CN102465281A - 镀膜系统与方法及其所使用的供气装置 - Google Patents
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Abstract
本发明公开一种镀膜系统与方法及其所使用的供气装置。其中该镀膜系统与方法是将一镀膜装置与多个供气装置组合形成一镀膜系统，利用不同的供气装置提供不同的高浓度、高容量的先驱物气体进入镀膜装置的腔体内，使镀膜反应加速，进而提高镀膜效率。其中，在一实施例中，该镀膜系统所使用的供气装置，其是通过一第一气体将先驱物液体传送至一加热单元内，以使该先驱物雾化之后，再进行气化，再通过一第二气体输送此高浓度、高容量的先驱物气体进入镀膜装置内。
Description
技术领域
本发明涉及一种镀膜技术，尤其是涉及一种应用于镀膜制作工艺中提供先驱物气体的一种镀膜系统与方法及其所使用的供气装置。
背景技术
目前太阳能电池的透明导电膜的镀膜作业，大都是以物理气相沉积(physical vapor deposition，PVD)或化学气相沉积(chemical vapor deposition，CVD)方式来完成。采用PVD镀膜作业者，通常会接着以蚀刻方式进行薄膜的表面处理(Texturing)，如此制作工艺比较复杂，而且PVD的镀率也较低。采用CVD镀膜作业者，则以载气方式将先驱物体带入制作工艺腔体内的先驱物体喷洒模块，此种方式的先驱物体供应浓度低，镀膜速度因而偏低。
现有的镀膜系统1如图1所示，其具有一镀膜装置10以及两个供气装置11与12。该两个供气模块11与12分别以惰性气体90(图中为氩气(Ar))通入含有先驱物体的容器110与120内，将先驱物体雾化后，而形成两种先驱物雾化气体，然后再带入镀膜装置10内的先驱物体喷洒模块100，进行洒布作业，而使得基材101上产生薄膜。此种方式仅能供应低浓度、低容量的先驱物，造成镀膜效率低、成膜缓慢。因此，镀膜作业的制造成本也比较高。另外，如美国专利US.Pat.No.5,002,796也揭露一种镀膜系统，其同样利用载气直接打入容器内的液体先驱物内，让载气从液体内部溢出，进而携带先驱物，然后再进入管路中。进入管路中的载气将先驱物输送至微波内以提升先驱物本身的能量，再进入到镀膜装置内，此装置可以增加反应性，但无法增加先驱物输送量，生产效率受到限制。
发明内容
本发明的目的在于提供一种镀膜系统与方法；其利用可将先驱物雾化再进行气化的供气装置提供高浓度、高容量的先驱物气体，进入一镀膜腔室内。 通过气体喷洒模块将高浓度与高容量的先驱物气体预混，再均匀喷洒至基材表面，以增加沉积速率，同时利用先驱物体喷洒模块提升大面积基板镀膜均匀性，并得到透明导电薄膜特性，增加透明度、降低片电阻值、并有效提升厚度均匀性。
本发明再一目的在于提供一种供气装置，其使液体先驱物体形成雾状，再予以加热而气化，然后利用适量载气输送，以产生高浓度、高容量的先驱物气体。
为达上述目的，本发明提供一种镀膜系统，其包括有：一镀膜装置；以及多个供气装置，其分别与该镀膜装置相连接，每一供气装置还包括有：一加热单元；一容器，其内容置有液态的一先驱物；一第一管路，其一管路开口设置于该容器内，且与液态的该先驱物的液面相距一距离，该第一管路导引一第一气体；一第二管路，其具有一第一开口以及一第二开口，该第一开口设置于该容器内且位于该液面之下，该第二开口与该加热单元相连接；以及一第三管路，其提供导引一第二气体进入该加热单元；其中，该第一气体由该管路开口排出而推压该先驱物的液面，使该液态先驱物由该第一开口进入该第二管路而被导引进入该加热单元，第二气体高速冲入该加热单元对液态的该先驱物进行雾化形成雾滴而与第二气体混合形成一雾化气液复相体，该加热单元再对该雾化气液复相体内的雾滴进行加热而使该雾滴气化，该第二气体将气化的先驱物通过一输出管路输送至该镀膜装置内。
本发明还提供一种镀膜方法，其包括有下列步骤：提供多个容器，每一容器内容置有液态的一先驱物，每一容器与一第一管路以及一第二管路相连接，其中第一管路的一管路开口与液态的该先驱物的液面相距一距离，而每一第二管路以一第一开口设置于对应容器内的液态的先驱物的液面下且以一第二开口连接一加热单元，每一加热单元还接收有一第二气体；分别对每一第一管路提供一第一气体，使第一气体由该对应的第一管路的管路开口排出而推压对应的先驱物的液面，进而使每一容器内的液态的先驱物流入对应的第二管路而进入至对应的加热单元；每一加热单元对进入的液态的先驱物进行雾化形成雾滴而与该第二气体混合形成一雾化气液复相体，每一加热单元再对该雾化气体内的雾滴进行加热而使该雾滴气化而成一先驱物蒸汽，该先驱物蒸汽与该第二气体混合形成一第三气体；将每一第三气体输送至一镀膜装置内的一气体喷洒模块；以及使该气体喷洒模块将不同的第三气体喷洒 至镀膜装置内的一基材上，而在该基材表面产生化学反应形成一薄膜。
本发明还提供一种供气装置，其包括有一加热单元；一容器，其内容置有液态的一先驱物；一第一管路，其一管路开口设置于该容器内，且与该先驱物的液面相距一距离，该第一管路导引一第一气体；一第二管路，其具有一第一开口以及一第二开口，该第一开口设置于该容器内且位于该液面之下，该第二开口与该加热单元相连接；以及一第三管路，其提供导引一第二气体进入该加热单元；其中，该第一气体由该管路开口排出而推压该先驱物的液面，使该先驱物由该第一开口进入该第二管路而被导引进入该加热单元，该第一气体高速冲入该加热单元对该先驱物进行雾化形成雾滴而与第二气体混合形成一雾化气液复相体，该加热单元再对该雾化气液复相体内的雾滴进行加热而使该雾滴气化，该第二气体将气化的先驱物带离该加热单元。
附图说明
图1为现有的镀膜系统示意图；
图2为本发明的镀膜系统示意图；
图3为本发明的供气装置实施例示意图；
图4为本发明的加热单元实施例示意图；
图5为本发明的镀膜方法实施例流程示意图。
主要组件符号说明
1-镀膜系统
10-镀膜装置
100-气体喷洒模块
11、12-供气装置
110、120-容器
3-镀膜系统
30-镀膜装置
300-腔室
31-加热器
32-基材
33-气体喷洒模块
34-升降机构
35、36-供气装置
350、360-容器
351、361-第一管路
352、362-第二管路
353、363-加热单元
3530-腔室
3531-雾化器
3532-加热组件
3533-喷嘴
3534-通孔
354、364-第三管路
355、365-输出管路
366-管路
37、38-先驱物液体
370-液面
90-第一气体
91-第二气体
92-第三气体
93-雾化的气液复相体
94-掺杂材质
4-镀膜方法
40～44-步骤
具体实施方式
为使贵审查委员能对本发明的特征、目的及功能有更进一步的认知与了解，下文特将本发明的装置的相关细部结构以及设计的理念原由进行说明，以使得审查委员可以了解本发明的特点，详细说明陈述如下：
请参阅图2所示，该图为本发明的镀膜系统示意图。该镀膜系统3包括有一镀膜装置30以及多个供气装置。该镀膜装置30，其内具有一腔室300，腔室300内具有一加热器31，其可以提供承载一基材32，例如：硅基材、玻 璃基材等，但不以此为限。在该腔室300内且位于该加热器31上方具有一先驱物气体喷洒模块33，其与该多个供气装置相连接。该气体喷洒模块33主要是用来将多个供气装置所提供的先驱物气体预混，再均匀的喷洒至基材32上。该镀膜装置30可以为真空镀膜装置或者是为非真空镀膜装置。该气体喷洒模块33可以利用如中国台湾专利公开号第201021095号的结构来实施，其属于现有的技术，在此不作赘述。此外，在该加热器31下方还连接有一升降机构34，其可以改变该加热器31的高度位置，进而改变该基材32与该先驱物气体喷洒模块33间的距离，以得到最佳的镀膜位置。如此不但有助于先驱物气体的均匀分布，也可以降低先驱物气体的消耗量。要说明的是该升降机构34以马达驱动滚珠螺杆方式，实际应用时则不限于此种方式，其它如气压缸驱动机构、凸轮驱动机构等，都可以应用于此处。
接下来说明该多个供气装置，在图2的实施例中，具有两个供气装置35与36，每一个供气装置35与36的结构都分别具有一容器350与360、一第一管路351与361、一第二管路352与362、一加热单元353与363、一第三管路354与364以及一输出管路355与365。请参阅图3所示，该图为本发明的供气装置实施例示意图。由于供气装置35与36两个结构相同，因此图3仅以供气装置35来做说明。请参阅图3所示，该容器350内容置有一先驱物液体37。在本实施例中，该先驱物液体37可以包括有含氧先驱物，例如：H2O，但不以此为限；或者是有机金属先驱物液体，例如：二乙基锌(DEZn)，但不以此为限。该第一管路351，其提供导引一第一气体90。该第一气体90为压缩气体，其可以选择为惰性气体或者是氮气，但不以此为限。在本实施例中，该第一气体90为氩气(Ar)。在本实施例中，该第一管路351其所具有的一管路开口3510设置于该容器350内，且与该先驱物液体37的液面370相距一距离。
在该容器350内还设置有该第二管路352，其具有一第一开口3520以及一第二开口3521。该第一开口3520设置于该容器350内且位于该液面370之下，而该第二开口3521则与该加热单元353相连接。该第三管路354，其提供导引一第二气体91进入该加热单元353。该第二气体91作为载气以提供输送先驱物。同样地，该第二气体91可以为惰性气体或者是氮气，但不以此为限。在本实施例中该第二气体为氩气。要说明的是，该第一气体90与该第二气体91可以为相同的惰性气体或者式不同的惰性气体。
接下来说明本发明的供气装置动作方式。如图3所示，当第一气体90(本实施例为氩气)经由该第一管路351，而由该管路开口3510排出时，第一气体90产生压力而推压该先驱物液体37的液面370，第一气体90的气压使该先驱物液体37由该第一开口3520进入该第二管路352内。第二管路的第一开口3520将该先驱物液体37导引进入该加热单元353。第二气体高速冲入该加热单元353对该先驱物液体37进行雾化形成雾滴而与第二气体91混合形成一雾化气液复相体，该加热单元353再对该雾化气液复相体中的雾滴进行加热而使该雾滴气化，该第二气体91与该气化的先驱物混合以形成第三气体92。该第三气体92中的第二气体91将气化的先驱物带离该加热单元353。通过该加热单元353可以使得第二气体91传输具有高浓度与高容量的气化的先驱物。
请参阅图4所示，该图为本发明的加热单元实施例示意图。该加热单元353包括有一腔室3530、一雾化器3531以及一加热组件3532。该雾化器3531，其设置于该腔室3530内，该雾化器3531的一侧分别与该第二开口3521以及该第三管路354相连接，该雾化器3531的另一端面具有一喷嘴3533，其具有多个通孔3534。该加热组件3532，其设置于该腔室3530内且位于该喷嘴3533的一侧。在本实施例中，该加热组件3532为一组环状的电热丝，其设置在腔室3530内壁。要说明的是，该加热组件并不以电热丝为限。接下来说明图4的雾化与加热程序。当先驱物液体37由该第二管路352输送至该雾化器3531内时，此时通过该第三管路354提供该第二气体91高速进入该雾化器3531内，由于该第二气体91具有高流速，因此可以冲击该先驱物液体37，使该先驱物液体37变成微小的液滴。
然后该第二气体91携带该微小液滴通过该喷嘴3533，通过第二气体91的高流速，使该液滴撞击该喷嘴3533内的通孔3534，而形成更小的雾滴，进而与该第二气体91混合而成一雾化气液复相体93。离开该雾化器3531的雾化气液复相体93会通过该加热组件3532，此时加热组件3532所产生的热会让雾化气液复相体93内的雾滴吸收而气化形成蒸汽。要说明的是，该雾化器3531并非局限于前述实施例的方式来实施，例如，该雾化器3531内也可以设置高频震荡组件，例如超音波震荡组件。利用电子高频震荡组件，稳定震荡一微型喷孔片，致使微喷孔片快速移动并推挤液体，造成液体雾化。高频震荡组件属于习用的技术，在此不作赘述。
再回到图2所示，供气装置35中的容器350内容置含氧先驱物，本实施例为水(H2O)；而供气装置36的容器内则容置有一有机金属液体，本实施例为二乙基锌(DEZn)。两个加热单元353与363的输出管路355与365都分别连接到气体喷洒模块33。同样地，该加热单元350与360可以使用如图4所示的结构来雾化与加热进入的液体，使液体形成蒸气。另外，输出管路365还连接有一管路366，其可以提供掺杂材质94与该输出管路365内的气体相混合。在本实施例中，该杂掺材质94为乙硼烷(H2B6)/氢气(H2)的混合物，但不以此为限。
请参阅图2与图5所示，其中图5为本发明的镀膜方法实施例流程示意图。在图5中为利用图2的系统的镀膜方法。首先以步骤40，提供如图2所示的镀膜系统，在该系统3中，每一容器350与360内容置有一先驱物液体37与38；其中，容器350内容置有一含氧液体，其为水，而容器360内则容置有有机金属溶液DEZn。接着，以步骤41分别对每一第一管路351与361提供一第一气体90，使第一气体90由该对应的第一管路351与361于容器350与360内的管路开口排出而分别推压对应先驱物液体37与38的液面，进而使每一容器350与360内的先驱物液体37与38由对应的第二管路352与362在液面下的开口流入，而进入至对应的加热单元353与363。在本实施例中，该第一气体90为压缩气体，其可选择为惰性气体或者是氮气，但不以此为限。本实施例中该第一气体90为氩气(Ar)。
接着进行步骤42，使加热单元353与363分别对进入的先驱物液体37与38进行雾化形成雾滴而与由该第三管路354与364所导入的该第二气体91混合形成一雾化气液复相体，加热单元353与363分别再对该雾化气液复相体中的雾滴进行加热而使该雾滴气化而成一先驱物蒸汽，该先驱物蒸汽与该第二气体混合形成一第三气体。该第二气体91，作为载气的用途，其可为惰性气体或者是氮气，但不以此为限。在本实施例中，该第二气体91为氩气(Ar)。要说明的是，虽然本实施例中，该第一气体90与第二气体91为相同的气体，但在另一实施例中，该第一气体90与第二气体91为不相同的惰性气体。
随后，进行步骤43，将每一第三气体输送至镀膜装置30内的气体喷洒模块33在本步骤中，该气体喷洒模块33接收由供气装置35所提供的由第二气体所输送的水蒸汽以及由供气装置36所提供的由第二气体所输送的 DEZn有机金属蒸汽。最后，进行步骤44，使该气体喷洒模块33将不同的先驱物蒸汽预混而均匀喷洒至镀膜装置30内的基材32上，而在该基材表32面形成薄膜。要说明的是，虽然图2的实施例为利用气体喷洒模块33预先混合的实施例，但是对于不预先混合的气体喷洒模块也可与供气装置组合予以实施。
在本发明的镀膜系统与方法中，通过快速加热气化及载气快速的输送，可提供高浓度、高容量、气化的先驱物体进入镀膜装置内的制作工艺腔体，使镀膜反应加速而提高镀率。另外，先驱物体进入气体喷洒模块后，会依序循X轴向、Y轴向二道扩散(最终呈现出平面状均匀分布)，再洒向放置于加热器上的基材表面，如此可镀出均匀厚度的薄膜质量。通过本发明的镀膜系统与方法，可以增加沉积速率至150nm/min以上，同时利用先驱物体喷洒模块提升大面积基板镀膜均匀性，并得到良好的透明导电薄膜特性，透明度可达80％以上、最佳片电阻值可小于10Ω/sq、最佳厚度误差可达10％以下。
以上所述的仅为本发明的实施例，当不能以之限制本发明范围。即大凡依本发明权利要求所做的均等变化及修饰，仍将不失本发明的要义所在，也不脱离本发明的精神和范围，故都应视为本发明的进一步实施状况。
Claims (16)
1.一种镀膜系统，其包括有：
镀膜装置；以及
多个供气装置，其分别与该镀膜装置相连接，每一供气装置还包括有：
加热单元；
容器，其内容置有液态的一先驱物；
第一管路，其一管路开口设置于该容器内，且与液态的该先驱物的液面相距一距离，该第一管路导引一第一气体；
第二管路，其具有一第一开口以及一第二开口，该第一开口设置于该容器内且位于该液面之下，该第二开口与该加热单元相连接；以及
第三管路，其提供导引一第二气体进入该加热单元；
其中，该第一气体由该管路开口排出而推压该先驱物的液面，使该先驱物由该第一开口进入该第二管路而被导引进入该加热单元，该第二气体高速冲入该加热单元对液态的该先驱物进行雾化形成雾滴而与第二气体混合形成一雾化气液复相体，该加热单元再对该雾化气液复相体内的雾滴进行加热而使该雾滴气化，该第二气体将气化的先驱物通过一输出管路输送至该镀膜装置内。
2.如权利要求1的镀膜系统，其中该第一气体与该第二气体为惰性气体或氮气。
3.如权利要求1的镀膜系统，其中该加热单元还具有：
腔室；
雾化器，其设置于该腔室内，该雾化器的一侧分别与该第二开口以及该第三管路相连接，该雾化器的另一端面具有一喷嘴，其具有多个通孔，液态的该先驱物通过该第二气体高流速带动通过该喷嘴以形成雾滴，进而与该第二气体混合而成一雾化气液复相体；以及
加热组件，其设置于该腔室内，以对该雾化气液复相体内的雾滴进行加热，使该雾滴气化。
4.如权利要求1的镀膜系统，其中该多个供气装置分别为一含氧气体或水蒸汽供气装置以及一有机金属蒸汽供气装置。
5.如权利要求4的镀膜系统，其中该有机金属蒸汽供气装置的输出管路还与一掺杂材质输送管路相连通。
6.如权利要求1的镀膜系统，其中该镀膜装置为真空镀膜装置或者是常压镀膜装置。
7.一种镀膜方法，其包括有下列步骤：
提供多个容器，每一容器内容置有液态的一先驱物，每一容器与一第一管路以及一第二管路相连接，其中第一管路的一管路开口与液态的该先驱物的液面相距一距离，而每一第二管路以一第一开口设置于对应容器内的液态的先驱物的液面下且以一第二开口连接一加热单元，每一加热单元还接收有一第二气体；
分别对每一第一管路提供一第一气体，使第一气体由该对应的第一管路的管路开口排出而推压对应的先驱物的液面，进而使每一容器内的液态的先驱物流入对应的第二管路而进入至对应的加热单元；
每一加热单元对进入的液态的先驱物进行雾化形成雾滴而与该第二气体混合形成一雾化气液复相体，每一加热单元再对该雾化气体内的雾滴进行加热而使该雾滴气化而成一先驱物蒸汽，该先驱物蒸汽与该第二气体混合形成一第三气体；
将每一第三气体输送至一镀膜装置内的一气体喷洒模块；以及
使该气体喷洒模块将不同的第三气体喷洒至该镀膜装置内的一基材上，而在该基材表面形成一薄膜。
8.如权利要求7的镀膜方法，其中该第一气体与该第二气体为惰性气体或氮气。
9.如权利要求7的镀膜方法，其中该加热单元还具有：
腔室；
雾化器，其设置于该腔室内，该雾化器的一侧分别与该第二开口以及一第三管路相连接，该雾化器的另一端面具有一喷嘴，其具有多个通孔，液态的该先驱物通过该第三管路所导引的该第二气体高流速带动通过该喷嘴以形成雾滴，进而与该第二气体混合而成一雾化气液复相体；以及
加热组件，其设置于该腔室内，以对该雾化气体内的雾滴进行加热，使该雾滴气化。
10.如权利要求7的镀膜方法，其中一容器内容置有一含氧先驱物，另一容器内容置有一有机金属先驱物，进入至该气体喷洒模块的先驱物蒸汽为含氧先驱物蒸汽以及有机金属先驱物蒸汽。
11.如权利要求10的镀膜方法，其还包括有于该有机金属先驱物蒸汽进入该气体喷洒模块前提供一掺杂材质与该有机金属先驱物蒸汽混合的一步骤。
12.如权利要求7的镀膜方法，其中该镀膜装置为真空镀膜装置或者是常压镀膜装置。
13.如权利要求7的镀膜方法，其中该气体喷洒模块将不同的第三气体以预先混合或不预先混合方式，均匀喷洒至该镀膜装置内的该基材上，而在该基材表面形成一薄膜。
14.一种供气装置，其包括有：
加热单元；
容器，其内容置有液态的一先驱物；
第一管路，其一管路开口设置于该容器内，且与该先驱物的液面相距一距离，该第一管路导引一第一气体；
第二管路，其具有一第一开口以及一第二开口，该第一开口设置于该容器内且位于该液面之下，该第二开口与该加热单元相连接；以及
第三管路，其提供导引一第二气体进入该加热单元；
其中，该第一气体由该管路开口排出而推压该先驱物的液面，使该先驱物由该第一开口进入该第二管路而被导引进入该加热单元，该第二气体高速冲入该加热单元对该先驱物进行雾化形成雾滴而与第二气体混合形成一雾化气液复相体，该加热单元再对该雾化气液复相体内的雾滴进行加热而使该雾滴气化，该第二气体将气化的先驱物带离该加热单元。
15.如权利要求14的供气装置，其中该第一气体与该第二气体为惰性气体或氮气。
16.如权利要求14的供气装置，其中该加热单元还具有：
腔室；
雾化器，其设置于该腔室内，该雾化器的一侧分别与该第二开口以及该第三管路相连接，该雾化器的另一端面具有一喷嘴，其具有多个通孔，液态的该先驱物通过该第二气体高流速带动通过该喷嘴以形成雾滴，进而与该第二气体混合而成一雾化气液复相体；以及
加热组件，其设置于该腔室内，以对该雾化气体内的雾滴进行加热，使该雾滴气化。
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