JP2003051606A

JP2003051606A - 薄膜形成用基板

Info

Publication number: JP2003051606A
Application number: JP2002161786A
Authority: JP
Inventors: Yoshitake Suzuki; 良剛鈴木; Hiroaki Yoshida; 広明吉田
Original assignee: Daido Steel Co Ltd
Current assignee: Daido Steel Co Ltd
Priority date: 2001-06-01
Filing date: 2002-06-03
Publication date: 2003-02-21

Abstract

(57)【要約】【課題】薄膜がその特性を損なうことなく良好に形成
され、剥離等の生じない薄膜形成用基板を提供する。【解決手段】薄膜形成用基板１０は、基材１２として
例えばＳＵＳ４３０からなるステンレス鋼板が用いら
れ、その両面にそれぞれＮｉ層１４を介してＡｌ層１６
が形成されている。即ち、基材１２とＡｌ層１６との間
にＮｉ層１４がバリア層として介在している構造とな
り、例えば太陽電池用のＳｉ薄膜を形成する熱処理の際
に、Ａｌ層１６と基材１２との間で生起する相互拡散を
防止し、その相互拡散に基づく脆弱な金属間化合物の生
成を抑制している。このため、Ａｌ層１６が基材１２か
ら剥離することが防止される。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は薄膜形成用基板に関
し、更に詳しくは、高温下で半導体薄膜を形成するとき
に用いる薄膜形成用基板に関する。

【０００２】

【従来の技術】基板上に薄膜を形成する際、例えばＣＶ
Ｄ（Chemical Vapor Deposition）、ＰＶＤ（Physical
Vapor Deposition）、メッキなど様々な方法が適用され
る。また、その際に使用する基板にも、例えばガラス基
板、プラスチック基板、金属基板等、種々の基板があ
る。そして、例えば太陽電池などの光起電力装置を作製
する場合には、ＩＴＯ（ＩｎＳｎＯ₂）導電膜付きのガ
ラス基板が使用され、そのガラス基板上に単結晶Ｓｉ
（シリコン）膜が形成されていた。

【０００３】しかし、従来使用されてきた単結晶Ｓｉ
は、光電変換効率に優れている反面、その製造コストが
非常に高くなり、太陽電池の高価格化を招くという問題
があった。このため、単結晶Ｓｉ代わりに、光電変換効
率は低下するものの、太陽電池の低コスト化や大面積化
の要求に応えることが可能な多結晶Ｓｉやアモルファス
Ｓｉが使用されるようになってきた。

【０００４】また、こうした多結晶Ｓｉやアモルファス
Ｓｉ等の半導体薄膜（以下、単に「Ｓｉ薄膜」という）
を形成するための基板も、ガラス基板からプラスチック
基板へ、更には金属基板へと移行する傾向が見られる。
即ち、ガラス基板は、一般に高価であるというだけでな
く、衝撃に弱くて破壊し易く、太陽電池用基板に必要な
可撓性に欠けるという欠点があった。そして、安価なガ
ラス基板は、耐熱性に欠け、例えば高温ＣＶＤ法を用い
てＳｉ薄膜を形成する際の熱処理に耐えることができな
いという問題があった。また、プラスチック基板は、ガ
ラス基板の場合のような可撓性に欠けるという欠点はな
いものの、耐熱性に欠けるため、例えば中温ＣＶＤ法に
よりＳｉ薄膜を形成する際の熱処理に耐えることができ
ないという欠点があった。こうして、安価であると共
に、可撓性を備え、比較的高温にまで使用可能な金属基
板が薄膜形成用基板として注目され、採用されるように
なってきた。

【０００５】このような薄膜形成用の金属基板として
は、例えばステンレス鋼板、Ｎｉ（ニッケル）基板、Ａ
ｌ（アルミニウム）基板など、既に幾つかの提案がなさ
れている。例えば特公平４−７８０３０号公報において
は、薄膜形成用基板としてステンレス鋼板や冷延鋼板等
の金属基板を使用する場合、その金属基板表面に機械的
表面疵や基板材内の介在物等による内質疵があり、これ
らの疵が基板上へのアモルファスＳｉ膜の均一な形成を
妨げ、太陽電池の致命的な欠陥となる問題を指摘してい
る。そして、このような問題を解決するものとして、ス
テンレス鋼板又は冷延鋼板の片面又は両面に、非金属介
在物の大きさが１．０μｍ以下の内質良好なＮｉやＡｌ
等からなる厚さ２００μｍ以下の圧着層を設けることが
提案されている。

【０００６】また、例えば特開昭６２−４９６７３号公
報においては、薄膜形成用基板としてＡｌ基板を使用す
る場合、その後の加熱処理の際に焼鈍効果が生じるた
め、基板の厚さが薄いと変形し、厚いと可撓性に乏しく
なる問題を指摘している。そして、こうした問題を解決
するものとして、Ａｌ板又はＡｌ合金板に耐熱性及び弾
性率が高い金属板、例えばステンレス鋼板を圧着して複
合基板とすることが提案されている。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記の
ようにステンレス鋼板上にＡｌ層を圧着した場合（特公
平４−７８０３０号）や、Ａｌ板又はＡｌ合金板にステ
ンレス鋼板を圧着した場合（特開昭６２−４９６７３
号）、その後、このＡｌ層やＡｌ板又はＡｌ合金板の上
に例えばＣＶＤ法を用いて温度６００℃付近の中温にお
いてＳｉ薄膜を成長させる際に、Ａｌと鋼（はがね）と
の間にＡｌ₃Ｆｅ、Ａｌ₅Ｆｅ₂等の脆弱なＡｌ−Ｆｅ系
金属間化合物が生成される。このため、Ｓｉ薄膜の形成
処理が終了した時点で、Ａｌ／鋼界面において剥離が生
じてしまい、例えば太陽電池を良好に作製することがで
きなくなるという問題があった。

【０００８】また、薄膜形成用基板としてステンレス鋼
板のみを使用する場合には、特公平４−７８０３０号公
報において指摘されている問題の他に、このステンレス
鋼板上に例えば温度６００℃付近の中温ＣＶＤ法を用い
てＳｉ薄膜を直接に成長させると、鋼中の遷移元素がＳ
ｉ薄膜中に拡散して、Ｓｉ薄膜の特性を劣化させ、例え
ば太陽電池の光電変換効率や寿命等を低下させてしまう
という問題があった。

【０００９】また、ステンレス鋼板の代わりに、薄膜形
成用基板として、ステンレス鋼板上にＮｉ層を圧着した
基板を使用する場合（特公平４−７８０３０号）や、Ｎ
ｉ基板それ自体を使用する場合も、上記の場合と同様
に、その遷移元素が多結晶ＳｉやアモルファスＳｉ等の
Ｓｉ薄膜中に拡散して、その特性劣化を招くという問題
があった。

【００１０】更に、最近においては、薄膜形成用基板を
使用して例えば太陽電池を作製する際に、太陽電池の小
型化等のために、薄膜形成用基板の厚さを薄くすること
が要求されるようになった。しかし、薄膜形成用基板の
厚さを薄くするために、基材の厚さを薄くすると、基材
の剛性が低下する。その結果、薄膜形成用基板上に例え
ば温度６００℃付近の中温ＣＶＤ法を用いてＳｉ薄膜を
形成する場合、基材とＳｉ薄膜との熱膨張係数の差に起
因して、薄膜形成後に全体に反りが生じことがあった。
従って、反りを生じさせることなく、薄膜形成用基板の
厚さを薄くすることも課題となっていた。

【００１１】そこで本発明は、上記事情に鑑みてなされ
たものであり、薄膜がその特性を損なうことなく良好に
形成され、剥離や反り等の生じない薄膜形成用基板を提
供することを目的とする。

【００１２】

【課題を解決するための手段】上記課題は、以下の本発
明に係る薄膜形成用基板によって達成される。即ち、請
求項１に係る薄膜形成用基板は、基材の片面又は両面
に、Ｎｉ層又はＮｉ−Ｃｒ（クロム）合金層を介して、
Ａｌ層又はＡｌ合金層が形成されてなることを特徴とす
る。

【００１３】なお、請求項１に係る薄膜形成用基板にお
いて、基材が、ステンレス鋼板であることが好適である
（請求項２）。また、請求項１に係る薄膜形成用基板に
おいて、基材が、Ｎｉの組成が３６％以上５５％以下の
Ｎｉ−Ｆｅ基合金板（以下、「３６〜５５％Ｎｉ−Ｆｅ
基合金板」と表す）であることが好適である（請求項
３）。

【００１４】また、請求項１に係る薄膜形成用基板にお
いて、基材が、Ｎｉの組成が３６〜５５％でＣｒの組成
が１０％以下のＮｉ−Ｃｒ−Ｆｅ基合金板（以下、「３
６〜５５％Ｎｉ−Ｃｒ−Ｆｅ基合金板」と表す）である
ことが好適である（請求項４）。また、請求項１に係る
薄膜形成用基板において、基材が、Ｎｉの組成が２５〜
３５％でＣｏ（コバルト）の組成が１５〜２０％のＮｉ
−Ｃｏ−Ｆｅ基合金板（以下、「２５〜３５％Ｎｉ−１
５〜２０％Ｃｏ−Ｆｅ基合金板」と表す）であることが
好適である（請求項５）。

【００１５】また、請求項１〜５に係る薄膜形成用基板
において、Ｎｉ層又はＮｉ−Ｃｒ合金層の厚さが０．２
μｍ以上であることが好適である（請求項６）。

【００１６】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態につい
て、添付図面を参照しつつ説明する。（第１の実施の形態）図１に示されるように、本発明の
第１の実施の形態に係る薄膜形成用基板１０において
は、基材１２として例えばＳＵＳ４３０からなるステン
レス鋼板が用いられている。そして、このステンレス鋼
板の両面に、それぞれＮｉ層１４が形成され、更にこれ
らのＮｉ層１４上に、それぞれＡｌ層１６が形成されて
いる。即ち、基材１２としてのステンレス鋼板とＡｌ層
１６との間にＮｉ層１４が介在している構造となってい
る。そして、例えば太陽電池を作製する場合には、この
薄膜形成用基板１０の片方のＡｌ層１６上に、多結晶Ｓ
ｉやアモルファスＳｉ等のＳｉ薄膜を形成する。

【００１７】次に、本実施の形態に係る薄膜形成用基板
１０の製造方法について説明する。例えば基材１２とし
てステンレス鋼板、具体的にはＳＵＳ４３０コイルを用
いる。そして、その両面にメッキ法を用いてＮｉ層１４
を形成し、ＳＵＳ４３０コイルの両面にＮｉ層１４が形
成されたＮｉ／ＳＵＳ４３０／Ｎｉコイルを作製する。
その後、焼鈍を行う。この焼鈍は、メッキ法を用いて形
成したＮｉ層１４のメッキ歪を緩和するために行うもの
である。

【００１８】また、このようにメッキ法を用いてＮｉ層
１４を形成する方法以外にも、例えば熱間クラッド法や
冷間クラッド法を用いてＮｉ層１４を形成する方法も可
能である。例えば基材１２としてＳＵＳ４３０コイルを
用い、その両面にＮｉ板を合わせて溶接し、加熱処理を
行った後に、熱間圧延し、両エッジをスリットして、Ｓ
ＵＳ４３０コイルの両面にＮｉ層１４を形成した後、焼
鈍と冷間圧延を繰り返して、Ｎｉ／ＳＵＳ４３０／Ｎｉ
コイルを作製してもよい。

【００１９】その後、このＮｉ／ＳＵＳ４３０／Ｎｉコ
イルを芯材として、その両面をブラッシング処理した
後、Ｎｉ層１４上にＡｌ層１６を冷間クラッドする。更
に、仕上げ圧延により全体の厚さを調整すると共に、Ｎ
ｉ層１４の厚さを調整する。こうして、ＳＵＳ４３０か
らなる基材１２の両面にＮｉ層１４を介してＡｌ層１６
が形成されているＡｌ／Ｎｉ／ＳＵＳ４３０／Ｎｉ／Ａ
ｌクラッド構造の薄膜形成用基板１０を作製する。

【００２０】ここで、Ｎｉ層１４は、薄膜形成用基板１
０を例えば中温ＣＶＤの基板として用いるときに、Ａｌ
層１６とＳＵＳ４３０からなる基材１２との間で生起す
る相互拡散を防止し、その相互拡散に基づくＡｌ₃Ｆ
ｅ、Ａｌ₅Ｆｅ₂等の脆弱な金属間化合物の生成を抑制す
るバリア層として機能する。このことにより、Ａｌ層１
６が基材１２から剥離することが防止される。

【００２１】仮にＮｉ層１４の厚さが薄すぎると、例え
ば温度６００℃付近の中温ＣＶＤ法を用いてＡｌ層１６
上に多結晶Ｓｉ等のＳｉ薄膜を形成する際に、Ｎｉ層１
４がＡｌ層１６と基材１２との間のバリア層としての機
能を充分に果たすことができない。そのため、Ａｌ層１
６と基材１２との界面に脆弱なＡｌ−Ｆｅ系金属間化合
物が生成し、その結果、Ａｌ層１６の接合性が悪化し、
Ａｌ層１６の剥離を招き易くなる。他方、Ｎｉ層１４の
厚さが厚すぎると、材料コストの上昇を招くことにもな
る。このようなことから、Ｎｉ層１４の厚さは０．２μ
ｍ以上５０μｍ以下であることが望ましい。

【００２２】このように本実施の形態に係る薄膜形成用
基板１０によれば、例えば太陽電池用のＳｉ薄膜を形成
する際に、例えば温度６００℃付近の中温ＣＶＤ法を用
いても、脆弱なＡｌ−Ｆｅ系金属間化合物がＡｌ層１６
と基材１２との界面に生成されることが防止される。そ
の結果、Ａｌ層１６の剥離、延いてはその上に形成され
るＳｉ薄膜の剥離を防止することができる。従って、薄
膜形成用基板１０上に例えば太陽電池用のＳｉ薄膜を良
好に形成することが可能になる。

【００２３】また、薄膜形成用基板１０上に形成する太
陽電池用のＳｉ薄膜と基材１２（又はＮｉ層１４）との
間に、Ａｌ層１６が剥離することなく常に介在している
状態となるため、このＡｌ層１６がバリア効果を十全に
発揮して、基材１２（又はＮｉ層１４）中の遷移元素が
Ｓｉ薄膜中に拡散することを抑制することができる。従
って、Ｓｉ薄膜への不純物拡散に起因する特性や信頼性
の劣化、例えば太陽電池の光電変換効率や寿命等の低下（第２の実施の形態）本発明の第２の実施の形態に係る
薄膜形成用基板１０は、基材１２の材料及び厚さが異な
る点を除けば第１の実施の形態の場合と同様の構造であ
る。即ち、本実施の形態では、基材１２として３６〜５
５％Ｎｉ−Ｆｅ基合金板が用いられている。

【００２４】なお、本実施の形態に係る薄膜形成用基板
１０の製造方法は、基材１２としてステンレス鋼板の代
わりに３６〜５５％Ｎｉ−Ｃｒ−Ｆｅ基合金板を用いる
点を除けば、第１の実施の形態の場合と同様である。薄
膜形成用基板１０の基材１２として３６〜５５％Ｎｉ−
Ｆｅ基合金板を用いる理由について述べる。

【００２５】例えば薄膜形成用基板を使用する太陽電池
の小型化等のために、薄膜形成用基板１０の厚さを薄く
することを要求される場合がある。しかし、薄膜形成用
基板１０の厚さを薄くすると、その剛性が低下する。こ
のために、薄膜形成用基板１０の片方のＡｌ層１６上
に、例えば温度６００℃付近の中温ＣＶＤ法を用いてＳ
ｉ薄膜を形成すると、基材１２とＳｉ薄膜との熱膨張係
数の差に起因して、反りが生じる恐れがある。

【００２６】例えば第１の実施形態で基材１２として用
いたステンレス鋼板の場合、厚さが例えば０．３ｍｍ以
上であれば、ステンレス鋼板は十分な大きさの剛性を有
し、温度６００℃付近でＳｉ薄膜を形成し、その後、室
温にまで冷却させても、反りが生じる恐れは殆どない。
しかし、厚さが０．３ｍｍよりも薄くなると、ステンレ
ス鋼板の剛性が低下し、温度６００℃付近でＳｉ薄膜を
形成し、その後、室温にまで冷却させる際に、反りが生
じる恐れがでてくる。そして、基材の反りの発生は、太
陽電池の特性や信頼性の悪化、例えば光電変換効率や寿
命や不安定な平坦度等の低下の原因となる。

【００２７】このため、薄膜形成用基板１０の厚さを薄
くすることを前提と考えると、室温からＳｉ薄膜の成膜
温度に至る範囲、即ち２５〜６００℃における基材１２
の平均熱膨張係数が同じ温度範囲におけるＳｉ薄膜の平
均熱膨張係数３〜５×１０^-6／℃に近い値となることが
好ましい。本発明者らは、こうした観点から、２５〜６
００℃における平均熱膨張係数がＳＵＳ４３０の平均熱
膨張係数に相当する１．３×１０^-5／℃以下であること
を一応の基準にして基材１２の材料を探索し、Ｎｉ−Ｆ
ｅ基合金に注目するに到った。そして、Ｎｉの組成比を
変化させた場合のＮｉ−Ｆｅ基合金の２５〜６００℃に
おける平均熱膨張係数を測定したところ、図２のグラフ
に示されるような結果になった。更に、Ｎｉの組成比を
変化させたＮｉ−Ｆｅ基合金を基材の材料として用いた
場合の反りの大きさを測定した。その結果、２５〜６０
０℃における平均熱膨張係数が１．１×１０^-5／℃以下
の３６〜５５％Ｎｉ−Ｆｅ基合金板を基材１２として用
いることが好適であることが判明した。

【００２８】このように本実施の形態に係る薄膜形成用
基板１０によれば、基材１２として３６〜５５％Ｎｉ−
Ｆｅ基合金板を用いているため、例えば太陽電池用のＳ
ｉ薄膜を形成する際に、そのＳｉ薄膜と基材１２との熱
膨張係数の差は非常に小さくなる。その結果、薄膜形成
用基板１０の厚さが例えば０．３ｍｍよりも薄くなる場
合であっても、例えば０．１ｍｍ以上の範囲において、
Ｓｉ薄膜と基材１２との熱膨張係数の差に起因する反り
の発生を抑制することができる。従って、第１の実施形
態の効果に加えて、例えば光電変換効率や寿命等の低下
を招くことなく、薄膜形成用基板１０の厚さを薄くし
て、太陽電池の小型化等に寄与することが可能になる。

【００２９】なお、本実施の形態で基材１２として用い
た３６〜５５％Ｎｉ−Ｆｅ基合金板のうち、２５〜６０
０℃における平均熱膨張係数が９．０×１０^-6／℃の３
８〜４６％Ｎｉ−Ｆｅ基合金板がより好ましく、平均熱
膨張係数が８．１×１０^-6／℃の４２％Ｎｉ−Ｆｅ基合
金板が更に好ましい。（第３の実施の形態）本発明の第３の実施の形態に係る
薄膜形成用基板１０は、基材１２の材料が異なる点を除
けば第２の実施の形態の場合と同様の構造である。即
ち、本実施の形態では、基材１２として例えば３６〜５
５％Ｎｉ−Ｃｒ−Ｆｅ基合金板が用いられている。そし
て、この場合も、３６〜５５％Ｎｉ−Ｃｒ−Ｆｅ基合金
板の２５〜６００℃における平均熱膨張係数が１．２×
１０^-5／℃であるため、第２の実施の形態の場合と同様
に、Ｓｉ薄膜と基材１２との熱膨張係数の差は非常に小
さくなる。

【００３０】また、Ｃｒを添加することにより、耐食性
を向上させ、酸化被膜を作り易くするという効果があ
る。但し、Ｃｒの添加によって熱膨張係数が大きくなる
傾向があるため、Ｓｉ薄膜と基材１２との熱膨張係数の
差を非常に小さくするという効果を担保するために、Ｃ
ｒの組成比は１０％以下に抑制した。なお、本実施の形
態に係る薄膜形成用基板１０の製造方法は、基材１２と
して３６〜５５％Ｎｉ−Ｆｅ基合金板の代わりに３６〜
５５％Ｎｉ−Ｃｒ−Ｆｅ基合金板を用いる点を除けば、
第２の実施の形態の場合と同様である。

【００３１】このように本実施の形態に係る薄膜形成用
基板１０によれば、基材１２として３６〜５５％Ｎｉ−
Ｃｒ−Ｆｅ基合金板を用いているために、第２の実施形
態の場合と同様の効果を奏することができる。なお、本
実施の形態で基材１２として用いた３６〜５５％Ｎｉ−
Ｃｒ−Ｆｅ基合金板のうち、２５〜６００℃における平
均熱膨張係数が１．１×１０^-5／℃の４２％Ｎｉ−６％
Ｃｒ−Ｆｅ基合金板がより好ましい。

【００３２】（第４の実施の形態）本発明の第４の実施
の形態に係る薄膜形成用基板１０は、基材１２の材料が
異なる点を除けば第２の実施の形態の場合と同様の構造
である。即ち、本実施の形態では、基材１２として例え
ば２５〜３５％Ｎｉ−１５〜２０％Ｃｏ−Ｆｅ基合金板
が用いられている。一般にＮｉ−Ｃｏ−Ｆｅ基合金はコ
バール（Kovar）合金と呼ばれる。そして、この場合
も、２５〜３５％Ｎｉ−１５〜２０％Ｃｏ−Ｆｅ基合金
板の２５〜６００℃における平均熱膨張係数が８．０×
１０^-6／℃であるため、第２の実施の形態の場合と同様
に、Ｓｉ薄膜と基材１２との熱膨張係数の差は非常に小
さくなる。

【００３３】なお、本実施の形態に係る薄膜形成用基板
１０の製造方法は、基材１２として３６〜５５％Ｎｉ−
Ｆｅ基合金板の代わりに２５〜３５％Ｎｉ−１５〜２０
％Ｃｏ−Ｆｅ基合金板を用いる点を除けば、第２の実施
の形態の場合と同様である。このように本実施の形態に
係る薄膜形成用基板１０によれば、基材１２として２５
〜３５％Ｎｉ−１５〜２０％Ｃｏ−Ｆｅ基合金板を用い
ているために、第２の実施形態の場合と同様の効果を奏
することができる。

【００３４】なお、本実施の形態で基材１２として用い
た２５〜３５％Ｎｉ−１５〜２０％Ｃｏ−Ｆｅ基合金板
のうち、２５〜６００℃における平均熱膨張係数が６．
０×１０^-6／℃の２９％Ｎｉ−１７％Ｃｏ−Ｆｅ基合金
板がより好ましい。ところで、第１〜第４の実施の形態
においては、基材１２の両面にＮｉ層１４を介してＡｌ
層１６が形成されている両面クラッド構造の場合につい
て述べているが、基材１２の片面のみにＮｉ層１４を介
してＡｌ層１６が形成されている片面クラッド構造であ
ってもよい。但し、両面クラッド構造の場合には、その
後の熱処理において薄膜形成用基板１０に反りが生じる
ことを効果的に抑制することができるという利点があ
る。

【００３５】また、第１〜第４の実施の形態におけるＡ
ｌ層１６の代わりに、例えばＡｌ−Ｍｎ合金層やＡｌ−
Ｍｇ合金層等のＡｌ合金層を用いても、更にはＮｉ層１
４の代わりに、Ｎｉ−Ｃｒ合金層を用いても、同様の作
用・効果を奏することができる。

【００３６】

【実施例】（実施例１）実施例１は、第１の実施の形態
に係る薄膜形成用基板１０に対応するものである。基材
１２として、板厚０．３ｍｍ×板幅２００ｍｍのＳＵＳ
４３０コイルを用いた。そして、その両面にメッキ法を
用いて厚さ０．１〜５．０μｍのＮｉ層１４を形成し、
ＳＵＳ４３０コイルからなる基材１２の両面にそれぞれ
Ｎｉ層１４が形成されたＮｉ／ＳＵＳ４３０／Ｎｉコイ
ルを作製した後、温度７００℃において焼鈍を行った。
このＮｉ／ＳＵＳ４３０／Ｎｉコイルを芯材として、そ
の両面のＮｉ層１４上に、板厚０．１５ｍｍ×板幅１７
０ｍｍのＡｌ層１６を冷間クラッドした。更に、仕上げ
圧延により厚さを調整して、Ｎｉ層１４の厚さが約０．
０５〜３．０μｍになるように調整した。

【００３７】こうして、ＳＵＳ４３０からなる基材１２
の両面にＮｉ層１４を介してＡｌ層１６が形成されてい
るＡｌ／Ｎｉ／ＳＵＳ４３０／Ｎｉ／Ａｌクラッド構造
の薄膜形成用基板１０を作製した。そして、このような
薄膜形成用基板１０を作製する際に、Ｎｉ層１４の厚さ
を０．０５〜１０．０μｍの範囲内において変化させ
た。そして、５００℃、５５０℃、６００℃、６２５
℃、６５０℃の各温度条件の加熱処理を行い、Ａｌ層１
６の接合性の良否、即ち剥離の有無を判定した。

【００３８】なお、ここで、Ａｌ層１６の剥離の有無に
ついての判定は、次のようにして行った。即ち、薄膜形
成用基板１０を作製した後、その片面のＡｌ層１６をエ
ッチング加工して１５ｍｍ×１５ｍｍ角にパターニング
する。続いて、この１５ｍｍ×１５ｍｍ角のＡｌ層１６
上に、例えばＣＶＤ法により温度５００℃、５５０℃、
６００℃、６２５℃、６５０℃、時間２０分という条件
においてＳｉ薄膜を積層した後、冷却する。

【００３９】そして、こうした加熱−冷却の際に、熱膨
張・熱収縮による応力や、積層したＳｉ薄膜の内部応力
の関係により、１５ｍｍ×１５ｍｍ角のＡｌ層１６が容
易に剥離するか否かによって接合性の良否を判定し、容
易にＡｌ層１６の剥離が生じないものを剥離なし（無）
とし、容易にＡｌ層１６の剥離が生じるものを剥離あり
（有）とした。

【００４０】なお、このような剥離の有無の判定方法
は、後述する実施例２及び比較例１の場合も同様とす
る。そして、実施例１における結果は、次の表１に示さ
れるようになった。

【００４１】

【表１】

【００４２】この表１から明らかなように、処理温度が
５００〜６２５℃の範囲内においては、Ｎｉ層１４の厚
さが０．２０μｍ以上であれば、Ａｌ層１６の剥離はな
く、良好な接合性が得られた。その結果、光電変換効率
が高く長寿命の太陽電池を実現することが可能になっ
た。但し、処理温度が６５０℃になると、Ｎｉ層１４の
厚さが３．００μｍであっても、Ａｌ層１６の剥離が生
じ、良好な接合性が得られなくなった。

【００４３】（実施例２）実施例２は、第１の実施の形
態に係る薄膜形成用基板１０に対応するものである。基
材１２として、板厚３０ｍｍ×板幅２００ｍｍのＳＵＳ
４３０を用い、その両面に板厚０．４ｍｍ×板幅２００
ｍｍのＮｉ板を合わせて溶接し、温度９００℃において
１時間の加熱処理を行った後、熱間圧延し、両エッジを
スリットして、ＳＵＳ４３０からなる基材１２の両面に
それぞれＮｉ層１４が形成された板厚３．０ｍｍ×板幅
１８０ｍｍのＮｉ／ＳＵＳ４３０／Ｎｉを作製した。更
に、温度７５０℃における焼鈍と冷間圧延を繰り返し、
板厚０．３ｍｍ×板幅１８０ｍｍのＮｉ／ＳＵＳ４３０
／Ｎｉコイルを作製した。

【００４４】更に、このＮｉ／ＳＵＳ４３０／Ｎｉコイ
ルを芯材として、その両面をブラッシング処理した後、
Ｎｉ層１４上に厚さ０．１５ｍｍ×幅１７０ｍｍのＡｌ
層１６を冷間クラッドした。そして、仕上げ圧延により
厚さを調整して、基材１２の両面にＮｉ層１４を介して
Ａｌ層１６が形成されている厚さ０．４ｍｍのＡｌ／Ｎ
ｉ／ＳＵＳ４３０／Ｎｉ／Ａｌクラッド構造の薄膜形成
用基板１０を作製した。なお、このときの各部の厚さ
は、基材１２が約２００μｍ、Ｎｉ層１４が約２．５μ
ｍ、Ａｌ層１６が約１００μｍとなった。

【００４５】このような薄膜形成用基板１０に対し、実
施例１の場合と同様に、Ａｌ層１６の剥離の有無を判定
した。その結果を次の表２に示す。

【００４６】

【表２】

【００４７】この表２から明らかなように、Ｎｉ層１４
の厚さが約２．５μｍの場合、処理温度が５００〜６２
５℃の範囲内においては、Ａｌ層１６の剥離はなく、良
好な接合性が得られた。但し、処理温度が６５０℃にな
ると、Ａｌ層１６の剥離が生じ、良好な接合性が得られ
なくなった。（比較例１）図３に示されるように、比較例１に係る薄
膜形成用基板２０は、ステンレス鋼板、例えばＳＵＳ４
３０からなる基材２２の両面に、それぞれＡｌ層２４が
直接に形成されているものである。この薄膜形成用基板
２０は、次のようにして作製される。

【００４８】即ち、実施例２で用いたＳＵＳ４３０コイ
ルを基材２２とし、そのブラッシング処理した両面上
に、直接に厚さ０．１５ｍｍ×幅１７０ｍｍのＡｌ層２
４を冷間クラッドした。以後、実施例２と同様の仕上げ
圧延を行い、厚さ０．４ｍｍのＡｌ／ＳＵＳ４３０／Ａ
ｌクラッド構造の薄膜形成用基板２０を作製した。な
お、このときの各部の厚さは、基材２２が約２００μ
ｍ、Ａｌ層２４が約１００μｍとなった。

【００４９】このような薄膜形成用基板２０に対し、実
施例１、２の場合と同様に、Ａｌ層２４の剥離の有無を
判定した。その結果を次の表３に示す。

【００５０】

【表３】

【００５１】この表３から明らかなように、基材２２と
Ａｌ層２４との間にＮｉ層が介在していない場合には、
５００〜６５０℃の全ての処理温度範囲において、Ａｌ
層２４の剥離が生じ、良好な接合性が得られなくなっ
た。以上のように実施例１、２及び比較例１からは、基
材１２とＡｌ層１６との間にＮｉ層１４が介在すること
により、Ａｌ層１６の剥離を防止する効果があることが
確認された。また、その際に、Ｎｉ層１４の形成方法は
メッキ法を用いてもクラッド法を用いても同様の効果を
奏することや、例えばＳｉ薄膜を形成するＣＶＤ処理温
度が５００〜６２５℃の場合には、Ｎｉ層１４の厚さが
０．２０μｍ以上であることが望ましいことも明らかに
なった。

【００５２】（実施例３）実施例３は、第２の実施の形
態に係る薄膜形成用基板１０に対応するものである。基
材１２として、それぞれ厚さ０．１２ｍｍ、０．２４ｍ
ｍ、０．３５ｍｍ、０．５５ｍｍの４２％Ｎｉ−Ｆｅ基
合金板を用いた。そして、その両面に厚さ約２．５μｍ
のＮｉ層１４を介して厚さ約１００μｍのＡｌ層１６を
形成した後、それぞれ０．１ｍｍ、０．２ｍｍ、０．３
ｍｍ、０．５ｍｍの厚さに圧延し、１００ｍｍ×１００
ｍｍ角にチップ化した。こうして、Ａｌ／Ｎｉ／４２％
Ｎｉ−Ｆｅ基合金／Ｎｉ／Ａｌクラッド構造の薄膜形成
用基板１０を作製した。

【００５３】更に、この薄膜形成用基板１０のＡｌ層１
６上に、温度６００℃にてＳｉ薄膜を厚さ１０μｍに積
層形成した。その後、室温において、薄膜形成用基板１
０の反りを測定した。この反りの大きさは、薄膜形成用
基板１０を平坦な基準面上に載置し、基準面から薄膜形
成用基板１０の最も高い箇所までの距離を測定し、その
最大高さから薄膜形成用基板１０の厚さを引いたものと
した。そして、反りの大きさが１ｍｍを超えたものを不
良品と判定し、不良品の発生率、即ち不良率を求めた。
その結果は、後述する表４に示す。

【００５４】（実施例４）実施例４は、第２の実施の形
態に係る薄膜形成用基板１０に対応するものである。基
材１２として、それぞれ厚さ０．１２ｍｍ、０．３５ｍ
ｍの３６％Ｎｉ−Ｆｅ基合金板を用い、実施例３の場合
と同様にして、それぞれ０．１ｍｍ、０．３ｍｍの厚さ
に圧延し、Ａｌ／Ｎｉ／３６％Ｎｉ−Ｆｅ基合金／Ｎｉ
／Ａｌクラッド構造の薄膜形成用基板１０を作製した。
そして、その反りを測定し、不良率を求めた。その結果
は、後述する表４に示す。

【００５５】（実施例５）実施例５は、第３の実施の形
態に係る薄膜形成用基板１０に対応するものである。基
材１２として、それぞれ厚さ０．１２ｍｍ、０．３５ｍ
ｍの４２％Ｎｉ−６％Ｃｒ−Ｆｅ基合金板を用い、実施
例３の場合と同様にして、それぞれ０．１ｍｍ、０．３
ｍｍの厚さに圧延し、Ａｌ／Ｎｉ／４２％Ｎｉ−６％Ｃ
ｒ−Ｆｅ基合金／Ｎｉ／Ａｌクラッド構造の薄膜形成用
基板１０を作製した。そして、その反りを測定し、不良
率を求めた。その結果は、後述する表４に示す。

【００５６】（実施例６）実施例６は、第４の実施の形
態に係る薄膜形成用基板１０に対応するものである。基
材１２として、それぞれ厚さ０．１２ｍｍ、０．３５ｍ
ｍの２９％Ｎｉ−１７％Ｃｏ−Ｆｅ基合金板を用い、実
施例３の場合と同様にして、それぞれ０．１ｍｍ、０．
３ｍｍの厚さに圧延し、Ａｌ／Ｎｉ／２９％Ｎｉ−１７
％Ｃｏ−Ｆｅ基合金／Ｎｉ／Ａｌクラッド構造の薄膜形
成用基板１０を作製した。そして、その反りを測定し、
不良率を求めた。その結果は、後述する表４に示す。

【００５７】（実施例７）実施例７は、第１の実施の形
態に係る薄膜形成用基板１０に対応するものである。基
材１２として、それぞれ厚さ０．１２ｍｍ、０．２４ｍ
ｍ、０．３５ｍｍ、０．５５ｍｍのＳＵＳ４３０コイル
を用い、実施例３の場合と同様にして、それぞれ０．１
ｍｍ、０．２ｍｍ、０．３ｍｍ、０．５ｍｍの厚さに圧
延し、Ａｌ／Ｎｉ／ＳＵＳ４３０／Ｎｉ／Ａｌクラッド
構造の薄膜形成用基板１０を作製した。そして、その反
りを測定して、不良率を求めた。その結果は、後述する
表４に示す。

【００５８】（比較例２〜６）図４に示されるように、
比較例２〜６に係る薄膜形成用基板３０は、基材３２の
材料が異なる点を除けば実施例３の場合と同様の構造で
ある。即ち、基材３２の材料として、各比較例毎にそれ
ぞれ厚さ０．１２ｍｍ、０．３５ｍｍのＳＵＳ３０４、
ＳＵＳ３１６、炭素鋼、中炭素鋼、Ｎｉを用い、実施例
３の場合と同様に、それぞれ０．１ｍｍ、０．３ｍｍの
厚さに圧延している。

【００５９】更に、実施例３の場合と同様の方法で、温
度６００℃にてＳｉ薄膜を形成した後、薄膜形成用基板
１０の反りを測定し、不良率を求めた。その結果は、実
施例３〜６の結果と併せて、次の表４に示す。

【００６０】

【表４】

【００６１】この表４から明らかなように、基材１２の
材料として、４２％Ｎｉ−Ｆｅ基合金、３６％Ｎｉ−Ｆ
ｅ基合金、４２％Ｎｉ−６％Ｃｒ−Ｆｅ基合金、２９％
Ｎｉ−１７％Ｃｏ−Ｆｅ基合金を用いた場合に（実施例
３〜６）、薄膜形成用基板１０の厚さが０．１ｍｍと極
めて薄くても、薄膜形成用基板１０の反りによる不良は
発生しなかった。また、基材１２の材料として、ＳＵＳ
４３０を用いた場合（実施例７）、薄膜形成用基板１０
の厚さが０．１〜０．２ｍｍと極めて薄くなると、反り
による不良が発生し、その不良率は２０％であった。こ
れに対して、基材３２としてＳＵＳ３０４、ＳＵＳ３１
６、炭素鋼、中炭素鋼、Ｎｉを用いた場合（比較例２〜
６）、薄膜形成用基板３０の厚さが０．１〜０．３ｍｍ
で、反りによる１００％の不良が発生した。

【００６２】以上のように実施例３〜７及び比較例２〜
６からは、基材１２として、２５〜６００℃におけるＳ
ｉ薄膜の熱膨張係数に近い値の熱膨張係数をもつ４２％
Ｎｉ−Ｆｅ基合金板、３６％Ｎｉ−Ｆｅ基合金板、４２
％Ｎｉ−６％Ｃｒ−Ｆｅ基合金板、２９％Ｎｉ−１７％
Ｃｏ−Ｆｅ基合金板が用いられることにより、薄膜形成
用基板１０の厚さが０．１ｍｍと極めて薄くなった場合
であっても、例えば太陽電池用のＳｉ薄膜を形成する際
に、Ｓｉ薄膜と基材１２との熱膨張係数の差に起因して
反りが生じることを抑制する効果があることが確認され
た。

【００６３】また、基材１２として、ＳＵＳ４３０コイ
ルが用いられる場合、薄膜形成用基板１０の厚さが０．
１〜０．２ｍｍと極めて薄くなると、２０％の不良率と
なった。これは、比較例２〜６と比較すると良好な結果
であるが、実施例３〜７の場合よりは大きな反りが生じ
ることになる。従って、基材１２の材料としてＳＵＳ４
３０を用いる場合には、薄膜形成用基板１０の厚さを例
えば０．３ｍｍ以上に厚くしてその剛性を高め、反りの
発生が抑制されるようにすることが望ましいことも明ら
かになった。

【００６４】

【発明の効果】以上、詳細に説明したように、本発明に
係る薄膜形成用基板によれば、例えば半導体薄膜を形成
する高温熱処理を行っても、Ａｌ層又はＡｌ合金層の剥
離を防止することが可能になる。このため、この薄膜形
成用基板上には、高い光電変換効率をもつ優れた特性の
半導体薄膜を形成することができる。従って、例えば高
光電変換効率と長寿命の太陽電池などの光起電力装置を
作製するのに適した薄膜形成用基板を安価に提供するこ
とが可能になるという点において、その工業的価値は大
である。

【００６５】また、基材の厚さを薄くしても、薄膜形成
用基板上に形成する半導体薄膜と基材との熱膨張係数の
差に起因する反りの発生を抑制することができる。従っ
て、例えば太陽電池などの光起電力装置を作製する際
に、光電変換効率や寿命等の低下を招くことなく、薄膜
形成用基板の厚さを薄くして、装置の小型化等に寄与す
ることが可能になり、その工業的価値は大である。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１〜第４の実施の形態に係る薄膜形
成用基板を示す断面模式図である。

【図２】Ｎｉの組成比の変化によるＮｉ−Ｆｅ基合金の
熱膨張係数の変化を示すグラフである。

【図３】比較例１の薄膜形成用基板を示す断面模式図で
ある。

【図４】比較例２〜６の薄膜形成用基板を示す断面模式
図である。

【符号の説明】

１０薄膜形成用基板１２基材１４Ｎｉ層１６Ａｌ層

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続きＦターム(参考） 4K030 CA02 CA12 CA17 FA10 LA16 5F051 AA05 BA11 BA15 GA02 GA06 GA16 GA20

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】基材の片面又は両面に、ニッケル層又は
ニッケル−クロム合金層を介して、アルミニウム層又は
アルミニウム合金層が形成されてなることを特徴とする
薄膜形成用基板。
【請求項２】前記基材が、ステンレス鋼板である、請
求項１記載の薄膜形成用基板。
【請求項３】前記基材が、ニッケルの組成が３６％以
上５５％以下のニッケル−鉄基合金板である、請求項１
記載の薄膜形成用基板。
【請求項４】前記基材が、ニッケルの組成が３６％以
上５５％以下でクロムの組成が１０％以下のニッケル−
クロム−鉄基合金板である、請求項１記載の薄膜形成用
基板。
【請求項５】前記基材が、ニッケルの組成が２５％以
上３５％以下でコバルトの組成が１５％以上２０％以下
のニッケル−コバルト−鉄基合金板である、請求項１記
載の薄膜形成用基板。
【請求項６】前記ニッケル層又は前記ニッケル−クロ
ム合金層の厚さが、０．２μｍ以上である、請求項１乃
至５のいずれかに記載の薄膜形成用基板。