本發(fā)明涉及成膜裝置。
背景技術(shù):
通常,氣體分子的化學(xué)鍵能多為3eV以上,僅僅通過將氣體高溫加熱不能使分子分解??墒牵鸭訜岬礁邷氐臍怏w與包含具有催化劑效果的元素的金屬垂直碰撞時(shí),氣體分子發(fā)生結(jié)構(gòu)改變。此外,使能化學(xué)反應(yīng)的氣體加熱后碰撞到催化劑上時(shí),能生成和原氣體不同的分子種或形態(tài)的氣體(以后將其稱作催化劑碰撞反應(yīng))。
例如,在放入有釕催化劑的容器內(nèi),使瞬間加熱甲烷和水蒸氣后的氣體碰撞到釕催化劑上進(jìn)行反應(yīng),生成氫H2和二氧化碳CO2、一氧化碳CO。所述反應(yīng)是催化劑碰撞反應(yīng)的一例。
此外,例如水加熱后成為水蒸氣。這不僅考慮是單純地溫度變高,而且考慮是因?yàn)槠浣Y(jié)構(gòu)從分子聚合后的多聚體(水簇)變化為單體。此外,生成的單體氣體,其化學(xué)性質(zhì)發(fā)生變化,認(rèn)為帶有活性與普通的水不同的化學(xué)性質(zhì)。
為了把所述催化劑碰撞反應(yīng)應(yīng)用在工業(yè)上,需要對(duì)氣體瞬間加熱的裝置(加熱機(jī)構(gòu))和使氣體和催化劑碰撞的廉價(jià)而小型的裝置。
專利文獻(xiàn)1(日本專利第5105620號(hào)公報(bào))記述了滿足上述要求的、氣體的瞬間加熱裝置。以下,這里將上述專利文獻(xiàn)中所述的氣體的瞬間加熱裝置稱為熱束加熱裝置。其加熱原理是通過使氣體高速碰撞高溫的壁面而使壁面和氣體高效進(jìn)行熱交換。
因此,使氣體在形成于熱交換器的基體表面上的狹窄的氣體流道中高速化,并使其和流道壁垂直碰撞。所述流道壁被電加熱,利用碰撞進(jìn)行熱交換。
專利文獻(xiàn)1公開了一種成膜裝置的基本發(fā)明,用所述熱束加熱裝置對(duì)多種氣體進(jìn)行加熱,在溫度保持成低于所述加熱溫度的玻璃或塑料基體上,使通常認(rèn)為不把基體高溫加熱到其耐熱溫度以上就不能生長(zhǎng)的材料進(jìn)行成膜。
即,能在室溫下成膜時(shí),在塑料的薄膜基體上也可以成膜以氧化鋁膜、硅氧化膜、硅氮化物膜為代表的陶瓷膜,或以氮化鈦、氧化鈦為代表的耐熱性高的金屬化合物的膜。
上述專利文獻(xiàn)1記述了把通過加熱原料氣體而生成的氣體分子種導(dǎo)向室溫的基體并成膜的技術(shù)。在這里,作為通常認(rèn)為不達(dá)到超過基體的耐熱溫度的溫度則不能成膜的材料,有鋁的氧化膜和氮化膜、鈦的氧化膜和氮化膜、硅的氧化膜和氮化膜。上述材料在這里稱為高溫材料。
在這里,考慮通過加熱原料氣體而生成活性的氣體分子種并將其導(dǎo)向基體表面、使高溫材料在塑料基體上成膜的方法的示例。此時(shí),成膜后基體變形時(shí),又會(huì)產(chǎn)生新的問題。即,即使塑料基體自身變形,但因?yàn)槭撬芰?,所以基體不會(huì)碎裂,但是存在當(dāng)高溫材料一定程度以上大幅變形時(shí)會(huì)使膜碎裂或從基體剝離的問題。
即,存在如下的所謂實(shí)用問題:即使高溫材料能在塑料基體的表面成膜,但是當(dāng)基體變形到一定程度以上時(shí),會(huì)產(chǎn)生膜碎裂或剝離。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素:
本發(fā)明鑒于上述的問題,提供一種成膜裝置,對(duì)原料氣體瞬間加熱,把產(chǎn)生的所期望的生成氣體導(dǎo)向保持低溫的基體表面,使高溫材料成膜時(shí),生成即使所述基體變形而高溫材料膜也不碎裂或不剝離的基體。
為解決上述的問題,本發(fā)明的1或1個(gè)以上的實(shí)施方式構(gòu)成如下。
方式1:本發(fā)明的1或1個(gè)以上的實(shí)施方式的成膜裝置,具備:,對(duì)原料氣體進(jìn)行瞬間加熱的原料氣體的瞬間加熱機(jī)構(gòu)、以及溫度比所述原料氣體的瞬間加熱機(jī)構(gòu)的加熱溫度低的基體;分別單獨(dú)引導(dǎo)通過所述原料氣體的瞬間加熱機(jī)構(gòu)而產(chǎn)生的2種以上的生成氣體分子種,使其與所述基體接觸而形成第一化合物膜,同時(shí)形成包含至少1種所述第一化合物膜所含元素的第二化合物膜,生成至少由所述第一化合物膜和所述第二化合物膜組成的層疊膜。
方式2:本發(fā)明的1或1個(gè)以上的實(shí)施方式的成膜裝置,其特征在于,所述原料氣體的瞬間加熱機(jī)構(gòu)具備流道,所述流道由含有具備催化劑功能的元素的金屬材料構(gòu)成。
方式3:本發(fā)明的1或1個(gè)以上的實(shí)施方式的成膜裝置,其特征在于,所述第一化合物膜和所述第二化合物膜是包含氫、氧、氮、碳、硅、鋁、鎵、鈦、鋅、銦、鎂中的至少一種元素的化合物膜。
方式4:本發(fā)明的1或1個(gè)以上的實(shí)施方式的成膜裝置,其特征在于,通過以設(shè)定的溫度間隔改變所述原料氣體的瞬間加熱機(jī)構(gòu)的溫度,進(jìn)行所述第一化合物膜和第二化合物膜的成膜。
方式5:本發(fā)明的1或1個(gè)以上的實(shí)施方式的成膜裝置,其特征在于,所述原料氣體的瞬間加熱機(jī)構(gòu)的流道的表面,由包含釕、鎳、鉑、鐵、鉻、鋁、鉭的元素中的至少1種以上的金屬形成。
方式6:本發(fā)明的1或1個(gè)以上的實(shí)施方式的成膜裝置,其特征在于,所述原料氣體的瞬間加熱機(jī)構(gòu)的加熱溫度是從室溫至900℃。
方式7:本發(fā)明的1或1個(gè)以上的實(shí)施方式的成膜裝置,其特征在于,所述基體移動(dòng)。
方式8:本發(fā)明的1或1個(gè)以上的實(shí)施方式的成膜裝置,其特征在于,層疊所述層疊膜的所述基體的材料,是玻璃、硅晶片、塑料、碳中的任意一種。
方式9:本發(fā)明的1或1個(gè)以上的實(shí)施方式的成膜裝置,其特征在于,所述基體是有機(jī)EL設(shè)備或液晶設(shè)備或太陽(yáng)能電池或形成有圖案的設(shè)備基板。
根據(jù)本發(fā)明的1或1個(gè)以上的實(shí)施方式,具有以下所述的效果:瞬間加熱原料氣體,并把產(chǎn)生的所期望的生成氣體導(dǎo)向保持低溫的基體表面,使高溫材料成膜時(shí),能生成即使所述基體變形而高溫材料膜也不碎裂或不剝離的基體。
附圖說明
圖1是本實(shí)施方式涉及的成膜裝置的結(jié)構(gòu)圖。
圖2是本實(shí)施方式的變形例涉及的成膜裝置的結(jié)構(gòu)圖。
圖3是本實(shí)施方式涉及的瞬間加熱機(jī)構(gòu)的示意圖。
圖4是本實(shí)施方式涉及的層疊膜的截面示意圖。
圖中:101-原料氣體A,102-原料氣體B,103-原料氣體C,104-原料氣體D,105-氣體瞬間加熱機(jī)構(gòu),106-氣體瞬間加熱機(jī)構(gòu),107-氣體瞬間加熱機(jī)構(gòu),108-氣體瞬間加熱機(jī)構(gòu),109-生成氣體a,110-生成氣體b,111-生成氣體c,112-生成氣體d,113-引導(dǎo)件,114-被引導(dǎo)的生成氣體,S1-反應(yīng)組,S2-反應(yīng)組,115-成膜室,116-成膜室,117-薄膜狀基體,118-排氣口,119-排氣口,120-卷取滾筒,121-供給滾筒,201-氣體瞬間加熱機(jī)構(gòu),202-氣體瞬間加熱機(jī)構(gòu),203-氣體瞬間加熱機(jī)構(gòu),207-引導(dǎo)件,209-成膜室,210-薄膜狀基體,211-排氣口,212-卷取滾筒,213-支承臺(tái),214-供給滾筒,301-電加熱器,302-被加熱的氣體,400-基體,401-第一化合物膜,402-第二化合物膜,403-層疊膜。
具體實(shí)施方式
(實(shí)施方式)
以下,說明本發(fā)明的實(shí)施方式。
需要說明的是,本實(shí)施方式涉及的成膜裝置,使原料氣體通過瞬間加熱到比基體高溫的、原料氣體的瞬間加熱機(jī)構(gòu),將生成的2種以上的氣體分子種導(dǎo)向基體表面而使其接觸,使化合物的膜生長(zhǎng)時(shí),生成在所述膜和基體之間形成有中間層的層疊膜。
即,本實(shí)施方式涉及的成膜裝置,通過高溫加熱改變?cè)蠚怏w的分子結(jié)構(gòu),生成具有化學(xué)活性的分子種,將彼此反應(yīng)的活性分子種導(dǎo)向基體表面而使其接觸,由此使層疊膜在溫度保持成低于原料氣體的瞬間加熱機(jī)構(gòu)的基體的表面生長(zhǎng)。
(成膜裝置的構(gòu)成)
用圖1說明本實(shí)施方式涉及的成膜裝置的構(gòu)成。
如圖1所示,本實(shí)施方式涉及的成膜裝置包括:氣體瞬間加熱機(jī)構(gòu)105、106、107、108,引導(dǎo)件113,成膜室115、116,薄膜狀基體117,排氣口118、119,卷取滾筒120、供給滾筒121,以及反應(yīng)組S1、S2。
氣體瞬間加熱機(jī)構(gòu)105、106、107、108,導(dǎo)入流量被時(shí)間控制的原料氣體A(101)、B(102)、C(103)、D(104),在溫度Ta、Tb、Tc、Td進(jìn)行瞬間加熱,生成了生成氣體a、b、c、d(109、110、111、112)。
引導(dǎo)件113是用于把在氣體瞬間加熱機(jī)構(gòu)105、106、107、108中生成的生成氣體a、b、c、d(109、110、111、112)導(dǎo)入成膜室115、116并吹向在成膜室115、116上設(shè)置的薄膜狀基體117的表面的機(jī)構(gòu),針對(duì)一種原料氣體設(shè)置多個(gè)引導(dǎo)件。
排氣口118、119對(duì)吹向薄膜狀基體117的表面的生成氣體a、b、c、d(109、110、111、112)進(jìn)行排出。此外,薄膜狀基體117卷繞在卷取滾筒120、供給滾筒121上,如果以圖1為例,基于生成氣體a、b的成膜工序結(jié)束時(shí),卷取滾筒120、供給滾筒121旋轉(zhuǎn)并輸送薄膜狀基體117,在由生成氣體a、b形成的膜上執(zhí)行基于生成氣體c、d的成膜工序,已結(jié)束上述工序的薄膜狀基體117通過卷取滾筒120的旋轉(zhuǎn)被回收。需要說明的是,在本實(shí)施方式涉及的成膜裝置中,為了在薄膜狀基體117上形成層疊膜,設(shè)有多個(gè)反應(yīng)組S1、S2。
例如,本實(shí)施方式中將針對(duì)生成氣體a、b和c、d的生成氣體的反應(yīng)組設(shè)為S1、S2,而設(shè)有2組上述組。即,對(duì)應(yīng)層疊膜的種類數(shù)來配置必要數(shù)量的生成氣體的反應(yīng)組。此外,在本實(shí)施方式中,為了使層疊膜生長(zhǎng),示出了成膜裝置串聯(lián)配置的結(jié)構(gòu)的成膜裝置。
需要說明的是,作為本實(shí)施方式的變形例,可以如圖2所示構(gòu)成成膜裝置。
如圖2所示,本實(shí)施方式的變形例涉及的成膜裝置包括:氣體瞬間加熱機(jī)構(gòu)201、202、203,引導(dǎo)件207,成膜室209,薄膜狀基體210,排氣口211,卷取滾筒212以及供給滾筒214。
如圖2所示,本實(shí)施方式的變形例涉及的成膜裝置由一個(gè)成膜室209構(gòu)成,從供給薄膜的供給滾筒214供給薄膜狀基體210。而后,使薄膜狀基體210通過薄膜支承臺(tái)213上,并由卷取薄膜的卷取滾筒212加以回收。此時(shí),在薄膜狀基體210的上方多段配置有生成氣體a、b、c的反應(yīng)組S,供給生成氣體a、b、c,這些生成氣體a、b、c接觸薄膜狀基體210并在其上形成膜。此外,反應(yīng)組S的數(shù)量可以對(duì)應(yīng)所期望的膜厚而自由設(shè)計(jì)。
(氣體瞬間加熱機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu))
如圖3所示,本實(shí)施方式涉及的氣體瞬間加熱機(jī)構(gòu)的示意性構(gòu)成,具備包圍原料氣體的流道的電加熱器301,加熱過原料氣體的氣體302被排出。
(本實(shí)施方式的作用)
由于活性的分子種的結(jié)構(gòu)依賴于氣體瞬間加熱機(jī)構(gòu)的溫度,因此加熱溫度改變時(shí),反應(yīng)涉及的生成氣體分子種的結(jié)構(gòu)相應(yīng)地會(huì)變化。此外,如果低于一定溫度,則原料氣體分子的結(jié)構(gòu)不變。
因此,如圖4所示,以高于一定溫度和低于一定溫度的2個(gè)階段改變加熱溫度而成膜時(shí),可以使包含共通的構(gòu)成元素而不同的組成或組成比、或不同結(jié)構(gòu)的第一化合物膜401及第二化合物膜402的層疊膜403進(jìn)行成膜。
例如,將加熱溫度設(shè)為低溫時(shí),成膜的第一化合物膜401,即使和高溫時(shí)的構(gòu)成元素相同,也容易成為組成比不同或包含不同的結(jié)合種的柔軟的膜。低溫加熱下把柔軟結(jié)構(gòu)的第一化合物膜401作為中間層進(jìn)行成膜,接著通過高溫加熱的分子種使致密且穩(wěn)定結(jié)構(gòu)的第二化合物膜402生長(zhǎng),使化合物的層疊膜403成膜。
由于所述層疊膜403中存在柔軟的作為中間層的第一化合物膜401,所以變得不易碎裂。通過形成結(jié)合種或結(jié)構(gòu)、組成比不同的層疊膜,可以得到具有以單層得不到的特性的層疊膜。即,還能設(shè)計(jì)反復(fù)形成了組成比不同的2層層疊膜的層疊膜、以及改變組成元素的種類并按2階段以上以具有規(guī)定的溫度間隔的溫度加熱而使特性變化的多層的層疊膜。
通常,致密結(jié)構(gòu)的膜能良好防止氣體的透過但是容易碎裂。此外,在致密的膜與基體在機(jī)械性質(zhì)方面不同時(shí),容易剝離。因此,如果是層疊有不同性質(zhì)的中間層的層疊膜,則能夠解決上述問題。
此外,在本實(shí)施方式中,層疊膜的第一化合物膜401、第二化合物膜402,是包含氫、氧、氮、碳、硅、鋁、鎵、鈦、鋅、銦、鎂的至少一種元素的化合物膜。
這里,相比于第二化合物膜402,第一化合物膜401可以厚度更薄,也不限于1層。進(jìn)而,可以構(gòu)成傾斜組成的膜。此外,有基體材料通過反應(yīng)提高密合力的藥品時(shí),可以通過將基體表面用藥品處理而對(duì)表面的結(jié)構(gòu)、鍵合位進(jìn)行修飾,視為第一化合物膜401。
此外,在本實(shí)施方式中,以設(shè)定的溫度間隔改變?cè)蠚怏w的氣體瞬間加熱機(jī)構(gòu)的溫度,使第一化合物膜401和第二化合物膜402成膜。
此外,在本實(shí)施方式中,原料氣體的氣體瞬間加熱機(jī)構(gòu)的流道的表面,由包含釕、鎳、鉑、鐵、鉻、鋁、鉭元素的一個(gè)以上的金屬形成。
此外,在本實(shí)施方式中,原料氣體的氣體瞬間加熱機(jī)構(gòu)的加熱溫度是從室溫到900℃。
為了使層疊膜的第一化合物膜401成為密合性高的柔軟層,存在故意不加熱而供給原料氣體、使成膜的第一化合物膜401的結(jié)合種不僅是穩(wěn)定的結(jié)合種的組成設(shè)計(jì)。采用這種方法時(shí),可以通過向基板表面交替供給包含金屬元素的原料氣體和水,使其反應(yīng),而使金屬氧化膜成膜。
此時(shí),將氣體瞬間加熱機(jī)構(gòu)的溫度直接設(shè)為室溫,使第一化合物膜401生長(zhǎng),在此之上提高溫度,使高溫成長(zhǎng)的第二化合物膜402成膜,通過這樣的設(shè)計(jì),得到了密合度增加、碎裂被防止的層疊膜403。另一方面,加熱到900℃以上時(shí),在氣體瞬間加熱機(jī)構(gòu)為不銹鋼的情況下,其表面會(huì)與氫、水、氨原料氣體發(fā)生反應(yīng),不能長(zhǎng)時(shí)間維持材料組織,在實(shí)用上是欠妥的。
此外,在本實(shí)施方式中,基體400移動(dòng)。
如圖1所示,把針對(duì)生成氣體a、b和生成氣體c、d的生成氣體的反應(yīng)組設(shè)為S1、S2,設(shè)置了2組的反應(yīng)組。對(duì)應(yīng)層疊膜的種類的數(shù)量來配置必要數(shù)量的生成氣體的反應(yīng)組。
通過在反應(yīng)組S1使第一化合物膜401成膜,接著在反應(yīng)組S2使第二化合物膜402成膜,從而使層疊膜403成膜。
圖1中因?yàn)閷盈B膜為2種,所以配置有兩個(gè)反應(yīng)組S1、S2。被引導(dǎo)的生成氣體114(a、b、c、d)分別通過引導(dǎo)件113被導(dǎo)向放置在成膜室115、116中的薄膜狀基體117并與其接觸,再?gòu)呐艢饪?18、119排出。
可以自由設(shè)計(jì)原料氣體A、B、C、D及其各自的加熱溫度Ta、Tb、Tc、Td和其各自的流量,并按照時(shí)間程序?qū)?。彼此反?yīng)的原料氣體A和B、原料氣體C和D的供給在相同時(shí)間中可以不重合,或一部分重合,或者全部重合。
此外,在本實(shí)施方式中,基體的材料是玻璃、硅晶片、塑料、碳。基體可以是平面、曲面或筒狀面。在塑料基體時(shí)可以對(duì)其進(jìn)行螺紋加工、齒輪加工。
此外,在本實(shí)施方式中,基體是有機(jī)EL設(shè)備或液晶設(shè)備或太陽(yáng)能電池,或形成有圖案的設(shè)備基板。這些設(shè)備因氧化、吸濕而劣化。為防止這種情況,需要用生長(zhǎng)有不能透過氧和水的薄膜狀基體加以覆蓋。
如上所述,按照本實(shí)施方式,通過高溫加熱來改變?cè)蠚怏w的分子結(jié)構(gòu),生成化學(xué)性活性的分子種。通過把彼此反應(yīng)的活性分子種導(dǎo)向基體表面并接觸,可以在溫度保持成低于原料氣體的瞬間加熱機(jī)構(gòu)的基體的表面上形成膜。
此時(shí),通過采用不同加熱溫度、不同組成的氣體,能層疊不同性質(zhì)的膜并使其生長(zhǎng)。這樣,通過在保持低溫的基體表面層疊密合性和柔軟性高的結(jié)構(gòu)的密合膜和致密結(jié)構(gòu)的致密膜,能使層疊膜生長(zhǎng)。利用密合膜而致密膜密合在基體上,變得不易剝離并不易碎裂。
此外,能夠任意設(shè)定氣體瞬間加熱機(jī)構(gòu)的溫度。因此,能不依賴基體的溫度,使膜特性被獨(dú)立控制的層疊膜生長(zhǎng)。此外,通過選擇原料氣體的種類及其流道的催化劑金屬元素,可以對(duì)應(yīng)所期望的生成分子種來設(shè)計(jì)原料氣體的氣體瞬間加熱機(jī)構(gòu)的溫度。
進(jìn)而,還能得到從不同的原料氣體生長(zhǎng)的2種組成的層疊膜。例如,可以組合第一化合物膜和第二化合物膜,得到密合性高的氧化鋁和硅氧化膜的層疊膜、密合性高的氧化鋁與防水性優(yōu)異的硅氮化物膜的層疊膜等。
此外,能設(shè)計(jì)各種第一化合物膜和第二化合物膜的層疊膜。需要說明的是,實(shí)施例1對(duì)通過水和三甲基鋁(TMA)的活性分子種的反應(yīng)的氧化鋁的層疊膜進(jìn)行了說明。
此外,采用水這種氧化劑和鈦的氯化物四氯化鈦?zhàn)鳛樵蠒r(shí),可以使氧化鈦成膜。氨在加熱到一定的溫度以上例如600℃時(shí),分解并生成活性的分子種NH2。
此外,采用氨作為用于氮化的原料,與四氯化鈦組合則能使氮化鈦TiN成膜。
此外,采用硅的有機(jī)原料或氯化硅氣體及氨作為原料,可以使硅氮化物膜成膜。
此外,組合氯化鎵GaCl3和氨時(shí),可以成膜氮化鎵的膜。
以上是元素的組合的一例。通過組合氣體瞬間加熱機(jī)構(gòu)的溫度和原料氣體元素,能夠自由設(shè)計(jì)第一化合物膜和第二化合物膜的層疊膜的組成、組成比。
此外,組合多個(gè)生成分子種,可以使任意組成的化合物的層疊膜成膜。
即,在2元化合物的成膜時(shí),例如交替向基體表面引導(dǎo)并吹出包含金屬元素的作為原料的生成分子種和包含氧化劑的元素的生成分子種,可以在室溫這種低溫下成膜。生成活性分子種的溫度,對(duì)應(yīng)于原料氣體的種類而控制在從室溫到900℃加以設(shè)定??刂圃诖呋瘎┰氐尼懞玩囉玫臏囟认陆佑|時(shí),原料氣體分解后生成活性分子種。彼此有活性的分子種不會(huì)立刻恢復(fù)成原來的穩(wěn)定分子,具有一定的壽命,活性的分子種原狀下到達(dá)基體表面,在基體表面彼此反應(yīng)而生成化合物膜。
此外,含有硅、鋁、鋯、鎂、鉿、鎵、鋅、鈦、銦的金屬元素的有機(jī)金屬氣體的原料的活性分子種,在被氧化時(shí)產(chǎn)生的能量大,與含氧元素的水的原料的活性分子種激烈反應(yīng)。和上述金屬原料氣體反應(yīng)的氣體中,除了水之外,還有氫或氨等還原氣體或它們的混合氣體。原料氣體的組合能夠自由設(shè)計(jì)。
此外,基體能向與生成氣體接觸的場(chǎng)所相對(duì)移動(dòng)。
即,在溫度Ta下被瞬間加熱的原料氣體A的生成分子種a、與在溫度Tb下被瞬間加熱的原料氣體B的生成分子種b,從配置的引導(dǎo)件的組吹出,在基體上生成分子種a、b彼此反應(yīng)后使化合物膜成膜。這里將所述化合物膜標(biāo)記為AB膜。
在溫度Tc下瞬間加熱得到的原料氣體C的生成分子種c、與在溫度Td下瞬間加熱得到的原料氣體D的生成分子種d,從配置的引導(dǎo)件吹出,使化合物膜CD膜成膜。
而后,如果基體在配置的引導(dǎo)件的下方移動(dòng),基體表面上就會(huì)得到AB膜和CD膜的層疊膜。此時(shí),如果基體是連續(xù)的薄膜狀,則能在所述薄膜狀基體上連續(xù)地形成化合物AB膜和CD膜的層疊膜。這里,如果是A=C、B=D,層疊膜會(huì)成為不同的化合物AB膜1和AB膜2的層疊膜。
此外,可以從玻璃、硅晶片、塑料、碳中自由選擇基體材料。在基體為塑料時(shí),從供給滾筒121供給薄膜狀的基體,卷繞在卷取滾筒120上后移動(dòng)。
除了玻璃,上述材料由于吸附活性分子種時(shí)的吸附能量小,所以吸附密度低,基體表面不易發(fā)生化合反應(yīng)。只要選擇產(chǎn)生容易吸附的分子種的原料氣體,并在基體表面成膜所述化合物膜,則所述化合物膜1就會(huì)成為活性分子種的吸附層。只要設(shè)計(jì)吸附能量變大的吸附層,就能設(shè)計(jì)出與基體的密合提高的層疊膜。
此外,可以在有機(jī)EL設(shè)備或液晶設(shè)備或太陽(yáng)能電池或形成有光致抗蝕劑圖案的設(shè)備基體上成膜。
以有機(jī)EL為代表的顯示設(shè)備,因氧化或吸濕而劣化。這樣會(huì)妨礙保證壽命下的實(shí)用化。因此,出現(xiàn)下述問題:無法在把大面積的基體維持為低溫的情況下,直接在形成設(shè)備的基體的表面上形成具備耐濕性的材料的保護(hù)薄膜。
當(dāng)前,硅氧化膜的真空濺射是唯一的方法,但是制造成本高,阻礙了大型有機(jī)EL顯示器的實(shí)用化。此外,為了保證長(zhǎng)期可靠性,太陽(yáng)能電池的制造成本也會(huì)上升。
此外,可以使具有干蝕刻耐受性的掩模材料的硅氧化膜等在光致抗蝕劑圖案上生長(zhǎng),但是由于這樣采用了等離子體CVD的方法,會(huì)成為昂貴的工序。可是,本實(shí)施方式涉及的成膜方法由于不采用等離子體處理,而是僅靠熱量的成膜方法,所以能實(shí)現(xiàn)廉價(jià)的工序。
(實(shí)施例1)
本實(shí)施例中例示了通過圖1所示的成膜裝置,使氧化鋁的第一化合物膜401和第二化合物膜402的層疊膜403在塑料基體400的表面生長(zhǎng)作為化合物的層疊膜403。
作為原料氣體A、C,采用以氮發(fā)泡的原料的水和氮載體的混合氣體。作為原料氣體B、D,采用以氮發(fā)泡的原料TMA和氮載體的混合氣體。
原料氣體A和B、原料氣體C和D的供給設(shè)定為彼此不存在時(shí)間上重疊的程序。各原料氣體被氣體瞬間加熱機(jī)構(gòu)105、106、107、108加熱到Ta、Tb、Tc、Td的溫度,產(chǎn)生生成氣體a、b、c、d(109、110、111、112)。
這里,設(shè)Ta=160℃、Tb=50℃,Tc=Td=160℃。水的生成氣體a(109)在水分子聚集的水簇狀態(tài)下,TMA的生成氣體b(110)為二聚體。水的生成氣體c(111)和TMA的生成氣體d(112)是單體的活性分子種。
生成氣體a和b被配管引導(dǎo),從引導(dǎo)件113吹出,與作為塑料的聚對(duì)苯二甲酸乙二醇酯(PET)的薄膜狀基體117接觸。在160℃下加熱后的生成氣體a和在50℃下加熱后的生成氣體b,由2組引導(dǎo)件113供給,形成進(jìn)行一定反應(yīng)的反應(yīng)組S1。
圖1的情況是由2組引導(dǎo)件供給,組數(shù)能夠配合大小進(jìn)行自由設(shè)計(jì)。
同樣形成生成氣體c和d被從2組引導(dǎo)件供給的反應(yīng)組S2。成膜室115、116的壓力調(diào)整成0.1~0.5氣壓左右的減壓狀態(tài)而設(shè)定。
在成膜室115中,利用160℃加熱的生成氣體a和50℃加熱的生成氣體b的表面反應(yīng),在基體表面成膜氧化鋁的第一化合物膜。在成膜室116中,利用160℃加熱的生成氣體c和d的表面反應(yīng),成膜氧化鋁的第二化合物膜。
移動(dòng)PET的薄膜狀基體117時(shí),得到有第一化合物膜和第二化合物膜的化合物的層疊膜成膜的薄膜狀基體117。
氧化鋁的第一化合物膜和第二化合物膜的組成,是共通包含鋁元素Al和氧元素O。分析兩個(gè)元素的組成的差時(shí),第二化合物膜的Al/O的組成比大于第一化合物膜的組成比。
為觀察基體和生成膜的密合度的差,使各個(gè)膜以單體在薄膜狀基體117上生長(zhǎng)后使薄膜變形。第一化合物膜不易碎裂且不易剝離,而第二化合物膜相對(duì)容易碎裂且容易剝離。
由于存在組成的差,分析鋁對(duì)水的溶出時(shí),結(jié)果相比于第二化合物膜,第一化合物膜中確認(rèn)了較大的鋁溶出。在完全結(jié)合的氧化鋁時(shí),鋁不溶出到水中。
本實(shí)施例的第一化合物和第二化合物的氧化鋁層疊膜,即使基體薄膜變形也不易剝離,此外鋁的溶出受到抑制。這是因?yàn)橛械谝换衔锬ご嬖?,成為不易碎裂不易剝離的膜,且得到成分元素Al不溶出的氧化鋁膜的層疊膜。這樣,利用圖1的成膜裝置可以制作層疊有氧化鋁的PET的薄膜狀基體。
(實(shí)施例2)
實(shí)施例1中第一化合物膜和第二化合物膜的構(gòu)成元素為氧和鋁,是共通的。實(shí)施例2是層疊膜的構(gòu)成元素中至少1個(gè)為不同的層疊膜的實(shí)施例。
第一化合物膜選擇了氧化鋁,第二化合物膜選擇了硅氧化膜。作為原料氣體A、C,采用了將水進(jìn)行氮發(fā)泡的氣體和氮載體的混合氣體。
原料氣體B采用了以氮發(fā)泡的三甲基鋁(TMA)和氮載體的混合氣體。原料氣體D采用了以氮發(fā)泡的四氯化硅和氮載體的混合氣體。
原料氣體A和B、原料氣體C和D是以彼此不存在時(shí)間重疊的程序進(jìn)行供給的。各原料氣體被氣體瞬間加熱機(jī)構(gòu)105、106、107、108加熱到Ta、Tb、Tc、Td的溫度,產(chǎn)生了生成氣體a、b、c、d(109、110、111、112)。
在這里,設(shè)Ta=160℃、Tb=50℃,Tc=Td=600℃。
生成氣體a和b被配管引導(dǎo),從引導(dǎo)件113吹出后,與作為塑料的PET薄膜狀基體117接觸。加熱后的生成氣體a和b由2組引導(dǎo)件113供給,形成進(jìn)行反應(yīng)的反應(yīng)組S1。
同樣地形成生成氣體c和d被從2組引導(dǎo)件供給的反應(yīng)組S2。成膜室115、116的壓力調(diào)整到0.1~0.5氣壓左右的減壓狀態(tài)而設(shè)定。
在成膜室115中,通過160℃加熱的生成氣體a和50℃加熱的生成氣體b的反應(yīng)而成膜氧化鋁的第一化合物膜。在成膜室116中,通過600℃加熱的生成氣體c和d的反應(yīng)而成膜氧化硅的第二化合物膜。
移動(dòng)PET的薄膜狀基體117時(shí),得到有第一化合物膜和第二化合物膜的層疊膜成膜的薄膜狀基體117。第一化合物膜和第二化合物膜的組成是共通包含氧O元素。
氧化鋁的第一化合物膜不易從PET的薄膜狀基體剝離。氧化硅的第二化合物膜在單體下容易從PET薄膜剝離,可是由于在層疊膜中存在不易剝離的第一化合物膜,所以不易從PET的薄膜狀基體剝離。因此,通過圖1所示的成膜裝置,可以制作出將氧化鋁和氧化硅膜層疊并生長(zhǎng)的PET的薄膜狀基體117。
(實(shí)施例3)
實(shí)施例3中第一化合物膜選擇氧化鋁膜,第二化合物膜選擇氮化鋁膜。
原料氣體A采用了以氮發(fā)泡的水和氮載體的混合氣體。作為原料氣體B、D,采用了以氮發(fā)泡的三甲基鋁(TMA)和氮載體的混合氣體。
原料氣體C采用了氨和氮載體的混合氣體。
原料氣體A和B、原料氣體C和D以彼此不存在時(shí)間重合的程序供給。各原料氣體被氣體瞬間加熱機(jī)構(gòu)105、106、107、108加熱到Ta、Tb、Tc、Td的溫度,產(chǎn)生了生成氣體a、b、c、d(109、110、111、112)。
在這里,設(shè)Ta=160℃、Tb=50℃,氨的原料氣體的加熱溫度Tc=600℃,TMA的原料氣體的加熱溫度Td=300℃。
生成氣體a和b被配管引導(dǎo),從引導(dǎo)件113吹出后,與作為塑料的PET薄膜狀基體117接觸。加熱后的生成氣體a和b由2組引導(dǎo)件113供給后,形成氧化鋁膜的第一化合物膜。
推測(cè)生成氣體c是氨的600℃分解的生成氣體,且含有具備氮化能力的分子種NH2等。成膜室115、116的壓力調(diào)整為0.1~0.5氣壓左右的減壓狀態(tài)而設(shè)定。
在成膜室115中,通過生成氣體a和b的反應(yīng)而成膜氧化鋁的第一化合物膜。在成膜室116中,通過生成氣體c和d的反應(yīng)而成膜氮化鋁的第二化合物膜。
移動(dòng)PET的薄膜狀基體117時(shí),得到有第一化合物膜和第二化合物膜的層疊膜成膜的薄膜狀基體。氧化鋁的第一化合物膜和氮化鋁的第二化合物膜的組成是共通包含鋁元素Al。
氧化鋁的第一化合物膜不易從PET的薄膜狀基體剝離。氮化鋁的第二化合物膜在單體下容易從PET薄膜剝離,但是由于層疊膜中存在不易剝離的第一化合物膜,所以不易從PET的薄膜狀基體剝離。因此,利用圖1所示的成膜裝置,可以制作出層疊有氧化鋁和氮化鋁膜的PET的薄膜狀基體。
以上,參照附圖具體說明了本發(fā)明的實(shí)施方式,但是具體的結(jié)構(gòu)不限于上述實(shí)施方式,還包含不脫離本發(fā)明的發(fā)明思想范圍的設(shè)計(jì)等。