JPH06260421A - 機能性堆積膜の連続形成方法および連続形成装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 ロール・ツー・ロール方式の装置を用いる機
能性堆積膜の連続形成において、欠陥の少ない、特性の
優れた堆積膜形成を実現する。 【構成】 適宜層間保護シートを用いるロール・ツー・
ロール方式の機能性堆積膜形成を、装置に１つ以上の帯
電除去式除塵手段を設けて実施する。 【効果】 本発明の装置および方法により、堆積膜の欠
陥および／または層間保護シート由来の膜の静電破壊が
防止され、高い歩留まりで、特性の優れた堆積膜を得る
ことができる。

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
の連続形成方法および連続形成装置、特に光起電力素子
等の積層薄膜素子に用いる薄膜を帯状基板上に連続的に
形成する方法および装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、基板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、各半導体
層形成用に独立した成膜室を設け、形成を行なう方法が
提案されている。

【０００３】米国特許第４，４００，４０９号明細書に
は、ロール・ツー・ロール（Roll to Roll）方式を採用
した連続プラズマＣＶＤ装置が開示されている。この開
示内容によれば、堆積膜形成装置に複数のグロー放電領
域を設け、所望の幅を有し十分に長い可撓性の基板を、
その長手方向に順次連続的に貫通させながら、各グロー
放電領域で導伝型の半導体層を堆積し、半導体接合を有
する素子を連続作成することができるとされている。な
お、この明細書においては、各半導体層作成時に用いる
ドーパントガスが他のグロー放電領域へ拡散、混入する
のを防止するためのガスゲート設置が記載されている。
具体的には、前記各グロー放電領域間をスリット状の分
離通路によって連絡し、その分離通路に例えばＡｒ，Ｈ
₂ 等の掃気用ガス流を導入する手段を設けて、各放電領
域の相互分離を行なう。

【０００４】また特許公報平４−３２５３３の明細書に
は、ロール・ツー・ロール方式の装置における帯状基板
の表面保護のための層間保護シートの使用が開示されて
いる。

【０００５】以下に図面を用いて従来例を説明する。

【０００６】図９は、ガスゲートを設けたロール・ツー
・ロール方式の機能性堆積膜の連続形成装置の１例の図
である。

【０００７】送り出し用真空容器１０１、Ｎ層成膜用真
空容器２０１、Ｉ層成膜用真空容器３０１、Ｐ層成膜用
真空容器４０１、巻き取り用真空容器５０１はガスゲー
ト６１１，６２１，６３１，６４１で接続され排気口１
０２，２０２，３０２，４０２，５０２より排気ポンプ
（不図示）で真空に排気されている。帯状基板１０は送
り出し用ボビン１１に巻かれており搬送ローラー１３に
より搬送方向が変更されてＮ層成膜用真空容器２０１、
Ｉ層成膜用真空容器３０１、Ｐ層成膜用真空容器４０１
へ搬送される（矢印Ａの方向）。そして各真空容器内で
成膜等の処理が行なわれた帯状基板１０は搬送ローラー
１４により搬送方向が変更されて巻き取り用ボビン１２
により巻き取られる。ここでガスゲート６１１，６２
１，６３１，６４１において掃気用ガス供給管６１２，
６１３，６２２，６２３，６３２，６３３，６４２，６
４３より掃気用ガスが流されており各真空容器間でガス
が混入するのを防いでいる。

【０００８】図１０は、層間保護シートを使用する場合
の例の図である。図中帯状基板１０は送り出し用ボビン
１１に層間保護シート１５と一緒に巻かれており、この
層間シートは帯状基板送り出し時に巻き取りコア１７に
巻き取られていく。さらに、一連の成膜を施した帯状基
板を巻き取り用ボビン１２によって巻き取る際に、基板
表面保護のための層間保護シート１６を送り出しコア１
８から送り出して、帯状基板と同時に巻き取らせる。そ
れ以外は、図９の装置の場合と同様である。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら上記従来
例では、層間保護シートを使用しない場合、送り出し用
ボビンに帯状基板が巻かれているため、帯状基板の送り
出し用ボビンへの巻き付け時および当ボビンからの送り
出し時に摩擦等により帯電が起こり、ゴミ等が付着す
る。それにより、成膜等の処理時にそのゴミ付着部が欠
陥となり、特性や歩留まりを落すという問題があった。
層間保護シートを用いる場合でも、送り出しコアへの保
護シートの巻き付けおよびコアからの送り出し時に摩擦
等により帯電が起こり、層間保護シートへのゴミ等の付
着が生じ、成膜後の帯状基板と同時に層間保護ートを巻
き取る際に、ゴミによるキズ等の欠陥が発生して歩留ま
りを落すという問題があった。

【００１０】

【課題を解決するための手段】本発明は、それぞれ容器
に収容された帯状基板送り出し手段、帯状基板巻き取り
手段および該手段間に直列に配置された複数の処理室な
らびに２つの容器を接続するガスゲートからなり、帯状
基板の移動経路がこれらの処理室を直線的に貫いている
機能性堆積膜形成装置において、処理区間以外の帯状基
板移動経路の１箇所以上に帯電除去による除塵手段が設
けられていることを特徴とする機能性堆積膜連続形成装
置およびその装置を用いる堆積膜連続形成方法を提供す
る。

【００１１】すなわち本発明では、上記課題を解決する
ため、ロール・ツー・ロール方式で半導体素子等の機能
性堆積膜を成膜する連続堆積膜形成装置に、帯状基板お
よび／または層間保護シートを帯電除去により除塵する
手段を１つおよび／または複数設置して、帯状基板の除
塵による堆積膜欠陥発生防止、および／または層間保護
シートの除塵による成膜後帯状基板の巻き取り時欠陥発
生防止を達成する。

【００１２】

【作用】以下、本発明の装置および方法を図を用いて説
明する。

【００１３】図１は機能性堆積膜連続形成装置の１例を
示している。

【００１４】送り出し用真空容器１０１、Ｎ層成膜用真
空容器２０１、Ｉ層成膜用真空容器３０１、Ｐ層成膜用
真空容器４０１、巻き取り用真空容器５０１はガスゲー
ト６１１，６２１，６３１，６４１で接続され排気口１
０２，２０２，３０２，４０２，５０２より排気ポンプ
（不図示）で真空に排気されている。帯状基板１０は送
り出し用ボビン１１に巻かれており搬送ローラー１３に
より搬送方向が変更されてＮ層成膜用真空容器２０１、
Ｉ層成膜用真空容器３０１、Ｐ層成膜用真空容器４０１
へ搬送される（矢印Ａの方向）。そして各真空容器内で
成膜等の処理が行なわれた帯状基板１０は搬送ローラー
１４により搬送方向が変更されて巻き取り用ボビン１２
により巻き取られる。ここでガスゲート６１１，６２
１，６３１，６４１において掃気用ガス供給管６１２，
６１３，６２２，６２３，６３２，６３３，６４２，６
４３より掃気用ガスが流されており各真空容器間でガス
が混入するのを防いでいる。そして帯電除去式除塵手段
１が、帯状基板の送り出し部に取り付けられている。

【００１５】図７および図８は除塵手段の配置および／
または個数を変えた機能性堆積膜連続形成装置の例を示
す図で、図中２，３，４および５は除塵手段であり、そ
れ以外の符号および操作等は、図１の装置の場合と同様
である。

【００１６】図２は層間保護シートを用いる場合の堆積
膜連続形成装置を示しており、図中の符号は図１の符号
に対応している。送り出し用ボビン１１から送り出され
た層間保護シート１５および帯状基板のうち、層間保護
シートは巻き取りコア１７によって巻き取られ、帯状基
板は図１の装置を用いる場合同様の成膜等の処理に付
す。次の成膜後の帯状基板巻き取り時、送り出しコア１
８から送り出され除塵手段１で除塵された層間保護シー
ト１６も、帯状基板と同時に巻き取り用ボビン１２によ
って巻き取られる。

【００１７】図３および図４は、帯電除去による除塵手
段の例を示すものであるが、本発明はこれらによって何
ら限定されるものではなく、帯電除去によって除塵する
ものであれば全て含む。

【００１８】図３において、帯状基板１０または層間保
護シート１６は矢印Ａの方向に搬送されており導電性ブ
ラシ７および導電性支持体６を通しＧＮＤに接地されて
いる。

【００１９】これにより帯電した帯状基板または層間保
護シートをＧＮＤに接地することで電位差をなくし付着
していたゴミを取り除くことができる。

【００２０】またこの図においては帯状基板または層間
保護シートの上面において接地を行なっているが、下面
または両面で接地を行なってもよい。

【００２１】図４において、帯状基板１０または層間保
護シート１６は矢印Ａの方向に搬送されている。そして
帯状基板または層間保護シートに対向して除電用電極８
が配置されており、さらに除電用電極８は除電用電源９
に接続されている。

【００２２】これにより除電用電源９で除電用電極８に
電位を印加することで、帯電している帯状基板または層
間保護シートに付着したゴミを除電用電極８に引きつ
け、さらに帯状基板または層間保護シートの除電を行な
うことができる。

【００２３】またこの図においては帯状基板または層間
保護シートの下面において除電を行なっているが、上面
または両面で除電を行なってもよい。

【００２４】

【実施例】以下に本発明の装置および方法の具体的実施
例を示すが、本発明はこれらの実施例によって何ら限定
されるものではない。

【００２５】（実施例１）図４の除電手段を設けた図１
の装置を用いて、光起電力素子製造を実施した。

【００２６】帯状基板１０として、十分に脱脂および洗
浄を行ない下部電極としてスパッタリング法により銀薄
膜を１００ｎｍ、ＺｎＯ薄膜を１μｍ成膜してあるＳＵ
Ｓ４３０ＢＡ（幅１２０ｍｍ×長さ１００ｍ×厚さ０．
１３ｍｍ）を用い、これを図１のように張って、たるみ
の無い程度に張力調整を行なった。そこで各真空容器１
０１，２０１，３０１，４０１，５０１の排気口１０
２，２０２，３０２，４０２，５０２より排気ポンプ
（不図示）で１×１０^-6Ｔｏｒｒ以下まで真空引きし
た。

【００２７】次に掃気用ガス供給管６１２，６１３，６
２２，６２３，６３２，６３３，６４２，６４３より掃
気用ガスとしてＨ₂ を各々流速２００ｓｃｃｍで導入開
始し、帯電除去式除塵手段１の除塵用電極８（図４）へ
の電位印加を開始した。

【００２８】さらに各成膜用真空容器２０１，３０１，
４０１内において成膜ガスを成膜ガス導入管（不図示）
により導入しながら、所定の圧力になるように排気量を
調整した。そして帯状基板の裏面を不図示の赤外線ラン
プヒーターで所定の温度に加熱し、放電電極２０３，３
０３，４０３から１３．５６ＭＨｚのＲＦ電力を導入し
て各成膜質２０４，３０４，４０４にグロー放電を生起
し、帯状基板１０を一定速度で矢印Ａ方向に搬送して帯
状基板１０上にＮ，Ｉ，Ｐ型のアモルファスシリコン膜
を連続的に形成した。各成膜室での作製条件を表１に示
す。

【００２９】

【表１】 得られたアモルファスシリコン膜を堆積した帯状基板を
装置から取り出し、５ｃｍ×５ｃｍ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図５のような
直径６ｍｍの穴７０２を２５個有するステンレス製のマ
スク７０１と一緒にセットし、真空蒸着法により表２に
示す条件でＩＴＯ透明導電膜を堆積し、図６の模式断面
図に示す太陽電池を作製した。図６において、１０は帯
状基板、８０１は銀薄膜、８０２はＺｎＯ薄膜、８１１
はＮ型アモルファスシリコン、８１２はＩ型アモルファ
スシリコン、８１３はＰ型アモルファスシリコン、８２
１はＩＴＯ透明導電膜である。

【００３０】

【表２】 この方法により作製した太陽電池の生存率は、２２／２
５であった。

【００３１】（比較例１）図９に示した従来の装置（実
施例１と比較して帯電除去式除塵手段がない装置）にお
いて、実施例１と同一条件で太陽電池を作製した。

【００３２】この方法により作製した太陽電池の生存率
は、１２／２５であった。そしてこれらの不良品の中に
は膜中にゴミを抱き込んだことによる欠陥もあった。

【００３３】（実施例２）次に図７に示すような装置を
用いて堆積膜形成を行なうこともできる。

【００３４】図中２，３および４が帯電除去式除塵手段
であり、各真空容器２０１，３０１，４０１の入口側で
放電電極２０３，３０３，４０３および成膜室２０４，
３０４，４０４の上流側に取り付けられている。

【００３５】このような構成の場合、各真空容器内で帯
状基板を処理する直前に帯電除去が行なえるため除塵の
効果だけでなく、帯状基板へのスパーク防止ができると
同時にＡＣまたはＲＦバイアスを用いているときはそれ
らが帯状基板に均一にかかるといった新たな効果があ
る。

【００３６】（実施例３）次に図８に示すような装置を
用いて堆積膜形成を行なうこともできる。

【００３７】図中、５が帯電除去式除塵手段であり、処
理の終了した帯状基板を巻き取る直前に取り付けられて
いる。

【００３８】このような構成の場合、ゴミの付着したま
ま巻き取ることがないためゴミのキズによる欠陥を防止
できるといった新たな効果がある。

【００３９】（実施例４）図３の除塵手段を設けた図２
の装置を用いて、光起電力素子製造を実施した。図中、
層間保護シート１５，１６として絶縁性のアラミッド紙
を用いた。実施例１と同じ材料を用い、表１の条件下に
実施例同様の成膜を行ない、得られた成膜後帯状基板を
除塵手段１によって除塵し、層間保護シート１６と一緒
に巻き取り用ボビンに巻き取った。

【００４０】得られたアモルファスシリコン膜を堆積し
た帯状基板を実施例１と同様に処理して、図６に示す太
陽電池を作製した。

【００４１】この方法により作製した太陽電池の生存率
は、１９／２５であった。

【００４２】（比較例２）図１０に示した従来の装置
（実施例４と比較して帯電除去式除塵機構がない装置）
において、実施例４と同一条件で太陽電池を作製した。

【００４３】この方法により作製した太陽電池の生存率
は、１２／２５であった、そしてこれらの不良品の中に
はＮ，Ｉ，Ｐ型のアモルファスシリコン膜の作製後のゴ
ミ等によるキズと思われる欠陥もあった。

【００４４】

【発明の効果】以上説明したように、ロール・ツー・ロ
ール方式の装置で帯状基板および／または層間保護シー
トを帯電除去により除塵することにより、成膜等の処理
時のゴミによる欠陥の減少、あるいは巻き取り時のゴミ
によるキズ等の欠陥防止が達成でき、歩留まりが向上す
る。さらに帯状基板へのスパーク防止および均一なバイ
アス印加が可能となり特性も向上する。

【００４５】さらに層間保護シートを使用する場合、帯
状基板上の機能性堆積膜は帯電除去された層間保護シー
トと接触するため静電破壊が防止でき歩留まりが向上す
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の堆積膜連続形成装置の１例の模式的断
面図である。

【図２】本発明の堆積膜連続形成装置の他の１例の模式
的断面図である。

【図３】帯電除去式除塵手段の１例の模式図である。

【図４】帯電除去式除塵手段の他の１例の模式的断面図
である。

【図５】ＩＴＯ透明導電膜用マスクの平面図である。

【図６】光起電力素子の模式的断面図である。

【図７】本発明の堆積膜連続形成装置のもう１つの例の
模式的断面図である。

【図８】本発明の堆積膜連続形成装置のさらに別の例の
模式的断面図である。

【図９】従来の堆積膜連続形成装置の１例の模式的断面
図である。

【図１０】従来の堆積膜連続形成装置の他の１例の模式
的断面図である。

【符号の説明】

１，２，３，４，５ 帯電除去式除塵手段 ６ 導電性支持体 ７ 導電性ブラシ ８ 除電用電極 ９ 除電用電源 １０ 帯状基板 １１ 送り出し用ボビン １２ 巻き取り用ボビン １３，１４ 搬送ローラー １５，１６ 層間保護シート １７ 巻き取りコア １８ 送り出しコア １０１ 送り出し用真空容器 ２０１ Ｎ層成膜用真空容器 ３０１ Ｉ層成膜用真空容器 ４０１ Ｐ層成膜用真空容器 ５０１ 巻き取り用真空容器 １０２，２０２，３０２，４０２，５０２ 排気口 ２０３，３０３，４０３ 放電電極 ２０４，３０４，４０４ 成膜室 ６１１，６２１，６３１，６４１ ガスゲート ６１２，６１３，６２２，６２３，６３２，６３３，６
４２，６４３ 掃気用ガス供給管 ７０１ ステンレス製のマスク ７０２ 穴 ８０１ 銀薄膜 ８０２ ＺｎＯ薄膜 ８１１ Ｎ型アモルファスシリコン ８１２ Ｉ型アモルファスシリコン ８１３ Ｐ型アモルファスシリコン ８２１ ＩＴＯ透明導電膜

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 それぞれ容器に収容された帯状基板送り
   出し手段、帯状基板巻き取り手段および該手段間に直列
   に配置された複数の処理室ならびに２つの容器を接続す
   るガスゲートからなり、帯状基板の移動経路がこれらの
   処理室を直線的に貫いている機能性堆積膜連続形成装置
   において、処理区間以外の帯状基板移動経路の１箇所以
   上に帯電除去により除塵手段が設けられていることを特
   徴とする機能性堆積膜連続形成装置。
2. 【請求項２】 帯状基板送り出し手段が、帯状基板表面
   を覆っている層間保護シートの巻き取り手段を有する請
   求項１に記載の機能性堆積膜連続形成装置。
3. 【請求項３】 帯状基板巻き取り手段が、該巻き取り手
   段への層間保護シートの送り手段を有する請求項１また
   は２に記載の機能性堆積膜連続形成装置。
4. 【請求項４】 帯状基板巻き取り手段と層間保護シート
   の送り手段との間の層間保護シート移動経路に帯電除去
   による除塵手段が設けられている、請求項３に記載の機
   能性堆積膜連続形成装置。
5. 【請求項５】 請求項１，２，３または４に記載の装置
   を用いる、機能性堆積膜連続形成方法。