JPH05121331A

JPH05121331A - 機能性堆積膜の連続的形成方法

Info

Publication number: JPH05121331A
Application number: JP3305254A
Authority: JP
Inventors: Yasushi Fujioka; 靖藤岡; Sunao Yoshisato; 直芳里; Toshihito Yoshino; 豪人吉野; Shotaro Okabe; 正太郎岡部; Masahiro Kanai; 正博金井; Akira Sakai; 明酒井
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 1991-10-24
Filing date: 1991-10-24
Publication date: 1993-05-18
Anticipated expiration: 2016-05-21
Also published as: JP3169243B2

Abstract

(57)【要約】【目的】隣り合う成膜室のガスが相互混入することな
く成膜に適した圧力が大きく異なる複数のプロセスを一
連のロール・ツー・ロール法に組み入れることが可能な
生産性の高い機能性堆積膜の連続的形成方法を提供する
ことを目的とする。【構成】帯状基体を長手方向に連続的に移動させなが
ら、スリット状の分離通路に掃気ガスを導入するガス導
入口を有するガスゲートにより接続された複数の成膜室
を通過させ、前記各成膜室で前記帯状基体上に機能性堆
積膜を順次積層する機能性堆積膜の連続的形成方法にお
いて、少なくとも１つの前記ガスゲートにより接続され
る隣あう成膜室内の圧力が異なり、該ガスゲートの分離
通路内の圧力が掃気ガス導入位置において最大となるよ
うにして堆積膜を形成することを特徴とする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、大面積の機能性堆積膜
の連続的形成方法に係わり、殊に光起電力素子等の積層
薄膜素子に用いる薄膜を基体上に連続的に形成する方法
に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、基体上に光起電力素子等に用いる
機能性堆積膜を連続的に形成する方法として、各々の半
導体層形成用の独立した成膜室を設け、該成膜室にて各
々の半導体層の形成を行なう方法が提案されている。特
許公告公報昭６２−３６６３３明細書には、ロール・ツ
ー・ロール（ＲＯｌｌＴＯＲＯｌｌ）方式を採用し
た連続プラズマＣＶＤ法が開示されている。この方法に
よれば、複数のグロー放電領域を設け所望の幅の十分に
長い帯状の基板を、該基板が前記各グロー放電領域を順
次貫通する経路に沿って配置し、前記各グロー放電領域
において必要とされる導電型の半導体層を堆積形成しつ
つ前記基体をその長手方向に連続的に搬送せしめること
によって、半導体接合を有する素子を連続形成すること
ができるとされている。

【０００３】なお、該明細書においては、各半導体層形
成時に用いる不純物ガスが他のグロー放電領域へ拡散、
混入するのを防止するために、ガスゲートが用いられて
いる。具体的には前記各グロー放電領域をスリット状の
分離通路によって分離し、さらに該分離通路に例えば、
Ａｒ、Ｈ₂、等の掃気用ガスの流れを形成させる手段が
採用されている。

【０００４】しかしながら、かかるガスゲートにおいて
は各成膜室間に圧力差ある場合、圧力の高い成膜室から
圧力の低い成膜室へ成膜ガスが混入しやすくなる。これ
に対しては従来、隣り合う成膜室の圧力をあわせて圧力
差を作らないようにする、あるいは米国特許第４，４３
８，７２３号明細書に開示されているように隣り合う成
膜室からのガスの混入を防ぎたい側の成膜室の圧力を高
くすることにより対応していた。

【０００５】一方、マイクロ波を用いたプラズマプロセ
スが近年注目されている。マイクロ波は従来の高周波を
用いた場合に比較して周波数が高いためエネルギー密度
を高めることが可能で、プラズマを効率よく発生させ、
持続させることに適している。

【０００６】例えば、米国特許第４，５１７，２２３号
明細書及び同第４，５０４，５１８号明細書には、低圧
下でのマイクロ波グロー放電プラズマ内で小面積の基体
上に薄膜を堆積形成させる方法が開示されている。マイ
クロ波を用いることにより高周波に比較して低圧下での
放電が可能であり、膜特性の低下の原因となる活性種の
ポリマリゼイションを防ぎ高品質の堆積膜が得られるば
かりでなく、プラズマ中でのポリシラン等の粉末の発生
を抑え、かつ堆積速度の飛躍的向上が図れるとされてい
る。

【０００７】ところが、このマイクロ波プロセスを前記
ロール・ツー・ロール装置の中に組み入れようとすると
マイクロ波プロセスを行なう成膜室と高周波プロセスを
行なう成膜室とでは膜堆積に適した圧力範囲が異なるた
め大きな圧力差を生じる。

【０００８】例えば、ロール・ツー・ロール方式の装置
でアモルファスシリコンのｐｉｎ型光起電力素子を形成
する場合、成膜速度が要求されるｉ層をマイクロ波で、
ｉ層より膜厚が薄いｎ及びｐ層を高周波で成膜しようと
すると、ｉ層の成膜室の圧力はｍTorr台まで下げられる
が、ｎ及びｐ層の成膜室の圧力は１００ｍTorr以下には
下げられないため、不純物ガスの混入を防ぎたいｉ層の
成膜室の圧力をｎ及びｐ層の成膜室の圧力と同じあるい
はそれ以上にすることは困難であり、不純物ガスの混入
を防ぎたい側の成膜室の圧力が低くなってしまい、しか
も大きな圧力差を生じる。このような場合、上述した従
来の方法では対応できず、圧力の高い成膜室から圧力の
低い成膜室へガスが多量に混入し、圧力の低い成膜室で
形成される膜の特性が低下するという問題点があった。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】本発明は従来のロール
・ツー・ロール法による機能性堆積膜の連続的形成方法
の前述の問題点を解決し、圧力の高い成膜室から圧力の
低い成膜室へのガスの混入を防ぎながら、圧力差の大き
な成膜室を同一のロール・ツー・ロール方式の装置に組
み入れ、圧力の異なるプロセスを連続して行なうことの
できる生産性の高い機能性堆積膜の連続的形成方法を提
供することを目的とする。

【００１０】

【課題を解決するための手段及び作用】本発明の機能性
堆積膜の連続的形成方法は、帯状基体を長手方向に連続
的に移動させながら、スリット状の分離通路に掃気ガス
を導入するガス導入口を有するガスゲートにより接続さ
れた複数の成膜室を通過させ、前記各成膜室で前記帯状
基体上に機能性堆積膜を順次積層する機能性堆積膜の連
続的形成方法において、少なくとも１つの前記ガスゲー
トにより接続される隣あう成膜室内の圧力が異なり、該
ガスゲートの分離通路内の圧力が掃気ガス導入位置にお
いて最大となるようにして堆積膜を形成することを特徴
とする。

【００１１】すなわち、本発明の方法はロール・ツー・
ロール方式の装置において圧力差のある成膜室間を接続
するガスゲートのガス分離性能を高めることにより、成
膜室のガスの混入を防ぎつつ、圧力の異なるプロセスを
連続して行なうことができるようにしたものである。

【００１２】

【作用】先ず、隣合う成膜室の圧力及び掃気ガス導入量
と分離通路内の圧力分布の関係について説明する。

【００１３】ガスゲートが接続する二つの成膜室の圧力
が同じ場合、ガスゲート内の分離通路の圧力は掃気ガス
を導入すれば必ず図２に示すように掃気ガス導入位置に
おいて最大になる。Ａ，Ｂ，Ｃと掃気ガスの導入量を増
加させると掃気ガス導入位置の圧力は高まり、掃気ガス
導入位置から二つの成膜室へのガスの流れが形成され、
二つの成膜室のガスが相互に混入するのを防止すること
ができる。

【００１４】しかし、ガスゲートが接続する二つの成膜
室間に圧力差がある場合には、ガスゲート内の分離通路
の圧力は掃気ガスを導入した時に必ずしも掃気ガス導入
位置において最大にはならない。図３に示すように掃気
ガスを流さない場合にはＡ、少量流す場合にはＢ、多量
に流す場合にはＣと変化し、掃気ガスが少ない場合には
圧力の高い成膜室側の開口部で分離通路の圧力は最大に
なる。また、ガスゲートが接続する二つの成膜室間に圧
力差をつける前記の米国特許第４，４３８，７２３号明
細書に開示された方法でも図４に示すように掃気ガスを
圧力の高い方の成膜室のガスゲート開口部に吹き付けて
いるため、ガスゲート内の分離通路の圧力は圧力の高い
方の成膜室側の開口部で最大になる。

【００１５】以上述べたようにガスゲートが接続する二
つの成膜室間に圧力差がない場合とは異なり、圧力差が
ある場合は、ガスゲート内の圧力分布は様々に変化す
る。

【００１６】そこで、本発明者らは成膜室間に圧力差が
ある場合について、図５に示す装置を用いてガスゲート
内の圧力分布とガス分離性能の関係を調べた。図５にお
いて５０１は圧力の高い成膜室、５０２は圧力の低い成
膜室、５０３はガスゲート、５０４は帯状基体、５０５
は圧力計、５０６は四重極質量分析計、５０７はガス導
入管、５０８は排気管である。

【００１７】この装置において、成膜ガスの代わりとし
て圧力の低い成膜室にＨ₂を２００ｓｃｃｍ、圧力の高
い成膜室にはＨｅを２００ｓｃｃｍずつ導入しておき、
ガスゲートに掃気ガスとしてＨ₂ を流量を変化させてガ
スゲート上下のガス導入部から導入した。圧力の高い成
膜室からガスゲートを通って圧力の低い成膜室に流れ込
むＨｅ量は、圧力の低い成膜室に接続した四重極質量分
析計により測定し、またガスゲート内の圧力は、掃気ガ
ス導入部と各成膜室開口部に設けた圧力計により測定し
た。なお、このとき圧力の低い成膜室の圧力は５ｍTorr
で一定とし、圧力の高い成膜室の圧力は１Torr、０．７
５Torrと変化させた。

【００１８】以上の実験により、圧力の高い成膜室から
圧力の低い成膜室へのガス流量とガスゲート内の圧力に
図６に示すような関係があることを見出した。

【００１９】すなわち、掃気ガス導入量を増加させて掃
気ガス導入位置の圧力を高めた時、圧力の高い成膜室か
ら圧力の低い成膜室へのガス（Ｈｅ）流入量は掃気ガス
導入位置の圧力の上昇に伴い減少し、その変化の割合は
掃気ガス導入位置の圧力が圧力の高い成膜室側の開口部
の圧力より低い領域と高い領域とで大きく異なってお
り、掃気ガス導入位置の圧力が圧力の高い成膜室側開口
部の圧力より高い領域では圧力の高い成膜室から圧力の
低い成膜室へのガス流入量は急激に減少し、ガスゲート
のガス分離性能が急激に向上することを見出したのであ
る。

【００２０】本発明においてガスゲート内の分離通路の
圧力を掃気ガス導入位置において最大にする方法として
は、ガスゲートに導入する掃気ガスの流量を増す、ある
いは分離通路のコンダクタンスを小さくする等の方法が
挙げられる。

【００２１】また、本発明においてガスゲートに流す掃
気ガスとしては例えば、Ａｒ、Ｈｅ、Ｎｅ、Ｋｒ、Ｘ
ｅ、Ｒｕ等の希釈ガスまたはＨ₂等の堆積膜形成用ガス
の希釈ガスが挙げられる。掃気ガス導入位置の圧力を高
めるためにはガスゲート内の分離通路の圧力が分子流領
域の場合には分子量の大きい掃気ガス、粘性流領域の場
合には粘性係数の大きい掃気ガスを選択すればよいが、
堆積膜の形成条件、必要とされるガス分離性能、各成膜
室の排気能力等を考えあわせて掃気ガスの種類を決定す
る。

【００２２】本発明において、前記ガスゲートによって
接続される成膜室内に配設される堆積膜形成手段として
は、ＲＦプラズマＣＶＤ法、マイクロ波プラズマＣＶＤ
法、スパッタリング法、イオンプレーティング法、光Ｃ
ＶＤ法、熱ＣＤＶ法、ＭＯＣＶＤ法、ＭＢＥ法、真空蒸
着法、電子ビーム蒸着法等の機能性堆積膜形成に用いら
れる各種の手段が挙げられる。

【００２３】本発明は、機能性堆積膜形成時に成膜室に
不純物ガスを導入する場合により好適に適用される。導
入される不純物ガスは、例えば該成膜室で形成される膜
の価電子制御を行なうために用いられる不純物導入用の
原料物質であり、機能性堆積膜がIV族半導体の場合この
ような不純物導入用の原料物質としては、常温常圧でガ
ス状態の又は、少なくとも膜形成条件下で容易にガス化
し得るものが採用される。そのような不純物導入用の出
発物質として具体的にはｎ型の不純物導入用にはＰ
Ｈ₃、Ｐ₂Ｈ₄、ＰＦ₃、ＰＦ₅、ＰＣｌ₃、ＡｓＨ₃、Ａｓ
Ｆ₃、ＡｓＦ₅、ＡｓＣｌ₃、ＳｂＨ₃、ＳｂＦ₅、Ｂｉ
Ｈ₃、等を、ｐ型の不純物導入用にはＢＦ₃、ＢＣｌ、Ｂ
Ｂｒ₃、Ｂ₂Ｈ₆、Ｂ₄Ｈ₁₀、Ｂ₅Ｈ₉、Ｂ₅Ｈ₁₁、Ｂ₄Ｈ₁₉、
Ｂ₆Ｈ₁₂、ＡｌＣｌ₃等を挙げることができる。上記の不
純物元素を含む化合物は１種用いても２種以上併用して
もよい。

【００２４】本発明の機能性堆積膜の連続的形成方法を
実施するについては適宜の装置を使用することができる
が、一例として図７に示す類の装置構成ものを挙げるこ
とができる。

【００２５】図７において７０１、７０３は１３．５６
MHzの高周波（以後ＲＦと略記する）のプラズマＣＶＤ
法による成膜室、７０２はマイクロ波プラズマＣＶＤ法
による成膜室、７０４、７０５は帯状基体の供給室、巻
き取り室である。それぞれの成膜室のチャンバーは、ガ
スゲート７０６によって接続されている。７０７は帯状
基体で、供給室から巻き取り室に搬送されるまでに３つ
の成膜室を通過して、その表面に三層の機能性堆積膜、
例えば、ｐｉｎ構造の光起電力素子用半導体膜が形成さ
れる。なお、７０８は耐熱性不織布からなる帯状シート
であり、帯状基体を巻く際に同時に巻き、帯状基体表面
に傷がつくことを防止する。

【００２６】７０１〜７０３の各成膜室には、基体を加
熱する加熱ヒーター７０９、不図示のガス供給手段から
供給される成膜ガスを成膜室に導入するガス導入管７１
０、不図示の排気手段により成膜室を排気する排気管７
１１、成膜室内の成膜ガスにエネルギーを与えて放電を
生起するＲＦ電力を供給する放電電極７１２、マイクロ
波電力を供給する導波管７１３が設けられ、成膜室７０
１、７０３ではＲＦプラズマＣＶＤ法による膜堆積が、
成膜室７０２ではマイクロ波ＣＶＤ法による膜堆積がそ
れぞれ行なわれる。ガスゲート７０６には掃気ガス導入
管７１４から掃気ガスが導入され、隣り合う成膜室の成
膜ガスの混入を阻止する。また、７１５は帯状基体７０
７の供給室７０４及び巻き取り室７０５の排気を行なう
排気管であり、７１６は各成膜室７０１、７０２、７０
３、帯状基体７０７の供給室７０４及び巻き取り室７０
５内の圧力を計測するための圧力計である。

【００２７】また、本発明の方法を実施するための装置
としては、図８に示す構成の装置でもよい。図８に示す
装置は基本的には図７に示した装置にさらに二つのプロ
セスを行なう成膜室を付加した構成のものであり、図中
８０１〜８１３で示されるものは図７における７０１〜
７１３に対応している。

【００２８】本装置では、垂れ下がる帯状基体の形状に
合わせてそれぞれの成膜室が配置されており、ガスゲー
ト８０６によって各成膜室は接続され、掃気ガス導入管
８１４各ガスゲートへ掃気ガスが導入される。８１５は
電子ビーム蒸着法による堆積膜形成用の成膜室で、排気
管８１６で排気された成膜室内で電子銃８１７から電子
ビームをるつぼ８１８に入った蒸発源８１９に照射して
蒸発源を蒸発させて帯状基体８０７の表面に膜を堆積さ
せる。また、８２０は真空蒸着による堆積膜形成用の成
膜室で、排気管８２１で排気された成膜室内でるつぼ８
２２に入った蒸発源８２３をフィラメント８２４で加熱
して蒸発させ、帯状基体８０７の表面に膜を堆積させ
る。

【００２９】該装置によれば、帯状基体８０７の上に電
子ビーム蒸着法、ＲＦプラズマＣＶＤ法、マイクロ波プ
ラズマＣＶＤ法、ＲＦプラズマＣＶＤ法、真空蒸着法に
よって５層の機能性堆積膜を連続的に形成することがで
き、例えば、金属基体上に電子ビーム蒸着法により光反
射金属層を、ＲＦプラズマＣＶＤ法によりｐ型半導体層
を、マイクロ波プラズマＣＶＤ法によりｉ型半導体層
を、ＲＦプラズマＣＶＤ法によりｎ型半導体層を、真空
蒸着法によりＩＴＯ透明導電層を連続して積層し、光起
電力素子を形成することができる。なお、８２５は圧力
計、８２６は排気管、８２７は帯状基体を支持するロー
ラーである。

【００３０】

【実施例】以下、実施例により本発明を具体的に説明す
るが、本発明はこれらの実施例によって何等限定される
ものではない。

【００３１】（実施例１）図７に示した装置を用い、本
発明の方法により、以下に示す操作によって帯状基体上
にｎ、ｉ及びｐ型のアモルファスシリコン膜を順次、連
続的に形成した。まず、幅３０cm、長さ５０ｍ、厚さ
０．２mmの帯状ステンレス基体７０７を、供給室７０４
から巻き出され、７０１〜７０３の三つの成膜室を通過
して、巻き取り室７０５で巻き取られるようにセットし
た。なお、各成膜室間を接続するガスゲートの分離通路
の高さはすべて３mm、分離通路の長さは６０cmとした。

【００３２】次に各室の真空チャンバーをそれぞれの排
気管７１１、７１５で十分に排気した後、引続き排気し
ながら各成膜室へガス導入管７１０から、それぞれの成
膜ガスを導入し、圧力計７１６を確認しつつ排気量を調
整して各成膜室を所定の圧力に調整した。ガスゲート７
０６には掃気ガスとしてＡｒを各１０００ｓｃｃｍずつ
導入した。このとき各室の圧力は７０４、７０１、７０
２、７０３、７０５でそれぞれ０．５Torr、０．５Tor
r、０．００５Torr、０．５Torr、０．５Toorであり、
成膜室７０１と７０２の間、成膜室７０２と７０３の間
に圧力差があった。掃気ガスを導入した状態でこれらの
成膜室を接続するガスゲート内の分離通路における圧力
を掃気ガス導入位置に設けた圧力計７１６により測定し
たところ、掃気ガス導入位置の圧力はどちらも０．５２
Torrであり、各成膜室の開口端の圧力０．５Torr及び
０．００５Torrより高くなっており、該ガスゲートの分
離通路の圧力が掃気ガス導入位置において最大になって
いることを確認した。

【００３３】ヒーター７０９で帯状基体７０７の裏面か
ら所定の温度で加熱し、放電電極７１２からＲＦ電力
を、また導波管７１３からマイクロ波電力を導入して各
成膜室内にプラズマ放電を生起し、帯状基体を一定速度
で搬送して帯状基体上にｎ、ｉ及びｐ型のアモルファス
シリコン膜を順次、連続的に形成した。各成膜室での作
製条件を表１に示す。

【００３４】

【表１】上記方法で得られたアモルファスシリコン膜を堆積した
帯状基体をロール・ツー・ロール装置から取り出し、９
cm×３０cmの大きさに切り離し、シングルチャンバーの
真空蒸着装置に入れ、真空蒸着法により表２に示す条件
でＩＴＯ透明導電膜を積層し、図９の模式断面図に示す
光起電力素子を作製した。図９において、９０１は基
体、９０２はｎ型層、９０３はｉ型層、９０４はｐ型
層、９０５はＩＴＯ透明導電膜である。

【００３５】

【表２】得られた光起電力素子は、各成膜室をゲート弁で完全に
分離する三室分離型の堆積膜形成装置で作製した光起電
力素子と同等の良好な光電変換効率を示した。また、膜
厚方向の不純物分布を二次イオン質量分析法（ＳＩＭ
Ｓ）を用いて測定したところ、ｎ層のＰ原子、ｐ層のＢ
原子のｉ層への混入は認められず、ガスゲートにより隣
り合う成膜室の成膜ガスは、ほぼ完全に分離されている
ことが確認された。

【００３６】（比較例１）各ガスゲートに導入する掃気
ガスの流量を７００ｓｃｃｍにした以外は実施例１と同
様にして帯状基体にｎ、ｉ及びｐ型のアモルファスシリ
コン膜を順次連続的に形成して光起電力素子を作製し
た。このとき、各室の圧力は７０４、７０１、７０２、
７０３、７０５でそれぞれ、０．５Torr、０．５Torr、
０．００５Torr、０．５Torr、０．５Torrであり、成膜
室７０１と７０２の間、成膜室７０２と７０３の間に圧
力差があった。掃気ガスを導入した状態でこれらの成膜
室を接続するガスゲート内の分離通路における圧力を掃
気ガス導入位置に設けた圧力計７１６により測定したと
ころ掃気ガス導入位置の圧力はどちらも０．４５Torrで
あり、成膜室７０１、７０３側の開口端の圧力の０．５
Torr以下になっていた。得られた光起電力素子の光電変
換効率を測定したところ、実施例１で作製した光起電力
素子の約６０％の効率しか得られなかった。

【００３７】また、膜厚方向の不純物分布を二次イオン
質量分析法（ＳＩＭＳ）を用いて測定したところ、ｎ層
のＰ原子とｐ層のＢ原子がｉ層へ混入していることが確
認された。

【００３８】（実施例２）図８に示した装置を用い、本
発明の方法により以下のようにして帯状基体上にＡｌ光
反射層、ｐ、ｉ、ｎのアモルファスシリコン層及びＩＴ
Ｏ透明導電層を連続的に形成した。

【００３９】まず、幅１０cm、長さ１００ｍ、厚さ０．
１５mmの帯状ステンレス基体を、供給室８０４から巻き
出され、ガスゲート８０６で接続された８１５、８０
３、８０２、８０１及び８２０の五つの成膜室を通過し
て、巻き取り室８０５で巻き取られるようにセットし
た。なお、各室間を連絡するガスゲートの分離通路の高
さは、すべて０．５mmと狭くし、長さは、６０cmとし
た。

【００４０】次に各室の真空チャンバーをそれぞれの排
気管８１１、８２６で十分に排気した後、引続き排気し
ながら各成膜室へガス導入管８１０から、それぞれの成
膜ガスを導入し、圧力計８１６を確認しつつ排気量を調
節して各成膜室を所定の圧力に調整した。ガスゲート８
０６には掃気ガスとしてＨｅを各１００ｓｃｃｍずつ導
入した。このとき各室の圧力は８０４、８１５、８０
３、８０２、８０１、８２０、８０５でそれぞれ０．３
Torr、１×１０^-5Torr、０．３Torr、０．００５Torr、
０．３Torr、３×１０^-4Torr、０．３Torrであり、全て
の成膜空間に大きな圧力差があった。掃気ガスを導入し
た状態でこれらの成膜室を接続するガスゲート内の分離
通路における圧力を掃気ガス導入位置に設けた圧力計８
１６により測定したところ、掃気ガス導入位置の圧力は
それぞれ０．３１Torrであり、圧力の高い成膜室側の開
口端の圧力の０．３Torrより高くなっており、該ガスゲ
ートの分離通路の圧力が掃気ガス導入位置において最大
になっていることを確認した。

【００４１】成膜はまず、成膜室８１５で電子ビーム蒸
着法により、帯状基体上に約５００ÅのＡｌからなる光
反射層を形成した。なお、電子銃には日本真空社製のＥ
ＧＬ―３５を用い、成膜室内圧力は１×１０^-5Torr、堆
積速度は３０Å／ｓとした。次に、Ａｌ光反射層が形成
された帯状基体は、成膜室８０３、８０２、８０１と通
過させることにより表３に示す条件で帯状基体上にｐ、
ｉ、ｎ型のアモルファスシリコン膜を連続的に形成し
た。

【００４２】

【表３】さらに成膜室８２０にて、酸素雰囲気中のＩｎ−Ｓｎ合
金を蒸着源として、真空蒸着法により表２に示す条件で
前記帯状基体のアモルファスシリコン膜上にＩＴＯ透明
導電膜を形成させた。

【００４３】最後に、巻き取り室８０５にて基面に堆積
膜を積層した帯状基体を巻き取った。以上のようにし
て機能性堆積膜を積層した帯状基体をロール・ツー・
ロール装置から取り出し、９cm×１０cmの大きさに切り
離し、図１０の模式断面図に示す層構成の光起電力素子
を作製した。図１０において１００１は基体、１００６
はＡｌ光反射層、１００４はｐ型層、１００３はｉ型
層、１００２はｎ型層、１００５はＩＴＯ透明導電膜で
ある。

【００４４】得られた光起電力素子は、Ａｌ光反射層を
シングルチャンバー電子ビーム蒸着装置で、ｐ、ｉ、ｎ
型のアモルファスシリコン膜を各成膜室をゲート弁で完
全に分離する三室分離型の堆積膜形成装置で、ＩＴＯ透
明導電膜をシングルチャンバーの真空蒸着装置で、それ
ぞれの成膜室内では本実施例と同じ作製条件で別々に堆
積して作製した光起電力素子と同等の良好な光電変換効
率を示した。また、膜厚方向の不純物分布をＳＩＭＳを
用いて測定したところ、ｐ層のＢ原子のＡｌ層、ｉ層へ
の、ｎ層のＰ原子のｉ層、ＩＴＯ層への混入は認められ
ず、ガスゲートにより、隣り合う成膜室の成膜ガスはほ
とんど完全に分離されていることが確認された。

【００４５】（比較例２）各ガスゲートの分離通路の高
さを０．８mmにした以外は実施例２と同様にして帯状基
体上にＡｌ光反射層、ｐ、ｉ、ｎ型のアモルファスシリ
コン膜、ＩＴＯ透明導電膜を順次、連続的に形成して光
起電力素子を作製した。このとき、各室の圧力は８０
４、８１５、８０３、８０２、８０１、８２０、８０５
でそれぞれ０．３Torr、１×１０^-5Torr、０．３Torr、
０．００５Torr、０．３Torr、３×１０^-4Torr、０．３
Torrであり、全ての成膜室間に大きな圧力差があった。
掃気ガスを導入した状態でこれらの成膜室を接続するガ
スゲート内の分離通路における圧力を掃気ガス導入位置
に設けた圧力計８１６により測定したところ掃気ガス導
入位置の圧力は全て０．２５Torrであり、圧力の高い成
膜室側の開口端の圧力の０．３Torr以下になっていた。
得られた光起電力素子の光電変換効率を測定したところ
実施例２の光起電力素子の約５０％の効率しか得られな
かった。

【００４６】また膜厚方向の不純物分布を二次イオン質
量分析法（ＳＩＭＳ）を用いて測定したところ、ｎ層の
Ｐ原子がｉ層とＩＴＯ透明導電層へ、ｐ層のＢ原子がｉ
層とＡｌ光反射層へ混入していることが確認された。

【００４７】（実施例３）各成膜室での堆積膜形成条件
を表４に示すように変えた以外は実施例１と同様にして
帯状基体上にｎ、ｉ、ｐ型のアモルファスシリコン系半
導体膜を連続的に形成して光起電力素子を作製した。

【００４８】

【表４】このとき、各室の圧力は７０４、７０１、７０２、７０
３、７０５でそれぞれ、０．５Torr、０．７５Torr、
０．０１Torr、０．５Torr、０．５Torrであり、成膜室
７０４と７０１の間、成膜室７０１と７０２の間、成膜
室７０２と７０３の間に圧力差があった。掃気ガスを導
入した状態でこれらの成膜室を接続するガスゲート内の
分離通路における圧力を掃気ガス導入位置に設けた圧力
計７１６により測定したところ掃気ガス導入位置の圧力
は７０４と７０１の間、７０１と７０２の間、７０２と
７０３の間でそれぞれ０．７６Torr、０．７６Torr、
０．５１Torrであり、それぞれ各ガスゲートの圧力の高
い方の成膜室側の開口端の圧力０．７５Torr、０．７５
Torr、０．５Torrより高くなっており、該ガスゲートの
分離通路の圧力が掃気ガス導入位置において最大になっ
ていることを確認した。得られた光起電力素子は、各成
膜室をゲート弁で完全に分離する三分室分離型の堆積膜
形成装置で作製した光起電力素子と同等の良好な光電変
換効率を示した。また、膜厚方向の不純物分布を二次イ
オン質量分析法（ＳＩＭＳ）を用いて測定したところ、
ｎ層のＰ原子、ｐ層のＢ原子のｉ層への混入は認められ
ず、ガスゲートにより隣り合う成膜室の成膜ガスはほぼ
完全に分離されていることが確認された。

【００４９】

【発明の効果】以上説明したように、本発明の機能性堆
積膜の連続的形成方法によれば、隣り合う成膜室のガ
スが相互混入することなく成膜に適した圧力が大きく異
なる複数のプロセスを一連のロール・ツー・ロール法に
組み入れることができ、生産性の高い機能性堆積膜の連
続的形成方法を提供することが可能となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の機能性堆積膜の連続的形成方法におけ
るガスゲート内の圧力分布を示す模式的概略図。

【図２】２つの成膜室圧力が等しい場合のガスゲート内
の掃気ガス流量と圧力分布との関係を示す模式的概略
図。

【図３】２つの成膜室圧力が異なる場合のガスゲート内
の掃気ガス流量と圧力分布との関係の一例を示す模式的
概略図

【図４】２つの成膜室圧力が異なる場合のスゲート内の
掃気ガス流量と圧力分布の関係の他の例を示す模式的概
略図

【図５】ガスゲート内の圧力分布とガス分離性能との関
係を調べるための実験装置を示す概念図。

【図６】ガスゲート内での圧力分布とガス分離性能の関
係を示すグラフ。

【図７】本発明の機能性堆積膜の連続的形成方法を実現
する堆積膜形成装置の１例を示す模式的概略図。

【図８】本発明の機能性堆積膜の連続的形成方法を実現
する堆積膜形成装置の他の例を示す模式的概略図。

【図９】本発明の方法を実施して作製できる光起電力素
子の層構成の１例を示す概略断面図である。

【図１０】本発明の方法を実施して作製できる光起電力
素子の層構成の他の例を示す概略断面図である。

【符号の説明】

５０１高圧力側成膜室、５０２低圧力側成膜室、５０３ガスゲート、５０４帯状基体、５０５圧力計、５０６四重極質量分析計、５０７ガス導入管、５０８排気管、７０１、７０２、７０３、８０１、８０２、８０３、８
１５、８２０成膜室、７０４、８０４帯状基体の供給室、７０５、８０５帯状基体の巻き取り室、７０６、８０６ガスゲート、７０７、８０７、９０１、１００１帯状基体、７０８、８０８帯状シート、７０９、８０９加熱ヒーター、７１０、８１０ガス導入管、７１１、７１５、８１１、８２６排気管、７１２、８１２ＲＦ放電電極、７１３、８１３マイクロ波導波管、７１４、８１４掃気ガス導入管７１６、８２５圧力計、８１７電子銃、８１８、８２２るつぼ、８１９、８２３蒸発源、８２４フィラメント８２７支持ローラー、９０１、１００１基体、９０２、１００２ｎ型層、９０３、１００３ｉ型層、９０４、１００４ｐ型層、９０５、１００５ＩＴＯ透明導電膜、１００６光反射層。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者岡部正太郎東京都大田区下丸子３丁目30番２号キヤノン株式会社内 (72)発明者金井正博東京都大田区下丸子３丁目30番２号キヤノン株式会社内 (72)発明者酒井明東京都大田区下丸子３丁目30番２号キヤノン株式会社内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】帯状基体を長手方向に連続的に移動させ
ながら、スリット状の分離通路に掃気ガスを導入するガ
ス導入口を有するガスゲートにより接続された複数の成
膜室を通過させ、前記各成膜室で前記帯状基体上に機能
性堆積膜を順次積層する機能性堆積膜の連続的形成方法
において、少なくとも１つの前記ガスゲートにより接続
される隣あう成膜室内の圧力が異なり、該ガスゲートの
分離通路内の圧力が掃気ガス導入位置において最大とな
るようにして堆積膜を形成することを特徴とする機能性
堆積膜の連続的形成方法。
【請求項２】前記ガスゲートにより接続される隣り合
う成膜室内の圧力が不純物ガスを導入する成膜室側で高
いことを特徴とする請求項１記載の機能性堆積膜の連続
的形成方法。