JP2001040478A - 堆積膜形成装置及び堆積膜形成方法 - Google Patents
堆積膜形成装置及び堆積膜形成方法Info
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- C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
- C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
- C23C16/00—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes
- C23C16/44—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes characterised by the method of coating
- C23C16/50—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes characterised by the method of coating using electric discharges
- C23C16/505—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes characterised by the method of coating using electric discharges using radio frequency discharges
- C23C16/509—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes characterised by the method of coating using electric discharges using radio frequency discharges using internal electrodes
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Abstract
(57)【要約】
【課題】高速堆積が可能なVHF周波数のプラズマCV
D法を導入するに際して、放電電極として表面積の少な
い棒状電極を用いた場合においても、大面積に膜厚方向
に膜特性のムラの少ない半導体堆積膜を高速で形成する
ようにする。 【解決手段】シリコン系非単結晶半導体を堆積する堆積
膜形成装置または堆積膜形成方法において、前記高周波
電力放射手段がVHF周波数の高周波電源が接続された
棒状電極であり、該棒状電極の長手方向が前記基板移動
方向と交わるように配置され、かつ、前記成膜室の前記
基板移動方向に対する長さが、前記成膜室内に導入され
る高周波の波長の1/16乃至1/2の長さに構成す
る。
D法を導入するに際して、放電電極として表面積の少な
い棒状電極を用いた場合においても、大面積に膜厚方向
に膜特性のムラの少ない半導体堆積膜を高速で形成する
ようにする。 【解決手段】シリコン系非単結晶半導体を堆積する堆積
膜形成装置または堆積膜形成方法において、前記高周波
電力放射手段がVHF周波数の高周波電源が接続された
棒状電極であり、該棒状電極の長手方向が前記基板移動
方向と交わるように配置され、かつ、前記成膜室の前記
基板移動方向に対する長さが、前記成膜室内に導入され
る高周波の波長の1/16乃至1/2の長さに構成す
る。
Description
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、基板上に半導体を
形成する装置及び方法に関し、例えば薄膜太陽電池に用
いるアモルファスシリコン、アモルファスシリコンゲル
マニウム、アモルファス炭化シリコン、微結晶シリコン
等のシリコン系非単結晶半導体をプラズマCVD法によ
って形成する装置及び方法に関する。
形成する装置及び方法に関し、例えば薄膜太陽電池に用
いるアモルファスシリコン、アモルファスシリコンゲル
マニウム、アモルファス炭化シリコン、微結晶シリコン
等のシリコン系非単結晶半導体をプラズマCVD法によ
って形成する装置及び方法に関する。
【0002】
【従来の技術】アモルファスシリコンは、プラズマCV
D法によって大面積の半導体膜を形成する事が出来、結
晶シリコンや多結晶シリコンと比較して大面積の半導体
デバイスを比較的容易に形成する事が出来る。そのた
め、アモルファスシリコン膜は、大きな面積を必要とす
る半導体デバイス、具体的には、太陽電池、複写機の感
光ドラム、ファクシミリのイメージセンサー、薄膜トラ
ンジスタを有する液晶ディスプレー等に多く用いられて
いる。これらのデバイスは、LSIやCCD等の結晶半
導体からなるデバイスと比較し、1つのデバイスの長さ
あるいは面積が大きい。例えば、太陽電池の場合、変換
効率を10%とすると、一般家庭の電力を賄う約3kW
の出力を得るには1家庭当り約30平方メートルもの面
積を必要とし、したがって1つの太陽電池素子もかなり
大きな面積になる。アモルファスシリコン膜は、一般に
SiH4やSi2H6等のSiを含有する原料ガスを高周
波放電によって分解してプラズマ状態にし、該プラズマ
中に置かれた基板上に成膜するプラズマCVD法によっ
て形成されている。
D法によって大面積の半導体膜を形成する事が出来、結
晶シリコンや多結晶シリコンと比較して大面積の半導体
デバイスを比較的容易に形成する事が出来る。そのた
め、アモルファスシリコン膜は、大きな面積を必要とす
る半導体デバイス、具体的には、太陽電池、複写機の感
光ドラム、ファクシミリのイメージセンサー、薄膜トラ
ンジスタを有する液晶ディスプレー等に多く用いられて
いる。これらのデバイスは、LSIやCCD等の結晶半
導体からなるデバイスと比較し、1つのデバイスの長さ
あるいは面積が大きい。例えば、太陽電池の場合、変換
効率を10%とすると、一般家庭の電力を賄う約3kW
の出力を得るには1家庭当り約30平方メートルもの面
積を必要とし、したがって1つの太陽電池素子もかなり
大きな面積になる。アモルファスシリコン膜は、一般に
SiH4やSi2H6等のSiを含有する原料ガスを高周
波放電によって分解してプラズマ状態にし、該プラズマ
中に置かれた基板上に成膜するプラズマCVD法によっ
て形成されている。
【0003】プラズマCVD法によってアモルファスシ
リコン膜を成膜する場合、従来のRF周波数(13.5
6MHz近傍)の高周波が一般的に用いられてきた。し
かし、近年、VHF周波数を用いたプラズマCVDが注
目されている。例えば、Amorphous Sili
con Technology 1992p15〜p2
6(Materials Research Soci
ety Symposium Proceedings
Volume 258)には放電周波数を13.56
MHzのRFからVHF周波数にすることによって、成
膜速度を格段に高めることができ、高速で良好な堆積膜
を形成可能になると報告されている。
リコン膜を成膜する場合、従来のRF周波数(13.5
6MHz近傍)の高周波が一般的に用いられてきた。し
かし、近年、VHF周波数を用いたプラズマCVDが注
目されている。例えば、Amorphous Sili
con Technology 1992p15〜p2
6(Materials Research Soci
ety Symposium Proceedings
Volume 258)には放電周波数を13.56
MHzのRFからVHF周波数にすることによって、成
膜速度を格段に高めることができ、高速で良好な堆積膜
を形成可能になると報告されている。
【0004】また、従来、アモルファスシリコン系半導
体デバイスの連続製造装置として、米国特許第4,40
0,409号明細書等にロール・ツー・ロール(Rol
l−to−Roll)方式を採用した連続プラズマCV
D装置が開示されている。この装置は、複数のグロー放
電室を有している。前記各グロー放電室を所望の幅の十
分に長い帯状の基板が順次貫通する経路に沿って配置
し、前記各グロー放電室において必要とされる導電型の
半導体膜を堆積形成しつつ、前記基板をその長手方向に
連続的に搬送させることによって、半導体接合を有する
大面積のデバイスを連続的に形成することができる。こ
のようにロール・ツー・ロール方式の連続プラズマCV
D装置を用いれば、製造装置を止めることなく長時間連
続してデバイスを製造することができるので、高い生産
性を得ることができる。
体デバイスの連続製造装置として、米国特許第4,40
0,409号明細書等にロール・ツー・ロール(Rol
l−to−Roll)方式を採用した連続プラズマCV
D装置が開示されている。この装置は、複数のグロー放
電室を有している。前記各グロー放電室を所望の幅の十
分に長い帯状の基板が順次貫通する経路に沿って配置
し、前記各グロー放電室において必要とされる導電型の
半導体膜を堆積形成しつつ、前記基板をその長手方向に
連続的に搬送させることによって、半導体接合を有する
大面積のデバイスを連続的に形成することができる。こ
のようにロール・ツー・ロール方式の連続プラズマCV
D装置を用いれば、製造装置を止めることなく長時間連
続してデバイスを製造することができるので、高い生産
性を得ることができる。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】ところが、プラズマC
VD方式の装置に、高速堆積が可能なVHF周波数プラ
ズマCVD法を採用しようとすると、以下の様な点を考
慮する必要がある。すなわち、大面積にわたって均一な
放電を生起するために、RF周波数で一般的に用いられ
る大面積の平板の放電電極を用いると、VHF周波数で
はインピーダンスがあわずに電極から効率良く電力を投
入する事ができない。そのため、大面積の基板に堆積膜
を形成するためのプラズマ放電室のVHF周波数の放電
電極としては、表面積の少ない棒状や放射状のアンテナ
を用いる必要がある。しかしながら、このような電極を
用いた場合には平板電極と比較して大面積にわたって均
一なプラズマ強度分布を得る事が難しく、成膜室内で大
面積に均一な半導体膜を堆積することが難しい。また、
VHF周波数の高周波の波長は、従来のRF周波数の波
長に比較して短く、例えば300MHzでは100cm
であるので、放射される波長が膜堆積を行なう成膜室の
サイズに近くなり、成膜室内部で定在波ができるとRF
に比べてプラズマの強度分布ができやすい。さらに、ロ
ール・ツー・ロール方式のように、基板を連続的に移動
させながら膜堆積を行なう場合、成膜室内部で基板移動
方向にプラズマが不均一でも、基板が移動することによ
って不均一性が均されるため、膜厚分布等の膜厚の不均
一性としてはあらわれない。しかし、基板移動方向にお
けるプラズマの不均一により、堆積膜の膜厚方向に異な
るプラズマ条件で膜堆積を行うことになるので、膜厚方
向に不均一な膜特性をもつようになり、膜厚方向には必
ずしも膜特性の均質な膜が堆積できない。
VD方式の装置に、高速堆積が可能なVHF周波数プラ
ズマCVD法を採用しようとすると、以下の様な点を考
慮する必要がある。すなわち、大面積にわたって均一な
放電を生起するために、RF周波数で一般的に用いられ
る大面積の平板の放電電極を用いると、VHF周波数で
はインピーダンスがあわずに電極から効率良く電力を投
入する事ができない。そのため、大面積の基板に堆積膜
を形成するためのプラズマ放電室のVHF周波数の放電
電極としては、表面積の少ない棒状や放射状のアンテナ
を用いる必要がある。しかしながら、このような電極を
用いた場合には平板電極と比較して大面積にわたって均
一なプラズマ強度分布を得る事が難しく、成膜室内で大
面積に均一な半導体膜を堆積することが難しい。また、
VHF周波数の高周波の波長は、従来のRF周波数の波
長に比較して短く、例えば300MHzでは100cm
であるので、放射される波長が膜堆積を行なう成膜室の
サイズに近くなり、成膜室内部で定在波ができるとRF
に比べてプラズマの強度分布ができやすい。さらに、ロ
ール・ツー・ロール方式のように、基板を連続的に移動
させながら膜堆積を行なう場合、成膜室内部で基板移動
方向にプラズマが不均一でも、基板が移動することによ
って不均一性が均されるため、膜厚分布等の膜厚の不均
一性としてはあらわれない。しかし、基板移動方向にお
けるプラズマの不均一により、堆積膜の膜厚方向に異な
るプラズマ条件で膜堆積を行うことになるので、膜厚方
向に不均一な膜特性をもつようになり、膜厚方向には必
ずしも膜特性の均質な膜が堆積できない。
【0006】そこで、本発明は、上記した課題を解決
し、高速堆積が可能なVHF周波数のプラズマCVD法
を導入するに際して、VHF周波数の放電電極として表
面積の少ない棒状電極を用いた場合においても、大面積
に膜厚方向に膜特性のムラの少ない半導体膜を高速で形
成することができる堆積膜形成装置及び堆積膜形成方法
を提供することを目的とするものである。
し、高速堆積が可能なVHF周波数のプラズマCVD法
を導入するに際して、VHF周波数の放電電極として表
面積の少ない棒状電極を用いた場合においても、大面積
に膜厚方向に膜特性のムラの少ない半導体膜を高速で形
成することができる堆積膜形成装置及び堆積膜形成方法
を提供することを目的とするものである。
【0007】
【課題を解決するための手段】本発明は、上記課題を達
成するために、つぎの(1)〜(10)のように構成し
た堆積膜形成装置及び堆積膜形成方法を提供するもので
ある。 (1)少なくとも成膜室と高周波電力放射手段と原料ガ
ス導入手段とを有し、前記成膜室内に高周波及び原料ガ
スを導入して該成膜室内の基板上にシリコン系非単結晶
半導体を堆積する堆積膜形成装置において、前記高周波
電力放射手段がVHF周波数の高周波電源が接続された
棒状電極であり、該棒状電極の長手方向が前記基板移動
方向と交わるように配置され、かつ、前記成膜室の前記
基板移動方向に対する長さが、前記成膜室内に導入され
る高周波の波長の1/16乃至1/2の長さであること
を特徴とする堆積膜形成装置。 (2)前記基板が長尺の帯状基板であることを特徴とす
る上記(1)に記載の堆積膜形成装置。 (3)前記棒状電極が、該棒状電極の長手方向が前記基
板移動方向と略垂直な方向となるように配置されている
ことを特徴とする上記(1)または上記(2)に記載の
堆積膜形成装置。 (4)前記棒状電極が、前記成膜室内における前記基板
移動方向の略中央に配置されていることを特徴とする上
記(1)〜(3)のいずれかに記載の堆積膜形成装置。 (5)前記堆積膜形成装置が、長尺の帯状基板を連続的
に移動させながら複数の成膜室間を通過させ、該帯状基
板上に複数のシリコン系非単結晶半導体を連続的に形成
する堆積膜形成装置であることを特徴とする上記(1)
〜(4)のいずれかに記載の堆積膜形成装置。 (6)成膜室内にVHF高周波電力を放射し、原料ガス
を導入して該成膜室内の基板上にシリコン系非単結晶半
導体を堆積する堆積膜形成方法において、前記VHF高
周波電力を棒状電極により放射し、該棒状電極の長手方
向が前記基板移動方向と交わるように配置され、かつ、
前記成膜室の前記基板移動方向に対する長さが、前記成
膜室内に導入する前記高周波の波長の1/16乃至1/
2の長さであることを特徴とする堆積膜形成方法。 (7)前記基板が長尺の帯状基板であることを特徴とす
る上記(6)に記載の堆積膜形成方法。 (8)前記棒状電極が、該棒状電極の長手方向が前記基
板移動方向と略垂直な方向となるように配置されている
ことを特徴とする上記(6)または上記(7)に記載の
堆積膜形成方法。 (9)前記棒状電極が、前記成膜室内における前記基板
移動方向の略中央に配置されていることを特徴とする上
記(6)〜(8)のいずれかに記載の堆積膜形成方法。 (10)長尺の帯状基板を連続的に移動させながら複数
の成膜室間を通過させ、該帯状基板上に複数のシリコン
系非単結晶半導体を連続的に形成することを特徴とする
上記(6)〜(9)のいずれかに記載の堆積膜形成方
法。
成するために、つぎの(1)〜(10)のように構成し
た堆積膜形成装置及び堆積膜形成方法を提供するもので
ある。 (1)少なくとも成膜室と高周波電力放射手段と原料ガ
ス導入手段とを有し、前記成膜室内に高周波及び原料ガ
スを導入して該成膜室内の基板上にシリコン系非単結晶
半導体を堆積する堆積膜形成装置において、前記高周波
電力放射手段がVHF周波数の高周波電源が接続された
棒状電極であり、該棒状電極の長手方向が前記基板移動
方向と交わるように配置され、かつ、前記成膜室の前記
基板移動方向に対する長さが、前記成膜室内に導入され
る高周波の波長の1/16乃至1/2の長さであること
を特徴とする堆積膜形成装置。 (2)前記基板が長尺の帯状基板であることを特徴とす
る上記(1)に記載の堆積膜形成装置。 (3)前記棒状電極が、該棒状電極の長手方向が前記基
板移動方向と略垂直な方向となるように配置されている
ことを特徴とする上記(1)または上記(2)に記載の
堆積膜形成装置。 (4)前記棒状電極が、前記成膜室内における前記基板
移動方向の略中央に配置されていることを特徴とする上
記(1)〜(3)のいずれかに記載の堆積膜形成装置。 (5)前記堆積膜形成装置が、長尺の帯状基板を連続的
に移動させながら複数の成膜室間を通過させ、該帯状基
板上に複数のシリコン系非単結晶半導体を連続的に形成
する堆積膜形成装置であることを特徴とする上記(1)
〜(4)のいずれかに記載の堆積膜形成装置。 (6)成膜室内にVHF高周波電力を放射し、原料ガス
を導入して該成膜室内の基板上にシリコン系非単結晶半
導体を堆積する堆積膜形成方法において、前記VHF高
周波電力を棒状電極により放射し、該棒状電極の長手方
向が前記基板移動方向と交わるように配置され、かつ、
前記成膜室の前記基板移動方向に対する長さが、前記成
膜室内に導入する前記高周波の波長の1/16乃至1/
2の長さであることを特徴とする堆積膜形成方法。 (7)前記基板が長尺の帯状基板であることを特徴とす
る上記(6)に記載の堆積膜形成方法。 (8)前記棒状電極が、該棒状電極の長手方向が前記基
板移動方向と略垂直な方向となるように配置されている
ことを特徴とする上記(6)または上記(7)に記載の
堆積膜形成方法。 (9)前記棒状電極が、前記成膜室内における前記基板
移動方向の略中央に配置されていることを特徴とする上
記(6)〜(8)のいずれかに記載の堆積膜形成方法。 (10)長尺の帯状基板を連続的に移動させながら複数
の成膜室間を通過させ、該帯状基板上に複数のシリコン
系非単結晶半導体を連続的に形成することを特徴とする
上記(6)〜(9)のいずれかに記載の堆積膜形成方
法。
【0008】
【発明の実施の形態】大面積に堆積膜を形成する方式の
半導体膜の形成装置において、高速堆積が可能なVHF
周波数のプラズマCVD法を導入するに際し、表面積の
少ない棒状や放射状のアンテナを用いる必要がある。し
かし、その場合には平板電極を用いた場合と比較して大
面積にわたって均一なプラズマ強度分布を得る事が難し
く、膜厚方向に膜特性が不均一になり易い。本発明の実
施の形態においては、上記構成を適用することにより、
上述した問題点を解決し、大面積にわたって膜厚方向の
膜特性のムラの少ない半導体膜を高速で形成する堆積膜
形成装置及び堆積膜形成方法を実現することができ、と
りわけ、太陽電池素子の製造に好適な方法及び装置を提
供することが可能となる。
半導体膜の形成装置において、高速堆積が可能なVHF
周波数のプラズマCVD法を導入するに際し、表面積の
少ない棒状や放射状のアンテナを用いる必要がある。し
かし、その場合には平板電極を用いた場合と比較して大
面積にわたって均一なプラズマ強度分布を得る事が難し
く、膜厚方向に膜特性が不均一になり易い。本発明の実
施の形態においては、上記構成を適用することにより、
上述した問題点を解決し、大面積にわたって膜厚方向の
膜特性のムラの少ない半導体膜を高速で形成する堆積膜
形成装置及び堆積膜形成方法を実現することができ、と
りわけ、太陽電池素子の製造に好適な方法及び装置を提
供することが可能となる。
【0009】以下、図面を参照しながら発明の実施の形
態について詳細に説明する。図1(A)、(B)に本発
明のプラズマCVD法による堆積膜形成装置の一例の模
式図を示す。図1(A)で、真空容器101内部に成膜
室102が設けられ、成膜室102には堆積膜の原料ガ
スを導入するガス導入管103と、不図示の排気装置に
接続された排気管104と、VHF周波数の高周波電源
105に接続された高周波電力放射手段である棒状電極
106、基板107と、基板を加熱するヒーター109
とが設けられ、基板上にプラズマCVD法により堆積膜
を形成する。ここで、高周波電力放射手段である棒状電
極106は図1(A)における紙面と垂直な方向に長
く、その長手方向は基板移動方向108とはほぼ垂直に
配置されている。また、成膜室102の基板移動方向1
08に対する長さ110は、VHF周波数の高周波電源
105から供給される高周波の波長の1/16乃至1/
2の範囲の長さに設定されている。基板107を間欠的
に搬送して、静止している基板107上に半導体膜を堆
積してもよい。また、基板107を連続的に搬送して、
移動している基板107上に半導体膜を堆積してもよ
い。なお、112は真空容器の対向する内壁間の長さ、
113、113’は真空容器の内壁、114は内チャン
バー、115、115’は内チャンバーの内壁である。
態について詳細に説明する。図1(A)、(B)に本発
明のプラズマCVD法による堆積膜形成装置の一例の模
式図を示す。図1(A)で、真空容器101内部に成膜
室102が設けられ、成膜室102には堆積膜の原料ガ
スを導入するガス導入管103と、不図示の排気装置に
接続された排気管104と、VHF周波数の高周波電源
105に接続された高周波電力放射手段である棒状電極
106、基板107と、基板を加熱するヒーター109
とが設けられ、基板上にプラズマCVD法により堆積膜
を形成する。ここで、高周波電力放射手段である棒状電
極106は図1(A)における紙面と垂直な方向に長
く、その長手方向は基板移動方向108とはほぼ垂直に
配置されている。また、成膜室102の基板移動方向1
08に対する長さ110は、VHF周波数の高周波電源
105から供給される高周波の波長の1/16乃至1/
2の範囲の長さに設定されている。基板107を間欠的
に搬送して、静止している基板107上に半導体膜を堆
積してもよい。また、基板107を連続的に搬送して、
移動している基板107上に半導体膜を堆積してもよ
い。なお、112は真空容器の対向する内壁間の長さ、
113、113’は真空容器の内壁、114は内チャン
バー、115、115’は内チャンバーの内壁である。
【0010】本発明の装置においては、成膜室内の基板
に対し、VHF周波数による高周波プラズマCVD法に
よる堆積膜の形成を行うにあたり、先ず、基板移動方向
に垂直な方向に対しては、高周波電力放射手段を棒状電
極形状として長手方向を基板移動方向と交わるようにす
ることで均一な高周波電力密度を得、さらに、基板移動
方向に対しては、成膜室の基板移動方向に対する長さを
供給される高周波の波長の1/16乃至1/2の範囲の
長さに設定することで高周波電力密度の均一性と成膜面
積の大面積化との両立を図る。成膜室とは、放電空間を
いい、チャンバー中に放電を生じさせた場合において放
電している領域をいう。例えば、図1(A)において
は、放電空間は内チャンバー114の内側となることか
ら、成膜室102は内チャンバー114の内側である。
したがって、内チャンバー114の内壁115、11
5’の間の距離が成膜室の基板移動方向に対する長さ1
10である。また、例えば、図3においては、放電空間
は内チャンバー323の内側となることから、成膜室3
17は内チャンバー323の内側である。したがって、
内チャンバー323の内壁324、324’の間の距離
が成膜室の基板移動方向に対する長さ318である。ま
た、図1(B)に示される堆積膜形成装置のように、内
チャンバーがないような構成においては、放電空間は真
空容器101の内側となることから、成膜室102’は
真空容器101の内側である。したがって、真空容器1
01の内壁113、113’の間の距離が成膜室の基板
移動方向に対する長さ111である。なお、図1(A)
において、内チャンバー114が絶縁体であるような場
合には、放電空間は内チャンバー114の外側にも広が
ることから、内チャンバー114の外側も成膜室に含ま
れることとなる。したがって、真空容器101の内壁1
13、113’の間の距離112が成膜室の基板移動方
向に対する長さである。成膜室内に高周波電力が放射さ
れた場合、プラズマの生成がなく、成膜室内が真空で、
成膜室の基板移動方向の両内壁面が平行であるならば、
成膜室の基板移動方向の両内壁面間にできる定在波の腹
と節の間隔は、放射される高周波の波長の1/4とな
る。また、成膜室の基板移動方向の長さ110、318
を波長の1/2とし、高周波放射手段を棒状としてその
長手方向を基板移動方向とほぼ垂直とし、成膜室の基板
移動方向のほぼ中央に配置すると、棒状電極と成膜室の
基板移動方向の両内壁面との距離は1/4波長となる。
に対し、VHF周波数による高周波プラズマCVD法に
よる堆積膜の形成を行うにあたり、先ず、基板移動方向
に垂直な方向に対しては、高周波電力放射手段を棒状電
極形状として長手方向を基板移動方向と交わるようにす
ることで均一な高周波電力密度を得、さらに、基板移動
方向に対しては、成膜室の基板移動方向に対する長さを
供給される高周波の波長の1/16乃至1/2の範囲の
長さに設定することで高周波電力密度の均一性と成膜面
積の大面積化との両立を図る。成膜室とは、放電空間を
いい、チャンバー中に放電を生じさせた場合において放
電している領域をいう。例えば、図1(A)において
は、放電空間は内チャンバー114の内側となることか
ら、成膜室102は内チャンバー114の内側である。
したがって、内チャンバー114の内壁115、11
5’の間の距離が成膜室の基板移動方向に対する長さ1
10である。また、例えば、図3においては、放電空間
は内チャンバー323の内側となることから、成膜室3
17は内チャンバー323の内側である。したがって、
内チャンバー323の内壁324、324’の間の距離
が成膜室の基板移動方向に対する長さ318である。ま
た、図1(B)に示される堆積膜形成装置のように、内
チャンバーがないような構成においては、放電空間は真
空容器101の内側となることから、成膜室102’は
真空容器101の内側である。したがって、真空容器1
01の内壁113、113’の間の距離が成膜室の基板
移動方向に対する長さ111である。なお、図1(A)
において、内チャンバー114が絶縁体であるような場
合には、放電空間は内チャンバー114の外側にも広が
ることから、内チャンバー114の外側も成膜室に含ま
れることとなる。したがって、真空容器101の内壁1
13、113’の間の距離112が成膜室の基板移動方
向に対する長さである。成膜室内に高周波電力が放射さ
れた場合、プラズマの生成がなく、成膜室内が真空で、
成膜室の基板移動方向の両内壁面が平行であるならば、
成膜室の基板移動方向の両内壁面間にできる定在波の腹
と節の間隔は、放射される高周波の波長の1/4とな
る。また、成膜室の基板移動方向の長さ110、318
を波長の1/2とし、高周波放射手段を棒状としてその
長手方向を基板移動方向とほぼ垂直とし、成膜室の基板
移動方向のほぼ中央に配置すると、棒状電極と成膜室の
基板移動方向の両内壁面との距離は1/4波長となる。
【0011】そのため、成膜室の基板移動方向長さ11
0を波長の1/2以下にすることで、成膜室102内に
定在波が生じても腹と節を同時に生じなくなり、VHF
周波数の高周波電力を棒状電極から放射しても定在波の
振幅が抑制され、電界強度分布のムラが抑制される。
0を波長の1/2以下にすることで、成膜室102内に
定在波が生じても腹と節を同時に生じなくなり、VHF
周波数の高周波電力を棒状電極から放射しても定在波の
振幅が抑制され、電界強度分布のムラが抑制される。
【0012】また逆に、成膜室の基板移動方向の両内壁
面間の長さが、高周波の波長に比較して短くなりすぎて
も、成膜室内壁と棒状電極との距離が近くなり、成膜室
内壁面に僅かな突起があってもその部分に放電が集中し
易くなり、放電が不均一になる。このため、成膜室の基
板移動方向の長さ110が、あまりに短すぎても均一な
放電を得ることはできない。
面間の長さが、高周波の波長に比較して短くなりすぎて
も、成膜室内壁と棒状電極との距離が近くなり、成膜室
内壁面に僅かな突起があってもその部分に放電が集中し
易くなり、放電が不均一になる。このため、成膜室の基
板移動方向の長さ110が、あまりに短すぎても均一な
放電を得ることはできない。
【0013】本発明者が図1(A)に示す構造の装置を
用いて、高周波の波長と成膜室の基板移動方向の長さ1
10を変えて成膜室内部のプラズマ強度分布を測定した
結果の一部を図2に示す。
用いて、高周波の波長と成膜室の基板移動方向の長さ1
10を変えて成膜室内部のプラズマ強度分布を測定した
結果の一部を図2に示す。
【0014】図2のグラフは放電周波数を100MHz
とし、成膜室の基板移動方向の長さ110を波長(30
0cm)の1/32(9.375cm)から3/4(2
25cm)まで変化させた時のもので、横軸は成膜室の
基板移動方向の長さ110を、縦軸は成膜室内部の基板
移動方向のプラズマ強度の均一性を示す指標で、基板移
動方向に対してプラズマ強度の分布をみたときの、プラ
ズマ強度の最小値をプラズマ強度の最大値で割った値を
表している。尚、プラズマ強度は成膜室内をHe雰囲気
として高周波電力を投入し、Heプラズマを生起して、
公知のプラズマプローブを成膜室内部に差し込んで基板
移動方向に動かしながら測定したものである。これか
ら、放電電極が棒状であっても、成膜室の基板移動方向
の長さ110を波長の約1/16から約1/2の範囲と
することで高い均一性が得られることが分かった。周波
数を30MHz、300MHzと変化させて同様に調べ
たが、波長に対するこの傾向は同様であった。
とし、成膜室の基板移動方向の長さ110を波長(30
0cm)の1/32(9.375cm)から3/4(2
25cm)まで変化させた時のもので、横軸は成膜室の
基板移動方向の長さ110を、縦軸は成膜室内部の基板
移動方向のプラズマ強度の均一性を示す指標で、基板移
動方向に対してプラズマ強度の分布をみたときの、プラ
ズマ強度の最小値をプラズマ強度の最大値で割った値を
表している。尚、プラズマ強度は成膜室内をHe雰囲気
として高周波電力を投入し、Heプラズマを生起して、
公知のプラズマプローブを成膜室内部に差し込んで基板
移動方向に動かしながら測定したものである。これか
ら、放電電極が棒状であっても、成膜室の基板移動方向
の長さ110を波長の約1/16から約1/2の範囲と
することで高い均一性が得られることが分かった。周波
数を30MHz、300MHzと変化させて同様に調べ
たが、波長に対するこの傾向は同様であった。
【0015】以上の本発明の実施の形態における説明を
含め、本発明において用いられる高周波電力は、VHF
周波数の高周波電力である。
含め、本発明において用いられる高周波電力は、VHF
周波数の高周波電力である。
【0016】ここで、VHF周波数とは、従来、一般的
に用いられている13.56MHz等のRF周波数より
も高く、2.45GHz等のマイクロ波周波数よりも低
い周波数範囲を指し、凡そ20MHz乃至500MHz
の周波数範囲である。その範囲の中でも、プラズマ密度
を高め、堆積速度の向上を望む場合には比較的高い周波
数領城を選択し、大面積にわたるプラズマの均一性を望
む場合には、より波長が長く大面積での均一性が高い、
比較的低い周波数領域を選択することが好ましい。
に用いられている13.56MHz等のRF周波数より
も高く、2.45GHz等のマイクロ波周波数よりも低
い周波数範囲を指し、凡そ20MHz乃至500MHz
の周波数範囲である。その範囲の中でも、プラズマ密度
を高め、堆積速度の向上を望む場合には比較的高い周波
数領城を選択し、大面積にわたるプラズマの均一性を望
む場合には、より波長が長く大面積での均一性が高い、
比較的低い周波数領域を選択することが好ましい。
【0017】また、以上において用いられる高周波電力
放射手段は棒状電極であり、この棒状電極とはRF放電
電極に一般的に用いられる平板状電極とは異なり、表面
積が小さい棒形状をした電極のことを指す。ここで、棒
の断面形状は丸形状でも角形状でも構わないし、太さが
途中で変化していても構わない。また、棒の長手方向の
形状は直線状でもクランク状、曲線状でも構わない。た
だし、基板移動方向に対してはその長手方向が交わるよ
うに、より好ましくはほぼ直交するように配置される。
また、その高周波電力放射長さは、基板移動方向に垂直
方向に対して、好ましくは1/2波長以下、より好まし
くは1/4波長以下の長さとする。棒状電極の成膜室内
での位置は、基板移動方向により均一なプラズマが得ら
れるように、1箇所から電力を導入する場合、成膜室の
基板移動方向中央近傍に配置することが望ましい。ま
た、その位置の成膜室内における高さとしては、RF用
の平板電極で一般的に行われているように成膜室の壁面
近傍に接近させて配置するのではなく、成膜空間内に壁
面から一定の距離をおくように宙に浮いた状態で配置さ
れることが望ましい。棒状電極の材質としては、高い放
電電力を導入して高密度プラズマが形成されても熔けた
り曲がったりすることなく形状を維持し、導電性を保つ
様なものから選択される。このような特性のためには金
属が好適であり、具体的にはステンレス鋼、ニッケル、
炭素棒等が適している。
放射手段は棒状電極であり、この棒状電極とはRF放電
電極に一般的に用いられる平板状電極とは異なり、表面
積が小さい棒形状をした電極のことを指す。ここで、棒
の断面形状は丸形状でも角形状でも構わないし、太さが
途中で変化していても構わない。また、棒の長手方向の
形状は直線状でもクランク状、曲線状でも構わない。た
だし、基板移動方向に対してはその長手方向が交わるよ
うに、より好ましくはほぼ直交するように配置される。
また、その高周波電力放射長さは、基板移動方向に垂直
方向に対して、好ましくは1/2波長以下、より好まし
くは1/4波長以下の長さとする。棒状電極の成膜室内
での位置は、基板移動方向により均一なプラズマが得ら
れるように、1箇所から電力を導入する場合、成膜室の
基板移動方向中央近傍に配置することが望ましい。ま
た、その位置の成膜室内における高さとしては、RF用
の平板電極で一般的に行われているように成膜室の壁面
近傍に接近させて配置するのではなく、成膜空間内に壁
面から一定の距離をおくように宙に浮いた状態で配置さ
れることが望ましい。棒状電極の材質としては、高い放
電電力を導入して高密度プラズマが形成されても熔けた
り曲がったりすることなく形状を維持し、導電性を保つ
様なものから選択される。このような特性のためには金
属が好適であり、具体的にはステンレス鋼、ニッケル、
炭素棒等が適している。
【0018】また、以上において用いられるシリコン系
非単結晶半導体を形成するための原料ガスやシリコン原
子を含有するガス化し得る化合物としては、鎖状または
環状シラン化合物が用いられる。具体的には例えば、S
iH4、Si2H6、SiF4、SiFH3、SiF2H2、
SiF3H 、Si3H8、SiD4、SiHD3、SiH2D
2、SiH3D、SiFD3、SiF2D2、Si2D3H3、
(SiF2)5、(SiF2)6、(SiF2)4、Si
2F6、Si3F8、Si2H2F4、Si2H3F3、SiCl
4、(SiCl2)5、SiBr4、(SiBr2)5、Si
2Cl6、SiHCl3、SiH2Br2、SiH 2Cl2、
Si2Cl3F3などのガス状態のまたは容易にガス化し
得るものが挙げられる。尚、ここで、Dは重水素を表
す。
非単結晶半導体を形成するための原料ガスやシリコン原
子を含有するガス化し得る化合物としては、鎖状または
環状シラン化合物が用いられる。具体的には例えば、S
iH4、Si2H6、SiF4、SiFH3、SiF2H2、
SiF3H 、Si3H8、SiD4、SiHD3、SiH2D
2、SiH3D、SiFD3、SiF2D2、Si2D3H3、
(SiF2)5、(SiF2)6、(SiF2)4、Si
2F6、Si3F8、Si2H2F4、Si2H3F3、SiCl
4、(SiCl2)5、SiBr4、(SiBr2)5、Si
2Cl6、SiHCl3、SiH2Br2、SiH 2Cl2、
Si2Cl3F3などのガス状態のまたは容易にガス化し
得るものが挙げられる。尚、ここで、Dは重水素を表
す。
【0019】また、非単結晶シリコンゲルマニウムを堆
積する場合に導入する原料ガスやゲルマニウム原子を含
有するガス化し得る化合物としてはGeH4、GeD4、
GeF4、GeFH3、GeF2H2、GeF3H、GeH
D3、GeH2D2、GeH3D、Ge2H6、Ge2D6等が
挙げられる。また、非単結晶炭化シリコンを堆積する場
合に導入する原料ガスや炭素原子を含有するガス化し得
る化合物としてはCH4、CD4、CnH 2n+2(nは整
数)、CnH2n(nは整数)、C2H2、C6H6、C
O2、CO等が挙げられる。
積する場合に導入する原料ガスやゲルマニウム原子を含
有するガス化し得る化合物としてはGeH4、GeD4、
GeF4、GeFH3、GeF2H2、GeF3H、GeH
D3、GeH2D2、GeH3D、Ge2H6、Ge2D6等が
挙げられる。また、非単結晶炭化シリコンを堆積する場
合に導入する原料ガスや炭素原子を含有するガス化し得
る化合物としてはCH4、CD4、CnH 2n+2(nは整
数)、CnH2n(nは整数)、C2H2、C6H6、C
O2、CO等が挙げられる。
【0020】また、価電子制御するためにp型層または
n型層に導入される物質としては周期率表第III族原及
び第V族原子が挙げられる。第III族原子導入用の出発
物質として有効に使用されるものとして、特にホウ素原
子導入用としては、B2H6等の水素化ホウ素、BF3、
BCl3等のハロゲン化ホウ素等を挙げられる。第V族
原子導入用の出発物質として有効に使用されるものとし
ては、特に燐原子導入用としては、PH3等の水素化
燐、PF3等のハロゲン化燐が挙げられる。このほかA
sH3等も挙げられる。また前記ガス化し得る化合物を
H2、He、Ne、Ar、Xe、Kr等のガスで適宜希
釈して成膜室に導入しても良い。
n型層に導入される物質としては周期率表第III族原及
び第V族原子が挙げられる。第III族原子導入用の出発
物質として有効に使用されるものとして、特にホウ素原
子導入用としては、B2H6等の水素化ホウ素、BF3、
BCl3等のハロゲン化ホウ素等を挙げられる。第V族
原子導入用の出発物質として有効に使用されるものとし
ては、特に燐原子導入用としては、PH3等の水素化
燐、PF3等のハロゲン化燐が挙げられる。このほかA
sH3等も挙げられる。また前記ガス化し得る化合物を
H2、He、Ne、Ar、Xe、Kr等のガスで適宜希
釈して成膜室に導入しても良い。
【0021】成膜室内を移動する基板の表面に半導体膜
を形成する場合において、好適に用いられる基板の材質
としては、半導体膜形成時に必要とされる温度において
変形、歪みが少なく、所望の強度を有し、また、導電性
を有するものが好ましい。具体的には、ステンレス、ア
ルミニウム、鉄等の金属薄板、あるいはポリイミド、テ
フロン(登録商標)等の耐熱性樹脂の表面に導電処理を
施したもの等が挙げられる。
を形成する場合において、好適に用いられる基板の材質
としては、半導体膜形成時に必要とされる温度において
変形、歪みが少なく、所望の強度を有し、また、導電性
を有するものが好ましい。具体的には、ステンレス、ア
ルミニウム、鉄等の金属薄板、あるいはポリイミド、テ
フロン(登録商標)等の耐熱性樹脂の表面に導電処理を
施したもの等が挙げられる。
【0022】
【実施例】以下、本発明の堆積膜形成装置の実施例を示
すが、本発明はこれらの実施例によって何ら限定される
ものではない。 [実施例1A]実施例1Aでは、図3に示した構成の半
導体膜の製造装置を用いて、ステンレス基板上に3層の
シリコン系非単結晶膜からなるnip構造の太陽電池素
子を製造した。図3は、図1(A)に示した本発明の堆
積膜形成装置を含む堆積膜形成装置の一例の模式的断面
図を示す。図3に示した装置では、帯状基板を連続的に
移動させながら3つのチャンバーを通過させ、基板上に
例えば太陽電池素子用の3層のシリコン系非単結晶半導
体膜を連続的に製造することができる。なお、基板を間
欠的に搬送して、静止している基板上に半導体膜を堆積
してもよい。
すが、本発明はこれらの実施例によって何ら限定される
ものではない。 [実施例1A]実施例1Aでは、図3に示した構成の半
導体膜の製造装置を用いて、ステンレス基板上に3層の
シリコン系非単結晶膜からなるnip構造の太陽電池素
子を製造した。図3は、図1(A)に示した本発明の堆
積膜形成装置を含む堆積膜形成装置の一例の模式的断面
図を示す。図3に示した装置では、帯状基板を連続的に
移動させながら3つのチャンバーを通過させ、基板上に
例えば太陽電池素子用の3層のシリコン系非単結晶半導
体膜を連続的に製造することができる。なお、基板を間
欠的に搬送して、静止している基板上に半導体膜を堆積
してもよい。
【0023】図3において、長尺の帯状基板301は巻
き出し室302でコイル状に巻かれた状態から引き出さ
れ、チャンバー303、304、305を順次通過し
て、不図示の巻き取り機構を備えた巻き取り室306で
コイル状に巻き取られる。巻き出し室302、チャンバ
ー303〜305、巻き取り室306は各々ガスゲート
307によって接続されている。帯状基板301を通過
させるガスゲート307には、それぞれガスゲート30
7の基板搬送方向の中央部近傍にゲートガス導入管30
8が設けられ、H2,He等のガスが導入されること
で、ガスゲート307中央から隣合うチャンバーヘのガ
スの流れが形成され、隣合うチャンバーの原料ガスの混
入を防いで、隣り合うチャンバーの原料ガスを分離す
る。各チャンバー303〜305には、原料ガス導入管
309、排気管310、放電電極311(平板状)、3
12(棒状)、基板加熱ヒータ313が設けられ、移動
する帯状基板301の表面に半導体膜が堆積される。3
19はRF周波数の高周波電源である。
き出し室302でコイル状に巻かれた状態から引き出さ
れ、チャンバー303、304、305を順次通過し
て、不図示の巻き取り機構を備えた巻き取り室306で
コイル状に巻き取られる。巻き出し室302、チャンバ
ー303〜305、巻き取り室306は各々ガスゲート
307によって接続されている。帯状基板301を通過
させるガスゲート307には、それぞれガスゲート30
7の基板搬送方向の中央部近傍にゲートガス導入管30
8が設けられ、H2,He等のガスが導入されること
で、ガスゲート307中央から隣合うチャンバーヘのガ
スの流れが形成され、隣合うチャンバーの原料ガスの混
入を防いで、隣り合うチャンバーの原料ガスを分離す
る。各チャンバー303〜305には、原料ガス導入管
309、排気管310、放電電極311(平板状)、3
12(棒状)、基板加熱ヒータ313が設けられ、移動
する帯状基板301の表面に半導体膜が堆積される。3
19はRF周波数の高周波電源である。
【0024】図3の本発明の装置において、チャンバー
303〜305のうち、チャンバー304の高周波放電
周波数は100MHzで、その他のチャンバー303、
305の高周波放電周波数は13.56MHzである。
また、放電周波数が100MHzのチャンバー304に
おいて、高周波電力は成膜室内に設けた棒状電極312
から放射される。また、棒状電極312にはVHF電源
314とともに直流電源315がチョークコイルを介し
て接続されており、棒状電極312にはVHF高周波電
力とともに直流電圧が印加される。尚、図中、棒状電極
312は帯状基板301の幅方向に長い丸棒状で、基板
移動方向316と棒状電極312の長手方向は直交して
いる。また、VHF周波数の高周波成膜を行なうチャン
バー304において、成膜室(VHF成膜室)317の
基板移動方向316に対する長さ318は、VHF周波
数の高周波電源314の発振波長の1/16乃至1/2
の長さに設定されている。本実施例においては、成膜室
317の基板移動方向316に対する長さ318を、波
長の1/4の長さとした。
303〜305のうち、チャンバー304の高周波放電
周波数は100MHzで、その他のチャンバー303、
305の高周波放電周波数は13.56MHzである。
また、放電周波数が100MHzのチャンバー304に
おいて、高周波電力は成膜室内に設けた棒状電極312
から放射される。また、棒状電極312にはVHF電源
314とともに直流電源315がチョークコイルを介し
て接続されており、棒状電極312にはVHF高周波電
力とともに直流電圧が印加される。尚、図中、棒状電極
312は帯状基板301の幅方向に長い丸棒状で、基板
移動方向316と棒状電極312の長手方向は直交して
いる。また、VHF周波数の高周波成膜を行なうチャン
バー304において、成膜室(VHF成膜室)317の
基板移動方向316に対する長さ318は、VHF周波
数の高周波電源314の発振波長の1/16乃至1/2
の長さに設定されている。本実施例においては、成膜室
317の基板移動方向316に対する長さ318を、波
長の1/4の長さとした。
【0025】図3に示した装置において、先ず、長さ5
00m、幅356mm、厚さ0.15mmのステンレス
基板301(SUS430−BA)を、巻き出し室30
2のコイル状に巻かれたボビン321からガスゲート3
07を介してチャンバー303、304、305を通
し、巻き取り室306のボビン322にコイル状に巻き
取られるようにセットし、基板301が不図示の張力印
加機構により弛みなく張られるようにした。
00m、幅356mm、厚さ0.15mmのステンレス
基板301(SUS430−BA)を、巻き出し室30
2のコイル状に巻かれたボビン321からガスゲート3
07を介してチャンバー303、304、305を通
し、巻き取り室306のボビン322にコイル状に巻き
取られるようにセットし、基板301が不図示の張力印
加機構により弛みなく張られるようにした。
【0026】次に、各チャンバー302乃至306内を
各室の排気管310等の排気手段により1Pa以下に一
度真空排気した。引き続き排気を行いながら、各チャン
バーの不図示のガス供給手段に接続されたガス導入管3
09からHeガスを各100sccm導入し、排気管3
10の不図示の排気弁の開度を調整することで各真空容
器の内圧を100Paに維持した。
各室の排気管310等の排気手段により1Pa以下に一
度真空排気した。引き続き排気を行いながら、各チャン
バーの不図示のガス供給手段に接続されたガス導入管3
09からHeガスを各100sccm導入し、排気管3
10の不図示の排気弁の開度を調整することで各真空容
器の内圧を100Paに維持した。
【0027】この状態で、巻き取り室306のボビン3
22に接続された不図示の基板搬送機構により、帯状基
板301が毎分1200mmの移動速度で連続的に移動
するようにした。次いで、各チャンバー303、30
4、305に設けた基板加熱ヒータ313および不図示
の基板温度モニタにより、各チャンバー内で移動する帯
状基板301が所定の温度になるように加熱制御した。
各チャンバー内で基板301が均一に加熱されたら、引
き続き加熱しつつ、Heガスの導入を停止し、ガス導入
管309へのガスをSiH4を含む原料ガスに切り替え
た。また、各ガスゲート307には、不図示のガス供給
手段に接続されたゲートガス導入管308から原料ガス
分離用のガスとしてH2を各1000sccm導入し
た。
22に接続された不図示の基板搬送機構により、帯状基
板301が毎分1200mmの移動速度で連続的に移動
するようにした。次いで、各チャンバー303、30
4、305に設けた基板加熱ヒータ313および不図示
の基板温度モニタにより、各チャンバー内で移動する帯
状基板301が所定の温度になるように加熱制御した。
各チャンバー内で基板301が均一に加熱されたら、引
き続き加熱しつつ、Heガスの導入を停止し、ガス導入
管309へのガスをSiH4を含む原料ガスに切り替え
た。また、各ガスゲート307には、不図示のガス供給
手段に接続されたゲートガス導入管308から原料ガス
分離用のガスとしてH2を各1000sccm導入し
た。
【0028】次に、各チャンバーの平板電極311およ
び棒状電極312に高周波電源から高周波電力を供給
し、各チャンバー内に高周波放電を発生させた。そし
て、原料ガスをプラズマ分解して、連続的に移動する帯
状基板301上にシリコン系非単結晶膜の積層膜を堆積
させ、シリコン系非単結晶半導体からなる太陽電池素子
の半導体膜を形成した。尚、チャンバー304の放電周
波数は100MHzで放電電極は棒状312、チャンバ
ー302、305の放電周波数は13.56MHzで放
電電極311は平板状であった。更に、チャンバー30
4の放電電極(棒状)312にはアース電位の帯状基板
に対し正の向きに直流電圧100Vを印加した。各チャ
ンバーの成膜条件を表1に示す。なお、チャンバー30
3、304、305では、それぞれa−Si(アモルフ
ァスシリコン)(n型)、a−SiGe(i型)、微結
晶Si(p型)を基板に堆積した。成膜室317の基板
移動方向316に対する長さ318は、波長の1/4の
長さである。このため、成膜室317内に高周波の腹と
節が同時には存在し得ず、成膜室317内のプラズマは
略均一であると考えられる。
び棒状電極312に高周波電源から高周波電力を供給
し、各チャンバー内に高周波放電を発生させた。そし
て、原料ガスをプラズマ分解して、連続的に移動する帯
状基板301上にシリコン系非単結晶膜の積層膜を堆積
させ、シリコン系非単結晶半導体からなる太陽電池素子
の半導体膜を形成した。尚、チャンバー304の放電周
波数は100MHzで放電電極は棒状312、チャンバ
ー302、305の放電周波数は13.56MHzで放
電電極311は平板状であった。更に、チャンバー30
4の放電電極(棒状)312にはアース電位の帯状基板
に対し正の向きに直流電圧100Vを印加した。各チャ
ンバーの成膜条件を表1に示す。なお、チャンバー30
3、304、305では、それぞれa−Si(アモルフ
ァスシリコン)(n型)、a−SiGe(i型)、微結
晶Si(p型)を基板に堆積した。成膜室317の基板
移動方向316に対する長さ318は、波長の1/4の
長さである。このため、成膜室317内に高周波の腹と
節が同時には存在し得ず、成膜室317内のプラズマは
略均一であると考えられる。
【0029】このような膜堆積を帯状基板の長さ400
mにわたって連続的に行った後、各チャンバーヘの放電
電力の供給と、原料ガスの導入と、帯状基板の加熱とを
停止し、各室内を十分にパージし、帯状基板と装置内部
を充分冷却した後、装置を大気開放し、半導体膜が形成
されて巻き取り室306のボビン322に巻きとられた
帯状基板を取り出した。
mにわたって連続的に行った後、各チャンバーヘの放電
電力の供給と、原料ガスの導入と、帯状基板の加熱とを
停止し、各室内を十分にパージし、帯状基板と装置内部
を充分冷却した後、装置を大気開放し、半導体膜が形成
されて巻き取り室306のボビン322に巻きとられた
帯状基板を取り出した。
【0030】更に、取り出した帯状基板を連続モジュー
ル化装置によって連続的に加工することにより、本発明
の装置で形成した半導体膜の上に、透明電極として全面
に60nmのITO薄膜を形成し、集電電極として一定
間隔に細線状のAg電極を形成し、幅35cm、基板移
動方向長さ5cmの長方形のnip構造の太陽電池素子
を連続的に作成した。そして、作成した太陽電池素子に
ついて、AM1.5(100mW/cm2)の擬似太陽
光照射下にて平均光電変換効率を測定し、特性評価を行
った。
ル化装置によって連続的に加工することにより、本発明
の装置で形成した半導体膜の上に、透明電極として全面
に60nmのITO薄膜を形成し、集電電極として一定
間隔に細線状のAg電極を形成し、幅35cm、基板移
動方向長さ5cmの長方形のnip構造の太陽電池素子
を連続的に作成した。そして、作成した太陽電池素子に
ついて、AM1.5(100mW/cm2)の擬似太陽
光照射下にて平均光電変換効率を測定し、特性評価を行
った。
【0031】[実施例1B]基板の移動を止めた状態で
成膜室317における堆積膜形成を行った以外は実施例
1Aと同様にして太陽電池素子を作成した。このため、
本実施例においても、高周波の腹と節は同時に存在し得
ないものと考えられる。本実施例において作成した太陽
電池素子の特性評価の結果と、実施例1Aの太陽電池素
子の特性評価の結果とを比較した。本実施例において作
成した太陽電池素子の平均光電変換効率は、実施例1A
の太陽電池素子の平均光電変換効率を1とすると、その
1.0倍であった。
成膜室317における堆積膜形成を行った以外は実施例
1Aと同様にして太陽電池素子を作成した。このため、
本実施例においても、高周波の腹と節は同時に存在し得
ないものと考えられる。本実施例において作成した太陽
電池素子の特性評価の結果と、実施例1Aの太陽電池素
子の特性評価の結果とを比較した。本実施例において作
成した太陽電池素子の平均光電変換効率は、実施例1A
の太陽電池素子の平均光電変換効率を1とすると、その
1.0倍であった。
【0032】本実施例においても、基板を連続的に移動
させて大面積の基板に膜堆積を行なって作成した実施例
1Aの太陽電池素子と同様の平均光電変換効率、すなわ
ち、良好な特性を有する太陽電池素子を作成することが
できた。なお、実施例1Aにおいては、連続的に移動す
る基板に半導体膜を堆積する方式を採用していることか
ら、本実施例よりも生産性が高かった。
させて大面積の基板に膜堆積を行なって作成した実施例
1Aの太陽電池素子と同様の平均光電変換効率、すなわ
ち、良好な特性を有する太陽電池素子を作成することが
できた。なお、実施例1Aにおいては、連続的に移動す
る基板に半導体膜を堆積する方式を採用していることか
ら、本実施例よりも生産性が高かった。
【0033】(比較例1A)成膜室317の基板移動方
向の長さ318を、1/2波長より長い3/5波長(1
80cm)とした以外は実施例1Aと同様にして、ステ
ンレス基板上に3層のシリコン系非単結晶膜からなるn
ip構造の太陽電池素子を製造した。但し、成膜室31
7において堆積する半導体膜の膜厚が実施例1Aにおけ
るものと同じになるように、原料ガス流量とVHF電力
を調整した。
向の長さ318を、1/2波長より長い3/5波長(1
80cm)とした以外は実施例1Aと同様にして、ステ
ンレス基板上に3層のシリコン系非単結晶膜からなるn
ip構造の太陽電池素子を製造した。但し、成膜室31
7において堆積する半導体膜の膜厚が実施例1Aにおけ
るものと同じになるように、原料ガス流量とVHF電力
を調整した。
【0034】実施例1Aと同様にして、幅35cm、基
板移動方向長さ5cmの長方形のnip構造の太陽電池
素子を連続的に作成し、作成した太陽電池素子につい
て、AM1.5(100mW/cm2)の擬似太陽光照
射下にて特性評価を行った。
板移動方向長さ5cmの長方形のnip構造の太陽電池
素子を連続的に作成し、作成した太陽電池素子につい
て、AM1.5(100mW/cm2)の擬似太陽光照
射下にて特性評価を行った。
【0035】本比較例において作成した太陽電池素子A
の特性評価の結果と、実施例1Aの太陽電池素子の特性
評価の結果とを比較した。太陽電池素子Aの平均光電変
換効率は、実施例1Aの太陽電池素子の平均光電変換効
率を1とすると、その0.65倍であった。太陽電池素
子Aの平均光電変換効率は、実施例1Aの太陽電池素子
の平均光電変換効率よりも低下していることが認められ
た。本比較例においては、成膜室317の基板移動方向
の長さ318を1/2波長より長い3/5波長としてい
ることから、成膜室内に腹と節が同時に生じ得る状態に
あり、プラズマ強度の分布にムラが生じているものと考
えられる。このため、成膜室317内を基板が連続的に
通過する間に、質の良いプラズマにより半導体膜が形成
される一方で、質の悪いプラズマによっても半導体膜が
形成される。このように、強度分布にムラのあるVHF
プラズマにより堆積される半導体膜には、膜厚方向に膜
特性のムラが生じているものと考えられる。以上から、
太陽電池素子Aの平均光電変換効率は、半導体膜の膜厚
方向における膜特性のムラのため、実施例1Aの太陽電
池素子の平均光電変換効率よりも低下しているものと考
えられる。
の特性評価の結果と、実施例1Aの太陽電池素子の特性
評価の結果とを比較した。太陽電池素子Aの平均光電変
換効率は、実施例1Aの太陽電池素子の平均光電変換効
率を1とすると、その0.65倍であった。太陽電池素
子Aの平均光電変換効率は、実施例1Aの太陽電池素子
の平均光電変換効率よりも低下していることが認められ
た。本比較例においては、成膜室317の基板移動方向
の長さ318を1/2波長より長い3/5波長としてい
ることから、成膜室内に腹と節が同時に生じ得る状態に
あり、プラズマ強度の分布にムラが生じているものと考
えられる。このため、成膜室317内を基板が連続的に
通過する間に、質の良いプラズマにより半導体膜が形成
される一方で、質の悪いプラズマによっても半導体膜が
形成される。このように、強度分布にムラのあるVHF
プラズマにより堆積される半導体膜には、膜厚方向に膜
特性のムラが生じているものと考えられる。以上から、
太陽電池素子Aの平均光電変換効率は、半導体膜の膜厚
方向における膜特性のムラのため、実施例1Aの太陽電
池素子の平均光電変換効率よりも低下しているものと考
えられる。
【0036】(比較例1B)成膜室317の基板移動方
向の長さ318を、1/2波長より長い3/5波長(1
80cm)とした以外は実施例1Bと同様にして、ステ
ンレス基板上に3層のシリコン系非単結晶膜からなるn
ip構造の太陽電池素子を製造した。但し、成膜室31
7において堆積する半導体膜の膜厚が実施例1Bにおけ
るものと同じになるように、原料ガス流量とVHF電力
を調整した。
向の長さ318を、1/2波長より長い3/5波長(1
80cm)とした以外は実施例1Bと同様にして、ステ
ンレス基板上に3層のシリコン系非単結晶膜からなるn
ip構造の太陽電池素子を製造した。但し、成膜室31
7において堆積する半導体膜の膜厚が実施例1Bにおけ
るものと同じになるように、原料ガス流量とVHF電力
を調整した。
【0037】実施例1Bと同様にして、幅35cm、基
板移動方向長さ5cmの長方形のnip構造の太陽電池
素子を連続的に作成し、作成した太陽電池素子につい
て、AM1.5(100mW/cm2)の擬似太陽光照
射下にて特性評価を行った。なお、成膜室317の基板
移動方向に対する長さ318が1/2波長より長いこと
から、成膜室317内にはVHFの腹と節が同時に存在
し得る状態となっている。このため、プラズマは均一で
はなく、その強度に分布が生じており、大面積の基板に
わたって膜質が均一な半導体膜は形成できない。そこ
で、本比較例においては、基板のうち、質の良いプラズ
マ(ここでは、基板移動方向の中央部分のプラズマ)に
より半導体膜が堆積された部分を用いて太陽電池素子B
を作成した。また、基板のこれ以外の部分を用いて太陽
電池Cを作成した。
板移動方向長さ5cmの長方形のnip構造の太陽電池
素子を連続的に作成し、作成した太陽電池素子につい
て、AM1.5(100mW/cm2)の擬似太陽光照
射下にて特性評価を行った。なお、成膜室317の基板
移動方向に対する長さ318が1/2波長より長いこと
から、成膜室317内にはVHFの腹と節が同時に存在
し得る状態となっている。このため、プラズマは均一で
はなく、その強度に分布が生じており、大面積の基板に
わたって膜質が均一な半導体膜は形成できない。そこ
で、本比較例においては、基板のうち、質の良いプラズ
マ(ここでは、基板移動方向の中央部分のプラズマ)に
より半導体膜が堆積された部分を用いて太陽電池素子B
を作成した。また、基板のこれ以外の部分を用いて太陽
電池Cを作成した。
【0038】本比較例において作成した太陽電池素子
B、Cの特性評価の結果と、実施例1Bの太陽電池素子
の特性評価の結果とを比較した。太陽電池素子Bの平均
光電変換効率は、実施例1Bの太陽電池素子の平均光電
変換効率とほぼ同等であった。一方、太陽電池素子Cの
平均光電変換効率は、実施例1Bの0.65倍であっ
た。太陽電池素子Cの平均光電変換効率は、実施例1B
の太陽電池素子の平均光電変換効率よりも低下している
ことが認められた。
B、Cの特性評価の結果と、実施例1Bの太陽電池素子
の特性評価の結果とを比較した。太陽電池素子Bの平均
光電変換効率は、実施例1Bの太陽電池素子の平均光電
変換効率とほぼ同等であった。一方、太陽電池素子Cの
平均光電変換効率は、実施例1Bの0.65倍であっ
た。太陽電池素子Cの平均光電変換効率は、実施例1B
の太陽電池素子の平均光電変換効率よりも低下している
ことが認められた。
【0039】太陽電池素子Bと実施例1Bの太陽電池素
子の平均光電変換効率が同等であるのは、太陽電池素子
Bの半導体膜の膜厚方向の膜質が、実施例1Bのものと
同様に均質であるためであると考えられる。一方、太陽
電池素子Cの平均光電変換効率が実施例1Bの太陽電池
素子のそれよりも低下しているのは、太陽電池素子Cの
半導体膜の膜厚方向の膜質が均質でないためであると考
えられる。
子の平均光電変換効率が同等であるのは、太陽電池素子
Bの半導体膜の膜厚方向の膜質が、実施例1Bのものと
同様に均質であるためであると考えられる。一方、太陽
電池素子Cの平均光電変換効率が実施例1Bの太陽電池
素子のそれよりも低下しているのは、太陽電池素子Cの
半導体膜の膜厚方向の膜質が均質でないためであると考
えられる。
【0040】以上から、本比較例では、基板の一部にお
いては膜厚方向に均質な半導体膜を堆積できるものの、
成膜室317内のプラズマの分布にムラがあることか
ら、大面積の基板の広い範囲にわたって均質な半導体膜
を堆積することはできない。一方実施例1Bでは大面積
の基板の広い範囲にわたって均質な半導体膜を堆積する
ことができた。
いては膜厚方向に均質な半導体膜を堆積できるものの、
成膜室317内のプラズマの分布にムラがあることか
ら、大面積の基板の広い範囲にわたって均質な半導体膜
を堆積することはできない。一方実施例1Bでは大面積
の基板の広い範囲にわたって均質な半導体膜を堆積する
ことができた。
【0041】(比較例2A)成膜室317の基板移動方
向の長さ318を、1/16波長より短い1/32波長
(9.375cm)とした以外は実施例1Aと同様にし
て、ステンレス基板上に3層のシリコン系非単結晶膜か
らなるnip構造の太陽電池素子を製造した。但し、成
膜室317における堆積膜の膜厚が実施例1Aにおける
ものと同じになるように、原料ガス流量とVHF電力を
調整した。
向の長さ318を、1/16波長より短い1/32波長
(9.375cm)とした以外は実施例1Aと同様にし
て、ステンレス基板上に3層のシリコン系非単結晶膜か
らなるnip構造の太陽電池素子を製造した。但し、成
膜室317における堆積膜の膜厚が実施例1Aにおける
ものと同じになるように、原料ガス流量とVHF電力を
調整した。
【0042】実施例1Aと同様にして、幅35cm、基
板移動方向長さ5cmの長方形のnip構造の太陽電池
素子を連続的に作成し、作成した太陽電池素子につい
て、AM1.5(100mW/cm2)の擬似太陽光照
射下にて特性評価を行った。
板移動方向長さ5cmの長方形のnip構造の太陽電池
素子を連続的に作成し、作成した太陽電池素子につい
て、AM1.5(100mW/cm2)の擬似太陽光照
射下にて特性評価を行った。
【0043】本比較例において作成した太陽電池素子D
の特性評価の結果と、実施例1Aの太陽電池素子の特性
評価の結果とを比較した。太陽電池素子Dの平均光電変
換効率は、実施例1Aの太陽電池素子の平均光電変換効
率を1とすると、その0.7倍であった。太陽電池素子
Dの平均光電変換効率は、実施例1Aの太陽電池素子の
平均光電変換効率よりも低下していることが認められ
た。これは、成膜室317の基板移動方向の長さ318
が波長の1/32と短いため、成膜室内壁と棒状電極3
12との距離が非常に近く、このため、成膜室内壁面に
僅かな突起等があってもその部分に放電が集中し易くな
り、放電が不均一になるためであると考えられる。
の特性評価の結果と、実施例1Aの太陽電池素子の特性
評価の結果とを比較した。太陽電池素子Dの平均光電変
換効率は、実施例1Aの太陽電池素子の平均光電変換効
率を1とすると、その0.7倍であった。太陽電池素子
Dの平均光電変換効率は、実施例1Aの太陽電池素子の
平均光電変換効率よりも低下していることが認められ
た。これは、成膜室317の基板移動方向の長さ318
が波長の1/32と短いため、成膜室内壁と棒状電極3
12との距離が非常に近く、このため、成膜室内壁面に
僅かな突起等があってもその部分に放電が集中し易くな
り、放電が不均一になるためであると考えられる。
【0044】(比較例2B)成膜室317の基板移動方
向の長さ318を、1/16波長より短い1/32波長
(9.375cm)とした以外は実施例1Bと同様にし
て、ステンレス基板上に3層のシリコン系非単結晶膜か
らなるnip構造の太陽電池素子を製造した。但し、成
膜室317における堆積膜の膜厚が実施例1Bにおける
ものと同じになるように、原料ガス流量とVHF電力を
調整した。
向の長さ318を、1/16波長より短い1/32波長
(9.375cm)とした以外は実施例1Bと同様にし
て、ステンレス基板上に3層のシリコン系非単結晶膜か
らなるnip構造の太陽電池素子を製造した。但し、成
膜室317における堆積膜の膜厚が実施例1Bにおける
ものと同じになるように、原料ガス流量とVHF電力を
調整した。
【0045】実施例1Bと同様にして、幅35cm、基
板移動方向長さ5cmの長方形のnip構造の太陽電池
素子を連続的に作成し、作成した太陽電池素子につい
て、AM1.5(100mW/cm2)の擬似太陽光照
射下にて特性評価を行った。本比較例において作成した
太陽電池素子Eの特性評価の結果と、実施例1Bの太陽
電池素子の特性評価の結果とを比較した。太陽電池素子
Eの平均光電変換効率は、実施例1Bの太陽電池素子の
平均光電変換効率を1とすると、その0.7倍であっ
た。太陽電池素子Eの平均光電変換効率は、実施例1B
の太陽電池素子の平均光電変換効率よりも低下している
ことが認められた。これは、比較例2Aの太陽電池素子
Dの平均光電変換効率が低下した上記理由と、同様の理
由によるものと考えられる。
板移動方向長さ5cmの長方形のnip構造の太陽電池
素子を連続的に作成し、作成した太陽電池素子につい
て、AM1.5(100mW/cm2)の擬似太陽光照
射下にて特性評価を行った。本比較例において作成した
太陽電池素子Eの特性評価の結果と、実施例1Bの太陽
電池素子の特性評価の結果とを比較した。太陽電池素子
Eの平均光電変換効率は、実施例1Bの太陽電池素子の
平均光電変換効率を1とすると、その0.7倍であっ
た。太陽電池素子Eの平均光電変換効率は、実施例1B
の太陽電池素子の平均光電変換効率よりも低下している
ことが認められた。これは、比較例2Aの太陽電池素子
Dの平均光電変換効率が低下した上記理由と、同様の理
由によるものと考えられる。
【0046】[実施例2]成膜室317の基板移動方向
の長さ318を、1/16波長(18.75cm)とし
た以外は実施例1Aと同様にして、ステンレス基板上に
3層のシリコン系非単結晶膜からなるnip構造の太陽
電池素子を製造した。但し、成膜室317における堆積
膜の膜厚が実施例1Aにおけるものと同じになるよう
に、原料ガス流量とVHF電力を調整した。
の長さ318を、1/16波長(18.75cm)とし
た以外は実施例1Aと同様にして、ステンレス基板上に
3層のシリコン系非単結晶膜からなるnip構造の太陽
電池素子を製造した。但し、成膜室317における堆積
膜の膜厚が実施例1Aにおけるものと同じになるよう
に、原料ガス流量とVHF電力を調整した。
【0047】実施例1Aと同様にして、幅35cm、基
板移動方向長さ5cmの長方形のnip構造の太陽電池
素子を連続的に作成し、作成した太陽電池素子につい
て、AM1.5(100mW/cm2)の擬似太陽光照
射下にて特性評価を行った。本実施例において作成した
太陽電池素子の特性評価の結果と、実施例1Aにより作
成した太陽電池素子の特性評価の結果とを比較した。本
実施例の太陽電池素子の平均光電変換効率は、実施例1
Aの太陽電池素子の平均光電変換効率を1とすると、そ
の0.9倍であった。実施例1Aの太陽電池素子よりは
若干劣るものの、本実施例により、良好な特性を有する
太陽電池素子を提供することができた。
板移動方向長さ5cmの長方形のnip構造の太陽電池
素子を連続的に作成し、作成した太陽電池素子につい
て、AM1.5(100mW/cm2)の擬似太陽光照
射下にて特性評価を行った。本実施例において作成した
太陽電池素子の特性評価の結果と、実施例1Aにより作
成した太陽電池素子の特性評価の結果とを比較した。本
実施例の太陽電池素子の平均光電変換効率は、実施例1
Aの太陽電池素子の平均光電変換効率を1とすると、そ
の0.9倍であった。実施例1Aの太陽電池素子よりは
若干劣るものの、本実施例により、良好な特性を有する
太陽電池素子を提供することができた。
【0048】[実施例3]成膜室317の基板移動方向
の長さ318を、1/2波長(150cm)とした以外
は実施例1Aと同様にして、ステンレス基板上に3層の
シリコン系非単結晶膜からなるnip構造の太陽電池素
子を製造した。但し、成膜室317における堆積膜の膜
厚が実施例1Aにおけるものと同じになるように、原料
ガス流量とVHF電力を調整した。
の長さ318を、1/2波長(150cm)とした以外
は実施例1Aと同様にして、ステンレス基板上に3層の
シリコン系非単結晶膜からなるnip構造の太陽電池素
子を製造した。但し、成膜室317における堆積膜の膜
厚が実施例1Aにおけるものと同じになるように、原料
ガス流量とVHF電力を調整した。
【0049】実施例1Aと同様にして、幅35cm、基
板移動方向長さ5cmの長方形のnip構造の太陽電池
素子を連続的に作成し、作成した太陽電池素子につい
て、AM1.5(100mW/cm2)の擬似太陽光照
射下にて特性評価を行った。本実施例において作成した
太陽電池素子の特性評価の結果と、実施例1Aにより作
成した太陽電池素子の特性評価の結果とを比較した。本
実施例の太陽電池素子の平均光電変換効率は、実施例1
Aの太陽電池素子の平均光電変換効率を1とすると、そ
の0.9倍であった。実施例1Aの太陽電池変換素子よ
りは若干劣るものの、本実施例により、良好な特性を有
する太陽電池素子を提供することができた。
板移動方向長さ5cmの長方形のnip構造の太陽電池
素子を連続的に作成し、作成した太陽電池素子につい
て、AM1.5(100mW/cm2)の擬似太陽光照
射下にて特性評価を行った。本実施例において作成した
太陽電池素子の特性評価の結果と、実施例1Aにより作
成した太陽電池素子の特性評価の結果とを比較した。本
実施例の太陽電池素子の平均光電変換効率は、実施例1
Aの太陽電池素子の平均光電変換効率を1とすると、そ
の0.9倍であった。実施例1Aの太陽電池変換素子よ
りは若干劣るものの、本実施例により、良好な特性を有
する太陽電池素子を提供することができた。
【0050】[実施例4A]成膜室317の放電周波数
を50MHzにした以外は実施例1Aと同様にして、ス
テンレス基板上に3層のシリコン系非単結晶膜からなる
nip構造の太陽電池素子を製造した。但し、成膜室3
17における堆積膜の膜厚が実施例1Aにおけるものと
同じになるように、原料ガス流量とVHF電力を調整し
た。成膜室317の基板移動方向に対する長さ318は
1/4波長(150cm)とした。実施例1Aと同様に
して、幅35cm、基板移動方向長さ5cmの長方形の
nip構造の太陽電池素子を連続的に作成し、作成した
太陽電池素子について、AM1.5(100mW/cm
2)の擬似太陽光照射下にて特性評価を行った。大面積
の基板を用いて、良好な特性を有する太陽電池素子を提
供することができた。
を50MHzにした以外は実施例1Aと同様にして、ス
テンレス基板上に3層のシリコン系非単結晶膜からなる
nip構造の太陽電池素子を製造した。但し、成膜室3
17における堆積膜の膜厚が実施例1Aにおけるものと
同じになるように、原料ガス流量とVHF電力を調整し
た。成膜室317の基板移動方向に対する長さ318は
1/4波長(150cm)とした。実施例1Aと同様に
して、幅35cm、基板移動方向長さ5cmの長方形の
nip構造の太陽電池素子を連続的に作成し、作成した
太陽電池素子について、AM1.5(100mW/cm
2)の擬似太陽光照射下にて特性評価を行った。大面積
の基板を用いて、良好な特性を有する太陽電池素子を提
供することができた。
【0051】[実施例4B]基板の移動を止めた状態で
成膜室317の基板移動方向中央部分において堆積膜形
成を行った以外は実施例4Aと同様にして太陽電池素子
を作成した。本実施例の太陽電池素子の特性評価の結果
と、実施例4Aの太陽電池素子の特性評価の結果とを比
較した。本実施例の太陽電池素子の平均光電変換効率を
1とすると、実施例4Aの太陽電池素子の平均光電変換
効率は、その0.95倍であった。このことから、基板
を連続的に移動させて大面積に膜堆積を行ったことによ
る光電変換効率の低下はほとんどなかった。なお、実施
例4Aにおいては、連続的に移動する基板に半導体膜を
堆積する方式を採用していることから、本実施例よりも
生産性が高かった。
成膜室317の基板移動方向中央部分において堆積膜形
成を行った以外は実施例4Aと同様にして太陽電池素子
を作成した。本実施例の太陽電池素子の特性評価の結果
と、実施例4Aの太陽電池素子の特性評価の結果とを比
較した。本実施例の太陽電池素子の平均光電変換効率を
1とすると、実施例4Aの太陽電池素子の平均光電変換
効率は、その0.95倍であった。このことから、基板
を連続的に移動させて大面積に膜堆積を行ったことによ
る光電変換効率の低下はほとんどなかった。なお、実施
例4Aにおいては、連続的に移動する基板に半導体膜を
堆積する方式を採用していることから、本実施例よりも
生産性が高かった。
【0052】[実施例5A]成膜室317の放電周波数
を300MHzにした以外は実施例1Aと同様にして、
ステンレス基板上に3層のシリコン系非単結晶膜からな
るnip構造の太陽電池素子を製造した。但し、成膜室
317における堆積膜の膜厚が実施例1Aにおけるもの
と同じになるように、原料ガス流量とVHF電力を調整
した。成膜室317の基板移動方向に対する長さ318
は1/4波長(25cm)とした。
を300MHzにした以外は実施例1Aと同様にして、
ステンレス基板上に3層のシリコン系非単結晶膜からな
るnip構造の太陽電池素子を製造した。但し、成膜室
317における堆積膜の膜厚が実施例1Aにおけるもの
と同じになるように、原料ガス流量とVHF電力を調整
した。成膜室317の基板移動方向に対する長さ318
は1/4波長(25cm)とした。
【0053】実施例1Aと同様にして、幅35cm、基
板移動方向長さ5cmの長方形のnip構造の太陽電池
素子を連続的に作成し、作成した太陽電池素子につい
て、AM1.5(100mW/cm2)の擬似太陽光照
射下にて特性評価を行った。大面積の基板を用いて、良
好な特性を有する太陽電池素子を提供することができ
た。
板移動方向長さ5cmの長方形のnip構造の太陽電池
素子を連続的に作成し、作成した太陽電池素子につい
て、AM1.5(100mW/cm2)の擬似太陽光照
射下にて特性評価を行った。大面積の基板を用いて、良
好な特性を有する太陽電池素子を提供することができ
た。
【0054】[実施例5B]基板の移動を止めた状態で
成膜室317における堆積膜形成を行った以外は実施例
5Aと同様にして太陽電池素子を作成した。本実施例の
太陽電池素子の特性評価の結果と、実施例5Aの太陽電
池素子の特性評価の結果とを比較した。本実施例の太陽
電池素子の平均光電変換効率を1とすると、実施例5A
の太陽電池素子の平均光電変換効率は、その1.0倍で
あった。このことから、基板を連続的に移動させて大面
積に膜堆積を行ったことによる光電変換効率の低下はほ
とんどなかった。なお、実施例5Aにおいては、連続的
に移動する基板に半導体膜を堆積する方式を採用してい
ることから、本実施例よりも生産性が高かった。
成膜室317における堆積膜形成を行った以外は実施例
5Aと同様にして太陽電池素子を作成した。本実施例の
太陽電池素子の特性評価の結果と、実施例5Aの太陽電
池素子の特性評価の結果とを比較した。本実施例の太陽
電池素子の平均光電変換効率を1とすると、実施例5A
の太陽電池素子の平均光電変換効率は、その1.0倍で
あった。このことから、基板を連続的に移動させて大面
積に膜堆積を行ったことによる光電変換効率の低下はほ
とんどなかった。なお、実施例5Aにおいては、連続的
に移動する基板に半導体膜を堆積する方式を採用してい
ることから、本実施例よりも生産性が高かった。
【0055】[実施例6A]成膜室317で堆積する膜
をアモルファスシリコンにした以外は実施例1Aと同様
にして、ステンレス基板上に3層のシリコン系非単結晶
膜からなるnip構造の太陽電池素子を製造した。各チ
ャンバーの成膜条件を表2に示す。なお、チャンバー3
03、304、305では、それぞれa−Si(アモル
ファスシリコン)(n型)、a−Si(i型)、微結晶
Si(p型)を基板に堆積した。成膜室317の基板移
動方向316に対する長さ318は、波長の1/4の長
さである。このため、成膜室317内に高周波の腹と節
が同時には存在し得ず、成膜室317内のプラズマは略
均一であると考えられる。実施例1Aと同様にして、幅
35cm、基板移動方向長さ5cmの長方形のnip構
造の太陽電池素子を連続的に作成し、作成した太陽電池
素子について、AM1.5(100mW/cm2)の擬
似太陽光照射下にて特性評価を行った。大面積の基板を
用いて、良好な特性を有する太陽電池素子を提供するこ
とができた。
をアモルファスシリコンにした以外は実施例1Aと同様
にして、ステンレス基板上に3層のシリコン系非単結晶
膜からなるnip構造の太陽電池素子を製造した。各チ
ャンバーの成膜条件を表2に示す。なお、チャンバー3
03、304、305では、それぞれa−Si(アモル
ファスシリコン)(n型)、a−Si(i型)、微結晶
Si(p型)を基板に堆積した。成膜室317の基板移
動方向316に対する長さ318は、波長の1/4の長
さである。このため、成膜室317内に高周波の腹と節
が同時には存在し得ず、成膜室317内のプラズマは略
均一であると考えられる。実施例1Aと同様にして、幅
35cm、基板移動方向長さ5cmの長方形のnip構
造の太陽電池素子を連続的に作成し、作成した太陽電池
素子について、AM1.5(100mW/cm2)の擬
似太陽光照射下にて特性評価を行った。大面積の基板を
用いて、良好な特性を有する太陽電池素子を提供するこ
とができた。
【0056】[実施例6B]基板の移動を止めた状態で
成膜室317における堆積膜形成を行った以外は実施例
6Aと同様にして太陽電池素子を作成した。本実施例の
太陽電池素子の特性評価の結果と、実施例6Aの太陽電
池素子の特性評価の結果とを比較した。
成膜室317における堆積膜形成を行った以外は実施例
6Aと同様にして太陽電池素子を作成した。本実施例の
太陽電池素子の特性評価の結果と、実施例6Aの太陽電
池素子の特性評価の結果とを比較した。
【0057】本実施例の太陽電池素子の平均光電変換効
率を1とすると、実施例6Aの太陽電池素子の平均光電
変換効率は、その1.0倍であった。このことから、基
板を連続的に移動させて大面積に膜堆積を行ったことに
よる光電変換効率の低下はほとんどなかった。本実施例
でも、大面積の基板を用いて、良好な特性を有する太陽
電池素子を提供することができた。なお、実施例6Aに
おいては、連続的に移動する基板に半導体膜を堆積する
方式を採用していることから、本実施例よりも生産性が
高かった。
率を1とすると、実施例6Aの太陽電池素子の平均光電
変換効率は、その1.0倍であった。このことから、基
板を連続的に移動させて大面積に膜堆積を行ったことに
よる光電変換効率の低下はほとんどなかった。本実施例
でも、大面積の基板を用いて、良好な特性を有する太陽
電池素子を提供することができた。なお、実施例6Aに
おいては、連続的に移動する基板に半導体膜を堆積する
方式を採用していることから、本実施例よりも生産性が
高かった。
【0058】なお、ここでは、nip構造の太陽電池素
子を用いて説明したが、pin構造、n+n-p+構造、
n+p-p+構造、p+p-n+構造、p+n-n+構造、その
他の構造の太陽電池素子にも、本発明が適用できること
は、言うまでもない。
子を用いて説明したが、pin構造、n+n-p+構造、
n+p-p+構造、p+p-n+構造、p+n-n+構造、その
他の構造の太陽電池素子にも、本発明が適用できること
は、言うまでもない。
【0059】
【発明の効果】以上に説明したように、本発明によれ
ば、大面積の基板に堆積膜を形成する方式の半導体膜等
の堆積膜形成装置または堆積膜形成方法において、高速
堆積が可能なVHF周波数のプラズマCVD法を導入す
るに際し、VHF周波数の放電電極として表面積の少な
い棒状電極を用いた場合においても、大面積にわたり均
一なプラズマ強度分布を得ることができ、大面積の基板
にわたって膜厚方向に膜特性のムラの少ない半導体膜を
高速で形成することが可能となる。
ば、大面積の基板に堆積膜を形成する方式の半導体膜等
の堆積膜形成装置または堆積膜形成方法において、高速
堆積が可能なVHF周波数のプラズマCVD法を導入す
るに際し、VHF周波数の放電電極として表面積の少な
い棒状電極を用いた場合においても、大面積にわたり均
一なプラズマ強度分布を得ることができ、大面積の基板
にわたって膜厚方向に膜特性のムラの少ない半導体膜を
高速で形成することが可能となる。
【0060】
【表1】
【0061】
【表2】
【図1】(A)は本発明の堆積膜形成装置の構成の一例
を示す模式的断面図であり、(B)は本発明の堆積膜形
成装置の構成の他の一例を示す模式的断面図である。
を示す模式的断面図であり、(B)は本発明の堆積膜形
成装置の構成の他の一例を示す模式的断面図である。
【図2】本発明を説明するための実験結果を示すグラフ
である。
である。
【図3】本発明の堆積膜形成装置を組み込んだ堆積膜形
成装置の構成の一例を示す模式的断面図である。
成装置の構成の一例を示す模式的断面図である。
101:真空容器 102、102’:成膜室 103:ガス導入管 104:排気管 105:VHF周波数の高周波電源 106:棒状電極 107:基板 108:基板移動方向 109:基板ヒーター 110、111:成膜室の基板移動方向長さ 112:真空容器の対向する内壁間の長さ 113、113’:真空容器の内壁 114:内チャンバー 115、115’:内チャンバーの内壁 301:帯状基板 302:巻き出し室 303、304、305:チャンバー 306:巻き取り室 307:ガスゲート 308:ゲートガス導入管 309:原料ガス導入管 310:排気管 311:平板電極 312:棒状電極 313:基板加熱ヒーター 314:VHF電源(VHF周波数の高周波電源) 315:直流電源 316:基板移動方向 317:VHF成膜室 318:成膜室の基板移動方向長さ 319:RF電源 320:チョークコイル 321、322:ボビン 323:内チャンバー 324、324’:内チャンバーの内壁
フロントページの続き (72)発明者 岡部 正太郎 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 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 澤山 忠志 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 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 Fターム(参考) 4K030 AA06 BA29 BA30 BB04 CA02 CA17 FA04 GA14 JA01 JA18 KA14 KA15 LA16 5F045 AA08 AB01 AB04 AB06 AC01 AC07 BB02 CA13 DA52 DP22 EH02 EH04 5F051 AA04 AA05 BA14 BA15 CA16 CA22 CA23 CA24 GA02 GA05
Claims (10)
- 【請求項1】少なくとも成膜室と高周波電力放射手段と
原料ガス導入手段とを有し、前記成膜室内に高周波及び
原料ガスを導入して該成膜室内の基板上にシリコン系非
単結晶半導体を堆積する堆積膜形成装置において、 前記高周波電力放射手段がVHF周波数の高周波電源が
接続された棒状電極であり、該棒状電極の長手方向が前
記基板移動方向と交わるように配置され、 かつ、前記成膜室の前記基板移動方向に対する長さが、
前記成膜室内に導入される高周波の波長の1/16乃至
1/2の長さであることを特徴とする堆積膜形成装置。 - 【請求項2】前記基板が長尺の帯状基板であることを特
徴とする請求項1に記載の堆積膜形成装置。 - 【請求項3】前記棒状電極が、該棒状電極の長手方向が
前記基板移動方向と略垂直な方向となるように配置され
ていることを特徴とする請求項1または請求項2に記載
の堆積膜形成装置。 - 【請求項4】前記棒状電極が、前記成膜室内における前
記基板移動方向の略中央に配置されていることを特徴と
する請求項1〜3のいずれか1項に記載の堆積膜形成装
置。 - 【請求項5】前記堆積膜形成装置が、長尺の帯状基板を
連続的に移動させながら複数の成膜室間を通過させ、該
帯状基板上に複数のシリコン系非単結晶半導体を連続的
に形成する堆積膜形成装置であることを特徴とする請求
項1〜4のいずれか1項に記載の堆積膜形成装置。 - 【請求項6】成膜室内にVHF高周波電力を放射し、原
料ガスを導入して該成膜室内の基板上にシリコン系非単
結晶半導体を堆積する堆積膜形成方法において、前記V
HF高周波電力を棒状電極により放射し、該棒状電極の
長手方向が前記基板移動方向と交わるように配置され、
かつ、前記成膜室の前記基板移動方向に対する長さが、
前記成膜室内に導入する前記高周波の波長の1/16乃
至1/2の長さであることを特徴とする堆積膜形成方
法。 - 【請求項7】前記基板が長尺の帯状基板であることを特
徴とする請求項6に記載の堆積膜形成方法。 - 【請求項8】前記棒状電極が、該棒状電極の長手方向が
前記基板移動方向と略垂直な方向となるように配置され
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
の堆積膜形成方法。 - 【請求項9】前記棒状電極が、前記成膜室内における前
記基板移動方向の略中央に配置されていることを特徴と
する請求項6〜8のいずれか1項に記載の堆積膜形成方
法。 - 【請求項10】長尺の帯状基板を連続的に移動させなが
ら複数の成膜室間を通過させ、該帯状基板上に複数のシ
リコン系非単結晶半導体を連続的に形成することを特徴
とする請求項6〜9のいずれか1項に記載の堆積膜形成
方法。
Priority Applications (4)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2000084242A JP2001040478A (ja) | 1999-05-27 | 2000-03-24 | 堆積膜形成装置及び堆積膜形成方法 |
EP00111428A EP1055747B1 (en) | 1999-05-27 | 2000-05-26 | Apparatus and method for forming a film on a substrate |
DE60015643T DE60015643T2 (de) | 1999-05-27 | 2000-05-26 | Vorrichtung und Verfahren zur Herstellung eines Films auf einem Träger |
US09/578,906 US6436797B1 (en) | 1999-05-27 | 2000-05-26 | Apparatus and method for forming a deposited film on a substrate |
Applications Claiming Priority (3)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP14760099 | 1999-05-27 | ||
JP11-147600 | 1999-05-27 | ||
JP2000084242A JP2001040478A (ja) | 1999-05-27 | 2000-03-24 | 堆積膜形成装置及び堆積膜形成方法 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2001040478A true JP2001040478A (ja) | 2001-02-13 |
Family
ID=26478090
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2000084242A Withdrawn JP2001040478A (ja) | 1999-05-27 | 2000-03-24 | 堆積膜形成装置及び堆積膜形成方法 |
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Country | Link |
---|---|
US (1) | US6436797B1 (ja) |
EP (1) | EP1055747B1 (ja) |
JP (1) | JP2001040478A (ja) |
DE (1) | DE60015643T2 (ja) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2003231969A (ja) * | 2002-02-08 | 2003-08-19 | Konica Corp | 製膜装置 |
WO2010010956A1 (ja) * | 2008-07-25 | 2010-01-28 | 株式会社 アルバック | 薄膜太陽電池の製造装置および製造方法、ならびに薄膜太陽電池 |
Families Citing this family (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2005007927A1 (ja) * | 2003-07-16 | 2005-01-27 | Konica Minolta Holdings, Inc. | 薄膜製造方法および形成された薄膜を有する基材 |
US7666766B2 (en) | 2005-09-27 | 2010-02-23 | Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. | Film formation apparatus, method for forming film, and method for manufacturing photoelectric conversion device |
US20120180725A1 (en) * | 2011-01-17 | 2012-07-19 | Furukawa Electric Co., Ltd. | Cvd apparatus |
Family Cites Families (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US4400409A (en) | 1980-05-19 | 1983-08-23 | Energy Conversion Devices, Inc. | Method of making p-doped silicon films |
US4519339A (en) * | 1981-03-16 | 1985-05-28 | Sovonics Solar Systems | Continuous amorphous solar cell production system |
CH668145A5 (fr) * | 1986-09-26 | 1988-11-30 | Inst Microtechnique De L Unive | Procede et installation de depot de silicium amorphe hydrogene sur un substrat dans une enceinte a plasma. |
DE4421103A1 (de) * | 1994-06-16 | 1995-12-21 | Siemens Solar Gmbh | Verfahren und Vorrichtung zur plasmagestützten Abscheidung dünner Schichten |
JP3238082B2 (ja) * | 1996-05-16 | 2001-12-10 | シャープ株式会社 | 電子デバイス製造装置 |
JP3630982B2 (ja) | 1997-05-22 | 2005-03-23 | キヤノン株式会社 | プラズマ処理方法及びプラズマ処理装置 |
-
2000
- 2000-03-24 JP JP2000084242A patent/JP2001040478A/ja not_active Withdrawn
- 2000-05-26 EP EP00111428A patent/EP1055747B1/en not_active Expired - Lifetime
- 2000-05-26 US US09/578,906 patent/US6436797B1/en not_active Expired - Lifetime
- 2000-05-26 DE DE60015643T patent/DE60015643T2/de not_active Expired - Lifetime
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2003231969A (ja) * | 2002-02-08 | 2003-08-19 | Konica Corp | 製膜装置 |
WO2010010956A1 (ja) * | 2008-07-25 | 2010-01-28 | 株式会社 アルバック | 薄膜太陽電池の製造装置および製造方法、ならびに薄膜太陽電池 |
JPWO2010010956A1 (ja) * | 2008-07-25 | 2012-01-05 | 株式会社アルバック | 薄膜太陽電池の製造装置および製造方法、ならびに薄膜太陽電池 |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
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EP1055747A1 (en) | 2000-11-29 |
EP1055747B1 (en) | 2004-11-10 |
US6436797B1 (en) | 2002-08-20 |
DE60015643T2 (de) | 2005-10-06 |
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