一种高阻隔薄膜的制备方法_2

文档序号:9246258阅读:来源:国知局
气、N2气。因此所制备碳氧化硅薄膜也可以含有硅、氧及碳以外的元素,作为这样的元素,可以列举例如氢、氮等。
[0021]高阻隔薄膜中的含硅气体可以由有机硅化合物提供,所述有机硅化合物可以为六甲基二硅氧烷、四甲氧基硅烷、四乙氧基硅烷、二甲基二甲氧基硅烷、二甲基二乙氧基硅烷、二乙基二甲氧基硅烷、二苯基二甲氧基硅烷、甲基三乙氧基硅烷、乙基三甲氧基硅烷、四甲基硅烷等,优选六甲基二硅氧烷。由于上述有机硅化合物在室温下通常是液态的,为了保证在薄膜的等离子体增强化学气相沉积时有稳定流量的有机硅化合物单体蒸气供给,通常需要将上述液态的有机硅化合物储存于可加热的恒温容器中,传输有机硅化合物单体蒸气的管路也需要加温,以防其在传输过程中凝结。
[0022]含氧气体可以是氧气、一氧化碳、臭氧等,优选氧气。
[0023]成膜气体的有机硅化合物蒸汽和含氧气体的流量比率,优选为可使得所沉积的S1xCy薄膜中,X满足1.5〈x〈1.9,y满足0.l〈y〈0.6。例如,使用有机硅化合物六甲基二硅氧烷(HMDSO)和氧气(O2)作为成膜气体,HMDSO与O2流量比应在1:8至1:35范围。
[0024]通过调整有机硅化合物蒸汽和含氧气体的流量比、馈入射频功率及工作气压等实验参量可以实现具有不同元素组分和性能的碳氧化硅膜层的沉积,这使得利用本发明提供的方法可在单腔室中实现具有不同元素组分的多层结构碳氧化硅薄膜的制备。
[0025]本发明中所述粉尘粒子是指能够为高阻隔膜的制备带来成膜弊病的粒子,一般指平均直径大于等于10 nm以上的粒子,由于电子封装用高阻隔膜对阻隔性要求较高,上述粉尘粒子
所述步骤(I冲的柔性透明基材,可以是由无色透明的树脂构成的膜或片材。例如聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)、聚萘二甲酸乙二醇酯(PEN)、聚碳酸酯(PC)、聚氯乙烯(PVC)、聚乙烯(PE)、聚苯乙烯(PP)、聚苯乙烯(PS)、聚酰亚胺等各种树脂膜以及具有有机无机混合结构的倍半硅氧烷为基本骨架的耐热透明膜以及层叠二层以上上述树脂层叠而构成的树脂膜等。从成本、获得的容易性方面考虑,可优选使用聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)、聚萘二甲酸乙二醇酯(PEN)、聚碳酸酯(PC)、聚酰亚胺树脂(PI)、聚对苯二甲酸丁二醇酯(PBT)等,另外在光学的透明性、耐热性、无机层和气体阻隔层的密合性的方面中,可优选使用以具有有机无机混合结构的倍半硅氧烷作为基本骨架的耐热透明膜。
[0026]作为上述基材的厚度,从即使在真空中也可输送膜的观点考虑,优选5.0?500 μm左右,进一步优选为50?200 μπι。另外,基材应为透明。在此,所谓基材为透明,表示可见光(400?700nm)的光透过率为85%以上。这是因为基材为透明,在基材上形成的阻隔薄膜也为透明,从而可以形成透明的阻隔薄膜产品。
[0027]另外,从基材表面的平滑度角度考虑,为防止基材表面的凹凸、针孔等对后续高阻隔膜层的高质量生长造成不良影响,对于表面粗糙度较大的基材,优选对其进行底层涂布处理。作为用做底层涂布平滑用材料,例如:感光性材料、热固化性材料。
[0028]基材的清洗:先用丙酮、乙醇和去离子水对基材进行超声清洗,再用干燥N2吹干。
[0029]反应室抽真空是指将真空室本底真空度抽至IX 10_2 Pa以下,优选为1X10_3 Pa以下。
[0030]为提高高阻隔膜与基材的密合性,应当对基材表面进行活性处理,优选使用Ar或O2对基材实施用于清洗基材表面的等离子体处理其步骤为:首先将Ar气或O 2通入等离子体增强化学气相沉积装置的等离子体产生室,然后开启射频电源,在0.1-10 Pa的压强下利用Ar或O2等离子体对基材进行活性处理,持续10~180秒;
本发明所使用的粉尘粒子清除装置所基于的原理是,等离子体中粉尘粒子通常带有负电荷,通过设在镀膜电极附近的施加有一定电位的捕集电极,可实时除去等离子体中的带负电的粉尘粒子。该粉尘粒子清除装置由捕集粉尘粒子的电极、控制捕集电极电位的电源和电路、粉尘粒子存储及将被捕集的粉尘粒子排除真空腔外的装置组成。该粉尘粒子清除装置应包含至少一个捕集粉尘粒子的电极,也可以包含多个捕集粉尘粒子的电极。
[0031]捕集粉尘粒子装置所用电极的表面需用绝缘材料覆盖。由于用该绝缘材料覆盖,没有从电极造成的金属污染,同时可避免捕集电极对等离子体性质的干扰,可以进行可靠性高的等离子体化学气相沉积。当一个绝缘体浸入等离子体中时,它将处于悬浮电位,没有到达表面的净电流,即该粒子捕集电极的存在对等离子体的干扰是局域的。
[0032]捕集粉尘粒子装置的电源部分,典型的具有直流电流。该捕集电极上应施加相对于等离子体的正的电压,电压应适当,以略高于等离子体电势几伏为宜,太大或太小都会造成仅较大颗粒能被清除,而对较小颗粒去除效果较差的结果。
[0033]该捕集电极由导体和包覆导体的绝缘材料构成,其在面向等离子体方向有一些小的开口,而且包含有存储粉尘粒子的存储空间,并连接有可将被捕集的粉尘粒子排除真空腔外的装置。该捕集电极的位置应该时独立可调的,工作时应被放置于等离子体中束缚带负电的粉尘粒子的等离子体壳层边界附近(通常位于放电和接地电极上下方几毫米处,与等离子体的具体放电条件有关),捕集电极面向等离子体方向有一些小的开口与悬浮粉尘粒子的等离子体壳层边界平行。利用这种结构,在等离子体中产生的粉尘粒子通过这些面向等离子体的小的开口被吸引和储存在这个存储空间。优选地,该存储空间连接有可将被捕集的粉尘粒子排除真空腔外的装置,如通过管道与排气口连接,通过真空泵将这些粉尘粒子抽到真空室外,从而阻止被吸引到捕集电极的粉尘粒子重新被散射到真空腔室中,造成真空室内壁或所沉积薄膜的污染。
[0034]利用上述工艺步骤所制备的碳氧化硅膜可以是元素组分相同的一层,也可以是元素组分不同的几层,但至少有一层是在有粉尘粒子产生的等离子体化学条件下制备的。通过使用粉尘粒子去除装置可实时清除沉积过程中在等离子体中所产生的粉尘粒子,从而可有效避免粉尘粒子对所沉积薄膜的污染,使得在有粉尘粒子产生的等离子体化学条件下也可以实现无粉尘粒子污染的薄膜的制备。薄膜的厚度可通过沉积时间来控制,在本发明的碳氧化硅阻隔薄膜的厚度通常为50?3000 nm的范围,特别优选为100?2000 nm的范围。薄膜层的厚度的合计值小于上述下限时,有氧气阻隔性、水蒸气阻隔性等气体阻隔性劣化的趋势,而超过上述上限时,有因弯曲而气体阻隔性容易变低的趋势。
[0035]下述实施例可以使本领域的普通技术人员更全面地理解本发明,但其本意并非限制本发明的其它多种实施形式。
[0036]实施例1
本实施例中高阻隔薄膜采用安装有粉尘粒子清除装置的平板式等离子体增强化学气相沉积装置来制备,其结构如图1所示。在该装置的真空腔101内,平行地配置有上部电极103和下部电极102,下部电极102与射频电源114通过同轴电缆连接,上部电极103接地,通过在下部电极102和上部电极103之间施加射频功率产生等离子体;此外下部电极102还具有喷淋头结构,与供气装置ill相连,也具有匀气功能;不锈钢支架110通过陶瓷垫片108与下部电极102绝缘,不锈钢支架110接地,其除具有支撑作用外,还可以防止下部电极102与真空腔内除上部电极103以外的部件放电;中空或波导状的捕集电极装置105呈环状置于放有待镀膜基材104的上部电极103的周围以包围基材,该波导状的捕集电极装置是由绝缘材质制成,其内周面上有开口小孔117 (如图2所示),在开口的内部深处设置吸引带负电荷的微粒的导体电极115 (如图3所示),该电极通过真空电馈入装置与真空室外的直流电源109相连接,通过调节直流电源109可在导体电极115上施加相对于地的适当电压。开口小孔117位置应与等离子体中俘获粉尘粒子的等离子体壳层在相同高度,以便于捕集电极吸引粉尘粒子。该波导状的捕集电极装置105可作为被捕集的粉尘粒子的临时存储容器,并与排气装置106相连,通过在捕集电极中的开口捕集到的带负电荷的粉尘粒子,可通过排气路排出至
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