專(zhuān)利名稱(chēng)：氣化源及成膜裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種氣化源及成膜裝置。
背景技術(shù)：
作為光學(xué)制品的光學(xué)薄膜具備多個(gè)折射率不同的層。通過(guò)將各層疊放于基板上， 來(lái)得到防反射性、濾光性及反射性等各種不同的光學(xué)特性。舉例而言，利用鉭、鈦、鈮、鋯等 金屬的氧化物作為高折射率材料，利用二氧化硅及氟化鎂作為低折射率材料。光學(xué)薄膜的制造過(guò)程包括使用所謂濺射法，所述濺射法是指使用包含低折射率材 料、高折射率材料或其他材料的電介質(zhì)形成的多個(gè)標(biāo)靶，使從各標(biāo)靶放出之濺射粒子依序 堆積于基板上。這種濺射法包括在靶面附近注入等離子體的磁控管濺射法和在標(biāo)靶上施加 高頻電力的高頻濺射法等。在濺射法中使用電介質(zhì)作為標(biāo)靶材料時(shí)，積累在電介質(zhì)中的電荷容易發(fā)生異常放 電。因此一般而言會(huì)選擇高頻濺射法。另外，相對(duì)于磁控管濺射法，在使用高頻濺射法時(shí)基 板在運(yùn)送等過(guò)程中容易導(dǎo)致等離子體密度變動(dòng)，造成成膜速度大幅減小。因此，在光學(xué)薄膜 制備的現(xiàn)有技術(shù)中，存在為解決上述問(wèn)題提出的各種提議。專(zhuān)利文獻(xiàn)1所記載的成膜裝置在真空槽之內(nèi)部設(shè)置轉(zhuǎn)鼓，將真空槽內(nèi)部沿轉(zhuǎn)鼓圓 周方向劃分成多個(gè)處理區(qū)域。比如，將轉(zhuǎn)鼓周?chē)鷦澐质褂么趴毓転R射法形成金屬層的處理 區(qū)域、使用磁控管濺射法形成硅層的處理區(qū)域、及產(chǎn)生氧等離子體并進(jìn)行氧化處理的處理 區(qū)域。專(zhuān)利文獻(xiàn)1所記載的成膜裝置通過(guò)旋轉(zhuǎn)其轉(zhuǎn)鼓，有選擇性地、反復(fù)地在安裝于轉(zhuǎn)鼓上 的基板表面執(zhí)行金屬層成形、硅層成形和各層氧化處理。因此，專(zhuān)利文獻(xiàn)1可在穩(wěn)定之沉積 條件下加快高折射率材料沉積與低折射率材料沉積的速度，從而增加了光學(xué)薄膜成膜處理 的穩(wěn)定性與速度。光學(xué)產(chǎn)品中光學(xué)薄膜的光學(xué)特性會(huì)由于外部各種液體在薄膜表面的附著而惡化。 因此，理想的做法是在光學(xué)薄膜表面形成具有排斥各種液體作用的疏水膜性的疏水膜膜。 疏水膜膜成形技術(shù)中會(huì)使用所謂氣相沉積聚合法，其通過(guò)在光學(xué)薄膜表面氣相沉積含有排 斥液體的疏水膜基和水解性縮聚基的硅烷偶聯(lián)劑。在基板表面氣相沉積成膜材料時(shí)，一般而言，靠近氣化源的成膜材料濃度高。因 此，為了獲得膜厚均一性，氣化源必須與基板間隔較遠(yuǎn)。由此，在上述疏水膜的形成過(guò)程中， 來(lái)自氣化源的成膜材料也擴(kuò)散在基板外面而形成不必要的浪費(fèi)，導(dǎo)致成膜材料的利用率大 幅降低。這樣的問(wèn)題可通過(guò)在基板附近排列多個(gè)氣化源而避免。然而，使用多個(gè)氣化源時(shí)，隨氣化源數(shù)量的增加，每次補(bǔ)充成膜材料都需要花費(fèi)更 多的時(shí)間在氣化源的拆裝上，進(jìn)而使成膜裝置的維護(hù)性受到不利影響?，F(xiàn)有技術(shù)專(zhuān)利文獻(xiàn)1 日本特開(kāi)2007-247028號(hào)公報(bào)

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明提供一種在不對(duì)維護(hù)產(chǎn)生不利影響的條件下，使成膜材料利用率提高的氣 化源，以及包含所述氣化源的成膜裝置。本發(fā)明的一個(gè)方面是一種氣化源。所述氣化源包括單一的管狀周壁，所述周壁具 有多個(gè)存儲(chǔ)空間和將周壁內(nèi)部隔開(kāi)成所述多個(gè)存儲(chǔ)空間的多個(gè)間隔部。所述周壁包括多個(gè) 孔，各存儲(chǔ)空間至少配置一個(gè)孔。所述多個(gè)孔連通多個(gè)存儲(chǔ)空間與其外部，使存儲(chǔ)于多個(gè)空 間內(nèi)各自的成膜材料從各存儲(chǔ)空間向外部蒸發(fā)。本發(fā)明的另一個(gè)方面是一種成膜裝置。所述成膜裝置包括一個(gè)真空槽；一個(gè)在真 空槽內(nèi)旋轉(zhuǎn)基板的旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)；及一個(gè)成膜單元，其通過(guò)使成膜材料向旋轉(zhuǎn)基板氣化，從而在 基板上形成薄膜。所述成膜單元包含一個(gè)存儲(chǔ)成膜材料的氣化源；和一個(gè)加熱部，所述 加熱部加熱氣化源而從使成膜材料從氣化源中氣化。所述氣化源包含單一的周壁，其沿基 板旋轉(zhuǎn)軸方向延伸；多個(gè)存儲(chǔ)空間及將周壁內(nèi)部軸向隔開(kāi)成所述多個(gè)存儲(chǔ)空間的多個(gè)間隔 部。所述周壁包括多個(gè)孔，各存儲(chǔ)空間至少配置一個(gè)孔。所述多個(gè)孔從多個(gè)存儲(chǔ)空間朝基 板貫穿周壁，使存儲(chǔ)于多個(gè)存儲(chǔ)空間內(nèi)的成膜材料向基板氣化。


圖1為成膜裝置之示意圖；圖2為氣化源主視圖；圖3為氣化源側(cè)視圖；和圖4為來(lái)自氣化源的硅烷偶聯(lián)劑的蒸發(fā)狀態(tài)圖。
具體實(shí)施例方式以下，按照

根據(jù)本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的成膜裝置10。圖1為成膜裝置10 的俯視示意圖。在圖1中，成膜裝置10包括一個(gè)相對(duì)紙面垂直方向(以下簡(jiǎn)稱(chēng)為旋轉(zhuǎn)軸方 向)延伸的多邊形筒狀的真空槽11。所述真空槽11內(nèi)部包括于旋轉(zhuǎn)軸方向延伸的圓柱形轉(zhuǎn)鼓12。所述轉(zhuǎn)鼓12為旋轉(zhuǎn) 機(jī)構(gòu)的一個(gè)實(shí)施例。所述轉(zhuǎn)鼓12以其中心軸(以下簡(jiǎn)稱(chēng)為旋轉(zhuǎn)軸C)為中心以預(yù)設(shè)轉(zhuǎn)速比 如IOOrpm逆時(shí)針(圖1中所示箭頭方向)旋轉(zhuǎn)。轉(zhuǎn)鼓12作為一個(gè)保持器(holder)，沿其 外圓周以可拆裝方式保持作為成膜對(duì)象的基板S。在所述轉(zhuǎn)鼓12沿其圓周方向旋轉(zhuǎn)所述基 板S時(shí)，保持基板S的表面與真空槽11的內(nèi)側(cè)相對(duì)。所述真空槽11含有多個(gè)表面處理單元13，位于所述轉(zhuǎn)鼓12的徑向外側(cè)，也就是在 與基板S旋轉(zhuǎn)路徑相對(duì)的位置。所述多個(gè)表面處理單元13向轉(zhuǎn)鼓12的外周面，也就是基 板S表面供給多種不同的成膜粒子及氧化氣體。在一個(gè)實(shí)施例中，所述真空槽11包括一個(gè) 向基板S供給金屬粒子的第一成膜處理單元14、一個(gè)向基板S供給硅粒子的第二成膜處理 單元15、及一個(gè)向基板S供給活性氧的氧化處理單元16。所述第一成膜處理單元14、第二 成膜處理單元15及氧化處理單元16均為氧化物膜形成單元的實(shí)施例。圖1所示實(shí)施例包 含多個(gè)(例如二個(gè))第一成膜處理單元14。所述真空槽11還包括向基板S供給液體材料 (成膜材料)的第三成膜處理單元17 (成膜單元)。作為液體材料，可使用具有排斥液體用 之疏水基與水解性縮聚基的硅烷偶聯(lián)劑，例如可以使用C8F17C2H4Si (0CH3)3。
所述第一成膜處理單元14包括一個(gè)由鉭、鋁等金屬制成的第一標(biāo)靶14a、濺射第 一標(biāo)靶14a的電極(未在圖中顯示)、及從第一標(biāo)靶14a處看對(duì)靠近轉(zhuǎn)鼓12 —側(cè)進(jìn)行開(kāi)、 關(guān)的第一快門(mén)14b。在進(jìn)行成膜處理時(shí)，所述第一成膜處理單元14打開(kāi)第一快門(mén)14b向轉(zhuǎn) 鼓12外周面，即向基板S表面供給從第一標(biāo)靶14a處釋放的金屬粒子。在不進(jìn)行成膜處理 時(shí)，所述第一成膜處理單元14關(guān)閉第一快門(mén)14b，防止其他元素污染第一標(biāo)靶14a。第二成膜處理單元15包括一個(gè)硅制的第二標(biāo)靶15a、一個(gè)濺射第二標(biāo)靶15a用的 電極(未在圖中顯示)、及從第二標(biāo)靶15a處看對(duì)靠近轉(zhuǎn)鼓12 —側(cè)進(jìn)行開(kāi)、關(guān)的第二快門(mén) 15b。在進(jìn)行成膜處理時(shí)，所述第一成膜處理單元15打開(kāi)第二快門(mén)15b向基板S表面供給 從第二標(biāo)靶15a處釋放的硅粒子。在不進(jìn)行成膜處理時(shí)，所述第二成膜處理單元15關(guān)閉第 二快門(mén)15b，防止其他元素污染第二標(biāo)靶15a。所述氧化處理單元16為使用氧氣而產(chǎn)生等離子體的氧等離子體源，包括對(duì)接近 轉(zhuǎn)鼓12 —側(cè)進(jìn)行開(kāi)、關(guān)的氧化快門(mén)16b。在進(jìn)行氧化處理時(shí)，所述氧化處理單元16打開(kāi)氧 化快門(mén)16b，對(duì)基板S表面照射從氧等離子體源產(chǎn)生的氧等離子體。在不進(jìn)行氧化處理時(shí)， 氧化處理單元16關(guān)閉氧化快門(mén)16b，防止其他元素污染等離子體源。第三成膜處理單元17包括一個(gè)容納硅烷偶聯(lián)劑的氣化源20、一個(gè)作為加熱所述 氣化源20的加熱單元的加熱器17a、及一個(gè)對(duì)從氣化源20處看接近轉(zhuǎn)鼓12 —側(cè)進(jìn)行開(kāi)、關(guān) 的第三快門(mén)17b。在形成疏水膜時(shí)，所述第三成膜處理單元17驅(qū)動(dòng)加熱器17a、打開(kāi)第三快 門(mén)17b，向基板S表面供給從氣化源20放出的硅烷偶聯(lián)劑。在不形成疏水膜時(shí)，所述第三成 膜處理單元17關(guān)閉第三快門(mén)17b，防止其他元素污染氣化源20。當(dāng)在基板S上形成光學(xué)薄膜時(shí)，所述成膜裝置10以預(yù)設(shè)速度旋轉(zhuǎn)所述轉(zhuǎn)鼓12，并且 在關(guān)閉第一快門(mén)14b、第二快門(mén)15b、氧化快門(mén)16b及第三快門(mén)17b的狀態(tài)下，驅(qū)動(dòng)第一成膜處 理單元14、第二成膜處理單元15、氧化處理單元16及第三成膜處理單元17。而后，所述成膜 裝置10在轉(zhuǎn)鼓12旋轉(zhuǎn)時(shí)打開(kāi)第一快門(mén)14b，從而在基板S表面形成作為被氧化膜的金屬膜； 并且打開(kāi)氧化快門(mén)16b形成金屬氧化物膜。進(jìn)一步，所述成膜裝置10在轉(zhuǎn)鼓12繼續(xù)旋轉(zhuǎn)時(shí) 打開(kāi)第二快門(mén)15b，從而在基板S表面形成作為被氧化膜的硅膜；打開(kāi)氧化快門(mén)16b而形成二 氧化硅膜。而后，所述成膜裝置10打開(kāi)第三快門(mén)17b，從而在基板S表面形成疏水膜。以下將描述第三成膜處理單元17中的氣化源20。圖2為從旋轉(zhuǎn)軸C處看氣化源 20的主視圖，圖3為從第二成膜處理單元15處看氣化源20的側(cè)視圖。圖4為氣化源20在 氣化硅烷偶聯(lián)劑狀態(tài)的示意圖。下文中，將沿旋轉(zhuǎn)軸C的方向稱(chēng)為垂直方向。參看圖2和圖3，所述氣化源20包括沿垂直方向延伸呈管狀的周壁25。所述周壁 25有上下兩端部26，它們?yōu)槊芊庵鼙?5內(nèi)部而向同方向(圖3的橫向)壓縮，以螺絲固定 于第三成膜處理單元17的框體上。所述周壁25由高熱傳導(dǎo)性的管形成。在接受來(lái)自加熱 器17a的熱量時(shí)，所述周壁25的內(nèi)部溫度會(huì)升至預(yù)設(shè)溫度值。所述周壁25含有將本身內(nèi)部沿垂直方向隔開(kāi)成多個(gè)存儲(chǔ)空間25S用的多個(gè)間隔 部27。所述多個(gè)間隔部27通過(guò)將周壁25向同方向(圖2的橫方向)壓縮而形成，防止氣 體在相鄰的存儲(chǔ)空間25S之間出入。所述周壁25的各存儲(chǔ)空間25S包括多個(gè)連通存儲(chǔ)空 間25S與真空槽11的貫穿孔(以下簡(jiǎn)稱(chēng)為噴嘴28)。各噴嘴28沿水平方向延伸形成。各 噴嘴28具有面向轉(zhuǎn)鼓12的外周面也就是基板S表面的開(kāi)口。多個(gè)存儲(chǔ)空間25S各自容納 由噴嘴28注入的硅烷偶聯(lián)劑29。自加熱器17a熱量的加熱，使各存儲(chǔ)空間25S內(nèi)的硅烷 偶聯(lián)劑29向基板S表面氣化。這樣在基板S的垂直方向，可按照存儲(chǔ)空間25S的數(shù)量均一 地分散硅烷偶聯(lián)劑29。相應(yīng)地，在獲得相同膜厚均一性同時(shí)，可隨著硅烷偶聯(lián)劑29的分散 而允許縮短基板S與氣化源20間的距離D。結(jié)果，氣化源20可使容納在存儲(chǔ)空間25S內(nèi) 的硅烷偶聯(lián)劑29幾乎全部向基板S的表面氣相沉積，從而提高了硅烷偶聯(lián)劑的利用率。因 此，在第三成膜處理單元17的殼體中，只須拆裝氣化源20的上下兩端部26，即可實(shí)施包括 氣化源20全部垂直方向上的維護(hù)。通過(guò)供應(yīng)縮聚引發(fā)劑比如水，氣相沉積于基板S上的硅烷偶聯(lián)劑開(kāi)始水解與縮聚 反應(yīng)，而在基板S上形成疏水膜。上述實(shí)施例中所述的成膜裝置10具有以下之優(yōu)點(diǎn)。(1)所述氣化源20包括單個(gè)呈管狀且在垂直方向延伸的周壁25。所述周壁25含 有在垂直方向上將周壁內(nèi)部隔開(kāi)成多個(gè)存儲(chǔ)空間25S的多個(gè)間隔部27 ；及形成于周壁25 的各存儲(chǔ)空間25S內(nèi)、沿水平方向?qū)⒍鄠€(gè)存儲(chǔ)空間25S分別與真空槽11內(nèi)部連通的噴嘴 28。相應(yīng)地，所述氣化源20可在垂直方向上按照存儲(chǔ)空間25S的數(shù)量分散硅烷偶聯(lián)劑 29。因此，為獲得相同膜厚均一性，可縮短基板S與氣化源20間的距離D。結(jié)果，所述氣化 源20可提高硅烷偶聯(lián)劑29的利用率。進(jìn)一步，一個(gè)氣化源20包括多個(gè)存儲(chǔ)空間25S。因 此，成膜裝置10只須拆裝單個(gè)的氣化源20，即可實(shí)施全部垂直方向上的維護(hù)。因而，所述成 膜裝置10在不對(duì)維護(hù)產(chǎn)生不利影響的情況下，可提高硅烷偶聯(lián)劑29之利用率。(2)多個(gè)間隔部27為周壁25的一部分向周壁25內(nèi)部壓縮而各自成形。相應(yīng)地， 間隔部27圍成各存儲(chǔ)空間25S，所述存儲(chǔ)空間S相對(duì)周壁25而言為連續(xù)的。因此，與另行 安裝的分離式間隔部27的情況比較，相鄰的存儲(chǔ)空間25S之間的密封性得到改進(jìn)。結(jié)果， 優(yōu)選地，所述氣化源20防止了相鄰存儲(chǔ)空間25S之間的硅烷偶聯(lián)劑29出入。因而，氣化源 20可將容納于各存儲(chǔ)空間25S內(nèi)的硅烷偶聯(lián)劑29向基板S的相反區(qū)域分散，與另行設(shè)置分 離式間隔部27的情況比較，可提高硅烷耦合劑29的利用率。(3)進(jìn)一步，多個(gè)間隔部27各自由周壁25的一部分形成。因此，在制造氣化源20 時(shí)，與安裝另外的分離式部件的情況比較，可大幅減少構(gòu)件數(shù)量。相應(yīng)地，可大幅提高氣化 源20的生產(chǎn)率。(4)另外，多個(gè)間隔部27為周壁25壓縮形成。因此，氣化源20可對(duì)基板S的尺寸 及膜厚均一性的改變輕易地對(duì)應(yīng)。如此可大幅提高存儲(chǔ)空間25S之設(shè)計(jì)自由度，而使其適 應(yīng)范圍擴(kuò)大。上述實(shí)施例可如下變更。每個(gè)間隔部27不限由周壁25的部分來(lái)形成。所述間隔部可由與周壁25不同的 構(gòu)件形成，而將該另外的構(gòu)件安裝于周壁25上。也就是說(shuō)，氣化源的“間隔部”只須將周壁 25內(nèi)部在垂直方向隔開(kāi)成多個(gè)存儲(chǔ)空間25S即可。所述周壁25呈圓管狀，不過(guò)不限于此。周壁25也可以形成橢圓管狀，或是其剖面 為矩形的管狀。也就是說(shuō)，氣化源“周壁”只要形成延伸于垂直方向的管狀即可。所述周壁25在每個(gè)存儲(chǔ)空間25S內(nèi)有二個(gè)噴嘴28，不過(guò)不限于此。所述周壁25 也可以在各存儲(chǔ)空間25S具有一個(gè)或三個(gè)或更多的噴嘴28。
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所述轉(zhuǎn)鼓12呈圓柱狀，不過(guò)不限于此，所述轉(zhuǎn)鼓12也可以是呈多邊形。
權(quán)利要求
一種氣化源，在接收熱量時(shí)能使成膜材料氣化，所述氣化源包括單一的管狀周壁，包括多個(gè)存儲(chǔ)空間；和多個(gè)間隔部，將所述周壁的內(nèi)部隔開(kāi)成所述多個(gè)存儲(chǔ)空間；其中所述周壁包括多個(gè)孔，每個(gè)所述存儲(chǔ)空間至少配置一個(gè)孔，所述多個(gè)孔連通所述多個(gè)存儲(chǔ)空間與外部，使存儲(chǔ)于所述多個(gè)存儲(chǔ)空間內(nèi)的所述成膜材料從各存儲(chǔ)空間內(nèi)向外氣化。
2.按照權(quán)利要求1所述的氣化源，其中每個(gè)所述間隔部為所述周壁的部分向周壁內(nèi)部 壓縮而成。
3.一種成膜裝置，包括真空槽；旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)，使基板在所述真空槽內(nèi)旋轉(zhuǎn)；和成膜單元，通過(guò)向所述旋轉(zhuǎn)基板氣化所述成膜材料，而在所述基板上形成薄膜，所述成 膜單元包括存儲(chǔ)所述成膜材料的氣化源；和加熱單元，其將所述氣化源加熱，使所述成膜材料從所述氣化源內(nèi)氣化，所述氣化源包含單一的周壁，包括多個(gè)存儲(chǔ)空間并形成為管狀并延伸于所述基板旋轉(zhuǎn)軸方向；和 多個(gè)間隔部，將所述周壁內(nèi)部沿所述旋轉(zhuǎn)軸方向隔開(kāi)成所述多個(gè)存儲(chǔ)空間； 其中所述周壁中包括多個(gè)孔，每個(gè)所述存儲(chǔ)空間至少含有一個(gè)孔，所述多個(gè)孔從所述 多個(gè)存儲(chǔ)空間朝所述基板貫穿所述周壁，而使存儲(chǔ)于每個(gè)所述多個(gè)存儲(chǔ)空間內(nèi)的所述成膜 材料向所述基板氣化。
4.按照權(quán)利要求3所述的成膜裝置，其中每個(gè)所述多個(gè)間隔部為所述周壁的部分向周 壁內(nèi)部壓縮而成。
5.按照權(quán)利要求3或4所述的成膜裝置，進(jìn)一步包括氧化膜形成單元，其通過(guò)向所述旋轉(zhuǎn)基板釋放粒子，而在所述基板上形成被氧化膜，并 通過(guò)向所述旋轉(zhuǎn)基板上的所述被氧化膜發(fā)射氧等離子體，而在所述基板上形成氧化物膜； 其中所述成膜材料為含有疏水基的硅烷偶聯(lián)劑；并且所述氣化源通過(guò)使所述硅烷偶聯(lián)劑向所述氧化物膜氣化，而在所述氧化物膜上形成疏 水膜。
全文摘要
一種氣化源(20)，在不對(duì)維護(hù)產(chǎn)生不利影響的條件下，可提高成膜材料(29)的利用率。所述氣化源(20)包含具有多個(gè)存儲(chǔ)空間(25S)的單一管狀周壁(25)，及將周壁(25)內(nèi)部隔開(kāi)成所述多個(gè)存儲(chǔ)空間的多個(gè)間隔部(27)。所述周壁(25)有多個(gè)孔(28)，各存儲(chǔ)空間(25S)至少有一個(gè)孔。所述多個(gè)孔(28)連通所述多個(gè)存儲(chǔ)空間與外部，使存儲(chǔ)于多個(gè)空間(25S)內(nèi)各自的成膜材料(29)從各存儲(chǔ)空間內(nèi)向外氣化。
文檔編號(hào)C23C14/24GK101932749SQ20098010447
公開(kāi)日2010年12月29日 申請(qǐng)日期2009年4月8日 優(yōu)先權(quán)日2008年4月9日
發(fā)明者國(guó)分健二郎, 山本治彥 申請(qǐng)人:株式會(huì)社愛(ài)發(fā)科