TWI513840B

TWI513840B - Production method of multilayer film

Info

Publication number: TWI513840B
Application number: TW103145499A
Authority: TW
Original assignee: Linco Technology Co Ltd
Priority date: 2014-12-25
Filing date: 2014-12-25
Publication date: 2015-12-21
Also published as: TW201623663A

Description

多層膜的量產方法

本發明是有關於一種薄膜的量產方法，特別是指一種多層膜的量產方法。

在薄膜製程中，一般用以在待鍍物表面鍍覆多層膜的量產設備，多半是以一鍍膜生產線來完成。該鍍膜生產線是沿一排列方向依序配置有在同一真空腔體內的一前緩衝區間、多數個各含有不同靶材的鍍膜區間，及一個後緩衝區間，且該鍍膜生產線還包含一個載具。前述量產設備之鍍膜生產線在執行一整批次之待鍍物之多層膜的量產方法時，是由該載具將該等待鍍物依序送入該鍍膜生產線內，以分別依序通過該前緩衝區間與該等鍍膜區間內執行各鍍膜製程，而分別在完成每一鍍膜區間的鍍膜製程以在各待鍍物上形成有一總厚度約達數十奈米(nm)至數十微米(μm)的多層膜後，自該鍍膜生產線的後緩衝區間離開，即可得到一整批次之鍍覆有各多層膜的完成品。

目前上述多層膜的量產方法雖然能夠量產出整批次之多層膜的完成品。但需說明的是，在量產過程中，為均勻地鍍製出該等多層膜，該等待鍍物於各鍍膜區間執行各鍍膜製程時需分別於各鍍膜區間的靶材下方位移多次。然而，由於各鍍膜區間之靶材下方位置處是屬於一電漿區；因此，在進行各厚度達數十奈米至數十微米之多層膜的鍍膜製程中，該等待鍍物將因長時間暴露在各電漿區而衍生出過熱問題。一旦該等待鍍物是由不耐熱的材質所構成時，該等待鍍物也將因前述過熱問題而產生變形，以致於降低該等完成品的鍍膜品質。

再者，上述鍍膜生產線也礙於該量產設備的限制，該載具只能令該整批待鍍物中的單一個待鍍物在完成每一鍍膜區間的鍍膜製程以產生其完成品後，才能再重新載放下一個待鍍物。因此，導致未執行鍍膜製程的鍍膜區間閒置，並造成量產效率不彰且提高時間成本的困擾。

經上述說明可知，在解決待鍍物過熱等問題的前提下，找出如何更有效率地利用每一鍍膜區間以提升量產效率，是此技術領域的相關技術人員所待突破的難題

因此，本發明之目的，即在提供一種多層膜的量產方法。

於是，本發明一種多層膜的量產方法，是用以將多數待鍍物進行多道鍍膜程序，其依序包含以下步驟：一步驟(a)、一步驟(b)、一步驟(c)、一步驟(d)，及一步驟(e)。

該步驟(a)是提供一具有(n+1)個緩衝區間、n個鍍膜區間與多個載具的鍍膜生產線，該等緩衝區間與該等鍍膜區間是沿一排列方向依序輪流設置於一真空腔體內，n ≧2且是正整數。

該步驟(b)是於該鍍膜生產線的第一個緩衝區間或第二個緩衝區間載入放置有第一個待鍍物的第一個載具。

該步驟(c)是令第一個載具於第一個鍍膜區間執行第一道鍍膜程序以於第一個待鍍物上形成一第一膜層時，是於該第一、二個緩衝區間兩者間位移至少一次。

該步驟(d)是令第一個載具位於第二個緩衝區間或第三個緩衝區間，且同時於該鍍膜生產線的第一個緩衝區間或第二個緩衝區間載入放置有第二個待鍍物的第二個載具，但有條件的是，當第二個載具位於第二個緩衝區間時，第一個載具是位於第三個緩衝區間。

該步驟(e)是同時令第二個載具與第一個載具分別於第一個鍍膜區間與第二個鍍膜區間內執行第一道鍍膜程序與第二道鍍膜程序，以分別於第二個待鍍物上與第一個待鍍物之上形成該第一膜層與一第二膜層時，是同時分別於第一、二個緩衝區間兩者間與第二、三個緩衝區間兩者間位移至少一次，但有條件的是，當第二個載具位於第二個緩衝區間時，第一個載具是位於第三個緩衝區間。

本發明之功效在於：利用該鍍膜生產線之依序輪流配置的緩衝區間與鍍膜區間，並配合該等載具同時進入相對應的各鍍膜區間內執行各道鍍膜程序時，是於各鍍膜區間之兩相鄰緩衝區間位移，使各鍍膜區間內是同時執行各道鍍膜程序且未呈現出閒置狀態，以有效地利用各鍍膜區間並提高鍍膜生產線的利用率，進而提高產能。

1‧‧‧真空腔體

2‧‧‧入口閥門

3‧‧‧出口閥門

41‧‧‧第一個緩衝區間

42‧‧‧第二個緩衝區間

43‧‧‧第三個緩衝區間

44‧‧‧第四個緩衝區間

51‧‧‧第一個鍍膜區間

52‧‧‧第二個鍍膜區間

53‧‧‧第三個鍍膜區間

61‧‧‧第一個載具

62‧‧‧第二個載具

63‧‧‧第三個載具

64‧‧‧第四個載具

7‧‧‧傳輸機構

71‧‧‧滾輪組

72‧‧‧伺服馬達

8‧‧‧自動回流單元

81‧‧‧載出腔

82‧‧‧載入腔

83‧‧‧回送機構

831‧‧‧沉降段

832‧‧‧舉升段

833‧‧‧中繼段

X‧‧‧排列方向

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是一示意圖，說明本發明多層膜的量產方法之一實施例的一步驟(c)的第一個載具在一鍍膜生產線之第一、二個緩衝區間兩者間位移以進行第一道鍍膜程序；圖2是一示意圖，說明該實施例的一步驟(e)之第二個與第一個載具分別在第一、二個與第二、三個緩衝區間兩者間位移以分別進行第一與第二道鍍膜程序；圖3是一示意圖，說明該實施例之一步驟(g)的第三個、第二個與第一個載具分別在第一、二個、第二、三個與第三、四個緩衝區間兩者間位移以分別進行第一、第二與第三道鍍膜程序；圖4是一示意圖，說明該實施例的第一個載具在完成各道鍍膜程序後以透過一自動回流單元中的一回送機構傳送至該鍍膜生產線的一入口閥門處。

在本發明被詳細描述之前，應當注意在以下的說明內容中，類似的元件是以相同的編號來表示。

參閱圖1、圖2、圖3與圖4，本發明多層膜的量產方法的一實施例，是用以將多數待鍍物(圖未示)進行多道鍍膜程序，並量產出各待鍍物上鍍覆有一多層膜(圖未示) 的完成品。前述完成品可以是例如，表面鍍覆有光學鍍膜的光學鏡片或表面鍍覆有金屬鍍膜的半導體封裝晶片等。本發明該實施例包含以下步驟：一步驟(a)、一步驟(b)、一步驟(c)、一步驟(d)、一步驟(e)、一步驟(f)，及一步驟(g)。

該步驟(a)是提供一如圖1所示之鍍膜生產線。詳細而言，該鍍膜生產線具有(n+1)個緩衝區間41、42、43、44、n個鍍膜區間51、52、53，與多個載具61、62、63、64。該等緩衝區間41、42、43、44與該等鍍膜區間51、52、53是沿一排列方向X依序輪流設置於一真空腔體1內，n≧2且是正整數。

該鍍膜生產線還具有分別設置於該真空腔體1之相反兩端的一入口閥門2、一出口閥門3、一連續地設置於該等緩衝區間41、42、43、44和該等鍍膜區間51、52、53內且用以傳輸該等載具61、62、63、64的傳輸機構7，及一供該等載具61、62、63、64自該出口閥門3回流至該入口閥門2的自動回流單元8。該自動回流單元8包括一銜接該出口閥門3的載出腔81、一銜接該入口閥門2的載入腔82，及一銜接於該載出腔81與該載入腔82之間的回送機構83。該回送機構83具有一對應該載出腔81設置的沉降段831、一對應該載入腔82設置的舉升段832，及一連接該沉降段831與該舉升段832的中繼段833。在本發明該實施例中，n=3；該等載具61、62、63、64的數量是四個以上。

以下為便利說明起見，自該入口閥門2沿該排列方向X至該出口閥門3，擬將該等緩衝區間41、42、43、44與該等鍍膜區間51、52、53分別命名為，第一個緩衝區間41、第一個鍍膜區間51、第二個緩衝區間42、第二個鍍膜區間52、第三個緩衝區間43、第三個鍍膜區間53，及第四個緩衝區間44，且該等載具61、62、63、64是依順序命名為第一個載具61、第二個載具62、第三個載具63，和第四個載具64。

該步驟(a)之每一個鍍膜區間51、52、53包括至少一鍍膜段，且該等鍍膜段是分別以一靶材來執行各鍍膜程序，該等靶材是由不同材質或相同材質所構成。在本發明該實施例中，第一、第二與第三個鍍膜區間51、52、53之鍍膜段的數量分別是兩個、一個與兩個；此外，第一個鍍膜區間51之該兩鍍膜段(以下稱前鍍膜段與後鍍膜段)的靶材沿該排列方向X依序是由不銹鋼(stainless steel；SUS)與銅(Cu)所構成，第二個鍍膜區間52之鍍膜段的靶材是由銅所構成，且第三個鍍膜區間53之該兩鍍膜段(以下稱前鍍膜段與後鍍膜段)的靶材沿該排列方向X則是由銅與不銹鋼所構成。

再參閱圖1，該步驟(b)是於該鍍膜生產線的第一個緩衝區間41或第二個緩衝區間42載入放置有第一個待鍍物的第一個載具61。該步驟(c)是於該步驟(b)後，令第一個載具61於第一個鍍膜區間51執行第一道鍍膜程序以於第一個待鍍物上形成一第一膜層時，是於該第一、二個緩衝區間41、42兩者間位移至少一次。在本發明該實施例中，該步驟(b)是於該鍍膜生產線的第一個緩衝區間42載入放置有第一個待鍍物的第一個載具61；該步驟(c)則是先開啟第一個鍍膜區間51之前鍍膜段的靶材(SUS)電源，令第一個載具61於第一、二個緩衝區間41、42兩者間位移5次後，並關閉第一個鍍膜區間51之前鍍膜段的靶材(SUS)電源且開啟後鍍膜段之靶材(Cu)電源，以令第一個載具61於第一、二個緩衝區間41、42兩者間繼續位移20次，從而完成該步驟(c)之第一道鍍膜程序。詳細地來說，該步驟(c)之第一個載具61於第一個鍍膜區間51執行第一道鍍膜程序時，是在第一、二個緩衝區間41、42兩者間位移25次，且前述位移次數所指的是令第一個載具61自第一個緩衝區間41出發至第二個緩衝區間定義為位移第一次，自第二個緩衝區間42回到第一個緩衝區間41稱為位移第二次，並以此類推。

參閱圖2，該步驟(d)是於該步驟(c)後，令第一個載具61位於第二個緩衝區間42或第三個緩衝區間43，且同時於該鍍膜生產線的第一個緩衝區間41或第二個緩衝區間42載入放置有第二個待鍍物的第二個載具62；但有條件的是，當第二個載具62位於第二個緩衝區間42時，第一個載具61是位於第三個緩衝區間43。

再參閱圖2，該步驟(e)是於該步驟(d)後，同時令第二個載具62與第一個載具61分別於第一個鍍膜區間51與第二個鍍膜區間52內執行第一道鍍膜程序與第二道鍍膜程序，以分別於第二個待鍍物上與第一個待鍍物之上形成該第一膜層與一第二膜層時，是同時分別於第一、二個緩衝區間41、42兩者間與第二、三個緩衝區間42、43兩者間位移至少一次；但有條件的是，當第二個載具62位於第二個緩衝區間42時，第一個載具61是位於第三個緩衝區間43。

在本發明該實施例中，該步驟(d)是令第一個載具61位於第二個緩衝區間42，且同時於該鍍膜生產線的第一個緩衝區間41載入放置有第二個待鍍物的第二個載具62；該步驟(e)則是在同時開啟第一個鍍膜區間51之前鍍膜段的靶材(SUS)電源與該第二個鍍膜區間52之鍍膜段的靶材(Cu)電源後，分別令第二個載具62與第一個載具61於第一、二個緩衝區間41、42兩者間與第二、三個緩衝區間42、43兩者間位移5次後，關閉第一個鍍膜區間51之前鍍膜段的靶材(SUS)電源並開啟其後鍍膜段之靶材(Cu)電源，繼續令第二個載具62與第一個載具61分別於第一、二個緩衝區間41、42兩者間與第二、三個緩衝區間42、43兩者間位移20次，以分別完成該步驟(e)之第一道鍍膜程序與第二道鍍膜程序；此外，該步驟(e)之第二個載具62與第一個載具61分別於第一個鍍膜區間51與第二個鍍膜區間52內執行第一道鍍膜程序與第二道鍍膜程序時所耗費的時間相同，所位移的次數相同(皆為25次)，且所位移的速率相同。

參閱圖3，該步驟(f)是於該步驟(e)後，令第一個載具61位於第三個緩衝區間43或第四個緩衝區間44，且同時令第二個載具62位於第二個緩衝區間42或第三個緩衝區間43，並同時於該鍍膜生產線的第一個緩衝區間41或第二個緩衝區間42載入放置有第三個待鍍物的第三個載具63；但有條件的是，當第三個載具63位於第二個緩衝區間42時，第二個載具62是位於第三個緩衝區間43，且第一個載具61是位於第四個緩衝區間44。

再參閱圖3，該步驟(g)是於該步驟(f)後，同時令第三個載具63、第二個載具62與第一個載具61分別於第一個鍍膜區間51、第二個鍍膜區間52與第三個鍍膜區間53內執行第一道鍍膜程序、第二道鍍膜程序與第三道鍍膜程序，以分別於第三個待鍍物上、第二個待鍍物之上與第一個待鍍物之上形成該第一膜層、該第二膜層與一第三層膜時，是同時分別於第一、二個緩衝區間41、42兩者間、第二、三個緩衝區間42、43兩者間與第三、四個緩衝區間43、44兩者間位移至少一次；但有條件的是，當第三個載具63位於第二個緩衝區間42時，第二個載具62是位於第三個緩衝區間43且第一個載具61是位於第四個緩衝區間44。

在本發明該實施例中，該步驟(f)是令第一個載具61位於第三個緩衝區間43，且同時令第二個載具62位於第二個緩衝區間42，並同時於該鍍膜生產線的第一個緩衝區間41載入放置有第三個待鍍物的第三個載具63；該步驟(g)則是在同時開啟第一個鍍膜區間51之前鍍膜段的靶材(SUS)電源、該第二個鍍膜區間52之鍍膜段的靶材(Cu) 電源與第三個鍍膜區間53之前鍍膜段的靶材(Cu)電源後，分別令第三個載具63、第二個載具62與第一個載具61於第一、二個緩衝區間41、42兩者間、第二、三個緩衝區間42、43兩者間與第三、四個緩衝區間43、44兩者間位移5次後，同時關閉第一個鍍膜區間51之前鍍膜段的靶材(SUS)電源與第三個鍍膜區間53之前鍍膜段的靶材(Cu)電源並開啟第一個鍍膜區間51之後鍍膜段的靶材(Cu)電源與第三個鍍膜區間53之後鍍膜段的靶材(SUS)電源，繼續令第三個載具63、第二個載具62與第一個載具61分別於第一、二個緩衝區間41、42兩者間、第二、三個緩衝區間42、43兩者間與第三、四個緩衝區間43、44兩者間位移20次，以分別完成該步驟(g)之第一道鍍膜程序、第二道鍍膜程序與第三道鍍膜程序；此外，該步驟(g)之第三個載具63、第二個載具62與第一個載具61分別於第一個鍍膜區間51、第二個鍍膜區間52與第三個鍍膜區間53內執行第一道鍍膜程序、第二道鍍膜程序與第三道鍍膜程序時所耗費的時間相同，所位移的次數相同(皆為25次)，且所位移的速率相同。

經上幾段的說明可知，放置在該第一個載具61上的第一個待鍍物依序結束第一道、第二道與第三道鍍膜程序後，即成為位移75次之鍍覆有第一膜層、第二膜層與第三膜層的第一個完成品。

如圖4所示，以相同於前述各步驟之執行條件，同時令第四個載具64、第三個載具63與第二個載具62分別於第一個鍍膜區間51、第二個鍍膜區間52與第三個鍍膜區間53內，執行第一道鍍膜程序、第二道鍍膜程序與第三道鍍膜程序，以分別於第四個待鍍物上、第三個待鍍物之上與第二個待鍍物之上形成該第一膜層、該第二膜層與該第三層膜時，是同時分別於第一、二個緩衝區間41、42兩者間、第二、三個緩衝區間42、43兩者間與第三、四個緩衝區間43、44兩者間位移25次，其分別在執行第一、第二與第三道鍍膜程序時所耗費的時間相同，且所位移的速率相同。依此類推，當放置在該第二個載具62上的第二個待鍍物依序結束第一道、第二道與第三道鍍膜程序後，即成為位移75次之鍍覆有第一膜層、第二膜層與第三膜層的第二個完成品。

此處需說明的是(再參閱圖4)，放置在第一個載具61上的第一個完成品是經過該出口閥門3進入該載出腔81，再透過一機械手臂或人工方式拿出第一個完成品。此時，設置於該載出腔81的一壓縮式升降單元(圖未示)會帶動未放置有任何待鍍物的第一個載具61下降到該沉降段831，以透過該回送機構83的作動令未放置有任何待鍍物的第一個載具61通過該中繼段833回流到該舉升段822後，再透過設置於該舉升段832的一壓縮式升降單元(圖未示)帶動未放置有任何待鍍物的第一個載具61上升至該載入腔82，以繼續透過一機械手臂或人工方式放置第五個待鍍物於第一個載具61上。

類似的過程不斷地重複進行，放有待鍍物的該第一個載具61、第二個載具62、第三個載具63，及第四個載具64不斷地同步且同時分別進入預定進入的鍍膜區間中，由各載具63、62、61承載各待鍍物同時完成各道鍍膜程序，並在執行完各道鍍膜程序後，令各載具64、63、62在執行下一道鍍膜程序前是預先進入緩衝區間41、42、43等候下一道鍍膜程序，以進一步地同時接續各待鍍物的下一道鍍膜程序。因此，可在整條鍍膜生產線完全沒有閒置的狀況下，正確地批次量產出膜厚相同的完成品。

值得補充說明的是，在本發明該實施例中，該傳輸單元7包括七組分別對應該等緩衝區間41、42、43、44與該等鍍膜區間51、52、53設置的滾輪組71，及七個分別獨立驅動該等滾輪組71的伺服馬達72。於具體實施時，第三、第二與第一個載具63、62、61是相對應地置放於第一、第二與第三個緩衝區間41、42、43內的該等滾輪組71上，同時控制該等伺服馬達72的驅動速度與轉動方向，以帶動該等滾輪組71滾動並帶動該等載具63、62、61往復地移動。

由上述說明可知，本發明多層膜的量產方法是透過該等鍍膜區間51、52、53與該等緩衝區間41、42、43、44的配置關係，同時配合該等載具61、62、63、64、該傳輸機構7與該自動回流單元8的運作關係，以藉此讓第三、第二與第一個載具63、62、61連續地於各鍍膜區間51、52、53內執行各道鍍膜程序時，是同時分別於該等緩衝區間41、42、43、44往復位移。一方面可避免掉先前技術在鍍膜製程中，該等待鍍物因長時間暴露在各鍍膜區間之靶材下方處的電漿區所致的過熱問題；另一方面，藉該等緩衝區間41、42、43、44與該等鍍膜區間51、52、53的配置關係，配合該等載具64、63、62、61、該傳輸機構7與自動回流單元8的機構設計，讓各載放有待鍍物的載具64、63、62可同步且同時在各鍍膜區間51、52、53內執行各道鍍膜程序，而使得整體的鍍膜生產形成一流暢且不間斷的循環生產線，沒有任何一個鍍膜區間51、52、53閒置，而將產能效益發揮到最大。

此處要特別說明的是，上述該實施例所演示的鍍膜生產線僅以4個緩衝區間41、42、43、44與3個鍍膜區間51、52、53為例做說明。但實質上，本發明多層膜的量產方法之鍍膜生產線中的緩衝區間與鍍膜區間的數量是可以向上擴充。簡單地來說，本發明於執行多層膜的量產方法時所使用之鍍膜生產線的鍍膜區間的數量、緩衝區間的數量與載具的數量分別是(n+1)個、n個與(n+1)個以上。依據本發明上述該實施例的詳細說明可知，當鍍膜區間的數量擴充至4個時，就必須配合足夠數量的載具才可避免鍍膜區間閒置；因此，此時載具的數量必須是4個或4個以上。

又，此處需進一步補充說明的是，本發明該實施例之詳細說明，是在各載具61、62、63位移次數、位移時間與位移速率最單純(皆相同)的條件下來執行。當然，只要適當調整每一載具63、62、61在執行各道鍍膜程序時所位移的次數、調整各鍍膜區間51、52、53之靶材的輸出功率，或考慮各載具63、62、61在各緩衝區間41、42、43的等待時間，即便是各載具63、62、61在每個鍍膜區間51、52、53執行各道鍍膜程序時的位移次數不相同的情況下，也能使得該等載具63、62、61同時且同步地執行下一道鍍膜程序，而讓該鍍膜生產線充分運作，不會產生鍍膜區間閒置與資源浪費等問題。

綜上所述，本發明多層膜的量產方法，一方面可避免先前技術在鍍膜製程中，該等待鍍物因長時間暴露在各電漿區所致的過熱問題；另一方面，各載放有待鍍物的載具63、62、61可同步且同時在各鍍膜區間51、52、53內執行各道鍍膜程序，令該鍍膜生產形成一流暢且不間斷的循環生產線，沒有任何一個鍍膜區間51、52、53閒置從而將產能效益發揮到最大，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，即大凡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。