JPH11330100A - Ｃｂｄ成膜装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】ＣＢＤ法によっ形成される成膜の均一性を向上
できると共に、反応溶液槽の小型化による低コスト化が
可能なＣＢＤ成膜装置を提供する。 【構成】本発明のＣＢＤ成膜装置は、反応溶液槽(1)
と、この反応溶液槽内に基板(S) を保持する基板保持部
(2) と、反応溶液槽(1) の壁面を振動させる複数の振動
子(3a,3b,3c ・・・) とを備え、好適には、各超音波振
動子を駆動するための個別の超音波駆動回路(4a,4b,4c
・・・) を備える。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、ＣＩＳ太陽電池のバッ
ファ層の成膜などに利用されるＣＢＤ成膜装置に関する
ものである。

【０００２】

【従来の技術】CIS( CuInSe₂）太陽電池の製造工程で
は、基板表面の能動層と、この能動層上に形成される透
明電極層との間にCdS のバッファ層が形成される。この
バッファ層の形成方法として、化学浴槽堆積法( CBD: C
hemical Bath Deposition 法) が利用される。このＣＢ
Ｄ法では、表面側にCIS 能動層が形成された基板を CdI
₂とNH₂CSNH₂のアンモニア溶液から成る反応溶液中に浸
すことによって、CIS 能動層上にCdS の層が堆積・形成
される。

【０００３】一般に、ＣＢＤ成膜法では、反応を促進す
るうえで基板表面の成膜形成領域に常に新鮮な反応溶液
を接触させることが必要であり、このため、反応溶液を
攪拌する機構が必要になる。従来、このような攪拌機構
としては、図２に示すように、恒温水槽１４内に保持さ
れた反応溶液槽１１の外部の下方に回転磁界発生装置１
３を設置すると共に、反応溶液槽１１の底に樹脂などの
耐腐食性の素材で被覆された鉄などの磁性体から成る攪
拌子１２（スターラー）を投入し、このスターラーを恒
温水槽１４の外部で発生させた回転磁界で回転させるこ
とにより行っている。なお、Ｓは処理対象の基板であ
る。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】上記従来のスターラを
使用するＣＢＤ成膜装置の攪拌機構では、攪拌を反応溶
液槽の底のスターラーで行っている。このため、槽の底
から離れる従って攪拌力が弱まり、成膜の均一性が損な
われるという問題がある。また、反応溶液槽内にスター
ラーを動かすための空間が必要になるため反応溶液槽の
小型化には限界が生じ、１個の基板の処理ごとに廃棄さ
れる反応溶液の量がかさみ、資源の調達と廃液の処理と
いう２面において製造費用がかさむという問題がある。

【０００５】従って、本発明の一つの目的は、成膜の均
一性を向上でき、反応溶液槽の小型化が可能なＣＢＤ成
膜装置を提供することにある。

【０００６】

【課題を解決するための手段】本発明のＣＢＤ成膜装置
は、反応溶液槽と、この反応溶液槽内に基板を保持する
基板保持部と、反応溶液槽の壁面を振動させる複数の振
動子とを備えることにより、振動よって反応溶液の攪拌
を行うように構成されている。

【０００７】

【発明の実施の形態】本発明の好適な実施の形態によれ
ば、このＣＢＤ成膜装置は、複数の振動子の動作を個別
に駆動するための駆動回路を備えている。

【０００８】本発明の他の好適な実施の形態によれば、
基板の成膜形成面と複数の振動子によって振動せしめら
れる反応溶液槽の壁面との間にのみ基板の厚みの数倍程
度の厚みを有する反応溶液の層を介在させるように基板
を鉛直に保持する。

【０００９】

【実施例】図１は、本発明の一実施例のＣＢＤ成膜装置
の構成を示す要部断面図である。このＣＢＤ成膜装置で
は、紙面と直行する方向に所定の長さにわたって延長さ
れる幅を有する矩形状の恒温水槽６の中央部に、細身の
矩形状の反応溶液槽１が設置されている。この反応溶液
槽１の内部には CdI₂ ( 沃化カドミュウム) とNH₂CSNH₂
( チオ尿素) のアンモニア溶液から成る反応溶液反応溶
液が充填されると共に、その一方の内壁面と基板保持棒
２との間に表面側にCIS 能動層が形成された基板Ｓが保
持されている。基板Ｓは矩形状を呈しており、図１の紙
面と直行する方向に所定の長さにわたって延長される所
定の幅を有している。基板保持棒２は、基板Ｓの幅方向
の両端のみを保持しており、基板Ｓの中央部ではその表
面とこれに対向する他方の内壁面との間に、基板Ｓの厚
みと同程度の幅の反応溶液の層が形成されている。

【００１０】反応溶液槽１の他方の外壁面には、高さ方
向と幅方向とに適宜な一定の間隔を保って複数の超音波
振動子３ａ，３ｂ，３ｃ・・・が設置されている。各超
音波振動子は、防水カバー5 で覆われている。各超音波
振動子には、個別の超音波駆動回路４ａ，４ｂ，４ｃ・
・・が設置されている。

【００１１】各超音波駆動回路から供給された電気信号
は、対応の超音波振動子３ａ，３ｂ，３ｃ・・・によっ
て超音波振動に変換され、反応溶液槽１の壁面を通して
基板Ｓの表面との間に形成された狭い幅の反応溶液層に
伝達される。この超音波の振動エネルギーにより、反応
溶液が十分に攪拌され、基板表面のCIS 能動層上に均一
な厚みのCdS のバッファ層が形成される。

【００１２】所定時間にわたるバッファ層の形成が終了
すると、処理済みの基板Ｓが反応溶液槽１から取り出さ
れる。基板Ｓの表面に形成されたバッファ層の厚みの均
一性が検査され、この検査結果に応じて、次回のＣＢＤ
処理時における各超音波駆動回路の出力の調整が個別に
行われる。基板Ｓの取り出しの後、反応溶液槽１内の反
応溶液が廃棄される。この廃棄される反応溶液の量は、
反応溶液槽１が細身になったことから、従来の装置にお
けるものと比べて極めて少量に留まる。

【００１３】以上、複数の超音波振動子のそれぞれに対
応して超音波駆動回路を設置することにより、個々の超
音波振動子の動作を個別に調整する最適な構成を例示し
た。しかしながら、原理的には、費用の節減などのため
に、一つの駆動回路によって複数の超音波振動子を駆動
する構成とすることもできる。

【００１４】また、反応溶液の層の厚みを基板の厚み程
度とし、一つの基板を処理するたびに反応溶液を交換す
る例を説明した。しかしながら、反応溶液を交換するこ
となく複数枚の基板を連続して処理する目的などから、
反応溶液の層の厚みを更に大きく、例えば基板の厚みの
数倍程度とすることもできる。

【００１５】

【発明の効果】以上詳細に説明したように、本発明のＣ
ＢＤ成膜装置は、反応溶液槽の壁面に取付けた超音波振
動子によって反応溶液の攪拌を行う構成であるから、攪
拌にむらが生ぜず成膜の均一性が向上するという効果が
奏される。

【００１６】また、反応溶液槽内にスターラーを動かす
ための空間が不要になることから反応溶液槽を薄くでき
る。この結果、１個の基板の処理ごとに廃棄される反応
溶液の量が節減され、資源の調達と廃液の処理という２
面において製造費用が低減される。

【００１７】また、超音波振動子を駆動するための駆動
回路を個別に設置する本発明の実施例によれば、駆動出
力を個別に調整することにより成膜の均一性を一層高め
ることができるという利点がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例のＣＢＤ成膜装置の構成を示
す要部断面図である。

【図２】従来のＣＢＤ成膜装置の構成を示す要部断面図
である。

【符号の説明】

１ 反応溶液槽 ２ 基板保持棒 3a〜3d 超音波振動子 4a〜4d 超音波駆動回路 6 恒温水槽

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】反応溶液槽と、 この反応溶液槽内に基板を保持する基板保持部と、 前記反応溶液槽の壁面を振動させる複数の振動子とを備
   えたことを特徴とするＣＢＤ成膜装置。
2. 【請求項２】請求項１において、 前記複数の振動子を個別に駆動するための駆動回路を備
   えたことを特徴とするＣＢＤ成膜装置。
3. 【請求項３】請求項１又は２において、 前記複数の振動子は、前記反応溶液槽の壁面にわたって
   ほぼ等間隔で配置されたことを特徴とするＣＢＤ成膜装
   置。
4. 【請求項４】請求項１乃至３のそれぞれにおいて、 前記基板保持部は、前記基板を鉛直に保持することを特
   徴とするＣＢＤ成膜装置。
5. 【請求項５】請求項１乃至４のそれぞれにおいて、 前記基板保持部は、前記基板の成膜形成面と前記複数の
   振動子によって振動せしめられる前記反応溶液槽の壁面
   との間にのみ反応溶液の層を介在させるように前記基板
   を保持することを特徴とするＣＢＤ成膜装置。
6. 【請求項６】請求項５において、 前記反応溶液の層の厚みは、前記基板の厚みの数倍程度
   以下であることを特徴とするＣＢＤ成膜装置。