JP2000173933A - 堆積膜の形成装置及び形成方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 成膜プロセスにより温度上昇した帯状基板を
効率よく冷却することにより、帯状基板の巻きずれ防
止、成膜物の収率の向上、成膜プロセスにおける温度の
設定条件幅の拡大、が可能な堆積膜の形成装置及び形成
方法を提供する。 【解決手段】 本発明に係る堆積膜の形成装置は、ガス
ゲートを介して連結された複数の真空容器と、該ガスゲ
ート及び該真空容器の中を通して、帯状基板をその長手
方向に連続的に移動させるための搬送手段と、該帯状基
板を冷却するための冷却手段と、を少なくとも有する堆
積膜の形成装置において、前記冷却手段は、該冷却手段
により前記帯状基板を冷却する領域を、該冷却手段が設
けられていない領域より高い圧力に制御する手段である
ことを特徴とする。また、前記冷却手段は冷媒を流すこ
とができる冷却体を具備する形態が好ましい。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、堆積膜の形成装置
及び形成方法に係る。より詳細には、帯状基板に堆積膜
を形成する際に、所定の堆積膜を形成した後の帯状基板
の温度を、所望の温度に制御することができる、堆積膜
の形成装置及び形成方法に関する。特に、本発明に係る
堆積膜の形成装置及び形成方法は、例えば、アモルファ
スシリコンやアモルファス合金を用いた太陽電池等の光
起電力素子を構成する半導体薄膜を連続的に作製するた
めに好適に用いられる。

【０００２】

【従来の技術】従来、基板上に光起電力素子等に用いる
機能性堆積膜を連続的に形成する方法として、各々の半
導体層形成用の独立した成膜室を設け、各成膜室にて各
々の半導体層の形成を行う方法が提案されている。

【０００３】例えば、米国特許第４，４００，４０９号
明細書には、ロール・ツー・ロール（Roll to Roll）方
式を採用した連続プラズマＣＶＤ装置が開示されてい
る。この装置によれば、複数のグロー放電領域を設け、
所望の幅の十分に長い可撓性の基板を、該基板が前記各
グロー放電領域を順次貫通する経路に沿って配置し、前
記各グロー放電領域において必要とされる導電型の半導
体層を堆積しつつ、前記基板をその長手方向に連続的に
搬送せしめることによって、半導体接合を有する素子を
連続的に作製することができるとされている。なお、該
明細書に開示された装置では、各半導体層作製時に用い
るドーパントガスが他のグロー放電領域へ拡散、混入す
るのを防止するためにガスゲートが用いられている。具
体的には、前記各グロー放電領域同士を、スリット状の
分離通路によって相互に分離し、さらに該分離通路に例
えばＡｒ、Ｈ₂等の掃気用ガスの流れを作製させる手段
が採用されている。

【０００４】また、特開平８−１１６０７７号公報に
は、ロール・ツー・ロール方式の装置における成膜後の
帯状基板の冷却のために水冷ロールを帯状基板に接触さ
せる装置が開示されている。図１１は、特開平８−１１
６０７７号公報に示されたスパッタ装置の模式的な断面
図である。

【０００５】図１１の装置では、送り出し用真空容器１
０１、成膜用真空容器２０１、巻き取り用真空容器３０
１がガスゲート１５１、２５１で接続され排気口１０
２、２０２、３０２より排気ポンプ（不図示）で真空に
排気されている。帯状基板１０は送り出し用ボビン１１
１に巻かれておりアイドリングローラー１１２により搬
送方向が変更されて成膜用真空容器２０１へ搬送される
（矢印Ａの方向）。次に成膜用真空容器２０１内におい
て帯状基板１０は、ランプヒーター２０３により所定の
成膜温度まで加熱され各成膜室２０４、２０６で各種の
ターゲット２０５、２０７により成膜等の処理が行われ
る。そして帯状基板１０は、巻き取り用真空容器３０１
内でアイドリングローラー３１２により搬送方向が変更
されて巻き取り用ボビン３１１により巻き取られる。そ
の時アイドリングローラー３１２は、帯状基板１０の冷
却のために内部に冷媒としての水が流されている。ここ
でガスゲート１５１、２５１において掃気用ガス供給管
１５２、１５３、２５２、２５３より掃気用ガスが流さ
れており各真空容器間でガスが混入するのを防いでい
る。

【０００６】しかしながら、図１１に示すような従来例
では帯状基板をアイドリングローラーで冷却しているに
もかかわらず、帯状基板に対する高温の加熱処理や帯状
基板上への高い電力による成膜処理等が行われた場合、
搬送速度を急激に高く変更した場合、あるいは帯状基板
の巻き取り用真空容器の圧力が数ｍＴｏｒｒと低い場合
等、熱交換が効率よくできず帯状基板を所望の温度に冷
却できなくなり巻き取り時の帯状基板の温度が一定に保
つことができなくなる。そのため巻き取り用ボビンに巻
き取るときの巻ずれが発生したり、巻き取られた後の帯
状基板の温度降下により帯状基板が収縮し巻き付けの力
が増し成膜物に悪影響を与え、生存率の低下等が発生す
る、といった問題があった。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、成膜
プロセスにより温度上昇した帯状基板を効率よく冷却す
ることにより、帯状基板の巻きずれ防止、成膜物の収率
の向上、成膜プロセスにおける温度の設定条件幅の拡
大、が可能な堆積膜の形成装置及び形成方法を提供する
ことである。

【０００８】

【課題を解決するための手段】本発明に係る堆積膜の形
成装置は、ガスゲートを介して連結された複数の真空容
器と、該ガスゲート及び該真空容器の中を通して、帯状
基板をその長手方向に連続的に移動させるための搬送手
段と、該帯状基板を冷却するための冷却手段と、を少な
くとも有する堆積膜の形成装置において、前記冷却手段
は、該冷却手段により前記帯状基板を冷却する領域を、
該冷却手段が設けられていない領域より高い圧力に制御
する手段であることを特徴とする。

【０００９】本発明に係る堆積膜の形成方法は、帯状基
板がガスゲートを介して連結された複数の真空容器の中
を通して配置され、搬送手段を用いて該帯状基板をその
長手方向に連続的に移動させながら、該帯状基板上に堆
積膜を形成する際に、該帯状基板を冷却するために設け
た冷却手段により該帯状基板が冷却される領域の圧力
を、該冷却手段を設けていない領域の圧力より高くする
ことを特徴とする。

【００１０】上記構成の装置及び方法では、帯状基板を
冷却するために設けた冷却手段により該帯状基板が冷却
される領域の圧力が、該冷却手段を設けていない領域の
圧力より高くなっていることを特徴としている。

【００１１】従来例に示した装置では、圧力が低い雰囲
気で帯状基板の冷却が行われているため、帯状基板と冷
却体との接触時は、接触点での熱伝導と熱放射がほとん
どであり、また非接触時は、熱放射がほとんどであっ
た。これに対し、本発明では、冷却手段により帯状基板
が冷却される領域の圧力が他の領域の圧力より高く設定
されているので、帯状基板と冷却体との接触点での熱伝
導と熱放射に加えて、さらに対流熱伝達の効果も加わる
ので、従来より熱交換が効率よく行われるようになり、
帯状基板に対する冷却効果をさらに高めることが可能と
なる。

【００１２】従って、本発明によれば、帯状基板を効率
よく冷却することができるので、帯状基板が巻き取りロ
ーラーに巻かれる時の温度変化が小さくなり、その結
果、巻きずれの発生や、帯状基板上に形成した堆積膜の
特性低下を防止できる。

【００１３】

【発明の実施の形態】以下では、本発明に係る実施の形
態を図面を参照して説明する。また、本発明をなすに際
して得た知見、その作用等についても述べる。

【００１４】図１は、本発明に係る堆積膜の形成装置の
一例を示す模式的な断面図である。図１にはスパッタ法
による装置を示したが、蒸着法やＣＶＤ法などいかなる
成膜方式であっても本発明は適用可能である。例えば、
図７は本発明に係る堆積膜の形成装置の他の一例を示す
模式的な断面図であり、ロール・ツー・ロール方式のＣ
ＶＤ装置に適用した場合を示す。

【００１５】図１の装置では、送り出し用真空容器１０
１、成膜用真空容器２０１、巻き取り用真空容器３０１
は、ガスゲート１５１、２５１で接続され排気口１０
２、２０２、３０２より排気ポンプ（不図示）で真空に
排気されている。帯状基板１０は送り出し用ボビン１１
１に巻かれておりアイドリングローラー１１２により搬
送方向が変更されて成膜用真空容器２０１へ搬送される
（矢印Ａの方向）。次に成膜用真空容器２０１内におい
て帯状基板１０は、ランプヒーター２０３により所定の
成膜温度まで加熱され各成膜室２０４、２０６で各種の
ターゲット２０５、２０７により成膜等の処理が行われ
る。そして帯状基板１０は、巻き取り用真空容器３０１
内でアイドリングローラー３１２により搬送方向が変更
されて巻き取り用ボビン３１１により巻き取られる。そ
の時、アイドリングローラー３１２には、帯状基板１０
の冷却のために内部に冷媒としての水が流されている。
ここで、１はガス供給管であり、ガスを供給することに
より、帯状基板を冷却する領域の圧力を他の領域の圧力
より高く制御する手段として機能する。またガスゲート
１５１、２５１では、掃気用ガス供給管１５２、１５
３、２５２、２５３より掃気用ガスが流されており各真
空容器間でガスが混入するのを防いでいる。

【００１６】さらに、帯状基板の冷却手段について詳し
く説明する。

【００１７】図２は、図１の装置を構成する巻き取り用
真空容器の模式的な断面図である。巻き取り用真空容器
３０１の中に搬送されてきた帯状基板１０は、ガス供給
管１からなる圧力制御手段よりガスが供給され圧力が上
昇している領域（すなわち、帯状基板を冷却する領域）
において、冷却体として機能するアイドリングローラー
３１２と接触して冷却されている。その際、アイドリン
グローラー３１２からなる冷却体には冷媒として水が流
されており、冷却された状態にある。その後、冷却され
た帯状基板は巻き取り用ボビン３１１により巻き取られ
ていく。ここでアイドリングローラー３１２は、円柱の
物でもよいが、図３、図４、または図５のように帯状基
板との接触面に溝が設けられた物も使用できる。これは
溝の幅や深さを所望に設定することにより、接触面での
圧力を高めることができ対流熱伝達の効果を高めること
ができる。また、図６のようにアイドリングローラー３
１２とガス供給管１を高圧力室２の中に入れることによ
り、ガス供給管１から流すガス流量を少なくしても圧力
を高めることができ効率良い冷却が可能となる。

【００１８】また、上述した帯状基板に対する冷却処理
は、帯状基板の巻き取り直前に行うだけでなく、帯状基
板上に成膜などの処理を行った後に実施してもよく、ま
た処理と処理との間に行っても構わない。例えば、光起
電力素子の作製においてｉ層とｐ層との界面でのｐ層作
製前の冷却に特に有効である。何故ならば、光起電力素
子において、特にホールのμτ積が小さいためｐ層側は
特に急峻なｐ−ｉ界面が必要であり、ｐ層側からのｉ層
側へのドーパントの拡散を押さえることが重要である。
そのためｐ層作製時は低温で行う必要があり、ｉ層作製
後の冷却が求められるからである。

【００１９】図１０は、本発明に係る堆積膜の形成装置
の他の一例を示す模式的な断面図であり、ｉ層成膜後で
ｐ層作製前に圧力を上げて冷却をする機構を設けた、ロ
ール・ツー・ロール方式のＣＶＤ装置である。

【００２０】図１０の装置では、送り出し用真空容器４
０１、ｎ層成膜用真空容器５０１、ｉ層成膜用真空容器
６０１、ｐ層成膜用真空容器７０１、巻き取り用真空容
器８０１は、ガスゲート４５１、５５１、６５１、７５
１で接続され排気口４０２、５０２、６０２、７０２、
８０２より排気ポンプ（不図示）で真空に排気されてい
る。帯状基板１０は、送り出し用ボビン４１１に巻かれ
ておりアイドリングローラー４１２により搬送方向が変
更されてｎ層成膜用真空容器５０１、ｉ層成膜用真空容
器６０１、ｐ層成膜用真空容器７０１へ搬送される（矢
印Ｂの方向）。そして各真空容器内で成膜等の処理が行
われた帯状基板１０はアイドリングローラー８１２によ
り搬送方向が変更されて巻き取り用ボビン８１１により
巻き取られる。ここでｉ層成膜後でｐ層成膜前に本発明
の冷却を行っており、冷媒として水を流している冷却ロ
ーラー３の周りに圧力の高い領域を作るためにガス供給
管４よりガスを供給している。また、ガスゲート４５
１、５５１、６５１、７５１において掃気用ガス供給管
４５２、４５３、５５２、５５３、６５２、６５３、７
５２、７５３より掃気用ガスが流されており各真空容器
間でガスが混入するのを防いでいる。このような構成に
より、図７の装置はｉ層成膜後でｐ層成膜前に効率的な
冷却が可能となり、特性のよい光起電力素子の作製が可
能となる。

【００２１】上記説明では、冷却体として円柱状のロー
ラーを用い帯状基板に接触させたが何らこれらに限定さ
れる物ではなく、冷却ブロックや、冷却プレート等でも
良くまた接触させる必要もない。

【００２２】また、圧力を上げるために用いるガスとし
ては、Ｈｅ、Ａｒ等の不活性ガスや、Ｈ₂等帯状基板の
処理に悪影響を及ばさないガスであれば如何なるもので
も使用可能である。特に熱伝導性のよいガスが有効であ
る。

【００２３】

【実施例】以下、本発明の実施例を図を用いて説明する
が、本発明はこれらの実施例によって何ら限定されるも
のではない。

【００２４】（実施例１）本例では、図１の装置を用
い、帯状基板上に光起電力素子用のバックリフレクター
としてＡｇ薄膜からなる下部電極とＺｎＯ薄膜からなる
光反射層とを順に堆積させた後、シングルチャンバーの
真空ＣＶＤ装置（不図示）を用い、半導体素子を積層し
光起電力素子を製造した。

【００２５】以下では、作製手順に従い、上記堆積膜の
形成方法について詳述する。

【００２６】（１）帯状基板１０として、アルカリ性洗
剤を用いた洗剤洗浄を終えたＳＵＳ４３０ＢＡ（幅１２
０ｍｍ×長さ１００ｍ×厚さ０．１３ｍｍ）を用い、図
１のように張ってたるみの無い程度に張力調整を行っ
た。

【００２７】（２）各真空容器１０１、２０１、３０１
は、各排気口１０２、２０２、３０２より排気ポンプ
（不図示）で排気された。そして掃気用ガス供給管１５
２、１５３、２５２、２５３より掃気用ガスとしてＡｒ
を導入した。

【００２８】（３）ガス供給管１において、Ａｒを５０
ｓｃｃｍの流速で、また各成膜室２０４、２０６、にお
いてスパッタ用ガスとしてＡｒを各々５０ｓｃｃｍの流
速で導入し、主弁（不図示）を閉じながらコンダクタン
スを小さくし２．０×１０^-3Ｔｏｒｒの圧力に保持し
た。

【００２９】（４）成膜用真空容器２０１内においてラ
ンプヒーター２０３により成膜温度である４００℃に加
熱し、Ａｇターゲット２０５およびＺｎＯターゲット２
０７に外部からの直流電源（不図示）により直流電位を
印加し放電を生起させ、スパッタリング法によりＡｇ薄
膜およびＺｎＯ薄膜を随時積層させた。

【００３０】その際、水を冷媒として流したアイドリン
グローラー３１２からなる冷却体の周辺は、ガス供給管
１からなる圧力制御手段によりガスが供給されており他
の領域より圧力が高められた状態とし、帯状基板１０は
冷却された後、巻き取り用ボビン３１１により巻き取ら
れバックリフレクター膜の作製を終えた。

【００３１】（５）本発明に係る図１の装置を用いて上
記工程（１）〜（４）に示す方法によりバックリフレク
ター膜が堆積された帯状基板をロール・ツー・ロール装
置から取り出した後、５ｃｍ×５ｃｍの大きさに切り離
し、シングルチャンバーの真空ＣＶＤ装置（不図示）に
セットした。その後、バックリフレクター膜上に、ＣＶ
Ｄ法により表１に示す条件でｎ型アモルファスシリコン
膜、ｉ型アモルファスシリコン膜、ｐ型アモルファスシ
リコン膜を順に積層させ半導体素子を形成した。

【００３２】

【表１】

【００３３】（６）上記工程（５）において半導体素子
が形成された基板を、シングルチャンバーの真空蒸着装
置（不図示）に図８のような直径６ｍｍの穴９０２が２
５個空けてあるステンレス製のマスク９０１と一緒にセ
ットし、真空蒸着法により表２に示す条件でＩＴＯ透明
導電膜を堆積することにより、図９の模式的断面図に示
した光起電力素子を作製した。図９において、１０は帯
状基板、１００１はバックリフレクター膜、１００２は
Ａｇ薄膜、１００３はＺｎＯ薄膜、１０１１は半導体素
子、１０１２はｎ型半導体層、１０１３はｉ型半導体
層、１０１４はｐ型半導体層、１０２１はＩＴＯ透明導
電膜である。

【００３４】

【表２】

【００３５】（比較例１）本例では、図１の装置に代え
て図１１の装置を用いた点が実施例１と異なる。図１１
の装置は、冷却されたアイドリングローラーの周りの圧
力を高める手段を備えていない点のみ図１の装置と相違
している。

【００３６】他の点は実施例１と同様として光起電力素
子を作製した。

【００３７】上記実施例１及び比較例１において、バッ
クリフレクターの作製時に、帯状基板の搬送速度を２０
０ｍｍ／ｍｉｎから２０００ｍｍ／ｍｉｎに急激に変更
した際、実施例１では何ら変化は生じなかったのに対
し、比較例１では帯状基板の巻きずれが発生することが
分かった。

【００３８】また、実施例１及び比較例１で作製した各
光起電力素子を比較したところ、実施例１の生存率２０
／２５の方が、比較例１の生存率１５／２５より良好で
あった。ここで、生存率とは、シャント抵抗（ダーク電
流の０Ｖの時の抵抗値）が２×１０⁵Ω・ｃｍ²以上のも
のを良品としたときの全体の個数における良品の数の割
合を意味する。

【００３９】さらに、実施例１及び比較例１で作製した
各光起電力素子を観察した結果、比較例１の光起電力素
子にはバックリフレクターにひびが入り割れが生じてい
る物があるのに対して、実施例１の光起電力素子にはこ
のような不具合は確認されなかった。

【００４０】（実施例２）本例では、実施例１で用いた
シングルチャンバーの真空ＣＶＤ装置に代えて、図７に
示したロール・ツー・ロール方式のＣＶＤ装置を用い、
バックリフレクター上に半導体素子を積層し光起電力素
子を製造した点が実施例１と異なる。

【００４１】帯状基板上へのバックリフレクター、すな
わちＡｇ薄膜からなる下部電極及びＺｎＯ薄膜からなる
光反射層の形成は図１の装置を用い、これらの作製条件
は実施例１と同様とした。

【００４２】以下では、図７に示すロール・ツー・ロー
ル方式のＣＶＤ装置を用い、上記バックリフレクター上
に半導体素子を積層して設ける方法を、作製手順に従い
説明する。

【００４３】（１）まず、バックリフレクターが形成さ
れた帯状基板２０を、図７のように張ってたるみの無い
程度に張力調整を行った。

【００４４】（２）送り出し用真空容器４０１、ｎ層成
膜用真空容器５０１、ｉ層成膜用真空容器６０１、ｐ層
成膜用真空容器７０１、及び巻き取り用真空容器８０１
は、各ガスゲート４５１、５５１、６５１、７５１で接
続され、各真空容器に設けた排気口４０２、５０２、６
０２、７０２より排気ポンプ（不図示）で排気された。

【００４５】（３）送り出し用真空容器４０１中に、送
り出し用ボビン４１１に巻かれてセットされたバックリ
フレクター膜が形成積層された帯状基板２０は、アイド
リングローラー４１２により搬送方向が変更されてｎ層
成膜用真空容器５０１、ｉ層成膜用真空容器６０１、ｐ
層成膜用真空容器７０１を通過しながら巻き取り用真空
容器８０１へ搬送され、巻き取り用ボビン８１１により
巻き取られるように配置された（矢印Ｂの方向）。

【００４６】その際、各真空容器内ではバックリフレク
ター膜が設けてある帯状基板２０に対して成膜等の処理
が行われるが、この処理を終えた帯状基板２０は、水を
冷媒として流したアイドリングローラー８１２からなる
冷却体の周辺において、ガス供給管５からなる圧力制御
手段によりガスが供給されて圧力が高められた状態で冷
却され、巻き取り用ボビン８１１により巻き取られる構
成とした。

【００４７】ここで、ガスゲート４５１、５５１、６５
１、７５１においては掃気用ガス供給管４５２、４５
３、５５２、５５３、６５２、６５３、７５２、７５３
より掃気用ガスを流し、各真空容器間でガスが混入する
のを防いだ。

【００４８】（４）各真空容器４０１、５０１、６０
１、７０１、８０１は各排気口４０２、５０２、６０
２、７０２、８０２より排気ポンプ（不図示）で排気さ
れ、各成膜用真空容器ではランプヒーター５０３、６０
３、７０３により所定の温度まで帯状基板２０が加熱さ
れように設定した。

【００４９】（５）成膜用ガス導入口５０４、６０４、
７０４より所定の成膜用ガスを、また掃気用ガス供給管
４５１、４５２、５５２、５５３、６５２、６５３、７
５２、７５３より掃気用ガスとしてＨ₂ガスをそれぞれ
導入した後、放電電極５０５、７０５に１３．５６ＭＨ
ｚのＲＦ電力を印加するとともに、マイクロ波導入手段
６０５より２．４５ＧＨｚのマイクロ波を導入すること
によって、ｎ層成膜用真空容器５０１、ｉ層成膜用真空
容器６０１、ｐ層成膜用真空容器７０１にそれぞれグロ
ー放電を生起させた。

【００５０】（６）帯状基板２０を矢印Ｂの方向へ搬送
することによって、バックリフレクター膜が設けてある
帯状基板２０上に、ＣＶＤ法により各半導体層を形成し
た。表３に、各層の成膜条件を示した。

【００５１】

【表３】

【００５２】（７）上記工程（６）において半導体素子
が形成された帯状基板２０を、ロール・ツー・ロール装
置から取り出し５ｃｍ×５ｃｍの大きさに切り離した
後、実施例１と同一条件でＩＴＯ透明導電膜を堆積する
ことにより図９に示す光起電力素子を作製した。

【００５３】（比較例２）本例では、実施例２において
バックリフレクター及び半導体素子の作製に用いた装置
から、帯状基板に対する冷却手段を取り除いた装置を用
いた点が実施例２と異なる。

【００５４】他の点は実施例２と同様として光起電力素
子を作製した。

【００５５】上記実施例２及び比較例２において、バッ
クリフレクターの作製時及び半導体素子の作製時に、帯
状基板の搬送速度を２００ｍｍ／ｍｉｎから２０００ｍ
ｍ／ｍｉｎに急激に変更した際、実施例２では何ら変化
は生じなかったのに対し、比較例２では帯状基板の巻き
ずれが発生することが分かった。

【００５６】また、実施例２及び比較例２で作製した各
光起電力素子を比較したところ、実施例２の生存率２０
／２５の方が、比較例２の生存率１２／２５より良好で
あった。

【００５７】さらに、実施例２及び比較例２で作製した
各光起電力素子を観察した結果、比較例２の光起電力素
子にはバックリフレクターにひびが入り割れが生じてい
る物があるのに対して、実施例２の光起電力素子にはこ
のような不具合は確認されなかった。

【００５８】（実施例３）本例では、実施例２で用いた
図７のＣＶＤ装置に代えて、図１０に示したロール・ツ
ー・ロール方式のＣＶＤ装置を用い、バックリフレクタ
ー上に半導体素子を積層し光起電力素子を製造した点が
実施例２と異なる。

【００５９】すなわち、実施例２の装置（図７）では、
冷却手段により帯状基板を冷却する領域を巻き取り用真
空容器８０１内に設けたのに対して、本例に係る装置
（図１０）では、帯状基板上にｉ型半導体層を形成した
後、ｐ型半導体層を形成する領域の直前に、本発明に係
る冷却手段により帯状基板を冷却する領域を設けた点が
相違している。

【００６０】他の点は、実施例２と同様とした。

【００６１】以下では、図１０に示すロール・ツー・ロ
ール方式のＣＶＤ装置を用い、バックリフレクター上に
半導体素子を積層して設ける方法を、作製手順に従い説
明する。

【００６２】（１）まず、バックリフレクターが形成さ
れた帯状基板１０を、図１０のように張ってたるみの無
い程度に張力調整を行った。

【００６３】（２）送り出し用真空容器４０１、ｎ層成
膜用真空容器５０１、ｉ層成膜用真空容器６０１、ｐ層
成膜用真空容器７０１、及び巻き取り用真空容器８０１
は、各ガスゲート４５１、５５１、６５１、７５１で接
続され、各真空容器に設けた排気口４０２、５０２、６
０２、７０２より排気ポンプ（不図示）で排気された。

【００６４】（３）送り出し用真空容器４０１中に、送
り出し用ボビン４１１に巻かれてセットされたバックリ
フレクター膜が形成積層された帯状基板１０は、アイド
リングローラー４１２により搬送方向が変更されてｎ層
成膜用真空容器５０１、ｉ層成膜用真空容器６０１、ｐ
層成膜用真空容器７０１を通過しながら巻き取り用真空
容器８０１へ搬送され、巻き取り用ボビン８１１により
巻き取られるように配置された（矢印Ｂの方向）。

【００６５】その際、ｉ層成膜用真空容器６０１中でｉ
型半導体層を形成した後、ｐ層成膜用真空容器７０１中
でｐ型半導体層を形成する前に、帯状基板１０に対して
冷却手段を用いて冷却処理を行った。冷却手段として
は、冷媒として水を流している冷却ローラー３からなる
冷却体と、その周りにガスを供給して圧力の高い領域を
作るためのガス供給管４からなる圧力制御手段と、から
構成されるものを用いた。

【００６６】ここで、ガスゲート４５１、５５１、６５
１、７５１においては掃気用ガス供給管４５２、４５
３、５５２、５５３、６５２、６５３、７５２、７５３
より掃気用ガスを流し、各真空容器間でガスが混入する
のを防いだ。

【００６７】（４）各真空容器４０１、５０１、６０
１、７０１、８０１は各排気口４０２、５０２、６０
２、７０２、８０２より排気ポンプ（不図示）で排気さ
れ、各成膜用真空容器ではランプヒーター５０３、６０
３、７０３により所定の温度まで帯状基板１０が加熱さ
れように設定した。

【００６８】（５）成膜用ガス導入口５０４、６０４、
７０４より所定の成膜用ガスを、また掃気用ガス供給管
４５１、４５２、５５２、５５３、６５２、６５３、７
５２、７５３より掃気用ガスとしてＨ₂ガスをそれぞれ
導入した後、放電電極５０５、７０５に１３．５６ＭＨ
ｚのＲＦ電力を印加するとともに、マイクロ波導入手段
６０５より２．４５ＧＨｚのマイクロ波を導入すること
によって、ｎ層成膜用真空容器５０１、ｉ層成膜用真空
容器６０１、ｐ層成膜用真空容器７０１にそれぞれグロ
ー放電を生起させた。

【００６９】（６）帯状基板１０を矢印Ｂの方向へ搬送
することによって、バックリフレクター膜が設けてある
帯状基板１０上に、ＣＶＤ法により各半導体層を形成し
た。各層の成膜条件は、実施例２と同様（表３）とし
た。

【００７０】上記手順で帯状基板１０に成膜する際、ｉ
型半導体層の形成後（図１０の矢印Ｃ地点）とｐ型半導
体層の形成前（図１０の矢印Ｄ地点）において、帯状基
板１０の基板温度を測定した。

【００７１】（比較例３）本例では、実施例３において
バックリフレクター及び半導体素子の作製に用いた装置
から、帯状基板に対する冷却手段を取り除いた装置を用
いた点が実施例３と異なる。

【００７２】他の点は実施例３と同様として光起電力素
子を作製した。

【００７３】本例においても実施例３と同様に、帯状基
板１０に成膜する際、ｉ型半導体層の形成後（図１０の
矢印Ｃ地点）とｐ型半導体層の形成前（図１０の矢印Ｄ
地点）において、帯状基板１０の基板温度を測定した。

【００７４】上記実施例３及び比較例３において帯状基
板の基板温度を調べた。その結果、実施例３ではｉ型半
導体層の形成後（Ｃ地点）が約３００℃、ｐ型半導体層
の形成前（矢印Ｄ地点）が約１５０℃であるのに対し
て、比較例３ではｉ型半導体層の形成後（Ｃ地点）が約
３００℃、ｐ型半導体層の形成前（矢印Ｄ地点）が約２
１０℃であることが分かった。

【００７５】従って、本発明に係る冷却手段により帯状
基板を冷却する領域を、帯状基板上にｉ型半導体層を形
成した後、ｐ型半導体層を形成する領域の直前に設けた
装置では、光起電力素子の作製時においてｉ型半導体層
は高温で形成し、次いでｐ型半導体層は低温で形成する
ことができるので、急峻なｐ−ｉ界面の形成が可能とな
る。ゆえに、本発明に係る装置によれば、良好な光電変
換特性を有する光起電力素子を安定して作製することが
できる。

【００７６】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
帯状基板を冷却するための冷却手段として、該冷却手段
により該帯状基板を冷却する領域を、該冷却手段が設け
られていない領域より高い圧力に制御する手段を設けた
ことにより、帯状基板に対して優れた冷却効率を有す
る、堆積膜の形成装置及び形成方法の提供が可能とな
る。従って、帯状基板の巻きずれを防止することがで
き、収率の向上が図れ、さらには成膜時の温度設定条件
の幅を大きくすることが可能な、堆積膜の形成装置が得
られる。また、安定して特性の良い堆積膜を作製できる
とともに、基板に対する冷却領域を小さくできるので、
装置の小型化が図れ、コストダウンも可能となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る堆積膜の形成装置の一例を示す模
式的な断面図である。

【図２】図１の装置を構成する巻き取り用真空容器の模
式的な断面図である。

【図３】図１の装置を構成するアイドリングローラーか
らなる冷却体の一例であり、帯状基板側から見た模式的
な平面図である。

【図４】図１の装置を構成するアイドリングローラーか
らなる冷却体の他の一例であり、帯状基板側から見た模
式的な平面図である。

【図５】図１の装置を構成するアイドリングローラーか
らなる冷却体の他の一例であり、帯状基板側から見た模
式的な平面図である。

【図６】図１の装置を構成するアイドリングローラーか
らなる冷却体及びその近傍の一例を示す模式的な断面図
である。

【図７】本発明に係る堆積膜の形成装置の他の一例を示
す模式的な断面図である。

【図８】ＩＴＯ透明導電膜を堆積する際に用いたマスク
の一例を示す模式的な平面図である。

【図９】光起電力素子の一例を示す模式的な断面図であ
る。

【図１０】本発明に係る堆積膜の形成装置の他の一例を
示す模式的な断面図である。

【図１１】従来の堆積膜の形成装置を示す模式的な断面
図である。

【符号の説明】

１、４、５ ガス供給管、 ２ 高圧力室、 ３ 冷却ローラー、 １０、２０ 帯状基板、 １０１、４０１ 送り出し用真空容器、 １０２、２０２、３０２、４０２、５０２、６０２、７
０２、８０２ 排気口 、１１１、４１１ 送り出し用ボビン、 １１２、３１２、４１２、８１２ アイドリングローラ
ー、 １５１、２５１、４５１、５５１、６５１、７５１ ガ
スゲート、 １５２、１５３、２５２、２５３、４５２、４５３、５
５２、５５３、６５２掃気用ガス供給管、 ２０１ 成膜用真空容器、 ２０３、５０３、６０３、７０３ ランプヒーター、 ２０４、２０６ 成膜室、 ２０５、２０７ ターゲット、 ３０１、８０１ 巻き取り用真空容器、 ３１１、８１１ 巻き取り用ボビン、 ５０１ ｎ層成膜用真空容器、 ５０４、６０４、７０４ 成膜ガス導入管、 ５０５、７０５ 放電電極、 ６０１ ｉ層成膜用真空容器、 ６０５ マイクロ波導入手段、 ６５３、７５２、７５３ 分離用ガス供給管、 ７０１ ｐ層成膜用真空容器、 ９０１ マスク、 ９０２ 穴、 １００１ バックリフレクター膜、 １００２ Ａｇ薄膜、 １００３ ＺｎＯ薄膜、 １０１１ 半導体素子、 １０１２ ｎ型半導体層、 １０１３ ｉ型半導体層、 １０１４ ｐ型半導体層、 １０２１ 透明導電膜。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 藤岡 靖 東京都大田区下丸子３丁目30番２号 キヤ ノン株式会社内 (72)発明者 金井 正博 東京都大田区下丸子３丁目30番２号 キヤ ノン株式会社内 Ｆターム(参考） 5F045 AA08 AA09 AB40 AC01 AC11 AC16 AC17 AD06 AD07 AD08 AE15 BB08 CA13 DQ15 EJ02 EJ09 EK12 5F051 BA14 BA15 CA15 CA22 CA24 CA34 DA04 GA05

Claims (16)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 ガスゲートを介して連結された複数の真
   空容器と、該ガスゲート及び該真空容器の中を通して、
   帯状基板をその長手方向に連続的に移動させるための搬
   送手段と、該帯状基板を冷却するための冷却手段と、を
   少なくとも有する堆積膜の形成装置において、 前記冷却手段は、該冷却手段により前記帯状基板を冷却
   する領域を、該冷却手段が設けられていない領域より高
   い圧力に制御する手段であることを特徴とする堆積膜の
   形成装置。
2. 【請求項２】 前記冷却手段は、冷媒を流すことができ
   る冷却体を具備していることを特徴とする請求項１に記
   載の堆積膜の形成装置。
3. 【請求項３】 前記冷媒は水であることを特徴とする請
   求項２に記載の堆積膜の形成装置。
4. 【請求項４】 前記冷却体は、自転可能な円柱状のロー
   ラーであり、かつ、前記帯状基板に接触していることを
   特徴とする請求項２に記載の堆積膜の形成装置。
5. 【請求項５】 前記搬送手段は、前記帯状基板の送り出
   し手段と巻き取り手段とを具備していることを特徴とす
   る請求項１に記載の堆積膜の形成装置。
6. 【請求項６】 前記冷却手段を、前記帯状基板の巻き取
   り手段の直前に設けたことを特徴とする請求項１に記載
   の堆積膜の形成装置。
7. 【請求項７】 前記帯状基体上に、ｎ型半導体層、ｉ型
   半導体層、ｐ型半導体層を順に積層して設けることが可
   能なように、各半導体層を形成する領域を有する真空容
   器が配置してあることを特徴とする請求項１に記載の堆
   積膜の形成装置。
8. 【請求項８】 前記冷却手段を、前記ｐ型半導体層を形
   成する領域の直前に設けたことを特徴とする請求項７に
   記載の堆積膜の形成装置。
9. 【請求項９】 帯状基板がガスゲートを介して連結され
   た複数の真空容器の中を通して配置され、搬送手段を用
   いて該帯状基板をその長手方向に連続的に移動させなが
   ら、該帯状基板上に堆積膜を形成する際に、該帯状基板
   を冷却するために設けた冷却手段により該帯状基板が冷
   却される領域の圧力を、該冷却手段を設けていない領域
   の圧力より高くすることを特徴とする堆積膜の形成方
   法。
10. 【請求項１０】 前記冷却手段は冷却体を備え、該冷却
    体中に冷媒を流すことを特徴とする請求項９に記載の堆
    積膜の形成方法。
11. 【請求項１１】 前記冷媒として水を用いることを特徴
    とする請求項１０に記載の堆積膜の形成方法。
12. 【請求項１２】 前記冷却体として自転可能な円柱状の
    ローラーを用い、前記帯状基板を該ローラーに接触させ
    て移動させることを特徴とする請求項１０に記載の堆積
    膜の形成方法。
13. 【請求項１３】 前記搬送手段を構成する送り出し手段
    と巻き取り手段を用いて、前記帯状基板をその長手方向
    に連続的に移動させることを特徴とする請求項９に記載
    の堆積膜の形成方法。
14. 【請求項１４】 前記冷却手段を用い、前記帯状基板が
    巻き取り手段で巻き取られる直前に、該帯状基板の温度
    を低下させることを特徴とする請求項９に記載の堆積膜
    の形成方法。
15. 【請求項１５】 前記帯状基体上に、ｎ型半導体層、ｉ
    型半導体層、ｐ型半導体層を順に積層して設けることを
    特徴とする請求項９に記載の堆積膜の形成方法。
16. 【請求項１６】 前記冷却手段を用い、前記ｐ型半導体
    層を形成する直前に、該帯状基板の温度を低下させるこ
    とを特徴とする請求項１５に記載の堆積膜の形成方法。