WO2017094469A1 - 蒸気放出装置及び成膜装置 - Google Patents

蒸気放出装置及び成膜装置 Download PDF

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evaporator
monomer
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信博 林
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    • C23C16/52Controlling or regulating the coating process

Definitions

  • the present invention relates to a technique of a film forming apparatus for forming an organic compound film on a base film in a vacuum.
  • the organic compound monomer is evaporated and the vapor is sprayed on the base film to form an organic compound layer.
  • a layer is cured by applying heat or irradiating energy rays to form a polymer organic compound film.
  • the present invention has been made in view of the problems of the conventional technology, and the object of the present invention is to vaporize an organic compound monomer when forming an organic compound film on a base film in a vacuum.
  • An object of the present invention is to provide a technique capable of stabilizing the film formation rate by generating a certain amount.
  • the present invention which has been made to achieve the above object, is a vapor discharge device that discharges vapor of an organic compound monomer in a vacuum, and is communicated with a vaporization unit that vaporizes a liquid organic compound monomer, and the vaporization unit.
  • a vapor discharge part that discharges the vapor of the organic compound monomer vaporized in the vaporization part, and a hollow evaporator is provided in the vaporization part, and the evaporator atomizes the liquid organic compound monomer.
  • the mist-like organic compound monomer is heated and evaporated to derive the vapor of the organic compound monomer into the vaporization section.
  • the present invention is effective also when it has a heating means to heat each of the said vaporization part and the said vapor
  • the present invention is also effective in the case of having a monomer supply pipe for supplying a liquid organic compound monomer to the evaporator and a cooling means for cooling the monomer supply pipe.
  • a nozzle part for introducing the liquid organic compound monomer into the evaporator in the form of a mist is provided at the tip part of the monomer supply pipe, and the tip part of the nozzle part is provided in the evaporator. It is also effective when it is arranged and configured so as not to protrude inward of the evaporator with respect to the inner wall surface.
  • the present invention has a vacuum chamber and any one of the above-described vapor discharge devices provided in the vacuum chamber, and the vapor of the vapor discharge device is applied to the base film transported in the vacuum chamber. It is a film forming apparatus configured to spray vapor of an organic compound monomer from a discharge part. In this invention, it is effective also when the vaporization part of the said vapor
  • a hollow evaporator is provided in the vaporization section, the liquid organic compound monomer is introduced into the evaporator in the form of a mist, and the mist-like organic compound monomer is heated and evaporated. The vapor of the organic compound monomer is led out into the vaporization section and released from the vapor discharge section.
  • an evaporator that heats and evaporates the mist-like organic compound monomer, and a vaporization unit that guides the vapor of the organic compound monomer generated by the evaporator to the vapor discharge unit By using a separate structure, it becomes possible to have a structure in which the portion that evaporates the organic compound monomer and the portion that emits the vapor of the organic compound monomer do not communicate directly with each other. It is possible to prevent the organic compound monomer in the state from being directly introduced into the vapor discharge part and used for film formation. That is, the entrainment of the organic compound monomer can be suppressed by configuring the path between the part for evaporating the organic compound monomer and the part for releasing the vapor of the organic compound monomer to be long.
  • the amount of vapor of the organic compound monomer sent to the vapor discharge unit can be reduced by storing the vapor of the organic compound monomer in the space outside the evaporator, which is a space not related to evaporation once. It can be kept stable.
  • the vapor discharge device of the present invention it is possible to always generate a certain amount of vapor of the organic compound monomer and send it from the vaporization section to the vapor discharge section. As a result, a constant amount of vapor of the organic compound monomer can always be released, so that the film formation rate can be stabilized.
  • the present invention when it has heating means for heating each of the vaporization part and the vapor discharge part of the vapor discharge device, it is possible to reliably prevent the condensation of the vapor of the organic compound monomer in the vaporization part and the vapor discharge part. Therefore, the film formation rate can be further stabilized.
  • the polymerization reaction due to the heat of the organic compound monomer in the monomer supply pipe can be more reliably prevented. it can.
  • a nozzle portion for introducing a liquid organic compound into the evaporator in the form of a mist is provided at the tip portion of the monomer supply pipe, and the tip portion of the nozzle portion is against the inner wall surface of the evaporator. Therefore, the following effects can be obtained when the arrangement is made so as not to protrude inward of the evaporator.
  • the nozzle part is provided at the tip of the monomer supply pipe having a cooling means, and has a lower temperature than the inner wall surface of the evaporator. For this reason, when the nozzle portion protrudes inward of the evaporator from the inner wall surface of the evaporator, the vapor of the organic compound monomer heated and evaporated in the evaporator has a lower temperature than the inner wall surface of the evaporator. There is a possibility that the nozzle portion is exposed and the vapor of the organic compound monomer is condensed.
  • the tip portion of the nozzle portion is arranged and configured not to protrude inward of the evaporator, there is no possibility that the vapor of the organic compound monomer adheres to the nozzle portion and condenses, Furthermore, since the vapor of the organic compound monomer heated and evaporated in the evaporator contacts only the inner wall surface of the evaporator heated by, for example, a heater, the condensation on the inner wall surface of the evaporator is prevented and reliably performed. A certain amount of steam can be generated.
  • the organic compound monomer has a vacuum tank and any one of the above-described vapor discharge devices provided in the vacuum tank, and the organic film monomer from the vapor discharge unit of the vapor discharge device with respect to the substrate film conveyed in the vacuum tank
  • a film forming apparatus configured to spray the vapor
  • a film forming apparatus capable of constantly generating and releasing the vapor of the organic compound monomer at a constant rate to stabilize the film forming rate is provided. Can do.
  • the vaporization unit of the vapor discharge device when the vaporization unit of the vapor discharge device is provided outside the vacuum chamber, maintenance of the evaporator and the like in the vaporization unit can be easily performed, and the evaporator and vapor discharge in the vaporization unit can be performed. It is possible to secure a sufficient distance from the part to make the vapor concentration of the organic compound monomer uniform.
  • FIG. 1 is an overall configuration diagram of an embodiment of a film forming apparatus using a vapor discharge apparatus according to the present invention.
  • the internal block diagram of embodiment of the vapor discharge apparatus concerning this invention Sectional drawing which shows the principal part structure of the monomer introduction part of the evaporator of the vapor
  • FIG. 1 is an overall configuration diagram of an embodiment of a film forming apparatus using a vapor discharge apparatus according to the present invention
  • FIG. 2 is an internal configuration diagram of an embodiment of the vapor discharge apparatus according to the present invention.
  • a film forming apparatus 1 forms an organic compound film on a base film 10 in a vacuum chamber 2 connected to an evacuating apparatus 17, and a vapor release described later. It has the apparatus 20 (refer FIG. 2).
  • a cylindrical central roller 3 is provided for contacting and transporting the base film 10, and a steam described later is provided around the central roller 3.
  • the vapor discharge part 22 of the discharge device 20 and the energy beam injection device 9 are arranged so as to face the central roller 3, respectively.
  • an original roll 4 a of the base film 10 is arranged, and the direction of the base film 10 fed from the original roll 4 a is changed so as to be in close contact with the surface of the central roller 3.
  • a winding roller 4b provided in, for example, the upper portion of the vacuum chamber 2.
  • the vapor discharge device 20 includes a vaporization unit 21 that vaporizes a liquid organic compound monomer such as an acrylic resin, and a vapor of the organic compound monomer vaporized in the vaporization unit 21. And a vapor discharge part 22 for discharging the gas.
  • a vaporization unit 21 that vaporizes a liquid organic compound monomer such as an acrylic resin, and a vapor of the organic compound monomer vaporized in the vaporization unit 21.
  • a vapor discharge part 22 for discharging the gas.
  • the vaporization unit 21 of the vapor discharge device 20 is formed in a cylindrical shape, for example, and is connected to the vaporization unit 21 in a state where, for example, a vapor discharge unit 22 formed in a cylindrical shape having a smaller diameter than the vaporization unit 21 is concentrically connected. ing.
  • release part 22 is not restricted concentric, but is suitably adjusted with the positional relationship of the vapor
  • the vaporization section 21 is disposed outside the vacuum chamber 2 and the vapor discharge section 22 is disposed inside the vacuum chamber 2 (see FIG. 2).
  • the vaporization unit 21 has a hollow main body 21a made of a metal material such as stainless steel, for example. Further, an openable / closable door 21b for maintenance is provided at an end of the vaporization unit 21 opposite to the vacuum chamber 2. Is provided.
  • Heating means 23 are provided on the surfaces of the main body 21a and the door 21b of the vaporizing unit 21, respectively, so that the surface of the vaporizing unit 21 is entirely covered.
  • the heating means 23 is, for example, in a jacket shape, and can be suitably used that is configured such that the heat medium circulates therein.
  • the heating means 23 has a function of heating the vaporizing unit 21 to a temperature higher than the temperature at which the vapor of the organic compound monomer is condensed, and the organic compound monomer led into the vaporizing unit 21 from the evaporator 40 as will be described later. This serves to prevent the steam from condensing on the inner wall surface of the vaporizing section 21. Note that the temperature at which the vaporizing section 21 is heated by the heating means 23 is selected according to the material of the organic compound monomer used to form the organic compound film.
  • a monomer supply source 30 is provided outside the vaporization unit 21, and a liquid organic compound monomer is supplied from the monomer supply source 30 through the pump 31 and the monomer supply pipe 32 to the inside of the vaporization unit 21 described below.
  • the evaporator 40 is configured to supply a predetermined amount.
  • the evaporator 40 is made of a metal material having a high thermal conductivity such as copper, and is formed in a hollow, for example, cylindrical shape having a size smaller than that of the vaporizing portion 21, and is a door of the vaporizing portion 21. It arrange
  • an upper portion of the evaporator 40 is provided with a monomer introduction portion 41 to be described later for introducing a liquid organic compound monomer into the evaporator 40 in the form of a mist, and the monomer introduction portion 41 is the above-described monomer introduction portion 41. Connected to the monomer supply pipe 32.
  • the monomer supply pipe 32 is provided with a cooling means 33 on the surface thereof.
  • the cooling means 33 is, for example, in a jacket shape, and can be suitably used that is configured such that a cooling medium circulates therein.
  • This cooling means 33 is for reliably preventing the polymerization reaction due to the heat of the organic compound monomer in the monomer supply pipe 32, and has a function of cooling the organic compound monomer to a room temperature of about 25 ° C., for example.
  • an evaporator heater 42 for heating the evaporator 40 and evaporating the atomized organic compound monomer 34 introduced into the evaporator 40 is provided on the outer surface of the evaporator 40.
  • the heater 42 for an evaporator can be, for example, a resistance heating type, and is provided on the entire outer surface of the evaporator 40.
  • the evaporator heater 42 has a function of heating the evaporator 40 to a temperature equal to or higher than the temperature at which the organic compound monomer evaporates efficiently, and heats and evaporates the atomized organic compound monomer 34 on the inner wall surface of the evaporator 40. It plays a role of preventing the vapor of the generated organic compound monomer from condensing on the inner wall surface of the evaporator 40.
  • the temperature at which the evaporator 40 is heated by the evaporator heater 42 is selected according to the material of the organic compound monomer used to form the organic compound film.
  • an upper portion of the evaporator 40 is provided with a lead-out port 43 for leading the vapor of the organic compound monomer heated and evaporated in the evaporator 40 into the vaporization unit 21.
  • FIG. 3 is a cross-sectional view showing the main configuration of the monomer introduction part of the evaporator of the vapor discharge apparatus according to the present embodiment.
  • the monomer introduction port 44 for introducing the organic compound monomer into the evaporator 40 passes through the upper wall part of the evaporator 40. Is provided.
  • a nozzle portion 35 provided at the tip of the monomer supply pipe 32 is disposed at a position inside the monomer introduction port 44.
  • This nozzle portion 35 is made of, for example, a material such as a ceramic that is less thermally deformed or worn, and is arranged so that the tip portion thereof does not protrude inward of the evaporator 40 with respect to the inner wall surface 40a of the evaporator 40. It is configured.
  • the nozzle portion 35 of the present embodiment is provided at the tip of the monomer supply pipe 32 provided with the cooling means 33, and has a lower temperature than the inner wall surface 40 a of the evaporator 40. For this reason, when the nozzle portion 35 is protruded inward of the evaporator 40 from the inner wall surface 40a of the evaporator 40, the evaporator 40 is converted into vapor of the organic compound monomer heated and evaporated in the evaporator 40. There is a risk that the nozzle portion 35 having a temperature lower than that of the inner wall surface 40a is exposed and the vapor of the organic compound monomer is condensed.
  • the nozzle part 35 of the present embodiment is arranged and configured so that the tip part does not protrude inward of the evaporator 40, so that the vapor of the organic compound monomer adheres to the nozzle part 35.
  • the vapor of the organic compound monomer heated and evaporated in the evaporator 40 is in contact with only the inner wall surface 40a of the evaporator 40 heated by the evaporator heater 42. It is possible to prevent condensation on the inner wall surface 40a of 40 and to generate a certain amount of steam with certainty.
  • the mist-like organic compound monomer 34 sprayed from the nozzle part 35 introduce
  • the liquid organic compound monomer is used as the nozzle portion 35. It is preferable to use the one that is configured such that the distance between the droplets is increased by spraying the droplets radially, that is, the density of the droplets becomes smaller.
  • the spray port of the nozzle portion 35 is formed in a mortar shape so that the opening widens.
  • the spray port of the nozzle portion 35 is formed in a mortar shape so that the opening widens.
  • an evaporator 40 that heats and evaporates the atomized organic compound monomer 34, and vapor of the organic compound monomer generated by the evaporator 40 is vaporized.
  • the vaporization part 21 led to the discharge part 22 have a separate structure, it is possible to make the structure in which the part for evaporating the organic compound monomer and the part for releasing the vapor of the organic compound monomer do not directly communicate with each other. It is possible to prevent the organic compound monomer in a state where a mixture of liquid droplets and vapor is mixed and directly introduced into the vapor discharge portion 22 and used for film formation. That is, the entrainment of the organic compound monomer can be suppressed by configuring the path between the part for evaporating the organic compound monomer and the part for releasing the vapor of the organic compound monomer to be long.
  • the vapor of the organic compound monomer is stored in the space inside the vaporizing unit 21 and outside the evaporator 40, which is a space that is not related to evaporation, and then the vapor of the organic compound monomer that is sent to the vapor discharge unit 22.
  • the amount of can be kept stable.
  • the vapor discharge device 20 of the present embodiment it is possible to always generate a certain amount of organic compound monomer vapor and send it from the vaporization section 21 to the vapor discharge section 22. As a result, a constant amount of vapor of the organic compound monomer can always be released, so that the film formation rate can be stabilized.
  • FIG. 4A is a front view showing a vapor discharge portion of the vapor discharge device of the present embodiment
  • FIG. 4B is a side view showing the vapor discharge portion of the vapor discharge device.
  • the vapor discharge portion 22 formed in a cylindrical shape discharges the organic compound monomer sent from the vaporization portion 21, and as shown in FIGS. 4 (a) and 4 (b), in the longitudinal direction of the cylinder.
  • the discharge portion 24 is formed in a straight line along the discharge portion 24, and the discharge portion 24 is provided with a straight slit-shaped vapor discharge port 25.
  • the vapor discharge portion 22 is arranged so that the central axis thereof is parallel to the rotation axis of the central roller 3, and the base film on the central roller 3 has the vapor discharge port 25 parallel to these axial lines. 10 is disposed in close proximity to and opposite to 10.
  • the vapor discharge port 25 of the vapor discharge portion 22 is formed to be slightly narrower than the width of the central roller 3 (base film 10), and is linear with respect to the surface of the base film 10 in the width direction.
  • the steam 36 is blown.
  • a steam discharge section heater 26 (heating means) is provided.
  • a resistance heating type heater can be used as the vapor discharge portion heater 26, and is provided on the entire outer surface of the vapor discharge portion 22.
  • the heater 26 for the vapor discharge part has a function of heating the vapor release part 22 to a temperature higher than the temperature at which the vapor of the organic compound monomer is condensed.
  • the temperature at which the vapor discharge part 22 is heated by the vapor discharge part heater 26 is selected according to the material of the organic compound monomer used to form the organic compound film.
  • a heat insulating portion 2 a for blocking heat from the heating means 23 and the vapor discharge portion heater 26 provided in the vapor discharge device 20 is provided on the wall portion of the vacuum tank 2 connected to the vapor discharge portion 22. It has been.
  • the vacuum exhaust device 17 when a polymer organic compound film is formed on the base film 10 in the vacuum chamber 2, the vacuum exhaust device 17 is operated to adjust the pressure in the vacuum chamber 2. Evacuate to a predetermined value.
  • the heating unit 23 is operated to heat the vaporization unit 21 to a temperature higher than the temperature at which the vapor of the organic compound monomer is condensed, and the vapor discharge unit heater 26 is operated to operate the vapor discharge unit. 22 is heated to a temperature higher than the temperature at which the vapor of the organic compound monomer condenses.
  • the evaporator heater 42 is operated to heat the evaporator 40 to a temperature equal to or higher than the temperature at which the vapor of the organic compound monomer is efficiently evaporated.
  • the cooling means 33 is operated to cool the monomer supply pipe 32 to a room temperature of about 25 ° C., for example. In this state, a predetermined amount of liquid organic compound monomer is supplied from the monomer supply source 30 through the monomer supply pipe 32 to the monomer introduction part 41 of the evaporator 40 in the vaporization part 21.
  • the mist-like organic compound monomer 34 is introduced into the evaporator 40 from the nozzle portion 35 of the monomer introduction portion 41, thereby contacting and heating the inner wall of the evaporator 40. Evaporate.
  • the vapor of the organic compound monomer generated in the evaporator 40 is discharged into the vaporization unit 21 through the outlet 43 and is filled in the vaporization unit 21, and further sent to the vapor discharge unit 22 to be sent to the vapor discharge unit 22.
  • the energy ray 91 is injected from the energy ray injection device 9 shown in FIG. It forms (refer FIG. 5 (a) (b)). Then, the base film 10 is wound up by the winding roller 4b shown in FIG.
  • the hollow evaporator 40 is provided in the vaporization section 21 of the vapor release apparatus 20 so that the liquid organic compound is atomized.
  • the vaporized organic compound monomer 34 is heated and evaporated to lead out the vapor of the organic compound monomer into the vaporization section 21 and be discharged from the vapor discharge section 22. Since a constant amount of vapor of the organic compound monomer can always be generated and released, the film formation rate can be stabilized.
  • the cooling means 33 for cooling the monomer supply pipe 32 for supplying the liquid organic compound monomer to the evaporator 40 since there is a cooling means 33 for cooling the monomer supply pipe 32 for supplying the liquid organic compound monomer to the evaporator 40, the polymerization reaction due to the heat of the organic compound monomer in the monomer supply pipe 32 is provided. Can be reliably prevented.
  • a nozzle part 35 for introducing a liquid organic compound into the evaporator 40 in the form of a mist is provided at the tip part of the monomer supply pipe 32, and the tip part of the nozzle part 35
  • it is arranged and configured not to protrude inward of the evaporator 40 with respect to the inner wall surface 40a of the evaporator 40, there is no possibility that the vapor of the organic compound monomer adheres to the nozzle portion 35 and condenses.
  • the vapor of the organic compound monomer heated and evaporated in the evaporator 40 comes into contact only with the inner wall surface 40a of the evaporator 40 heated by the evaporator heater 42, so that the inner wall surface 40a of the evaporator 40 is contacted. It is possible to prevent the condensation in the water and to reliably generate a certain amount of steam.
  • the vaporization unit 21 of the vapor release device 20 is provided outside the vacuum chamber 2, maintenance of the evaporator 40 and the like in the vaporization unit 21 is easy. In addition, it is possible to ensure a sufficient distance between the evaporator 40 in the vaporization section 21 and the vapor discharge section 22 to make the vapor concentration of the organic compound monomer uniform.
  • the present invention is not limited to the above-described embodiment, and various changes can be made.
  • the shapes of the vaporization unit, the vapor discharge unit, the evaporator, and the nozzle unit of the vapor discharge device are not limited to those in the above embodiment, and various shapes can be used.
  • the kind of organic compound used as the raw material of the film in the present invention is not particularly limited, and can be applied to various organic compounds.
  • the type and thickness of the base film are not particularly limited and can be applied to various films.
  • this invention can perform film-forming not only on a base film but on various film-forming objects. However, it is most effective when applied to a film-like film formation target.

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Abstract

本発明は、真空中で基材フィルム上に有機化合物膜を形成する際に有機化合物モノマーの蒸気を一定の割合で発生させて成膜レートを安定させることができる技術を提供することを目的とする。本発明は、真空中で有機化合物モノマーの蒸気を放出する蒸気放出装置であって、液体状の有機化合物モノマーを気化する気化部21と、気化部21に連通され、気化部21において気化された有機化合物モノマーの蒸気を放出する蒸気放出部22とを有する。気化部21内には、中空の蒸発器40が設けられている。この蒸発器40は、液体状の有機化合物モノマーを霧状にして導入し、霧状の有機化合物モノマー34を加熱し蒸発させて有機化合物モノマーの蒸気を気化部21内に導出するように構成されている。

Description

蒸気放出装置及び成膜装置
 本発明は、真空中で基材フィルム上に有機化合物膜を形成するための成膜装置の技術に関する。
 近年、電子部品等を基材フィルム上に効率良く形成したいという要望があり、このため、真空中で長尺の基材フィルムを搬送して基材フィルム上に高分子有機化合物からなる膜を形成する技術が提案されている。
 従来、真空中で基材フィルム上に高分子有機化合物膜を形成する場合には、例えば有機化合物モノマーを蒸発させ、その蒸気を基材フィルム上に吹き付けて有機化合物層を形成し、この有機化合物層に対して熱を加えたり、エネルギー線を照射することによって硬化させ、高分子有機化合物膜を形成することが行われている。
 しかし、真空中でこのような方法によって基材フィルム上に高分子有機化合物膜を形成する場合には種々の課題がある。
 すなわち、真空中で基材フィルム上に有機化合物のモノマーの膜を均一な膜厚で形成することは困難で、特に有機化合物モノマーの蒸気を一定の割合で発生させて成膜レートを安定させることは非常に困難である。
特開2004-169144号公報
 本発明は、このような従来の技術の課題を考慮してなされたもので、その目的とするところは、真空中で基材フィルム上に有機化合物膜を形成する際に有機化合物モノマーの蒸気を一定量で発生させて成膜レートを安定させることができる技術を提供することにある。
 上記目的を達成するためになされた本発明は、真空中で有機化合物モノマーの蒸気を放出する蒸気放出装置であって、液体状の有機化合物モノマーを気化する気化部と、前記気化部に連通され、前記気化部において気化された有機化合物モノマーの蒸気を放出する蒸気放出部とを有し、前記気化部内に中空の蒸発器が設けられ、当該蒸発器は、前記液体状の有機化合物モノマーを霧状にして導入し、当該霧状の有機化合物モノマーを加熱し蒸発させて当該有機化合物モノマーの蒸気を前記気化部内に導出するように構成されているものである。
 本発明では、前記気化部及び前記蒸気放出部をそれぞれ全体的に加熱する加熱手段を有する場合にも効果的である。
 本発明では、前記蒸発器に液体状の有機化合物モノマーを供給するモノマー供給管と、当該モノマー供給管を冷却する冷却手段を有する場合にも効果的である。
 本発明では、前記液体状の有機化合物モノマーを霧状にして前記蒸発器内に導入するためのノズル部が前記モノマー供給管の先端部に設けられ、当該ノズル部の先端部が、前記蒸発器の内壁面に対して当該蒸発器の内方に突出しないように配置構成されている場合にも効果的である。
 一方、本発明は、真空槽と、前記真空槽内に設けられた上記いずれかの蒸気放出装置とを有し、前記真空槽内において搬送される基材フィルムに対して前記蒸気放出装置の蒸気放出部から有機化合物モノマーの蒸気を吹き付けるように構成されている成膜装置である。
 本発明では、前記蒸気放出装置の気化部が、前記真空槽の外側に設けられている場合にも効果的である。
 本発明の蒸気放出装置においては、気化部内に中空の蒸発器を設け、液体状の有機化合物モノマーを霧状にして蒸発器内に導入し、この霧状の有機化合物モノマーを加熱し蒸発させて有機化合物モノマーの蒸気を気化部内に導出して蒸気放出部から放出するようにしている。
 このような構成を有する本発明の蒸気放出装置においては、霧状の有機化合物モノマーを加熱し蒸発させる蒸発器と、この蒸発器により生成された有機化合物モノマーの蒸気を蒸気放出部に導く気化部を別構造とすることにより、有機化合物モノマーを蒸発させる部分と有機化合物モノマーの蒸気を放出する部分が直接連通しない構成とすることが可能になり、その結果、微小な液滴と蒸気が混在した状態の有機化合物モノマーが直接蒸気放出部に導入されて成膜に使用されることを防止できる。すなわち、有機化合物モノマーを蒸発させる部分と有機化合物モノマーの蒸気を放出する部分との間の経路が長くなるように構成することにより、有機化合物モノマーの飛沫同伴を抑えることができる。
 また、有機化合物モノマーの蒸気を、一旦蒸発に関係ない空間である、気化部の内部であって蒸発器の外側の空間に溜め込むことにより、蒸気放出部に送られる有機化合物モノマーの蒸気の量を安定に保つことができる。
 以上より、本発明の蒸気放出装置によれば、常に一定量の有機化合物モノマーの蒸気を発生させて気化部から蒸気放出部に送り込むことが可能になる。その結果、常に一定量の有機化合物モノマーの蒸気を放出することができるので、成膜レートを安定させることができる。
 本発明において、蒸気放出装置の気化部及び蒸気放出部をそれぞれ全体的に加熱する加熱手段を有する場合には、気化部及び蒸気放出部内において有機化合物モノマーの蒸気の凝縮を確実に防止することができるので、成膜レートをより安定させることができる。
 本発明において、蒸発器に液体状の有機化合物モノマーを供給するモノマー供給管を冷却する冷却手段を有する場合には、モノマー供給管内における有機化合物モノマーの熱による重合反応をより確実に防止することができる。
 本発明において、液体状の有機化合物を霧状にして蒸発器内に導入するためのノズル部がモノマー供給管の先端部に設けられ、当該ノズル部の先端部が、蒸発器の内壁面に対して当該蒸発器の内方側に突出しないように配置構成されている場合には、以下のような効果がある。
 すなわち、当該ノズル部は、冷却手段を有するモノマー供給管の先端部に設けられており、蒸発器の内壁面に比べて低温となっている。このため、ノズル部が蒸発器の内壁面よりも蒸発器の内方側に突出した状態になると、蒸発器内において加熱され蒸発された有機化合物モノマーの蒸気に、蒸発器の内壁面より低温のノズル部が曝され、有機化合物モノマーの蒸気が凝縮するおそれがある。
 これに対し、本発明では、ノズル部の先端部が蒸発器の内方側に突出しないように配置構成されているため、ノズル部に有機化合物モノマーの蒸気が付着して凝縮するおそれはなく、さらに、蒸発器内において加熱され蒸発された有機化合物モノマーの蒸気は、例えばヒーターによって加熱された蒸発器の内壁面のみに接することとなるため、蒸発器の内壁面における凝縮を防止して確実に一定量の蒸気を発生させることが可能になる。
 一方、真空槽と、この真空槽内に設けられた上記いずれかの蒸気放出装置とを有し、真空槽内において搬送される基材フィルムに対して蒸気放出装置の蒸気放出部から有機化合物モノマーの蒸気を吹き付けるように構成されている成膜装置によれば、常に一定の割合で有機化合物モノマーの蒸気を発生させて放出して成膜レートを安定させることができる成膜装置を提供することができる。
 本発明において、蒸気放出装置の気化部が、真空槽の外側に設けられている場合には、気化部内の蒸発器等のメンテナンスを容易に行うことができるとともに、気化部内の蒸発器と蒸気放出部との間の距離を十分に確保して有機化合物モノマーの蒸気の濃度の均一化を図ることができる。
本発明に係る蒸気放出装置を用いた成膜装置の実施の形態の全体構成図 本発明に係る蒸気放出装置の実施の形態の内部構成図 本実施の形態における蒸気放出装置の蒸発器のモノマー導入部の要部構成を示す断面図 (a):同蒸気放出装置の蒸気放出部を示す正面図(b):同蒸気放出装置の蒸気放出部を示す側面図 (a)(b):基材フィルム上に有機化合物層を形成する工程を模式的に示す説明図
 以下、本発明の好ましい実施の形態を図面を参照して詳細に説明する。
 図1は、本発明に係る蒸気放出装置を用いた成膜装置の実施の形態の全体構成図、図2は、本発明に係る蒸気放出装置の実施の形態の内部構成図である。
 図1に示すように、本実施の形態の成膜装置1は、真空排気装置17に接続された真空槽2内において基材フィルム10上に有機化合物膜を形成するもので、後述する蒸気放出装置20(図2参照)を有している。
 ここで、真空槽2の内部の中央部分近傍には、基材フィルム10と接触してこれを搬送するための円柱形状の中央ローラ3が設けられ、この中央ローラ3の周囲に、後述する蒸気放出装置20の蒸気放出部22と、エネルギー線射出装置9とが、それぞれ中央ローラ3に対向するように配置されている。
 真空槽2内の例えば上部には、基材フィルム10の原反ロール4aが配置され、この原反ロール4aから繰り出された基材フィルム10が、中央ローラ3の表面に密着するように方向転換して引き回されて、真空槽2内の例えば上部に設けられた巻取ローラ4bによって巻き取られるように構成されている。
 図2に示すように、本実施の形態の蒸気放出装置20は、例えばアクリル樹脂等の液体状の有機化合物モノマーを気化する気化部21と、この気化部21において気化された有機化合物モノマーの蒸気を放出する蒸気放出部22とを有している。
 蒸気放出装置20の気化部21は例えば円筒形状に形成され、この気化部21には、例えば気化部21より小径の円筒形状に形成された蒸気放出部22が同心状に連通した状態で接続されている。なお、気化部21と蒸気放出部22の接続は、同心状には限られず、中央ローラ3上の基材フィルム10に対する蒸気放出部22の位置関係によって適宜調整されるものである。
 本実施の形態の蒸気放出装置20は、気化部21が真空槽2の外部に配置されるとともに、蒸気放出部22が真空槽2の内部に配置されている(図2参照)。
 気化部21は、例えばステンレス等の金属材料からなる中空の本体部21aを有し、さらに、気化部21の真空槽2に対して反対側の端部に、メンテナンス用の開閉自在の扉部21bを設けて構成されている。
 気化部21の本体部21a及び扉部21bの表面には、加熱手段23がそれぞれ設けられ、これにより気化部21の表面が全面的に覆われている。
 加熱手段23は、例えばジャケット状のもので、その内部に熱媒体が循環するように構成されたものを好適に用いることができる。
 この加熱手段23は、気化部21を有機化合物モノマーの蒸気が凝縮する温度より高い温度に加熱する機能を有し、後述するように、蒸発器40から気化部21内に導出された有機化合物モノマーの蒸気が気化部21の内壁面において凝縮することを防止する役割を果たすものである。
 なお、加熱手段23により気化部21を加熱する温度としては、有機化合物膜を形成するために使用する有機化合物モノマーの材質によって選択するものとする。
 一方、気化部21の外部には、モノマー供給源30が設けられ、このモノマー供給源30から液体状の有機化合物モノマーを、ポンプ31及びモノマー供給管32を介して以下に説明する気化部21内の蒸発器40に所定量供給するように構成されている。
 本実施の形態の蒸発器40は、例えば銅などの熱伝導率の大きい金属材料からなるもので、気化部21の大きさより小さな大きさの中空の例えば円筒形状に形成され、気化部21の扉部21bの近傍に配置されている。そして、これにより気化部21の内部の蒸気放出部22側に、有機化合物モノマーの蒸気を一旦溜め込む空間が形成されている。
 蒸発器40の例えば上部には、液体状の有機化合物モノマーを霧(ミスト)状にして蒸発器40内に導入するための後述するモノマー導入部41が設けられ、このモノマー導入部41は、上述したモノマー供給管32に接続されている。
 ここで、モノマー供給管32は、その表面に冷却手段33が設けられている。
 冷却手段33は、例えばジャケット状のもので、その内部に冷却媒体が循環するように構成されたものを好適に用いることができる。
 この冷却手段33は、モノマー供給管32内における有機化合物モノマーの熱による重合反応を確実に防止するためのもので、有機化合物モノマーを例えば25℃程度の常温に冷却する機能を有している。
 一方、蒸発器40の外表面には、蒸発器40を加熱して蒸発器40内に導入された霧状の有機化合物モノマー34を蒸発させるための蒸発器用ヒーター42が設けられている。
 ここで、蒸発器用ヒーター42は、例えば抵抗加熱型のものを用いることができ、蒸発器40の外表面に全面的に設けられている。
 この蒸発器用ヒーター42は、蒸発器40を有機化合物モノマーが効率良く蒸発する温度以上に加熱する機能を有し、蒸発器40の内壁面において霧状の有機化合物モノマー34を加熱して蒸発させるとともに、発生した有機化合物モノマーの蒸気が蒸発器40の内壁面において凝縮することを防止する役割を果たすものである。
 なお、蒸発器用ヒーター42により蒸発器40を加熱する温度としては、有機化合物膜を形成するために使用する有機化合物モノマーの材質によって選択するものとする。
 また、蒸発器40の例えば上部には、蒸発器40内において加熱され蒸発された有機化合物モノマーの蒸気を気化部21内に導出するための導出口43が設けられている。
 図3は、本実施の形態における蒸気放出装置の蒸発器のモノマー導入部の要部構成を示す断面図である。
 図3に示すように、本実施の形態のモノマー導入部41においては、蒸発器40内に有機化合物モノマーを導入するためのモノマー導入口44が蒸発器40の上部の壁部を貫通するように設けられている。
 そして、このモノマー導入口44の内側の位置に、上述したモノマー供給管32の先端部に設けられたノズル部35が配置されている。
 このノズル部35は、例えば熱変形や摩耗の小さいセラミックス等の材料からなるもので、その先端部が、蒸発器40の内壁面40aに対して蒸発器40の内方側に突出しないように配置構成されている。
 これは、以下のような理由によるものである。
 すなわち、本実施の形態のノズル部35は、冷却手段33が設けられたモノマー供給管32の先端部に設けられており、蒸発器40の内壁面40aに比べて低温となっている。このため、ノズル部35が蒸発器40の内壁面40aよりも蒸発器40の内方側に突出した状態になると、蒸発器40内において加熱され蒸発された有機化合物モノマーの蒸気に、蒸発器40の内壁面40aより低温のノズル部35が曝され、有機化合物モノマーの蒸気が凝縮するおそれがある。
 これに対し、本実施の形態のノズル部35は、その先端部が蒸発器40の内方側に突出しないように配置構成されているため、ノズル部35に有機化合物モノマーの蒸気が付着して凝縮するおそれはなく、さらに、蒸発器40内において加熱され蒸発された有機化合物モノマーの蒸気は、蒸発器用ヒーター42で加熱された蒸発器40の内壁面40aのみに接することとなるため、蒸発器40の内壁面40aにおける凝縮を防止して確実に一定量の蒸気を発生させることが可能になる。
 そして、このような構成を有するノズル部35を用いた場合には、図3に示すように、ノズル部35から噴霧される霧状の有機化合物モノマー34が蒸発器40の内壁面側のモノマー導入口44の縁部40bに接触付着しないようにノズル部35を配置することが好ましい。
 本発明の場合、特に限定されることはないが、有機化合物モノマーを蒸発器40内に導入する際の重合反応をより確実に防止する観点からは、ノズル部35として、液体状の有機化合物モノマーを放射状に噴霧して液滴間の距離を大きく、すなわち、液滴の密度がより小さくなるように構成されたものを用いることが好ましい。
 具体的には、ノズル部35の噴霧口がすり鉢状に、開口が広がるように形成されていることが好ましい。このような構成であれば、液体状の有機化合物モノマーを放射状に効率良く、蒸発器40の内壁面40aの全面に向かって噴霧することが可能となり、例えば、ノズル部35から噴霧された霧状の有機化合物モノマー34が、蒸発器40の内壁面40aの一部のみに噴霧された場合に発生する局所的な低温領域に起因する、当該低温領域における有機化合物モノマーの凝縮を防止することができる。
 このような構成を有する本実施の形態の蒸気放出装置20においては、霧状の有機化合物モノマー34を加熱し蒸発させる蒸発器40と、この蒸発器40により生成された有機化合物モノマーの蒸気を蒸気放出部22に導く気化部21を別構造とすることにより、有機化合物モノマーを蒸発させる部分と有機化合物モノマーの蒸気を放出する部分が直接連通しない構成とすることが可能になり、その結果、微小な液滴と蒸気が混在した状態の有機化合物モノマーが直接蒸気放出部22に導入されて成膜に使用されることを防止できる。すなわち、有機化合物モノマーを蒸発させる部分と有機化合物モノマーの蒸気を放出する部分との間の経路が長くなるように構成することにより、有機化合物モノマーの飛沫同伴を抑えることができる。
 また、有機化合物モノマーの蒸気を、一旦蒸発に関係ない空間である、気化部21の内部であって蒸発器40の外側の空間に溜め込むことにより、蒸気放出部22に送られる有機化合物モノマーの蒸気の量を安定に保つことができる。
 以上より、本実施の形態の蒸気放出装置20によれば、常に一定量の有機化合物モノマーの蒸気を発生させて気化部21から蒸気放出部22に送り込むことが可能になる。その結果、常に一定量の有機化合物モノマーの蒸気を放出することができるので、成膜レートを安定させることができる。
 図4(a)は、本実施の形態の蒸気放出装置の蒸気放出部を示す正面図、図4(b)は、蒸気放出装置の蒸気放出部を示す側面図である。
 上述したように円筒形状に形成された蒸気放出部22は、気化部21から送られた有機化合物モノマーを放出するもので、図4(a)(b)に示すように、円筒の長手方向に沿って直線状に形成された放出部24を有し、この放出部24に直線スリット状の蒸気放出口25が設けられている。
 ここで、蒸気放出部22は、その中心軸線が中央ローラ3の回転軸線と平行になるように配置されるとともに、蒸気放出口25が、これら軸線と平行に、中央ローラ3上の基材フィルム10に対し近接して対向配置されている。
 また、蒸気放出部22の蒸気放出口25は、中央ローラ3(基材フィルム10)の幅より若干幅狭に形成され、基材フィルム10の表面に対して幅方向に直線的に有機化合物モノマーの蒸気36を吹き付けるように構成されている。
 一方、図2に示すように、蒸気放出部22の外表面には、蒸気放出部22内に導入された有機化合物モノマーの蒸気が蒸気放出部22の内壁面において凝縮することを防止するための蒸気放出部用ヒーター26(加熱手段)が設けられている。
 この蒸気放出部用ヒーター26は、例えば抵抗加熱型のものを用いることができ、蒸気放出部22の外面に全面的に設けられている。
 また、この蒸気放出部用ヒーター26は、蒸気放出部22を有機化合物モノマーの蒸気が凝縮する温度より高い温度に加熱する機能を有している。
 ここで、蒸気放出部用ヒーター26により蒸気放出部22を加熱する温度は、有機化合物膜を形成するために使用する有機化合物モノマーの材質によって選択するものである。
 なお、真空槽2の蒸気放出部22との接続部分の壁部には、蒸気放出装置20に設けた上記加熱手段23及び蒸気放出部用ヒーター26からの熱を遮るための断熱部2aが設けられている。
 このような構成を有する本実施の形態において、真空槽2内において基材フィルム10上に高分子有機化合物膜を形成する場合には、真空排気装置17を動作させて真空槽2内の圧力を所定の値になるように真空排気する。
 一方、蒸気放出装置20においては、加熱手段23を動作させて気化部21を有機化合物モノマーの蒸気が凝縮する温度より高い温度に加熱するとともに、蒸気放出部用ヒーター26を動作させて蒸気放出部22を有機化合物モノマーの蒸気が凝縮する温度より高い温度に加熱する。
 また、蒸発器用ヒーター42を動作させて蒸発器40を有機化合物モノマーの蒸気が効率良く蒸発する温度以上の温度に加熱する。
 さらに、冷却手段33を動作させてモノマー供給管32を例えば25℃程度の常温に冷却する。
 この状態で、モノマー供給源30からモノマー供給管32を介して所定量の液体状の有機化合物モノマーを気化部21内の蒸発器40のモノマー導入部41に供給する。
 これにより、図2及び図3に示すように、モノマー導入部41のノズル部35から霧状の有機化合物モノマー34が蒸発器40内に導入され、これにより蒸発器40の内壁に接触して加熱されて蒸発する。
 蒸発器40内において発生した有機化合物モノマーの蒸気は、導出口43を介して気化部21内に放出されて気化部21内において充満し、さらに、蒸気放出部22に送られて蒸気放出部22の蒸気放出口25から噴出される。
 これにより、図4(b)及び図5(a)に示すように、有機化合物モノマーの蒸気36が、中央ローラ3に接触して搬送される基材フィルム10に対して吹き付けられて基材フィルム10上に有機化合物モノマー層37が形成される。
 さらに、基材フィルム10を搬送しつつ、図1に示すエネルギー線射出装置9からエネルギー線91を射出して基材フィルム10上の有機化合物モノマー層37を硬化させ、高分子有機化合物層38を形成する(図5(a)(b)参照)。
 その後、図1に示す巻取ローラ4bによって基材フィルム10を巻き取る。
 以上述べたように本実施の形態の蒸気放出装置20を有する成膜装置1においては、蒸気放出装置20の気化部21内に中空の蒸発器40を設け、液体状の有機化合物を霧状にして蒸発器40内に導入し、この霧状の有機化合物モノマー34を加熱し蒸発させて有機化合物モノマーの蒸気を気化部21内に導出して蒸気放出部22から放出するようにしたことから、常に一定量の有機化合物モノマーの蒸気を発生させて放出することができるので、成膜レートを安定させることができる。
 また、本実施の形態では、蒸気放出装置20の気化部21及び蒸気放出部22をそれぞれ全体的に加熱する加熱手段23及び蒸気放出部用ヒーター26を有することから、気化部21及び蒸気放出部22内において有機化合物モノマーの蒸気の凝縮を確実に防止することができ、これにより成膜レートを安定させることができる。
 さらに、本実施の形態では、蒸発器40に液体状の有機化合物モノマーを供給するモノマー供給管32を冷却する冷却手段33を有することから、モノマー供給管32内における有機化合物モノマーの熱による重合反応を確実に防止することができる。
 さらにまた、本実施の形態では、液体状の有機化合物を霧状にして蒸発器40内に導入するためのノズル部35がモノマー供給管32の先端部に設けられ、このノズル部35の先端部が、蒸発器40の内壁面40aに対して蒸発器40の内方側に突出しないように配置構成されていることから、ノズル部35に有機化合物モノマーの蒸気が付着して凝縮するおそれはなく、さらに、蒸発器40内において加熱され蒸発された有機化合物モノマーの蒸気は、蒸発器用ヒーター42で加熱された蒸発器40の内壁面40aのみに接することとなるため、蒸発器40の内壁面40aにおける凝縮を防止して確実に一定量の蒸気を発生させることができる。
 一方、本実施の形態の成膜装置1においては、蒸気放出装置20の気化部21が、真空槽2の外側に設けられていることから、気化部21内の蒸発器40等のメンテナンスを容易に行うことができるとともに、気化部21内の蒸発器40と蒸気放出部22との間の距離を十分に確保して有機化合物モノマーの蒸気の濃度の均一化を図ることができる。
 なお、本発明は上述した実施の形態に限られず、種々の変更を行うことができる。
 例えば蒸気放出装置の気化部、蒸気放出部、蒸発器並びにノズル部の形状については、上記実施の形態のものには限られず、種々の形状のものを用いることができる。
 また、本発明において膜の原料となる有機化合物の種類は、特に限定されることはなく、種々の有機化合物に適用することができる。
 さらに、基材フィルムの種類、厚さ等についても、特に限定されることはなく、種々のフィルムに適用することができる。なお、本発明は基材フィルムのみならず、種々の成膜対象物上に成膜を行うことができる。ただし、フィルム状の成膜対象物に適用した場合に最も有効となるものである。
1…成膜装置
2…真空槽
10…基材フィルム
20…蒸気放出装置
21…気化部
22…蒸気放出部
23…加熱手段
25…蒸気放出口
26…蒸気放出部用ヒーター(加熱手段)
30…モノマー供給源
32…モノマー供給管
33…冷却手段
34…霧状の有機化合物モノマー
36…有機化合物モノマーの蒸気
40…蒸発器
41…モノマー導入部
42…蒸発器用ヒーター
43…導出口
44…モノマー導入口

Claims (6)

  1.  真空中で有機化合物モノマーの蒸気を放出する蒸気放出装置であって、
     液体状の有機化合物モノマーを気化する気化部と、
     前記気化部に連通され、前記気化部において気化された有機化合物モノマーの蒸気を放出する蒸気放出部とを有し、
     前記気化部内に中空の蒸発器が設けられ、当該蒸発器は、前記液体状の有機化合物モノマーを霧状にして導入し、当該霧状の有機化合物モノマーを加熱し蒸発させて当該有機化合物モノマーの蒸気を前記気化部内に導出するように構成されている蒸気放出装置。
  2.  前記気化部及び前記蒸気放出部をそれぞれ全体的に加熱する加熱手段を有する請求項1記載の蒸気放出装置。
  3.  前記蒸発器に液体状の有機化合物モノマーを供給するモノマー供給管と、当該モノマー供給管を冷却する冷却手段を有する請求項1又は2のいずれか1項記載の蒸気放出装置。
  4.  前記液体状の有機化合物モノマーを霧状にして前記蒸発器内に導入するためのノズル部が前記モノマー供給管の先端部に設けられ、当該ノズル部の先端部が、前記蒸発器の内壁面に対して当該蒸発器の内方に突出しないように配置構成されている請求項3記載の蒸気放出装置。
  5.  真空槽と、
     前記真空槽内に設けられ、真空中で有機化合物モノマーの蒸気を放出する蒸気放出装置とを有し、
     前記蒸気放出装置は、液体状の有機化合物モノマーを気化する気化部と、前記気化部に連通され、前記気化部において気化された有機化合物モノマーの蒸気を放出する蒸気放出部とを有し、前記気化部内に中空の蒸発器が設けられ、当該蒸発器は、前記液体状の有機化合物モノマーを霧状にして導入し、当該霧状の有機化合物モノマーを加熱し蒸発させて当該有機化合物モノマーの蒸気を前記気化部内に導出するように構成され、
     前記真空槽内において搬送される基材フィルムに対して前記蒸気放出装置の蒸気放出部から有機化合物モノマーの蒸気を吹き付けるように構成されている成膜装置。
  6.  前記蒸気放出装置の気化部が、前記真空槽の外側に設けられている請求項5記載の成膜装置。 
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