PROCESS AND DEVICE FOR DEPOSITING A METAL OXIDE FILM

Abstract: 1. A method of depositing a film of metallic oxides on a support, consisting of providing the starting materials in the form of vapour which a stream of carrier gas directs towards the support which is heated so as to cause their thermal decomposition, characterised in that the starting materials in powder form are introduced, dispersed and put in suspension continuously in the stream of carrier gas passing through piping, then said starting materials are vapourised in the carrier gas by heating a downstream portion of said piping before intimate mixing of the vapour of the starting materials and the carrier gas in an enlarged section of said portion.

Description: P9tOCEDE ET DISPOSITIF DE DEPOT D'UN FILM D'OXYDES METALLIQUES. La présente invention concerne un procédé de gnéra- tion de la vapeur des matières premières, dans le cadre de la méthode de dépôt d'un film par vaporisation chimique (abrégé ci-après méthode CVD), autrement dit la méthode au moyen de laquelle on obtient un film de produits de décomposition, en mettant les matières premières sous forme d'une vapeur que l'on dirige sur le support à revêtir, support à base de verre, etc...,à la surface duquel elle se décompose sous l'effet de la chaleur. Depuis longtemps, la méthode CVD est utilisée pour fabriquer à une petite échelle des vitrages conducteurs d'électricité par dépôt d'un film transparent d'oxyde d'étain, d'oxyde d'indium,etc... Cette méthode qui revient en pratique à chauffer les matières premières, telles que des composés organiques de métaux, dans un vaporisateur fermé puis à entraîner cette vapeur vers la surface du verre à l'aide d'un gaz porteur a des inconvénients,car il est difficile d'obtenir l'uniformité thermique entre les zones du vaporisateur proches de la paroi et sa partie centrale. De plus,étant donné que la quantité de matières premi ères occupant le volume total du vaporisateur diminue au fur et à mesure que le temps passe, le débit de la vapeur de matières premières dans le gaz porteur varie fortement au cours du temps. C'est pourquoi on s'efforce de régulariser ce débit en réglant le débit du gaz porteur ou la température de l'intérieur du vaporisateur dès le début de la vaporisation. Cette régulation se fait à partir du contrôle des valeurs caractéristiques du film déposé sur le verre. On se rend donc compte qu'il est difficile d'ob- tenir en continu un film de caractéristiques uniformes et de ce point de vue, la méthode CVD n'est pas pratique. D'autre part, la perte de matières premièresoentre le début du chauffage du vaporisateur et la stabilisation du débit de la vapeur engendrée7 puis entre l'arrêt de la projection de la vapeur sur la surface du verre et l'arrêt de la formation de la vapeur,nest pas négligeable. La présente invention a pour but de fournir un procédé permettant de stabiliser rapidement le débit de la vapeur de matières premières engendrée selon la méthode CVD et maintenir ce débit stable dans le temps. Selon cette invention, les matières premières en poudre sont fournies de façon continue,dispersées et mises en suspension dans le courant de gaz porteurtpuis chauffées et vaporisées i le mélange de gaz ainsi créé à partir du gaz porteur et de la vapeur des matières premières est mis en contact comme auparavant avec la surface du verre chauffé. Ce procédé supprime les difficultés liées à la variation du débit de la vapeur due à l'abaissement progressif du niveau du liquide dans le vaporisateur. Et, de plus, étant donné que les matières premières en poudre sont dispersées et mises en suspension dans le courant de gaz porteur avant d'être chauffées et vaporisées, leur délai de vaporisation est court et le taux de cette vaporisation partout uniforme. Par conséquent, la vaporisation peut se stabiliser rapidement à partir du début de chauffage et sa régulation s'obtient facilement par le réglage de l'alimentation en matières premières , une fourniture continue d'un débit fixe de vapeur en face du verre résultant d'une alimentation continue en matières premières depuis le commencement du chauffage. La présente invention,rend la méthode CVD,jusqu"alors peu appropriée à une fabrication à grande échelle,applica- ble à la fabrication de produits verriers revêtus d'un film d'oxydes métalliques,tels que le verre transparent conducteur d'électricité, le verre réfléchissant des rayons calorifique,etc... La mise en oeuvre de l'invention est précisée ci-après. La granulométrie des matières premières en poudre utilisées doit être déterminée en fonction de la vitesse du gaz porteur de façon à ce que les matières premières restent en suspension et uniformément dispersées et ne se déposent pas dm s la tuyauterie transporteuse. En général,il est souhaitable que le diamètre des grains soit inférieur à 200 ym, de préférence, inférieur à 30 fm. Les matières premières sont choisies suivant la nature du film que l'on se propose de fabriquer. Par exemple, dans le cas d'un film d'oxyde d'étain, on peut utiliser des composés organiques d'étain tels que (CH3)2SnCl2, (C4H9)2SnCl2, Sn(C2H5)4,SnO(C2H5)2, etc...Dans le cas d'un film d'oxyde d'indium, on peut utiliser des dérivés d'indium du 2,2,6,6 heptane-3,5 diol, l'acétylacétonate d'in dium In (c H 0 ) , etc... 5723 La nature des gaz porteurs utilisés selon la méthode de cette invention est indifférente dans la mesure où ils ne réagissent pas de façon néfaste sur les matières premières. Du point de vue de la facilité de l'emploi et de la sécurité, l'air, la vapeur d'eau ou des gaz inertes sont appropriés. Pour mélanger et disperser les matières premières en poudre dans le courant de gaz porteur, il est simple et commode d'installer un éjecteur sur la tuyauterie transporteuse du gaz porteurZpour introduire les matières premières sous l'effet de la dépression dans le gaz porteur traversant rapidement cet éjecteur. On peut encore créer le mélange en branchant un tuyau d'alimentation en gaz porteur sur un récipient renfermant les matières premières sous forme d'un lit fluidisé. En ce qui concerne le chauffage des matières premières dans le courant de gaz porteur, il n'est pas nécessaire d'installer une chambre de chauffage spéciale et il suffit de chauffer l'ensemble de la tuyauterie de gaz porteur à l'aide de résistances chauffantes enroulées sur cette tuyauterie en aval du dispositif de chargement des matières premières. L'invention sera maintenant décrite en détail, en référence aux figures qui représentent Fig. 1 une vue de côté de l'équipement utilisé selon 1 invention. Fig. 2 un graphique comparant les variations dans le temps des épaisseurs des films obtenus selon la méthode CVD classique et selon le procédé de cette invention. La figure 1 représente une tuyauterie 1 traversée de de gauche à droite par le courant de gaz Porteur, en lloc- curence de l'air comprimé, envoyé depuis un compresseur d'air non représenté. A mi-chemin de cette tuyauterie 1 est installé l'éjecteur 2 où les matières premières en poudre tombent depuis une trémie intermédiaire 3 surmontée d'une autre trémie 4, de stockage des matières premières. Ces dernières sont fournies continuellement à la trémie intermédiaire 3 par un dispositif d'alimentation à débit constant 5 lié à la trémie de stockage 4 en aval de l'éjecteur 2, la tuyauterie 1 est chauffée à température déterminée à l'ai- de des réchauffeurs 6 que l'on peut régler à volonté de façon que les matières premières en poudre en suspension dans l'air porteur soient vaporisées pendant qu'elles traversent le tronçon chauffé. Le mélange du gaz porteur et de la vapeur de matières premières ainsi engendrée entre ensuite dans un réservoir de stabilisation de la concentration en vapeur 7 où de nombreuses chicanes horizontales et verticales forment un labyrinthe à travers lequel la vapeur de matières premières et l'air porteur se mélangent intimement. En outre, la section de passage dans le réservoir 7 est suffisa,nment importante par rapport à celle de la tuyauterie 1 pour que le pompage du courant d'air dû au fonctionnement du compresseur se trouve absorbé. A sa sortie du réservoir 7, le mélange formé par la vapeur de matières premières et l'air porteur est amené à un ajutage 8 puis projeté par une buse 9 en forme de fente sur la surface de la feuille de verre G chauffée à une haute température et entraînée dans le sens de la flèche au moyen d'un convoyeur 11. Dans le réservoir de stabilisation de la concentration en vapeur 7 puis entre celui-ci et l'ajutage 8, la tuyauterie est encore chauffée à l'aide de réchauffeurs 6', 6 " pour éviter la condensation de la vapeur de matières premières et pour maintenir une température déterminée. Exemple Comme matière première, on a utilisé une poudre de chlorure de di-méthyl étain ayant un diamètre de grains compris entre 5 et 25 pm, avec une valeur ,noyennc de 10pu. En utilisant l'équipement indiqué à la Fig.1, on l'a introduit à raison de îog/mn dans un courant d'air porteur ayant une vitesse de 7,8m/mn, la tuyauterie en aval du dispositif de chargement étant chauffée à 1200C de façon à projeter continuellement la vapeur de la matière première à partir de l'ajutage 8. On a envoyé des plaqucs de verre chauffées à 550 0C à intervalles irréguliers au moyen du convoyeur 11 et mesuré l'épaisseur du filrn d'oxyde d'étain déposé sur chaque plaque de verre. Les résultats en sont indiqués en trait plein sur le graphique de la Fig. 2, où le temps passé en heures depuis le cornmence- ment du chauffage est représenté en abscisses et l'épais o seur du film, exprimée en A ,en ordonnées. A titre comparatif, on a chauffé 1 kg de la matière première précitée à 1200C dans un vaporisateur selon la méthode CVD classique,dirigé la vapeur obtenue vers l'aju- tage par un courant d'air porteur dans les mêmes conditions que ci-dessus puis projeté celle-ci sur des plaques de verre chauffées à 5500C et à nouveau mesuré la variation de l'épaisseur du film au cours du temps. Les résultats sont indiqués en trait pointillé sur la Fig. 2, le graphique montre qu'en comparaison avec la méthode CVD classique, l'invention permet de réduire fortement le temps de stabilisation de l'épaisseur du film et de minimiser la variation temporelle de l'épaisseur du film donc d'obtenir un film ayant une épaisseur uniforme.

Claims: REEDICATIONS 1. Procédé de dépôt d'un film d'oxydes métalliques sur un support, consistant à mettre les matières premières sous forme de vapeur qu'un courant de gaz porteur dirige vers ce support chauffé de façon à provoquer leur décomposition thermique, caractérisé en ce qu'on introduit, disperse et met en suspension de façon continue les matières premières en poudre dans le courant de gaz porteur où on les vaporise ensuite par chauffage. 2. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que le diamètre des grains de matières premières en poudre est inférieur à 200 Fm. 3. Dispositif pour le dépôt d'un film d'oxyde selon Itune des revendications précédentes comprenant une tuyauterie aboutissant à une buse de projection d'un gaz porteur chargé des vapeurs de matières premières, caractérisé en ce qu'il comprend successivement le long de la tuyauterie un éjecteur d'aspiration de ces matières en poudre,des organes de chauffage et un réservoir de mélange et de stabilisation du débit gazeux.

Inventors: HYODO, MASATO, KAWAHARA, HIDEO
Applicants: SAINT-GOBAIN VITRAGE
Application year: 1980
Main classification: C23C16
IPC codes: C03C17, C23C16