JP2001107249A - 常圧cvd成膜装置 - Google Patents

常圧cvd成膜装置

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JP2001107249A
JP2001107249A JP28365899A JP28365899A JP2001107249A JP 2001107249 A JP2001107249 A JP 2001107249A JP 28365899 A JP28365899 A JP 28365899A JP 28365899 A JP28365899 A JP 28365899A JP 2001107249 A JP2001107249 A JP 2001107249A
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gas
film
substrate
gas discharge
forming
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JP28365899A
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Ryuta Waseda
隆太 早稲田
Yasushi Ueno
泰 上野
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Central Glass Co Ltd
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Central Glass Co Ltd
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 常圧CVD成膜装置において、しばしば発生
する成膜ムラ(横縞ムラ)を極力抑制する。 【解決手段】 常圧CVD法により走行する加熱基板上
へ1種又は2種以上の成膜用ガスを吹付け、その熱分解
により被膜を形成するための装置であって、成膜用ガス
を均圧化し基板に導くためのガス供給部と、その底部に
配し、基板に成膜用ガスを吐出するガス吐出口を有する
ガス吐出口形成部と、ガス供給部に対し成膜長手方向に
隣設し、成膜後のガスを系外に排出するためのガス排出
部と、その底部に配し、成膜後のガスをガス排出部に導
くガス吸引口を有するガス吸引口形成部からなり、前記
ガス吐出口における成膜用ガスの吐出方向を基板の走行
方向に向け傾斜させた常圧CVD成膜装置。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、常圧下のCVD法
(化学的気相成長法)により走行する加熱基板上へ1種
又は2種以上の成膜用ガスを吹付け、その熱分解により
被膜を形成するための装置に関する。
【0002】
【従来技術および解決すべき課題】図1Aは従来、およ
び本発明の常圧CVD法により走行する加熱基板に成膜
用ガスを吹付ける装置の概略側断面図である。従来、C
VD成膜装置において成膜用ガスの吐出口(ガス吐出ス
リット)9の基端−先端を結ぶラインの延長と、基板面
との交点における角度θが90°であり、すなわち成膜用
ガスは基板面に対し垂直に吐出されていた。
【0003】図2Bは、前記ガス吐出角度θが90°であ
る従来CVD成膜装置におけるガス吐出口−吸引口と走
行基板との間での吐出ガス流の挙動を図示した概略模式
図である。すなわち、着色ガスをガス吐出口(ガス吐出
スリット)より吐出し、ガス吸引口(ガス吸引スリッ
ト)で吸引、排気される間のガス流れを目視観察、写真
撮影し、それをもとにガス流れを矢印→で示したもの
で、吐出ガスは吐出時に基板Bsの走行方向前後に細か
な振れDを示し、その後幾つかのガス渦流を生じつつ広
がり、ガス吸引スリットを通じ排気される。前記吐出ガ
スの振れDは吐出ガスが基板に衝突し、衝突後のガスが
反射して吐出ガスの流れを乱すこと、吐出口両脇の剥離
渦が規則的に大、小変動し、その渦の動きに引きずられ
てガス流が左右に振れることにより生ずるものと推察さ
れる。
【0004】図3はそのようにして成膜した基板の平面
図であり、従来のCVD成膜装置における典型的な一欠
陥である成膜長手方向に対する横縞状の成膜ムラ(横縞
ムラと称する)を誇張して示したもので、これは膜厚ム
ラ、即ち膜厚の不均一さから生じる反射干渉色の変化に
よるムラである。この横縞ムラは、屈折率の高い被膜、
たとえば酸化チタン膜や酸化コバルト膜では顕著に目立
つ。発明者が各種試験検討の結果、横縞ムラの発生の一
要因は、前記し、図2Bで示したガス吐出時の細かな振
れDが大きく影響すると推測された。
【0005】本発明は前記横縞ムラの発生を極力抑制し
た常圧CVD成膜装置を提供することを目的とする。
【0006】
【課題を解決するための手段】本発明は、常圧CVD法
により走行する加熱基板上へ1種又は2種以上の成膜用
ガスを吹付け、その熱分解により被膜を形成するための
装置であって、成膜用ガスを均圧化し基板に導くための
ガス供給部と、その底部に配し、基板に成膜用ガスを吐
出するガス吐出口を有するガス吐出口形成部と、ガス供
給部に対し成膜長手方向に隣設し、成膜後のガスを系外
に排出するためのガス排出部と、その底部に配し、成膜
後のガスをガス排出部に導くガス吸引口を有するガス吸
引口形成部からなり、前記ガス吐出口における成膜用ガ
スの吐出方向を基板の走行方向に向け傾斜させた常圧C
VD成膜装置である。
【0007】前記において、ガス吐出口の基端−先端を
結ぶラインの延長と、基板面との交点における角度θ
が、25°以上、90°未満の範囲であり、更に好適には、
角度θが40°以上、50°以下の範囲であることが好まし
い。
【0008】更に前記において、ガス吐出口形成部およ
びガス吸引口形成部が、ガス供給部の底部およびガス排
気部の底部にそれら成膜幅方向に亘り横設しかつ成膜長
手方向に並設した複数の矩形状平板からなり、前記隣り
合う平板の対向端縁間に間隙を配することにより、ガス
吐出スリットおよびガス吸引スリットを形成するのが好
適である。
【0009】
【発明の実施の形態】前記において、成膜長手方向とは
基板走行の前後方向をいい、成膜幅方向とは前記基板走
行の前後方向に対し直角の方向であり、基板の走行横手
方向をいう。
【0010】以下本発明を図面に基づき説明する。図1
は本発明の一実施形態にかかり、図1Aが常圧CVD成
膜装置の概略側断面図、図1Bがその概略底面図であ
る。ガス供給部1において、成膜用ガスはガス導入口
2、成膜幅方向への分配管3を経てガス均圧室4に送入
される。ガス均圧室4においては孔径約0.5μm程度のフ
ィルター5により浮遊微粉(中間生成物粒等)を除去
し、孔サイズ1〜10mm程度の無数の透孔を有する整流板
6、および複数のバッファープレート7、8により均圧
化される。更に成膜用ガスは、ガス均圧室4の底部に一
体的に配したガス吐出口(図においてガス吐出スリッ
ト)9より加熱基板Bsに向け吐出される。
【0011】ガス吐出スリット9は、ガス吐出スリット
のガス均圧室側基端−基板側先端を結ぶラインの延長
と、基板面との交点における角度θが、25°以上、90°
未満の範囲、更には角度θが40°以上、50°以下の範囲
であることが好ましく、図においては角度θがほぼ45°
の例を示している。角度θが90°の場合は、先述の吐出
ガスの振れDが顕著に現れ、90°を越えると吐出ガスが
基板走行方向に対向することになり、やはりガス流の乱
れが生じ易い傾向にある。角度θが25°未満の場合は成
膜効率が極端に低下する。角度θが40〜50°においては
吐出ガスの振れDは殆ど目立たなくなり、前記振れDに
よると思われる膜厚ムラ、すなわち横縞ムラも抑制さ
れ、成膜効率も殆ど低下しない。
【0012】加熱基板Bsは特定するものではなく、セ
ラミックス、陶磁器、セメント、ガラス、金属等が好適
であり、加熱温度は成膜成分が基板に充分密着し膜形成
する温度、概して700℃未満から400℃程度の間において
設定される。ガラス板であればガラス板製造過程におけ
るガラス成形域から徐冷域に到る間の加熱されたガラス
帯(650〜500℃付近)、一例としてフロートガラスが好
適である。
【0013】吐出し成膜に供した後のガスは、ガス排出
部12における排気室14の底部に一体的に配したガス吸引
スリット13、13を介し、透孔を有する整流板16を設けた
前記排気室14および排気口15を経て系外に排気される。
なお、排気口の先方には図示しない排気ブロアーが配さ
れる。吸引スリット13は吐出スリット9に対し基板走行
方向の前または後に配してもよいが、成膜後のガスを速
やかに排気するうえで図のごとく前後一対に配するのが
よい。なお、ガス供給部1、ガス排出部12を含め、装置
全体Cvが枠体18に収められる。
【0014】図2Aは本発明のCVD成膜装置における
ガス吐出・吸引部と走行基板との間での吐出ガス流の挙
動を図示した概略模式図である。着色ガスをガス吐出ス
リットより吐出し、吸引スリットで吸引、排気される間
のガス流れを目視観察、写真撮影し、それをもとにガス
流れを矢印→で示したもので、先述の従来CVD装置に
おけるような吐出ガスの細かな振れD(図2B参照)は
殆ど目立たなくなり、これが成膜ムラ、すなわち横縞ム
ラの生成を抑制するものと推察される。
【0015】図4は別の実施形態にかかる常圧CVD成
膜装置に関し、図4Aはその概略側断面図、図4Bは概
略底面図であり、ガス供給部1におけるガス均圧室4の
底部(成膜用基板側)、およびガス排出部12における排
気室14の底部には、着脱自在にガス吐出口(ガス吐出ス
リット)9を有するガス吐出口形成部10、ガス吸引口
(ガス吸引スリット)13を有するガス吸引口形成部部1
0'を付設する。
【0016】ガス吐出口形成部10、ガス吸引口形成部1
0'はガス均圧室4の底部、および排気室14の底部におい
て成膜幅方向に亘り横設しかつ成膜長手方向に並設した
複数の矩形状平板11、11、11'、11'からなり、前記隣り
合う平板11、11の対向端縁間に間隙を配し、これをガス
吐出スリット9と為し、および隣り合う平板11、11'の
対向端縁間に間隙を配し、これをガス吸引スリット13と
為すものである。これら平板11、11'はその底面側から
鋲着手段、例えば連結ボルト17を挿通し、ガス均圧室4
の底部、および排気室14の底部に脱着可能に固設せしめ
る。なお、ガス供給部1、およびガス排出部12を含め、
装置本体Cv(前記矩形状平板11、11'を除く)が枠体18
に収められる。
【0017】使用する成膜原料によっては成膜装置、特
に吐出ノズル(スリット)部や吸引・排気ノズル(スリ
ット)部に未分解物、不完全分解物等を付着し、それに
より膜形成を不充分としたり、ときに成膜不能とする。
例えば酸化チタン膜原料の一つであるテトライソプロポ
キシチタンは、気相反応から微粒子状物質を生じ(パウ
ダリングと称する)、ノズル(スリット)部に付着し、
漸次堆積して、原料ガスの均一な吐出を困難として均一
な膜形成を阻害したり、前記付着、堆積物が基板上に落
下すると非成膜部分(膜ヌケと称する)等が生ずる。勿
論堆積物がノズル(スリット)部を閉塞すると成膜不能
となる。
【0018】これに対し上記実施形態においては、ガス
吐出口形成部10、ガス吸引口形成部10'、すなわち矩形
状平板11、11'を着脱可能としたことにより、付着物に
より成膜が不充分となったときは、短時間で予備の矩形
状平板11、11'と交換でき、装置を再稼働できるという
利点を有する。
【0019】
【実施例】〔実施例1〕図4A,Bに示すようなガス吐
出口(ガス吐出スリット)9及びガス吸引口(ガス吸引
スリット)13、13を備えた矩形状平板11、11'を付設し
た常圧CVD成膜装置を用いて成膜を行った。ガス吐出
スリット9のガス吐出方向と基板面との交点における角
度θは40°とし、スリット先端と基板Bsとの距離を7m
mとし、テトライソプロポキシチタネートをバブリング
容器(図示せず)に充填し100℃に加温してから、8.0L
/minのキャリヤガス(乾燥空気)を注入し、蒸気をガ
ス供給部1を介してガス吐出スリット9に送入し、前記
角度θで基板Bsに吐出し成膜した。また、図示しない
吸引手段により、ガス吸引スリット13、ガス排出部12を
介し排気口から計5L/minで排気した。基板Bsとしてサ
イズ150×550mm、厚み3mmのソーダライムガラスを多数
準備し、基板温度550℃、基板搬送速度1.0m/minで順次
成膜装置に送り込んだ。
【0020】成膜装置を稼働後3時間までの間、基板上
の被膜は目視観察において横縞ムラが殆ど観察されない
か、かすかに2、3本観察される程度であり、製品とし
て合格し得るものであった。なお、3時間経過後の被膜
には、両ガス吐出スリット9、ガス吸引スリット13の間
の矩形状平板11の底部(基板Bsに対向する面)に堆積
した付着物の落下に起因する数十箇所のピンホール状の
膜ヌケがあったので、矩形状平板11を取外し予備のそれ
と交換した。交換時間は20分であり、直ちに成膜装置を
再稼働させることができ、当初と同様な被膜付き基板を
得ることができた。
【0021】〔比較例1〕実施例1と同様なCVD成膜
装置で、但しガス吐出スリット9のガス吐出方向と基板
面との交点における角度θは従来装置同様の90°(基板
に対し法線方向)とし、他は実施例1と同一条件で成膜
試験を行った。
【0022】約1時間にわたる成膜試験において、基板
上の被膜には多数の横縞ムラが明瞭に観察され、製品と
して市場に供し得ないものであった。
【0023】
【発明の効果】本発明によれば、ガス吐出口を基板に対
して傾斜させたことにより、吐出ガス流の成膜長さ方向
(基板前後方向)に対する振れを抑制でき、それに起因
すると推察される横縞ムラの発生を極力防ぐことができ
る。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施形態、および従来例にかかる常
圧CVD成膜装置おいて、図1Aがその概略側断面図、
図1Bが概略底面図である(従来例においてスリット角
度θ=90°)。
【図2】常圧CVD成膜装置におけるガス吐出口−ガス
吸引口と走行基板との間での吐出ガス流の挙動を図示し
た概略模式図であり、図2Aは本発明にかかるもの、図
2Bは従来例にかかるものである。
【図3】成膜基板の平面図であり、横縞ムラの生成状態
を示す図である。
【図4】本発明の別の実施形態にかかる常圧CVD成膜
装置に関し、図4Aはその概略側断面図、図4Bは概略
底面図である。
【符号の説明】
Cv 成膜装置本体 Bs 基板 1 ガス供給部 2 ガス導入口 3 分配管 4 ガス均圧室 5 フィルター 6 整流板 7、8 バッファープレート 9 ガス吐出口(ガス吐出スリット) 10 ガス吐出口形成部 10' ガス吸引口形成部 11、11' 矩形状平板 12 ガス排出部 13 ガス吸引口(ガス吸引スリット) 14 排気室 15 排気口 16 整流板 17 鋲着手段 18 枠体

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 常圧CVD法により走行する加熱基板上
    へ1種又は2種以上の成膜用ガスを吹付け、その熱分解
    により被膜を形成するための装置であって、成膜用ガス
    を均圧化し基板に導くためのガス供給部と、その底部に
    配し、基板に成膜用ガスを吐出するガス吐出口を有する
    ガス吐出口形成部と、ガス供給部に対し成膜長手方向に
    隣設し、成膜後のガスを系外に排出するためのガス排出
    部と、その底部に配し、成膜後のガスをガス排出部に導
    くガス吸引口を有するガス吸引口形成部からなり、前記
    ガス吐出口における成膜用ガスの吐出方向を基板の走行
    方向に向け傾斜させたことを特徴とする常圧CVD成膜
    装置。
  2. 【請求項2】 ガス吐出口の基端−先端を結ぶラインの
    延長と、基板面との交点における角度θが、25°以上、
    90°未満の範囲であることを特徴とする請求項1記載の
    常圧CVD成膜装置。
  3. 【請求項3】 ガス吐出口形成部およびガス吸引口形成
    部が、ガス供給部の底部およびガス排気部の底部にそれ
    ら成膜幅方向に亘り横設しかつ成膜長手方向に並設した
    複数の矩形状平板からなり、前記隣り合う平板の対向端
    縁間に間隙を配することにより、ガス吐出スリットおよ
    びガス吸引スリットを形成したことを特徴とする請求項
    1または2記載の常圧CVD成膜装置。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2008169437A (ja) * 2007-01-11 2008-07-24 Mitsubishi Heavy Ind Ltd 製膜装置
CN109503188A (zh) * 2018-12-14 2019-03-22 上海康碳复合材料科技有限公司 一种基于流场优化制备碳/碳坩埚的cvi工艺方法

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