JPH07100864B2 - 霧化薄膜形成装置 - Google Patents

霧化薄膜形成装置

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JPH07100864B2 JP2005787A JP578790A JPH07100864B2 JP H07100864 B2 JPH07100864 B2 JP H07100864B2 JP 2005787 A JP2005787 A JP 2005787A JP 578790 A JP578790 A JP 578790A JP H07100864 B2 JPH07100864 B2 JP H07100864B2
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Description

【発明の詳細な説明】 [産業上の利用分野] 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く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、生膜させ
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によって所定の温度に加
熱される。
この装置には、基板入口19側からガラス板等の基板6を
導入し、成膜室4を経て基板出口20から導出されるよう
順次搬送される。成膜室4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5に向けて緩や
かに流れ、その間に基板6の表面に接触する。そして、
基板6の表面で、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
く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9の幅が或る程度狭い
のがよい。しかし、成膜用ノズル3の全体の幅を狭くす
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うに、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課題] 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、長い間成膜を続
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、10
01枚目の基板6の上に形成された薄膜には、基板6の幅
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、装置の実際の稼動率が低く
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。
[課題を解決するための手段] 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
手段とからなり、前記霧化器1で霧化された原料溶液の
霧が、加熱された基板6の下面で反応し、同下面に薄膜
を形成す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、その一次微分係数
の符号が変わらないようになっている。
[作用] 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く、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] 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
入口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1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の上に前記成膜室4が
配置されている。前記霧化器1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から成膜室4の中
に放出される。成膜室4の基板搬出室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、その一次微分係数の符号が変わ
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3a、3b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の先端部の両内端面3c、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
の上端部の両内端面3c、3d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、両内端面3c、3d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
状を有する成膜用ノズル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6の幅方向ら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。この場合、基板6の両側の成膜中に保
持された部分で、霧の当らないいわゆるみみの部分を除
き、その間の有効成膜幅a=200mmの部分の膜厚分布を
示した。なお、原料溶液は、15%のSnCl4と200モル%の
NH4Fと5%のアルコールとの混合溶液を用い、これを毎
時1の割合で霧化し、毎分100l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6の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の断面形状を有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6の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6の幅方向の膜厚にばらつきが見られる。
[発明の効果] 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
を効率よく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(a)、(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例を
示す図、第3図は、従来例を示す霧化薄膜形成装置の概
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)、(b)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)、(b)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。 1…霧化器、3…成膜用ノズル、3a、3b…成膜用ノズル
の内側壁、3c、3d…成膜用ノズルの内端壁、4…成膜
室、7…均熱板、8…ヒータ

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項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
    り、前記霧化器(1)で霧化された原料溶液の霧が、加
    熱された基板(6)の下面で反応し、同下面に薄膜を形
    成す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. 【請求項2】前記特許請求の範囲第1項において、成膜
    用ノズル(3)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号が変わらないことを
    特徴とする霧化薄膜形成装置。
JP2005787A 1990-01-13 1990-01-13 霧化薄膜形成装置 Expired - Lifetime JPH07100864B2 (ja)

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