[发明专利]多层膜形成方法及用于该方法的膜沉积装置

说明书

发明背景

1.技术领域

本发明涉及多层膜形成方法，更具体地涉及包括具有不同厚度的多个层的薄膜光伏转换元件等的多层膜形成方法，并且涉及用于该方法的膜沉积装置。

2.相关技术

作为薄膜光电转换元件的制造方法，已知的方法有用非晶硅作为主要材料将包括光伏转换层的多层膜形成在衬底上。虽然经常将诸如玻璃衬底的片状衬底用作衬底，但还有时使用由塑料膜或金属薄板形成的细长的、带状的柔性衬底。

作为膜沉积装置的配置，有这样一种配置：用安装在公共腔中的机械手夹住衬底(片状衬底)，运送至置于其周边的膜沉积腔，并进行膜沉积；或者有这样一种直列式配置：多个膜沉积腔或膜沉积区沿着衬底(片状衬底或细长衬底)的传送路径安装，且在传送衬底的同时进行膜沉积。尽管后面的直列式处理的自由度比前一类型的自由度低，但是该直列式处理是优选的，因为减少了传送所需的时间。

作为直列式膜沉积装置，存在步进膜沉积类型和连续膜沉积类型两种，在步进膜沉积类型中以预定步距间歇地传送衬底，且当停止传送时进行膜沉积；而在连续膜沉积类型中在以预定速度连续传送衬底的同时进行膜沉积。

在步进膜沉积型膜沉积装置中，通过将膜沉积腔制成打开/关闭型或在膜沉积腔之间安装闸门阀等(例如，如JP-A-11-145060中所示)来抑制膜沉积区之间气体的混合，且因为有可能分别控制各膜沉积区中的膜沉积时间，该类型适合于包括具有不同膜质量或厚度的多个层的多层膜形成。在日本专利No.3,255,903中公开了在膜沉积腔之间安装气体闸。但是，存在的问题在于，安装这些密封结构不仅带来成本上升，而且必须根据要形成的层的数量来设置膜沉积腔，且装置尺寸增大。

另一方面，在连续膜沉积型膜沉积装置中，因为不需要分别设定传送时间和膜沉积时间，当沉积具有一致的膜质量和厚度的层时，可获得高生产率。但是，在包括具有不同膜质量和厚度的多个层的多层膜形成的情况下，必需切换原料气体且针对每一层进行膜沉积，且为了抑制杂质扩散，必需在切换气体时执行与膜沉积步骤分离开的余气排除步骤，如JP-A-10-22518和JP-A-2000-183380所述。

此外，由于要形成的层的厚度取决于膜沉积时间，而膜沉积时间由传送速度所确定，因此有必要根据各层的厚度(膜沉积时间)改变传送速度。针对薄层以相对快的传送速度进行膜沉积、而针对厚层以相对慢的传送速度进行膜沉积是必要的。在该情况下，尤其在诸如薄膜光伏电池的包括具有不同膜质量和厚度的多个层的多层膜形成的情况下，有必要采用宽泛变化范围的传送速度，且装置成本上升。虽然存在使马达旋转速度可变从而使传送速度可变的各种速度控制方法，但是在诸多情况下，速度控制的精确度取决于马达旋转速度。因此，当传送速度变化范围增大时，传送速度的控制精确度相应降低，厚度波动增大，且还存在产品特性劣化的风险。

发明内容

本发明已考虑了已知技术的上述各种问题，且目的在于提供多层膜形成方法及用于该方法的膜沉积装置，其抑制包括具有不同厚度的多个层的多层膜中的厚度波动，且可使产品质量稳定并降低设备及制造成本。

为了实现上述目的，发明者在仔细考虑后获得了以下发现并设计了本发明。通常，包括具有不同膜质量和厚度的多个层的多层膜由基本层和附加层来配置，基本层确定膜的功能而附加层(界面层等)根据需要添加在基本层之间，其中附加层通常比基本层薄，且一般情况下相邻层之间的原料气体的组分是类似的。虽然多层膜形成中的之前描述的问题是由这种膜质量或厚度的变化所引起的，a：在附加层中，多层膜的本征功能即使在相邻层之间发生气体相互扩散(假若其量极小)的情况下也不被破坏，以及b：归因于膜沉积状况均衡化的产品质量改善足以超过归因于这种微量相互扩散的对于本征功能的影响。