JPH09199430A

JPH09199430A - 機能性堆積膜の連続的形成方法及びその装置

Info

Publication number: JPH09199430A
Application number: JP8023197A
Authority: JP
Inventors: Shotaro Okabe; 正太郎岡部; Akira Sakai; 明酒井; Sunao Yoshisato; 直芳里; Yuzo Koda; 勇蔵幸田; Tomonori Nishimoto; 智紀西元; Takahiro Yajima; 孝博矢島; Yasushi Fujioka; 靖藤岡; Masahiro Kanai; 正博金井
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 1996-01-17
Filing date: 1996-01-17
Publication date: 1997-07-31

Abstract

(57)【要約】（修正有）【課題】異常な放電や帯状部材と堆積膜形成チャンバー
部材等との接触を検出し、それらを解消することによ
り、帯状部材上に形成される大面積機能性堆積膜の収率
を改善し、特性の均一化と向上を図るようにした方法お
よびその装置を提供する。【解決手段】帯状部材を長手方向に連続的に移動させな
がら、ガスゲートにより結ばれた複数の堆積膜形成チャ
ンバーを通過させ、高周波電力により原料ガスを分解プ
ラズマ化する放電炉にて、帯状部材上に機能性堆積膜を
形成する装置において、堆積膜形成チャンバーの放電炉
から外部に拡散もしくは漏洩する異常放電を、堆積膜形
成チャンバーを構成する部材の一部に電圧を印加して電
圧印加部分と接地電位との間を流れる電流により検知
し、検知による信号に基づいて帯状部材の移動する軌道
を調整することによって、異常放電を解消する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、ロール・ツー・ロ
ール方式によって、大面積の機能性堆積膜を連続的に帯
状部材上に形成する機能性堆積膜の連続的形成方法及び
その装置に関し、特に、光起電力素子等の積層素子の形
成方法及び装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】基板上に光起電力素子等に用いる半導体
機能性堆積膜を連続的に形成する方法として、各種半導
体層を形成するための独立した成膜室を設け、これらの
各成膜室はゲートバルブを介したロードロック方式にて
連結され、基板を各成膜室へ順次移動して各種半導体層
を形成する方法が知られている。量産性を著しく向上さ
せる方法としては、米国特許第４，４００，４０９号明
細書には、ロール・ツー・ロール（ＲｏｌｌｔｏＲ
ｏｌｌ）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、長尺の磁性体帯状部材を
基板として、複数の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、基板をその長手
方向に連続的に搬送することによって、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】以下に、図５、図６を用いて典型的なロー
ル・ツー・ロール方式の大面積機能性堆積膜（たとえ
ば、光起電力素子）の形成方法について述べる。図５は
典型的なロール・ツー・ロール方式の大面積機能性堆積
膜（光起電力素子）形成装置の概略図である。図６は、
図５中に示される、ロール・ツー・ロール方式による大
面積機能性堆積膜（光起電力素子）の形成に使用され
る、典型的な高周波プラズマＣＶＤ法による堆積膜形成
チャンバーのひとつの詳細断面図である。まず、図５に
おいて、１はロール・ツー・ロール方式大面積機能性堆
積膜形成装置の全体を示す。２は長尺の磁性体帯状部材
１４の繰り出しチャンバー、８は帯状部材１４の巻き取
りチャンバー、３〜７は機能性堆積膜形成チャンバーで
ある。９はガスゲート、１０はゲートガス導入手段、１
１は帯状部材の加熱手段（ヒーター）、１２は高周波
（以下ＲＦと記述）放電炉、１３はマイクロ波（以下μ
Ｗと記述）放電炉である。１５、１６はボビン、１７は
マグネツトローラーである。次に、図６において、２７
は放電炉、１８はランプヒーターハウス、１９は堆積膜
厚調整板、２０は堆積膜形成用原材料ガス供給手段、２
１は高周波導入手段、５０は高周波電極、２２は排気手
段、２３はガス加熱手段、２４はガスゲートクリアラン
ス（間隙）、２５は帯状部材１４と膜厚調整板１９のク
リアランス（間隙）、２６の斜線部は正常な（理想的
な）放電領域である。

【０００４】次に、図５、図６に基づいて、その動作に
ついて説明する。ロール・ツー・ロール方式大面積機能
性堆積膜形成装置１は両端の繰り出しチャンバー２およ
び巻き取りチャンバー８、その間に複数の半導体層を形
成するための堆積膜形成用チャンバー３〜７が、ガスゲ
ート９を介して連なって構成されている。まず、ボビン
１５にロール状に巻かれた長尺の磁性体帯状部材１４
を、繰り出しチャンバー２から堆積膜形成用チャンバー
３〜７やガスゲート９を通して、巻き取りチャンバー８
に懸垂曲線状にテンションを掛けて張り渡す。ガスゲー
ト９内及び堆積膜形成用チャンバー３〜７内には、マグ
ネットローラー１７が設置され、張り渡された帯状部材
１４を引きつけて、帯状部材の移動する軌道を固定して
いる。次に、装置１を、帯状部材１４の繰り出しチャン
バー２、帯状部材の巻き取りチャンバー８、機能性堆積
膜形成チャンバー３〜７それぞれに設けられた不図示の
排気手段により１０Ｅ−３トール台まで減圧に排気され
る。堆積膜形成用チャンバー３〜７の堆積膜形成条件の
独立性を維持するために、ガスゲート９には不活性ガス
または水素ガスをゲートガスとしてゲートガス導入手段
１０から導入する。堆積膜形成用チャンバー３〜７に、
堆積膜形成用原材料ガスをガス供給手段２０により導入
し、チャンバー内の圧力を一定に制御しつつ、ＲＦ電
力、または、μＷ電力を堆積膜形成チャンバー内の放電
炉に供給し放電を生起、維持し、堆積膜形成用原材料ガ
スを分解して、連続して移動供給される帯状部材上に機
能性堆積膜を形成するものである。このとき帯状部材１
４は、堆積膜形成チャンバー３〜７内に設置された加熱
手段１１により堆積膜形成条件の温度に制御される。連
続的に一定速度で繰り出しチャンバー２から供給される
帯状部材１４上には、堆積膜形成チャンバー３、４、
５、６、７と移動しつつ順次異なった機能性堆積膜が積
層されて形成され、最終的に巻き取りチャンバー８のボ
ビン１６に巻き取られる。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】ところで、ロール・ツ
ー・ロール方式により、長尺の帯状部材を連続的に機能
性堆積膜形成装置に供給し、大面積にわたって均質で高
性能な機能性堆積膜または、光起電力素子を形成するた
めには、各堆積膜形成炉内の放電を放電炉に確実に閉じ
込め、安定した放電状態を形成しなければならない。し
かしながら、放電電力（ＲＦやμＷ）が放電炉の外部に
漏れたり、堆積膜の原材料ガスや放電炉内の放電が外部
に拡散すると、放電炉外部で異常な放電が生起し、そこ
で放電電力を消費し、放電炉内の放電が弱くなり所望の
堆積膜形成条件または、放電状態が得られなくなってし
まうという問題があった。また、放電が放電炉から帯状
部材の移動方向またはその反対方向（即ち、図６におけ
る帯状部材と堆積膜厚調整板のクリアランス２５）に沿
って漏れると、帯状部材上に形成される堆積膜厚が所望
よりも厚くなったり、膜厚が不安定になったり、堆積膜
や素子の諸特性が低下するという問題があった。放電の
放電炉からの漏洩、拡散を抑制するには、帯状部材と堆
積膜厚調整板のクリアランスを小さく（１〜２ｍｍ）す
る事が有効であるが、帯状部材のもともと持つ耳波（端
部の波打ち）やゆがみ、ねじれ、さらには帯状部材の背
面（機能性堆積膜形成面の裏側）からのヒーターの熱輻
射やプラズマによる昇温による熱変形の為に、クリアラ
ンスは帯状部材１ロールの連続的な供給のなかで、一定
にはならず、時間的に変化する。更に、クリアランスは
帯状部材の幅方向（搬送方向と直角方向）で一様にはな
らない。

【０００６】このようなことから、帯状部材を最初に装
置に張りめぐらせるときに、クリアランスをあらかじめ
調整しても、堆積膜形成中には再調整の必要にせまられ
ることが多々あった。しかし、すべての異常放電を装置
の外部から目視にて確認することは困難であり、その検
出手段や前記異常な放電の解消、抑制方法の開発が要請
されていた。更に、帯状部材の堆積膜形成面側が、移動
中に、帯状部材に対して数ミリのクリアランス（間隙）
をもって相対して面する堆積膜形成チャンバーの部材
（前記堆積膜厚調整板）やガスゲート部材に接触し、す
り傷や打痕を生じ、機能性堆積膜の諸特性を著しく損ね
たり、光起電力素子の諸特性や収率を低下させる問題が
あった。この接触部位を特定し、接触を堆積膜形成中に
解消する方法の開発も要請されるところである。

【０００７】そこで、本発明は、上述の如き従来のロー
ル・ツー・ロール方式による大面積機能性堆積膜の連続
形成方法及び装置における諸問題を克服して、異常な放
電や帯状部材と堆積膜形成チャンバー部材等との接触を
検出し、それらを解消することにより、連続して移動す
る帯状部材上に形成される大面積機能性堆積膜の収率を
改善し、その諸特性の均一化と向上を図るようにした機
能性堆積膜の連続的形成方法およびその装置を提供する
ことにある。

【０００８】

【課題を解決するための手段】本発明は、上記課題を解
決するために、機能性堆積膜の連続的形成方法およびそ
の装置を、つぎのように構成したものである。すなわ
ち、本発明の機能性堆積膜の連続的形成方法は、帯状部
材を長手方向に連続的に移動させながら、ガスゲートに
より結ばれた複数の堆積膜形成チャンバーを通過させ、
該堆積膜形成チャンバー内の、該帯状部材とほかの導電
性部材に囲まれ、高周波電力により原料ガスを分解プラ
ズマ化する放電炉にて、該帯状部材上に機能性堆積膜を
形成する機能性堆積膜の連続的形成方法において、前記
堆積膜形成チャンバーの放電炉から外部に拡散もしくは
漏洩する異常放電を、堆積膜形成チャンバーの部材の一
部に電圧を印加して該電圧印加部分と接地電位との間を
流れる電流により検知し、該検知による信号に基づいて
帯状部材の移動する軌道を調整することによって、前記
異常放電を解消するようにしたことを特徴としている。
そして、この発明においては、この電流の検知を、前記
帯状部材と対峙する堆積膜厚調整板の表面に設置された
放電検出器、または、前記堆積膜形成チャンバーのラン
プハウス表面に設置された放電検出器により検知するよ
うにすることができる。その際、前記放電検出器は、帯
状部材に対する電位印加点を帯状部材の幅方向に複数個
分散させて構成することが好ましい。また、本発明の機
能性堆積膜の連続的形成方法は、帯状部材を長手方向に
連続的に移動させながら、ガスゲートにより結ばれた複
数の堆積膜形成チャンバーを通過させ、該堆積膜形成チ
ャンバー内の、該帯状部材とほかの導電性部材に囲ま
れ、高周波電力により原料ガスを分解プラズマ化する放
電炉にて、該帯状部材上に機能性堆積膜を形成する機能
性堆積膜の連続的形成方法において、前記帯状部材の堆
積膜形成側表面が堆積膜形成チャンバーの部材に接触す
ることを、該帯状部材と対峠する堆積膜形成チャンバー
部材の一部分に電圧を印加して該電圧の短絡により検知
し、該短絡による信号に基づいて帯状部材の移動する軌
道を調整することによって、前記接触を解消するように
したことを特徴としている。そして、この発明において
は、この電圧の短絡の検知は、前記帯状部材と対峙する
ガスゲートの部材表面に設置された接触検出器、また
は、前記帯状部材と対峙する堆積膜厚調整板の表面に設
置された放電検出器兼接触検出器により検知するように
することができる。この場合にも、前記接触検出器は、
帯状部材に対する電位印加点を帯状部材の幅方向に複数
個分散させて構成することが好ましい。また、これらの
発明においては、前記印加電圧は、数ボルト程度の直流
電圧であることが好ましい。また、本発明においては、
前記帯状部材の移動する軌道を調整は、該磁性体である
帯状部材が堆積膜形成チャンバーを移動する軌道を固定
するマグネットローラーと該帯状部材と対峙する堆積膜
厚調整板との間隙を、該マグネットローラーの両端の設
置高さを独立して変えることによって行うことができ
る。さらに、本発明の機能性堆積膜の連続的形成装置
は、帯状部材を長手方向に連続的に移動させながら、ガ
スゲートにより結ばれた複数の堆積膜形成チャンバーを
通過させ、該堆積膜形成チャンバー内の、該帯状部材と
ほかの導電性部材に囲まれ、高周波電力により原料ガス
を分解プラズマ化する放電炉にて、該帯状部材上に機能
性堆積膜を形成する機能性堆積膜の連続的形成装置にお
いて、、前記堆積膜形成チャンバーの放電炉から外部に
拡散もしくは漏洩する異常放電を、堆積膜形成チャンバ
ーの部材の一部に電圧を印加して該電圧印加部分と接地
電位との間を流れる電流により検知する手段と、該検知
手段による信号に基づいて該帯状部材の移動する軌道を
調整する手段とを備え、前記異常放電を解消するように
したことを特徴としている。そして、この発明において
は、この電流の検知手段は、前記帯状部材と対峙する堆
積膜厚調整板の表面に設置された放電検出器、または、
前記電流の検知手段は、前記堆積膜形成チャンバーのラ
ンプハウス表面に設置された放電検出器により構成する
ことができ、この放電検出器は、帯状部材の幅方向に複
数個分散させて構成することが好ましい。また、本発明
の機能性堆積膜の連続的形成装置は、帯状部材を長手方
向に連続的に移動させながら、ガスゲートにより結ばれ
た複数の堆積膜形成チャンバーを通過させ、該堆積膜形
成チャンバー内の、該帯状部材とほかの導電性部材に囲
まれ、高周波電力により原料ガスを分解プラズマ化する
放電炉にて、該帯状部材上に機能性堆積膜を形成する機
能性堆積膜の連続的形成装置において、前記帯状部材の
堆積膜形成側表面が堆積膜形成チャンバーの部材に接触
することを、該帯状部材と対峠する堆積膜形成チャンバ
ー部材の一部分に電圧を印加して該電圧の短絡により検
知する手段と、該短絡による信号に基づいて帯状部材の
移動する軌道を調整する手段を備え、前記接触を解消す
るようにしたことを特徴としている。そして、この発明
においては、この短絡を検知する手段は、前記帯状部材
と対峙するガスゲートの部材表面に設置された接触検出
器、または、前記帯状部材と対峙する堆積膜厚調整板の
表面に設置された放電検出器兼接触検出器により構成さ
することができる、この接触検出器は、帯状部材の幅方
向に複数個分散させて構成することが好ましい。また、
これらの発明においては、前記帯状部材の移動する軌道
を調整する手段は、磁性体である帯状部材が堆積膜形成
チャンバーを移動する軌道を固定するマグネットローラ
ーと、該帯状部材と対峙する堆積膜厚調整板に対する該
マグネットローラーの両端の設置高さ位置を独立して調
整可能としたマグネットローラーの高さ調整手段とによ
り構成することができる。

【０００９】

【発明の実施の形態】本発明は、上記のような特徴を備
えたものであるが、それは本発明者らのつぎのような知
見に基づくものである、すなわち、本発明者らは従来の
薄膜半導体機能性堆積膜の形成装置における上述の諸問
題を解決するために、前記本発明の課題を達成すべく鋭
意研究を重ねたところ、放電の放電炉外への漏洩及び、
拡散の度合いを、プラズマ中の電位差間を流れる電流に
より検出し、さらに帯状部材の堆積膜形成面に生じるす
り傷の発生位置が、堆積膜形成チャンバーの部材に帯状
部材に対して印加した電圧の帯状部材との接触による短
絡で検出できるということを解明した。本発明は、この
ような知見に基づき、さらに検討を重ねた結果完成に至
ったものである。

【００１０】以下に、この点をさらに具体的説明する。
放電炉から外部に漏洩または、拡散する放電、及び帯状
部材と堆積膜形成チャンバー部材との接触は、帯状部材
と帯状部材に相対して面する放電炉部材のクリアランス
の大きさに依存する。即ち、放電炉から外部に漏洩また
は、拡散する放電は、帯状部材と帯状部材に相対して面
する放電炉部材のクリアランスから放電炉外部に流出す
る堆積膜形成用原材料ガス量が多い、もしくは流入する
ゲートガス量が多い、および、放電炉から外部に漏洩伝
搬する高周波、またはマイクロ波電力量が多いと発生し
やすくなる。放電炉から外部に漏洩または拡散する放電
を抑制し、放電炉内に閉じ込める為には、帯状部材と帯
状部材に相対して面する放電炉部材のクリアランスを小
さくすることが有効である。帯状部材と帯状部材に相対
して面する放電炉部材のクリアランスの大きさは、帯状
部材のもともと持つ耳波（端部の波打ち）やゆがみ、ね
じれ、さらには帯状部材の背面（機能性堆積膜形成面の
裏側）からのヒーターの熱輻射やプラズマによる昇温に
よる熱変形の為に、帯状部材の幅方向（搬送方向と直角
方向）で一様にはならない。また、長尺な帯状部材の連
続的な供給に伴いクリアランスが時間変化する。そのた
めに、常に、放電炉からの放電の漏洩または、拡散を監
視し、また、帯状部材と堆積膜形成チャンバー部材また
はガスゲート部材との接触を監視し、その拡散、接触が
生じた場合には、前記クリアランスの調整をすることが
必要となる。同様に、帯状部材と帯状部材に相対して面
する放電炉部材のクリアランスに注意して、帯状部材の
機能性堆積膜形成面に傷が生じないように前記クリアラ
ンスの調整を行わなければならない。

【００１１】このようなことから、本発明における放電
漏洩及び拡散の検出手段の原理は、放電の導電性を利用
したものである。即ち、放電を検出したい空間を挟んだ
帯状部材または堆積膜形成チャンバー部材間に電圧を印
加し、その電位差間に電流が流れる事で、放電の存在を
検出するものである。印加電圧は、数ボルト程度の直流
電圧が好ましい。大きな電圧を印加することは、電圧印
加部周辺に、不必要な放電を生起させたり、放電炉内の
放電状態を乱すおそれがあるので好ましくない。また、
本発明における帯状部材の機能性堆積膜形成面に発生す
るすり傷の原因であるところの帯状部材と帯状部材に相
対して面する機能性堆積膜形成炉部材との接触の検出手
段の原理は、帯状部材と帯状部材に相対して面する機能
性堆積膜形成炉部材やガスゲート部材との２点間に電位
差を設け、短絡することで該２点間が接触することを検
出するものである。電位差は数ボルト程度が好ましい。
これ以上大きな電位差は、前述した理由と同様にして、
更に、短絡時の絶縁破壊によるスパークなどによるチャ
ンバーや帯状部材ヘのダメージを考慮すると好ましくな
い。帯状部材に相対して面する堆積膜形成チャンバー部
材上に、帯状部材にたいする電位印加点を、帯状部材の
幅方向（移動方向と直角方向）に複数個分散させて設け
ることで、耳波や、ゆがみ、ねじれを有する変形した帯
状部材の接触検出に対応することができる。

【００１２】本発明においては放電炉からの放電漏洩ま
たは拡散状態から、放電炉内だけの正常な放電状態への
復帰は、帯状部材と帯状部材に相対して面する機能性堆
積膜形成炉部材との間のクリアランスを調整して行われ
る。クリアランスを調整することで、放電炉内外を出入
りする機能性堆積膜の原材料ガスやゲートガス量を調節
することができ、また、クリアランスを狭める事で、放
電生起、維持電力であるところのマイクロ波や高周波が
放電炉内から該クリアランスを伝搬して外部に漏洩する
量を少なくし、放電炉の外部で放電が生起しないように
するものである。前記クリアランスの調整は、帯状部材
に非対称な耳波、ゆがみ、ねじれがあるために、帯状部
材の幅方向の両端で独立して行わなければならない。即
ち、本発明において、前記クリアランスの調整は、堆積
膜形成チャンバーを移動する帯状部材を支持し、移動す
る軌道を固定するために設けられたマグネットローラー
の設置高さ位置を帯状部材の幅方向（搬送方向と直角方
向）の両端で独立して変えることで行われる。該マグネ
ットローラーには設置位置高さを堆積膜形成チャンバー
の外部から調整操作できるような機構を有する。本発明
においては、放電炉外部に漏洩、または拡散、生起した
異常な放電が検出されたならば、その検出信号をシーケ
ンサが受けて、該放電の検出部に近いマグネットローラ
ーの設置高さ位置調整を行い、異常な放電が消滅し、該
放電の検出信号が出なくなるまで、帯状部材と堆積膜形
成チャンバー部材のクリアランスを自動的に調整する。
本発明においては、帯状部材と帯状部材に相対して面す
る堆積膜形成チャンバー部材やガスゲート部材との接触
が検出されたならば、その検出信号をシーケンサが受け
て、該信号検出部に近いマグネットローラーの堆積膜形
成チャンバー部材またはガスゲート部材との距離調整に
より、帯状部材と帯状部材に相対して面する堆積膜形成
チャンバー部材またはガスゲート部材との接触が解消さ
れ、前記検出信号が出力されなくなるまで、帯状部材と
堆積膜形成チャンバー部材またはガスゲート部材とのク
リアランスを自動的に調整する。

【００１３】図１に本発明を採用した高周波プラズマＣ
ＶＤ法による機能性堆積膜形成チャンバーを示した。図
において、２８は直流電源、２９は電流計、３０は電圧
計、３１、３３は放電検出器かつ帯状部材接触検出器、
３５は放電検出器、３７、３９は帯状部材接触検出器、
３２、３４、３６、３８、４０は絶縁碍子である。本発
明においては、放電炉２７の正常な放電領域２６からの
放電の漏洩や拡散を検出する放電検出器３１、３３が、
帯状部材１４と相対して面する帯状部材に放電炉で堆積
形成される膜厚を規定する堆積膜厚調整板１９の表面に
設置されている。この放電検出器３１、３３により、帯
状部材１４と堆積膜厚調整板１９の間隙で発生する放電
を検出することができる。また、ランプハウス１８の表
面にも放電検出器３５が設置され、放電領域２６からラ
ンプハウス側に漏洩する放電を検出するように構成され
ている。さらに、帯状部材１４の堆積膜形成チャンバー
部材やガスゲート部材との接触を検出する接触検出器３
７、３９が帯状部材の堆積膜形成面と相対するガスゲー
トの部材表面に設置されている。そして、ここでは前記
堆積膜厚調整板１９の表面に設置されている放電検出器
３１、３３が放電検出器を兼用している。

【００１４】放電検出器及び、接触検出器には、接地さ
れた帯状部材、堆積膜形成チャンバー部材、ガスゲート
部材に対して、数ボルトの直流電圧が印加される。よっ
て、放電検出器は、周辺の部材に対して絶縁が施されて
いる。接触検出器には、電圧計が繋がれており、帯状部
材が接触して電圧が短絡した時には、それに応じて、信
号（１点鎖線）をシーケンサー８１に対して出力するよ
うになっている。また短絡を検知した場合には、測定系
に対するダメージを防ぐ為に瞬時に印加電圧を遮断する
しくみになっている。放電検出器には、電流計が繋がれ
ており、検出器に放電が触れて電流が流れると、信号
（１点鎖線）をシーケンサー８１に対して出力するよう
になっている。そして、シーケンサー８１からはマグネ
ットローラーの駆動系に対して、マグネットローラーと
堆積膜形成チャンバーのクリアランス調整指令（点線）
が出される。図２は放電検出器または、接触検出器３３
を拡大した図である。堆積膜厚調整板１９上に、帯状部
材１４の幅方向（移動方向と直角方向）、および長手方
向に大きくひとつの検出器３３を設けている。検出器３
３には、接地されている堆積膜厚調整板１９に対して直
流電圧が印加されるので、絶縁碍子３４により、堆積膜
厚調整板１９との絶縁が計られている。図３は帯状部材
１４の幅方向に３列に分割して放電検出器または、接触
検出器３３を設置した堆積膜厚調整板１９である。異常
放電発生位置に対する検出解像度を、図２の検出器より
もあげることができる。同様にして、帯状部材の接触位
置に対する検出解像度も向上する。

【００１５】図４に本発明の帯状部材と堆積膜形成チャ
ンバー部材とのクリアランスを調整する機構を示す。こ
の図をもとにして、帯状部材が堆積膜厚調整板１９に接
触した状況を想定して、接触の解消のためのクリアラン
スの調整動作を説明する。図４において、４１、４２は
マグネットローラー支持部、４３はマグネットローラー
を滑らかに回転させるためのベアリング、４４はマグネ
ットローラーを支持するマアグネットローラー支持板、
４５はマグネットローラーと堆積膜厚調整板１９とのク
リアランスを調整するためのクリアランス調整用駆動
軸、４６は駆動動力源（モーター等）、４８はマグネッ
トローラー上限位置ストッパー、５１はマグネットロー
ラー下限位置ストッパー、４７はマグネットローラーの
チャンバー固定部、４９は駆動伝達点である。磁性体の
帯状部材１４は、マグネットローラー１７に支持され
て、堆積膜厚調整板１９との間に数ミリのクリアランス
を隔てて紙面裏方向に移動している。帯状部材１４の幅
方向紙面右端が変形して、堆積膜厚調整板１９に設置さ
れた帯状部材接触検出器３３に接触した。一番右側の接
触検出器３３に印加されていた直流電圧２（Ｖ）が短絡
し、その信号を機能性堆積膜装置の制御を司るシーケン
サーが受けて、帯状部材１４と堆積膜厚調整板１９のク
リアランスを広げるように、接触を検知した接触検出器
３３に近いマグネットローラー１７の高さ調整機構に指
令信号を出した。マグネットローラー１７の右側があが
るにつれて、帯状部材１４がマグネットローラー１７に
吸いつけられながら持ち上がり、堆積膜厚調整板１９と
の接触が解消された。

【００１６】次に図４を用いて、異常な放電状況を想定
して、その解消のためのクリアランス調整動作を述べ
る。帯状部材１４と堆積膜厚調整板１９とのクリアラン
ス（間隙）に、放電が放電炉から延びてきて、堆積膜厚
調整板１９に設置された直流電圧２（Ｖ）を印加した帯
状部材の幅方向に３つに分散された放電検出器３３すべ
てに電流が流れた。この放電検出信号を受けたシーケン
サーが、帯状部材１４と堆積膜厚調整板１９のクリアラ
ンスを狭めるように、放電を検知した接触検出器３３に
近いマグネットローラー１７の高さ調整機構に指令信号
を出した。マグネットローラー１７の左右両側がさがる
につれて、帯状部材１４がマグネットローラー１７に押
し下げられ、帯状部材１４と堆積膜厚調整板１９とのク
リアランスに生じていた放電が解消された。同様にし
て、ランプハウス周辺で発生する放電についても、帯状
部材と天板（帯状部材の幅方向の端部隙間をカバーする
役割）とのクリアランス（隙間）での、放電炉からのＲ
ＦまたはμＷ電力の漏洩、または堆積膜形成用原材料ガ
スの漏洩に関し、マグネットローラーの位置調整によっ
て、該クリアランス（隙間）を小さくすることで、放電
を解消することができる。前記マグネットローラーによ
るクリアランス調整機構は、堆積膜形成チャンバー内の
放電炉周辺および、ガスゲート内のマグネットローラー
に搭載される。

【００１７】

【実施例】以下に、本発明の実施例を説明する。［実施例１］図１、図４に示す本発明を、図５に示すロ
ール・ツー・ロール方式による大面積機能性堆積膜の形
成装置に適用して、図７の断面模式図に示す層構成のア
モルファスシリコンpin型光起電力素子を作製した。該
光起電力素子５２は、ＳＵＳ４３０フェライト系ステン
レス帯状部材５３上に下部電極５４、ｎ型半導体層５
５、ｉ型半導体層５６、ｐ型半導体層５７、透明電極５
８及び集電電極５９をこの順に堆積形成した光起電力素
子である。なお、本光起電力素子では透明電極５８の側
より光の入射が行われることを前提としている。まず、
帯状部材を連続スパッタ装置にセットし、Ａｇ（純度９
９．９９％）電極をターゲットとして用いて４５００Å
のＡｇ薄膜を、また、連続してＺｎＯ（純度９９．９９
９％）電極をターゲットとして用いて１．０μｍのＺｎ
Ｏ薄膜をスパッタ蒸着して、下部電極を形成した。引き
続き、該下部電極５４の形成された帯状部材を図５で示
した連続堆積膜形成装置にセットした。各堆積膜形成チ
ャンバーにおいては、表１に示す堆積膜形成条件でｎ型
ａ−Ｓｉ：Ｈ膜及びｉ型ａ−Ｓｉ：Ｈ膜、ｐ−型μｃ−
Ｓｉ：Ｈ膜の形成を行った。

【００１８】

【表１】まず、各々の堆積膜形成チャンバー内の放電炉でＲＦ放
電を生起させ、放電等が安定したところで帯状部材を搬
送スピード６０ｃｍ／ｍｉｎで搬送させ、連続してｎ、
ｉ、ｐ型半導体層を積層形成した。帯状部材の全長にわ
たって半導体層を積層したあと、冷却後取り出し、更
に、連続モジュール化装置にて３５ｃｍ×７０ｃｍの太
陽電池モジュールを連続作製した。作製した太陽電池モ
ジュールについて、ＡＭ１．５（１０００ｍＷ／ｃ
ｍ²）光照射下にて特性評価を行ったところ、光電変換
率で８％以上が得られ、さらにモジュール間の特性のば
らつきは３％以内に納まった。

【００１９】［実施例２］本実施例では、図８に示す層
構成の光起電力素子を作製した。図において、光起電力
素子６０は、下部セル６１、中間セル６２、上部セル６
３により構成されている。具体的には、帯状部材６４
に、下部電極６５、ｎ型ａ−Ｓｉ：Ｈ半導体層６６、ｉ
型ａ−Ｓｉ：Ｈ半導体バッファ層６７、ｉ型ａ−ＳｉＧ
ｅ：Ｈ半導体層６８、ｉ型ａ−Ｓｉ：Ｈ半導体バッファ
層６９、ｐ型ａ−Ｓｉ：Ｈ半導体層７０、ｎ型ａ−Ｓ
ｉ：Ｈ半導体層７１、ｉ型ａ−Ｓｉ：Ｈ半導体バッファ
層７２、ｉ型ａ−ＳｉＧｅ：Ｈ半導体層７３、ｉ型ａ−
Ｓｉ：Ｈ半導体バッファ層７４、ｐ型ａ−Ｓｉ：Ｈ半導
体層７５、ｎ型ａ−Ｓｉ：Ｈ半導体層７６、ｉ型ａ−Ｓ
ｉ：Ｈ半導体層７７、ｐ型ａ−Ｓｉ：Ｈ半導体層７８、
透明電極７９、集電電極８０、がこの順に堆積形成され
ている。半導体層の作製にあたっては、本発明を適用し
たロール・ツー・ロール方式連続堆積膜形成装置（不図
示）を使って形成した。堆積膜形成チャンバーは、積層
する半導体層の数だけ設け、ガスゲートを介して繋げ
た。なお、帯状部材としては実施例１で用いたのと同様
の材質及び処理を行ったものを用い、下部セル、中間セ
ル、上部セルの各半導体層を表２に示す堆積膜形成条件
により作製した。モジュール化工程は実施例１と同様の
操作及び方法で行い、太陽電池モジュールを作製した。

【００２０】

【表２】作製した太陽電池モジュールについて、ＡＭ１．５（１
０００ｍＷ／ｃｍ²）光照射下にて特性評価を行ったと
ころ、光電変換率で１２％以上が得られ、さらにモジュ
ール間の特性のばらつきは４％以内に納まった。

【００２１】

【発明の効果】本発明は、以上のように帯状部材を長手
方向に連続的に移動させながら、該帯状部材上に機能性
堆積膜を形成するに当たって、放電炉から外部に拡散も
しくは漏洩する放電を検知し、または、帯状部材の機能
性堆積膜形成側表面が機能性堆積膜形成装置の部材に接
触することを検知し、それに基づき帯状部材の軌道を修
正して該異常な放電、または接触を解消することで、連
続して移動する帯状部材上に形成される機能性堆積膜、
とりわけ光起電力素子の収率を上げることができ、その
諸特性の均一化と向上を図ることが可能となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の特徴を最も良く表す高周波プラズマＣ
ＶＤ法による機能性堆積膜形成チャンバーを示した断面
図である。

【図２】本発明の放電検出器ないし、帯状部材と堆積膜
形成炉部材との接触検出器を示した図である。

【図３】本発明の別の放電検出器ないし、帯状部材と堆
積膜形成炉部材との接触検出器を示した図である。

【図４】本発明の帯状部材と堆積膜形成炉部材とのクリ
アランスを調整する機構を表した図である。

【図５】典型的なロール・ツー・ロール方式による大面
積機能性堆積膜の形成装置を示した図である。

【図６】図５のなかの高周波プラズマＣＶＤ法による機
能性堆積膜形成炉のひとつの詳細断面図である。

【図７】実施例１に示した光起電力素子の層構成の断面
模式図である。

【図８】実施例２に示した光起電力素子の層構成の断面
模式図である。

【符号の説明】

１ロール・ツー・ロール方式大面積機能性堆
積膜形成装置２帯状部材の繰り出しチャンバー３、４、５、６、７機能性堆積膜形成チャンバー８帯状部材の巻き取りチャンバー９ガスゲート１０ゲートガス導入手段１１帯状部材の加熱手段（ヒーター）１１ａ予熱ヒーター１１ｂ本ヒーター１２高周波（ＲＦ）放電炉１３マイクロ波（μＷ）放電炉１４帯状部材１５、１６ボビン１７マグネットローラー１８ランプヒーターハウス１９堆積膜厚調整板２０堆積膜形成用原材料ガス供給手段２１高周波導入手段２２排気手段２３堆積膜形成用原材料ガス加熱手段２４ガスゲートクリアランス（帯状部材とガス
ゲート部材との間隙）２５帯状部材と堆積膜厚調整板のクリアランス２６正常な（理想的な）放電領域２７放電炉２８直流電源２９電流計３０電圧計３１、３３放電及び帯状部材接触検出器３２、３４、３６、３８、４０絶縁碍子３５放電検出器３７、３９帯状部材接触検出器４１、４２マグネットローラー支持部４３ベアリング４４マグネットローラー支持板４５クリアランス調整用駆動軸４６駆動動力源（モーター等）４７チャンバー固定部４８マグネットローラー上限位置ストッパー４９駆動伝達点５０高周波電極（アノード）５１マグネットローラー下限位置ストッパー５２光起電力素子５３帯状部材（基板）５４下部電極５５ｎ型ａ−Ｓｉ：Ｈ半導体層５６ｉ型ａ−Ｓｉ：Ｈ半導体層５７ｐ型ａ−Ｓｉ：Ｈ半導体層５８透明電極５９集電電極６０光起電力素子６１下部セル６２中間セル６３上部セル６４帯状部材（基板）６５下部電極６６ｎ型ａ−Ｓｉ：Ｈ半導体層６７ｉ型ａ−Ｓｉ：Ｈ半導体バッファ層６８ｉ型ａ−ＳｉＧｅ：Ｈ半導体層６９ｉ型ａ−Ｓｉ：Ｈ半導体バッファ層７０ｐ型ａ−Ｓｉ：Ｈ半導体層７１ｎ型ａ−Ｓｉ：Ｈ半導体層７２ｉ型ａ−Ｓｉ：Ｈ半導体バッファ層７３ｉ型ａ−ＳｉＧｅ：Ｈ半導体層７４ｉ型ａ−Ｓｉ：Ｈ半導体バッファ層７５ｐ型ａ−Ｓｉ：Ｈ半導体層７６ｎ型ａ−Ｓｉ：Ｈ半導体層７７ｉ型ａ−Ｓｉ：Ｈ半導体層７８ｐ型ａ−Ｓｉ：Ｈ半導体層７９透明電極８０集電電極８１シーケンサー

フロントページの続き (51)Int.Cl.⁶ 識別記号庁内整理番号ＦＩ技術表示箇所Ｈ０１Ｌ 21/285 Ｈ０１Ｌ 21/285 Ｃ 31/04 31/04 Ｔ (72)発明者幸田勇蔵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)発明者西元智紀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)発明者矢島孝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)発明者藤岡靖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

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】帯状部材を長手方向に連続的に移動させ
ながら、ガスゲートにより結ばれた複数の堆積膜形成チ
ャンバーを通過させ、該堆積膜形成チャンバー内の、該
帯状部材とほかの導電性部材に囲まれ、高周波電力によ
り原料ガスを分解プラズマ化する放電炉にて、該帯状部
材上に機能性堆積膜を形成する機能性堆積膜の連続的形
成方法において、前記堆積膜形成チャンバーの放電炉か
ら外部に拡散もしくは漏洩する異常放電を、堆積膜形成
チャンバーを構成する部材の一部に電圧を印加して該電
圧印加部分（以下放電検出器）と接地電位との間を流れ
る電流により検知し、該検知による信号に基づいて帯状
部材の移動する軌道を調整することによって、前記異常
放電を解消するようにした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】前記電流の検知は、前記帯状部材と対峙
した、該帯状部材が放電にさらされる領域を調整する為
の放電炉の堆積膜厚調整板の表面に設置された放電検出
器により検知されることを特徴とする請求項１に記載の
機能性堆積膜の連続的形成方法。
【請求項３】前記電流の検知は、前記堆積膜形成チャ
ンバーの前記帯状部材と対峙して該帯状部材を加熱する
ためのランプヒーターを収納するランプハウス表面に設
置された放電検出器により検知されることを特徴とする
請求項１に記載の機能性堆積膜の連続的形成方法。
【請求項４】前記放電検出器は、帯状部材の幅方向に
複数個分散させて構成されていることを特徴とする請求
項２または請求項３に記載の機能性堆積膜の連続的形成
方法。
【請求項５】帯状部材を長手方向に連続的に移動させ
ながら、ガスゲートにより結ばれた複数の堆積膜形成チ
ャンバーを通過させ、該堆積膜形成チャンバー内の、該
帯状部材とほかの導電性部材に囲まれ、高周波電力によ
り原料ガスを分解プラズマ化する放電炉にて、該帯状部
材上に機能性堆積膜を形成する機能性堆積膜の連続的形
成方法において、前記帯状部材の堆積膜形成側表面が堆
積膜形成チャンバーの部材に接触することを、該帯状部
材と対峠する堆積膜形成チャンバー部材の一部分に電圧
を印加して（以下電圧印加点を接触検出器と称す）該電
圧の短絡により検知し、該短絡による信号に基づいて帯
状部材の移動する軌道を調整することによって、前記接
触を解消するようにした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６】前記電圧の短絡の検知は、前記帯状部材
と対峙するガスゲートの部材表面に設置された接触検出
器により検知されることを特徴とする請求項５に記載の
機能性堆積膜の連続的形成方法。
【請求項７】前記電圧の短絡の検知は、前記帯状部材
と対峙する堆積膜厚調整板の表面に設置された放電検出
器兼接触検出器により検知されることを特徴とする請求
項５に記載の機能性堆積膜の連続的形成方法。
【請求項８】前記接触検出器は、帯状部材の幅方向に
複数個分散させて構成されていることを特徴とする請求
項６または請求項７に記載の機能性堆積膜の連続的形成
方法。
【請求項９】前記印加電圧は、数ボルト程度の直流電
圧であることを特徴とする請求項１〜請求項８のいずれ
か１項に記載の機能性堆積膜の連続的形成方法。
【請求項１０】前記帯状部材の移動する軌道の調整
は、該磁性体である帯状部材が堆積膜形成チャンバーを
移動する軌道を固定するマグネットローラーと該帯状部
材と対峙する堆積膜厚調整板との間隙を、該マグネット
ローラーの両端の設置高さを独立して変えることによっ
て行うようにしたことを特徴とする請求項１〜請求項９
のいずれか１項に記載の機能性堆積膜の連続的形成方
法。
【請求項１１】帯状部材を長手方向に連続的に移動さ
せながら、ガスゲートにより結ばれた複数の堆積膜形成
チャンバーを通過させ、該堆積膜形成チャンバー内の、
該帯状部材とほかの導電性部材に囲まれ、高周波電力に
より原料ガスを分解プラズマ化する放電炉にて、該帯状
部材上に機能性堆積膜を形成する機能性堆積膜の連続的
形成装置において、前記堆積膜形成チャンバーの放電炉
から外部に拡散もしくは漏洩する異常放電を、堆積膜形
成チャンバーの部材の一部に電圧を印加して該電圧印加
部分（以下放電検出器）と接地電位との間を流れる電流
により検知する手段と、該検知手段による信号に基づい
て該帯状部材の移動する軌道を調整する手段とを備え、
前記異常放電を解消するようにしたことを特徴とする機
能性堆積膜の連続的形成装置。
【請求項１２】前記電流の検知手段は、前記帯状部材
と対峙する堆積膜厚調整板の表面に設置された放電検出
器により構成されていることを特徴とする請求項９に記
載の機能性堆積膜の連続的形成装置。
【請求項１３】前記電流の検知手段は、前記堆積膜形
成チャンバーのランプハウス表面に設置された放電検出
器により構成されていることを特徴とする請求項９に記
載の機能性堆積膜の連続的形成装置。
【請求項１４】前記放電検出器は、帯状部材に対する
電位印加点を帯状部材の幅方向に複数個分散させて構成
されていることを特徴とする請求項１２または請求項１
３に記載の機能性堆積膜の連続的形成装置。
【請求項１５】帯状部材を長手方向に連続的に移動させ
ながら、ガスゲートにより結ばれた複数の堆積膜形成チ
ャンバーを通過させ、該堆積膜形成チャンバー内の、該
帯状部材とほかの導電性部材に囲まれ、高周波電力によ
り原料ガスを分解プラズマ化する放電炉にて、該帯状部
材上に機能性堆積膜を形成する機能性堆積膜の連続的形
成装置において、前記帯状部材の堆積膜形成側表面が堆
積膜形成チャンバーの部材に接触することを、該帯状部
材と対峠する堆積膜形成チャンバー部材の一部分に電圧
を印加して（以下電圧印加点を接触検出器と称す）該電
圧の短絡により検知する手段と、該短絡による信号に基
づいて帯状部材の移動する軌道を調整する手段を備え、
前記接触を解消するようにしたことを特徴とする機能性
堆積膜の連続的形成装置。
【請求項１６】前記短絡を検知する手段は、前記帯状
部材と対峙するガスゲートの部材表面に設置された接触
検出器により構成されていることを特徴とする請求項１
５に記載の機能性堆積膜の連続的形成装置。
【請求項１７】前記短絡を検知する手段は、前記帯状
部材と対峙する堆積膜厚調整板の表面に設置された放電
検出器兼接触検出器により構成されていることを特徴と
する請求項１５に記載の機能性堆積膜の連続的形成装
置。
【請求項１８】前記接触検出器は、帯状部材に対する
電位印加点を帯状部材の幅方向に複数個分散させて構成
されていることを特徴とする請求項１６または請求項１
７に記載の機能性堆積膜の連続的形成装置。
【請求項１９】前記帯状部材の移動する軌道を調整す
る手段は、磁性体である帯状部材が堆積膜形成チャンバ
ーを移動する軌道を固定するマグネットローラーと、該
帯状部材と対峙する堆積膜厚調整板に対する該マグネッ
トローラーの両端の設置高さ位置を独立して調整可能と
したマグネットローラーの高さ調整手段とにより構成さ
れていることを特徴とする請求項１１〜請求項１８のい
ずれか１項に記載の機能性堆積膜の連続的形成装置。