JP2004218008A - 蒸着方法および蒸着装置 - Google Patents
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Abstract
【課題】蒸着膜を形成した後の基板の湾曲を抑制することができる、および／または、基板における蒸着面とは反対側の面への蒸着物質の汚染を抑制することができる蒸着方法および蒸着装置を提供する。
【解決手段】蒸着源を備えた蒸着部５と、帯状の基板１を蒸着部５に送り出す基板巻出し部６と、蒸着部５を通過した基板１を巻取る基板巻取り部７とを備え、基板巻出し部６は、蒸着部５を通過する前の基板１を支持する巻出し側基板支持ローラー８を備え、基板巻取り部７は、蒸着部５を通過した後の基板１を支持する巻取り側基板支持ローラー９を備え、巻出し側基板支持ローラー８および巻取り側基板支持ローラー９から選ばれる少なくとも一方のローラーが、ローラーの回転軸方向で見た場合に、基板１が通過する領域における外径が連続的に変化している蒸着装置とする。
【選択図】 図３
【解決手段】蒸着源を備えた蒸着部５と、帯状の基板１を蒸着部５に送り出す基板巻出し部６と、蒸着部５を通過した基板１を巻取る基板巻取り部７とを備え、基板巻出し部６は、蒸着部５を通過する前の基板１を支持する巻出し側基板支持ローラー８を備え、基板巻取り部７は、蒸着部５を通過した後の基板１を支持する巻取り側基板支持ローラー９を備え、巻出し側基板支持ローラー８および巻取り側基板支持ローラー９から選ばれる少なくとも一方のローラーが、ローラーの回転軸方向で見た場合に、基板１が通過する領域における外径が連続的に変化している蒸着装置とする。
【選択図】 図３
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、蒸着方法および蒸着装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、電子デバイスの薄膜化が進みつつあり、金属箔や樹脂フィルムなどの帯状の基板上に連続的に薄膜電子デバイスを形成する方法の１つであるロール・トゥ・ロールプロセスの重要性が高まっている。
【０００３】
以下、ロール・トゥ・ロールプロセスを用いた従来の蒸着装置の一例として、帯状のステンレス（ＳＵＳ）基板上にＣＩＳ系太陽電池の光吸収層であるＣｕＩｎＳｅ２化合物薄膜（以下、ＣＩＳ化合物薄膜）を形成する蒸着装置について、図１３を参照しながら説明する。図１３に示す例では、帯状の基板１０２（例えば、幅１５０ｍｍ、厚さ５０μｍ、ＳＵＳ３０４製）が、巻出しロール１０１から巻出され、巻出し側基板支持ローラー１０３および巻取り側基板支持ローラー１０４を介して、巻取りロール１０５に接続されている。基板１０２には、巻出しロール１０１および巻取りロール１０５によって張力を加えることができる。また、巻出し側基板支持ローラー１０３および巻取り側基板支持ローラー１０４の支持によって、基板１０２を蒸着室１０６の内部にほとんど撓まないように張ることができる。その他、図１３に示す蒸着装置は、蒸着室１０６の内部に蒸着源と、基板１０２を加熱するヒーター１１０とを備えており、全体が、真空容器１０７の内部に配置されている。蒸着室１０６には、巻出し側スリット１０８と巻取り側スリット１０９が設けられている。真空容器１０７には、真空装置の一例であるターボ分子ポンプ（ＴＭＰ）１１４が接続されており、真空容器１０７内部を高真空に保つことができる。
【０００４】
図１３に示す蒸着装置を用いて、基板１０２の表面にＣＩＳ化合物薄膜を蒸着する方法について説明する。まず、真空容器１０７の内部をＴＭＰ１１４によって所定の真空度に保つ。次に、基板１０２を巻出しロール１０１から一定の速度で供給する。供給された基板１０２は、蒸着室１０６内部に入り、上部からヒーター１１０によって加熱される（例えば、３００℃〜７００℃程度に加熱）。基板１０２の加熱と同時に、基板１０２の下部に設置されたＣｕ蒸着源１１１、Ｉｎ蒸着源１１２およびＳｅ蒸着源１１３を加熱することによって、基板１０２上にＣｕ、Ｉｎ、およびＳｅからなるＣＩＳ化合物薄膜を連続的に蒸着、形成することができる（例えば、非特許文献１、参照）。
【０００５】
【非特許文献１】
平成１３年度 新エネルギー・産業技術総合開発機構委託業務成果報告書「ＣＩＳ系薄膜太陽電池モジュール製造技術開発（高品質薄膜製造高速化技術）」、太陽光発電技術研究組合 松下電器産業株式会社、平成１４年３月
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記従来の蒸着装置では、３００℃〜７００℃に加熱された基板１０２の表面にＣＩＳ化合物薄膜を形成した場合、上記薄膜形成後、基板１０２が冷える際に、図１４に示すような湾曲を起こす場合があった。これは、基板１０２の線熱膨張係数とＣＩＳ化合物薄膜１２０の線熱膨張係数とが異なるためと考えられる。例えば、基板１０２としてＳＵＳ３０４製の基板（幅１５０ｍｍ、厚さ５０μｍ）を用いた場合、図１４に示すように、ＣＩＳ化合物薄膜１２０側を凸面として、基板１０２の幅方向の中央部が最大１５ｍｍ持ち上がる程度の湾曲が起きる場合がある。このような湾曲は、後に基板１０２を平坦に矯正する際に、ＣＩＳ化合物薄膜１２０が剥離する原因にもなる。なお、図１４は、ＣＩＳ化合物薄膜１２０が表面に形成された基板１０２を、その幅方向に切断した断面図である。
【０００７】
また、上記従来の蒸着装置では、基板１０２における蒸着面（ＣＩＳ化合物薄膜が形成される面、図１３に示す例では基板１０２の蒸着源側の面）とは反対側の面にまでＳｅの蒸気が回り込み、ヒーター１１０による加熱と併せて、上記反対側の面がＳｅによって腐食され、Ｓｅ化合物からなるダストで覆われてしまう場合がある。この場合、基板１０２を巻取りローラー１０５に巻取る際に、ＣＩＳ化合物薄膜がＳｅ化合物からなるダストで汚染されてしまう可能性がある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
本発明の蒸着方法は、
（ｉ）帯状の基板を連続して移送しながら、前記基板の移送方向に垂直な方向に前記基板を湾曲させる工程と、
（ｉｉ）湾曲させた前記基板の一主面上に物質を蒸着することによって、前記基板上に前記物質を含む蒸着膜を形成する工程とを含み、
前記（ｉ）の工程において、
前記基板の線熱膨張係数が前記蒸着膜の線熱膨張係数より大きい場合は、前記一主面が凹面となるように前記基板を湾曲させ、
前記基板の線熱膨張係数が前記蒸着膜の線熱膨張係数より小さい場合は、前記一主面が凸面となるように前記基板を湾曲させる蒸着方法である。
【０００９】
上記蒸着方法では、前記（ｉｉ）の工程において、前記基板を加熱してもよい。
【００１０】
上記蒸着方法では、前記（ｉ）の工程において、前記基板の湾曲高さＨと前記基板の幅Ｌとが、式、０．０１＜Ｈ≦０．３×Ｌ、に示す関係を満たすように前記基板を湾曲させてもよい。ただし、ＨおよびＬの単位は、長さを示す同一の単位である。
【００１１】
上記蒸着方法では、前記（ｉ）の工程が、ローラーによって行われ、前記ローラーは、前記ローラーの回転軸方向で見た場合に、前記基板が通過する領域の外径が連続的に変化していてもよい。
【００１２】
上記蒸着方法では、前記（ｉ）の工程が、端部と中央部とで外径の異なるローラーによって行われてもよい。
【００１３】
上記蒸着方法では、前記基板が、ステンレスの薄板、または、前記ステンレスの薄板上にＭｏ層、ＳｉＯ２層、Ａｌ２Ｏ３層、ＴｉＯ２層およびソーダライムガラス層から選ばれる少なくとも１種の層を積層させた基板であり、前記物質がＩｎおよびＧａから選ばれる少なくとも１種の元素と、ＳｅおよびＳから選ばれる少なくとも１種の元素と、Ｃｕとを含み、前記（ｉ）の工程において、前記一主面が凹面となるように前記基板を湾曲させてもよい。
【００１４】
本発明のまた別の蒸着方法は、
（Ｉ）帯状の基板を連続して移送しながら、前記基板の一方の面に、物質の蒸着を防ぐための被覆層を積層する工程と、
（ＩＩ）前記基板に前記物質を蒸着することによって、前記基板の前記一方の面とは反対側の他方の面上に前記物質を含む蒸着膜を形成する工程と、
（ＩＩＩ）前記基板と前記被覆層とを分離する工程とを含んでいる。
【００１５】
上記蒸着方法では、前記（ＩＩ）の工程において、前記基板を加熱してもよい。
【００１６】
上記蒸着方法では、前記被覆層がステンレスの薄板であってもよい。
【００１７】
上記蒸着方法では、前記（Ｉ）の工程と前記（ＩＩ）の工程との間に、
（Ａ）前記基板の移送方向に垂直な方向に前記基板を湾曲させる工程を含み、
前記（Ａ）の工程において、
前記基板の線熱膨張係数が前記蒸着膜の線熱膨張係数より大きい場合は、前記他方の面が凹面となるように前記基板を湾曲させ、
前記基板の線熱膨張係数が前記蒸着層の線熱膨張係数より小さい場合は、前記他方の面が凸面となるように前記基板を湾曲させてもよい。
【００１８】
上記蒸着方法では、前記基板が、ステンレスの薄板、または、前記ステンレスの薄板上にＭｏ層、ＳｉＯ２層、Ａｌ２Ｏ３層、ＴｉＯ２層およびソーダライムガラス層から選ばれる少なくとも１種の層を積層させた基板であり、前記物質がＩｎおよびＧａから選ばれる少なくとも１種の元素と、ＳｅおよびＳから選ばれる少なくとも１種の元素と、Ｃｕとを含み、前記（Ａ）の工程において、前記他方の面が凹面となるように前記基板を湾曲させてもよい。
【００１９】
本発明の蒸着装置は、蒸着源を備えた蒸着部と、帯状の基板を前記蒸着部に送り出す基板巻出し部と、前記蒸着部を通過した前記基板を巻取る基板巻取り部とを備え、
前記基板巻出し部は、前記蒸着部を通過する前の前記基板を支持する巻出し側基板支持ローラーを備え、
前記基板巻取り部は、前記蒸着部を通過した後の前記基板を支持する巻取り側基板支持ローラーを備え、
前記巻出し側基板支持ローラーおよび前記巻取り側基板支持ローラーから選ばれる少なくとも一方のローラーが、前記ローラーの回転軸方向で見た場合に、前記基板が通過する領域における外径が連続的に変化している。
【００２０】
上記蒸着装置では、前記少なくとも一方のローラーが、端部と中央部とで外径が異なってもよい。
【００２１】
上記蒸着装置では、前記巻出し側基板支持ローラーおよび前記巻取り側基板支持ローラーから選ばれる少なくとも一方のローラーが、端部の外径よりも中央部の外径が小さくてもよい。
【００２２】
上記蒸着装置では、前記巻出し側基板支持ローラーおよび前記巻取り側基板支持ローラーから選ばれる少なくとも一方のローラーが、端部の外径よりも中央部の外径が大きくてもよい。
【００２３】
上記蒸着装置では、前記巻出し側基板支持ローラーに前記基板を押し付けるための巻出し側押えローラーをさらに備えてもよい。
【００２４】
上記蒸着装置では、前記巻取り側基板支持ローラーに前記基板を押し付けるための巻取り側押えローラーをさらに備えてもよい。
【００２５】
上記蒸着装置では、前記巻出し側基板支持ローラーおよび前記巻取り側基板支持ローラーから選ばれる少なくとも１種のローラーが、前記基板が通過する領域における前記ローラーの最大外径と最小外径との差をＤ、前記ローラー上を通過する基板の幅をＬとしたときに、式、０＜Ｄ≦０．３×Ｌ、に示す関係を満たしてもよい。ただし、ＤおよびＬは、長さを示す同一の単位である。
【００２６】
本発明のまた別の蒸着装置は、蒸着源を備えた蒸着部と、帯状の基板を前記蒸着部に送り出す基板巻出し部と、前記蒸着部を通過した前記基板を巻取る基板巻取り部と、前記基板の表面を被覆する被覆層を前記基板の一方の面に積層する被覆層積層部と、前記被覆層を積層した前記基板から前記被覆層を分離する被覆層分離部とを備え、
前記基板巻出し部は、前記蒸着部を通過する前の前記基板を支持する巻出し側基板支持ローラーを備え、
前記基板巻取り部は、前記蒸着部を通過した後の前記基板を支持する巻取り側基板支持ローラーを備える。
【００２７】
上記蒸着装置では、前記巻出し側基板支持ローラーおよび前記巻取り側基板支持ローラーから選ばれる少なくとも一方のローラーが、前記ローラーの回転軸方向で見た場合に、前記基板が通過する領域における外径が連続的に変化していてもよい。
【００２８】
上記蒸着装置では、前記少なくとも一方のローラーが、端部と中央部とで外径が異なってもよい。
【００２９】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態について説明する。なお、以下の実施の形態において、同一の部分については同一の符号を付して重複する説明を省略する場合がある。
【００３０】
（実施の形態１）
本実施の形態では、本発明の蒸着方法について説明する。
【００３１】
本発明の蒸着方法は、
（ｉ）帯状の基板を連続して移送しながら、前記基板の移送方向に垂直な方向に前記基板を湾曲させる工程と、
（ｉｉ）湾曲させた前記基板の一主面上に前記物質を蒸着することによって、前記基板上に前記物質を含む前記蒸着膜を形成する工程とを含んでいる。このとき、前記（ｉ）の工程において、前記基板の線熱膨張係数が前記蒸着膜の線熱膨張係数より大きい場合は、前記一主面が凹面となるように前記基板を湾曲させ、前記基板の線熱膨張係数が前記蒸着膜の線熱膨張係数より小さい場合は、前記一主面が凸面となるように前記基板を湾曲させればよい。
【００３２】
このような蒸着方法とすることで、蒸着膜を形成した後における基板の湾曲を抑制することができる。また、蒸着膜を形成した後に基板が湾曲した場合、基板を平坦化する工程が後に必要になることがあるのに対し、本発明の蒸着方法では、湾曲が抑制された基板を得ることができるため、基板を平坦化する工程を省略することも可能である。さらに、湾曲した基板を平坦化する際に基板から蒸着膜が剥離することがあるが、このような問題の発生も抑制することができる。そのため、本発明の蒸着方法によれば、表面に蒸着膜が形成された基板を、より生産性よく製造することができる。基板を湾曲させる度合いは、基板の線熱膨張係数と蒸着膜の線熱膨張係数との差に応じて定めればよい（例えば、基板と蒸着膜との線熱膨張係数の差が大きいほど、基板を湾曲させる度合いを大きくすればよい）。具体例については、後述する。
【００３３】
基板としては、可撓性を有する帯状の基板であれば、特に限定されない。例えば、ステンレスやアルミニウムなどの金属からなる薄板状の基板や、ポリイミドなどの樹脂からなる基板を用いることができる。ステンレスを用いる場合、その種類は特に限定されない。例えば、ＳＵＳ３０４製の基板を用いればよい。基板の厚さは、例えば、５μｍ〜５００μｍの範囲である。基板を連続して移送するためには、例えば、予め基板をロール状に巻いておき、そのロールから基板を巻出してもよい。巻出された基板は、蒸着膜を形成した後、再びロール状に巻取ってもよい。
【００３４】
蒸着する物質としては、基板に蒸着可能な物質であれば、特に限定されない。例えば、Ｃｕ、Ｉｎ、Ｓｅ、Ｇａ、Ｓ、Ａｌ、Ｚｎ、Ｎａなどを蒸着することができる。特に、Ｉｂ族元素とＩＩＩｂ族元素とＶＩｂ族元素とを蒸着することによって、それらの元素からなるカルコパイライト構造の化合物半導体（以下、ＣＩＳ系半導体ともいう）を形成できる。このＣＩＳ系半導体は、ＣＩＳ系太陽電池の光吸収層として適用できる。このとき、Ｉｂ族元素としてはＣｕを用いることができ、ＩＩＩｂ族元素としてはＩｎおよびＧａから選ばれる少なくとも１つの元素を用いることができ、ＶＩｂ族元素としてはＳｅおよびＳから選ばれる少なくとも１つの元素を用いることができる。具体的には、例えば、ＣｕＩｎＳｅ２、Ｃｕ（Ｉｎ，Ｇａ）Ｓｅ２またはこれらのＳｅの一部をＳで置換した化合物半導体を形成できる。
【００３５】
また、物質を蒸着する際に、基板を加熱してもよい。例えば、ステンレスの薄板からなる基板上に、上記ＣＩＳ系半導体を蒸着により形成する場合には、基板を３００℃〜７００℃程度に加熱してもよい。基板の加熱は、例えば、上記一主面、即ち、基板における蒸着膜が形成される面（以下、蒸着面、という）とは反対側の面から行えばよい。
【００３６】
基板の湾曲方法としては、特に限定されない。例えば、ローラーを用いて基板を湾曲させてもよい。また、この場合、ローラーへの基板の供給方法などは特に限定されない。例えば、後述の実施の形態３に示す蒸着装置を用いればよい。
【００３７】
基板の湾曲の形状としては、基板の蒸着面が凹面または凸面である限り、特に限定されない。例えば、図１（ａ）に示すように、左右対称の形状に基板１を湾曲させてもよい。また、図１（ｂ）に示すように、左右非対称の形状に基板１を湾曲させてもよい。なお、図１（ａ）および（ｂ）は、基板１をその幅方向に切断した断面図である。また、図中の破線は、基板１が左右対称または左右非対称であることを分かりやすくするための破線である。
【００３８】
上記蒸着方法では、前記（ｉ）の工程において、前記基板の湾曲高さＨと前記基板の幅Ｌとが、式、０．０１＜Ｈ≦０．３×Ｌ、に示す関係を満たすように前記基板を湾曲させてもよい。なかでも、式、０．１≦Ｈ≦０．３×Ｌ、に示す関係を満たすように前記基板を湾曲させることが好ましい。ただし、ＨおよびＬの単位は、長さを示す同一の単位である。このような蒸着方法とすることで、蒸着膜を形成した後における基板の湾曲をより抑制することができる。
【００３９】
ここで、湾曲高さＨについて説明する。湾曲高さＨとは、図２に示すように、基板１をその凸面が上面になるように水平面（図２における破線）に置いた場合に、基板１の凹面と水平面との最大距離のことである。湾曲高さＨが大きいほど、基板１は湾曲しているといえる。なお、図２は、基板１をその幅方向で切断した断面図である。
【００４０】
また、上記蒸着方法では、前記（ｉ）の工程が、ローラーによって行われ、前記ローラーは、前記ローラーの回転軸方向で見た場合に、前記基板が通過する領域の外径が連続的に変化していてもよい。また、上記蒸着方法では、前記（ｉ）の工程が、端部と中央部とで外径の異なるローラーによって行われてもよい。なお、本明細書におけるローラーの端部および中央部とは、ローラー上の基板が通過する領域のうち、基板の端部および中央部が通過する領域を意味している。基板の端部および中央部とは、基板をその幅方向で見た場合の端部および中央部である。このようなローラーの具体例や、ローラーを用いて基板を湾曲させる具体的な方法などについては、実施の形態３に後述する。
【００４１】
また、上記蒸着方法では、前記基板が、ステンレスの薄板、または、前記ステンレスの薄板上にＭｏ層、ＳｉＯ２層、Ａｌ２Ｏ３層、ＴｉＯ２層およびソーダライムガラス層から選ばれる少なくとも１種の層を積層させた基板であり、前記物質がＩｎおよびＧａから選ばれる少なくとも１種の元素と、ＳｅおよびＳから選ばれる少なくとも１種の元素と、Ｃｕとを含み、前記（ｉ）の工程において、前記一主面が凹面となるように前記基板を湾曲させてもよい。このような蒸着方法とすることで、ＣＩＳ化合物薄膜を形成した後における基板の湾曲をより抑制することができる。また、ＣＩＳ化合物薄膜が形成され、かつ、湾曲の抑制された基板を得ることができる。
【００４２】
ステンレス、例えば、ＳＵＳ３０４の線膨張係数は約１６×１０−６／℃、ＣＩＳ化合物薄膜の線膨張係数は約８×１０−６／℃である。よって、基板の線熱膨張係数の方が蒸着膜の線熱膨張係数よりも大きい。そのため、基板の蒸着面を凹面にすることによって、ＣＩＳ化合物薄膜を形成した後における基板の湾曲を抑制することができる。ＣＩＳ化合物薄膜を形成する際の基板の湾曲高さＨとしては、例えば、基板の幅Ｌの１％〜３０％の範囲に設定（即ち、基板の幅Ｌが１５０ｍｍの場合、湾曲高さＨが１．５ｍｍ〜４５ｍｍの範囲に設定）すればよい。また、幅Ｌが１５０ｍｍの基板を湾曲高さＨにして１．５ｍｍ〜４５ｍｍ湾曲させるためには、例えば、端部と中央部とで外径が１．５ｍｍ〜４５ｍｍ異なるローラーを用いればよい。
【００４３】
なお、本発明の蒸着方法は、帯状の基板に物質を蒸着させる方法を示したものであるが、同時に、蒸着膜が表面に形成された基板を製造する製造方法をも示している。
【００４４】
（実施の形態２）
本実施の形態では、本発明における別の蒸着方法について説明する。
【００４５】
本発明の蒸着方法は、
（Ｉ）帯状の基板を連続して移送しながら、前記基板の一方の面に、物質の蒸着を防ぐための被覆層を積層する工程と、
（ＩＩ）前記基板に前記物質を蒸着することによって、前記基板の前記一方の面とは反対側の他方の面上に前記物質を含む蒸着膜を形成する工程と、
（ＩＩＩ）前記基板と前記被覆層とを分離する工程とを含んでいる。
【００４６】
このような蒸着方法とすることで、蒸着時に、基板の上記一方の面（即ち、基板における蒸着面とは反対側の面）にまで上記物質が回り込み、蒸着するのを抑制することができる。そのため、本発明の蒸着方法によれば、表面に蒸着膜の形成された基板をより生産性よく製造することができる。
【００４７】
被覆層としては、基板表面を被覆できる限り特に限定されない。例えば、ステンレス、ポリイミド、ポリカーボネートなどからなるシートを用いればよい。なかでも、被覆層としてステンレス、ポリイミドなどを用いた場合、蒸着膜形成時に基板を加熱することができる。なお、被覆層の厚さとしては、例えば、１０μｍ〜５００μｍの範囲である。
【００４８】
また、被覆層として可撓性を有する材料を用いてもよい。被覆層が可撓性を有する場合には、例えば、予め被覆層をロール状に巻いておき、そのロールから被覆層を巻出してもよい。巻出された被覆層は、基板の一方の面（蒸着面とは反対側の面）に積層され、基板の上記一方の面とは反対側の面（即ち、蒸着面）に蒸着膜が形成される。その後、被覆層は基板から分離されるが、その際、再びロール状に巻取ってもよい。可撓性を有する被覆層としては、例えば、膜厚が１０μｍ〜５００μｍの範囲であるステンレスの薄板を用いればよい。
【００４９】
基板に被覆層を積層する方法および基板と被覆層とを分離する方法については、それぞれ特に限定されない。例えば、後述の実施の形態４に示す蒸着装置を用いればよい。
【００５０】
上記蒸着方法では、前記（Ｉ）の工程と前記（ＩＩ）の工程との間に、（Ａ）前記基板の移送方向に垂直な方向に前記基板を湾曲させる工程を含んでいてもよい。このとき、前記（Ａ）の工程において、前記基板の線熱膨張係数が前記蒸着膜の線熱膨張係数より大きい場合は、前記他方の面が凹面となるように前記基板を湾曲させ、前記基板の線熱膨張係数が前記蒸着膜の線熱膨張係数よりも小さい場合は、前記他方の面が凸面となるように前記基板を湾曲させればよい。
【００５１】
このような蒸着方法とすることで、基板における蒸着面とは反対側の面にまで上記物質が回り込み、蒸着するのを抑制することができるだけでなく、さらに、蒸着膜を形成した後における基板の湾曲を抑制することができる。また、基板を湾曲させるためにローラーを用いれば、基板と被覆層との密着性をより向上させることもできる。
【００５２】
上記蒸着方法では、前記基板が、ステンレスの薄板、または、前記ステンレスの薄板上にＭｏ層、ＳｉＯ２層、Ａｌ２Ｏ３層、ＴｉＯ２層およびソーダライムガラス層から選ばれる少なくとも１種の層を積層させた基板であり、前記物質がＩｎおよびＧａから選ばれる少なくとも１種の元素と、ＳｅおよびＳから選ばれる少なくとも１種の元素と、Ｃｕとを含み、前記（Ａ）の工程において、前記他方の面が凹面となるように前記基板を湾曲させてもよい。このような蒸着方法とすることで、ＣＩＳ化合物薄膜を形成した後における基板の湾曲を抑制することができる。また、ＣＩＳ化合物薄膜が形成される際に、基板における蒸着面とは反対側の面が被覆層によって被覆されているため、上記反対側の面がＳｅによって腐食し、Ｓｅ化合物が形成するのを抑制することができる。そのため、ＣＩＳ化合物薄膜が形成された基板をより生産性よく製造することができる。
【００５３】
なお、基板に用いられる材料や基板の厚さ、蒸着する物質、蒸着方法、基板を湾曲させる方法、基板を湾曲させた場合における基板の湾曲高さなどについては、実施の形態１に記載した内容と同一である。
【００５４】
（実施の形態３）
本実施の形態では、本発明の蒸着装置について説明する。
【００５５】
図３は、本発明の蒸着装置の一例を示す模式図である。図３に示す蒸着装置は、蒸着源としてＣｕ蒸着源２、Ｉｎ蒸着源３およびＳｅ蒸着源４を備えた蒸着部５と、帯状の基板１を蒸着部５に送り出す基板巻出し部６と、蒸着部５を通過した基板１を巻取る基板巻取り部７とを備えている。基板巻出し部６は、蒸着部５を通過する前の基板１を支持する巻出し側基板支持ローラー８を備えている。基板巻取り部７は、蒸着部５を通過した後の基板１を支持する巻取り側基板支持ローラー９を備えている。また、巻出し側基板支持ローラー８および巻取り側基板支持ローラー９から選ばれる少なくとも一方のローラーは、その回転軸方向で見た場合に、基板１が通過する領域における外径が連続的に変化しているローラーである。
【００５６】
このような蒸着装置とすることで、基板１に蒸着膜を形成する際に、基板１の移送方向に垂直な方向に基板１を湾曲させることができる、即ち、基板１の蒸着面を凹面または凸面にすることができる。そのため、蒸着膜を形成した後における基板の湾曲を抑制することができる。また、表面に蒸着膜が形成され、かつ、湾曲の抑制された基板を得ることができる。
【００５７】
基板１を湾曲させる方向は、次のように設定すればよい。基板１の線熱膨張係数が、基板１上に形成される蒸着膜の線熱膨張係数よりも大きい場合、基板１の蒸着面（図１における蒸着源側の面）が凹面となるように基板１を湾曲させればよい。逆に、基板１の線熱膨張係数が、基板１上に形成される蒸着膜の線熱膨張係数よりも小さい場合は、基板１の蒸着面が凸面となるように基板１を湾曲させればよい。
【００５８】
図３に示す蒸着装置では、蒸着部５は、蒸着室１０とヒーター１１とをさらに備えている。基板１への蒸着膜の形成は、蒸着室１０の内部で行われる。そのため、蒸着室１０の外部にまで基板１に蒸着する物質が飛散するのを防ぐことができる。ヒーター１１は、基板１に対して蒸着源の反対側に備えられており、基板１に蒸着膜を形成する際に、基板１を加熱することができる。ヒーター１１としては、例えば、ランプヒーターを用いればよい。また、基板巻出し部６は、基板１が予めロール状に巻かれた巻出しロール１４を、基板巻取り部７は、蒸着膜が形成された基板１を巻取る巻取りロール１５を備えている。また、図３に示す例では、ターボ分子ポンプ（ＴＭＰ）１７が接続された真空容器１６の内部に全体が収められており、真空蒸着法により基板１に蒸着膜を形成することができる。なお、図３は、全体の構成を表現するために、一部（真空容器１６および蒸着室１０について）断面図となっているが、図を分かりやすくするために、ハッチは省略する。図３以降における蒸着装置の例を示す模式図においても同様である。
【００５９】
巻出しロール１４より送り出された帯状の基板１は、巻出し側基板支持ローラー８を通った後、巻出し側スリット１２より蒸着室１０に入り、巻取り側スリット１３より蒸着室１０から送り出される。蒸着室１０を通過する間に基板１の蒸着面に蒸着膜が形成される。蒸着膜を形成する際には、Ｃｕ、ＩｎおよびＳｅのそれぞれの蒸着源を所定の温度に加熱すればよい。蒸着室１０を通過した後、基板１は巻取り側基板支持ローラー９を通り、巻取りロール１５によって巻取られる。その際、巻出し側基板支持ローラー８および巻取り側基板支持ローラー９によって、基板１が支持されている。そのため、基板１は、その長尺方向の撓みが最小限の状態、かつ、その移送方向に垂直な方向に湾曲した状態で蒸着室１０内部を通過することができる。
【００６０】
図３に示す蒸着装置では、巻出し側基板支持ローラー８および巻取り側基板支持ローラー９から選ばれる少なくとも一方のローラーが、その回転軸方向で見た場合に、基板１が通過する領域における外径が連続的に変化しているローラーであればよい。また、上記少なくとも一方のローラーが、端部と中央部とで外径が異なるローラーであってもよい。このようなローラーの一例を、図４に示す。
【００６１】
図４（ａ）および図４（ｂ）に示すローラー１８およびローラー１９は、その回転軸方向で見た場合に、基板１が通過する領域における外径が連続的に変化している。また、図４（ａ）および図４（ｂ）に示すローラー１８およびローラー１９は、端部と中央部とで外径が異なるローラーであるともいえる（図４（ａ）に示す糸巻き型のローラー１８は、中央部よりも端部の外径が大きく、図４（ｂ）に示す樽型のローラー１９は、中央部よりも端部の外径が小さい）。このようなローラーを、図３に示す巻出し側基板支持ローラー８および巻取り側基板支持ローラー９から選ばれる少なくとも一方に用いれば、蒸着膜を形成する際に基板１をより確実に湾曲させることができる。
【００６２】
図４（ａ）に示すローラー１８を、図３に示す巻出し側基板支持ローラー８および巻取り側基板支持ローラー９から選ばれる少なくとも一方に用いた場合、基板１の蒸着面が凹面となるように基板１を湾曲させることができる。また、図４（ｂ）に示すローラー１９を、図３に示す巻出し側基板支持ローラー８および巻取り側基板支持ローラー９から選ばれる少なくとも一方に用いた場合、基板１の蒸着面が凸面となるように基板１を湾曲させることができる。なお、図４（ａ）および図４（ｂ）は、ローラーの回転軸に沿って幅方向で切断した断面図であるが、図を分かりやすくするためにハッチは省略する。また、図中の破線は、ローラーの回転軸を示している。基板についても、その幅方向で切断した断面図となっているが、基板の厚さに関しては表現を省略する。以下、ローラーの形状を示す断面図において、すべて同様の表記方法とする。
【００６３】
図３に示す蒸着装置では、巻出し側基板支持ローラー８および巻取り側基板支持ローラー９の双方が、端部と中央部とで外径が異なるローラーであってもよい。このような蒸着装置とすることで、蒸着膜を形成する際に、より確実に基板１を湾曲させることができる。そのため、蒸着膜を形成した後における基板１の湾曲をより抑制することができる。また、蒸着膜が形成され、かつ、より湾曲の抑制された基板を得ることができる。
【００６４】
なお、巻出し側基板支持ローラー８および巻取り側基板支持ローラー９における、端部と中央部との大小関係は互いに同一であることが好ましい。また、巻出し側基板支持ローラー８と巻取り側基板支持ローラー９とが同一の形状であってもよい。
【００６５】
図３に示す蒸着装置では、巻出し側基板支持ローラー８および巻取り側基板支持ローラー９から選ばれる少なくとも一方のローラーが、基板１が通過する領域における前記ローラーの最大外径と最小外径との差をＤ、前記ローラー上を通過する基板１の幅をＬとしたときに、式、０＜Ｄ≦０．３×Ｌ、に示す関係を満たしてもよい。なかでも、式、０．１≦Ｄ≦０．３×Ｌ、に示す関係を満たすことが好ましい。ただし、ＤおよびＬは、長さを示す同一の単位である。このような蒸着装置とすることで、蒸着膜を形成する際に、より確実に基板１を湾曲させることができる。そのため、蒸着膜を形成した後における基板１の湾曲をより抑制することができる。また、蒸着膜が形成され、かつ、より湾曲の抑制された基板を得ることができる。
【００６６】
図５に、上記Ｄおよび上記Ｌの求め方の一例を示す。図５に示すローラー１８は、図４（ａ）に示した糸巻き型のローラー１８である。図５に示すローラー１８において、基板１が通過する領域とは、斜線で示す領域である。よって、ローラー１８の最大外径Ｄｍａｘおよび最小外径Ｄｍｉｎは、図５に示すように定めることができる。
【００６７】
なお、図５に示す例では、基板１が通過する領域の幅よりもローラー１８の幅Ｗの方が大きいが、基板１を湾曲させることができる限り、ローラー１８の幅Ｗは特に限定されない。例えば、基板１が通過する領域の幅とローラー１８の幅Ｗとが同一であってもよい。また、基板１の幅Ｌがローラー１８の幅Ｗよりも大きく、基板１の端部がローラー１８からはみ出していてもよい。図４（ｂ）に示すような樽型のローラー１９においても同様である。
【００６８】
図３に示す蒸着装置を用いて、基板上に蒸着膜を形成する一例を示す。
【００６９】
まず、真空容器１６の内部をＴＭＰ１７により、１×１０−３Ｐａ以下の圧力になるまで減圧した後に、ヒーター１１により帯状のステンレスからなる基板１（ＳＵＳ３０４製、幅１５０ｍｍ、厚さ５０μｍ）を３００℃〜７００℃程度に加熱する。次に、Ｃｕ蒸着源２、Ｉｎ蒸着源３およびＳｅ蒸着源４を、それぞれ１２００℃、９００℃、２００℃に加熱して、Ｃｕ、ＩｎおよびＳｅの蒸気を放出させる。そして、巻出しロール１４から基板１を所定の速度で蒸着室１０に供給し、基板１上にＣＩＳ化合物薄膜を蒸着する。ＣＩＳ化合物薄膜が蒸着した基板１は、巻取りロール１５によって巻取られる。このとき、巻出し側基板支持ローラー８および巻取り側基板支持ローラー９として、図４（ａ）に示したような糸巻き型のローラー（ローラーの幅と基板１が通過する領域の幅が同一、最大外径と最小外径との差Ｄは３０ｍｍ）を用い、蒸着面が凹面となるように基板１を湾曲させたところ、冷却後における基板１の湾曲高さＨは２ｍｍ以下となり、ＣＩＳ化合物薄膜が形成された、ほぼ平坦な形状の基板を得ることができた。
【００７０】
また、図３に示す蒸着装置では、巻出し側基板支持ローラーに基板を押し付けるための巻出し側押えローラーをさらに備えていてもよい。また、巻取り側基板支持ローラーに基板を押し付けるための巻取り側押えローラーをさらに備えていてもよい。巻出し側押えローラーおよび巻取り側押えローラーの双方を備えていてもよい。このような蒸着装置とすることで、蒸着膜を形成する際に、より確実に基板を湾曲させることができる。そのため、蒸着膜を形成した後における基板の湾曲をより抑制することができる。また、蒸着膜が形成され、かつ、より湾曲の抑制された基板を得ることができる。また、このような蒸着装置では、巻出しロールおよび巻取りロールによる張力だけでは、巻出し側基板支持ローラーおよび巻取り側基板支持ローラーによって基板を十分に湾曲させることが困難な場合にも、より確実に基板を湾曲させることができる。
【００７１】
このような蒸着装置の一例を図６に示す。図６に示す蒸着装置は、巻出し側押えローラー２１と巻取り側押えローラー２２とをさらに備えている。巻出し側押えローラー２１によって、基板１を巻出し側基板支持ローラー８に押し付けることができ、巻取り側押えローラー２２によって、基板１を巻取り側基板支持ローラー９に押し付けることができる。
【００７２】
巻出し側押えローラー２１の位置、形状、基板に対する大きさなどは、巻出し側基板支持ローラー２１に基板１を押し付けることができれば、特に限定されない。巻取り側押えローラー２２についても同様である。
【００７３】
巻出し側押えローラー２１の一例を図７に示す。図７（ａ）に示す例では、糸巻き型の巻出し側基板支持ローラー８に対して、巻出し側押えローラー２１は樽型である。図７（ｂ）に示す例では、樽型の巻出し側基板支持ローラー８に対して、巻出し側押えローラー２１は糸巻き型である。このように、巻出し側基板支持ローラー８と巻出し側押えローラー８とが互いを補完する形状にある場合、基板１は、巻出し側押えローラー２１によって巻出し側基板支持ローラー８に、より確実に押し付けられる。即ち、基板１をより確実に湾曲させることができる。巻取り側押えローラー２２についても同様である。
【００７４】
図６に示す蒸着装置では、巻出し側基板支持ローラー８、巻取り側基板支持ローラー９、巻出し側押えローラー２１および巻取り側押えローラー２２から選ばれる少なくとも１種のローラーが、基板１が通過する領域における前記ローラーの最大外径と最小外径との差をＤ、前記ローラー上を通過する基板１の幅をＬとしたときに、式、０＜Ｄ≦０．３×Ｌ、に示す関係を満たしてもよい。なかでも、式、０．１≦Ｄ≦０．３×Ｌ、に示す関係を満たすことが好ましい。ただし、ＤおよびＬは、長さを示す同一の単位である。このような蒸着装置とすることで、蒸着膜を形成する際に、より確実に基板１を湾曲させることができる。そのため、蒸着膜を形成した後における基板１の湾曲をより抑制することができる。また、蒸着膜が形成され、かつ、より湾曲の抑制された基板を得ることができる。
【００７５】
なお、本実施の形態で示した蒸着装置において、基板や、基板に蒸着する物質などについては、実施の形態１で示した内容と同様のものを用いることができる。
【００７６】
（実施の形態４）
本実施の形態では、本発明の蒸着装置のまた別の例について説明する。
【００７７】
図８に示す蒸着装置は、蒸着源としてＣｕ蒸着源２、Ｉｎ蒸着源３およびＳｅ蒸着源４を備えた蒸着部５と、帯状の基板１を蒸着部５に送り出す基板巻出し部６と、蒸着部５を通過した基板１を巻取る基板巻取り部７と、基板１の表面を被覆する被覆層２７を基板１の一方の面に積層する被覆層積層部２８と、被覆層２７を積層した基板１から被覆層２７を分離する被覆層分離部２９とを備えている。また、基板巻出し部６は、蒸着部５を通過する前の基板１を支持する巻出し側基板支持ローラー２３を備えている。基板巻取り部７は、蒸着部５を通過した後の基板１を支持する巻取り側基板支持ローラー２４を備えている。
【００７８】
このような蒸着装置とすることで、基板における蒸着面（図８における蒸着源側の面）とは反対側の面に被覆層が積層された状態で蒸着膜を形成することができる。よって、基板における蒸着面とは反対側の面に蒸着源からの物質が回り込み、蒸着するのを抑制することができる。そのため、図８に示す蒸着装置によれば、表面に蒸着膜の形成された基板をより生産性よく製造することができる。
【００７９】
図８に示す蒸着装置では、巻出し側基板支持ローラー２３は、基板巻出し部６の一部であると同時に被覆層積層部２８の一部でもある。即ち、巻出し側基板支持ローラー２３によって、基板１の長尺方向の撓みが最小限の状態で、基板１の一方の面に被覆層２７を積層することができる。ただし、図８に示す例のように、巻出し側基板支持ローラーに上記双方の役割を与える必要は必ずしもなく、巻出し側基板支持ローラーとは別に、基板に被覆層を積層する機構を設けてもよい。同様に、巻取り側基板支持ローラー２４は、基板巻取り部７の一部であると同時に被覆層分離部２９の一部である。
【００８０】
また、図８に示す蒸着装置では、蒸着部５は、蒸着室１０とヒーター１１とをさらに備えている。基板１への蒸着膜の形成は、蒸着室１０の内部で行われる。そのため、蒸着室１０の外部にまで基板１に蒸着する物質が飛散するのを防ぐことができる。ヒーター１１は、基板１に対して蒸着源とは反対側に備えられており、基板１に蒸着膜を形成する際に、基板１を加熱することができる。また、基板巻出し部６は、基板１が予めロール状に巻かれた巻出しロール１４を、基板巻取り部７は、蒸着膜が形成された基板１を巻取る巻取りロール１５を備えている。被覆層積層部２８は、被覆層２７が予めロール状に巻かれた被覆層巻出しロール２５を、被覆層分離部２９は、基板１に蒸着膜が形成された後に、基板１から分離した被覆層２７を巻取る被覆層巻取りロール２６を備えている。また、図８に示す例では、ターボ分子ポンプ（ＴＭＰ）１７が接続された真空容器１６の内部に全体が収められており、真空蒸着法により基板１に蒸着膜を形成することができる。
【００８１】
巻出しロール１４より送り出された帯状の基板１は、巻出し側基板支持ローラー８によって、その一方の面（蒸着面とは反対側の面）に、被覆層巻出しロール２５から送り出された帯状の被覆層２７が積層される。基板１と被覆層２７との積層体は、巻出し側スリット１２より蒸着室１０に入り、巻取り側スリット１３より蒸着室１０から送り出される。蒸着室１０を通過する間に基板１の蒸着面に蒸着膜が形成される。蒸着膜を形成する際には、Ｃｕ、ＩｎおよびＳｅのそれぞれの蒸着源を所定の温度に加熱すればよい。蒸着室１０を通過した後、巻取り側基板支持ローラー９によって、上記積層体から被覆層２７が分離される。蒸着膜が形成された基板１は巻取りロール１５によって巻取られ、分離した被覆層２７は被覆層巻取りロール２６によって巻取られる。その際、巻出し側基板支持ローラー８および巻取り側基板支持ローラー９によって基板１が支持されているため、基板１は、その長尺方向の撓みが最小限の状態で蒸着室１０内部を通過することができる。
【００８２】
図８に示す蒸着装置において、巻出し側基板支持ローラー２３としては、基板１を支持することができ、かつ、基板１上に被覆層２７を積層することができれば、その形状、大きさなどは特に限定されない。巻取り側基板支持ローラー２４としては、基板１を支持することができ、かつ、基板１と被覆層２７との積層体から被覆層２７を分離することができれば、その形状、大きさなどは特に限定されない。それぞれ、例えば、回転軸方向に外径がほぼ一定である円柱状のローラーを用いればよい。
【００８３】
図８に示す蒸着装置を用いて、基板上に蒸着膜を形成する一例を示す。
【００８４】
まず、真空容器１６の内部をＴＭＰ１７により、１×１０−３Ｐａ以下の圧力になるまで減圧した後に、ヒーター１１により帯状のステンレスからなる基板１（ＳＵＳ３０４製、幅１５０ｍｍ、厚さ５０μｍ）を３００℃〜７００℃程度に加熱する。次に、Ｃｕ蒸着源２、Ｉｎ蒸着源３およびＳｅ蒸着源４を、それぞれ１２００℃、９００℃、２００℃に加熱して、Ｃｕ、ＩｎおよびＳｅの蒸気を放出させる。そして、巻出しロール１４から基板１を所定の速度で供給し、巻出し側基板支持ローラー２３によって、基板１における蒸着面とは反対側の面に、帯状のステンレスからなる被覆層２７（ＳＵＳ３０４製、幅１５０ｍｍ、厚さ５０μｍ）を積層する。基板１と被覆層２７との積層体は蒸着室１０の内部に入り、基板１の蒸着面にＣＩＳ化合物薄膜が形成される。ＣＩＳ化合物薄膜が蒸着した基板１は、巻出し側基板支持ローラー２９によって被覆層２７が分離された後、巻取りロール１５によって巻取られる。このとき、基板１における蒸着面とは反対側の面に、ステンレスのＳｅ化物からなるダストによる汚染はほとんどみられなかった。これは、ＣＩＳ化合物薄膜が形成する際、基板１における蒸着面とは反対側の面は、被覆層２７によってＳｅの蒸気に曝されにくくなっており、３００℃以上の加熱雰囲気下においてもＳｅの蒸気による腐食が起きにくかったためと推定される。
【００８５】
図８に示す蒸着装置において、巻出し側基板支持ローラー２３および巻取り側基板支持ローラー２４から選ばれる少なくとも一方のローラーが、その回転軸方向で見た場合に、基板１が通過する領域における外径が連続的に変化していてもよい。また、上記少なくとも一方のローラーが、端部と中央部とで外径が異なっていてもよい。このような蒸着装置の一例を、図９に示す。
【００８６】
図９に示す蒸着装置では、巻出し側基板支持ローラー８および巻取り側基板支持ローラー９が、その回転軸方向で見たばあいに、基板１が通過する領域における外径が連続的に変化している。また、それぞれ、端部と中央部とで外径が異なっている。このような蒸着装置とすることで、基板１における蒸着面とは反対側の面に蒸着源からの物質が回り込み、蒸着するのを抑制することができる。また、蒸着膜を形成した後における基板の湾曲を抑制することができる。そのため、図８に示す蒸着装置によれば、表面に蒸着膜が形成された基板をより生産性よく製造することができる。
【００８７】
巻出し側基板支持ローラー８および巻取り側基板支持ローラー９としては、実施の形態３に示したローラーを用いればよい。その一例を図１０に示す。
【００８８】
図１０に示す巻出し側基板支持ローラー８は、端部の外径が中央部外径よりも大きい糸巻き型のローラーである。このようなローラーを用いることによって、基板１における蒸着面とは反対側の面に被覆層２７を積層することができ、また、蒸着膜を形成する際に基板１を湾曲させることができる。
【００８９】
また、図９に示す蒸着装置では、巻出し側基板支持ローラー８に基板１を押し付けるための巻出し側押えローラーをさらに備えていてもよい。また、巻取り側基板支持ローラー９に基板１を押し付けるための巻取り側押えローラーをさらに備えていてもよい。巻出し側押えローラーおよび巻取り側押えローラーの双方を備えていてもよい。このような蒸着装置とすることで、蒸着膜を形成する際に、より確実に基板を湾曲させることができる。そのため、蒸着膜を形成した後における基板の湾曲をより抑制することができる。また、このような蒸着装置では、巻出しロールおよび巻取りロールによる張力だけでは、巻出し側基板支持ローラーおよび巻取り側基板支持ローラーによって基板を十分に湾曲させることが困難な場合にも、より確実に基板を湾曲させることができる。さらに、被覆層を基板により密着させることができる。
【００９０】
このような蒸着装置の一例を図１１に示す。図１１に示す蒸着装置は、巻出し側押えローラー２１と巻取り側押えローラー２２とをさらに備えている。巻出し側押えローラー２１によって、基板１を巻出し側基板支持ローラー８に押し付けることができ、巻取り側押えローラー２２によって、基板１を巻取り側基板支持ローラー９に押し付けることができる。また、その際に、被覆層２７と基板１とをより密着させることができる。
【００９１】
巻出し側押えローラー２１および巻取り側押えローラー２２としては、実施の形態３に示したローラーを用いればよい。その一例を図１２に示す。
【００９２】
図１２に示す巻出し側押えローラー２１は樽型であり、糸巻き型の巻出し側基板支持ローラー８を補完する形状である。このような巻出し側押えローラーを用いることによって、基板１をより確実に湾曲させることができ、また、被覆層２７と基板１とをより密着させることができる。
【００９３】
なお、本実施の形態で示した蒸着装置において、基板や、基板に蒸着する物質などについては、実施の形態１で示した内容と同様のものを用いることができる。また、被覆層については、実施の形態２で示した内容と同様のものを用いることができる。
【００９４】
以上のように説明した本発明の蒸着方法および蒸着装置は、ＣＩＳ系太陽電池の半導体層の形成に好適である。すなわち、本発明は、ＣＩＳ系太陽電池の製造に適用することができる。以下に、ＣＩＳ系太陽電池の製造方法の一例を示す。まず、Ｍｏなどの金属からなる電極層が形成された可撓性の基板（例えば、ステンレス基板）上に、本発明の蒸着方法によってＣＩＳ系半導体（光吸収層）を形成する。その後、ＣＩＳ系半導体の上に、ＣｄＳやＺｎＯといった材料からなる窓層を蒸着法やスパッタ法によって形成する。最後に、上記窓層の上に、ＩＴＯ（Ｉｎｄｉｕｍ Ｔｉｎ Ｏｘｉｄｅ）などからなる電極層をスパッタ法などによって形成する。このようにして、太陽電池を製造することができる。この方法では、ロール・トゥー・ロール方式で光吸収層などを形成できることに加え、基板を巻き取る際に基板が撓むことを防止できるため、生産性および歩留まりよく太陽電池を製造することができる。
【００９５】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、蒸着膜が形成され、かつ、湾曲の抑制された基板を得ることができる。また、基板における蒸着面とは反対側の面に対する汚染を抑制することができるなど、蒸着膜が形成された基板をより生産性よく製造することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の蒸着方法における基板の形状の一例を示す断面図である。
【図２】基板の湾曲高さＨを説明するための断面図である。
【図３】本発明の蒸着装置の一例を示す模式図である。
【図４】本発明の蒸着装置に用いられるローラーの形状の例を示す断面図である。
【図５】ローラーの端部および中央部を説明するための断面図である。
【図６】本発明の蒸着装置の一例を示す模式図である。
【図７】本発明の蒸着装置に用いられるローラーの形状の例を示す断面図である。
【図８】本発明の蒸着装置の一例を示す模式図である。
【図９】本発明の蒸着装置の一例を示す模式図である。
【図１０】本発明の蒸着装置に用いられるローラーの形状の例を示す断面図である。
【図１１】本発明の蒸着装置の一例を示す模式図である。
【図１２】本発明の蒸着装置に用いられるローラーの形状の例を示す断面図である。
【図１３】従来の蒸着装置の一例を示す模式図である。
【図１４】従来の蒸着装置によって得られた、ＣＩＳ化合物薄膜が形成された基板の一例を示す断面図である。
【符号の説明】
１、１０２ 基板
２、１１１ Ｃｕ蒸着源
３、１１２ Ｉｎ蒸着源
４、１１３ Ｓｅ蒸着源
５ 蒸着部
６ 基板巻出し部
７ 基板巻取り部
８、２３、１０３ 巻出し側基板支持ローラー
９、２４、１０４ 巻取り側基板支持ローラー
１０、１０６ 蒸着室
１１、１１０ ヒーター
１２、１０８ 巻出し側スリット
１３、１０９ 巻取り側スリット
１４、１０１ 巻出しロール
１５、１０５ 巻取りロール
１６、１０７ 真空容器
１７、１１４ ターボ分子ポンプ
１８、１９ ローラー
２１ 巻出し側押えローラー
２２ 巻取り側押えローラー
２５ 被覆層巻出しロール
２６ 被覆層巻取りロール
２７ 被覆層
２８ 被覆層積層部
２９ 被覆層分離部
１２０ ＣＩＳ化合物薄膜
【発明の属する技術分野】
本発明は、蒸着方法および蒸着装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、電子デバイスの薄膜化が進みつつあり、金属箔や樹脂フィルムなどの帯状の基板上に連続的に薄膜電子デバイスを形成する方法の１つであるロール・トゥ・ロールプロセスの重要性が高まっている。
【０００３】
以下、ロール・トゥ・ロールプロセスを用いた従来の蒸着装置の一例として、帯状のステンレス（ＳＵＳ）基板上にＣＩＳ系太陽電池の光吸収層であるＣｕＩｎＳｅ２化合物薄膜（以下、ＣＩＳ化合物薄膜）を形成する蒸着装置について、図１３を参照しながら説明する。図１３に示す例では、帯状の基板１０２（例えば、幅１５０ｍｍ、厚さ５０μｍ、ＳＵＳ３０４製）が、巻出しロール１０１から巻出され、巻出し側基板支持ローラー１０３および巻取り側基板支持ローラー１０４を介して、巻取りロール１０５に接続されている。基板１０２には、巻出しロール１０１および巻取りロール１０５によって張力を加えることができる。また、巻出し側基板支持ローラー１０３および巻取り側基板支持ローラー１０４の支持によって、基板１０２を蒸着室１０６の内部にほとんど撓まないように張ることができる。その他、図１３に示す蒸着装置は、蒸着室１０６の内部に蒸着源と、基板１０２を加熱するヒーター１１０とを備えており、全体が、真空容器１０７の内部に配置されている。蒸着室１０６には、巻出し側スリット１０８と巻取り側スリット１０９が設けられている。真空容器１０７には、真空装置の一例であるターボ分子ポンプ（ＴＭＰ）１１４が接続されており、真空容器１０７内部を高真空に保つことができる。
【０００４】
図１３に示す蒸着装置を用いて、基板１０２の表面にＣＩＳ化合物薄膜を蒸着する方法について説明する。まず、真空容器１０７の内部をＴＭＰ１１４によって所定の真空度に保つ。次に、基板１０２を巻出しロール１０１から一定の速度で供給する。供給された基板１０２は、蒸着室１０６内部に入り、上部からヒーター１１０によって加熱される（例えば、３００℃〜７００℃程度に加熱）。基板１０２の加熱と同時に、基板１０２の下部に設置されたＣｕ蒸着源１１１、Ｉｎ蒸着源１１２およびＳｅ蒸着源１１３を加熱することによって、基板１０２上にＣｕ、Ｉｎ、およびＳｅからなるＣＩＳ化合物薄膜を連続的に蒸着、形成することができる（例えば、非特許文献１、参照）。
【０００５】
【非特許文献１】
平成１３年度 新エネルギー・産業技術総合開発機構委託業務成果報告書「ＣＩＳ系薄膜太陽電池モジュール製造技術開発（高品質薄膜製造高速化技術）」、太陽光発電技術研究組合 松下電器産業株式会社、平成１４年３月
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記従来の蒸着装置では、３００℃〜７００℃に加熱された基板１０２の表面にＣＩＳ化合物薄膜を形成した場合、上記薄膜形成後、基板１０２が冷える際に、図１４に示すような湾曲を起こす場合があった。これは、基板１０２の線熱膨張係数とＣＩＳ化合物薄膜１２０の線熱膨張係数とが異なるためと考えられる。例えば、基板１０２としてＳＵＳ３０４製の基板（幅１５０ｍｍ、厚さ５０μｍ）を用いた場合、図１４に示すように、ＣＩＳ化合物薄膜１２０側を凸面として、基板１０２の幅方向の中央部が最大１５ｍｍ持ち上がる程度の湾曲が起きる場合がある。このような湾曲は、後に基板１０２を平坦に矯正する際に、ＣＩＳ化合物薄膜１２０が剥離する原因にもなる。なお、図１４は、ＣＩＳ化合物薄膜１２０が表面に形成された基板１０２を、その幅方向に切断した断面図である。
【０００７】
また、上記従来の蒸着装置では、基板１０２における蒸着面（ＣＩＳ化合物薄膜が形成される面、図１３に示す例では基板１０２の蒸着源側の面）とは反対側の面にまでＳｅの蒸気が回り込み、ヒーター１１０による加熱と併せて、上記反対側の面がＳｅによって腐食され、Ｓｅ化合物からなるダストで覆われてしまう場合がある。この場合、基板１０２を巻取りローラー１０５に巻取る際に、ＣＩＳ化合物薄膜がＳｅ化合物からなるダストで汚染されてしまう可能性がある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
本発明の蒸着方法は、
（ｉ）帯状の基板を連続して移送しながら、前記基板の移送方向に垂直な方向に前記基板を湾曲させる工程と、
（ｉｉ）湾曲させた前記基板の一主面上に物質を蒸着することによって、前記基板上に前記物質を含む蒸着膜を形成する工程とを含み、
前記（ｉ）の工程において、
前記基板の線熱膨張係数が前記蒸着膜の線熱膨張係数より大きい場合は、前記一主面が凹面となるように前記基板を湾曲させ、
前記基板の線熱膨張係数が前記蒸着膜の線熱膨張係数より小さい場合は、前記一主面が凸面となるように前記基板を湾曲させる蒸着方法である。
【０００９】
上記蒸着方法では、前記（ｉｉ）の工程において、前記基板を加熱してもよい。
【００１０】
上記蒸着方法では、前記（ｉ）の工程において、前記基板の湾曲高さＨと前記基板の幅Ｌとが、式、０．０１＜Ｈ≦０．３×Ｌ、に示す関係を満たすように前記基板を湾曲させてもよい。ただし、ＨおよびＬの単位は、長さを示す同一の単位である。
【００１１】
上記蒸着方法では、前記（ｉ）の工程が、ローラーによって行われ、前記ローラーは、前記ローラーの回転軸方向で見た場合に、前記基板が通過する領域の外径が連続的に変化していてもよい。
【００１２】
上記蒸着方法では、前記（ｉ）の工程が、端部と中央部とで外径の異なるローラーによって行われてもよい。
【００１３】
上記蒸着方法では、前記基板が、ステンレスの薄板、または、前記ステンレスの薄板上にＭｏ層、ＳｉＯ２層、Ａｌ２Ｏ３層、ＴｉＯ２層およびソーダライムガラス層から選ばれる少なくとも１種の層を積層させた基板であり、前記物質がＩｎおよびＧａから選ばれる少なくとも１種の元素と、ＳｅおよびＳから選ばれる少なくとも１種の元素と、Ｃｕとを含み、前記（ｉ）の工程において、前記一主面が凹面となるように前記基板を湾曲させてもよい。
【００１４】
本発明のまた別の蒸着方法は、
（Ｉ）帯状の基板を連続して移送しながら、前記基板の一方の面に、物質の蒸着を防ぐための被覆層を積層する工程と、
（ＩＩ）前記基板に前記物質を蒸着することによって、前記基板の前記一方の面とは反対側の他方の面上に前記物質を含む蒸着膜を形成する工程と、
（ＩＩＩ）前記基板と前記被覆層とを分離する工程とを含んでいる。
【００１５】
上記蒸着方法では、前記（ＩＩ）の工程において、前記基板を加熱してもよい。
【００１６】
上記蒸着方法では、前記被覆層がステンレスの薄板であってもよい。
【００１７】
上記蒸着方法では、前記（Ｉ）の工程と前記（ＩＩ）の工程との間に、
（Ａ）前記基板の移送方向に垂直な方向に前記基板を湾曲させる工程を含み、
前記（Ａ）の工程において、
前記基板の線熱膨張係数が前記蒸着膜の線熱膨張係数より大きい場合は、前記他方の面が凹面となるように前記基板を湾曲させ、
前記基板の線熱膨張係数が前記蒸着層の線熱膨張係数より小さい場合は、前記他方の面が凸面となるように前記基板を湾曲させてもよい。
【００１８】
上記蒸着方法では、前記基板が、ステンレスの薄板、または、前記ステンレスの薄板上にＭｏ層、ＳｉＯ２層、Ａｌ２Ｏ３層、ＴｉＯ２層およびソーダライムガラス層から選ばれる少なくとも１種の層を積層させた基板であり、前記物質がＩｎおよびＧａから選ばれる少なくとも１種の元素と、ＳｅおよびＳから選ばれる少なくとも１種の元素と、Ｃｕとを含み、前記（Ａ）の工程において、前記他方の面が凹面となるように前記基板を湾曲させてもよい。
【００１９】
本発明の蒸着装置は、蒸着源を備えた蒸着部と、帯状の基板を前記蒸着部に送り出す基板巻出し部と、前記蒸着部を通過した前記基板を巻取る基板巻取り部とを備え、
前記基板巻出し部は、前記蒸着部を通過する前の前記基板を支持する巻出し側基板支持ローラーを備え、
前記基板巻取り部は、前記蒸着部を通過した後の前記基板を支持する巻取り側基板支持ローラーを備え、
前記巻出し側基板支持ローラーおよび前記巻取り側基板支持ローラーから選ばれる少なくとも一方のローラーが、前記ローラーの回転軸方向で見た場合に、前記基板が通過する領域における外径が連続的に変化している。
【００２０】
上記蒸着装置では、前記少なくとも一方のローラーが、端部と中央部とで外径が異なってもよい。
【００２１】
上記蒸着装置では、前記巻出し側基板支持ローラーおよび前記巻取り側基板支持ローラーから選ばれる少なくとも一方のローラーが、端部の外径よりも中央部の外径が小さくてもよい。
【００２２】
上記蒸着装置では、前記巻出し側基板支持ローラーおよび前記巻取り側基板支持ローラーから選ばれる少なくとも一方のローラーが、端部の外径よりも中央部の外径が大きくてもよい。
【００２３】
上記蒸着装置では、前記巻出し側基板支持ローラーに前記基板を押し付けるための巻出し側押えローラーをさらに備えてもよい。
【００２４】
上記蒸着装置では、前記巻取り側基板支持ローラーに前記基板を押し付けるための巻取り側押えローラーをさらに備えてもよい。
【００２５】
上記蒸着装置では、前記巻出し側基板支持ローラーおよび前記巻取り側基板支持ローラーから選ばれる少なくとも１種のローラーが、前記基板が通過する領域における前記ローラーの最大外径と最小外径との差をＤ、前記ローラー上を通過する基板の幅をＬとしたときに、式、０＜Ｄ≦０．３×Ｌ、に示す関係を満たしてもよい。ただし、ＤおよびＬは、長さを示す同一の単位である。
【００２６】
本発明のまた別の蒸着装置は、蒸着源を備えた蒸着部と、帯状の基板を前記蒸着部に送り出す基板巻出し部と、前記蒸着部を通過した前記基板を巻取る基板巻取り部と、前記基板の表面を被覆する被覆層を前記基板の一方の面に積層する被覆層積層部と、前記被覆層を積層した前記基板から前記被覆層を分離する被覆層分離部とを備え、
前記基板巻出し部は、前記蒸着部を通過する前の前記基板を支持する巻出し側基板支持ローラーを備え、
前記基板巻取り部は、前記蒸着部を通過した後の前記基板を支持する巻取り側基板支持ローラーを備える。
【００２７】
上記蒸着装置では、前記巻出し側基板支持ローラーおよび前記巻取り側基板支持ローラーから選ばれる少なくとも一方のローラーが、前記ローラーの回転軸方向で見た場合に、前記基板が通過する領域における外径が連続的に変化していてもよい。
【００２８】
上記蒸着装置では、前記少なくとも一方のローラーが、端部と中央部とで外径が異なってもよい。
【００２９】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態について説明する。なお、以下の実施の形態において、同一の部分については同一の符号を付して重複する説明を省略する場合がある。
【００３０】
（実施の形態１）
本実施の形態では、本発明の蒸着方法について説明する。
【００３１】
本発明の蒸着方法は、
（ｉ）帯状の基板を連続して移送しながら、前記基板の移送方向に垂直な方向に前記基板を湾曲させる工程と、
（ｉｉ）湾曲させた前記基板の一主面上に前記物質を蒸着することによって、前記基板上に前記物質を含む前記蒸着膜を形成する工程とを含んでいる。このとき、前記（ｉ）の工程において、前記基板の線熱膨張係数が前記蒸着膜の線熱膨張係数より大きい場合は、前記一主面が凹面となるように前記基板を湾曲させ、前記基板の線熱膨張係数が前記蒸着膜の線熱膨張係数より小さい場合は、前記一主面が凸面となるように前記基板を湾曲させればよい。
【００３２】
このような蒸着方法とすることで、蒸着膜を形成した後における基板の湾曲を抑制することができる。また、蒸着膜を形成した後に基板が湾曲した場合、基板を平坦化する工程が後に必要になることがあるのに対し、本発明の蒸着方法では、湾曲が抑制された基板を得ることができるため、基板を平坦化する工程を省略することも可能である。さらに、湾曲した基板を平坦化する際に基板から蒸着膜が剥離することがあるが、このような問題の発生も抑制することができる。そのため、本発明の蒸着方法によれば、表面に蒸着膜が形成された基板を、より生産性よく製造することができる。基板を湾曲させる度合いは、基板の線熱膨張係数と蒸着膜の線熱膨張係数との差に応じて定めればよい（例えば、基板と蒸着膜との線熱膨張係数の差が大きいほど、基板を湾曲させる度合いを大きくすればよい）。具体例については、後述する。
【００３３】
基板としては、可撓性を有する帯状の基板であれば、特に限定されない。例えば、ステンレスやアルミニウムなどの金属からなる薄板状の基板や、ポリイミドなどの樹脂からなる基板を用いることができる。ステンレスを用いる場合、その種類は特に限定されない。例えば、ＳＵＳ３０４製の基板を用いればよい。基板の厚さは、例えば、５μｍ〜５００μｍの範囲である。基板を連続して移送するためには、例えば、予め基板をロール状に巻いておき、そのロールから基板を巻出してもよい。巻出された基板は、蒸着膜を形成した後、再びロール状に巻取ってもよい。
【００３４】
蒸着する物質としては、基板に蒸着可能な物質であれば、特に限定されない。例えば、Ｃｕ、Ｉｎ、Ｓｅ、Ｇａ、Ｓ、Ａｌ、Ｚｎ、Ｎａなどを蒸着することができる。特に、Ｉｂ族元素とＩＩＩｂ族元素とＶＩｂ族元素とを蒸着することによって、それらの元素からなるカルコパイライト構造の化合物半導体（以下、ＣＩＳ系半導体ともいう）を形成できる。このＣＩＳ系半導体は、ＣＩＳ系太陽電池の光吸収層として適用できる。このとき、Ｉｂ族元素としてはＣｕを用いることができ、ＩＩＩｂ族元素としてはＩｎおよびＧａから選ばれる少なくとも１つの元素を用いることができ、ＶＩｂ族元素としてはＳｅおよびＳから選ばれる少なくとも１つの元素を用いることができる。具体的には、例えば、ＣｕＩｎＳｅ２、Ｃｕ（Ｉｎ，Ｇａ）Ｓｅ２またはこれらのＳｅの一部をＳで置換した化合物半導体を形成できる。
【００３５】
また、物質を蒸着する際に、基板を加熱してもよい。例えば、ステンレスの薄板からなる基板上に、上記ＣＩＳ系半導体を蒸着により形成する場合には、基板を３００℃〜７００℃程度に加熱してもよい。基板の加熱は、例えば、上記一主面、即ち、基板における蒸着膜が形成される面（以下、蒸着面、という）とは反対側の面から行えばよい。
【００３６】
基板の湾曲方法としては、特に限定されない。例えば、ローラーを用いて基板を湾曲させてもよい。また、この場合、ローラーへの基板の供給方法などは特に限定されない。例えば、後述の実施の形態３に示す蒸着装置を用いればよい。
【００３７】
基板の湾曲の形状としては、基板の蒸着面が凹面または凸面である限り、特に限定されない。例えば、図１（ａ）に示すように、左右対称の形状に基板１を湾曲させてもよい。また、図１（ｂ）に示すように、左右非対称の形状に基板１を湾曲させてもよい。なお、図１（ａ）および（ｂ）は、基板１をその幅方向に切断した断面図である。また、図中の破線は、基板１が左右対称または左右非対称であることを分かりやすくするための破線である。
【００３８】
上記蒸着方法では、前記（ｉ）の工程において、前記基板の湾曲高さＨと前記基板の幅Ｌとが、式、０．０１＜Ｈ≦０．３×Ｌ、に示す関係を満たすように前記基板を湾曲させてもよい。なかでも、式、０．１≦Ｈ≦０．３×Ｌ、に示す関係を満たすように前記基板を湾曲させることが好ましい。ただし、ＨおよびＬの単位は、長さを示す同一の単位である。このような蒸着方法とすることで、蒸着膜を形成した後における基板の湾曲をより抑制することができる。
【００３９】
ここで、湾曲高さＨについて説明する。湾曲高さＨとは、図２に示すように、基板１をその凸面が上面になるように水平面（図２における破線）に置いた場合に、基板１の凹面と水平面との最大距離のことである。湾曲高さＨが大きいほど、基板１は湾曲しているといえる。なお、図２は、基板１をその幅方向で切断した断面図である。
【００４０】
また、上記蒸着方法では、前記（ｉ）の工程が、ローラーによって行われ、前記ローラーは、前記ローラーの回転軸方向で見た場合に、前記基板が通過する領域の外径が連続的に変化していてもよい。また、上記蒸着方法では、前記（ｉ）の工程が、端部と中央部とで外径の異なるローラーによって行われてもよい。なお、本明細書におけるローラーの端部および中央部とは、ローラー上の基板が通過する領域のうち、基板の端部および中央部が通過する領域を意味している。基板の端部および中央部とは、基板をその幅方向で見た場合の端部および中央部である。このようなローラーの具体例や、ローラーを用いて基板を湾曲させる具体的な方法などについては、実施の形態３に後述する。
【００４１】
また、上記蒸着方法では、前記基板が、ステンレスの薄板、または、前記ステンレスの薄板上にＭｏ層、ＳｉＯ２層、Ａｌ２Ｏ３層、ＴｉＯ２層およびソーダライムガラス層から選ばれる少なくとも１種の層を積層させた基板であり、前記物質がＩｎおよびＧａから選ばれる少なくとも１種の元素と、ＳｅおよびＳから選ばれる少なくとも１種の元素と、Ｃｕとを含み、前記（ｉ）の工程において、前記一主面が凹面となるように前記基板を湾曲させてもよい。このような蒸着方法とすることで、ＣＩＳ化合物薄膜を形成した後における基板の湾曲をより抑制することができる。また、ＣＩＳ化合物薄膜が形成され、かつ、湾曲の抑制された基板を得ることができる。
【００４２】
ステンレス、例えば、ＳＵＳ３０４の線膨張係数は約１６×１０−６／℃、ＣＩＳ化合物薄膜の線膨張係数は約８×１０−６／℃である。よって、基板の線熱膨張係数の方が蒸着膜の線熱膨張係数よりも大きい。そのため、基板の蒸着面を凹面にすることによって、ＣＩＳ化合物薄膜を形成した後における基板の湾曲を抑制することができる。ＣＩＳ化合物薄膜を形成する際の基板の湾曲高さＨとしては、例えば、基板の幅Ｌの１％〜３０％の範囲に設定（即ち、基板の幅Ｌが１５０ｍｍの場合、湾曲高さＨが１．５ｍｍ〜４５ｍｍの範囲に設定）すればよい。また、幅Ｌが１５０ｍｍの基板を湾曲高さＨにして１．５ｍｍ〜４５ｍｍ湾曲させるためには、例えば、端部と中央部とで外径が１．５ｍｍ〜４５ｍｍ異なるローラーを用いればよい。
【００４３】
なお、本発明の蒸着方法は、帯状の基板に物質を蒸着させる方法を示したものであるが、同時に、蒸着膜が表面に形成された基板を製造する製造方法をも示している。
【００４４】
（実施の形態２）
本実施の形態では、本発明における別の蒸着方法について説明する。
【００４５】
本発明の蒸着方法は、
（Ｉ）帯状の基板を連続して移送しながら、前記基板の一方の面に、物質の蒸着を防ぐための被覆層を積層する工程と、
（ＩＩ）前記基板に前記物質を蒸着することによって、前記基板の前記一方の面とは反対側の他方の面上に前記物質を含む蒸着膜を形成する工程と、
（ＩＩＩ）前記基板と前記被覆層とを分離する工程とを含んでいる。
【００４６】
このような蒸着方法とすることで、蒸着時に、基板の上記一方の面（即ち、基板における蒸着面とは反対側の面）にまで上記物質が回り込み、蒸着するのを抑制することができる。そのため、本発明の蒸着方法によれば、表面に蒸着膜の形成された基板をより生産性よく製造することができる。
【００４７】
被覆層としては、基板表面を被覆できる限り特に限定されない。例えば、ステンレス、ポリイミド、ポリカーボネートなどからなるシートを用いればよい。なかでも、被覆層としてステンレス、ポリイミドなどを用いた場合、蒸着膜形成時に基板を加熱することができる。なお、被覆層の厚さとしては、例えば、１０μｍ〜５００μｍの範囲である。
【００４８】
また、被覆層として可撓性を有する材料を用いてもよい。被覆層が可撓性を有する場合には、例えば、予め被覆層をロール状に巻いておき、そのロールから被覆層を巻出してもよい。巻出された被覆層は、基板の一方の面（蒸着面とは反対側の面）に積層され、基板の上記一方の面とは反対側の面（即ち、蒸着面）に蒸着膜が形成される。その後、被覆層は基板から分離されるが、その際、再びロール状に巻取ってもよい。可撓性を有する被覆層としては、例えば、膜厚が１０μｍ〜５００μｍの範囲であるステンレスの薄板を用いればよい。
【００４９】
基板に被覆層を積層する方法および基板と被覆層とを分離する方法については、それぞれ特に限定されない。例えば、後述の実施の形態４に示す蒸着装置を用いればよい。
【００５０】
上記蒸着方法では、前記（Ｉ）の工程と前記（ＩＩ）の工程との間に、（Ａ）前記基板の移送方向に垂直な方向に前記基板を湾曲させる工程を含んでいてもよい。このとき、前記（Ａ）の工程において、前記基板の線熱膨張係数が前記蒸着膜の線熱膨張係数より大きい場合は、前記他方の面が凹面となるように前記基板を湾曲させ、前記基板の線熱膨張係数が前記蒸着膜の線熱膨張係数よりも小さい場合は、前記他方の面が凸面となるように前記基板を湾曲させればよい。
【００５１】
このような蒸着方法とすることで、基板における蒸着面とは反対側の面にまで上記物質が回り込み、蒸着するのを抑制することができるだけでなく、さらに、蒸着膜を形成した後における基板の湾曲を抑制することができる。また、基板を湾曲させるためにローラーを用いれば、基板と被覆層との密着性をより向上させることもできる。
【００５２】
上記蒸着方法では、前記基板が、ステンレスの薄板、または、前記ステンレスの薄板上にＭｏ層、ＳｉＯ２層、Ａｌ２Ｏ３層、ＴｉＯ２層およびソーダライムガラス層から選ばれる少なくとも１種の層を積層させた基板であり、前記物質がＩｎおよびＧａから選ばれる少なくとも１種の元素と、ＳｅおよびＳから選ばれる少なくとも１種の元素と、Ｃｕとを含み、前記（Ａ）の工程において、前記他方の面が凹面となるように前記基板を湾曲させてもよい。このような蒸着方法とすることで、ＣＩＳ化合物薄膜を形成した後における基板の湾曲を抑制することができる。また、ＣＩＳ化合物薄膜が形成される際に、基板における蒸着面とは反対側の面が被覆層によって被覆されているため、上記反対側の面がＳｅによって腐食し、Ｓｅ化合物が形成するのを抑制することができる。そのため、ＣＩＳ化合物薄膜が形成された基板をより生産性よく製造することができる。
【００５３】
なお、基板に用いられる材料や基板の厚さ、蒸着する物質、蒸着方法、基板を湾曲させる方法、基板を湾曲させた場合における基板の湾曲高さなどについては、実施の形態１に記載した内容と同一である。
【００５４】
（実施の形態３）
本実施の形態では、本発明の蒸着装置について説明する。
【００５５】
図３は、本発明の蒸着装置の一例を示す模式図である。図３に示す蒸着装置は、蒸着源としてＣｕ蒸着源２、Ｉｎ蒸着源３およびＳｅ蒸着源４を備えた蒸着部５と、帯状の基板１を蒸着部５に送り出す基板巻出し部６と、蒸着部５を通過した基板１を巻取る基板巻取り部７とを備えている。基板巻出し部６は、蒸着部５を通過する前の基板１を支持する巻出し側基板支持ローラー８を備えている。基板巻取り部７は、蒸着部５を通過した後の基板１を支持する巻取り側基板支持ローラー９を備えている。また、巻出し側基板支持ローラー８および巻取り側基板支持ローラー９から選ばれる少なくとも一方のローラーは、その回転軸方向で見た場合に、基板１が通過する領域における外径が連続的に変化しているローラーである。
【００５６】
このような蒸着装置とすることで、基板１に蒸着膜を形成する際に、基板１の移送方向に垂直な方向に基板１を湾曲させることができる、即ち、基板１の蒸着面を凹面または凸面にすることができる。そのため、蒸着膜を形成した後における基板の湾曲を抑制することができる。また、表面に蒸着膜が形成され、かつ、湾曲の抑制された基板を得ることができる。
【００５７】
基板１を湾曲させる方向は、次のように設定すればよい。基板１の線熱膨張係数が、基板１上に形成される蒸着膜の線熱膨張係数よりも大きい場合、基板１の蒸着面（図１における蒸着源側の面）が凹面となるように基板１を湾曲させればよい。逆に、基板１の線熱膨張係数が、基板１上に形成される蒸着膜の線熱膨張係数よりも小さい場合は、基板１の蒸着面が凸面となるように基板１を湾曲させればよい。
【００５８】
図３に示す蒸着装置では、蒸着部５は、蒸着室１０とヒーター１１とをさらに備えている。基板１への蒸着膜の形成は、蒸着室１０の内部で行われる。そのため、蒸着室１０の外部にまで基板１に蒸着する物質が飛散するのを防ぐことができる。ヒーター１１は、基板１に対して蒸着源の反対側に備えられており、基板１に蒸着膜を形成する際に、基板１を加熱することができる。ヒーター１１としては、例えば、ランプヒーターを用いればよい。また、基板巻出し部６は、基板１が予めロール状に巻かれた巻出しロール１４を、基板巻取り部７は、蒸着膜が形成された基板１を巻取る巻取りロール１５を備えている。また、図３に示す例では、ターボ分子ポンプ（ＴＭＰ）１７が接続された真空容器１６の内部に全体が収められており、真空蒸着法により基板１に蒸着膜を形成することができる。なお、図３は、全体の構成を表現するために、一部（真空容器１６および蒸着室１０について）断面図となっているが、図を分かりやすくするために、ハッチは省略する。図３以降における蒸着装置の例を示す模式図においても同様である。
【００５９】
巻出しロール１４より送り出された帯状の基板１は、巻出し側基板支持ローラー８を通った後、巻出し側スリット１２より蒸着室１０に入り、巻取り側スリット１３より蒸着室１０から送り出される。蒸着室１０を通過する間に基板１の蒸着面に蒸着膜が形成される。蒸着膜を形成する際には、Ｃｕ、ＩｎおよびＳｅのそれぞれの蒸着源を所定の温度に加熱すればよい。蒸着室１０を通過した後、基板１は巻取り側基板支持ローラー９を通り、巻取りロール１５によって巻取られる。その際、巻出し側基板支持ローラー８および巻取り側基板支持ローラー９によって、基板１が支持されている。そのため、基板１は、その長尺方向の撓みが最小限の状態、かつ、その移送方向に垂直な方向に湾曲した状態で蒸着室１０内部を通過することができる。
【００６０】
図３に示す蒸着装置では、巻出し側基板支持ローラー８および巻取り側基板支持ローラー９から選ばれる少なくとも一方のローラーが、その回転軸方向で見た場合に、基板１が通過する領域における外径が連続的に変化しているローラーであればよい。また、上記少なくとも一方のローラーが、端部と中央部とで外径が異なるローラーであってもよい。このようなローラーの一例を、図４に示す。
【００６１】
図４（ａ）および図４（ｂ）に示すローラー１８およびローラー１９は、その回転軸方向で見た場合に、基板１が通過する領域における外径が連続的に変化している。また、図４（ａ）および図４（ｂ）に示すローラー１８およびローラー１９は、端部と中央部とで外径が異なるローラーであるともいえる（図４（ａ）に示す糸巻き型のローラー１８は、中央部よりも端部の外径が大きく、図４（ｂ）に示す樽型のローラー１９は、中央部よりも端部の外径が小さい）。このようなローラーを、図３に示す巻出し側基板支持ローラー８および巻取り側基板支持ローラー９から選ばれる少なくとも一方に用いれば、蒸着膜を形成する際に基板１をより確実に湾曲させることができる。
【００６２】
図４（ａ）に示すローラー１８を、図３に示す巻出し側基板支持ローラー８および巻取り側基板支持ローラー９から選ばれる少なくとも一方に用いた場合、基板１の蒸着面が凹面となるように基板１を湾曲させることができる。また、図４（ｂ）に示すローラー１９を、図３に示す巻出し側基板支持ローラー８および巻取り側基板支持ローラー９から選ばれる少なくとも一方に用いた場合、基板１の蒸着面が凸面となるように基板１を湾曲させることができる。なお、図４（ａ）および図４（ｂ）は、ローラーの回転軸に沿って幅方向で切断した断面図であるが、図を分かりやすくするためにハッチは省略する。また、図中の破線は、ローラーの回転軸を示している。基板についても、その幅方向で切断した断面図となっているが、基板の厚さに関しては表現を省略する。以下、ローラーの形状を示す断面図において、すべて同様の表記方法とする。
【００６３】
図３に示す蒸着装置では、巻出し側基板支持ローラー８および巻取り側基板支持ローラー９の双方が、端部と中央部とで外径が異なるローラーであってもよい。このような蒸着装置とすることで、蒸着膜を形成する際に、より確実に基板１を湾曲させることができる。そのため、蒸着膜を形成した後における基板１の湾曲をより抑制することができる。また、蒸着膜が形成され、かつ、より湾曲の抑制された基板を得ることができる。
【００６４】
なお、巻出し側基板支持ローラー８および巻取り側基板支持ローラー９における、端部と中央部との大小関係は互いに同一であることが好ましい。また、巻出し側基板支持ローラー８と巻取り側基板支持ローラー９とが同一の形状であってもよい。
【００６５】
図３に示す蒸着装置では、巻出し側基板支持ローラー８および巻取り側基板支持ローラー９から選ばれる少なくとも一方のローラーが、基板１が通過する領域における前記ローラーの最大外径と最小外径との差をＤ、前記ローラー上を通過する基板１の幅をＬとしたときに、式、０＜Ｄ≦０．３×Ｌ、に示す関係を満たしてもよい。なかでも、式、０．１≦Ｄ≦０．３×Ｌ、に示す関係を満たすことが好ましい。ただし、ＤおよびＬは、長さを示す同一の単位である。このような蒸着装置とすることで、蒸着膜を形成する際に、より確実に基板１を湾曲させることができる。そのため、蒸着膜を形成した後における基板１の湾曲をより抑制することができる。また、蒸着膜が形成され、かつ、より湾曲の抑制された基板を得ることができる。
【００６６】
図５に、上記Ｄおよび上記Ｌの求め方の一例を示す。図５に示すローラー１８は、図４（ａ）に示した糸巻き型のローラー１８である。図５に示すローラー１８において、基板１が通過する領域とは、斜線で示す領域である。よって、ローラー１８の最大外径Ｄｍａｘおよび最小外径Ｄｍｉｎは、図５に示すように定めることができる。
【００６７】
なお、図５に示す例では、基板１が通過する領域の幅よりもローラー１８の幅Ｗの方が大きいが、基板１を湾曲させることができる限り、ローラー１８の幅Ｗは特に限定されない。例えば、基板１が通過する領域の幅とローラー１８の幅Ｗとが同一であってもよい。また、基板１の幅Ｌがローラー１８の幅Ｗよりも大きく、基板１の端部がローラー１８からはみ出していてもよい。図４（ｂ）に示すような樽型のローラー１９においても同様である。
【００６８】
図３に示す蒸着装置を用いて、基板上に蒸着膜を形成する一例を示す。
【００６９】
まず、真空容器１６の内部をＴＭＰ１７により、１×１０−３Ｐａ以下の圧力になるまで減圧した後に、ヒーター１１により帯状のステンレスからなる基板１（ＳＵＳ３０４製、幅１５０ｍｍ、厚さ５０μｍ）を３００℃〜７００℃程度に加熱する。次に、Ｃｕ蒸着源２、Ｉｎ蒸着源３およびＳｅ蒸着源４を、それぞれ１２００℃、９００℃、２００℃に加熱して、Ｃｕ、ＩｎおよびＳｅの蒸気を放出させる。そして、巻出しロール１４から基板１を所定の速度で蒸着室１０に供給し、基板１上にＣＩＳ化合物薄膜を蒸着する。ＣＩＳ化合物薄膜が蒸着した基板１は、巻取りロール１５によって巻取られる。このとき、巻出し側基板支持ローラー８および巻取り側基板支持ローラー９として、図４（ａ）に示したような糸巻き型のローラー（ローラーの幅と基板１が通過する領域の幅が同一、最大外径と最小外径との差Ｄは３０ｍｍ）を用い、蒸着面が凹面となるように基板１を湾曲させたところ、冷却後における基板１の湾曲高さＨは２ｍｍ以下となり、ＣＩＳ化合物薄膜が形成された、ほぼ平坦な形状の基板を得ることができた。
【００７０】
また、図３に示す蒸着装置では、巻出し側基板支持ローラーに基板を押し付けるための巻出し側押えローラーをさらに備えていてもよい。また、巻取り側基板支持ローラーに基板を押し付けるための巻取り側押えローラーをさらに備えていてもよい。巻出し側押えローラーおよび巻取り側押えローラーの双方を備えていてもよい。このような蒸着装置とすることで、蒸着膜を形成する際に、より確実に基板を湾曲させることができる。そのため、蒸着膜を形成した後における基板の湾曲をより抑制することができる。また、蒸着膜が形成され、かつ、より湾曲の抑制された基板を得ることができる。また、このような蒸着装置では、巻出しロールおよび巻取りロールによる張力だけでは、巻出し側基板支持ローラーおよび巻取り側基板支持ローラーによって基板を十分に湾曲させることが困難な場合にも、より確実に基板を湾曲させることができる。
【００７１】
このような蒸着装置の一例を図６に示す。図６に示す蒸着装置は、巻出し側押えローラー２１と巻取り側押えローラー２２とをさらに備えている。巻出し側押えローラー２１によって、基板１を巻出し側基板支持ローラー８に押し付けることができ、巻取り側押えローラー２２によって、基板１を巻取り側基板支持ローラー９に押し付けることができる。
【００７２】
巻出し側押えローラー２１の位置、形状、基板に対する大きさなどは、巻出し側基板支持ローラー２１に基板１を押し付けることができれば、特に限定されない。巻取り側押えローラー２２についても同様である。
【００７３】
巻出し側押えローラー２１の一例を図７に示す。図７（ａ）に示す例では、糸巻き型の巻出し側基板支持ローラー８に対して、巻出し側押えローラー２１は樽型である。図７（ｂ）に示す例では、樽型の巻出し側基板支持ローラー８に対して、巻出し側押えローラー２１は糸巻き型である。このように、巻出し側基板支持ローラー８と巻出し側押えローラー８とが互いを補完する形状にある場合、基板１は、巻出し側押えローラー２１によって巻出し側基板支持ローラー８に、より確実に押し付けられる。即ち、基板１をより確実に湾曲させることができる。巻取り側押えローラー２２についても同様である。
【００７４】
図６に示す蒸着装置では、巻出し側基板支持ローラー８、巻取り側基板支持ローラー９、巻出し側押えローラー２１および巻取り側押えローラー２２から選ばれる少なくとも１種のローラーが、基板１が通過する領域における前記ローラーの最大外径と最小外径との差をＤ、前記ローラー上を通過する基板１の幅をＬとしたときに、式、０＜Ｄ≦０．３×Ｌ、に示す関係を満たしてもよい。なかでも、式、０．１≦Ｄ≦０．３×Ｌ、に示す関係を満たすことが好ましい。ただし、ＤおよびＬは、長さを示す同一の単位である。このような蒸着装置とすることで、蒸着膜を形成する際に、より確実に基板１を湾曲させることができる。そのため、蒸着膜を形成した後における基板１の湾曲をより抑制することができる。また、蒸着膜が形成され、かつ、より湾曲の抑制された基板を得ることができる。
【００７５】
なお、本実施の形態で示した蒸着装置において、基板や、基板に蒸着する物質などについては、実施の形態１で示した内容と同様のものを用いることができる。
【００７６】
（実施の形態４）
本実施の形態では、本発明の蒸着装置のまた別の例について説明する。
【００７７】
図８に示す蒸着装置は、蒸着源としてＣｕ蒸着源２、Ｉｎ蒸着源３およびＳｅ蒸着源４を備えた蒸着部５と、帯状の基板１を蒸着部５に送り出す基板巻出し部６と、蒸着部５を通過した基板１を巻取る基板巻取り部７と、基板１の表面を被覆する被覆層２７を基板１の一方の面に積層する被覆層積層部２８と、被覆層２７を積層した基板１から被覆層２７を分離する被覆層分離部２９とを備えている。また、基板巻出し部６は、蒸着部５を通過する前の基板１を支持する巻出し側基板支持ローラー２３を備えている。基板巻取り部７は、蒸着部５を通過した後の基板１を支持する巻取り側基板支持ローラー２４を備えている。
【００７８】
このような蒸着装置とすることで、基板における蒸着面（図８における蒸着源側の面）とは反対側の面に被覆層が積層された状態で蒸着膜を形成することができる。よって、基板における蒸着面とは反対側の面に蒸着源からの物質が回り込み、蒸着するのを抑制することができる。そのため、図８に示す蒸着装置によれば、表面に蒸着膜の形成された基板をより生産性よく製造することができる。
【００７９】
図８に示す蒸着装置では、巻出し側基板支持ローラー２３は、基板巻出し部６の一部であると同時に被覆層積層部２８の一部でもある。即ち、巻出し側基板支持ローラー２３によって、基板１の長尺方向の撓みが最小限の状態で、基板１の一方の面に被覆層２７を積層することができる。ただし、図８に示す例のように、巻出し側基板支持ローラーに上記双方の役割を与える必要は必ずしもなく、巻出し側基板支持ローラーとは別に、基板に被覆層を積層する機構を設けてもよい。同様に、巻取り側基板支持ローラー２４は、基板巻取り部７の一部であると同時に被覆層分離部２９の一部である。
【００８０】
また、図８に示す蒸着装置では、蒸着部５は、蒸着室１０とヒーター１１とをさらに備えている。基板１への蒸着膜の形成は、蒸着室１０の内部で行われる。そのため、蒸着室１０の外部にまで基板１に蒸着する物質が飛散するのを防ぐことができる。ヒーター１１は、基板１に対して蒸着源とは反対側に備えられており、基板１に蒸着膜を形成する際に、基板１を加熱することができる。また、基板巻出し部６は、基板１が予めロール状に巻かれた巻出しロール１４を、基板巻取り部７は、蒸着膜が形成された基板１を巻取る巻取りロール１５を備えている。被覆層積層部２８は、被覆層２７が予めロール状に巻かれた被覆層巻出しロール２５を、被覆層分離部２９は、基板１に蒸着膜が形成された後に、基板１から分離した被覆層２７を巻取る被覆層巻取りロール２６を備えている。また、図８に示す例では、ターボ分子ポンプ（ＴＭＰ）１７が接続された真空容器１６の内部に全体が収められており、真空蒸着法により基板１に蒸着膜を形成することができる。
【００８１】
巻出しロール１４より送り出された帯状の基板１は、巻出し側基板支持ローラー８によって、その一方の面（蒸着面とは反対側の面）に、被覆層巻出しロール２５から送り出された帯状の被覆層２７が積層される。基板１と被覆層２７との積層体は、巻出し側スリット１２より蒸着室１０に入り、巻取り側スリット１３より蒸着室１０から送り出される。蒸着室１０を通過する間に基板１の蒸着面に蒸着膜が形成される。蒸着膜を形成する際には、Ｃｕ、ＩｎおよびＳｅのそれぞれの蒸着源を所定の温度に加熱すればよい。蒸着室１０を通過した後、巻取り側基板支持ローラー９によって、上記積層体から被覆層２７が分離される。蒸着膜が形成された基板１は巻取りロール１５によって巻取られ、分離した被覆層２７は被覆層巻取りロール２６によって巻取られる。その際、巻出し側基板支持ローラー８および巻取り側基板支持ローラー９によって基板１が支持されているため、基板１は、その長尺方向の撓みが最小限の状態で蒸着室１０内部を通過することができる。
【００８２】
図８に示す蒸着装置において、巻出し側基板支持ローラー２３としては、基板１を支持することができ、かつ、基板１上に被覆層２７を積層することができれば、その形状、大きさなどは特に限定されない。巻取り側基板支持ローラー２４としては、基板１を支持することができ、かつ、基板１と被覆層２７との積層体から被覆層２７を分離することができれば、その形状、大きさなどは特に限定されない。それぞれ、例えば、回転軸方向に外径がほぼ一定である円柱状のローラーを用いればよい。
【００８３】
図８に示す蒸着装置を用いて、基板上に蒸着膜を形成する一例を示す。
【００８４】
まず、真空容器１６の内部をＴＭＰ１７により、１×１０−３Ｐａ以下の圧力になるまで減圧した後に、ヒーター１１により帯状のステンレスからなる基板１（ＳＵＳ３０４製、幅１５０ｍｍ、厚さ５０μｍ）を３００℃〜７００℃程度に加熱する。次に、Ｃｕ蒸着源２、Ｉｎ蒸着源３およびＳｅ蒸着源４を、それぞれ１２００℃、９００℃、２００℃に加熱して、Ｃｕ、ＩｎおよびＳｅの蒸気を放出させる。そして、巻出しロール１４から基板１を所定の速度で供給し、巻出し側基板支持ローラー２３によって、基板１における蒸着面とは反対側の面に、帯状のステンレスからなる被覆層２７（ＳＵＳ３０４製、幅１５０ｍｍ、厚さ５０μｍ）を積層する。基板１と被覆層２７との積層体は蒸着室１０の内部に入り、基板１の蒸着面にＣＩＳ化合物薄膜が形成される。ＣＩＳ化合物薄膜が蒸着した基板１は、巻出し側基板支持ローラー２９によって被覆層２７が分離された後、巻取りロール１５によって巻取られる。このとき、基板１における蒸着面とは反対側の面に、ステンレスのＳｅ化物からなるダストによる汚染はほとんどみられなかった。これは、ＣＩＳ化合物薄膜が形成する際、基板１における蒸着面とは反対側の面は、被覆層２７によってＳｅの蒸気に曝されにくくなっており、３００℃以上の加熱雰囲気下においてもＳｅの蒸気による腐食が起きにくかったためと推定される。
【００８５】
図８に示す蒸着装置において、巻出し側基板支持ローラー２３および巻取り側基板支持ローラー２４から選ばれる少なくとも一方のローラーが、その回転軸方向で見た場合に、基板１が通過する領域における外径が連続的に変化していてもよい。また、上記少なくとも一方のローラーが、端部と中央部とで外径が異なっていてもよい。このような蒸着装置の一例を、図９に示す。
【００８６】
図９に示す蒸着装置では、巻出し側基板支持ローラー８および巻取り側基板支持ローラー９が、その回転軸方向で見たばあいに、基板１が通過する領域における外径が連続的に変化している。また、それぞれ、端部と中央部とで外径が異なっている。このような蒸着装置とすることで、基板１における蒸着面とは反対側の面に蒸着源からの物質が回り込み、蒸着するのを抑制することができる。また、蒸着膜を形成した後における基板の湾曲を抑制することができる。そのため、図８に示す蒸着装置によれば、表面に蒸着膜が形成された基板をより生産性よく製造することができる。
【００８７】
巻出し側基板支持ローラー８および巻取り側基板支持ローラー９としては、実施の形態３に示したローラーを用いればよい。その一例を図１０に示す。
【００８８】
図１０に示す巻出し側基板支持ローラー８は、端部の外径が中央部外径よりも大きい糸巻き型のローラーである。このようなローラーを用いることによって、基板１における蒸着面とは反対側の面に被覆層２７を積層することができ、また、蒸着膜を形成する際に基板１を湾曲させることができる。
【００８９】
また、図９に示す蒸着装置では、巻出し側基板支持ローラー８に基板１を押し付けるための巻出し側押えローラーをさらに備えていてもよい。また、巻取り側基板支持ローラー９に基板１を押し付けるための巻取り側押えローラーをさらに備えていてもよい。巻出し側押えローラーおよび巻取り側押えローラーの双方を備えていてもよい。このような蒸着装置とすることで、蒸着膜を形成する際に、より確実に基板を湾曲させることができる。そのため、蒸着膜を形成した後における基板の湾曲をより抑制することができる。また、このような蒸着装置では、巻出しロールおよび巻取りロールによる張力だけでは、巻出し側基板支持ローラーおよび巻取り側基板支持ローラーによって基板を十分に湾曲させることが困難な場合にも、より確実に基板を湾曲させることができる。さらに、被覆層を基板により密着させることができる。
【００９０】
このような蒸着装置の一例を図１１に示す。図１１に示す蒸着装置は、巻出し側押えローラー２１と巻取り側押えローラー２２とをさらに備えている。巻出し側押えローラー２１によって、基板１を巻出し側基板支持ローラー８に押し付けることができ、巻取り側押えローラー２２によって、基板１を巻取り側基板支持ローラー９に押し付けることができる。また、その際に、被覆層２７と基板１とをより密着させることができる。
【００９１】
巻出し側押えローラー２１および巻取り側押えローラー２２としては、実施の形態３に示したローラーを用いればよい。その一例を図１２に示す。
【００９２】
図１２に示す巻出し側押えローラー２１は樽型であり、糸巻き型の巻出し側基板支持ローラー８を補完する形状である。このような巻出し側押えローラーを用いることによって、基板１をより確実に湾曲させることができ、また、被覆層２７と基板１とをより密着させることができる。
【００９３】
なお、本実施の形態で示した蒸着装置において、基板や、基板に蒸着する物質などについては、実施の形態１で示した内容と同様のものを用いることができる。また、被覆層については、実施の形態２で示した内容と同様のものを用いることができる。
【００９４】
以上のように説明した本発明の蒸着方法および蒸着装置は、ＣＩＳ系太陽電池の半導体層の形成に好適である。すなわち、本発明は、ＣＩＳ系太陽電池の製造に適用することができる。以下に、ＣＩＳ系太陽電池の製造方法の一例を示す。まず、Ｍｏなどの金属からなる電極層が形成された可撓性の基板（例えば、ステンレス基板）上に、本発明の蒸着方法によってＣＩＳ系半導体（光吸収層）を形成する。その後、ＣＩＳ系半導体の上に、ＣｄＳやＺｎＯといった材料からなる窓層を蒸着法やスパッタ法によって形成する。最後に、上記窓層の上に、ＩＴＯ（Ｉｎｄｉｕｍ Ｔｉｎ Ｏｘｉｄｅ）などからなる電極層をスパッタ法などによって形成する。このようにして、太陽電池を製造することができる。この方法では、ロール・トゥー・ロール方式で光吸収層などを形成できることに加え、基板を巻き取る際に基板が撓むことを防止できるため、生産性および歩留まりよく太陽電池を製造することができる。
【００９５】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、蒸着膜が形成され、かつ、湾曲の抑制された基板を得ることができる。また、基板における蒸着面とは反対側の面に対する汚染を抑制することができるなど、蒸着膜が形成された基板をより生産性よく製造することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の蒸着方法における基板の形状の一例を示す断面図である。
【図２】基板の湾曲高さＨを説明するための断面図である。
【図３】本発明の蒸着装置の一例を示す模式図である。
【図４】本発明の蒸着装置に用いられるローラーの形状の例を示す断面図である。
【図５】ローラーの端部および中央部を説明するための断面図である。
【図６】本発明の蒸着装置の一例を示す模式図である。
【図７】本発明の蒸着装置に用いられるローラーの形状の例を示す断面図である。
【図８】本発明の蒸着装置の一例を示す模式図である。
【図９】本発明の蒸着装置の一例を示す模式図である。
【図１０】本発明の蒸着装置に用いられるローラーの形状の例を示す断面図である。
【図１１】本発明の蒸着装置の一例を示す模式図である。
【図１２】本発明の蒸着装置に用いられるローラーの形状の例を示す断面図である。
【図１３】従来の蒸着装置の一例を示す模式図である。
【図１４】従来の蒸着装置によって得られた、ＣＩＳ化合物薄膜が形成された基板の一例を示す断面図である。
【符号の説明】
１、１０２ 基板
２、１１１ Ｃｕ蒸着源
３、１１２ Ｉｎ蒸着源
４、１１３ Ｓｅ蒸着源
５ 蒸着部
６ 基板巻出し部
７ 基板巻取り部
８、２３、１０３ 巻出し側基板支持ローラー
９、２４、１０４ 巻取り側基板支持ローラー
１０、１０６ 蒸着室
１１、１１０ ヒーター
１２、１０８ 巻出し側スリット
１３、１０９ 巻取り側スリット
１４、１０１ 巻出しロール
１５、１０５ 巻取りロール
１６、１０７ 真空容器
１７、１１４ ターボ分子ポンプ
１８、１９ ローラー
２１ 巻出し側押えローラー
２２ 巻取り側押えローラー
２５ 被覆層巻出しロール
２６ 被覆層巻取りロール
２７ 被覆層
２８ 被覆層積層部
２９ 被覆層分離部
１２０ ＣＩＳ化合物薄膜
Claims (21)
- （ｉ）帯状の基板を連続して移送しながら、前記基板の移送方向に垂直な方向に前記基板を湾曲させる工程と、
（ｉｉ）湾曲させた前記基板の一主面上に物質を蒸着することによって、前記基板上に前記物質を含む蒸着膜を形成する工程とを含み、
前記（ｉ）の工程において、
前記基板の線熱膨張係数が前記蒸着膜の線熱膨張係数より大きい場合は、前記一主面が凹面となるように前記基板を湾曲させ、
前記基板の線熱膨張係数が前記蒸着膜の線熱膨張係数より小さい場合は、前記一主面が凸面となるように前記基板を湾曲させる蒸着方法。 - 前記（ｉｉ）の工程において、前記基板を加熱する請求項１に記載の蒸着方法。
- 前記（ｉ）の工程において、前記基板の湾曲高さＨと前記基板の幅Ｌとが、式、０．０１＜Ｈ≦０．３×Ｌ、に示す関係を満たすように前記基板を湾曲させる請求項１に記載の蒸着方法。
ただし、ＨおよびＬの単位は、長さを示す同一の単位である。 - 前記（ｉ）の工程が、ローラーによって行われ、前記ローラーは、前記ローラーの回転軸方向で見た場合に、前記基板が通過する領域の外径が連続的に変化している請求項１に記載の蒸着方法。
- 前記（ｉ）の工程が、端部と中央部とで外径の異なるローラーによって行われる請求項４に記載の蒸着方法。
- 前記基板が、ステンレスの薄板、または、前記ステンレスの薄板上にＭｏ層、ＳｉＯ２層、Ａｌ２Ｏ３層、ＴｉＯ２層およびソーダライムガラス層から選ばれる少なくとも１種の層を積層させた基板であり、前記物質がＩｎおよびＧａから選ばれる少なくとも１種の元素と、ＳｅおよびＳから選ばれる少なくとも１種の元素と、Ｃｕとを含み、
前記（ｉ）の工程において、前記一主面が凹面となるように前記基板を湾曲させる請求項１〜５のいずれかに記載の蒸着方法。 - （Ｉ）帯状の基板を連続して移送しながら、前記基板の一方の面に、物質の蒸着を防ぐための被覆層を積層する工程と、
（ＩＩ）前記基板に前記物質を蒸着することによって、前記基板の前記一方の面とは反対側の他方の面上に前記物質を含む蒸着膜を形成する工程と、
（ＩＩＩ）前記基板と前記被覆層とを分離する工程とを含む蒸着方法。 - 前記（ＩＩ）の工程において、前記基板を加熱する請求項７に記載の蒸着方法。
- 前記被覆層がステンレスの薄板である請求項７または８に記載の蒸着方法。
- 前記（Ｉ）の工程と前記（ＩＩ）の工程との間に、
（Ａ）前記基板の移送方向に垂直な方向に前記基板を湾曲させる工程を含み、
前記（Ａ）の工程において、
前記基板の線熱膨張係数が前記蒸着膜の線熱膨張係数より大きい場合は、前記他方の面が凹面となるように前記基板を湾曲させ、
前記基板の線熱膨張係数が前記蒸着層の線熱膨張係数より小さい場合は、前記他方の面が凸面となるように前記基板を湾曲させる請求項７〜９のいずれかに記載の蒸着方法。 - 前記基板が、ステンレスの薄板、または、前記ステンレスの薄板上にＭｏ層、ＳｉＯ２層、Ａｌ２Ｏ３層、ＴｉＯ２層およびソーダライムガラス層から選ばれる少なくとも１種の層を積層させた基板であり、前記物質がＩｎおよびＧａから選ばれる少なくとも１種の元素と、ＳｅおよびＳから選ばれる少なくとも１種の元素と、Ｃｕとを含み、
前記（Ａ）の工程において、前記他方の面が凹面となるように前記基板を湾曲させる請求項１０に記載の蒸着方法。 - 蒸着源を備えた蒸着部と、帯状の基板を前記蒸着部に送り出す基板巻出し部と、前記蒸着部を通過した前記基板を巻取る基板巻取り部とを備え、
前記基板巻出し部は、前記蒸着部を通過する前の前記基板を支持する巻出し側基板支持ローラーを備え、
前記基板巻取り部は、前記蒸着部を通過した後の前記基板を支持する巻取り側基板支持ローラーを備え、
前記巻出し側基板支持ローラーおよび前記巻取り側基板支持ローラーから選ばれる少なくとも一方のローラーが、前記ローラーの回転軸方向で見た場合に、前記基板が通過する領域における外径が連続的に変化している蒸着装置。 - 前記少なくとも一方のローラーが、端部と中央部とで外径が異なる請求項１２に記載の蒸着装置。
- 前記巻出し側基板支持ローラーおよび前記巻取り側基板支持ローラーから選ばれる少なくとも一方のローラーが、端部の外径よりも中央部の外径が小さい請求項１２または１３に記載の蒸着装置。
- 前記巻出し側基板支持ローラーおよび前記巻取り側基板支持ローラーから選ばれる少なくとも一方のローラーが、端部の外径よりも中央部の外径が大きい請求項１２または１３に記載の蒸着装置。
- 前記巻出し側基板支持ローラーに前記基板を押し付けるための巻出し側押えローラーをさらに備える請求項１２〜１５のいずれかに記載の蒸着装置。
- 前記巻取り側基板支持ローラーに前記基板を押し付けるための巻取り側押えローラーをさらに備える請求項１２〜１５のいずれかに記載の蒸着装置。
- 前記巻出し側基板支持ローラーおよび前記巻取り側基板支持ローラーから選ばれる少なくとも１種のローラーが、前記基板が通過する領域における前記ローラーの最大外径と最小外径との差をＤ、前記ローラー上を通過する前記基板の幅をＬとしたときに、式、０＜Ｄ≦０．３×Ｌ、に示す関係を満たす請求項１２〜１７のいずれかに記載の蒸着装置。
ただし、ＤおよびＬは、長さを示す同一の単位である。 - 蒸着源を備えた蒸着部と、帯状の基板を前記蒸着部に送り出す基板巻出し部と、前記蒸着部を通過した前記基板を巻取る基板巻取り部と、前記基板の表面を被覆する被覆層を前記基板の一方の面に積層する被覆層積層部と、前記被覆層を積層した前記基板から前記被覆層を分離する被覆層分離部とを備え、
前記基板巻出し部は、前記蒸着部を通過する前の前記基板を支持する巻出し側基板支持ローラーを備え、
前記基板巻取り部は、前記蒸着部を通過した後の前記基板を支持する巻取り側基板支持ローラーを備える蒸着装置。 - 前記巻出し側基板支持ローラーおよび前記巻取り側基板支持ローラーから選ばれる少なくとも一方のローラーが、前記ローラーの回転軸方向で見た場合に、前記基板が通過する領域における外径が連続的に変化している請求項１９に記載の蒸着装置。
- 前記少なくとも一方のローラーが、端部と中央部とで外径が異なる請求項２０に記載の蒸着装置。
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| JP2011176148A (ja) * | 2010-02-24 | 2011-09-08 | Nitto Denko Corp | 太陽電池モジュールの製造方法およびそれを用いて得られた太陽電池モジュール |
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