DE602004007089T2

DE602004007089T2 - Vorrichtung zur Herstellung von Dünnfilmen

Info

Publication number: DE602004007089T2
Application number: DE602004007089T
Authority: DE
Inventors: Hideo Okada; Takao Imanaka
Original assignee: Sharp Corp
Current assignee: Sharp Corp
Priority date: 2003-11-14
Filing date: 2004-11-12
Publication date: 2008-02-21
Anticipated expiration: 2024-11-13
Also published as: US7540922B2; EP1536036A2; EP1536036B1; EP1536036A3; US20050145939A1; DE602004007089D1

Description

HINTERGRUND DER ERFINDUNG
1. Gebiet der Erfindung
Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zur Herstellung von Dünnfilmen zur Bildung eines dünnen Films auf einem Substrat, wie beispielsweise einem Glassubstrat, Si-Halbleiter und dergleichen.
2. Beschreibung des diesbezüglichen Standes der Technik
Als eine Technik zum Herstellen eines Dünnfilms auf einer Oberfläche eines Glassubstrats ist eine Sprühpyrolyse-Abscheidungstechnik bekannt. In der Sprühpyrolyse-Abscheidungstechnik wird eine feste Phase durch Sprühen einer Materiallösung, enthaltend ein Dünnfilm-bildendes Material, auf einen Oberflächenabschnitt eines erwärmten Substrats aus einer flüssigen Phase auf dem erwärmten Substrat abgeschieden, und auf einem Oberflächenabschnitt des Substrats ein Dünnfilm gebildet (beispielsweise mit Bezug auf Kaneko Shoji "An outline of a spray pyrolysis deposition (SPD) technique and its application to tin Oxide transparent conducting film formation", Function & Materials, CMC Publication Co., Ltd. (Bd. 20, Nr. 3, März 2000): S. 5-7). Im einzelnen wird in der Sprühpyrolyse-Abscheidungstechnik eine Materiallösung durch Auflösen eines Dünnfilmmaterials in einem organischen Lösungsmittel hergestellt. Wenn diese Materiallösung mit einem komprimierten Gas gemischt und ein Strahl der Mischung dann auf eine erwärmtes plattenähnliches Substrat emittiert wird, werden auf der Oberfläche des plattenähnlichen Substrats nebelige Flüssigkeitstropfen der Materiallösung zugeführt. Die Flüssigkeitstropfen der Materiallösung werden auf der Oberfläche des plattenähnlichen Substrats erwärmt, und ein organisches Lösungsmittel als flüssige Phase verdampft und geht in den Gaszustand über. Folglich scheidet sich ein Dünnfilmmaterial als feste Phase ab, und das abgeschiedene Dünnfilmmaterial wächst mit Abscheidung auf der Oberfläche des plattenähnlichen Substrats, wodurch sich ein Dünnfilm bildet. Verglichen mit anderen chemischen Dünnfilmbildungsverfahren, wie einem atmosphärischen chemischen Dampfabscheidungs(CVD)verfahren, hat die Sprühpyrolyse-Abscheidung Vorteile dahingehend, dass sie in der Lage ist, einen Film selbst bei niedriger Erwärmungstemperatur des Substrats zu bilden und eine hohe Filmbildungsrate und geringe Beibehaltungsfrequenz aufgrund des einfachen Aufbaus der Vorrichtung aufweist.
In einer Vorrichtung zur Herstellung von Dünnfilmen aus dem herkömmlichen Stand der Technik zum Bilden eines Dünnfilms unter Verwendung einer Sprühpyrolyse-Abscheidungstechnik wird ein Dünnfilm auf einem Oberflächenabschnitt eines Glassubstrats gebildet, das auf eine vorbeschriebene Temperatur erhitzt ist, indem aus einer Düse eine Materiallösung, enthaltend ein Dünnfilm-bildendes Material, zusammen mit komprimierter Luft gesprüht wird. In der Vorrichtung zur Herstellung von Dünnfilmen wird ein Dünnfilm mit einer vorbeschriebenen Dicke gebildet, indem eine Vielzahl von Sprühvorgängen der Materiallösung, enthaltend ein Dünnfilm-bildendes Material, wiederholt wird, wodurch ein Dünnfilm laminiert wird (siehe beispielsweise nicht geprüfte japanische Patentveröffentlichungen JP-A-10-130097 (1998) und JP-A-2001-26885 ).
In einer konventionellen Vorrichtung zur Herstellung von Dünnfilmen kann ein Dünnfilm relativ einfach auf einer Oberfläche eines Glassubstrats gebildet werden, indem das Glassubstrat auf eine vorbeschriebene Temperatur erhitzt wird, und indem eine Materiallösung, enthaltend ein Dünnfilm-bildendes Material, aufgesprüht wird. Jedoch ist die Dünnfilmbildungsgeschwindigkeit nicht immer konstant, aufgrund von beispielsweise Temperaturänderungen eines Glassubstrats, Änderungen der Düse zum Sprühen der Materiallösung, Änderungen bei der Konzentration der Materiallösung und Änderungen in der Atmosphäre des Glassubstrats im Laufe der Zeit. Dies stellt ein Problem dahingehend dar, dass es schwierig ist, einen Dünnfilm einer vorbeschriebenen Dicke zu bilden. Die Änderungen hinsichtlich der Atmosphäre des Glassubstrats umfassen Änderungen im Luftstrom der Glassubstrat-Atmosphäre, Änderungen bei der Temperatur der Glassubstrat-Atmosphäre und Änderungen bei der Feuchtigkeit der Glassubstrat-Atmosphäre.
13 ist eine perspektivische Seitenansicht, die schematisch den Aufbau einer herkömmlichen Vorrichtung zur Herstellung von Dünnfilmen 200 zeigt. Die Vorrichtung zum Herstellen von Dünnfilmen 200 umfasst Sprühmittel 203, Sprühsteuermittel 204, Erwärmungsmittel 205 und Entlüftungsmittel 206. Die Sprühmittel 203 emittieren einen Strahl einer Materiallösung, enthaltend ein Dünnfilmmaterial und ein organisches Lösungsmittel, auf ein plattenähnliches Substrat 201, und Sprühflüssigkeitstropfen 202 der Materiallösung. Sprühsteuermittel 204 zur Kontrolle der Sprühmenge der Materiallösung. Erwärmungsmittel 205 erhitzen das plattenähnliche Substrat 201. Entlüftungsmittel 206 stoßen den organischen Lösungsmitteldampf, verdampft aus der Materiallösung durch Erhitzen, nach außen aus. Weiterhin umfassen die Sprühmittel 203 Materiallösungsreservoirmittel 207, Gasreservoirmittel 208 und eine Sprühdüse 209, wobei die Materiallösungsreservoirmittel 207 eine Materiallösung vorhalten. Die Gasreservoirmittel 208 halten ein in die Materiallösung zu mischendes Trägergas vor. Eine Sprühdüse 209 mischt die Materiallösung und das Trägergas und sprüht die Mischung auf eine Oberfläche des plattenähnlichen Substrats 201. Als Trägergas werden komprimierte Luft und dergleichen verwendet. Die Sprüh steuermittel 204 umfassen ein Magnetventil 210 und Ventilsteuermittel 211. Ein Magnetventil 210 kontrolliert das EIN und AUS der Sprühdüse 209. Die Ventilsteuermittel 211 kontrollieren das Öffnen und Schließen der Sprühdüse 209 durch das Magnetventil 210. Die Erwärmungsmittel 205 umfassen ein Heizgerät 212 und eine Plattform 213. Das Heizgerät 212 erhitzt das plattenähnliche Substrat 201. Die Plattform 213 hält das plattenähnliche Substrat 201 und das Heizgerät 212. Die Plattform 213, auf der das plattenähnliche Substrat 201 und das Heizgerät 212 gehalten werden, wird bis gerade unterhalb der Sprühdüse 209 durch ein Beförderungsmittel, wie einen Bandbeförderer (nicht gezeigt), befördert.
Gemäß der Vorrichtung zur Herstellung von Dünnfilmen 200 wird eine erste Materiallösung aus den ersten Materiallösungsreservoirmitteln 207 und ebenfalls ein komprimiertes Gas aus den Gasreservoirmitteln 208 jeweils zur Sprühdüse 209 zugeführt. In der Sprühdüse 209 werden die Materiallösung und das komprimierte Gas gemischt, ein Strahl der Mischung wird auf die Oberfläche 201a eines plattenähnlichen Substrats 201 emittiert, das durch die Plattform 213 gehalten wird, wodurch Flüssigkeitstropfen 202 der Materiallösung durch Sprühen zugeführt werden. Da das plattenähnliche Substrat 201 auf eine vorbeschriebene Temperatur durch das Heizgerät 212 erhitzt wird, verdampft ein organisches Lösungsmittel und dampft aus den Flüssigkeitstropfen 202 der aufgesprühten Materialflüssigkeit ab, um dem Dünnfilm-bildenden Material zu ermöglichen, sich abzuscheiden, wodurch ein dünner Film auf der Oberfläche 201a des plattenähnlichen Substrats 201 gebildet wird. Der organische Lösungsmitteldampf wird nach außen durch die Entlüftungsmittel 206 abgelassen. Durch Wiederholen dieses Sprühvorgangs für eine Vielzahl von Malen kann ein Dünnfilm mit einer gewünschten Dicke gebildet werden.
Wie oben beschrieben, ist die Sprühdüse 209 etwa genau oberhalb des zentralen Teils des plattenähnlichen Substrats 201 in der Vorrichtung zur Herstellung von Dünnfilmen 200, basierend auf einer Sprühpyrolyse-Abscheidungstechnik, angeordnet, um von außen befördert und in einer vorbestimmten Position gehalten zu werden.
Wenn während dessen eine Lösung von einer Düse zum zentralen Teil einer flachen ebenenähnlichen Substanz gesprüht wird, wird die Sprühmenge pro Einheitsfläche der Lösung beim zentralen Teil der plattenähnlichen Substanz groß und an den Enden klein, aufgrund der konstruktiven Charakteristika der Düse.
Wenn demgemäß ein Dünnfilm auf einer Oberfläche 201a eines plattenähnlichen Substrats gebildet werden soll, indem eine herkömmliche Vorrichtung zur Herstellung von Dünnfilmen 200 verwendet wird, wird ein Dünnfilm aufgebracht in einer Richtung senkrecht zur Oberfläche 201a, beim zentralen Teil des plattenähnlichen Substrats 201 aufgrund der Position der Sprühdüse 209 und der konstruktiven Charakteristika gebildet und an den Enden des plattenähnlichen Substrats 201 wird ein Dünnfilm gebildet, dessen Dicke kleiner ist als diejenige am zentralen Teil. Es ist sehr schwierig, einen Dünnfilm mit einer gleichmäßigen Dicke auf dem gesamten Teil der Oberfläche 201a des plattenähnlichen Substrats 201 unter Verwendung der Vorrichtung zur Herstellung von Dünnfilmen 200 zu bilden. Die Vorrichtung zur Herstellung von Dünnfilmen 200 ist nicht geeignet für die Bildung eines Antireflexionsfilms, der einen besonders gleichmäßigen Dünnfilm erfordert.
Ein Verfahren zum Einstellen der Dicke eines Dünnfilms durch Bewegen des plattenähnlichen Substrats 201 zu der Position, so dass das Ende gerade unterhalb der Sprühdüse 209 liegt, nachdem ein Dünnfilm gebildet wird und um den zentralen Teil des plattenähnlichen Substrats 201 zentriert wird und erneutes Sprühen der Materiallösung kann berücksichtigt werden. Jedoch verursacht ein derartiges Verfahren eine Zunahme der Schrittzahl und eine Erhöhung der Materialkosten, und somit ist die Gleichmäßigkeit eines zu erhaltenden Dünnfilms nicht vollständig befriedigend.
ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
Es ist ein Ziel der Erfindung, eine Vorrichtung zur Herstellung von Dünnfilmen bereitzustellen, die auf einem Substrat einen Dünnfilm mit einer gewünschten Dicke mit hoher Genauigkeit bilden kann.
Die Erfindung liefert eine Vorrichtung zur Herstellung von Dünnfilmen, umfassend:
einen Gehäusekörper mit einem darin gebildeten Gehäuseraum, um ein Substrat aufzunehmen;
Heizmittel zum Erwärmen des Substrats, das im Gehäuseraum aufgenommen wird, auf eine vorbeschriebene Temperatur;
Sprühmittel zum Sprühen einer vorbeschriebenen Lösung, enthaltend ein Dünnfilm-bildendes Material, auf einen Oberflächenabschnitt des Substrats, das im Gehäuseraum aufgenommen wird und durch die Heizmittel auf eine vorbeschriebene Temperatur aufgeheizt wird;
Mittel zur Erzeugung von Dicken-Informationen zur Erzeugung von vorgeschriebenen bzw. vorgeschriebenen Informationen über die Dicke eines auf dem einen Oberflächenabschnitt des Substrats durch das Dünnfilm-bildende Material zu bildenden Dünnfilms;
Steuerungsmittel, um es den Sprühmitteln zu erlauben, die vorbeschriebene Lösung, enthaltend das Dünnfilm-bildende Material so zu sprühen, dass der auf dem einen Oberflächenabschnitt des Substrats zu bildende Dünnfilm eine vorbeschriebene Dicke aufweist, auf der Basis der vorbeschriebenen Informationen der Mittel zur Erzeugung von Dicken-Informationen.
Gemäß der Erfindung ist das Substrat im Gehäuseraum des Gehäusekörpers aufgenommen und wird durch die Erwärmungsmittel auf eine vorbeschriebene Temperatur erwärmt und dann die vorbeschriebene Lösung, enthaltend ein Dünnfilm-bildendes Material, auf einen Oberflächenabschnitt des Substrats durch die Sprühmittel aufgesprüht. Die auf gesprühte vorbeschriebene Lösung diffundiert innerhalb des Gehäuseraums und erreicht den einen Oberflächenabschnitt des Substrats. Wenn die vorbeschriebene Lösung den einen Oberflächenabschnitt des Substrats erreicht, dann zersetzt sich das Dünnfilm-bildende Material, enthalten in der Lösung, thermisch, weil das Substrat auf die vorbeschriebene Temperatur erhitzt wird, wodurch sich auf dem einen Oberflächenabschnitt des Substrats ein Dünnfilm bildet.
Die Mittel zur Erzeugung von Dicken-Informationen weisen vorbeschriebene Informationen über die Dicke eines zu bildenden Dünnfilms auf dem einen Oberflächenabschnitt des Substrats auf, und das Steuermittel kontrolliert die Sprühmittel, basierend auf den vorbeschriebenen Informationen aus den Mitteln zur Erzeugung von Dicken-Informationen. Da die Steuermittel es ermöglichen, dass die Sprühmittel eine vorbeschriebene Lösung auf der Basis der vorbeschriebenen Informationen über die Dicke eines auf dem einen Oberflächenabschnitt eines Substrats zu bildenden Dünnfilms zu sprühen, wird ein Dünnfilm mit einer gewünschten Dicke mit einer hohen Genauigkeit gebildet.
In der Erfindung umfasst die Vorrichtung zur Herstellung von Dünnfilmen weiterhin Entfernungsmittel zur Entfernung der Lösung, die durch die Sprühmittel gesprüht wird und um das Substrat im Gehäuseraum fließt, aus dem Gehäuseraum.
Erfindungsgemäß fließt eine zerstäubte Lösung um das Substrat innerhalb des Gehäuseraums, in dem die vorbeschriebene Lösung durch die Sprühmittel gesprüht wird, aber die zerstäubte Lösung um das Substrat kann durch die Entfernungsmittel entfernt werden.
Daher kann dies verhindern, dass die zerstäubte Lösung um das Substrat, die zum Erhalt eines Dünnfilms einer vorbeschriebenen Dicke nicht notwendig ist, auf dem Substrat abgeschieden wird, und ein Dünnfilm weist eine gewünschte Dicke mit hoher Genauigkeit auf.
In der Erfindung umfasst die Vonrrichtung zur Herstellung von Dünnfilmen weiterhin Haltemittel zum Halten der Mittel zur Erzeugung der Dicken-Information in einer derartigen Art und Weise, dass sie von einer Außenseite des Gehäusekörpers in den Gehäuseraum bewegbar sind, und ebenfalls zum Halten der Mittel zur Erzeugung von Dicken-Informationen, untergebracht im Gehäuseraum, in einer derartigen Art und Weise, dass sie zur Außenseite des Gehäusekörpers bewegbar sind.
Erfindungsgemäß bewegen die Haltemittel die Mittel zur Erzeugung der Dicken-Information von der Außenseite des Gehäusekörpers in den Gehäuseraum und bewegen die Mittel zur Erzeugung von Dicken-Informationen, die im Gehäuseraum aufgenommen sind, zur Außenseite des Gehäusekörpers. Während die vorbeschriebene Lösung durch die Sprühmittel gesprüht wird, kann das Bewegen der Mittel zur Erzeugung von Dicken-Informationen zur Außenseite des Gehäusekörpers verhindern, dass die vorbeschriebene zerstäubte Lösung sich auf den Mitteln zur Erzeugung von Dicken-Informationen abschei det. Somit wird die Zuverlässigkeit der vorbeschriebenen Information, die durch die Mittel zur Erzeugung von Dicken-Informationen erzeugt werden soll, erhöht. Auch erzeugen die Mittel zur Erzeugung der vorbeschriebenen Information mit den Mitteln zur Erzeugung der Dicken-Information, die von der Außenseite des Gehäusekörpers in den Gehäuseraum bewegt werden, die vorbeschriebene Information über die Dicke eines auf dem Substrat gebildeten Dünnfilms. Hierdurch ist es möglich, die vorbeschriebene Information über die Dicke des auf dem Substrat gebildeten Dünnfilms zu erhalten, ohne das Substrat außerhalb des Gehäusekörpers zu befördern.
In der Erfindung erhalten die Steuermittel Informationen über die Dicke eines auf einem Oberflächenabschnitt des Substrats zu bildenden Dünnfilms durch ein Sprühen durch die Sprühmittel und ermöglichen den Sprühmitteln, eine vorbeschriebene Anzahl von Malen zu sprühen, und ermöglichen den Sprühmitteln, die Lösung, enthaltend das Dünnfilm-bildende Material, so zu sprühen, dass der zu bildende Dünnfilm auf dem einen Oberflächenabschnitt des Substrats die vorbeschriebene Dicke aufweist, auf der Basis der vorbeschriebenen Informationen der Mittel zur Erzeugung von Dicken-Informationen und der Information über die Dicke eines auf dem einen Oberflächenabschnitt des Substrats durch ein Sprühen der Sprühmittel gebildeten Dünnfilms.
Erfindungsgemäß erlauben es die Steuermittel den Sprühmitteln, eine vorbeschriebene Lösung, auf Basis der Information über die Dicke des auf einem Oberflächenabschnitt des Substrats zu bildenden Dünnfilms durch ein Sprühen und der vorbeschriebenen Informationen aus den Mitteln zur Erzeugung von Dicken-Information, zu sprühen. Hierdurch wird es möglich, einen Dünnfilm mit einer gewünschten Dicke mit hoher Genauigkeit zu bilden. Beispielsweise bestimmen die Steuermittel die Anzahl von Malen zum Sprühen der vorbeschriebenen Lösung durch die Sprühmittel, so dass ein auf dem einen Oberflächenabschnitt des Substrats zu bildender Dünnfilm eine vorbeschriebene Dicke aufweist, und basierend auf dieser Bestimmung es den Sprühmitteln ermöglicht, die vorbeschriebene Lösung zu sprühen.
In der Erfindung ermöglichen die Steuermittel den Sprühmitteln eine vorbeschriebene Anzahl von Malen zu sprühen, die Dicken-Information eines zu bildenden Dünnfilms auf dem einen Oberflächenabschnitt des Substrats durch ein Sprühen der Sprühmittel, auf der Basis der vorbeschriebenen Informationen der Mittel zur Erzeugung von Dicken-Informationen zu berechnen, und erlauben es den Sprühmitteln, die Lösung, enthaltend das Dünnfilm-bildende Material so zu sprühen, dass der zu bildende Dünnfilm auf dem einen Oberflächenabschnitt des Substrats die vorbeschriebene Dicke aufweist, auf der Basis der vorbeschriebenen Informationen, erhalten durch die Mittel zur Erzeugung von Dicken-Informationen und der berechneten Dicken-Information des auf dem einen Oberflächenabschnitt des Substrats durch ein Sprühen der Sprühmittel zu bildenden Dünnfilms.
Erfindungsgemäß berechnen die Steuermittel die Dicken-Informationen eines zu bildenden Dünnfilms durch ein Sprühen, indem die Sprühmittel auf Basis der vorbeschriebenen Informationen, erhalten durch die Mittel zur Erzeugung der Dicken-Informationen, einmal sprühen. Beispielsweise können die Dicken-Informationen des durch ein Sprühen durch die Sprühmittel zu bildenden Dünnfilms auf Basis der vorbeschriebenen Informationen, aus den Mitteln zum Erzeugen von Dicken-Informationen und der Anzahl von Malen zum Sprühen der Sprühmittel berechnet werden. Beispielsweise können die Dicken-Informationen des zu bildenden Dünnfilms weiterhin durch ein Sprühen durch die Sprühmittel auf Basis der vorbeschriebenen Information aus den Mitteln zum Erzeugen der Dicken-Informationen vor und nach Sprühen der vorbeschriebenen Lösung einmal durch die Sprühmittel berechnet werden. In der Vorrichtung wird ein Dünnfilm durch Sprühen einer Mehrzahl von Malen gebildet, aber durch Erhalt der Dicke des gebildeten Dünnfilms durch ein Sprühen ist es möglich, einen Dünnfilm mit der vorbeschriebenen Dicke mit hoher Genauigkeit zu bilden, indem die Sprühmittel auf Basis der vorbeschriebenen Information aus den Mitteln zur Erzeugung von Dicken-Informationen sowie den Informationen über die Dicke des zu bildenden Dünnfilms durch ein Sprühen durch die Sprühmittel zu steuern.
In der Erfindung erzeugen die Mittel zur Erzeugung von Dicken-Informationen Farbschattierungsinformationen über den auf dem einen Oberflächenabschnitt des Substrats zu bildenden Dünnfilm.
Erfindungsgemäß erzeugen die Mittel zur Erzeugung der Dicken-Information Farbschattierungsinformationen über einen auf dem einen Oberflächenabschnitt des Substrats zu bildenden Dünnfilm. Im Falle, wo die Dicke des Dünnfilms sich ändert, ändert sich die Farbschattierung eines Dünnfilms aufgrund einer Änderung der Komponenten des Lichts, das durch den Dünnfilm reflektiert wird. Das heißt, durch Erzeugen von Farbschattierungsinformationen über einen Dünnfilm kann etwas über die Dicke des Dünnfilms aus der Farbschattierungsinformation über den Dünnfilm erfahren werden. Um eine derartige Farbschattierungsinformation über den Dünnfilm zu erzeugen, können die Mittel zur Erzeugung von Dicken-Information aus einem Farbbildsensor oder dergleichen aufgebaut sein, der mit niedrigen Kosten verwirklicht wird.
In der Erfindung erzeugen die Mittel zur Erzeugung von Dicken-Information spektrale Reflexivität aus einem auf dem einen Oberflächenabschnitt des Substrats zu bildenden Dünnfilm.
Erfindungsgemäß erzeugen die Mittel zur Erzeugung von Dicken-Informationen spektrale Reflexivität eines auf dem einen Oberflächenabschnitt des Substrats zu bildenden Dünnfilms. Im Falle, wo die Dicke des Dünnfilms sich ändert, ändert sich die durch die Mittel zur Erzeugung von Dicken-Information zu erzeugende spektrale Reflexivität, aufgrund einer Änderung der Komponente des Lichts, die durch den dünnen Film reflektiert wird. Das heißt, die Dicke des dünnen Films kann aus der spektralen Reflexivität abgeleitet werden. Unter Verwendung der spektralen Reflexivität kann die Dicke des Dünnfilms mit hoher Genauigkeit erhalten werden.
KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
Andere und weitere Ziele, Merkmale und Vorteile der Erfindung werden aus der nachfolgenden detaillierten Beschreibung mit Bezug auf die Zeichnungen offensichtlich, worin:
1 eine Zeichnung darstellt, die schematisch den Aufbau einer Vorrichtung zur Herstellung von Dünnfilmen gemäß einer ersten Ausführungsform der Erfindung darstellt;
2 eine perspektivische Ansicht darstellt, die das Aussehen der Vorrichtung zur Herstellung von Dünnfilmen zeigt;
3 eine Zeichnung darstellt, die graphisch ein Beispiel der reflexiven Charakteristika eines auf einem Oberflächenabschnitt eines Substrats gebildeten Dünnfilms zeigt;
4 ein Flussdiagramm darstellt, das den Verfahrensablauf eines Hauptsteuerabschnitts zeigt;
5 ein Flussdiagramm darstellt, das den Verfahrensablauf eines befördernden Steuerabschnitts zeigt;
6 ein Flussdiagramm darstellt, das den Verfahrensablauf eines Erwärmungssteuerabschnitts zeigt;
die 7A und 7B Ansichten darstellen, die schematisch den Aufbau einer Vorrichtung zur Herstellung von Dünnfilmen gemäß einer zweiten Ausführungsform der Erfindung zeigen;
8 ein Flussdiagramm darstellt, das den Verfahrensablauf eines Hauptsteuerabschnitts zum Bilden eines Dünnfilms mit einer vorbeschriebenen Dicke in der Vorrichtung zum Bilden von Dünnfilmen zeigt;
9 ein Flussdiagramm darstellt, das den Verfahrensablauf des Hauptsteuerabschnitts zum Bilden eines Dünnfilms mit einer vorbeschriebenen Dicke in der Vorrichtung zum Bilden von Dünnfilmen zeigt;
10 ein Flussdiagramm darstellt, das den Verfahrensablauf eines Hauptsteuerabschnitts zum Bilden eines Dünnfilms mit einer vorbeschriebenen Dicke in einer Vorrichtung zum Bilden von Dünnfilmen gemäß einer dritten Ausführungsform der Erfindung zeigt;
11 ein Flussdiagramm darstellt, das den Verfahrensablauf des Hauptsteuerabschnitts zum Bilden eines Dünnfilms mit einer vorbeschriebenen Dicke in der Vorrichtung zum Bilden von Dünnfilmen gemäß der dritten Ausführungsform der Erfindung zeigt;
12 ein Flussdiagramm darstellt, das den Verfahrensablauf des Hauptsteuerabschnitts zum Bilden eines Dünnfilms mit einer vorbeschriebenen Dicke in der Vorrichtung zum Bilden von Dünnfilmen gemäß der dritten Ausführungsform der Erfindung zeigt; und
13 eine perspektivische Seitenansicht darstellt, die schematisch den Aufbau einer herkömmlichen Vorrichtung zum Bilden von Dünnfilmen zeigt.
DETAILLIERTE BESCHREIBUNG
Nun werden bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung mit Bezug auf die Zeichnungen nachfolgend beschrieben.
1 zeigt schematisch den Aufbau einer ersten Vorrichtung zur Herstellung von Dünnfilmen 1 gemäß einer ersten Ausführungsform der Erfindung. 2 ist eine perspektivische Ansicht, die das Aussehen einer Vorrichtung zur Herstellung von Dünnfilmen zeigt. Weiterhin ist in 1 ebenfalls ein Substrat 2, das durch die Vorrichtung zur Herstellung von Dünnfilmen 1 bearbeitet wird, gezeigt. Die Vorrichtung zur Herstellung von Dünnfilmen 1 kann einen Dünnfilm 4 mit einer gewünschten Dicke auf einer Oberfläche 2A des Substrats durch Sprühen einer vorbeschriebenen Lösung 3, enthaltend ein Dünnfilm-bildendes Material, mit einer Vielzahl von Malen auf dem erwärmten Substrat bilden. Das Substrat, auf dem ein Dünnfilm gebildet werden soll, ist beispielsweise ein Glassubstrat mit einer rechtwinkligen Plattenform. In dieser Ausführungsform kann der Dünnfilm 4 mit einer gewünschten Dicke durch Aufbringen einer Vielzahl von Dünnfilmbeschichtungen gebildet werden.
Die Vorrichtung zur Herstellung von Dünnfilmen 1 umfasst eine Haupteinheit 5 der Vorrichtung zur Herstellung von Dünnfilmen und Beförderungsmittel 6 zum Befördern von Substraten 2. Das Substrat, auf dem ein Dünnfilm gebildet werden soll, wird durch die Beförderungsmittel 6 zur Haupteinheit 5 der Vorrichtung zur Herstellung von Dünnfilmen befördert, wobei durch die Haupteinheit 5 ein Dünnfilm 4 mit einer gewünschten Dicke auf einer Oberfläche 2A des Substrats 2 gebildet wird, und hiernach das Substrat 2, auf dem der Dünnfilm 4 mit einer gewünschten Dicke gebildet wurde, aus der Haupteinheit 5 der Vorrichtung zur Herstellung von Dünnfilmen herausbefördert wird.
Die Haupteinheit 5 der Vorrichtung zur Herstellung von Dünnfilmen umfasst einen Gehäusekörper 7, Erwärmungsmittel 8, Sprühmittel f9, Mittel zur Erzeugung der Dicken-Information 10, einen Hauptsteuerabschnitt 11 und Entfernungsmittel 12. Im Gehäusekörper 7 wird ein Gehäuseraum 13 zur Aufnahme des Substrats 2 gebildet. Der Gehäuseraum 13 ist ein im Wesentlichen geschlossener Raum. Der Gehäusekörper 7 hat eine innere Oberfläche 14 in Form eines im Wesentlichen rechtwinkligen Parallelepipeds. Der durch diese innere Oberfläche umschlossene Bereich ist der Gehäuseraum 13. Im Gehäusekörper 7 wird eine Öffnung 15 für die kommunikative Verbindung zwischen dem Gehäuseraum 13 und der Außenseite des Gehäusekörpers 7 gebildet. Die Öffnung 15 wird auf einer Seitenwand 7A des Gehäusekörpers 7 gebildet. Durch Bilden der Öffnung 15 kann das Substrat 2 innerhalb des Gehäuseraums 13 durch die Öffnung 15 aufgenommen werden, und das Substrat 2 innerhalb des Gehäuseraums 13 kann ebenfalls aus dem Gehäusekörper 7 in Richtung nach außen entfernt werden.
Die Beförderungsmittel 6 befördern ein Substrat 2 im Gehäuseraum 13 durch die Öffnung 15 des Gehäusekörpers 7 und bringen das Substrat 2 in eine vorbeschriebene Position, wo das Substrat 2 bearbeitet werden soll, um zu ermöglichen, dass es im Gehäuseraum 13 aufgenommen wird, und hiernach wird das Substrat 2 durch die Öffnung 15 wieder aus dem Gehäusekörper 7 heraus gebracht. In dieser Ausführungsform befördern die Beförderungsmittel 6 das Substrat 2 in eine der vorbeschriebenen Beförderungsrichtungen F1. Im Gehäusekörper 7 werden zwei Öffnungen 15 gebildet, wobei durch eine Öffnung 15 hiervon das Substrat 2 in den Gehäuseraum 13 befördert wird, und durch die andere Öffnung hiervon das Substrat 2 heraus befördert wird.
Die Beförderungsmittel 6 werden durch eine Bandfördereinheit in dieser Ausführungsform verwirklicht. Die Beförderungsmittel 6 umfassen einen Bewegungsteil 21, eine Antriebswalze 22, eine Vielzahl von Laufwalzen 23, einen Rotationsantriebsabschnitt 24 und einen Beförderungssteuerabschnitt 25. Der Bewegungsteil 21 weist ein Band 26 sowie einen Substrathalter 27, vorgesehen auf diesem Band 26, auf. Das Band 26 ist ein zirkularer Endlos-Typ und wird beispielsweise verwirklicht durch ein Hochtemperaturmaschenband für Hochtemperaturverwendung, hergestellt von Taiyo Wire Cloth Co., Ltd.
Der Substrathalter 27 ist eine Montagetafel zum Halten eines Substrats 2. Der Substrathalter 27 hält ein Heizgerät 31 aus Heizmitteln 8, die nachfolgend beschrieben werden. Das Substrat 2 wird auf dem im Substrathalter 27 zu haltenden Heizgerät 31 montiert. Eine Montagefläche 27A zum Halten des Heizgeräts 31 des Substrathalters 27 wird größer ausgelegt als das Substrat 2. Eine Anzahl von Substrathaltern 27 wird auf den äußeren Umfangsflächen des Bands 26 in bestimmten Intervallen angeordnet. Der Substrathalter 27 wird beispielsweise aus Keramikmaterialien, wie Aluminiumoxid, hergestellt. Der vorbeschriebene Abstand zwischen angrenzenden Substrathaltern 27 wird in einer derartigen Art und Weise ausgewählt, dass wenn ein Substrathalter 27 im Gehäusekörper 7 aufgenommen wird, dass dann die anderen Substrathalter 27 außerhalb des Gehäusekörpers 7 angeordnet sind.
Das Band 26 wird auf die Antriebswalze 22 und eine Anzahl von Laufwalzen 23 aufgerollt. Die Rotationsachsenlinie der Antriebswalze 22 und der Laufwalzen 23 wird in im Wesentlichen horizontaler Richtung angeordnet, und im oberen Beförderungsteil des Bandes 26, auf dem ein Substrat 2 befördert wird, mit dem Substrat, das im Substrathalter 27 gehalten wird, bewegt sich die Montageoberfläche 27A des Substrathalters 27 horizontal. Die beiden Enden der Antriebswalze 22 und der Laufwalzen 23 in Rotationsachsenlinie werden drehbar auf einem Walzenhalter 28 gehalten. Mindestens ein oberer Beförderungsteil 29 ist auf dem Band 26, auf dem ein Substrat 2 mit Halt durch den Substrathalter 27 befördert wird, angeordnet, indem es durch eine Öffnung eingeführt wird, und die andere Öffnung 15 des Gehäusekörpers 7.
Die Antriebswalze 22 dreht sich um die Rotationsachsenlinie mittels eines Drehmoments, bereitgestellt durch den Rotationsantriebsabschnitt 24. Der Rotationsantriebsabschnitt 24 wird beispielsweise durch einen Motor verwirklicht. Der Rotationsantriebsabschnitt 24 dreht sich, basierend auf einem Steuerkommando, das vom Beförderungssteuerabschnitt 25 gegeben wird. Durch Antreiben des Rotationsantriebsabschnitts 24 dreht sich die Antriebswalze 22 um die Rotationsachsenlinie, wodurch sich das Band 26 bewegt. Mit der Bewegung des Bands 26 drehen sich die Laufwalzen 23 jeweils um die Rotationsachsenlinien. Der Beförderungssteuerabschnitt 25 wird beispielsweise durch einen Mikrocomputer verwirklicht und treibt den Rotationsantriebsabschnitt 24 mittels eines Steuerkommandos an, das von einem Hauptsteuerabschnitt 11, wie nachfolgend beschrieben, gegeben wird, um es dem Substrathalter 27 zu ermöglichen, die vorbeschriebene Position innerhalb des Gehäuseraums 13 zu erreichen, und den Substrathalter 27 von der vorbeschriebenen Position zur Außenseite des Gehäusekörpers 7 zu bewegen. Durch einen derartigen Aufbau befördern die Beförderungsmittel 6 die Substrate 2 in einer Richtung, um es den Substraten 2, einem nach dem anderen, zu ermöglichen, den Gehäuseraum 13 des Gehäusekörpers 7 zu erreichen, und dass weiterhin nicht bearbeitete Substrate 2 in den Gehäusekörper 7 befördert werden können, wenn das Substrat 2 mit dem gebildeten Dünnfilm mit einer gewünschten Dicke durch die Vorrichtung zur Herstellung von Dünnfilmen 5 herausbefördert wird. Daher ist es möglich, eine effiziente Verarbeitung durchzuführen.
Ein Erwärmungsmittel 8 erwähnt das Substrat auf eine vorbeschriebenen Temperatur T1. Das Erwärmungsmittel 8 umfasst ein Heizgerät 31, einen Temperaturdetektionsabschnitt 32 und eine Erwärmungssteuerabschnitt 33. Das Heizgerät 31 wird beispielsweise verwirklicht als Ferninfrarot-Keramikheizgerät, hergestellt von Kawai Electric Heater Co., Ltd. Das Heizgerät 31 wird durch einen Substrathalter 27 gehalten. Eine Oberfläche 31A des Heizgeräts 31 weist eine rechtwinklige Form auf, und das Substrat 2 wird auf dieser Oberfläche 31A angebracht. Das Heizgerät 31 erhitzt das Substrat 2 durch Herstellen des Kontakts mit der anderen Oberfläche 34 in Dickenrichtung des Substrats 2, das auf dem Substrathalter 27 aufgebracht ist. Die eine Oberfläche 31A des Heizgeräts 31 hat eine größere Fläche als die andere Oberfläche 34 in Dickenrichtung des Substrats 2.
Der Temperaturdetektionsabschnitt 32 detektiert die Temperatur des Substrats 2. Der Temperaturdetektionsabschnitt 32 ist beispielsweise aufgebaut, um ein Thermoelement aufzuweisen. Der Temperaturdetektionsabschnitt 32 kann die Temperatur des Substrats 2 de tektieren, indem eine elektromotorische Kraft, die im Thermoelement erzeugt wird, gemessen wird. Um die Temperatur des Substrats 2 genau zu messen, ist das Thermoelement in den Umfang des Substrats 2, noch spezieller an vier Seiten des rechtwinkligen Substrats 2 eingebettet.
Der Wärmesteuerabschnitt 33 steuert das Heizgerät 31, basierend auf einer Temperatur, die durch den Temperaturdetektionsabschnitt 32 detektiert wird. Das heißt, der Wärmesteuerabschnitt 33 ermöglicht dem Heizgerät 31, ein Substrat 2 zu erhitzen, so dass die Temperatur des Substrats 2 eine vorbeschriebene Temperatur T1 erreicht, oder beendet das Erwähnen des Substrats 2 durch das Heizgerät 31. Wenn die Temperatur des Substrats 2 die vorbeschriebene Temperatur T1 erreicht, dann bedeutet dies, dass die Temperatur eines Oberflächenabschnitts 2A des Substrats 2 die vorbeschriebene Temperatur T1 erreicht hat. Durch Steuern des Heizgeräts 31 mittels des Erwärmungssteuerabschnitts 33 kann das Substrat 2 auf eine vorbeschriebene Temperatur T1 erwärmt werden. Die vorbeschriebene T1 wird ausgewählt, um beispielsweise von 400 bis 500°C zu sein. Im Falle, dass die vorbeschriebene Temperatur T1 nicht mehr als 400°C beträgt, gibt es einige Probleme: Der gebildete Film kann Schaum oder Blasen erzeugen und/oder die Nichtgleichmäßigkeit der Filmdicke kann verstärkt werden. Im Falle, dass die vorbeschriebene Temperatur T1 mehr als 500°C beträgt, entstehen dann Probleme, dass die Lösung sich bei dem Verfahren des Sprühens zersetzen kann und sich in einem pulverigen Zustand auf dem Substrat 2 abscheiden kann, und der Stromverbrauch der Wärmequelle kann zunehmen. Wenn die vorbeschriebene Temperatur T1 in den vorbestimmten Temperaturbereich fällt, kann ein homogener und flacher Dünnfilm ohne Nadellöcher auf dem gebildeten Film erhalten werden.
Der Wärmesteuerabschnitt 33 wird beispielsweise durch einen Mikrocomputer realisiert. Der Erwärmungssteuerabschnitt 33, wenn ein Steuerkommando von einem Hauptsteuerabschnitt 11, wie nachfolgend beschrieben, gegeben wird, steuert das Heizgerät 31 zum Erwärmen des Substrats 2 auf eine vorbeschriebene Temperatur, und wenn festgestellt wird, dass das Substrat 2 auf die vorbeschriebene Temperatur T1 erwärmt wurde, sendet dieser an den Hauptsteuerabschnitt 11 ein vorbeschriebenes Signal, das zeigt, dass dieses Substrat auf die vorbeschriebene Temperatur T1 erwärmt wurde.
Die Sprühmittel 9 sprühen eine vorbeschriebene Lösung 3, umfassend ein Dünnfilm-bildendes Material, auf ein im Gehäuseraum 13 aufzunehmendes Substrat 2. Die Sprühmittel 9 sprühen die vorbeschriebene Lösung 3 auf das Substrat 2, das auf die vorbeschriebene Temperatur durch die Erwärmungsmittel 8 erwähnt wurde, wodurch sich die vorbeschriebene Lösung 3 von einer flüssigen zu einer festen Phase auf dem Oberflächenabschnitt 2A des Substrats 2 ändert, und noch spezieller verdampft das Lösungsmittel der vorbeschriebenen Lösung 3, um einen Dünnfilm durch eine thermische Zersetzungsreaktion des Dünnfilm-bildenden Materials, das als ein Vorläufer dient, zu bilden.
Die Sprühmittel 9 umfassen einen Sprühdüsenabschnitt 35, einen Lösungszuführer 36 zum Zuführen einer vorbeschriebenen Lösung 3 auf den Sprühdüsenabschnitt 35, einen Beförderungsgaszuführer 37 zum Zuführen eines Trägergases an einen Sprühdüsenabschnitt 35 und einen Ventilabschnitt 38 zum Sprühen der vorbeschriebenen Lösung 3 vom Sprühdüsenabschnitt 35 und hören auf, die vorbeschriebene Lösung 3 vom Sprühdüsenabschnitt 35 gemäß einem Steuerkommando vom Hauptsteuerabschnitt 11 zu sprühen. Die Sprühmittel 9 sind im Gehäuseraum 13 in dieser Ausführungsform untergebracht, aber ein Teil der Sprühmittel 9, wie zum Beispiel der Lösungszuführer 36 und der Trägergaszuführer 37, können beispielsweise außerhalb des Gehäusekörpers 7 angeordnet sein.
Der Sprühdüsenabschnitt 35 wird durch eine binäre Fluiddüse verwirklicht. Für die Sprühdüse wird beispielsweise eine Sprühkanone STA-6R mit einer Düsenöffnung von 0,5 mm, hergestellt von Fuso Seiki Co., Ltd., verwendet. Vom Lösungszuführer 36 wird eine vorbeschriebene Lösung 3 mit einem Flüssigkeitsdruck von beispielsweise 0,5 Megapascal (MPa) zugeführt, und vom Trägergaszuführer 37 wird ein Trägergas mit einem Gasdruck von beispielsweise 0,4 Megapascal (MPa) zugeführt. Auch die Zeit für jedes Sprühen beim Sprühdüsenabschnitt 35 wird beispielsweise mit 0,5 Sekunden ausgewählt.
Der Sprühdüsenabschnitt 35 wird auf dem Gehäusekörper 7 befestigt, und ein Sprühauslass 35A zum Sprühen einer vorbeschriebenen Lösung 3 wird darunter angeordnet. Noch spezieller liegt der Sprühauslass 35A einem Substrathalter 27 gegenüber, um in der vorbeschriebenen Bearbeitungsposition durch die Beförderungsmittel 6 angeordnet zu sein. Die Zentrumsachsenlinie L1, die durch das Zentrum des Sprühauslasses 35A des Sprühdüsenabschnitts 35 passiert, läuft durch das Zentrum eines Substrats 2, das in vorbeschriebener Verarbeitungsposition angeordnet ist. Der Abstand H1 zwischen der Endfläche des Sprühauslasses 35A des Sprühdüsenabschnitts 35 und einer Oberfläche 39 des Substrats 2, das in vorbeschriebener Bearbeitungsposition angeordnet ist, wird ausgewählt, um beispielsweise 30 bis 70 cm zu betragen. Im Falle, dass der Abstand H1 kleiner als 30 cm wird, dann wird die zu beschichtende Fläche kleiner. Weiterhin wenn der Abstand H1 länger als 70 cm ist, kann ein Dünnfilm aufgrund einer thermischen Zersetzung der Lösung im Laufe des Sprühverfahrens nicht gebildet werden.
Der Lösungszuführer 36 umfasst einen Lösungsbehälter zum Erhalt einer vorbeschriebenen Lösung 3. Die vorbeschriebene Lösung 3 ist in diesem Lösungsbehälter enthalten. Der Lösungszuführer 36 führt die vorbeschriebene Lösung 3 zum Sprühdüsenabschnitt 35 über eine Lösungszuführleitung 41 zu. Der Trägergaszuführer 37 enthält einen Gasfüllzylinder, um ein Trägergas einzufüllen. In diesen Gasfüllzylinder wird ein Trägergas gefüllt. Der Trägergaszuführer 37 führt ein vorbeschriebenes Gas zum Sprühdüsenabschnitt 35 über die Gaszuführleitung 42 zu.
Die vorbeschriebene Lösung 3 enthält ein Dünnfilm-bildendes Material. Das Dünnfilm-bildende Material umfasst beispielsweise Titanalkoxide, wie Titantetra-i-propoxid, Titantetra-n-propoxid, Titantetra-n-butoxid und Titantetra-i-butoxid. Unter Verwendung einer derartigen vorbeschriebenen Lösung 3 kann ein Dünnfilm, aufgebaut aus Titanoxid, das als Photokatalysator dient, auf dem einen Oberflächenabschnitt 2A des Substrats 2 gebildet werden. Die vorbeschriebene Lösung 3 wird durch Verdünnen des Dünnfilm-bildenden Materials mit einem vorbeschriebenen Lösungsmittel hergestellt.
Die vorbeschriebene Lösung 3 ist beispielsweise ein organisches Lösungsmittel. Das organische Lösungsmittel umfasst beispielsweise Isopropylalkohol (abgekürzt IPA) und Ethanol. Die Konzentration des Dünnfilm-bildenden Materials in der vorbeschriebenen Lösung 3 wird ausgewählt, um beispielsweise 1,0 bis 5,0 Gew.-%, bevorzugt 3,0 Gew.-%, zu sein. Im Falle einer kleineren Konzentration als dem unteren Grenzwert der Konzentration wird der zu bildende Film dünner, und folglich nimmt die Anzahl von Malen, die zum Sprühen der vorbeschriebenen Lösung 3 durch die Sprühmittel 9 notwendig ist, zu, wodurch eine längere Bildungszeit erforderlich wird. Im Falle einer größeren Konzentration als dem oberen Grenzwert der Konzentration kann ein zu bildender Film keine gleichmäßige Dicke aufweisen, und daher entsteht eine ungleichmäßige Filmdicke.
Das vorbeschriebene Gas wird beispielsweise durch Stickstoffgas (N₂), Luft, Hellum(He)gas und Argon(Ar)gas verwirklicht. Als vorbeschriebenes Gas kann Luft, wie zuvor beschrieben, verwendet werden, aber es ist noch erwünschter, ein Inertgas, wie Stickstoffgas, Heliumgas und Argongas, zu verwenden. Das Trägergas wird in komprimiertem Zustand in einen Zylinder gefüllt. Im Falle der Verwendung von Luft als Trägergas kann der Trägergaszuführer 37 mittels beispielsweise eines Luftkompressors verwirklicht werden.
Der Sprühdüsenabschnitt 35 zerstäubt die vorbeschriebene Lösung 3, die vom Lösungszuführer 36 mittels des vorbeschriebenen Gases, zugeführt vom Trägergaszuführer 37, zugeführt wird, und bläst dieses durch den Sprühauslass 35A. Der Sprühdüsenabschnitt 35 sprüht die vorbeschriebene Lösung 3 mit einer vorgegebenen Flussgeschwindigkeit auf das Substrat 2. Der Sprühdüsenabschnitt 35 sprüht die vorbeschriebene Lösung 3 bei vorgegebener Flussgeschwindigkeit. Erwärmen des Substrats 2 durch die Erwärmungsmittel 8, wie zuvor beschrieben, bewirkt einen Aufwind oberhalb des Substrats 2. Die Flussgeschwindigkeit der vorbeschriebenen Lösung 3, die vom Sprühdüsenabschnitt 35 gesprüht werden soll, wird so festgelegt, dass die vorbeschriebene Lösung 3, die einer Zerstäubung unterzogen wird, das Substrat 2 mittels dieses Auftriebs, der oberhalb des Substrats 2 stattfindet, ohne Diffusion erreichen kann. Die vorbestimmte Flussgeschwindigkeit wird in dem Bereich so ausgewählt, dass ein Flüssigkeitstropfen der vorbeschriebenen Lösung 3, die einer Zerstäubung unterzogen wird, der eine der Oberflächen 2A des Substrats 2 erreicht, einen Durchmesser in der Größenordnung von mehreren 10 Mikrometern bis 100 Mikrometer (μm) aufweist. Im Falle einer kleineren Größe eines Beschichtungsflüssigkeitstropfens als mehrere 10 Mikrometer entsteht ein Problem, dass die Sprühlösung sich in den pulverigen Zustand ändert, aufgrund der thermischen Zersetzung, die sich im Laufe des Sprühens erhöht, was in einem Fehlschlagen der Filmbildung resultiert. Ein weiteres Problem ist, dass im Falle einer größeren Größe des Beschichtungsflüssigkeitstropfens als 100 Mikrometer (μm) ein zu bildender Film eine ungleichmäßige Dicke aufweist oder Ungleichmäßigkeit in der Filmdicke verursacht wird. Die Größe des Beschichtungsflüssigkeitstropfens, die in den vorangehenden Bereich fällt, ermöglicht es einem Dünnfilm ohne Beschichtungsinkonsistenz gebildet zu werden, resultierend im Erhalt der Gleichförmigkeit der Filmdicke.
Die Fließgeschwindigkeit wird gemäß dem Sprühdüsenabschnitt 35 so eingestellt, dass der Durchmesser eines Flüssigkeitstropfens der vorbeschriebenen Lösung 3, die einer Zerstäubung unterzogen wird, der den einen Oberflächenabschnitt 2A des Substrats 2 erreicht, in den Bereich in der Größenordnung von mehreren 10 Mikrometern bis 100 Mikrometern fällt, und im Falle der Verwendung beispielsweise der Sprühpistole STA-6R, hergestellt von Fuso Seiki Co., Ltd., wird die Fließgeschwindigkeit ausgewählt, um 2 Milliliter pro Sekunde (2 ml/s) zu sein.
Der Ventilabschnitt 38 wird beispielsweise durch ein Magnetventil verwirklicht. Der Ventilabschnitt 38 ermöglicht dem Sprühdüsenabschnitt 35, die vorbeschriebene Lösung 3 zu sprühen, basierend auf einem Steuerkommando vom Hauptsteuerabschnitt 11, oder das Sprühen der vorbeschriebenen Lösung 3 zu beenden. Im Falle der Sprühpistole STA-6R, hergestellt von Fuso Seiki Co., Ltd., wenn die Sprühpistole ein Einbauventil aufweist, wenn ein Luftdruck von 0,5 Mega Pascal (MPa) eingesetzt wird, wird ein in die Sprühpistole einbezogener Kolben in EIN-Position betrieben; d.h. die Leitung wird kommunizieren.
Die Mittel zur Erzeugung der Dicken-Information 10 erzeugen vorbeschriebene Informationen über die Dicke eines zu bildenden Dünnfilms auf dem einen Oberflächenabschnitt 2A eines Substrats 2 mittels einer thermischen Zersetzungsreaktion eines Dünnfilm-bildenden Materials. Die Mittel zur Erzeugung der Dicken-Information 10 umfassen einen Lichtabschnitt 45 und einen Bildabschnitt 46. Der Lichtabschnitt 45 ist innerhalb des Gehäuseraums 13 angeordnet und wird in der vorbeschriebenen Position befestigt. Der Lichtabschnitt erleuchtet ein Substrat 2, das auf dem Substrathalter 27 gehalten wird, um in der vorbeschriebenen Position durch die Beförderungsmittel 6 angeordnet zu werden. Der Lichtabschnitt 45 wird beispielsweise durch ein Fluoreszenzlicht verwirklicht. Im Falle des Lichtabschnitts 45, der durch ein Fluoreszenzlicht ausgeführt wird, ist es bevorzugt, dass dieses Fluoreszenzlicht mit hoher Frequenz mittels eines Hochfrequenzinvertersteuergeräts betrieben wird, um die Einflüsse zu reduzieren, die Änderungen in der Helligkeit dieses Fluoreszenzlichts auf die vorbeschriebene Information über die Dicke eines Dünnfilms ha ben können. Der Lichtabschnitt 45, versehen mit einer Polarisationsplatte, erleuchtet das Substrat 2 über die Polarisationsplatte.
Der Bildabschnitt 46 erzeugt Licht- und Schatten-Farbinformationen eines zu bildenden Dünnfilms auf dem einen Oberflächenabschnitt 2A eines Substrats 2. In dieser Ausführungsform wird der Bildabschnitt 46 durch eine Bildaufnahmevorrichtung zur Bilderzeugung in Farbe eines zu bildenden Dünnfilms auf dem Substrat 2 oder, um es in anderer Weise darzustellen, mittels eines Farbbildsensors verwirklicht. Der Bildabschnitt 46 weist eine polarisierende Platte auf, durch die herein kommendes Licht aufgenommen wird. Das Vorsehen der polarisierenden Platte kann verhindern, dass Störlicht Einfluss auf die Licht- und Schatten-Farbinformationen auf einem Dünnfilm, der durch diesen Bildabschnitt 46 erzeugt wird, ausübt. Der Farbbildsensor ist ein Farbbildsensor vom Drei-Platten-Typ, umfassend beispielsweise einen Bildring, ein Spektroskop für die Verteilung von Licht, das über die Bildlinse erhalten wird, in die Komponenten Rot, Blau und Grün, ein lichtempfindliches Element und eine ladungskoppelnde Vorrichtung (abgekürzt als CCD) entsprechend dem Licht, das durch das Spektroskop verteilt wird. In dieser Ausführungsform wird der Bildabschnitt durch einen Bildsensor vom Drei-Platten-Typ verwirklicht, aber kann durch einen Farbbildsensor vom Einzel-Platten-Typ verwirklicht werden, der mit Farbfiltern in Rot, Blau und Grün ausgestattet ist. Der Bildabschnitt 46 bildet den vollständigen Bereich eines zu bildenden Dünnfilms auf dem Oberflächenabschnitt 2A des Substrats 2.
Der Lichtabschnitt 45 und der Bildabschnitt 46 werden in einer derartigen Weise angeordnet, dass die Richtung der Bestrahlung F2 von Licht aus dem Lichtabschnitt 45, und die Richtung, in der die optische Achse L2 einer Bildlinse des Bildabschnitts 46 eine Ebene symmetrisch zu einer virtuellen Ebene im rechten Winkel zum Substrat 2 bildet. Die Richtung der Bestrahlung F2 des Lichts aus dem Lichtabschnitt 45, und die Richtung F3, in der die optische Achse L2 einer Bildlinse des Bildabschnitts 46 sind in einem vorbeschriebenen Gradwinkel gegen die horizontale Ebene geneigt. Der vorbestimmte Winkel wird im Bereich von beispielsweise 30 bis 80° ausgewählt. In dieser Ausführungsform wird die virtuelle Ebene vertikal gegenüber der Beförderungsrichtung F1 angeordnet. Der Lichtabschnitt 45 und der Bildabschnitt 46 werden jeweils in der Position angeordnet, wie oben angegeben, zu der Seite des Substrats 2, die in einer vorbeschriebenen Position zur Bearbeitung angeordnet wird. Dies ermöglicht der vorbeschriebenen Lösung 3, die einem Sprühen unterzogen wird, wenn sie durch die Sprühmittel 9 versprüht wird, das Substrat 2 zu erreichen, ohne irgendein Hindernis beim Weg zum Lichtabschnitt 45 und zum Bildabschnitt 46 zu treffen.
Die Licht- und Schatten-Farbinformation, erzeugt durch den Bildabschnitt 46, wird durch den Hauptsteuerabschnitt 11 vorgegeben. Die Licht- und Schatten-Farbinformation bedeutet spezielle Information, die die Helligkeit irgendeiner der Farben zeigt: Rot, Blau und Grün, die Gegenstand des Bildabschnitts 46 sind.
Der Hauptsteuerabschnitt 11 ermöglicht den Sprühmitteln 9 eine vorbeschriebene Lösung 3 so zu sprühen, dass ein zu bildender Dünnfilm auf dem einen Oberflächenabschnitt 2A eines Substrats 2 eine vorbeschriebene Dicke aufweist, basierend auf den vorbeschriebenen Licht- und Schatten-Farbinformationen, d.h. den vorbeschriebenen Informationen aus dem Bildabschnitt 46. Der Hauptsteuerabschnitt 11 umfasst eine zentrale Verarbeitungseinheit (abgekürzt als CPU), einen Speicherteil zum Speichern eines vorbestimmten Steuerprogramms sowie einen Zeitgeberteil zum Vorgeben des Zeittakts. Die CPU führt ein Steuerprogramm aus, das im Speicherteil gespeichert ist, und steuert hierdurch die Sprühmittel 9, die Erwärmungsmittel 8, die Beförderungsmittel 6 und die Saugquelle 51, wie nachfolgend beschrieben.
Speziell ermöglicht der Hauptsteuerabschnitt 11 die Leitungspassage einer Lösungszuführleitung 41 und einer Gaszuführleitung 42, wobei der Sprühdüsenabschnitt 35 geöffnet oder geschlossen wird, indem ein Steuerkommando an den Ventilabschnitt 38 der Sprühmittel 9 bereitgestellt wird. Der Hauptsteuerabschnitt 11 umfasst Steuermittel.
Auch der Hauptsteuerabschnitt 11 übernimmt die Dicke eines Dünnfilms, gebildet auf dem einen Oberflächenabschnitt 2A eines Substrats 2, aus den vorbeschriebenen Licht- und Schatten-Farbinformationen, d.h. den vorbeschriebenen Informationen, die durch die Mittel zur Erzeugung der Dicken-Information 10 vorgegeben werden. Dieses Prinzip wird nachfolgend beschrieben. Eine Wiederholung des Sprühens einer vorbeschriebenen Lösung 3 erhöht die Dicke eines auf dem Oberflächenabschnitt 2A eines Substrats 2 gebildeten Dünnfilms. Die Zunahme der Dicke resultiert in einer Variierung der Lichtreflexion auf dem Substrat 2 mit einem gebildeten Dünnfilm, abhängig von den Interferenzwirkungen zwischen dem Licht, das auf der Oberfläche des Dünnfilms reflektiert wird, und dem Licht, das auf der einen Oberfläche 39 des Substrats 2 reflektiert wird, aus dem Licht, das vom Lichtabschnitt 45 beleuchtet wird.
3 ist eine graphische Darstellung, die die Reflexions-Charakteristika eines Dünnfilms zeigt, der auf dem einen Oberflächenabschnitt 2A eines Substrats 2 gebildet wird. In einer Darstellung, wie in 3 gezeigt, zeigt die horizontale Achse die Wellenlänge und die vertikale Achse die Reflexion. Wenn der Lichtbrechungsindex eines dünnen Films, gebildet auf dem einen Oberflächenabschnitt 2A eines Substrats 2 ausgedrückt wird mit n, die Dicke des Dünnfilms ausgedrückt wird mit h, und man annimmt, dass die Wellenlänge des einfallenden Lichts λ eine minimale Reflexion, die ausgedrückt wird durch die nachfolgende Gleichung (1) aufweist, wird die Reflexion von Licht mit einer vorgegebenen Wellenlänge, wie in der Darstellung von 3 gezeigt, abgesenkt, verglichen mit derjenigen mit einer anderen Wellenlänge. Wenn folglich die Reflexion über jede Wellenlänge in der Darstellung aufgetragen wird, dann werden die Reflexions-Charakteristika in einer derartigen Art und Weise erhalten, dass die durchgezogene Linie eine im Wesentlichen konkave Form annimmt, wobei die durchgezogene Linie jede Reflexion des Lichts mit der Wellenlänge verbindet. λ = 4nh (1)
Wenn beispielsweise ein Dünnfilm, gebildet durch eine vorbeschriebene Lösung 3, einen Brechungsindex von 2,3 aufweist und eine Dicke in der Größenordnung von 450 Å, wird die Wellenlänge des Lichts mit der geringsten Reflexion etwa 410 nm sein, und die Oberfläche des Dünnfilms wird als Gelb beobachtet werden, als komplementäre Farbe für die Wellenlänge von 410 nm. Hiernach wird es Fälle geben, wo die Wellenlänge des Lichts mit der untersten Reflexion als "Absorptionswellenlänge" bezeichnet wird. Beispielsweise wird in einer ähnlichen Art und Weise, wenn ein Dünnfilm, gebildet durch eine vorbeschriebene Lösung 3, einen Brechungsindex von 2,3 aufweist, und eine Dicke in der Größenordnung von 550 Å, die Absorptionswellenlänge etwa 500 nm betragen und die Oberfläche des Dünnfilms als Rot beobachtet werden. Beispielsweise, weiterhin in einer ähnlichen Art und Weise, weist ein Dünnfilm, gebildet durch eine vorbeschriebene Lösung 3, einen Brechungsindex von 2,3 auf und eine Dicke in der Größenordnung von 650 Å, wird die Adsorptionswellenlänge etwa 650 nm betragen und die Oberfläche des Dünnfilms wird als Blau beobachtet werden.
Daher erzeugt der Farbbildsensor, der als Bildabschnitt 46 fungiert, die Bildinformation über einen Dünnfilm, der auf einem Substrat 2 gebildet wird, d.h. dieser erzeugt die Licht- und Schatten-Farbinformationen über einen auf einem Substrat 2 gebildeten Dünnfilm, so dass die Hauptsteuerung 11 die ungefähre Filmdicke aus der Licht- und Schatteninformation übernehmen kann.
Im Speicherabschnitt wird die Information über die Dicke eines Dünnfilms entsprechend der Farbhelligkeit jeder der Farben Rot, Blau und Grün gespeichert, die aus dem Bild 46 erhalten werden. Wenn der Brechungsindex eines Dünnfilms, gebildet durch eine vorbeschriebene Lösung 3, 2,3 beträgt, und eine vorbeschriebene Dicke des auf einem Substrat 2 gebildeten Dünnfilms 650 Å beträgt, wird festgestellt, dass die vorbeschriebene Filmdicke sichergestellt wurde, wenn die vorbeschriebene Helligkeit durch Berechnung einer blauen Helligkeit aus dem Farbbildsensor erhalten wird, und mit Bezug auf die Information über die Dicke entsprechend der blauen Helligkeit im Speicherabschnitt gespeichert wurde. Wenn beispielsweise die vorbeschriebene Helligkeit berechnet werden soll, kann die Helligkeit jedes der Pixel des Farbbildsensors hinzugefügt und gemittelt werden.
Die Entfernungsmittel 12 entfernen eine vorbeschriebene Lösung 3, die um das Substrat 2 fließt, nachdem dieses innerhalb des Gehäuseraums 13 zerstäubt wurde, nach dem Sprühen mit den Sprühmitteln 9 aus dem Gehäuseraum 13. Die Entfernungsmittel 12 umfassen eine Saugquelle 51, einen Saugleitungsabschnitt 52 und einen Hauptsteuerabschnitt 11 zum Steuern der Saugquelle 51. Die Saugquelle 51 saugt über den Saugleitungsab schnitt 52 Luft ins Innere des Gehäuseraums 13, basierend auf einem Steuerkommando aus dem Hauptsteuerabschnitt 11. Dies ermöglicht der vorbeschriebenen Lösung 3, die um das Substrat 2 innerhalb des Gehäuseraums 13 fließt, aus dem Gehäuseraum 13 entfernt zu werden. Die Saugquelle 51 wird beispielsweise durch eine Saugpumpe realisiert. Der Saugleitungsabschnitt 52 führt die Saugkraft der Saugquelle 51 zum Gehäuseraum 13. Der Saugleitungsabschnitt 52 umfasst eine Öffnung 54, die auf der Seite eines Substrats 2, das in einer vorbeschriebenen Position zur Verarbeitung angeordnet wird, so dass die vorbeschriebene Lösung 3, die nach Atomisieren fließt, von dieser Öffnung 54 aufgesaugt wird. Es ist erwünscht, dass ein derartiges Aufsaugen den Entfernungsmitteln 12 ermöglichen sollte, die Saugkraft zu dem Ort zu führen, wo der Luftfluss des Gehäuseraums 13A nicht turbulent ist. Durch Entfernen mittels der Entfernungsmittel 12 aus dem Gehäuseraum 13, was nicht mit der Dünnfilmbildung aus der zerstäubten vorbeschriebenen Lösung 3 in Zusammenhang steht, ist es möglich, dass verhindert wird, dass sich Überschusslösung der vorbeschriebenen Lösung 3 auf dem Substrat 2 abscheidet, und dass ein zu bildender Dünnfilm eine gleichmäßige Dicke aufweist. Im Falle, wo die vorbeschriebene Information mittels der Mittel zum Erzeugen der Dicken-Information 10 erzeugt wird, verhindert dies ebenfalls, dass die zerstäubte vorbeschriebene Lösung 3 eine Streuung des Lichts aus dem Lichtabschnitt 45 aufgrund der zerstäubten vorbeschriebenen Lösung 3 bewirkt, wodurch es möglich wird, dass der Hauptsteuerabschnitt 11 die Dünnfilmdicke mit hoher Genauigkeit übernimmt.
Die 4, 5 und 6 zeigen Flussdiagramme, die die Verarbeitungsabläufe zum Bilden eine Dünnfilms mit einer vorbeschriebenen Dicke in einer Vorrichtung zur Herstellung von Dünnfilmen 1 zeigt. 4 ist ein Flussdiagramm, das einen Verarbeitungsablauf einer Hauptsteuersektion 11 zeigt; 5 ist ein Flussdiagramm, das einen Verarbeitungsablauf eines Befördersteuerabschnitts 25 zeigt, und 6 ist ein Flussdiagramm, das einen Verarbeitungsablauf zeigt, der einen Erwärmungssteuerabschnitt 33 zeigt. Hier wird ein Substrat 2, auf dem ein zu bildender Dünnfilm vorliegt, auf einem Substrathalter 27 auf einer stromaufwärtigen Seite der Beförderungsmittel 6 in Richtung der Beförderung des Substrats 2 außerhalb des Gehäusekörpers 7 befördert. Durch Betreiben einer Vorrichtung zur Herstellung von Dünnfilmen 1 wird Schritt a0, wie in 4 gezeigt, zu Schritt a1 übergegangen.
Bei Schritt a1 gibt ein Hauptsteuerabschnitt 11 ein Steuerkommando an den Beförderungssteuerabschnitt 25 der Beförderungsmittel 6, um es dem Substrat zu ermöglichen, zum Hauptkörper 5 der Vorrichtung zur Herstellung von Dünnfilmen befördert zu werden. Dies ermöglicht dem Substrat 2, auf dem ein Dünnfilm gebildet werden soll, auf dem Substrathalter 27 gehalten zu werden, der in einer vorbestimmten Position zur Bearbeitung platziert wird.
Als nächstes wird von Schritt a1 zu Schritt a2 übergegangen. Bei Schritt a2 gibt der Hauptsteuerabschnitt 11 ein Steuerkommando an den Erwärmungssteuerabschnitt 33, um dem Substrat 2 zu ermöglichen, auf eine vorbestimmte Temperatur erhitzt zu werden. Der Erwärmungssteuerabschnitt 33 erhitzt ein Heizgerät 31, und wenn das Substrat 2 die vorbestimmte Temperatur erreicht, gibt dieser an den Hauptsteuerabschnitt 11 ein vorbeschriebenes Signal, das zeigt, dass das Substrat 2 die vorbeschriebene Temperatur T1 erreicht hat.
Als nächstes geht Schritt a2 in Schritt a3 über. Bei Schritt a3 beurteilt der Hauptsteuerabschnitt 11, ob das vorbeschriebene Signal vom Erwärmungssteuerabschnitt 33 abgegeben wurde oder nicht. Bei Schritt a3, wenn die Beurteilung gemacht wurde, dass das vorbeschriebene Signal abgegeben wurde, wird mit Schritt a4 fortgefahren, und wenn die Beurteilung gemacht wird, dass das vorbeschriebene Signal nicht abgegeben wurde, dann wird Schritt a3 in spezifischen Zeitintervallen wiederholt.
Weiterhin gibt bei Schritt a4 der Hauptsteuerabschnitt 11 ein Steuerkommando an den Ventilabschnitt 38, um die Leitungspassage für eine vorbeschriebene Zeit zu öffnen. Dies ermöglicht den Sprühmitteln 9 eine vorbeschriebene Lösung 3 zu sprühen. Mittels einer Verarbeitung bei Schritt a3 bringen die Sprühmittel 9 ein Sprühbündel einer vorbeschriebenen Lösung 3 auf. In dieser Ausführungsform wird das Volumen der vorbeschriebenen Lösung 3 pro Sprühbündel aus dem Sprühdüsenabschnitt 35 ausgewählt, um 0,5 Milliliter (ml) bis 3 Milliliter (ml) zu sein. Die vorbeschriebene Lösung 3 unterliegt einer thermischen Zersetzungsreaktion auf der einen Oberfläche 39 des erwärmten Substrats 2, um sich von der flüssigen in die feste Phase zu andern, wodurch ein Dünnfilm gebildet wird. Wenn beispielsweise die Temperatur eines Substrats 2 500°C beträgt, wird MOFTi-3000-S, hergestellt von Tokyo Applied Chemistry, mit IPA verdünnt, als vorbeschriebene Lösung 3, um die Konzentration von MOFTi-3000-S, hergestellt von Toyko Applied Chemistry, auf 35 Gewichtsprozent (Gew.-%) herzustellen, und die vorbeschriebene Lösung 3 mit 1 Milliliter (ml) wird durch die Sprühmittel 9 aufgesprüht, und Titanoxid (TiO₂) wird 50 Å dick auf dem einen Oberflächenabschnitt 2A des Substrats 2 gebildet.
Als nächstes geht Schritt a4 in Schritt a5 über. Bei Schritt a5 beurteilt der Hauptsteuerabschnitt 11, ob eine vorbestimmte Zeit t1 verstrichen ist oder nicht, nachdem die Sprühmittel 9 mit Sprühen geendet haben, d.h. nachdem der Ventilabschnitt 38 geschlossen wurde. Bei Schritt a5, wenn der Hauptsteuerabschnitt 11 beurteilt, dass die vorbeschriebene Zeit t1 verstrichen ist, geht es dann mit Schritt a6 weiter, und wenn der Hauptsteuerabschnitt 11 beurteilt, dass die vorbeschriebene Zeit t1 nicht verstrichen war, dann wird Schritt a5 wiederholt. Die vorbeschriebene Zeit wird ausgewählt, um die Zeit zu sein, für die die abzuscheidende vorbeschriebene Lösung 3 auf dem einen Oberflächenabschnitt 2A eines Substrats 2 aus der vorbeschriebenen Lösung 3, die mit den Sprühmitteln 9 aufgesprüht wird, abgeschieden wird.
Als nächstes geht Schritt a5 in Schritt a6 über. Bei Schritt a6 gibt der Hauptsteuerabschnitt 11 ein Steuerkommando an die Saugquelle 51, um die Saugquelle 51 anzusteuern, und dann geht Schritt a6 in Schritt a7 über. Durch Empfangen des Steuerkommandos saugt die Saugquelle 51 die Luft aus dem Gehäuseraum 13 ab. Dies resultiert im Entfernen der vorbeschriebenen Lösung, die nach Zerstäubung um das Substrat 2 fließt, aus dem Gehäuseraum 13. Die Saugquelle läuft weiter, bis die Verarbeitung wie bei Schritt a10 gezeigt, beendet ist, und die Saugquelle stoppt in dem Moment, wenn der Ablauf von Schritt a10 beendet wird.
Als nächstes geht das Verfahren von Schritt a6 auf Schritt a7 über. Bei Schritt a7 beurteilt der Hauptsteuerabschnitt 11, ob eine zweite vorbestimmte Zeit t2 verstrichen ist oder nicht, nachdem die Saugquelle 51 mittels eines Zeitgebers angesteuert wurde. Bei Schritt a7, wenn der Hauptsteuerabschnitt 11 beurteilt, dass die zweite vorbestimmte Zeit t2 verstrichen ist, dann geht das Verfahren auf Schritt a8 über, und wenn der Hauptsteuerabschnitt 11 beurteilt, dass die zweite vorbestimmte Zeit nicht verstrichen ist, dann wird Schritt a7 wiederholt. Die zweite vorbestimmte Zeit t2 ist eine ausreichende Zeit für die vorbeschriebenen Lösung 3, die nach Zerstäubung um das Substrat 2 fließt, um aus dem Gehäuseraum entfernt zu werden.
Als nächstes geht das Verfahren von Schritt a7 auf a8 über. Bei Schritt a8 erhält der Hauptsteuerabschnitt 11 die vorbeschriebenen Informationen aus den Mitteln zur Erzeugung der Dicken-Information 10. Bei Schritt a8 speziell gibt der Hauptsteuerabschnitt 11 dem Lichtabschnitt 45 ein Steuerkommando, um zu bewirken, dass dieser Lichtabschnitt 45 Licht emittiert und gibt ebenfalls dem Bildabschnitt 46 ein Steuerkommando, um den Bildabschnitt 46 anzusteuern, wodurch die vorbeschriebene Information, erzeugt durch den Bildabschnitt 46 erhalten wird.
Als nächstes geht das Verfahren von Schritt a8 auf Schritt a9 über. Bei Schritt a9 übernimmt der Hauptsteuerabschnitt 11, basierend auf den in Schritt a7 erhaltenen vorbeschriebenen Informationen die Dicke eines auf dem einen Oberflächenabschnitt 2A eines Substrats 2 gebildeten Dünnfilms, und dann wird mit Schritt a10 fortgesetzt.
Bei Schritt a10 wird beurteilt, ob die Dünnfilmdicke, die bei Schritt a9 angenommen wurde, die vorbeschriebene Dicke erreicht. Wenn beurteilt wird, dass bei Schritt a9 die vorbeschriebene Dicke erreicht wird, wird mit Schritt all fortgefahren. Wenn die vorbeschriebene Dicke nicht erreicht wird, dann wird bei Schritt a03 wieder fortgesetzt. Wenn die vorbeschriebene Lösung 3 auf ein Substrat 2, erhitzt auf eine vorbestimmte Temperatur, durch die Sprühmittel 9 aufgesprüht wird, wird die Temperatur des Substrats 2 abgesenkt, aufgrund der Abscheidung der vorbeschriebenen Lösung. Jedoch wird durch Bereitstellen der Bearbeitung von Schritt a3 die vorbeschriebene Lösung 3 gehindert, mit abgesenkter Tem peratur auf das Substrat 2 aufgesprüht zu werden. Dies ermöglicht einen Dünnfilm auf dem Substrat 2 mit einer gleichmäßigen Dicke zu bilden.
Bei Schritt all gibt der Hauptsteuerabschnitt 11 ein Steuerkommando an den Beförderungssteuerabschnitt 25 der Beförderungsmittel 6, wodurch das Substrat 2 aus dem Hauptkörper 5 der Vorrichtung zur Herstellung von Dünnfilmen herausbefördert wird. Dann wird Schritt a12 genommen, um die Verarbeitung zu beenden. Dies resultiert im Herausnehmen eines Substrats 2, gehalten durch den Substrathalter 27, worin das Substrat einen vorbeschriebenen, in der gewünschten Dicke gebildeten Dünnfilm aufweist.
5 ist ein Flussdiagramm, das den Bearbeitungsablauf des Beförderungssteuerabschnitt 25 zeigt. Wenn der Strom des Beförderungssteuerabschnitts 25 eingeschaltet wird, geht Schritt b0 in Schritt b1 über, wodurch die Beurteilung durchgeführt wird, ob vom Hauptsteuerabschnitt 11 eine Betriebsinstruktion gegeben wurde oder nicht. Wenn die Betriebsinstruktion beurteilt wird, dass sie vom Hauptsteuerabschnitt 11 gegeben wurde, dann geht das Verfahren in Schritt b2 über. Wenn die Betriebsinstruktion nicht beurteilt wird, dass sie vom Hauptsteuerabschnitt 11 gegeben wurde, dann wird Schritt b1 wiederholt.
Bei Schritt b2 wird das Substrat 2, gehalten im Substrathalter 27, angeordnet außerhalb des Gehäusekörpers 7 und angeordnet am nächsten benachbart zum Gehäusekörper 7 auf der stromaufwärtigen Seite in Beförderungsrichtung F1 bei Betrieb des Rotationsantriebsabschnitts 24 zu einer vorbestimmten Position zur Bearbeitung befördert. Der Beförderungssteuerungsabschnitt 25 wird abgeschlossen und stellt den Strom aus.
6 ist Flussdiagramm, das den Bearbeitungsablauf des Erwärmungssteuerabschnitts 33 zeigt. Der Erwärmungssteuerabschnitt 33 führt die Schritte c0 bis c1 aus, wenn der Strom angestellt wird. Bei Schritt c1 wird die Beurteilung durchgeführt, ob eine Betriebsinstruktion vom Hauptsteuerabschnitt 11 gegeben wurde oder nicht. Bei Schritt c1, wenn die Betriebsinstruktion beurteilt wurde, dass sie vom Hauptsteuerabschnitt 11 gegeben wurde, geht das Verfahren dann zu Schritt c2 über. Wenn die Betriebsinstruktion beurteilt wird, dass sie vom Hauptsteuerabschnitt 11 nicht gegeben wurde, wird Schritt c1 wiederholt.
Bei Schritt c2 wird das Heizgerät 31 kontrolliert, um ein Substrat 2 zu erwärmen. Dann geht das Verfahren zu Schritt c3 über. Bei Schritt c3 wird beurteilt, ob die durch den Temperaturdetektionsabschnitt 32 detektierte Temperatur eine vorbeschriebene Temperatur T1 ist, d.h. ob das Substrat 2 eine vorbestimmte Temperatur T1 erreicht hat oder nicht. Wenn das Substrat 2 beurteilt wird, dass es eine vorbeschriebene Temperatur T1 bei Schritt c3 erreicht hat, dann geht das Verfahren zum Schritt c4 über. Wenn das Substrat 2 beurteilt wird, dass es die vorbeschriebene Temperatur T1 nicht erreicht hat, dann geht das Verfahren bei Schritt c3 zu Schritt c2 über.
Bei Schritt c4 wird dem Hauptsteuerabschnitt 11 ein vorbeschriebenes Signal gegeben, das zeigt, dass das Substrat 2 die vorbeschriebene Temperatur T1 erreicht hat. Dann geht das Verfahren zu Schritt c3 über. Der Erwärmungssteuerabschnitt 33 beendet die Verarbeitung mit Abstellen des Stroms.
Wie zuvor beschrieben, ermöglicht der Hauptsteuerabschnitt 11 in der Vorrichtung zur Herstellung von Dünnfilmen 1, während die Dicke des auf dem Oberflächenabschnitt 2A eines Substrats 2 gebildeten Dünnfilms detektiert wird, den Sprühmitteln 9, eine vorbestimmte Lösung 3 zu sprühen, wodurch mit hoher Genauigkeit ein Dünnfilm mit einer vorbeschriebenen Dicke gebildet wird.
In dieser Ausführungsform weist das Substrat 2, auf dem ein Dünnfilm gebildet werden soll, die Geometrie einer rechteckigen Platte auf, kann aber auch die Geometrie einer kreisförmigen Scheibe haben. Ein Dünnfilm 4 mit der vorbeschriebenen Dicke kann auf einem Substrat 2 mit einer derartigen Geometrie gebildet werden.
Bei dieser Ausführungsform werden die Beförderungsmittel 6 durch eine Bandfördereinheit realisiert. Die Beförderungsmittel 6 sind nicht hierauf beschränkt und können beispielsweise eine Förderungseinheit vom Bewegungslauf-Typ sein.
Die Mittel zur Erzeugung von Dicken-Information 10 umfassen einen Lichtabschnitt 45 und einen Bildabschnitt 46, aber anstelle des Bildabschnitts 46 kann ein Spektroreflektometer zum Messen einer spektralen Reflexion verwendet werden. In diesem Fall, wie oben erwähnt in 3 gezeigt, kann der Hauptsteuerabschnitt 11 die Dicke eines Dünnfilms, gebildet auf einem Substrat 2, auf der Basis einer absorbierten Wellenlänge mit der geringsten Reflexion durch Messen der spektralen Reflexions-Charakteristika, bestimmen. In diesem Fall ist es für den Lichtabschnitt 45 erforderlich, dass er eine Lichteinheit darstellt, die für ein Spektroreflektometer geeignet ist. In diesem Fall wird der Lichtabschnitt 45 mittels beispielsweise einer lichtemittierenden Dioden(abgekürzt als LED)-Beleuchtung realisiert. Auch das Spektroreflektometer wird durch Messung der Spektralreflexion eines Teils des Substrats 2, auf dem ein Dünnfilm gebildet wurde, gemittelt.
Die Dicke eines Dünnfilms unter Verwendung eines Spektroreflektometers wird durch die Gleichung (2) berechnet im Falle, wo die geringste Wellenlänge des einfallenden Lichts, wenn gemessen durch Verwendung eines Spektroreflektometers, λ ist, der Brechungsindex des gebildeten Dünnfilms n ist und die Dicke eines Dünnfilms d ist. d = λ/4n (2)
Jedoch ist die Bildung der obigen Gleichung (2) auf den Fall beschränkt, wo ein gebildeter Dünnfilm eine Einzelschicht darstellt, und der Lichtbrechungsindex des zu bildenden Dünnfilms zwischen demjenigen von Luft und demjenigen des Substrats liegt. Durch Verwendung eines Spektroreflektometers für die Mittel zur Erzeugung von Dicken-Information kann eine Dicke eines gebildeten Dünnfilms durch den Hauptsteuerabschnitt 11 genauer übernommen werden, und hierdurch kann ein Dünnfilm 4 mit einer vorbeschriebenen Dicke mit hoher Genauigkeit gebildet werden.
Die 7A und 7B sind Ansichten, die schematisch die Zusammensetzung einer Vorrichtung zur Herstellung von Dünnfilmen 60 gemäß einer zweiten Ausführungsform dieser Erfindung zeigen. 7A ist eine Ansicht, die den Zustand zeigt, in dem die Mittel zur Erzeugung von Dicken-Information 10 außerhalb des Gehäusekörpers 7 gesichert sind. 7B ist eine Zeichnung, die den Zustand zeigt, in dem die Mittel zur Erzeugung der Dicken-Information 10 innerhalb des Gehäuseraums 13 des Gehäusekörpers 7 angeordnet sind. Eine Vorrichtung zur Herstellung von Dünnfilmen 60 dieser Ausführungsform unterscheidet sich von dem Aufbau der Vorrichtung zur Herstellung von Dünnfilmen 1 ist, die in 1 der oben erwähnten Ausführungsform gezeigt ist, hinsichtlich nur eines Teils des Aufbaus. Da der Rest des Aufbaus ähnlich zur Vorrichtung zur Herstellung von Dünnfilmen 1, die in 1 wie oben erwähnt gezeigt ist, haben ähnliche Teile ähnliche Bezugszeichen oder Symbole, und die Beschreibung entfällt.
Die Vorrichtung zur Herstellung von Dünnfilmen 60 weist Haltemittel 61 auf, zusätzlich zum Aufbau der Vorrichtung zur Herstellung von Dünnfilmen 1, die in 1 oben erwähnt gezeigt ist. Die Haltemittel 61 halten die Mittel zur Erzeugung der Dicken-Information 10, so dass die Mittel zur Erzeugung der Dicken-Information sich von der Außenseite des Gehäusekörpers 7 zur Innenseite des Gehäuseraums 13 bewegen können, und ebenfalls die Filmbildungsmittel 10 halten, so dass die Filmbildungsmittel 10, um in den Gehäuseraum 13 aufgenommen zu werden, sich vom Gehäusekörper 7 zur Außenseite bewegen können. Die Haltemittel 61 umfassen einen ersten Halter 62 zum Halten eines Lichtabschnitts 45 und eines zweiten Halters 63 zum Halten eines Bildabschnitts 46. Der erste Halter 62 bewegt sich zusammen mit einer ersten Führungsschiene 64 entlang der ersten Führungsschiene 64 und umfasst einen ersten Bewegungshalter 65 zum Halten des Lichtabschnitts 45 und einen ersten Antriebsabschnitt 66, um es dem ersten Bewegungshalter 65 zu ermöglichen, sich entlang der ersten Führungsschiene 64 zu bewegen. Der zweite Halter 63 bewegt sich zusammen mit der zweiten Führungsschiene 67 entlang der zweiten Führungsschiene 67 und umfasst einen zweiten Bewegungshalter 68 zum Halten eines Bildabschnitts 46 und einen zweiten Antriebsabschnitt 69, um es dem zweiten Bewegungshalter 68 zu ermöglichen, sich entlang des zweiten Führungsschienenabschnitts 67 zu bewegen.
Eine zweite und dritte Öffnung 71, 72 werden, um es den Mitteln zur Erzeugung von Dicken-Information 10 zu ermöglichen, sich durch die Haltemittel 61 von der Außenseite des Gehäusekörpers 7 zur Innenseite des Gehäuseraums 13 zu bewegen, auf einer Seitenwand 7A des Gehäusekörpers 7 gebildet. Die zweiten und dritten Öffnungen 71, 72 werden auf der Seitenwand 7A des Gehäusehalters 7 in einer Richtung senkrecht zur Beförderungsrichtung F1 gebildet, in der ein Substrat 2 befördert wird.
Die erste Führungsschiene 64 wird durch die zweite Öffnung 71 geführt und ist von der Außenseite des Gehäusekörpers 7 zur Innenseite des Gehäuseraums 13 angeordnet. Die erste Führungsschiene 64 ist oberhalb der Beförderungsmittel 6 angeordnet und erstreckt sich in einer praktisch horizontalen Position. Ein Ende 73, angeordnet innerhalb des Gehäuseraums 13 der ersten Führungsschiene 64, wird angeordnet, um in Richtung der Seite von der oberen Seite des Substrats 2, das in Bearbeitungsposition angeordnet ist, sicher zu sein. Die erste Führungsschiene 64 wird an dem Gehäusekörper 7 befestigt. Der erste Bewegungshalter 65 ist am unteren Teil der ersten Führungsschiene 64 angeordnet und wird mit dem oberen Teil des Lichtabschnitts 45 verbunden. Mit anderen Worten wird der Lichtabschnitt 45 durch den ersten Bewegungshalter 65 angehoben. Der erste Antriebsabschnitt 66 wird beispielsweise durch einen Motor realisiert und bewirkt, dass der erste Bewegungshalter 65 sich in Richtung W1 der Erstreckung der ersten Führungsschiene 64 mittels des Steuerkommandos, gegeben vom Hauptsteuerabschnitt 11, bewegt. Der erste Antriebsabschnitt 66 dreht eine männliche Schraubenkomponente, die sich entlang der ersten Führungsschiene 64 erstreckt, um die Achsenlinie der männlichen Schraubenkomponente. Im ersten Bewegungshalter 65 wird ein weiblicher Schraubenteil gebildet, um mit dem Schraubengewinde der männlichen Schraubenkomponente zu passen. Der erste Antriebsabschnitt 66 kann den ersten Bewegungshalter 65, durch Drehen der männlichen Schraubenkomponente in die eine und die andere Richtung um die Achsenlinie der männlichen Schraubenkomponente, bewegen.
Die zweite Führungsschiene 67 wird durch die dritte Öffnung 72 geführt und wird von der Außenseite des Gehäusekörpers 7 zur Innenseite des Gehäuseraums 13 angeordnet. Die zweite Führungsschiene 67 wird oberhalb der Beförderungsmittel 6 angeordnet und erstreckt sich in praktisch horizontaler Position. Ein Ende 74, das innerhalb des Gehäuseraums 13 der zweiten Führungsschiene 67 angeordnet ist, wird angeordnet, um in Richtung der Seite von der oberen Seite des Substrats 2, das in Bearbeitungsposition angeordnet ist, sicher zu sein. Die zweite Führungsschiene 67 wird an dem Gehäusekörper 7 befestigt. Der zweite Bewegungshalter 68 wird am oberen Teil der zweiten Führungsschiene 67 angeordnet und ist mit dem unteren Teil des Bildabschnitts 46 verbunden. Der zweite Antriebsabschnitt 69 wird beispielsweise durch einen Motor realisiert und bewirkt, dass der zweite Bewegungshalter 68 sich in Richtung W1 der Verlängerung der zweiten Führungsschiene 67 mittels des Steuerkommandos, gegeben vom Hauptsteuerabschnitt 11 bewegt. Die erste Führungsschiene 64 und die zweite Führungsschiene 67 erstrecken sich in dieselbe Richtung. Der zweite Antriebsabschnitt 69 dreht eine männliche Schraubenkomponente, die sich entlang der zweiten Führungsschiene 67 erstreckt, um die Achsenlinie der männlichen Schraubenkomponente. Im zweiten Bewegungshalter 68 wird ein weiblicher Schraubenteil gebildet, um mit dem Schraubengewinde der männlichen Schraubenkomponente zu passen. Der zweite Antriebsabschnitt 69 kann den zweiten Bewegungshalter 68 durch Drehen der männlichen Schraubenkomponente in die eine und die andere Richtung um die Achsenlinie der männlichen Schraubenkomponente bewegen. Die erste Führungsschiene 64 und die zweite Führungsschiene 67 werden angeordnet, um zur Richtung W1, in der diese erste und zweite Führungsschiene 64 und 67 sich erstrecken, senkrecht angeordnet und asymmetrisch zu einer angenommenen Ebene, die durch das Zentrum des Substrats 2 verläuft.
Auch in dieser Ausführungsform erhält der Hauptsteuerabschnitt 11 zuvor Informationen über die Dicke eines zu bildenden Dünnfilms durch einmaliges Sprühen der vorbeschriebenen Lösung 3 durch die Sprühmittel 9. Die Information über die Dicke eines zu bildenden Dünnfilms durch Sprühen der vorbeschriebenen Lösung 3 durch die Sprühmittel 9 wird in der Speichersektion gespeichert.
Die 8 und 9 sind Flussdiagramme, die den Bearbeitungsablauf des Hauptsteuerabschnitts 11 zum Bilden eines Dünnfilms mit einer vorbeschriebenen Dicke in der Vorrichtung zur Herstellung von Dünnfilmen 60 zeigt. In dieser Ausführungsform ist der Bearbeitungsablauf des Beförderungssteuerabschnitts 25 und des Erwärmungssteuerabschnitts 33 ähnlich zur Vorrichtung zur Herstellung von Dünnfilmen 1 in der zuvor beschriebenen Ausführungsform, und die Beschreibung wird hier weggelassen. Weiterhin werden der Lichtabschnitt 45 und der Bildabschnitt 46 von der Außenseite des Gehäusekörpers 7 im anfänglichen Zustand gesichert. Die Schritte d0 bis d7 in dem in 8 gezeigten Flussdiagramm entsprechen jeweils den Schritten a0 bis a7 in dem Flussdiagramm, das den Ablauf der Verarbeitung des Hauptsteuerabschnitts 11 in der zuvor beschriebenen Ausführungsform, die in 4 gezeigt ist, zeigt, und die Beschreibung wird weggelassen, da ähnliche Ablaufe durchgeführt werden.
Bei Schritt d8 beurteilt der Hauptsteuerabschnitt 11, ob die Sprühmittel 9 eine vorbeschriebene Anzahl von Malen gesprüht haben oder nicht. Bei Schritt d8, wenn der Hauptsteuerabschnitt 11 beurteilt, dass die Sprühmittel 9 die vorbeschriebene Anzahl von Malen gesprüht haben, geht das Verfahren zu Schritt d9 über, und wenn der Hauptsteuerabschnitt 11 beurteilt, dass die Sprühmittel 9 nicht die vorbeschriebene Anzahl von Malen gesprüht haben, dann geht das Verfahren zu Schritt d3 über. Eine kleinere Anzahl von Malen als die Anzahl von Malen, durch die ein Dünnfilm 4 in der vorbeschriebenen Dicke gebildet wird, wird ausgewählt als die Anzahl von Malen. Die vorbeschriebene Anzahl von Malen wird durch die Verwender eingestellt und wird in beispielsweise dem Speicherabschnitt des Hauptsteuerabschnitts 11 gespeichert.
Bei Schritt d9 gibt die Hauptsteuerung 11 ein Steuerkommando an den Halteabschnitt 61, um es dem Lichtabschnitt 45 und dem Bildabschnitt 46 zu ermöglichen, sich von der Außenseite des Gehäusekörpers 7 zur vorbestimmten Position innerhalb des Ge häuseraums 13 zu bewegen. Die vorbeschriebene Position ist eine ähnliche Position, in der der Lichtabschnitt 45 und der Bildabschnitt 46 der Vorrichtung zur Herstellung von Dünnfilmen 1 in der oben erwähnten Ausführungsform angeordnet werden sollen.
Als nächstes geht das Verfahren von Schritt d9 zu Schritt d10 über. Bei Schritt d10 erhält der Hauptsteuerabschnitt 11 die vorbeschriebene Information aus den Mitteln zur Erzeugung der Dicken-Information 10. Bei Schritt d10 speziell gibt der Hauptsteuerabschnitt 11 ein Steuerkommando, um den Lichtabschnitt 45 ein Licht zum Lichtabschnitt 45 emittieren zu lassen, und gibt ebenfalls ein Steuerkommando zum Ansteuern des Bildabschnitts 46, wodurch die vorbeschriebene Information erhalten wird, um mittels des Bildabschnitts 46 erzeugt zu werden.
Als nächstes geht das Verfahren von d10 zu Schritt d11 des Flussdiagramms, das in 9 gezeigt ist, über. Bei Schritt d11 nimmt der Hauptsteuerabschnitt 11 die Dicke eines Dünnfilms, gebildet auf einer der Oberflächen 2A eines Substrats 2, auf Basis der vorbeschriebenen Informationen, erhalten bei Schritt d10, an. Dann geht das Verfahren auf Schritt d12 über.
Bei Schritt d12 bestimmt der Hauptsteuerabschnitt 11 die Anzahl von Malen zum Sprühen durch die Sprühmittel 9 auf Basis der angenommenen Dünnfilmdicke, basierend auf der vorbeschriebenen Information. Die Anzahl von Malen durch die Sprühmittel 9 wird wie nachfolgend beschrieben festgelegt.
Nachfolgend wird eine Erläuterung über den Fall gegeben, wonach die Dicke eines zu bildenden Dünnfilms durch ein Sprühen durch die Sprühmittel 9 50 Angström (Å) beträgt. Wenn hier die vorbeschriebene Dicke eines zu bildenden Dünnfilms durch die Vorrichtung zur Herstellung von Dünnfilmen 60 600 Angström (Å) beträgt, wird die Dicke des bei Schritt d12 gebildeten Dünnfilms mit 500 Angström (Å) angenommen, nachdem die vorbeschriebene Anzahl von Malen des Sprühens abgeschlossen ist, dann ist es notwendig, den Dünnfilm in einer Dicke von 600 Å-500 Å = 100 Å zu bilden. Wenn die Dicke eines zu bildenden Dünnfilms durch ein Sprühen durch die Sprühmittel 9 50 Å beträgt, wird festgelegt, dass zwei zusätzliche Anwendungen des Sprühens durch die Sprühmittel notwendig sind.
Als nächstes geht das Verfahren von Schritt d12 auf Schritt d13 über. Bei Schritt d13 gibt der Hauptsteuerabschnitt 11 ein Steuerkommando an die Haltemittel 61, um dem Lichtabschnitt 45 und dem Bildabschnitt 46 zu ermöglichen, sich von der vorbeschriebenen Position im Gehäuseraum 13 des Gehäusekörpers 7 zur Außenseite des Gehäusekörpers 7 zu bewegen.
Als nächstes geht das Verfahren von Schritt d13 auf Schritt d14 über. Jeder der Schritte von d14 bis d18 entspricht jedem der Schritte von Schritt a3 bis Schritt a7 der Flussdiagramme, die den Ablauf der Bearbeitung des Hauptsteuerabschnitts 11 der Ausführungsform, die in 4 gezeigt ist, die zuvor beschrieben wurde, zeigen, und ähnliche Bear beitungen werden bei diesen Schritten durchgeführt. Demgemäß wird die Beschreibung hinsichtlich der Schritte d14 bis d18 weggelassen.
Bei Schritt d19 beurteilt der Hauptsteuerabschnitt 11, ob die Sprühmittel 9 die vorbeschriebene Lösung 3 gesprüht haben oder nicht, wobei die Anzahl von Malen bei Schritt d12 bestimmt wird. Wenn der Hauptsteuerabschnitt 11 bei Schritt d19 beurteilt, dass die Sprühmittel 9 die vorbeschriebene Lösung 3 aufgesprüht haben, wobei die Anzahl von Malen bei Schritt d12 bestimmt wird, geht das Verfahren zu Schritt d20 über. Wenn der Hauptsteuerabschnitt 11 bei Schritt d19 beurteilt, dass die Sprühmittel 9 nicht die vorbeschriebene Lösung 3 aufgesprüht haben, wobei die Anzahl von Malen bei Schritt d12 bestimmt wird, dann geht das Verfahren zu Schritt d14 über.
Bei Schritt d20 gibt der Hauptsteuerabschnitt 11 ein Steuerkommando an den Beförderungssteuerabschnitt 25 der Beförderungsmittel 6, um es dem Substrat 2 zu ermöglichen, vom Hauptkörper 5 der Vorrichtung zur Herstellung von Dünnfilmen befördert zu werden. Dann geht das Verfahren auf Schritt d21 über, bei dem die Verarbeitung abgeschlossen wird. Somit kann das Substrat 2 mit einem Dünnfilm der gebildeten vorbeschriebenen Dicke, das auf dem Substrathalter 27 gehalten wird, herausgenommen werden.
Wie hier zuvor beschrieben, werden der Lichtabschnitt 45 und der Bildabschnitt 46 in der Vorrichtung zur Herstellung von Dünnfilmen 60 ohne stets innerhalb des Gehäuseraums 13 gehalten zu werden, zur Innenseite des Gehäuseraums 13 bewegt, nachdem die Sprühmittel 9 die vorbeschriebene Anzahl von Malen gesprüht haben, wodurch die vorbeschriebene Information über die Dicke eines Dünnfilms, gebildet auf dem einen Oberflächenabschnitt 2A eines Substrats 2 erhalten und gegenüber der Außenseite des Gehäusekörpers 7 gesichert werden. Dies macht es möglich, die Eintrübung zu reduzieren, die auf dem Lichtabschnitt 45 und der Bildlinse des Bildabschnitts 46 aufgrund der zerstäubten vorbeschriebenen Lösung 3, die innerhalb des Gehäuseraums 13 bleiben kann, auftreten kann, und macht es ebenfalls möglich, genaue Informationen über die Dicke eines auf dem Substrat 2 zu bildenden Dünnfilms zu erhalten.
In einer weiteren Ausführungsform der Erfindung kann der Lichtabschnitt 45 am oberen Teil der ersten Führungsschiene 64 vorgesehen werden, und der Bildabschnitt 46 kann am unteren Teil der zweiten Führungsschiene 67 vorgesehen werden. Mit einem derartigen Aufbau können ähnliche Effekte erhalten werden.
Die 10, 11 und 12 sind Flussdiagramme, die den Bearbeitungsablauf des Hauptsteuerabschnitts zum Bilden eines dicken Films mit einer vorbeschriebenen Dicke in einer Vorrichtung zur Herstellung von Dünnfilmen gemäß einer dritten Ausführungsform der Erfindung zeigen. Die Vorrichtung zur Herstellung von Dünnfilmen dieser Ausführungsform hat einen Aufbau ähnlich zu der Vorrichtung zur Herstellung von Dünnfilmen 60, die in den zuvor beschriebenen 7A und 7B gezeigt ist, und der Hauptsteuerab schnitt 11 unterscheidet sich nur hinsichtlich des Steuerablaufs des Hauptsteuerabschnitts 11. Demgemäß werden überlappende Beschreibungen weggelassen. Da in dieser Ausführungsform die Bearbeitungsabläufe des Beförderungssteuerabschnitts 25 und des Erwärmungssteuerabschnitts 33 ähnlich zu denjenigen im Falle der Vorrichtung zur Herstellung von Dünnfilmen 1 der zuvor beschriebenen Ausführungsform sind, wird die Beschreibung weggelassen. Weiterhin werden in dieser Ausführungsform der Lichtabschnitt 45 und der Bildabschnitt 46 zur Außenseite des Gehäusekörpers 7 beim anfänglichen Zustand gesichert. Da jeder der Schritte von Schritt e0 bis Schritt e11, die in 10 gezeigt sind, jeweils den Schritten von Schritt d0 bis Schritt d11 des Flussdiagramms entsprechen, das den Ablauf der Bearbeitung des Hauptsteuerabschnitts 11 der Vorrichtung zur Herstellung von Dünnfilmen 60 in der hier zuvor beschriebenen Ausführungsform zeigt, wie in 8 und 9 gezeigt, und ähnliche Bearbeitung wird durchgeführt, wobei die Beschreibung weggelassen wird.
Bei Schritt e12 gibt der Hauptsteuerabschnitt 11 ein Steuerkommando an die Haltemittel 61, wodurch der Lichtabschnitt 45 und der Bildabschnitt 46 von der vorbeschriebenen Position innerhalb des Gehäuseraums 13 des Gehäusekörpers 7 zur Außenseite des Gehäusekörpers 7 bewegt werden.
Als nächstes geht das Verfahren von Schritt e12 auf Schritt e13 über. Da jeder der Schritte von Schritt e13 bis e17 jeweils den Schritten von Schritt e3 bis Schritt e7 entspricht und ähnliche Bearbeitungen durchgeführt werden, wird die Beschreibung weggelassen. Da jeder der Schritte von Schritt e18 bis Schritt e21 jeweils den Schritten von Schritt e9 bis Schritt e12 entspricht und ähnliche Bearbeitungen durchgeführt werden, wird die Beschreibung weggelassen.
Bei Schritt e22 schätzt der Hauptsteuerabschnitt 11 die Dicke eines zu bildenden Dünnfilms durch einmaliges Sprühen der Sprühmittel 9 auf Basis der bei Schritt e11 angenommenen Dicke eines auf dem Substrat 2 zu bildenden Dünnfilms, von der bei Schritt e20 angenommene Dicke eines auf dem Substrat zu bildenden Dünnfilms ein und bestimmt dann die Anzahl von Malen des Sprühens, basierend auf dieser Einschätzung. Die Anzahl von Malen zum Sprühen durch die Sprühmittel 9 wird wie folgt bestimmt.
Es wird angenommen, dass die vorbeschriebene Dicke eines zu bildenden Dünnfilms durch die Vorrichtung zur Herstellung von Dünnfilmen 60 600 Angström (Å) beträgt, und nachdem die vorbeschriebenen Male des Sprühens, wie zuvor beschrieben, abgeschlossen sind, die Dicke des Dünnfilms, angenommen bei Schritt e11, 500 Angström (Å) und die Dicke des Dünnfilms, wie bei Schritt e20 angenommen wird, 550 Angström (Å) beträgt. Der Hauptsteuerabschnitt 11 stellt fest, dass ein Sprühen der vorbeschriebenen Lösung 3 durch die Sprühmittel 9 einen Dünnfilm mit 550 Å – 500 Å = 50 Å hinsichtlich der Dicke aus dem Unterschied zwischen dem Dünnfilm, angenommen in Schritt e20, und dem Dünnfilm, angenommen in Schritt e11, bildet. Daher beurteilt in diesem Fall der Hauptsteuerabschnitt 11, dass ein oder mehrere Sprühvorgänge durch die Sprühmittel 9 notwendig sind.
Als nächstes geht das Verfahren zu Schritt e23, wie in 12 gezeigt, über. Da jeder der Schritte von Schritt e23 bis Schritt e27 jeweils den Schritten von Schritt e3 bis Schritt e7 entspricht und ähnliche Bearbeitungen durchgeführt werden, wird die Beschreibung weggelassen.
Bei Schritt e28 beurteilt der Hauptsteuerabschnitt 11, ob die Sprühmittel 9 die vorbeschriebene Lösung 3 aufgesprüht haben, wobei die Anzahl von Malen bei Schritt e22 bestimmt wird. Wenn der Hauptsteuerabschnitt 11 bei Schritt e22 beurteilt, dass die Sprühmittel 9 die vorbeschriebene Lösung 3 aufgesprüht haben, wobei die Anzahl von Malen bei Schritt e22 festgelegt wird, geht das Verfahren zu Schritt e29 über. Wenn der Hauptsteuerabschnitt 11 bei Schritt e22 beurteilt, dass die Sprühmittel 9 die vorbeschriebene Lösung 3 nicht aufgesprüht haben, wobei die Anzahl von Malen bei Schritt e22 bestimmt wird, dann geht das Verfahren zu Schritt e23 über.
Bei Schritt e29 gibt der Hauptsteuerabschnitt 11 ein Steuerkommando an den Beförderungssteuerabschnitt 25 der Beförderungsmittel 6, um dem Substrat zu ermöglichen, vom Hauptkörper 5 der Vorrichtung zur Herstellung von Dünnfilmen befördert zu werden. Dann geht das Verfahren zu Schritt a30 über, bei dem die Bearbeitung abgeschlossen wird. Somit kann das Substrat 2 mit einem Dünnfilm der gebildeten vorbeschriebenen Dicke, das im Substrathalter 27 gehalten wird, herausgenommen werden.
Wie hier zuvor beschrieben, werden der Lichtabschnitt 45 und der Bildabschnitt 46 in der Vorrichtung zur Herstellung von Dünnfilmen dieser Ausführungsform, wie es der Fall ist mit der Vorrichtung zur Herstellung von Dünnfilmen 60 der hier zuvor beschriebenen Ausführungsform, zur Innenseite des Gehäuseraums 13 bewegt, ohne stets innerhalb des Gehäuseraums 13 gehalten zu werden, nachdem die Sprühmittel 13 die vorbeschriebene Anzahl von Malen gesprüht haben, wodurch die vorbeschriebene Information über die Dicke eines auf dem einen Oberflächenabschnitt 2A eines Substrats 2 gebildeten Dünnfilms erhalten und gegenüber der Außenseite des Gehäusekörpers 7 gesichert wird. Dies macht es möglich, eine Eintrübung zu reduzieren, die auf dem Lichtabschnitt 45 und der Bildlinse des Bildabschnitts 46 aufgrund der zerstäubten vorbeschriebenen Lösung 3, die innerhalb des Gehäuseraums 13 verbleibt, zu reduzieren, und macht es ebenfalls möglich, genaue Informationen über die Dicke eines auf dem Substrat 2 zu bildenden Dünnfilms zu erhalten.
In der Vorrichtung zur Herstellung von Dünnfilmen dieser Ausführungsform, anders als im Fall mit der Vorrichtung zur Herstellung von Dünnfilmen 60 der hier zuvor beschriebenen Ausführungsform, ist es nicht notwendig, zuvor die Dicke eines zu bildenden Dünnfilms durch einmaliges Sprühen der Sprühmittel sicherzustellen. Dies macht es möglich, einen Dünnfilm der vorbeschriebenen Dicke mit hoher Genauigkeit zu bilden, selbst im Falle, wo eine Änderung des Sprühdüsenabschnitts 35 im Laufe der Zeit eine Änderung der Konzentration der vorbeschriebenen Lösung 3, eine Änderung der vorbeschriebenen Lösung, eine Änderung der Atmosphäre um das Substrat 2 und dergleichen auftreten.
In dieser Ausführungsform wird nur die Anzahl von Malen zum Sprühen der Sprühmittel 9 bestimmt. Jedoch kann der Hauptsteuerabschnitt 11 die Sprühmittel 9 so steuern, dass die Zeit zum Sprühen mit der vorbestimmten Lösung 3 durch das Sprühmittel 9. Dies macht es möglich, einen Dünnfilm vorbeschriebener Dicke mit höherer Genauigkeit zu bilden.
Weiterhin wird die Saugquelle 51 in jeder der hier zuvor beschriebenen Ausführungsformen mit Unterbrechung betrieben, aber die Saugquelle 51 kann auch die ganze Zeit betrieben werden. In diesem Fall bewirkt die Saugquelle 51 einen Luftstrom im Gehäuseraum 13, und daher, bei Berücksichtigung dieses Luftstroms, wird die Fließgeschwindigkeit der durch die Sprühmittel 9 zu sprühenden vorbeschriebenen Lösung 3 und dergleichen bestimmt. Durch Betrieb der Saugquelle 51 über die gesamte Zeit wird es nicht mehr notwendig, die Saugquelle 51 durch den Hauptsteuerabschnitt 11 zu kontrollieren.
Die Entfernungsmittel 12, die zuvor beschrieben wurden, können einen Aufbau aufweisen zum Einführen beispielsweise von Luft in den Gehäuseraum 13, um die Luft des Gehäuseraums aus dem Gehäusekörper 7 herauszudrücken, oder einen Aufbau zum Entfernen der durch elektrostatische Adsorption zerstäubten vorbeschriebenen Lösung 3 aus dem Bearbeitungsraum 13 zu entfernen.
Weiterhin wird in jeder der Ausführungsformen die Dicke eines intermittierend auf einem Substrat 2 zu bildenden Dünnfilms angenommen, wobei die Dicke eines auf einem Substrat 2 zu bildenden Dünnfilms zeitlich der Reihe nach angenommen werden kann. In diesem Fall kann der Hauptsteuerabschnitt 11 durch Beobachten der aufeinander folgenden Änderungen der Dicke eines auf dem Substrat 2 zu bildenden Dünnfilms die Zeit zum Sprühen durch die Sprühmittel 9 steuern, wodurch ein Dünnfilm der vorbeschriebenen Dicke mit hoher Genauigkeit erhalten wird.
Durch Verwendung der erfindungsgemäßen Vorrichtung zur Herstellung von Dünnfilmen wird ein Dünnfilm, wie ein Titanoxidfilm, Zinnoxidfilm, Zinnsulfidfilm, Indiumoxidfilm und ITO-Film, ohne weiteres gebildet.
Die Erfindung kann in anderen variierenden Formen, ohne von den Hauptmerkmalen der Erfindung abzuweichen, durchgeführt werden. Daher sind die zuvor beschriebenen Ausführungsformen reine Beispiele in jeglicher Hinsicht, wobei der Umfang dieser Erfindung der in den Ansprüchen gezeigte ist und nicht durch den Text der Beschreibung beschränkt wird. Weiterhin fallen sämtliche Variationen oder Änderungen im Rahmen der Ansprüche unter den Umfang der Erfindung.

Claims

Vorrichtung zur Herstellung von Dünnfilmen (1, 60), umfassend: einen Gehäusekörper (7) mit einem darin gebildeten Gehäuseraum (13), um ein Substrat (2) aufzunehmen; Heizmittel (8) zum Erwärmen des Substrats (2), das im Gehäuseraum (13) aufgenommen wird, auf eine vorgeschriebene Temperatur; Sprühmittel (9) zum Sprühen einer vorgeschriebenen bzw. vorbeschriebenen Lösung (3), enthaltend ein Dünnfilm-bildendes Material, auf einen Oberflächenabschnitt (2A) des Substrats (2), das im Gehäuseraum (13) aufgenommen wird und durch die Heizmittel (8) auf eine vorgeschriebene Temperatur aufgeheizt wird; Mittel zur Erzeugung von Dickeninformationen (10) zur Erzeugung von vorgeschriebenen bzw. vorgeschriebenen Informationen über die Dicke eines Dünnfilms, der auf dem einen Oberflächenabschnitt (2A) auf dem Substrat (2) durch das Dünnfilm-bildende Material gebildet wird; Steuerungsmittel (11), um es den Sprühmitteln (9) zu erlauben, die vorgeschriebene Lösung (3), enthaltend das Dünnfilm-bildende Material, so zu sprühen, dass der auf dem einen Oberflächenabschnitt (2A) des Substrats (2) zu bildende Dünnfilm eine vorgeschriebene Dicke aufweist, auf der Basis der vorgeschriebenen Informationen der Mittel zur Erzeugung von Dickeninformationen (10).
Vorrichtung zur Erzeugung von Dünnfilmen (1, 60) nach Anspruch 1, weiterhin umfassend: Entfernungsmittel (12) zur Entfernung der Lösung (3), die durch die Sprühmittel gesprüht wird und um das Substrat (2) im Gehäuseraum (13) fließt, aus dem Gehäuseraum (13).
Vorrichtung zur Erzeugung von Dünnfilmen (60) nach Anspruch 1 oder 2, weiterhin umfassend: Haltemittel (61) zum Halten der Mittel zur Erzeugung der Dickeninformation (10) in einer derartigen Art und Weise, dass sie von einer Außenseite des Gehäusekörpers (7) in den Gehäuseraum (13) bewegbar sind, und ebenfalls zum Halten der Mittel zur Erzeugung von Dickeninformationen (10) im Gehäuseraum (13) in einer derartigen Art und Weise, dass sie zur Außenseite des Gehäusekörpers (7) bewegbar sind.
Vorrichtung zur Erzeugung von Dünnfilmen (1, 60) nach irgendeinem der Ansprüche 1 bis 3, worin die Steuerungsmittel (11) Informationen über die Dicke eines auf dem einen Oberflächenabschnitt (2A) des Substrats (2) durch ein Sprühen der Sprühmittel (9) zu bildenden Dünnfilms erhalten, und es den Sprühmitteln (9) erlauben, eine vorgeschriebene Anzahl von Malen zu sprühen, und es den Sprühmitteln (9) zu erlauben, die Lösung (3), enthaltend das Dünnfilm-bildende Material, so zu sprühen, dass der zu bildende Dünnfilm auf dem einen Oberflächenabschnitt (2A) des Substrats (2) die vorgeschriebene Dicke aufweist, auf der Basis der vorgeschriebenen Informationen der Mittel zur Erzeugung von Dickeninformationen (10) und der Information über die Dicke eines auf dem einen Oberflächenabschnitt (2A) des Substrats (2) durch ein Sprühen der Sprühmittel (7) gebildeten Dünnfilms.
Vorrichtung zur Erzeugung von Dünnfilmen (1, 60) nach irgendeinem der Ansprüche 1 bis 3, worin die Steuerungsmittel (11) es den Sprühmitteln (9) erlauben, eine vorgeschriebene Anzahl von Malen zu sprühen, die Dickeninformation eines zu bildenden Dünnfilms auf dem einen Oberflächenabschnitt (2A) des Substrats (2) durch ein Sprühen der Sprühmittel (9), auf der Basis der vorgeschriebenen Informationen der Mittel zur Erzeugung von Dickeninformationen (10), berechnen, und es den Sprühmitteln (9) erlauben, die Lösung (3), enthaltend das Dünnfilm-bildende Material so zu sprühen, dass der zu bildende Dünnfilm auf dem einen Oberflächenabschnitt (2A) des Substrats (2) die vorgeschriebene Dicke aufweist, auf der Basis der vorgeschriebenen Informationen, erhalten durch die Mittel zur Erzeugung von Dickeninformationen (10) und der berechneten Dickeninformation des auf dem einen Oberflächenabschnitt (2A) des Substrats (2) durch ein Sprühen der Sprühmittel (9) zu bildenden Dünnfilms.
Vorrichtung zur Erzeugung von Dünnfilmen (1, 60) nach irgendeinem der Ansprüche 1 bis 5, worin die Mittel zur Erzeugung der Dickeninformation (10) Farbschattierungsinformationen über einen auf dem einen Oberflächenabschnitt (2A) des Substrats (2) zu bildenden Dünnfilms erzeugen.
Vorrichtung zur Erzeugung von Dünnfilmen (1, 60) nach irgendeinem der Ansprüche 1 bis 5, worin die Mittel zur Erzeugung der Dickeninformation (10) die spektrale Reflektivität eines auf dem einen Oberflächenabschnitt (2A) des Substrats (2) zu bildenden Dünnfilms erzeugen.