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Dokumentenidentifikation DE69013444T2 23.02.1995
EP-Veröffentlichungsnummer 0415253
Titel Vorrichtung zur Bildung einer dünnen Schicht.
Anmelder Taiyo Yuden Co., Ltd., Tokio/Tokyo, JP
Erfinder Imai, Mizuho, c/o Taiyo Yuden Co. Ltd., Tokyo 110, JP;
Sekiguchi, Mikio, c/o Taiyo Yuden Co. Ltd., Tokyo 110, JP;
Shiba, Nobuyasu, c/o Taiyo Yuden Co. Ltd., Tokyo 110, JP;
Iida, Hideyo, c/o Taiyo Yuden Co. Ltd., Tokyo 110, JP
Vertreter Hoormann, W., Dipl.-Ing. Dr.-Ing., 28209 Bremen; Goddar, H., Dipl.-Phys. Dr.rer.nat.; Liesegang, R., Dipl.-Ing. Dr.-Ing., 80801 München; Winkler, A., Dr.rer.nat., 28209 Bremen; Tönhardt, M., Dipl.-Phys. Dr.rer.nat., Pat.-Anwälte, 40593 Düsseldorf; Tönnies, J., Dipl.-Ing. Dipl.-Oek., Pat.- u. Rechtsanw.; Biehl, C., Dipl.-Phys., Pat.-Anw., 24105 Kiel; Stahlberg, W.; Kuntze, W.; Kouker, L., Dr.; Huth, M.; Ebert-Weidenfeller, A., Dr. jur., 28209 Bremen; Nordemann, A., Dr.jur., 28717 Bremen; Nordemann, W., Prof. Dr.; Vinck, K., Dr.; Hertin, P., Prof. Dr.; vom Brocke, K., 10719 Berlin; Omsels, H., 80801 München; Hummel, H.; Pasetti, M., Dr., 10719 Berlin; Titz, G., Rechtsanwälte, 04103 Leipzig
DE-Aktenzeichen 69013444
Vertragsstaaten DE, FR
Sprache des Dokument En
EP-Anmeldetag 22.08.1990
EP-Aktenzeichen 901160747
EP-Offenlegungsdatum 06.03.1991
EP date of grant 19.10.1994
Veröffentlichungstag im Patentblatt 23.02.1995
IPC-Hauptklasse B05B 13/00
IPC-Nebenklasse C03C 17/00   

Beschreibung[de]

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Bilden eines Dünnfilms, insbesondere eine Vorrichtung zum Bilden eines Dünnfilms, die einen Dünnfilm über die Fläche eines Substrats durch Aufsprühen einer atomisierten Ausgangslösung über die Fläche des erhitzten Substrats bildet, wie sie aus der EP-A-0 252 440 bekannt ist.

Eine vorbekannte Vorrichtung zum Bilden eines Dünnfilms eines Spraysystems sprüht eine Ausgangslösung, die zuvor bereitet worden ist, über die Fläche eines Substrats, um einen Dünnfilm über die Fläche des Substrats auszubilden. Die Vorrichtung zum Bilden eines Dünnfilms ist mit einem Atomisierer verbunden, um eine zuvor aufbereitete Ausgangslösung zu atomisieren, eine Düse, die oberhalb des Atomisierers angeordnet ist, um die atomisierte Ausgangslösung in eine Filmbildungskammer auszubringen, und einen Auslaß, der mit der Dünnfilmkammer verbunden ist. Der Atomisierer weist eine Dampfbox und einen Sprayer auf, der in der Nebelbox angeordnet ist. Nur ein Nebel mit vergleichsweise kleinen Tröpfchen der Ausgangslösung wird durch die Düse in die Filmbildungskammer ausgebracht und der Nebel wird von der Filmbildungskammer durch den Auslaß abgeführt.

Substrate, die nacheinander in einer Zeile angeordnet sind, werden mit einer gegebenen Geschwindigkeit von einer Vorwärmkammer durch die Filmbildungskammer zu einem Auslaß bewegt. Während der Bewegung durch die Filmbildungskammer werden die Substrate mit einem Heizer erhitzt, der den Rückseiten des Substrats gegenüberliegend angeordnet ist. Der Nebel der Ausgangslösung berührt die Flächen des erwärmten Substrats, wenn dieser durch die Filmbildungskammer strömt, ein Material, das in der Lösung beinhaltet ist, reagiert mit dem Sauerstoff, der in der Luft enthalten ist oder aber einem Nebel der Ausgangslösung, um Filme eines Oxids über den Flächen des Substrats auszubilden. Die Substrate, deren untere Flächen mit den Dünnfilmen beschichtet sind, werden von einer Substratzufuhrkammer zugeführt.

Da ein Anteil des flüssigen Bestandteils und des gasförmigen Bestandteils, der in dem Nebel der Ausgangslösung beinhaltet ist, ist für Änderungen anfällig, da der Nebel, der durch die Düse in die Filmbildungskammer gesprüht wird, durch die Filmbildungskammer und den Ablaß strömt, wobei die Nebel unterschiedlicher Zustände Filme unterschiedlicher Eigenschaften ablagern.

Das heißt, der Nebel der Ausgangslösung, wie er in die Filmbildungskammer gesprüht wird, ist ein perfekter Nebel das heißt, ein Nebel bestehend aus flüssigen Tröpfchen. Ein Film, der aus einem solchen perfekten Nebel abgelagert ist, besteht daher aus Kristallen, die in der Ebene (200) auf einem dreidimensionalen Koordinatensystem ausgerichtet sind, und der eine vergleichsweise glatte Oberfläche hat und daher einen vergleichsweise hohen Widerstand hat, da der Film Unreinheiten wie Cl und F im Überschuß aufweist.

Die meisten Tröpfchen des Nebels sind auf der anderen Seite in der Nähe des Auslasses verdampft und da ein Film, der von einem solchen Nebel verdampft ist, aus Kristallen besteht, die in verschiedenen Ebenen, einschließlich der Ebene (200) ausgebildet sind, eine vergleichsweise rauhe Oberfläche hat, hat er einen vergleichsweise geringen elektrischen Widerstand, da der Film nur einen kleinen Teil an Unreinheiten aufweist.

Obwohl Dünnfilme unterschiedliche Eigenschaften jeweils an verschiedenen Orten der Filmbildungskammer ausgebildet werden, werden ein Dünnfilm mit den erstgenannten Eigenschaften und ein Dünnfilm mit den letztgenannten Eigenschaften nacheinander über die Fläche des Substrats ausgebildet, um einen Dünnfilm auszubilden, da das Substrat in eine Richtung bewegt wird.

Für manche Zwecke wird ein Dünnfilm mit einem anderen Aufbau erforderlich als eine derartige Schichtkonstruktion eines Dünnfilms. Die übliche Dünnfilmbildungsvorrichtung ist jedoch nicht dazu in der Lage, einen Dünnfilm herzustellen, der solchen Anforderungen entspricht.

Der größte Teil eines Dünnfilms, der über der Fläche eines Substrats ausgebildet wird, wird mit einer hohen Filmbildungsrate in der Nähe der Sprühöffnung der Düse ausgebildet, in der der Nebel in Richtung auf die Fläche des Substrats aufgesprüht wird und die Filmbildungsrate nimmt plötzlich mit dem Abstand von der Sprühöffnung der Düse ab. Die Bewegungsgeschwindigkeit des Substrats muß daher vergleichsweise gering sein, um einen Dünnfilm mit einer vergleichsweise großen Dicke zu schaffen. Die Verringerung der Bewegungsgeschwindigkeit des Substrats steigert die Abnahme der Produktivität der Dünnfilmbildungsvorrichtung.

Es ist daher eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Vorrichtung zum Bilden eines Dünnfilms zu schaffen, die dazu in der Lage ist, Dünnfilme mit unterschiedlichen Aufbauten zu schaffen.

Zur Erfüllung der Aufgabe der Erfindung wird durch die vorliegende Erfindung eine Vorrichtung zum Bilden eines Dünnfilms mit den Merkmalen des Anspruchs 1 geschaffen.

Gegenstand der Unteransprüche sind bevorzugte Ausführungsbeispiele der Erfindung.

Die Vorrichtung zum Bilden eines Dünnfilms in Übereinstimmung mit der vorliegenden Erfindung ist dazu in der Lage, die Beziehung zwischen den jeweiligen Positionen der Düse und des Ablasses zu ändern und die Substratförderrichtung durch Umkehren der Substratförderrichtung zu ändern, die jeweiligen Positionen der Düse und des Ablasses in der Filmbildungskammer zu ändern oder aber wahlweise eine der beiden Ablässe zu verwenden, um einen Dünnfilm mit einem gewünschten Aufbau aus Komponentendünnfilmen mit jeweils unterschiedlichen Eigenschaften zu bilden. Die Verwendung einer Mehrzahl von Düsen erlaubt das Bilden eines Dünnfilmes mit vergleichsweise großer Dicke.

Fig. 1 ist eine teilweise Längsschnittansicht der Vorrichtung zum Bilden eines Dünnfilms nach einem ersten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung;

Fig. 2 ist eine teilweise Längsschnittansicht der Vorrichtung zum Bilden eines Dünnfilms nach einem zweiten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung;

Fig. 3 ist eine teilweise Längsschnittansicht der Vorrichtung zum Bilden eines Dünnfilms nach einem dritten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung;

Fig. 4 ist eine teilweise Längsschnittansicht der Vorrichtung zum Bilden eines Dünnfilms nach einem vierten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung;

Bevorzugte Ausführungen der vorliegenden Erfindung werden im nachfolgenden unter Bezugnahme auf die beiliegenden Zeichnungen erläutert.

Die Vorrichtung zum Bilden eines Dünnfilms weist wenigstens einen Atomisierer auf zum Bilden eines Nebels einer Ausgangslösung durch Atomisieren wenigstens einer Düse 3, 3', die aufrecht auf der Oberseite des Atomisierer 1 angeordnet ist und eine Sprühöffnung in eine Filmbildungskammer 4, 4' hat, und zwei Auslässe 5, 5', die mit der Filmbildungskammer 4 verbunden ist, auf. Der Nebel der Ausgangslösung wird durch wenigstens eine Düse 3, 3' in die Filmbildungskammer 4, 4' eingesprüht. Der in die Filmbildungskammer 4, 4' eingesprühte Nebel strömt durch die Filmbildungskammer 4, 4' und wird durch einen der Ablässe 5, 5' aus der Filmbildungskammer 4, 4' abgelassen.

Die Filmbildungskammer 4 ist ein tunnelförmiger Raum mit einer Bodenfläche, die durch eine Heizplatte 7 gebildet ist und Seitenflächen, die durch Seitenwandungen 18 gebildet sind. Stützrippen zum Stützen eines Substrats 6 an seine gegenüberliegenden Seiten ragen jeweils von den gegenüberliegenden inneren Seiten der Seitenwandungen 18 vor. Die untere Fläche des Substrats 6 wird von den Stützrippen getragen, die die Decke der Filmbildungskammer 4 bilden. Praktisch sind eine Mehrzahl von Substraten 6 sukzessiv in einer Reihe angeordnet und werden mit einer vorgegebenen Geschwindigkeit bewegt. Eine Saugplatte 8 ist über den Substraten 6 angeordnet, um sich von der Vorwärmkammer 12 durch die Filmbildungskammer zu der Substratzufuhrkammer 13 zu erstrecken. Ein Halteelement 9 ist über der Saugplatte 8 angeordnet, um die Substrate 6 auf eine vorgegebene Temperatur zu erwärmen.

Es wird jetzt auf Figur 1 Bezug genommen. Eine Vorrichtung zum Bilden eines Dünnfilms nach einem ersten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung ist mit einer Düse 3 verbunden, die mit der Heizplatte 7 über ein Verbindungselement 15 verbunden ist, und zwei Auslässen 5 und 5', die mit der Heizplatte 7 durch Verbindungselemente 16 und 16' an Positionen jeweils an den gegenüberliegenden Seiten der Düse 3 verbunden sind. Ventile 17 und 17' sind jeweils in den Auslässen 5 und 5' vorgesehen, um die Auslässe 5 und 5' zu öffnen und zu schließen. Wenn das Ventil 17' geschlossen wird, um den Nebel durch den Auslaß 5 abzulassen, strömt der durch die Düse 3 eingesprühte Nebel durch eine rechte Filmbildungskammer 4 in eine Richtung, die durch Pfeile angegeben ist. Wenn das Ventil 17 geschlossen ist, um den Nebel durch den Auslaß 5' abzulassen, strömt der Nebel durch eine linke Filmbildungskammer 4 in einer umgekehrten Richtung. In diesem Fall kann der Auslaß 5' als ein Einlaß zum Liefern des Trägergases verwendet werden.

Es wird jetzt auf Figur 2 Bezug genommen, in der eine Vorrichtung zum Bilden eines Dünnfilms nach einem zweiten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung gezeigt ist, die mit zwei Düsen 3 und 3' versehen ist, die mit einer Heizplatte 7 jeweils durch Verbindungselemente 15 bzw. 15' verbunden ist. Ein Trennelement 10 ist an einem Verbindungselement 14 befestigt und zwischen den Düsen 3 und 3' angeordnet. Zwei Auslässe 5 und 5' sind jeweils an der Außenseite der Düsen 3' und 3 angeordnet. Ventile 17 und 17' sind jeweils in den Auslässen 5 und 5' angeordnet, um diese zu öffnen oder zu schließen. Nebel, die jeweils in die Filmbildungskammer 4 und 4' eingesprüht werden, sprühen in entgegengesetzte Richtungen. Es können entweder die beiden Filmbildungskammern 4 und 4' oder aber nur die Filmbildungskammer 4 oder aber die Filmbildungskammer 4' verwendet werden.

In Figur 3 wird eine Vorrichtung zum Bilden eines Dünnfilms nach einem dritten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung gezeigt, die mit zwei Düsen 3 und 3' versehen ist, die mit einer Heizplatte 7 durch Verbindungselemente 15 bzw. 15' an Positionen in der Nähe der Auslässe 5' und 5 angeordnet sind, die jeweils mit Ventilen 17' bzw. 17 versehen sind. Der Nebel der Ausgangslösung wird durch die Düse 3' eingesprüht, während das Ventil 17 geschlossen ist, um eine Nebelströmung durch eine Filmbildungskammer 4 in eine Richtung zu erzeugen, die durch Pfeile angegeben wird und wird durch den Auslaß 5' ausgelassen. Der Nebel wird durch die Düse 3 ausgesprüht, während das Ventil 17' geschlossen ist, um die Nebelströmung durch die Filmbildungskammer 4 in die umgekehrte Richtung zu bewirken.

Es wird jetzt auf Figur 4 Bezug genommen. Eine Vorrichtung zum Bilden eines Dünnfilms nach einem vierten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung ist mit zwei Auslässen 5 und 5' versehen, die mit einer Heizplatte 7 durch Verbindungselemente 16 und 16' verbunden sind. Ein Trennelement 10 ist mit der Heizplatte 7 durch Verbindungselemente 14 verbunden. Nebelführungen 11 sind zwischen den Auslässen 5 und 5' vorgesehen. Zwei Düsen 3 und 3' sind mit der Heizplatte 7 durch Verbindungselemente 15 bzw. 15' auf der Außenseite der Auslässe 5 und 5' verbunden. Ventile 17 und 17' sind jeweils in den Auslässen 5 und 5' vorgesehen, um diese zu öffnen oder zu schließen.

Die in die Filmbildungskammern 4 und 4' eingesprühten Nebel strömen durch die Filmbildungskammern 4 und 4' in entgegengesetzte Richtungen. Es können die beiden Filmbildungskammern 4 und 4' oder aber nur die Filmbildungskammer 4 oder aber nur die Filmbildungskammer 4' verwendet werden. Die Nebelführungen 11 und die Düsen 3' können weggelassen werden, wenn nur die Filmbildungskammer 4' verwendet wird.

Die Vorrichtung zum Bilden eines Dünnfilms, die in den Figuren 1 bis 4 gezeigt ist, verwendet Verbindungselemente 14, 15, 15', 16 und 16', um die Düsen 3 und 3' und die Auslässe 5 und 5' entfernbar zu verbinden, um die Anordnung der Düsen 3 und 3' und der Auslässe 5 und 5' zu ändern. Die Mittel zum Ändern der jeweiligen Positionen der Düsen 3 und 3' und der Auslässe 5 und 5' sind jedoch nicht erforderlicherweise wesentlich, da die Strömungsrichtung des Nebels in den Filmbildungskammern 4 und 4' durch geeignetes Betreiben der Auslässe 5 und 5' geändert werden kann.

Es ergibt sich aus der vorangehenden Beschreibung, daß nach der vorliegenden Erfindung die Beziehung zwischen der Richtung der Strömung des Nebels in der Filmbildungskammer und der Substratbewegungsrichtung geändert werden kann, um Dünnfilme mit einem unterschiedlichen Schichtenaufbau und unterschiedlicher Eigenschaften, die unterschiedlichen Zwecken dienen sollen, zu bilden.

Die Vorrichtung zum Bilden eines Dünnfilms, die mit einer Mehrzahl von Düsen versehen ist, ist dazu in der Lage, einen Dünnfilm vergleichsweise großer Dicke zu schaffen, ohne daß die Produktivität der Vorrichtung zum Bilden des Dünnfilms eingeschränkt ist.


Anspruch[de]

1. Eine Vorrichtung zum Bilden eines Dünnfilms, mit:

- einem Atomisierer (1) zum Atomisieren einer Ausgangslösung zum Bilden eines Dünnfilms;

- einer Filmbildungskammer (4);

- wenigstens einer Düse (3), die mit der Filmbildungskammer (4) an einer Position nahe einem Ende der Filmbildungskammer (4) verbunden ist, um einen Nebel der Ausgangslösung, die von dem Atomisierer (1) erzeugt ist, in die Filmbildungskammer (4) zu sprühen;

- wenigstens einem Auslaß (5) , der mit der Filmbildungskammer (4) an einer Position nahe dem anderen Ende der Filmbildungskammer (4) verbunden ist um den Nebel aus der Filmbildungskammer (4) auszulassen;

- Substratfördermittel zum Einbringen von Substrat (6) in die Filmbildungskammer (4) derart, daß die Filmbildungsflächen der Substrate (6) die Decke der Filmbildungskammer (4) bilden; und

- Heizmittel (9) zum Erwarmen der Substrate (6);

gekennzeichnet durch

- zwei Auslässe (5, 5'), die jeweils mit einem Ventil (17, 17') versehen sind.

2. Eine Vorrichtung zum Bilden eines Dünnfilms nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zwei Auslässe (5, 5') an Positionen an gegenüberliegenden Seiten der wenigstens einen Düse (3) vorgesehen sind.

3. Eine Vorrichtung zum Bilden eines Dünnfilms nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß zwei Düsen (3, 3') vorgesehen sind.

4. Eine Vorrichtung zum Bilden eines Dünnfilms nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen den Düsen (3, 3') ein Trennelement (10) angeordnet ist.

5. Eine Vorrichtung zum Bilden eines Dünnfilms nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Auslasse (5, 5') zwischen zwei Düsen (3, 3') angeordnet sind.

Eine Vorrichtung zum Bilden eines Dünnfilms nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß Nebelführungen (11) zwischen den Auslassen (5, 5') angeordnet sind.

7. Eine Vorrichtung zum Bilden eines Dünnfilms nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens eine Düse (3) und wenigstens ein Auslaß (5) entfernbar mit einer Heizplatte (7) verbunden sind, die die Bodenwandung der Filmbildungskammer (4) zur Umanordnung bildet.







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