(57)【要約】【課題】基板を予備的に加熱して、基板処理時に基板に皺が発生することを抑制し、その際、基板処理部分を機械的に外部と隔離するシール装置の劣化を抑止可能とし、かつ装置構成の簡略化を図ったステッピングロール方式の基板処理装置及び処理方法を提供する。【解決手段】ステッピングロール方式の基板処理装置において、共通真空室内に設けた複数の処理室は、少なくとも基板１００の処理部分に接触して加熱する加熱手段（例えばプレ−トヒーター１０４）を有し、さらに断続的に搬送される基板の上下に函状の下部処理室壁体と上部処理室壁体とをシール部材（１０３）を介して対向配置し、処理室の封止時には、前記上下処理室壁体（１０２）とシール部材とにより独立した処理空間を構成するものとし、かつ前記共通真空室内の複数の各処理室の前段に、基板の前記加熱される部分を予備的に加熱する予備加熱手段（例えば加熱ローラ１０５）を設ける。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
共通真空室内に、基板処理工程用の独立した処理室を複数個有し、前記基板を基板搬送手段により張力をかけながら断続的に搬送して、前記複数の処理室において順次、基板処理を行うステッピングロール方式の基板処理装置であって、前記処理室は、少なくとも基板の処理部分に接触して加熱する加熱手段を有し、さらに断続的に搬送される基板の上下に函状の下部処理室壁体と上部処理室壁体とをシール部材を介して対向配置し、処理室の封止時には、前記上下処理室壁体とシール部材とにより独立した処理空間を構成するものとした基板処理装置において、
前記共通真空室内の複数の各処理室の前段に、少なくとも基板の前記加熱される部分を予備的に加熱する予備加熱手段を設けたことを特徴とする基板処理装置。
【請求項２】
請求項１に記載の基板処理装置において、前記予備加熱手段は、加熱ロールからなることを特徴とする基板処理装置。
【請求項３】
請求項１に記載の基板処理装置において、前記予備加熱手段は、ランプヒーターからなることを特徴とする基板処理装置。
【請求項４】
請求項３に記載の基板処理装置において、前記ランプヒーターからなる予備加熱手段と前記処理室との間に、ランプヒーターから処理室への熱伝達を抑制する遮熱装置を設けたことを特徴とする基板処理装置。
【請求項５】
共通真空室内に、基板処理工程用の独立した処理室を複数個有し、前記基板を基板搬送手段により張力をかけながら断続的に搬送して、前記複数の処理室において順次、基板処理を行うステッピングロール方式の基板処理装置であって、前記処理室は、少なくとも基板の処理部分に接触して加熱する加熱手段を有し、さらに断続的に搬送される基板の上下に函状の下部処理室壁体と上部処理室壁体とをシール部材を介して対向配置し、処理室の封止時には、前記上下処理室壁体とシール部材とにより独立した処理空間を構成するものとした基板処理装置を用いて基板処理を行う方法において、
前記基板が前記各処理室に搬入される前に少なくとも基板の前記加熱される部分を予備的に加熱する予備加熱工程と、前記各処理室に搬入された後に基板の処理部分を各処理室内の加熱手段により加熱する本加熱工程とを含むことを特徴とする基板処理方法。
【請求項６】
請求項５に記載の基板処理方法において、前記予備加熱工程は、前記基板の断続的な搬送と同期し、前記基板を処理室に搬送して処理室を封止した後は、予備加熱を停止する工程とすることを特徴とする基板処理方法。
【請求項７】
請求項５または６に記載の基板処理方法において、前記予備加熱工程における加熱温度を、本加熱工程における加熱温度より大とすることを特徴とする基板処理方法。
【請求項８】
共通真空室内に、基板処理工程用の独立した処理室を複数個有し、前記基板を基板搬送手段により張力をかけながら断続的に搬送して、前記複数の処理室において順次、基板処理を行うステッピングロール方式の基板処理装置であって、前記処理室は、少なくとも基板の処理部分に接触して加熱する加熱手段を有し、さらに断続的に搬送される基板の上下に函状の下部処理室壁体と上部処理室壁体とをシール部材を介して対向配置し、処理室の封止時には、前記上下処理室壁体とシール部材とにより独立した処理空間を構成するものとした基板処理装置を用いて基板処理を行う方法において、
前記基板を処理室に搬送して処理室を封止した後、前記加熱手段により予備的接触加熱を行う工程と、予備的接触加熱を停止後、一旦処理室を開放する工程と、所定時間開放後に処理室を封止して前記加熱手段により本加熱を行う工程とを含むことを特徴とする基板処理方法。
【請求項９】
請求項５ないし８のいずれか１項に記載の基板処理方法において、前記基板処理工程は、プラズマＣＶＤや蒸着，スパッタリングによる薄膜形成処理、プラズマエッチングやプラズマによる基板の改質処理の内の少なくともいずれか一種もしくは複数種の処理を含むことを特徴とする基板処理方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、基板処理装置及び基板処理方法に関し、堆積膜形成装置、膜堆積方法、プラズマ処理装置、プラズマ処理方法等を含む。特に、この発明は、薄膜太陽電池の製造方法に好適なステッピングロール方式のプラズマＣＶＤや蒸着、スパッタリング等による製膜装置および製膜方法、さらにプラズマエッチングやプラズマによる基板の改質処理等によるプラズマ処理装置及びプラズマ処理方法等を含む。
【背景技術】
【０００２】
基板処理装置及び基板処理方法としては、上記のように種々の方式があるが、例えば、前記ステッピングロール方式の成膜装置は、隣接する成膜室間のガス相互拡散を防止できることから各薄膜の特性が安定して得られるなどの点で優れており、その装置の構成は、例えば、特許文献１ないし４に記載されている。
【０００３】
図７に、共通真空室内に成膜室を複数有する薄膜太陽電池製造用のステッピングロール成膜方式の真空成膜装置の構成の概略を示す。図７に示す装置は、薄膜太陽電池用の可撓性基板の巻出し用アンワインダー室２９０と、金属電極層，光電変換層および透明電極層などを形成するための複数個の独立した処理空間としてなる成膜室２８０と、巻取り用ワインダー室２９１とを備え、基板２０１はコア２８２から捲き出されコア２８３に巻き取られる間に、複数の成膜室２８０で成膜されるように構成されている。共通室２８１は複数の成膜室２８０を内部に収めている。
【０００４】
成膜室ではスパッタ成膜またはプラズマＣＶＤ法などにより成膜が行われる。例えば、プラズマＣＶＤ法により成膜するステッピングロール方式では、成膜室開放−基板１フレーム移動−成膜室封止−原料ガス導入−圧力制御−放電開始−放電終了−原料ガス停止−ガス引き−成膜室開放からなる操作が繰り返される。
【０００５】
図８に、前記成膜室の概略構造の一例を示す。図８（ａ）、（ｂ）はそれぞれ、成膜室の開放時および封止時の概略断面図を示す。断続的に搬送されてくる可撓性基板１の上下に函状の下部成膜室壁体２１と上部成膜室壁体２２とを対向配置し、成膜室の封止時には、下部成膜室と上部成膜室からなる独立した処理空間を構成するようになっている。この例においては、下部成膜室は電源４に接続された高電圧電極３１を備え、上部成膜室は、ヒータ３３を内蔵した接地電極３２を備える。
【０００６】
成膜時には、図８（ｂ）に示すように、上部成膜室壁体２２が下降し、接地電極３２が基板１を抑えて下部成膜室壁体２１の開口側端面に取付けられたシール材５、例えばＯリングによりシールする。また、シール材は上部成膜室壁体の開口側端面に取付けてもよい。これにより、上下部成膜室壁体２１，２２とシール材５とから、排気管６１に連通する気密に密閉された成膜空間６を形成する。上記のような成膜室において、高電圧電極３１へ高周波電圧を印加することにより、プラズマを成膜空間６に発生させ、図示しない導入管から導入された原料ガスを分解して基板１上に膜を形成することができる。なお、膜形成の際、基板１はヒータ３３を内蔵した接地電極３２により接触加熱され、所定の温度に加熱される。
【０００７】
上記のような基板処理装置によれば、連続した基板を基板に張力を印加した状態で断続的に搬送し、各種の処理を行うことで、基板の連続処理や基板上への素子の連続形成ができると共に、基板の一部を上下の処理室壁体とシール部材とにより、外部から機械的に隔離して処理を行う事で、複数の処理空間の間での気体の混合を防ぎ、薄膜や基板の品質の低下を防ぐ事ができる。
【０００８】
しかしながら、上記のような基板処理装置によって処理する場合、下記のような問題がある。これついて、図６に基づいて述べる。図６は、基板の処理部分の模式図を示す。図６において、６０１は、連続した帯状の基板、６０２は基板が処理室において、その処理部分を機械的に隔離するために上下の処理室壁体により支持される部分、６０３は基板が加熱手段により加熱される部分を示す。
【０００９】
基板処理部分を機械的に外部と隔離することにより、前述のように、各処理室間の気体の混合を防ぐ事ができるが、処理室壁体により６０２の部分を保持、固定し、その内部の一部の６０３を加熱するため、基板が部分的に熱膨張し皺が生ずる。皺状になった基板にプラズマＣＶＤや蒸着、スパッタリングなどにより薄膜を形成すると、皺を有する基板形状に応じて膜の分布ができる。また、プラズマエッチングや改質処理を行う場合においても、やはり基板形状に応じて処理に分布ができるため、処理が不均一になり、素子や基板の特性の低下、不良の増加を引き起こすこととなる。
【００１０】
この問題は、基板の固定及び温度分布により生ずるため、基板の搬送に係わる部分全体を加熱することにより防ぎ得るが、特に前記機械的に外部から隔離するための処理室壁体部分を加熱すると、気体の拡散を防ぐために処理室壁体に設けられたシール部材としてのＯリングが劣化し、この場合、装置の運転を停止せざるを得なくなる問題があった。
【００１１】
ところで、上記問題を解消する目的ではないが、後述する本件発明の方法や装置に類似して、処理室の外部もしくは処理室内で、基板を予備的に加熱する基板処理方法や装置が、特許文献４〜６に開示されている。
【００１２】
特許文献４は、本件出願と同一出願人によって出願された発明で、薄膜太陽電池の製造方法において、基板の脱ガス処理のために、予備的に加熱する方法を開示する。この場合に、基板を予備的に加熱する脱ガス処理装置は、基板への薄膜形成処理などの本来目的の処理室とは、別な処理室を有する装置として構成される。
【００１３】
特許文献５は、太陽電池の成膜面および成膜室の汚染を解消するために、例えば、太陽電池のｎ，ｉ，ｐ層を形成する各成膜室の間に中間室を設け、この中間室に基板の加熱保温手段を設けることを開示する。この場合、各成膜室と中間室との間は、ゲートバルブで隔離するように構成しており、予備的に加熱する中間室は、特許文献４と同様に、本来目的の処理室とは別な処理室として構成されている。従って、上記のような装置の場合、複数の成膜室を有するステッピングロール方式の基板処理装置の薄膜形成処理などの本来目的以外の目的の処理室の数が増大し、装置構成が複雑となり、その分、設備コストも増大する。
【００１４】
特許文献６は、「加熱手段の破損等の障害を伴うことなく、短時間で昇温することができ、安価なコストで生産性が高く、特性の良好な処理済み基板が得られる基板処理装置及び基板処理方法を提供する」ことを目的として、下記のような装置および方法を開示する。
【００１５】
即ち、「処理室と、該処理室内に設けられた処理空間と、少なくとも該処理室内で基板を搬送する機構と、該処理空間内で基板処理を行う機構と、該基板を加熱する機構と、を有する基板処理装置において、前記基板を加熱する機構が、前記基板が前記処理空間内に搬入される前に該基板を加熱するランプヒータからなる予備加熱手段と、前記基板の前記処理空間内に搬入された部分を加熱するプレートヒータ又はシースヒータからなる本加熱手段と、からなることを特徴とする基板処理装置、及び、それを用いた基板処理方法」である。
【００１６】
特許文献６の発明の場合には、特許文献４および５とは異なり、前記本来目的の処理室内に、基板を予備的に加熱する手段が設けられている。特許文献６の場合には、基板処理部分を機械的に隔離するための、シール部材を備えた上下の処理室壁体の開示はなく、従って、シール部材としてのＯリングの劣化の問題は、考慮の対象とはなっていない。特許文献６において図示されてはいないものの、仮にシール部材が使用される場合には、前述のシール部材の劣化の問題が内在することとなる。
【特許文献１】特開平６−２９１３４９号公報（第２−６頁、図１、図７−１７）
【特許文献２】特開平８−２５０４３１号公報（第２−５頁、図１、図４−９）
【特許文献３】特開平９−６３９７０号公報（第２−５頁、図１、図８−７）
【特許文献４】特開２０００−２９９４８１号公報（第２−５頁、図１−６）
【特許文献５】特開２０００−２６１０１５号公報（第２−５頁、図１−２）
【特許文献６】特開２０００−２６０７２２号公報（第２−８頁、図１−５）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１７】
この発明は上記の点に鑑みてなされたもので、本発明の課題は、基板を予備的に加熱することにより、基板処理時に基板に皺が発生することを抑制することととし、その際に、基板処理部分を機械的に外部と隔離するシール装置の劣化を抑止可能とし、かつ装置構成の簡略化を図ったステッピングロール方式の基板処理装置及び基板処理方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１８】
上記課題は、以下により達成される。即ち、請求項１の発明によれば、共通真空室内に、基板処理工程用の独立した処理室を複数個有し、前記基板を基板搬送手段により張力をかけながら断続的に搬送して、前記複数の処理室において順次、基板処理を行うステッピングロール方式の基板処理装置であって、前記処理室は、少なくとも基板の処理部分に接触して加熱する加熱手段を有し、さらに断続的に搬送される基板の上下に函状の下部処理室壁体と上部処理室壁体とをシール部材を介して対向配置し、処理室の封止時には、前記上下処理室壁体とシール部材とにより独立した処理空間を構成するものとした基板処理装置において、前記共通真空室内の複数の各処理室の前段に、少なくとも基板の前記加熱される部分を予備的に加熱する予備加熱手段を設けたことを特徴とする。
【００１９】
上記請求項１の発明の実施態様としては、下記請求項２ないし４の発明が好ましい。即ち、前記請求項１に記載の基板処理装置において、前記予備加熱手段は、加熱ロールからなることを特徴とする（請求項２）。
【００２０】
また、前記請求項１に記載の基板処理装置において、前記予備加熱手段は、ランプヒーターからなることを特徴とする（請求項３）。
【００２１】
さらに、前記請求項３に記載の基板処理装置において、前記ランプヒーターからなる予備加熱手段と前記処理室との間に、ランプヒーターから処理室への熱伝達を抑制する遮熱装置を設けたことを特徴とする（請求項４）。
【００２２】
さらにまた、前記のような装置を用いた基板処理方法としては、下記請求項５の発明が好ましい。即ち、共通真空室内に、基板処理工程用の独立した処理室を複数個有し、前記基板を基板搬送手段により張力をかけながら断続的に搬送して、前記複数の処理室において順次、基板処理を行うステッピングロール方式の基板処理装置であって、前記処理室は、少なくとも基板の処理部分に接触して加熱する加熱手段を有し、さらに断続的に搬送される基板の上下に函状の下部処理室壁体と上部処理室壁体とをシール部材を介して対向配置し、処理室の封止時には、前記上下処理室壁体とシール部材とにより独立した処理空間を構成するものとした基板処理装置を用いて基板処理を行う方法において、前記基板が前記各処理室に搬入される前に少なくとも基板の前記加熱される部分を予備的に加熱する予備加熱工程と、前記各処理室に搬入された後に基板の処理部分を各処理室内の加熱手段により加熱する本加熱工程とを含むことを特徴とする（請求項５）。
【００２３】
上記請求項１ないし４のような装置を適用して、前記請求項５の発明のような基板処理方法を行うことにより、基板を予備的に加熱する段階では処理室が開放状態にあり、この状態で加熱ロールにより基板を加熱することとなるので、またランプヒーター加熱の場合には、ランプの輻射熱がシール装置部に直接到達しないように遮蔽することとなるので、予備的加熱段階におけるシール装置部の温度上昇が抑制され、シール部材の劣化が抑止可能となる。また、予備加熱手段が、共通真空室内の複数の各処理室の前段に設けられるので、予備加熱用の独立した室を設けた装置に比較して、装置全体が簡略化できる。
【００２４】
また、前記請求項５の発明の実施態様としては、下記請求項６ないし７の発明が好ましい。即ち、前記請求項５に記載の基板処理方法において、前記予備加熱工程は、前記基板の断続的な搬送と同期し、前記基板を処理室に搬送して処理室を封止した後は、予備加熱を停止する工程とすることを特徴とする（請求項６）。これにより、予備加熱は搬送時のみに限定され、シール装置部の温度上昇の抑制がより向上する。
【００２５】
さらに、前記請求項５または６に記載の基板処理方法において、前記予備加熱工程における加熱温度を、本加熱工程における加熱温度より大とすることを特徴とする（請求項７）。請求項７の発明のように、シール部材の劣化の問題がなく、基板を封止する直前の温度が本加熱工程における加熱温度以下である範囲において、予備加熱温度が高い程、基板処理時において基板に皺が発生することを抑制する効果が向上する。
【００２６】
また、上記各発明のように、予備加熱手段を本加熱手段とは別に設けなくとも、下記請求項８の発明のように、従来装置を用いて各処理室内の本加熱手段のみで２段階に加熱処理することにより、基板の皺の発生を防止することができる。即ち、共通真空室内に、基板処理工程用の独立した処理室を複数個有し、前記基板を基板搬送手段により張力をかけながら断続的に搬送して、前記複数の処理室において順次、基板処理を行うステッピングロール方式の基板処理装置であって、前記処理室は、少なくとも基板の処理部分に接触して加熱する加熱手段を有し、さらに断続的に搬送される基板の上下に函状の下部処理室壁体と上部処理室壁体とをシール部材を介して対向配置し、処理室の封止時には、前記上下処理室壁体とシール部材とにより独立した処理空間を構成するものとした基板処理装置を用いて基板処理を行う方法において、前記基板を処理室に搬送して処理室を封止した後、前記加熱手段により予備的接触加熱を行う工程と、予備的接触加熱を停止後、一旦処理室を開放する工程と、所定時間開放後に処理室を封止して前記加熱手段により本加熱を行う工程とを含むことを特徴とする（請求項８）。
【００２７】
なお、予備的接触加熱の段階において、基板に一旦皺が発生するが、基板自身の弾性力や基板搬送の張力により、発生した皺は解消する。その後、本加熱を行って所要の膜形成等を行うが、この場合には、既に、基板は予備加熱により温度が上昇しているので、皺の発生は抑制され、膜形成等においてその分布の均等性が損なわれる問題は解消する。
【００２８】
また、前記処理方法において、基板処理工程は種々の処理が適用可能であって、下記請求項９の発明が好ましい。即ち、請求項５ないし８のいずれか１項に記載の基板処理方法において、前記基板処理工程は、プラズマＣＶＤや蒸着，スパッタリングによる薄膜形成処理、プラズマエッチングやプラズマによる基板の改質処理の内の少なくともいずれか一種もしくは複数種の処理を含むことを特徴とする（請求項９）。
【発明の効果】
【００２９】
この発明によれば、ステッピングロール方式の基板処理装置及び基板処理方法において、基板を予備加熱することにより、基板処理時に発生する基板の皺を抑制することができ、また、予備加熱の際に、基板処理部分を機械的に外部と隔離するシール装置の劣化を抑止可能とし、さらに装置構成全体の簡略化を図ることが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３０】
次に、この発明の実施形態に関して、複数の層からなる非晶質シリコン光電変換素子を形成するステッピングロール方式による製膜例について、図１ないし図５に基いて説明する。図１は、この発明の実施形態に関わり、予備加熱手段として加熱ロールを用いた場合の基板処理装置の一例の概略構成図、図２は予備加熱手段としてランプヒーターを用いた場合の基板処理装置の一例の概略構成図、図３は図１の比較例に関わる従来の基板処理装置であって、かつ、後述するように、前記請求項８の発明を実施する際の基板処理装置の概略構成図である。本図は、前記図８に相応する。また、図４は、後述する代表的実施例に関わり、pin光電変換素子と透明電極層を有する薄膜太陽電池のステッピングロール方式の基板処理装置の概念図であって、本図は前記図７に相応する。さらに、図５は、前記薄膜太陽電池の層構成の一例を示す模式的断面図である。
【００３１】
まず、図５について述べる。図５に示す薄膜太陽電池は、連続した基板５０１上に形成された金属電極層５０２、n型の導電層５０３、実質的に真正な光活性層(i層)５０４、p型の導電層５０５、およびITOなどの透明酸化物からなる透明電極層５０６からなる。上記薄膜太陽電池は、図４に示すステッピングロール方式の基板処理装置によって形成することができる。即ち、図４において、スパッタリング装置により既に金属電極層５０２が形成された基板４００を、巻出室４０１から巻出し、n層用製膜室４０２、i層用製膜室４０３、p層用製膜室４０４、透明電極用製膜室４０５において各々膜を形成した後、巻取室４０６で巻き取る。
【００３２】
なお、薄膜太陽電池の層構成は図５に示すような単純な構成としたが、各層間に界面層を用いる事もできる。また、２つ以上のnip接合を形成し、２層タンデム太陽電池、トリプル太陽電池としても良い。さらに、図４の装置は、薄膜太陽電池以外に、画像デバイスの形成や、エッチング処理などに適用する事もできる。
【００３３】
ところで、前記基板５０１には、厚さが10〜200μm、幅が500mmのポリイミド基板を用いたが、基板材料としては、上記の他にポリエステル、ポリエチレン、ポリアミド、ポリプロピレン、ポリ塩化ビニル、ポリカーボネート、ポリスチレンなどの樹脂製の基板、もしくはステンレス基板を用いる事もできる。基板の厚さや幅は素子のサイズによって変える事ができる。基板の長さは通常500m程度とするが、装置の全長より長く、装置に必要なメンテナンスサイクルから決まる長さより短ければ良い。
【００３４】
次に、請求項２に関わる装置の一例としての図１について述べる。連続した基板１００は、搬送ロール１０１および１０１'で支持され、隣接する処理室から搬送された後、Ｏリング１０３および１０３'を備えた処理室壁体１０２によって挟み込まれ、ヒーター１０４によって接触加熱される。搬送時に基板は、150〜230℃に保たれている加熱ロール１０５及び１０５’により予備加熱され、そのため、例えば、後述する実施例１に示すように、ｉ層形成室において処理室壁体１０２で挟み込まれる時の基板温度は130〜180℃となる。そのため、ヒーター１０４による加熱時の熱膨張は2mm程度であり、膜厚分布は最大でも15〜30%の範囲に抑えられた。加熱ロールにはオイル加熱方式のものを用いたため、予備加熱温度を基板処理温度以上にはできなかったが、加熱ロールの本数を増加したり、各々の加熱ロールにおける抱角の増加により、加熱温度を上昇させることができる。
【００３５】
次に、請求項４に関わる図２について述べる。図１と同様に、連続した基板２００は搬送ロール２０１および２０１'で支持され、隣接する処理室から搬送された後、Оリング２０３および２０３'を備えた処理室壁体２０２によって挟み込まれ、ヒーター２０４によって接触加熱される。搬送時に基板はランプ加熱ヒーター２０５によって予備加熱され、例えば、後述する実施例２に示すように、ｉ層形成室において処理室壁体２０２により挟まれる時の基板温度は220〜250℃となる。そのため、ヒーター２０４による熱膨張は1mm以下となり、膜分布は最大でも10〜15%の範囲に抑えられた。ランプヒーターで連続して加熱すると、処理室壁体２０２の温度が上昇してОリング２０３および２０３'の温度が250℃以上に上昇するのに対し、搬送時のみ加熱し、かつ、遮熱板２０７および２０７’を設け、基板に対してランプヒーターの反対側に反射板２０６を設けて加熱の効率を上昇させる事により、処理室壁体２０２の温度を150℃以下に抑えることができる。
【００３６】
また、請求項８に関わる処理方法に対しては、後述する比較例に係る従来装置としての図３の装置が適用できる。図３の装置を用いて、各処理室内の加熱手段により、２段階に加熱処理することにより、例えば、後述する実施例３に示すように、ｉ層形成室における本加熱のために挟み込まれる時の基板温度は200〜220℃となり、本加熱工程における基板の熱膨張は1mm程度となり、膜分布は最大でも10〜20%の範囲に抑えることができる。この処理方法によれば、装置構成は、前記図１ないし２に示すものより簡単となるが、工程が増加し、処理時間が10%程度増加する。
【００３７】
以下に、前記図１〜図３の装置を用いた基板処理方法の実施例１〜３、ならびに図３の装置を用いた従来方法の比較例等について述べる。
【実施例１】
【００３８】
本実施例では、図１および図４に示す装置を用い、図５に示すnip型の非晶質シリコン(a-Si)光電変換素子を作製した。基板には、厚さが10〜200μｍで、幅が500mmのポリイミド基板に、所定の形状の貫通孔及び、銀からなる電極層をその両面に形成したものを用いた。図４に示す装置において、基板４００は巻出室４０１から巻出され、搬送ロールで支持、搬送され、製膜室４０２，４０３，４０４，４０５で、各々n型に制御されたa-Si、実質的に真性なa-Si、p型に制御されたa-Si、そしてITOからなる透明電極層を形成した後、巻取り室４０６で巻き取った。各製膜室は、図1に示す構造を持ち、加熱ロールを用いて予備加熱を行った。各製膜室における基板の予備加熱温度及び処理時の温度を表1に示す。膜厚分布は層によって異なるが、最大で15〜30%の範囲となった。
【００３９】
【表１】
2005123492.tif 000003
【実施例２】
【００４０】
各処理室を図２に示すランプヒーターで予備加熱を行う構造とし、実施例1と同じ方法で製膜を行った。各処理温度は表２に示す通りである。膜厚の分布は最大で10〜15%の範囲となった。
【００４１】
【表２】
2005123492.tif 000004
【実施例３】
【００４２】
各処理室は、図３の構造とし、請求項８の処理方法で製膜を行った。各処理温度は表３に示すとおりである。膜厚の分布は最大で10〜20%の範囲となった。
【００４３】
【表３】
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(比較例１)
【００４４】
比較例においては、図３に示す装置により、予備加熱を行わない従来の処理方法により製膜を行った。ここで、従来の処理装置および処理方法の詳細について以下に述べる。図３において、連続した基板３００は、基板用の搬送ロール３０１により、支持、搬送される。基板を安定して保持し、精度良く搬送する必要があるため、搬送時には基板に20kgfの張力を加え、搬送速度は30m/minとしている。この張力は、装置の構成、基板の重量により決まる適切な値にするが、搬送時と搬送停止時で変えることもある。また搬送速度は、搬送時間を短縮して生産のコストを低減させるために、速くする必要があるが、やはり装置の構成、基板の重量、必要とされる搬送精度から決める。また搬送速度は一定としたが、部分的に搬送速度を変えて時間を短縮する事もある。
【００４５】
基板を搬送し、決められた位置に停止した後、処理空間と処理室の他の部分とを隔離して気体の拡散を防ぐため、Оリング３０３、３０３'を備えた処理室壁体３０２を用いて基板を両側から挟み込む。次いで基板を加熱して温度を制御するために、接触式のヒーター３０４を基板に接触させる。ヒーターには、腐食を防ぐと共に膜が付いて加熱能力が変動することを防ぐため、プレートヒーターを用いる。また、熱接触を確保して温度の制御性を確保するため、ヒーターは基板に接触する位置から1mm程度押し込んだ状態で設ける。
【００４６】
基板は搬送中に熱輻射により搬送中に冷却するため、処理室壁体３０２で挟み込む時点で温度が50〜80℃まで低下した。それに対しヒーターの温度は表４に示すとおりであり、処理を行う幅400mmの領域が加熱され、4mm膨張した。
【００４７】
【表４】
2005123492.tif 000006
前記熱膨張のため、基板のヒーターに接する部分には皺が生じ、形成された膜には最大で30〜50%の膜厚分布が生じた。処理温度は、形成する膜や処理方法によって異なるが、処理温度が上昇するにつれ、前記熱膨張は大きくなる。
【００４８】
次に、前記実施例１〜３および比較例１により得られた薄膜太陽電池の変換効率を表５に示す。
【００４９】
【表５】
2005123492.tif 000007
表５に示すように、従来の処理装置および処理方法により作製した比較例1と比べ、実施例１〜３のように基板の予備加熱を行った本発明によれば、基板の皺を抑えて膜の分布が抑制でき、これにより、薄膜太陽電池素子の変換効率を向上させることができた。
【図面の簡単な説明】
【００５０】
【図１】この発明の実施形態に関わる基板処理装置の一例の概略構成図。
【図２】この発明の図１とは異なる基板処理装置の一例の概略構成図。
【図３】請求項８の処理方法を実施する際の従来の基板処理装置の一例の概略構成図。
【図４】この発明の実施例に関わる薄膜太陽電池のステッピングロール方式の基板処理装置の概念図。
【図５】この発明の実施例に関わる薄膜太陽電池の層構成の模式的断面図。
【図６】基板の処理部分の模式図。
【図７】共通真空室内に成膜室を複数有する薄膜太陽電池製造用のステッピングロール成膜方式の真空成膜装置の概略構成図。
【図８】図７における成膜室の概略構造の一例を示す図。
【符号の説明】
【００５１】
１００，２００，３００，５００，５０１，６０１    連続した基板
１０２，２０２，３０２    処理室壁体
１０３，１０３’，２０３，２０３’，３０３，３０３’    Ｏリング
１０４，２０４，３０４    プレートヒーター
１０５，１０５’    加熱ロール
２０５    ランプヒーター
２０７，２０７’    遮熱板
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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