DE60015643T2

DE60015643T2 - Vorrichtung und Verfahren zur Herstellung eines Films auf einem Träger

Info

Publication number: DE60015643T2
Application number: DE60015643T
Authority: DE
Inventors: Yasushi Ohta-ku Fujioka; Shotaro Ohta-ku Okabe; Masahiro Ohta-ku Kanai; Akira Ohta-ku Sakai; Tadashi Ohta-ku Sawayama; Yuzo Ohta-ku Koda; Takahiro Ohta-ku Yajimaa
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 1999-05-27
Filing date: 2000-05-26
Publication date: 2005-10-06
Anticipated expiration: 2020-05-27
Also published as: EP1055747B1; EP1055747A1; US6436797B1; DE60015643D1; JP2001040478A

Description

HINTERGRUND DER ERFINDUNG
1. Bereich der Erfindung
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Gerät und ein Verfahren zum Bilden eines funktionellen, abgeschiedenen Films auf einem Substrat. Spezieller bezieht sich die vorliegende Erfindung auf ein Gerät und ein Verfahren zum Bilden eines abgeschiedenen Halbleiterfilms, typischerweise ein amorpher abgeschiedener Siliciumgruppen-Halbleiterfilm (die Bezeichnung "abgeschiedener Halbleiterfilm" wird hiernach zur Vereinfachung als "Halbleiterfilm" bezeichnet), auf einem gewünschten Substrat, welches zur Verwendung in einer Halbleitervorrichtung, wie einer Dünnfilmsolarzelle oder dergleichen, geeignet ist, durch plasmachemische Gasphasenabscheidung (hiernach als Plasma-CVD bezeichnet). Ein solcher amorpher Siliciumgruppen-Halbleiterfilm schließt zum Beispiel ein einen amorphen Silicium-Halbleiterfilm, einen amorphen Silicium-Germanium-Halbleiterfilm, einen amorphen Siliciumcarbid-Halbleiterfilm und einen mikrokristallinen Silicium-Halbleiterfilm ein.
2. Stand der Technik
Es ist bekannt, daß ein amorpher Silicium-Halbleiterfilm mit einer großen Fläche durch Plasma-CVD gebildet werden kann. Daher kann eine großflächige amorphe Silicium-Halbleitervorrichtung im Vergleich mit dem Fall des Bildens einer großflächigen einkristallinen oder polykristallinen Silicium-Halbleitervorrichtung relativ einfach amorph gebildet werden. In der Tat wurden amorphe Silicium-Halbleiterfilme häufig bei der Herstellung verschiedener Halbleitervorrichtungen, welche eine große Fläche benötigen, wie Solarzellen, photoempfindliche Elemente (oder Licht aufnehmende Elemente) für Kopiermaschinen, Bildsensoren für Facsimiles und Flüssigkristalleinzeigen mit einem Dünnfilmtransistor verwendet. Diese Halbleitervorrichtungen sind größer als Halbleitervorrichtungen, welche einen kristallinen Halbleiter wie LSI, CCD und dergleichen aufweisen, was die Länge oder die Fläche einer einzelnen Vorrichtung betrifft. Im Fall einer Solarzelle zum Beispiel, wenn die Solarzelle eine photoelektrische Umwandlungseffizienz von 10 % haben soll, um einen allgemeinen Haushalt mit einer Haushaltsenergie von etwa 3 kW zu versorgen, ist es notwendig, eine Energieerzeugungsfläche von etwa 30 m² unter Verwendung einer Vielzahl von Solarzellen aufzubauen. In diesem Fall ist es notwendig, daß jede Solarzelle eine beträchtlich große Fläche aufweist.
Um nun einen amorphen Siliciumfilm zu bilden, wird im allgemeinen ein Filmbildungsverfahren angewendet, wobei ein Silicium (Si) enthaltendes Rohmaterialgas wie SiH₄, Si₂H₆ oder dergleichen in einen Abscheidungsraum eingeleitet wird, in welchem ein Substrat angeordnet ist, auf dem ein Film zu bilden ist, und das Rohmaterialgas durch Anlegen einer Hochfrequenzenergie zum Hervorrufen einer Plasma-Entladung zersetzt wird, wodurch ein amorpher Siliciumfilm auf dem Substrat gebildet wird, wobei im allgemeinen eine RF-Energie mit einer Oszillationsfrequenz von nahezu 13,56 MHz als Hochfrequenzenergie verwendet wird.
In jüngster Zeit hat hier eine Plasma-CVD, welche eine VHF-(Ultrahochfrequenz)-Energie verwendet, öffentliche Aufmerksamkeit auf sich gezogen. Zum Beispiel wird in „Amorphous Silicon Technology", 1992, Seiten 15-16 (Materials Research Society Symposium Proceedings, Band 258) beschrieben, daß bei der Änderung der Entladungsfrequenz der RF von 13,56 MHz zu der VHF die Filmabscheidungsrate merklich erhöht und gute abgeschiedene Filme mit hoher Geschwindigkeit gebildet werden können.
Um kontinuierlich eine amorphe Siliciumgruppen-Halbleitervorrichtung zu bilden, sind eine Anzahl von Geräten zum kontinuierlichen Bilden eines amorphen abgeschiedenen Siliciumgruppen-Films auf einem langen Substrat (zum Beispiel einem Bahnsubstrat) bekannt, um eine amorphe Siliciumgruppen-Halbleitervorrichtung zu erhalten. Als typisches Beispiel eines solchen Geräts kann ein sogenanntes kontinuierliches Plasma-CVD-Gerät vom Walze-zu-Walze-Typ genannt werden, wie es zum Beispiel im US-Patent Nr. 4.400.409 offenbart wird. Das kontinuierliche Plasma-CVD-Gerät vom Walze-zu-Walze-Typ, welches in diesem Dokument beschrieben wird, umfaßt eine Vielzahl von Glühentladungskammern (in anderen Worten filmbildende Kammern), welche untereinander in Verbindung stehen. In dem Dokument wird beschrieben, daß großflächige Halbleitervorrichtungen mit einem gewünschten Halbleiter-Übergang kontinuierlich durch kontinuierliches Befördern eines Langbahnsubstrats mit einer gewünschten Breite in der Längenrichtung entlang eines Weges geformt werden können, bei dem es sequentiell die Glühentladungskammern durchläuft. Im Fall der Verwendung eines solchen kontinuierlichen Plasma-CVD-Geräts vom Walze-zu-Walze-Typ können gewünschte Halbleitervorrichtungen kontinuierlich über einen langen Zeitraum hergestellt werden, ohne den Betrieb des Geräts auszusetzen. Daher kann eine hohe Produktivität erreicht werden.
Nun wird beabsichtigt, ein VHF-Plasma-CVD-Verfahren in einem Plasma-CVD-Gerät anzuwenden, welches fähig ist, die Filmabscheidung mit einer hohen Geschwindigkeit durchzuführen, wobei es notwendig ist, die nachstehend beschriebenen Punkte zu berücksichtigen.
Der Ausdruck "VHF-Plasma-CVD-Verfahren" bedeutet ein plasmaunterstütztes chemisches Gasphasen-Abscheidungsverfahren, welches eine Ultrahochfrequenzenergie (VHF) als Plasma-Entladungsenergie verwendet.
Um nun eine gleichmäßige Entladung über eine große Fläche zu erzeugen, wenn eine Entladungselektrode in einer Plattenform Anwendung findet, die im allgemeinen in dem Fall verwendet wird, in dem eine Hochfrequenz benutzt wird, welche in einer RF-(Radiofrequenz)-Bandregion liegt (hiernach einfach als "RF" bezeichnet), wird die Impedanz nicht merklich angehoben und es ist in dem Fall der Anwendung einer Hochfrequenz, welche in einer Ultrahochfrequenz-(VHF)-Bandregion liegt (hiernach einfach als "VHF" bezeichnet), für die Elektroden schwer, eine gewünschte elektrische Energie effizient zuzuführen. Folglich ist es notwendig, eine balkenförmige Antenne oder eine radiale Antenne, welche jeweils eine kleine Oberfläche aufweisen, als Entladungselektrode für die VHF-Energie in der Plasma-Entladungskammer (der filmbildenden Kammer) des Plasma-CVD-Geräts zu verwenden. In dem Fall jedoch, in dem eine solche Elektrode verwendet wird, ist es schwierig im Vergleich mit dem Fall der Verwendung der Plattenelektrode, eine gleichmäßige Plasma-Intensitätsverteilung über eine große Fläche zu erreichen. Folglich ist es schwierig, einen gewünschten Halbleiterfilm gleichmäßig über eine große Fläche in der filmbildenden Kammer (der Entladungskammer) des Plasma-CVD-Geräts abzuscheiden. Zusätzlich ist die Wellenlänge der VHF kürzer als die der RF und ist zum Beispiel als VHF 100 cm für 300 MHz. In diesem Zusammenhang erreicht die emittierte Wellenlänge ungefähr die Größe der filmbildenden Kammer, in welcher die Filmabscheidung durchgeführt wird, wo, wenn eine stehende Welle gebildet wird, eine schwankende Plasma-Intensitätsverteilung eher auftritt, als im Vergleich zu dem Fall der Verwendung von RF.
Ferner gibt es in dem Fall der Durchführung der Filmabscheidung, während das Substrat kontinuierlich bewegt wird, wie in dem Fall des vorhergehenden kontinuierlichen Plasma-CVD-Geräts vom Walze-zu-Walze-Typ, ein Ereignis, daß Plasma, welches in einer vorgegebenen filmbildenden Kammer (einer vorgegebenen Entladungskammer) erzeugt wird, in der Richtung für das zu transportierende Substrat ungleichmäßig wird. Eine solche Ungleichmäßigkeit des Plasmas wird aufgrund der kontinuierlichen Bewegung des Substrats ausgeglichen, und darum tritt eine solche Ungleichmäßigkeit des Plasmas nicht als Ungleichmäßigkeit der Dickenverteilung eines abgeschiedenen Films auf. Weil jedoch in diesem Fall die Filmabscheidung in der filmbildenden Kammer unter einer solchen Plasma-Bedingung stattfindet, die in der Dickenrichtung für einen darin abgeschiedenen Film aufgrund der Ungleichmäßigkeit des Plasmas in der Richtung für das zu transportierende Substrat auftritt, besteht die Neigung, daß ein erhaltener abgeschiedener Film uneinheitliche Filmeigenschaften in der Dickenrichtung aufweist. Daher gibt es einen Nachteil, daß nicht immer sichergestellt ist, daß ein gewünschter abgeschiedener Film mit einer gleichmäßigen Filmeigenschaft in der Dickenrichtung kontinuierlich gebildet wird.
ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
Ein Hauptziel der vorliegenden Erfindung ist es, die vorangehenden Nachteile im Stand der Technik in dem Fall zu eliminieren, in dem ein VHF-Plasma-CVD-Verfahren angewendet wird, und ein filmbildendes Gerät und ein filmbildendes Verfahren zur Verfügung zu stellen, in welchen ein VHF-Plasma-CVD-Verfahren wünschenswerterweise angewendet wird, welches fähig ist, die Filmabscheidung mit einer hohen Geschwindigkeit durchzuführen, und welches es möglich macht, einen großflächigen Halbleiterfilm mit einer im wesentlichen gleichmäßigen Filmeigenschaft in der Dickenrichtung mit einer hohen Geschwindigkeit effizient zu bilden, selbst wenn eine balkenförmige Elektrode mit einer kleinen Oberfläche als Entladungselektrode für die VHF-Energie verwendet wird.
Ein anderes Ziel der vorliegenden Erfindung ist es, ein filmbildendes Gerät und ein filmbildendes Verfahren zur Verfügung zu stellen, in welchen ein VHF-Plasma-CVD-Verfahren wünschenswerterweise angewendet wird, welches fähig ist, die Filmabscheidung bei einer hohen Geschwindigkeit durchzuführen, und welches es möglich macht, eine gleichmäßige Plasma-Intensitätsverteilung über eine große Fläche hervorzubringen, selbst wenn eine balkenförmige Elektrode mit einer kleinen Oberfläche als Entladungselektrode für die VHF-Energie verwendet wird, wobei ein Halbleiterfilm mit einer im wesentlichen gleichmäßigen Filmeigenschaft in der Dickenrichtung effizient über die gesamte Oberfläche eines großflächigen Substrats mit hoher Geschwindigkeit gebildet werden kann.
Ein weiteres Objekt der vorliegenden Erfindung ist es, ein filmbildendes Gerät zur Verfügung zu stellen, welches mindestens eine Vakuumkammer mit einem darin zur Verfügung gestellten filmbildenden Raum, eine Hochfrequenzenergie-Zufuhreinrichtung und eine Rohmaterialgas-Einführvorrichtung umfaßt, und in welchem ein nicht einkristalliner Siliciumgruppen-Halbleiterfilm auf einem Substrat, welches in dem filmbildenden Raum angeordnet ist, durch Einführen eines Rohmaterialgases in den filmbildenden Raum durch die Rohmaterialgas-Einführungseinrichtung und Zuführen einer Hochfrequenzleistung in den filmbildenden Raum durch die Hochfrequenzenergie-Zufuhreinrichtung gebildet wird, wobei die Hochfrequenzenergie-Zufuhreinrichtung eine balkenförmige Elektrode aufweist, welche mit einer Ultrahochfrequenz-(VHF)-Energiequelle elektrisch verbunden ist, wobei die Hochfrequenzenergie, welche in den filmbildenden Raum zugeführt wird, eine VHF-Energie umfaßt. Die balkenförmige Elektrode ist so angeordnet, daß die Längenrichtung der balkenförmigen Elektrode die Richtung für das zu bewegende Substrat schneidet. Die Länge des filmbildenden Raumes relativ zu der Richtung für das zu bewegende Substrat liegt in einem Bereich von 1/16 bis 1/2 der Wellenlänge der VHF-Energie, welche in den filmbildenden Raum zugeführt wird.
Ein weiteres Objekt der vorliegenden Erfindung ist es, ein filmbildendes Verfahren zum Bilden eines nicht kristallinen Siliciumgruppen-Halbleiterfilms auf einem Substrat, welches in einem filmbildenden Raum positioniert ist, durch Einführen eines Rohmaterialgases in den filmbildenden Raum und gleichzeitiges Zuführen einer VHF-Energie in den filmbildenden Raum zur Verfügung zu stellen, wobei die VHF-Energie durch eine balkenförmige Elektrode zugeführt wird. Die balkenförmige Elektrode ist so angeordnet, daß die Längenrichtung der balkenförmigen Elektrode die Richtung für das zu bewegende Substrat schneidet. Die Länge des filmbildenden Raumes relativ zu der Richtung des zu bewegenden Substrats liegt in einem Bereich von 1/16 zu 1/2 der Wellenlänge der VHF-Energie, welche in den filmbildenden Raum zugeführt wird.
In der vorliegenden Erfindung umfaßt das Substrat bevorzugt ein Langbahnsubstrat. Die balkenförmige Elektrode wird bevorzugt so angeordnet, daß ihre Längenrichtung im wesentlichen im rechten Winkel zu der Richtung für das zu bewegende Substrat steht. Es ist ebenso bevorzugt, daß die balkenförmige Elektrode so angeordnet wird, daß sie im wesentlichen in der Mitte der Richtung für das zu bewegende Substrat in dem filmbildenden Raum angeordnet ist.
Ferner weist in einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung die Vakuumkammer eine Vielkammerstruktur auf, welche eine Vielzahl von Vakuumkammern umfaßt, die jeweils einen filmbildenden Raum aufweisen, welche miteinander verbunden sind. Das Substrat umfaßt ein Langbahnsubstrat, welches kontinuierlich in der Längenrichtung bewegt wird während es sequentiell durch die filmbildenden Räume läuft, und eine Vielzahl von nicht einkristallinen Siliciumgruppen-Halbleiterfilmen werden kontinuierlich auf dem Langbahnsubstrat gebildet, welches kontinuierlich bewegt wird, während durch jeden filmbildenden Raum ein gewünschter nicht einkristalliner Siliciumgruppen-Halbleiterfilm auf dem Langbahnsubstrat gebildet wird.
Gemäß der vorliegenden Erfindung kann ein großflächiger Halbleiterfilm mit hoher Qualität mit einer im wesentlichen gleichmäßigen Filmeigenschaft in der Dickenrichtung effizient über die gesamte Oberfläche eines großflächigen Substrats mit hoher Geschwindigkeit gebildet werden. Daher ist die vorliegende Erfindung insbesondere für die Herstellung einer Solarzelle geeignet.
KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
1(A) ist eine schematische Ansicht, welche den Aufbau eines Hauptteils eines Beispiels eines filmbildenden Geräts gemäß der vorliegenden Erfindung darstellt.
1(B) ist eine schematische Darstellung, welche den Aufbau eines Hauptteils eines anderen Beispiels eines filmbildenden Geräts gemäß der vorliegenden Erfindung darstellt.
2 ist eine graphische Darstellung von experimentellen Ergebnissen, welche durch die vorliegenden Erfinder erhalten wurden, welche später erklärt werden.
3 ist eine schematische Darstellung, welche den Aufbau eines Beispiels eines filmbildenden Geräts darstellt, in welchem die vorliegende Erfindung angewendet wird.
BESCHREIBUNG DER ERFINDUNG UND BEVORZUGTE AUSFÜHRUNGSFORMEN
Die vorliegende Erfindung eliminiert die vorhergehenden Nachteile, welche im Stand der Technik gefunden wurden, und erreicht die vorstehend beschriebenen Ziele.
Wir zuvor beschrieben, ist es ein erster Aspekt der vorliegenden Erfindung, ein filmbildendes Gerät zur Verfügung zu stellen, welches mindestens eine Vakuumkammer mit einem darin zur Verfügung gestellten filmbildenden Raum, eine Hochfrequenzenergie-Zufuhreinrichtung und eine Rohmaterialgas-Einführeinrichtung umfaßt, und in welchem ein nicht kristalliner Siliciumgruppen-Halbleiterfilm auf einem Substrat, das in dem filmbildenden Raum angeordnet ist, durch Einführen eines Rohmaterialgases in den filmbildenden Raum durch die Rohmaterialgas- Einführeinrichtung und Zuführen einer Hochfrequenzenergie in den filmbildenden Raum durch die Hochfrequenzenergie-Zufuhreinrichtung gebildet wird, wobei die Hochfrequenzenergie-Zufuhreinrichtung eine balkenförmige Elektrode umfaßt, welche elektrisch mit einer Ultrahochfrequenz-(VHF)-Energiequelle verbunden ist. Die Hochfrequenzenergie, die in den filmbildenden Raum zugeführt wird, umfaßt eine VHF-Energie. Die balkenförmige Elektrode ist so angeordnet, daß die Längenrichtung der balkenförmigen Elektrode die Richtung für das zu bewegende Substrat schneidet. Die Länge des filmbildenden Raumes relativ zu der Richtung für das zu bewegende Substrat liegt in einem Bereich von 1/16 zu 1/2 der Wellenlänge der VHF-Energie, welche in den filmbildenden Raum zugeführt wird.
Ein zweiter Aspekt der vorliegenden Erfindung ist es, ein filmbildendes Verfahren zum Bilden eines nicht einkristallinen Siliciumgruppen-Halbleiterfilms auf einem Substrat, welches in einem filmbildenden Raum angeordnet ist, durch Einführen eines Rohmaterialgases in den filmbildenden Raum und gleichzeitiges Anlegen einer VHF-Energie an den filmbildenden Raum zur Verfügung zu stellen, wobei die VHF-Energie durch eine balkenförmige Elektrode zugeführt wird. Die balkenförmige Elektrode ist so angeordnet, daß die Längenrichtung der balkenförmigen Elektrode die Richtung des zu bewegenden Substrats schneidet. Die Länge des filmbildenden Raumes relativ zu der Richtung für das zu bewegende Substrat liegt in einem Bereich von 1/16 zu 1/2 der Wellenlänge der VHF-Energie, welche in den filmbildenden Raum zugeführt wird.
Nun ist es in dem Fall eines einen Halbleiterfilm bildenden Geräts des Typs, in dem ein funktioneller abgeschiedener Film über eine große Fläche gebildet wird, wenn ein Plasma-CVD-Verfahren angewendet wird, welches fähig ist, die Filmabscheidung mit einer hohen Geschwindigkeit durchzuführen, notwendig, eine balkenförmige Elektrode oder einer radialen Antenne anzuwenden, welche jeweils eine kleine Oberfläche aufweisen. Wie jedoch zuvor beschrieben, ist es in dem Fall, in dem eine solche Elektrode verwendet wird, schwierig, eine gleichmäßige Plasma-Intensitätsverteilung über eine große Fläche im Vergleich mit dem Fall zu erreichen, in dem eine Plattenelektrode verwendet wird, wobei ein abgeschiedener Film in Bezug auf die Filmeigenschaften in der Dickenrichtung ungleichmäßig werden kann.
Die vorliegende Erfindung jedoch, in der solche spezifischen Anordnungen, wie vorstehend beschrieben, angewendet werden, ermöglicht es, wünschenswerterweise solche Probleme zu lösen. Insbesondere ermöglichen das filmbildende Gerät und das filmbildende Verfahren der vorliegenden Erfindung, einen großflächigen Halbleiterfilm mit hoher Qualität mit einer im wesentlichen gleichmäßigen Filmeigenschaft in der Dickenrichtung über die gesamte Fläche des Films zu bilden, welcher für die Herstellung einer großflächigen Halbleitervorrichtung, wie einer Solarzelle oder dergleichen, geeignet ist.
Im Folgenden wird die Erfindung detaillierter unter Bezug auf die Zeichnungen beschrieben.
1(A) ist eine schematische Darstellung, welche den Aufbau eines Hauptteils eines Beispiels eines filmformenden Geräts gemäß der vorliegenden Erfindung darstellt. Das in 1(A) gezeigte filmbildende Gerät umfaßt ein Doppelkammersystem, welches einen Vakuumbehälter (eine äußere Kammer) und eine innere Kammer (mit einem filmbildenden Raum oder einem Entladungsraum) umfaßt, welche in dem Vakuumbehälter angeordnet sind. 1(B) ist eine schematische Darstellung, welche die Anordnung eines Hauptteils eines anderen Beispiels eines filmbildenden Geräts gemäß der vorliegenden Erfindung darstellt. Das in 1(B) gezeigte filmbildende Gerät umfaßt ein Einzelkammersystem, welches einen Vakuumbehälter mit einem filmbildenden Raum (oder einem Entladungsraum) umfaßt, welcher darin zur Verfügung gestellt ist.
In 1(A) und 1(B) bezeichnen die Bezugszeichen 101 einen Vakuumbehälter. Bezugszeichen 114 [siehe 1(A)] bezeichnet eine Innenkammer mit einem filmbildenden Raum 102 (oder einem Entladungsraum), welche in der Vakuumkammer 101 bereitgestellt sind. Die Innenkammer 114 in dieser Ausführungsform ist in einer rechteckigen Form gebildet, und der filmbildende Raum 102 ist demzufolge in einer rechteckigen Form gebildet. Aber dies ist nicht begrenzend. Die Innenkammer kann in einer anderen geeigneten Form gebildet sein. Bezugszeichen 102' [siehe 1(B)] bezeichnet einen filmbildenden Raum (oder einen Entladungsraum), welcher in der Vakuumkammer 101 bereitgestellt sind. Die Vakuumkammer 101 ist in diesem Fall in einer rechteckigen Form gebildet, und der filmbildende Raum 102 ist demzufolge in einer rechteckigen Form gebildet. Aber dies ist nicht begrenzend. Die Vakuumkammer kann in einer anderen geeigneten Form gebildet sein.
Jedes der Bezugszeichen 113 und 113' bezeichnet eine Umfangswand der Vakuumkammer 101.
Jedes der Bezugszeichen 115 und 115' [siehe 1(A)] bezeichnet eine Umfangswand (oder eine Innenwand) der Innenkammer 114. Die Umfangswand (115, 115'), gezeigt in 1(A), ist mit einer Vielzahl von kleinen Perforierungen hauptsächlich aus dem Grund versehen, das Ausströmen von Gas in dem filmbildenden Raum 102 zu fördern. Die Umfangswand ist jedoch nicht immer notwendigerweise mit solchen Perforierungen versehen.
Bezugszeichen 103 bezeichnet ein Gaszufuhrrohr, welches in den filmbildenden Raum 102 hinein [siehe 1(A)] oder in den filmbildenden Raum 102' hinein [siehe 1(B)] durch eines seiner Enden geöffnet und mit einem Rohmaterial-Gaszufuhrsystem (nicht gezeigt) verbunden ist. Bezugszeichen 104 bezeichnet einen Auslaßdurchgang, welcher mit einer Auslaßvorrichtung (nicht gezeigt) verbunden ist. Bezugszeichen 106 bezeichnet eine balkenförmige Elektrode als eine Hochfrequenzenergie-Zufuhreinrichtung, welche in dem filmbildenden Raum 102 [siehe 1(A)] oder dem filmbildenden Raum 102' [siehe 1(B)] bereitgestellt und welche elektrisch mit einer VHF-Energiequelle 105 verbunden ist. Bezugszeichen 107 bezeichnet ein Substrat (ein Langbahnsubstrat), welches in einer Richtung 108 befördert wird (d.h., in einer Richtung von der linken Seite zu der rechten Seite in der Figur hin). Bezugszeichen 109 bezeichnet einen Heizer zum Erhitzen des Substrats 107.
Wie nun in 1(A) gezeigt, ist in dem Vakuumbehälter 101 die Filmbildungskammer 102 (oder die Innenkammer) bereitgestellt. Die Innenkammer 114 mit dem filmbildenden Raum 102 ist mit dem Gaszufuhrrohr 103 und dem Auslaßdurchgang 104 versehen. In dem filmbildenden Raum 102 ist die balkenförmige Elektrode 106 als Hochfrequenzenergie-Zufuhreinrichtung bereitgestellt, welche elektrisch mit der VHF-Energiequelle 105 verbunden ist. Das Substrat 107 dient dazu, den filmbildenden Raum 102 der Innenkammer 114 einzuschließen. Der Heizer 109 ist über und entlang der Strecke des zu transportierenden Substrates 107 in der Richtung 108 angeordnet und dient dazu, das Substrat 107 auf eine gewünschte Temperatur für die Filmbildung aufzuheizen. In dem filmbildenden Raum 102 wird ein vorgegebenes Rohmaterialgas durch das Gaszufuhrrohr 103 eingeführt und zu der gleichen Zeit wird eine vorgegebene VHF-Energie durch die balkenförmige Elektrode 106 zugeführt, um eine Plasma-Entladung darin zu erzeugen, wodurch ein gewünschter Halbleiterfilm auf einer Oberfläche des Substrats 107 gebildet wird, welches dem filmbildenden Raum 102 gegenübersteht.
Hier ist die balkenförmige Elektrode 106 als Hochfrequenzenergie-Zufuhreinrichtung in dem filmbildenden Raum 102 so angeordnet, daß sie sich linear zu einem inneren Bereich der Figur hin ausdehnt (d.h. sie ist in einer Richtung im rechten Winkel zu der Papierfläche der Figur ausgedehnt) und ihre Längenrichtung steht im wesentlichen im rechten Winkel zu der Beförderungsrichtung 108 des Substrats 107. Die Länge 110 des filmbildenden Raumes 102 relativ zu der Beförderungsrichtung 108 des Substrats 107 ist so eingestellt, daß sie in einen Bereich von 1/16 zu 1/2 der Wellenlänge einer VHF-Energie fällt, welche von der Hochfrequenzenergie-Zufuhreinrichtung (der balkenförmigen Elektrode 106) zugeführt wird.
Die Bildung eines abgeschiedenen Films auf dem Substrat 107 kann in einer periodischen filmbildenden Art und Weise ausgeführt werden, wobei die Beförderung des Substrats 107 einmal ausgesetzt und ein gewünschter Halbleiterfilm auf einem Anteil des Substrats 107 gebildet wird, welches im Stillstand ist und sich in dem filmbildenden Raum befindet. Dann wird das Substrat bewegt und angehalten, gefolgt vom Bilden eines gewünschten Halbleiterfilms auf einem nachfolgenden Anteil des Substrats, welcher im Stillstand ist und sich in dem filmbildenden Raum befindet. Es ist ebenso möglich, daß ein gewünschter Halbleiterfilm kontinuierlich auf dem Substrat durch den filmbildenden Raum 102 gebildet wird, während das Substrat kontinuierlich befördert wird. Nun bezeichnet Bezugszeichen 112 in 1(A) eine Länge zwischen den gegenüberliegenden Umfangswänden (113, 113') des Vakuumbehälters.
In dem filmbildenden Gerät gemäß der vorliegenden Erfindung ist beim Bilden eines abgeschiedenen Films (eines Halbleiterfilms) auf einem Substrat, welches in dem filmbildenden Raum (oder der filmbildenden Kammer) angeordnet ist, mit Hilfe eines VHF-Plasma-CVD-Verfahrens, unter Bezug zu einer Richtung im rechten Winkel zu der Beförderungsrichtung des Substrats, die VHF-Energiezufuhreinrichtung, welche die balkenförmige Elektrode umfaßt, so angeordnet, daß die Längenrichtung der VHF-Energiezufuhreinrichtung die Beförderungsrichtung des Substrats schneidet, wodurch eine gleichmäßige Hochfrequenz-(VHF)-Energiedichte erreicht wird. Die Länge des filmbildenden Raumes (oder der filmbildenden Kammer) relativ zu der Beförderungsrichtung des Substrats ist so eingestellt, daß sie in den Bereich von 1/16 zu 1/2 der Wellenlänge der VHF-Energie fällt, welche in die filmbildende Kammer zugeführt wurde, wodurch eine Vergrößerung einer filmbildenden Fläche erhalten wurde, während eine gleichmäßige Hochfrequenz-(VHF)-Energiedichte erreicht wurde.
Mit dem filmbildenden Raum ist in anderen Worten ein Entladungsraum gemeint. Der Entladungsraum entspricht einem Bereich, in dem Entladung (oder Plasma-Entladung) in der Kammer hervorgerufen wird. In dem Fall von 1(A) zum Beispiel ist der Entladungsraum (d.h. der filmbildende Raum 102) im Inneren der Innenkammer 114 angeordnet. Daher entspricht die Entfernung zwischen den gegenüberliegenden Umfangswänden (115, 115') der Innenkammer 114 der Länge 110 der filmbildenden Kammer (oder des filmbildenden Raumes) relativ zu der Beförderungsrichtung des Substrats.
Getrennt davon ist in dem Fall eines filmbildenden Geräts, welches in 3 gezeigt wird, ein filmbildender Raum 317, welcher als ein Entladungsraum dient, in einer Innenkammer 323 angeordnet, welche in einem Vakuumbehälter 304 zur Verfügung gestellt ist. In 3 bezeichnet Bezugszeichen 301 ein Bahnsubstrat, welches in einer Richtung befördert wird, die durch einen Pfeil 316 ausgedrückt wird. Die Länge des filmbildenden Raumes relativ zu der Beförderungsrichtung des Substrats in dem filmbildenden Gerät, welches in 3 gezeigt wird, ist eine Länge 318, welche dem Abstand zwischen den gegenüberliegenden Umfangswänden (324, 324') der Innenkammer 323 entspricht.
Ferner ist in einem Einzelkammergerät, welches einen Vakuumbehälter mit einem darin angeordneten filmbildenden (oder einem Entladungsraum) ohne eine Innenkammer wie in dem Fall des in 1(B) gezeigten filmbildenden Geräts umfaßt, der filmbildende Raum 102' als Entladungsraum im Inneren des Vakuumbehälters 101 angeordnet. Die Länge des filmbildenden Raumes relativ zu der Beförderungsrichtung des Substrats in diesem Fall ist eine Länge 111, welche der Entfernung zwischen den gegenüberliegenden Umfangswänden (113, 113') des Vakuumbehälters 101 entspricht.
Getrennt davon dehnt sich in dem Aufbau von 1(A), wenn die Innenkammer 114 durch ein Isoliermateriah aufgebaut ist, der Entladungsraum (der Entladungsbereich) außerhalb der Innenkammer 114 aus, und folglich ist die auf diese Weise ausgedehnte Region ebenso in dem filmbildenden Raum eingeschlossen. In diesem Fall entspricht der Abstand 112 zwischen den gegenüberliegenden Umfangswänden (113, 113') der Länge des filmbildenden Raumes relativ zu der Beförderungsrichtung des Substrats.
In dem Fall, in dem nun eine vorgegebene VHF-Energie in den filmbildenden Raum zugeführt wird, wenn kein Plasma darin erzeugt wird, wird die Innenseite des filmbildenden Raums in einem evakuierten Zustand gehalten. Die gegenüberliegenden Innenflächen des filmbildenden Raumes stehen parallel zueinander in einer Richtung des zu befördernden Substrats. Der Abstand zwischen einem Gegenknoten und einem Knoten einer stehenden Welle wird 1/4 einer Wellenlänge der zugeführten VHF-Energie. Wenn die Länge (110, 318) des filmbildenden Raumes relativ zu der Beförderungsrichtung des Substrats auf 1/4 der Wellenlänge der zugeführten VHF-Energie eingestellt wird, und die balkenförmige Elektrode als die Hochfrequenz-Energiezufuhreinrichtung in dem filmbildenden Raum so angeordnet ist, daß sie sich im wesentlichen in einer zentralen Position der Beförderungsrichtung des Substrats befindet, während die Längenrichtung der balkenförmigen Elektrode als die Hochfrequenzenergie-Zufuhreinrichtung im wesentlichen im rechten Winkel zu der Beförderungsrichtung des Substrats steht, wird der Abstand zwischen der balkenförmigen Elektrode und jeder der gegenüberliegenden Innenwandflächen des filmbildenden Raumes 1/4 der Wellenlänge der zugeführten VHF-Energie.
In diesem Zusammenhang treten durch Einstellen der Länge (110, 318) des filmbildenden Raumes relativ zu der Beförderungsrichtung des Substrats auf weniger als 1/2 der Wellenlänge der durch die balkenförmige Elektrode zugeführten VHF-Energie, selbst wenn eine stehende Welle in dem filmbildenden Raum auftreten sollte, seine Gegenknoten und Knoten nicht gleichzeitig aufgetreten. Daher wird, selbst wenn eine vorgegebene VHF-Energie in den filmbildenden Raum von der balkenförmigen Elektrode als die Hochfrequenzenergie-Zufuhreinrichtung zugeführt wird, die Amplitude der stehenden Welle unterdrückt, so daß eine Schwankung der Feldintensitätsverteilung verhindert wird.
Andererseits wird in dem Fall, in dem die Länge (110, 318) des filmbildenden Raumes relativ zu der Beförderungsrichtung des Substrats übermäßig klein im Vergleich mit der Wellenlänge der zugeführten VHF-Energie gemacht wird, der Abstand zwischen der balkenförmigen Elektrode und jeder der gegenüberliegenden Innenwandflächen des filmbildenden Raumes in unerwünschter Weise verkürzt. In diesem Fall tritt, wenn eine kleine Unebenheit auf der Innenwandfläche des filmbildenden Raumes vorhanden ist, Entladung an solchen Vorsprüngen konvergent auf. Daher kann, wenn die Länge (110, 318) des filmbildenden Raumes relativ zu der Beförderungsrichtung des Substrats übermäßig klein ist, eine gleichmäßige Aufladung nicht erreicht werden.
2 stellt graphisch einen Teil der gemessenen Ergebnisse der Plasma-Intensitätsverteilung in dem filmbildenden Raum des in 1(A) gezeigten filmbildenden Geräts, welche durch die vorliegenden Erfinder durch Experimente erhalten wurden, die unter Verwendung einer VHF-Energie mit einer Oszillationsfrequenz von 100 MHz und einer Variation der Länge 110 des filmbildenden Raumes relativ zu der Beförderungsrichtung des Substrats in einem Bereich von 1/32 (9,375 cm) bis 3/4 (225 cm) der Wellenlänge (300 cm) der zugeführten VHF-Energie durchgeführt wurden. In 2 bezeichnet die Abszisse die Länge 110 des filmbildenden Raumes relativ zu der Beförderungsrichtung des Substrats, und die Ordinate zeigt einen Index an, welcher die Gleichmäßigkeit einer Plasma-Intensität in dem filmbildenden Raum in der Richtung für das zu befördernde Substrat zeigt, wobei die gezeigten Werte jene sind, welche jeweils durch Teilen des Minimumwertes der Plasma-Intensität durch den Maximumwert der Plasma-Intensität erhalten wurden, wenn die Plasma-Intensitätsverteilung relativ zu der Beförderungsrichtung des Substrats beobachtet wurde.
In dem vorstehenden wurde die Plasma-Intensität in der folgenden Art und Weise gemessen. Das heißt, im Inneren des filmbildenden Raumes wurde eine Atmosphäre aus Heliumgas eingestellt, die VHF-Energie wurde zugeführt, so daß ein Heliumplasma in dem filmbildenden Raum hervorgerufen wurde, und die Plasma-Intensität wurde mit Hilfe einer Plasma-Sonde gemessen, welche in den filmbildenden Raum eingesetzt wurde, während sich die Plasma-Sonde in der Beförderungsrichtung des Substrats bewegte.
Beruhend auf den in 2 gezeigten Ergebnissen wurde die Feststellung erhalten, daß selbst in dem Fall, in dem eine balkenförmige Elektrode als Entladungselektrode verwendet wurde, wenn die Länge 110 des filmbildenden Raumes relativ zu der Beförderungsrichtung des Substrats so eingestellt wurde, daß sie in einen Bereich von etwa 1/16 bis etwa 1/2 der Wellenlänge der zugeführten VHF-Energie fiel.
Die vorstehenden Experimentvorgänge wurden mit Verändern der Oszillationsfrequenz der VHF-Energie auf 30 MHz und 300 MHz wiederholt. Als Ergebnis wurden ähnliche Ergebnisse erhalten.
Wie vorstehend beschrieben, ist die Hochfrequenzenergie, die in der vorliegenden Erfindung verwendet wird, eine VHF-Energie.
Die VHF weist eine Oszillationsfrequenz auf, welche höher ist als die von RF, d.h. 13,56 MHz oder dergleichen, welches allgemein im Fall der Anwendung von RF verwendet wird, und welche niedriger ist als die einer Mikrowelle, d.h. 2,45 GHz oder dergleichen. Im speziellen besitzt die VHF eine Oszillationsfrequenz ungefähr in einem Bereich von 20 MHz bis 500 MHz. Es ist bevorzugt, eine VHF mit einer relativ großen Oszillationsfrequenz selektiv zu verwenden, welche in diesen Bereich fällt, in dem Fall, in dem es beabsichtigt ist, die Plasma-Dichte zu erhöhen und die Filmabscheidungsrate zu verbessern. In dem Fall, in dem es beabsichtigt ist, die Gleichmäßigkeit des Plasmas über eine große Fläche zu erreichen, ist es bevorzugt, eine VHF mit einer relativ kleinen Oszillationsfrequenz selektiv zu verwenden, welche in den vorstehenden Bereich fällt, die eine relativ lange Wellenlänge aufweist und sich in der Gleichmäßigkeit für eine große Fläche auszeichnet.
Die vorstehend verwendete Hochfrequenzenergie-Zufuhreinrichtung umfaßt eine balkenförmige Elektrode. Die balkenförmige Elektrode unterscheidet sich von einer Plattenelektrode, welche im allgemeinen als RF-Entladungselektrode verwendet wird, und es ist eine Elektrode gemeint, die balkenförmig gebildet und deren Oberfläche klein ist.
Die balkenförmige Elektrode kann einen Querschnitt in Kreisform oder in einer Rechteckform aufweisen, oder sie kann einen Querschnitt haben, in welchem sich die Dicke verändert. Die Konfiguration hiervon in der Längenrichtung kann eine lineare Form, eine gekrümmte Form oder eine kurvige Form sein. In jedem Fall ist die balkenförmige Elektrode so angeordnet, daß ihre Längenrichtung die Beförderungsrichtung des Substrats schneidet, bevorzugt im rechten Winkel.
Die Länge der balkenförmigen Elektrode ist bevorzugt 1/2 oder weniger, insbesondere bevorzugt 1/4 oder weniger einer Wellenlänge einer durch die balkenförmige Elektrode zugeführten VHF-Energie, in Bezug auf eine rechtwinklige Richtung zu der Beförderungsrichtung des Substrats.
Die Position für die balkenförmige Elektrode, welche in dem filmbildenden Raum angeordnet ist, sollte so bestimmt werden, daß das Plasma in einem sehr gleichförmigen Zustand in der Beförderungsrichtung des Substrats erzeugt wird. Insbesondere wenn die VHF-Energie von einer Position zugeführt wird, ist es für die balkenförmige Elektrode gewünscht, daß sie in der Nähe der Mitte des filmbildenden Raumes in der Beförderungsrichtung des Substrats angeordnet ist. Für die Höhe der balkenförmigen Elektrode an der Position in dem filmbildenden Raum ist die balkenförmige Elektrode nicht so angeordnet, daß sie sich in der Nähe der Innenwandfläche des filmbildenden Raums in einer allgemeinen Art und Weise der Anwendung befindet, in dem Fall, in dem eine RF-Plattenelektrode angeordnet ist. Es ist aber gewünscht, daß sie in einem schwimmenden Zustand mit einem vorgeschriebenen Intervall von jeder Innenwandfläche des filmbildenden Raumes angeordnet ist.
Die balkenförmige Elektrode wird durch ein Material aufgebaut, welches seine Form ohne zu schmelzen oder sich kurvig zu verformen beibehält und welches seine elektrische Leitfähigkeit aufrechterhält, selbst wenn hochdichtes Plasma durch Einleiten einer hohen Entladungsenergie gebildet wird. Als solches Material werden metallische Materialien genannt, welche diese Anforderungen erfüllen. Spezifische Beispiele von solchem metallischem Material sind rostfreier Stahl, Nickel und dergleichen. Daneben können Kohlenstoffstangen ebenso verwendet werden.
Als Rohmaterialgas, welches in der vorliegenden Erfindung für die Bildung eines nicht einkristallinen Siliciumgruppen-Halbleiterfilms verwendet wird, können zum Beispiel Si enthaltende Verbindungen genannt werden, welche fähig sind, Silicium-(Si)-Atome weiterzugeben, und welche bei Raumtemperatur in dem gasförmigen Zustand sind oder leicht in den gasförmigen Zustand überführt werden können, typischerweise Kettensilan-Verbindungen, zyklische Silanverbindungen, und dergleichen. Spezifische Beispiele von solchen Verbindungen sind SiHq, Si₂H₆, SiF₄, SiFH₃, SiF₂H₂, SiF₃H, Si₃H₈, SiD₄, SiHD₃, SiH₂D₂, SiH₃D, SiFD₃, SiF₂D₂, Si₂D₃H₃, (SiF₂)₅, (SiF₂)₆, (SiF₂)₄, Si₂F₆, Si₃F₈, Si₂H₂F₄, Si₂H₃F₃, SiCl₄, (SiCl₂)₅, SiBr₄, Si₂Cl₆, SiHCl₃, SiH₂Br₂, SiH₂Cl₂ und SiCl₃F₃, welche bei Raumtemperatur in dem gasförmigem Zustand sind oder leicht in den gasförmigen Zustand überführt werden können. Der Ausdruck "D" in diesen Verbindungen bezeichnet Deuterium.
Ähnlich wie das Rohmaterialgas, welches in der vorliegenden Erfindung für die Bildung eines nicht einkristallinen Silicium-Germanium-Halbleiterfilms verwendet wurde, wird zusätzlich zu jedem der zuvor genannten Si-enthaltenden Verbindungen eine geeignete Ge enthaltende Verbindung verwendet, welche fähig ist, Germanium-(Ge)-Atome weiterzugeben, und welche sich bei Raumtemperatur in dem gasförmigen Zustand befindet oder leicht in den gasförmigen Zustand überführt werden kann. Spezifische Beispiele von solchen Ge enthaltenden Verbindungen sind GeH₄, GeD₄, GeF₄, GeFH₃, GeF₂H₂, GeF₃H, GeHD₃, GeH₂D₂, GeH₃D, Ge₂H₆, Ge₂D₆ und dergleichen, welche bei Raumtemperatur im gasförmigen Zustand sind oder leicht in den gasförmigen Zustand überführt werden können.
Als Rohmaterialgas, welches in der vorliegenden Erfindung für die Bildung eines nicht einkristallinen Siliciumcarbid-Halbleiterfilms verwendet wurde, wird zusätzlich zu jeder der zuvor genannten, Si-enthaltenden Verbindungen eine geeignete, C enthaltende Verbindung verwendet, welche fähig ist, Kohlenstoff-(C)-Atome weiterzugeben, und welche sich bei Raumtemperatur im gasförmigen Zustand befindet oder leicht in den gasförmigen Zustand überführt werden kann. Spezifische Beispiele von solchen C-enthaltenden Verbindungen sind CH₄, CD₄, C_nH_2n+2 (wobei n eine ganze Zahl ist), C_nH_2n (wobei n eine ganze Zahl ist), C₂H₂, C₆H₆, CO₂, CO und dergleichen, welche bei Raumtemperatur in dem gasförmigen Zustand sind oder leicht in den gasförmigen Zustand überführt werden können.
In der vorliegenden Erfindung kann jeder der gebildeten nicht einkristallinen Siliciumgruppen-Halbleiterfilme während seiner Bildung durch Einbauen eines geeigneten die Valenzelektronen kontrollierenden Mittels zu einem Leitungstyp entweder vom p-Typ oder vom n-Typ verarbeitet werden. Ein solches die Valenzelektronen kontrollierendes Mittel schließt Gruppe-III-Elemente und Gruppe-V-Elemente des Periodensystems ein. Um solche Gruppe-III- oder Gruppe-V-Elemente als die Valenzelektronen kontrollierende Mittel einzuschließen, wird eine geeignete Verbindung verwendet, welche fähig ist, ein Gruppe-III- oder Gruppe-V-Element zuzuführen, welches bei Raumtemperatur in dem gasförmigen Zustand ist oder leicht in den gasförmigen Zustand überführt werden kann.
Spezifische Beispiele solcher ein Gruppe-III-Element zuführenden gasförmigen oder leicht in den gasförmigen Zustand zu überführenden Verbindungen sind Borhydride wie B₂H₆ und dergleichen und Borhalide wie BF₃, BCl₃ und dergleichen, welche fähig sind, während der Filmbildung Bor zuzuführen. Ähnlich sind spezifische Beispiele von solchen ein Gruppe-V-Element zuführenden gasförmigen oder leicht in den gasförmigen Zustand zu überführenden Verbindungen Phosphorhydride wie PH₃ und dergleichen und Phosphorhalide wie PF₃ und dergleichen, welche fähig sind, während der Filmbildung Phosphor zuzuführen. Daneben können andere Verbindungen wie AsH₃ und dergleichen ebenfalls verwendet werden.
Jedes der vorangehenden gasförmigen Rohmaterialien, welche für die Bildung eines gegebenen Halbleiterfilms verwendet werden, kann mit einem geeigneten Verdünnungsgas wie H₂-Gas, Ne-Gas, Ar-Gas, Xe-Gas oder Kr-Gas vor seinem Einführen in den filmbildenden Raum verdünnt werden.
Das Substrat, auf welchem in dem filmbildenden Raum ein gewünschter Halbleiterfilm gebildet wird, während das Substrat bewegt wird, ist wünschenswerterweise aus einem Material aufgebaut, welches bei einer Temperatur, die während der Filmbildung benötigt wird, schwierig verformt oder verdreht werden kann, eine gewünschte Festigkeit aufweist und elektrisch leitfähig ist. Ein solches Material kann dünne Metallplatten aus Aluminium, Eisen oder rostfreiem Stahl und Filme aus wärmebeständigem Harz, wie Polyimid oder Fluorharz (Teflon) einschließen, die mit elektroleitfähiger Behandlung auf ihrer Oberfläche angewendet werden.
Im Folgenden wird die vorliegende Erfindung detaillierter in Bezug auf Beispiele beschrieben. Es sollte verstanden werden, daß diese Beispiele nur für darstellende Zwecke sind und nicht beabsichtigen, den Bereich der Erfindung zu beschränken.
Beispiel 1A
In diesem Beispiel, welches ein filmbildendes Gerät in dem in 3 gezeigten Aufbau verwendet, wurde eine Solarzelle mit einer dreilagigen Struktur mit einem n-i-p-Übergang hergestellt, welche ein nicht einkristallines Siliciumgruppen-Material umfaßt.
3 ist eine schematische Darstellung, welche den Aufbau eines Beispiels eines filmbildenden Geräts zeigt, in welchem das in 1(A) gezeigte filmbildende Gerät der vorliegenden Erfindung angewendet wird.
In dem in 3 gezeigten Gerät kann ein dreilagiger Halbleiterfilm, welcher ein nicht einkristallines Siliciumgruppen-Material für eine Solarzelle umfaßt, zum Beispiel kontinuierlich auf einem Bahnsubstrat gebildet werden, während es kontinuierlich bewegt wird, um sequentiell durch drei Kammern zu laufen. Die Filmbildung kann in diesem Fall in einer periodischen Art und Weise der Filmbildung durchgeführt werden, wobei die Beförderung des Substrats einmal ausgesetzt wird, wenn das Substrat in einer vorgegebenen Kammer ankommt. Ein gewünschter Halbleiterfilm wird auf einem Anteil des Substrats gebildet, welches im Stillstand ist. Dann wird das Substrat bewegt und angehalten, wenn das Substrat in einer nächsten Kammer ankommt, gefolgt durch Bilden eines anderen Halbleiterfilms auf einem nachfolgenden Anteil des Substrats, welches im Stillstand ist.
Nun bezeichnet in 3 Bezugszeichen 321 eine Abwickelspule mit einem darauf in einer Rollenform aufgewickelten Langbahnsubstrat 301, welches in einer Substratzulieferkammer 302 eingebaut ist. Das Bahnsubstrat 301 wird von der Abwickelspule 321 abgewickelt und durch eine Lenkrolle zugeliefert, gefolgt durch die sequentiell e Beförderung, welche die Vakuumkammern 303, 304 und 305 durchläuft, und erreicht eine Substrataufnahmekammer 306, wo es aufgenommen wird und auf eine Aufwickelspule 322 in einer Rollenform aufgewickelt wird, welche in der Substrataufnahmekammer 306 bereitgestellt ist. Die Zulieferkammer 302, die Vakuumkammern 303–305 und die Aufnahmekammer 306 sind miteinander mit Hilfe von entsprechenden Gasschranken 307 verbunden. Jede Gasschranke 307, welche dem Bahnsubstrat 301 ermöglicht, durchzulaufen, ist mit einem Schrankengas-Einleitungsrohr 308 an einer Position in der Nähe des Mittelbereichs in einer Richtung für das zu befördernde Bahnsubstrat 301 versehen. Jedes Schrankengas-Einleitungsrohr 308 erstreckt sich von einem Trenngaszufuhrsystem (nicht gezeigt). Trenngas wie H₂-Gas oder He-Gas wird in jede Gasschranke 307 durch das entsprechende Schrankengas-Einleitungsrohr 308 eingeleitet, wo ein Gasfluß gebildet wird, so daß dieser von der Mitte der Gasschranke 307 zu jeder Seite der benachbarten Kammer fließt. Diese Situation verhindert die Kontamination der Rohmaterialgase miteinander, welche in den benachbarten Kammern verwendet werden. Auf diese Weise sind die in den benachbarten Kammern verwendeten Rohmaterialgase voneinander isoliert.
In jeder der Vakuumkammern 303 und 305 wird Filmbildung auf dem Bahnsubstrat 301 durch ein RF-Plasma-CVD-Verfahren unter Verwendung einer RF-Energie mit einer Oszillationsfrequenz von 13,56 MHz durchgeführt. Jede der Vakuumkammern 303 und 305 ist mit einem filmbildenden Raum und einem Heizer 313 versehen, welcher über dem filmbildenden Raum bereitgestellt ist, wobei der filmbildende Raum mit einer Entladungselektrode 311 (in Plattenform) darin versehen ist, welche elektrisch mit einer RF-Energiequelle 319 verbunden ist. Er ist ebenso mit einem Gaszufuhrrohr 309 versehen, welches sich von einem Rohmaterial-Gaszufuhrsystem (nicht gezeigt) erstreckt und einem Auslaßrohr 310, welches mit einer Auslaßvorrichtung (nicht gezeigt) verbunden ist. In dem filmbildenden Raum in jeder der Vakuumkammern 303 und 305 wird eine RF-Energie mit einer Oszillationsfrequenz von 13,56 MHz durch die Entladungselektrode 311 zugeführt.
Die Vakuumkammer 304 weist den gleichen Aufbau wie in 1(A) gezeigt auf. In der Vakuumkammer 304 wird die Filmbildung auf dem Bahnsubstrat 301 durch ein VHF-Plasma-CVD-Verfahren unter Verwendung einer VHF-Energie mit einer Oszillationsfrequenz von 100 MHz in der gleichen Art und Weise durchgeführt, wie in dem Fall von 1(A). In der Vakuumkammer 304 ist eine Innenkammer 323 zur Verfügung gestellt, welche einen filmbildenden Raum 317 darin aufweist. Bezugszeichen 304' bezeichnet eine Umfangswand der Vakuumkammer 304. Jedes der Bezugszeichen 324 und 324' bezeichnet eine Umfangswand der Innenkammer 323. Bezugszeichen 312 bezeichnet eine balkenförmige Elektrode, welche in dem filmbildenden Raum 317 bereitgestellt ist. Mit der balkenförmigen Elektrode 312 ist eine VHF-Energiequelle 314 elektrisch verbunden, und eine Gleichspannungs-Energiequelle 315 ist ebenso elektrisch durch eine Drosselspule 320 verbunden. Auf diese Weise ist es in dem filmbildenden Raum 317 möglich, daß eine VHF-Energie mit einer Oszillationsfrequenz von 100 MHz durch die balkenförmige Elektrode 312 und zur selben Zeit eine gegebene Gleichspannung als Vorspannung ebenso durch die balkenförmige Elektrode 312 zugeführt wird.
Die Innenkammer 323 ist mit einem Gaszufuhrrohr 309 versehen, welches sich von einem Rohmaterial-Gaszufuhrsystem (nicht gezeigt) erstreckt. Ein Auslaßrohr 310 (oder ein Auslaßdurchgang) ist mit einer Auslaßvorrichtung (nicht gezeigt) verbunden. Bezugszeichen 313 bezeichnet einen Heizer zum Aufheizen des Bahnsubstrats 301, welcher über dem filmbildenden Raum 317 angeordnet ist.
Die balkenförmige Elektrode 312 ist in einer langen, runden Balkenform gebildet, welche sich in einer Breitenrichtung des Bahnsubstrats 301 erstreckt. Die balkenförmige Elektrode 312 ist so angeordnet, daß ihre Längenrichtung die Beförderungsrichtung 316 des Bahnsubstrats 301 schneidet.
Ferner ist in der Vakuumkammer 304 die Länge 318 des filmbildenden Raumes 317 relativ zu der Beförderungsrichtung 316 des Bahnsubstrats 301 in einem Bereich von 1/16 bis 1/2 einer Wellenlänge der Oszillationsfrequenz der VHF-Energiequelle 314 eingestellt. In diesem Beispiel wurde die Länge 318 des filmbildenden Raumes 317 relativ zu der Beförderungsrichtung 316 des Bahnsubstrats 301 auf 1/4 (75 cm) der Wellenlänge eingestellt.
Die Filmbildung unter Verwendung des in 3 gezeigten Geräts wurde wie folgt durchgeführt.
Es wurde eine Abwickelspule 321 mit einem rostfreien Stahl-Bahnsubstrat (SUS430-BA) mit einer Länge von 500 m, einer Breite von 356 mm und einer Dicke von 0,15 mm als darauf in einer Rollenform gewickeltes Bahnsubstrat 301 zur Verfügung gestellt. Diese Abwickelspule 321 wurde in die Zulieferkammer 302 eingesetzt. Das Bahnsubstrat 301 wurde von der Abwickelspule 321 abgewickelt und von der Zulieferkammer 302 zugeliefert, gefolgt durch Durchlaufen der ersten Gasschranke 307, der Vakuumkammer 303, der zweiten Gasschranke 307, der Vakuumkammer 304, der dritten Gasschranke 307, der Vakuumkammer 305 und der vierten Gasschranke 307, um in die Substrataufnahmekammer 306 zu führen, wo der Anfangsanteil des Bahnsubstrats 301 befestigt und auf die Aufwickelspule 322 aufgewickelt wurde. Das Beförderungssystem wurde so justiert, daß das Bahnsubstrat 301 kontinuierlich und sanft von der Substratzulieferkammer 302 zu der Substrataufnahmekammer befördert werden konnte, während es, ohne verformt oder verworfen zu werden, unter Verwendung eines eine Spannung aufbringenden Mechanismus (nicht gezeigt) gespannt wurde. Dann wurde das Innere jeder der Kammern 302–306 auf ein Vakuum von weniger als 1 Pa mit Hilfe von Auslaßeinrichtungen (welche das Auslaßrohr 310 einschließen) evakuiert. Während die Evakuierung für jede Kammer fortgeführt wurde, wurde Heliumgas in jede der Vakuumkammern 303–305 mit einer Flußrate von 100 sccm durch das Gaszufuhrrohr 309 zugeführt. Der Innendruck jeder der Vakuumkammern 303–305 wurde bei 100 Pa durch Regulieren der Öffnung eines Auslaßventils (nicht gezeigt) aufrechterhalten, welches in den Auslaßeinrichtungen bereitgestellt war.
Während dieser Zustand aufrechterhalten wird, wird durch Ansteuern eines das Substrat befördernden Mechanismus, welcher an der Aufwickelspule 322 bereitgestellt ist, mit dem Befördern des Bahnsubstrats 301 mit einer Beförderungsgeschwindigkeit von 1200 mm/Minute begonnen. Dann wird das Bahnsubstrat 301, welches sich in jede der Vakuumkammern 303–305 bewegt, unter Verwendung des entsprechenden Heizers 313 und eines entsprechenden Substrattemperaturmonitors (nicht gezeigt) aufgeheizt, so daß es eine vorgeschriebene Substrattemperatur aufweist. Wenn das Bahnsubstrat 301 gleichmäßig auf eine vorgeschriebene Substrattemperatur in jeder der Vakuumkammern 303–305 aufgeheizt wurde, während das Aufheizen des Bahnsubstrats 301 fortgesetzt wurde, wurde die Einleitung von Heliumgas beendet, gefolgt von Einleiten von Rohmaterialgas, welches SiH₄ einschließt, in den filmbildenden Raum von jeder der Vakuumkammern 303–305 durch das entsprechende Gaszufuhrrohr 309. In diesem Fall wurde H₂-Gas als Trenngas in jede der Gasschranken 307 mit einer Flußrate von 1000 sccm durch das entsprechende Schrankengas-Einleitungsrohr 308 eingeleitet.
Dann wurde in jeder der Vakuumkammern 303 und 305 in dem filmbildenden Raum durch die Plattenelektrode 311 eine RF-Energie mit einer Oszillationsfrequenz von 13,56 MHz zugeführt, um Plasma-Entladung hervorzurufen, wodurch das Rohmaterial Gas darin zersetzt wurde. In der Vakuumkammer 304 wurde eine VHF-Energie mit einer Oszillationsfrequenz von 100 MHz in den filmbildenden Raum 317 durch die balkenförmige Elektrode 312 zugeführt und zusätzlich eine Gleichspannung von 100 V an die balkenförmige Elektrode 312 in einer Vorwärtsrichtung zu dem Bahnsubstrat 301 angelegt, welches ein Erdungspotential aufwies, wodurch eine Plasma-Entladung hervorgerufen wurde, so daß das Rohmaterialgas darin zersetzt wurde. Dadurch wurde auf dem Bahnsubstrat 301, welches sich bewegt, sequentiell ein amorpher Silicium(a-Si)-Halbleiterfilm vom n-Typ in der Vakuumkammer 303, ein amorpher Silicium-Germanium-(a-SiGe)-Halbleiterfilm vom i-Typ in der Vakuumkammer 304 und ein mikrokristalliner Silicium (μc-Si) -Halbleiterfilm vom p-Typ in der Vakuumkammer 305 sequentiell gebildet. Auf diesem Weg wurde ein Halbleiterfilm mit einer dreilagigen Struktur mit einem n-i-p-Übergang für eine Solarzelle kontinuierlich auf dem Langbahnsubstrat 301 gebildet.
Details der filmbildenden Bedingungen in den entsprechenden Vakuumkammern 303–305 in dem vorstehenden werden kollektiv in Tabelle 1 gezeigt.
In dem vorstehenden wurde die Länge 318 des filmbildenden Raumes 317 in der Vakuumkammer 304 relativ zu der Beförderungsrichtung 316 des Bahnsubstrats auf 1/4 (75 cm, siehe Tabelle 1) der Wellenlänge der zugeführten VHF-Energie eingestellt. In diesem Zusammenhang wird vorausgesetzt, daß ein Gegenknoten und ein Knoten der VHF nicht gleichzeitig in dem filmbildenden Rahmen 317 vorhanden waren. Daher wird angenommen, daß das Plasma in einem im wesentlichen gleichmäßigen Zustand in dem filmbildenden Raum 317 erzeugt wurde.
Nun wurde die vorstehende Bildung des Halbleiterfilms mit einer dreilagigen Struktur mit einem n-i-p-Übergang auf dem Bahnsubstrat 301 kontinuierlich über die Länge von 400 m des Bahnsubstrats 301 ausgeführt. Danach wurde die Zufuhr von Entladungsenergie und die Einleitung des Rohmaterials in jede der Vakuumkammern 303–305 abgeschlossen, die Heizer in den entsprechenden Vakuumkammern wurden abgeschaltet, und die Innenseite jeder der Kammern wurde ausreichend gereinigt. Dann wurden das Bahnsubstrat und die Innenseite des Geräts ausreichend gekühlt. Danach wurde die Innenseite des Substrats auf Atmosphärendruck zurückgebracht, und die Aufwickelspule 322 mit dem Bahnsubstrat mit dem darauf aufgewickelten dreilagigen Halbleiterfilm in einer Rollenform (dies wird hiernach als "Bahnsubstratrolle" bezeichnet) aus der Substrataufnahmekammer 306 herausgenommen.
Die auf diese Weise herausgenommene Bahnsubstratrolle wurde in ein herkömmliches durch Sputtern filmbildendes Gerät vom Walze-zu-Walze-Typ (nicht gezeigt) eingesetzt, wo ein 60 nm dicker ITO-Film als transparente Elektrode auf dem dreilagigen Halbleiterfilm gebildet wurde, welcher auf dem Langbahnsubstrat gebildet war. Das Ergebende wurde geschnitten, so daß eine Vielzahl von rechteckigen Elementen erhalten wurde, welche jeweils eine Breite von 35 cm und eine Länge von 5 cm aufwiesen (in der Beförderungsrichtung des Substrats). Dann wurde auf der transparenten Elektrode jeder der sich ergebenden Elemente durch Bilden einer Vielzahl von dünnen Ag-Elektroden in einem vorgeschriebenen Intervall in Übereinstimmung mit einer herkömmlichen Art und Weise eine Sammelelektrode gebildet. Dadurch wurde eine Vielzahl von rechteckigen Solarzellen mit einem n-i-p-Übergang erhalten. Für jede der sich ergebenden Solarzellen wurde eine Auswertung unter Bezug auf ihre I-V-Eigenschaften unter Einstrahlung von Pseudo-Sonnenlicht von AM 1,5 (100 mW/cm²) durchgeführt. Und beruhend auf den I-V-Eigenschaften wurde eine photoelektrische Umwandlungseffizienz für jede der Solarzellen erhalten. Und es wurde ein Mittelwert als eine mittlere photoelektrische Umwandlungseffizienz unter den photoelektrischen Umwandlungseffizienzen der einbezogenen Solarzellen ausgerechnet.
Beispiel 1B
Die Vorgehensweisen von Beispiel 1A wurden mit der Ausnahme wiederholt, daß die Filmbildung in jeder der Vakuumkammern durchgeführt wurde, ohne das Bahnsubstrat zu bewegen, so daß eine Anzahl von Solarzellen erhalten wurde. Es wird vorausgesetzt, daß ein Gegenknoten und ein Knoten der VHF auch in diesem Beispiel nicht gleichzeitig in dem filmbildenden Raum 317 nicht vorhanden waren.
Für die sich ergebenden Solarzellen wurde eine Auswertung unter Bezug auf ihre Eigenschaften in der gleichen Art und Weise wie in Beispiel 1A durchgeführt. Und es wurde eine mittlere photoelektrische Umwandlungseffizienz für die einbezogenen Solarzellen gemessen.
Die mittlere photoelektrische Umwandlungseffizienz in diesem Beispiel wurde mit der mittleren photoelektrischen Umwandlungseffizienz in Beispiel 1A verglichen, indem letztere auf 1 festgesetzt wurde. Als Ergebnis wurde die mittlere photoelektrische Umwandlungseffizienz in diesem Beispiel mit 1,0-mal die von Beispiel 1A festgestellt.
Dieses Ergebnis macht deutlich, daß dieses Beispiel eine effiziente Massenproduktion von Solarzellen mit einer ausreichenden mittleren photoelektrischen Umwandlungseffizienz (d.h. zufriedenstellende Solarzelleneigenschaften) ermöglicht, welche ähnlich zu der von Solarzellen ist, welche auf dem Wege der Durchführung der Filmbildung auf dem Bahnsubstrat hergestellt wurden, während das Bahnsubstrat in Beispiel 1A kontinuierlich bewegt wurde.
Im Übrigen wurde in Beispiel 1A die Art und Weise des Bildens eines Halbleiterfilms auf dem Bahnsubstrat, welches kontinuierlich bewegt wurde, angewendet, und aus diesem Grund war die Produktivität in Beispiel 1A höher als die in diesem Beispiel.
Vergleichsbeispiel 1A
Die Vorgehensweisen von Beispiel 1A wurden mit der Ausnahme wiederholt, daß die Länge 318 des filmbildenden Raumes 317 relativ zu der Beförderungsrichtung des Bahnsubstrats auf 3/5 (180 cm) der Wellenlänge der zugeführten VHF-Energie eingestellt wurde, was länger ist als 1/2 der Wellenlänge. Die Flußraten der Rohmaterialgase und die VHF-Energie in dem filmbildenden Raum 317 wurden so justiert, daß die Dicke der Halbleiterschicht vom i-Typ, welche durch den filmbildenden Raum 317 gebildet wurde, die gleichen wurden wie in Beispiel 1A, so daß eine Vielzahl von Solarzellen mit einem n-i-p-Übergang erhalten wurde.
Die sich ergebenden Solarzellen wurden in der gleichen Art und Weise wie in Beispiel 1A ausgewertet, so daß eine mittlere photoelektrische Umwandlungseffizienz für diese erhalten wurde.
Die mittlere photoelektrische Umwandlungseffizienz in diesem Vergleichsbeispiel wurde mit der mittleren photoelektrischen Umwandlungseffizienz in Beispiel 1A verglichen, indem letztere auf 1 festgesetzt wurde. Als Ergebnis wurde die mittlere photoelektrische Umwandlungseffizienz in diesem Vergleichsbeispiel mit 0,65-mal der von Beispiel 1A festgestellt.
Dieses Ergebnis macht deutlich, daß die mittlere photoelektrische Umwandlungseffizienz der Solarzellen in diesem Vergleichsbeispiel denen der Solarzellen in Beispiel 1A unterlegen ist.
In diesem Vergleichsbeispiel wurde die Länge 318 des filmbildenden Raumes 317 relativ zu der Beförderungsrichtung des Bahnsubstrats auf 3/5 (180 cm) der Wellenlänge der zugeführten VHF-Energie eingestellt, was länger ist als 1/2 der Wellenlänge, wie vorstehend beschrieben. Daher wird angenommen, daß ein Gegenknoten und ein Knoten der VHF gleichzeitig in dem filmbildenden Raum 317 vorhanden waren, und aus diesem Grund Ungleichmäßigkeit in der Plasma-Intensitätsverteilung in dem filmbildenden Raum 317 auftrat. In diesem Zusammenhang wird angenommen, daß das währenddessen, wenn das Bahnsubstrat in dem filmbildenden Raum 317 kontinuierlich bewegt wurde, ein Halbleiterfilm vom i-Typ auf dem Bahnsubstrat mit gutem Plasma mit guten Eigenschaften und zur gleichen Zeit ein anderer Halbleiterfilm vom i-Typ auf dem Bahnsubstrat mit schlechterem Plasma mit unterlegenen Eigenschaften gebildet wurde. Für den mit VHF-Plasma mit ungleichmäßiger Intensitätsverteilung auf diesem Wege gebildeten Halbleiterfilm wird angenommen, daß der Film eine Uneinheitlichkeit in Bezug auf die Filmeigenschaft in der Dickenrichtung aufweist.
Demzufolge wird als Grund für die Unterlegenheit der mittleren photoelektrischen Umwandlungseffizienz der Solarzellen in diesem Vergleichsbeispiel gegenüber denen der Solarzellen in Beispiel 1A angenommen, daß dies auf den Faktor zurückzuführen ist, daß der Halbleiterfilm vom i-Typ, welcher in dem filmbildenden Raum 317 gebildet wurde, in Bezug auf die Filmeigenschaft in der Dickenrichtung eine Uneinheitlichkeit aufweist.
Vergleichsbeispiel 1B
Die Vorgehensweisen von Beispiel 1B wurden mit der Ausnahme wiederholt, daß die Länge 318 des filmbildenden Raumes 317 relativ zu der Beförderungsrichtung des Bahnsubstrats auf 3/5 (180 cm) der Wellenlänge der zugeführten VHF-Energie eingestellt wurden, was länger ist als 1/2 der Wellenlänge. Die Flußraten der Rohmaterialgase und die VHF-Energie in dem filmbildenden Raum 317 wurden so justiert, daß die Dicke der Halbleiterschicht 1 vom i-Typ, welche durch den filmbildenden Raum 317 gebildet wurde, die gleiche wurde, wie die in Beispiel 1A, so daß eine Vielzahl von Solarzellen mit einem n-i-p-Übergang erhalten wurden.
Insbesondere weil die Länge 318 des filmbildenden Raumes 317 relativ zu der Beförderungsrichtung des Bahnsubstrats länger als 1/2 der Wellenlänge der zugeführten VHF-Energie, wie vorstehend beschrieben, eingestellt wurde, waren ein Gegenknoten und ein Knoten der VHF gleichzeitig in dem filmbildenden Raum 317 vorhanden. Aus diesem Grund trat zeitweise eine Uneinheitlichkeit in der Plasma-Intensitätsverteilung in dem filmbildenden Raum 317 auf, wo ein Halbleiterfilm vom i-Typ mit einer gleichmäßigen Filmeigenschaft auf dem Bahnsubstrat nicht gebildet werden konnte. Aus diesem Grunde wurden von dem Bahnsubstrat mit dem darauf gebildeten dreilagigen Halbleiterfilm unter Verwendung eines Teils des Bahnsubstrats mit dem dreilagigen Halbleiterfilm, dessen Halbleiterfilm vom i-Typ mit dem guten Plasma mit guten Eigenschaften gebildet wurde (das Plasma bei dem Mittelbereich in der Beförderungsrichtung des Bahnsubstrats), eine Vielzahl von Solarzellen mit einem n-i-p-Übergang hergestellt (diese Solarzellen werden hiernach als "Solarzellengruppe 1" bezeichnet). Unter Verwendung des verbleibenden Teils des Bahnsubstrats wurde eine Vielzahl von Solarzellen mit einem n-i-p-Übergang hergestellt (diese Solarzellen werden hiernach als "Solarzellengruppe 2" bezeichnet). Die Solarzellen jeder der Solarzellengruppen 1 und 2 wurden in der gleichen Art und Weise wie im Beispiel 1A ausgewertet, so daß eine mittlere photoelektrische Umwandlungseffizienz für die Solarzellen der Solarzellengruppe 1 und eine mittlere photoelektrische Umwandlungseffizienz für die Solarzellen der Solarzellengruppe 2 erhalten wurde.
Jede der mittleren photoelektrischen Umwandlungseffizienz der Solarzellengruppe 1 und der mittleren photoelektrischen Umwandlungseffizienz der Solarzellengruppe 2 wurde mit der mittleren photoelektrischen Umwandlungseffizienz in Beispiel 1B verglichen, indem die mittlere photoelektrische Umwandlungseffizienz in Beispiel 1B auf 1 festgesetzt wurde. Als Ergebnis wurde die mittlere photoelektrische Umwandlungseffizienz der Solarzellengruppe 1 im wesentlichen als gleich zu der von Beispiel 1B festgestellt. Die mittlere photoelektrische Umwandlungseffizienz der Solarzellengruppe 2 wurde mit 0,65-mal der von Beispiel 1B festgestellt.
Diese Ergebnisse sagen aus, daß die mittlere photoelektrische Umwandlungseffizienz der Solarzellen der Solarzellengruppe 2 augenscheinlich zu denen der Solarzellen in Beispiel 1A unterlegen ist.
Als Grund, warum die mittlere photoelektrische Umwandlungseffizienz der Solarzellengruppe 1 im wesentlichen die gleiche, wie die in Beispiel 1B ist, wird angenommen, daß die Halbleiterfilme vom i-Typ der Solarzellen der Solarzellengruppe 1 unter Bezug auf ihre Filmeigenschaften in der Dickenrichtung im wesentlichen die gleichen sind wie jene der Solarzellen in Beispiel 1B. Als Grund, warum die mittlere photoelektrische Umwandlungseffizienz der Solarzellengruppe 2 zu denen in Beispiel 1B unterlegen ist, wird angenommen, daß die Halbleiterfilme vom i-Typ der Solarzellen der Solarzellengruppe 2 unter Bezug auf deren Filmeigenschaften in der Dickenrichtung homogen sind.
Daher kann in diesem Vergleichsbeispiel, obwohl ein Halbleiterfilm mit einer gleichmäßigen Eigenschaft in der Dickenrichtung auf einem Teil des Bahnsubstrats gebildet werden kann, weil in den filmbildenden Raum 317 erzeugtes Plasma Uneinheitlichkeit in Bezug auf die Plasma-Intensitätsverteilung aufweist, kein Halbleiterfilm mit einer homogenen Filmeigenschaft wünschenswerterweise über das vollständige Bahnsubstrat gebildet werden. Andererseits konnte in Beispiel 1B ein Halbleiterfilm mit einer homogenen Filmeigenschaft wünschenswerterweise über das vollständige Bahnsubstrat gebildet werden.
Vergleichsbeispiel 2A
Die Vorgehensweisen von Beispiel 1A wurden mit der Ausnahme wiederholt, daß die Länge 318 des filmbildenden Raumes 317 relativ zu der Beförderungsrichtung des Bahnsubstrats auf 1/32 (9,375 cm) der Wellenlänge der angelegten VHF-Energie eingestellt wurde, was kürzer ist als 1/6 der Wellenlänge. Die Flußraten der Rohmaterialgase und die VHF-Energie in dem filmbildenden Raum 317 wurden so justiert, daß die Dicke der Halbleiterschicht vom i-Typ, welche durch den filmbildenden Raum 317 gebildet wurde, dieselben wurden wie in Beispiel 1A, so daß eine Vielzahl von Solarzellen mit einem n-i-p-Übergang erhalten wurde.
Die sich ergebenden Solarzellen wurden in der gleichen Art und Weise wie im Beispiel 1A ausgewertet, so daß für sie eine mittlere photoelektrische Umwandlungseffizienz erhalten wurde.
Die mittlere photoelektrische Umwandlungseffizienz in diesem Vergleichsbeispiel wurde mit der mittleren photoelektrischen Umwandlungseffizienz in Beispiel 1A verglichen, indem letzteren auf 1 festgesetzt wurde. Als Ergebnis wurde die mittlere photoelektrische Umwandlungseffizienz in diesem Vergleichsbeispiel mit 0,7-mal der von Beispiel 1A festgestellt.
Dieses Ergebnis macht deutlich, daß die mittlere photoelektrische Umwandlungseffizienz der Solarzellen in diesem Vergleichsbeispiel offensichtlich zu denen der Solarzellen in Beispiel 1A unterlegen ist.
Als Grund hierfür wird angesehen, daß aufgrund, daß die Länge 318 des filmbildenden Raumes 317 relativ zu der Beförderungsrichtung des Bahnsubstrats 1/32 der Wellenlänge der angelegten VHF-Energie ist, was relativ kurz ist, der Abstand zwischen der balkenförmigen Elektrode 312 und jeder der gegenüberliegenden Innenwandfläche des filmbildenden Raumes 317 kurz ist und aus diesem Grund, wenn ein kleiner Vorsprung auf der Innenwandfläche vorhanden ist, solche Vorsprünge dafür verantwortlich sind, daß eine Entladung konvergent auftritt, wodurch die Entladung uneinheitlich wird.
Vergleichsbeispiel 2B
Die Vorgehensweisen von Beispiel 1B wurden mit der Ausnahme wiederholt, daß die Länge 318 des filmbildenden Raumes 317 relativ zu der Beförderungsrichtung des Bahnsubstrats auf 1/32 (9,375 cm) der Wellenlänge der angelegten VHF-Energie eingestellt wurde, was kürzer ist als 1/6 der Wellenlänge. Die Flußraten der Rohmaterialgase und die VHF-Energie in dem filmbildenden Raum 317 wurden so justiert, daß die Dicke der Halbleiterschicht vom i-Typ, welche durch den filmbildenden Raum 317 gebildet wurde, die gleichen wurden wie in Beispiel 1B, so daß eine Vielzahl von Solarzellen mit einem n-i-p-Übergang erhalten wurde.
Die sich ergebenden Solarzellen wurden in der gleichen Art und Weise wie in Beispiel 1A ausgewertet, so daß eine mittlere photoelektrische Umwandlungseffizienz für diese erhalten wurde.
Die mittlere photoelektrische Umwandlungseffizienz in diesem Vergleichsbeispiel wurde mit der mittleren photoelektrischen Umwandlungseffizienz in Beispiel 1B verglichen, indem letztere auf 1 festgesetzt wurde. Als Ergebnis wurde die mittlere photoelektrische Umwandlungseffizienz in diesem Vergleichsbeispiel mit 0,7-mal der in Beispiel 1B festgestellt.
Dieses Ergebnis macht deutlich, daß die mittlere photoelektrische Umwandlungseffizienz der Solarzellen in diesem Vergleichsbeispiel offensichtlich zu denen der Solarzellen in Beispiel 1B unterlegen ist.
Der Grund hierfür wird angenommen, daß es derselbe Tatsache ist, wie in Vergleichsbeispiel 2A beschrieben wurde.
Beispiel 2
Die Vorgehensweisen von Beispiel 1A wurden mit der Ausnahme wiederholt, daß die Länge 318 des filmbildenden Raumes 317 relativ zu der Beförderungsrichtung des Bahnsubstrats auf 1/16 (18,75 cm) der Wellenlänge der angelegten VHF-Energie festgesetzt wurden. Die Flußraten der Rohmaterialgase und die VHF-Energie in dem filmbildenden Raum 317 wurden so justiert, daß die Dicke der Halbleiterschicht vom i-Typ, welche durch den filmbildenden Raum 317 gebildet wurde, die gleiche wurde wie die in Beispiel 1A, so daß eine Vielzahl von Solarzellen mit einem n-i-p-Übergang erhalten wurde.
Die sich ergebenden Solarzellen wurden in der gleichen Art und Weise wie in Beispiel 1A ausgewertet, so daß eine mittlere photoelektrische Umwandlungseffizienz für diese erhalten wurde.
Die mittlere photoelektrische Umwandlungseffizienz in diesem Beispiel wurde mit der mittleren photoelektrischen Umwandlungseffizienz in Beispiel 1A verglichen, indem letzteren auf 1 festgesetzt wurde. Als Ergebnis wurde die mittlere photoelektrische Umwandlungseffizienz in diesem Beispiel mit 0,9-mal der von Beispiel 1A festgestellt.
Dieses Ergebnis macht deutlich, daß die mittlere photoelektrische Umwandlungseffizienz der Solarzellen in diesem Beispiel etwas unterlegen ist zu denen der Solarzellen in Beispiel 1A. Die mittlere photoelektrische Umwandlungseffizienz der Solarzellen in diesem Vergleichsbeispiel ist jedoch zufriedenstellend. Daher wird verstanden, daß dieses Beispiel die effiziente Massenproduktion von Solarzellen mit zufriedenstellenden Solarzelleneigenschaften ermöglicht.
Beispiel 3
Die Vorgehensweisen von Beispiel 1A wurden mit der Ausnahme wiederholt, daß die Länge 318 des filmbildenden Raumes 317 relativ zu der Beförderungsrichtung des Bahnsubstrats auf 1/2 (150 cm) der Wellenlänge der angelegten VHF-Energie eingestellt wurden. Die Flußraten der Rohmaterialgase und die VHF-Energie in dem filmbildenden Raum 317 wurden so justiert wurden, daß die Dicke der Halbleiterschicht vom i-Typ, welche durch den filmbildenden Raum 317 gebildet wurde, die gleiche wurde wie die in Beispiel 1A, so daß eine Vielzahl von Solarzellen mit einem n-i-p-Übergang erhalten wurde.
Die sich ergebenden Solarzellen wurden in der gleichen Art und Weise wie in Beispiel 1A ausgewertet, so daß eine mittlere photoelektrische Umwandlungseffizienz für diese erhalten wurde. Die mittlere photoelektrische Umwandlungseffizienz in diesem Beispiel wurde mit der mittleren photoelektrischen Umwandlungseffizienz in Beispiel 1A verglichen, indem letztere auf 1 festgesetzt wurde. Als Ergebnis wurde die mittlere photoelektrische Umwandlungseffizienz in diesem Beispiel mit 0,9-mal der von Beispiel 1A festgestellt.
Dieses Ergebnis macht deutlich, daß die mittlere photoelektrische Umwandlungseffizienz der Solarzellen in diesem Beispiel etwas unterlegen ist zu denen der Solarzellen in Beispiel 1A. Die mittlere photoelektrische Umwandlungseffizienz der Solarzellen in diesem Beispiel ist jedoch zufriedenstellend. Daher kann verstanden werden, daß dieses Beispiel die effiziente Massenproduktion von Solarzellen mit zufriedenstellenden Solarzelleneigenschaften ermöglicht.
Beispiel 4A und Beispiel 4B
Beispiel 4A:
Die Vorgehensweisen aus Beispiel 1A wurden mit der Ausnahme wiederholt, daß die Entladungsfrequenz (die Oszillationsfrequenz der VHF-Energie) auf 50 MHz geändert wurde. Die Länge 318 des filmbildenden Raumes 317 relativ zu der Beförderungsrichtung des Bahnsubstrats wurde auf 1/4 (150 cm) der Wellenlänge der zugeführten VHF-Energie eingestellt. Die Flußraten der Rohmaterialgase und die VHF-Energie in dem filmbildenden Raum 317 wurden so justiert, daß die Dicke der Halbleiterschicht vom i-Typ, welche durch den filmbildenden Raum 317 gebildet wurde, die gleiche wurde wie die in 1A, so daß eine Vielzahl von Solarzellen mit einem n-i-p-Übergang erhalten wurde.
Beispiel 4B:
Die Vorgehensweisen von Beispiel 4A wurden mit der Ausnahme wiederholt, daß die Bildung des Halbleiterfilms vom i-Typ auf dem Bahnsubstrat in dem filmbildenden Raum 317 durch Aussetzen der Beförderung des Bahnsubstrats durchgeführt wurden, wenn ein Anteil des Bahnsubstrats, auf welchem der Halbleiterfilm vom i-Typ zu bilden war, in dem filmbildenden Raum 317 ankam, so daß eine Vielzahl von Solarzellen mit einem n-i-p-Übergang erhalten wurde.
Auswertung
Die in Beispiel 4A erhaltenen Solarzellen wurden in der gleichen Art und Weise wie in Beispiel 1A ausgewertet, so daß eine mittlere photoelektrische Umwandlungseffizienz für diese erhalten wurde. In gleicher Weise wurden die in 4B erhaltenen Solarzellen in der gleichen Art und Weise wie in Beispiel 1A ausgewertet, so daß eine mittlere photoelektrische Umwandlungseffizienz für diese erhalten wurde.
Die mittlere photoelektrische Umwandlungseffizienz in Beispiel 4A wurde mit der mittleren photoelektrischen Umwandlungseffizienz in Beispiel 4B verglichen, indem letztere auf 1 festgesetzt wurde. Als Ergebnis wurde die mittlere photoelektrische Umwandlungseffizienz in Beispiel 4A mit 0,95-mal der von Beispiel 4B festgestellt.
Dieses Ergebnis zeigt an, daß die mittlere photoelektrische Umwandlungseffizienz in Beispiel 4A, in welchem die Filmbildung durchgeführt wurde, während das Bahnsubstrat kontinuierlich bewegt wurde, im wesentlichen die gleiche ist wie die in 4B, in welchem die Filmbildung durchgeführt wurde, während die Beförderung des Bahnsubstrats ausgesetzt wurde. Daher wird verstanden, daß die Filmbildung während der kontinuierlichen Bewegung des Bahnsubstrats keine wesentliche Verringerung in der mittleren photoelektrischen Umwandlungseffizienz für die sich ergebenden Solarzellen ergibt.
Die Produktivität in Beispiel 4A war höher als die in Beispiel 4B, weil ein Verfahren des kontinuierlichen Bildens eines Halbleiterfilms auf dem Bahnsubstrat, welches kontinuierlich in Beispiel 4A bewegt wurde, angewendet wurde.
Beispiel 5A und Beispiel 5B
Beispiel 5A:
Die Vorgehensweisen von Beispiel 1A wurden mit der Ausnahme wiederholt, daß die Entladungsfrequenz (Oszillationsfrequenz der VHF-Energie) auf 300 MHz geändert wurden. Die Länge 318 des filmbildenden Raumes 317 relativ zu der Beförderungsrichtung des Bahnsubstrats wurde auf 1/4 (25 cm) der Wellenlänge der angelegten VHF-Energie eingestellt. Die Flußraten der Rohmaterialgase und die VHF-Energie in dem filmbildenden Raum 317 wurden so justiert, daß die Dicke der Halbleiterschicht vom i-Typ, welche durch den filmbildenden Raum 317 gebildet wurde, die gleiche wurde wie die in Beispiel 1A, so daß eine Vielzahl von Solarzellen mit einem n-i-p-Übergang erhalten wurde.
Beispiel 5B:
Die Vorgehensweisen von Beispiel 5A wurden mit der Ausnahme wiederholt, daß die Bildung des Halbleiterfilms vom i-Typ auf dem Bahnsubstrat in dem filmbildenden Raum 317 durch Aussetzen der Beförderung des Bahnsubstrats durchgeführt wurde, wenn ein Anteil des Bahnsubstrats, auf welchem der Halbleiterfilm vom i-Typ zu bilden war, in dem filmbildenden Raum 317 ankam, so daß eine Vielzahl von Solarzellen mit einem n-i-p-Übergang erhalten wurde.
Auswertung
Die in Beispiel 5A erhaltenen Solarzellen wurden in der gleichen Art und Weise wie im Beispiel 1A ausgewertet, so daß eine mittlere photoelektrische Umwandlungseffizienz für diese erhalten wurde. Ähnlich wurden die in Beispiel 5B erhaltenen Solarzellen in der gleichen Art und Weise wie in Beispiel 1A ausgewertet, so daß eine mittlere photoelektrische Umwandlungseffizienz für diese erhalten wurde.
Die mittlere photoelektrische Umwandlungseffizienz in Beispiel 5A wurde mit der mittleren photoelektrischen Umwandlungseffizienz in Beispiel 5B verglichen, indem letztere auf 1 festgesetzt wurde. Als Ergebnis wurde die mittlere photoelektrische Umwandlungseffizienz in Beispiel 5A mit 1,0-mal der von Beispiel 5B festgestellt.
Dieses Ergebnis macht deutlich, daß die mittlere photoelektrische Umwandlungseffizienz in Beispiel 5A, in welchem die Filmbildung durchgeführt wurde, während das Bahnsubstrat kontinuierlich bewegt wurde, im wesentlichen die gleiche ist wie die in Beispiel 5B in welchem die Filmbildung durchgeführt wurde, während die Beförderung des Bahnsubstrats ausgesetzt wurde. Daher wird verstanden, daß die Filmbildung während des kontinuierlichen Bewegens des Bahnsubstrats keine wesentliche Verringerung in der mittleren photoelektrischen Umwandlungseffizienz der sich ergebenden Solarzellen hervorruft.
Die Produktivität in Beispiel 5A war höher als die im Beispiel 5B, weil ein Verfahren des kontinuierlichen Bildens eines Halbleiterfilms auf dem Bahnsubstrat, welches kontinuierlich im Beispiel 5A bewegt wurde, angewendet wurde.
Beispiel 6A und Beispiel 6B
Beispiel 6A:
Die Vorgehensweisen aus Beispiel 1A wurden mit der Ausnahme wiederholt, daß ein amorpher Silicium-(a-Si)-Halbleiterfilm vom i-Typ auf dem Bahnsubstrat in dem filmbildenden Raum 317 gebildet wurde, so daß eine Vielzahl von Solarzellen mit einem n-i-p-Übergang erhalten wurde.
Die filmbildenden Bedingungen in den entsprechenden Vakuumkammern 303–305 in diesem Beispiel werden in Tabelle 2 gezeigt. Im Übrigen wurden in diesem Beispiel auf dem Bahnsubstrat, welches kontinuierlich bewegt wurde, ein amorpher Silicium-(a-Si)-Halbleiterfilm vom n-Typ in der Vakuumkammer 303, ein amorpher Silicium(a-Si)-Halbleiterfilm vom i-Typ in der Vakuumkammer 304 und ein mikrokristalliner Silicium-(μc-Si)-Halbleiterfilm vom p-Typ in der Vakuumkammer 305 sequentiell gebildet.
In diesem Beispiel wurde die Länge 318 des filmbildenden Raumes 317 relativ zu der Beförderungsrichtung des Bahnsubstrats auf 1/4 der Wellenlänge der angelegten VHF-Energie eingestellt, wie auch im Fall von Beispiel 1A. In diesem Zusammenhang wird angenommen, daß ein Gegenknoten und ein Knoten der VHF nicht gleichzeitig in dem filmbildenden Raum 317 vorhanden waren, und daß das Plasma in einem im wesentlichen gleichmäßigen Zustand in dem filmbildenden Raum 317 erzeugt wurde.
Beispiel 6B:
Die Vorgehensweisen von Beispiel 6A wurden mit der Ausnahme wiederholt, daß die Bildung des Halbleiterfilms vom i-Typ auf dem Bahnsubstrat in dem filmbildenden Raum 317 durchgeführt wurde durch Aussetzen der Beförderung des Bahnsubstrats, wenn ein Anteil des Bahnsubstrats, auf welchem der Halbleiterfilm vom i-Typ zu bilden war, in dem filmbildenden Raum 317 ankam, so daß eine Vielzahl von Solarzellen mit einem n-i-p-Übergang erhalten wurde.
Auswertung
Die in Beispiel 6A erhaltenen Solarzellen wurden in der gleichen Art und Weise wie in Beispiel 1A ausgewertet, so daß eine mittlere photoelektrische Umwandlungseffizienz für diese erhalten wurde. Ähnlich wurden die in Beispiel 6B erhaltenen Solarzellen in der gleichen Art und Weise wie in Beispiel 1A ausgesetzt, so daß eine mittlere photoelektrische Umwandlungseffizienz für diese erhalten wurde.
Die mittlere photoelektrische Umwandlungseffizienz in Beispiel 6A wurde mit der mittleren photoelektrischen Umwandlungseffizienz in Beispiel 6B verglichen, indem letztere auf 1 festgesetzt wurde. Als Ergebnis wurde die mittlere photoelektrische Umwandlungseffizienz in Beispiel 6B mit 1,0-mal der von Beispiel 6B festgestellt.
Dieses Ergebnis zeigt an, daß die mittlere photoelektrische Umwandlungseffizienz im Beispiel 6A, in welchem die Filmbildung durchgeführt wurde, während das Bahnsubstrat kontinuierlich bewegt wurde, im wesentlichen die gleiche ist wie in Beispiel 6B in welchem die Filmbildung durchgeführt wurde, während die Beförderung des Bahnsubstrats ausgesetzt wurde. Daher wird verstanden, daß die Filmbildung während des kontinuierlichen Bewegens des Bahnsubstrats keine wesentliche Verringerung in der mittleren photoelektrischen Umwandlungseffizienz der sich ergebenden Solarzellen hervorruft.
Die Produktivität in Beispiel 6A war höher als die in Beispiel 6B, weil ein Verfahren des kontinuierlichen Bildens eines Halbleiterfilms auf dem Bahnsubstrat, welches kontinuierlich bewegt wurde, in Beispiel 6A, angewendet wurde.
Im vorstehenden wurde die Beschreibung der Herstellung von Solarzellen mit einem n-i-p-Übergang vorgenommen. Aber diese ist nicht begrenzend. Es ist eine Selbstverständlichkeit zu sagen, daß die vorliegende Erfindung wünschenswerterweise in der Herstellung von Solarzellen mit anderen Halbleiter-Übergängen, wie p-i-n-Übergängen, n⁺-n^–-p⁺-Übergängen, n⁺-p^–p⁺-Übergängen, p⁺-p^– -n⁺-Übergängen, p⁺-n^–-n+-Übergängen oder dergleichen angewendet werden kann.
Wie vorstehend detailliert beschrieben, stellt die vorliegende Erfindung ein filmbildendes Gerät und ein filmbildendes Verfahren zur Verfügung, in welchen ein VHF-Plasma-CVD-Verfahren wünschenswerterweise angewendet werden kann, welches fähig ist, die Filmabscheidung mit einer hohen Geschwindigkeit durchzuführen und es möglich macht, eine gleichmäßige Plasma-Intensitätsverteilung über eine große Fläche hervorzubringen, selbst wenn eine balkenförmige Elektrode mit einer kleinen Oberfläche als Entladungselektrode für die VHF-Energie angewendet wird, wobei ein Halbleiterfilm mit einer im wesentlichen gleichmäßigen Filmeigenschaft in der Dickenrichtung effizient über die gesamte Oberfläche eines großflächigen Substrats mit hoher Geschwindigkeit gebildet werden kann.
Tabelle 1
Tabelle 2
Ein filmbildendes Gerät zum Bilden eines nicht einkristallinen Siliciumgruppen-Halbleiterfilms auf einem Substrat in einem filmbildenden Raum, welcher mit einer Vakuumkammer versehen ist, unter Verwendung einer Ultrahochfrequenzenergie, welche durch eine Hochfrequenzenergie-Zufuhreinrichtung zugeführt wird, welche eine balkenförmige Elektrode umfaßt, wobei die balkenförmige Elektrode so angeordnet ist, daß ihre Längenrichtung eine Richtung für das zu bewegende Substrat schneidet und eine Länge des filmbildenden Raumes relativ zu der Richtung für das zu bewegende Substrat in einem Bereich von 1/16 bis 1/2 der Wellenlänge der in dem filmbildenden Raum zugeführten Ultrahochfrequenzenergie festgesetzt ist. Ein filmbildendes Verfahren zum Bilden eines nicht einkristallinen Siliciumgruppen-Halbleiterfilms auf einem Substrat unter Verwendung des filmbildenden Geräts.

Claims

Filmbildende Vorrichtung, welche mindestens eine Vakuumkammer mit einem darin bereitgestellten filmbildenden Raum, einer Hochfrequenz-Spannungsversorgungs-Einrichtung und einer Rohmaterialgas-Einleitungs-Vorrichtung umfaßt, und in welcher ein Halbleiterfilm von nicht einkristallinen Siliciumreihen auf einem Substrat gebildet wird, das in dem filmbildenden Raum positioniert ist, durch Einleiten eines Rohmaterialgases in den filmbildenden Raum durch die Rohmaterialgas-Einleitungs-Vorrichtung und Zuführen von Hochfrequenzspannung in den filmbildenden Raum durch die Hochfrequenz-Spannungsversorgungs-Einrichtung, wobei die Hochfrequenz-Spannungsversorgungs-Einrichtung eine balkenförmige Elektrode umfaßt, die mit einer sehr hochfrequenten Spannungsquelle elektrisch verbunden ist, die in den filmbildenden Raum zugeführte Hochfrequenzspannung umfaßt sehr hochfrequente Spannung, die balkenförmige Elektrode ist so angeordnet, daß die Längsrichtung der balkenförmigen Elektrode eine Richtung des zu bewegenden Substrats schneidet, und eine Länge des filmbildenden Raums relativ zu der Richtung für das zu bewegende Substrat in einem Bereich von 1/16 bis 1/2 einer Wellenlänge der in den filmbildenden Raum zugeführten sehr hochfrequenten Spannung beträgt.
Filmbildende Vorrichtung nach Anspruch 1, wobei das Substrat ein Langbahnsubstrat ist.
Filmbildende Vorrichtung nach Anspruch 1, wobei die balkenförmige Elektrode so in dem filmbildenden Raum angeordnet ist, daß ihre Längsrichtung im Wesentlichen im rechten Winkel zu der Richtung des zu bewegenden Substrats steht.
Filmbildende Vorrichtung nach Anspruch 1, wobei die balkenförmige Elektrode so in dem filmbildenden Raum angeordnet ist, daß sie im Wesentlichen in der Mitte der Richtung des zu bewegenden Substrats aufgestellt ist.
Filmbildende Vorrichtung nach Anspruch 1, wobei eine Gleichspannungsquelle ebenfalls mit der balkenförmigen Elektrode elektrisch verbunden ist, so daß eine gewünschte Vorspannung zusammen mit der sehr hochfrequenten Spannung in den filmbildenden Raum zugeführt wird.
Filmbildende Vorrichtung nach Anspruch 1, wobei die Vakuumkammer mit dem filmbildenden Raum mit anderen Vakuumkammern in Verbindung steht, die jeweils einen filmbildenden Raum aufweisen, das Substrat ein Langbahnsubstrat umfaßt, welches in seiner Längsrichtung kontinuierlich bewegt wird, während es nachfolgend durch die filmbildenden Räume läuft, wobei eine Vielzahl von Halbleiterfilmen nicht einkristalliner Siliciumreihen kontinuierlich auf dem Langbahnsubstrat gebildet werden, welches während des Bildens eines Halbleiterfilms von nicht einkristallinen Siliciumreihen auf dem Langbahnsubstrat durch jeden filmbildenden Raum kontinuierlich bewegt wird.
Filmbildendes Verfahren zur Bildung eines Halbleiterfilms von nicht einkristallinen Siliciumreihen auf einem in einem filmbildenden Raum positionierten Substrat durch Einleiten eines Rohmaterialgases in den filmbildenden Raum und gleichzeitiges Zuführen sehr hochfrequenter Spannung in den filmbildenden Raum, wobei die sehr hochfrequente Spannung durch eine balkenförmige Elektrode zugeführt wird, wobei die balkenförmige Elektrode so angeordnet ist, das die Längsrichtung der balkenförmige Elektrode eine Richtung für das zu bewegende Substrat schneidet und eine Länge des filmbildenden Raums relativ zu der Richtung für das zu bewegende Substrat in einem Bereich von 1/16 bis 1/2 einer Wellenlänge der VHF-Spannung liegt, die in den filmbildenden Raum zugeführt wird.
Filmbildendes Verfahren nach Anspruch 7, wobei das Substrat ein Langbahnsubstrat ist.
Filmbildendes Verfahren nach Anspruch 7wobei die balkenförmige Elektrode so in dem filmbildenden Raum angeordnet ist, daß ihre Längsrichtung im Wesentlichen im rechten Winkel zu der Richtung des zu bewegenden Substrats steht.
Filmbildendes Verfahren nach Anspruch 7, wobei die balkenförmige Elektrode so in dem filmbildenden Raum angeordnet ist, daß sie im Wesentlichen in der Mitte der Richtung des zu bewegenden Substrats aufgestellt ist.
Filmbildendes Verfahren nach Anspruch 7, wobei eine gewünschte Vorspannung zusammen mit der sehr hochfrequenten Spannung in den filmbildenden Raum zugeführt wird.
Filmbildendes Verfahren nach Anspruch 7, wobei der filmbildende Raum mit anderen isolierten filmbildenden Räumen in Verbindung steht, das Substrat ein Langbahnsubstrat umfaßt, welches in seiner Längsrichtung kontinuierlich bewegt wird, während es nachfolgend durch die filmbildenden Räume läuft, wobei eine Vielzahl von Halbleiterfilmen nicht einkristalliner Siliciumreihen kontinuierlich auf dem Langbahnsubstrat gebildet werden, welches während des Bildens eines Halbleiterfilms von nicht einkristallinen Siliciumreihen auf dem Langbahnsubstrat durch jeden filmbildenden Raum kontinuierlich bewegt wird.