DE112010005624T5

DE112010005624T5 - Anlage zur Bildung eines Metalloxidfilmes, Verfahren zur Bildung eines Metalloxidfilmes und Metalloxidfilm

Info

Publication number: DE112010005624T5
Application number: DE112010005624T
Authority: DE
Inventors: Hiroyuki Orita; Akio Yoshida; Toshiyuki Kawaharamura; Takahiro Shirahata; Shizuo Fujita
Original assignee: Kyoto University; Toshiba Mitsubishi Electric Industrial Systems Corp
Current assignee: Kyoto University; Toshiba Mitsubishi Electric Industrial Systems Corp
Priority date: 2010-06-01
Filing date: 2010-06-01
Publication date: 2013-03-21
Also published as: US9279182B2; CN102918178A; JP5614558B2; HK1176650A1; WO2011151889A1; CN102918178B; US20160047049A1; KR101570266B1; KR20130004358A; US20130039843A1; JPWO2011151889A1

Abstract

Eine Filmbildungsanlage (100) gemäß einem Ausführungsbeispiel dieser Erfindung umfasst einen ersten Lösungsbehälter (5A), einen zweiten Lösungsbehälter (5B), eine Reaktionskammer (1), eine erste Leitung (L1) und eine zweite Leitung (L2). Der erste Lösungsbehälter (5A) beinhaltet eine Quellenlösung 10, umfassend Metall. Der zweite Lösungsbehälter (5B) beinhaltet Wasserstoffperoxid. Ein Substrat (2) ist in der Reaktionskammer (1) angeordnet, und die Reaktionskammer (1) umfasst eine Erwärmungseinheit (3), die das Substrat erwärmt. Die erste Leitung (L1) führt eine Quellenlösung (10) von dem ersten Lösungsbehälter (5A) zur Reaktionskammer (1). Die zweite Leitung (L2) führt Wasserstoffperoxid von dem zweiten Lösungsbehälter (5B) zur Reaktionskammer (1).

Description

Technisches Gebiet
Diese Erfindung betrifft eine Anlage zur Bildung eines Metalloxidfilmes, die einen Metalloxidfilm auf einem Substrat bildet, und ein Verfahren zur Bildung eines Metalloxidfilmes. Weiterhin betrifft diese Erfindung einen Metalloxidfilm, gebildet durch das Verfahren zur Bildung eines Metalloxidfilmes.
Hintergrund der Erfindung
Auf dem Gebiet von Solarzellen, lichtemittierenden Vorrichtungen, Touch-Paneelen, Sensoren und dgl. werden Metalloxidfilme auf Substraten gebildet. Konventionell offenbaren die Patentdokumente 1, 2 und 3 die Technik zur Bildung eines Metalloxidfilmes auf einem Substrat.
In der Technik gemäß Patentdokument 1 wird ein Metalloxidfilm auf einem Substrat gebildet, indem eine Lösung, in der ein Metallsalz oder Metallkomplex aufgelöst ist, mit einem erwärmten Substrat in Kontakt gebracht wird. Bei dieser Technik umfasst die Lösung zumindest eines von einem Oxidationsmittel und einem Reduktionsmittel.
In der Technik gemäß Patentdokument 2 wird eine Tetrabutylzinnlösung oder eine Zinntetrachloridlösung, worin Wasserstoffperoxid als Oxidationsmittel zugegeben ist, auf ein vorerwärmtes Substrat gesprüht und thermisch zersetzt. Nachdem sich die Substrattemperatur, die sich durch Sprühen der Lösung erniedrigt hat, wieder herstellt, wird die Lösung erneut gesprüht. Demzufolge wächst ein dünner Film aus Zinnoxid auf der Oberfläche des Substrates.
In der Technik gemäß Patentdokument 3 wird eine Lösung, worin ein dünnes Filmmaterial in einem flüchtigen Lösungsmittel aufgelöst ist, intermittierend gegen ein Substrat, das heiß gehalten wird, von oben gesprüht, unter Bildung eines transparenten leitenden Filmes auf der Oberfläche des Substrates. In dieser Technik ist das intermittierende Sprühen ein gepulstes intermittierendes Hochgeschwindigkeits-Sprühen, worin eine Sprühdauer 100 ms oder weniger ist.
Dokumente des Standes der Technik
Patentdokumente

Patentdokument 1: offengelegte japanische Patentanmeldung 2007-109406
Patentdokument 2: offengelegte japanische Patentanmeldung 2002-146536
Patentdokument 3: offengelegte japanische Patentanmeldung 2007-144297

Zusammenfassung der Erfindung
Durch die Erfindung zu lösendes Problem
Wenn ein Material mit hoher Reaktivität bei der Bildung eines Metalloxidfilmes auf einem Substrat ausgewählt wird, reagiert das Material mit Sauerstoff und Feuchtigkeit in der Atmosphäre und wird zersetzt. Wenn ein Material, das in der Atmosphäre stabil ist, ausgewählt wird, muss bezüglich der Temperatur zur Bildung eines Metalloxidfilmes ein Substrat bei hoher Temperatur erwärmt werden. Unter diesen Umständen ist eine Technik zum Erwärmen einer Temperatur bei niedrigerer Temperatur gewünscht, unter Bildung eines Metalloxidfilmes mit niedrigem Widerstand auf einem Substrat.
Daher lieg ein Ziel dieser Erfindung darin, eine Anlage zur Bildung eines Metalloxidfilmes, die einen Metalloxidfilm mit niedrigem Widerstand durch eine Niedertemperaturbehandlung bildet, und ein Verfahren zur Bildung eines Metalloxidfilmes anzugeben. Weiterhin gibt diese Erfindung einen Metalloxidfilm an, gebildet durch das Verfahren zur Bildung eines Metalloxidfilmes.
Mittel zur Lösung des Problems
Zur Lösung des oben genannten Problems umfasst eine Anlage zur Bildung eines Metalloxidfilmes gemäß dieser Erfindung: einen ersten Behälter, der eine Quellenlösung beinhaltet, umfassend ein Metall; einen zweiten Behälter, der Wasserstoffperoxid beinhaltet; eine Reaktionskammer, worin ein Substrat angeordnet ist, umfassend eine Wärmeeinheit, die das Substrat erwärmt; eine erste Leitung, die den ersten Behälter und die Reaktionskammer verbindet, zum Zuführen der Quellenlösung von dem ersten Behälter zur Reaktionskammer; und eine zweite Leitung, die den zweiten Behälter und die Reaktionskammer verbindet, zum Zuführen von Wasserstoffperoxid von dem zweiten Behälter zu der Reaktionskammer.
Weiterhin umfasst ein Verfahren zur Bildung eines Metalloxidfilmes dieser Erfindung folgende Schritte: (A) Nebelbildung aus einer Quellenlösung, umfassend ein Metall; (B) Erwärmen eines Substrates; (C) Zuführen der zum Schritt (A) in einen Nebel gebildeten Lösung auf eine erste Hauptoberfläche des Substrates im Schritt (B); und (D) Zuführen von Wasserstoffperoxid durch eine andere Leitung, die von einer Zuführleitung für die Quellenlösung verschieden ist, auf die erste Hauptoberfläche des Substrates im Schritt (B).
Wirkungen der Erfindung
In dieser Erfindung wird ein erwärmtes Substrat mit einer Quellenlösung, umfassend Metall, zugeführt und wird auch mit Wasserstoffperoxid durch einen von der der Quellenlösung verschiedenen Leitung zugeführt. Dies ermöglicht die Bildung eines Metalloxidfilmes mit niedrigem Widerstand auf einer ersten Hauptoberfläche eines Substrates, selbst wenn das Substrat bei niedriger Temperatur erwärmt ist.
Das Ziel, Merkmale, Aspekte und Vorteile dieser Erfindung werden aufgrund der folgenden detaillierten Beschreibung im Zusammenhang mit den beigefügten Zeichnungen ersichtlicher.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
1 ist eine Ansicht, die eine schematische Konfiguration einer Anlage 100 zur Bildung eines Metalloxidfilmes gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel zeigt;
2 ist eine Ansicht zur Beschreibung eines Verfahrens zur Erzeugung einer Lösung 11, worin eine Menge an Wasserstoffperoxid eingestellt wird;
3 ist eine Figur, die die Beziehungen zwischen der Trägerkonzentration eines Metalloxidfilmes, der Mobilität des Metalloxidfilmes und des molaren Verhältnisses von H₂O₂/Zn zeigt;
4 ist eine Ansicht, die eine schematische Konfiguration einer Anlage 150 zur Bildung eines Metalloxidfilmes gemäß einem dritten Ausführungsbeispiel zeigt;
5 ist eine Ansicht, die eine schematische Konfiguration einer Anlage 200 zur Bildung eines Metalloxidfilmes gemäß einem vierten Ausführungsbeispiel zeigt;
6 ist eine Ansicht, die eine schematische Konfiguration einer Anlage 250 zur Bildung eines Metalloxidfilmes gemäß einem vierten Ausführungsbeispiel zeigt;
7 ist eine Ansicht, die eine schematische Konfiguration einer Anlage 500 zur Bildung eines Metalloxidfilmes zeigt, die verursacht, dass eine Quellenlösung Wasserstoffperoxid und eine Metallquelle enthält und die Quellenlösung zu einem Substrat führt;
8 ist eine Figur, die experimentelle Ergebnisse (Lagenwiderstand – molares Verhältnis) zeigt, worin die Anlage 500 zur Bildung eines Metalloxidfilmes verwendet wurde;
9 ist eine Figur, die experimentelle Ergebnisse (Filmdicke – molares Verhältnis) zeigt, worin die Anlage 500 zur Bildung eines Metalloxidfilmes verwendet wurde;
10 ist eine Figur, die experimentelle Ergebnisse (Lagenwiderstand – Heiztemperatur) zeigt, worin die Anlage 150 zur Bildung eines Metalloxidfilmes verwendet wurde;
11 ist eine Figur, die experimentelle Ergebnisse (Lagenwiderstand – molares Verhältnis) zeigt, worin die Anlage 150 zur Bildung eines Metalloxidfilmes verwendet wurde;
12 ist eine weitere Figur, die experimentelle Ergebnisse (Lagenwiderstand – molares Verhältnis) zeigt, worin die Anlage 150 zur Bildung eines Metalloxidfilmes verwendet wurde.
Ausführungsbeispiele zur Durchführung der Erfindung
Nachfolgend wird diese Erfindung spezifisch unter Bezugnahme auf die Zeichnungen beschrieben, die Ausführungsbeispiele davon zeigen.
Erstes Ausführungsbeispiel
1 ist eine Ansicht, die eine schematische Konfiguration einer Anlage zur Bildung eines Metalloxidfilmes gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel zeigt.
Wie in 1 gezeigt ist, ist die Anlage 100 zur Bildung eines Metalloxidfilmes gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel aus einer Reaktionskammer 1, einer Erwärmungseinheit 3, einem ersten Lösungsbehälter 5A, einem zweiten Lösungsbehälter 5B, einer ersten Nebelbildungseinheit 6A, einer zweiten Nebelbildungseinheit 6B, einer ersten Leitung L1 und einer zweiten Leitung L2 gebildet.
In der Filmbildungsanlage 100 wird ein Sprühpyrolyseverfahren, ein Pyrosolverfahren, ein Nebelniederschlagsverfahren oder dgl. durchgeführt. Das heißt in der Filmbildungsanlage 100 wird eine bestimmte Lösung, aus der ein Nebel gebildet ist, auf eine erste Hauptoberfläche eines Substrates 2 gesprüht, so dass ein bestimmter Metalloxidfilm auf der ersten Hauptoberfläche des Substrates 2 gebildet werden kann.
Das Substrat 2, das ein filmgebildeter Körper ist, auf dem ein Metalloxidfilm gebildet ist, wird in der Reaktionskammer 1 vorgesehen. Die Erwärmungseinheit 3 wird in der Reaktionskammer 1 angeordnet, und das Substrat 2 wird auf der Erwärmungseinheit 3 angeordnet (alternativ wird das Substrat 2 beabstandet von der Erwärmungseinheit 3 in der Reaktionskammer 1 angeordnet, so dass es der Erwärmungseinheit 3 gegenüberliegt). Ein Metalloxidfilm wird auf der ersten Hauptoberfläche des Substrates 2 gebildet, das durch die Erwärmungseinheit 3 erwärmt wird.
Wie aufgrund dieser Beschreibung ersichtlich ist, ist die erste Hauptoberfläche des Substrates 2, die in dieser Beschreibung angegeben wird, die Hauptoberfläche des Substrates 2, wobei auf einer Seite der Metalloxidfilm gebildet wird. Auf der anderen Seite ist eine zweite Hauptoberfläche des Substrates 2, die in dieser Erfindung beschrieben wird, die Hauptoberfläche des Substrates 2, wobei eine Seite davon mit der Erwärmungseinheit 3 in Kontakt steht.
Während der Filmbildungsbehandlung für einen Metalloxidfilm ist die Reaktionskammer 1 in einem Nichtvakuum (d. h. bei atmosphärischem Druck).
Ein Glassubstrat, ein Harzsubstrat, ein Film und dgl., die auf dem Gebiet von Solarzellen, lichtemittierenden Vorrichtungen, Touch-Paneelen und Flachpaneelanzeigen wie Flüssigkristallpaneelen verwendet werden, können für das Substrat 2 eingesetzt sein.
Ein Erwärmer oder dgl. kann für die Erwärmungseinheit 3 verwendet werden, die das Substrat 2, das auf der Erwärmungseinheit 3 angeordnet ist (oder der Erwärmungseinheit 3 gegenüberliegt) erwärmen kann. Die Erwärmungstemperatur der Erwärmungseinheit 3 wird durch ein externes Kontrollgerät (nicht dargestellt), das in der Filmbildungsanlage 100 enthalten ist, eingestellt, so dass die Erwärmungseinheit 3 auf eine Metalloxidfilm-Bildungstemperatur während der Filmbildungsbehandlung erwärmt wird.
In dem ersten Lösungsbehälter 5A ist eine Quellenlösung 10, umfassend Metall, gelagert. Die erste Nebelbildungseinheit 6A wird auf dem Boden des ersten Lösungsbehälters 5A angeordnet. Beispielsweise kann ein Ultraschallatomisator für die erste Nebelbildungseinheit 6A verwendet werden. Die erste Nebelbildungseinheit 6A kann die Quellenlösung 10 in dem ersten Lösungsbehälter 5A in einen Nebel umwandeln.
Während die Konfiguration, worin jede Nebelbildungseinheit am Boden eines jeden Lösungsbehälters angeordnet ist, hierin beschrieben wird, ist die Stelle, an der jede Nebelbildungseinheit vorgesehen ist, nicht notwendigerweise auf den Boden eines jeden Lösungsbehälters beschränkt.
Die Quellenlösung 10 umfasst eine Alkoxidverbindung, β-Diketonverbindung, organische Salzverbindung, anorganische Salzverbindung oder dgl. als Verbindung, die ein metallisches Element enthält.
Die Metallquelle, die in der Quellenlösung 10 enthalten ist, kann angemessen entsprechend der Verwendung eines gebildeten Metalloxidfilmes ausgewählt werden. Beispielsweise kann Titan (Ti), Zink (Zn), Indium (In), Zinn (Sn) oder dgl. als Metallquelle verwendet werden.
Die Quellenlösung 10 muss nicht notwendigerweise eine Dotierquelle enthalten. Jedoch ist es bevorzugt, dass die Quellenlösung 10 zumindest eines von Bor (B), Stickstoff (N), Fluor (F), Aluminium (Al), Phosphor (P), Gallium (Ga), Arsen (As), Niob (Nb), Indium (In), Antimon (Sb), Wismuth (Bi), Vanadium (V) und Tantal (Ta) als Dotierquelle enthält.
Wasser, Alkohole, wie Ethanol und Methanol und gemischte Lösungen davon können für das Lösungsmittel der Quellenlösung 10 verwendet werden.
Wie in 1 gezeigt ist, werden der erste Lösungsbehälter 5A und die Reaktionskammer 1 aneinander über die erste Leitung L1 verbunden. Die Quellenlösung 10, aus der ein Nebel durch die erste Nebelbildungseinheit 6A gebildet ist, wird von dem ersten Lösungsbehälter 5A zur Reaktionskammer durch die erste Leitung L1 geführt. Die zugeführte Quellenlösung 10 wird auf die erste Hauptoberfläche des Substrates gesprüht, das erwärmt in der Reaktionskammer 1 angeordnet ist.
In dem zweiten Lösungsbehälter 5B ist eine Lösung 11 enthalten, die Wasserstoffperoxid enthält. Die zweite Nebelbildungseinheit 6B ist auf dem Boden des zweiten Lösungsbehälters 5B angeordnet. Beispielsweise kann ein Ultraschallatomisator für die zweite Nebelbildungseinheit 6B verwendet werden. Die zweite Nebelbildungseinheit 6B kann aus der Lösung 11 in dem zweiten Lösungsbehälter 5B einen Nebel bilden.
Wasser, Alkohole, wie Ethanol und Methanol und gemischte Lösungen davon können für das Lösungsmittel der Lösung 11 verwendet werden.
Es erfolgt eine Beschreibung der Art, worin die Quellenlösung 10 in dem ersten Lösungsbehälter 5A ein bestimmtes Dotiermittel enthält. Anstelle der Quellenlösung 10, die das Dotiermittel enthält, kann die Lösung 11 in dem zweiten Lösungsbehälter 5B das Dotiermittel enthalten.
Wie in 1 gezeigt ist, sind der zweite Lösungsbehälter 5B und die Reaktionskammer 1 miteinander über die zweite Leitung L2 verbunden. Wie aus 1 ersichtlich ist, ist die zweite Leitung L1 eine Leitung, die unabhängig von der ersten Leitung L1 vorgesehen ist. Die Lösung 11, aus der durch die zweite Nebelbildungseinheit 6B ein Nebel gebildet ist, wird von dem zweiten Lösungsbehälter 5B zur Reaktionskammer 1 durch die zweite Leitung L2 geführt. Die zugeführte Lösung 11 wird auf die erste Hauptoberfläche des Substrates 2 verteilt, das in der Reaktionskammer 1 erwärmt ist.
Wie oben beschrieben sind die erste Leitung L1 und die zweite Leitung L2 voneinander unabhängige Leitungen. Demzufolge werden die Quellenlösung 10, die das Metall enthält, und die Lösung 11, die Wasserstoffperoxid enthält, durch unterschiedliche Systeme zur Reaktionskammer 1 geführt. Dann werden die Quellenlösung 10 und die Lösung 11 miteinander in der Reaktionskammer 1 vermischt.
Die Quellenlösung 10 und die Lösung 11, die zu der Reaktionskammer 1 geführt werden, reagieren miteinander auf dem erwärmten Substrat 2, wodurch ein bestimmter Metalloxidfilm auf der ersten Hauptoberfläche des Substrates 2 gebildet wird. Der gebildete Metalloxidfilm ist ein transparenter leitender Film aus Indiumoxid, Zinkoxid, Zinnoxid oder dgl., was von der Art der Metallquelle abhängt, die in der Quellenlösung 11 enthalten ist.
Die Quellenlösung 10 und die Lösung 11, die in der Reaktionskammer nicht reagierten, werden immer (kontinuierlich) aus der Reaktionskammer 1 entfernt.
Wie in 2 gezeigt ist, umfasst die Filmbildungsanlage 100 einen Behälter 51 und einen Behälter 52 in getrennter Art. Der Behälter 51 beinhaltet Wasserstoffperoxid 11a. Der Behälter 52 beinhaltet eine andere Komponente 11b als das Wasserstoffperoxid 11a der Lösung 11.
Die Filmbildungsanlage 100 wird extern zur Erzeugung der Lösung 11 bedient. Dieser Vorgang soll den Gehalt von Wasserstoffperoxid 11a in der Lösung 11 einstellen und bestimmen. Der Vorgang wird auf der Filmbildungsanlage 100 durchgeführt, so dass eine bestimmte Menge Wasserstoffperoxid 11a vom Behälter 51 und eine andere bestimmte Menge der Komponente 11b vom Behälter 52 abgegeben wird. Demzufolge werden das Wasserstoffperoxid 11a und die Komponente 11b, die jeweils herausgegeben sind, zu dem zweiten Lösungsbehälter 5B geführt, und die Lösung 11, umfassend das Wasserstoffperoxid 11a mit einem Gehalt, der durch den oben erwähnten Vorgang bestimmt ist, wird im zweiten Lösungsbehälter 5B erzeugt.
Nachfolgend wird ein Verfahren zur Bildung eines Metalloxidfilmes dieses Ausführungsbeispiels beschrieben.
Zunächst werden Wasserstoffperoxid 11a und die Komponente 11b miteinander vermischt, unter Erzeugung der Lösung 11. Die Quellenlösung 10, umfassend eine bestimmte molare Menge an Zink als eine Metallquelle, wird im ersten Lösungsbehälter 5A hergestellt.
Die Filmbildungsanlage 100 wird mit einem Eingabeteil (nicht dargestellt) zum Eingeben/Auswählen des Gehaltes von Wasserstoffperoxid in der Lösung 11 versehen. Ein Bediener führt den Vorgang zum Eingeben oder Auswählen eines gewünschten Wertes des Gehaltes von Wasserstoffperoxid auf dem Eingabeteil durch. Dann wird eine erste Menge an Wasserstoffperoxid 11a gemäß diesem Vorgang von dem Behälter 51 abgegeben. Eine zweite Menge der Komponente 11b gemäß dem Vorgang wird von dem Behälter 51 abgegeben. Dann werden Wasserstoffperoxid 11a und die Komponente 11b, die jeweils abgegeben sind, zum zweiten Lösungsbehälter 5B geführt, wodurch die Lösung 11 in dem zweiten Lösungsbehälter 5B erzeugt wird. Der Gehalt an Wasserstoffperoxid in der erzeugten Lösung 11 ist ein gewünschter Wert in dem Vorgang.
Die Erfinder haben festgestellt, dass Beziehungen gemäß 3 zwischen dem molaren Verhältnis (= H₂O₂/Zn) des Gehaltes an Wasserstoffperoxid in der Lösung 11 (Menge an Wasserstoffperoxid, zugeführt zur Reaktionskammer 1) zu der Menge an Zink, enthalten in der Quellenlösung 10, der Trägerkonzentration des gebildeten Metalloxidfilmes und der Mobilität des gebildeten Metalloxidfilmes bestehen.
Die vertikale Achse auf der linken Seite gemäß 3 bedeutet die Trägerkonzentration (cm^–3) des gebildeten Metalloxidfilmes. Die vertikale Achse auf der rechten Seite von 3 bedeutet die Mobilität (cm²/V·s) des gebildeten Metalloxidfilmes. Die horizontale Achse in 3 ist das molare Verhältnis (= H₂O₂/Zn) der Menge der Substanz von Wasserstoffperoxid (H₂O₂) zu der Menge der Substanz von Zink (Zn). Die Quadrate in 3 zeigen Datenwerte an, die die Beziehung zwischen dem molaren Verhältnis und der Trägerkonzentration zeigen. Dreiecke in 3 zeigen Datenwerte an, die die Beziehung zwischen dem molaren Verhältnis und der Mobilität zeigen.
3 zeigt, dass die Trägerkonzentration des gebildeten Metalloxidfilmes sich zusammen mit einer Erhöhung des Gehaltes von Wasserstoffperoxid in der Lösung 11 zum Gehalt von Zink in der Quellenlösung 10 vermindert. Weiterhin zeigt 3, dass die Mobilität des gebildeten Metalloxidfilmes sich zusammen mit einer Erhöhung des Gehaltes von Wasserstoffperoxid in der Lösung 11 zum Gehalt von Zink in der Quellenlösung 10 erhöht.
Es ist gut bekannt, dass der Widerstand eines gebildeten Metalloxidfilmes proportional zum umgekehrten Wert von Trägerkonzentration × Mobilität ist.
Daher werden Daten gemäß 3 vor der Produktion der Lösung 11 gebildet. Dann berücksichtigt der Verwender, dass die physikalischen Eigenschaften (wie Transmissionsvermögen) des Metalloxidfilmes durch Ändern des Widerstandswertes, der Mobilität und der Trägerkonzentration eines gebildeten Metalloxidfilmes geändert werden. Beim Betrieb zum Auswählen/Eingeben des Gehaltes von Wasserstoffperoxid berücksichtigt der Benutzer dies und bestimmt dann den Gehalt an Wasserstoffperoxid in der Lösung 11 entsprechend der Verwendung des gebildeten Metalloxidfilmes unter Verwendung der Daten gemäß 3. Mit anderen Worten bestimmt der Benutzer die Menge an Wasserstoffperoxid, das zur Reaktionskammer 1 geführt wird, unter Verwendung der in 3 gezeigten Daten.
Die Quellenlösung 10 wird in dem ersten Behälter 5A hergestellt, und die Lösung 11 wird im zweiten Behälter 5B hergestellt, so dass die Quellenlösung 10 zu einem Nebel durch die erste Nebelbildungseinheit 6A in dem ersten Lösungsbehälter 5A umgewandelt wird, und die Lösung 11 wird zu einem Nebel durch die zweite Nebelbildungseinheit 6B in dem zweiten Lösungsbehälter 5B umgewandelt.
Die Quellenlösung 10, aus der ein Nebel gebildet ist, wird zur Reaktionskammer 1 durch die erste Leitung L1 geführt. Die Lösung 11, aus der ein Nebel gebildet ist, wird zu der Reaktionskammer 1 durch die zweite Leitung L2 geführt, die eine von der ersten Leitung L1 verschiedene Leitung ist.
Das Substrat 2, das mit der Erwärmungseinheit 3 in Kontakt steht, wird auf eine Metalloxidfilm-Bildungstemperatur durch die Erwärmungseinheit 3 erwärmt, und die Temperatur des Substrates 2 wird bei der Metalloxidfilm-Bildungstemperatur gehalten. Beispielsweise wird die Temperatur des Substrates 2 bei 300°C oder weniger gehalten.
Die Quellenlösung 10, aus der ein Nebel gebildet ist, und die Lösung 11, aus der ein Nebel gebildet ist, werden zu der ersten Hauptoberfläche des Substrates 2 geführt, das wie oben beschrieben erwärmt ist. Demzufolge wird ein bestimmter Metalloxidfilm auf der ersten Hauptoberfläche des Substrates 2 gebildet, das in der Reaktionskammer 1 angeordnet ist.
Wie oben beschrieben werden bei diesem Ausführungsbeispiel die Quellenlösung 10, umfassend das Metall, und die Lösung 11, umfassend Wasserstoffperoxid, zu der Reaktionskammer 1 durch unterschiedliche Leitungen geführt. Die Quellenlösung 10 und das Wasserstoffperoxid (Lösung 11) werden mit dem erwärmten Substrat 2 in der Reaktionskammer 1 in Kontakt gebracht.
Daher kann ein Metalloxidfilm mit niedrigem Wiederstand auf der ersten Hauptoberfläche des Substrates 2 gebildet werden, selbst wenn die Erwärmungstemperatur des Substrates 2 niedrig ist. Diese Wirkung wird in einem fünften Ausführungsbeispiel unten unter Bezug auf experimentelle Daten beschrieben.
In diesem Ausführungsbeispiel werden die Daten gemäß 3 zuvor erzeugt, und die Menge an Wasserstoffperoxid zu der Menge an Zink, das in der Quellenlösung 10 enthalten ist, die zu der Reaktionskammer 1 geführt wird, wird durch Anwendung dieser Daten bestimmt.
Daher kann die Trägerkonzentration und die Mobilität eines gebildeten Metalloxidfilmes eingestellt werden, wodurch es möglich ist einen Metalloxidfilm mit physikalischen Eigenschaftswerten gemäß der Verwendung herzustellen.
Wie oben beschrieben, können die Quellenlösung 10 oder die Lösung 11 ein Dotiermittel enthalten. In Abhängigkeit von dem Leitfähigkeitstyp eines Dotiermittels kann ein Metalloxidfilm (transparenter leitender Film), der ein Halbleiter vom n-Typ ist, einen elektronenreicheren Status einnehmen. In diesem Fall kann der elektrische Widerstand eines gebildeten Metalloxidfilmes (transparenter leitender Film) stärker erniedrigt werden. Weiterhin wird angenommen, dass ein Metalloxidfilm in Abhängigkeit vom Leitfähigkeitstyp des Dotiermittels ein Halbleiter vom p-Typ sein kann. In dem Metalloxidfilm, der ein Halbleiter vom p-Typ ist, dient ein Loch als Träger und wird leitend, was die Nützlichkeit davon als lichtemittierende Vorrichtung und nicht als transparenter leitender Film erhöht.
Zweites Ausführungsbeispiel
In einem zweiten Ausführungsbeispiel enthält die Quellenlösung 10, die in dem ersten Ausführungsbeispiel beschrieben ist, weiterhin Ammoniak oder Ethylendiamin.
Das heißt, in der Filmbildungsanlage 100 gemäß 1 beinhaltet der erste Lösungsbehälter 5A die Quellenlösung 10, die weiterhin eine bestimmte Menge an Ammoniak oder eine bestimmte Menge Ethylendiamin enthält.
Daher bildet die erste Nebelbildungseinheit 6A aus der Quellenlösung 10, die weiterhin Ammoniak oder Ethylendiamin enthält, einen Nebel. Dann wird die zu einem Nebel umgewandelte Quellenlösung 10 zur Reaktionskammer 1 durch eine erste Leitung L1 geführt. Wie in dem ersten Ausführungsbeispiel beschrieben ist, wird in diesem Fall das Substrat 2 auf eine Metalloxidfilm-Bildungstemperatur in der Reaktionskammer 1 erwärmt.
Die Konfiguration der Filmbildungsanlage 100 und der Vorgang in dem anderen Filmbildungsverfahren als dem obigen sind ähnlich wie jene, die in dem ersten Ausführungsbeispiel beschrieben sind.
Wie oben beschrieben wird aus der Quellenlösung 10, umfassend Ammoniak (oder Ethylendiamin) zusätzlich zu dem Metall, ein Nebel gebildet. Dann wird in der ersten Reaktionskammer 1 die Quellenlösung 10, die in einen Nebel umgewandelt ist, mit dem erwärmten Substrat 2 kontaktiert.
Demzufolge ist es möglich, die Produktionseffizienz des Metalloxidfilmes weiter zu verbessern, während der niedrige Widerstand eines gebildeten Metalloxidfilmes aufrechterhalten wird. Das heißt, die Quellenlösung 10 enthält weiter Ammoniak (oder Ethylendiamin), was zur Verbesserung der Filmbildungsrate eines Metalloxidfilmes führt. Durch die Verbesserung der Filmbildungsrate ist es möglich, einen Metalloxidfilm mit einer bestimmten Filmdicke in kurzer Zeit zu bilden.
Drittes Ausführungsbeispiel
4 ist eine Ansicht, die eine schematische Konfiguration einer Anlage 150 zur Bildung eines Metalloxidfilmes gemäß einem dritten Ausführungsbeispiel zeigt.
Wie aufgrund des Vergleiches zwischen 1 und 4 ersichtlich ist, hat die Anlage 150 zur Bildung eines Metalloxidfilmes dieses Ausführungsbeispiels eine Konfiguration, worin ein Ozongenerator 7 zu der Konfiguration der Anlage 100 zur Bildung eines Metalloxidfilmes gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel gegeben wird. Zusätzlich wird eine dritte Leitung L3 in einer Filmbildungsanlage 200 angeordnet, zum Zuführen von Ozon von dem Ozongenerator 7 zu dem zweiten Lösungsbehälter 5B.
Die andere Konfiguration ist ähnlich zu den obigen Beschreibungen des ersten und zweiten Ausführungsbeispiels, mit der Ausnahme, dass der Ozongenerator 7 und die dritte Leitung L3 zusätzlich vorgesehen sind.
Der Ozongenerator 7 kann Ozon generieren. Das im Ozongenerator 7 generierte Ozon wird zum zweiten Lösungsbehälter 5B durch die dritte Leitung L3 geführt. Dann wird das zugeführte Ozon zur ersten Hauptoberfläche des Substrates 2 in der Reaktionskammer 1 durch die zweite Leitung L2 zusammen mit der Lösung 11, die Wasserstoffperoxid enthält, geführt.
Im Ozongenerator 7 wird beispielsweise ein Sauerstoffmolekül durch Auferlegung einer hohen Spannung zwischen parallelen Elektroden, die parallel angeordnet sind und durch die Sauerstoff geleitet wird, zersetzt, und das Sauerstoffmolekül kuppelt mit einem anderen Sauerstoffmolekül, so dass Ozon erzeugt wird.
Wenn Ozon, die neblige Lösung 11 und die neblige Quellenlösung 10 zur Reaktionskammer 1 geführt werden, reagieren das Ozon, die Lösung 11 und die Quellenlösung 10 miteinander auf dem erwärmten Substrat 2, wodurch ein bestimmter Metalloxidfilm auf der ersten Hauptoberfläche des Substrates 2 gebildet wird. Das Ozon, die Lösung 11 und die Quellenlösung 10, die in der Reaktionskammer 1 unreagiert sind, werden immer (kontinuierlich) aus der Reaktionskammer 1 abgelassen.
Nachfolgend wird ein Verfahren zur Bildung eines Metalloxidfilmes des Ausführungsbeispiels beschrieben.
Wie im ersten Ausführungsbeispiel beschrieben (siehe 2 und 3), wird zunächst die Menge vom Wasserstoff zum Gehalt einer Metallquelle, die in der Quellenlösung 10 enthalten ist, die zur Reaktionskammer 1 geführt wird, bestimmt. Dann wird die Lösung 11, die Wasserstoffperoxid enthält, in dem zweiten Lösungsbehälter 5B auf der Basis der bestimmten Menge erzeugt.
Die Quellenlösung 10 und die Lösung 11 werden in dem ersten Lösungsbehälter 5A beziehungsweise dem zweiten Lösungsbehälter 5B hergestellt, und dann wird Ozon im Ozongenerator 7 erzeugt. Im ersten Lösungsbehälter 5A bildet die erste Nebelbildungseinheit 6A aus der Quellenlösung 10 einen Nebel. Im zweiten Lösungsbehälter 5B bildet die zweite Nebelbildungseinheit 6B aus der Lösung 11 einen Nebel.
Das erzeugte Ozon wird zum zweiten Lösungsbehälter 5B durch die dritte Leitung L3 geführt. Dann werden das Ozon und die neblige Lösung 11 zur Reaktionskammer 1 durch die zweite Leitung L2 geführt. Die neblige Quellenlösung 10 wird zur Reaktionskammer 1 durch die erste Leitung L1 geführt. Wie im ersten Ausführungsbeispiel beschrieben, ist die zweite Leitung L2, durch die Wasserstoffperoxid geleitet wird, verschieden von der ersten Leitung L1, durch die die Quellenlösung 10, die Metall enthält, geleitet wird.
Das Substrat 2, das mit der Erwärmungseinheit 3 im Kontakt steht, wird auf eine Metalloxidfilm-Bildungstemperatur durch die Erwärmungseinheit 3 erwärmt, und die Temperatur des Substrates 2 wird bei der Metalloxidfilm-Bildungstemperatur gehalten. Beispielsweise wird die Temperatur des Substrates 2 bei ungefähr 200°C gehalten.
Das Ozon, die Quellenlösung 10, umfassend Metall, und die Lösung 11, umfassend Wasserstoffperoxid, werden zur ersten Hauptoberfläche des erwärmten Substrates 2 geführt. Der Kontakt des Ozons und der Lösungen 10 und 11 mit dem Substrat 2, das erwärmt ist, verursacht die thermische Zersetzung von Ozon, das ein Sauerstoffradikal erzeugt. Das Sauerstoffradikal beschleunigt die Zersetzung der Quellenlösung 10, so dass ein bestimmter Metalloxidfilm auf der ersten Hauptoberfläche des Substrates 2 gebildet wird.
Wie oben beschrieben wird der Ozongenerator 7, der Ozon generiert, das zur Reaktionskammer 1 geführt wird, ebenfalls in diesem Ausführungsbeispiel zur Verfügung gestellt.
Daher sind Ozon und aktiver Sauerstoff, erzeugt als Ergebnis der Zersetzung von Ozon durch Wärme oder dgl., sehr reaktiv und demzufolge werden die Zersetzung und Oxidation der Materialverbindung in der Quellenlösung 10 beschleunigt. Dies ermöglicht die Bildung eines Metalloxidfilms mit niedrigem Widerstand auf dem Substrat 2 selbst in einem Zustand, bei dem eine Erwärmungstemperatur niedriger ist im Vergleich zu dem ersten Ausführungsbeispiel.
Auch bei diesem Ausführungsbeispiel kann die Quellenlösung 10 Ammoniak oder Ethylendiamin enthalten, wie im zweiten Ausführungsbeispiel beschrieben ist. Alternativ kann die Quellenlösung 10 oder die Lösung 11 ein Dotiermittel enthalten, wie im ersten Ausführungsbeispiel beschrieben ist. Das Metall, das in der Quellenlösung 10 enthalten ist, wird angemessen in Abhängigkeit von der Art des zu bildenden Metalloxidfilmes ausgewählt. Weiterhin alternativ kann die Menge an Wasserstoffperoxid zu der Menge an Zink, das in der Lösung 10 enthalten ist, die zur Reaktionskammer 1 geführt wird, entsprechend der Verwendung eines zu bildenden Metalloxidfilmes (Zinkoxidfilm) wie unter Bezugnahme auf die 2 und 3 beschrieben, bestimmt werden.
Viertes Ausführungsbeispiel
Dieses Ausführungsbeispiel beschreibt Modifizierungen des dritten Ausführungsbeispiels. Die 5 und 6 zeigen die Modifizierungen der Filmbildungsanlage, umfassend den Ozongenerator 7, der im dritten Ausführungsbeispiel beschrieben ist.
In der Anlage 200 zur Bildung eines Metalloxidfilmes, gezeigt in 5, wird der Ozongenerator zu der Reaktionskammer 1 durch die dritte Leitung L3 verbunden. Das im Ozongenerator 7 erzeugte Ozon wird zur Reaktionskammer 1 durch die dritte Leitung L3 geführt. Es ist aufgrund eines Vergleiches zwischen den 4 und 5 ersichtlich, dass bei der Filmbildungsanlage 200 das Ozon durch die dritte Leitung L3 geleitet wird, die unabhängig von der ersten und der zweiten Leitung L1 und L2 vorgesehen ist.
Daher werden die Quellenlösung 10, umfassend Metall, die Lösung 11, umfassend Wasserstoffperoxid, und das Ozon zu der Reaktionskammer 1, in der das erwärmte Substrat 2 angeordnet ist, durch die erste Leitung L1, die zweite Leitung L2 beziehungsweise die dritte Leitung L3 zugeführt.
Die andere Konfiguration und Vorgang der Filmbildungsanlage 200 sind ähnlich zu der Beschreibung beim dritten Ausführungsbeispiel.
In einer Anlage 250 zur Bildung eines Metalloxidfilmes, dargestellt in 6, ist der Ozongenerator 7 mit der Reaktionskammer 1 durch die dritte Leitung L3 verbunden. Das im Ozongenerator 7 erzeugte Ozon wird zur Reaktionskammer 1 durch die dritte Leitung L3 geführt. Weiterhin wird ein Behälter 21 vorgesehen. Der Behälter 21 lagert ein Gas 18, umfassend Wasserstoffperoxid, mit einer bestimmten Konzentration. Die zweite Leitung L2, die den Behälter 21 mit der Reaktionskammer 1 verbindet, wird vorgesehen. Das Gas 18 im Behälter 21 wird zur Reaktionskammer 1 durch die zweite Leitung L2 geführt. Die Filmbildungsanlage 250 wird weiterhin mit einem anderen Lösungsbehälter 5D versehen, der eine Lösung 19 beinhaltet, die ein Dotiermittel enthält. Der andere Lösungsbehälter 5D ist mit der Reaktionskammer 1 durch eine andere Leitung L4 verbunden. Die Lösung 19 in dem anderen Lösungsbehälter 5D, aus der ein Nebel durch eine andere Nebelbildungseinheit 6D gebildet ist, wird zu der Reaktionskammer 1 durch die andere Leitung L4 geführt.
Wie aufgrund des Vergleiches zwischen den 4 und 6 ersichtlich ist, ist die Filmbildungsanlage 250 von der Filmbildungsanlage 150 in folgenden Punkten verschieden.
In der Filmbildungsanlage 250 wird Ozon durch die dritte Leitung L3 geführt, die unabhängig von den Leitungen L1, L2 und L4 vorgesehen ist. Anstelle der Herstellung des flüssigen Wasserstoffperoxids (siehe Behälter 21 und Gas 18) und der Zufuhr des nebligen Wasserstoffperoxids zu der Reaktionskammer 1 wird in der Filmbildungsanlage 250 gasförmiges Wasserstoffperoxid hergestellt, und das Wasserstoffperoxid wird zur Reaktionskammer 1 als Gas geführt. Die Filmbildungsanlage 250 wird ebenso mit der zweiten Leitung L2 zum Zuführen von gasförmigem Wasserstoffperoxid unabhängig von der ersten Leitung L1 versehen, durch die die Quellenlösung 10 zugeführt wird.
Die Filmbildungsanlage 250 ist mit dem anderen Lösungsbehälter 5D, der die Lösung 19, umfassend ein Dotiermittel, beinhaltet, und mit der anderen Leitung L4 zum Transferieren der Lösung 19 versehen. Das heißt der andere Lösungsbehälter 5D und die andere Leitung L4 sind Elemente, die einem Dotiermittel überlassen sind.
Wenn die Zufuhr eines Dotiermittels zur Reaktionskammer 1 weggelassen wird, muss daher die Filmbildungsanlage 250 nicht mit den Elementen versehen sein, umfassend den anderen Lösungsbehälter 5D und die andere Leitung L4. Ebenso wenn die Zufuhr eines Dotiermittels zu der Reaktionskammer 1 nicht weggelassen wird, muss, wenn die Quellenlösung 10 ebenfalls ein Dotiermittel enthält, die Filmbildungsanlage 250 nicht mit den Elementen versehen sein, umfassend den anderen Lösungsbehälter 5D und die andere Leitung L4.
In der Filmbildungsanlage 250 werden der Quellenbehälter 10, umfassend Metall, das Gas 18, umfassend Wasserstoffperoxid, und das Ozon zur Reaktionskammer 1, in der das erwärmte Substrat 2 angeordnet ist, durch die erste Leitung L1, die zweite Leitung L2 beziehungsweise die dritte Leitung L4 geführt, und die Lösung 19, umfassend ein Dotiermittel, wird durch die andere Leitung L4 zugeführt.
Die andere Konfiguration und der Betrieb der Filmbildungsanlage 250 sind ähnlich zu der Beschreibung beim dritten Ausführungsbeispiel.
Fünftes Ausführungsbeispiel
Dieses Ausführungsbeispiel beschreibt die experimentellen Daten, die die Wirkungen dieser Erfindung zeigen.
Vergleichsbeispiel
Zunächst werden experimentelle Ergebnisse bei Verwendung einer Filmbildungsanlage 500, dargestellt in 7, vor der Beschreibung der Wirkungen dieser Erfindung beschrieben.
Bei der Filmbildungsanlage 500, dargestellt in 7, beinhaltet ein Lösungsbehälter 5 eine Quellenlösung 31. Die Quellenlösung 31 enthält nicht nur ein Metall, sondern ebenfalls Wasserstoffperoxid. Die Quellenlösung 31, aus der durch eine Nebelbildungseinheit 6 ein Nebel gebildet wird, wird zu der Reaktionskammer 1 durch eine Leitung L geführt. Das heißt bei der Filmbildungsanlage 500 werden Wasserstoffperoxid und eine Metallquelle eines zu bildenden Filmes zur Reaktionskammer 1 durch das gleiche System geführt.
Das Experiment zur Bildung eines Zinkoxidfilmes auf der ersten Hauptoberfläche des Substrates 2 wurde durchgeführt unter Verwendung der Filmbildungsanlage 500. 8 und 9 zeigen die experimentellen Ergebnisse.
Bei dem Experiment wurde die Quellenlösung 31, worin ZnAcac₂ (Zinkacetylacetonat) = 0,02 mol/l und MeOH (Methanol)/H₂O (Wasser) = 9 verwendet, und die Erwärmungstemperatur des Substrates 2 wurde auf ungefähr 300°C eingestellt. Weiterhin enthielt die Quellenlösung 31 Wasserstoffperoxid und der Gehalt des Wasserstoffperoxids wurde im Bereich variiert, worin H₂O₂ (Wasserstoffperoxid)/Zn (Zink) = 0 bis 10 (spezifisch war der Gehalt an Zink konstant, worin H₂O₂/Zn = 0, 0,1, 0,5, 1, 2, 5, 10) variiert wurde.
8 zeigt die Ergebnisse der Messung des Lagenwiderstandes eines jeden auf dem Substrat 2 gebildeten Zinkoxidfilmes durch Variieren des Gehaltes von Wasserstoffperoxid in der Quellenlösung 31. In 8 bedeutet die vertikale Achse einen Lagenwiderstand (Ω/sq.) und die horizontale Achse bedeutet H₂O₂/Zn (molares Verhältnis).
Wie in 8 gezeigt ist, erhöht sich bei der Verwendung der Filmbildungsanlage 500 der Lagenwiderstand eines gebildeten Zinkoxidfilmes scharf zusammen mit einer Zunahme des Gehaltes an Wasserstoffperoxid in der Quellenlösung 31. In der Messung, wo H₂O₂/Zn = 2 überschritt der Lagenwiderstand eines gebildeten Zinkoxidfilmes den Bereich der vertikalen Achse in 8 (wie unten beschrieben wird ein Zinkoxidfilm nicht gebildet, wenn H₂O₂/Zn = 5 oder größer ist).
Das heißt es ist ersichtlich aufgrund der Ergebnisse von 8, dass bei Verwendung der Filmbildungsanlage 500, die Wasserstoffperoxid und Metall durch das gleiche System zuführt, ein Zinkoxidfilm mit niedrigem Widerstand nicht gebildet werden kann, aber ein Zinkoxidfilm mit beachtlich hoher Resistenz gebildet wurde.
9 zeigt die Ergebnisse der Messung der Filmdicke eines jeden auf dem Substrat 2 durch Variation des Gehaltes von Peroxid in der Quellenlösung 31 gebildeten Zinkoxidfilmes. In 9 bedeutet die vertikale Achse eine Filmdicke (nm) und die horizontale Achse bedeutet H₂O₂/Zn (molares Verhältnis). Ebenfalls in 9 war der Gehalt von Zink konstant, während der Gehalt von Wasserstoffperoxid variiert wurde.
Wie in 9 gezeigt ist, vermindert sich bei Verwendung der Filmbildungsanlage 500 die Filmdicke eines gebildeten Zinkoxidfilmes zusammen mit einer Erhöhung des Gehaltes von Wasserstoffperoxid in der Quellenlösung 31. In den Messungen, worin H₂O₂/Zn = 5 oder größer, wurde ein Zinkoxidfilm nicht auf dem Substrat 2 gebildet.
Experimentelles Ergebnis 1
10 ist eine Figur, die die experimentellen Ergebnisse unter Verwendung der Filmbildungsanlage 150 zeigt, die im dritten Ausführungsbeispiel beschrieben ist (siehe 4).
Im ”experimentellen Ergebnis 1” enthält die Quellenlösung 10 nicht nur eine Metallquelle, sondern auch Ammoniak, ein Dotiermittel und dgl. Die spezifischen Filmbildungsbedingungen im ”experimentellen Ergebnis 1” sind die folgenden.
Eine Quellenlösung 10 wurde verwendet, worin: ZnAcac2 = 0,02 mol/l, GaAcac3 = 0,03 mol/l, NH₃ (Ammoniaklösung) 28% = 3 ml (in 100 ml Lösung) und MeOH/H₂O = 9. Weiterhin wurde die Lösung 11 verwendet, umfassend Wasserstoffperoxid in einer Menge, die H₂O₂/Zn (Gehalt von Zink in der Quellenlösung 11) = 25 erfüllt, worin MeOH/H₂O = 9. Die Fließrate von Ozon, das zur Reaktionskammer 1 geführt wurde, war 10 mg/min. Darüber hinaus wurde die Erwärmungstemperatur des Substrates von 145°C auf 287°C variiert.
10 zeigt die Ergebnisse der Messung des Lagenwiderstandes eines jeden auf dem Substrat 2 durch Variation der Filmbildungstemperatur für das Substrat 2 gebildeten Zinkoxidfilmes. In 10 bedeutet die vertikale Achse einen Lagenwiderstand (Ω/sq) und die horizontale Achse bedeutet die Temperatur (°C).
10 zeigt ebenfalls die Ergebnisse, erhalten durch Verwenden der Filmbildungsbedingungen, die oben beschrieben sind, mit der Ausnahme, dass Wasserstoffperoxid nicht zugeführt wurde (Weglassen des Behälters 5B in 4). Spezifisch zeigen in 10 weiße Dreiecke die experimentellen Ergebnisse, wenn Wasserstoffperoxid zugeführt wurde, während schwarze Vierecke die experimentellen Ergebnisse zeigen, wenn das Wasserstoffperoxid nicht zugeführt wurde.
Wie in 10 gezeigt ist, verminderte sich bei einer Filmbildungstemperatur mit Ausnahme von 287°C, bei der das Substrat 2 erwärmt wurde, der Lagenwiderstand eines gebildeten Metalloxidfilmes mehr, wenn Wasserstoffperoxid zugeführt wurde. Wenn Wasserstoffperoxid zugeführt wird, kann ein Metalloxidfilm mit ausreichend niedrigem Widerstand selbst bei niedriger Filmbildungstemperatur (ungefähr 200°C) erzeugt werden.
Experimentelles Ergebnis 2
11 ist eine Figur, die die experimentellen Ergebnisse unter Anwendung der Filmbildungsanlage 150 zeigt, die im dritten Ausführungsbeispiel beschrieben ist (siehe 4).
Im ”experimentellen Ergebnis 2” umfasst die Quellenlösung 10 nicht nur eine Metallquelle, sondern ebenfalls Ammoniak, ein Dotiermittel und dgl. Spezifische Bildungsbedingungen im ”experimentellen Ergebnis 2” sind die folgenden.
Eine Quellenlösung 10 wurde verwendet, worin: ZnAcac2 = 0,04 mol/l, GaAcac3 = 0,06 mol/l, NH₃ (Ammoniaklösung) 28% = 3 ml (in 100 ml Lösung) und MeOH/H₂O = 9. Weiterhin wurde die Lösung 11 verwendet, umfassend Wasserstoffperoxid in einer Menge, die H₂O₂/Zn (Gehalt von Zink in der Quellenlösung 11) = 0 bis 49 erfüllt, worin MeOH/H₂O = 9. Spezifisch wurde der Gehalt von Wasserstoffperoxid in der Lösung 11 variiert, so dass H₂O₂/Zn = 0, 5, 12, 15, 20, 24, 37 und 49 erfüllt war (Gehalt von Zink war konstant). Die Fließrate von zur Reaktionskammer 1 geführtem Ozon war 10 mg/min. Darüber hinaus war die Erwärmungstemperatur des Substrates 2 ungefähr 200°C.
11 zeigt die Ergebnisse der Messung des Lagenwiderstandes eines jeden auf dem Substrat 2 durch Variation des Gehaltes von Wasserstoffperoxid in der Lösung 11 gebildeten Zinkoxidfilmes. In 11 bedeutet die vertikale Achse einen Lagenwiderstand (Ω/sq.) und die horizontale Achse H₂O₂/Zn (molares Verhältnis).
11 zeigt die Messergebnisse in beiden Fällen, wenn Ozon zur Reaktionskammer 1 geführt wurde und wenn Ozon nicht zur Reaktionskammer 1 geführt wurde (die Filmbildungsbedingungen waren in beiden Fällen gleich mit der Ausnahme des Vorhandenseins/Abwesenheit der Ozonzufuhr). In 11 zeigen weiße Dreiecke die experimentellen Ergebnisse, wenn Ozon zugeführt wurde, während die schwarzen Vierecke die experimentellen Ergebnisse zeigen, wenn Ozon nicht zugeführt wurde.
Wie in 11 gezeigt ist, konnte, wenn Ozon zugeführt wurde, ein Metalloxidfilm mit ausreichend niedrigem Widerstand bei niedriger Filmbildungstemperatur (ungefähr 200°C) gebildet werden. Wenn Ozon zugeführt wurde, neigt der Widerstand eines gebildeten Metalloxidfilmes zur Verminderung zusammen mit einer Erhöhung der Menge an Wasserstoffperoxid in der Fläche, in der H₂O₂/Zn 12 nicht übersteigt. In der Fläche, in der H₂O₂/Zn 12 oder größer ist, ist der Widerstand eines gebildeten Metalloxidfilmes ungefähr konstant, selbst wenn die Menge von Wasserstoffperoxid erhöht wird.
Wie in 11 gezeigt ist, behält selbst dann, wenn Ozon nicht zugeführt wurde, wie aufgrund des Vergleiches mit 8 ersichtlich ist, der Lagenwiderstand eines gebildeten Metalloxidfilmes einen ausreichend niedrigen Widerstand bei, selbst wenn die Menge an Wasserstoffperoxid erhöht wurde.
Wie in 11 gezeigt ist, konnte, wenn Ozon nicht zugeführt wurde, ein Zinkoxidfilm mit einem Lagenwiderstand, der gleich oder kleiner ist als der Lagenwiderstand eines gebildeten Zinkoxidfilmes, wenn Wasserstoffperoxid nicht enthalten war (Fall, bei dem die vertikale Achse in 11 0 ist) in der Fläche gebildet werden, worin H₂O₂/Zn 20 oder kleiner ist.
Experimentelles Ergebnis 3
12 ist eine Figur, die die experimentellen Ergebnisse unter Verwendung der Filmbildungsanlage 150 zeigt, die im dritten Ausführungsbeispiel beschrieben ist (siehe 4).
Im ”experimentellen Ergebnis 1” und ”experimentellen Ergebnis 2” war ein Dotiermittel vom bestimmten Leitfähigkeitstyp in der Quellenlösung 10 enthalten. Auf der anderen Seite enthält im ”experimentellen Ergebnis 3” die Lösung 11, umfassend Wasserstoffperoxid, ein Dotiermittel mit einem bestimmten Leitfähigkeitstyp. Die spezifischen Filmbildungsbedingungen im ”experimentellen Ergebnis 3” sind wie folgt.
Das heißt die Quellenlösung 10, worin: ZnAcac2 = 0,04 mol/l, NH₃ (Ammoniaklösung) 28% = 3 ml (in 100 ml Lösung) = 0 bis 4,9 und MeOH/H₂O = 9 wurde verwendet. Weiterhin wurde die Lösung 11 verwendet, umfassend Gallium in einer Menge, die GaAcac3 = 0,0008 mol/1 erfüllt, und umfassend Wasserstoffperoxid in einer Menge, die H₂O₂/Zn (Gehalt von Zink in der Quellenlösung 11) 0–4,9 erfüllt, worin MeOH/H₂O = 9 ist. Spezifisch wurde der Gehalt an Wasserstoffperoxid in der Lösung 11 variiert, so dass H₂O₂/Zn = 0, 0,5, 1, 2,5 und 4,9 erfüllt wurde (Gehalt von Zink war konstant). Die Fließrate von Ozon, das zur Reaktionskammer 1 geführt wurde, war 10 mg/min. Darüber hinaus war die Erwärmungstemperatur des Substrates 2 ungefähr 200°C.
12 zeigt die Ergebnisse der Messung des Lagenwiderstandes eines jeden auf dem Substrat 2 durch Variation des Gehaltes von Wasserstoffperoxid in der Lösung 11 gebildeten Zinkoxidfilmes. In 12 bedeutet die vertikale Achse einen Lagenwiderstand (Ω/sq.) und die horizontale Achse bedeutet H₂O₂/Zn (molares Verhältnis).
Wie in 12 gezeigt ist, konnte ein Metalloxidfilm mit ausreichend niedrigem Widerstand bei niedriger Filmbildungstemperatur (ungefähr 200°C) gebildet werden. Weiterhin vermindert sich gleichermaßen wie die Tendenz gemäß 11 der Widerstand eines gebildeten Metalloxidfilmes zusammen mit einer Erhöhung der Menge an Wasserstoffperoxid.
Bei den experimentellen Ergebnissen gemäß 11 war mit H₂O₂/Zn = 5 der Lagenwiderstand eines gebildeten Metalloxidfilmes 2200 (Ω/sq.), wenn Ozon zugeführt wurde. Im ”experimentellen Ergebnis 2”, bei dem die Ergebnisse von 11 erhalten wurden, enthielt die Quellenlösung 10 ein Dotiermittel eines bestimmten Leitfähigkeitstyps.
Auf der anderen Seite war, wie in 12 gezeigt ist, der Lagenwiderstand eines gebildeten Metalloxidfilmes 630 (Ω/sq.) oder niedriger im ”experimentellen Ergebnis 3”, worin die Lösung 11 ein Dotiermittel vom vorbestimmten Leitfähigkeitstyp enthielt. Das heißt der Lagenwiderstand eines gebildeten Metalloxidfilmes wird kleiner, wenn die Lösung 11 ein Dotiermittel enthält im Vergleich zu dem Fall, wenn die Quellenlösung 10 ein Dotiermittel enthält.
Bei beiden Filmbildungsbedingungen für das ”experimentelle Ergebnis 2” und für das ”experimentelle Ergebnis 3” ist ZnAcac₂ = 0,04 mol/l. Auf der anderen Seite ist Ga/Zn = 0,15 bei den Filmbildungsbedingungen für ”experimentelles Ergebnis 2”, während Ga/Zn = 0,02 bei den Filmbildungsbedingungen für das ”experimentelle Ergebnis 3” ist. Das heißt, es wird verstanden, dass der Lagenwiderstand eines gebildeten Metalloxidfilmes beim ”experimentellen Ergebnis 3” kleiner wird im Vergleich zum ”experimentellen Ergebnis 2”, obwohl die Menge eines Dotiermittels sich mehr beim ”experimentellen Ergebnis 3” im Vergleich zum ”experimentellen Ergebnis 2” verminderte.
Während diese Erfindung oben detailliert beschrieben wurde, ist die vorgenannte Beschreibung in allen Aspekten erläuternd und diese Erfindung ist nicht hierauf beschränkt. Das heißt zahlreiche Modifizierungen und Variationen können in den beschriebenen Aspekten durchgeführt werden, ohne den Umfang dieser Erfindung zu verlassen.
Bezugszeichenliste

1: Reaktionskammer
2: Substrat
3: Erwärmungseinheit
5A: erster Lösungsbehälter
5B: zweiter Lösungsbehälter
5D: anderer Lösungsbehälter
6A: erste Nebeleinheit
6B: zweite Nebeleinheit
6D: andere Nebeleinheit
7: Ozongenerator
10: Quellenlösung
11: Lösung
18: Gas (umfassend Wasserstoffperoxid)
19: Lösung (umfassend Dotiermittel)
21: Behälter
L1: erste Leitung
L2: zweite Leitung
L3: dritte Leitung
L4: andere Leitung
100, 150, 200, 250: Anlage zur Bildung des Metalloxidfilmes

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

JP 2007-109406 [0006]
JP 2002-146536 [0006]
JP 2007-144297 [0006]

Claims

Anlage zur Bildung eines Metalloxidfilmes, umfassend: einen ersten Behälter (5A), der eine Quellenlösung (10) beinhaltet, umfassend ein Metall; einen zweiten Behälter (5B, 18), der Wasserstoffperoxid beinhaltet; eine Reaktionskammer (1), worin ein Substrat (2) angeordnet ist, umfassend eine Wärmeeinheit (3), die das Substrat erwärmt; eine erste Leitung (L1), die den ersten Behälter und die Reaktionskammer verbindet, zum Zuführen der Quellenlösung von dem ersten Behälter zur Reaktionskammer; und eine zweite Leitung (L2), die den zweiten Behälter und die Reaktionskammer verbindet, zum Zuführen von Wasserstoffperoxid von dem zweiten Behälter zu der Reaktionskammer.
Anlage zur Bildung eines Metalloxidfilmes nach Anspruch 1, worin das Metall Zink ist.
Anlage zur Bildung eines Metalloxidfilmes nach Anspruch 1, worin die Quellenlösung Ammoniak umfasst.
Anlage zur Bildung eines Metalloxidfilmes nach Anspruch 1, worin die Quellenlösung Ethylendiamin umfasst.
Anlage zur Bildung eines Metalloxidfilmes nach Anspruch 1, weiterhin umfassend einen Ozongenerator (7), der Ozon erzeugt, das zur Reaktionskammer geführt wird.
Anlage zur Bildung eines Metalloxidfilmes nach Anspruch 1, worin der zweite Behälter ein Dotiermittel vom bestimmten Leitfähigkeitstyp beinhaltet; und die zweite Leitung das Dotiermittel von dem zweiten Behälter zu der Reaktionskammer führt.
Verfahren zur Bildung eines Metalloxidfilmes, umfassend folgende Schritte: (A) Nebelbildung aus einer Quellenlösung (10), umfassend ein Metall; (B) Erwärmen eines Substrates (2); (C) Zuführen der zum Schritt (A) in einen Nebel gebildeten Lösung auf eine erste Hauptoberfläche des Substrates im Schritt (B); und (D) Zuführen von Wasserstoffperoxid durch eine andere Leitung, die von einer Zuführleitung für die Quellenlösung verschieden ist, auf die erste Hauptoberfläche des Substrates im Schritt (B).
Verfahren zur Bildung eines Metalloxidfilmes nach Anspruch 7, worin das Metall Zink ist.
Verfahren zur Bildung eines Metalloxidfilmes nach Anspruch 8, weiterhin umfassend folgende Schritte: (E) vorhergehendes Erzeugen von Daten, die Beziehungen zwischen dem molaren Verhältnis der Menge von Wasserstoffperoxid, zugeführt im Schritt (D), zu einer Menge an Zink, enthalten in der Quellenlösung, der Trägerkonzentration des gebildeten Metalloxidfilmes und der Mobilität des gebildeten Metalloxidfilmes zeigen; und (F) Bestimmen der Menge des Wasserstoffperoxides, das im Schritt (D) zugeführt wird, unter Verwendung der Daten gemäß Schritt (E).
Verfahren zur Bildung eines Metalloxidfilmes nach Anspruch 7, worin die Quellenlösung Ammoniak enthält.
Verfahren zur Bildung eines Metalloxidfilmes nach Anspruch 7, worin die Quellenlösung Ethylendiamin umfasst.
Verfahren zur Bildung eines Metalloxidfilmes nach Anspruch 7, weiterhin umfassend den Schritt (G) des Zuführens von Ozon zu der ersten Hauptoberfläche des Substrates im Schritt (B).
Verfahren zur Bildung eines Metalloxidfilmes nach Anspruch 9, worin der Schritt (C) und der Schritt (D) durchgeführt werden, ohne Ozon auf die ersten Hauptoberfläche des Substrates im Schritt (B) zuzuführen; und das molare Verhältnis 20 oder kleiner ist.
Verfahren zur Bildung eines Metalloxidfilmes nach Anspruch 7, worin im Schritt (D) ein Dotiermittel eines bestimmten Leitfähigkeitstyps auf die erste Hauptoberfläche des Substrates im Schritt (B) zusammen mit dem Wasserstoffperoxid durch die andere Leitung geführt wird.
Metalloxidfilm, gebildet durch das Verfahren zur Bildung eines Metalloxidfilmes gemäß einem der Ansprüche 7 bis 14.