JP3332700B2

JP3332700B2 - 堆積膜形成方法及び堆積膜形成装置

Info

Publication number: JP3332700B2
Application number: JP35035995A
Authority: JP
Inventors: 公一朗森山; 裕越前; 祐介宮本; 耕平吉田; 豪人吉野; 博和大利; 篤司保野; 正博金井
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 1995-12-22
Filing date: 1995-12-22
Publication date: 2002-10-07
Anticipated expiration: 2015-12-22
Also published as: CN1124365C; KR970052053A; DE69637690D1; CN1158912A; EP0782176A3; EP0782176A2; EP0782176B1; JPH09181005A; US6350489B1; KR100269936B1

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、真空容器が連結さ
れた中に帯状基板（以下これをウェブと呼ぶ）をその長
手方向に連続的に搬送させて該ウェブに堆積膜を形成す
るロール・ツー・ロール法による堆積膜形成方法及び堆
積膜形成装置に係り、特に光起電力素子いわゆる太陽電
池の連続的形成方法及び装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】近年、太陽電池による太陽光発電は、環
境を破壊しないクリーンな方式として注目され、実用化
に向けて様々な研究開発がなされている。太陽電池の実
用化には（１）光電変換効率が充分に高く、（２）特性
が時間的に安定して、かつ（３）量産可能であることが
要求される。因みに、一般家庭一世帯当たり３ｋｗ程度
の電力が必要とされるが、それを光電変換効率１０％の
太陽電池ですべて賄うと、その面積は３０ｍ²必要であ
る。従って、１０万世帯の家庭に太陽光発電で電力を補
給するには、３，０００，０００ｍ²という大面積の太
陽電池が必要である。こうしたことから、単結晶シリコ
ン等を用いて作製される太陽電池に比較して低コストで
生産できるアモルファスシリコン太陽電池が注目されて
いる。その理由は、使用するシラン等の原料ガスが入手
容易であり、これをグロー放電分解して、ガラスや金属
シート等の比較的安価な基盤上に半導体薄膜を堆積させ
るためである。そしてアモルファスシリコン太陽電池の
生産方法、生産装置について各種の提案がなされてい
る。

【０００３】例えば、ロール・ツー・ロール方式の連続
プラズマＣＶＤ装置が、米国特許第４，４８５，１２５
号明細書に開示されている。図１１に示す通り、この連
続プラズマＣＶＤ装置１１００において、成膜チャンバ
ー１１０１〜１１０６は上面から見ると直線状に配置さ
れ、側面から見るとカテナリー状に配置されている。そ
して成膜用の基板として所望の幅で十分に長い帯状基板
１１０７（以下これをウェブと呼ぶ）が用いられる。成
膜チャンバー１１０１〜１１０６の内部には、それぞれ
ウェブ１１０７と高周波電極１１０８〜１１１３とで囲
まれる、所望の半導体層を形成するグロー放電領域があ
る。この全てのグロー放電領域に順に晒されるように、
ウェブ１１０７は搬送される。また、各成膜チャンバー
間の連結部はガスゲート１１１４と呼ばれる。該ガスゲ
ート１１１４は、隣接する成膜チャンバーの原料ガスを
隔離して相互拡散を防ぐ機能とウェブを貫通させる機能
とを兼備している。このガスゲート１１１４が存在する
ので、ウェブ１１０７が隣の成膜チャンバーに移動して
も所望の成膜チャンバーの原料ガスは移動せず、所望の
導電型の半導体層が堆積できる。さらに、成膜チャンバ
ーの内部においてウェブを支持、搬送するマグネットロ
ーラーと放射加熱ヒーターとが、米国特許４，４４０，
１０７号明細書に開示されている。該マグネットローラ
ーは、その内部に永久磁石が組み込まれ、磁力で強磁性
体のウェブを吊り下げる。このマグネットローラーを適
宜配置すると、ウェブをほぼ平面に支持しながら搬送す
ることができる。前記放射加熱ヒーターは、ウェブを所
望の温度に加熱することができる。この連続プラズマＣ
ＶＤ装置１１００を作動させると、前記ウェブ１１０７
上に前述のグロー放電で所望の半導体層を形成しなが
ら、ウェブをその長手方向に連続搬送する。するとウェ
ブ１１０７上には半導体層が積層され、所望の半導体接
合素子が連続形成される。その結果、大面積の半導体接
合素子（例えば太陽電池）が量産される。従って、ロー
ル・ツー・ロール方式は太陽電池の量産に適する方法で
ある。

【０００４】一方、マイクロ波を用いたプラズマプロセ
スが最近注目されている。マイクロ波は周波数が高いの
で、従来のラジオ周波数（ＲＦ）を使用する場合よりエ
ネルギー密度を高めることができ、プラズマを効率よく
発生させ維持させることに適している。例えば、特開平
３−３０４１９号公報には、マイクロ波プラズマＣＶＤ
法を用いたＲｏｌｌｔｏＲｏｌｌ方式の堆積膜形成
方法及び装置が開示されている。マイクロ波でプラズマ
を生起させると、低い圧力でも堆積膜の形成が可能であ
る。そして、堆積膜の特性低下の原因となる活性種のポ
リマライゼーションを防ぎ、高品質の堆積膜が得られる
ばかりでなく、プラズマ中でのポリシラン等の粉末の発
生を押さえ、且つ成膜速度の飛躍的向上が図れるとされ
ている。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】ロール・ツー・ロール
方式を用いて太陽電池を量産するためには、ウェブを長
尺化・幅広化すればよい。しかし長尺化・幅広化する
と、基板を所望の温度に加熱するヒーターやプラズマか
らの加熱のためウェブが変形するという問題を生ずる。
前記ロール・ツー・ロール方式の連続プラズマＣＶＤ装
置では、ウェブが熱変形すると、変形部分が後述する開
口調整板と接触して成膜面に傷をつけ、その部分の半導
体接合素子を破壊する。また、このウェブは放電箱の蓋
を形成するように搬送されることから、ウェブが熱変形
すると放電箱部内部に閉じこめられていたプラズマが漏
れて放電が不安定になる。

【０００６】そこで、本発明は上記問題を解決し、成膜
面に傷をつけず、歩留の高い量産が可能な堆積膜形成方
法及び堆積膜形成装置を提供することを目的とする。さ
らに、本発明は、放電を安定化させて均質で均一な膜厚
の堆積膜を連続的に形成することができる堆積膜形成方
法及び堆積膜形成装置を提供することを目的とする。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本発明は、上記目的を達
成するため、放電箱の蓋を形成するウェブの横断形状
を、一定形状に保持させて堆積膜を形成するようにした
ものである。すなわち、本発明の堆積膜形成方法は、長
手方向に連続的に搬送されるウェブを用い、該ウェブを
放電箱を備えた成膜チャンバー内で該放電箱の蓋を形成
するように搬送し、該ウェブに堆積膜を形成する堆積膜
形成方法において、前記放電箱の蓋を形成するウェブの
横断形状を、強制的に任意の曲線形状に保持させて搬送
し堆積膜を形成するようにしたことを特徴としている。
本発明においては、前記曲線は、上に凸または下に凸の
いずれの楕円形湾曲線、または２つ以上の変曲点を有す
る曲線であってもよい。また、本発明の堆積膜形成方法
は、前記ウェブを強制的に、横断形状が前記曲線形状に
保持させて搬送する領域以外は平面を維持させ、また、
前記ウェブは、前記放電箱の開口部に形成された曲面に
沿って搬送されるように構成することができる。また、
本発明の堆積膜形成方法は、前記堆積膜をプラズマＣＶ
Ｄ法によって形成し、また、本発明の方法によって、上
記の目的を達成した半導体膜を形成することができる。
さらに、本発明の堆積膜形成装置は、長手方向に連続的
に搬送されるウェブを用い、該ウェブを放電箱を備えた
成膜チャンバー内で該放電箱の蓋を形成するように搬送
し該ウェブに堆積膜を形成する堆積膜形成装置におい
て、前記放電箱の蓋を形成するウェブの横断形状を、任
意の曲線形状に変形させるローラーを備えていることを
特徴としている。

【０００８】そして、本発明の堆積膜形成装置におい
て、前記ローラーは、鼓型または太鼓型、または１つ以
上のくびれを有する瓢箪型とし、前記放電箱は、前記曲
線形状に沿った開口部を形成し、また前記曲線形状に沿
った開口部以外の部分では前記ウェブを平面に維持させ
る手段を備える構成を採ることができる。

【０００９】

【発明の実施の形態】本発明は、上記のように、放電箱
の蓋を形成するウェブの横断形状を、強制的に任意の曲
線形状に保持させることにより、ウェブの横断形状が、
時々刻々変化しないように改良したものである。したが
って、本発明により、従来例のようにウェブの形状が時
間的に変動し、成膜面を傷つけて歩留まりを低下させる
ことがなく、放電が不安定になるのを防止することが可
能となる。

【００１０】本発明の上記構成は、本発明者らの従来例
におけるつぎのような問題点に着目し、それらを鋭意検
討した結果、見出されたものである。この検討で使用し
たのは図１１に示す従来例のロール・ツー・ロール方式
の連続プラズマＣＶＤ装置１１００である。該装置１１
００において、グロー放電領域（以下放電箱と呼ぶ）の
直上に不図示の前記放射加熱ヒーター（以下ヒーターと
呼ぶ）を設置して、ウェブ１１０７を所望の温度にまで
加熱する。図１１においてウェブ１１０７が放電箱直上
にまで搬送されてきた時にはウェブ１１０７の成膜面の
裏面はヒーターによって加熱される一方、成膜面はプラ
ズマに晒されるのでプラズマで加熱されて高温となる。
本発明者らは、放電箱上で加熱されたウェブの形は、図
３あるいは図５におけるウェブ３１３，５１３で示すよ
うに数個のピークがある波状に変形することを見出し
た。さらに、この変形の形状は、時間の経過と共に変化
することを見出した。

【００１１】以下にウェブの熱変形の具体例を図３に基
づいて説明する。尚、図１１に示す従来例のロール・ツ
ー・ロール方式の連続プラズマＣＶＤ装置１１００で
は、ＲＦ電力を利用したのに対し、本具体例ではマイク
ロ波電力を用いた。図３において、３０１は成膜チャン
バー、３０２は放電箱、３０３は放電空間、３０４はウ
ェブ、３０５は開口調整板、３０６は円筒型マグネット
ローラー、３０７は軸受、３０８はヒーター、３０９は
反射板、３１０はＲＦ発振器、３１１はアンテナ、３１
２はアプリケーター、３１３はクリアランスである。材
質はＳＵＳ４３０ＢＡで、幅３６０ｍｍ、厚さ０．１２
５ｍｍであるウェブ３１３を搬送方向に張力５０ｋｇを
かけながら搬送速度６３５ｍｍ／ｍｉｎで移動させた。
成膜チャンバー３０１の中には、寸法２００（Ｄ）×１
４０（Ｈ）×４００（Ｗ）ｍｍの放電箱３０２が内蔵さ
れている。開口調整板３０５は、放電箱３０２のウェブ
３０４と相対する面において、ウェブ入口側と出口側に
それぞれ設置されている。該開口調整板の大きさを変化
させることにより、ウェブのプラズマに晒される時間を
変化させて、ウェブ上に所望の膜厚の堆積膜を得ること
ができる。放電空間３０３には成膜ガスを導入するノズ
ル（不図示）があり、ＳｉＨ4＝１２０ＳＣＣＭ、Ｇｅ
Ｈ4＝１２０ＳＣＣＭ、Ｈ2＝２００ＳＣＣＭを放電箱内
に供給し、放電箱内の圧力は１２．０ｍｍＴｏｒｒであ
る。アプリケーター３２１を介して、周波数２．４５Ｇ
Ｈｚ、出力４００Ｗのマイクロ波電力を印加してプラズ
マを生起した。さらに、ＲＦバイアス電力を印加するア
ンテナ３１１に、ＲＦ発振器３１０から周波数１３．５
６ＭＨｚ、出力１５００Ｗの高周波を印加した。放電箱
直上にあるランプヒーター３０８（５００Ｗ×合計１０
本）によってウェブ温度を３００℃に加熱した。開口調
整板３０５とマグネットローラー３０６との距離（クリ
アランス）３１３は４ｍｍとした。尚、マグネットロー
ラー３０６は従来の円筒形のものを用いた。

【００１２】以上の条件にてウェブ上にアモルファスシ
リコン化合物膜を５時間に渡って連続成膜した。図３又
は図５で示すように成膜中に放電箱３０２、５０２の直
上にてウェブの形状はウェブ幅方向に波状に変形した。
変形の波の周期は１８０ｍｍであった。放電箱入口及び
出口のウェブ通路のクリアランス３１３は４ｍｍとした
ため、これに制限されて、変形の度合いは振幅にして４
ｍｍであったが、ウェブの変形のピーク部分が開口調整
板３０５と接触して、成膜面に深い切削傷を生じ、半導
体接合を破壊し、いわゆるシャントが発生するという問
題が起きた。これは歩留りを著しく低下させる原因とな
る。そこで、この破壊を回避するために放電箱のウェブ
通路のクリアランス３１３を１０ｍｍに広げて上記と同
様の実験を行った。その結果、ウェブと開口調整板との
接触による傷の発生は減少したが、放電箱からクリアラ
ンス部分を通ってプラズマが外部へ漏れて、マイクロ波
の放電が安定しなくなるという問題が発生した。上記の
問題点の回避方法として、ウェブを平坦化することが考
えられるが、ローラー等でウェブを上下からはさみ込む
方法は、成膜面に物理的ダメージを与える可能性が高
く、用いることができない。上記の問題点を根本的に解
決するには、変形するウェブの形を制御する必要があ
る。そのため、ウェブが変形する理由を最初に検討し
た。ロール・ツー・ロール方式の連続プラズマＣＶＤ装
置において、ウェブが放電箱直上にまで搬送された時に
はウェブの成膜面の裏面はヒーターで加熱され、成膜面
はプラズマで加熱されて高温となる。ウェブが放電箱直
上以外に搬送された時には、主に放射冷却によりウェブ
の温度が低下する。従って、ウェブの搬送方向に場所に
よっては温度差が存在し、複数の放電箱を通過する間に
このような加熱冷却がくり返される。

【００１３】次に歪の発生機構について説明する。一般
に高温部は低温部よりも熱膨張のためウェブ幅が広い。
ここで、厚み方向の膨張量はごくわずかであり、無視で
きる。また搬送方向の膨張量も、長い搬送経路と比較し
て小さく、搬送方向であるがゆえに無視できる。しかし
ウェブ幅方向の膨張量が問題であって、これが変形の主
因である。以下にウェブが幅方向に膨張した場合の現象
について説明する。

【００１４】図４、図５に高温部と低温部のウェブ４０
４、５０４が連続した場合の概念図を示す。ウェブを支
持するマグネットローラーは、従来の円筒状のマグネッ
トローラーを使用した場合について描いてある。ウェブ
の場所による膨張量の差が引き起こす現象を考える場
合、幅の異なるウェブが連結したモデルで考えることが
できる。ウェブの搬送方向には張力がかかっているた
め、上面から見た場合の見かけのウェブ幅は変化しにく
い。このため高温部のウェブ幅が低温部のウェブ幅に合
わせるように高温部のウェブの中央方向へ圧縮の力が働
くことになる。一般に薄板には圧縮力、引張力が働いた
場合、薄板はその力の方向と垂直な方向に歪みやすいこ
とが知られているため、前述の圧縮力によりウェブ面に
対して垂直方向に変形する。代表的な成膜温度における
ウェブ幅方向の熱膨張量と、その時生じる歪みの大きさ
の計算値を、表１に示す。ウェブの材料はＳＵＳ４３０
で、室温２５℃において幅３６０ｍｍ、厚さ０．１２５
ｍｍである。

【００１５】

【表１】図６にウェブ断面の模式図を示す。ウェブは室温（２５
℃）において幅ｌ＝３６０ｍｍであり、搬送方向がｘ、
それと直交する幅方向がｙである。２５℃において平坦
なウェブの形状を破線で示す。加熱されて膨張したウェ
ブが幅３６０ｍｍに強制された時に円弧状に変形した場
合を想定して、円弧のピーク平面からの歪み量Ｑを求め
た結果を表１に示す。例えばウェブ温度３００℃におい
て歪み量Ｑは１７ｍｍにも達するため、放電箱入口及び
出口のウェブが通過するクリアランスはこれ以上小さく
できない。実際の装置構成において従来の円筒形のマグ
ネットローラーを使用した場合、加熱されたウェブの横
断形状は円弧でも平面でもなく、図３に示すような波状
に自発的に変形する。ウェブが平面である場合は、ウェ
ブと円筒形のマグネットローラーとは線接触するので強
い磁気吸引力が得られる。しかし、図３のようにウェブ
が加熱された場合は波状のピークが円筒形のマグネット
ローラーと点接触しかしないことになり、磁気吸引力が
弱まり、マグネットローラーのウェブ支持効果が減少し
てしまう。さらに、別種の問題点も見出された。ウェブ
は放電箱の蓋をも構成していることから、マイクロ波プ
ラズマ放電を安定して持続させるためには、放電箱及び
ウェブからなる放電空間の形状、大きさ、放電空間外部
との隙間等が常に一定であることが望ましい。しかし、
ウェブの形状は時間的に一定ではないので、この形状の
変動が放電の安定性を阻害する。

【００１６】この「ウェブの形状が時間的に一定ではな
い」理由について、「熱」及び「張力」及び「ウェブ」
の観点から以下に説明する。ます「熱」の観点では、ウ
ェブを所定の温度に保つため、前記ヒーターは出力を制
御することで温度制御している。しかしながらウェブの
熱容量が小さいため、ヒーター出力が少しでも変動する
とウェブ温度も変動してしまう。このため、ウェブの膨
張量が変化し、歪の形状の変化を引き起こす。つまり、
熱の流入・流出の点からウェブの形状は時間的には一定
にはなっていない。

【００１７】また、「張力」の観点からも同様に時間的
には一定ではない。具体的には、前記連続プラズマＣＶ
Ｄ装置には巻取りロールの端面を揃える機構として図１
０に示すステアリング機構が組込まれているが、ステア
リング機構が動作中と休止中とでは幅方向の張力の大き
さの差が異なり、ウェブ変形の形状に影響をおよぼす。
そのため、ウェブの形状は時間的には一定にはならな
い。さらに、例えば材質がＳＵＳの厚さの薄いウェブを
用いた場合、ウェブ自身に内在する不均一性によって、
歪みの形状が変化する。即ち、薄いウェブの製造工程に
おいてウェブの厚さ、硬度などを完全に均に作製するこ
とは困難であり、いくらかのばらつきが発生することが
一般的である。前記連続プラズマＣＶＤ装置において上
記のような不均一性が少しでもあるウェブを搬送させた
場合、ウェブが移動するにつれて、前述したウェブの自
発的な変形の形状は変化してしまう。以上述べたよう
に、ウェブの温度が変化したり、後述の基板巻取容器８
０４に内蔵される図１０のステアリング機構が動作・休
止をくり返したり、ウェブが搬送されることによって、
ウェブの歪んだ形状が様々に変化することがわかった。
従って、従来例ではウェブの形状が時間的に変動するた
め、開口調整板とウェブがこすらないようにする対策が
困難で、成膜面を傷つけて歩留りを低下させたり、放電
の不安定を招いていた。

【００１８】本発明は、放電箱の蓋を形成するウェブの
横断形状を強制的に任意の曲面形状に保持させ、本発明
によるマグネットローラーの外周形状にウェブをフィッ
トさせることにより、ウェブの横断形状を時々刻々変化
することのないようにして、従来例の上記問題点を解決
したものである。

【００１９】以下図面を用いて本発明の方法及び装置構
成について、さらに具体的に説明する。図１は本発明の
装置の断面図である。その断面はウェブの搬送方向に直
交している。図１において、１０１は成膜チャンバー、
１０２は放電箱、１０３は放電空間、１０４はウェブ、
１０５は開口調整板、１０６は鼓型マグネットローラ
ー、１０７は軸受、１０８はヒーター、１０９は反射
板、１１０はＲＦ発振器、１１１はアンテナ、１１２は
アプリケーター、１１３はクリアランスである。

【００２０】図１において、成膜チャンバー１０１は後
述する図８のロール・ツー・ロール型プラズマＣＶＤ装
置８００の３つの半導体薄膜形成容器のうちｉ層形成容
器８５４を抜き出したものである。図１において成膜チ
ャンバー１０１は真空保持手段、ガスの導入・排出手
段、電力供給手段、ウェブ加熱手段、ウェブ搬送手段等
を備えている。成膜チャンバー１０１の内部には、放電
箱１０２とウェブ１０４とで囲まれた放電空間１０３が
あり、この放電空間１０３中に所望の原料ガスを導入
し、アプリケーター１１２を介して所望のマイクロ波電
力を供給することによりグロー放電を形成して前記原料
ガスを分解し、さらに、膜の特性向上のためにＲＦ発振
器１１０から出力されるＲＦ電力をアンテナ１１１を介
してプラズマに印加して、前記ウェブ１０４上に所望の
半導体膜を形成する。該半導体膜をウェブ１０４上に形
成する場合、ウェブ１０４はヒーター１０８により予め
所望の温度とされている。

【００２１】図１において、ウェブ１０４の横断形状
は、上に凸な楕円形湾曲線である。また鼓型マグネット
ローラー１０６の断面のうちウェブ１０４と接触する部
分も上に凸な楕円形湾曲線である。さらにまた、開口調
整板１０５の上端部を、前記楕円形湾曲線と同じ形状と
することにより、上蓋としてのウェブ１０４が上に凸な
湾曲面を保ちつつ搬送できるようになっている。即ち、
放電箱１０２は概ね直方体であるが、上面は開口部及び
開口調整板からなり、４つの側面のうち、搬送方向に対
向する２側面の形状は、３つの直線と開口調整板１０５
の上端となる１つの曲線とで囲まれる図形であり、それ
に直交方向に対向する２側面及び底面の形状は長方形で
ある。図１において、鼓型マグネットローラー１０６は
放電箱１０２の入口及び出口付近に１つずつ配置され
る。この鼓型マグネットローラー１０６で磁気吸引され
たウェブ１０４は、ウェブ温度に拘らず、この鼓型マグ
ネットローラー１０６によって強制的に、上記の上に凸
な湾曲面に変形させられる。本発明では、ウェブ１０４
は、ウェブの温度にかかわらず、鼓型マグネットローラ
ー１０６の外周に沿って接触するので磁気吸引の力は十
分作用する。即ち、本発明の装置においては、ウェブ１
０４が加熱による熱膨張を起こす場合、ウェブ１０４の
形状は前記楕円形湾曲線に沿って相似的に変化し、その
寸法は膨張率に相当する分が伸びる。その結果、ウェブ
の形状は図５に示すような自発的に変形した波状にはな
らずに、図７に示すような、上に凸な湾曲面になる。本
発明の装置において、ウェブ１０４が放電箱１０２の外
側の部分に搬送されると、プラズマからもヒーターから
も加熱されなくなるため、放射冷却し、ウェブ１０４の
温度は下がる。ウェブ１０４の温度が下がった部分で
は、ウェブ１０４の形状は元の平面に復元するので、ガ
スゲートに入る前に自然冷却または強制冷却によりウェ
ブ１０４の形状を平面に戻す。以上のように、本発明に
おいては、ウェブ１０４の横断形状を、図１に示される
ような上に凸な楕円形湾曲線に変形させる鼓型マグネッ
トローラー１０６だけでなく、図２示されるような下に
凸な楕円形湾曲線に変形させる太鼓型マグネットローラ
ー２０６を使用しても、さらには図１２に示されるよう
な２つ以上の変曲点を有する曲線に変形させる瓢箪型マ
グネットローラーを使用しても、上記した図１の場合と
同様の効果が得られる。図２は、図８のロール・ツー・
ロール型プラズマＣＶＤ装置８００の第１ドープ層形成
容器８０２または第２ドープ層形成容器８０３の断面図
である。図１ではマイクロ波によってプラズマ生起を行
うが、図２ではＲＦ電力によりプラズマ生起を行うよう
に構成されている。図２において２０１は成膜チャンバ
ー、２０２は放電箱、２０３は放電空間、２０４はウェ
ブ、２０５は開口調整板、２０６は太鼓型マグネットロ
ーラー、２１０はＲＦ発振器、２１１は放電電極、２１
３はクリアランスである。図２はおおむね図１と同様の
動作をするが、異なる点は、放電電極２１１とウェブ２
０４との間にＲＦ電圧を印加することにより、放電空間
２０３中に導入された原料ガスがグロー放電を形成して
分解し、ウェブ２０４上に半導体膜を形成する。図２で
はマグネットローラーとして太鼓型マグネットローラー
２０６を用いた場合について装置構成を示した。この太
鼓型マグネットローラー２０６で磁気吸引されたウェブ
２０４は、図１の場合とは逆に、下に凸な湾曲面に変形
させられる。この場合でも、ウェブ２０４が加熱されて
熱膨張を起こした時は、ウェブ２０４の形状は下に凸な
楕円形湾曲線に沿って相似的に変化する。図１２に示す
瓢箪型のマグネットローラーを用いることにより、ウェ
ブの自発的な変形の形状、即ち図５に示すウェブ５０４
のような波状に近い形状に、強制的に変形させることが
できる。ウェブを自発的な変形に近い形状に保つこと
で、ウェブ形状がより安定する。さらにマグネットロー
ラーの最も太い部分の直径が、太鼓型や鼓型マグネット
ローラーに比較して、小さい直径で同じ効果を得ること
ができ、装置を小型化することができる。

【００２２】以上のように、本発明の方法及び装置構成
を用いることによって、ウェブを加熱・搬送してもウェ
ブはマグネットローラーの外周に沿ったまま一定の形状
を保つため、次の３点を特長とする装置構成が実現でき
る。ウェブの形状を一定に保つことができるため、従来発
生していたゥェブの形状変動によるウェブと開口調整板
とが接触するおそれがなくなり、ウェブの成膜面に物理
的ダメージを与えることがなくなる。ウェブの形状を一定に保つことができるため、放電箱
の電気的容量等を一定に保つことで、特にマイクロ波を
用いたプラズマ放電を安定して持続することができる。ウェブと開口調整板との距離、即ちクリアランスを小
さくしても、ウェブの成膜面を傷つけないことから、ク
リアランスを可能な限り小さくして放電箱の密閉性を高
めることができる。これによってプラズマの放電箱から
の漏れをなくすことでプラズマ放電を安定して持続する
ことができる。

【００２３】

【実施例】つぎに、本発明の実施例について、ガスゲー
トの配置やステアリング機構を含めた成膜チャンバー１
０１の前後関係や、ロール・ツー・ロール型プラズマＣ
ＶＤ装置を中心として説明する。図８は、本発明のロー
ル・ツー・ロール型プラズマＣＶＤ装置８００を示す模
式的概略図である。以下、ｉ型半導体層をｉ層、ドープ
半導体層をドープ層と略記する。図８において、８０１
は基板送出し容器、８０２は第１ドープ層形成容器、８
０３は第２ドープ層形成容器、８０４は基板巻取容器、
８０５〜８０９は温度制御機構、８１０〜８１３はガス
ゲート、８１４〜８２０は真空計、８２１〜８２７はガ
ス導入管、８２８〜８３２はガス排気口、８３３は繰出
しボビン、８３４はウェブ、８３５は巻取りボビン、８
３６〜８４８はマグネットローラー、８４９、８５０は
高周波発振器、８５１〜８５３は放電箱、８５４は、ｉ
層形成容器である。

【００２４】図８のロール・ツー・ロール型プラズマＣ
ＶＤ装置８００は、概ね成膜室、原料ガス導入手段、ガ
ス分離手段、排気手段、搬送手段、電力投入手段、基板
温度調整手段で構成されている。そして、このロール・
ツー・ロール型プラズマＣＶＤ装置８００は、ｐｉｎ型
の光起電力素子のシングル・セルの半導体薄膜を形成で
きる。第１及び第２ドープ層を形成する成膜室８４９、
８５１に導入される高周波電力は、周波数１３．５６Ｍ
Ｈｚまたは１００ｋＨｚのものが用いられる。ここで高
周波電源８４９、８５０は上記周波数に限定されるもの
ではなく、５０ｋＨｚ〜１０ＧＨｚまでいずれのもので
も良い。但し、上記周波数以外のものを用いる場合は、
成膜条件は適宜調整が必要である。特に、５０ＭＨｚ以
上の周波数を選択する場合、圧力は５〜２０ｍＴｏｒｒ
が望ましい。また、ｉ層を形成する放電箱８５０に導入
するマイクロ波も、周波数がマイクロ波帯で連続発振の
低リップル型のものであれば特に制約されない。

【００２５】本実施例では、ウェブ・ゲートを使用し
た。ウェブ・ゲートとは、ウェブを上下からエラストマ
ーで挟み込んで真空封止する角形開口のゲート・バルブ
に類似した機構である。このウェブ・ゲートは、ウェブ
の交換や成膜室の保守のために有用である。多数の成膜
室を具備しその保守のタイミングが時間的にズレる場合
に、大気開放して装置の稼働率を下げるのを防止する効
果がある。具体的に述べると、大気開放するには、放電
箱冷却、乾燥窒素導入、大気開放という手続きを必要と
する。一方、再度成膜するには、真空引き、原料ガス導
入、放電箱加熱及び予備成膜という別の手続きを必要と
し、結局のところこれら一連の手続きの実施には、５〜
６時間を要してしまう。これらの一連の手続きが、成膜
室毎に異なるタイミングで実行することになると、連続
的な一貫生産は望めず、その結果として生産の歩留まり
が低下してしまう。このウェブ・ゲートの寸法は、ウェ
ブの幅より広い開口をもつ構造で、帯状基板を通過させ
易ければ良い。このウェブ・ゲートは、ウェブの厚さが
０．３ｍｍ以下であれば通常のフッ素ゴムをエラストマ
ーとして使用することで、低い漏洩量で真空封止でき
る。

【００２６】また、該エラストマーはフッ素ゴムに限定
されるわけではないが、弾力性があって漏洩量が低いこ
と、ウェブ端部で損傷しないこと、ウェブ・ゲートの繰
り返し開閉に対して漏洩量が増大しないことという条件
を満足する必要がある。このウェブ・ゲートの配置は、
図８のガスゲート８１０、８１３に隣接させる位置に一
対、また、ガスゲート８１１、８１２に隣接させる位置
に一対設けることが望ましい。即ち前者はウェブのロー
ル交換のための配置であり、後者はｉ層形成容器内部の
保守のための配置である。ここで、第１ドープ層形成容
器及び第２ドープ層形成容器では成膜速度が低く、ｉ層
形成容器８５４の成膜速度が速いため、ｉ層形成容器８
５４の保守の頻度を上げ、装置８００全体としての稼働
率を向上させることができるようにした。図８におい
て、ウェブ８３４はその一端を巻取りボビン８３５に固
定され、巻取りボビン８３５を基板巻取容器８０４の外
部から駆動することによって搬送される。ウェブ８３４
の張力は、繰出しボビン８３３に搬送方向と逆向きの力
を作用させて発生させる。その手段としては、基板送り
出し容器８０１の外部からクラッチを介して作用させれ
ば良い。クラッチとしては、パウダー・クラッチが好ま
しい。

【００２７】次に、図９を用いてガスゲート及び温度制
御機構を説明する。図９は、図８の第１及び第２ドープ
層形成容器８０２、８０３の内部を説明する模式的断面
図である。図９において、９００はドープ層形成容器、
９０１は高周波電極、９０２はウェブ、９０３はガス導
入管、９０４はガスヒーター、９０５はランプ・ヒータ
ー、９０６はガス吹出口、９０７は排気口、９０８はマ
グネット・ローラー、９０９はガスゲート、９１０はゲ
ートガス導入管、９１１はウェブ搬送方向、９１２は放
電空間、９１３は分離通路、９１４は熱電対、９１５は
ゲートローラー、９１６はゲートガス排気口である。ド
ープ層形成容器９００内の高周波電極９０１には、図８
で説明した通り、周波数１３．５６ＭＨｚまたは１００
ｋＨｚの高周波電源８４７が電気的に接続され、高周波
電力が提供される。

【００２８】また、原料ガスはガス導入管９０３を通
り、ガスヒーター９０４の下を図の右方向に流れ、次に
ガスヒーター９０４の上を図の左方向に流れ原料ガスは
予熱される。そしてガス吹出口９０６より出て高周波電
極９０１とウェブ９０２とで囲まれた成膜室９１２を図
の右方向に流れ、放電空間９１２の右端より下方に流れ
て排気口９０７を介して真空ポンプでドープ層形成容器
５００の外部に排出される。

【００２９】図８において、ウェブ８３４はガスゲート
８１０〜８１３を通りマグネット・ローラー８３６〜８
４８の磁力で引きつけられて吊下げられ、放電空間９１
２を通り、再びマグネット・ローラー９０８で吊下げら
れ、ガスゲート３１０〜３１３を通るように取付られて
いる。そして、このウェブ８３４は図８に示した搬送経
路で搬送される。すべてのマグネットローラー８３６〜
８４８のうち、放電箱８５１〜８５３の上部にあるマグ
ネットローラー８３８、８４１〜８４３、８４６に関し
ては、本発明である鼓型マグネットローラーを使用す
る。

【００３０】本発明によるマグネットローラーの動作に
ついては図７を用いて説明する。図７において、ガスゲ
ート（不図示）により常温まで冷やされたウェブ７０４
の横断面の形状は、ほぼ平面にて成膜チャンバー内に搬
送される。そして放電箱７０２に入る前にランプヒータ
ー７０８で所望の温度まで加熱される。この時の熱膨張
により、前述の様にウェブ７０４の横断面が時々刻々変
化する不定形な波形に自発的に変形し、これが成膜面の
傷による歩留の低下や、放電安定性の悪化を招く。そこ
で本発明である鼓型マグネットローラー７０６を放電箱
７０２のウェブの入口側及び出口側に配置し、ウェブ７
０４の横断形状を上に凸な楕円形湾曲線になるよう強制
的に湾曲させ時々刻々変化することのない一定の形状を
保持させる。同時に放電箱７０２はその外形が蒲鉾状で
あって、その上面である開口部を湾曲したウェブ７０４
に沿うように上に凸な湾曲面にし、ウェブと開口部との
すきまをせまくすることで、プラズマの閉じ込め率が上
がり、放電安定性の向上につながる。またこのとき、成
膜面側は成膜裏面側より伸長されるため、たとえば放電
空間を通過して成膜が完了し、ウェブ７０４の温度は常
温にまで下がってほぼ平坦に戻った時には、薄膜は圧縮
される傾向にある。このため凸状のローラーは、ウェブ
７０４の膨張率が薄膜の膨張率よりも小さい場合に用い
ると薄膜にかかる応力を減少でき、膜の剥離が少なくな
る等の利点も期待できる。また、凹状のローラーは、膨
張率の大小関係が逆の場合に用いることで、利点が期待
できる。放電箱７０２を出たウェブ７０４は、熱放射で
自然冷却したり冷却ローラーを新たに設けて強制冷却す
ることで、ウェブ７０４の横断面の形状がほぼ平面に戻
りガスゲート（不図示）に搬送される。鼓型マグネット
ローラー７０６の設置位置や本数については、上記説明
に限定されるものではなく、その用途に応じて適宜調整
されるものである。

【００３１】本実施例において、ガスゲートは、ガス分
離機能とウェブの通路としての機能とを兼備する。ここ
でガス分離機能は、隣接する形成容器をスリット状の分
離通路によって接続し、該分離通路に分離用ガス（ゲー
トガス）を流して原料ガスと衝突させ、原料ガスの拡散
長を短縮させることで達成される。図９を用いて詳細を
説明する。ガスゲート９０９の分離通路９１３にはウェ
ブ９０２が通されており、円周上に複数の溝を有し永久
磁石を内蔵するゲートローラー９１５にウェブ９０２の
上面は密着し、ウェブ９０２の下面は非接触となって搬
送される。また、分離通路９１３には、ウェブ９０２の
上下よりゲートガス導入管９１０を介して、ゲートガス
が導入されている。ここで、ゲートガスの流量は、導入
管の隣接する形成容器の圧力差、ガスゲートの内寸法、
分離用ガスと原料ガスの相互拡散係数、相互拡散の許容
値及び最大ガス排気量等を勘案して設計することが望ま
しい。ゲートガスとしては、Ａｒ、Ｈｅ、Ｈ2等を使用
する。前記ゲートガス導入管９１０から導入されたゲー
トガスは、分離通路９１３を通って両側に隣接する形成
容器に流れ、特にドープ層形成容器に流れ込んだゲート
ガスは、放電空間９１２の下部に設けられたゲートガス
排気口９１６に流入し、放電空間９１２への混入を回避
している。

【００３２】図９において、ガス分離の性能を向上させ
るには、ガスゲート９０９の内寸法、即ち分離通路９１
３の寸法がウェブの厚さ方向にはできるだけ狭く、搬送
方向には長いことが望ましい。一方、この寸法は、ウェ
ブの搬送中に半導体膜形成面が分離通路の内壁下面に、
接触して傷がつかないようにするため、ウェブの厚さ方
向には広く、搬送方向に短いことが望ましい。この２点
を勘案して、分離通路の寸法はウェブの厚さ方向に約
０．３〜５ｍｍ、搬送方向に約２００〜７００ｍｍ、幅
方向にウェブの幅＋２０ｍｍ程度の範囲に設定される。
具体的には、図８の放電箱８５１〜８５３の圧力が、そ
れぞれ１Ｔｏｒｒ、６×１０^-3Ｔｏｒｒ、１Ｔｏｒｒの
場合、最も圧力が低い成膜室８５０ではｉ層を形成する
ためドープ層からの相互拡散の許容値は厳しく、分離通
路の寸法は厚さ方向では約０．３〜３ｍｍ、搬送方向で
は３００〜７００ｍｍの範囲に設定される。一方、圧力
差のほとんどない基板送出容器８０１と第１ドープ層形
成容器８０２との間や、第２ドープ層形成容器８０３と
基板巻取容器３０４の間に配設されるガスゲートでは、
分離通路の寸法は厚さ方向では約１〜５ｍｍ、搬送方向
では約２００〜５００ｍｍの範囲に設定される。

【００３３】また、放電空間９１２内部においても、ウ
ェブ９０２の上面からの放射でウェブの温度が下がり、
プラズマからの熱でウェブの温度が上がる。ウェブから
の放射熱量は、ウェブの表面性と放電空間９１２におけ
る滞留時間に依存し、ウェブへのプラズマからの熱量は
成膜条件と放電空間９１２における滞留時間に依存す
る。さらに、放電空間９１２を通過することによってウ
ェブ９０２の温度はさまざまに変化するため、成膜室９
１２におけるランプヒーター９０５は、成膜室９１２の
出口に近いほどランプ密度を下げたり別途冷却手段を設
けるなどして適宜ウェブの温度調整を行えば良い。

【００３４】図８において、搬送中のウェブ８３４が搬
送方向に直交する方向にズレるのを修正し、巻取りボビ
ン８３５にウェブ８３４の端部が揃って巻取られるよう
にすることが望ましい。本発明では、基板巻取容器８０
４の内部に横ズレ検知機構と横ズレ修正のためのステア
リング機構とを備えている。図１０は横ズレ検知機構と
ステアリング機構の一例を示す見取図である。この図に
おいて、理解を容易にするため、ウェブ８３４の一部を
破断して描いた。図１０において、１００１は横ズレ検
知機構、１００２は回転機構、１００３はローラー、１
００４はウェブ搬送方向、１００５は軸受、１００６は
搬送速度検知用エンコーダーである。ウェブ８３４はロ
ーラー１００３でその搬送方向１００４を上方に曲げら
れる。また、ローラー１００３は、軸受１００５を介し
て回転機構１００２により水平面内で回転自在となり、
この３者でステアリング機構を構成する。この回転機構
１００２は減速器（不図示）を介してモーター（不図
示）に接続されており、前記基板巻取容器８０４の外部
から回転角が制御できるようになっている。

【００３５】ウェブ８３４が図の左側にズレた場合のス
テアリングの機能について説明する。まず、予めローラ
ー１００３の左右に加わる張力が同一で、かつウェブ８
３４が巻取りボビン８３５に整列巻きされるように、巻
取りボビン８３５、回転機構１００２及び軸受１００５
の位置を調整する。そしてその位置を横ズレ検知機構１
００１の横ズレ量＝０、回転機構１００２の回転角θ＝
０°とする。次にウェブが左側にズレた場合、横ズレ検
知機構１００１でズレ量を検知する。さらに搬送方向１
００４に対してローラー１００３の左側が奥へ、ローラ
ー１００３の右側が手前となるよう回転機構１００２を
回転させる。この回転に応じて、張力はローラー１００
３の左側で強まり、右側で弱まる。その結果ウェブ８３
４は張力の弱いローラー１００３の右側方向へ徐々に戻
るようになる。最終的に横ズレ量０のとき、回転角θ＝
０°となるようにする。以上の動作を総て滑らかに行う
ため、フィードバック機構を設け、横ズレ量と回転角と
を随時比較し調整することが望ましい。

【００３６】図１０において、横ズレ検知機構１００１
は、ウェブ８３４の幅方向の少なくとも一端に配置され
る。該横ズレ検知機構１００１は基板巻取容器８０４の
内部にあって、ローラー１００３と可及的に接近させる
ことが望ましい。しかしながら、止むを得ずローラー１
００３と横ズレ検知機構とを離して配置する場合には、
離れることによる敏感度の低下及び応答の遅れに対し
て、ソフトウェアで補償すれば良い。このような構成に
より、搬送速度検知用エンコーダー１００６で測定し
て、０．２ｍ〜５ｍ／分の広い搬送速度の範囲において
ウェブを搬送する場合に、高速応答が得られ、ウェブを
整列して巻き取ることが可能となる。

【００３７】次に、図８の本発明の実施例におけるロー
ル・ツー・ロール型プラズマＣＶＤ装置８００を用いた
光起電力素子の作製方法を、以下の（工程１）〜（工程
１１）の工程順に沿って説明する。（工程１）工程１は、所定の洗浄を完了したウェブの取
付工程であり、この工程１においては、繰出しボビン８
３３に巻付けられたウェブを所定の位置に取付け、繰出
しボビン８３３を繰出しながら、ガスゲート８１０、第
１ドープ層形成容器８０２、ガスゲート８１１、ｉ層形
成容器８５４、ガスゲート８１２、第２ドープ層形成容
器８０３、ガスゲート８１３の各上蓋を総て開き、この
順にウェブを通す。そして、巻取りボビン８３５にウェ
ブの端部を固定して、巻取りボビン８３５でウェブが巻
き取れるよう準備する。このとき、マグネットローラー
８３６〜８４８は総て、ウェブの非成膜面に接触してい
ることを確認する。

【００３８】（工程２）工程２は、大気中のウェブの搬
送、搬送確認および搬送停止工程であり、この工程２に
おいては、ウェブの取付けが完了したら、大気中におい
て、巻取りボビン回転機構（不図示）および支持搬送ロ
ーラー駆動機構（不図示）などのウェブ駆動手段で連続
的に支障なくウェブを搬送するか否かを確認する。ここ
で、ウェブ駆動手段は、前進機能と後進機能とを兼備す
ることが望ましく、また、ウェブ繰出し量の表示器を具
備することが望ましい。ウェブを支障なく搬送できるこ
とが確認されたのち、ウェブ繰出し量の表示器をモニタ
ーしながら、ウェブを初期設定位置まで戻して、その位
置で停止させる。

【００３９】（工程３）工程３は、ウェブ及び搬送手段
を内蔵した真空容器の排気工程であり、この工程３にお
いては、ウェブ及び搬送手段を内蔵した各真空容器の上
蓋を閉じ、各真空ポンプで各真空容器内の排気を行う。
特に、ｉ層形成容器８５４については、ロータリーポン
プおよびメカニカル・ブースター・ポンプで１０^-3Ｔｏ
ｒｒ付近まで粗引した後、油拡散ポンプで本引するとい
う手順で放電箱内部の圧力が６×１０^-6Ｔｏｒｒに達す
るまで連続的に排気する。

【００４０】（工程４）工程４は、原料ガスの放電箱へ
の導入工程であり、この工程４においては、ガスボンベ
（不図示）からステンレス製のパイプ（不図示）を介し
てガスの混合およびガス流量の精密制御を行うミキシン
グパネル（不図示）にガスを導き、ミキシングパネル内
のマスフローコントローラー（不図示）で所定の流量に
制御された原料ガスをガス導入管８２１〜８２３を介し
て放電箱８５１〜８５３へ導入する。このとき放電箱８
５１〜８５３の圧力が所定の値になるように、真空ポン
プの排気能力および排気管の排気コンダクタンスを予め
選択しておく。

【００４１】（工程５）工程５は、ウェブの温度制御工
程であり、この工程５においては、原料ガスを流しなが
ら、温度制御機構（不図示）でウェブを所定の温度にす
る。ここで、ＲＦを用いたプラズマＣＶＤ装置に比べて
マイクロ波プラズマＣＶＤ装置では、電子密度および電
子温度がともに高いためプラズマからの熱でウェブの温
度が上昇しやすい。また、温度制御機構を作動させない
状態では投入するマイクロ波電力に応じて、ウェブの平
衡温度が決まる。たとえば、表２の条件の場合の平衡温
度は表３に示す通りである。

【００４２】

【表２】

【００４３】

【表３】表３に示す平衡温度と比べて所望の温度が異なる場合
は、前記温度制御機構を作動させて所定値に管理でき
る。従って、ウェブの材質及び表面処理法、放電箱の大
きさ、ガス流量、ガス混合比、放電箱内の圧力、バイア
ス電圧、マイクロ波、電力等の条件が異なる場合も、同
様に平衡温度を測定し温度制御機構の性能を最適化すれ
ばウェブの温度を所定値に管理できる。

【００４４】（工程６）工程６は、高周波による放電
（成膜工程その１）工程であり、この工程６において
は、ＲＦ電源またマイクロ波電源から高周波を発振さ
せ、同軸ケーブルまたは導波管を介して放電箱８５１〜
８５３内にＲＦ電力またはマイクロ波電力を投入する。
そして、放電箱８５１〜８５３内部に導入された原料ガ
スを該電力で電離する。その結果生ずるラジカルの作用
によって、ウェブの放電箱８５１〜８５３の各内部に相
当する部位に、均一な堆積膜を形成する。ＲＦ電力、マ
イクロ波電力いずれの場合も、電離後の状態で反射電力
が入射電力の２０％以下となるようチューナーで調整す
る。また、バイアス電極（不図示）にはＲＦ電圧を印加
する。

【００４５】（工程７）工程７は、ウェブの搬送（成膜
工程その２）工程であり、この工程７においては、前記
（工程６）での放電で生ずるプラズマ発光及びバイアス
電流が安定な状態に達した後、ウェブ上に連続的に堆積
膜を形成するためウェブを搬送する。その搬送速度は、
所望の堆積膜の膜厚、堆積速度及び成膜室内の滞留時間
で決定する。例えば、所望の堆積膜の膜厚が５００Å、
堆積速度が４０Å／ｓｅｃの場合、前記滞留時間ｔは、ｔ＝５００Å÷４０（Å／ｓｅｃ）＝１２．５（ｓｅ
ｃ）となる。従って、図１に示す搬送方向の幅２００ｍｍの
放電箱１個で成膜する場合、搬送速度Ｖ１は、Ｖ1＝１３４（ｍｍ）÷１２．５（ｓｅｃ）＝１０．７
２（ｍｍ／ｓｅｃ）＝０．６４（ｍ／ｍｉｎ）となる。

【００４６】（工程８）工程８は、ウェブの冷却および
搬送停止工程であり、この工程８においては、前述のよ
うにウェブを搬送しながら連続的に堆積膜を形成し、繰
出しボビンに巻付けられたウェブの残量がほとんど無く
なったら、ウェブの搬送、高周波放電および温度制御を
停止する。ここで、繰出しボビンに巻付けられたウェブ
の残量検知手段としては、前述したウェブの繰出し長表
示器や繰出しボビンの外径検知などを用いれば良い。ま
た、成膜が完了したウェブを大気中に取出すためには、
予めウェブを冷却しなければならない。この冷却による
堆積膜の剥離を防止するためには、除冷することが望ま
しく、高周波放電を止めたのちも暫く原料ガスを流して
おく。

【００４７】（工程９）工程９は、原料ガスの導入停止
工程であり、この工程９においては、原料ガスを５分程
度流したのち、原料ガスの導入を停止して、不活性（Ｈ
ｅ）ガスを２００ｓｃｃｍ程度の流量で流す。ウェブの
表面温度が７０℃程度になったところで不活性ガスの導
入を停止したのち、残留ガスを排気して放電箱８５１〜
８５３の圧力が２×１０^-5Ｔｏｒｒに達する排気を続け
る。

【００４８】（工程１０）工程１０は、真空容器の窒素
リーク工程であり、この工程１０においては、放電箱８
５１〜８５３の圧力を２×１０^-5Ｔｏｒｒから大気圧に
戻すために、乾燥窒素を該放電箱に導入し、該放電箱の
圧力が大気圧になったことをブルドン管式圧力計（不図
示）で確認したのち、真空容器８０２、８０３の蓋を開
け、成膜が完了したウェブを大気中に取出す。

【００４９】（工程１１）工程１１はウェブの取出し工
程であり、この工程１１においては、ウェブの取出し方
法は、概ね次の２通りである。（ａ）１ロール分のウェブをすべて巻取りボビンに巻取
り、繰出しボビンを空にしたのち、巻取りボビンと繰出
しボビンとを取出す。（ｂ）繰出しボビン８３５にまだ残留があるときは、ウ
ェブを繰出しボビン近くで切断し、繰出しボビンを別の
ウェブが巻かれている繰出しボビンと交換して、新規の
ウェブの端部と、切断され残されたウェブの切断部とを
接合する。そして、この接合部分が巻取りボビン近傍に
くるまで新規のウェブを搬送したのち、再びこの接合部
分でウェブを切断する。切断後、成膜後のウェブが巻取
られた巻取りボビンを取出し、別の巻取りボビンを取付
ける。この２通りの取出し方法のいずれがよいかは、装置の長
さや成膜室の数によるため、適宜選択することが望まし
い。以上の手順に従い、大面積の光起電力素子を安定し
て形成することが可能となる。次に、本実施例に基づい
て行った実験結果について、具体的数値を挙げて説明す
る。図８に示すロール・ツー・ロール型プラズマＣＶＤ
装置において、ｉ層形成容器８５４に取りつけられるマ
グネットローラーとして、本実施例の鼓型マグネットロ
ーラーを用いた場合（実験例）と、比較のために従来例
の円筒型マグネットローラーを用いた場合（比較例）に
ついておこなった実験について説明する。実験例での装
置構成は図１に対応し、比較例での装置構成は図３に対
応する。実験手順は、図８に示すロール・ツー・ロール
型プラズマＣＶＤ装置を連続作動させて、裏面反射層が
既に形成されている長尺のウェブ上にａ−Ｓｉセルを作
製し、セル上に透明電極膜と集電電極とを蒸着により形
成したのち、疑似太陽光を照射して光電変換効率の評価
を行った。表４に、実験例、比較例で共通の作製条件を
示す。

【００５０】

【表４】次に歩留り及び特性の評価方法について説明する。成膜
中に歩留りを低下させる要因としては以下の２点があ
る。まず、長さ３６０ｍのウェブを速度６０ｃｍ／ｍｉ
ｎで搬送して成膜するため、装置の連続動作時間は１０
時間である。連続動作中にはマイクロ波プラズマ放電は
消滅することがあり、放電の再起までの間に搬送された
ウェブは不良部分となり、歩留りを落とす要因となる。
もう―つは、成膜面に発生した傷やダストがセルをショ
ートさせる、いわゆるシャントがある。作製されたセル
の歩留りは、プラズマ放電の消減による膜の不良部分
と、成膜面に発生した傷やダストによるセルのシャント
部分とを不良部分とし、ウェブ全長に対する良品部分の
歩留りを算出した。また、比較例では、図３におけるク
リアランス３１３の値が歩留りに大きく影響するため、
クリアランス値が大きい場合（比較例１）と小さい場合
（比較例２）について実験結果を記載した。表４の共通
条件下で、実験例、比較例それぞで作製されたａ−Ｓｉ
セルの特性評価は、ＡＭ値１．５、エネルギー密度１０
０ｍＷ／ｃｍ²の疑似太陽光を面積０．２５ｃｍ²のセル
に照射した時の光電変換効率を測定することによって行
った。光電変換効率は、ウェブ全長から２０箇所のサン
プリングを行いそれぞれの効率を平均した値である。放
電切れ回数は、装置の１０時間連続動作中にマイクロ波
プラズマ放電が消滅した回数である。以上の評価方法に
よる結果を表５に示す。

【００５１】

【表５】表５からわかるように、クリアランス値が大きい比較例
１ではプラズマが図３における放電箱３０２から漏れ出
してプラズマ放電の切れる頻度が増大するために堆積膜
の不良部分が増加し、クリアランス値が小さい比較例２
ではウェブ３０４と開口調整板３０５とが接触して成膜
面を傷つけるためその部分がシャントし、著しく歩留り
を落とした。これに対して実験例では、ウェブ全長にわ
たってほぼ全ての部分が良品となった。

【００５２】

【発明の効果】本発明は、以上のように、放電箱の蓋を
形成するように搬送されるウェブの横断形状を、強制的
に任意の曲線形状に保持させるようにすることにより、
ウェブの横断形状が時間的に変動することを防止するこ
とができ、成膜面への傷を無くして歩留りを飛躍的に向
上させることができる。また、本発明によれば、放電箱
の上蓋を形成するウェブの形状が一定であるので、放電
漏れがなくなり、安定した放電状態が維持できることに
よって、均質で均一な膜厚の堆積膜を連続的に形成する
ことができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の、ウェブ上に凸な曲面に変形させる鼓
型マグネットローラーを使用した実施例の断面図であ
る。

【図２】本発明の、ウェブ下に凸な曲面に変形させる太
鼓型マグネットローラーを使用した実施例の断面図であ
る。

【図３】従来例の問題点を説明する図である。

【図４】従来例の問題点を説明する図である。

【図５】従来例の問題点を説明するため低温部と高温部
のウェブが連続した従来例を示す概念図である。

【図６】従来例の問題点を説明するためウェブの断面を
示す図である。

【図７】本発明の実施例のロール・ツー・ロール型プラ
ズマＣＶＤ装置において鼓型マグネットローラーを使用
した例を示す模式図である。

【図８】本発明の実施例におけるロール・ツー・ロール
型プラズマＣＶＤ装置を示す模式的概略図である。

【図９】図８のドープ層形成容器の内部を説明する模式
的断面図である。

【図１０】横ズレ検知機構とステアリング機構の一例を
示す見取り図である。

【図１１】従来例のロール・ツー・ロール型プラズマＣ
ＶＤ装置を示す模式的概略図である。

【図１２】本発明の、ウェブを任意の曲面に変形させる
瓢箪型のマグネットローラーを使用した実施例の斜視図
である。

【符号の説明】

１０１成膜チャンバー１０２放電箱１０３放電空間１０４ウェブ１０５開口調整板１０６鼓型マグネットローラー１０７軸受１０８ヒーター１０９反射板１１０ＲＦ発振器１１１アンテナ１１２アプリケーター１１３クリアランス２０１成膜チャンバー２０２放電箱２０３放電空間２０４ウェブ２０５開口調整板２０６太鼓型マグネットローラー２１０ＲＦ発振器２１１放電電極２１３クリアランス３０１成膜チャンバー３０２放電箱３０３放電空間３０４ウェブ３０５開口調整板３０６円筒形マグネットローラー３０７軸受３０８ヒーター３０９反射板３１０ＲＦ発振器３１１アンテナ３１２アプリケーター３１３クリアランス４０２放電箱４０４ウェブ４０８ランプヒーター５０２放電箱５０４ウェブ５０８ランプヒーター７０２放電箱７０４ウェブ７０６鼓型マグネットローラー７０８ランプヒーター７１０成膜室８０１基板送出容器８０２第１ドープ層形成容器８０３第２ドープ層形成容器８０４基板巻取容器８０５〜８０９温度制御機構８１０〜８１３ガスゲート８１４〜８２０真空計８２１〜８２７ガス導入管８２８〜８３２ガス排気口８３３繰出しボビン８３４ウェブ８３５巻取りボビン８３６〜８４８マグネットローラー８４９、８５０高周波発振器８５１〜８５３放電箱８５４ｉ層形成容器９００ドープ層形成容器９０１高周波電極９０２ウェブ９０３ガス導入管９０４ガスヒーター９０５ランプヒーター９０６ガス吹出口９０７排気口９０８マグネット・ローラー９０９ガスゲート９１０ゲートガス導入管９１１ウェブ搬送方向９１２放電空間９１３分離通路９１４熱電対９１５ゲートローラー９１６ゲートガス排気口１００１横ズレ検知機構１００２回転機構１００３ローラー１００４ウェブ搬送方向１００５軸受１００６搬送速度検知用エンコーダー１１００従来例のロール・ツー・ロール方式の連続
プラズマＣＶＤ装置１１０１〜１１０６成膜チャンバー１１０７ウェブ１１０８〜１１１３高周波電極１１１４ガスゲート１２０６瓢箪型マグネットローラー１２１３ウェブ

フロントページの続き (72)発明者吉野豪人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)発明者大利博和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)発明者保野篤司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審査官加藤浩一 (56)参考文献特開平５−235391（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) H01L 21/205 C23C 16/44 C23C 16/50 C23C 16/54 H01L 31/04

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】長手方向に連続的に搬送される帯状基板
（以下これをウェブと呼ぶ）を用いて、該ウェブを放電
箱を備えた成膜チャンバー内で該放電箱の蓋を形成する
ように搬送し該ウェブに堆積膜を連続的に形成する堆積
膜形成方法において、前記放電箱の蓋を形成するウェブ
の横断形状を、強制的に任意の曲線形状に保持させて搬
送し堆積膜を形成するようにしたことを特徴とする堆積
膜形成方法。
【請求項２】前記曲線は、上に凸または下に凸の楕円
形湾曲線、または２つ以上の変曲点を有する曲線である
ことを特徴とする請求項１に記載の堆積膜形成方法。
【請求項３】前記ウェブは、該ウェブを前記曲線形状
に保持させて搬送する領域以外は平面を維持させて搬送
させるようにしたことを特徴とする請求項１または請求
項２に記載の堆積膜形成方法。
【請求項４】前記ウェブは、前記放電箱の開口部に形
成された任意の曲面に沿って搬送されることを特徴とす
る請求項１〜請求項３のいずれか１項に記載の堆積膜形
成方法。
【請求項５】前記堆積膜は、プラズマＣＶＤ法によっ
て形成されることを特徴とする請求項１〜請求項４のい
ずれか１項に記載の堆積膜形成方法。
【請求項６】前記ウェブに形成される堆積膜が、半導
体膜であることを特徴とする請求項１〜請求項５のいず
れか１項に記載の堆積膜形成方法。
【請求項７】長手方向に連続的に搬送されるウェブを
用いて、該ウェブを放電箱を備えた成膜チャンバー内で
該放電箱の蓋を形成するように搬送し該ウェブに堆積膜
を形成する堆積膜形成装置において、前記放電箱の蓋を
形成するウェブの横断形状を、強制的に任意の曲線形状
に変形させるローラーを備えていることを特徴とする堆
積膜形成装置。
【請求項８】前記ローラーは、鼓型または太鼓型、ま
たは１つ以上のくびれを有する瓢箪型であることを特徴
とする請求項７に記載の堆積膜形成装置。
【請求項９】前記放電箱は、前記曲線形状に沿った開
口部を有することを特徴とする請求項７または請求項８
に記載の堆積膜形成装置。
【請求項１０】前記堆積膜形成装置は、前記曲線に沿
った開口部以外の部分では前記ウェブを平面に維持させ
る手段を備えていることを特徴とする請求項７〜請求項
９のいずれか１項に記載の堆積膜形成装置。