JPH0612446U - 霧化成膜装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 （修正有） 【構成】 表面上に成膜する基板９が成膜室８に配置さ
れ、ヒーター１０で加熱される。噴霧ノズル１が霧容器
３の上部に設けられ、原料容器１２側から送られて来る
原料溶液をキャリアガスと共に霧として霧容器３の底壁
である反射壁２３へ向けて噴出する。霧容器３の下にド
レン容器５が設けられ、霧容器３とドレン容器５とは、
反射壁２３で区画されると共に、その一部に開口したド
レン口４を介して通じている。霧容器３の上部側に霧排
出口２が設けられ、これが霧誘導ダクト７を介して前記
成膜室８に連絡されている。 【効果】 様々な原料溶液に適用できると共に、細かい
霧が無指向状態で得られ、そのため、基板の広い範囲に
わたって緻密で、膜質が良好で、しかも膜厚の均一性の
高い膜が形成できる。

Description

【考案の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】

本考案は、膜原料の溶液を霧化し、この霧を加熱された基板の成膜面に接触さ せて、薄膜を形成する霧化成膜方法とその装置に関する。

【０００２】 従来、例えば酸化錫膜や酸化インジュウム錫膜等の透明な導電性を有する金属 酸化物薄膜は、成膜原料の溶液を霧化して加熱した基板の成膜面に供給し、接触 させて、霧に含まれる原料を基板の成膜面で分解、反応させ、基板の成膜面に酸 化物薄膜を堆積させて成膜する霧化成膜法が用いられる。

【０００３】 このような霧化成膜方法において使用される成膜装置の概要を図５と図６に示 す。これらの図に示すように、基板９は、成膜室８の底面１７の上に成膜面を上 向きにして設置される。この基板９の背面側にヒーター１０が設置され、このヒ ーター１０が電源１８で加熱されることにより、基板９の成膜面が所定の温度に 加熱される。さらに、この成膜室８の上方から成膜原料の溶液を霧化して供給す る。すなわち、図５の成膜装置は、溶液容器１２から原料溶液をパイプ１４で汲 み上げ、これをキャリアガスと共に噴霧ノズル１から霧状にして基板９の成膜面 に吹き付けるものである。また、図６の成膜装置は、溶液容器１２の中に設けた 超音波振動子１３により原料溶液を振動励起して、溶液容器１２内に霧を発生さ せ、この霧をキャリアガスと共に霧誘導ダクト７を通して成膜室８の上部の霧導 入口１９から同成膜室８の中に送り込むものである。何れの場合も、成膜室８の 中に供給された霧は、加熱された基板９の成膜面に接触し、そこに薄膜が形成さ れる。

【０００４】

【考案が解決しようとしている課題】

前記従来の霧化成膜装置のうち、図５に示す前者の装置では、噴霧ノズル１か ら噴出された霧を直接利用するため、充分細かい霧が得られず、その粒径分布も ５〜５０μとばらつきが大きい。このため、緻密な膜が形成できない。また、噴 霧ノズル１から噴出された霧は、指向性が強いため、特定の部分にのみ霧が集中 し、基板のその部分の温度が低下するため、膜質及び膜厚の均一性が悪く、広い 範囲にわたって膜を形成できない。さらに、噴霧ノズル１が加熱されて、その噴 出口付近に成膜物質が析出すると、噴霧ノズル１が目詰まりする。

【０００５】 一方、図６に示す後者の装置では、前者に比べて、粒径が０．５〜８μと、細 かい霧が得られると共に、霧導入口１９から成膜室８の中に導入された霧は、全 般に流速が遅く、指向性が弱いため、図５に示す装置と比較して特定の部分にの み霧が集中せず、広い範囲にわたって緻密で良質の膜を形成することができる。 しかし、近年センサ用や太陽電池用で微細な薄膜配線が必要となり、さらに緻密 な膜が望まれている。

【０００６】 本考案は、前記従来技術の課題に鑑み、様々な原料溶液に適用できると共に、 細かい霧が無指向状態で得られ、そのため、基板の広い範囲にわたって緻密で、 膜質が良好で、しかも膜厚の均一性の高い膜が形成できる霧化成膜装置を提供す ることを目的とする。

【０００７】

【課題を解決するための手段】

すなわち、本考案では、前記の課題を解消するため、表面上に成膜する基板９ を配置した成膜室８と、前記基板９の成膜面に向けて成膜室８に霧を供給する霧 供給手段と、前記基板９を加熱するヒーター１０とを備える霧化成膜装置におい て、底面側が反射壁２３となっており、同反射壁２３の一部にドレン口４が開口 していると共に、上部側に霧排出口２を有する霧容器３と、該霧容器３の上部側 に設けられ、同霧容器３の反射壁２３に向けてキャリアガスと共に霧を噴出する 噴霧ノズル１と、前記霧容器３の霧排出口２と前記成膜室８とを連絡する霧誘導 ダクト７とを有することを特徴とする霧化成膜装置を提供する。 さらにこのような霧化成膜装置において、霧容器３の下側に、その反射壁２３ で仕切られたドレン容器５が設けられ、霧容器３がその反射壁２３の一部に開口 されたドレン口４を通してドレン容器５に通じていることを特徴とする霧化成膜 装置を提供する。

【０００８】

【作用】

本発明により霧化成膜装置において、噴霧ノズル１から霧容器３の中に噴射さ れた霧は、その粒径が大きい程速度が速く、しかも落下しやすい。このため、比 較的粒径の大きな粗い霧は、霧容器３の底壁を形成する反射壁６に当り、液滴と なる。液滴となった原料溶液は、反射壁２３の一部に開口されたドレン口４から 霧容器３の外に排出される。このため、霧容器３には原料溶液が溜らず、霧容器 ３の容積が変動しないため、噴霧ノズル１からの霧の噴射が常に安定する。一方 、噴霧ノズル１から噴射された霧のうち、比較的粒径の小さい細かい霧は、速度 が遅く、しかも落下しにくいため、霧容器３の中に漂いながら、霧誘導ダクト７ から成膜室８へと流れるキャリアガスの流れに乗って霧容器３の霧排出口２側に 導かれ、霧誘導ダクト７を通って成膜室８の中の導かれる。そのため、成膜室へ は細かい霧のみが導入される。 ここでは、原料溶液の霧化手段として流体力学的に霧を発生する噴霧ノズル１ が用いられているため、様々な物性を持った原料溶液を霧化して成膜室８へ送り 出すことができる。また、この噴霧ノズル１は霧誘導ダクト７を介して成膜室８ に接続された霧容器３に設けられているため、成膜室８内で基板９を加熱するヒ ーター１０の熱を直接受けない。従って、噴霧ノズル１１の噴出口付近で成膜物 質が析出せず、目詰まりを起こさない。

【０００９】 さらに、霧容器３の下側に、その反射壁２３で仕切られたドレン容器５を設け 、霧容器３の反射壁２３の一部に開口されたドレン口４を介して霧容器３をドレ ン容器５に通じさせたものでは、液滴となった原料溶液は、ドレン容器５で受け られる。この場合に、ドレン容器５を閉じておけば、ドレン口４からキャリアガ スが逃げて、霧容器３の圧力が低下するといった事態が防止できる。

【００１０】

【実施例】

次に、図面を参照しながら、本考案の実施例について説明する。 既に述べた通り、基板９は、成膜室８の底面１７の上に成膜面を上向きにして 設置され、この基板９の背面側にヒーター１０が設置されている。電源１８から 供給される電力により、このヒーター１０が発熱することで、基板９が所定の温 度に加熱される。 さらに、この成膜室８の天面中央部に霧導入口１９が設けられ、これに霧誘導 ダクト７が接続されている。さらに、この霧誘導ダクト７は、霧容器３の上部に 設けられた霧排出口２に接続されている。

【００１１】 この霧容器３は、円筒形の容器を、その中心軸が垂直方向から１０°程傾くよ う斜めに設置したもので、その上端に設けられたノズル挿入口１５から噴霧ノズ ル１の噴射口を霧容器３の中に挿入している。噴霧ノズル１の霧噴射方向は、霧 容器３の中心軸とほぼ一致させてある。前記霧誘導ダクト７が接続された霧排出 口２は、この噴霧ノズル１の脇に設けられ、ほぼ垂直に立設されている。霧容器 ３の底壁は、反射壁２３となっており、この反射壁２３は、噴霧ノズル１と対向 している。この反射壁２３の最も低い位置にドレン口４が設けられている。

【００１２】 霧容器３の下には、前記反射壁２３によって同霧容器３と仕切られたドレン容 器５が設けられ、霧容器３とドレン容器５とは、ドレン口４を介して通じている 。ドレン容器５の底面には漏斗状の勾配か形成され、その中央の最も低い位置に ドレン口６が設けられ、このドレン口６は止め栓１６で閉じられている。また、 この図１の実施例では、ドレン容器の上部側面に圧力調整バルブ２０が設けられ ており、この圧力調整バルブ２０を開くことによって、ドレン容器５とこれに通 じる霧容器３の内圧を調整することができる。 成膜原料の溶液は、原料容器１２に入れられ、ここからパイプ１４を通して前 記の噴霧ノズル１側に供給される。キャリアガスとしては、例えば希ガスや空気 が用いられ、噴霧ノズル１からは、キャリアガスと共に、原料溶液の霧が霧容器 の中に噴出される。

【００１３】 この実施例による霧化成膜装置において、噴霧ノズル１から霧容器３の中に霧 が噴射されると、前述のようにして、比較的粒径の大きな粗い霧は、霧容器３の 底壁を形成する反射壁６に当り、液滴となり、反射壁２３の一部に開口されたド レン口４からドレン容器５側に排出される。このドレン容器５に受けられた原料 溶液は、そのドレン口６の止め栓１６を外すことにより、随時排出することがで きる。このようにして、液滴となった原料溶液が霧容器３の中に溜らないため、 霧容器３の容積は変動しない。 一方、比較的粒径の小さい細かい霧は、霧容器３の中を漂い、キャリアガスの 流れに乗って霧排出口２側に導かれ、霧誘導ダクト７を通って成膜室８の中の導 かれる。この細かい霧の流れを図２に模式的に示す。この場合に、霧排出口２、 霧誘導ダクト７及び霧導入口１９は、キャリアガスの流量に対して或る程度流路 断面積を広くとり、キャリアガスの流れが速過ぎないようにするのがよい。

【００１４】 ここで、ドレン容器５のドレン口６は、原料溶液を排出するとき以外は、止め 栓１６で閉じられているため、キャリアガスが霧容器３やドレン容器５の外に逃 げて、霧容器３の圧力が低下したり、キャリアガスと共に細かい霧がドレン口４ 側から抜けて、霧誘導排出口２側に流れるようなことがない。なお、霧容器３の 気圧が成膜室８側に比して高すぎるため、キャリアガスの流量が過大となって、 その流速が速過ぎるような場合は、圧力調整バルブ２０を開くことによって、ド レン容器とこれに通じる霧容器３の内圧を低くすることができる。 前記のようにして、霧誘導ダクト７を通して成膜室８の中に導入された霧は、 加熱された基板９の成膜面に接触し、例えば、そこで原料溶液が熱により気化さ れ、さらに分解されて、空気中の酸素や水蒸気等と反応し、酸化物が析出し、薄 膜が形成される。例えば、塩化錫のアルコール溶液を原料溶液として使用し、基 板９としてガラス基板を用いた場合、同基板９の表面に酸化錫膜が形成される。

【００１５】 次に、図３で示す実施例について説明すると、ここでは、前記ドレン容器５の 上部にリーク口２１を設け、霧誘導ダクト７の途中に設けた３方切替弁１１にキ ャリアダクト２２を介して前記リーク口２１を接続してある。その他の構成は前 記実施例と同じである。 この実施例による霧化成膜装置では、基板９の成膜面に成膜を開始する前に、 前記三方切替弁１１で霧誘導ダクト７をキャリアダクト２２側に連絡する。する と、殆ど霧を含まないキャリアガスがドレン容器５側から前記キャリアダクト２ ２及び霧誘導ダクト７を通って成膜室８に流れ込む。これにより、霧を含まない キャリアガスを基板９を当てて、成膜時に近い状態で基板９を加熱することがで きる。この間、霧容器３には、或る程度の霧が蓄えられるため、基板９が充分加 熱された後、三方切替弁１１で霧誘導ダクト７全体を連絡させて、キャリアダク ト２２側を閉じると、霧容器３側から成膜室８に霧が供給され、成膜が開始され る。

【００１６】 次に、図４で示す実施例について説明すると、ここでは、霧容器３の中心軸を 垂直に立てると共に、噴霧ノズル１も垂直に下方へ向けて霧を噴射するようにし てある。また、霧容器の底壁を構成する反射壁２３は、水平に近いが、液滴とな った原料溶液をドレン口４側に排出できるように僅かな勾配が形成されている。 一方、霧容器３の霧排出口は、霧容器３の斜め上方に開口している。 この実施例では、霧容器３が垂直に立てられるため、設置しやすい利点がある が、霧容器３内の細かい霧は、霧容器３の中で真上に上昇しようとするため、霧 の排出が円滑であるという点では、前記図１、図２及び図３の実施例がより優れ ている。また、反射壁２３の勾配を大きくとれる点でも、やはり前記図１、図２ 及び図３の実施例がより好ましいといえる。

【００１７】

【考案の効果】

以上説明した通り、本考案によれば、様々な原料溶液に適用できると共に、細 かい霧が無指向状態で得られ、そのため、基板の広い範囲にわたって緻密で、膜 質が良好で、しかも膜厚の均一性の高い膜が形成できるという効果が得られる。 また、特に本発明の請求項第２項に記載された発明では、ドレン口からキャリア ガスが逃げて、霧容器の圧力が低下するといった事態が防止できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本考案の第一の実施例を示す霧化成膜装置の概
略図である。

【図２】同第一の実施例を示す霧化成膜装置の霧容器と
ドレン容器の部分を示す要部拡大概略図である。

【図３】本考案の第二の実施例を示す霧化成膜装置の概
略図である。

【図４】本考案の第三の実施例を示す霧化成膜装置の概
略図である。

【図５】従来例を示す霧化成膜装置の概略図である。

【図６】他の従来例を示す霧化成膜装置の概略図であ
る。

【符号の説明】

１ 噴霧ノズル ２ 霧容器の霧排出口 ３ 霧容器 ４ 霧容器のドレン口 ５ ドレン容器 ６ ドレン容器のドレン口 ７ 霧誘導ダクト ８ 成膜室 ９ 基板 １０ ヒーター １２ 原料容器 １７ 成膜室の底面 １８ ヒーターの電源 ２３ 霧容器の反射壁

Claims (2)

【整理番号】 ００４０１９９−０１ 【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】 表面上に成膜する基板（９）を配置した
   成膜室（８）と、前記基板（９）の成膜面に向けて成膜
   室（８）に霧を供給する霧供給手段と、前記基板（９）
   を加熱するヒーター（１０）とを備える霧化成膜装置に
   おいて、底面側が反射壁（２３）となっており、同反射
   壁（２３）の一部にドレン口（４）が開口していると共
   に、上部側に霧排出口（２）を有する霧容器（３）と、
   該霧容器（３）の上部側に設けられ、同霧容器（３）の
   反射壁（２３）に向けてキャリアガスと共に霧を噴出す
   る噴霧ノズル（１）と、前記霧容器（３）の霧排出口
   （２）と前記成膜室（８）とを連絡する霧誘導ダクト
   （７）とを有することを特徴とする霧化成膜装置。
2. 【請求項２】 前記特許請求の範囲第１項において、霧
   容器（３）の下側に、その反射壁（２３）で仕切られた
   ドレン容器（５）が設けられ、霧容器（３）がその反射
   壁（２３）の一部に開口されたドレン口（４）を通して
   ドレン容器（５）に通じていることを特徴とする霧化成
   膜装置。