JP4418315B2 - 膜特性検査装置、製膜装置、膜特性検査方法及び膜の製造方法 - Google Patents

Description

本発明は、膜特性検査装置、製膜装置、膜特性検査方法及び膜の製造方法に関し、特に膜の電気特性を検査する膜特性検査装置、製膜装置、膜特性検査方法及び膜の製造方法に関する。

薄膜型太陽電池のような積層薄膜で形成される素子を大面積基板に製造することが知られている。このような薄膜型太陽電池では、基板上に形成される各素子の特性の均一度を上げるために、基板全面における膜の諸特性の均一性を保持することが非常に重要である。膜の諸特性の均一性を評価するには、膜の複数の箇所を測定することが望ましい。ただし、大面積の基板で複数の箇所をオンラインで自動的に評価することは困難である。現状では手作業で行っており、測定箇所も制限されることや、オンラインで移動する基板を測定のために製造ラインを一時的に停止することがある。そこで、大面積基板に製膜された膜全面の特性をオンラインで自動的に測定できる技術が望まれている。大面積基板に製膜された膜全面の特性を迅速且つ正確に計測可能な技術が望まれる。大面積基板に均一な膜を製膜する技術が求められる。

関連する技術として特開２００４−６３２７１号公報に透明導電膜の製造方法が開示されている。この透明導電膜の製造方法は、基板上に金属酸化物薄膜を形成させた透明導電膜の製造方法についてである。透明導電膜の製造工程が、透明導電膜の表面抵抗値をインラインでかつ非接触で測定する測定手段と、前記測定手段から得られる表面抵抗値に基づいて製膜条件を決定する制御手段を含み、前記測定手段はフェライトコイルを用いて導電膜に誘導される渦電流から表面抵抗値を測定してなり、かつ前記制御手段は前記表面抵抗値が最小となるように酸素導入量を連続的に可変させてなることを特徴とする。

特開２００４−６３２７１号

従って、本発明の目的は、大面積基板に製膜された膜全面の特性をオンラインで自動的に測定可能な膜特性検査装置、製膜装置、膜特性検査方法及び膜の製造方法を提供することにある。

本発明の他の目的は、大面積基板に製膜された膜全面の特性を迅速且つ正確に計測可能な膜特性検査装置、製膜装置、膜特性検査方法及び膜の製造方法を提供することにある。

本発明の更に他の目的は、移動中の大面積基板上の膜全面の特性を、その移動を停止せず膜に傷を付けることなく計測可能な膜特性検査装置、製膜装置、膜特性検査方法及び膜の製造方法を提供することにある。

本発明の別の目的は、大面積基板に均一な膜を製膜することが可能な膜特性検査装置、製膜装置、膜特性検査方法及び膜の製造方法を提供することにある。

以下に、発明を実施するための最良の形態で使用される番号・符号を用いて、課題を解決するための手段を説明する。これらの番号・符号は、特許請求の範囲の記載と発明を実施するための最良の形態との対応関係を明らかにするために括弧付きで付加されたものである。ただし、それらの番号・符号を、特許請求の範囲に記載されている発明の技術的範囲の解釈に用いてはならない。

従って、上記課題を解決するために、本発明の膜特性検査装置は、基板上に製膜された膜の電気特性の計測に用いる測定子と、前記測定子を前記基板の移動する経路上に前記経路から離れて保持する保持部と、前記測定子と前記保持部とを制御する制御部とを具備し、前記制御部は、移動中の前記基板が所定の位置に到達したことを示す検知信号に基づいて、前記保持部へ測定開始信号を出力し、前記保持部は、前記測定開始信号に基づいて、前記測定子を、初期位置から移動中の前記基板の一の測定点に接触させて生じる接触抵抗により、前記基板に引っ張られて一時的に前記基板と共に移動するように保持し、前記制御部は、移動中の前記一の測定点における前記膜の電気特性を、前記測定子を用いて測定し、前記保持部は、前記一の測定点の測定終了時に前記測定子を初期位置に戻し、同じ前記基板の他の測定点に接触させて生じる接触抵抗により、前記基板に引っ張られて一時的に前記基板と共に移動するように保持し、前記制御部は、移動中の前記他の測定点の前記膜の電気特性を、前記測定子を用いて測定することを特徴とする。

上記の膜特性検査装置において、保持部（５、１７、８、９、４、７、３、２、１９）は、第１保持部（５）と、第２保持部（１７、８、９、４、７、３、２、１９）とを備える。第１保持部（５）は、測定子（１０）を保持する。第２保持部（１７、８、９、４、７、３、２、１９）は、第１保持部（５）を、基板（１５）の移動（Ｘ）方向、及び、上下（Ｚ）方向を含む方向へ移動可能に保持する。

上記の膜特性検査装置において、第２保持部（１７、８、９、４、７、３、２、１９）は、更に、第１保持部（５）を揺動可能に保持する支持部（１７）を更に備える。

上記の膜特性検査装置において、測定子（１０）は、プローブ（１３）と、プローブ（１３）を上下（Ｚ）方向を含む方向へ弾性的に保持する弾性部（１１）とを備える。

上記の膜特性検査装置において、測定子（１０）は、四端子測定子（１３）、及び、渦電流法に用いるコイル測定子（４０）のうちの一方を含む。

上記の膜特性検査装置において、測定子（１０）は、複数ある。第１保持部（５）は、複数の測定子（１０）を、基板（１５）の移動（Ｘ）方向に対して概ね垂直（Ｙ）な方向に並ぶように保持する。

上記課題を解決するために、本発明の製膜装置（６０）は、製膜装置本体（２１）と、膜特性検査装置（１）と、記憶部（６４）と、制御部（６２）とを具備する。製膜装置本体（２１）は、基板（１５）に膜を形成する。上記段落に記載されている。膜特性検査装置（１）は、その膜の電気特性を測定する。記憶部（６４）は、膜全面における電気特性の分布と製膜条件との関係を格納する。制御部（６２）は、その測定結果に基づいて、記憶部（６４）を参照して、膜の各部分の電気特性が所定の範囲に収まるように製膜装置本体（２１）の製膜条件を制御する。

上記課題を解決するために、本発明の膜特性検査方法は、（ａ）表面に膜を有し移動中の基板が所定の位置に来たことを検知するステップと、（ｂ）前記検知に基づいて、初期位置に保持されていた電気特性の測定に用いる複数の測定子を、移動中の前記基板の一の測定点に降下させて前記基板上に接触させるステップと、（ｃ）前記基板の一の測定点との接触から生じる接触抵抗により、前記基板に引っ張られて一時的に前記基板と共に移動する前記複数の測定子により、前記一の測定点における前記膜の電気特性を測定するステップと、（ｄ）前記複数の測定子を前記基板上から除き、前記初期位置へ戻すステップと、（ｅ）前記複数の測定子が前記初期位置へ戻った後、再び、前記複数の測定子を移動中の同じ前記基板の他の測定点に降下させて前記基板上に接触させるステップと、（ｆ）前記基板の他の測定点との接触から生じる接触抵抗により、前記基板に引っ張られて一時的に前記基板と共に移動する前記複数の測定子により、前記他の測定点における前記膜の電気特性を測定するステップと、（ｇ）前記複数の測定子を前記基板上から除き、前記初期位置へ戻すステップとを具備し、前記（ｅ）乃至前記（ｇ）ステップを所定の回数だけ繰り返すことを特徴とする。

上記の膜特性検査方法において、（ｈ）一つの基板（１５）における測定結果を所定の条件と比較して、所定の条件を満足するか否かを判定するステップと、（ｉ）その所定の条件が満たされない場合、その旨の表示又は警報を出力するステップとを更に具備する。

上記課題を解決するために、本発明の膜の製造方法は、（ｊ）製膜装置本体（２１）により基板に膜を製膜するステップと、（ｋ）その膜について、上記のいずれか一項に記載の膜特性検査方法を実行するステップと、（ｌ）その検査結果に基づいて、その膜特性が所定の条件を満たさないとき、各部分の膜特性がその所定の条件に収まるようにその膜の製膜条件を変更するステップとを具備する。

本発明により、大面積基板に製膜された膜全面の特性をオンラインで自動的に測定することが可能となる。大面積基板に製膜された膜全面の特性を迅速且つ正確に計測することが可能となる。その際、移動中の大面積基板上の膜全面の特性を、その移動を停止せず膜に傷を付けることなく計測することができると共に、測定結果がタイムリーに得られることから、本装置を生産ラインに組込むことにより、
生産効率の向上に繋がる。

以下、本発明の膜特性検査装置、製膜装置、膜特性検査方法及び膜の製造方法の実施の形態に関して、添付図面を参照して説明する。本実施の形態では、薄膜型太陽電池用の大面積ガラス基板上に透明導電膜を形成することを例として説明する。ただし、他の基板上に導電性の膜を形成した場合にも同様に適用可能である。

本発明の膜特性検査装置、製膜装置、膜特性検査方法及び膜の製造方法の実施の形態について、添付図面を参照して説明する。

まず、本発明の膜特性検査装置の実施の形態の構成について説明する。図１は、本発明の膜特性検査装置の実施の形態の構成を示す正面図である。膜特性検査装置１は、透明導電膜を製膜する製膜装置本体２１の製膜装置本体出口２２に設けられている。製膜装置本体出口２２から搬出される基板１５の表面に製膜された透明導電膜の電気抵抗を測定する。測定は、基板１５がコンベア２５で搬送されている間、その搬送を止めずに行われる。膜特性検査装置１は、門型フレーム２、フレームＡ３、フレームＢ４、フレームＣ５、ＬＭガイドＡ６（６ａ、６ｂ）、ガイド付きシリンダ７（７ａ、７ｂ）、ＬＭガイドＢ８、前後シリンダ９、プローブヘッド１０（１０ａ、１０ｂ、１０ｃ、１０ｄ）、光電スイッチ１６、支持部１７、電磁弁１９を具備する。なお、制御関連の構成は省略（後述）する。

門型フレーム２は、基板１５の移動経路（軌道）を跨ぐように設けられた門型のフレームである。門の柱に対応する２本の部材２ａ、２ｂは、基板１５の移動する平面と略同じ高さの平面を有する製膜装置本体２１の台２１ａに固定されている。門の屋根に対応する部材２ｃは、製膜装置本体２１に振れ止め１８で固定されている。膜特性検査装置１の他の構成は、この門型フレーム２に保持されている。
フレームＡ３は、一端を部材２ａに、他端を部材２ｂに移動可能に接続されている。フレームＡ３は、後述のＬＭガイドＡ６（６ａ、６ｂ）により、基板１５の移動する平面に対して略平行を保ちながら、上下方向（Ｚ方向）に移動可能である。
ＬＭガイド（ｌｉｎｅａｒ ｍｏｔｉｏｎ ｇｕｉｄｅ：直線運動案内）Ａ６ａは部材２ａに、ＬＭガイド６ｂは部材２ｂにそれぞれ固定されている。フレーム３Ａの両端部による部材２ａ、２ｂに沿った直線運動を案内する。

ガイド付きシリンダ７ａはフレームＡ３の中心よりも部材２ａ側に、ガイド付きシリンダ７ｂはフレームＡ３の中心よりも部材２ｂ側に、それぞれシリンダの稼動方向が上下方向（Ｚ方向）となるように固定されている。
フレームＢ４は、一端をガイド付きシリンダ７ａのシリンダの先に、他端をガイド付きシリンダ７ｂのシリンダの先にそれぞれ固定されている。ガイド付きシリンダ７ａとガイド付きシリンダ７ｂとが、それらのシリンダを連動して上下させることで、フレームＢ４は、基板１５の移動する平面に対して略平行を保ちながら、上下方向（Ｚ方向）に移動可能である。

ＬＭガイドＢ８は、フレームＢ４に固定されている。支持部１７を介して、フレームＣ５の基板１５の移動方向（Ｘ方向）に沿った直線運動（基板１５の移動する平面に対して略平行）を案内する。
前後シリンダ９は、シリンダの移動方向がＬＭガイドＢ８の案内方向（Ｘ方向）と平行になるように、フレームＢ４に固定されている。結合部９ａ及び支持部１７を介して、フレームＣ５を、ＬＭガイドＢ８による直線運動における所定の位置に戻す。
支持部１７は、ＬＭガイドＢ８に移動可能に接続されている。また、前後シリンダ９のシリンダの先に固定的に接続されている。フレームＣ５が基板５上に降下しプローブヘッド１０が基板５上に置かれて基板５と共に移動するとき、ＬＭガイドＢ８がフレームＣ５を案内するのを媒介する。フレームＣ５が基板５上から上昇したとき、前後シリンダ９がフレームＣ５を所定の位置へ戻すのを媒介する。
フレームＣ５は、略基板の幅の長さを有し、支持部１７に揺動可能に支持されている。やじろべいのように揺動可能なので、基板１５の表面と対向するフレームＣ５の面とが平行でない場合でも、プローブヘッド１０が基板１５の表面に接触したときに、基板１５の表面と対向するフレームＣ５の面とが平行になることができる。

プローブヘッド１０（１０ａ、１０ｂ、１０ｃ、１０ｄ）は、フレームＣ５に所定の間隔で固定されている。ただし、位置は可変である。各プローブヘッド１０の位置は、基板１５における所望の測定点に対応して設定される。フレームＣ５が基板５上に降下しプローブヘッド１０が基板５上に置かれて基板５と共に移動するとき、基板１５上の膜の電気特性を計測するための測定子である。プローブヘッド１０は、弾性部１１、プローブ先端部１２、プローブ１３、プローブ保持部１４とを含む。

プローブ保持部１４は、フレームＣ５に固定されている。ただし、位置は可変である。そして、弾性部１１の一端を固定し、プローブ先端部１２を摺動可能に保持している。弾性部１１は、一端をプローブ保持部１４に固定され、他端をプローブ先端部１２に接続している。各プローブ１３が基板１５に接触したとき、自身が弾性変形することによりプローブ先端部１２を摺動させて、その衝撃を吸収する。プローブ先端部１２は、弾性部１１に接続され、プローブ保持部１４に摺動可能に保持されている。プローブ１３は、プローブ先端部１２に固定されている。２本の電流用端子と、電流用端子の間に配置された２本の電圧用端子を含む。これら４本の端子は直線状に、その先端が基板１５の面に略平行となるように配置されている。四端子抵抗測定（例示：ＪＩＳＫ７１９４ ４探針法）によるシート抵抗の測定に使用される。各端子にはバネが組み込まれ、基板１５に接触したときその衝撃を吸収するとともに、測定に必要な適当な押し付け圧を発生している。
なお、ここでは、プローブヘッド１０の数が４個であるが、本発明はこの例に限定されるものではなく、１個から可能な所望の数まで設けることができる。それにより、さらに多くの測定点で計測が可能となる。また、プローブヘッド１０が固定的にフレームＣ５に固定されているが、揺動可能に保持されていても良い。それにより、基板１５上に凹凸がある場合でも、プローブヘッド１０のプローブ１３の先端を適切に基板１５に接触することができる。

光電スイッチ１６は、フレームＡ３に、下方の基板１５が移動する面を向いて（Ｚ方向下向きに）固定されている。基板１５が移動され、所定の位置に来たことを検知し、検知信号を出力する。
電磁弁１９は、門型フレーム２に固定されている。外部からの信号に基づいて、フレームＡ３の駆動部３ａ、ガイド付きシリンダ７、前後シリンダ９へ、それらを駆動する空気を供給する。

図２は、本発明の膜特性検査装置の実施の形態の構成を示す上面図である。ただし、図１におけるＡＡの位置から見た状態を示す。膜特性検査装置１の門型フレーム２は、製膜装置本体２１に振れ止め１８で結合され、台２１ａに取り付けられている。門型フレーム２に取り付けられているフレームＡ３は、ガイド付きシリンダ７を介してフレームＢ４を保持している。フレームＢ４は、ＬＭガイドＢ８、前後シリンダ９、支持部１７及び結合部９ａを介してフレームＣ５と結合している。フレームＣ５は、プローブヘッド１０（１０ａ、１０ｂ、１０ｃ、１０ｄ）を保持している。

フレームＣ５は、初期位置として平面位置Ｑ１にある。測定時には、フレームＣ５はＺ方向に降下し、基板１５とプローブヘッド１０との接触抵抗により、基板１５に引っ張られる形で、基板１５と共に平面位置Ｑ１から平面位置Ｑ２へＸ方向に移動する。移動している間、基板１５上の透明導電膜の電気特性が測定される。移動時には、フレームＣ５がＬＭガイドＢ８で案内されるが、前後シリンダ９は働かない。測定終了時には、フレームＣ５が位置Ｑ２において上昇し、前後シリンダ９の働きによりＬＭガイドＢ８で案内されながら平面位置Ｑ１へ戻る。

図３は、本発明の膜特性検査装置の実施の形態の構成を示す上面図である。製膜装置本体２１との関係を示している。製膜装置本体２１で透明導電膜を製膜された基板１５は、コンベア２３及びコンベア２５により製膜装置本体出口２２が送出され、膜特性検査装置１の下を移動する。

測定は、基板１５が膜特性検査装置１の下を移動する間に行われる。基板１５上の丸印は、測定点を示す。添えられている符号ｍ_ＮＭは、Ｎが一つの基板１５における測定回数に対応し、Ｍがプローブヘッド１０の１０ａ〜１０ｄに対応する。すなわち、第１回目の測定は、基板１５上のｍ１１〜ｍ１４の４点について、プローブヘッド１０ａ〜１０ｄにより計測する。第２回目の測定はｍ２１〜ｍ２４、第３回目の測定はｍ３１〜ｍ３４、第４回目の測定はｍ４１〜ｍ４４についてそれぞれ計測する。これにより、大面積の基板１５に製膜された透明導電膜の電気特性の分布を自動的に高速に測定することができる。プローブヘッド１０の数を増やしたり、測定点の数を増やすことで更に詳細な電気特性の分布を測定することができる。

なお、ここではｍ_ＮＭ（Ｎ＝１〜４、Ｍ＝１〜４）＝４×４箇所の測定点としているが、本発明はこの例に限定されるものではなく、プローブヘッド１０の設置個数及び動作の制御により、１箇所から可能な所望の数まで測定箇所を設定することができる。例えば、プローブヘッド１０の数を増減することで、Ｍの数を増減できる。後述の計測スタートタイマ３３及び、計測インターバルタイマ３４のタイムアップとなる時間を増減することで、Ｎの数を増減できる。

図４Ａ及び図４Ｂは、本発明の膜特性検査装置の実施の形態の構成を示す正面図である。基板１５との関係を示している。膜特性検査装置１は、未使用時に図４Ａの状態を示す。フレームＡ３は高さ位置Ｒ１の位置に、フレームＣ５は高さ位置Ｑ３の位置にある。使用時の初期状態では、フレームＡ３は、ＬＭガイド６により高さ位置Ｒ２の位置に下がる。それに伴い、フレームＣ５は高さ位置Ｑ４の位置に下がる。図４Ｂは使用時の測定の状態を示す。フレームＣ５は、ガイド付きシリンダ７により更に高さ位置Ｑ５の位置に下がる。それにより、プローブヘッド１０が基板１５上の透明導電膜に接触し、測定が可能となる。

図５は、本発明の膜特性検査装置の実施の形態の構成を示す側面概略図である。測定時のプローブヘッド１０の位置変化を示している。プローブヘッド１０は、初期位置として高さ位置Ｑ４、平面位置Ｑ１（以下、（Ｑ４、Ｑ１）と記す）の位置にいる。基板１５は、コンベア２３と２５とにより、測定位置までくる。測定開始と共にガイド付きシリンダ７によりフレームＢ４及びフレームＣ５が下げられ、プローブヘッド１０が基板１５上に着地し、（Ｑ５、Ｑ１）の位置となる。プローブヘッド１０は、コンベア２３により移動する基板１５と共にＸ方向へ移動しながら測定を行い、（Ｑ５、Ｑ２）の位置へ達する。このとき、ＬＭガイドＢ８及び前後シリンダ９は、フレームＣ５に対してほぼ無抵抗である。測定終了時には、ガイド付きシリンダ７の働きによりフレームＣ５が上昇し（Ｑ４、Ｑ２）の位置に来た後、前後シリンダ９の働きにより（Ｑ４，Ｑ１）の位置へ戻る。一つの基板１５において繰り返し測定を行う場合、上記位置変化が繰り返される。

図６は、本発明の膜特性検査装置の実施の形態の信号処理に関わる構成を示すブロック図である。膜特性検査装置１は、検査制御部３０を具備する。検査制御部３０は、ＰＬＣ（ｐｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅ ｌｏｇｉｃ ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｒ）３１、ＰＣ（ｐｅｒｓｏｎａｌ ｃｏｍｐｕｔｅｒ）３２、計測スタートタイマ３３、計測インターバルタイマ３４、四端子抵抗計測装置３５を備える。

ＰＬＣ３１は、各センサや各タイマからの信号に基づいて、膜特性検査装置１の動作を制御する。具体的には、光電スイッチ１６からの基板１５の検出を示す検出信号に応答して、計測スタートタイマ３３へカウント開始を指示する第１カウント開始信号を出力する。計測スタートタイマ３３からのタイムアップを示す第１タイムアップ信号に応答して、電磁弁１９へガイド付きシリンダ７を下降させる下降信号を出力する。ガイド付きシリンダ７からの下降完了を示す下降確認信号に応答して、ＰＣ３２へ計測開始を指示する計測開始信号を出力する。ＰＣ３２からの計測終了を示す計測終了信号に応答して、電磁弁１９へガイド付きシリンダ７を上昇させる上昇信号を出力する。それと共に、計測インターバルタイマ３４へカウント開始を指示する第２カウント開始信号を出力する。ガイド付きシリンダ７からの上昇完了を示す上昇確認信号に応答して、前後シリンダ９を初期位置へ戻させる復帰信号を電磁弁１９へ出力する。測定を継続する場合、計測インターバルタイマ３４からのタイムアップを示す第２タイムアップ信号及び前後シリンダ９からの復帰完了を示す復帰確認信号に応答して、電磁弁１９へ下降信号を出力する。以下同様である。測定が終了した場合、ＰＣ３２に測定終了を示す測定終了信号を出力する。

ＰＣ３２は、各四端子抵抗計測装置３５を制御して、透明導電膜の電気特性（例示：電気抵抗）を測定させる。また、測定結果を格納、管理すると共に、基板１５の透明導電膜の電気特性の良否について判定する。具体的には、ＰＬＣ３１からの計測開始信号に基づいて、各四端子抵抗計測装置３５へ計測を指示する計測信号を出力する。各四端子抵抗計測装置３５からの測定結果を記憶装置（図示されず）に格納する。又は、測定結果をＬＡＮ４０を介して他の装置へ送信する。他の装置は、例えば後述する製膜制御部６２である。測定終了後、計測終了信号をＰＬＣ３１へ出力する。ＰＬＣ３１からの測定終了信号に基づいて、測定結果の評価を行うと共に、評価結果及び測定結果を基板１５のＩＤに関連付けて記憶装置（図示されず）に格納する。各四端子抵抗計測装置３５との通信は、例えば、ＲＳ−４８５のようなケーブルを用いて行う。

四端子抵抗計測装置３５（３５ａ、３５ｂ、３５ｃ、３５ｄ）は、ＰＣ３２からの計測信号に基づいて、プローブヘッド１０（１０ａ、１０ｂ、１０ｃ、１０ｄ）の電流用端子間に所定の電流を流し、電圧用端子間の電圧を測定する。なお、２端子で測定することも可能である。

次に、本発明の膜特性検査方法の実施の形態の動作について説明する。図７Ａ及び図７Ｂは、本発明の膜特性検査方法の実施の形態の動作を示すフロー図である。ここでは、Ｎ＝１〜４、Ｍ＝１〜４（Ｎ、Ｍは、図３参照）の場合について説明するが、本発明はその数に制限されない。

（１）ステップＳ０１
ＰＬＣ３１は、Ｎ＝１（測定回数）、Ｍ＝１（プローブヘッド１０ａ）を設定する。
（２）ステップＳ０２
製膜装置本体２１は、透明導電膜を製膜した基板１５（例示：1．４ｍ×１．１ｍ）を製膜装置本体出口２２から搬出する。基板１５は、概ね一体の速度で移動している（例示：５００ｍｍ／ｍｉｎ．）。光電スイッチ１６は、搬出された基板１５を検知する。
（３）ステップＳ０３
光電スイッチ１６は、基板１５の検知を示す検出信号をＰＬＣ３１へ出力する。
（４）ステップＳ０４
ＰＬＣ３１は、検出信号に応答して、カウント開始を指示する第１カウント開始信号を計測スタートタイマ３３へ出力する。
（５）ステップＳ０５
計測スタートタイマ３３は、第１カウント開始信号に応答して、１回目の計測タイミングを計る。
（６）ステップＳ０６
計測スタートタイマ３３は、タイムアップした時点で、タイムアップを示す第１タイムアップ信号をＰＬＣ３１へ出力する。
（７）ステップＳ０７
ＰＬＣ３１は、第１タイムアップ信号に応答して、ガイド付きシリンダ７を下降させる下降信号を電磁弁１９へ出力する。これにより、ガイド付きシリンダ７が下降して、プローブヘッド１０が基板１５上に降りる。
ただし、下降信号の出力は、時間的にタイミングを計って行うのではなく、機械的にタイミングを計って行っても良いし、基板１５の移動位置を計測してそれに基づいて行っても良い。
（８）ステップＳ０８
ガイド付きシリンダ７は、所定の長さ以上に伸びたとき、シリンダスイッチ（図示されず）から下降完了を示す下降確認信号をＰＬＣ１へ出力する。所定の長さ以上に伸びることは、プローブヘッド１０が基板１５上に降りたことに対応する。
（９）ステップＳ０９
ＰＬＣ１は、下降確認信号に応答して、ＰＣ３２へ計測開始を指示する計測開始信号を出力する。計測開始信号には、Ｎ及びＭの値が含まれる。
（１０）ステップＳ１０
ＰＣ３２は、４端子抵抗測定器での測定を開始する。対応する四端子抵抗計測装置３５（３５ａ〜３５ｄ）を用いて、測定点ｍ_ＮＭに対応するプローブヘッド１０（１０ａ〜１０ｄ）の電流用端子間に電流を流す。
（１１）ステップＳ１１
ＰＣ３２は、四端子抵抗計測装置３５の電圧用端子間の電圧及び電流端子間の電流を取り込むことを、所定の時間だけ遅延する。それにより、電流及び電圧が安定することを待つ。
（１２）ステップＳ１２
ＰＣ３２は、四端子抵抗計測装置３５の電圧用端子間の電圧及び電流端子間の電流を取り込む。ステップＳ１０〜Ｓ１２まで約１秒である。
（１３）ステップＳ１３
ＰＣ３２は、所定の計算式に基づいて、測定点ｍ_ＮＭの抵抗値を算出する。算出されたデータを記憶装置（図示されず）に格納する。
（１４）ステップＳ１４
ＰＣ３２は、Ｍ＝Ｍ＋１とする。
（１５）ステップＳ１５
ＰＣ３２は、Ｍ＞４でない場合（ステップＳ１５：ＮＯ）、ステップＳ１０に戻り、Ｍ＞４となるまでプロセスを繰り返す。Ｍ＞４である場合（ステップＳ１５：ＹＥＳ）、ステップＳ１６に進む。
なお、ここでは、１箇所ずつ測定を行っているが、一度に測定するように設定することも可能である。
（１６）ステップＳ１６
ＰＣ３２は、Ｎ＝Ｎ＋１とする。
（１７）ステップＳ１７
ＰＣ３２は、計測終了を示す計測終了信号をＰＬＣ３１へ出力する。計測終了信号には、Ｎ及びＭの値が含まれる。
（１８）ステップＳ１８
ＰＬＣ３１は、計測終了信号に応答して、カウント開始を指示する第２カウント開始信号を計測インターバルタイマ３４へ出力する。
（１９）ステップＳ１９
計測インターバルタイマ３４は、第２カウント開始信号に応答して、２回目の計測タイミングを計る。
（２０）ステップＳ２０
ＰＬＣ３１は、計測終了信号に応答して、ガイド付きシリンダ７を上昇させる上昇信号を電磁弁１９へ出力する。これにより、ガイド付きシリンダ７が上昇して、プローブヘッド１０が基板１５から離れる。
（２１）ステップＳ２１
ガイド付きシリンダ７は、初期状態（伸びがゼロ）に戻ったとき、シリンダスイッチ（図示されず）から上昇完了を示す上昇確認信号をＰＬＣ１へ出力する。
（２２）ステップＳ２２
ＰＬＣ３１は、上昇確認信号に応答して、前後シリンダ９を初期位置へ戻させる復帰信号を電磁弁１９へ出力する。これにより、前後シリンダ９が移動して、プローブヘッド１０が測定前の位置へ移動する。
（２３）ステップＳ２３
前後シリンダ９は、初期状態に戻ったとき、シリンダスイッチ（図示されず）からの復帰完了を示す復帰確認信号をＰＬＣ３１へ出力する。
（２４）ステップＳ２４
計測インターバルタイマ３４は、タイムアップした時点で、タイムアップを示す第２タイムアップ信号をＰＬＣ３１へ出力する。
（２５）ステップＳ２５
ＰＬＣ３１は、Ｎ＞４である場合（ステップＳ２４：ＹＥＳ）、ステップＳ２６へ進む。
ＰＬＣ３１は、Ｎ＞４でない場合（ステップＳ２５：ＮＯ）、第２タイムアップ信号に応答して、ステップＳ０７へ戻る。そして、ステップＳ０７〜ステップＳ２３を実行し、２回目から４回目の測定を行う。ただし、２回目以降の測定を行うタイミングとして、タイムアップの計測ではなく、機械的な方法や、基板１５の移動位置を計測して移るようにしても良い。
（２６）ステップＳ２６
ＰＬＣ３１は、測定終了を示す測定終了信号をＰＣ３２へ出力する。
（２７）ステップＳ２７
ＰＣ３２は、測定終了信号に応答して、記憶装置に格納された一枚の基板１５の測定結果に基づいて、その基板１５の透明導電膜の特性が所定の条件を満足するか否かを判定する。所定の条件としては、例えば、１６個の測定点ｍ_ＮＭ（Ｎ＝１〜４、Ｍ＝１〜４）の測定結果（抵抗値）の最大値と最小値との差が所定の第１基準値以下であり、且つ、全測定結果の絶対値が所定の第２基準値以下である場合である。所定の条件が満足された場合、その基板１５（透明導電膜）を合格と判定する。
（２８）ステップＳ２８
ＰＣ３２は、その基板１５（透明導電膜）が上記の所定の条件を満たさない場合、異常と判定する。ＰＣ３２は、その異常が発生した旨をＰＣ３２の表示装置（図示されず）に表示し、作業者の注意を更に促すように音声装置（図示されず）から警報音を発報する。
（２９）ステップＳ２９
ＰＣ３２は、基板１５のＩＤと測定結果と判定結果とを関連付けて、ＰＣ３２の表示装置に表示すると共に、記憶装置に格納する。

このような動作により、膜特性検査方法を実行することができる。

本発明では、基板１５の移動方向に対するプローブヘッド１０の移動機構には駆動源を取り付けず、基板１５上にプローブヘッド１０を降ろし基板とプローブヘッド１０との接触抵抗によりプローブヘッド１０を移動させている。これにより、基板１５の搬送を停止することなく、プローブヘッド１０と基板１５との間の搬送速度のずれに起因するプローブヘッド１０による基板１５上の膜への傷付けを回避することができる。プローブヘッド１０と基板１５との間の搬送速度を同期させるための構成が必要なく、機械構造的にもシンプルにすることができる。

本発明では、複数のプローブヘッドを用いた短時間の計測を、一つの基板１５について繰り返し行うことができる。それにより、大面積基板１５に製膜された膜全面の特性を迅速且つ正確に計測することが可能となる。

本発明により、流動する基板１５に対して、オンラインのリアルタイムでの自動計測ができる。、工数及びタクトタイムを低減することが可能となる。全ての流動する基板に関する測定データを電子データ化することができ、製品の品質管理の効率を向上することが可能となる。

次に、本発明の製膜装置及び膜の製造方法の実施の形態に関して、添付図面を参照して説明する。まず、本発明の製膜装置の実施の形態の構成について説明する。図８は、本発明の製膜装置の実施の形態の構成を示すブロック図である。製膜装置６０は、膜特性検査装置１と、製膜装置本体２１と、製膜制御部６２と、記憶部６４とを具備する。

製膜装置本体２１は、製膜制御部６２による製膜条件の制御に基づいて、基板１５の表面に透明導電膜を形成する。製膜装置本体２１は、プラズマＣＶＤ装置や熱ＣＶＤ装置、スパッタ装置に例示される。製膜条件は、基板１５の基板温度、製膜ガスの種類や流量、製膜圧力、プラズマ生成用の電力、該電力の周波数・位相、スパッタ源の印加電圧・電流、スパッタビーム電流・該電流密度等に例示される。ここで、基板１５を測定点ｍ_ＮＭ（図３参照）対応した複数の領域に分けて考えた場合、製膜装置本体２１はそれら複数の領域の各々に対応して基板温度、製膜ガスの種類（濃度、分圧）や流量を制御できる。
膜特性検査装置１は、製膜装置本体２１で表面に透明導電膜を製膜された基板に対して、電気特性の検査を行う。詳細は上述の通りである。
製膜制御部６２は、製膜装置本体２１の製膜条件を制御して、製膜装置本体２１に透明導電膜を基板１５上に形成させる。加えて、膜特性検査装置１の測定結果のフィードバックに基づいて、その後の製膜における製膜条件を変更し、より良い電気特性を有するように透明導電膜を形成させる。
記憶部６４は、基板１５上の透明導電膜のある領域の電気特性が所定の条件を満足しない場合の対処方法に関するデータが格納されている。例えば、所定の条件を満足しない度合い（例示：抵抗値の基準値と実測値との差）と、その基板１５内の領域の位置と、対処方法としての製膜条件（製膜ガスの種類（濃度、分圧）や流量）の変更量とが関連付けて格納されている。

例えば、基板１５上の透明導電膜のｍ_１２領域（図３参照：基板１５内の領域の位置）において、抵抗値が基準値よりも２０％高い場合（所定の条件を満足しない度合い）、記憶部６４のデータに基づいて、その領域の酸素ガス濃度を５％増加させる（対処方法：製膜条件の変更量）。このようにフィードバックすることにより、複数の基板１５に逐次連続的に透明導電膜を製膜する場合、不良品の数を自動的に低減し、歩留まりを向上させることができる。

次に、本発明の製膜装置を用いた膜の製造方法の実施の形態に関して説明する。図９は、本発明の製膜装置を用いた膜の製造方法の実施の形態の動作を示すフロー図である。

（１）ステップＳ３１
製膜制御部６２は、作業者又は他の装置からの入力に基づいて、製膜条件を設定される。
（２）ステップＳ３２
製膜装置本体２１は、基板搬送装置から基板１５を受け取る。製膜制御部６２の制御により、製膜装置本体２１は、設定された製膜条件に基づいて、基板１５上に透明導電膜を形成する。透明導電膜を製膜された基板１５は、製膜装置本体出口２２から搬出される。
（３）ステップＳ３３
膜特性検査装置１は、既述のステップＳ０１〜Ｓ２９により、膜特性を測定し、判定を行う。基板ＩＤ、測定結果及び判定結果は、製膜制御部６２へ送信される。
（４）ステップＳ３４
製膜制御部６２は、判定結果が所定の条件を満たすと判定されているか否かを判断する。
（５）ステップＳ３５
製膜制御部６２は、判定結果が所定の条件を満たさないと判定されていた場合（ステップＳ３４：ＮＯ）、測定結果に基づいて、記憶部６４のデータを参照して、製膜条件を調整（変更）する。
（６）ステップＳ３６
判定結果が所定の条件を満たさないと判定されていた基板１５については、それ以降の工程を行わないように、基板搬送装置（図示されず）から除去する指令及び基板ＩＤを出力する。
（７）ステップＳ３７
製膜制御部６２は、製膜を終了するか否かを判断する。例えば、所定の枚数の基板１５について製膜を行ったか否か、製膜の作業時間が終了したか否かなどの基準で判断する。製膜を継続する場合（ステップＳ３７：ＮＯ）、ステップＳ３２へ戻る。

このような動作により、膜の製造方法を実行することができる。

本発明により、基板１５上の製膜直後の膜の特性をリアルタイムで計測することができ、そのデータを製膜装置本体へ直ちにフィードバックすることができる。それにより、膜特性に問題があっても次の製膜で対処することができ、均一な膜を有する大面積基板１５の製造歩留まりを向上させることが可能となる。

なお、プローブヘッド１０は、誘導起電力を用いた渦電流方式の近接センサを用いることもできる。図１０は、測定部分の他の変形例を示す図である。渦電流計測回路４５及び渦電流センサ４０を具備する。渦電流センサ４０は、保持容器５１、コア５２、励磁巻線５３、検出巻線５４を備える。
渦電流計測回路４５は、四端子抵抗測定装置に対応する。ＰＣ３２に制御される。保持容器５１は、プローブ先端部１２に対応する。弾性部１１（図示されず）に結合され、プローブ保持部１４（図示されず）に摺動可能に保持される。コア５２と励磁巻線５３と検出巻線５４とはプローブ１３に対応する。保持容器５１の脚部５１ａはスプリングが無く、コア５２と基板１５とのギャップｄを一定に保つ。衝撃の吸収及び一定の押し圧の発生は、弾性部１１で行う。

励磁巻線５３に高周波電流を流しコア５２の先に磁束Φを発生させた状態で、基板１５の透明導電膜に近づけることにより、透明導電膜に渦電流Ｉが発生する。この渦電流Ｉはギャップｄの大きさが一定の場合、透明導電膜の抵抗値で変化するので、抵抗値に応じて各巻線中の磁束が変化する。それを検出巻線５４で検出することで抵抗値が求められる。

このような方法を用いても、透明導電膜の評価を行うことができ、４端子電気抵抗測定の場合と同様の効果を得ることができる。

本実施の形態では、単層の膜を例に説明しているが、複数の層が積層した場合でも同様に評価することができる。その場合、例えば、膜内の各部分の分布を相対的に比較して評価すればよい。そのような評価としては、上述の透明導電膜（例示：裏面電極）の上に積層された太陽電池の発電層（各層）、更にその上に積層された金属膜（例示：表面電極）などを評価する場合に例示される。

本実施の形態では、膜特性検査装置１は、一組の検査機器（門型フレーム２、フレームＡ３、フレームＢ４、フレームＣ５、ＬＭガイドＡ６、ガイド付きシリンダ７、ＬＭガイドＢ８、前後シリンダ９、プローブヘッド１０、光電スイッチ１６、支持部１７、電磁弁１９を含む）を有している。しかし、膜特性検査装置１は、図３の各Ｎに対応するようにＮ組の検査機器を有していても良い。その場合、図３のｍ_ＮＭの各測定点を一度に計測することができる。

図１は、本発明の膜特性検査装置の実施の形態の構成を示す正面図である。 図２は、本発明の膜特性検査装置の実施の形態の構成を示す上面図である。 図３は、本発明の膜特性検査装置の実施の形態の構成を示す上面図である。 図４Ａは、本発明の膜特性検査装置の実施の形態の構成を示す正面図である。 図４Ｂは、本発明の膜特性検査装置の実施の形態の構成を示す正面図である。 図５は、本発明の膜特性検査装置の実施の形態の構成を示す側面概略図である。 図６は、本発明の膜特性検査装置の実施の形態の信号処理に関わる構成を示すブロック図である。 図７Ａは、本発明の膜特性検査方法の実施の形態の動作を示すフロー図（前半）である。 図７Ｂは、本発明の膜特性検査方法の実施の形態の動作を示すフロー図（後半）である。 図８は、本発明の製膜装置の実施の形態の構成を示すブロック図である。 図９は、本発明の製膜装置を用いた膜の製造方法の実施の形態の動作を示すフロー図である。 図１０は、測定部分の他の変形例を示す図である。

符号の説明

１ 膜特性検査装置
２ 門型フレーム
３ フレームＡ
４ フレームＢ
５ フレームＣ
６、６ａ、６ｂ ＬＭガイドＡ
７、７ａ、７ｂ ガイド付きシリンダ
８ ＬＭガイドＢ
９ 前後シリンダ
１０、１０ａ、１０ｂ、１０ｃ、１０ｄ プローブヘッド
１１ 弾性部
１２ プローブ先端部
１３ プローブ
１４ 保持部
１５ 基板
１６ 光電スイッチ
１７ 支持部
１８ 振れ止め
１９ 電磁弁
２１ 製膜装置本体
２１ａ、２４ 台
２２ 製膜装置本体出口
２３、２５ コンベア
３０ 検査制御部
３１ ＰＬＣ
３２ ＰＣ
３３ 計測スタートタイマ
３４ 計測インターバルタイマ
３５、３５ａ、３５ｂ、３５ｃ、３５ｄ 四端子抵抗計測装置
４０ 渦電流センサ
４５ 渦電流計測回路
５１ 保持容器
５１ａ 脚部
５２ コア
５３ 励磁巻線
５４ 検出巻線
６０ 製膜装置
６２ 製膜制御部
６４ 記憶部

Claims (10)

1. 基板上に製膜された膜の電気特性の計測に用いる測定子と、
   前記測定子を前記基板の移動する経路上に前記経路から離れて保持する保持部と、
   前記測定子と前記保持部とを制御する制御部と
   を具備し、
   前記制御部は、移動中の前記基板が所定の位置に到達したことを示す検知信号に基づいて、前記保持部へ測定開始信号を出力し、
   前記保持部は、前記測定開始信号に基づいて、前記測定子を、初期位置から移動中の前記基板の一の測定点に接触させて生じる接触抵抗により、前記基板に引っ張られて一時的に前記基板と共に移動するように保持し、
   前記制御部は、移動中の前記一の測定点における前記膜の電気特性を、前記測定子を用いて測定し、
   前記保持部は、前記一の測定点の測定終了時に前記測定子を初期位置に戻し、同じ前記基板の他の測定点に接触させて生じる接触抵抗により、前記基板に引っ張られて一時的に前記基板と共に移動するように保持し、
   前記制御部は、移動中の前記他の測定点の前記膜の電気特性を、前記測定子を用いて測定する膜特性検査装置。
2. 請求項１に記載の膜特性検査装置において、
   前記保持部は、
   前記測定子を保持する第１保持部と、
   前記第１保持部を、前記基板の移動方向、及び、上下方向を含む方向へ移動可能に保持する第２保持部と
   を備える膜特性検査装置。
3. 請求項２に記載の膜特性検査装置において、
   前記第２保持部は、第１保持部を揺動可能に保持する支持部を更に備える膜特性検査装置。
4. 請求項２又は３に記載の膜特性検査装置において、
   前記測定子は、
   プローブと、
   前記プローブを上下方向を含む方向へ弾性的に保持する弾性部と
   を備える膜特性検査装置。
5. 請求項４に記載の膜特性検査装置において、
   前記プローブは、四端子測定子、及び、渦電流法に用いるコイル測定子のうちの一方を含む膜特性検査装置。
6. 請求項２乃至５のいずれか一項に記載の膜特性検査装置において、
   前記測定子は、複数あり、
   前記第１保持部は、前記複数の測定子を、前記基板の移動方向に対して概ね垂直な方向に並ぶように保持する膜特性検査装置。
7. 基板に膜を形成する製膜装置本体と、
   前記膜の電気特性を測定する請求項１乃至６のいずれか一項に記載の膜特性検査装置と、
   膜全面における電気特性の分布と製膜条件との関係を格納する記憶部と、
   前記測定結果に基づいて、前記記憶部を参照して、膜の各部分の電気特性が所定の範囲に収まるように前記製膜装置本体の製膜条件を制御する制御部と
   を具備する製膜装置。
8. （ａ）表面に膜を有し移動中の基板が所定の位置に来たことを検知するステップと、
   （ｂ）前記検知に基づいて、初期位置に保持されていた電気特性の測定に用いる複数の測定子を、移動中の前記基板の一の測定点に降下させて前記基板上に接触させるステップと、
   （ｃ）前記基板の一の測定点との接触から生じる接触抵抗により、前記基板に引っ張られて一時的に前記基板と共に移動する前記複数の測定子により、前記一の測定点における前記膜の電気特性を測定するステップと、
   （ｄ）前記複数の測定子を前記基板上から除き、前記初期位置へ戻すステップと、
   （ｅ）前記複数の測定子が前記初期位置へ戻った後、再び、前記複数の測定子を移動中の同じ前記基板の他の測定点に降下させて前記基板上に接触させるステップと、
   （ｆ）前記基板の他の測定点との接触から生じる接触抵抗により、前記基板に引っ張られて一時的に前記基板と共に移動する前記複数の測定子により、前記他の測定点における前記膜の電気特性を測定するステップと、
   （ｇ）前記複数の測定子を前記基板上から除き、前記初期位置へ戻すステップと
   を具備し、
   前記（ｅ）乃至前記（ｇ）ステップを所定の回数だけ繰り返す膜特性検査方法。
9. 請求項８に記載の膜特性検査方法において、
   （ｈ）一つの基板における測定結果を所定の条件と比較して、所定の条件を満足するか否かを判定するステップと、
   （ｉ）前記所定の条件が満たされない場合、その旨の表示又は警報を出力するステップと
   を更に具備する膜特性検査方法。
10. （ｊ）製膜装置本体により基板に膜を製膜するステップと、
    （ｋ）前記膜について、請求項８または９に記載の膜特性検査方法を実行するステップと、
    （ｌ）前記検査結果に基づいて、前記膜特性が所定の条件を満たさないとき、各部分の膜特性が前記所定の条件に収まるように前記膜の製膜条件を変更するステップと
    を具備する膜の製造方法。

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