TWI835812B - 化學浴沈積裝置 - Google Patents
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Abstract
一種化學浴沈積裝置，包含一槽本體、一循環單元，及一連通管。該槽本體形成有一反應槽及二外溢槽，該反應槽適用於盛裝一反應液體而用以在一物品上沈積一薄膜，並具有一第一開口。每一外溢槽具有一低於該第一開口的第二開口。該循環單元適用於將所述外溢槽中的反應液體導流回該反應槽。該連通管連通該等外溢槽，並適用於供所述外溢槽中的反應液體流動，直到液壓相同。利用該連通管的設計，能維持所述外溢槽中的反應液體的液面相同，避免該反應液體經化學反應後所形成的一生成物不均勻地沈積於該循環單元。
Description
本發明是有關於一種沈積裝置，特別是指一種化學浴沈積裝置。
參閱圖1，一種已知的化學浴沈積(chemical bath deposition,CBD)裝置，適用於在一基材上利用一反應液體形成一薄膜，並包括一形成有一反應槽111及二外溢槽112的槽本體11，及一連通該反應槽111與所述外溢槽112的回流管12。每一反應槽111和外溢槽112都具有一開口113、114，且該反應槽111的開口113高於所述外溢槽112的開口114。該反應液體包括一用於形成該薄膜的反應物、一溶劑，及一用於調整液體酸鹼值的添加劑。
該化學浴沈積反應的進行方式，是先將該反應液體置入該反應槽111，再將該基材放置於該反應液體中，該反應液體經化學反應後在該基材表面形成一作為該薄膜的生成物。另一方面，
當放置該基材於該反應液體中時，將使得該反應槽111中的反應液體的液面上升至超過所述外溢槽112的開口114，該反應液體就會溢流至外溢槽112；之後，再經由該回流管12將所述外溢槽112的反應液體導流回該反應槽111。
然而，在長時間使用該化學浴沈積裝置進行該化學浴沈積反應後，未鍍覆於該基材的生成物不均勻地沈積在該回流管12內部及其管口，使得來自該等外溢槽112的該反應液體在該回流管12流動的流速差異增大，且該兩外溢槽112的液面不相同，導致之後沈積該薄膜的反應時間與反應速率難以精準控制，且容易造成所製得的產品異常。
因此，本發明之目的，即在提供一種至少能夠克服先前技術的缺點的化學浴沈積裝置。
於是，本發明化學浴沈積裝置，適用於在一物品上利用一反應液體沈積一薄膜，該化學浴沈積裝置包含一槽本體、一循環單元，及一連通管。
該槽本體形成有一反應槽及二外溢槽，該反應槽適用於盛裝該反應液體而用以在該物品上沈積該薄膜，並具有一第一開口，每一外溢槽具有一高度位置低於該第一開口的第二開口，該等
外溢槽適用於在該反應槽中的反應液體之液面高於該第二開口時，承接溢流而來的該反應液體。
該循環單元設置於該槽本體，並適用於將所述外溢槽中的反應液體導流回該反應槽。
該連通管連通該等外溢槽，並適用於供所述外溢槽中的反應液體在所述外溢槽間流動，直到所述外溢槽中的反應液體的液壓相同。
本發明之功效在於：利用該連通管的設計，使得該等外溢槽中的反應液體的液面相同，避免該反應液體所形成的生成物不均勻地沈積在該循環單元，並能延長該化學浴沈積裝置的保養週期，及精準控制該薄膜的沈積速率。
2:槽本體
21:底壁
22:圍繞壁
221:內表面
222:第一頂面
23:外溢槽壁
231:底壁部
232:環圍壁部
233:外溢槽面
234:外表面
235:第二頂面
236:外溢槽
237:第二開口
24:反應槽
241:第一開口
3:循環單元
31:輸出管
32:輸入管
33:泵浦
4:連通管
91:反應液體
92:物品
93:薄膜
本發明之其他的特徵及功效，將於參照圖式的實施方式中清楚地呈現，其中：圖1是一立體圖，說明習知一化學浴沈積裝置；圖2是一立體圖，說明本發明化學浴沈積裝置的一實施例；及圖3是一剖視示意圖，說明一物品浸入一反應槽中的一反應液體，使該反應液體溢流至二外溢槽。
參閱圖2與圖3，本發明化學浴沈積裝置之一實施例，適用於在一物品92上利用一反應液體91沈積一薄膜93。該物品92不限於一個，也可以如圖3所示地，同時在多個所述物品92上沈積所述薄膜93。
該反應液體91包括一用於形成該薄膜93的反應物、一溶劑，及一用於調整液體酸鹼值的添加劑。該化學浴沈積裝置包含一槽本體2、一循環單元3，及一連通管4。
該槽本體2由金屬製成，概成長方體，並包括一成長方形的底壁21、一自該底壁21的周圍朝上延伸的圍繞壁22，及二外溢槽壁23。該圍繞壁22具有一內表面221，及一連接於該內表面221之頂緣的第一頂面222。該等外溢槽壁23連接於該圍繞壁22的內表面221的左右兩側，且每一外溢槽壁23具有一與該底壁21間隔且概呈長方形的底壁部231，及一自該底壁部231往上延伸且連接於該圍繞壁22的內表面221的環圍壁部232。該底壁部231與該環圍壁部232共同界定出一外溢槽面233、一相反於該外溢槽面233的外表面234，及一連接該外溢槽面233之頂緣與該外表面234之頂緣的第二頂面235。
該底壁21、該圍繞壁22的內表面221，及所述外溢槽壁23的外表面234共同界定出一反應槽24。該反應槽24適用
於盛裝該反應液體91，而用以在該物品92上沈積該薄膜93，並具有一以該第一頂面222圈圍出的第一開口241。
每一外溢槽壁23的外溢槽面233界定出一外溢槽236，且每一外溢槽236具有一高度位置低於該第一開口241的第二開口237。該等外溢槽壁23的第二頂面235低於該第一頂面222，且圈圍出該等外溢槽236的第二開口237。該等外溢槽236適用於在該反應槽24中的反應液體91之液面高於該第二開口237時，承接溢流自該反應槽24的該反應液體91。
該循環單元3設置於該槽本體2的前側，並適用於將所述外溢槽236中的反應液體91導流回該反應槽24。該循環單元3包括一輸出管31、一輸入管32，及一泵浦33。該輸出管31穿設於該槽本體2之圍繞壁22的前側及所述外溢槽壁23的環圍壁部232的前側，並連通該等外溢槽236。該輸入管32穿設於該槽本體2之圍繞壁22的前側，且位於該輸出管31的下方，並連通該反應槽24。該泵浦33連接該輸出管31與該輸入管32，並用於將所述外溢槽236中的反應液體經由該輸出管31泵送至該輸入管32，再注入該反應槽24。
該連通管4自位於左側的外溢槽壁23的底壁部231，經該反應槽24而延伸至位於右側的外溢槽壁23的底壁部231，而連通該等外溢槽236。且該連通管4適用於供所述外溢槽236中的
反應液體91在所述外溢槽236間流動，直到位於所述外溢槽236中的反應液體91的液壓相同。
接著舉例說明利用該化學浴沈積裝置進行化學浴沈積反應的過程。每一物品92以一用於製作為銅銦鎵硒(CIGS)太陽能電池的一板狀物為例，所欲沈積形成的薄膜93以一作為該太陽能電池之一緩衝層之硫化鎘(CdS)薄膜93為例。首先，先將作為該反應液體91之一混合有水(H2O)、硫脲(thiourea,SC(NH2)2)、硫酸鎘(CdSO4)、氨水(NH4OH)的溶液倒入該槽本體2的反應槽24，並將所述物品92浸入該反應槽24中的該反應液體91，該反應液體91經化學反應而在每一物品92表面沈積硫化鎘生成物，而成為該硫化鎘薄膜93。另一方面，在所述物品92沉浸入該反應槽24時，會使得該反應槽24中之反應液體91的液面上升至超過所述外溢槽236的第二開口237，而使得該反應槽24中的反應液體91溢流到該槽本體2的外溢槽236；之後，該等外溢槽236中的部分反應液體91會流入該循環單元3的輸出管31，而該循環單元3的泵浦33可將該等外溢槽236、該輸出管31中的反應液體泵送至該輸入管32，最後泵送回該槽本體2的反應槽24，完成該化學浴沈積裝置之反應液體91的循環。
而在循環過程中，由於該連通管4連通該等外溢槽236，可以維持該等外溢槽236中的反應液體91的液壓及液面高
度相同，則流入該輸出管31的液體流速也能大致維持相同。因此，即便經過長時間使用該化學浴沈積裝置進行該化學浴沈積反應，未鍍覆於該物品92而沈積於該輸出管31之兩管口的硫化鎘生成物之沈澱量的差異相對較小，避免造成該等外溢槽236中的反應液體91的液面高度不同的情況。因此，該化學浴沈積裝置能精準控制沈積該薄膜93的反應時間與反應速率，維持所製得的產品正常。另一方面，還能有效維持該循環單元3的泵浦33能同時抽取該等外溢槽236中的反應液體91，避免該泵浦33空抽任一外溢槽236而造成損壞，故進一步地，也能延長該化學浴沈積裝置的保養週期。
要注意的是，該化學浴沈積裝置不限於形成該硫化鎘薄膜93，只要能以化學浴技術，並利用該反應液體91在該物品92上沈積薄膜93，都適用於該化學浴沈積裝置。
綜上所述，本發明化學浴沈積裝置，透過該連通管4的設計，能維持該等外溢槽236中的反應液體91的液面高度相同，進而盡可能維持該循環單元3的輸出管31的兩管口的沈積物大致等量，改善於該物品92表面形成該薄膜93的良率。除此之外，還能避免發生該循環單元3的泵浦33空抽液面較低之所述外溢槽236的情況，降低該泵浦33的損壞率，故確實能達成本發明之目的。
惟以上所述者，僅為本發明之實施例而已，當不能以
此限定本發明實施之範圍，凡是依本發明申請專利範圍及專利說明書內容所作之簡單的等效變化與修飾，皆仍屬本發明專利涵蓋之範圍內。
2:槽本體
21:底壁
22:圍繞壁
221:內表面
222:第一頂面
23:外溢槽壁
231:底壁部
232:環圍壁部
233:外溢槽面
234:外表面
235:第二頂面
236:外溢槽
237:第二開口
24:反應槽
241:第一開口
3:循環單元
31:輸出管
32:輸入管
33:泵浦
4:連通管
Claims (4)
- 一種化學浴沈積裝置，適用於在一物品上利用一反應液體沈積一薄膜，該化學浴沈積裝置包含：一槽本體，形成有一反應槽及二外溢槽，該反應槽適用於盛裝該反應液體而用以在該物品上沈積該薄膜，並具有一第一開口，每一外溢槽具有一高度位置低於該第一開口的第二開口，該等外溢槽適用於在該反應槽中的反應液體之液面高於該第二開口時，承接溢流而來的該反應液體，該槽本體包括一底壁、一自該底壁的周圍朝上延伸的圍繞壁，及二外溢槽壁，該圍繞壁具有一內表面，該等外溢槽壁分別連接於該圍繞壁的該內表面的左右兩側，且每一外溢槽壁具有一與該底壁間隔的底壁部，及一自該底壁部往上延伸且連接於該圍繞壁的該內表面的環圍壁部，每一外溢槽壁形成有各自的外溢槽；一循環單元，設置於該槽本體，並適用於將所述外溢槽中的反應液體導流回該反應槽，該循環單元包括一輸出管、一輸入管，及一泵浦，該輸出管設於該槽本體之圍繞壁的前側及所述外溢槽壁的該環圍壁部的前側，並連通該等外溢槽，該輸入管設於該槽本體之該圍繞壁的前側，且位於該輸出管的下方，並連通該反應槽，該泵浦連接該輸出管與該輸入管，並用於將所述外溢槽中的反應液體經由該輸出管泵送至該輸入管，再注入該反應槽；及一連通管，連通該等外溢槽，並適用於供所述外溢槽中的反應液體在所述外溢槽間流動，直到所述外溢槽中的 反應液體的液壓相同，該連通管自其中一所述外溢槽壁的該底壁部經該反應槽而延伸至另一所述外溢槽壁的該底壁部，而連通該等外溢槽。
- 如請求項1所述的化學浴沈積裝置，其中，該圍繞壁還具有一連接於該內表面的第一頂面，每一外溢槽壁連接於該圍繞壁的內表面，並具有一界定出該各自的外溢槽的外溢槽面、一相反於該外溢槽面的外表面，及一連接該外溢槽面與該外表面的第二頂面，該底壁、該圍繞壁的內表面，及所述外溢槽壁的外表面共同界定出該反應槽，該圍繞壁的第一頂面圈圍出該反應槽的第一開口，該等外溢槽壁的第二頂面低於該第一頂面，並圈圍出該等外溢槽的第二開口。
- 如請求項2所述的化學浴沈積裝置，其中，該槽本體的該圍繞壁具有該第二頂面。
- 如請求項1到3的任一項所述的化學浴沈積裝置，其中，該槽本體由金屬製成。
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