CN102921603A - 旋转涂布制程的成膜装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种旋转涂布制程的成膜装置，此装置具有一旋转平台来承载一基材，于此基材欲使用涂料予施以旋转涂布制程时，可运用本发明的成膜装置来消除或有效减少在旋转涂布完成后，于基材边缘部位所产生的涂料堆积隆起现象，使涂料可均匀地涂布在基材之上，进而减少成品的误差并提高生产良率。

Description

旋转涂布制程的成膜装置

技术领域

本发明涉及一种旋转涂布(Spin coating)制程装置，使用在基材保护层的旋转涂布上，尤其是指一种可使涂布材料达到较佳的均匀度(uniformity)，进而提升产品良率的旋转涂布制程的成膜装置。

背景技术

随着信息时代的需求，利用光来记录、再生情报的光学记录媒体，例如光盘片、盘片(CD)或DVD等，已普遍被应用，且伴随着光学记录媒体朝向高储存密度、小体积、高速记录及再生及制作成本低的趋势下，光学记忆媒体的需求更是与日俱增，光盘的制作技术也日益精进。

在制作光盘的旋转涂布制程中，基材被旋转器(Spinner)带动旋转，而喷洒在基材上的涂布材料将因离心力(Centrifugalforce)的关系而往基材的外围移动，最后形成一薄膜；而薄膜的厚度，除了与材料本身的黏度(Viscosity)有关以外，也与旋转器的转速成比例的关系。

一般而言，旋转器转动的速度越快，薄膜的厚度将越薄，涂布材料的黏度，旋转器的转速及涂布的方法，决定了薄膜的厚度及均匀度，所以当高黏滞性涂布材料使用于传统旋转涂布方法涂布于基材上时，涂布材料的基础特性(黏着性及伸缩性)和表面张力会造成涂布材料凸起于基材涂布结束部份(边缘处)，形成涂布薄膜厚度不均的问题。

其主因是在光盘被旋转涂覆的生产线中，数以百计或千计的光盘一个接一个被旋转涂覆，但制程中是需要一基础温度才有利于涂布材料于旋转时在基材上的涂布(扩散)，但是制成光盘的基材通常是热绝缘体，所以当基材被放置在旋转平台上以供旋转的时候，整体上基材的温度是不均匀的；通常是与旋转平台相箝制(靠近圆心)的部位温度较高，而在靠近边缘的部位则温度较低。所以涂布材料在靠近圆心的部位会较不黏稠（即黏度较低），而在靠近边缘的部位会较黏稠（即黏度较高）。

由于前述的现象，再加上高速旋转加工后，常使盘片的边缘因堆积作用产生隆起的不良现象结果，均匀度不佳则易导致读取和写入的质量不佳，间接影响了产品的良率，若以二次加工削去凸出隆起的部位，又会增加制造设备的成本且会增加制造过程时间，而且加工时易产生碎裂、破裂和折弯的问题会降低产品良率。因此如何改善上述习知技术的缺失，乃为产业相关业者需正视的重要课题。

有鉴于此，本发明人针对上述旋转涂布制程的成膜装置结构设计上未臻完善所导致的诸多缺失及不便，而深入构思，且积极研究改良试做而开发设计出本案。

发明内容

本发明的目的在于提供一种旋转涂布制程的成膜装置，以解决光盘边缘因涂布材料堆积而产生隆起的不良现象。

为了达成上述目的，本发明的解决方案是：

一种旋转涂布制程的成膜装置，其包含：

一旋转装置，具有至少一旋转平台，一基材置放于旋转平台上，涂料披覆于该基材的表面；一加热装置，设置于该旋转平台上方。

上述加热装置包含有：至少一加热体结构，该加热体结构对基材的边缘部份提供一热能；一侦测单元，该侦测单元侦测基材的一温度。

上述加热体结构还包含有一红外线热源。

上述加热体结构还包含有一热风输送口。

上述侦测单元为一热像仪。

采用上述结构后，本发明旋转涂布制程的成膜装置具有一旋转平台来承载一基材，在此基材所欲使用的一涂料施以旋转涂布制程时，使用热源体来提升基材边缘上涂料的温度，使涂料成膜后可消除或有效减少涂布结束部位所产生的隆起现象，如此涂料可均匀地涂布在基材上成膜，进而减少成品的误差并提高生产良率。    

附图说明

图1为本发明旋转涂布制程的成膜状态示意图；

图2为本发明所揭露的旋转涂布制程的成膜装置立体示意图(1)；

图3为本发明所揭露的旋转涂布制程的成膜装置立体示意图(2)；

图4为本发明所揭露的旋转涂布制程的成膜装置第一实施例剖面示意图(1)；

图5为本发明所揭露的旋转涂布制程的成膜装置第一实施例剖面示意图(2)；

图6为本发明所揭露的旋转涂布制程的成膜装置第二实施例剖面示意图。

主要元件符号说明

10基材         20涂料         21隆起部

30旋转平台     31固定座       32屏蔽结构

40侦测单元     41底座         42轴体

43悬臂结构     44红外线热源   45热风输送口。

具体实施方式

为了进一步解释本发明的技术方案，下面通过具体实施例来对本发明进行详细阐述。

为清楚揭露本发明所揭露旋转涂布制程的成膜装置的技术特征，以下将提出多个实施例以详细说明本发明的技术特征，更同时佐以附图以使该些技术特征得以彰显。

首先请参照图1，为旋转涂布制程的成膜状态示意图；以制作光盘为例，在旋转涂布(Spin coating)的制程之中，首先基材10置放于旋转装置上，基材10因被旋转平台30带动旋转，喷洒在基材10上的涂料20将因离心力的关系而往基材10的边缘移动，最后形成一薄膜；涂料20薄膜的厚度，除了与材料本身的黏度(Viscosity)有关以外，也与旋转平台30的转速成比例的关系，此时涂料20的基础特性(黏着性及伸缩性)和表面张力会造成涂料20于基材10涂布结束部份，图中可看出基材10边缘处有形成涂布薄膜厚度不均匀的隆起部21。

请继续参阅图2，为本发明所揭露的旋转涂布制程的成膜装置立体示意图(1)；本发明的旋转涂布制程的成膜装置，包含有旋转装置及加热装置所组成，旋转装置外部设置有一屏蔽结构，可防止旋转涂布(Spin coating)的制程之中，涂料因离心力而溅离基材10所造成的污染；加热装置则包含有加热体结构及侦测单元，其中加热体结构由底座41、轴体42及悬臂结构43所组成，可由旋转平台上方向下对基材10的边缘部份提供热能，进而使涂料的黏滞性降低而使成膜的厚度能均匀化。

旋转平台上方同时设置有侦测单元40，侦测单元40用于实时侦测基材10的温度，并依据温度来控制加热体结构的工作状态；而加热体结构为了兼顾旋转涂布(Spin coating)制程的便利性及流畅度，设计为活动式旋臂，其中固定座41用于支撑整体结构，固定座41上还连接有一轴体42，轴体42的上端则嵌合有悬臂结构43，悬臂结构43可依轴体42为轴心作水平旋动，如旋转涂布(Spin coating)制程开始时可旋入旋转平台上方，旋转涂布(Spin coating)制程结束时则可旋出旋转平台上方，上述动作请参阅图3，为本发明所揭露的旋转涂布制程的成膜装置立体示意图(2)。

接下来请继续参阅图4，为本发明所揭露的旋转涂布制程的成膜装置第一实施例剖面示意图(1)；本发明的旋转涂布制程的成膜装置，包含有旋转装置及加热装置所组成，其中旋转装置包含有旋转平台30、固定座31及屏蔽结构32，屏蔽结构32用于防止旋转涂布(Spin coating)制程中涂料20的飞溅，固定座31上则嵌合有旋转平台30，使旋转平台30可自由旋动，旋转平台30可提供基材10予以置放，借由旋转平台30旋转基材10时所产生的离心力，使涂料20扩散披覆于基材10的表面；而加热装置则设置于旋转平台30的上方，用于对基材10的边缘部份加热，使边缘部份上的涂料的黏滞性降低而涂布均匀化，进而消除涂料20的材质特性和表面张力所形成的隆起部。

从图面中可以看出，加热体结构除了由底座41、轴体42及悬臂结构43所组成之外，还于悬臂结构43的一端设置有红外线热源44，在制程中当悬臂结构43于旋入定位后，红外线热源44的位置恰可向下对基材10边缘上的涂料20提供热能，来修正基材10边缘上涂料20的隆起部；侦测单元40可设置在旋转平台30的上方，来侦测基材10的温度，并依据此温度来控制加热体结构的工作状态，例如：基材10温度低于一基础温度时，可增加红外线热源44的输出热能，当基材10温度高于基础温度时，可减少或暂停红外线热源44的热能输出，而侦测单元40则可选择用热像仪或是其它热感式的感测装置来搭配设计制作。

接下来请继续参阅图5，为本发明所揭露的旋转涂布制程的成膜装置第一实施例剖面示意图(2)，为了有效减少涂料20于基材10边缘所形成的隆起部，本发明可增设有多组的加热体结构，来针对基材10的边缘部分作同步的加热，图中的实施例则为运用两组加热体结构同步加热的实施方式，其效能将更为显著且良好；本发明除了前述的实施例之外，在不违反同一发明精神之下，还可有以下的变化，请继续参阅图6，为本发明所揭露的旋转涂布制程的成膜装置第二实施例剖面示意图。

此一实施例的加热体结构选用不同的热源，由图中可以看出本实施例使用热风输送口45，来输出加热过的气体(热风)，当热风吹到基材10边缘部分的涂料20时，同样可产生与红外线热源相等的加热效果，来消除因涂料20的材质特性和表面张力所形成的隆起部，为求较佳的加热效果，热风输送口45可设计为细长型态的热风吹口，来对焦于基材10边缘进行送风；此一实施例同样设置有侦测单元40侦测基材10的温度，并依据此温度来控制热风输送口45的工作状态，例如：基材10温度低于一基础温度时，可增加热风输送口45的热风输出量或提高热风的温度，又，当基材10温度高于基础温度时，可减少或暂停热风输送口45的热风输出。

覆盖层的旋转涂布是蓝光盘片生产的关键程序，在过去习知的覆盖层的旋转涂布(Spin coating)制程中，常见在盘片边缘因堆积作用产生涂料隆起的不良现象；本发明提出一旋转涂布制程的成膜装置，利用流体(涂料)受热后黏滞系数降低的特性，借着提高盘片边缘在旋转涂布制程(Spin coating)中的局部温度，以有效改善边缘成膜的厚度，在运用数值计算模拟加热旋转涂布(Spin coating)制程中，以40℃热风加热5秒可使覆盖层边缘厚度较无加热的减少约13%，而以90℃热风加热5秒可使覆盖层边缘厚度较无加热的减少约50%，因此本发明的旋转涂布制程的成膜装置，依研究结果显示以控制盘片边缘温度，来改善覆盖层边缘厚度的前述实施例，其应用效果良好且可进阶提升盘片的生产良率。

上述实施例和附图并非限定本发明的产品形态和式样，任何所属技术领域的普通技术人员对其所做的适当变化或修饰，皆应视为不脱离本发明的专利范畴。

Claims (5)

1.一种旋转涂布制程的成膜装置，其特征在于，包含：

一旋转装置，具有至少一旋转平台，一基材置放于旋转平台上，涂料披覆于该基材的表面；

一加热装置，设置于该旋转平台上方。

2.如权利要求1所述旋转涂布制程的成膜装置，其特征在于，该加热装置包含有：

至少一加热体结构，该加热体结构对基材的边缘部份提供热能； 

一侦测单元，该侦测单元侦测基材的温度。

3.如权利要求2所述旋转涂布制程的成膜装置，其特征在于：该加热体结构还包含有一红外线热源。

4.如权利要求2所述旋转涂布制程的成膜装置，其特征在于：该加热体结构还包含有一热风输送口。

5.如权利要求2所述旋转涂布制程的成膜装置，其特征在于：该侦测单元为一热像仪。

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