[发明专利]成膜装置及成膜方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种成膜装置及成膜方法，其适用于利用喷雾热分解法(SPD：Spray Pyrolysis Deposition)在基材上形成透明导电膜等，可以雾状喷出使粒径预先达到了一致的液滴。

背景技术

以往，在太阳电池、液晶显示装置(LCD)、等离子显示器(PDP)等中广泛使用附有透明导电膜的基材，该附有透明导电膜的基材是在由例如作为绝缘体的玻璃等构成的基材上形成透明导电膜而形成的(TCF：Transparent Conductive Films)。

该透明导电膜是以添加锡的氧化铟(ITO：Indium Tin Oxide)、氧化锡(TO：Tin Oxide)、或添加氟的锡(FTO：Fluorine-doped Tin Oxide)等导电性金属氧化物为主要成分的膜，其兼具对可见光的良好透明性与良好的导电性。在该透明导电膜中，众所周知的是一种特别以添加锡的氧化铟(ITO)为主要成分的透明导电膜，其被应用于个人电脑(PC)、电视机、及手机等的液晶显示装置(LCD)。

作为一种在透明基材上形成添加锡的氧化铟(ITO)等透明导电膜的方法，有喷雾热分解法(SPD)。

该喷雾热分解法是一种应用了如下一连串反应的技术，即，使用雾化器等喷雾机构在预先加热到成膜温度的基材上喷洒膜原料溶液，由此在反应初期，附着于基材表面的液滴中的溶剂蒸发，溶质发生反应而形成晶体，反应继续进行时，液滴附着于在基材上形成的晶体(多晶体)，液滴中的溶剂蒸发，反应在溶质及下部晶体间进行，由此晶体(多晶体)继续生长。

在该喷雾热分解法中，作为适合喷雾的原料溶液，使用的是金属无机盐的水溶液或乙醇溶液、或者是在有机溶剂中溶解了有机金属化合物和有机酸盐的有机溶液、或者是将这些溶液混合而成的溶液等。基材的温度虽然因启动原料和原料溶液的种类的不同而不同，但都被设定在250～700℃的温度范围内。这种喷雾热分解法由于成膜装置简单廉价，因此在低成本形成透明导电膜方面很有效。

透明导电膜(TCO：Transparent Conductive oxide)是通过在作为绝缘体的玻璃表面上形成添加锡的氧化铟(ITO)或氧化锡(TO)、添加氟的锡(FTO)等的半导体陶瓷薄膜而具有导电性的玻璃，不论其是否透明，都具有导电性。其中，特别是ITO作为透明导电膜已众所周知，并已应用于电脑、电视、手机等的液晶显示器上。

喷雾热分解法由于成膜装置简单且原料价格比较低廉，因此可以低成本地形成透明导电膜等。对于透明导电膜的启动原料，使用的是金属无机盐的水溶液或乙醇溶液、或者是有机金属化合物和有机酸盐的有机溶剂类溶液等。基板温度虽然因启动原料、原料溶液的不同而不同，但都被设定在250～700℃的温度范围内。

然而，在具有图1所示的液体供给部件1120与气体供给部件1121的以往的成膜装置1100中，在微粒生成机构a中，通过一齐投入从液体供给部件1120供给的液体与从气体供给部件1121供给的气体，将由两者构成的原料溶液微粒化，并在将微粒化后的原料溶液通过喷雾机构c吹到基材1110上时，从喷雾机构c喷射出的液滴1122的尺寸依赖于喷雾机构c的喷雾喷嘴(以下有时称为“2流体喷雾喷嘴”。)，因而液滴1122的尺寸很难均匀化，由此产生了膜厚尺寸的偏差。即，在透明导电膜形成机构d内通过喷雾热分解法来制作透明导电膜的过程中，在250～700℃的温度范围内通过喷雾喷嘴将原料溶液喷吹到加热后的基材上时，从喷雾喷嘴喷出的液滴1122的尺寸，即使是在使用可进行微细化的2流体喷雾喷嘴的情况下，也会如图6中的以往装置所示的那样，具有10～120um的分布，因此在大面积成膜的情况下，对于雾状喷出的液滴(雾)，将产生面内分布，并产生膜厚分布，同时在薄膜电阻和透过率等膜特性方面，将产生较宽的分布。

因此，人们提出了几种方法来使喷出的液滴的尺寸均匀化。例如，针对以下情况，即、从喷雾喷嘴喷出的液滴在离开喷雾路径中心的位置上，存在很多粒径大的液滴，另外，中心附近所包含的较粗的液滴的喷出速度快，与较细的液滴相比，飞得较远的情况，在喷雾路径的周围和正面设置壁面，使离开喷雾路径中心的位置的粒径较大的液滴和中心附近飞得较远的粗液滴打到该壁面上从而将其除去。(参照专利文献1、2)。

然而，上述方法是要高效地对所喷出的液滴进行筛选来使液滴的尺寸均匀化，并不是雾状喷出使粒径预先达到了一致的液滴的方法。因此，液滴尺寸的均匀化受到限制，难以只将微细化后的液滴用于成膜。