JP2004307974A

JP2004307974A - 薄膜の製造装置および薄膜の製造方法

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Publication number: JP2004307974A
Application number: JP2003106121A
Authority: JP
Inventors: Yoshikazu Matsui; 美和松井; Ryoji Namikata; 量二南方; Hideo Okada; 英生岡田; Tsuneo Nakamura; 恒夫中村; Takao Imanaka; 崇雄今中; Yoshiyuki Hojo; 義之北條
Original assignee: Sharp Corp
Current assignee: Sharp Corp
Priority date: 2003-04-10
Filing date: 2003-04-10
Publication date: 2004-11-04

Abstract

【課題】均一な膜厚を有する薄膜を製造することができ、かつ薄膜の生産性を向上させ、また装置内を効率良く換気し得る薄膜の製造装置および薄膜の製造方法を提供する。
【解決手段】板状の基板を予備加熱する手段１８と、予備加熱された板状の基板をホットプレート１９上に吸着する手段と、ホットプレート１９上に吸着された板状の基板の表面に薄膜の原料を含む溶液を噴霧する手段２０とを含む薄膜の製造装置である。また、板状の基板を予備加熱する工程と、予備加熱された板状の基板をホットプレート上に吸着する工程と、ホットプレート上に吸着された板状の基板の表面に薄膜の原料を含む溶液を噴霧する工程とを含む薄膜の製造方法である。
【選択図】図２

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ガラス基板等に形成される薄膜の製造装置および製造方法に関し、特に均一な膜厚を有する薄膜を製造することができ、かつ薄膜の生産性を向上させ、また装置内を効率良く換気し得る薄膜の製造方法および薄膜の製造装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来から、ガラス基板等の表面に薄膜を形成する技術として、スプレー熱分解法が知られている。スプレー熱分解法は、薄膜の原料を含む溶液（以下、「薄膜用原料溶液」という。）を加熱された基板上に噴霧し、基板上で液相から固相を析出させて薄膜を製造する手法である（例えば、非特許文献１参照。）。
【０００３】
スプレー熱分解法による薄膜の製造装置としては、薄膜の形成に適した温度（以下、「薄膜形成温度」という。）に加熱された板状の基板の表面に、薄膜用原料溶液を圧縮空気と共にスプレーガンから複数回噴霧して薄膜を製造する装置が開示されている（例えば、特許文献１参照。）。
【０００４】
しかしながら、図１４の模式的斜視図に示すように、常温である板状の基板３１をヒータ３３によって、薄膜形成温度に加熱されているホットプレート３２上に載せた場合には、基板３１のホットプレート３２に接した裏面側が、基板３１の表面側よりも高温に急激に加熱されるため、基板３１の表面側と裏面側との間に温度差が生じ、基板３１に反りが生じることがあった。
【０００５】
また、スプレーガンから薄膜用原料溶液を基板３１の表面側に噴霧した場合にも、薄膜用原料溶液の気化熱等により基板３１の表面側だけが冷却され、高温のホットプレート３２に接している基板３１の裏面側と表面側との間に温度差が生じるため、基板３１に反りが生じることがあった。
【０００６】
このように、基板３１に反りが生じることによって、基板３１とホットプレート３２との間の接触面積が減少すると、基板３１が均一に加熱されなくなり、基板３１の表面の温度分布に傾斜が生じ得ることから、基板３１の表面上に形成される薄膜の厚さが不均一になることがあった。
【０００７】
また、スプレーガンから薄膜用原料溶液を基板３１に噴霧した場合には、基板３１の表面側だけが冷却されることから、基板３１全体の温度が薄膜形成温度に回復するまで薄膜用原料溶液の噴霧を中断しなければならなかった。
【０００８】
したがって、所定の厚みを有する薄膜を製造するためには、薄膜用原料溶液の噴霧を複数回繰り返して行う必要があり、噴霧工程に多くの時間を割く必要があることから薄膜の量産を行う際の処理時間の短縮が課題となっていた。
【０００９】
従来から知られているスプレー熱分解法は、装置構造が簡単で原料の選択幅が広く、安定して薄膜を形成することができるという優れた特徴を持った薄膜製造方法であるにもかかわらず、ＣＶＤ法やスピン塗布法に比べて、スプレー熱分解法の量産化設備への技術導入例は少ないものとなっていた。その大きな理由は、薄膜の生産性の低さに課題があるためであった。
【００１０】
また、従来のスプレー熱分解装置においては、板状の基板を高温に加熱して薄膜用原料溶液を気化する工程上、装置内を効率良く換気して、作業者の作業環境の安全性を確保することも課題であった。
【００１１】
【特許文献１】
特開２００１−２６８８５号公報
【００１２】
【特許文献２】
特開平１０−１３００９７号公報
【００１３】
【非特許文献１】
「月刊機能材料２０００年３月号」，シーエムシー出版，Ｖｏｌ．２０，Ｎｏ．３，ｐ．５−７
【００１４】
【発明が解決しようとする課題】
本発明の目的は、均一な膜厚を有する薄膜を製造することができ、かつ薄膜の生産性を向上させ、また装置内を効率良く換気し得る薄膜の製造方法および薄膜の製造装置を提供することにある。
【００１５】
【課題を解決するための手段】
本発明は、板状の基板を予備加熱する手段と、予備加熱された板状の基板をホットプレート上に吸着する手段と、ホットプレート上に吸着された板状の基板の表面に薄膜の原料を含む溶液を噴霧する手段とを含む薄膜の製造装置である。
【００１６】
ここで、本発明の薄膜の製造装置は、薄膜の原料を含む溶液を噴霧した後に、ホットプレート上に吸着された板状の基板の表面側を加熱する手段を含み得る。
【００１７】
また、本発明の薄膜の製造装置は、薄膜の製造装置内にガスを取り入れる手段と、取り入れたガスまたは取り入れたガスを含む混合ガスが流れる方向を調節する手段と、その混合ガスを薄膜の製造装置外へ排気する手段とを含み得る。
【００１８】
また、本発明の薄膜の製造装置は、板状の基板を冷却する手段を含み得る。
また、本発明の薄膜の製造装置において、上記予備加熱された板状の基板をホットプレート上に吸着する手段は、ホットプレート内部のガスを吸引することによって、ホットプレートに形成されている穴を通して板状の基板を吸着する手段であり得る。
【００１９】
さらに、本発明は、板状の基板を予備加熱する工程と、予備加熱された板状の基板をホットプレート上に吸着する工程と、ホットプレート上に吸着された板状の基板の表面に薄膜の原料を含む溶液を噴霧する工程とを含む薄膜の製造方法である。
【００２０】
ここで、本発明の薄膜の製造方法は、上記ホットプレート上に吸着された板状の基板の表面に薄膜の原料を含む溶液を噴霧する工程の後に、板状の基板の表面側を加熱する工程を含み、これらの工程が交互に複数回繰り返され得る。
【００２１】
また、本発明の薄膜の製造方法は、板状の基板の表面上に薄膜が形成された後に、板状の基板を冷却する工程を含み得る。
【００２２】
また、本発明の薄膜の製造方法において、上記予備加熱された板状の基板をホットプレート上に吸着する工程は、ホットプレート内部のガスを吸引することによって、ホットプレートに形成されている穴を通して板状の基板を吸着する工程であり得る。
【００２３】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態について説明する。なお、本願の図面において、同一の参照符号は、同一部分または相当部分を表わしている。
【００２４】
（装置の概要）
図１は本発明に係る薄膜の製造装置の好ましい一例の模式的な正面図である。この薄膜の製造装置は、通気口１２０７と排気ダクト１２０８とを備えた本体部１と、制御部２と、排気ガス処理部３とを含む。
【００２５】
ここで、本体部１と制御部２とは配線４により電気的に接続されており、本体部１と制御部２との間では制御信号の送受信等を行うことができる。制御部２は、薄膜形成条件の設定および変更をすることができる入力手段とその内容を表示する表示手段とを含んでいる。なお、薄膜形成条件のパラメータとして、予備加熱温度、薄膜形成温度、薄膜用原料溶液を供給する圧力、空気等のキャリアガスを供給する圧力、噴霧時間または繰返し噴霧回数等を設定することができる。また、薄膜の原料や製造される薄膜の厚さによって薄膜形成条件を容易に変更することができる。
【００２６】
また、本体部１と排気ガス処理部３とは配管５で接続されており、排気ガス処理部３は本体部１から排気される有機溶剤の蒸気等を含む排気ガスを強制的に引き込み、引き込んだ排ガスを無害化処理した後に排気する。排気処理部３は負圧発生機（図示せず）を備えており、本体部１に接続された配管５を通して薄膜の形成過程において発生した薄膜原料の粒子等を含んだ有機溶剤等の蒸気を強制的に吸引する際に、フィルタや活性炭等の吸着剤を用いて集塵や脱臭が行われる。こうして、排気される蒸気中に含まれる有機溶剤の蒸気や薄膜形成原料の粒子等が取り除かれる。
【００２７】
図２は、図１に示す本体部１の模式的な上面透視図である。この本体部１は、予備加熱室１１と、薄膜形成室１２と、基板冷却室１３とを含む。
【００２８】
ここで、予備加熱室１１は、板状の基板２３を搬入する際に開閉する開閉扉１４と、基板２３を予備加熱するための予備加熱ステージ１８とを含む。また、薄膜形成室１２は、基板２３を吸着するホットプレート１９と、基板２３に薄膜用原料溶液を噴霧するスプレーガン２０と、基板２３の表面側を加熱するための補助加熱ヒータ２１とを含む。また、基板冷却室１３は、基板２３を取り出す際に開閉する開閉扉１５と基板２３を冷却するための基板冷却ステージ２２とを含む。
【００２９】
また、予備加熱室１１と薄膜形成室１２との間にはスライド式の扉１６が設けられており、薄膜形成室１２と基板冷却室１３との間にもスライド式の扉１７が設けられている。
【００３０】
（予備加熱する手段）
図３に本発明に用いられる予備加熱する手段の一例である予備加熱ステージの模式的な斜視図を示す。予備加熱室内に設置されるこの予備加熱ステージ１８には、複数の丸棒状のヒータ１１０１が取り付けられている。これらの丸棒状のヒータ１１０１によって、基板２３を例えば約３００〜５００℃に予備加熱することができる。
【００３１】
このように、ホットプレートへの吸着前に基板２３を予備加熱しておくことによって、高温のホットプレート上に基板２３を設置した場合でも、基板２３の表面側と裏面側との間の温度差を軽減することができる。それゆえ、ホットプレート上における基板２３の反りを有効に防止し、ホットプレートへの吸着による基板２３の割れ等を有効に抑止することができる。
【００３２】
ここで、予備加熱ステージ１８には熱電対１１０２が取り付けられ、この熱電対１１０２によって予備加熱ステージ１８の温度を測定することができる。測定された温度に基づき、温度調節器（図示せず）によって、丸棒状のヒータ１１０１の各ヒータの出力が調整される。これにより、予備加熱ステージ１８の温度を所定の温度に保持することができ、また温度分布も均一にすることができる。また、予備加熱ステージ１８の表面上には、上方に突起した位置決めピン１１０３が取り付けることができ、予備加熱ステージ１８上に設置される基板２３の位置ズレを有効に防止することができる。
【００３３】
また、図４の模式的側面図に示すように、予備加熱ステージ１８の下部にはセラミック等の断熱材１１０７が取り付けられる。また、断熱材１１０７の下部には昇降部１１０４ａを備えた昇降ユニット１１０４が取り付けられる。昇降ユニット１１０４は昇降部１１０４ａを上下させることによって、断熱材１１０７上の予備加熱ステージ１８を上下に昇降させることができる。また、予備加熱ステージ１８の上方には、移動可能な板状のホットプレート１９が位置し得る。
【００３４】
（吸着する手段）
図５に本発明に用いられる吸着する手段の一例であるホットプレートの模式的な斜視図を示す。このホットプレート１９の表面には、真空吸着用の穴１２０３が複数形成されており、これらの穴１２０３の下側にあるホットプレート１９の内部は空洞となっている。そして、ホットプレート１９の内部の空洞は、配管１２０４を介して真空発生機（図示せず）に接続されている。
【００３５】
そして、ホットプレート１９内部の空気等のガスが真空発生機によって吸引されることにより、ホットプレート１９に形成された穴１２０３を通して基板２３が吸着される。それゆえ、作業員等の人手を使わずに基板２３をホットプレート１９上に固定させることができるため、薄膜の生産性を向上させることができる。また、基板２３は予備加熱されていることから、高温のホットプレート１９上に設置されても反りが生じない。それゆえ、ホットプレート１９上に基板２３を吸着する際に、基板２３に割れ等が生じにくくなる。さらに、基板２３に反りが生じないことから、基板２３を均一に加熱することができるため、均一な膜厚を有する薄膜を形成することができる。
【００３６】
また、ホットプレート１９にも、ヒータ１１０１と熱電対１１０２とが設置され、温度調節器（図示せず）によってホットプレート１９の温度が例えば約３００〜５００℃に保持される。また、ホットプレート１９の表面上の温度分布も均一にすることができる。
【００３７】
また、図６の模式的側面図に示すように、ホットプレート１９の表面の向きは変更可能である。ホットプレート１９の表面は、例えば予備加熱ステージ１８上に設置された基板２３の表面と平行方向になり、またスプレーガン２０の噴霧方向に対して垂直方向にもなる。
【００３８】
ホットプレート１９の表面が基板２３の表面と平行方向になった場合には、予備加熱ステージ１８上の基板２３を、ホットプレート１９内部のガスの吸引によってホットプレート１９に吸着することができる。また、ホットプレート１９の表面が基板２３の表面と垂直方向になった場合には、ホットプレート１９に吸着された基板２３にスプレーガン２０から薄膜用原料溶液を噴霧することができる。
【００３９】
また、ホットプレート１９は単軸動作ユニット１２０６に取り付けられており、単軸動作ユニット１２０６が本体部内を直線的に移動することによって、ホットプレート１９は基板２３を吸着したまま、図２に示す予備加熱室１１、薄膜形成室１２および冷却室１３の間を自由に行き来することができる。
【００４０】
（噴霧する手段）
図７に本発明に用いられる薄膜形成室の好ましい一例の模式的な側面透視図を示す。この薄膜形成室１２内には、噴霧する手段の一例であるスプレーガン２０がホットプレート１９上に吸着された基板２３の表面に薄膜用原料溶液を噴霧できるように取り付けられている。
【００４１】
スプレーガン２０は、薄膜用原料溶液とキャリアガスとを共に噴霧することができる構造を有する。例えば、スプレーガン２０による薄膜用原料溶液の噴霧は、所定の通路を経て供給されたキャリアガスがスプレーガン２０から噴出させられると共に、キャリアガスとは異なる通路を経て供給された薄膜用原料溶液がスプレーガン２０から霧状となって噴出させられることによって行われる。また、スプレーガン２０と基板２３の表面との間の距離は図示しない調整手段により変更することができる。
【００４２】
ここで、薄膜用原料溶液としては、例えばチタン化合物とエタノール等の有機溶剤とを含むＭＯＦ−Ｔｉ−３００００Ｓ（東京応化工業（株）製）等が用いられ得る。また、薄膜用原料溶液の１回の噴霧量は、例えば約１ｃｃであり得る。また、薄膜用原料溶液を供給する圧力は例えば約０．０２〜０．２ＭＰａであり、キャリアガスを供給する圧力は例えば約０．０１〜０．５ＭＰａであり得る。
【００４３】
（基板の表面側を加熱する手段）
図７に示すように、薄膜形成室１２内には、基板２３の表面側を加熱する手段の一例である補助加熱ヒータ２１が設置されている。ここで、補助加熱ヒータ２１は、薄膜形成室１２内を円弧状または直線状に上下に移動する２本の腕部材１２１２の間に挟まれて取り付けられており、かかる腕部材１２１２は薄膜形成室１２の壁面に連結されている。この腕部材１２１２が円弧状または直線状に上下に移動することに伴い、例えば約３００〜５００℃に加熱された補助加熱ヒータ２１が円弧状または直線状に薄膜形成室１２内を上下することによって、補助加熱ヒータ２１と対面する基板２３の表面側が加熱される。
【００４４】
薄膜用原料溶液の噴霧後は、噴霧された溶液の気化熱等により基板２３の表面温度が低下してしまい、その状態で再度薄膜用原料溶液を噴霧すると薄膜用原料溶液の気化が不十分となって基板２３の表面上に均一な膜厚を有する薄膜を形成することが困難となる傾向にある。したがって、薄膜用原料溶液の噴霧は、基板２３の表面温度が薄膜形成温度に復帰するまで待って行われる必要があるため、薄膜の生産性が低くなってしまう傾向にある。
【００４５】
そこで、薄膜用原料溶液の噴霧後に、基板２３の裏面側をホットプレート１９によって加熱するだけでなく、薄膜が形成される基板２３の表面側も補助加熱ヒータ２１で加熱することによって、基板２３の表面を薄膜形成温度にまで復帰させる時間を大幅に短縮することができるのである。
【００４６】
なかでも、補助加熱ヒータ２１が直線状に上下することによって、基板２３の表面側が加熱されることが好ましい。この場合には、基板２３の表面側をより均一に加熱することができる。
【００４７】
（薄膜形成室）
図７に示すように、薄膜形成室１２の上部には、薄膜の製造装置内に空気または不活性ガス等のガスを取り入れる手段の一例である通気口１２０７と、取り入れたガスの流れる方向を調節する手段の一例である方向調整板１２１０とが備えられている。ここで、通気口１２０７はフィルタ等を通してガスを取り入れるために開口している。また、方向調整板１２１０は、通気口１２０７から取り入れたガスの流れる方向が下向きとなるように通気口１２０７の上部から薄膜形成室１２内へ突出するように設置されている。
【００４８】
また、薄膜形成室１２の下部には、ガスを排気する手段の一例である排気ダクト１２０８と、取り入れたガスを含む混合ガスが流れる方向を調節する手段の一例である仕切り板１２１１とが備えられている。ここで、排気ダクト１２０８は、取り入れたガスと薄膜用原料溶液の噴霧によって生じた有機溶剤の蒸気との混合ガス等を排出する。また、仕切り板１２１１は、薄膜形成室１２の底面から上方に向けて設置されており、ガスが排気ダクト１２０８から排出されやすいようにガスの流れる方向を調節することができる。
【００４９】
スプレーガン２０から基板２３に噴霧されて基板２３の表面上で気化した有機溶剤の蒸気等は、方向調整板１２１０によって下向きに流れ方向が変えられたガスと共に、仕切り板１２１１によって排気ダクト１２０８がある方向に流れ方向が変更されて、排気ダクト１２０８から薄膜の製造装置外へ排気される。
【００５０】
略密閉構造の薄膜形成室１２内で薄膜用原料溶液を噴霧した場合には、薄膜用原料溶液に含まれる有機溶剤が気化して薄膜形成室１２内で充満して爆発するおそれがあるため、薄膜形成室１２内を換気する必要がある。一般的に、有機溶剤の蒸気は空気よりも比重が大きく、薄膜形成室１２の下部に溜まることが多いことから、薄膜形成室１２の上部から空気を供給し、薄膜形成室１２の下部側から有機溶剤の蒸気等を排気することが最も有効である（例えば、「新版有機溶剤作業主任者テキスト」，厚生労働省化学物質調査編，ｐ．１１５−１１８参照。）。
【００５１】
しかし、例えば図８の模式的側面透視図に示すように、薄膜形成室１２内にホットプレート１９が水平に設置されている場合には、薄膜形成室１２の上部に設置された通気口１２０７から空気等のガスを取り入れ、薄膜形成室１２の下部に設置された排気ダクト１２０８からガスを排出する際に、ホットプレート１９によってガス流４６が妨害されて効率良く換気を行うことができない傾向にある。
【００５２】
そこで、図７に示すように、薄膜形成室１２内に、方向調整板１２１０および仕切り板１２１１のようなガスの流れる方向を調節する部材を設置すると共に、ホットプレート１９の表面がガスの流れる方向と平行になるように設置することが好ましい。このようにすることによって、薄膜形成室１２の上部から取り入れられたガスが底面部の排気ダクト１２０８から排気されるまでの間にガスの流れを妨げる部材がスプレーガン２０以外になくなるため、薄膜形成室１２内の換気をより効率良く行うことができる。
【００５３】
（冷却する手段）
図９に本発明に用いられる冷却する手段の好ましい一例である基板冷却ステージ２２の好ましい一例の模式的な斜視図を示す。基板冷却室１３内に設置された基板冷却ステージ２２の表面上には、基板２３の位置ズレを有効に防止するため、上方に突起した位置決めピン１１０３が取り付けられている。
【００５４】
また、図１０の模式的側面図に示すように、基板冷却ステージ２２の下部には昇降部１１０４ａを備えた昇降ユニット１１０４が取り付けられている。昇降ユニット１１０４は昇降部１１０４ａを上下させて基板冷却ステージ２２を上下に昇降させること等によって、基板冷却ステージ２２はホットプレート１９から基板２３を受け取ることができる。
【００５５】
さらに、図１１の模式的側面図に示すように、基板冷却ステージ２２の上方近傍には送風機１２１３が取り付けられている。送風機１２１３が基板冷却ステージ２２上に設置された基板２３に対して窒素等の不活性ガスまたは空気等を送風することによって、基板２３を冷却することができる。
【００５６】
（薄膜の製造方法）
以下、上述の薄膜の製造装置を用いた本発明の薄膜の製造方法の好ましい一例について説明する。
【００５７】
まず、作業者は、図２に示す予備加熱室１１の開閉扉１４を開いて、板状の基板２３を予備加熱室１１内に搬入する。次いで、作業者は、基板２３を予備加熱室１１内の板状の予備加熱ステージ１８上に設置する。そして、予備加熱ステージ１８が加熱されることによって、その熱が基板２３に伝導し、基板２３が例えば約３００〜５００℃に予備加熱される。
【００５８】
予備加熱ステージ１８が加熱された直後は、基板２３の表面と裏面との間の温度差により基板２３の表面側が凹形に反った状態となる。しかし、約５〜１０秒程度で予備加熱ステージ１８に接触している基板２３の裏面側から表面側へ熱伝導が行われることにより基板２３の温度がほぼ均一になるため、基板２３の反りがなくなる。
【００５９】
基板２３の予備加熱が完了すると、スライド扉１６が開き、薄膜形成室１２内にあった板状の約３００〜５００℃に加熱されたホットプレート１９が予備加熱室１１内へ移動してくる。
【００６０】
予備加熱室１１内に移動してきたホットプレート１９は、予備加熱ステージ１８の上方に位置する。そして、図１２に示すようにホットプレート１９が矢印１１０５の方向へ９０度回転すると、基板２３を設置した予備加熱ステージ１８が上昇してくる。次いで、図示しない真空発生機が、複数の穴が形成されたホットプレート１９内部のガスを吸引することによって、基板２３が矢印１１０８の方向に吸引される。こうしてホットプレート１９が基板２３を吸着すると、予備加熱ステージ１８は下降していく。その後、ホットプレート１９は、基板２３を吸着したまま矢印１１０６方向へ９０度回転して、予備加熱ステージ１８からホットプレート１９へ基板２３の受け渡しが完了する。
【００６１】
ホットプレート１９が基板２３を受け取った後は、基板２３を吸着したまま図２に示す薄膜形成室１２内へ戻る。そして、スライド扉１６が閉じられ薄膜形成準備が完了すると同時に次の基板を予備加熱室１１内に受け入れる準備が完了する。
【００６２】
薄膜形成準備が完了すると、図７に示すように、スプレーガン２０から薄膜用原料溶液がキャリアガスと共に基板２３の表面上に噴霧される。噴霧後は溶液の気化熱等によって基板２３の表面温度が低下するため、ホットプレート１９によって基板２３の裏面側が加熱されると共に、約３００〜５００℃の補助加熱ヒータ２１が基板２３の表面上方を行き来することによって基板２３の表面側が加熱される。薄膜用原料溶液を噴霧する工程と薄膜用原料溶液の噴霧後に基板２３の表面側を加熱する工程とは交互に複数回繰り返され得る。これらの工程を交互に例えば約８〜１２回繰り返すことによって、基板２３の表面上に目的とする厚さの薄膜が形成され得る。
【００６３】
薄膜の形成が完了すると、図２に示すスライド扉１７が開き、ホットプレート１９は基板２３を吸着したまま基板冷却室１３へ移動する。基板冷却室１３内に移動してきたホットプレート１９は、基板冷却室１３内の基板冷却ステージ２２の上方に位置する。そして、図１３に示すようにホットプレート１９が矢印１３０３の方向へ９０度回転すると、基板冷却ステージ２２が上昇してくる。そして、図示しない真空発生機がホットプレート１９内部のガスの吸引を中止することによって、矢印１３０５の方向に基板２３が基板冷却ステージ２２上に落下する。この落下によって、基板２３が基板冷却ステージ２２上に受け渡されると、基板冷却ステージ２２は下降する。ホットプレート１９は矢印１３０４方向へ９０度戻り、ホットプレート１９から基板冷却ステージ２２へ基板２３の受け渡しが完了する。
【００６４】
基板冷却室１３の基板冷却ステージ２２に受け渡された基板２３は、送風機による窒素等の不活性ガスや空気の送風等によって所定の温度まで冷却される。そして、作業者は開閉扉１５を開き、基板２３を装置外部へ取り出す。
【００６５】
なお、ホットプレート１９は、基板２３を基板冷却ステージ２２に渡した後に薄膜形成室１２内に移動する。そして、スライド扉１７が閉じられると同時に予備加熱室１１内で加熱された次の基板を薄膜形成室１２内に受け入れる準備が完了する。
【００６６】
上述したような本発明の薄膜の製造装置および薄膜の製造方法は、特に太陽電池用の多結晶シリコン基板上に形成される反射防止膜として、より均一な膜厚を有する酸化チタンからなる薄膜を形成するのに好適に用いられる。また、本発明の薄膜の製造装置および薄膜の製造方法は、酸化スズ、亜酸化銅、硫化スズまたは硫化銅インジウム等からなる薄膜を形成するのにも用いられ得る。
【００６７】
なお、上記においては、予備加熱温度、薄膜形成温度、薄膜用原料溶液を供給する圧力、キャリアガスを供給する圧力、噴霧時間または繰返し噴霧回数等を、薄膜の原料や形成する薄膜の厚さによって適宜、薄膜形成条件を変更することができる。
【００６８】
今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。
【００６９】
【発明の効果】
上述したように本発明によれば、均一な膜厚を有する薄膜を製造することができ、かつ薄膜の生産性を向上させ、また装置内を効率良く換気し得る薄膜の製造方法および薄膜の製造装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る薄膜の製造装置の好ましい一例の模式的な正面図である。
【図２】図１に示す本体部の模式的な上面透視図である。
【図３】本発明に用いられる予備加熱する手段の一例である予備加熱ステージの模式的な斜視図である。
【図４】本発明に用いられる予備加熱する手段の一例である予備加熱ステージの模式的な側面図である。
【図５】本発明に用いられる吸着する手段の一例であるホットプレートの模式的な斜視図である。
【図６】本発明に用いられる吸着する手段の一例であるホットプレートの模式的な側面図である。
【図７】本発明に用いられる薄膜形成室の好ましい一例の模式的な側面透視図である。
【図８】ホットプレートが水平になるように設置されている薄膜形成室の模式的な側面透視図である。
【図９】本発明に用いられる冷却する手段の一例である基板冷却ステージの模式的な斜視図である。
【図１０】本発明に用いられる冷却する手段の一例である基板冷却ステージの模式的な側面図である。
【図１１】本発明に用いられる冷却する手段の一例である基板冷却ステージの上方に取り付けられた送風機の送風によって基板を冷却する動作の一例の模式的な側面図である。
【図１２】本発明に用いられる予備加熱する手段の一例である予備加熱ステージから基板を受け取る際のホットプレートの動作の模式的な側面図である。
【図１３】本発明に用いられる冷却する手段の一例である基板冷却ステージに基板を受け渡す際のホットプレートの動作の模式的な側面図である。
【図１４】従来の基板の加熱工程において反りを生じた基板の模式的な斜視図である。
【符号の説明】
１本体部、２制御部、３排気ガス処理部、４配線、５，１２０４配管、１１予備加熱室、１２薄膜形成室、１３基板冷却室、１４，１５開閉扉、１６，１７スライド式の扉、１８予備加熱ステージ、１９，３２ホットプレート、２０スプレーガン、２１補助加熱ヒータ、２２基板冷却ステージ、２３，３１基板、３３，１１０１ヒータ、４６ガス流、１１０２熱電対、１１０３位置決めピン、１１０４昇降ユニット、１１０４ａ昇降部、１１０５，１１０６，１１０８，１３０３，１３０４，１３０５矢印、１１０７断熱材、１２０３穴、１２０６単軸動作ユニット、１２０７通気口、１２０８排気ダクト、１２１０，１２１１方向調整板、１２１２腕部材、１２１３送風機。

Claims

板状の基板を予備加熱する手段と、前記予備加熱された板状の基板をホットプレート上に吸着する手段と、前記ホットプレート上に吸着された板状の基板の表面に薄膜の原料を含む溶液を噴霧する手段とを含む、薄膜の製造装置。
前記薄膜の原料を含む溶液を噴霧した後に、前記ホットプレート上に吸着された板状の基板の表面側を加熱する手段を含む、請求項１に記載の薄膜の製造装置。
前記薄膜の製造装置内にガスを取り入れる手段と、前記取り入れたガスまたは前記取り入れたガスを含む混合ガスが流れる方向を調節する手段と、前記混合ガスを前記薄膜の製造装置外へ排気する手段とを含む、請求項１または２に記載の薄膜の製造装置。
前記板状の基板を冷却する手段を含む、請求項１から３のいずれかに記載の薄膜の製造装置。
前記予備加熱された板状の基板をホットプレート上に吸着する手段は、前記ホットプレート内部のガスを吸引することによって、前記ホットプレートに形成されている穴を通して前記板状の基板を吸着する手段であることを特徴とする、請求項１から４のいずれかに記載の薄膜の製造装置。
板状の基板を予備加熱する工程と、前記予備加熱された板状の基板をホットプレート上に吸着する工程と、前記ホットプレート上に吸着された板状の基板の表面に薄膜の原料を含む溶液を噴霧する工程とを含む、薄膜の製造方法。
前記ホットプレート上に吸着された板状の基板の表面に薄膜の原料を含む溶液を噴霧する工程の後に、前記板状の基板の表面側を加熱する工程を含み、これらの工程を交互に複数回繰り返すことを特徴とする、請求項６に記載の薄膜の製造方法。
前記板状の基板の表面上に薄膜が形成された後に、前記板状の基板を冷却する工程を含む、請求項６または７に記載の薄膜の製造方法。
前記予備加熱された板状の基板をホットプレート上に吸着する工程は、前記ホットプレート内部のガスを吸引することによって、前記ホットプレートに形成されている穴を通して前記板状の基板を吸着する工程であることを特徴とする、請求項６から８のいずれかに記載の薄膜の製造方法。