CN204570028U - 真空镀膜设备 - Google Patents

Abstract

一种真空镀膜设备，包含：一真空腔体，及一抽气帮浦。该真空腔体包括一腔室，该腔室包括二相邻且未受隔开而相连通的镀膜空间，所述镀膜空间都可供一基板进行镀膜制程。该抽气帮浦连接该真空腔体，用于对所述镀膜空间抽真空，并可在一第一抽气模式与一第二抽气模式间切换，该第一抽气模式的抽气效率大于该第二抽气模式的抽气效率。通过在所述镀膜空间交界处设置该抽气帮浦，可同时对该两镀膜空间抽真空，以随时维持高真空度。本实用新型可免去于该两镀膜空间之间设置阀门，从而可提升制程速度、缩短制程时间，具有镀膜效率高的优点。

Description

真空镀膜设备

技术领域

本实用新型涉及一种镀膜设备，特别是涉及一种可在真空环境下于一待镀物上形成一薄膜的真空镀膜设备。

背景技术

真空镀膜法是一种在触控面板、太阳能电池等等的光电产业、半导体产业常见的镀膜技术，已知真空镀膜法包含物理气相沉积(PVD)、化学气相沉积(CVD)等方式。以薄膜太阳能电池制程为例，需要利用真空镀膜方式于一基板镀上透明导电薄膜电极、光电转换层等膜层，又或者，例如铜铟镓薄膜太阳能电池制作时，则需要先于基板镀上铜薄膜、铟薄膜后再进行硒化处理。因此，现有的一种真空镀膜设备，是在一腔体内设有数个腔室，每个腔室可进行不同材料薄膜的镀膜制程，且相邻腔室间设有阀门，通过阀门启闭来控制腔室间的连通与否。故进行太阳能电池的镀膜制程时，主要是先使基板于第一个腔室内镀上第一种材料的薄膜，接着打开第一个腔室与第二个腔室间的阀门，使该基板输送到第二个腔室镀上第二种材料的薄膜，后续依此类推，打开下一阀门，并将基板输送到下一腔室镀膜。

但因为控制阀门开启与关闭，会耗费一定的时间。而且当阀门开启后，相邻两腔室就会互相连通，上一腔室中的工作气体会流到下一腔室内，进而影响下一腔室内的真空度，且任一腔室要进行镀膜时，都必须先将腔室内抽到一定的真空度后再通入工作气体，因此每当基板送入下一腔室后，为了维持下一腔室的真空度，又必需重新抽真空而耗费时间，如此导致制程麻烦、时间长，制造效率低。

发明内容

本实用新型的目的在于提供一种结构创新、可提升制程速度、缩短制程时间的真空镀膜设备。

本实用新型真空镀膜设备，适用于在一片基板上镀膜，并包含一个真空腔体，该真空腔体包括一个界定出一个腔室的腔壁。该腔室包括二个相邻且未受隔开而相连通的镀膜空间，该真空镀膜设备还包含一个连接该真空腔体并用于对所述镀膜空间抽真空的抽气帮浦，该抽气帮浦具有一个位于所述镀膜空间之间的抽气口，该抽气帮浦能在一个第一抽气模式与一个第二抽气模式间切换，该第一抽气模式的抽气效率大于该第二抽气模式的抽气效率，所述抽气效率是指单位时间所抽走的气体体积。

本实用新型所述的真空镀膜设备，该腔壁还界定出一个与该腔室相邻的准备室，该真空腔体还包括一个位于该腔室与该准备室之间的阀门。

本实用新型所述的真空镀膜设备，该腔室的长度为5公尺～10公尺，宽度为0.3公尺～0.6公尺，高度为0.2公尺～0.5公尺，在该第一抽气模式下，抽气效率为500公升/秒～3500公升/秒，在该第二抽气模式下，抽气效率为200公升/秒～1000公升/秒。

本实用新型所述的真空镀膜设备，该腔室的长度为10公尺～20公尺，宽度为1.2公尺～3公尺，高度为1公尺～2公尺，在该第一抽气模式下，抽气效率为15000公升/秒～30000公升/秒，在该第二抽气模式下，抽气效率为5000公升/秒～10000公升/秒。

本实用新型所述的真空镀膜设备，还包含二个分别位于所述镀膜空间的镀膜单元，每一个镀膜单元包括一个能承载该基板的载台，以及一个与该载台间隔相对的靶材。

本实用新型的有益效果在于：通过该抽气帮浦可同时对该两镀膜空间抽真空，可随时维持该两镀膜空间的真空度，而且该抽气帮浦可于两种不同的抽气模式间切换，可因应镀膜空间的真空度变化切换到适当的抽气模式，应用上非常灵活且方便。本实用新型通过在所述镀膜空间交界处设置该抽气帮浦，此种结构创新，可免去于该两镀膜空间之间设置阀门，从而可提升制程速度、缩短制程时间，具有镀膜效率高的优点。

附图说明

图1是本实用新型真空镀膜设备的一实施例的设备示意图；

图2是该实施例进行镀膜制程的流程示意图。

具体实施方式

下面结合附图及实施例对本实用新型进行详细说明。

参阅图1与图2，本实用新型真空镀膜设备的一实施例，是以一磁控溅镀设备为例，并适用于在一基板1上镀膜。该真空镀膜设备包含：一真空腔体2、一准备单元3、二镀膜单元4，以及一抽气帮浦5。

该真空腔体2包括一界定出相邻的一准备室211与一腔室212的腔壁21，以及一位于该腔室212与该准备室211之间的阀门22。该腔室212位于该准备室211的下游处，并包括二相邻且未受隔开而相连通的镀膜空间213、214，所述镀膜空间213、214都可供该基板1进行镀膜制程。其中该镀膜空间214相对于该镀膜空间213远离该准备室211。该阀门22可受控制而启闭，以使该腔室212与该准备室211连通或不连通。

该准备单元3包括一位于该准备室211并用于承载该基板1的准备载台31，以及一连接该真空腔体2并用于对该准备室211抽真空的帮浦32，该帮浦32安装于该腔壁21后侧或上方，并具有一连通该准备室211的抽气口321。

所述镀膜单元4分别位于所述镀膜空间213、214。每一镀膜单元4包括一用于承载该基板1的载台41、一与该载台41间隔相对的靶材42，以及一邻近该靶材42的磁铁43。所述镀膜单元4的所述靶材42材料不同，使该基板1可以于所述镀膜空间213、214中镀上不同材料的薄膜。

该抽气帮浦5连接该真空腔体2，用于对所述镀膜空间213、214抽真空。该抽气帮浦5安装于该腔壁21后侧或者上方，并具有一朝前延伸并穿过该腔壁21而连通所述镀膜空间213、214的抽气口51。该抽气口51位于所述镀膜空间213、214之间，主要是位于所述镀膜空间213、214的交界处。该抽气帮浦5可在一第一抽气模式与一第二抽气模式间切换，且该第一抽气模式的抽气效率大于该第二抽气模式的抽气效率。所述抽气效率是指单位时间所抽走的气体体积，抽气效率越大，代表能在越短的时间内使所述镀膜空间213、214达到越高的真空度。

该第一抽气模式的运作功率大于该第二抽气模式的运作功率，以控制该抽气帮浦5能启动较高效能的抽气模式。通常在本实用新型装置刚启动时，或腔室212真空度较差时，为了快速达到高真空度，可以控制该抽气帮浦5运作于该第一抽气模式。当腔室212达到稳定且良好的高真空度时，则可以切换至较低功率的该第二抽气模式。在整个镀膜制程中，上述使用不同抽气模式进行抽气的方式仅是举例，实际上抽气效率的设定，可依使用者所要求的生产效率及其选择的性价比而定。

抽气效率的设定值大小与所要求的生产效率(Turn Around Time)及该真空腔体2大小有关系。举例来说，该腔室212的长度为5公尺～10公尺，宽度为0.3公尺～0.6公尺，高度为0.2公尺～0.5公尺时，在该第一抽气模式下，抽气效率可为500公升/秒～3500公升/秒，在该第二抽气模式下，抽气效率可为200公升/秒～1000公升/秒。另一方面，当该腔室212尺寸较大时，长度为10公尺～20公尺，宽度为1.2公尺～3公尺，高度为1公尺～2公尺时，在该第一抽气模式下，抽气效率可为15000公升/秒～30000公升/秒，在该第二抽气模式下，抽气效率可为5000公升/秒～10000公升/秒。其中，腔室212大小的选用与欲镀基板1的尺寸有关。

本实用新型进行镀膜时，首先将基板1放置于该准备室211的该准备载台31上，此时该阀门22关闭，以隔开该准备室211与该腔室212。再通过该帮浦32将该准备室211抽气至一定的真空度，如此也有助于将附着于该基板1表面的微尘、粒子或其他污染物抽走，可达到清洁基板1效果。且更进一步地，也可以利用图未示的加热设备加热使该基板1温度略升，如此可使基板1表面的附着物因温度升高而获得动能，更易被该帮浦32的抽气作用抽走。

接着控制该阀门22开启，再将该基板1传送到该腔室212的镀膜空间213，并置于镀膜空间213中的该载台41上，再控制该阀门22关闭。该基板1的传送方式可以利用滚轮转动来带动前进，或利用治具配合机械手臂将基板1夹取至定位，或者也可以为其他方式。由于如何传送该基板1非本实用新型的改良重点，故不再说明。

接着控制该抽气帮浦5启动并运作于该第一抽气模式，可将抽气效率设定为该第一抽气模式的其中一数值，以将该镀膜空间213抽气达到可进行镀膜制程的真空度(通常为10^-5Torr等级)，如此就可开始镀膜，且接着就可将该抽气帮浦5切换到较低运作功率的该第二抽气模式。此时必须通入工作气体，所述工作气体被电子撞击后会产生离子，由于本实施例以磁控溅镀为例，故该靶材42作为阴极以吸引入射的离子，而且配合该磁铁43的设置以提升电子移动路径，从而提升工作气体的游离效率，如此可使该靶材42受到较强的轰击效果，以提升镀膜速率。在磁控溅射镀膜时的真空度约在10^-4Torr等级。

该基板1于该镀膜空间213镀上第一种材料的薄膜后，接着就可输送至位于下游的该镀膜空间214，并置于该镀膜空间214的该载台41上。此时该抽气帮浦5仍处于该第二抽气模式，而且由于该抽气帮浦5的抽气口51介于所述镀膜空间213、214间，故对于所述镀膜空间213、214同时都具有良好的抽气效果。因此，该镀膜空间214也随时维持在可进行镀膜的真空状态下，故基板1传送至该镀膜空间214后，实际上可立刻镀膜；但另一方面，此时也可先等该抽气帮浦5再抽气一段时间后，例如将残留于该腔室212中的工作气体与被溅射出的靶材42原子或分子抽干净后，再进行该镀膜空间214中的镀膜制程，以在该基板1镀上第二种材料的薄膜。在该镀膜空间214中的镀膜过程与原理，都与该镀膜空间213内的制程相同，故不再赘述。

补充说明的是，镀膜时使用的工作气体，视镀膜制程有所改变。在镀氮化物膜时，可使用氩气(Ar₂)与氮气(N₂)配合，镀氧化物膜时，可使用氩气与氧气(O₂)配合。通常O₂与N₂的用量较少，流量约为十sccm以内，并且会与流量为数十sccm的Ar₂在混合室中先混合后再通入该腔室212内使用。另外有些制程，则使用Ar₂就可以。

需要说明的是，本实施例是以两个镀膜空间213、214为例，但于实施上，也可以有更多个镀膜空间，且每个镀膜空间都可各自独立进行镀膜制程，而该基板1则可依序传送到每个镀膜空间中镀膜。此外，也可以视情况增加更多的帮浦来对所述镀膜空间213、214抽真空。另外，当该基板1于该镀膜空间214进行镀膜时，该镀膜空间213也可有另一基板1进行镀膜，而该准备室211也可置入另一基板1作准备，也就是说，本实用新型此种镀膜设备是可同时使数片基板1于同一时间下进行不同阶段的准备工作或镀膜制程，而且通过该抽气帮浦5的抽气作用，就算其中一镀膜空间213、214中有些微靶材42材料与工作气体往另一镀膜空间213、214溅射时，也会及时被该抽气帮浦5的抽气作用抽走，故各制程间不会互相影响。更何况事实上，上述不同镀膜空间213、214中的气体相混的情形不易发生，因为采用磁控溅射时，由于阴极的靶材42与阳极的基片端(图未示)已通入数百伏特的高压，使工作气体从阴极端导入时就很容易离子化，再加上磁控也会让带电离子在镀膜的有效工作区间内移动，从而限制被游离后的工作气体往相邻的镀膜空间213、214移动的能力。而且不同制程的镀膜空间213、214之间也可以额外设置真空帮浦抽气，并且使该两镀膜空间213、214的镀膜工作区域保持一定距离，例如数百mm以上的距离，如此都可以进一步避免工作气体移动至不同制程的镀膜空间213、214。

综上所述，通过该抽气帮浦5可同时对所述镀膜空间213、214抽真空，可随时维持所述镀膜空间213、214的真空度，而且该抽气帮浦5可于两种不同抽气效率的抽气模式间切换，可因应镀膜空间213、214的真空度变化切换到适当的抽气模式，应用上非常灵活且方便。所述镀膜空间213、214之间不需设置阀门，故可节省阀门启闭的时间，也不会有以往阀门开启后就必须重新进行抽真空所产生的麻烦、制程时间长，制造效率低等问题。因此，本实用新型通过在镀膜空间213、214交界处设置该抽气帮浦5，就可免去于所述镀膜空间213、214之间设置阀门，从而可提升制程速度、缩短制程时间，具有镀膜效率高的优点。

Claims (5)

1.一种真空镀膜设备，适用于在一片基板上镀膜，并包含一个真空腔体，该真空腔体包括一个界定出一个腔室的腔壁，其特征在于：该腔室包括二个相邻且未受隔开而相连通的镀膜空间，该真空镀膜设备还包含一个连接该真空腔体并用于对所述镀膜空间抽真空的抽气帮浦，该抽气帮浦具有一个位于所述镀膜空间之间的抽气口，该抽气帮浦能在一个第一抽气模式与一个第二抽气模式间切换，该第一抽气模式的抽气效率大于该第二抽气模式的抽气效率，所述抽气效率是指单位时间所抽走的气体体积。

2.如权利要求1所述的真空镀膜设备，其特征在于：该腔壁还界定出一个与该腔室相邻的准备室，该真空腔体还包括一个位于该腔室与该准备室之间的阀门。

3.如权利要求1所述的真空镀膜设备，其特征在于：该腔室的长度为5公尺～10公尺，宽度为0.3公尺～0.6公尺，高度为0.2公尺～0.5公尺，在该第一抽气模式下，抽气效率为500公升/秒～3500公升/秒，在该第二抽气模式下，抽气效率为200公升/秒～1000公升/秒。

4.如权利要求1所述的真空镀膜设备，其特征在于：该腔室的长度为10公尺～20公尺，宽度为1.2公尺～3公尺，高度为1公尺～2公尺，在该第一抽气模式下，抽气效率为15000公升/秒～30000公升/秒，在该第二抽气模式下，抽气效率为5000公升/秒～10000公升/秒。

5.如权利要求1至4中任一权利要求所述的真空镀膜设备，其特征在于：该真空镀膜设备还包含二个分别位于所述镀膜空间的镀膜单元，每一个镀膜单元包括一个能承载该基板的载台，以及一个与该载台间隔相对的靶材。