JPH0670232U - 薄膜形成装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 （修正有） 【目的】 基板の全体にわたって均一で安定した膜厚の
薄膜を形成する。 【構成】 メッシュベルトコンベア１５に沿って搬送さ
れる基板ａの表面側に成膜室２が形成され、その成膜室
２を通過する基板ａがヒーター２３で加熱される。成膜
室２の上壁部２４に、同成膜室２内に霧状またはガス状
の薄膜の原料を導入する導入口２７と、成膜室２内から
原料を排出する排出口２９とが設けられている。この導
入口２７と排出口２９との間に、霧やガスを導入または
排出する補助導入排出口２５が設けられている。この補
助導入排出口２５から原料の一部を排気したり、或は成
膜反応を促進または制御するガスや第二の原料を成膜室
２に導入することで、成膜性の向上や膜厚均一性の向上
等を図ることができる。

Description

【考案の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】

本考案は、加熱した基板の表面に気化或は霧化した原料を当てて、基板上に薄 膜を形成する装置に関する。

【０００２】

【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、例えば、 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例を、図４に示す。

【０００３】 この装置では、基板搬送路となるガイド溝４が水平に設けられ、薄膜を形成す る基板ａがその両側を前記ガイド溝４に保持された状態で、図において左から右 へと矢印で示す方向に順次押し進めながら搬送される。このガイド溝４による基 板ａの搬送経路の上には、そこを通過する基板ａを加熱するヒーター２３が設け られている。他方、ガイド溝４による基板ａの搬送経路の下に成膜室２が形成さ れており、この成膜室２の底面には、その外部に設けた霧化器２６から成膜室２ 内の基板ａの成膜面（図４において下面）に向けて気体或は霧状の原料を供給す るための原料供給ダクト２０と、成膜室２から原料を排気するための排気ダクト ２２が基板ａの搬送方向に離れて設けられている。

【０００４】 この薄膜形成装置では、ガイド溝４に乗って搬送される基板ａが成膜室２に導 入されると、その上に設けられたヒーター２３で加熱される。この基板ａは、原 料供給ダクト２０の先端の真上に達するまでに成膜に必要な所定の温度にまで加 熱される。そして、原料供給ダクト２０の先端から同基板ａの成膜面に原料が当 てられると、例えば、基板ａの保有する熱により原料が分解し、さらに分解した 原料が空気中の酸素等と反応し、基板ａの成膜面上に酸化物等の薄膜が形成され る。基板ａの表面に薄膜を形成するのに寄与しなかった原料は、排気ダクト２２ から排気される。この排気ダクト２２を通過した基板ａは、その温度が次第に下 げられ、その後薄膜形成装置から基板ａが排出される。

【０００５】 また、薄膜形成装置の他の従来例を図５に示す。前述の図４の装置では、原料 を下側から基板ａの下面吹き当てるものであるが、この図５の装置では、霧状或 はガス状の原料を基板ａの上側から流して基板ａの上面側に薄膜を形成する。 すなわち、この装置では、メッシュベルトコンベア１５に乗って、薄膜を形成 する基板ａが図において左から右へと矢印で示す方向に順次搬送される。このメ ッシュベルトコンベア１５による基板ａの搬送経路上に、成膜室２が形成されて おり、この成膜室２には、そこを通過する基板ａを下から加熱するためのヒータ ー２３、２３…が設けられている。さらに、メッシュベルトコンベア１５の上に は、成膜室２の外部に設けた原料供給源（図示せず）から成膜室２内の基板ａの 成膜面（図６において上面）に向けて気体或は霧状の原料を供給するための原料 供給ダクト２０と、成膜室２から原料を排気するための排気ダクト２２、２２が 設けられている。

【０００６】 この薄膜形成装置では、メッシュベルトコンベア１５に乗って搬送される基板 ａが成膜室２に導入されると、その下に設けられたヒーター２３で加熱される。 この基板ａは、原料供給ダクト２０の先端の真下に達するまでに成膜に必要な所 定の温度にまで加熱される。そして、原料供給ダクト２０の先端から同基板ａの 成膜面に原料が当てられると、例えば、基板ａの保有する熱により原料が分解し 、さらに分解した原料が空気中の酸素等と反応し、基板ａの成膜面上に酸化物等 の薄膜が形成される。その後、基板ａの温度が次第に下げられ、薄膜形成装置か ら基板ａが排出される。

【０００７】

【考案が解決しようとしている課題】

前記従来の装置では、ガラス板等の基板ａの表面に透明導電膜を形成した場合 、基板ａの中央部の透明導電膜の膜厚が概ね一定で安定しているのに対し、基板 ａの特に両側部の透明導電膜の膜厚が不均一で不安定になるという欠点があった 。例えば、基板ａの中央部の透明導電膜の膜厚が厚く、両側部の透明導電膜の膜 厚がこれに比べて極端に薄くなる。

【０００８】 これは、原料供給ダクト２０から成膜室２の中に導入された霧状或はガス状の 原料が基板ａの中央付近で多く当り、基板ａの両側部分では充分な原料が当り難 いのが第一の原因である。また、成膜室２の中に導入された後、排気ダクト２２ 側に流れる霧状或はガス状の原料は、成膜室２の側壁の抵抗を受けて、成膜室２ の両側部で霧の流れが不安定になり、例えば単位流路断面積当りの流量が中央部 に比べて少なくなるのが第二の原因である。

【０００９】 このような透明導電膜の膜厚の不均一状態が生じると、基板ａの両側に干渉縞 が現れ、外観上好ましくないばかりでなく、特に膜厚の薄い基板ａの両側部では 、透明導電膜として必要な特性が得られない。このため、使用に際しては、膜厚 の薄い基板ａの両側部分を除去しなければならない。

【００１０】 例えば、基板６の中央部の膜厚に対して±５％の膜厚の違いが生じる両側の部 分を除去して使用した場合、従来の装置でガラス基板上に酸化錫膜を形成したと きに、この基準で除去されるのは、ガイド溝４により保持される基板ａの両側端 の部分を除いた有効成膜幅の約３０％にも及ぶ。従って、実際に使用できるのは 、基板ａの有効成膜幅の約７０％に過ぎず、製品の歩留りが悪いという欠点があ った。 本考案は、前記従来の薄膜形成装置の課題に鑑み、基板の成膜面の全体わたっ て均一で安定した膜厚の薄膜を形成することができる薄膜形成装置を提供するこ とを目的とする。

【００１１】

【課題を解決するための手段】

すなわち、本考案では、前記の目的を達成するため、薄膜を形成する基板ａを 搬送する基板搬送路と、該基板搬送路に沿って搬送される基板ａの表面側に形成 された成膜室２と、前記基板搬送路に沿って成膜室２を通過する基板ａを加熱す るヒーター２３と、成膜室２内に霧状またはガス状の薄膜の原料を導入する導入 口２７と、成膜室２内から原料を排出する排出口２９とを有する薄膜形成装置に おいて、前記成膜室２の源料の導入口２７と排出口２９との間に、霧やガスを導 入または排出する補助導入排出口２５を設けたことを特徴とする薄膜形成装置を 提供する。 なおこの場合において、補助導入排出口２５は、成膜室２の壁面に着脱自在に 取り付けられる壁部材３３に設けられた開口部により形成されているのがよい。

【００１２】

【作用】

前記本考案の薄膜形成装置では、成膜室２の源料の導入口２７と排出口２９と の間に、霧やガスを導入または排出する補助導入排出口２５が設けられているた め、原料が導入口２７から成膜室２に導入され、排気口２９から排気されるまで の区間で、前記補助導入排出口２５から原料の一部を排気することで、原料の流 量分布の偏りを調整することができる。このため、基板ａの中央部から両側部に わたって均一で安定した膜厚の薄膜が形成できる。また、この補助導入排出口２ ５から、成膜反応を促進または制御するガスや第二の原料を導入することで、成 膜性の向上や膜厚均一性の向上等を図ることもできる。 なお、補助導入排出口２５を、成膜室２の壁面に着脱自在に取り付けられる壁 部材３３に設けられた開口部により形成した場合、薄膜の膜厚均一性に最も実効 のある任意の位置に任意の大きさ及び形状の補助導入排出口２５を設けることが できる。

【００１３】

【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具体的に説明する。 本考案の第一の実施例による薄膜形成装置を図１と図２に示す。この装置は、 基本的に図４に示した従来の薄膜形成装置と同じ構成を有している。すなわち、 基板搬送路となるガイド溝４が水平に設けられ、薄膜を形成する基板ａが、その 両側をこのガイド溝４にスライド自在に保持され、図において左から右へと矢印 で示す方向に押し進めながら順次搬送される。このガイド溝４による基板ａの搬 送経路の上側に、そこを通過する基板ａを上から加熱するための互いに独立に制 御可能な３つのヒーター２３が設けられている。

【００１４】 他方、ガイド溝４による基板ａの搬送経路の下側に成膜室２が形成されており 、この成膜室２の底壁部２１には、その外部に設けた霧化器２６から成膜室２内 の基板ａの成膜面に向けて霧状の原料を供給する原料供給ダクト２０が接続され 、その導入口２７が基板ａの下面である成膜面に向けて底壁部２１に開口してい る。この導入口２７から基板ａの搬送方向に離れて、成膜室２から原料を排気す るための排気ダクト２２が成膜室２の底壁部２１に接続され、その排出口２９が 底壁部２１に開口している。

【００１５】 この図１と図２に示された薄膜形成装置では、成膜室２の底壁部２１に開口し た前記導入口２７と排出口２９との間に、第三の開口部である補助導入排出口２ ５が設けられている。図示の薄膜形成装置の場合、導入口２７と排出口２９との 間に形成された成膜室２の底壁部２１は、複数の壁部材３１、３２、３３を組み 合わせて成膜室２の底部に嵌め込むことにより構成されており、そのうち一つの 壁部材３３に補助導入排出口２５となる開口部が設けられている。これら壁部材 ３１、３２、３３の組み合せを変えることにより、任意の大きさの補助導入排出 口２５を底壁部２１の任意の位置に設けることができる。例えば、図示の例では 、やや排出口２９寄りで、底壁部２１の幅方向の中央部に補助導入排出口２５が 設けられている。

【００１６】 この底壁部２１の下は、水平なダクト３０となっており、その両端は垂直なダ クト２８、２８となっている。このダクト２８、３０を通して、前記補助導入排 出口２５から成膜室２の原料の一部を排出し、或は外部から成膜反応を促進また は制御するガスや第二の原料ガスを導入する。

【００１７】 次に、図３に示した実施例について説明する。この実施例による薄膜形成装置 では、基板搬送路に沿って走行するメッシュベルトコンベア１５に乗って、薄膜 を形成する基板ａが図において左から右へと矢印で示す方向に順次搬送される。 このメッシュベルトコンベア１５により基板ａを搬送する基板搬送路の上に成膜 室２が形成されており、この成膜室２の下には、そこを通過する基板ａを下から 加熱するためのヒーター２３、２３…が設けられている。

【００１８】 さらに、成膜室２の上壁部２４には、その外部に設けた原料供給源（図示せず ）から成膜室２内の基板ａの成膜面に向けて気体或は霧状の原料を供給するため の原料供給ダクト２０が接続され、その導入口２７が基板ａの上面である成膜面 に向けて上壁部２４に開口している。また、この導入口２７から基板ａの搬送方 向に離れて、成膜室２から原料を排気するための排気ダクト２２が成膜室２の上 壁部２４に接続され、その排出口２９が上壁部２４に開口してい。

【００１９】 この図３に示された薄膜形成装置でも、前記成膜室２の上壁部２４に開口した 前記導入口２７と排出口２９との間に、第三の開口部である補助導入排出口２５ が設けられている。また、導入口２７と排出口２９との間に形成された成膜室２ の上壁部２４は、複数の壁部材３４、３５、３６を組み合わせて成膜室２の上部 に嵌め込むことにより構成されており、そのうち一つの壁部材３６に補助導入排 出口２５となる開口部が設けられている。従って、これら壁部材３４、３５、３ ６の組み合せを変えることにより、任意の大きさの補助導入排出口２５を上壁部 ２４の任意の位置に設けることができる。

【００２０】 なお、図示の例では、複数の細かい孔が開いた壁部材３６を用い、その孔を補 助導入排出口２５としている。 前記上壁部２４の下は、水平なダクト３０となっており、その両端は垂直なダ クト２８、２８となっている。

【００２１】 次に、本発明の具体例について説明すると、図３に示すような成膜装置であっ て、全長８ｍの成膜室２を有し、そのうち手前の２ｍが昇温部、中間部の２ｍが 成膜部、その先の４ｍが徐冷部となっているものを用意した。この有効成膜幅は 、３００ｍｍである。この上壁２４に１．５ｍの間隔で原料の導入口２７と排出 口２９とを設け、その間の上壁部２４に、直径２ｍｍの複数の孔を補助導入排出 口２５として開設したに壁部材３６を取り付けた。

【００２２】 原料としては、１５重量％のＳｎＣｌ₄・５Ｈ₂Ｏの１０％と、そのＳｎに対し てＳｂが５重量％となるようにな塩化アンチモン（ＳｂＣｌ₃ ）との水溶液を用 い、この霧を前記導入口２７から成膜室２に導入し、排気口２９から排出すると 共に、その一部を前記補助導入排出口２５から排出した。基板ａとしては、３０ ０ｍｍ×２００ｍｍ×１ｍｍのガラス基板を用い、これをメッシュベルト１５で ５００ｍｍ／ｓｅｃの速度で搬送しながら、その成膜面に前記原料溶液の霧を当 て、ＳｎＯ₂ 膜を形成した。こうして形成された薄膜の膜厚測定結果を表１に示 す。 また、比較のため、図５に示すような薄膜形成装置（導入口と排出口の間隔が ５ｍｍ）を用い、同じ条件でＳｎＯ₂ 膜を形成した。こうして薄膜が形成された ５０枚の基板ａの膜厚測定結果の平均値を表１に示す。

【００２３】

【表１】 ────────────────────────────────── 膜厚 基板の移動方向のバラツキ 基板の幅方向のバラツキ ────────────────────────────────── 実施例 １１０ｎｍ ± ７％ ±２０％ 比較例 ４０ｎｍ ±１２％ ±３５％ ──────────────────────────────────

【００２４】 表１から明かなように、本発明の実施例による装置を用いて基板ａ上に形成さ れたＳｎＯ₂ 膜は、比較例に比べて約３倍の膜厚が得られ、その均一性も高かっ た。 また、同様の薄膜形成装置により、ＳｎＣｌ₄ とＨＦを原料としてＣＶＤ（Ch emical Vapor Deposition ）法を用いて薄膜を形成した結果でも、本発明の実施 例による装置を用いて形成した薄膜は、比較例に比べて約２倍の膜厚が得られ、 その均一性も高かった。

【００２５】 なお、前述の実施例では、補助導入排出口２５から成膜室２内の原料の一部を 排出したが、この補助導入排出口２５から空気、窒素、酸素等、成膜反応を促進 または制御するガスや第二の原料を成膜室２に導入することで、成膜性の向上や 膜厚均一性の向上等を図ることもできるのは、既に述べた通りである。

【００２６】

【考案の効果】

以上説明した通り、本考案によれば、基板上に形成される薄膜の膜厚のバラツ キを小さくし、基板の全幅にわたって均一で安定した膜厚の薄膜を形成すること ができるため、薄膜形成の歩留りを向上させることが可能となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本考案の第一の実施例による薄膜形成装置を示
す概略縦断側面図である。

【図２】図１のＡ−Ａ線断面図である。

【図３】本考案の第二の実施例による薄膜形成装置を示
す概略縦断側面図である。

【図４】従来例による薄膜形成装置を示す概略縦断側面
図である。

【図５】他の従来例による薄膜形成装置を示す概略縦断
側面図である。

【符号の説明】

２ 成膜室 ４ ガイド溝 １５ メッシュベルトコンベア ２３ ヒーター ２５ 補助導入排出口 ２７ 原料の導入口 ２９ 原料の排出口 ａ 基板

Claims (2)

【整理番号】 ００４０９５０−０１ 【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】 薄膜を形成する基板（ａ）を搬送する基
   板搬送路と、該基板搬送路に沿って搬送される基板
   （ａ）の表面側に形成された成膜室（２）と、前記基板
   搬送路に沿って成膜室（２）を通過する基板（ａ）を加
   熱するヒーター（２３）と、成膜室（２）内に霧状また
   はガス状の薄膜の原料を導入する導入口（２７）と、成
   膜室（２）内から原料を排出する排出口（２９）とを有
   する薄膜形成装置において、前記成膜室（２）の源料の
   導入口（２７）と排出口（２９）との間に、霧やガスを
   導入または排出する補助導入排出口（２５）を設けたこ
   とを特徴とする薄膜形成装置。
2. 【請求項２】 前記請求項１において、補助導入排出口
   （２５）は、成膜室（２）の壁面に着脱自在に取り付け
   られる壁部材（３３）に設けられた開口部により形成さ
   れていることを特徴とする薄膜形成装置。