JP7380432B2 - ミスト発生装置、薄膜製造装置、及び薄膜製造方法 - Google Patents
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Description
図1は、第1の実施形態における、ミストを発生させるミスト発生装置90の一例を示す概略図である。なお、以下の説明においては、XYZ直交座標系を設定し、図に示す矢印に従って、X軸方向、Y軸方向、およびZ軸方向とする。
図1に示すミスト発生装置90は、外部容器91内に、容器62(62A)と、ガス供給部70(70A)と、排出部74(74A)と、電極78(78A)と、ミスト化部80を備える。容器62Aは収容部60Aと蓋部61Aを備える。収容部60Aには、液体が収容されている。液体は特に限られず、分散媒64と粒子66を含む分散液63であることが好ましい。
図6は、第1の実施形態の変形例1におけるミスト発生装置90の一例を示す概略図である。以下、上述の実施形態と異なる点について説明する。なお、図6~図18に示す実施形態及び変形例におけるミスト発生装置90は、上述の実施形態と同様の外部容器91と、ミスト化部80とを備える。従って、以下に示す例において、ミスト化部80と外部容器91との図示を省略する。
図7は、第1の実施形態の変形例2におけるミスト発生装置90の一例を示す概略図である。図7に示すミスト発生装置90は、ガス供給部70E(θ=0度)の下部に板状部材81が設置されている。即ち、板状部材81は、ガス供給部70Eと分散液63の液面との間に配置される。矢印(a)(ガス供給口72Eの重心から供給方向に描いた線)が最初に交差する部分は板状部材81になるため、供給されるガスの勢いが弱まり、液面を荒立たせることなくガスを容器62A内に供給することができる。また、θの角度は0度に限られず、矢印(a)が最初に接する部分が板状部材であればよい。
図8は、第1の実施形態の変形例3におけるミスト発生装置90の一例を示す概略図である。図8に示すミスト発生装置90は、ガス供給部70Fが収容部60Aの側面から挿入されている。本変形例において、矢印(a)(ガス供給口72Fの重心から供給方向に描いた線)が最初に交差する部分は電極78Aである。矢印(a)が最初に交差する部分は電極78Aに限らず、排出部74Aでもよいし、収容部60Aの側面でもよいし、蓋部61Aでもよい。
図9は、第1の実施形態の変形例4におけるミスト発生装置90の一例を示す概略図である。図9に示すミスト発生装置90は、排出方向と重力方向のとのなす角度αを180度としたまま、供給方向と重力方向とのなす角度θを90度より大きくしたガス供給部70Gを有するものである。矢印(a)(ガス供給口72Gの重心から供給方向に描いた線)が最初に交差する部分は液面と交差しないことが望ましく、ガス供給口72Gから供給されるガスは、液面に直接吹き付けられることがないので、液面が大きく揺れることを防ぐ。なす角度θは90度~150度としてもよい。上限値は、135度としてもよく、120度としてもよい。下限値は100度としてもよく、105度としてもよい。
図10は、第1の実施形態の変形例5におけるミスト発生装置90の一例を示す概略図である。図10に示すミスト発生装置90は、供給方向と重力方向とのなす角度θを90度としたまま、排出方向と重力方向とのなす角度αを180度より小さくした排出部74Dを有するものである。なす角度αは、発生したミストを効率よく収集するために120度~180度としてもよい。上限値は、165度としてもよく、150度としてもよい。下限値は130度としてもよく、135度としてもよい。
図11を用いて第2の実施形態を説明する。以下、上述の実施形態と異なる点について説明する。第2の実施形態における各構成は、特に説明しない限り、上記第1の実施形態と同様とする。
図12を用いて第3の実施形態を説明する。第3の実施形態における各構成は、特に説明しない限り、上記第1の実施形態と同様とする。
図13は、第3の実施形態におけるミスト発生装置90の変形例を示す概略図である。図13に示すガス供給部70Iは、傾きの異なる2つのガス供給口72I1・I2を有する。なお、本変形例におけるガス供給部70Iは、傾きの異なる複数のガス供給口72Iを有するものであればよく、複数のガス供給口72Iは、それぞれの供給方向に対して上述したなす角度θ及びなす角度βを満たしていればよい。また、さらに第2の実施形態で説明したように、複数のガス供給部70を組み合わせても良い。
図14を用いて第4の実施形態を説明する。第4の実施形態における各構成は、特に説明しない限り、上記第1の実施形態と同様とする。本実施形態におけるミスト発生装置90は、2つ以上の排出部74Aを有する。
図15を用いて第5の実施形態を説明する。第5の実施形態における各構成は、特に説明しない限り、上記第1の実施形態と同様とする。
図16は、第5の実施形態におけるミスト発生装置90の変形例を示す概略図である。図16に示す排出部74Fは、傾きの異なる2つの排出口76F1・F2を有する。なお、本変形例における排出部74Fは、傾きの異なる複数の排出口76Fを有するものであればよく、各々の排出口76Fは、第1の実施形態で説明したように、それぞれの排出方向に対して上述した角度α及び角度βを満たしていればよい。また、第4の実施形態で説明したように、ミスト発生装置90は、複数の排出部74を組み合わせて用いても良い。
図17を用いて第6の実施形態を説明する。第6の実施形態における各構成は、特に説明しない限り、上記第1の実施形態と同様とする。
図18は、第6の実施形態におけるミスト発生装置90の変形例を示す概略図である。図18に示されている容器62Cは段差を有する。分散液63は段差の高さまで収容されている。段差の数は1つに限らず、複数あっても良い。
<薄膜製造装置・製造方法>
本発明の態様のミスト発生装置90によれば、例えば、次のような装置によって薄膜を成膜することができる。以下、図19を用いて説明する。
図19では、装置本体を設置する工場の床面をXY平面とし、床面と直交する方向をZ軸方向とするように直交座標系XYZを定めている。また、図19の薄膜製造装置1では、シート基板FSの表面が常にXZ面と垂直になるような状態で長尺方向に搬送されるものとする。
次に、被処理体としてのシート基板FSについて説明する。上述したように、基板FSは、例えば、樹脂フィルム、ステンレス鋼等の金属または合金からなる箔(フォイル)等が用いられる。樹脂フィルムの材質としては、例えば、ポリエチレン樹脂、ポリプロピレン樹脂、ポリエステル樹脂、エチレンビニル共重合体樹脂、ポリ塩化ビニル樹脂、セルロース樹脂、ポリアミド樹脂、ポリイミド樹脂、ポリカーボネート樹脂、ポリスチレン樹脂、酢酸ビニル樹脂のうち1または2以上を含んだものを用いてもよい。また、基板FSの厚みや剛性(ヤング率)は、搬送される際に、基板FSに座屈による折れ目や非可逆的なシワが生じないような範囲であればよい。電子デバイスとして、フレキシブルなディスプレイパネル、タッチパネル、カラーフィルター、電磁波防止フィルタ等を作る場合、厚みが25μm~200μm程度のPET(ポリエチレンテレフタレート)やPEN(ポリエチレンナフタレート)等の安価な樹脂シートが使われる。
図20は、ミスト供給部22A(22Bも同様)を座標系Xt・Y・Ztの-Zt側、即ち、基板FS側から見た斜視図の一例である。ミスト供給部22Aは、石英板によって構成され、Y軸方向に一定の長さを有し、-Zt方向に向けて徐々にXt方向の幅が狭まる傾斜した内壁Sfa、Sfbと、Xt・Zt面と平行な側面の内壁Sfcと、Y・Xt面と平行な天板25A(25B)とで構成される。天板25A(25B)には、ミスト発生部20A(20B)からのダクト21A(21B)が開口部Dhに接続され、ミスト気体Mgsがミスト供給部22A(22B)内に供給される。ミスト供給部22A(22B)の-Zt軸方向の先端部には、Y軸方向に長さLaに渡って細長く延びたスロット状の開口部SNが形成され、その開口部SNをXt方向に挟むように、一対の電極24A(24B)が設けられる。従って、開口部Dhを介してミスト供給部22A(22B)内に供給されたミスト気体Mgs(陽圧)は、スロット状の開口部SNから一対の電極24A(24B)の間を通って、-Zt軸方向に一様な流量分布で噴出される。
図22は、高圧パルス電源部40の概略構成の一例を示すブロック図であり、可変直流電源40Aと高圧パルス生成部40Bとで構成される。可変直流電源40Aは、100V又は200Vの商用交流電源を入力して、平滑化された直流電圧Vo1を出力する。電圧Vo1は、例えば0V~150Vの間で可変とされ、次段の高圧パルス生成部40Bへの供給電源となるため、1次電圧とも呼ぶ。高圧パルス生成部40B内には、ワイヤー状の電極EP、EG間に印加する高圧パルス電圧の周波数に対応したパルス電圧(ピーク値がほぼ1次電圧Vo1の矩形状の短パルス波)を繰り返し生成するパルス発生回路部40Baと、そのパルス電圧を受けて立上り時間とパルス持続時間が極めて短い高圧パルス電圧を電極間電圧Vo2として生成する昇圧回路部40Bbとが設けられる。
図24は、図19中のヒーターユニット27A(27Bも同様)の構成の一例を示す断面図である。シート基板FSは長尺方向(Xt軸方向)に一定の速度(例えば、毎分数mm~数cm)で連続搬送される為、ヒーターユニット27A(27B)の上面がシート基板FSの裏面と接触した状態では、基板FSの裏面に傷を付けるおそれがある。そこで、本実施形態では、ヒーターユニット27A(27B)の上面と基板FSの裏面との間に、数μm~数十μm程度の厚みでエアベアリングの気体層を形成し、非接触状態(或いは低摩擦状態)で基板FSを送るようにする。
Claims (31)
- 液体を収容する容器と、
前記容器内にガスを供給するガス供給部と、
前記液体との間に前記ガスのプラズマを発生させる電極と、を備え、
前記ガス供給部のガス供給口から供給される前記ガスの供給方向と重力が働く方向とが異なる、ミスト発生装置。 - 液体を収容する容器と、
前記容器内にガスを供給するガス供給部と、
前記液体との間に前記ガスのプラズマを発生させる電極と、を備え、
前記ガス供給部のガス供給口と液面が対向しない、ミスト発生装置。 - 前記容器内に設けられた部材を備え、
前記部材は、前記ガス供給部のガス供給口と前記液体の液面との間であって、かつ前記ガス供給口からガス供給方向に描いた線と交差する位置に配置されている、
請求項2に記載のミスト発生装置。 - 前記部材は板状である、
請求項3に記載のミスト発生装置。 - 前記液体をミスト化するミスト化部を備える、
請求項1から4のいずれか一項に記載のミスト発生装置。 - 前記ガス供給部のガス供給口から供給される前記ガスの供給方向と重力が働く重力方向とのなす角が90度から150度である、
請求項1から5のいずれか一項に記載のミスト発生装置。 - ミスト化された前記液体を前記容器から排出する排出部を備える、
請求項1から6のいずれか一項に記載のミスト発生装置。 - ミスト化された前記液体を前記容器から排出する排出部を備え、
前記容器は、開口部を有する収容部と、前記開口部を覆う蓋部とを備え、
前記電極と、前記ガス供給部と、前記排出部は、前記蓋部を挿通して配置されている、
請求項1から6のいずれか一項に記載のミスト発生装置。 - 前記排出部の排出口から排出される前記ガスの排出方向と重力が働く重力方向のなす角度が120度から180度である、
請求項7または8に記載のミスト発生装置。 - 前記ガス供給部のガス供給口から供給される前記ガスの供給方向と前記排出部の排出口から排出される前記ガスの排出方向とのなす角度が30度から150度である、
請求項7から9のいずれか一項に記載のミスト発生装置。 - 前記排出部は、排出口を2つ以上有する、
請求項7から10のいずれか一項に記載のミスト発生装置。 - 前記ガス供給口は前記排出口よりも下方に設置されている
請求項9から11のいずれか一項に記載のミスト発生装置。 - 前記ガス供給部を2つ以上有する、
請求項1から12のいずれか一項に記載のミスト発生装置。 - 前記ガス供給口を2つ以上有する、
請求項1から13のいずれか一項に記載のミスト発生装置。 - 前記電極を2つ以上有する、
請求項1から14のいずれか一項に記載のミスト発生装置。 - 前記容器はプラスチックまたは金属からなる、
請求項1から15のいずれか一項に記載のミスト発生装置。 - 前記ミスト化部は超音波振動子である、
請求項5に記載のミスト発生装置。 - 前記電極の先端部の形状が球状である、
請求項1から17のいずれか一項に記載のミスト発生装置。 - 前記電極の先端部の形状が針状である、
請求項1から17のいずれか一項に記載のミスト発生装置。 - 前記ガスがヘリウム、アルゴン、キセノンのいずれかである、
請求項1から19のいずれか一項に記載のミスト発生装置。 - 前記電極に電圧を印加する電源部を備え、
前記電源部は0.1Hz以上50kHz以下の周波数で電圧を印加する、
請求項1から20のいずれか一項に記載のミスト発生装置。 - 前記電源部は21kV以上の電圧を印加する、
請求項21に記載のミスト発生装置。 - 前記電源部は、電圧を印加することにより前記電極に1.1×106V/m以上の電界を生じさせる、
請求項21または22に記載のミスト発生装置。 - 前記液体は粒子と分散媒とを含む分散液である、
請求項1から23のいずれか一項に記載のミスト発生装置。 - 前記分散媒は、水を含む、
請求項24に記載のミスト発生装置。 - 前記粒子は、無機酸化物である、
請求項24または25に記載のミスト発生装置。 - 前記粒子は、二酸化ケイ素、酸化ジルコニウム、酸化インジウム、酸化亜鉛、酸化スズ、酸化チタン、酸化インジウムスズ、タンタル酸カリウム、酸化タンタル、酸化アルミニウム、酸化マグネシウム、酸化ハフニウム、酸化タングステンのいずれか1つ以上を含む、
請求項24から26のいずれか一項に記載のミスト発生装置。 - 前記粒子の平均粒径は5nm~1000nmである
請求項24から27のいずれか一項に記載のミスト発生装置。 - 前記分散液に含まれる前記粒子の濃度は0.001質量%~80質量%である
請求項24から28のいずれか一項に記載のミスト発生装置。 - 基板上に成膜を行う薄膜製造装置であって、
請求項1から29のいずれか一項に記載のミスト発生装置と、
ミスト化した前記液体を所定の基板上に供給するミスト供給部と、
を有する薄膜製造装置。 - 基板上に成膜を行う薄膜製造方法であって、
請求項1から29のいずれか一項に記載のミスト発生装置を用いて、前記液体をミスト化する工程と、
ミスト化した前記液体を所定の基板に供給する工程と、
を備える薄膜製造方法。
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