JP2865271B2 - 薄膜光電変換素子の製造装置 - Google Patents

薄膜光電変換素子の製造装置

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JP2865271B2 JP6081505A JP8150594A JP2865271B2 JP 2865271 B2 JP2865271 B2 JP 2865271B2 JP 6081505 A JP6081505 A JP 6081505A JP 8150594 A JP8150594 A JP 8150594A JP 2865271 B2 JP2865271 B2 JP 2865271B2
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    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
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  • Photovoltaic Devices (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、可撓性基板上に各層を
ステッピングロール方式で成膜する薄膜光電変換素子の
製造装置に関する。
【0002】
【従来の技術】例えばアモルファスシリコン (以下a−
Siと記す) を主材料とした光電変換層を含む各層を長
尺の高分子材料あるいはステンレス鋼などの金属からな
る可撓性基板上に形成して薄膜光電変換素子を製造する
方法は、生産性の点ですぐれている。長尺の可撓性基板
上に複数の層を成膜する方式として、各成膜室内を移動
する基板上に成膜するロールツーロール方式と、成膜室
内で停止させた基板上に成膜したのち成膜の終わった基
板部分を成膜室外へ送り出すステッピングロール方式と
がある。プラズマCVD法を用いて成膜するステッピン
グロール方式では、成膜室開放−基板1フレーム移動−
成膜室封止−原料ガス導入−圧力制御−放電開始−放電
終了−原料ガス停止−ガス引き−成膜室開放の操作が繰
り返される。
【0003】このステッピングロール方式を採用した成
膜装置は、通常のロールツーロール成膜に比べ以下の点
で優れている。 (1)隣接する成膜室とのガス相互拡散がない。 (2)装置がコンパクトである。 図2 (a) 、 (b) はステッピングロール方式の成膜室
の開放時および封止時の断面をそれぞれ概念的に示す。
断続的に搬送されてくる可撓性基板1の上下に函状の下
部成膜室21と上部成膜室22が対向している。下部成
膜室21には電源4に接続された高電圧電極31が、上
部成膜室22にはヒータ33に内蔵した接地電極34が
備えられている。成膜時には、図2 (b) に示すよう
に、上部成膜室22が下降し、接地電極34が基板1を
抑えて下部成膜室21の壁体23の開口側端面に取付け
られたシール材5に接触させる。これにより下部成膜室
21の壁体23と基板1により、排気管61に連通する
気密に密閉された成膜空間6が形成され、高電圧電極3
1への高周波電圧の印加によりプラズマを成膜空間6に
発生させ、図示しない導入管から導入された原料ガスを
分解して基板1上に膜を形成する。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】図2に示した装置を用
い、成膜空間6にプラズマを発生させて基板1上に膜を
形成する成膜作業を繰り返すと、反応生成物が電極31
の表面に付着し、均一な放電が行われなくなり、膜質が
低下する。そのため、ときどき下部成膜室21を開放し
て電極31の清掃等のメンテナンス作業を行う必要があ
る。しかしその場合、上部成膜室22の壁体25が邪魔
になり、作業を行いにくいという問題があった。また、
排気管61からの真空排気により成膜空間6を真空にす
るためには、下部成膜室21の壁体23の開口部端面の
シール材5に上部成膜室22の壁体25によって押圧さ
れる基板1を密着させなければならない。そのために
は、上部成膜室壁体25の端面と下部成膜室壁体23の
端面との間に平行度を確保しなければならない問題があ
る。
【0005】本発明の目的は、上述の問題を解決するこ
とにあり、第一の目的は、内部に成膜空間を有する成膜
室部分を開放して行うメンテナンス作業が容易にできる
薄膜光電変換素子の製造装置を提供すること、第二の目
的は、内部に成膜空間を有する成膜室の一方の部分の壁
体開口部端面と、その端面上のシール材に可撓性基板を
押圧する成膜室の他方の部分の壁体開口部の端面との間
に平行度の調整が容易である薄膜光電変換素子の製造装
置を提供することにある。
【0006】
【課題を解決するための手段】上記の第一の目的を達成
するために、請求項1に記載の第一の本発明は、搬送さ
れてくる可撓性基板を成膜室のそれぞれ函状の壁体を有
する二つの部分の開口側の間に停止させ、基板を成膜室
の両部分の壁体の開口側端面間にはさみ、成膜室の一方
の部分と基板とにより囲まれた成膜空間を真空にし、空
間内の電極に電圧を印加して成膜する薄膜光電変換素子
の製造装置において、成膜室の前記一方の部分が、上下
への移動をさせる駆動部を備え、基板通過部分の下方か
ら横方向へ移動可能の支持体上に支持されたものとす
る。成膜空間を真空にするための真空排気管が少なくと
も一部可撓性で、外部から着脱自在であることが有効で
ある。
【0007】上記の第二の目的を達成するために、請求
項3に記載された第二の本発明は、搬送されてくる可撓
性基板を成膜室のそれぞれ函状の壁体を有する二つの部
分の開口側の間に停止させ、基板を成膜室の両部分の壁
体の開口側端面間にはさみ、成膜室の一方の部分と基板
とにより囲まれた成膜空間を真空にし、空間内の電極に
電圧を印加して成膜する薄膜光電変換素子の製造装置に
おいて、成膜室の他方の部分の壁体が、基板に向かう方
向へ駆動する駆動体に基板面に平行な回転軸を介して支
持され、その壁体の開口側端面が基板に密着する際にそ
の壁体が前記回転軸の周りに揺動可能であるものとす
る。
【0008】
【作用】第一の発明により、成膜空間を囲む成膜室部分
を上下に移動させる駆動部を備えた支持体に支持させる
ことにより、他の成膜室部分から遠ざけることができ
る。さらに、その支持体を横方向に移動させることによ
り、電極を収容した成膜室部分を上方に邪魔なもののな
い個所で解放状態にすることができ、メンテナンス作業
や電極の変更などがきわめて容易になる。そして、成膜
空間を真空にするための真空排気管が、その少なくとも
一部が可撓性で外部から着脱自在であることにより、上
記の成膜室部分の移動を容易にする。
【0009】第二の発明により、可撓性基板を成膜空間
を囲む成膜室部分の開口端に対して押圧する開口端をも
つ他の成膜室部分を回転軸の周りに揺動可能にすること
によって、両開口端端面の平行度の調整が容易になり、
成膜空間の可撓性基板の成膜室部分の開口端への密着を
確実にすることができる。
【0010】
【実施例】以下、図2を含めて各図の共通な部分に同一
の符号を付した図を引用して本発明の実施例について述
べる。図1は、第一の本発明の一実施例のプラズマCV
D法により成膜を行う薄膜光電変換素子の製造装置で、
同図 (a) は一部断面で示した側面図である。可撓性基
板1は図の左右方向に搬送される。高電圧電極31を収
容する下部成膜室21は、ベース23と開口部を有する
トッププレート24で構成され、真空排気口32から真
空排気される。内部に接地電極が収容されているケーシ
ング25は下方が開口しており、その開口側の端面が可
撓性基板1をトッププレート24上のOリングに対して
押圧する。これにより下部成膜室21は気密に密閉され
る。下部成膜室21のベース23はメンテナンス台車9
の空圧シリンダ92により矢印93のように上下に移動
できる支柱91の上に支持されており、成膜時にはベー
ス23が架台11に支持される包括真空室チャンバ36
の下方開口部に嵌合している。メンテナンスの際には、
支柱91の駆動により、トッププレート24の上面がチ
ャンバ36の下面よりも下に位置するまで下部成膜室2
1を下降させると共に、平面図である図3に示すように
矢印94のように横方向に移動できる台車9を包括真空
室チャンバ36の下から31を出す。この際、排気口3
2に連結されている真空排気管41、42を取り外す必
要がある。
【0011】図4は、真空排気管の取り付け構造を示
す。真空排気管は、両端がフランジに結合された可撓性
部分41と剛性部分42とからなり、双方のフランジ部
でOリング5の働きにより気密に互いに結合されてい
る。また可撓性部分41の両端のフランジはそれぞれ、
下部成膜室21のベース23の真空排気口32およびチ
ャンバ36の開口部周辺にOリング5の働きにより気密
に取り付けられている。真空排気管の取り外しは、先ず
剛性部分42を取り外したのち、補助孔43を通じて可
撓性部分41のベース23の固定ねじ10を緩めて取り
外し、またチャンバ36への固定ねじも取り外すことに
よって行う。真空排気管には可撓性部分41があるの
で、ベース23の取り付け、取り外しにより真空排気口
32に2〜3mmの位置ずれが生じても、そのずれを吸
収でき、真空排気に影響を与えずに包括真空室チャンバ
36の外から着脱を行うことができる。
【0012】下部成膜室2のメンテナンス以外に、高電
圧電極31を、例えばアモルファスシリコン成膜用の電
極からITO成膜用の電極に取り換えたい場合がある。
その場合には、図1 (b) に示された補助架台12上に
載置された別のベース23に別の高電圧電極31をセッ
トしておき、このベース23をメンテナンス台車9に載
せて、包括真空室チャンバ36の下に引込み、シリンダ
92の操作で所定の位置まで持ち上げることにより、容
易に電極の交換ができる。
【0013】図5は、メンテナンスのための別の機構を
有する第一の本発明の別の実施例の製造装置を示す。こ
の装置では、包括真空室チャンバ36を支持する架台1
1には、前後駆動の案内を行う前後ガイド61と、ベー
ス23がチャンバ36の下面より下降した時点で平面図
である図6に示すように前方へ押し出す図示されてない
アクチュエータが固定され、前後ガイド61の移動側に
は上下駆動の案内を行う上下ガイド62とベース23を
上下駆動するアクチュエータ63を備えた移動案内機構
が設置されている。前後ガイド61の固定側は架台11
に固定されている。この移動案内機構により、ベース2
3をメンテナンススペースまで移動させ、高電圧電極3
1のメンテナンス作業を行うことができる。ただし、高
電圧電極31の変換はできない。
【0014】図7は第二の本発明の一実施例の薄膜光電
変換素子の下部成膜室21および包括真空室チャンバ3
6より上方の部分を断面図で示す。この図では、基板1
は紙面に垂直方向に搬送される。図示しない接地電極を
収容するケーシング25にはハウジング26が連結さ
れ、ハウジング26の内部には接地電極の支持チューブ
が嵌合により固定されている。ハウジング26の上端に
は移動プレート27が取付けられている。移動プレート
27上のブラケット15を通る軸16は自在ジョイント
17につながる、図1に示されたブラケット18も貫通
している。自在ジョイント17はアクチュエータ19と
連結されているため、ブラケット15はブラケット18
を介して矢印95に示す上下方向に駆動される。アクチ
ュエータ19および上下駆動ガイド28は、包括真空室
チャンバ36上の上部フランジ37に載置されたマウン
ト35に固定されている。成膜時には、アクチュエータ
19の動作によりブラケット15に固定された移動プレ
ート27、移動プレートに固定されたハウジング26、
ハウジング26に固定されたケーシング25ならびにケ
ーシング内部の図示しない接地電極が下降する。これに
よりケーシング25の下端はシール材71を介して可撓
性基板1を押し下げ、基板1をトッププレート24上の
シール材72に対して加圧する。そして、下部成膜室2
1が密閉される。同時にケーシング25内部の空間を密
閉される。この際、ケーシング25は軸16の中心線a
の周りに矢印96のように揺動するため、可撓性基板1
とシール材72とは密着し、成膜空間から真空包括室空
間への原料ガスの流出が防止される。なおこの場合、接
地電極を収容するケーシング25の内部空間を基板1に
より密閉されるが、この空間に連通する排気管44から
真空排気することは、本発明者等の発明に係る特願平5
−292904号明細書にも記載されており、基板に貫
通孔が明けられている場合にも、成膜空間への不純物の
拡散が防止される。
【0015】
【発明の効果】本発明によれば、成膜空間を囲む成膜室
部分を上下および横方向に移動可能にすることにより、
邪魔のない状態でのメンテナンス作業や成膜方法の変更
のための作業が容易になった。また、成膜空間密閉のた
めに基板を成膜室壁体の開口端に押圧する上部機構を揺
動可能にすることにより、基板の開口端への密着が確保
でき、成膜空間での安定した成膜が行えるようになっ
た。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施例の薄膜光電変換素子製造装置
を示し、 (a) は本体断面図、(b) は交換用電極支持
架台断面図
【図2】従来の薄膜光電変換素子製造装置の成膜室の概
念的断面図
【図3】図1の装置の平面図
【図4】図1の装置の真空排気管取付け部断面図
【図5】本発明の別の実施例の薄膜光電変換素子製造装
置断面図
【図6】図5の装置の平面図
【図7】図1の装置の成膜室部断面図
【符号の説明】
1 可撓性基板 11 架台 15、18 ブラケット 16 軸 17 自在ジョイント 19、63 アクチュエータ 21 下部成膜室 23 ベース 24 トッププレート 25 ケーシング 26 ハウジング 27 移動プレート 31 高電圧電極 32 真空排気口 41 真空排気管可撓性部分 42 真空排気管剛性部分

Claims (3)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】搬送されてくる可撓性基板を成膜室のそれ
    ぞれ函状の壁体を有する二つの部分の開口側の間に停止
    させ、基板を成膜室の両部分の壁体の開口側端面間には
    さみ、成膜室の一方の部分と基板とにより囲まれた成膜
    空間を真空にし、空間内の電極に電圧を印加して成膜す
    るものにおいて、成膜室の前記一方の部分が、上下への
    移動をさせる駆動部を備え、基板通過部分の下方から横
    方向へ移動可能の支持体上に支持されたことを特徴とす
    る薄膜光電変換素子の製造装置。
  2. 【請求項2】成膜空間を真空にするための真空排気管が
    少なくとも一部可撓性で、外部から着脱自在である請求
    項1記載の薄膜光電変換素子の製造装置。
  3. 【請求項3】搬送されてくる可撓性基板を成膜室のそれ
    ぞれ函状の壁体を有する二つの部分の開口側の間に停止
    させ、基板を成膜室の両部分の壁体の開口側端面間には
    さみ、成膜室の一方の部分と基板とにより囲まれた成膜
    空間を真空にし、空間内の電極に電圧を印加して成膜す
    るものにおいて、成膜室の他方の部分の壁体が、基板に
    向かう方向へ駆動する駆動体に基板面に平行な回転軸を
    介して支持され、その壁体の開口側端面が基板に密着す
    る際にその壁体が前記回転軸の周りに揺動可能であるこ
    とを特徴とする薄膜光電変換素子の製造装置。
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