CN103249858B - 有机薄膜形成装置 - Google Patents
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Abstract
提供能容易地除去着膜于防着板的表面的有机薄膜的有机薄膜形成装置。有机薄膜形成装置，其具有真空槽、配置于真空槽内的基板台、从在真空槽内露出的供给孔向真空槽内供给有机物气体的气体供给部、和安装于真空槽的内壁面的防着板，在配置于基板台的表面的基板上由有机物气体形成有机薄膜，在防着板的露出的表面上，形成有相对于膜整体的体积，以20%～40%的体积比含有聚四氟乙烯的含有氟树脂的非电解镍膜。含有氟树脂的非电解镍膜对有机薄膜具有脱模性，即使附着有机薄膜，也可以通过高压洗涤等方法容易地除去有机薄膜。
Description
技术领域
本发明涉及有机薄膜形成装置，特别涉及将有机物气体供给到真空槽内，在基板的表面有机物气体发生聚合反应，形成有机薄膜的技术领域。
背景技术
目前，包含高分子有机物的有机薄膜大多数通过蒸镀聚合法、紫外线固化法形成。蒸镀聚合法和紫外线固化法都是将低分子的有机物气体供给到真空槽内，在基板的表面有机物气体发生聚合反应，形成高分子的有机薄膜的方法，有有机薄膜的均匀电镀性良好的特征。
以往的有机薄膜形成装置中，参照图3（a），为了防止有机薄膜在真空槽111的内壁面上的着膜，使防着板141保持于固定在真空槽111的内壁面的支架（托架）142上。然而，由于内壁面与防着板141之间形成有间隙，因而在蒸镀聚合法和紫外线固化法中，有机物气体蔓延至该间隙，无法防止在真空槽111的内壁面的着膜。
另外，在以往的有机薄膜形成装置中，难以将着膜于内部的有机薄膜剥离，通过喷砂处理、与酸或碱的药品接触的方法来进行除去有机薄膜的操作。然而，在喷砂处理中，存在下述问题，即，母材发生变形，对母材进行表面处理时，表面处理剥离，因而需要重新进行表面处理，成本增高。另外，在与酸或碱的药品接触的方法中，有母材溶解的可能。
现有技术文献
专利文献
专利文献1 : 日本专利第4112702号公报。
发明内容
本发明是为了解决上述以往技术的缺点而创作的，其目的在于，提供能够容易地除去在防着板的表面着膜的有机薄膜的有机薄膜形成装置。
为了解决上述课题，本发明为有机薄膜形成装置，其具有：真空槽、配置于所述真空槽内的基板台、从在所述真空槽内露出的供给孔向所述真空槽内供给有机物气体的气体供给部、和安装于所述真空槽的内壁面的防着板，在配置于所述基板台的表面的基板上，由所述有机物气体形成有机薄膜，其中，在所述防着板的露出的表面上形成含有氟树脂的非电解镍膜，所述含有氟树脂的非电解镍膜相对于膜整体的体积，以20%～40%的体积比含有聚四氟乙烯。
本发明为有机薄膜形成装置，其中，与所述防着板的所述表面相反的背面密合于所述真空槽的内壁面。
本发明为有机薄膜形成装置，其中，所述防着板的母材包含选自铁、不锈钢、铜合金和铝中的任意一种或两种以上的金属。
本发明为有机薄膜形成装置，其中，在所述供给孔的表面形成了所述含有氟树脂的非电解镍膜。
本发明为有机薄膜形成装置，其中，在所述基板台的表面中，在所述基板的周围部分形成有所述含有氟树脂的非电解镍膜。
本发明为有机薄膜形成装置，其具有两个以上的所述气体供给部。
本发明为有机薄膜形成装置，其中，所述有机薄膜为聚脲的薄膜。
本发明为有机薄膜形成装置，其中，在与所述基板台的表面相对的位置，配置有发出紫外线的紫外线灯。
本发明为有机薄膜形成装置，其中，所述有机薄膜为紫外线固化型的丙烯酸薄膜。
由于能够通过高压洗涤等容易地除去着膜于防着板的有机薄膜，因而可以减少洗涤作业的工夫和时间。另外，在有机薄膜的除去操作中，含有氟树脂的非电解镍膜不损伤，因而不需要防着板的交换成本。
附图说明
[图1] 本发明的第一例的有机薄膜形成装置的内部构成图
[图2] 本发明的第二例的有机薄膜形成装置的内部构成图
[图3] 真空槽的槽壁和防着板的放大截面图 （a）：以往的装置 （b）：本发明的装置
[图4] 配管插入到真空槽内的端部的平面图。
具体实施方式
＜第一例的有机薄膜形成装置的结构＞
说明本发明的第一例的有机薄膜形成装置的结构。
图1表示第一例的有机薄膜形成装置10a的内部构成图。
第一例的有机薄膜形成装置10a具有：真空槽11、配置于真空槽11内的基板台31、和从在真空槽11内露出的第一、第二供给孔25a、25b向真空槽11内供给有机物气体的第一、第二气体供给部20a、20b。
在真空槽11的壁面连接真空排气装置12，以能够将真空槽11内进行真空排气的方式构成。
对于基板台31，在表面上预先确定应配置基板的位置，在其表面露出的状态下，配置于真空槽11内。符号35表示配置于基板台31的表面的规定位置的基板。
第一、第二气体供给部20a、20b具有：能够容纳固体或液体的有机物材料的第一、第二容纳容器21a、21b，将容纳的有机物材料加热的第一、第二加热装置22a、22b，和一端与第一、第二容纳容器21a、21b内连接、另一端插入到真空槽11内的第一、第二配管23a、23b。
第一、第二配管23a、23b插入到真空槽11内的端部的开口为第一、第二供给孔25a、25b，第一、第二供给孔25a、25b在真空槽11内露出。
图4表示第一、第二配管23a、23b插入到真空槽11内的端部的平面图。本实施例中，第一、第二供给孔25a、25b如淋浴头那样由大量的直径小的孔构成，但本发明不限定于此，第一、第二供给孔25a、25b也包含其它形状的情形。
第一、第二容纳容器21a、21b配置于真空槽11的外侧，在内部，配置了作为有机薄膜的材料的第一、第二有机物材料。第一、第二有机物材料可使用它们的蒸气到达基板35上时进行共蒸镀聚合反应而形成有机薄膜的材料。
对于第一、第二加热装置22a、22b，这里为线状的电阻加热装置，缠绕安装于第一、第二容纳容器21a、21b的外周，加热第一、第二容纳容器21a、21b内的第一、第二有机物材料，使其能够蒸发。以下将第一、第二有机物材料的蒸气称为第一、第二有机物气体。
在第一、第二容纳容器21a、21b内生成的第一、第二有机物气体，通过第一、第二配管23a、23b的内部，从在真空槽11内露出的第一、第二供给孔25a、25b释放到真空槽11内。
在第一、第二配管23a、23b上，分别缠绕第一、第二的配管用加热器24a、24b，第一、第二配管23a、23b被加热至比第一、第二有机物气体的冷凝温度更高的温度，使通过内部的第一、第二有机物气体不会在第一、第二配管23a、23b的壁面冷凝。
在真空槽11的内壁面，密合安装了防着板41。
防着板41的母材包含选自铁、不锈钢、铜合金和铝中的任意一种或两种以上的金属，在防着板41的露出的表面上形成有含有氟树脂的非电解镍膜。含有氟树脂的非电解镍膜，相对于膜整体的体积，以20%～40%的体积比含有聚四氟乙烯（PTFE），本实施例中，可使用アルバックテクノ株式会社的ニフグリップ（注册商标）。
对含有氟树脂的非电解镍膜的形成方法进行说明，在分散有PTFE的非电解镀镍液中，浸渍表面露出母材的防着板41，在防着板41的表面上使镍和PTFE共析。接着，将防着板41在大气中以380℃～400℃进行热处理，使非电解镍与PTFE牢固地密合。
含有氟树脂的非电解镍膜对有机薄膜具有脱模性，即使附着有机薄膜，通过高压洗涤等方法，可以不损伤含有氟树脂的非电解镍膜而容易地除去有机薄膜。假设在防着板41的表面连续层叠有机薄膜，则有层叠膜的表面部分剥离，剥离的杂质附着于基板35的表面的可能，但如果在产生剥离之前除去有机薄膜，则可以预防该问题。
另外，含有氟树脂的非电解镍膜，对母材的粘接性优异，除去有机薄膜时，不会从母材上剥离。因此，进行有机薄膜的除去后，不需要重新形成含有氟树脂的非电解镍膜的成本。
图3（b）为真空槽11的槽壁和防着板41的放大截面图。本实施例中，防着板41通过螺钉形状的夹具42螺合于真空槽11，与防着板41的表面相反的背面密合于真空槽11的内壁面。因此，供给到真空槽11内的第一、第二有机物气体不会蔓延到防着板41的背面与真空槽11的内壁面之间，有机薄膜在真空槽11的内壁面不形成。
本实施例中，第一、第二配管23a、23b中的第一、第二供给孔25a、25b的部分的母材也包含选自铁、不锈钢、铜合金和铝中的任意一种或两种以上的材料，在第一、第二供给孔25a、25b的表面形成有含有氟树脂的非电解镍膜。因此，即使在第一、第二供给孔25a、25b的表面上形成有机薄膜，利用高压洗涤等的方法，也可以不损害含有氟树脂的非电解镍膜而容易地除去。
因此，即使在第一、第二供给孔25a、25b的口径小，容易因形成的有机薄膜而被堵塞的情况下，如果被堵塞之前除去有机薄膜，则也可以预防第一、第二有机物气体的供给流量减少。
进一步地，基板台31的表面中，应该配置基板35的规定地方的周围部分的母材也包含选自铁、不锈钢、铜合金和铝中的任意一种或两种以上的材料，其表面上也形成含有氟树脂的非电解镍膜。因此，在基板35的表面形成有机薄膜时，基板台31的表面中的、应该配置基板35的地方的周围部分也形成有机薄膜，但通过高压洗涤等方法可以不损害含有氟树脂的非电解镍膜而容易地除去有机薄膜。
＜第一例的有机薄膜形成方法＞
对使用了第一例的有机薄膜形成装置10a的有机薄膜形成方法进行说明。
（成膜工序）
通过真空排气装置12将真空槽11内真空排气，形成真空气氛。然后继续真空排气而维持真空气氛。
一边维持真空槽11内的真空气氛，一边将基板35搬入真空槽11内，配置于基板台31的表面中用含有氟树脂的非电解镍膜围绕在周围的规定的位置。
在第一、第二容纳容器21a、21b的内部配置第一、第二有机物材料。本实施例中，作为第一有机物材料，使用作为二胺的1,12-二氨基十二烷，作为第二有机物材料，使用作为二异氰酸酯的1,3-双（异氰酸酯基甲基）环己烷。其中，第一、第二有机物材料只要是在基板35上进行共蒸镀聚合反应的物质就不限定于这些，例如也可以使用作为二胺的4,4’-二氨基二苯基甲烷（MDA）和作为二异氰酸酯的4,4’-二苯基甲烷二异氰酸酯（MDI）。
将第一、第二配管23a、23b通过第一、第二配管用加热器24a、24b，加热到比第一、第二有机物气体的冷凝温度更高的温度。
通过第一、第二加热装置22a、22b，对第一、第二有机物材料进行加热时，由第一、第二有机物材料生成第一、第二有机物气体，生成的第一、第二有机物气体通过第一、第二配管23a、23b的内部，从第一、第二供给孔25a、25b供给到真空槽11内。
供给的第一、第二有机物气体，在基板35的表面发生共蒸镀聚合反应，在基板35的表面形成有机薄膜。本实施例中，形成聚脲的薄膜。
供给到真空槽11内的第一、第二有机物气体的一部分，即使在防着板41的表面也发生共蒸镀聚合反应，在防着板41的表面也形成有机薄膜。
另外，第一、第二有机物气体的一部分，即使在第一、第二供给孔25a、25b的表面、和基板台31的表面中的、基板35的周围部分，也发生共蒸镀聚合反应，在各自的地方形成有机薄膜。
在基板35的表面形成规定膜厚的有机薄膜后，停止从第一、第二供给孔25a、25b供给第一、第二有机物气体。
一边维持真空槽11内的真空气氛，一边将已经成膜的基板35搬出到真空槽11的外侧，将别的未成膜的基板35搬入真空槽11内，重复上述的成膜工序。
（洗涤工序）
在层叠于基板35以外部分的有机薄膜剥离前，且在第一、第二供给孔25a、25b被有机薄膜堵塞前，通过试验、模拟预先求出能够连续成膜的基板的张数。
在预先求出的规定张数的基板35上形成有机薄膜后，进行第一例的有机薄膜形成装置10a的洗涤工序。
将基板35从真空槽11内搬出后，停止真空排气装置12，将真空槽11内向大气开放。
将防着板41从真空槽11的内壁面取下后，取出到真空槽11的外侧。在真空槽11的内壁面中，在密合了防着板41的部分未形成有机薄膜。
若对取出的防着板41进行利用高压喷水的高压洗涤处理，则在防着板41的表面预先形成含有氟树脂的非电解镍薄膜，有机薄膜容易地被除去。需要说明的是，有机薄膜的除去方法不限定于高压洗涤处理，例如，也可以使用小镊子等器具进行除去，但高压洗涤处理损伤含有氟树脂的非电解镍膜的可能性比其他方法少，因而优选。
另外，将第一、第二配管23a、23b的第一、第二供给孔25a、25b侧的端部从真空槽11内取出，通过高压洗涤处理等除去有机薄膜。在第一、第二供给孔25a、25b的表面也预先形成含有氟树脂的非电解镍薄膜，有机薄膜容易被除去。
进一步地，将基板台31从真空槽11内取出，通过高压洗涤处理等，除去有机薄膜。在基板台31的表面中，在应该配置基板35的规定位置的周围部分也预先形成含有氟树脂的非电解镍薄膜，有机薄膜容易被除去。
接着，将洗涤完的基板台31搬入真空槽11内，设置于规定位置，将洗涤完的第一、第二配管23a、23b的第一、第二供给孔25a、25b侧的端部插入真空槽11内，气密地安装。
将洗涤完的防着板41搬入真空槽11内，密合安装于真空槽11的内壁面。
接着，再次开始上述的成膜工序。层叠于基板35以外的部分上的有机薄膜被除去，不产生剥离的有机薄膜作为杂质附着于基板35的问题。另外，由于第一、第二供给孔25a、25b也没有被有机薄膜堵塞，因而可以将第一、第二有机物气体以一定的流量供给，可以在基板35上形成一定膜质的有机薄膜。
＜第二例的有机薄膜形成装置的结构＞
说明本发明的第二例的有机薄膜形成装置的结构。
图2示出第二例的有机薄膜形成装置10b的内部构成图。第二例的有机薄膜形成装置10b中，对于与上述第一例的有机薄膜形成装置10a相同的结构部分，标记相同符号。
第二例的有机薄膜形成装置10b具有：真空槽11、配置于真空槽11内的基板台31、和从在真空槽11内露出的供给孔25向真空槽11内供给有机物气体的气体供给部20。
即，第二例的有机薄膜形成装置10b，具有一个气体供给部20来代替第一例的有机薄膜形成装置10a的第一、第二气体供给部20a、20b。另外，第二例的有机薄膜形成装置10b具有发出紫外线的紫外线灯17。
与第一例的有机薄膜形成装置10a结构相同的部分省略说明。
气体供给部20具有：能够容纳固体或液体的有机物材料的容纳容器21、加热容纳的有机物材料的加热装置22、和一端与容纳容器21内连接、另一端插入真空槽11内的配管23。
将配管23插入到真空槽11内的端部的开口称为供给孔25时，供给孔25在真空槽11内露出。本实施例中，参照图4，供给孔25如淋浴头那样由多个直径小的孔构成，但本发明不限定于此，还包含其他的形状的情况。
容纳容器21配置于真空槽11的外侧，内部配置有作为有机薄膜的材料的有机物材料。有机物材料可使用其液态膜被紫外线照射时固化而形成有机薄膜的材料。
对于加热装置22，这里为线状的电阻加热装置，缠绕于容纳容器21的外周来安装，将容纳容器21内的有机物材料进行加热，使其能够蒸发。以下，将有机物材料的蒸气称为有机物气体。
在容纳容器21内生成的有机物气体，通过配管23的内部，从在真空槽11内露出的供给孔25释放到真空槽11内。
在配管23上，缠绕配管用加热器24，配管23被加热至比有机物气体的冷凝温度更高的温度，使通过内部的有机物气体不在配管23的壁面析出。
在真空槽11的槽壁中，在与基板台31的表面相对的部分设置透射紫外线的透射窗18。透射窗18的材质例如为石英。
紫外线灯17在真空槽11的外侧中、在与透射窗18对面的位置上配置，从紫外线灯17发出紫外线时，发出的紫外线透过透射窗18而照射到真空槽11的内部。
需要说明的是，本实施方式中，紫外线灯17配置于真空槽11的外侧，但紫外线灯17也可配置于真空槽11的内侧，而省略透射窗18。另外，紫外线灯17可以在与基板台31的表面相对的位置上静止来构成，也可以在与基板台31的表面相对的平面内往返移动这样来构成。
在真空槽11的内壁面，密合安装防着板41。防着板41的结构与第一例的有机薄膜形成装置10a的防着板41相同，省略说明。
本实施例中，在配管23中，供给孔25的部分的结构也与第一例的有机薄膜形成装置10a中的第一、第二配管23a、23b的第一、第二供给孔25a、25b的部分相同，省略说明。
进一步地，基板台31的表面中，应该配置基板35的规定地方的周围部分的结构也与第一例的有机薄膜形成装置10a的基板台31相同，省略说明。
＜第二例的有机薄膜形成方法＞
对使用了本发明的第二例的有机薄膜形成装置10b的有机薄膜形成方法进行说明。
（成膜工序）
通过真空排气装置12将真空槽11内真空排气，形成真空气氛。然后，继续真空排气而维持真空气氛。
一边维持真空槽11内的真空气氛，一边将基板35搬入真空槽11内，并配置于基板台31的表面中的、用含有氟树脂的非电解镍膜将周围围绕的规定位置。
在容纳容器21的内部配置有机物材料。本实施例中，作为有机物材料，使用紫外线固化型的丙烯酸系单体或低聚物。也可以在有机物材料中添加光聚合引发剂。
预先将配管23通过配管用加热器24加热至比有机物气体的冷凝温度更高的温度。
通过加热装置22加热有机物材料时，由有机物材料生成有机物气体，生成的有机物气体通过配管23的内部，从供给孔25供给到真空槽11内。
供给的有机物气体附着于基板35的表面而冷凝，形成液态膜。另外，有机物气体的一部分也附着于防着板41的表面而冷凝，形成液态膜。进一步地，有机物气体的一部分也附着于供给孔25的表面、和基板台31的表面中的基板35周围的部分而冷凝，形成液态膜。
在基板35的表面形成规定厚度的液态膜后，停止从供给孔25供给有机物气体。
一边维持真空槽11内的真空气氛，一边从紫外线灯17发出紫外线。放出的紫外线透过透射窗18而进入真空槽11内。
进入到真空槽11内的紫外线的一部分入射到基板35的表面上，使在基板35的表面上形成的由有机物材料构成的液态膜发生光聚合反应而固化，在基板35的表面形成有机薄膜。本实施例中形成丙烯酸树脂的薄膜。
另外，紫外线的一部分入射到防着板41的表面，使在防着板41的表面上形成的由有机物材料构成的液态膜发生光聚合反应而固化，在防着板41的表面也形成有机薄膜。
进一步地，进入到真空槽11内的紫外线的一部分，也入射到供给孔25的表面、和基板台31的表面中的基板35周围的部分，使在各个地方形成的由有机物材料构成的液态膜发生聚合反应而固化，在各个地方形成有机薄膜。
在基板35的表面形成有机薄膜后，停止从紫外线灯17发出紫外线。
一边维持真空槽11内的真空气氛，一边将已成膜的基板35搬出到真空槽11的外侧，将其它未成膜的基板35搬入真空槽11内，重复上述成膜工序。
（洗涤工序）
将在层叠于基板35以外的部分的有机薄膜剥离之前、且供给孔25被有机薄膜堵塞之前、能够连续成膜的基板的张数，通过试验、模拟预先求出。
在预先求出的规定张数的基板35上形成有机薄膜后，进行第二例的有机薄膜形成装置10b的洗涤工序。
第二例的有机薄膜形成装置10b的洗涤工序与第一例的有机薄膜形成装置10a的洗涤工序相同，省略说明。
需要说明的是，第一例、第二例的有机薄膜形成装置10a、10b也可以具有将防着板41的表面、第一、第二供给孔25a、25b的表面或供给孔25的表面、和基板台31的表面中的应该配置基板35的规定地方的周围的部分进行加热的未图示的加热器。
将有机物气体供给到真空槽11内之前，若通过未图示的加热器，预先将防着板41的表面、第一、第二供给孔25a、25b的表面或供给孔25的表面、和基板台31的表面中的应该配置基板35的规定地方的周围的部分加热至比有机物气体的冷凝温度更高的温度，则可以使有机物气体的附着量本身减少，可以增加在进行洗涤工序前能够连续成膜的基板的张数。
在图1、2的图上，在真空槽11内仅配置了一组包含基板台31和供给孔25a、25b或25的成膜组，但本发明不限定于此，也可以配置两组以上。
第二例的有机薄膜形成装置10b具有两组以上的成膜组时，与在各个成膜组中设置各自不同的紫外线灯17的构成相比，以使一个紫外线灯17能够在与各基板台31的表面相对的位置上分别移动的方式来构成，是低成本的，从而优选。
第二例的有机薄膜形成装置10b具有两组以上的成膜组时，若在一个成膜组中、在一个基板35的表面上附着光反应性的有机物材料时，在其它成膜组中对其它的基板35的表面进行光照射，则可以提高有机薄膜的生产效率。
附图的说明
10a、10b……有机薄膜形成装置
11……真空槽
20a、20b、20……气体供给部
25a、25b、25……供给孔
31……基板台
35……基板
41……防着板
Claims (9)
1.有机薄膜形成装置，其具有：
内部被真空排气，形成真空气氛的真空槽、
配置于所述真空槽内的基板台、
容纳了有机物材料的收纳容器、
加热所述有机物材料而生成有机物气体的加热装置、
从在所述真空槽内露出的供给孔向形成真空气氛的所述真空槽内供给所述有机物气体的气体供给部、和
安装于所述真空槽的内壁面的防着板，
在配置于所述基板台的表面的基板上，由所述有机物气体形成有机薄膜，
其中，在所述防着板的露出的表面上形成含有氟树脂的非电解镍膜，
所述含有氟树脂的非电解镍膜相对于膜整体的体积，以20%～40%的体积比含有聚四氟乙烯。
2.根据权利要求1所述的有机薄膜形成装置，其中，将与所述防着板的所述表面相反的背面密合于所述真空槽的内壁面。
3.根据权利要求1所述的有机薄膜形成装置，其中，所述防着板的母材包含选自铁、不锈钢、铜合金和铝中的任意一种或两种以上的金属。
4.根据权利要求1所述的有机薄膜形成装置，其中，在所述供给孔的表面形成所述含有氟树脂的非电解镍膜。
5.根据权利要求1所述的有机薄膜形成装置，其中，在所述基板台的表面中、在所述基板的周围部分形成有所述含有氟树脂的非电解镍膜。
6.根据权利要求1所述的有机薄膜形成装置，其具有两个以上的所述气体供给部。
7.根据权利要求6所述的有机薄膜形成装置，其中，所述有机薄膜为聚脲的薄膜。
8.根据权利要求1～5中任一项所述的有机薄膜形成装置，其中，在与所述基板台的表面相对的位置，配置有发出紫外线的紫外线灯。
9.根据权利要求8所述的有机薄膜形成装置，其中，所述有机薄膜为紫外线固化型的丙烯酸树脂的薄膜。
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