CN108431151B - 薄的聚对二甲苯的可靠沉积 - Google Patents

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Abstract

描述了沉积薄的聚对二甲苯和超薄的聚对二甲苯的设备、***和方法。在实例中，使用芯沉积室。芯沉积室包括底座和刚性的、可移除的盖，所述盖被配置成与底座配合并密封以形成芯沉积室并限定芯沉积室的内部和外部。芯沉积室还包括穿过盖的顶部的导管。导管具有将芯沉积室的内部与外部连接的管腔。管腔具有长度和横截面。横截面具有在50μm和6000μm之间的宽度。长度小于横截面宽度的140倍。芯沉积室可以被放置在外部沉积室中，并且可以在芯沉积室内实现小于1μm厚的聚对二甲苯沉积。

Description

薄的聚对二甲苯的可靠沉积
相关申请的交叉引用
本申请要求于2015年10月23日提交的美国专利申请号：62/245,421的优先权，其教导为了所有目的在此通过引入被并入。
关于在联邦政府资助的研究和开发下进行的发明的权利的声明
背景
1.技术领域
本发明的实施方案一般涉及包括聚对二甲苯的聚合物的气相沉积，以制造在聚对二甲苯的情况下比1微米薄的薄聚合物膜。
2.相关技术的描述
聚对二甲苯是用于一系列聚(对二甲苯)聚合物的成员的通用名称。已知聚对二甲苯聚合物作为无毒的电介质和水蒸气屏障表现出色。聚对二甲苯在20世纪60年代被商业化后，已经在电子、汽车、航空航天、医疗以及其他行业中发现了广泛的用途。与其他保形涂层材料例如丙烯酸树脂、环氧树脂、聚氨酯和硅酮相比，聚对二甲苯通常具有更好的化学气相沉积属性。
聚对二甲苯N(Parylene N)是该系列的基本成员。它通常衍生自[2.2]对环芳烷，所述[2.2]对环芳烷可以由对二甲苯合成。聚对二甲苯N典型地是完全线性的、高度结晶的材料。
每重复单元具有一个氯基团的聚对二甲苯C是该系列中的另一个。它典型地由与聚对二甲苯N相同的二聚体产生，但是具有取代芳族氢原子之一的氯原子。它的易用性和特别良好的化学气相沉积特性使得它对于用作印刷电路板上的保形涂层和用作纳米制造的装置中的结构或牺牲中间体是理想的。其作为美国药典委员会(USP)第VI类生物相容聚合物而证明的生物相容性使其适合于医疗装置。
每重复单元具有两个氯基团的聚对二甲苯D是该系列中的另一种常见的聚对二甲苯。尽管它比聚对二甲苯C具有更好的扩散特性，但聚对二甲苯D通常沉积不如聚对二甲苯C均匀。
其中N二聚体的α氢原子被氟取代的聚对二甲苯AF-4是该系列的另一种聚对二甲苯。聚对二甲苯AF-4当由加利福尼亚的Kisco Conformal Coating,LLC(日本的Kisco Ltd.的子公司)制造时也被称作聚对二甲苯SF，或者当由印第安纳州的印第安纳波利斯的Specialty Coating Systems,Inc.,制造时也被称作PARYLENE
Figure GDA0001967714580000021
其他聚对二甲苯，例如聚对二甲苯VT-4、聚对二甲苯A、聚对二甲苯AM和聚对二甲苯X，在本领域中是已知的并且用于工业中的专门产品。
聚对二甲苯N和聚对二甲苯C的基本方面在P.Kramer等人，“Polymerization ofPara-Xylylene Derivatives(Parylene Polymerization).I.Deposition Kinetics forParylene N and Parylene C,”Journal of Polymer Science:Polymer ChemistryEdition，第22卷(1984)，第475-491页中详述。此期刊文章为了所有目的以其整体在此通过引用被并入。
聚对二甲苯X的基本方面在J.Senkevich等人，“Thermomechanical Propertiesof Parylene X,A Room-Temperature Chemical Vapor Depositable CrosslinkablePolymer,”Chem.Vap.Deposition,2007,13,第55-59页中详述。此期刊文章为了所有目的以其整体在此通过引用被并入。
聚对二甲苯因为其化学气相沉积属性而被广泛用于许多应用中。例如，聚对二甲苯是微机电***(MEMS)中非常流行的聚合物，具有在用于柔性装置的基底中或用于微植入装置的封装外壳中的广泛用途。薄(例如小于1微米)的聚对二甲苯沉积已经被用于密封聚二甲基硅氧烷的可渗透部位，以调节基底的小分子扩散率或气体渗透性。还已经报道，超薄的聚对二甲苯膜(例如，具有在纳米范围内的厚度)能够起电极的纳米多孔涂层的作用以稳定电极/电解质界面。
厚的聚对二甲苯的制造工艺被很好地建立。可以有效地制造典型地比1微米厚的厚聚对二甲苯膜。制造工艺利用一定量的聚对二甲苯二聚体，然后将聚对二甲苯二聚体汽化并经历热解以将其转化为一定量的单体，并且然后在较低的温度(例如，在室温，或在173.0K和373.0K之间的特定温度)沉积在基底上。存在许多聚对二甲苯沉积***并实施这些制造步骤。
对于薄的聚对二甲苯和超薄的聚对二甲苯，制造工艺不是高效的和可重复的，并且引入杂质。薄的聚对二甲苯膜典型地小于1微米厚。超薄的聚对二甲苯膜具有在纳米范围内的厚度。制造工艺利用上述相同的步骤，并且使用现有的聚对二甲苯沉积***中的任一种来进行。区别在于将少得多的量的聚对二甲苯二聚体装载到聚对二甲苯沉积***中。
例如，迄今为止已经报道的超薄的聚对二甲苯的所有厚度仅通过改变装载质量来控制。为了制备超薄的聚对二甲苯膜，装载的二聚体重量成比例地低。在沉积20nm聚对二甲苯C膜的情况下，仅需要一个或两个二聚体颗粒，这使得厚度控制相当困难且不可重复。
由于小的量，沉积在瞬间发生并且不是高度可控的。沉积过程太快，因为当装载的二聚体重量非常低时，烧完所有二聚体花费非常短的时间。快速沉积过程本质上是动态的，并且在以设定点处的恒定的涂覆压力为特征的沉积室中将永远不会达到稳定状态，这可能显著地降低超薄聚对二甲苯膜的品质。这导致对于薄的聚对二甲苯在50％的范围内的高误差率(例如，相对于期望的厚度，具有不期望的厚度的膜的数)，并且对于超薄的聚对二甲苯可以接近100％。此外，在少量的聚对二甲苯二聚体中的任何杂质显著地影响产生的膜的品质。
在本领域中对于用于制造高品质的薄的聚对二甲苯膜和超薄的聚对二甲苯膜的聚对二甲苯的可控的且可重复的气相沉积存在需求。
简述
通常，描述了沉积薄的聚对二甲苯和超薄的聚对二甲苯的设备、***和方法。聚对二甲苯沉积***包括在特定的沉积压力和沉积温度沉积厚的聚对二甲苯(例如具有大于1μm的厚度)的机器室(machine chamber)。基于聚对二甲苯二聚体产生的单体气体被用于沉积。芯沉积室(core deposition chamber)被放置在机器室内。为了强调此布置，机器室在本文也被称为外部机器室。芯沉积室包含待用聚对二甲苯涂覆的部件，例如基底或MEMS器件。沉积室还包括穿过表面的导管，使得导管将沉积室的内部和外部连接。单体气体经由导管从机器室流出(effuse)和/或扩散到沉积室中。当沉积温度相对不变时，沉积室内的沉积压力相对较小。因此，沉积室内的聚对二甲苯的沉积在较低的压力发生，并且导致薄得多的(例如小于1μm)聚对二甲苯膜。
描述了聚对二甲苯沉积计量设备的实施方案。该设备包括底座。该设备还包括刚性的、可移除的盖，该盖被配置成与底座配合并密封以形成封闭的芯沉积室并限定芯沉积室的内部和外部。底座和盖被配置成承受至少1.0Pa的相对于外部的内部真空压力。该设备还包括穿过盖的顶部的导管。导管具有连接芯沉积室的内部和外部的管腔(lumen)。管腔具有长度和横截面。横截面具有在50μm和6000μm之间的宽度。长度小于横截面宽度的140倍。芯沉积室可以被放置在外部沉积室中，并且可以在芯沉积室内实现小于1μm厚的聚对二甲苯沉积。
在实例中，横截面是圆形的并且横截面宽度是直径。横截面直径和长度被配置成使外部聚对二甲苯单体在1.0Pa和20.0Pa之间的压力和在173.0K和373.0K之间的温度通过管腔到芯沉积室的内部的受控流出成为可能。流出导致与芯沉积室的外部相比降低的沉积速率。
在实例中，该设备还包括在导管的预定轴向位置处沿着导管的割线的至少一个切口(notch)。该切口使用户能够更容易地将导管切断或割断成新的预定长度。通过这样做，用户可以可控地改变单体气体进入沉积室的流出/扩散的速率，从而改变压差和产生的聚对二甲苯沉积速率。
在实例中，对于聚对二甲苯C沉积，导管的长度小于横截面宽度的40倍。长度还大于横截面宽度的7倍。
在实例中，芯沉积室具有在1立方厘米和10,000立方厘米之间的体积。导管由延伸穿过芯沉积室的盖的顶部的管限定。可选择地，导管仅由穿过盖的顶部的开口例如孔口或狭缝限定。
在实例中，底座包括刚性的、可移除的托盘(tray)，该托盘与盖相对，并且该托盘被配置成与底座配合并密封，并且将基底保持在芯沉积室内。盖的内侧与托盘的内侧之间的距离在1厘米和40厘米之间。
在实例中，该设备还包括标记，该标记识别以下中的至少一种：导管的尺寸、相对于芯沉积室内的压力的压差、或芯沉积室的标识符。标记被附接至盖，并且包括射频标识符识别(RFID)标签或条形码，该射频标识符识别(RFID)标签或条形码编码以下中的至少一种：尺寸、压差或标识符。
描述了聚对二甲苯沉积***的实施方案。该***包括汽化器，该汽化器被配置成将聚合物二聚体汽化成二聚体气体。该***还包括热解管，该热解管与汽化器连接并且被配置成将二聚体气体热解成单体气体。该***还包括外部沉积室(outer depositionchamber)，该外部沉积室与热解管连接并且具有被配置成接收单体气体的内部。该***还包括芯沉积室，该芯沉积室可放置在外部沉积室中并从外部沉积室可移除并且被配置成使单体气体从外部沉积室的内部流出进入到芯沉积室的内部。
在实例中，该***还包括标记读取器。该***被配置成基于通过标记读取器的标记的读取来设置外部聚对二甲苯沉积室内的沉积时间和压力，其中标记被附接至芯沉积室。
在实例中，该***还包括用户界面，该用户界面被配置成接收指定外部聚对二甲苯沉积室内的沉积时间和压力的用户输入。
描述了将聚对二甲苯沉积到微机电***(MEMS)器件上的方法的实施方案。该方法包括在汽化器中将聚对二甲苯二聚体汽化成二聚体气体。该方法还包括在与汽化器连接的热解管中将二聚体气体热解成单体气体。该方法还包括在与热解管连接的外部沉积室中接收单体气体。该方法还包括使单体气体从外部沉积室流出进入到芯沉积室中。该方法还包括基于流出进入到芯沉积室中的单体气体，将聚对二甲苯沉积到容纳在芯沉积室中的MEMS器件的表面上。
在实例中，汽化器、热解管、外部沉积室属于聚对二甲苯沉积***，并且汽化通过在聚对二甲苯沉积***的用户界面处的输入来触发。输入指定外部沉积室内的压力和沉积时间。至MEMS器件的表面上的沉积的聚对二甲苯的厚度是基于沉积时间以及外部沉积室内的压力与芯沉积室内的压力之间的压差。另外地或可选择地，输入指定至MEMS器件的表面上的沉积的聚对二甲苯的厚度。
通过参考本说明书的剩余部分和所附的附图可以实现本文公开和提议的实施方案的性质和优点的进一步理解。
附图简述
图1A图示了根据实施方案的制造***。
图1B图示了根据实施方案的基于实验室的气相沉积聚合机器。
图2A图示了根据实施方案的包括盖的芯沉积室。
图2B图示了根据实施方案的包括单个导管的示例性盖的顶视图。
图2C图示了根据实施方案的包括多于一个导管的示例性盖的顶视图。
图3A图示了根据实施方案的一体形成的沉积室，其中盖和底座是单个零件(part)结构。
图3B图示了根据实施方案的不是一体形成的沉积室，其中盖是从底座可移除的。
图4A图示了根据实施方案的具有一体形成的底表面和一组壁的沉积室。
图4B图示了根据实施方案的具有一体形成的底表面和一组壁的另一个沉积室。
图4C图示了根据实施方案的具有非一体形成的底表面和一组壁的沉积室。
图5A图示了根据实施方案的包括开口的盖。
图5B图示了根据实施方案的包括管的盖。
图5C图示了根据实施方案的包括管的另一个盖。
图5D图示了根据实施方案的包括管的另一个盖。
图5E图示了根据实施方案的包括开口的盖的横截面。
图5F图示了根据实施方案的包括管的盖的横截面。
图5G图示了根据实施方案的包括另一种开口的盖的横截面。
图5H图示了根据实施方案的包括另一种管的盖的横截面。
图6图示了根据实施方案的沉积室内的活性单体的分布的数值模拟。
图7图示了根据实施方案的不同类型的聚对二甲苯沉积的厚度的实验结果。
图8图示了根据实施方案的相对于装载的二聚体重量的沉积的厚度的实验结果。
图9图示了根据实施方案的相对于圆柱形导管的直径的沉积的厚度的实验结果。
图10图示了根据实施方案的操作聚对二甲苯沉积***以沉积薄的聚对二甲苯或超薄的聚对二甲苯的示例性方法。
图11图示了根据实施方案的沉积薄的聚对二甲苯或超薄的聚对二甲苯的示例性方法。
详细描述
描述了用于可控的且可重复的聚对二甲苯的气相沉积以制造高品质的薄的聚对二甲苯膜和超薄的聚对二甲苯膜的技术。该技术可以结合现有的聚对二甲苯沉积***来实施，而不需要对其进行改变。更具体地，避免了在这样的***中薄的聚对二甲苯和超薄的聚对二甲苯的瞬间制造(flash manufacturing)工艺。相反，厚的聚对二甲苯的可控的、可重复的和高品质的制造工艺适于制造薄的聚对二甲苯和超薄的聚对二甲苯。任何期望厚度的聚对二甲苯膜，直到纳米范围，可以在高水平的控制和可重复性的情况下并且以高品质来实现。
通常，聚对二甲苯沉积***包括聚对二甲苯沉积室，在聚对二甲苯沉积室中可以放置基底，并且可以在室温在特定压力下沉积聚对二甲苯。为了解释清楚，此室在本文中被称为“外部沉积室”，或者等同地被称为“机器室”。发生沉积的压力在本文中被称为“机器室中的压力”或简称“PMC”。基于在处于PMC的机器室中的化学气相沉积(CVD)，从一定量的聚对二甲苯二聚体部分地制造厚的聚对二甲苯。
为了制造薄的聚对二甲苯和超薄的聚对二甲苯，本公开内容的实施方案包括第二聚对二甲苯沉积室。此新的室在本文中被称为“芯沉积室”或等同地被称为“沉积室”。沉积室相对地小于机器室并且包括导管。导管具有连接沉积室的内部和外部的管腔。导管可以被设定尺寸(例如，在长度、横截面或两者上)以形成用于分子气体的平均自由路径(meanfree path)，导致特定的流出和/或扩散的速率。
当将沉积室放置在机器室内并且触发CVD时，机器室内的压力为PDC。然而，由于通过导管的管腔的分子流出和/或扩散，沉积室内的压力要低得多。此压力在本文中被称为“沉积室中的压力”或简称“PDC”。因此，沉积室内的任何聚对二甲苯沉积发生在PDC，而不是大得多的PMC。
聚对二甲苯膜的厚度取决于发生CVD的压力以及其他因素。由于相对较小的压力PDC，沉积室基于可用于厚的聚对二甲苯制造的聚对二甲苯二聚体的量，可用来制造薄的聚对二甲苯膜和超薄的聚对二甲苯膜。例如，代替试图通过使用一个或两个二聚体颗粒来快速制造20nm聚对二甲苯C膜的是，在非常大量的二聚体颗粒的情况下，时间长得多的且受控的制造是可能的。继续该实例，如果PDC和PMC之间的压力比为1比100，并且如果给定适当量的二聚体颗粒和一定的沉积时间，机器室将被用于制造2μm聚对二甲苯膜，则沉积室同样可以用于制造20nm聚对二甲苯C膜。
在实例中，将基底放置在沉积室内。然后将沉积室放置在机器室内。将足够用于厚的聚对二甲苯制造的二聚体的量装载到聚对二甲苯沉积***中，并在处于PMC的机器室中触发CVD。沉积室内的低PDC有助于在基底的表面上实现薄的聚对二甲苯沉积或超薄的聚对二甲苯沉积。
为了解释清楚，结合聚对二甲苯沉积来描述本公开内容的实施方案。然而，实施方案不限于此。相反，实施方案类似地适用于其他聚合物的CVD。具体地，可以类似于所实施的芯沉积室来形成沉积室。在给定CVD中使用的分子气体的情况下，沉积室及其导管可以被设定尺寸以有助于特定的流出和/或扩散速率。
图1A和图1B是根据实施方案的相应的物理实验室级机器的制造***图和正视图。在气相沉积聚合***100中，存在汽化器108、热解管110和机器室112。气相沉积聚合***100是聚对二甲苯沉积***的实例。
粉末化的二聚体被装载到汽化器108中，并且然后被汽化成二聚体气体。二聚体气体传到热解管110，在热解管110处二聚体气体被热解成单体气体。然后将单体气体进料到机器室112的内部。单体气体代表一定量的呈气态的单体。
在机器室112中，呈其气态的单体气体通常处于室温(例如25℃)，并且可以在该温度被沉积以形成聚对二甲苯层，该聚对二甲苯层在本文可以被称为聚对二甲苯膜。聚对二甲苯层的厚度取决于机器室112内的压力PDC和沉积时间以及其他因素。压力越高，层越厚。时间越长，层也越厚。
在实例中，美国印第安纳州的印第安纳波利斯的Coating Systems,Inc.制造SCSPDS 2035CR聚对二甲苯沉积***。在其汽化室中，二聚体二对二甲苯在150℃在1.0托被汽化。在其热解室中，单体对二甲苯在680℃在0.5托被热解。在其机器室中，聚合物聚对二甲苯在25℃在0.1托被沉积。在这样的沉积***中，聚对二甲苯涂层的厚度可以在从数百埃到几密耳(即千分之一英寸)的范围内。典型的厚度在微米(μm)范围内。
为了将厚度从微米范围减小到纳米范围，本公开内容的实施方案还包括一组沉积室120，该一组沉积室120可以被放置在机器室112的内部。图1图示了这样的室120中的两个，尽管更低或更高的数目是可能的。
放置沉积室120可以是暂时的，持续至少聚对二甲苯沉积的持续时间。换句话说，沉积室120可以在沉积开始之前被放置在机器室112中。一旦沉积完成，沉积室120可以从机器室112中被移除。在这种情况下，不是通过将基底直接放置在机器室112中来涂覆基底，而是将基底首先放置在沉积室120中，然后将沉积室120放置在机器室112中。
暂时放置的优点是沉积室120可以适于在现有的聚对二甲苯沉积***中使用而不必改变这样的***。另一个优点是沉积室120可以是用后即丢弃的。换句话说，在预定数量的聚对二甲苯沉积之后，沉积室120不再需要被利用并且可以停用。相反将使用新的沉积室120。以这种方式，任何杂质或对否则过度利用的沉积室120的改变将不会成为可能负面地影响聚对二甲苯沉积的品质的因素。
在另一实例中，放置沉积室120可以涉及将该室120永久安装或集成在机器室112内。在这种情况下，聚对二甲苯沉积室120是与气相沉积聚合***100成一体的结构。
旋转平台130，例如转盘(turn plate)，也可以被安装在机器室112的内部中。旋转平台130包括形成T形结构的底座和托盘。旋转围绕底座发生。托盘的顶表面可以被用于放置该组沉积室120。如果该组包括多个沉积室120，则它们可以沿着托盘均匀地分布。例如，托盘可以包括均匀地分布的切口，其中每个切口被设定尺寸以容纳一个沉积室120。在聚对二甲苯沉积期间，围绕底座旋转托盘，使得机器室112的内部中的单体气体被均匀地分布到沉积室120的内部。
气相沉积聚合***100可以包括用户界面，例如一组硬按钮或软按钮和/或图形用户界面(GUI)，用于接收指定压力PDC、沉积时间、聚对二甲苯层的厚度和/或其他沉积相关的因素的用户输入。给定输入，气相沉积聚合***100的处理器(未示出)从气相沉积聚合***100的存储器(未示出)访问控制参数和指令。然后处理器执行指令以根据控制参数控制CVD。例如，控制参数可以设定沉积时间或控制机器室112内的压力PDC。
尽管未在图1A和图1B中示出，但是气相沉积聚合***100还可以包括标记读取器，例如射频识别(RFID)读取器或条形码读取器。标记读取器可以被安装在机器室112的附近或其内部中。标记读取器被配置成读取被附接至沉积室120的标记，例如RFID标签或条形码。从标记读取的数据被传输至处理器。
在实例中，沉积室120的标记存储或编码沉积室120的导管的尺寸、相对于沉积室120内的压力的压差或沉积室120的标识符。给定任何这样的可读数据，气相沉积聚合***100的存储器可以存储用于控制聚对二甲苯沉积的控制参数。例如，用于不同聚对二甲苯厚度的列表的沉积时间和压力PDC根据导管尺寸、压差或沉积室标识符被关联和存储。因此，在读取在沉积室120的标记中编码的数据后、并且在在指定期望的厚度的用户界面处输入后，适当的控制参数可以从存储器中被检索并用于自动设定适当的沉积时间和压力PDC。
此外，存储器可以存储沉积室120可被利用的预定的次数。在读取相应的标记后，沉积室120的标识符被检索，并且计数器被递增并被存储在存储器中。如果计数器达到预定的次数，则可以在用户界面处提供建议以处理或更换沉积室120。
在实例中，沉积室包括导管122。导管122具有连接沉积室120的内部和外部的管腔。因此，当被放置在机器室112中时，管腔连接沉积室120的内部和机器室112的内部。沉积室120的体积足够大以容纳需要用聚对二甲苯涂覆的部件140。示例性部件包括基底和MEMS器件以及其他部件。一旦被涂覆，部件140包括聚对二甲苯层142(也被称为聚对二甲苯膜和聚对二甲苯涂层)。结合下面的附图进一步描述导管122和用于保持部件的装置(means)。简而言之，导管122可以是穿过沉积室120的表面的开口、狭缝或管。保持装置可以包括位于相对表面的切口或托盘。
当被放置在机器室112中并触发CVD时，导管122将单体气体(或一定量的单体)从机器室112运输到沉积室120中。取决于导管122的尺寸(例如长度、横截面或两者)，运输包括单体气体的流出和/或扩散。这种运输导致相对于机器室112内的压力PMC，较低的沉积室120内的压力PDC。压差导致沉积室120内的较低的沉积速率。该沉积速率可以是PDC相对于PMC的比率的函数(例如，与该比率成比例)。例如，如果该比率为1比100，则在机器室112中的沉积速率在沉积室120中被降低两个数量级。换句话说，如果在沉积时间内在机器室112中可生产1μm厚的聚对二甲苯膜，则在相同的沉积时间内在沉积室120中可生产10nm厚的聚对二甲苯膜。
沉积室120的体积通常小于机器室112的体积以允许放置。如果使用旋转平台130，则沉积室120的尺寸也可以根据旋转平台130的尺寸来限定。在实例中，t旋转平台130的直径为约22cm，并且机器室112的高度为约50cm。在此实例中，沉积室120的体积可以被设定为0.25×π×222×30＝10,000cm3或更高。然而，沉积室120的内表面积变得越大，可以获得的聚对二甲苯层越薄。另一方面，对沉积室120的体积没有下限。它可以小到1cm3。如果小于1cm3，则操纵沉积室120可能是困难的。
因此，部件被放置在沉积室120中。然后将沉积室120放置在旋转平台130上。将一定量的聚对二甲苯二聚体装载到气相沉积聚合***100中。在用户界面处接收用户输入以触发CVD。聚对二甲苯二聚体在汽化器108中被汽化成二聚体气体。二聚体气体在热解管110中被热解成单体气体。沉积室120接收单体气体。一定量的此气体流出和/或扩散进入到沉积室120中。在沉积室120中相应地发生聚对二甲苯沉积，并且用聚对二甲苯的薄层或超薄层涂覆部件的表面。
沉积室120充当用于单体气体的计量设备，由此控制其中的聚对二甲苯沉积。导管122充当计量单体气体的引入量(intake)的流量控制器，由此相对于外部压力PMC降低沉积室内的压力PDC。在较低的压力PDC处发生受控沉积，导致薄的聚对二甲苯涂层或超薄的聚对二甲苯涂层。
如图1中所图示的，部件140被放置在沉积室120内，导致聚对二甲苯层142。聚对二甲苯层142具有小于1μm的厚度(tDC)。相比而言，类似的部件150(例如，相同部件140的不同单元)也可以被放置在机器室112内(例如，在旋转平台130上，在任何沉积室120的外部)。聚对二甲苯在部件150上沉积，平行于聚对二甲苯在部件140上的沉积。这导致在部件150上的更厚的聚对二甲苯层152(具有厚度tMC)。聚对二甲苯层152比聚对二甲苯层142厚，因为机器室112内的压力PMC大于沉积室120内的压力PDC。
图2A图示出了芯沉积室200的实例。通常，沉积室200包括顶表面、底表面以及连接顶表面与底表面的多个壁。如本文上面所描述的，沉积室200可放置在机器室中并从机器室可移除。机器室中的单体气体流出和/或扩散进入到沉积室200的内部，例如在顶表面、底表面和壁之间限定的体积。
通常，沉积室200可以具有不同的形状和尺寸。图2A图示出了圆柱形形状。其他形状同样是可能的，包括立方体、长方体、六边形、圆锥形、棱锥形和其他形状。顶表面的内侧和底表面的内侧之间的距离(例如壁的内部高度)在1cm和40cm之间变化。顶表面的横截面在1cm和25cm之间变化。
在实例中，壁和底表面限定沉积室200的底座210。对于底座210，不同的材料是可能的，包括纸(例如厚纸板)、塑料、玻璃、陶瓷和/或金属。在实例中，底表面和壁是一体形成的，使得底座210是单个零件结构。如在本文中所使用的“一体形成的”零件包括在彼此相同的时间沉积的、蚀刻的、固化的或形成的那些零件，使得结果是它们通过共同的材料彼此连接，或者如以其他方式在本领域已知的。在另一实例中，底表面是与壁不同的零件，使得底座210不是一体形成的。例如，底表面可以是与壁配合的刚性的、可移除的托盘或底盖，其中配合是在壁的底端处。结合图4A-4C进一步描述底表面和壁的这些和其他配置。
在实例中，顶表面限定沉积室200的盖220(例如，顶盖)。对于盖220，不同的材料是可能的，包括纸(例如厚纸板)、塑料、玻璃、陶瓷和/或金属。在实例中，盖220和壁是一体形成的。在该实例中，盖220和底座210(例如，壁和底表面)可以是一体形成的，使得沉积室200是单个零件结构。在另一实例中，盖220是与底座210(或壁)不同的零件，使得沉积室200不是一体形成的。例如，盖220可以是与壁配合的刚性的、可移除的盖，其中配合是在壁的顶端处。在该实例中，盖220可以是刚性的、可移除的盖，所述盖与底座210配合并密封以形成封闭的芯沉积室200并限定芯沉积室200的内部和外部。当配合时，盖220和底座210形成芯沉积室200，使得该室200承受至少1.0Pa的相对于外部的内部真空压力。换句话说，沉积室200可以具有坚固的、稳定的结构。结合图3A-3B进一步描述盖220的这些和其他配置。
为了便于将单体气体运输(例如流出和/或扩散)进入到沉积室200中，盖220和/或底座210中的至少一个包括一个或更多个导管222。为了更有效的运输，盖220包括一组导管222，使得可以有利地使用重力。
图2B图示出了示例性盖220的顶视图，其中盖220包括单个导管222。在该实例中，导管222穿过盖220的顶部并接近盖220的顶部的中心(例如，位于中心附近)。导管222包括连接芯沉积室200的内部和外部的管腔。导管222可以通过仅形成穿过盖220的开口例如孔口、孔或狭缝来形成。可选择地，导管可以通过延伸穿过开口的管形成。结合图5A-5D进一步图示出导管222的这些和其他配置。
图2C图示出了示例性盖220的顶视图，其中盖220(标记为220’)包括多于一个导管222(每个标记为222’)。在该实例中，导管222’穿过盖220的顶部被均匀地分布。例如，导管222’可以处于彼此等距离。以这种方式，单体气体通过导管222的运输可以是均匀的。然而，导管222’的分布不必是均匀的。而是可以是随机的。或者，在一个实例中，导管中的一个位于盖220的顶部的中心，而其余的导管沿中心均匀地分布。
现在参考图2A、图2B和图2C，导管222的管腔具有长度和横截面。在实例中，管腔具有圆柱形形状。在该实例中，横截面可以以管腔的直径定义。然而，其他形状是可能的。对于各种形状，横截面可以被定义为在管腔的顶端处的表面积(例如单体气体通过其进入管腔的表面积)。
两种类型的单体气体运输是期望的：流出和扩散。哪种运输类型占主导取决于长度和横截面。通常，当横截面比气体分子的平均自由程小得多时，流出是单体气体的运输过程。相比而言，当直径大于平均自由程时，发生扩散。关于单体的克努森数(Kn)可以被定义为分子平均自由程长度与横截面的比率。高的Kn数指示流出。低的Kn数指示扩散。在实例中，管腔的长度和横截面被设定成使得产生的单体的Kn数在0.1和12之间。该Kn数范围允许用于确定长度和横截面尺寸的多种方式。通常，管腔的长度和横截面被配置(例如，被设定尺寸以形成导致特定Kn数的管腔的面积)成使得外部聚对二甲苯单体在1.0Pa和20.0Pa之间的压力和在173.0K和373.0K之间的温度通过管腔到芯沉积室200的内部的受控流出和/或扩散成为可能。与芯沉积室220的外部相比，流出和/或扩散导致降低的沉积速率。
在实例中，当长度远小于横截面时，扩散可以是主要的运输类型。在这种情况下，横截面可以确定尺寸为在50μm和6mm之间。例如，如果使用圆柱形管腔，其直径将落入50μm至6mm的范围内。如果使用另一种形状，横截面的两点之间的最大距离也将落入该范围内。
为了说明起见，聚对二甲苯单体在沉积条件(35毫托(4.6Pa)，273.14K)的平均自由程为约0.6mm。在此实例中，导管222的圆柱形管腔的直径可以小于6mm，这保证Kn数大于0.1。横截面的这种宽度和小的长度使得外部聚对二甲苯单体在4.6Pa和273.14K通过管腔到芯沉积室200的内部的受控流出成为可能，这导致与芯沉积室200的外部相比降低的聚对二甲苯的沉积速率。
在另一个图示中，对于小于12的Kn数，导管222的圆柱形管腔的直径可以大于50μm。然而，如果沉积在小部件(例如，小于4英寸晶片)上或者沉积时间长，则直径可以小于50μm，这导致大约几十nm的聚对二甲苯的极薄的层。
在实例中，当长度比横截面大得多(例如，大超过5倍)时，流出可以是主要的运输类型。长度与横截面的比率越大，从沉积室200的外部到内部的压力降低越大，并且聚对二甲苯沉积变得越薄。
在导管222的圆柱形管腔的说明中，对于聚对二甲苯C，如果长度与直径的比率为约7.79，则压力可以降低到一半。如果比率达到40，则可能不再存在聚对二甲苯单体。因此，对于C沉积，长度应小于直径(或者更一般地，横截面)的40倍。对于聚对二甲苯N，长度应小于直径(或更一般地，横截面)的90倍。对于聚对二甲苯HT，长度应小于直径(或更一般地，横截面)的140倍。
因此，对于薄的聚对二甲苯沉积和超薄的聚对二甲苯沉积，导管222的管腔具有长度和横截面，其中横截面具有在50μm和6000μm之间的宽度，并且其中长度小于横截面宽度的140倍。选择宽度和长度以实现单体气体的流出和/或扩散中的一种或两种，其中单体的各自Kn数在0.1和12之间的范围内。
在实例中，沉积的聚对二甲苯的厚度可以基于导管222的尺寸来建模。对于该建模，沉积速率与沉积压力之间的关系被假定为在机器室中和在沉积室200中是相同的，并且可以被表示为:
R直接＝RDPMC (1)
R内部＝RDPDC (2),
其中RD是与温度、粘附系数和分子量有关的参数。
在当在机器室和沉积室200两者中的压力是稳定的的条件下，穿过导管222的聚对二甲苯单体的流量可以被表示为:
Figure GDA0001967714580000161
其中，根据当克努森数大于1时的自由分子流动理论，ν是聚对二甲苯单体的热速度，并且A是管腔的面积。
假设进入沉积室200的所有聚对二甲苯单体被沉积在室200的内表面上，包括沉积部件(例如，沉积室200中容纳的基底或MEMS器件)，则沉积速率和气体的流量可以相关为:
Figure GDA0001967714580000162
其中KB是波兹曼常数(Boltzman constant)，T是温度，S室是内表面积，并且δ将单体数转换成厚度，其可以被表示为:
Figure GDA0001967714580000163
其中x是聚对二甲苯单体的半径，η是原子堆积因数，假设沉积的聚对二甲苯分子是紧密堆积的，η等于74％。
通过求解等式(1)至(4)，将在沉积室外的沉积与在沉积室中的沉积之间的沉积速率的比率导出为:
Figure GDA0001967714580000164
对于管腔的正方形横截面，A＝d2，其中d代表正方形的边长，因此该比率可以与克努森数相关为:
Figure GDA0001967714580000171
其中λ是聚对二甲苯单体在PMC的自由分子长度。
将温度设定为293.14K，产生的参数在表1中列出。
Figure GDA0001967714580000172
在实例中，沉积室200还包括标记212。标记212存储关于沉积室200的信息，例如一个或更多个导管222的尺寸、沉积室200的标识符、底座210的标识符、和/或盖220的标识符。该信息还可以涉及沉积室200的沉积能力，例如与沉积室200内的压力有关的压差、沉积速率、与沉积时间有关的预期的厚度。一些或所有沉积相关的信息可以类似于上文从建模中被推导出，和/或在实验室环境中被测量，并且可以相对于沉积时间或机器室中的压力PMC被制成表格或被绘图。
标记212可以编码信息，使得它是机器可读的。例如，标记212是RFID标签或条形码。另外地或可选择地，可以将信息以人类可读的格式存储，使得标记212是字母数字印刷品和图形印刷品。
在实例中，标记212被附接至底座210。例如，标记212被胶合至底座210的壁的外侧。在另一实例中，标记被附接至盖220。例如，标记212被胶合至盖220的顶部的外侧，并且不堵塞导管222。在又一实例中，盖220和底座210中的每一个都包括标记212。
图3A和图3B图示出了沉积室的盖的两种配置的横截面图。在图3A中，沉积室310是一体形成的，其中盖和底座是单个零件结构。如所图示的，底座(例如，其壁)和盖的厚度可以是均匀的。在另一实例中，厚度是不均匀的。例如，盖的厚度朝向用于穿过盖的导管的开口逐渐变小。通常，厚度足够大，使得沉积室310的结构完整性在例如在0.3Pa至10Pa之间的压力范围内被保持。当然，厚度将取决于用于沉积室310的材料的类型(例如纸、塑料、玻璃、陶瓷或金属)，以在0.3Pa至10Pa的范围内保持结构完整性。在实例中，厚度在10μm和10cm之间。例如，围绕开口的盖的厚度可以被降低到10μm，以支持通过50μm的横截面的流出。
在图3B中，沉积室不是一体形成的。相反，它由两个单独的零件：底座350和盖352形成。盖352可以是刚性的并且从底座350可移除。例如，盖352可释放地与底座350配合。配合可以包括螺旋盖(screw-top)、扭盖(twist-top)、夹紧、带捆扎(taping)或用于将盖352牢固地附接至底座350并用于密封产生的沉积室的其他手段(means)。在实例中，盖352也可以包括用于附加密封的垫圈。底座350和盖352的厚度可以类似于结合图3A描述的厚度。
图4A、图4B和图4C是沉积室的底表面的三种配置的横截面图。这些配置中的任何一个都可与结合图3A和图3B描述的两个盖配置中的任何一个一起使用。
在图4A中，沉积室410的底表面和一组壁是一体形成的。底表面不包括其他结构。这样，底表面的内侧可以接收和保持经历聚对二甲苯沉积的部件400，例如基底、MEMS器件或晶片。
在图4B中，沉积室430的底表面和一组壁是一体形成的。然而，底表面包括用于保持部件400的结构。图4B图示出了包括一组柱状物432的结构。其他结构，例如桌形物、T形样平台或切口也是可能的。
在图4C中，沉积室450的底表面和一组壁不是一体形成的。相反，底表面和一组壁是单独的零件。在实例中，底表面是托盘452。托盘452可以是刚性的并且从沉积室450的底座的底部可移除。例如，托盘452可释放地与底座配合。该配合可以包括螺旋盖、扭盖、夹紧、带捆扎或用于将托盘452牢固地附接至底座并用于密封产生的沉积室450的其他手段。在实例中，托盘452也可以包括用于附加密封的垫圈。在实例中，托盘452可以接收并保持部件400。在另一实例中，托盘452可以包括保持结构，例如一组柱状物、桌形物、T形样平台或切口。通常，托盘452使部件在沉积室450中的放置和从沉积室450中的移除容易。
图5A、图5B、图5C和图5D是穿过沉积室的盖的导管的四种配置的横截面图。这些配置中的任何一个都可与结合图3A和图3B描述的两个盖配置中的任何一个一起使用。
在图5A中，盖510包括在盖510的内侧和外侧之间延伸的开口512。在该示例性配置中，导管对应于开口512。开口512可以作为盖510的制造的一部分被制造。否则，开口512可以在制造后经由钻孔工艺(例如，利用高精度钻孔工具的钻孔工艺)形成。
在图5B中，盖530还包括管532，而不是仅仅包括如图5A中的开口。管532在盖530的内侧和外侧之间延伸并且在盖530的内侧和外侧处停止。在该示例性配置中，管532附接至由盖530中的开口限定的壁的侧面。导管对应于管532。
在实例中，管532可以由纸、塑料、橡胶(例如硅酮)、玻璃、陶瓷、金属或其他材料制成，并且可以是刚性的、柔韧的或弹性的。管532可以作为盖530的制造的一部分被制造。否则，管532可以在制造后通过将管532牢固地附接并密封至由开口限定的壁的侧面上而形成。
通常，管532具有管腔534，管腔534具有长度536和横截面538。在这种情况下，长度536对应于开口周围的盖530的高度(或厚度)。横截面对应于管532的壁上的相对点之间的距离。
在图5C中，盖550还包括管552。在该示例性配置中，管552向上延伸远离盖550的顶部，并且向下延伸远离盖550的底部。导管对应于管552。这样，该管552的管腔554具有大于盖550的高度(或厚度)的长度。管腔554从盖550向上延伸和向下延伸。
在图5D中，盖570还包括管572。在该示例性配置中，管仅向上延伸远离盖570的顶部。导管对应于管572。这样，该管572的管腔574具有大于盖570的高度(或厚度)的长度。管腔572从盖570向上延伸。
在图5C和图5D的两个示例性配置中，各自的管包括在导管的预定的轴向位置处的沿着导管的割线的至少一个切口(在图5D中示出为切口576)。切口使用户能够更容易地将导管切断或割断成新的预定长度。因此，沿着导管可以存在一个或更多个切口。每个切口可以位于预定的位置并且对应于导管的潜在长度。通过在特定的切口处切断导管，用户将导管设定为期望的长度，其中该长度导致特定的流出和/或扩散的速率。可以在沉积室的标记上识别切口以及产生的沉积速率和/或长度。
图5E图示出了盖510沿着图5A中的A-A线的横截面。如所图示的，盖510包括圆柱形开口512。开口512具有由直径限定的圆形表面积。
图5F图示出了盖530沿着图5B中的B-B线的横截面。如所图示的，盖530包括圆柱形管532。管532的管腔534是圆形的并且具有直径。
图5G图示出了盖510沿着图5A中的A-A线的另一种横截面。如所图示的，盖510(示出为盖510’)包括长方体开口512’。开口512’具有由宽度限定的方形表面积。
图5H图示出了盖530沿着图5B中的B-B线的横截面。如所图示的，盖530(示出为盖530’)包括长方体管532’。管532’的管腔534’具有由宽度限定的方形表面积。
尽管图5E、图5F、图5G和图5H图示出了圆柱形形状和长方体形状，但是其他形状是可能的。例如，对于开口512、管532和/或管腔534，立方体、六边形、圆锥形、棱锥形和其他多边形形状或不规则的形状是可能的。
图6图示出了沉积室内的活性单体的分布的数值模拟。水平轴指的是与沉积室的底表面的内侧的距离。垂直轴指的是沉积室内的压力PDC(以毫托计)。实线610对应于具有0.6mm直径的圆柱形导管。虚线620对应于具有1.8mm的圆柱形状况。机器室内的压力PMC为23毫托(约3Pa)。如所图示的，两个压力PDC在跨越沉积室内的不同距离上是恒定的，这表明聚对二甲苯的沉积可以是均匀的。同样重要的是，压力PDC远低于压力PMC。具体地，0.6mm导管的压力PDC 610是约0.2毫托(约0.027Pa)或比PMC小约115倍。因此，如果1μm厚的聚对二甲苯膜可以在机器室中被可控地制造，则薄115倍的聚对二甲苯膜(例如，约9nm)同样可以在沉积室中被可控地制造。类似地，1.8mm导管的压力PDC 620是约1.95毫托(约0.26Pa)或比PMC小约88.5倍。因此，如果1μm厚的聚对二甲苯膜可以在机器室中被可控地制造，则薄88.5倍的聚对二甲苯膜(例如，约112nm)同样可以在沉积室中被可控地制造。
图7图示出了不同类型的聚对二甲苯沉积的厚度的实验结果。使用用于聚对二甲苯N、聚对二甲苯C和聚对二甲苯HT的二聚体。水平轴指的是克努森数(Kn)。垂直轴指的是在机器室中实现的厚度tMC与在沉积室中实现的厚度tDC的比率。比率710是关于聚对二甲苯N的。比率720是关于聚对二甲苯C的。并且比率730是关于聚对二甲苯HT的。实验结果显示出，在约4的Kn处，实现了薄100倍的聚对二甲苯N和聚对二甲苯C。在约8的Kn处，实现了薄100倍的聚对二甲苯HT。
图8图示出了沉积的厚度相对于装载的二聚体重量的实验结果。水平轴指的是装载的二聚体重量。垂直轴指的是以微米计的沉积的聚对二甲苯的厚度。厚度810对应于沉积室中的沉积，该沉积室具有直径为0.6mm的圆柱形导管。厚度820指的是机器室内的沉积。如所示出的，厚度810在20nm处相对恒定或均匀。相比之下，厚度820是线性的，具有高斜率。为了实现20nm的厚度，需要非常少量的二聚体(在毫克范围内)。如果使用大于2克，则厚度820超过1μm。这些实验结果证明，在瞬间沉积(flash deposition)的情况下，沉积厚度是高度不可控的，并且对装载的二聚体的量高度敏感。相比之下，通过使用沉积室，沉积厚度甚至在纳米范围内也是高度可控的且可重复的。
图9图示出了沉积的厚度相对于圆柱形导管的直径的实验结果。水平轴指的是装载的二聚体重量。垂直轴指的是以微米计的沉积的聚对二甲苯的厚度。厚度910对应于沉积室中的沉积，该沉积室具有直径为0.6mm的圆柱形导管。厚度920对应于沉积室中的沉积，该沉积室具有直径为1.8mm的圆柱形导管。厚度910根据二聚体的量在10nm和30nm之间变化。厚度920根据二聚体的量在20nm和150nm之间变化。通过使用5g的二聚体和0.6mm导管，实现10nm聚对二甲苯沉积。另一方面，通过使用20g的二聚体和1.8mm导管，实现150nm聚对二甲苯沉积。这些实验结果证明，在各自的沉积室中制造薄的聚对二甲苯膜和超薄的聚对二甲苯膜是可控的且可重复的。
图10图示出了根据实施方案的操作聚对二甲苯沉积***以沉积薄的聚对二甲苯或超薄的聚对二甲苯的示例性方法1000。示例性方法1000用将聚对二甲苯沉积到MEMS器件的表面上来图示。方法1000可以被类似地应用于将聚对二甲苯沉积在其他部件上，例如沉积在基底上。
在操作1002处，操作者将MEMS器件放置在包括导管的芯沉积室中。可以使用上文描述的任何沉积室和导管。
在操作1004处，操作者将芯沉积室放置在聚对二甲苯沉积室的外部沉积室(或等同地，机器室)内。例如，将芯沉积室放置在位于机器室的内部的旋转平台上。
在操作1006处，操作者基于在聚对二甲苯沉积室的用户界面处的输入，触发至MEMS器件的表面上的聚对二甲苯的沉积。该操作可以包括许多子操作。在子操作1005处，操作者装载一定量的聚对二甲苯二聚体和/或聚对二甲苯沉积***将该量装载到其汽化器中。该量可以具有在克范围内的重量。在子操作1007处，操作者提供设定用于沉积的控制参数的输入。不同类型的输入是可能的。通常，输入的类型取决于附接至沉积室的标记和聚对二甲苯沉积机器的能力(例如，用户界面的功能、标记读取器的可用性)。在一个实例中，输入指定了沉积时间和压力PMC。在这种情况下，操作者从沉积室的标记推导出这些参数以实现期望的厚度。在另一个实例中，通过标记读取器读取标记，或者在用户界面处输入沉积室的标识符和/或导管的尺寸。这使得聚对二甲苯沉积***能够设定控制参数以沉积聚对二甲苯并实现特定的厚度。因此，此后的操作者的输入仅需要指定期望的厚度。
在操作1008处，在完成沉积后，操作者从外部沉积室(例如，机器室)取回芯沉积室。例如，一旦沉积时间结束，操作者打开机器室的门或舱口(hatch)并移除芯沉积室。如果其他MEMS器件也被放置在机器室内(但不在任何沉积室内)，则操作者可以将它们取回。这些MEMS器件将具有比1μm厚的聚对二甲苯涂层。
在操作1010处，操作者从芯沉积室取回涂覆有聚对二甲苯膜的MEMS器件。该涂层的厚度小于1μm，并且可以在纳米范围内，这取决于导管的尺寸、沉积室、压力PMC和沉积时间以及其他因素。
图11图示出了根据实施方案的沉积薄的聚对二甲苯或超薄的聚对二甲苯的示例性方法1100。该示例性方法1100从聚对二甲苯沉积***的角度叙述，该聚对二甲苯沉积***包括汽化器、热解管、外部沉积室(例如，机器室)，例如图1A和图1B的气相沉积聚合***100。芯沉积室可以被放置在机器室中并从机器室中移除，以使得薄的聚对二甲苯和超薄的聚对二甲苯沉积成为可能。并且此处，示例性方法1100用将聚对二甲苯沉积到MEMS器件的表面上来图示。方法1100可以被类似地应用于将聚对二甲苯沉积在其他部件上，例如沉积在基底上。
在操作1102处，聚对二甲苯沉积***将聚对二甲苯二聚体汽化成二聚体气体。例如，机器室包含沉积室，所述沉积室进而包含MEMS器件。将一定量的聚对二甲苯二聚体装载到聚对二甲苯沉积***中。该量在克范围内，并且对于在机器室中的厚的聚对二甲苯(例如，比1μm厚)的典型沉积是足够的。汽化器将聚对二甲苯二聚体汽化成二聚体气体。
在操作1104处，聚对二甲苯沉积***将二聚体气体热解成单体气体。例如，热解管从汽化器接收二聚体气体并将所接收的气体热解成单体气体。
在操作1106处，机器室接收单体气体。例如，机器室的内部以特定的压力PMC(例如，以约3Pa)加压，并保持在一定温度(例如在约25℃的室温)。单体气体从热解管被接收在内部中。在该压力PMC和温度，将聚对二甲苯沉积到位于旋转平台(但在任何沉积室之外)上的MEMS器件的表面上是可能的。然而，此沉积导致厚的聚对二甲苯(例如，比1μm厚)。
在操作1108处，单体气体流出进入到芯沉积室中。例如，存在于机器室中的一部分单体气体经由穿过芯沉积室的盖的顶部的导管流出进入到芯沉积室的内部中。流出取决于导管的尺寸(例如长度和横截面)以及其他因素。尽管该操作图示出了流出，但是一部分单体气体可以根据导管的尺寸另外地或可选择地扩散到芯沉积室中。
在操作1110处，将聚对二甲苯沉积到容纳在沉积室中的MEMS器件的表面上。沉积室内的压力PDC远小于机器室内的压力PMC，而温度可以是相同的。因此，聚对二甲苯沉积在较低的压力PDC从流出的(和/或扩散的)单体气体发生，导致涂覆MEMS器件的表面的薄的聚对二甲苯(例如小于1μm的厚的聚对二甲苯)或超薄的(例如在纳米厚度范围内)聚对二甲苯膜。
尽管前述已经描述了被认为是最佳模式和/或其他实例的内容，但是应当理解，可以在其中进行各种修改，并且可以以各种形式和实例来实现本文公开的主题，并且可以将教导应用于许多应用中，本文仅描述了其中的一些应用。随后的权利要求意图要求保护落入本教导的真实范围内的任何和所有的应用、修改和变化。
除非另有说明，否则本说明书包括随后的权利要求书中阐述的所有测量、值、额定值、位置、量值、尺寸和其他规格都是近似的，而不是精确的。它们意图具有合理的范围，该范围与它们所涉及的功能以及与它们所属领域的惯例相一致。关于温度或其他工程单位的“约”包括±1％、±2％、±5％、±10％或如在本领域中已知的具体工程单位的其他公差内的测量或设置。
保护范围仅由现在所附的权利要求限定。当根据本说明书和随后的审查历史进行解释时，该范围意图并且应当被解释为跟与权利要求书中所使用的语言的普通含义相一致那么宽，并且涵盖所有结构等同物和功能等同物。尽管如此，没有一项权利要求意图包含不满足专利法第101条、第102条或第103条的要求的主题，也不应以这样的方式解释它们。在此放弃这样的主题的任何意外的包含。
除了如上面刚刚陈述的以外，已经陈述或图示的任何内容都不意图或不应当被解释为导致向公众奉献任何部件、步骤、特征、目的、益处、优点或等同物，无论其是否在权利要求中被陈述。
应当理解，本文使用的术语和表达具有如所关于这样的术语和表达的相应的各自的调查和研究领域向这样的术语和表达给予的普通含义，除非特定含义已经在本文中被另外阐述。例如第一和第二等的关系术语可以仅被用于将一个实体或动作与另一个实体或动作区分开，而不必要求或暗示这样的实体或动作之间的任何实际的这样的关系或顺序。术语“包括(comprises)”、“包括(comprising)”，或其任何其他变型意图覆盖非排他性的包含，使得包括一系列要素的工艺、方法、物品或设备不仅包括那些要素，而且还可以包括这样的工艺、方法、物品或设备未明确列出的或固有的其他要素。在没有进一步限制的情况下，由“一(a)”或“一(an)”开头的要素不排除在包括该要素的工艺、方法、物品或设备中存在另外的相同要素。
提供本公开内容的摘要以允许读者快速地确定技术公开内容的性质。提交摘要具有以下理解：它将不被用于解释或限制权利要求的范围或含义。另外，在前述的详细描述中，可以看出，为了简化本公开内容的目的，在许多实施方案中各种特征被分组在一起。这种公开方法不应被解释为反映所要求保护的实施方案需要比在每个权利要求中明确叙述的更多的特征的意图。相反，如随后的权利要求所反映的，发明主题在于少于单个公开的实施方案的所有特征。因此，随后的权利要求由此被并入到详细描述中，其中每个权利要求作为单独地要求保护的主题独立存在。

Claims (15)

1.一种聚对二甲苯沉积计量设备，包括:
底座；
刚性的、可移除的盖，所述盖被配置成与所述底座配合并密封以形成封闭的芯沉积室并限定所述芯沉积室的内部和外部，所述底座和所述盖被配置成承受至少1.0Pa的相对于所述外部的内部真空压力；以及
导管，所述导管穿过所述盖的顶部并接近所述盖的所述顶部的中心，所述导管具有连接所述芯沉积室的所述内部和所述外部的管腔，所述管腔具有长度和横截面，所述横截面具有在50μm和6000μm之间的宽度，所述长度小于所述横截面宽度的140倍，
其中所述盖包括限定壁的开口，所述开口在所述盖的内侧和外侧之间延伸，并且所述导管对应于所述开口，或者
所述盖包括附接至由所述盖中的所述开口限定的壁的侧面的管，所述管在所述盖的所述内侧和所述外侧之间延伸并且在所述盖的所述内侧和所述外侧处停止，并且所述导管对应于所述管，或者
所述盖包括附接至由所述盖中的所述开口限定的壁的侧面的管，所述管向上延伸远离所述盖的顶部并且向下延伸远离所述盖的底部或者仅向上延伸远离所述盖的顶部，并且所述导管对应于所述管。
2.如权利要求1所述的聚对二甲苯沉积计量设备，其中所述管腔的所述横截面是以下中的一种：圆形的、矩形的、多边形的或不规则的，
由此所述横截面的所述长度和宽度被配置成使得外部聚对二甲苯单体在1.0Pa和20.0Pa之间的压力和在173.0K和373.0K之间的温度通过所述管腔到所述芯沉积室的所述内部的受控流出成为可能，所述流出导致与所述芯沉积室的外部相比降低的沉积速率。
3.如权利要求1所述的聚对二甲苯沉积计量设备，还包括：
至少一个切口，所述至少一个切口在所述导管的预定的轴向位置处沿着所述导管的割线，从而使用户能够更容易地将所述导管切断或割断成新的预定长度。
4.如权利要求1所述的聚对二甲苯沉积计量设备，其中对于聚对二甲苯C沉积，所述长度小于所述横截面宽度的40倍。
5.如权利要求1所述的聚对二甲苯沉积计量设备，其中所述长度大于所述横截面宽度的7倍。
6.如权利要求1所述的聚对二甲苯沉积计量设备，其中所述芯沉积室具有在1立方厘米和10,000立方厘米之间的体积。
7.如权利要求1所述的聚对二甲苯沉积计量设备，其中所述导管的所述横截面对应于在0.1和12之间的单体的克努森数(Kn)。
8.如权利要求1所述的聚对二甲苯沉积计量设备，其中，所述底座包括刚性的、可移除的托盘，所述托盘与所述盖相对并且被配置成与所述底座配合并密封，并且被配置成将基底保持在所述芯沉积室内。
9.如权利要求1所述的聚对二甲苯沉积计量设备，还包括标记，所述标记识别以下中的至少一种：所述导管的尺寸、相对于所述芯沉积室内的压力的压差或所述芯沉积室的标识符。
10.如权利要求9所述的聚对二甲苯沉积计量设备，其中，所述标记包括射频标识符识别(RFID)标签，所述射频标识符识别(RFID)标签编码以下中的至少一种：所述尺寸、所述压差或所述标识符。
11.如权利要求9所述的聚对二甲苯沉积计量设备，其中，所述标记包括条形码，所述条形码编码以下中的至少一种：所述尺寸、所述压差或所述标识符。
12.一种聚对二甲苯沉积***，包括：
汽化器，所述汽化器被配置成将聚合物二聚体汽化成二聚体气体；
热解管，所述热解管与所述汽化器连接并且被配置成将所述二聚体气体热解成单体气体；
外部沉积室，所述外部沉积室与所述热解管连接并且具有被配置成接收所述单体气体的内部；以及
如权利要求1所述的聚对二甲苯沉积计量设备，所述聚对二甲苯沉积计量设备可放置在所述外部沉积室中并且从所述外部沉积室可移除，并且被配置成使所述单体气体从所述外部沉积室的内部流出进入到所述芯沉积室的内部。
13.如权利要求12所述的聚对二甲苯沉积***，还包括标记读取器，其中所述芯沉积室包括标记，所述标记识别以下中的至少一种：所述导管的尺寸、相对于所述芯沉积室内的压力的压差、或所述芯沉积室的标识符。
14.如权利要求13所述的聚对二甲苯沉积***，其中，所述***被配置成基于通过所述标记读取器的标记的读取来设定所述外部沉积室内的沉积时间和压力。
15.一种将聚对二甲苯沉积到微机电***(MEMS)器件上的方法，所述方法包括：
在汽化器中将聚对二甲苯二聚体汽化成二聚体气体；
在与所述汽化器连接的热解管中将所述二聚体气体热解成单体气体；
在与所述热解管连接的外部沉积室中接收所述单体气体；
使所述单体气体从所述外部沉积室流出进入到如权利要求1所述的聚对二甲苯沉积计量设备的所述芯沉积室中，其中：
所述单体气体经由穿过所述顶盖的所述导管流出进入所述芯沉积室中；以及
基于流出进入到所述芯沉积室中的所述单体气体，将聚对二甲苯沉积到容纳在所述芯沉积室中的MEMS器件的表面上。
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