TWI568866B - 有機薄膜形成裝置 - Google Patents

Description

有機薄膜形成裝置

本發明係關於有機薄膜形成裝置，尤其是，與對真空槽內供應有機物氣體，於基板表面與有機物氣體發生聚合反應，而形成有機薄膜之技術分野相關。

現在，由高分子有機物所構成之有機薄膜，大多以蒸鍍聚合法或紫外線硬化法來形成。蒸鍍聚合法及紫外線硬化法，皆係對真空槽內供應低分子之有機物氣體，於基板表面與有機物氣體產生聚合反應，來形成高分子有機薄膜之方法，有機薄膜之均勻電鍍性良好係其特徵。

傳統之有機薄膜形成裝置時，參照第3(a)圖，為了防止有機薄膜著膜於真空槽111之內壁面，使防著板141保持於固定在真空槽111內壁面之支撐具(托架)142。然而，因為內壁面與防著板141之間形成有間隙，蒸鍍聚合法及紫外線硬化法時，有機物氣體侵入間隙，而無法防止對真空槽111內壁面之著膜。

此外，傳統之有機薄膜形成裝置時，難以剝離著膜於內部之有機薄膜，需以噴砂處理、接觸酸或鹼之藥品的方法，來執行有機薄膜之除去作業。然而，噴砂處理時，有母材發生變形，母材經過表面處理時，有表面處理剝離而需要重新進行表面處理等，導致成本提高的問題。此外，接觸酸或鹼之藥品的方法，則有母材溶解的顧慮。

[專利文獻1]特許第4112702號公報

本發明，係以解決上述傳統技術之問題而發明者，其目的，在提供可以容易地除去著膜於防著板表面之有機薄膜的有機薄膜形成裝置。

為了解決上述課題，本發明之有機薄膜形成裝置，係具有：真空槽；配置於前述真空槽內之基板台；從露出於前述真空槽內之供應孔對前述真空槽內供應有機物氣體之氣體供應部；以及裝設於前述真空槽內壁面之防著板，在配置於前述基板台表面之基板，以前述有機物氣體形成有機薄膜之有機薄膜形成裝置，其特徵為，於前述防著板之露出表面，形成氟樹脂含有無電解鎳膜，前述氟樹脂含有無電解鎳膜，相對於膜全體之容積，含有20%以上、40%以下之容積比的聚四氟乙烯。

本發明之有機薄膜形成裝置，其中，與前述防著板之前述表面相反的背面，密貼於前述真空槽之內壁面。

本發明之有機薄膜形成裝置，其中，前述防著板之母材，係由鐵、不鏽鋼、銅合金、及鋁所構成之群組中之任一種類或二種類以上之金屬所構成。

本發明之有機薄膜形成裝置，其中，於前述供應孔之表面，形成前述氟樹脂含有無電解鎳膜。

本發明之有機薄膜形成裝置，其中，前述基板台之表面中，於前述基板之周圍部分，形成前述氟樹脂含有無電解鎳膜。

本發明之有機薄膜形成裝置，其中，具有二個以上之前述氣體供應部。

本發明之有機薄膜形成裝置，其中，前述有機薄膜係聚脲薄膜。

本發明之有機薄膜形成裝置，其中，於與前述基板台表面相對之位置，配置釋出紫外線之紫外線燈。

本發明之有機薄膜形成裝置，其中，前述有機薄膜係紫外線硬化型之丙烯酸薄膜。

因為以高壓洗淨等容易除去著膜於防著板之有機薄膜，可以減少洗淨作業之程序及時間。此外，有機薄膜之除去作業時，因為氟樹脂含有無電解鎳膜不會受損，而無需防著板之更換成本。

<第一例之有機薄膜形成裝置的構造>

針對本發明之第一例的有機薄膜形成裝置構造進行說明。

第1圖，係第一例之有機薄膜形成裝置10a的內部構成圖。

第一例之有機薄膜形成裝置10a，具有：真空槽11、配置於真空槽11內之基板台31、以及從露出於真空槽11內之第一、第二供應孔25a、25b對真空槽11內供應有機物氣體的第一、第二氣體供應部20a、20b。

於真空槽11之壁面，連結著真空排氣裝置12，可以對真空槽11內進行真空排氣之構成。

基板台31，於表面預先設定著應配置基板之位置，在其表面露出之狀態下，配置於真空槽11內。符號35，係表示配置於基板台31表面之特定位置的基板。

第一、第二氣體供應部20a、20b，具有：用以收容固體或液體之有機物材料的第一、第二收容容器21a、21b；對收容之有機物材料進行加熱的第一、第二加熱裝置22a、22b；以及一端連結至第一、第二收容容器21a、21b內，另一端插入於真空槽11內之第一、第二配管23a、23b。

第一、第二配管23a、23b之插入於真空槽11內之端部的開口，係第一、第二供應孔25a、25b，第一、第二供應孔25a、25b露出於真空槽11內。

第4圖，係第一、第二配管23a、23b之插入於真空槽11內之端部的平面圖。本實施例時，第一、第二供應孔25a、25b係由如蓮蓬頭之多數小徑孔所構成，然而，本發明並未受限於此，第一、第二供應孔25a、25b也包含其他形狀時。

第一、第二收容容器21a、21b，配置於真空槽11之外側，於內部，配置著有機薄膜之材料的第一、第二有機物材料。第一、第二有機物材料，係使用該等蒸氣到達基板35上的話，產生共蒸鍍聚合反應而形成有機薄膜者。

第一、第二加熱裝置22a、22b，在此處係線狀之電阻加熱裝置，被捲繞裝設於第一、第二收容容器21a、21b之外周，對第一、第二收容容器21a、21b內之第一、第二有機物材料進行加熱，使其蒸發。以下，將第一、第二有機物材料之蒸氣，稱為第一、第二有機物氣體。

生成於第一、第二收容容器21a、21b內之第一、第二有機物氣體，通過第一、第二配管23a、23b之內部，從露出於真空槽11內之第一、第二供應孔25a、25b，釋出至真空槽11內。

於第一、第二配管23a、23b，分別捲繞著第一、第二配管用加熱器24a、24b，第一、第二配管23a、23b，被加熱至高於第一、第二有機物氣體之凝結溫度的溫度，通過內部之第一、第二有機物氣體，不會凝結於第一、第二配管23a、23b之壁面。

於真空槽11之內壁面，密貼裝設著防著板41。

防著板41之母材，係由鐵、不鏽鋼、銅合金、及鋁所構成之群組中之任一種類或二種類以上之金屬所構成，於防著板41之露出表面，形成有氟樹脂含有無電解鎳膜。氟樹脂含有無電解鎳膜，相對於膜全體之容積，含有20%以上、40%以下之容積比的聚四氟乙烯(PTFE)，本實施例時，係使用ULVAC TECHNO,Ltd.之NIFGRIP®(登錄商標)。

針對氟樹脂含有無電解鎳膜之形成方法進行說明的話，係將表面露出母材之防著板41浸漬於分散著PTFE之無電解鎳液，於防著板41之表面產生鎳及PTFE之共析。其次，在大氣中，以380℃~400℃進行防著板41之熱處理，使無電解鎳及PTFE強固地密貼。

氟樹脂含有無電解鎳膜，對有機薄膜具有脫模性，即使附著於有機薄膜，以高壓洗淨等方法，可在氟樹脂含有無電解鎳膜不受損下，很容易地除去有機薄膜。假設，於防著板41之表面連續層疊著有機薄膜的話，層疊膜之表面部分可能剝離，而剝離之雜質可能附著於基板35之表面，然而，在發生剝離之前除去有機薄膜的話，就可預防該問題。

此外，氟樹脂含有無電解鎳膜，對母材具有優良之接著性，在除去有機薄膜時，不會從母材被剝離。所以，執行有機薄膜之除去後，無需重新形成氟樹脂含有無電解鎳膜之成本。

第3(b)圖，係真空槽11之槽壁及防著板41的放大剖面圖。本實施例時，防著板41，係以螺絲形狀之治具42螺合於真空槽11，與防著板41表面相反之背面，密貼於真空槽11之內壁面。所以，對真空槽11內供應之第一、第二有機物氣體，不會侵入防著板41之背面與真空槽11之內壁面之間，於真空槽11之內壁面不會形成有機薄膜。

本實施例時，第一、第二配管23a、23b中之第一、第二供應孔25a、25b的部分母材，也是由鐵、不鏽鋼、銅合金、及鋁所構成之群組中之任一種類或二種類以上之材料所構成，於第一、第二供應孔25a、25b之表面，也形成有氟樹脂含有無電解鎳膜。所以，即使於第一、第二供應孔25a、25b之表面形成有機薄膜，以高壓洗淨等方法，很容易即可在氟樹脂含有無電解鎳膜不會受損下進行除去。

所以，即使第一、第二供應孔25a、25b之口徑較小，而容易為所形成之有機薄膜閉塞時，只要在被閉塞前，除去有機薄膜的話，可以預防第一、第二有機物氣體之供應流量的減少。

此外，基板台31之表面中，應配置基板35之特定部位的周圍部分之母材，也是由鐵、不鏽鋼、銅合金、及鋁所構成之群組中之任一種類或二種類以上之材料所構成，於該表面，也形成有氟樹脂含有無電解鎳膜。所以，於基板35表面形成有機薄膜時，於基板台31之表面中，應配置基板35之部位的周圍部分也形成有有機薄膜，然而，以高壓洗淨等方法，很容易在氟樹脂含有無電解鎳膜未受損下除去有機薄膜。

<第一例之有機薄膜形成方法>

針對使用第一例之有機薄膜形成裝置10a的有機薄膜形成方法進行說明。

(成膜製程)

以真空排氣裝置12進行真空槽11內之真空排氣，形成真空環境。其後，持續進行真空排氣來維持真空環境。

一邊維持真空槽11內之真空環境，一邊將基板35搬入真空槽11內，並配置於基板台31之表面中之周圍為氟樹脂含有無電解鎳膜所環繞之特定位置。

將第一、第二有機物材料配置於第一、第二收容容器21a、21b之內部。本實施例時，第一有機物材料，係使用雙胺之1,12-二氨基十二烷，第二有機物材料，係使用二異氰酸酯之1,3-雙(異氰酸酯基亞甲基)環己烷。但是，第一、第二有機物材料，只要為在基板35上進行共蒸鍍聚合反應者，並未受限於上述者，例如，也可以使用雙胺之4,4’-二胺基苯化甲烷(MDA)、及二異氰酸酯之4,4’-二苯甲烷二異氰酸酯(MDI)。

以第一、第二配管用加熱器24a、24b將第一、第二配管23a、23b加熱至高於第一、第二有機物氣體之凝結溫度的溫度。

以第一、第二加熱裝置22a、22b進行第一、第二有機物材料之加熱的話，由第一、第二有機物材料生成第一、第二有機物氣體，生成之第一、第二有機物氣體，通過第一、第二配管23a、23b之內部，由第一、第二供應孔25a、25b供應給真空槽11內。

被供應之第一、第二有機物氣體，在基板35之表面產生共蒸鍍聚合反應，於基板35之表面形成有機薄膜。本實施例時，係形成聚脲之薄膜。

被供應給真空槽11內之第一、第二有機物氣體的一部分，也在防著板41表面產生共蒸鍍聚合反應，於防著板41之表面也形成有機薄膜。

此外，第一、第二有機物氣體之一部分，也在第一、第二供應孔25a、25b之表面、及基板台31之表面中之基板35周圍部分產生共蒸鍍聚合反應，而於各該部位形成有機薄膜。

於基板35表面形成特定膜厚之有機薄膜後，停止由第一、第二供應孔25a、25b供應第一、第二有機物氣體。

一邊維持真空槽11內之真空環境，一邊將已成膜之基板35搬出至真空槽11外側，並將其他未成膜之基板35搬入真空槽11內，重複上述成膜製程。

(洗淨製程)

在剝離層疊於基板35以外部分之有機薄膜前，且在第一、第二供應孔25a、25b為有機薄膜所閉塞之前，預先以試驗或模擬求取可連續成膜之基板片數。

於預先求取之特定片數的基板35形成有機薄膜後，執行第一例之有機薄膜形成裝置10a的洗淨製程。

從真空槽11內搬出基板35後，停止真空排氣裝置12，使真空槽11內開放成大氣狀態。

將防著板41從真空槽11之內壁面拆下，並取出至真空槽11外側。

真空槽11內壁面中之密貼著防著板41的部分，未形成有機薄膜。

對取出之防著板41以高壓噴射水來執行高壓洗淨處理的話，於防著板41表面，預先形成有氟樹脂含有無電解鎳薄膜，有機薄膜很容易除去。而且，有機薄膜之除去方法，並未受限於高壓洗淨處理，例如，也可以利用鑷子等器具來除去，然而，高壓洗淨處理時，因為導致氟樹脂含有無電解鎳膜受損的情形小於其他方法而較好。

此外，從真空槽11內取出第一、第二配管23a、23b之第一、第二供應孔25a、25b側的端部，以高壓洗淨處理等除去有機薄膜。於第一、第二供應孔25a、25b之表面也預先形成有氟樹脂含有無電解鎳薄膜，很容易除去有機薄膜。

並且，從真空槽11內取出基板台31，以高壓洗淨處理等除去有機薄膜。於基板台31之表面中之應配置基板35的特定位置的周圍部分，也預先形成有氟樹脂含有無電解鎳薄膜，很容易除去有機薄膜。

其次，將已洗淨之基板台31搬入真空槽11內，設置於特定位置，將已洗淨之第一、第二配管23a、23b之第一、第二供應孔25a、25b側的端部插入真空槽11內，進行氣密裝設。

將已洗淨之防著板41搬入真空槽11內，以密貼於真空槽11之內壁面進行裝設。

其次，重新開始上述成膜製程。層疊於基板35以外之部分的有機薄膜被除去，不會發生剝離之有機薄膜成為雜質附著於基板35之問題。此外，因為第一、第二供應孔25a、25b也沒有被有機薄膜所閉塞的情形，可以一定流量供應第一、第二有機物氣體，而於基板35上形成一定膜質之有機薄膜。

<第二例之有機薄膜形成裝置的構造>

針對本發明之第二例之有機薄膜形成裝置的構造進行說明。

第2圖，係第二例之有機薄膜形成裝置10b的內部構成圖。第二例之有機薄膜形成裝置10b中，對與上述第一例之有機薄膜形成裝置10a相同之構造部分，並賦予相同符號。

第二例之有機薄膜形成裝置10b，具有：真空槽11、配置於真空槽11內之基板台31、以及由露出於真空槽11內之供應孔25對真空槽11內供應有機物氣體之氣體供應部20。

亦即，第二例之有機薄膜形成裝置10b，具有1個氣體供應部20來取代第一例之有機薄膜形成裝置10a的第一、第二氣體供應部20a、20b。此外，第二例之有機薄膜形成裝置10b，具有釋出紫外線之紫外線燈17。

與第一例之有機薄膜形成裝置10a構造相同的部分，省略其說明。

氣體供應部20，具有：收容固體或液體之有機物材料的收容容器21；對收容之有機物材料進行加熱的加熱裝置22；以及一端連結於收容容器21內，另一端插入於真空槽11內之配管23。

將配管23之插入於真空槽11內之端部的開口稱為供應孔25，供應孔25露出於真空槽11內。本實施例時，參照第4圖，供應孔25係由如蓮蓬頭之多數小徑孔所構成，然而，本發明並未受限於此，也包含其他形狀時。

收容容器21，配置於真空槽11之外側，於內部，配置著有機薄膜之材料的有機物材料。有機物材料，係使用對該液狀膜照射紫外線來使其硬化而形成有機薄膜者。

加熱裝置22，此處係線狀電阻加熱裝置，捲繞裝設於收容容器21之外周，可對收容容器21內之有機物材料進行加熱使其蒸發。以下，將有機物材料之蒸氣稱為有機物氣體。

生成於收容容器21內之有機物氣體，通過配管23之內部，由露出於真空槽11內之供應孔25，釋出至真空槽11內。

於配管23，捲繞著配管用加熱器24，配管23，被加熱至高於有機物氣體之凝結溫度的溫度，通過內部之有機物氣體，不會析出於配管23之壁面。

真空槽11之槽壁中，於與基板台31表面相對之部分，設有可透射紫外線之透射窗18。透射窗18之材質，例如，為石英。

紫外線燈17，係配置於真空槽11外側之與透射窗18相對之位置，由紫外線燈17釋出紫外線的話，釋出之紫外線透射透射窗18，而照射於真空槽11之內部。

而且，本實施形態時，紫外線燈17係配置於真空槽11外側，然而，紫外線燈17也可配置於真空槽11內側，而省略了透射窗18。此外，紫外線燈17可以靜止於與基板台31表面相對之位置，也可以為在與基板台31表面相對之平面內往返移動之構成。

於真空槽11之內壁面，密貼裝設著防著板41。防著板41之構造，與第一例之有機薄膜形成裝置10a的防著板41相同，故省略其說明。

本實施例時，配管23之供應孔25部分的構造，也可以與第一例之有機薄膜形成裝置10a之第一、第二配管23a、23b的第一、第二供應孔25a、25b部分相同，故省略其說明。

而且，基板台31表面之應配置基板35之特定部位的周圍部分構造，也可以與第一例之有機薄膜形成裝置10a的基板台31相同，故省略其說明。

<第二例之有機薄膜形成方法>

針對使用本發明之第二例之有機薄膜形成裝置10b的有機薄膜形成方法進行說明。

(成膜製程)

以真空排氣裝置12進行真空槽11內之真空排氣，形成真空環境。其後，持續進行真空排氣來維持真空環境。

一邊維持真空槽11內之真空環境，一邊將基板35搬入真空槽11內，並配置於基板台31表面之周圍為氟樹脂含有無電解鎳膜所環繞的特定位置。

將有機物材料配置於收容容器21之內部。本實施例時，有機物材料，係使用紫外線硬化型之丙烯酸單體或寡聚物。也可以於有機物材料添加光聚合開始劑。

藉由配管用加熱器24，先將配管23加熱至高於有機物氣體之凝結溫度的溫度。

以加熱裝置22對有機物材料進行加熱的話，由有機物材料生成有機物氣體，生成之有機物氣體通過配管23之內部，由供應孔25供應給真空槽11內。

被供應之有機物氣體，附著於基板35表面而凝結，形成液狀膜。此外，有機物氣體之一部分，也附著於防著板41表面而凝結，形成液狀膜。並且，有機物氣體之一部分，也附著凝結於供應孔25表面、及基板台31表面之基板35周圍部分，形成液狀膜。

於基板35表面形成特定厚度之液狀膜後，停止由供應孔25之有機物氣體供應。

一邊維持真空槽11內之真空環境，一邊由紫外線燈17釋出紫外線。釋出之紫外線透射透射窗18進入真空槽11內。

進入真空槽11內之紫外線的一部分入射至基板35表面，與形成於基板35表面之由有機物材料所構成的液狀膜產生光聚合反應而硬化，於基板35表面形成有機薄膜。本實施例時，係形成丙烯酸樹脂之薄膜。

此外，紫外線之一部分入射至防著板41表面，與形成於防著板41表面之由有機物材料所構成的液狀膜產生光聚合反應而硬化，於防著板41表面也形成有機薄膜。

並且，進入真空槽11內之紫外線的一部分，也入射至供應孔25表面、及基板台31表面之基板35周圍的部分，與形成於各該部位之由有機物材料所構成的液狀膜產生聚合反應而硬化，於各該部位也形成有機薄膜。

於基板35表面形成有機薄膜後，停止由紫外線燈17之紫外線釋出。

一邊維持真空槽11內之真空環境，一邊將已成膜之基板35搬出至真空槽11外側，並將其他未成膜之基板35搬入真空槽11內，重複執行上述成膜製程。

(洗淨製程)

在剝離層疊於基板35以外部分之有機薄膜前，且在供應孔25為有機薄膜所閉塞之前，預先以試驗或模擬求取可連續成膜之基板片數。

於預先求取之特定片數的基板35形成有機薄膜後，執行第二例之有機薄膜形成裝置10b的洗淨製程。

第二例之有機薄膜形成裝置10b的洗淨製程，與第一例之有機薄膜形成裝置10a的洗淨製程相同，故省略其說明。

而且，第一例、第二例之有機薄膜形成裝置10a、10b，也可具有對防著板41之表面、第一、第二供應孔25a、25b之表面、供應孔25之表面、及基板台31表面之應配置基板35之特定部位周圍的部分進行加熱之未圖示的加熱器。

對真空槽11內供應有機物氣體前，以未圖示之加熱器，將防著板41之表面、第一、第二供應孔25a、25b之表面、供應孔25之表面、及基板台31表面之應配置基板35之特定部位周圍的部分加熱至高於有機物氣體之凝結溫度的溫度的話，可以減少有機物氣體之附著量，而增加至洗淨製程為止之可連續成膜的基板片數。

第1圖及第2圖中，於真空槽11內，只配置一組由基板台31、及供應孔25a、25b或25所構成之成膜組，然而，本發明並未受限於此，也可以配置二組以上。

第二例之有機薄膜形成裝置10b具有二組以上之成膜組時，藉由於各成膜組設置不同之紫外線燈17的構成，使一個紫外線燈17分別於與各基板台31表面相對之位置移動的構成，有利於成本的降低。

第二例之有機薄膜形成裝置10b具有二組以上之成膜組時，在以一個成膜組使光反應性之有機物材料附著於一個基板35表面時，以另一成膜組對其他基板35表面進行光照射的話，可以提高有機薄膜之生產效率。

10a、10b‧‧‧有機薄膜形成裝置

11‧‧‧真空槽

20a、20b、20‧‧‧氣體供應部

25a、25b、25‧‧‧供應孔

31‧‧‧基板台

35‧‧‧基板

41‧‧‧防著板

第1圖係本發明之第一例之有機薄膜形成裝置的內部構成圖。

第2圖係本發明之第二例之有機薄膜形成裝置的內部構成圖。

第3圖係真空槽之槽壁及防著板之放大剖面圖，(a)：傳統裝置、(b)：本發明裝置。

第4圖係配管插入於真空槽內之端部的平面圖。

10a‧‧‧有機薄膜形成裝置

11‧‧‧真空槽

12‧‧‧真空排氣裝置

20a、20b‧‧‧氣體供應部

21a‧‧‧第一收容容器

21b‧‧‧第二收容容器

22a‧‧‧第一加熱裝置

22b‧‧‧第二加熱裝置

23a‧‧‧第一配管

23b‧‧‧第二配管

24a‧‧‧配管用加熱器

24b‧‧‧配管用加熱器

25a‧‧‧供應孔

25b‧‧‧供應孔

31‧‧‧基板台

35‧‧‧基板

41‧‧‧防著板

Claims (8)

1. 一種有機薄膜形成裝置，係具有：真空槽；配置於前述真空槽內，可自前述真空槽內取出之基板台；在前述真空槽的外部捲繞有加熱器，從露出於前述真空槽內之供應孔對前述真空槽內供應有機物氣體的氣體供應部；以及裝設於前述真空槽內壁面的防著板，在配置於前述基板台表面之基板，以前述有機物氣體形成有機薄膜之有機薄膜形成裝置，其特徵為，於前述防著板之露出表面和前述基板台中配置有前述基板之場所的周圍之部位，無電解鎳液中的鎳與聚四氟乙烯共析而形成氟樹脂含有無電解鎳膜，在前述氟樹脂含有無電解鎳膜附著有前述有機薄膜，前述氟樹脂含有無電解鎳膜，相對於膜全體之容積，含有20%以上、40%以下之容積比的聚四氟乙烯，使得附著於前述氟樹脂含有無電解鎳膜之前述有機薄膜可剝離。
2. 如申請專利範圍第1項記載之有機薄膜形成裝置，其中與前述防著板之前述表面相反的背面，密貼於前述真空槽之內壁面。
3. 如申請專利範圍第1項記載之有機薄膜形成裝置，其中前述防著板之母材，係由鐵、不鏽鋼、銅合金、及鋁所構成之群組中之任一種類或二種類以上之金屬所構成。
4. 如申請專利範圍第1項記載之有機薄膜形成裝置，其中於前述供應孔之表面，形成前述氟樹脂含有無電解鎳膜。
5. 如申請專利範圍第1項記載之有機薄膜形成裝置，其中具有二個以上之前述氣體供應部。
6. 如申請專利範圍第5項記載之有機薄膜形成裝置，其中前述有機薄膜係聚脲薄膜。
7. 如申請專利範圍第1項記載之有機薄膜形成裝置，其中於與前述基板台表面相對之位置，配置釋出紫外線之紫外線燈。
8. 如申請專利範圍第7項記載之有機薄膜形成裝置，其中前述有機薄膜係紫外線硬化型之丙烯酸樹脂薄膜。