JP2001026885A - 薄膜形成装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】密閉状態にて薄膜形成を行うとともに該密閉空
間内の雰囲気温度を監視し制御することにより、いかな
る場所においても安定して高精度の薄膜形成を行うこと
ができる薄膜形成装置を提供する。 【解決手段】ガラス基板１０を加熱する加熱手段３と、
薄膜の原料溶液を噴霧するノズル４と、ノズル４による
噴霧を所定時間の間隔を置きながら繰り返し行うよう制
御する噴霧制御手段１４と、ガラス基板１０を密閉収容
可能な密閉手段５と、密閉手段５内の雰囲気温度を検出
する温度検出手段６と、検出された雰囲気温度に基づき
密閉手段５内の空気と外気との換気を行う負圧発生器１
７及びダクト７とを備えたものである。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、機能性結晶膜や各
種デバイスとして使用される薄膜を形成する薄膜形成装
置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来より、防眩ミラー、ソーラーパネ
ル、又はタッチセンサ等に使用される機能性結晶膜や半
導体デバイス等各種デバイス等として使用される薄膜を
形成する技術が、特開平１０−１３００９７号公報によ
り開示されている。かかる従来技術は、加熱基板上で液
相から固相が析出して薄膜として堆積する現象を利用し
たもので、ガラス基板を加熱するヒーターと、このガラ
ス基板表面に原料溶液を圧縮空気と共に噴霧するノズル
とから構成された薄膜形成装置を使用した。

【０００３】そして、ノズル先端とガラス基板とを所定
距離に保ちつつノズルからガラス基板に対し原料溶液を
所定回数噴霧し、所望の厚さの薄膜を得ていた。即ち、
噴霧回数により薄膜の厚さは変化し、噴霧回数を多くす
れば膜厚は厚くなるのである。また、原料溶液の噴霧に
よりガラス基板の温度が一時的に低下するので、温度が
回復してから再び噴霧するように、時間をおいて繰り返
し原料溶液を噴霧する構成とされていた。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、この薄
膜形成装置にあっては、薄膜形成時の雰囲気温度を考慮
した構成となっていないため、薄膜形成装置の設置場所
により雰囲気温度が異なったり、同じ設置場所であって
も雰囲気温度が急激に変化するような場所では安定した
薄膜の形成が行えないという問題があった。

【０００５】また、人等が近傍で動いたり、風が吹くこ
とにより空気の流動が著しい場所においては、ノズルか
ら噴霧された原料溶液がガラス基板の表面に正確に付着
せず、精度の高い薄膜が得られないという問題もあっ
た。

【０００６】本発明は、このような事情に鑑みてなされ
たもので、密閉状態にて薄膜形成を行うとともに該密閉
空間内の雰囲気温度を監視し制御することにより、いか
なる場所においても安定して高精度の薄膜形成を行うこ
とができる薄膜形成装置を提供することを目的とする。

【０００７】

【課題を解決するための手段】請求項１記載の発明は、
ガラス基板を加熱する加熱手段と、前記ガラス基板表面
に対し薄膜の原料溶液を噴霧する噴霧手段と、前記ガラ
ス基板の温度に基づいて、前記噴霧手段による噴霧を所
定時間の間隔を置きながら繰り返し行うよう制御する噴
霧制御手段とを有して前記ガラス基板上に薄膜を形成す
る薄膜形成装置において、前記ガラス基板を密閉収容可
能な密閉手段と、該密閉手段内の雰囲気温度を検出する
温度検出手段と、前記密閉手段に設けられ、該温度検出
手段により検出された雰囲気温度に基づき前記密閉手段
内の空気と外気との換気を行う換気手段と、を備えたこ
とを特徴とする。

【０００８】かかる構成によれば、加熱手段により加熱
された密閉手段内のガラス基板に噴霧手段で原料溶液を
噴霧して薄膜形成を行う際、温度検出手段にて密閉手段
内の雰囲気温度を検出し、この雰囲気温度が薄膜形成に
おける適正温度以上となった場合には換気手段で換気を
行う。

【０００９】請求項２記載の発明は、前記換気手段によ
る換気が、前記温度検出手段で検出された雰囲気温度が
摂氏８０度に達すると行われるものであることを特徴と
する。かかる構成によれば、原料溶液における溶媒の蒸
発を回避しつつガラス基板上に薄膜形成を行う。

【００１０】請求項３記載の発明は、前記換気手段によ
る換気が、前記噴霧制御手段で制御された前記所定間隔
の時間に行われることを特徴とする。かかる構成によれ
ば、噴霧手段によりガラス基板に原料溶液が噴霧される
際は換気手段による換気は行われず、噴霧されていない
際に換気手段による換気が行われる。

【００１１】請求項４記載の発明は、前記噴霧手段が前
記密閉手段の外に配設されるとともに、当該密閉手段上
部に噴霧開口を形成し、該噴霧開口を通して前記噴霧手
段が密閉手段内のガラス基板を臨む位置と臨まない位置
との間で噴霧手段を移動自在としたことを特徴とする。
かかる構成によれば、ガラス基板への原料溶液の噴霧を
行う際は、噴霧手段が噴霧開口を通してガラス基板を臨
む位置に位置決めされ、噴霧を行わない際は、噴霧手段
がガラス基板を臨まない位置に噴霧手段を移動させる。

【００１２】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態につい
て図面を参照しながら具体的に説明する。図２に示すよ
うに、本実施形態に係る薄膜形成装置は、本体部１と制
御部２とから成り、本体部１は加熱手段３、噴霧手段と
してのノズル４、密閉手段５、温度検出手段６、及び換
気手段（ダクト７及び負圧発生機１７）から主に構成さ
れる（図１参照）とともに、制御部２は噴霧制御手段１
４を含んで構成されている。尚、本体部１は、後述する
開閉扉５ａの開閉を容易としつつ覗き窓５ｃからの内部
の監視を容易とするため、所定高さの台９上に載置され
ている。

【００１３】本体部１は、ガラス基板１０を載置するた
めの載置台８（図３参照）や、該載置台８の密閉手段５
内における高さを可変とするための可変機構１１等を内
在する密閉手段５から成るものである。密閉手段５は、
載置台８上のガラス基板１０を密閉収容するものであ
り、正面開口に形成された密閉扉５ａを閉じることによ
り密閉状態を保ち、開けることにより載置台８上のガラ
ス基板１０の搬出搬入を行い得るよう構成されている。
尚、開閉扉５ａには、操作者が把持するための取手５ｂ
と、内部を監視するための覗き窓５ｃとが形成されてい
る。

【００１４】可変機構１１は、パンタグラフ１１ａと該
パンタグラフ１１ａの伸縮を操作するハンドル１１ｂ
と、パンタグラフ１１ａ上端に固定された板状部材１１
ｃとから構成され、パンタグラフ１１ａにより板状部材
１１ｃ上の載置台８を上下動（上方向に移動させた状態
を、図１（ｂ）中二点鎖線で示している。）させるもの
である。

【００１５】また、密閉手段５の対向する両壁面には密
閉手段５の高さ方向に複数並んだ穴がそれぞれ形成され
ると共にいずれかの穴に係合可能な係合部材１２が配設
されており、係合部材１２を所望高さの穴に係合しつつ
板状部材１１ｃのフランジを当該板状部材１１ｃに係合
させることにより、板状部材１１ｃ上の載置台８及びガ
ラス基板１０を所望高さに固定させることができる。

【００１６】載置台８内には、上面に載置されたガラス
基板１０を加熱するための加熱手段３が配設されてい
る。この加熱手段３は、コイルに電流を流して熱を得る
コイル式ヒータが好ましいが、例えば燃料等による加熱
手段としてもよい。尚、加熱手段３は、可変機構１１に
よる高さ変更の際も載置台８とともに上下動し、常にガ
ラス基板１０に対して加熱可能な状態とされている。

【００１７】ノズル４は、ガラス基板１０表面に対し薄
膜の原料溶液（例えば、Ｓｎの化合物及び添加剤を溶か
し込んだ溶液）を噴霧するものであり、制御部２内に配
設されたエアーコンプレッサ１５（図２参照）による圧
縮空気とともに原料溶液を噴霧する。尚、圧縮空気の混
合率を変えることにより、原料溶液の噴霧状態を調整す
ることができる。

【００１８】また、密閉手段５の天面には、密閉手段５
内のガラス基板１０を臨むことが可能な噴霧開口５ｄが
形成されており、ノズル４はこの噴霧開口５ｄを通して
ガラス基板１０を臨む位置と臨まない位置との間を移動
自在とされている。このようなノズル４の移動は、以下
に説明する移動機構１３により行われる。

【００１９】移動機構１３は、図４に示すように、可動
部材１３ａと、該可動部材１３ａとノズル４を保持する
ホルダ４ａとを連結させるバー１３ｂと、サーボモータ
１３ｃと、該サーボモータ１３ｃの駆動により軸を中心
に回転するとともに可動部材１３ａを軸方向に移動させ
るボールネジ１３ｄと、可動部材１３ａの移動をガイド
するガイド１３ｅとから主に構成される。

【００２０】例えば、同図の状態で、ノズル４が噴霧開
口５ｄを通してガラス基板１０を臨んだ位置にある（即
ち、噴霧開口５ｄの上方にノズル４が位置する）とする
と、ノズル４がガラス基板１０を臨まない位置に移動さ
せるには、サーボモータ１３ｃを駆動してボールネジ１
３ｄを回転させる。すると、可動部材１３ａが同図二点
鎖線で示した位置のどちらかの方向へ移動し、ガラス基
板１０を臨まない方向にノズル４を移動させることがで
きる。

【００２１】温度検出手段６は、密閉手段５内の雰囲気
温度を検出するセンサであり、検出値を制御部２に電気
信号として送信する。検出値が送信された制御部２で
は、密閉手段５内の雰囲気温度が適温であるか否かを判
断し、所定温度よりも高温の場合は制御部２に配設され
たディスプレイ上に換気を行うよう警報を表示する。
尚、図示はしないが、ガラス基板１０の表面温度及び加
熱手段３近傍の温度を検出するためのセンサが別途設け
られている。

【００２２】警報を表示する所定温度は、摂氏８０度と
するのが好ましい。これは、密閉手段５内の雰囲気温度
が摂氏８０度以上であると、ノズル４から噴霧された原
料溶液がガラス基板１０の表面に達するまでに原料溶液
中の溶媒（エタノール等）が蒸発してしまい、ガラス基
板１０に対し所望の原料溶液の噴霧ができないという不
都合が生じるからである。

【００２３】一方、換気手段は、負圧発生機１７と、該
負圧発生機１７と密閉手段５内とを連結するダクト７と
から成り、温度検出手段６で密閉手段５内の雰囲気温度
が摂氏８０度を超えたことを検出すると、密閉手段５内
のエアを抜き、代わりにコンプレッサ１５の空気を密閉
手段５の底面隅部（４カ所）からチューブ１５ａ〜１５
ｄを介して強制注入している。また、コンプレッサ１５
の空気は、ソレノイドバルブ１５ｅにより注入タイミン
グが制御され、密閉手段５内に注入される空気は、コン
プレッサ１５とソレノイドバルブ１５ｅとの間に配設さ
れた図示しないフィルター等を通過して、クリーンエア
ーとされている。

【００２４】噴霧制御手段１４は、制御部２内の例えば
コンピュータ部分に相当し、ガラス基板１０の温度に基
づいて、ノズル４からの噴霧を所定時間の間隔をおいて
繰り返し行うよう制御するものである。即ち、原料溶液
の噴霧によりガラス基板の温度が一時的に低下するの
で、温度が回復してから再び噴霧するように、時間をお
いて繰り返し原料溶液を噴霧する構成とされている。

【００２５】尚、制御部２には、噴霧制御手段１４の
他、薄膜形成のための各種条件を入力するタッチセンサ
を備えた入力部が設けられており、薄膜形成の条件変更
が容易とされている。また、本体部１と制御部２とは配
線１６により電気的に連結されており、制御部２から本
体部１に対し電力供給、及び各種条件信号の送信等を行
い得るよう構成されている。

【００２６】次に、上記構成の薄膜形成装置における作
用について説明する。まず、開閉扉５ａを開けてガラス
基板１０を載置台８上に載置し、ハンドル１１ｂを操作
して載置台８の高さを設定した後、係合部材１２で固定
する。そして、開閉扉５ａを閉じてガラス基板１０を密
閉収容した後、加熱手段３によりガラス基板１０を加熱
して、ガラス基板１０表面のセンサが所定温度を検出し
た時点でノズル４から原料溶液をガラス基板１０に噴霧
する。

【００２７】所定量の原料溶液の噴霧が終了したら噴霧
を一旦停止し、低下したガラス基板１０の表面温度が所
定温度まで回復したことを図示しないセンサで検出した
後、再び原料溶液の噴霧を行い、これを薄膜が所望の厚
さになるまで繰り返す。尚、原料溶液の噴霧によるガラ
ス基板の温度低下から所定温度までの回復時間は、加熱
手段３からの加熱を一定とすれば予測できるので、ノズ
ル４による噴霧を所定時間の間隔をおいて繰り返し行う
よう噴霧制御手段１４で制御してもよい。

【００２８】また、１回の噴霧が終了する毎に移動機構
１３によりノズル４を移動させ、原料溶液の噴霧時には
ノズル４が噴霧開口５ｄを通してガラス基板１０を臨む
位置、噴霧停止時にはノズル４がガラス基板１０を臨ま
ない位置とする。これにより、以下の効果を奏すること
ができる。

【００２９】即ち、ノズル４から原料溶液を噴霧してい
る間は、ノズル４が高温となっても原料溶液及び圧縮空
気の流動により原料溶液がノズル４内で蒸発することは
ないが、噴霧停止時にノズル４が高温になると、ノズル
４内の原料溶液が蒸発してしまう虞があるので、ノズル
４を噴霧停止時に移動させて密閉手段５内の高温に曝さ
れないようにすることで、ノズル４内における原料溶液
の蒸発等の不具合を回避することができる。

【００３０】一方、温度検出手段６により密閉手段５内
の雰囲気温度を常時測定し、原料溶液の溶媒が蒸発して
しまう虞のある摂氏８０度に達した時点で制御部２のデ
ィスプレイに警報を表示する。この表示により、作業者
が制御部２を操作して負圧発生機１７を駆動し、密閉手
段５内を換気する。

【００３１】この負圧発生機１７による換気は、噴霧制
御手段１４で制御された所定間隔の時間に行われ、ノズ
ル４による噴霧中には換気を行わないよう制御する。こ
れは、換気を行うと密閉手段５内に空気の流動が生じる
ため、ノズル４から噴射された原料溶液がガラス基板１
０に対して正確に付着しない虞があるためである。よっ
て、ノズル４による噴霧と噴霧との間の時間に換気を行
えば、精度のよい薄膜形成を行うことができる。

【００３２】ガラス基板１０上に所望の厚さの薄膜が形
成された後、ノズル４からの原料溶液噴霧を停止すると
共に加熱手段３による加熱を停止し、開閉扉５ａを開い
て載置台８上のガラス基板１０を取り出し、薄膜形成作
業を終了する。

【００３３】本実施形態によれば、大気圧下で薄膜形成
が可能であるとともに、制御部２の操作により、加熱手
段３による加熱温度、ノズル４による噴霧時間及び噴霧
回数、ノズル４による原料溶液の霧化サイズ、噴霧動作
の変更を行うことができ、各種の薄膜形成が可能であ
る。

【００３４】以上、本実施形態について説明したが、本
発明はこれに限定されるものではなく、温度検出手段６
で摂氏８０度以上の雰囲気温度を検出すると、制御部２
で判断して自動で換気するようにしてもよい。換気は、
密閉手段５内の空気と外気とを入れ替えればよく、例え
ば開閉扉５ａを開けることにより行ってもよい。

【００３５】更に、本実施形態による換気は、密閉手段
５内に負圧を付与することにより行われているが、正圧
を付与して換気を行うよう構成してもよい。この場合、
密閉手段５内の原料溶液の蒸発による飽和状態を緩和す
るために、ドライヤ等で乾燥したエアを密閉手段５内に
送るのが好ましい。尚、本実施形態でコンプレッサ１５
から密閉手段５内に送られるクリーンエアーも、上記観
点からドライヤ等で乾燥させるのが好ましい。

【００３６】尚、換気は、摂氏８０度で行われるよう制
御されるのが好ましいが、他の適当な温度であってもよ
い。また、原料溶液の代わりに、溶解性の他の原料を用
いてガラス基板１０上に薄膜を形成するものに適用して
もよい。

【００３７】

【発明の効果】請求項１の発明によれば、密閉状態にて
薄膜形成を行うとともに該密閉空間内の雰囲気温度を監
視し制御するので、いかなる場所においても安定して高
精度の薄膜形成を行うことができる。請求項２の発明に
よれば、原料溶液中の溶媒の蒸発を回避することができ
るので、より高精度な薄膜形成を行うことができる。

【００３８】請求項３の発明によれば、噴霧手段による
噴霧と噴霧との間の時間に換気を行うので、換気による
密閉手段内の空気の流動時に噴霧を行うことがなく、精
度のよい薄膜形成を行うことができる。請求項４の発明
によれば、噴霧手段を噴霧停止時に移動させて密閉手段
内の高温に曝されないようにすることで、噴霧手段内で
の原料溶液の蒸発等の不具合を回避することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】（ａ）本発明に係る薄膜形成装置を示す上面図
（ｂ）（ａ）におけるＡ−Ａ線断面図

【図２】本発明に係る薄膜形成装置を示す正面外観図

【図３】本発明に係る薄膜形成装置における載置台及び
ガラス基板を示す上面図

【図４】本発明に係る薄膜形成装置における移動機構を
示す上面図

【符号の説明】

１…本体部 ２…制御部 ３…加熱手段 ４…ノズル（噴霧手段） ４ａ…ホルダ ５…密閉手段 ５ａ…開閉扉 ５ｂ…取手 ５ｃ…覗き窓 ５ｄ…噴霧開口 ６…温度検出手段 ７…ダクト（換気手段） ８…載置台 ９…台 １０…ガラス基板 １１…可変機構 １１ａ…パンタグラフ １１ｂ…ハンドル １１ｃ…板状部材 １２…係合部材 １３…移動機構 １３ａ…可動部材 １３ｂ…バー １３ｃ…サーボモータ １３ｄ…ボールネジ １３ｅ…ガイド １４…噴霧制御手段 １５…コンプレッサ １５ａ〜１５ｄ…チューブ １５ｅ…ソレノイドバルブ １６…配線 １７…負圧発生器

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁷ 識別記号 ＦＩ テーマコート゛(参考）

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】ガラス基板を加熱する加熱手段と、 前記ガラス基板表面に対し薄膜の原料溶液を噴霧する噴
   霧手段と、 前記ガラス基板の温度に基づいて、前記噴霧手段による
   噴霧を所定時間の間隔を置きながら繰り返し行うよう制
   御する噴霧制御手段と、を有して前記ガラス基板上に薄
   膜を形成する薄膜形成装置において、 前記ガラス基板を密閉収容可能な密閉手段と、 該密閉手段内の雰囲気温度を検出する温度検出手段と、 該温度検出手段により検出された雰囲気温度に基づき前
   記密閉手段内の空気と外気との換気を行う換気手段と、
   を備えたことを特徴とする薄膜形成装置。
2. 【請求項２】前記換気手段による換気は、前記温度検出
   手段で検出された雰囲気温度が摂氏８０度に達すると行
   われるものであることを特徴とする請求項１記載の薄膜
   形成装置。
3. 【請求項３】前記換気手段による換気は、前記噴霧制御
   手段で制御された前記所定間隔の時間に行われることを
   特徴とする請求項１又は請求項２記載の薄膜形成装置。
4. 【請求項４】前記噴霧手段が前記密閉手段の外に配設さ
   れるとともに、当該密閉手段上部に噴霧開口を形成し、
   該噴霧開口を通して前記噴霧手段が密閉手段内のガラス
   基板を臨む位置と臨まない位置との間で前記噴霧手段を
   移動自在としたことを特徴とする請求項１〜請求項３の
   いずれか１つに記載の薄膜形成装置。