JP2013129868A - Film forming apparatus - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、成膜装置に関し、より具体的には、微粒子化した成膜材料を堆積させて成膜する成膜装置に関する。 The present invention relates to a film forming apparatus, and more specifically to a film forming apparatus that deposits a fine film forming material to form a film.
透明導電膜は、半導体、ディスプレイおよび太陽電池などの分野で広く利用されている。透明導電膜としては、STO(チタン酸ストロンチウム)およびITO(Snドープ酸化インジウム)などの金属酸化物からなるものが主流である。透明導電膜は、一般的に、スパッタリング法、蒸着法、および、有機金属化合物を用いた有機金属化学気相成長法などを用いて成膜される。 Transparent conductive films are widely used in fields such as semiconductors, displays, and solar cells. As the transparent conductive film, those made of metal oxides such as STO (strontium titanate) and ITO (Sn-doped indium oxide) are mainly used. The transparent conductive film is generally formed using a sputtering method, a vapor deposition method, a metal organic chemical vapor deposition method using an organic metal compound, or the like.
スパッタリング法および蒸着法においては、真空プロセスで成膜するため、真空容器などの真空雰囲気を形成して維持する設備が必要となる。有機金属化学気相成長法においては、原料として用いる有機金属化合物が爆発性および毒性を有するため、気密性の高い設備が必要となる。このため、上記の成膜方法を行なうためには、高価な成膜装置が必要となる。 In the sputtering method and the vapor deposition method, since a film is formed by a vacuum process, an equipment for forming and maintaining a vacuum atmosphere such as a vacuum vessel is required. In the organometallic chemical vapor deposition method, since the organometallic compound used as a raw material has explosiveness and toxicity, a highly airtight facility is required. For this reason, in order to perform the film forming method described above, an expensive film forming apparatus is required.
そこで、従来とは異なる成膜方法としてミスト法が提案されている。ミスト法は、原料金属を溶質として含む溶媒を霧化して基板上に噴霧することによって成膜する方法である。 Therefore, a mist method has been proposed as a film forming method different from the conventional one. The mist method is a method of forming a film by atomizing a solvent containing a raw material metal as a solute and spraying it on a substrate.
ミスト法においては、大気圧で成膜することができるため、真空容器およびポンプ類などの製造設備が不要である。また、ミスト法においては有機金属化合物のような危険物質を用いないため、簡易な構成で安価な成膜装置を使用することができる。 In the mist method, a film can be formed at atmospheric pressure, so that no manufacturing equipment such as a vacuum vessel and pumps is required. In addition, since a dangerous substance such as an organometallic compound is not used in the mist method, an inexpensive film forming apparatus with a simple configuration can be used.
未気化残渣を低減できる気化器を開示した先行文献として、例えば特許文献1が挙げられる。特許文献1に記載された気化器においては、液体材料が流れる内側配管と霧化用ガスが流れる外側配管とで構成される2重管の先端にオリフィス部材が設けられている。そして、そのオリフィス部材と内側配管との間隙から霧化用ガスを噴出させている。
For example,
また、複数のノズルを備える成膜装置を開示した先行文献として、例えば特許文献2が挙げられる。特許文献2に記載された成膜装置は、エアロゾルを噴射する噴射口を1箇所有するノズルを複数本備えている。そして、各ノズルは互いに所定の隙間を介して配列されている。 Patent Document 2 is an example of a prior art document that discloses a film forming apparatus having a plurality of nozzles. The film forming apparatus described in Patent Document 2 includes a plurality of nozzles each having one injection port for injecting aerosol. The nozzles are arranged with a predetermined gap therebetween.
しかしながら、ミスト法を用いて成膜する方法では、基板の中央部と端部とにおいて付着するミストの量が不均一になりやすく、基板上に均一に成膜することが困難であるという問題がある。さらに、気化された液体材料を含むノズルから噴霧されたミストが、ノズルの先端に付着すると液体材料が固化してパーティクルが発生する。そして、そのパーティクルが基板上に付着すると、成膜される膜の品質が低下する。 However, in the method of forming a film using the mist method, there is a problem that the amount of mist adhering at the center and the end of the substrate is likely to be non-uniform and it is difficult to form a film uniformly on the substrate. is there. Further, when the mist sprayed from the nozzle containing the vaporized liquid material adheres to the tip of the nozzle, the liquid material is solidified to generate particles. When the particles adhere to the substrate, the quality of the film to be formed is degraded.
本発明は、上記の問題点に鑑みてなされたものであって、基板上に成膜される膜の膜厚の均一性を向上し、かつ、パーティクルの発生を抑制して成膜される膜の品質を安定させることができる成膜装置を提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of the above problems, and is a film formed by improving the uniformity of the film thickness formed on the substrate and suppressing the generation of particles. An object of the present invention is to provide a film forming apparatus capable of stabilizing the quality of the film.
本発明の成膜装置は、上記の課題を解決するために、成膜材料を基板上に堆積させて成膜する成膜装置であって、上記成膜材料を噴霧する噴霧口を有する複数の噴霧機構と、上記複数の噴霧機構から噴霧された成膜材料を流入する流入口、及び流入口と反対側に形成された流出口を有し、上記噴霧機構と間隙を介して対向している整流部材とを備え、上記複数の噴霧機構は、平面視において各々の噴霧口が上記基板の搬送方向と交差する方向に互いに間隔を置くように配列されており、各々の噴出口が複数の噴霧機構のうち両端に配置された噴霧機構の噴霧口近傍に位置する複数の第1送風機構を備えたことを特徴としている。 In order to solve the above-described problems, a film forming apparatus of the present invention is a film forming apparatus that forms a film by depositing a film forming material on a substrate, and has a plurality of spray ports that spray the film forming material. It has a spray mechanism, an inflow port through which the film-forming material sprayed from the plurality of spray mechanisms flows, and an outflow port formed on the side opposite to the inflow port, and is opposed to the spray mechanism through a gap. The plurality of spray mechanisms are arranged so that each spray port is spaced apart from each other in a direction intersecting the substrate transport direction in a plan view, and each jet port has a plurality of spray ports. It is characterized by comprising a plurality of first air blowing mechanisms located in the vicinity of the spray ports of the spray mechanisms arranged at both ends of the mechanism.
噴霧機構と間隙を介さず整流部材が接触した従来の成膜装置においては、噴霧口からミ成膜材料の溶液のミストが噴霧されると、整流部材内部における流入口近傍において負圧が発生する。具体的には、噴霧口から整流部材内部の中央部分を通過するように噴き付けられるミストの流れによって、整流部材内部における流入口側に存在していた気体がその流れに引かれて流出口側に移動する。その結果、整流部材内部における流入口近傍において負圧部が発生する。それゆえ、噴霧口から噴霧されたミストの一部は、負圧部に引き寄せられて整流部材内部に付着する。そして、付着したミストの一部は固化してパーティクルとなる。このパーティクルが基板上に落下して付着すると、基板上に形成される膜の質が低下する。 In the conventional film forming apparatus in which the flow straightening member is in contact with the spray mechanism without a gap, when a mist of the solution of the film forming material is sprayed from the spray port, a negative pressure is generated in the vicinity of the inlet in the flow straightening member. . Specifically, by the flow of mist sprayed from the spray port so as to pass through the central portion inside the rectifying member, the gas existing on the inlet side inside the rectifying member is drawn by the flow, and the outlet side Move to. As a result, a negative pressure portion is generated in the vicinity of the inlet in the rectifying member. Therefore, a part of the mist sprayed from the spray port is attracted to the negative pressure portion and adheres to the inside of the rectifying member. A part of the attached mist is solidified into particles. When these particles fall and adhere to the substrate, the quality of the film formed on the substrate is degraded.
上記の構成によれば、上記複数の噴霧機構から噴霧された成膜材料を流入する流入口、及び流入口と反対側に形成された流出口を有し、上記噴霧機構と間隙を介して対向している整流部材を備えているので、噴霧口からミストが噴霧されると、間隙の周囲から流入口に向けて気体が引き寄せられる。その気体は、流入口内に流入する。このように気体が流動する結果、上記の構成によれば、従来の成膜装置のような負圧部が発生しないため、噴霧口から噴霧されたミストは整流部材内部の中央部分を流動する。よって、ミストが整流部材内部に付着してパーティクルが発生することを抑制できる。 According to said structure, it has the inflow port which flows in into the film-forming material sprayed from said several spray mechanism, and the outflow port formed in the opposite side to an inflow port, and opposes the said spray mechanism through a clearance gap. When the mist is sprayed from the spray port, the gas is drawn toward the inflow port from the periphery of the gap. The gas flows into the inlet. As a result of the gas flowing in this manner, according to the above-described configuration, the negative pressure portion as in the conventional film forming apparatus is not generated, so that the mist sprayed from the spray port flows in the central portion inside the rectifying member. Therefore, it is possible to suppress the generation of particles due to the mist adhering to the inside of the rectifying member.
また、上記複数の噴霧機構が、平面視において各々の噴霧口が上記基板の搬送方向と交差する方向に互いに間隔を置くように配列された構成においては、複数の噴霧機構のうち両端に配置された噴霧機構の噴霧口から噴霧された成膜材料の噴付強度が相対的に弱くなる。このため、基板上に均一に成膜することが困難であるという問題がある。 Further, in the configuration in which the plurality of spray mechanisms are arranged so that each spray port is spaced from each other in a direction intersecting the transport direction of the substrate in plan view, the spray mechanisms are arranged at both ends of the plurality of spray mechanisms. The spraying strength of the film-forming material sprayed from the spray port of the spray mechanism becomes relatively weak. For this reason, there exists a problem that it is difficult to form into a film uniformly on a board | substrate.
上記の構成によれば、各々の噴出口が複数の噴霧機構のうち両端に配置された噴霧機構の噴霧口近傍に位置する複数の第1送風機構を備えているので、複数の噴霧機構のうち両端に配置された噴霧機構の噴霧口から噴霧された成膜材料は、第1送風機構による送風によって加速して、上記基板に到達することになる。すなわち、上記第1送風機構は、噴霧機構の噴霧口から噴霧された成膜材料を基板上に分布を補正して到達させる役割がある。その結果、上記の構成によれば、基板の端部に到達するミストの量が増加し、基板上に成膜される膜の膜厚の均一性を向上し得る成膜装置を実現することができる。 According to said structure, since each jet nozzle is equipped with the some 1st ventilation mechanism located in the spray outlet vicinity of the spray mechanism arrange | positioned at both ends among the some spray mechanisms, The film forming material sprayed from the spray ports of the spray mechanism arranged at both ends is accelerated by the air blow by the first blower mechanism and reaches the substrate. That is, the first air blowing mechanism has a role of correcting the distribution of the film forming material sprayed from the spraying port of the spraying mechanism to reach the substrate. As a result, according to the above configuration, it is possible to realize a film forming apparatus that increases the amount of mist that reaches the end of the substrate and can improve the uniformity of the film thickness formed on the substrate. it can.
以上のように、上記の構成によれば、基板上に成膜される膜の膜厚の均一性を向上し、かつ、パーティクルの発生を抑制して成膜される膜の品質を安定させることができる成膜装置を提供することができる。 As described above, according to the above configuration, it is possible to improve the uniformity of the film thickness formed on the substrate and stabilize the quality of the film formed by suppressing the generation of particles. It is possible to provide a film forming apparatus capable of
また、本発明の成膜装置では、上記複数の第1送風機構は、上記噴霧機構の噴霧口の周囲に設けられていることが好ましい。 Moreover, in the film-forming apparatus of this invention, it is preferable that the said some 1st ventilation mechanism is provided around the spraying opening of the said spraying mechanism.
上記の構成によれば、上記複数の第1送風機構は、上記噴霧機構の噴霧口の周囲に設けられているので、基板上に成膜される膜の膜厚の均一性をさらに向上させることができる。 According to said structure, since the said several 1st ventilation mechanism is provided around the spraying opening of the said spraying mechanism, it further improves the uniformity of the film thickness of the film | membrane formed on a board | substrate. Can do.
また、本発明の成膜装置では、上記噴霧機構における上記噴霧口が配置されている面と、上記整流部材における上記流入口側の面とは、互いに平行になっていることが好ましい。 Moreover, in the film-forming apparatus of this invention, it is preferable that the surface in which the said spraying port in the said spray mechanism is arrange | positioned, and the said surface in the said inflow side in the said baffle member are mutually parallel.
上記の構成によれば、上記噴霧機構における上記噴霧口が配置されている面と、上記整流部材における上記流入口側の面とは、互いに平行になっているので、整流部材の流入口に向かって間隙を流れる気体の流路面積が一定になり、間隙を流動する気体の流速を略一定にすることができる。その結果、上記の構成によれば、流入口から整流部材内部に流入する気体の流れが乱れることを抑制することができる。 According to the above configuration, the surface of the spray mechanism on which the spray port is disposed and the surface on the inlet side of the rectifying member are parallel to each other, and therefore face the inlet of the rectifying member. Thus, the flow area of the gas flowing through the gap becomes constant, and the flow velocity of the gas flowing through the gap can be made substantially constant. As a result, according to said structure, it can suppress that the flow of the gas which flows in into the rectification | straightening member from an inflow port is disturb | confused.
また、本発明の成膜装置では、上記間隙の周囲から上記流入口へ向けて送風する第2送風機構を備えたことが好ましい。 Moreover, it is preferable that the film forming apparatus of the present invention includes a second air blowing mechanism that blows air from the periphery of the gap toward the inlet.
これにより、整流部材の流入口から整流部材内部に流入する気体の流量を多くすることができ、噴霧口から噴霧されたミストの指向性を高めることができる。 Thereby, the flow volume of the gas which flows into the inside of a rectification member from the inflow port of a rectification member can be increased, and the directivity of the mist sprayed from the spray outlet can be improved.
また、本発明の成膜装置では、上記第1送風機構は、エアーノズルを備えていてもよい。 In the film forming apparatus of the present invention, the first air blowing mechanism may include an air nozzle.
そして、上記エアーノズルは、圧縮空気を噴出するようになっていてもよい。 The air nozzle may eject compressed air.
また、本発明の成膜装置では、上記噴霧機構は、スプレーノズルを備えていてもよい。 Moreover, in the film-forming apparatus of this invention, the said spray mechanism may be equipped with the spray nozzle.
そして、上記スプレーノズルは、上記成膜材料を圧縮空気によって微粒子化して噴霧するようになっていてもよい。 The spray nozzle may atomize the film forming material with compressed air and spray it.
本発明の成膜装置は、以上のように、上記成膜材料を噴霧する噴霧口を各々有する複数の噴霧機構と、上記複数の噴霧機構から噴霧された成膜材料を流入する流入口、及び流入口と反対側に形成された流出口を有し、上記噴霧機構と間隙を介して対向している整流部材とを備え、上記複数の噴霧機構は、平面視において各々の噴霧口が上記基板の搬送方向と交差する方向に互いに間隔を置くように配列されており、各々の噴出口が複数の噴霧機構のうち両端に配置された噴霧機構の噴霧口近傍に位置する複数の第1送風機構を備えた構成である。 As described above, the film forming apparatus of the present invention includes a plurality of spray mechanisms each having a spray port for spraying the film forming material, an inlet for flowing the film forming material sprayed from the plurality of spray mechanisms, and A plurality of spray mechanisms, each having a spray port in the plan view, having a flow regulating member that has an outlet formed on the side opposite to the inlet and opposed to the spray mechanism with a gap. A plurality of first blower mechanisms which are arranged so as to be spaced apart from each other in a direction intersecting with the conveying direction, and each jet port is located in the vicinity of the spray port of the spray mechanism disposed at both ends of the plurality of spray mechanisms. It is the structure provided with.
それゆえ、基板上に成膜される膜の膜厚の均一性を向上し、かつ、パーティクルの発生を抑制して成膜される膜の品質を安定させることができる成膜装置を実現することができる。 Therefore, to realize a film forming apparatus capable of improving the uniformity of the film thickness formed on the substrate and stabilizing the quality of the film formed by suppressing the generation of particles. Can do.
まず、薄膜太陽電池などに用いられる透明導電膜の成膜に関して、膜厚が各種性能に与える影響について説明する。 First, regarding the film formation of a transparent conductive film used for a thin film solar cell or the like, the influence of the film thickness on various performances will be described.
図18は、膜厚とシート抵抗値との関係を示すグラフである。図19は、膜厚と透過率との関係を示すグラフである。図20は、膜厚とヘイズ率との関係を示すグラフである。 FIG. 18 is a graph showing the relationship between the film thickness and the sheet resistance value. FIG. 19 is a graph showing the relationship between film thickness and transmittance. FIG. 20 is a graph showing the relationship between film thickness and haze ratio.
図18においては、縦軸にシート抵抗値(Ω/□)、横軸に膜厚(nm)を示している。図19においては、縦軸に光透過率(%)、横軸に膜厚(nm)を示している。図20においては、縦軸にヘイズ率(%)、横軸に膜厚(nm)を示している。 In FIG. 18, the vertical axis indicates the sheet resistance value (Ω / □), and the horizontal axis indicates the film thickness (nm). In FIG. 19, the vertical axis indicates the light transmittance (%), and the horizontal axis indicates the film thickness (nm). In FIG. 20, the vertical axis represents the haze ratio (%), and the horizontal axis represents the film thickness (nm).
なお、図18〜20においては、基板と透明導電膜との間にアルカリバリア層を設けた場合の実験データを「○」、その近似線を実線で、アルカリバリア層を設けていない場合の実験データを「×」、その近似線を点線で示している。また、図20における近似線は、各データの上限値および下限値の近似線を示している。 In FIGS. 18 to 20, the experiment data when the alkali barrier layer is provided between the substrate and the transparent conductive film is “◯”, the approximate line thereof is a solid line, and the experiment when no alkali barrier layer is provided. Data is indicated by “x”, and its approximate line is indicated by a dotted line. Moreover, the approximate line in FIG. 20 has shown the approximate line of the upper limit of each data, and a lower limit.
図18に示されるように、シート抵抗値は、透明導電膜の膜厚が大きくなるに従って小さくなっている。また、図19に示されるように、光透過率は、透明導電膜の膜厚が大きくなるに従って小さくなっている。また、図20に示すように、ヘイズ率は、透明導電膜の膜厚が大きくなるに従って大きくなっている。シート抵抗値については、透明導電膜の膜厚が同一であってもアルカリバリア層の有無により差が認められた。 As shown in FIG. 18, the sheet resistance value decreases as the film thickness of the transparent conductive film increases. Moreover, as FIG. 19 shows, the light transmittance is small as the film thickness of a transparent conductive film becomes large. In addition, as shown in FIG. 20, the haze ratio increases as the film thickness of the transparent conductive film increases. About sheet resistance value, even if the film thickness of the transparent conductive film was the same, the difference was recognized by the presence or absence of the alkali barrier layer.
上記のように透明導電膜の膜厚は、薄膜太陽電池の性能に影響を及ぼす重要なファクターである。そのため、基板上に成膜される透明導電膜の膜厚は均一であることが望ましい。 As described above, the film thickness of the transparent conductive film is an important factor affecting the performance of the thin film solar cell. Therefore, it is desirable that the film thickness of the transparent conductive film formed on the substrate is uniform.
以下、本発明の一実施形態に係る成膜装置について説明する。以下の実施形態の説明においては、図中の同一または相当部分には同一符号を付して、その説明は繰り返さない。本実施形態においては、薄膜太陽電池などに用いられる透明導電膜の成膜を例に説明するが、本発明は様々な膜の成膜に応用可能である。 Hereinafter, a film forming apparatus according to an embodiment of the present invention will be described. In the following description of the embodiments, the same or corresponding parts in the drawings are denoted by the same reference numerals, and the description thereof will not be repeated. In the present embodiment, film formation of a transparent conductive film used for a thin film solar cell will be described as an example, but the present invention can be applied to film formation of various films.
図1は、本発明の一実施形態に係る成膜装置の構成を示す側面図である。図2は、本実施形態に係る成膜装置に含まれる成膜室の構成を示す断面図である。図3は、図2の成膜室を矢印III方向から見た図である。図4は、本実施形態に係る成膜装置の噴霧機構および送風機構の構成を示す断面図である。図5は、図4の噴霧機構および送風機構を矢印V方向から見た図である。 FIG. 1 is a side view showing a configuration of a film forming apparatus according to an embodiment of the present invention. FIG. 2 is a cross-sectional view showing a configuration of a film forming chamber included in the film forming apparatus according to the present embodiment. FIG. 3 is a view of the film forming chamber of FIG. 2 as viewed from the direction of arrow III. FIG. 4 is a cross-sectional view showing the configuration of the spray mechanism and the air blowing mechanism of the film forming apparatus according to this embodiment. FIG. 5 is a view of the spray mechanism and the air blowing mechanism of FIG.
図1に示されるように、本実施形態に係る成膜装置10は、基板200が投入される投入部11と、基板200が予熱される予熱部12と、基板200が成膜処理される成膜部13と、基板200が冷却される徐冷部14と、基板200が取り出される取出し部15とを有している。
As shown in FIG. 1, the
図1〜3に示されるように、成膜装置10は、基板200を搬送経路に沿って搬送する搬送手段としての搬送コンベア110を備えている。搬送コンベア110は、投入部11、予熱部12、成膜部13、徐冷部14および取出し部15に亘って設けられている。
As illustrated in FIGS. 1 to 3, the
搬送コンベア110は、基板200が載置される搬送ベルト111と、搬送ベルト111が巻き掛けられたプーリ112と、プーリ112を駆動させる駆動軸113と、駆動軸113に動力を付与する図示しないモータとから構成されている。搬送ベルト111は、耐熱性を有する金属または樹脂から形成されている。
The
基板200は、搬送コンベア110により矢印114で示す方向に搬送される。すなわち、本実施形態に係る成膜装置10においては、基板200の搬送経路は平面視において直線状である。ただし、搬送経路は、直線状に限定されず、平面視において屈曲した形状であってもよいし、曲線状であってもよい。
The
また、成膜装置10は、複数の成膜室100a〜100dを備えている。成膜室100a〜100dは、搬送経路中に並ぶように位置する。具体的には、基板200の搬送方向(矢印114で示す方向)の上流側から順に、成膜室100a、成膜室100b、成膜室100c、成膜室100dが設けられている。本実施形態においては、4つの成膜室100a〜100dが設けられているが、1つ以上の成膜室が設けられていればよい。
The
さらに、成膜装置10は、加熱炉120を備えている。この加熱炉120は、複数の成膜室100a〜100dのうち隣接する成膜室同士を繋ぐように搬送経路に沿ってトンネル状に位置する。そして、複数の成膜室100a〜100dを順次通過する基板200を取り囲んで加熱する。図3に示されるように、筐体150の下部が、加熱炉120によって覆われている。
Further, the
トンネル状の加熱炉120の上部には、開口が設けられ、筐体150は、その開口内に組み込まれている。加熱炉120は、4つの成膜室100a〜100dに亘って設けられている。加熱炉120は、基板200を予熱するために、基板200の搬送方向の上流側に位置する成膜室100aよりも上流側から設けられている。すなわち、加熱炉120は、予熱部12および成膜部13に亘って設けられている。
An opening is provided in the upper part of the tunnel-shaped
基板200は、搬送コンベア110により加熱炉120内を搬送されつつ加熱される。基板200に成膜する際には、加熱炉120内は、ほぼ同一の温度、たとえば550℃に維持されている。
The
本実施形態に係る成膜室100a〜100dは、微粒子化した成膜材料160を基板200上に堆積させて成膜する装置である。図2に示されるように、成膜室100(特に断らない限り、成膜室100a〜100dそれぞれを単に成膜室100とする)は、筐体150と、複数の噴霧機構とを有している。噴霧機構は、筐体150内で、基板200に対し、成膜材料160を微粒子化したミストを噴霧する。
The
筐体150は、側壁の1つに、ミストを排気するための排気口152を有している。図1に示されるように、排気口152には、接続管310の一端が接続されている。接続管310の他端は、排気されたミストを無害化処理するガス処理手段としての除害装置300に接続されている。
The
図2に示されるように、筐体150は、キャリアガス170が導入される導入口151を有している。また、筐体150は、筐体150内を3つの空間に分割する仕切壁154を有している。3つの空間のうち、第1の空間は、噴霧機構が配置される噴霧機構配置空間158である。第2の空間は、噴霧機構からミストが噴霧されるミスト噴霧空間159である。第3の空間は、排気口152と繋がっている排気空間153である。
As shown in FIG. 2, the
筐体150は、ミスト噴霧空間159からミストを基板200上に流動可能とする、基板200と対向する開放部を有している。開放部は、筐体150の下部に形成されている。図1および3に示されるように、開放部は、加熱炉120内に位置している。搬送コンベア110により搬送されている基板200と筐体150の開放部との間には、所定の間隙が設けられている。
The
複数の噴霧機構は、成膜材料160を微粒子化して噴霧する噴霧口を各々有する。本実施形態においては、噴霧機構は、成膜材料を圧縮空気により微粒子化して噴霧する複数のスプレーノズル130からなる。
The plurality of spray mechanisms each have a spray port for atomizing the
具体的には、噴霧機構は、図示しないコンプレッサーからの圧縮空気により、タンク140に貯溜されている成膜材料160の溶液を加圧して通路141を通過させる。そして、スプレーノズル130の噴霧口130aから微粒子化したミストを噴霧する。筐体150には、スプレーノズル130の位置に対応して開口155が形成されている。
Specifically, the spray mechanism pressurizes the solution of the
スプレーノズル130の噴霧口130a側の端部に、スプレーノズル130を冷却する冷却ジャケット131が取り付けられている。冷却ジャケット131は図示しない冷却水供給管と接続されている。そして、冷却ジャケット131の内部では、冷却水が循環している。
A cooling
また、成膜室100には、流入口132a、流出口132b、および流入口132aと流出口132bとの間に形成された整流部134を有する筒状の整流部材132が設けられている。整流部材132における流入口132aが形成された面は、スプレーノズル130の噴霧口130a側の面と間隙133(所定の間隔)を開けて対向している。また、整流部材132における流入口132aと反対側の面には、流出口132bが設けられている。整流部134は、流入口132aから流出口132bへ向かって延びる空洞部であり、噴霧口130aから噴霧されるミストを整流する。整流部134は、流入口132aから流出口132bへ向かって広がる(互いに対向する内壁同士の間隔が大きくなった)テーパ状になっている。ただし、整流部134の形状はこれに限られず、たとえば、流入口132a側から流出口132b側に広がるラッパ状の形状であってもよい。
Further, the
また、整流部材132において、流入口132a、流出口132b、および整流部134は、スプレーノズル130における複数の噴霧口130aに対し1つ形成されている。ただし、流入口132a、流出口132b、および整流部134は、スプレーノズル130における各噴霧口130aに対応するように設けられていてもよい。
Further, in the rectifying
整流部材132は、整流部材132の外側面の一部に接続された図示しない接続部材が冷却ジャケット131の外側面の一部に接続されることにより、冷却ジャケット131に取り付けられている。接続部材により、スプレーノズル130の噴霧口130a側の面と整流部材132における流入口132a側の端面との間の間隙133が維持されている。
The rectifying
整流部134を構成する側壁で囲まれた空洞部(整流部材132の内部)と筐体150内部の空間とは、間隙133を介して連通している。すなわち、整流部材132の流入口132aと流出口132bとの間の空間と、筐体150の内部とは間隙133により連通している。そのため、筐体150内部の気体は、間隙133を通過して流入口132aから整流部材132の内部(整流部134)に流入可能になっている。
A hollow portion (inside the rectifying member 132) surrounded by the side wall constituting the rectifying
スプレーノズル130における噴霧口130aが配置されている面と、整流部材132の流入口132a側の端面とは、互いに略平行に配置されている。また、冷却ジャケット131における噴霧口130a側の端面と、整流部材132の流入口132a側の端面とは、互いに略平行になるように対向している。ただし、冷却ジャケット131の噴霧口130a側の端面と、整流部材132の流入口132a側の端面とは、噴霧口130aから離れるに従って互いの間の間隔が広がるように対向していてもよい。
The surface of the
スプレーノズル130は、成膜材料160の溶液と圧縮空気との2流体を混合したミストを噴霧する2流体スプレーノズルである。ここで、ミストとは、平均粒子経が0.1μm以上100μm以下の液滴が気体中に分散された状態のものをいう。なお、ミストの平均粒子径は、液浸法によって算出された値とする。
The
ただし、噴霧機構は、スプレーノズル130に限定されず、超音波を用いてミストを発生させるものであってもよい。超音波振動子によってミストを発生させる場合、スプレーノズル130によりミストを発生させる場合に比べて、ミストの平均粒子径を均一にできる。このため、発生させたミスト同士が基板200に到達する前に凝集することを抑制することができる。
However, the spray mechanism is not limited to the
図3〜5に示すように、複数のスプレーノズル130は、各々の噴霧口130aが基板200と対向するように配置されている。また、平面視において、各々の噴霧口130aは、筐体150内で基板200の搬送方向と直交する方向に互いに間隔を置くように配列されている。
As shown in FIGS. 3 to 5, the plurality of
図3においては、3つのスプレーノズル130がピッチLpで配置されている。しかし、スプレーノズル130の数は、3つに限られず複数であればよい。また、複数のスプレーノズル130が配列される方向は、基板200の搬送方向と直交する方向に限定されず、基板200の搬送方向と交差する方向であればよい。
In Figure 3, three
なお、スプレーノズル130の設置数は、基板200の成膜処理の所望のタクトタイムを満たすために必要な単位時間当たりのミストの噴霧量、または、成膜処理を行なううえで必要な成膜速度に応じて適宜変更される。
Note that the number of
スプレーノズル130の噴霧口130aと基板200の上面との間の距離Lhに対して、加熱炉120の上端と基板200との間の距離は、Lh/4に設定されている。
The distance between the upper end of the
なお、後述する導入口151から導入されるキャリアガス170の一部は、スプレーノズル130を冷却するためにスプレーノズル130に対して送られる。スプレーノズル130にキャリアガス170を送るために、スプレーノズル130の近傍には、図示しない冷却ファンが配置されている。
A part of the
スプレーノズル130は、冷却ファンにより空冷される。さらに、スプレーノズル130の近傍には、図示しない水冷用の冷却管が設けられている。冷却管内を冷却水が循環することによりスプレーノズル130が水冷される。
The
このように、スプレーノズル130の近傍を冷却することによって、スプレーノズル130から噴き付けられる前の成膜材料160の溶液が沸点以下の温度まで冷却される。より好ましくは、成膜材料160の溶液が室温程度まで冷却される。
Thus, by cooling the vicinity of the
この冷却によって、成膜材料160の溶液中の溶媒がスプレーノズル130内において揮発することを抑制できる。このため、噴き付けられる成膜材料160の溶液濃度を一定に保つことができる。また、スプレーノズル130内において成膜材料160の溶液中の溶媒が揮発することによる成膜材料160の固化を抑制することができる。
By this cooling, it is possible to suppress the solvent in the
その結果、成膜装置10によれば、一定の濃度の成膜材料160を用いて成膜することができる。このため、基板200上に成膜される膜の品質を安定させることができる。また、固化した成膜材料160によるスプレーノズル130の目詰まりを抑制することができる。
As a result, the
成膜材料160の溶液としては、亜鉛、スズ、インジウム、カドミウムおよびストロンチウムからなる群より選択される無機材料の塩化物を、溶媒に溶解させた溶液を用いることができる。溶媒としては、水、メタノール、エタノールおよびブタノールなどを用いることができる。このような成膜材料160の溶液としては、たとえば、酢酸亜鉛を含む水溶液、酸化インジウム錫を含む水溶液および酸化錫を含む水溶液などを用いることができる。
As a solution of the
ただし、成膜材料160の溶液としては、これに限られず、種々の溶液を用いることができる。成膜材料160の溶液の濃度は、特に限定されないが、たとえば、0.1mol/L以上3mol/L以下の濃度である。
However, the solution of the
本実施形態に係る成膜装置においては、成膜室100は、複数の噴霧機構の両端に第1送風機構を有する。この第1送風機構は、複数の噴霧機構から噴霧された成膜材料を基板200上に分布を補正して到達させるための機構である。本実施形態に係る成膜装置における噴霧機構及び第1送風機構について、図4および5を参照して説明する。
In the film forming apparatus according to the present embodiment, the
図4および5に示されるように、成膜装置10において、第1送風機構は、補完ガスとして圧縮空気を噴出する複数のエアーノズル190を有する。複数のエアーノズル190はそれぞれ、噴出口191を有する。各々の噴出口191は、複数のスプレーノズル130のうち両端に設置されるスプレーノズル130の噴霧口130a近傍に配置される。なお、噴出口191は、噴霧口130aの周囲を取り囲むように形成されてもよい。また、この噴出口191は、基板200に噴霧される成膜材料のミストの分布を補正するためのものであり、口数は限定されず、適宜設置数が変更され得る。例えば図5(a)に示されるように、噴出口191を有する構成であってもよいし、図5(b)に示されるように噴出口191を1つ以上有する構成であってもよい。
As shown in FIGS. 4 and 5, in the
本実施形態に係る成膜装置においては、複数のスプレーノズル130は、各々の噴霧領域の長手方向に沿って一列になるように配置されている。その近傍にエアーノズル190が配置されるスプレーノズル130は、複数のスプレーノズル130において両端に位置する。
In the film forming apparatus according to the present embodiment, the plurality of
そのため、両端に位置するスプレーノズル130の噴霧口130aから噴出されたミストは、基板200に噴霧されるに際し、複数のエアーノズル190の噴出口191から基板200の端部に向けて噴出された圧縮空気によって加速される。すなわち、複数のエアーノズル190は、複数のスプレーノズル130から噴霧された成膜材料160を基板200上に分布を補正して到達させる。本実施形態に係る成膜装置においては、送風機構としてエアーノズル190を用いている。しかし、送風機構は、噴霧されたミストを基板200へ向けて加速させるものであれば特に限定されず、たとえば、キャリアガスを噴出するノズルであってもよい。
Therefore, when the mist ejected from the
ここで、筐体150内におけるガスの流動経路について、図2を参照して説明する。図2に示されるように、まず、導入口151から、たとえば圧縮空気からなるキャリアガス170が筐体150のミスト噴霧空間159内に導入される。ミスト噴霧空間159内に導入されたキャリアガス170は、矢印171で示す方向に流動する。キャリアガス170としては、たとえば、窒素、酸素、水素およびこれらの混合ガスが挙げられる。
Here, the flow path of the gas in the
また、スプレーノズル130の噴霧口130aからミストが、矢印161で示す方向に噴霧領域162中に噴霧される。ミストとキャリアガス170とは、混合領域181において互いに混合される。その後、ミストは、矢印182で示す方向に流動して開放部に到達する。ミストは、開放部から基板200の主面上に噴き付けられる。ここで、ミストが基板200上に噴き付けられる領域を、噴き付け領域Xと称する。
In addition, mist is sprayed from the
噴き付け領域Xに到達したミストは、基板200の主面に沿って流動する。具体的には、仕切壁154の一部であって基板200の主面と対向している対向面と、基板200の主面との間を矢印183で示す方向にミストが流動する。ここで、ミストが矢印183で示す方向に流動する領域を、流路領域Yと称する。
The mist that has reached the spray region X flows along the main surface of the
流路領域Yを通過したミストは、排気空間153内を矢印184で示す方向に流動する。このようにミストが基板の主面上から排気口152に向かう領域を、排気領域Zと称する。排気空間153内を通過して排気口152に到達したミストは、除害装置300により無害化されて排気ガス180として外部に放出される。なお、図2においては、除害装置300を省略している。
The mist that has passed through the flow path region Y flows in the direction indicated by the
このように成膜装置10においては、基板200と対向する開放部は、噴き付け領域Xと流路領域Yと排気領域Zとから構成されている。ミストは、複数の成膜室100a〜100dの各々において、噴霧機構から開放部を通過して排気口152に向けて流動する。
As described above, in the
なお、排気口152においては、導入口151から導入されるキャリアガス170の3倍〜10倍程度大きな流量でミストが排気されている。ただし、導入されるキャリアガス170の流量およびミストの排気流量は適宜設定される。
In the
また、成膜装置10に備えられた成膜室100a〜100dそれぞれのミストの流れは図1に示されている。すなわち、成膜室100aにおいては、矢印400で示すようにミストが流動する。成膜室100bにおいては、矢印410で示すようにミストが流動する。成膜室100cにおいては、矢印420で示すようにミストが流動する。成膜室100dにおいては、矢印430で示すようにミストが流動する。
The mist flow in each of the
上記のようにミストが流動している状態で、開放部の近傍を基板200が通過することにより、基板200が成膜処理される。本実施形態の成膜装置10においては、開放部の近傍を基板200が通過するように搬送コンベア110が設けられている。
As described above, the
基板200は、搬送コンベア110により、複数の成膜室100a〜100dそれぞれにおいて、噴き付け領域X、流路領域Yおよび排気領域Zを順に通過するように搬送される。基板200は、噴き付け領域X、流路領域Yおよび排気領域Zを通過する間に、主面上に成膜材料160の微粒子が堆積することにより成膜される。
The
たとえば、基板200には、アルカリバリア層としてのSiO2膜、および、透明導電膜としてのTCO(Transparent Conductive Oxide)などの複数の膜が形成される。なお、アルカリバリア層は、基板200に含まれるアルカリ分による太陽電池の性能低下を防止するためのものである。そのため、基板200がアルカリ分を多く含まない材質からなる場合、アルカリバリア層を形成しなくてもよい。
For example, a plurality of films such as a SiO 2 film as an alkali barrier layer and a TCO (Transparent Conductive Oxide) as a transparent conductive film are formed on the
このように基板200上に異なる種類の膜を形成する場合、複数の成膜室100a〜100dにおいて、種々の成膜材料からなるミストが用いられる。たとえば、成膜室100aにおいてSiO2を成膜材料160とするミストを用い、成膜室100bにおいてSnO2を成膜材料160とするミストを用いる。
When different types of films are formed on the
SnO2からなる透明導電膜を形成する場合には、加熱炉120内の温度は、450℃以上600℃以下であることが好ましく、520℃以上580℃以下であることがより好ましい。
When a transparent conductive film made of SnO 2 is formed, the temperature in the
加熱炉120内の温度が450℃未満である場合、基板200上に付着したミストの乾燥時間が長くなることにより成膜レートが著しく低下する。一方、加熱炉120内の温度が600℃より高い場合、ミストの一部において基板200上に到達する前にミストに含まれる溶媒が揮発して成膜性能を失うため、基板200上に到達するミストの量が低下して成膜レートが著しく低下する。
When the temperature in the
また、スプレーノズル130の噴霧圧力、キャリアガス170の流量および排気流量を適切に設定することにより、ミストを安定して基板200の上面に到達させることができる。
Further, by properly setting the spray pressure of the
上記の構成により発生したミストを用いて基板200上に均一な膜を形成するためには、ミストを基板200上の全体に到達させる必要がある。ここで、スプレーノズル130の噴霧領域について説明する。
In order to form a uniform film on the
図6は、本実施形態に係る成膜装置に用いられるスプレーノズル130の噴霧領域の外形を示す模式図である。図6に示されるように、スプレーノズル130の噴霧領域162は、スプレーノズル130の噴霧口から距離Lh離れた地点において、楕円形状の外形を有している。
FIG. 6 is a schematic view showing the outer shape of the spray region of the
噴霧領域162は、具体的には、長径の長さがLW、短径の長さがLTである楕円形状を有している。すなわち、噴霧領域162は、長径に平行な長手方向と、短径に平行な短手方向とを有している。図6中の0点は、長径と短径との交点であって、スプレーノズル130の中心の鉛直方向における直下の位置である。
図7は、本実施形態に係るスプレーノズル130の噴霧領域162の長手方向における相対噴付強度を示すグラフである。図8は、本実施形態に係るスプレーノズル130の噴霧領域162の短手方向における相対噴付強度を示すグラフである。
FIG. 7 is a graph showing the relative spraying strength in the longitudinal direction of the
図7においては、縦軸に相対噴付強度(%)、横軸に噴霧領域162の長手方向における0点からの位置(mm)を示している。図8においては、縦軸に相対噴付強度(%)、横軸に噴霧領域162の短手方向における0点からの位置(mm)を示している。
In FIG. 7, the vertical axis represents the relative spray strength (%), and the horizontal axis represents the position (mm) from the zero point in the longitudinal direction of the
図7に示されるように、Lh=300mmの地点においては、スプレーノズル130の噴霧領域162の長手方向における相対噴付強度は、0点から離れるに従って上昇して100%になった後、さらに0点から離れるに従って下降し、0%になる。
As shown in FIG. 7, at the point where L h = 300 mm, the relative spray strength in the longitudinal direction of the
図8に示されるように、Lh=300mmの地点においては、スプレーノズル130の噴霧領域162の短手方向における相対噴付強度は、0点において100%であり、0点から離れるに従って下降し、0%になる。
As shown in FIG. 8, at the point where L h = 300 mm, the relative spray strength in the short direction of the
このように、噴霧領域162内において、スプレーノズル130の中心の直下よりも端部の方がミストの噴付強度が弱くなる。この傾向は、複数のスプレーノズル130を設けた場合も同様である。
Thus, in the
図9は、第1比較例として、ピッチ(Lp)を100mmとして11個のスプレーノズル130を各々の噴霧領域162の長手方向が一列になるように配置した場合における、噴霧領域の長手方向における比較噴付強度を示すグラフである。図10は、第2比較例として、ピッチ(Lp)を120mmとして9個のスプレーノズル130を各々の噴霧領域162の長手方向が一列になるように配置した場合における噴霧領域の長手方向における比較噴付強度を示すグラフである。図11は、第3比較例として、ピッチ(Lp)を150mmとして8個のスプレーノズル130を各々の噴霧領域162の長手方向が一列になるように配置した場合における噴霧領域の長手方向における比較噴付強度を示すグラフである。なお、第1比較例〜第3比較例にて用いた成膜装置には、上述の第1送風機構が設けられていない。
FIG. 9 is a first comparative example in which the pitch (L p ) is 100 mm and 11
図9〜11においては、縦軸に比較噴付強度(%)、横軸に、一列に配置された噴霧領域の長手方向における0点からの位置(mm)を示している。なお、比較噴付強度(%)は、上記の1個のスプレーノズルの相対噴付強度の最大値を100%として、複数のスプレーノズルを各ピッチで配置したときの噴付強度を示している。 9 to 11, the vertical axis represents the comparative spraying intensity (%), and the horizontal axis represents the position (mm) from the zero point in the longitudinal direction of the spray region arranged in a line. The comparative spray strength (%) indicates the spray strength when a plurality of spray nozzles are arranged at each pitch with the maximum value of the relative spray strength of one spray nozzle as 100%. .
図9〜11に示されるように、Lh=300mmの地点においては、ピッチを120mmとしてスプレーノズル130を配置した場合に、噴霧領域の長手方向における比較噴付強度が比較的均一になっていた(図10)。ただし、複数のスプレーノズル130を各々の噴霧領域の長手方向が一列になるように配置した場合、端部に配置されたスプレーノズル130の噴霧領域におけるミストの噴付強度が相対的に弱くなる。
As shown in FIGS. 9 to 11, at the point where L h = 300 mm, when the
このように、送風機構が設けられていない第1比較例から第3比較例の成膜装置において複数のスプレーノズル130を用いて大型の基板200に成膜する場合、基板200の端部において形成される膜の厚さが薄くなり所望の膜特性を得られにくい。また、均一な膜厚の膜を成膜できたとしても、成膜された膜にパーティクルが含まれている場合には膜の品質が低下する。
As described above, when a film is formed on the
図12は、第4比較例で用いた成膜装置における整流部材でのミストの噴き付け状態を示す模式図である。図12に示されるように、第4比較例では、整流部材132の流入口132aとスプレーノズル130の噴霧口130aとの間に間隙が設けられていない成膜装置を用いた。図13は、第1実施例で用いた成膜装置における整流部材でのミストの噴き付け状態を示す模式図である。図13に示されるように、第1実施例では、本実施形態のように、整流部材132の流入口132aとスプレーノズル130の噴霧口130aとの間に間隙133が設けられた成膜装置を用いた。
FIG. 12 is a schematic diagram showing a mist spraying state on the rectifying member in the film forming apparatus used in the fourth comparative example. As shown in FIG. 12, in the fourth comparative example, a film forming apparatus in which no gap is provided between the
第4比較例においては、図12に示されるように、整流部材132の流入口132aとスプレーノズル130の噴霧口130aとの間に間隙が設けられない。そして、これにより、流入口132a側の整流部材132の端部と噴霧口130a側の冷却ジャケット131の端部とが接触している。
In the fourth comparative example, as shown in FIG. 12, no gap is provided between the
この場合、噴霧口130aからミストが噴霧されると、整流部材132の内部(整流部134)における流入口132a近傍において負圧が発生する。具体的には、矢印161aで示す方向に噴霧口130aから整流部材132の内部の中央部分を通過するように噴き付けられるミストの流れによって、流入口132a側の整流部134の近傍に存在していた気体がその流れに引かれて流出口132b側に移動する。その結果、流入口132a側の整流部134の近傍において負圧部135が発生する。
In this case, when mist is sprayed from the
すると、噴霧口130aから噴霧されたミストの一部は、矢印161bで示すように負圧部135に引き寄せられて整流部134上に付着する。整流部134上に付着したミストの一部は固化してパーティクルとなる。このパーティクルが基板200上に落下して付着すると、基板200上に形成される膜の質が低下する。
Then, a part of the mist sprayed from the spraying
図13に示されるように、本実施形態(第1実施例)においては、整流部材132の流入口132aとスプレーノズル130の噴霧口130aとの間に所定の間隔の間隙133が設けられている。そして、この間隙133を介して、整流部134で囲まれた整流部材132の内部と筐体150の内部とが連通している。
As shown in FIG. 13, in the present embodiment (first example), a
この場合、噴霧口130aからミストが噴霧されると、矢印172で示すように、間隙133の周囲から流入口132aに向けて筐体150内の気体が引き寄せられる。その気体は、矢印173で示すように、流入口132a内に流入する。
In this case, when the mist is sprayed from the
具体的には、矢印161で示す方向に噴霧口130aから整流部材132の内部の中央部分を通過するように噴き付けられるミストの流れによって、流入口132a側の整流部134の近傍に存在していた気体がその流れに引かれて流出口132b側に移動する。その気体が移動した部分に間隙133に存在する気体が、矢印173で示すように流入口132aを通過して流入する。間隙133には、矢印172で示すように間隙133の周囲から筐体150内の気体が移動してくる。
Specifically, it exists in the vicinity of the rectifying
このように筐体150内の気体が流動する結果、第4比較例のように負圧部135が発生しないため、噴霧口130aから噴霧されたミストは矢印161で示すように整流部材132の内部の中央部分を整流部134に沿って流動する。よって、ミストが整流部134に付着してパーティクルが発生することを抑制できる。
As a result of the flow of the gas in the
なお、本実施形態においては、噴霧機構の噴霧口130aが配置されている面と、整流部材132の流入口132a側の端面とは、互いに略平行に位置している。そのため、流入口132aに向かって間隙133を流れる気体の流路面積が一定になり、間隙133を流動する気体の流速を略一定にすることができる。その結果、流入口132aから整流部材132の内部に流入する筐体150内の気体の流れが乱れることを抑制して、噴霧口130aから噴霧されたミストを整流部134に沿って所定の噴霧領域162に噴霧することができる。
In the present embodiment, the surface on which the
本実施形態においては、噴霧口130aから噴霧されるミストの流れによって、筐体150内の気体を間隙133の周囲から間隙133に移動させるようにした。しかし、成膜装置10は、間隙133の周囲から流入口132aに向けて送風する送風機構(第2送風機構)をさらに備えてもよい。
In the present embodiment, the gas in the
送風機構(第2送風機構)を備える場合、噴霧口130aから噴霧されたミストの流れを阻害しない程度の風圧で、間隙133の周囲の全周から一様に流入口132aに向けて送風機構により送風する。送風機構としては、ファンまたはエアーノズルなどを用いることができる。
When the blower mechanism (second blower mechanism) is provided, the blower mechanism uniformly spreads from the entire circumference around the
送風機構(第2送風機構)により送風した場合、流入口132aから整流部材132の内部に流入する筐体150内の気体の流量を多くすることができ、噴霧口130aから噴霧されたミストの指向性を高めることができる。
When the air is blown by the blower mechanism (second blower mechanism), the flow rate of the gas in the
さらに、成膜装置10においては、上述したように、複数のスプレーノズル130のうち両端に設置されるスプレーノズル130の噴霧口130a近傍に、エアーノズル190(第1送風機構)が配置されている。これらの第1送風機構を設けた場合の効果を確認するために、第2実施例として、搬送方向において1.4mの長さを有し、搬送方向と直交する方向において1mの幅を有する基板200に対して成膜装置10を用いて成膜した。なお、第2実施例では、両端に設置されたスプレーノズル130の噴霧口130aの周辺に第1送風機構が設けられた成膜装置を用いた。
Further, in the
成膜材料160の溶液として、0.9mol/LのSnCl4・5H2Oと、0.3mol/LのNH4Fと、30体積%のHClと、2.5体積%のメタノールとを含む水溶液を用いた。この水溶液の沸点は、約70℃程度であった。
As a solution of the
ピッチLpを120mmとして10個のスプレーノズル130を各々の噴霧領域162の長手方向が一列になるように配置して、開放部の幅を1200mmとした。
Arranged so that the longitudinal direction of the
図14は、一列に配置された噴霧領域の長手方向におけるミストの到達量の分布を示すグラフである。図14においては、縦軸に基板200上へのミストの到達量(cc/min)、横軸に、1列に配置された噴霧領域の長手方向における中心からの位置(mm)を示している。 FIG. 14 is a graph showing the distribution of the amount of mist reached in the longitudinal direction of the spray regions arranged in a line. In FIG. 14, the vertical axis indicates the amount of mist that reaches the substrate 200 (cc / min), and the horizontal axis indicates the position (mm) from the center in the longitudinal direction of the spray regions arranged in one row. .
図14に示されるように、エアーノズル190から30L/minまたは40L/minの流量で圧縮空気を噴出させた場合、基板200の端部に到達するミストの量が増加していることが確認された。
As shown in FIG. 14, when compressed air is ejected from the
図15は、搬送方向に直交する方向における基板200のシート抵抗値の分布を示すグラフである。図15においては、縦軸にシート抵抗値(Ω/□)、横軸に搬送方向に直交する方向における基板の中心からの位置(mm)を示している。また、補完ガス流量が30L/minである場合を実線で、補完ガスを流していない場合を点線で示している。
FIG. 15 is a graph showing a distribution of sheet resistance values of the
図15に示されるように、複数のエアーノズル190を設けていない場合は、基板200の端部におけるシート抵抗値が著しく増加している(点線)。これは、基板200の端部に十分な膜厚の薄膜が形成されていないことによる。
As shown in FIG. 15, when the plurality of
一方、複数のエアーノズル190から補完ガスとして圧縮空気を噴出させた場合は、基板200の端部におけるシート抵抗値の増加が抑制されている(実線)。この結果から、基板200の全体において、太陽電池として使用可能な透明導電膜が均一な膜厚で形成されていることが確認された。
On the other hand, when compressed air is ejected as a complementary gas from the plurality of
また、両端に位置するスプレーノズル130の周囲に位置する複数のエアーノズル190から噴出される圧縮空気の流量を変えて、基板200上に形成される膜の膜厚を計測した。条件としては、以下の2条件でそれぞれ計測を行なった。
Further, the film thickness of the film formed on the
第1の条件は、左端側に位置するスプレーノズル130の周囲に配置された複数のエアーノズル190から噴出される圧縮空気の流量を0L/min、右端側に位置するスプレーノズル130の周囲に配置された複数のエアーノズル190から噴出される圧縮空気の流量を0L/min、基板搬送速度を26cm/minとした。
The first condition is that the flow rate of the compressed air ejected from the plurality of
第2の条件は、左端側に位置するスプレーノズル130の周囲に配置された複数のエアーノズル190から噴出される圧縮空気の流量を9L/min、右端側に位置するスプレーノズル130の周囲に配置された複数のエアーノズル190から噴出される圧縮空気の流量を15L/min、基板搬送速度を26cm/minとした。
The second condition is that the flow rate of the compressed air ejected from the plurality of
図16は、基板の搬送方向に直交する方向における基板上の膜厚の分布を示すグラフである。図16においては、縦軸に膜厚(nm)、横軸に、搬送方向に直交する方向における基板の中心からの位置(mm)を示している。なお、上記の第1の条件の結果を点線、第2の条件の結果を実線で示している。 FIG. 16 is a graph showing the distribution of film thickness on the substrate in a direction orthogonal to the substrate transport direction. In FIG. 16, the vertical axis indicates the film thickness (nm), and the horizontal axis indicates the position (mm) from the center of the substrate in the direction orthogonal to the transport direction. The result of the first condition is indicated by a dotted line, and the result of the second condition is indicated by a solid line.
図16に示されるように、左端側および右端側に配置された複数のエアーノズル190から圧縮空気を噴出させることにより、基板200の両端の各々から内側に150mm程度までの範囲において膜厚を厚くすることができる。
As shown in FIG. 16, by jetting compressed air from a plurality of
これは、スプレーノズル130から噴き出されたミストが、流量の大きい方の複数のエアーノズル190から噴出された圧縮空気の流れに引き寄せられた状態で、基板200に噴き付けられたためであると考えられる。
It is considered that this is because the mist ejected from the
このように、複数のエアーノズル190を設けることにより、基板200上の薄膜の膜厚を調整することができる。よって、平面視においてスプレーノズル130の周囲に複数の送風機構を配置することにより、成膜材料160を基板200上に分布を補正して到達させて、基板200上の全体に略均一の膜厚の薄膜を成膜することができる。
Thus, by providing a plurality of
なお、本実施形態においては、複数のエアーノズル190は、両端に配置されたスプレーノズル130の周囲のみに配置されている。しかし、複数のエアーノズル190の配置は、これに限定されず、たとえば、全てのスプレーノズル130の周囲に配置してもよい。その場合、両端に配置されたスプレーノズル130の周囲に配置された複数のエアーノズル190からの噴出量を他の複数のエアーノズル190からの噴出量より多くすることにより、基板200上に均一な膜厚の薄膜を形成することができる。
In the present embodiment, the plurality of
すなわち、複数の噴霧機構のうちの端に位置する噴霧機構の周囲に位置する複数の送風機構は、複数の送風機構のうちの他の送風機構に比較して基板に与える風圧が高いことが好ましい。 That is, it is preferable that the plurality of blowing mechanisms positioned around the spray mechanism located at the end of the plurality of spraying mechanisms have a higher wind pressure applied to the substrate than the other blowing mechanisms of the plurality of blowing mechanisms. .
また、送風機構として、加熱されたキャリアガスを噴出するノズルを用いてもよい。そして、その複数のノズルをスプレーノズル130の周囲に設けることにより、基板200上に付着したミストの乾燥を促進させて、成膜レートの向上を図るようにしてもよい。
Moreover, you may use the nozzle which ejects the heated carrier gas as a ventilation mechanism. Then, by providing the plurality of nozzles around the
(変形例1)
本実施形態の成膜装置10の構成において、図2に示す成膜室100の構成の変形例について説明する。図17は、この変形例1としての成膜室100の構成を示す断面図である。図2に示す成膜室100では、スプレーノズル130の噴霧口130aから噴霧されるミストの噴霧方向(矢印161)が基板200の主面に対し傾斜した構成であった。そして、導入口151および排出口152が、筐体150における基板200の搬送方向側面に設けられていた。
(Modification 1)
In the configuration of the
一方、図17に示されるように、変形例1の成膜室100では、スプレーノズル130の噴霧口130aから噴霧されるミストの噴霧方向(矢印161)が基板200の主面に対し垂直な方向になっている。すなわち、変形例1の成膜室100は、基板200の法線方向からミストを噴霧する構成になっている。
On the other hand, as shown in FIG. 17, in the
また、変形例1の成膜室100では、導入口151および排出口152が、筐体150における基板200の法線方向上面に設けられている。
In addition, in the
〔補足〕
なお、本発明に係る成膜装置は、以下のように表現することもできる。
[Supplement]
The film forming apparatus according to the present invention can also be expressed as follows.
すなわち、本発明に係る成膜装置は、成膜材料を基板上に堆積させて成膜する成膜装置であって、前記成膜材料を微粒子化して噴霧する噴霧口を各々有する複数の噴霧機構と、前記噴霧口と間隙を介して対向する流入口、および該流入口とは反対側に位置する流出口を有する整流部材と、前記複数の噴霧機構から噴霧された前記成膜材料を前記基板上に分布を補正して到達させるための噴出口を各々有する複数の送風機構とを備え、前記整流部材の前記流入口と前記流出口との間の空間と、前記筐体の内部とは前記間隙により連通しており、前記複数の噴霧機構は、各々の前記噴霧口が前記基板と対向し、かつ、平面視において前記基板の搬送方向と交差する方向に互いに間隔を置くように配置され、前記複数の送風機構は、各々の前記噴出口が前記複数の噴霧機構のうちの両端に配置された噴霧機構の前記噴霧口の周囲に位置するように配置されることを特徴としている。 That is, a film forming apparatus according to the present invention is a film forming apparatus for forming a film by depositing a film forming material on a substrate, and a plurality of spray mechanisms each having a spray port for atomizing the film forming material into fine particles. A flow regulating member having an inflow port facing the spray port through a gap, an outflow port located on the opposite side of the inflow port, and the film forming material sprayed from the plurality of spray mechanisms A plurality of air blowing mechanisms each having an outlet for correcting and reaching the distribution, the space between the inlet and the outlet of the rectifying member, and the interior of the housing The plurality of spray mechanisms are arranged such that each of the spray ports is opposed to the substrate and spaced from each other in a direction intersecting the transport direction of the substrate in a plan view, The plurality of air blowing mechanisms are configured to eject each of the jets. There has been characterized in that it is arranged to be positioned around the spray nozzle at both ends arranged spraying mechanism of said plurality of spray mechanisms.
本発明は上述した実施形態に限定されるものではなく、請求項に示した範囲で種々の変更が可能であり、それぞれ開示された技術的手段を適宜組み合わせて得られる実施形態についても本発明の技術的範囲に含まれる。 The present invention is not limited to the above-described embodiments, and various modifications can be made within the scope of the claims, and embodiments obtained by appropriately combining the respective technical means disclosed are also included in the present invention. Included in the technical scope.
本発明は、半導体、ディスプレイおよび太陽電池の技術分野に利用することができる。 The present invention can be used in the technical fields of semiconductors, displays, and solar cells.
10 成膜装置
11 投入部
12 予熱部
13 成膜部
14 徐冷部
15 取出し部
100,100a,100b,100c,100d 成膜室
110 搬送コンベア
111 搬送ベルト
112 プーリ
113 駆動軸
120 加熱炉
130 スプレーノズル(噴霧機構)
130a 噴霧口
132 整流部材
132a 流入口
132b 流出口
133 間隙
134 整流部
140 タンク
141 通路
150 筐体
151 導入口
152 排気口
153 排気空間
154 仕切壁
155 開口
158 噴霧機構配置空間
159 ミスト噴霧空間
160 成膜材料
162 噴霧領域
170 キャリアガス
180 排気ガス
181 混合領域
190 エアーノズル(第1送風機構)
191 噴出口
200 基板
300 除害装置
310 接続管
X 噴き付け領域
Y 流路領域
Z 排気領域
DESCRIPTION OF
191
Claims (8)
上記成膜材料を噴霧する噴霧口を有する複数の噴霧機構と、
上記複数の噴霧機構から噴霧された成膜材料を流入する流入口、及び流入口と反対側に形成された流出口を有し、上記噴霧機構と間隙を介して対向している整流部材とを備え、
上記複数の噴霧機構は、平面視において各々の噴霧口が上記基板の搬送方向と交差する方向に互いに間隔を置くように配列されており、
各々の噴出口が複数の噴霧機構のうち両端に配置された噴霧機構の噴霧口近傍に位置する複数の第1送風機構を備えたことを特徴とする成膜装置。 A film forming apparatus for depositing a film forming material on a substrate to form a film,
A plurality of spray mechanisms having spray ports for spraying the film-forming material;
An inflow port through which the film forming material sprayed from the plurality of spray mechanisms flows in, and an outflow port formed on the opposite side of the inflow port, and a rectifying member facing the spray mechanism through a gap. Prepared,
The plurality of spray mechanisms are arranged so that each spray port is spaced from each other in a direction intersecting the transport direction of the substrate in a plan view.
A film forming apparatus comprising a plurality of first air blowing mechanisms, each of which is located near a spray port of a spray mechanism arranged at both ends of a plurality of spray mechanisms.
The film forming apparatus according to claim 7, wherein the spray nozzle is configured to atomize the film forming material with compressed air and spray it.
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