチルジアミノメタン、1,2−ジアミノ−2−メチルプロパン、2−メチル−1,5−ジアミノペンタンの群から選択される1種であることが好ましい。 The diamine is isophorone diamine, N-ethylethylenediamine, m-xylylenediamine, 1,2-diamino-2-methylpropane, trans-1,2-cyclohexanediamine, 1,2-diaminopropane, 1,3-diamino. Selected from the group of propane, 1,5-diaminopentane, N, N, N ′, N′-tetramethyldiaminomethane, 1,2-diamino-2-methylpropane, 2-methyl-1,5-diaminopentane It is preferable that it is 1 type .

本発明の成膜装置は、本発明の成膜方法に用いられる成膜装置であって、2種の原料モノマーを混合して混合ガスを形成するための混合槽と、前記混合槽から導入された混合ガスを用いて被処理体の表面に被膜を形成するための処理槽とを、別体として備えたことを特徴とする The film forming apparatus of the present invention is a film forming apparatus used in the film forming method of the present invention, and is introduced from the mixing tank for mixing two raw material monomers to form a mixed gas, and the mixing tank. And a treatment tank for forming a coating film on the surface of the object to be treated using the mixed gas .

前記混合槽の内壁には、前記混合槽内部に導入された前記2種の原料モノマーの蒸気を加熱および拡散するためのヒーターが設けられていることが好ましい。 Wherein the inner wall of the mixing tank, Rukoto have heater provided for heating and diffusing the vapor of the two raw material monomers introduced into the mixing tank is preferred.

本発明の成膜方法によれば、2種の原料モノマーとして、融点が室温よりも低いものを用いるので、これらの原料モノマーの蒸着重合を行う際に、これらの原料モノマーが被処理体の表面に滞留し、高分子を形成する間にこれらの原料モノマーの分子の運動エネルギーを大きくすることができるから、被処理体の表面における原料モノマーの滞留時間を考慮することなく、被処理体の表面の全面に、膜厚が均一な被膜(高分子膜)を容易に形成することができる。また、2種の原料モノマーの分子の運動エネルギーを大きくすることにより、これらの原料モノマーが十分にマイグレーションを起こし、これらの原料モノマー同士が反応して、被処理体の表面において高分子膜が等方的に成長する。したがって、この成膜方法によれば、被処理体の表面に傷がある場合でも、2種の原料モノマーの蒸着重合によって形成された被膜(高分子膜)により、被処理体の表面を平坦化することができる。   According to the film forming method of the present invention, two raw material monomers having a melting point lower than room temperature are used. Therefore, when performing vapor deposition polymerization of these raw material monomers, these raw material monomers are on the surface of the object to be treated. It is possible to increase the kinetic energy of molecules of these raw material monomers while forming the polymer, so that the surface of the processed material can be obtained without considering the residence time of the raw material monomers on the surface of the processed material. A film (polymer film) having a uniform film thickness can be easily formed on the entire surface. Also, by increasing the kinetic energy of the molecules of the two kinds of raw material monomers, these raw material monomers are sufficiently migrated, and these raw material monomers react with each other to form a polymer film on the surface of the object to be treated. Grows sideways. Therefore, according to this film forming method, even when the surface of the object to be processed is scratched, the surface of the object to be processed is flattened by a film (polymer film) formed by vapor deposition polymerization of two kinds of raw material monomers. can do.

本発明の成膜方法に適用される成膜装置の一実施形態を示す模式図である。It is a schematic diagram which shows one Embodiment of the film-forming apparatus applied to the film-forming method of this invention. 本発明の実施例で得られた被膜を、レーザー顕微鏡により観察した結果を示し、(a)は被膜が形成されたプラスチック基板の顕微鏡像を示し、(b)はプラスチック基板の表面粗さ(ラフネス)を測定した結果を示す。The result of having observed the film obtained in the Example of this invention with the laser microscope is shown, (a) shows the microscope image of the plastic substrate in which the film was formed, (b) is the surface roughness (roughness) of the plastic substrate. ) Is measured.

本発明の成膜方法および成膜装置の実施の形態について説明する。
なお、この形態は、発明の趣旨をより良く理解させるために具体的に説明するものであり、特に指定のない限り、本発明を限定するものではない。
Embodiments of a film forming method and a film forming apparatus of the present invention will be described.
This embodiment is specifically described for better understanding of the gist of the invention, and does not limit the present invention unless otherwise specified.

図1は、本発明の成膜方法に適用される成膜装置の一実施形態を示す模式図である。
この実施形態の成膜装置10は、真空排気手段11を有する真空チャンバ12と、真空チャンバ12の内部にそれぞれ配された、被処理体13を保持する支持手段14と、支持手段14と対向して配され、被処理体13の一方の面13aに向けて原料ガスを吐出し、被処理体13の一方の面13aに被膜を形成する成膜手段20とから概略構成されている。
また、成膜手段20は、後述する蒸発源21A、21Bと、導入管22A、22Bと、バルブ25A、25Bと、気化手段26A、26Bと、ヒーター27と、ヒーター28と、モノマー吹き付け部材29とから概略構成されている。
FIG. 1 is a schematic view showing an embodiment of a film forming apparatus applied to the film forming method of the present invention.
A film forming apparatus 10 according to this embodiment includes a vacuum chamber 12 having a vacuum evacuation unit 11, a support unit 14 for holding an object to be processed 13 disposed inside the vacuum chamber 12, and a support unit 14. And a film forming means 20 that discharges a raw material gas toward one surface 13a of the object 13 to be processed and forms a film on the one surface 13a of the object 13 to be processed.
The film forming means 20 includes evaporation sources 21A and 21B, introduction pipes 22A and 22B, valves 25A and 25B, vaporization means 26A and 26B, a heater 27, a heater 28, and a monomer blowing member 29, which will be described later. It is roughly composed.

真空チャンバ12は、導入管22A、22Bを介して導入される各原料モノマーA、Bの蒸気(原料ガス)を混合するための混合槽12aと、基板(被処理体13)に対して成膜処理を行うための処理槽12bとを有している。
ここで、混合槽12aは、その上部に取り付けられた導入管22A、22Bを介して2種類の蒸発源21A、21Bに接続されている。
The vacuum chamber 12 forms a film on the substrate (target object 13) and the mixing tank 12a for mixing the vapors (raw material gases) of the raw material monomers A and B introduced through the introduction pipes 22A and 22B. And a treatment tank 12b for carrying out the treatment.
Here, the mixing tank 12a is connected to two types of evaporation sources 21A and 21B via introduction pipes 22A and 22B attached to the upper part thereof.

2つの蒸発源21A、21Bは、ハウジング23A、23Bと、各ハウジング23A、23B内に収容された蒸発用容器24A、24Bとから構成される。そして、各蒸発用容器24A、24Bの内部には、被膜を形成するための原料モノマーA、Bがそれぞれ注入されている。また、各蒸発用容器24A、24Bの近傍には、各原料モノマーA、Bを加熱するためのヒーター(図示略)が設けられている。  The two evaporation sources 21A and 21B are constituted by housings 23A and 23B and evaporation containers 24A and 24B accommodated in the respective housings 23A and 23B. Then, raw material monomers A and B for forming a film are injected into the evaporation containers 24A and 24B, respectively. In addition, heaters (not shown) for heating the raw material monomers A and B are provided in the vicinity of the evaporation containers 24A and 24B.

各導入管22A、22Bの周囲にはヒーター27が巻き付けられ、これによって原料モノマーA、Bの温度を所定の温度に制御できるように構成されている。
また、各導入管22A、22Bの途中には、各原料モノマーA、Bの供給量を調整するためのバルブ25A、25Bが設けられている。
さらに、各導入管22A、22Bの途中において、バルブ25A、25Bと混合槽12aとの間には、各原料モノマーA、Bを加熱し気化して原料ガスとするための気化手段26A、26Bが設けられている。
A heater 27 is wound around each of the introduction pipes 22A and 22B so that the temperature of the raw material monomers A and B can be controlled to a predetermined temperature.
Valves 25A and 25B for adjusting the supply amounts of the raw material monomers A and B are provided in the middle of the introduction pipes 22A and 22B.
Further, in the middle of each introduction pipe 22A, 22B, between the valves 25A, 25B and the mixing tank 12a, vaporization means 26A, 26B for heating and vaporizing the raw material monomers A, B to form raw material gases are provided. Is provided.

また、混合槽12aの内壁には、混合槽12a内部に導入された原料モノマーA、Bの蒸気(原料ガス)を加熱および拡散するためのヒーター28が設けられている。
一方、処理槽12bは混合槽12aの下部に気密一体的に形成され、その下部には、被処理体13を支持するための支持手段14が設けられている。この支持手段14の内部には、ヒーターおよび冷媒循環路(図示略)が設けられ、これにより被処理体13を所定の温度に加熱または冷却できるようになっている。
Further, a heater 28 for heating and diffusing the vapors (raw material gases) of the raw material monomers A and B introduced into the mixing vessel 12a is provided on the inner wall of the mixing vessel 12a.
On the other hand, the processing tank 12b is formed in an airtight and integrated manner at the lower part of the mixing tank 12a, and a supporting means 14 for supporting the object to be processed 13 is provided at the lower part thereof. A heater and a refrigerant circulation path (not shown) are provided inside the support means 14 so that the object 13 can be heated or cooled to a predetermined temperature.

また、混合槽12aと処理槽12bとの間には、混合槽12aにおいて混合された原料モノマーA、Bの混合ガスを、被処理体13に対して均一に吹き付けて供給するためのモノマー吹き付け部材29が配設されている。
このモノマー吹き付け部材29は、例えば、アルミニウム(Al)、銅(Cu)、ステンレス鋼(SUS)などの熱伝導のよい金属製の板状の部材からなる。このモノマー吹き付け部材29には、混合ガスが通過可能な複数の吹き出し口29aが形成されている。
Further, a monomer spraying member for uniformly spraying the mixed gas of the raw material monomers A and B mixed in the mixing tank 12a to the object to be processed 13 between the mixing tank 12a and the processing tank 12b. 29 is arranged.
The monomer spray member 29 is made of a metal plate-like member having good thermal conductivity such as aluminum (Al), copper (Cu), stainless steel (SUS), and the like. The monomer blowing member 29 is formed with a plurality of outlets 29a through which a mixed gas can pass.

また、被処理体13を真空チャンバ12に搬入するためのアーム部材15が設けられている。
真空チャンバ12内へ被処理体13を搬入する際には、真空チャンバ12に設けられた搬入/搬出口(図示略)から、アーム部材15に保持された被処理体13が搬入され、支持手段14から上方に延びた支持部材14a上に載置される。そして、支持部材14aが下降することにより、被処理体13が支持手段14上に保持される。
一方、被処理体13を真空チャンバ12から搬出する際には、支持部材14aが上昇することにより被処理体13が上に持ち上げられ、アーム部材15に保持されて搬入/搬出口から搬出される。
Further, an arm member 15 for carrying the object to be processed 13 into the vacuum chamber 12 is provided.
When the workpiece 13 is carried into the vacuum chamber 12, the workpiece 13 held by the arm member 15 is carried from a loading / unloading port (not shown) provided in the vacuum chamber 12, and the supporting means. 14 is placed on a support member 14 a extending upward from 14. And the to-be-processed object 13 is hold | maintained on the support means 14 by the support member 14a falling.
On the other hand, when the workpiece 13 is unloaded from the vacuum chamber 12, the workpiece 13 is lifted up by the rising of the support member 14a, held by the arm member 15, and unloaded from the loading / unloading port. .

次に、本発明の成膜方法の一実施形態を説明する。
まず、アーム部材15により、被処理体13を真空チャンバ12内に搬入して、被処理体13を支持部材14a上に載置する。
次いで、支持部材14aを下降させて、被処理体13を支持手段14上に配置する。
次いで、真空排気手段11により、真空チャンバ12内および蒸発源21A、21B内を真空排気し、それぞれの内部を所定の気圧にする。
Next, an embodiment of the film forming method of the present invention will be described.
First, the object to be processed 13 is carried into the vacuum chamber 12 by the arm member 15, and the object to be processed 13 is placed on the support member 14a.
Next, the support member 14 a is lowered, and the object 13 is placed on the support means 14.
Next, the inside of the vacuum chamber 12 and the evaporation sources 21A and 21B are evacuated by the evacuating means 11, and the insides thereof are set to a predetermined atmospheric pressure.

次いで、蒸発用容器24A、24Bの近傍に設けられたヒーターにより、蒸発用容器24A、24Bを加熱して、蒸発源21A、21B(ハウジング23A、23B)内をそれぞれ、原料モノマーA、Bの飽和蒸気圧状態とする。
このとき、蒸発用容器24A、24Bの加熱温度を、所定の飽和蒸気圧となる温度に設定する。
Next, the evaporation containers 24A and 24B are heated by heaters provided in the vicinity of the evaporation containers 24A and 24B, and the evaporation sources 21A and 21B (housings 23A and 23B) are saturated with the raw materials monomers A and B, respectively. Vapor pressure state.
At this time, the heating temperature of the evaporation containers 24A and 24B is set to a temperature at which a predetermined saturated vapor pressure is obtained.

ここで、原料モノマーA、Bとしては、融点が室温(20±2〜3℃)よりも低いものが用いられる。
原料モノマーAとしては、ジイソシアナートが用いられる。ジイソシアナートとしては、トリレン−2,6−ジイソシアナート(Tolylene−2,6−diisocyanate)、ジイソシアン酸トリレン(Tolylene Diisocyanate)、ヘキサメチレンジイソシアナート(Hexamethylene Diisocyanate)、ジシクロヘキシルメタン4,4´−ジイソシアナート(Dicyclohexylmethane4,4´−Diisocyanate)、m−キシリレンジイソシアナート(m−Xylylene Diisocyanate)の群から選択される1種が挙げられる。
Here, as the raw material monomers A and B, those having a melting point lower than room temperature (20 ± 2 to 3 ° C.) are used.
As the raw material monomer A, diisocyanate is used. Examples of the diisocyanate include tolylene-2,6-diisocyanate (Tolyrene-2,6-diisocyanate), tolylene diisocyanate, Hexamethylene diisocyanate, and dicyclohexylmethane 4,4′-. Examples thereof include one selected from the group of diisocyanate (Dicyclohexylmethane 4,4'-Diisocyanate) and m-xylylene diisocyanate (m-Xylylene Diisocyanate).

原料モノマーBとしては、ジアミンが用いられる。ジアミンとしては、イソホロンジアミン(Isophoronediamine)、N−エチルエチレンジアミン(N−Ethylethylenediamine)、m−キシリレンジアミン(m−Xylylenediamine)、1,2−ジアミノ−2−メチルプロパン(1,2−Diamino−2−methylpropane)、trans−1,2−シクロヘキサンジアミン(trans−1,2−Cyclohexanediamine)、1,2−ジアミノプロパン(1,2−Diaminopropane)、1,3−ジアミノプロパン(1,3−Diaminopropane)、1,5−ジアミノペンタン(1,5−Diaminopentane)、N,N,N´,N´−テトラメチルジアミノメタン(N,N,N´,N´−Tetramethyldiaminomethane)、1,2−ジアミノ−2−メチルプロパン(1,2−Diamino−2−methylpropane)、2−メチル−1,5−ジアミノペンタン(2−Methyl−1,5−diaminopentane)の群から選択される1種が挙げられる。   As the raw material monomer B, diamine is used. Examples of the diamine include isophoronediamine, N-ethylethylenediamine, m-xylylenediamine, 1,2-diamino-2-methylpropane (1,2-Diamino-2-). methylpropane), trans-1,2-cyclohexanediamine (trans-1,2-Cyclohexanediamine), 1,2-diaminopropane, 1,3-diaminopropane (1,3-Diaminopropane), 1 , 5-Diaminopentane (1,5-Diaminopentane), N, N, N ′, N′-tetramethyldiaminomethane (N, N, N ′, N′-tetramethyldiaminomethane), 1,2-diamino-2-methylpropane (1,2-Diamino-2-methylpropane), 2-methyl-1,5-diaminopentane (2-Methyl-1,5- 1 type selected from the group of diaminopentane).

次いで、被処理体13の一方の面13aに形成する被膜(高分子膜)の組成や成膜時間に応じて、原料モノマーA、Bの蒸気(原料ガス)の流量を設定し、この流量に基づいて真空チャンバ12と蒸発源21A、21Bの圧力差が求まる。そして、この圧力差に基づいて、原料モノマーA、Bの飽和蒸気圧、バルブ25A、25Bの設定圧力が求められるので、この設定圧力となるように、バルブ25A、25Bを開いて、混合槽12a内部に原料モノマーA、Bの蒸気(原料ガス)を導入し、これらの蒸気を混合して、混合ガスとする。   Next, depending on the composition of the coating film (polymer film) formed on one surface 13a of the object 13 to be processed and the film formation time, the flow rate of the raw material monomers A and B (raw material gas) is set. Based on this, the pressure difference between the vacuum chamber 12 and the evaporation sources 21A and 21B is obtained. Based on this pressure difference, the saturated vapor pressures of the raw materials monomers A and B and the set pressures of the valves 25A and 25B are determined. Therefore, the valves 25A and 25B are opened so that these set pressures are obtained, and the mixing tank 12a Vapor (raw material gas) of raw material monomers A and B is introduced inside, and these vapors are mixed to form a mixed gas.

次いで、混合槽12aにおいて混合された原料モノマーA、Bの混合ガスを、モノマー吹き付け部材29を介して真空チャンバ12の処理槽12b内へ導入し、被処理体13の一方の面13aに対する被膜の形成(成膜)を開始する。すなわち、この工程では、モノマー吹き付け部材29により、原料モノマーA、Bの混合ガスを、被処理体13の一方の面13aに均一に吹き付けて供給する。   Next, the mixed gas of the raw material monomers A and B mixed in the mixing tank 12 a is introduced into the processing tank 12 b of the vacuum chamber 12 through the monomer blowing member 29, and the coating on the one surface 13 a of the object 13 to be processed is introduced. Formation (film formation) is started. That is, in this process, the monomer blowing member 29 supplies the mixed gas of the raw material monomers A and B uniformly onto one surface 13a of the object 13 to be processed.

これにより、被処理体13の一方の面13aにて、原料モノマーA、Bの蒸着重合反応が進行し、被処理体13の一方の面13aの全面に、ポリ尿素からなる被膜(高分子膜)が形成される。   Thereby, the vapor deposition polymerization reaction of the raw materials monomers A and B proceeds on one surface 13a of the object 13 to be processed, and a film (polymer film) made of polyurea is formed on the entire surface 13a of the object 13 to be processed. ) Is formed.

なお、この実施形態の成膜方法では、被処理体13の一方の面13aに形成される被膜の厚みを、用途に応じて、10nm〜300μmとすることができる。
また、被膜の厚み(膜厚)の制御は、公知の技術を適用することによって行うことができる。例えば、水晶振動子法を用いた膜厚モニタを設置して膜厚を測定しながら成膜するか、成膜時間により膜厚を制御することができる。
In the film forming method of this embodiment, the thickness of the coating film formed on the one surface 13a of the object 13 can be set to 10 nm to 300 μm depending on the application.
Moreover, control of the thickness (film thickness) of a film can be performed by applying a well-known technique. For example, the film thickness can be controlled by installing a film thickness monitor using a crystal oscillator method and measuring the film thickness or by controlling the film formation time.

この実施形態の成膜方法によれば、原料モノマーA、Bとして、融点が室温よりも低いものを用いるので、この原料モノマーA、Bの蒸着重合を行う際に、原料モノマーA、Bが被処理体13の一方の面13aに滞留し、高分子を形成する間の原料モノマーA、Bの分子の運動エネルギーを大きくすることができるから、被処理体13の一方の面13aにおける原料モノマーA、Bの滞留時間を考慮することなく、被処理体13の一方の面13aの全面に、膜厚が均一であり、かつ、透明なポリ尿素からなる被膜(高分子膜)を容易に形成することができる。また、原料モノマーA、Bの分子の運動エネルギーを大きくすることにより、原料モノマーA、Bが十分にマイグレーションを起こし、原料モノマーA、B同士が反応して、被処理体13の一方の面13aにおいて高分子膜が等方的に成長する。したがって、この成膜方法によれば、被処理体13の一方の面13aに傷がある場合でも、原料モノマーA、Bの蒸着重合によって形成された被膜(高分子膜)により、被処理体13の一方の面13aを平坦化することができる。   According to the film forming method of this embodiment, since the raw material monomers A and B are those having a melting point lower than room temperature, when the raw material monomers A and B are subjected to vapor deposition polymerization, the raw material monomers A and B are covered. Since the kinetic energy of the molecules of the raw material monomers A and B stays on one surface 13a of the processed body 13 and forms a polymer, the raw material monomer A on the one surface 13a of the processed body 13 can be increased. A film (polymer film) having a uniform film thickness and a transparent polyurea is easily formed on the entire surface 13a of the object 13 without considering the residence time of B. be able to. Moreover, by increasing the kinetic energy of the molecules of the raw material monomers A and B, the raw material monomers A and B sufficiently migrate, and the raw material monomers A and B react with each other, so that one surface 13a of the object 13 is processed. In this case, the polymer film grows isotropically. Therefore, according to this film forming method, even when one surface 13a of the object to be processed 13 is scratched, the object to be processed 13 is formed by the film (polymer film) formed by vapor deposition polymerization of the raw materials monomers A and B. The one surface 13a can be flattened.

以下、実施例により本発明をさらに具体的に説明するが、本発明は以下の実施例に限定されるものではない。   EXAMPLES Hereinafter, although an Example demonstrates this invention further more concretely, this invention is not limited to a following example.

「実施例」
図1に示したような成膜装置10を用いて、プラスチック基板からなる被処理体13の一方の面13aに、ポリ尿素からなる被膜を形成した。
まず、真空チャンバ12内の支持部材14a上に、被処理体13を配置し、真空排気手段11により、真空チャンバ12内および蒸発源21A、21B内を真空排気し、真空チャンバ12内を10−2Paに減圧し、蒸発源21A、21B内を0.1Paに減圧した。
次いで、蒸発用容器24A、24Bの近傍に設けられたヒーターにより、蒸発用容器24Aを100℃に加熱するとともに、蒸発用容器24Bを90℃に加熱して、蒸発源21A、21B内をそれぞれ、原料モノマーA、Bの飽和蒸気圧状態とする。
ここで、原料モノマーAとしては、ヘキサメチレンジイソシアナート(融点−67℃)を用い、原料モノマーBとしては、イソホロンジアミン(融点10℃)を用いた。
次いで、原料モノマーA、Bの蒸気の流量が所定の量になるようにバルブ25A、25Bを開いて、混合槽12aにおいて混合された原料モノマーA、Bの混合ガスを、モノマー吹き付け部材29を介して真空チャンバ12の処理槽12b内へ導入し、被処理体13の一方の面13aの全面にポリ尿素からなる被膜を形成した。
"Example"
A film made of polyurea was formed on one surface 13a of the object to be processed 13 made of a plastic substrate using the film forming apparatus 10 as shown in FIG.
First, the object 13 to be processed is disposed on the support member 14a in the vacuum chamber 12, and the vacuum chamber 12 and the evaporation sources 21A and 21B are evacuated by the evacuation unit 11, and the interior of the vacuum chamber 12 is 10 −. The pressure was reduced to 2 Pa, and the inside of the evaporation sources 21A and 21B was reduced to 0.1 Pa.
Next, the evaporation container 24A is heated to 100 ° C. and the evaporation container 24B is heated to 90 ° C. by a heater provided in the vicinity of the evaporation containers 24A and 24B. A saturated vapor pressure state of raw material monomers A and B is set.
Here, hexamethylene diisocyanate (melting point −67 ° C.) was used as the raw material monomer A, and isophorone diamine (melting point 10 ° C.) was used as the raw material monomer B.
Next, the valves 25A and 25B are opened so that the flow rates of the raw material monomers A and B become a predetermined amount, and the mixed gas of the raw material monomers A and B mixed in the mixing tank 12a is passed through the monomer blowing member 29. Then, it was introduced into the treatment tank 12b of the vacuum chamber 12, and a film made of polyurea was formed on the entire surface 13a of the object 13 to be treated.

この実施例で得られた被膜を、レーザー顕微鏡(キーエンス社製)により観察した。結果を図2に示す。図2(a)は被膜が形成されたプラスチック基板の顕微鏡像を示し、(b)はプラスチック基板の表面粗さ(ラフネス)を測定した結果を示す。
その結果、ポリ尿素からなる被膜の厚みは70μmであり、プラスチック基板の表面粗さが0.33μmであるのに対して、ポリ尿素からなる被膜によって平坦化した部分(被膜の表面)の表面粗さが0.15μmに減少していることが確認された。
The coating film obtained in this example was observed with a laser microscope (manufactured by Keyence Corporation). The results are shown in FIG. FIG. 2A shows a microscopic image of a plastic substrate on which a film is formed, and FIG. 2B shows a result of measuring the surface roughness (roughness) of the plastic substrate.
As a result, the thickness of the film made of polyurea is 70 μm and the surface roughness of the plastic substrate is 0.33 μm, whereas the surface roughness of the portion flattened by the film made of polyurea (the surface of the film). Was confirmed to be reduced to 0.15 μm.

本発明は、有機材料からなる重合膜の作製に好適な成膜方法および成膜装置に広く適用可能である。   The present invention can be widely applied to a film forming method and a film forming apparatus suitable for producing a polymer film made of an organic material.

10・・・成膜装置、11・・・真空排気手段、12・・・真空チャンバ、13・・・被処理体、14・・・支持手段、15・・・アーム部材、20・・・成膜手段、21A,21B・・・蒸発源、22A,22B・・・導入管、23A,23B・・・ハウジング、24A,24B・・・蒸発用容器、25A,25B・・・バルブ、26A,26B・・・気化手段、27,28・・・ヒーター、29・・・モノマー吹き付け部材。 DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 ... Film-forming apparatus, 11 ... Vacuum exhaust means, 12 ... Vacuum chamber, 13 ... To-be-processed object, 14 ... Support means, 15 ... Arm member, 20 ... Composition Membrane means, 21A, 21B ... evaporation source, 22A, 22B ... introduction tube, 23A, 23B ... housing, 24A, 24B ... evaporation container, 25A, 25B ... valve, 26A, 26B ... Vaporization means, 27, 28 ... Heater, 29 ... Monomer spraying member.

Claims (4)

2つの蒸発源にそれぞれ注入された2種の原料モノマーを加熱し気化させて得られた原料ガスを混合して混合ガスとし、該混合ガスを真空チャンバ内へ導入し、被処理体の表面にて、前記2種の原料モノマーを蒸着重合させて、前記被処理体の表面に被膜を形成する成膜方法であって、
前記2種の原料モノマーとして、融点が室温よりも低いものを用い
前記2種の原料モノマーは、一方がジイソシアナートであり、他方がジアミンであり、
前記ジイソシアナートは、トリレン−2,6−ジイソシアナート、ジイソシアン酸トリレン、ジシクロヘキシルメタン4,4´−ジイソシアナート、m−キシリレンジイソシアナートの群から選択される1種であることを特徴とする成膜方法。
The raw material gases obtained by heating and vaporizing the two raw material monomers respectively injected into the two evaporation sources are mixed to form a mixed gas, and the mixed gas is introduced into the vacuum chamber, and is applied to the surface of the object to be processed. A film forming method in which the two raw material monomers are vapor-deposited to form a film on the surface of the object to be processed,
As the two kinds of raw material monomers, those having a melting point lower than room temperature are used .
One of the two kinds of raw material monomers is diisocyanate and the other is a diamine.
The diisocyanates, tolylene-2,6-diisocyanate, diisocyanate, tolylene, dicyclohexylmethane 4,4'-diisocyanate, 1 Tanedea Rukoto selected from the group of m- xylylene diisocyanate A characteristic film forming method.
前記ジアミンは、イソホロンジアミン、N−エチルエチレンジアミン、m−キシリレンジアミン、1,2−ジアミノ−2−メチルプロパン、trans−1,2−シクロヘキサンジアミン、1,2−ジアミノプロパン、1,3−ジアミノプロパン、1,5−ジアミノペンタン、N,N,N´,N´−テトラメチルジアミノメタン、1,2−ジアミノ−2−メチルプロパン、2−メチル−1,5−ジアミノペンタンの群から選択される1種であることを特徴とする請求項に記載の成膜方法。 The diamine is isophorone diamine, N-ethylethylenediamine, m-xylylenediamine, 1,2-diamino-2-methylpropane, trans-1,2-cyclohexanediamine, 1,2-diaminopropane, 1,3-diamino. Selected from the group of propane, 1,5-diaminopentane, N, N, N ′, N′-tetramethyldiaminomethane, 1,2-diamino-2-methylpropane, 2-methyl-1,5-diaminopentane The film forming method according to claim 1 , wherein the film forming method is one type. 請求項1または2に記載の成膜方法に用いられる成膜装置であって、
2種の原料モノマーを混合して混合ガスを形成するための混合槽と、前記混合槽から導入された混合ガスを用いて被処理体の表面に被膜を形成するための処理槽とを、別体として備えたことを特徴とする成膜装置。
A film forming apparatus used in the film forming method according to claim 1 or 2,
A mixing tank for mixing two kinds of raw material monomers to form a mixed gas, and a processing tank for forming a film on the surface of the object to be processed using the mixed gas introduced from the mixing tank are separately provided. A film forming apparatus provided as a body.
前記混合槽の内壁には、前記混合槽内部に導入された前記2種の原料モノマーの蒸気を加熱および拡散するためのヒーターが設けられていることを特徴とする請求項3に記載の成膜装置。The film formation according to claim 3, wherein a heater for heating and diffusing the vapors of the two kinds of raw material monomers introduced into the mixing tank is provided on an inner wall of the mixing tank. apparatus.
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