TWI852531B - 濕式膜板及其製備方法 - Google Patents

Abstract

本發明係有關一種濕式膜板及其製備方法，藉由對高分子層進行電漿處理，使高分子層之表面形成高粗糙度的毫米、微米及奈米複合結構。同時，藉由電漿處理來快速改善濕式膜板整體的親水性，進而延長濕式洗滌塔的霧化洗滌液在通過濕式膜板時與廢氣的接觸時間。

Description

濕式膜板及其製備方法

本發明係有關一種濕式膜板及其製備方法，尤其是一種運用於濕式洗滌塔，並增加噴霧與廢氣接觸時間之濕式膜板及其製備方法。

在超大型積體電路(ULSI)製程中，晶圓洗淨之技術及其潔淨度(Cleanliness)往往是影響晶圓製程的良率(Yield)、元件品質(Quality)以及其可靠度(Reliability)的重要因素之一。因此，在相關製程中需要對晶圓進行清洗來達到潔淨度的要求。

而晶圓的清洗是將整批次或單一晶圓，藉由化學品浸泡或純水清洗來進行，主要是為了清除晶圓表面的污染物，如微粒子、有機汙染物、無機物、金屬離子等雜質。

目前業界較常使用濕式清洗法，而最為被接受的是濕式清洗法中的RCA清潔法(RCA Clean)，此RCA清潔法為1960年代由RCA公司所發展。其清潔原理在於使用於不同的化學配方來進行清潔，像是標準清潔液1(SC-1)及標準清潔液2(SC-2)等。

而在使用化學配方SC-1(APM)、SC-2(HPM)、SPM、DHF及BHF…等進行清潔的同時，常會帶有大量酸氣、鹼氣及揮發性有機物等製程混合廢氣排放。目前對於揮發性有機物的去除效率一直未能達到良好之效果。

而揮發性有機物(又稱揮發性有機氣體污染物，Volatile Organic Compounds, VOCs)，係指在一大氣壓下，沸點在250℃以下之有機化合物之空氣污染物總稱，其所造成的環境污染問題，廣泛地存在於各類型工業中。

而工業上常見的揮發性有機物以丙酮(Acetone)、異丙酮(IPA)、丙二醇單甲基醚(PGME)、乙酸丙二醇單甲基醚酯(PGMEA)、二甲基亞碸(DMSO)、乙醇胺(MEA)、氮-甲基2-四氫吡咯酮(NMP)、二乙二醇單丁醚(BDG)、四甲基氫氧化銨(TMAH)等成份為多數。

在解決混合廢氣的問題上，多為導入濕式洗滌塔來處理廢氣中污染物(酸、鹼、有機物質)。濕式洗滌塔多以洗滌液做為質量傳遞的淋水材媒介，藉由濕式洗滌塔中噴霧加濕系統(利用泵將洗滌液加壓產生細化成特定直徑之霧化顆粒)，使噴霧與進入之廢氣進行慣性撞擊、質傳、溶解等作用進而去除廢氣中污染物(酸、鹼、有機物質)。

然而，淋水材在濕式洗滌塔上的使用會受限於工廠設備的佔地尺寸，無法藉由設置眾多淋水材(需擴大佔地)來延長霧化顆粒與廢氣的接觸時間。

為此，如何在工廠設備有限空間的情況下，使霧化顆粒與廢氣於濕式洗滌塔內接觸時間進而達到良好淨化，為此技術領域之研究者所欲解決之問題。

本發明之主要目的，係提供一種濕式膜板及其製備方法，藉由對高分子層進行電漿處理，使其於表面因電漿而形成毫米、微米及奈米複合結構。並藉由電漿處理來改善濕式膜板整體的親水性，進而延長霧化顆粒在通過濕式膜板時與廢氣的接觸時間。

為了達到上述之目的，本發明揭示了一種濕式膜板之製備方法，其步驟包含：取一成型板材；於該成型板材之表面塗佈一結晶型高分子溶液後，進行一熱壓處理，使該結晶型高分子溶液於該成型板材上形成一高分子層，該高分子層係一非平面式結構；以及使用一反應性氣體對該高分子層進行一電漿處理，使該高分子層親水化及粗糙化，並形成一濕式膜板；其中，該濕式膜板之表面係毫米、微米及奈米複合結構，該結晶型高分子溶液係選自由一聚對苯二甲酸乙二酯、一尼龍、一聚對苯二甲酸丁二酯、一聚縮醛及一聚丙烯所組成之群組之其中之一或其組合。

本發明提供一實施例，其內容在於濕式膜板之製備方法，其中於取一成型板材之步驟前，進一步包含步驟：取一塑料於以150℃~200℃之溫度下進行一成型處理，其中該成型處理係一滾壓成型處理、一模壓成型處理或一熱壓成型處理，該塑料係選自由該聚對苯二甲酸乙二酯、該尼龍、該聚對苯二甲酸丁二酯、該聚縮醛及該聚丙烯所組成之群組之其中之一或其組合。

本發明提供一實施例，其內容在於濕式膜板之製備方法，其中於使該結晶型高分子溶液於該成型板材上形成一高分子層之步驟中，該非平面式結構之表面係微米結構。

本發明提供一實施例，其內容在於濕式膜板之製備方法，其中於進行一熱壓處理之步驟中，該熱壓處理之溫度係介於60至70℃之間。

本發明提供一實施例，其內容在於濕式膜板之製備方法，其中於使用一反應性氣體對該高分子層進行一電漿處理之步驟中，該電漿處理之固定頻率係13.56MHz，該電漿處理之壓力係10 mTorr，該電漿處理之功率係介於10W至100W之間及該電漿處理之蝕刻時間係介於1至5分鐘之間。

又，本發明揭示了一種濕式膜板，其結構包含：一成型板材；以及一高分子層，該高分子層係一非平面式結構，其設置於該成型板材之上表面；其中，該濕式膜板之上表面係毫米、微米及奈米複合結構，製備該濕式膜板之步驟包含：取一成型板材；於該成型板材之表面塗佈一結晶型高分子溶液後，進行一熱壓處理，使該結晶型高分子溶液於該成型板材上形成一高分子層，該高分子層係一非平面式結構；以及使用一反應性氣體對該高分子層進行一電漿處理，使該高分子層親水化及粗糙化，並形成一濕式膜板。

本發明提供一實施例，其內容在於濕式膜板，其中該成型板材之高度係介於1mm至10mm之間。

本發明提供一實施例，其內容在於濕式膜板，其中該成型板材係一波浪型板材、一鋸齒型板材或一圓弧型板材。

本發明提供一實施例，其內容在於濕式膜板，其中該高分子層係於該成型板材之上表面塗佈一結晶型高分子溶液後，進行一熱壓處理而成。

本發明提供一實施例，其內容在於濕式膜板，其中該高分子層之厚度係介於2至3微米之間。

為使貴審查委員對本發明之特徵及所達成之功效有更進一步之瞭解與認識，謹佐以實施例及配合說明，說明如後：

有鑑於習知霧化顆粒與廢氣接觸時間過短，因而淨化效率不高的問題。據此，本發明遂提出一種濕式膜板及其製備方法，以解決習知技術所造成之問題。

以下將進一步說明本發明之一種濕式膜板及其製備方法其包含之特性、所搭配之結構及方法：

請參閱第1圖，其係本發明之一實施例之步驟流程圖。如第1圖所示，一種濕式膜板之製備方法，其步驟包含：

S1：取成型板材；

S2：於成型板材之表面塗佈結晶型高分子溶液後，進行熱壓處理，使結晶型高分子溶液於成型板材上形成高分子層，該高分子層係非平面式結構；以及

S3：使用反應性氣體對高分子層進行電漿處理，使高分子層親水化及粗糙化，並形成濕式膜板。

其中於步驟S1之前，進一步包含步驟S0：取塑料於以150℃~200℃之溫度下進行成型處理。

並如步驟S0所示，取一塑料於以150℃~200℃之溫度下進行一成型處理，並形成步驟S1中所使用之一成型板材11。其中該成型處理係一滾壓成型處理、一模壓成型處理或一熱壓成型處理，而該塑料係選自由一聚對苯二甲酸乙二酯、一尼龍、一聚對苯二甲酸丁二酯、一聚縮醛及一聚丙烯所組成之群組之其中之一或其組合。

而根據步驟S0所形成之該成型板材11，其高度係介於1mm至10mm之間。且該成型板材11除了平面板材外，該成型板材11係一波浪型板材、一鋸齒型板材或一圓弧型板材等等(請分別參閱第2A至2C圖，其係本發明之一實施例之成型板材之結構示意圖)，其形狀可提供氣體流通即可，為此該成型板材11之形狀不以此為限。

接續，如步驟S2所示，於該成型板材11之表面塗佈一結晶型高分子溶液後，進行一熱壓處理，使該結晶型高分子溶液於該成型板材11上形成一高分子層12。其中該結晶型高分子溶液係選自由該聚對苯二甲酸乙二酯、該尼龍、該聚對苯二甲酸丁二酯、該聚縮醛及該聚丙烯所組成之群組之其中之一或其組合。

其該結晶型高分子溶液之製備實施例如下：將高分子顆粒如該聚對苯二甲酸乙二酯溶於2-氯苯酚(2-chlorophenol)中並於60℃溫度下進行攪拌至完全溶解。溶液的配方為重量比為7%的高分子顆粒/2-氯苯酚(2-chlorophenol)混合液。塗佈之該結晶型高分子溶液其厚度控制在2~3微米，並以60℃在烘箱加熱3小時後自然冷卻。

且，該熱壓處理係於該成型板材11上塗佈完該結晶型高分子溶液後，於60至70℃之溫度下，取具有階層式的毫米及微米結構之PDMS(Polydimethylsiloxane)印章以軟壓印於該成型板材11上之該結晶型高分子溶液，並以該滾壓成型處理、該模壓成型處理或該熱壓成型處理滾壓，並控制在10~30秒，其壓力則控制在2~10kg/cm ²，之後便在60℃之烘箱內加熱3小時後自然冷卻，此時該結晶型高分子溶液於該成型板材上形成該高分子層12(剝離PDMS印章即可)。

其中，PDMS印章之製備：將PDMS主劑及硬化劑以重量比10:1的比例先在燒杯內攪拌均勻後，再傾倒在模具(具有階層式的毫米及微米結構，以雷射蝕刻製備)上，由於過程中有大量的氣體，而且為了能夠將溶液中的空氣排出，先將培養皿移到真空罐內抽真空，促使整個系統內的空氣能夠全部移走。之後再將培養皿移到加熱板上以60℃加熱12小時以上，以促使PDMS印章能夠固化反應完全。待其反應終結後，即可撕下擁有階層式的毫米及微米結構之PDMS印章。

此時，使用PDMS印章所形成之該高分子層12係一非平面式結構(為階層式)，其厚度介於2至3微米之間外，該非平面式結構之表面具有毫米及微米結構。

最後，如步驟S3所示，使用一反應性氣體對該高分子層進行一電漿處理，使該高分子層親水化及粗糙化，並形成一濕式膜板1。

其利用金屬環電極驅動的射頻式電容耦合電漿(rf-capacitively coupled)來進行該電漿處理，將待電漿物品放置於電漿腔體內部，其中，該電漿處理之固定頻率係13.56MHz，該電漿處理之壓力係10 mTorr，該電漿處理之功率係介於10W至100W之間，較佳為低於100W及該電漿處理之蝕刻時間係介於1至5分鐘，較佳為低於5分鐘。且，於金屬環與基板距離4.6cm以及氧氣流動速度為2.1sccm之情況下採用該反應性氣體（O ₂）來進行。除了氧氣外，該反應性氣體可以選用氨氣或大氣。

且，射頻式電容耦合電漿的主要優點是：沒有電極腐蝕或污染的問題，電極的材質也不會干擾電漿狀態，且由於電場的波長強度大於容器的大小，可產生均勻的電漿。

再者，經過該電漿處理，使其粗糙化及親水化後，除了毫米及微米結構外，還會進一步形成奈米結構，為此該濕式膜板1之表面係具高粗糙度的毫米、微米及奈米複合結構。因，在該電漿處理之過程中，材料表面較弱鍵結會先被電漿活性粒子破壞，進而被該反應性氣體解離生成之高反應性官能基所取代，達到活化高分子表面的效應，而常見的反應性官能基有-O、-COOH及-NH2等，可藉此來改變材料表面的反應活性或改善浸潤性、黏著性等機能，進而達到洗滌液的擴散性。

並請參閱第3圖，其係本發明之一實施例之濕式膜板之結構示意圖。經由上述步驟後，本發明之一種濕式膜板1，其結構包含：該成型板材11(高度係介於1mm至10mm之間，並以平面板材為例)以及該高分子層12(厚度係介於2至3微米之間)，該高分子層係該非平面式結構(階層式)，其係透過該熱壓處理(此時形成毫米及微米結構)設置於該成型板材之上表面後，並進行該電漿處理使該高分子層具有粗糙化表面121，且更進一步形成奈米結構，其中該濕式膜板之上表面係具高粗糙度的毫米、微米及奈米複合結構。

進一步，為本發明之濕式膜板1之實驗檢測，由下表1可以看出，經過該電漿處理（O ₂）後，該濕式膜板上水滴之接觸角度隨著電漿之蝕刻時間的增加也隨之降低。 表1、水滴接觸角實驗數據表

經電漿處理之表面	0分鐘	1分鐘	2分鐘	3分鐘	4分鐘	5分鐘
水滴接觸角	51∘	32∘	18∘	3∘	2∘	2∘

接觸角（contact angle）是意指在液體/氣體界面接觸固體表面而形成的夾角。接觸角是由三個不同界面相互作用的一個系統。且，接觸角也是作為衡量材料本身親、疏水性的重要指標。當材料與水滴的接觸角越小時，顯示其材料親水性越高。顯示本發明經電漿處理後，確實可以改善濕式膜板1的親水性。

又，請參閱第4圖：其係本發明之一實施例之掃描電子顯微鏡圖。如圖所示，藉由掃描電子顯微鏡的觀察可知，經過電漿處理（O ₂）後，濕式膜板1之階層式表面隨著電漿處理的蝕刻時間((a)0、(b)1、(c)2、(d)3、(e)4、(f)5分鐘)加劇，其表面越呈現粗糙化，顯示電漿處理除了會使濕式膜板整體更加親水性外(其水滴接觸角逐漸減少)，還可進一步使其形成粗糙化表面121，以便增加霧化洗滌顆粒與廢氣接觸時間。

為此，相較於習知需要噴砂且為無機材料的技術，本發明以結晶型有機高分子材料來製備具毫米及微米結構之濕式膜板，且濕式膜板經電漿表面處理後達成具毫米、微米及奈米結構的高粗糙度濕式膜板，並且透過電漿後所快速改善的親水性質來有效提升霧化顆粒與廢氣接觸時的擴散性，以此來增加接觸時間及面積。

故本發明實為一具有新穎性、進步性及可供產業上利用者，應符合我國專利法專利申請要件無疑，爰依法提出發明專利申請，祈  鈞局早日賜准專利，至感為禱。

惟以上所述者，僅為本發明之較佳實施例而已，並非用來限定本發明實施之範圍，舉凡依本發明申請專利範圍所述之形狀、構造、特徵及精神所為之均等變化與修飾，均應包括於本發明之申請專利範圍內。

S1、S2、S3:步驟流程 1:濕式膜板 11:成型板材 12:高分子層 121:粗糙化表面

第1圖：其係本發明之一實施例之步驟流程圖；

第2A-2C圖：其係本發明之一實施例之成型板材之結構示意圖

第3圖：其係本發明之一實施例之濕式膜板之結構示意圖；以及

第4圖：其係本發明之一實施例之掃描式電子顯微鏡圖。

S1、S2、S3:步驟流程

Claims (10)

1. 一種濕式膜板之製備方法，其步驟包含：取一成型板材；於該成型板材之表面塗佈一結晶型高分子溶液後，取具有階層式的毫米及微米結構之聚二甲基矽氧烷印章進行一熱壓處理，使該結晶型高分子溶液於該成型板材上形成一高分子層，該高分子層係一非平面式結構；以及使用一反應性氣體對該高分子層進行一電漿處理，使該高分子層親水化及粗糙化後形成奈米結構，並形成一濕式膜板；其中，該濕式膜板之表面係毫米、微米及奈米複合結構，該結晶型高分子溶液係選自由一聚對苯二甲酸乙二酯、一尼龍、一聚對苯二甲酸丁二酯、一聚縮醛及一聚丙烯所組成之群組之其中之一或其組合。
2. 如請求項1所述之濕式膜板之製備方法，其中於取一成型板材之步驟前，進一步包含步驟：取一塑料於以150℃~200℃之溫度下進行一成型處理，其中該成型處理係一滾壓成型處理、一模壓成型處理或一熱壓成型處理，該塑料係選自由該聚對苯二甲酸乙二酯、該尼龍、該聚對苯二甲酸丁二酯、該聚縮醛及該聚丙烯所組成之群組之其中之一或其組合。
3. 如請求項1所述之濕式膜板之製備方法，其中於使該結晶型高分子溶液於該成型板材上形成一高分子層之步驟中，該非平面式結構之表面係微米結構。
4. 如請求項1所述之濕式膜板之製備方法，其中於進行一熱壓處理之步驟中，該熱壓處理之溫度係介於60至70℃之間。
5. 如請求項1所述之濕式膜板之製備方法，其中於使用一反應性氣體對該高分子層進行一電漿處理之步驟中，該電漿處理之固定頻率係13.56MHz，該電漿處理之壓力係10mTorr，該電漿處理之功率係介於10W至100W之間及該電漿處理之蝕刻時間係介於1至5分鐘之間。
6. 一種濕式膜板，其結構包含：一成型板材；以及一高分子層，該高分子層係一非平面式結構，其設置於該成型板材之上表面；其中，該濕式膜板之上表面係毫米、微米及奈米複合結構，製備該濕式膜板之步驟包含：取一成型板材；於該成型板材之表面塗佈一結晶型高分子溶液後，取具有階層式的毫米及微米結構之聚二甲基矽氧烷印章進行一熱壓處理，使該結晶型高分子溶液於該成型板材上形成一高分子層，該高分子層係一非平面式結構；以及使用一反應性氣體對該高分子層進行一電漿處理，使該高分子層親水化及粗糙化後形成奈米結構，並形成一濕式膜板。
7. 如請求項6所述之濕式膜板，其中該成型板材之高度係介於1mm至10mm之間。
8. 如請求項6所述之濕式膜板，其中該成型板材係一波浪型板材、一鋸齒型板材或一圓弧型板材。
9. 如請求項6所述之濕式膜板，其中該高分子層係於該成型板材之上表面塗佈一結晶型高分子溶液後，進行一熱壓處理而成。
10. 如請求項6所述之濕式膜板，其中該高分子層之厚度係介於2至3微米之間。