成膜装置的制作方法

本实用新型涉及薄膜形成领域，尤其涉及一种成膜装置。

背景技术：

已知使用涂布法，浸渍法等湿式法作为在基板的表面上形成薄膜、例如有机膜、无机膜的成膜方法。例如，专利文献1中提出了一种成膜方法，其中，在大气中，在玻璃、塑料等基板的表面上，刻出深10～400nm的刻痕(划痕)，使其具有规定方向的条纹状的精细凹凸面，之后通过涂布按规定组成制作的涂布液(稀释溶液)并使其干燥，从而在所述精细凹凸面上形成规定组成的防污膜(有机膜)。此外，专利文献2中提出了一种成膜方法，其中，将氧化钛粒子混合于水中形成悬浊液，进一步调整为特定的pH后，将该悬浊液涂布在支撑体上并使其干燥，由此形成无机氧化钛膜(无机膜)。

湿式法中所用的涂布液、悬浊液使用的是溶质浓度低的稀溶液。因此，加热干燥后得到的膜的密度低，随之存在形成的膜的功能容易消失的问题。例如，在用湿式法涂布的防污膜中，最表面上形成的膜容易由于擦拭而被刮掉，其防油性有时消失。

与此相对，也考虑使用真空蒸镀法(干式法)在基板上形成薄膜的成膜方法，使用该方法的情况下，成膜时需要形成高真空条件，需要高价的真空排气系统。其结果是难以实现低成本下的成膜。

现有技术文献

专利文献1：日本特开平9-309745号公报

专利文献2：日本特开平6-293519号公报

技术实现要素：

为解决上述问题，中国专利申请“2015800002404”提出了一种薄膜的成膜方法和成膜装置，该薄膜的成膜方法和成膜装置将含有2种以上材料的溶液在基于构成该溶液的各材料的蒸气压而设定的压力的气氛下排出至基板上形成薄膜，不仅可以提高薄 膜的耐久性，还可以降低制作成本。在该专利申请中，溶液中的成膜材料会在喷嘴作用下排出至基板上形成薄膜，而溶液中的其他材料会在进入容器内时迅速气化，从而与成膜材料分开，不参与形成薄膜，进而形成具有较佳耐久性的薄膜。

参阅图1可以看出，现有技术中的(减压喷雾)成膜装置在储藏机构与喷嘴之间的输液管上设有阀门，在成膜结束喷雾时通过关闭阀门，从而切断向喷嘴供给溶液。但是，此时阀门与喷嘴(的排出部)之间还存留有溶液，由于切断了向喷嘴供给液体压力，此时喷嘴排出的溶液状态会发生改变(减弱)，致使喷嘴中会残留有溶液。所残留的溶液容易在喷嘴内会形成堵塞喷嘴的杂质，甚至腐蚀喷嘴，影响喷嘴的使用寿命。

鉴于上述不足，本实用新型有必要提供一种成膜装置，以能够在成膜结束后使残留在喷嘴内的溶液排出喷嘴。

为实现上述目的，本实用新型提供以下方案：

一种成膜装置，包括：

容器，其内部能够容置基板；

储藏机构，其储藏含有成膜材料的溶液；

喷嘴，其与所述储藏机构连通；所述喷嘴能将所述溶液排出至所述基板上；

除残机构，其能将所述喷嘴内残留的所述溶液排出所述喷嘴。

作为一种优选的实施方式，所述除残机构包括气源；所述气源在除去所述喷嘴内残留的所述溶液时与所述喷嘴相连通。

作为一种优选的实施方式，所述气源的压力P为0＜P＜1MPa。

作为一种优选的实施方式，所述储藏机构与所述喷嘴通过管道连通，所述管道上设有阀；所述气源连接所述阀或所述阀的下游。

作为一种优选的实施方式，所述阀包括三通阀。

作为一种优选的实施方式，所述气源还与所述储藏机构连通，从而推动所述溶液排出至所述喷嘴。

借有以上技术方案，本实用新型所提供的成膜装置通过设有除残机构，从而在成膜结束后或供给溶液结束后使用除残机构将喷嘴内的溶液排出，使得溶液无法残留在喷嘴内，因此，本实用新型所提供的成膜装置能够在成膜结束后使残留在喷嘴内的溶液排出喷嘴。

参照后文的说明和附图，详细公开了本实用新型的特定实施方式，指明了本实用新型的原理可以被采用的方式。应该理解，本实用新型的实施方式在范围上并不因而受到限制。在所附权利要求的精神和条款的范围内，本实用新型的实施方式包括许多改变、修改和等同。

针对一种实施方式描述和/或示出的特征可以以相同或类似的方式在一个或更多个其它实施方式中使用，与其它实施方式中的特征相组合，或替代其它实施方式中的特征。

应该强调，术语“包括/包含”在本文使用时指特征、整件、步骤或组件的存在，但并不排除一个或更多个其它特征、整件、步骤或组件的存在或附加。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是现有结构的成膜装置示意图；

图2是本实用新型一种实施方式提供的成膜装置示意图。

具体实施方式

为了使本技术领域的人员更好地理解本申请中的技术方案，下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本实用新型保护的范围。

需要说明的是，当元件被称为“设置于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者也可以存在居中的元件。当一个元件被认为是“连接”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或者可能同时存在居中元件。本文所使用的术语“垂直的”、“水平的”、“左”、“右”以及类似的表述只是为了说明的目的，并不表示是唯一的实施方式。

除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本实用新型的技术领 域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本实用新型的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施方式的目的，不是旨在于限制本实用新型。本文所使用的术语“和/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。

请参阅图1，为本实用新型一种实施方式提供的一种成膜装置示意图。在本实施方式中，该成膜装置应用但不限于有机膜的形成，还可以应用于无机膜、有机-无机杂化膜等等，该成膜装置可以形成比如防污膜、防水膜、防湿膜、有机EL膜、氧化钛膜等等薄膜，其中，可以根据溶液中成膜材料的不同，而导致形成薄膜的不同。

在本实施方式中，该成膜装置包括：容器，其内部能够容置基板；储藏机构，其储藏含有成膜材料的溶液；喷嘴，其与所述储藏机构连通；所述喷嘴能将所述溶液排出至所述基板上；除残机构，其能将所述喷嘴内残留的所述溶液排出所述喷嘴。

借有以上技术方案，本实施方式所提供的成膜装置通过设有除残机构，从而在成膜结束后或供给溶液结束后使用除残机构将喷嘴内的溶液排出，使得溶液无法残留在喷嘴内，因此，本实施方式所提供的成膜装置能够在成膜结束后使残留在喷嘴内的溶液排出喷嘴。

在本实施方式中，容器11具有容置作为成膜对象的基板100的真空腔室，从而为薄膜的形成提供真空环境。在本实施方式中，该容器11可以为大致长方体状的中控体，但本发明并不限于该形状，相应的，真空腔室的形状可以与容器11的相匹配，以提供较佳的成膜空间。当然，在本发明中真空腔室的形状也并不局限于该点。

在本实施方式中，容器11上可以设置有与其内部(真空腔室)相通的排气机构15，排气机构15通过抽吸将容器11内的气体吸出，从而维持容器11内的气压在所需值。

具体的，排气机构15可以为真空泵15。容器11的侧壁下端附近可以设置有排气用的排气口(未图示)。该排气口可以连接管道13的一端，该管道13的另一端连接真空泵15。

对于真空泵15，在本实施方式中只要为能够制造大气压到中真空(0.1Pa～100Pa)程度的真空状态的泵即可，例如旋转泵(油旋转真空泵)等。虽然涡轮分子泵(TMP)、油扩散泵等能够制造高真空(小于0.1Pa)的真空状态，但是没有必要使用引入成本高的泵。所以，在本实施方式中能够使装置成本便宜。

根据来自控制器16(控制单元)的指令运转真空泵15，通过管道使得容器11内的 真空度(压力)下降。容器11设置有检测容器11内压力的压力检测单元18(例如为压力计等)。通过压力检测单元18检测的容器11内压力的信息，逐次输出至控制器16。通过控制器16判断容器11内压力达到规定值时，向气体供给源29(见后文)发送运转指令。

需要说明的是，例如，在自动压力控制器(Auto Pressure Controller：APC)等压力控制部(图示省略)的监视下，通过质量流量控制器(Mass Flow Controller：MFC)等流量调整部(图示省略)将氩气等气体导入容器内，由此也能控制容器11内的压力。此外，还可以采用在连接容器11的排气口和泵的管道的管路上设置有阀门(图示省略)的构成，通过在泵运转的状态调节该阀门的开度来控制容器11内的压力。

在本实施方式中，作为排出溶液21部件的喷嘴17可以设置于容器11的顶部，从而从上向下进行喷洒溶液21。当然，喷嘴17的设置位置并不固定，只需将喷嘴17设置成可以将溶液21朝下(垂直朝下或倾斜朝下)排出即可。

具体的，在容器11的内部的上方朝下插入喷嘴17的一端，喷嘴17的另一端可以露出于容器11外部。存在于容器11内部的喷嘴17的一端具有排出部19。需要说明的是，插入容器11内的喷嘴17的数量(根数)没有限定。根据容器11的大小，单个容器11内有时也使用两个以上的喷嘴17。

在本实施方式中，将喷嘴17的延伸方向作为中心轴时，相对于该中心轴，可以将排出部19构成为能够将成膜剂溶液21以例如30度以上80度以下的角度θ呈全锥状或扇形状喷雾。由排出部19排出例如数百μm尺寸的溶液21状粒子。

在本实施方式中，喷嘴17与储藏机构23通过输液管25相连接。其中，储藏机构23为一存储成膜剂溶液21的容器11，其能将溶液21供给至喷嘴17处，由喷嘴17喷洒作业。

如图1所示，露出于容器11外部的喷嘴17的另一端连接输液管25的一端，所述输液管25的另一端插入密闭收容成膜剂溶液21的储藏机构23内部。输液管25上可以设有进行通断控制的阀门。在阀门打开时，(成膜剂)溶液21通过输液管25从储藏机构23输送排出，然后从喷嘴17的排出部19向容器11内部下方排出。

在本实施例中，储藏机构23内通过输入气体不断加压将其内部的溶液21由输液管排出。如图1所示，储藏机构23(也可以称为储藏容器)中分别伸入有输气管27及输液管25，输液管25伸入的端口位于溶液21的液面以下，输气管27伸入的端口 位于溶液21的液面上方。

输气管27的另一端可以连接气体供给源29。气体供给源29根据来自控制器16的指令运转，向储藏机构23内供给气体来下压推动储藏机构23的液面。由此，在实施方式中，气体供给源29通过输气管27向储藏机构23中输入气体以施压于储藏机构23的液面，从而成膜剂溶液21被压送至输液管25内。需要说明的是，在本发明中，不限于通过这样的加压输出溶液21的方式。

在本实施方式中，作为成膜对象的基板100可以与喷嘴17的位置相适应，其可以位于喷嘴17的下方，也可以位于喷嘴17的相对的一侧。在本实施方式中，喷嘴17与基板100在容器11中的位置相互适应，以喷嘴17喷出的成膜材料能在基板100上成膜即可。当然，作为优选的或常用的，喷嘴17位于容器11的顶部，基板100位于容器11的底部。在本实施方式中，成膜装置1也可以具备搬运基板100的搬运机构的自动化(in line)方式，从而采用自动化方式进行成膜，提高生产效率。

具体的，在容器11的内部下方可以配置有保持作为成膜对象的基板100的基板支架31。在本实施方式中，以两个以上的辊33，33，…等构成的搬运机构支持基板支架31，通过搬运机构的运转，基板支架31可在容器11内移动。需要说明的是，除直线的移动(本实施方式)之外，此处的移动还包括旋转。旋转的情况下，例如只要将基板支架31以转盘形式等构成即可。基板支架31的内表面具有凹状的基板100保持面，成膜时，使作为成膜对象的基板100(无论单个或两个以上)的背面抵接于此，由此保持基板100。

在本发明中，排出部19和基板100之间的距离D只要为从排出部19以液体状排出的成膜剂溶液21能够以液体形式到达基板100的距离即可，对其没有特别限定。这是因为，成膜剂溶液21能够从排出部19到达基板100的距离会因排出部19的朝向、从排出部19排出时的成膜剂溶液21的初速度、成膜剂溶液21中所含有的非成膜材料的常温下的蒸汽压(P2)等各种原因而发生变化。

在成膜剂溶液21的排出方向朝下的本实施方式中，通过调整排出部19和基板支架31的配置使距离D为300mm以下程度，容易使得到的薄膜达到充分的膜强度，且容易使其耐久性水平提高。

在成膜剂溶液21的排出方向朝下的本实施方式中，通过配置排出部19，使其到基板100的距离D为150mm以上，可以确保成膜剂溶液21的充分的有效排出域， 有利于抑制成膜剂溶液21的无用消耗，其结果可以更有利于成膜的低成本化。

需要说明的是，成膜剂溶液21的排出方向朝下的本实施方式的情况下，距离D过远时，在排出过程中引起成膜剂溶液21的稀释剂(溶剂)的挥发，到达基板100后的流平变得难以发生，由此膜分布变得不均匀，膜性能有时也下降。距离D过近时，对应于此，有效排出域变得狭窄，因此成膜剂溶液21的无用消耗变多，此外有时也产生膜斑点。

控制器16首先是具备容器11内压力控制功能，使真空泵15和压力检测单元18运转，将容器11内部的真空度(即，成膜开始时压力)调整为适当的状态。与此同时，其还具备液面加压压力控制功能，对从气体供给源29供给至储藏机构23内的液面的气体所施加的压力进行调整。需要说明的是，控制器16还具备对以两个以上的辊33等构成的搬运机构的运转、停止进行控制的功能。

在本实施方式中，除残机构能将所述喷嘴17内残留的所述溶液21排出所述喷嘴17。其中，除残机构的构造形式具有多种，示意性质地举例为，除残机构可以利用上述排气机构15，并在输液管25的阀(门)20的下游开设一可控地与大气相通的开口，在成膜结束后，打开该开口，通过排气机构产生的吸力将喷嘴17内残留的溶液21吸出(排出)，从而完成对喷嘴17的除残。

另外，除残机构也可以为设置于喷嘴17外部或内部的部件，比如加热元件或活塞部件。以加热元件为例，在成膜结束后，通过启动加热元件，控制加热温度位于溶液21的气化点以上，从而将喷嘴17内残留的溶液21气化蒸发，完成对喷嘴17残留溶液21的排出。

通过以上举例描述可以看出，本实施方式的除残机构具有多种构造，故本实用新型中的除残机构只需能对喷嘴17中残留的液体进行清除使其排出喷嘴17即可，并不局限于具体何种构造。应当理解的是，在不失于本实用新型所提供的精髓之下，任何人根据本实用新型所作出的改进均应囊括在本实用新型的保护范围之内。

具体的，如图2所示，所述除残机构可以包括气源29。所述气源29在除去所述喷嘴17内的溶液21时与所述喷嘴17相连通。其中，该气源29可以在除去喷嘴17内残留的溶液21时将喷嘴17内的溶液21排出。其中，气源29的压力并不固定，其可以在较低时对喷嘴17内的溶液21产生吸力，从而将喷嘴17内的溶液21吸出，另外，气源29的压力也可以较高，从而对喷嘴17内的溶液21产生推力，从而将喷嘴 17内的溶液21推出或吹出。

为取得较好的除残效果，所述气源29的压力P可以为0＜P＜1MPa。此时，气源29的压力大于容器11内的压力，从而对喷嘴17内的溶液21起到推动作用，使残留的溶液21排出喷嘴17。

承接上文描述，所述储藏机构与所述喷嘴17通过管道(输液管)25连通，所述管道上设有阀。所述气源29连接所述阀或所述阀的下游。

具体的，如图2所示，当所述气源29连接于所述阀20上时，所述阀20可以为三通阀20。此时，通过三通阀20的切换连通，实现是否对喷嘴17进行除残。如此设置可以利用成膜机构现有的管路构造，从而节约制造成本；同时对成膜机构的现有结构改动较小，便于实施。

另外，当气源29连接于阀的下游时，该阀则可以为二通阀(未示出)，为控制气源29是否对喷嘴17进行排出残留溶液21，气源29与喷嘴17之间的连接管道上或者在气源29的下游设置有开关阀(未示出)。当然，气源29自身也可具有开关结构，此时，无须在连接管道上设置开关阀。

为进一步利用现有成膜装置的结构，所述气源29还可以与所述储藏机构23连通，从而推动所述溶液21排出至所述喷嘴17。此时，该气源29即为上述气体供给源29。由图2可以看出，相较于现有构造的成膜装置，本实施方式的成膜装置仅多出气源29与三通阀20相连的管道14。

采用图2所示结构的成膜装置，在成膜过程中，该气源29向储藏机构23中供气下压溶液21的液面，使溶液21经过输液管25向喷嘴17输入。而在成膜结束后，只需调整三通阀20，使气源29直接向喷嘴17供气，切断储藏机构23与喷嘴17的联系，从而除去喷嘴17内残留的溶液21内残留的溶液21。

在本实施方式中，为实现成膜流程的自动控制，降低工人劳动强度，三通阀20可以为电动控制阀，该电动控制阀可以与控制器16相连接。控制器16通过控制三通阀20来控制气源29向储藏机构23供气还是除去喷嘴17内残留的溶液21。

本文引用的任何数字值都包括从下限值到上限值之间以一个单位递增的下值和上值的所有值，在任何下值和任何更高值之间存在至少两个单位的间隔即可。举例来说，如果阐述了一个部件的数量或过程变量(例如温度、压力、时间等)的值是从1到90，优选从20到80，更优选从30到70，则目的是为了说明该说明书中也明确地 列举了诸如15到85、22到68、43到51、30到32等值。对于小于1的值，适当地认为一个单位是0.0001、0.001、0.01、0.1。这些仅仅是想要明确表达的示例，可以认为在最低值和最高值之间列举的数值的所有可能组合都是以类似方式在该说明书明确地阐述了的。

除非另有说明，所有范围都包括端点以及端点之间的所有数字。与范围一起使用的“大约”或“近似”适合于该范围的两个端点。因而，“大约20到30”旨在覆盖“大约20到大约30”，至少包括指明的端点。

披露的所有文章和参考资料，包括专利申请和出版物，出于各种目的通过援引结合于此。描述组合的术语“基本由…构成”应该包括所确定的元件、成分、部件或步骤以及实质上没有影响该组合的基本新颖特征的其他元件、成分、部件或步骤。使用术语“包含”或“包括”来描述这里的元件、成分、部件或步骤的组合也想到了基本由这些元件、成分、部件或步骤构成的实施方式。这里通过使用术语“可以”，旨在说明“可以”包括的所描述的任何属性都是可选的。

多个元件、成分、部件或步骤能够由单个集成元件、成分、部件或步骤来提供。另选地，单个集成元件、成分、部件或步骤可以被分成分离的多个元件、成分、部件或步骤。用来描述元件、成分、部件或步骤的公开“一”或“一个”并不说为了排除其他的元件、成分、部件或步骤。

应该理解，以上描述是为了进行图示说明而不是为了进行限制。通过阅读上述描述，在所提供的示例之外的许多实施方式和许多应用对本领域技术人员来说都将是显而易见的。因此，本教导的范围不应该参照上述描述来确定，而是应该参照所附权利要求以及这些权利要求所拥有的等价物的全部范围来确定。出于全面之目的，所有文章和参考包括专利申请和公告的公开都通过参考结合在本文中。在前述权利要求中省略这里公开的主题的任何方面并不是为了放弃该主体内容，也不应该认为发明人没有将该主题考虑为所公开的实用新型主题的一部分。