JPH03291382A - 霧化薄膜形成装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野コ 本発明は、霧化した原料溶液を、加熱された基板に吹き
付け、薄膜を形成する霧化薄膜形成装置に関し、特に基
板上の膜厚のばらつきが生じに（い透明導電膜を形成す
ることができる装置に関する。

［従来の技術］ 太陽電池、液晶表示装置、プラズマ表示装置等に用いら
れる透明導電膜は、酸化錫や酸化インジウム錫の薄膜に
より形成される。この透明導電膜は、霧化装置によって
生じた原料溶液の霧を、成膜用ノズルから加熱された基
板に向けて放出し、加熱された基板上で反応、成膜させ
る。

この方法で透明導電膜を形成する場合に用いられている
霧化薄膜形成装置の一例を、第３図と第４図に基づいて
説明する。

この霧化薄膜形成装置では、霧化器１によって原料溶液
を霧化し、これを成膜用ノズル３のスリット状の放出口
９から放出させる。成膜用ノズル３の放出口９の上方に
は、成膜室４が設けられ、そこに霧化された原料溶液が
漂う。前記基板６は、その表面が前記成膜室４の天面を
形成するよう、成膜室４の上を順次連なりながら第３図
において、左から右へと保持されながら搬送される。こ
の成膜室４で天面を形成する位置にある基板６は、均熱
板７を介して背後のヒーター８によって所定の湿度に加
熱される。

この装置には、基板人口１９側からガラス板等の基板６
を導入し、成膜Ｎ４を経て基板出口２０から導出される
よう順次搬送される。成膜Ｎ４では、成膜用ノズル３の
先端が基板６の主面に近接して設けられ、これから成膜
室４に放出された霧状の原料溶液は、排出口５１こ向け
て緩やかに流れ、その間に基板６０表面に接触する。そ
して、基板６０表面で、溶液中の原料が空気中の酸素、
或いは原料溶液中の水分と反応し、前記基板６の表面に
酸化物の薄膜が形成される。また、基板６の表面の成膜
に寄与しなかった霧は、排出口５から排出される。

前記の霧化薄膜形成装置において、基板６の上に効率良
（均一性の高い薄膜を形成するためには、成膜用ノズル
３から成膜室４に霧を放出する状態が極めて重要な要素
となる。より具体的にいうと、基板６の上に均一性の高
い薄膜を形成するためには、成膜室４の中での原料溶液
の霧の流れが層流になることが必要である。そのために
は、成膜用ノズル３の霧の放出口９０幅が成る程度狭い
のがよい。しかし、成膜用ノズル３の全体の幅を狭（す
ると、霧の流れに対する成膜用ノズル３の内壁面のコン
ダクタンスが低くなり、層流状態で安定して単位時間当
りに供給できる霧の量が少なくなるため、成膜速度が遅
くなり、高い生産性が得られない。そこで、霧の放出口
９側の内壁面が狭くなるよ・５に、成膜用ノズル３の上
端部を適当な勾配で絞り込んだ第３図のような成膜用ノ
ズル３が提案されている。

［発明が解決しようとするｇｍコ しかし、前記従来の装置でガラス板等の基板６の表面に
透明導電膜を形成した場合、成膜を開始した直後の基板
６の上の薄膜の均一性は良好であるが、長い開成膜を続
けていると、薄膜の膜厚にばらつきが生じるようになる
。例えば、第５図（ａ）は、成膜を開始した直後に基板
６の上に形成された薄膜の基板６の幅方向の膜厚分布で
あり、同図（ｂ）は、成膜開始後１００１枚目の基板６
の上に形成された薄膜の基板６の幅方向の膜厚分布であ
る。このように、成膜を開始した直後に成膜された薄膜
の膜厚は基板６の幅方向に亙って概ね均一であるが、１
０００枚目の基板６の上に形成された薄膜には、基板６
０幅方向の膜厚にばらつきが見られる。後者の薄膜には
、基板６が搬送された方向に沿う干渉縞が見られ、外見
上見苦しいだけでなく、透明導電膜として必要な特性が
得られにくい。

これは、既に説明したように、成膜用ノズル３の上端部
を絞っていることから、その内壁の一部に屈曲部３ｅが
形成され、そこに原料溶液の霧が停滞し、析出物が成長
するため、これによって、原料溶液の流れが部分的に阻
害されるのがその原因である。

これを解消するためには、成膜される薄膜の均一性に前
記析出物が影響を与える前に、成膜用ノズル３の内壁を
清掃したり、或は成膜用ノズル３を交換することが必要
である。しかし、そのためには、清掃や交換の都度、装
置を停止しなければならず、装置の実際の稼働率が低く
なり、高い生産性が得られないという課題があった。

本発明の目的は、前記課題を解消することのできる霧化
薄膜形成装置を提供する事にある。

［課題を解消するための手段］ すなわち、前記目的を達成するための本発明による手段
の要旨は、薄膜の原料溶液を霧化する霧化器１と、原料
溶液の霧の放出口９を上方に向けて開口させた成膜用ノ
ズル３と、同成膜用ノズル３の放出口９の上を通過する
よう一方向に搬送される基板６を天面とする成膜室４と
、成膜室４にある前記基板６をその上面から加熱する手
段とからなる霧化薄膜形成装置において、前記成膜用ノ
ズル３の上端部の内壁面が、霧化器ｌ側から放出口９側
へ行くに従って次第に対向間隔が狭（なるよう、滑らか
な曲面をもって絞り込まれている霧化薄膜形成装置であ
る。

換言すると、前記成膜用ノズルの内壁面の水平方向の変
位を垂直方向の変位で微分した場合、その−次微分係数
の符合が変わらないようになっている。

［作　　　用コ 前記薄膜形成装置では、成膜用ノズル３の上端部の内壁
面が滑らかな曲面をもって絞り込まれているため、局部
的な原料溶液の霧の停滞が起きず、特定の部分に析出物
が成長しなくなる。

このため、析出物に霧の流れが部分的に阻害されて、基
板６の上に形成される薄膜の膜厚が不均一となることが
な（、長時間に亙って全体に均一性の高い薄膜が形成で
きる。

［実　施　例コ 次に、第１図と第２図を参照しながら、本発明の実施例
について具体的に説明する。

これら図面において、ガラス板等の基板６が両側を保持
された状態で図において左から右へと搬送される。基板
人口１９から基板出口２０に至る基板６の搬送経路には
、当該基板６を天面とし、両側及び底面をフレーム１１
，１２で囲まれたトンネル状の予備加熱室１３、成膜室
４及び基板搬出室１０が順次連続して形成されている。

薄膜形成用の原料溶液を霧化する霧化器１を備え、この
霧化器ｌの上方には上に向けて成膜用ノズル３が延長し
て設けられ、この成膜用ノズル３の上に前記成Ｍ’Ｍ４
が配置されている。

前記霧化器ｌに於いて霧化された原料溶液の霧は、前記
ノズル３の放出口９から成ｌｌ１ｆ４の中に放出される
。成膜室４０基板搬出室１０寄り側には、排気路５が形
成され、基板６の表面の薄膜の成膜に寄与しなかった霧
状の原料溶液がこの排気路５から排出される。

予備加熱室１３、成膜室４及び基板搬出室１０において
、搬送される基板６の上面側には熱伝導良好な均熱板７
が設けられ、さらにその背後にヒーター８が設けられて
いる。このヒーター８が発熱することにより、前記均熱
板７を介して基板６が加熱される。

本発明では、前記霧化薄膜形成装置において、成膜用ノ
ズル３の上端部の内壁面が、霧化器ｌ側から放出口９側
へ行くに従って次第に対向間隔が狭くなるよう、滑らか
な曲面をもって絞り込んだものである。具体的には、前
記成膜用ノズルの内壁面の水平方向の変位を垂直方向の
変位で微分した場合、その−次微分係数の符合が変わら
ないようにする。

例えば、第１図で示した成膜用ノズル３のように、内壁
面３ａ、３ｂの一部に、面の傾きの急激な変化による角
部が生じないよう、内側面３　ａｂ　　３　ｂが滑らか
な曲面をもって絞り込まれている。さらに第２図（ａ）
は、前記第１図のＡ−Ａ線断面を示すが、基板６が搬送
されるのと平行な成膜用ノズル３の先端部の内向端面３
ｃ、３ｄも同様にして滑らかな曲面をもって形成されて
いる。

このように、成膜用ノズル３の内壁面を、上下に沿って
滑らかな曲面をもって絞りこむことにより、同内壁面の
表面での渦流が生じにくくなり、成膜用ノズル３の中で
霧が層流となって上昇し、放出口９から成膜室４に放出
される。

第２図（ｂ）は、成膜用ノズル３の同図（ａ）と同じ部
分の断面を示しているが、この成膜用ノズル３では、そ
の上端部の内向端面３Ｃ１３ｄが絞り込まれておらず、
垂直に起立している。

成膜用ノズル３の放出口９の第２図（ｂ）において左右
の幅は、成膜しようとする基板６の幅以上でなければな
らないことから、十分な幅が与えられる。このため、必
ずしも絞り込む必要はなく、この場合は、霧の上昇が円
滑になるよう、内向端面３ｃｓ３ｄを垂直に起立させる
のがよい。

次に、前記第１図と第２図（、ｂ　）に示された上端部
の形状を育する成膜用ノズル３を備えた装置により、ガ
ラス基板６上に透明導電膜として酸化錫膜を形成し、そ
の膜厚の基板６０幅方向にわたる変化を測定し、その結
果を第６図の（ａ）（ｂ）に各々示した。同ｒｌｌＪ　
（ａ）が、成膜開始直後の酸化錫膜の膜厚分布を、同図
（ｂ）が、成膜開始後１００１枚目の基板６の上に形成
された酸化錫膜の膜厚分布を示す。この場合、基板６０
両側の成膜中に保持された部分で、霧の当たらないいわ
ゆるみみの部分を除き、その間の育効成膜輻Ｂ＝２００
ｍｍの部分の膜厚分布を示した。なお、原料溶液は、１
５％の５ｎＣ１ａと２００モル％のＮ　Ｈａ　Ｆ　　と
５％のアルコールとの混合溶液を用い、これを毎時Ｉｌ
ｌの割合で霧化し、毎分１００５１の空気と共に成膜用
ノズル３から成膜室４に放出した。また、基板６は、成
膜室４を３分で通過するよう搬送した。

また、比較のため、第３図に示す上端部形状を有する成
膜用ノズル３を備えた従来の霧化薄膜形成装置を用いて
、前記各実施例と同じ条件で透明導電膜を形成し、この
基板６０幅方向の膜厚分布を第５図（ａ）と（ｂ）に示
した。同図（ａ）が、成膜開始直後の酸化錫膜の膜厚分
布を、同図（ｂ）が、成膜開始後１００１枚目の基板６
の上に形成された酸化錫膜の膜厚分布を示す。

これらの結果、第１図及び第２図（ｂ）で示された成膜
室４の断面形状を育する本発明による装置では、成膜直
後と成膜開始後１００１枚目の基板６の上に形成された
酸化錫膜の膜厚が基板６０幅方向に亙って何れも均一で
ある。これに対して、前記従来の装置では、成膜を開始
した直後に基板６の上に形成された薄膜の膜厚は概ね均
一であるが、１００１枚目の基板６の上に形成された薄
膜には、基板６０幅方向の膜厚にばらつきが見られる。

［発明の効果コ 以上説明した通り、本発明の装置によれば、成膜用ノズ
ル３の中での局部的な析出物の成長を防止することがで
き、基板６の幅方向にわたる透明導電膜の膜厚分布を長
期に亙って均一化することができる。これにより、成膜
用ノズルの頻繁な清掃や交換が不要となり、良質の薄膜
を効率よ（形成できる効果が得られる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明の実施例を示す霧化薄膜形成装置の概
略縦断側面図、第２図（ａＬ　　（ｂ）図は、成膜ノズ
ルの先端部分の第１図のＡ−Ａ位置での断面形状の各偶
を示す図、第３図は、従来例を示す霧化薄膜形成装置の
一略縦断側面図〜第４図は、第３図におけるＢ−Ｂ線断
面図、第５図（ａ）、　（ｄ）は、同従来例である霧化
薄膜形成装置により酸化錫膜を形成した場合の成膜開始
直後と１００１枚目の基板の幅方向の膜厚分布の概略を
示すグラフ、第６図（ａ）、（ｄ）は、前記本発明の実
施例である霧化薄膜形成装置により酸化錫膜を形成した
場合の成膜開始直後と１００１枚目の基板の幅方向の膜
厚分布の概略を示すグラフである。 ｌ・・・霧化器　３・・・成膜用ノズル　３ａｘ３ｂ・
・・成膜用ノズルの内側壁　３ｃｓ３ｄ・・・成膜用ノ
ズルの内端壁　４・・・成ｌ！室　７・・・均熱板　８
・・・ヒータ

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）薄膜の原料溶液を霧化する霧化器１と、原料溶液
   の霧の放出口９を上方に向けて開口させた成膜用ノズル
   ３と、同成膜用ノズル３の放出口９の上を通過するよう
   一方向に搬送される基板６を天面とする成膜室４と、成
   膜室４にある前記基板６をその上面から加熱する手段と
   からなる霧化薄膜形成装置において、前記成膜用ノズル
   ３の上端部の内壁面が、霧化器１側から放出口９側へ行
   くに従って次第に対向間隔が狭くなるよう、滑らかな曲
   面をもって絞り込まれていることを特徴とする霧化薄膜
   形成装置。
2. （２）前記特許請求の範囲第１項において、成膜用ノズ
   ルの内壁面の水平方向の変位を垂直方向の変位で微分し
   た一次微分係数の符合が変わらないことを特徴とする霧
   化薄膜形成装置。