[发明专利]用于形成有机聚合物薄膜的方法及设备

说明书

本申请基于2009年10月15日提交的日本专利申请No.2009-238179，该日本专利申请的内容通过引用结合在此。

技术领域

本发明涉及形成有机聚合物薄膜的方法及用于形成该有机聚合物薄膜的设备。更具体地，本发明涉及通过真空沉积聚合在基底表面上有利地形成有机聚合物薄膜的方法以及有效地执行形成有机聚合物薄膜的这种方法的设备。

背景技术

传统上，真空沉积聚合是已知的形成有机聚合物薄膜(合成树脂薄膜)的一种方法。在这种聚合中，多种单体(原料)在真空中蒸发并聚合在基底的表面上，由此在该基底表面上形成有机聚合物薄膜(例如参见JP-A-61-78463)。

在上述通过真空沉积聚合形成有机聚合物薄膜的方法中，通常使用用于该方法的专用设备。该用于形成有机聚合物薄膜的设备一般包括沉积室以及多个蒸发源容器，沉积室中设置基底。每个蒸发源容器容纳不同种类的单体并通过使单体在真空压力下蒸发而将单体引入沉积室中。在该设备中，在各个蒸发源容器中蒸发后引入到真空状态的沉积室中的单体聚合在设置于沉积室中的基底表面上。因此，能够在基底的表面上形成由单体的聚合物形成的有机聚合物薄膜。

作为用于形成有机聚合物薄膜的传统设备，已知一种分批式设备，其中，在相同的沉积室中反复操作上面的真空沉积聚合，由此在一个接一个设置在沉积室中的多个基底表面上形成有机聚合物薄膜。此外，已知一种连续式设备，其中，在从设置于沉积室中的基底卷上展开基底的同时连续地操作真空沉积聚合，由此在从所述卷展开的基底表面上形成有机聚合物薄膜。

当在基底表面上形成由高反应性(用于反应的反应能量小)单体结合形成的有机聚合物薄膜，例如聚酰亚胺膜、芳香族聚脲膜或者芳香族聚酰胺膜时，仅仅通过打开和关闭活门，基底表面上的单体比例就可以是化学计量比，活门传统上用于真空沉积并设置在每个蒸发源容器和沉积室中的基底之间。因此，形成在基底表面上的有机聚合物薄膜可具有希望的成分，并且可以容易地控制膜的厚度。结果，当使用高反应性单体进行结合时，在通过使用分批式设备反复操作的真空沉积聚合中和通过使用连续式设备连续操作的真空沉积聚合中，都始终能够在基底表面上稳定地形成具有恒定成分和厚度的有机聚合物薄膜。

另一方面，在形成由低反应性(用于反应的反应能量大)单体结合形成的有机聚合物薄膜，例如脂肪族聚脲膜、脂族聚酰胺膜、聚酯膜或者聚亚安酯膜时，基底表面上的单体比例不能仅仅通过打开和关闭活门而轻易地为化学计量比。因此，很难控制通过低反应性单体结合获得的有机聚合物薄膜的成分和厚度。因此，在通过使用分批式设备反复操作的真空沉积聚合和通过使用连续式设备连续操作的真空沉积聚合中，要在基底表面上形成具有良好再现性或者重复性的有机聚合物薄膜是极其困难的。

在这种情况下，JP-A-5-171415公开了一种用于形成有机聚合物薄膜的设备，其中，布置在沉积室中的每个蒸发源容器包括真空排气装置和位于蒸发源容器的开口部分的打开/关闭装置。JP-A-5-171415还公开了通过使用该设备，可以单独控制从每个蒸发源容器释放的蒸发单体的量，并且可以使打开/关闭装置关闭时刻每个蒸发源容器中的真空度与成膜过程(沉积，由此以良好的再现性和稳定性执行成膜)中的真空度相等。然而，在该设备中，蒸发源容器中的压力和沉积室中的压力没有差别。因此，不可避免地，每种单体的蒸发量会很小，且成膜速度(每单位时间的成膜量)也降低了，这造成了成膜效率降低的问题。

此外，JP-A-7-26023公开了一种适于使载运气体通过各个蒸发源容器并将包括蒸发单体的载运气体引入沉积室中的设备。JP-A-7-26023还公开了，通过调节载运气体的流速，可以高度精确地控制引入到沉积室中的每种单体的量，使得可以向沉积室中引入每种单体以实现化学计量比。然而，在这种设备中，单体随载运气体被引入沉积室，从而与仅单体被引入沉积室的情况相比，不可避免地，沉积室中的单体量更少了。结果，在这种设备中，诸如成膜效率降低等的缺陷不可避免。