JP5908513B2 - 薄膜太陽電池セルを製造するための装置および方法 - Google Patents
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Description
本出願は、米国特許法第119条ならびに適用外国法および国際法に基づき、参照によりそれらの全体が本明細書に組み込まれている、2008年4月15日に出願した特許文献1および2008年4月15日に出願した特許文献2の優先権を主張する。
フレキシブルな薄膜PVセルの製造は、ロールツーロール法によって行うことができる。硬質基板と比較すると、薄いフレキシブル基板のロールツーロール加工では、比較的コンパクトで安価な真空システムを使用することができ、また他の薄膜業界向けにすでに開発されている専用でないいくつかの機器を利用できる。フレキシブル基板材料は、本質的に、ガラスに比べて熱容量が低いため、温度を上げるのに必要なエネルギー量が少なくてすむ。これらは、急速な加熱および冷却に、また大きな温度勾配に対して比較的高い耐性も呈示し、その結果、加工中の破砕もしくは故障が発生する可能性は低い。それに加えて、活性のあるPV材料がフレキシブル基板材料上に蒸着された後、その結果得られる未積層のセルまたはセルのストリングを別の設備へと輸送し、そこで、積層および/または組み立てを行ってフレキシブルな、または硬質の太陽電池モジュールを形成することができる。この戦略的オプションは、輸送コストを低減するだけでなく(ガラスに対して軽量フレキシブルな基板)、世界中でPVモジュールの仕上げおよび販売を行うためにパートナービジネスを確立することができる。本明細書で開示されている方法および装置とともに使用するのに適しているタイプの薄膜PVセルの構成および製造に関係する追加の詳細は、例えば、Wendtらの特許文献3、特許文献4、および特許文献5、ならびに2008年1月31日に出願した特許文献10に見ることができる。これらの参考文献は全体が、すべての目的に関して参照により本開示に組み込まれる。
この節では、基板ウェブ上に薄膜吸収層を形成することに関するさまざまな一般的な考慮事項について説明する。吸収層は、典型的には、二セレン化銅インジウムガリウム(CIGS)の形態のp型半導体であるか、または容易に受け入れ可能なその対をなす片割れである二セレン化銅インジウム(CIS)である。二硫化銅インジウムまたは二セレン化銅インジウムアルミニウムなどの他の材料も使用することができる。これらの異なる組成物は、とりわけ、最終製品における望ましい特定の特性にもよるが、本発明の教示のさまざまな実施形態の吸収層として本質的に交換して使用することができる。便宜上、また特に、本開示の残り部分では、ときどき、吸収層をCIGS層と称することもある。しかし、本発明の教示の一部または全部も、他のさまざまな好適な吸収層組成物に適用することができることは理解されるであろう。
この節は、特定の例示的なマルチゾーン蒸着プロセスにおいて薄膜p型半導体層を基板上に蒸着するためのシステムおよび方法に関係する。すでに説明され、図2に概略が示されているように、半導体層は、一般的に、層のさまざまな成分を個別に、および/または重なり合う組み合わせで施すことによって順次蒸着することができる。図3は、そのような順次蒸着プロセスを実行するための装置のより詳しい概略側面図である。図3が示しているように、蒸着は7ゾーン手順で実行することができ、これら7つのゾーンのうちの6つのゾーンが、半導体層の一部分を蒸着するために使用され、7番目の中間ゾーンは、すでに蒸着されている層の1つまたは複数の特性を監視するために使用される。図3に示され、本明細書において説明されている7ゾーン手順は、例示的なものであり、有効なp型半導体層は7つよりも多いか、または少ないゾーンを有する類似の手順で蒸着することもできることは理解されるであろう。
この節では、p型半導体蒸着プロセスにおいて基板ウェブ上に蒸着される蒸気噴流を放出する噴散口の温度を制御するための方法および装置について説明する。
基板上に蒸着される物質を収容するための収容器を形成する、それぞれが前記収容器からの熱損失を制限するための絶縁材料を有する底壁および側壁と、前記容器を覆うように構成され、少なくとも1つの噴散ノズルを形成する加熱素子を有する蓋とを備える物理的気相成長のための容器。前記加熱素子は、2つのノズルを形成し、それぞれのノズルは前記加熱素子の個別のループ部分によって形成される。それぞれのノズルは、誘電体材料によって隔てられた加熱素子部分によって形成される。それぞれの加熱素子は、基部を有し、それぞれのノズルは前記基部から上方へ2mmから15mmの範囲の距離だけ突き出る。それぞれの加熱素子は、基部を有し、それぞれのノズルは前記基部から上方へ突き出ており、前記蓋に被さる箔カバーを保持するための外部リップ部を有する。前記容器内に収容される材料を蒸発させるために前記容器に供給される熱の実質的にすべてが、前記蓋内の加熱素子によって供給される。
(例2)
基板上に蒸着される物質を収容するための収容器を形成する、それぞれが前記収容器からの熱損失を制限するための絶縁材料を有する底壁および側壁と、前記収容器を覆うように構成され、一対の電気接点の間に回路を形成する加熱素子を有し、前記2つの電気接点から等距離にある1つの点が前記2つの電気接点の間に画定され、前記加熱素子は前記点から等距離のところに相隔てて並ぶ2つの噴散口を形成する蓋とを備える物理的気相成長のための噴散装置。それぞれの噴散口は、前記加熱素子の2つの補完的なC字型部分によって形成され、前記C字型部分は互いから電気的に絶縁される。前記収容器は、2つの長い側壁と2つの短い側壁によって画定される矩形を有し、前記電気接点は前記長い側壁のうちの一方にそって中央にある前記蓋に隣接する位置に配置される。前記収容器および蓋は、第1の容器を形成し、前記第1の容器と同じように構成された第2の容器をさらに備え、前記第1の容器および前記第2の容器は4つの噴散口からなる組み合わされた直線的配列を形成するように互いに相隔てて並ぶ。4つの噴散口の前記配列は、第1のノズル、第2のノズル、第3のノズル、および第4のノズルを備え、前記第1のノズルと前記第2のノズルとの間の第1の距離は前記第3のノズルと前記第4のノズルとの間の第2の距離に等しく、前記第2のノズルと前記第3のノズルとの間の第3の距離は前記第1の距離よりも大きい。
(例3)
基板上に蒸着される物質を収容するための収容器を形成する、それぞれが前記収容器からの熱損失を制限するための絶縁材料を有する底壁および側壁と、前記収容器を覆うように構成され、一対の噴散ノズルを形成する加熱器構成を有し、それぞれのノズルが各対の電気接点と同じ空間的関係を有する、蓋とを備える物理的気相成長のための噴散装置。それぞれのノズルは、個別の加熱素子によって加熱される。前記ノズルは、同じ加熱素子によって加熱される。それぞれの噴散ノズルは、加熱素子の2つの補完的なC字型部分によって形成され、前記C字型部分は互いから電気的に絶縁される。それぞれの噴散ノズルは、加熱素子の専用ループ状部分によって形成される。
(例4)
基板上に蒸着される物質を収容するための収容器を形成する、それぞれが前記収容器からの熱損失を制限するための絶縁材料を有する底壁および側壁と、前記収容器を覆うように構成され、一対の噴散ノズルを形成する加熱器構成を有し、それぞれのノズルが前記加熱器構成における加熱素子の個別のループ状部分によって形成される、蓋とを備える物理的気相成長のための噴散装置。それぞれのノズルに対する前記ループ状部分は、同じ加熱素子内に形成される。前記加熱器構成は、単一の加熱素子を有する。それぞれのノズルは、個別の加熱素子から形成される。
(例5)
基板上に蒸着される物質を収容するための収容器を形成する、それぞれが前記収容器からの熱損失を制限するための絶縁材料を有する底壁および側壁と、前記収容器を覆うように構成される蓋であって、前記蓋は前記蓋の主平面から上に延在する1つまたは複数のノズルを形成する加熱素子を有し、前記ノズルは前記収容器から蒸発金属を前記収容器の上の基板上に噴散するように構成されている、蓋とを備える物理的気相成長のための噴散装置。前記加熱素子は、2つのノズルを形成する。それぞれのノズルは、前記加熱素子のループ状部分によって形成される。それぞれのノズルは、誘電体材料によって隔てられた湾曲した加熱素子部分によって形成される。
(例6)
基板上に蒸着される物質を収容するための収容器を形成する、それぞれが前記収容器からの熱損失を制限するための絶縁材料を有する底壁および側壁と、前記容器を覆うように構成され、基部から上に延在する複数の噴散ノズルを形成する加熱素子を有する蓋と、前記蓋を実質的に覆い、前記ノズルのそれぞれが側壁、およびオリフィスを囲む上部表面を有し、前記上部表面および開口を遮ることなくそれぞれのノズルの前記側壁から上へ延在する絶縁材料とを備える物理的気相成長のための容器。それぞれのノズルは、前記側壁の上部に蓋部分を有し、前記絶縁材料は前記蓋部分の上へ延在し、前記絶縁材料を覆う箔層をさらに備え、前記箔層のエッジ部分はそれぞれのノズルの上部表面の下で前記リップ部分によって保持される。
(例7)
フレキシブル基板をロールアウトデバイスとロールアップデバイスとの間の加工行程に通して平行移動するための装置と、前記加工行程にそって平行移動するときに前記基板上に蒸着する材料を収容するために加工行程の下に配置される第1の絶縁容器と、前記容器上の蓋であって、第1の平面が前記蓋に垂直に、前記加工行程に平行になるように画定される蓋と、移動する基板上に材料を蒸着するために噴散口の配列を形成する前記蓋の中の加熱素子構成とを備え、前記加熱素子構成および噴散口の前記配列は前記第1の平面に関して対称的である移動するウェブ上への物理的気相成長のためのアセンブリ。前記噴散口は、前記基板の実質的幅部分にわたって材料の均一な蒸着を行うように分布する。前記第1の平面は、前記蓋を等分する。前記配列は、前記第1の平面に関して対向する等距離の位置に配置される2つの噴散口を備える。前記加熱素子構成は、一対の電気接点の間に引き回される1つの加熱回路を備える。前記第1の容器と同じように蓋および加熱素子とともに構成される第2の容器をさらに備え、両方の蓋の中の前記噴散口は前記加工行程に対し垂直な直線上に構成される。前記噴散口は、前記基板の実質的幅部分にわたって材料の均一な蒸着を行うように分布する。
(例8)
フレキシブル基板をロールアウトデバイスとロールアップデバイスとの間の加工行程に通して平行移動するための、直線が基板の移動方向に平行な加工行程の中心を通る、装置と、前記直線に関して対称的に配置され、前記基板の実質的な幅部分にわたって材料の均一な蒸着をもたらすように分布し、それぞれのノズルが加熱素子の専用ループ状部分によって形成される壁を有する噴散ノズルの配列とを備える移動するウェブ上への物理的気相成長のためのアセンブリ。一対の噴散ノズルは、単一の加熱素子によって形成される。それぞれの噴散ノズルは、個別の加熱素子によって形成される。噴散ノズルの前記配列は、単一の材料源から生じる。噴散ノズルの配列は、前記加工行程にわたって隣り合わせで並ぶ2つの材料源から生じる。前記配列内の前記ノズルは、前記基板の実質的幅部分にわたって材料の実質的に均一な蒸着を行うように前記ウェブにわたって相隔てて並ぶ。前記加工行程は、横領域の間に中央領域を有し、前記配列内のノズルは前記加工行程にわたって相隔てて並び、前記加工行程の中央領域内のノズルの間の間隔は前記加工行程の前記横領域内の近くのノズルの間の間隔より大きい。
(例9)
フレキシブル基板をロールアウトデバイスとロールアップデバイスとの間の加工行程に通して平行移動するための、直線が基板の移動方向に平行な加工行程の中心を通る、装置と、前記直線に関して対称的に配置され、前記基板の実質的な幅部分にわたって材料の均一な蒸着をもたらすように分布し、それぞれのノズルが各一対の電気接点と同じ空間関係を有する噴散ノズルの配列とを備える移動するウェブ上への物理的気相成長のためのアセンブリ。前記加工行程は、横領域の間に中央領域を有し、前記配列内のノズルは前記加工行程にわたって相隔てて並び、前記加工行程の中央領域内のノズルの間の間隔は前記加工行程の前記横領域内の近くのノズルの間の間隔より大きい。
(例10)
基板ウェブをマルチゾーン蒸着領域に通して移送するステップと、前記ウェブ上へ、第1の実質的に封入されているガリウムインジウム蒸着ゾーン内で、セレンガスの存在下においてガリウムインジウムの第1の層を蒸着するステップと、前記ウェブ上へ、ガリウムインジウムの前記第1の層を蒸着するステップの後に、第1の実質的に封入されている銅蒸着ゾーン内で、セレンガスの存在下において銅の第1の層を蒸着するステップと、前記ウェブ上へ、銅の前記第1の層を蒸着するステップの後に、第2の実質的に封入されているガリウムインジウム蒸着ゾーン内で、セレンガスの存在下においてガリウムインジウムの第2の層を蒸着するステップとを含み、前記蒸着ステップのそれぞれは、前記ウェブの前記幅にわたって対称的に配置されている少なくとも2つの独立制御可能な容器を備える材料源の配列から実行されるフレキシブル基板上に薄膜半導体層を蒸着する方法。それぞれの材料源は、複数のノズルを備える。それぞれの材料源からの複数のノズルは、加熱素子によって形成される。前記ウェブは、加工行程に通して移送され、材料源のそれぞれの配列内のノズルは前記加工行程上に垂直に分布する。それぞれのノズルは、個別の加熱素子によって形成される。それぞれの材料源内の前記ノズルは、単一の加熱素子から形成される。前記材料源内のそれぞれのノズルは、個別の加熱素子のループ状部分によって形成される。前記加工行程は、2つの横領域の間に中央領域を有し、それぞれの配列内のノズルは前記横領域と前記中央領域とを通る形で相隔てて並び、前記中央領域内のノズル間隔は横領域内のノズル間隔よりも大きい。
(例11)
基板ウェブをマルチゾーン蒸着領域に通して移送するステップと、前記ウェブ上へ、第1の実質的に封入されているガリウムインジウム蒸着ゾーン内で、セレンガスの存在下においてガリウムインジウムの第1の層を蒸着するステップと、前記ウェブ上へ、ガリウムインジウムの前記第1の層を蒸着するステップの後に、第1の実質的に封入されている銅蒸着ゾーン内で、セレンガスの存在下において銅の第1の層を蒸着するステップと、前記ウェブ上へ、銅の前記第1の層を蒸着するステップの後に、第2の実質的に封入されている銅蒸着ゾーン内で、セレンガスの存在下において銅の第2の層を蒸着するステップと、前記ウェブ上へ、銅の前記第2の層を蒸着するステップの後に、第2の実質的に封入されているガリウムインジウム蒸着ゾーン内で、セレンガスの存在下においてガリウムインジウムの第2の層を蒸着するステップとを含むフレキシブル基板上に薄膜半導体層を蒸着する方法。前記方法は、前記ウェブ上に、ガリウムインジウムの前記第1の層を蒸着する前に、フッ化ナトリウム、フッ化カリウム、フッ化リチウム、セレン化ナトリウム、亜セレン酸ナトリウム、およびセレン酸ナトリウムからなる群から選択される前駆体材料の層を蒸着するステップをさらに含む。前記方法は、前記ウェブ上へ、銅の前記第2の層を蒸着するステップの後に、第3の実質的に封入されているガリウムインジウム蒸着ゾーン内で、セレンガスの存在下においてガリウムインジウムの第3の層を蒸着するステップをさらに含む。前記方法は、銅の前記第1の層を蒸着するステップと銅の前記第2の層を蒸着するステップとの間で前記ウェブ上に蒸着される層の特性を監視するステップをさらに含む。前記方法は、前記監視ステップで作成されたデータに基づいてガリウムインジウムの前記第1の層または銅の前記第1の層内に蒸着される材料の量を調節するステップをさらに含む。前記監視ステップは、X線蛍光を使用して実行される。前記調節ステップは、前記第1の2つの蒸着ステップのうちの一方において加熱温度を変更するステップを含む。それぞれの蒸着ステップは、隣り合う材料源から材料を噴散するステップをさらに含み、前記監視および調節ステップは前記ウェブにわたる層の不均一を補正するように構成されている。前記監視および調節ステップは、前記ウェブが前記マルチゾーン蒸着領域内を連続的に通過している間に実行される。前記方法は、ガリウムインジウムの前記第3の層を蒸着するステップの後に前記ウェブ上に蒸着される層の特性を監視するステップをさらに含む。前記方法は、前記監視ステップで作成されたデータに基づいて銅の前記第2の層、ガリウムインジウムの前記第2の層、およびガリウムインジウムの前記第3の層の1つまたは複数内に蒸着される材料の量を調節するステップをさらに含む。前記方法は、銅の前記第1の層を蒸着するステップの後および銅の前記第2の層蒸着するステップの前に前記薄膜半導体層の特性を監視するステップと、前記監視された特性に基づいてガリウムインジウムの前記第1の層および銅の前記第1の層のうちの少なくとも一方の蒸着速度を調節するステップとをさらに含む。前記方法は、前記ウェブ上へ、ガリウムインジウムの前記第2の層を蒸着するステップの後に、第3の実質的に封入されているガリウムインジウム蒸着ゾーン内で、セレンガスの存在下においてガリウムインジウムの第3の層を蒸着するステップをさらに含む。
(例12)
フレキシブル基板をマルチゾーン蒸着領域に通して移送するように構成されているロールアセンブリと、セレンガスの存在下においてガリウムインジウムの第1の層を第1のゾーン内の前記基板上に蒸着するように構成されている第1の実質的に封入されているガリウムインジウム蒸着アセンブリと、セレンガスの存在下において銅の第1の層を第2のゾーン内のガリウムおよびインジウムの前記第1の層上に蒸着するように構成されている第1の実質的に封入されている銅蒸着アセンブリと、セレンガスの存在下においてガリウムおよびインジウムの第2の層を第3のゾーン内の銅の前記第1の層上に蒸着するように構成されている第2の実質的に封入されているガリウムインジウム蒸着アセンブリと、セレンガスの存在下においてガリウムインジウムの第3の層を第4のゾーン内に蒸着するように構成されている第3の実質的に封入されているガリウムインジウム蒸着アセンブリであって、前記第3のゾーンおよび前記第4のゾーン内でまとめて蒸着されるガリウムおよびインジウムの量は前記第1のゾーン内で蒸着されるガリウムおよびインジウムの量の約50%未満である、第3の実質的に封入されているガリウムインジウム蒸着アセンブリとを備える物理的気相成長噴散システム。前記第3のゾーンおよび前記第4のゾーン内にまとめて蒸着されたガリウムおよびインジウムの量は、前記第1のゾーン内に蒸着されたガリウムおよびインジウムの量の約10%未満である。前記第3のゾーンおよび前記第4のゾーン内にまとめて蒸着されたガリウムおよびインジウムの量は、前記第1のゾーン内に蒸着されたガリウムおよびインジウムの量の約5%未満である。前記第3のゾーンおよび前記第4のゾーン内にまとめて蒸着されたガリウムおよびインジウムの量は、前記第1のゾーン内に蒸着されたガリウムおよびインジウムの量の約2%未満である。前記第3のゾーンおよび前記第4のゾーン内にまとめて蒸着されたガリウムおよびインジウムの量は、前記第1のゾーン内に蒸着されたガリウムおよびインジウムの量の約1%未満である。
(例13)
フレキシブル基板をマルチゾーン蒸着領域に通して移送するように構成されているロールアセンブリと、セレンガスの存在下においてガリウムおよびインジウムの第1の層を第1のゾーン内の前記基板上に蒸着するように構成されている第1の実質的に封入されているガリウムインジウム蒸着アセンブリと、セレンガスの存在下において銅の第1の層を第2のゾーン内のガリウムおよびインジウムの前記第1の層上に蒸着するように構成されている第1の実質的に封入されている銅蒸着アセンブリと、セレンガスの存在下において銅の第2の層を第3のゾーン内の銅の前記第1の層上に蒸着するように構成されている第2の実質的に封入されている銅蒸着アセンブリとを備える物理的気相成長噴散システム。前記物理的気相成長噴散システムは、前記第1のゾーンおよび前記第2のゾーン内に蒸着される材料の特性を監視するように構成される前記第2のゾーンと前記第3のゾーンとの間の監視ステーションをさらに備える。
(例14)
フレキシブル基板をマルチゾーン蒸着領域に通して移送するように構成されているロールアセンブリと、セレンガスの存在下においてガリウムおよびインジウムの第1の層を第1のゾーン内の前記基板上に蒸着するように構成されている第1の実質的に封入されているガリウムインジウム蒸着アセンブリと、セレンガスの存在下において銅の第1の層を第2のゾーン内のガリウムおよびインジウムの前記第1の層上に蒸着するように構成されている第1の実質的に封入されている銅蒸着アセンブリと、セレンガスの存在下においてガリウムおよびインジウムの第2の層を第3のゾーン内の銅の前記第1の層上に蒸着するように構成されている第2の実質的に封入されているガリウムインジウム蒸着アセンブリと、
セレンガスの存在下においてガリウムおよびインジウムの第3の層を第4のゾーン内の銅の前記第2の層上に蒸着するように構成されている第3の実質的に封入されているガリウムインジウム蒸着アセンブリとを備える物理的気相成長噴散システム。前記物理的気相成長噴散システムは、ガリウムおよびインジウムの前記第2の層を蒸着するステップの前に、セレンガスの存在下において銅の第2の層を銅の前記第1の層上に蒸着するように構成されている第2の実質的に封入されている銅蒸着アセンブリをさらに備える。前記物理的気相成長噴散システムは、ガリウムおよびインジウムの前記第2の層を蒸着するステップの前に、前記第1第2のゾーン内に蒸着される材料の特性を監視するように構成されるX線蛍光監視ステーションをさらに備える。前記物理的気相成長噴散システムは、前記監視ステーションによって収集されたデータに応じてゾーン1内の蒸着速度を調節するようにプログラムされるコントローラをさらに備える。前記物理的気相成長噴散システムは、前記監視ステーションによって収集されたデータに応じてゾーン2内の蒸着速度を調節するようにプログラムされるコントローラをさらに備える。
(例15)
第1の実質的に封入されているガリウムインジウム蒸着ゾーンと、第1の実質的に封入されている銅蒸着ゾーンと、第2の実質的に封入されているガリウムインジウム蒸着ゾーンと、前記蒸着ゾーン内を直列に通る加工行程にそって連続フレキシブル基板を平行移動するように構成されているロールアセンブリと、前記基板を誘導するために蒸着ゾーンの間に加工行程にそって配列されているローラーであって、前記基板はそれぞれのローラーの周りに少なくとも部分的に巻き付けられる、ローラーとを備える物理的気相成長システム。前記ローラーは、約3から10度の基板回転を行うように相隔てて並ぶ。前記ローラーは、回転毎に約7度の基板回転を行うように相隔てて並ぶ。前記ローラーは、ローラー毎に所望の回転を設定するために次第に増える異なる高さに位置決めされる。前記ローラーは、前記蒸着ゾーンの間でローラー毎に実質的に同じ度数の回転を行うように向き付けられる。前記基板は、前記ローラーと前記基板との間で有意な牽引を十分に行えるようにそれぞれのローラーの周りに部分的に巻き付けられる。それぞれの蒸着ゾーンは、材料を前記基板上に前記ゾーン内を通過するときに蒸着するように構成されている実質的に封入されている噴散アセンブリを有する。それぞれの実質的に封入されている噴散アセンブリは、前記各蒸着ゾーン内の前記基板の角度を実質的に補完する角度を付けられている上部、および前記上部の下に収容されている1つまたは複数の噴散源を備え、前記噴散源は実質的に水平方向に向き付けられている。前記加工行程の中間ゾーンは、実質的に水平である。前記中央ゾーン内で、前記基板上に蒸着される薄層の特性を監視するように構成される監視ステーションをさらに備える。
(例16)
第1の実質的に封入されているガリウムインジウム蒸着ゾーンと、
第1の実質的に封入されている銅蒸着ゾーンと、
第2の実質的に封入されているガリウムインジウム蒸着ゾーンと、
前記蒸着ゾーン内を直列に通る一般的に湾曲している加工行程にそって連続フレキシブル基板を平行移動するように構成されているロールアセンブリと、
前記基板を誘導し、それぞれの蒸着ゾーン内で前記基板を実施的に平面上の向きを維持するために蒸着ゾーンの間に前記加工行程にそって配列されているローラーであって、前記基板は前記ローラーと前記基板との間で有意な牽引を十分に行えるようにそれぞれのローラーの周りに少なくとも部分的に巻き付けられる、ローラーとを備える物理的気相成長システム。
(例17)
第1の実質的に封入されているガリウムインジウム蒸着ゾーンと、第1の実質的に封入されている銅蒸着ゾーンと、第2の実質的に封入されているガリウムインジウム蒸着ゾーンと、前記蒸着ゾーン内を直列に通る一般的に湾曲している加工行程にそって連続フレキシブル基板を平行移動するように構成されているロールアセンブリと、前記基板を誘導し、それぞれの蒸着ゾーン内で前記基板を実施的に平面上の向きを維持するために蒸着ゾーンの間に前記加工行程にそって配列されているローラーであって、それぞれのローラーは前記ローラーと前記基板との間で有意な牽引を生じさせるのに十分な、前記基板と接触する表面積を有する、ローラーとを備える物理的気相成長システム。前記ローラーは、モーターによって駆動される。前記ローラーは、前記加工行程を通過するときに前記基板によって受動的に駆動される。前記ローラーは、約3から10度の基板回転を行うように相隔てて並ぶ。前記ローラーは、約5から9度の基板回転を行うように相隔てて並ぶ。前記ローラーは、回転毎に約7度の基板回転を行うように相隔てて並ぶ。前記ローラーは、ローラー毎に所望の回転を設定するために次第に増える異なる高さに位置決めされる。前記ローラーは、前記蒸着ゾーンの間でローラー毎に実質的に同じ度数の回転を行うように向き付けられる。それぞれの蒸着ゾーンは、材料を前記基板上に前記ゾーン内を通過するときに蒸着するように構成されている実質的に封入されている噴散アセンブリを有する。それぞれの実質的に封入されている噴散アセンブリは、前記各蒸着ゾーン内の前記基板の角度を実質的に補完する角度を付けられている上部、および前記上部の下に収容されている1つまたは複数の噴散源を備え、前記噴散源は実質的に水平方向に向き付けられている。前記加工行程の中間ゾーンは、実質的に水平である。前記物理的気相成長システムは、前記中央ゾーン内で、前記基板上に蒸着される薄層の特性を監視するように構成される監視ステーションをさらに備える。
(例18)
基板ウェブをマルチゾーン蒸着領域に通して移送するステップと、前記ウェブ上へ、第1の実質的に封入されているガリウムインジウム蒸着ゾーン内で、セレンガスの存在下においてガリウムインジウムの第1の層を蒸着するステップと、前記ウェブ上へ、ガリウムインジウムの前記第1の層を蒸着するステップの後に、第1の実質的に封入されている銅蒸着ゾーン内で、セレンガスの存在下において銅の第1の層を蒸着するステップと、前記ウェブ上へ、銅の前記第1の層を蒸着するステップの後に、第2の実質的に封入されているガリウムインジウム蒸着ゾーン内で、セレンガスの存在下においてガリウムインジウムの第2の層を蒸着するステップと、X線蛍光によって前記ウェブ上に蒸着されている1つまたは複数の層の特性を監視するステップと、前記監視ステップから生成されたデータに基づいて前記ゾーンのうちの1つにおける蒸着速度を調節するステップであって、前記監視ステップはガリウムインジウムの前記第2の層を蒸着するステップの前に実行される、ステップとを含む薄膜半導体層をフレキシブル基板上に蒸着する方法。前記蒸着ステップは、加熱源から材料を噴散することによって実行され、前記調節ステップは前記ゾーンのうちの1つにおける加熱器温度を変更するステップを含む。前記変更ステップは、前記ウェブが前記マルチゾーン蒸着領域内を平行移動して通過している間に実行される。前記変更ステップは、前記第1の実質的に封入されているガリウムインジウム蒸着ゾーン内で実行される。前記変更ステップは、前記第2の実質的に封入されているガリウムインジウム蒸着ゾーン内で実行される。前記変更ステップは、前記第1の封入されている銅蒸着ゾーン内で実行される。前記第2の実質的に封入されているガリウムインジウム蒸着ゾーン内に蒸着されるガリウムインジウムの量は、前記第1の実質的に封入されているガリウムインジウム蒸着ゾーン内に蒸着されたガリウムインジウムの量の約50%未満である。前記第2の実質的に封入されているガリウムインジウム蒸着ゾーン内に蒸着されるガリウムインジウムの量は、前記第1の実質的に封入されているガリウムインジウム蒸着ゾーン内に蒸着されたガリウムインジウムの量の約10%未満である。X線蛍光によって、ガリウムインジウムを蒸着する最後のステップの後に前記ウェブ上に蒸着される1つまたは複数の層の特性を監視するステップをさらに含む。前記蒸着する方法は、前記ウェブ上へ、銅の前記第2の層を蒸着するステップの後に、第3の実質的に封入されているガリウムインジウム蒸着ゾーン内で、セレンガスの存在下においてガリウムインジウムの第2の層を蒸着するステップをさらに含む。前記第2の実質的に封入されているガリウムインジウム蒸着ゾーンおよび前記第3の実質的に封入されているガリウムインジウム蒸着ゾーン内に蒸着されるガリウムインジウムの組み合わされた量は、前記第1の実質的に封入されているガリウムインジウム蒸着ゾーン内に蒸着されたガリウムインジウムの量の約50%未満である。前記第2の実質的に封入されているガリウムインジウム蒸着ゾーンおよび前記第3の実質的に封入されているガリウムインジウム蒸着ゾーン内に蒸着されるガリウムインジウムの組み合わされた量は、前記第1の実質的に封入されているガリウムインジウム蒸着ゾーン内に蒸着されたガリウムインジウムの量の約10%未満である。前記マルチゾーン蒸着領域は、ウェブ移動方向に平行に走る複数の隣接する加工ゾーンを有し、前記監視ステップは隣接する加工ゾーンの間の蒸着層の不均一さを検出するステップ、および隣接する加工ゾーンの間の層の厚さをより均一にするために適切な加熱変化を開始するステップを含む。
(例19)
基板ウェブをマルチゾーン蒸着領域に通して移送するステップと、前記ウェブ上へ、第1の実質的に封入されているガリウムインジウム蒸着ゾーン内で、セレンガスの存在下においてガリウムインジウムの第1の層を蒸着するステップと、前記ウェブ上へ、ガリウムインジウムの前記第1の層を蒸着するステップの後に、第1の実質的に封入されている銅蒸着ゾーン内で、セレンガスの存在下において銅の第1の層を蒸着するステップと、前記ウェブ上へ、銅の前記第1の層を蒸着するステップの後に、第2の実質的に封入されている銅蒸着ゾーン内で、セレンガスの存在下において銅の第2の層を蒸着するステップと、前記ウェブ上へ、銅の前記第2の層を蒸着するステップの後に、第2の実質的に封入されているガリウムインジウム蒸着ゾーン内で、セレンガスの存在下においてガリウムインジウムの第2の層を蒸着するステップと、X線蛍光によって、銅の前記第1の層を蒸着する前記ステップと銅の前記第2の層を蒸着する前記ステップとの間に、前記ウェブ上に蒸着されている1つまたは複数の層の特性を監視するステップと、前記監視ステップから生成されたデータに基づいて前記ゾーンのうちの1つにおける蒸着速度を調節するステップであって、前記監視ステップはガリウムインジウムの前記第2の層を蒸着するステップの前に実行される、ステップとを含む薄膜半導体層をフレキシブル基板上に蒸着する方法。
(例20)
基板ウェブをマルチゾーン蒸着領域に通して移送するステップと、前記ウェブ上へ、第1の実質的に封入されているガリウムインジウム蒸着ゾーン内で、セレンガスの存在下においてガリウムインジウムの第1の層を蒸着するステップと、前記ウェブ上へ、ガリウムインジウムの前記第1の層を蒸着するステップの後に、第1の実質的に封入されている銅蒸着ゾーン内で、セレンガスの存在下において銅の第1の層を蒸着するステップと、前記ウェブ上へ、銅の前記第1の層を蒸着するステップの後に、第2の実質的に封入されている銅蒸着ゾーン内で、セレンガスの存在下において銅の第2の層を蒸着するステップと、前記ウェブ上へ、銅の前記第2の層を蒸着するステップの後に、第2の実質的に封入されているガリウムインジウム蒸着ゾーン内で、セレンガスの存在下においてガリウムインジウムの第2の層を蒸着するステップと、前記加工行程にそって置かれている複数の監視ステーションにおいて前記ウェブ上に蒸着されている1つまたは複数の層の特性を監視するステップとを含む薄膜半導体層をフレキシブル基板上に蒸着する方法。前記監視ステップは、X線蛍光を使用するステップを含む。前記監視ステップは、銅の前記第1の層を蒸着するステップと銅の前記第2の層を蒸着するステップとの間に、またガリウムインジウムの前記第2の層を蒸着するステップの後に、実行される。
10 セル
12 上面
14 底面
16 リーディングエッジ
18 トレーリングエッジ
24 チャンバー
25 矢印
60 繰り出しロール
68 下流の巻き取りロール
70、72、74、76、78、79、81 構造
100 チャンバー
101 個別の中身の詰まったエンクロージャ
101a 開口
102 基板ウェブ
103 基板加熱器
104 繰り出しロール
106 巻き取りロール
110 第1のゾーン
110、112、126、128、132、134、136 ゾーン
112 第2のゾーン
114 ガリウム源
114a、114b ガリウム源
116 インジウム源
118 セレン源
120 本体部
122 蓋
124 噴散口
126 第3のゾーン
128 第4のゾーン
132 第5のゾーン
134 第6のゾーン
136 第7のゾーン
130 監視ステーション
130a、130b センサー
131 コンピュータ
140 監視ステーション
150 手順
152 第1のステップ
154 第2のステップ
156 第3のステップ
158 監視ステップ
160 コントローラ
162、164、166 ステップ
200 移送誘導構造
202 繰り出しロール
204 基板ウェブ
206 巻き取りロール
208 移送ローラー
210 一対の電気接点
212 ギャップ
300 加熱噴散源
302 本体部
303 絶縁層
304 蓋
306 噴散口
303a グラファイト薄箔層
308 加熱素子
308a 基部高さ部分
308b 口高さ部分
314 リップ部
Claims (15)
- 基板ウェブをマルチゾーン蒸着領域に通して移送するステップと、
前記基板ウェブ上へ、第1の封入されているガリウムインジウム蒸着ゾーン内で、セレンガスの存在下においてガリウムインジウムの第1の層を蒸着するステップと、
前記基板ウェブ上へ、ガリウムインジウムの前記第1の層を蒸着するステップの後に、第1の封入されている銅蒸着ゾーン内で、セレンガスの存在下において銅の第1の層を蒸着するステップと、
前記基板ウェブ上へ、銅の前記第1の層を蒸着するステップの後に、第2の封入されているガリウムインジウム蒸着ゾーン内で、セレンガスの存在下においてガリウムインジウムの第2の層を蒸着するステップと、
X線蛍光によって前記基板ウェブ上に蒸着されている層の特性を監視するステップと、
前記監視するステップから生成されたデータに基づいて蒸着ゾーンのそれぞれにおける蒸着速度を調節するステップであって、前記監視するステップは銅の前記第1の層を蒸着するステップの後で、ガリウムインジウムの前記第2の層を蒸着するステップの前に実行される、ステップと、
を含む薄膜半導体層をフレキシブル基板上に蒸着する方法。 - 前記蒸着するステップは、加熱源から材料を噴散することによって実行され、前記調節するステップは蒸着ゾーンのうちの1つにおける加熱器温度を変更するステップを含む請求項1に記載の方法。
- 前記変更するステップは、前記基板ウェブが前記マルチゾーン蒸着領域内を平行移動して通過している間に実行される請求項2に記載の方法。
- 前記変更するステップは、前記第1の封入されているガリウムインジウム蒸着ゾーン内で実行される請求項2に記載の方法。
- 前記変更するステップは、前記第2の封入されているガリウムインジウム蒸着ゾーン内で実行される請求項2に記載の方法。
- 前記変更するステップは、前記第1の封入されている銅蒸着ゾーン内で実行される請求項2に記載の方法。
- 前記第2の封入されているガリウムインジウム蒸着ゾーン内に蒸着されるガリウムインジウムの量は、前記第1の封入されているガリウムインジウム蒸着ゾーン内に蒸着されたガリウムインジウムの量の約50%未満である請求項1に記載の方法。
- 前記第2の封入されているガリウムインジウム蒸着ゾーン内に蒸着されるガリウムインジウムの量は、前記第1の封入されているガリウムインジウム蒸着ゾーン内に蒸着されたガリウムインジウムの量の約10%未満である請求項1に記載の方法。
- X線蛍光によって、ガリウムインジウムを蒸着する最後のステップの後に前記基板ウェブ上に蒸着される1つまたは複数の層の特性を監視するステップをさらに含む請求項1に記載の方法。
- 前記基板ウェブ上へ、銅の第2の層を蒸着するステップの後に、第3の封入されているガリウムインジウム蒸着ゾーン内で、セレンガスの存在下においてガリウムインジウムの第3の層を蒸着するステップをさらに含む請求項1に記載の方法。
- 前記第2の封入されているガリウムインジウム蒸着ゾーンおよび前記第3の封入されているガリウムインジウム蒸着ゾーン内に蒸着されるガリウムインジウムの組み合わされた量は、前記第1の封入されているガリウムインジウム蒸着ゾーン内に蒸着されたガリウムインジウムの量の約50%未満である請求項10に記載の方法。
- 前記第2の封入されているガリウムインジウム蒸着ゾーンおよび前記第3の封入されているガリウムインジウム蒸着ゾーン内に蒸着されるガリウムインジウムの組み合わされた量は、前記第1の封入されているガリウムインジウム蒸着ゾーン内に蒸着されたガリウムインジウムの量の約10%未満である請求項10に記載の方法。
- 前記マルチゾーン蒸着領域は、蒸着ゾーン及び監視ゾーンを含む複数の隣接する加工ゾーンであって、ウェブ移動方向に平行に走る複数の隣接する加工ゾーンを有し、前記監視するステップは隣接する加工ゾーンの間の蒸着層の不均一さを検出するステップ、および隣接する加工ゾーンの間の層の厚さをより均一にするために蒸着材料における適切な加熱変化を開始するステップを含む請求項1に記載の方法。
- 基板ウェブをマルチゾーン蒸着領域に通して移送するステップと、
前記基板ウェブ上へ、第1の封入されているガリウムインジウム蒸着ゾーン内で、セレンガスの存在下においてガリウムインジウムの第1の層を蒸着するステップと、
前記基板ウェブ上へ、ガリウムインジウムの前記第1の層を蒸着するステップの後に、第1の封入されている銅蒸着ゾーン内で、セレンガスの存在下において銅の第1の層を蒸着するステップと、
前記基板ウェブ上へ、銅の前記第1の層を蒸着するステップの後に、第2の封入されている銅蒸着ゾーン内で、セレンガスの存在下において銅の第2の層を蒸着するステップと、
前記基板ウェブ上へ、銅の前記第2の層を蒸着するステップの後に、第2の封入されているガリウムインジウム蒸着ゾーン内で、セレンガスの存在下においてガリウムインジウムの第2の層を蒸着するステップと、
X線蛍光によって、銅の前記第1の層を蒸着する前記ステップと銅の前記第2の層を蒸着する前記ステップとの間に、前記基板ウェブ上に蒸着されている層の特性を監視するステップと、
前記監視するステップから生成されたデータに基づいて蒸着ゾーンのそれぞれにおける蒸着速度を調節するステップであって、前記監視するステップはガリウムインジウムの前記第2の層を蒸着するステップの前に実行される、ステップとを含む薄膜半導体層をフレキシブル基板上に蒸着する方法。 - 基板ウェブをマルチゾーン蒸着領域に通して移送するステップと、
前記基板ウェブ上へ、第1の封入されているガリウムインジウム蒸着ゾーン内で、セレンガスの存在下においてガリウムインジウムの第1の層を蒸着するステップと、
前記基板ウェブ上へ、ガリウムインジウムの前記第1の層を蒸着するステップの後に、第1の封入されている銅蒸着ゾーン内で、セレンガスの存在下において銅の第1の層を蒸着するステップと、
前記基板ウェブ上へ、銅の前記第1の層を蒸着するステップの後に、第2の封入されている銅蒸着ゾーン内で、セレンガスの存在下において銅の第2の層を蒸着するステップと、
前記基板ウェブ上へ、銅の前記第2の層を蒸着するステップの後に、第2の封入されているガリウムインジウム蒸着ゾーン内で、セレンガスの存在下においてガリウムインジウムの第2の層を蒸着するステップと、
加工行程にそって置かれている複数の監視ステーションにおいて前記基板ウェブ上に蒸着されている層の特性を監視するステップと、
前記監視するステップから生成したデータに基づいて蒸着ゾーンのそれぞれにおける蒸着速度を調節するステップと、
を含み、
前記監視するステップは、X線蛍光を使用するステップを含み、
前記監視するステップは、銅の前記第1の層を蒸着するステップと銅の前記第2の層を蒸着するステップとの間に、実行される、薄膜半導体層をフレキシブル基板上に蒸着する方法。
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