JP2001053009A

JP2001053009A - 機能性堆積膜の連続形成方法及び連続形成装置

Info

Publication number: JP2001053009A
Application number: JP11222933A
Authority: JP
Inventors: Hideo Tamura; 秀男田村; Shotaro Okabe; 正太郎岡部; Masahiro Kanai; 正博金井
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 1999-08-05
Filing date: 1999-08-05
Publication date: 2001-02-23

Abstract

(57)【要約】【課題】小型かつ低コストであり、堆積膜の膜質の優
れた半導体素子を製造することが可能な機能性堆積膜の
連続形成装置を提供すること、低コストでの堆積膜の膜
質の優れた半導体素子を製造することが可能な機能性堆
積膜の連続形成方法を提供すること。【解決手段】基板１０をその長手方向に搬送させなが
ら、放電炉１内にガスを供給、排気しながらプラズマを
生起させ、基板１０に堆積膜を連続的に積層させる機能
性堆積膜の連続形成方法において、放電炉１内の基板１
０の搬送方向に沿って、実質的に堆積しないガスと、実
質的に堆積するガスとをガス供給口５，６から夫々に供
給し、前記実質的に堆積しないガスのガス供給口と前記
実質的に堆積するガスのガス供給口との間から排気しな
がら堆積膜を連続的に堆積させることを特徴とする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、大面積の機能性堆
積膜の連続形成装置に係わり、特に光起電力素子等の積
層薄膜素子に用いる薄膜を基板、好ましくは帯状基板上
に連続的に形成する方法及び装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、基板上に光起電力素子等に用いる
機能性堆積膜を連続的に形成する方法として、各々の半
導体層形成用の独立した成膜室を設け、各成膜室にて各
々の半導体層の形成を行う方法が提案されている。米国
特許第４，４００，４０９号特許明細書には、ロール・
ツー・ロ―ル（ＲｏｌｌｔｏＲｏｌｌ）方式を採用
した連続プラズマＣＶＤ装置が開示されている。この装
置によれば、複数のグロ―放電領域を設け、所望の幅の
十分に長い可撓性の基板を、該基板が前記各グロ―放電
領域を順次貫通する経路に沿って配置し、前記各グロ―
放電領域において必要とされる導伝型の半導体層を堆積
しつつ、前記基板をその長手方向に連続的に搬送せしめ
ることによって、半導体接合を有する素子を連続作製す
ることができるとされている。なお、該明細書において
は、各半導体層作製時に用いるトーパントガスが他のグ
ロ―放電領域へ拡散、混入するのを防止するにはガスゲ
ートが用いられている。具体的には、前記各グロー放電
領域同士を、スリット状の分離通路によって相互に分離
し、さらに核分離通路に例えばＡｒ、Ｈ₂等の掃気用ガ
スの流れを作製させる手段が採用されている。

【０００３】また、透光性基板を用い、ｐ型半導体層、
ｉ型半導体層、ｎ型半導体層を積層させた光起電力素子
において、 ”ＨＹＤＲＯＧＥＮ−ＰＬＡＳＭＡＲＥ
ＡＣＴＩＯＮＦＬＵＳＨＩＮＧＦＯＲａ−Ｓｉ：Ｈ
Ｐ−Ｉ−ＮＳＯＬＡＲＣＥＬＬＦＡＢＲＩＣＡＴ
ＩＯＮ’，Ｙ．Ｓ．Ｔｓｕｏｅｔ．ａｌ．，Ｍａｔ．Ｒ
ｅｓ．Ｓｏｃ．Ｓｙｍｐ．Ｐｒｏｃ．Ｖｏｌ．１４９，
ｐ４７１，１９８９には、ｉ型半導体層の堆積前にｐ型
半導体層の表面を水素プラズマ処理する事が示されてい
る。

【０００４】以下に図面を用い従来例を説明する。

【０００５】図８は従来のロール・ツー・ロール方式の
大面積機能性堆積膜形成装置の概略図であり、送り出し
用真空容器１０１、ｎ型半導体層成膜用真空容器２０
１、ｉ型半導体層成模用真空容器３０１、水素プラズマ
処理用真空容器４０１、ｐ型半導体層成膜用真空容器５
０１、巻き取り用真空容器６０１はガスゲート１５１，
２５１，３５１，４５１，５５１で接続され排気口１０
２，２０２，３０２，４０２，５０２，６０２より排気
ポンプ（不図示）で真空に排気されている。帯状基板１
０は送り出し用ボビン１１１に巻かれており搬送ローラ
ー１１２により搬送方向が変更されてｎ型半導体層成膜
用真空容器２０１、ｉ型半導体層成膜用真空容器３０
１、水素プラズマ処理用真空容器４０１、ｐ型半導体層
成膜用真空容器５０１へ搬送される（矢印Ｎの方向）。
そして各真空容器内で成膜等の処理が行われた帯状基板
１０は搬送ローラー６１２により搬送方向が変更されて
巻き取り用ボビン６１１により巻き取られる。ここでガ
スゲート１５１，２５１，３５１，４５１，５５１にお
いて掃気用ガス供給管１５２，１５３，２５２，２５
３，３５２，３５３，４５２，４５３，５５２，５５３
より掃気用ガスが流されており各真空容器間でガスが混
入するのを防いでいる。

【０００６】さらに詳細について説明する。

【０００７】帯状基板１０上にｎ型半導体層、ｉ型半導
体層をｎ型半導体層成膜用真空容器２０１、ｉ型半導体
層成膜用真空容器３０１内において随時積層した後、

【０００８】水素プラズマ処理用真空容器４０１内に搬
送され、ランプヒーター４０３により所定の温度にまで
加熱され、放電炉４０４内に水素ガスがガス供給管４０
５より供給され放電電極４０６にＲＦ電力が印加されプ
ラズマを生起させ水素プラズマ処理を行う。その後ｐ型
半導体層成膜用真空容器５０１に搬送し、ランプヒータ
ー５０３により所定の温度にまで加熱され、放電炉５０
４内に成膜ガスがガス供給管５０５より供給され放電電
極５０６にＲＦ電力が印加されプラズマを生起させｐ型
半導体層の成膜を行う。これにより、ｎ型半導体層、ｉ
型半導体層、ｐ型半導体層を積層させた光起電力素子が
完成する。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記従
来例では、ｉ型半導体層成膜用真空容器とｐ型半導体層
成膜用真空容器の間に水素プラズマ処理用真空容器があ
り、そのため、真空容器、排気ユニット（不図示）、ラ
ンプヒーター、放電炉、ガス供給手段、放電電極および
ＲＦ電源（不図示）がそれぞれ必要であった。

【００１０】これにより、装置が大型化したり、装置コ
ストが高くなるといった問題点があった。

【００１１】本発明は、小型かつ低コストであり、堆積
膜の膜質の優れた半導体素子を製造することが可能な機
能性堆積膜の連続形成装置を提供することを目的とす
る。

【００１２】本発明は、低コストでの堆積膜の膜質の優
れた半導体素子を製造することが可能な機能性堆積膜の
連続形成方法を提供することを目的とする。

【００１３】

【課題を解決するための手段】本発明の機能性堆積膜の
形成方法は、基板をその長手方向に搬送させながら、放
電炉内にガスを供給、排気しながらプラズマを生起さ
せ、前記基板に堆積膜を連続的に積層させる機能性堆積
膜の連続形成方法において、前記放電炉内の前記基板の
搬送方向に沿って、実質的に堆積しないガスと、実質的
に堆積するガスとを夫々のガス供給口からに供給し、前
記実質的に堆積しないガスのガス供給口と前記実質的に
堆積するガスのガス供給口との間から排気しながら堆積
膜を連続的に堆積させることを特徴とする。

【００１４】本発明の機能性堆積膜の連続形成装置は、
基板をその長手方向に搬送させる手段、放電炉内にガス
をき供給するためのガス供給手段および該放電炉内を排
気するための排気手段、およびプラズマを生起させる手
段を有する機能性堆積膜の連続形成装置において、前記
放電炉内に前記基板の搬送方向に沿って、実質的に堆積
しないガスのガス供給手段と、実質的に堆積するガスの
ガス供給手段とを有し、前記実質的に堆積しないガスの
ガス供給手段の位置と、前記実質的に堆積するガスのガ
ス供給手段の位置との間の位置に、前記排気手段を配置
していることを特徴とする。

【００１５】

【作用】本発明では、一つの放電炉内に水素ガスなどの
実質的に堆積しないガスと、シランガスまたはシランガ
スとドーピングガス価電子制御剤などの実質的に堆積す
るガスとを、帯状基板などの基板の搬送方向の別々の位
置より供給し、それぞれのガスの供給位置の間におい
て、ガスを排気しているようになっている。そして、一
つの放電炉内において、放電電極により電力が供給さ
れ、プラズマを生起させて基板上に水素プラズマ処理と
薄膜堆積を連続して行っている。

【００１６】これにより、一つの放電炉内で水素プラズ
マ処理と薄膜形成が行えるため、従来と比べて、真空容
器、排気ユニット、ランプヒーター、放電炉、放電電極
およびＲＦ電源が少なくてすみ装置の小型化や、装置コ
ストを下げることが可能となる。さらに、一つの放電
炉内で水素プラズマ処理と薄膜形成を連続的に行えるた
め、堆積膜の膜質改善や光起電力素子作製時の特性向上
など従来には無かった更なる効果がある。

【００１７】

【発明の実施の形態】以下、本発明を図を用いてさらに
詳しく説明する。これはｐ型半導体層の作製時のｉ型半
導体層側を水素プラズマ処理する場合についてである。

【００１８】図１は本発明の実施形態におけるロール・
ツー・ロール方式のプラズマＣＶＤ法による堆積膜形成
チャンバーの断面図である。

【００１９】真空容器１は排気口２より排気ポンプ（不
図示）で排気しながら、帯状基板１０をランプヒーター
３により所定の温度まで加熱し、実質的に堆積しないガ
スとして水素ガスを水素ガス供給管５より供給し、また
実質的に堆積するガスとしてシランガスとドーピングガ
ス（ＢＦ_３）とを成膜ガス供給管６より供給する。そし
て、帯状基板１０の搬送方向（矢印Ａの方向）におけ
る、水素ガス供給管５と成膜ガス供給管６との間の位置
において水素ガスと成膜ガスとのそれぞれを排気口７よ
り排気している。これにより、水素ガスの流れ方向（矢
印Ｂ）と成膜ガスの流れ方向（矢印Ｃ）が、帯状基板の
搬送方向に対してお互い逆方向になる。その後、放電電
極８にＲＦ電源（不図示）より１３．５６ＭＨｚのＲＦ
を印加してプラズマを生起させ帯状基板上に処理を行
う。

【００２０】このように行うことにより、水素ガス供
給管５の近傍でほとんど水素ガスばかりであるＤ領域で
は、水素プラズマ処理が行え薄膜中の水素を引き抜く効
果があり、薄膜表面の構造緩和を促進することができ
る。また、排気口７の近傍で水素ガスと、成膜ガスと
が互いに混ざり合っているＥ領域では、薄膜作成時の堆
積速度が遅くなっているため膜堆積時の構造緩和よる膜
質向上と、さらに堆積膜が結晶化を起こしやすく結晶の
核を作製することができる。そして、成膜ガス供給管
６の近傍でほとんど成膜ガスばかりであるＦ領域では、
ｐ型半導体層を作製することができ、この時Ｅ領域で作
製した結晶の核をもとに結晶化が進み結晶を含んだ薄膜
を容易に高速で作製することができる。この様に、一つ
の放電炉内において、３つの作用を連続的に行うことが
できる。ここで、３つの領域を１つのランプヒーターで
温度制御を行っているが、各領域で個別にランプヒータ
ーを設け温度制御を行ってもよい。

【００２１】さらに、一つの放電炉内において、帯状基
板の搬送方向でドーピングガスの濃度を連続的に変化で
きるため、薄膜作製後のｐ型半導体層内のドーピングガ
スの濃度をｉ型半導体層側にドーピングガスの少ない連
続的に傾斜を持たせたｐ型半導体層を作製することが可
能である。

【００２２】これらにより、光起電力に用いられる良質
な特性の良いｐ型半導体層を作製することができる。

【００２３】ここで、ガス供給管５，６、排気口７の位
置形状及び数は、水素プラズマ処理や薄膜作製の条件に
より、帯状基板の搬送方向において任意に決めることが
でき、水素ガスの流れ方向と成膜ガスの流れ方向が逆に
なるような位置形状及び数であればよい。

【００２４】さらにプラズマを生起させる、放電電極は
一つ又は、複数個あっても良いまた、水素ガスと成膜ガ
スの供給をお互いに入れ替えることにより、堆積膜を作
製後に水素プラズマ処理を行うことも可能である。

【００２５】以上の説明は、ｐ型半導体層の作製時のｉ
型半導体層側を水素プラズマ処理する場合であるが、ｐ
型半導体層の作製時の透明導電膜側を水素プラズマ処理
する場合、ｎ型半導体層の作製時のｉ型半導体層側を水
素プラズマ処理する場合、またはｎ型半導体層の作製時
の裏面電極層側を水素プラズマ処理する場合も、同様に
装置の小型化や、堆積膜の膜質改善が可能である。

【００２６】なおこの説明では、実質的に堆積しないガ
スとして水素ガスを用いているが、その他に窒素、酸
素、ハロゲンガス、不活性ガス等が使用でき、水素、窒
素、酸素、ハロゲンガスを用いた場合は、化学的な反応
による改質が可能であり、不活性ガスを使用したときは
物理的な改質が可能である。また、実質的に堆積するガ
スとしては、シリコン原子を含むガスあるいは、シリコ
ン原子を含むガスと周期律表第III族元素または及び周
期律表第Ｖ族元素を含むガスの混合ガスを使用すること
ができる。

【００２７】図２は本発明のその他の実施形態における
ロール・ツー・ロール方式のプラズマＣＶＤ法による堆
積膜形成チャンバーの断面図である。これは、一つの放
電炉内で、薄膜堆積とその薄膜堆積の前後において水素
プラズマ処理を行うことができるものである。

【００２８】真空容器１は排気口１１，１２より排気ポ
ンプ（不図示）で排気しながら、帯状基板１０をランプ
ヒーター３により所定の温度まで加熱し、水素ガスを水
素ガス供給管１３，１４より供給し、また成膜用ガスと
してシランガスと、ドーピングガス（ＢＦ₃）を成膜ガ
ス供給管１５より供給する。そして、帯状基板１０の搬
送方向（矢印Ｇの方向）における、水素ガス供給管１３
と成膜ガス供給管１５との間の位置において水素ガスと
成膜ガスとのそれぞれを排気口１６より排気している。
これにより、水素ガスの流れ方向（矢印Ｈと成膜ガスの
流れ方向（矢印Ｉ）が、帯状基板の搬送方向に対してお
互い逆方向になる。さらに、成膜ガス供給管１５と水素
ガス供給管１４との間の位置において成膜ガスと水素ガ
スとのそれぞれを排気口１７より排気している。これに
より、成膜ガスの流れ方向（矢印Ｊ）と水素ガスの流れ
方向（矢印ｋ）が、帯状基板の搬送方向に対してお互い
逆方向になる。その後、放電電極８にＲＦ電源（不図
示）より１３．５６ＭＨｚのＲＦを印加してプラズマを
生起させ帯状基板上に処理を行う。

【００２９】この様に行うことにより、水素ガス供給
管１３の近傍でほとんど水素ガスばかりである領域で
は、水素プラズマ処理が行え、薄膜中の水素を引き抜く
効果があり、薄膜表面の構造緩和を促進することができ
る。また、排気口１６の近傍で水素ガスと、成膜ガス
とが互いに混ざり合っている領域では、薄膜作成時の堆
積速度が遅くなっているため膜堆積時の構造緩和よる膜
質向上と、さらに堆積膜が結晶化を起こしやすく結晶の
核を作製することができる。そして、成膜ガス供給管
１５の近傍でほとんど成膜ガスばかりである領域では、
ｐ型半導体層を作製することができ、この時排気口１６
の近傍で水素ガスと、成膜ガスとが互いに混ざり合って
いる領域で作製した結晶の核をもとに結晶化が進み結晶
を含んだ薄膜を容易に高速で作製することができる。次
に排気口１７の近傍で水素ガスと、成膜ガスとが互い
に混ざり合っている領域では、薄膜作成時の堆積速度が
遅くなっているため膜堆積時の構造緩和よる膜質が向上
する。さらに水素ガス供給管１４の近傍でほとんど水
素ガスばかりである領域では、水素プラズマ処理が行え
薄膜中の水素を引き抜く効果があり、薄膜表面の構造緩
和を促進することができる。この様に、一つの放電炉内
において、５つの作用を連続的に行うことができる。こ
こで、５つの領域を１つのランプヒーターで温度制御を
行っているが、各領域で個別にランプヒーターを設け温
度制御を行ってもよい。ここで、ガズ供給管１３．１
４．１５．排気口１６，１７の位置形状及び数は、水素
プラズマ処理や薄膜作製の条件により、帯状基板の搬送
方向において任意に決めることができ、水素ガスの流れ
方向が逆になるような位置形状及び数であればよい。さ
らに、プラズマを生起させる放電電極８は、一つ又は複
数個あっても良い。

【００３０】図３は本発明の図１のような堆積膜形成チ
ャンバーをｐ型半導体層作製時に組み込んだロール・ツ
ー・ロール方式の大面積機能性堆積膜形成装置の１例で
ある。

【００３１】送り出し用真空容器１０１、ｎ型半導体層
成膜用真空容器２０１、ｉ型半導体層成模用真空容器３
０１、ｐ型半導体層成膜用真空容器７０１、巻き取り用
真空容器６０１はガスゲート１５１，２５１，３５１，
５５１で接続され排気口１０２，２０２，３０２，７０
２，６０２より排気ポンプ（不図示）で真空に排気され
ている。帯状基板１０は送り出し用ボピン１１１に巻か
れており搬送ローラー１１２により搬送方向が変更され
てｎ型半導体層成膜用真空容器２０１、ｉ型半導体層成
膜用真空容器３０１、ｐ型半導体層成膜用真空容器７０
１へ搬送される（矢印Ｌの方向）。そして各真空容器内
で成膜等の処理が行われた帯状基板１０は搬送ローラー
６１２により搬送方向が変更されて巻き取り用ボビン６
１１により巻き取られる。ここでガスゲート１５１，２
５１，３５１，５５１において掃気用ガス供給管１５
２，１５３，２５２，２５３，３５２，３５３，５５
２，５５３より掃気用ガスが流されており各真空容器間
でガスが混入するのを防いでいる。ここで、ｐ型半導体
層成模用真空容器７０１が本発明の図１のような堆積膜
形成チャンバーである。

【００３２】

【実施例】本発明の実施例を図を用いて説明するが、本
発明はこれらの実施例によって何等限定されるものでは
ない。

【００３３】（実施例１）本発明の図１の装置を用い
た、図３の装置（ｐ型半導体層の作製時のｉ型半導体層
側を水素プラズマ処理する装置）で光起電力素子を作製
した。

【００３４】帯状基板１０として、十分に脱脂及び洗浄
を行い下部電極としてスパッタリング法によりＡｇ薄膜
を１００ｎｍ、ＺｎＯ薄膜を１μｍ成膜してあるＳＵＳ
４３０ＢＡ（幅１２０ｍｍ×長さ１００ｍ×厚さ０．１
３ｍｍ）を用い、図３のように張って、たるみの無い程
度に張力調整を行った。

【００３５】そして、各真空容器１０１，２０１，３０
１，７０１，６０１の排気口１０２，２０２，３０２，
７０２，６０２より排気ポンプ（不図示）で排気しなが
ら、各成膜用真空容器でランプヒーター２０３，３０
３，７０３により所定の温度まで加熱され、成膜用ガス
供給管５０５，６０５，７０７より成模用ガスが、水素
ガス供給管７０５より水素ガスが、また掃気用ガス供給
管１５２，１５３，２５２，２５３，３５２，３５３，
５５２，５５３より掃気用ガスとして水素ガスがそれぞ
れ導入されている。そして放電電極２０６，７０６に１
３．５６ＭＨｚのＲＦ電力が印加され、またマイクコ波
導入手段３０６より２．４５ＧＨｚのマイクロ波が導入
されそれぞれの放電炉２０４，３０４，７０４内にグロ
ー放電を生起させてプラズマＣＶＤ法により各層を成膜
した。各層の成膜条件を表１に示す。

【００３６】

【表１】

【００３７】本発明の装置を用い上記方法で得られたア
モルファスシリコン膜を堆積した帯状基板１０をロール
・ツー・ロール装置から取り出し５ｃｍ×５ｃｍの大き
さに切り離しシングルチャンバーの真空蒸着装置に図４
のような直径６ｍｍの穴９０２が２５個あるステンレス
製のマスク９０１と一緒にセットし、真空蒸着法により
表２に示す条件でＩＴＯ透明導電膜を堆積し、図５の模
式断面図に示す光起電力素子を作製した。

【００３８】

【表２】

【００３９】図５において、１０は帯状基板、１００１
はバッタリフレクター膜、１００２はＡｇ薄膜、１００
３はＺｎＯ薄膜、１０１１は半導体素子、１０１２はｎ
型半導体層、１０１３はｉ型半導体層、１０１４はｐ型
半導体層、１０２１はＩＴ０透明導電膜である。

【００４０】（比較例１）従来の図８のような装置（実
施例１と比較して水素プラズマ処理を独立して行う装
置）において、実施例１のように表３の条件で光起電力
素子を作製した。

【００４１】

【表３】

【００４２】（結果１）実施例１と比較例１で作製した
光起電力素子の特性を評価したところ、実施例１で作製
した光起電力素子のほうが５％程度短絡電流が向上して
いた。

【００４３】（実施例２）本発明の図１の装置を用い
た、ｐ型半導体層の作製時の透明導電膜側を水素プラズ
マする装置を用いて、図５のような光起電力素子を作製
した。

【００４４】（比較例２）従来の装置（実施例２と比較
して水素プラズマ処理を独立して行う装置）において、
光起電力素子を作製した。

【００４５】（結果２）実施例２と比較例２で作製した
光起電力素子の特性を評価したところ、実施例２で作製
した光起電力素子のほうがシリーズ抵抗が下がり、３％
程度曲線因子が向上していた。

【００４６】（実施例３）本発明の図１の装置を用い
た、ｎ型半導体層の作製時のバックリフレタター膜側を
水素プラズマする装置を用いて、図５のような光起電力
素子を作製した。

【００４７】（比較例３）従来の装置（実施例３と比較
して水素プラズマ処理を独立して行う装置）において、
光起電力素子を作製した。

【００４８】（結果３）実施例３と比較例３で作製した
光起電力素子の特性を評価したところ、実施例３で作製
した光起電力素子のほうがシリーズ抵抗が下がり、３％
程度曲線因子が向上していた。

【００４９】（実施例４）本発明の図１の装置を用い
た、ｎ型半導体層の作製時のｉ型半導体層側を水素プラ
ズマする装置を用いて、図５のような光起電力素子を作
製した。

【００５０】（比較例４）従来の装置（実施例４と比較
して水素プラズマ処理を独立して行う装置）において、
光起電力素子を作製した。

【００５１】（結果４）実施例４と比較例４で作製した
光起電力素子の特性を評価したところ、実施例４で作製
した光起電力素子のほうが３％程度短絡電流が向上して
いた。

【００５２】（実施例５）本発明の図１の装置を用い
た、図６の装置（ｐ型半導体層の作製時のｉ型半導体層
側を水素プラズマ処理する装置）でトリプルの光起電力
素子を作製した。

【００５３】帯状基板１１１０として、十分に脱脂及び
洗浄を行い下部電極としてスパッタリング法によりＡｇ
薄膜を１００ｎｍ、ＺｎＯ薄膜をｌμｍ成膜してあるＳ
ＵＳ４３０ＢＡ（幅１２０ｍｍ×長さ１００ｍ×厚さ
０．１３ｍｍ）を用い、送り出し用真空容器１１０１よ
り、第１のｎ型半導体層成膜用真空容器１２０１、第１
のｉ型半導体層成膜用真空容器１３０１、第１のｐ型半
導体層成膜用真空容器１４０１、第２のｎ型半導体層成
膜用真空容器１５０１、第２のｉ型半導体層成膜用真空
容器１６０１、第２のｐ型半導体層成膜用真空容器１７
０１、第３のｎ型半導体層成膜用真空容器１８０１、第
３のｉ型半導体層成模用真空容器１９０１、第３のｐ型
半導体層成膜用真空容器２００１を通過し巻き取り用真
空容器２１０１において巻き取り用ボビン２１１１に巻
き付けられたるみの無い程度に張力調整を行った。

【００５４】そして各真空容器１１０１，１２０１，１
３０１，１４０１，１５０１，１６０１，１７０１，１
８０１，１９０１，２００１，２１０１の排気口（不図
示）より排気ポンプ（不図示）で排気しながら、各成模
用真空容器でランプヒーター（不図示）により所定の温
度まで加熱され、成膜用ガス導入口（不図示）より成膜
用ガスが、また掃気用ガス供給管（不図示）より掃気用
ガスとして水素ガスがそれぞれ導入されている。そして
放電電極１２０６，１４０６，１５０６，１７０６，１
８０６，１９０６，２００６に１３．５６ＭＨｚのＲＦ
電力が印加され、またマイクロ波導入手段１３０６，１
６０６より２．４５ＧＨｚのマイクロ波が導入されそれ
ぞれグロー放電を生起させて帯状基板１１１０を一定速
度で矢印Ｍの方向に搬送して帯状基板１１１０上に第１
のｎ型半導体層、ｉ型半導体層、ｐ型半導体層、第２の
ｎ型半導体層、ｉ型半導体層、ｐ型半導体層、第３のｎ
型半導体層、ｉ型半導体層、ｐ型半導体層を連続的に形
成する。ここで、第１のｐ型半導体層成膜用真空容器１
４０１、第２のｐ型半導体層成膜用真空容器１７０１、
第３のｐ型半導体層成膜用真空容器２００１は、本発明
の図１の装置を用いており同一放電炉内において、水素
プラズマ処理と膜形成を連続的に行っている。各成膜室
での作製条件を表４に示す。

【００５５】

【表４】

【００５６】本発明の装置を用い上記方法で得られたア
モルファスシリコン膜を堆積した帯状基板をロール・ツ
ー・ロール装置から取り出し、５ｃｍ×５ｃｍの大きさ
に切り離し、実施例１と同一条件でＩＴ０透明導電膜を
堆積し、図７の模式断面図に示す太陽電池を作製した。
図７において、１１１０は帯状基板、３００１はバック
リフレクター膜、３００２はＡｇ薄膜、３００３はＺｎ
Ｏ薄膜、３０１１は第１の半導体素子、３０１２は第１
のｎ型半導体層、３０１３は第１のｉ型半導体層、３０
１４は第１のｐ型半導体層、３０２１は第２の半導体素
子、３０２２は第２のｎ型半導体層、３０２３は第２の
ｉ型半導体層、３０２４は第２のｐ型半導体層、３０３
１は第３の半導体素子、３０３２は第３のｎ型半導体
層、３０３３は第３のｉ型半導体層、３０３４は第３の
ｐ型半導体層、３０４１はＩＴ０透明導電膜である。

【００５７】（比較例５）従来の装置（実施例５と比較
して水素プラズマ処理を独立して行う装置）において、
トリプルの光起電力素子を作製した。

【００５８】（結果５）実施例５と比較例５で作製した
光起電力素子の特性を評価したところ、実施例５で作製
した光起電力素子のほうが８％程度短絡電流が向上して
いた。

【００５９】（実施例６）本発明の図２の装置を用い
た、ｐ型半導体層の作製時のｉ型半導体層側及び透明半
導体膜側を水素プラズマ処理する装置を用いて、図５の
ような光起電力素子を作製した。

【００６０】（比較例６）従来の装置（実施例６と比較
して水素プラズマ処理を独立して行う装置）において、
光起電力素子を作製した。

【００６１】（結果６）実施例６と比較例６で作製した
光起電力素子の特性を比較したところ、実施例で作製し
た光起電力素子のほうが４％程度短絡電流が向上し、シ
リーズ抵抗が下がり、２％程度曲線因子がこうじょうし
ていた。

【００６２】

【発明の効果】以上説明したように、ロール・ツー・ロ
ール方式で半導体素子等の機能性堆積膜を堆積する連続
堆積膜形成方法及び装置において、一つの放電炉内に水
素ガスなどの実質的に堆積しないガスと、シランガスま
たはシランガスとドーピングガス価電子制御剤などの実
質的に堆積するガスとを、帯状基板の搬送方向の別々の
位置より供給し、それぞれのガスの供給位置の間におい
て、ガスを排気しながら、プラズマを生起させ処理を行
うことにより、装置を小型化でき装置コストを下げられ
ると同時に、堆積膜の膜質を改善でき半導体素子の特性
を向上させることが可能である。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施の形態における堆積膜形成チャン
バーの断面図である。

【図２】本発明の他の実施の形態における堆積膜形成チ
ャンバーの断面図である。

【図３】本発明の実施の形態におけるシングルの機能性
堆積膜形成装置の断面図である。

【図４】ＩＴＯ透明導電膜用マスクの平面図である。

【図５】シングルの光起電力素子の模式断面図である。

【図６】本発明の実施の形態におけるトリプルの機能性
堆積膜形成装置の断面図である。

【図７】トリプルの光起電力素子の模式断面図である。

【図８】従来の機能性堆積膜形成装置の断面図である。

【符号の説明】

１０，１１１０基板（帯状基板）１１１，１１１１送り出し用ボビン６１１，２１１１巻き取り用ボピン１１２，６１２，１１１２，２１１２搬送ローラー１０１，１１０１送り出し用真空容器１成膜用真空容器２０１，１２０１，１５０１，１８０１ｎ型半導体層
成膜用真空容器３０１，１３０１，１６０１，１９０１ｉ型半導体層
成膜用真空容器５０１，７０１，１４０１，１７０１，２００１ｐ型
半導体層成膜用真空容器４０１水素プラズマ処理用真空容器６０１，２１０１巻き取り用真空容器２，１１，１２，２０２，３０２，４０２，５０２，６
０２，７０２排気口１５１，２５１，３５１，４５１，５５１，１１５１，
１２５１，１３５１，１４５１，１５５１，１６５１，
１７５１，１８５１，１９５１，２０５１ガスゲート１５２，１５３，２５２，２５３，３５２，３５３，４
５２，４５３，５５２，５５３分離用ガス供給管３，２０３，３０３，４０３，５０３，７０３ラ
ンプヒーター４，２０４，３０４，４０４，５０４，７０４放
電炉５，１３，１４，４０５，７０５水素ガス導入管６，１５，２０５，３０５，５０５，７０７成膜
ガス導入管８，２０６，４０６，５０６，７０６，１２０６，１４
０６，１５０６，１７０６，１８０６，１９０６，２０
０６放電電極３０６，１３０６，１６０６マイクロ波導入手段９０１ステンレス製のマスク９０２穴１００１，３００１バックリフレクター膜１００２，３００２Ａｇ薄膜１００３，３００３Ｚｎ０薄膜１０１１，３０１１，３０２１，３０３１半導体
素子１０１２，３０１２，３０２２，３０３２ｎ型半
導体層１０１３，３０１３，３０２３，３０３３ｉ型半
導体層１０１４，３０１４，３０２４，３０３４ｐ型半
導体層１０２１，３０４１透明導電膜

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (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） 5F045 AA08 AB03 AC01 AC11 AC15 AC19 AD06 AD07 AE17 AE19 AE21 AF10 AF14 BB12 BB16 CA13 CB01 DA52 DA68 DP03 DP04 DQ15 EE12 EG01 EH03 EH12 EK12 EK13 EN10 HA24 5F051 AA05 BA14 CA07 CA15 CA22 CA34 DA04 DA17 GA02

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】基板をその長手方向に搬送させなが
ら、放電炉内にガスを供給、排気しながらプラズマを生
起させ、前記基板に堆積膜を連続的に積層させる機能性
堆積膜の連続形成方法において、前記放電炉内の前記基
板の搬送方向に沿って、実質的に堆積しないガスと、実
質的に堆積するガスとを夫々のガス供給口から供給し、
前記実質的に堆積しないガスのガス供給口と前記実質的
に堆積するガスのガス供給口との間から排気しながら堆
積膜を連続的に堆積させることを特徴とする機能性堆積
膜の連続形成方法。
【請求項２】前記実質的に堆積しないガスが、水素、
窒素、酸素、ハロゲンガス、不活性ガス、のうちのいず
れかの単独ガスまたは混合ガスであることを特徴とする
請求項１に記載の機能性堆積膜の連続形成方法。
【請求項３】前記実質的に堆積するガスが、シリコ
ン原子を含むガスであることを特徴とする請求項１に記
載の機能性堆積膜の連続形成方法。
【請求項４】前記実質的に堆積するガスが、シリコ
ン原子を含むガスと、周期律表第III族元素または及び
周期律表第Ｖ族元素を含むガスの混合ガスであることを
特徴とする請求項１に記載の機能性堆積膜の連続形成方
法。
【請求項５】基板をその長手方向に搬送させる手段、
放電炉内にガスを供給するためのガス供給手段および該
放電炉内を排気するための排気手段、およびプラズマを
生起させる手段を有する機能性堆積膜の連続形成装置に
おいて、前記放電炉内に前記基板の搬送方向に沿って、
実質的に堆積しないガスのガス供給手段と、実質的に堆
積するガスのガス供給手段とを有し、前記実質的に堆積
しないガスのガス供給手段の位置と、前記実質的に堆積
するガスのガス供給手段の位置との間の位置に、前記排
気手段を配置していることを特徴とする機能性堆積膜の
連続形成装置。
【請求項６】実質的に堆積しないガスのガス供給手段
を複数個有し、該実質的に堆積しないガスの複数のガス
供給手段の間に、実質的に堆積するガスのガス供給手段
を配置したことを特徴とする請求項５記載の機能性堆積
膜の連続形成装置。
【請求項７】実質的に堆積するガスのガス供給手段を
複数個有し、該実質的に堆積するガスの複数のガス供給
手段の間に、実質的に堆積しないガスのガス供給手段を
配置したことを特徴とする請求項５記載の機能性堆積膜
の連続形成装置。