(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
恒温水槽と、この恒温水槽の中に配置される反応溶液槽と、この反応溶液槽内に基板を鉛直に保持する基板保持部と、前記反応溶液槽の壁面にわたって高さ方向と幅方向とにほぼ等間隔で配置され壁面を振動させる複数の振動子と、該複数の振動子を個別に駆動するための複数の駆動回路とを備えたことと、
前記基板保持部が、前記基板の成膜形成面と前記複数の振動子によって振動せしめられる前記反応溶液槽の壁面との間にのみ前記基板の厚みと同程度の厚みを有する反応溶液の層を介在させさせながら前記基板を鉛直に保持することとを特徴とする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、槽の底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。
【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な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】
本願発明のＣＢＤ成膜装置は、恒温水槽と、この恒温水槽の中に配置される反応溶液槽と、この反応溶液槽内に基板を鉛直に保持する基板保持部と、反応溶液槽の壁面にわたって高さ方向と幅方向とにほぼ等間隔で配置され壁面を振動させる複数の振動子と、該複数の振動子を個別に駆動するための複数の駆動回路とを備えることにより、振動によって、反応溶液の攪拌を行うように構成されている。
【０００８】
さらに、本発明のＣＢＤ成膜装置は、基板保持部が、基板の成膜形成面と複数の振動子によって振動せしめられる反応溶液槽の壁面との間にのみこの基板の厚みと同程度の厚みを有する反応溶液の層を介在させるようにこの基板を鉛直に保持するように構成されている。
【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、紙面と直行する方向に所定の長さにわたって延長される幅を有する矩形状の恒温水槽６の中央部に、細身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 ( 沃化カドミュウム) 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、その一方の内壁面と基板保持棒２との間に表面側にCIS 能動層が形成された基板Ｓが保持されている。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。基板保持棒２は、基板Ｓの幅方向の両端のみを保持しており、基板Ｓの中央部ではその表面とこれに対向する他方の内壁面との間に、基板Ｓの厚みと同程度の幅の反応溶液の層が形成されている。
【００１０】
反応溶液槽１の他方の外壁面には、高さ方向と幅方向とに適宜な一定の間隔を保って複数の超音波振動子３ａ，３ｂ，３ｃ・・・が設置されている。各超音波振動子は、防水カバー5 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、反応溶液槽１の壁面を通して基板Ｓの表面との間に形成された狭い幅の反応溶液層に伝達される。この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が細身になったことから、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、反応溶液槽の壁面に取付けた超音波振動子によって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ことから反応溶液槽を薄くできる。この結果、１個の基板の処理ごと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】
また、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構成によれば、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。
【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
２      基板保持棒
3a〜3d  超音波振動子
4a〜4d  超音波駆動回路
6       恒温水槽
【図１】
0004080061.tif 000002
【図２】
0004080061.tif 000003