CN103031519A - 蒸镀装置与有机薄膜的形成方法 - Google Patents

蒸镀装置与有机薄膜的形成方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开一种蒸镀装置与有机薄膜的形成方法。该蒸镀装置包括储气室、第一蒸发室、压力计、裂解室以及沉积室。第一蒸发室通过第一管路与储气室连接，其中第一管路具有第一阀门。压力计通过第二管路与储气室连接。裂解室通过第三管路与储气室连接，其中第三管路具有第二阀门。沉积室通过第四管路与裂解室连接。

Description

蒸镀装置与有机薄膜的形成方法
技术领域
本发明涉及一种镀膜设备与薄膜的形成方法，且特别是涉及一种蒸镀装置与有机薄膜的形成方法。
背景技术
由于有机薄膜具有极佳的阻水性与阻气性、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，大多使用有机薄膜来作为软性基板表面上的阻气层。此外，有机薄膜也可作为可挠式显示器中的离型层。
对于目前的制作工艺来说，形成有机薄膜的方法一般为化学气相沉积法。以聚对二甲苯(parylene)为例，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。
然而，由于有机材料在蒸发室中容易有受热不均匀的情况发生，使得汽化的有机材料无法稳定地且持续地供应至裂解室。如此一来，经由沉积所形成的有机薄膜会有厚度不均匀与重现性不佳的问题，且无法达到连续生产的目的。
发明内容
本发明的目的在于提供一种蒸镀装置，其可达到稳定供材的目的。
本发明另一目的在于提供一种有机薄膜的形成方法，其可达到连续沉积且重现性佳的目的。
为达上述目的，本发明提出一种蒸镀装置，其包括储气室、第一蒸发室、压力计、裂解室以及沉积室。第一蒸发室通过第一管路与储气室连接，其中第一管路具有第一阀门。压力计通过第二管路与储气室连接。裂解室通过第三管路与储气室连接，其中第三管路具有第二阀门。沉积室通过第四管路与裂解室连接。
在本发明的一实施例中，还可以具有压力调节阀，通过第五管路与储气室连接。
在本发明的一实施例中，还可以具有第二蒸发室，第二蒸发室通过第六管路与储气室连接，且第六管路具有第三阀门。
本发明另提出一种有机薄膜的形成方法，此方法是先提供蒸镀装置。蒸镀装置包括储气室、第一蒸发室、压力计、裂解室以及沉积室。第一蒸发室通过第一管路与储气室连接，其中第一管路具有第一阀门。压力计通过第二管路与储气室连接。裂解室通过第三管路与储气室连接，其中第三管路具有第二阀门。沉积室通过第四管路与裂解室连接。然后，将第一有机材料置于第一蒸发室中，且关闭第二阀门并开启第一阀门。接着，对第一蒸发室中的第一有机材料进行第一蒸发步骤，以形成第一有机气体，其中第一有机气体通过第一管路而传送至储气室。当压力计测量到储气室的第一有机气体达到预设压力之后，关闭第一阀门并开启第二阀门，以将第一有机气体通过第三管路传送至裂解室。而后，在裂解室中裂解第一有机气体，以形成第一有机单体。之后，将第一有机单体通过第四管路传送至沉积室，以在沉积室中形成第一有机薄膜。
在本发明的一实施例中，上述的第一有机材料为对二甲苯材料。
在本发明的一实施例中，上述的第一有机材料为粉末或液体。
在本发明的一实施例中，上述形成第一有机薄膜后还可以关闭第二阀门。
在本发明的一实施例中，上述之蒸镀装置还可以具有压力调节阀，通过第五管路与储气室连接。
在本发明的一实施例中，上述当压力计测量到储气室的第一有机气体未达到预设压力时，开启压力调节阀，以将压力调节气体通过第五管路传送至储气室。
在本发明的一实施例中，上述的压力调节气体包括惰性气体。
在本发明的一实施例中，上述的蒸镀装置还可以具有第二蒸发室，第二蒸发室通过第六管路与储气室连接，且第六管路具有第三阀门。
在本发明之一实施例中，上述当第一有机材料消耗完之后，还可以先关闭第一阀门，并将第二有机材料置于第二蒸发室中，且开启第三阀门。然后，对第二蒸发室中的第二有机材料进行第二蒸发步骤，以形成第二有机气体，其中第二有机气体通过第六管路而传送至储气室。当压力计测量到储气室的第二有机气体达到预设压力之后，关闭第三阀门并开启第二阀门，以将第二有机气体通过第三管路传送至裂解室。接着，在裂解室中裂解第二有机气体，以形成第二有机单体。而后，将第二有机单体通过第四管路传送至沉积室，以在沉积室中形成第二有机薄膜。
在本发明的一实施例中，上述的第二有机材料为固体或液体。
在本发明的一实施例中，上述形成第二有机薄膜后还可以关闭第二阀门。
在本发明的一实施例中，上述的蒸镀装置还可以具有压力调节阀，通过第五管路与储气室连接。
在本发明之一实施例中，上述当压力计测量到储气室的第二有机气体未达到预设压力时，开启压力调节阀，以将压力调节气体通过第五管路传送至储气室。
在本发明的一实施例中，上述压力调节气体包括惰性气体。
基于上述，本发明在储气室中的气体达到固定压力之后，也就是具有固定量的气体之后，才将气体传送至后续的反应室进行沉积步骤。因此，储气室可稳定地提供气体，以连续地进行沉积制作工艺，使得薄膜的厚度具有极佳的均匀度，以及多片薄膜的厚度之间具有良好的再现性。
为让本发明之上述特征和优点能更明显易懂，下文特举实施例，并配合所附附图作详细说明如下。
附图说明
图1为本发明一实施例所绘示的蒸镀装置的示意图；
图2为本发明的蒸镀装置形成有机薄膜的流程示意图；
图3为本发明另一实施例所绘示的蒸镀装置的示意图。
主要元件符号说明
100、300：蒸镀装置
102：储气室
104：第一蒸发室
106：压力计
108：裂解室
110：沉积室
112：第一管路
114：第一阀门
116：第二管路
118：第三管路
120：第二阀门
122：第四管路
124：压力调节阀
126：第五管路
200～208：步骤
302：第二蒸发室
304：第六管路
306：第三阀门
具体实施方式
图1为依照本发明一实施例所绘示的蒸镀装置。请参照图1，蒸镀装置100包括储气室102、第一蒸发室104、压力计106、裂解室108以及沉积室110。储气室102用以储存来自第一蒸发室104的反应气体。第一蒸发室104通过第一管路112与储气室102连接，其中第一管路112具有第一阀门114。第一蒸发室104用以将材料蒸发而形成反应气体。第一阀门114用以控制反应气体是否由第一蒸发室104传送至储气室102。在一实施例中，第一蒸发室104中例如是配置有材料容器(未绘示)，用以盛装待蒸发的材料。
压力计106通过第二管路116与储气室102连接。压力计106用以测量储气室102中的气体压力。裂解室108通过第三管路118与储气室102连接，其中第三管路118具有第二阀门120。裂解室108用以对来自储气室102的反应气体进行热裂解。第二阀门120用以控制反应气体是否由储气室102传送至裂解室108。沉积室110通过第四管路122与裂解室108连接。沉积室110以来自裂解室108的反应气体进行沉积，诸如化学气相沉积，以在沉积室110中的待沉积基板上形成薄膜。上述的第一、第二阀门114、120可分别例如为气动阀。
另外，蒸镀装置100还具有压力调节阀124，通过第五管路126与储气室102连接。压力调节阀124用以供应压力调节气体至储气室102，以调节储气室102的气体压力。特别一提的是，由于蒸发后的反应气体处于低于汽化温度的环境中非常容易沉积，因此蒸镀装置100的储气室102通常具有恒温控制装置(未绘示)，使得蒸发后的反应气体能维持在汽化状态。在一实施例中，蒸镀装置100还具有载气供应管线(未绘示)，通过一管路(未绘示)与储气室102连接。载气供应管线用以供应载气，将储气室102中的反应气体经由第三管路118携带至裂解室108。在一实施例中，沉积室110中例如是配置有支撑件(未绘示)，用以放置基板。
在蒸镀装置100中，储气室102分别通过第一、第三管路112、118与第一蒸发室104、裂解室108连接，且第一、第三管路112、118分别具有第一、第二阀门114、120来控制反应气体的传送。此外，第一、第二阀门114、120
Figure BDA0000106830590000051
分别与压力计106电连接，因此压力计106可根据储气室102的气体压力来分别控制第一、第二阀门114、120的开启与关闭。详言之，当压力计106测量到储气室102中的气体未达到预设压力时，可以通过关闭第二阀门120来避免反应气体进入裂解室108中，且可以通过开启第一阀门114使反应气体进入储气室102中。由理想气体方程式(PV＝nRT)可知，在压力(P，此处为预设压力)、体积(V)、温度(T)皆为定值的状态下，前述的气体未达到预设压力意即反应气体的量未达到预设量。因此，开启第一阀门114使反应气体进入储气室102中。
此外，当压力计106测量到储气室102中的气体达到预设压力(意即气体的量达到预设量)时，可以关闭第一阀门114并开启第二阀门120，以使反应气体传送至裂解室108来进行热裂解。由于传送至裂解室108的反应气体为固定量的气体，因此可进行连续沉积制作工艺，使得薄膜的厚度具有良好的均匀度，以及多片薄膜的厚度之间具有良好的再现性。此外，使用者可以简单地通过设定反应气体的预设压力来控制沉积在基板上的薄膜的厚度，且薄膜的厚度可以具有良好的均匀度。
以下将以利用蒸镀装置100进行有机薄膜的沉积制作工艺为例作说明。
图2为利用本发明之蒸镀装置形成有机薄膜的流程示意图。请同时参照图1与图2，首先，在步骤200中，将有机材料置于第一蒸发室104中。有机材料例如为粉末，诸如对二甲苯二聚体粉末。或者是，有机材料例如为液体，诸如对二甲苯单体原料、六甲基二硅烷(hexamethyldisilane，HMDS)、六甲基二硅氧烷(hexamethyldisiloxane，HMDSO)、六甲基二硅氮烷(hexamethyldisilazane，HMDSN)、四甲基硅烷(tetramethylsilane，TMS)、四乙氧基硅烷(tetraethyl orthosilicate，TEOS)等液体。然后，关闭通往裂解室108的第二阀门120，以及开启通往储气室102的第一阀门114。
然后，在步骤202中，对第一蒸发室104中的有机材料进行蒸发步骤。在进行蒸发的过程中，由于第一蒸发室104的温度是由室温上升至有机材料的汽化温度(以对二甲苯为例，约150℃)，使得刚开始进行蒸发时所形成的有机气体的蒸发速度并不稳定。然而，在本实施例中，此时的气体会被储存在储气室102中，而不会直接被传送至裂解室108，因此能避免后续沉积制作工艺受到有机材料之蒸发速度不稳定的影响。
接着，在步骤204中，当压力计106测量到储气室102的有机气体达到预设压力之后，关闭第一阀门114并开启第二阀门120，以将有机气体通过第三管路118传送至裂解室108。换言之，使用者可设定预设压力，一旦储气室102的有机气体达到预设压力，由理想气体方程式(PV＝nRT)可知储气室102的气体为一固定量，此时才将有机气体传送至裂解室108。在一实施例中，储气室102的温度例如是介于50℃至300℃，以及预设压力例如是介于50mtorr至1000mtorr。再者，在一实施例中，当压力计106测量到储气室102的有机气体未达到预设压力时，可开启压力调节阀124，以将压力调节气体通过第五管路126传送至储气室102。压力调节气体可以是惰性气体，诸如氩气、氦气、氮气等。
而后，在步骤206中，在裂解室108中裂解有机气体，以形成有机单体。
之后，在步骤208中，将有机单体通过第四管路122传送至沉积室110，以在沉积室110中形成有机薄膜。在一实施例中，有机薄膜例如是形成于沉积室110中的基板上，以及基板例如是置于沉积室110中的支撑件(未绘示)上。
图3为依照本发明另一实施例所绘示的蒸镀装置之示意图。在图3中，与图1中相同的标号即代表相同的元件，在此不另行描述。请参照图3，蒸镀装置300与蒸镀装置100的差异在于：蒸镀装置300除了具有与蒸镀装置100相同的元件之外，还具有第二蒸发室302。第二蒸发室302通过第六管路304与储气室102连接，且第六管路304具有第三阀门306。第三阀门306用以控制气体是否由第二蒸发室302传送至储气室102。上述的第三阀门306可例如为气动阀。
在利用蒸镀装置300进行沉积制作工艺时，当第一蒸发室104中的材料消耗完之后，可以关闭第一阀门114，并立即改用第二蒸发室302中的材料继续进行沉积制作工艺。
举例来说，在利用蒸镀装置300进行有机薄膜的沉积制作工艺中，在第一蒸发室104将一第一有机材料蒸发之前，先关闭第三阀门306，以避免不必要的气体进入第二蒸发室302中，也就是说，在使用第一蒸发室104而关闭第二阀门120并开启第一阀门114时，第三阀门306为关闭状态，此时第一蒸发室104中的第一有机材料进行第一蒸发步骤，以形成第一有机气体，第一有机气体通过第一管路112而传送至储气室102。当压力计106测量到储气室102的第一有机气体达到预设压力之后，关闭第一阀门114并开启第二阀门120，以将第一有机气体通过第三管路118传送至裂解室108。第一有机气体在裂解室108中裂解，以形成第一有机单体，最后将第一有机单体通过第四管路122传送至沉积室110，以在沉积室110中形成第一有机薄膜。当第一蒸发室104中的第一有机材料消耗完之后，关闭第一阀门114，将第二有机材料置于第二蒸发室302中，并开启第三阀门306。接着对第二蒸发室302中的第二有机材料进行第二蒸发步骤，以形成第二有机气体。同样地，在储气室102的第二有机气体达到预设压力之前，维持开启第三阀门306，以将第二有机气体通过第六管路304经过第三阀门306而传送至储气室102。在储气室102的第二有机气体达到预设压力之后，则关闭第三阀门306并开启第二阀门120，以将第二有机气体通过通过第三管路118而传送至裂解室108。之后，依序在裂解室108中进行第二有机气体的热裂解步骤，以形成第二有机单体，并使第二有机单体通过第四管路传送至沉积室110，在沉积室110中进行沉积步骤，以在沉积室110中的基板上形成第二有机薄膜。一般来说，第一有机材料与第二有机材料相同，且可参照前一实施例中所述的有机材料。
在本实施例中，由于蒸镀装置300具有二个蒸发室，因此在第一蒸发室104中的材料消耗完之后，只需改用第二蒸发室302继续进行化学气相沉积制作工艺，而暂时停用的第一蒸发室104即可补充加入材料，待第二蒸发室302中的材料消耗完后，则再改用补充材料后的第一蒸发室104，如此的交替使用蒸发室，即可达到不需停机更换材料，而可以连续生产的目的。特别一提的是，在其他实施例中，蒸镀装置也可以视实际需求而设置有二个以上的蒸发室。再者，上述实施例中的蒸镀装置适用于软性显示器、可挠式太阳能电池以及薄膜封装等制作工艺中，以形成诸如离型层、阻气层等元件。
值得一提的是，在现有的有机薄膜形成方法中，由于有机材料在蒸发是受热汽化时，容易因为材料受热不均以及材料体积变化呈非线性等因素，造成有机材料的汽化速率会随着有机材料的减少而递减，导致以所形成的多片薄膜在厚度上具有极大的差异(诸如15％～20％)。换言之，沉积制作工艺的再现性不佳。然而，在上述实施例中，是在储存室中储存固定量的气体之后，才将气体传送至后续的反应室进行沉积步骤。因此，储气室可稳定地提供气体，以连续地进行沉积制作工艺，使得薄膜的厚度具有良好的均匀度，以及多片薄膜的厚度之间具有良好的再现性(厚度差异诸如是小于5％)。
综上所述，本发明的蒸镀装置具有储气室、压力计、第一阀门及第二阀门，储气室用以储存来自蒸发室的反应气体，压力计用以测量储气室的气体压力，第一阀门控制气体是否由蒸发室传送至储气室，以及第二阀门控制气体是否由储气室传送至裂解室。在储气室中的气体达到固定压力之后，才通过关闭第一阀门并开启第二阀门，将气体传送至后续的反应室进行沉积步骤。因此，储气室可稳定地提供气体，以连续地进行沉积制作工艺，使得薄膜的厚度具有良好的均匀度，以及多片薄膜的厚度之间具有良好的再现性。此外，可以通过在蒸镀装置中设置多个蒸发室，通过交替使用蒸发室，可达到不需停机更换材料，而可以连续生产的目的。
虽然结合以上实施例揭露了本发明，然而其并非用以限定本发明，任何所属技术领域中熟悉此技术者，在不脱离本发明的精神和范围内，可作些许的更动与润饰，故本发明的保护范围应以附上的权利要求所界定的为准。

Claims (17)

1.一种蒸镀装置，其特征在于包括：
储气室；
第一蒸发室，通过一第一管路与该储气室连接，其中该第一管路具有第一阀门；
压力计，通过一第二管路与该储气室连接；
裂解室，通过一第三管路与该储气室连接，其中该第三管路具有第二阀门；以及
沉积室，通过一第四管路与该裂解室连接。
2.根据权利要求1所述的蒸镀装置，其特征在于，还包括压力调节阀，通过一第五管路与该储气室连接。
3.根据权利要求1所述的蒸镀装置，其特征在于，还包括第二蒸发室，该第二蒸发室通过一第六管路与该储气室连接，且该第六管路具有第三阀门。
4.一种有机薄膜的形成方法，其特征在于包括：
提供一蒸镀装置，该蒸镀装置包括：
储气室；
第一蒸发室，通过一第一管路与该储气室连接，其中该第一管路具有第一阀门；
压力计，通过一第二管路与该储气室连接；
裂解室，通过一第三管路与该储气室连接，其中该第三管路具有一第二阀门；以及
沉积室，通过一第四管路与该裂解室连接；
将一第一有机材料置于该第一蒸发室中，且关闭该第二阀门并开启该第一阀门；
对该第一蒸发室中的该第一有机材料进行一第一蒸发步骤，以形成一第一有机气体，其中该第一有机气体通过该第一管路而传送至该储气室；
当该压力计测量到该储气室的该第一有机气体达到一预设压力之后，关闭该第一阀门并开启该第二阀门，以将该第一有机气体通过该第三管路传送至该裂解室；
在该裂解室中裂解该第一有机气体，以形成一第一有机单体；以及
将该第一有机单体通过该第四管路传送至该沉积室，以在该沉积室中形成一第一有机薄膜。
5.根据权利要求4所述的有机薄膜的形成方法，其特征在于，该第一有机材料为对二甲苯材料。
6.根据权利要求4所述的有机薄膜的形成方法，其特征在于，该第一有机材料为粉末或液体。
7.根据权利要求4所述的有机薄膜的形成方法，其特征在于，该预设压力介于50mtorr至1000mtorr。
8.根据权利要求4所述的有机薄膜的形成方法，其特征在于，该蒸镀装置还包括压力调节阀，通过一第五管路与该储气室连接。
9.根据权利要求8所述的有机薄膜的形成方法，其特征在于，当该压力计测量到该储气室的该第一有机气体未达到该预设压力时，开启该压力调节阀，以将一压力调节气体通过该第五管路传送至该储气室。
10.根据权利要求9所述的有机薄膜的形成方法，其特征在于，该压力调节气体包括惰性气体。
11.根据权利要求4所述的有机薄膜的形成方法，其特征在于，该蒸镀装置还包括第二蒸发室，该第二蒸发室通过一第六管路与该储气室连接，且该第六管路具有第三阀门。
12.根据权利要求11所述的有机薄膜的形成方法，其特征在于，当该第一有机材料消耗完之后，还包括：
关闭该第一阀门，并将一第二有机材料置于该第二蒸发室中，且开启该第三阀门；
对该第二蒸发室中的该第二有机材料进行一第二蒸发步骤，以形成一第二有机气体，其中该第二有机气体通过该第六管路而传送至该储气室；
当该压力计测量到该储气室的该第二有机气体达到一预设压力之后，关闭该第三阀门并开启该第二阀门，以将该第二有机气体通过该第三管路传送至该裂解室；
在该裂解室中裂解该第二有机气体，以形成一第二有机单体；以及
将该第二有机单体通过该第四管路传送至该沉积室，以在该沉积室中形成一第二有机薄膜。
13.根据权利要求12所述的有机薄膜的形成方法，其特征在于，该第二有机材料为固体或液体。
14.根据权利要求12所述的有机薄膜的形成方法，其特征在于，形成该第二有机薄膜后还包括关闭该第二阀门。
15.根据权利要求12所述的有机薄膜的形成方法，其特征在于，该蒸镀装置还包括压力调节阀，通过一第五管路与该储气室连接。
16.根据权利要求15所述的有机薄膜的形成方法，其特征在于，当该压力计测量到该储气室的该第二有机气体未达到一预设压力时，开启该压力调节阀，以将一压力调节气体通过该第五管路传送至该储气室。
17.根据权利要求16所述的有机薄膜的形成方法，其特征在于，该压力调节气体包括惰性气体。
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PB01 Publication
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SE01 Entry into force of request for substantive examination
C02 Deemed withdrawal of patent application after publication (patent law 2001)
WD01 Invention patent application deemed withdrawn after publication

Application publication date: 20130410