JP6026356B2 - Deposition equipment - Google Patents

Deposition equipment Download PDF

Info

Publication number
JP6026356B2
JP6026356B2 JP2013117028A JP2013117028A JP6026356B2 JP 6026356 B2 JP6026356 B2 JP 6026356B2 JP 2013117028 A JP2013117028 A JP 2013117028A JP 2013117028 A JP2013117028 A JP 2013117028A JP 6026356 B2 JP6026356 B2 JP 6026356B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
film
film forming
reaction solution
reaction
supply pipe
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Expired - Fee Related
Application number
JP2013117028A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JP2014234539A (en
Inventor
規 宮城島
規 宮城島
河野 哲夫
哲夫 河野
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Fujifilm Corp
Original Assignee
Fujifilm Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Fujifilm Corp filed Critical Fujifilm Corp
Priority to JP2013117028A priority Critical patent/JP6026356B2/en
Publication of JP2014234539A publication Critical patent/JP2014234539A/en
Application granted granted Critical
Publication of JP6026356B2 publication Critical patent/JP6026356B2/en
Expired - Fee Related legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Landscapes

  • Chemically Coating (AREA)

Description

本発明は、化学浴析出方法を用いた成膜装置に関し、特に、泡スジの発生を抑制でき、かつ膜厚均一性に優れた膜を成膜できる成膜装置に関する。   The present invention relates to a film forming apparatus using a chemical bath deposition method, and more particularly to a film forming apparatus capable of suppressing the generation of bubble streaks and forming a film having excellent film thickness uniformity.

従来から、化学浴析出法(CBD法:Chemical Bath Deposition)によって成膜がなされている。化学浴析出法(以下、CBD法ともいう)は、反応溶液に浸漬した基板上に膜を析出させる手法である。反応溶液の温度、溶質の濃度およびpH等を調整し、過飽和度を制御することによって析出反応を進行させる。また、反応中に、副反応によるコロイド生成、特にアンモニア等の気体成分を溶存する場合、溶質濃度またはpHが刻々と変化することが知られている。   Conventionally, a film is formed by a chemical bath deposition method (CBD method: Chemical Bath Deposition). The chemical bath deposition method (hereinafter also referred to as CBD method) is a method of depositing a film on a substrate immersed in a reaction solution. The precipitation reaction is allowed to proceed by adjusting the temperature of the reaction solution, the solute concentration, pH, etc., and controlling the degree of supersaturation. In addition, it is known that the solute concentration or pH changes every moment when a colloid is generated by a side reaction during the reaction, particularly when a gaseous component such as ammonia is dissolved.

CBD法を用いた成膜装置として、特許文献1には、第1開口部に第1ピストンが挿通されているとともに第1開口部よりも開口面積が小さい第2開口部に第2ピストンが挿通されており、第1ピストンと第2ピストンとの間に液体が封入されたシリンダーと、第1ピストンに搭載された成膜用槽と、成膜用槽と切り離し可能に設けられており、成膜用溶液を成膜用槽内に供給する供給系機構と、成膜用槽と連動するように設けられており、成膜用溶液を成膜用槽内で循環させる循環系機構と、成膜用槽と切り離し可能に設けられており、成膜用溶液を成膜用槽内から排出する排出系機構とを具備する成膜装置が開示されている。   As a film forming apparatus using the CBD method, in Patent Document 1, a first piston is inserted into a first opening and a second piston is inserted into a second opening having a smaller opening area than the first opening. A cylinder in which a liquid is sealed between the first piston and the second piston, a film formation tank mounted on the first piston, and a film formation tank. A supply system mechanism for supplying the film solution into the film formation tank, a circulation system mechanism provided in conjunction with the film formation tank for circulating the film formation solution in the film formation tank, There is disclosed a film forming apparatus that is provided so as to be separable from the film tank and includes a discharge system mechanism that discharges the film forming solution from the film forming tank.

特許文献1では、供給系機構と排出系機構は、成膜用槽と切り離し可能であることにより、成膜用溶液を入れる際に外部からの干渉を防止し、精度よく重量測定できる。また、循環系機構は、成膜用槽と連動するように設けられていることにより、成膜中においても精度よく成膜用溶液の重量を直接測定して管理することができる。
また、特許文献1には、成膜用槽の内側に成膜用溶液を整流化するための整流板を有することが記載されている。さらに、循環系機構は、成膜用槽の上部からオーバーフローした成膜用溶液を成膜用槽の底部へ流入させることにより成膜用溶液を循環させることが記載されている。さらに、特許文献1には、成膜用溶液を、供給配管を通して成膜用槽に上部から供給することも開示されている。
In Patent Document 1, since the supply system mechanism and the discharge system mechanism can be separated from the film formation tank, interference from the outside can be prevented when the film formation solution is introduced, and weight measurement can be performed accurately. Further, since the circulation system mechanism is provided so as to be interlocked with the film formation tank, the weight of the film formation solution can be directly measured and managed with high accuracy even during film formation.
Patent Document 1 describes that a rectifying plate for rectifying the film forming solution is provided inside the film forming tank. Further, it is described that the circulation system mechanism circulates the film forming solution by flowing the film forming solution overflowing from the upper part of the film forming tank into the bottom of the film forming tank. Further, Patent Document 1 discloses that a film forming solution is supplied from above to a film forming tank through a supply pipe.

特開2012−134216号公報JP 2012-134216 A 特許第4050841号公報Japanese Patent No. 4050841

特許文献1に成膜装置では、成膜した膜に泡スジが生じるという問題点がある。
また、成膜用槽に対して上部から成膜用溶液を供給する場合、成膜用溶液の基板に対する均一性の確保が難しく、1つのバッチで多数枚の基板を成膜する際に膜厚にばらつきが生じてしまうという問題点がある。
The film forming apparatus disclosed in Patent Document 1 has a problem in that bubble streaks occur in the formed film.
In addition, when a film forming solution is supplied to the film forming tank from above, it is difficult to ensure uniformity of the film forming solution with respect to the substrate, and the film thickness is formed when a large number of substrates are formed in one batch. There is a problem that variations occur.

ここで、特許文献2の記載の従来のウェットエッチング処理装置では、上方が開放された有底箱形をした処理槽1の底部にはエッチング液供給ノズル2が取付けられており、一方、上縁周囲にはオーバーフロー樋3が設けられ、処理対象物4は処理対象物設置機構5に載置された状態で、エッチング液6が満たされている処理槽1内に浸漬される様になっている。またオーバーフロー樋3は循環ポンプ7およびフィルタ−8を介してエッチング液供給ノズル2と接続されており、処理槽1から溢れ出たエッチング液6はオーバーフロー樋3で補集された後、エッチング液供給ノズル2から再度処理槽1内に吐出して、再循環するようになっている。この特許文献2のウェットエッチング処理装置では、エッチングの均一性が得られないため、成膜装置に用いても膜厚の均一性を得ることができない。   Here, in the conventional wet etching processing apparatus described in Patent Document 2, an etching solution supply nozzle 2 is attached to the bottom of a bottomed box-shaped processing tank 1 whose upper side is open, while the upper edge. An overflow rod 3 is provided around the processing object 4 so that the processing object 4 is immersed in the processing tank 1 filled with the etching solution 6 while being placed on the processing object installation mechanism 5. . The overflow tank 3 is connected to the etching liquid supply nozzle 2 via the circulation pump 7 and the filter 8. The etching liquid 6 overflowing from the processing tank 1 is collected by the overflow tank 3 and then supplied to the etching liquid. It is discharged again from the nozzle 2 into the treatment tank 1 and recirculated. In the wet etching processing apparatus disclosed in Patent Document 2, since the uniformity of etching cannot be obtained, the uniformity of the film thickness cannot be obtained even when used in a film forming apparatus.

本発明の目的は、前記従来技術に基づく問題点を解消し、泡スジの発生を抑制でき、かつ膜厚均一性に優れた膜を成膜できる成膜装置を提供することにある。   An object of the present invention is to provide a film forming apparatus capable of solving the problems based on the above-described prior art, suppressing the generation of bubble streaks, and forming a film having excellent film thickness uniformity.

上記目的を達成するために、本発明は、化学浴析出法を用いて被成膜材に膜を成膜する成膜装置であって、反応溶液が溜められ、被成膜材を反応溶液に浸漬させて被成膜材に膜を成膜するための反応槽と、反応槽の下部に設けられ、反応槽内に反応溶液を供給する供給管と、反応溶液を供給する供給部と、供給管の他方の端部に設けられ、反応溶液から泡を取り除く泡抜部とを有し、供給管は、反応溶液を反応槽内に供給するための穴が形成されていることを特徴とする成膜装置を提供するものである。   In order to achieve the above object, the present invention provides a film forming apparatus for forming a film on a film forming material using a chemical bath deposition method, in which a reaction solution is stored and the film forming material is converted into a reaction solution. A reaction tank for immersing and forming a film on the material to be deposited, a supply pipe provided at the bottom of the reaction tank for supplying the reaction solution into the reaction tank, a supply unit for supplying the reaction solution, and a supply It is provided at the other end of the tube, and has a bubble removing portion for removing bubbles from the reaction solution, and the supply tube is formed with a hole for supplying the reaction solution into the reaction vessel. A film forming apparatus is provided.

泡抜部を通過した反応溶液を供給管に再度供給する循環部を有することが好ましい。例えば、被成膜材は、反応槽内に垂直に複数枚設置される。
また、反応槽内において供給管と被成膜材の間に整流板が設けられていることが好ましい。さらには、供給管の穴は、単位長さあたりの開口率が、泡抜部側の反対側ほど低く、泡抜部側ほど高いことが好ましい。
It is preferable to have a circulation unit that supplies the reaction solution that has passed through the bubble removal unit to the supply pipe again. For example, a plurality of deposition materials are vertically installed in the reaction tank.
Further, it is preferable that a current plate is provided between the supply pipe and the film forming material in the reaction tank. Furthermore, it is preferable that the opening rate per unit length of the hole of the supply pipe is lower on the opposite side to the bubble removal part side and higher on the bubble removal part side.

本発明の成膜装置によれば、泡スジがなく、かつ膜厚均一性に優れた膜が得られる。   According to the film forming apparatus of the present invention, a film having no bubble streaks and excellent film thickness uniformity can be obtained.

(a)は、本発明の実施形態の成膜装置を示す模式図であり、(b)は、被成膜材の配置状態を示す模式的斜視図である。(A) is a schematic diagram which shows the film-forming apparatus of embodiment of this invention, (b) is a typical perspective view which shows the arrangement | positioning state of the film-forming material. (a)は、図1(a)に示す成膜装置の供給管の配置を示す模式的断面図であり、(b)は、図1(a)に示す成膜装置の供給管の穴の配置を示す模式図であり、(c)は、本発明の実施形態の成膜装置に用いられる泡抜部を示す模式的斜視図である。(A) is typical sectional drawing which shows arrangement | positioning of the supply pipe | tube of the film-forming apparatus shown to Fig.1 (a), (b) is the hole of the supply pipe | tube of the film-forming apparatus shown to Fig.1 (a). It is a schematic diagram which shows arrangement | positioning, (c) is a typical perspective view which shows the bubble removal part used for the film-forming apparatus of embodiment of this invention. (a)は、比較のための成膜装置の第1の例を示す模式的斜視図であり、(b)は、比較のための成膜装置の第2の例を示す模式斜視図である。(A) is a typical perspective view which shows the 1st example of the film-forming apparatus for a comparison, (b) is a schematic perspective view which shows the 2nd example of the film-forming apparatus for a comparison. . (a)は、本発明の実施形態の成膜装置を用いて成膜された膜を示す図面代用写真であり、(b)は、図3(b)に示す第2の例の成膜装置を用いて成膜された膜を示す図面代用写真である。(A) is a drawing substitute photograph showing a film formed by using the film forming apparatus of the embodiment of the present invention, and (b) is a film forming apparatus of the second example shown in FIG. 3 (b). 2 is a drawing-substituting photograph showing a film formed using a film. 本発明の実施形態の成膜装置を用いて形成される光電変換素子の一例を示す模式的断面図である。It is typical sectional drawing which shows an example of the photoelectric conversion element formed using the film-forming apparatus of embodiment of this invention. (a)、(b)は、本発明の実施形態の成膜装置を用いたバッファ層の形成方法を説明するためのものであり、(a)は、バッファ層の形成前の状態を示す模式的断面図であり、(b)は、バッファ層の形成後の状態を示す模式的断面図である。(A), (b) is for demonstrating the formation method of the buffer layer using the film-forming apparatus of embodiment of this invention, (a) is a model which shows the state before formation of a buffer layer. It is a typical sectional view, and (b) is a typical sectional view showing a state after formation of a buffer layer. 本発明の実施形態の成膜装置を用いて形成される太陽電池の一例を示す模式的断面図である。It is typical sectional drawing which shows an example of the solar cell formed using the film-forming apparatus of embodiment of this invention. (a)および(b)は、本発明の実施形態の成膜装置を用いたバッファ層の形成工程を工程順に示す模式的断面図である。(A) And (b) is typical sectional drawing which shows the formation process of the buffer layer using the film-forming apparatus of embodiment of this invention in order of a process.

以下に、添付の図面に示す好適実施形態に基づいて、本発明の成膜装置を詳細に説明する。
図1(a)は、本発明の実施形態の成膜装置を示す模式図であり、(b)は、被成膜材の配置状態を示す模式的斜視図である。図2(a)は、図1(a)に示す成膜装置の供給管の配置を示す模式的断面図であり、(b)は、図1(a)に示す成膜装置の供給管の穴の配置を示す模式図であり、(c)は、本発明の実施形態の成膜装置に用いられる泡抜部を示す模式的斜視図である。
Hereinafter, a film forming apparatus of the present invention will be described in detail based on preferred embodiments shown in the accompanying drawings.
FIG. 1A is a schematic view showing a film forming apparatus according to an embodiment of the present invention, and FIG. 1B is a schematic perspective view showing an arrangement state of film forming materials. 2A is a schematic cross-sectional view showing the arrangement of the supply pipe of the film forming apparatus shown in FIG. 1A, and FIG. 2B is the schematic view of the supply pipe of the film forming apparatus shown in FIG. It is a schematic diagram which shows arrangement | positioning of a hole, (c) is a typical perspective view which shows the bubble extraction part used for the film-forming apparatus of embodiment of this invention.

図1(a)に示す成膜措置10は、化学浴析出法を用いて被成膜材Sに膜を成膜するものである。被成膜材Sは、例えば、板状の基板であるが、特に限定されるものではない。例えば、被成膜材Sとしては、半導体素子、光電変換素子および太陽電池等の半完成品であってもよい。
ここで、化学浴析出法とは、一般式[M(L)i]m+⇔Mn++iL(式中、M:金属元素、L:配位子、m,n,i:正数を各々示す。)で表されるような平衡によって過飽和条件とさせることで、安定した環境で適度な速度で被成膜材S上に膜を析出させて成膜する方法である。
A film forming measure 10 shown in FIG. 1A forms a film on the film forming material S using a chemical bath deposition method. The film forming material S is, for example, a plate-like substrate, but is not particularly limited. For example, the film-forming material S may be semi-finished products such as semiconductor elements, photoelectric conversion elements, and solar cells.
Here, the chemical bath deposition method is a general formula [M (L) i] m + ⇔Mn ++ iL (wherein M: metal element, L: ligand, m, n, i: positive number). The film is formed by depositing a film on the film-forming material S at an appropriate speed in a stable environment by setting the supersaturation condition by the equilibrium represented by

図1(a)に示す成膜装置10は、反応槽12と、外槽14と、供給管16と、泡抜部18と、ヒータ20と、ポンプ22とを有する。供給管16と、泡抜部18と、ヒータ20と、ポンプ22とは配管26で接続されており、これにより、反応槽12に供給される反応溶液13を、供給管16に供給し、かつ循環させることができる。また、配管26と、外槽14に設けられた配管28とが接続されている。これにより、外槽14に溜った反応溶液13も循環させ、再度利用することができる。   A film forming apparatus 10 illustrated in FIG. 1A includes a reaction tank 12, an outer tank 14, a supply pipe 16, a bubble removal unit 18, a heater 20, and a pump 22. The supply pipe 16, the bubble vent 18, the heater 20, and the pump 22 are connected by a pipe 26, whereby the reaction solution 13 supplied to the reaction tank 12 is supplied to the supply pipe 16, and It can be circulated. Moreover, the piping 26 and the piping 28 provided in the outer tank 14 are connected. Thereby, the reaction solution 13 collected in the outer tank 14 can also be circulated and reused.

反応槽12は、被成膜材Sに膜を成膜するための反応溶液13を内部12aに溜めておき、被成膜材Sを反応溶液13に浸漬させて被成膜材Sに所定の膜を成膜するためのものである。反応槽12は上部12bが開放されている。図1(b)に示すように、反応槽12内には複数の被成膜材Sが所定の間隔をあけて垂直に設置される。被成膜材Sは、複数に限定されるものではなく1枚であってもよい。
反応槽12は、特に限定されるものではなく、化学浴析出法に用いられる公知の反応槽および容器等を適宜用いることができる。
反応溶液13は、成膜する膜に応じた成分を有するものが用いられる。CIGSで光電変換層を形成した場合、バッファ層の形成に用いられる反応溶液については後に詳細に説明する。
In the reaction tank 12, a reaction solution 13 for forming a film on the film forming material S is stored in the inside 12 a, and the film forming material S is immersed in the reaction solution 13 to form a predetermined film on the film forming material S. This is for forming a film. The reaction tank 12 is open at the top 12b. As shown in FIG. 1B, a plurality of film forming materials S are vertically installed in the reaction tank 12 with a predetermined interval. The film forming material S is not limited to a plurality, and may be one.
The reaction tank 12 is not particularly limited, and known reaction tanks and containers used for the chemical bath deposition method can be appropriately used.
As the reaction solution 13, a solution having a component corresponding to a film to be formed is used. When the photoelectric conversion layer is formed by CIGS, the reaction solution used for forming the buffer layer will be described in detail later.

外槽14は、反応槽12の上部12bからオーバーフローした反応溶液13を溜めておくものであり、反応槽12の外縁を囲んで設けられている。外槽14の底部に、外槽14に溜った反応溶液13を外部に取り出すための配管28が設けられている。この配管28は上述のように配管26に接続されている。外槽14に溜った反応溶液13は配管26を介してヒータ20およびポンプ22を経て供給配管16に供給される。これにより、オーバーフローした反応溶液13を再度利用することができる。
反応槽12の上部12bおよび外槽14の開口部を塞ぐ蓋を有することが好ましい。
The outer tank 14 stores the reaction solution 13 overflowed from the upper part 12 b of the reaction tank 12, and is provided so as to surround the outer edge of the reaction tank 12. A pipe 28 for taking out the reaction solution 13 accumulated in the outer tank 14 to the outside is provided at the bottom of the outer tank 14. This pipe 28 is connected to the pipe 26 as described above. The reaction solution 13 collected in the outer tank 14 is supplied to the supply pipe 16 via the pipe 26 via the heater 20 and the pump 22. Thereby, the overflowed reaction solution 13 can be utilized again.
It is preferable to have a lid that closes the upper part 12 b of the reaction tank 12 and the opening of the outer tank 14.

供給管16は、反応溶液13を反応槽12に供給するものである。この供給管16は、反応槽12の下部12cに反応槽12を貫通して設けられ、反応溶液13を反応槽12の下方から内部12aに供給する。
供給管16は、一方の端部に配管26が接続されている。この配管26が接続される側を供給側または上流側という。また、供給管16は他方の端部に泡抜部18が接続されている。この泡抜部18が接続される側を泡抜部18側または下流側という。供給管16には、その内部を供給側から泡抜部18に向けて反応溶液13が供給される。
The supply pipe 16 supplies the reaction solution 13 to the reaction tank 12. The supply pipe 16 is provided in the lower part 12 c of the reaction tank 12 so as to penetrate the reaction tank 12, and supplies the reaction solution 13 from the lower side of the reaction tank 12 to the inside 12 a.
The supply pipe 16 has a pipe 26 connected to one end thereof. The side to which this pipe 26 is connected is called the supply side or the upstream side. In addition, the supply pipe 16 is connected to the bubble removal part 18 at the other end. The side to which the bubble removal unit 18 is connected is referred to as the bubble removal unit 18 side or the downstream side. The reaction solution 13 is supplied to the supply pipe 16 from the supply side toward the bubble removal unit 18.

供給管16には、複数の穴16aが形成されており(図2(a)参照)、穴16aは反応槽12の底12dに向けて配置されている(図2(a)参照)。穴16aを底12dに向けることにより、流れを乱すことなく反応溶液13を供給することができる。
供給管16は、図2(b)に示すように穴16aの単位長さあたりの開口率が、反応溶液の供給側ほど低く、泡抜部18側ほど高いことが好ましい。これにより、反応溶液13を供給管16の長手方向において被成膜材Sに対してより均一に供給することができ、膜厚均一性を向上させることができる。
単位長さあたりの開口率は、例えば、穴16aのピッチを変えることにより変えることができる。また、例えば、供給管16の中央より上流側の穴16aの平均間隔を下流側の穴16aの平均間隔の倍にしてもよい。
なお、供給管16の穴16aを設ける位置、数および密度等は、特に限定されるものではなく、成膜装置の大きさ、成膜対象および成膜条件等により、適宜設定されるものである。
A plurality of holes 16a are formed in the supply pipe 16 (see FIG. 2A), and the holes 16a are arranged toward the bottom 12d of the reaction tank 12 (see FIG. 2A). By directing the hole 16a to the bottom 12d, the reaction solution 13 can be supplied without disturbing the flow.
As shown in FIG. 2B, the supply pipe 16 preferably has an opening rate per unit length of the hole 16a that is lower on the supply side of the reaction solution and higher on the bubble removal unit 18 side. Thereby, the reaction solution 13 can be more uniformly supplied to the film forming material S in the longitudinal direction of the supply pipe 16, and the film thickness uniformity can be improved.
The aperture ratio per unit length can be changed, for example, by changing the pitch of the holes 16a. Further, for example, the average interval between the holes 16a on the upstream side from the center of the supply pipe 16 may be double the average interval between the holes 16a on the downstream side.
The position, number, density, and the like of the holes 16a of the supply pipe 16 are not particularly limited, and are appropriately set depending on the size of the film forming apparatus, the film forming target, the film forming conditions, and the like. .

供給管16と被成膜材Sとの間に整流板24が設けられている。整流板24は、反応槽12の内部12aに隙間なく設けられている。この整流板24は、複数の穴24aが形成されたものである。この穴24aは、例えば、円形である。この整流板24により、反応溶液13の流れを均質化でき、反応溶液13を被成膜材Sに対してより均一に供給することができる。なお、整流板24は、必ずしも設ける必要はない。   A rectifying plate 24 is provided between the supply pipe 16 and the film forming material S. The rectifying plate 24 is provided in the interior 12 a of the reaction vessel 12 without a gap. The rectifying plate 24 is formed with a plurality of holes 24a. The hole 24a is circular, for example. The flow of the reaction solution 13 can be homogenized by the current plate 24, and the reaction solution 13 can be supplied more uniformly to the film forming material S. Note that the rectifying plate 24 is not necessarily provided.

泡抜部18は、反応槽12内部12aでの泡の発生を抑制するためのものである。泡抜部18は、例えば、図1(a)、図2(c)に示すように供給管16と配管26が接続されており、配管26の方が低い位置に接続されている。また、泡抜部18には上部に戻し管19が接続されており、この戻し管19は外槽14に、その端部の開口が向けられている。戻し管19にはバルブ29aが設けられている。また、泡抜部18の配管26にバルブ29bが設けられている。
供給管16に供給される反応溶液13は、移送中に空気を巻きこんだり、所定の温度に加熱されることにより生じる泡を含んでいる。反応溶液13が供給側から泡抜部18側に移動する場合、流れがあるため、泡は反応槽12の内部12aに発生しにくい。そして、泡抜部18に供給管16から反応溶液13が供給されると反応溶液13が溜り、その表面に泡が浮く。反応溶液13はFl方向に配管26側に流れるが、泡は気体であり軽いためFa方向に戻し管19側に移動する。これにより、反応溶液13から泡が取り除かれる。戻し管19には泡と一緒に反応溶液13も一部移動するが、その反応溶液13は外槽14に戻される。なお、バルブ29aの開閉程度を調整することにより、泡を効率よく戻し管19に移動させて、泡を取り除くことができる。また、例えば、泡抜部18の泡の量に応じて、バルブ29bの開閉率が調整される。これにより、泡のない反応溶液13を反応槽12に送ることができる。なお、泡抜部18の構成は、図1(a)、図2(c)に示す構成に特に限定されるものではない。
The bubble removal part 18 is for suppressing generation | occurrence | production of the bubble in the reaction tank 12 inside 12a. For example, as shown in FIG. 1A and FIG. 2C, the bubble vent 18 is connected to the supply pipe 16 and the pipe 26, and the pipe 26 is connected to a lower position. In addition, a return pipe 19 is connected to the upper part of the bubble removing section 18, and the return pipe 19 is directed to the outer tub 14 with an opening at the end thereof. The return pipe 19 is provided with a valve 29a. In addition, a valve 29 b is provided in the pipe 26 of the bubble vent 18.
The reaction solution 13 supplied to the supply pipe 16 contains bubbles generated by entraining air during the transfer or heating to a predetermined temperature. When the reaction solution 13 moves from the supply side to the bubble removal unit 18 side, since there is a flow, bubbles are not easily generated in the interior 12 a of the reaction tank 12. When the reaction solution 13 is supplied from the supply pipe 16 to the bubble removal unit 18, the reaction solution 13 accumulates, and bubbles float on the surface. The reaction solution 13 flows to the pipe 26 side in the Fl direction, but since the bubbles are gas and light, they move back to the Fa pipe 19 side in the Fa direction. Thereby, bubbles are removed from the reaction solution 13. The reaction solution 13 partially moves along with the bubbles to the return pipe 19, but the reaction solution 13 is returned to the outer tank 14. By adjusting the opening / closing degree of the valve 29a, the bubbles can be efficiently moved to the return pipe 19 and removed. Further, for example, the opening / closing rate of the valve 29b is adjusted according to the amount of foam in the foam removal unit 18. Thereby, the reaction solution 13 without bubbles can be sent to the reaction tank 12. In addition, the structure of the bubble removal part 18 is not specifically limited to the structure shown to Fig.1 (a) and FIG.2 (c).

ヒータ20は、反応溶液13を所定の温度に加熱するものである。ヒータ20は、泡抜部18と配管26を介して接続されている。ヒータ20の構成は、特に限定されるものではなく、CBD法に用いられる公知の各種のヒータを用いることができる。   The heater 20 heats the reaction solution 13 to a predetermined temperature. The heater 20 is connected to the bubble removal unit 18 via a pipe 26. The configuration of the heater 20 is not particularly limited, and various known heaters used in the CBD method can be used.

ポンプ22は、反応溶液13を供給管16に供給する供給部として機能するとともに、反応溶液13を循環させて反応溶液13を供給管16に再度供給する循環部として機能するものである。ポンプ22の構成は、反応溶液13を移送することができれば、特に限定されるものではなく、公知のものを適宜利用することができる。   The pump 22 functions as a supply unit that supplies the reaction solution 13 to the supply pipe 16 and also functions as a circulation unit that circulates the reaction solution 13 and supplies the reaction solution 13 to the supply pipe 16 again. The configuration of the pump 22 is not particularly limited as long as the reaction solution 13 can be transferred, and a known one can be appropriately used.

次に、反応溶液13について詳細に説明する。反応溶液13は、成膜する膜に応じて適正なものが用いられる。具体的には、反応溶液13として、後に詳細に説明する光電変換素子および太陽電池のバッファ層の形成に用いられるものを例にして説明する。このバッファ層は、例えば、硫化物を含む化合物からなる。
反応溶液13には、例えば、所定の金属のイオン、チオ尿素、またはチオアセトアミドを含むものを用いる。例えば、反応溶液13として、以下に示す文献に記載されている溶液を用いることができる。文献としては、所定の金属が亜鉛の場合には、M.A. Contreras, et. al., Thin Solid Films, 403, 204, (2002)、所定の金属がカドミウムの場合には、C. Hubert, et al., Phys. Stat. Sol. 205, 2335, (2008)、所定の金属がインジウムの場合には、D. Hariskos, et al., Sol. Energ. Mat. Sol. C, 41, 345, (1996) である。
以下に説明する例は、反応溶液13の好ましい組成である。なお、以下において、所定の金属が亜鉛である場合について説明するが、カドミウム、インジウム、スズの場合もほぼ同様である。
Next, the reaction solution 13 will be described in detail. An appropriate reaction solution 13 is used according to the film to be formed. Specifically, the reaction solution 13 will be described using an example of a photoelectric conversion element and a buffer layer of a solar cell, which will be described in detail later. The buffer layer is made of a compound containing sulfide, for example.
As the reaction solution 13, for example, a solution containing a predetermined metal ion, thiourea, or thioacetamide is used. For example, as the reaction solution 13, a solution described in the following literature can be used. The literature includes MA Contreras, et. Al., Thin Solid Films, 403, 204, (2002) when the given metal is zinc, and C. Hubert, et al. When the given metal is cadmium. , Phys. Stat. Sol. 205, 2335, (2008), D. Hariskos, et al., Sol. Energ. Mat. Sol. C, 41, 345, (1996) ).
The example described below is a preferred composition of the reaction solution 13. In the following, the case where the predetermined metal is zinc will be described, but the same applies to the case of cadmium, indium, and tin.

Zn源として、硫酸亜鉛、酢酸亜鉛、硝酸亜鉛、クエン酸亜鉛、およびこれらの水和物からなる群より選ばれた少なくとも1種を含むことが好ましい。濃度は特に制限されず、0.001〜0.5Mが好ましい。S源として、チオ尿素を含むことが好ましい。チオ尿素の濃度は特に制限されず、0.01〜1.0Mが好ましい。   The Zn source preferably contains at least one selected from the group consisting of zinc sulfate, zinc acetate, zinc nitrate, zinc citrate, and hydrates thereof. The concentration is not particularly limited and is preferably 0.001 to 0.5M. It is preferable to contain thiourea as the S source. The concentration of thiourea is not particularly limited and is preferably 0.01 to 1.0M.

反応溶液13中には、pH調整剤等として機能するNHOH等のアンモニウム塩を含むことが好ましい。アンモニウム塩は、錯形成剤等として機能する成分でもある。アンモニウム塩の濃度は0.001〜10.0Mが好ましい。これによりpHを調整して、金属イオンの溶解度または過飽和度を調整することができる。アンモニウム塩の濃度が0.001〜10.0Mの範囲内であれば反応速度が速く、実用的な生産速度で成膜することができる。 The reaction solution 13 preferably contains an ammonium salt such as NH 4 OH that functions as a pH adjuster or the like. The ammonium salt is also a component that functions as a complexing agent or the like. The concentration of the ammonium salt is preferably 0.001 to 10.0M. Thereby, pH can be adjusted and the solubility or supersaturation degree of a metal ion can be adjusted. When the concentration of the ammonium salt is in the range of 0.001 to 10.0M, the reaction rate is high and the film can be formed at a practical production rate.

さらに1M以上のアルカリ金属イオンを含んでいてもよい。ここで、アルカリ金属源としては、クエン酸三ナトリウム、クエン酸三カリウム、クエン酸三リチウムおよび/またはその水和物を含むことが好ましい。クエン酸三ナトリウムを用いたときはナトリウム、クエン酸三カリウムを用いたときはカリウム、クエン酸三リチウムを用いたときはリチウムがバッファ層中に取り込まれる。   Furthermore, 1M or more of alkali metal ions may be included. Here, the alkali metal source preferably contains trisodium citrate, tripotassium citrate, trilithium citrate and / or a hydrate thereof. Sodium is taken into the buffer layer when trisodium citrate is used, potassium is used when tripotassium citrate is used, and lithium is used when trilithium citrate is used.

なお、このクエン酸三ナトリウム、クエン酸三カリウムおよびクエン酸三リチウムは、錯形成剤等として機能する成分を兼ねるものであり、例えば、特開2002−343987号公報では、反応溶液中のクエン酸三ナトリウムの濃度は0.001〜0.25Mが好ましいと記載されている。   The trisodium citrate, tripotassium citrate, and trilithium citrate also serve as a component that functions as a complexing agent. For example, in JP-A-2002-343987, citric acid in a reaction solution is used. It is described that the concentration of trisodium is preferably 0.001 to 0.25M.

反応開始前の反応溶液13のpHは、例えば、9.0〜12.5とする。
反応溶液13の反応開始前のpHが9.0未満では、チオ尿素等の成分(S)の分解反応が進行しないか、進行しても極めてゆっくりであるため、析出反応が進行しない。チオ尿素の分解反応は下記の通りである。チオ尿素の分解反応については、Journal of the Electrochemical Society,141,205-210(1994)、およびJournal of Crystal Growth 299,136-141(2007)等に記載されている。
SC(NH+OH⇔SH+CH+H
SH+OH⇔S2−+H
反応溶液13の反応開始前のpHが12.5超では、錯形成剤等としても機能する成分(N)が安定な溶液を作る効果が大きくなり、析出反応が進行しないか、あるいは進行しても極めて遅い進行となってしまう。
The pH of the reaction solution 13 before the start of the reaction is, for example, 9.0 to 12.5.
When the pH of the reaction solution 13 before the start of the reaction is less than 9.0, the decomposition reaction of the component (S) such as thiourea does not proceed or even proceeds so slowly that the precipitation reaction does not proceed. The decomposition reaction of thiourea is as follows. The decomposition reaction of thiourea is described in Journal of the Electrochemical Society, 141, 205-210 (1994), Journal of Crystal Growth 299, 136-141 (2007) and the like.
SC (NH 2) 2 + OH - ⇔SH - + CH 2 N 2 + H 2 O
SH + OH ⇔S 2 + + H 2 O
If the pH of the reaction solution 13 before the start of the reaction is more than 12.5, the effect that the component (N) that also functions as a complexing agent or the like makes a stable solution increases, and the precipitation reaction does not proceed or proceeds. Will be very slow.

反応溶液13の反応終了後のpHは特に制限されない。反応溶液13の反応終了後のpHは7.5〜12.5であることが好ましい。反応溶液13の反応終了後のpHが7.5未満では、反応が進行しない期間を含んでいたことになり、効率的な製造を考えると無意味である。また、緩衝作用のあるアンモニアが入っていた系でこれだけのpH低下があった場合には、アンモニアが加熱工程で過剰に揮発している可能性が高く、製造上の改善が必要であると考えられる。反応溶液13の反応終了後のpHが12.5超では、チオ尿素の分解は促進されるが、亜鉛イオンの多くがアンモニウム錯体として安定になるため、析出反応の進行が著しく遅くなる場合がある。反応溶液13の反応終了後のpHはより好ましくは9.5〜10.5である。   The pH after completion of the reaction of the reaction solution 13 is not particularly limited. The pH of the reaction solution 13 after the reaction is preferably 7.5 to 12.5. If the pH of the reaction solution 13 after the completion of the reaction is less than 7.5, it means that the reaction does not proceed, which is meaningless when considering efficient production. In addition, if there is such a pH drop in a system containing ammonia that has a buffering effect, it is highly possible that ammonia has volatilized excessively in the heating process, and it is considered that manufacturing improvements are necessary. It is done. When the pH of the reaction solution 13 after the reaction is over 12.5, the decomposition of thiourea is promoted, but since most of the zinc ions are stabilized as ammonium complexes, the progress of the precipitation reaction may be extremely slow. . The pH after completion of the reaction of the reaction solution 13 is more preferably 9.5 to 10.5.

また、水酸化物イオンと錯イオンを形成しうる金属等、アルカリ性溶媒に溶解しやすい金属を含む基板、例えば、可撓性基板としての適用が可能な、Alを主成分とするAl基材の少なくとも一方の面側にAlを主成分とする陽極酸化膜が形成された陽極酸化基板、Feを主成分とするFe材の少なくとも一方の面側にAlを主成分とするAl材が積層されたクラッド材の少なくとも一方の面側にAlを主成分とする陽極酸化膜が形成された陽極酸化基板、Feを主成分とするFe材の少なくとも一方の面側にAlを主成分とするAl膜が成膜された基材の少なくとも一方の面側にAlを主成分とする陽極酸化膜が形成された陽極酸化基板等の陽極酸化基板等を用いた場合にも、被成膜材Sにダメージを与える恐れがなく、一様性の高いバッファ層を成膜することができる。 In addition, a substrate containing a metal that can easily be dissolved in an alkaline solvent, such as a metal that can form a complex ion with a hydroxide ion, for example, an Al base material mainly composed of Al that can be applied as a flexible substrate. An anodized substrate having an anodized film mainly composed of Al 2 O 3 formed on at least one surface side, and an Al material mainly composed of Al on at least one surface side of an Fe material mainly composed of Fe Anodized substrate in which an anodized film mainly composed of Al 2 O 3 is formed on at least one surface side of the laminated clad material, and Al is mainly disposed on at least one surface side of the Fe material mainly composed of Fe. Even when an anodized substrate such as an anodized substrate in which an anodized film containing Al 2 O 3 as a main component is formed on at least one surface side of a base material on which an Al film as a component is formed is used. , May cause damage to the film-forming material S No, it is possible to form a high uniformity buffer layer.

反応温度は、例えば、60〜98℃である。反応温度が60℃未満では反応速度が遅くなり、膜が成長しない、また膜成長しても実用的な反応速度で所望の厚み、例えば、50nm以上を得るのが難しくなる。反応温度が98℃超では、反応温度の均一性を保つことが難しく、温度ムラ起因の膜厚ムラが生じてしまう。さらに、反応が開放系で実施される場合には、溶媒の蒸発等による濃度変化等が生じ、安定した膜析出条件を維持することが難しくなる。反応温度は好ましくは70〜90℃である。   The reaction temperature is, for example, 60 to 98 ° C. When the reaction temperature is less than 60 ° C., the reaction rate becomes slow, and the film does not grow. Even when the film is grown, it is difficult to obtain a desired thickness, for example, 50 nm or more at a practical reaction rate. When the reaction temperature exceeds 98 ° C., it is difficult to maintain the uniformity of the reaction temperature, resulting in film thickness unevenness due to temperature unevenness. Furthermore, when the reaction is carried out in an open system, a change in concentration due to evaporation of the solvent or the like occurs, making it difficult to maintain stable film deposition conditions. The reaction temperature is preferably 70 to 90 ° C.

反応時間は特に制限されるものではない。反応時間は反応温度にもよるが、例えば、10〜90分間で、下地を良好に被覆する充分な厚さの膜を成膜することができる。   The reaction time is not particularly limited. Although the reaction time depends on the reaction temperature, for example, a film having a sufficient thickness for satisfactorily covering the base can be formed in 10 to 90 minutes.

成膜装置10では、反応槽12内に被成膜材Sを配置し、その後、成膜条件に応じてヒータ20で所定の温度にされた反応溶液13を、ポンプ22により供給管16を介して下部から反応槽12内に供給し、反応槽12内を反応溶液13で満たす。その後も、成膜条件に応じて供給管16を介して下部から反応槽14内に反応溶液13を所定の時間供給する。このとき、供給管16の穴16aは底12dを向いているため、反応溶液13は流れを乱すことなく被成膜材Sに供給される。また、整流板24があるため、反応溶液13が被成膜材Sに対して均一に供給される。供給管16を経た反応溶液13は泡抜部18にて、反応溶液13から泡が取り除かれる。これにより、反応槽12内での泡の発生を抑制することができ、膜に泡スジが発生することを抑制することができ、かつ膜厚均一性が高い膜を成膜することができる。このため、膜厚が数十nm程度と薄く、かつ高い膜厚精度が要求される膜でも、その膜を所定の膜厚精度で形成することができる。
なお、成膜装置10では、複数の被成膜材Sをまとめて、それぞれに膜を成膜しても、各被成膜材Sにおいて泡スジが発生することなく、かつ膜厚均一性が高い膜を成膜できる。また、反応槽12の内部12aを反応溶液13で満たした後に被成膜材Sを配置してもよい。
In the film forming apparatus 10, the film forming material S is disposed in the reaction tank 12, and then the reaction solution 13 that has been heated to a predetermined temperature by the heater 20 according to the film forming conditions is supplied via the supply pipe 16 by the pump 22. Then, the reaction vessel 12 is supplied from the bottom, and the reaction vessel 12 is filled with the reaction solution 13. Thereafter, the reaction solution 13 is supplied from the lower part into the reaction tank 14 through the supply pipe 16 according to the film forming conditions for a predetermined time. At this time, since the hole 16a of the supply pipe 16 faces the bottom 12d, the reaction solution 13 is supplied to the film forming material S without disturbing the flow. Further, since the current plate 24 is provided, the reaction solution 13 is uniformly supplied to the film forming material S. The reaction solution 13 that has passed through the supply pipe 16 is removed from the reaction solution 13 at the bubble removal unit 18. Thereby, generation | occurrence | production of the bubble in the reaction tank 12 can be suppressed, generation | occurrence | production of a bubble streak can be suppressed in a film | membrane, and a film | membrane with high film thickness uniformity can be formed into a film. For this reason, even if the film thickness is as thin as several tens of nm and a high film thickness accuracy is required, the film can be formed with a predetermined film thickness accuracy.
In the film forming apparatus 10, even when a plurality of film forming materials S are collected and a film is formed on each of the film forming materials S, bubble streaks are not generated in each film forming material S and the film thickness uniformity is maintained. A high film can be formed. In addition, the film forming material S may be disposed after the inside 12 a of the reaction tank 12 is filled with the reaction solution 13.

泡抜部18にて泡が取り除かれた反応溶液13は、配管26を介してヒータ20に送られ、成膜に再度利用される。泡抜部18で除かれた泡は一部反応溶液13とともに戻し管19を経て外槽14に供給される。一方、反応槽12に供給された反応溶液13は、反応槽12の容積を超えると反応槽12の上部12bから外槽14に溢れる。外槽14に溜った反応溶液13は配管28を介して配管26、ヒータ20、ポンプ22を経て供給管16に再度供給され成膜に再度利用される。このように、反応溶液13を再度利用することにより、成膜に要する反応溶液13の量を低減することができる。
なお、反応槽12の内部12aを反応溶液13で満たした後に被成膜材Sを配置してもよい。
The reaction solution 13 from which bubbles have been removed by the bubble removal unit 18 is sent to the heater 20 via the pipe 26 and is used again for film formation. The foam removed by the foam removal unit 18 is supplied to the outer tank 14 through a return pipe 19 together with a part of the reaction solution 13. On the other hand, the reaction solution 13 supplied to the reaction tank 12 overflows from the upper part 12 b of the reaction tank 12 to the outer tank 14 when the volume of the reaction tank 12 is exceeded. The reaction solution 13 accumulated in the outer tub 14 is supplied again to the supply pipe 16 via the pipe 28 via the pipe 26, the heater 20, and the pump 22, and is used again for film formation. Thus, by using the reaction solution 13 again, the amount of the reaction solution 13 required for film formation can be reduced.
Note that the film forming material S may be disposed after the inside 12 a of the reaction tank 12 is filled with the reaction solution 13.

ここで、図3(a)は、比較のための成膜装置の第1の例を示す模式的斜視図であり、(b)は、比較のための成膜装置の第2の例を示す模式斜視図である。図1(a)に示す成膜装置10と同一構成物には、同一符号を付して、その詳細な説明は省略する。
図3(a)に示す成膜装置100は、図1(a)に示す成膜装置10に比して、供給管16の下流側に泡抜部18が設けられていない点以外は、成膜装置10と同様の構成であるため、その詳細な説明は省略する。
また、図3(b)に示す成膜装置102は、図1(a)に示す成膜装置10に比して、供給管16の下流側に泡抜部18が設けられていない点、供給管16の両側から反応溶液13が供給される点以外は、成膜装置10と同様の構成であるため、その詳細な説明は省略する。
Here, FIG. 3A is a schematic perspective view showing a first example of a film forming apparatus for comparison, and FIG. 3B shows a second example of the film forming apparatus for comparison. It is a model perspective view. The same components as those in the film forming apparatus 10 shown in FIG. 1A are denoted by the same reference numerals, and detailed description thereof is omitted.
The film forming apparatus 100 shown in FIG. 3 (a) is the same as the film forming apparatus 10 shown in FIG. 1 (a) except that the bubble vent 18 is not provided on the downstream side of the supply pipe 16. Since it is the same structure as the membrane apparatus 10, the detailed description is abbreviate | omitted.
Further, the film forming apparatus 102 shown in FIG. 3B is different from the film forming apparatus 10 shown in FIG. 1A in that the bubble vent 18 is not provided on the downstream side of the supply pipe 16. Since the configuration is the same as that of the film forming apparatus 10 except that the reaction solution 13 is supplied from both sides of the tube 16, detailed description thereof is omitted.

図3(a)に示す下流側に泡抜部18が設けられていない成膜装置100では、下流側に泡Bが発生した。また、図3(b)に示す両側から反応溶液13を供給する成膜装置102では、中央部に泡Bが発生した。その結果、図3(b)に示す成膜装置102で膜を成膜した場合、図4(b)に示すように膜に泡スジαができることを確認している。また、図示はしないが、図3(a)に示す成膜装置100で膜を成膜した場合でも、泡スジができる。
一方、成膜装置10では、図4(a)に示すように泡スジが生じることなく、膜厚均一性が高い膜を成膜できることを確認している。
In the film forming apparatus 100 in which the bubble removal unit 18 is not provided on the downstream side illustrated in FIG. 3A, bubbles B are generated on the downstream side. In the film forming apparatus 102 that supplies the reaction solution 13 from both sides shown in FIG. As a result, it was confirmed that when the film was formed by the film forming apparatus 102 shown in FIG. 3B, bubble streaks α were formed on the film as shown in FIG. 4B. Although not shown, even when a film is formed by the film forming apparatus 100 shown in FIG.
On the other hand, as shown in FIG. 4A, it has been confirmed that the film forming apparatus 10 can form a film having high film thickness uniformity without generating bubble streaks.

次に、成膜装置10を用いた成膜の具体例について説明する。
上述の成膜装置10は、例えば、図5に示す光電変換素子30のバッファ層38を形成することができる。バッファ層38の形成の説明に先立ち、まず、図5に示す光電変換素子30について説明する。
図5に示す光電変換素子30は、基板32の表面32aに形成された裏面電極34と、裏面電極34の表面34aに形成された光電変換層36と、この光電変換層36の表面36aに形成されたバッファ層38と、このバッファ層38上に形成された透明電極40と、裏面電極34上および透明電極40上に形成された上部電極42とを有する。
Next, a specific example of film formation using the film formation apparatus 10 will be described.
For example, the film forming apparatus 10 can form the buffer layer 38 of the photoelectric conversion element 30 illustrated in FIG. 5. Prior to the description of the formation of the buffer layer 38, first, the photoelectric conversion element 30 shown in FIG. 5 will be described.
The photoelectric conversion element 30 shown in FIG. 5 is formed on the back surface electrode 34 formed on the surface 32 a of the substrate 32, the photoelectric conversion layer 36 formed on the surface 34 a of the back electrode 34, and the surface 36 a of the photoelectric conversion layer 36. And a transparent electrode 40 formed on the buffer layer 38, and an upper electrode 42 formed on the back electrode 34 and the transparent electrode 40.

基板32には、例えば、無アルカリガラスおよび石英ガラス等のガラス基板、アルミナ等で構成されるセラミックス基板、ステンレス、チタン箔およびシリコン等で構成される金属基板、ならびにポリイミド等で構成される高分子基板を用いることができる。
基板32は絶縁層を形成しない場合、単体で絶縁性を有するもので構成される。
基板32としては、耐熱性および軽量性の観点から、特に金属板を有することが好ましい。絶縁層に陽極酸化膜を用いる場合には、アルミニウム、鉄、ジルコニウム、チタン、マグネシウム、銅、ニオブおよびタンタルのうち、少なくとも1種の金属板、または上記金属の合金で構成された金属板を用いることが好ましい。
Examples of the substrate 32 include glass substrates such as non-alkali glass and quartz glass, ceramic substrates made of alumina, a metal substrate made of stainless steel, titanium foil, silicon, and the like, and a polymer made of polyimide or the like. A substrate can be used.
When the insulating layer is not formed, the substrate 32 is composed of a single member having insulating properties.
The substrate 32 preferably has a metal plate from the viewpoint of heat resistance and lightness. When an anodic oxide film is used for the insulating layer, at least one metal plate of aluminum, iron, zirconium, titanium, magnesium, copper, niobium and tantalum or a metal plate made of an alloy of the above metal is used. It is preferable.

基板32は、単層構造に限定されるものではなく、積層基板であってもよい。この場合、アルミニウムではない金属板の片面または両面にアルミニウム板またはアルミニウム合金板を積層して一体化したクラッド材を用いることができる。このクラッド材では、陽極酸化膜の形成が容易であること、耐久性が高いという観点からより好ましい。金属板の両面にアルミニウム板またはアルミニウム合金板で挟んで一体化したクラッド材の場合、アルミニウムまたはアルミニウム合金と、Alからなる陽極酸化膜との熱膨張係数差に起因した基板の反り、および陽極酸化膜の膜剥がれ等を抑制することができる。
なお、金属板の片面にアルミニウム板を積層したクラッド材をAl/金属と表記し、金属板の両面にアルミニウム板を積層したクラッド材をAl/金属/Alと表記する。上記金属には、各種の素材名が入る。金属板には、例えば、ステンレス板、鋼板、チタン板等が用いられる。
The substrate 32 is not limited to a single layer structure, and may be a laminated substrate. In this case, a clad material in which an aluminum plate or an aluminum alloy plate is laminated and integrated on one side or both sides of a metal plate that is not aluminum can be used. This clad material is more preferable from the viewpoint of easy formation of an anodized film and high durability. In the case of a clad material integrated on both sides of an aluminum plate or an aluminum alloy plate on both sides of the metal plate, the warp of the substrate due to the difference in thermal expansion coefficient between the aluminum or aluminum alloy and the anodized film made of Al 2 O 3 , Further, peeling of the anodized film can be suppressed.
In addition, the clad material which laminated | stacked the aluminum plate on the single side | surface of a metal plate is described as Al / metal, and the clad material which laminated | stacked the aluminum plate on both surfaces of the metal plate is described as Al / metal / Al. Various material names are included in the metal. As the metal plate, for example, a stainless plate, a steel plate, a titanium plate or the like is used.

裏面電極34は、例えば、Mo、Cr、またはW、およびこれらを組み合わせたものにより構成される。この裏面電極34は、単層構造でもよいし、2層構造等の積層構造でもよい。裏面電極34は、Moで構成することが好ましい。裏面電極34の膜厚は、200〜1000nm程度が好ましい。   The back electrode 34 is made of, for example, Mo, Cr, or W and a combination thereof. The back electrode 34 may have a single layer structure or a laminated structure such as a two-layer structure. The back electrode 34 is preferably composed of Mo. The film thickness of the back electrode 34 is preferably about 200 to 1000 nm.

光電変換層36は、高光電変換効率が得られることから、例えば、カルコゲン化合物半導体、カルコパイライト構造の化合物半導体および欠陥スタナイト型構造の化合物半導体が用いられる。光電変換層36の膜厚は、好ましくは1.0〜3.0μmであり、1.5〜2.0μmが特に好ましい。   Since the photoelectric conversion layer 36 can obtain high photoelectric conversion efficiency, for example, a chalcogen compound semiconductor, a compound semiconductor having a chalcopyrite structure, and a compound semiconductor having a defect stannite structure are used. The film thickness of the photoelectric conversion layer 36 is preferably 1.0 to 3.0 μm, and particularly preferably 1.5 to 2.0 μm.

カルコゲン化合物(S、Se、Teを含む化合物)半導体としては、II−VI化合物:ZnS、ZnSe、ZnTe、CdS、CdSe、CdTe等、I−III−VI族化合物:CuInSe、CuGaSe、Cu(In,Ga)Se、CuInS、CuGaSe、Cu(In,Ga)(S,Se)等、I−III−VI族化合物:CulnSe、CuGaSe、Cu(ln,Ga)Se等を好ましく挙げることができる。 As a chalcogen compound (compound containing S, Se, Te), a II-VI compound: ZnS, ZnSe, ZnTe, CdS, CdSe, CdTe, etc., an I-III-VI II group compound: CuInSe 2 , CuGaSe 2 , Cu (In, Ga) Se 2 , CuInS 2 , CuGaSe 2 , Cu (In, Ga) (S, Se) 2, etc., I-III 3 -VI Group 5 compounds: Culn 3 Se 5 , CuGa 3 Se 5 , Cu ( In, Ga) 3 Se 5 and the like can be preferably exemplified.

カルコパイライト型構造および欠陥スタナイト型構造の化合物半導体としては、I−III−VI族化合物:CuInSe、CuGaSe、Cu(In,Ga)Se、CuInS、CuGaSe、Cu(In,Ga)(S,Se)等、I−III−VI族化合物:CuInSe、CuGaSe、Cu(In,Ga)Se等を好ましく挙げることができる。なお、上記(In,Ga)、(S,Se)は、それぞれ(In1−xGa)、(S1−ySe)(ただし、x=0〜1、y=0〜1)を示す。
また、光電変換層36は、例えば、CZTS系化合物で構成することもできる。CZTS系化合物としては、例えば、CuZnSnSが挙げられる。
The compound semiconductor having a chalcopyrite structure and defects stannite structure, I-III-VI 2 compound: CuInSe 2, CuGaSe 2, Cu (In, Ga) Se 2, CuInS 2, CuGaSe 2, Cu (In, Ga ) (S, Se) 2 and the like, and I-III 3 -VI Group 5 compounds: CuIn 3 Se 5 , CuGa 3 Se 5 , Cu (In, Ga) 3 Se 5 and the like can be preferably exemplified. The above (In, Ga) and (S, Se) are respectively (In 1-x Ga x ) and (S 1-y Se y ) (where x = 0 to 1, y = 0 to 1). Show.
Moreover, the photoelectric converting layer 36 can also be comprised with a CZTS type compound, for example. An example of the CZTS compound is Cu 2 ZnSnS 4 .

光電変換層36の形成方法は、特に制限されるものではない。例えば、Cu,In,(Ga),Sを含むCI(G)S系の光電変換層36の形成には、セレン化法および多元蒸着法等の公知の方法を用いることができる。   The method for forming the photoelectric conversion layer 36 is not particularly limited. For example, the CI (G) S-based photoelectric conversion layer 36 containing Cu, In, (Ga), S can be formed by a known method such as a selenization method or a multi-source deposition method.

バッファ層38は、具体的には、CdS、ZnS,Zn(S,O)および/またはZn(S,O,OH)、SnS,Sn(S,O)および/またはSn(S,O,OH)、InS,In(S,O)および/またはIn(S,O,OH)等の、Cd,Zn,Sn,Inからなる群より選ばれる少なくとも1種の金属元素を含む金属硫化物を含むことが好ましい。   Specifically, the buffer layer 38 is made of CdS, ZnS, Zn (S, O) and / or Zn (S, O, OH), SnS, Sn (S, O) and / or Sn (S, O, OH). ), InS, In (S, O) and / or In (S, O, OH), etc., and a metal sulfide containing at least one metal element selected from the group consisting of Cd, Zn, Sn, In It is preferable.

バッファ層38の膜厚は、10nm〜2μmが好ましく、15〜200nmがより好ましい。このバッファ層38が10nmよりも薄いと、バッファ層38の後に形成する透明電極40の形成時に、光電変換層36がダメージを受ける可能性がある。一方、バッファ層38が厚すぎると、光電変換層36に入射する光量が小さくなる可能性がある。
また、バッファ層38に膜厚ムラがあると、膜厚が薄い場合、光電変換層36はダメージを受けるところとそうでないところが生じる。一方、膜厚が厚い場合、光電変換層36への光量がばらつく。このため、バッファ層38は膜厚均一性が高いことが好ましい。
The thickness of the buffer layer 38 is preferably 10 nm to 2 μm, and more preferably 15 to 200 nm. If the buffer layer 38 is thinner than 10 nm, the photoelectric conversion layer 36 may be damaged when the transparent electrode 40 formed after the buffer layer 38 is formed. On the other hand, if the buffer layer 38 is too thick, the amount of light incident on the photoelectric conversion layer 36 may be reduced.
Further, if the buffer layer 38 has a film thickness unevenness, when the film thickness is small, the photoelectric conversion layer 36 may be damaged or not. On the other hand, when the film thickness is large, the amount of light to the photoelectric conversion layer 36 varies. For this reason, it is preferable that the buffer layer 38 has high film thickness uniformity.

透明電極40は、光を光電変換層36に取り込むと共に、裏面電極40と対になって、光電変換層36で生成された電流が流れる電極として機能するものである。透明電極40は、公知の組成で構成することができるが、ZnO:Al等のn−ZnO等で構成することが好ましい。透明電極40の膜厚は、例えば、50nm〜2μmである。   The transparent electrode 40 captures light into the photoelectric conversion layer 36 and functions as an electrode through which a current generated in the photoelectric conversion layer 36 flows, paired with the back electrode 40. Although the transparent electrode 40 can be comprised by a well-known composition, it is preferable to comprise by n-ZnO, such as ZnO: Al. The film thickness of the transparent electrode 40 is, for example, 50 nm to 2 μm.

上部電極42は、光電変換素子30がセルの場合に、光電変換層36で発生した電流を透明電極40から取り出すための電極である。このため、上部電極42は、設けられていなくてもよい。
上部電極42は、例えば、アルミニウムより構成されるものである。上部電極42は、例えば、スパッタ法、蒸着法、CVD法等によって形成される。上部電極42のことをグリッド電極ともいう。
The upper electrode 42 is an electrode for taking out the current generated in the photoelectric conversion layer 36 from the transparent electrode 40 when the photoelectric conversion element 30 is a cell. For this reason, the upper electrode 42 may not be provided.
The upper electrode 42 is made of aluminum, for example. The upper electrode 42 is formed by, for example, a sputtering method, a vapor deposition method, a CVD method, or the like. The upper electrode 42 is also referred to as a grid electrode.

次に、成膜装置10を用いた光電変換素子30のバッファ層38の形成方法について説明する。
図6(a)、(b)は、本発明の実施形態の成膜装置を用いたバッファ層の形成方法を説明するためのものであり、(a)は、バッファ層の形成前の状態を示す模式的断面図であり、(b)は、バッファ層の形成後の状態を示す模式的断面図である。
まず、図6(a)に示すように、基板32の表面32aに裏面電極34が形成され、この裏面電極34上にCIGSで構成された光電変換層36が形成された状態のものを用意する。この状態のものが被成膜材44である。被成膜材44の光電変換層36の表面36aにバッファ層38を形成する。
なお、被成膜材44の裏面電極34および光電変換層36は、公知の方法で形成することができるため、製造方法についてその詳細な説明は省略する。
Next, a method for forming the buffer layer 38 of the photoelectric conversion element 30 using the film forming apparatus 10 will be described.
6A and 6B are diagrams for explaining a method for forming a buffer layer using the film forming apparatus according to the embodiment of the present invention. FIG. 6A shows a state before the buffer layer is formed. It is a typical sectional view shown, and (b) is a typical sectional view showing the state after formation of a buffer layer.
First, as shown in FIG. 6A, a substrate having a back electrode 34 formed on the surface 32a of the substrate 32 and a photoelectric conversion layer 36 made of CIGS formed on the back electrode 34 is prepared. . The film forming material 44 is in this state. A buffer layer 38 is formed on the surface 36 a of the photoelectric conversion layer 36 of the film forming material 44.
In addition, since the back surface electrode 34 and the photoelectric conversion layer 36 of the film formation material 44 can be formed by a known method, the detailed description of the manufacturing method is omitted.

バッファ層38の形成では、反応溶液13として、上述の光電変換素子および太陽電池のバッファ層の形成に用いられるものが用いられる。
被成膜材44を、成膜装置10の反応槽12内に配置する。そして、成膜条件に応じてヒータ20で所定の温度にされた反応溶液13を、ポンプ22により供給管16を介して下部から反応槽12内に供給し、反応槽12内を反応溶液13で満たす。その後も、成膜条件に応じて供給管16を介して下部から反応槽14内に反応溶液13を所定の時間供給する。これにより、図6(b)に示すように光電変換層36の表面36aにバッファ層38が形成される。なお、裏面電極34の表面34aにはマスクをしておくことが好ましい。また、反応槽12の内部12aを反応溶液13で満たした後に被成膜材44を配置してもよい。
バッファ層38の形成において、供給管16を経た反応溶液13は泡抜部18にて、反応溶液13から泡が取り除かれ、反応槽12内で泡が発生することが抑制され、バッファ層38への泡スジの発生を抑制できる。これにより、泡スジのないバッファ層38が得られる。
In the formation of the buffer layer 38, the reaction solution 13 that is used for forming the above-described photoelectric conversion element and the buffer layer of the solar cell is used.
A film forming material 44 is placed in the reaction tank 12 of the film forming apparatus 10. Then, the reaction solution 13 brought to a predetermined temperature by the heater 20 in accordance with the film formation conditions is supplied from the lower part into the reaction tank 12 through the supply pipe 16 by the pump 22, and the reaction tank 12 is filled with the reaction solution 13. Fulfill. Thereafter, the reaction solution 13 is supplied from the lower part into the reaction tank 14 through the supply pipe 16 according to the film forming conditions for a predetermined time. Thereby, the buffer layer 38 is formed on the surface 36a of the photoelectric conversion layer 36 as shown in FIG. Note that a mask is preferably provided on the surface 34 a of the back electrode 34. Alternatively, the film forming material 44 may be disposed after the inside 12 a of the reaction tank 12 is filled with the reaction solution 13.
In the formation of the buffer layer 38, the reaction solution 13 that has passed through the supply pipe 16 is removed from the reaction solution 13 by the bubble removal unit 18, and bubbles are prevented from being generated in the reaction tank 12. Generation of bubble streaks can be suppressed. Thereby, the buffer layer 38 without a bubble streak is obtained.

供給管16内では反応溶液13と泡が混在している。しかし、泡は反応溶液13よりも流れにより押されて容易に移動できるため、泡は一部の反応溶液13とともに泡抜部18に移動し、泡を含まない反応溶液13のみが反応槽12に送られる。
泡抜部18を通過した反応溶液13は、配管26およびバルブ29bを介してヒータ20に送られ、成膜に再度利用される。泡抜部18で取り除かれた泡は、一部反応溶液13とともに戻し管19を経て外槽14に供給される。一方、反応槽12に供給された反応溶液13は、反応槽12の容積を超えると反応槽12の上部12bから外槽14に溢れる。外槽14に溜った反応溶液13は配管28を介して供給管16に送られ成膜に再度利用される。このように、反応溶液13を再度利用することにより、バッファ層38の成膜に要する反応溶液13の量を低減できる。
In the supply pipe 16, the reaction solution 13 and bubbles are mixed. However, since the bubbles are pushed more easily by the flow than the reaction solution 13, the bubbles move together with some of the reaction solutions 13 to the bubble removal unit 18, and only the reaction solution 13 not containing bubbles enters the reaction tank 12. Sent.
The reaction solution 13 that has passed through the bubble vent 18 is sent to the heater 20 via the pipe 26 and the valve 29b, and is used again for film formation. The foam removed by the foam removal unit 18 is supplied to the outer tank 14 through a return pipe 19 together with a part of the reaction solution 13. On the other hand, the reaction solution 13 supplied to the reaction tank 12 overflows from the upper part 12 b of the reaction tank 12 to the outer tank 14 when the volume of the reaction tank 12 is exceeded. The reaction solution 13 collected in the outer tank 14 is sent to the supply pipe 16 via the pipe 28 and is used again for film formation. Thus, by using the reaction solution 13 again, the amount of the reaction solution 13 required for forming the buffer layer 38 can be reduced.

また、上述の成膜装置10は、例えば、図7に示す太陽電池50のバッファ層38を形成することができる。バッファ層38の形成の説明に先立ち、まず、図7に示す図7に示す太陽電池50について説明する。
図7に示す太陽電池50は、図5に示す光電変換素子30を集積したものである。太陽電池50において、図5に示す光電変換素子30と同一構成物には同一符号を付して、その詳細な説明は省略する。
Moreover, the above-mentioned film-forming apparatus 10 can form the buffer layer 38 of the solar cell 50 shown, for example in FIG. Prior to the description of the formation of the buffer layer 38, the solar cell 50 shown in FIG. 7 shown in FIG. 7 will be described first.
A solar cell 50 shown in FIG. 7 is obtained by integrating the photoelectric conversion elements 30 shown in FIG. In the solar cell 50, the same components as those of the photoelectric conversion element 30 shown in FIG.

太陽電池50は、裏面電極34と光電変換層36とバッファ層38と透明電極40とが積層されており、裏面電極34のみを貫通する第1の開溝部P1、光電変換層36とバッファ層38とを貫通する第2の開溝部P2、および光電変換層36とバッファ層38と透明電極40とを貫通する第3の開溝部P3が形成されている。   In the solar cell 50, the back electrode 34, the photoelectric conversion layer 36, the buffer layer 38, and the transparent electrode 40 are laminated, and the first groove P 1 that penetrates only the back electrode 34, the photoelectric conversion layer 36, and the buffer layer. And a third groove P3 that penetrates the photoelectric conversion layer 36, the buffer layer 38, and the transparent electrode 40 is formed.

太陽電池50では、第1の開溝部P1〜第3の開溝部P3によって、複数の光電変換素子52に分離されている。第2の開溝部62内に透明電極40が充填されることで、ある光電変換素子52の透明電極40が隣接する光電変換素子52の裏面電極34に直列接続した構造が得られる。各光電変換素子52で発生する電圧が加算されるように電気的に直列接続されており、このとき光電変換機能の有効部分は領域54である。
太陽電池50では、図7に示すD方向に電子が流れるように構成されており、裏面電極34がプラス極であり、透明電極40がマイナス極である。
なお、図7は光電変換素子52の繰返し直列接続構造をわかり易く図示したものであり、マイナス引出し電極の接続は図示したように透明電極40であってもよいし、第2の開溝部P2の下に位置する裏面電極34であってもよい。
In the solar cell 50, it is separated into a plurality of photoelectric conversion elements 52 by the first groove portion P1 to the third groove portion P3. By filling the second open groove 62 with the transparent electrode 40, a structure in which the transparent electrode 40 of a certain photoelectric conversion element 52 is connected in series to the back electrode 34 of the adjacent photoelectric conversion element 52 is obtained. Electrically connected in series so that the voltage generated in each photoelectric conversion element 52 is added. At this time, the effective portion of the photoelectric conversion function is the region 54.
The solar cell 50 is configured such that electrons flow in the direction D shown in FIG. 7, the back electrode 34 is a positive electrode, and the transparent electrode 40 is a negative electrode.
FIG. 7 illustrates the repeated series connection structure of the photoelectric conversion elements 52 in an easy-to-understand manner. The connection of the minus lead electrode may be the transparent electrode 40 as illustrated, or the second open groove P2 may be connected. The back electrode 34 located below may be used.

成膜装置10を用いた太陽電池50のバッファ層38の形成方法について説明する。
図8(a)および(b)は、本発明の実施形態の成膜装置を用いたバッファ層の形成工程を工程順に示す模式的断面図である。
まず、図8(a)に示すように、基板32に裏面電極34が形成され、裏面電極34が第1の開溝部P1で分離されており、裏面電極34上にCIGSで構成された光電変換層36が形成された状態のものを用意する。この状態のものが被成膜材56である。被成膜材56の光電変換層36の表面36aにバッファ層38を形成する。
なお、被成膜材56では、例えば、基板32に上述のAlを主成分とする陽極酸化膜が形成された陽極酸化基板を用いる。被成膜材56の裏面電極34および光電変換層36は、公知の方法で形成することができるため、製造方法についてその詳細な説明は省略する。
A method for forming the buffer layer 38 of the solar cell 50 using the film forming apparatus 10 will be described.
FIGS. 8A and 8B are schematic cross-sectional views showing the buffer layer forming process using the film forming apparatus of the embodiment of the present invention in the order of steps.
First, as shown in FIG. 8A, a back electrode 34 is formed on a substrate 32, the back electrode 34 is separated by a first groove portion P1, and a photoelectric sensor composed of CIGS on the back electrode 34 is formed. A layer in which the conversion layer 36 is formed is prepared. The film forming material 56 is in this state. A buffer layer 38 is formed on the surface 36 a of the photoelectric conversion layer 36 of the film forming material 56.
As the film forming material 56, for example, an anodized substrate in which the above-described anodized film containing Al 2 O 3 as a main component is formed on the substrate 32 is used. Since the back electrode 34 and the photoelectric conversion layer 36 of the film forming material 56 can be formed by a known method, a detailed description of the manufacturing method is omitted.

太陽電池50のバッファ層38の形成では、反応溶液13として、上述の光電変換素子および太陽電池のバッファ層の形成に用いられるものが用いられる。
太陽電池50のバッファ層38の形成方法は、上述の光電変換素子30のバッファ層38の形成方法に比して、被成膜材56の構成が異なる点以外は、上述の光電変換素子30のバッファ層38の形成方法と同じである。このため、その詳細な説明は省略する。なお、裏面電極34の表面34aにはマスクをしておくことが好ましい。
この場合でも、図8(b)に示すように光電変換層36の表面36aにバッファ層38が形成される。バッファ層38については、泡スジがなく、膜厚均一性に優れたものが形成される。
さらには、反応溶液13を再度利用することにより、少ない反応溶液13の量でバッファ層38を形成することができる。
In the formation of the buffer layer 38 of the solar cell 50, the reaction solution 13 used for the formation of the above-described photoelectric conversion element and the buffer layer of the solar cell is used.
The method of forming the buffer layer 38 of the solar cell 50 is the same as that of the photoelectric conversion element 30 described above except that the configuration of the film forming material 56 is different from the method of forming the buffer layer 38 of the photoelectric conversion element 30 described above. This is the same as the method for forming the buffer layer 38. For this reason, the detailed description is abbreviate | omitted. Note that a mask is preferably provided on the surface 34 a of the back electrode 34.
Even in this case, the buffer layer 38 is formed on the surface 36a of the photoelectric conversion layer 36 as shown in FIG. The buffer layer 38 has no bubble streaks and is excellent in film thickness uniformity.
Furthermore, by using the reaction solution 13 again, the buffer layer 38 can be formed with a small amount of the reaction solution 13.

本発明は、基本的に以上のように構成されるものである。以上、本発明の成膜装置について詳細に説明したが、本発明は上記実施形態に限定されず、本発明の主旨を逸脱しない範囲において、種々の改良または変更をしてもよいのはもちろんである。   The present invention is basically configured as described above. Although the film forming apparatus of the present invention has been described in detail above, the present invention is not limited to the above-described embodiments, and various improvements or modifications may be made without departing from the spirit of the present invention. is there.

本実施例では、以下に示す実施例1〜3および比較例1、2の成膜装置で、以下に示す反応溶液を用いて被成膜材に、厚さ40nmの膜を成膜し、得られた膜について、膜厚ムラおよび泡スジを評価した。成膜条件としては、反応溶液の温度を90℃とし、反応溶液の流量を8L/minとした。
また、実施例1〜3および比較例1、2の成膜装置では、反応槽の大きさは共通しており、いずれも大きさを40cm×10cm×50cmとした。この反応槽内に、被成膜材として、30cm角の大きさのSUS(ステンレス)基板(厚さ100μm)を18枚平行に設置して成膜した。なお、後述するように、膜厚ムラの評価は18枚の全ての基板の平均値からのずれを用いて行う。
In this example, the film forming apparatus of Examples 1 to 3 and Comparative Examples 1 and 2 shown below was used to form a film having a thickness of 40 nm on the film forming material using the reaction solution shown below. The obtained film was evaluated for film thickness unevenness and bubble streaks. As film formation conditions, the temperature of the reaction solution was 90 ° C., and the flow rate of the reaction solution was 8 L / min.
Moreover, in the film-forming apparatuses of Examples 1 to 3 and Comparative Examples 1 and 2, the size of the reaction tank was common, and the size was 40 cm × 10 cm × 50 cm. In this reaction tank, 18 SUS (stainless steel) substrates (thickness: 100 μm) having a size of 30 cm square were placed in parallel as a film forming material to form a film. As will be described later, the evaluation of the film thickness unevenness is performed using a deviation from the average value of all 18 substrates.

反応溶液には以下のものを用いた。
反応溶液においては、水溶液(I)として硫酸亜鉛水溶液(0.18[M])、水溶液(II)としてチオ尿素水溶液(チオ尿素0.30[M])、水溶液(III)としてクエン酸三ナトリウム水溶液(0.18[M])、および水溶液(IV)としてアンモニア水(0.3[M])をそれぞれ調製した。次に、これらの水溶液のうち、水溶液(I)、水溶液(II)、水溶液(III)を同体積ずつ混合して、硫酸亜鉛0.06[M],チオ尿素0.10[M]、クエン酸三ナトリウム0.06[M]となる混合溶液を完成させ、この混合溶液と、0.3[M]のアンモニア水を同体積ずつ混合して反応溶液を得た。
水溶液(I)〜(IV)を混合する際には、水溶液(IV)を最後に添加するようにした。透明な反応溶液とするには、水溶液(IV)を最後に添加することが重要である。反応溶液は硫酸亜鉛0.03[M],チオ尿素0.05[M],クエン酸三ナトリウム0.03[M]およびアンモニア0.15[M]である。反応溶液のpHは10.3であった。
The following was used for the reaction solution.
In the reaction solution, an aqueous solution (I) of zinc sulfate aqueous solution (0.18 [M]), an aqueous solution (II) of thiourea aqueous solution (thiourea 0.30 [M]), and an aqueous solution (III) of trisodium citrate Aqueous solution (0.18 [M]) and aqueous ammonia (0.3 [M]) were prepared as aqueous solution (IV), respectively. Next, among these aqueous solutions, aqueous solution (I), aqueous solution (II), and aqueous solution (III) are mixed in the same volume, and zinc sulfate 0.06 [M], thiourea 0.10 [M], A mixed solution of trisodium acid 0.06 [M] was completed, and this mixed solution and 0.3 [M] aqueous ammonia were mixed in equal volumes to obtain a reaction solution.
When mixing the aqueous solutions (I) to (IV), the aqueous solution (IV) was added last. In order to obtain a transparent reaction solution, it is important to add the aqueous solution (IV) last. The reaction solution is zinc sulfate 0.03 [M], thiourea 0.05 [M], trisodium citrate 0.03 [M] and ammonia 0.15 [M]. The pH of the reaction solution was 10.3.

膜厚ムラについては、各基板の膜厚を測定し、その平均値を求めた。この平均値に対する各基板の膜厚の測定値のずれを求めた。
膜厚ムラの評価については、測定膜厚の平均値からの最大のずれが±10%以下であるものをAとし、測定膜厚の平均値からの最大のずれが±10%を超え±15%未満であるものをBとし、測定膜厚の平均値からの最大のずれが±15%を超え±20%未満であるものをCとし、測定膜厚の平均値からの最大のずれが±20%以上であるものをDとした。
For film thickness unevenness, the film thickness of each substrate was measured, and the average value was obtained. The deviation of the measured value of the film thickness of each substrate from this average value was determined.
For the evaluation of the film thickness unevenness, A is the one where the maximum deviation from the average value of the measured film thickness is ± 10% or less, and the maximum deviation from the average value of the measured film thickness exceeds ± 10% and is ± 15. The difference between the average value of the measured film thickness is C, and the maximum deviation from the average value of the measured film thickness is ±. What was 20% or more was set to D.

泡スジについては、各基板について、目視により泡スジの有無を評価した。泡スジの評価については、泡スジが視認できないものをAとし、泡スジを視認でき、かつ泡スジ部の厚み増加が他の平均値よりも7.5%未満の泡スジが生じたものをBとし、泡スジを視認でき、かつ泡スジ部の厚み増加が他の平均値よりも7.5%以上の泡スジが生じたものをCとした。   About foam streaks, the presence or absence of foam streaks was visually evaluated for each substrate. For the evaluation of the bubble streak, the case where the bubble streak cannot be visually recognized is A, the foam streak can be visually recognized, and the foam streak portion has a thickness increase of less than 7.5% than the other average value. C was defined as B, in which bubble streaks could be visually recognized, and the bubble streaks had a thickness increase of 7.5% or more than other average values.

以下、実施例1〜3、比較例1、2の各成膜装置について説明する。
なお、本実施例では、供給管16について、下記に示す供給管種A、供給管種Bを用いた。供給管種Aは、供給管16の中央より上流側(配管26側)の供給用の穴16aの平均間隔が下流側(泡抜部18側)の穴16aの平均間隔の半分である。供給管種Bは、等間隔で液供給用の穴16aが形成されたものである。
実施例1は、図1(a)に示す成膜装置10において、供給管16に供給管種Aを用いた点が異なり、それ以外の構成は図1(a)に示す成膜装置10と同じ構成であるため、詳細な説明を省略する。
実施例2は、図1(a)に示す成膜装置10において、供給管16に供給管種Bを用いた点が異なり、それ以外の構成は図1(a)に示す成膜装置10と同じ構成であるため、詳細な説明を省略する。
実施例3は、図1(a)に示す成膜装置10において、供給管16に供給管種Bを用い、整流板24が設けられていない点が異なり、それ以外の構成は図1(a)に示す成膜装置10と同じ構成であるため、詳細な説明を省略する。
Hereinafter, the film forming apparatuses of Examples 1 to 3 and Comparative Examples 1 and 2 will be described.
In the present embodiment, the following supply pipe type A and supply pipe type B were used for the supply pipe 16. In the supply pipe type A, the average interval of the supply holes 16a on the upstream side (pipe 26 side) from the center of the supply pipe 16 is half the average interval of the holes 16a on the downstream side (foaming portion 18 side). The supply pipe type B is formed with holes 16a for supplying liquid at regular intervals.
Example 1 is different from the film forming apparatus 10 shown in FIG. 1A in that the supply pipe type A is used for the supply pipe 16, and other configurations are the same as those of the film forming apparatus 10 shown in FIG. Since it is the same structure, detailed description is abbreviate | omitted.
Example 2 is different from the film forming apparatus 10 shown in FIG. 1A in that the supply pipe type B is used for the supply pipe 16, and other configurations are the same as those of the film forming apparatus 10 shown in FIG. Since it is the same structure, detailed description is abbreviate | omitted.
Example 3 is different from the film forming apparatus 10 shown in FIG. 1A in that the supply pipe type B is used for the supply pipe 16 and the rectifying plate 24 is not provided. ), The detailed configuration is omitted.

比較例1は、図1(a)に示す成膜装置10において、供給管16に供給管種Aを用い、泡抜部18を供給管16の下流側ではなく上流側に設けた点が異なり、それ以外の構成は図1(a)に示す成膜装置10と同じ構成であるため、詳細な説明を省略する。
比較例2は、図1(a)に示す成膜装置10において、供給管16に供給管種Aを用い、整流板24が設けられておらず、さらには、泡抜部18を供給管16の下流側ではなく上流側に設けた点が異なり、それ以外の構成は図1(a)に示す成膜装置10と同じ構成であるため、詳細な説明を省略する。
The comparative example 1 is different from the film forming apparatus 10 shown in FIG. 1A in that the supply pipe type A is used for the supply pipe 16 and the bubble vent 18 is provided on the upstream side instead of the downstream side of the supply pipe 16. The other configuration is the same as that of the film forming apparatus 10 shown in FIG.
In Comparative Example 2, in the film forming apparatus 10 shown in FIG. 1A, the supply pipe type A is used for the supply pipe 16, the rectifying plate 24 is not provided, and the bubble vent 18 is connected to the supply pipe 16. However, the configuration other than that is the same as that of the film forming apparatus 10 shown in FIG.

上記表1に示すように、実施例1は、泡抜部を供給管の下流側に設け、整流板を設け、さらには供給管16の中央より上流側の供給用の穴16aの平均間隔を倍にしており、膜厚ムラおよび泡スジについて高い評価を得ることができた。
実施例2は、泡抜部を供給管の下流側に設け、整流板を設け、さらには供給管16の穴16aを等間隔で形成しており、膜厚ムラおよび泡スジについて高い評価を得ることができた。
実施例3は、泡抜部を供給管の下流側に設け、さらには供給管16の穴16aを等間隔で形成しており、泡スジについて高い評価を得ることができた。
As shown in Table 1, in Example 1, the bubble removal part is provided on the downstream side of the supply pipe, the rectifying plate is provided, and the average interval of the supply holes 16a on the upstream side from the center of the supply pipe 16 is set. The film thickness was doubled, and high evaluation was obtained for film thickness unevenness and bubble streaks.
In Example 2, the bubble removal part is provided on the downstream side of the supply pipe, the rectifying plate is provided, and the holes 16a of the supply pipe 16 are formed at equal intervals, and high evaluation is obtained for film thickness unevenness and bubble streaks. I was able to.
In Example 3, the bubble removal part was provided on the downstream side of the supply pipe, and the holes 16a of the supply pipe 16 were formed at equal intervals, and high evaluation was obtained for the bubble streaks.

比較例1は、泡抜部を供給管の上流側に設け、整流板を設けている。比較例1では、泡スジの程度が大きかった。
比較例2は、泡抜部を供給管の上流側に設け、整流板を設けている。比較例2では、膜厚ムラの程度が大きく、かつ泡スジの程度も大きい。
In Comparative Example 1, the bubble removal part is provided on the upstream side of the supply pipe, and the current plate is provided. In Comparative Example 1, the degree of bubble streaks was large.
In Comparative Example 2, the bubble removal part is provided on the upstream side of the supply pipe, and the current plate is provided. In Comparative Example 2, the degree of film thickness unevenness is large, and the degree of bubble streaks is also large.

10 成膜装置
12 反応槽
14 外槽
16 供給管
18 泡抜部
20 ヒータ
22 ポンプ
24 整流板
26、28 配管
30 光電変換素子
32 基板
34 裏面電極
36 光電変換層
38 バッファ層
40 透明電極
42 上部電極
44、56、S 被成膜材
50 太陽電池
α 泡スジ
DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 Film-forming apparatus 12 Reaction tank 14 Outer tank 16 Supply pipe 18 Bubble extraction part 20 Heater 22 Pump 24 Current plate 26, 28 Piping 30 Photoelectric conversion element 32 Substrate 34 Back surface electrode 36 Photoelectric conversion layer 38 Buffer layer 40 Transparent electrode 42 Upper electrode 44, 56, S Film-forming material 50 Solar cell α Bubble streak

Claims (5)

化学浴析出法を用いて被成膜材に膜を成膜する成膜装置であって、
反応溶液が溜められ、前記被成膜材を反応溶液に浸漬させて前記被成膜材に前記膜を成膜するための反応槽と、
前記反応槽の下部に設けられ、前記反応槽内に前記反応溶液を供給する供給管と、
前記供給管の一方の端部に設けられ、前記反応溶液を供給する供給部と、
前記供給管の他方の端部に設けられ、前記反応溶液から泡を取り除く泡抜部とを有し、
前記供給管は、前記反応溶液を前記反応槽内に供給するための、複数の穴が形成されており、前記穴は前記反応槽の底に向けて配置されていることを特徴とする成膜装置。
A film forming apparatus for forming a film on a film forming material using a chemical bath deposition method,
A reaction tank in which a reaction solution is stored, and the film forming material is immersed in the reaction solution to form the film on the film forming material;
A supply pipe that is provided at a lower portion of the reaction tank and supplies the reaction solution into the reaction tank;
A supply unit that is provided at one end of the supply pipe and supplies the reaction solution;
Provided at the other end of the supply pipe, and has a bubble removal part for removing bubbles from the reaction solution,
The supply pipe has a plurality of holes for supplying the reaction solution into the reaction tank, and the holes are arranged toward the bottom of the reaction tank. apparatus.
前記泡抜部を通過した前記反応溶液を前記供給管に再度供給する循環部を有する請求項1に記載の成膜装置。   The film forming apparatus according to claim 1, further comprising a circulation unit that supplies the reaction solution that has passed through the bubble removal unit to the supply pipe again. 前記被成膜材は、前記反応槽内に垂直に複数枚設置される請求項1または2に記載の成膜装置。   The film forming apparatus according to claim 1, wherein a plurality of the film forming materials are vertically installed in the reaction tank. 前記反応槽内において前記供給管と前記被成膜材の間に整流板が設けられている請求項1〜3のいずれか1項に記載の成膜装置。   The film forming apparatus according to claim 1, wherein a rectifying plate is provided between the supply pipe and the film forming material in the reaction tank. 前記供給管の穴は、単位長さあたりの開口率が、前記泡抜部側の反対側ほど低く、前記泡抜部側ほど高い請求項1〜4のいずれか1項に記載の成膜装置。   The film forming apparatus according to claim 1, wherein the hole of the supply pipe has an opening ratio per unit length that is lower on the opposite side to the bubble removal unit side and higher on the bubble removal unit side. .
JP2013117028A 2013-06-03 2013-06-03 Deposition equipment Expired - Fee Related JP6026356B2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2013117028A JP6026356B2 (en) 2013-06-03 2013-06-03 Deposition equipment

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2013117028A JP6026356B2 (en) 2013-06-03 2013-06-03 Deposition equipment

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JP2014234539A JP2014234539A (en) 2014-12-15
JP6026356B2 true JP6026356B2 (en) 2016-11-16

Family

ID=52137465

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2013117028A Expired - Fee Related JP6026356B2 (en) 2013-06-03 2013-06-03 Deposition equipment

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP6026356B2 (en)

Families Citing this family (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP6895927B2 (en) * 2018-05-28 2021-06-30 三菱電機株式会社 Semiconductor device manufacturing equipment and semiconductor device manufacturing method
CN109023314A (en) * 2018-10-19 2018-12-18 华夏易能(广东)新能源科技有限公司 Chemical bath coating apparatus
CN110055521B (en) * 2019-06-11 2024-01-26 绵阳皓华光电科技有限公司 CdS film chemical water bath deposition device and preparation method thereof

Family Cites Families (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4761213A (en) * 1986-07-28 1988-08-02 Siemens Aktiengesellschaft Treatment facility particularly for printed circuit boards to be treated while in a horizontal plane
JP3450179B2 (en) * 1998-03-31 2003-09-22 京セラ株式会社 Surface treatment equipment
JP2004214508A (en) * 2003-01-07 2004-07-29 Ebara Corp Method and apparatus for forming wiring
JP2009242878A (en) * 2008-03-31 2009-10-22 Dowa Metaltech Kk Plating treatment device

Also Published As

Publication number Publication date
JP2014234539A (en) 2014-12-15

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US8173475B2 (en) Method of producing photoelectric conversion device having a multilayer structure formed on a substrate
JP4745450B2 (en) Buffer layer and manufacturing method thereof, reaction solution, photoelectric conversion element, and solar cell
US8071400B2 (en) Buffer layer and manufacturing method thereof, reaction solution, photoelectric conversion device, and solar cell
Mkawi et al. Influence of triangle wave pulse on the properties of Cu2ZnSnS4 thin films prepared by single step electrodeposition
JP4615067B1 (en) Photoelectric conversion element and solar cell including the same
JP2011176283A (en) Manufacturing method of photoelectric conversion element
JP6026356B2 (en) Deposition equipment
US20110180135A1 (en) Buffer layer manufacturing method and photoelectric conversion device
JP2013070032A (en) Manufacturing method of buffer layer and manufacturing method of photoelectric conversion element
US20110186955A1 (en) Method of producing photoelectric conversion device and photoelectric conversion device
WO2014080602A1 (en) Photoelectric conversion element and method for producing buffer layer of photoelectric conversion element
JP2012195416A (en) Method for manufacturing photoelectric conversion element
JP2011159648A (en) Method and apparatus for manufacturing buffer layer
JP4750228B2 (en) Buffer layer and manufacturing method thereof, reaction solution, photoelectric conversion element, and solar cell
JP2011159732A (en) Method of manufacturing compound semiconductor-based photoelectric converting element
Liu et al. Solution‐Processed Kesterite Solar Cells
JP2012174759A (en) Compound semiconductor layer manufacturing method and photoelectric conversion element
WO2012176425A1 (en) Manufacturing method for buffer layer of photoelectric conversion element, and manufacturing method for photoelectric conversion element
Calixto et al. Electrodeposited CuInSe2-based thin films and post-deposition treatments for solar cells: feasibility to use them in space applications
JP2014162656A (en) Method for manufacturing a semiconductor layer and film deposition apparatus
JP2013012636A (en) Buffer layer manufacturing method and photoelectric conversion element manufacturing method
WO2013021564A1 (en) Photoelectric conversion element manufacturing method
JP2013033790A (en) Photoelectric conversion element buffer layer manufacturing method and photoelectric conversion element manufacturing method

Legal Events

Date Code Title Description
A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20151006

A977 Report on retrieval

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007

Effective date: 20160720

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20160726

A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20160905

TRDD Decision of grant or rejection written
A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 20161004

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20161012

R150 Certificate of patent or registration of utility model

Ref document number: 6026356

Country of ref document: JP

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

LAPS Cancellation because of no payment of annual fees