TWI564427B - 聚對二甲苯薄膜的形成方法 - Google Patents

Description

聚對二甲苯薄膜的形成方法

本發明是有關於一種沈積裝置與薄膜的形成方法，且特別是有關於一種化學氣相沈積裝置與聚對二甲苯(parylene)薄膜的形成方法。

聚對二甲苯薄膜由於具有極佳的阻水性與阻氧性、高透明度、高絕緣度以及可以抗生銹、腐蝕與風化，因此在目前的可撓式顯示器中，大多使用聚對二甲苯薄膜來作為軟性塑膠基板表面上的阻氣層。

對於目前的製程來說，形成聚對二甲苯薄膜的方法一般為化學氣相沈積法。首先，將粉末狀的聚對二甲苯置於蒸發室中，並加熱到150℃以使粉末狀的聚對二甲苯汽化。然後，將聚對二甲苯氣體傳送至裂解室，並加熱到650℃以進行裂解。之後，將聚對二甲苯單體傳送沈積室，並沈積在基板上。

一般來說，在進行上述化學氣相沈積法的化學氣相沈積裝置中，在蒸發室與裂解室之間以及在裂解室與沈積室之間皆配置有節流閥來控制化學氣相沈積裝置中的壓力，並藉由節流閥控制聚對二甲苯的流量來調整沈積在基板上的聚對二甲苯薄膜的厚度。然而，蒸發後的聚對二甲苯氣體若處於150℃以下的環境中非常容易沈積，往往造成聚對二甲苯薄膜形成在節流閥上，因而導致節流閥損壞，且必須花費昂貴的費用來更換。此外，若為了避免上述問題而採用液態原料取代粉末狀原料，由於液態原料的價格約為粉末狀原料的價格的100倍，將導致生產成本大幅增加的問題。

除了上述的化學氣相沈積裝置之外，目前還有另一種用來形成聚對二甲苯薄膜的化學氣相沈積裝置，其在蒸發室、裂解室與沈積室之間並未配置節流閥。也就是說，蒸發室、裂解室與沈積室之間是彼此相通的，因此可以解決節流閥損壞的問題。然而，在以此種化學氣相沈積裝置形成聚對二甲苯薄膜的過程中，當聚對二甲苯材料消耗完之後，必須先停機來補充聚對二甲苯粉末，並將溫度降至室溫，因而無法達到連續生產的目的。

本發明提供一種化學氣相沈積裝置，其可以達到連續生產的目的。

本發明另提供一種聚對二甲苯薄膜的形成方法，其可以在連續生產聚對二甲苯薄膜時補充聚對二甲苯材料。

本發明提出一種化學氣相沈積裝置，其包括緩衝室、蒸發室、裂解室以及沈積室。緩衝室具有第一閥門與第二閥門。蒸發室與第二閥門連接。裂解室藉由第一管路而與蒸發室連接，其中第一管路具有第三閥門，而沈積室與裂解室連接。

依照本發明實施例所述之化學氣相沈積裝置，上述之沈積室具有第四閥門，其中裂解室透過第四閥門與沈積室連接。

依照本發明實施例所述之化學氣相沈積裝置，上述之蒸發室例如具有物料接收區與蒸發區，且物料接收裝置可移動地配置於蒸發室中。其中物料接收區用來接收材料，且蒸發區用來加熱材料。

依照本發明實施例所述之化學氣相沈積裝置，上述之緩衝室中例如具有承載裝置。

依照本發明實施例所述之化學氣相沈積裝置，還可以包括供料器(sorter)，此供料器係透過第一閥門而與緩衝室連接。

依照本發明實施例所述之化學氣相沈積裝置，還可以包括冷卻阻陷(cold trap)，此冷卻阻陷藉由第二管路而與蒸發室連接，其中第二管路具有第五閥門。

依照本發明實施例所述之化學氣相沈積裝置，上述之第五閥門例如為氣動閥(air actuated valve)。

依照本發明實施例所述之化學氣相沈積裝置，上述之第一閥門與第二閥門分別例如為閘閥(gate valve)。

依照本發明實施例所述之化學氣相沈積裝置，上述之第三閥門例如為氣動閥。

依照本發明實施例所述之化學氣相沈積裝置，上述之第四閥門例如為閘閥。

依照本發明實施例所述之化學氣相沈積裝置，更包括一幫浦，藉由一第三管路而與冷卻阻陷連接。

本發明另提出一種聚對二甲苯薄膜的形成方法，其是先提供化學氣相沈積裝置。此化學氣相沈積裝置包括緩衝室、蒸發室、裂解室以及沈積室。緩衝室具有第一閥門與第二閥門。蒸發室與第二閥門連接。裂解室藉由第一管路而與蒸發室連接，其中第一管路具有第三閥門。沈積室與裂解室連接。然後，經由第一閥門而將聚對二甲苯材料置於緩衝室中。接著，關閉第一閥門與第二閥門，並使緩衝室的壓力與蒸發室的壓力相同。而後，開啟第二閥門，將聚對二甲苯材料傳送至蒸發室中。繼之，於蒸發室中蒸發聚對二甲苯材料，以形成聚對二甲苯氣體。隨後，開啟第三閥門，以將聚對二甲苯氣體藉由第一管路而傳送至裂解室。然後，於裂解室中裂解聚對二甲苯氣體，以形成聚對二甲苯單體。接著，將聚對二甲苯單體傳送至沈積室進行沈積，以形成聚對二甲苯薄膜。

依照本發明實施例所述之聚對二甲苯薄膜的形成方法，當緩衝室中的聚對二甲苯材料消耗完之後，關閉第二閥門並開啟第一閥門，以補充聚對二甲苯材料。

依照本發明實施例所述之聚對二甲苯薄膜的形成方法，上述之蒸發室例如具有物料接收區與蒸發區，且物料接收裝置可移動地配置於蒸發室中，當聚對二甲苯材料被傳送至蒸發室中時，物料接收裝置於物料接收區接收聚對二甲苯材料，並將聚對二甲苯材料傳送至蒸發區。

依照本發明實施例所述之聚對二甲苯薄膜的形成方法，上述之緩衝室中例如具有承載裝置，而聚對二甲苯材料被置於承載裝置中，當開啟第二閥門，承載裝置將聚對二甲苯材料傳送至蒸發室中。

依照本發明實施例所述之聚對二甲苯薄膜的形成方法，上述之化學氣相沈積裝置還可以包括供料器，此供料器透過第一閥門而與該緩衝室連接，以經由第一閥門而將聚對二甲苯材料置於緩衝室中。

依照本發明實施例所述之聚對二甲苯薄膜的形成方法，上述之沈積室具有一第四閥門，其中裂解室透過第四閥門與沈積室連接，聚對二甲苯單體係透過第四閥門傳送至沈積室進行沈積，以形成聚對二甲苯薄膜。

依照本發明實施例所述之聚對二甲苯薄膜的形成方法，上述之化學氣相沈積裝置還可以包括冷卻阻陷，此冷卻阻陷藉由第二管路而與蒸發室連接，且第二管路具有第五閥門，在形成聚對二甲苯氣體之後以及在開啟第三閥門之前，通過第二管路將處於未穩定蒸發狀態的聚對二甲苯氣體傳送至冷卻阻陷。

依照本發明實施例所述之聚對二甲苯薄膜的形成方法，當聚對二甲苯氣體處於穩定蒸發狀態之後，關閉第五閥門並開啟第三閥門。

依照本發明實施例所述之聚對二甲苯薄膜的形成方法，上述之聚對二甲苯材料例如為粉末狀。

依照本發明實施例所述之聚對二甲苯薄膜的形成方法，其中化學氣相沈積裝置更包括一幫浦，用以將傳送至冷卻阻陷的聚對二甲苯氣體排出。

基於上述，本發明將緩衝室設置於蒸發室前，因此在製程期間需要補充聚對二甲苯材料時，可以藉由關閉緩衝室與蒸發室之間的閥門而將聚對二甲苯材料傳送至緩衝室的方式來進行補充。此外，以上述方式來補充聚對二甲苯材料可以避免將化學氣相沈積裝置停機或避免蒸發室破真空而導致製程中斷，因而可以達到連續生產聚對二甲苯薄膜的目的。

為讓本發明之上述特徵和優點能更明顯易懂，下文特舉實施例，並配合所附圖式作詳細說明如下。

圖1為依照本發明一實施例所繪示的化學氣相沈積裝置之示意圖。請參照圖1，化學氣相沈積裝置100包括緩衝室102、蒸發室104、裂解室106以及沈積室108。緩衝室102具有第一閥門110與第二閥門112。第一閥門110例如為閘閥，其用以將緩衝室102與外界連通或隔離。第二閥門112例如為閘閥，其用以將緩衝室102與蒸發室104連通或隔離。蒸發室104與第二閥門112連接。蒸發室104用以將材料蒸發而形成化學氣相沈積製程中的反應氣體。裂解室106藉由第一管路114而與蒸發室104連接，其中第一管路114具有第三閥門116。裂解室106用以對化學氣相沈積製程中的反應氣體進行熱裂解。第三閥門116例如為氣動閥，其用以控制由蒸發室104所產生的反應氣體是否由蒸發室104傳送至裂解室106。其中，沈積室108係與裂解室106連接。在本實施例中，沈積室108具有第四閥門118，且裂解室106透過第四閥門118與沈積室108連接。沈積室108用以進行化學氣相沈積，以於沈積室108中的待沈積基板上形成薄膜。第四閥門118例如為閘閥，其用以將沈積室108與裂解室106連通或隔離。

此外，化學氣相沈積裝置100還可以包括冷卻阻陷120。冷卻阻陷120藉由第二管路122而與蒸發室104連接，其中第二管路122具有第五閥門124。冷卻阻陷120用以捕捉蒸發室104中處於未穩定蒸發狀態的反應氣體。上述的未穩定蒸發狀態表示蒸發速率、所形成的氣體的組成等特性不穩定的狀態。第五閥門124例如為氣動閥，其用以控制由蒸發室104所產生的反應氣體是否由蒸發室104傳送至冷卻阻陷120。

另外，化學氣相沈積裝置100還可以包括幫浦126。幫浦126藉由第三管路128而與冷卻阻陷124連接。幫浦126用以將傳送至冷卻阻陷120的氣體排出。

再者，化學氣相沈積裝置100還可以包括供料器130。供料器130透過第一閥門110而與緩衝室102連接。供料器130用以在外界將材料精密分重後，經由第一閥門110而送至於緩衝室102中。

當然，視實際需求，化學氣相沈積裝置100還可以包括其他未繪示的熟知裝置，例如質流控制器(mass flow controllers)與節流閥(throttle valve)等。質流控制器用以使蒸發室104所產生的反應氣體能夠定量地傳送至裂解室106。節流閥用以控制沈積室108內的壓力。

以下將對緩衝室102與蒸發室104作進一步的說明。

圖2為依照本發明一實施例所繪示的緩衝室102之剖面示意圖。請參照圖2，緩衝室102具有第一閥門110與第二閥門112。緩衝室102中具有承載裝置132。在本實施例中，承載裝置132為旋轉式承載裝置。當材料經由第一閥門110而被傳送至緩衝室102時，材料會先被置於承載裝置132上，然後在開啟第二閥門112之後，藉由旋轉承載裝置132而使材料通過第二閥門112並傳送至蒸發室104。當然，在其他實施例中，也可以使用其他類型的承載裝置，本發明並不對此作任何限制。

圖3為依照本發明一實施例所繪示的蒸發室104之剖面示意圖。請參照圖3，蒸發室104具有蒸發區134與物料接收區136。物料接收裝置138可移動地配置於蒸發室104中，詳細來說，物料接收裝置138可在蒸發區134與物料接收區136中移動。在本實施例中，物料接收裝置138可在蒸發室104中垂直移動與水平移動(如箭號所示)。當材料自緩衝室102被傳送至蒸發室104時，物料接收裝置138先移動至物料接收區138接近第二閥門112的位置來接收材料，然後再移動至蒸發區134來進行材料的蒸發步驟。也就是說，物料接收區136用來接收材料，並利用物料接收裝置138輸送至蒸發區134，蒸發區134用來加熱材料，以形成蒸發狀態的反應氣體。當然，在其他實施例中，物料接收裝置的移動方式也可以是其他類型，其視蒸發室104的設計而定，本發明並不對此作任何限制。

特別一提的是，在圖1所示的實施例中，緩衝室102位於蒸發室104的上方，而在其他實施例中，緩衝室102也可以視實際需求而位於蒸發室104的側邊。

在化學氣相沈積裝置100中，由於在蒸發室104之前設置有緩衝室102，因此當緩衝室102中的材料全部被傳送至蒸發室104之後，或是在化學氣相沈積製程中需要進一步補充材料時，可以藉由關閉第二閥門112並經由第一閥門110而將材料傳送至緩衝室102的方式來補充材料，而不須要使化學氣相沈積裝置100停機或使蒸發室104破真空來補充材料，以達到連續生產的目的。

以下將說明利用化學氣相沈積裝置100來形成聚對二甲苯薄膜的步驟流程。

圖4為利用化學氣相沈積裝置100來形成聚對二甲苯薄膜的流程圖。請同時參照圖1、圖2、圖3與圖4，首先，在步驟400中，將聚對二甲苯材料置於緩衝室102中。聚對二甲苯材料例如為粉末狀。將聚對二甲苯材料置於緩衝室102中的方式例如是藉由供料器130將聚對二甲苯材料精密分重後經由第一閥門110而置於緩衝室102內的承載裝置132中。

然後，在步驟402中，關閉第一閥門110與第二閥門112，並使緩衝室102的壓力與蒸發室104的壓力相同。使緩衝室102的壓力與蒸發室104的壓力相同的方法例如是進行抽真空步驟，以使緩衝室102與蒸發室104達到同一負壓。

接著，在步驟404中，當緩衝室102的壓力與蒸發室104的壓力相同之後，開啟第二閥門112，以將聚對二甲苯材料傳送至蒸發室104中。將聚對二甲苯材料傳送至蒸發室104中的方式例如是藉由旋轉緩衝室102內的承載裝置132而將聚對二甲苯材料傳送至位於蒸發室104的物料接收區136的物料接收裝置138中。

而後，在步驟406中，將物料接收裝置138由物料接收區136移動至蒸發區134，以蒸發聚對二甲苯材料而形成聚對二甲苯氣體。

繼之，在步驟408中，當聚對二甲苯氣體處於未穩定蒸發狀態時，經由第二管路122將聚對二甲苯氣體傳送至冷卻阻陷120。上述的未穩定蒸發狀態表示蒸發速率、所形成的氣體的組成等特性不穩定的狀態。由於在進行蒸發的過程中蒸發室104的溫度是由室溫上升至聚對二甲苯的汽化溫度(約150℃)，使得剛開始進行蒸發時所形成的聚對二甲苯氣體處於未穩定蒸發狀態，因此將處於未穩定蒸發狀態的聚對二甲苯氣體傳送至冷卻阻陷120可以有效提高所形成的聚對二甲苯薄膜的品質。在製程期間，幫浦126用以將傳送至該冷卻阻陷120的該聚對二甲苯氣體排出。

隨後，在步驟410中，在聚對二甲苯氣體處於穩定蒸發狀態之後，關閉第五閥門124並開啟第三閥門116，經由第一管路114將聚對二甲苯氣體傳送至裂解室106，以在裂解室106裂解聚對二甲苯氣體而形成聚對二甲苯單體。

然後，在步驟412中，開啟第四閥門118，以將聚對二甲苯單體傳送至沈積室108進行沈積，以形成聚對二甲苯薄膜。

之後，在步驟414中，當緩衝室102中的聚對二甲苯材料消耗完之後，關閉第二閥門112並開啟第一閥門110，以補充聚對二甲苯材料，並重複步驟400至步驟412，直到形成所需厚度的聚對二甲苯薄膜為止。

在本實施例中，由於在製程期間需要補充聚對二甲苯材料時，可以藉由關閉緩衝室102與蒸發室104之間的第二閥門112而將聚對二甲苯材料傳送至緩衝室102的方式來進行補充，因此不需將化學氣相沈積裝置停機或使蒸發室104破真空來進行補充聚對二甲苯材料的步驟，因而可以達到連續生產聚對二甲苯薄膜的目的。

雖然本發明已以實施例揭露如上，然其並非用以限定本發明，任何所屬技術領域中具有通常知識者，在不脫離本發明之精神和範圍內，當可作些許之更動與潤飾，故本發明之保護範圍當視後附之申請專利範圍所界定者為準。

100．．．化學氣相沈積裝置

102．．．緩衝室

104．．．蒸發室

106．．．裂解室

108．．．沈積室

110、112、116、118、124．．．閥門

114、122、128．．．管路

120．．．冷卻阻陷

126．．．幫浦

130．．．供料器

132．．．承載裝置

134．．．蒸發區

136．．．物料接收區

138．．．物料接收裝置

400~414．．．步驟

圖1為依照本發明一實施例所繪示的化學氣相沈積裝置之示意圖。

圖2為依照本發明一實施例所繪示的化學氣相沈積裝置的緩衝室之剖面示意圖。

圖3為依照本發明一實施例所繪示的化學氣相沈積裝置的蒸發室之剖面示意圖。

圖4為利用本發明之化學氣相沈積裝置形成聚對二甲苯薄膜的流程圖。

100‧‧‧化學氣相沈積裝置

102‧‧‧緩衝室

104‧‧‧蒸發室

106‧‧‧裂解室

108‧‧‧沈積室

110、112、116、118、124‧‧‧閥門

114、122、128‧‧‧管路

120‧‧‧冷卻阻陷

126‧‧‧幫浦

130‧‧‧供料器

Claims (9)

1. 一種聚對二甲苯薄膜的形成方法，包括：提供一化學氣相沈積裝置，該化學氣相沈積裝置包括：一緩衝室，具有一第一閥門與一第二閥門；一蒸發室，與該第二閥門連接；一裂解室，藉由一第一管路而與該蒸發室連接，其中該第一管路具有一第三閥門；以及一沈積室，與該裂解室連接；經由該第一閥門而將一聚對二甲苯材料置於該緩衝室中；關閉該第一閥門與該第二閥門，並使該緩衝室的壓力與該蒸發室的壓力相同；開啟該第二閥門，將該聚對二甲苯材料傳送至該蒸發室中；於該蒸發室中蒸發該聚對二甲苯材料，以形成一聚對二甲苯氣體；開啟該第三閥門，以將該聚對二甲苯氣體藉由該第一管路而傳送至該裂解室；於該裂解室中裂解該聚對二甲苯氣體，以形成一聚對二甲苯單體；以及將該聚對二甲苯單體傳送至該沈積室進行沈積，以形成一聚對二甲苯薄膜，其中該緩衝室具有一旋轉式承載裝置，而該聚對二甲 苯材料被置於該旋轉式承載裝置中，當開啟該第二閥門時，該旋轉式承載裝置將該聚對二甲苯材料傳送至該爭發室中。
2. 如申請專利範圍第1項所述之聚對二甲苯薄膜的形成方法，其中當該緩衝室中的該聚對二甲苯材料消耗完之後，關閉該第二閥門並開啟該第一閥門，以補充該聚對二甲苯材料。
3. 如申請專利範圍第1項所述之聚對二甲苯薄膜的形成方法，其中該蒸發室具有一物料接收區與一蒸發區，且一物料接收裝置可移動地配置於該蒸發室中，當該聚對二甲苯材料被傳送至該蒸發室中時，該物料接收裝置於該物料接收區接收該聚對二甲苯材料，並將該聚對二甲苯材料傳送至該蒸發區。
4. 如申請專利範圍第1項所述之聚對二甲苯薄膜的形成方法，其中該化學氣相沈積裝置更包括一供料器，該供料器透過該第一閥門而與該緩衝室連接，以經由該第一閥門而將該聚對二甲苯材料置於該緩衝室中。
5. 如申請專利範圍第1項所述之聚對二甲苯薄膜的形成方法，其中該沈積室具有一第四閥門，其中該裂解室透過該第四閥門與該沈積室連接，該聚對二甲苯單體係透過該第四閥門傳送至該沈積室進行沈積，以該形成聚對二甲苯薄膜。
6. 如申請專利範圍第1項所述之聚對二甲苯薄膜的形成方法，其中該化學氣相沈積裝置更包括一冷卻阻陷， 該冷卻阻陷藉由一第二管路而與該蒸發室連接，且該第二管路具有一第五閥門，在形成該聚對二甲苯氣體之後以及在開啟該第三閥門之前，通過該第二管路將處於一未穩定蒸發狀態的該聚對二甲苯氣體傳送至該冷卻阻陷。
7. 如申請專利範圍第6項所述之聚對二甲苯薄膜的形成方法，其中當該聚對二甲苯氣體處於一穩定蒸發狀態之後，關閉該第五閥門並開啟該第三閥門。
8. 如申請專利範圍第1項所述之聚對二甲苯薄膜的形成方法，其中該聚對二甲苯材料為粉末狀。
9. 如申請專利範圍第6項所述之聚對二甲苯薄膜的形成方法，其中該化學氣相沈積裝置更包括一幫浦，該幫浦用以將傳送至該冷卻阻陷的該聚對二甲苯氣體排出。