(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
アルミナ焼結体製絶縁基板上に、アルミニウム製内部下電極層と、ポリイミド製誘電体層と、アルミニウム製内部上電極層とから成る多層膜を有するコンデンサーの製造方法であって、真空室内に隔壁を配設して設けた独立室の各々の室内に該ポリイミド製誘電体層の原料モノマー用蒸発源または蒸発口か、該アルミニウム製内部下・上電極層の原料アルミニウム用蒸発源のいずれかが配置された装置を用いて、真空下、該原料アルミニウム用蒸発源からアルミニウムを蒸発させまた該原料モノマー用蒸発源または蒸発口から原料モノマーを蒸発させ、該基板上にアルミニウム製電極層とポリイミド製誘電体層とを交互に成膜する際に、該基板、および少なくとも該原料モノマーの蒸気が導入される独立室の周壁に設けられた加熱装置を用いて、該基板上に形成された該アルミニウム製内部電極層上で該モノマー蒸気を高分子可能温度に加熱して蒸着重合を行ってポリイミド製誘電体層を形成し、該基板上にアルミニウム製内部電極層とポリイミド製誘電体層とを交互に有する多層膜コンデンサーを製造することを特徴とする多層膜コンデンサーの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明は、多層膜コンデンサーの製造方法に関し、更に詳しくはアルミニウム製の金属膜とポリイミド製の高分子膜とが交互に形成された多層膜コンデンサーの製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、基板（例えばスライドガラス）上に高分子膜（例えばポリイミド）を形成する方法としては、真空室内に高分子膜の原料モノマーを蒸発させる蒸発源と、該蒸発源からの原料モノマーの蒸着で高分子膜が形成される基板とを互いに対向して配置した形成装置を用い、真空中で蒸発源から原料モノマーを蒸発させ、これを基板上に蒸着重合させて薄膜（例えばポリイミドの場合はポリアミド酸膜或いは一部イミド化したポリアミド膜）を形成した後、該薄膜を加熱して高分子化（例えばポリイミドの場合はイミド化）させて高分子膜を形成することが知られている。
そこで、基板上に高分子膜と金属膜とを交互に積層して多層膜を形成する場合は、先ず、基板を高分子膜の原料モノマーを蒸着重合させ得る温度に維持しながら、該基板上に高分子膜の原料モノマーを蒸着重合させて薄膜を形成した後、該薄膜に高分子化させ得る温度（例えば基板を２００℃に加熱する）を施して高分子膜を形成した後、該高分子膜上に金属材を蒸着させて金属膜を形成した後、基板を再び原料モノマーを蒸着重合させ得る温度（例えば基板を２５℃まで冷却する）に設定する。そして該基板上への原料モノマーの蒸着重合による薄膜の形成と、薄膜への加熱による高分子膜の形成と、金属膜の形成と、基板の冷却の各操作を繰り返し行うものである。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、前記多層膜の形成方法では、基板上への原料モノマーの蒸着重合による薄膜の形成と、該薄膜への加熱による高分子化された高分子膜の形成と、該高分子膜上への金属膜の形成と、その後の基板の冷却の各操作を繰り返し行うため、それに用いる形成装置としては、基板に高分子膜の原料モノマーを蒸着重合させた後、形成された高分子膜材の蒸着重合膜を高分子化させて高分子膜とする加熱手段および該高分子膜上に金属膜を形成した後、基板を再び原料モノマーを蒸着重合させ得る温度に冷却する冷却手段とが必要となり、そのために装置全体が複雑化するばかりではなく、原料モノマーから高分子膜を形成させるには、基板に原料モノマーを蒸着重合させるための低温度設定操作（冷却による降温）と、高分子化させて高分子膜を得るための高温度設定（加熱による昇温）操作とを頻繁に繰り返し行わなければならないため、その温度操作が煩雑であるという問題がある。
本発明は、かかる問題点を解消した多層膜の形成方法を用いて得られた多層膜コンデンサーの製造方法を提供することを目的とする。
【０００４】
【課題を解決するための手段】
本発明の多層膜コンデンサーの製造方法は、アルミナ焼結体製絶縁基板上に、アルミニウム製内部下電極層と、ポリイミド製誘電体層と、アルミニウム製内部上電極層とから成る多層膜を有するコンデンサーの製造方法であって、真空室内に隔壁を配設して設けた独立室の各々の室内に該ポリイミド製誘電体層の原料モノマー用蒸発源または蒸発口か、該アルミニウム製内部下・上電極層の原料アルミニウム用蒸発源のいずれかが配置された装置を用いて、真空下、該原料アルミニウム用蒸発源からアルミニウムを蒸発させまた該原料モノマー用蒸発源または蒸発口から原料モノマーを蒸発させ、該基板上にアルミニウム製電極層とポリイミド製誘電体層とを交互に成膜する際に、該基板、および少なくとも該原料モノマーの蒸気が導入される独立室の周壁に設けられた加熱装置を用いて、該基板上に形成された該アルミニウム製内部電極層上で該モノマー蒸気を高分子可能温度に加熱して蒸着重合を行ってポリイミド製誘電体層を形成し、該基板上にアルミニウム製内部電極層とポリイミド製誘電体層とを交互に有する多層膜コンデンサーを製造する。
【０００５】
【作用】
真空中で高分子膜の原料モノマーまたは金属膜の金属材が交互に蒸発する。蒸発した該原料モノマーの蒸気は基板に到達して基板上または既に形成された金属膜上に蒸着する。この際、基板が高分子化可能な温度に設定されているので、蒸発源または蒸発口から蒸発した原料モノマーは蒸着と同時に重合し、更に高分子化して基板上または金属膜上で順次均一な組成の高分子膜が形成される。また、蒸発した金属材の蒸気は基板上または既に形成されている高分子膜上に蒸着して金属膜を形成する。
この高分子膜の形成と金属膜の形成とを基板上で繰り返し行うことによって基板上に高分子膜と金属膜が交互に積層した多層膜が得られる。
また、高分子膜の原料モノマーの蒸発中は高分子膜材蒸発源または蒸発口を囲繞する周壁が原料モノマーの高分子化可能温度となっているため、高分子膜材蒸発源または蒸発口から蒸発した原料モノマーは該蒸発源または蒸発口を囲繞する周壁内の全空間に亘って均一に分散して周壁に付着しにくくなって、基板に到達した原料モノマーが蒸着と同時に基板上で重合し、更に高分子化される。
【０００６】
【実施例】
本発明の実施例を添付図面に基づき説明する。
図１は本発明多層膜の形成装置の１例を示すもので、図中、１は真空室を示し、該真空室１内を真空ポンプ等の真空排気系２に接続管３を介して接続した。そして真空室１内の下方の左方部分および右方部分に夫々金属膜の原料Ｘ（例えば金属膜がアルミニウムの場合はアルミニウム粉末）を加熱、蒸発させる金属材蒸発源４を設けた。また、金属材蒸発源４の周囲にヒーター５を巻回して原料Ｘを所定温度に加熱出来るようにした。
また、真空室１の外方にに高分子膜の原料モノマーＹ，Ｚ（例えば高分子膜がポリイミド膜の場合はモノマーＹがピロメリット酸二無水物、モノマーＺが４，４′−ジアミノジフェニルエーテル）を加熱、蒸発させる高分子膜材蒸発源６，７を設け、真空室１内と各蒸発源６，７を夫々モノマー導入管８，９で接続し、真空室１内の下方の中央部分にモノマー導入管８，９に連なる原料モノマーの蒸発口１０，１１を設けた。また、前記高分子膜材蒸発源６と７にはその周囲にヒーター１２，１３を巻回して原料モノマーＹ，Ｚを所定温度に加熱出来るようにした。
また、真空室１内の上方の中央部分に前記金属材蒸発源４および蒸発口１０，１１に対向させて多層膜を形成せしめるべき基板１４を基板保持装置１５によって下向きに保持するようにした。
【０００７】
そして真空室１内に隔壁１６を配設して３個の独立室１７を設け、夫々の独立室１７内に金属材蒸発源４或いは蒸発口１０，１１のいずれかを隔離状態に配置した。
また、真空室１の周壁、高分子膜材蒸発源６，７に連なるモノマー導入管８，９並びに蒸発口１０，１１、更に真空排気系２と真空室１内とを接続せる接続管３の夫々に独立したヒーター等の加熱装置１８を巻回し、該加熱装置１８により真空室１、接続管３、モノマー導入管８，９、蒸発口１０，１１を所定温度に維持出来るようにした。
また、基板保持装置１５にヒーター１９を配設して基板１４を高分子モノマーＹ，Ｚの高分子化可能な温度に加熱維持出来るようにした。
尚、図中、２０は金属材蒸発源４の上方に設けたシャッター、２１は蒸発口１０，１１の上方に設けたシャッター、２２は基板１３の前面に配置した多層膜の形状に対応した開口部２３を備えるマスク、２４は真空排気系２に連なる接続管３に設けたコンダクタンスバルブ、２５はモノマー導入管８，９に設けたバルブを夫々示す。
尚、高分子膜の原料モノマーを蒸発させ、基板上に蒸着重合し、高分子化させる際の真空度としては形成する高分子膜の種類によって異なるが、一般には１×１０− ４〜１×１０− ２Ｔｏｒｒ程度が好ましく、また、金属材を蒸発させ、基板或いは高分子膜上に蒸着させる際の真空度としては形成する金属材の種類によって異なるが、一般には１×１０− ７〜１×１０− ５Ｔｏｒｒ程度とすればよい。
また、高分子膜と金属膜との積層数は多層膜の用途に応じて適宜設定すればよい。
【０００８】
次に、前記装置を用い、図２に示すような基板１４上にアルミニウム製の金属膜２６と、ポリイミド製の高分子膜２７と、アルミニウム製の金属膜２８とから成る３層構造の多層膜Ｆの作成例を説明する。
本実施例では、基板１４は縦５０ｍｍ、横５０ｍｍ、厚さ１ｍｍのガラスまたはアルミナ焼結基板を用いた。
先ず、金属材蒸発源４の夫々に金属膜（アルミニウム膜）の原料としてアルミニウム（以下原料Ｘという）を充填し、高分子膜材蒸発源６に高分子膜（ポリイミド膜）の一方の原料モノマーとしてピロメリット酸二無水物（以下原料Ｙという）を、高分子膜材蒸発源７に高分子膜（ポリイミド膜）の他方の原料モノマーとして４，４′ジアミノジフェニルエーテル（以下原料Ｚという）を充填し、シャッター２０およびシャッター２１を閉じた状態で真空室１内の圧力を真空排気系２により１×１０− ５Ｔｏｒｒに設定する。
次に、真空室１内を加熱装置１８で、また基板１４をヒーター１９で夫々２００℃に維持する。
続いて金属蒸発源４内の原料Ｘをヒーター５で６００℃付近に加熱すると共に、高分子膜材蒸発源６内の原料Ｙをヒーター１２で温度１８０±２℃に、また高分子膜材蒸発源７内の原料Ｚをヒーター１３で温度１６０±２℃に夫々加熱する。
【０００９】
次いで、ヒーター５で一方（図示例では左方である）の金属材蒸発源４内の原料Ｘを更に加熱し、温度１０００℃以上に達した時点で該原料Ｘのシャッター２０のみを開き、真空室１内に基板保持装置１５に保持された基板１４上に原料Ｘを１００・／秒の速度で蒸着させて厚さ１０００・の金属膜２６を形成した後、シャッター２０を閉じると共に、該原料Ｘを再び温度６００℃にした。
続いて、シャッター２１のみを開き、基板１４上に形成されたアルミニウム膜２６上に原料Ｙ，Ｚを１０・／秒の析出速度で厚さ２０００・に蒸着させた後、シャッター２１を閉じて基板１４上で重合反応および高分子化（ここではイミド化）を連続的に起こさせてポリイミド膜２７を形成させた。次いで、ヒーター５で他方（図示例では右方である）の金属材蒸発源４内の原料Ｘを更に加熱し、温度１０００℃に達した時点で該原料Ｘのシャッター２０のみを開き、基板１４上のポリイミド膜２７上に原料Ｘを１００・／秒の速度で蒸着させて厚さ１０００・の金属膜２８を形成した後、シャッター２０を閉じると共に、該原料Ｘを再び温度６００℃にした。
尚、原料Ｙ，Ｚは化学量論的にポリイミド膜が形成されるように蒸発量の調整によって１：１のモル比で蒸発するようにした。また、原料Ｙ，Ｚの蒸発時における真空室１内の圧力はコンダクタンスバルブ２４の調整により１×１０− ２Ｔｏｒｒとした。
また、マスク２２は中央に基板１４側に向かって角度４５°の傾斜面を有する大きさが２ｍｍ角の開口部２３を穿設した縦５０ｍｍ、横５０ｍｍ、厚さ０．２ｍｍのステンレス板を用いた。
原料Ｘの温度が常に少なくとも３００℃となるような金属材蒸発源４の加熱状態とすれば、高分子膜の原料モノマー（原料Ｙ，Ｚ）の蒸発時に該原料Ｙ，Ｚが原料Ｘおよび金属材蒸発源に付着することがないので、金属膜中に原料モノマーが不純物として混入されることを防止出来る。
【００１０】
前記実施例操作に基づき、基板１４にアルミニウム膜２６の形成を３回、該アルミニウム膜２６上へのポリイミド膜２７の形成を４回、該ポリイミド膜２７上へのアルミニウム膜２８の形成を２回行えば図３に示すような基板上に９層構造の多層膜を形成することが出来る。
また、前記実施例では多層膜の形成時にマスクを用いたが、マスクを用いずに、高分子膜と金属膜とを互いにずらすことなく側面を同一面状とした積層状の多層膜の形成にも利用することが出来る。
【００１１】
図４は本発明の形成装置の他の実施例である。図４装置について前記図１に示す形成装置との相違点について説明する。
真空室１内に隔離状態に配置されたより金属材蒸発源４、蒸発口１０，１１を囲繞せる独立室１７の各隔壁１６を基板１４の前面近傍まで延設し、隔壁１６の上縁側に膜形状に対応した開口部２３を穿設せるマスク２２を設置し、該マスク２２の前面側にシャッター２０および２１を設けた。
また、各独立室１７内を独立した真空ポンプ等の真空排気系２に夫々接続管３を介して接続した。
また、高分子膜材蒸発源６，７に連なる蒸発口１０，１１を配置せる独立室１７の周壁にのみヒーター等の加熱装置１８を巻回して、該独立室１７を所定温度（ここでは高分子化可能な温度を示す）に維持出来るようにすると共に、該独立室１７内に連なるモノマー導入管８，９および蒸発口１０，１１と、真空排気系２に連なる接続管３にも加熱装置１８を配設して、これらを所定温度（ここでは高分子化可能な温度を示す）に維持出来るようにした。
また、基板保持装置１５を例えば２本のレール上に移動自在に懸架し、該基板保持装置１５で基板１４を真空室１内の上方で移動自在とした。
また、金属膜の原料Ｘを蒸発させる金属材蒸発源を電子銃２９により発生する電子ビームＥＢで原料Ｘを蒸発させる蒸発源３０とした。
図４における他の符号は図１に示す形成装置と同じであるので説明を省略する。また、作動も図１実施例と同じである。
図４に示す形成装置を用いると、原料Ｘと、原料Ｙ，Ｚの蒸発時における真空室１内の圧力変更をその都度行わなくてもよいから、圧力調整操作が簡単となり、また、高分子膜材蒸発源６，７に連なる蒸発口１０，１１を配置せる独立室１７の周壁にのみ加熱装置１８を配設したから、該周壁で囲繞される空間は真空室全体に比べて小さくなるため、該空間内の温度調整が容易となると共に、温度の均一化が更に高められる。また、基板を移動自在の基板保持装置に保持することが出来るから、高分子膜の形成と金属膜の形成とを別個の基板で同時に行うことが出来て、多層膜の形成を更に容易に能率よく行え得る。
【００１２】
尚、前記図１および図４装置では、高分子膜の原料モノマーの高分子膜材蒸発源６，７を真空室１の外方に配置し、該蒸発源６，７で加熱蒸発した原料モノマーの蒸気をモノマー導入管８，９および蒸発口１０，１１を介して真空室１内に導入するようにしたが、本発明装置ではこれに限定されるものではなく、真空室１内に高分子膜の原料モノマーの高分子膜材蒸発源を直接配置するようにしてもよい。
また、前記実施例では基板１４上に形成する多層膜の金属膜２６と２８をアルミニウム膜とし、また高分子膜２７をポリイミド膜とし場合について説明したが、本発明装置はこれに限定されるものではなく、金属膜を金（Ａｕ）膜等、また高分子膜をポリアミドイミド膜等とした多層膜の形成にも広く利用出来る。
また、例えばアルミナ焼結体製絶縁基板３１上にアルミニウム製内部下電極層３２と、ポリイミド製誘電体層３３と、アルミニウム製内部上電極層３４とから成る多層膜を形成した後、該多層膜の上面に窒化ケイ素製の保護層３５をプラズマＣＶＤ法により形成し、更に多層膜の側面にニッケル−ボロン合金製の外部電極３６を無電解メッキ法により形成して図５に示すような多層膜コンデンサーを製造する際にも、基板上への多層膜の形成に本発明形成装置を応用することが出来る。
【００１３】
【発明の効果】
このように本発明によるときは、基板上に高分子膜を形成する際、従来法のような高分子膜の原料モノマーの蒸着重合と、その後に行う高分子化の２工程ではなく、基板上に原料モノマーから高分子膜を１工程で得ることが出来るから、高分子膜と金属膜から成る積層構造の多層膜を極めて容易に、能率よく形成することが出来、また基板の加熱装置として高分子化専用の加熱装置を別個に必要としないので装置全体が簡素化される等の効果がある。
また、隔壁で隔離された各独立室内を夫々真空排気系に接続させると、各独立室内の圧力を所定圧とすることが出来るため、高分子膜または金属膜の成膜時の真空室内の圧力の変更をその都度行わなくてもよいから圧力調整が簡単でかつ適確に行える。
また、基板を移動自在の基板保持装置に保持させると、高分子膜の形成または金属膜の形成を別個の基板上で同時に行うことが出来るので、多層膜の形成を更に容易に能率よく行うことが出来る。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明形成装置の１実施例の説明線図。
【図２】本発明形成装置で形成された多層膜の１例の截断面図。
【図３】本発明形成装置で形成された多層膜の他の実施例の截断面図。
【図４】本発明形成装置の他の実施例の説明線図。
【図５】本発明形成装置を用いて製造した多層膜コンデンサーの截断面図。
【符号の説明】
１    真空室、            ２    真空排気系、
４，６，７    蒸発源、    １０，１１    蒸発口、
１４    基板、            １５    基板保持装置、
１６    隔壁、            １７    独立室、
１８，１９    加熱装置、          Ｘ    金属材、
Ｙ，Ｚ    原料モノマー。
【図１】
0003585504.tif 000002
【図２】
0003585504.tif 000003
【図３】
0003585504.tif 000004
【図４】
0003585504.tif 000005
【図５】
0003585504.tif 000006