JPS61244025A - 薄膜製造方法 - Google Patents

薄膜製造方法

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JPS61244025A
JPS61244025A JP60086116A JP8611685A JPS61244025A JP S61244025 A JPS61244025 A JP S61244025A JP 60086116 A JP60086116 A JP 60086116A JP 8611685 A JP8611685 A JP 8611685A JP S61244025 A JPS61244025 A JP S61244025A
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JP
Japan
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substrate
ultrasonic
thin film
raw material
vibrator
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JP60086116A
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English (en)
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Osamu Nakamura
修 中村
Mitsuo Matsumura
松村 光雄
Keitaro Fukui
福井 慶太郎
Hideo Yamamoto
英雄 山本
Toshihiko Yoshida
利彦 吉田
Hisashi Kakigi
柿木 寿
Masami Endo
正己 遠藤
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Tonen General Sekiyu KK
Original Assignee
Toa Nenryo Kogyyo KK
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    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/02Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
    • H01L21/02104Forming layers
    • H01L21/02365Forming inorganic semiconducting materials on a substrate
    • H01L21/02518Deposited layers
    • H01L21/02521Materials
    • H01L21/02524Group 14 semiconducting materials
    • H01L21/02532Silicon, silicon germanium, germanium
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
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  • Materials Engineering (AREA)
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Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、薄膜の製造方法に関するものであり、特に超
音波技術及び熱分解反応を利用した薄膜製造方法に関す
るものである。
び。
近年、半導体装置、液晶ディスプレー装置、反射鏡、そ
の他の用途において、ガラス等のような基板上に酸化す
ず、酸化インジウム等の金属酸化物の薄膜を形成する必
要性が増大している。
第6図に図示するように1例えばアモルファスシリコン
太陽電池1は、透明電極?、α−3il14及び裏面金
属6が積層されて形成されている。
従って、その製造工程は、 (1)ガラス基板2a上に0.2〜1.0#Lm程度の
厚さにて透明導電112bを製膜し透明電極2を形成す
る工程、 (2)プラズマCVD法にて上記透明電極2上にアモル
ファスシリコンを製膜しα−3i膜4を形成する工程、 (3)スパッタ法又は真空蒸着法を利用しAIiを0.
2pm程度の厚さにて上記α−3i膜4上に製膜し裏面
金属6を形成する工程、 から成る。
上記透明電極形成工程(1)は、従来ガラス基板2a上
に化学気相蒸着(CVD)法又はスプレー熱分解法にて
酸化すず(S noz )!Iを製膜するのが一般的で
あった。
化学気相蒸着(CVD)法は、常圧での反応であり、又
コンベア炉を用いた連続プロセスが可能であり、多量生
産が容易であり、且つ大面積に均一な製膜が容易に行な
い得るといった利点を有しており、現在主流をなしてい
る。
一方、上記スプレー熱分解法は、CVD法と同様に常圧
化でのプロセスであるために多量生産は可能であるが、
大面積への均一な製膜が困難であること、原料の利用率
が一般にひくいことにより、現在工業的にはあまり利用
されてはいない。
しかしながら1例えばアモルファス太陽電池を作製した
場合等には、該方法にて製造した基板を利用した方が高
い変換効率を達成し得ることが分かった。
髪」Jと1缶 従って、本発明の目的は、原料液を粒径がそろった微粒
子にて霧化し、大面積への均一な製膜を可能とするスプ
レー熱分解法による薄膜の製造方法を提供することであ
る。
本発明の他の目的は、膜圧分布を均一にし、又原料の歩
留りを向上せしめることのできるスプレー熱分解法によ
る薄膜の製造方法を提供することである。
一 上記目的は本発明によって達成される。*約すれば本発
明は、原料液を超音波振動手段を用いて霧化し、該霧化
物を加熱基板上に導き、熱分解反応により該基板に薄膜
を形成することを特徴とする薄膜製造方法である0本発
明の好ましい実施態様によると、超音波振動手段は超音
波発生手段によって振動する振動子を有し、該振動子は
先端部にエツジ部を形成し、該エツジ部に原料液が供給
される。
次に、本発明に係る薄膜製造方法を更に詳細に説明する
第1図を参照すると、本発明に係る薄膜製造方法を実施
する一つの製造装置が例示される0本実施例装置10に
よると熱源12によって加熱されるホットプレート14
が設けられ、該ホットプレート14上に、例えばガラス
板のような基板2aが載置される。
一方、前記基板2a上に製膜される材料2bを含んだ原
料液16は、送液定量ポンプ18によって超音波噴射手
段20に送給され、微粒化即ち霧化される。該原料液の
微粒子は導管手段22によって前記基板2aへと導かれ
る。前記導管手段22には、超音波噴射手段20によっ
て霧化された原料液の微粒子を効率よく基板?bの方へ
と送給するためにファン24を設けることが好ましい。
他の実施例として、超音波噴射手段20を前記基板2b
に近接して配置し、該超音波噴射手段20によって霧化
された原料液の微粒子を直接加熱基板2bに吹付けるこ
とも可能であるが、上述のように、超音波噴射手段20
によって霧化された原料液の微粒子は、例えば空気のよ
うなキャリアガスと共に基板zb上へと導管手段22に
よって輸送し該基板2bに吹付ける方が均一な製膜が達
成される。
第2図は、本発明に使用し得る超音波噴射手段20の好
ましい実施例を示す。
本出願人は、大容量の液体の微粒化を達成するべく、超
音波による液体微粒化メカニズム及び超音波振動子の形
状の研究及び実験を数多く行なった結果、超音波振動子
の端部にエツジ部を設け。
該エツジ部に液体を薄膜状で供給することによって、該
エツジ部より液体が大量に微粒化されることを見出し、
超音波噴射方法及び噴射ノズルを提案した(特願昭59
−77572を参照せよ)。
本発明者等の研究の結果、該超音波噴射ノズルは、本発
明にて使用する超音波噴射手段20として極めて好適に
使用し得ることが分かった。
第2図を参照すると、超音波噴射手段、即ち、超音波噴
射ノズル20は、中心に中心孔26を有した細長の概略
円筒形状の弁箱28を具備する。
該弁箱28の下端には、弁箱2Bの中心孔26と同軸に
て整列した貫通孔30が形成された液体供給手段、即ち
、原料液供給手段32がリテイナー34によって通常の
方法で一体的に設けられる。
前記弁箱28の中心孔26及び原料液供給手段32の貫
通孔30とを貫いて振動子36が配置される。該振動子
36は、上部の本体部38、該本体部38より小径の細
長円柱状の振動子軸部40及び本体部38と軸部40と
を連結する遷移部42を有する0本体部38にはより大
径とされた鍔44が設けられており、該鍔44が弁箱2
8の上端に形成された肩部46と、該弁箱28の上端面
にボルト(図示せず)によって取付られた環状の振動子
押え48とによって弁箱28に取付ちれる。
振動子36の軸部40は弁箱28及び液体供給手段32
より下方に、つまり外方へと更に突出している。振動子
36の先端、つまり軸部40の先端にはエツジ部50が
形成される。
前記振動子36のエツジ部50は、第1図によると、漸
次径が小さくされた5段から成る環状の階段状とされる
が、2段、3段又は4段の階段状とすることもでき、又
漸次径が増大したり、又漸次径が小さくなり次で大きく
なるような形状とすることもでき、更には全ての段が同
径となるように形成することもできる0重要なことは振
動子先端部にエツジが形成されることである。
又、第3図に図示されるように、エツジ部50のエツジ
の暢(W)及び高さくh)は、液体原料液の薄膜化が行
ない得るような且つ又液体の流れを堰止めるような寸法
形状とされる。
前記原料液供給手段32には、振動子3Bの前記エツジ
部50に原料液を供給するための供給通路52が1つ又
は複数個環状に配列して形成される。該供給通路52の
原料液供給口54は概略前記エツジ部50の上端に隣接
して開口し、J[料液供給口54の他端56は互に連結
され且つ弁箱28に形成された原料液導通孔58に連結
される。
原料液導通孔58には原料液16が送液定量ポンプ18
を介して供給される。
上記構成において、振動子36は、本体部38に作動的
に接続された超音波撮動発生手段100により連続的に
又は間欠的に振動される。従って、液体原料液16が供
給弁18、導通孔5B及び供給通路52を介してエツジ
部50に供給されると、液体原料液は微粒化され導管手
段22内へと噴射される。
第4図は、超音波噴射手段20の他の実施例を示す、該
実施例の噴射ノズル20aは、上述の噴射ノズル2とそ
の作動メカニズムは同じであるが、振動子の形状及び原
料液の供給態様において相違している。つまり、本実施
例において、振動子36aはエツジ部50aが先端内周
部に形成され、原料液は該振動子36aの内部を貫通し
て形成された供給通路52aを介して行なわれる。
第5図は、上記構成の超音波噴射ノズル20(又は20
a)と従来の圧力噴霧器の霧化の粒径分布を示すもので
ある。該図面より、上記構成のノズル20(又は20a
)によると、霧化物の粒径分布は従来ノズルによる粒径
分布よりも狭く、均一な製膜が可能とされことが理解さ
れるであろう。
実施例 次に、本発明に係る方法を、半導体装置に使用される酸
化すず膜基板の作製に適用した一実施例について説明す
る。
製造装置は概略第1図に図示されるような構成とされた
。基板2aとしては表面に5iOzアンダーコートを施
した10cm角の並ガラスを用い、ホットプレート14
上に載置し、表面温度450℃にまで加熱された。
原料液はエタノール中に5nCJl+ ・5H2Oを0
.02モル/i、NH4Fを0.02モル/文、塩酸を
0.5重量パーセントそれぞれ溶解させたものを用いた
超音波噴射手段としては第2図に図示される超音波噴射
ノズル20を使用した。この時、超音波噴射ノズル20
の諸寸法は次の如くであった。
超音波発生手段の出カニ   10w 振動子の振幅       30終m 振動数      38KHz 振動子の形状寸法 1段    :直径  7mm 2段    :直径  6mm 3段    :直径  5mm 4段    :直径  4mm 5段    :直径  3mm 各段の高さくh):   1.5mm 振動子の材料    :直径7mmチタン丸棒加工品 導管手段22はステンレスで作製し、基板2aが載った
ホットプレート14上を、ステンレス製のケースでおお
い、このケース内に超音波噴射弁で霧化した原料液を乾
燥空気とともに送りこんだ、 超音波噴射弁への原料液
送液量は0.15cc/秒とし、1ooccの原料液を
連続噴霧した。又、キャリアガスとして用いた乾燥空気
の液量は51/分であった。
このようにして作製した酸化すず膜の特性を第1表に示
す、膜厚はエツチングしてから触針式膜厚計で、粒径分
布は走査型電子m*鏡で、シート抵抗は4端子法により
測定した。
比較例 従来のスプレー熱分解法にて、上記実施例と同様に酸化
すず膜基板を製造した。
該方法において、基板とスプレーヘッドの距離を40c
mとし、キャリアガスには圧力2Cg/crn’の乾燥
空気を用い、10秒間噴霧、10秒間待機、のくり返し
で噴霧を行なった。噴霧中の平均噴霧量は0.3cc/
秒であり、100ccの原料液を噴霧した。尚、連続噴
霧を行なわず間欠噴霧としたのは、ガラス表面温度の低
下を避けるためである。
このようにして作製した酸化すず膜の特性を第1表に示
す、膜厚は、上記実施例と同様に、エツチングしてから
触針式膜厚計で1粒径分布は走査型電子顕微鏡で、シー
ト抵抗は4端子法により測定した。
表  1 皇−一察 第1表から分かるように、従来のスプレー法においては
、噴霧の不均一が避けられず、周辺部では膜厚が薄く、
シート抵抗も高くなっている。
一方、本発明に係る超音波噴射を利用した方法において
は、キャリアガス導入部に近い側の周辺部Aが最も厚く
、キャリアガス出口側に近い周辺部Bが幾分薄くなって
いるが、従来のスプレー法に比較すると均一性がはるか
に向上している。
又、本発明の上記実施例における斯る小さな不均一性も
、導管手段22、特に基板2aを覆ったステンレスカバ
ーの形状、キャリアガスの流量等を最適化することによ
り、より均一な製膜が可能であることがその後の実験に
より確認されている。
更に1本発明により製造された酸化すず膜においては粒
径の分布が狭くなっており、均質な膜が作製されている
ことが分かる。又1本発明の方法は、上述より原料液の
歩留まりが向上しているが理解されるであろう。
兄」Jと11 以上説明したように、本発明に係る薄膜製造方法による
と、原料液を粒径がそろった微粒子にて霧化することが
でき、大面積への均一な製膜が可能となり、且つ膜厚分
布を均一にし、更には原料の歩留りを向上せしめること
ができる。
又、本発明に係る方法は、従来使用されている連続コン
ベア炉を使用した薄膜製造装置にて容易に実現すること
ができ、種々の薄膜を多量に生産することができる。
【図面の簡単な説明】
第1図は、本発明に係る薄膜製造方法を実施するための
装置の一実施例を説明する概略断面図である。 第2図は、超音波噴射ノズルの一実施例の断面図である
。 第3図は、超音波噴射ノズル振動子のエツジ部の部分拡
大図である。 第4図は、超音波噴射ノズルの他の実施例の断面図であ
る。 第5図は、従来のスプレーヘッドと超音波噴射ノズルの
粒径分布を示すグラフであり、従来の圧力噴射式の場合
の縦座標(頻度%)は4倍に拡大して示される。 第6図は、アモルファスシリコン太陽電池の断面図であ
る。 2a:基板 2b=薄膜 14:ホットプレート 16:J[料液 20.20a:超音波噴射手段 36.36a:振動子 50.50a:エツジ部 100:超音波振動発生手段 図面の浄書(内容に変更なし) 0a 第5図 オ%今青、J、1m 第6図 手続補正書(方丈) 昭和60年8月29日

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1)原料液を超音波振動手段を用いて霧化し、該霧化物
    を加熱基板上に導き、熱分解反応により該基板に薄膜を
    形成することを特徴とする薄膜製造方法。 2)超音波振動手段は超音波発生手段によつて振動する
    振動子を有し、該振動子は先端部にエッジ部を形成し、
    該エッジ部に原料液が供給されて成る特許請求の範囲第
    1項記載の方法。 3)エッジ部は階段状に形成されて成る特許請求の範囲
    第2項記載の方法。 4)エッジ部は振動子の外周部に形成されて成る特許請
    求の範囲第3項記載の方法。 5)エッジ部は振動子の内周部に形成されて成る特許請
    求の範囲第3項記載の方法。 6)薄膜は酸化すずを主成分とする薄膜である特許請求
    の範囲第1項〜第5項のいずれかの項に記載の方法。
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