JPS649746B2 - - Google Patents

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JPS649746B2
JPS649746B2 JP58071319A JP7131983A JPS649746B2 JP S649746 B2 JPS649746 B2 JP S649746B2 JP 58071319 A JP58071319 A JP 58071319A JP 7131983 A JP7131983 A JP 7131983A JP S649746 B2 JPS649746 B2 JP S649746B2
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Nasu Puremu
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Energy Conversion Devices Inc
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Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、少なくとも２つの隣接するデポジシ
ヨン・チヤンバの各々においてアモルフアス・シ
リコン・アロイ半導体層を連続的に堆積すること
によつて、磁性基板材料のウエブ上に光起電力デ
バイスを連続的に製造する装置に関する。各アモ
ルフアス層の組成は、各デポジシヨン・チヤンバ
に導かれる特別な反応ガスの構成成分に依存す
る。最初のデポジシヨン・チヤンバに導かれる構
成成分は、注意深く制御され、隣接するデポジシ
ヨン・チヤンバに導かれる構成成分から分離され
る。特に、デポジシヨン・チヤンバは、(1)基板材
料のウエブが導通し、(2)最初のデポジシヨン・チ
ヤンバに導入する反応ガス成分を、隣接するデポ
ジシヨン・チヤンバに導入する反応ガス成分から
分離するようにされた、比較的狭いガス・ゲート
通路によつて接続される。しかし、比較的小さな
寸法のガス・ゲート通路にも拘らず、第２デポジ
シヨン・チヤンバに導かれるドーパント・ガス成
分が隣接する第１デポジシヨン・チヤンバに逆流
或いは拡散し、それによつて第１デポジシヨン・
チヤンバ内で堆積した層を汚染するということが
判明した。本発明は、ドーパント・ガス成分の逆
流又は拡散を減少するようにガス・ゲート内の通
路の寸法を縮小させ、それによつて第１のデポジ
シヨン・チヤンバ内で堆積する層の汚染を減少さ
せることである。
最近、比較的大面積であつて、結晶質の同等物
によつて製造されるものと実質的に等価なｐ−ｉ
−ｎ型デバイスの製造に用いることができ、ｐ型
及びｎ型物質を形成するためにドープ処理可能な
アモルフアス半導体アロイを堆積する方法を開発
するために、多くの努力が払われてきた。長年に
わたつて、アモルフアス・シリコン又はゲルマニ
ウムの膜に関するそのような研究は、その中に、
エネルギー・ギヤツプ内に高密度の局在状態を生
成するマイクロボイド及び未結合手（dangling
bond）が存在するために、実質的に非生産的な
ものであつた。初めに、局在状態の減少は、アモ
ルフアス・シリコン膜のグロー放電デポジシヨン
によつて達成され、その際にシラン（SiH4）ガ
スが反応管を通過し、そこでガスは、高周波（r.
f.）グロー放電によつて分解し、約500−600〓
（227−327℃）の基板温度で、基板に堆積した。
そのようにして基板に堆積する材料は、シリコン
及び水素より成る真性アモルフアス材料である。
ドープ処理されたアモルフアス材料を生成するた
めに、ｎ型導電性に対してはホスフイン・ガス
（PH3）、又ｐ型導電性に対してはジボラン
（B2H6）ガスがシラン・ガスに予め混合され、同
じ操作条件のもとでグロー放電反応管を通され
る。そのようにして堆積した材料は、恐らく置換
型のリン又はホウ素のドーパントを含み、不純物
性を示し、ｎ又はｐ導電型のものである。シラン
内の水素は、最適温度で、グロー放電デポジシヨ
ン中にシリコンの多くの末結合手を埋め、エネル
ギー・ギヤツプ内の局在状態の密度を十分的に減
少させ、アモルフアス材料が対応する結晶質材料
に近似するものとなるということが見出された。
今や、エネルギー・ギヤツプ内の局在状態の濃
度を十分に減少させ、他方グロー放電によつて高
品質の電子特性を与える著しく改良したアモルフ
アス・シリコン・アロイを得ることが可能であ
る。この技術は、1980年10月７日に発行された
“結晶質半導体に均等なアモルフアス半導体”と
いう名称のStanford R.OvshinskyとArun
Madanの米国特許第4226898号に、又同じ名称の
1980年８月12日に発行されたStanford R.
OvshinskyとMasatsugu Izuの米国特許第
4217374号に記載の蒸着によるものによつて、十
分に説明される。これらの特許に開示したよう
に、アモルフアス・シリコン半導体に導入したフ
ツ素は、その中の局在状態密度を実質的に減少す
るように作用し、ゲールマニウムのような他のア
ロイ材料の添加を容易にする。
活性化されたフツ素は、マトリクス・ボデイー
内のアモルフアス・シリコンに容易に拡散し、そ
してそれに結合して、その中の局在欠陥状態の密
度を実質的に減少させる。これは、小さな寸法の
フツ素原子がアモルフアス・シリコン・マトリク
スに容易に導入されるためである。フツ素は、シ
リコンの未結合手に結合し、フレキシブルな結合
角で部分的なイオン安定結合を形成し、水素或い
は従来使用された他の補償剤又は変性剤によつて
形成されるよりも安定し且つ有効な補償又は変性
を与える。フツ素は、その極めて小さい寸法、高
い反応性、化学結合の特異性、最高の電気陰性度
を有しているために、単独で使用され或は水素と
共に使用される場合には、水素よりもはるかに有
効な補償又は変性元素であると考えられる。
補償は、フツ素単独、又は水素と組合せて添加
することで、非常に少量（例えば１原子パーセン
トより更に少量）のそのような元素の添加によ
り、達成できる。しかし、最も使用に適したフツ
素及び水素の量は、そのようなわずかな百分率よ
りはるかに多く、そのことによりかかる元素は、
シリコン・水素・フツ素のアロイを形成すること
を可能にする。従つて、アロイを形成するフツ素
及び水素の量は、例えば0.1乃至５パーセント又
はそれ以上の範囲で使用する。従つて、このよう
に形成したアロイは、未結合手及び同様の欠陥状
態を単に無効にすることによつて達成できるより
も、エネルギー・ギヤツプ内欠陥状態の低い密度
を有する。特に、比較的多量のフツ素の使用は、
アモルフアス・シリコン含有材料の新規な構造的
形態をもたらすのに実質的に関連し、ゲルマニウ
ムのような他のアロイ形成材料の添加を容易にす
ると考えられる。前述の特性に加えて、フツ素
は、誘導及びイオン効果を通して、シリコン含有
アロイ内の局部構造のオーガナイザである。フツ
素はまた、通常水素が寄与する欠陥状態密度を減
少するように作用することによつて、水素の結合
に影響を与える。フツ素がそのようなアロイ内で
働くイオンの役割は、最初隣関係（nearest
neighbor relationships）の見地からみて重要な
フアクターである。
光起電力デバイスの効率を増加させるために、
多層セルを使用する概念は、1960年８月16日に発
行されたE.D.Jacksonの米国許第2949498号によ
つて、少なくとも1955年頃に論述された。そこで
論述された多層セル構造は、ｐ−ｎ接合結晶質半
導体デバイスを使用していた。本来、この概念
は、太陽スペクトルの種々の波長域を効率よく収
集し、開回路電圧（Voc.）を増加させるために、
種々のバンド・ギヤツプ・デバイスを使用するも
のである。タンデム・セル・デバイスは、各セル
を通過して直列に入射する光を使用する２又はそ
れ以上のセルを有し、大きなバンド・ギヤツプの
材料の後に比較的小さなバンド・ギヤツプの材料
が続いて、最初のセル又は層を通過する光を吸収
する。各セルからの発生電流を実質的に整合させ
ることによつて、全開回路電圧は、短絡回路電流
を実質的に減少させずに、増加される。
Jacksonに続いて結晶質のスタツク状セルに関
する多くの刊行物が報告されており、最近、スタ
ツク状セルにSi−Ｈ材料を扱つた幾つかの文献が
刊行された。Marfaingは、スタツク状セルの製
造にシランの堆積によるアモルフアスSi−Geア
ロイを利用することを提案したが、その実行可能
性については報告しなかつた。（Y.Marfaing、議
事録、第２ヨーロツパ）協同体光起電力エネルギ
ー会議、西独、ベルリン、第287頁（1979年）。
Hamakawa他は、カスケード型多層セルとし
て定義できる構造にSi−Ｈを利用することの実行
可能性について報告した。カスケード・セルは、
以下において、多層セル間に分離又は絶縁層を持
たない多層セルを指称するものとする。各セル
は、ｐ−ｉ−ｎ接合構造であつて、同一のバン
ド・ギヤツプを持つSi−Ｈ材料から製造した。短
絡回路電流（Jsc）の整合は、直列の光路におい
てセルの厚さを増加させることによつて行われ
た。予期したように、全デバイスのVocが増加
し、これはセルの数に比例した。
前述の方法でシランから堆積したアモルフア
ス・シリコンにより製造した多重接合（スタツク
状）太陽電池の電池効率を増加させることに関す
る最近の報告において、“ゲルマニウムはSi：Ｈ
に有害な不純物であることが判り、そのJscをGe
の増加と共に指数的に低下させる”ということが
報告された。Carlson、Marfaing及び
Hamakawaの研究と同様に、彼らの研究から、
アモルフアスのシリコン、ゲルマニウム及び水素
のアロイは、“光起電力特性が劣つており”、従つ
て、“aSi：Ｈを使用した有効なスタツク状セルの
組合せに関して、約１ミクロンでスペクトル応答
を有する光起電力膜セル材料が発見されなければ
ならない”を結論された。J.J.Hanak、B.Faugh
−nan、V.Korsun、J.P.Pellicanが、1980年１月
７日〜10日のカリフオルニア．サンデイエゴの第
14回、IEEE光起電力専門家会議で発表した。） フツ素の導入によつて有益な特性が得られるの
であるから、カスケード型多層セルの製造に使用
されたアモルフアス・アロイにフツ素を導入し
て、材料の電子特性を劣化させずに局在状態密度
を減少させる。更に、ゲルマニウム及び炭素のよ
うなバンド・ギヤツプ調整元素は、蒸着、スパタ
リング又はグロー放電プロセスにおいて、活性化
して添加することができる。必要量の１又はそれ
以上のバンド・ギヤツプ調整元素を、少なくとも
光電流発生領域内において、堆積されるアロイ・
セルに導入することによつて、特定のデバイス応
用の要請に応じてバンド・ギヤツプを調整する。
バンド・ギヤツプ調整元素は、フツ素の影響のた
めに、実質的に有害な状態を付加せずに、セルに
導入できるので、セル・アロイは、調整元素が特
定の光応答の応用に対してデバイスの波長特性を
変えるために付加されるときに、高い電子的特性
及び光導電性を維持する。フツ素と共に、或は堆
積の後に水素を添加すると、フツ素で補償され又
は変成されたアロイを更に増強できる。水素のポ
スト・デポジシヨン混入は、フツ素によつて許さ
れる比較的高いデポジシヨン基板温度を使用する
のが望ましい場合に有利である。
光起電力デバイスを大量生産できることは明ら
かに商業的に重要なことである。太陽電池の製造
がバツチ式処理に制限される結晶質シリコンとは
異なり、アモルフアス・シリコン・アロイは、多
量且つ連続的処理システムにおいて太陽電池を製
造するために、大面積の基板に多層に堆積でき
る。この種の連続処理システムは、例えば以下の
如き特許出願に開示されている。“ｐドープ処理
されたシリコン膜の製造方法及びそれから製造さ
れるデバイス”と題された1980年５月19日に出願
された米国特許出願第151301号；“アモルフアス
半導体材料をデポジツトするための連続システ
ム”と題された1981年３月16日に出願された米国
特許出願第244386号；“連続的なアモルフアス太
陽電池の製造システム”と題された1981年３月16
日に出願された米国特許出願第240493号；“多チ
ヤンバ・デポジシヨン及び分離システム及び方
法”と題された1981年９月28日に出願された米国
特許出願第306146号；“タンデム型アモルフアス
光起電力セルを連続的に製造する方法及び装置”
と題された1982年３月19日に出願された米国特許
出願第359825号。これらの出願に開示したよう
に、基板は、連続的なデポジシヨン・チヤンバを
介して連続的に前送され、各チヤンバは、特定の
材料を堆積するのに使用される。ｐ−ｉ−ｎ形構
造の太陽電池を製造する場合に、第１チヤンバ
は、ｐ形アモルフアス・シリコン・アロイを堆積
するために使用され、第２チヤンバは、真性アモ
ルフアス・シリコン・アロイを堆積するために使
用され、第３チヤンバは、ｎ形のアモルフアス・
シリコン・アロイを堆積するために使用される。
堆積される各アロイ、特に真性アロイは高純度の
ものでなければならないので、真性デポジシヨ
ン・チヤンバ内のデポジシヨン環境は、ドーピン
グ成分が真性チヤンバに拡散するのを防止するた
めに、他のチヤンバ内のドーピング成分から分離
される。前述の特許出願において、それらの設備
は主に光起電力セルの製造に関連しており、チヤ
ンバ間の分離は、基板の通過時に基板に不活性ガ
スを通し又は吹き流すガス・ゲートを用いること
によつて、或は真性デポジシヨンチヤンバに導入
する反応ガス混合物をドーパント・デポジシヨン
に一方向的に流すガス・ゲートを用いることによ
つて達成される。本発明の磁気ガス・ゲートは、
(1)ドーパントのデポジシヨン・チヤンバから真性
のデポジシヨン・チヤンバへ拡散又は逆流する汚
染物質を実質的に減少させ、(2)基板材料の歪曲を
実質的に減少させ、それによつて基板の掻き傷を
減少させて、より効率的な光起電力デバイスの製
造を助成するように、チヤンバ間の通路の寸法を
縮小する。他のチヤンバはアモルフアス層デポジ
シヨン・チヤンバに作動的に接続できるというこ
とに留意すべきである。例えば、透明導電酸化物
層（以下で記述する）が最上位のアモルフアス・
アロイ層に付加されるチヤンバは、最後のデポジ
シヨン・チヤンバに作動的に接続できる。(1)透明
導電酸化物チヤンバからドーパント・チヤンバに
成分が逆流又は拡散すること、(2)透明導電酸化物
チヤンバ内に基板材料ワツフルを有することは明
らかに望ましくないので、本発明の磁気ガス・ゲ
ートは又、透明導電酸化物チヤンバと最後のドー
パント・デポジシヨン・チヤンバとの間にも使用
できる。そこで、この磁気ガス・ゲートは、アモ
ルフアス光起電力デバイスを連続的に製造するた
めに作動的に接続する装置の全チヤンバの間に使
用するのが好ましい。
本発明の多くの目的及び利点は、図面、本発明
の詳細な説明、特許請求の範囲の記載から明らか
になるであろう。
ここでは、一対の隣接の分離したデポジシヨ
ン・チヤンバの一方のものからその対の他方のも
のへの反応ガス成分の逆流を実質的に減少させる
ガス・ゲートを開示する。ガス・ゲートは、一般
的なタイプのものであり、比較的狭い通路を備
え、この通路を介して基板は、第１層が前記基板
の一方の面に堆積する隣接デポジシヨン・チヤン
バの第１チヤンバから、第２層が第１層の頂部に
堆積する前記デポジシヨン・チヤンバの第２チヤ
ンバに移動する。通路は、細長い上方及び下方の
壁面と比較的短い側壁とによつて画成される。第
１デポジシヨン・チヤンバは、少くとも１つの反
応ガス成分をプラズマ領域に導入する第一の導管
を備え、第２デポジシヨン・チヤンバは又、少く
とも１つの付加的な反応ガス成分を第１デポジシ
ヨン・チヤンバには導入しないが、そこのプラズ
マ領域には導入する導管を備えている。第１デポ
ジシヨン・チヤンバは更に、ガス・ゲートの先端
側で水素、アルゴン又は他の不活性スイープ・ガ
スを導入するための第二の導管を通路の入口に備
えている。排気ポンプは、各デポジシヨン・チヤ
ンバに関連して作動する。第１チヤンバ・ポンプ
は、そのプラズマ領域に導入される少くとも１つ
の反応ガス成分の全てを殆ど除去するようにされ
る。第２チヤンバ・ポンプは、そのプラズマ領域
に導入される少くとも１つの付加的な反応ガス成
分の全てを殆ど除去するようにされる。第二の排
気ポンプは、スイープ・ガスを回収するために、
ガス・ゲートの後端側に隣接して配置することが
できる。
ガス・ゲートは、通路を介して移動する磁気吸
引基板の層形成されない側を、基板の層形成側に
物理的に接触せずに、通路の上方及び下方の壁面
の一方と摺動接触するように強制する機構を付設
することによつて改良され、通路の上方及び下方
壁面間の間隔は、層形成基板面を通路の上方及び
下方壁面の他方と接触させずに縮小する。縮小し
た通路の開口は、第２デポジシヨン・チヤンバか
ら隣接の第１デポジシヨン・チヤンバへの反応ガ
ス成分の逆流を減少させる。
磁性基板に接触する通路壁面は、低い摩擦係数
で、低い熱伝導性のボロシリケート・ガラス板が
好ましい。基板は、磁性材料から形成され、そし
て複数の非磁性スペーサによつて相互に分離した
複数のセラミツク磁石によつて生じる磁界によつ
て、ガラス板と摺動接触するように強制される。
本発明のこれら及び他の目的、利点は、図面、
特許請求の範囲、発明の詳細な説明から明らかに
なるであろう。
従つて、本発明の第一の目的は、デポジシヨン
装置の一方のチヤンバから隣接のチヤンバへのガ
スの逆流を実質的に減少させるための改良された
ガス・ゲートを提供することである。ガス・ゲー
トは、比較的狭い通路を備え、この通路を介し
て、基板は、第１層が基板の一方の面に堆積する
第１チヤンバから、第２層が第１層に堆積する第
２チヤンバに移動する。通路は、一対の細長い、
対向する上部及び下部の壁面と、一対の比較的短
い対向する側壁とで形成される。第１チヤンバ
は、そこに少くとも１種のガスを導入するための
装置を備え、第２チヤンバはそこに少くとも１種
の付加的なガスを導入するための装置を備え、そ
れらのチヤンバには、ガスを排気するための関連
する装置がある。この改良されたガス・ゲート
は、通路４３を介して移動する基板１１の層状に
形成されない側を細長い通路壁の一方４３ａと摺
動接触させるための装置７２を備え、層状の基板
表面を細長い通路壁面の他方４３ｂと接触させな
いように上方４３ａ及び下方４３ｂの通路壁面と
の間の間隔を縮小させ、ガス・ゲート通路４３を
介して第２チヤンバ３０からガスが逆流するのを
防止することを特徴としている。
本発明の第二の目的は、一対の隣接するデポジ
シヨン・チヤンバを接続するように適合された改
良されたガス・ゲートを提供することであり、ガ
ス・ゲートは比較的狭い通路を備え、この通路を
介して、基板材料のウエブは、ドープ処理された
アモルフアス・シリコン・アロイ層が基板の一方
の面に堆積する第１デポジシヨン・チヤンバか
ら、真性のアモルフアス・シリコン・アロイ層が
第１層に堆積する第２デポジシヨン・チヤンバに
連続的に給送される。通路は、一対の横方向に細
長い対向する上方及び下方壁面と、一対の対向し
た比較的短い側壁とによつて形成される。この改
良されたガス・ゲートは、通路４３を介して移動
する基板材料のウエブ１１の層形成されない側を
細長い壁４３ａ，４３ｂの一方と摺動接触させる
ために磁界を生じるようにされた装置７２を備
え、通路４３を介して移動する基板材料のウエブ
１１の層形成された面を細長い通路壁面の他方４
３ｂと接触させることなく、細長い通路壁４３ａ
の間の間隔を縮小させることを特徴としている。
本発明を図示実施例に従つて以下詳細に説明す
る。
光起電力セル 第１図には、それぞれがアモルフアス半導体
アロイから成る順次のｐ−ｉ−ｎ層で形成され
たタンデム又は直列形の光起電力デバイス１０
が示されている。本発明のガス・ゲートは、順
次に設けられ、且つ分離された複数のデポジシ
ヨン・チヤンバ内で、アモルフアス・アロイ層
を基板材料の移動ウエブ上に連続的に堆積し
て、光起電力デバイスを製造するのに用いる。
特に、第１図は、太陽電池１２ａ，１２ｂ，
１２ｃのような複数のｐ−ｉ−ｎ形光起電力デ
バイスを示す。最下位のセル１２ａの下方は基
板１１であり、この基板は、透明でもよく、或
は金属表面加工した薄片でもよい。ある種の応
用では、薄い酸化物層及び／又は一連のベース
接点を、アモルフアス材料の堆積に先立つて設
けることを必要とするが、ここでは用語“基
板”は、可撓性の膜に限らず、予備処理によつ
てそれに付加される任意の要素も含む。最も普
通の基板材料１１は、ステンレス鋼、アルミニ
ウム、タンタル、モリブデン、又はクロームで
ある。
セル１２ａ，１２ｂ，１２ｃの各々は、少な
くともシリコン・アロイを含むアモルフアス・
アロイ・ボデイーで形成される。各アロイ・ボ
デイーは、ｎ形導電性領域又は層２０ａ，２０
ｂ，２０ｃ；真性領域又は層１８ａ，１８ｂ，
１８ｃ；ｐ形導電性領域又は層１６ａ，１６
ｂ，１６ｃを備えている。図示のように、セル
１２ｂは中間セルであり、第１図に示すように
して付加的な中間セルを、本発明の精神又は範
囲から逸脱せずに、図示したセルの上に積み重
ねることができる。又、タンデム形ｐ−ｉ−ｎ
セルが図示されているが、本発明のガス・ゲー
トは、基板にｎ形及びｐ形層を堆積する順序を
単に反転することによつて、タンデム形ｎ−ｉ
−ｐセルを製造するようにされた多チヤンバ装
置にも使用できる。
セル１２ａ，１２ｂ，１２ｃの各々に関し
て、ｐ形層は、光吸収、高導電性アロイの層で
ある。真性アロイ層は、太陽光応答に対する調
整された波長閾値、高い光吸収性、低い暗導電
性、高い光導電性を有し、セルの特定の応用に
対するバンド・ギヤツプを最適にするために、
十分な量のバンド・ギヤツプ調整元素を含む。
真性層は、セル１２ａについては最低のバン
ド・ギヤツプを有し、セル１２ｃについては最
高のバンド・ギヤツプを有し、セル１２ｂにつ
いては他の２つのバンド・ギヤツプの中間の値
を有するように、バンド・ギヤツプを調整され
る。ｎ形層は、低い光吸収性、高い導電性のア
ロイ層である。ｎ形層の厚さは、約25〜100Å
の範囲とすることができる。バンド・ギヤツプ
調整されたアモルフアス真性アロイ層の厚さ
は、約2000〜3000Åの間とすることができる。
ｐ形層の厚さは、50〜200Åの間とすることが
できる。正孔の拡散長が比較的短いために、ｐ
形層は一般に可能な限り薄くする。更に、最外
層、ここではｎ形層２０ｃは、可能な限り薄く
して、光の吸収を回避し、バンド・ギヤツプ調
整元素を含まない。
半導体アロイ層の堆積に続いて、別のデポジ
シヨン・ステツプが別の環境で、或は連続製造
装置の一部として実行可能である。このステツ
プにおいて、TCO（透明導電酸化物）層２２が
付加され、この層は、例えば、インジウム・ス
ズ酸化物（ITO）、第二スズ酸カドミウム
（Cd2SnO4）、又はドープ処理された酸化スズ
（SnO2）である。グリツド電極２４がデバイス
に付加されるが、十分に小さい面積を有するタ
ンデム・セルに対して、TCO層２２はほぼ十
分に導電性であり、グリツド２４は不要であ
る。タンデム・セルが十分に大きな面積のもの
であるか、或はTCO層２２の導電性が不十分
であるときには、グリツド２４を層２２上に設
けて、キヤリヤの行程を短くし、その導電効率
を増加させる。
多グロー放電デポジシヨン・チヤンバ 第２図には、前述のタンデム光起電力セルに
連続製造用の多室グロー放電デポジシヨン装置
２６が図示されている。装置２６は、複数の分
離したデボジシヨン・チヤンバを備え、各チヤ
ンバは、本発明の原理に従つて、ガス・ゲート
によつて相互接続される。
装置２６は、基板材料１１のデポジシヨン表
面上にｐ−ｉ−ｎ構造を有する大面積のアモル
フアス光起電力セルを多量に製造するように適
合されており、基板材料は、基板供給コア１１
ａから基板巻取りコア１１ｂに連続的に給送さ
れる。ｐ−ｉ−ｎ構造のタンデム・セルを製造
するために必要なアモルフアス・アロイ層を堆
積するために、装置２６は、少なくとも１つの
トライアツド・デポジシヨン・チヤンバを備
え、各トライアツドは、基板１１が通過すると
きに、ｐ形導電性アモルフアス・アロイ層が基
板１１のデポジシヨン表面に堆積する第１デポ
ジシヨン・チヤンバ２８；基板１１が通過する
ときに、真性アモルフアス・アロイ層が基板１
１のデポジシヨン表面上のｐ形アロイ層上に堆
積する第２デポジシヨン・チヤンバ３０；基板
１１が通過するときに、ｎ形導電性アロイ層が
基板１１のデポジシヨン表面上の真性層上に堆
積する第３デポジシヨン・チヤンバ３２より成
る。
以下の事項が明らかである。(1)１つのトライ
アツド・デポジシヨン・チヤンバを記述した
が、任意数のアモルフアス層を有する光起電力
セルを製造する能力を有する設備を提供するた
めに、付加的なトライアツド又は付加的な個々
のチヤンバをこの設備に付設できる。(2)本発明
のガス・ゲートは、２つの隣接するチヤンバ間
でのガスの逆流又は混合汚染の防止が必要とさ
れる環境で使用する。(3)好適な実施例におい
て、基板材料は磁性材料の連続ウエブとして図
示し且つ説明するけれども、本発明の概念は、
複数のデポジシヨン・チヤンバを通過して連続
的に供給できる別々の磁性基板上に連続的な層
を堆積するのに適用できる。(4)個々のデポジシ
ヨン・チヤンバを通過して基板の移動する径部
の長さはチヤンバ内で堆積されるｐ形又は真性
又はｎ形層の厚さに比例するので、個々のデポ
ジシヨン・チヤンバを通過して基板の移動する
径路の長さは、基板上に所望の厚さの層を堆積
するために増加され、或は減少される。(5)図示
してはいないが、他のチヤンバ（例えば光起電
力デバイスの最上位のドーパント層上にTCO
層を付加するためのチヤンバ）を、本発明の磁
性ガス・ゲートによつてグロー放電装置２６に
接続できる。
タンデムｐ−ｉ−ｎ又はｎ−ｉ−ｐ形光起電
力セルを製造するのに装置２６を使用する場合
には、付加的なトライアツド・デポジシヨン・
チヤンバを第２図に示すトライアツド・デポジ
シヨン・チヤンバに接続する。これらの実施例
においては、装置２６は更に、第３デポジシヨ
ン・チヤンバ３２を流れるｎ形反応ガス混合物
と、次のトライアツドの第１デポジシヨン・チ
ヤンバを流れるｐ形反応ガス混合物とを分離す
るための、中間チヤンバ（図示せず）を備え
る。
トライアツドの各デポジシヨン・チヤンバ２
８，３０，３２は、磁性基板１１へのグロー放
電デポジシヨンによつて、単一のアモルフア
ス・シリコン・アロイを堆積するようにされて
いる。この目的のために、各デポジシヨン・チ
ヤンバ２８，３０，３２は、それぞれ、カソー
ド３４ａ，３４ｂ，３４ｃ；ガス供給導管３６
ａ，３６ｂ，３６ｃ；高周波発生器３８ａ，３
８ｂ，３８ｃ；複数の加熱素子４０ａ，４０
ｂ，４０ｃを備えている。
供給導管３６ａ〜３６ｃは、各カソード３４
ａ〜３４ｃに作動的に関連していて、カソード
と移動する基板１１との間のところにおいて、
各デポジシヨン・チヤンバ２８，３０，３２で
生成されるプラズマ領域に、反応ガス混合物を
供給する。磁性基板材料の供給コア１１ａは第
一のデポジシヨン・チヤンバ２８内で回転可能
に位置するように示され、基板材料の巻取りコ
ア１１ｂは第三のデポジシヨン・チヤンバ３２
内で回転可能に位置するように示されている
が、供給コア１１ａ及び巻取りコア１１ｂは、
本発明の精神又は範囲を逸脱せずに、図示のト
ライアツドチヤンバに接続される他のチヤンバ
内に配置できる。
高周波発生器３８ａ〜３８ｃは、カソード３
４ａ〜３４ｃ、加熱素子４０ａ〜４０ｃ、及び
接地された基板１１と関連して動作し、デポジ
シヨン・チヤンバ２８，３０，３２に導入され
る元素の反応ガスをデポジシヨン種に解離する
ことによつて、プラズマ領域を形成する。次
に、デポジシヨン種は、アモルフアス・シリコ
ン・アロイ層として基板１１上に堆積する。
第１図に示す光起電力セル１０を形成するた
めに、ｐ形アモルフアス・シリコン層は、デポ
ジシヨン・チヤンバ２８内で基板１１上に堆積
し、真性アモルフアス・シリコン・アロイ層
は、デポジシヨン・チヤンバ３０内でｐ形層上
に堆積し、ｎ形アモルフアス・シリコン・アロ
イ層は、デポジシヨン・チヤンバ３２内で真性
層上に堆積する。その結果、装置２６は、基板
１１上に少なくとも３つのアモルフアス・シリ
コン・アロイ層を堆積し、デポジシヨン・チヤ
ンバ３０内でデポジシヨンされた真性は、ドー
パント又はドーピング種と称する少なくとも１
つの元素が存在しないことによつて、デポジシ
ヨン・チヤンバ２８及び３２内で堆積する層と
は、組成が相違する。
磁性基板１１上に堆積するアロイ層は、相当
に高い効率の光起電力デバイス１０を製造する
ためには、高純度のものであることが必要であ
る。従つて、真性アロイ層を形成するために真
性ガスのみを導入する真性デポジシヨン・チヤ
ンバ３０を、ドーピング種ガスを導入するドー
パント・デポジシヨン・チヤンバ２８及び３２
から分離するための装置を提供することが必要
である。この分離は、デポジシヨン・チヤンバ
３０内の真性ガスとドーパント・デポジシヨ
ン・チヤンバ２８及び３２内のドーピング種ガ
スの濃度で少なくとも103の比率を与えるのに
十分でなければならないが、分離が大きい程、
デバイスの効率はよい。
ガス・ゲード 本発明によれば、真性デポジシヨン・チヤン
バ３０内の真性ガスの、ドーパント・デポジシ
ヨン・チヤンバ２８及び３２内のドーピング種
ガスからの必要な分離は、真性デポジシヨン・
チヤンバ３０からドーパント・デポジシヨン・
チヤンバ２８及び３２の両者への一方向の流れ
（矢印４４の方向）を与えることによつて、一
部達成される。第２図から明らかなように、真
性デポジシヨン・チヤンバ３０は、スロツト４
２ａ及び４２ｂで示すガス・ゲートによつてド
ーパント・デポジシヨン・チヤンバ２８及び３
２と連通しており、これらのスロツトは、基板
１１が供給コア１１ａからデポジシヨン・チヤ
ンバ２８，３０及び３２を通過して巻取りコア
１１ｂへと連続的に移動するときに、この基板
が通路４３を通過して移動できるように寸法が
決められる。従来、ガス・ゲート４２ａ及び４
２ｂの寸法は、ドーパント・デポジシヨン・チ
ヤンバ２８及び３２から真性デポジシヨン・チ
ヤンバ２８へのドーピング種ガスの逆拡散又は
逆流を防止するために可能な限り小さく選択さ
れ、同時にこの寸法は、層形成された基板表面
が通路壁によつて擦られずに通過するのに十分
な大きさに選択された。従つて、４２ａ及び４
２ｂのようなガス・ゲートの設計は、比較考量
の問題である。ガス・ゲートを通る通路は、(1)
基板１１の層形成された表面が接触せずに通過
し、(2)真性デポジシヨン・チヤンバ３０からの
反応ガスの拡散又は逆流を防止するのに十分な
大きさでなければならない。本発明が目的とし
ているのは、層形成された基板表面を損傷せず
にガス・ゲートの通路の寸法を最小にすること
である。本発明は、ドーパント・アロイ成分に
よる真性アロイ層の汚染の防止に、主に関連し
ているが、ドーパント・アロイ層は又、例えば
(1)TCO層が最上位のドーパント層上にデポジ
シヨンされる場合とか、或いは(2)磁性基板材料
がデポジシヨン・チヤンバに入るのに先立つて
清浄化される場合に、隣接のチヤンバとドーパ
ント・デポジシヨン・チヤンバとを接続するの
に本発明の磁性ガス・ゲートを使用することに
よつて、汚染から保護される。磁性ガス・ゲー
トの使用はまた、これら他のチヤンバ内の基板
のワツフリング（waffling）を防止するように
も機能する。
真性デポジシヨン・チヤンバ３０からガス・
ゲート４２ａ及び４２ｂを介するドーパント・
デポジシヨン・チヤンバ２８及び３２への真性
反応ガスの拡散を防止するために、ｐドーパン
ト・デポジシヨン・チヤンバ２８及びｎドーパ
ント・デポジシヨン・チヤンバ３２は、真性デ
ポジシヨン・チヤンバ３０よりも低い内部圧に
維持される。この目的のために、各デポジシヨ
ン・チヤンバは、自動絞り弁、ポンプ、マノメ
ータ（図示せず）を備えている。各絞り弁は、
デポジシヨン・チヤンバから過度のそして使用
済みデポジシヨン成分を排出するために、各デ
ポジシヨン・チヤンバと各ポンプに接続され
る。各アブソルート・マノメータは、前記デポ
ジシヨン・チヤンバ内の圧力を制御するため
に、各デポジシヨン・チヤンバ及び各スロツト
ル弁に接続される。特に、ドーパント・デポジ
シヨン・チヤンバ２８及び３２内の圧力は、約
0.55トルに維持されるのが好ましく、真性デポ
ジシヨン・チヤンバ３０内の圧力は約0.6トル
に維持されるのが好ましい。従つて、圧力差が
ドーパント・デポジシヨン・チヤンバ２８及び
３２と真性デポジシヨン・チヤンバ３０との間
に与えられ且つ維持され、真性デポジシヨン・
チヤンバ３０を介する実質的に一方向のガス流
を与える。
本発明の好適な実施例によれば、真性ガスと
は、３つのアモルフアス・シリコン・アロイ層
を堆積するのに用いる真性の出発物質を含む。
例えば、真性の出発ガス、四フツ化ケイ素
（SiF4）及び水素ガスの混合ガス、四フツ化ケ
イ素及びシラン・ガス（SiH4）の混合ガス、
四フツ化ケイ素ガス単独、或はシラン・ガス単
独を含む。真性出発物質ガスは、導管３６ｂ
に、従つて真性デポジシヨン・チヤンバ３０に
供給され、その割合はスイープ・ガスが導入さ
れる割合と協同して、(1)ガス・ゲート４２ａ及
び４２ｂを通過する一方向の流れを確保し、(2)
ドーパント・デポジシヨン・チヤンバ２８及び
３２内に真性ガスを維持し、(3)真性デポジシヨ
ン・チヤンバ３０へのドーパント・ガスの逆流
又は拡散を実質的に防止するようなものであ
る。
ドーパント・デポジシヨン・チヤンバ２８及
び３２内でｐ又はｎ形アロイ層を生成するのに
必要とされるドーピング種ガスは、それぞれ導
管３６ａ及び３６ｃを介して導びかれる。ｐ形
アロイ層を生成するためにｐドーパント・デポ
ジシヨン・チヤンバ２８内で必要とされるドー
ピング種ガスの濃度は、約0.1原子パーセント
である。このドーピング種ガスは、例えば、ジ
ボラン・ガス（B2H6）の形態で導入されるホ
ウ素である。ｐ形アロイ層のバンド・ギヤツプ
を大きくするために、窒素、炭素又は酸素のよ
うな元素も導入できる。
ｎ形アロイ層を生成するためにｎドーパン
ト・デポジシヨン・チヤンバ３２内で必要とさ
れるドーピング種ガスの濃度は、約0.05原子パ
ーセントである。このドーピング種ガスは、例
えば、ホスフイン・ガスとして導入されるリ
ン、又はアルシン・ガスとして導入されるヒ素
である。
好適な実施例において、水素、アルゴン、又
は他の不活性ガスのようなスイープ・ガスは、
ガス・ゲート４２ａ及び４２ｂの先端側（真性
デポジシヨン・チヤンバ側）で導入される。ス
イープ・ガスは、それぞれ導管３７ａ及び３７
ｂを介して前記ガス・ゲート４２ａ及び４２ｂ
に隣接する真性チヤンバ３０に導入されるので
あるが、これらの導管３７ａ及び３７ｂは、基
板材料１１の磁性ウエブの両側にスイープ・ガ
スを流すための孔（図示せず）を備えている。
ドーパント・チヤンバ２８及び３２と真性チヤ
ンバ３０との間の圧力差により、不活性ガス
は、ガス・ゲート４２ａ及び４２ｂの通路４３
のを通つて一方向に押し流される。導管３６ｂ
を介して真性チヤンバ３０に導入される真性反
応ガスの殆どは、チヤンバ３０のプラズマ領域
付近にこのガスを導入し又回収することによつ
て、前記領域に局限されるのが好ましい。同様
の方法で、ドープ層を堆積するのに必要な反応
ガス成分の殆どが、導管３６ａ及び３６ｃをそ
れぞれ介してドーパント・チヤンバ２８及び３
２に導入される。ドーパント・ガスは又、ドー
パント・チヤンバのプラズマ領域付近で反応ガ
ス混合物を導入し又は回収することによつて、
前記プラズマ領域に実質的に局限される。不活
性ガスがガス・ゲート４２ａ及び４２ｂを介し
て各ドーパント・デポジシヨン・チヤンバ２８
及び３２に導入された後に、前記不活性ガス
は、ガス・ゲート４２ａ及び４２ｂの未端（ド
ーパント・チヤンバ）側付近で実質的に回収さ
れ、或は、ドーパント反応ガスと共に排気され
る。いずれにしても、スイープ・ガスは、ドー
パント・デポジシヨン・チヤンバ２８及び３２
から真性デポジシヨン・チヤンバ３０へのドー
パント・ガスの逆流又は拡散を実質的に防止す
るための、付加的な手段として作用する。
第３図は、好適なガス・ケート構造４２の拡
大断面図である。第３図のガス・ゲート４２
は、典型的なガス・ゲートにおける既知の部品
の一般的な配列を例示したものに過ぎず、当該
ガス・ゲートの既知の構成要素の全てを図示す
るものではない。本発明の要旨をなす磁性素子
にのみ関連して、以下に詳細に説明する。
特に、ガス・ゲート４２は、下方ブロツク４
４と上方ブロツク４６より成り、上方ブロツク
の先端には、横方向に延長した円筒状ローラ部
材４８が取付けられる。円筒状のローラ部材４
８の長さは、少なくとも、多チヤンバ装置２６
を通過する基板材料１１の磁性ウエブの幅と同
じ幅であるのが好ましく、それにより基板１１
の全幅が円筒状ローラ表面の円周の一部に接触
する。円筒状ローラ部材４８の回転摩擦を実質
的になくすために、複数のローラ・ベアリング
を設けてもよい。円筒状ローラ部材４８は、下
方ガス・ゲート・ブロツク４４の上面と上方ガ
ス・ゲート・ブロツク４６の切欠部との間に形
成された比較的狭いスロツト又は通路４３を介
して、基板材料１１の磁性ウエブを案内するよ
うにされている。ガス・ゲートの真性デポジシ
ヨン・チヤンバ側からガス・ゲートの隣接する
ドーパント・デポジシヨン・チヤンバ側への不
活性スイープ・ガスの一方向の流れを与えるこ
とによつて、隣接するデポジシヨン・チヤンバ
２８及び３０のそれぞれに導入されるｐ形及び
ｎ形ドーパント・ガスの逆流又は拡散によつて
生ずる真性デポジシヨン・チヤンバ３０の汚染
が、実質的に防止される。好適な実施例ではガ
ス・ゲート４２の前端に隣接して回転可能に設
けられた単一のローラ部材４８を使用している
が、基板材料１１のウエブに対する別の案内を
与えるために、ガス・ゲートの終端に第二のロ
ーラ部材を回転可能に設けることもできる。
ガス・ゲート・スリツト又は通路４３は断面
構造がほぼ矩形であり、上方壁４３ａ、下方壁
４３ｂ、２つの側壁４３ｃによつて形成され
る。前述のように、側壁４３ｃは、通路４３を
介するガスの逆流又は拡散を最小とするために
出来る限り短くすることが好ましい。この目的
を達成するために、通路４３の上方壁４３ａ
は、低い表面摩擦抵抗と低い熱伝導率という特
性を示す比較的硬い材料から形成される。
好適な実施例において、“PYREX”（820℃
の軟化点、通常230℃の上方作用温度、１２０
のスクレロスコープ硬度、を有するボロシリケ
ート・ガラスに対するCorning Glass Works
の登録商標）のような硬化ガラスが所定の特性
を示すので、従つて上方通路壁４３ａの製造に
使用する。好適な実施例において、上方壁４３
ａは低い表面摩擦抵抗及び低い熱伝導率を有す
る材料から形成されるが（その理由は、上方壁
４３ａの表面が基板１１の層形成されない側に
接触するためである。）、下方壁４３ｂも又、
（層が基板１１の上面に堆積された場合には）
本発明の精神又は範囲から逸脱せずに上述のよ
うにして形成できる。別の好適な実施例とし
て、本発明の磁性ガス・ゲートは又、（図示の
水平配向のカソードではなくて）垂直に配向さ
れたカソード部材と共に使用することもでき
る。垂直のカソード部材の場合は、ガス・ゲー
トのいずれかの壁を本発明の範囲から逸脱せず
に、低い摩擦抵抗及び低い熱伝導率の材料から
形成する。
第３図及び第５図を参照すると、ガス・ゲー
ト４２の通路４３を通過して移動する基板１１
の磁性ウエブが図示されている。特に、第５図
は、通路４３の上方ガラス壁４３ａと摺動接触
する基板材料１１のウエブを示している。約1/
８インチ（約0.32cm）という小さな半径の曲面
４５が上方ガラス壁４３ａの先端に形成されて
いることに留意されたい。曲面４５の目的は、
壁４３ａの先端が基板材料１１のウエブを切損
するのを更に防止することである。
前述のように、通路４３は、上方ブロツク４
６内の凹部６４のによつて部分的に形成される
のであるが、凹部６４には、基板１１をガラ
ス・シート６２の下面と摺動接触させるように
させる複数の要素が設けられる。更に詳細に
は、1/4インチ（0.64cm）の厚さ×161/2インチ
（42cm）の幅×７1/2インチ（19cm）の奥行のア
ルミニウム板が初めに凹部６４に設けられ；次
に、３０４ステンレス鋼の16インチ（41cm）の
幅×８インチ（20cm）の奥行×3/8インチ
（0.95cm）の厚さの中空体６８がアルミニウム
板６６に接して凹部６４内に設けられ；最後
に、1/4インチ（0.64cm）の厚さ×16インチ
（41cm）の幅×８インチ（約20cm）の奥行のガ
ラス板６２が中空体６８に接して凹部６４内に
設けられる。一対の細長い1/8インチ（約0.32
cm）のスペーサ７０は、(1)通路４３の側壁４３
ｃを形成し、(2)通路の開口の深さを調整する。
スペーサの好適な高さは1/8インチ（約0.32cm）
であるが、高さ寸法は、実際には1/16インチ
（約0.16cm）程度の小さい値まで縮小させた。
好適な実施例での1/8インチ（約0.32cm）と
いう高さ寸法は、従来の開口が約1/4（約0.635
cm）より小さくなかつたので、通路開口を極め
て十分に減少させている。明らかなように、厚
さ寸法が減少すると、通路４３を介してドーパ
ント・デポジシヨン・チヤンバ２８及び３２か
ら逆流又は拡散するドーパント・ガスの量は、
相応して減少する。本発明により従来の1/4イ
ンチ（約0.64cm）から1/16インチ（約0.16cm）
に通路開口の寸法を減少させることにより、ｐ
ドーパント・デポジシヨン・チヤンバ２８又は
ｎドーパント・デポジシヨン・チヤンバ３２か
ら真性デポジシヨン・チヤンバ３０へ逆流又は
拡散する汚染が、少なくとも100分の１の率で
減少することが判明した。
前述のことから明らかなように、堆積に必要
な高い動作温度及び温度変動において、ほぼ平
坦のままであり続ける材料によつて、通路４３
の上方壁４３ａを形成することが重要である。
上方壁４３ａの表面がその固有の性質として温
度の変動により灣曲するようなものであるなら
ば、(1)磁性基板１１の層形成された表面の部分
は、それが通路を通過するときに、通路４３の
下方壁４３ｂに接触し、それによつて、そこに
堆積させた１又はそれ以上のアモルフアス層を
擦つたり、傷つけたりして、その製造した光起
電力デバイスの効率に相応の影響を与え、(2)上
方壁４３ａに対して吸引される磁性基板１１
は、その表面に準応し、波状又は灣曲した基板
構造を生じさせ、その上に平坦でない半導体層
が堆積し、それは又、光起電力デバイスの効率
を低下させる。従つて、高い動作温度の下で、
実質的に平坦のままであり続けるように、上方
壁４３ａが形成される材料は比較的硬いという
特性が更に必要である。
ステンレス鋼の中空体６８の内部には、複数
の磁石７２が複数の水平及び垂直に配列された
磁石セパレータ７４によつて縦横に配列され
る。磁石７２は、セラミツク材料から形成され
るのが好ましく、その理由は、セラミツク材料
が、高温で安定であり、強い磁界を発生する軽
量で比較的低廉な磁石を形成するためである。
磁石７２は、好適な実施例では、１インチ
（2.5cm）の幅×２インチ（5.1cm）の長さの矩
形のセラミツク棒として示されているが、磁石
７２は、セラミツク材料或いは任意の特定の寸
法又は構造のいずれにも限定されるものではな
い。磁石７２は、堆積工程に用いる高い動作温
度で強い磁界を与えることができることが必要
であるに過ぎない。複数の磁石が全磁界を発生
するのに使用されるのが好ましい。この理由
は、最大磁束が棒磁石７２の両端で発生され、
従つて、使用される磁石が多い程、吸引力が大
きくなり、磁界も均一となるからである。
磁石セパレータ７４は、1/16インチ（約0.16
cm）の厚さのアルミニウム板のような、ほぼ平
坦で細長い非磁性素子である。セパレータ７４
は、磁界の均一性を強めるために複数の磁石７
２と協働する。好適な実施例において、全部で
64個の１インチ（2.5cm）×２インチ（5.1cm）
のセラミツク磁石７２は、周辺の磁石７２の端
部が通路４３を介して移動する基板材料１１の
磁性ウエブの端部と揃うように、非磁性セパレ
ータ７４によつて間隔を置いて並べられる。磁
性基板１１に関連して磁石７２を配列すること
によつて、本発明は、基板がガス・ゲート４２
を介して移動するときに、基板１１の中心の位
置決めができるという、磁界を使用することの
付加的な利点を提供する。上方ブロツク４６
は、予め配列されたパターンで磁石７２及びセ
パレータ７４を保持するようにされた２片保持
器８４（第４図参照）を備えている。保持器８
４の頂部は、複数のネジ８６によつてその側部
と協働する。
前述の磁性ガス・ゲート４２によつて達成さ
れる更に顕著な利点がある。円筒状ロール部材
４８は、上方通路壁４３ａの下方約0.02インチ
（約0.05cm）のところに、ガス・ゲート４２の
通路４３を介して移動する基板材料１１のウエ
ブを位置決めするために回転可能に支持され
る。基板１１が引張られた状態に維持されると
いう事実に拘らず、基板１１は、それが受ける
高い動作温度のために、その長さ方向と直角方
向に、或はその長さ方向に沿つて湾曲したり又
は膨れ出したりする望ましくない固有の傾向を
呈する。これは、不均一な層が基板上に堆積す
る可能性を生じさせる。本発明のように、磁界
を作ることによつて、基板材料１１のウエブ
は、上方通路壁４３ａに接触するように磁界に
よつて上方に吸引されることによつて、比較的
大きな引張力の下に保持される。この付加的な
引張力は、基板材料１１のウエブの湾曲を実質
的に減少させ、従つて、その上に均一な層が堆
積するようにする。
ガス・ゲート４２の下方ブロツク４４の上面
は、通路４３の下方壁４３ｂを形成する。又、
下方ブロツク４４には、細長い加熱素子（図示
せず）を収納するための複数の穴７６が設けら
れ、その正確な数は、各素子の発熱力及び基板
が通路４３を通過するときに基板１１が維持さ
れるべき所定温度によつて、決まる。ガス・ゲ
ート４２の下方ブロツク４４及び上方ブロツク
４６は、パネル８０ａ及び８０ｂのところにそ
れぞれ複数の孔７８を備えているが、これらの
パネルは、ガス・ゲート４２をデポジシヨン・
チヤンバに設置するために使用する。更に、ポ
ート８２は、凹部６４との連通を達成するため
に、上方ブロツク４６とアルミニウム板６６へ
の通路を与える。この方法で、磁性ガス・ゲー
ト装置が挿入された後に、凹部６４を前述のよ
うなスイープ・ガスで吹き流すことができ、そ
してポート８２は、セラミツク磁石７２によつ
てデポジシヨン・チヤンバの汚染を防止するた
めに、プラグ８３によつて密封できる。
操作 操作過程において、基板材料１１の磁性ウエ
ブは、引張られた状態で供給コア１１ａから、
(1)１６ａのようなｐアロイ層がウエブの下側に
堆積されるｐドーパント・デポジシヨン・チヤ
ンバ２８、(2)第一のガス・ゲート４２ａ、(3)１
８ａのような真性アロイ層がｐ層上に堆積され
る真性デポジシヨン・チヤンバ３０、(4)第二の
ガス・ゲート４２ｂ、(5)２０ａのようなｎアロ
イ層が真性層上に堆積されるｎドーパント・デ
ポジシヨン・チヤンバ３２を通過して、(6)最後
に巻取りコア１１ｂで巻取られる。ガス・ゲー
ト４２ａ及び４２ｂは、真性デポジシヨン・チ
ヤンバ３０に隣接するドーパント・デポジシヨ
ン・チヤンバを連通し、一方、ｐドーパント・
デポジシヨン・チヤンバ２８及びｎドーパン
ト・デポジシヨン・チヤンバ３２から真性デポ
ジシヨン・チヤンバ３０への反応ガスの逆流又
は拡散を防止する。TCO層２２をドーパント
層２０ｃ上に設けるような付加的なプロセス
が、トライアツド・デポジシヨン・チヤンバ２
８，３０，３２に連通した付加的なチヤンバ内
で行われるときは、本発明のガス・ゲート４２
はこれら付加的なチヤンバと隣接のデポジシヨ
ン・チヤンバとの間にも使用され、(1)ドーパン
ト・デポジシヨン・チヤンバの汚染、(2)磁性基
板材料１１の歪を減少させる。
本発明のセラミツク磁石７２によつて発生さ
れる磁界は、ガス・ゲート４２内の通路４３を
介して移動する基板材料１１の磁性ウエブ（４
３０ステンレス鋼のような材料から形成する）
の層形成されない側を、上方壁４３ａの表面と
摺動接触させるように作用する。上方壁４３ａ
は、“PYREX”（Corning Glass Worksの商
標）ガラス・シートのような、低摩擦、低熱伝
導率の比較的硬い材料から形成されるので、基
板の下側は、有害な影響を受けない。
セラミツク磁石７２は、通路４３を介して移
動する基板１１の平面と直角な方向に極めて強
い磁力の均一の磁界を発生させ、基板の前記平
面と平行な方向に比較的弱い磁力を与える。そ
れによつて、基板材料１１の磁性ウエブは、(1)
ガラス・シート４３ａの表面に対して同時的に
吸引され、他方(2)基板が通路４３を通過すると
きに、それに対して摺動する。
磁性基板１１を特別に形成された通路４３の
上方壁４３ａと摺動接触させることによつて、
磁石７２は通路開口の幅を減少させる。換言す
ると、層形成されない基板の表面の破損を防止
するために、特別な構成が不要となり、通路開
口の幅が減少すると、ドーパント・デポジシヨ
ン・チヤンバからのドーパント・ガスの逆流又
は拡散が相応して減少し、それによつて、真性
層の汚染が実質的に減少し、効率のよい光起電
力デバイスを与える。
【図面の簡単な説明】
第１図は、複数のｐ−ｉ−ｎ形セルより成るタ
ンデム形光起電力デバイスの断面図であり、セル
の各層は、本発明の原理に従つて、アモルフアス
半導体アロイから形成される。第２図は、第１図
に示された光起電力デバイスを連続的に製造する
ために適合された多室グロー放電デポジシヨン・
システムの概略図である。第３図は、本発明によ
るガス・ゲートの上方ブロツク内の凹部内のセラ
ミツク磁石の配列を示す磁性ガス・ゲートの部分
断面図である。第４図は、本発明に有効に利用さ
れる磁界を発生させるのを補助するセパレータを
仮想線で示した第３図のガス・ゲートの平面図で
ある。第５図は、本発明のガス・ゲート通路を介
して移動する基板材料のウエブを示し、上方のガ
ス・ゲート壁の構造を示す図である。 符号説明、１０……光起電力デバイス、１２
ａ，１２ｂ，１２ｃ……太陽電池、１１……基
板、２６……多室グロー放電デポジシヨン装置、
２８，３０，３２……デポジシヨン・チヤンバ、
４２ａ，４２ｂ……ガス・ゲート、４３……通
路、７２……磁石、７４……非磁性スペーサ。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 １ 一方のチヤンバから隣接のチヤンバへのガス
    の逆流を十分に減少させるガス・ゲートであつ
    て、ガス・ゲートは、比較的狭い通路を形成する
    ２つの間隔を置いて並べた壁面を含んでいて、基
    板が、第１層が該基板の一面に堆積する隣接チヤ
    ンバの第１チヤンバから、該通路を通過して、第
    ２層が第１層の上に堆積する該隣接チヤンバの第
    ２チヤンバへと移動するようなものであり、該第
    １チヤンバは少なくとも１種のガスをそこに導入
    するための手段を含んでおり、該第２チヤンバは
    少なくとも１種の付加ガスをそこに導入するため
    の手段を含んでおり、該チヤンバからガスを回収
    するための手段が該チヤンバに設けられているガ
    ス・ゲートにおいて、基板は磁気吸引材料で形成
    されていることと、該通路を通過して移動する該
    磁気吸引基板の層形成の行われない面をして、該
    通路壁面の一方と摺動接触させるように強制する
    磁性手段とを具備し、それによつて層形成基板面
    が該通路壁面の他方と接触することなく、しかも
    ガス・ゲート通路を介する該第２チヤンバからの
    ガスの逆流を減少させるように、該通路壁面の間
    隔を縮小できることを特徴とするガス・ゲート。 ２ 層形成の行われない基板面と接触する通路壁
    面が低い摩擦係数、低い熱電導率を有する材料で
    形成されることを特徴とする特許請求の範囲第１
    項に記載のガス・ゲート。 ３ 基板と接触する壁面はボロシリケート・ガラ
    ス板であることを特徴とする特許請求の範囲第２
    項に記載のガス・ゲート。 ４ 磁性手段は複数のセラミツク磁石から成るこ
    とを特徴とする特許請求の範囲第１項に記載のガ
    ス・ゲート。 ５ セラミツク磁石は複数の非磁性スペーサによ
    つて区分されていることを特徴とする特許請求の
    範囲第４項に記載のガス・ゲート。 ６ チヤンバは磁気吸引基板に半導体層を堆積す
    るようにされていることを特徴とする特許請求の
    範囲第１項に記載のガス・ゲート。 ７ 少なくとも２つの隣接デポジシヨン・チヤン
    バの各々を作動的に相互接続するのに適したガ
    ス・ゲートであつて、該ガス・ゲートは、比較的
    狭い通路を形成する２つの間隔を置いて並べた壁
    面を含んでいて、基板材料のウエブが、第１半導
    体層が該基板の一面に堆積する第１デポジシヨ
    ン・チヤンバから、該通路を通過して、第２半導
    体層が第１層の上に堆積する隣接デポジシヨン・
    チヤンバへと連続的に移動するようなものである
    ガス・ゲートにおいて、基板材料のウエブは磁気
    吸引材料で形成されていることと、通路を通過し
    て移動する磁気吸引性の基板材料ウエブの層形成
    の行われない面をして、該通路壁面の一方と摺動
    接触させるように強制する磁界発生手段とを具備
    し、それによつて通路を通過して移動する基板材
    料のウエブの層形成面が該通路壁面の他方と接触
    することなく、該通路壁面の間隔を縮小できるこ
    とを特徴とするガス・ゲート。
JP58071319A 1982-04-29 1983-04-22 光起電力デバイス製造装置用のガス・ゲ−ト Granted JPS58199571A (ja)

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