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Die
vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren und eine Vorrichtung
für die
Herstellung eines Substrats mit einem Dünnfilm, der als optischer Dünnfilm für optische
Filter wie verschiedene Bandpassfilter verwendet wird, für Antireflexfilme
verschiedener Anzeigen, als verschiedene Dünnfilme für verschiedene Halbleiter,
Optical Discs, LCD und Farbfilter für LCD und auch für in der
letzten Zeit propagierten MgO-Filme für PDP, sowie für verschiedene
transparente Elektroden wie ITO, SnO2, In2O3 und ZnO-Filme,
die für
LCD, Tastenfelder, EC-Elemente, Heizspiegel etc., z.B. für Antireflexfilter,
optische Antireflexfilter, die auf die Vorderseiten verschiedener
Anzeigen wie CRT (Kathodenstrahlenröhren), LCD (Flüssigkristallanzeigen),
EL (elektroluminiszente Anzeigen), LED (lichtemittierende Diodenanzeigen),
VFD (Fluoreszenzanzeigenröhren),
Anzeigen vom Projektionstyp etc. angebracht werden, sowie für Antireflexfilme,
die direkt auf ihre Anzeigenschirme angebracht werden, für Antireflexfilme,
die in LCD verwendeten Pol-Filmen angewendet werden, für Interferenzfilter,
Halbspiegel, Infrarot-Kaltspiegel und IR-Sperrfilter, die häufig für Faserlichtquellen
verwendet werden, für
Flüssigkristallprojektoren,
für Filmprojektoren,
für Dental-
und Kaufhausbeleuchtungen etc., die jeweils sehr empfindlich auf
schädliche
Wärmestrahlen
(Infrarotstrahlen) sind, für
UV-Kaltspiegel und UV-Sperrfilter für die ausschließliche Reflexion
von UV-Strahlen mit 365, 405 und 436 nm (i-Strahl, g-Strahl und
h-Strahl) für Parabolspiegel,
Ellipsenspiegel und ebene Spiegel, die in Halbleitern und Flüssigkristallanzeigen
verwendet werden, sowie für
dichroitische Filter und dichroitische Spiegel, die R (rot), G (grün) und B
(blau) entsprechen, welche in der Farbfotografieentwicklung, bei
Farbdruckern, Farbfaxen, Farbfernsehkameras und Videoprojektoren
verwendet werden.
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Stand der
Technik
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Filme
wie optische Dünnfilme
für optische
Filter, Antireflexfilme verschiedener Anzeigen, sowie Filme verschiedener
Substrate mit einem Dünnfilm,
die in verschiedenen Halbleitern, optischen Scheiben, LCD, Farbfiltern,
Transparent elektroden etc. verwendet werden, werden mittels Vakuumbedampfung,
Ionenunterstützter
Bedampfung, Ionenplattierung, Sputtern, Ablation etc. ausgebildet.
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In
Bezug auf einen Fall, in welchem eine Antireflexfilm auf einer optischen
Linse ausgebildet wird oder in welchem ein optischer Dünnfilm wie
ein Antireflexfilm oder optischer Filter auf einem flachen Substrat
wie einer Glasschicht oder einer Harzschicht mittels Vakuumbedampfung
ausgebildet wird, ist nachfolgend mit Bezug auf die Zeichnungen
das herkömmliche
Verfahren zur Herstellung eines Substrats mit einem Dünnfilm beschrieben.
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4 ist
eine typische Ansicht, die zeigt, wie ein solches Substrat mit einem
Dünnfilm
hergestellt wird. Zuerst ist eine Filmausbildungskammer beschrieben.
Innerhalb einer Vakuumkammer 16 wird ein Filmmaterial 3 so
angeordnet, dass sein Filmausbildungsteilchen-Erzeugungsbereich 2 in
der Zeichnung nach oben gerichtet ist. Ein Elektronenstrahl wird
von einer Elektronenkanone 6 emittiert, um den Filmausbildungsteilchen-Erzeugungsbereich 2 aufgrund
der Wirkung eines nicht dargestellten Magnetfelds zu erreichen,
um den Bereich 2 zu erwärmen,
und als Ergebnis davon werden Filmausbildungsteilchen 5 erzeugt.
Die Filmausbildungsteilchen-Flussachse 9 (Richtungsachse,
um die Richtung anzuzeigen, in welche die Filmausbildungsteilchen
am intensivsten erzeugt werden) der auf diese Weise erzeugten Filmausbildungsteilchen 5 ist
in der Zeichnung nach oben gedreht. Auf oder nahe der Axiallinie
der Filmausbildungsteilchen-Flussachse 9 wird ein Filmausbildungsmonitor 8 angeordnet,
und ein Filmausbildungsdicken-Messinstrument 7 zum
optischen Messen der Dicke des auf dem Filmausbildungsmonitor 8 ausgebildeten
Films wird weiter oberhalb des Monitors 8 installiert.
Damit die Filmausbildungsteilchen den Filmausbildungsmonitor 8 erreichen
können,
ist ein Loch 401 in der Mitte einer gewölbten Substrathalterung 402 ausgebildet.
Die gewölbte
Substrathalterung 402 kann auf einer horizontalen Ebene
oberhalb der Filmausbildungsteilchen-Erzeugungsquelle rotieren,
so dass die Unterseiten der Substrate 403, auf denen ein
Film ausgebildet werden soll, die in der gewölbten Substrathalterung 402 fixiert
sind, gegenüber
den Filmausbildungsteilchen freigelegt sein können, um somit auf jedem dieser
einen Film auszubilden. Weiters wird, um den Bereich zu begrenzen,
in welchem die Substrate 403, auf denen ein Film ausgebildet
werden soll, gegenüber
den Filmausbildungsteilchen 5 freigelegt sind, ein Filmausbildungsbereich-Begrenzungselement 4 an
einer Position zwischen dem Filmausbildungsteilchen-Erzeugungsbereich 2 und
den Substraten 403, auf denen ein Film ausgebildet werden
soll, installiert. Eine Blende 11 zum Abfangen der Filmausbildungsteilchen 5 ist,
wie dies erforderlich ist, auf ähnliche
Weise angebracht.
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5 ist
eine Darstellung, die diesen Zustand von der Position des Filmausbildungsmonitors 8 in
die Richtung zur Filmausbildungsteilchen-Flussachse 9 zeigt.
Die Substrate 403, auf denen ein Film ausgebildet werden
soll, sind, wie dies dargestellt ist, z.B. so angeordnet, dass sie
von der gewölbten
Substrathalterung unter Verwendung der verfügbaren Fläche der Halterung bis zum maximalen
Ausmaß gehalten
werden, und das Loch 401 ist auf oder nahe der axialen
Line der Filmausbildungsteilchen-Flussachse 9 ausgebildet,
um zu verhindern, dass die Filmausbildungsteilchen 5 von
den Substraten abgefangen werden etc. Der Filmausbildungsmonitor 8 ist
so angeordnet, dass es den Filmausbildungsteilchen möglich ist,
den Filmausbildungsmonitor 8 durch das Loch zu erreichen.
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Um
einen Dünnfilm
auf der Unterseite jedes der jeweiligen Substrate 403,
auf denen ein Film ausgebildet werden soll, auszubilden, wird zuerst
die gewölbte
Substrathalterung 402 im voraus rotierend gehalten. Danach
erwärmt
der von der Elektronenkanone 6 emittierte Elektronenstrahl
kontinuierlich den Filmausbildungsteilchen-Erzeugungsbereich 2 des
Filmmaterials 3, um die Filmausbildungsteilchen von dort
zu erzeugen. In diesem Fall können
die Filmausbildungsteilchen die Substrate, auf denen ein Film ausgebildet
werden soll, zuerst nicht erreichen, weil die Blende 11 geschlossen
ist. Erreicht die Temperatur des Filmausbildungsteilchen-Erzeugungsbereichs 2 einen
stabilen Zustand, so wird auch die Filmausbildungsteilchen-Erzeugungsintensität stabil.
Nachdem dies bestätigt
wurde, wird die Blende 11 geöffnet. Die vom Filmausbildungsteilchen- Erzeugungsbereich 2 erzeugten
Filmausbildungsteilchen werden radial mit der Richtung der Filmausbildungsteilchen-Flussachse 9 als
Mittelrichtung bewegt und erreichen die jeweiligen Substrate 403,
auf denen ein Film ausgebildet werden soll. Weiters erreichen durch
das Loch 401, das auf oder nahe der Axiallinie der Filmausbildungsteilchen-Flussachse 9 ausgebildet
ist, einige Filmausbildungsteilchen den Filmausbildungsmonitor 8.
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Die
Dicke des auf den jeweiligen Substraten 403, auf denen
ein Film ausgebildet werden soll, ausgebildeten Films wird indirekt
gemessen, indem die Dicke des auf dem Filmausbildungsmonitor 8 ausgebildeten Films
durch das Filmdickenmessinstrument 7 gemessen wird. Auf
dem Filmausbildungsmonitor 8 wird ein Film unter Bedingungen
ausgebildet, die jenen für
die Ausbildung des Films auf den jeweiligen Substraten 403,
auf denen ein Film ausgebildet werden soll, ähneln. Somit weist die Dicke
des auf dem Monitor ausgebildeten Films eine gewisse Korrelation
mit der Dicke des auf den jeweiligen Substraten 403, auf
denen ein Film ausgebildet werden soll, ausgebildeten Dünnfilms
auf. Idealerweise ist die Dicke des auf dem Monitor ausgebildeten
Dünnfilms
dieselbe wie die Dicke des auf jedem der Substrate 403,
auf denen ein Film ausgebildet werden soll, ausgebildeten Dünnfilms,
da die Substrate 403, auf denen ein Film ausgebildet werden
soll, in der gewölbten
Substrathalterung 402 befestigt sind und ständig gegenüber den
Filmausbildungsteilchen wie der Filmausbildungsmonitor 8 freigelegt
sind. Tatsächlich
wird die Korrelation streng genommen nur durch einen Versuch erhalten.
Aus den Ergebnissen wird die Korrelation zwischen der Zunahme pro
Zeiteinheit der Dicke des auf dem Filmausbildungsmonitor 8 ausgebildeten
Dünnfilms
und der Zunahme pro Zeiteinheit der Dicke des auf jedem der Substrate 403,
auf denen ein Film ausgebildet werden soll, ausgebildeten Dünnfilms
erhalten.
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Basierend
auf der gemessenen Dicke des Dünnfilms
wird die Steuerung des Filmausbildungsvorgangs durchgeführt, so
etwa die Einstellung der Filmausbildungsrate während der Filmausbildung, des
Brechungsindexes des ausgebildeten Films etc., und auch die Blende
wird geschlossen, um die Filmausbildung zu beenden, wenn eine erwünschte Dicke
erreicht wurde.
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In
den meisten Filmausbildungsvorgängen,
die insbesondere für
optische Dünnfilmanwendungen
angenommen wurden, werden Substrate, auf denen ein Film ausgebildet
werden soll, von einer gewölbten
Substrathalterung gehalten, die um eine gewisse Achse (die auch
virtuell sein kann) rotiert. Eine solche Technik ist z.B. in der
Japanischen Patentoffenlegungsschrift (Kokai) Nr. 1-306560 beschrieben.
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Weiters
wurde in der letzten Zeit auch in einem kontinuierlichen Herstellungsprozess,
in welchem eine Beladungskammer und eine Entladekammer installiert
und mit einer Filmausbildungskammer verbunden sind, eine gewölbte Substrathalterung ähnlich verwendet
und rotiert.
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6 ist
eine typische Ansicht eines solchen kontinuierlichen Herstellungsvorgangs.
In dieser Ausführungsform
sind eine Beladungskammer 601, eine Filmausbildungskammer 602 und
eine Entladekammer 603 verbunden. Substrate 403,
auf denen ein Film ausgebildet werden soll, werden von einer gewölbten Substrathalterung 604 gehalten.
Eine Filmausbildungseinheit besteht nur aus den Substraten, auf
denen ein Film auszubilden ist und die von der gewölbten Substrathalterung 604 gehalten
werden. Jede der Kammern kann eine Filmausbildungseinheit speichern.
In dieser Ausführungsform
wird während
der Filmausbildung die nächste
Gruppe von Substraten, auf denen ein Film ausgebildet werden soll,
in die Beladungskammer zugeführt,
und die Beladungskammer wird daraufhin evakuiert. Gleichzeitig wird
die Entladekammer ins Freie geöffnet,
und die Substrate mit dem darauf ausgebildeten Film werden entnommen.
Danach wird die Entladekammer evakuiert.
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Diese
Technik ist z.B. in der Japanischen Patenoffenlegungsschrift (Kokai)
Nr. 3-193873 etc.
beschrieben. Darüber
hinaus ist noch eine ähnliche
Sputter-Vorrichtung in der Japanischen Patenoffenlegungsschrift (Kokai)
Nr. 7-278801 etc. beschrieben.
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In
den meisten kontinuierlichen Herstellungsvorrichtungen, die erforderlich
sind, um eine hohe Genauigkeit in der Filmdicke zu erreichen etc.,
wird die Substrathalterung zu einer Filmausbildungskammer (Vakuumbehandlungskammer)
zugeführt
und dort rotiert, und mit der Zeit, die für die Filmausbildung als Taktzeit
verwendet wird, wird der intermittierende kontinuierliche Vorgang
durchgeführt.
Somit wird die für
die Filmausbildung zur Verfügung
stehende Fläche
verschwenderisch verwendet. Dies stellt im Fall von verschiedenen
optischen Linsen und kleinen Substraten kein großes Problem dar. Der Grund
dafür ist
nachfolgend in Bezug auf die Zeichnungen beschrieben.
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7 ist
ein Diagramm, das die Beziehung zwischen dem Filmausbildungsbereich
und der Bewegungsfläche
der Substrate, auf denen ein Film ausgebildet werden soll, veranschaulicht.
Der Filmausbildungsbereich 701 ist beinahe kreisförmig. Im
herkömmlichen
Verfahren ist eine gewölbte
Substrathalterung, die genauso groß ist wie der kreisförmige Filmausbildungsbereich 701,
so hergestellt, dass sie Substrate hält, d.h. der Filmausbildungsbereich
liegt in diesem Fall innerhalb des kreisförmigen Bereichs 701.
Werden die Substrate, auf denen ein Film ausgebildet werden soll,
aber in der Zeichnung von links nach rechts zugeführt, während ein
Film auf jedem dieser ausgebildet wird, so können auch die schattierten
Abschnitte der 7 als Filmausbildungsbereich
verwendet werden. Im herkömmlichen
Verfahren wird nur π/4
(78,5%) der zur Filmausbildung zur Verfügung stehenden Fläche für die Herstellung
verwendet.
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Weiters
wird bei Verwendung der gewölbten
Substrathalterung das Problem dann ernst, wenn die Größe der Substrate,
auf denen ein Film ausgebildet werden soll, größer ist. So wird z.B. in 8 eine
Vorrichtung, die einen kreisförmigen
Filmausbildungsbereich mit einem Durchmesser von 1 m aufweist, verwendet,
um einen Film auf jedem der optischen Oberflächen-Antireflexfilter (26 cm × 33 cm)
für Anzeigen
mit einer Diagonalenlänge
von 14 Zoll (35 cm) auszubilden. Dieser Zustand wird aus der Position
des Filmausbildungsmonitors 8 in die Richtung zur Filmausbildungsteilchen-Flussachse 9 hin
gesehen. In diesem Fall können,
selbst wenn die herkömmliche
kreisförmige
Substrathalterung sehr effektiv verwendet wird, nur fünf optische
Filter gehalten werden, d.h. in einer Fläche von 0,785 m2,
die für
die Filmausbildung zur Verfügung
stehen, wird nur eine Fläche
von 0,26 × 0,33 × 5 = 0,429
m2 für
die Filmausbildung verwendet. Nur etwa 55 % der für die Filmausbildung zur
Verfügung
stehenden Fläche
können
zur Herstellung solcher Filter verwendet werden. Will man die Produktivität solcher
Filter erhöhen,
so müssen
die verwendeten Herstellungsvorrichtungen größer als notwendig sein.
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Weiters
gibt es das Problem, dass bei der Verarbeitung von größeren Substraten
die Effizienz der Substratbeladung abnimmt. Zusätzlich dazu muss, wenn das
herkömmliche
Verfahren zur Ausbildung eines Films auf jedem der größeren Substrate
verwendet wird, die verwendete Vorrichtung größer als notwenig sein, und daraus
ergibt sich, dass auch das Evakuierungssystem größer sein muss, was ein anderes
Problem darstellt.
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Somit
kann gesagt werden, dass die Herstellung unter Verwendung einer
Vorrichtung mit bemerkenswert geringer Produktivität vor sich
geht. Die Gründe
dafür,
warum das in 4 dargestellte Verfahren verwendet
wurde, obwohl die Produktivität
beträchtlich
abnehmen kann, sind nachfolgend wie folgt ausgeführt.
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Der
erste Grund kann darin liegen, dass die Merkmale der durch die Filmausbildungsteilchen,
die sich in die Richtung der und um die Filmausbildungsteilchen-Flussachse
herum bewegen, ausgebildeten Filme besser sind als jene Filme, die
durch Filmausbildungsteilchen, die sich in eine andere Richtung
als die zuvor erwähnte
bewegen, gebildet werden, und dass man der Meinung war, dass das
Verfahren das für
die Überwachung
des Filmausbildungsvorgangs am besten geeignete ist. Der Grund für die exzellenten
Merkmale liegt darin, dass die ausgebildeten Filme einen hohen Brechungsindex
aufweisen und homogen sind, da die Filmausbildungsteilchen, die
sich in die Richtung der und um die Filmausbildungsteilchen-Flussachse
herum bewegen, in großer
Anzahl vorhanden sind und im Allgemeinen über eine hohe kinetische Energie
verfügen.
Im Gegensatz dazu sind die Filmausbildungsteilchen, die sich in
jede andere Richtung von der Filmausbildungsteilchen-Flussachse
weg bewegen, in geringerer Anzahl vorhanden und weisen nur geringe
Energie auf, und somit verfügen
auch die ausgebildeten Filme nur über einen kleinen Brechungsindex
und sind dünn.
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Somit
wurde es als selbstverständlich
angesehen, den Filmausbildungsmonitor nahe der Filmausbildungsteilchen-Flussachse
anzuordnen, und weiters ist es in einer Konstruktion zur Rotation
der Substrate, auf denen ein Film ausgebildet werden soll, am praktischsten,
den Filmausbildungsmonitor in der Mitte der Substrathalterung anzuordnen.
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Als
zweiter Grund ging man davon aus, dass die oftmalige Rotation der
Substrathalterung an einer obigen Position zur Ausbildung von einschichtigen
Filmen eine Grundtechnik ist, um die Unebenheit zu verhindern, die
ansonsten durch die herkömmliche
instabile Filmausbildungsteilchen-Erzeugungsquelle hervorgerufen
wird. Als ein Mittel, um die Substrate, auf denen ein Film ausgebildet
werden soll, gegenüber
den Filmausbildungsteilchen viele Male freizulegen, war die Verwendung
eines Rotationssystems mechanisch gesehen einfach.
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Eine
herkömmliche
Vorrichtung, die der geringen Produktivität der intermittierend kontinuierlichen
Vorrichtung mit einer Substrathalterung von Typ eines Rotationstransfers
Herr geworden ist, wird als kontinuierliche Durchführungsvorrichtung
oder Reihenvorrichtung bezeichnet. Eine Durchführungs-Filmausbildungsvorrichtung
basierend auf der Sputter-Technik wird z.B. in der Japanischen Patentoffenlegungsschrift
(Kokai) Nr. 5-106034 vorgeschlagen, und ein ähnlicher Vakuumbedampfer wird
z.B. in der Japanischen Patenoffenlegungsschrift (Kokai) Nr. 6-65724
vorgeschlagen. In diesem Fällen
wird die Substrathalterung (Substrate) einmal in einer Beladungskammer,
die als Beladungsverschlusskammer bezeichnet wird, angeordnet um
bereitzustehen, und sie wird daraufhin in die Filmausbildungskammer
intermittierend kontinuierlich zugeführt, ohne dass dabei das Vakuum
der Filmausbildungskammer entleert wird. In diesen Vorrichtungen
ist die Zeitspanne, in welcher die Substrate, auf denen ein Film
ausgebildet werden soll, Vakuum oder Hitze ausgesetzt sind, bis ein
Film auf jedem dieser ausgebildet ist, sehr kurz (etwa höchstens
10 Minuten), und dies führt
im Fall der Filmausbildung auf Harzsubstraten etc zu einem Problem.
Im Fall von Harzsubstraten werden die Substrate oftmals über einen
längeren
Zeitraum Hitze oder Vakuum ausgesetzt, um die Substrate zu entgasen.
Ist die Entgasung nicht ausreichend, so führt dies oft zu den Problemen,
dass die Haftung zwischen dem Harzsubstrat und dem aufgedampften
Film, wie der in der vorliegenden Erfindung angenommen ist, oftmals
unzureichend ist, und dass das vom Substrat während des Filmausbildungsvorgangs
entwickelte Gas die Filmverarbeitungsbedingungen beeinträchtigt,
so dass ein erwünschter
Film nicht erhalten werden kann. Weiters kann es passieren, dass
sichtbares Licht absorbiert wird, wenn ein transparenter Film für eine der
erwähnten
Anwendungen verwendet wird, oder im Fall eines optischen Films wird
der Brechungsindex des Films so geändert, dass die erwünschten
Spektraleigenschaften nicht erhalten werden können. Zur Lösung dieser Probleme wird in
einigen Fällen
zusätzlich
noch eine Vakuumkammer auf der Beladungsseite der Beladungskammer
angeordnet, aber dies vergrößert die
Vorrichtung (länglich
in die Richtung, in welche die Substrate, auf denen ein Film ausgebildet
werden soll, zugeführt
werden) hinsichtlich des Platzbedarfs negativ.
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Wird
ein vielschichtiger Film wie ein zweischichtiger Film ausgebildet,
wie dies z.B. in der Japanischen Patenoffenlegungsschrift (Kokai)
Nr. 7-278801 vorgeschlagen ist, so ist eine Vielzahl von Behandlungskammern
vorgesehen, und eine Substrathalterung wird nach einer gewissen
Taktzeit zu einer Behandlungskammer zugeführt, darin rotiert, um eine
Dünnfilmschicht
darauf auszubilden, und im Anschluss daran zur nächsten Behandlungskammer nach
einer anderen Taktzeit zugeführt.
In diesem Fall werden so viele Vakuumbehandlungskammern verwendet,
wie es Arten oder Anzahl von Filmschichten gibt, die ausgebildet
werden sollen, wodurch aber die Größe der Vorrichtung unvorteilhaft
groß wird.
Weiters wird im Fall der Japanischen Patentoffenlegungsschrift (Kokai)
Nr. 3-193873 etc. eine Idee des Austauschs von Filmausbildungsteilchen-Erzeugungsmaterialien
in Betracht gezogen, aber in dieser Vorrichtungskonfiguration ist
es schwierig, große
Substrate zu verwenden, auf welchen effizient ein Film ausgebildet
werden soll.
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Darüber hinaus
wird als kontinuierliche Durchführungsvorrichtung
vorgeschlagen, Filmausbildungsteilchenquellen in Serie anzuordnen,
um einen vielschichtigen Film durch eine einmalige Zufuhr für die Filmausbildung
zu erhalten. Im Fall eines vielschichtigen Films, insbesondere im
Fall eines optischen vielschichtigen Films oder eines vielschichtigen
Films für
eine optische Scheibe (Optical Disc) etc., unterscheiden sich die Verarbeitungsbedingungen
für die
Filmausbildung einer Schicht oftmals von jenen der vorherigen Schicht
oder der nachfolgenden Schicht, und es ist sehr schwierig, die Verarbeitungsbedingungen
zu steuern, um einen erwünschten
Film zu erhalten. Zur Lösung
dieses Problems wird z.B. in der Japanischen Patentoffenlegungsschrift
(Kokai) Nr. 62-260059 eine Öffnungsstruktur
zwischen den jeweilig benachbarten Vakuumbehandlungskammern verwendet,
und es ist ersichtlich, wie schwierig es ist, die Verarbeitungsbedingungen
der verschiedenen Schichten zu trennen.
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Eine
Vorrichtung, in welcher die Beladungskammer in zahlreichen Stufen
Substrate enthält,
auf denen ein Film ausgebildet werden soll, ist z.B. in den Japanischen
Patentoffenlegungsschriften (Kokai) Nr. 64-4472 und 3-35216 etc.
vorgeschlagen, aber da die Filmausbildungskammer keine Struktur
aufweist, damit die Substrate in zahlreichen Stufen enthalten sein
können,
d.h. da die Filmausbildungskammer von der Beladungskammer und der
Entladekammer getrennt ist, kann keine kontinuierliche Herstellung
durchgeführt
werden. Im Fall der Japanischen Patentoffenlegungsschrift (Kokai)
Nr. 64-4472 kann ein vielschichtiger Film ausgebildet werden, da
ein Mechanismus zur Ausbildung eines vielschichtigen Films angenommen
ist, in welchem ein Austausch des Zielmaterials möglich ist,
aber da die Beladungskammer und die Entladekammer bei Atmosphärendruck
gehalten werden müssen,
um die Substrate, auf denen ein Film ausgebildet werden soll, zu
beladen und zu entladen, und da diese in Bereitschaft gehalten werden
müssen,
bis sie eine Vakuumbedingung erreichen, die jener der Filmausbildungskammer
entspricht, kann eine kontinuierliche Herstellung nicht durchgeführt werden.
Im Fall der Japanischen Patentoffenlegungsschrift (Kokai) Nr. 3-35216
werden zwei Beladungskammern und Entladekammern verwendet, um eine
kontinuierliche Herstellung zu ermöglichen, obwohl die Vorrichtung
so konfiguriert ist, dass ein einschichtiger Film ausgebildet wird.
In diesem Fall ist, da die Richtung, in welche die Substrate, auf
welchen ein Film ausgebildet werden soll, beladen werden, die Richtung,
in welche sie entladen werden, und die Richtung, in welche sie für die Filmausbildung
zugeführt
werden, dreidimensional in drei Achsen angeordnet sind, eine Maschinenstörung sehr
wahrscheinlich, wenn die Richtung der Substrate, auf denen ein Film
auszubilden ist, geändert
wird, und es ist schwierig, das Mittel zum Transferieren der Substrate
in drei Richtungen in der Vorrichtung zu installieren, d.h. es ist
sehr schwierig, das Transfermittel in Vakuum abgedichtet zu halten,
und es kann nicht gesagt werden, dass die Vorrichtung für eine praktische
Herstellung geeignet ist.
US
5215 420 A (entspricht JP 5-250 665 A) zeigt ein System,
in welchem Kassettensubstrate von einem Eingangsbeladungsverschluss
zu einer Pufferkammer gegeben werden, bevor einzelne Substrate zur
Hauptkammer gegeben werden.
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Ziel der Erfindung
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Das
Ziel der vorliegenden Erfindung besteht darin, ein Verfahren und
eine Vorrichtung zur kontinuierlichen Herstellung eines Substrats
mit einem Dünnfilm
bereitzustellen, welche es ermöglichen,
dass Substrate gleichmäßig durch
eine kleine Vorrichtung, selbst im Fall von vielschichtigen Filmen,
zugeführt
werden, dass diese gute Produktivität zeigen, und viele Arten (vielen
Größen) von
Filmen durch eine einzelne Vorrichtung erzeugt werden, ohne dass
eine große
Vorrichtung verwendet oder ein Produktivitätsabfall hervorgerufen wird, selbst
wenn die Substrate, auf denen ein Dünnfilm erzeugt werden soll,
groß sind
oder kontinuierlich zugeführt werden.
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Offenbarung
der Erfindung
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Die
vorliegende Erfindung zur Erreichung des oben ausgeführten Ziels
besteht darin:
Ein Verfahren gemäß Anspruch 1 zur Herstellung
eines Substrats mit einem Dünnfilm,
in welchem eine Filmausbildungskammer mit ersten und zweiten Magazinen,
die in mehreren Stufen Substrate, auf denen jeweils ein Film auszubilden
ist, speichern können,
stromauf und stromab eines Filmausbildungsbereichs bereitgestellt
ist, sowie eine Beladungskammer und eine Entladungskammer stromauf
und stromab der Filmausbildungskammer bereitgestellt sind, jeweils
mit einem Magazin, das in mehreren Stufen die Substrate, auf denen ein
Film ausgebildet werden soll, speichern kann, worin die Beladungskammer,
während
eine Gruppe von Substraten auf denen ein Film ausgebildet werden
soll, in der Filmausbildungskammer einem Filmausbildungsvorgang
unterzogen wird, mit der nächsten
Gruppe an Substraten, auf denen ein Film ausgebildet werden soll, beladen
und evakuiert wird, und die Substrate, die vorhergehend einem Filmausbildungsvorgang
unterzogen worden sind, aus der Entladekammer entnommen werden,
in der die Substrate der Filmausbildung unterzogen werden, während sie
sich durch den Filmausbildungsbereich hindurchbewegen.
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Als
eine bevorzugte Ausführungsform
werden z.B. die Substrate, auf denen ein Film ausgebildet werden
soll, aus dem ersten Magazin eines nach dem anderen entnommen, durch
den Filmausbildungsbereich eines nach dem anderen hindurchbewegt
und in das zweite Magazin gegeben, und sie werden aus dem zweiten
Magazin eines nach dem anderen entnommen, durch den Filmausbildungsbereich
eines nach dem anderen hindurchbewegt und in das erste Magazin eines
nach dem anderen gegeben, wodurch sie wiederholt in die abgedichtete
Kammer bewegt werden, um somit der Filmausbildung unterzogen zu
werden.
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In
einer noch mehr bevorzugten Ausführungsform
ist die Durchlaufgeschwindigkeit im Wesentlichen konstant, um die
Herstellung von Substraten mit einem homogen darauf ausgebildeten
Film auf jedem dieser zu ermöglichen.
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Die
Vorrichtung zur Durchführung
des Verfahrens zur Herstellung eines Substrats mit einem Dünnfilm ist
wie folgt:
Eine Vorrichtung nach Anspruch 31, umfassend stromauf
und stromab eines Filmausbildungsbereichs eine Filmausbildungskammer
mit ersten und zweiten Magazinen, die Substrate, auf denen ein Film
ausgebildet werden soll, in einer Vielzahl von Stufen Substrate
speichern können,
und eine Beladungskammer und eine Entladekammer, die stromauf und
stromab der Filmausbildungskammer bereitgestellt sind, die mit zugehörigen ersten
und zweiten Magazinen ausgestattet sind, die in vielen Stufen Substrate,
auf denen ein Film ausgebildet werden soll, speichern können, worin
die Filmausbildungskammer, die Beladungskammer und die Entladekammer
jeweils über
unabhängige
Evakuierungsmittel verfügen,
die eine Evakuierung durchführen
können; und
die Filmausbildungskammer eine Filmausbildungsteilchen-Erzeugungsquelle,
ein Mittel zum Führen
eines Substrats, auf dem ein Film ausgebildet werden soll, durch
den Filmausbildungsbereich, sowie ein Mittel zum Herausnehmen der
Substrate, auf denen ein Film ausgebildet werden soll, eines nach
dem anderen aus dem ersten Magazin in das Durchlaufmittel sowie
weiters zum Transportieren des Substrats vom Durchlaufmittel in das
zweite Magazin aufweist.
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Kurze Beschreibung der
Zeichnungen
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1 Eine
Seitenansicht eines Beispiels für
das Verfahren zum Herstellen eines Substrats mit einem Dünnfilm der
vorliegenden Erfindung.
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2 ine
Draufsicht der 1.
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3 ine
Zeichnung, welche die Position eines Filmausbildungsmonitors in
einem Beispiel für
das Verfahren zur Herstellung eines Substrats mit einem Dünnfilm der
vorliegenden Erfindung zeigt.
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4 Eine
Darstellung eines herkömmlichen
Verfahren zur Herstellung eines Substrats mit einem Dünnfilm.
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5 Eine
Darstellung einer Substrathalterung in einem herkömmlichen
Verfahren zur Herstellung eines Substrats mit einem Dünnfilm.
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6 Eine
Darstellung eines herkömmlichen
Verfahrens zur kontinuierlichen Herstellung eines Substrats mit
einem Dünnfilm.
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7 Eine
Darstellung des Filmausbildungsbereichs der vorliegenden Erfindung
in Vergleich zu jenem eines herkömmlichen
Beispiels.
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8 Eine
Darstellung eines Beispiels von Substraten, auf denen ein Film ausgebildet
werden soll, die auf einer Substrathalterung in einem herkömmlichen
Beispiel sitzen.
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9 Eine
Darstellung der Position eines Filmausbildungsmonitors in einem
herkömmlichen
Verfahren zur Herstellung eines Substrats mit einem Dünnfilm.
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10 Eine
Darstellung eines Beispiels von Substraten, auf welchen ein Film
ausgebildet werden soll, die auf einer Substrathalterung sitzen,
in einem Beispiel für
das Verfahren zur Herstellung eines Substrats mit einem Dünnfilm der
vorliegenden Erfindung.
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11 Eine
Darstellung eines anderen Beispiels von Substraten, auf welchen
ein Film ausgebildet werden soll, die auf einer Substrathalterung
sitzen, in einem Beispiel für
das Verfahren zur Herstellung eines Substrats mit einem Dünnfilm der
vorliegenden Erfindung.
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12 Eine
Darstellung eines weiteren Beispiels von Substraten, auf welchen
ein Film ausgebildet werden soll, die auf einer Substrathalterung
sitzen, in einem Beispiel für
das Verfahren zur Herstellung eines Substrats mit einem Dünnfilm der
vorliegenden Erfindung.
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13 Eine
Darstellung eines Beispiels von Substraten, auf denen ein Film ausgebildet
werden soll, die auf einer Substrathalterung sitzen, in einem herkömmlichen
Verfahren zur Herstellung eines Substrats mit einem Dünnfilm.
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14 Eine
Darstellung eines anderen Beispiels von Substraten, auf denen ein
Film ausgebildet werden soll, die auf einer Substrathalterung sitzen,
in einem herkömmlichen
Verfahren zur Herstellung eines Substrats mit einem Dünnfilm.
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15 Eine
Darstellung noch eines weiteren Beispiels von Substraten, auf denen
ein Film ausgebildet werden soll, die auf einer Substrathalterung
sitzen, in einem herkömmlichen
Verfahren zur Herstellung eines Substrats mit einem Dünnfilm.
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16 Eine
Darstellung eines Beispiels der Spektraleigenschaft eines Antireflexfilters
im Beispiel 1 des Verfahrens zur Herstellung eines Substrats mit
einem Dünnfilm
der vorliegenden Erfindung.
-
17 Eine
Darstellung eines Beispiels der Spektraleigenschaft eines Antireflexfilters
im Beispiel 2 des Verfahrens zur Herstellung eines Substrats mit
einem Dünnfilm
der vorliegenden Erfindung.
-
18 Eine
Darstellung eines Beispiels der Spektraleigenschaft eines Antireflexfilters
im Beispiel 3 des Verfahrens zur Herstellung eines Substrats mit
einem Dünnfilm
der vorliegenden Erfindung.
-
19 Eine
Darstellung eines Beispiels der Spektraleigenschaft eines Antireflexfilters
im Vergleichsbeispiel 1 eines herkömmlichen Verfahrens zur Herstellung
eines Substrats mit einem Dünnfilm
der vorliegenden Erfindung.
-
20 Eine
Darstellung eines Beispiels der Spektraleigenschaft eines Antireflexfilters
im Vergleichsbeispiel 2 eines herkömmlichen Verfahrens zur Herstellung
eines Substrats mit einem Dünnfilm
der vorliegenden Erfindung.
-
21 Eine
Darstellung eines Beispiels der Spektraleigenschaft eines Antireflexfilters
im Vergleichsbeispiel 3 eines herkömmlichen Verfahrens zur Herstellung
eines Substrats mit einem Dünnfilm
der vorliegenden Erfindung.
-
22 Eine
Darstellung eines Beispiels der Spektraleigenschaft eines Nah-Infrarot-Reflexfilters im Beispiel
4 des Verfahrens zur Herstellung eines Substrats mit einem Dünnfilm der
vorliegenden Erfindung.
-
23 Eine
Darstellung eines Beispiels der Spektraleigenschaft eines Antireflexfilters
im Beispiel 5 des Verfahrens zur Herstellung eines Substrats mit
einem Dünnfilm
der vorliegenden Erfindung.
-
24 Eine
Darstellung eines Substrats mit einem Dünnfilm (Substrathalterung)
der vorliegenden Erfindung.
-
Bedeutung
der Symbole
-
- 1a-d
- Substrat,
auf dem ein Film ausgebildet werden soll
- 2
- Filmausbildungsteilchen-Erzeugungsbereich
- 3
- Filmmaterial
- 4a,
b
- Filmausbildungsbereich-Begrenzungselement
- 5
- Filmausbildungsteilchen
- 6
- Elektronenkanone
- 7
- Filmdickenmessinstrument
- 8
- Filmausbildungsmonitor
- 9
- Filmausbildungsteilchen-Flussachse
- 10a-d'
- Substrat,
auf dem ein Film ausgebildet werden soll
- 11
- Blende
- 16
- Vakuumkammer
- 20
- Filmausbildungsbereich
- 101,
102
- Beladungskammer
- 103
- Magazinkammer
- 104
- Filmausbildungskammer
- 105
- Magazinkammer
- 106,
107
- Entladekammer
- 108
- Substrathalterung
- 108a-f
- eine
Gruppe an Substrathalterungen
- 109a-m
- eine
Gruppe an Substraten, auf denen ein Film ausgebildet werden soll
- 110
- Zufuhrmittel
- 111
- Substraterwärmungsmittel
- 112
- Antenne
für die
Erzeugung von Hochfrequenzplasma
- 113a-h
- Vakuumpumpe
- 114a-d
- Absperrventil
- 211a-b
- Ionenkanone
- 212a-d
- ölabgedichtete
Rotationspumpe
- 218a-b
- Filmausbildungsmonitor
- 310a-d
- Substrat,
auf dem ein Film ausgebildet werden soll
- 310b
- Substrat,
auf dem ein Film ausgebildet werden soll
- 310c
- Substrat,
auf dem ein Film ausgebildet werden soll
- 310d
- Substrat,
auf dem ein Film ausgebildet werden soll
- 401
- Loch
- 402
- gewölbte Substrathalterung
- 403a-g
- Substrat,
auf dem ein Film ausgebildet werden soll
- 404
- Vakuumpumpe
- 601
- Beladungskammer
- 602
- Filmausbildungskammer
- 603
- Entladekammer
- 604a-b
- Substrathalterung
- 604c
- Substrathalterung
- 605a-c
- eine
Gruppe von Substraten, auf denen ein Film ausgebildet werden
-
- soll
- 606a-d
- Absperrventil
- 701
- kreisförmiger Filmausbildungsbereich
- 800
- kreisförmige Substrathalterung
- 801-805
- Substrat,
auf dem ein Film ausgebildet werden soll
- 1000
- Substrathalterung
- 1101-1103
- Substrat,
auf dem ein Film ausgebildet werden soll
- 1200
- Substrathalterung
- 1201-1202
- Substrat,
auf dem ein Film ausgebildet werden soll
- 1300
- kreisförmige Substrathalterung
- 1301-1308
- Substrat,
auf dem ein Film ausgebildet werden soll
- 1400
- kreisförmige Substrathalterung
- 1401-1405
- Substrat,
auf dem ein Film ausgebildet werden soll
- 1500
- kreisförmige Substrathalterung
- 1501-1503
- Substrat,
auf dem ein Film ausgebildet werden soll
-
Am meisten
bevorzugte Ausführungsformen
der Erfindung
-
Ausführungsformen
des Verfahrens zur Herstellung eines Substrats mit einem Dünnfilm der
vorliegenden Erfindung sind nachfolgend in Bezug auf die Zeichnungen
beschrieben.
-
Die
Substrate, auf denen ein Film ausgebildet werden soll und die in
der vorliegenden Erfindung vorzugsweise verwendet werden, können Glasschichten,
Kunststoffplatten, Kunststoffschichten, Kunststofffilme etc. sein.
Die Kunststoffmaterialien umfassen in diesem Fall Harze auf Polymethacrylsäure-Basis,
Harze auf Polyolefin-Basis, Harze auf Polyether-Basis, Harze auf
Polykarbonat-Basis, Harze auf Polyester-Basis, Harze auf Polysulfon-Basis,
Harze auf Polyamid-Basis, Harze auf Polysulfid-Basis, Harze auf
der Basis ungesättigter Polyester,
Harze auf Epoxid-Basis,
Harze auf Melamin-Basis, Harze auf Phenol-Basis, Harze auf Diallylphthalat-Basis, Harze auf
Polyimid-Basis, Harze auf Maleimid-Basis, Harze auf Polyphosphazen-Basis,
Harze auf Urethan-Basis, Harze auf Polyvinylacetat-Basis, Harze
auf Polyvinylalkohol-Basis, Harze auf Styrol-Basis, Harze auf Vinylchlorid-Basis, Harze auf
Cellulose-Basis, Diethylenglykolbisallylkarbonatpolymer (CR-39)
etc. Werden diese Substrate, auf denen ein Film ausgebildet werden
soll und auf denen ein Film auf jedem dieser ausgebildet wurde,
als optische Filter oder Antireflexfilme für Anzeigen verwendet, so sind
die Substrate, auf denen ein Film ausgebildet werden soll, vorzugsweise
transparent oder lichtdurchlässig.
In der letzten Zeit wurden vorzugsweise Substrate mit einer Durchlässigkeit
von etwa 30 bis 70 % oder mit einer farbselektiven Durchlässigkeit
verwendet, um den Kontrast des Anzeigebildschirms zu verbessern
oder den Bildschirm leichter beobachtbar zu machen. Eine gräuliche Farbe
in einem Ausmaß,
das die Farben des Anzeigebildschirms nicht beeinträchtigt,
wird am meisten bevorzugt.
-
Zuerst
ist nachfolgend ein Fall der Verwendung eines befestigten Filmausbildungsmonitors
beschrieben.
-
Sind
die Substrate, auf denen ein Film ausgebildet werden soll, größer, so
ist die vorliegende Erfindung noch wirksamer. Die vorliegende Erfindung
eignet sich für
Substrate, auf denen ein Film ausgebildet werden soll, mit einer
kurzen Seitenlänge
von 1/5 oder mehr der Breite des Filmausbildungsbereichs oder 20
cm oder mehr, und sie ist noch geeigneter für Substrate mit einer kurzen
Seitenlänge
von 26 cm oder mehr.
-
Weiters
können,
wie dies in 9 dargestellt ist, die Substrate,
auf denen ein Film ausgebildet werden soll, in einer Vielzahl von
Reihen in die Zufuhrrichtung angeordnet werden, um so gegenüber den
Filmausbildungsteilchen gleichzeitig freigelegt zu sein, damit auf
diese Weise ein Film auf jedem dieser ausgebildet wird. Die Substrate,
auf denen ein Film ausgebildet werden soll, können zusätzlich zur Anordnung entlang
einer geraden Linie auch entlang einer Kurve wie einem Kreis angeordnet
werden. So können
z.B. die Substrate, auf denen ein Film ausgebildet werden soll,
entlang eines Kreises angeordnet und entlang des Kreises während der
Filmausbildung rotiert werden, so dass dieselben Substrate durch
den Filmausbildungsbereich wiederholt durchgehen.
-
Der
Filmausbildungsbereich bezieht sich auf die Fläche, die den Filmausbildungsteilchen
in einer ausreichenden Menge ausgesetzt ist, um Dünnfilme
auf der im Wesentlichen selben Ebene wie den Filmausbildungsflächen der
Substrate, auf denen ein Film ausgebildet werden soll, auszubilden.
Werden die Substrate, in denen ein Film ausgebildet werden soll,
in einer Vielzahl von Reihen angeordnet, so bezeichnet der Filmausbildungsbereich
die Gesamtfläche,
einschließlich
der jeweiligen Bereiche der Substrate, der Zwischenräume zwischen
diesen und dem sie umgebenden Bereich (Filmausbildungsbereich 30 in 9).
-
Die
Position, an welcher der Filmausbildungsmonitor in der vorliegenden
Erfindung befestigt ist, kann außerhalb des Filmausbildungsbereichs
liegen (d.h. z.B. die Rückseite
des Filmausbildungsbereich-Begrenzungselements). Ist diese Bedingung
erfüllt,
kann die Dicke des auf dem Monitor ausgebildeten Films mit dem auf
jedem der Substrate, auf denen ein Film ausgebildet werden soll,
ausgebildeten Film ohne Beschränkung der
Anordnung der Substrate, die der Filmausbildung unterzogen werden
sollen, korreliert werden. Zusätzlich dazu
kann, da zwischen der Filmausbildungsteilchen-Erzeugungsquelle und
dem Filmausbildungsmonitor kein Hindernis liegt, ein Dünnfilm,
der dem auf jedem Substrat, auf dem ein Film ausgebildet werden
soll, ausgebildeten Film entspricht, auf dem Monitor ausgebildet
werden, und der Filmausbildungsvorgang kann genau gesteuert werden.
Der Filmausbildungsmonitor kann natürlich innerhalb des Filmausbildungsbereichs
und außerhalb
der Substrate, auf denen ein Film ausgebildet werden soll, bereitgestellt
werden.
-
1 zeigt
eine Ausführungsform
des Verfahrens und der Vorrichtung zur Herstellung eines Substrats mit
einem Dünnfilm
der vorliegenden Erfindung. In dieser Ausführungsform sind eine Beladungskammer 102, eine
erste Magazinkammer 103, eine Filmausbildungskammer 104,
eine zweite Magazinkammer 105 sowie eine Entladekammer 106 angeordnet,
um verbunden zu werden. Die erste Magazinkammer 103 und
die zweite Magazinkammer 105 sind von der Filmausbildungskammer
nicht durch ein Absperrventil etc. abgetrennt, sondern sie sind
im selben abgedichteten Vakuumgehäuse angeordnet. Somit können die
erste Magazinkammer 103 und die zweite Magazinkammer 105 als
in der Filmausbildungskammer 104 enthalten angesehen werden. Substrate 109,
auf denen ein Film ausgebildet werden soll, werden von den Substrathalterungen 108 gehalten. Eine
Filmausbildungseinheit besteht z.B. aus zwanzig Substrathalterungen 108,
und jede Kammer kann eine Filmausbildungseinheit speichern.
-
Ein
Beispiel für
den Filmausbildungsvorgang ist nachfolgend mit speziellem Augenmerk
auf die Zufuhr der Substrate, auf denen ein Film ausgebildet werden soll,
beschrieben. Die jeweiligen Schritte des Vorgangs sind nachfolgend
beschrieben, wobei mit Schritt A begonnen wird.
-
Schritt
A: Mit einer ersten Gruppe an Substrathalterungen 108,
die in der Beladungskammer 102 beladen und positioniert
werden, werden die Beladungskammer 102, die Filmausbildungskammer 104 und
die Entladekammer 106 evakuiert.
-
Schritt
B: Die erste Gruppe an Substrathalterungen 108 in der Beladungskammer 102 wird
eine nach der anderen in die erste Magazinkammer 103 gegeben,
wobei die Beladungskammer 102 vom Freien abgeschirmt wird.
-
Schritt
C: Mit der voneinander abgeschirmten Beladungskammer 102,
der Filmausbildungskammer 104 und der Entladekammer 106 wird
die Beladungskammer 102 ins Freie hin geöffnet. Danach
wird eine zweite Gruppe an Substrathalterungen in die Beladungskammer 102 beladen,
und die Beladungskammer 102 wird evakuiert, während die
erste Gruppe an Substrathalterungen 108 aus dem ersten
Magazin 103 in der Filmausbildungskammer 104 nach
einander entnommen wird, um auf dem Zufuhrmittel 110 montiert
zu werden. Danach werden z.B. zwanzig Substrate 109, auf
denen ein Film ausgebildet werden soll, durch den gegenüber den
Filmausbildungsteilchen 5 freiliegenden Filmausbildungsbereich
hindurchgeführt.
Nacheinander werden alle zwanzig Substrathalterungen 108 vom Zufuhrmittel 110 in
die zweite Magazinkammer 105 gegeben.
-
Schritt
D: Während
die Beladungskammer 102 und die Entladekammer vom Freien
abgeschirmt sind, wird die erste Gruppe an Substrathalterungen 108 von
der zweiten Magazinkammer 105 eine nach der anderen in
die Entladekammer 106 gegeben, während die zweite Gruppe an
Substrathalterungen 108 von der Beladungskammer 102 in
die erste Magazinkammer 103 eine nach der anderen gegeben
wird.
-
Schritt
E: Während
die Beladungskammer 102, die Filmausbildungskammer 104 und
die Entladekammer 106 voneinander abgeschirmt sind, wird
die Entladekammer 106 zum Freien hin geöffnet, und die erste Gruppe
an Substrathalterungen 108 wird entladen. Danach wird,
während
die Entladekammer 106 evakuiert wird, die Beladungskammer 102 zum
Freien hin geöffnet,
und eine dritte Gruppe an Substrathalterungen 108 wird
in die Beladungskammer 102 beladen. Danach wird die Beladungskammer 102 evakuiert,
während
die zweite Gruppe an Substrathalterungen 108 aus der ersten
Magazinkammer 103 eine nach der anderen in der Filmausbildungskammer 104 entnommen
wird, um auf dem Zufuhrmittel 110 montiert zu werden, und
diese werden eine nach der anderen durch den Filmausbildungs-bereich
geführt,
um einen Film auf jedem der z.B. zwanzig Substrate 109,
auf denen ein Film ausgebildet werden soll, auszubilden. Danach
werden alle zwanzig Substrathalterungen 108 vom Zufuhrmittel 110 in
die zweite Magazinkammer 105 gegeben.
-
Schritt
F: Während
die Beladungskammer 102 und die Entladekammer von der Umgebung
abgeschirmt sind, wird die zweite Gruppe an Substrathalterungen 108 von
der zweiten Magazinkammer 105 eine nach der anderen in
die Entladekammer 106 gegeben, während die dritte Gruppe an
Substrathalterungen 108 von der Entladekammer 102 eine
nach der anderen in die erste Magazinkammer 103 gegeben
wird.
-
Schritt
G: Während
die Beladungskammer, die Filmausbildungskammer 104 und
die Entladekammer 106 voneinander abgeschirmt sind, wird
die Entladekammer 106 zum Freien hin geöffnet, und die zweite Gruppe
an Substrathalterungen 108 wird entladen. Danach wird,
während
die Entladekammer 106 evakuiert wird, die Beladungskammer 102 zum
Freien hin geöffnet,
und eine vierte Gruppe an Substrathalterungen 108 wird in
die Beladungskammer 102 beladen. Danach wird die Beladungskammer
evakuiert, während
die dritte Gruppe an Substrathalterungen 108 eine nach
der anderen aus der ersten Magazinkammer 103 in der Filmausbildungskammer
entnommen wird, um auf dem Zufuhrmittel 110 angebracht zu
werden, und so werden z.B. zwanzig Substrate 109, auf denen
ein Film ausgebildet werden soll, gegenüber den Filmausbildungsteilchen 5 freigelegt,
um einer Filmausbildung unterzogen zu werden. Danach werden alle
zwanzig Substrathalterungen 108 vom Zufuhrmittel 110 in
die zweite Magazinkammer 105 gegeben.
-
Schritt
H: Die Schritte F und G werden n-mal wiederholt (wobei n eine fakultative
Anzahl ist).
-
Der
Filmausbildungsvorgang in der vorliegenden Erfindung kann auch die
folgende Behandlung umfassen. So kann z.B. die Filmausbildung und
Filmbehandlung abwechselnd durchgeführt werden. Die Behandlung
kann in diesem Fall die Behandlung von Substraten mit Sauerstoffplasma,
verschiedenen Gasplasmen, Bestrahlung mit Sauerstoff- oder Argonionen
etc. mittels einer Ionenkanone sein. Diese Behandlung wird z.B. verwendet,
um die Haftfestigkeit zwischen einem Substrat, auf dem ein Film
ausgebildet werden soll, und einem Filmausbildungsmaterial oder
einem Filmausbildungsmaterial und einem anderen Filmausbildungsmaterial
etc. zu verbessern.
-
Im
Filmausbildungsvorgang wird z.B. der Filmausbildungsteilchen-Erzeugungsbereich 2 des
Filmausbildungsmaterials 3 kontinuierlich mittels von einer
Elektronenkanone 6 erzeugten Elektronenstrahlen erhitzt, um
dort Filmausbildungsteilchen auszubilden. In diesem Fall wird zuerst
eine Blende 11 geschlossen, und die Filmausbildungsteilchen
können
die Substrate, auf denen ein Film ausgebildet werden soll, nicht
erreichen. Erreicht die Temperatur des Filmausbildungsteilchen-Erzeugungsbereichs 2 einen
stabilen Zustand, so wird auch die Filmausbildungsteilchen-Erzeugungsintensität stabil.
Nachdem dies bestätigt
wurde, wird die Blende 11 geöffnet. Nachdem eine stabile
Filmausbildung auf dem Filmausbildungsmonitor bestätigt wurde,
werden die Substrathalterungen 108 von links nach rechts
in 1 mit einer gewissen Geschwindigkeit zugeführt. In diesem
Fall kann die Durchlaufgeschwindigkeit vorzugsweise ausgehend von
der Information des Filmausbildungsmonitors geändert werden. Die vom Filmausbildungsteilchen-Erzeugungsbereich 2 erzeugten
Filmausbildungsteilchen bewegen sich radial mit der Richtung einer
Filmausbildungsteilchen-Flussachse 9 als Mittelrichtung,
um die jeweiligen Substrate 109, auf denen ein Film ausgebildet
werden soll, zu erreichen.
-
Es
sollte sichergestellt werden, dass die Dicke des auf dem Filmausbildungsmonitor
ausgebildeten Films in gewisser Weise mit der Dicke des auf jedem
Substrat, auf dem ein Film ausgebildet werden soll, ausgebildeten
Films korreliert. Idealerweise beträgt bei der Ausbildung von Filmen
auf z.B. zwanzig Gruppen an Substraten 109, auf denen ein
Film ausgebildet werden soll, die Dicke des auf dem Filmausbildungsmonitor 8 ausgebildeten
Films vorzugsweise etwa das 20fache der Dicke des auf jedem der
Substrate 109, auf denen ein Film ausgebildet werden soll,
ausgebildeten Films. Tatsächlich
wird diese Korrelation streng genommen nur durch einen Versuch erhalten.
Aus den Ergebnissen wird die Korrelation zwischen der Zunahme an
Dicke des auf dem Filmausbildungsmonitor 8 pro Zeiteinheit
ausgebildeten Films und der Zunahme an Dicke des auf jedem der Substrate 109,
auf denen ein Film ausgebildet werden soll, ausgebildeten Films
pro Zeiteinheit erhalten.
-
Bezogen
auf die Ergebnisse der Filmdickenmessung werden die Filmausbildungsrate
während
der Filmausbildung, der Brechungsindex des ausgebildeten Films etc.
eingestellt. Nachdem bestätigt
wurde, dass z.B. die letzte zwanzigste Substrathalterung 108,
die z.B. dem letzten zwanzigsten Substrat 109, auf dem
ein Film ausgebildet werden soll, entspricht, durch den Filmausbildungsbereich
hindurchgegangen ist, wird die Blende 11 geschlossen, um
die Filmausbildung mit Steuerung des Filmausbildungsvorgangs zu
vervollständigen.
-
Um
einen vielschichtigen Film auszubilden, werden die Substrathalterungen 108 eine
nach der anderen von der ersten Magazinkammer 103 zum Zufuhrmittel 110 transferiert,
um auf dem Zufuhrmittel 110 montiert zu werden, um zugeführt zu werden,
und z.B. zwanzig Substrate 109, auf denen ein Film ausgebildet
werden soll, werden gegenüber
den Filmausbildungsteilchen 5 freigelegt, um einer Filmausbildung
unterzogen zu werden. Danach werden alle zwanzig Substrathalterungen 109 vom
Zufuhrmittel 110 in die zweite Magazinkammer 105 transferiert,
und im Anschluss daran wird das Material der Filmausbildungsteilchen-Erzeugungsquelle
geändert.
Nunmehr werden die Substrathalterungen 108 von der zweiten
Magazinkammer 105 auf das Zufuhrmittel 110 eine
nach der anderen in die umgekehrte Richtung transferiert, um auf
dem Zufuhrmittel 110 montiert zu werden, um somit geführt zu werden,
und die zwanzig Substrate 109, auf denen ein Film ausgebildet
werden soll, werden den Filmausbildungsteilchen 105 ausgesetzt.
Danach werden alle zwanzig Substrathalterungen 108 vom
Zufuhrmittel 110 in die erste Magazinkammer 103 transferiert.
Dieser Vorgang wird wiederholt. Ist die Anzahl an durchgeführten Transfers
gerade, so werden die auf dem Zufuhrmittel 110 montierten
Substrathalterungen 108 nicht den Filmausbildungsteilchen
ausgesetzt, wenn sie rechts in der Zeichnung von links nach zugeführt werden,
nachdem die letzte Schicht des Films ausgebildet wurde. Somit kann ein
Vorgang, wie er zuvor beschrieben wurde, erreicht werden.
-
3 drückt die
Position aus, an welcher der Filmausbildungsmonitor befestigt ist.
Der Filmausbildungsmonitor 8 ist derselbe wie im herkömmlichen
Verfahren zur Herstellung eines Substrats mit einem Dünnfilm wie
in 9, nur dass der Filmausbildungsmonitor 8 außerhalb
des Filmausbildungsbereichs angeordnet ist, um die Dicke des auf
dem Filmausbildungsmonitor ausgebildeten Films zu messen. Der Filmausbildungsmonitor 8 ist
an einer Position außerhalb
des Substratbereichs 20 in die Richtung normal auf die
beiden Fortbewegungsrichtungen der Substrate 310, auf denen
ein Film ausgebildet werden soll, und die Filmausbildungsteilchen-Flussachse 9 angeordnet.
Da der Filmausbildungsmonitor 8 sich an dieser Position
befindet, kann ein Film auf jedem der Substrate 310, auf
denen ein Film ausgebildet werden soll, mit einer Größe von mehr
als dem Zweifachen jener in 9 ausgebildet
werden. Ist der Filmausbildungsmonitor außerhalb der Reihe von Substraten,
auf denen ein Film ausgebildet werden soll, wie in dieser Ausführungsform
angeordnet, so kann der Abstand zwischen dem Filmausbildungsmonitor
und der Filmausbildungsteilchen-Erzeugungsquelle vorzugsweise kleiner
gemacht werden als die Abstände
zwischen den Substraten, auf denen ein Film ausgebildet werden soll,
und der Filmausbildungsteilchen-Erzeugungsquelle.
-
Dieser
Anordnung wird auch insofern bevorzugt, als die Filmausbildungsbedingungen
für den
auf dem Filmausbildungsmonitor ausgebildeten Film auch den Filmausbildungsbedingungen
für den
auf jedem der Substrate, auf denen ein Film ausgebildet werden soll,
ausgebildeten Film angenähert
werden können.
Obwohl dies von den beabsichtigten Eigenschaften des Films abhängig ist,
wird vorzugsweise ein Film auf dem Filmausbildungsmonitor erhalten,
der den Filmen im Substratbereich hinsichtlich Brechungsindex, Dichte
und elektrischen Eigenschaften sowie Filmdicke ähnlicher ist.
-
Damit
die Filmausbildungsbedingungen für
den auf dem Filmausbildungsmonitor ausgebildeten Film jenen für den auf
jedem der Substrate, auf denen ein Film ausgebildet werden soll,
ausgebildeten Film, wie dies zuvor beschrieben wurde, ähneln, wird
noch mehr bevorzugt, dass die Position des Monitors jene ist, wie sie
in WO 95/33081 beschrieben wird.
-
Ausgehend
von den Ergebnissen der Filmdickenmessung wird der Filmausbildungsvorgang
so gesteuert, dass die Eigenschaften wie die Filmausbildungsrate
und der Brechungsindex der während
der Filmausbildung gebildeten Filme eingestellt werden und dass
die Blende 11 geschlossen wird, wenn die erwünschte Filmdicke
erreicht ist.
-
Weiters
ist in der vorliegenden Erfindung das Filmausbildungsbereich-Begrenzungselement
zwischen der Filmausbildungsteilchen-Erzeugungsquelle und den Substraten,
auf denen ein Film ausgebildet werden soll, angeordnet, und es hat
die Aufgabe, den Aktionsradius der Filmausbildungsteilchen zu begrenzen.
So wird z.B. etwas wie ein in 1 dargestelltes
Filmausbildungsbereich-Begrenzungselement 4 (eine Platte,
um die Größe und Form
des Filmausbildungsbereichs in die Substrat fortbewegungsrichtung
zu begrenzen; der Filmausbildungsbereich 20 der 2 ist
wie eine Spule geformt, da der Filmausbildungsbereich durch ein
halbmondförmiges
Filmausbildungsbereich-Begrenzungselement begrenzt ist) verwendet.
Die Filmausbildungsbedingungen auf der Filmausbildungsteilchen-Quellenseite
des Filmausbildungsbereich-Begrenzungselements sind gleich jenen
im Filmausbildungsbereich. Somit ist der Filmausbildungsmonitor
vorzugsweise an dieser Position angeordnet, um die Dicke des auf
dem Filmausbildungsmonitor ausgebildeten Films zu messen, da es
leicht ist, die Filmdicke mit der Dicke des auf jedem der Substrate,
auf denen ein Film ausgebildet werden soll, ausgebildeten Films
zu korrelieren. Darüber
hinaus kann das Filmausbildungsbereich-Begrenzungselement auch als
Filmausbildungsmonitor bereitgestellt sein, um die Dicke des dort
ausgebildeten Films zu messen.
-
Ein
Fall, in welchem der Filmausbildungsmonitor bewegt werden kann,
ist in WO 95/33081 beschrieben, und dies kann auch in der vorliegenden
Erfindung eine Anwendung finden.
-
Dass
ein Film auf jedem der Substrate, auf denen ein Film ausgebildet
werden soll, ausgebildet wird, während
die Substrate durch den Filmausbildungsbereich durchgeführt werden,
bedeutet in der vorliegenden Erfindung, dass die Substrate, auf
denen ein Film ausgebildet werden soll, nicht angehalten werden,
bis ihre Durchführung
durch den Filmausbildungsbereich abgeschlossen ist. Werden sie angehalten,
während
sie zugeführt
werden, so werden sie Filmausbildungsteilchen während unterschiedlicher Zeitspannen
in die Zufuhrrichtung ausgesetzt, wodurch es schwierig ist, homogene
Filme zu erhalten. Eine stückweise
intermittierende Bewegung oder ein Anhalten für einen kurzen Zeitraum, der
kurz genug ist, um Teildifferenzen in der Zufuhrzeit zu machen,
ist hingegen zulässig.
D.h. jeglicher Stopp von beliebiger Zeitdauer, wobei keine wesentliche
Variation in der Dauer der Aussetzung gegenüber den Filmausbildungsteilchen
in die Fortbewegungsrichtung hervorgerufen wird, steht der Definition,
dass der Film auf jedem der Substrate ausgebildet wird, während die Substrate
durch den Filmausbildungsbereich hindurchgeführt werden, nicht gegensätzlich gegenüber. Die
Teildifferenz der Zufuhrzeit sollte 20% oder weniger betragen, obwohl
dies von anderen Bedingungen abhängt. Eine
Differenz von 10% oder weniger wird bevorzugt, und 5% oder weniger
werden noch mehr bevorzugt. Eine konstante Geschwindigkeit wird
bevorzugt, aber die Zufuhrgeschwindigkeit wird automatisch basierend
auf der Dicke des auf dem Filmausbildungsmonitor ausgebildeten Films
gesteuert, wobei dabei unweigerlich eine kleine Geschwindigkeitsvariation
erzeugt wird.
-
Die
in der vorliegenden Erfindung ausgebildeten Dünnfilme können alle Arten von Filmen
sein, wenngleich optische Dünnfilme
für die
Steuerung der Reflexion oder Durchlässigkeit von Licht, harte Beschichtungen
zur Verbesserung der Oberflächenhärte von
Kunststoffsubstraten etc., Isolierungsfilme, Leiterfilme etc. bevorzugt
werden. Unter diesen sind optische Dünnfilme, für die es erforderlich ist,
die Dicke zu steuern, Filme, für
welche die vorliegende Erfindung geeignet angewendet werden kann.
Insbesondere Antireflexfilme verschiedener Anzeigen sind Filme,
für welche
die vorliegende Erfindung geeignet angewendet werden kann, da sie
meistens große
Substrate verwenden und Mehrschicht-Filme sind. Insbesondere auf
den in der letzten Zeit propagierten PDP, die dünne große Anzeigebildschirme mit Diagonalenlängen von
28 Zoll bis 60 Zoll relativ leicht realisieren lassen, können die
Filme der vorliegenden Erfindung auf den Fronten installiert werden.
Die vorliegende Erfindung kann auch als ein Verfahren an Beachtung
gewinnen, um optische Antireflexfilter zur Verbesserung des Kontrasts
zu realisieren, die Reflexion von externem Licht zu verhindern,
Infrarotstrahlen oder elektromagnetische Wellen zu sperren etc.
und auch als ein Verfahren, um MgO-Filme mit einer hohen Geschwindigkeit
auszubilden, die zu anderen Produktionsschritten in der Taktzeit
zu passen, obwohl es schwierig ist, solche Filme durch ein Sputter-Verfahren
auszubilden.
-
Als
bevorzugte Verfahren zur Messen der Dicke des auf dem Filmausbildungsmonitor
ausgebildeten Films in der vorliegenden Erfindung kann die Dicke
des auf dem Filmausbildungsmonitor, der innerhalb der Filmausbildungsteilchen-Flussachse
angeordnet ist, ausgebildeten Films mittels des Lichtinterferenzverfahrens oder
des Energieabsorptionsverfahrens oder durch die Änderung der mechanischen Resonanzfrequenz
des Monitors gemessen werden, oder wenn der Film elektrisch leitend
ist, kann sein elektrischer Widerstand gemessen werden. Ist der
Film ein optischer Dünnfilm,
so wird das Lichtinterferenzverfahren in Hinblick auf die Genauigkeit
der Messung bevorzugt.
-
Um
die Filmdicke mittels Lichtinterferenzverfahren zu messen, wird
der Monitor bestrahlt, so z.B. mit einem Licht mit einer bestimmten
Wellenlänge,
und es wird die Reflexionsintensität oder Transmissionsintensität des Lichts
gemessen. Dabei wird das Phänomen
verwendet, dass die Lichtinterferenz vom Brechungsindex und der
Dicke des Films abhängt,
und dass die Lichtreflexion oder -durchlässigkeit sich während der
Filmausbildung periodisch ändert.
So werden z.B. die maximalen und minimalen reflektierten Lichtintensitäten zur
Messung der Filmdicke identifiziert. In diesem Fall spiegelt das
gemessene Ergebnis nicht nur die Filmdicke sondern auch den Einfluss
des Brechungsindexes wider, aber dies wird eher im Fall eines optischen
Dünnfilms
bevorzugt, da hier oftmals beabsichtigt ist, eher einen spezifischen
Wert wie die Länge
des Strahlenganges innerhalb des Films als die tatsächliche
Filmdicke selbst zu erhalten.
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Wird
das Verfahren der Lichtinterferenz verwendet, so wird der Filmausbildungsvorgang
vorzugsweise unter Verwendung des Phänomens gesteuert, dass die
Interferenzlichtintensität
sich periodisch in Bezug auf die Filmdicke ändert, d.h. dass die Interferenzlichtintensität einen
Extremwert aufweist, wenn die Länge
des Strahlenganges im Film (die proportional zum Produkt der Filmdicke
und des Brechungsindexes ist) ein ganzzahliges Vielfaches von 1/4
der Wellenlänge λ des Messlichts
ist, wobei die Filmbildung angehalten wird, wenn die Bedingung erfüllt ist,
wodurch sichergestellt ist, dass die Länge des Strahlengangs im Film
ein Vielfaches von λ/4
des Messlichts wird. Somit ist es möglich, die Filmdicke mit einer
höheren
Reproduzierbarkeit zu messen als sie in Bezug auf den Absolutwert
der Intensität
des Interferenzlichts zu steuern.
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Es
wird auch bevorzugt, die Prozessbedingungen zu steuern, indem die
zeitliche Änderung
der reflektierten Lichtintensität
berechnet und diese als die zeitliche Änderung der optischen Filmdicke
(Brechungsindex des Films × physikalische
Filmdicke) behandelt wird, d.h. die Filmabscheiderate.
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Weist
der Film mehr als einige Mikrometer Dicke auf oder verfügt er über eine
geringe Lichtdurchlässigkeit,
so wird die Dicke vorzugsweise dadurch gemessen, dass die Änderung
der mechanischen Resonanzfrequenz eines Kristalloszillators gemessen
wird.
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Im
Fall solcher Techniken wie der reaktiven Ionenplattierung und dem
Sputter-Verfahren
wird oftmals die Verwendung des Energieabsorptionsverfahrens, das
ein Plasma verwendet, bevorzugt.
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In
der vorliegenden Erfindung vorzugsweise verwendete Filmausbildungsvorgänge zur
Erzeugung von Filmausbildungsteilchen umfassen die Vakuumbedampfung,
die Ionen-unterstützte
Bedampfung, die Ionenplattierung, das Sputter-Verfahren und die
Ablationstechnik.
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Bei
der Vakuumbedampfung wird z.B. ein Filmmaterial in Vakuum erhitzt,
um verdampft oder sublimiert zu werden, und der Dampf wird auf Substrate,
auf denen bei relativ geringer Temperatur ein Film ausgebildet werden
soll, transportiert, um kondensiert und ausgefällt zu werden, um dadurch auf
jedem der Substrate einen Film auszubilden. Um das Filmmaterial
zu erhitzen, wird das Filmmaterial z.B. auf der Oberfläche mit
einem geladenen Korpuskularstrahl wie einem Elektronenstrahl bestrahlt.
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Bei
der Ionen-unterstützten
Bedampfung werden Gasionen von Sauerstoff, Argon etc., die mittels
einer Ionenkanone angeregt werden, auf Substrate beschleunigt, auf
denen ein Film mit Dampfabscheidung ausgebildet werden soll.
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Die
Ionenplattierung ist eine Vakuumbedampfung, die für Potential-beeinflusste
Substrate, auf denen ein Film ausgebildet werden soll, in einem
Glimmentladungs-Plasma
etc. durchgeführt
wird. In diesem Fall wird eine Elektrode für die Substrate, auf denen
ein Film ausgebildet werden soll, auf der der Filmausbildungsteilchen-Erzeugungsquelle
gegenüberliegenden
Seite angeordnet, um in einem Plasma ionisierte Teilchen anzuziehen.
Sputtern bedeutet, die Oberfläche
eines Filmmaterials mit einem energiereichen Korpuskularstrahl an Ionen,
Molekülen
oder Atomen etc. in einer Vakuumatmosphäre zu bestrahlen, um die Energie
direkt auf die Filmausbildungsteilchen (Atomen, Molekülen oder
deren Gruppen) des Filmmaterials zu übertragen, wodurch sie in die
Vakuumatmosphäre
freigesetzt werden, ohne erhitzt zu werden. Die Ablation ist das
Zuführen ähnlicher
Energie unter der Verwendung von Licht.
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Diese
Techniken stellen Mittel dar, um Filmmaterialteilchen in Vakuum
zu bewegen und Filmausbildungsteilchen zu erzeugen, die sich radial
mit einer bestimmten Richtung (z.B. in die Richtung normal auf die Oberfläche der
Filmausbildungsteilchen-Erzeugungsquelle etc.) als Mittelrichtung
von einer Filmausbildungsteilchenquelle ausbreiten. Die Richtungsachse,
welche die Mittelrichtung der sich bewegenden Filmausbildungsteilchen
ist, wird als die Filmausbildungsteilchen-Flussachse bezeichnet.
Im Allgemeinen bewegt sich in die Richtung entlang der Filmausbildungsteilchen-Flussachse
die größte Anzahl
an Filmausbildungsteilchen, und wenn der Winkel gegenüber der
Achse größer wird,
wird die Anzahl der Filmausbildungsteilchen kleiner, und gleichzeitig
wird auch die kinetische Energie der Filmausbildungsteilchen eher
geringer.
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Die
kinetische Energie der Filmausbildungsteilchen beeinflusst am meisten
Eigenschaften wie den Brechungsindex des auf jedem der Substrate,
auf denen ein Film ausgebildet werden soll, ausgebildeten Films.
Im Allgemeinen weist der ausgebildete Film einen höheren Brechungsindex
auf und ist homogener, wenn die kinetische Energie der Filmausbildungsteilchen
größer ist.
Liegt die Richtung der sich bewegenden Filmausbildungsteilchen näher zur
Richtung normal auf die Filmausbildungsrichtung auf dem Substrat,
auf dem ein Film ausgebildet werden soll, d.h. zur Substratoberfläche, so
ist weiters der Brechungsindex des ausgebildeten Films höher. Somit
weist der im Mittelabschnitt (nahe der Filmausbildungsteilchen-Flussachse) des Filmausbildungsbereichs
ausgebildeten Filmabschnitt einen hohen Brechungsindex auf, und
der Filmabschnitt näher
am Umfang des Filmausbildungsbereichs hat einen geringeren Brechungsindex.
Gleichzeitig wird auch die Filmdicke geringer, wenn die Anzahl an
Filmausbildungsteilchen, wie dies zuvor beschrieben wurde, abnimmt.
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Die
vorliegende Erfindung umfasst die folgenden Verfahren zur Steuerung
des Filmausbildungsvorgangs:
- (1) Steuerung,
indem die Länge
des Substrats, auf dem ein Film ausgebildet werden soll, in die
Fortbewegungsrichtung in einem Bereich eingestellt wird, in welchem
das Substrat, auf dem ein Film ausgebildet werden soll, oder eine
Gruppe an Substraten, auf denen ein Film ausgebildet werden soll,
Filmausbildungsteilchen ausgesetzt wird.
- (2) Steuerung, indem die Zeitspanne eingestellt wird, während welcher
ein Substrat, auf dem ein Film ausgebildet werden soll, oder eine
Gruppe an Substraten, auf denen ein Film ausgebildet werden soll,
durch den Bereich durchgeführt
wird, in welchem sie den Filmausbildungsteilchen ausgesetzt werden.
- (3) Steuerung, indem die Menge an Filmausbildungsteilchen pro
Zeiteinheit eingestellt wird, die den Bereich erreichen, in welchem
ein Filmausbildungs-Aufnahmesubstrat
oder eine Gruppe an Substraten, auf denen ein Film ausgebildet werden
soll, Filmausbildungsteilchen ausgesetzt wird.
- (4) Steuerung, indem die Oberflächentemperatur eines Substrats
eingestellt wird, auf welchem ein Film ausgebildet werden soll,
oder einer Gruppe an Substraten, auf denen ein Film ausgebildet
werden soll.
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Zuerst
ist die Steuerung des Filmausbildungsvorgangs unter Verwendung des
Verfahrens (1) nachfolgend beschrieben. Die Dicke eines auf einem
Substrat, auf dem ein Film ausgebildet werden soll, ausgebildeten
Films verhält
sich im Grunde genommen proportional zum Produkt der Anzahl an Filmausbildungsteilchen pro
Zeiteinheit, welche die Substratoberfläche erreichen, und der Zeitspanne,
während
welcher die Oberfläche im
Filmausbildungsbereich verbleibt. Somit kann durch das Einstellen
der Größe des Substrats
im Filmausbildungsbereich in die Fortbewegungsrichtung die Dicke
des auf dem Substrat, auf dem ein Film ausgebildet werden soll,
ausgebildeten Films gesteuert werden.
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Ein
Problem besteht darin, dass die gesamte Oberfläche des Substrats, auf dem
ein Film ausgebildet werden soll, den Filmausbildungsteilchen-Fluss
kreuzt, um darauf einen Film auszubilden, da der Film ausgebildet
wird, während
das Substrat, auf dem der Film ausgebildet werden soll, durch den
Filmausbildungsbereich hindurchgeführt wird. Wie bereits zuvor
beschrieben, unterscheidet sich innerhalb des Filmausbildungsteilchen-Flusses
der Bereich nahe der Filmausbildungsteilchen-Flussachse vom Rand in der Anzahl an
Filmausbildungsteilchen etc. Somit unterscheiden sich in einem Substrat,
auf dem ein Film ausgebildet werden soll, der Bereich, der an und
nahe der Filmausbildungsteilchen-Flussachse liegt, und der Bereich,
der am Rand liegt, nur in ihrer Dicke und ihren physikalischen Eigenschaften,
selbst wenn sie dem Filmausbildungsbereich über denselben Zeitrahmen ausgesetzt
werden. Somit wird, wie im in 3 dargestellten
Filmausbildungsbereich 20, im Allgemeinen bevorzugt, dass
der Filmausbildungsbereich wie eine Spule geformt ist. Für diesen Zweck
wird ein Filmausbildungsbereich-Begrenzungselement
in der Form eines Halbmondes vorzugsweise in die Bewegungsrichtung
der Filmausbildungsteilchen angeordnet, um die Form des Filmausbildungsbereichs wie
eine Spule mit Bögen
in die Fortbewegungsrichtung des Substrats zu definieren. Das Filmausbildungsbereich-Begrenzungselement
wird zuerst z.B. basierend auf dem Kosinussatz (welcher besagt,
dass die Dicke des ausgebildeten Films sich proportional zur vierten
und fünften
Potenz des Kosinus des zwischen der Filmausbildungsteilchen-Bewegungsrichtung
und der Filmausbildungsteilchen-Flussachse gebildeten Winkels verhält) hergestellt,
und es wird dazu verwendet, die Filmausbildungsexperimente zu wiederholen,
bis eine zufriedenstellende Verteilung von Filmdicke und Brechungsindex
erhalten wird, um schließlich
die optimale Form zu definieren. Es wird auch bevorzugt, die Dicke
des Films dadurch zu steuern, dass das Filmausbildungsbereich-Begrenzungselement
vertikal oder in die Substrat-Fortbewegungsrichtung bewegt wird.
Werden unterschiedliche Filmausbildungsteilchen-Erzeugungsmaterialien
verwendet, so wird vorzugsweise das Filmausbildungsbereich-Begrenzungselement
für jedes
Material ausgetauscht, da die Fortbewegungsverteilung sich von Material
zu Material unterscheidet.
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Die
Steuerung des Filmausbildungsvorgangs durch das Verfahren (2) ist
nachfolgend beschrieben. Konkret besteht dies darin, dass die Fortbewegungsgeschwindigkeit
des Substrats, auf dem ein Film ausgebildet werden soll, abhängig von
der Dicke des auf dem Filmausbildungsmonitor ausgebildeten Films
geändert wird.
Dies dient dazu, die Länge
der Zeit, während
welcher die Oberfläche
der Substrats, auf dem ein Film ausgebildet werden soll, den Filmausbildungsteilchen
ausgesetzt ist, zu steuern, wie dies im Verfahren (1) der Fall ist.
Im Allgemeinen hängen
die Menge an Filmausbildungsteilchen, die sich von einer Filmausbildungsquelle bewegen,
oder die kinetische Energie vom Zustand des Vakuumbehälters wie
dem Vakuumgrad und der Verunreinigung des Behälters sowie dem Effekt der
Entgasung von zugeführten
Substraten ab. Damit ein homogener Film ungeachtet der Variation
des ausgebildeten Films aufgrund dieser Faktoren ausgebildet werden kann,
wird die Durchlaufgeschwindigkeit des Films eingestellt, während die Änderung
der Dicke des auf dem Filmausbildungsmonitor ausgebildeten Films
(d.h. die Filmausbildungsrate) überwacht
wird. So wird z.B. eine solche Steuerung bevorzugt, damit die Durchlaufgeschwindigkeit
des Films erhöht
wird, wenn die Filmausbildungsrate hoch ist, und damit im Gegensatz
dazu die Durchlaufgeschwindigkeit gesenkt wird, wenn die Filmausbildungsrate
niedrig ist.
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Die
Steuerung des Filmausbildungsvorgangs unter Verwendung des Verfahrens
(3) ist nachfolgend beschrieben. In diesem Verfahren wird abhängig von
der Dicke des auf dem Filmausbildungsmonitor ausgebildeten Films
die an die Erzeugungsquelle angelegte Energie eingestellt. Diese
Einstellung ermöglicht
es, die Anzahl an Filmausbildungsteilchen pro Zeiteinheit, die den
Filmausbildungsbereich erreichen, und die Energie der Filmausbildungsteilchen
zu steuern. Wenn z.B. die Energie durch eine Elektronenkanone auf
den Filmausbildungsteilchen-Erzeugungsbereich eines Filmmaterials übertragen
wird, kann der Filmausbildungsvorgang in einer solchen Weise gesteuert
werden, dass der Heizstrom einer Elektronenkanone kleiner gemacht
wird, wenn die Filmausbildungsrate hoch ist, und dass der Heizstrom
der Elektronenkanone größer gemacht
wird, wenn die Filmausbildungsrate gering ist. Somit ermöglicht dieses
Verfahren die rückgekoppelte
Steuerung des Vorgangs, indem die Dicke des auf dem Filmausbildungsmonitor
ausgebildeten Films gemessen wird.
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Die
Steuerung des Filmausbildungsvorgangs unter Verwendung des Verfahrens
(4) ist nachfolgend beschrieben. Selbst wenn die Anzahl an Filmausbildungsteilchen,
die den Filmausbildungsbereich erreichen, dieselbe ist, führt eine
höhere
Oberflächentemperatur
des Substrats, auf dem ein Film ausgebildet werden soll, zu einer
höheren
Filmausbildungsrate, und dies kann zu einem höheren Brechungsindex, abhängig von
der Art des ausgebildeten Films, führen. Diese Eigenschaft kann
dazu verwendet werden, den Filmausbildungsvorgang hinsichtlich Filmausbildungsrate,
Brechungsindex etc. zu steuern, indem die Oberflächentemperatur des Substrats,
auf dem ein Film ausgebildet werden soll, eingestellt wird. Das
vorzugsweise in diesem Fall verwendete Heizelement kann eine Halogenlampe
sein, die Lichtbestrahlung verwendet, oder ein Schichtenheizelement
(ein Mikroheizelement) oder ein Nickelchrom-Heizelement, das hauptsächlich der
Infrarot-Bestrahlung und Wärmeleitung
dient. Die verwendete Steuerung kann von der Art einer An-Aus-Steuerung
sein, aber vorzugsweise wird eine Steuerung, die eine PID-Steuerung
zulässt,
verwendet.
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Weiters
wird bevorzugt, die Filmausbildungsrate des Filmausbildungsvorgangs
zu messen, indem die Dicke des auf dem Filmausbildungsmonitor ausgebildeten
Films überwacht
wird, und den Filmausbildungsvorgang auf Grundlage der erhaltenen
Filmausbildungsrate zu steuern. Entsprechend einem von den Erfindern der
vorliegenden Erfindung gewonnen Ergebnis korreliert in nicht wenigen
Fällen
die Filmausbildungsrate mit den physikalischen Eigenschaften des
ausgebildeten Films. So wird z.B. bei der Ausbildung eines TiO2-Films, TiO2 in
seinem geschmolzenen Zustand bei einer Filmausbildungsteilchen-Erzeugungsquelle
zu Ti3O5, um sich in
Vakuum zu bewegen, und während
der Bewegung oder auf dem Substrat führt es eine Oxidations-Reduktions-Reaktion
mit O2 herbei, um einen TiO2-Fim
auszubilden. Die Oxidations-Reduktions-Reaktion wird größtenteils
durch die kinetische Energie der Ti3O5-Teilchen beeinflusst. Die kinetische Energie
der Filmausbildungsteilchen ist eine physikalische Größe, die
mit der Bewegungsgeschwindigkeit der Filmausbildungsteilchen korreliert,
und sie korreliert auch mit der Filmausbildungsrate sehr stark.
Die Erfinder haben herausgefunden, dass ein Dünnfilm mit bevorzugten physikalischen
Eigenschaften ausgebildet werden kann, indem die Filmausbildungsrate
gesteuert wird. So kann z.B. mit einer spezifischen Filmausbildungsrate
ein nicht absorbierbarer Film mit einem hohen Brechungsindex in
manchen Fällen
ausgebildet werden. In solchen Fällen
wird die Filmausbildungsrate vorzugsweise bei einem Optimalwert
stabilisiert. Weiters können
die physikalischen Eigenschaften des Films in anderen Fällen periodisch
geändert
werden, wenn die Filmausbildungsrate periodisch geändert wird.
Die Filmmaterialien, die durch Spezifizierung der Filmausbildungsrate
die physikalischen Eigenschaften steuern können, umfassen ITO (Indiumzinnoxid),
SnO2 , In2O3, ZnO, MgO etc., welche in der letzten Zeit
jeweils in LCD etc. verwendet wurden.
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In
der vorliegenden Erfindung dient ein bevorzugtes Verfahren zur Steuerung
der Verteilung von Filmdicke und der Filmleistung dazu, insbesondere
die Filmausbildungsteilchen-Erzeugungsquelle zu entwerfen, d.h.
um die Verteilung von Filmdicke und Filmleistung über die
Zeit konstant zu halten, wird das Filmausbildungsteilchen-Erzeugungsmaterial
zum Filmausbildungsteilchen-Erzeugungs bereich kontinuierlich mit
einer gewissen Geschwindigkeit bewegt, um die zeitliche Änderung
in der Form des geschmolzenen Abschnitts zu eliminieren. Dies stellt
sicher, dass die optischen Dünnfilme,
von denen erfordert wird, dass sie sehr genau sind, so z.B. optische
Antireflexfilter, eine einheitliche Verteilung von Filmdicke und
eine einheitliche Verteilung des Leistungsverhaltens in die Fortbewegungsrichtung
der Substrate, auf denen ein Film ausgebildet werden soll, aufweisen.
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In
der vorliegenden Erfindung wird in manchen Fallen, insbesondere
wenn die Aufdampfung für
Substrate aus Harz, auf denen ein Film ausgebildet werden soll,
verwendet werden soll, bevorzugt, dass die Abstände zwischen den Substraten,
auf denen ein Film ausgebildet werden soll, und der Filmausbildungsteilchen-Erzeugungsquelle
500 mm oder mehr betragen. Abstände
von 800 mm oder mehr sind noch mehr bevorzugt. Sind die Abstände geringer
als 500 mm, können
die Harzsubstrate durch die Bestrahlungswärme von der Filmausbildungsteilchen-Erzeugungsquelle
in manchen Fällen
stark beeinträchtigt
oder beschädigt
werden. Im Fall von ITO-Filmen oder MgO-Filmen etc. wird oftmals
die reaktive Aufdampfung verwendet, aber aufgrund der unzureichenden
Reaktion mit Sauerstoffgas können
in manchen Fällen
farbabsorbierbare Filme ausgebildet werden. Weiters kann auch eine
unebene Filmdicke hervorgerufen werden, was auf die Wahrscheinlichkeit
der Beeinträchtigung
durch die Dispersion der Filmausbildungsteilchen-Erzeugungsquelle zurückgeht.
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Weiters
werden in der vorliegenden Erfindung Magazine in einer Filmausbildungskammer
installiert. In dieser Anordnung, insbesondere wenn Substrate aus
Harz behandelt werden, können
die Substrate ausreichend erhitzt und entgast werden, um einen Film
mit ausgezeichneten physikalischen Eigenschaften auf jedem dieser
Substrate auszubilden, da die Substrate, auf denen ein Film ausgebildet
werden soll, über
einen langen Zeitraum in einem Hochvakuumbereich gehalten werden
können.
Ein weiterer Vorteil liegt darin, dass die Substrate, auf denen
ein Film ausgebildet werden soll, gleichmäßig durchlaufen werden können.
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In
der vorliegenden Erfindung wird für die Struktur eines mehrstufigen
Magazins bevorzugt, dass die Vielzahl an Stufen orthogonal auf die
Richtung liegen, in welche die Substrate, auf denen ein Film ausgebildet werden
soll, durch den Filmausbildungsbereich hindurchgeführt werden,
und dass die Richtung, in welche die Substrate, auf denen ein Film
ausgebildet werden soll, vor- und zurückgebracht werden, mit der
Richtung übereinstimmt,
in welche sich die Substrate, auf denen ein Film ausgebildet werden
soll, durch den Filmausbildungsbereich hindurchbewegen. Sind die
Richtung, in welche die Vielzahl an Stufen im Magazin angeordnet ist,
die Richtung, in welche die Substrate, auf denen ein Film ausgebildet
werden soll, vom und zum Magazin bewegt werden, und die Richtung,
in welche die Substrate, auf denen ein Film ausgebildet werden soll,
durch den Filmausbildungsbereich hindurchgehen, dreidimensional
(in drei axiale Richtungen), so ist ein komplizierter Mechanismus
notwendig, um die Substrate, auf denen ein Film ausgebildet werden
soll, in ihrer Richtung zu ändern,
und weil der Mechanismus in Vakuum gehalten werden muss, ist die
Vakuumabdichtung des Antriebs sehr schwierig. In der vorliegenden
Erfindung liegt die Vielzahl der Stufen orthogonal auf die Richtung, in
welche sich die Substrate, auf denen ein Film ausgebildet werden
soll, durch den Filmausbildungsbereich hindurchbewegen, und die
Richtung, in welche die Substrate, auf denen ein Film ausgebildet
werden soll, vor und zurück
bewegt werden, ist dieselbe wie die Richtung, in welche die Substrate,
auf denen ein Film ausgebildet werden soll, durch den Filmausbildungsbereich
hindurchgehen. Somit können
die Substrate bewegt werden, wobei die Behälter der Substrate (Substrathalterungen)
im vielstufigen Magazin beinahe auf demselben Niveau gehalten werden
wie die Behälter,
die für
das Bewegen der Substrate (Substrathalterungen) von und zum Magazin
verwendet werden, und wenn die Substrate (Substrathalterungen) in
die Richtung zugeführt
werden, in welche sie zurück
geführt
werden, so können
sie dem Filmausbildungsbereich gegenüber freigelegt werden, um somit
zu ermöglichen,
dass ein vernünftiger
Mechanismus zur Anwendung kommt. In einem Fall, in dem das Magazin
vertikal angetrieben wird, um die Substrate (Substrathalterungen)
horizontal zu bewegen, während
die Substrate (Substrathalterungen) durch den Filmausbildungsbereich
horizontal bewegt werden, ist z.B. nachfolgend beschrieben. Weist
das Magazin eine Struktur auf, um ein Substrat (Substrathalterungen)
an den in 24 dargestellten Seiten XY und
ZW aufzunehmen und stimmt die Richtung, in welche das Substrat von
und zum Magazin bewegt wird, mit der Richtung überein, in die das Substrat
durch den Filmausbildungsbereich bewegt wird, wobei Walzen in diese
Richtung angeordnet sind, so kann das Substrat (Substrathalterung),
das vertikal durch das Magazin bewegt wird, von den an den dargestellten
Seiten XW und YZ dargestellten Seiten aufgenommen werden. Somit
können
die Substrate sehr gleichmäßig bewegt
werden. Weiters ist das Design sehr leicht und auch die Wartung
ist einfach, da die Vakuumabdichtung für die für den vertikalen Antrieb verwendete
Antriebswelle und die für
die horizontale Tragebewegung verwendete Antriebswelle erforderlich
ist. Darüber
hinaus ist es sehr unwahrscheinlich, dass sich in der Herstellung
Probleme ergeben.
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Zusätzlich dazu
werden in diesem Fall die Substrate horizontal durch Walzen bewegt,
und die Walzen können
durch einen Servo-Motor angetrieben werden. Somit kann die Substrat-Beförderungsgeschwindigkeit sehr
genau eingestellt werden. Weiters ist eine solche Geschwindigkeitssteuerung,
um die Substrate (Substrathalterungen) vor dem Filmausbildungsbereich
zu beschleunigen, die Geschwindigkeit im Filmausbildungsbereich
konstant zu halten und nach dem Filmausbildungsbereich wieder zu
beschleunigen, um danach wieder abzubremsen, sehr einfach. Somit
wird diese Struktur vorzugsweise verwendet.
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Für das Verfahren
zum Erhitzen der Substrate in der vorliegenden Erfindung wird vorzugsweise
in der Filmausbildungskammer und in der Beladungs- oder Entladekammer
stromauf oder stromab dieser erhitzt, oder es wird in der Beladungs- und Entladekammer
allein erhitzt, oder es wird in allen Kammern erhitzt. Hinsichtlich
einer einheitliche Erhitzung wird bevorzugt, dass die Heizelemente
in die mehrstufige Struktur für
die Substrate eingesetzt werden. Es wird nämlich bevorzugt, dass die Struktur
des Magazins Substratabschnitte, Heizelementabschnitte, Substratabschnitte
und Heizelementabschnitte aufweist, die abwechselnd angeordnet sind.
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Vorzugsweise
wird diese Struktur in den Magazinen stromauf und stromab des Filmausbildungsbereichs
in der Filmausbildungskammer und auch in der Beladungs- und Entladekammer übernommen,
oder weiters auch in der Beladungs- oder Entladekammer stromauf
und stromab dieser.
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In
der vorliegenden Erfindung ist die Filmausbildungskammer vorzugsweise
mit einem Mittel ausgestattet, das eine Änderung der Verarbeitungsbedingungen
zulässt.
So ist z.B. ein Gaseinbringungsmittel mit einer Vorrichtung ausgestattet,
die es ermöglicht,
das Gasvolumen einzustellen. In diesem Fall kann, wenn ein aus verschiedenen
Materialien bestehender Film ausgebildet wird, der Vakuumgrad für die Ausbildung
jeder Schicht geändert
werden. Im Fall eines optischen Dünnfilms wie eines optischen
Antireflexfilters kann der Brechungsindex des Films gesteuert oder
oftmals durch den Vakuumdruck geändert
werden, der während
der Filmausbildung herrscht. Ein Dünnfilm wie ein ZrO2-Film
ist ein gutes Beispiel dafür.
Im Fall eines solchen Dünnfilms
ist das oben beschrieben Mittel sehr wirksam. Auch wenn Dünnfilme
mithilfe verschiedener Techniken wie der Ionen-unterstützten Bedampfung,
der Hochfrequenz-Ionenplattierung und der gewöhnlichen Aufdampfung ausgebildet
werden, kann abhängig
von den Fällen
eine Elektronenkanone als Bedampfungsmittel verwendet werden, und
dies ist hinsichtlich der Kostenverringerung für die Vorrichtung sehr vorteilhaft.
Weiters wird bevorzugt, dass die Verarbeitungsbedingungen innerhalb
desselben Bedampfungsmechanismus geändert werden können, während das
Hochvakuum gehalten wird, da verschiedene Behandlungsarten in derselben
Vakuumkammer durchgeführt
werden können.
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Dies
ist im Fall eines Mehrschicht-Films sehr wirksam, in welchem viele
Schichten mit hohem Brechungsindex und viele Schichten mit geringem
Brechungsindex wie ein Bandpassfilter wiederholt werden. Zur Ausbildung
eines aus bis zu 15 bis 30 Schichten bestehenden vielschichtigen
Films wird, wenn ebenso viele Filmausbildungskammern, wie es Schichten
gibt, verwendet werden, die gesamte Filmausbildungsvorrichtung sehr
lang (groß),
aber bei Verwendung der Vorrichtung der vorliegenden Erfindung kann
eine Filmausbildungskammer verwendet werden, um viele Schichten
eines Films gleichmäßig auszubilden,
indem die Substrate in die Richtung hin- und herbewegt werden, um
durch den Filmausbildungsbereich hindurchzugehen, um somit eine
Herstellung mithilfe einer sehr kleinen Vorrichtung zu ermöglichen.
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Wird
ein Substrat mit einem Dünnfilm,
das einmal durch eine Vakuumbehandlungsvorrichtung hindurchgeführt wurde,
entnommen und erneut durch die Vorrichtung hindurchgeführt, so
sind die Schwierigkeiten bei der Handhabung enorm, und insbesondere
die physikalischen Eigenschaften, dabei vor allem die Haftung zwischen
den Schichten, werden dadurch stark beeinträchtigt. Ein Mehrschicht-Film,
der durch die Wiederholung der Vorgänge des Aussetzen eines einmal
durch eine Vakuumbehandlungsvorrichtung durchgeführten Films gegenüber dem
Freien und des Führens
des Films erneut durch die Vakuumbehandlungsvorrichtung führt dazu,
dass in einem Gitterschnitt-Ablösetest
eine Ablösung
erfolgt, aber ein durch die Behandlung in einer Filmausbildungskammer
mit Magazinen in Vakuum gemäß der vorliegenden
Erfindung erhaltener Mehrschicht-Film verfügt über eine gute Haftung zwischen
den Schichten und wirft beim selben Gitterschnitt-Ablösetest keinerlei
Probleme auf.
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In
der vorliegenden Erfindung wird im Fall eines optischen Antireflexfilms,
der als Frontplatte etc. eines Anzeigeschirms verwendet wird, die äußerste Schicht
oftmals so behandelt, dass sie zur Verhinderung einer Verunreinigung
wasserabstoßend
gemacht wird. So gibt es z.B. einen Fall, in welchem ein mit einer
organischen Lösung
auf Fluorbasis imprägniertes
Material für
das Aufdampfen verwendet wird. In einem solchen Fall kann es passieren,
dass vorzugsweise eine andere Filmausbildungskammer verwendet wird,
da das organische Material auf Fluorbasis die Haftung zwischen den
Schichten des Films hemmt. Auch wenn eine weitgehend andere Schicht
im Filmausbildungsmittel ausgebildet wird, wird oftmals eine andere
Filmausbildungskammer verwendet.
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Die
vorliegende Erfindung ist nachfolgend in Bezug auf die Beispiele
beschrieben, ist aber keineswegs darauf oder dadurch beschränkt.
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Beispiel 1
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Die
in 1 dargestellte Filmausbildungsvorrichtung wurde
verwendet, um einen Dünnfilm
auf jedem der Substrate, auf denen ein Film ausgebildet werden soll,
zur Herstellung eines Substrats mit einem Dünnfilm auszubilden. Das Substrat
mit einem Dünnfilm
sollte als Antireflexfilter für
Anzeigen verwendet werden, und die Dünnfilme waren optische Dünnfilme,
für die
eine strenge Filmdickensteuerung erforderlich ist.
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Der
Filmausbildungsvorgang war die Vakuumbedampfung, die Ionen-unterstützte Aufdampfung
oder die Hochfrequenz-Ionenplattierung. Die verwendeten Substrate,
auf denen ein Film ausgebildet werden soll, bestanden aus transparenten
Kunststoffmaterialien. Der Filmausbildungsbereich wies eine Breite
von 1.200 mm auf. Der Installationsbereich der Vorrichtung betrug
etwa 100 m2, und es waren zwei Bedienpersonen
für die
Bedienung der Vorrichtung notwendig. Da die Anzahl der Filmausbildungskammern
eins war, konnte auch die Anzahl der Evakuierungspumpen nur eins
sein, und es war somit nicht notwendig, viele Elektronenkanonen als
Mittel zur Erzeugung von Filmausbildungsteilchen herzustellen. Somit
konnte die Vorrichtung sehr kostengünstig sein.
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Der
Filmausbildungsmonitor wurde außerhalb
des Filmausbildungsbereichs angeordnet, um den Einfluss der Substratgröße zu eliminieren.
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Der
Abstand zwischen dem Filmausbildungsmonitor und der Filmausbildungsteilchen-Erzeugungsquelle
war größer als
der kürzeste
Abstand zwischen dem Filmausbildungsbereich und dieser Erzeugungsquelle
und kürzer
als der größte Abstand,
und die Richtung normal auf den Filmausbildungsmonitor stimmte mit
der Richtung überein,
in welche sich die Filmausbildungsteilchen an der Position des Filmausbildungsmonitors
bewegen. Die Dicke des auf dem Filmausbildungsmonitor ausgebildeten
Films wurde sowohl unter Verwendung eines Lichtinterferenz-Filmdickenmessinstruments
als auch unter Verwendung eines Filmdickenmessinstruments vom Quarz-Typ
gemessen.
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Die
Zusammensetzung des Films war, wie dies in Tabelle 1 dargestellt
ist. Der Filmausbildungsvorgang ist nachfolgend beschrieben.
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Vier
organische hartbeschichtete Silansubstrate PMMA (330 mm × 260 mm × 2 mm)
für Antireflex-Oberflächenfilter
für Anzeigen
mit einer Diagonalenlänge
von 14 Zoll (35 cm) wurden auf einer Halterung eines Substrats,
auf dem ein Film ausgebildet werden soll, aufgebracht (500 mm × 1.200
mm). Dieser Zustand ist in 10 dargestellt.
Zwanzig Substrathalterungen dieser Art wurden gefertigt, um 20 Substratgruppen
zu halten. Die Substrate wurde mittels Mikroheizelementen und Halogenlampen
auf 80 °C
erhitzt.
- (0) Zur Vorbehandlung wurde eine Ionenkanone
vom Typ der Plasmaerzeugung (Modell RIS Ionenkanone, hergestellt
von Shincron K.K.) der Filmausbildungskammer verwendet, um die Sauerstoffionen
mit einer Beschleunigungsspannung von 500 V mit einem Beschleunigungsstrom
von 100 mA zu beschleunigen, um somit den Bereich zu bestrahlen,
durch welchen die Substrate, auf denen ein Film ausgebildet werden
soll, durchgeführt
wurden, während
die zwanzig Gruppen an Substraten, auf denen ein Film ausgebildet
werden soll, mit einer Rate von 3 m/min zugeführt wurden, um den Sauerstoffionen
ausgesetzt zu werden. Es dauerte 4 Minuten, bis alle zwanzig Gruppen
an Substraten, auf denen ein Film ausgebildet werden soll, zugeführt worden
waren.
- (1) ZrO2 für die erste Schicht wurde 2
Minuten lang erhitzt (entgast), bis die Temperatur des ZrO2-Teilchen-Erzeugungsbereichs einen stabilen
Zustand erreichte. Danach wurde die Blende geöffnet, und die Stabilität der Filmausbildung
wurde 30 Sekunden lang auf dem Filmausbildungsmonitor bestätigt. Danach wurde
begonnen, die zwanzig Gruppen an Substraten, auf denen ein Film
ausgebildet werden soll, zuzuführen,
um sie im Filmausbildungsbereich freizulegen. Die Energie der Elektronenkanone
auf die Filmausbildungsteilchen-Erzeugungsquelle wurde konstant
gehalten, und die Durchlaufgeschwindigkeit wurde so gesteuert, dass
die Dicke des ausgebildeten Films konstant gehalten wurde. Nachdem
die Zufuhr von allen zwanzig Gruppen von Substraten, auf denen ein
Film auszubilden war, beendet worden war, wurde die Blende geschlossen.
Die Zeit, bis die Blende geschlossen wurde, betrug etwa 5 Minuten.
- (2) SiO2 für die zweite Schicht wurde
zuvor erhitzt, während
die erste Schicht aufgedampft wurde (das vorherige Erhitzen bedeutet
in diesem Fall, die Temperatur des Filmausbildungsteilchen-Erzeugungsbereich einen
stabilen Zustand erreichen zu lassen), und sobald im Schritt (1)
die Blende geschlossen wurde, wurde die oberhalb SiO2 bereitgestellte
Blende geöffnet.
Die Stabilität
der Filmausbildung wurde 30 Sekunden lang auf dem Filmausbildungsmonitor
bestätigt,
und es wurde damit begonnen, die zwanzig Gruppen an Substraten,
auf denen ein Film ausgebildet werden soll, zuzuführen, um
sie im Filmausbildungsbereich freizulegen. Die Energie der Elektronenkanone
auf die Filmausbildungsteilchen-Erzeugungsquelle wurde konstant
gehalten, und die Durchlaufgeschwindigkeit wurde so gesteuert, dass
die ausgebildete Filmdicke konstant gehalten wurde. Nachdem alle
zwanzig Gruppen an Substraten, auf denen ein Film ausgebildet werden
soll, zugeführt
worden sind, wurde die Blende geschlossen. Die Zeit, bis die Blende
geschlossen wurde, betrug etwa 2 Minuten.
- (3) I.T.O. für
die dritte Schicht wurde zuvor erhitzt, während die zweite Schicht aufgedampft
wurde, und sobald im Schritt (1) die Blende geschlossen wurde, wurde
Sauerstoff eingebracht, um den Druck in der Filmausbildungskammer
bei 3,0 × 10–2 Pa
zu halten. Es wurde eine in der Filmausbildungskammer vorgesehene
Antenne verwendet, um eine Hochfrequenz von 13,56 MHz bei 500 W
aufzubringen, um dadurch einen Sauerstoffplasmazustand zu erzeugen,
und weiters wurde eine Ionenkanone vom Plasmaerzeugungstyp verwendet,
um Sauerstoff zu ionisieren und danach die Sauerstoffionen zu beschleunigen,
um die Substrate, auf denen ein Film ausgebildet werden soll, in
die Aussetzungsrichtung zu bestrahlen, während die zuvor oberhalb I.T.O.
bereitgestellte Blende geöffnet
wurde. Die Stabilität
der Filmausbildung wurde 30 Minuten lang auf dem Filmausbildungsmonitor
bestätigt,
und es wurde damit begonnen, die zwanzig Gruppen an Substraten,
auf denen ein Film ausgebildet werden soll, zuzuführen, um
sie im Filmausbildungsbereich freizulegen. Die Energie der Elektronenkanone
auf die Filmausbildungsteilchen-Erzeugungsquelle wurde konstant
gehalten, und die Durchlaufgeschwindigkeit wurde so gesteuert, dass
die ausgebildete Filmdicke konstant gehalten wurde. Nachdem alle
zwanzig Gruppen an Substraten, auf denen ein Film ausgebildet werden
soll, zugeführt
worden sind, wurde die Blende geschlossen. Die Zeit, bis die Blende
geschlossen wurde, betrug etwa 5 Minuten.
- (4) TiO2 für die vierte Schicht wurde
zuvor erhitzt, während
die dritte Schicht aufgedampft wurde, und sobald die Blende im Schritt
(3) geschlossen wurde, wurde Sauerstoff eingebracht, um den Druck
in der Filmausbildungskammer bei 1,0 × 10–2 Pa
zu halten. Die oberhalb von TiO2 bereitgestellte
Blende wurde geöffnet, und
die Stabilität
der Filmausbildung wurde 30 Sekunden lang auf dem Filmausbildungsmonitor
bestätigt. Danach
wurde begonnen, die zwanzig Gruppen an Substraten, auf denen ein
Film ausgebildet werden sollte, zuzuführen, um sie im Filmausbildungsbereich
freizulegen. Die Energie der Elektronenkanone auf die Filmausbildungsteilchen-Erzeugungsquelle
wurde gesteuert, indem die Abscheiderate des auf dem Sensor eines
Filmdickenmessers vom Quarztyp ausgebildeten Films überwacht
und der Ausgang rückgekoppelt wurde,
um die Abscheiderate konstant zu halten. Die Durchlaufgeschwindigkeit
wurde so gesteuert, dass die Dicke des ausgebildeten Films konstant
blieb. Nachdem alle zwanzig Gruppen an Substraten, auf denen ein
Film ausgebildet werden sollte, zugeführt wurden, wurde die Blende
geschlossen. Die Zeit, bis die Blende geschlossen wurde, betrug
etwa 5 Minuten.
- (5) SiO2 für die fünfte Schicht wurde zuvor erhitzt,
während
die vierte Schicht aufgedampft wurde, und sobald im Schritt (4)
die Blende geschlossen wurde, wurde die oberhalb von SiO2 bereitgestellte Blende geöffnet. Nachdem
die Stabilität
der Filmausbildung 30 Sekunden lang auf dem Filmausbildungsmonitor
bestätigt
wurde, wurde damit begonnen, die zwanzig Gruppen an Substraten,
auf denen ein Film ausgebildet werden soll, zuzuführen, um
sie im Filmausbildungsbereich freizulegen. Die Energie der Elektronenkanone auf
die Filmausbildungsteilchen-Erzeugungsquelle wurde gesteuert, indem
die Filmausbildungsrate der Filmausbildungsteilchen konstant gehalten
wurde, und die Durchlaufgeschwindigkeit wurde so gesteuert, dass
die Dicke des ausgebildeten Films konstant gehalten wurde. Nachdem
alle zwanzig Gruppen an Substraten, auf denen ein Film ausgebildet
werden sollte, zugeführt
wurden, wurde die Blende geschlossen. Die Zeit, bis die Blende geschlossen
wurde, betrug etwa 2 Minuten.
-
Eine
Taktzeit zur Ausbildung eines Films auf jedem Substrat der zwanzig
Gruppen von Substraten, auf denen ein Film aufgebracht werden sollte,
betrug 30 Minuten, die erhalten wurde, indem eine mechanische Verlustzeit
zu der Zeit der Schritte (1) bis (5) addiert wurde.
-
Der
Taktzyklus des Betriebs wurde 140-mal wiederholt, und die Zeit,
die für
den Vorgang einschließlich der
Anfangsevakuierung und der Schlussentladung erforderlich ist, betrug
72 Stunden (3 Tage). Bei diesem Betrieb wurden 11.200 Antireflexfilter
für Anzeigen
mit 14 Zoll (35 cm) hergestellt (20 Halterungen × 4 Substrate × 140-mal).
-
Vergleichsbeispiel 1
-
Eine
Vorrichtung (dargestellt in 6), die
der kontinuierlichen Ausbildungsvorrichtung für Dünnfilme in Vakuum, wie sie
in der Japanischen Patentoffenlegungsschrift (Kokai) Nr. 3-193873
beschrieben wurde, ähnelt,
wurde verwendet, um einen Dünnfilm
auf jedem der Substrate, auf denen ein Film ausgebildet werden soll,
zur Herstellung eines Substrats mit Dünnfilm auszubilden. Das Substrat
mit einem Dünnfilm
wurde erwünschterweise
als Antireflexfilter für
Anzeigen verwendet, und die Dünnfilme
waren optische Dünnfilme,
für die
eine strenge Filmdickensteuerung erforderlich ist.
-
Der
Filmausbildungsvorgang war Vakuumverdampfung, und die Substrate,
auf denen ein Film ausgebildet werden soll, bestanden aus einem
transparenten Kunststoffmaterial. Der Filmausbildungsbereich hatte eine
Breite von 1.200 mm, d.h. es wurde eine Vorrichtung verwendet, die
einen Filmausbildungsbereich mit einer Breite von 1.200 mm ausbilden
konnte. Der Installationsbereich der Vorrichtung betrug etwa 100
m2, und es waren zwei Bedienpersonen notwendig,
um die Vorrichtung zu bedienen.
-
Der
Filmausbildungsmonitor wurde in der Mitte einer in 4 dargestellten
gewölbten
Substrathalterung angeordnet, und die gewölbte Substrathalterung wies
in der Mitte ein Loch auf. Die Dicke des auf dem Filmausbildungsmonitor
ausgebildeten Films wurde unter Verwendung eines Lichtinterferenzinstruments
gemessen.
-
Die
Zusammensetzung des Films ist in Tabelle 1 dargestellt. Der Filmausbildungsvorgang
ist nachfolgend beschrieben.
-
Acht
organische hartbeschichtete Silansubstrate PMMA (330 mm × 260 mm × 2 mm)
für Oberflächen-Antireflexfilter
für Anzeigen
mit einer Diagonalenlänge
von 14 Zoll (35 cm) wurden in einer gewölbten Substrathalterung (1.200
mm Durchmesser) angeordnet, um die verfügbare Fläche der Halterung bis zu einem maximalen Ausmaß zu befüllen. Der
Zustand ist in 13 dargestellt. Die Substrate
wurden mittels Mikroheizelementen und Halogenlampen auf 80 °C erhitzt.
- (0) Als Vorbehandlung wurde, während die
gewölbte
Substrathalterung horizontal rotiert wurde, eine mit heißen Kathodenelektronen
bombardierte Ionenkanone (Modell KIS-Ionenkanone von Shincron K.K.)
verwendet, um die Sauerstoffionen mit einer Beschleunigungsspannung
von 500 V mit einem Beschleunigungsstrom von 100 mA zu beschleunigen,
um die Substrate, auf denen ein Film ausgebildet werden soll, 1
Minute lang zu bestrahlen. Im Anschluss daran wurde während der
Filmausbildung die gewölbte
Substrathalterung horizontal rotierend gehalten.
- (1) ZrO2 für die erste Schicht wurde 3
Minuten lang erhitzt (entgast), um die Temperatur des ZrO2-Teilchenerzeugungsbereichs einen stabilen
Zustand erreichen zu lassen. Danach wurde die Blende geöffnet, um einen
Film auf jedem der acht Substrate, auf denen ein Film ausgebildet
werden sollte, auszubilden, und der Filmausbildungsmonitor wurde überwacht,
um zu bestätigen,
dass die beabsichtigte Filmdicke erreicht wurde. Danach wurde die
Blende geschlossen. Die Zeit, bis die Blende geschlossen wurde,
betrug etwa 1 Minute.
- (2) SiO2 für die zweite Schicht wurde
zuvor erhitzt, während
die erste Schicht aufgedampft wurde, und sobald die Blende in Schritt
(1) geschlossen wurde, wurde die oberhalb von SiO2 bereitgestellte
Blende geöffnet,
um einen Film auf jedem der acht Substrate, auf denen ein Film ausgebildet
werden sollte, auszubilden. Nachdem bestätigt wurde, dass die beabsichtigte
Filmdicke auf dem Filmausbildungsmonitor erreicht war, wurde die
Blende geschlossen. Die Zeit, bis die Blende geschlossen wurde,
betrug etwa 1 Minute.
- (3) I.T.O. für
die dritte Schicht wurde zuvor erhitzt, während die zweite Schicht aufgedampft
wurde, und sobald im Schritt (2) die Blende geschlossen wurde, wurde
Sauerstoff eingebracht, um den Druck in der Filmausbildungskammer
bei 3,0 × 10–2 Pa
zu halten. Es wurde eine in der Filmausbildungskammer vorgesehene
Antenne verwendet, um eine Hochfrequenz von 13,56 MHz bei 500 W
anzulegen, um dadurch einen Sauerstoffplasmazustand zu erzeugen,
und weiters wurde eine Ionenkanone verwendet, um Sauerstoff zu ionisieren
und danach die Sauerstoffionen zu beschleunigen, um die Substrate,
auf denen ein Film ausgebildet werden soll, zu bestrahlen, während die
zuvor oberhalb I.T.O. bereitgestellte Blende geöffnet wurde, um auf jedem der
acht Substrate, auf denen ein Film ausgebildet werden sollte, einen
Film auszubilden. Nachdem bestätigt
war, dass die beabsichtigte Filmdicke auf dem Filmausbildungsmonitor
ausgebildet war, wurde die Blende geschlossen. Die Zeit, bis die
Blende geschlossen wurde, betrug etwa 3 Minuten.
- (4) TiO2 für die vierte Schicht wurde
zuvor erhitzt, während
die dritte Schicht aufgedampft wurde, und sobald die Blende im Schritt
(3) geschlossen wurde, wurde Sauerstoff eingebracht, um den Druck
in der Filmausbildungskammer bei 1,0 × 10–2 Pa
zu halten. Danach wurde die oberhalb von TiO2 bereitgestellte
Blende geöffnet,
um einen Film auf jedem der acht Substrate, auf denen ein Film ausgebildet
werden soll, auszubilden, und nachdem bestätigt wurde, dass die beabsichtigte
Filmdicke auf dem Filmausbildungsmonitor erreicht war, wurde die
Blende geschlossen. Die Zeit, bis die Blende geschlossen wurde,
betrug etwa 3 Minuten.
- (5) SiO2 für die fünfte Schicht wurde zuvor erhitzt,
während
die vierte Schicht aufgedampft wurde, und sobald im Schritt (4)
die Blende geschlossen wurde, wurde die oberhalb von SiO2 bereitgestellte Blende geöffnet, um
einen Film auf jedem der acht Substrate, auf denen ein Film ausgebildet
werden sollte, auszubilden, und nachdem bestätigt wurde, dass die beabsichtigte
Filmdicke auf dem Filmausbildungsmonitor erreicht war, wurde die
Blende geschlossen. Die Zeit, bis die Blende geschlossen wurde,
betrug etwa 2 Minuten.
-
Eine
Taktzeit für
die Ausbildung eines Films auf jedem der acht Substrate, auf denen
ein Film ausgebildet werden sollte, betrug 18 Minuten, wobei die
mechanische Verlustzeit zur Zeitspanne der Schritte (0) bis (5)
dazu addiert wurde.
-
Der
Taktzyklus des Vorgangs wurde 235-mal wiederholt, und die Zeit für den Vorgang,
einschließlich der
Anfangsevakuierung und der Schlussentladung, betrug 72 Stunden (3
Tage). Bei diesem Vorgang wurden 1.880 Oberflächen-Antireflexfilter (8 Substrate × 235-mal)
von Anzeigen mit 14 Zoll (35 cm) hergestellt.
-
Im
Vergleich zum Beispiel 1 war die Produktivität des Beispiels 1 so hoch wie
etwa das 6fache jener des Vergleichbeispiels 1 (11.200 Filme/1.880
Filme à 6-mal),
obwohl die Größe der Vorrichtung
und die Anzahl der Bedienpersonen gleich war.
-
-
Beispiel 2
-
Filme
wurden, wie zuvor im Beispiel 1 beschrieben, ausgebildet, nur dass
drei Substrate, auf denen ein Film ausgebildet werden sollte, (310
mm × 380
mm × 2
mm) für
Oberflächen-Antireflexfilter
für Anzeigen mit
17 Zoll (43 cm) verwendet wurden, wodurch sich die Größe von jener
im Beispiel 1 unterschied. Die Größe der Substrathalterungen
blieb 500 mm × 1.200
mm. Der Zustand ist in 11 dargestellt.
-
Da
dieselben Substrathalterungen verwendet wurden, waren der Vorgang
und die Taktzykluszeit dieselben.
-
Der
Taktzyklus des Vorgangs wurde 140-mal wiederholt, und die Zeit für den Vorgang,
einschließlich der
Anfangsevakuierung und der Schlussentladung, betrug 72 Stunden (3
Tage). Bei diesem Vorgang wurden 8.400 Oberflächen-Antireflexfilter (20 Halterungen × 3 Substrate × 140-mal)
von Anzeigen mit 17 Zoll (43 cm) hergestellt.
-
Vergleichsbeispiel 2
-
Filme
wurden, wie zuvor im Vergleichsbeispiel 1 beschrieben, ausgebildet,
nur dass fünf
Substrate, auf denen ein Film ausgebildet werden sollte, (310 mm × 380 mm × 2 mm)
für Oberflächen-Antireflexfilter
für Anzeigen
mit 17 Zoll (43 cm) verwendet wurden, um diese bis zum maximalen
Ausmaß zu
befüllen,
wodurch sich die Größe von jener
im Vergleichsbeispiel 1 unterschied. Die Größe der gewölbten Substrathalterungen (1.200
mm Durchmesser) blieb gleich. Der Zustand ist in 14 dargestellt.
-
Da
dieselben Substrathalterungen verwendet wurden, waren der Vorgang
und die Taktzykluszeit dieselben.
-
Der
Taktzyklus des Vorgangs wurde 235-mal wiederholt, und die Zeit für den Vorgang,
einschließlich der
Anfangsevakuierung und der Schlussentladung, betrug 72 Stunden (3
Tage). Bei diesem Vorgang wurden 1.175 Oberflächen-Antireflexfilter (5 Substrate × 235-mal)
für Anzeigen
mit 17 Zoll (43 cm) hergestellt.
-
Die
Produktivität
des Beispiels 2 betrug somit etwa das 7fache jener des Vergleichsbeispiels
2 (8.400 Filme/1.175 Filme à 7-mal).
-
Beispiel 3
-
Filme
wurden, wie zuvor im Beispiel 1 beschrieben, ausgebildet, nur dass
zwei Substrate, auf denen ein Film ausgebildet werden sollte, (380
mm × 460
mm × 2
mm) für
Oberflächen-Antireflexfilter
von Anzeigen mit 20 Zoll (51 cm) verwendet wurden, wodurch sich
die Größe von jener
im Beispiel 1 unterschied. Die Größe der Substrathalterungen
blieb 500 mm × 1.200
mm. Der Zustand ist in 12 dargestellt.
-
Da
dieselben Substrathalterungen verwendet wurden, waren der Vorgang
und die Taktzykluszeit dieselben.
-
Der
Taktzyklus des Vorgangs wurde 140-mal wiederholt, und die Zeit für den Vorgang,
einschließlich der
Anfangsevakuierung und der Schlussentladung, betrug 72 Stunden (3
Tage). Bei diesem Vorgang wurden 5.600 Oberflächen-Antireflexfilter (20 Halterungen × 2 Substrate × 140-mal)
von Anzeigen mit 20 Zoll (51 cm) hergestellt.
-
Vergleichsbeispiel 3
-
Filme
wurden, wie zuvor im Vergleichsbeispiel 1 beschrieben, ausgebildet,
nur dass drei Substrate, auf denen ein Film ausgebildet werden sollte,
(380 mm × 460
mm × 2
mm) für
Oberflächen-Antireflexfilter
für Anzeigen
mit 20 Zoll (51 cm) verwendet wurden, um diese bis zum maximalen
Ausmaß zu
befüllen,
wodurch sich die Größe von jener
im Vergleichsbeispiel 1 verwendeten unterschied. Die Größe der gewölbten Substrathalterungen
(1.200 mm Durchmesser) blieb gleich. Der Zustand ist in 15 dargestellt.
-
Da
dieselben Substrathalterungen verwendet wurden, waren der Vorgang
und die Taktzykluszeit dieselben.
-
Der
Taktzyklus des Vorgangs wurde 235-mal wiederholt, und die Zeit für den Vorgang,
einschließlich der
Anfangsevakuierung und der Schlussentladung, betrug 72 Stunden (3
Tage). Bei diesem Vorgang wurden 705 Oberflächen-Antireflexfilter (3 Substrate × 235-mal)
von Anzeigen mit 20 Zoll (51 cm) hergestellt.
-
Die
Produktivität
des Beispiels 3 betrug somit etwa das 8fache jener des Vergleichsbeispiels
3 (5.600 Filme/705 Filme à 8-mal).
-
Beispiel 4
-
Die
in 1 dargestellte Filmausbildungsvorrichtung wurde
verwendet, um einen Dünnfilm
auf jedem der Substrate, auf denen ein Film ausgebildet werden soll,
auszubilden, um ein Substrat mit einem Dünnfilm herzustellen. Das Substrat
mit einem Dünnfilm
sollte als Infrarot-naher Reflexionsfilter verwendet werden, und die
Dünnfilme
waren optische Dünnfilme,
für die
eine strenge Dickensteuerung erforderlich war.
-
Der
Filmausbildungsvorgang war die Vakuumverdampfung oder die Ionenunterstützte Verdampfung. Die
Substrate, auf denen ein Film ausgebildet werden sollte, bestanden
aus einem transparenten Kunststoffmaterial. Der Filmausbildungsbereich
wies eine Breite von 1.200 mm auf. Der Installationsbereich der
Vorrichtung betrug etwa 100 m2, und zur
Bedienung der Vorrichtung waren zwei Bedienpersonen notwendig.
-
Der
Filmausbildungsmonitor wurde außerhalb
des Filmausbildungsbereichs angeordnet, um den Einfluss auf die
Substratgröße zu eliminieren.
-
Der
Abstand zwischen dem Filmausbildungsmonitor und der Filmausbildungsteilchen-Erzeugungsquelle
war größer als
der kürzeste
Abstand zwischen dem Filmausbildungsbereich und der Erzeugungsquelle und
kürzer
als der größte Abstand,
und die Richtung normal auf den Filmausbildungsmonitor stimmte mit
der Richtung überein,
in welche sich die Filmausbildungsteilchen an der Position des Filmausbildungsmonitors
bewegten. Die Dicke des auf dem Filmausbildungsmonitor ausgebildeten
Films wurde gemessen, indem sowohl ein Lichtinterferenz-Dickenmesser
für optische
Filme als auch ein Filmdickenmesser vom Quarztyp verwendet wurde.
-
Die
Zusammensetzung des Films ist in Tabelle 3 dargestellt. Der Filmausbildungsvorgang
ist nachfolgend beschrieben.
-
Ein
transparentes Substrat PMMA (450 mm × 1.150 mm × 2 mm) für einen Infrarotnahen Reflexionsspiegel,
der auf beiden Seiten mit einem UV-verfestigenden Acrylharz hartbeschichtet
war, wurde auf einer Halterung eines Substrats, auf dem ein Film
ausgebildet werden sollte, (500 mm × 1.200 mm) angeordnet. Zwanzig
Substrathalterungen dieser Art wurde so hergestellt, dass sie insgesamt
20 Substrate hielten. Die Substrate wurden unter Verwendung von
Mikroheizelementen und Halogenlampen auf 80 °C erhitzt.
- (0)
Zur Vorbehandlung wurde eine Ionenkanone vom Typ der Plasmaerzeugung
(Modell RIS Ionenkanone, hergestellt von Shincron K.K.) der Filmausbildungskammer
verwendet, um die Sauerstoffionen mit einer Beschleunigungsspannung
von 500 V mit einem Beschleunigungsstrom von 100 mA zu beschleunigen,
um somit den Bereich zu bestrahlen, durch welchen die Substrate,
auf denen ein Film ausgebildet werden soll, durchgeführt wurden,
während
die zwanzig Gruppen an Substraten, auf denen ein Film ausgebildet
werden soll, mit einer Rate von 3 m/min zugeführt wurden, um den Sauerstoffionen
ausgesetzt zu werden. Es dauerte 4 Minuten, bis alle zwanzig Gruppen
an Substraten, auf denen ein Film ausgebildet werden soll, zugeführt worden
waren.
- (1) SiO2 für die erste Schicht wurde zuvor
2 Minuten lang erhitzt (entgast), um die Temperatur des SiO2-Teilchen-Erzeugungsbereichs einen stabilen Zustand
erreichen zu lassen, und die Blende wurde geöffnet. Die Stabilität der Filmausbildung
wurde 30 Minuten lang auf dem Filmausbildungsmonitor bestätigt, und
es wurde damit begonnen, die zwanzig Gruppen an Substraten, auf
denen ein Film ausgebildet werden soll, zuzuführen, um sie im Filmausbildungsbereich
freizulegen. Die Energie der Elektronenkanone auf die Filmausbildungsteilchen-Erzeugungsquelle
wurde gesteuert, indem die Abscheiderate des auf dem Sensor eines
Filmdickenmessers vom Quarztyp überwacht
und der Ausgang rückgekoppelt
wurde, um die Abschmelzleistung konstant zu halten. Die Durchlaufgeschwindigkeit
wurde so gesteuert, dass die ausgebildete Filmdicke konstant gehalten
wurde. Nachdem alle zwanzig Gruppen an Substraten, auf denen ein
Film ausgebildet werden soll, zugeführt worden sind, wurde die
Blende geschlossen. Die Zeit, bis die Blende geschlossen wurde,
betrug etwa 4 Minuten.
- (2) TiO2 für die zweite Schicht wurde
zuvor erhitzt, während
die erste Schicht aufgedampft wurde, und sobald die Blende im Schritt
(1) geschlossen wurde, wurde Sauerstoff eingebracht, um den Druck
in der Filmausbildungskammer bei 1,0 × 10–2 Pa
zu halten. Die oberhalb von TiO2 bereitgestellte
Blende wurde danach geöffnet,
und nachdem die Stabilität
der Filmausbildung 30 Sekunden lang auf dem Filmausbildungsmonitor
bestätigt
wurde, wurde damit begonnen, die zwanzig Gruppen an Substraten,
auf denen ein Film ausgebildet werden sollte, zuzuführen, um
sie im Filmausbildungsbereich freizulegen. Die Energie der Elektronenkanone
auf die Filmausbildungsteilchen-Erzeugungsquelle wurde gesteuert,
indem die Abscheiderate des auf dem Sensor eines Filmdickenmessers
vom Quarztyp ausgebildeten Films überwacht und der Ausgang rückgekoppelt
wurde, um die Abscheiderate konstant zu halten. Die Durchlaufgeschwindigkeit wurde
so gesteuert, dass die Dicke des ausgebildeten Films konstant blieb.
Nachdem alle zwanzig Gruppen an Substraten, auf denen ein Film ausgebildet
werden soll, zugeführt
wurden, wurde die Blende geschlossen. Die Zeit, bis die Blende geschlossen
wurde, betrug etwa 4 Minuten.
- (3) SiO2 für die dritte Schicht wurde
zuvor erhitzt, während
die zweite Schicht aufgedampft wurde, und sobald im Schritt (2)
die Blende geschlossen wurde, wurde die oberhalb von SiO2 bereitgestellte Blende geöffnet. Nachdem
die Stabilität
der Filmausbildung 30 Sekunden lang auf dem Filmausbildungsmonitor
bestätigt
wurde, wurde damit begonnen, die zwanzig Gruppen an Substraten,
auf denen ein Film ausgebildet werden sollte, zuzuführen, um
sie im Filmausbildungsbereich freizulegen. Die Filmausbildungsbedingungen
waren ziemlich die gleichen wie jene im Schritt (1). Die Zeit, bis
die Blende geschlossen wurde, betrug etwa 4 Minuten.
- (4) Die Schritte (2) und (3) wurden 5-mal wiederholt.
- (5) TiO2 für
die 14. Schicht wurde wie in Schritt (2) beschrieben behandelt.
- (6) SiO2 für
die 15. Schicht wurde wie in Schritt (3) beschrieben behandelt.
Die Zeit, bis die Blende geschlossen wurde, betrug 2 Minuten.
-
-
-
Beispiel 5
-
Die
große
Filmausbildungsvorrichtung, die in 1 dargestellt
ist, wird verwendet, um einen Dünnfilm auf
jedem der Substrate, auf denen ein Film ausgebildet werden soll,
auszubilden, um ein Substrat mit einem Dünnfilm auszubilden. Das Substrat
mit dem Dünnfilm
sollte als Antireflexfilter für
Anzeigen verwendet werden, und die Dünnfilme waren optische Dünnfilme,
für die
eine strenge Filmdickensteuerung erforderlich war.
-
Der
Filmausbildungsvorgang war Vakuumverdampfung, Ionen-unterstützte Verdampfung
oder Hochfrequenz-Ionenplattierung, und die Substrate, auf denen
ein Film ausgebildet werden soll, bestanden aus einem transparenten
Kunststoffmaterial. Der Filmausbildungsbereich hatte eine Breite
von 1.200 mm. Der Installationsbereich der Vorrichtung betrug etwa
140 m2, und es waren zwei Bedienpersonen
notwendig, um die Vorrichtung zu bedienen. Da die Anzahl der Filmausbildungskammern
eins betrug, konnte die Anzahl der Evakuierungspumpen auch nur eins
sein, und somit war es nicht notwendig, viele Elektronenkanonen
als Mittel zur Erzeugung von Filmausbildungsteilchen herzustellen.
Somit konnte die Vorrichtung sehr kostengünstig sein.
-
Der
Filmausbildungsmonitor wurde außerhalb
des Filmausbildungsbereichs angeordnet, um den Einfluss auf die
Substratgröße zu eliminieren.
-
Der
Abstand zwischen dem Filmausbildungsmonitor und der Filmausbildungsteilchen-Erzeugungsquelle
war größer als
der kürzeste
Abstand zwischen dem Filmausbildungsbereich und der Erzeugungsquelle und
kürzer
als der größte Abstand,
und die Richtung normal auf den Filmausbildungsmonitor stimmte mit
der Richtung überein,
in welche sich die Filmausbildungsteilchen an der Position des Filmausbildungsmonitors
bewegen. Die Dicke des auf dem Filmausbildungsmonitor ausgebildeten
Films wurde sowohl unter Verwendung eines optischen Lichtinterferenz-Filmdickenmessinstruments
als auch unter Verwendung eines Filmdickenmessinstruments vom Quarz-Typ
gemessen.
-
Die
Zusammensetzung des Films ist in Tabelle 1 dargestellt. Der Filmausbildungsvorgang
ist nachfolgend beschrieben.
-
Ein
Substrat PMMA (700 mm × 900
mm × 5
mm) für
einen Oberflächen-Antireflexfilter
aus PDP mit einer Diagonalenlänge
von 42 Zoll (107 cm), der auf beiden Seiten mit einem UV-härtenden
Acrylharz hartbeschichtet war, wurde auf einer Halterung des Substrats,
auf dem ein Film ausgebildet werden sollte, (800 mm × 1.200
mm) angeordnet. Das Substrat war ein grau gefärbtes Substrat mit einer selektiven
Durchlässigkeit von
drei Primärfarben
(rot, grün
und blau) mit einer Durchlässigkeit
von 70 %. Sechzehn Substrathalterungen dieser Art wurden hergestellt,
um insgesamt sechzehn Substrate, auf denen ein Film ausgebildet
werden soll, zu halten.
-
Die
Filmausbildungsbedingungen waren wie im Beispiel 1 beschrieben,
nur dass der Führungsabstand
für einmal
und die Zeit für
die Ausbildung eines Films unterschiedlich waren.
-
Die
Beispiele 1 bis 3 sowie die Vergleichsbeispiele 1 bis 3 wurden nach
den folgenden Verfahren bewertet:
- (1) Oberflächenabriebbeständigkeit
Eine
Walze aus Stahlwolle #0000 wurde gegen eine Probe gerieben, wobei
eine Last von 2 kg einwirkte, parallel zu und orthogonal auf die
Richtungen der Stahlwollefasern. Die Abriebbeständigkeit wurde nach den folgenden
Kriterien bewertet:
A: überhaupt
nicht fehlerhaft
B: leicht fehlerhaft
C: ein wenig fehlerhaft
D:
stark fehlerhaft
- (2) Haftung
Eine Probe wurde mit einem Rasiermesser geschnitten,
um 100 1mm-Gittermaschen
auszubilden. Ein Cellophan-Haftband wurde auf dem Abschnitt der
100 Gittermaschen angebracht und auf einmal entfernt. Die Anzahl
der Gittermaschen, die auf der Probe zurückblieben, wurde für die Bewertung
gezählt.
- (3) Verschleißfestigkeit
Mit
einem auf dem Markt erhältlichen
Glasreiniger imprägnierte
Gaze wurde 2.000-mal gegen eine Probe gerieben, wobei eine Belastung
von 2 kg einwirkte, um deren Aussehen wie etwa die Filmablösung unter Durchlicht
zu beobachten.
- (4) Eine Probe wurde 2 Stunden lang in 60 °C heißes Wasser getaucht, um nach
(1) bis (3) zu bewerten.
- (5) Hitzebeständigkeit
Eine
Probe wurde 1 Stunde lang in einem 80 °C heißen Trockenofen stehen gelassen,
um das Aussehen zu beobachten.
- (6) Oberflächenbeständigkeitswert
Es
wurde ein Tester verwendet, um eine Sonde mit einer Breite von 1
cm auf der Oberfläche
einer Probe anzubringen, um den elektrischen Widerstand zu messen.
Eine Probe mit einer Oberflächenbeständigkeit von
5 k½ oder
weniger war akzeptabel.
- (7) Spektraleigenschaft
Es wurde ein Spektrophotometer
(Hitachi Modell 330) für
die Messung verwendet. Im Fall eines optischen Antireflexfilters
wurde eine Spektraleigenschaft in einem Wellenlängenbereich von 400 nm bis
800 nm gemessen, und im Fall eines Infrarot-nahen Reflexionsfilters
wurde die spektrale Durchlässigkeits-Eigenschaft
in einem Wellenlängenbereich
von 600 nm bis 1.200 nm gemessen.
-
Die
Ergebnisse der Bewertungen der Beispiele und Vergleichsbeispiele
sind gemeinsam in Tabelle 2 dargestellt. Die Spektraleigenschaften
sind in den 16 bis 23 dargestellt.
In sowohl den Beispielen als auch den Vergleichsbeispielen konnten ähnliche
physikalische und ähnliche
optische Eigenschaften erhalten werden, und es konnten exzellente
optische Antireflexfilter hergestellt werden.
-
-
Industrielle
Anwendbarkeit
-
Gemäß dem Verfahren
und der Vorrichtung zur Herstellung eines Substrats mit einem Dünnfilm der vorliegenden
Erfindung können,
selbst wenn ein vielschichtiger Dünnfilm auf jedem der großen Substrate,
auf denen ein Film ausgebildet werden soll, ausgebildet wird, Dünnfilme
und Substrate mit einem Dünnfilm
kontinuierlich unter Verwendung einer kleineren kostengünstigen
Herstellungsvorrichtung hergestellt werden. Da die Vorrichtung einen
kleinen Installationsbereich aufweist, ist sie aus Platzspargründen für eine Fabrik
sehr geeignet.
-
Das
Verfahren und die Vorrichtung zur Herstellung eines Substrats mit
einem Dünnfilm
der vorliegenden Erfindung ist insbesondere dann sehr wirksam, wenn
die Substrate aus einem Harz bestehen, und es werden somit eher
erwünschte
Filme erhalten, und die physikalischen Eigenschaften wie die Filmhaftung
sind sehr gut.
-
Gemäß dem Verfahren
und der Vorrichtung zur Herstellung eines Substrats mit einem Dünnfilm der vorliegenden
Erfindung sind die erhaltenen Dünnfilme
in die Zufuhrrichtung der Substrate eher weniger unregelmäßig.
-
Gemäß dem Verfahren
und der Vorrichtung zur Herstellung eines Substrats mit einem Dünnfilm der vorliegenden
Erfindung können,
selbst wenn ein Dünnfilm
auf jedem der großen
Substrate, auf denen ein Film ausgebildet werden soll, ausgebildet
wird, die Substrate, auf denen ein Film ausgebildet werden soll,
mit einem hohen Freiheitsgrad angeordnet werden, um die Produktivität des Herstellungsvorgangs
für das
Substrat mit einem Dünnfilm
zu verbessern.
-
Gemäß dem Verfahren
und der Vorrichtung zur Herstellung eines Substrats mit einem Dünnfilm der vorliegenden
Erfindung kann die Filmdicke genau gesteuert werden, da der im Filmausbildungsmonitor
ausgebildete Film Eigenschaften aufweist, die jenen des auf jedem
der Substrate, auf denen ein Film ausgebildet werden soll, ausgebildeten
Dünnfilms ähnelt.
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Gemäß dem Verfahren
und der Vorrichtung zur Herstellung eines Substrats mit einem Dünnfilm der vorliegenden
Erfindung können
die physikalischen Eigenschaften der erzeugten Dünnfilme genau gesteuert werden,
da der Filmausbildungsvorgang auf Grundlage der Filmausbildungsrate
des auf dem Filmausbildungsmonitor ausgebildeten Films gesteuert
wird.