专利名称：阴极放电装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种阴极放电装置，特别是一种可大尺寸化的中空阴极放电装置。
背景技术：
在石化燃料日渐短缺的情势下，寻求各类替代能源已刻不容缓。替代能源方案又以太阳能最为经济与环保，因此各国政府如美国及德国已将太阳能的开发列为国家能源发展计划。然而受限于太阳电池的效率，太阳能的利用率有限，为了提升利用率，有两种做法其一提升太阳能电池的效率，其二是降低太阳能电池的制造成本，然而因为受限于半导体的固态特性，提升太阳能电池的效率不易达成，但是增加太阳能电池的覆盖面积却是可行的。 制作太阳能电池薄膜的方法主要为电浆辅助化学气相沉积技术，由于都会大楼的玻璃建材已趋大面积化，为提高产能，应用于大面积玻璃基板的太阳能电池薄膜制程也有大面积化与连续式生产的趋势，此趋势刚好符合TFT-LCD面积的不断演进。近年来，光电技术突飞猛进，包括太阳能电池、液晶薄膜晶体管显示器等，皆须要能做大面积连续制程的电浆源装置，然而目前应用在TFT-LCD电浆制程的电浆源装置在扩大电浆面积的情况下，面临电浆均匀度的问题。
发明内容
本发明的目的为提供一种阴极放电装置，其包括一阳极、一阴极及多个阴极腔室。该阴极位于该阳极内，该阴极内部具有多个气体流道及至少一流道通孔，该多个气体流道经由该流道通孔相通。该多个阴极腔室位于该阴极内，每一该阴极腔室具有一腔室气体入口与一腔室气体出口 ，且每一该阴极腔室经由其腔室气体入口与该气体流道相通。
根据上述构想，其中该阳极与该阴极之间隔着一绝缘材料。 根据上述构想，其中该阴极放电装置更包括一流道气体入口，其中该阴极放电装
置吸入一工作气体，该工作气体经由该流道气体入口 ，流入该多个气体流道之一，并经由该
流道通孔，流入其它气体流道，再经由该腔室气体入口 ，流入该阴极腔室。 根据上述构想，其中经由该多个阴极腔室的该腔室气体出口所喷出的电浆的喷出
方向不平行。 根据上述构想，其中该阴极包括一阴极第一部分及一阴极第二部分，该阴极第一部分位于该阴极第二部分之内，该阴极第一部分与该阴极第二部分为一体成型或分离配置。 根据上述构想，其中该阴极腔室包括一阴极腔室第一部分及一阴极腔室第二部分，该阴极腔室第一部分位于该阴极第一部分之内，而该阴极腔室第二部分位于该阴极第二部分之内。 根据上述构想，其中该阴极腔室第一部分与该阴极腔室第二部分具有不同的大小或形状。
根据上述构想，其中阴极放电装置还包括一馈电元件与一电源供应器，该馈电元
件与该阴极电性连接，该电源供应器电性连接至该馈电元件，提供电流至该阴极。 本发明的另一目的为提供一种阴极放电装置，其包括一阳极、多个阴极及多个馈
电元件。该多个阴极位于该阳极内，每一该阴极内部具有至少一气体流道及至少一阴极腔
室，该阴极腔室具有一腔室气体入口与一腔室气体出口，且该阴极腔室经由其腔室气体入
口与该气体流道相通。该多个馈电元件与该多个阴极电性连接。 根据上述构想，其中该阴极放电装置包括一电源供应器，其电性连接至该多个馈电元件的至少其中之一。 根据上述构想，其中该阴极放电装置更包括至少一流道气体入口，其中该阴极放电装置吸入一工作气体，该工作气体经由该流道气体入口 ，流入该气体流道，再经由该腔室气体入口，流入该阴极腔室。 根据上述构想，其中该工作气体于该阴极腔室中，产生电浆，该电浆经由该阴极腔室的该腔室气体出口喷出。 本发明的又一目的为提供一种阴极放电装置，其包括多个阴极放电组件及一电极连接元件。其中每一该阴极放电组件包括一阳极、一阴极、多个阴极腔室及多个馈电元件。该阴极位于该阳极内，该阳极与该阴极之间隔着一绝缘材料，该阴极内部具有至少一气体流道。该多个阴极腔室位于该阴极内，每一该阴极腔室具有一腔室气体入口与一腔室气体出口 ，每一该阴极腔室经由其腔室气体入口与该气体流道相通。该多个馈电元件与该阴极电性连接。该电极连接元件电性连接至每一该阴极放电组件的该多个馈电元件的至少其中之一。
根据上述构想，其中该气体流道包括一第一气体流道、一第二气体流道及至少一流道通孔，该第一气体流道及该第二气体流道通过该流道通孔相通。 根据上述构想，其中该阴极放电装置更包括至少一流道气体入口，其中该阴极放
电装置吸入一工作气体，该工作气体经由该流道气体入口 ，流入该第一气体流道，再经由该
流道通孔，流入该第二气体流道，再经由该腔室气体入口 ，流入该多个阴极腔室。 根据上述构想，其中该工作气体通常选自氢气、氦气、氩气、氧气、氮气、氨气及硅
烷至少其中之一。 根据上述构想，其中该工作气体于该多个阴极腔室中，产生电浆，该电浆经由该多个阴极腔室的该腔室气体出口喷出。 根据上述构想，其中该阴极放电装置更包括一电源供应器，其电性连接至该电极连接元件，该电源供应器经由该电极连接元件所电性连接的馈电元件，提供电流至每一该阴极放电组件的该阴极。 本发明的有益效果针对现有技术的问题，本案发明团队经深入研究分析，终于开发出可应用于太阳能电池等光电装置的大面积薄膜制程的中空阴极放电的电浆源装置，通过工作气体流道的稳压作用，电浆具有高均匀度与高解离度的特性，并可提高成膜速率，可根本解决现有技术的问题，大幅提升太阳能电池等光电装置的制造技术、产品性能、产品的
质量稳定性及质量可靠度，并显著降低生产成本，造福大众使用者。
图1为本发明第一实施例的阴极放电装置的侧面剖面示意图。
图2为本发明第一实施例的阴极放电装置沿着图1中的A-A'横断面的剖面示意 图。 图3为本发明第二实施例的的阴极放电装置的剖面示意图。 图4为本发明第三实施例的的阴极放电装置的剖面示意图。 图5为本发明第三实施例的阴极放电装置的立体示意图。 图6为本发明第四实施例的的阴极放电装置的剖面示意图。 图7为本发明第四实施例的阴极放电装置的立体示意图。 [OOSO]主要部分代表符号说明
5:电桨 10A、10B、100、200 :阴极放电装置 210a、210b :阴极放电组件 11、110:阳极 21、21a、21b、121a、121b、221a、221b :阴极 22、22a、22b、22c :绝缘材料元件 23a、23b :气体流道 23c :流道通孔 24a、24b :流道气体入口 25、25a、25b :阴极腔室 26 :工作气体 27a:腔室气体入口 27b :腔室气体出口 41、41a、41b、141a、141b、241a、241b :馈电装置 42、142、242 :电极连接元件 43、143、243 :电源供应器 44a、44b、44c、44d、44e、44f、144、244 :馈电装置插槽
具体实施例方式
本发明将通过下述的较佳实施例并配合图示，作进一步的详细说明。
〔第一实施例〕 图1为本发明第一实施例的阴极放电装置的侧面剖面示意图，图2为本发明第一 实施例的阴极放电装置沿着图1中的A-A'横断面的剖面示意图，意即沿阴极管方向的剖面 示意图。请参照图2，阴极放 装置10A包括阳极11、阴极21及阴极腔室25。阴极21位于 阳极11内部，其间可隔着绝缘材料元件22a、22b及22c。 阴极21包括多个阴极腔室25，阴极21可分为阴极第一部分21a及阴极第二部分 21b，即相接触的两对象，以方便机械加工制作，也可以是一体成型。阴极腔室25可分为阴 极腔室第一部分25a及阴极腔室第二部分25b，其中，阴极腔室第一部分25a位于阴极第一 部分21a内，阴极腔室第二部分25b位于阴极第二部分21b内。 请同时参照图1及图2，阴极第一部分21a内部具有第一气体流道23a、第二气体 流道23b、流道通孔23c、阴极腔室第一部分25a，以及腔室气体入口 27a。腔室气体出口 27b则位于阴极腔室第二部分25b的下方，并位于阳极11内。 请参照图2，阴极放电装置10A可包括馈电装置41与电源供应器43。馈电装置41 与阴极21电性连接；电源供应器43则提供电流，经由馈电装置41，输入阴极21。
从图1可以看出，阴极21及阳极11之间可间隔着多个绝缘材料元件22。阴极放 电装置10A可包括馈电装置41a及41b、多个馈电装置的插槽44a-f及电极连接元件42。图 2中的电源供应器43(未示于图1中)与电极连接元件42电性连接，可提供电流经由电极 连接元件42、馈电装置41a及41b，输入电流至阴极21。 请继续参照图1，工作气体26经由两端气体流道入口 24a及24b，流入第一气体流 道23a，再经由多个流道通孔23c，流入第二气体流道23b，然后经由腔室气体入口 27a，流入 阴极腔室25中。工作气体26在阴极腔室25内产生放电现象，生成电浆5(示于图2中，未 示于图1中)，经由腔室气体出口 27b喷出。 上述的阴极腔室第一部分25a及阴极腔室第二部分25b可设计为圆柱体、圆锥体、 四方形柱体或四方形锥体，在本实施例中采用圆柱体。至于阴极腔室第二部分25b的截面 积可较阴极腔室第一部分25a的截面积稍大，所以电浆流入阴极腔室第二部分25b有扩大， 再经由腔室气体出口 27b产生喷出的效果。此二截面积也可以相同。 上述的第一气体流道23a及第二气体流道23b可设计为互相平行，但也可以不平 行。工作气体26则通常选自氢气、氦气、氩气、氧气、氮气、氨气及硅烷等气体，并可依所要 镀膜的材料，做对应性的选择。例如要镀二氧化硅，则选择氧气，配合硅烷的使用；要镀氮化 硅，则选择氨气，配合硅烷的使用；要镀硅，则选择硅烷；而氩气为惰性气体，不易与其它物 质产生化学反应，可用于产生电浆。 在本实施例中，工作气体26虽然由两端气体流道入口 24a及24b通入，由于本发
明具有第一气体流道23a、第二气体流道23b及流道通孔23c的设计，会使得工作气体26的
压力密度在第二气体流道23b中均匀分布。此乃因为工作气体26会在第一气体流道23a
中较接近饱和状态时，经由多个流道通孔23c流入第二气体流道23b中。由于多个流道通
孔23c的分布设计，使得第二气体流道23b中各段的气体压力十分均匀。 现有技术由于仅有单一气体流道，因此靠近流道两端的气体压力较大，靠近中间
部份的气体压力较小，所以便会发生流入靠近两端的阴极腔室中的工作气体的气体压力较
高，而流入靠近中间部份的阴极腔室中的工作气体的气体压力较低的现象。工作气体于阴
极腔室中的气体压力会严重影响电浆密度，进而严重影响镀膜的厚度及密度。现有技术由
于整排阴极腔室中的电浆密度差异很大，尤其当管状的阴极很长，其内部的阴极腔室的数
量很多时，特别是运用在大尺寸镀膜时，电浆密度不均匀的问题便极严重。 本实施例，由于具有第一气体流道23a、第二气体流道23b及流道通孔23c的设计，
使得第二气体流道23b中各段的气体压力十分均匀，进而使各阴极腔室中的工作气体的气
体压力十分接近，所以能大幅提升整体电浆的均匀度，解决现有技术的问题，成功突破大尺
寸镀膜技术瓶颈。〔第二实施例〕 本实施例所提供的阴极放电装置与第一实施例大部份皆相同，唯一的区别在于 第一实施例中的多个阴极腔室25设计为平行排列且垂直向下，所以电浆经由其腔室气体 出口 27b喷出时，皆为垂直向下喷出。至于本实施例则将阴极腔室设计为与垂直方向倾斜
7一角度。图3为本发明第二实施例的阴极放电装置的剖面示意图。请同时参考图2及图3， 即可看出本实施例与第一实施例的差异。本实施例的阴极放电装置，从阴极管方向的剖面 看去，阴极腔室与垂直方向夹一小角度，例如5 30度，同时可将排列为第奇数个的阴极 腔室设计为逆时针夹一小角度(例如-12度)，而将排列为第偶数个的阴极腔室设计为顺时 针夹一小角度(例如+12度)。如此，可扩大电浆喷出的范围。
〔第三实施例〕 图4为本发明第三实施例的的阴极放电装置的剖面示意图。请参照图4，本实施例 中，阴极放电装置100包括一个阳极110及两个阴极121a与121b，其中每个阴极与第一实 施例中的阴极21的构造几乎完全相同，意即并排两个管状的阴极121a与121b，其被包含在 阳极110之内，即两个阴极121a与121b共享一个阳极110。两个阴极121a及121b各具有 一馈电装置141a及141b。阴极放电装置100可具有电极连接元件142及电源供应器143， 电源供应器143与电极连接元件142电性连接，可提供电流经由电极连接元件142、馈电装 置141a及141b，输入电流至阴极121a及121b。 图5为本发明第三实施例的阴极放电装置的立体示意图。 一般而言，阴极上靠近 电流输入点(即馈电装置的位置)的部份较远离电流输入点的部份所接收的电流稍强。请 参照图5，本实施例中，馈电装置141a位于靠近阴极121a(图中未标示)的一端，而馈电装 置141b则位于靠近阴极121b(图中未标示)的另一端。 由于馈电装置141a及141b分别位于两个阴极121a及121b的两端，所以能平衡 两端的电流强度，使得电浆均匀度更佳，尤其对大尺寸镀膜的效果特别显著。由图5中可以 看到阴极放电装置100还包括多个馈电装置插槽144，可以视实际需要，调整馈电装置的位 置，以达到电流分布最佳均匀化，因为所输入的电流量大小也会些许影响电流分布。
〔第四实施例〕 图6为本发明第四实施例的的阴极放电装置的剖面示意图。请参照图6 ，本实施例 中，阴极放电装置200包括两个阴极放电组件210a及210b，每个阴极放电组件与第一实施 例中的阴极放电装置IOA构造几乎完全相同，意即并排两个阴极放电装置IOA。两个阴极放 电组件210a及210b各具有一馈电装置241a及241b。阴极放电装置200具有电极连接元 件242及电源供应器243，电源供应器243与电极连接元件242电性连接，可提供电流经由 电极连接元件242、馈电装置241a及241b，输入电流至阴极放电组件210a及210b的阴极。
图7为本发明第四实施例的阴极放电装置的立体示意图。 一般而言，阴极上靠近 电流输入点(即馈电装置的位置)的部份较远离电流输入点的部份所接收的电流稍强。请 参照图7，本实施例中，馈电装置241a位于靠近阴极放电组件210a(图中未标示)的一端， 而馈电装置241b则位于靠近阴极放电组件210b(图中未标示)的另一端。
由于馈电装置241a及241b分别位于两组阴极放电组件210a及210b的两端，所 以能平衡两端的电流强度，使得电浆均匀度更佳，尤其对大尺寸镀膜的效果特别显著。由图 7中可以看到阴极放电装置200还包括多个馈电装置插槽244，可以视实际需要，调整馈电 装置的位置，以达到电流分布最佳均匀化。 综上所述，本案提供崭新的阴极放电装置，以新颖的技术思维及设计，能使得整体 来说输入阴极各段的电流更加均匀化，并使得产生电浆的工作气体于各个阴极腔室中的压 力也更加均匀化，进而达到整体电浆的均匀化，可以解决现有技术中用于大尺寸的镀膜时，电浆均匀度太差的问题，成功突破大尺寸镀膜技术瓶颈，对于太阳能发电设备及液晶显示 器等对大尺寸镀膜技术殷切期盼的产业来说，乃是一大福音，尤其能促进太阳能产业，并对 环境保护做出贡献。 本发明得由熟悉本技艺的人士任施匠思而为诸般修饰，然皆不脱如附权利要求所 欲保护的。
权利要求
一种阴极放电装置，其特征在于，包括一阳极；一阴极，位于该阳极内，该阴极内部具有多个气体流道及至少一流道通孔，该多个气体流道经由该流道通孔相通；以及多个阴极腔室，位于该阴极内，每一该阴极腔室具有一腔室气体入口与一腔室气体出口，且每一该阴极腔室经由其腔室气体入口与该气体流道相通。
2. 如权利要求l的阴极放电装置，其特征在于，该阳极与该阴极之间隔着一绝缘材料。
3. 如权利要求l的阴极放电装置，其特征在于，还包括一流道气体入口，其中该阴极放电装置吸入一工作气体，该工作气体经由该流道气体入口 ，流入该多个气体流道之一，并经由该流道通孔，流入其它气体流道，再经由该腔室气体入口 ，流入该阴极腔室。
4. 如权利要求3的阴极放电装置，其特征在于，该工作气体选自氢气、氦气、氩气、氧气、氮气、氨气及硅烷至少其中之一。
5. 如权利要求3的阴极放电装置，其特征在于，该工作气体于该多个阴极腔室中，产生电浆，该电浆经由该多个阴极腔室的该腔室气体出口喷出。
6. 如权利要求5的阴极放电装置，其特征在于，经由该多个阴极腔室的该腔室气体出口所喷出的电浆的喷出方向不平行。
7. 如权利要求l的阴极放电装置，其特征在于，该阴极包括一阴极第一部分及一阴极第二部分，该阴极第一部分位于该阴极第二部分之内，该阴极第一部分与该阴极第二部分为一体成型或分离配置。
8. 如权利要求7的阴极放电装置，其特征在于，该阴极腔室包括一阴极腔室第一部分及一阴极腔室第二部分，该阴极腔室第一部分位于该阴极第一部分之内，而该阴极腔室第二部分位于该阴极第二部分之内。
9. 如权利要求8的阴极放电装置，其特征在于，该阴极腔室第一部分与该阴极腔室第二部分具有不同的大小或形状。
10. 如权利要求l的阴极放电装置，其特征在于，还包括一馈电元件与该阴极电性连接。
11. 一种阴极放电装置，其特征在于，包括一阳极；多个阴极，位于该阳极内，每一该阴极内部具有至少一气体流道及至少一阴极腔室，该阴极腔室具有一腔室气体入口与一腔室气体出口，且该阴极腔室经由其腔室气体入口与该气体流道相通；以及多个馈电元件，与该多个阴极电性连接。
12. 如权利要求ll的阴极放电装置，其特征在于，包括一电源供应器，其电性连接至该多个馈电元件的至少其中之一。
13. 如权利要求ll的阴极放电装置，其特征在于，还包括至少一流道气体入口，其中该阴极放电装置吸入一工作气体，该工作气体经由该流道气体入口 ，流入该气体流道，再经由该腔室气体入口 ，流入该阴极腔室。
14. 如权利要求13的阴极放电装置，其特征在于，该工作气体于该阴极腔室中，产生电浆，该电浆经由该阴极腔室的该腔室气体出口喷出。
15. —种阴极放电装置，其特征在于，包括多个阴极放电组件，其中每一该阴极放电组件包括一阳极；一阴极，位于该阳极内，该阳极与该阴极之间隔着一绝缘材料，该阴极内部具有至少一气体流道；多个阴极腔室，位于该阴极内，每一该阴极腔室具有一腔室气体入口与一腔室气体出口 ，每一该阴极腔室经由其腔室气体入口与该气体流道相通；以及多个馈电元件，与该阴极电性连接；以及一电极连接元件，电性连接至每一该阴极放电组件的该多个馈电元件的至少其中之
16. 如权利要求15的阴极放电装置，其特征在于，该气体流道包括一第一气体流道、一第二气体流道及至少一流道通孔，该第一气体流道及该第二气体流道通过该流道通孔相通。
17. 如权利要求16的阴极放电装置，其特征在于，还包括至少一流道气体入口，其中该阴极放电装置吸入一工作气体，该工作气体经由该流道气体入口 ，流入该第一气体流道，再经由该流道通孔，流入该第二气体流道，再经由该腔室气体入口 ，流入该多个阴极腔室。
18. 如权利要求17的阴极放电装置，其特征在于，该工作气体选自氢气、氦气、氩气、氧气、氮气、氨气及硅烷至少其中之一。
19. 如权利要求17的阴极放电装置，其特征在于，该工作气体于该多个阴极腔室中，产生电浆，该电浆经由该多个阴极腔室的该腔室气体出口喷出。
20. 如权利要求15的阴极放电装置，其特征在于，还包括一电源供应器，其电性连接至该电极连接元件，该电源供应器经由该电极连接元件所电性连接的馈电元件，提供电流至每一该阴极放电组件的该阴极。
全文摘要
本发明是提供一种阴极放电装置，其包括一阳极、一阴极以及多个阴极腔室。其中该阴极位于该阳极内，该阴极内部具有多个气体流道及至少一流道通孔，其中该多个气体流道经由该流道通孔相通；该多个阴极腔室位于该阴极内，每一该阴极腔室具有一腔室气体入口与一腔室气体出口，每一该阴极腔室经由该腔室气体入口与该气体流道相通。本发明可应用于太阳能电池等光电装置的大面积薄膜制程的中空阴极放电的电浆源装置，通过工作气体流道的稳压作用，电浆具有高均匀度与高解离度的特性，并可提高成膜速率，大幅提升太阳能电池等光电装置的制造技术、产品性能、产品的质量稳定性及质量可靠度，并显著降低生产成本，造福大众使用者。
文档编号H01J37/32GK101752171SQ20081018438
公开日2010年6月23日 申请日期2008年12月10日 优先权日2008年12月10日
发明者何荣振, 吴佩珊, 梁沐旺, 沈添沐, 简荣祯, 董福庆, 陈冠州, 陈家铭 申请人:财团法人工业技术研究院