專(zhuān)利名稱(chēng)：薄膜形成裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種薄膜形成裝置及方法，更具體地說(shuō)，本發(fā)明涉及一種由微小噴孔噴出溶液狀物質(zhì)，在基片或類(lèi)似物上形成薄膜(該薄膜在廣義上其厚度等于或小于100μm，通常等于或小于10μm)的方法和裝置。例如本發(fā)明可用于適于制作混合式集成電路、半導(dǎo)體電路或微型電機(jī)等用的薄膜形成工序中。
近年來(lái)，薄膜形成技術(shù)得到廣泛的應(yīng)用。除了如濺鍍和蒸鍍系統(tǒng)等需要真空裝置的形成方法之外，包括旋壓涂敷、印刷涂敷、口模式擠塑涂敷等的實(shí)際薄膜形成系統(tǒng)也得以廣泛研究。
其中，特別是旋壓涂敷系統(tǒng)常用于半導(dǎo)體制作過(guò)程中阻擋層及保護(hù)膜等的形成。
下面，就習(xí)用的旋壓涂敷裝置作一說(shuō)明。
圖20A、20B及20C為一般習(xí)用的旋壓涂敷裝置的結(jié)構(gòu)和操作圖。
在圖20A、20B及20C中，101為旋壓涂敷裝置的轉(zhuǎn)軸，102為樣品固定底板，103為噴出涂敷液的噴孔，104為薄膜形成用基片，105、106為涂敷液，107為薄膜，108為飛濺液滴。
在上述裝置中，如圖20A所示，首先從噴孔103向基片104噴射涂敷液105并使其載于基片104上。
其次，如圖20B所示，旋壓涂敷裝置以低速ω1旋轉(zhuǎn)，使涂敷液106散布于該基片104上。
接著，如圖20C所示，旋片涂敷裝置以較高速ω2進(jìn)一步旋動(dòng)，在基片104上形成薄膜107。
然而，在上述習(xí)用的裝置中，如圖20C所示，飛濺液滴108的散失而造成無(wú)謂的浪費(fèi)，導(dǎo)致涂敷液損失80～90％。
其原因?yàn)?，若不是大量噴射涂敷?05，則基片104與該液體105相容性較差的地方會(huì)產(chǎn)生未涂敷的部分。
如上可見(jiàn)，習(xí)用的可旋壓涂敷裝置，其涂敷液的使用效率低，結(jié)果是浪費(fèi)了大部分涂敷液。
另外，在使用旋壓涂敷裝置以形成薄膜時(shí)，液體總是由內(nèi)向外周流動(dòng)，造成外周部分薄膜厚度變厚，使底盤(pán)本身變形。
另一方面，作為印刷用裝置，以往人們已大力開(kāi)發(fā)了使用微小噴孔噴射涂液的液體噴射裝置。近年來(lái)，作為該液體噴射裝置的一個(gè)應(yīng)用，人們開(kāi)發(fā)了使用溶液而不是涂液的液體噴射裝置或電路形成方法，例如，把噴射溶液形成的保護(hù)膜應(yīng)用于IC電路的制造等。
下面，作為已有技術(shù)，以日本專(zhuān)利公開(kāi)公報(bào)特開(kāi)平5—104052號(hào)的液狀物質(zhì)涂敷裝置為例作一說(shuō)明。
圖21所示為日本專(zhuān)利公開(kāi)公報(bào)特開(kāi)平5—104052號(hào)揭示的結(jié)構(gòu)圖。
在圖21中，201為液狀物供給部件，202為連接于液狀物供給部件201的噴射頭，203為被涂敷部件(以下稱(chēng)為基片)。X—Y構(gòu)架204用于噴射頭202和基片203的定位，使其相互相對(duì)而定。
噴射頭202包括連通液狀物供給部件201、內(nèi)充滿(mǎn)液狀物205的壓力室206，設(shè)置于壓力室206之軸向中點(diǎn)、開(kāi)口向著噴射頭202下端面的噴孔207，接受由壓電元件208產(chǎn)生的位移、并對(duì)該位移放大的位移放大室209，設(shè)于壓力室206和位移放大室209之交界上的膜片210。
這樣，壓電元件208受控制部件111驅(qū)動(dòng)，由此產(chǎn)生的位移經(jīng)位移放大室209和膜片210，傳送給壓力室206內(nèi)的液狀物205上，導(dǎo)致對(duì)壓力室206內(nèi)的液狀物205加壓，使液狀物205從噴孔207呈液滴205a狀向下噴濺。
采用上述結(jié)構(gòu)，可使噴孔207內(nèi)的液狀物205呈液滴205a狀噴濺于基片203上，并以任何給定的模型將液狀物205涂敷于基片203上。
注意，X—Y構(gòu)架204應(yīng)由控制部件211控制在所需部位。
同時(shí)，在上述習(xí)用的結(jié)構(gòu)中，因噴射方法主要是利用了壓電效應(yīng)，因此，有以下不足尚需克服。
在利用了壓電效應(yīng)的加壓式(以下稱(chēng)壓電式)中的噴出方法中，噴出的溶液從噴孔噴出，形成直徑比噴咀孔徑大2～3倍的噴射液滴，用此噴射液滴形成的電路模型，其微型化程度及精度就受到了限制。
其次，為了提高電路模型的微型化程度和精度，就須減小噴咀孔徑，但在壓電式的噴射方法中，噴咀孔徑減小，則液體粘附在噴孔部位的損失愈大，因此，特別在高粘度溶液的場(chǎng)合，減小噴咀孔徑是有限度的。
另外，在壓電式噴射方法中，如使用溶存大量空氣的有機(jī)溶劑作為噴射溶液，則發(fā)生氣穴現(xiàn)象，導(dǎo)致噴射的穩(wěn)定性差，因此，可用于噴射的這類(lèi)溶液大受限制。
本發(fā)明的目的是，提供一種薄膜形成方法和裝置，該方法和裝置采用親穎的液體噴射頭，可高效地使用涂敷液。
根據(jù)本發(fā)明的第一方面，提供了一種薄膜形成裝置，所述裝置包括下述主要部件具有多個(gè)噴射液體用的噴孔的涂(敷)液噴射頭；使沉積了從上述涂液噴射頭噴出的液體的被涂敷基片繞所定轉(zhuǎn)軸旋轉(zhuǎn)的旋轉(zhuǎn)裝置；使上述涂液噴射頭和上述被涂敷基片在鄰近轉(zhuǎn)軸處的被涂敷基片的附近區(qū)域和離開(kāi)轉(zhuǎn)軸處的被涂敷基片的離開(kāi)區(qū)域之間互作相對(duì)移動(dòng)的相對(duì)移動(dòng)裝置；控制上述相對(duì)移動(dòng)裝置的相對(duì)移動(dòng)控制裝置使對(duì)應(yīng)于上述印墨噴射頭和上述被涂敷基片的相對(duì)位置從附近區(qū)域向離開(kāi)區(qū)域作相對(duì)移動(dòng)，減小由相對(duì)移動(dòng)裝置產(chǎn)生的相對(duì)移動(dòng)速度。
根據(jù)本發(fā)明的第二個(gè)方面，提供了一種薄膜形成裝置，所述裝置包括具有多個(gè)噴射液體用的噴孔的涂液噴射頭；使沉積了從上述涂液噴射頭噴出的液體的被涂敷基片繞所定轉(zhuǎn)軸旋轉(zhuǎn)的旋轉(zhuǎn)裝置；使上述涂液噴射頭和上述被涂敷基片在鄰近轉(zhuǎn)軸處的被涂敷基片的附近區(qū)域和離開(kāi)轉(zhuǎn)軸處的被涂敷基片的離開(kāi)區(qū)域之間互作相對(duì)移動(dòng)的相對(duì)移動(dòng)裝置；控制上述相對(duì)移動(dòng)裝置的相對(duì)移動(dòng)控制裝置使對(duì)應(yīng)于上述印墨噴射頭和上述被涂敷基片的相對(duì)位置從附近區(qū)域向離開(kāi)區(qū)域作相對(duì)移動(dòng)，減小由旋轉(zhuǎn)裝置產(chǎn)生的旋轉(zhuǎn)角速度。
根據(jù)本發(fā)明的第三個(gè)方面，提供了一種薄膜形成裝置，該裝置系在本發(fā)明的第一方面中，相對(duì)移動(dòng)控制裝置控制了相對(duì)移動(dòng)裝置使對(duì)應(yīng)于上述涂液噴射頭和上述被涂敷基片的相對(duì)位置從附近區(qū)域向著離開(kāi)區(qū)域作相對(duì)移動(dòng)，減小由旋轉(zhuǎn)裝置產(chǎn)生的旋轉(zhuǎn)角速度。
根據(jù)本發(fā)明的第四個(gè)方面，提供了一種薄膜形成的方法，該方法包括下列步驟使沉積有涂敷液的被涂敷基片繞轉(zhuǎn)軸轉(zhuǎn)動(dòng)，該涂敷液從一具有多個(gè)噴射液體用的噴入孔的液體噴射部件噴出；及在鄰近轉(zhuǎn)軸處的被涂敷基片的附近區(qū)域和離開(kāi)轉(zhuǎn)軸處的被涂敷基片的離開(kāi)區(qū)域之間，相對(duì)移動(dòng)所述液體噴射部件和被涂敷基片，且以這樣的方式相對(duì)移動(dòng)即從所述附近區(qū)域向所述離開(kāi)區(qū)域的相對(duì)移動(dòng)進(jìn)程越大，則該相對(duì)移動(dòng)速度減小得越多。
根據(jù)本發(fā)明的第五個(gè)方面，提供了一種薄膜形成的方法，該方法包括以下步驟使沉積有涂敷液的被涂敷基片繞轉(zhuǎn)軸轉(zhuǎn)動(dòng)，該涂敷液從具有多個(gè)噴射液體用的噴孔的液體噴射部件噴出；及在鄰近轉(zhuǎn)軸處的被涂敷基片的附近區(qū)域和離開(kāi)轉(zhuǎn)軸處的被涂敷基片的離開(kāi)區(qū)域之間，相對(duì)移動(dòng)所述液體噴射部件和被涂敷基片，且以這樣的方式相對(duì)移動(dòng)即從所述附近區(qū)域向所述離開(kāi)區(qū)域的相對(duì)移動(dòng)進(jìn)程越大，則該被涂敷基片轉(zhuǎn)動(dòng)的角速度減小得越多。
根據(jù)本發(fā)明的第六個(gè)方面，提供了一種薄膜形成的方法，該方法系在本發(fā)明的第四個(gè)方面的方法的移動(dòng)步驟中，所述被涂敷基片轉(zhuǎn)動(dòng)的角速度被減小得更多。
根據(jù)本發(fā)明的第七個(gè)方面，提供了一種薄膜形成的方法，該方法包括下列步驟以足夠使上述液體沉積于所述基片表面上的第一相對(duì)速度，旋轉(zhuǎn)具有多個(gè)噴射液體用的噴孔的涂液噴射頭和沉積有所述液體的基本，使上述液體大致均勻地涂敷于所述基片的大致整個(gè)表面上；從而完成第一涂敷狀態(tài)的涂敷步驟。
在上述涂敷步驟之后，以大于上述第一相對(duì)速度的第二相對(duì)速度，旋轉(zhuǎn)所述涂液噴射頭和沉積液體的基片，在所述基片上形成第二涂敷狀態(tài)的薄膜的步驟，在該第二涂敷狀態(tài)中，使過(guò)多涂敷的涂敷液從第一涂布狀態(tài)下飛濺的同時(shí)，使第二涂敷狀態(tài)較第一涂敷狀態(tài)更均勻。
根據(jù)本發(fā)明的第八個(gè)方面，提供了一種薄膜形成的裝置，該裝置系在本發(fā)明的第一方面中，其涂液噴射頭具有由多個(gè)噴孔構(gòu)成的噴射部件，并按下述方式呈一個(gè)方向配置，即涂敷液的噴射量向一個(gè)方面逐漸增加，而最小噴射量的噴射部件被配置在基片附近區(qū)域的一側(cè)。
參照附圖，結(jié)合優(yōu)選實(shí)施例的以下描述，將使本發(fā)明的上述方面及其它方面和特征揭示得更清楚。


圖1為根據(jù)本發(fā)明的第一實(shí)施例的薄膜形成裝置的平面布置圖。
圖2為該薄膜形成裝置的涂液噴射頭的截面圖。
圖3A和3B為該薄膜形成裝置的涂液噴射頭的噴孔截面圖。
圖4為該薄膜形成裝置的涂液噴射頭的壓力調(diào)節(jié)設(shè)備的平面布置圖。
圖5為該薄膜形成裝置的總平面布置圖。
圖6為該薄膜形成裝置的操作圖。
圖7為根據(jù)本發(fā)明的第二個(gè)實(shí)施例的薄膜形成裝置的平面布置圖。
圖8為圖7中的薄膜形成裝置的說(shuō)明圖。
圖9為根據(jù)本發(fā)明的第三個(gè)實(shí)施例的薄膜形成裝置的說(shuō)明圖。
圖10A、10B及10C為用于說(shuō)明本發(fā)明的第四個(gè)實(shí)施例中的噴射原理的說(shuō)明圖。
圖11為用于溶液噴射的平面布置圖，該圖具體說(shuō)明了相同的噴射原理。
圖12為根據(jù)從上述配置獲得的電阻—電場(chǎng)關(guān)系所作的溶液噴射特性表，該圖表也同樣體現(xiàn)了溶液噴射原理。
圖13為另一用于溶液噴射的平面布置圖，該圖也同樣體現(xiàn)了噴射原理。
圖14為一薄膜形成裝置的總平面布置圖，該圖也同樣體現(xiàn)了噴射原理。
圖15為另一根據(jù)本發(fā)明的溶液噴射的第八個(gè)實(shí)施例的平面布置圖，該圖也同樣體現(xiàn)了噴射原理。
圖16為一根據(jù)圖15的配置獲得的壓力使一靜電力關(guān)系作出的溶液噴射特性表。
圖17為一根據(jù)圖15的配獲得的電阻—電場(chǎng)關(guān)系作出的溶液散布特性表。
圖18為一用于根據(jù)本發(fā)明的第九實(shí)施例的薄膜形成方法的旋壓涂敷裝置的平面布置示意圖。
圖19為一根據(jù)本發(fā)明的第十個(gè)實(shí)施例的薄膜形成方法的印墨噴射頭的截面圖。
圖20A、20B及20C為一習(xí)用的薄膜形成裝置的說(shuō)明圖。
圖21為習(xí)用的薄膜形成方法的說(shuō)明圖。
圖22為一根據(jù)本發(fā)明的第十一實(shí)施例的薄膜形成裝置的透視圖。
圖23為該噴射頭的透視圖。
圖24為表示控制部件結(jié)構(gòu)的方框圖。
圖25為該薄膜形成裝置的控制流程圖表。
圖26為相當(dāng)于圖23的另一實(shí)施例的圖示。
圖27為相當(dāng)于圖23的另一實(shí)施例的圖示。
圖28為相當(dāng)于圖23的另一實(shí)施例的圖示。
在說(shuō)明本發(fā)明之前，請(qǐng)注意，在所有附圖中，相同部件用相同參照號(hào)表示。
實(shí)施例1圖1為本發(fā)明的第一個(gè)實(shí)施例中的旋壓涂敷裝置的平面布置示意圖。
在圖1中，10為圓盤(pán)狀被涂敷基片，11為涂液噴射頭，12為涂敷基片10的固定底板，13為安裝臺(tái)12的轉(zhuǎn)軸，及一馬達(dá)50作為轉(zhuǎn)動(dòng)設(shè)備例子。
此處所述的涂液噴射頭使液體從微小噴孔(通常，其孔徑為0.2mm，或0.1mm，或在0.1mm以下)噴出，并由電信號(hào)控制液體的噴射狀態(tài)，使液體沉積于欲作記錄的記錄介質(zhì)上。
本實(shí)施例中，涂液噴頭具有多個(gè)這樣的微小噴孔，具體地說(shuō)，48個(gè)噴咀孔以每毫米10個(gè)噴孔的間距，配置于涂敷基片10的徑向。上述微小噴孔的配置的例子是50個(gè)孔徑不大于200μm的如50～60μm的噴孔，以0.5mm的間距配置。
以往習(xí)用的旋壓涂敷裝置的噴孔孔徑常在0.5～1mm，難以控制微量噴射，而如本發(fā)明那樣，使用上述定義的涂液噴射頭，即可如下所述地，在作出精致圖案的同時(shí)，可形成均勻、極薄的薄膜。
在本實(shí)施例中，首先，如圖1所示，使涂敷基片10以角速度θ轉(zhuǎn)動(dòng)，同時(shí)使涂液噴射頭11在涂敷基片10的徑向上以速度V作相對(duì)移動(dòng)，這時(shí)移動(dòng)著的涂敷液從噴孔噴出，并沉積于涂敷基片10上。
接著，旋轉(zhuǎn)一同涂敷基片10，則由涂液噴射頭11產(chǎn)生間距為100μm的48根涂敷線(xiàn)條，其結(jié)果，給出了寬度為4.8mm的條紋。
進(jìn)一步，在本實(shí)施例中，如圖中各線(xiàn)條幅寬的選擇合適，使各相鄰的線(xiàn)條互為連接，則形成一定厚度的薄膜。
因此，如果找出合適的條件，且，涂液噴射頭11在涂敷基片10旋轉(zhuǎn)一周期間，按相對(duì)移動(dòng)速度V所產(chǎn)生的移動(dòng)量設(shè)定于4.8mm，則可以所謂螺旋狀一次來(lái)形成薄膜。
也可由多次重復(fù)繪作，而不是上述一次繪作形成薄膜。
更具體地，藉涂液噴射頭11的相對(duì)移動(dòng)速度V和涂敷基片10的角速度的設(shè)定，通過(guò)涂液噴射頭11按特定值、例如4.8mm作相對(duì)移動(dòng)，同時(shí)轉(zhuǎn)動(dòng)涂敷基片10數(shù)次，進(jìn)行重復(fù)繪作，從而可形成薄膜，這樣，可繪作出細(xì)度和密度大于10根/mm的密集線(xiàn)條，同時(shí)更適于可靠地形成更薄的薄膜。
更具體地，參照?qǐng)D1，如以涂敷基片10的轉(zhuǎn)動(dòng)中心作為原點(diǎn)O，半徑為x，然后涂敷基片10以角速度θ轉(zhuǎn)動(dòng)，而同時(shí)涂液噴射頭11以速度V，在涂敷基片的徑向(x方向)上移動(dòng)，在位置xs處開(kāi)始噴射液體，在涂敷基片10的外周位置xe處終止噴射液體，預(yù)薄膜形成完畢。
在該操作中，為在整個(gè)涂敷基片10上形成厚薄均勻的薄膜，當(dāng)涂液噴射頭的噴射量為一定值Q時(shí)，必需滿(mǎn)足下式(1)。
V＝K1/x(式1)(其中K1為常數(shù)，且K1＞0)為在整個(gè)涂敷基片10上以同一清晰度繪作線(xiàn)條，也必需滿(mǎn)足下式(2)。
θ＝K2/x(式2)(其中，K2為常數(shù)，且K2＞0)因此，由于圓盤(pán)狀基片，其涂敷面積在外周比在中心增大，隨著涂敷由中心向外周的進(jìn)行，有必要逐漸減小速度V。同樣，由于在轉(zhuǎn)速一定的情況下，圓周速度在外周處大于中心處，轉(zhuǎn)速也必需隨著X值的增加而減速，以使在記錄處的涂液噴射頭的圓周速度保持恒定。
例如，V、O為定值時(shí)，由于近中心處圓周速度較低，涂敷線(xiàn)條的密度即使相同，其中央處的線(xiàn)條也會(huì)變粗，從而生成中央部位厚、外周部位薄的薄膜。有時(shí)，外周處線(xiàn)條并不重疊，而保持線(xiàn)條原狀。
當(dāng)符合式(I)，θ且保持恒值時(shí)，則在整個(gè)涂敷基片上的涂敷量將保持一是，然而，其中心部位因圓周速度而被涂敷成較厚、密度較小的線(xiàn)條，同時(shí)，其外周部位被涂敷成較薄、高、密度較大線(xiàn)條。這樣，在外周部位涂敷線(xiàn)條很好重疊，形成均勻薄膜，而在中心部位，線(xiàn)條重疊較差，易產(chǎn)生涂敷不勻。
由上述例子可見(jiàn)，為在整個(gè)涂敷基片上形成均勻的、一定厚度的薄膜，要求滿(mǎn)足式(I)及式(2)中至少一個(gè)，更好地是該二式都滿(mǎn)足。
下面，圖2所示本實(shí)施例中的涂液噴射頭的代表性平面布置圖。
圖2所示，11為涂液噴射頭，21為空氣供給源，22為貯液箱，23為壓力調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)，用于調(diào)節(jié)進(jìn)入涂液噴射頭11的容氣流速，24為液體進(jìn)口，25為空氣進(jìn)口，26為空氣排氣口，27為液體噴出口。
這里，設(shè)于涂液噴射頭11上的噴液口27和排氣口26是同心的。
對(duì)于涂液噴射頭11，來(lái)自空氣供給源21的空氣流通過(guò)壓力調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)23，由空氣進(jìn)口25流入，又從排氣口26以一定的流速流出。
另一方面，涂敷液經(jīng)液體進(jìn)口24，從貯液箱22供給。
供氣源21也與貯液箱22連接。對(duì)涂液噴射頭11內(nèi)的液體加壓，該壓力與在噴液口27附近的，由空氣流產(chǎn)生的空氣壓力平衡，這樣，涂敷液得以保持在噴液口27處。
其次，圖3A及3B為圖2中的噴孔部分的放大圖。
如圖3A所示，設(shè)置的排氣口26和噴液口27為同心狀，一定流速的空氣流從排氣口26吹出，隨著該空氣流的吹出，在噴液口27的出口處產(chǎn)生由該空氣流形成的壓力Pa。
同時(shí)，由于在貯液箱22中施上空氣壓力，在噴液口27內(nèi)的液體上形成壓力Pi。
因Pa和Pi大致相等，壓力平衡，使涂敷液在噴液口27處保持穩(wěn)定的彎液面。
另一方面，如圖3B所示，當(dāng)供至涂液噴射頭11的空氣流量由壓力調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)23使其減少時(shí)，在噴液口27出口處形成的壓力Pb小于Pa，從而由該壓力差(Pi—Pb)使彎液面破裂，引起涂敷液體噴出。
下面，圖4所示為壓力調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)23的代表性平面布置例子。
在圖4中，來(lái)自供氣源的空氣流流入電磁閥41的入口A，又由該電磁閥41，經(jīng)由流出口B或C流出。
此處，電磁閥41系由電信號(hào)將流出口切換為B或C。
在圖3A的狀態(tài)下，在流入口A與流出口C連通時(shí)，貯液箱的壓力Pi和由空氣流形成的壓力Pa大致相等。
然后，在電磁閥41上輸入噴射信號(hào)時(shí)，流路即從C切換成B。
如圖4所示，在流出口B上連接有引起流路大量壓力損耗的流路阻擋器42，如節(jié)流閥，空氣流經(jīng)該流路阻擋器42時(shí)產(chǎn)生壓力損耗，從而，在涂液噴射頭處的空氣流壓力從Pa降低至Pb，結(jié)果形成圖3B的狀態(tài)，即涂敷液噴出。
下面，就使用上述結(jié)構(gòu)的涂液噴射頭，噴出涂敷液，并在涂敷基片上進(jìn)行涂敷的具體例子作一說(shuō)明。
在本實(shí)施例中，涂敷基片使用聚碳酸酯制的相變化型(光結(jié)晶型)光盤(pán)，涂敷液使用UV(紫外線(xiàn))硬化液，以作為金屬蒸鍍面的保護(hù)膜。
又，光盤(pán)直徑為130mm，UV硬化液的涂敷范圍為半徑約20mm以外的部分。
從而，在圖1中，xs＝20mm，xe＝65mm。
上述UV硬化液為一可由紫外線(xiàn)照射而硬化并固化的樹(shù)脂溶液。更具體地，可使用丙烯酸酯組合物，其物理性能為，粘度23cp，比重1.07，表面張力29達(dá)因/cm，硬化收縮率9.8％。
在上述條件下，為形成5μm厚的保護(hù)膜，用液量估計(jì)約為70mg。
從而，由于涂液噴射頭的噴液量約300mg/分，所以約在20秒內(nèi)完成涂敷過(guò)程，并形成7μm左右的保護(hù)膜。
V＝95.6/x(式3)其中，V以mm/S，x以mm計(jì))這里，說(shuō)明一下常數(shù)K1如何測(cè)定。
假設(shè)，如前已述，涂敷是從距離涂敷基片10的原點(diǎn)O的半徑x＝20(mm)處開(kāi)始，并終止于x＝65(mm)處，并假設(shè)，涂敷時(shí)間為20秒。涂敷時(shí)間取決于薄膜厚度及涂敷面積。這樣，式(1)可變換為(dx/dt)·x＝K1
解該微分方程式，得(1/2)·x2＝K1·t＋C其中C為常數(shù)。
如果涂敷起始時(shí)間為t＝0(秒)，x＝20，則，(1/2)·202＝CC＝200如果涂敷終止時(shí)間取t＝20(秒)，x＝65，則(1/2)·652＝K1·20＋C將上述C＝200代入上式，則得K1＝{(1/2)·652－200}/20＝95.6這樣，在前述假述下，可測(cè)得K1為95.6。
另一方面，關(guān)于式(2)，因涉及到涂敷操作時(shí)的線(xiàn)條粗細(xì)和重復(fù)涂敷次數(shù)(或線(xiàn)條密度)，就K2＝32000，36000及40000(θ以rpm計(jì)，x以mm計(jì))的三種情況進(jìn)行研究。
具體地，使用小型電腦，通過(guò)編制的程序調(diào)控x軸向速度V及角速度θ，使其分別滿(mǎn)足式(2)及式(3)。
更具體地，為了按式(3)控制V，可將V表示為時(shí)間的函數(shù)。
即，因V＝dx/dt，式(3)可變換為下列關(guān)系式(4)x·dx/dt＝95.6式(4)然后，解式(4)所示的微分方程式，代入t＝0時(shí)，x＝20mm，使x以下式(5)表示，V即可以下式(6)表示 這樣，即可用小型電腦控制V，以滿(mǎn)足式(6)的關(guān)系，進(jìn)行涂敷。
圖5為在本實(shí)施例中，使用小型電腦的涂敷裝置的平面布置圖。
在圖5中，與圖1中相同的部件以同一編號(hào)表示，另外，51為馬達(dá)，52為馬達(dá)驅(qū)動(dòng)裝置源，53為小型電腦，用作控制裝置，54為移動(dòng)臺(tái)。
在此配置中，涂敷用基片10由馬達(dá)50驅(qū)動(dòng)后發(fā)生轉(zhuǎn)動(dòng)，同時(shí)涂液噴射頭11涂敷基片10的相對(duì)移動(dòng)由馬達(dá)51完成。
又，馬達(dá)50、51由馬達(dá)驅(qū)動(dòng)裝置52控制，馬達(dá)驅(qū)動(dòng)裝置52連接于小型電腦53，由設(shè)置在小電腦53內(nèi)編制的程序控制驅(qū)動(dòng)。
圖6表示對(duì)V、θ及噴液信號(hào)進(jìn)行控制的例子。
圖6中，橫軸表示距光盤(pán)中心的徑向的位置x，縱軸表示涂液噴射頭的X向的速度V及光盤(pán)旋轉(zhuǎn)速度θ。
首先，在初始狀態(tài)下，涂液噴射頭位于x＝10mm位置處，光盤(pán)以1800rpm旋轉(zhuǎn)。
接著，涂液噴射頭以V＝290mm/s開(kāi)始作相對(duì)移動(dòng)，當(dāng)其到達(dá)x＝20位置時(shí)，輸入噴液信號(hào)，噴出涂敷液，同時(shí)如圖示印墨噴射頭和光盤(pán)隨著V、θ與X成反比例地減速移動(dòng)和減速旋轉(zhuǎn)。
然后，當(dāng)?shù)竭_(dá)x＝65(mm)處時(shí)，輸入停止噴液信號(hào)，使速度V和角速度O減速至0。
在上述條件時(shí)，K2＝32000、36000及40000(θ，以rpm計(jì)，x以mm計(jì))的三種情況下的實(shí)測(cè)結(jié)果如下所示。
首先，在K2＝32000時(shí)，由于轉(zhuǎn)速低，涂敷線(xiàn)條的密度小，易殘留有條紋狀凹凸。
其次，在K2＝36000時(shí)，可形成平滑的、厚6～8μm的薄膜。
又，在K2＝40000時(shí)，由于轉(zhuǎn)速過(guò)高，生成過(guò)大的離心力，于是已沉積的涂敷液在涂敷過(guò)程中產(chǎn)生流動(dòng)，流向外側(cè)，導(dǎo)致易生成輻射狀條紋。
因此，在該例中，最好采用K2＝36000的條件，當(dāng)然也可根據(jù)所形成的薄膜的類(lèi)型不同，在其它K2值條件下形成薄膜。
又，為在整個(gè)涂敷基片上形成均勻、一定厚度的薄膜，最好是同時(shí)滿(mǎn)足式(I)及式(2)，但有時(shí)也可按照形成的薄膜類(lèi)不同，而只需要在上述二個(gè)方程式中至少滿(mǎn)足一個(gè)。
如上所述，在本實(shí)施例中，至少滿(mǎn)足式(1)及式(2)中的一式，或二式都滿(mǎn)足，即，相對(duì)速度V隨著離中心向外的距離增加而逐漸減小，亦即相對(duì)速度V隨著從位于主旋轉(zhuǎn)軸附近的基片附近區(qū)域向外移向離開(kāi)轉(zhuǎn)軸處的離開(kāi)區(qū)域的距離增加而逐漸減小。及/或轉(zhuǎn)速θ隨x增大而減小，由此，可在整個(gè)涂敷基片上形成均勻的、一定厚度的薄膜。
實(shí)施例2下面，就本發(fā)明的第二實(shí)施例作一詳細(xì)說(shuō)明。
如在實(shí)施例1中所述，根據(jù)經(jīng)涂敷層形成薄膜的類(lèi)型及膜厚等，按式(1)及式(2)的條件，設(shè)定合適的K1、K2，從而可形成所需的薄膜。然而，關(guān)于據(jù)形成薄膜的過(guò)程等有必要對(duì)一些情況作進(jìn)一步研討。
例如，在約10秒內(nèi)完成涂敷，并可形成約3，5μm厚的薄膜的式(1)中K1＝191.2的場(chǎng)合，使式(2)中的K2變化至高達(dá)60000，進(jìn)行試驗(yàn)，其結(jié)果，不能得到平滑的薄膜，而是留有圓周狀的條紋圖案。
上述現(xiàn)象可視為發(fā)生于涂敷液的噴射液滴的微小化程度有限時(shí)，或轉(zhuǎn)軸轉(zhuǎn)速過(guò)低時(shí)等的場(chǎng)合。
在本實(shí)施例中，鑒于僅用涂液噴射頭進(jìn)行涂敷時(shí)，不能形成厚度很均勻的薄膜，為此配置了可將凹凸部位平整或光滑均勻的設(shè)備。
圖7為本發(fā)明的第二實(shí)施例中的旋壓涂敷裝置的平面布置示意圖。
在圖7中，如同實(shí)施例1，在轉(zhuǎn)動(dòng)聚碳酸酯制的涂敷基片10的同時(shí)，邊使作為涂液噴射頭的涂敷液噴頭70作相對(duì)移動(dòng)，邊用具有UV硬化液的涂敷液形成薄膜。
在本發(fā)明的第二實(shí)施例中，再把空氣流出頭71設(shè)置在涂敷噴射頭附近。由此，在涂敷液沉積于涂敷基片10上之后，立即吹以空氣流，使涂敷液流動(dòng)，涂敷成膜光滑。
更具體地，在本發(fā)明的第二實(shí)施例中，使用如同實(shí)施例1的印墨噴射頭及涂敷液，并設(shè)定式(1)中K1＝191.2，式(2)中K2＝60000，進(jìn)行研究。
首先，如無(wú)空氣流出頭71，則殘留有條紋圖案，不能得到光滑涂敷層。
對(duì)此，如圖7，再設(shè)置了空氣流出頭71，形成3～4μm的均勻薄膜。
更具體地，所述空氣流出頭配置有24個(gè)孔徑100μm的噴孔，在約0.15kg/cm3壓力下流出空氣流，可以認(rèn)為，空氣的流出速度在100～200m/秒范圍，流動(dòng)狀態(tài)為空氣湍流很少的層流。
圖8顯示了如何由空氣流形成均勻的涂敷膜。
圖8中，首先，在噴射液沉積于涂敷基片上后，相鄰線(xiàn)條如A區(qū)域所示，立即呈互為分離狀態(tài)。
其后，隨時(shí)間延長(zhǎng)，涂敷液蔓延，濕潤(rùn)基片10，并導(dǎo)致呈另一個(gè)區(qū)域B所示的狀態(tài)。如不加其它措施，則凹凸部分未被消去就干燥、硬化。
如果在凹凸部分干燥和硬化前，對(duì)涂敷液吹以空氣流，處于凹凸?fàn)顟B(tài)的B區(qū)域的涂敷膜再起流動(dòng)，并引起微小振動(dòng)，其結(jié)果，形成如區(qū)域C的均勻薄膜。
如上所述在本發(fā)明第二實(shí)施例中，空氣流出頭設(shè)置在涂敷液噴射頭70鄰近，這樣，在涂敷液沉積于涂敷基片10之后，以及在其干燥和硬化之前，立即吹出空氣流，于是，涂敷液流動(dòng)和振動(dòng)從而可形成均勻的涂敷膜。
實(shí)施例3下面，就本發(fā)明的第三實(shí)施例作一詳細(xì)說(shuō)明。
本實(shí)施例為提高如同實(shí)施例2形成的薄膜的均勻性。在第三實(shí)施例中，使噴射液體帶電，以獲得薄膜的均勻性。
更具體地，在與實(shí)施例1結(jié)構(gòu)基本相同的涂液噴射頭的排氣口92的表面上設(shè)置電極93，由電源90在該電極93和保持于噴液口91內(nèi)的噴射液94之間產(chǎn)生電位差，使噴射液滴95帶電。本實(shí)施例所采用的涂敷基片10及噴射液體94與實(shí)施例1中的相同。
圖9為本實(shí)施例的涂液噴射頭的噴孔部分的放大圖。
圖9中，噴液口91和排氣口92用絕緣材料制成，在排氣口92的出口側(cè)表面設(shè)有電極93。
另外，圖中連接有電源90，從而在電極93和保持于噴液口91處的噴射液94之間施加上電位差。
在上述配置中，用電源90施加上電位差時(shí)，則噴射液94帶電量，與電極93和噴射液94之間的靜電容量有關(guān)。
噴向外側(cè)的液滴95帶電后飛散，到達(dá)并沉積于涂敷基片10上。
如上述方法帶電的液滴95，在沉積于如聚碳酸酯之?dāng)?shù)的絕緣材料制的基片上時(shí)，將保持帶電狀態(tài)。
按著，先前已在涂敷基片10上沉積有液滴95的沉積部分，和其次到達(dá)涂敷基片10的液滴95之間，因帶有相同電荷而互為排斥，其結(jié)果，在沉積的液體在涂敷基片10上擴(kuò)展的方向上產(chǎn)生作用。
更具體地，在本實(shí)施例中，使用了聚碳酸酯制的光盤(pán)和UV硬化液，并設(shè)定式(I)中K1＝191.2，式(2)中K2＝60000，在電極93和噴射液94之間具有約600V的電位差，10秒鐘完成涂敷。
在液體未帶電的場(chǎng)合，殘留有條紋圖案，不能形成平滑薄膜，當(dāng)在電極93和噴射液94之間產(chǎn)生電位差，使噴射液帶電，則可形成3～4μm的光滑薄膜。
如上所述，在本實(shí)施例中，由設(shè)置在排氣口周?chē)碾姌O和噴射液之間產(chǎn)生的電位差，使噴射液帶電，可形成均勻的涂敷膜。
另外，不言而喻，由于在本實(shí)施例中配置了使噴射液帶電的設(shè)備，并且還設(shè)置了實(shí)施例2所述的空氣流出頭，從而在涂敷液沉積于涂敷基片上后，并在其干燥，硬化之前可立即吹以空氣流。通過(guò)上述設(shè)施的組合，更可形成更可靠、更均勻的涂敷膜。
又，在上述任一實(shí)施例中，涂敷基片和涂敷液的種類(lèi)并不限于例舉的范圍。本發(fā)明也可適用于形成涂敷在硅基片上的保護(hù)膜、以及玻璃基片、陶瓷基片、金屬基片等上面形成具有電學(xué)、光學(xué)功能的功能性薄膜。不過(guò)，為了在涂敷過(guò)程中不使噴咀堵塞，涂敷液最好是非快干型樹(shù)脂溶液。
在本發(fā)明中，在控制角速度和移動(dòng)線(xiàn)速度的條件下，涂敷基片和涂液噴射頭在鄰近轉(zhuǎn)軸的區(qū)域和逐漸遠(yuǎn)離轉(zhuǎn)軸的另一區(qū)域之間作互為相對(duì)的移動(dòng)，與此同時(shí)，他們保持互為相對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)。在該運(yùn)動(dòng)中，涂敷液經(jīng)涂液噴射頭的多個(gè)噴咀噴出、噴射在涂敷基片上，從而，在該涂敷基片上形成非常均勻的涂敷膜。
進(jìn)一步，當(dāng)設(shè)置有空氣流出頭時(shí)，在將涂敷液噴在涂敷基片上后，立即把空氣流吹出。
更進(jìn)一步，當(dāng)設(shè)置有使從涂液噴射頭噴出的液體帶電的充電裝置時(shí)，先前沉積于涂敷基片上的液滴的沉積部分和其后到達(dá)該涂敷基片的液滴之間發(fā)生互相排斥。其結(jié)果，該液體在其沉積于基片上的液體蔓延方向移動(dòng)。
如上所述，本發(fā)明提供了一種薄膜形成裝置，該裝置結(jié)構(gòu)很簡(jiǎn)單，可在涂敷基片的整個(gè)表面上形成均勻的薄膜，而不會(huì)浪費(fèi)涂敷液，及引起薄膜的外周部分增厚。
本發(fā)明也提供一種具有高度靈活性的薄膜形成裝置，從而該裝置可按使用目的以各種方式改變操作條件，形成具有特定厚度的薄膜。
實(shí)施例4
以下所述是作為本發(fā)明的第四實(shí)施例，使用比電阻大于105Ωcm的溶液形成薄膜的方法。
圖10A、10B及10C為利用靜電力噴射溶液時(shí)的噴射狀態(tài)示意圖。
在圖10A、10B及10C中，編號(hào)121、124、126表示噴孔，122表示被涂敷物件，123至127表示溶液噴射狀態(tài)。
當(dāng)利用靜電力噴射溶液時(shí)，其噴射狀態(tài)可大致分類(lèi)成如圖10A、10B及10C所示的狀態(tài)。
即，作為典型的三類(lèi)噴射狀態(tài)，圖10A為溶液成單獨(dú)的液滴123從噴孔121噴出、沉積溶于被涂敷物件122上的狀態(tài)，圖10B為溶液噴射時(shí)呈線(xiàn)狀，仿佛從噴孔124拉出一條用編號(hào)125表示的絲狀線(xiàn)，沉積于被涂敷物件122上的狀態(tài)；圖10C為溶液從噴咀126呈編號(hào)127所示的噴霧狀噴出，沉積于被涂敷物件122上的狀態(tài)。
為形成優(yōu)良的薄膜，要求溶液呈圖10B所形成拉絲狀下噴出。根據(jù)本發(fā)明者的實(shí)驗(yàn)，發(fā)現(xiàn)，溶液的噴射狀態(tài)與溶液的比電阻有關(guān)。即如該比電阻小于105Ωcm，則靜電力不足以對(duì)該溶液起作用，因而得不到良好的拉絲狀。所以，該溶液的比電阻最好不小于105Ωcm。
以下，詳細(xì)說(shuō)明該實(shí)驗(yàn)內(nèi)容。
圖11所示為用靜電力噴射溶液，以及涂敷的基本設(shè)施的平面布置圖。
在圖11所示，128為供液口，129為噴液口，130為溶液，131為其上可由沉積的溶液形成薄膜的被涂敷物件，132為設(shè)置于被涂敷物件131背面的背面電極，133為噴孔，134為高壓電源。
在上述配置中，在背面電極132和噴孔133之間由高壓電源134施加電壓，產(chǎn)生電場(chǎng)。溶液在該電場(chǎng)作用下，由噴孔133噴間被涂敷物件131。
圖12用比電阻與所加電壓之關(guān)系顯示了以圖11所示配置，利用靜電力噴射溶液時(shí)的溶液噴射狀態(tài)。
在圖12中，橫軸表示溶液的比電阻，縱軸表示靜電力產(chǎn)生的電場(chǎng)強(qiáng)度。又，a區(qū)域表示溶液未噴射時(shí)的狀態(tài)，b區(qū)域表示溶液呈單獨(dú)的液滴噴出時(shí)的狀態(tài)(圖10A的狀態(tài))，c區(qū)域表示溶液呈噴霧狀噴出時(shí)的狀態(tài)(圖10c的狀態(tài))，d區(qū)域表示溶液呈拉絲狀噴射時(shí)的狀態(tài)(圖10B的狀態(tài))。
如前已述，為形成優(yōu)良圖案的薄膜，有必要使溶液以可控制噴射溶液的拉絲狀噴出。
因此，為獲得如圖12中的d區(qū)域的狀態(tài)，其首要前提是選擇溶液比電阻在105Ωcm以上。再者，調(diào)節(jié)能量(電場(chǎng)強(qiáng)度)大小，使其能使溶液呈拉絲狀，則可得到能形成良好薄膜的噴射狀態(tài)。
例如，近年來(lái)，正在開(kāi)發(fā)中作為DRAM用的電容器及永久性存儲(chǔ)器用材料的MOD(金屬有機(jī)沉積)溶液及溶膠溶液等，一般都將乙醇、甲醇等的烴系有機(jī)溶劑作為溶劑加入，這些溶液的比電阻，通常在107Ωcm以上。
如果采取使用壓電元件的習(xí)用噴射法噴射這些溶液，則產(chǎn)生氣穴現(xiàn)象，不能進(jìn)行良好的噴液。然而，如以本實(shí)施例的裝置噴射溶液，則如圖12所顯示，由于溶液具有105Ωcm以上的高比電阻，就可以穩(wěn)定的拉絲狀噴射溶液。因而，可省去曝光及蝕刻工序，在基片的任意部位直接形成壓電薄膜及電介質(zhì)薄膜。
不用圖11的配置，以圖13所示的配置，則溶液噴射的情況一樣。
圖13的配置與圖11的配置在以靜電力噴射溶液的原理上類(lèi)似，但其不同之處在于，前者在涂敷物件135上部形成的金屬膜135a被用作產(chǎn)生電場(chǎng)的一個(gè)電極?？砂从猛静煌x用上述任何一種配置。
其次，就實(shí)際應(yīng)用上述薄膜形成方法的薄膜形成裝置作一詳細(xì)說(shuō)明。
圖14所示為根據(jù)本發(fā)明的第四實(shí)施例的薄膜形成裝置。
在圖14中，137為噴射溶液的噴液部件，138為由溶液噴射在其上面形成薄膜的被涂敷物件，139為加熱被涂敷物件138的加熱板，140為移動(dòng)被涂敷物件的X—Y構(gòu)架，該構(gòu)架具有在x方向上移動(dòng)被涂敷物件138的馬達(dá)140x，和在垂直于x向的y方向上移動(dòng)被涂敷物件的馬達(dá)140y，該構(gòu)架140可在該物件138上之任意部位噴射溶液形成薄膜。141為防止從加熱板139產(chǎn)生的熱傳遞而配置的絕熱板，142為配置有馬達(dá)142z的已構(gòu)架，該Z構(gòu)架142可使噴液部件137沿垂直于X和Y方向的Z方向移動(dòng)，并可使噴液部件137定位于垂直方向。143為貯存噴射溶液，并供液至噴液部件137的溶液供給部件。
再有，控制部件144用于對(duì)溶液噴射部件131的噴射量控制、加熱板139的溫度控制、及X—Y構(gòu)架140和Z構(gòu)架142的移動(dòng)距離的控制。
在如上的裝置結(jié)構(gòu)中，在以Z構(gòu)架142定位溶液噴射部件137的位置后，溶液即按前述噴射原理從溶液噴射部件137噴向被涂敷部件138。此時(shí)，按需要，使X—Y構(gòu)架在噴液過(guò)程中或噴液完畢后移動(dòng)。
而且，因設(shè)置了加熱被涂敷物件138的加熱器—加熱板139，可以在將溶液噴射于被涂敷物件138上后，由加熱涂敷物件138，可迅速蒸發(fā)溶劑，形成薄膜，于是可縮短形成薄膜所需的時(shí)間。
另外，采用燈作為加熱器的方法等，也可獲得同樣的效果。
當(dāng)然，如有足夠的時(shí)間在室溫下干燥，則可不必進(jìn)行加熱。
又，基片不限于平板狀，用同樣的方法也可使曲面狀的基片等形成薄膜。
再有，對(duì)圖14所示的裝置結(jié)構(gòu)，又補(bǔ)充入惰性氣體的功能，該惰性氣體可作為形成薄膜的周?chē)h(huán)境氣體。由此，可不受大氣的影響更不會(huì)出現(xiàn)使噴射的溶液與大氣中的水份等起反應(yīng)，使其自身特性劣化的現(xiàn)象，從而可使溶液保持其特性。
充入作為形成薄膜的周?chē)h(huán)境氣體的惰性氣體方法，例如，可用容器把形成的薄膜密封起來(lái)，在高于大氣壓下將惰性氣體導(dǎo)入其中；或者，可用真空泵等在形成薄膜的區(qū)域和大氣間產(chǎn)生壓差，從而將惰性氣體充入形成薄膜的區(qū)域。
又，噴射溶液的溶液噴射部件137的噴頭，也可是具有多個(gè)噴咀的多噴孔噴頭，這就可同時(shí)用各種不同溶液形成薄膜，或可同時(shí)作成具有一定間隔的多個(gè)環(huán)路圖紋，從而提高了生產(chǎn)效率。
實(shí)施例5下面，就本發(fā)明的第5實(shí)施例作一說(shuō)明。
實(shí)施例4中，就比電阻較高(105Ωcm以上)的溶液作了闡述，在本實(shí)施例中，就比電阻較低的溶液(105Ωcm以下)噴射作一說(shuō)明。
在一部分市售的溶膠溶液中，例如，以醋酸為主溶劑的SrTiO3溶膠溶液等，其比電阻低如約4×103Ωcm，因此，不會(huì)由靜電力產(chǎn)生線(xiàn)條現(xiàn)象，于是無(wú)法按照實(shí)施例4的原理噴實(shí)現(xiàn)穩(wěn)定的溶液噴涂。
可以認(rèn)為，上述現(xiàn)象的原因在于，醋酸鹽在溶劑中成為離解的離子，降低了比電阻。
因此，為提高比電阻，將疏水性的有機(jī)溶劑異丁基苯作為第二溶劑，以1∶1之比混合于該混液中，如圖12的d區(qū)域所包含的，比電阻上升至107Ωcm，于是可進(jìn)行良好的溶液噴涂。
如上可見(jiàn)，除了可充分溶解介質(zhì)的第一溶劑之外，再使用以調(diào)節(jié)比電阻為目的的第二溶劑，由此可制得可由靜電力進(jìn)行良好噴涂的溶液。
上述第二溶液通常最好是極性低于第一溶液的有機(jī)溶劑，且，可與第一溶液良好溶混，例如，脂族烴，環(huán)烷烴，以及—烷基或二烷基萘，異丙苯等的芳香烴等的有機(jī)溶劑。
然后，可通過(guò)如同實(shí)施例4的噴射后的工序，形成薄膜。
實(shí)施例6以下，就本發(fā)明的第六實(shí)施例作一說(shuō)明。
在本實(shí)施例中，就粘度較高的溶液(10～20cp以上)、特別是樹(shù)脂溶液的噴射作一說(shuō)明。
使溶解了樹(shù)脂的溶液噴在被涂敷物件上，其后干燥該溶液，得到樹(shù)脂薄膜的薄膜形成方法，可考慮用于各種用途。例如，可用于制作電子元件電路時(shí)的屏蔽材料。
而且，由于這些溶液一般粘度較高，為10～20cp或更高上，在用已往的壓電噴涂法時(shí)，無(wú)法噴去，或噴出不穩(wěn)定。
然而，已發(fā)現(xiàn)，如使用靜電力的噴射法，即使用粘度為20～30cp的樹(shù)脂溶液，也可制成高質(zhì)量的圖案。
應(yīng)注意，某些樹(shù)脂溶液的比電阻低于105Ωcm。
參見(jiàn)圖12，可認(rèn)為這些低比電阻的樹(shù)脂溶液無(wú)法作噴涂，但根據(jù)本發(fā)明者對(duì)樹(shù)脂溶液的研究，例外地發(fā)現(xiàn)即使比電阻低時(shí)，也可產(chǎn)生拉絲狀態(tài)。
例如，添加了PVA(聚乙烯醇)5％的PVA水溶液的比電阻為約500Ωcm。它用靜電力的噴液方法，可進(jìn)行拉絲狀的溶液噴射。
可以認(rèn)為，在某些情況下作為由靜電力產(chǎn)生拉絲現(xiàn)象的物理性能值的要素，不僅可考慮比電阻值，且可考慮溶質(zhì)自身分子量的大小。
有關(guān)樹(shù)脂溶液更易產(chǎn)生拉絲現(xiàn)象的原因，盡管未明確，但可認(rèn)為，由于高分子蛋白質(zhì)易拉絲，高分子樹(shù)脂也更易發(fā)生拉絲現(xiàn)象。
然后，可通過(guò)如同實(shí)施例4的噴射后的工序，形成薄膜。
通過(guò)上述方法，在樹(shù)脂用作噴射溶液時(shí)，可充許比電阻在相當(dāng)擴(kuò)大的范圍內(nèi)形成薄膜。與通常的電子元件系統(tǒng)制作時(shí)，掩膜的形成須要涂敷樹(shù)脂、曝光、蝕刻等多道工序相比較，在根據(jù)本發(fā)明第四實(shí)施例的噴液原理，由樹(shù)脂溶液形成薄膜時(shí)，僅以一道工序即可形成掩膜，于是，在減少制作電子元件電路的工序及降低電子元件電路的價(jià)格等方面取得了很大的效果。
實(shí)施例7下面，就本發(fā)明的第六實(shí)施例作一說(shuō)明。
在本實(shí)施例中，說(shuō)明了一種形成金屬薄膜的方法。
如果，可將含有金屬細(xì)粉的溶液直接噴在被涂敷物件上形成薄膜，則可直接形成精細(xì)的連接線(xiàn)，從而，可在電路的小型化，及低價(jià)格化上取得很大的效果。
采用分散劑，使金屬細(xì)粉末懸浮，可制得穩(wěn)定地含金屬細(xì)粉的溶液。
作為分散劑的例子，有表面活性劑，該表面活性劑可吸附于固—液界面處，降低和穩(wěn)定了界面能。
即，因表面活性劑可在微粒表面形成吸附保護(hù)覆蓋膜，在使表面活性劑穩(wěn)定分散的懸浮液中，在各個(gè)微粒間不會(huì)發(fā)生直接接觸和碰撞，因此，可作為導(dǎo)電率低、即比電阻在105Ωcm以上的溶液。
另外，吸附保護(hù)膜也可僅用表面活性劑形成，但也存在增強(qiáng)表面覆蓋膜的物質(zhì)。
所述物質(zhì)通常指保護(hù)膠體或乳化穩(wěn)定劑，添加該些物質(zhì)可完全避免微粉間互相碰撞，制得電性能穩(wěn)定的懸浮液。
作為保護(hù)膠體，已知有植物膠、淀粉、褐藻酸鹽、蛋白質(zhì)、卵磷酯、(含)纖維的醚(ether with fiber)、聚乙烯醇、聚乙烯吡咯烷、聚丙烯酸酯衍生物、膠態(tài)氧化硅等。
通常，微粒的分散劑，其粒徑在0.1μm以下時(shí)稱(chēng)為膠體、其粒徑在幾個(gè)μm至0.1μm時(shí)稱(chēng)為乳膠。
上述微粒分散劑已在市場(chǎng)上有售，在本實(shí)施例中，使用了把真空冶金株式會(huì)社制的銀微粒分散于甲苯溶液中的、含銀30％(重量)的任意分散的超細(xì)微粒溶液。
該分散微粒由蒸發(fā)法在氣體環(huán)境內(nèi)生成，粒徑在0.1μm以下，作膠體狀分散的每個(gè)粒子不發(fā)生凝集地，任意分散，因此，溶液的比電阻較高約107Ωcm。
將該微粒分散劑用靜電力噴在被涂敷物件上，即可產(chǎn)生具有良好拉絲現(xiàn)象的噴液。
其后，將噴在被涂敷物件上的分散劑在300℃加熱，分散液即成具有導(dǎo)電性的銀薄膜。
可以認(rèn)為，這是由于，覆蓋了銀微粒的表面活性劑或保護(hù)膠體受熱熔化和蒸發(fā)，銀粒之間互相接觸凝聚而成。
當(dāng)然，而如同前述，該加熱工序也可因場(chǎng)合不同予以省略。
如上所述，即使微粒本身具有較低的電阻的特性，但由作成覆以絕緣材料的微料，形成噴射溶液的話(huà)，則可由靜電力進(jìn)行良好的噴液，形成薄膜，并可直接形成細(xì)微的線(xiàn)路，這在降低電路價(jià)格及對(duì)帶曲面的被涂敷部件配線(xiàn)上，可取得很大成效。
實(shí)施例8下面，說(shuō)明本發(fā)明的第八實(shí)施例。
在本發(fā)明的第四至第七實(shí)施例中，說(shuō)明了僅利用靜電力作為噴出溶液的方法，而另一方面，在本發(fā)明第八實(shí)施例中，除了靜電力之外，再對(duì)溶液輔以施加由壓電元件等產(chǎn)生的振動(dòng)時(shí)情況作一說(shuō)明。
圖15所示為組合使用靜電力和壓力波，使噴孔190噴射溶液的配置。
在圖15所示中，147為噴口，148為用于在溶液上發(fā)生壓力波的壓電元件，149為壓力室，150為供液口，151為背面電極，152為高壓電源，153為被涂敷物件。
在上述結(jié)構(gòu)中，對(duì)壓電元件148加上電壓，使其變形，從而壓力在上述結(jié)構(gòu)中，對(duì)壓電元件148加上電壓，使其變形，從而壓力室149的容積發(fā)生變化。
壓力室149的容積變化使噴口149內(nèi)的溶液產(chǎn)生流動(dòng)，當(dāng)該流動(dòng)大于一定值時(shí)，溶液即成液滴噴向被涂敷物件。
又，在壓力室149內(nèi)的涂液和背電極之間存在著電場(chǎng)的作用，其作用力將涂液吸向被涂敷物件。
在對(duì)溶液施加靜電力時(shí)，或者在既有壓電元件產(chǎn)生的壓力波又有靜電力時(shí)發(fā)生溶液的噴出。可不用對(duì)溶液施力，溶液因表面張力而保持于噴口147處。
使用上述裝置，就僅使用靜電力的場(chǎng)合和結(jié)合使用靜電力與壓力波二者的場(chǎng)合時(shí)產(chǎn)生的溶液噴射作了研究，其結(jié)果示于圖16。
圖16所示曲線(xiàn)，聯(lián)結(jié)了溶液開(kāi)始噴出點(diǎn)。
當(dāng)沒(méi)有壓電效應(yīng)產(chǎn)生的壓力波作用于溶液時(shí)，C點(diǎn)需要靜電力(相當(dāng)于圖12的電場(chǎng)強(qiáng)度，2KV/mm)，但對(duì)溶液施加壓力波至D點(diǎn)，則可顯示，隨壓力波增大，可相應(yīng)減小靜電力。
此時(shí)，施于溶液的壓力波大小隨壓電元件的材料和尺寸、貯液室的結(jié)構(gòu)、噴孔的孔徑、噴出液的物理特性值等而不同，通常、施于壓電元件上的電壓值為50V至500V。
該實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，比起對(duì)溶液僅作用以靜電力的噴液法，在靜電力之處再輔以施加壓力波，即可降低實(shí)施例4的圖12所示的噴液起始電壓，從而可在更寬區(qū)域產(chǎn)生拉絲現(xiàn)象。
參照?qǐng)D17，再說(shuō)明上述事實(shí)。
圖17表示了在對(duì)溶液加上如圖16中的E點(diǎn)表示的靜電力和壓力波時(shí)，溶液的比電阻值和噴液開(kāi)始時(shí)所施加電壓之間的關(guān)系。
在圖17中，虛線(xiàn)F為僅用靜電力時(shí)的噴液起始電壓(相當(dāng)于圖12中的曲線(xiàn)A)，曲線(xiàn)G為具有靜電力和壓力波時(shí)的噴液起始電壓。
在靜電力上再施加壓力波的噴液方法，使溶液的噴液起始電壓下降，溶液產(chǎn)生拉絲現(xiàn)象的區(qū)域可在僅有靜電力時(shí)的d區(qū)域上，再加上e區(qū)域，因此，可使用比電阻值較低的溶液，結(jié)果可擴(kuò)大噴液的選擇范圍。
然后，采用如同實(shí)施例4噴液后的工序形成薄膜。
如上可見(jiàn)，對(duì)噴液不僅施加靜電力，也施加壓力波，則與僅用靜電力的噴液法相比，擴(kuò)大了所選用的噴液種類(lèi)，于是可形成薄膜的類(lèi)型增多，可對(duì)電路元件或微機(jī)的制造產(chǎn)生很大影響。
在實(shí)施例4至實(shí)施例8所述方法，使所用的溶液噴成拉絲狀。然而，本發(fā)明并不限于此，溶液的比電阻可調(diào)節(jié)，從而可按涂敷的要求，使溶液形成如圖10A所示的液滴狀，或如圖16c所示的噴霧狀。
本發(fā)明的上述裝置，對(duì)可用于噴射的溶液種類(lèi)沒(méi)有實(shí)質(zhì)上的限制。
進(jìn)一步，當(dāng)噴出的溶液可穩(wěn)定地形成拉絲狀時(shí)，就能形成精細(xì)的薄膜。
如上所述，根據(jù)本發(fā)明，使用溶液狀物質(zhì)作為薄膜形成材料，并僅以靜電力；或除了靜電力外，再加上壓電效應(yīng)作為噴出薄膜形成材料的方法，把所述薄膜形成材料的溶液噴在薄膜形成物件上。然后通過(guò)加熱蒸發(fā)去溶液中的溶劑，或使該溶液在室溫下靜置一特定時(shí)間。這樣，與習(xí)用的薄膜形成方法相比，前者對(duì)可用于噴涂的溶液種類(lèi)基本上無(wú)限制，且當(dāng)使噴涂液形成拉絲狀時(shí)，可形成優(yōu)質(zhì)薄膜，其結(jié)果，可對(duì)制作各種電路及裝置提供很大的便利。
此外，所設(shè)置的涂液噴頭的結(jié)構(gòu)可能可使壓差從供液源向外施于在噴液孔口處形成的彎液面。在該例中，排氣孔也可正對(duì)著噴液孔設(shè)置，這樣，空氣流可經(jīng)由位于噴液孔和排氣孔之間的孔隙吹出。其中，近于排氣孔一側(cè)的噴液孔的空氣壓力，小于由供液源一側(cè)施于噴液孔處形成的彎液面上的氣壓，從而使該液體可載于空氣流上向外噴出。
實(shí)施例9下面，說(shuō)明本發(fā)明的第九實(shí)施例。
圖18為用于根據(jù)本發(fā)明的第九實(shí)施例的薄膜形成和裝置方法的旋壓涂敷裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。
圖18中，10為涂敷基片，161為涂液噴頭，162為噴孔。
這里，涂液噴頭161使液體從微小噴孔(通常在0.1mm以下)噴出，并在電信號(hào)控制液體的噴出狀態(tài)下使應(yīng)用沉積于記錄體上。
又，噴孔162有多個(gè)噴孔，并以一定間隔設(shè)置于旋轉(zhuǎn)的涂敷基片10的徑向。
下面，以該結(jié)構(gòu)，說(shuō)明薄膜形成的工序。
首先，例如，采用圖5中類(lèi)似的驅(qū)動(dòng)控制裝置，通過(guò)圖5中微電腦53進(jìn)行控制，同時(shí)使涂敷基片10保持低速轉(zhuǎn)動(dòng)，使涂敷液163從涂液噴頭161上的噴孔162噴向涂敷基片10，涂布液163開(kāi)始沉積于涂敷基片10上。
然后，涂敷液從涂液噴頭161上的噴孔162不斷噴向涂敷基片10。同時(shí)涂敷基片10繼續(xù)以低速轉(zhuǎn)動(dòng)，直至使涂敷液163大致沉積于涂敷基片10的整個(gè)表面上為止。該低速旋轉(zhuǎn)只要使其轉(zhuǎn)速足以使涂敷液沉積于涂敷基片10的表面上即可。
此時(shí)，如多個(gè)配置的噴孔之間的間距過(guò)大，使由相鄰噴孔形成的涂敷液的線(xiàn)條互不重疊合，并互為隔開(kāi)時(shí)，則通過(guò)圖5中的微電腦控制53，在涂敷基片10的徑向移動(dòng)涂敷噴頭161的同時(shí)，低速轉(zhuǎn)動(dòng)涂敷基片10多次，使涂敷液無(wú)間隙地沉積在涂敷基片10的整個(gè)表面上。
接著，通過(guò)圖5中的微電腦控制，在確認(rèn)涂敷液基本上已沉積在涂敷基片10的整個(gè)表面上后，以高于先前的低速轉(zhuǎn)動(dòng)涂敷基片10，使過(guò)多涂敷的涂敷液飛濺出去，同時(shí)，進(jìn)一步提高了涂敷膜的均勻性，通過(guò)上述方法在涂敷基片10上形成薄膜。
習(xí)用的旋壓涂敷裝置的涂液噴孔，其內(nèi)徑為6.5—1mm，難以進(jìn)行微量噴液量的精確控制，使用本實(shí)施例的涂液噴頭161，即可繪作高質(zhì)量的圖案，并形成均勻的、極薄的薄膜。
再有，根據(jù)第九實(shí)施例，涂敷液預(yù)先由涂液噴頭161涂敷于涂敷基片10的整個(gè)表面上，高速回轉(zhuǎn)時(shí)飛散的涂液量可降至很低，于是可降低生產(chǎn)成本，且大幅度縮短操作時(shí)間。
實(shí)施例10下面，就本發(fā)明的第十實(shí)施例作一說(shuō)明。
圖19所示為旋壓涂敷裝置的主要部件截面圖，圖中顯示了根據(jù)本發(fā)明第十實(shí)施例中的薄膜形成方法所使用的涂敷噴頭的具體結(jié)構(gòu)。
一般，涂敷噴射記錄系統(tǒng)有多種類(lèi)型。包括，由熱能產(chǎn)生氣泡，并以氣泡產(chǎn)生的壓力噴出液體的氣泡噴射系統(tǒng)，及，由壓電元件壓縮貯液室，并按要求以其壓力被噴出液體壓電類(lèi)型系統(tǒng)等。上述這些系統(tǒng)對(duì)可用于噴液的液體限制很多，例如有關(guān)粘度，只能用粘度為1—5cp的很小范圍內(nèi)的液體。
使用如圖19所示的、稱(chēng)為靜電吸引系統(tǒng)裝置的涂液噴頭，則可噴涂粘度較高(約100cp或以下)的液體。
在圖19中，170為涂敷基片，171為靜電吸引系統(tǒng)的涂液噴頭，172為噴嘴，183為基片固定架，它有金屬之類(lèi)的導(dǎo)電物質(zhì)構(gòu)成，也起電極作用。
又，174為高電壓發(fā)生器，175為貯液室。
以下說(shuō)明上述結(jié)構(gòu)的旋壓涂敷裝置的操作過(guò)程，本實(shí)施例薄膜形成的操作過(guò)程本身基本上類(lèi)似于第九實(shí)施例。
首先，低速轉(zhuǎn)動(dòng)涂敷基片170，同時(shí)由高電壓發(fā)生器174，于設(shè)定時(shí)間內(nèi)在基片固定架173和貯液室175之間施加高電壓脈沖。
在施加高電壓脈沖期間，形成于噴孔172處的彎液面被吸向基片固定架173，噴出，并沉積于涂敷基片170上。
通常，如將噴孔172和基片固定架173之距離定為2—3mm，則可由2—4KV左右的電壓噴出液體。
在如上的靜電吸引系統(tǒng)涂液噴頭中，適用粘度在約100cp以下的高絕緣性有機(jī)溶劑的溶液，因此可噴涂聚酰胺液及保護(hù)液等。
接著，在確認(rèn)涂敷液177基本上已沉積于涂敷基片的整個(gè)表面上后，以高于先前的低速轉(zhuǎn)動(dòng)涂敷基片170，使過(guò)多涂敷的涂敷液飛濺出去，同時(shí)，進(jìn)一步提高了涂敷膜的均勻性，通過(guò)上述方法在涂敷基片170上形成薄膜。
在本實(shí)施例中，繪作比習(xí)用的旋壓涂敷裝置質(zhì)量更高的圖案，并形成均勻的、極薄的薄膜。
再有，因涂敷液177預(yù)先由使用了靜電力的涂液頭171噴涂于涂敷基片170的整個(gè)表面上，高速回轉(zhuǎn)時(shí)飛散的涂液量可降至很低，于是可降低生產(chǎn)成本，且大幅度縮短操作時(shí)間。作為上述涂液噴頭，也可使用如圖2—4所示的第一實(shí)施例的涂液噴頭。
另外，如第九及第十實(shí)施例所述的涂液噴頭用圖4的電磁閥41加以控制，則如本發(fā)明說(shuō)明的，盡管該涂液噴頭的高速適應(yīng)性較差，仍可不需繪作細(xì)微圖案，毫無(wú)問(wèn)題地實(shí)用于欲形成均勻薄膜的物體上。
進(jìn)一步，第九及第十實(shí)施例的系統(tǒng)是一種簡(jiǎn)單壓力控制型的系統(tǒng)，很少受液體物理性能值的影響，例如，粘度、表面張力、比電阻，由此，可應(yīng)用液體的自由度很大，為又一優(yōu)點(diǎn)。
又，在第九及第十實(shí)施例中，涂敷基片水平設(shè)置，而豎軸作為轉(zhuǎn)動(dòng)軸，液體從上噴出。不過(guò)，本發(fā)明并不局限于上述結(jié)構(gòu)，只要結(jié)果可形成所需性能的薄膜即可。
如上可見(jiàn)，根據(jù)本發(fā)明，具有多個(gè)微小噴孔的涂液噴頭和基片以較低速度互為相對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)，于此同時(shí)，在涂敷液大體沉積于基片的整個(gè)表面上后，則該基片以較高速度作相對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)，由此得到均勻涂敷的薄膜。這樣，由于液體的飛濺造成的浪費(fèi)可減至最小，從而使本發(fā)明可提供一種操作成本低、且加工速度高的薄膜形成方法。
進(jìn)一步，通過(guò)涂液噴頭的使用，可繪作高質(zhì)量圖案，及形成更均勻、非常薄的薄膜。
此時(shí)，如果使用一靜電吸引系統(tǒng)的涂液噴頭，可采用粘度小于約100cp、具有高絕緣性的有機(jī)溶劑溶液，因此可噴涂聚酰胺液、保護(hù)液、及其它液體等。
又，如果使用利用空氣流的涂液噴頭，由該系統(tǒng)受液體物理性能值的影響更小，例如，粘度、表面張力、及壓電值，這樣，可使用液體的自由度將很大，這可作為又一優(yōu)點(diǎn)。
實(shí)施例11圖22為根據(jù)本發(fā)明的第十一實(shí)施例的薄膜形成裝置301的透視圖。
在圖22中，該薄膜形成裝置301包括分段支承可轉(zhuǎn)動(dòng)的光基片(下面簡(jiǎn)稱(chēng)為基片)302的基片支承部件303、向著由基片支承部件303支承的基片302噴涂涂敷液的噴液頭304、一用于對(duì)該噴頭304供應(yīng)液體的供液部件305、使噴頭304從基片的中心部位徑向移動(dòng)至外周側(cè)的噴液頭移動(dòng)部件306、及用于控制基片支承部件303供液部件305，噴液頭移動(dòng)部件306的控制部件307。
基片支承部件303具有基片支承底盤(pán)301，該底盤(pán)310為圓盤(pán)形，可轉(zhuǎn)動(dòng)，并起吸持基片302的作用，基片轉(zhuǎn)動(dòng)馬達(dá)311用于轉(zhuǎn)動(dòng)基片支承底盤(pán)310。設(shè)置了覆蓋基片302外周側(cè)的罩蓋312，以包圍基片支承部件303。
如圖23所示，噴液頭304具有，其直徑漸增的7個(gè)涂液噴頭型的噴孔315a—315g。這些315a—315g的噴孔孔徑按照在外周側(cè)壁增加的涂敷面積而定。噴孔315a—315g在一個(gè)方向上排列成一行，而且既可沿噴孔的徑向排列，也可與該徑向相交成一定角度排列。另外，由于在基片302的外周側(cè)的涂敷面積大干基中心部位的涂敷面積，最小孔徑的噴孔315a置于該基片302的中心部位，而最大孔徑的噴孔315g置于外周側(cè)。
液體供應(yīng)部件305由，例如，可調(diào)節(jié)排放量的計(jì)量泵、或一加壓密封貯槽構(gòu)成。供液部件305根據(jù)涂敷面積，操作時(shí)間及薄膜厚度所定的恒定排液量，向噴液頭304供應(yīng)液體。
噴射移動(dòng)部件306，在如圖22中實(shí)線(xiàn)所繪作的起始位置和由二條虛線(xiàn)所繪作的向后移位置之間沿基片302徑向移動(dòng)噴射頭304。該噴頭移動(dòng)部件306包括頂端附有噴液頭304的臂桿320，移動(dòng)框架321，一對(duì)上下導(dǎo)桿322，固定框架323，螺桿324，移動(dòng)用馬達(dá)325。臂桿320的中間配置有軸銷(xiāo)324a，用于調(diào)節(jié)噴頭304圍繞立軸的安裝位置。移動(dòng)框架321，使其附在臂桿320的基面端。一對(duì)上下導(dǎo)桿322引導(dǎo)移動(dòng)框架在水平方向移動(dòng)。固定框架323固持二導(dǎo)桿322的二端，并旋轉(zhuǎn)支承螺桿324，螺桿324在二導(dǎo)桿322與導(dǎo)桿322之間平行設(shè)置，其中一端連接有移動(dòng)馬達(dá)325。由導(dǎo)桿322作滑動(dòng)支承的導(dǎo)引軸承(圖中未示)安裝于移動(dòng)框架321內(nèi)。
如圖24所示，控制部件307包括含CPU、ROM、RAM等的微電腦。供液部分305、基片旋轉(zhuǎn)馬達(dá)311，移動(dòng)馬達(dá)325，及其它輸入-輸出部件等連接于控制部件307上。連接于控制部件307的還有包括起動(dòng)操作的起動(dòng)鍵在內(nèi)的輸入鍵330、以及包括用于控測(cè)螺桿324的旋轉(zhuǎn)位置和基片驅(qū)動(dòng)部件311的轉(zhuǎn)速所用傳感器在內(nèi)的各種傳感器331。
其次，按圖25所示的流程圖，描述前述實(shí)施例的操作。
如圖25中的步驟S1，作起始設(shè)定。由該起始設(shè)定，噴液頭移動(dòng)部件306將噴液頭304移至如二點(diǎn)虛線(xiàn)所繪作的向后移的位置。在步驟S2中，準(zhǔn)備把基片302安裝于基片固定底盤(pán)310上。當(dāng)基片302安裝于基片固定底盤(pán)310上，流程進(jìn)至步驟S3，在步驟S3，噴液頭304由噴液頭移動(dòng)部件306帶至圖22中實(shí)線(xiàn)所繪作的起始位置。在步驟S4中，基片旋轉(zhuǎn)馬達(dá)311開(kāi)動(dòng)，基片302以恒定轉(zhuǎn)速轉(zhuǎn)動(dòng)。在步驟S5供液部件305起動(dòng)，液體從噴液頭304噴涂向基片302。然后，步驟S6，噴液頭304向著基片302的外周側(cè)作恒速移動(dòng)。在步驟S7，準(zhǔn)備把噴液頭304移達(dá)涂敷端位。當(dāng)噴液頭304到達(dá)該涂敷端位時(shí)，流程進(jìn)入S8。在步驟S8中，基片轉(zhuǎn)動(dòng)馬達(dá)311，移動(dòng)馬達(dá)325，及供液部件305停止運(yùn)行。在步驟S9，基片轉(zhuǎn)動(dòng)馬達(dá)311以高速旋轉(zhuǎn)，于是使多余液體飛散出去。在步驟S10，對(duì)另行配置的基片傳送系統(tǒng)發(fā)出送出基片的指令，流程由此又返回至步驟S2。
在上述情況，噴嘴孔315a至315g的孔徑設(shè)計(jì)是按其隨涂敷面積的增大而增大。因此，通過(guò)在恒速下的簡(jiǎn)單控制旋轉(zhuǎn)基片302及恒速下移動(dòng)噴頭304的簡(jiǎn)單控制，可形成具有厚度的很均勻的薄膜。
根據(jù)第十一實(shí)施例，涂液噴射頭具有多個(gè)噴涂部件，該噴涂部件由噴孔構(gòu)成，并朝一個(gè)方向安置這樣使噴液量朝著一個(gè)方向漸增，其中，噴液量最小的噴液部件置于基片的附近區(qū)域。因此，從該噴液部件噴出的液量隨著從該基片的附近區(qū)域側(cè)(中心側(cè))移向該基片的分離區(qū)域(外周)側(cè)而逐漸增加。這樣，在涂敷面積大的基片的外周側(cè)，噴涂量較大，于是可由簡(jiǎn)單的控制獲得非常均勻的、具有一定厚度的薄膜。而且，當(dāng)涂液噴射頭相對(duì)于基片移動(dòng)時(shí)，即便基片大于在一個(gè)方向上的噴液區(qū)長(zhǎng)度，也可形成薄膜。進(jìn)一步，在向著基片外周進(jìn)行移動(dòng)時(shí)，只要通過(guò)噴嘴孔徑的漸增，可很容易增加噴液量。其它實(shí)施例(a)如圖26所示，在噴液頭404中，例如，所設(shè)置的9個(gè)具有相同直徑的噴孔435a至435I，隨著涂敷面積的增加。其間距逐漸減小。
在該例中，在向著基片的外周進(jìn)行移動(dòng)時(shí)，只要通過(guò)逐漸減小噴嘴孔的間距，即可容易地增加噴涂量。組，可以相同間隔設(shè)置，噴孔組504a至504f的噴孔數(shù)可隨涂敷面積的增加而增加。在該例中，噴孔的排列方向是可使噴孔組成交叉排列的方向，或者，該些噴孔可按圓周形排列。
在上例中，在向著基片的外周進(jìn)行移動(dòng)時(shí)，只要通過(guò)逐漸增加各噴孔組的噴孔數(shù)，即可很容易增加噴涂量。
(c)如圖28所示，在噴液頭604中，噴孔615a至615e可以相等間距設(shè)置，又，由逐漸減小施于噴頭615a至655e的液體壓力來(lái)控制流速的一組薄邊小孔636可設(shè)置于該噴液頭604中。
在該例中，用作流速控制元件的薄邊小孔636，控制了噴孔的噴液量，使該噴液量向著基片的外周側(cè)逐漸增加。由此，用簡(jiǎn)單的控制即可向著基片外周側(cè)增加噴涂量。
(d)可移動(dòng)基片固定部件，以取代噴液頭的移動(dòng)。
如上所述，根據(jù)本發(fā)明，從噴噴涂部件噴出的液量隨著噴頭從基片的中心側(cè)向著基片的外周側(cè)的移動(dòng)而逐漸增加。這樣，在外周側(cè)的噴涂液量增大，且涂敷面積亦增大，于是用簡(jiǎn)單控制法，即可制得盡可能均勻的膜厚。
以上，參照附圖，結(jié)合優(yōu)選的實(shí)施例，對(duì)本發(fā)明作了充分說(shuō)明，但對(duì)本領(lǐng)域技術(shù)人員來(lái)說(shuō)，各種變化和修改都是顯見(jiàn)的。這些變化和修改應(yīng)理解為包括在所附的權(quán)利要求書(shū)所定義的本發(fā)明的范圍之內(nèi)，除非違背了本發(fā)明的范圍。
權(quán)利要求
1.一種薄膜形成裝置，其特征在于，所述裝置包括具有多個(gè)噴射液體用的噴孔的涂液噴頭(11，70，121，124，126，133，137，161，171，190)；使沉積了從上述涂液噴頭噴出的液體的被涂敷基片(10)繞所定轉(zhuǎn)軸旋轉(zhuǎn)的旋轉(zhuǎn)裝置(50)；使上述涂液噴頭和上述被涂敷基片在上述被涂敷基片鄰近于上述轉(zhuǎn)軸的附近區(qū)域和上述被涂敷基片離開(kāi)上述轉(zhuǎn)軸的離開(kāi)區(qū)域之間作互為相對(duì)移動(dòng)的相對(duì)移動(dòng)裝置(51，54)；控制上述相對(duì)移動(dòng)裝置的相對(duì)移動(dòng)控制裝置(52，53)，使對(duì)應(yīng)于上述涂液噴頭和上述被涂敷基片的相對(duì)位置從附近區(qū)域向離開(kāi)區(qū)域作相對(duì)移動(dòng)時(shí)，相應(yīng)減小由相對(duì)移動(dòng)裝置產(chǎn)生的相對(duì)移動(dòng)速度。
2.一種薄膜形成裝置，其特征在于，所述裝置包括具有多個(gè)噴射液體用的噴孔的涂液噴頭(11，70，121，124，126，133，137，161，171，190)；使沉積了從上述涂液噴頭噴出的液體的被涂敷基片(10)繞所定轉(zhuǎn)軸旋轉(zhuǎn)的旋轉(zhuǎn)裝置(50)；使上述涂液噴頭和上述被涂敷基片在上述被涂敷基片鄰近于上述轉(zhuǎn)軸的附近區(qū)域和上述被涂敷基片離開(kāi)上述轉(zhuǎn)軸的離開(kāi)區(qū)域之間作互為相對(duì)移動(dòng)的相對(duì)移動(dòng)裝置(51，54)；控制上述相對(duì)移動(dòng)裝置的相對(duì)移動(dòng)控制裝置(52，53)，使對(duì)應(yīng)于上述涂液噴頭和上述被涂敷基片的相對(duì)位置從附近區(qū)域向離開(kāi)區(qū)域作相對(duì)移動(dòng)時(shí)，相應(yīng)減小由相對(duì)移動(dòng)裝置產(chǎn)生的相對(duì)移動(dòng)速度。
3.如權(quán)利要求1所述的薄膜形成裝置，其特征在于，其中，所述的相對(duì)移動(dòng)控制裝置(52，53)控制了相對(duì)移動(dòng)裝置；控制上述相對(duì)移動(dòng)裝置的相對(duì)移動(dòng)控制裝置(52，53)，使對(duì)應(yīng)于上述涂液噴頭和上述被涂敷基片的相對(duì)位置從附近區(qū)域向離開(kāi)區(qū)域作相對(duì)移動(dòng)時(shí)，相應(yīng)減小由相對(duì)移動(dòng)裝置產(chǎn)生的相對(duì)移動(dòng)速度。
4.如權(quán)利要求3所述的薄膜形成裝置，其特征在于，其中，所述涂液噴頭和被涂敷基片間的相對(duì)位置從所述附近區(qū)域向著所述離開(kāi)區(qū)域作相對(duì)移動(dòng)時(shí)，所述的相對(duì)移動(dòng)控制裝置(52，53)以與該相對(duì)移動(dòng)距離成反比例關(guān)系，減少相對(duì)移動(dòng)速度。
5.如權(quán)利要求4所述的薄膜形成裝置，其特征在于，其中，在該涂液噴頭和被涂敷基片之間的相對(duì)位置從所述附近區(qū)域作相對(duì)移動(dòng)至離開(kāi)區(qū)域，如假設(shè)所述移動(dòng)距離為x，其相對(duì)移動(dòng)速度為V，則在相對(duì)移動(dòng)控制裝置(52，53)中，成立下式V＝K1/x，又，當(dāng)K1大于0，所述涂液噴頭和被涂敷基片作相對(duì)移動(dòng)的移動(dòng)距離x，該x測(cè)為從xs處至xe處，該相對(duì)移動(dòng)時(shí)間為t，則，由解微分方程式測(cè)得K1K1＝(dx/dt)·x。
6.如權(quán)利要求3所述的薄膜形成裝置，其特征在于，其中，所述裝置進(jìn)一步包括設(shè)置在所述涂液噴頭(70)鄰近、具有向被涂敷基片吹出空氣流功能的空氣流出頭(71)，其中，一旦將液體噴至被涂敷基片上，立即將該空氣流吹出至該基片上。
7.如權(quán)利要求3所述的薄膜形成裝置，其特征在于，其中，所述裝置進(jìn)一步包括使從涂液噴頭噴出的液體帶電的充電裝置(90)。
8.如權(quán)利要求3所述的薄膜形成裝置，其特征在于，其中，所述涂液噴頭具有正對(duì)著噴液口(27，91)設(shè)置的排氣口(25，92)，并通過(guò)該排氣口排出空氣，以引起噴液口內(nèi)液體壓力和由氣流在噴液口附近的空氣壓力之間的平衡改變，由此噴出液體。
9.如權(quán)利要求8所述的薄膜形成裝置，其特征在于，其中，所述裝置進(jìn)一步包括設(shè)置于排氣口外周的電極元件(93)，及用于對(duì)所述電極元件和噴液口內(nèi)的液體之間提供電位差的電位差供應(yīng)裝置(90)，由此，使從涂液噴頭噴出的液體帶電。
10.如權(quán)利要求1所述的薄膜形成裝置，其特征在于，其中，所述從涂液噴頭噴出的液體為非快干型樹(shù)脂溶液。
11.如權(quán)利要求1所述的薄膜形成裝置，其特征在于，其中，所述欲噴出的液體為含有薄膜形成材料及溶解該薄膜形成材料的溶劑的溶液狀物，所述裝置進(jìn)一步包括向噴孔供應(yīng)該液體的供應(yīng)源(143)；其上置有被涂敷基片的、用旋轉(zhuǎn)裝置進(jìn)行轉(zhuǎn)動(dòng)的構(gòu)架(140)；及用于加熱被涂敷基片的加熱裝置(139)。
12.如權(quán)利要求3所述的薄膜形成裝置，其特征在于，其中，所述裝置進(jìn)一步包括在第一方向上移動(dòng)涂液噴頭的第一移動(dòng)裝置(142，142Z)，該第一方向定義為將所述的涂液噴頭和被涂敷基片相互連接起來(lái)；及設(shè)置于該構(gòu)架上的第二移動(dòng)裝置(140，140x，140y)，該移動(dòng)裝置在垂直于第一方向的平面內(nèi)，成二個(gè)互為垂直的方向上的移動(dòng)構(gòu)架。
13.如權(quán)利要求3所述的薄膜形成裝置，其特征在于，其中，所述裝置進(jìn)一步包括一使被涂敷基片以第一相對(duì)速度旋轉(zhuǎn)的控制裝置(53)，該第一相對(duì)速度足以使液體沉積在該液體涂敷基片的表面上，以便液體可逐漸地，均勻地供至該被涂敷基片的被涂敷基片表面上，由此完成第一涂敷狀態(tài)；然后，該控制裝置以大于第一相對(duì)速度的第二相對(duì)速度移動(dòng)被涂敷基片，以使過(guò)多涂敷的涂敷液從第一涂敷狀態(tài)中飛散出，由此在被涂敷基片上形成比第一涂敷狀態(tài)更均勻的第二涂敷狀態(tài)的薄膜。
14.如權(quán)利要求13所述的薄膜形成裝置，其特征在于，其中，所述的涂液噴頭為一靜電吸引型涂液噴頭，該噴頭以靜電力將液體從噴孔吸引向外，使液體噴出。
15.如權(quán)利要求3所述的薄膜形成裝置，其特征在于，其中，所述的涂液噴頭為一靜電吸引型涂液噴頭，該噴頭以靜電力將液體從噴孔吸引向外，使液體噴出。
16.如權(quán)利要求9所述的薄膜形成裝置，其特征在于，其中，所述液體具有不小于108Ωcm的比電阻。
17.如權(quán)利要求8所述的薄膜形成裝置，其特征在于，其中，所述液體以拉絲狀噴涂。
18.如權(quán)利要求3所述的薄膜形成裝置，其特征在于，其中，所述液體由作用于其上的壓力波效應(yīng)噴出。
19.如權(quán)利要求1所述的薄膜形成裝置，其特征在于，其中，所述涂液噴頭具有多個(gè)噴液部件，這些部件由噴孔構(gòu)成，且在一個(gè)方向以這樣的方式排列即噴液量向著一個(gè)方向逐漸增加，而最小噴液量的噴液部件置于所述基片的附近區(qū)域一側(cè)。
20.如權(quán)利要求19所述的薄膜形成裝置，其特征在于，其中，所述的相對(duì)移動(dòng)裝置使涂液噴頭從該基片附近區(qū)域一側(cè)上沉積了最小噴出量部分的狀態(tài)，移向所述基片離開(kāi)區(qū)域一側(cè)。
21.如權(quán)利要求19所述的薄膜形成裝置，其特征在于，其中，所述多個(gè)噴液部件為多個(gè)噴孔，該噴孔按相等間距排列，且其孔徑向著離開(kāi)區(qū)域一側(cè)逐漸增加。
22.如權(quán)利要求19所述的薄膜形成裝置，其特征在于，其中，所述多個(gè)噴液部件為多個(gè)噴孔，該噴孔具有相同直徑，且其排列間距向著離開(kāi)區(qū)域一側(cè)逐漸變小。
23.如權(quán)利要求19所述的薄膜形成裝置，其特征在于，其中，所述的多個(gè)噴液部件為多個(gè)噴孔組，所述噴孔組以相等間距排列，且其噴孔徑向著離開(kāi)區(qū)域一側(cè)逐漸增加。
24.如權(quán)利要求19所述的薄膜形成裝置，其特征在于，其中，所述多個(gè)噴液部件包括多個(gè)以相等間距排列、具有相同直徑的噴孔，及用于控制所述噴孔噴液量的流動(dòng)比率控制元件，由該控制元件，使噴液量朝著離開(kāi)區(qū)域一側(cè)，逐漸增加。
全文摘要
一種薄膜形成裝置，包括具有多個(gè)噴涂液體用噴孔的涂液噴頭；使沉積了上述涂液的上述涂敷基片繞轉(zhuǎn)軸旋轉(zhuǎn)的旋轉(zhuǎn)裝置；使上述涂液噴頭和涂敷基片在該基片鄰近轉(zhuǎn)軸的附近區(qū)域和離開(kāi)轉(zhuǎn)軸的離開(kāi)區(qū)域之間作互為相對(duì)移動(dòng)的相對(duì)移動(dòng)裝置；相對(duì)移動(dòng)控制裝置，使隨著上述涂液噴頭和基片的相對(duì)位置從所鄰近轉(zhuǎn)軸區(qū)域相對(duì)移向離開(kāi)轉(zhuǎn)軸區(qū)域時(shí)，相應(yīng)減少相對(duì)移動(dòng)速度和旋轉(zhuǎn)裝置的旋轉(zhuǎn)角速度。根據(jù)本發(fā)明，可用簡(jiǎn)單的控制制得均勻的薄膜。
文檔編號(hào)B29C41/26GK1127696SQ95115918
公開(kāi)日1996年7月31日 申請(qǐng)日期1995年9月11日 優(yōu)先權(quán)日1994年9月9日
發(fā)明者中裕之, 三浦真芳, 小倉(cāng)洋, 松田直子 申請(qǐng)人:松下電器產(chǎn)業(yè)株式會(huì)社