CN102115876A - 化学气相沉积装置与聚对二甲苯薄膜的形成方法 - Google Patents

Abstract

一种化学气相沉积装置与聚对二甲苯薄膜的形成方法。此化学气相沉积装置包括缓冲室、蒸发室、裂解室以及沉积室。缓冲室具有第一阀门与第二阀门。蒸发室与第二阀门连接。裂解室藉由第一管路而与蒸发室连接，其中第一管路具有第三阀门，且沉积室与裂解室连接。

Description

化学气相沉积装置与聚对二甲苯薄膜的形成方法

【技术领域】

本发明是有关于一种沉积装置与薄膜的形成方法，且特别是有关于一种化学气相沉积装置与聚对二甲苯(parylene)薄膜的形成方法。

【背景技术】

聚对二甲苯薄膜由于具有极佳的阻水性与阻氧性、高透明度、高绝缘度以及可以抗生锈、腐蚀与风化，因此在目前的可挠式显示器中，大多使用聚对二甲苯薄膜来作为软性塑胶基板表面上的阻气层。

对于目前的制程来说，形成聚对二甲苯薄膜的方法一般为化学气相沉积法。首先，将粉末状的聚对二甲苯置于蒸发室中，并加热到150℃以使粉末状的聚对二甲苯汽化。然后，将聚对二甲苯气体传送至裂解室，并加热到650℃以进行裂解。之后，将聚对二甲苯单体传送沉积室，并沉积在基板上。

一般来说，在进行上述化学气相沉积法的化学气相沉积装置中，在蒸发室与裂解室之间以及在裂解室与沉积室之间皆配置有节流阀来控制化学气相沉积装置中的压力，并藉由节流阀控制聚对二甲苯的流量来调整沉积在基板上的聚对二甲苯薄膜的厚度。然而，蒸发后的聚对二甲苯气体若处于150℃以下的环境中非常容易沉积，往往造成聚对二甲苯薄膜形成在节流阀上，因而导致节流阀损坏，且必须花费昂贵的费用来更换。此外，若为了避免上述问题而采用液态原料取代粉末状原料，由于液态原料的价格约为粉末状原料的价格的100倍，将导致生产成本大幅增加的问题。

除了上述的化学气相沉积装置之外，目前还有另一种用来形成聚对二甲苯薄膜的化学气相沉积装置，其在蒸发室、裂解室与沉积室之间并未配置节流阀。也就是说，蒸发室、裂解室与沉积室之间是彼此相通的，因此可以解决节流阀损坏的问题。然而，在以此种化学气相沉积装置形成聚对二甲苯薄膜的过程中，当聚对二甲苯材料消耗完之后，必须先停机来补充聚对二甲苯粉末，并将温度降至室温，因而无法达到连续生产的目的。

【发明内容】

本发明提供一种化学气相沉积装置，其可以达到连续生产的目的。

本发明另提供一种聚对二甲苯薄膜的形成方法，其可以在连续生产聚对二甲苯薄膜时补充聚对二甲苯材料。

本发明提出一种化学气相沉积装置，其包括缓冲室、蒸发室、裂解室以及沉积室。缓冲室具有第一阀门与第二阀门。蒸发室与第二阀门连接。裂解室藉由第一管路而与蒸发室连接，其中第一管路具有第三阀门，而沉积室与裂解室连接。

依照本发明实施方式所述的化学气相沉积装置，上述沉积室具有第四阀门，其中裂解室通过第四阀门与沉积室连接。

依照本发明实施方式所述的化学气相沉积装置，上述蒸发室例如具有物料接收区与蒸发区，且物料接收装置可移动地配置于蒸发室中。其中物料接收区用来接收材料，且蒸发区用来加热材料。

依照本发明实施方式所述的化学气相沉积装置，上述缓冲室中例如具有承载装置。

依照本发明实施方式所述的化学气相沉积装置，还可以包括供料器(sorter)，此供料器通过第一阀门而与缓冲室连接。

依照本发明实施方式所述的化学气相沉积装置，还可以包括冷却捕集器(cold trap)，此冷却捕集器藉由第二管路而与蒸发室连接，其中第二管路具有第五阀门。

依照本发明实施方式所述的化学气相沉积装置，上述第五阀门例如为气动阀(air actuated valve)。

依照本发明实施方式所述的化学气相沉积装置，上述第一阀门与第二阀门分别例如为闸阀(gate valve)或气动阀。

依照本发明实施方式所述的化学气相沉积装置，上述第三阀门例如为气动阀。

依照本发明实施方式所述的化学气相沉积装置，上述第四阀门例如为闸阀或气动阀。

依照本发明实施方式所述的化学气相沉积装置，还包括泵，藉由第三管路而与冷却捕集器连接。

本发明另提出一种聚对二甲苯薄膜的形成方法，其是先提供化学气相沉积装置。此化学气相沉积装置包括缓冲室、蒸发室、裂解室以及沉积室。缓冲室具有第一阀门与第二阀门。蒸发室与第二阀门连接。裂解室藉由第一管路而与蒸发室连接，其中第一管路具有第三阀门。沉积室与裂解室连接。然后，经由第一阀门而将聚对二甲苯材料置于缓冲室中。接着，关闭第一阀门与第二阀门，并使缓冲室的压力与蒸发室的压力相同。而后，开启第二阀门，将聚对二甲苯材料传送至蒸发室中。继之，于蒸发室中蒸发聚对二甲苯材料，以形成聚对二甲苯气体。随后，开启第三阀门，以将聚对二甲苯气体藉由第一管路而传送至裂解室。然后，于裂解室中裂解聚对二甲苯气体，以形成聚对二甲苯单体。接着，将聚对二甲苯单体传送至沉积室进行沉积，以形成聚对二甲苯薄膜。

依照本发明实施方式所述的聚对二甲苯薄膜的形成方法，当缓冲室中的聚对二甲苯材料消耗完之后，关闭第二阀门并开启第一阀门，以补充聚对二甲苯材料。

依照本发明实施方式所述的聚对二甲苯薄膜的形成方法，上述蒸发室例如具有物料接收区与蒸发区，且物料接收装置可移动地配置于蒸发室中，当聚对二甲苯材料被传送至蒸发室中时，物料接收装置于物料接收区接收聚对二甲苯材料，并将聚对二甲苯材料传送至蒸发区。

依照本发明实施方式所述的聚对二甲苯薄膜的形成方法，上述缓冲室中例如具有承载装置，而聚对二甲苯材料被置于承载装置中，当开启第二阀门，承载装置将聚对二甲苯材料传送至蒸发室中。

依照本发明实施方式所述的聚对二甲苯薄膜的形成方法，上述化学气相沉积装置还可以包括供料器，此供料器通过第一阀门而与该缓冲室连接，以经由第一阀门而将聚对二甲苯材料置于缓冲室中。

依照本发明实施方式所述的聚对二甲苯薄膜的形成方法，上述沉积室具有第四阀门，其中裂解室通过第四阀门与沉积室连接，聚对二甲苯单体通过第四阀门传送至沉积室进行沉积，以形成聚对二甲苯薄膜。

依照本发明实施方式所述的聚对二甲苯薄膜的形成方法，上述化学气相沉积装置还可以包括冷却捕集器，此冷却捕集器藉由第二管路而与蒸发室连接，且第二管路具有第五阀门，在形成聚对二甲苯气体之后以及在开启第三阀门之前，通过第二管路将处于未稳定蒸发状态的聚对二甲苯气体传送至冷却捕集器。

依照本发明实施方式所述的聚对二甲苯薄膜的形成方法，当聚对二甲苯气体处于稳定蒸发状态之后，关闭第五阀门并开启第三阀门。

依照本发明实施方式所述的聚对二甲苯薄膜的形成方法，上述聚对二甲苯材料例如为粉末状。

依照本发明实施方式所述的聚对二甲苯薄膜的形成方法，其中化学气相沉积装置还包括泵，用以将传送至冷却捕集器的聚对二甲苯气体排出。

基于上述，本发明将缓冲室设置于蒸发室前，因此在制程期间需要补充聚对二甲苯材料时，可以藉由关闭缓冲室与蒸发室之间的阀门而将聚对二甲苯材料传送至缓冲室的方式来进行补充。此外，以上述方式来补充聚对二甲苯材料可以避免将化学气相沉积装置停机或避免蒸发室破真空而导致制程中断，因而可以达到连续生产聚对二甲苯薄膜的目的。

为让本发明上述特征和优点能更明显易懂，下文特举实施例，并配合所附图式作详细说明如下。

【附图说明】

图1为依照本发明实施方式所绘示的化学气相沉积装置的示意图。

图2为依照本发明实施方式所绘示的化学气相沉积装置的缓冲室的剖面示意图。

图3为依照本发明实施方式所绘示的化学气相沉积装置的蒸发室的剖面示意图。

图4为利用本发明的化学气相沉积装置形成聚对二甲苯薄膜的流程图。

【主要元件符号说明】

100：化学气相沉积装置

102：缓冲室

104：蒸发室

106：裂解室

108：沉积室

110、112、116、118、124：阀门

114、122、128：管路

120：冷却捕集器

126：泵

130：供料器

132：承载装置

134：蒸发区

136：物料接收区

138：物料接收装置

400～414：步骤

【具体实施方式】

图1为依照本发明实施方式所绘示的化学气相沉积装置的示意图。请参照图1，化学气相沉积装置100包括缓冲室102、蒸发室104、裂解室106以及沉积室108。缓冲室102具有第一阀门110与第二阀门112。第一阀门110例如为闸阀或气动阀，其用以将缓冲室102与外界连通或隔离。第二阀门112例如为闸阀或气动阀，其用以将缓冲室102与蒸发室104连通或隔离。蒸发室104与第二阀门112连接。蒸发室104用以将材料蒸发而形成化学气相沉积制程中的反应气体。裂解室106藉由第一管路114而与蒸发室104连接，其中第一管路114具有第三阀门116。裂解室106用以对化学气相沉积制程中的反应气体进行热裂解。第三阀门116例如为气动阀，其用以控制由蒸发室104所产生的反应气体是否由蒸发室104传送至裂解室106。其中，沉积室108与裂解室106连接。在本实施例中，沉积室108具有第四阀门118，且裂解室106通过第四阀门118与沉积室108连接。沉积室108用以进行化学气相沉积，以于沉积室108中的待沉积基板上形成薄膜。第四阀门118例如为闸阀或气动阀，其用以将沉积室108与裂解室106连通或隔离。

此外，化学气相沉积装置100还可以包括冷却捕集器120。冷却捕集器120藉由第二管路122而与蒸发室104连接，其中第二管路122具有第五阀门124。冷却捕集器120用以捕捉蒸发室104中处于未稳定蒸发状态的反应气体。上述的未稳定蒸发状态表示蒸发速率、所形成的气体的组成等特性不稳定的状态。第五阀门124例如为气动阀，其用以控制由蒸发室104所产生的反应气体是否由蒸发室104传送至冷却捕集器120。

另外，化学气相沉积装置100还可以包括泵126。泵126藉由第三管路128而与冷却捕集器124连接。泵126用以将传送至冷却捕集器120的气体排出。

再者，化学气相沉积装置100还可以包括供料器130。供料器130通过第一阀门110而与缓冲室102连接。供料器130用以在外界将材料精密分重后，经由第一阀门110而送至于缓冲室102中。

当然，视实际需求，化学气相沉积装置100还可以包括其他未绘示的熟知装置，例如质流控制器(mass flow controllers)与节流阀(throttlevalve)等。质流控制器用以使蒸发室104所产生的反应气体能够定量地传送至裂解室106。节流阀用以控制沉积室108内的压力。

以下将对缓冲室102与蒸发室104作进一步的说明。

图2为依照本发明实施方式所绘示的缓冲室102的剖面示意图。请参照图2，缓冲室102具有第一阀门110与第二阀门112。缓冲室102中具有承载装置132。在本实施例中，承载装置132为旋转式承载装置。当材料经由第一阀门110而被传送至缓冲室102时，材料会先被置于承载装置132上，然后在开启第二阀门112之后，藉由旋转承载装置132而使材料通过第二阀门112并传送至蒸发室104。当然，在其他实施例中，也可以使用其他类型的承载装置，本发明并不对此作任何限制。

图3为依照本发明实施方式所绘示的蒸发室104的剖面示意图。请参照图3，蒸发室104具有蒸发区134与物料接收区136。物料接收装置138可移动地配置于蒸发室104中，详细来说，物料接收装置138可在蒸发区134与物料接收区136中移动。在本实施例中，物料接收装置138可在蒸发室104中垂直移动与水平移动(如箭号所示)。当材料自缓冲室102被传送至蒸发室104时，物料接收装置138先移动至物料接收区138接近第二阀门112的位置来接收材料，然后再移动至蒸发区134来进行材料的蒸发步骤。也就是说，物料接收区136用来接收材料，并利用物料接收装置138输送至蒸发区134，蒸发区134用来加热材料，以形成蒸发状态的反应气体。当然，在其他实施例中，物料接收装置的移动方式也可以是其他类型，其视蒸发室104的设计而定，本发明并不对此作任何限制。

特别一提的是，在图1所示的实施例中，缓冲室102位于蒸发室104的上方，而在其他实施例中，缓冲室102也可以视实际需求而位于蒸发室104的侧边。

在化学气相沉积装置100中，由于在蒸发室104之前设置有缓冲室102，因此当缓冲室102中的材料全部被传送至蒸发室104之后，或是在化学气相沉积制程中需要进一步补充材料时，可以藉由关闭第二阀门112并经由第一阀门110而将材料传送至缓冲室102的方式来补充材料，而不须要使化学气相沉积装置100停机或使蒸发室104破真空来补充材料，以达到连续生产的目的。

以下将说明利用化学气相沉积装置100来形成聚对二甲苯薄膜的步骤流程。

图4为利用化学气相沉积装置100来形成聚对二甲苯薄膜的流程图。请同时参照图1、图2、图3与图4，首先，在步骤400中，将聚对二甲苯材料置于缓冲室102中。聚对二甲苯材料例如为粉末状。将聚对二甲苯材料置于缓冲室102中的方式例如是藉由供料器130将聚对二甲苯材料精密分重后经由第一阀门110而置于缓冲室102内的承载装置132中。

然后，在步骤402中，关闭第一阀门110与第二阀门112，并使缓冲室102的压力与蒸发室104的压力相同。使缓冲室102的压力与蒸发室104的压力相同的方法例如是进行抽真空步骤，以使缓冲室102与蒸发室104达到同一负压。

接着，在步骤404中，当缓冲室102的压力与蒸发室104的压力相同之后，开启第二阀门112，以将聚对二甲苯材料传送至蒸发室104中。将聚对二甲苯材料传送至蒸发室104中的方式例如是藉由旋转缓冲室102内的承载装置132而将聚对二甲苯材料传送至位于蒸发室104的物料接收区136的物料接收装置138中。

而后，在步骤406中，将物料接收装置138由物料接收区136移动至蒸发区134，以蒸发聚对二甲苯材料而形成聚对二甲苯气体。

继之，在步骤408中，当聚对二甲苯气体处于未稳定蒸发状态时，经由第二管路122将聚对二甲苯气体传送至冷却捕集器120。上述的未稳定蒸发状态表示蒸发速率、所形成的气体的组成等特性不稳定的状态。由于在进行蒸发的过程中蒸发室104的温度是由室温上升至聚对二甲苯的汽化温度(约150℃)，使得刚开始进行蒸发时所形成的聚对二甲苯气体处于未稳定蒸发状态，因此将处于未稳定蒸发状态的聚对二甲苯气体传送至冷却捕集器120可以有效提高所形成的聚对二甲苯薄膜的品质。在制程期间，泵126用以将传送至该冷却捕集器120的该聚对二甲苯气体排出。

随后，在步骤410中，在聚对二甲苯气体处于稳定蒸发状态之后，关闭第五阀门124并开启第三阀门116，经由第一管路114将聚对二甲苯气体传送至裂解室106，以在裂解室106裂解聚对二甲苯气体而形成聚对二甲苯单体。

然后，在步骤412中，开启第四阀门118，以将聚对二甲苯单体传送至沉积室108进行沉积，以形成聚对二甲苯薄膜。

之后，在步骤414中，当缓冲室102中的聚对二甲苯材料消耗完之后，关闭第二阀门112并开启第一阀门110，以补充聚对二甲苯材料，并重复步骤400至步骤412，直到形成所需厚度的聚对二甲苯薄膜为止。

在本实施例中，由于在制程期间需要补充聚对二甲苯材料时，可以藉由关闭缓冲室102与蒸发室104之间的第二阀门112而将聚对二甲苯材料传送至缓冲室102的方式来进行补充，因此不需将化学气相沉积装置停机或使蒸发室104破真空来进行补充聚对二甲苯材料的步骤，因而可以达到连续生产聚对二甲苯薄膜的目的。

虽然本发明已以实施例揭露如上，然其并非用以限定本发明，任何本领域技术人员在不脱离本发明的精神和范围内，当可作一些更动与润饰，故本发明的保护范围当以所附权利要求为准。

Claims (22)

1.一种化学气相沉积装置，包括：

缓冲室，具有第一阀门与第二阀门；

蒸发室，与该第二阀门连接；

裂解室，藉由第一管路而与该蒸发室连接，其中该第一管路具有第三阀门；以及

沉积室，与该裂解室连接。

2.如权利要求1所述的化学气相沉积装置，其中该沉积室具有第四阀门，且该裂解室通过该第四阀门与该沉积室连接。

3.如权利要求1所述的化学气相沉积装置，其中该蒸发室具有物料接收区与蒸发区，其中该物料接收区用来接收材料，且该蒸发区用来加热该材料。

4.如权利要求1所述的化学气相沉积装置，其中该蒸发室还包括物料接收装置，且该物料接收装置可移动地配置于该蒸发室中。

5.如权利要求1所述的化学气相沉积装置，其中该缓冲室中具有承载装置。

6.如权利要求1所述的化学气相沉积装置，还包括供料器，该供料器通过该第一阀门而与该缓冲室连接。

7.如权利要求1所述的化学气相沉积装置，还包括冷却捕集器，藉由第二管路而与该蒸发室连接，其中该第二管路具有第五阀门。

8.如权利要求7所述的化学气相沉积装置，其中该第五阀门为气动阀。

9.如权利要求1所述的化学气相沉积装置，其中该第一阀门、该第二阀门分别为闸阀或气动阀。

10.如权利要求1所述的化学气相沉积装置，其中该第三阀门为气动阀。

11.如权利要求2所述的化学气相沉积装置，其中该第四阀门为闸阀或气动阀。

12.如权利要求7所述的化学气相沉积装置，还包括泵，该泵藉由第三管路而与该冷却捕集器连接。

13.一种聚对二甲苯薄膜的形成方法，包括：

提供化学气相沉积装置，该化学气相沉积装置包括：

缓冲室，具有第一阀门与第二阀门；

蒸发室，与该第二阀门连接；

裂解室，藉由第一管路而与该蒸发室连接，其中该第一管路具有第三阀门；以及

沉积室，与该裂解室连接；

经由该第一阀门而将聚对二甲苯材料置于该缓冲室中；

关闭该第一阀门与该第二阀门，并使该缓冲室的压力与该蒸发室的压力相同；

开启该第二阀门，将该聚对二甲苯材料传送至该蒸发室中；

于该蒸发室中蒸发该聚对二甲苯材料，以形成聚对二甲苯气体；

开启该第三阀门，以将该聚对二甲苯气体藉由该第一管路而传送至该裂解室；

于该裂解室中裂解该聚对二甲苯气体，以形成聚对二甲苯单体；以及

将该聚对二甲苯单体传送至该沉积室进行沉积，以形成聚对二甲苯薄膜。

14.如权利要求13所述的聚对二甲苯薄膜的形成方法，其中当该缓冲室中的该聚对二甲苯材料消耗完之后，关闭该第二阀门并开启该第一阀门，以补充该聚对二甲苯材料。

15.如权利要求13所述的聚对二甲苯薄膜的形成方法，其中该蒸发室具有物料接收区与蒸发区，且物料接收装置可移动地配置于该蒸发室中，当该聚对二甲苯材料被传送至该蒸发室中时，该物料接收装置于该物料接收区接收该聚对二甲苯材料，并将该聚对二甲苯材料传送至该蒸发区。

16.如权利要求13所述的聚对二甲苯薄膜的形成方法，其中该缓冲室中更具有承载装置，而该聚对二甲苯材料被置于该承载装置中，当开启该第二阀门时，该承载装置将该聚对二甲苯材料传送至该蒸发室中。

17.如权利要求13所述的聚对二甲苯薄膜的形成方法，其中该化学气相沉积装置还包括供料器，该供料器通过该第一阀门而与该缓冲室连接，以经由该第一阀门而将该聚对二甲苯材料置于该缓冲室中。

18.如权利要求13所述的聚对二甲苯薄膜的形成方法，其中该沉积室具有第四阀门，其中该裂解室通过该第四阀门与该沉积室连接，该聚对二甲苯单体通过该第四阀门传送至该沉积室进行沉积，以该形成聚对二甲苯薄膜。

19.如权利要求13所述的聚对二甲苯薄膜的形成方法，其中该化学气相沉积装置还包括冷却捕集器，该冷却捕集器藉由第二管路而与该蒸发室连接，且该第二管路具有第五阀门，在形成该聚对二甲苯气体之后以及在开启该第三阀门之前，通过该第二管路将处于未稳定蒸发状态的该聚对二甲苯气体传送至该冷却捕集器。

20.如权利要求19所述的聚对二甲苯薄膜的形成方法，其中当该聚对二甲苯气体处于稳定蒸发状态之后，关闭该第五阀门并开启该第三阀门。

21.如权利要求13所述的聚对二甲苯薄膜的形成方法，其中该聚对二甲苯材料为粉末状。

22.如权利要求19所述的聚对二甲苯薄膜的形成方法，其中该化学气相沉积装置还包括泵，该泵用以将传送至该冷却捕集器的该聚对二甲苯气体排出。

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