成膜基板の製造方法、成膜基板、および成膜装置
【課題】ガラス基板とモリブデン層との密着力の向上が図られた成膜基板を製造する方法、成膜基板、及び成膜装置を提供すること。
【解決手段】所定量の酸素を含有する第１の雰囲気中で、ガラス基板２の表面に第１のモリブデン層３ａを成膜し、第１の雰囲気よりも酸素の含有率が低い第２の雰囲気中で、第１のモリブデン層３ａの表面に第２のモリブデン層３ｂを成膜する。これにより、酸化モリブデンを含む密着層３ａをガラス基板２上に成膜し、この密着層３ａの上にモリブデン層３ｂを成膜することができる。
【解決手段】所定量の酸素を含有する第１の雰囲気中で、ガラス基板２の表面に第１のモリブデン層３ａを成膜し、第１の雰囲気よりも酸素の含有率が低い第２の雰囲気中で、第１のモリブデン層３ａの表面に第２のモリブデン層３ｂを成膜する。これにより、酸化モリブデンを含む密着層３ａをガラス基板２上に成膜し、この密着層３ａの上にモリブデン層３ｂを成膜することができる。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、成膜基板の製造方法、成膜基板、および成膜装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
例えば、ＣＩＳ系太陽電池では、ガラス基板（ソーダライムガラス）上に設けられる裏面電極として、Ｍｏ（モリブデン）が採用されている。また、ポリイミドフィルムから成り、可撓性を有する基板を備えたＣＩＳ系太陽電池が提案されている（特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１０−１４６８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ここで、ガラス基板上に、モリブデン層が成膜された成膜基板において、モリブデン層とガラス基板との密着力の向上が求められている。
【０００５】
本発明は、このような課題を解決するために成されたものであり、ガラス基板とモリブデン層との密着力の向上が図られた成膜基板を製造する方法、成膜基板、及び成膜装置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】
【０００６】
本発明者らは、上記目的を達成すべく鋭意研究を重ねた結果、酸化モリブデンを含む密着層をガラス基板上に成膜し、この密着層の上にモリブデン層を成膜することで、モリブデン層とガラス基板との密着性を向上させることができることを、見出した。
【０００７】
そこで、本発明による成膜基板の製造方法は、ガラス基板上にモリブデンが成膜された成膜基板を製造する方法であって、酸素を含有する第１の雰囲気中で、前記ガラス基板の表面に第１のモリブデン層を成膜する第１成膜工程と、前記第１の雰囲気よりも酸素の含有率が低い第２の雰囲気中で、前記第１のモリブデン層の表面に第２のモリブデン層を成膜する第２成膜工程と、を備えていることを特徴としている。
【０００８】
このような成膜基板の製造方法では、酸素を含有する第１の雰囲気中で、ガラス基板の表面に第１のモリブデン層を成膜することで、この第１のモリブデン層とガラス基板とが強固に密着する。そして、この第１のモリブデン層の表面に第２のモリブデン層を成膜することで、この第２のモリブデン層と第１のモリブデン層とが強固に密着する。すなわち、第２のモリブデン層は、第１のモリブデン層を介してガラス基板上に成膜され、第２のモリブデン層と、ガラス基板との密着力の向上が図られる。
【０００９】
ここで、第１成膜工程では、酸素の含有率が０．３％〜５．０％である前記第１の雰囲気中で、前記第１のモリブデン層を成膜することが好ましい。これにより、ガラス基板と第１のモリブデン層との密着力、第１のモリブデン層と第２のモリブデン層との密着力を向上させることができる。
【００１０】
また、第２の成膜工程では、第１のモリブデン層よりも厚く、前記第２のモリブデン層を成膜することが好適である。このようにガラス基板上に膜厚が第１のモリブデン層よりも厚い第２のモリブデン層を成膜することで、例えばシート抵抗値の低い第２のモリブデン層の厚さを厚くすることができる。このような成膜基板を太陽電池に用いた場合には、低抵抗かつ高変換率を実現することができる。またシート抵抗の高い第１のモリブデン層を第２のモリブデン層よりも薄くすることで、ガラス基板と第１のモリブデン層との密着力を高めつつ、成膜基板全体の抵抗値の増加を抑制することができる。
【００１１】
また、本発明による成膜基板は、ガラス基板と、前記ガラス基板の表面に成膜され、酸素を含有する第１のモリブデン層と、前記第１のモリブデン層の表面に成膜され、前記第１のモリブデン層よりも酸素の含有量が少ない第２のモリブデン層と、を備えていることを特徴としている。
【００１２】
このような成膜基板によれば、ガラス基板の表面に酸素を含有する第１のモリブデン層が成膜され、ガラス基板と第１のモリブデン層とが強固に密着される。そして、この第１のモリブデン層の表面に、第１のモリブデン層よりも酸素の含有量が少ない第２のモリブデン層が成膜され、第１のモリブデン層と第２のモリブデン層とが強固に密着される。すなわち、第２のモリブデン層は、第１のモリブデン層を介してガラス基板上に成膜され、第２のモリブデン層と、ガラス基板との密着力の向上が図られる。
【００１３】
また、第２のモリブデン層のシート抵抗値は、前記第１のモリブデン層のシート抵抗値よりも低いことが好適である。このようにガラス基板上に第１のモリブデン層を成膜し、この第１のモリブデン層の表面に、第１のモリブデン層のシート抵抗値よりも低いシート抵抗値の第２のモリブデン層を成膜することで、低抵抗とし電極膜としての機能を向上させつつ、密着力の向上を図ることができる。
【００１４】
ここで、第２のモリブデン層は、前記第１のモリブデン層よりも厚いことが好ましい。このようにガラス基板上に膜厚が第１のモリブデン層よりも厚い第２のモリブデン層を成膜することで、シート抵抗値の低い第２のモリブデン層の厚さを厚くすることができる。このような成膜基板を太陽電池に用いた場合には、低抵抗かつ高変換率を実現することができる。またシート抵抗の高い第１のモリブデン層を第２のモリブデン層よりも薄くすることで、ガラス基板と第１のモリブデン層との密着力を高めつつ、成膜基板全体の抵抗値の増加を抑制することができる。
【００１５】
また、本発明による成膜装置は、ガラス基板にモリブデンを成膜する成膜装置であって、前記ガラス基板の表面に第１のモリブデン層を成膜する第１成膜室と、前記第１のモリブデン層の表面に第２のモリブデン層を成膜する第２成膜室と、前記第１成膜室内を、酸素を含有する第１の雰囲気とし、前記第２成膜室内を、前記第１の雰囲気よりも酸素の含有率が低い第２の雰囲気とする酸素濃度制御部と、を備え、前記第１成膜室は、前記第１の雰囲気で前記第１のモリブデン層を成膜し、前記第２成膜室は、前記第２の雰囲気で前記第２のモリブデン層を成膜することを特徴としている。
【００１６】
このような成膜装置では、ガラス基板の表面に第１のモリブデン層を成膜する第１成膜室を備え、この第１成膜室内を、酸素を含有する第１の雰囲気として、ガラス基板上に第１のモリブデン層を成膜することができる。これにより、ガラス基板と第１のモリブデン層とが強固に密着する。また、成膜装置は、第１のモリブデン層の表面に第２のモリブデン層を成膜する第２成膜室を備え、この第２成膜室内を、第１の雰囲気よりも酸素の含有率が低い第２の雰囲気として、第１のモリブデン層の表面に第２のモリブデン層を成膜することができる。これにより、第１のモリブデン層と第２のモリブデン層とが強固に密着する。すなわち、第２のモリブデン層は、第１のモリブデン層を介してガラス基板上に成膜され、第２のモリブデン層と、ガラス基板との密着力の向上が図られる。
【００１７】
ここで、第１成膜室が、第２成膜室を兼ねることが好ましい。このように、酸素を含有する第１の雰囲気で、ガラス基板上に第１のモリブデン層を成膜する第１成膜室と、第１の雰囲気よりも酸素の含有率が低い第２の雰囲気で、第１のモリブデン層の表面に、第２のモリブデン層を成膜する第２成膜室とを兼ねる成膜室を備える構成としてもよい。これにより、同一の成膜室内で、第１のモリブデン層を成膜した後に、第２のモリブデン層を成膜することができる。
【発明の効果】
【００１８】
本発明によれば、ガラス基板とモリブデン層との密着力の向上が図られた成膜基板を製造する方法、成膜基板、及び成膜装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】本発明の実施形態に係る太陽電池セルの断面図である。
【図２】本発明の実施形態に係る成膜装置を示す概略断面構成図である。
【図３】成膜条件による剥離試験結果を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
以下、本発明による成膜基板、成膜装置、および成膜基板の製造方法の好適な実施形態について図面を参照しながら説明する。本発明の成膜基板は、例えば、太陽電池セルの裏面電極として使用されるものである。図１は、本発明の実施形態に係る太陽電池セルの断面図である。なお、図面の説明において同一または相当要素には同一の符号を付し、重複する説明は省略する。
【００２１】
（成膜基板）
図１に示す太陽電池セル１は、ＣＩＧＳ系の太陽電池であり、ガラス基板２上に、裏面電極層３、ＣＩＧＳ層４、バッファ層５、透明電極層６が順に積層されている。
【００２２】
ガラス基板２は、ナトリウム（Ｎａ）を含むソーダガラスである。ＣＩＧＳ層４は、銅（Ｃｕ）、インジウム（Ｉｎ）、ガリウム（Ｇａ）、セレン（Ｓｅ）を含む半導体からなる発電層である。
【００２３】
裏面電極層３は、ガラス基板２の表面に成膜された第１のモリブデン層３ａと、この第１のモリブデン層３ａの表面に成膜された第２のモリブデン層３ｂとを備えている。
【００２４】
第１のモリブデン層３ａは、酸素を含有する第１の雰囲気中で成膜されたものであり、酸化モリブデンを有するものである。第１のモリブデン層３ａには、微量の酸素が添加されている。第１のモリブデン層３ａの膜厚は、例えば１０ｎｍ〜１００ｎｍ程度である。また、第１のモリブデン層３ａのシート抵抗値は、例えば１０Ω／□〜１００Ω／□程度である。
【００２５】
第２のモリブデン層３２は、第１の雰囲気よりも酸素の含有率が低い第２の雰囲気で成膜されたモリブデン層である。第２のモリブデン層３２の膜厚は、例えば４００ｎｍ〜９００ｎｍ程度である。また、第２のモリブデン層３２のシート抵抗値は、例えば０．２Ω／□〜０．５Ω／□程度である。
【００２６】
そして、第１のモリブデン層３ａは、ガラス基板２と第２のモリブデン層（モリブデン主層）３ｂとの間に配置された密着層として機能する。第２のモリブデン層３ｂは、第１のモリブデン層３ａよりも膜厚が厚くなるように形成されている。また、第２のモリブデン層３ｂのシート抵抗値は、第１のモリブデン３ａのシート抵抗値より低くなるように形成されている。なお、ガラス基板２、第１のモリブデン層３ａ及び第２のモリブデン層３ｂが、本発明の成膜基板に相当する。
【００２７】
（成膜装置）
次に、図２を参照して、ガラス基板２にモリブデン層３ａ，３ｂを成膜する成膜装置１０について説明する。図２に示す成膜装置１０は、スパッタリング法による成膜を行う装置であり、真空中の希薄アルゴン雰囲気下でプラズマを発生させて、プラズマ中のプラスイオンを成膜材料（Ｍｏターゲット）２１に衝突させることで金属原子をはじき出し、基板上に付着させて成膜を行うものである。
【００２８】
成膜装置１０は、成膜処理が行われる第１及び第２成膜室（真空チャンバ）１１Ａ，１１Ｂを備え、第１成膜室１１Ａの入口側に基板仕込室（排気室）１２Ａが連結され、第２成膜室１１Ｂの出口側に基板取出室（ベント室）１２Ｂが連結されている。また、第１成膜室１１Ａと第２成膜室１１Ｂとの間には、ガス分離室１２Ｃが連結されている。第１成膜室１１Ａの出口側にガス分離室１２Ｃの入口側が連結され、ガス分離室１２Ｃの出口側に第２成膜室１１Ｂの入口側が連結されている。
【００２９】
基板仕込室１２Ａは、大気圧下にある基板を装置内に取り込み、室内を真空とするためのチャンバである。基板取出室１２Ｂは、真空中にある成膜基板（モリブデン層が成膜されたガラス基板）を大気圧環境下へ取り出すためのチャンバである。ガス分離室１２Ｃは、ガス置換による酸素ガスとアルゴンガスとの分圧比変更を行うためのチャンバである。
【００３０】
以下、基板仕込室１２Ａ、第１成膜室１１Ａ、ガス分離室１２Ｃ、第２成膜室１１Ｂ、基板取出室１２Ｂを区別しない場合には、チャンバ１１，１２と記すこともある。これらのチャンバ１１，１２は、真空容器によって構成され、チャンバ１１，１２の出入口には、ゲートバルブＧＶが設けられている。ゲートバルブＧＶは、真空環境と大気圧環境とを隔てるための比較的大きな弁体を備えたバルブである。ゲートバルブＧＶの両側の圧力が等しいときにゲートバルブＧＶを開放することで隣接するチャンバ１１，１２を連通させ、基板２を通過させる。
【００３１】
また、各チャンバ１１，１２内には、基板２を搬送するための基板搬送ローラ１４が設置されていると共に、基板２を加熱するためのヒータ１５が設置されている。ヒータ１５は、基板温度が例えば７０℃〜３５０℃の範囲で一定となるように加熱する。
【００３２】
さらに、基板仕込室１２Ａおよび基板取出室１２Ｂには、ロータリポンプ１６が接続され、チャンバ１１，１２には、ＴＭＰ（ターボ分子ポンプ）１７が接続されている。ロータリポンプ１６は、大気圧から１Ｐａまでの排気をするための粘性領域で使用されるポンプであり、ＴＭＰ１７は、１Ｐａ以下の排気をするための分子流領域で使用されるポンプである。
【００３３】
また、成膜装置１０は、第１及び第２成膜室１１Ａ，１１Ｂ内にスパッタリングターゲットを保持するスパッタリングカソード（保持部）を有する。スパッタリングターゲットであるＭｏターゲット２１は、第１及び第２成膜室１１Ａ，１１Ｂ上部に配置されている。第２成膜室１１Ｂでは、基板２の搬送方向に沿って複数のＭｏターゲット２１が配置されている。Ｍｏターゲット２１は、ＤＣ電源２３に電気的に接続されている。ＤＣ電源２３は、直流電力を供給する電源である。
【００３４】
ここで、第１の成膜室１１Ａは、所定量の酸素を含有する第１の雰囲気中で、ガラス基板２の表面に第１のモリブデン層３ａを成膜する成膜室である。第２の成膜室１１Ｂは、第１の雰囲気よりも酸素の含有率が低い第２の雰囲気中で、第１のモリブデン層３ａの表面に第２のモリブデン層３ｂを成膜する成膜室である。
【００３５】
そして、成膜装置１０は、第１成膜室１１Ａ内を、所定量の酸素を含有する第１の雰囲気とし、第２成膜室１１Ｂ内を、第１の雰囲気よりも酸素の含有率が低い第２の雰囲気とする酸素濃度調整装置（酸素濃度制御部）３０Ａ，３０Ｂを備えている。
【００３６】
酸素濃度調整装置３０Ａは、第１成膜室１１Ａ内にガスを供給すると共に、第１成膜室１１Ａ内の酸素濃度を調整するものである。酸素濃度調整装置３０Ａは、第１成膜室１１Ａ内への酸素ガス導入量を調節するマスフローコントローラ３１、第１成膜室１１Ａ内へのアルゴンガス導入量を調節するマスフローコントローラ３２、第１成膜室１１Ａに接続されてガスを導入するガス供給経路３３、第１成膜室１１Ａ内の酸素濃度を検出する酸素濃度計３４、第１成膜室１１Ａ内の酸素濃度を調整すべくマスフローコントローラ３１を制御する制御部３５を備えている。
【００３７】
酸素濃度調整装置３０Ｂは、第２成膜室１１Ｂ内にガスを供給すると共に、第２成膜室１１Ｂ内の酸素濃度を調整するものである。酸素濃度調整装置３０Ｂは、第２成膜室１１Ｂ内への酸素ガス導入量を調節するマスフローコントローラ３１、第２成膜室１１Ｂ内へのアルゴンガス導入量を調節するマスフローコントローラ３２、第２成膜室１１Ｂに接続されてガスを導入するガス供給経路３３、第２成膜室１１Ｂ内の酸素濃度を検出する酸素濃度計３４、第２成膜室１１Ｂ内の酸素濃度を調整すべくマスフローコントローラ３１を制御する制御部３５を備えている。
【００３８】
酸素濃度調整装置３０Ｃは、ガス分離室１２Ｃ内にガスを供給すると共に、ガス分離室１２Ｃに隣接するゲートバルブＧＶの状態によって酸素濃度を調整するものである。すなわち、第１成膜室１１Ａ側のゲートバルブＧＶが開いているときは第１成膜室１１Ａ内と同じ酸素濃度に調整し、第２成膜室１１Ｂ側のゲートバルブＧＶが開いているときは第２成膜室１１Ｂ内と同じ酸素濃度に調整する。なお、第１成膜室１１Ａ側のゲートバルブＧＶと第２成膜室１１Ｂ側のゲートバルブＧＶとが、同時に開かないように制御される。
【００３９】
酸素ガス導入量を調節するマスフローコントローラ３１には、酸素ガスを供給する酸素ボンベが接続され、アルゴンガス導入量を調節するマスフローコントローラ３２には、アルゴンガスを供給するアルゴンガスボンベが接続されている。マスフローコントローラ３１，３２によって流量が調整された酸素ガス及びアルゴンガスは、ガス供給経路３３を通過して第１成膜室１１Ａ，第２成膜室１１Ｂ内に導入され、成膜室１１Ａ，１１Ｂ内の酸素分圧が一定に保たれる。酸素ガス導入量、アルゴンガス導入量を調節する流量調節器として、サーマルバルブ式、電磁弁式、ピエゾバルブ式の流量調整器を用いることができる。
【００４０】
また、酸素濃度調整装置３０Ａ，３０Ｂの制御部３５は、酸素濃度計３４によって検出された第１成膜室１１Ａ，第２成膜室１１Ｂ内の酸素濃度に基づいて、マスフローコントローラ３１，３２を制御することができる。制御部３５は、例えば、アルゴンガスの導入量を一定として、酸素ガス導入量を制御することで、成膜室１１内の酸素濃度を調整する。例えば、第１成膜室１１Ａ内の酸素分圧は、０．００３Ｐａ〜０．０５Ｐａ程度に制御されることが好ましく、第２成膜室１１Ｂ内の酸素分圧は、０〜０．００２Ｐａ程度に制御されることが好ましい。
【００４１】
（成膜装置の動作、及び成膜基板の製造方法）
次に、成膜装置１０の動作、及び成膜基板の製造方法について説明する。本実施形態に係る成膜基板の製造方法は、ガラス基板２上にモリブデンが成膜された成膜基板を製造する方法であって、所定量の酸素を含有する第１の雰囲気中で、ガラス基板２の表面に第１のモリブデン層３ａを成膜する第１成膜工程と、第１の雰囲気よりも酸素の含有率が低い第２の雰囲気中で、第１のモリブデン層３ａの表面に第２のモリブデン層３ｂを成膜する第２の成膜工程と、を備えている。第１成膜工程は、成膜装置１０の第１成膜室１１Ａで実施され、第２成膜工程は、成膜装置１０の第２成膜室１１Ｂで実施される。
【００４２】
まず、第１成膜工程及び第２成膜工程の前処理として、ロータリポンプ１６及びＴＭＰ１７を用いて、第１成膜室１１Ａ及び第２成膜室１１Ｂ内の排気を行い真空状態とする。第１成膜室１１Ａ、第２成膜室１１Ｂ内の圧力は、例えば、５×１０−４Ｐａ以下とすることが好ましい。
【００４３】
次に、各ヒータ１５をＯＮ状態として、その後各チャンバ１１〜１３内に導入される基板２の温度が７０℃〜３５０℃の範囲内で一定となるように、ヒータ１５における設定値を安定させる。ヒータ１５の温度が、常温から設定値（例えば２００℃）に上昇すると、ヒータ１５自体及び真空チャンバ１１，１２内に付着しているＨ２ＯやＣＯ２が脱離してチャンバ１１，１２の圧力が一時的に上昇する。
【００４４】
第１成膜室１１Ａ内の圧力が所望の真空圧力（５×１０−４Ｐａ以下）であることが確認された後に、酸素濃度調整装置３０Ａの制御部３５は、マスフローコントローラ３１，３２を駆動して、第１成膜室１１Ａ内への酸素ガス及びアルゴンガスの供給を開始する。マスフローコントローラ３１，３２は、第１成膜室１１Ａ内の圧力を０．１Ｐａ〜１Ｐａの範囲内で任意の値に維持する。第１成膜工程では、酸素の含有率が０．３％〜５．０％となるように、酸素ガス及びアルゴンガスの供給量を調整する。
【００４５】
第２成膜室１１Ｂ内の圧力が所望の真空圧力（５×１０−４Ｐａ以下）であることが確認された後に、酸素濃度調整装置３０Ｂの制御部３５は、マスフローコントローラ３１，３２を駆動して、第２成膜室１１Ｂ内への酸素ガス及びアルゴンガスの供給を開始する。マスフローコントローラ３１，３２は、第２成膜室１１Ｂ内の圧力を０．１Ｐａ〜１Ｐａの範囲内で任意の値に維持する。第２成膜工程では、酸素の含有率が０．０％〜０．２％となるように、酸素ガス及びアルゴンガスの供給量を調整する。
【００４６】
その後、ＤＣ電源２３をＯＮ状態として、成膜室１１内にプラズマを発生させる。
【００４７】
第１成膜室１１Ａ内のプラズマ放電が開始されると、Ｍｏターゲット２１のスパッタリングが始まる。このとき、ＤＣ電源２３は、Ｍｏターゲット２１に対する電力密度を、１Ｗ／ｃｍ２〜５Ｗ／ｃｍ２の範囲内の任意の値に維持するように制御する。
【００４８】
第２成膜室１１Ｂ内のプラズマ放電が開始されると、Ｍｏターゲット２１のスパッタリングが始まる。このとき、ＤＣ電源２３は、Ｍｏターゲット２１に対する電力密度を、５Ｗ／ｃｍ２〜３０Ｗ／ｃｍ２の範囲内の任意の値に維持するように制御する。
【００４９】
ここで、酸素濃度調整装置３０Ａ，３０Ｂの制御部３５は、マスフローコントローラ３１を制御して、酸素ガスの導入流量が、アルゴンガスの導入流量に対して、例えば１／１０００から１／１０までの範囲内の任意の値に維持するように制御する。
【００５０】
被成膜基板であるガラス基板２は、基板仕込室１２Ａ内に導入される。基板仕込室１２Ａ内にガラス基板２が導入されると、ロータリポンプ１６及びＴＭＰ１７による排気が行われ、基板仕込室１２Ａ内が真空状態となる。基板仕込室１２Ａ内が真空状態となると、基板仕込室１２Ａと第１成膜室１１Ａとの間に配置されたゲートバルブＧＶが開放され、基板仕込室１２Ａ及び第１成膜室１１Ａが連通し、ガラス基板２が第１成膜室１１Ａ内に導入される。
【００５１】
第１成膜室１１Ａ内では、基板搬送ローラ１４による基板搬送速度を一定の値に制御し、ガラス基板２上に成膜される第１のモリブデン層３ａの膜厚が制御される。第１成膜室１１Ａでは、Ｍｏターゲット２１の直下にモリブデンがスパッタリングされる空間が形成されている。そして、スパッタリング空間内にガラス基板２を通過させることで、ガラス基板２上に第１のモリブデン層３ａが成膜される。第１成膜工程を行う第１成膜室１１Ａでは、第１のモリブデン層３ａの膜厚の平均値が例えば１０ｎｍ以上となるように、搬送速度が制御されることが好ましい。
【００５２】
第１成膜工程による成膜の完了後のガラス基板２は、ガス分離室１２Ｃに搬送される。ガス分離室１２Ｃでは、ガス置換による酸素ガスとアルゴンガスとの分圧比変更が行われ、ガラス基板２が第２成膜室１１Ｂ内へ搬送される。
【００５３】
第２成膜室１１Ｂ内では、基板搬送ローラ１４による基板搬送速度を一定の値に制御し、ガラス基板２上に成膜される第２のモリブデン層３ｂの膜厚が制御される。第２成膜室１１Ｂでは、Ｍｏターゲット２１の直下にモリブデンがスパッタリングされる空間が形成されている。そして、スパッタリング空間内にガラス基板２を通過させることで、ガラス基板２上に第２のモリブデン層３ｂが成膜される。第２成膜工程を行う第２成膜室１１Ｂでは、第２のモリブデン層３ｂの膜厚の平均値が例えば４００ｎｍ以上となるように、搬送速度が制御されることが好ましい。
【００５４】
第２成膜工程による成膜の完了後のガラス基板２は、基板取出室１２Ｂに搬送される。基板取出室１２Ｂでは、空気の室内への導入が行われ、室内の圧力が真空から大気圧となったところで、ガラス基板２が基板取出室１２Ｂ外へ搬送される。ガラス基板２が取り出された後の基板取出室１２Ｂ内は、成膜完了後の次のガラス基板２が導入されることに備えるため、ロータリポンプ１６及びＴＭＰ１７による排気が行われ、真空状態とされる。なお、成膜装置１０は、上記成膜基板の製造方法における各種工程が、自動で順次進むようにシーケンスが組み込まれている構成でもよい。
【００５５】
図３は、成膜条件による剥離試験結果を示す図である。図３では、上段にクロスカットピールテスト（ＪＩＳ―Ｋ５６００及びＩＳＯ２４０９）の結果を示し、中段に高温アニール後のクロスカットピールテストの結果を示し、下段にＬＡＳＥＲスクライブ時のパターン縁部剥離テストの結果を示している。
【００５６】
パワー密度は、１．０Ｗ／ｃｍ２、１．５Ｗ／ｃｍ２、２．０Ｗ／ｃｍ２の３段階、酸素流量比は、０．１％、０．２％、０．３％、０．５％、１．０％、２．０％、３．０％、５．０％、１０％の９段階について、成膜条件を変化させて、上記の剥離試験を実施した。図３では、試験結果として、“剥離なし”を“○”と図示し、“剥離あり”を“×”と図示している。なお、パワー密度とは、第１成膜室（第１成膜工程）におけるターゲットの裏面に有する磁気回路の面積に対する電力密度である。また、酸素流量比とは、アルゴンスパッタガスに対する酸素ガスの体積流量の比率である。
【００５７】
図３の試験結果によれば、パワー密度によって最適な酸素流量比は異なるものの、酸素流量比が０．３％〜５・０％の範囲では、モリブデン層３ａ，３ｂの剥離を抑制できることが分かる。このように、微量の酸素を含有する第１のモリブデン層（密着層）３ａをガラス基板２上に成膜し、この第１のモリブデン層３ａの表面に第２のモリブデン層３ｂを成膜することで、ガラス基板２と、モリブデン層３ａ，３ｂとの密着性を向上させることができた。
【００５８】
以上説明したように、本実施形態の成膜基板では、ガラス基板２の表面に酸素を含有する第１のモリブデン層３ａが成膜され、ガラス基板２と第１のモリブデン層３ａとが強固に密着されている。そして、この第１のモリブデン層３ａの表面に、第１のモリブデン層３ａよりも酸素の含有量が少ない第２のモリブデン層３ｂが成膜され、第１のモリブデン層３ａと第２のモリブデン層３ｂとが強固に密着されている。すなわち、第２のモリブデン層３ｂは、第１のモリブデン層３ａを介してガラス基板２上に成膜され、第２のモリブデン層３ｂと、ガラス基板２との密着力の向上が図られている。その結果、太陽電池セルを製造する際の歩留まりの低下を抑えることができる。また、太陽電池セルの品質の向上を図ることができる。
【００５９】
ここで、第２のモリブデン層３ｂのシート抵抗値は、第１のモリブデン層３ａのシート抵抗値よりも低いことが好適であり、第１のモリブデン層３ａの表面に、第１のモリブデン層３ａのシート抵抗値よりも低いシート抵抗値の第２のモリブデン層３ｂを成膜することで、低抵抗とし電極膜としての機能を向上させつつ、密着力の向上を図ることができる。
【００６０】
また、第２のモリブデン層３ｂは、第１のモリブデン層３ａよりも厚いことが好ましく、膜厚が第１のモリブデン層３ａよりも厚い第２のモリブデン層３ｂを成膜することで、シート抵抗値の低い第２のモリブデン層３ｂの厚さを厚くすることができる。そのため、成膜基板を備えた太陽電池セル１では、低抵抗かつ高変換率を実現することができる。またシート抵抗の高い第１のモリブデン層３ａを第２のモリブデン層３ｂよりも薄くすることで、ガラス基板２と第１のモリブデン層３ａとの密着力を高めつつ、成膜基板全体の抵抗値の増加を抑制することができる。
【００６１】
また、本実施形態の成膜装置１０では、ガラス基板２の表面に第１のモリブデン層３ａを成膜する第１成膜室１１Ａを備え、この第１成膜室１１Ａ内を、酸素を含有する第１の雰囲気として、ガラス基板２上に第１のモリブデン層３ａを成膜することができる。これにより、ガラス基板２と第１のモリブデン層３ａとを強固に密着させることができる。また、成膜装置１０は、第１のモリブデン層３ａの表面に第２のモリブデン層３ｂを成膜する第２成膜室１１Ｂを備え、この第２成膜室１１Ｂ内を、第１の雰囲気よりも酸素の含有率が低い第２の雰囲気として、第１のモリブデン層３ａの表面に第２のモリブデン層３ｂを成膜することができる。これにより、第１のモリブデン層３ａと第２のモリブデン層３ｂとを強固に密着させることができる。すなわち、第２のモリブデン層３ｂは、第１のモリブデン層３ａを介してガラス基板２上に成膜され、第２のモリブデン層３ｂと、ガラス基板２との密着力の向上が図られている。なお、第１成膜室と第２成膜室とを兼用する成膜室を備える成膜装置としてもよい。
【００６２】
また、本実施形態の成膜基板の製造方法では、酸素を含有する第１の雰囲気中で、ガラス基板２の表面に第１のモリブデン層３ａが成膜され、第１のモリブデン層３ａがガラス基板２に強固に密着する。そして、この第１のモリブデン層３ａの表面に第２のモリブデン層３ｂが成膜され、第２のモリブデン層３ｂが第１のモリブデン層３ｂに強固に密着する。すなわち、第２のモリブデン層３ｂは、第１のモリブデン層３ａを介してガラス基板上に成膜され、第２のモリブデン層３ｂと、ガラス基板２との密着力の向上が図られる。
【００６３】
本実施形態の成膜基板を太陽電池セルに利用した場合には、モリブデンの成膜工程後の他の工程において、高温（例えば６００℃）に晒されても、モリブデン層３ａ，３ｂの剥離を防止することができる。また、成膜基板にＬＡＳＥＲスクライビングを実施した場合のモリブデン層３ａ，３ｂの剥離を防止することができる。従って、モリブデン層の密着性の向上を図ることが可能である。
【００６４】
また、本実施形態の成膜基板では、モリブデン層の密着力が向上されているため、ガラス基板２中のナトリウム分がモリブデン層を好適に通過し、モリブデン層に密着するＣＩＧＳ層４に到達し、ＣＩＧＳ層４における発電効率の向上を図ることができる。
【００６５】
以上、本発明をその実施形態に基づき具体的に説明したが、本発明は、上記実施形態に限定されるものではない。上記実施形態では、スパッタリング法による成膜を行っているが、例えば、物理蒸着法、イオンプレーティング法を適用してもよく、その他の成膜方法を用いて成膜を行ってもよい。
【００６６】
また、上記実施形態では、本発明の成膜基板をＣＩＧＳ型の太陽電池に適用しているが、例えば、色素増感型など、その他の太陽電池に本発明の成膜基板を適用してもよい。さらに、タッチパネル、液晶ディスプレイ（液晶表示素子）、有機ＥＬ素子などに使用される基板に、本発明の成膜基板を適用してもよい。
【符号の説明】
【００６７】
１…太陽電池セル、２…ガラス基板、３…裏面電極層、３ａ…第１のモリブデン層、３ｂ…第２のモリブデン層、１０…成膜装置（スパッタリング装置）、１１Ａ…第１成膜室、１１Ｂ…第２成膜室、３０Ａ，３０Ｂ，３０Ｃ…酸素濃度調整装置（酸素量制御部）、３１，３２…マスフローコントローラ、３５…制御部。
【技術分野】
【０００１】
本発明は、成膜基板の製造方法、成膜基板、および成膜装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
例えば、ＣＩＳ系太陽電池では、ガラス基板（ソーダライムガラス）上に設けられる裏面電極として、Ｍｏ（モリブデン）が採用されている。また、ポリイミドフィルムから成り、可撓性を有する基板を備えたＣＩＳ系太陽電池が提案されている（特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１０−１４６８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ここで、ガラス基板上に、モリブデン層が成膜された成膜基板において、モリブデン層とガラス基板との密着力の向上が求められている。
【０００５】
本発明は、このような課題を解決するために成されたものであり、ガラス基板とモリブデン層との密着力の向上が図られた成膜基板を製造する方法、成膜基板、及び成膜装置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】
【０００６】
本発明者らは、上記目的を達成すべく鋭意研究を重ねた結果、酸化モリブデンを含む密着層をガラス基板上に成膜し、この密着層の上にモリブデン層を成膜することで、モリブデン層とガラス基板との密着性を向上させることができることを、見出した。
【０００７】
そこで、本発明による成膜基板の製造方法は、ガラス基板上にモリブデンが成膜された成膜基板を製造する方法であって、酸素を含有する第１の雰囲気中で、前記ガラス基板の表面に第１のモリブデン層を成膜する第１成膜工程と、前記第１の雰囲気よりも酸素の含有率が低い第２の雰囲気中で、前記第１のモリブデン層の表面に第２のモリブデン層を成膜する第２成膜工程と、を備えていることを特徴としている。
【０００８】
このような成膜基板の製造方法では、酸素を含有する第１の雰囲気中で、ガラス基板の表面に第１のモリブデン層を成膜することで、この第１のモリブデン層とガラス基板とが強固に密着する。そして、この第１のモリブデン層の表面に第２のモリブデン層を成膜することで、この第２のモリブデン層と第１のモリブデン層とが強固に密着する。すなわち、第２のモリブデン層は、第１のモリブデン層を介してガラス基板上に成膜され、第２のモリブデン層と、ガラス基板との密着力の向上が図られる。
【０００９】
ここで、第１成膜工程では、酸素の含有率が０．３％〜５．０％である前記第１の雰囲気中で、前記第１のモリブデン層を成膜することが好ましい。これにより、ガラス基板と第１のモリブデン層との密着力、第１のモリブデン層と第２のモリブデン層との密着力を向上させることができる。
【００１０】
また、第２の成膜工程では、第１のモリブデン層よりも厚く、前記第２のモリブデン層を成膜することが好適である。このようにガラス基板上に膜厚が第１のモリブデン層よりも厚い第２のモリブデン層を成膜することで、例えばシート抵抗値の低い第２のモリブデン層の厚さを厚くすることができる。このような成膜基板を太陽電池に用いた場合には、低抵抗かつ高変換率を実現することができる。またシート抵抗の高い第１のモリブデン層を第２のモリブデン層よりも薄くすることで、ガラス基板と第１のモリブデン層との密着力を高めつつ、成膜基板全体の抵抗値の増加を抑制することができる。
【００１１】
また、本発明による成膜基板は、ガラス基板と、前記ガラス基板の表面に成膜され、酸素を含有する第１のモリブデン層と、前記第１のモリブデン層の表面に成膜され、前記第１のモリブデン層よりも酸素の含有量が少ない第２のモリブデン層と、を備えていることを特徴としている。
【００１２】
このような成膜基板によれば、ガラス基板の表面に酸素を含有する第１のモリブデン層が成膜され、ガラス基板と第１のモリブデン層とが強固に密着される。そして、この第１のモリブデン層の表面に、第１のモリブデン層よりも酸素の含有量が少ない第２のモリブデン層が成膜され、第１のモリブデン層と第２のモリブデン層とが強固に密着される。すなわち、第２のモリブデン層は、第１のモリブデン層を介してガラス基板上に成膜され、第２のモリブデン層と、ガラス基板との密着力の向上が図られる。
【００１３】
また、第２のモリブデン層のシート抵抗値は、前記第１のモリブデン層のシート抵抗値よりも低いことが好適である。このようにガラス基板上に第１のモリブデン層を成膜し、この第１のモリブデン層の表面に、第１のモリブデン層のシート抵抗値よりも低いシート抵抗値の第２のモリブデン層を成膜することで、低抵抗とし電極膜としての機能を向上させつつ、密着力の向上を図ることができる。
【００１４】
ここで、第２のモリブデン層は、前記第１のモリブデン層よりも厚いことが好ましい。このようにガラス基板上に膜厚が第１のモリブデン層よりも厚い第２のモリブデン層を成膜することで、シート抵抗値の低い第２のモリブデン層の厚さを厚くすることができる。このような成膜基板を太陽電池に用いた場合には、低抵抗かつ高変換率を実現することができる。またシート抵抗の高い第１のモリブデン層を第２のモリブデン層よりも薄くすることで、ガラス基板と第１のモリブデン層との密着力を高めつつ、成膜基板全体の抵抗値の増加を抑制することができる。
【００１５】
また、本発明による成膜装置は、ガラス基板にモリブデンを成膜する成膜装置であって、前記ガラス基板の表面に第１のモリブデン層を成膜する第１成膜室と、前記第１のモリブデン層の表面に第２のモリブデン層を成膜する第２成膜室と、前記第１成膜室内を、酸素を含有する第１の雰囲気とし、前記第２成膜室内を、前記第１の雰囲気よりも酸素の含有率が低い第２の雰囲気とする酸素濃度制御部と、を備え、前記第１成膜室は、前記第１の雰囲気で前記第１のモリブデン層を成膜し、前記第２成膜室は、前記第２の雰囲気で前記第２のモリブデン層を成膜することを特徴としている。
【００１６】
このような成膜装置では、ガラス基板の表面に第１のモリブデン層を成膜する第１成膜室を備え、この第１成膜室内を、酸素を含有する第１の雰囲気として、ガラス基板上に第１のモリブデン層を成膜することができる。これにより、ガラス基板と第１のモリブデン層とが強固に密着する。また、成膜装置は、第１のモリブデン層の表面に第２のモリブデン層を成膜する第２成膜室を備え、この第２成膜室内を、第１の雰囲気よりも酸素の含有率が低い第２の雰囲気として、第１のモリブデン層の表面に第２のモリブデン層を成膜することができる。これにより、第１のモリブデン層と第２のモリブデン層とが強固に密着する。すなわち、第２のモリブデン層は、第１のモリブデン層を介してガラス基板上に成膜され、第２のモリブデン層と、ガラス基板との密着力の向上が図られる。
【００１７】
ここで、第１成膜室が、第２成膜室を兼ねることが好ましい。このように、酸素を含有する第１の雰囲気で、ガラス基板上に第１のモリブデン層を成膜する第１成膜室と、第１の雰囲気よりも酸素の含有率が低い第２の雰囲気で、第１のモリブデン層の表面に、第２のモリブデン層を成膜する第２成膜室とを兼ねる成膜室を備える構成としてもよい。これにより、同一の成膜室内で、第１のモリブデン層を成膜した後に、第２のモリブデン層を成膜することができる。
【発明の効果】
【００１８】
本発明によれば、ガラス基板とモリブデン層との密着力の向上が図られた成膜基板を製造する方法、成膜基板、及び成膜装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】本発明の実施形態に係る太陽電池セルの断面図である。
【図２】本発明の実施形態に係る成膜装置を示す概略断面構成図である。
【図３】成膜条件による剥離試験結果を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
以下、本発明による成膜基板、成膜装置、および成膜基板の製造方法の好適な実施形態について図面を参照しながら説明する。本発明の成膜基板は、例えば、太陽電池セルの裏面電極として使用されるものである。図１は、本発明の実施形態に係る太陽電池セルの断面図である。なお、図面の説明において同一または相当要素には同一の符号を付し、重複する説明は省略する。
【００２１】
（成膜基板）
図１に示す太陽電池セル１は、ＣＩＧＳ系の太陽電池であり、ガラス基板２上に、裏面電極層３、ＣＩＧＳ層４、バッファ層５、透明電極層６が順に積層されている。
【００２２】
ガラス基板２は、ナトリウム（Ｎａ）を含むソーダガラスである。ＣＩＧＳ層４は、銅（Ｃｕ）、インジウム（Ｉｎ）、ガリウム（Ｇａ）、セレン（Ｓｅ）を含む半導体からなる発電層である。
【００２３】
裏面電極層３は、ガラス基板２の表面に成膜された第１のモリブデン層３ａと、この第１のモリブデン層３ａの表面に成膜された第２のモリブデン層３ｂとを備えている。
【００２４】
第１のモリブデン層３ａは、酸素を含有する第１の雰囲気中で成膜されたものであり、酸化モリブデンを有するものである。第１のモリブデン層３ａには、微量の酸素が添加されている。第１のモリブデン層３ａの膜厚は、例えば１０ｎｍ〜１００ｎｍ程度である。また、第１のモリブデン層３ａのシート抵抗値は、例えば１０Ω／□〜１００Ω／□程度である。
【００２５】
第２のモリブデン層３２は、第１の雰囲気よりも酸素の含有率が低い第２の雰囲気で成膜されたモリブデン層である。第２のモリブデン層３２の膜厚は、例えば４００ｎｍ〜９００ｎｍ程度である。また、第２のモリブデン層３２のシート抵抗値は、例えば０．２Ω／□〜０．５Ω／□程度である。
【００２６】
そして、第１のモリブデン層３ａは、ガラス基板２と第２のモリブデン層（モリブデン主層）３ｂとの間に配置された密着層として機能する。第２のモリブデン層３ｂは、第１のモリブデン層３ａよりも膜厚が厚くなるように形成されている。また、第２のモリブデン層３ｂのシート抵抗値は、第１のモリブデン３ａのシート抵抗値より低くなるように形成されている。なお、ガラス基板２、第１のモリブデン層３ａ及び第２のモリブデン層３ｂが、本発明の成膜基板に相当する。
【００２７】
（成膜装置）
次に、図２を参照して、ガラス基板２にモリブデン層３ａ，３ｂを成膜する成膜装置１０について説明する。図２に示す成膜装置１０は、スパッタリング法による成膜を行う装置であり、真空中の希薄アルゴン雰囲気下でプラズマを発生させて、プラズマ中のプラスイオンを成膜材料（Ｍｏターゲット）２１に衝突させることで金属原子をはじき出し、基板上に付着させて成膜を行うものである。
【００２８】
成膜装置１０は、成膜処理が行われる第１及び第２成膜室（真空チャンバ）１１Ａ，１１Ｂを備え、第１成膜室１１Ａの入口側に基板仕込室（排気室）１２Ａが連結され、第２成膜室１１Ｂの出口側に基板取出室（ベント室）１２Ｂが連結されている。また、第１成膜室１１Ａと第２成膜室１１Ｂとの間には、ガス分離室１２Ｃが連結されている。第１成膜室１１Ａの出口側にガス分離室１２Ｃの入口側が連結され、ガス分離室１２Ｃの出口側に第２成膜室１１Ｂの入口側が連結されている。
【００２９】
基板仕込室１２Ａは、大気圧下にある基板を装置内に取り込み、室内を真空とするためのチャンバである。基板取出室１２Ｂは、真空中にある成膜基板（モリブデン層が成膜されたガラス基板）を大気圧環境下へ取り出すためのチャンバである。ガス分離室１２Ｃは、ガス置換による酸素ガスとアルゴンガスとの分圧比変更を行うためのチャンバである。
【００３０】
以下、基板仕込室１２Ａ、第１成膜室１１Ａ、ガス分離室１２Ｃ、第２成膜室１１Ｂ、基板取出室１２Ｂを区別しない場合には、チャンバ１１，１２と記すこともある。これらのチャンバ１１，１２は、真空容器によって構成され、チャンバ１１，１２の出入口には、ゲートバルブＧＶが設けられている。ゲートバルブＧＶは、真空環境と大気圧環境とを隔てるための比較的大きな弁体を備えたバルブである。ゲートバルブＧＶの両側の圧力が等しいときにゲートバルブＧＶを開放することで隣接するチャンバ１１，１２を連通させ、基板２を通過させる。
【００３１】
また、各チャンバ１１，１２内には、基板２を搬送するための基板搬送ローラ１４が設置されていると共に、基板２を加熱するためのヒータ１５が設置されている。ヒータ１５は、基板温度が例えば７０℃〜３５０℃の範囲で一定となるように加熱する。
【００３２】
さらに、基板仕込室１２Ａおよび基板取出室１２Ｂには、ロータリポンプ１６が接続され、チャンバ１１，１２には、ＴＭＰ（ターボ分子ポンプ）１７が接続されている。ロータリポンプ１６は、大気圧から１Ｐａまでの排気をするための粘性領域で使用されるポンプであり、ＴＭＰ１７は、１Ｐａ以下の排気をするための分子流領域で使用されるポンプである。
【００３３】
また、成膜装置１０は、第１及び第２成膜室１１Ａ，１１Ｂ内にスパッタリングターゲットを保持するスパッタリングカソード（保持部）を有する。スパッタリングターゲットであるＭｏターゲット２１は、第１及び第２成膜室１１Ａ，１１Ｂ上部に配置されている。第２成膜室１１Ｂでは、基板２の搬送方向に沿って複数のＭｏターゲット２１が配置されている。Ｍｏターゲット２１は、ＤＣ電源２３に電気的に接続されている。ＤＣ電源２３は、直流電力を供給する電源である。
【００３４】
ここで、第１の成膜室１１Ａは、所定量の酸素を含有する第１の雰囲気中で、ガラス基板２の表面に第１のモリブデン層３ａを成膜する成膜室である。第２の成膜室１１Ｂは、第１の雰囲気よりも酸素の含有率が低い第２の雰囲気中で、第１のモリブデン層３ａの表面に第２のモリブデン層３ｂを成膜する成膜室である。
【００３５】
そして、成膜装置１０は、第１成膜室１１Ａ内を、所定量の酸素を含有する第１の雰囲気とし、第２成膜室１１Ｂ内を、第１の雰囲気よりも酸素の含有率が低い第２の雰囲気とする酸素濃度調整装置（酸素濃度制御部）３０Ａ，３０Ｂを備えている。
【００３６】
酸素濃度調整装置３０Ａは、第１成膜室１１Ａ内にガスを供給すると共に、第１成膜室１１Ａ内の酸素濃度を調整するものである。酸素濃度調整装置３０Ａは、第１成膜室１１Ａ内への酸素ガス導入量を調節するマスフローコントローラ３１、第１成膜室１１Ａ内へのアルゴンガス導入量を調節するマスフローコントローラ３２、第１成膜室１１Ａに接続されてガスを導入するガス供給経路３３、第１成膜室１１Ａ内の酸素濃度を検出する酸素濃度計３４、第１成膜室１１Ａ内の酸素濃度を調整すべくマスフローコントローラ３１を制御する制御部３５を備えている。
【００３７】
酸素濃度調整装置３０Ｂは、第２成膜室１１Ｂ内にガスを供給すると共に、第２成膜室１１Ｂ内の酸素濃度を調整するものである。酸素濃度調整装置３０Ｂは、第２成膜室１１Ｂ内への酸素ガス導入量を調節するマスフローコントローラ３１、第２成膜室１１Ｂ内へのアルゴンガス導入量を調節するマスフローコントローラ３２、第２成膜室１１Ｂに接続されてガスを導入するガス供給経路３３、第２成膜室１１Ｂ内の酸素濃度を検出する酸素濃度計３４、第２成膜室１１Ｂ内の酸素濃度を調整すべくマスフローコントローラ３１を制御する制御部３５を備えている。
【００３８】
酸素濃度調整装置３０Ｃは、ガス分離室１２Ｃ内にガスを供給すると共に、ガス分離室１２Ｃに隣接するゲートバルブＧＶの状態によって酸素濃度を調整するものである。すなわち、第１成膜室１１Ａ側のゲートバルブＧＶが開いているときは第１成膜室１１Ａ内と同じ酸素濃度に調整し、第２成膜室１１Ｂ側のゲートバルブＧＶが開いているときは第２成膜室１１Ｂ内と同じ酸素濃度に調整する。なお、第１成膜室１１Ａ側のゲートバルブＧＶと第２成膜室１１Ｂ側のゲートバルブＧＶとが、同時に開かないように制御される。
【００３９】
酸素ガス導入量を調節するマスフローコントローラ３１には、酸素ガスを供給する酸素ボンベが接続され、アルゴンガス導入量を調節するマスフローコントローラ３２には、アルゴンガスを供給するアルゴンガスボンベが接続されている。マスフローコントローラ３１，３２によって流量が調整された酸素ガス及びアルゴンガスは、ガス供給経路３３を通過して第１成膜室１１Ａ，第２成膜室１１Ｂ内に導入され、成膜室１１Ａ，１１Ｂ内の酸素分圧が一定に保たれる。酸素ガス導入量、アルゴンガス導入量を調節する流量調節器として、サーマルバルブ式、電磁弁式、ピエゾバルブ式の流量調整器を用いることができる。
【００４０】
また、酸素濃度調整装置３０Ａ，３０Ｂの制御部３５は、酸素濃度計３４によって検出された第１成膜室１１Ａ，第２成膜室１１Ｂ内の酸素濃度に基づいて、マスフローコントローラ３１，３２を制御することができる。制御部３５は、例えば、アルゴンガスの導入量を一定として、酸素ガス導入量を制御することで、成膜室１１内の酸素濃度を調整する。例えば、第１成膜室１１Ａ内の酸素分圧は、０．００３Ｐａ〜０．０５Ｐａ程度に制御されることが好ましく、第２成膜室１１Ｂ内の酸素分圧は、０〜０．００２Ｐａ程度に制御されることが好ましい。
【００４１】
（成膜装置の動作、及び成膜基板の製造方法）
次に、成膜装置１０の動作、及び成膜基板の製造方法について説明する。本実施形態に係る成膜基板の製造方法は、ガラス基板２上にモリブデンが成膜された成膜基板を製造する方法であって、所定量の酸素を含有する第１の雰囲気中で、ガラス基板２の表面に第１のモリブデン層３ａを成膜する第１成膜工程と、第１の雰囲気よりも酸素の含有率が低い第２の雰囲気中で、第１のモリブデン層３ａの表面に第２のモリブデン層３ｂを成膜する第２の成膜工程と、を備えている。第１成膜工程は、成膜装置１０の第１成膜室１１Ａで実施され、第２成膜工程は、成膜装置１０の第２成膜室１１Ｂで実施される。
【００４２】
まず、第１成膜工程及び第２成膜工程の前処理として、ロータリポンプ１６及びＴＭＰ１７を用いて、第１成膜室１１Ａ及び第２成膜室１１Ｂ内の排気を行い真空状態とする。第１成膜室１１Ａ、第２成膜室１１Ｂ内の圧力は、例えば、５×１０−４Ｐａ以下とすることが好ましい。
【００４３】
次に、各ヒータ１５をＯＮ状態として、その後各チャンバ１１〜１３内に導入される基板２の温度が７０℃〜３５０℃の範囲内で一定となるように、ヒータ１５における設定値を安定させる。ヒータ１５の温度が、常温から設定値（例えば２００℃）に上昇すると、ヒータ１５自体及び真空チャンバ１１，１２内に付着しているＨ２ＯやＣＯ２が脱離してチャンバ１１，１２の圧力が一時的に上昇する。
【００４４】
第１成膜室１１Ａ内の圧力が所望の真空圧力（５×１０−４Ｐａ以下）であることが確認された後に、酸素濃度調整装置３０Ａの制御部３５は、マスフローコントローラ３１，３２を駆動して、第１成膜室１１Ａ内への酸素ガス及びアルゴンガスの供給を開始する。マスフローコントローラ３１，３２は、第１成膜室１１Ａ内の圧力を０．１Ｐａ〜１Ｐａの範囲内で任意の値に維持する。第１成膜工程では、酸素の含有率が０．３％〜５．０％となるように、酸素ガス及びアルゴンガスの供給量を調整する。
【００４５】
第２成膜室１１Ｂ内の圧力が所望の真空圧力（５×１０−４Ｐａ以下）であることが確認された後に、酸素濃度調整装置３０Ｂの制御部３５は、マスフローコントローラ３１，３２を駆動して、第２成膜室１１Ｂ内への酸素ガス及びアルゴンガスの供給を開始する。マスフローコントローラ３１，３２は、第２成膜室１１Ｂ内の圧力を０．１Ｐａ〜１Ｐａの範囲内で任意の値に維持する。第２成膜工程では、酸素の含有率が０．０％〜０．２％となるように、酸素ガス及びアルゴンガスの供給量を調整する。
【００４６】
その後、ＤＣ電源２３をＯＮ状態として、成膜室１１内にプラズマを発生させる。
【００４７】
第１成膜室１１Ａ内のプラズマ放電が開始されると、Ｍｏターゲット２１のスパッタリングが始まる。このとき、ＤＣ電源２３は、Ｍｏターゲット２１に対する電力密度を、１Ｗ／ｃｍ２〜５Ｗ／ｃｍ２の範囲内の任意の値に維持するように制御する。
【００４８】
第２成膜室１１Ｂ内のプラズマ放電が開始されると、Ｍｏターゲット２１のスパッタリングが始まる。このとき、ＤＣ電源２３は、Ｍｏターゲット２１に対する電力密度を、５Ｗ／ｃｍ２〜３０Ｗ／ｃｍ２の範囲内の任意の値に維持するように制御する。
【００４９】
ここで、酸素濃度調整装置３０Ａ，３０Ｂの制御部３５は、マスフローコントローラ３１を制御して、酸素ガスの導入流量が、アルゴンガスの導入流量に対して、例えば１／１０００から１／１０までの範囲内の任意の値に維持するように制御する。
【００５０】
被成膜基板であるガラス基板２は、基板仕込室１２Ａ内に導入される。基板仕込室１２Ａ内にガラス基板２が導入されると、ロータリポンプ１６及びＴＭＰ１７による排気が行われ、基板仕込室１２Ａ内が真空状態となる。基板仕込室１２Ａ内が真空状態となると、基板仕込室１２Ａと第１成膜室１１Ａとの間に配置されたゲートバルブＧＶが開放され、基板仕込室１２Ａ及び第１成膜室１１Ａが連通し、ガラス基板２が第１成膜室１１Ａ内に導入される。
【００５１】
第１成膜室１１Ａ内では、基板搬送ローラ１４による基板搬送速度を一定の値に制御し、ガラス基板２上に成膜される第１のモリブデン層３ａの膜厚が制御される。第１成膜室１１Ａでは、Ｍｏターゲット２１の直下にモリブデンがスパッタリングされる空間が形成されている。そして、スパッタリング空間内にガラス基板２を通過させることで、ガラス基板２上に第１のモリブデン層３ａが成膜される。第１成膜工程を行う第１成膜室１１Ａでは、第１のモリブデン層３ａの膜厚の平均値が例えば１０ｎｍ以上となるように、搬送速度が制御されることが好ましい。
【００５２】
第１成膜工程による成膜の完了後のガラス基板２は、ガス分離室１２Ｃに搬送される。ガス分離室１２Ｃでは、ガス置換による酸素ガスとアルゴンガスとの分圧比変更が行われ、ガラス基板２が第２成膜室１１Ｂ内へ搬送される。
【００５３】
第２成膜室１１Ｂ内では、基板搬送ローラ１４による基板搬送速度を一定の値に制御し、ガラス基板２上に成膜される第２のモリブデン層３ｂの膜厚が制御される。第２成膜室１１Ｂでは、Ｍｏターゲット２１の直下にモリブデンがスパッタリングされる空間が形成されている。そして、スパッタリング空間内にガラス基板２を通過させることで、ガラス基板２上に第２のモリブデン層３ｂが成膜される。第２成膜工程を行う第２成膜室１１Ｂでは、第２のモリブデン層３ｂの膜厚の平均値が例えば４００ｎｍ以上となるように、搬送速度が制御されることが好ましい。
【００５４】
第２成膜工程による成膜の完了後のガラス基板２は、基板取出室１２Ｂに搬送される。基板取出室１２Ｂでは、空気の室内への導入が行われ、室内の圧力が真空から大気圧となったところで、ガラス基板２が基板取出室１２Ｂ外へ搬送される。ガラス基板２が取り出された後の基板取出室１２Ｂ内は、成膜完了後の次のガラス基板２が導入されることに備えるため、ロータリポンプ１６及びＴＭＰ１７による排気が行われ、真空状態とされる。なお、成膜装置１０は、上記成膜基板の製造方法における各種工程が、自動で順次進むようにシーケンスが組み込まれている構成でもよい。
【００５５】
図３は、成膜条件による剥離試験結果を示す図である。図３では、上段にクロスカットピールテスト（ＪＩＳ―Ｋ５６００及びＩＳＯ２４０９）の結果を示し、中段に高温アニール後のクロスカットピールテストの結果を示し、下段にＬＡＳＥＲスクライブ時のパターン縁部剥離テストの結果を示している。
【００５６】
パワー密度は、１．０Ｗ／ｃｍ２、１．５Ｗ／ｃｍ２、２．０Ｗ／ｃｍ２の３段階、酸素流量比は、０．１％、０．２％、０．３％、０．５％、１．０％、２．０％、３．０％、５．０％、１０％の９段階について、成膜条件を変化させて、上記の剥離試験を実施した。図３では、試験結果として、“剥離なし”を“○”と図示し、“剥離あり”を“×”と図示している。なお、パワー密度とは、第１成膜室（第１成膜工程）におけるターゲットの裏面に有する磁気回路の面積に対する電力密度である。また、酸素流量比とは、アルゴンスパッタガスに対する酸素ガスの体積流量の比率である。
【００５７】
図３の試験結果によれば、パワー密度によって最適な酸素流量比は異なるものの、酸素流量比が０．３％〜５・０％の範囲では、モリブデン層３ａ，３ｂの剥離を抑制できることが分かる。このように、微量の酸素を含有する第１のモリブデン層（密着層）３ａをガラス基板２上に成膜し、この第１のモリブデン層３ａの表面に第２のモリブデン層３ｂを成膜することで、ガラス基板２と、モリブデン層３ａ，３ｂとの密着性を向上させることができた。
【００５８】
以上説明したように、本実施形態の成膜基板では、ガラス基板２の表面に酸素を含有する第１のモリブデン層３ａが成膜され、ガラス基板２と第１のモリブデン層３ａとが強固に密着されている。そして、この第１のモリブデン層３ａの表面に、第１のモリブデン層３ａよりも酸素の含有量が少ない第２のモリブデン層３ｂが成膜され、第１のモリブデン層３ａと第２のモリブデン層３ｂとが強固に密着されている。すなわち、第２のモリブデン層３ｂは、第１のモリブデン層３ａを介してガラス基板２上に成膜され、第２のモリブデン層３ｂと、ガラス基板２との密着力の向上が図られている。その結果、太陽電池セルを製造する際の歩留まりの低下を抑えることができる。また、太陽電池セルの品質の向上を図ることができる。
【００５９】
ここで、第２のモリブデン層３ｂのシート抵抗値は、第１のモリブデン層３ａのシート抵抗値よりも低いことが好適であり、第１のモリブデン層３ａの表面に、第１のモリブデン層３ａのシート抵抗値よりも低いシート抵抗値の第２のモリブデン層３ｂを成膜することで、低抵抗とし電極膜としての機能を向上させつつ、密着力の向上を図ることができる。
【００６０】
また、第２のモリブデン層３ｂは、第１のモリブデン層３ａよりも厚いことが好ましく、膜厚が第１のモリブデン層３ａよりも厚い第２のモリブデン層３ｂを成膜することで、シート抵抗値の低い第２のモリブデン層３ｂの厚さを厚くすることができる。そのため、成膜基板を備えた太陽電池セル１では、低抵抗かつ高変換率を実現することができる。またシート抵抗の高い第１のモリブデン層３ａを第２のモリブデン層３ｂよりも薄くすることで、ガラス基板２と第１のモリブデン層３ａとの密着力を高めつつ、成膜基板全体の抵抗値の増加を抑制することができる。
【００６１】
また、本実施形態の成膜装置１０では、ガラス基板２の表面に第１のモリブデン層３ａを成膜する第１成膜室１１Ａを備え、この第１成膜室１１Ａ内を、酸素を含有する第１の雰囲気として、ガラス基板２上に第１のモリブデン層３ａを成膜することができる。これにより、ガラス基板２と第１のモリブデン層３ａとを強固に密着させることができる。また、成膜装置１０は、第１のモリブデン層３ａの表面に第２のモリブデン層３ｂを成膜する第２成膜室１１Ｂを備え、この第２成膜室１１Ｂ内を、第１の雰囲気よりも酸素の含有率が低い第２の雰囲気として、第１のモリブデン層３ａの表面に第２のモリブデン層３ｂを成膜することができる。これにより、第１のモリブデン層３ａと第２のモリブデン層３ｂとを強固に密着させることができる。すなわち、第２のモリブデン層３ｂは、第１のモリブデン層３ａを介してガラス基板２上に成膜され、第２のモリブデン層３ｂと、ガラス基板２との密着力の向上が図られている。なお、第１成膜室と第２成膜室とを兼用する成膜室を備える成膜装置としてもよい。
【００６２】
また、本実施形態の成膜基板の製造方法では、酸素を含有する第１の雰囲気中で、ガラス基板２の表面に第１のモリブデン層３ａが成膜され、第１のモリブデン層３ａがガラス基板２に強固に密着する。そして、この第１のモリブデン層３ａの表面に第２のモリブデン層３ｂが成膜され、第２のモリブデン層３ｂが第１のモリブデン層３ｂに強固に密着する。すなわち、第２のモリブデン層３ｂは、第１のモリブデン層３ａを介してガラス基板上に成膜され、第２のモリブデン層３ｂと、ガラス基板２との密着力の向上が図られる。
【００６３】
本実施形態の成膜基板を太陽電池セルに利用した場合には、モリブデンの成膜工程後の他の工程において、高温（例えば６００℃）に晒されても、モリブデン層３ａ，３ｂの剥離を防止することができる。また、成膜基板にＬＡＳＥＲスクライビングを実施した場合のモリブデン層３ａ，３ｂの剥離を防止することができる。従って、モリブデン層の密着性の向上を図ることが可能である。
【００６４】
また、本実施形態の成膜基板では、モリブデン層の密着力が向上されているため、ガラス基板２中のナトリウム分がモリブデン層を好適に通過し、モリブデン層に密着するＣＩＧＳ層４に到達し、ＣＩＧＳ層４における発電効率の向上を図ることができる。
【００６５】
以上、本発明をその実施形態に基づき具体的に説明したが、本発明は、上記実施形態に限定されるものではない。上記実施形態では、スパッタリング法による成膜を行っているが、例えば、物理蒸着法、イオンプレーティング法を適用してもよく、その他の成膜方法を用いて成膜を行ってもよい。
【００６６】
また、上記実施形態では、本発明の成膜基板をＣＩＧＳ型の太陽電池に適用しているが、例えば、色素増感型など、その他の太陽電池に本発明の成膜基板を適用してもよい。さらに、タッチパネル、液晶ディスプレイ（液晶表示素子）、有機ＥＬ素子などに使用される基板に、本発明の成膜基板を適用してもよい。
【符号の説明】
【００６７】
１…太陽電池セル、２…ガラス基板、３…裏面電極層、３ａ…第１のモリブデン層、３ｂ…第２のモリブデン層、１０…成膜装置（スパッタリング装置）、１１Ａ…第１成膜室、１１Ｂ…第２成膜室、３０Ａ，３０Ｂ，３０Ｃ…酸素濃度調整装置（酸素量制御部）、３１，３２…マスフローコントローラ、３５…制御部。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ガラス基板上にモリブデンが成膜された成膜基板を製造する方法であって、
酸素を含有する第１の雰囲気中で、前記ガラス基板の表面に第１のモリブデン層を成膜する第１成膜工程と、
前記第１の雰囲気よりも酸素の含有率が低い第２の雰囲気中で、前記第１のモリブデン層の表面に第２のモリブデン層を成膜する第２成膜工程と、
を備えていることを特徴とする成膜基板の製造方法。
【請求項２】
前記第１成膜工程では、酸素の含有率が０．３％〜５．０％である前記第１の雰囲気中で、前記第１のモリブデン層を成膜することを特徴とする請求項１記載の成膜基板の製造方法。
【請求項３】
前記第２の成膜工程では、前記第１のモリブデン層よりも厚く、前記第２のモリブデン層を成膜することを特徴とする請求項１又は２記載の成膜基板の製造方法。
【請求項４】
ガラス基板と、
前記ガラス基板の表面に成膜され、酸素を含有する第１のモリブデン層と、
前記第１のモリブデン層の表面に成膜され、前記第１のモリブデン層よりも酸素の含有量が少ない第２のモリブデン層と、
を備えていることを特徴とする成膜基板。
【請求項５】
前記第２のモリブデン層のシート抵抗値は、前記第１のモリブデン層のシート抵抗値よりも低いことを特徴とする請求項４記載の成膜基板。
【請求項６】
前記第２のモリブデン層は、前記第１のモリブデン層よりも厚いことを特徴とする請求項５記載の成膜基板。
【請求項７】
ガラス基板にモリブデンを成膜する成膜装置であって、
前記ガラス基板の表面に第１のモリブデン層を成膜する第１成膜室と、
前記第１のモリブデン層の表面に第２のモリブデン層を成膜する第２成膜室と、
前記第１成膜室内を、酸素を含有する第１の雰囲気とし、前記第２成膜室内を、前記第１の雰囲気よりも酸素の含有率が低い第２の雰囲気とする酸素濃度制御部と、を備え、
前記第１成膜室は、前記第１の雰囲気で前記第１のモリブデン層を成膜し、
前記第２成膜室は、前記第２の雰囲気で前記第２のモリブデン層を成膜することを特徴とする成膜装置。
【請求項８】
前記第１成膜室が、前記第２成膜室を兼ねることを特徴とする請求項７記載の成膜装置。
【請求項１】
ガラス基板上にモリブデンが成膜された成膜基板を製造する方法であって、
酸素を含有する第１の雰囲気中で、前記ガラス基板の表面に第１のモリブデン層を成膜する第１成膜工程と、
前記第１の雰囲気よりも酸素の含有率が低い第２の雰囲気中で、前記第１のモリブデン層の表面に第２のモリブデン層を成膜する第２成膜工程と、
を備えていることを特徴とする成膜基板の製造方法。
【請求項２】
前記第１成膜工程では、酸素の含有率が０．３％〜５．０％である前記第１の雰囲気中で、前記第１のモリブデン層を成膜することを特徴とする請求項１記載の成膜基板の製造方法。
【請求項３】
前記第２の成膜工程では、前記第１のモリブデン層よりも厚く、前記第２のモリブデン層を成膜することを特徴とする請求項１又は２記載の成膜基板の製造方法。
【請求項４】
ガラス基板と、
前記ガラス基板の表面に成膜され、酸素を含有する第１のモリブデン層と、
前記第１のモリブデン層の表面に成膜され、前記第１のモリブデン層よりも酸素の含有量が少ない第２のモリブデン層と、
を備えていることを特徴とする成膜基板。
【請求項５】
前記第２のモリブデン層のシート抵抗値は、前記第１のモリブデン層のシート抵抗値よりも低いことを特徴とする請求項４記載の成膜基板。
【請求項６】
前記第２のモリブデン層は、前記第１のモリブデン層よりも厚いことを特徴とする請求項５記載の成膜基板。
【請求項７】
ガラス基板にモリブデンを成膜する成膜装置であって、
前記ガラス基板の表面に第１のモリブデン層を成膜する第１成膜室と、
前記第１のモリブデン層の表面に第２のモリブデン層を成膜する第２成膜室と、
前記第１成膜室内を、酸素を含有する第１の雰囲気とし、前記第２成膜室内を、前記第１の雰囲気よりも酸素の含有率が低い第２の雰囲気とする酸素濃度制御部と、を備え、
前記第１成膜室は、前記第１の雰囲気で前記第１のモリブデン層を成膜し、
前記第２成膜室は、前記第２の雰囲気で前記第２のモリブデン層を成膜することを特徴とする成膜装置。
【請求項８】
前記第１成膜室が、前記第２成膜室を兼ねることを特徴とする請求項７記載の成膜装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図２】
【図３】
【公開番号】特開２０１２−７７３２１（Ｐ２０１２−７７３２１Ａ）
【公開日】平成２４年４月１９日（２０１２．４．１９）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−２２１３８５（Ｐ２０１０−２２１３８５）
【出願日】平成２２年９月３０日（２０１０．９．３０）
【出願人】（０００００２１０７）住友重機械工業株式会社 (2,241)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年４月１９日（２０１２．４．１９）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年９月３０日（２０１０．９．３０）
【出願人】（０００００２１０７）住友重機械工業株式会社 (2,241)
【Ｆターム（参考）】
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