JP2000313960A - 酸化スズ膜の成膜方法 - Google Patents

酸化スズ膜の成膜方法

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JP2000313960A
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Yukio Yoshikawa
幸雄 吉川
Naoki Taneda
直樹 種田
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徹 池田
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Abstract

(57)【要約】 【課題】インジェクタ表面や成膜装置内部に酸化スズが
堆積することを抑制できる酸化スズ膜のCVD成膜方法
の提供。 【解決手段】インジェクタのスリット10から四塩化ス
ズを、またスリット11から水を供給し、CVD法によ
り基板9上に酸化スズ膜を成膜する際、スリット12か
ら臭化水素を供給する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、CVD法(化学的
気相成長法)により、基体上に酸化スズを主成分とする
膜を成膜する方法に関する。
【0002】
【従来の技術】酸化スズ膜は、透明性を有する導電膜と
して、タッチパネルや太陽電池などに使われている。酸
化スズ膜をCVD法により成膜するには、四塩化スズな
どの無機系のスズ源を使用する場合と、ジメチルスズジ
クロリド(CH32Cl2Snなどの有機系スズ源を使
用する場合がある。CVD法においては、これらの原料
ガスをインジェクタから基体に吹き付け、気相及び基体
表面における反応により基体上に酸化スズ膜を堆積させ
る。
【0003】無機系スズ源は、有機系のものに比べ、一
般に化学反応の速度が速いため、高速の成膜が可能であ
り、また、有害性の高い有機スズを排ガス中に含まない
などの利点がある。しかし、無機系スズ源は、反応性が
高いので基体上の原料ガスの濃度分布が膜厚に直接影響
し、均一な膜を形成するためには基体上のガス濃度が均
一になるように精密な制御をする必要があるうえに、未
反応原料により、インジェクタ表面やCVD成膜装置内
部に酸化スズを堆積し、その結果、装置の稼動を妨げる
現象も有機系に比べて頻繁に発生する。
【0004】成膜装置内部に堆積する酸化スズの発生を
抑制するためには、何らかの条件で四塩化スズと水の反
応を抑制できればよい。アガシェ(Agashe)ら
は、四塩化スズと水を液相のまま425℃の基体に吹き
付け酸化スズを作成する実験(スプレー法)を行い、フ
ッ化水素、塩化水素、臭化水素水溶液を原料水溶液に混
ぜることで酸化スズ膜の形成が抑えられることを報告し
ている(J.Phys.D:Appl.Phys.29
(1996),2988)。しかし、気相成長反応への
応用については何ら示唆されていない。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】本発明は、無機系スズ
源を用いたCVD法による成膜方法において、インジェ
クタ表面や成膜装置内部に酸化スズが堆積すること(以
下、単に酸化スズの堆積という)を抑制できる酸化スズ
膜の成膜方法の提供を目的とする。
【0006】本発明は、また、無機系スズ源を用いたC
VD法による成膜方法において、酸化スズ膜の成膜量を
維持したまま、酸化スズの堆積を抑制できる酸化スズ膜
の成膜方法の提供を目的とする。
【0007】
【課題を解決するための手段】本発明は、スズの無機塩
および水を含む原料ガスをインジェクタより基体表面に
向けて供給し、CVD法により、基体上に酸化スズ膜を
成膜する方法において、原料ガスをインジェクタの吹出
し口より供給すると同時に、臭化水素をインジェクタの
別の吹出し口より供給する酸化スズ膜の成膜方法を提供
する。
【0008】
【発明の実施の形態】本発明における酸化スズ膜には、
ドーパントがドープされた酸化スズ膜をも含むものとす
る。本発明においては、酸化スズ膜の成膜量を維持する
観点から、酸化スズ膜成膜時の基体温度は400℃超、
特に500℃以上であることが好ましい。400℃以下
では酸化スズ膜の成膜量が顕著に減少する。基体温度の
上限は特になく、基体の軟化点程度まで加熱できる。
【0009】また、酸化スズの堆積を抑制する観点か
ら、原料ガスと接するインジェクタの表面温度(以下、
単にインジェクタの表面温度という)は400℃以下と
することが好ましい。一方、インジェクタの表面温度が
低すぎると、吸湿性のスズ水和物が生成しやすくなるの
で、インジェクタの表面温度は135℃以上であること
が好ましい。
【0010】臭化水素の供給量としては、原料ガス中の
スズの無機塩に対して、臭化水素をモル比で0.1〜4
の割合で供給することが好ましい。0.1未満では酸化
スズの堆積を抑制する効果が充分ではない傾向にあり、
また、4を超えると基体温度が500℃以上においても
酸化スズ膜の成膜量が減少する傾向にある。特に、臭化
水素をモル比で0.1〜2の割合で供給することが好ま
しい。
【0011】本発明においては臭化水素は、原料ガスの
吹出し口とは別のインジェクタの吹出し口より供給され
ることが好ましい。臭化水素は原料ガスとあらかじめ混
合した後に原料ガスとともに供給することもできる。な
お、スズの無機塩および臭化水素は、供給時の状態はガ
スの状態である。また、原料ガス中の水は水蒸気の状態
であることが好ましい。本発明におけるスズの無機塩と
しては四塩化スズが好ましい。
【0012】本発明における成膜時の圧力は特に制限さ
れず、例えば大気圧で行われる。本発明における酸化ス
ズ膜の膜厚は、導電性の観点から、10nm以上である
ことが好ましい。臭化水素を供給することにより発生す
る臭化スズは、スズの無機塩(特に四塩化スズ)に比べ
酸化スズ膜上の吸着エネルギーが小さく、膜表面での拡
散がスズの無機塩に比べて大きくなるため、酸化スズ膜
の緻密性を向上させる効果も期待できる。本発明におい
て用いる基体としては、成膜時の高温に耐えるものであ
れば特に限定されず、ガラス基板、結晶化ガラス基板、
セラミックス基板などが挙げられる。
【0013】以下本発明の一例について図面を参照して
説明する。図1は本発明に用いるCVD装置の一例の概
略図である。加熱されたガラス基板(酸化スズ膜が形成
される基体)3は、ベルトコンベア2により搬送され、
インジェクタ1から吹き付けられる原料ガスの化学反応
により、酸化スズ膜が成膜される。原料ガスは、四塩化
スズタンク4と水タンク5を窒素ガスボンベ6の窒素ガ
スを用いてバブリングし、飽和蒸気圧で気相中にガス化
したものを用いる。また、別系統で臭化水素ボンベ7よ
り臭化水素を供給する。
【0014】図2は本発明に用いるインジェクタの一例
の構造を示す要部断面図である。インジェクタは5本の
スリット12、11、10、11、12からなり、中央
のスリット10から四塩化スズを、スリット11から臭
化水素を、スリット12から水蒸気をそれぞれ流した。
四塩化スズ流量は0.004mol/min、水蒸気流
量(2つのスリット12からの流量の合計)は0.4m
ol/minとした。この条件で、臭化水素の流量を変
化させ、ベルトコンベア8により搬送されるガラス基板
9上に成膜される酸化スズ膜の膜厚を比較した。原料ガ
スおよび臭化水素は、排気口13から排気した。ガラス
基板9については、成膜時の基板温度を400℃および
500℃に加熱し、比較した。なお、成膜実験は大気圧
下で行った。
【0015】図3は四塩化スズの流量に対する臭化水素
の流量(2つのスリット11からの流量の合計)の変化
が、基板上に成膜された酸化スズ膜の膜厚に及ぼす影響
を測定した結果を示すグラフである。14は、基板温度
が500℃の場合を示し、臭化水素の流量に関係なく基
板上の膜厚はほとんど変化していない。15は基板温度
が400℃の場合を示しており、臭化水素を四塩化スズ
に対して0.1倍(モル比)添加しただけで、全く添加
しない場合に比べ、膜厚は約35%減少した。さらに臭
化水素を増やしてゆくと酸化スズ膜厚は減少し続け、臭
化水素を四塩化スズに対して1倍(モル比)以上添加し
た場合には、全く添加しない場合に比べて90%以上膜
厚が減少した。
【0016】以上の結果から、成膜時の基体温度が40
0℃の場合、臭化水素を原料中に添加すると成膜量が著
しく抑制されるのに対し、成膜時の基体温度が500℃
の場合、臭化水素を供給しても、基体上の酸化スズ膜の
成膜量は維持されることがわかる。すなわち、臭化水素
を添加した場合、反応温度が400℃の箇所では酸化ス
ズの生成速度が著しく小さくなるのに対し、反応温度が
500℃の箇所では臭化水素を添加しない場合と同じ生
成速度が維持されることを示している。
【0017】したがって、酸化スズ膜の成膜量を低下さ
せたくない基体の温度を500℃以上にし、酸化スズの
堆積を抑えたいインジェクタ底面などの表面温度を40
0℃以上にすれば、基体上の成膜速度を維持したまま、
インジェクタ表面に酸化スズが堆積することを大幅に抑
えられる。
【0018】次に、四塩化スズと水蒸気の流量及び吹き
出し口を上記と同じにし、基体温度を500℃として、
臭化水素を全く入れない条件と、四塩化スズと等モル量
の臭化水素をスリット11から入れた条件とでそれぞれ
2時間連続して成膜を行い、インジェクタ底面16に堆
積する酸化スズ量を比較した。なお、インジェクタの底
面温度は300℃になるように調整した。その結果、臭
化水素を添加した場合の酸化スズの堆積量を膜厚で表示
すると40nmであったのに対し、臭化水素を添加しな
い場合は、220nmであった。
【0019】本発明においては、前記したインジェクタ
からのガス供給方法の代わりに、四塩化スズおよび水を
含む原料ガスをインジェクタ中央部から基体に向けて供
給し、原料ガスの外側から臭化水素を供給することで、
より効果的に酸化スズの堆積が抑制できる。
【0020】
【実施例】(例1)図2のスリット10から四塩化スズ
を、スリット11から水蒸気を流し、外側のスリット1
2から臭化水素を吹き出すと、臭化水素は原料ガス(四
塩化スズおよび水蒸気)の作る流れの影響でガラス基板
9上にはほとんど到達できず、インジェクタ下面に沿っ
て流れる。このように、ガラス基板9上の成膜速度を犠
牲にすることなく、インジェクタ表面(特に底面周辺)
に堆積する酸化スズを効果的に抑制できる。
【0021】この効果を確認するため、前記したCVD
装置(図1)を用い、図2のスリット10から四塩化ス
ズを0.004mol/min、スリット11から水蒸
気を0.4mol/min (2つのスリット11から
の流量の合計)、スリット12から臭化水素を0.00
4mol/min(2つのスリット12からの流量の合
計)、大気圧中でそれぞれ流し、2時間成膜したとき、
インジェクタ底面16に堆積した膜の厚さを測定し、ス
リット12の臭化水素流量をゼロにしたときのインジェ
クタ底面16に堆積した膜の厚さと比較した。なお、基
板温度は500℃、インジェクタ底面16の温度は30
0℃になるように温度制御を行った。
【0022】その結果、臭化水素を流したときのインジ
ェクタ底面に付着した膜厚は18nmであったのに対
し、臭化水素を流さなかった場合は200nmの膜がイ
ンジェクタ底面に付着した。この結果より、臭化水素を
流すことによりインジェクタ底面に堆積する酸化スズを
抑制できることが確認された。また、ガラス基板上に成
膜された酸化スズ膜の膜厚は、ベルトコンベアの速度を
毎分0.3mとした場合、臭化水素を流した条件で15
0nm、臭化水素を流さなかった条件で140nmであ
り、成膜量は維持されていた。
【0023】(例2)臭化水素を、原料ガスを排気する
排気口付近から供給することにより、排気口及び排気管
に堆積する酸化スズを抑制できる。図4は、本発明に用
いるインジェクタの他の例の構造を示す要部断面図であ
る。前記したCVD装置(図1)を用い、図4のスリッ
ト19から四塩化スズを0.004mol/min、ス
リット20から水蒸気を0.4mol/min (2つ
のスリット20からの流量の合計)流し、左右の排気口
22付近の供給口21より臭化水素を0.004mol
/min(2つの供給口21からの流量の合計)流し
て、排気口内部23に付着した酸化スズの膜厚を測定
し、臭化水素を流さなかった場合と比較した。ベルトコ
ンベア17により搬送されるガラス基板18の温度が5
00℃、インジェクタ表面(排気口管の壁表面をも含
む)が300℃になるように温度制御を行った。実験は
大気圧下で行った。
【0024】その結果、臭化水素を流さなかった場合、
排気口内部に50nmの酸化スズ膜が付着したが、臭化
水素を流した場合、排気口内部に付着した酸化スズ膜厚
は測定限界以下(5nm以下)であった。また、ガラス
基板上に成膜された酸化スズ膜の膜厚は、ベルトコンベ
アの速度を毎分0.3mとした場合、臭化水素を流した
条件で150nm、臭化水素を流さなかった条件で16
0nmであり、成膜量は維持されていた。
【0025】
【発明の効果】本発明によれば、無機系スズ源を用いた
CVD法による酸化スズ膜の成膜時にインジェクタ表面
や成膜装置内部に酸化スズが堆積することを抑制でき
る。また、成膜される基体の温度を特定温度にすること
で、無機系スズ源を用いたCVD法による酸化スズ膜の
成膜時に、酸化スズ膜の成膜量を維持したまま、インジ
ェクタ表面や成膜装置内部に酸化スズが堆積することを
抑制できる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明に用いるCVD装置の一例の概略図
【図2】本発明に用いるインジェクタの一例の構造を示
す要部断面図
【図3】四塩化スズに対する臭化水素流量と、基板上に
成膜された酸化スズ膜の膜厚との関係を示すグラフ
【図4】本発明に用いるインジェクタの他の例の構造を
示す要部断面図
【符号の説明】
1:インジェクタ 2:ベルトコンベア 3:ガラス基板 4:四塩化スズタンク 5:水タンク 6:窒素ガスボンベ 7:臭化水素ボンベ 8:ベルトコンベア 9:ガラス基板 10、11、12:スリット 13:排気口 14:基板温度500℃の実験結果 15:基板温度400℃の実験結果 16:インジェクタ底面(膜厚測定箇所) 17:ベルトコンベア 18:ガラス基板 19:スリット(四塩化スズ) 20:スリット(水蒸気) 21:供給口(臭化水素) 22:排気口 23:排気口壁面(膜厚測定箇所)
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 池田 徹 神奈川県横浜市神奈川区羽沢町1150番地 旭硝子株式会社内 Fターム(参考) 4K030 AA02 AA03 AA18 BA45 CA05 CA06 EA06 FA10 GA12 JA10 LA16

Claims (6)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】スズの無機塩および水を含む原料ガスをイ
    ンジェクタより基体表面に向けて供給し、CVD法によ
    り、基体上に酸化スズ膜を成膜する方法において、原料
    ガスをインジェクタの吹出し口より供給すると同時に、
    臭化水素を供給する酸化スズ膜の成膜方法。
  2. 【請求項2】スズの無機塩および水を含む原料ガスを、
    インジェクタ中央部から基体に向けて供給し、原料ガス
    の外側から臭化水素を供給する請求項1に記載の酸化ス
    ズ膜の成膜方法。
  3. 【請求項3】臭化水素を、原料ガスを排気する排気口付
    近から供給する請求項1または2に記載の酸化スズ膜の
    成膜方法。
  4. 【請求項4】酸化スズ膜成膜時の基体の温度を400℃
    超とする請求項1〜3いずれか1項に記載の酸化スズ膜
    の成膜方法。
  5. 【請求項5】原料ガスと接するインジェクタの表面部分
    の温度を400℃以下とする請求項1〜4いずれか1項
    に記載の酸化スズ膜の成膜方法。
  6. 【請求項6】原料ガス中のスズの無機塩に対して、臭化
    水素をモル比で0.1〜4の割合で供給する請求項1〜
    5いずれか1項に記載の酸化スズ膜の成膜方法。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2006527308A (ja) * 2003-06-13 2006-11-30 サン−ゴバン グラス フランス 障壁支持体上に配置されたパネルの吹付け処理
JP2013506761A (ja) * 2009-10-02 2013-02-28 ピーピージー・インダストリーズ・オハイオ・インコーポレイテッド 基板に対する改善されたコーティングのための非直交ジオメトリ
KR101541155B1 (ko) 2012-12-13 2015-08-06 엘아이지인베니아 주식회사 원자층 증착장치

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