JP2595054B2 - 金属酸化物薄膜の形成法 - Google Patents

金属酸化物薄膜の形成法

Info

Publication number
JP2595054B2
JP2595054B2 JP63172255A JP17225588A JP2595054B2 JP 2595054 B2 JP2595054 B2 JP 2595054B2 JP 63172255 A JP63172255 A JP 63172255A JP 17225588 A JP17225588 A JP 17225588A JP 2595054 B2 JP2595054 B2 JP 2595054B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
metal
compound
thin film
oxide thin
metal oxide
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Expired - Fee Related
Application number
JP63172255A
Other languages
English (en)
Other versions
JPH0222106A (ja
Inventor
博 鈴木
喜輔 説田
岩吉 杉山
Original Assignee
松本製薬工業株式会社
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 松本製薬工業株式会社 filed Critical 松本製薬工業株式会社
Priority to JP63172255A priority Critical patent/JP2595054B2/ja
Publication of JPH0222106A publication Critical patent/JPH0222106A/ja
Application granted granted Critical
Publication of JP2595054B2 publication Critical patent/JP2595054B2/ja
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Fee Related legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C23COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • C23CCOATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
    • C23C16/00Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes
    • C23C16/44Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes characterised by the method of coating
    • C23C16/448Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes characterised by the method of coating characterised by the method used for generating reactive gas streams, e.g. by evaporation or sublimation of precursor materials
    • C23C16/4486Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes characterised by the method of coating characterised by the method used for generating reactive gas streams, e.g. by evaporation or sublimation of precursor materials by producing an aerosol and subsequent evaporation of the droplets or particles

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Dispersion Chemistry (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Metallurgy (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Chemical Vapour Deposition (AREA)
  • Oxygen, Ozone, And Oxides In General (AREA)
  • Inorganic Compounds Of Heavy Metals (AREA)
  • Silicon Compounds (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 (発明の技術分野) 本発明は改良された金属酸化物薄膜の形成法、特に改
良されたCVD法で金属酸化物薄膜を形成する方法に関す
るものである。
(従来の技術と問題点) 基体の表面に金属酸化物薄膜を形成する方法としては
スプレー法、スピンナー法等で代表される液相処理法、
CVD、PVDで代表される気相法等が広く実施されている。
各方法は酸化物の種類、処理される基材や期待する酸化
膜の物性により選択して実施されている。
典型的な薄膜形成法であるこれら各種の液相処理法や
気相処理法とは別に、先年より例えば特開昭48−37786
号公報や特公昭55−15545号公報で開示されている様な
超音波霧化方式による薄膜形成法も盛んに利用されて来
ている。
この方法は、化合物を直接又は溶液の形にして、これ
に超音波を作用させて微細な粒径の霧滴とし、これをキ
ャリヤーガスに同伴させて移送し、基体表面に接触させ
て、その表面で分解を行わせ薄膜を形成するものであ
る。
この超音波霧化方式は必要以上に溶剤を用いる事なく
作業が出来るので健康的にも又作業環境的にも好まし
い。又、一般に行なわれているCVD法のように高真空や
特殊不活性ガス雰囲気下などの限定された作業条件でな
くても作業が出来る点で優れた方法であると考えられ
る。
通常超音波方式では1〜数MCの領域の周波数が使用さ
れている。使用する周波数により生成する霧滴の粒径分
布は変化し、例えば周波数3MCの場合、生成した霧化物
の体積比で2〜3ミクロンが50%、1.5〜2ミクロンが2
7%と言う状態の霧滴を得ることが出来る。
生成した霧化粒子の大きさは化合物の反応性と共に形
成される被膜の状態に著しい影響を与える事が知られて
いる。
この超音波方式で金属酸化物薄膜、例えばSiO薄膜を
形成する時ケイ素ハロゲン化物やアルコキシドを単体又
はアルコール等の溶液として使用して処理出来る。使用
する発振子の周波数の問題もあるが、従来から使用され
ている方式では、形成される霧滴粒径の問題もあり形成
されたSiO2膜はピンホールが存在し、医薬品用途例えば
薬液を入れるアンプル、バイアルビンの内面コーティン
グでは満足の行く性能を持ったSiO2膜を得る事は出来な
い状態であった。
これらの材料を用いて良好な膜を形成させる為には超
音波方式でなくCVD方式を選択する必要がある。CVD法で
SiO2膜形成処理を行う時にはSiH4等のシランガスを出発
材料として使う場合には、SiH4等は常温でガス状である
ので、原料を加熱しなくても適用できるが、この化合物
は大気中で酸化分解をうけ易いので特殊条件の雰囲気が
必要であり、作業の実施には著しい制約が加わる。ケイ
素ハロゲン化物やケイ素アルコキシドを用いる時は通常
の不活性ガス、N2で安全に取扱えるものであるが、常温
では液体であるので、CVDにかける為には加熱ガス化し
て作業をしなければならない。
常温で液体又は固体状の化合物をCVD法で処理し薄膜
形成を行う時には作業の前準備と作業中、その化合物の
所定の蒸気圧を維持する為に沸点又はそれに近い温度に
化合物を維持する必要がある。
しかし加水分解性や熱分解性がある様な反応性の高い
化合物は高温に保持しつづけると、一般的に縮合反応等
の分解反応が進行し変質してしまい、作業を維持しにく
くなると言う問題が従来のCVD法にあった。
この様に従来の超音波方式による金属酸化物薄膜形成
やCVD方式による金属酸化物薄膜形成にあるこれらの問
題を解決する事が要望されていた。
金属酸化物膜を形成しようとする時には、従来法の中
では超音波方式や、CVD方式が適用し易い方式である。
しかし、特別に緻密な膜を形成しようとする時には、従
来の超音波方式では目的が達成されない。又、CVD方式
では加熱による化合物の変質が発生し易く、形成された
膜の品質にも影響が出やすく、その上作業の連続性、安
定性にも問題があった。
そこで、本発明者等は先に出願した(特願昭62−1744
10)超音波方式を用いて薄膜を形成する方法、特に加水
分解性金属化合物を用いて酸化物薄膜を形成する方法を
更に改良する研究を行った。
この結果、超音波方式の化合物を加熱せずに霧化出来
ると言う特性とCVD法の形成膜の品質特性の両方法の特
徴を相乗的に発揮し同時に各方法が有している欠点が排
除された新しい改良されたCVD法を開発し、本発明に至
った。
即ち、従来超音波方式の薄膜形成では、発生した霧滴
をキャリヤーガスで移送し、基体処理に使用していた。
本法では、発生させた霧滴キャリヤーガス分散物で処理
するのではなく、CVD方式の原料化合物供給体として使
用する。CVD工程で、超音波方式で室温で霧化された化
合物は加熱されてガス化されキャリヤーガスとの混合気
体とされる。この混合気体で基体を処理すると化合物は
単分子レベルの形で供給されるので基体表面に形成され
る膜も従来法と異なり単分子レベルで均質な金属酸化物
膜となり本発明の目的に有効であることがみいだされた
のである。
(発明の概要) かくて、本発明は超音波方式で発生させた加水分解性
金属化合物霧滴をキャリヤーガスで移送し、次工程でそ
の化合物霧滴がガス化されるのに必要な温度に加熱して
ガス化する。更にこの化合物ガス−キャリヤーガス混合
気体を処理する基体の表面に接触させて金属酸化物薄膜
を形成するという改良されたCVD法を提案するものであ
る。
(発明の具体的説明) 本発明方法をその方法を実施するのに適当な装置の一
例を示す第1図について説明する。
この装置は超音波発振子で液状加水分解性金属化合物
を霧滴化し、これをキャリヤーガスで移送する発生部分
〔A〕と、移送されて来たキャリヤーガスと金属化合物
霧滴混合物をガス化させる加熱部分〔B〕と混合気体を
移送して基体の表面処理を行う処理部分〔C〕の3構成
から成る。
発生部分Aは一定容量の液槽タンク1からなりその底
部には超音波発振子2が取付けられ、上方側部にはキャ
リヤーガス導入口3、頂部には発生した霧滴を吐出する
吐出管4が設けられている。5はタンク1上方周囲に設
けられたo−リングを示す。
加熱部分Bは前記吐出管4を上方にやや径を細くして
延長してなる加熱管6とその周囲に設けられた加熱炉7
とからなる。
前記加熱管6は更に上方に延長した後水平方向に延長
して処理移送管8を含む処理部分Cを構成する。
発生部分Aの液槽タンク1に充填された液状の加水分
解性金属化合物9は超音波発振子2から発振する超音波
によって無数の霧滴10となる。次いで導入口3から導入
されるキャリヤーガスに分散された霧滴10は吐出管4か
ら上昇して加熱部分Bに至り、加熱炉7によって加熱さ
れてガス化する。ガス化された前記金属化合物は同伴し
てきたキャリヤーガスとの混合気体となって処理部分C
の処理移送管8に送られ、更に目的とする基体に至り、
その表面に接触して分解し基体表面に金属酸化物薄膜を
形成するのである。
本発明に更に詳しく説明すれば、発生部分〔A〕では
加温されたキャリヤーガスを使用する事も出来るが、本
発明の目的でキャリヤーガスは室温が良く加温しない方
が良い。これは化合物並びに発振子の昇温を避ける為で
ある。化合物、発振子が昇温すると霧化機能に変化が生
じ好ましくない。従って、発生部分〔A〕は通常空冷し
ながら作業する事が多い。発振子はこの目的の為には1
〜数Mc通常1〜3Mc程度の周波数のものを使用する。1
〜100KMcのものとを用いると発生する霧滴粒子が粗大に
なるのでガス化し難くなる傾向がある。
キヤリヤーガスは除湿した空気又はN2ガスや他の不活
性ガスを用いる。
加熱部分〔B〕は加熱に耐える材料を用いる必要があ
る。通常はステンレス、ガラス等から選ばれたものが使
用される。そしてこの部分からの伝熱で発生部分〔A〕
が昇温しない様にする必要がある。
熱源は水、蒸気、油、電熱等特に制約はない、加熱温
度は使用する化合物と希望する作業速度に対応して選ば
れ、特に限定はされない。一般的には次の処理部分
〔C〕で化合物との混合気体の擬集が起らない事が望ま
しい。この為には加熱部分〔B〕の加熱温度はその化合
物の常圧での圧力が100mmHg以上を示す温度に設定され
る事が多い。
処理部分〔C〕はこの経路が長いとか混合気体の温度
低下を受け易い時には保温又は加温をする事が望まし
い。
基体の温度は、金属酸化物の場合には高温の方が焼結
が進行するので、可能な限り高温の方が良い。例えば、
医薬品用のバイアルビンやアンプルの場合、処理後はア
ニーリング工程を含めて500〜650℃で2〜3分の加熱を
行う事が望ましい。
アルミニウム、プラスチックス、セルローズ等材料で
はその性質上加熱可能温度に差があるが、可能な範囲で
高温が望まれる。
加熱の代りにUV処理、レーザー処理、電子線処理も可
能である。
この本発明の方法に用いる事の出来る金属化合物は加
水分解性を有し、常温又はその近辺の温度域で液体であ
るものが最も適用し易い。固体であっても溶液化出来る
ものは同様に適用出来る。化合物単体又はその溶液の常
温又はその付近での粘度は霧化効率からみて、経験的に
50cps以上が扱い易い。
この加水分解性金属化合物としては金属塩化物、金属
アルコキシド、金属キレート、金属イソシアネート、金
属カルボン酸塩、金属アルキル化合物から選ばれた化合
物が用いられ、その中ではチタンアルコキシド、シリコ
ンイソシアネート(一般式RNSi(NCO)4-n;R=炭化水素
基、アルコキシド基又はアシレート基、n=0〜3の整
数)が好ましく、これを室温又は加熱された基体の表面
に処理する。特に好ましい加水分解性金属化合物はシリ
コンテトライソシアネートであり、これを室温又は加熱
されたガラスに処理するとSiO2膜を形成する。
好ましく使用出来る化合物の具体例を示せば次の通り
である。即ち、アルミニウムトリイソプロポキシド、ア
ルミニウム−t−ブトキシド、アルミニウム−t−アミ
ロキシド、ビスアセチルアセトナート、アルミニウムモ
ノイソプロポキシド、アルミニウムトリスアセチルアセ
テート、チタニウムテトライソプロポキシド、ジルコニ
ウムテトラ−t−ブトキシド、ジルコニウムテトライソ
プロポキシド、ジルコニウムテトラアセチルアセトネー
ト、スズテトラクロライド、ジメチルスズジクロリド、
ジメチルスズジエトキシド、テトラエチルスズ、テトラ
ブチルスズ、シリコンテトラクロライド、シリコンテト
ラメトキシド、ジメチルシランジエトキシド、バナジウ
ムトリブトキシド、バナジウムトリスアセチルアセトネ
ート、等がある。
(発明の効果) 本発明の改良されたCVD法によれば、処理に使用され
る加水分解性化合物が、従来法の如く作業準備及び作業
中継続してその蒸気圧を得るのに必要な高温度に晒され
るではない。室温又はその付近の温度域で超音波方式で
霧化されたキャリヤーガスに分散された化合物が移送さ
れ、2次工程でその分散物だけが加熱されてガス化し、
化合物ガスとキャリヤーガスの混合気体となる。この混
合気体を基体の表面に接触させて金属酸化物膜を形成す
るものである。
従って、、従来の超音波法では、発生された霧滴をそ
のまま基体の処理に使用するので形成膜は粗く、緻密な
膜を必要とする時には適用し難い。又、CVD法では化合
物が液状の場合加熱して発生した蒸気を処理に使用す
る。このため、化合物は作業準備中、作業中の長時間に
亘り加熱されるので、化合物の変質は不可避であり作業
及び品質に不都合が発生し易かったがこれらの欠点が本
発明の改良されたCVD法では解決される。
本発明の方法では、連続作業をしても化合物の変質劣
化を起す事なく安定に実施出来、又、形成される薄膜は
化合物がガス化され、キャリヤーガスとの混合気体の形
で処理されるので分子レベルで均質な薄膜を得る事が出
来工業的に極めて有効である。
(実施例) 実施例−1 図面に示す装置を作製し、発生部分のタンクにSi(NC
O)を200cc入れ、N2ガスを0.2/minの流量で導入口
より吹き込む。
発生した霧滴をキャリヤーガスで吐出管を通して加熱
部分で加熱しガス化させる。加熱炉の温度は250℃に設
定しガス化を計った。このガス化したSi(NCO)のキ
ャリヤーガス同伴体をリボンヒーターで管外面に保温し
た処理部分に移送して医薬用バイアルビン(10cc)(基
体温度各部分平均150℃)に1.2秒間吹込み処理をした。
この間に吐出されるSi(NCO)量は計算上0.001gであ
った。処理物はアニーリング炉で630℃2分間処理し透
明な処理物を得た。
(確認) 処理ビンに純水を入れ、アルミホイルでシールしたオ
ートクレーブで121℃ 1時間処理した。
その後処理した水のNa分析をしたところ下記の結果で
あり、同様に処理した未処理物よりも著しくアルカリ溶
出防止効果が良好でありSiO2膜の緻密性が確認された。
(溶出 Na) 本処理 0.011ppm 未処理 0.760ppm 実施例−2 実施例−1でSi(NCO)の代りにTi(O−i−pr)
で加熱部分の温度は300℃にした。
このガス化物を200℃に加熱されたガラス板に接触さ
せ2秒処理した。
8×8cmの面積で吐出量は0.08gであった。処理物を50
0℃の炉で3分間処理して紅彩のある処理板を得た。
実施例−3 実施例−1の条件下のガスをポリアセタール板に対し
て処理適用した。N2量0.4/min。
基体温度は室温15秒処理した。吐出面積9×10cm。こ
の間の吐出量は0.03gであった。処理板は耐トルエン、
アセトン性に向上し硬化も改良され有効であった。
(比較例) 実施例で加熱部分の加熱方式を用いない処理では外
観上淡いヘイズが発生し、アルカリ溶出防止効果も劣っ
ていた。溶出量0.03〜0.2ppmであった。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明の方法を実施するに適当な装置の一例を
示す説明図である。 A……発生部分、B……加熱部分、C……処理部分、1
……液槽タンク、2……超音波発振子、3……キャリヤ
ーガス導入口、7……加熱炉、9……液状加水分解性金
属化合物、10……霧滴。

Claims (4)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】基体の表面に金属酸化物薄膜を形成する方
    法において、加水分解性金属化合物を超音波発振子で霧
    滴化し、これをキャリヤーガスに分散させること、えら
    れた分散物を加熱し、前記化合物の霧滴をガス化させる
    こと、ガス化された加水分解性金属化合物とキャリヤー
    ガスの混合気体を基体の表面に接触させて分解させ金属
    酸化物薄膜を形成することを特徴とする方法。
  2. 【請求項2】加水分散性金属化合物が金属塩化物、金属
    アルコキシド、金属キレート、金属イソシアネート、金
    属カルボン塩酸、金属アルキル化合物から選ばれた化合
    物である請求項1記載の金属酸化物薄膜の形成法。
  3. 【請求項3】加水分解性金属化合物がチタンアルコキシ
    ド、シリコンイソシアネート(一般式RnSi(NCO)4-n;R
    =炭化水素基、アルコキシド基又はアシレート基、n=
    0〜3の整数)であり、これを室温又は加熱された基体
    の表面に処理する請求項1記載の金属酸化物薄膜の形成
    法。
  4. 【請求項4】加水分解性金属化合物がシリコンテトライ
    ソシアネートであり、これを室温又は加熱されたガラス
    に処理しSiO2膜を形成する請求項1記載の金属酸化物薄
    膜の形成法。
JP63172255A 1988-07-11 1988-07-11 金属酸化物薄膜の形成法 Expired - Fee Related JP2595054B2 (ja)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP63172255A JP2595054B2 (ja) 1988-07-11 1988-07-11 金属酸化物薄膜の形成法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP63172255A JP2595054B2 (ja) 1988-07-11 1988-07-11 金属酸化物薄膜の形成法

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JPH0222106A JPH0222106A (ja) 1990-01-25
JP2595054B2 true JP2595054B2 (ja) 1997-03-26

Family

ID=15938501

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP63172255A Expired - Fee Related JP2595054B2 (ja) 1988-07-11 1988-07-11 金属酸化物薄膜の形成法

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP2595054B2 (ja)

Families Citing this family (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP3915054B2 (ja) * 2002-03-05 2007-05-16 株式会社トリケミカル研究所 膜形成材料、膜形成方法、及び素子
JP2004018987A (ja) * 2002-06-20 2004-01-22 Nidek Co Ltd 光学薄膜形成方法及び該方法にて得られる光学薄膜付透明基板
JP4353379B2 (ja) * 2006-12-19 2009-10-28 株式会社トリケミカル研究所 膜形成材料、膜形成方法、及び素子

Also Published As

Publication number Publication date
JPH0222106A (ja) 1990-01-25

Similar Documents

Publication Publication Date Title
AU632175B2 (en) Method for preparing vaporized reactants for chemical vapor deposition
EP1379476B1 (en) Chemical vapor deposition of antimony-doped metal oxide
US4780334A (en) Method and composition for depositing silicon dioxide layers
US4351861A (en) Deposition of coatings from vaporized reactants
EP1451386A1 (en) Chemical vapor deposition vaporizer
JPS62124276A (ja) フツ素ド−プ酸化スズコ−テイングを生ずる改良化学蒸着法
JPS6332737B2 (ja)
US6416814B1 (en) Volatile organometallic complexes of lowered reactivity suitable for use in chemical vapor deposition of metal oxide films
JP2595054B2 (ja) 金属酸化物薄膜の形成法
JP2000026137A (ja) 低い曇り度の弗素変性二酸化チタンフィルムの製造法
JPH0676233B2 (ja) ガラスアンプルまたは管瓶、及びその製造方法
US6180190B1 (en) Vapor source for chemical vapor deposition
JP2815595B2 (ja) 医療用ガラス製品内表面の金属酸化物処理によるアルカリ等の溶出防止法
US4600654A (en) Method of producing transparent, haze-free tin oxide coatings
IE58679B1 (en) Improved chemical vapour deposition method of producing fluorine-doped tin oxide coatings
WO2000067300A1 (en) Liquid precursors for formation of materials containing alkali metals
JPS6035301B2 (ja) ガラス容器の表面に保護塗膜を形成させる方法および装置
JP4206747B2 (ja) 酸化チタン膜の製造方法
US6994800B1 (en) Liquid precursors for formation of materials containing alkali metals
GB2067540A (en) Improved method for applying an inorganic titanium coating to a glass surface
KR20010066533A (ko) 안정한 코팅용 기화물 생성방법 및 장치
JPH09169773A (ja) アルコキシホルミルシラン、その製法、その熱分解法、基材上に二酸化ケイ素被覆を製造する方法及び縮合により加硫可能なシリコーン材料
Chabrol et al. The Pyrosol® Process
JP2004360038A (ja) 金属酸化物を含有する薄膜形成方法
MXPA98001262A (es) Metodo y aparato para recubrir substratos de vidrio por nebulizacion ultrasonica de soluciones

Legal Events

Date Code Title Description
R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

LAPS Cancellation because of no payment of annual fees