(57)【要約】【課題】可撓性フィルム基板を搬送しながら成膜を行うロールツーロール方式の薄膜製造装置にあって、複数の成膜室の間でガスの混入を防止することが可能な薄膜製造装置を提供する。【解決手段】可撓性フィルム基板１０上に膜を連続的に成膜するロールツーロール方式の薄膜製造装置において、成膜室３，４，５は可撓性フィルム基板１０の搬送方向に沿って複数個設けられ、各成膜室３，４，５の間には該成膜室間のガス流やガスの流出を遮断する拡散防止室６，７が設けられ、拡散防止室６，７にはガスの流動を可能あるいは遮断する複数のゲートバルブ２０，２１が設置され、ゲートバルブ２０，２１のうち少なくとも１個の移動ゲートバルブ２０は、可撓性フィルム基板１０の搬送に従って移動するように構成されている。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
巻出しロールを収納した巻出し室と巻取りロールを収納した巻取り室との間に設置された成膜室内に、可撓性フィルム基板を搬送して、前記成膜室内で前記可撓性フィルム基板上に膜を連続的に成膜するロールツーロール方式の薄膜製造装置において、
前記成膜室は、前記可撓性フィルム基板の搬送方向に沿って複数個設けられ、前記各成膜室の間には該成膜室間のガス流やガスの流出を遮断する拡散防止室が設けられ、該拡散防止室には前記ガスの流動を可能あるいは遮断する複数のゲートバルブが設置され、前記ゲートバルブのうち少なくとも１個のゲートバルブは、前記可撓性フィルム基板の搬送に従って移動するように構成されていることを特徴とする薄膜製造装置。
【請求項２】
前記複数のゲートバルブは、移動ゲートバルブと固定ゲートバルブとを備え、前記可撓性フィルム基板の搬送中は、前記固定ゲートバルブを開けるとともに前記移動ゲートバルブを閉じて前記移動ゲートバルブを前記可撓性フィルム基板と連動して移動させ、前記可撓性フィルム基板を周期的に短時間停止させ、この間に前記移動ゲートバルブ及び前記固定ゲートバルブを閉じ、前記移動ゲートバルブを開けて元の位置に戻してから、前記固定ゲートバルブを閉じた状態で前記移動ゲートバルブを閉じる、という動作を繰り返し行うように構成されていることを特徴とする請求項１に記載の薄膜製造装置。
【請求項３】
前記複数のゲートバルブは、複数の移動ゲートバルブからなり、前記可撓性フィルム基板の搬送方向に対して下流にある移動ゲートバルブは開いた状態を保って前記可撓性フィルム基板の搬送方向に対して上流にある移動ゲートバルブは閉じて前記可撓性フィルム基板と連動して移動し、前記下流及び上流側の移動ゲートバルブを閉じて前記可撓性フィルム基板と連動して移動し、前記上流側の移動ゲートバルブを開けて元の位置に戻し再度閉じて前記可撓性フィルム基板と連動して移動し、前記下流にある移動ゲートバルブを開けて元の位置まで移動する、という動作を繰り返し行うように構成されていることを特徴とする請求項１に記載の薄膜製造装置。
【請求項４】
前記ゲートバルブ間にある前記拡散防止室内のガスを排気する真空排気装置が設置され、該真空排気装置は、周期的に前記すべてのゲートバルブが閉じている間に、前記ゲートバルブ間にある前記ガスを排気するように構成されていることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の薄膜製造装置。
【請求項５】
前記可撓性フィルムがポリイミドであることを特徴とする請求項1に記載の薄膜製造装置。
【請求項６】
前記成膜室が３室以上と該成膜室の間に前記拡散防止室がそれぞれ設置され、前記成膜室のうちの第１成膜室では第１導電性半導体層を形成し、第２成膜室では真性半導体層を形成し、第３成膜室では第２導電性半導体層を形成するように構成されていることを特徴とする請求項１に記載の薄膜製造装置。
【請求項７】
前記半導体層がＳｉを含む半導体層であって、アモルファスＳｉまたは微結晶Ｓｉであることを特徴とする請求項６に記載の薄膜製造装置。
【請求項８】
前記各半導体層を積層した素子が太陽電池であることを特徴とする請求項６に記載の薄膜製造装置。
【請求項９】
前記各半導体層は、プラズマＣＶＤ法で形成されている特徴とする請求項６に記載の薄膜製造装置。
【請求項１０】
Ｓｉを含む半導体層には、水素及びシランなどのＳｉ化合物ガスが少なくとも原料ガスとして使用されていることを特徴とする請求項７に記載の薄膜製造装置。
【請求項１１】
前記導電性半導体層のうち、ｎ型及びｐ型の導電性半導体層を得るために、不純物ガスが原料ガスに添加されていることを特徴とする請求項６に記載の薄膜製造装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、住宅の屋根、ビルディングの屋上等に設置することにより太陽光を利用して電力を発生させる薄膜太陽電池の光電変換ユニットを形成する薄膜の製造装置であって、成膜室内に、可撓性フィルム基板を搬送して、該成膜室内で前記可撓性フィルム基板上に膜を連続的に成膜するロールツーロール方式の薄膜製造装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
薄膜太陽電池は、薄型で軽量、製造コストの安さ、大面積化が容易であることなどから、今後の太陽電池の主流になると考えられている。かかる薄膜太陽電池の薄膜を製造する方式としては、ロールツーロール方式の薄膜製造装置があり、特許文献１（特公平４−６８３９０号公報）、特許文献２（特開平９−１９５０５５号公報）、特許文献３（特開平９−３０７１２８号公報）等によって提供されている。
【０００３】
上記ロールツーロール方式の薄膜製造装置は、巻出しロールを収納した巻出し室と、巻取りロールを収納した巻取り室と、複数の成膜室とから構成されており、これら巻出し室と巻取り室との間に形成された成膜室内に、高分子フィルムや金属薄膜などからなる長尺の可撓性フィルム基板を連続的に搬送して、当該成膜室内で可撓性フィルム基板上にアモルファスシリコン膜などの半導体薄膜を連続的に成膜している。
このため、成膜室をゲートバルブで分離することができず、可撓性フィルム基板から放出されるガスや各成膜室で用いる原料ガスが隣接する成膜室に、ガスの圧力差や拡散によって流れ込むという問題がある。特に、半導体薄膜などでは、膜質が悪化するという問題がある。
【０００４】
このようなガスの混入を防止する方法として、成膜室間に排気系が接続された緩衝室を設け、該緩衝室によって一体的且つ連続的に構成された反応槽中に可撓性フィルムを連続的に搬送し、該緩衝室の排気系を作動させつつ各反応室において異伝導型シリコン層を形成するように構成されたロールツーロール方式の薄膜製造装置が、特許文献４（特開昭５９−３４６６８号公報）で提案されている。
【０００５】
【特許文献１】特公平４−６８３９０号公報
【特許文献２】特開平９−１９５０５５号公報
【特許文献３】特開平９−３０７１２８号公報
【特許文献４】特開昭５９−３４６６８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、上記特許文献４の技術におけるロールツーロール方式の薄膜製造装置にあっては、成膜室間の緩衝室の排気系を作動させることによって、隣接する成膜室より圧力を下げながら各反応室において異伝導型シリコン層を形成するように構成されているので、緩衝室に流入するガスのほとんどは緩衝室の排気系から排気されるが、緩衝室の排気圧力が低いために平均自由行程は長く、隣接する成膜室への拡散が生じ、ガスの混入防止が十分とはいえなかった。
すなわち、ロールツーロール方式の薄膜製造装置では、ゲートバルブが用いられていないので、複数の成膜室の間でガス混入を完全に無くすことは難しい。
【０００７】
本発明は、このような実状に鑑みてなされたものであり、その目的は、可撓性フィルム基板を搬送しながら成膜を行うロールツーロール方式の薄膜製造装置にあって、複数の成膜室の間でガスの混入を防止することが可能な薄膜製造装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記従来技術の有する課題を解決するために、本発明は、巻出しロールを収納した巻出し室と巻取りロールを収納した巻取り室との間に設置された成膜室内に、可撓性フィルム基板を搬送して、前記成膜室内で前記可撓性フィルム基板上に膜を連続的に成膜するロールツーロール方式の薄膜製造装置において、前記成膜室は、前記可撓性フィルム基板の搬送方向に沿って複数個設けられ、前記各成膜室の間には該成膜室間のガス流やガスの流出を遮断する拡散防止室が設けられ、該拡散防止室には前記ガスの流動を可能あるいは遮断する複数のゲートバルブが設置され、前記ゲートバルブのうち少なくとも１個のゲートバルブは、前記可撓性フィルム基板の搬送に従って移動するように構成されている。
【０００９】
本発明において、前記複数のゲートバルブは、次のように動作すべく構成されている。
（１）前記複数のゲートバルブは、移動ゲートバルブと固定ゲートバルブとを備え、前記可撓性フィルム基板の搬送中は、前記固定ゲートバルブを開けるとともに前記移動ゲートバルブを閉じて前記移動ゲートバルブを前記可撓性フィルム基板と連動して移動させ、前記可撓性フィルム基板を周期的に短時間停止させ、この間に前記移動ゲートバルブ及び前記固定ゲートバルブを閉じ、前記移動ゲートバルブを開けて元の位置に戻してから、前記固定ゲートバルブを閉じた状態で前記移動ゲートバルブを閉じる、という動作を繰り返し行うように構成されている。
（２）前記複数のゲートバルブは、複数の移動ゲートバルブからなり、前記可撓性フィルム基板の搬送方向に対して下流にある移動ゲートバルブは開いた状態を保って前記可撓性フィルム基板の搬送方向に対して上流にある移動ゲートバルブは閉じて前記可撓性フィルム基板と連動して移動し、前記下流及び上流側の移動ゲートバルブを閉じて前記可撓性フィルム基板と連動して移動し、前記上流側の移動ゲートバルブを開けて元の位置に戻し再度閉じて前記可撓性フィルム基板と連動して移動し、前記下流にある移動ゲートバルブを開けて元の位置まで移動する、という動作を繰り返し行うように構成されている。
【００１０】
また、本発明は、次のように構成されていることが好ましい。
（１）前記ゲートバルブ間にある前記拡散防止室内のガスを排気する真空排気装置が設置され、該真空排気装置は、周期的に前記すべてのゲートバルブが閉じている間に、前記ゲートバルブ間にある前記ガスを排気するように構成されている。
（２）前記可撓性フィルムがポリイミドである。
【００１１】
さらに、本発明は、次のように構成されていることが好ましい。
すなわち、前記成膜室が３室以上と該成膜室の間に前記拡散防止室がそれぞれ設置され、前記成膜室のうちの第１成膜室では第１導電性半導体層を形成し、第２成膜室では真性半導体層を形成し、第３成膜室では第２導電性半導体層を形成するように構成されている。
【００１２】
そして、本発明は、次のように構成されていることが好ましい。
（１）前記半導体層がSｉを含む半導体層であって、アモルファスＳｉまたは微結晶Ｓｉである。
（２）前記各半導体層を積層した素子が太陽電池である。
（３）前記各半導体層は、プラズマＣＶＤ法で形成されている。
（４）Sｉを含む半導体層には、水素及びシランなどのSｉ化合物ガスが少なくとも原料ガスとして使用されている。
（５）前記導電性半導体層のうち、ｎ型及びｐ型の導電性半導体層を得るために、不純物ガスが原料ガスに添加されている。
【発明の効果】
【００１３】
上述の如く、本発明に係る薄膜製造装置は、巻出しロールを収納した巻出し室と巻取りロールを収納した巻取り室との間に設置された成膜室内に、可撓性フィルム基板を搬送して、前記成膜室内で前記可撓性フィルム基板上に膜を連続的に成膜するロールツーロール方式であって、前記成膜室は、前記可撓性フィルム基板の搬送方向に沿って複数個設けられ、前記各成膜室の間には該成膜室間のガス流やガスの流出を遮断する拡散防止室が設けられ、該拡散防止室には前記ガスの流動を可能あるいは遮断する複数のゲートバルブが設置され、前記ゲートバルブのうち少なくとも１個のゲートバルブは、前記可撓性フィルム基板の搬送に従って移動するように構成されているので、複数のゲートバルブの開閉によって拡散防止室にガス流やガスの流出を遮断させ、成膜室間のガス混入、漏洩を防止することができる。これによって、ガス混入、漏洩を防止したロールツーロール方式の薄膜製造装置を実現できる。しかも、前記ゲートバルブはメカニカルな弁であり、これを拡散防止室に設置して成膜室のガス拡散を遮断する際に、好適な機能を発揮できる。
【００１４】
そして、本発明は、上述したように、前記複数のゲートバルブを移動ゲートバルブと固定ゲートバルブとによって構成し、あるいは複数の移動ゲートバルブによって構成し、かかるゲートバルブの作動を前記可撓性フィルム基板と連動させることにより、前記成膜室の間の拡散防止室内のガス混入、漏洩を確実に防ぐことができる。
【００１５】
また、本発明は、前記ロールツーロール方式の薄膜製造装置において、前記ゲートバルブ間にある前記拡散防止室内のガスを排気する真空排気装置が設置され、該真空排気装置は、周期的に前記すべてのゲートバルブが閉じている間に、前記ゲートバルブ間にある前記ガスを排気するように構成されているので、２つの間の拡散防止室内のガスを完全に抜き出して、成膜室に漏洩するのを防止できる。
【００１６】
さらに、本発明は、前記ロールツーロール方式の薄膜製造装置において、前記成膜室が３室以上と該成膜室の間に前記拡散防止室がそれぞれ設置され、前記成膜室のうちの第１成膜室では第１導電性半導体層を形成し、第２成膜室では真性半導体層を形成し、第３成膜室では第２導電性半導体層を形成するように構成されているので、各半導体層への不純物ガスの混入を防止でき、半導体特性の劣化を回避することができる。
【００１７】
また、本発明は、前記半導体層がＳｉを含む半導体層であって、特にアモルファスＳｉまたは微結晶Ｓｉであるときや、これらの半導体層を積層した素子が太陽電池であるときも、適用することができる。
しかも、高温成膜が必要な成膜には、前記可撓性フィルムがポリイミドなどの軟化点の高い材料が使用されているので、薄膜太陽電池に適用できる。
【００１８】
そして、本発明は、前記各半導体層が、プラズマＣＶＤ法で形成され、Ｓｉを含む半導体層には、水素及びシランなどのＳｉ化合物ガスが少なくとも原料ガスとして使用され、あるいは、導電性半導体層のうち、ｎ型及びｐ型の導電性半導体層を得るために、不純物ガスが原料ガスに添加されているので、優れた品質の導電性半導体層を得ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１９】
以下、本発明の薄膜製造装置について、図面を参照しながら、その実施形態に基づき詳細に説明する。
【００２０】
図１は、本発明の実施形態に係るロールツーロール方式の薄膜製造装置の概略図である。
本実施形態に係るロールツーロール方式の薄膜製造装置は、図１に示すように、可撓性フィルム基板(以下、フィルム基板という）１０を巻いた巻出しロール１１が収容される巻出し室１と、フィルム基板１０を巻取る巻取りロール１２が収容される巻取り室２と、これら巻出し室１と巻取り室２との間でフィルム基板１０の搬送方向に沿って配置される複数個（本実施形態では３つ）の成膜室３，４，５と、隣接する各成膜室３，４，５の間にそれぞれ形成される拡散防止室６，７とを備えた構成となっている。そのため、巻出し室１と巻取り室２とは、成膜室３，４，５及び拡散防止室６，７を設置するのに必要な距離を開けて配設されている。
【００２１】
各成膜室３，４，５内には、プラズマＣＶＤ法でフィルム基板１０に薄膜を形成するために、平行平板のカソード電極１４とアノード電極１３とが互いに間隔を置いて対向して配置されている。アノード電極１３は、フィルム基板１０を加熱するための加熱機構を有し、カソード電極１４には、コンデンサを介して高周波電源１８が接続されており、原料ガスが図示しないマスフローコントローラによって流量を調整されてカソード電極１４の表面からシャワー状に供給され、プラズマＣＶＤ室（各成膜室３，４，５）の真空槽内の圧力が真空ポンプと真空槽との間に設けられた圧力コントローラを用いて任意の圧力に設定されているとともに、カソード電極１４とアノード電極１３との間にプラズマを発生させるように構成されている。
一方、拡散防止室６，７は、成膜室３，４，５の間のガス流やガスの流出を遮断するために設けられたものであり、各室内には、ガスの流動を可能あるいは遮断する２つのゲートバルブが配置されている。２つのゲートバルブは、移動ゲートバルブ２０と固定ゲートバルブ２１であり、これら移動ゲートバルブ２０と固定ゲートバルブ２１とは、フィルム基板１０の搬送方向に間隔を置いて配置され、隣接する各成膜室３，４，５の間にそれぞれ収容されている。また、拡散防止室６，７には、固定ゲートバルブ２１と移動ゲートバルブ２０との間を排気する真空ポンプ（真空排気装置）１７がそれぞれ接続されている。
このような固定ゲートバルブ２１及び移動ゲートバルブ２０は、次の２つの形態で構成されている。
【００２２】
［第１実施形態］
上記固定ゲートバルブ２１と移動ゲートバルブ２０のそれぞれは、フィルム基板１０の搬送方向に沿って設けられた板弁である。図２（ａ）〜図２（ｄ）には、固定ゲートバルブ２１及び移動ゲートバルブ２０の動作が示されている。なお、図２（ａ）〜図２（ｄ）において、矢印Ａは移動ゲートバルブ２０の移動方向を示し、矢印Ｂはフィルム基板１０の搬送方向を示し、矢印Ｃはガスの排気方向を示している。
移動ゲートバルブ２０と固定ゲートバルブ２１のうち、前者の移動ゲートバルブ２０が巻出し室１の巻出しロール１１側に配置され、後者の固定ゲートバルブ２１が巻取り室２の巻取りロール１２側に配置されている。また、移動ゲートバルブ２０及び固定ゲートバルブ２１は、弁本体２０ａ，２１ａ、弁体２０ｂ，２１ｂ及びフィルム通路２０ｃ，２１ｃを備えており、弁本体２０ａ，２１ａに往復動可能に嵌め込まれた弁体２０ｂ，２１ｂが、弁本体２０ａ，２１ａを往復動することによって、弁体２０ｂ，２１ｂがフィルム通路２０ｃ，２１ｃを開閉するようになっている。
固定ゲートバルブ２１は、真空ポンプ１７と拡散防止室６，７の側壁との間にそれぞれ固定されている。また、移動ゲートバルブ２０は、２つのベローズ８ａ，８ｂの間に挟持されて、フィルム基板１０と連動して移動するようになっている。
【００２３】
本実施形態におけるロールツーロール方式の薄膜製造装置によって、フィルム基板１０を搬送しながら成膜を行う場合、まず、図２（ａ）に示すように、拡散防止室６，７の固定ゲートバルブ２１が開き、移動ゲートバルブ２０が閉じた状態で搬送中のフィルム基板１０と連動して移動する。次いで、図２（ｂ）に示すように、フィルム基板１０の搬送を停止するとともに、移動ゲートバルブ２０も閉じたま停止し、固定ゲートバルブ２１は閉じる。そして、これら移動ゲートバルブ２０及び固定ゲートバルブ２１が閉じた状態で、真空ポンプ１７で両ゲートバルブ２０，２１間のガスを排気する。
次に、図２（ｃ）に示すように、移動ゲートバルブ２０を開けて元の位置に戻す。その後、図２（ｄ）に示すように、移動ゲートバルブ２０及び固定ゲートバルブ２１を閉じて、真空ポンプ１７で両ゲートバルブ２０，２１間のガスを排気する。
以上の図２（ａ）〜図２（ｄ）に示す動作を周期的に繰り返すことによって、フィルム基板１０上に膜を連続的に成膜する。例えば、フィルム基板１０上には、成膜室３，４，５のうちの第１成膜室３において第１導電性半導体層が形成され、第２成膜室４では真性半導体層が形成され、第３成膜室５では第２導電性半導体層が形成されている。
【００２４】
［第２実施形態］
この第２実施形態では、ゲートバルブが２つの移動ゲートバルブ２２，２３から構成されており、これら２つの移動ゲートバルブ２２，２３がフィルム基板１０の搬送方向に沿って前後に移動するようになっている。移動ゲートバルブ２２，２３のうち、前者の移動ゲートバルブ２２が巻出し室１の巻出しロール１１側に（フィルム基板１０の搬送方向に対して上流に）配置され、後者の移動ゲートバルブ２３が巻取り室２の巻取りロール１２側に（フィルム基板１０の搬送方向に対して下流に）配置されている。また、移動ゲートバルブ２２，２３は、上記第１実施形態の移動ゲートバルブ２０と同様、弁本体２２ａ，２３ａ、弁体２２ｂ，２３ｂ及びフィルム通路２２ｃ，２３ｃを備えており、弁本体２２ａ，２３ａに往復動可能に嵌め込まれた弁体２２ｂ，２３ｂが、弁本体２２ａ，２３ａを往復動することによって、弁体２２ｂ，２３ｂがフィルム通路２２ｃ，２３ｃを開閉するようになっている。
さらに、移動ゲートバルブ２３を移動させるために、上記第１実施形態のベローズ８ａ，８ｂに加えて、移動ゲートバルブ２３と拡散防止室６，７の側壁との間に、ベローズ８ｃが設けられている。しかも、真空ポンプ（真空排気装置）１７が移動できるように、ベローズ１７ａで支持されている。図３（ａ）〜図３（ｄ）には、移動ゲートバルブ２２，２３の動作が示されている。なお、図３（ａ）〜図３（ｄ）において、矢印Ａは移動ゲートバルブ２２，２３の移動方向を示し、矢印Ｂはフィルム基板１０の搬送方向を示し、矢印Ｃはガスの排気方向を示している。
その他の構成は上記第１実施形態と同様であり、これと同一の部材は同一の符号で示されている。
【００２５】
本実施形態におけるロールツーロール方式の薄膜製造装置によって、フィルム基板１０を搬送しながら成膜を行う場合、まず、図３（ａ）に示すように、巻取りロール１２側の移動ゲートバルブ２３が開いて巻出しロール１１側に戻し、巻出しロール１１側の移動ゲートバルブ２２が閉じた状態で搬送中のフィルム基板１０と連動して移動する。次いで、図３（ｂ）に示すように、フィルム基板１０とともに移動ゲートバルブ２２も閉じたまま移動し、移動ゲートバルブ２３は閉じたままフィルム基板１０とともに移動する。そして、移動ゲートバルブ２２，２３が閉じている間に、真空ポンプ１７で両移動ゲートバルブ２２，２３間のガスを排気する。
次に、図３（ｃ）に示すように、移動ゲートバルブ２２を開けて元の位置に戻す。その後、図３（ｄ）に示すように、移動ゲートバルブ２２を再度閉じてフィルム基板１０とともに図の右方（矢印Ａ方向）に移動させ、移動ゲートバルブ２３も閉じたまま図の右方（矢印Ａ方向）に移動させる。そして、真空ポンプ１７で両移動ゲートバルブ２２，２３間のガスを排気する。
以上の図３（ａ）〜図３（ｄ）の動作を周期的に繰り返すことによって、フィルム基板１０上に膜を連続的に成膜する。フィルム基板１０上には、上記第１実施形態と同様、各成膜室３，４，５において各種半導体層が形成されている。
【００２６】
このように、本発明の第１実施形態及び第２実施形態によれば、成膜室３，４，５間のガス流やガスの流出を遮断する拡散防止室６，７が隣接する成膜室３，４，５間に設置されているとともに、該拡散防止室６，７に成膜室３，４，５のガス拡散を遮断する複数のゲートバルブ２０〜２３が設けられ、少なくとも１個の移動ゲートバルブ２０，２２はフィルム基板１０の搬送に従って移動するように構成されているため、複数のゲートバルブ２０〜２３の開閉によって拡散防止室６，７にガス流やガスの流出を遮断させ、成膜室６，７，８の間のガス混入、漏洩を防止することができる。これによってガス混入、漏洩を防止したロールツーロール方式の薄膜製造装置を実現できる。その結果、各半導体層への不純物ガスの混入を防止でき、半導体特性の劣化を回避することができる。
【実施例１】
【００２７】
次に、上記第１実施形態のように、移動ゲートバルブ２０と固定ゲートバルブ２１とを備えた場合の実施例について説明する。
拡散防止室６，７の移動ゲートバルブ２０は１５ｃｍ以上の距離を移動可能であった。フィルム基板１０の搬送速度は０．５ｍｍ／ｓとした。図２（ｂ）に対応したフィルム基板１０と移動ゲートバルブ２０が停止して、固定ゲートバルブ２１も閉じ、これら両移動ゲートバルブ２０及び固定ゲートバルブ２１の間を、真空ポンプ１７で排気する時間を１０秒とした。
また、図２（ｃ）に対応した移動ゲートバルブ２０を開けて元の位置に戻す時間を５秒とした。図２（ｄ）に対応する移動ゲートバルブ２０を再び閉じて、両移動ゲートバルブ２０及び固定ゲートバルブ２１の間を、真空ポンプ１７で排気する時間を１０秒とした。
【００２８】
フィルム基板１０としては、幅１０ｃｍで５０μｍ厚さのポリイミドフィルムにＡｇ電極をスパッタ法で２００ｎｍ形成したものを使用した。カソード電極１４とアノード電極１３はステンレス製で、それぞれ１００ｍｍ角とし、その電極間の距離を１０ｍｍとした。
フィルム基板１０はアノード電極１３より０．５ｍｍ以下の位置を通過するように配置した。成膜室３，４，５では微結晶Ｓｉのｎ層、ｉ層、ｐ層を積層した。各層の成膜条件は以下のようにした。
【００２９】
１）ｎ層：基板温度を２００℃とし、原料ガスとしてシラン、水素ガスおよびホスフィン２ｓｃｃｍ、２００ｓｃｃｍ、０．０２ｓｃｃｍ導入し、圧力を１ｔｏｒｒとなるように制御した。高周波電源は１３．５６ＭＨｚで、電極に１５Ｗの電力を供給した。
２）ｉ層：基板温度を２００℃とし、原料ガスとしてシラン、水素ガス１３ｓｃｃｍと７００ｓｃｃｍ導入し、圧力を４ｔｏｒｒとなるように制御した。高周波電源は２７ＭＨｚで、電極に５０Ｗの電力を供給した。
３）ｐ層：基板温度を１５０℃とし、原料ガスとしてシラン、水素ガス及びジボランを１．５ｓｃｃｍ、１２０ｓｃｃｍと０，０１５ｓｃｃｍ導入し、圧力を１ｔｏｒｒとなるように制御した。高周波電源は１３．５６ＭＨｚで、電極に１０Ｗの電力を供給した。
【００３０】
以上のようにして作製した光電変換ユニットに、ＩＴＯをスパッタ法で７０ｎｍ形成し、さらに集電電極として櫛歯状のＴｉ／Ａｇ膜を形成して１ｃｍ□のセルを作成した。
以上の条件で形成されたＳｉのｎ層、ｉ層、ｐ層はそれぞれ３０ｎｍ、５００ｎｍ、３０ｎｍとなる。各層のＰ，Ｂ不純物濃度をＳＩＭＳにて分析した。その結果、ｎ層でのＰ濃度は２×１０20ｃｍ-3、ｐ層でのＢ濃度は６×１０19ｃｍ-3であった。
一方、ｎ層とｉ層でのＢ濃度は１×１０16ｃｍ-3と検出限界以下であり、ｉ層とｐ層でのＰ濃度は１×１０16ｃｍ-3と検出限界以下であった。
また、光変換効率は約４％であり、太陽電池として動作していることが確認できた。
【実施例２】
【００３１】
また、上記第２実施形態のように、2つの移動ゲートバルブ２２，２３を備えた場合の実施例について説明する。
拡散防止室６，７の移動ゲートバルブ２２，２３は１５ｃｍと５ｃｍ以上の距離を移動可能であった。フィルム基板１０の搬送速度は０．５ｍｍ／ｓとした。図３（ｂ）に対応した移動ゲートバルブ２３も閉じてフィルム基板１０と連動して移動し、両移動ゲートバルブ２２，２３の間を、真空ポンプ１７で排気する時間を１０秒とした。図３（ｃ）に対応して移動ゲートバルブ２２を開けて元の位置に戻す時間を５秒とした。図３（ｄ）に対応して移動ゲートバルブ２２再度移動させながら閉じて、両移動ゲートバルブ２２，２３の間を、真空ポンプ１７で排気する時間を１０秒とした。
【００３２】
フィルム基板１０や成膜室は実施例１と同様であり、成膜室３，４，５では微結晶Ｓｉのｎ層、ｉ層、ｐ層を積層した。各層の成膜条件も実施例１と同様にした。
以上のようにして作製した光電変換ユニット上に、ＩＴＯをスパッタ法で７０ｎｍ形成し、さらに集電電極として櫛歯状のＴｉ／Ａｇ膜を形成して１ｃｍ□のセルを作製した。
以上の条件で形成されたＳｉのｎ層、ｉ層、ｐ層はそれぞれ３０ｎｍ、５００ｎｍ、３０ｎｍとなる。各層のＰ，Ｂ不純物濃度をＳＩＭＳにて分析した。その結果、ｎ層でのＰ濃度は３×１０20ｃｍ-3、ｐ層でのＢ濃度は４×１０19ｃｍ-3であった。
一方、ｎ層とｉ層でのＰ濃度は１×１０16ｃｍ-3と検出限界以下であり、ｉ層とｐ層でのＰ濃度は１×１０16ｃｍ-3と検出限界以下であった。
また、光変換効率は約４％であり、太陽電池として動作していることが確認できた。
【００３３】
このように、本発明のロールツーロール方式の薄膜製造装置において、可動式のゲートバルブを用いることにより、隣接する成膜室からのガスの混入を抑えて成膜が可能となり、不純物汚染の無いｎ層、ｉ層、ｐ層を得ることができた。
移動ゲートバルブと固定ゲートバルブとを用いる方式では、短時間の間、フィルム基板を一時的に停止する必要があったが、２つの移動ゲートバルブを用いる方式ではフィルム基板を停止させることなく連続的に搬送することが可能となった。
【００３４】
以上、本発明の実施の形態につき述べたが、本発明は既述の実施の形態に限定されるものではなく、本発明の技術的思想に基づいて各種の変形及び変更が可能である。
【図面の簡単な説明】
【００３５】
【図１】本発明の実施形態に係るロールツーロール方式の薄膜製造装置を示す概略図である。
【図２】（ａ）〜（ｄ）は本発明の第1実施形態に係る固定ゲートバルブと移動ゲートバルブの動作を示す概略図である。
【図３】（ａ）〜（ｄ）は本発明の第２実施形態に係る２つの移動ゲートバルブの動作を示す概略図である。
【符号の説明】
【００３６】
１  巻出し室
２  巻取り室
３，４，５  成膜室
６，７  拡散防止室
１０  フィルム基板
１１  巻出しロール
１２  巻取りロール
１３  アノード電極
１４  カソード電極
１７  真空ポンプ（真空排気装置）
２０  移動ゲートバルブ
２０ａ  弁本体
２０ｂ  弁体
２０ｃ  フィルム通路
２１  固定ゲートバルブ
２１ａ  弁本体
２１ｂ  弁体
２１ｃ  フィルム通路
２２，２３  移動ゲートバルブ
２２ａ，２３ａ  弁本体
２２ｂ，２３ｂ  弁体
２２ｃ，２３ｃ  フィルム通路
【図１】
2009179838.tif 000003
【図２】
2009179838.tif 000004
【図３】
2009179838.tif 000005