JP2008169437A

JP2008169437A - 製膜装置

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Publication number: JP2008169437A
Application number: JP2007003845A
Authority: JP
Inventors: Giyoumi Takano; 暁巳高野; Shingo Kono; 慎吾河野; Kazumasa Uchihashi; 一雅内橋; Kiyonori Kushioka; 清則串岡
Original assignee: Mitsubishi Heavy Industries Ltd
Current assignee: Mitsubishi Heavy Industries Ltd
Priority date: 2007-01-11
Filing date: 2007-01-11
Publication date: 2008-07-24

Abstract

【課題】大面積の基板に均一な厚さの膜を安定して製膜することができる製膜装置を提供する。
【解決手段】基板９に製膜される膜の原料ガスを吹き付けるノズル１１Ａ，１１Ｂ，１１Ｃを有するインジェクタ３と、吹き付けられた原料ガスを基板９とインジェクタ３との間から排気する流路であって、対向する一対の面１３、１５の間に形成された排気流路１７と、が設けられ、排気流路１７における原料ガスが流れる流れ方向に沿った長さをＬとし、一対の面１３，１５の間の間隔方向の長さをＷとすると、Ｌ／Ｗ^２に係る関数である排気流路１７の圧力損失の値が、所定の閾値以上であることを特徴とする。
【選択図】図１

Description

本発明は、製膜装置、特にＣＶＤ法（化学気相成長法）を用いて基板上に膜を製膜する製膜装置に関する。

従来、ＳｎＯ_２（酸化スズ）を主成分とする透明導電膜を基板の上に製膜する方法として、主原料のＳｎＣｌ_４（四塩化スズ）とＨ_２Ｏ（水）を高温基板（５００℃程度）に吹き付ける製膜方法が知られている。また、製膜する際に、透明導電膜の導電性を高めるために主原料の中にＨＦガス（フッ化水素ガス）を添加する製膜方法も知られている。

近年では、太陽電池に用いられる均一な膜特性を有する透明導電膜等が形成された大面積なガラス基板や、ガラス窓等に用いられる均一な膜特性を有する熱線反射膜や反射防止膜等などの光学膜が形成された大面積なガラス板などの需要が高まっている。このような大面積基板の上に均一な膜を形成するためには、膜の主原料であるＳｎＣｌ_４などのガスを均一に基板に吹き付け、基板上で主原料ガスの濃度分布の偏りが生じないようにする必要があった。

上述の濃度分布の偏りを発生させないために、基板上に吹き付けられた主原料ガスなどを外部へ排気する排気流路に、スリットや絞り等の圧力差を生じさせる圧力差発生部を設ける方法が知られている。このようにすることで、排気されるガス流量分布の均一化が図られ、基板上における主原料ガスの濃度分布の偏りの発生が防止される。

しかしながら、従来の装置では上述の排気流路に圧力差発生部としてその隙間が数ｍｍ、多くの場合は５ｍｍ以下になるような絞りを設けている。この方法では、圧力差発生部を含む排気流路の壁面に膜が付着した場合に、膜が付着した領域における流路面積が狭くなり、ガス流量分布が不均一になるという問題があった。特に、大面積基板に製膜する場合においては、不均一に膜が付着し、数時間の製膜処理で膜の付着による影響が顕著となることが判った。また、圧力差発生部では最初から流路面積が狭いため、さらに流路面積が狭くなることでガス流量分布が不均一になりやすくなる問題があった。また、圧力差発生部で発生する圧力差も変わることから、主原料ガスを均一に供給したとしても、排気流路からの排気流れにアンバランスが生じると、主原料ガス流れのバランスも変化し、ガス流量分布が不均一になる問題があった。

すると、基板上における主原料ガスの濃度分布の偏りが発生し、初期に製膜された膜の膜厚分布とは異なる膜厚分布を有する膜が製膜されることとなっていた。
つまり、製膜される膜の膜厚分布などの膜特性は、膜が製膜された時期により変化してしまい、製品歩留まりが低下するという問題があった。

上述の問題を解決する方法として、排気流路の壁面等に付着した膜に振動や打撃を与えて除去する方法が考えられる。また、膜が付着した壁面等を装置の外部に取り出して、薬剤を用いて膜を除去したり、研磨により膜を削り落としたりする方法も考えられる。

連続式常圧ＣＶＤ装置に対しては、排気流路の壁面等と主原料ガスとの間にＮ_２ガス（窒素ガス）によるスクリーンを形成して排気流路の壁面等への膜の付着を防止する方法も知られている。

また、基板に吹き付けられる主原料ガスに臭化水素を添加することにより、上記壁面等への膜の付着率を低下させて、上述の問題発生を防止する方法も知られている。
さらに、主原料ガスの吹出部であるインジェクタや上記壁面等の温度を下げて、膜の付着率を低下させて上述の問題発生を防止する方法も提案されている（例えば、特許文献１参照。）。
特開２０００−０６４０５０号公報

しかしながら、装置内部で膜に振動を加えることによる膜の除去や、打撃を与えることによる膜の除去等では、膜の壁面等に対する付着力が強いため、これらの方法による膜の除去は困難であった。また、薬剤よる膜の除去では薬剤を用いることにより費用が高くなるという問題があり、更には薬剤による膜質への影響も懸念される。研磨による膜の除去では、膜の除去に時間がかかるという問題があった。

Ｎ_２ガスのスクリーンを形成する方法では、Ｎ_２ガスを吹き付ける機能をＣＶＤ装置に新たに付加する必要があり、膜の製膜コストや、製品である太陽電池や窓ガラスなどの製品コストが上昇するという問題があった。

主原料ガスに臭化水素を添加する方法では、膜の付着防止のために臭化水素ガスを用いる必要があり、膜の製膜コストや、製品である太陽電池や窓ガラスなどの製品コストが上昇するという問題があった。

インジェクタ等の温度を下げる方法では、基板に対向して接近配置されたインジェクタの温度が下がると輻射冷却により基板温度も低下し、製膜に必要な基板温度の維持が困難になっていた。

製膜に必要な基板温度を維持する方法として、インジェクタに接近する前の基板温度をより高く設定し、基板がインジェクタに接近して温度が低下しても製膜に必要な温度を維持する方法が考えられる。しかしながら、このようにすると基板の温度変化が大きくなり、温度変化による基板のそりが発生しやすくなり、生産に支障をきたしやすくなっていた。特に、大面積の基板へ製膜を行なう際には、温度変化による基板の反りが顕著になり製膜分布にばらつきが生じ、均一な膜厚を安定して製膜することできず、製膜装置の歩留を低下させる等の大きな問題となっている。
基板の搬送速度を早くすることにより、上述の基板温度の変化幅は小さくなるが、製膜量が低下したり、搬送設備への負担が増加したりする問題があった。

本発明は、上記の課題を解決するためになされたものであって、大面積の基板に均一な厚さの膜を安定して製膜することができる製膜装置を提供することを目的とする。

上記目的を達成するために、本発明は、以下の手段を提供する。
本発明の製膜装置は、基板に製膜される膜の原料ガスを吹き付けるノズルを有するインジェクタと、前記吹き付けられた原料ガスを前記基板と前記インジェクタとの間から排気する流路であって、対向する一対の面の間に形成された排気流路と、が設けられ、前記排気流路における前記原料ガスが流れる流れ方向に沿った長さをＬとし、前記一対の面の間の間隔方向の長さをＷとすると、Ｌ／Ｗ^２に係る関数である前記排気流路の圧力損失の値が、所定の閾値以上であることを特徴とする製膜装置。

本発明によれば、排気流路全体により所定の閾値以上の圧力損失が発生しているため、排気流路の幅方向の長さＷは、排気流路に付着する膜の膜厚と比較して長くすることができる。そのため、本発明の製膜装置において長期間の製膜を行い、排気流路に膜が付着しても排気流路の圧力損失の変動幅が抑えられ、基板とインジェクタとの間における原料ガスの濃度分布の偏りの発生が抑えられる。

ここで、圧力損失の所定の閾値とは、排気流路に流入する原料ガスの流れ方向に抵抗を持たすことにより、基板とインジェクタとの間の原料ガス流量分布を均一化し、原料ガス濃度分布の偏りの発生を防止するために必要最小限な値のことである。

上記発明においては、前記排気流路の形状を変更することにより、前記圧力損失の値を一定の値に調節する圧損調節部が設けられていることが望ましい。

本発明によれば、排気流路の圧力損失の値が変動しても、圧損調節部により排気流路の形状を変更することで、元の値に戻すことができる。具体的には、排気流路の圧力損失の値が変動する程度の厚さの膜が付着しても、圧損調節部により膜の影響を除去して圧力損失の値を一定に保つことができる。

上記発明においては、前記圧損調節部は、前記流れ方向と前記間隔方向とから構成される面に対して交差する方向に前記排気流路を分割して、前記排気流路の形状を変更することが望ましい。

本発明によれば、上記流れ方向と上記間隔方向とから構成される面に対して交差する方向について、排気流路の圧力損失の値の分布が一定でない（不均一な）場合には、分割された排気流路ごとに形状が変更されることにより、圧力損失の値の分布は一定に調節される。
例えば、圧力損失値の分布の不均一が、上記交差する方向における排気流路への膜の付着の不均一によるものであっても、分割された排気流路ごとに形状が変更されることにより、圧力損失の値の分布は一定に調節される。

上記発明においては、前記圧損調節部は、前記排気流路の上流側の領域における圧力損失よりも、下流側の領域における圧力損失を大きくすることが望ましい。
前記一対の面の少なくとも一方の面の傾きを変更して、前記排気流路における前記原料ガスの上流側の流路面積を、下流側の流路面積より広げることが望ましい。

本発明によれば、原料ガスは、排気流路の下流側の領域と比較して膜が付着しやすい上流側の領域を短い時間で通過することができる。そのため、排気流路の上流側の領域における膜の付着を軽減し、膜の付着による圧力損失値の変化を抑えることができる。

上記発明においては、前記圧損調節部は、前記排気流路内に着脱可能に配置された前記原料ガスの流れ方向に延在する板状部材であることが望ましい。

本発明によれば、板状部材を排気流路内に着脱させることにより、排気流路の上記間隔方向の長さＷが変更され、排気流路の圧力損失の値が変更される。例えば、排気流路内に膜が付着した場合に、板状部材を取り除くことにより、膜の付着による圧力損失の変化が抑えられる。

上記発明においては、前記排気流路には、前記流れ方向と前記間隔方向とから構成される面に対して交差する方向への前記原料ガスの流れを妨げる阻害手段が設けられていることが望ましい。

本発明によれば、排気流路内における上記交差する方向への原料ガスの流れが妨げられるため、排気流路内では原料ガスは上記流れ方向に沿って流れ、基板とインジェクタとの間の原料ガスは均一に排気される。

上記発明においては、前記基板に製膜された膜の膜特性を検出する検出部と、検出された膜特性に基づいて、前記圧損調節部を制御する制御部と、が設けられたことが望ましい。

本発明によれば、検出された膜特性の変化に基づいて排気流路の圧力損失の値を一定に保つように調節が行われる。そのため、排気流路内に膜が付着しても略同一な膜特性を有する膜が製膜される。

本発明の製膜装置によれば、排気流路の幅方向の長さＷを排気流路に付着する膜の膜厚と比較して長くすることで、基板とインジェクタとの間における原料ガスの濃度分布の偏りの発生を防止し、大面積の基板に均一な厚さの膜を安定して製膜することができるという効果を奏する。

〔第１の実施形態〕
以下、本発明の第１の実施形態に係る常圧ＣＶＤ装置ついて図１から図６を参照して説明する。
図１は、本実施形態に係る常圧ＣＶＤ装置の構成を説明する模式図である。
本実施形態では、本発明の製膜装置を太陽電池におけるＳｎＯ_２を主成分とする透明導電膜を製膜する常圧ＣＶＤ装置（以下、ＣＶＤ装置と表記する。）に適用して説明する。

ＣＶＤ装置（製膜装置）１には、図１に示すように、ガラス板などの基板９に透明導電膜の原料ガス等を吹き付けるインジェクタ３と、基板９を搬送するコンベヤ５と、原料ガスを排気する排気部７とが設けられている。

インジェクタ３は、ステンレス鋼などの耐薬品性を有する金属（例えば、ＳＵＳ３０４など）から形成され、基板９と対向するとともにＹ方向に延びるように配置されている。
インジェクタ３に対して求められる耐薬品性としては、例えば、塩素（Ｃｌ）や、フッ素（Ｆ）や、水蒸気（Ｈ_２Ｏ）などに対する耐薬品性が挙げられる。

インジェクタ３の基板９と対向する面には、原料ガスであるＳｎＣｌ_４ガスを供給するスリット状の第１吹出口（ノズル）１１Ａと、Ｎ_２ガスおよびＨＦガス、または、Ｎ_２ガスのみを供給する一対のスリット状の第２吹出口（ノズル）１１Ｂと、水蒸気（Ｈ_２Ｏ）およびＮ_２ガスを供給する一対のスリット状の第３吹出口（ノズル）１１Ｃが形成されている。
これらの第１吹出口１１Ａ，第２吹出口１１Ｂおよび第３吹出口１１Ｃは、Ｙ方向に延びるように形成され、第１吹出口１１Ａから＋Ｘ方向および−Ｘ方向に向かって第２吹出口１１Ｂ，第３吹出口１１Ｃの順に並んで配置されている。

コンベヤ５は、基板９をインジェクタ３および排気部７と対向するように支持し、基板９を例えば＋Ｘ方向に搬送するものである。

排気部７は、ステンレス鋼などの耐薬品性を有する金属（例えば、ＳＵＳ３０４など）等から形成され、基板９と対向するとともにインジェクタ３を挟むように配置されている。

排気部７には、一対の壁面（面）１３，１５と、壁面１３，１５の間に形成された排気流路１７と、壁面１３，１５の間隔を保持する板状のスペーサ１９と、が設けられている。壁面１３，１５はＹ−Ｚ平面に沿うように配置され、スペーサ１９はＺ−Ｘ平面に沿うように配置されている。
排気部７における透明導電膜（膜）２１が付着する面（例えば壁面１３，１５）には、付着した透明導電膜２１の剥落を防止するため粗面処理が施されている。粗面処理としてはサンドブラスト、例えば、粒子粗さが６０番から３００番の粒子を用いたサンドブラストなどが挙げられる。あるいは、４００℃の熱に耐えられる耐熱布や、ガラス繊維や、開口率が１％以下の金網や、無機材が塗布された金網などを壁面１３，１５に配置してもよい。

排気流路１７の圧力損失の値ΔＰは、下記の式（１）により求められ、本実施形態では圧力損失ΔＰが０．３Ｐａとなるように排気流路１７の形状が決定されている。
ΔＰ＝１２μｖＬ／Ｗ^２・・・（１）
ここで、μは粘性係数であって３．０×１０^−５Ｐａ・ｓである。ｖは排気流路１７内を流れる原料ガス等の流速である。Ｌは排気流路１７におけるＺ方向（流れ方向）の長さである。Ｗは排気流路１７におけるＸ方向（間隔方向）の長さ（幅）である。

例えば、流速ｖが０．２ｍ／ｓに設定されている場合には、排気流路１７の幅Ｗを１０ｍｍ、排気流路１７の長さＬを４００ｍｍとすることで、圧力損失ΔＰが０．３Ｐａとなる。

また、排気流路１７の幅Ｗは、排気流路１７に透明導電膜２１が付着したことによる原料ガス等の流量低下が、所定の範囲内（例えば２０％）に収まる長さに設定されている。例えば、付着する透明導電膜２１の膜厚が最大で１ｍｍの場合には、幅Ｗを１０ｍｍとすることで原料ガスの流量が、透明導電膜２１の付着がない場合と比較して１９％減少し、上述の所定の範囲内に収まる。

図２は、従来のＣＤＶ装置の構成を説明する模式図である。
圧力損失ΔＰの最小値（所定の値）としては、図２に示す従来のＣＶＤ装置１Ｃで使用されている圧力損失ΔＰの値（０．０６Ｐａ程度）が挙げられる。この程度の圧力損失ΔＰの値に設定することで、基板９に製膜される透明導電膜２１における奥行き方向（Ｙ方向）の膜厚分布に偏りが発生することを防止できる。
本実施形態の排気流路１７において、圧力損失ΔＰの値を上述の最小値とする場合には、例えば、排気流路１７の幅Ｗが１７ｍｍ、長さＬが４００ｍｍとなる。

従来のＣＶＤ装置１Ｃでは、図２に示すように、排気流路の上流端に絞り２３が設けられ、絞り２３の幅は約４ｍｍに設定されている。また、従来のＣＶＤ装置１Ｃの他の部分の寸法としては、基板９と各吹出口１１Ａ，１１Ｂ，１１Ｃとの距離が約９ｍｍ、排気流路１７の幅が約２５ｍｍ、排気流路１７同士の配置間隔が約３７０ｍｍ、排気流路１７や各吹出口１１Ａ，１１Ｂ，１１Ｃの奥行き方向の長さ（Ｙ方向長さ）が約１２００ｍｍである。
なお、上述のＣＶＤ装置１Ｃの寸法は、太陽電池の透明導電膜２１を製膜する装置に適用した際の一例であって、特にこの値に限定されるものではない。

一方、本実施形態のＣＶＤ装置１においては、基板９と各吹出口１１Ａ，１１Ｂ，１１Ｃとの距離と、排気流路１７同士の配置間隔と、排気流路１７や各吹出口１１Ａ，１１Ｂ，１１Ｃの奥行き方向の長さとが、従来のＣＶＤ装置１Ｃにおける値を略同一であり、排気流路１７の長さと幅が異なる。

図３は、図１の壁面における基板端部の形状を説明する部分拡大図である。図４は、図１の壁面における基板端部の別の形状を説明する部分拡大図である。
なお、壁面１３，１５の基板９側の端部は、図３に示すように曲面（Ｒ形状）に形成されてもよいし、図４に示すように斜面形状に形成されてもよいし、略直角の角部とされてもよく、特に限定するものではない。
端部の形状をＲ形状や斜面形状に形成することにより、原料ガスが排気流路１７内へ流入する際に、流れの剥離の発生や、渦の発生や、原料ガスの滞留の発生などが防止される。
図３に示すＲ形状としては、約１５ｍｍ程度の半径に形成されたＲ形状を例示することができる。

次に、上記の構成からなるＣＶＤ装置１における製膜について説明する。
コンベヤ５は、図１に示すように、製膜に必要な温度に加熱された基板９を＋Ｘ方向に搬送し、基板９をインジェクタ３と対向する位置に搬送する。
インジェクタ３の各吹出口１１Ａ，１１Ｂ，１１Ｃからは、透明導電膜２１の材料となる原料ガス、つまりＳｎＣｌ_４ガスと、ＨＦガスが混入されたＮ_２ガスまたはＮ_２ガスと、Ｎ_２ガスに希釈された水蒸気とがそれぞれ基板９に向けて吹き付けられる。

基板９には、原料ガスからＳｎＯ_２を主成分とする透明導電膜２１が形成される。透明導電膜２１が形成された後の副生成物を含むガスや、未反応の原料ガスなどは、基板９とインジェクタ３との間を＋Ｘ方向および−Ｘ方向に流れ、排気流路１７に流入してＣＶＤ装置１の外部に排気される。
このとき、排気流路１７には０．３Ｐａ程度の圧力損失ΔＰがあるため、排気流路１７に流入する副生成物を含むガス等の排気流路に向かう流れが阻害される。その結果、ＣＶＤ装置１の奥行き方向（Ｙ方向）における原料ガスの濃度分布の偏りの発生が防止される。

排気流路１７に流入するガスには未反応の原料ガスが含まれるため、排気流路１７の壁面１３，１５や、インジェクタ３における基板９の対向面にも透明導電膜２１が形成される（付着する）。特に、インジェクタ３の対向面や排気流路１７の上流側（基板９側）の壁面１３，１５等は、透明導電膜２１の製膜温度に近い温度となっているため、透明導電膜２１が付着しやすい。

壁面１３，１５に付着する透明導電膜２１の膜厚は、最大約１ｍｍ程度と予測され、排気流路１７の幅Ｗが約１０ｍｍの場合には、透明導電膜２１が付着していない場合と比較して、ガスの流量が約１９％低下する。
これは、図２に示した従来のＣＶＤ装置１Ｃにおける幅が約４ｍｍの絞り２３に、約１ｍｍの透明導電膜２１が付着した際のガス流量の低下（４４％）と比較して、流量低下が大幅に抑えられている。

次に、本実施形態のＣＶＤ装置１において、排気流路１７の幅Ｗと、長さＬとを変更した際の圧力損失（圧損）について説明する。
図５は、図１のＣＶＤ装置における排気流路の幅Ｗと長さＬとを変更した際の圧力損失の変化を説明する計算値のグラフである。図５において、実線は排気流路１７の長さＬが３００ｍｍの時の圧力損失を示すグラフであり、破線は排気流路１７の長さＬが４００ｍｍの時の圧力損失を示すグラフであり、一点差線は排気流路１７の長さが２００ｍｍの時の圧力損失を示すグラフである。
計算に用いた排気流路１７内の流量は約２．８×１０^−３ｍ^３／ｓ（１２４ＳＬＭ（ｓｔａｎｄａｒｄｌｉｔｅｒ／ｍｉｎ））、排気流路１７の奥行き方向（Ｙ方向）の長さは約１３５０ｍｍである。

排気流路１７の圧力損失は、図５に示すように、排気流路１７の幅Ｗが長くなるに伴い減少する。圧力損失は、排気流路１７の長さＬが長くなるに伴い増加している。
従来のＣＶＤ装置１Ｃにおける圧力損失は、図５に現状圧力損失ＰＬとして示され、設計目標は線Ｄ（０．３Ｐａ）として示されている。

図５から本実施形態の排気流路１７では、排気流路１７の長さＬが３００ｍｍであっても、４００ｍｍであっても、排気流路１７の幅Ｗを１０ｍｍ以下とすることで、従来の圧力損失よりも高い圧力損失を実現できることが判る。
なお、排気流路１７の幅Ｗは、圧損が高すぎても排気流量が不足し、インジェクタから供給したガスを排気できなくなるという不具合が生じるため、１ｍｍ以上１０ｍｍ以下とすることが好ましい。また、製膜設備の排気圧力、流速、流量の観点から圧力損失を０．１から０．３Ｐａに設定するのが良く、排気流路の幅Ｗを５ｍｍ以上１０ｍｍ以下とすることが特に望ましい。

図６は、図１のＣＶＤ装置における排気流路の圧力損失を従来のＣＶＤ装置と同等とした場合の排気流路の長さＬと幅Ｗを示すグラフである。
図６において、細実線は圧力損失が現状圧力損失ＰＬと同等な排気流路１７の長さＬと幅Ｗを示すグラフであり、太実線は圧力損失が設計目標Ｄと同等な排気流路１７の長さＬと幅Ｗを示すグラフである。
計算に用いた排気流路１７内の流量は約２．８×１０^−３ｍ^３／ｓ（１２４ＳＬＭ）、排気流路１７の奥行き方向（Ｙ方向）の長さは約１３５０ｍｍである。

上記の構成によれば、排気流路１７全体により所定の閾値以上の圧力損失が発生しているため、排気流路１７の幅Ｗは、排気流路１７に付着する透明導電膜２１の膜厚と比較して長くなる。そのため、本実施形態のＣＶＤ装置１において長期間の製膜を行い、排気流路１７に透明導電膜２１が付着しても排気流路１７の圧力損失の変動幅が抑えられ、基板９とインジェクタ３との間における原料ガスの濃度分布の偏りの発生が抑えられ、大面積の基板９に均一な厚さの透明導電膜２１を安定して製膜することができる。

〔第２の実施形態〕
次に、本発明の第２の実施形態について図７を参照して説明する。
本実施形態のＣＶＤ装置の基本構成は、第１の実施形態と同様であるが、第１の実施形態とは、排気部の構成が異なっている。よって、本実施形態においては、図７を用いて排気部周辺の構成を説明し、その他の構成要素等の説明を省略する。
図７は、本実施形態に係るＣＶＤ装置の構成を説明する模式図である。
なお、第１の実施形態と同一の構成要素については、同一の符号を付してその説明を省略する。

ＣＶＤ装置（製膜装置）１０１には、図７に示すように、ガラス板などの基板９に透明導電膜の原料ガス等を吹き付けるインジェクタ３と、基板９を搬送するコンベヤ５と、原料ガスを排気する排気部１０７とが設けられている。

排気部１０７は、ステンレス鋼などの耐薬品性を有する金属（例えば、ＳＵＳ３０４など）等から形成され、基板９と対向するとともにインジェクタ３を挟むように配置されている。

排気部１０７には、一対の壁面（面）１３，１１５と、壁面１３，１１５の間に形成された排気流路１１７と、壁面１１５の傾きを調節する傾き機構（圧損調節部）１１９と、が設けられている。

壁面１１５には、Ｙ方向と平行な回動軸周りに壁面１１５を回動可能に支持する支持部１２１が設けられている。支持部１２１は、壁面１１５の下流側（＋Ｙ方向）の端部近傍であって、排気流路１１７とは反対側の面に設けられている。
傾き機構１１９には、壁面１１５に接続されたＬ字形状のロッド１２３と、ロッド１２３の端部に設けられたスライド部１２５と、スライド部１２５が内部を移動可能に形成されたスライド溝１２７が形成されたスライド板１２９とが設けられている。

ロッド１２３の一方の端部は、壁面１１５の排気流路１１７とは反対側の面であって、支持部１２１より上流側（−Ｙ方向）に接続されている。ロッド１２３の他方の端部には、スライド部１２５が設けられている。
スライド板１２９はＺ方向に移動可能に配置され、スライド溝１２７は、＋Ｚ方向に向かって＋Ｘ方向に傾いた溝、または、＋Ｚ方向に向かって−Ｘ方向に傾いた溝として形成されている。

次に、上記の構成からなるＣＶＤ装置１０１における特徴である、傾き機構１１９の作用について説明する。
ＣＶＤ装置１０１による透明導電膜２１の製膜初期には、排気流路１１７に透明導電膜２１が付着していない、または、付着していても膜厚が薄いため、傾き機構１１９は、壁面１１５の傾きを壁面１３に合わせている。具体的には、スライド板１２９を＋Ｚ方向に移動させ、スライド溝１２７内のスライド部１２５およびロッド１２３を−Ｘ方向、または、＋Ｘ方向に移動させる。ロッド１２３に接続された壁面１１５の上流側端部は−Ｘ方向、または、＋Ｘ方向に押され、壁面１１５は支持部１２１を中心に、壁面１３と略平行になるまで回動する。

かかる状態では、排気流路１１７は第１の実施形態と同様な特性（例えば、圧力損失の値）を有している。そのため、この状態における製膜方法については説明を省略する。

ＣＶＤ装置１０１による透明導電膜２１の製膜が長期（例えば、数ヶ月）にわたると、壁面１３，１１５に透明導電膜２１が付着する。傾き機構１１９は、壁面１３，１１５に付着した透明導電膜２１の膜厚だけ、壁面１１５の下端を移動させ排気流路１１７の面積を広げる。
なお、透明導電膜２１は、温度が製膜温度に近い壁面１１５の下端（上流側）に付着する。

具体的には、スライド板１２９を−Ｚ方向に移動させ、スライド溝１２７内のスライド部１２５およびロッド１２３を＋Ｘ方向、または、−Ｘ方向に移動させる。ロッド１２３に接続された壁面１１５の上流側端部は＋Ｘ方向、または、−Ｘ方向に牽引され、壁面１１５は支持部１２１を中心に、排気流路１１７の流路面積が広がる方向に回動する。
壁面１１５が回動することにより、透明導電膜２１が付着して流路面積減少した排気流路１１７の下流側の圧力損失が上流側の圧力損失よりも大きくなる（上流側の面積が広くなる）。壁面１１５の回動幅は、排気流路１１７の幅Ｗが約４ｍｍの場合、基板９側の端部において約１ｍｍ程度であればよい。

傾き機構１１９による壁面１１５の傾きの調節は、ＣＶＤ装置１０１の稼働時間に基づいて行われてもよいし、製膜された透明導電膜２１の膜厚などに基づいて行われてもよく、特に限定するものではない。

上記の構成によれば、排気流路１１７の圧力損失の値ΔＰが変動しても、傾き機構１１９により排気流路１１７の形状を変更することで、元の圧力損失の値ΔＰに戻すことができる。具体的には、排気流路１１７の圧力損失の値ΔＰが変動する程度の厚さの膜が付着しても、排気流路における圧力損失の値は、排気流路１１７における上流側の流路面積を、下流側の流路面積よりも広げることにより透明導電膜２１の影響を除去して圧力損失の値ΔＰを一定に保つことができる。

原料ガスは、排気流路１１７の下流側の領域と比較して透明導電膜２１が付着しやすい上流側の領域を短い時間で通過することができる。そのため、排気流路１１７の上流側の領域における透明導電膜２１の付着を軽減し、透明導電膜２１の付着による圧力損失値の変化を抑えることができる。
言い換えると、排気流路１１７の上流側の流路面積を広げることにより、透明導電膜２１の付着による圧力損失値の変化を容易に抑えることができる。その結果、排気流路１１７に付着した透明導電膜２１を除去する間隔を延ばすことができ、ＣＶＤ装置１０１の連続稼働時間を延ばすことができる。

〔第２の実施形態の第１変形例〕
次に、本発明の第２の実施形態の第１変形例について図８から図１１を参照して説明する。
本変形例のＣＶＤ装置の基本構成は、第２の実施形態と同様であるが、第２の実施形態とは、排気部の構成が異なっている。よって、本変形例においては、図８から図１１を用いて排気部周辺の構成を説明し、その他の構成要素等の説明を省略する。
図８は、本変形例に係るＣＶＤ装置の構成を説明する模式図である。
なお、第２の実施形態と同一の構成要素については、同一の符号を付してその説明を省略する。

ＣＶＤ装置（製膜装置）２０１には、図８に示すように、ガラス板などの基板９に透明導電膜の原料ガス等を吹き付けるインジェクタ３と、基板９を搬送するコンベヤ５と、原料ガスを排気する排気部２０７とが設けられている。

排気部２０７は、ステンレス鋼などの耐薬品性を有する金属（例えば、ＳＵＳ３０４など）等から形成され、基板９と対向するとともにインジェクタ３を挟むように配置されている。

排気部２０７には、一対の壁面（面）１３，２１５と、壁面１３，２１５の間に形成された排気流路２１７と、壁面２１５の傾きを調節する傾き機構（圧損調節部）１１９と、が設けられている。

図９は、図８における壁面の構成を説明する模式図である。
壁面２１５は、奥行き方向（Ｙ方向：流れ方向と間隔方向とから構成される面に対して交差する方向）に複数（図９では３つ）に分割され、分割された各壁面２１５には、Ｙ方向と平行な回動軸周りに壁面２１５を回動可能に支持する支持部１２１が設けられている。支持部１２１は、壁面１１５の下流側（＋Ｙ方向）の端部近傍であって、排気流路２１７とは反対側の面に設けられている。

次に、上記の構成からなるＣＶＤ装置２０１における特徴である、壁面２１５の傾きの調節方法について説明する。
なお、傾き機構１１９の作用については、第２の実施形態と同様であるので、その説明を省略する。

各壁面２１５は、付着した透明導電膜２１の膜厚に応じて異なる回動角で回動される。傾き機構１１９は、壁面２１５ごとに設けられているため、各壁面２１５を異なる回動角で回動させることができる。
なお、各壁面２１５の回動角は、ＣＶＤ装置２０１における透明導電膜２１の付着特性が判っている場合には、付着特性および稼働時間に基づいて決定してもよいし、製膜された透明導電膜２１の膜特性（例えば、膜厚など）の分布に基づいて決定してもよく、特に限定するものではない。

上記の構成によれば、奥行き方向について、排気流路２１７の圧力損失の値ΔＰの分布が一定でない（不均一な）場合には、分割された壁面２１５ごとに、壁面２１５の傾きを変更することにより、分割された排気流路２１７ごとに流路面積が変更され、圧力損失の値ΔＰの分布を一定に調節することができる。

圧力損失値ΔＰの分布の不均一が、奥行き方向における排気流路２１７への透明導電膜２１の付着の不均一によるものあっても、分割された排気流路２１７ごとに流路面積が変更されることにより、圧力損失の値ΔＰの分布は一定に調節される。
あるいは、変形などの排気流路２１７の個体差による圧力損失の値ΔＰの分布のばらつきを、割された壁面２１５ごと調整し、圧力損失の値ΔＰの分布を均一とすることができる。

複数の同形状の壁面２１５を用いているため、一枚の大面積な壁面を用いる場合と比較して、ＣＶＤ装置２０１の製作費用を削減することができる。一枚の大面積な壁面を用いる場合と比較して、壁面２１５の面積が小さくなるため、温度分布による壁面２１５の変形を抑えることができる。

図１０は、図９における壁面の別の構成を説明する模式図である。
なお、上述の実施形態のように壁面２１５をＹ方向に３つに分割したものとしてもよいし、図９に示すように、さらにＺ方向に２つ（壁面２１５Ａ，２１５Ｂ）に分割し、基板９側（−Ｚ方向側）の壁面２１５Ａのみを回動可能としてもよく、特に限定するものではない。この場合、支持部１２１は壁面２１５Ａの上端（＋Ｚ側端部）に配置される。
このような構成とすることで、壁面２１５Ａ，２１５Ｂの面積がより小さくなり、ＣＶＤ装置２０１の製作費用の削減を図りやすくなり、温度分布による壁面２１５Ａ，２１５Ｂの変形を抑えやすくなる。

図１１は、図９における壁面の更に別の構成を説明する模式図である。
さらに、壁面２１５をＺ方向に２つ（壁面２１５Ａ，２１５Ｂ）に分割した際に、上述のように、壁面２１５Ａを回動可能に支持してもよいし、図１１に示すように、Ｘ方向にスライド移動するように支持してもよく、特に限定するものではない。

〔第３の実施形態〕
次に、本発明の第３の実施形態について図１２および図１３を参照して説明する。
本実施形態のＣＶＤ装置の基本構成は、第２の実施形態と同様であるが、第２の実施形態とは、排気部の構成が異なっている。よって、本実施形態においては、図１２および図１３を用いて排気部周辺の構成を説明し、その他の構成要素等の説明を省略する。
図１２は、本実施形態に係るＣＶＤ装置の構成を説明する模式図である。
なお、第２の実施形態と同一の構成要素については、同一の符号を付してその説明を省略する。

ＣＶＤ装置（製膜装置）３０１には、図１２に示すように、ガラス板などの基板９に透明導電膜の原料ガス等を吹き付けるインジェクタ３と、基板９を搬送するコンベヤ５と、原料ガスを排気する排気部３０７とが設けられている。

排気部３０７には、一対の壁面（面）１３，３１５と、壁面１３，３１５の間に形成された排気流路３１７と、壁面３１５の傾きを調節する傾き機構（圧損調節部）１１９と、が設けられている。
壁面１３はステンレス鋼などの耐薬品性を有する金属（例えば、ＳＵＳ３０４など）等から形成された板材であり、壁面３１５は、同様に耐薬品性を有する金属等から形成された薄板（例えば厚さが０．５ｍｍ程度の板）から形成されている。
なお、壁面３１５は、上述のように薄板から構成されてもよいし、フィルムから構成されてもよく、特に限定するものではない。

図１３は、図１２における壁面の構成を説明する模式図である。
壁面３１５には、奥行き方向（Ｙ方向）に複数（図１２では３つ）の傾き機構１１９のロッド１２３が、壁面３１５の下流側（＋Ｙ方向）の端部近傍であって、排気流路３１７とは反対側の面に設けられている。
なお、ロッド１２３の数は、上述の３つに限定されることなく、ロッド１２３の数を増やしても減らしてもよく、数を限定するものではない。特に、ロッド１２３の数を増やすと壁面３１５の形状をより細かく調節することができる。

次に、上記の構成からなるＣＶＤ装置３０１における特徴である、壁面３１５の傾きの調節方法について説明する。
なお、傾き機構１１９の作用については、第２の実施形態と同様であるので、その説明を省略する。

壁面３１５は、付着した透明導電膜２１の膜厚に応じて傾き機構１１９により変形される。具体的には、ロッド１２３が排気流路３１７から離れる方向（＋Ｘ方向および−Ｘ方向）に平行移動すると、壁面３１５におけるロッド１２３の取り付け部の近傍領域が変形し、排気流路３１７の流路面積が広がる。
傾き機構１１９の制御方法などは、第２の実施形態と同様であるのでその説明を省略する。

上記の構成によれば、排気流路３１７に段差が生じないため、未反応の原料ガスなどを滑らかに排出することができる。

図１４は、図１３の壁面の別の構成を説明する模式図である。
なお、上述の実施形態のように１枚の薄板から壁面３１５を構成してもよいし、図１４に示すように、Ｚ方向に２つの薄板（壁面３１５Ａ，３１５Ｂ）を並べて、基板９側（−Ｚ方向側）の壁面３１５Ａのみを変形させてもよく特に限定するものではない。

〔第４の実施形態〕
次に、本発明の第４の実施形態について図１５を参照して説明する。
本実施形態のＣＶＤ装置の基本構成は、第１の実施形態と同様であるが、第１の実施形態とは、排気部の構成が異なっている。よって、本実施形態においては、図１５を用いて排気部周辺の構成を説明し、その他の構成要素等の説明を省略する。
図１５は、本実施形態に係るＣＶＤ装置の構成を説明する模式図である。
なお、第１の実施形態と同一の構成要素については、同一の符号を付してその説明を省略する。

ＣＶＤ装置（製膜装置）４０１には、図１５に示すように、ガラス板などの基板９に透明導電膜の原料ガス等を吹き付けるインジェクタ３と、基板９を搬送するコンベヤ５と、原料ガスを排気する排気部４０７とが設けられている。

排気部４０７は、ステンレス鋼などの耐薬品性を有する金属（例えば、ＳＵＳ３０４など）等から形成され、基板９と対向するとともにインジェクタ３を挟むように配置されている。

排気部４０７には、一対の壁面（面）１３，１５と、壁面１３，１５の間に形成された排気流路１７と、壁面１５の排気流路１７側の面に配置される複数の薄板（圧損調整部，板状部材）４１９とが設けられている。
薄板４１９は、厚さが０．５ｍｍまたは１．０ｍｍ程度の薄板で、Ｙ方向の長さが約５０ｍｍで、Ｚ方向の長さは壁面１５と同程度の長さを有する薄板である。薄板４１９は、壁面１５に１枚ずつ貼られていてもよいし、複数枚貼られていてもよいし、特に限定するものではない。

ＣＶＤ装置４０１が稼動されると、壁面１５に貼られた薄板４１９に薄膜導電膜２１が付着する。薄板４１９は薄膜導電膜２１が付着すると、薄膜導電膜２１とともに壁面１５から剥がされる。
薄板４１９が剥がされた後は、壁面１５あるいは新たな薄板４１９が露出する。

上記の構成によれば、薄板４１９を排気流路１７内の壁面１５から剥がすことにより、排気流路１７の幅Ｗが変更され、排気流路１７の圧力損失の値ΔＰが変更される。具体的には、排気流路１７内に薄膜導電膜２１が付着した場合に、薄板４１９を取り除くことにより、薄膜導電膜２１の付着による圧力損失の値ΔＰの変化を容易に抑えることができる。
さらに、薄板４１９を剥がす位置を調節することで、Ｙ方向における圧力損失の値ΔＰの変化を容易に抑えることができる。

薄板４１９を剥がすだけなので、構造が簡素となり設備コストを抑えることができる。
ＣＶＤ装置４０１の稼動中における排気流路１７の変形に対しても、薄板４１９を剥がすだけなので容易に対応することができる。ＣＶＤ装置４０１の排気流路１７の個体差（圧力損失の値ΔＰの差）に対しても、薄板４１９を剥がすことにより容易に対応することができる。

〔第５の実施形態〕
次に、本発明の第５の実施形態について図１６から図１９を参照して説明する。
本実施形態のＣＶＤ装置の基本構成は、第１の実施形態と同様であるが、第１の実施形態とは、排気部の構成が異なっている。よって、本実施形態においては、図１６から図１９を用いて排気部周辺の構成を説明し、その他の構成要素等の説明を省略する。
図１６は、本実施形態に係るＣＶＤ装置の構成を説明する模式図である。
なお、第１の実施形態と同一の構成要素については、同一の符号を付してその説明を省略する。

ＣＶＤ装置（製膜装置）５０１には、図１６に示すように、ガラス板などの基板９に透明導電膜の原料ガス等を吹き付けるインジェクタ３と、基板９を搬送するコンベヤ５と、原料ガスを排気する排気部５０７とが設けられている。

排気部５０７は、ステンレス鋼などの耐薬品性を有する金属（例えば、ＳＵＳ３０４など）等から形成され、基板９と対向するとともにインジェクタ３を挟むように配置されている。
排気部５０７には、一対の壁面（面、阻害手段）５１３，５１５と、壁面５１３，５１５の間に形成された排気流路５１７とが設けられている。

図１７は、図１６の壁面および排気流路の形状を説明する模式図である。
壁面５１３，５１５は、図１７に示すように排気流路５１７と対向する面が山型に形成されている。
そのため、ガスは排気流路５１７内をＺ方向に流れやすく、Ｙ方向に流れにくくなる。

上記の構成によれば、排気流路５１７内におけるＹ方向への未反応の原料ガス等の流れが妨げられるため、排気流路５１７内では未反応の原料ガス等はＺ方向に沿って流れ、基板９とインジェクタ３との間の未反応の原料ガス等原料ガスは均一に排気される。

図１８は、図１７の壁面および排気流路の別の形状を説明する模式図である。
なお、上述のように、壁面５１３，５１５における排気流路５１７と対向する面を山型に形成してもよいし、図１８に示すように波型に形成してもよく、特に限定するものではない。

図１９は、図１７の壁面のさらに別の形状を説明する模式図である。
なお、上述のように、壁面５１３，５１５における排気流路５１７と対向する面を山型に形成してもよいし、図１９に示すように、平面として壁面５１３，５１５の間にガスがＹ方向に流れるのを妨げる板状のスペーサ５１９を配置してもよく、特に限定するものではない。

〔第６の実施形態〕
次に、本発明の第６の実施形態について図２０を参照して説明する。
本実施形態のＣＶＤ装置の基本構成は、第２の実施形態と同様であるが、第２の実施形態とは、排気部の制御方法が異なっている。よって、本実施形態においては、図２０を用いて排気部の制御方法のみを説明し、その他の構成要素等の説明を省略する。
図２０は、本実施形態に係るＣＶＤ装置の構成を説明する模式図である。
なお、第２の実施形態と同一の構成要素については、同一の符号を付してその説明を省略する。

ＣＶＤ装置（製膜装置）６０１には、図１６に示すように、原料ガスを排気する排気部６０７と、排気部６０７を制御する制御部６０９と、が設けられている。
制御部６０９には、基板９に製膜された透明導電膜２１の膜特性を検出する検出部６１１と、排気部６０７の傾き機構１１９を制御する制御器（制御部）６１３とが設けられている。

検出部６１１が検出する膜特性としては、透明導電膜２１の膜厚が挙げられる。検出方法としては、透明導電膜２１の画像を取得して、透明導電膜２１の色の変化から膜厚の変化を検出する方法や、透明導電膜２１の特定の検査点における色や、光透過率の変化を検出する方法や、透明導電膜２１の特定の検査点における電気抵抗の変化を検出する方法などが挙げられる。
画像を取得する方法としては、荷電結合素子を用いる方法や、赤色光を透明導電膜２１に照明し、白黒画像を取得する方法なども挙げられる。

制御器６１３は、複数の検出部６１１からの検出信号に基づいて、透明導電膜２１の膜厚が変化した領域を推定する。制御器６１３は、推定した領域に対応した傾き機構１１９に対して、膜厚が薄くなった場合には、排気流路１０７の流路面積を広げる制御信号を出力する。

上記の構成によれば、検出された膜厚の変化に基づいて排気流路１０７の圧力損失の値ΔＰを一定に保つように、流路面積の調節が行われる。そのため、ＣＶＤ装置６０１が稼動している間に、排気流路１０７内に透明導電膜２１が付着しても略同一な膜厚を有する透明導電膜２１を製膜することができる。
排気流路１０７の個体差があっても、制御部６０９により排気流路１０７の圧力損失の値ΔＰの分布を一定に保つように、流路面積の調節が行われる。

なお、本発明の技術範囲は上記実施形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲において種々の変更を加えることが可能である。
例えば、上記の実施の形態においては、この発明を太陽電池の透明導電膜を製膜する常圧ＣＶＤ装置に適応して説明したが、ガラス板に熱線反射膜や反射防止膜等などの光学膜を製膜する開放型の熱ＣＶＤ装置に適用することもでき、特に限定するものではない。

本発明の第１の実施形態に係る常圧ＣＶＤ装置の構成を説明する模式図である。従来のＣＤＶ装置の構成を説明する模式図である。図１の壁面における基板端部の形状を説明する部分拡大図である。図１の壁面における基板端部の別の形状を説明する部分拡大図である。図１のＣＶＤ装置における排気流路の幅Ｗと長さＬとを変更した際の圧力損失の変化を説明する計算値のグラフである。図１のＣＶＤ装置における排気流路の圧力損失を従来のＣＶＤ装置と同等とした場合の排気流路の長さＬと幅Ｗを示すグラフである。本発明の第２の実施形態に係るＣＶＤ装置の構成を説明する模式図である。本発明の第２の実施形態の第１変形例に係るＣＶＤ装置の構成を説明する模式図である。図８における壁面の構成を説明する模式図である。図９における壁面の別の構成を説明する模式図である。図９における壁面の更に別の構成を説明する模式図である。本発明の第３の実施形態に係るＣＶＤ装置の構成を説明する模式図である。図１２における壁面の構成を説明する模式図である。図１３の壁面の別の構成を説明する模式図である。本発明の第４の実施形態に係るＣＶＤ装置の構成を説明する模式図である。本発明の第５の実施形態に係るＣＶＤ装置の構成を説明する模式図である。図１６の壁面および排気流路の形状を説明する模式図である。図１７の壁面および排気流路の別の形状を説明する模式図である。図１７の壁面のさらに別の形状を説明する模式図である。本発明の第６の実施形態に係るＣＶＤ装置の構成を説明する模式図である。

符号の説明

１，１０１，２０１，３０１，４０１，５０１，６０１ＣＶＤ装置（製膜装置）
３インジェクタ
９基板
１１Ａ第１吹出口（ノズル）
１１Ｂ第２吹出口（ノズル）
１１Ｃ第３吹出口（ノズル）
１３，１５，１１５，２１５，３１５壁面（面）
１７，１１７，２１７，３１７，５１７排気流路
２１透明導電膜（膜）
１１９傾き機構（圧損調節部）
４１９薄板（圧損調整部，板状部材）
５１３，５１５壁面（面、阻害手段）
６１１検出部
６１３制御器（制御部）

Claims

基板に製膜される膜の原料ガスを吹き付けるノズルを有するインジェクタと、
前記吹き付けられた原料ガスを前記基板と前記インジェクタとの間から排気する流路であって、対向する一対の面の間に形成された排気流路と、
が設けられ、
前記排気流路における前記原料ガスが流れる流れ方向に沿った長さをＬとし、前記一対の面の間の間隔方向の長さをＷとすると、Ｌ／Ｗ^２に係る関数である前記排気流路の圧力損失の値が、所定の閾値以上であることを特徴とする製膜装置。
前記排気流路の形状を変更することにより、前記圧力損失の値を一定の値に調節する圧損調節部が設けられていることを特徴とする請求項１記載の製膜装置。
前記圧損調節部は、前記流れ方向と前記間隔方向とから構成される面に対して交差する方向に前記排気流路を分割して、前記排気流路の形状を変更することを特徴とする請求項２記載の製膜装置。
前記圧損調節部は、前記排気流路の上流側の領域における圧力損失よりも、下流側の領域における圧力損失を大きくすることを特徴とする請求項２または３に記載の製膜装置。
前記圧損調節部は、前記排気流路内に着脱可能に配置された前記原料ガスの流れ方向に延在する板状部材であることを特徴とする請求項２または３に記載の製膜装置。
前記排気流路には、前記流れ方向と前記間隔方向とから構成される面に対して交差する方向への前記原料ガスの流れを妨げる阻害手段が設けられていることを特徴とする請求項１から５のいずれかに記載の製膜装置。
前記基板に製膜された膜の膜特性を検出する検出部と、
検出された膜特性に基づいて、前記圧損調節部を制御する制御部と、
が設けられたことを特徴とする請求項２から６のいずれかに記載の製膜装置。