專利名稱：鍍膜系統與方法及其所使用的供氣裝置的制作方法
技術領域：
本發明涉及一種鍍膜技術，尤其是涉及一種應用于鍍膜制作工藝中提供先驅物氣體的一種鍍膜系統與方法及其所使用的供氣裝置。
背景技術：
目前太陽能電池的透明導電膜的鍍膜作業，大都是以物理氣相沉積(physical vapor deposition，PVD)或化學氣相沉禾只(chemical vapor deposition，CVD)方式來完成。 采用PVD鍍膜作業者，通常會接著以蝕刻方式進行薄膜的表面處理(Texturing)，如此制作工藝比較復雜，而且PVD的鍍率也較低。采用CVD鍍膜作業者，則以載氣方式將先驅物體帶入制作工藝腔體內的先驅物體噴灑模塊，此種方式的先驅物體供應濃度低，鍍膜速度因而偏低。現有的鍍膜系統1如圖1所示，其具有一鍍膜裝置10以及兩個供氣裝置11與12。 該兩個供氣模塊11與12分別以惰性氣體90(圖中為氬氣(Ar))通入含有先驅物體的容器110與120內，將先驅物體霧化后，而形成兩種先驅物霧化氣體，然后再帶入鍍膜裝置10 內的先驅物體噴灑模塊100，進行灑布作業，而使得基材101上產生薄膜。此種方式僅能供應低濃度、低容量的先驅物，造成鍍膜效率低、成膜緩慢。因此，鍍膜作業的制造成本也比較高。另外，如美國專利US. Pat. No. 5，002, 796也揭露一種鍍膜系統，其同樣利用載氣直接打入容器內的液體先驅物內，讓載氣從液體內部溢出，進而攜帶先驅物，然后再進入管路中。進入管路中的載氣將先驅物輸送至微波內以提升先驅物本身的能量，再進入到鍍膜裝置內，此裝置可以增加反應性，但無法增加先驅物輸送量，生產效率受到限制。
發明內容
本發明的目的在于提供一種鍍膜系統與方法；其利用可將先驅物霧化再進行氣化的供氣裝置提供高濃度、高容量的先驅物氣體，進入一鍍膜腔室內。通過氣體噴灑模塊將高濃度與高容量的先驅物氣體預混，再均勻噴灑至基材表面，以增加沉積速率，同時利用先驅物體噴灑模塊提升大面積基板鍍膜均勻性，并得到透明導電薄膜特性，增加透明度、降低片電阻值、并有效提升厚度均勻性。本發明再一目的在于提供一種供氣裝置，其使液體先驅物體形成霧狀，再予以加熱而氣化，然后利用適量載氣輸送，以產生高濃度、高容量的先驅物氣體。為達上述目的，本發明提供一種鍍膜系統，其包括有一鍍膜裝置；以及多個供氣裝置，其分別與該鍍膜裝置相連接，每一供氣裝置還包括有一加熱單元；一容器，其內容置有液態的一先驅物；一第一管路，其一管路開口設置于該容器內，且與液態的該先驅物的液面相距一距離，該第一管路導引一第一氣體；一第二管路，其具有一第一開口以及一第二開口，該第一開口設置于該容器內且位于該液面之下，該第二開口與該加熱單元相連接；以及一第三管路，其提供導引一第二氣體進入該加熱單元；其中，該第一氣體由該管路開口排出而推壓該先驅物的液面，使該液態先驅物由該第一開口進入該第二管路而被導引進入該加熱單元，第二氣體高速沖入該加熱單元對液態的該先驅物進行霧化形成霧滴而與第二氣體混合形成一霧化氣液復相體，該加熱單元再對該霧化氣液復相體內的霧滴進行加熱而使該霧滴氣化，該第二氣體將氣化的先驅物通過一輸出管路輸送至該鍍膜裝置內。本發明還提供一種鍍膜方法，其包括有下列步驟提供多個容器，每一容器內容置有液態的一先驅物，每一容器與一第一管路以及一第二管路相連接，其中第一管路的一管路開口與液態的該先驅物的液面相距一距離，而每一第二管路以一第一開口設置于對應容器內的液態的先驅物的液面下且以一第二開口連接一加熱單元，每一加熱單元還接收有一第二氣體；分別對每一第一管路提供一第一氣體，使第一氣體由該對應的第一管路的管路開口排出而推壓對應的先驅物的液面，進而使每一容器內的液態的先驅物流入對應的第二管路而進入至對應的加熱單元；每一加熱單元對進入的液態的先驅物進行霧化形成霧滴而與該第二氣體混合形成一霧化氣液復相體，每一加熱單元再對該霧化氣體內的霧滴進行加熱而使該霧滴氣化而成一先驅物蒸汽，該先驅物蒸汽與該第二氣體混合形成一第三氣體； 將每一第三氣體輸送至一鍍膜裝置內的一氣體噴灑模塊；以及使該氣體噴灑模塊將不同的第三氣體噴灑至鍍膜裝置內的一基材上，而在該基材表面產生化學反應形成一薄膜。本發明還提供一種供氣裝置，其包括有一加熱單元；一容器，其內容置有液態的一先驅物；一第一管路，其一管路開口設置于該容器內，且與該先驅物的液面相距一距離，該第一管路導引一第一氣體；一第二管路，其具有一第一開口以及一第二開口，該第一開口設置于該容器內且位于該液面之下，該第二開口與該加熱單元相連接；以及一第三管路，其提供導引一第二氣體進入該加熱單元；其中，該第一氣體由該管路開口排出而推壓該先驅物的液面，使該先驅物由該第一開口進入該第二管路而被導引進入該加熱單元，該第一氣體高速沖入該加熱單元對該先驅物進行霧化形成霧滴而與第二氣體混合形成一霧化氣液復相體，該加熱單元再對該霧化氣液復相體內的霧滴進行加熱而使該霧滴氣化，該第二氣體將氣化的先驅物帶離該加熱單元。
圖1為現有的鍍膜系統示意圖；圖2為本發明的鍍膜系統示意圖；圖3為本發明的供氣裝置實施例示意圖；圖4為本發明的加熱單元實施例示意圖；圖5為本發明的鍍膜方法實施例流程示意圖。主要組件符號說明I-鍍膜系統10-鍍膜裝置100-氣體噴灑模塊11、12-供氣裝置110、120-容器3-鍍膜系統30-鍍膜裝置300-腔室31-加熱器32-基材33-氣體噴灑模塊34-升降機構；35、36_ 供氣裝置350、360-容器351、361-第一管路352、362-第二管路；353、363_ 加熱單元3530-腔室3531-霧化器3532-加熱組件3533-噴嘴3534-通孔；354、364_ 第三管路；355、365-輸出管路366-管路37、38-先驅物液體370-液面90-第一氣體91-第二氣體92-第三氣體93-霧化的氣液復相體94-摻雜材質4-鍍膜方法40 44-步驟
具體實施例方式為使貴審查委員能對本發明的特征、目的及功能有更進一步的認知與了解，下文特將本發明的裝置的相關細部結構以及設計的理念原由進行說明，以使得審查委員可以了解本發明的特點，詳細說明陳述如下請參閱圖2所示，該圖為本發明的鍍膜系統示意圖。該鍍膜系統3包括有一鍍膜裝置30以及多個供氣裝置。該鍍膜裝置30，其內具有一腔室300，腔室300內具有一加熱器31，其可以提供承載一基材32，例如硅基材、玻璃基材等，但不以此為限。在該腔室300 內且位于該加熱器31上方具有一先驅物氣體噴灑模塊33，其與該多個供氣裝置相連接。該氣體噴灑模塊33主要是用來將多個供氣裝置所提供的先驅物氣體預混，再均勻的噴灑至基材32上。該鍍膜裝置30可以為真空鍍膜裝置或者是為非真空鍍膜裝置。該氣體噴灑模塊33可以利用如中國臺灣專利公開號第201021095號的結構來實施，其屬于現有的技術， 在此不作贅述。此外，在該加熱器31下方還連接有一升降機構34，其可以改變該加熱器31的高度位置，進而改變該基材32與該先驅物氣體噴灑模塊33間的距離，以得到最佳的鍍膜位置。如此不但有助于先驅物氣體的均勻分布，也可以降低先驅物氣體的消耗量。要說明的是該升降機構34以馬達驅動滾珠螺桿方式，實際應用時則不限于此種方式，其它如氣壓缸驅動機構、凸輪驅動機構等，都可以應用于此處。接下來說明該多個供氣裝置，在圖2的實施例中，具有兩個供氣裝置35與36，每一個供氣裝置35與36的結構都分別具有一容器350與360、一第一管路351與361、一第二管路352與362、一加熱單元353與363、一第三管路354與364以及一輸出管路355與 365。請參閱圖3所示，該圖為本發明的供氣裝置實施例示意圖。由于供氣裝置35與36兩個結構相同，因此圖3僅以供氣裝置35來做說明。請參閱圖3所示，該容器350內容置有一先驅物液體37。在本實施例中，該先驅物液體37可以包括有含氧先驅物，例如H20，但不以此為限；或者是有機金屬先驅物液體，例如二乙基鋅(DESi)，但不以此為限。該第一管路351，其提供導引一第一氣體90。該第一氣體90為壓縮氣體，其可以選擇為惰性氣體或者是氮氣，但不以此為限。在本實施例中，該第一氣體90為氬氣(Ar)。在本實施例中，該第一管路351其所具有的一管路開口 3510設置于該容器350內，且與該先驅物液體37的液面370相距一距離。在該容器；350內還設置有該第二管路；352，其具有一第一開口 ；3520以及一第二開口 3521。該第一開口 ；3520設置于該容器；350內且位于該液面370之下，而該第二開口 ；3521 則與該加熱單元353相連接。該第三管路354，其提供導引一第二氣體91進入該加熱單元 353。該第二氣體91作為載氣以提供輸送先驅物。同樣地，該第二氣體91可以為惰性氣體或者是氮氣，但不以此為限。在本實施例中該第二氣體為氬氣。要說明的是，該第一氣體90 與該第二氣體91可以為相同的惰性氣體或者式不同的惰性氣體。接下來說明本發明的供氣裝置動作方式。如圖3所示，當第一氣體90 (本實施例為氬氣)經由該第一管路351，而由該管路開口 3510排出時，第一氣體90產生壓力而推壓該先驅物液體37的液面370，第一氣體90的氣壓使該先驅物液體37由該第一開口 3520進入該第二管路352內。第二管路的第一開口 3520將該先驅物液體37導引進入該加熱單元 353。第二氣體高速沖入該加熱單元353對該先驅物液體37進行霧化形成霧滴而與第二氣體91混合形成一霧化氣液復相體，該加熱單元353再對該霧化氣液復相體中的霧滴進行加熱而使該霧滴氣化，該第二氣體91與該氣化的先驅物混合以形成第三氣體92。該第三氣體 92中的第二氣體91將氣化的先驅物帶離該加熱單元353。通過該加熱單元353可以使得第二氣體91傳輸具有高濃度與高容量的氣化的先驅物。請參閱圖4所示，該圖為本發明的加熱單元實施例示意圖。該加熱單元353包括有一腔室3530、一霧化器3531以及一加熱組件3532。該霧化器3531，其設置于該腔室3530 內，該霧化器3531的一側分別與該第二開口 3521以及該第三管路邪4相連接，該霧化器 3531的另一端面具有一噴嘴3533，其具有多個通孔3534。該加熱組件3532，其設置于該腔室3530內且位于該噴嘴3533的一側。在本實施例中，該加熱組件3532為一組環狀的電熱絲，其設置在腔室3530內壁。要說明的是，該加熱組件并不以電熱絲為限。接下來說明圖4 的霧化與加熱程序。當先驅物液體37由該第二管路352輸送至該霧化器3531內時，此時通過該第三管路邪4提供該第二氣體91高速進入該霧化器3531內，由于該第二氣體91具有高流速，因此可以沖擊該先驅物液體37，使該先驅物液體37變成微小的液滴。
然后該第二氣體91攜帶該微小液滴通過該噴嘴3533，通過第二氣體91的高流速， 使該液滴撞擊該噴嘴3533內的通孔3534，而形成更小的霧滴，進而與該第二氣體91混合而成一霧化氣液復相體93。離開該霧化器3531的霧化氣液復相體93會通過該加熱組件 3532，此時加熱組件3532所產生的熱會讓霧化氣液復相體93內的霧滴吸收而氣化形成蒸汽。要說明的是，該霧化器3531并非局限于前述實施例的方式來實施，例如，該霧化器3531 內也可以設置高頻震蕩組件，例如超音波震蕩組件。利用電子高頻震蕩組件，穩定震蕩一微型噴孔片，致使微噴孔片快速移動并推擠液體，造成液體霧化。高頻震蕩組件屬于習用的技術，在此不作贅述。再回到圖2所示，供氣裝置35中的容器350內容置含氧先驅物，本實施例為水 (H2O)；而供氣裝置36的容器內則容置有一有機金屬液體，本實施例為二乙基鋅(DEZn)。兩個加熱單元353與363的輸出管路355與365都分別連接到氣體噴灑模塊33。同樣地，該加熱單元350與360可以使用如圖4所示的結構來霧化與加熱進入的液體，使液體形成蒸氣。另外，輸出管路365還連接有一管路366，其可以提供摻雜材質94與該輸出管路365內的氣體相混合。在本實施例中，該雜摻材質94為乙硼烷(H2B6)/氫氣(H2)的混合物，但不以此為限。請參閱圖2與圖5所示，其中圖5為本發明的鍍膜方法實施例流程示意圖。在圖 5中為利用圖2的系統的鍍膜方法。首先以步驟40，提供如圖2所示的鍍膜系統，在該系統 3中，每一容器350與360內容置有一先驅物液體37與38 ；其中，容器350內容置有一含氧液體，其為水，而容器360內則容置有有機金屬溶液DEZn。接著，以步驟41分別對每一第一管路351與361提供一第一氣體90，使第一氣體90由該對應的第一管路351與361于容器350與360內的管路開口排出而分別推壓對應先驅物液體37與38的液面，進而使每一容器350與360內的先驅物液體37與38由對應的第二管路352與362在液面下的開口流入，而進入至對應的加熱單元353與363。在本實施例中，該第一氣體90為壓縮氣體，其可選擇為惰性氣體或者是氮氣，但不以此為限。本實施例中該第一氣體90為氬氣(Ar)。接著進行步驟42，使加熱單元353與363分別對進入的先驅物液體37與38進行霧化形成霧滴而與由該第三管路3M與364所導入的該第二氣體91混合形成一霧化氣液復相體，加熱單元353與363分別再對該霧化氣液復相體中的霧滴進行加熱而使該霧滴氣化而成一先驅物蒸汽，該先驅物蒸汽與該第二氣體混合形成一第三氣體。該第二氣體91，作為載氣的用途，其可為惰性氣體或者是氮氣，但不以此為限。在本實施例中，該第二氣體91 為氬氣(Ar)。要說明的是，雖然本實施例中，該第一氣體90與第二氣體91為相同的氣體， 但在另一實施例中，該第一氣體90與第二氣體91為不相同的惰性氣體。隨后，進行步驟43，將每一第三氣體輸送至鍍膜裝置30內的氣體噴灑模塊33在本步驟中，該氣體噴灑模塊33接收由供氣裝置35所提供的由第二氣體所輸送的水蒸汽以及由供氣裝置36所提供的由第二氣體所輸送的DESi有機金屬蒸汽。最后，進行步驟44，使該氣體噴灑模塊33將不同的先驅物蒸汽預混而均勻噴灑至鍍膜裝置30內的基材32上，而在該基材表32面形成薄膜。要說明的是，雖然圖2的實施例為利用氣體噴灑模塊33預先混合的實施例，但是對于不預先混合的氣體噴灑模塊也可與供氣裝置組合予以實施。在本發明的鍍膜系統與方法中，通過快速加熱氣化及載氣快速的輸送，可提供高濃度、高容量、氣化的先驅物體進入鍍膜裝置內的制作工藝腔體，使鍍膜反應加速而提高鍍率。另外，先驅物體進入氣體噴灑模塊后，會依序循X軸向、Y軸向二道擴散(最終呈現出平面狀均勻分布)，再灑向放置于加熱器上的基材表面，如此可鍍出均勻厚度的薄膜質量。通過本發明的鍍膜系統與方法，可以增加沉積速率至150nm/min以上，同時利用先驅物體噴灑模塊提升大面積基板鍍膜均勻性，并得到良好的透明導電薄膜特性，透明度可達80%以上、最佳片電阻值可小于10 Ω/Sq、最佳厚度誤差可達10%以下。 以上所述的僅為本發明的實施例，當不能以之限制本發明范圍。即大凡依本發明權利要求所做的均等變化及修飾，仍將不失本發明的要義所在，也不脫離本發明的精神和范圍，故都應視為本發明的進一步實施狀況。
權利要求
1.一種鍍膜系統，其包括有 鍍膜裝置；以及多個供氣裝置，其分別與該鍍膜裝置相連接，每一供氣裝置還包括有 加熱單元；容器，其內容置有液態的一先驅物；第一管路，其一管路開口設置于該容器內，且與液態的該先驅物的液面相距一距離，該第一管路導引一第一氣體；第二管路，其具有一第一開口以及一第二開口，該第一開口設置于該容器內且位于該液面之下，該第二開口與該加熱單元相連接；以及第三管路，其提供導引一第二氣體進入該加熱單元；其中，該第一氣體由該管路開口排出而推壓該先驅物的液面，使該先驅物由該第一開口進入該第二管路而被導引進入該加熱單元，該第二氣體高速沖入該加熱單元對液態的該先驅物進行霧化形成霧滴而與第二氣體混合形成一霧化氣液復相體，該加熱單元再對該霧化氣液復相體內的霧滴進行加熱而使該霧滴氣化，該第二氣體將氣化的先驅物通過一輸出管路輸送至該鍍膜裝置內。
2.如權利要求1的鍍膜系統，其中該第一氣體與該第二氣體為惰性氣體或氮氣。
3.如權利要求1的鍍膜系統，其中該加熱單元還具有 腔室；霧化器，其設置于該腔室內，該霧化器的一側分別與該第二開口以及該第三管路相連接，該霧化器的另一端面具有一噴嘴，其具有多個通孔，液態的該先驅物通過該第二氣體高流速帶動通過該噴嘴以形成霧滴，進而與該第二氣體混合而成一霧化氣液復相體；以及加熱組件，其設置于該腔室內，以對該霧化氣液復相體內的霧滴進行加熱，使該霧滴氣化。
4.如權利要求1的鍍膜系統，其中該多個供氣裝置分別為一含氧氣體或水蒸汽供氣裝置以及一有機金屬蒸汽供氣裝置。
5.如權利要求4的鍍膜系統，其中該有機金屬蒸汽供氣裝置的輸出管路還與一摻雜材質輸送管路相連通。
6.如權利要求1的鍍膜系統，其中該鍍膜裝置為真空鍍膜裝置或者是常壓鍍膜裝置。
7.一種鍍膜方法，其包括有下列步驟提供多個容器，每一容器內容置有液態的一先驅物，每一容器與一第一管路以及一第二管路相連接，其中第一管路的一管路開口與液態的該先驅物的液面相距一距離，而每一第二管路以一第一開口設置于對應容器內的液態的先驅物的液面下且以一第二開口連接一加熱單元，每一加熱單元還接收有一第二氣體；分別對每一第一管路提供一第一氣體，使第一氣體由該對應的第一管路的管路開口排出而推壓對應的先驅物的液面，進而使每一容器內的液態的先驅物流入對應的第二管路而進入至對應的加熱單元；每一加熱單元對進入的液態的先驅物進行霧化形成霧滴而與該第二氣體混合形成一霧化氣液復相體，每一加熱單元再對該霧化氣體內的霧滴進行加熱而使該霧滴氣化而成一先驅物蒸汽，該先驅物蒸汽與該第二氣體混合形成一第三氣體；將每一第三氣體輸送至一鍍膜裝置內的一氣體噴灑模塊；以及使該氣體噴灑模塊將不同的第三氣體噴灑至該鍍膜裝置內的一基材上，而在該基材表面形成一薄膜。
8.如權利要求7的鍍膜方法，其中該第一氣體與該第二氣體為惰性氣體或氮氣。
9.如權利要求7的鍍膜方法，其中該加熱單元還具有腔室；霧化器，其設置于該腔室內，該霧化器的一側分別與該第二開口以及一第三管路相連接，該霧化器的另一端面具有一噴嘴，其具有多個通孔，液態的該先驅物通過該第三管路所導引的該第二氣體高流速帶動通過該噴嘴以形成霧滴，進而與該第二氣體混合而成一霧化氣液復相體；以及加熱組件，其設置于該腔室內，以對該霧化氣體內的霧滴進行加熱，使該霧滴氣化。
10.如權利要求7的鍍膜方法，其中一容器內容置有一含氧先驅物，另一容器內容置有一有機金屬先驅物，進入至該氣體噴灑模塊的先驅物蒸汽為含氧先驅物蒸汽以及有機金屬先驅物蒸汽。
11.如權利要求10的鍍膜方法，其還包括有于該有機金屬先驅物蒸汽進入該氣體噴灑模塊前提供一摻雜材質與該有機金屬先驅物蒸汽混合的一步驟。
12.如權利要求7的鍍膜方法，其中該鍍膜裝置為真空鍍膜裝置或者是常壓鍍膜裝置。
13.如權利要求7的鍍膜方法，其中該氣體噴灑模塊將不同的第三氣體以預先混合或不預先混合方式，均勻噴灑至該鍍膜裝置內的該基材上，而在該基材表面形成一薄膜。
14.一種供氣裝置，其包括有加熱單元；容器，其內容置有液態的一先驅物；第一管路，其一管路開口設置于該容器內，且與該先驅物的液面相距一距離，該第一管路導引一第一氣體；第二管路，其具有一第一開口以及一第二開口，該第一開口設置于該容器內且位于該液面之下，該第二開口與該加熱單元相連接；以及第三管路，其提供導引一第二氣體進入該加熱單元；其中，該第一氣體由該管路開口排出而推壓該先驅物的液面，使該先驅物由該第一開口進入該第二管路而被導引進入該加熱單元，該第二氣體高速沖入該加熱單元對該先驅物進行霧化形成霧滴而與第二氣體混合形成一霧化氣液復相體，該加熱單元再對該霧化氣液復相體內的霧滴進行加熱而使該霧滴氣化，該第二氣體將氣化的先驅物帶離該加熱單元。
15.如權利要求14的供氣裝置，其中該第一氣體與該第二氣體為惰性氣體或氮氣。
16.如權利要求14的供氣裝置，其中該加熱單元還具有腔室；霧化器，其設置于該腔室內，該霧化器的一側分別與該第二開口以及該第三管路相連接，該霧化器的另一端面具有一噴嘴，其具有多個通孔，液態的該先驅物通過該第二氣體高流速帶動通過該噴嘴以形成霧滴，進而與該第二氣體混合而成一霧化氣液復相體；以及加熱組件，其設置于該腔室內，以對該霧化氣體內的霧滴進行加熱，使該霧滴氣化。
全文摘要
本發明公開一種鍍膜系統與方法及其所使用的供氣裝置。其中該鍍膜系統與方法是將一鍍膜裝置與多個供氣裝置組合形成一鍍膜系統，利用不同的供氣裝置提供不同的高濃度、高容量的先驅物氣體進入鍍膜裝置的腔體內，使鍍膜反應加速，進而提高鍍膜效率。其中，在一實施例中，該鍍膜系統所使用的供氣裝置，其是通過一第一氣體將先驅物液體傳送至一加熱單元內，以使該先驅物霧化之后，再進行氣化，再通過一第二氣體輸送此高濃度、高容量的先驅物氣體進入鍍膜裝置內。
文檔編號C23C16/448GK102465281SQ20101057207
公開日2012年5月23日 申請日期2010年12月2日 優先權日2010年11月16日
發明者林士欽, 江銘通 申請人:財團法人工業技術研究院