JP2000290769A - Formation of thin film and thin film forming device - Google Patents
Formation of thin film and thin film forming deviceInfo
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Abstract
Description
【０００１】[0001]
【発明の属する技術分野】本発明は、薄膜形成に用いら
れる原料溶液を微粒子化し、基板上に吹き付けて製膜す
る方法及び装置に関するものである。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a method and an apparatus for forming fine particles of a raw material solution used for forming a thin film and spraying the fine particles on a substrate.
【０００２】[0002]
【従来の技術】従来、薄膜形成方法としては、減圧下で
ソースを蒸発させてガラス基板に膜を形成するスパッタ
リング法及び物理的蒸着法や、塗布焼結法及び化学的蒸
着法（ＣＶＤ法）等が知られている。2. Description of the Related Art Conventionally, as a thin film forming method, a sputtering method and a physical vapor deposition method of evaporating a source under reduced pressure to form a film on a glass substrate, a coating sintering method and a chemical vapor deposition method (CVD method). Etc. are known.
【０００３】スパッタリング法や物理的蒸着法は減圧の
ための真空装置を必要とするために装置費用が非常に高
くなる。特に大面積の膜を作製するには大型の装置が必
要になり装置費用が極めて高額になる。さらに均一な膜
質のものを得ようとすると製膜速度が遅くなり大量生産
上問題があった。[0003] The sputtering method and the physical vapor deposition method require a vacuum apparatus for reducing the pressure, so that the equipment cost is extremely high. Particularly, in order to produce a large-area film, a large-sized apparatus is required, and the cost of the apparatus becomes extremely high. Further, if a uniform film quality is to be obtained, the film forming speed becomes slow, and there is a problem in mass production.
【０００４】また塗布焼結法は、原料ペーストを基板上
にスクリーン印刷した後、連続ベルト炉で焼結するもの
であり、装置費用は比較的安価であるが、原料ペースト
中の粒径が比較的大きいことに依存して焼結時の空隙が
多数残り、高品位で均一な膜を得ることは難しい。In the coating sintering method, the raw material paste is screen-printed on a substrate and then sintered in a continuous belt furnace. The equipment cost is relatively low, but the particle size in the raw material paste is relatively small. Many voids remain during sintering depending on the target size, and it is difficult to obtain a high-quality and uniform film.
【０００５】ＣＶＤ法は、原料ガスが高温に加熱されて
いるために、直接原料ガスの流量を制御することが難し
く、これまではキャリアガスの流量調節と原料容器の加
熱設定により、原料ガスの導入量を制御していた。この
ため反応容器の形状、容量及び原料残量により流量が変
化してしまい、均一な膜質が得ることが困難である。ま
たソース材料とドーブ材料の蒸気圧が異なるために膜中
のドーブ量を制御することも難しい。In the CVD method, since the source gas is heated to a high temperature, it is difficult to directly control the flow rate of the source gas. Until now, the flow rate of the source gas has been controlled by adjusting the flow rate of the carrier gas and setting the heating of the source container. The amount of introduction was controlled. For this reason, the flow rate changes depending on the shape and capacity of the reaction vessel and the remaining amount of the raw material, and it is difficult to obtain uniform film quality. Also, it is difficult to control the amount of dove in the film because the vapor pressures of the source material and the dove material are different.
【０００６】また、最近、前記ＣＶＤ法の欠点を改良す
る目的で、液体原料の供給量を液体流量制御器で制御す
ると共に、前記流量制御器の直後に前記原料分子が吸収
し得る振動数の振動を与え、液体流量制御器出口から流
出する前記原料を微粒子化することで均一な膜質の薄膜
を得る方法が開発されている。しかしながら前記方法を
用いても大面積の基板に均一に膜を形成するのは困難で
あり、量産性にも問題がある。Recently, in order to improve the disadvantages of the CVD method, the supply amount of the liquid raw material is controlled by a liquid flow controller, and the frequency of the raw material molecules that can be absorbed immediately after the flow controller is controlled. A method has been developed in which a thin film having uniform film quality is obtained by applying vibration and atomizing the raw material flowing out of the liquid flow controller outlet. However, it is difficult to form a film uniformly on a large-area substrate even by using the above method, and there is a problem in mass productivity.
【０００７】さらに大面積の基板に安価で再現性良く膜
を形成する方法として、原料溶液を超音波振動により微
粒子化した後、加熱して溶媒を気化分離し、さらに原料
を液化した後に基板上に吹き付けて膜を形成する方法が
考案されている。しかしこの方法では、微粒子化してか
ら吹き付けまでの間に微粒子が再疑集して巨大粒子とな
り膜質を低下させたり、また基板上各部への微粒子の吹
き付け流量が不安定になると同時に基板温度のバラツキ
も大きくなり膜質が低下する。さらに大型の基板の場
合、加熱による変形が大きいため、基板上各部で微粒子
の膜形成量が異なってくる結果、膜厚のバラツキが生じ
る。As a method of forming a film on a large-area substrate at low cost and with good reproducibility, a raw material solution is made into fine particles by ultrasonic vibration, and then heated to vaporize and separate a solvent. Have been devised to form a film. However, in this method, the fine particles are collected again during the period from the formation of the fine particles to the time of spraying to become giant particles, thereby deteriorating the film quality. And the film quality deteriorates. Further, in the case of a large-sized substrate, since the deformation due to heating is large, the film formation amount of the fine particles is different at each part on the substrate, resulting in a variation in the film thickness.
【０００８】[0008]
【発明が解決しようとする課題】上記問題に鑑み、本発
明は、大面積でかつ均一な膜質の薄膜を安価に再現性良
く製造できる工業的方法を提供することを目的とする。
また、本発明はそのような薄膜を工業的に製造しうる装
置を提供することを目的とする。SUMMARY OF THE INVENTION In view of the above problems, an object of the present invention is to provide an industrial method capable of producing a thin film having a large area and uniform film quality at low cost and with good reproducibility.
Another object of the present invention is to provide an apparatus capable of industrially producing such a thin film.
【０００９】[0009]
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、本発明の薄膜の形成方法は、原料溶液を超音波振動
槽で微粒子化した後、得られた微粒子をキャリアガスと
共に微粒子吹き付けノズルを介して加熱基板上に吹き付
けて薄膜を形成する方法において、 （ａ） 前記微粒子吹き付けノズルとして、吹き出し経
路及び排気経路がそれぞれ複数に分割されたノズルを用
い、前記分割されたゾーン毎に前記微粒子の流量及び流
速を制御することを特徴とする。In order to achieve the above object, a method for forming a thin film according to the present invention comprises the steps of: forming a raw material solution into fine particles in an ultrasonic vibration tank; (A) using, as the fine particle spray nozzle, a nozzle in which a blowing path and an exhaust path are respectively divided into a plurality of nozzles; It is characterized in that the flow rate and the flow velocity are controlled.
【００１０】（ｂ） 前記微粒子吹き付けノズルとし
て、吹き出し経路及び排気経路がそれぞれ複数に分割さ
れたノズルを用い、前記分割されたゾーン毎に前記微粒
子の温度を制御することを特徴とする。(B) As the fine particle spray nozzle, a nozzle having a plurality of divided blowing paths and exhaust paths is used, and the temperature of the fine particles is controlled for each of the divided zones.
【００１１】（ｃ） 前記微粒子吹き付けノズルの吹き
出し口から排気口までの周囲に囲いを設けた状態で薄膜
を形成することを特徴とする。(C) The method is characterized in that a thin film is formed in a state where an enclosure is provided from the outlet of the fine particle spray nozzle to the exhaust port.
【００１２】（ｄ） 前記微粒子を含むキャリアガスを
前記微粒子吹き付けノズルに供給するに先立って、微粒
子の分級を行ない粗大粒子を除去することを特徴とす
る。(D) Prior to supplying the carrier gas containing the fine particles to the fine particle spray nozzle, the fine particles are classified to remove coarse particles.
【００１３】（ｅ） 前記微粒子を含むキャリアガスを
圧力緩衝器に通過させた後に、前記微粒子吹き付けノズ
ルに供給することを特徴とする。(E) After the carrier gas containing the fine particles is passed through a pressure buffer, the carrier gas is supplied to the fine particle spray nozzle.
【００１４】（ｆ） 前記超音波振動槽に前記原料溶液
を供給するとともに、前記超音波振動槽内の所定高さ設
置した排出口に前記原料溶液をオーバーフローさせて、
前記原料溶液の液面を一定に維持することにより前記微
粒子化量を制御することを特徴とする。(F) The raw material solution is supplied to the ultrasonic vibration tank, and the raw material solution overflows to a discharge port provided at a predetermined height in the ultrasonic vibration tank,
The amount of the fine particles is controlled by keeping the liquid level of the raw material solution constant.
【００１５】また、本発明の薄膜の形成装置は、原料溶
液を微粒子化する超音波振動槽と、得られた微粒子をキ
ャリアガスと共に加熱基板上に吹き付けて薄膜を形成す
る微粒子吹き付けノズルとを有する薄膜形成装置におい
て、 （ａ’） 前記微粒子吹き付けノズルの前記微粒子の吹
き出し経路及び排気経路がそれぞれ複数に分割されてお
り、前記分割されたゾーン毎に前記微粒子の流量及び流
速を制御する流量調節弁が設置されていることを特徴と
する。The apparatus for forming a thin film according to the present invention has an ultrasonic vibrating tank for atomizing the raw material solution and a fine particle spray nozzle for spraying the obtained fine particles together with a carrier gas onto a heating substrate to form a thin film. In the thin film forming apparatus, (a ′) a flow path and an exhaust path of the fine particles that are sprayed by the fine particle spray nozzle are each divided into a plurality, and a flow rate control valve that controls a flow rate and a flow velocity of the fine particles for each of the divided zones. Is installed.
【００１６】（ｂ’） 前記微粒子吹き付けノズルの前
記微粒子の吹き出し経路及び排気経路がそれぞれ複数に
分割されており、前記分割されたゾーン毎に前記微粒子
の温度を制御するための温度調節器が設置されているこ
とを特徴とする。(B ') The fine particle blowing nozzle and the fine particle blowing path of the fine particle spray nozzle are each divided into a plurality of parts, and a temperature controller for controlling the temperature of the fine particles is provided for each of the divided zones. It is characterized by having been done.
【００１７】（ｃ’） 前記微粒子吹き付けノズルの吹
き出し口から排気口までの周囲に囲いが設置されている
ことを特徴とする。(C ') An enclosure is provided around the outlet from the outlet of the fine particle spray nozzle to the exhaust port.
【００１８】（ｄ’） 前記超音波振動槽と微粒子吹き
付けノズルとの間に微粒子の分級装置を備えたことを特
徴とする。(D ') A device for classifying fine particles is provided between the ultrasonic vibration tank and the fine particle spray nozzle.
【００１９】（ｅ’） 前記微粒子吹き付けノズルの直
前に圧力緩衝器を備えたことを特徴とする。(E ') A pressure buffer is provided immediately before the fine particle spray nozzle.
【００２０】（ｆ’） 前記超音波振動槽は、その内部
に所定高さ設置した排出口を有し、供給される前記原料
溶液を前記排出口からオーバーフローさせて、前記原料
溶液の液面を一定に維持することにより前記微粒子化量
が制御できるようにしてあることをを特徴とする。(F ') The ultrasonic vibration tank has a discharge port provided at a predetermined height inside the ultrasonic vibration tank, and the supplied raw material solution is caused to overflow from the discharge port so that the liquid level of the raw material solution is reduced. It is characterized in that the amount of fine particles can be controlled by maintaining the amount to be constant.
【００２１】前記本発明の方法（又は装置）は、（ｆ）
（又は（ｆ’））の微粒子化量の制御方法（機構）を備
えた原料溶液の微粒子化方法（装置）、（ａ）〜（ｃ）
（又は（ａ’）〜（ｃ’））の微粒子吹き付け用ノズ
ル、（ｄ）（又は（ｄ’））の微粒子の分級方法（装
置）、及び（ｅ）（又は（ｅ’））の圧力緩衝器を採用
することにより、大型基板上に再現性良く均一に且つ安
価に薄膜を形成することができる。The method (or apparatus) according to the present invention comprises (f)
(Or (f ′)) a method (apparatus) for atomizing a raw material solution provided with a method (mechanism) for controlling the amount of atomization, (a) to (c)
(Or (a ′) to (c ′)) fine particle spray nozzle, (d) (or (d ′)) fine particle classification method (apparatus), and (e) (or (e ′)) pressure By using a buffer, a thin film can be formed uniformly and inexpensively on a large substrate with good reproducibility.
【００２２】すなわち、微粒子化した原料溶液を、加熱
された基板上に吹き付け、微粒子が気化乾燥し基板上で
熱分解し薄膜が形成される工程において、（ｆ）（又は
（ｆ’））の微粒子化量の制御方法（機構）を備えた原
料溶液の微粒子化方法（装置）を用いることで、微粒子
化量の変動が少なくなるので、経時的に超音波振動の出
力調整をする必要がなく、連続稼働が可能になる。さら
に、前記微粒子化装置の後に（ｄ）（又は（ｄ’））の
微粒子の分級方法（装置）、（ｅ）（又は（ｅ’））の
圧力緩衝器、（ａ）〜（ｃ）（又は（ａ’）〜
（ｃ’））の微粒子吹き付け用ノズルを設置すること
で、大型の基板に対しても均等に微粒子を吹き付けるこ
とができ、且つ熱分解のバラツキが低減されるので、薄
膜の均一な堆積が可能になる。That is, in the step of spraying the raw material solution in the form of fine particles onto a heated substrate, the fine particles are vaporized and dried, and thermally decomposed on the substrate to form a thin film, (f) (or (f ′)) By using the method (apparatus) for atomizing the raw material solution provided with the method (mechanism) for controlling the amount of atomization, fluctuations in the amount of atomization are reduced, so there is no need to adjust the output of ultrasonic vibration over time , Continuous operation becomes possible. Furthermore, after the micronization device, (d) (or (d ')) a method for classifying fine particles (apparatus), (e) (or (e')) a pressure buffer, and (a) to (c) ( Or (a ') ~
By installing the fine particle spray nozzle of (c ')), fine particles can be sprayed even on a large substrate, and variation in thermal decomposition is reduced, so that uniform deposition of a thin film is possible. become.
【００２３】さらに本発明の方法及び装置は、反応容器
の形状、容量に制約されることなく付加的に設置できる
ので、太陽電池の化合物半導体膜や、プラズマ・ディス
プレイ・パネル（ＰＤＰ）の透明導電性膜及び／又は誘
導体保護膜等の形成に使用する薄膜形成用反応装置のみ
ならず、スピンコートをはじめとする各種のコーティン
グ装置へも適用することができる。Further, since the method and apparatus of the present invention can be additionally installed without being limited by the shape and capacity of the reaction vessel, the compound semiconductor film of a solar cell and the transparent conductive film of a plasma display panel (PDP) can be provided. The present invention can be applied not only to a thin film forming reaction device used for forming a conductive film and / or a derivative protective film, but also to various coating devices such as spin coating.
【００２４】[0024]
【発明の実施の形態】以下図面に基づき、本発明の一実
施の形態を示す。DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS An embodiment of the present invention will be described below with reference to the drawings.
【００２５】図１に、本発明の微粒子化装置の概略構成
を示す。FIG. 1 shows a schematic configuration of the fine particle forming apparatus of the present invention.
【００２６】１は原料溶液１２を微粒子化するためのの
微粒子化槽であり、その内部の底面には原料溶液１２に
超音波振動を伝えるための超音波振動子２が固定されて
いる。超音波振動子２により微粒子化された原料は、流
量計１０を介して供給されるキャリアガスと共に微粒子
流出口１１より流出され、後述する微粒子吹き付けノズ
ル（図２参照）へ送られる。Reference numeral 1 denotes a particle forming tank for converting the raw material solution 12 into fine particles, and an ultrasonic vibrator 2 for transmitting ultrasonic vibration to the raw material solution 12 is fixed to a bottom surface inside the tank. The raw material finely divided by the ultrasonic vibrator 2 flows out of the fine particle outlet 11 together with the carrier gas supplied through the flow meter 10 and is sent to the fine particle spray nozzle (see FIG. 2) described later.
【００２７】３は微粒子化槽１に原料溶液を供給するた
めの供給槽である。供給槽３内の原料溶液１２はポンプ
４により微粒子化槽１に供給される。過剰に供給された
原料溶液は、微粒子化槽１内に設置したオーバーフロー
管５から供給槽３に戻され、微粒子化槽１内の原料溶液
の液面が常に一定に保たれるようになっている。これに
より、微粒子化量の経時的な変動が少なくなる。Reference numeral 3 denotes a supply tank for supplying a raw material solution to the particle forming tank 1. The raw material solution 12 in the supply tank 3 is supplied to the atomization tank 1 by the pump 4. The excessively supplied raw material solution is returned to the supply tank 3 from the overflow pipe 5 installed in the micronization tank 1, so that the liquid level of the raw material solution in the micronization tank 1 is always kept constant. I have. Thereby, the variation with time of the amount of fine particles is reduced.
【００２８】前記供給槽３の外部には原料溶液１２を貯
蔵する主タンク８が設置され、主タンク８内の原料溶液
１２がポンプ９を介して供給槽３に随時供給される。供
給槽３内には液面レベルセンサー６，７が設置されてお
り、これからの信号をもとに制御回路１３がポンプ９を
駆動して、供給槽３内の原料溶液１２の液面レベルが所
定高さとなるように管理される。A main tank 8 for storing a raw material solution 12 is provided outside the supply tank 3, and the raw material solution 12 in the main tank 8 is supplied to the supply tank 3 via a pump 9 as needed. Liquid level sensors 6 and 7 are installed in the supply tank 3, and a control circuit 13 drives the pump 9 based on a signal from the sensors to control the liquid level of the raw material solution 12 in the supply tank 3. It is managed so as to have a predetermined height.
【００２９】図２に、本発明の微粒子吹き付けノズル、
分級装置及び圧力緩衝器の構成例を示す。FIG. 2 shows a fine particle spray nozzle of the present invention.
The example of a structure of a classifier and a pressure buffer is shown.
【００３０】１５は分級装置であり、微粒子化装置１４
（図１の微粒子化槽１に相当する）から流出してきた微
粒子の内、粗大粒子が遠心力により壁面に付着し系外に
除外され、残りの微粒子のみが圧力緩衝器１６に流入す
る。粗大粒子が除去される結果、微粒子の粒径が均一化
され、膜厚が均一で、経時的な膜厚変動が少ない薄膜が
得られる。Reference numeral 15 denotes a classification device,
Among the fine particles flowing out from the fine particle tank (corresponding to the fine particle forming tank 1 in FIG. 1), coarse particles adhere to the wall surface by centrifugal force and are excluded from the system, and only the remaining fine particles flow into the pressure buffer 16. As a result of the removal of the coarse particles, the particle diameter of the fine particles is made uniform, and a thin film having a uniform thickness and a small variation in the thickness over time is obtained.
【００３１】圧力緩衝器１６に流入してきた微粒子は、
圧力緩衝器１６の内部にほぼ均一に拡散されるととも
に、キャリアガスの圧力変動が緩和される。この結果、
経時的に安定した微粒子の供給が可能となり、均一な膜
厚を有する薄膜を形成することができる。The fine particles flowing into the pressure buffer 16 are:
It is almost uniformly diffused into the pressure buffer 16 and the pressure fluctuation of the carrier gas is reduced. As a result,
Fine particles can be supplied stably over time, and a thin film having a uniform thickness can be formed.
【００３２】その後、微粒子は、反応装置１８内に組み
込まれた微粒子吹き付けノズル１７に導入される。微粒
子吹き付けノズル１７内の、微粒子供給経路２０と微粒
子排出経路２１は共に複数に分割されており、それぞれ
のゾーンには流量調節弁１９が設けられ、各経路の流量
及び流速を独立して制御できるようになっている。これ
により大面積を有する基板に対しても均一な薄膜を形成
することができる。Thereafter, the fine particles are introduced into a fine particle spray nozzle 17 incorporated in the reactor 18. The fine particle supply path 20 and the fine particle discharge path 21 in the fine particle spray nozzle 17 are both divided into a plurality of parts, and each zone is provided with a flow control valve 19, so that the flow rate and the flow velocity of each path can be controlled independently. It has become. Thus, a uniform thin film can be formed even on a substrate having a large area.
【００３３】さらにこれらのゾーン毎に、温度調節器２
３が配置され、微粒子温度を制御できる構造になってい
る。本実施の形態の温度調節器２３は、ゾーンの温度を
検知する温度センサー２３ａと、ゾーン内の微粒子の加
熱を行なう微粒子加熱用ヒーター２６と、温度センサー
２３ａからの信号をもとにヒーター２６に給電を行ない
所定温度に制御する制御装置２３ｂとから構成される。
これにより、大面積を有する基板に対しても、熱分解の
ばらつきを抑えることができるので、膜質の均一な薄膜
が形成できる。Further, for each of these zones, a temperature controller 2
3 are arranged to control the temperature of the fine particles. The temperature controller 23 according to the present embodiment includes a temperature sensor 23a for detecting the temperature of the zone, a heater 26 for heating the fine particles in the zone, and a heater 26 based on the signal from the temperature sensor 23a. And a controller 23b for supplying power and controlling the temperature to a predetermined temperature.
Thereby, even for a substrate having a large area, variation in thermal decomposition can be suppressed, so that a thin film having uniform film quality can be formed.
【００３４】微粒子吹き付けノズル１７の下部には、微
粒子の吹き出し口から排気口までの周囲に囲い２２が設
けてあり、微粒子吹き付けノズル１７の外部からの影響
が及びにくい構造になっている。これにより、上記によ
り設定された各ゾーンの微粒子の流量と流速、及び温度
条件を一定に維持することが容易になり、安定した薄膜
形成が可能になる。An enclosure 22 is provided below the fine particle blowing nozzle 17 from the fine particle blowing port to the exhaust port, so that the fine particle blowing nozzle 17 is hardly affected by the outside. Accordingly, it is easy to maintain the flow rate, the flow rate, and the temperature condition of the fine particles in each zone set as described above, and a stable thin film can be formed.
【００３５】微粒子は、これらの機構を具備したノズル
１７に流入して、微粒子加熱用ヒーター２６により加熱
され、流出口から出て、基板加熱用ヒーター２５で加熱
された基板２４上に吹き付けられた後、排出口から吸入
され、系外に排出される。The fine particles flow into the nozzle 17 equipped with these mechanisms, are heated by the fine particle heating heater 26, exit from the outlet, and are sprayed onto the substrate 24 heated by the substrate heating heater 25. Later, it is sucked through the outlet and discharged out of the system.
【００３６】[0036]
【実施例】以下に、実施例及び比較例を示すことにより
本発明をより具体的に説明する。The present invention will be described in more detail with reference to the following examples and comparative examples.
【００３７】（実施例１）原料溶液として、ジブチルチ
ンスズクロライド２０重量％とフッ酸０．５重量％を含
有する水溶液を図１の微粒子化装置に入れた。超音波振
動子の出力を１００Ｖ、６Ａ、１００ｋＨｚとし、キャ
リアガスとして空気を２６０リットル／分流した。図１
に示す本発明の装置により、原料溶液の微粒子化量は約
３ｇ／分に制御できた。微粒子化装置の後には、図２の
分級装置、圧力緩衝器及び微粒子吹き付けノズルを備え
付けた装置をセットした。ノズルは５分割し、中央のゾ
ーンの流量調節弁の開口度を５０％、その両側のゾーン
の開口度を７５％とし両端の開口度を１００％として、
約６００℃に加熱したガラス基板上に向けて微粒子を吹
き付けた。この時、各ゾーンの温度は３００℃になるよ
うに制御した。また同様にして、連続的に６０分間原料
溶液を流し、膜厚の時間的変化も追跡した。(Example 1) As a raw material solution, an aqueous solution containing 20% by weight of dibutyltin tin chloride and 0.5% by weight of hydrofluoric acid was put in the fine particle forming apparatus shown in FIG. The output of the ultrasonic vibrator was 100 V, 6 A, 100 kHz, and air was flowed at 260 L / min as a carrier gas. FIG.
By using the apparatus of the present invention shown in (1), the amount of fine particles in the raw material solution could be controlled to about 3 g / min. After the atomizing device, the device equipped with the classifying device, the pressure buffer, and the fine particle spray nozzle of FIG. 2 was set. The nozzle is divided into 5 parts, the opening degree of the flow control valve in the center zone is 50%, the opening degree of both zones is 75%, and the opening degree of both ends is 100%.
Fine particles were sprayed onto the glass substrate heated to about 600 ° C. At this time, the temperature of each zone was controlled to be 300 ° C. In the same manner, the raw material solution was continuously flowed for 60 minutes, and the temporal change of the film thickness was also tracked.
【００３８】ガラス基板として、図３に示すように、３
５ｃｍ×３５ｃｍの正方形のものを用いた。前記本実施
例に従って酸化スズ膜を形成した時のガラス基板を図３
のように９つの領域に分割して、各部の膜厚分布を測定
した結果を図４に示す。また、前記の膜厚の時間変化を
図５に示す。図５において横軸は時間、縦軸は膜厚を示
す。As a glass substrate, as shown in FIG.
A square of 5 cm × 35 cm was used. FIG. 3 shows the glass substrate when the tin oxide film was formed according to the present embodiment.
FIG. 4 shows the result of measuring the film thickness distribution of each part by dividing the region into nine regions as shown in FIG. FIG. 5 shows the time change of the film thickness. In FIG. 5, the horizontal axis represents time, and the vertical axis represents film thickness.
【００３９】（比較例１）実施例１で使用した図１，図
２の装置に代えて、図６及び図７に示したような装置を
用いた以外は、実施例１と同じ条件で酸化スズ膜を形成
した。Comparative Example 1 Oxidation was performed under the same conditions as in Example 1 except that the apparatus shown in FIGS. 6 and 7 was used instead of the apparatus shown in FIGS. 1 and 2 used in Example 1. A tin film was formed.
【００４０】図６において、３２は原料溶液３７を微粒
子化するためのの微粒子化槽であり、その内部の底面に
は原料溶液３７に超音波振動を伝えるための超音波振動
子３３が固定されている。超音波振動子３７により微粒
子化された原料は、流量計３６を介して供給されるキャ
リアガスと共に流出口３８より流出され、後述する図７
の反応装置２９へ送られる。３５は微粒子化槽３２に原
料溶液を供給するための供給槽である。供給槽３５内の
原料溶液３７はポンプ３４により微粒子化槽３２に供給
される。In FIG. 6, reference numeral 32 denotes a fine particle forming tank for finely converting the raw material solution 37, and an ultrasonic vibrator 33 for transmitting ultrasonic vibration to the raw material solution 37 is fixed to the bottom inside thereof. ing. The raw material finely divided by the ultrasonic vibrator 37 flows out of the outlet 38 together with the carrier gas supplied through the flow meter 36, and is described later with reference to FIG.
To the reaction device 29. Reference numeral 35 denotes a supply tank for supplying the raw material solution to the atomization tank 32. The raw material solution 37 in the supply tank 35 is supplied to the atomization tank 32 by the pump 34.
【００４１】図７において、微粒子化装置２７（図６の
微粒子化槽３２に相当する）から流出してきた微粒子は
キャリアガスとともに反応装置２９内に供給され、基板
加熱用ヒーター３１で加熱された基板３０上に吹き付け
られ、反応装置２９の下端と基板３０との間の隙間から
系外に排出される。２８は供給された微粒子を加熱する
微粒子加熱用ヒーターである。In FIG. 7, the fine particles flowing out of the fine particle generator 27 (corresponding to the fine particle tank 32 in FIG. 6) are supplied into the reactor 29 together with the carrier gas, and are heated by the substrate heater 31. It is sprayed onto the substrate 30 and discharged out of the system through a gap between the lower end of the reaction device 29 and the substrate 30. Reference numeral 28 denotes a heater for heating the supplied fine particles.
【００４２】実施例１と同様に、図３のガラス基板上に
形成された酸化スズ膜の各部の膜厚分布を図４に示す。
また、膜厚の時間的変化を図５に示す。FIG. 4 shows the thickness distribution of each part of the tin oxide film formed on the glass substrate shown in FIG. 3 in the same manner as in the first embodiment.
FIG. 5 shows a temporal change of the film thickness.
【００４３】図４、図５より明らかなように、本実施例
によると、基板内での膜厚のバラツキが少なく、また時
間的な膜厚の変化も少ない、均一な薄膜が形成できるこ
とが分かる。As is clear from FIGS. 4 and 5, according to this embodiment, it is possible to form a uniform thin film with little variation in the film thickness in the substrate and little change in the film thickness over time. .
【００４４】[0044]
【発明の効果】以上のように、本発明によると、大面積
でかつ均一な膜質の薄膜を安価に再現性良く製造するこ
とが可能である。As described above, according to the present invention, a thin film having a large area and uniform film quality can be produced at low cost and with good reproducibility.
【図１】本発明の原料溶液の微粒子化装置の一例を示し
た概略図。FIG. 1 is a schematic view showing an example of an apparatus for atomizing a raw material solution according to the present invention.
【図２】本発明の薄膜形成装置の一例を示した概略図。FIG. 2 is a schematic view showing one example of a thin film forming apparatus of the present invention.
【図３】実施例で使用したガラス基板の大きさ及び領域
分割を示した平面図。FIG. 3 is a plan view showing the size and area division of the glass substrate used in the example.
【図４】本発明の効果を示すために、本発明により酸化
スズ膜を形成した実施例１と、従来法により酸化スズ膜
を形成した比較例１の、基板各部の膜厚のバラツキを比
較して示した図。FIG. 4 compares the variation in the thickness of each part of the substrate between Example 1 in which a tin oxide film was formed according to the present invention and Comparative Example 1 in which a tin oxide film was formed by a conventional method in order to show the effect of the present invention. FIG.
【図５】本発明の効果を示すために、本発明により酸化
スズ膜を形成した実施例１と、従来法により酸化スズ膜
を形成した比較例１の、膜厚の時間的変化を比較して示
した図。FIG. 5 is a graph showing the change over time of the film thickness of Example 1 in which a tin oxide film was formed according to the present invention and Comparative Example 1 in which a tin oxide film was formed by a conventional method, in order to show the effect of the present invention. FIG.
【図６】従来の薄膜形成装置に使用される微粒子化装置
の概略図。FIG. 6 is a schematic view of a fine particle forming apparatus used in a conventional thin film forming apparatus.
【図７】従来の薄膜形成装置の概略図。FIG. 7 is a schematic view of a conventional thin film forming apparatus.
１ 微粒子化槽 ２ 超音波振動子 ３ 供給槽 ４ ポンプ ５ オーバーフロー管 ６ 液面レベルセンサー ７ 液面レベルセンサー ８ 主タンク ９ ポンプ １０ 流量計 １１ 微粒子流出口 １２ 原料溶液 １３ 制御回路 １４ 微粒子化装置 １５ 分級装置 １６ 圧力緩衝器 １７ 微粒子吹き付けノズル １８ 反応装置 １９ 流量調節弁 ２０ 微粒子供給経路 ２１ 微粒子排気経路 ２２ 囲い ２３ 温度調節器 ２４ 基板 ２５ 基板加熱用ヒータ ２６ 微粒子加熱用ヒータ ２７ 微粒子化装置 ２８ 微粒子加熱用ヒータ ２９ 反応装置 ３０ 基板 ３１ 基板加熱用ヒータ ３２ 微粒子化槽 ３３ 超音波振動子 ３４ ポンプ ３５ 供給槽 ３６ 流量計 ３７ 原料溶液 REFERENCE SIGNS LIST 1 atomization tank 2 ultrasonic oscillator 3 supply tank 4 pump 5 overflow pipe 6 liquid level sensor 7 liquid level sensor 8 main tank 9 pump 10 flow meter 11 particle outlet 12 raw material solution 13 control circuit 14 atomizer 15 Classifier 16 Pressure buffer 17 Particle spray nozzle 18 Reactor 19 Flow control valve 20 Particle supply path 21 Particle exhaust path 22 Enclosure 23 Temperature controller 24 Substrate 25 Heater for substrate heating 26 Heater for particle heating 27 Particle generator 28 Particle heating Heater 29 Reaction device 30 Substrate 31 Heater for substrate heating 32 Particle forming tank 33 Ultrasonic vibrator 34 Pump 35 Supply tank 36 Flow meter 37 Raw material solution
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 中 裕之 大阪府門真市大字門真1006番地 松下電器 産業株式会社内 Ｆターム(参考） 4G059 AC12 EA02 EB02 4G075 AA24 AA61 AA63 CA23 EC02 4K029 AA09 BA47 BC09 BD00 BD01 DA04 EA00 EA04 ────────────────────────────────────────────────── ─── Continued on the front page (72) Inventor Hiroyuki Naka 1006 Kazuma Kadoma, Osaka Prefecture F-term (reference) in Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. 4G059 AC12 EA02 EB02 4G075 AA24 AA61 AA63 CA23 EC02 4K029 AA09 BA47 BC09 BD00 BD01 DA04 EA00 EA04
Claims (18)
後、得られた微粒子をキャリアガスと共に微粒子吹き付
けノズルを介して加熱基板上に吹き付けて薄膜を形成す
る方法において、 前記微粒子吹き付けノズルとして、吹き出し経路及び排
気経路がそれぞれ複数に分割されたノズルを用い、 前記分割されたゾーン毎に前記微粒子の流量及び流速を
制御することを特徴とする薄膜形成方法。1. A method for forming a thin film by atomizing a raw material solution into fine particles in an ultrasonic vibration tank and then spraying the obtained fine particles together with a carrier gas onto a heating substrate via a fine particle spray nozzle, wherein the fine particle spray nozzle is used as the fine particle spray nozzle. And a flow path and a flow velocity of the fine particles are controlled for each of the divided zones using a nozzle having a plurality of divided blowing paths and a plurality of exhaust paths.
後、得られた微粒子をキャリアガスと共に微粒子吹き付
けノズルを介して加熱基板上に吹き付けて薄膜を形成す
る方法において、 前記微粒子吹き付けノズルとして、吹き出し経路及び排
気経路がそれぞれ複数に分割されたノズルを用い、 前記分割されたゾーン毎に前記微粒子の温度を制御する
ことを特徴とする薄膜形成方法。2. A method for forming a thin film by atomizing a raw material solution in an ultrasonic vibration tank and then spraying the obtained fine particles together with a carrier gas on a heating substrate through a fine particle spray nozzle, wherein the fine particle spray nozzle is used. Using a nozzle having a plurality of blowout paths and a plurality of exhaust paths, and controlling the temperature of the fine particles for each of the divided zones.
後、得られた微粒子をキャリアガスと共に微粒子吹き付
けノズルを介して加熱基板上に吹き付けて薄膜を形成す
る方法において、 前記微粒子吹き付けノズルの吹き出し口から排気口まで
の周囲に囲いを設けた状態で薄膜を形成することを特徴
とする薄膜形成方法。3. A method for forming a thin film by atomizing a raw material solution in an ultrasonic vibration tank and then spraying the obtained fine particles together with a carrier gas onto a heating substrate through a fine particle spray nozzle, comprising the steps of: A method for forming a thin film, comprising forming a thin film in a state where an enclosure is provided from a blowout port to an exhaust port.
後、得られた微粒子をキャリアガスと共に微粒子吹き付
けノズルを介して加熱基板上に吹き付けて薄膜を形成す
る方法において、 前記微粒子を含むキャリアガスを前記微粒子吹き付けノ
ズルに供給するに先立って、微粒子の分級を行ない粗大
粒子を除去することを特徴とする薄膜形成方法。4. A method for forming a thin film by atomizing a raw material solution in an ultrasonic vibration tank and then spraying the obtained fine particles together with a carrier gas onto a heating substrate via a fine particle spray nozzle, wherein the carrier containing the fine particles is used. Prior to supplying a gas to the fine particle spray nozzle, fine particles are classified to remove coarse particles, and a method of forming a thin film is provided.
後、得られた微粒子をキャリアガスと共に微粒子吹き付
けノズルを介して加熱基板上に吹き付けて薄膜を形成す
る方法において、 前記微粒子を含むキャリアガスを圧力緩衝器に通過させ
た後に、前記微粒子吹き付けノズルに供給することを特
徴とする薄膜形成方法。5. A method of forming a thin film by atomizing a raw material solution into fine particles in an ultrasonic vibration tank and then spraying the obtained fine particles together with a carrier gas onto a heating substrate through a fine particle spray nozzle. A method for forming a thin film, comprising supplying a gas to the fine particle spray nozzle after passing the gas through a pressure buffer.
後、得られた微粒子をキャリアガスと共に微粒子吹き付
けノズルを介して加熱基板上に吹き付けて薄膜を形成す
る方法において、 前記超音波振動槽に前記原料溶液を供給するとともに、
前記超音波振動槽内の所定高さ設置した排出口に前記原
料溶液をオーバーフローさせて、前記原料溶液の液面を
一定に維持することにより前記微粒子化量を制御するこ
とを特徴とする薄膜形成方法。6. A method of forming a thin film by forming a raw material solution into fine particles in an ultrasonic vibration tank and then spraying the obtained fine particles together with a carrier gas onto a heating substrate through a fine particle spray nozzle. And supplying the raw material solution to
Forming a thin film by overflowing the raw material solution to a discharge port provided at a predetermined height in the ultrasonic vibration tank and controlling the amount of fine particles by maintaining the liquid level of the raw material solution constant; Method.
供される請求項１〜６のいずれかに記載の薄膜形成方
法。7. The thin film forming method according to claim 1, wherein said thin film is provided as a compound semiconductor film of a solar cell.
ネルの透明導電性膜及び／又は誘導体保護膜に供される
請求項１〜６のいずれかに記載の薄膜形成方法。8. The method according to claim 1, wherein the thin film is used as a transparent conductive film and / or a derivative protective film of a plasma display panel.
される請求項１〜６のいずれかに記載の薄膜形成方法。9. The method according to claim 1, wherein the thin film is provided as a film for spin coating.
と、得られた微粒子をキャリアガスと共に加熱基板上に
吹き付けて薄膜を形成する微粒子吹き付けノズルとを有
する薄膜形成装置において、 前記微粒子吹き付けノズルの前記微粒子の吹き出し経路
及び排気経路がそれぞれ複数に分割されており、 前記分割されたゾーン毎に前記微粒子の流量及び流速を
制御する流量調節弁が設置されていることを特徴とする
薄膜形成装置。10. A thin film forming apparatus comprising: an ultrasonic vibration tank for forming a raw material solution into fine particles; and a fine particle spraying nozzle for spraying the obtained fine particles together with a carrier gas onto a heating substrate to form a thin film. A thin film forming apparatus, wherein a flow path and an exhaust path of the fine particles are respectively divided into a plurality of sections, and a flow control valve for controlling a flow rate and a flow rate of the fine particles is provided for each of the divided zones. .
と、得られた微粒子をキャリアガスと共に加熱基板上に
吹き付けて薄膜を形成する微粒子吹き付けノズルとを有
する薄膜形成装置において、 前記微粒子吹き付けノズルの前記微粒子の吹き出し経路
及び排気経路がそれぞれ複数に分割されており、 前記分割されたゾーン毎に前記微粒子の温度を制御する
ための温度調節器が設置されていることを特徴とする薄
膜形成装置。11. A thin-film forming apparatus comprising: an ultrasonic vibration tank for forming a raw material solution into fine particles; and a fine-particle spray nozzle for spraying the obtained fine particles together with a carrier gas onto a heating substrate to form a thin film. Wherein the blowout path and the exhaust path of the fine particles are respectively divided into a plurality of sections, and a temperature controller for controlling the temperature of the fine particles is provided for each of the divided zones. .
と、得られた微粒子をキャリアガスと共に加熱基板上に
吹き付けて薄膜を形成する微粒子吹き付けノズルとを有
する薄膜形成装置において、 前記微粒子吹き付けノズルの吹き出し口から排気口まで
の周囲に囲いが設置されていることを特徴とする薄膜形
成装置。12. A thin film forming apparatus comprising: an ultrasonic vibration tank for forming a raw material solution into fine particles; and a fine particle spray nozzle for spraying the obtained fine particles together with a carrier gas onto a heating substrate to form a thin film. A thin-film forming apparatus, wherein an enclosure is provided around the outlet from the outlet to the exhaust port.
と、得られた微粒子をキャリアガスと共に加熱基板上に
吹き付けて薄膜を形成する微粒子吹き付けノズルとを有
する薄膜形成装置において、 前記超音波振動槽と微粒子吹き付けノズルとの間に微粒
子の分級装置を備えたことを特徴とする薄膜形成装置。13. A thin film forming apparatus comprising: an ultrasonic vibrating tank for forming a raw material solution into fine particles; and a fine particle spray nozzle for forming a thin film by spraying the obtained fine particles together with a carrier gas onto a heating substrate. A thin film forming apparatus comprising a fine particle classification device between a tank and a fine particle spray nozzle.
と、得られた微粒子をキャリアガスと共に加熱基板上に
吹き付けて薄膜を形成する微粒子吹き付けノズルとを有
する薄膜形成装置において、 前記微粒子吹き付けノズルの直前に圧力緩衝器を備えた
ことを特徴とする薄膜形成装置。14. A thin film forming apparatus, comprising: an ultrasonic vibration tank for forming a raw material solution into fine particles; and a fine particle spray nozzle for forming a thin film by spraying the obtained fine particles together with a carrier gas onto a heating substrate. A thin film forming apparatus comprising a pressure buffer immediately before the step (c).
と、得られた微粒子をキャリアガスと共に加熱基板上に
吹き付けて薄膜を形成する微粒子吹き付けノズルとを有
する薄膜形成装置において、 前記超音波振動槽は、その内部に所定高さ設置した排出
口を有し、供給される前記原料溶液を前記排出口からオ
ーバーフローさせて、前記原料溶液の液面を一定に維持
することにより前記微粒子化量が制御できるようにして
あることをを特徴とする薄膜形成装置。15. A thin film forming apparatus comprising: an ultrasonic vibrating tank for forming a raw material solution into fine particles; and a fine particle spray nozzle for blowing the obtained fine particles together with a carrier gas onto a heating substrate to form a thin film. The tank has a discharge port installed at a predetermined height inside thereof, and the supplied raw material solution overflows from the discharge port to maintain the liquid level of the raw material solution at a constant level, thereby reducing the amount of fine particles. A thin film forming apparatus characterized in that it can be controlled.
に供される請求項１０〜１５のいずれかに記載の薄膜形
成装置。16. The thin film forming apparatus according to claim 10, wherein said thin film is provided as a compound semiconductor film of a solar cell.
パネルの透明導電性膜及び／又は誘導体保護膜に供され
る請求項１０〜１５のいずれかに記載の薄膜形成装置。17. The method of claim 17, wherein the thin film is a plasma display device.
The thin film forming apparatus according to any one of claims 10 to 15, which is provided for a transparent conductive film and / or a derivative protective film of a panel.
供される請求項１０〜１５のいずれかに記載の薄膜形成
装置。18. The thin film forming apparatus according to claim 10, wherein the thin film is provided as a film for spin coating.
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|---|---|---|---|
| JP09742599A Expired - Fee Related JP4219476B2 (en) | 1999-04-05 | 1999-04-05 | Thin film forming method and thin film forming apparatus |
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2007046281A1 (en) * | 2005-10-19 | 2007-04-26 | Ulvac, Inc. | Film forming material supplying apparatus |
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| JP2021531971A (en) * | 2018-07-12 | 2021-11-25 | ナイテック ソリューションズ リミテッドNitech Solutions Limited | Liquid process assembly |
-
1999
- 1999-04-05 JP JP09742599A patent/JP4219476B2/en not_active Expired - Fee Related
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| CN101292058A (en) * | 2005-10-19 | 2008-10-22 | 株式会社爱发科 | Film forming material supplying apparatus |
| CN101292058B (en) * | 2005-10-19 | 2012-10-31 | 株式会社爱发科 | Film forming material supplying apparatus |
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| KR102098455B1 (en) | 2017-12-26 | 2020-04-07 | 주식회사 포스코 | Continuous Vapor Deposition Device and Continuous Deposition Method |
| JP2021531971A (en) * | 2018-07-12 | 2021-11-25 | ナイテック ソリューションズ リミテッドNitech Solutions Limited | Liquid process assembly |
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