JPH11180734A - 機能性薄膜の製造法 - Google Patents

機能性薄膜の製造法

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JPH11180734A
JPH11180734A JP35394097A JP35394097A JPH11180734A JP H11180734 A JPH11180734 A JP H11180734A JP 35394097 A JP35394097 A JP 35394097A JP 35394097 A JP35394097 A JP 35394097A JP H11180734 A JPH11180734 A JP H11180734A
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JP
Japan
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glass substrate
thin film
film
hydrogen chloride
amt
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JP35394097A
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Yuji Yamamoto
雄二 山本
Toshiaki Sugimoto
敏明 杉本
Yoshikazu Yamaguchi
慶和 山口
Kaname Hatanaka
要 畠中
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Central Glass Co Ltd
Original Assignee
Central Glass Co Ltd
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Publication date
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    • C03C17/00Surface treatment of glass, not in the form of fibres or filaments, by coating
    • C03C17/22Surface treatment of glass, not in the form of fibres or filaments, by coating with other inorganic material
    • C03C17/23Oxides
    • C03C17/245Oxides by deposition from the vapour phase
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Abstract

(57)【要約】 【課題】熱分解法で機能性被膜を形成する際の白濁の発
生を防止する。 【解決手段】加熱されたソーダ石灰ガラス基板上に少く
なくとも1種類の塩素含有化合物を含む原料化合物を供
給し、熱分解により金属酸化物を主成分とする薄膜を形
成する方法において、薄膜形成領域の雰囲気中の塩化水
素濃度を500ppm以下にする方法。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、機能性の金属酸化
物を成膜した建築用、車両用及び電子材料用のガラス基
板に関する。
【0002】
【従来の技術】従来、板ガラスに機能性の薄膜を成膜す
る方法としてスパッタリング法が知られているがこの方
法は真空中で成膜するため、装置も高く生産性も悪いた
めコストが高くなってしまうという欠点がある。
【0003】一方、熱スプレー法やいわゆるCVD法
(Chemical vapor depodition)による熱分解法も行
われており、これらの方法は真空中の成膜でないため、
装置もスパッタリング法に比べて安価で生産性も高く、
また耐久性の高い緻密な膜が得られることより、酸化錫
を主成分とする透明導電膜等はこの方法で製造されてお
り、太陽電池やディスプイレイ用の透明導電膜として使
われている。
【0004】熱スプレー法や熱CVD法により被膜を形
成する場合、原料化合物は蒸気圧や溶媒に対する溶解性
の点から一般に塩化物が多く用いられる。原料に塩素が
含まれるとガラス基板の上に直接CVD成膜やスプレー
成膜するとガラス中のナトリウムイオンと塩素イオンが
反応し、塩化ナトリウムの結晶が表面に出来て膜が白濁
するという欠点があった。
【0005】
【発明が解決しようとする問題点】本発明は、従来方法
の塩化物を原料とする熱分解法で、直接ガラス基板上に
成膜した場合に膜が白濁するという欠点を克服し、機能
性薄膜を簡単な方法で、高品質で生産できる機能性薄膜
の製造方法を提供するものである。
【0006】
【問題を解決するための手段】本発明者は、膜が白濁す
る原因について鋭意研究をした結果、溶液あるいは蒸気
からなる原料化合物の吐出量に対する排気の風量の割合
(吐出量/排気量比)を調整することにより、成膜室内
の塩化水素濃度を限界濃度以下に抑えれば白濁のない良
好な機能性膜を製造できることを見いだしたものであ
る。
【0007】すなわち本発明は、加熱されたソーダ石灰
ガラス基板上に少なくとも1種類の塩素含有化合物を含
む蒸気或いは溶液を供給し、熱分解により金属酸化物を
主成分とする薄膜を形成する方法において、薄膜形成領
域の雰囲気中の塩化水素濃度を500ppm以下にする
機能性薄膜の製造法に関する。
【0008】
【発明の実施の形態】ガラス基板は、一般に普通板ガラ
スとして用いられているソーダ石灰ガラスが用いられ
る。この普通板ガラスは、通常フロート法と呼ばれる溶
解後の連続ガラス帯を、還元性雰囲気に保持されたティ
ンバスと呼ばれる錫室内の溶融金属錫上を浮遊させるこ
とにより、ガラスの両表面が極めて平坦にされたのち、
徐冷炉内に搬入され徐冷され製造される。
【0009】ガラス基板上に供給する原料化合物は、C
VD法の場合には気化室において蒸気にされ、またスプ
レー法の場合には原料化合物を通常溶媒に溶かした溶液
にして成膜室に供給される。その原料化合物は、少なく
とも1種類以上の塩素含有化合物を含むものであり、そ
の塩素含有化合物としては、錫、チタン、アンチモン
鉄、ジルコニア、ケイ素、タンタル、ハフニウム、亜
鉛、インジウム、クロム、マンガン、コバルト、ニッケ
ル、銅、ニオブ、ルテニウム、カドミニウム、テルル、
タングステン、ビスマス、ランタン、リン、ホウ素等の
塩化物を用いることが出来る。
【0010】なお、塩素含有化合物以外の原料化合物と
しては、金属アルコキシド、金属キレート、金属アシレ
ート、金属カルボキシレート、金属β-ジケトン等を用
いることが出来、また蒸気原料化合物中には、有機金
属、フッ化物等の微量成分をドーパントとして含有させ
てもよい。
【0011】スプレー法で用いる溶媒としては、メタノ
ール、エタノール、イソプロピルアルコール、ブチルア
ルコール、2メチルヘキサノール、ジアセトンアルコー
ル、エチレングリコール、などの1価、多価のアルコー
ル類、アセトン、メチルエチルケトン、メチルイソブチ
ルケトンなどのケトン類、酢酸エチル、酢酸メチル、酢
酸プロピル、酢酸ブチル、酢酸アミルなどの酢酸エステ
ル類、ベンゼン、トルエン、キシレンなどの芳香族、エ
チレングリコールモノメチルエーテル、エチレングリコ
ールモノエチルエーテル、エチレングリコールモノプロ
ピルエーテル、エチレングリコールモノブチルエーテル
等のオキシアルコール類やジメチルエーテル、ジエチル
エーテル、THF等のエーテル類、酢酸セロソルブ類、
カルビトール類あるいは水などが金属塩の溶解度、成膜
速度、膜質などを考慮して単独もしくは2種以上の混合
で適宜選択され使用される。
【0012】熱分解法は、上記の少なくとも1種類の塩
素含有化合物よりなる原料化合物を、通常500℃以上
且つガラスの軟化温度以下の温度に加熱されたガラス基
板上に、CVD法の場合は予め気化された原料化合物を
酸素、窒素等のキャリアーガスとともにノズルから噴射
し、またスプレー法の場合には溶媒に溶解された原料化
合物をスプレーガンで噴射することにより、ガラス基板
表面近傍で該原料化合物が熱分解され、ガラス基板上で
熱分解された金属酸化物が連続的に堆積することにより
薄膜が形成される。
【0013】なお、原料化合物が噴射される成膜室は、
該原料化合物が周囲に散逸しないようにフ−ドで囲われ
ており、熱分解した化合物の一部はガラス基板上に堆積
され、一方熱分解で発生した排ガスは強制排気装置によ
りフード外へ速やかに除去されるようになっている。
【0014】上記フロート法のオンラインで製造する場
合には、前記ティンバスと徐冷炉の間の空間に成膜室を
設け、連続して水平に搬送されている約500℃〜63
0℃前後のガラス基板上に成膜することができる。な
お、ガラスサイズ或いは小ロットの生産等の場合には、
上記オンラインによる成膜でなく、所定サイズに切断さ
れたガラス基板を加熱炉に導入して所定の温度に加熱
後、フードで囲まれた成膜室に搬入し成膜するオフライ
ン法でも製造できる。
【0015】少なくとも1種類以上の塩素含有化合物よ
りなる原料化合物は成膜室内に噴射され、高温の板ガラ
スの表面で速やかに熱分解されると多量の塩素又は塩化
水素が発生し、該塩素は雰囲気中の水素と結合して一部
塩化水素を生成したのち、ガラス基板表面でガラスから
のナトリウムイオンと反応し、塩化ナトリウムの結晶が
生成する。塩化ナトリウムの結晶が生成すると、塩化ナ
トリウムを核として、金属酸化物の結晶が異常粒成長を
起こし、成膜した表面に異常突起物として堆積するため
膜が白濁し、透明性が著しく劣るため、生成した塩酸を
成膜室外に排出する必要がある。
【0016】白濁の測定は、成膜されたガラス基板に光
線を透過させ、その時の透過率からガラスの白濁度を換
算するヘイズメータ(東京電色製)で、その白濁度をヘ
イズ値(曇化率)として測定する。なお、ヘイズ値は
0.5%以下を製品の許容としたが、0.3%以下がよ
り好ましい。
【0017】成膜室内で生成した塩化水素濃度は、スプ
レーガン或いはノズルより噴射される溶液或いは蒸気の
吐出量に対する排気の風量に関係し、吐出量(ml/
分)に対する排気の風量(m3/分)の比を成膜条件ご
とに定まる一定の値以下に制御すると、成膜室内の薄膜
形成領域の雰囲気中の塩化水素濃度が500ppm以下
に制御でき、結果成膜されたガラス基板のヘイズ値は
0.5%以下となり、外観上白濁は殆ど発生しないこと
を見出した。なお、上記吐出量は、スプレー法の場合に
はエアーを含まない溶液の量を、またCVD法の場合に
はキャリアーガスを含まない原料化合物の蒸気の量を示
す。すなわち、原料化合物がチャージされ、ガラス基板
上で速やかに熱分解する際に発生するフード内の塩化水
素濃度を一定値以下にすると白濁は発生しない。この詳
細なメカニズムは不明であるが、塩化水素濃度が低いた
め塩化ナトリウムのサイズが微細で白濁として顕在化し
ないのか、あるいは発生した塩化水素あるいは塩素ガス
が速やかに排除されるために熱せられたガラス表面で塩
化ナトリウムが充分に成長する時間がないめと推察され
る。
【0018】なお、成膜室の塩化水素の濃度の測定は、
塩化水素濃度測定検知管(ガステック製)を用いて、成
膜室内の雰囲気ガスを該検知管で吸引することにより検
知した。
【0019】また、機能性膜は導電性膜、熱線反射膜、
光選択吸収膜、着色膜等特に限定するものではない。以
下に本発明の実施例について述べるが、本発明はこれに
限定するものではない。
【0020】
【実施例1】大きさが100mm×100mm×3mm
のソーダ石灰ガラスをカーボン製セッターの上に置き、
それを加熱炉床式の台車の上に載せ、650℃に設定し
た電気炉内でガラス温度が650℃になるまで加熱し、
台車を成膜室まで一定速度(10cm/秒)で移動、該
成膜室内を移動させながらスプレーを行った。成膜室は
450×450×250mmのフードを設置し、フード
には排気用ダクトを取り付けフード内の廃ガスを排気し
た。排気の風量はダクトに取り付けたダンパー開度で調
節した。スプレーはフードの天井中央に設けた幅50m
mのスリットからスプレーガンをフード内に挿入しガラ
スの進行方向に垂直方向に往復運動させながら行い、酸
化錫系透明導電膜の成膜を行った。なお、スプレーガン
はエアーレススプレーガンを使用し、吐出量(エアーを
含まない溶液量)140ml/分でスプレーした。排風
量を4.7m3/分に制御することにより吐出量/排風
量は30ml/m3になり、その時の塩化水素濃度は2
40ppmであった。なお、ヘイズ値は0.3%と良好
な値であった。なお、使用した原料化合物の組成を以下
に示す。 原料化合物組成 C49SnCl3 22.5wt% NH4F 0.5 CH2Cl2 41.1 C25OH 31.5 H2O 4.4 実施例2 実施例1の装置を使用し、ガラス温度、原料化合物組成
の条件は実施例1と同じにし、吐出量140ml/分
で、吐出量/排風量の値を56ml/m3としてスプレ
ーを行った。その時の塩化水素濃度は500ppmであ
った。得られたガラス基板のヘイズ値は0.5%であ
り、得られた膜には白濁が認めらなかった。
【0021】比較例1 実施例1の装置を使用し、ガラス温度、原料化合物等の
条件は実施例1と同じにし、排風量を絞り吐出量/排風
量の値を実施例1の3倍の90ml/m3としてスプレ
ーを行った。その時の塩化水素濃度は1100ppmで
あった。得られたガラス基板のヘイズ値は2.1%であ
り、得られた膜には白濁が認められた。
【0022】比較例2 実施例1の装置を使用し、ガラス温度、原料化合物、排
風量等は実施例1と同じにし、スプレーノズルを吐出量
の大きいものに変更し 吐出量/排風量の値を実施例1
の6倍の180ml/m3としてスプーを行った。その
時の塩化水素濃度は1800ppmであった。得られた
ガラス基板のヘイズ値は7.3%であり、白濁が目立っ
た。
【0023】
【発明の効果】以上のように本発明は、少なくとも1種
類の塩素含有化合物を含む原料化合物を、加熱されたガ
ラス基板上に供給し機能性薄膜を形成する方法におい
て、塩素含有化合物を用いても白濁を生じない高品質の
機能性膜を簡単な方法で得られるという優れた効果を奏
する。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 畠中 要 埼玉県川越市今福中台2805 セントラル硝 子株式会社化学研究所内

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】加熱されたソーダ石灰ガラス基板上に少な
    くとも1種類の塩素含有化合物を含む原料化合物を供給
    し、熱分解により金属酸化物を主成分とする薄膜を形成
    する方法において、薄膜形成領域の雰囲気中の塩化水素
    濃度を500ppm以下にすることを特徴とする機能性
    薄膜の製造法。
JP35394097A 1997-12-24 1997-12-24 機能性薄膜の製造法 Pending JPH11180734A (ja)

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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2003048411A1 (en) * 2001-12-03 2003-06-12 Nippon Sheet Glass Company, Limited Method for forming thin film, substrate having transparent electroconductive film and photoelectric conversion device using the substrate
WO2003050324A1 (fr) * 2001-12-03 2003-06-19 Nippon Sheet Glass Company, Limited Procede de formation d'un film mince, substrat presentant un film mince forme par ce procede, et dispositif de conversion photoelectrique faisant appel a ce substrat

Cited By (4)

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WO2003048411A1 (en) * 2001-12-03 2003-06-12 Nippon Sheet Glass Company, Limited Method for forming thin film, substrate having transparent electroconductive film and photoelectric conversion device using the substrate
WO2003050324A1 (fr) * 2001-12-03 2003-06-19 Nippon Sheet Glass Company, Limited Procede de formation d'un film mince, substrat presentant un film mince forme par ce procede, et dispositif de conversion photoelectrique faisant appel a ce substrat
US7259085B2 (en) 2001-12-03 2007-08-21 Nippon Sheet Glass Company, Limited Method for forming thin film, substrate having thin film formed by the method, and photoelectric conversion device using the substrate
US8093490B2 (en) 2001-12-03 2012-01-10 Nippon Sheet Glass Company, Limited Method for forming thin film, substrate having transparent electroconductive film and photoelectric conversion device using the substrate

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