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JP4315363B2 - Thin film formation method - Google Patents

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JP4315363B2
JP4315363B2 JP2002293095A JP2002293095A JP4315363B2 JP 4315363 B2 JP4315363 B2 JP 4315363B2 JP 2002293095 A JP2002293095 A JP 2002293095A JP 2002293095 A JP2002293095 A JP 2002293095A JP 4315363 B2 JP4315363 B2 JP 4315363B2
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Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
この発明は、ガラス板などの表面に、熱分解法により結晶性の金属酸化物を主成分とする薄膜を形成する方法に関する。さらには、この方法により形成された薄膜を備える基体に関する。
【0002】
【従来の技術】
酸化スズなどの金属酸化物を含む薄膜は、赤外線反射機能を有する。この薄膜を備えるガラス板は、全太陽エネルギーの透過率を低下させ、かつ、室内の熱を屋外に逃がさないので、低放射率ガラスとして広く市販されている。また、この薄膜は、電磁遮蔽機能も発揮することができる。このようなガラス板の製造方法として、高温のガラス表面に化学気相法(CVD法)または溶液原料もしくは固体原料を噴霧するスプレー法などの熱分解法を利用して金属化合物の薄膜を形成する方法が知られている。たとえば、特許文献1には、有機スズ化合物、フッ化水素、酸素および水を含む気体反応混合物を高温のガラス表面に供給して酸化スズの薄膜を形成する方法が記載されている。また、特許文献2には、有機スズ化合物の蒸気を、フロート製法におけるフロートバス内のガラスリボン表面に供給して、酸化スズの薄膜を形成する方法が記載されている。これら特許公報に記載の有機スズ化合物を薄膜の原料として使用した場合、薄膜の厚さを均一に揃え易いという利点がある。しかしながら、有機スズ化合物は、トリブチルスズ化合物などのように環境負荷が大きいため、近年では有機スズ化合物に変わる原料の使用が望まれている。一方で、熱分解法における酸化スズの薄膜の原料としては、塩化スズが従来から広く使われてきた。たとえば、特許文献3には、CVD法において塩化第二スズからなる第一の流れと水蒸気からなる第二の流れとを乱流状態でガラス上に供給する被膜の形成方法が記載されている。また、特許文献4には、CVD法において、塩化第二スズと水とをプレミックスして層流でガラス基板上に供給することにより、酸化スズの薄膜を均一に成膜する方法が記載されている。
【0003】
このような熱分解法を利用した金属酸化物を含む薄膜の形成方法は、スパッタリング法などの物理蒸着法と比べて、膜厚を均一にすることが困難である点で劣るが、広い面積に比較的均一な厚さの薄膜を短時間で形成することができるので、工業製品の大量生産には適した方法である。熱分解法においては、薄膜の原料の組成成分などにより状況は多少異なるが、一般に反応系の温度が高いほど成膜速度が速くなる。したがって、工業的生産工程においては、薄膜の形成温度は高いほど好ましいように思われる。
【0004】
【特許文献1】
特表平11−509895号公報
【特許文献2】
特公平6−47482号公報
【特許文献3】
特開平2−175631号公報
【特許文献4】
特開平9−40442号公報
【0005】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、上記熱分解法において、金属酸化物が結晶性の場合は、薄膜の形成がすなわち結晶成長であるので、薄膜が形成される基体などの表面の状態により、薄膜の結晶成長の状態が著しく変化する。つまり、基体における薄膜が形成される面に結晶成長の起点となるものが多く存在すれば、多くの点から結晶成長が始まるので、その結晶成長すなわち薄膜の厚さは比較的均一なものとなる。一方で、その面に結晶成長の起点となるものが少なければ、反応性の早い原料を使った場合には、結晶核が生成する前に一つ一つの結晶が大きく成長するため、膜厚のバラツキが大きくなる。さらに、結晶が成長し難くなって、成膜速度が遅くなる。そして、この成膜速度の遅れを補完するため、薄膜の形成温度を高めれば、さらに膜厚のバラツキが大きくなる。たとえば、特許文献3の実施例には、ガラス温度580℃で塩化第二スズを使って酸化スズの薄膜を形成することが記載されている。この条件で酸化スズの薄膜を形成した場合、成膜速度が遅い以外は薄膜の性能上の問題は生じないが、本発明者らが追加実験を行ったところ、ガラス温度を615℃にまで上げて薄膜を形成すると、ガラス表面が白濁してみえるようになった。この白濁状態の部分を電子顕微鏡で観察したところ、直径2μmにも達する巨大結晶粒と、その横に結晶粒が存在しない部分とが観察された。これは、ガラス表面上に結晶核が均一に生成する前に、初めに生成した核が急激に成長して、ガラス表面に大きな凹凸が形成され、巨視的にはヘイズ率が非常に高くなったからであると考えられる。
【0006】
また、特許文献4の実施例25には、フロート法によるガラス板の製造工程において、CVD法を用いてガラスリボン上に酸化ケイ素の下地膜を成膜し、つづけて成膜速度6,234nm/minで酸化スズの薄膜を形成したと記載されている。しかし、酸化ケイ素の下地膜は表面が極めて平滑であるから、そこに何の処理も施すことなく成膜速度6,234nm/minもの速さで酸化スズの薄膜を成膜すると、巨大結晶粒が生成し、白濁が生じることは明らかである。ちなみに、特許文献4には、実施例25のガラス基板の表面状態についての記載はない。
【0007】
この発明は、上記のような問題点に着目して完成されたものである。その目的とするところは、熱分解法を利用して広い面積に結晶性金属酸化物薄膜を短時間で形成しても、前記薄膜の厚さが比較的均一となる形成方法を提供することにある。さらには、前記薄膜を備える基体の白濁を防止する、ならびにその薄膜上に形成される機能性膜に欠点が生じないようにすることにある。
【0008】
【課題を解決するための手段】
上記の課題を解決するために、本発明は、
フロート法におけるガラスリボン上に、熱分解法により金属の塩化物を原料として、金属含有薄膜と結晶性金属酸化物薄膜とを形成する方法であって、
フロートバス内に設置した第1コータから金属の塩化物及び酸化原料を含む第1混合ガスを供給して前記ガラスリボン上に前記金属含有薄膜を成膜する工程と、
前記フロートバス内において前記第1コータよりも下流側に設置した第2コータから金属の塩化物及び酸化原料を含む第2混合ガスを供給して前記金属含有薄膜上に前記結晶性金属酸化物薄膜を直接成膜する工程とを含み、
前記金属含有薄膜の成膜速度が前記結晶性金属酸化物薄膜の成膜速度より遅くなるように各工程を実施する、薄膜形成方法を提供する。
【0009】
【0010】
【0011】
【0012】
【0013】
【0014】
【0015】
【0016】
【0017】
【0018】
【発明の実施の形態】
以下、この発明の実施の形態について、詳細に説明する。なお、以下の実施の形態に限定するものではない。
【0019】
この発明は、基体上に熱分解法を用いて結晶性金属酸化物薄膜を形成する方法であって、前記薄膜の原料として金属の塩化物を使用し、基体上の前記薄膜を形成する面に、予め金属含有粒子を配置するか、あるいは前記薄膜に接するように予め結晶性金属酸化物薄膜よりも遅い成膜速度で金属含有薄膜を形成することを特徴とする。ここで、「金属含有粒子」とは、亜鉛、ジルコニウム、インジウム、スズもしくはチタンなどの金属を含有するものであって、粒径がナノメートルからサブミクロンメートルオーダーの塊を指す。金属含有粒子は、窒化物、酸化物、酸窒化物もしくは錯体のいずれであってもよく、またその形状もとくに限定されるものではない。「金属含有薄膜」とは、熱分解法により金属の塩化物を原料として形成される薄膜であって、その膜物質として金属が存在するものをいう。膜物質として存在する金属とは、前記金属含有粒子であってもよいし、薄膜の組成成分として包含されるものでもよい。また、「結晶性金属酸化物薄膜」とは、酸化スズまたは酸化チタンなどの結晶性を有する金属酸化物を主成分とする薄膜をいう。「主成分」とは、慣用に従い、組成成分の含有率が50質量%以上であることをいう。薄膜の特性は、主成分によって凡そ定まるので、主成分を以って薄膜の特性を判断することが妥当と考えられる。
【0020】
本発明者らは、基体の表面状態により結晶性金属酸化物薄膜の結晶成長の状態が変化することに着目して鋭意研究を重ねた結果、結晶性金属酸化物薄膜の形成前に、基体上に予め結晶成長の起点となりうるものを存在させておくことにより、金属酸化物の結晶成長を薄膜全体で比較的均一にできることを見出した。この結晶成長の起点となりうるものが、上記金属含有粒子または金属含有薄膜である。これらが存在することにより、金属酸化物の結晶成長の起点が飛躍的に増加し、多数の個所からほぼ同時に結晶成長が始まるため、結晶性金属酸化物薄膜の巨大結晶粒の生成が抑制され、その結果前記薄膜の厚さが比較的均一になる。
【0021】
結晶性金属酸化物薄膜は、一般にその形成温度が高いほど結晶成長速度すなわち成膜速度が速くなるため、工業的生産効率の観点からすれば、その形成温度は高いほど好ましいことになる。しかしそうすると、結晶性金属酸化物薄膜の厚さが著しく不均一になり、基体が透明であれば白濁などの外観上の問題が、その上に機能性膜を形成する場合はピンホールと呼ばれる粒状の欠点の生成など性能上の問題が生じる。一方で、結晶性金属酸化物薄膜の形成温度を低くすれば、成膜速度は遅くなるものの、その膜厚は比較的均一になるという利点がある。したがって、形成温度が高い場合の利点と、形成温度が低い場合の利点とを組み合わせる手段が見出せれば、結晶性金属酸化物薄膜の成膜速度を高く保ちつつ、その膜厚を比較的均一にできることになる。本発明者らは、このような手段について鋭意検討した結果、この発明に想達した。この発明は、結晶性金属酸化物薄膜の成膜速度が速い場合、とくに反応系の温度が高い場合に、ピンホールおよび白濁状態の面積が広がることを効果的に抑制する。
【0022】
金属含有粒子は、基体上に存在してそこに凸部を構成し、結晶成長の起点として機能する。また、金属含有薄膜は、金属含有粒子を含有する場合は、薄膜表面に前記粒子に由来する凸部を備えるので、同粒子を含有しない場合は、薄膜の構成成分として含有される金属が結晶性の金属酸化物を誘引して結晶成長を促進するので、結晶成長の起点として機能する。
【0023】
金属含有粒子は、結晶成長の核として機能し、かつ、結晶性金属酸化物薄膜の巨大結晶粒の発生を抑制するために、その平均粒径は5〜500nmであることが好ましい。また、金属含有粒子を基体上に配置する方法は、とくに限定されるものではないが、基体上で均一に、かつ、重畳させないために、高温加熱した基体に対して粉末スプレー法で定着させる方法が好ましい。金属含有粒子は、基体上で単層の最密充填構造をとることが望ましいが、結晶成長の核として機能すればよいことから、粒子間に多少の隙間があってもかまわない。この粒子間の隙間が100μm以下であれば、結晶性金属酸化物薄膜の均一化に寄与できる。
【0024】
金属含有粒子の金属ないし金属含有薄膜の金属と、結晶性金属酸化物薄膜の金属とは、異種の金属でもよいが、同種の金属であることが好ましい。これらが同種の金属であれば、結晶成長がより誘導されるので、金属含有粒子の粒径を小さくまたは少なく、あるいは金属含有薄膜におけるその金属の含有率を下げることができる。たとえば、金属含有薄膜としてルチル構造を示す酸化スズまたは酸化チタンからなる薄膜を形成する場合には、結晶性金属酸化物薄膜に同じルチル構造をとる酸化スズまたは酸化チタン、あるいはルチル構造とよく似た構造であるアナターゼ構造の酸化チタンからなる薄膜を形成することが望ましい。
【0025】
金属含有薄膜は、基体上に直接形成してもよいし、基体上に下地膜を設け、その上に形成してもよい。この下地膜は、たとえば基体がガラスの場合、ガラスに含まれるアルカリ成分が金属含有薄膜および結晶性金属酸化物薄膜に熱拡散することを防止するために設けられる、酸化ケイ素、酸化アルミニウム、酸窒化ケイ素または酸炭化ケイ素などを主成分とする緻密な薄膜であってもよいし、あるいは基体と金属含有薄膜との付着強度が低い場合、基体と金属含有薄膜とのどちらの成分も含有してその親和力によって付着強度を高めるバッファ層であってもよい。この下地膜が存在することにより、金属含有薄膜ないし結晶性金属酸化物薄膜は、基体に十分な強度で付着することができ、かつ、その特性が劣化し難くなる。
【0026】
また、下地膜は1層でもよいし、2層で構成されていてもかまわない。たとえば、下地膜が2層で構成される場合、基体に近い方の第1層には厚さ20〜80nmの酸化スズもしくは酸化チタンを主成分とする薄膜を、第2層には同程度の厚さの酸化ケイ素もしくは酸化アルミニウムを主成分とする薄膜を用いることが好ましい。このような2層構成にすることにより、結晶性金属酸化物薄膜の干渉色を低減させることができる。
【0027】
第1下地層が酸化スズまたは酸化チタンを主成分とする薄膜である場合、これらは結晶性の薄膜であるため、その表面には微小な凹凸が形成される。基体がアルカリ成分を含有するガラスである場合、第1下地層を熱分解法で形成する際に、金属の塩化物を原料として利用すれば、原料の熱分解に伴ってアルカリ塩化物の粒子を発生させることができる。この粒子を第1下地層中に取り込むことにより、第1下地層に突出した凸部を形成でき、あるいは発生した粒子を熱で消失させることにより、第1下地層に大きな凹部を形成することができる。第1下地層の表面凹凸、ならびに前記凸部および前記凹部は、酸化ケイ素などの非晶質の第2下地層の表面形状にそのまま反映される。この第2下地層の表面形状は、金属含有粒子もしくは金属含有薄膜が結晶性金属酸化物薄膜の結晶成長の起点として機能するように、金属含有薄膜の結晶成長の起点として機能しうる。すなわち、下地膜の表面が平坦でなければ、金属含有薄膜の成膜速度を速めることができる。ここで、「下地膜の表面が平坦でない」とは、ガラス板に直接非晶質の下地膜を形成した場合と明らかに区別できる状態を指し、具体的には下地膜の表面に1nm以上の振幅があることをいう。
【0028】
一方で、基体がガラスであっても、アルカリ成分を含有しないアルミノシリケートガラス、ホウケイ酸ガラスまたは石英ガラスなどであれば、下地膜は必ずしも要求されない。ただし、上記のようにアルカリ成分の拡散防止以外の目的で下地膜が必要な場合もあり、アルカリ成分を含有しないガラスに下地膜を設けることを排除するものではない。
【0029】
アルカリ成分を含有しないガラスは、アルカリ成分を含有するソーダライムガラスよりもガラス転移点などの熱特性が高く、より高温での結晶性金属酸化物薄膜の形成が可能である。また、基体であるガラスは非晶質のためその表面は平滑であり、酸化ケイ素を主成分とする下地膜も非晶質で、その表面は平滑である。平滑な表面上には、結晶成長の起点となる凸部が存在しないため、金属含有粒子を配置し、あるいは金属含有薄膜を形成して、結晶成長の起点を設ける必要がある。したがって、この発明は、アルカリ成分を含有しないガラス基体上またはその上の非晶質の下地膜上に、結晶性金属酸化物薄膜を形成する場合に、その効果がとくに有効に発揮される。
【0030】
金属含有薄膜の形成方法は、熱分解法であればとくに限定されるものではなく、たとえばCVD法または溶液原料を加熱した基体に噴霧する溶液スプレー法などが挙げられる。金属含有薄膜と結晶性金属酸化物薄膜との形成方法が同じであれば、これらを一連の工程で短時間に形成できるので、工業的生産効率の点からすれば、これらを同一の方法で形成することが好ましい。
【0031】
金属含有薄膜は、結晶性金属酸化物薄膜の結晶成長の起点として機能しなければならないので、基体または下地膜表面にムラなく、望ましくはその表面に一定間隔で凸部を備えて、形成される必要がある。そのため、金属含有薄膜の成膜速度は、結晶性金属酸化物薄膜の成膜速度よりも遅くなる。具体的には、20〜2,500nm/minの成膜速度が好ましい。ただし、成膜速度が600nm/minを超える場合は、下地膜(第2下地層)の表面に凹凸が形成されている方が好ましい。
【0032】
金属含有薄膜の成膜速度を結晶性金属酸化物薄膜の成膜速度より遅くする手段としては、基体または下地膜の表面温度を低めに設定して金属含有薄膜を形成し、その後再度加熱してから結晶性金属酸化物薄膜を形成する手段、あるいは反応性の低い原料を使用する手段などが例示される。ただし、フロート法におけるガラスリボン上に連続的に下地膜、金属含有薄膜および結晶性金属酸化物薄膜をCVD法により形成する場合は、金属含有薄膜形成時の反応系温度の方が、結晶性金属酸化物薄膜形成時の反応系温度よりも高くなる。この場合、結晶性金属酸化物薄膜の反応系温度の方を高くするために、金属含有薄膜の形成後にバーナーなどを用いてガラスリボンを再加熱することも考えられるが、そうするとガラスリボンに温度ムラが生じて、ガラスの形成性が損なわれるおそれがある。そこでこの場合は、原料の種類を変えて反応性を低下させる、または金属含有薄膜を薄くして、成膜速度を低下させることが望ましい。なお、金属の塩化物としては、環境負荷を軽減するために、塩化第一スズ、塩化第二スズ、塩化チタン、塩化亜鉛または塩化インジウムなど有機物を含有しないものが好適である。
【0033】
金属含有薄膜は、金属含有粒子を含有するものでもよく、またその組成成分として金属を含有するものでもよい。たとえば、CVD法において酸化スズや酸化チタンなどの結晶性の金属酸化物を主成分とする薄膜を形成した場合、その薄膜には、他の部分と明らかに区別できる凸部が形成される場合もあるが、薄膜の表面に微小な凹凸が形成され、その凹凸の頂点を凸部と解釈する場合もある。つまり、金属含有粒子について万人が認める凸部といえるのか、容易に判断できないこともある。この発明では、金属含有薄膜が結晶成長の起点として機能すればよく、表面凹凸の頂点か凸部か明確に区別できなくても、前記機能を満足する限り、そのこと自体は大きな問題ではない。また、金属含有薄膜の表面に明確な凸部が形成されなくても、結晶性金属酸化物薄膜の結晶成長を誘引できる場合は、その結晶成長の起点として機能しうる。
【0034】
また、CVD法で金属含有薄膜を形成する場合、その原料となる混合ガス中における金属含有ガスの濃度を下げると、成膜速度を速く、かつ、膜厚を厚くしても、白濁を生じないことが確認された。これは、金属含有ガスの濃度を下げれば、高濃度の金属含有ガスが局所的に滞留することによって生じる急激な結晶成長が抑制されるからであると考えられる。
【0035】
金属含有薄膜は、厚さが10〜250nmで、その表面に高さ10〜200nmの凸部が多数形成された状態が好ましい。厚さが10nm未満の場合は、下地膜が完全に覆われないおそれがあり、一方250nmを超えると、凸部が大きく、かつ、高くなりすぎて、結晶性金属酸化物薄膜に巨大結晶粒が生成するおそれが高くなる。金属含有薄膜のさらに好ましい厚さは、30〜200nmである。
【0036】
上記の手段により、金属含有粒子を配置し、または金属含有薄膜を形成した後、熱分解法を用いて結晶性金属酸化物薄膜を形成する。結晶性金属酸化物薄膜は、金属含有粒子または金属含有薄膜の存在により、多数の起点から結晶成長が始まるので、その膜厚にバラツキが生じ難い。したがって、この発明の方法によれば、結晶性金属酸化物薄膜の成膜速度を速くしても、巨大結晶粒が生成されないので、生産効率を高めつつ、欠陥のない高品質な薄膜を形成することができる。
【0037】
結晶性金属酸化物薄膜の原料である金属の塩化物は、基体近傍において気体状態であることが望ましい。したがって、基体近傍まで供給する途中経路では、液体状態であってもかまわない。すなわち、金属の塩化物を含有する媒体を気体状態で供給するCVD法が望ましいが、途中経路が液体である溶液スプレー法であっても、固体状態である粉末スプレー法であってもかまわない。また、CVD法においては、気体状態の金属の塩化物と酸化原料などとが基体近傍で反応するように、個々の原料を別々の経路で供給することが望ましい。一方、原料を供給経路途中でプレミックスする場合には、低い形成温度で結晶性金属酸化物薄膜の広い面積に白濁状の高ヘイズ状態が発生し易い。プレミックスすると、気体状態の原料が基体近傍に達する前に反応してしまい、基体に結晶成長の起点が少ない場合には、巨大結晶粒が生成し易くなるからである。したがって、この発明は、原料をプレミックスする場合にその効果がより有効に発揮される。
【0038】
結晶性金属酸化物薄膜の形成方法は、熱分解法であればとくに限定されるものではないが、金属含有粒子の配置または金属含有薄膜の形成を一連の工程で行える方法が好ましい。たとえば、CVD法を用いて金属含有薄膜を形成した後、連続的に結晶性金属酸化物薄膜を形成する方法が挙げられる。ただしこの場合は、金属含有薄膜形成時に比べて形成温度が低くなるので、結晶性金属酸化物薄膜の原料に反応性の良いもの、たとえば四塩化物などを利用することが望ましい。さらに、酸化原料として、酸素を排除し水蒸気を主原料にすれば、金属の塩化物の分解を促進することができ、成膜速度を速めることができる。
【0039】
なお、結晶性金属酸化物薄膜を複数回に分けて形成する場合、たとえばCVD法において複数のコータを用いて徐々に成膜する場合は、いずれか一つのコータから供給された原料による成膜速度が、金属含有薄膜の成膜速度より速ければ、この発明の効果は奏される。
【0040】
基体上に金属含有粒子を配置または金属含有薄膜を形成すれば、結晶性金属酸化物薄膜の成膜速度を2,700nm/min以上、さらには3,500nm/min以上にまで高めることができる。とくに、フロート法におけるガラスリボンを基体として、フロートバス内でCVD法により下地膜、金属含有薄膜および結晶性金属酸化物薄膜をこの順で形成する方法(以下、「オンラインCVD法」と称する)においては、結晶性金属酸化物薄膜形成時の反応系温度(直前のガラスリボンの表面温度)を615℃以上、さらには620℃〜750℃にまで高めることができ、650℃以上であれば成膜速度は6,300〜20,000nm/minにも達する。この成膜速度で結晶性金属酸化物薄膜を形成しても、このガラス基体には白濁が生じない。
【0041】
熱分解法において、金属含有薄膜および結晶性金属酸化物薄膜の原料としては、スズおよびチタンの化合物を使用することが好ましい。スズ原料としては、塩化第二スズ、ジメチルスズジクロライド、ジブチルスズジクロライド、テトラメチルスズ、テトラブチルスズ、ジオクチルスズジクロライド、モノブチルスズトリクロライド、ジブチルスズジアセテートなどが挙げられ、とくに、塩化第二スズを原料とした場合に、上述の効果が有効に奏される。スズ原料から酸化スズを形成するために用いられる酸化原料としては、酸素、水蒸気または乾燥空気などが挙げられる。また、結晶性金属酸化物薄膜として酸化スズを主成分とする薄膜を形成する場合は、その導電性を向上させるために、原料中にアンチモンやフッ素の化合物を添加してもかまわない。アンチモンの化合物としては、三塩化アンチモンや五塩化アンチモンなどが、フッ素の化合物としては、フッ化水素、トリフルオロ酢酸、ブロモトリフルオロメタンおよび/またはクロロジフルオロメタンなどが挙げられる。
【0042】
熱分解法により下地膜を形成する場合、下地膜として好適な酸化ケイ素の原料としては、モノシラン、ジシラン、トリシラン、モノクロロシラン、ジクロロシラン、1,2-ジメチルシラン、1,1,2-トリメチルジシラン、1,1,2,2-テトラメチルジシラン、テトラメチルオルソシリケート、テトラエチルオルソシリケートなどが挙げられる。また、この場合の酸化原料としては、酸素、水蒸気、乾燥空気、二酸化炭素、一酸化炭素、二酸化窒素またはオゾンなどが挙げられる。なお、シランを使用した場合にガラス表面に到達するまでにシランの反応を防止する目的で、エチレン、アセチレンまたはトルエンなどの不飽和炭化水素ガスを併用してもかまわない。同じく下地膜として好適な酸化アルミニウムを成膜する場合のアルミニウム原料としては、トリメチルアルミニウム、アルミニウムトリイソポプロポキサイド、塩化ジエチルアルミニウム、アルミニウムアセチルアセトネートまたは塩化アルミニウムなどが挙げられる。また、この場合の酸化原料としては、酸素、水蒸気または乾燥空気などが挙げられる。
【0043】
基体は、その種類や形状を限定されるものではない。従来から結晶性金属酸化物薄膜を備えるものであれば、そのまま利用することができる。たとえばガラスなどの透明基体上に結晶性金属酸化物薄膜を形成すれば、その薄膜には巨大結晶粒が存在しないので、ガラス基体のヘイズ率が小さくなる。したがって、この薄膜を備えるガラス製品は、白濁などの問題を生じることなく、結晶性金属酸化物薄膜に由来する電磁遮蔽機能、熱線反射機能および導電性薄膜としての機能などを有効に発揮することができる。
【0044】
以下、オンラインCVD法による実施の形態について、さらに詳細に説明する。オンラインCVD法で使用する装置では、図1に示すように、熔融炉(フロート窯)11からフロートバス12内に流れ出し、スズ浴15上を帯状に移動するガラスリボン10の表面から所定距離を隔て、所定個数のコータ16(図示した形態では3つのコータ16a,16b,16c)がスズフロート槽内に配置されている。これらのコータからは、ガス状の原料が供給され、ガラスリボン10上に連続的に下地膜、金属含有薄膜および結晶性金属酸化物薄膜が形成されていく。また、図示しないが、さらに多くのコータを利用してもよく、下地膜を2層としたり、結晶性金属酸化物薄膜を複数のコータから原料を供給して形成してもよい。結晶性金属酸化物薄膜が形成されたガラスリボン10は、ローラ17により引き上げられて、徐冷炉13へと送り込まれる。なお、徐冷炉13で徐冷されたガラスリボンは、図示を省略する切断装置により、所定の大きさのガラス板へと切断される。なお、結晶性金属酸化物薄膜の形成には、フロートバス12から出てきたガラスリボンに対してスプレー法を、フロートバス内でのCVD法と併用して行ってもよい。
【0045】
オンラインCVD法においても、原料をガラスリボンの表面近傍で混合するように、コータ内を別々の経路で搬送することが望ましいが、この発明によれば、プレミックスして使用することも可能になる。原料をプレミックスして使用すると、コータ内の早い段階で反応が始まり、結晶性金属酸化物薄膜に巨大結晶粒が形成され易くなる。実際、従来のオンラインCVD法では、金属の塩化物として四塩化物を使用する場合、原料をプレミックスして使用すると、ガラスリボンの表面温度が600℃程度で白濁が生じていた。しかし、この発明によれば、表面温度620〜750℃のガラスリボンにプレミックスした原料を供給しても、ガラスに白濁は生じない。また、原料をプレミックスすれば、コータに供給するまでの温度管理が簡便になるなど、工業的生産工程において利点が多い。
【0046】
【実施例】
以下、実施例により、この発明を具体的に説明する。ただし、以下の実施例に限定するものではない。
【0047】
参考例1)
150×150mmに切断した厚さ4mmのソーダライムガラス板をメッシュベルトに乗せて加熱炉を通過させ、約600℃にまで加熱した。この加熱したガラス板をさらに搬送しながら、搬送路上方に設置したコータから、モノシラン、酸素および窒素からなる混合ガスを供給し、ガラス板上に膜厚25nmの酸化ケイ素からなる薄膜(下地膜)を形成した。このガラス板を徐冷した後に、再度メッシュベルトに載せて加熱炉を通過させ、約620℃にまで加熱した。この加熱したガラス板をさらに搬送しながら、搬送路上方に設置したコータから、塩化第二スズ(蒸気)、酸素、水蒸気および窒素からなる混合ガスを供給し、下地膜上に膜厚30nmの酸化スズ(SnO2)からなる薄膜(金属含有薄膜)を成膜速度50nm/minで形成した。このガラス板を徐冷した後に、再度メッシュベルトに載せて加熱炉を通過させ、約620℃にまで加熱した。この加熱したガラス板をさらに搬送しながら、搬送路上方に設置したコータから、塩化第二スズ(蒸気)、水蒸気、窒素およびフッ化水素からなる混合ガスを供給し、金属含有薄膜上に、膜厚800nmのフッ素含有酸化スズ(SnO2:F)からなる透明導電膜(結晶性金属酸化物薄膜)を成膜速度670nm/minで形成した。なお、コータとガラス板の間隔を10mmにし、さらに排気部の横に窒素ガスをカーテン状に供給して透明導電膜の形成中にコータ内部に外気が混入しないようにした。このガラス板は、ヘイズ率が22%であったが、白濁は見られなかった。
【0048】
参考例2)
参考例1において、つぎの点を変更した以外は同様にして、結晶性金属酸化物薄膜を形成し、ガラス板を評価した。下地膜の厚さを20nmに、金属含有薄膜に関し、その厚さを100nm、かつ、成膜速度を160nm/minに、結晶性金属酸化物薄膜に関し、その原料に酸素を加え、厚さを710nm、かつ、成膜速度を470nm/minに変更した。このガラス板は、ヘイズ率が17%で、白濁は見られなかった。
【0049】
参考例3)
参考例1において、つぎの点を変更した以外は同様にして、結晶性金属酸化物薄膜を形成し、ガラス板を評価した。アルカリ成分を含有しないアルミノシリケートガラスをガラス板に使用し、金属含有薄膜に関し、金属の塩化物として塩化チタン(蒸気)を原料に使用し、厚さ20nmの酸化チタンからなる薄膜を成膜速度30nm/minで形成した。また、結晶性金属酸化物薄膜に関し、その原料に酸素およびメチルアルコールを加え、厚さを900nm、かつ、成膜速度を1,000nm/minに変更した。このガラス板は、ヘイズ率29%であったが、白濁は見られなかった。
【0050】
参考例4)
参考例1において、つぎの点を変更した以外は同様にして、結晶性金属酸化物薄膜を形成し、ガラス板を評価した。金属含有薄膜に関し、酸化原料としての酸素を除去し、成膜速度50nm/minで膜厚30nmまで形成した。また、結晶性金属酸化物薄膜に関し、その原料に酸素を加え、成膜速度330nm/minで、厚さ400nmまで成膜した。このガラス板は、ヘイズ率が6%で、白濁は見られなかった。
【0051】
(実施例
オンラインCVD法を利用して、ガラスリボン上に下地膜、金属含有薄膜および結晶性金属酸化物薄膜をこの順で形成した。具体的には、フロートバス内がバス外よりもやや高圧に維持されるように、フロートバス空間内に98体積%の窒素と2体積%の水素とを供給した。フロートバス内を非酸化性雰囲気に保持した状態で、最上流側に位置する第1のコータから、ジメチルスズジクロライド(蒸気)、酸素、窒素およびヘリウムからなる混合ガスを供給し、ガラスリボン上に厚さ35nmの酸化スズ薄膜(第1下地層)を形成した。引き続き、第2のコータから、モノシラン、エチレン、酸素および窒素からなる混合ガスを供給し、酸化スズ薄膜上に厚さ25nmの酸化ケイ素薄膜(第2下地層)を形成した。さらに、第3のコータから、ジメチルスズジクロライド(蒸気)、酸素、水蒸気および窒素からなる混合ガスを供給し、表面温度680℃の第2下地層上に、厚さ100nmの酸化スズ(SnO2)からなる薄膜(金属含有薄膜)を成膜速度2,500nm/minで形成した。さらに下流側に設置したコータを使って、表面温度630℃の金属含有薄膜上に、塩化第二スズ(蒸気)、水蒸気、窒素、ヘリウムおよびフッ化水素からなる混合ガスを供給し、膜厚670nmのフッ素含有酸化スズ(SnO2:F)からなる透明導電膜(結晶性金属酸化物薄膜)を成膜速度16,700nm/minで形成した。このガラス板は、ヘイズ率17%で、白濁は見られなかった。
【0052】
(実施例
実施例において、つぎの点を変更した以外は同様にして、結晶性金属酸化物薄膜を形成し、ガラス板を評価した。金属含有薄膜の表面温度を660℃に設定し、膜厚380nmの結晶性金属酸化物薄膜を成膜速度9,500nm/minで形成した。このガラス板は、ヘイズ率6%で、白濁は見られなかった。
【0053】
(実施例
実施例において、第1のコータから、塩化第二スズ(蒸気)、水蒸気、窒素およびヘリウムからなる混合ガスを供給し、ガラスリボン上に厚さ45nmの酸化スズ薄膜(第1下地層)を形成した。また第3のコータから、塩化第二スズ(蒸気)、酸素、水蒸気および窒素からなる混合ガスを供給し、表面温度680℃の第2下地層上に、厚さ90nmの酸化スズ(SnO2)からなる薄膜(金属含有薄膜)を成膜速度1,830nm/minで形成した。さらに下流側に設置したコータを使って、表面温度630℃の金属含有薄膜上に、塩化第二スズ(蒸気)、水蒸気、窒素、ヘリウムおよびフッ化水素からなる混合ガスを供給し、膜厚691nmのフッ素含有酸化スズ(SnO2:F)からなる透明導電膜(結晶性金属酸化物薄膜)を成膜速度7,030nm/minで形成した。なお、明記しない点は、実施例1と同様とした。このガラス板は、ヘイズ率20%で、白濁は見られなかった。
【0054】
(実施例
オンラインCVD法を利用して、ガラスリボン上に下地膜、金属含有薄膜および結晶性金属酸化物薄膜をこの順で形成した。具体的には、フロートバス内がバス外よりもやや高圧に維持されるように、フロートバス空間内に98体積%の窒素と2体積%の水素とを供給した。フロートバス内を非酸化性雰囲気に保持した状態で、最上流側に位置する第1のコータから、モノシラン、エチレン、酸素および窒素からなる混合ガスを供給し、ガラス上に厚さ25nmの酸化ケイ素薄膜(下地膜)を形成した。さらに、第2のコータから、塩化第二スズ(蒸気)、酸素、水蒸気および窒素からなる混合ガスを供給し、表面温度680℃の下地膜上に、厚さ25nmの酸化スズ(SnO2)からなる薄膜(金属含有薄膜)を成膜速度510nm/minで形成した。さらに下流側に設置したコータを使って、表面温度630℃の金属含有薄膜上に、塩化第二スズ(蒸気)、水蒸気、窒素、ヘリウムおよびフッ化水素からなる混合ガスを供給し、膜厚950nmのフッ素含有酸化スズ(SnO2:F)からなる透明導電膜(結晶性金属酸化物薄膜)を成膜速度5,430nm/minで形成した。このガラス板は、ヘイズ率18%で、白濁は見られなかった。
【0055】
(実施例
オンラインCVD法を利用して、ガラスリボン上に下地膜、金属含有薄膜および結晶性金属酸化物薄膜をこの順で形成した。具体的には、フロートバス内がバス外よりもやや高圧に維持されるように、フロートバス空間内に98体積%の窒素と2体積%の水素とを供給した。フロートバス内を非酸化性雰囲気に保持した状態で、最上流側に位置する第1のコータから、塩化第二スズ(蒸気)、水蒸気、窒素およびヘリウムからなる混合ガスを供給し、ガラスリボン上に厚さ35nmの酸化スズ薄膜(第1下地層)を形成した。引き続き、第2のコータから、モノシラン、エチレン、酸素および窒素からなる混合ガスを供給し、酸化スズ薄膜上に厚さ25nmの酸化ケイ素薄膜(第2下地層)を形成した。さらに、第3のコータから、塩化第二スズ(蒸気)、酸素、水蒸気および窒素からなる混合ガスを供給し、表面温度680℃の第2下地層上に、厚さ140nmの酸化スズ(SnO2)からなる薄膜(金属含有薄膜)を成膜速度2,850nm/minで形成した。さらに下流側に設置したコータを使って、表面温度630℃の金属含有薄膜上に、塩化第二スズ(蒸気)、水蒸気、窒素、ヘリウムおよびフッ化水素からなる混合ガスを供給し、膜厚636nmのフッ素含有酸化スズ(SnO2:F)からなる透明導電膜(結晶性金属酸化物薄膜)を成膜速度6,470nm/minで形成した。このガラス板は、ヘイズ率27%で、白濁は見られなかった。
【0056】
(比較例1)
参考例1において、金属含有薄膜を形成せず、下地膜上に直接結晶性金属酸化物薄膜を形成した以外は同様にして、ガラス板上に薄膜を形成した。このガラス板は、一見して擦りガラスと思われるほどの白濁が見られた。
【0057】
(比較例2)
参考例1において、金属含有薄膜の成膜速度を900nm/minに変更した以外は同様にして、ガラス板上に下地膜、金属含有薄膜および結晶性金属酸化物薄膜を形成した。このガラス板は、比較例1のガラスよりも白濁が著しかった。
【0058】
(比較例3)
実施例において、つぎの点を変更した以外は同様にして、オンラインCVD法により結晶性金属酸化物薄膜を形成し、ガラス板を評価した。第3のコータを止めて金属含有薄膜を形成せずに、膜厚600nmの透明導電膜を成膜速度15,000nm/minで第2下地層上に直接形成した。このガラス板は、比較例1より白濁が著しかった。これは、オンラインCVD法では、630℃という高温のガラスリボン上に結晶性金属酸化物薄膜を形成したためであると考えられる。
【0059】
(比較例4)
実施例において、つぎの点を変更した以外は同様にして、オンラインCVD法により結晶性金属酸化物薄膜を形成し、ガラス板を評価した。表面温度690℃の第2下地層上に、成膜速度15,000nm/minで厚さ600nmの金属含有薄膜を形成した。さらに、表面温度650℃の金属含有薄膜上に、膜厚300nmの結晶性金属酸化物薄膜を成膜速度7,500nm/minで形成した。このガラス板には、白濁が見られた。
【0060】
(参考例
参考例1において、下地膜を形成しない以外は同様にして、ガラス板上に金属含有薄膜および結晶性金属酸化物薄膜を形成した。このガラス板は、ヘイズ率が35%で、やや白濁が見られた。
【0061】
【発明の効果】
この発明は、以上のように構成されていることから、つぎの効果を奏する。この発明によれば、結晶性金属酸化物薄膜の成膜速度を速くしても、巨大結晶粒の生成が抑制される。そのため、この薄膜を透明基体上に形成しても白濁が生じ難く、またこの薄膜上に機能性膜を形成しても欠陥が生じ難くなる。したがって、この発明の薄膜形成方法を用いれば、高品質の結晶性金属酸化物薄膜を備える基体を効率よく製造することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】オンラインCVD法に使用する装置の略図である。
【符号の説明】
10 ガラスリボン
11 熔融炉
12 フロートバス
13 徐冷炉
16 コータ
17 ローラ
[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
  The present invention relates to a method of forming a thin film containing a crystalline metal oxide as a main component on a surface of a glass plate or the like by a thermal decomposition method. Furthermore, it is related with a base | substrate provided with the thin film formed by this method.
[0002]
[Prior art]
  A thin film containing a metal oxide such as tin oxide has an infrared reflecting function. A glass plate provided with this thin film is widely marketed as low emissivity glass because it reduces the transmittance of the total solar energy and does not allow indoor heat to escape to the outdoors. Moreover, this thin film can also exhibit an electromagnetic shielding function. As a method for producing such a glass plate, a thin film of a metal compound is formed using a chemical vapor deposition method (CVD method) or a thermal decomposition method such as a spray method in which a solution raw material or a solid raw material is sprayed on a high temperature glass surface. The method is known. For example, Patent Document 1 describes a method of forming a tin oxide thin film by supplying a gaseous reaction mixture containing an organotin compound, hydrogen fluoride, oxygen, and water to a high-temperature glass surface. Patent Document 2 describes a method of forming a tin oxide thin film by supplying vapor of an organic tin compound to the surface of a glass ribbon in a float bath in a float manufacturing method. When the organotin compounds described in these patent publications are used as a raw material for a thin film, there is an advantage that the thickness of the thin film can be easily uniformed. However, since an organic tin compound has a large environmental load such as a tributyltin compound, in recent years, it is desired to use a raw material in place of the organic tin compound. On the other hand, tin chloride has been widely used as a raw material for a thin film of tin oxide in the thermal decomposition method. For example, Patent Document 3 describes a method for forming a coating in which a first flow made of stannic chloride and a second flow made of water vapor are supplied onto glass in a turbulent state in a CVD method. Patent Document 4 describes a method of uniformly forming a thin film of tin oxide by premixing stannic chloride and water in a CVD method and supplying the mixture on a glass substrate in a laminar flow. ing.
[0003]
  A method for forming a thin film containing a metal oxide using such a thermal decomposition method is inferior in that it is difficult to make the film thickness uniform compared to a physical vapor deposition method such as a sputtering method. Since a thin film having a relatively uniform thickness can be formed in a short time, the method is suitable for mass production of industrial products. In the thermal decomposition method, the situation varies somewhat depending on the composition component of the raw material of the thin film, but generally, the higher the temperature of the reaction system, the higher the deposition rate. Therefore, in an industrial production process, it seems that the higher the formation temperature of the thin film, the better.
[0004]
[Patent Document 1]
Japanese National Patent Publication No. 11-509895
[Patent Document 2]
Japanese Examined Patent Publication No. 6-47482
[Patent Document 3]
JP-A-2-175561
[Patent Document 4]
Japanese Patent Laid-Open No. 9-40442
[0005]
[Problems to be solved by the invention]
  However, in the above pyrolysis method, when the metal oxide is crystalline, the thin film is formed by crystal growth, so that the state of crystal growth of the thin film is remarkably dependent on the surface state of the substrate on which the thin film is formed. Change. In other words, if there are many starting points for crystal growth on the surface of the substrate on which the thin film is formed, crystal growth starts from many points, so that the crystal growth, that is, the thickness of the thin film becomes relatively uniform. . On the other hand, if there are few starting points for crystal growth on that surface, when a highly reactive material is used, each crystal grows large before crystal nuclei are formed. Variations increase. Furthermore, it becomes difficult for the crystal to grow, and the film formation rate becomes slow. Further, in order to compensate for the delay in the film formation rate, if the thin film formation temperature is increased, the film thickness variation further increases. For example, the example of Patent Document 3 describes that a thin film of tin oxide is formed using stannic chloride at a glass temperature of 580 ° C. When a tin oxide thin film is formed under these conditions, there is no problem with the performance of the thin film except for the slow deposition rate. However, when the inventors conducted additional experiments, the glass temperature was increased to 615 ° C. When a thin film was formed, the glass surface became cloudy. When this white turbid portion was observed with an electron microscope, giant crystal grains reaching a diameter of 2 μm and a portion where no crystal grains existed on the side were observed. This is because, before the crystal nuclei are uniformly formed on the glass surface, the nuclei that were initially generated grew rapidly, and large irregularities were formed on the glass surface, and the haze ratio became very high macroscopically. It is thought that.
[0006]
  Further, in Example 25 of Patent Document 4, in the glass plate manufacturing process by the float method, a silicon oxide base film is formed on the glass ribbon using the CVD method, followed by a film formation rate of 6,234 nm / It is described that a tin oxide thin film was formed in min. However, since the surface of the silicon oxide base film is extremely smooth, when a thin film of tin oxide is formed at a film formation rate of 6,234 nm / min without any treatment, huge crystal grains are formed. It is apparent that white turbidity is produced. Incidentally, Patent Document 4 does not describe the surface state of the glass substrate of Example 25.
[0007]
  The present invention has been completed by paying attention to the above problems. An object of the present invention is to provide a forming method in which the thickness of the thin film becomes relatively uniform even if the crystalline metal oxide thin film is formed in a short time in a short time using a thermal decomposition method. is there. Furthermore, it is to prevent the substrate having the thin film from becoming clouded and to prevent the functional film formed on the thin film from being defective.
[0008]
[Means for Solving the Problems]
  To solve the above problem,The present invention
A method of forming a metal-containing thin film and a crystalline metal oxide thin film using a metal chloride as a raw material by a pyrolysis method on a glass ribbon in a float process,
Supplying a first mixed gas containing a metal chloride and an oxidation raw material from a first coater installed in a float bath to form the metal-containing thin film on the glass ribbon;
In the float bath, a second mixed gas containing a metal chloride and an oxidation raw material is supplied from a second coater disposed downstream of the first coater, and the crystalline metal oxide thin film is formed on the metal-containing thin film. Directly forming a film,
Provided is a thin film forming method in which each step is performed such that the deposition rate of the metal-containing thin film is slower than the deposition rate of the crystalline metal oxide thin film.
[0009]
[0010]
[0011]
[0012]
[0013]
[0014]
[0015]
[0016]
[0017]
[0018]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
  Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail. Note that the present invention is not limited to the following embodiment.
[0019]
  The present invention relates to a method for forming a crystalline metal oxide thin film on a substrate by using a pyrolysis method, using a metal chloride as a raw material for the thin film, and forming the thin film on the substrate. The metal-containing thin film is preliminarily formed at a deposition rate slower than that of the crystalline metal oxide thin film so that the metal-containing particles are arranged in advance or in contact with the thin film. Here, the “metal-containing particle” refers to a mass containing a metal such as zinc, zirconium, indium, tin, or titanium and having a particle size of nanometer to submicrometer order. The metal-containing particles may be any of nitride, oxide, oxynitride or complex, and the shape is not particularly limited. The “metal-containing thin film” refers to a thin film formed from a metal chloride as a raw material by a thermal decomposition method and having a metal as the film material. The metal present as the film substance may be the metal-containing particles or may be included as a composition component of the thin film. The “crystalline metal oxide thin film” refers to a thin film mainly composed of a metal oxide having crystallinity such as tin oxide or titanium oxide. The “main component” means that the content of the composition component is 50% by mass or more according to common usage. Since the characteristics of the thin film are roughly determined by the main component, it is considered appropriate to judge the characteristics of the thin film using the main component.
[0020]
  As a result of intensive research focusing on the fact that the crystal growth state of the crystalline metal oxide thin film changes depending on the surface state of the substrate, the present inventors It has been found that the crystal growth of the metal oxide can be made relatively uniform over the entire thin film by preliminarily having a material that can be a starting point for crystal growth. What can be the starting point of this crystal growth is the metal-containing particles or the metal-containing thin film. The existence of these greatly increases the starting point of crystal growth of the metal oxide, and since crystal growth starts almost simultaneously from a large number of locations, the formation of large crystal grains of the crystalline metal oxide thin film is suppressed, As a result, the thickness of the thin film becomes relatively uniform.
[0021]
  In general, the higher the formation temperature, the higher the crystal growth rate, that is, the film formation rate of the crystalline metal oxide thin film. From the viewpoint of industrial production efficiency, the higher the formation temperature, the better. However, when this is done, the thickness of the crystalline metal oxide thin film becomes extremely uneven, and if the substrate is transparent, the appearance problem such as white turbidity may occur. This causes performance problems such as generation of defects. On the other hand, lowering the formation temperature of the crystalline metal oxide thin film has an advantage that the film formation speed becomes slow, but the film thickness becomes relatively uniform. Therefore, if a means for combining the advantages when the formation temperature is high and the advantages when the formation temperature is low can be found, the film thickness of the crystalline metal oxide thin film can be kept high and the film thickness can be made relatively uniform. It will be possible. The inventors of the present invention have come up with the present invention as a result of intensive studies on such means. The present invention effectively suppresses the expansion of pinholes and cloudy areas when the deposition rate of the crystalline metal oxide thin film is high, particularly when the temperature of the reaction system is high.
[0022]
  The metal-containing particles exist on the substrate and form convex portions there, and function as starting points for crystal growth. Further, when the metal-containing thin film contains metal-containing particles, the metal-containing thin film is provided with convex portions derived from the particles on the surface of the thin film. Since this metal oxide is attracted to promote crystal growth, it functions as a starting point for crystal growth.
[0023]
  The metal-containing particles preferably function as a nucleus for crystal growth and have an average particle size of 5 to 500 nm in order to suppress the generation of giant crystal grains in the crystalline metal oxide thin film. In addition, the method for disposing the metal-containing particles on the substrate is not particularly limited. However, in order to prevent the metal-containing particles from being uniformly and superimposed on the substrate, a method of fixing the substrate to a substrate heated at a high temperature by a powder spray method. Is preferred. Although it is desirable that the metal-containing particles have a single-layer close-packed structure on the substrate, they may function as nuclei for crystal growth, and therefore there may be some gaps between the particles. If the gap between the particles is 100 μm or less, it can contribute to the uniformity of the crystalline metal oxide thin film.
[0024]
  The metal of the metal-containing particles or the metal of the metal-containing thin film and the metal of the crystalline metal oxide thin film may be different metals, but are preferably the same type of metal. If these are the same kind of metal, crystal growth is further induced, so that the particle size of the metal-containing particles can be reduced or reduced, or the metal content in the metal-containing thin film can be reduced. For example, when a thin film made of tin oxide or titanium oxide having a rutile structure is formed as a metal-containing thin film, tin oxide or titanium oxide having the same rutile structure as the crystalline metal oxide thin film, or very similar to the rutile structure It is desirable to form a thin film made of titanium oxide having an anatase structure.
[0025]
  The metal-containing thin film may be formed directly on the substrate, or may be formed on a base film provided on the substrate. For example, when the substrate is made of glass, the base film is provided to prevent the alkali component contained in the glass from thermally diffusing into the metal-containing thin film and the crystalline metal oxide thin film. Silicon oxide, aluminum oxide, oxynitride It may be a dense thin film mainly composed of silicon or silicon oxycarbide, or if the adhesion strength between the substrate and the metal-containing thin film is low, it contains both components of the substrate and the metal-containing thin film. It may be a buffer layer that increases adhesion strength by affinity. Due to the presence of the base film, the metal-containing thin film or the crystalline metal oxide thin film can adhere to the substrate with sufficient strength, and its characteristics are hardly deteriorated.
[0026]
  Further, the base film may be composed of one layer or may be composed of two layers. For example, when the base film is composed of two layers, a thin film mainly composed of tin oxide or titanium oxide having a thickness of 20 to 80 nm is formed on the first layer closer to the substrate, and the second layer has a similar degree. It is preferable to use a thin film mainly composed of silicon oxide or aluminum oxide having a thickness. With such a two-layer structure, the interference color of the crystalline metal oxide thin film can be reduced.
[0027]
  When the first underlayer is a thin film mainly composed of tin oxide or titanium oxide, since these are crystalline thin films, minute irregularities are formed on the surface thereof. When the base is a glass containing an alkali component, if the metal chloride is used as a raw material when the first underlayer is formed by the thermal decomposition method, the alkali chloride particles are added along with the thermal decomposition of the raw material. Can be generated. By incorporating these particles into the first underlayer, a protruding portion protruding from the first underlayer can be formed, or by removing the generated particles by heat, a large recess can be formed in the first underlayer. it can. The surface irregularities of the first underlayer, and the protrusions and the recesses are directly reflected in the surface shape of the second amorphous underlayer such as silicon oxide. The surface shape of the second underlayer can function as a starting point for crystal growth of the metal-containing thin film so that the metal-containing particles or the metal-containing thin film function as the starting point for crystal growth of the crystalline metal oxide thin film. That is, if the surface of the base film is not flat, the deposition rate of the metal-containing thin film can be increased. Here, “the surface of the base film is not flat” means a state that can be clearly distinguished from the case where an amorphous base film is directly formed on a glass plate. Specifically, the surface of the base film has a thickness of 1 nm or more. It means that there is amplitude.
[0028]
  On the other hand, even if the substrate is glass, the base film is not necessarily required as long as it is aluminosilicate glass, borosilicate glass, quartz glass, or the like that does not contain an alkali component. However, as described above, a base film may be necessary for the purpose other than prevention of diffusion of the alkali component, and it is not excluded to provide the base film on glass containing no alkali component.
[0029]
  Glass containing no alkali component has higher thermal characteristics such as glass transition point than soda lime glass containing an alkali component, and can form a crystalline metal oxide thin film at a higher temperature. Further, since glass as a substrate is amorphous, the surface thereof is smooth, and the base film mainly composed of silicon oxide is also amorphous, and the surface thereof is smooth. On the smooth surface, there is no convex portion as a starting point for crystal growth, so it is necessary to provide a starting point for crystal growth by arranging metal-containing particles or forming a metal-containing thin film. Therefore, the present invention is particularly effective when a crystalline metal oxide thin film is formed on a glass substrate not containing an alkali component or on an amorphous base film thereon.
[0030]
  The method for forming the metal-containing thin film is not particularly limited as long as it is a thermal decomposition method, and examples thereof include a CVD method or a solution spray method in which a solution raw material is sprayed on a heated substrate. If the formation method of the metal-containing thin film and the crystalline metal oxide thin film are the same, they can be formed in a short time in a series of steps, so they are formed by the same method from the viewpoint of industrial production efficiency. It is preferable to do.
[0031]
  Since the metal-containing thin film must function as a starting point for crystal growth of the crystalline metal oxide thin film, the surface of the substrate or the base film is not uneven and is preferably formed with protrusions at regular intervals on the surface. There is a need. Therefore, the deposition rate of the metal-containing thin film is slower than the deposition rate of the crystalline metal oxide thin film. Specifically, a film formation rate of 20 to 2,500 nm / min is preferable. However, when the deposition rate exceeds 600 nm / min, it is preferable that irregularities are formed on the surface of the base film (second base layer).
[0032]
  As a means of making the film formation rate of the metal-containing thin film slower than the film formation rate of the crystalline metal oxide thin film, the surface temperature of the substrate or the base film is set lower to form the metal-containing thin film, and then heated again. Examples thereof include means for forming a crystalline metal oxide thin film, or means for using a raw material having low reactivity. However, when the base film, metal-containing thin film and crystalline metal oxide thin film are continuously formed on the glass ribbon in the float process by the CVD method, the reaction system temperature during the formation of the metal-containing thin film is higher than the crystalline metal. It becomes higher than the reaction system temperature at the time of forming the oxide thin film. In this case, in order to increase the reaction temperature of the crystalline metal oxide thin film, it may be possible to reheat the glass ribbon using a burner after forming the metal-containing thin film. May occur, and the glass formability may be impaired. Therefore, in this case, it is desirable to reduce the reactivity by changing the kind of the raw material, or to reduce the deposition rate by thinning the metal-containing thin film. In addition, as a metal chloride, in order to reduce environmental burden, the thing which does not contain organic substances, such as stannous chloride, stannic chloride, titanium chloride, zinc chloride, or indium chloride, is suitable.
[0033]
  The metal-containing thin film may contain metal-containing particles, or may contain metal as a composition component. For example, when a thin film mainly composed of a crystalline metal oxide such as tin oxide or titanium oxide is formed by a CVD method, a convex portion that can be clearly distinguished from other portions may be formed on the thin film. In some cases, fine irregularities are formed on the surface of the thin film, and the apex of the irregularities is interpreted as a convex part. That is, it may not be easy to determine whether or not the metal-containing particles are convex portions recognized by everyone. In the present invention, the metal-containing thin film only needs to function as a starting point of crystal growth, and even if it is not possible to clearly distinguish the apex of the surface unevenness or the convex portion, this is not a big problem as long as the function is satisfied. In addition, even when no clear protrusion is formed on the surface of the metal-containing thin film, it can function as a starting point of crystal growth when it can induce crystal growth of the crystalline metal oxide thin film.
[0034]
  In addition, when forming a metal-containing thin film by the CVD method, if the concentration of the metal-containing gas in the mixed gas that is the raw material is lowered, the film formation rate is increased and even if the film thickness is increased, white turbidity does not occur. It was confirmed. This is considered to be because if the concentration of the metal-containing gas is lowered, rapid crystal growth caused by local retention of the high-concentration metal-containing gas is suppressed.
[0035]
  The metal-containing thin film preferably has a thickness of 10 to 250 nm and a large number of convex portions having a height of 10 to 200 nm formed on the surface. If the thickness is less than 10 nm, the underlying film may not be completely covered. On the other hand, if the thickness exceeds 250 nm, the projections are large and too high, and large crystal grains are formed in the crystalline metal oxide thin film. The risk of generation increases. A more preferable thickness of the metal-containing thin film is 30 to 200 nm.
[0036]
  After arranging metal-containing particles or forming a metal-containing thin film by the above means, a crystalline metal oxide thin film is formed using a thermal decomposition method. In the crystalline metal oxide thin film, the crystal growth starts from many starting points due to the presence of the metal-containing particles or the metal-containing thin film, so that the film thickness hardly varies. Therefore, according to the method of the present invention, even if the deposition rate of the crystalline metal oxide thin film is increased, no large crystal grains are generated, so that a high-quality thin film without defects is formed while increasing the production efficiency. be able to.
[0037]
  The metal chloride, which is a raw material for the crystalline metal oxide thin film, is desirably in a gaseous state in the vicinity of the substrate. Therefore, in the midway route to the vicinity of the substrate, even in the liquid stateKamawaAbsent. That is, the CVD method for supplying a medium containing a metal chloride in a gas state is desirable, but a solution spray method in which the route is liquid or a powder spray method in a solid state may be used. In the CVD method, it is desirable to supply individual raw materials through separate paths so that gaseous metal chlorides and oxidizing raw materials react in the vicinity of the substrate. On the other hand, when the raw material is premixed in the middle of the supply path, a cloudy high haze state is likely to occur in a wide area of the crystalline metal oxide thin film at a low formation temperature. This is because, when premixed, the raw material in a gaseous state reacts before reaching the vicinity of the substrate, and when the starting point of crystal growth is small on the substrate, huge crystal grains are easily generated. Therefore, this invention exhibits its effect more effectively when the raw materials are premixed.
[0038]
  The method for forming the crystalline metal oxide thin film is not particularly limited as long as it is a thermal decomposition method, but a method capable of arranging the metal-containing particles or forming the metal-containing thin film in a series of steps is preferable. For example, after forming a metal containing thin film using CVD method, the method of forming a crystalline metal oxide thin film continuously is mentioned. However, in this case, since the formation temperature is lower than that at the time of forming the metal-containing thin film, it is desirable to use a reactive material such as tetrachloride as the raw material for the crystalline metal oxide thin film. Furthermore, if oxygen is excluded and water vapor is used as the main raw material as the oxidizing raw material, the decomposition of the metal chloride can be promoted, and the film formation rate can be increased.
[0039]
  In the case where the crystalline metal oxide thin film is formed in a plurality of times, for example, in the case of gradually forming a film using a plurality of coaters in the CVD method, the film forming speed by the raw material supplied from any one of the coaters However, if it is faster than the deposition rate of the metal-containing thin film, the effect of the present invention is exhibited.
[0040]
  If the metal-containing particles are arranged on the substrate or the metal-containing thin film is formed, the deposition rate of the crystalline metal oxide thin film can be increased to 2,700 nm / min or more, further to 3,500 nm / min or more. In particular, in a method of forming a base film, a metal-containing thin film and a crystalline metal oxide thin film in this order by a CVD method in a float bath using a glass ribbon in the float method as a base (hereinafter referred to as “online CVD method”). Can raise the reaction system temperature (surface temperature of the immediately preceding glass ribbon) when forming a crystalline metal oxide thin film to 615 ° C. or higher, and further to 620 ° C. to 750 ° C. The speed reaches as high as 6,300 to 20,000 nm / min. Even if the crystalline metal oxide thin film is formed at this film forming speed, the glass substrate does not become cloudy.
[0041]
  In the thermal decomposition method, it is preferable to use a compound of tin and titanium as a raw material for the metal-containing thin film and the crystalline metal oxide thin film. Examples of tin raw materials include stannic chloride, dimethyltin dichloride, dibutyltin dichloride, tetramethyltin, tetrabutyltin, dioctyltin dichloride, monobutyltin trichloride, and dibutyltin diacetate. In this case, the above-described effect is effectively achieved. Examples of the oxidation raw material used for forming tin oxide from the tin raw material include oxygen, water vapor, and dry air. When a thin film mainly composed of tin oxide is formed as the crystalline metal oxide thin film, an antimony or fluorine compound may be added to the raw material in order to improve the conductivity. Examples of the antimony compound include antimony trichloride and antimony pentachloride, and examples of the fluorine compound include hydrogen fluoride, trifluoroacetic acid, bromotrifluoromethane, and / or chlorodifluoromethane.
[0042]
  In the case of forming a base film by a thermal decomposition method, suitable silicon oxide materials for the base film include monosilane, disilane, trisilane, monochlorosilane, dichlorosilane, 1,2-dimethylsilane, 1,1,2-trimethyldisilane. 1,1,2,2-tetramethyldisilane, tetramethylorthosilicate, tetraethylorthosilicate, and the like. In this case, examples of the oxidation raw material include oxygen, water vapor, dry air, carbon dioxide, carbon monoxide, nitrogen dioxide, or ozone. In the case where silane is used, an unsaturated hydrocarbon gas such as ethylene, acetylene or toluene may be used in combination for the purpose of preventing the reaction of silane before reaching the glass surface. Similarly, examples of the aluminum raw material for forming aluminum oxide suitable as a base film include trimethylaluminum, aluminum triisopopropoxide, diethylaluminum chloride, aluminum acetylacetonate, and aluminum chloride. In this case, examples of the oxidation raw material include oxygen, water vapor, and dry air.
[0043]
  The type and shape of the substrate are not limited. Conventionally, any material having a crystalline metal oxide thin film can be used as it is. For example, if a crystalline metal oxide thin film is formed on a transparent substrate such as glass, the haze ratio of the glass substrate is reduced because there are no large crystal grains in the thin film. Therefore, the glass product provided with this thin film can effectively exhibit the electromagnetic shielding function, the heat ray reflecting function and the function as a conductive thin film derived from the crystalline metal oxide thin film without causing problems such as cloudiness. it can.
[0044]
  Hereinafter, embodiments according to the online CVD method will be described in more detail. In the apparatus used in the on-line CVD method, as shown in FIG. 1, a predetermined distance is separated from the surface of the glass ribbon 10 which flows out from the melting furnace (float kiln) 11 into the float bath 12 and moves in a strip shape on the tin bath 15. A predetermined number of coaters 16 (three coaters 16a, 16b, 16c in the illustrated form) are arranged in the tin float tank. From these coaters, a gaseous raw material is supplied, and a base film, a metal-containing thin film, and a crystalline metal oxide thin film are continuously formed on the glass ribbon 10. Although not shown, more coaters may be used, and the base film may be formed in two layers, or a crystalline metal oxide thin film may be formed by supplying raw materials from a plurality of coaters. The glass ribbon 10 on which the crystalline metal oxide thin film is formed is pulled up by a roller 17 and fed into the slow cooling furnace 13. The glass ribbon slowly cooled in the slow cooling furnace 13 is cut into a glass plate of a predetermined size by a cutting device (not shown). Note that the crystalline metal oxide thin film may be formed by spraying the glass ribbon coming out of the float bath 12 in combination with the CVD method in the float bath.
[0045]
  Even in the on-line CVD method, it is desirable to transport the material in the coater through separate paths so that the raw materials are mixed in the vicinity of the surface of the glass ribbon. However, according to the present invention, it is possible to premix and use the material. . When the raw materials are premixed and used, the reaction starts at an early stage in the coater, and large crystal grains are easily formed on the crystalline metal oxide thin film. In fact, in the conventional on-line CVD method, when tetrachloride is used as the metal chloride, when the raw material is premixed, the surface temperature of the glass ribbon is about 600 ° C. and white turbidity is generated. However, according to this invention, even if the raw material premixed on the glass ribbon having the surface temperature of 620 to 750 ° C. is supplied, the glass is not clouded. In addition, if the raw materials are premixed, there are many advantages in the industrial production process, such as easy temperature control until the raw material is supplied to the coater.
[0046]
【Example】
  Hereinafter, the present invention will be described specifically by way of examples. However, it is not limited to the following examples.
[0047]
(Reference example1)
  A 4 mm thick soda lime glass plate cut to 150 × 150 mm was placed on a mesh belt, passed through a heating furnace, and heated to about 600 ° C. While this heated glass plate is further conveyed, a mixed gas consisting of monosilane, oxygen and nitrogen is supplied from a coater installed above the conveyance path, and a thin film (underlayer film) made of silicon oxide having a film thickness of 25 nm on the glass plate. Formed. After this glass plate was slowly cooled, it was again placed on a mesh belt, passed through a heating furnace, and heated to about 620 ° C. While further transporting this heated glass plate, a mixed gas consisting of stannic chloride (steam), oxygen, water vapor and nitrogen is supplied from a coater installed above the transport path, and an oxide with a film thickness of 30 nm is formed on the underlying film. Tin (SnO2) (Metal-containing thin film) was formed at a deposition rate of 50 nm / min. After this glass plate was slowly cooled, it was again placed on a mesh belt, passed through a heating furnace, and heated to about 620 ° C. While further transporting this heated glass plate, a mixed gas consisting of stannic chloride (steam), water vapor, nitrogen and hydrogen fluoride is supplied from a coater installed above the transport path, and a film is formed on the metal-containing thin film. 800nm thick fluorine-containing tin oxide (SnO2: F) was formed as a transparent conductive film (crystalline metal oxide thin film) at a film formation rate of 670 nm / min. In addition, the distance between the coater and the glass plate was set to 10 mm, and nitrogen gas was supplied in the form of a curtain beside the exhaust part to prevent outside air from entering the coater during the formation of the transparent conductive film. This glass plate had a haze ratio of 22%, but no cloudiness was observed.
[0048]
(Reference example2)
  Reference exampleIn Example 1, a crystalline metal oxide thin film was formed in the same manner except that the following points were changed, and the glass plate was evaluated. The thickness of the base film is 20 nm, the thickness of the metal-containing thin film is 100 nm, the deposition rate is 160 nm / min, and the crystalline metal oxide thin film is oxygen-added to the raw material, and the thickness is 710 nm. In addition, the deposition rate was changed to 470 nm / min. This glass plate had a haze ratio of 17% and no cloudiness was observed.
[0049]
(Reference example3)
  Reference exampleIn Example 1, a crystalline metal oxide thin film was formed in the same manner except that the following points were changed, and the glass plate was evaluated. Aluminosilicate glass containing no alkali component is used for the glass plate, and for the metal-containing thin film, titanium chloride (vapor) is used as a metal chloride as a raw material, and a thin film made of titanium oxide having a thickness of 20 nm is formed at a deposition rate of 30 nm. / min. Further, regarding the crystalline metal oxide thin film, oxygen and methyl alcohol were added to the raw material, the thickness was changed to 900 nm, and the film formation rate was changed to 1,000 nm / min. This glass plate had a haze ratio of 29%, but no cloudiness was observed.
[0050]
(Reference example4)
  Reference exampleIn Example 1, a crystalline metal oxide thin film was formed in the same manner except that the following points were changed, and the glass plate was evaluated. With respect to the metal-containing thin film, oxygen as an oxidizing raw material was removed, and the film was formed to a film thickness of 30 nm at a film formation rate of 50 nm / min. In addition, regarding the crystalline metal oxide thin film, oxygen was added to the raw material, and the film was formed to a thickness of 400 nm at a film formation rate of 330 nm / min. This glass plate had a haze ratio of 6% and no cloudiness was observed.
[0051]
(Example1)
  Using an on-line CVD method, a base film, a metal-containing thin film, and a crystalline metal oxide thin film were formed in this order on a glass ribbon. Specifically, 98% by volume of nitrogen and 2% by volume of hydrogen were supplied into the float bath space so that the inside of the float bath was maintained at a slightly higher pressure than the outside of the bath. A mixed gas consisting of dimethyltin dichloride (steam), oxygen, nitrogen, and helium is supplied from the first coater located on the most upstream side while the float bath is maintained in a non-oxidizing atmosphere, and is placed on the glass ribbon. A 35 nm thick tin oxide thin film (first underlayer) was formed. Subsequently, a mixed gas composed of monosilane, ethylene, oxygen and nitrogen was supplied from the second coater to form a silicon oxide thin film (second underlayer) having a thickness of 25 nm on the tin oxide thin film. Further, a mixed gas composed of dimethyltin dichloride (steam), oxygen, water vapor and nitrogen is supplied from the third coater, and tin oxide (SnO) having a thickness of 100 nm is formed on the second underlayer having a surface temperature of 680 ° C.2) (Metal-containing thin film) was formed at a deposition rate of 2,500 nm / min. Further, using a coater installed on the downstream side, a mixed gas consisting of stannic chloride (vapor), water vapor, nitrogen, helium and hydrogen fluoride is supplied onto the metal-containing thin film having a surface temperature of 630 ° C., and the film thickness is 670 nm. Fluorine-containing tin oxide (SnO2: F) was formed at a film forming speed of 16,700 nm / min. This glass plate had a haze ratio of 17% and no cloudiness was observed.
[0052]
(Example2)
  Example1In Example 1, except that the following points were changed, a crystalline metal oxide thin film was formed and a glass plate was evaluated. The surface temperature of the metal-containing thin film was set to 660 ° C., and a crystalline metal oxide thin film having a thickness of 380 nm was formed at a deposition rate of 9,500 nm / min. This glass plate had a haze ratio of 6% and no cloudiness was observed.
[0053]
(Example3)
  Example1In Example 1, a mixed gas composed of stannic chloride (steam), water vapor, nitrogen, and helium was supplied from the first coater to form a 45-nm-thick tin oxide thin film (first underlayer) on the glass ribbon. Further, a mixed gas composed of stannic chloride (steam), oxygen, water vapor and nitrogen is supplied from the third coater, and tin oxide (SnO) having a thickness of 90 nm is formed on the second underlayer having a surface temperature of 680 ° C.2) (Metal-containing thin film) was formed at a deposition rate of 1,830 nm / min. Further, using a coater installed on the downstream side, a mixed gas consisting of stannic chloride (vapor), water vapor, nitrogen, helium and hydrogen fluoride is supplied onto a metal-containing thin film having a surface temperature of 630 ° C., and the film thickness is 691 nm. Fluorine-containing tin oxide (SnO2: F) was formed as a transparent conductive film (crystalline metal oxide thin film) at a film formation rate of 7,030 nm / min. The points not specified were the same as in Example 1. This glass plate had a haze ratio of 20% and no cloudiness was observed.
[0054]
(Example4)
  Using an on-line CVD method, a base film, a metal-containing thin film, and a crystalline metal oxide thin film were formed in this order on a glass ribbon. Specifically, 98% by volume of nitrogen and 2% by volume of hydrogen were supplied into the float bath space so that the inside of the float bath was maintained at a slightly higher pressure than the outside of the bath. A mixed gas composed of monosilane, ethylene, oxygen and nitrogen is supplied from the first coater located on the uppermost stream side in a state where the inside of the float bath is maintained in a non-oxidizing atmosphere, and silicon oxide having a thickness of 25 nm is formed on the glass. A thin film (underlying film) was formed. Further, a mixed gas composed of stannic chloride (steam), oxygen, water vapor and nitrogen is supplied from the second coater, and a 25 nm-thick tin oxide (SnO) film is formed on the base film having a surface temperature of 680 ° C.2) (Metal-containing thin film) was formed at a deposition rate of 510 nm / min. Further, using a coater installed on the downstream side, a mixed gas composed of stannic chloride (vapor), water vapor, nitrogen, helium and hydrogen fluoride is supplied onto the metal-containing thin film having a surface temperature of 630 ° C., and the film thickness is 950 nm. Fluorine-containing tin oxide (SnO2: F) was formed as a transparent conductive film (crystalline metal oxide thin film) at a film formation rate of 5,430 nm / min. This glass plate had a haze ratio of 18% and no cloudiness was observed.
[0055]
(Example5)
  Using an on-line CVD method, a base film, a metal-containing thin film, and a crystalline metal oxide thin film were formed in this order on a glass ribbon. Specifically, 98% by volume of nitrogen and 2% by volume of hydrogen were supplied into the float bath space so that the inside of the float bath was maintained at a slightly higher pressure than the outside of the bath. On the glass ribbon, a mixed gas consisting of stannic chloride (steam), water vapor, nitrogen and helium is supplied from the first coater located on the most upstream side while the float bath is maintained in a non-oxidizing atmosphere. A tin oxide thin film (first underlayer) having a thickness of 35 nm was formed on the substrate. Subsequently, a mixed gas composed of monosilane, ethylene, oxygen and nitrogen was supplied from the second coater to form a silicon oxide thin film (second underlayer) having a thickness of 25 nm on the tin oxide thin film. Further, a mixed gas composed of stannic chloride (steam), oxygen, water vapor and nitrogen is supplied from the third coater, and tin oxide (SnO) having a thickness of 140 nm is formed on the second underlayer having a surface temperature of 680 ° C.2) (Metal-containing thin film) was formed at a film formation rate of 2,850 nm / min. Further, using a coater installed on the downstream side, a mixed gas composed of stannic chloride (vapor), water vapor, nitrogen, helium and hydrogen fluoride is supplied onto a metal-containing thin film having a surface temperature of 630 ° C., and the film thickness is 636 nm. Fluorine-containing tin oxide (SnO2: F) was formed at a film forming rate of 6,470 nm / min. This glass plate had a haze ratio of 27% and no cloudiness was observed.
[0056]
(Comparative Example 1)
  Reference exampleIn Example 1, a thin film was formed on a glass plate in the same manner except that a crystalline metal oxide thin film was formed directly on a base film without forming a metal-containing thin film. The glass plate was clouded to the extent that it seemed to be rubbed glass.
[0057]
(Comparative Example 2)
  Reference exampleIn Example 1, a base film, a metal-containing thin film, and a crystalline metal oxide thin film were formed on a glass plate in the same manner except that the deposition rate of the metal-containing thin film was changed to 900 nm / min. This glass plate was more cloudy than the glass of Comparative Example 1.
[0058]
(Comparative Example 3)
  Example1In Example 1, except that the following points were changed, a crystalline metal oxide thin film was formed by an on-line CVD method, and a glass plate was evaluated. Without stopping the third coater and forming a metal-containing thin film, a transparent conductive film having a thickness of 600 nm was formed directly on the second underlayer at a deposition rate of 15,000 nm / min. This glass plate was more cloudy than Comparative Example 1. This is considered to be because a crystalline metal oxide thin film was formed on a glass ribbon having a high temperature of 630 ° C. in the online CVD method.
[0059]
(Comparative Example 4)
  Example1In Example 1, except that the following points were changed, a crystalline metal oxide thin film was formed by an on-line CVD method, and a glass plate was evaluated. On the second underlayer having a surface temperature of 690 ° C., a metal-containing thin film having a thickness of 600 nm was formed at a deposition rate of 15,000 nm / min. Furthermore, a crystalline metal oxide thin film having a film thickness of 300 nm was formed on a metal-containing thin film having a surface temperature of 650 ° C. at a film formation rate of 7,500 nm / min. White turbidity was observed on this glass plate.
[0060]
(Reference example5)
  Reference example1, a metal-containing thin film and a crystalline metal oxide thin film were formed on a glass plate in the same manner except that the base film was not formed. This glass plate had a haze ratio of 35% and was slightly cloudy.
[0061]
【The invention's effect】
  Since the present invention is configured as described above, the following effects can be obtained. According to this invention, even if the film formation rate of the crystalline metal oxide thin film is increased, the generation of giant crystal grains is suppressed. Therefore, even if this thin film is formed on a transparent substrate, white turbidity hardly occurs, and even if a functional film is formed on this thin film, defects are hardly generated. Therefore, if the thin film formation method of this invention is used, a base | substrate provided with a high quality crystalline metal oxide thin film can be manufactured efficiently.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a schematic diagram of an apparatus used in an on-line CVD method.
[Explanation of symbols]
10 Glass ribbon
11 Melting furnace
12 Float bath
13 Slow cooling furnace
16 Coater
17 Laura

Claims (8)

フロート法におけるガラスリボン上に、熱分解法により金属の塩化物を原料として、金属含有薄膜と結晶性金属酸化物薄膜とを形成する方法であって、
フロートバス内に設置した第1コータから金属の塩化物及び酸化原料を含む第1混合ガスを供給して前記ガラスリボン上に前記金属含有薄膜を成膜する工程と、
前記フロートバス内において前記第1コータよりも下流側に設置した第2コータから金属の塩化物及び酸化原料を含む第2混合ガスを供給して前記金属含有薄膜上に前記結晶性金属酸化物薄膜を直接成膜する工程とを含み、
前記金属含有薄膜の成膜速度が前記結晶性金属酸化物薄膜の成膜速度より遅くなるように各工程を実施する、薄膜形成方法。
A method of forming a metal-containing thin film and a crystalline metal oxide thin film using a metal chloride as a raw material by a pyrolysis method on a glass ribbon in a float process ,
Supplying a first mixed gas containing a metal chloride and an oxidation raw material from a first coater installed in a float bath to form the metal-containing thin film on the glass ribbon;
In the float bath, a second mixed gas containing a metal chloride and an oxidation raw material is supplied from a second coater disposed downstream of the first coater, and the crystalline metal oxide thin film is formed on the metal-containing thin film. Directly forming a film,
A method of forming a thin film, wherein each step is performed such that a film forming rate of the metal-containing thin film is slower than a film forming rate of the crystalline metal oxide thin film .
前記金属の塩化物との反応性を比較したとき、前記第1混合ガスに含まれる前記酸化原料の反応性が相対的に低く、前記第2混合ガスに含まれる前記酸化原料の反応性が相対的に高い請求項1に記載の薄膜形成方法。When the reactivity with the metal chloride is compared, the reactivity of the oxidation raw material contained in the first mixed gas is relatively low, and the reactivity of the oxidation raw material contained in the second mixed gas is relatively low The thin film formation method according to claim 1, which is expensive. 前記第1混合ガスが、前記酸化原料として酸素及び水蒸気を含み、
前記第2混合ガスが、前記酸化原料として水蒸気を含み、酸素を含まない請求項2に記載の薄膜形成方法。
The first mixed gas contains oxygen and water vapor as the oxidation raw material,
The thin film forming method according to claim 2, wherein the second mixed gas contains water vapor as the oxidation raw material and does not contain oxygen .
前記第1混合ガス及び前記第2混合ガスが、前記金属の塩化物として塩化第二スズを含む請求項1〜3のいずれか1項に記載の薄膜形成方法。The thin film forming method according to claim 1, wherein the first mixed gas and the second mixed gas contain stannic chloride as the metal chloride . 前記結晶性金属酸化物薄膜の成膜速度が3,500nm/min以上である請求項1〜4のいずれか1項に記載の薄膜形成方法。The thin film formation method according to claim 1, wherein a deposition rate of the crystalline metal oxide thin film is 3,500 nm / min or more. 前記金属含有薄膜を形成する前に、酸化ケイ素を主成分とする下地膜を前記ガラスリボン上に形成する工程をさらに含む請求項1〜5のいずれか1項に記載の薄膜形成方法。 Wherein prior to forming the metal-containing thin film, a thin film forming method according to claim 1, further comprising the step of forming a base film mainly containing silicon oxide on the glass ribbon. 前記下地膜の表面が平坦でない請求項に記載の薄膜形成方法。The thin film forming method according to claim 6 , wherein a surface of the base film is not flat. 前記結晶性金属酸化物薄膜の成膜速度が6,300nm/min以上である請求項に記載の薄膜形成方法。The thin film formation method according to claim 7 , wherein a deposition rate of the crystalline metal oxide thin film is 6,300 nm / min or more.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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JP4745720B2 (en) * 2004-06-03 2011-08-10 キヤノン株式会社 Film forming method, and spacer and thin flat panel display manufacturing method using the same
TWI483291B (en) * 2007-04-27 2015-05-01 Applied Materials Inc Method and apparatus which reduce the erosion rate of surfaces exposed to halogen-containing plasmas
JP2010532819A (en) * 2007-07-06 2010-10-14 ピルキントン グループ リミテッド Vapor deposition method
JP2016047775A (en) * 2013-01-16 2016-04-07 旭硝子株式会社 Float glass with lamination film, and production method of the same
CN103176650B (en) * 2013-03-01 2016-09-28 南昌欧菲光科技有限公司 Conducting glass substrate and preparation method thereof
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