セレン薄膜の蒸着方法、セレン薄膜の蒸着装置、及びプラズマヘッド
【課題】真空装置を用いることなく、また、セレン源の利用効率を高く維持した状態でセレン薄膜の蒸着を行うことができるセレン薄膜の蒸着方法、セレン薄膜の蒸着装置、及びプラズマヘッドを提供する。
【解決手段】セレン薄膜蒸着方法が、プラズマヘッド２００を提供するステップと、基板を大気圧下で支持するステップと、プラズマヘッドによって固体セレン源を分解し、セレン薄膜を基板上に蒸着するステップとを含み、セレン薄膜蒸着装置１が、基板を支持する支持台１００と、固体セレン源を保持し、支持台と互いに相対的に移動するように支持台上に配置されるプラズマヘッドとを備え、プラズマヘッドが固体セレン源を分解し、セレン薄膜を基板上に蒸着するものであり、プラズマヘッドが、プラズマを発生するチャンバと、チャンバを取り囲むようにチャンバと接続したハウジングと、ハウジング内に配置された固体セレン源とを含むものである。
【解決手段】セレン薄膜蒸着方法が、プラズマヘッド２００を提供するステップと、基板を大気圧下で支持するステップと、プラズマヘッドによって固体セレン源を分解し、セレン薄膜を基板上に蒸着するステップとを含み、セレン薄膜蒸着装置１が、基板を支持する支持台１００と、固体セレン源を保持し、支持台と互いに相対的に移動するように支持台上に配置されるプラズマヘッドとを備え、プラズマヘッドが固体セレン源を分解し、セレン薄膜を基板上に蒸着するものであり、プラズマヘッドが、プラズマを発生するチャンバと、チャンバを取り囲むようにチャンバと接続したハウジングと、ハウジング内に配置された固体セレン源とを含むものである。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、セレン薄膜の蒸着方法、セレン薄膜の蒸着装置、及びプラズマヘッドに関し、特に、プラズマを用いて固体セレン源を分解することでセレン薄膜を蒸着する方法、セレン薄膜を蒸着する装置、及びこれらに用いるプラズマヘッドに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
太陽電池の発展に伴い、薄膜太陽電池は、簡単な構造であることも含めて多くの利点があり、重視されてきた。さまざまな種類の薄膜太陽電池の中でも、多くの国々がその高いエネルギー変換効率により、銅、インジウム、ガリウム、及びセレン（Ｃｕ（Ｉｎ１−ｘＧａｘ）（Ｓｅ）２（即ち’’ＣＩＧＳ’’））薄膜太陽電池への投資を増やしている。しかしながら、ＣＩＧＳ薄膜太陽電池は、組成比、粒度、及び密度など、光吸収層の薄膜の品質が原因で、大量生産することが困難である。薄膜の品質に関しては、セレン化プロセスが重要である。
【０００３】
光吸収層を製造する代表的な方法として、スパッタリング法及び共蒸着法が知られている。
【０００４】
スパッタリング法は、例えば、米国特許出願公開第２００９／０２１５２２４号明細書及びＣｕｒｒｅｎｔ Ａｐｐｌｉｅｄ Ｐｈｙｓｉｃｓ，（２００８）の第７６６頁における、Ｓ．Ｊ．Ａｈｎ他に記述の「Ｃｕ（Ｉｎ，Ｇａ）（Ｓｅ）２ｌａｙｅｒｓ ｆｒｏｍ ｓｅｌｅｎｉｚａｔｉｏｎ ｏｆ ｓｐｒａｙ ｄｅｐｏｓｉｔｅｄ ｎａｎｏｐａｒｔｉｃｌｅｓ」に開示されている。スパッタリングプロセスは、２つのチャンバを用いて行われる。スパッタリング技術は十分に開発されているため、光吸収層は、二元ターゲット（ｂｉｎａｒｙ ｔａｒｇｅｔ）または三元ターゲット（ｔｅｒｔｉａｒｙ ｔａｒｇｅｔ）を用いてセレン薄膜の蒸着を行った後、アニーリングを行うことができる。スパッタリング法は、共蒸着法に比べ、太陽電池の大面積製造に適している。
【０００５】
共蒸着法は、例えば、米国特許出願公開第２００８／００７２９６２号明細書で開示されている。セレン源は、共蒸着法のフィルムコーティングプロセスに用いられる。光吸収層の薄膜の品質を向上させるためには、セレンを供給するためのアニーリング用のもう１つのチャンバが必要とされる。なお、共蒸着法は、スパッタリング法とは異なり、セレン源として、セレン化水素（Ｈ２Ｓｅ）ガスでなく、液体セレンが用いられる。また、共蒸着法により、ＣＩＧＳ薄膜太陽電池を生産すれば、比較的高いエネルギー変換効率を得ることができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】米国特許出願公開第２００９／０２１５２２４号明細書
【特許文献２】米国特許出願公開第２００８／００７２９６２号明細書
【非特許文献】
【０００７】
【非特許文献１】Ｃｕｒｒｅｎｔ Ａｐｐｌｉｅｄ Ｐｈｙｓｉｃｓ，（２００８）ｐ７６６
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかしながら、スパッタリング法と共蒸着法とは、共に真空装置を用いて行わなけれなければならない。また、セレンは、高温プロセスにおいて、放出され易いため、光吸収層の組成比が変化する。また、スパッタリング法と共蒸着法とは、共にセレン源の利用効率が極めて低い。例えば、共蒸着法では、セレン分子の反応性が低いため、５００℃よりも高い温度で膜を製造しなければならない。しかしながら、ほとんどのセレンは、蒸着チャンバの内壁または同様の構造箇所に付着するため、チャンバが汚染されて同じプロセスを再現させることが不可能になる。
【０００９】
本発明は、上述した問題点を解消するために、プラズマを用いて固体セレン源を分解することでセレン薄膜を蒸着する方法及び装置を提供する。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明に係るセレン薄膜の蒸着方法： 本発明に係るセレン薄膜の蒸着方法は、プラズマヘッドを提供するステップと、基板を大気圧下で支持するステップと、当該プラズマヘッドによって固体セレン源を分解し、当該セレン薄膜を当該基板上に蒸着するステップとを含むことを特徴とする。
【００１１】
本発明に係るセレン薄膜の蒸着方法は、前記セレン薄膜が前記基板上に蒸着された時、前記プラズマヘッドと当該基板とが互いに相対的に移動することが好ましい。
【００１２】
本発明に係るセレン薄膜の蒸着方法において、前記プラズマヘッドと前記基板との間の相対的移動は、当該プラズマヘッドを移動させることによって実行されることが好ましい。
【００１３】
本発明に係るセレン薄膜の蒸着方法は、前記セレン薄膜が前記基板上に蒸着された時、当該基板を加熱するステップを更に含むことが好ましい。
【００１４】
本発明に係るセレン薄膜の蒸着方法において、前記基板は、５００℃以下の温度範囲で加熱されることが好ましい。
【００１５】
本発明に係るセレン薄膜の蒸着方法において、前記基板は、ナトリウムを含まない非ガラス基板であり、前記セレン薄膜が当該基板上に蒸着された後、当該基板上にナトリウムを供給するステップを更に含むことが好ましい。
【００１６】
本発明に係るセレン薄膜の蒸着方法において、前記ナトリウムは、前記プラズマヘッド内にフッ化ナトリウムを導入することにより供給されることが好ましい。
【００１７】
本発明に係るセレン薄膜の蒸着方法は、前記セレン薄膜が前記基板上に蒸着された時、当該基板と対向する側から空気を排出するステップを更に含むことが好ましい。
【００１８】
本発明に係るセレン薄膜の蒸着装置： 本発明に係るセレン薄膜の蒸着装置は、基板を支持する支持台と、固体セレン源を保持し、当該支持台と互いに相対的に移動するように当該支持台上に配置されるプラズマヘッドとを備え、当該プラズマヘッドが当該固体セレン源を分解し、当該セレン薄膜を当該基板上に蒸着するものであることを特徴とする。
【００１９】
本発明に係るセレン薄膜の蒸着装置において、前記支持台は、前記基板を支持するプラテンと、当該プラテンに配置され、前記セレン薄膜が蒸着された時に当該基板を加熱する加熱装置とを含むことが好ましい。
【００２０】
本発明に係るセレン薄膜の蒸着装置において、前記プラズマヘッドは、注入口を備えることが好ましい。
【００２１】
本発明に係るセレン薄膜の蒸着装置において、前記注入口と通じているフッ化ナトリウム源を更に含み、前記基板は、ナトリウムを含まない非ガラス基板であり、当該フッ化ナトリウム源からのフッ化ナトリウムが、当該注入口を経て前記プラズマヘッドに導入されることが好ましい。
【００２２】
本発明に係るセレン薄膜の蒸着装置は、前記プラズマヘッドに接続され、当該プラズマヘッドを前記支持台と相対的に移動させる伝達機構を更に含むことが好ましい。
【００２３】
本発明に係るセレン薄膜の蒸着装置において、前記プラズマヘッドは、プラズマを発生するチャンバと、前記固体セレン源を保持するハウジングとを含み、当該ハウジングが、当該チャンバを取り囲むように当該チャンバと接続したことが好ましい。
【００２４】
本発明に係るセレン薄膜の蒸着装置において、前記チャンバは、プラズマ出口を備え、前記固体セレン源を当該プラズマ出口の近辺に配置したことが好ましい。
【００２５】
本発明に係るセレン薄膜の蒸着装置において、前記ハウジングは、前記プラズマ出口に面するスリット形状の噴出口を備えることが好ましい。
【００２６】
本発明に係るセレン薄膜の蒸着装置は、前記支持台の周辺に配置され、当該支持台の上に支持された前記基板と対向する側から空気を排出する排出装置を更に含むことが好ましい。
【００２７】
本発明に係るプラズマヘッド： 本発明に係るプラズマヘッドは、セレン薄膜を蒸着するためのプラズマヘッドであって、プラズマを発生するチャンバと、当該チャンバを取り囲むように当該チャンバと接続したハウジングと、当該ハウジング内に配置された固体セレン源とを含むものであることを特徴とする。
【００２８】
本発明に係るプラズマヘッドにおいて、前記チャンバは、プラズマ出口を備え、前記固体セレン源を当該プラズマ出口の近辺に配置したことが好ましい。
【００２９】
本発明に係るプラズマヘッドにおいて、前記ハウジングは、前記プラズマ出口に面するスリット形状の噴出口を備えることが好ましい。
【００３０】
本発明に係るプラズマヘッドにおいて、前記ハウジングは、注入口を備えることが好ましい。
【発明の効果】
【００３１】
本発明のセレン薄膜の蒸着方法、セレン薄膜の蒸着装置、及びプラズマヘッドは、プラズマを用いて固体セレン源を分解することでセレン薄膜を蒸着する方法、セレン薄膜を蒸着する装置、及びこれらに用いるプラズマヘッドに関するものである。従って、本発明のセレン薄膜の蒸着方法、セレン薄膜の蒸着装置、及びプラズマヘッドによれば、真空装置を用いることなく、また、セレン源の利用効率を高く維持した状態でセレン薄膜を蒸着することができる。
【図面の簡単な説明】
【００３２】
【図１】本発明の第１の実施形態に基づくセレン薄膜を蒸着する装置の概略上面図である。
【図２】図１のＡ−Ａ線における概略断面図である。
【図３】図１のＡ−Ａ線で切断した装置の概略斜視図である。
【図４】図１のＢ−Ｂ線における概略断面図である。
【図５】図１のＢ−Ｂ線で切断した装置の概略斜視図である。
【図６】図１のＣ−Ｃ線における概略断面図である。
【図７】図１のＣ−Ｃ線で切断した装置の概略斜視図である。
【図８】図２のＤ１で示した部分の拡大図である。
【図９】図３のＤ２で示した部分の拡大図である。
【図１０】本発明の第２の実施形態に基づくセレン薄膜を蒸着する装置の概略斜視図である。
【図１１】本発明の第３の実施形態に基づくセレン薄膜を蒸着する装置の概略上面図である。
【図１２】図１１に示された装置の概略側面図である。
【図１３】図１１に示された装置の別の概略上面図である。
【発明を実施するための形態】
【００３３】
本発明は、添付の図面と併せ、以下に説明する実施形態によって、より完全に理解することができる。
【００３４】
以下に、本発明の最良の実施形態が開示されている。なお、この実施形態は、本発明の一般原理を例示する目的で開示されるものであり、本発明を限定するものではない。本発明の範囲は、添付の特許請求の範囲を参考にして決定される。
【００３５】
本発明は、プラズマを用いて固体セレン源を分解することでセレン薄膜を蒸着する方法、セレン薄膜を蒸着する装置、及びプラズマヘッドを提供するために開示されるものであって、ＣＩＧＳ薄膜太陽電池の光吸収層上にセレンを供給するか、またはセレン薄膜を蒸着する際に用いられる。
【００３６】
〈第１の実施形態〉
まず、図１〜７を参照しながら、本発明の第１の実施形態に基づくセレン薄膜を蒸着する装置１について説明する。この実施形態では、セレン薄膜蒸着装置１は、５００〜７６０Ｔｏｒｒの圧力環境で動作する。
【００３７】
この実施形態では、セレン薄膜蒸着装置１は、本体１０、支持台１００、プラズマヘッド２００、及び伝達機構（ｔｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎ ｍｅｃｈａｎｉｓｍ）３００を含む。本体１０は、セレン薄膜蒸着装置１のベース及びフレームとして用いられ、支持台１００、プラズマヘッド２００、及び伝達機構３００をその中に支持する。
【００３８】
支持台１００は、本体１０内に配置され、その上に基板Ｓを支持する（図１１及び１２参考のこと）。一般的に、薄膜太陽電池を製造するプロセスに用いられる基板Ｓは、ナトリウムを含むアルカリガラスからなるアルカリガラス基板などのガラス基板（ａ ｓｏｄｉｕｍ ａｌｋａｌｉｎｅ ｇｌａｓｓ ｓｕｂｓｔｒａｔｅ）である。しかしながら、フレキシブル太陽電池の開発には、基板は、例えば金属シート（例えばステンレス鋼またはチタンフォイル）または高分子基板（例えばポリイミド）などのナトリウムを含まない非ガラス基板（ａ ｎｏｎ ｓｏｄｉｕｍ ａｌｋａｌｉｎｅ ｇｌａｓｓ ｓｕｂｓｔｒａｔｅ）とすることもできる。
【００３９】
図１に示すように、支持台１００は、プラテン１１０及び加熱装置１２０を備える。プラテン１１０は、その上に基板Ｓを支持する。加熱装置１２０は、コイル形状に形成されプラテン１１０内に組み込まれる。加熱装置１２０は、セレン薄膜が蒸着されている間、または蒸着された後、基板を加熱する。加熱装置１２０の形状は、プラテン１００上の基板Ｓを加熱できるならばコイル状に限定されない。例えば、加熱装置１２０は、加熱板または加熱ロッドであってもよい。また、加熱装置１２０は、この実施形態において、プラテン１１０内に組み込まれるが、これに限定するものではない。例えば、加熱装置１２０は、プラテン１１０の外側に独立して配置されていてもよい。
【００４０】
プラズマヘッド２００は、当該プラズマヘッド２００と支持台１００とが互いに相対的に移動できるように支持台１００上に配置される。図８及び９に示されるように、プラズマヘッド２００は、チャンバ２１０、ハウジング２２０、及び固体セレン源２３０を含む。不活性ガスは、チャンバ２１０内に導入され、プラズマを発生するために、エネルギー源（不図示）よりエネルギーが与えられる。このエネルギー源には、ＤＣ電源、ＡＣ電源、またはＲＦ電源を任意に選択して用いることができる。不活性ガスは、Ａｒ、Ｎ２、またはＨｅでもよい。チャンバ２１０には、プラズマ出口２１１が備えられる。
【００４１】
ハウジング２２０は、固体セレン源２３０を保持し、チャンバ２１０が当該ハウジング２２０によって取り囲まれるように当該チャンバ２１０と接続される。図９に示されるように、ハウジング２２０は、プラズマ出口２１１に面するスリット形状の噴出口２２１を備える。
【００４２】
ハウジング２２０に保持される固体セレン源２３０は、プラズマ出口２１１の近辺に配置される。固体セレン源２３０は、プラズマ出口２１１から噴出されるプラズマによって分解され、セレン薄膜が基板Ｓ上に蒸着される。具体的に言えば、当該プラズマヘッド２００における固体セレン源２３０は、励起状態のプラズマの電子またはイオンによって励起されて、固体セレン源２３０の大きな分子が活性を持つ小さな分子及びラジカルに分解され、反応性及び利用効率が高められる。
【００４３】
また、図８及び９に示されるように、固体セレン源２３０は、チャンバ２１０内に配置されないため、反応物がチャンバ２１０内の電極に付着するのを防止する。
【００４４】
図８及び９には、固体セレン源２３０が、複数のセレンタブレットによりハウジング２２０の内壁に配置されているのが示されているが、本発明はこれに限定されるものではない。例えば、リング形状の固体セレンがハウジング２２０の内壁に配置されたり、または固体セレンがハウジング２２０の内壁に塗布されてもよい。
【００４５】
また、ハウジング２２０の噴出口２２１と基板Ｓとの間の距離は、プロセス条件に基づいて調整される。
【００４６】
この実施形態では、プラズマヘッドがＣＩＧＳ薄膜太陽電池の光吸収層にセレンを供給するように用いられ、セレン源は、プラズマヘッド内に配置される。なお、分解される材料源は、セレン源に限定されるものではない。必要なプロセスに基づき、非セレン源（ｎｏｎ−ｓｅｌｅｎｉｕｍ ｓｏｕｒｃｅ）がプラズマヘッド内に配置されてもよい。例えば、炭素源が、表面改質プロセスに用いられてもよい。
【００４７】
プロセス条件が異なる場合、プラズマヘッドの構造は、具体的なプロセス条件に応じて適切に調整することができる。例えば、基板Ｓがナトリウムを含まない非ガラス基板の場合、プラズマヘッド２００を、ハウジング２２０の側辺に配置させ、図１２に示されたフッ化ナトリウム源２４０と通じている注入口２２２を更に備える構成としてもよい。フッ化ナトリウム源２４０からのフッ化ナトリウムは、注入口２２２によってプラズマヘッド２００に導入され、基板Ｓ上のナトリウム成分を増加すべく、プラズマによって分解される。ナトリウムが供給されることで、光吸収層の薄膜品質は向上し、エネルギー変換効率が高くなる。更に、ナトリウムは、セレン薄膜が基板上に蒸着される時、または蒸着された後に供給することができる。ナトリウムを供給するナトリウム源は、ナトリウムが供給されるならばフッ化ナトリウム源に限定されない。例えば、ナトリウム源は、セレン酸ナトリウム源であってもよい。
【００４８】
図１〜７を参照すると、伝達機構３００は、本体１０に配置され、プラズマヘッド２００を支持台１００と相対的に移動させるために、当該プラズマヘッド２００と接続される。この実施形態では、伝達機構３００は、コンベヤー３２０、プラズマヘッド２００と接続した接合部（ｊｏｉｎｔ）３３０、及びモーター（不図示）を含む。コンベヤー３２０は、プラズマヘッド２００を相互に移動させるようにモーターによって駆動される。これにより、太陽電池の大面積製造を実現することができる。図４に示されるように、伝達機構３００は、コンベヤー３２０（図１参照のこと。）がガイドレールを含むが、プラズマヘッド２００を相互に移動することが可能ならば、これに限定されるものではない。例えば、コンベヤー３２０は、ベルトまたはギアを含んでもよい。
【００４９】
この実施形態では、プラズマヘッド２００は、伝達機構３００によって移動されるがこれに限定されるものではない。例えば、支持台１００を駆動させて、プラズマヘッド２００と基板Ｓとを互いに相対的に移動させてもよい。
【００５０】
〈第２の実施の形態〉
図１０は、本発明の第２の実施形態に基づくセレン薄膜を蒸着する装置の概略斜視図である。第２の実施形態では、第１の実施形態のセレン薄膜蒸着装置１とは異なり、セレン薄膜蒸着装置１’は、プラズマヘッドモジュール２００’を備えている。具体的に言えば、プラズマヘッドモジュール２００’は、支持台１００上に並べて配置された３つのプラズマヘッドを備え、伝達機構３００によって駆動されて太陽電池の大面積製造を実現する。プラズマヘッドモジュール２００’が複数のプラズマヘッドを備えるため、各プラズマヘッドのハウジングの噴出口は、スリット形状に限定されない。例えば、当該噴出口は、プラズマヘッドの数に対応して、点形状または線形状でもよい。
【００５１】
〈第３の実施形態〉
図１１〜１３には、本発明の第３の実施形態に基づくセレン薄膜を蒸着する装置１’’の概略上面図を示している。この実施形態のセレン薄膜蒸着装置１’’と第１の実施形態のセレン薄膜蒸着装置１との違いは、セレン薄膜蒸着装置１’’は、本体１０’と支持台１００の周辺に配置されて、基板Ｓの周辺の空気の流れの均一性を向上すべく、支持台１００上で支持された基板Ｓと対向する側から空気を排出する排出装置４００を更に含む点である。排出装置４００に対応し、本体１００は、複数の排出孔１１を含む。このように、排出装置４００は、支持台１００上に支持された基板Ｓと対向する側から排出孔１１を通して空気を排出することができる。
【００５２】
上述の実施形態では、セレン薄膜蒸着装置１、１’、または１’’は、開放された大気圧環境下で動作されるが、これに限定されるものではない。これら全てのセレン薄膜蒸着装置は、周囲環境の圧力が５００から７６０Ｔｏｒｒの範囲であれば、密閉された環境下で動作可能である。
【００５３】
本発明の実施形態に基づくセレン薄膜を蒸着する装置は、上述の通りである。上述のセレン薄膜蒸着装置を用いてセレン薄膜を蒸着する方法は、以下に説明される。その方法は、以下のステップを含む。まず、図１１に示すように、基板Ｓは、大気圧環境下において、ロボットアーム（不図示）によって、セレン薄膜蒸着装置１’’の支持台１００に支持される。次いで、固体セレン源２３０は、プラズマヘッド２００のチャンバ２１０から発生されたプラズマによって分解され、セレン分子が図１２に示された矢印Ｄに沿って基板Ｓに向けて移動する。同時にプラズマヘッド２００は、図１１に示された矢印Ｍ１に沿って移動され、プラズマヘッド２００が図１３に示される位置に移動されるまで、プラズマヘッド２００と基板Ｓとが互いに相対的に移動する。その結果、セレン薄膜が基板Ｓ上に蒸着される。
【００５４】
上述の方法は、図１１〜１３におけるセレン薄膜蒸着装置１’’を用いてセレン薄膜を蒸着させる方法であるが、本発明はこの方法に限定されるものではない。上述の方法は、図１〜７におけるセレン薄膜蒸着装置１または図１０におけるセレン薄膜蒸着装置１’を用いることで実行することができる。また、セレン薄膜の蒸着は、上述の説明では、プラズマヘッドを単一方向に一度移動させることで完了するが、これに限定されるものではない。セレン薄膜の蒸着は、プロセス条件に基づき、プラズマヘッドを前後に一度か二度移動させて完了させることもできる。
【００５５】
セレン薄膜が基板Ｓ上に蒸着された時、基板Ｓは、５００℃以下の温度の範囲で同時に加熱することができる。また、排出装置４００は、セレン薄膜が基板Ｓ上に蒸着された時、基板Ｓと対向する側から空気を同時に排出することができる。
【００５６】
基板Ｓがナトリウムを含まない非ガラス基板である場合、セレン薄膜が基板Ｓ上に蒸着された後、フッ化ナトリウム源２４０からのフッ化ナトリウムが、注入口２２２を経てプラズマヘッド２００内に導入され、基板上にナトリウムが供給される。ナトリウムの供給は、セレン薄膜の蒸着のように、プラズマヘッドを移動させることで完成することができ、その詳細は省略される。
【００５７】
以上、本発明を望ましい実施の形態によって説明したが、本発明はこれら実施の形態に限定して解釈すべきではない。本発明は、（当業者であれば明らかであるように）各種の変更及び類似のアレンジが包含される。よって、添付の特許請求の範囲は、このような変更及び類似のアレンジが全て包含されるように、最も広義な解釈が与えられるべきである。
【産業上の利用可能性】
【００５８】
本発明のセレン薄膜の蒸着方法、セレン薄膜の蒸着装置、及びプラズマヘッドは、真空装置を用いず、また、セレン源の利用効率を高く維持した状態でセレン薄膜を蒸着する。そのため、本発明のセレン薄膜の蒸着方法、セレン薄膜の蒸着装置、及びプラズマヘッドによれば、従来よりも光吸収層の薄膜の品質の向上が図られた薄型太陽電池を得ることができる。
【符号の説明】
【００５９】
１、１’、１’’ セレン薄膜蒸着装置
１０、１０’ 本体
１００ 支持台
１１０ プラテン
１２０ 加熱装置
２００、２００’ プラズマヘッド
２１０ チャンバ
２１１ プラズマ出口
２２０ ハウジング
２２１ 噴出口
２２２ 注入口
２３０ 固体セレン源
２４０ フッ化ナトリウム源
３００ 伝達機構
３２０ コンベヤー
３３０ 接合部
４００ 排出装置
Ｓ 基板
【技術分野】
【０００１】
本発明は、セレン薄膜の蒸着方法、セレン薄膜の蒸着装置、及びプラズマヘッドに関し、特に、プラズマを用いて固体セレン源を分解することでセレン薄膜を蒸着する方法、セレン薄膜を蒸着する装置、及びこれらに用いるプラズマヘッドに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
太陽電池の発展に伴い、薄膜太陽電池は、簡単な構造であることも含めて多くの利点があり、重視されてきた。さまざまな種類の薄膜太陽電池の中でも、多くの国々がその高いエネルギー変換効率により、銅、インジウム、ガリウム、及びセレン（Ｃｕ（Ｉｎ１−ｘＧａｘ）（Ｓｅ）２（即ち’’ＣＩＧＳ’’））薄膜太陽電池への投資を増やしている。しかしながら、ＣＩＧＳ薄膜太陽電池は、組成比、粒度、及び密度など、光吸収層の薄膜の品質が原因で、大量生産することが困難である。薄膜の品質に関しては、セレン化プロセスが重要である。
【０００３】
光吸収層を製造する代表的な方法として、スパッタリング法及び共蒸着法が知られている。
【０００４】
スパッタリング法は、例えば、米国特許出願公開第２００９／０２１５２２４号明細書及びＣｕｒｒｅｎｔ Ａｐｐｌｉｅｄ Ｐｈｙｓｉｃｓ，（２００８）の第７６６頁における、Ｓ．Ｊ．Ａｈｎ他に記述の「Ｃｕ（Ｉｎ，Ｇａ）（Ｓｅ）２ｌａｙｅｒｓ ｆｒｏｍ ｓｅｌｅｎｉｚａｔｉｏｎ ｏｆ ｓｐｒａｙ ｄｅｐｏｓｉｔｅｄ ｎａｎｏｐａｒｔｉｃｌｅｓ」に開示されている。スパッタリングプロセスは、２つのチャンバを用いて行われる。スパッタリング技術は十分に開発されているため、光吸収層は、二元ターゲット（ｂｉｎａｒｙ ｔａｒｇｅｔ）または三元ターゲット（ｔｅｒｔｉａｒｙ ｔａｒｇｅｔ）を用いてセレン薄膜の蒸着を行った後、アニーリングを行うことができる。スパッタリング法は、共蒸着法に比べ、太陽電池の大面積製造に適している。
【０００５】
共蒸着法は、例えば、米国特許出願公開第２００８／００７２９６２号明細書で開示されている。セレン源は、共蒸着法のフィルムコーティングプロセスに用いられる。光吸収層の薄膜の品質を向上させるためには、セレンを供給するためのアニーリング用のもう１つのチャンバが必要とされる。なお、共蒸着法は、スパッタリング法とは異なり、セレン源として、セレン化水素（Ｈ２Ｓｅ）ガスでなく、液体セレンが用いられる。また、共蒸着法により、ＣＩＧＳ薄膜太陽電池を生産すれば、比較的高いエネルギー変換効率を得ることができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】米国特許出願公開第２００９／０２１５２２４号明細書
【特許文献２】米国特許出願公開第２００８／００７２９６２号明細書
【非特許文献】
【０００７】
【非特許文献１】Ｃｕｒｒｅｎｔ Ａｐｐｌｉｅｄ Ｐｈｙｓｉｃｓ，（２００８）ｐ７６６
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかしながら、スパッタリング法と共蒸着法とは、共に真空装置を用いて行わなけれなければならない。また、セレンは、高温プロセスにおいて、放出され易いため、光吸収層の組成比が変化する。また、スパッタリング法と共蒸着法とは、共にセレン源の利用効率が極めて低い。例えば、共蒸着法では、セレン分子の反応性が低いため、５００℃よりも高い温度で膜を製造しなければならない。しかしながら、ほとんどのセレンは、蒸着チャンバの内壁または同様の構造箇所に付着するため、チャンバが汚染されて同じプロセスを再現させることが不可能になる。
【０００９】
本発明は、上述した問題点を解消するために、プラズマを用いて固体セレン源を分解することでセレン薄膜を蒸着する方法及び装置を提供する。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明に係るセレン薄膜の蒸着方法： 本発明に係るセレン薄膜の蒸着方法は、プラズマヘッドを提供するステップと、基板を大気圧下で支持するステップと、当該プラズマヘッドによって固体セレン源を分解し、当該セレン薄膜を当該基板上に蒸着するステップとを含むことを特徴とする。
【００１１】
本発明に係るセレン薄膜の蒸着方法は、前記セレン薄膜が前記基板上に蒸着された時、前記プラズマヘッドと当該基板とが互いに相対的に移動することが好ましい。
【００１２】
本発明に係るセレン薄膜の蒸着方法において、前記プラズマヘッドと前記基板との間の相対的移動は、当該プラズマヘッドを移動させることによって実行されることが好ましい。
【００１３】
本発明に係るセレン薄膜の蒸着方法は、前記セレン薄膜が前記基板上に蒸着された時、当該基板を加熱するステップを更に含むことが好ましい。
【００１４】
本発明に係るセレン薄膜の蒸着方法において、前記基板は、５００℃以下の温度範囲で加熱されることが好ましい。
【００１５】
本発明に係るセレン薄膜の蒸着方法において、前記基板は、ナトリウムを含まない非ガラス基板であり、前記セレン薄膜が当該基板上に蒸着された後、当該基板上にナトリウムを供給するステップを更に含むことが好ましい。
【００１６】
本発明に係るセレン薄膜の蒸着方法において、前記ナトリウムは、前記プラズマヘッド内にフッ化ナトリウムを導入することにより供給されることが好ましい。
【００１７】
本発明に係るセレン薄膜の蒸着方法は、前記セレン薄膜が前記基板上に蒸着された時、当該基板と対向する側から空気を排出するステップを更に含むことが好ましい。
【００１８】
本発明に係るセレン薄膜の蒸着装置： 本発明に係るセレン薄膜の蒸着装置は、基板を支持する支持台と、固体セレン源を保持し、当該支持台と互いに相対的に移動するように当該支持台上に配置されるプラズマヘッドとを備え、当該プラズマヘッドが当該固体セレン源を分解し、当該セレン薄膜を当該基板上に蒸着するものであることを特徴とする。
【００１９】
本発明に係るセレン薄膜の蒸着装置において、前記支持台は、前記基板を支持するプラテンと、当該プラテンに配置され、前記セレン薄膜が蒸着された時に当該基板を加熱する加熱装置とを含むことが好ましい。
【００２０】
本発明に係るセレン薄膜の蒸着装置において、前記プラズマヘッドは、注入口を備えることが好ましい。
【００２１】
本発明に係るセレン薄膜の蒸着装置において、前記注入口と通じているフッ化ナトリウム源を更に含み、前記基板は、ナトリウムを含まない非ガラス基板であり、当該フッ化ナトリウム源からのフッ化ナトリウムが、当該注入口を経て前記プラズマヘッドに導入されることが好ましい。
【００２２】
本発明に係るセレン薄膜の蒸着装置は、前記プラズマヘッドに接続され、当該プラズマヘッドを前記支持台と相対的に移動させる伝達機構を更に含むことが好ましい。
【００２３】
本発明に係るセレン薄膜の蒸着装置において、前記プラズマヘッドは、プラズマを発生するチャンバと、前記固体セレン源を保持するハウジングとを含み、当該ハウジングが、当該チャンバを取り囲むように当該チャンバと接続したことが好ましい。
【００２４】
本発明に係るセレン薄膜の蒸着装置において、前記チャンバは、プラズマ出口を備え、前記固体セレン源を当該プラズマ出口の近辺に配置したことが好ましい。
【００２５】
本発明に係るセレン薄膜の蒸着装置において、前記ハウジングは、前記プラズマ出口に面するスリット形状の噴出口を備えることが好ましい。
【００２６】
本発明に係るセレン薄膜の蒸着装置は、前記支持台の周辺に配置され、当該支持台の上に支持された前記基板と対向する側から空気を排出する排出装置を更に含むことが好ましい。
【００２７】
本発明に係るプラズマヘッド： 本発明に係るプラズマヘッドは、セレン薄膜を蒸着するためのプラズマヘッドであって、プラズマを発生するチャンバと、当該チャンバを取り囲むように当該チャンバと接続したハウジングと、当該ハウジング内に配置された固体セレン源とを含むものであることを特徴とする。
【００２８】
本発明に係るプラズマヘッドにおいて、前記チャンバは、プラズマ出口を備え、前記固体セレン源を当該プラズマ出口の近辺に配置したことが好ましい。
【００２９】
本発明に係るプラズマヘッドにおいて、前記ハウジングは、前記プラズマ出口に面するスリット形状の噴出口を備えることが好ましい。
【００３０】
本発明に係るプラズマヘッドにおいて、前記ハウジングは、注入口を備えることが好ましい。
【発明の効果】
【００３１】
本発明のセレン薄膜の蒸着方法、セレン薄膜の蒸着装置、及びプラズマヘッドは、プラズマを用いて固体セレン源を分解することでセレン薄膜を蒸着する方法、セレン薄膜を蒸着する装置、及びこれらに用いるプラズマヘッドに関するものである。従って、本発明のセレン薄膜の蒸着方法、セレン薄膜の蒸着装置、及びプラズマヘッドによれば、真空装置を用いることなく、また、セレン源の利用効率を高く維持した状態でセレン薄膜を蒸着することができる。
【図面の簡単な説明】
【００３２】
【図１】本発明の第１の実施形態に基づくセレン薄膜を蒸着する装置の概略上面図である。
【図２】図１のＡ−Ａ線における概略断面図である。
【図３】図１のＡ−Ａ線で切断した装置の概略斜視図である。
【図４】図１のＢ−Ｂ線における概略断面図である。
【図５】図１のＢ−Ｂ線で切断した装置の概略斜視図である。
【図６】図１のＣ−Ｃ線における概略断面図である。
【図７】図１のＣ−Ｃ線で切断した装置の概略斜視図である。
【図８】図２のＤ１で示した部分の拡大図である。
【図９】図３のＤ２で示した部分の拡大図である。
【図１０】本発明の第２の実施形態に基づくセレン薄膜を蒸着する装置の概略斜視図である。
【図１１】本発明の第３の実施形態に基づくセレン薄膜を蒸着する装置の概略上面図である。
【図１２】図１１に示された装置の概略側面図である。
【図１３】図１１に示された装置の別の概略上面図である。
【発明を実施するための形態】
【００３３】
本発明は、添付の図面と併せ、以下に説明する実施形態によって、より完全に理解することができる。
【００３４】
以下に、本発明の最良の実施形態が開示されている。なお、この実施形態は、本発明の一般原理を例示する目的で開示されるものであり、本発明を限定するものではない。本発明の範囲は、添付の特許請求の範囲を参考にして決定される。
【００３５】
本発明は、プラズマを用いて固体セレン源を分解することでセレン薄膜を蒸着する方法、セレン薄膜を蒸着する装置、及びプラズマヘッドを提供するために開示されるものであって、ＣＩＧＳ薄膜太陽電池の光吸収層上にセレンを供給するか、またはセレン薄膜を蒸着する際に用いられる。
【００３６】
〈第１の実施形態〉
まず、図１〜７を参照しながら、本発明の第１の実施形態に基づくセレン薄膜を蒸着する装置１について説明する。この実施形態では、セレン薄膜蒸着装置１は、５００〜７６０Ｔｏｒｒの圧力環境で動作する。
【００３７】
この実施形態では、セレン薄膜蒸着装置１は、本体１０、支持台１００、プラズマヘッド２００、及び伝達機構（ｔｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎ ｍｅｃｈａｎｉｓｍ）３００を含む。本体１０は、セレン薄膜蒸着装置１のベース及びフレームとして用いられ、支持台１００、プラズマヘッド２００、及び伝達機構３００をその中に支持する。
【００３８】
支持台１００は、本体１０内に配置され、その上に基板Ｓを支持する（図１１及び１２参考のこと）。一般的に、薄膜太陽電池を製造するプロセスに用いられる基板Ｓは、ナトリウムを含むアルカリガラスからなるアルカリガラス基板などのガラス基板（ａ ｓｏｄｉｕｍ ａｌｋａｌｉｎｅ ｇｌａｓｓ ｓｕｂｓｔｒａｔｅ）である。しかしながら、フレキシブル太陽電池の開発には、基板は、例えば金属シート（例えばステンレス鋼またはチタンフォイル）または高分子基板（例えばポリイミド）などのナトリウムを含まない非ガラス基板（ａ ｎｏｎ ｓｏｄｉｕｍ ａｌｋａｌｉｎｅ ｇｌａｓｓ ｓｕｂｓｔｒａｔｅ）とすることもできる。
【００３９】
図１に示すように、支持台１００は、プラテン１１０及び加熱装置１２０を備える。プラテン１１０は、その上に基板Ｓを支持する。加熱装置１２０は、コイル形状に形成されプラテン１１０内に組み込まれる。加熱装置１２０は、セレン薄膜が蒸着されている間、または蒸着された後、基板を加熱する。加熱装置１２０の形状は、プラテン１００上の基板Ｓを加熱できるならばコイル状に限定されない。例えば、加熱装置１２０は、加熱板または加熱ロッドであってもよい。また、加熱装置１２０は、この実施形態において、プラテン１１０内に組み込まれるが、これに限定するものではない。例えば、加熱装置１２０は、プラテン１１０の外側に独立して配置されていてもよい。
【００４０】
プラズマヘッド２００は、当該プラズマヘッド２００と支持台１００とが互いに相対的に移動できるように支持台１００上に配置される。図８及び９に示されるように、プラズマヘッド２００は、チャンバ２１０、ハウジング２２０、及び固体セレン源２３０を含む。不活性ガスは、チャンバ２１０内に導入され、プラズマを発生するために、エネルギー源（不図示）よりエネルギーが与えられる。このエネルギー源には、ＤＣ電源、ＡＣ電源、またはＲＦ電源を任意に選択して用いることができる。不活性ガスは、Ａｒ、Ｎ２、またはＨｅでもよい。チャンバ２１０には、プラズマ出口２１１が備えられる。
【００４１】
ハウジング２２０は、固体セレン源２３０を保持し、チャンバ２１０が当該ハウジング２２０によって取り囲まれるように当該チャンバ２１０と接続される。図９に示されるように、ハウジング２２０は、プラズマ出口２１１に面するスリット形状の噴出口２２１を備える。
【００４２】
ハウジング２２０に保持される固体セレン源２３０は、プラズマ出口２１１の近辺に配置される。固体セレン源２３０は、プラズマ出口２１１から噴出されるプラズマによって分解され、セレン薄膜が基板Ｓ上に蒸着される。具体的に言えば、当該プラズマヘッド２００における固体セレン源２３０は、励起状態のプラズマの電子またはイオンによって励起されて、固体セレン源２３０の大きな分子が活性を持つ小さな分子及びラジカルに分解され、反応性及び利用効率が高められる。
【００４３】
また、図８及び９に示されるように、固体セレン源２３０は、チャンバ２１０内に配置されないため、反応物がチャンバ２１０内の電極に付着するのを防止する。
【００４４】
図８及び９には、固体セレン源２３０が、複数のセレンタブレットによりハウジング２２０の内壁に配置されているのが示されているが、本発明はこれに限定されるものではない。例えば、リング形状の固体セレンがハウジング２２０の内壁に配置されたり、または固体セレンがハウジング２２０の内壁に塗布されてもよい。
【００４５】
また、ハウジング２２０の噴出口２２１と基板Ｓとの間の距離は、プロセス条件に基づいて調整される。
【００４６】
この実施形態では、プラズマヘッドがＣＩＧＳ薄膜太陽電池の光吸収層にセレンを供給するように用いられ、セレン源は、プラズマヘッド内に配置される。なお、分解される材料源は、セレン源に限定されるものではない。必要なプロセスに基づき、非セレン源（ｎｏｎ−ｓｅｌｅｎｉｕｍ ｓｏｕｒｃｅ）がプラズマヘッド内に配置されてもよい。例えば、炭素源が、表面改質プロセスに用いられてもよい。
【００４７】
プロセス条件が異なる場合、プラズマヘッドの構造は、具体的なプロセス条件に応じて適切に調整することができる。例えば、基板Ｓがナトリウムを含まない非ガラス基板の場合、プラズマヘッド２００を、ハウジング２２０の側辺に配置させ、図１２に示されたフッ化ナトリウム源２４０と通じている注入口２２２を更に備える構成としてもよい。フッ化ナトリウム源２４０からのフッ化ナトリウムは、注入口２２２によってプラズマヘッド２００に導入され、基板Ｓ上のナトリウム成分を増加すべく、プラズマによって分解される。ナトリウムが供給されることで、光吸収層の薄膜品質は向上し、エネルギー変換効率が高くなる。更に、ナトリウムは、セレン薄膜が基板上に蒸着される時、または蒸着された後に供給することができる。ナトリウムを供給するナトリウム源は、ナトリウムが供給されるならばフッ化ナトリウム源に限定されない。例えば、ナトリウム源は、セレン酸ナトリウム源であってもよい。
【００４８】
図１〜７を参照すると、伝達機構３００は、本体１０に配置され、プラズマヘッド２００を支持台１００と相対的に移動させるために、当該プラズマヘッド２００と接続される。この実施形態では、伝達機構３００は、コンベヤー３２０、プラズマヘッド２００と接続した接合部（ｊｏｉｎｔ）３３０、及びモーター（不図示）を含む。コンベヤー３２０は、プラズマヘッド２００を相互に移動させるようにモーターによって駆動される。これにより、太陽電池の大面積製造を実現することができる。図４に示されるように、伝達機構３００は、コンベヤー３２０（図１参照のこと。）がガイドレールを含むが、プラズマヘッド２００を相互に移動することが可能ならば、これに限定されるものではない。例えば、コンベヤー３２０は、ベルトまたはギアを含んでもよい。
【００４９】
この実施形態では、プラズマヘッド２００は、伝達機構３００によって移動されるがこれに限定されるものではない。例えば、支持台１００を駆動させて、プラズマヘッド２００と基板Ｓとを互いに相対的に移動させてもよい。
【００５０】
〈第２の実施の形態〉
図１０は、本発明の第２の実施形態に基づくセレン薄膜を蒸着する装置の概略斜視図である。第２の実施形態では、第１の実施形態のセレン薄膜蒸着装置１とは異なり、セレン薄膜蒸着装置１’は、プラズマヘッドモジュール２００’を備えている。具体的に言えば、プラズマヘッドモジュール２００’は、支持台１００上に並べて配置された３つのプラズマヘッドを備え、伝達機構３００によって駆動されて太陽電池の大面積製造を実現する。プラズマヘッドモジュール２００’が複数のプラズマヘッドを備えるため、各プラズマヘッドのハウジングの噴出口は、スリット形状に限定されない。例えば、当該噴出口は、プラズマヘッドの数に対応して、点形状または線形状でもよい。
【００５１】
〈第３の実施形態〉
図１１〜１３には、本発明の第３の実施形態に基づくセレン薄膜を蒸着する装置１’’の概略上面図を示している。この実施形態のセレン薄膜蒸着装置１’’と第１の実施形態のセレン薄膜蒸着装置１との違いは、セレン薄膜蒸着装置１’’は、本体１０’と支持台１００の周辺に配置されて、基板Ｓの周辺の空気の流れの均一性を向上すべく、支持台１００上で支持された基板Ｓと対向する側から空気を排出する排出装置４００を更に含む点である。排出装置４００に対応し、本体１００は、複数の排出孔１１を含む。このように、排出装置４００は、支持台１００上に支持された基板Ｓと対向する側から排出孔１１を通して空気を排出することができる。
【００５２】
上述の実施形態では、セレン薄膜蒸着装置１、１’、または１’’は、開放された大気圧環境下で動作されるが、これに限定されるものではない。これら全てのセレン薄膜蒸着装置は、周囲環境の圧力が５００から７６０Ｔｏｒｒの範囲であれば、密閉された環境下で動作可能である。
【００５３】
本発明の実施形態に基づくセレン薄膜を蒸着する装置は、上述の通りである。上述のセレン薄膜蒸着装置を用いてセレン薄膜を蒸着する方法は、以下に説明される。その方法は、以下のステップを含む。まず、図１１に示すように、基板Ｓは、大気圧環境下において、ロボットアーム（不図示）によって、セレン薄膜蒸着装置１’’の支持台１００に支持される。次いで、固体セレン源２３０は、プラズマヘッド２００のチャンバ２１０から発生されたプラズマによって分解され、セレン分子が図１２に示された矢印Ｄに沿って基板Ｓに向けて移動する。同時にプラズマヘッド２００は、図１１に示された矢印Ｍ１に沿って移動され、プラズマヘッド２００が図１３に示される位置に移動されるまで、プラズマヘッド２００と基板Ｓとが互いに相対的に移動する。その結果、セレン薄膜が基板Ｓ上に蒸着される。
【００５４】
上述の方法は、図１１〜１３におけるセレン薄膜蒸着装置１’’を用いてセレン薄膜を蒸着させる方法であるが、本発明はこの方法に限定されるものではない。上述の方法は、図１〜７におけるセレン薄膜蒸着装置１または図１０におけるセレン薄膜蒸着装置１’を用いることで実行することができる。また、セレン薄膜の蒸着は、上述の説明では、プラズマヘッドを単一方向に一度移動させることで完了するが、これに限定されるものではない。セレン薄膜の蒸着は、プロセス条件に基づき、プラズマヘッドを前後に一度か二度移動させて完了させることもできる。
【００５５】
セレン薄膜が基板Ｓ上に蒸着された時、基板Ｓは、５００℃以下の温度の範囲で同時に加熱することができる。また、排出装置４００は、セレン薄膜が基板Ｓ上に蒸着された時、基板Ｓと対向する側から空気を同時に排出することができる。
【００５６】
基板Ｓがナトリウムを含まない非ガラス基板である場合、セレン薄膜が基板Ｓ上に蒸着された後、フッ化ナトリウム源２４０からのフッ化ナトリウムが、注入口２２２を経てプラズマヘッド２００内に導入され、基板上にナトリウムが供給される。ナトリウムの供給は、セレン薄膜の蒸着のように、プラズマヘッドを移動させることで完成することができ、その詳細は省略される。
【００５７】
以上、本発明を望ましい実施の形態によって説明したが、本発明はこれら実施の形態に限定して解釈すべきではない。本発明は、（当業者であれば明らかであるように）各種の変更及び類似のアレンジが包含される。よって、添付の特許請求の範囲は、このような変更及び類似のアレンジが全て包含されるように、最も広義な解釈が与えられるべきである。
【産業上の利用可能性】
【００５８】
本発明のセレン薄膜の蒸着方法、セレン薄膜の蒸着装置、及びプラズマヘッドは、真空装置を用いず、また、セレン源の利用効率を高く維持した状態でセレン薄膜を蒸着する。そのため、本発明のセレン薄膜の蒸着方法、セレン薄膜の蒸着装置、及びプラズマヘッドによれば、従来よりも光吸収層の薄膜の品質の向上が図られた薄型太陽電池を得ることができる。
【符号の説明】
【００５９】
１、１’、１’’ セレン薄膜蒸着装置
１０、１０’ 本体
１００ 支持台
１１０ プラテン
１２０ 加熱装置
２００、２００’ プラズマヘッド
２１０ チャンバ
２１１ プラズマ出口
２２０ ハウジング
２２１ 噴出口
２２２ 注入口
２３０ 固体セレン源
２４０ フッ化ナトリウム源
３００ 伝達機構
３２０ コンベヤー
３３０ 接合部
４００ 排出装置
Ｓ 基板
【特許請求の範囲】
【請求項１】
セレン薄膜を蒸着するための方法であって、
プラズマヘッドを提供するステップと、
基板を大気圧下で支持するステップと、
当該プラズマヘッドによって固体セレン源を分解し、当該セレン薄膜を当該基板上に蒸着するステップとを含むことを特徴とするセレン薄膜の蒸着方法。
【請求項２】
前記セレン薄膜が前記基板上に蒸着された時、前記プラズマヘッドと当該基板とが互いに相対的に移動する請求項１に記載のセレン薄膜の蒸着方法。
【請求項３】
前記プラズマヘッドと前記基板との間の相対的移動は、当該プラズマヘッドを移動させることによって実行される請求項２に記載のセレン薄膜の蒸着方法。
【請求項４】
前記セレン薄膜が前記基板上に蒸着された時、当該基板を加熱するステップを更に含む請求項１に記載のセレン薄膜の蒸着方法。
【請求項５】
前記基板は、５００℃以下の温度範囲で加熱される請求項４に記載のセレン薄膜の蒸着方法。
【請求項６】
前記基板は、ナトリウムを含まない非ガラス基板であり、
前記セレン薄膜が当該基板上に蒸着された後、当該基板上にナトリウムを供給するステップを更に含む請求項１に記載のセレン薄膜の蒸着方法。
【請求項７】
前記ナトリウムは、前記プラズマヘッド内にフッ化ナトリウムを導入することにより供給される請求項６に記載のセレン薄膜の蒸着方法。
【請求項８】
前記セレン薄膜が前記基板上に蒸着された時、当該基板と対向する側から空気を排出するステップを更に含む請求項１に記載のセレン薄膜の蒸着方法。
【請求項９】
セレン薄膜を蒸着するための装置であって、
基板を支持する支持台と、
固体セレン源を保持し、当該支持台と互いに相対的に移動するように当該支持台上に配置されるプラズマヘッドとを備え、
当該プラズマヘッドが当該固体セレン源を分解し、当該セレン薄膜を当該基板上に蒸着するものであることを特徴とするセレン薄膜の蒸着装置。
【請求項１０】
前記支持台は、
前記基板を支持するプラテンと、
当該プラテンに配置され、前記セレン薄膜が蒸着された時に当該基板を加熱する加熱装置とを含む請求項９に記載のセレン薄膜の蒸着装置。
【請求項１１】
前記プラズマヘッドは、注入口を備える請求項９に記載のセレン薄膜の蒸着装置。
【請求項１２】
前記注入口と通じているフッ化ナトリウム源を更に含み、前記基板は、ナトリウムを含まない非ガラス基板であり、当該フッ化ナトリウム源からのフッ化ナトリウムが、当該注入口を経て前記プラズマヘッドに導入される請求項１１に記載のセレン薄膜の蒸着装置。
【請求項１３】
前記プラズマヘッドに接続され、当該プラズマヘッドを前記支持台と相対的に移動させる伝達機構を更に含む請求項９に記載のセレン薄膜の蒸着装置。
【請求項１４】
前記プラズマヘッドは、
プラズマを発生するチャンバと、
前記固体セレン源を保持するハウジングとを含み、
当該ハウジングが、当該チャンバを取り囲むように当該チャンバと接続した請求項９に記載のセレン薄膜の蒸着装置。
【請求項１５】
前記チャンバは、プラズマ出口を備え、前記固体セレン源を当該プラズマ出口の近辺に配置した請求項１４に記載のセレン薄膜の蒸着装置。
【請求項１６】
前記ハウジングは、前記プラズマ出口に面するスリット形状の噴出口を備える請求項１５に記載のセレン薄膜の蒸着装置。
【請求項１７】
前記支持台の周辺に配置され、当該支持台の上に支持された前記基板と対向する側から空気を排出する排出装置を更に含む請求項９に記載のセレン薄膜の蒸着装置。
【請求項１８】
セレン薄膜を蒸着するためのプラズマヘッドであって、
プラズマを発生するチャンバと、
当該チャンバを取り囲むように当該チャンバと接続したハウジングと、
当該ハウジング内に配置された固体セレン源とを含むものであることを特徴とするプラズマヘッド。
【請求項１９】
前記チャンバは、プラズマ出口を備え、前記固体セレン源を当該プラズマ出口の近辺に配置した請求項１８に記載のプラズマヘッド。
【請求項２０】
前記ハウジングは、前記プラズマ出口に面するスリット形状の噴出口を備える請求項１９に記載のプラズマヘッド。
【請求項２１】
前記ハウジングは、注入口を備える請求項１８に記載のプラズマヘッド。
【請求項１】
セレン薄膜を蒸着するための方法であって、
プラズマヘッドを提供するステップと、
基板を大気圧下で支持するステップと、
当該プラズマヘッドによって固体セレン源を分解し、当該セレン薄膜を当該基板上に蒸着するステップとを含むことを特徴とするセレン薄膜の蒸着方法。
【請求項２】
前記セレン薄膜が前記基板上に蒸着された時、前記プラズマヘッドと当該基板とが互いに相対的に移動する請求項１に記載のセレン薄膜の蒸着方法。
【請求項３】
前記プラズマヘッドと前記基板との間の相対的移動は、当該プラズマヘッドを移動させることによって実行される請求項２に記載のセレン薄膜の蒸着方法。
【請求項４】
前記セレン薄膜が前記基板上に蒸着された時、当該基板を加熱するステップを更に含む請求項１に記載のセレン薄膜の蒸着方法。
【請求項５】
前記基板は、５００℃以下の温度範囲で加熱される請求項４に記載のセレン薄膜の蒸着方法。
【請求項６】
前記基板は、ナトリウムを含まない非ガラス基板であり、
前記セレン薄膜が当該基板上に蒸着された後、当該基板上にナトリウムを供給するステップを更に含む請求項１に記載のセレン薄膜の蒸着方法。
【請求項７】
前記ナトリウムは、前記プラズマヘッド内にフッ化ナトリウムを導入することにより供給される請求項６に記載のセレン薄膜の蒸着方法。
【請求項８】
前記セレン薄膜が前記基板上に蒸着された時、当該基板と対向する側から空気を排出するステップを更に含む請求項１に記載のセレン薄膜の蒸着方法。
【請求項９】
セレン薄膜を蒸着するための装置であって、
基板を支持する支持台と、
固体セレン源を保持し、当該支持台と互いに相対的に移動するように当該支持台上に配置されるプラズマヘッドとを備え、
当該プラズマヘッドが当該固体セレン源を分解し、当該セレン薄膜を当該基板上に蒸着するものであることを特徴とするセレン薄膜の蒸着装置。
【請求項１０】
前記支持台は、
前記基板を支持するプラテンと、
当該プラテンに配置され、前記セレン薄膜が蒸着された時に当該基板を加熱する加熱装置とを含む請求項９に記載のセレン薄膜の蒸着装置。
【請求項１１】
前記プラズマヘッドは、注入口を備える請求項９に記載のセレン薄膜の蒸着装置。
【請求項１２】
前記注入口と通じているフッ化ナトリウム源を更に含み、前記基板は、ナトリウムを含まない非ガラス基板であり、当該フッ化ナトリウム源からのフッ化ナトリウムが、当該注入口を経て前記プラズマヘッドに導入される請求項１１に記載のセレン薄膜の蒸着装置。
【請求項１３】
前記プラズマヘッドに接続され、当該プラズマヘッドを前記支持台と相対的に移動させる伝達機構を更に含む請求項９に記載のセレン薄膜の蒸着装置。
【請求項１４】
前記プラズマヘッドは、
プラズマを発生するチャンバと、
前記固体セレン源を保持するハウジングとを含み、
当該ハウジングが、当該チャンバを取り囲むように当該チャンバと接続した請求項９に記載のセレン薄膜の蒸着装置。
【請求項１５】
前記チャンバは、プラズマ出口を備え、前記固体セレン源を当該プラズマ出口の近辺に配置した請求項１４に記載のセレン薄膜の蒸着装置。
【請求項１６】
前記ハウジングは、前記プラズマ出口に面するスリット形状の噴出口を備える請求項１５に記載のセレン薄膜の蒸着装置。
【請求項１７】
前記支持台の周辺に配置され、当該支持台の上に支持された前記基板と対向する側から空気を排出する排出装置を更に含む請求項９に記載のセレン薄膜の蒸着装置。
【請求項１８】
セレン薄膜を蒸着するためのプラズマヘッドであって、
プラズマを発生するチャンバと、
当該チャンバを取り囲むように当該チャンバと接続したハウジングと、
当該ハウジング内に配置された固体セレン源とを含むものであることを特徴とするプラズマヘッド。
【請求項１９】
前記チャンバは、プラズマ出口を備え、前記固体セレン源を当該プラズマ出口の近辺に配置した請求項１８に記載のプラズマヘッド。
【請求項２０】
前記ハウジングは、前記プラズマ出口に面するスリット形状の噴出口を備える請求項１９に記載のプラズマヘッド。
【請求項２１】
前記ハウジングは、注入口を備える請求項１８に記載のプラズマヘッド。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【公開番号】特開２０１２−２５５２０６（Ｐ２０１２−２５５２０６Ａ）
【公開日】平成２４年１２月２７日（２０１２．１２．２７）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１２−１０９６１２（Ｐ２０１２−１０９６１２）
【出願日】平成２４年５月１１日（２０１２．５．１１）
【出願人】（３９００２３５８２）財團法人工業技術研究院 (524)
【住所又は居所原語表記】１９５ Ｃｈｕｎｇ Ｈｓｉｎｇ Ｒｄ．，Ｓｅｃ．４，Ｃｈｕｔｕｎｇ，Ｈｓｉｎ−Ｃｈｕ，Ｔａｉｗａｎ Ｒ．Ｏ．Ｃ
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年１２月２７日（２０１２．１２．２７）
【国際特許分類】
【出願日】平成２４年５月１１日（２０１２．５．１１）
【出願人】（３９００２３５８２）財團法人工業技術研究院 (524)
【住所又は居所原語表記】１９５ Ｃｈｕｎｇ Ｈｓｉｎｇ Ｒｄ．，Ｓｅｃ．４，Ｃｈｕｔｕｎｇ，Ｈｓｉｎ−Ｃｈｕ，Ｔａｉｗａｎ Ｒ．Ｏ．Ｃ
【Ｆターム（参考）】
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