TWI453295B - 氣體隔離腔及其電漿鍍膜裝置 - Google Patents

Description

氣體隔離腔及其電漿鍍膜裝置

本發明為一種氣體隔離與鍍膜之技術，尤其是指一種氣體隔離腔及其電漿鍍膜裝置。

相較於傳統玻璃基材或矽晶基材，可撓式基材具有輕、薄、可撓曲及不易碎裂等優點，因此在顯示器、太陽能電池及節能產品等應用上具有相當大的潛力。又可撓式基材長度可達數千米，故利用真空捲揚式鍍膜系統進行連續式薄膜相關製程，可有效提高產能、降低成本進而增加產品競爭力。因此捲揚式鍍膜設備在光電及太陽能產業一直受到重視，並投入相當的資源於捲揚式鍍膜設備的開發上。

然而在連續式真空多層薄膜製程中，不論是電漿前處理或功能性薄膜鍍製，其採用製程氣體可能不同，且因整捲基材關係，使得各腔體間相通，如前後製程腔體未適當的加以隔離，不同的製程氣體將隨即擴散至其他腔體進而產生交互影響，將使得薄膜品質受到嚴重影響；另外，當兩腔體製程真空壓力不同時如化學氣相沉積(Chemical Vapor Deposition,CVD)及物理氣相沉積(Physical Vapor Deposition,PVD)製程，將使設備無法正常運作。再者，不同製程間各薄膜製程所須搭配之基材溫度不同或各類塑膠捲材製程後需要適當降溫以免變形，因此捲揚式鍍膜設備中含有具氣體阻隔及溫度處理的緩衝功能腔體是必須。

本發明提出一種氣體隔離腔，用以隔離不同的製程氣體擴散至其他腔體以保持薄膜品質的純度。

本發明提出一種電漿鍍膜裝置，用以進行連續式薄膜相關製程，可將不同製程鍍膜一次完成。

在一實施例中，本發明提出一種氣體隔離腔，其係包括一真空腔體、一第一板體模組、一第二板體模組以及一第一溫度調節器。真空腔體具有一第一腔壁、一第二腔壁以及至少一第一氣體閥門單元。第二腔壁對應第一腔壁，且第二腔壁與第一腔壁之間具有一第一腔體口以及一第二腔體口。至少一第一氣體閥門單元設置於第一腔壁。第一板體模組設置於第一腔壁之內壁，第一板體模組相對於第一氣體閥門單元之位置具有一第一模組通氣孔，第一模組通氣孔係相通第一氣體閥門單元。第二板體模組，其係設置於第二腔壁之內壁，第二板體模組對應第一板體模組，第二板體模組與第一板體模組之間具有一縫隙通道，縫隙通道係分別相通第一腔體口、第二腔體口與第一模組通氣孔。第一溫度調節器設置於第一板體模組。

在另一實施例中，本發明提出一種電漿鍍膜裝置，其係包括一放料腔體、一第一製程腔體、一第一氣體隔離腔、一第二製程腔體以及一收料腔體。第一製程腔體連接放料腔體。第一氣體隔離腔連接第一製程腔體，第一氣體隔離腔具有一真空腔體、一第一板體模組、一第二板體模組以及一第一溫度調節器。真空腔體具有一第一腔壁、一第二 腔壁以及至少一第一氣體閥門單元。第二腔壁對應第一腔體壁，且第二腔壁與第一腔壁之間具有一第一腔體口以及一第二腔體口。至少一第一氣體閥門單元設置於第一腔壁。第一板體模組設置於第一腔壁之內壁，第一板體模組相對於第一氣體閥門單元之位置具有一第一模組通氣孔，第一模組通氣孔係相通第一氣體閥門單元。第二板體模組設置於第二腔壁之內壁，第二板體模組對應第一板體模組，第二板體模組與第一板體模組之間具有一縫隙通道，縫隙通道係分別相通第一腔體口、第二腔體口與第一模組通氣孔。第一溫度調節器設置於第一板體模組。第二製程腔體連接第一氣體隔離腔。收料腔體連接第二製程腔體。第一氣體隔離腔係設置於第一製程腔體與第二製程腔體之間，第一腔體口係連接第一製程腔體，第二腔體口係連接第二製程腔體。

圖1A為本發明第一實施例之加熱型氣體隔離腔示意圖。氣體隔離腔100，其係包括一真空腔體110、一第一板體模組120、一第二板體模組130以及一第一溫度調節器140A。真空腔體110，其具有一第一腔壁111、一第二腔壁112以及一第一氣體閥門單元113A。第二腔壁112，其係對應第一腔壁111，且第二腔壁112與第一腔壁111之間具有一第一腔體口150A以及一第二腔體口150B。第一氣體閥門單元113A，其係設置於第一腔壁111，其中第一氣體閥門單元113A更具有一第一氣體均勻分配器114A，第一氣體均勻 分配器114A具有將氣體均勻分配之功用。要說明的是，雖然在本實施例中，第一氣體閥門單元113A之數量為一個，但實際上其數量係可以參照製程需求，於氣體隔離腔100上增加複數個第一氣體閥門單元113A，以達使用者之最佳製程效果。

第一板體模組120，其係設置於第一腔壁111之內壁，該第一板體模組120相對於第一氣體閥門單元113A之位置具有一第一模組通氣孔122A，第一模組通氣孔122A係相通第一氣體閥門單元113A。第二板體模組130，其係設置於第二腔壁112之內壁，第二板體模組130對應第一板體模組120，第二板體模組130與第一板體模組120之間具有一縫隙通道150C，縫隙通道150C係分別相通第一腔體口150A、第二腔體口150B與第一模組通氣孔122A。要說明的是，在一實施例中，第一板體模組120可以由一對板體所構成，相鄰板體間對應第一氣體均勻分配器114A之位置開設第一模組通氣孔122A。此外，在另一實施例中，該第一板體模組120可以為一整塊板體，在其對應第一氣體均勻分配器114A之位置開設第一模組通氣孔122A。

第一溫度調節器140A，其係設置於第一板體模組120內。氣體隔離腔100，其係更具有一第二溫度調節器140B，第二溫度調節器140B更設置於第二板體模組130內。第一溫度調節器140A與第二溫度調節器140B，在一實施例中，係為一加熱絲或複數個加熱管所構成，但不以此為限，用以調整該氣體隔離腔100內部之溫度。當氣體隔離腔100工作時，第一氣體閥門單元113A可通以隋性氣體或製程相關氣 體，氣體經由第一氣體均勻分配器114A後，均勻進入第一板體模組120之第一模組通氣孔122A，並且再流經第一板體模組120與第二板體模組130間之縫隙通道150C，由於縫隙通道150C之氣阻高，因此可使氣體隔離腔100二端之製程腔體氣體相互隔離。而第一溫度調節器140A或第二溫度調節器140B可同時對縫隙通道150C中間之基材加熱，在本實施例中，氣體隔離腔100內之適用基材可為各種可撓式基材，例如：聚對苯二甲酸乙二酯(Polyethylene Terephthalate,PET)、聚亞醯胺(Polyimide,PI)、聚碳酸酯(Polycarbonate,PC)、塑膠捲材(Plastic)或不銹鋼捲材(Metal Foil)。

如圖1B之第二實施例所示，其為第一實施例之加熱型氣體隔離腔的另一變化，在本實施例中，真空腔體110更具有一第二氣體閥門單元113B，其係設置於第二腔壁112上。第二板體模組130係相對第二氣體閥門單元113B之位置具有一第二模組通氣孔122B，第二模組通氣孔122B係相通第二氣體閥門單元113B。縫隙通道150C係分別相通第一腔體口150A、第二腔體口150B、第一模組通氣孔122A以及第二模組通氣孔122B。第二氣體閥門單元113B更具有一第二氣體均勻分配器114B。其中，在本實施例中，氣體隔離腔100之工作原理與適用基材皆和第一實施例相同，於此不再重覆敘述。同樣，雖然在本實施例中，第二氣體閥門單元113B之數量為一個，但其可參照製程需求於氣體隔離腔100上增加複數個第二氣體閥門單元113B，以達使用者之最佳製程效果。

圖1C為本發明第三實施例之冷卻型氣體隔離腔示意 圖。其為第一實施例之加熱型氣體隔離腔的另一變化，在本實施例中，第一溫度調節器140A與第二溫度調節器140B係為複數個冷卻管，但不以此為限。本實施例之氣體隔離腔100之工作原理與適用基材皆和第一實施例相同，於此不再重覆敘述。

圖1D為本發明第四實施例之冷卻型氣體隔離腔示意圖。其為第二實施例之加熱型氣體隔離腔的另一變化，在本實施例中，第一溫度調節器140A與第二溫度調節器140B係為複數個冷卻管，但不以此為限。本實施例之氣體隔離腔100之工作原理與適用基材皆和第二實施例相同，於此不再重覆敘述。此外，本實施例所示之第二氣體閥門單元113B之數量為一個，但其可參照製程需求於氣體隔離腔100上增加複數個第二氣體閥門單元113B，以達使用者之最佳製程效果。

圖2為本發明第五實施例之捲揚式電漿鍍膜裝置示意圖。電漿鍍膜裝置200，其係包括一放料腔體210、一第一製程腔體220、一第一氣體隔離腔230A、一第二製程腔體240以及一收料腔體250。第一製程腔體220連接放料腔體210。第一氣體隔離腔230A之兩側分別連接第一製程腔體220以及第二製程腔體240，使第一氣體隔離腔230A設置於第一製程腔體220與第二製程腔體240之間。在本實施例中，第一氣體隔離腔230A之第一腔體口150A係連接第一製程腔體220，第一氣體隔離腔230A之第二腔體口150B係連接第二製程腔體240。其中第一氣體隔離腔230A可以選擇前述第一至第四實施例所示之氣體隔離腔100。在本實施例 中，該第一氣體隔離腔230A係以圖1B所示之結構來實施。收料腔體250連接第二製程腔體240。第一製程腔體220與第二製程腔體240係分別能夠提供一電漿輔助化學氣相沉積(Plasma Enhanced Chemical Vapor Deposition,PECVD)電漿鍍膜製程與電漿前處理製程、一物理氣相沉積(Physical Vapor Deposition,PVD)電漿鍍膜製程與電漿前處理製程或其他電漿鍍膜製程與其他電漿前處理製程，但不以此為限。

電漿鍍膜裝置200，其係更具有複數個氣體供應系統260，各氣體供應系統260連接第一氣體閥門單元113A與第二氣體閥門單元113B。除了前述圖2所示之方式之外，電漿鍍膜裝置200可以再額外增加與第一氣體隔離腔230A結構相同之另一氣體隔離腔。在一實施例中，增加之氣體隔離腔，可以設置於放料腔體210與第一製程腔體220之間，且分別連接放料腔體210與第一製程腔體220。在另一實施例中，增加之氣體隔離腔可以設置於第二製程腔體240與收料腔體250之間，且分別連接第二製程腔體240與收料腔體250。

如圖3所示，該圖係為電漿鍍膜裝置之第六實施例示意圖。在本實施例中，電漿鍍膜裝置200，其係更包括有與第一氣體隔離腔230A結構相同之一第五氣體隔離腔230E與一第六氣體隔離腔230F，其中第五氣體隔離腔230E係設置於放料腔體210與第一製程腔體220之間，且分別連接放料腔體210與第一製程腔體220，第六氣體隔離腔230F係設置於第二製程腔體240與收料腔體250之間，且分別連接第二製程腔體240與收料腔體250。根據前述，氣體隔離腔可置於 不同製程腔體之間，氣體隔離腔之氣體閥門單元與製程腔體數量可依實際需求增加，且製程順序可任易變換。在連續式真空多層薄膜製程中，氣體隔離腔可隔離不同的製程氣體擴散至其他腔體，保持薄膜品質的純度外，多層薄膜之製鍍可使基材上直接成長半導體元件如p/i/n矽薄膜太陽電池。

圖4為本發明第七實施例之捲材捲揚式電漿鍍膜裝置示意圖。電漿鍍膜裝置200，其係更具有一緩衝幫浦270以及與第一氣體隔離腔230A結構相同之一第二氣體隔離腔230B，緩衝幫浦270與第二氣體隔離腔230B分別設置於第一氣體隔離腔230A與第二製程腔體240之間，緩衝幫浦270連接第一氣體隔離腔230A，第二氣體隔離腔230B連接緩衝幫浦270以及第二製程腔體240。除了圖4之方式之外，電漿鍍膜裝置200可以再額外增加與第一及第二氣體隔離腔230A及230B結構相同之另一氣體隔離腔。在一實施例中，增加之氣體隔離腔，可以設置於放料腔體210與第一製程腔體220之間，且分別連接放料腔體210與第一製程腔體220。在另一實施例中，增加之氣體隔離腔可以設置於第二製程腔體240與收料腔體250之間，且分別連接第二製程腔體240與收料腔體250。

或者，如圖5之第八實施例所示，電漿鍍膜裝置200，其係更包括有與第一氣體隔離腔230A結構相同之一第九氣體隔離腔230I與一第十氣體隔離腔230J，其中第九氣體隔離腔230I係設置於放料腔體210與第一製程腔體220之間，且分別連接放料腔體210與第一製程腔體220，第十氣體隔離腔230J係設置於第二製程腔體240與收料腔體250之 間，且分別連接第二製程腔體240與收料腔體250。根據前述，氣體隔離腔可置於不同製程腔體之間，氣體隔離腔之氣體閥門單元與製程腔體數量可依實際需求增加，且製程順序可任易變換。此外，在上述第七實施例至第八實施例中，其中第一製程腔體220係為PECVD電漿前處理製程，且第二製程腔體240係為PVD電漿鍍膜製程，但不以此為限。因為PECVD電漿前處理製程與PVD電漿鍍膜製程其壓力差至少2個數量級，以二組氣體隔離腔(230A,230B)及一組緩衝幫浦270來達到高真空壓力差隔離效果，其中氣體供應系統260是以供給氬氣或各類製程氣體，而以緩衝幫浦270抽氣來達到多重阻隔製程腔體間之氣壓效果。第一製程腔體220則對高分子基材進行除氣及表面活化，由冷卻型氣體隔離腔(230A,230B)冷卻高分子基材，經第二製程腔體240鍍製如ITO薄膜或光學多層薄膜，其應用如觸控薄膜。

綜上所述，本發明之氣體隔離腔可與真空薄膜製程腔體進行不同的組合，以形成真空捲揚式鍍膜裝置進行連續式薄膜相關製程，可將不同製程鍍膜一次完成，有效提高產能、降低成本進而增加產品競爭力。

在應用上氣體隔離腔不只在連續式真空多層薄膜製程中，可隔離不同的製程氣體擴散至其他製程腔體以保持薄膜品質的純度外，更增加加熱功能以保持基材溫度的穩定性，除可減少設備增設預加熱器之長度，更可保持製鍍半導體層之品質。

而在針對低耐溫之各類高分子捲材，也可將氣體隔離腔之加熱絲更換為冷卻管，除隔離不同的製程氣體或高分 子捲材釋放出之水氣，可將高分子捲材適當降溫以免變形。

惟以上所述之具體實施例，僅係用於例釋本發明之特點及功效，而非用於限定本發明之可實施範疇，於未脫離本發明上揭之精神與技術範疇下，任何運用本發明所揭示內容而完成之等效改變及修飾，均仍應為下述之申請專利範圍所涵蓋。

100‧‧‧氣體隔離腔

110‧‧‧真空腔體

111‧‧‧第一腔壁

112‧‧‧第二腔壁

113A‧‧‧第一氣體閥門單元

114A‧‧‧第一氣體均勻分配器

150A‧‧‧第一腔體口

150B‧‧‧第二腔體口

150C‧‧‧縫隙通道

120‧‧‧第一板體模組

122A‧‧‧第一模組通氣孔

140A‧‧‧第一溫度調節器

130‧‧‧第二板體模組

122B‧‧‧第二模組通氣孔

140B‧‧‧第二溫度調節器

200‧‧‧電漿鍍膜裝置

210‧‧‧放料腔體

220‧‧‧第一製程腔體

230A‧‧‧第一氣體隔離腔

230B‧‧‧第二氣體隔離腔

230E‧‧‧第五氣體隔離腔

230F‧‧‧第六氣體隔離腔

230I‧‧‧第九氣體隔離腔

230J‧‧‧第十氣體隔離腔

240‧‧‧第二製程腔體

250‧‧‧收料腔體

260‧‧‧氣體供應系統

270‧‧‧緩衝幫浦

圖1A係為本發明之加熱型氣體隔離腔第一實施例示意圖。

圖1B係為本發明之加熱型氣體隔離腔第二實施例示意圖。

圖1C係為本發明之冷卻型氣體隔離腔第三實施例示意圖。

圖1D係為本發明之冷卻型氣體隔離腔第四實施例示意圖。

圖2係為本發明之捲揚式電漿鍍膜裝置第五實施例示意圖。

圖3係為本發明之捲揚式電漿鍍膜裝置第六實施例示意圖。

圖4係為本發明之捲揚式電漿鍍膜裝置第七實施例示意圖。

圖5係為本發明之捲揚式電漿鍍膜裝置第八實施例示意圖。

100‧‧‧氣體隔離腔

110‧‧‧真空腔體

111‧‧‧第一腔壁

112‧‧‧第二腔壁

113A‧‧‧第一氣體閥門單元

113B‧‧‧第二氣體閥門單元

114A‧‧‧第一氣體均勻分配器

114B‧‧‧第二氣體均勻分配器

150A‧‧‧第一腔體口

150B‧‧‧第二腔體口

150C‧‧‧縫隙通道

120‧‧‧第一板體模組

122A‧‧‧第一模組通氣孔

140A‧‧‧第一溫度調節器

130‧‧‧第二板體模組

122B‧‧‧第二模組通氣孔

140B‧‧‧第二溫度調節器

Claims (23)

1. 一種氣體隔離腔，其包括有：一真空腔體，其具有：一第一腔壁；一第二腔壁，其係對應該第一腔壁，且該第二腔壁與該第一腔壁之間具有一第一腔體口以及一第二腔體口；以及至少一第一氣體閥門單元，其係設置於該第一腔壁；一第一板體模組，其係設置於該第一腔壁之內壁，該第一板體模組相對於該第一氣體閥門單元之位置具有一第一模組通氣孔，該第一模組通氣孔係相通該第一氣體閥門單元；一第二板體模組，其係設置於該第二腔壁之內壁，該第二板體模組對應該第一板體模組，該第二板體模組與該第一板體模組之間具有一縫隙通道，該縫隙通道係分別相通該第一腔體口、該第二腔體口與該第一模組通氣孔；以及一第一溫度調節器，其係設置於該第一板體模組。
2. 如申請專利範圍第1項所述之氣體隔離腔，其中該第一氣體閥門單元更具有一第一氣體均勻分配器。
3. 如申請專利範圍第1項所述之氣體隔離腔，其中該真空腔體更具有至少一第二氣體閥門單元，其係設置於該第二腔壁。
4. 如申請專利範圍第3項所述之氣體隔離腔，其中該第二板體模組係相對該第二氣體閥門單元之位置具有一第 二模組通氣孔，該第二模組通氣孔係相通該第二氣體閥門單元。
5. 如申請專利範圍第4項所述之氣體隔離腔，其中該縫隙通道係分別相通該第一腔體口、該第二腔體口與該第二模組通氣孔。
6. 如申請專利範圍第1項所述之氣體隔離腔，其係更具有一第二溫度調節器，該第二溫度調節器更設置於該第二板體模組。
7. 如申請專利範圍第3項所述之氣體隔離腔，其中該第二氣體閥門單元更具有一第二氣體均勻分配器。
8. 如申請專利範圍第6項所述之氣體隔離腔，其中該第一溫度調節器與該第二溫度調節器係為一加熱絲、複數個加熱管或複數個冷卻管。
9. 一種電漿鍍膜裝置，其係包括：一放料腔體；一第一製程腔體，其係連接該放料腔體；一第一氣體隔離腔，其係連接該第一製程腔體，該第一氣體隔離腔具有：一真空腔體，其具有：一第一腔壁；一第二腔壁，其係對應該第一腔體壁，且該第二腔壁與該第一腔壁之間具有一第一腔體口以及一第二腔體口；以及至少一第一氣體閥門單元，其係設置於該第一腔壁； 一第一板體模組，其係設置於該第一腔壁之內壁，該第一板體模組相對於該第一氣體閥門單元之位置具有一第一模組通氣孔，該第一模組通氣孔係相通該第一氣體閥門單元；一第二板體模組，其係設置於該第二腔壁之內壁，該第二板體模組對應該第一板體模組，該第二板體模組與該第一板體模組之間具有一縫隙通道，該縫隙通道係分別相通該第一腔體口、該第二腔體口與該第一模組通氣孔；以及一第一溫度調節器，其係設置於該第一板體模組；一第二製程腔體，其係連接該第一氣體隔離腔；以及一收料腔體，其係連接該第二製程腔體；該第一氣體隔離腔係設置於該第一製程腔體與該第二製程腔體之間，該第一腔體口係連接該第一製程腔體，該第二腔體口係連接該第二製程腔體。
10. 如申請專利範圍第9項所述之電漿鍍膜裝置，其中該第一氣體閥門單元更具有一第一氣體均勻分配器。
11. 如申請專利範圍第9項所述之電漿鍍膜裝置，其中該真空腔體更具有至少一第二氣體閥門單元，其係設置於該第二腔壁。
12. 如申請專利範圍第11項所述之電漿鍍膜裝置，其中該第二板體模組係相對該第二氣體閥門單元之位置具有一第二模組通氣孔，該第二模組通氣孔係相通該第二氣體閥門單元。
13. 如申請專利範圍第12項所述之電漿鍍膜裝置，其中該縫 隙通道係分別相通該第一腔體口、該第二腔體口與該第二模組通氣孔。
14. 如申請專利範圍第9項所述之電漿鍍膜裝置，其係更具有一第二溫度調節器，該第二溫度調節器更設置於該第二板體模組。
15. 如申請專利範圍第11項所述之電漿鍍膜裝置，其中該第二氣體閥門單元更具有一第二氣體均勻分配器。
16. 如申請專利範圍第14項所述之電漿鍍膜裝置，其中該第一溫度調節器與該第二溫度調節器係為一加熱絲、複數個加熱管或複數個冷卻管。
17. 如申請專利範圍第9項所述之電漿鍍膜裝置，其中該第一製程腔體與該第二製程腔體係分別能夠提供一電漿輔助化學氣相沉積電漿鍍膜製程、一物理氣相沉積電漿鍍膜製程或其他電漿鍍膜製程。
18. 如申請專利範圍第9項所述之電漿鍍膜裝置，其中該第一製程腔體與該第二製程腔體係分別能夠提供一電漿輔助化學氣相沉積電漿前處理製程、一物理氣相沉積電漿前處理製程或其他電漿前處理製程。
19. 如申請專利範圍第11項所述之電漿鍍膜裝置，其係更具有複數個氣體供應系統，各氣體供應系統連接各第一氣體閥門單元與各第二氣體閥門單元。
20. 如申請專利範圍第9項所述之電漿鍍膜裝置，其係更具有一緩衝幫浦以及與該第一氣體隔離腔結構相同之一第二氣體隔離腔，該緩衝幫浦與該第二氣體隔離腔分別設置於該第一氣體隔離腔與該第二製程腔體之間，該緩 衝幫浦連接該第一氣體隔離腔，該第二氣體隔離腔連接該緩衝幫浦以及該第二製程腔體。
21. 如申請專利範圍第9或20項所述之電漿鍍膜裝置，其係更具有與該第一氣體隔離腔結構相同之一第三氣體隔離腔，其係設置於該放料腔體與該第一製程腔體之間且分別連接該放料腔體與該第一製程腔體。
22. 如申請專利範圍第9或20項所述之電漿鍍膜裝置，其係更具有與該第一氣體隔離腔結構相同之一第四氣體隔離腔，其係設置於該第二製程腔體與該收料腔體之間，且分別連接該第二製程腔體與該收料腔體。
23. 如申請專利範圍第9或20項所述之電漿鍍膜裝置，其係更包括有與該第一氣體隔離腔結構相同之一第五與一第六氣體隔離腔，其中該第五氣體隔離腔係設置於該放料腔體與該第一製程腔體之間，且分別連接該放料腔體與該第一製程腔體，該第六氣體隔離腔係設置於該第二製程腔體與該收料腔體之間，且分別連接該第二製程腔體與該收料腔體。