(57)【要約】【課題】基板に製膜される膜の厚さを効果的かつ効率的に均一にすることができる製膜装置の膜厚調整方法を提供することを目的とする。【解決手段】コンベア７によって搬送される基板３に製膜される膜の原料ガスを吹き付けるノズル３９を有するインジェクタ３５と、外側に形成される前窒素ガスカーテン４５および後窒素ガスカーテン４７に案内されて吹き付けられた原料ガスを基板３とインジェクタ３５との間から排気する前後一対の排気流路３７と、前後一対の排気流路３７を流れる流体間のバランスを測定する圧力差測定部５３と、圧力差測定部５３が測定したバランスが所定の範囲に収まるように前窒素ガスカーテン４５および後窒素ガスカーテン４７の流量を調整する制御部４９と、が備えられている。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
コンベアによって搬送される基板に製膜される膜の原料ガスを吹き付けるノズルを有するインジェクタと、
外側に形成される前後一対の外側供給ガス流に案内されて前記吹き付けられた原料ガスが前記基板と前記インジェクタとの間から排気される前後一対の排気流路と、
該前後一対の排気流路を流れる流体間の流量及び流速の一方若しくは両方のバランスを測定する測定部と、
該測定部が測定した前記バランスが所定の範囲に収まるように前記各外側供給ガス流の流量または圧力の少なくとも一方を調整する制御部と、が備えられていることを特徴とするＣＶＤ製膜装置。
【請求項２】
前記測定部は、前記流体を構成する前記原料ガスあるいは前記外側供給ガスの前後の圧力差を測定する圧力検出手段を備えることを特徴とする請求項１記載のＣＶＤ製膜装置。
【請求項３】
前記測定部は、前記流体の前記前後一対の排気流路間の温度差を測定する温度検出手段を備えることを特徴とする請求項１記載のＣＶＤ製膜装置。
【請求項４】
前記測定部は、前記流体の前記前後一対の排気流路間の成分濃度差を測定する成分濃度検出手段を備えることを特徴とする請求項１記載のＣＶＤ製膜装置。
【請求項５】
コンベアによって搬送される基板に製膜される膜の原料ガスを吹き付けるノズルを有するインジェクタと、
外側に形成される前後一対の外側供給ガス流に案内されて前記吹き付けられた原料ガスが前記基板と前記インジェクタとの間から排気される前後一対の排気流路と、
該前後一対の排気流路を流れる流体間の流量及び流速の一方若しくは両方のバランスを測定する測定部と、を備えるＣＶＤ製膜装置における製膜方法であって、
該測定部が測定した前記流体間のバランスが所定の範囲に収まるように前記各外側供給ガス流の流量または圧力の少なくも一方を調整することを特徴とする製膜方法。
【請求項６】
前記測定部は、前記流体を構成する前記原料ガスあるいは前記外側供給ガスの圧力差によって前記流体間のバランスを測定することを特徴とする請求項５記載の製膜方法。
【請求項７】
前記測定部は、前記流体の温度差によって前記流体間のバランスを測定することを特徴とする請求項５記載の製膜方法。
【請求項８】
前記測定部は、前記流体の成分差によって前記流体間のバランスを測定することを特徴とする請求項５記載の製膜方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、製膜装置、特にＣＶＤ法（化学気相成長法）を用いて基板上に膜を製膜する方法、特に膜厚・膜質を調整するための製膜方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、たとえば、特許文献１に示されるように、ＳｎＯ２（酸化スズ）を主成分とする透明導電膜をコンベアで搬送される基板の上に製膜する方法として、主原料のＳｎＣｌ４（四塩化スズ）とＨ２Ｏ（水）とを高温基板（５００℃程度）に吹き付ける製膜方法が知られている。また、製膜する際に、透明導電膜の導電性を高めるために主原料の中にＨＦガス（フッ化水素ガス）を添加する製膜方法も知られている。
【０００３】
近年では、太陽電池に用いられる均一な膜特性を有する透明導電膜等が形成された大面積なガラス基板や、ガラス窓等に用いられる均一な膜特性を有する熱線反射膜や反射防止膜等などの光学膜が形成された大面積なガラス板などの需要が高まっている。このような大面積基板の上に均一な膜を形成するためには、膜の主原料であるＳｎＣｌ４などのガスを均一に基板に吹き付け、基板上で主原料ガスの濃度分布の偏りが生じないようにする必要があった。
【０００４】
この濃度分布の偏りを発生させないために、基板上に吹き付けられた主原料ガスなどを外部へ排気する排気流路の外側に、窒素ガスの気流で構成される窒素ガスカーテンを形成し、主原料ガスなどを排気流路に案内する方法が知られている。このようにすると、主原料ガスなどが滑らかに排気流路に流されるので、排気されるガス流量分布の均一化が図られ、基板上における主原料ガスの濃度分布の偏りの発生が防止される。
【０００５】
しかしながら、この方法では全て気流のバランスが重要な要素となるので、たとえば、周辺の圧力状況、運転状況等の変動によってあるいはメンテナスで分解し再組立した後は炉内の圧力状況が変動し、基板上における主原料ガスの濃度分布の偏りが発生することがあった。
基板上における主原料ガスの濃度分布の偏りが発生すると、基板全体に膜厚分布や膜質分布が生じて製膜されるので、膜特性が変化してしまい、太陽電池発電性能に分布を生じ、基板全体での太陽電池発電性能が低下するために、製品歩留まりが低下することが問題となる。
【０００６】
このため、従来は、製品の出来具合を見て窒素ガスカーテンの流量の調整が必要と判断した場合には、たとえば、製膜作業中に外部からビューポートを通して原料ガス等の流れ具合を見て、窒素ガスの流量を調整する、あるいは、コンベアを停止した状態で製膜（停止製膜）し、その製膜状態を見て状況を推測して窒素ガスの流量を調整する等の処置が行われていた。
【０００７】
【特許文献１】特開２００７−２３１３６１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
一般に、ガス流速は熱線流速計等で定量的に連続的に計測できるが、上述のように約５００℃の温度環境であるため、従来の計測方法では流速若しくは流量を計測することが出来ない。
したがって、従来の窒素ガスカーテンの流量の調整方法では、作業員がビューポートからの原料ガス等の流れ具合を見て判断する、あるいは停止製膜時の製膜状態を見て判断するので、作業員によって判断が異なり、それによって窒素ガスの流量の調整量が異なることになる。
このため、基板上における主原料ガスの濃度分布の偏りが残ることになるので、均一な膜特性をもつ製品を得るには十分といえなかった。
また、試行錯誤して行うことになるので、効率的とはいえない。
【０００９】
本発明は、上記の課題を解決するためになされたものであって、基板に製膜される膜の厚さを効果的かつ効率的に均一にすることができるＣＶＤ製膜装置、および製膜方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記目的を達成するために、本発明は、以下の手段を提供する。
本発明のＣＶＤ製膜装置は、コンベアによって搬送される基板に製膜される膜の原料ガスを吹き付けるノズルを有するインジェクタと、外側に形成される前後一対の外側供給ガス流に案内されて前記吹き付けられた原料ガスが前記基板と前記インジェクタとの間から排気される前後一対の排気流路と、該前後一対の排気流路を流れる流体間の流量及び流速の一方若しくは両方のバランスを測定する測定部と、該測定部が測定した前記バランスが所定の範囲に収まるように前記各外側供給ガス流の流量または圧力の少なくとも一方を調整する制御部と、が備えられている。
【００１１】
本発明によれば、前後一対の排気流路を流れる流体間の流量及び流速の一方若しくは両方のバランスを測定する測定部を備えているので、測定部は、インジェクタの前後に設けられた一対の排気流路を流れる各流体間のバランスを運転中に測定することができる。言い換えると、停止製膜など製膜を中断する作業を行わなくてもこのバランスを常時監視することが可能となる。
そして、制御部は、この測定されたバランスが所定の範囲に収まるように各外側供給ガス流の流量または圧力の少なくとも一方を調節するので、バランスの調整が作業員によって異なることを防止することができるし、製膜を中断することなく効果的かつ効率的に行うことができる。これにより、製膜の品質を安定させ、製品の歩留まりを向上させることができる。
なお、所定の範囲は、ＣＶＤ製膜装置によって異なるものであるが、バランスを判定する項目と膜パターンや膜特性およびその分布との相互関係を予め試験して設定する。
【００１２】
上記発明においては、前記測定部は、前記流体を構成する前記原料ガスあるいは前記外側供給ガスの前後の圧力差を測定する圧力測定手段を備えることとしてもよい。
【００１３】
前後一対の排気流路を流れる流体の流量及び流速の一方若しくは両方のバランスが異なると、この前後の流体間の圧力差が変化する。これは、流体を構成する原料ガスおよび外側供給ガスにおいても前後間の圧力差が変化する。
本発明によれば、圧力測定手段によって原料ガスあるいは外側供給ガスにおける前後間の圧力差を測定して前記バランスを測定するようにしている。
このとき、圧力差を測定する測定箇所は、略同一条件となる位置、すなわち、ノズルの中心位置が形成する面に対して面対称の位置とすることが重要である。すなわち、望ましくはノズル中心位置から基板の搬送方向における距離は略同一とし、コンベアからの高さは略同一とし、幅方向における位置は略同一にするが、略同一ではなく位置がずれていたとしても判断、監視は可能である。
なお、測定箇所の幅方向位置は、インジェクタの幅方向略中央位置とするのが代表値として好適である。ただし、幅方向の状態を把握したい場合には、中央以外の任意の位置に設定してもよい。また、幅方向に複数箇所に設定して、それらを組み合わせるようにしてもよい。
【００１４】
上記発明においては、前記測定部は、前記流体の前後一対の排気流路間の温度差を測定する温度検出手段を備えることとしてもよい。
【００１５】
原料ガスと外側供給ガスとは、一般に温度が異なっている。前後一対の排気流路を流れる流体の流量及び流速の一方若しくは両方のバランスが異なると、混合して排出される流体の温度差が変化する。
本発明によれば、温度検出手段によってこの流体の前後間の温度差を測定して前記バランスを測定するようにしている。
このとき、温度差を測定する測定箇所は、略同一条件となる位置、すなわち、ノズル中心位置に対して線対称の位置とすることが重要である。すなわち、望ましくはノズル中心位置から基板の搬送方向における距離は略同一とし、コンベアからの高さは略同一とし、幅方向における位置は略同一にするが、略同一ではなく位置がずれていたとしても判断、監視は可能である。
なお、温度の測定箇所は、正確さを確保するために原料ガスと外側供給ガスとが十分に混合している位置、言い換えると、原料ガスと外側供給ガスとが混合する混合位置よりも十分下流側であることが好適である。
【００１６】
上記発明においては、前記測定部は、前記流体の前記前後一対の排気流路間の成分濃度差を測定する成分濃度検出手段を備えることとしてもよい。
【００１７】
流体には、未反応の原料ガス、反応生成物および外側供給ガスが含まれる。前後一対の排気流路を流れる流体の流量及び流速の一方若しくは両方のバランスが異なると、未反応の原料ガスおよび反応生成物の濃度が変化する。
本発明によれば、成分濃度検出手段によってこの流体の前後間の成分差を測定して前記バランスを測定するようにしている。
このとき、成分差を測定する測定箇所は、略同一条件となる位置、すなわち、ノズルの中心位置が形成する面に対して面対称の位置とすることが重要である。すなわち、望ましくはノズルの中心位置から基板の搬送方向における距離は略同一とし、コンベアからの高さは略同一とし、幅方向における位置は略同一にするが、略同一ではなく位置がずれていたとしても判断、監視は可能である。
なお、成分濃度差の測定は、相対変化について検知できればよい、すなわち、絶対値の計測は不要であるので、簡易な成分濃度検出手段を用いることができる。
【００１８】
また、本発明の製膜方法は、コンベアによって搬送される基板に製膜される膜の原料ガスを吹き付けるノズルを有するインジェクタと、外側に形成される前後一対の外側供給ガス流に案内されて前記吹き付けられた原料ガスが前記基板と前記インジェクタとの間から排気される前後一対の排気流路と、該前後一対の排気流路を流れる流体間の流量及び流速の一方若しくは両方のバランスを測定する測定部と、を備えるＣＶＤ製膜装置における製膜方法であって、該測定部が測定した前記流体間のバランスが所定の範囲に収まるように前記各外側供給ガス流の流量または圧力の少なくとも一方を調整する。
【００１９】
本発明によれば、測定部は、インジェクタの前後に設けられた一対の排気流路を流れる各流体間の流量及び流速の一方若しくは両方のバランスを運転中に測定することができるので、停止製膜など製膜を中断する作業を行わなくても運転中にこのバランスを常時監視することができる。
そして、この測定された気流バランスが所定の範囲に収まるように各外側供給ガス流の流量または圧力の少なくとも一方を調節するので、バランスの調整が作業員によって異なることを防止することができるし、製膜を中断することなく運転中に効果的かつ効率的に行うことができる。これにより、製膜の品質を安定させ、製品の歩留まりを向上させることができる。
なお、所定の範囲は、ＣＶＤ製膜装置によって異なるものであるが、バランスを判定する項目と膜パターンや膜特性およびその分布との相互関係を予め試験して設定する。
【００２０】
上記発明においては、前記測定部は、前記流体を構成する前記原料ガスあるいは前記外側供給ガスの圧力差によって前記流体間のバランスを測定することとしてもよい。
【００２１】
前後一対の排気流路を流れる流体の流量及び流速の一方若しくは両方のバランスが異なると、この前後の流体間の圧力差が変化する。これは、流体を構成する原料ガスおよび外側供給ガスにおいても前後間の圧力差が変化する。
本発明によれば、原料ガスあるいは外側供給ガスの圧力差を測定して前記バランスを測定するようにしている。
このとき、圧力差を測定する測定箇所は、略同一条件となる位置、すなわち、ノズルの中心位置が形成する面に対して面対称の位置とすることが重要である。すなわち、望ましくはノズル中心位置から基板の搬送方向における距離は略同一とし、コンベアからの高さは略同一とし、幅方向における位置は略同一にするが、略同一ではなく位置がずれていたとしても判断、監視は可能である。
なお、測定箇所の幅方向位置は、インジェクタの幅方向略中央位置とするのが代表値として好適である。ただし、幅方向の状態を把握したい場合には、中央以外の任意の位置に設定してもよい。また、幅方向に複数箇所に設定して、それらを組み合わせるようにしてもよい。
【００２２】
上記発明においては、前記測定部は、前記流体の温度差によって前記流体間のバランスを測定することとしてもよい。
【００２３】
原料ガスと外側供給ガスとは、一般に温度が異なっている。前後一対の排気流路を流れる流体の流量及び流速の一方若しくは両方のバランスが異なると、混合して排出される流体の温度差が変化する。
本発明によれば、前後間の流体の温度差を測定してこのバランスを測定するようにしている。
このとき、温度差を測定する測定箇所は、略同一条件となる位置、すなわち、ノズルの中心位置が形成する面に対して面対称の位置とすることが重要である。すなわち、望ましくはノズル中心位置から基板の搬送方向における距離は略同一とし、コンベアからの高さは略同一とし、幅方向における位置は略同一にするが、略同一ではなく位置がずれていたとしても判断、監視は可能である。
なお、温度の測定箇所は、正確さを確保するために原料ガスと外側供給ガスとが十分に混合している位置、言い換えると、原料ガスと外側供給ガスとが混合する混合位置よりも十分下流側であることが好適である。
【００２４】
上記発明においては、前記測定部は、前記流体の成分差によって前記流体間のバランスを測定することを特徴とすることとしてもよい。
【００２５】
流体には、未反応の原料ガス、反応生成物および外側供給ガスが含まれる。前後一対の排気流路を流れる流体の流量及び流速の一方若しくは両方のバランスが異なると、未反応の原料ガスおよび反応生成物の濃度が変化する。
本発明によれば、この流体の成分濃度差を測定してこのバランスを測定するようにしている。
このとき、成分濃度差を測定する測定箇所は、略同一条件となる位置、すなわち、ノズルの中心位置が形成する面に対して面対称の位置とすることが重要である。すなわち、望ましくはノズルの中心位置から基板の搬送方向における距離は略同一とし、コンベアからの高さは略同一とし、幅方向における位置は略同一にするが、略同一ではなく位置がずれていたとしても判断、監視は可能である。
なお、成分濃度差の測定は、相対変化について検知できればよい、すなわち、絶対値の計測は不要であるので、簡易な測定手段を用いることができる。
【発明の効果】
【００２６】
本発明によれば、前後一対の排気流路を流れる流体間の流量及び流速の一方若しくは両方のバランスを測定する測定部を備えているので、測定部は、インジェクタの前後に設けられた一対の排気流路を流れる各流体間のバランスを運転中に測定することができる。
そして、この測定された各流体間のバランスが所定の範囲に収まるように各外側供給ガス流の流量または圧力の少なくとも一方を調節するので、このバランスの調整が作業員によって異なることを防止することができるし、運転中に効果的かつ効率的に行うことができる。これにより、製膜の品質を安定させ、製品の歩留まりを向上させることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２７】
〔第一実施形態〕
以下、本発明の第一実施形態にかかるＣＶＤ製膜装置について図１から図５を参照して説明する。
図１は、本実施形態にかかる膜厚調整方法を実施する大気圧熱ＣＶＤ装置（ＣＶＤ製膜装置）１の全体概略構成を示す縦断面図である。図２は、図１の第４チャンバの下部構造を示す断面図である。図３は、図１の第４チャンバの下部を示す部分斜視図である。
この大気圧熱ＣＶＤ装置１は、透光性の基板３（面積が１ｍ２以上の大面積基板、たとえば：１．４ｍ×１．１ｍ×３．５ｍｍ〜４．５ｍｍのソーダガラス基板）上に熱ＣＶＤ法により透明電極膜を製膜する。透明電極膜は、アルカリバリア膜および透明導電膜を含む。
【００２８】
大気圧熱ＣＶＤ装置１には、直方体形状の室である製膜室（炉）５と、基板３が製膜室５内を通過するように基板３を搬送方向Ｌに搬送するコンベア７とが備えられている。
製膜室５は、長手方向の一方の端部に入口部９が、他方の端部に出口部１１が備えられている。製膜室５には、入口部９から出口部１１に向けて、加熱部１３と、第１チャンバ１５と、第２チャンバ１７と、第３チャンバ１９と、第４チャンバ２１と、第５チャンバ２３と、第６チャンバ２５と、第７チャンバ２７と、水冷部２９と、が順に備えられている。
【００２９】
入口部９には、たとえば、窒素ガスを噴出することで、製膜室５内の雰囲気が入口部９から流出することを防止する入口シール部３１が備えられている。
出口部１１には、たとえば、窒素ガスを噴出することで、製膜室５内の雰囲気が出口部１１から流出することを防止する出口シール部３３が備えられている。
【００３０】
コンベア７の上面は、入口部９から出口部１１へ向かって製膜室５を貫くように設けられている。出口部１１から出た後、製膜室５の下側を通り、入口部９へ戻る。基板３は、コンベア７に載せられ、入口部９から製膜室５へ進入し、所定の処理をされ、出口部１１から送出される。
【００３１】
加熱部１３は、電気炉であり、製膜室５内部の水冷部２９手前までの雰囲気を所定の温度、たとえば、５００℃に維持する。この高温雰囲気中を通過する基板３は、進行に伴いこの所定の温度まで昇温される。
【００３２】
第１チャンバ１５は、下を通過する基板３上に反射防止膜を形成する。
第１チャンバ１５は、原料ガスとしてＴＴＩＰ（テトライソプロポキシチタニウム）ガスを通過する基板３上に送出することで、熱ＣＶＤ法により基板３上にＴｉＯ２膜を形成する。
第２チャンバ１７および第３チャンバ１９は、それぞれ下を通過する基板３上にアルカリバリア膜を形成する。第２チャンバ１７および第３チャンバ１９は、原料ガスとしてＳｉＨ４ガスおよびＯ２ガスを通過する基板３上に送出することで、熱ＣＶＤ法により基板３上にＳｉＯ２膜を形成する。
【００３３】
第４チャンバ２１ないし第７チャンバ２７は、それぞれ下を通過する基板３上に透明導電膜を形成する。
すなわち、第４チャンバ２１ないし第７チャンバ２７は、原料ガスとしてＳｎＣｌ４ガス、Ｈ２ＯガスおよびＨＦガスをＮ２ガスで希釈して送出することで、熱ＣＶＤ法により基板２０上にＦがドープされたＳｎＯ２膜を形成する。
第１チャンバ１５ないし第７チャンバ２７は、製膜内容に応じて適宜選択して用いられる。
【００３４】
第１チャンバ１５ないし第７チャンバ２７の構造について、基本的には略同等であるので、以下、たとえば、第４チャンバ２１を例として図２および図３により説明する。第４チャンバ２１には、図示しない供給源から供給された原料ガスを下方に向けて噴射するインジェクタ３５と、インジェクタ３５の搬送方向Ｌにおける前方（搬送方向Ｌの下流側）および後方（搬送方向Ｌの上流側）にそれぞれ設けられた排気流路３７とが備えられている。
【００３５】
インジェクタ３５は、横断面が略矩形状をし、幅方向（搬送方向Ｌに直交する方向；図２の紙面に直交する方向）に延在するように配置されている。
コンベア７、言い換えると基板３に対向するインジェクタ３５の下面には、搬送方向Ｌにおける略中央位置に、幅方向略全幅にわたりノズル部（ノズル）３９が取り付けられている。
ノズル部３９の前後部は、下方に向かい間隔が漸増するように形成され、図２の原料ガス流４１に示されるように原料ガスを前方および後方に向けて噴射する。
【００３６】
インジェクタ３５の上部には、原料ガスであるＳｎＣｌ４ガスをノズル部３９に供給するスリット状の第１吹出口４３Ａと、Ｎ２ガスおよびＨＦガス、または、Ｎ２ガスのみを供給する一対のスリット状の第２吹出口４３Ｂと、水蒸気（Ｈ２Ｏ）およびＮ２ガスを供給する一対のスリット状の第３吹出口４３Ｃが形成されている。
これらの第１吹出口４３Ａ、第２吹出口４３Ｂおよび第３吹出口４３Ｃは、幅方向に延びるように形成され、第１吹出口４３Ａから前後に向かって第２吹出口４３Ｂ、第３吹出口４３Ｃの順に並んで配置されている。
【００３７】
原料ガスは、基板３の上に供給され、製膜に用いられた後、前後の排気流路３７を通って排出される。
第４チャンバ２１（第１チャンバ１５、第２チャンバ１７、第３チャンバ１９、第５チャンバ２３、第６チャンバ２５、第７チャンバ２７）の前方には、原料ガス流４１の搬送方向Ｌ下流側への拡散を抑制するとともに前方の排気流路３７へ案内する前窒素ガスカーテン（外側供給ガス流）４５が、後方には、原料ガス流４１の搬送方向Ｌ上流側への拡散を抑制するとともに後方の排気流路３７へ案内する後窒素ガスカーテン（外側供給ガス流）４７が備えられている。原料ガス流４１、前窒素ガスカーテン４５あるいは後窒素ガスカーテン４７が混合し、排気ガス（流体）として排気流路３７を流れることになる。
前窒素ガスカーテン４５および後窒素ガスカーテン４７は、他の不活性ガスを用いてもよいが、コストの点で窒素ガスが好適である。また、外側供給ガス流としての前窒素ガスカーテン４５および後窒素ガスカーテン４７は、不活性ガスに限るものではなく、それに酸素や水を混入させたものとしてもよいし、その他のガスであってもよい。
なお、基板３の搬送方向Ｌでみて下流側に位置するものを「前」、上流側に位置するものを「後」として各名称を示す。
【００３８】
水冷部２９は、第７チャンバ２７の搬送方向Ｌ下流側に設けられ、通過する基板３を所定の温度以下に降温する。
大気圧熱ＣＶＤ装置１には、装置各部の動作、運転状況を制御する制御部４９が備えられている。制御部４９には、原料ガスの前後における均一性を確保すべく、排気ガス等の流量のバランス（以下、単に、バランスという。）が所定の範囲に収まるように前窒素ガスカーテン４５および／または後窒素ガスカーテン４７の流量を調節する膜厚調整モード５１が備えられている。
なお、制御部４９は排気ガス等の流速のバランスが所定の範囲に収まるようにしてもよい。また、その際前窒素ガスカーテン４５および／または後窒素ガスカーテン４７の流速を調節するようにしてもよい。
【００３９】
第４チャンバ２１には、圧力差測定部（測定部、圧力差測定手段）５３が備えられている。圧力差測定部５３には、微差圧計５５と、前圧力導管５７と、後圧力導管５９と、が備えられている。
微差圧計５５は、高圧側端子と、低圧側端子とに接続された圧力源の間の差圧を測定するものであり、製膜室５の外側に設置されている。
微差圧計５５のフルスケールは、たとえば、１０Ｐａ以下で、目盛りが０．０１Ｐａのものを用いている。
【００４０】
前圧力導管５７は例えば第４チャンバ２１の下流側に、後圧力導管５９は第４チャンバ２１の上流側に、それぞれ幅方向に横断するように設置されている。この位置は比較的スペースがあるので、前圧力導管５７および後圧力導管５９を設置するのが容易である。
前圧力導管５７および後圧力導管５９は、それぞれコンベア７の両側に位置する製膜室５に取り付けられた支持具６１によって略水平となるように支持されている。
前圧力導管５７の端部は、製膜室５の窓枠６７の近傍で外部に貫通し、微差圧計５５の低圧側端子に接続されている。後圧力導管５９の端部は、製膜室５の窓枠６７の近傍で外部に貫通し、微差圧計５５の高圧側端子に接続されている。
【００４１】
前圧力導管５７には、第４チャンバ２１の幅方向略中央位置における下側に、圧力差を測定する測定箇所となる前孔６３が製膜室５内と連通するように開口されている。後圧力導管５９には、第４チャンバ２１の幅方向略中央位置における下側に、圧力差を測定する測定箇所となる後孔６５が製膜室５内と連通するように開口されている。
前孔６３および後孔６５は、ノズル３９の搬送方向Ｌにおける中心位置Ｃを通る面に対して略面対称となる位置に設けられている。すなわち、ノズル３９の中心位置Ｃから前孔６３および後孔６５までの搬送方向Ｌにおける距離Ｄ１，Ｄ２は略同一とされている。距離Ｄ１と距離Ｄ２との差は、流れの動圧の影響が前後で同じとなるようするため、±３ｍｍ以内とするのが望ましい。
【００４２】
前孔６３および後孔６５のコンベア７からの高さは略同一（高低差は２ｍｍ以内とすることが望ましい。）とし、幅方向における位置は略同一にされている。
また、前孔６３および後孔６５の向きは、本実施形態では上下方向とされているが、これは傾斜させてもよい。この場合も、中心位置Ｃを通る面に対して略面対称となるようにされる。
前孔６３および後孔６５の向きは、設置角の±２０度以内となるよう設置することが望ましい。
前孔６３および後孔６５の径は、φ１〜６ｍｍ以内とすることが望ましい。
【００４３】
前圧力導管５７および後圧力導管５９は、上下方向の高さＨが１００ｍｍ以内とするのが望ましい。高さＨが１００ｍｍ以上となる場合は、前圧力導管５７および後圧力導管５９の配管温度を計測し密度差による圧力差を補正する必要がある。
本実施形態では、圧力差測定部５３は、第１チャンバ１５ないし第７チャンバ２７にそれぞれ備えられている。
これは、１つの微差圧計５５と複数の電磁弁とを用い、シーケンサ等により電磁弁の開閉を行って、第１チャンバ１５ないし第７チャンバ２７の差圧をシーケンス的に計測するようにしてもよい。
【００４４】
次に、上記の構成からなる大気圧熱ＣＶＤ装置１における製膜される膜厚を均一にする膜厚調整方法について図４を参照して説明する。
【００４５】
制御部４９が製膜作業中に、膜厚調整モード５１を投入すると、調整が開始される（ステップＳ１）。
制御部４９は、第１チャンバ１５ないし第７チャンバ２７の内、基板３が存在するチャンバを選択し、該チャンバの圧力差測定部５３が測定した差圧が、±０．０５Ｐａ以内かを判定する（ステップＳ２）。
±０．０５Ｐａは、この大気圧熱ＣＶＤ装置１について予めバランスを判定する圧力差と膜パターンや膜特性との相互関係を予め試験して設定された所定の範囲の例である。これは、製膜装置によって異なるものであるので、それぞれの製膜装置において、予めバランスを判定する圧力差と膜パターンや膜特性との相互関係を試験して設定するのが望ましい。
【００４６】
圧力差測定部５３では、前窒素ガスカーテン４５を形成する窒素ガスが前孔６３から導入され、それが微差圧計５５の低圧側端子に導入されている。一方、後窒素ガスカーテン４７が後孔６５から導入され、それが微差圧計５５の高圧側端子に導入されている。
微差圧計５５では、高圧側端子に導入された後窒素ガスカーテン４７の窒素ガスの圧力と、低圧側端子に導入された前窒素ガスカーテン４５の窒素ガスの圧力と、の差圧を算出して、制御部４９に送信する。
このように、圧力差測定部５３は、インジェクタ３５の前後に設けられた一対の排気流路３７を流れる各流体間のバランスを運転中に測定することができる。言い換えると、停止製膜など製膜を中断する作業を行わなくてもオンラインでバランスの常時監視を行うことができる。
【００４７】
ステップＳ２で、差圧が±０．０５Ｐａを超えている（ＮＯ）場合、それが−側であれば、微差圧計５５の低圧端子側が高いことになるので、バランスが入口側に傾いていると判定する。この判定に基づいて、制御部４９は、入口側である後窒素ガスカーテン４７の流量を増加し、出口側である前窒素ガスカーテン４５の流量を減少させる（ステップＳ３）。
一方、それが＋側であれば、微差圧計５５の高圧端子側が高いことになるので、バランスが出口側に傾いていると判定する。この判定に基づいて、制御部４９は、出口側である前窒素ガスカーテン４５の流量を増加し、入口側である後窒素ガスカーテン４７の流量を減少させる（ステップＳ４）。
ステップＳ２でＮＯの場合は、これを繰り返す。
【００４８】
ステップＳ２で、差圧が±０．０５Ｐａ以内（ＹＥＳ）の場合、バランスが正常と判定し、まだ、調整されていないチャンバがあるかを判定する（ステップＳ５）。
ステップＳ５で有りの場合、制御部４９は次のチャンバを選択し、ステップＳ２に戻って次のチャンバの調整を行う。すなわち、上記ステップＳ２、ステップＳ３またはステップＳ４を対象となる全てのチャンバで繰り返し行うこととなる。
ステップＳ５で無しの場合、調整を終了する（ステップＳ６）。
【００４９】
このように、制御部４９は膜厚調整モード５１を投入し、圧力差測定部５３によって測定されたバランスが±０．０５Ｐａ以内（所定の範囲）に収まるように前窒素ガスカーテン４５および後窒素ガスカーテン４７の流量を調節するので、バランスの調整が作業員によって異なることを防止することができる。また、運転中に効果的かつ効率的にバランスの調整を行うことができる。これにより、透明導電層等の品質を安定させ、太陽電池の歩留まりを向上させることができる。
【００５０】
なお、本実施形態は、特に、チャンバ間の相互干渉が小さいものに有効な方法である。
また、運転中常時調整する代わりに、たとえば、メンテナンスを行った後、季節の移りかわる時期等、変動が大きい時に実施されるようにしてもよい。
【００５１】
本実施形態では、圧力差測定部５３は前窒素ガスカーテン４５および後窒素ガスカーテン４７の圧力差を測定するようにしているが、これに限定されるものではない。
たとえば、図５に示されるように、圧力差測定部５３の前圧力導管６９および後圧力導管７１をインジェクタ３５の前後に配置し、それぞれ前後の原料ガス流４１に面する面に開口（前孔７３および後孔７５）させるようにしてもよい。
なお、この場合も、前孔７３と後孔７５とは、ノズル３９の搬送方向Ｌにおける中心位置Ｃに対して略線対称となる位置に設けられている。
このようにすると、圧力差測定部５３は、より製膜に影響する前後の原料ガス流４１間の差圧、すなわち、対象そのものを直接測定できるので、一層精度のよい調整を行うことができる。
【００５２】
〔第二実施形態〕
次に、本発明の第二実施形態について図６を参照して説明する。
本実施形態の基本構成は、第一実施形態と基本的に同様であるが、第一実施形態とは、バランスの測定部の構成が異なっている。よって、本実施形態においては、この異なっている部分を説明し、その他の重複するものについては説明を省略する。
なお、第一実施形態と同一の構成要素については、同一の符号を付してその重複した説明を省略する。
【００５３】
本実施形態では、第一実施形態の圧力差測定部５３に代わり、温度差測定部（測定部、温度差測定手段）７７が備えられている。
窒素ガスで希釈された原料ガスは、冷却され、１５０℃程度で基板３の上に供給され、製膜に用いられた後、前後の排気流路３７を通って排出される。一方、前窒素ガスカーテン４５および後窒素ガスカーテン４７は３００℃程度で供給されている。
これらのガスが混合して排気ガスとして前後の排気流路３７を通って排出される。
この混合によって排気ガスの温度はこれらの中間の温度となる。
【００５４】
温度差測定部７７には、温度差計７９と、熱電対８１，８３とが備えられている。
温度測定部である熱電対８１は前側の排気流路３７におけるインジェクタ３５側壁面に設置され、ここを通る排気ガスの温度を測定する。温度測定部である熱電対８３は後側の排気流路３７におけるインジェクタ３５側壁面に設置され、ここを通る排気ガスの温度を測定する。
温度差計７９は、熱電対８１および熱電対８３で検出した温度の差を測定するものである。
熱電対８１および熱電対８３は、温度条件が略同一となる位置、すなわち、ノズル３９の中心位置Ｃを通る面に対して略面対称の位置に設置されている。すなわち、ノズル３９の中心位置Ｃから基板３の搬送方向Ｌにおける距離は略同一とし、コンベア７からの高さは略同一とし、幅方向における位置は略同一にする。
【００５５】
熱電対８１および熱電対８３は、原料ガス流４１が、前窒素ガスカーテン４５あるいは後窒素ガスカーテン４７と合流する位置から、距離Ｈ１だけ離れた下流側に設置されている。
この距離Ｈ１は、原料ガス流４１と前窒素ガスカーテン４５あるいは後窒素ガスカーテン４７とが十分に混合する距離とされる。本実施形態では、距離Ｈ１は２００ｍｍとされている。
距離Ｈ１は、製膜装置によって異なるが、２００ｍｍ以上とすれば十分である。
また、熱電対８１，８３の線径は流体温度への追従性から極力細いものを用いるのが望ましく、たとえば、線径φ１ｍｍ以下とすることが望ましい。
【００５６】
このように構成された大気圧熱ＣＶＤ装置１における製膜される膜厚を均一にする膜厚調整方法について説明する。
本実施形態にかかる膜厚調整方法は、基本的に第一実施形態と同様に図４に示されるフローで行われるが、ステップＳ２における判定が異なるので、この点を主体として説明する。
前側の原料ガス流４１および前窒素ガスカーテン４５と、後側の原料ガス流４１および後窒素ガスカーテン４７のバランスが異なると、これらが混合して排出される排気ガスの温度差が変化する。
【００５７】
制御部４９が製膜作業中に、膜厚調整モード５１を投入し、膜厚調整が開始される（ステップＳ１）と、制御部４９は、第１チャンバ１５ないし第７チャンバ２７の内、基板３が存在するチャンバを選択し、該チャンバの温度差測定部７７が測定した温度差が、±５℃以内かを判定する（ステップＳ２）。
±５℃は、この大気圧熱ＣＶＤ装置１について予めバランスを判定する温度差と膜パターンとの相互関係を予め試験して設定された所定の範囲である。これは、製膜装置によって異なるものであるので、それぞれの製膜装置において、予めバランスを判定する温度差と膜パターンとの相互関係を試験して設定するのが望ましい。
【００５８】
温度差測定部７７の温度差計７９では、熱電対８１，８３が検出した温度信号が入力され、両者の温度差を算出して、制御部４９に送信している。
このように、温度差測定部７７は、インジェクタ３５の前後に設けられた一対の排気流路３７を流れる排気ガス間のバランスを運転中に測定することができる。言い換えると、停止製膜など製膜を中断する作業を行わなくてもバランスの常時監視を行うことができる。
【００５９】
ステップＳ２で、温度差が±５℃を超えている（ＮＯ）場合で、それが−側、すなわち、熱電対８１の温度が高いときには、制御部４９はバランスが出口（前）側に傾いていると判定する。この判定に基づいて、制御部４９は、入口（後）側である後窒素ガスカーテン４７の流量を増加し、出口（前）側である前窒素ガスカーテン４５の流量を減少させる（ステップＳ３）。
一方、それが＋側、すなわち、熱電対８１の温度が高いときには、制御部４９はバランスが入口（後）側に傾いていると判定する。この判定に基づいて、制御部４９は、出口（前）側である前窒素ガスカーテン４５の流量を増加し、入口（後）側である後窒素ガスカーテン４７の流量を減少させる（ステップＳ４）。
ステップＳ２でＮＯの場合は、これらを繰り返す。
【００６０】
ステップＳ２で、差圧が±５℃以内（ＹＥＳ）の場合、バランスが正常と判定し、まだ、調整されていないチャンバがあるかを判定する（ステップＳ５）。
ステップＳ５で有りの場合、制御部４９は次のチャンバを選択し、ステップＳ２に戻って次のチャンバの調整を行う。すなわち、上記ステップＳ２、ステップＳ３またはステップＳ４を対象となる全てのチャンバで繰り返し行うこととなる。
ステップＳ５で無しの場合、調整を終了する（ステップＳ６）。
【００６１】
このように、制御部４９は膜厚調整モード５１を投入し、温度差測定部７７によって測定されたバランスが±５℃以内（所定の範囲）に収まるように前窒素ガスカーテン４５および後窒素ガスカーテン４７の流量を調節するので、バランスの調整が作業員によって異なることを防止することができるし、運転中に効果的かつ効率的に行うことができる。これにより、透明導電層等の品質を安定させ、太陽電池の歩留まりを向上させることができる。
【００６２】
〔第三実施形態〕
次に、本発明の第三実施形態について図７を参照して説明する。
本実施形態の基本構成は、第一実施形態と基本的に同様であるが、第一実施形態とは、バランスの測定部の構成が異なっている。よって、本実施形態においては、この異なっている部分を説明し、その他の重複するものについては説明を省略する。
なお、第一実施形態と同一の構成要素については、同一の符号を付してその重複した説明を省略する。
【００６３】
本実施形態では、第一実施形態の圧力差測定部５３に代わり、成分差測定部（測定部、成分濃度測定手段）８５が備えられている。
排気流路３７を通る排気ガスには、未反応の原料ガス、反応生成物および不活性ガスが含まれる。バランスが異なると、未反応の原料ガスおよび反応生成物の濃度が変化する。
成分差測定部８５には、前側の排気流路３７を通る排気ガスの成分を測定する前成分測定器８７と、後側の排気流路３７を通る排気ガスの成分を測定する後成分測定器８９とが備えられている。
【００６４】
前成分測定器８７の前排気取込部９１は、前側の排気流路３７を貫通し、その内部に開口するように取り付けられている。後成分測定器８９の後排気取込部９３は、後側の排気流路３７を貫通し、その内部に開口するように取り付けられている。
前排気取込部９１および後排気取込部９３は、ノズル３９の中心位置Ｃを通る面に対して略面対称になる位置に取り付けられている。
すなわち、ノズル３９の中心位置Ｃから基板３の搬送方向Ｌにおける距離は略同一とし、コンベア７からの高さは略同一とし、幅方向における位置は略同一にする。
【００６５】
なお、前成分測定器８７および後成分測定器８９は、成分の相対変化について検知できればよい、すなわち、絶対値の計測は不要であるので、簡易な測定手段を用いることができる。
排気ガスに含まれるガスの種類は、製膜種類によって異なる。たとえば、ＴｉＯ２製膜では、ＴＴＩＰ、Ｈ２Ｏ、ＣＨ３ＯＨであり、ＳｉＯ２製膜では、ＳｉＨ４、Ｈ２、Ｈ２Ｏ、Ｏ２であり、ＳｎＯ２製膜では、ＳｎＣｌ４、ＨＣｌ、ＨＦ、Ｈ２Ｏ、Ｃｌ２である。
これらの成分を測定する前成分測定器８７および後成分測定器８９としては、たとえば、Ｈ２Ｏには、ガス吸引後ガスを冷却して計測する露点計であり、ＨＣｌ、Ｈ２、ＣＨ３ＯＨ、Ｏ２には、ガス吸引後ガスを冷却して計測する化学電位式センサである。
【００６６】
混合ガスには、ガス濃度により音速が異なることを利用する超音波式センサが用いられる。これは絶対値を求める為には模擬ガスによる校正が必要だが、成分差を求める本実施形態では校正しなくてもよい。
また、混合ガスには、赤外線吸収を利用する光学式センサも用いられる。
その他、公知の測定器を用いることができる。
なお、排気ガスは、層流となっていることも考えられるので、その場合にはサンプリング位置に注意することが必要である。
【００６７】
このように構成された大気圧熱ＣＶＤ装置１における製膜される膜厚を均一にする膜厚調整方法について説明する。
本実施形態にかかる膜厚調整方法は、基本的に第一実施形態と同様に図４に示されるフローで行われるが、ステップＳ２における判定が異なる。
前側の原料ガス流４１および前窒素ガスカーテン４５と、後側の原料ガス流４１および後窒素ガスカーテン４７のバランスが異なると、これらが混合して排出される排気ガスの成分が変化する。
【００６８】
制御部４９が製膜作業中に、膜厚調整モード５１を投入し、膜厚調整が開始される（ステップＳ１）と、制御部４９は、第１チャンバ１５ないし第７チャンバ２７の内、基板３が存在するチャンバを選択し、該チャンバの成分差測定部８５が測定した成分差が、所定の範囲内かを判定する（ステップＳ２）。
所定の範囲は、製膜装置によって異なるものであるので、それぞれの製膜装置において、予めバランスを判定する成分差と膜パターンとの相互関係を試験して設定するのが望ましい。
【００６９】
成分差測定部８５の前成分測定器８７および後成分測定器８９は、前排気取込部９１および後排気取込部９３から取り込まれる排気ガスの成分を簡略に検出し、その差分信号を制御部４９に送信している。
このように、成分差測定部８５は、インジェクタ３５の前後に設けられた一対の排気流路３７を流れる排気ガス間のバランスを運転中に測定することができる。言い換えると、停止製膜など製膜を中断する作業を行わなくてもバランスの常時監視を行うことができる。
【００７０】
ステップＳ２で、成分差が所定の範囲を超えている（ＮＯ）場合、制御部４９はバランスが出口（前）側に傾いているか、入口（後）側に傾いているかを判定する。
制御部４９は、この判定に基づいて、前者の場合は、後窒素ガスカーテン４７の流量を増加し、前窒素ガスカーテン４５の流量を減少させ、校舎の場合は、出口（前）側である前窒素ガスカーテン４５の流量を増加し、入口（後）側である後窒素ガスカーテン４７の流量を減少させ、バランスを調整する。
【００７１】
このように、制御部４９は膜厚調整モード５１を投入し、成分差測定部８５によって測定されたバランスが所定の範囲に収まるように前窒素ガスカーテン４５および後窒素ガスカーテン４７の流量を調節するので、バランスの調整が作業員によって異なることを防止することができるし、運転中に効果的かつ効率的に行うことができる。これにより、透明導電層等の品質を安定させ、太陽電池の歩留まりを向上させることができる。
【００７２】
なお、本発明の技術範囲は上記実施形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲において種々の変更を加えることが可能である。
たとえば、上記の実施の形態においては、この発明を太陽電池の透明導電膜を製膜する大気圧熱ＣＶＤ装置に適応して説明したが、ガラス板に熱線反射膜や反射防止膜等などの光学膜を製膜する開放型の熱ＣＶＤ装置に適用することもでき、特に限定するものではない。
【図面の簡単な説明】
【００７３】
【図１】本発明の第一実施形態にかかる膜厚調整方法を実施する大気圧熱ＣＶＤ装置の全体概略構成を示す縦断面図である。
【図２】図１の第４チャンバの下部構造を示す断面図である。
【図３】図１の第４チャンバの下部を示す部分斜視図である。
【図４】本発明の第一実施形態にかかる膜厚調整方法の調整フローを示すフロー図である。
【図５】本発明の第一実施形態にかかる第４チャンバの下部構造の別の実施態様を示す断面図である。
【図６】本発明の第二実施形態にかかる第４チャンバの下部構造を示す断面図である。
【図７】本発明の第三実施形態にかかる第４チャンバの下部構造を示す断面図である。
【符号の説明】
【００７４】
１  大気圧熱ＣＶＤ装置
３  基板
５  製膜室
７  コンベア
１５  第１チャンバ
１７  第２チャンバ
１９  第３チャンバ
２１  第４チャンバ
２３  第５チャンバ
２５  第６チャンバ
２７  第７チャンバ
３５  インジェクタ
３７  排気流路
３９  ノズル
４１  原料ガス流
４５  前窒素ガスカーテン
４７  後窒素ガスカーテン
４９  制御部
５３  圧力差測定部
７７  温度差測定部
８５  成分差測定部
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
2010121195.tif 000007
【図６】
2010121195.tif 000008
【図７】
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