JPH06330317A - 薄膜製造装置 - Google Patents

薄膜製造装置

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JPH06330317A
JPH06330317A JP11463093A JP11463093A JPH06330317A JP H06330317 A JPH06330317 A JP H06330317A JP 11463093 A JP11463093 A JP 11463093A JP 11463093 A JP11463093 A JP 11463093A JP H06330317 A JPH06330317 A JP H06330317A
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thin film
film
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film substrate
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Abstract

(57)【要約】 【目的】堆積された被膜表面に傷の発生のない薄膜製造
装置を得る。 【構成】可撓性フィルム基板60を加熱する加熱ドラム21
と31と41と、各加熱ドラムから引き出された可撓性フィ
ルム基板の搬送方向を制御するタッチロール23と33と43
とを備える。製膜は、薄膜堆積を行う反応室内で回転す
る各加熱ドラムに可撓性フィルム基板60を巻きかけて搬
送しつつ、可撓性フィルム基板上に薄膜を連続して堆積
する。その際に、反応室内の真空度を圧力1.33kPa以下
にするとともに、各加熱ドラムの表面温度Td(℃)に
対して、各加熱ドラム直後の各タッチロールの表面温度
Tt(℃)を、Td−100 <Tt<Tdの範囲に温度制
御する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、真空中で回転する加熱
ドラムに可撓性フィルム基板を巻きかけて搬送しつつ、
可撓性フィルム基板上に薄膜を連続して堆積する薄膜製
造装置に関する。
【0002】
【従来技術】真空中で回転する加熱ドラムに可撓性フィ
ルム基板を巻きかけて搬送しつつ、可撓性フィルム基板
上に薄膜を連続して堆積する薄膜製造装置は、高分子フ
ィルム上へのスパッタリング装置等ですでに産業上で広
く使用されている。
【0003】そうした従来のスパッタリング装置には、
可撓性フィルム基板を加熱する加熱ドラムを備えてい
る。そして基板フィルムの巻き出しから、薄膜の堆積、
フィルムの巻き取り迄の工程上で、フィルム裏面は回転
する加熱ドラムに接触するが、薄膜が堆積される被膜面
は他のローラー等に接触することが無い構造となってい
る。
【0004】さらに最近は、フィルム基板上へ堆積され
る薄膜も単層膜ではなく、多層膜となり、堆積領域が複
数化している。その結果、複数の加熱ドラムを使用し、
その間をフィルムが走行する構造が取られている。
【0005】そうした際に、限られた空間内でフィルム
の走行方向を制御するために、加熱ドラムから引き出さ
れた可撓性フィルム基板の搬送方向を制御するタッチロ
ールを備え、タッチロールが加熱回転ドラムから引き出
されたフィルムの被膜面に接触するように設けられてい
る。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】この様な薄膜製造装置
では、被膜面に極微少な傷が発生することが多く、多層
膜の接合構造で電気的機能を発現する薄膜、例えば非晶
質シリコン太陽電池などでは短絡現象が生じ、十分な機
能を持った膜が形成できないと言う課題があった。
【0007】本発明はかかる課題を解決して、堆積され
た被膜表面に傷の発生のない薄膜製造装置を得ることを
目的とする。
【0008】
【課題を解決するための手段】本発明の薄膜製造装置
は、可撓性フィルム基板を加熱する加熱ドラムと、加熱
ドラムから引き出された可撓性フィルム基板の搬送方向
を制御するタッチロールを備え、薄膜堆積を行う反応室
内で回転する加熱ドラムに可撓性フィルム基板を巻きか
けて搬送しつつ、可撓性フィルム基板上に薄膜を連続し
て堆積する薄膜製造装置において、反応室内の真空度を
圧力1.33kPa以下にするとともに、加熱ドラムの表面温
度Td(℃)に対して、加熱ドラム直後のタッチロール
の表面温度Tt(℃)を、Td−100 <Tt<Tdの範
囲に温度制御することを特徴としている。
【0009】すなわち本発明者による鋭意検討の結果、
被膜面における微細な傷は次ぎのようにして生じること
が明かとなった。
【0010】まず、加熱ドラムで加熱され薄膜を堆積さ
れた可撓性フィルム基板は、加熱ドラムとの接触がなく
なっても、周囲が真空中であるために熱放出が少なく急
速には冷却されない。特にプラズマCVD、スパッタリ
ング等に適した圧力1.33kPa以下のの真空中では、常圧
時に比較して残留気体による熱伝導率が急速に低下する
ために、その影響が大きい。
【0011】一方温度制御のされていない従来のタッチ
ロールの温度は、室温に近いものになっている。このた
め可撓性フィルム基板は、加熱ドラムから離れてタッチ
ロールに接触したときに急冷される。その際に可撓性フ
ィルム基板は、タッチロール上で収縮し、タッチロール
表面によってフィルムの幅方向に擦傷を発生する。そし
てこの傷の発生の程度は、加熱ドラムの加熱温度とタッ
チロールの温度差、ドラムとロール間の距離、フィルム
の搬送速度、真空の度合によって影響を受ける。
【0012】ここで、薄膜製造装置はできるだけコンパ
クトに設計した方がコスト的にも真空の維持にも好適で
あり、加熱ドラムとタッチロール間の距離を長くとるこ
とは好ましくない。また真空度を、プラズマCVDやス
パッタリング等に適した圧力範囲である圧力1.33kPaよ
りも高くすることは好ましくない。あるいはフィルム基
板の搬送速度を遅くすることは、生産性の点で好ましく
ない。
【0013】このため本発明における課題を解決する手
段としては、可撓性フィルム基板が急冷されないよう
に、タッチロールの表面温度を制御することが必要とな
る。その際タッチロールの表面温度は、フィルム基板表
面に堆積される被膜の表面硬度、タッチロールとの滑り
性等によって選択されるが、加熱ドラムの表面温度Td
(℃)に対して、加熱ドラム直後のタッチロールの表面
温度Tt(℃)を、Td−100 <Tt<Tdの範囲に温
度制御する必要がある。
【0014】また課題とされる傷の発生は、加熱ドラム
表面上あるいはタッチロール表面上での可撓性フィルム
基板の変形量、すなわち熱膨張量に影響される。このた
め0.00001 /℃以上の線膨張係数を有する可撓性フィル
ム基板上に薄膜を形成する際には、本発明による薄膜製
造装置を用いることがより好ましい。
【0015】あるいはプラズマCVD法で多層膜の接合
構造で電気的機能を発現する非晶質シリコンの薄膜を形
成する際に、本発明による薄膜製造装置を用いると、被
膜面に発生する極微少な傷による短絡現象を防ぐことが
できるので、より好ましい。
【0016】こうしたタッチロールの加熱方法としては
ヒーターの埋め込み型、熱媒の循環型、ランプ加熱型な
どの方法を用いることができる。
【0017】
【実施例および比較例】図1は、本発明の一実施例を示
す薄膜製造装置である。すなわち、可撓性フィルム基板
上に、非晶質シリコン薄膜の太陽電池を形成するための
3室分離ロールツーロールプラズマCVD装置の概略構
成である。
【0018】図中、10はフィルム巻き出し室、20は太陽
電池のn層を堆積するn層反応室、30は太陽電池のi層
を堆積するi層反応室、40は太陽電池のp層を堆積する
p層反応室、50はフィルム巻き取り室である。また11は
フィルム巻き出しロール、51はフィルム巻き取りロール
である。そして21と31と41は、各反応室における加熱ド
ラムである。さらに12、22、32、42、および52は、温度
制御を行わないタッチロールである。その一方で23、3
3、および43は、温度制御を行うタッチロールであり、
内部にはそのためのヒータが埋め込まれている。また2
4、34、および44は、プラズマCVD用の電極である。
そして60は、長尺の可撓性フィルム基板である。なお各
加熱ドラムとタッチロールとの間隔は、5 cmとしてあ
る。また本装置を設置した室内温度は、30℃である。
【0019】可撓性フィルム基板60としては、厚み75μ
mのポリエチレンナフタレートフィルム(線膨張係数=
0.000013/℃)の表面に、下部電極としてAl/ステンレ
ス薄膜をスパッタリング法で0.4 μm/4 nmの厚さに
堆積した可撓性太陽電池用基板を用いた。
【0020】この可撓性フィルム基板60は、巻き出しロ
ール11に装着され、n層、i層、p層用の各反応室20、
30、40を経由して、巻き取りロール51へと巻き取られ
る。ここで可撓性フィルム基板60の搬送速度は、3 cm
/分とした。
【0021】各反応室内で、可撓性フィルム基板60は各
加熱ドラムに接触しながら搬送されつつ、薄膜が堆積さ
れる。そのために各反応室での反応圧力と薄膜堆積時の
RF放電パワーは、n層反応室20およびp層反応室40で
は266Pa と200 W、i層反応室30では133Pa と40Wとし
た。そして本実施例では、n層/i層/p層をそれぞれ
50nm/550 nm/8 nmの厚さに堆積した。
【0022】その際に、加熱ドラム21と41の表面温度は
120 ℃に、そして加熱ドラム31の表面温度は200 ℃に制
御している。これに対してタッチロール22と32と42の温
度は、ほぼ室温の30℃と同じになっている。一方タッチ
ロール23と43の表面温度は100 ℃に制御している。そし
て本発明の実施例および比較例としてタッチロール33の
表面温度は、160 ℃(実施例1)、120 ℃(実施例
2)、80℃(比較例1)、40℃(比較例2)、温度制御
無し(比較例3)とした。
【0023】こうして製造した非晶質シリコン膜を10
0倍の顕微鏡で観察し、2cm四方に何個の傷が発生す
るかを数えた。またさらに、非晶質シリコン膜上に別の
電子ビーム蒸着装置で透明電極としてITO膜を膜厚60
nm堆積し、太陽電池を構成した。この太陽電池の出力
を、照度200lx 蛍光灯下で測定した。
【0024】この測定の結果、傷による短絡で発生した
リーク電流の影響で、太陽電池出力に違いがみられた。
すなわち実施例1では、傷の数が0 個で太陽電池出力が
3.0μW/平方cm。実施例2では、傷の数が1 個で太
陽電池出力が3.0 μW/平方cm。比較例1では、傷の
数が8 個で太陽電池出力が1.8 μW/平方cm。比較例
2では、傷の数が12個で太陽電池出力が1.0 μW/平方
cm。比較例3では、傷の数が12個で太陽電池出力が0.
8 μW/平方cm。この結果から明らかなように、タッ
チロール33の表面温度が120℃以上では、傷の発生が
ほとんど認められず、太陽電池性能も低下していない。
【0025】
【発明の効果】以上詳述したとうり本発明によって、堆
積された被膜表面に傷の発生のない薄膜製造装置を得る
ことができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】3室分離ロールツーロールプラズマCVD装置
の概略構成
【符号の説明】
10 フィルム巻き出し室 11 フィルム巻き出しロール 12 温度制御を行わないタッチロール 20 太陽電池のn層を堆積するn層反応室 21 加熱ドラム 22 温度制御を行わないタッチロール 23 温度制御を行うタッチロール 24 プラズマCVD用の電極 30 太陽電池のi層を堆積するi層反応室 31 加熱ドラム 32 温度制御を行わないタッチロール 33 温度制御を行うタッチロール 34 プラズマCVD用の電極 40 太陽電池のp層を堆積するp層反応室 41 加熱ドラム 42 温度制御を行わないタッチロール 43 温度制御を行うタッチロール 44 プラズマCVD用の電極 50 フィルム巻き取り室 51 フィルム巻き取りロール 52 温度制御を行わないタッチロール 60 可撓性フィルム基板

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】可撓性フィルム基板を加熱する加熱ドラム
    と、加熱ドラムから引き出された可撓性フィルム基板の
    搬送方向を制御するタッチロールを備え、薄膜堆積を行
    う反応室内で回転する加熱ドラムに可撓性フィルム基板
    を巻きかけて搬送しつつ、可撓性フィルム基板上に薄膜
    を連続して堆積する薄膜製造装置において、反応室内の
    真空度を圧力1.33kPa以下にするとともに、加熱ドラム
    の表面温度Td(℃)に対して、加熱ドラム直後のタッ
    チロールの表面温度Tt(℃)を、Td−100 <Tt<
    Tdの範囲に温度制御することを特徴とする薄膜製造装
    置。
  2. 【請求項2】可撓性フィルム基板の線膨張係数が、0.00
    001 /℃以上であることを特徴とする請求項1記載の薄
    膜製造装置。
  3. 【請求項3】可撓性フィルム基板上へは、プラズマCV
    D法によって非晶質シリコンの薄膜を堆積することを特
    徴とする請求項1〜2のいずれかに記載の薄膜製造装置
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5470527A (en) * 1992-04-21 1995-11-28 Kabushiki Kaisha Toshiba Ti-W sputtering target and method for manufacturing same
JP2007119911A (ja) * 2005-09-27 2007-05-17 Semiconductor Energy Lab Co Ltd 成膜装置、成膜方法、及び光電変換装置の作製方法
US8192545B2 (en) 2005-09-27 2012-06-05 Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. Film formation apparatus, method for forming film, and method for manufacturing photoelectric conversion device
JP2012188687A (ja) * 2011-03-09 2012-10-04 Toppan Printing Co Ltd 成膜装置
CN103805957A (zh) * 2012-11-14 2014-05-21 三星显示有限公司 用于沉积有机材料的设备

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