JPH1065196A - 光起電力素子等の機能性堆積膜の連続形成方法及び連続形成装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】本発明は、帯状基板の変形により分離通路の高
さが変化した場合でもガスの分離性能を一定に保ち、ガ
スゲート部に流す分離用ガスを必要以上に流すことを防
止し、コストダウンを図ると共に特性のより安定した機
能性堆積膜を形成することができる光起電力素子等の機
能性堆積膜の連続形成方法及び連続形成装置を提供する
ことを目的としている。 【解決手段】本発明は、帯状基板をその長手方向に連続
的に搬送させながらガスゲートで接続された複数の処理
室を通過させ該帯状基板に半導体素子を積層する光起電
力素子等の機能性堆積膜の連続形成方法または装置にお
いて、前記ガスゲート部に分離用ガスを前記帯状基板の
表裏に流すと同時に、該ガスゲート部における該帯状基
板の搬送高さを検出し、その検出した搬送高さに基づい
て該ガスゲート部に流す該分離用ガスの表裏の流量比を
調整することを特徴とするものである。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、大面積の機能性堆
積膜の連続形成方法及び連続形成装置に係り、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及び装置に関する。

【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、各々の半
導体層形成用の独立した成膜室を設け、各成膜室にて各
々の半導体層の形成を行う方法が提案されている。米国
特許第４，４００，４０９号明細書には、ロール・ツー
・ロール（Ｒｏｌｌｔｏ 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。この装置によ
れば、複数のグロー放電領域を設け、所望の幅の十分に
長い可撓性の基板を、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伝型の半導体層を堆積しつ
つ、前記基板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作成するこ
とができるとされている。なお、該明細書においては、
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にはガスゲート
が用いられている。具体的には、前記各グロー放電領域
同士を、スリット状の分離通路によって相互に分離し、
さらに該分離通路に例えばＡｒ，Ｈ2等の分離用ガスの
流れを作製させる手段が採用されている。

【０００３】以下に図面を用い従来例を説明する。図８
は従来例を表す図であり、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３０
１、Ｐ層成膜用真空容器４０１、巻き取り用真空容器５
０１はガスゲート１５１、２７１、３５１、４５１で接
続され排気口１０２、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１
５１、２７１、３５１、４５１において分離用ガス供給
管１５２、１５３、２７２、２７３、３５２、３５３、
４５２、４５３より分離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。

【０００４】さらにガスゲートについて詳しく説明す
る。ガスゲートにおいて相互のガスの混入、拡散を防ぐ
分離性能は、ガスゲートのスリット部分のコンダクタン
スと、ガスゲートのスリット部分から成膜室に流す分離
用ガスの流量により決定される。ガスゲートの模式斜視
図を図９に示す。帯状基板１０は開口断面調節部材５５
７内に設けられたマグネットローラー５５８により保持
され分離通路５５６が形成される。この分離通路５５６
がガスゲート内のコンダクタンスを発生させており、コ
ンダクタンスは分離通路５５６の高さの自乗に比例し長
さに反比例する。そして分離用ガス供給管５５３より分
離用ガスが供給され分離用ガス流路５５４を通り分離用
ガス放出口５５５より放出しガス分離を行っている。

【０００５】図１０はガスゲートの断面図であり、１０
は帯状基板、５５１はガスゲート、５５２、５５３は分
離用ガス供給管、５５４は分離用ガス流路、５５５は分
離用ガス放出口、５５６は分離通路、５５７は開口断面
調節部材、５５８はマグネットローラーである。図１０
内のＡ〜Ａ′断面およびＢ〜Ｂ′断面をそれぞれ図１１
および図１２に示す。同一符号のものは同一部材であ
る。

【０００６】またガスの分離性能を図１３の様な装置を
用いて測定した。第１真空容器６０１と第２真空容器６
１１は、ガスゲート６５１により接続され排気口６０
２、６１２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６２１はガスゲート６５１を貫通して
第１真空容器６０１から第２真空容器６１１まで設置し
分離通路６５６が形成されている。そして各成膜ガス導
入管６０３、６１３から試験ガスが、分離用ガス供給管
６５２、６５３より分離用ガスがそれぞれ導入され、所
望の圧力になるように各圧力計６０４、６１４により測
定し排気コンダクタンスを調整しながら保持する。また
第２真空容器６１１には質量分析器６３１が取り付けら
れており、質量分析器６３１により第２真空容器６１１
の内部のガスが分析される。

【０００７】実験は次のように行った。第１真空容器６
０１および第２真空容器６１１を不図示の排気装置を用
いて排気口６０２、６１２を通して１０^-6Ｔｏｒｒ代ま
で排気した後、第１真空容器にＨｅガスを２００ｓｃｃ
ｍ、第２真空容器にＨ2ガスを２００ｓｃｃｍ、さらに
分離用ガスとしてＨ2ガスを分離用ガス供給管６５２、
６５３より各々２００ｓｃｃｍずつ合計４００ｓｃｃｍ
導入し、それぞれの圧力が１．０Ｔｏｒｒ、０．００５
Ｔｏｒｒになるようにそれぞれの真空容器の排気コンダ
クタンスを調節した。尚帯状基板６２１は１２０ｍｍ幅
のものを使用しガスゲートもこれに合うものを使用し
た。この時第１真空容器６０１から第２真空容器６１１
へ侵入してくるＨｅガスの量およびＨ2ガスの量を質量
分析器６３１により測定し信号強度の比（Ｈ2／Ｈｅ）
として求めた。そして、ガスゲート内部の分離通路６５
６の高さをそれぞれ変更し測定した結果を図１４に示
す。これより分離通路の高さが変化することにより、ガ
ス分離性能が変化することが分かる。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記従
来例では各成膜真空容器において３００℃程度の各成膜
温度にまで加熱され各層が形成されるため帯状基板が熱
による変形を起こしそのままの状態でガスゲートに送ら
れている。そのためガスゲート内部において帯状基板の
変形により分離通路の高さが変化してコンダクタンスが
常時変動する。それによりガスの分離性能が変化して各
成膜用真空容器間でガスの混入が発生する可能性があっ
た。そのため、必要以上に分離ガスを流していた。

【０００９】そこで、本発明は、上記従来のものにおけ
る課題を解決し、帯状基板の変形により分離通路の高さ
が変化した場合でもガスの分離性能を一定に保ち、ガス
ゲート部に流す分離用ガスを必要以上に流すことを防止
し、コストダウンを図ると共に特性のより安定した機能
性堆積膜を形成することができる光起電力素子等の機能
性堆積膜の連続形成方法及び連続形成装置を提供するこ
とを目的としている。

【００１０】

【課題を解決するための手段】本発明は、上記課題を解
決するため、光起電力素子等の機能性堆積膜の連続形成
方法及び連続形成装置をつぎのように構成したものであ
る。すなわち、本発明の光起電力素子等の機能性堆積膜
の連続形成方法または装置は、帯状基板をその長手方向
に連続的に搬送させながらガスゲートで接続された複数
の処理室を通過させ該帯状基板に半導体素子を積層する
光起電力素子等の機能性堆積膜の連続形成方法におい
て、前記ガスゲート部に分離用ガスを前記帯状基板の表
裏に流すと同時に、該ガスゲート部における該帯状基板
の搬送高さを検出し、その検出した高さに基づいて該ガ
スゲート部に流す該分離用ガスの表裏の流量比を調整す
ることを特徴としている。そして、本発明の光起電力素
子等の機能性堆積膜の連続形成方法または装置において
は、前記分離用ガスの表裏の流量比の調整を、ガスゲー
トによってＮ層成膜用処理室、Ｉ層成膜用処理室、Ｐ層
成膜用処理室の順に接続した複数の処理室における該Ｎ
層成膜用処理室と該Ｉ層成膜用処理室の間のガスゲート
部で行うように構成することができる。また、その分離
用ガスの表裏の流量比の調整を、ガスゲートによってＮ
層成膜用処理室、Ｉ層成膜用処理室、Ｐ層成膜用処理室
の順に複数回繰り返し接続した複数の処理室における該
Ｐ層成膜用処理室と該Ｎ層成膜用処理室の間のガスゲー
ト部で行うように構成することができる。また、その分
離用ガスの表裏の流量比の調整を、ガスゲートによって
Ｎ層成膜用処理室、Ｉ層成膜用処理室、Ｐ層成膜用処理
室の順に複数回繰り返し接続した複数の処理室における
該Ｎ層成膜用処理室と該Ｉ層成膜用処理室の間及び該Ｐ
層成膜用処理室と該Ｎ層成膜用処理室の間のガスゲート
部で行うように構成することもできる。その際、本発明
においては、ガスゲート部に総流量３００ｓｃｃｍ以上
の分離用ガスを流すことが本発明を実施する上で好まし
い。

【００１１】

【発明の実施の形態】本発明は、上記したように機能性
堆積膜の連続形成方法及び連続形成装置において、ガス
ゲート部における帯状基板の搬送高さを検知してそのデ
ータを基にガスゲートに供給される分離用ガスの上下の
流量比を自動でコントロールすることにより、熱などに
より変形した帯状基板がガスゲートに入ってきてコンダ
クタンスが変化した時でもガスの分離性能を一定に保つ
ことができ、上記した本発明の目的を達成することが可
能となる。

【００１２】以下、図面に基づいて本発明の内容を具体
的に説明する。図１は本発明のガスゲート部におけるシ
ステム図を示している。ガスゲート５５１内に帯状基板
１０が通っており分離用ガス供給管５５２、５５３より
分離用ガスが流されている。ここでガスゲート部におけ
る帯状基板１０の搬送高さを高さ検出器１により検出し
そのデータをコントローラー５に送られる。そしてその
データを基に上側可変流量弁６および下側可変流量弁７
を操作し、ガスゲートに供給される分離用ガスの上下の
流量比をコントロールしている。すなわち通常はガスゲ
ートの上下の流量比を１：１で流していたものを、帯状
基板の熱による変形などに応じてその変形量を検出し
て、ガスゲートの上下の流量比を０．９：１．１または
０．８：１．２といった具合に連続的に上下の流量比を
変化させるものである。

【００１３】

【実施例】つぎに、本発明の実施例を図を用いて説明す
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。 ［実施例１］本発明の図１の様なガスゲート部における
システムを組み込んだ装置の実施例１を図２に示す。こ
れはシングルの光起電力素子の製造装置であり、Ｎ層成
膜用真空容器とＩ層成膜用真空容器の間のガスゲートに
本発明のシステムを組み込んだものである。図１におい
て、ガスゲート５５１内に帯状基板１０が通っており分
離用ガス供給管５５２、５５３より分離用ガスが流され
ている。ここでガスゲート部における帯状基板１０の搬
送高さを高さ検出器１により検出しそのデータをコント
ローラー５に送られる。そしてそのデータを基に上側可
変流量弁６および下側可変流量弁７を操作し、ガスゲー
トに供給される分離用ガスの上下の流量比をコントロー
ルしている。

【００１４】図２において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３０
１、Ｐ層成膜用真空容器４０１、巻き取り用真空容器５
０１はガスゲート１５１、２５１、３５１、４５１で接
続され排気口１０２、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。またガスゲート１５
１、２５１、３５１、４５１において、分離用ガス供給
管１５２、１５３、２５２、２５３、３５２、３５３、
４５２、４５３より分離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。ここでガスゲー
ト２５１において本発明のシステムが組み込まれており
帯状基板の搬送高さ検出器２により搬送高さを検出し、
分離用ガスが上下の流量比をコントロールされながら流
されている（コントローラーおよび可変流量弁は不図
示）。

【００１５】以下に本発明を用いた製造装置による光起
電力素子製造の具体的実施例を示す。帯状基板１０とし
て、十分に脱脂及び洗浄を行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１μ
ｍ成膜してあるＳＵＳ４３０ＢＡ（幅１２０ｍｍ×長さ
１００ｍ×厚さ０．１３ｍｍ）を用い、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を通過し巻き取り用真空容器５０１におい
て巻き取り用ボビン１２に巻き付けられたるみの無い程
度に張力調整を行った。そこで各真空容器１０１、２０
１、３０１、４０１、５０１の排気口１０２、２０２、
３０２、４０２、５０２より排気ポンプ（不図示）で１
×１０^-3Ｔｏｒｒ以下まで真空引きした。次に分離用ガ
ス供給管１５２、１５３、２５２、２５３、３５２、３
５３、４５２、４５３より分離用ガスとしてＨ2を各々
２００ｓｃｃｍ、上下の総流量が４００ｓｃｃｍ流す。
さらに各々成膜用真空容器２０１、３０１、４０１内に
おいて成膜ガスを成膜ガス導入管２０４、３０４、４０
４より導入し所定の圧力になるように排気量を調整す
る。

【００１６】そして帯状基板の裏面より赤外線ランプヒ
ーター２０３、３０３、４０３で所定の温度に加熱し、
放電電極２０５、４０５から１３．５６ＭＨｚのＲＦ電
力を印加し、またマイクロ波導入手段３０６より２．４
５ＧＨｚのマイクロ波が導入されそれぞれグロー放電を
生起させて、帯状基板１０を一定速度で矢印Ａの方向に
搬送して帯状基板１０上にＮ型、Ｉ型、Ｐ型のアモルフ
ァスシリコン膜を連続的に形成する。各成膜室での作製
条件を表１に示す。

【００１７】

【表１】 ここで、本発明のシステムが組み込まれているガスゲー
ト２５１において、分離用ガスの総流量を２５０、３０
０、３５０、４００ｓｃｃｍと変更し各々成膜し作製し
た。

【００１８】本発明の装置を用い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板をロール・ツ
ー・ロール装置から取り出し、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３
のような直径６ｍｍの穴７０２が２５個あるステンレス
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４の模
式断面図に示す太陽電池を作製した。

【００１９】

【表２】 図４において、１０は帯状基板、８０１は銀薄膜、８０
２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、８２１はＩＴＯ透明導電膜である。
この方法で作製した光起電力素子を評価したところ、ガ
スゲート２５１に流した分離用ガスの総流量が３００ｓ
ｃｃｍ以上のものは特性悪化は無かったが、２５０ｓｃ
ｃｍのものは特性上曲線因子（Ｆ．Ｆ．）が悪化する傾
向があった。

【００２０】（比較例１）従来の図８のような装置（実
施例１と比較してガスゲート部における分離用ガスの上
下の流量比をコントロールするシステムがない装置）に
おいて、実施例１と同一条件でシングルの光起電力素子
を作製した。この方法で作製した光起電力素子を評価し
たところ、ガスゲート６５１に流した分離用ガスの総流
量が３５０ｓｃｃｍ以上のものは特性悪化は無かった
が、３００ｓｃｃｍのものは特性上曲線因子（Ｆ．
Ｆ．）が悪化する傾向があった。

【００２１】［実施例２］図５は本発明の実施例２の装
置である。これは本発明の図１の様なガスゲート部にお
けるシステムを組み込んだトリプルの光起電力素子の製
造装置であり、Ｐ層成膜用真空容器とＮ層成膜用真空容
器の間のガスゲートに本発明のシステムを組み込んだも
のである。

【００２２】図１において、ガスゲート５５１内に帯状
基板１０が通っており分離用ガス供給管５５２、５５３
より分離用ガスが流されている。ここでガスゲート部に
おける帯状基板１０の搬送高さを高さ検出器１により検
出しそのデータをコントローラー５に送られる。そして
そのデータを基に上側可変流量弁６および下側可変流量
弁７を操作し、ガスゲートに供給される分離用ガスの上
下の流量比をコントロールしている。

【００２３】図５において送り出し用真空容器１００
１、第１のＮ層成膜用真空容器１１０１、第１のＩ層成
膜用真空容器１２０１、第１のＰ層成膜用真空容器１３
０１、第２のＮ層成膜用真空容器１４０１、第２のＩ層
成膜用真空容器１５０１、第２のＰ層成膜用真空容器１
６０１、第３のＮ層成膜用真空容器１７０１、第３のＩ
層成膜用真空容器１８０１、第３のＰ層成膜用真空容器
１９０１、巻き取り用真空容器２００１はガスゲート１
０５１、１１５１、１２５１、１３５１、１４５１、１
５５１、１６５１、１７５１、１８５１、１９５１で接
続され排気口（不図示）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１０００は送り出し用ボ
ビン１００２に巻かれており搬送ローラー１００３によ
り搬送方向が変更されて各々の真空容器に搬送される
（矢印Ａの方向）。そして各真空容器内で成膜等の処理
が行われた帯状基板１０００は搬送ローラー２００３に
より搬送方向が変更されて巻き取り用ボビン２００２に
より巻き取られる。またガスゲート１０５１、１１５
１、１２５１、１３５１、１４５１、１５５１、１６５
１、１７５１、１８５１、１９５１において、分離用ガ
ス供給管（不図示）より分離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。ここでガス
ゲー卜１３５１、１６５１において本発明のシステムが
組み込まれており帯状基板の搬送高さ検出器３、４によ
り搬送高さを検出し、分離用ガスが上下の流量比をコン
トロールされながら流されている（コントローラーおよ
び可変流量弁は不図示）。

【００２４】以下に本発明を用いた製造装置による光起
電力素子製造の具体的実施例を示す。帯状基板１０００
として、十分に脱脂及び洗浄を行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ＳＵＳ４３０ＢＡ（幅１２０ｍｍ×
長さ１００ｍ×厚さ０．１３ｍｍ）を用い、第１のＮ層
成膜用真空容器１１０１、第１のＩ層成膜用真空容器１
２０１、第１のＰ層成膜用真空容器１３０１、第２のＮ
層成膜用真空容器１４０１、第２のＩ層成膜用真空容器
１５０１、第２のＰ層成膜用真空容器１６０１、第３の
Ｎ層成膜用真空容器１７０１、第３のＩ層成膜用真空容
器１８０１、第３のＰ層成膜用真空容器１９０１を通過
し巻き取り用真空容器２００１において巻き取り用ボビ
ン２００２に巻き付けられたるみの無い程度に張力調整
を行った。

【００２５】そこで各真空容器１００１、１１０１、１
２０１、１３０１、１４０１、１５０１、１６０１、１
７０１、１８０１、１９０１、２００１の排気口（不図
示）より排気ポンプ（不図示）で１×１０^-3Ｔｏｒｒ以
下まで真空引きした。次に分離用ガス供給管（不図示）
より分離用ガスとしてＨ2を各々２００ｓｃｃｍ、上下
の総流量が４００ｓｃｃｍ流す。さらに各々成膜用真空
容器１１０１、１２０１、１３０１、１４０１、１５０
１、１６０１、１７０１、１８０１、１９０１内におい
て成膜ガスを成膜ガス導入管（不図示）より導入し所定
の圧力になるように排気量を調整する。

【００２６】そして、帯状基板の裏面より赤外線ランプ
ヒーター（不図示）で所定の温度に加熱し、放電電極１
１０５、１３０５、１４０５、１６０５、１７０５、１
８０５、１９０５から１３．５６ＭＨｚのＲＦ電力を印
加し、またマイクロ波導入手段１２０６，１５０６より
２．４５ＧＨｚのマイクロ波が導入されそれぞれグロー
放電を生起させて、帯状基板１０００を一定速度で矢印
Ａの方向に搬送して帯状基板１０００上に第１のＮ型、
第１のＩ型、第１のＰ型、第２のＮ型、第２のＩ型、第
２のＰ型、第３のＮ型、第３のＩ型、第３のＰ型のアモ
ルファスシリコン膜を連続的に形成する。各成膜室での
作製条件を表３に示す。

【００２７】

【表３】 ここで、本発明のシステムが組み込まれているガスゲー
ト１３５１、１６５１において、分離用ガスの総流量を
２５０、３００、３５０、４００ｓｃｃｍと変更し各々
成膜し作製した。

【００２８】本発明の装置を用い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板をロール・ツ
ー・ロール装置から取り出し、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３
のような直径６ｍｍの穴７０２が２５個あるステンレス
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、１
０００は帯状基板、９０１は銀薄膜、９０２はＺｎＯ薄
膜、９１１は第１のＮ型アモルファスシリコン、９１２
は第１のＩ型アモルファスシリコン、９１３は第１のＰ
型アモルファスシリコン、９２１は第２のＮ型アモルフ
ァスシリコン、９２２は第２のＩ型アモルファスシリコ
ン、９２３は第２のＰ型アモルファスシリコン、９３１
は第３のＮ型アモルファスシリコン、９３２は第３のＩ
型アモルファスシリコン、９３３は第３のＰ型アモルフ
ァスシリコン、９４１はＩＴＯ透明導電膜である。この
方法で作製した光起電力素子を評価したところ、ガスゲ
ート１３５１，１６５１に流した分離用ガスの総流量が
３００ｓｃｃｍ以上のものは特性悪化は無かったが、２
５０ｓｃｃｍのものは特性上シリーズ抵抗（Ｒｓ）が上
がる傾向があった。

【００２９】（比較例２）従来の装置（実施例２と比較
してガスゲート部における分離用ガスの上下の流重比を
コントロールするシステムがない装置）において、実施
例２と同―条件でトリプルの光起電力素子を作製した。
この方法で作製した光起電力素子を評価したところ、ガ
スゲートに流した分離用ガスの総流量が３５０ｓｃｃｍ
以上のものは特性悪化は無かったが、３００ｓｃｃｍの
ものは特性上シリーズ抵抗（Ｒｓ）が上がる傾向があっ
た。

【００３０】［実施例３］図７は本発明の実施例３の装
置である。これは本発明の図１の様なガスゲート部にお
けるシステムを組み込んだトリプルの光起電力素子の製
造装置であり、Ｎ層成膜用真空容器とＩ層成膜用真空容
器の間およびＰ層成膜用真空容器とＮ層成膜用真空容器
の間のガスゲートに本発明のシステムを組み込んだもの
である。

【００３１】図１において、ガスゲート５５１内に帯状
基板１０が通っており分離用ガス供給管５５２，５５３
より分離用ガスが流されている。ここでガスゲート部に
おける帯状基板１０の搬送高さを高さ検出器１により検
出しそのデータをコントローラー５に送られる。そして
そのデータを基に上側可変流量弁６および下側可変流量
弁７を操作し、ガスゲートに供給される分離用ガスの上
下の流量比をコントロールしている。

【００３２】図７において送り出し用真空容器３００
１，第１のＮ層成膜用真空容器３１０１、第１のＩ層成
膜用真空容器３２０１、第１のＰ層成膜用真空容器３３
０１、第２のＮ層成膜用真空容器３４０１、第２のＩ層
成膜用真空容器３５０１、第２のＰ層成膜用真空容器３
６０１、第３のＮ層成膜用真空容器３７０１、第３のＩ
層成膜用真空容器３８０１、第３のＰ層成膜用真空容器
３９０１、巻き取り用真空容器４００１はガスゲート３
０５１、３１５１、３２５１、３３５１、３４５１，３
５５１、３６５１、３７５１、３８５１、３９５１で接
続され排気口（不図示）より排気ポンブ（不図示）で真
空に排気されている。帯状基板３０００は送り出し用ボ
ビン３００２に巻かれており搬送ローラー３００３によ
り搬送方向が変更されて各々の真空容器に搬送される
（矢印Ａの方向）。そして各真空容器内で成膜等の処理
が行われた帯状基板３０００は搬送ローラー３００３に
より搬送方向が変更されて巻き取り用ボビン４００２に
より巻き取られる。

【００３３】またガスゲート３０５１、３１５１、３２
５１、３３５１、３４５１、３５５１、３６５１、３７
５１、３８５１、３９５１において、分離用ガス供給管
（不図示）より分離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。ここでガスゲート３
１５１、３３５１、３４５１、３６５１、３７５１にお
いて本発明のシステムが組み込まれており帯状基板の搬
送高さ検出器２１、２２、２３、２４、２５により搬送
高さを検出し、分離用ガスが上下の流量比をコントロー
ルされながら流されている（コントローラーおよび可変
流量弁は不図示）。

【００３４】以下に本発明を用いた製造装置による光起
電力素子製造の具体的実施例を示す。

【００３５】帯状基板３０００として、十分に脱脂及び
洗浄を行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１２ｍｍ×長さ１００ｍ×厚さ０．１
３ｍｍ）を用い、第１のＮ層成膜用真空容器３１０１、
第１のＩ層成膜用真空容器３２０１、第１のＰ層成膜用
真空容器３３０１、第２のＮ層成膜用真空容器３４０
１、第２のＩ層成膜用真空容器３５０１、第２のＰ層成
膜用真空容器３６０１、第３のＮ層成膜用真空容器３７
０１，第３のＩ層成膜用真空容器３８０１、第３のＰ層
成膜用真空容器３９０１を通過し巻き取り用真空容器４
００１において巻き取り用ボビン４００２に巻き付けら
れたるみの無い程度に張力調整を行った。

【００３６】そこで各真空容器３００１、３１０１、３
２０１、３３０１、３４０１、３５０１、３６０１、３
７０１、３８０１、３９０１、４００１の排気口（不図
示）より排気ポンプ（不図示）で１×１０^-3Ｔｏｒｒ以
下まで真空引きした。次に分離用ガス供給管（不図示）
より分離用ガスとしてＨ2を各々２００ｓｃｃｍ、上下
の総流量が４００ｓｃｃｍ流す。さらに各々成膜用真空
容器３１０１、３２０１、３３０１、３４０１、３５０
１、３６０１、３７０１、３８０１、３９０１内におい
て成膜ガスを成膜ガス導入管（不図示）より導入し所定
の圧力になるように排気量を調整する。

【００３７】そして帯状基板の裏面より赤外線ランプヒ
ーター（不図示）で所定の温度に加熱し、放電電極３１
０５、３３０５、３４０５、３６０５、３７０５、３８
０５、３９０５から１３．５６ＭＨｚのＲＦ電力を印加
し、またマイクロ波導入手段３２０６、３５０６より
２．４５ＧＨｚのマイクロ波が導入されそれぞれグロー
放電を生起させて、帯状基板３０００を一定速度で矢印
Ａの方向に搬送して帯状基板３０００上に第１のＮ型、
第１のＩ型、第１のＰ型、第２のＮ型、第２のＩ型、第
２のＰ型、第３のＮ型、第３のＩ型，第３のＰ型のアモ
ルファスシリコン膜を連続的に形成する。各成膜室での
作製条件を表３に示す。

【００３８】ここで、本発明のシステムが組み込まれて
いるガスゲート３１５１、３３５１、３４５１、３６５
１、３７５１において、分離用ガスの総流量を２５０、
３００、３５０、４００ｓｃｃｍと変更し各々成膜し作
製した。

【００３９】本発明の装置を用い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板をロール・ツ
ー・ロール装置から取り出し、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３
のような直径６ｍｍの穴７０２が２５個あるステンレス
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。

【００４０】図６において、１０００は帯状基板、９０
１は銀薄膜、９０２はＺｎＯ薄膜、９１１は第１のＮ型
アモルファスシリコン、９１２は第１のＩ型アモルファ
スシリコン、９１３は第１のＰ型アモルファスシリコ
ン、９２１は第２のＮ型アモルファスシリコン、９２２
は第２のＩ型アモルファスシリコン、９２３は第２のＰ
型アモルファスシリコン、９３１は第３のＮ型アモルフ
ァスシリコン、９３２は第３のＩ型アモルファスシリコ
ン、９３３は第３のＰ型アモルファスシリコン、９４１
はＩＴＯ透明導電膜である。

【００４１】この方法で作製した光起電力素子を評価し
たところ、ガスゲート３１５１、３３５１、３４５１、
３６５１、３７５１に流した分離用ガスの総流量が３０
０ｓｃｃｍ以上のものは特性悪化は無かったが、２５０
ｓｃｃｍのものは特性上曲線因子（Ｆ．Ｆ．）が悪化し
シリーズ抵抗（Ｒｓ）が上がる傾向があった。

【００４２】（比較例３）従来の装置（実施例３と比較
してガスゲート部における分離用ガスの上下の流量比を
コントロールするシステムがない装置）において、実施
例３と同一条件でトリプルの光起電力素子を作製した。
この方法で作製した光起電力素子を評価したところ、ガ
スゲートに流した分離用ガスの総流量が３５０ｓｃｃｍ
以上のものは特性悪化は無かったが、３００ｓｃｃｍの
ものは特性上曲線因子（Ｆ．Ｆ．）が悪化しシリーズ抵
抗（Ｒｓ）が上がる傾向があった。

【００４３】

【発明の効果】本発明は、以上のように、ロール・ツー
・ロール方式の装置で半導体素子等の機能性堆積膜の連
続形成方法及び装置において、ガスゲート部における帯
状基板の搬送高さを検知してそのデータを基にガスゲー
トに供給される分離用ガスの上下の流量比を自動的にコ
ントロールするよう構成し、これによって熱などにより
変形した帯状基板がガスゲートに入ってきてコンダクタ
ンスが変化した時でもガスの分離性能を一定に保つこと
が可能となる。したがって、本発明においては、上記構
成によりガスゲート部に流す分離用ガスを必要以上に流
すことが防止でき、特性を維持しながら使用ガス流量を
減らすことができコストダウンを図ることが可能となる
と同時に、ガスゲートから成膜用真空容器へのガスの入
り込みが減り成膜条件の幅が取り易くなり、特性がより
安定した堆積膜の形成が可能となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明のガスゲート部におけるシステム図であ
る。

【図２】本発明における実施例１のロール・ツー・ロー
ル方式の装置を示す図である。

【図３】ＩＴＯ透明導電膜用マスクを示す図である。

【図４】シングルの光起電力素子の模式断面図である。

【図５】本発明における実施例２のロール・ツー・ロー
ル方式の装置を示す図である。

【図６】トリプルの光起電力素子の模式断面図である。

【図７】本発明における実施例３のロール・ツー・ロー
ル方式の装置を示す図である。

【図８】従来例のロール・ツー・ロール方式の装置を示
す図である。

【図９】従来のガスゲートの模式斜視図である。

【図１０】従来のガスゲートの断面図である。

【図１１】従来のガスゲートのＡ〜Ａ′断面図である。

【図１２】従来のガスゲートのＢ〜Ｂ′断面図である。

【図１３】ガス分離性能測定装置を示す図である。

【図１４】ガス分離性能測定結果を示す図である。

【符号の説明】

１、２、３、４、２１、２２、２３、２４、２５：高さ
検出器 ５：コントローラー ６：上側可変流量弁 ７：下側可変流量弁 １０、６２１、１０００、３０００：帯状基板 １１、１００２、３００２：送り出し用ボビン １２、２００２、４００２：巻き取り用ボビン １３、１４、１００３、２００３、３００３、４００
３：搬送ローラー １０１、１００１、３００１：送り出し用真空容器 ２０１、１１０１、１４０１、１７０１、３１０１、３
４０１、３７０１：Ｎ層成膜用真空容器 ３０１、１２０１、１５０１、１８０１、３２０１、３
５０１、３８０１：Ｉ層成膜用真空容器 ４０１、１３０１、１６０１、１９０１、３３０１、３
６０１、３９０１：Ｐ層成膜用真空容器 ５０１、２００１、４００１：巻き取り用真空容器 ６０１：第１真空容器 ６１１：第２真空容器 １０２、２０２、３０２、４０２、５０２、６０２、６
１２：排気口 １５１、２５１、３５１、４５１、２７１、５５１、６
５１、１０５１、１１５１、１２５１、１３５１、１４
５１、１５５１、１６５１、１７５１、１８５１、１９
５１、３０５１、３１５１、３２５１、３３５１、３４
５１、３５５１、３６５１、３７５１、３８５１、３９
５１：ガスゲート １５２、１５３、２５２、２５３、３５２、３５３、４
５２、４５３、２７２、２７３、５５２、５５３、６５
２、６５３：分離用ガス供給管 ５５７：開口断面調節部材 ５５８：マグネットローラー ５５６、６５６：分離通路 ５５４：分離用ガス流路 ５５５：分離用ガス放出口 ２０３、３０３、４０３：赤外線ランプヒーター ２０４、３０４、４０４、６０３、６１３：成膜ガス導
入管 ２０５、４０５、１１０５、１３０５、１４０５、１６
０５、１７０５、１８０５、１９０５、３１０５、３３
０５、３４０５、３６０５、３７０５、３８０５、３９
０５：放電電極 ３０６、１２０６、１５０６、３２０６、３５０６：マ
イクロ波導入手段 ６０４、６１４：圧力計 ６３１：質量分析器 ７０１：ステンレス製のマスク ７０２：穴 ８０１、９０１：銀薄膜 ８０２、９０２：ＺｎＯ薄膜 ８１１、９１１、９２１、９３１：Ｎ型アモルファスシ
リコン ８１２、９１２、９２２、９３２：Ｉ型アモルファスシ
リコン ８１３、９１３、９２３、９３３：Ｐ型アモルファスシ
リコン ８２１、９４１：ＩＴＯ透明導電膜

Claims (9)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】帯状基板をその長手方向に連続的に搬送さ
   せながらガスゲートで接続された複数の処理室を通過さ
   せ該帯状基板に半導体素子を積層する光起電力素子等の
   機能性堆積膜の連続形成方法において、 前記ガスゲート部に分離用ガスを前記帯状基板の表裏に
   流すと同時に、該ガスゲート部における該帯状基板の搬
   送高さを検出し、その検出した搬送高さに基づいて該ガ
   スゲート部に流す該分離用ガスの表裏の流量比を調整す
   ることを特徴とする光起電力素子等の機能性堆積膜の連
   続形成方法。
2. 【請求項２】前記分離用ガスの表裏の流量比の調整が、
   ガスゲートによってＮ層成膜用処理室、Ｉ層成膜用処理
   室、Ｐ層成膜用処理室の順に接続された複数の処理室に
   おける該Ｎ層成膜用処理室と該Ｉ層成膜用処理室の間の
   ガスゲート部で行われることを特徴とする請求項１に記
   載の光起電力素子等の機能性堆積膜の連続形成方法。
3. 【請求項３】前記分離用ガスの表裏の流量比の調整が、
   ガスゲートによってＮ層成膜用処理室、Ｉ層成膜用処理
   室、Ｐ層成膜用処理室の順に複数回繰り返し接続された
   複数の処理室における該Ｐ層成膜用処理室と該Ｎ層成膜
   用処理室の間のガスゲート部で行われることを特徴とす
   る請求項１に記載の光起電力素子等の機能性堆積膜の連
   続形成方法。
4. 【請求項４】前記分離用ガスの表裏の流量比の調整が、
   ガスゲートによってＮ層成膜用処理室、Ｉ層成膜用処理
   室、Ｐ層成膜用処理室の順に複数回繰り返し接続された
   複数の処理室における該Ｎ層成膜用処理室と該Ｉ層成膜
   用処理室の間及び該Ｐ層成膜用処理室と該Ｎ層成膜用処
   理室の間のガスゲート部で行われることを特徴とする請
   求項１に記載の光起電力素子等の機能性堆積膜の連続形
   成方法。
5. 【請求項５】前記ガスゲート部に、総流量３００ｓｃｃ
   ｍ以上の分離用ガスを流すことを特徴とする請求項１〜
   請求項４のいずれか１項に記載の光起電力素子等の機能
   性堆積膜の連続形成方法。
6. 【請求項６】帯状基板をその長手方向に連続的に搬送さ
   せながらガスゲートで接続された複数の処理室を通過さ
   せ該帯状基板に半導体素子を積層する光起電力素子等の
   機能性堆積膜の連続形成装置において、 前記ガスゲート部において分離用ガスを前記帯状基板の
   表裏に流す手段を設けると同時に、該ガスゲート部にお
   ける該帯状基板の搬送高さを検出する手段と、その検出
   された高さに基づいて該ガスゲート部に流される該分離
   用ガスの表裏の流量比を調整する手段を設けたことを特
   徴とする機能性堆積膜の連続形成装置。
7. 【請求項７】前記搬送高さを検出する手段及び分離用ガ
   スの表裏の流量比の調整手段が、ガスゲートによってＮ
   層成膜用処理室、Ｉ層成膜用処理室、Ｐ層成膜用処理室
   の順に接続された複数の処理室における該Ｎ層成膜用処
   理室と該Ｉ層成膜用処理室の間のガスゲート部に設けら
   れていることを特徴とする請求項６に記載の光起電力素
   子等の機能性堆積膜の連続形成装置。
8. 【請求項８】前記搬送高さを検出する手段及び分離用ガ
   スの表裏の流量比の調整手段が、ガスゲートによって複
   数の処理室をＮ層成膜用処理室、Ｉ層成膜用処理室、Ｐ
   層成膜用処理室の順に接続された複数の処理室における
   該Ｐ層成膜用処理室と該Ｎ層成膜用処理室の間のガスゲ
   ート部に設けられていることを特徴とする請求項６に記
   載の光起電力素子等の機能性堆積膜の連続形成装置。
9. 【請求項９】前記搬送高さを検出する手段及び分離用ガ
   スの表裏の流量比の調整手段が、ガスゲートによってＮ
   層成膜用処理室、Ｉ層成膜用処理室、Ｐ層成膜用処理室
   の順に接続された複数の処理室における該Ｎ層成膜用処
   理室と該Ｉ層成膜用処理室の間及び該Ｐ層成膜用処理室
   と該Ｎ層成膜用処理室の間のガスゲート部に設けられて
   いることを特徴とする請求項６に記載の光起電力素子等
   の機能性堆積膜の連続形成装置。