[发明专利]含氟聚合物薄膜及其制造方法

说明书

技术领域

本发明涉及含氟聚合物薄膜，特别涉及具有含氟脂肪族环结构的含氟聚合物薄膜及其制造方法。

背景技术

以聚四氟乙烯(PTFE)、四氟乙烯-全氟(烷基乙烯基醚)共聚物(PFA)、四氟乙烯-六氟丙烯共聚物(FEP)、聚偏氟乙烯(PVDF)等为代表的含氟聚合物的耐热性、耐化学品性、斥水性、耐候性、电绝缘性、光学特性、非粘附性、低摩擦性、阻燃性等良好，基于该特性，被用于电气·电子、半导体、建筑、汽车等各领域。

近年，随着半导体或电子设备材料的制造中的半导体制造技术、MEMS工艺技术、纳米压印技术等微细加工技术的发展，要求在具有微细结构的基材表面上形成无孔且均一的含氟聚合物薄膜并赋予耐化学品性·防水性·防湿性·脱模性等的技术。

作为含氟聚合物薄膜的形成方法，已知的有旋涂法、浇注法或浸涂法这样的湿式法，但由于含有该含氟聚合物的液体的粘性的关系，存在难以在具有微细结构的基材表面上形成无孔且均一的含氟聚合物薄膜的问题。

另一方面，一般通过干式法形成薄膜时，由于成为薄膜形成原料的气体分子的平均自由程长，因此认为该气体分子能够均一地到达具有微细结构的结构体中，与湿式法相比，被期待能够在具有微细结构的基材表面上形成无孔且均一的薄膜。

作为通过干式法形成含氟聚合物薄膜的方法，揭示了利用溅射法的在基材表面形成聚四氟乙烯(PTFE)薄膜的方法(参照非专利文献1等)。此外，还有通过真空蒸镀法在基材表面形成含氟聚合物薄膜的方法。一般，通过真空蒸镀法形成含氟聚合物薄膜时，介以电子束、离子束、热等赋予作为蒸镀源的含氟聚合物以高能量使其气化。但是，该物理蒸镀过程中的高能量的施加导致含氟聚合物中的氟原子脱离，所形成的含氟聚合物薄膜中的氟含量与蒸镀源的氟含量相比大幅减少，其结果是，出现形成的含氟聚合物薄膜着色这样的含氟聚合物薄膜所具备的特性下降等问题。另外，含氟聚合物的主链被切断，分子量下降，这样就导致所形成的含氟聚合物薄膜的膜强度及与基材的密合性下降的问题。

为了解决以上的问题，作为使用了真空蒸镀法的含氟聚合物薄膜的制造方法，提出了以下记载的将更易气化的含氟聚合物蒸镀源作为原料来成膜的方法或导入用于提高与基材的密合性的第2成分的方法等。

(1)氟类高分子薄膜的制造方法，该方法的特征在于，通过以四氟乙烯和至少1种共聚单体的共聚物为蒸镀源的物理蒸镀法来成膜(参照专利文献1)。

(2)含氟树脂被覆膜的形成方法，该方法的特征在于，将平均分子量在600～1500的范围内的低分子量的含氟树脂作为靶材，通过真空镀敷法在基体上被覆该含氟树脂(参照专利文献2)。

(3)具有含氟薄膜的基材的制造方法，该方法的特征在于，在基材表面通过蒸镀法堆积含氟有机物的同时，在该基材表面通过离子束溅射法堆积非含氟物质(参照专利文献3)。

专利文献1记载的方法是通过将四氟乙烯和至少1种共聚单体的共聚物作为蒸镀源使聚合物的结晶性下降且使蒸气压提高的方法，实施例中，在450～470℃的温度下使特氟隆(Teflon，注册商标)AF(杜邦公司制)蒸镀。但是，由于特氟隆AF在约350℃开始热分解(参照非专利文献2)，因此，存在通过在超过热分解温度的高温下的蒸镀而形成的含氟聚合物薄膜中的含氟聚合物的分子量下降、膜强度下降的问题。

专利文献2记载的方法是将平均分子量在600～1500的范围内的低分子量的含氟树脂(含氟聚合物)作为靶材使含氟聚合物的蒸气压增加的方法，可在250～300℃的比较低的温度下成膜。但是，由于作为蒸镀源的含氟树脂(含氟聚合物)的分子量低，因此所形成的含氟聚合物薄膜的分子量也下降，含氟聚合物薄膜的强度下降。此外，由于未与基材形成化学键，因此存在与基材的密合性劣化而易剥离的问题。

专利文献3记载的方法中，通过蒸镀法单独在基材表面形成了含氟有机物膜时，由于膜强度不够，因此将非含氟物质作为第2成分通过离子束溅射同时成膜，通过使所形成的膜复合化可使膜强度提高。但是，由于导入了SiO₂等第2成分，因此存在含氟聚合物薄膜所具有的特性下降的问题。

非专利文献1：固态薄膜(Thin Solid Films)，15，p87(1973)

非专利文献2：现代氟类聚合物(Modern Fluoropolymer)，22，p411(1997)

专利文献1：日本专利特开平04-006266号公报

专利文献2：日本专利特开平01-304936号公报