JP2000038679A

JP2000038679A - 堆積膜形成方法および堆積膜形成装置

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Publication number: JP2000038679A
Application number: JP10221071A
Authority: JP
Inventors: Yasushi Fujioka; 靖藤岡; Akira Sakai; 明酒井; Shotaro Okabe; 正太郎岡部; Yuzo Koda; 勇蔵幸田; Tadashi Sawayama; 忠志澤山; Masahiro Kanai; 正博金井
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 1998-07-21
Filing date: 1998-07-21
Publication date: 2000-02-08

Abstract

(57)【要約】【課題】本発明は、ＶＨＦ周波数の高周波電力を用いて
半導体膜を形成する場合の問題点を解決し、大面積にわ
たって高速に、高品質で優れた均一性を有し、欠陥の少
ない優れた特性を有する堆積膜を形成することができる
堆積膜形成方法および堆積膜形成装置を提供することを
目的としている。【解決手段】本発明は、成膜空間内に原料ガスを導入
し、高周波電力を印加してプラズマＣＶＤ法により前記
成膜空間内を移動する基板上に半導体膜を堆積する堆積
膜形成方法または堆積膜形成装置において、前記高周波
電力をＶＨＦ周波数の高周波電力とし、該高周波電力を
前記基板移動方向に前記成膜空間内の複数箇所から印加
し、前記基板上に半導体膜を堆積することを特徴とする
ものである。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、基板上に半導体薄
膜の積層膜を連続的に製造する堆積膜形成方法および装
置に関し、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非単結晶シリコ
ン系半導体積層膜をプラズマＣＶＤ法によって連続的に
製造する方法および装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】Ｓｉ系非単結晶半導体は単結晶半導体よ
りも製造コストが安い等の利点があるため、太陽電池を
始めとする光電変換素子等の半導体層として注目を集め
ている。特に、アモルファスシリコン（ａ−Ｓｉ）を用
いた太陽電池は、フォスフィン（ＰＨ₃）、ジボラン
（Ｂ₂Ｈ₆）等のドーパントガスとなる元素を含む原料ガ
スを主原料ガスであるシラン等に混合してグロー放電分
解することにより所望の導電型を有する半導体膜が得ら
れ、所望の基板上にこれらの半導体膜を順次積層形成す
ることによって容易に半導体接合が形成でき、単結晶シ
リコン、多結晶シリコンを用いた場合よりもかなり安価
に製造できる。このような非単結晶半導体を用いた素子
を実用化するためには、良好な特性を有する半導体薄膜
を再現性良く、しかも高速に成膜する方法が要求され
る。特に、大面積の太陽電池を製造するためには、上記
要求を満たすことは必須であるといえる。

【０００３】グロー放電分解を行って堆積膜を形成する
際には、主に１３．５６ＭＨｚ等のＲＦ（ラジオ周波
数）グロー放電分解法が広く利用されている。この方法
は、高品質の半導体膜を成膜するには適しているもの
の、成膜速度を大きくすることが困難である。従って、
ＲＦグロー放電分解法は、大面積の太陽電池を大量生産
するために充分な方法であるとまではいえない。一方、
高速で高品質の堆積膜を形成しうる方法として、マイク
ロ波を用いたプラズマプロセスが注目されている。マイ
クロ波は波長が短いため、ＲＦを用いた場合より成膜室
内での電力密度を高めることが可能であり、プラズマを
効率よく発生させ、持続させることに適している。しか
しながら、マイクロ波は波長が短いため、プラズマ密度
の不均一性が生じ易く、その制御が困難であるという問
題点を有している。

【０００４】上述したような問題点を同時に解決する方
法として、ＶＨＦ周波数の高周波電力を用いて半導体膜
を形成するプラズマプロセスによる半導体膜の成膜法が
ある。近年、ＶＨＦ周波数を用いたプラズマＣＶＤ法が
注目されている。例えば、ＡｍｏｒｐｈｏｕｓＳｉｌ
ｉｃｏｎＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙ１９９２ｐ１５〜
ｐ２６（ＭａｔｅｒｉａｌｓＲｅｓｅａｒｃｈＳｏ
ｃｉｅｔｙＳｙｍｐｏｓｉｕｍＰｒｏｃｅｅｄｉｎｇ
ｓＶｏｌｕｍｅ２５８）には、放電周波数を１３．５
６ＭＨｚ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。かかる成膜法を
用いることによって、マイクロ波を用いた場合と同等の
スピードで、ＲＦグロー放電分解法同様の膜質を実現す
ることが可能である。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】ところで、ＶＨＦ周波
数の高周波電力を成膜室内に導入しようとする場合、ア
ンテナを用いるのが実用的である。しかしながら、ロー
ル・ツー・ロール方式などで長尺状の基板上に半導体膜
を形成する場合に、一本のアンテナを用いて成膜室内に
ＶＨＦ周波数の高周波電力を導入すると、以下のような
問題点が生じる。即ち、生産性を高めるために基板送り
速度を大きくすると、必然的に成膜室を大きくせざるを
えず、プラズマが不均一となり、成膜速度分布や膜特性
分布などのムラが大きくなる。その結果、半導体膜の特
性、ひいては素子特性が低下してしまうという問題が生
じる。

【０００６】そこで、本発明は、ＶＨＦ周波数の高周波
電力を用いて半導体膜を形成する場合の上記課題を解決
し、大面積にわたって高速に、高品質で優れた均一性を
有し、欠陥の少ない優れた特性を有する堆積膜を形成す
ることができる堆積膜形成方法および堆積膜形成装置を
提供することを目的としている。

【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、堆積膜形成方法および堆積膜形成装置
を、つぎのように構成したことを特徴とするものであ
る。すなわち、本発明の堆積膜形成方法は、成膜空間内
に原料ガスを導入し、高周波電力を印加してプラズマＣ
ＶＤ法により前記成膜空間内を移動する基板上に半導体
膜を堆積する堆積膜形成方法において、前記高周波電力
をＶＨＦ周波数の高周波電力とし、該高周波電力を前記
基板移動方向に前記成膜空間内の複数箇所から印加し、
前記基板上に半導体膜を堆積することを特徴としてい
る。また、本発明の堆積膜形成方法は、前記成膜空間内
の複数箇所からの印加は、１つの電源から分割した高周
波電力によって行われることを特徴としている。また、
本発明の堆積膜形成方法は、前記成膜空間内の複数箇所
からの印加は、前記成膜空間外で１つの電源から分割し
た高周波電力によって行われることを特徴としている。
また、本発明の堆積膜形成方法は、前記基板が長尺状基
板であることを特徴としている。また、本発明の堆積膜
形成方法は、前記半導体膜がシリコン系非単結晶半導体
膜であることを特徴としている。また、本発明の堆積膜
形成方法は、前記シリコン系非単結晶半導体膜を、放電
による分解率の異なる複数の混合ガスを原料ガスとして
形成することを特徴としている。

【０００８】また、本発明の堆積膜形成装置は、少なく
とも成膜空間と、該成膜空間への原料ガス導入手段と、
該成膜空間内に導入された原料ガスを分解するための高
周波電力の印加手段とを備え、プラズマＣＶＤ法により
前記成膜空間内を移動する基板上に半導体膜を堆積する
堆積膜形成装置において、前記高周波電力の印加手段
が、ＶＨＦ周波数の高周波電力を放射するアンテナであ
り、該アンテナが前記成膜空間内で前記基板の移動方向
に複数設けられていることを特徴としている。また、本
発明の堆積膜形成装置は、前記アンテナヘの高周波電力
の供給が、１つの電源から分割して供給されるように構
成されていることを特徴としている。また、本発明の堆
積膜形成装置は、前記アンテナヘの高周波電力の供給
が、前記成膜空間外で１つの電源から分割して供給され
るように構成されていることを特徴としている。また、
本発明の堆積膜形成装置は、前記基板が長尺状基板であ
ることを特徴としている。また、本発明の堆積膜形成装
置は、前記半導体膜がシリコン系非単結晶半導体膜で形
成されていることを特徴としている。また、本発明の堆
積膜形成装置は、前記シリコン系非単結晶半導体膜が、
放電による分解率の異なる複数の混合ガスを原料ガスと
して形成されていることを特徴としている。また、本発
明の堆積膜形成装置は、前記アンテナは、該アンテナの
長手方向と前記成膜空間内に導入された原料ガスの流れ
方向とが交わるように、または、該アンテナの長手方向
と前記基板の移動方向とが交わるように前記成膜空間内
に設けられていることを特徴としている。

【０００９】

【発明の実施の形態】本発明は、上記したように、ＶＨ
Ｆ周波数の高周波電力を基板移動方向に成膜空間内の複
数箇所から印加し、基板上に半導体膜を堆積するように
構成することによって、一本のアンテナを用いて成膜室
内にＶＨＦ周波数の高周波電力を導入した場合のような
問題を生じることなく、上記した本発明の課題を達成す
ることができる。

【００１０】以下、図面を用いて本発明の実施の形態を
説明する。図４は堆積膜形成装置の一例で、その図４
（ａ）は一つの成膜室内にＶＨＦアンテナを一本だけ設
けたものの一例を示す模式的な断面図であり、図４
（ｂ）は基板搬送方向に対する堆積速度の分布を示すグ
ラフである。図４（ａ）中、４０１は成膜室、４０２は
ＶＨＦアンテナ、４０３は基板、４０４は原料ガスの導
入方向、４０５はガスの排気方向、４０６は基板の移動
方向を示す。ここで４０２のアンテナは帯状基板４０３
の幅方向に長い棒状の形状で不図示のＶＨＦ発振器から
整合回路を介してＶＨＦ電力が投入される。図４（ａ）
に示すように、ＶＨＦアンテナ４０２を一本だけ設ける
と、成膜室４０１の基板移動方向の寸法が大きくなった
場合に、アンテナ４０２に垂直な方向に成膜速度分布や
膜特性分布などのムラが大きくなってしまうおそれがあ
る。前述したように、生産性を高めるために基板送り速
度を大きくすると、必然的に成膜室が４０１の基板移動
方向の寸法が大きくなり、こういった問題が生じ易い。
図４（ｂ）にこのような構成による場合の成膜速度分布
を示す。本例では、基板の移動方向４０６と垂直にＶＨ
Ｆアンテナ４０２を設けているので、基板の移動方向４
０６に沿って成膜速度分布が生じることになる。

【００１１】このような問題点を解決するために、基板
送り速度の増大に応じて成膜室の数を増やすという方法
が考えられる。図５（ａ）は、成膜室の数を増やしたも
のの一例を示す模式的な断面図である。図５（ａ）中、
５０１ａ、５０１ｂは成膜室、５０２ａ、５０２ｂはＶ
ＨＦアンテナ、５０３は基板、５０４は原料ガスの導入
方向、５０５はガスの排気方向、５０６は基板の移動方
向である。図５（ａ）に示すように、複数の成膜室５０
１ａ、５０１ｂを設け、それぞれの成膜室内にＶＨＦア
ンテナ５０２ａ、５０２ｂを設けることによって、成膜
速度分布などのムラを抑えることが可能となる。図５
（ｂ）にこのような構成による場合の成膜速度分布を示
す。図４の場合と比較して、成膜速度のムラが抑えられ
ていることがわかる。しかしながら、一つの成膜室の大
きさを制限し、複数の成膜室を設けることによって、ム
ラを抑えることが可能になるが、かかる方法には、次の
ような問題点が残されている。即ち、成膜室の内壁など
の基板５０３以外の部分に付着する膜が多くなる点や、
アンテナを複数設けることから電源が複数必要となる
点、等である。これらの点は、コストアップにつながる
ため、好ましくない。

【００１２】以上のことから、本発明は、図６（ａ）に
示すように、一つの成膜室内に複数のアンテナを設ける
ことによって、成膜速度分布などのムラを小さくすると
ともに、基板以外への膜の付着を低減するようにしたも
のである。図６（ａ）はかかる場合の一例を示す模式的
な断面図である。図６（ａ）中、６０１は成膜室、６０
２ａ、６０２ｂはＶＨＦアンテナ、６０３は基板、６０
４は原料ガスの導入方向、６０５はガスの排気方向、６
０６は基板の移動方向である。図６（ａ）のようにする
ことによっても、成膜速度分布などのムラを小さくする
ことができる。図６（ｂ）にこのように構成した場合の
成膜速度分布を示す。図４の場合と比較して、成膜速度
のムラが抑えられていることがわかる。

【００１３】本発明においては、さらに、アンテナの長
手方向と成膜室内でのガスの流れ方向とが交わるよう
に、或いは、アンテナの長手方向と基板の移動方向とが
交わるようにすることによって、より効果的にムラを抑
制するようにすることができる。また、複数のアンテナ
を用いることによって、特に原料ガス中に複数のガス種
（例えばＳｉとＧｅ、ＳｉとＣ等）が含まれている場合
に、製造された半導体薄膜の膜厚方向での組成ムラを低
減できるという顕著な効果がある。複数のアンテナを用
いる場合に、それぞれのアンテナに電源を設けた場合を
図７に示す。図中７０１〜７０６は図６の６０１〜６０
６に対応している。また、図中７０７は真空容器、７０
８ａ、７０８ｂは高周波電源（ＶＨＦ発振器）、７０９
ａ、７０９ｂはマッチング回路、７１０は絶縁封止材、
７１１はシールドボックスを示す。この様に各アンテナ
に対して電源を設けるとコストが高くなるので、複数の
アンテナに一つの電源から電力を供給することが好まし
い。その際、全てのアンテナに一つの電源から電力を供
給することがさらに好ましいが、アンテナの数が多い場
合には、いくつかのアンテナのグループ毎に電源を設け
るようにしてもよい。

【００１４】複数のアンテナに一つの電源から電力を供
給する例について以下に説明する。図８（ａ）は、二本
のアンテナに一つの電源から電力を供給する例を示す模
式的な平面図である。図８（ａ）中、８０１は成膜室、
８０２ａ、８０２ｂはＶＨＦアンテナ、８０２ｃはＶＨ
Ｆアンテナに電力を供給するための導電性部材であり、
本例では、アンテナ８０２ａ、８０２ｂと一体となって
いる。また、８０３は基板である。８１２は分岐点であ
る。本例では、アンテナが複数設けられているので、基
板の長手方向でのムラは低減されている。しかしなが
ら、導電性部材８０２ｃが基板８０３の近傍に設けられ
ており、アンテナ同様の役割を果たしてしまうため、基
板８０３の幅方向での膜厚ムラを生じてしまうおそれが
ある。このような幅方向で生じうる堆積速度のムラを図
８（ｂ）に示す。図８（ｂ）に示すように、導電性部材
８０２ｃ近傍で膜厚が厚くなってしまうおそれがある。
また、本例のように分岐点８１２を成膜空間内に設ける
と、分岐点近傍が加熱し、パワーロスを招く恐れがあ
る。このようなことから、分岐点及び導電性部材は成膜
空間外に設けることが好ましい。

【００１５】以下、成膜空間外に分岐点及び導電性部材
を設ける例を図１、図２を用いて説明する。図１、図２
はいずれも成膜空間外に分岐点及び導電性部材を設けた
例を示す模式的な平面図である。図１中、１０７は真空
容器、１０１は成膜室、１０２ａ、１０２ｂはＶＨＦア
ンテナ、１０２ｃは導電性部材、１０３は基板、１１２
は分岐点、１０８は電源、１１０は絶縁部材、１１１は
シールドボックスである。また図２中、２０１〜２１２
は図１の１０１〜１１２に対応している。図１、図２に
おいて、成膜室１０１、２０１内が成膜空間となってい
る。いずれの例でも、分岐点及び導電性部材を成膜空間
外に設けることによって、アンテナ以外での放電の発生
を防止し、また分岐点近傍での加熱を防いでいる。図
１、図２の違いは分岐点が真空容器の外部で行われる
か、内部で行われるかという点にある。成膜空間外に分
岐点及び導電性部材を設ける方法は、上記に限らない。
例えば、図３（ａ）〜図３（ｃ）に示すようにすること
ができる。図３（ａ）では、アンテナ及び導電性部材を
フォーク状に形成し一度に多く分岐している。また、図
３（ｂ）では数回に分けて分岐している。図３（ｃ）で
はアンテナ及び導電性部材をラダー状に形成し分岐した
先で集合している。

【００１６】本発明において、プラズマＣＶＤ法に用い
る、ＶＨＦ周波数の高周波電力の周波数としては、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等のマイクロ波も周
波数よりも低い周波数範囲を指し、好ましくは３０ＭＨ
ｚ乃至５００ＭＨｚ、より好ましくは１００ＭＨｚ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
較的高い周波数領域のより長い波長を用い、大面積の均
一性を望む場合には、比較的低い周波数領域を選択して
使用する。

【００１７】本発明において、シリコン系非単結晶半導
体膜を堆積させるための原料ガスとしては、具体的にシ
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、ＳｉＨ₄、Ｓｉ₂Ｈ₆、ＳｉＦ₄、ＳｉＦＨ₃、Ｓｉ
Ｆ₂Ｈ₂、ＳｉＦ₃Ｈ、Ｓｉ₃Ｈ₈、ＳｉＤ₄、ＳｉＨＤ₃、
ＳｉＨ₂Ｄ₂、ＳｉＨ₃Ｄ、ＳｉＦＤ₃、ＳｉＦ₂Ｄ₂、Ｓｉ
₂Ｄ₃Ｈ₃（ＳｉＦ₂）₅、（ＳｉＦ₂）₆、（ＳｉＦ₂）₄、
Ｓｉ₂Ｆ₆、Ｓｉ₃Ｆ₈、Ｓｉ₂Ｈ₂Ｆ₄、Ｓｉ₂Ｈ₃Ｆ₃、Ｓｉ
Ｃｌ₄、（ＳｉＣｌ₂）₅、ＳｉＢｒ₄、（ＳｉＢｒ₂）₅、
Ｓｉ₂Ｃｌ₆、ＳｉＨＣｌ₃、ＳｉＨ₂Ｂｒ₂、ＳｉＨ₂Ｃｌ
₂、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。

【００１８】また、シリコン系非単結晶半導体として、
非単結晶シリコンゲルマニウムを堆積する際の原料ガス
として、具体的に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、Ｇｅ
ＦＨ₃、ＧｅＦ₂Ｈ₂、ＧｅＦ₃Ｈ、ＧｅＨＤ₃、ＧｅＨ₂Ｄ
₂、ＧｅＨ₃Ｄ、Ｇｅ₂Ｈ₆、Ｇｅ₂Ｄ₆等が挙げられる。ま
た、シリコン系非単結晶半導体として、非単結晶炭化シ
リコンを堆積する際の原料ガスとして、具体的に炭素原
子を含有するガス化し得る化合物としてはＣＨ₄、Ｃ
Ｄ₄、Ｃ_nＨ_2n+2（ｎは整数）、Ｃ_nＨ_2n（ｎは整数）、
Ｃ₂Ｈ₂、Ｃ₆Ｈ₆、ＣＯ₂、ＣＯ等が挙げられる。

【００１９】また、半導体膜の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族原子及び第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は、
具体的にはホウ素原子導入用としては、Ｂ₂Ｈ₆、Ｂ₄Ｈ
₁₀、Ｂ₅Ｈ₉、Ｂ₅Ｈ₁₁、Ｂ₆Ｈ₁₀、Ｂ₆Ｈ₁₂、Ｂ₆Ｈ₁₄等の
水素化ホウ素、ＢＦ₃、ＢＣｌ₃等のハロゲン化ホウ素等
を挙げることができる。このほかにＡｌＣｌ₃、ＧａＣ
ｌ₃、ＩｎＣｌ₃、ＴｌＣｌ₃等も挙げることができる。
特にＢ₂Ｈ₆、ＢＦ₃が適している。第Ｖ族原子導入用の
出発物質として有効に使用されるのは、具体的には燐原
子導入用としてはＰＨ₃、Ｐ₂Ｈ₄等の水素化燐、ＰＨ
₄Ｉ、ＰＦ₃、ＰＦ₅、ＰＣｌ₃、ＰＣｌ₅、ＰＢｒ₃、ＰＢ
ｒ₅、ＰＩ₃等のハロゲン化燐が挙げられる。このほかＡ
ｓＨ₃、ＡｓＦ₃、ＡｓＣｌ₃、ＡｓＢｒ₃、ＡｓＦ₅、Ｓ
ｂＨ₃、ＳｂＦ₃、ＳｂＦ₅、ＳｂＣｌ₃、ＳｂＣｌ₅、Ｂ
ｉＨ₃、ＢｉＣｌ₃、ＢｉＢｒ₃等も挙げることができ
る。特にＰＨ₃、ＰＦ₃が適している。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。

【００２０】

【実施例】以下、本発明の実施例を示すが、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１］この実施例では、図１に示した構成の本発
明の堆積膜形成製造装置を用いて、ステンレスの長尺基
板上にアモルファスシリコンゲルマニウム半導体膜を堆
積形成した。図１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（ＳＵＳ４３０−ＢＡ）を、不図示の巻き出し室の
コイル状に巻かれたボビンから真空容器１０７を貫通
し、不図示の巻き取り室のボビンにコイル状に巻き取ら
れるようにセットした。次に、真空容器１０７と巻き出
し室、巻き取り室の内部を各々排気手段により１Ｐａ以
下に一度真空排気した。引き続き排気を行いながら、真
空容器内部の成膜室１０１に不図示のガス供給手段に接
続されたガス導入管からＨｅガスを１００ｓｃｃｍ導入
し、排気手段の排気能力を調整することで各真空容器の
内圧を１００Ｐａに維持した。この状態で、巻き取り室
のボビンに接続された不図示の基板搬送機構により、長
尺基板が毎分６００ｍｍの移動速度で連続的に移動する
ようにした。次いで、成膜室１０１に設けた不図示の基
板加熱ヒータにより、成膜室内で移動する長尺基板１０
３が所定の温度になるように加熱した。成膜室１０１で
基板１０３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、ガス導入管へのガスをＳ
ｉＨ₄およびＧｅＨ₄を含む原料ガスに切り替えた。尚、
ＳｉＨ₄とＧｅＨ₄放電による分解率が異なり、ＧｅＨ₄
はＳｉＨ₄に比較して低い高周波電力密度でも分解し易
い。次に、高周波電源（ＶＨＦ発振器）１０８からマッ
チング回路１０９を介し、成膜室１０１の外部の分岐点
１１２で２つに分割した後アンテナ１０２ａ，１０２ｂ
にＶＨＦ高周波電力を供給し、成膜室内部にグロー放電
を発生させ、原料ガスをプラズマ分解して、連続的に移
動する帯長尺基板１０３上にアモルファスシリコンゲル
マニウム半導体膜を堆積させた。表１に成膜室における
堆積膜形成条件を示す。

【００２１】

【表１】このような膜堆積を長尺基板の長さ４００ｍにわたって
連続的に行った後、成膜室１０１への高周波電力の供給
と、原料ガスの導入と、長尺基板の加熱とを停止し、各
室内を十分にパージし、長尺基板と装置内部を充分冷却
した後、装置を大気開放し、巻き取り室のボビンに巻か
れた膜が堆積された長尺基板を取り出した。長尺基板上
に堆積した膜の基板幅方向の膜厚分布を触針式の段差測
定器によって測定したところ、基板幅３５６ｍｍにわた
り堆積膜の膜厚は±５％の範囲に入っており、基板幅方
向に高い膜厚均一性が得られていると確認された。ま
た、本発明の装置で形成した半導体堆積膜の上に、半透
明電極として膜厚５ｎｍのＣｒ薄膜を直径６ｍｍに公知
の電子ビーム蒸着法で形成し、ステンレス基板とＣｒ電
極間で堆積膜の暗状態と、ＡＭ１．５、１００ｍＷ／ｃ
ｍ² 光照射状態における膜厚方向の導電率の分布を測定
した。尚、Ｃｒの半透明膜の可視波長における光透過率
は約５０％であった。その結果、基板幅３５６ｍｍにわ
たり堆積膜の暗導電率は±１５％の範囲に入っており、
基板幅方向に高い膜特性の均一性が得られていると確認
された。また、光照射状態の導電率から、本発明の装
置、方法で基板を移動させながら形成した堆積膜が、基
板を移動させずに形成した場合に得られる堆積膜の最も
良好な特性の良好な部分の特性値の±１５％以内の良好
なημτ（電子正孔対生成率×移動度×ライフタイム）
を有することが確認された。

【００２２】［実施例２］この実施例では、図２に示し
た構成の本発明の堆積膜形成製造装置を用いて、高周波
電力の分割を成膜空間外の真空容器内で行なう様にした
以外は実施例１と同様にして、ステンレスの長尺基板上
にアモルファスシリコンゲルマニウム膜を堆積形成し
た。長尺基板上に堆積した膜の基板幅方向の膜厚分布を
触針式の段差測定器によって測定したところ、基板幅３
５６ｍｍにわたり堆積膜の膜厚は±５％の範囲に入って
おり、基板幅方向に高い膜厚均一性が得られていると確
認された。また、本発明の装置で形成した半導体堆積膜
の上に、半透明電極として膜厚５ｎｍのＣｒ薄膜を直径
６ｍｍに公知の電子ビーム蒸着法で形成し、ステンレス
基板とＣｒ電極間で堆積膜の暗状態と、ＡＭ１．５、１
００ｍＷ／ｃｍ² 光照射状態における膜厚方向の導電率
の分布を測定した。尚、Ｃｒの半透明膜の可視波長にお
ける光透過率は約５０％であった。その結果、基板幅３
５６ｍｍにわたり堆積膜の暗導電率は±１５％の範囲に
入っており、基板幅方向に高い膜特性の均一性が得られ
ていると確認された。また、光照射状態の導電率から、
本発明の装置、方法で基板を移動させながら形成した堆
積膜が、基板を移動させずに形成した場合に得られる堆
積膜の最も良好な特性の良好な部分の特性値の±１５％
以内の良好なημτ（電子正孔対生成率×移動度×ライ
フタイム）を有することが確認された。

【００２３】［実施例３］この実施例では、図１に示し
た構成の本発明の堆積膜形成製造装置を用いて、堆積す
る半導体膜をアモルファスシリコンにした以外は実施例
１と同様にして、ステンレスの長尺基板上にアモルファ
スシリコン膜を堆積形成した。表２に成膜室における堆
積膜形成条件を示す。

【００２４】

【表２】長尺基板上に堆積した膜の基板幅方向の膜厚分布を触針
式の段差測定器によって測定したところ、基板幅３５６
ｍｍにわたり堆積膜の膜厚は±３％の範囲に入ってお
り、基板幅方向に高い膜厚均一性が得られていると確認
された。また、本発明の装置で形成した半導体堆積膜の
上に、半透明電極として膜厚５ｎｍのＣｒ薄膜を直径６
ｍｍに公知の電子ビーム蒸着法で形成し、ステンレス基
板とＣｒ電極間で堆積膜の暗状態と、ＡＭ１．５、１０
０ｍＷ／ｃｍ²光照射状態における膜厚方向の導電率の
分布を測定した。尚、Ｃｒの半透明膜の可視波長におけ
る光透過率は約５０％であった。その結果、基板幅３５
６ｍｍにわたり堆積膜の暗導電率は±１０％の範囲に入
っており、基板幅方向に高い膜特性の均一性が得られて
いると確認された。また、光照射状態の導電率から、本
発明の装置、方法で基板を移動させながら形成した堆積
膜が、基板を移動させずに形成した場合に得られる堆積
膜の最も良好な特性の良好な部分の特性値の±１５％以
内の良好なημτ（電子正孔対生成率×移動度×ライフ
タイム）を有することが確認された。

【００２５】［実施例４］この実施例では、図１に示し
た構成の本発明の堆積膜形成製造装置を用いて、堆積す
る半導体膜をアモルファス炭化シリコンにした以外は実
施例１と同様にして、ステンレスの長尺基板上にアモル
ファス炭化シリコン膜を堆積形成した。表３に成膜室に
おける堆積膜形成条件を示す。

【００２６】

【表３】長尺基板上に堆積した膜の基板幅方向の膜厚分布を触針
式の段差測定器によって測定したところ、基板幅３５６
ｍｍにわたり堆積膜の膜厚は±５％の範囲に入ってお
り、基板幅方向に高い膜厚均一性が得られていると確認
された。また、本発明の装置で形成した半導体堆積膜の
上に、半透明電極として膜厚５ｎｍのＣｒ薄膜を直径６
ｍｍに公知の電子ビーム蒸着法で形成し、ステンレス基
板とＣｒ電極間で堆積膜の暗状態と、ＡＭ１．５、１０
０ｍＷ／ｃｍ²光照射状態における膜厚方向の導電率の
分布を測定した。尚、Ｃｒの半透明膜の可視波長におけ
る光透過率は約５０％であった。その結果、基板幅３５
６ｍｍにわたり堆積膜の暗導電率は±１５％の範囲に入
っており、基板幅方向に高い膜特性の均一性が得られて
いると確認された。また、光照射状態の導電率から、本
発明の装置、方法で基板を移動させながら形成した堆積
膜が、基板を移動させずに形成した場合に得られる堆積
膜の最も良好な特性の良好な部分の特性値の±１５％以
内の良好なημτ（電子正孔対生成率×移動度×ライフ
タイム）を有することが確認された。

【００２７】［実施例５］この実施例では、図１に示し
た構成の本発明の堆積膜形成製造装置を用いて、印加す
る高周波電力の周波数を５００ＭＨｚに変えた以外は実
施例１と同様にして、ステンレスの長尺基板上にアモル
ファスシリコンゲルマニウム膜を堆積形成した。長尺基
板上に堆積した膜の基板幅方向の膜厚分布を触針式の段
差測定器によって測定したところ、基板幅３５６ｍｍに
わたり堆積膜の膜厚は±５％の範囲に入っており、基板
幅方向に高い膜厚均一性が得られていると確認された。
また、本発明の装置で形成した半導体堆積膜の上に、半
透明電極として膜厚５ｎｍのＣｒ薄膜を直径６ｍｍに公
知の電子ビーム蒸着法で形成し、ステンレス基板とＣｒ
電極間で堆積膜の暗状態と、ＡＭ１．５、１００ｍＷ／
ｃｍ²光照射状態における膜厚方向の導電率の分布を測
定した。尚、Ｃｒの半透明膜の可視波長における光透過
率は約５０％であった。その結果、基板幅３５６ｍｍに
わたり堆積膜の暗導電率は±１５％の範囲に入ってお
り、基板幅方向に高い膜特性の均一性が得られていると
確認された。また、光照射状態の導電率から、本発明の
装置、方法で基板を移動させながら形成した堆積膜が、
基板を移動させずに形成した場合に得られる堆積膜の最
も良好な特性の良好な部分の特性値の±１５％以内の良
好なημτ（電子正孔対生成率×移動度×ライフタイ
ム）を有することが確認された。

【００２８】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
ＶＨＦ周波数の高周波電力を基板移動方向に成膜空間内
の複数箇所から印加し、基板上に半導体膜を堆積するよ
うに構成することによって、ＶＨＦ周波数の高周波を用
いたプラズマＣＶＤ法による前述した従来のものにおけ
る課題を克服して、大面積にわたって高速に、高品質で
優れた均一性を有し、欠陥の少ない優れた特性を有する
堆積膜を形成することが可能な堆積膜形成方法および堆
積膜形成装置を実現することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の堆積膜形成装置の構成の一例を示す模
式的断面図である。

【図２】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３】（ａ）〜（ｃ）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４】（ａ）は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）はその基板搬送方向に対する
堆積速度の分布を示すグラフである。

【図５】（ａ）は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り、（ｂ）はその基板搬送方向に対
する堆積速度の分布を示すグラフである。

【図６】（ａ）は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り、（ｂ）はその基板搬送方向に対
する堆積速度の分布を示すグラフである。

【図７】従来の堆積膜形成装置の構成の一例を示す模式
的断面図である。

【図８】従来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。

【符号の説明】

１０１、２０１、４０１、５０１、６０１、７０１、８
０１：成膜室１０２ａ、１０２ｂ、２０２ａ、２０２ｂ、４０２、５
０２ａ、５０２ｂ、６０２ａ、６０２ｂ、７０４ａ、７
０４ｂ、８０４ａ、８０４ｂ：アンテナ１０２ｃ、２０２ｃ、８０２ｃ：導電性部材１０３、２０３、４０３、５０３、６０３、７０３、８
０３：基板１０４、２０４、４０４、５０４、６０４、７０４、８
０４：原料ガスの導入方向１０５、２０５、４０５、５０５、６０５、７０５、８
０５：ガスの排気方向１０６、２０６、４０６、５０６、６０６、７０６、８
０６：基板の移動方向１０７、２０７、８０７：真空容器１０８、２０８、７０８ａ、７０８ｂ、８０８：高周波
電源１０９、２０９、７０９ａ、７０９ｂ、８０９：マッチ
ング回路１１０、２１０、７１０、８１０：絶縁部材１１１、２１１、７１１、８１１：シールドボックス１１２、２１２、８１２：分岐点

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (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） 2H068 DA23 DA80 EA25 EA30 4K030 AA06 BA29 BA30 BA37 BB04 CA17 FA03 5F045 AA08 AB01 AB04 AC01 AC02 AC03 AC05 AC19 AD07 AE17 AF10 BB02 BB12 CA13 DP22 EH02 EH04

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】成膜空間内に原料ガスを導入し、高周波電
力を印加してプラズマＣＶＤ法により前記成膜空間内を
移動する基板上に半導体膜を堆積する堆積膜形成方法に
おいて、前記高周波電力をＶＨＦ周波数の高周波電力とし、該高
周波電力を前記基板移動方向に前記成膜空間内の複数箇
所から印加し、前記基板上に半導体膜を堆積することを
特徴とする堆積膜形成方法。
【請求項２】前記成膜空間内の複数箇所からの印加は、
１つの電源から分割した高周波電力によって行われるこ
とを特徴とする請求項１に記載の堆積膜形成方法。
【請求項３】前記成膜空間内の複数箇所からの印加は、
前記成膜空間外で１つの電源から分割した高周波電力に
よって行われることを特徴とする請求項１に記載の堆積
膜形成方法。
【請求項４】前記基板が長尺状基板であることを特徴と
する請求項１〜請求項３のいずれか１項に記載の堆積膜
形成方法。
【請求項５】前記半導体膜がシリコン系非単結晶半導体
膜であるをことを特徴とする請求項１〜請求項４のいず
れか１項に記載の堆積膜形成方法。
【請求項６】前記シリコン系非単結晶半導体膜を、放電
による分解率の異なる複数の混合ガスを原料ガスとして
形成することを特徴とする請求項５に記載の堆積膜形成
方法。
【請求項７】少なくとも成膜空間と、該成膜空間への原
料ガス導入手段と、該成膜空間内に導入された原料ガス
を分解するための高周波電力の印加手段とを備え、プラ
ズマＣＶＤ法により前記成膜空間内を移動する基板上に
半導体膜を堆積する堆積膜形成装置において、前記高周波電力の印加手段が、ＶＨＦ周波数の高周波電
力を放射するアンテナであり、該アンテナが前記成膜空
間内で前記基板の移動方向に複数設けられていることを
特徴とする堆積膜形成装置。
【請求項８】前記アンテナヘの高周波電力の供給が、１
つの電源から分割して供給されるように構成されている
ことを特徴とする請求項７に記載の堆積膜形成装置。
【請求項９】前記アンテナヘの高周波電力の供給が、前
記成膜空間外で１つの電源から分割して供給されるよう
に構成されていることを特徴とする請求項７に記載の堆
積膜形成装置。
【請求項１０】前記基板が長尺状基板であることを特徴
とする請求項７〜請求項９のいずれか１項に記載の堆積
膜形成装置。
【請求項１１】前記半導体膜がシリコン系非単結晶半導
体膜で形成されていることを特徴とする請求項７〜請求
項１０のいずれか１項に記載の堆積膜形成装置。
【請求項１２】前記シリコン系非単結晶半導体膜が、放
電による分解率の異なる複数の混合ガスを原料ガスとし
て形成されていることを特徴とする請求項１１に記載の
堆積膜形成装置。
【請求項１３】前記アンテナは、該アンテナの長手方向
と前記成膜空間内に導入された原料ガスの流れ方向とが
交わるように、または、該アンテナの長手方向と前記基
板の移動方向とが交わるように前記成膜空間内に設けら
れていることを特徴とする請求項７〜請求項１２のいず
れか１項に記載の堆積膜形成装置。