(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ＣＢＤ成膜対象の基板を成膜形成対象の表面を上向きにし、その裏面を底面に接触させた状態で反応溶液中に水平に保持する反応溶液槽と、
複数の振動子と、
これら複数の振動子を個別に駆動するための駆動回路と、
これら複数の振動子のそれぞれが発生した振動を伝達するために前記反応溶液中にほぼ等間隔で配置され、かつそれぞれの先端面が前記反応溶液中の基板の表面に向けて保持される前記反応溶液槽とは別個の複数の振動伝達体とを備えたことを特徴とするＣＢＤ成膜装置。
【請求項２】
請求項１において、
前記基板の上方に形成される反応溶液の層の厚みは、前記基板の厚みの数倍程度以下であることを特徴とするＣＢＤ成膜装置。
【請求項３】
請求項１又は２のいずれかにおいて、
前記振動伝達体の先端面と前記基板の表面との間隔はこの基板の厚みよりも小さな値に設定されたことを特徴とするＣＢＤ成膜装置。
【請求項４】
請求項１乃至３のいずれかにおいて、
前記各振動伝達体は、先端に向けて直径が増加する円錐形状を呈することを特徴とするＣＢＤ成膜装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明は、ＣＩＳ太陽電池のバッファ層の成膜などに利用されるＣＢＤ成膜装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
CIS( CuInSe2）太陽電池の製造工程では、基板表面の能動層と、この能動層上に形成される透明電極層との間にCdS のバッファ層が形成される。このバッファ層の形成方法として、化学浴槽堆積法( CBD: Chemical Bath Deposition 法) が利用される。このＣＢＤ法では、表面側にCIS 能動層が形成された基板を CdI2 とNH2CSNH2のアンモニア溶液から成る反応溶液中に浸すことによって、CIS 能動層上にCdS の層が堆積・形成される。
【０００３】
一般に、ＣＢＤ成膜法では、反応を促進するうえで基板表面の成膜形成領域に常に新鮮な反応溶液を接触させることが必要であり、このため、反応溶液を攪拌する機構が必要になる。従来、このような攪拌機構としては、図２に示すように、恒温水槽１４内に保持された反応溶液槽１１の外部の下方に回転磁界発生装置１３を設置すると共に、反応溶液槽１１の底に樹脂などの耐腐食性の素材で被覆された鉄などの磁性体から成る攪拌子１２（スターラー）を投入し、このスターラーを恒温水槽１４の外部で発生させた回転磁界で回転させることにより行っている。なお、Ｓは処理対象の基板であり、１５はこの基板Ｓの保持体である。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
上記従来のスターラを使用するＣＢＤ成膜装置の攪拌機構では、攪拌を反応溶液槽の底のスターラーで行っている。このため、スターラーから離れる従って攪拌力が弱まり、成膜の均一性が損なわれるという問題がある。また、反応溶液槽内にスターラーを動かすための空間が必要になるため反応溶液槽の小型化には限界が生じ、１個の基板の処理ごとに廃棄される反応溶液の量がかさみ、資源の調達と廃液の処理という２面において製造費用がかさむという問題がある。更に、基板をその周辺部分で保持しているため、自重によって中央部分に撓みが生じ、基板が大面積になるにつれて撓みに伴うストレスが成膜層に悪影響を及ぼすという問題がある。
【０００５】
従って、本発明の一つの目的は、成膜の均一性を向上でき、反応溶液槽の小型化が可能で、ストレスのない良質の成膜を形成できるＣＢＤ成膜装置を提供することにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明のＣＢＤ成膜装置は、ＣＢＤ成膜対象の基板を成膜形成対象の表面を上向きにし、その裏面を底面に接触させた状態で反応溶液中に水平に保持する反応溶液槽と、複数の振動子と、これら複数の振動子を個別に駆動するための駆動回路と、これら複数の振動子のそれぞれが発生した振動を伝達するために前記反応溶液中にほぼ等間隔で配置され、かつそれぞれの先端面が前記反応溶液中の基板の表面に向けて保持される前記反応溶液槽とは別個の複数の振動伝達体とを備え、振動によって均一な攪拌を行うように構成されている。
【０００７】
【発明の実施の形態】
本発明の好適な実施の形態によれば、前記基板の上方に形成される反応溶液の層の厚みは、前記基板の厚みの数倍程度以下に設定されている。
【０００８】
本発明の他の好適な実施の形態によれば、前記振動伝達体の先端面と前記基板の表面との間隔はこの基板の厚みよりも小さな値に設定されている。
【０００９】
【実施例】
図１は、本発明の一実施例のＣＢＤ成膜装置の構成を示す要部断面図である。このＣＢＤ成膜装置では、紙面と直交する方向に所定の長さにわたって矩形状の恒温水槽６が延長され、この恒温水槽の底面に、薄手の矩形状の反応溶液槽１が設置されている。この反応溶液槽１の内部には、CdI2( 沃化カドミウム) とNH2CSNH2( チオ尿素) のアンモニア溶液から成る反応溶液反応溶液が充填されると共に、その底面にはCIS 能動層が形成された表面を上向きにして基板Ｓが配置されている。この基板Ｓは矩形状を呈しており、図１の紙面と直行する方向に所定の長さにわたって延長される所定の幅を有している。この基板Ｓの上方には基板Ｓの厚みと同程度の深さの反応溶液の層が形成されている。
【００１０】
反応溶液槽１の上蓋１ａには、長さ方向と幅方向とに適宜な一定の間隔を保って複数の振動伝達体２ａ，２ｂ，２ｃ・・・と、これらの振動伝達体のそれぞれに伝達する振動を発生するための超音波振動子３ａ，３ｂ，３ｃ・・・が設置されている。各振動伝達体は、先端に向けて直径が増加する円錐形状を呈すると共に、その反応溶液中に浸される先端部分は耐腐食性の表面素材で覆われている。各超音波振動子には、個別の超音波駆動回路４ａ，４ｂ，４ｃ・・・が設置されている。
【００１１】
各超音波駆動回路から供給された電気信号は、対応の超音波振動子３ａ，３ｂ，３ｃ・・・によって超音波振動に変換され、対応の振動伝達体２ａ，２ｂ，２ｃ・・・中を反応溶液槽１の上蓋を通して反応溶液中に伝達される。各振動伝達体の先端面と基板Ｓの表面との間には基板Ｓの厚みよりも小さな厚みの反応溶液層が形成されている。基板Ｓの表面の上部の反応溶液中に伝達された超音波の振動エネルギーにより、反応溶液が十分に攪拌され、基板表面のCIS 能動層上に均一な厚みのCdS のバッファ層が形成される。
【００１２】
所定時間にわたるバッファ層の形成が終了すると、処理済みの基板Ｓが反応溶液槽１から取り出される。基板Ｓの表面に形成されたバッファ層の厚みの均一性が検査され、この検査結果に応じて、次回のＣＢＤ処理時における各超音波駆動回路の出力の調整が個別に行われる。基板Ｓの取り出しの後、反応溶液槽１内の反応溶液が廃棄される。この廃棄される反応溶液の量は、反応溶液槽１が薄型になったことから、従来の装置におけるものと比べて極めて少量に留まる。
【００１３】
以上、複数の超音波振動子のそれぞれに対応して超音波駆動回路を設置することにより、個々の超音波振動子の動作を個別に調整する最適な構成を例示した。しかしながら、原理的には、費用の節減などのために、一つの駆動回路によって複数の超音波振動子を駆動する構成とすることもできる。
【００１４】
また、反応溶液の層の厚みを基板の厚み程度とし、一つの基板を処理するたびに反応溶液を交換する例を説明した。しかしながら、反応溶液を交換することなく複数枚の基板を連続して処理する目的などから、反応溶液の層の厚みを更に大きく、例えば基板の厚みの数倍程度とすることもできる。
【００１５】
【発明の効果】
以上詳細に説明したように、本発明のＣＢＤ成膜装置は、振動伝達体を介して反応溶液中に振動を伝達し、反応溶液の攪拌を行う構成であるから、攪拌にむらが生ぜず成膜の均一性が向上するという効果が奏される。
【００１６】
また、反応溶液槽内にスターラーを動かすための空間が不要になるため反応溶液槽を薄くできる。この結果、１個の基板を処理するたびに廃棄される反応溶液の量が節減され、資源の調達と廃液の処理という２面において製造費用が低減される。
【００１７】
さらに、超音波振動子を駆動するための駆動回路を個別に設置する本発明の実施例によれば、駆動出力を個別に調整することにより成膜の均一性を一層高めることができるという利点がある。
【００１８】
さらに、基板を反応溶液槽の底面に接触させて置くだけであるから、基板を保持するための治具が不要になり、基板が大型になっても中央部分に撓みによるストレスが発明しない。また、基板を処理するたびにそのような治具を洗浄する労力も時間も不要になる。更に、図１の実施例のように反応溶液槽を密閉して恒温水槽内に浸す構成とすれば、加熱された反応溶液からアンモニアが蒸発するのを有効に防止できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施例のＣＢＤ成膜装置の構成を示す要部断面図である。
【図２】従来のＣＢＤ成膜装置の構成を示す要部断面図である。
【符号の説明】
１      反応溶液槽
2a〜2d  振動伝達体
3a〜3d  超音波振動子
4a〜4d  超音波駆動回路
6       恒温水槽
S       基板
【図１】
0004443645.tif 000002
【図２】
0004443645.tif 000003