JP3089336B2 - 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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    • Y02E10/50Photovoltaic [PV] energy

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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、送り室から巻き取り室
へ向けて搬送される可撓性基板上に各層を成膜する薄膜
光電変換素子の製造装置に関する。
【0002】
【従来の技術】a−Si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 (以下単に基板と記す) 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。従来のこの種の成
膜装置は、基板面を水平にして搬送するものであった
が、本出願人の出願にかかる特願平6−120942号
明細書に記載された薄膜光電変換素子製造装置は、基板
面を鉛直にして搬送することにより装置の設置スペース
を節減したものである。さらに、一つの薄膜光電変換素
子製造装置での成膜効率を上げるために複数の基板を並
行して搬送し、それぞれの基板面上に成膜することも知
られている。図2は特開平6−291349号公報に記
載された薄膜光電変換素子製造用の多列基板搬送成膜装
置を示し、送り室11間には二つの搬入ロール2が収容
されており、搬入ロール2から引き出された可撓性基板
1は予備真空室12を経て成膜用真空室13に入る。こ
の真空室13内には、一つの高電圧電極21と二つの接
地電極22が対向配置され、両電極の間に存在する基板
1の面上に成膜が行われる。成膜終了後、基板1は巻き
取り室14内の搬出ロール3へ巻き取られる。図4
(a) 、 (b) は成膜真空室13内での成膜方法の詳細
を示す。成膜用真空室13は壁体51により外界と区切
られている。同図 (a) に示す成膜時には、搬送ローラ
4にはさまれた基板1の外側に接地電極22が密着し、
内側に成膜室壁51のシール材52が密着することによ
り気密の成膜室5ができ上がる。両電極21、22間の
電圧の印加でプラズマ6が生じ、接地電極22に内蔵さ
れたヒータ23により加熱された基板1の表面上に反応
ガスの分解により薄膜が形成される。基板1を搬送する
際には、各搬送ローラ4および両接地電極22を図2に
示すアクチュエータ24により図4 (a) の矢印41の
ように上下に約1cm移動させる。それに伴って基板1
も上下に約1cm移動する。図4 (b) は移動後の状態
で、これにより基板1を成膜室壁51および接地電極2
2と接触させないで矢印42のように搬送することがで
きる。
【0003】図3は、特開平7−6953号公報に記載
の薄膜光電変換素子製造装置で、同一可撓性基板1上に
長手方向に隣接して配置した複数の成膜室5で順次成膜
を行うものである。接地電極22は、各成膜室5に共通
であり、各成膜室5は接地される導電性側壁53をはさ
んで隣接している。各高電圧電極21と導電性側壁53
とは、絶縁物59により絶縁されている。各成膜室を囲
む成膜用真空室13は排気系7と真空排気管71により
連通しており、側壁53に連通孔54を開けることによ
り、内部の圧力が均一にされる。また各成膜室にも真空
排気口72が開口して排気される。基板1の搬送時に
は、接地電極22を基板より浮かす。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】しかし、図2、図4に
示した成膜装置では、一つの高電圧電極21の両側に発
生させるプラズマの状態が同一になるように制御するの
が難しく、両基板1上の膜厚分布あるいは膜質の均一が
図れない問題があった。また、図2および図3に示す複
数の成膜室を有する装置で、他成膜室の印加電圧によっ
て発生するノイズが膜質に悪影響を及ぼす問題があり、
成膜室の間隔を広げなければならなかった。
【0005】本発明の目的は、上記の問題を解決し、複
数の基板への同時成膜を行っても、あるいは同一基板へ
の複数の成膜を順次行っても良質の膜が得られる、生産
性の高い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】上記の目的を達成するた
めに、本発明の第一発明によれば、並行して搬送される
2列の可撓性基板の間に第一電極、この第一電極に対向
して各基板の外側にそれぞれ第二電極を配置し、第一電
極と各基板の間に形成される成膜空間に第一、第二電極
への電圧印加によって放電を発生させることにより、各
基板の一面上に薄膜を形成する薄膜光電変換素子の製造
装置において、それぞれの基板に対して各1個の第一電
極を備え、第一電極が基板面に平行な背面部と基板に気
密に接触可能の端面をもつ側壁部とを有し、両第一電極
の背面部が絶縁体によって連結された薄膜光電変換素子
の製造装置であって、各第一電極の背面部に開口を有
し、両第一電極の背面部を連結する絶縁体に前記開口に
気密に連通する貫通孔が開けられ、この貫通孔の内面に
真空排気口が開口していることとする。ここで、第一電
極の端面に基板と密着可能のシール材が被着していると
良い。本発明の第二発明によれば、搬送される可撓性基
板の両側に電圧印加電極および接地電極を配置し、電圧
印加電極と基板の間に形成される成膜空間に電圧印加電
極への電圧印加によって放電を発生させることにより基
板の一面上に薄膜を形成する薄膜光電変換素子の製造装
置において、電圧印加電極は平板状で基板に気密に接触
可能の端面をもつ導電性枠体に絶縁して気密に結合さ
れ、電圧印加電極の背面および側面を囲む導電性シール
ド体が導電性枠体と導電的に結合され、かつ接地された
薄膜光電変換素子の製造装置であって、並行して搬送さ
れる2列の可撓性基板をそれぞれはさんで基板の内側の
電圧印加電極と外側の接地電極とが対向して配置され、
両電圧印加電極がシールド材を貫通する絶縁体によって
連結されたこととする。ここで、各電圧印加電極に開口
を有し、両電圧印加電極を連結する絶縁体に前記開口に
気密に連通する貫通孔が開けられ、この貫通孔の内面に
真空排気口が開口していると良い。第一発明、第二発明
とも、可撓性基板が面が鉛直面内にあるようにして搬送
されることが有効である。
【0007】
【作用】並行して搬送される2列の可撓性基板にそれぞ
れ端面が基板に気密に接触して成膜空間を形成する第一
電極と基板をはさんで対向する第二電極を備えることに
より、第一電極、第二電極の各対に対する印加電圧を独
立して制御することができ、各基板の一面上に形成され
る薄膜の膜厚分布および膜質の均一性が向上する。両第
一電極が絶縁体を介して連結されていることにより、2
列の可撓性基板の間隔が最小になる。またその絶縁体に
開けられた貫通孔から両成膜空間の真空排気を行うこと
により、真空排気系が単純になる。第一電極の端面と基
板との間の気密は、電極の端面にシール材を被着するこ
とにより容易に確保できる。
【0008】平板状の電圧印加電極に絶縁して気密に導
電性枠体を結合し、その枠体の端面を可撓性基板に気密
に接触させることにより成膜空間を形成し、さらに電圧
印加電極の背面および側面を接地された導電性シールド
体で囲むと共に導電性枠体と導電的に結合することによ
り、電圧印加電極の基板の面する側以外は接地された導
電性シールド体および枠体によってシールドされること
になる。この結果、電圧印加電極への電圧印加によって
発生するノイズが、電圧印加電極の背後および側方に近
接して配置される成膜空間での成膜膜質に影響を及ぼす
ことがなくなる。従って、並行に搬送される2列の可撓
性基板に対してそれぞれこのようにシールドされた電圧
印加電極を絶縁体で連結して近接して備え、それぞれの
基板に良質の薄膜を形成することができる。これらの薄
膜光電変換素子の製造装置は、可撓性基板を面が鉛直面
内にあるようにし搬送することによっても設置スペース
が減少する。
【0009】
【実施例】以下、図2ないし図4と共通の部分に同一の
符号を付した図を引用して本発明の実施例について説明
する。図1、図5に示す第一の本発明の一実施例の薄膜
光電変換素子製造装置の水平断面図で、図2と同様に送
り室11、予備真空室12、成膜用真空室13、巻き取
り室14を備え、二つの可撓性基板1は、送り室11か
ら巻き取り室14へ搬送される。成膜用真空室13内に
は、高電圧電極21と接地電極22が対向配置され、プ
ラズマCVDによりその間に停止した基板1の面上にa
−Si系の薄膜を形成する。図5 (a) に拡大して示す
ように、高電圧電極21は蓋状で、その端面にシールブ
ロック8を介して基板1が密着することにより、気密に
保つことのできる成膜室5が形成される。高電圧電極2
1は、各基板1に対して一つずつ備えられるが、その背
面部で絶縁材料よりなる排気ブロック9を介して連結さ
れている。排気ブロック9は高電圧電極21とシール材
91を介することにより密着し、排気ブロック9に開け
られた排気口72、高電圧電極71背面の開口25を介
して図示しない圧力制御機能を備えた排気系により各成
膜室5は一括して成膜圧力に保たれる。高電圧電極2
1、接地電極22の間への電圧の印加でプラズマ6が生
じ、成膜が行われる。二つの成膜室5の間は、排気ブロ
ック9により電気絶縁されているため、成膜室毎にプラ
ズマ6の制御を行うことができる。成膜終了後、接地電
極22を矢印41のように図1に示すアクチュエータ2
4により上下に数十mm移動すると、接地電極22に抑
えられていた基板1も解放され、矢印41の方向に移動
する。図5 (b) はそのあとの状態を示し、可撓性基板
1をシールブロック8およびシール材91に接触させな
いで矢印42の方向に搬送できる。この実施例では二つ
の成膜室5に対して共通に一つの真空排気口72を備え
ているが、各成膜室毎に真空排気系および反応ガス供給
系を備えれば、さらに膜質の制御が容易になる。
【0010】図6 (a) 、 (b) は、第二の本発明の一
実施例の薄膜光電変換素子装置の成膜時および基板搬送
時を示す平面断面図である。この装置では、プラズマ6
を形成する成膜室5の空間は、平板状の高電圧電極21
と、電気絶縁性およびシール性を兼ね備えた間隔材53
をはさんで高電圧電極21にねじ止めされるステンレス
鋼よりなる導電性の枠体54と、その枠体54のシール
材52を備えた面と気密に接触する可撓性基板1により
形成される。高電圧電極21および枠体54の間隔体5
3と接触する面にも成膜室5の気密を保つために、溝を
掘ってシール材を保持している。また高電圧電極21と
枠体54との電気的絶縁を保つために、ねじ55には絶
縁管56がかぶせられている。さらに、両成膜室5に連
通する内部空間をもつ排気ブロック9と高電圧電極21
の周りには、断面T字状のアルミニウムよりなる導電性
のシールドブロック57が配置され、枠体54とねじ5
8により導電的に結合されている。シールドブロック5
7を接地電位にある真空室壁体15と電気的に接続する
ことにより枠体54も接地され、これら接地電位にある
シールドブロック57と枠体54により高電圧電極21
を囲むことにより、他成膜室5の高電圧電極21への印
加電圧により発生するノイズに影響を受けることがな
い。図3に示したように基板1の搬送方向に複数の成膜
室を配列する場合にも、各成膜室を同様にしてシールド
することにより、他成膜室の影響を防ぐことができる。
【0011】
【発明の効果】一つの本発明によれば、並行して搬送さ
れる2列の可撓性基板に対する成膜をそれぞれに対して
備えた第一、第二電極間への電圧印加により行うことに
より、双方の成膜条件を別個に制御することが可能にな
り、基板間の成膜の差異を減少させることができる。そ
して、二つの第一電極を絶縁体を介して連結して両基板
の間に配置すると共に、基板に端面が気密に接触して成
膜空間を形成できるようにして薄膜光電変換素子の製造
装置の大型化を防ぐことができる。
【0012】別の本発明によれば、高電圧を印加する電
極の背後および側面を囲むシールド体と、その基板側に
絶縁して結合され、基板との間に成膜空間をつくる導電
性枠体によってシールドすることにより、1列の可撓性
基板に順次成膜する複数の成膜室の基板搬送方向の配
列、複数列の可撓性基板への並行して成膜する複数の成
膜室の基板搬送方向に対して横方向の配列を、成膜室の
間隔を狭くして行うことができる。従って、複数の薄膜
の積層する必要がある薄膜光電変換素子の製造装置の小
型化が図れる。これらの結果、可撓性基板上に、多層構
造をもつ高変換効率の薄膜光電変換素子を高い生産性で
製造することが可能になった。
【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
の平面断面図
【図2】従来の薄膜光電変換素子製造装置の一例の平面
断面図
【図3】従来の薄膜光電変換素子製造装置の別の例の平
面断面図
【図4】図2の薄膜光電変換素子製造装置の成膜室部分
を示し、 (a) は成膜時、 (b) は基板搬送時のそれぞ
れ平面断面図
【図5】図1の薄膜光電変換素子製造装置の成膜室部分
を示し、 (a) は成膜時、 (b) は基板搬送時のそれぞ
れ平面断面図
【図6】本発明の別の実施例の薄膜光電変換素子製造装
置における成膜室部分を示し、(a) は成膜時、 (b)
は基板搬送時のそれぞれ平面断面図
【符号の説明】
1 可撓性基板 11 送り室 13 成膜用真空室 14 巻き取り室 21 高電圧電極 22 接地電極 24 アクチュエータ 25 開口 5 成膜室 52、91 シール材 53 間隔材 54 導電性枠体 57 シールドブロック 6 プラズマ 72 真空排気口 8 シールブロック 9 排気ブロック

Claims (5)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】並行して搬送される2列の可撓性基板の間
    に第一電極、この第一電極に対向して各基板の外側にそ
    れぞれ第二電極を配置し、第一電極と各基板の間に形成
    される成膜空間に第一、第二電極への電圧印加によって
    放電を発生させることにより、各基板の一面上に薄膜を
    形成する薄膜光電変換素子の製造装置において、それぞ
    れの基板に対して各1個の第一電極を備え、第一電極が
    基板面に平行な背面部と基板に気密に接触可能の端面を
    もつ側壁部とを有し、両第一電極の背面部が絶縁体によ
    って連結された薄膜光電変換素子の製造装置であって、
    各第一電極の背面部に開口を有し、両第一電極の背面部
    を連結する絶縁体に前記開口に気密に連通する貫通孔が
    開けられ、この貫通孔の内面に真空排気口が開口してい
    る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】第一電極の端面に基板と密着可能のシール
    材が被着している請求項1記載の薄膜光電変換素子の製
    造装置。
  3. 【請求項3】搬送される可撓性基板の両側に電圧印加電
    極および接地電極を配置し、電圧印加電極と基板の間に
    形成される成膜空間に電圧印加電極への電圧印加によっ
    て放電を発生させることにより基板の一面上に薄膜を形
    成する薄膜光電変換素子の製造装置において、電圧印加
    電極は平板状で基板に気密に接触可能の端面をもつ導電
    性枠体に絶縁して気密に結合され、電圧印加電極の背面
    および側面を囲む導電性シールド体が導電性枠体と導電
    的に結合され、かつ接地された薄膜光電変換素子の製造
    装置であって、 並行して搬送される2列の可撓性基板をそれぞれはさん
    で基板の内側の電圧印加電極と外側の接地電極とが対向
    して配置され、両電圧印加電極がシールド材を貫通する
    絶縁体によって連結されたことを特徴とする薄膜光電変
    換素子の製造装置。
  4. 【請求項4】各電圧印加電極に開口を有し、両電圧印加
    電極を連結する絶縁体に前記開口に気密に連通する貫通
    孔が開けられ、この貫通孔の内面に真空排気口が開口し
    ている請求項3記載の薄膜光電変換素子の製造装置。
  5. 【請求項5】可撓性基板が面が鉛直面内にあるようにし
    て搬送される請求項1ないし4のいずれかに記載の薄膜
    光電変換素子の製造装置。
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