TWM506150U - 真空鍍膜設備 - Google Patents

Description

真空鍍膜設備

本新型是有關於一種鍍膜設備，特別是指一種可在真空環境下於一待鍍物上形成一薄膜的真空鍍膜設備。

真空鍍膜法是一種在觸控面板、太陽能電池等等的光電產業、半導體產業常見的鍍膜技術，已知真空鍍膜法包含物理氣相沉積(PVD)、化學氣相沉積(CVD)等方式。以薄膜太陽能電池之製程為例，需要利用真空鍍膜方式於一基板鍍上透明導電薄膜電極、光電轉換層等膜層，又或者，例如銅銦鎵薄膜太陽能電池製作時，則需要先於基板鍍上銅薄膜、銦薄膜後再進行硒化處理。因此，現有的一種真空鍍膜設備，是在一腔體內設有數個腔室，每個腔室可進行不同材料薄膜的鍍膜製程，且相鄰腔室間設有閥門，藉由閥門啟閉來控制腔室間的連通與否。故進行太陽能電池之鍍膜製程時，主要是先使基板於第一個腔室內鍍上第一種材料的薄膜，接著打開第一個腔室與第二個腔室間的閥門，使該基板輸送到第二個腔室鍍上第二種材料的薄膜，後續即依此類推，打開下一閥門，並將基板輸送到 下一腔室鍍膜。

但因為控制閥門開啟與關閉，會耗費一定的時間。而且當閥門開啟後，相鄰兩腔室就會互相連通，上一腔室中的工作氣體會流到下一腔室內，進而影響下一腔室內的真空度，且任一腔室要進行鍍膜時，都必須先將腔室內抽到一定的真空度後再通入工作氣體，因此每當基板送入下一腔室後，為了維持下一腔室的真空度，又必需重新抽真空而耗費時間，如此導致製程麻煩、時間長，製造效率低。

因此，本新型之目的，即在提供一種可提升製程速度、縮短製程時間的真空鍍膜設備。

於是，本新型真空鍍膜設備，適用於在一基板上鍍膜，並包含：一真空腔體，及一抽氣幫浦。該真空腔體包括一界定出一腔室的腔壁，該腔室包括二相鄰且未受隔開而相連通的鍍膜空間，該等鍍膜空間皆可供該基板進行鍍膜製程。該抽氣幫浦連接該真空腔體，用於對該等鍍膜空間抽真空，該抽氣幫浦具有一位於該等鍍膜空間之間的抽氣口，並可在一第一抽氣模式與一第二抽氣模式間切換，該第一抽氣模式的抽氣效率大於該第二抽氣模式的抽氣效率，所述抽氣效率是指單位時間所抽走的氣體體積。

本新型之功效：藉由該抽氣幫浦可同時對該兩鍍膜空間抽真空，可隨時維持該兩鍍膜空間的真空度，而且該抽氣幫浦可於兩種不同的抽氣模式間切換，可因應鍍 膜空間的真空度變化切換到適當的抽氣模式，應用上非常靈活且方便。本新型藉由在所述鍍膜空間交界處設置該抽氣幫浦，可免去於該兩鍍膜空間之間設置閥門，從而可提升製程速度、縮短製程時間，具有鍍膜效率高之優點。

1‧‧‧基板

2‧‧‧真空腔體

21‧‧‧腔壁

211‧‧‧準備室

212‧‧‧腔室

213、214‧‧‧鍍膜空間

22‧‧‧閥門

3‧‧‧準備單元

31‧‧‧準備載台

32‧‧‧幫浦

321‧‧‧抽氣口

4‧‧‧鍍膜單元

41‧‧‧載台

42‧‧‧靶材

43‧‧‧磁鐵

5‧‧‧抽氣幫浦

51‧‧‧抽氣口

本新型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是本新型真空鍍膜設備的一實施例的設備示意圖；及圖2是該實施例進行鍍膜製程的流程示意圖。

參閱圖1與圖2，本新型真空鍍膜設備之一實施例，是以一磁控濺鍍設備為例，並適用於在一基板1上鍍膜。該真空鍍膜設備包含：一真空腔體2、一準備單元3、二鍍膜單元4，以及一抽氣幫浦5。

該真空腔體2包括一界定出相鄰的一準備室211與一腔室212的腔壁21，以及一位於該腔室212與該準備室211之間的閥門22。該腔室212位於該準備室211的下游處，並包括二相鄰且未受隔開而相連通的鍍膜空間213、214，該等鍍膜空間213、214皆可供該基板1進行鍍膜製程。其中該鍍膜空間214相對於該鍍膜空間213遠離該腔室212。該閥門22可受控制而啟閉，以使該腔室212與該準備室211連通或不連通。

該準備單元3包括一位於該準備室211並用於承載該基板1的準備載台31，以及一連接該真空腔體2並用於對該準備室211抽真空的幫浦32，該幫浦32安裝於該腔壁21後側或上方，並具有一連通該準備室211的抽氣口321。

該等鍍膜單元4分別位於該等鍍膜空間213、214。每一鍍膜單元4包括一用於承載該基板1的載台41、一與該載台41間隔相對的靶材42，以及一鄰近該靶材42的磁鐵43。該等鍍膜單元4的該等靶材42材料不同，使該基板1可以於該等鍍膜空間213、214中鍍上不同材料的薄膜。

該抽氣幫浦5連接該真空腔體2，用於對該等鍍膜空間213、214抽真空。該抽氣幫浦5安裝於該腔壁21後側或者上方，並具有一朝前延伸並穿過該腔壁21而連通該等鍍膜空間213、214的抽氣口51。該抽氣口51位於該等鍍膜空間213、214之間，主要是位於該等鍍膜空間213、214的交界處。該抽氣幫浦5可在一第一抽氣模式與一第二抽氣模式間切換，且該第一抽氣模式的抽氣效率大於該第二抽氣模式的抽氣效率。所述抽氣效率是指單位時間所抽走的氣體體積，抽氣效率越大，代表能在越短的時間內使該等鍍膜空間213、214達到越高的真空度。

該第一抽氣模式的運作功率大於該第二抽氣模式的運作功率，以控制該抽氣幫浦5能啟動較高效能的抽氣模式。通常在本新型裝置剛啟動時，或腔室212真空度 較差時，為了快速達到高真空度，可以控制該抽氣幫浦5運作於該第一抽氣模式。當腔室212達到穩定且良好的高真空度時，則可以切換至較低功率的該第二抽氣模式。在整個鍍膜製程中，上述使用不同抽氣模式進行抽氣的方式僅是舉例，實際上抽氣效率的設定，可依使用者所要求的生產效率及其選擇的性價比而定。

抽氣效率的設定值大小與所要求的生產效率(Turn Around Time)及該真空腔體2大小有關係。舉例來說，該腔室212的長度為5~10公尺，寬度為0.3~0.6公尺，高度為0.2~0.5公尺時，在該第一抽氣模式下，抽氣效率可為500公升/秒~3500公升/秒，在該第二抽氣模式下，抽氣效率可為200公升/秒~1000公升/秒。另一方面，當該腔室212尺寸較大時，長度為10~20公尺，寬度為1.2~3公尺，高度為1~2公尺時，在該第一抽氣模式下，抽氣效率可為15000公升/秒~30000公升/秒，在該第二抽氣模式下，抽氣效率可為5000公升/秒~10000公升/秒。其中，腔室212大小的選用與欲鍍基板1的尺寸有關。

本新型進行鍍膜時，首先將基板1放置於該準備室211的該準備載台31上，此時該閥門22關閉，以隔開該準備室211與該腔室212。再藉由該幫浦32將該準備室211抽氣至一定的真空度，如此也有助於將附著於該基板1表面的微塵、粒子或其他污染物抽走，可達到清潔基板1效果。且更進一步地，也可以利用圖未示的加熱設備加熱使該基板1溫度略升，如此可使基板1表面的附著物 因溫度升高而獲得動能，更易被該幫浦32的抽氣作用抽走。

接著控制該閥門22開啟，再將該基板1傳送到該腔室212之鍍膜空間213，並置於鍍膜空間213中的該載台41上，再控制該閥門22關閉。該基板1的傳送方式可以利用滾輪轉動來帶動前進，或利用治具配合機械手臂將基板1夾取至定位，或者也可以為其他方式。由於如何傳送該基板1非本新型的改良重點，故不再說明。

接著控制該抽氣幫浦5啟動並運作於該第一抽氣模式，可將抽氣效率設定為該第一抽氣模式的其中一數值，以將該鍍膜空間213抽氣達到可進行鍍膜製程之真空度(通常為10^-5 Torr等級)，如此即可開始鍍膜，且接著就可將該抽氣幫浦5切換到較低運作功率的該第二抽氣模式。此時必須通入工作氣體，所述工作氣體被電子撞擊後會產生離子，由於本實施例以磁控濺鍍為例，故該靶材42作為陰極以吸引入射的離子，而且配合該磁鐵43的設置以提升電子移動路徑，從而提升工作氣體的游離效率，如此可使該靶材42受到較強的轟擊效果，以提升鍍膜速率。在磁控濺射鍍膜時的真空度約在10^-4 Torr等級。

該基板1於該鍍膜空間213鍍上第一種材料的薄膜後，接著就可輸送至位於下游的該鍍膜空間214，並置於該鍍膜空間214的該載台41上。此時該抽氣幫浦5仍處於該第二抽氣模式，而且由於該抽氣幫浦5的抽氣口51介於該等鍍膜空間213、214間，故對於該等鍍膜空間213、 214同時都具有良好的抽氣效果。因此，該鍍膜空間214也隨時維持在可進行鍍膜的真空狀態下，故基板1傳送至該鍍膜空間214後，實際上可立刻鍍膜；但另一方面，此時也可先等該抽氣幫浦5再抽氣一段時間後，例如將殘留於該腔室212中的工作氣體與被濺射出的靶材42原子或分子抽乾淨後，再進行該鍍膜空間214中的鍍膜製程，以在該基板1鍍上第二種材料的薄膜。在該鍍膜空間214中的鍍膜過程與原理，皆與該鍍膜空間213內的製程相同，故不再贅述。

補充說明的是，鍍膜時使用的工作氣體，視鍍膜製程有所改變。在鍍氮化物膜時，可使用氬氣(Ar₂ )與氮氣(N₂ )之配合，鍍氧化物膜時，可使用氬氣與氧氣(O₂ )之配合。通常O₂ 與N₂ 的用量較少，流量約為十sccm以內，並且會與流量為數十sccm的Ar₂ 在混合室中先混合後再通入該腔室212內使用。另外有些製程，則使用Ar₂ 即可。

需要說明的是，本實施例是以兩個鍍膜空間213、214為例，但於實施上，也可以有更多個鍍膜空間，且每個鍍膜空間都可各自獨立進行鍍膜製程，而該基板1則可依序傳送到每個鍍膜空間中鍍膜。此外，也可以視情況增加更多的幫浦來對該等鍍膜空間213、214抽真空。另外，當該基板1於該鍍膜空間214進行鍍膜時，該鍍膜空間213亦可有另一基板1進行鍍膜，而該準備室211也可置入另一基板1作準備，亦即，本新型此種鍍膜設備是可同時使數片基板1於同一時間下進行不同階段的準備工作或鍍膜 製程，而且藉由該抽氣幫浦5的抽氣作用，即使其中一鍍膜空間213、214中有些微靶材42材料與工作氣體往另一鍍膜空間213、214濺射時，也會及時被該抽氣幫浦5的抽氣作用抽走，故各製程間不會互相影響。更何況事實上，上述不同鍍膜空間213、214中的氣體相混的情形不易發生，因為採用磁控濺射時，由於陰極的靶材42與陽極的基片端(圖未示)已通入數百伏特的高壓，使工作氣體從陰極端導入時就很容易離子化，再加上磁控也會讓帶電離子在鍍膜的有效工作區間內移動，從而限制被游離後的工作氣體往相鄰的鍍膜空間213、214移動的能力。而且不同製程的鍍膜空間213、214之間也可以額外設置真空幫浦抽氣，並且使該兩鍍膜空間213、214的鍍膜工作區域保持一定距離，例如數百mm以上的距離，如此都可以進一步避免工作氣體移動至不同製程的鍍膜空間213、214。

綜上所述，藉由該抽氣幫浦5可同時對該等鍍膜空間213、214抽真空，可隨時維持該等鍍膜空間213、214的真空度，而且該抽氣幫浦5可於兩種不同抽氣效率的抽氣模式間切換，可因應鍍膜空間213、214的真空度變化切換到適當的抽氣模式，應用上非常靈活且方便。該等鍍膜空間213、214之間不需設置閥門，故可節省閥門啟閉之時間，也不會有以往閥門開啟後就必須重新進行抽真空所產生的麻煩、製程時間長，製造效率低等問題。因此，本新型藉由在鍍膜空間213、214交界處設置該抽氣幫浦5，就可免去於該等鍍膜空間213、214之間設置閥門，從而可 提升製程速度、縮短製程時間，具有鍍膜效率高之優點。

惟以上所述者，僅為本新型之實施例而已，當不能以此限定本新型實施之範圍，即大凡依本新型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，皆仍屬本新型專利涵蓋之範圍內。

1‧‧‧基板

2‧‧‧真空腔體

21‧‧‧腔壁

211‧‧‧準備室

212‧‧‧腔室

213、214‧‧‧鍍膜空間

22‧‧‧閥門

3‧‧‧準備單元

31‧‧‧準備載台

32‧‧‧幫浦

321‧‧‧抽氣口

4‧‧‧鍍膜單元

41‧‧‧載台

42‧‧‧靶材

43‧‧‧磁鐵

5‧‧‧抽氣幫浦

51‧‧‧抽氣口

Claims (5)

1. 一種真空鍍膜設備，適用於在一基板上鍍膜，並包含：一真空腔體，包括一界定出一腔室的腔壁，該腔室包括二相鄰且未受隔開而相連通的鍍膜空間，該等鍍膜空間皆可供該基板進行鍍膜製程；及一抽氣幫浦，連接該真空腔體，用於對該等鍍膜空間抽真空，該抽氣幫浦具有一位於該等鍍膜空間之間的抽氣口，該抽氣幫浦可在一第一抽氣模式與一第二抽氣模式間切換，該第一抽氣模式的抽氣效率大於該第二抽氣模式的抽氣效率，所述抽氣效率是指單位時間所抽走的氣體體積。
2. 如請求項1所述的真空鍍膜設備，其中，該腔壁還界定出一與該腔室相鄰的準備室，該真空腔體還包括一位於該腔室與該準備室之間的閥門，該閥門可啟閉以使該腔室與該準備室連通或不連通。
3. 如請求項1所述的真空鍍膜設備，其中，該腔室的長度為5~10公尺，寬度為0.3~0.6公尺，高度為0.2~0.5公尺，在該第一抽氣模式下，抽氣效率為500公升/秒~3500公升/秒，在該第二抽氣模式下，抽氣效率為200公升/秒~1000公升/秒。
4. 如請求項1所述的真空鍍膜設備，其中，該腔室的長度為10~20公尺，寬度為1.2~3公尺，高度為1~2公尺，在該第一抽氣模式下，抽氣效率為15000公升/秒~30000公升/秒，在該第二抽氣模式下，抽氣效率為5000公升/ 秒~10000公升/秒。
5. 如請求項1至4中任一項所述的真空鍍膜設備，還包含二分別位於該等鍍膜空間的鍍膜單元，每一鍍膜單元包括一用於承載該基板的載台，以及一與該載台間隔相對的靶材，該等鍍膜單元的該等靶材的材料不同。