ＺｎＯ透明導電膜製造装置及びＺｎＯ透明導電膜製造方法
【課題】基板上にＺｎＯ透明導電膜を高効率で製造するＺｎＯ透明導電膜製造装置を提供する。
【解決手段】ＺｎＯ透明導電膜製造装置(100)は、真空状態に維持されたチャンバー(110)と、チャンバー(110)内を通過するように基板(50)を一方向(A)に搬送するとともに、任意の箇所において停止可能な基板搬送手段(120)と、一方向(A)及びその逆方向(B)に移動可能であるようにチャンバー(100)内に配置されたノズル(130)と、を備え、ノズル(130)から基板(50)に対してＤＥＺｎの気体と水蒸気とが噴霧される。
【解決手段】ＺｎＯ透明導電膜製造装置(100)は、真空状態に維持されたチャンバー(110)と、チャンバー(110)内を通過するように基板(50)を一方向(A)に搬送するとともに、任意の箇所において停止可能な基板搬送手段(120)と、一方向(A)及びその逆方向(B)に移動可能であるようにチャンバー(100)内に配置されたノズル(130)と、を備え、ノズル(130)から基板(50)に対してＤＥＺｎの気体と水蒸気とが噴霧される。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、例えば太陽電池の一構成要素であるＺｎＯからなる透明導電膜を製造する装置及び方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年においては、枯渇しつつある原油の代替エネルギー源として、無尽蔵のエネルギー源である太陽発電への期待が高まっている。太陽発電は、光エネルギーを電気エネルギーに変換する装置としての太陽電池により実現され、太陽電池の開発が活発化している。太陽電池はその構造に応じて数種類に分類されるが、Ｃｕ（Ｉｎ1-x，Ｇａx）Ｓｅ2（ＣＩＧＳ）薄膜を用いたＣＩＧＳ太陽電池が薄膜太陽電池の中でも最も変換効率が高いとされている。Ｃｕ（Ｉｎ1-x，Ｇａx）Ｓｅ2（ＣＩＧＳ）は、ＣｕＩｎＳｅ2のＩｎサイトをＧａで置換した混晶半導体である。
【０００３】
図１０はＣＩＧＳ太陽電池の基本構造を示す断面図である。
ＣＩＧＳ太陽電池１５００は、ソーダライムガラスからなる基板１５０１（厚さ１−４ｍｍ）と、基板１５０１の上に形成されたＭｏ裏面電極１５０２（厚さ約１．０μｍ）と、Ｍｏ裏面電極１５０２上に形成されたＣＩＧＳ光吸収層１５０３（厚さ約２．０μｍ）と、ＣＩＧＳ光吸収層１５０３上に形成された溶液成長（ＣＢＤ：Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｂａｔｈ Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）−ＣｄＳバッファ層１５０４（厚さ５０−１００ｎｍ）と、ＣＢＤ−ＣｄＳバッファ層１５０４上に形成されたＺｎＯ高抵抗バッファ層１５０５（厚さ１０−１００ｎｍ）と、ＺｎＯ高抵抗バッファ層１５０５上に形成されたＺｎＯ透明導電膜１５０６（厚さ約０．６μｍ）と、ＺｎＯ透明導電膜１５０６上に形成されたＭｇＦ2反射防止膜１５０７と、Ｍｏ裏面電極１５０２上に形成された陽極１５０８と、ＺｎＯ透明導電膜１５０６上に形成された陰極１５０９と、からなる積層構造として構成されている。
【先行技術文献】
【非特許文献】
【０００４】
【非特許文献１】「ＣＩＧＳ太陽電池の基礎技術」中田時夫著、２０１０年９月発行、日刊工業新聞社
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ＺｎＯ透明導電膜１５０６の製膜方法としては数種類あり、現在では、蒸着法、スパッタ法またはＭＯ−ＣＶＤ法が主流である。
しかしながら、これらの製膜方法の何れによっても、ＺｎＯ透明導電膜１５０６を製膜する効率（製膜効率）は高くはなく、ＣＩＧＳ太陽電池の製造効率の上昇を阻害する一因となっている。
【０００６】
本発明は、このような従来のＺｎＯ透明導電膜製造方法における問題点に鑑みてなされたものであり、ＺｎＯ透明導電膜を高効率で製膜することを可能にするＺｎＯ透明導電膜製造装置及びＺｎＯ透明導電膜製造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】
【０００７】
上記の目的を達成するため、本発明は、基板上にＺｎＯからなる透明導電膜を製造する装置であって、真空状態に維持された少なくとも一つのチャンバーと、前記チャンバー内を通過するように前記基板を一方向に搬送するとともに、任意の箇所において停止可能な基板搬送手段と、前記一方向及びその逆方向に移動可能であるように前記チャンバー内に配置された少なくとも一つのノズルと、を備え、前記ノズルから前記基板に対してＤＥＺｎ（Ｚｎ（Ｃ2Ｈ5）2）の気体と水蒸気とが噴霧されるものであるＺｎＯ透明導電膜製造装置を提供する。
【０００８】
本発明は、さらに、基板上にＺｎＯからなる透明導電膜を製造する装置であって、導入用チャンバーと、前記導入用チャンバーに隣接して配置された少なくとも一つの薄膜形成用チャンバーと、前記薄膜形成用チャンバーに隣接して配置された取り出し用チャンバーと、前記導入用チャンバー、前記薄膜形成用チャンバー及び前記取り出し用チャンバー内を通過するように前記基板を一方向に搬送するとともに、任意の箇所において停止可能な基板搬送手段と、前記一方向及びその逆方向に移動可能であるように前記薄膜形成用チャンバー内に配置された少なくとも一つのノズルと、を備え、前記導入用チャンバーの内部においては大気状態から真空状態に移行され、前記薄膜形成用チャンバーの内部は真空状態に維持され、前記取り出し用チャンバーの内部においては真空状態から大気状態に移行され、前記ノズルから前記基板に対してＤＥＺｎ（Ｚｎ（Ｃ2Ｈ5）2）の気体と水蒸気とが噴霧されるものであるＺｎＯ透明導電膜製造装置を提供する。
【０００９】
本発明に係るＺｎＯ透明導電膜製造装置においては、前記ノズルは前記一方向と直交する方向に移動可能であることが好ましい。
【００１０】
本発明は、さらに、基板上にＺｎＯからなる透明導電膜を製造する装置であって、真空状態に維持された少なくとも一つのチャンバーと、前記チャンバー内を通過するように前記基板を一方向に搬送する基板搬送手段と、前記チャンバー内において前記一方向に列状に配置された複数個のノズルと、を備え、前記ノズルから前記基板に対してＤＥＺｎ（Ｚｎ（Ｃ2Ｈ5）2）の気体と水蒸気とが噴霧されるものであるＺｎＯ透明導電膜製造装置を提供する。
【００１１】
本発明は、さらに、基板上にＺｎＯからなる透明導電膜を製造する装置であって、導入用チャンバーと、前記導入用チャンバーに隣接して配置された少なくとも一つの薄膜形成用チャンバーと、前記薄膜形成用チャンバーに隣接して配置された取り出し用チャンバーと、前記導入用チャンバー、前記薄膜形成用チャンバー及び前記取り出し用チャンバー内を通過するように前記基板を一方向に搬送する基板搬送手段と、前記薄膜形成用チャンバー内において前記一方向に列状に配置された複数個のノズルと、を備え、前記導入用チャンバーの内部においては大気状態から真空状態に移行され、前記薄膜形成用チャンバーの内部は真空状態に維持され、前記取り出し用チャンバーの内部においては真空状態から大気状態に移行され、前記ノズルから前記基板に対してＤＥＺｎ（Ｚｎ（Ｃ2Ｈ5）2）の気体と水蒸気とが噴霧されるものであるＺｎＯ透明導電膜製造装置を提供する。
本発明に係るＺｎＯ透明導電膜製造装置においては、前記ノズルは上下方向に移動可能であることが好ましい。
【００１２】
本発明に係るＺｎＯ透明導電膜製造装置においては、前記ノズルはその鉛直中心軸の回りに回転可能であることが好ましい。
【００１３】
本発明に係るＺｎＯ透明導電膜製造装置においては、前記一方向と直交する方向に複数個のノズルが設けられていることが好ましい。
【００１４】
本発明に係るＺｎＯ透明導電膜製造装置は、前記チャンバー内または前記薄膜形成用チャンバー内において前記基板を載置する基板載置台をさらに備えることが可能であり、前記基板載置台は前記チャンバー内または前記薄膜形成用チャンバー内において上下動可能であることが好ましい。
【００１５】
前記基板載置台は前記基板を加熱する加熱手段を内蔵するものであることが好ましい。
本発明に係るＺｎＯ透明導電膜製造装置においては、前記基板搬送手段は前記一方向と逆方向にも前記基板を搬送可能であることが好ましい
【００１６】
本発明に係るＺｎＯ透明導電膜製造装置は、前記基板上に形成されたＺｎＯ透明導電膜の厚さを測定する薄膜厚さ測定手段と、前記ノズルからの前記ＤＥＺｎ及び前記水蒸気の噴霧量を制御する制御手段と、をさらに備えることができ、前記制御手段は前記薄膜厚さ測定手段の測定結果に応じて前記噴霧量を制御するものであることが好ましい。
【００１７】
本発明に係るＺｎＯ透明導電膜製造装置は、前記ノズルの移動速度を制御する移動速度制御手段をさらに備えることが好ましい。
【００１８】
本発明は、さらに、基板上にＺｎＯからなる透明導電膜を製造する方法であって、真空状態に維持されたチャンバー内に前記基板を載置する第一の過程と、前記チャンバー内に配置された少なくとも一つのノズルを前記基板の上方において前記基板に沿って移動させる第二の過程と、前記第二の過程の実施中に前記ノズルから前記基板に対してＤＥＺｎ（Ｚｎ（Ｃ2Ｈ5）2）の気体と水蒸気とを噴霧する第三の過程と、を備えるＺｎＯ透明導電膜製造方法を提供する。
【００１９】
本発明は、さらに、基板上にＺｎＯからなる透明導電膜を製造する方法であって、大気状態にある導入用チャンバーに前記基板を導入する第一の過程と、前記導入用チャンバーの内部を真空状態にする第二の過程と、真空状態を維持しながら、前記導入用チャンバーに隣接して配置され、真空状態に維持されている薄膜形成用チャンバーに前記基板を導入する第三の過程と、前記薄膜形成用チャンバー内に配置された少なくとも一つのノズルを前記基板の上方において前記基板に沿って移動させる第四の過程と、前記第四の過程の実施中に前記ノズルから前記基板に対してＤＥＺｎ（Ｚｎ（Ｃ2Ｈ5）2）の気体と水蒸気とを噴霧する第五の過程と、真空状態を維持しながら、前記薄膜形成用チャンバーに隣接して配置され、真空状態に維持されている取り出し用チャンバーに前記基板を導入する第六の過程と、前記取り出し用チャンバーを真空状態から大気状態にする第七の過程と、前記取り出し用チャンバーから前記基板を取り出す第八の過程と、を備えるＺｎＯ透明導電膜製造方法を提供する。
【００２０】
本発明に係るＺｎＯ透明導電膜製造方法は、前記ノズルを上下方向に移動させる過程をさらに備えることが好ましい。
【００２１】
本発明に係るＺｎＯ透明導電膜製造方法は、前記ノズルをその鉛直中心軸の回りに回転させる過程をさらに備えることが好ましい。
【００２２】
本発明に係るＺｎＯ透明導電膜製造方法は、前記薄膜形成用チャンバー内において前記基板を上下動させる過程をさらに備えることが好ましい。
【００２３】
本発明に係るＺｎＯ透明導電膜製造方法は、前記チャンバー内または前記薄膜形成用チャンバー内において前記基板を一方向またはその逆方向に移動させる過程を備えることが好ましい。
【００２４】
本発明に係るＺｎＯ透明導電膜製造方法は、前記基板上に形成されたＺｎＯ透明導電膜の厚さを測定する過程と、測定された前記ＺｎＯ透明導電膜の厚さに応じて前記ノズルからの前記ＤＥＺｎ及び前記水蒸気の噴霧量を制御する過程と、をさらに備えることが好ましい。
【００２５】
本発明に係るＺｎＯ透明導電膜製造方法は、前記チャンバー内または前記薄膜形成用チャンバー内における前記ノズルの移動速度を制御する過程をさらに備えることが好ましい。
【発明の効果】
【００２６】
本発明に係るＺｎＯ透明導電膜製造装置またはＺｎＯ透明導電膜製造方法によれば、ノズルが基板の長さ方向に沿って基板の上方を移動し、基板上にＺｎＯ透明導電膜形成用の気体を噴霧するため、短時間で、すなわち、高効率で基板上にＺｎＯ透明導電膜を形成することが可能になる。
【図面の簡単な説明】
【００２７】
【図１】本発明の第一の実施形態に係るＺｎＯ透明導電膜製造装置の構造を示す概略的な縦断面図である。
【図２】本発明の第二の実施形態に係るＺｎＯ透明導電膜製造装置の構造を示す概略的な縦断面図である。
【図３】図３（Ａ）は本発明の第三の実施形態に係るＺｎＯ透明導電膜製造装置の構造を示す概略的な縦断面図であり、図３（Ｂ）は図３（Ａ）に示したＺｎＯ透明導電膜製造装置を上方から見た場合の平面図である。
【図４】図４（Ａ）は本発明の第四の実施形態に係るＺｎＯ透明導電膜製造装置の構造を示す概略的な縦断面図であり、図４（Ｂ）は図４（Ａ）に示したＺｎＯ透明導電膜製造装置を上方から見た場合の平面図である。
【図５】本発明の第四の実施形態に係るＺｎＯ透明導電膜製造装置の第一の変更例における基板載置台の断面図である。
【図６】本発明の第四の実施形態に係るＺｎＯ透明導電膜製造装置の第二の変更例における基板載置台の断面図である。
【図７】本発明の第五の実施形態に係るＺｎＯ透明導電膜製造装置の構造を示す概略的な縦断面図である。
【図８】本発明の第六の実施形態に係るＺｎＯ透明導電膜製造装置の構造を示す概略的な縦断面図である。
【図９】本発明の第七の実施形態に係るＺｎＯ透明導電膜製造装置の構造を示す概略的な縦断面図である。
【図１０】ＣＩＧＳ太陽電池の基本構造を示す断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２８】
（第一の実施形態）
図１は本発明の第一の実施形態に係るＺｎＯ透明導電膜製造装置１００の構造を示す概略的な縦断面図である。
【００２９】
本実施形態に係るＺｎＯ透明導電膜製造装置１００は、内部に真空状態にすることが可能なチャンバー１１０と、ＺｎＯ透明導電膜を形成する基板５０を搬送する基板搬送手段１２０と、チャンバー１１０の天井面に取り付けられたノズル１３０と、から構成されている。
【００３０】
基板搬送手段１２０は、チャンバー１１０の底面に沿って配置された複数のローラー１２１と、ローラー１２１上に置かれ、ローラー１２１の回転とともにローラー１２１上を移動するトレイ１２２と、から構成されている。基板５０はトレイ１２２上に載置され、ローラー１２１が時計回りの方向に回転することにより、矢印Ａの方向に搬送される。具体的には、基板５０は、基板搬送手段１２０によって、チャンバー１１０の外部からチャンバー１１０の内部に搬入され、チャンバー１１０の内部において停止し、この間に基板５０上にＺｎＯ透明導電膜が形成され、その後、チャンバー１１０の外部に搬出される。すなわち、基板搬送手段１２０は基板５０をチャンバー１１０の内部を通過するように方向Ａに搬送し、さらに、チャンバー１１０の内外において任意の位置に停止する機能を有している。
【００３１】
ノズル１３０は基板５０が搬送される方向Ａ及びその逆の方向Ｂに移動可能であるようにチャンバー１１０の天井面に取り付けられている。ノズル１３０の移動可能範囲はチャンバー１１０の左端から右端までである。すなわち、ノズル１３０はチャンバー１１０の左右方向における任意の位置に移動することができるように構成されている。
【００３２】
ＺｎＯ透明導電膜は次の化学式に従って形成される。
Ｚｎ（Ｃ2Ｈ5）2（ｇａｓ）＋Ｈ2Ｏ（ｇａｓ）→ＺｎＯ
このため、ノズル１３０からは気体状のＤＥＺｎ（Ｚｎ（Ｃ2Ｈ5）2）と水蒸気（または酸素）とが噴霧されるように構成されている。
【００３３】
上記のような構造を有する本実施形態に係るＺｎＯ透明導電膜製造装置１００は以下のような動作を行う。
【００３４】
先ず、基板搬送手段１２０によって基板５０がチャンバー１１０の外部から内部に搬入され、基板搬送手段１２０はチャンバー１１０の内部において停止する。これにより、基板５０は、図１に示すように、チャンバー１１０の内部において静止した状態にある。
【００３５】
次いで、チャンバー１１０の内部の空気を吸引し、チャンバー１１０の内部を真空状態にする。ノズル１３０をチャンバー１１０の左端に位置させる。次いで、ノズル１３０からの気体状のＤＥＺｎ及び水蒸気の噴霧を開始する。気体状のＤＥＺｎ及び水蒸気は基板５０上に堆積し、基板５０上にＺｎＯ透明導電膜を形成する。
【００３６】
ノズル１３０からの気体状のＤＥＺｎ及び水蒸気の噴霧を開始した後、ノズル１３０を方向Ａに一定速度で移動させる。ノズル１３０の移動に伴い、基板５０上にはＺｎＯ透明導電膜が形成されていく。ノズル１３０をチャンバー１１０の右端まで移動させることにより、基板５０上には全面にわたってＺｎＯ透明導電膜が形成される。ＺｎＯ透明導電膜の厚さに応じて、必要がある場合には、ノズル１３０をさらに右端から左端へ、すなわち、方向Ｂに移動させ、基板５０上にＺｎＯ透明導電膜を形成する。
【００３７】
以上のように、本実施形態に係るＺｎＯ透明導電膜製造装置１００によれば、ノズル１３０が基板５０の長さ方向に沿って基板５０の上方を移動するため、短時間で、すなわち、高効率で基板５０上にＺｎＯ透明導電膜を形成することが可能になる。
【００３８】
さらに、必要がある場合には、ノズル１３０を方向Ａに前進させるのみならず、逆方向Ｂに後進させることによっても、基板５０上にＺｎＯ透明導電膜を形成することが可能であるため、ＺｎＯ透明導電膜の厚みを任意の値に制御することが可能である。
【００３９】
本実施形態に係るＺｎＯ透明導電膜製造装置１００は上記の構造に限定されるものではなく、種々の改変を加えることが可能である。
【００４０】
例えば、本実施形態に係るＺｎＯ透明導電膜製造装置１００においては、基板搬送手段１２０は方向Ａに基板５０を搬送するものとして構成されているが、逆方向Ｂに基板５０を搬送することが可能であるようにも構成することが可能である。具体的には、ローラー１２１を時計回りの方向及び反時計回りの方向の双方に回転可能であるように構成することにより、基板５０を方向Ａ及び逆方向Ｂに搬送することが可能になる。さらには、ローラー１２１の回転速度を制御することにより、基板５０の搬送速度を制御することも可能である。
【００４１】
また、ノズル１３０をその鉛直中心軸の回りに回転可能であるように構成することも可能である。ノズル１３０を回転させることにより、ＤＥＺｎの気体及び水蒸気をノズル１３０の周囲に均一に拡散させることが可能になる。また、ノズル１３０の移動速度を制御する移動速度制御手段を設けることも可能である。移動速度制御手段を設けることにより、例えば、ＺｎＯ透明導電膜の厚さを小さくする場合にはノズル１３０の移動速度を早く、ＺｎＯ透明導電膜の厚さを大きくする場合にはノズル１３０の移動速度を遅くすることができる。
【００４２】
さらに、本実施形態に係るＺｎＯ透明導電膜製造装置１００は１個のノズル１３０を有するものとして構成されているが、本実施形態に係るＺｎＯ透明導電膜製造装置１００が有し得るノズル１３０の数は１には限定されない。例えば、基板５０の幅方向（図１の紙面と直交する方向）において、基板の全幅をカバーし得る複数個のノズル１３０を並べることも可能である。あるいは、基板５０の搬送方向Ａにおいて複数個のノズル１３０を配置し、各ノズル１３０の可動範囲を隣接するノズル１３０の可動範囲に抵触しないように定めることも可能である。
【００４３】
（第二の実施形態）
図２は本発明の第二の実施形態に係るＺｎＯ透明導電膜製造装置２００の構造を示す概略的な縦断面図である。
【００４４】
本実施形態に係るＺｎＯ透明導電膜製造装置２００におけるノズル２３０には、第一の実施形態におけるノズル１３０と比較して、上下動可能な機能が追加されている。この点を除いて、本実施形態に係るＺｎＯ透明導電膜製造装置２００は第一の実施形態に係るＺｎＯ透明導電膜製造装置１００と同様の構造を有している。
【００４５】
図２に示すように、ノズル２３０は、基板５０と干渉しない範囲において、チャンバー１１０の天井面と天井面より低い所定の高さとの間において降下または上昇可能であるように構成されている。このように、ノズル２３０を上下動可能に構成することにより、ノズル２３０と基板５０との間の距離を最適な距離に設定することが可能になる。
【００４６】
（第三の実施形態）
図３（Ａ）は本発明の第三の実施形態に係るＺｎＯ透明導電膜製造装置３００の構造を示す概略的な縦断面図であり、図３（Ｂ）はＺｎＯ透明導電膜製造装置３００を上方から見た場合の平面図である。
【００４７】
第一の実施形態に係るＺｎＯ透明導電膜製造装置１００におけるノズル１３０は方向Ａ及びＢにのみ移動可能であるのに対して、本実施形態におけるノズル３３０は方向Ａ及びＢのみならず、方向Ａ及びＢに直交する方向Ｃ及びＤ（図３（Ｂ）参照）においても移動可能であるように構成されている。すなわち、第一の実施形態におけるノズル１３０の移動可能範囲は一次元的であるのに対して、本実施形態におけるノズル３３０の移動可能範囲は二次元的になっている。この点を除いて、本実施形態に係るＺｎＯ透明導電膜製造装置３００は第一の実施形態に係るＺｎＯ透明導電膜製造装置１００と同様の構造を有している。
【００４８】
図３（Ａ）及び図３（Ｂ）に示すように、本実施形態に係るＺｎＯ透明導電膜製造装置３００は基板５０の搬送方向Ａ及びその逆方向Ｂに延びる第一レール３１０と、第一レール３１０と直交する方向Ｃ及びＤに延びる３本の第二レール３２０と、を備えている。
【００４９】
３本の第二レール３２０の各々はチャンバー１１０の天井面に当距離に取り付けられており、第一レール３１０は３本の第二レール３２０にスライド可能に取り付けられている。すなわち、第一レール３１０は第二レール３２０に沿って方向Ｃ及びＤに移動可能である。ノズル３３０は第一レール３１０に取り付けられており、ノズル３３０は第一レール３１０に沿って方向Ａ及びＢに移動可能である。
【００５０】
本実施形態に係るＺｎＯ透明導電膜製造装置３００によれば、ノズル３３０は第一レール３１０に沿って方向Ａ及びＢに移動可能であり、さらに、第一レール３１０は第二レール３２０に沿って方向Ｃ及びＤに移動可能であるので、ノズル３３０はチャンバー１１０内の全ての位置に移動することが可能である。このため、ノズル３３０は基板５０に対して任意の位置を取ることができ、基板５０の全面に対して均一にＤＥＺｎ及び水蒸気を噴霧することが可能である。
【００５１】
（第四の実施形態）
図４（Ａ）は本発明の第四の実施形態に係るＺｎＯ透明導電膜製造装置４００の構造を示す概略的な縦断面図であり、図４（Ｂ）はＺｎＯ透明導電膜製造装置４００を上方から見た場合の平面図である。
【００５２】
本実施形態に係るＺｎＯ透明導電膜製造装置４００は、第一の実施形態に係るＺｎＯ透明導電膜製造装置１００と比較して、チャンバー１１０内に配置された基板載置台４１０をさらに備えている。この点を除いて、本実施形態に係るＺｎＯ透明導電膜製造装置４００は第一の実施形態に係るＺｎＯ透明導電膜製造装置１００と同様の構造を有している。
【００５３】
本実施形態に係るＺｎＯ透明導電膜製造装置４００においては、図４（Ｂ）に示すように、トレイ１２２はその両端においてローラー１２１上に支持されているとともに、その中央部分において基板載置台４１０上に支持されている。
【００５４】
図４（Ａ）に示すように、基板載置台４１０は、ノズル１３０と干渉しない範囲において、チャンバー１１０内において上下動が可能であるように構成されている（なお、図４（Ａ）においては、基板載置台４１０を見やすくするため、ローラー１２１は図示していない）。このように、上下動可能な基板載置台４１０を設けることにより、ノズル１３０と基板５０との間の距離を最適な距離に設定することが可能になる。
【００５５】
なお、本実施形態に係るＺｎＯ透明導電膜製造装置４００は上記の構造に限定されるものではなく、種々の改変を加えることが可能である。
【００５６】
図５は本実施形態に係るＺｎＯ透明導電膜製造装置４００の第一の変更例における基板載置台４１０の断面図である。
【００５７】
図５に示すように、第一の変更例における基板載置台４１０の内部には空洞４２０が形成されており、この空洞４２０には、ヒーター４３０により加熱されたオイルを貯留しているオイル源４４０からオイルが供給される。加熱されたオイルにより基板載置台４１０も加熱された状態にあり、このため、基板載置台４１０上に載置されている基板５０を加熱することが可能である。
【００５８】
図６は本実施形態に係るＺｎＯ透明導電膜製造装置４００の第二の変更例における基板載置台４１０の断面図である。図６に示すように、第二の変更例における基板載置台４１０の内部には基板載置台４１０の内部を網羅する循環路４２１が形成されている。ヒーター４３０により加熱されたオイルはオイル源４４０からポンプ４５０を介して循環路４２１の入り口４２１Ａに供給され、循環路４２１を回って、出口４２１Ｂからオイル源４４０に戻る。このように、加熱されたオイルが常に基板載置台４１０の内部を循環することにより、基板載置台４１０は高温に維持され、ひいては、基板載置台４１０上に載置された基板５０を高温に維持することが可能である。
【００５９】
（第五の実施形態）
図７は本発明の第五の実施形態に係るＺｎＯ透明導電膜製造装置５００の構造を示す概略的な縦断面図である。
【００６０】
本実施形態に係るＺｎＯ透明導電膜製造装置５００は、第一の実施形態に係るＺｎＯ透明導電膜製造装置１００と比較して、基板５０上に形成されたＺｎＯ透明導電膜の厚さを測定する薄膜厚さ測定手段としてのセンサー５１０と、ノズル１３０からのＤＥＺｎ及び水蒸気の噴霧量を制御する制御手段としての制御装置５２０と、をさらに備えている。センサー５１０及び制御装置５２０を追加的に備えている点を除いて、本実施形態に係るＺｎＯ透明導電膜製造装置５００は第一の実施形態に係るＺｎＯ透明導電膜製造装置１００と同様の構造を有している。
【００６１】
チャンバー１１０の天井面には、ノズル１３０の移動と干渉しない位置において、複数個のセンサー５１０が取り付けられており、各センサー５１０は基板５０の搬送方向Ａにおいて等間隔に配置されている。各センサー５１０は基板５０上のＺｎＯ透明導電膜に対してレーザーを照射し、ＺｎＯ透明導電膜から反射したレーザーを受光するとともに、照射したレーザー量及び受光したレーザー量を示す信号を制御装置５２０に送信する。
【００６２】
制御装置５２０は各センサー５１０から受信した信号に基づいて、ＺｎＯ透明導電膜の厚さを計算する。制御装置５２０は以下のようにノズル１３０からのＤＥＺｎ及び水蒸気の噴霧量を制御する。
【００６３】
計算されたＺｎＯ透明導電膜の厚さが設計値通りのものである場合には、ノズル１３０からのＤＥＺｎ及び水蒸気の噴霧量をそのまま維持する。計算されたＺｎＯ透明導電膜の厚さが設計値より小さい場合には、ノズル１３０からのＤＥＺｎ及び水蒸気の噴霧量を増やす。計算されたＺｎＯ透明導電膜の厚さが設計値より大きい場合には、ノズル１３０からのＤＥＺｎ及び水蒸気の噴霧量を減らす。
【００６４】
以上のようにして、制御装置５２０はＺｎＯ透明導電膜の厚さが設計値通りになるように制御を行う。
【００６５】
本実施形態に係るＺｎＯ透明導電膜製造装置５００によれば、ＺｎＯ透明導電膜が形成されている段階において、ＺｎＯ透明導電膜の厚さが測定されるため、ＺｎＯ透明導電膜の厚さが設計値の厚さになるように制御することが可能である。
【００６６】
（第六の実施形態）
図８は本発明の第六の実施形態に係るＺｎＯ透明導電膜製造装置６００の構造を示す概略的な縦断面図である。
【００６７】
本実施形態に係るＺｎＯ透明導電膜製造装置６００は、第一の実施形態に係るＺｎＯ透明導電膜製造装置１００と比較して、複数個のノズル６３０を備えており、さらに、各ノズル６３０は移動可能ではなく、チャンバー１１０の天井面に固定されている点が異なっている。この点を除いて、本実施形態に係るＺｎＯ透明導電膜製造装置６００は第一の実施形態に係るＺｎＯ透明導電膜製造装置１００と同様の構造を有している。
【００６８】
複数個のノズル６３０は基板５０の搬送方向Ａにおいて列状に配置されている。第一の実施形態に係るＺｎＯ透明導電膜製造装置１００においては、基板５０は静止し、ノズル１３０が移動していたのに対して、本実施形態に係るＺｎＯ透明導電膜製造装置６００においては、各ノズル６３０は静止し、基板５０が方向Ａに移動する。このため、第一の実施形態に係るＺｎＯ透明導電膜製造装置１００と同様の効果を得ることができる。
【００６９】
（第七の実施形態）
図９は本発明の第七の実施形態に係るＺｎＯ透明導電膜製造装置７００の構造を示す概略的な縦断面図である。
【００７０】
図９に示すように、本実施形態に係るＺｎＯ透明導電膜製造装置７００は、導入用チャンバー７１０と、導入用チャンバー７１０に隣接して配置された３個の薄膜形成用チャンバー７２０Ａ、７２０Ｂ、７２０Ｃと、薄膜形成用チャンバー７２０Ｃに隣接して配置された取り出し用チャンバー７３０と、基板搬送手段７４０と、薄膜形成用チャンバーチャンバー７２０Ａ、７２０Ｂ、７２０Ｃの各々の内部に配置されたノズル７５０と、導入用チャンバー７１０の内部に配置された加熱装置７６０と、取り出し用チャンバー７３０の内部に配置された冷却装置７７０と、各チャンバー７１０、７２０Ａ、７２０Ｂ、７２０Ｃ、７３０の入り口側及び出口側に配置されたゲートバルブ７８０Ａ、７８０Ｂ、７８０Ｃ、７８０Ｄ、７８０Ｅ、７８０Ｆと、を備えている。
【００７１】
基板搬送手段７４０は、導入用チャンバー７１０の外部であって導入用チャンバー７１０に隣接した領域、導入用チャンバー７１０、薄膜形成用チャンバー７２０Ａ、７２０Ｂ、７２０Ｃ及び取り出し用チャンバー７３０の底面並びに取り出し用チャンバー７３０の外部であって取り出し用チャンバー７３０に隣接した領域に配置された複数個のローラー７４１と、ローラー７４１上に置かれ、ローラー７４１の回転とともにローラー７４１上を移動するトレイ７４２と、から構成されている。
【００７２】
基板５０はトレイ７４２上に載置され、ローラー７４１が時計回りの方向に回転することにより、矢印Ａの方向に搬送される。具体的には、基板５０は、基板搬送手段７４０によって、導入用チャンバー７１０の外部から導入用チャンバー７１０の内部に搬入され、その後、薄膜形成用チャンバー７２０Ａ、７２０Ｂ、７２０Ｃ及び取り出し用チャンバー７３０を通過し、取り出し用チャンバー７３０の外部に搬出される。基板搬送手段７４０は各チャンバーの内外において任意の位置に停止する機能を有しており、各チャンバーの内部に基板５０を搬入した後、一定の時間、停止する。
【００７３】
導入用チャンバー７１０、薄膜形成用チャンバー７２０Ａ、７２０Ｂ、７２０Ｃ及び取り出し用チャンバー７３０の各々は内部を大気状態から真空状態に移行させる機能を有している。導入用チャンバー７１０の天井面に取り付けられている加熱装置７６０はランプヒーターからなり、基板５０を加熱する機能を有している。
【００７４】
ノズル７５０は基板５０が搬送される方向Ａ及びその逆の方向Ｂに移動可能であるように薄膜形成用チャンバー７２０Ａ、７２０Ｂ、７２０Ｃの各々の天井面に取り付けられている。ノズル７５０の移動可能範囲は薄膜形成用チャンバー７２０Ａ、７２０Ｂ、７２０Ｃの左端から右端までである。すなわち、ノズル７５０は薄膜形成用チャンバー７２０Ａ、７２０Ｂ、７２０Ｃの左右方向における任意の位置に移動することができるように構成されている。ノズル７５０は、第一の実施形態におけるノズル１３０と同様に、気体状のＤＥＺｎと水蒸気とを噴霧する。
【００７５】
冷却装置７７０は取り出し用チャンバー７３０の天井面に取り付けられており、乾燥した窒素ガスを放出し、加熱状態にある基板５０を冷却する機能を有している。各ゲートバルブ７８０Ａ−７８０Ｆは開閉する機能を有しており、各ゲートバルブ７８０Ａ−７８０Ｆを開くことにより、各チャンバーの内部が外部に開放され、各ゲートバルブ７８０Ａ−７８０Ｆを閉めることにより、各チャンバーの内部は密閉状態となる。
【００７６】
なお、薄膜形成用チャンバー７２０Ａ、７２０Ｂ、７２０Ｃの各々とノズル７５０と基板搬送手段７４０とは第一の実施形態に係るＺｎＯ透明導電膜製造装置１００と同様の構成を有している。すなわち、本実施形態に係るＺｎＯ透明導電膜製造装置７００は３個の列状に配置された第一の実施形態に係るＺｎＯ透明導電膜製造装置１００とその両側に配置された導入用チャンバー７１０及び取り出し用チャンバー７３０とから構成されている。
【００７７】
以上のような構造を有する本実施形態に係るＺｎＯ透明導電膜製造装置７００は以下のような動作を行う。
【００７８】
先ず、導入用チャンバー７１０の外部において、基板搬送手段７４０のトレイ７４２上に基板５０を載置する。次いで、ゲートバルブ７８０Ａを開き、基板搬送手段７４０を作動させ、基板５０を導入用チャンバー７１０の内部に搬入する。その後、ゲートバルブ７８０Ａを閉じる。これにより、導入用チャンバー７１０の内部は密閉状態となる（ゲートバルブ７８０Ｂは閉じたままである）。
【００７９】
次いで、導入用チャンバー７１０の内部の空気を吸引し、導入用チャンバー７１０の内部を大気状態から真空状態にする。その後、加熱装置７６０を作動させ、基板５０を加熱する。基板５０が反応温度まで加熱された後、ゲートバルブ７８０Ｂを開き、さらに、基板搬送手段７４０を作動させ、基板５０を薄膜形成用チャンバー７２０Ａの内部に搬入する。薄膜形成用チャンバー７２０Ａの内部は予め真空状態にされている。
【００８０】
次いで、第一の実施形態の場合と同様に、ノズル７５０を作動させ、基板５０上にＺｎＯ透明導電膜を形成する。薄膜形成用チャンバー７２０Ｂ及び７２０Ｃの内部においても同様のことが行われる。ＺｎＯ透明導電膜の形成が終了すると、ゲートバルブ７８０Ｅを開き、さらに、基板搬送手段７４０を作動させ、基板５０を取り出し用チャンバー７３０の内部に搬入する。取り出し用チャンバー７３０の内部は予め真空状態にされている。
【００８１】
取り出し用チャンバー７３０の内部においては、冷却装置７７０を作動させ、基板５０を室温まで冷却するとともに、取り出し用チャンバー７３０の内部に空気を導入し、取り出し用チャンバー７３０の内部を真空状態から大気状態に移行させる。基板５０が室温まで冷却された後、ゲートバルブ７８０Ｆを開き、さらに、基板搬送手段７４０を作動させ、基板５０を取り出し用チャンバー７３０の外部に搬出する。
【００８２】
以上のように、本実施形態に係るＺｎＯ透明導電膜製造装置７００によれば、薄膜形成用チャンバー７２０Ａ、７２０Ｂ、７２０Ｃの各々において、短時間で、すなわち、高効率で基板５０上にＺｎＯ透明導電膜を形成することが可能であるとともに、ＺｎＯ透明導電膜製造装置７００を自動制御することにより、ＺｎＯ透明導電膜を大量に生産することも可能である。
【００８３】
本実施形態に係るＺｎＯ透明導電膜製造装置７００は上記の構造に限定されるものではなく、種々の改変を加えることが可能である。
【００８４】
前述のように、本実施形態に係るＺｎＯ透明導電膜製造装置７００は３個の列状に配置された第一の実施形態に係るＺｎＯ透明導電膜製造装置１００とその両側に配置された導入用チャンバー７１０及び取り出し用チャンバー７３０とから構成されているが、第一の実施形態に係るＺｎＯ透明導電膜製造装置１００に代えて、第二の実施形態に係るＺｎＯ透明導電膜製造装置２００乃至第六の実施形態に係るＺｎＯ透明導電膜製造装置６００の何れかを用いることも可能である。
【００８５】
また、導入用チャンバー７１０と取り出し用チャンバー７３０との間に配置される第一の実施形態に係るＺｎＯ透明導電膜製造装置１００の数は３には限定されない。１以上の任意の数を選択することができる。
【符号の説明】
【００８６】
１００ 本発明の第一の実施形態に係るＺｎＯ透明導電膜製造装置
１１０ チャンバー
１２０ 基板搬送手段
１３０ ノズル
２００ 本発明の第二の実施形態に係るＺｎＯ透明導電膜製造装置
２３０ ノズル
３００ 本発明の第三の実施形態に係るＺｎＯ透明導電膜製造装置
３１０ 第一レール
３２０ 第二レール
３３０ ノズル
４００ 本発明の第四の実施形態に係るＺｎＯ透明導電膜製造装置
４１０ 基板載置台
４２０ 空洞
４２１ 循環路
４３０ ヒーター
４４０ オイル源
５００ 本発明の第五の実施形態に係るＺｎＯ透明導電膜製造装置
５１０ センサー
５２０ 制御装置
６００ 本発明の第六の実施形態に係るＺｎＯ透明導電膜製造装置
６３０ ノズル
７００ 本発明の第七の実施形態に係るＺｎＯ透明導電膜製造装置
７１０ 導入用チャンバー
７２０Ａ、７２０Ｂ、７２０Ｃ 薄膜形成用チャンバー
７３０ 取り出し用チャンバー
７４０ 基板搬送手段
７５０ ノズル
７６０ 加熱装置
７７０ 冷却装置
７８０Ａ−７８０Ｆ ゲートバルブ
【技術分野】
【０００１】
本発明は、例えば太陽電池の一構成要素であるＺｎＯからなる透明導電膜を製造する装置及び方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年においては、枯渇しつつある原油の代替エネルギー源として、無尽蔵のエネルギー源である太陽発電への期待が高まっている。太陽発電は、光エネルギーを電気エネルギーに変換する装置としての太陽電池により実現され、太陽電池の開発が活発化している。太陽電池はその構造に応じて数種類に分類されるが、Ｃｕ（Ｉｎ1-x，Ｇａx）Ｓｅ2（ＣＩＧＳ）薄膜を用いたＣＩＧＳ太陽電池が薄膜太陽電池の中でも最も変換効率が高いとされている。Ｃｕ（Ｉｎ1-x，Ｇａx）Ｓｅ2（ＣＩＧＳ）は、ＣｕＩｎＳｅ2のＩｎサイトをＧａで置換した混晶半導体である。
【０００３】
図１０はＣＩＧＳ太陽電池の基本構造を示す断面図である。
ＣＩＧＳ太陽電池１５００は、ソーダライムガラスからなる基板１５０１（厚さ１−４ｍｍ）と、基板１５０１の上に形成されたＭｏ裏面電極１５０２（厚さ約１．０μｍ）と、Ｍｏ裏面電極１５０２上に形成されたＣＩＧＳ光吸収層１５０３（厚さ約２．０μｍ）と、ＣＩＧＳ光吸収層１５０３上に形成された溶液成長（ＣＢＤ：Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｂａｔｈ Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）−ＣｄＳバッファ層１５０４（厚さ５０−１００ｎｍ）と、ＣＢＤ−ＣｄＳバッファ層１５０４上に形成されたＺｎＯ高抵抗バッファ層１５０５（厚さ１０−１００ｎｍ）と、ＺｎＯ高抵抗バッファ層１５０５上に形成されたＺｎＯ透明導電膜１５０６（厚さ約０．６μｍ）と、ＺｎＯ透明導電膜１５０６上に形成されたＭｇＦ2反射防止膜１５０７と、Ｍｏ裏面電極１５０２上に形成された陽極１５０８と、ＺｎＯ透明導電膜１５０６上に形成された陰極１５０９と、からなる積層構造として構成されている。
【先行技術文献】
【非特許文献】
【０００４】
【非特許文献１】「ＣＩＧＳ太陽電池の基礎技術」中田時夫著、２０１０年９月発行、日刊工業新聞社
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ＺｎＯ透明導電膜１５０６の製膜方法としては数種類あり、現在では、蒸着法、スパッタ法またはＭＯ−ＣＶＤ法が主流である。
しかしながら、これらの製膜方法の何れによっても、ＺｎＯ透明導電膜１５０６を製膜する効率（製膜効率）は高くはなく、ＣＩＧＳ太陽電池の製造効率の上昇を阻害する一因となっている。
【０００６】
本発明は、このような従来のＺｎＯ透明導電膜製造方法における問題点に鑑みてなされたものであり、ＺｎＯ透明導電膜を高効率で製膜することを可能にするＺｎＯ透明導電膜製造装置及びＺｎＯ透明導電膜製造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】
【０００７】
上記の目的を達成するため、本発明は、基板上にＺｎＯからなる透明導電膜を製造する装置であって、真空状態に維持された少なくとも一つのチャンバーと、前記チャンバー内を通過するように前記基板を一方向に搬送するとともに、任意の箇所において停止可能な基板搬送手段と、前記一方向及びその逆方向に移動可能であるように前記チャンバー内に配置された少なくとも一つのノズルと、を備え、前記ノズルから前記基板に対してＤＥＺｎ（Ｚｎ（Ｃ2Ｈ5）2）の気体と水蒸気とが噴霧されるものであるＺｎＯ透明導電膜製造装置を提供する。
【０００８】
本発明は、さらに、基板上にＺｎＯからなる透明導電膜を製造する装置であって、導入用チャンバーと、前記導入用チャンバーに隣接して配置された少なくとも一つの薄膜形成用チャンバーと、前記薄膜形成用チャンバーに隣接して配置された取り出し用チャンバーと、前記導入用チャンバー、前記薄膜形成用チャンバー及び前記取り出し用チャンバー内を通過するように前記基板を一方向に搬送するとともに、任意の箇所において停止可能な基板搬送手段と、前記一方向及びその逆方向に移動可能であるように前記薄膜形成用チャンバー内に配置された少なくとも一つのノズルと、を備え、前記導入用チャンバーの内部においては大気状態から真空状態に移行され、前記薄膜形成用チャンバーの内部は真空状態に維持され、前記取り出し用チャンバーの内部においては真空状態から大気状態に移行され、前記ノズルから前記基板に対してＤＥＺｎ（Ｚｎ（Ｃ2Ｈ5）2）の気体と水蒸気とが噴霧されるものであるＺｎＯ透明導電膜製造装置を提供する。
【０００９】
本発明に係るＺｎＯ透明導電膜製造装置においては、前記ノズルは前記一方向と直交する方向に移動可能であることが好ましい。
【００１０】
本発明は、さらに、基板上にＺｎＯからなる透明導電膜を製造する装置であって、真空状態に維持された少なくとも一つのチャンバーと、前記チャンバー内を通過するように前記基板を一方向に搬送する基板搬送手段と、前記チャンバー内において前記一方向に列状に配置された複数個のノズルと、を備え、前記ノズルから前記基板に対してＤＥＺｎ（Ｚｎ（Ｃ2Ｈ5）2）の気体と水蒸気とが噴霧されるものであるＺｎＯ透明導電膜製造装置を提供する。
【００１１】
本発明は、さらに、基板上にＺｎＯからなる透明導電膜を製造する装置であって、導入用チャンバーと、前記導入用チャンバーに隣接して配置された少なくとも一つの薄膜形成用チャンバーと、前記薄膜形成用チャンバーに隣接して配置された取り出し用チャンバーと、前記導入用チャンバー、前記薄膜形成用チャンバー及び前記取り出し用チャンバー内を通過するように前記基板を一方向に搬送する基板搬送手段と、前記薄膜形成用チャンバー内において前記一方向に列状に配置された複数個のノズルと、を備え、前記導入用チャンバーの内部においては大気状態から真空状態に移行され、前記薄膜形成用チャンバーの内部は真空状態に維持され、前記取り出し用チャンバーの内部においては真空状態から大気状態に移行され、前記ノズルから前記基板に対してＤＥＺｎ（Ｚｎ（Ｃ2Ｈ5）2）の気体と水蒸気とが噴霧されるものであるＺｎＯ透明導電膜製造装置を提供する。
本発明に係るＺｎＯ透明導電膜製造装置においては、前記ノズルは上下方向に移動可能であることが好ましい。
【００１２】
本発明に係るＺｎＯ透明導電膜製造装置においては、前記ノズルはその鉛直中心軸の回りに回転可能であることが好ましい。
【００１３】
本発明に係るＺｎＯ透明導電膜製造装置においては、前記一方向と直交する方向に複数個のノズルが設けられていることが好ましい。
【００１４】
本発明に係るＺｎＯ透明導電膜製造装置は、前記チャンバー内または前記薄膜形成用チャンバー内において前記基板を載置する基板載置台をさらに備えることが可能であり、前記基板載置台は前記チャンバー内または前記薄膜形成用チャンバー内において上下動可能であることが好ましい。
【００１５】
前記基板載置台は前記基板を加熱する加熱手段を内蔵するものであることが好ましい。
本発明に係るＺｎＯ透明導電膜製造装置においては、前記基板搬送手段は前記一方向と逆方向にも前記基板を搬送可能であることが好ましい
【００１６】
本発明に係るＺｎＯ透明導電膜製造装置は、前記基板上に形成されたＺｎＯ透明導電膜の厚さを測定する薄膜厚さ測定手段と、前記ノズルからの前記ＤＥＺｎ及び前記水蒸気の噴霧量を制御する制御手段と、をさらに備えることができ、前記制御手段は前記薄膜厚さ測定手段の測定結果に応じて前記噴霧量を制御するものであることが好ましい。
【００１７】
本発明に係るＺｎＯ透明導電膜製造装置は、前記ノズルの移動速度を制御する移動速度制御手段をさらに備えることが好ましい。
【００１８】
本発明は、さらに、基板上にＺｎＯからなる透明導電膜を製造する方法であって、真空状態に維持されたチャンバー内に前記基板を載置する第一の過程と、前記チャンバー内に配置された少なくとも一つのノズルを前記基板の上方において前記基板に沿って移動させる第二の過程と、前記第二の過程の実施中に前記ノズルから前記基板に対してＤＥＺｎ（Ｚｎ（Ｃ2Ｈ5）2）の気体と水蒸気とを噴霧する第三の過程と、を備えるＺｎＯ透明導電膜製造方法を提供する。
【００１９】
本発明は、さらに、基板上にＺｎＯからなる透明導電膜を製造する方法であって、大気状態にある導入用チャンバーに前記基板を導入する第一の過程と、前記導入用チャンバーの内部を真空状態にする第二の過程と、真空状態を維持しながら、前記導入用チャンバーに隣接して配置され、真空状態に維持されている薄膜形成用チャンバーに前記基板を導入する第三の過程と、前記薄膜形成用チャンバー内に配置された少なくとも一つのノズルを前記基板の上方において前記基板に沿って移動させる第四の過程と、前記第四の過程の実施中に前記ノズルから前記基板に対してＤＥＺｎ（Ｚｎ（Ｃ2Ｈ5）2）の気体と水蒸気とを噴霧する第五の過程と、真空状態を維持しながら、前記薄膜形成用チャンバーに隣接して配置され、真空状態に維持されている取り出し用チャンバーに前記基板を導入する第六の過程と、前記取り出し用チャンバーを真空状態から大気状態にする第七の過程と、前記取り出し用チャンバーから前記基板を取り出す第八の過程と、を備えるＺｎＯ透明導電膜製造方法を提供する。
【００２０】
本発明に係るＺｎＯ透明導電膜製造方法は、前記ノズルを上下方向に移動させる過程をさらに備えることが好ましい。
【００２１】
本発明に係るＺｎＯ透明導電膜製造方法は、前記ノズルをその鉛直中心軸の回りに回転させる過程をさらに備えることが好ましい。
【００２２】
本発明に係るＺｎＯ透明導電膜製造方法は、前記薄膜形成用チャンバー内において前記基板を上下動させる過程をさらに備えることが好ましい。
【００２３】
本発明に係るＺｎＯ透明導電膜製造方法は、前記チャンバー内または前記薄膜形成用チャンバー内において前記基板を一方向またはその逆方向に移動させる過程を備えることが好ましい。
【００２４】
本発明に係るＺｎＯ透明導電膜製造方法は、前記基板上に形成されたＺｎＯ透明導電膜の厚さを測定する過程と、測定された前記ＺｎＯ透明導電膜の厚さに応じて前記ノズルからの前記ＤＥＺｎ及び前記水蒸気の噴霧量を制御する過程と、をさらに備えることが好ましい。
【００２５】
本発明に係るＺｎＯ透明導電膜製造方法は、前記チャンバー内または前記薄膜形成用チャンバー内における前記ノズルの移動速度を制御する過程をさらに備えることが好ましい。
【発明の効果】
【００２６】
本発明に係るＺｎＯ透明導電膜製造装置またはＺｎＯ透明導電膜製造方法によれば、ノズルが基板の長さ方向に沿って基板の上方を移動し、基板上にＺｎＯ透明導電膜形成用の気体を噴霧するため、短時間で、すなわち、高効率で基板上にＺｎＯ透明導電膜を形成することが可能になる。
【図面の簡単な説明】
【００２７】
【図１】本発明の第一の実施形態に係るＺｎＯ透明導電膜製造装置の構造を示す概略的な縦断面図である。
【図２】本発明の第二の実施形態に係るＺｎＯ透明導電膜製造装置の構造を示す概略的な縦断面図である。
【図３】図３（Ａ）は本発明の第三の実施形態に係るＺｎＯ透明導電膜製造装置の構造を示す概略的な縦断面図であり、図３（Ｂ）は図３（Ａ）に示したＺｎＯ透明導電膜製造装置を上方から見た場合の平面図である。
【図４】図４（Ａ）は本発明の第四の実施形態に係るＺｎＯ透明導電膜製造装置の構造を示す概略的な縦断面図であり、図４（Ｂ）は図４（Ａ）に示したＺｎＯ透明導電膜製造装置を上方から見た場合の平面図である。
【図５】本発明の第四の実施形態に係るＺｎＯ透明導電膜製造装置の第一の変更例における基板載置台の断面図である。
【図６】本発明の第四の実施形態に係るＺｎＯ透明導電膜製造装置の第二の変更例における基板載置台の断面図である。
【図７】本発明の第五の実施形態に係るＺｎＯ透明導電膜製造装置の構造を示す概略的な縦断面図である。
【図８】本発明の第六の実施形態に係るＺｎＯ透明導電膜製造装置の構造を示す概略的な縦断面図である。
【図９】本発明の第七の実施形態に係るＺｎＯ透明導電膜製造装置の構造を示す概略的な縦断面図である。
【図１０】ＣＩＧＳ太陽電池の基本構造を示す断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２８】
（第一の実施形態）
図１は本発明の第一の実施形態に係るＺｎＯ透明導電膜製造装置１００の構造を示す概略的な縦断面図である。
【００２９】
本実施形態に係るＺｎＯ透明導電膜製造装置１００は、内部に真空状態にすることが可能なチャンバー１１０と、ＺｎＯ透明導電膜を形成する基板５０を搬送する基板搬送手段１２０と、チャンバー１１０の天井面に取り付けられたノズル１３０と、から構成されている。
【００３０】
基板搬送手段１２０は、チャンバー１１０の底面に沿って配置された複数のローラー１２１と、ローラー１２１上に置かれ、ローラー１２１の回転とともにローラー１２１上を移動するトレイ１２２と、から構成されている。基板５０はトレイ１２２上に載置され、ローラー１２１が時計回りの方向に回転することにより、矢印Ａの方向に搬送される。具体的には、基板５０は、基板搬送手段１２０によって、チャンバー１１０の外部からチャンバー１１０の内部に搬入され、チャンバー１１０の内部において停止し、この間に基板５０上にＺｎＯ透明導電膜が形成され、その後、チャンバー１１０の外部に搬出される。すなわち、基板搬送手段１２０は基板５０をチャンバー１１０の内部を通過するように方向Ａに搬送し、さらに、チャンバー１１０の内外において任意の位置に停止する機能を有している。
【００３１】
ノズル１３０は基板５０が搬送される方向Ａ及びその逆の方向Ｂに移動可能であるようにチャンバー１１０の天井面に取り付けられている。ノズル１３０の移動可能範囲はチャンバー１１０の左端から右端までである。すなわち、ノズル１３０はチャンバー１１０の左右方向における任意の位置に移動することができるように構成されている。
【００３２】
ＺｎＯ透明導電膜は次の化学式に従って形成される。
Ｚｎ（Ｃ2Ｈ5）2（ｇａｓ）＋Ｈ2Ｏ（ｇａｓ）→ＺｎＯ
このため、ノズル１３０からは気体状のＤＥＺｎ（Ｚｎ（Ｃ2Ｈ5）2）と水蒸気（または酸素）とが噴霧されるように構成されている。
【００３３】
上記のような構造を有する本実施形態に係るＺｎＯ透明導電膜製造装置１００は以下のような動作を行う。
【００３４】
先ず、基板搬送手段１２０によって基板５０がチャンバー１１０の外部から内部に搬入され、基板搬送手段１２０はチャンバー１１０の内部において停止する。これにより、基板５０は、図１に示すように、チャンバー１１０の内部において静止した状態にある。
【００３５】
次いで、チャンバー１１０の内部の空気を吸引し、チャンバー１１０の内部を真空状態にする。ノズル１３０をチャンバー１１０の左端に位置させる。次いで、ノズル１３０からの気体状のＤＥＺｎ及び水蒸気の噴霧を開始する。気体状のＤＥＺｎ及び水蒸気は基板５０上に堆積し、基板５０上にＺｎＯ透明導電膜を形成する。
【００３６】
ノズル１３０からの気体状のＤＥＺｎ及び水蒸気の噴霧を開始した後、ノズル１３０を方向Ａに一定速度で移動させる。ノズル１３０の移動に伴い、基板５０上にはＺｎＯ透明導電膜が形成されていく。ノズル１３０をチャンバー１１０の右端まで移動させることにより、基板５０上には全面にわたってＺｎＯ透明導電膜が形成される。ＺｎＯ透明導電膜の厚さに応じて、必要がある場合には、ノズル１３０をさらに右端から左端へ、すなわち、方向Ｂに移動させ、基板５０上にＺｎＯ透明導電膜を形成する。
【００３７】
以上のように、本実施形態に係るＺｎＯ透明導電膜製造装置１００によれば、ノズル１３０が基板５０の長さ方向に沿って基板５０の上方を移動するため、短時間で、すなわち、高効率で基板５０上にＺｎＯ透明導電膜を形成することが可能になる。
【００３８】
さらに、必要がある場合には、ノズル１３０を方向Ａに前進させるのみならず、逆方向Ｂに後進させることによっても、基板５０上にＺｎＯ透明導電膜を形成することが可能であるため、ＺｎＯ透明導電膜の厚みを任意の値に制御することが可能である。
【００３９】
本実施形態に係るＺｎＯ透明導電膜製造装置１００は上記の構造に限定されるものではなく、種々の改変を加えることが可能である。
【００４０】
例えば、本実施形態に係るＺｎＯ透明導電膜製造装置１００においては、基板搬送手段１２０は方向Ａに基板５０を搬送するものとして構成されているが、逆方向Ｂに基板５０を搬送することが可能であるようにも構成することが可能である。具体的には、ローラー１２１を時計回りの方向及び反時計回りの方向の双方に回転可能であるように構成することにより、基板５０を方向Ａ及び逆方向Ｂに搬送することが可能になる。さらには、ローラー１２１の回転速度を制御することにより、基板５０の搬送速度を制御することも可能である。
【００４１】
また、ノズル１３０をその鉛直中心軸の回りに回転可能であるように構成することも可能である。ノズル１３０を回転させることにより、ＤＥＺｎの気体及び水蒸気をノズル１３０の周囲に均一に拡散させることが可能になる。また、ノズル１３０の移動速度を制御する移動速度制御手段を設けることも可能である。移動速度制御手段を設けることにより、例えば、ＺｎＯ透明導電膜の厚さを小さくする場合にはノズル１３０の移動速度を早く、ＺｎＯ透明導電膜の厚さを大きくする場合にはノズル１３０の移動速度を遅くすることができる。
【００４２】
さらに、本実施形態に係るＺｎＯ透明導電膜製造装置１００は１個のノズル１３０を有するものとして構成されているが、本実施形態に係るＺｎＯ透明導電膜製造装置１００が有し得るノズル１３０の数は１には限定されない。例えば、基板５０の幅方向（図１の紙面と直交する方向）において、基板の全幅をカバーし得る複数個のノズル１３０を並べることも可能である。あるいは、基板５０の搬送方向Ａにおいて複数個のノズル１３０を配置し、各ノズル１３０の可動範囲を隣接するノズル１３０の可動範囲に抵触しないように定めることも可能である。
【００４３】
（第二の実施形態）
図２は本発明の第二の実施形態に係るＺｎＯ透明導電膜製造装置２００の構造を示す概略的な縦断面図である。
【００４４】
本実施形態に係るＺｎＯ透明導電膜製造装置２００におけるノズル２３０には、第一の実施形態におけるノズル１３０と比較して、上下動可能な機能が追加されている。この点を除いて、本実施形態に係るＺｎＯ透明導電膜製造装置２００は第一の実施形態に係るＺｎＯ透明導電膜製造装置１００と同様の構造を有している。
【００４５】
図２に示すように、ノズル２３０は、基板５０と干渉しない範囲において、チャンバー１１０の天井面と天井面より低い所定の高さとの間において降下または上昇可能であるように構成されている。このように、ノズル２３０を上下動可能に構成することにより、ノズル２３０と基板５０との間の距離を最適な距離に設定することが可能になる。
【００４６】
（第三の実施形態）
図３（Ａ）は本発明の第三の実施形態に係るＺｎＯ透明導電膜製造装置３００の構造を示す概略的な縦断面図であり、図３（Ｂ）はＺｎＯ透明導電膜製造装置３００を上方から見た場合の平面図である。
【００４７】
第一の実施形態に係るＺｎＯ透明導電膜製造装置１００におけるノズル１３０は方向Ａ及びＢにのみ移動可能であるのに対して、本実施形態におけるノズル３３０は方向Ａ及びＢのみならず、方向Ａ及びＢに直交する方向Ｃ及びＤ（図３（Ｂ）参照）においても移動可能であるように構成されている。すなわち、第一の実施形態におけるノズル１３０の移動可能範囲は一次元的であるのに対して、本実施形態におけるノズル３３０の移動可能範囲は二次元的になっている。この点を除いて、本実施形態に係るＺｎＯ透明導電膜製造装置３００は第一の実施形態に係るＺｎＯ透明導電膜製造装置１００と同様の構造を有している。
【００４８】
図３（Ａ）及び図３（Ｂ）に示すように、本実施形態に係るＺｎＯ透明導電膜製造装置３００は基板５０の搬送方向Ａ及びその逆方向Ｂに延びる第一レール３１０と、第一レール３１０と直交する方向Ｃ及びＤに延びる３本の第二レール３２０と、を備えている。
【００４９】
３本の第二レール３２０の各々はチャンバー１１０の天井面に当距離に取り付けられており、第一レール３１０は３本の第二レール３２０にスライド可能に取り付けられている。すなわち、第一レール３１０は第二レール３２０に沿って方向Ｃ及びＤに移動可能である。ノズル３３０は第一レール３１０に取り付けられており、ノズル３３０は第一レール３１０に沿って方向Ａ及びＢに移動可能である。
【００５０】
本実施形態に係るＺｎＯ透明導電膜製造装置３００によれば、ノズル３３０は第一レール３１０に沿って方向Ａ及びＢに移動可能であり、さらに、第一レール３１０は第二レール３２０に沿って方向Ｃ及びＤに移動可能であるので、ノズル３３０はチャンバー１１０内の全ての位置に移動することが可能である。このため、ノズル３３０は基板５０に対して任意の位置を取ることができ、基板５０の全面に対して均一にＤＥＺｎ及び水蒸気を噴霧することが可能である。
【００５１】
（第四の実施形態）
図４（Ａ）は本発明の第四の実施形態に係るＺｎＯ透明導電膜製造装置４００の構造を示す概略的な縦断面図であり、図４（Ｂ）はＺｎＯ透明導電膜製造装置４００を上方から見た場合の平面図である。
【００５２】
本実施形態に係るＺｎＯ透明導電膜製造装置４００は、第一の実施形態に係るＺｎＯ透明導電膜製造装置１００と比較して、チャンバー１１０内に配置された基板載置台４１０をさらに備えている。この点を除いて、本実施形態に係るＺｎＯ透明導電膜製造装置４００は第一の実施形態に係るＺｎＯ透明導電膜製造装置１００と同様の構造を有している。
【００５３】
本実施形態に係るＺｎＯ透明導電膜製造装置４００においては、図４（Ｂ）に示すように、トレイ１２２はその両端においてローラー１２１上に支持されているとともに、その中央部分において基板載置台４１０上に支持されている。
【００５４】
図４（Ａ）に示すように、基板載置台４１０は、ノズル１３０と干渉しない範囲において、チャンバー１１０内において上下動が可能であるように構成されている（なお、図４（Ａ）においては、基板載置台４１０を見やすくするため、ローラー１２１は図示していない）。このように、上下動可能な基板載置台４１０を設けることにより、ノズル１３０と基板５０との間の距離を最適な距離に設定することが可能になる。
【００５５】
なお、本実施形態に係るＺｎＯ透明導電膜製造装置４００は上記の構造に限定されるものではなく、種々の改変を加えることが可能である。
【００５６】
図５は本実施形態に係るＺｎＯ透明導電膜製造装置４００の第一の変更例における基板載置台４１０の断面図である。
【００５７】
図５に示すように、第一の変更例における基板載置台４１０の内部には空洞４２０が形成されており、この空洞４２０には、ヒーター４３０により加熱されたオイルを貯留しているオイル源４４０からオイルが供給される。加熱されたオイルにより基板載置台４１０も加熱された状態にあり、このため、基板載置台４１０上に載置されている基板５０を加熱することが可能である。
【００５８】
図６は本実施形態に係るＺｎＯ透明導電膜製造装置４００の第二の変更例における基板載置台４１０の断面図である。図６に示すように、第二の変更例における基板載置台４１０の内部には基板載置台４１０の内部を網羅する循環路４２１が形成されている。ヒーター４３０により加熱されたオイルはオイル源４４０からポンプ４５０を介して循環路４２１の入り口４２１Ａに供給され、循環路４２１を回って、出口４２１Ｂからオイル源４４０に戻る。このように、加熱されたオイルが常に基板載置台４１０の内部を循環することにより、基板載置台４１０は高温に維持され、ひいては、基板載置台４１０上に載置された基板５０を高温に維持することが可能である。
【００５９】
（第五の実施形態）
図７は本発明の第五の実施形態に係るＺｎＯ透明導電膜製造装置５００の構造を示す概略的な縦断面図である。
【００６０】
本実施形態に係るＺｎＯ透明導電膜製造装置５００は、第一の実施形態に係るＺｎＯ透明導電膜製造装置１００と比較して、基板５０上に形成されたＺｎＯ透明導電膜の厚さを測定する薄膜厚さ測定手段としてのセンサー５１０と、ノズル１３０からのＤＥＺｎ及び水蒸気の噴霧量を制御する制御手段としての制御装置５２０と、をさらに備えている。センサー５１０及び制御装置５２０を追加的に備えている点を除いて、本実施形態に係るＺｎＯ透明導電膜製造装置５００は第一の実施形態に係るＺｎＯ透明導電膜製造装置１００と同様の構造を有している。
【００６１】
チャンバー１１０の天井面には、ノズル１３０の移動と干渉しない位置において、複数個のセンサー５１０が取り付けられており、各センサー５１０は基板５０の搬送方向Ａにおいて等間隔に配置されている。各センサー５１０は基板５０上のＺｎＯ透明導電膜に対してレーザーを照射し、ＺｎＯ透明導電膜から反射したレーザーを受光するとともに、照射したレーザー量及び受光したレーザー量を示す信号を制御装置５２０に送信する。
【００６２】
制御装置５２０は各センサー５１０から受信した信号に基づいて、ＺｎＯ透明導電膜の厚さを計算する。制御装置５２０は以下のようにノズル１３０からのＤＥＺｎ及び水蒸気の噴霧量を制御する。
【００６３】
計算されたＺｎＯ透明導電膜の厚さが設計値通りのものである場合には、ノズル１３０からのＤＥＺｎ及び水蒸気の噴霧量をそのまま維持する。計算されたＺｎＯ透明導電膜の厚さが設計値より小さい場合には、ノズル１３０からのＤＥＺｎ及び水蒸気の噴霧量を増やす。計算されたＺｎＯ透明導電膜の厚さが設計値より大きい場合には、ノズル１３０からのＤＥＺｎ及び水蒸気の噴霧量を減らす。
【００６４】
以上のようにして、制御装置５２０はＺｎＯ透明導電膜の厚さが設計値通りになるように制御を行う。
【００６５】
本実施形態に係るＺｎＯ透明導電膜製造装置５００によれば、ＺｎＯ透明導電膜が形成されている段階において、ＺｎＯ透明導電膜の厚さが測定されるため、ＺｎＯ透明導電膜の厚さが設計値の厚さになるように制御することが可能である。
【００６６】
（第六の実施形態）
図８は本発明の第六の実施形態に係るＺｎＯ透明導電膜製造装置６００の構造を示す概略的な縦断面図である。
【００６７】
本実施形態に係るＺｎＯ透明導電膜製造装置６００は、第一の実施形態に係るＺｎＯ透明導電膜製造装置１００と比較して、複数個のノズル６３０を備えており、さらに、各ノズル６３０は移動可能ではなく、チャンバー１１０の天井面に固定されている点が異なっている。この点を除いて、本実施形態に係るＺｎＯ透明導電膜製造装置６００は第一の実施形態に係るＺｎＯ透明導電膜製造装置１００と同様の構造を有している。
【００６８】
複数個のノズル６３０は基板５０の搬送方向Ａにおいて列状に配置されている。第一の実施形態に係るＺｎＯ透明導電膜製造装置１００においては、基板５０は静止し、ノズル１３０が移動していたのに対して、本実施形態に係るＺｎＯ透明導電膜製造装置６００においては、各ノズル６３０は静止し、基板５０が方向Ａに移動する。このため、第一の実施形態に係るＺｎＯ透明導電膜製造装置１００と同様の効果を得ることができる。
【００６９】
（第七の実施形態）
図９は本発明の第七の実施形態に係るＺｎＯ透明導電膜製造装置７００の構造を示す概略的な縦断面図である。
【００７０】
図９に示すように、本実施形態に係るＺｎＯ透明導電膜製造装置７００は、導入用チャンバー７１０と、導入用チャンバー７１０に隣接して配置された３個の薄膜形成用チャンバー７２０Ａ、７２０Ｂ、７２０Ｃと、薄膜形成用チャンバー７２０Ｃに隣接して配置された取り出し用チャンバー７３０と、基板搬送手段７４０と、薄膜形成用チャンバーチャンバー７２０Ａ、７２０Ｂ、７２０Ｃの各々の内部に配置されたノズル７５０と、導入用チャンバー７１０の内部に配置された加熱装置７６０と、取り出し用チャンバー７３０の内部に配置された冷却装置７７０と、各チャンバー７１０、７２０Ａ、７２０Ｂ、７２０Ｃ、７３０の入り口側及び出口側に配置されたゲートバルブ７８０Ａ、７８０Ｂ、７８０Ｃ、７８０Ｄ、７８０Ｅ、７８０Ｆと、を備えている。
【００７１】
基板搬送手段７４０は、導入用チャンバー７１０の外部であって導入用チャンバー７１０に隣接した領域、導入用チャンバー７１０、薄膜形成用チャンバー７２０Ａ、７２０Ｂ、７２０Ｃ及び取り出し用チャンバー７３０の底面並びに取り出し用チャンバー７３０の外部であって取り出し用チャンバー７３０に隣接した領域に配置された複数個のローラー７４１と、ローラー７４１上に置かれ、ローラー７４１の回転とともにローラー７４１上を移動するトレイ７４２と、から構成されている。
【００７２】
基板５０はトレイ７４２上に載置され、ローラー７４１が時計回りの方向に回転することにより、矢印Ａの方向に搬送される。具体的には、基板５０は、基板搬送手段７４０によって、導入用チャンバー７１０の外部から導入用チャンバー７１０の内部に搬入され、その後、薄膜形成用チャンバー７２０Ａ、７２０Ｂ、７２０Ｃ及び取り出し用チャンバー７３０を通過し、取り出し用チャンバー７３０の外部に搬出される。基板搬送手段７４０は各チャンバーの内外において任意の位置に停止する機能を有しており、各チャンバーの内部に基板５０を搬入した後、一定の時間、停止する。
【００７３】
導入用チャンバー７１０、薄膜形成用チャンバー７２０Ａ、７２０Ｂ、７２０Ｃ及び取り出し用チャンバー７３０の各々は内部を大気状態から真空状態に移行させる機能を有している。導入用チャンバー７１０の天井面に取り付けられている加熱装置７６０はランプヒーターからなり、基板５０を加熱する機能を有している。
【００７４】
ノズル７５０は基板５０が搬送される方向Ａ及びその逆の方向Ｂに移動可能であるように薄膜形成用チャンバー７２０Ａ、７２０Ｂ、７２０Ｃの各々の天井面に取り付けられている。ノズル７５０の移動可能範囲は薄膜形成用チャンバー７２０Ａ、７２０Ｂ、７２０Ｃの左端から右端までである。すなわち、ノズル７５０は薄膜形成用チャンバー７２０Ａ、７２０Ｂ、７２０Ｃの左右方向における任意の位置に移動することができるように構成されている。ノズル７５０は、第一の実施形態におけるノズル１３０と同様に、気体状のＤＥＺｎと水蒸気とを噴霧する。
【００７５】
冷却装置７７０は取り出し用チャンバー７３０の天井面に取り付けられており、乾燥した窒素ガスを放出し、加熱状態にある基板５０を冷却する機能を有している。各ゲートバルブ７８０Ａ−７８０Ｆは開閉する機能を有しており、各ゲートバルブ７８０Ａ−７８０Ｆを開くことにより、各チャンバーの内部が外部に開放され、各ゲートバルブ７８０Ａ−７８０Ｆを閉めることにより、各チャンバーの内部は密閉状態となる。
【００７６】
なお、薄膜形成用チャンバー７２０Ａ、７２０Ｂ、７２０Ｃの各々とノズル７５０と基板搬送手段７４０とは第一の実施形態に係るＺｎＯ透明導電膜製造装置１００と同様の構成を有している。すなわち、本実施形態に係るＺｎＯ透明導電膜製造装置７００は３個の列状に配置された第一の実施形態に係るＺｎＯ透明導電膜製造装置１００とその両側に配置された導入用チャンバー７１０及び取り出し用チャンバー７３０とから構成されている。
【００７７】
以上のような構造を有する本実施形態に係るＺｎＯ透明導電膜製造装置７００は以下のような動作を行う。
【００７８】
先ず、導入用チャンバー７１０の外部において、基板搬送手段７４０のトレイ７４２上に基板５０を載置する。次いで、ゲートバルブ７８０Ａを開き、基板搬送手段７４０を作動させ、基板５０を導入用チャンバー７１０の内部に搬入する。その後、ゲートバルブ７８０Ａを閉じる。これにより、導入用チャンバー７１０の内部は密閉状態となる（ゲートバルブ７８０Ｂは閉じたままである）。
【００７９】
次いで、導入用チャンバー７１０の内部の空気を吸引し、導入用チャンバー７１０の内部を大気状態から真空状態にする。その後、加熱装置７６０を作動させ、基板５０を加熱する。基板５０が反応温度まで加熱された後、ゲートバルブ７８０Ｂを開き、さらに、基板搬送手段７４０を作動させ、基板５０を薄膜形成用チャンバー７２０Ａの内部に搬入する。薄膜形成用チャンバー７２０Ａの内部は予め真空状態にされている。
【００８０】
次いで、第一の実施形態の場合と同様に、ノズル７５０を作動させ、基板５０上にＺｎＯ透明導電膜を形成する。薄膜形成用チャンバー７２０Ｂ及び７２０Ｃの内部においても同様のことが行われる。ＺｎＯ透明導電膜の形成が終了すると、ゲートバルブ７８０Ｅを開き、さらに、基板搬送手段７４０を作動させ、基板５０を取り出し用チャンバー７３０の内部に搬入する。取り出し用チャンバー７３０の内部は予め真空状態にされている。
【００８１】
取り出し用チャンバー７３０の内部においては、冷却装置７７０を作動させ、基板５０を室温まで冷却するとともに、取り出し用チャンバー７３０の内部に空気を導入し、取り出し用チャンバー７３０の内部を真空状態から大気状態に移行させる。基板５０が室温まで冷却された後、ゲートバルブ７８０Ｆを開き、さらに、基板搬送手段７４０を作動させ、基板５０を取り出し用チャンバー７３０の外部に搬出する。
【００８２】
以上のように、本実施形態に係るＺｎＯ透明導電膜製造装置７００によれば、薄膜形成用チャンバー７２０Ａ、７２０Ｂ、７２０Ｃの各々において、短時間で、すなわち、高効率で基板５０上にＺｎＯ透明導電膜を形成することが可能であるとともに、ＺｎＯ透明導電膜製造装置７００を自動制御することにより、ＺｎＯ透明導電膜を大量に生産することも可能である。
【００８３】
本実施形態に係るＺｎＯ透明導電膜製造装置７００は上記の構造に限定されるものではなく、種々の改変を加えることが可能である。
【００８４】
前述のように、本実施形態に係るＺｎＯ透明導電膜製造装置７００は３個の列状に配置された第一の実施形態に係るＺｎＯ透明導電膜製造装置１００とその両側に配置された導入用チャンバー７１０及び取り出し用チャンバー７３０とから構成されているが、第一の実施形態に係るＺｎＯ透明導電膜製造装置１００に代えて、第二の実施形態に係るＺｎＯ透明導電膜製造装置２００乃至第六の実施形態に係るＺｎＯ透明導電膜製造装置６００の何れかを用いることも可能である。
【００８５】
また、導入用チャンバー７１０と取り出し用チャンバー７３０との間に配置される第一の実施形態に係るＺｎＯ透明導電膜製造装置１００の数は３には限定されない。１以上の任意の数を選択することができる。
【符号の説明】
【００８６】
１００ 本発明の第一の実施形態に係るＺｎＯ透明導電膜製造装置
１１０ チャンバー
１２０ 基板搬送手段
１３０ ノズル
２００ 本発明の第二の実施形態に係るＺｎＯ透明導電膜製造装置
２３０ ノズル
３００ 本発明の第三の実施形態に係るＺｎＯ透明導電膜製造装置
３１０ 第一レール
３２０ 第二レール
３３０ ノズル
４００ 本発明の第四の実施形態に係るＺｎＯ透明導電膜製造装置
４１０ 基板載置台
４２０ 空洞
４２１ 循環路
４３０ ヒーター
４４０ オイル源
５００ 本発明の第五の実施形態に係るＺｎＯ透明導電膜製造装置
５１０ センサー
５２０ 制御装置
６００ 本発明の第六の実施形態に係るＺｎＯ透明導電膜製造装置
６３０ ノズル
７００ 本発明の第七の実施形態に係るＺｎＯ透明導電膜製造装置
７１０ 導入用チャンバー
７２０Ａ、７２０Ｂ、７２０Ｃ 薄膜形成用チャンバー
７３０ 取り出し用チャンバー
７４０ 基板搬送手段
７５０ ノズル
７６０ 加熱装置
７７０ 冷却装置
７８０Ａ−７８０Ｆ ゲートバルブ
【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板上にＺｎＯからなる透明導電膜を製造する装置であって、
真空状態に維持された少なくとも一つのチャンバーと、
前記チャンバー内を通過するように前記基板を一方向に搬送するとともに、任意の箇所において停止可能な基板搬送手段と、
前記一方向及びその逆方向に移動可能であるように前記チャンバー内に配置された少なくとも一つのノズルと、
を備え、
前記ノズルから前記基板に対してＤＥＺｎ（Ｚｎ（Ｃ2Ｈ5）2）の気体と水蒸気とが噴霧されるものであるＺｎＯ透明導電膜製造装置。
【請求項２】
基板上にＺｎＯからなる透明導電膜を製造する装置であって、
導入用チャンバーと、
前記導入用チャンバーに隣接して配置された少なくとも一つの薄膜形成用チャンバーと、
前記薄膜形成用チャンバーに隣接して配置された取り出し用チャンバーと、
前記導入用チャンバー、前記薄膜形成用チャンバー及び前記取り出し用チャンバー内を通過するように前記基板を一方向に搬送するとともに、任意の箇所において停止可能な基板搬送手段と、
前記一方向及びその逆方向に移動可能であるように前記薄膜形成用チャンバー内に配置された少なくとも一つのノズルと、
を備え、
前記導入用チャンバーの内部においては大気状態から真空状態に移行され、
前記薄膜形成用チャンバーの内部は真空状態に維持され、
前記取り出し用チャンバーの内部においては真空状態から大気状態に移行され、
前記ノズルから前記基板に対してＤＥＺｎ（Ｚｎ（Ｃ2Ｈ5）2）の気体と水蒸気とが噴霧されるものであるＺｎＯ透明導電膜製造装置。
【請求項３】
前記ノズルは前記一方向と直交する方向に移動可能であることを特徴とする請求項１または２に記載のＺｎＯ透明導電膜製造装置。
【請求項４】
基板上にＺｎＯからなる透明導電膜を製造する装置であって、
真空状態に維持された少なくとも一つのチャンバーと、
前記チャンバー内を通過するように前記基板を一方向に搬送する基板搬送手段と、
前記チャンバー内において前記一方向に列状に配置された複数個のノズルと、
を備え、
前記ノズルから前記基板に対してＤＥＺｎ（Ｚｎ（Ｃ2Ｈ5）2）の気体と水蒸気とが噴霧されるものであるＺｎＯ透明導電膜製造装置。
【請求項５】
基板上にＺｎＯからなる透明導電膜を製造する装置であって、
導入用チャンバーと、
前記導入用チャンバーに隣接して配置された少なくとも一つの薄膜形成用チャンバーと、
前記薄膜形成用チャンバーに隣接して配置された取り出し用チャンバーと、
前記導入用チャンバー、前記薄膜形成用チャンバー及び前記取り出し用チャンバー内を通過するように前記基板を一方向に搬送する基板搬送手段と、
前記薄膜形成用チャンバー内において前記一方向に列状に配置された複数個のノズルと、
を備え、
前記導入用チャンバーの内部においては大気状態から真空状態に移行され、
前記薄膜形成用チャンバーの内部は真空状態に維持され、
前記取り出し用チャンバーの内部においては真空状態から大気状態に移行され、
前記ノズルから前記基板に対してＤＥＺｎ（Ｚｎ（Ｃ2Ｈ5）2）の気体と水蒸気とが噴霧されるものであるＺｎＯ透明導電膜製造装置。
【請求項６】
前記ノズルは上下方向に移動可能であることを特徴とする請求項１乃至５の何れか一項に記載のＺｎＯ透明導電膜製造装置。
【請求項７】
前記ノズルはその鉛直中心軸の回りに回転可能であることを特徴とする請求項１乃至６の何れか一項に記載のＺｎＯ透明導電膜製造装置。
【請求項８】
前記一方向と直交する方向に複数個のノズルが設けられていることを特徴とする請求項１乃至７の何れか一項に記載のＺｎＯ透明導電膜製造装置。
【請求項９】
前記チャンバー内または前記薄膜形成用チャンバー内において前記基板を載置する基板載置台をさらに備えており、前記基板載置台は前記チャンバー内または前記薄膜形成用チャンバー内において上下動可能であることを特徴とする請求項１乃至８の何れか一項に記載のＺｎＯ透明導電膜製造装置。
【請求項１０】
前記基板載置台は前記基板を加熱する加熱手段を内蔵するものであることを特徴とする請求項９に記載のＺｎＯ透明導電膜製造装置。
【請求項１１】
前記基板搬送手段は前記一方向と逆方向にも前記基板を搬送可能であることを特徴とする請求項１乃至１０の何れか一項に記載のＺｎＯ透明導電膜製造装置。
【請求項１２】
前記基板上に形成されたＺｎＯ透明導電膜の厚さを測定する薄膜厚さ測定手段と、
前記ノズルからの前記ＤＥＺｎ及び前記水蒸気の噴霧量を制御する制御手段と、
をさらに備え、
前記制御手段は前記薄膜厚さ測定手段の測定結果に応じて前記噴霧量を制御するものであることを特徴とする請求項１乃至１１の何れか一項に記載のＺｎＯ透明導電膜製造装置。
【請求項１３】
前記ノズルの移動速度を制御する移動速度制御手段をさらに備えることを特徴とする請求項１乃至１２の何れか一項に記載のＺｎＯ透明導電膜製造装置。
【請求項１４】
基板上にＺｎＯからなる透明導電膜を製造する方法であって、
真空状態に維持されたチャンバー内に前記基板を載置する第一の過程と、
前記チャンバー内に配置された少なくとも一つのノズルを前記基板の上方において前記基板に沿って移動させる第二の過程と、
前記第二の過程の実施中に前記ノズルから前記基板に対してＤＥＺｎ（Ｚｎ（Ｃ2Ｈ5）2）の気体と水蒸気とを噴霧する第三の過程と、
を備えるＺｎＯ透明導電膜製造方法。
【請求項１５】
基板上にＺｎＯからなる透明導電膜を製造する方法であって、
大気状態にある導入用チャンバーに前記基板を導入する第一の過程と、
前記導入用チャンバーの内部を真空状態にする第二の過程と、
真空状態を維持しながら、前記導入用チャンバーに隣接して配置され、真空状態に維持されている薄膜形成用チャンバーに前記基板を導入する第三の過程と、
前記薄膜形成用チャンバー内に配置された少なくとも一つのノズルを前記基板の上方において前記基板に沿って移動させる第四の過程と、
前記第四の過程の実施中に前記ノズルから前記基板に対してＤＥＺｎ（Ｚｎ（Ｃ2Ｈ5）2）の気体と水蒸気とを噴霧する第五の過程と、
真空状態を維持しながら、前記薄膜形成用チャンバーに隣接して配置され、真空状態に維持されている取り出し用チャンバーに前記基板を導入する第六の過程と、
前記取り出し用チャンバーを真空状態から大気状態にする第七の過程と、
前記取り出し用チャンバーから前記基板を取り出す第八の過程と、
を備えるＺｎＯ透明導電膜製造方法。
【請求項１６】
前記ノズルを上下方向に移動させる過程をさらに備えることを特徴とする請求項１４または１５に記載のＺｎＯ透明導電膜製造方法。
【請求項１７】
前記ノズルをその鉛直中心軸の回りに回転させる過程をさらに備えることを特徴とする請求項１４乃至１６の何れか一項に記載のＺｎＯ透明導電膜製造方法。
【請求項１８】
前記薄膜形成用チャンバー内において前記基板を上下動させる過程をさらに備えることを特徴とする請求項１４乃至１７の何れか一項に記載のＺｎＯ透明導電膜製造方法。
【請求項１９】
前記チャンバー内または前記薄膜形成用チャンバー内において前記基板を一方向またはその逆方向に移動させる過程を備えることを特徴とする請求項１４乃至１８の何れか一項に記載のＺｎＯ透明導電膜製造方法。
【請求項２０】
前記基板上に形成されたＺｎＯ透明導電膜の厚さを測定する過程と、
測定された前記ＺｎＯ透明導電膜の厚さに応じて前記ノズルからの前記ＤＥＺｎ及び前記水蒸気の噴霧量を制御する過程と、
をさらに備えることを特徴とする請求項１４乃至１９の何れか一項に記載のＺｎＯ透明導電膜製造方法。
【請求項２１】
前記薄膜形成用チャンバー内における前記ノズルの移動速度を制御する過程をさらに備えることを特徴とする請求項１４乃至２０の何れか一項に記載のＺｎＯ透明導電膜製造方法。
【請求項１】
基板上にＺｎＯからなる透明導電膜を製造する装置であって、
真空状態に維持された少なくとも一つのチャンバーと、
前記チャンバー内を通過するように前記基板を一方向に搬送するとともに、任意の箇所において停止可能な基板搬送手段と、
前記一方向及びその逆方向に移動可能であるように前記チャンバー内に配置された少なくとも一つのノズルと、
を備え、
前記ノズルから前記基板に対してＤＥＺｎ（Ｚｎ（Ｃ2Ｈ5）2）の気体と水蒸気とが噴霧されるものであるＺｎＯ透明導電膜製造装置。
【請求項２】
基板上にＺｎＯからなる透明導電膜を製造する装置であって、
導入用チャンバーと、
前記導入用チャンバーに隣接して配置された少なくとも一つの薄膜形成用チャンバーと、
前記薄膜形成用チャンバーに隣接して配置された取り出し用チャンバーと、
前記導入用チャンバー、前記薄膜形成用チャンバー及び前記取り出し用チャンバー内を通過するように前記基板を一方向に搬送するとともに、任意の箇所において停止可能な基板搬送手段と、
前記一方向及びその逆方向に移動可能であるように前記薄膜形成用チャンバー内に配置された少なくとも一つのノズルと、
を備え、
前記導入用チャンバーの内部においては大気状態から真空状態に移行され、
前記薄膜形成用チャンバーの内部は真空状態に維持され、
前記取り出し用チャンバーの内部においては真空状態から大気状態に移行され、
前記ノズルから前記基板に対してＤＥＺｎ（Ｚｎ（Ｃ2Ｈ5）2）の気体と水蒸気とが噴霧されるものであるＺｎＯ透明導電膜製造装置。
【請求項３】
前記ノズルは前記一方向と直交する方向に移動可能であることを特徴とする請求項１または２に記載のＺｎＯ透明導電膜製造装置。
【請求項４】
基板上にＺｎＯからなる透明導電膜を製造する装置であって、
真空状態に維持された少なくとも一つのチャンバーと、
前記チャンバー内を通過するように前記基板を一方向に搬送する基板搬送手段と、
前記チャンバー内において前記一方向に列状に配置された複数個のノズルと、
を備え、
前記ノズルから前記基板に対してＤＥＺｎ（Ｚｎ（Ｃ2Ｈ5）2）の気体と水蒸気とが噴霧されるものであるＺｎＯ透明導電膜製造装置。
【請求項５】
基板上にＺｎＯからなる透明導電膜を製造する装置であって、
導入用チャンバーと、
前記導入用チャンバーに隣接して配置された少なくとも一つの薄膜形成用チャンバーと、
前記薄膜形成用チャンバーに隣接して配置された取り出し用チャンバーと、
前記導入用チャンバー、前記薄膜形成用チャンバー及び前記取り出し用チャンバー内を通過するように前記基板を一方向に搬送する基板搬送手段と、
前記薄膜形成用チャンバー内において前記一方向に列状に配置された複数個のノズルと、
を備え、
前記導入用チャンバーの内部においては大気状態から真空状態に移行され、
前記薄膜形成用チャンバーの内部は真空状態に維持され、
前記取り出し用チャンバーの内部においては真空状態から大気状態に移行され、
前記ノズルから前記基板に対してＤＥＺｎ（Ｚｎ（Ｃ2Ｈ5）2）の気体と水蒸気とが噴霧されるものであるＺｎＯ透明導電膜製造装置。
【請求項６】
前記ノズルは上下方向に移動可能であることを特徴とする請求項１乃至５の何れか一項に記載のＺｎＯ透明導電膜製造装置。
【請求項７】
前記ノズルはその鉛直中心軸の回りに回転可能であることを特徴とする請求項１乃至６の何れか一項に記載のＺｎＯ透明導電膜製造装置。
【請求項８】
前記一方向と直交する方向に複数個のノズルが設けられていることを特徴とする請求項１乃至７の何れか一項に記載のＺｎＯ透明導電膜製造装置。
【請求項９】
前記チャンバー内または前記薄膜形成用チャンバー内において前記基板を載置する基板載置台をさらに備えており、前記基板載置台は前記チャンバー内または前記薄膜形成用チャンバー内において上下動可能であることを特徴とする請求項１乃至８の何れか一項に記載のＺｎＯ透明導電膜製造装置。
【請求項１０】
前記基板載置台は前記基板を加熱する加熱手段を内蔵するものであることを特徴とする請求項９に記載のＺｎＯ透明導電膜製造装置。
【請求項１１】
前記基板搬送手段は前記一方向と逆方向にも前記基板を搬送可能であることを特徴とする請求項１乃至１０の何れか一項に記載のＺｎＯ透明導電膜製造装置。
【請求項１２】
前記基板上に形成されたＺｎＯ透明導電膜の厚さを測定する薄膜厚さ測定手段と、
前記ノズルからの前記ＤＥＺｎ及び前記水蒸気の噴霧量を制御する制御手段と、
をさらに備え、
前記制御手段は前記薄膜厚さ測定手段の測定結果に応じて前記噴霧量を制御するものであることを特徴とする請求項１乃至１１の何れか一項に記載のＺｎＯ透明導電膜製造装置。
【請求項１３】
前記ノズルの移動速度を制御する移動速度制御手段をさらに備えることを特徴とする請求項１乃至１２の何れか一項に記載のＺｎＯ透明導電膜製造装置。
【請求項１４】
基板上にＺｎＯからなる透明導電膜を製造する方法であって、
真空状態に維持されたチャンバー内に前記基板を載置する第一の過程と、
前記チャンバー内に配置された少なくとも一つのノズルを前記基板の上方において前記基板に沿って移動させる第二の過程と、
前記第二の過程の実施中に前記ノズルから前記基板に対してＤＥＺｎ（Ｚｎ（Ｃ2Ｈ5）2）の気体と水蒸気とを噴霧する第三の過程と、
を備えるＺｎＯ透明導電膜製造方法。
【請求項１５】
基板上にＺｎＯからなる透明導電膜を製造する方法であって、
大気状態にある導入用チャンバーに前記基板を導入する第一の過程と、
前記導入用チャンバーの内部を真空状態にする第二の過程と、
真空状態を維持しながら、前記導入用チャンバーに隣接して配置され、真空状態に維持されている薄膜形成用チャンバーに前記基板を導入する第三の過程と、
前記薄膜形成用チャンバー内に配置された少なくとも一つのノズルを前記基板の上方において前記基板に沿って移動させる第四の過程と、
前記第四の過程の実施中に前記ノズルから前記基板に対してＤＥＺｎ（Ｚｎ（Ｃ2Ｈ5）2）の気体と水蒸気とを噴霧する第五の過程と、
真空状態を維持しながら、前記薄膜形成用チャンバーに隣接して配置され、真空状態に維持されている取り出し用チャンバーに前記基板を導入する第六の過程と、
前記取り出し用チャンバーを真空状態から大気状態にする第七の過程と、
前記取り出し用チャンバーから前記基板を取り出す第八の過程と、
を備えるＺｎＯ透明導電膜製造方法。
【請求項１６】
前記ノズルを上下方向に移動させる過程をさらに備えることを特徴とする請求項１４または１５に記載のＺｎＯ透明導電膜製造方法。
【請求項１７】
前記ノズルをその鉛直中心軸の回りに回転させる過程をさらに備えることを特徴とする請求項１４乃至１６の何れか一項に記載のＺｎＯ透明導電膜製造方法。
【請求項１８】
前記薄膜形成用チャンバー内において前記基板を上下動させる過程をさらに備えることを特徴とする請求項１４乃至１７の何れか一項に記載のＺｎＯ透明導電膜製造方法。
【請求項１９】
前記チャンバー内または前記薄膜形成用チャンバー内において前記基板を一方向またはその逆方向に移動させる過程を備えることを特徴とする請求項１４乃至１８の何れか一項に記載のＺｎＯ透明導電膜製造方法。
【請求項２０】
前記基板上に形成されたＺｎＯ透明導電膜の厚さを測定する過程と、
測定された前記ＺｎＯ透明導電膜の厚さに応じて前記ノズルからの前記ＤＥＺｎ及び前記水蒸気の噴霧量を制御する過程と、
をさらに備えることを特徴とする請求項１４乃至１９の何れか一項に記載のＺｎＯ透明導電膜製造方法。
【請求項２１】
前記薄膜形成用チャンバー内における前記ノズルの移動速度を制御する過程をさらに備えることを特徴とする請求項１４乃至２０の何れか一項に記載のＺｎＯ透明導電膜製造方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【公開番号】特開２０１３−３６０６４（Ｐ２０１３−３６０６４Ａ）
【公開日】平成２５年２月２１日（２０１３．２．２１）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−１７１１５７（Ｐ２０１１−１７１１５７）
【出願日】平成２３年８月４日（２０１１．８．４）
【出願人】（５１１０７８２３３）コアテクノロジー株式会社 (5)
【出願人】（５１１１９０８２３）カーン エナジー エンタープライズ カンパニー リミティド (2)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２５年２月２１日（２０１３．２．２１）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年８月４日（２０１１．８．４）
【出願人】（５１１０７８２３３）コアテクノロジー株式会社 (5)
【出願人】（５１１１９０８２３）カーン エナジー エンタープライズ カンパニー リミティド (2)
【Ｆターム（参考）】
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