JP2722115B2 - Method and apparatus for continuously forming large-area functional deposition film by microwave plasma CVD - Google Patents
Method and apparatus for continuously forming large-area functional deposition film by microwave plasma CVDInfo
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Description
【発明の詳細な説明】 〔発明の属する技術分野〕 本発明は、大面積に亘って均一なマイクロ波プラズマ
を生起させ得る新規なマイクロ波エネルギー供給装置を
用い、これにより引き起されるプラズマ反応により、原
料ガスを分解、励起させることによって大面積の機能性
堆積膜を連続的に形成する方法及び装置に関する。Description: TECHNICAL FIELD [0001] The present invention uses a novel microwave energy supply device capable of generating uniform microwave plasma over a large area, and a plasma reaction caused by the device. The present invention relates to a method and an apparatus for continuously forming a large-area functional deposition film by decomposing and exciting a source gas.
更に詳しくは、前記原料ガスの利用効率を飛躍的に高
め、且つ高速で均一性の良い機能性堆積膜を大面積に亘
って連続的に形成することが出来る方法及び装置であっ
て、具体的には光起電力素子等の大面積薄膜半導体デバ
イスの量産化を低コストで実現させ得るものである。More specifically, there is provided a method and apparatus capable of dramatically increasing the utilization efficiency of the raw material gas and capable of continuously forming a functional deposition film having high uniformity at high speed over a large area. Can realize mass production of large-area thin-film semiconductor devices such as photovoltaic elements at low cost.
近年、全世界的に電力需要が急激に増大し、そうした
需要をまかなうべく電力生産が活発化するに及んで環境
汚染の問題が深刻化して来ている。In recent years, the demand for electric power has rapidly increased worldwide, and the problem of environmental pollution has become more serious as electric power production has been activated to meet such demand.
因に、火力発電に代替する発電方式として期待され、
すでに実用期に入ってきている原子力発電においては、
チェルノブイリ原子力発電所事故に代表されるように重
大な放射能汚染が人体に被害を与えると共に自然環境を
侵す事態が発生し、原子力発電の今後の普及が危ぶま
れ、現実に原子力発電所の新設を禁止する法令を定めた
国さえ出て来ている。However, it is expected as a power generation method to replace thermal power generation,
In nuclear power, which has already entered the practical period,
Serious radioactive contamination, which is typified by the Chernobyl nuclear power plant accident, harms the human body and invades the natural environment, threatening the future spread of nuclear power generation. There are even countries that have banned laws.
又、火力発電にしても増大する電力需要をまかなう上
から石炭、石油に代表される化石燃料の使用量は増加の
一途をたどり、それにつれて排出される二酸化炭素の量
が増大し、大気中の二酸化炭素等の温室効果ガス濃度を
上昇させ、地球温暖化現象を招き、地球の年平均気温は
確実に上昇の一途をたどっており、IEA(International
Energy Agency)では2005年までに二酸化炭素の排出量
を20%削減することを提言している。In addition, the use of fossil fuels, such as coal and petroleum, is steadily increasing in order to meet the increasing demand for electricity even with thermal power generation. It raises the concentration of greenhouse gases such as carbon dioxide and causes global warming, and the annual average temperature of the earth is steadily rising.
The Energy Agency) has proposed reducing CO2 emissions by 20% by 2005.
こうした背景のある一方、開発途上国における人工増
加、そして、それに伴う電力需要の増大は必至であり、
先進諸国における今後更なる生活様式のエレクトロニク
ス化の促進による人口一人当りの電力消費量の増大と相
まって、電力供給問題は地球規模で検討されねばならな
い状況になってきている。Against this background, the artificial increase in developing countries and the accompanying increase in electricity demand are inevitable.
The power supply problem must be considered on a global scale, coupled with an increase in power consumption per capita due to the further promotion of electronics in lifestyles in advanced countries.
このような状況下で、太陽光を利用する太陽電池によ
る発電方式は、前述した放射能汚染や地球温暖化等の問
題を惹起することはなく、また、太陽光は地球上至ると
ころに降り注いでいるためエネルギー源の偏在が少な
く、さらには、複雑な大型の設備を必要とせず比較的高
い発電効率が得られる等、今後の電力需要の増大に対し
ても、環境破壊を引き起こすことなく対応できるクリー
ンな発電方式として注目を集め、実用化に向けて様々な
研究開発がなされている。Under such circumstances, the power generation method using solar cells using sunlight does not cause the above-mentioned problems such as radioactive contamination and global warming, and the sunlight falls all over the earth. Energy sources are less unevenly distributed, and relatively high power generation efficiency can be obtained without the need for complicated large-scale facilities, so that it can respond to future increases in power demand without causing environmental destruction. Attention has been paid to a clean power generation system, and various research and developments have been made for practical use.
ところで、太陽電池を用いる発電方式については、そ
れを電力需要を賄うものとして確立させるためには、使
用する太陽電池が、光電変換効率が充分に高く、特性安
定性に優れたものであり、且つ大量生産し得るものであ
ることが基本的に要求される。By the way, for a power generation method using a solar cell, in order to establish it as one that meets the power demand, the solar cell to be used has sufficiently high photoelectric conversion efficiency and excellent characteristic stability, and It is basically required to be mass-produced.
因に、一般的な家庭において必要な電力を賄うには、
一世帯あたり3kW程度の出力の太陽電池が必要とされる
ところ、その太陽電池の光電変換効率が例えば10%程度
であるとすると、必要な出力を得るための前記太陽電池
の面積は30m2程度となる。そして、例えば十万世帯の家
庭において必要な電力を供給するには3,000,000m2とい
った面積の太陽電池が必要となる。By the way, in order to supply necessary electricity in a general household,
Where a solar cell with an output of about 3 kW per household is required, if the photoelectric conversion efficiency of the solar cell is, for example, about 10%, the area of the solar cell for obtaining the required output is about 30 m 2 Becomes For example, in order to supply necessary electric power to 100,000 households, a solar cell having an area of 3,000,000 m 2 is required.
こうしたことから、容易に入手できるシラン等の気体
状の原料ガスを使用し、これをグロー放電分解して、ガ
ラスや金属シート等の比較的安価な基板上にアモルファ
スシリコン等の半導体薄膜を堆積させることにより作製
できる太陽電池が、量産性に富み、単結晶シリコン等を
用いて作製される太陽電池に比較して低コストで生産が
できる可能性があるとして注目され、その製造方法につ
いて各種の提案がなされている。For this reason, a gaseous raw material gas such as silane, which is easily available, is used, and is decomposed by glow discharge to deposit a semiconductor thin film such as amorphous silicon on a relatively inexpensive substrate such as glass or a metal sheet. Solar cells that can be manufactured by such a method are attracting attention because of their high mass productivity and the possibility that they can be manufactured at a lower cost than solar cells manufactured using single-crystal silicon or the like. Has been made.
太陽電池を用いる発電方式にあっては、単位モジュー
ルを直列又は並列に接続し、ユニット化して所望の電
流、電圧を得る形式が採用されることが多く、各モジュ
ールにおいては断線やショートが生起しないことが要求
される。加えて、各モジュール間の出力電圧や出力電流
のばらつきのないことが重要である。こうしたことか
ら、少なくとも単位モジュールを作製する段階でその最
大の特性決定要素である半導体層そのものの特性均一性
確保されていることが要求される。そして、モジュール
設計をし易くし、且つモジュール組立工程の簡略化でき
るようにする観点から大面積に亘って特性均一性の優れ
た半導体堆積膜が提供されることが太陽電池の量産性を
高め、生産コストの大幅な低減を達成せしめるについて
要求される。In a power generation system using a solar cell, a form in which unit modules are connected in series or in parallel to obtain a desired current and voltage by unitization is often adopted, and disconnection or short circuit does not occur in each module. Is required. In addition, it is important that there is no variation in output voltage or output current between the modules. For this reason, it is required that the uniformity of the characteristics of the semiconductor layer itself, which is the largest characteristic determining factor, be ensured at least at the stage of manufacturing the unit module. From the viewpoint of facilitating module design and simplifying the module assembling process, the provision of a semiconductor deposition film having excellent uniformity of characteristics over a large area enhances mass productivity of solar cells, Required to achieve significant reductions in production costs.
太陽電池については、その重要な構成要素たる半導体
層は、いわゆるpn接合、pin接合等の半導体接合がなさ
れている。それらの半導体接合は、導電型の異なる半導
体層を順次積層したり、一導電型の半導体層中に異なる
導電型のドーパントをイオン打込み法等によって打込ん
だり、熱拡散によって拡散させたりすることにより達成
される。As for the solar cell, a semiconductor layer, which is an important component, has a semiconductor junction such as a so-called pn junction or a pin junction. These semiconductor junctions are formed by sequentially laminating semiconductor layers of different conductivity types, implanting dopants of different conductivity types into a semiconductor layer of one conductivity type by ion implantation, or diffusing them by thermal diffusion. Achieved.
この点を、前述した注目されているアモルファスシリ
コン等の薄膜半導体を用いた太陽電池についてみると、
その作製においては、ホスフィン(PH3),ジボラン(B
2H6)等のドーパント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達成できることが知られてい
る。そしてこのことから、アモルファスシリコン系の太
陽電池を作製するについて、その各々の半導体層形成用
の独立した成膜室を設け、該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。Looking at this point, solar cells using thin-film semiconductors such as amorphous silicon, which have attracted attention,
In the production, phosphine (PH 3 ), diborane (B
A semiconductor film having a desired conductivity type is obtained by mixing a source gas containing an element serving as a dopant such as 2 H 6 ) with silane or the like as a main source gas and subjecting the mixture to glow discharge decomposition. It is known that a semiconductor junction can be easily achieved by sequentially laminating the semiconductor films. For this reason, in order to manufacture an amorphous silicon-based solar cell, a method has been proposed in which an independent film formation chamber for forming each semiconductor layer is provided, and each semiconductor layer is formed in the film formation chamber. ing.
因に米国特許4,400,409号特許明細書には、ロール・
ツー・ロール(Roll to Roll)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
数のグロー放電領域を設け、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ー放電領域を順次貫通
する経路に沿って配置し、前記各グロー放電領域におい
て必要される導電型の半導体層を堆積形成しつつ、前記
基板をその長手方向に連続的に搬送せしめることによっ
て、半導体接合を有する素子を連続形成することができ
るとされている。なお、該明細書においては、各半導体
層形成時に用いるドーパントガスが他のグロー放電領域
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志を、
スリット状の分離通路によって相互に分離し、さらに該
分離通路に例えばAr,H2等の掃気用ガスの流れを形成さ
せる手段が採用されている。こうしたことからこのロー
ル・ツー・ロール方式は、半導体素子の量産に適する方
式であると言えよう。By the way, U.S. Pat.
A continuous plasma CVD apparatus employing a roll-to-roll system is disclosed. According to this apparatus, a plurality of glow discharge regions are provided, and a sufficiently long flexible substrate having a desired width is arranged along a path through which the substrate sequentially passes through each of the glow discharge regions. It is stated that the element having a semiconductor junction can be continuously formed by continuously transporting the substrate in the longitudinal direction while depositing and forming a conductive semiconductor layer required in the discharge region. In this specification, a gas gate is used to prevent a dopant gas used for forming each semiconductor layer from diffusing and mixing into another glow discharge region. Specifically, each of the glow discharge regions is
Separated from one another by a slit-shaped separation passageway, and is employed further the separation passage, for example, Ar, means for forming a flow of scavenging gas such as H 2. From this, it can be said that this roll-to-roll system is suitable for mass production of semiconductor devices.
しかしながら、前記各半導体層の形成はRF(ラジオ周
波数)を用いたプラズマCVD法によって行われるとこ
ろ、連続的に形成される膜の特性を維持しつつその膜堆
積速度の向上を図るにはおのずと限界がある。即ち、例
えば膜厚が高々5000Åの半導体層を形成する場合であっ
ても相当長尺で、大面積にわたって常時所定のプラズマ
を生起し、且つ該プラズマを均一に維持する必要があ
る。ところが、そのようにするについては可成りの熟練
を必要とし、その為に関係する種々のプラズマ制御パラ
メーターを一般化するのは困難である。また、用いる成
膜用原料ガスの分解効率及び利用効率は高くはなく、生
産コストを引き上げる要因の一つともなっている。However, since the formation of each semiconductor layer is performed by a plasma CVD method using RF (radio frequency), it is naturally a limit to improve the film deposition rate while maintaining the characteristics of a continuously formed film. There is. That is, for example, even when a semiconductor layer having a thickness of at most 5000 ° is formed, it is necessary to always generate a predetermined plasma over a large area and maintain the plasma uniformly. However, doing so requires considerable skill and it is difficult to generalize the various plasma control parameters involved. In addition, the decomposition efficiency and utilization efficiency of the film-forming source gas used are not high, which is one of the factors for raising the production cost.
また他に、特開昭61-288074号公報には、改良された
ロール・ツー・ロール方式を用いた堆積膜形成装置が開
示されている。この装置においては、反応容器内に設置
されたフレキシブルな連続シート状基板の一部にホロ様
たるみ部を形成し、この中に前記反応容器とは異なる活
性化空間にて生成された活性種及び必要に応じて他の原
料ガスを導入し熱エネルギーにより化学的相互作用をせ
しめ、前記ホロ様たるみ部を形成しているシート状基板
の内面に堆積膜を形成することを特徴としている。この
ようにホロ様たるみ部の内面に堆積を行うことにより、
装置のコンパクト化が可能となる。さらに、あらかじめ
活性化された活性種を用いるので、従来の堆積膜形成装
置に比較して成膜速度を早めることができる。In addition, Japanese Patent Application Laid-Open No. 61-288074 discloses a deposited film forming apparatus using an improved roll-to-roll method. In this apparatus, a hollow continuous portion is formed in a part of a flexible continuous sheet-like substrate installed in a reaction vessel, and active species generated in an activation space different from that of the reaction vessel in this, and It is characterized in that another source gas is introduced as required and a chemical interaction is caused by thermal energy to form a deposited film on the inner surface of the sheet-like substrate forming the holo-like slack portion. By depositing on the inner surface of the holo-like sag as described above,
The device can be made compact. Further, since active species that have been activated in advance are used, the film forming speed can be increased as compared with a conventional deposited film forming apparatus.
ところが、この装置はあくまで熱エネルギーの存在下
での化学的相互作用による堆積膜形成反応を利用したも
のであり、更なる成膜速度の向上を図るには、活性種の
導入量及び熱エネルギーの供給量を増やすことが必要で
あるが、熱エネルギーを大量且つ均一に供給する方法
や、反応性の高い活性種を大量に発生させて反応空間に
ロスなく導入する方法にも限界がある。However, this apparatus utilizes a deposited film forming reaction due to chemical interaction in the presence of thermal energy, and in order to further improve the film forming rate, the amount of active species introduced and the thermal energy must be reduced. Although it is necessary to increase the supply amount, there is also a limit to a method for supplying a large amount of heat energy uniformly, and a method for generating a large amount of highly reactive active species and introducing it to the reaction space without loss.
一方、最近注目されているのが、マイクロ波を用いた
プラズマプロセスである。マイクロ波は周波数帯が短い
ため従来のRFを用いた場合よりもエネルギー密度を高め
ることが可能であり、プラズマを効率良く発生させ、持
続させることに適している。On the other hand, a plasma process using microwaves has recently attracted attention. Since the microwave has a short frequency band, the energy density can be increased as compared with the case of using the conventional RF, and is suitable for efficiently generating and sustaining the plasma.
例えば、米国特許第4,517,223号明細書及び同第4,50
4,518号明細書には、低圧下でのマイクロ波グロー放電
プラズマ内で小面積の基体上に薄膜を堆積形成させる方
法が開示されているが、該方法によれば、低圧下でのプ
ロセス故、膜特性の低下の原因となる活性種のポリマリ
ゼーションを防ぎ高品質の堆積膜が得られるばかりでな
く、プラズマ中でのポリシラン等の粉末の発生を抑え、
且つ、堆積速度の飛躍的向上が図れるとされてはいるも
のの、大面積に亘って均一な堆積膜形成を行うにあたっ
ての具体的開示はなされていない。For example, U.S. Pat.Nos. 4,517,223 and 4,50
No. 4,518 discloses a method of depositing and forming a thin film on a substrate having a small area in a microwave glow discharge plasma under a low pressure. Not only can high-quality deposited films be prevented by preventing the polymerization of active species that cause a decrease in film characteristics, but also the generation of powders such as polysilane in plasma can be suppressed.
Although it is said that the deposition rate can be dramatically improved, no specific disclosure has been made in forming a uniform deposited film over a large area.
一方、米国特許第4,729,341号明細書には、一対の放
射型導波管アプリケーターを用いた高パワープロセスに
よって、大面積の円筒形基体上に光導電性半導体薄膜を
堆積形成させる低圧マイクロ波プラズマCVD法及び装置
が開示されているが、大面積基体としては円筒形の基
体、即ち、電子写真用光受容体としてのドラムに限られ
ており、大面積且つ長尺の基体への適用はなされていな
い。On the other hand, U.S. Pat.No. 4,729,341 discloses a low-pressure microwave plasma CVD for depositing and forming a photoconductive semiconductor thin film on a large-sized cylindrical substrate by a high-power process using a pair of radiation-type waveguide applicators. Although a method and an apparatus are disclosed, the large-area substrate is limited to a cylindrical substrate, that is, a drum as a photoreceptor for electrophotography, and is applied to a large-area and long substrate. Absent.
ところで、マイクロ波を用いたプラズマはマイクロ波
の波長が短いためエネルギーの不均一性が生じやすく大
面積化に対しては、解決されねばならない問題点が種々
残されている。By the way, since plasma using microwaves has a short microwave wavelength, energy non-uniformity is likely to occur, and there are various problems that must be solved for increasing the area.
例えば、マイクロ波エネルギーの均一化に対する有効
な手段として遅波回路の利用があるが、該遅波回路には
マイクロ波アプリケーターの横方向への距離の増加に伴
いプラズマへのマイクロ波結合の急激な低下が生じると
いった独特の問題点を有している。そこで、この問題点
を解決する手段として、被処理体と遅波回路との距離を
変える基体の表面近傍でのエネルギー密度を均一にする
方法が試みられている。例えば、米国特許第3,814,983
号明細書及び同第4,521,717号明細書には、そうした方
法が開示されている。そして前者においては、基体に対
してある角度に遅波回路を傾斜させる必要性があること
が記載されているが、プラズマに対するマイクロ波エネ
ルギーの伝達効率は満足のゆくものではない。また、後
者にあっては、基体とは平行な面内に、非平行に2つの
遅波回路を設けることが開示されている。即ち、マイク
ロ波アプリケーターの中央に垂直な平面同志が、被処理
基板に平行な面内で、且つ基板の移動方向に対して直角
な直線上で互いに交わるように配置することが望ましい
こと、そして2つのアプリケーター間の干渉を避けるた
め、アプリケーター同志を導波管のクロスバーの半分の
長さだけ基体の移動方向に対して横にずらして配設する
ことのそれぞれが開示されている。For example, an effective means for equalizing microwave energy is the use of a slow-wave circuit, which has an abrupt microwave coupling to the plasma as the microwave applicator increases in lateral distance. It has a unique problem that a drop occurs. Therefore, as a means for solving this problem, a method of changing the distance between the object to be processed and the slow wave circuit to make the energy density near the surface of the substrate uniform has been attempted. For example, U.S. Pat.
No. 4,521,717 discloses such a method. In the former, it is described that the slow-wave circuit needs to be inclined at a certain angle with respect to the substrate, but the transmission efficiency of microwave energy to plasma is not satisfactory. Further, in the latter, it is disclosed that two slow wave circuits are provided in a plane parallel to the base body in a non-parallel manner. That is, it is desirable that the planes perpendicular to the center of the microwave applicator cross each other in a plane parallel to the substrate to be processed and on a straight line perpendicular to the moving direction of the substrate. In order to avoid interference between the two applicators, each of them is displaced laterally to the direction of movement of the substrate by half the length of the waveguide crossbar.
また、プラズマの均一性(即ち、エネルギーの均一
性)を保持するようにするについての提案がいくつかな
されている。それらの提案は、例えば、ジャーナル・オ
ブ・バキューム・テクノロジィー(Journal of Vacuum
Science Technology)B−4(1986年1月〜2月)295
頁−298頁および同誌のB−4(1986年1月〜2月)126
頁−130頁に記載された報告に見られる。これらの報告
によれば、マイクロ波プラズマ・ディスク・ソース(MP
DS)と呼ばれるマイクロ波リアクタが提案されている。
即ち、プラズマは円板状あるいはタブレット状の形をな
していて、その直径はマイクロ波周波数の関数となって
いるとしている。そしてそれら報告は次のような内容を
開示している。即ち、まず、プラズマ・ディスク・ソー
スをマイクロ波周波数によって変化させることができる
という点にある。ところが、2.45GHzで作動できるよう
に設計したマイクロ波プラズマ・ディスク・ソースにお
いては、プラズマの閉じ込め直径はたかだか10cm程度で
あり、プラズマ体積にしてもせいぜい118cm3程度であっ
て、大面積化とは到底言えない。また、前記報告は、91
5MHzという低い周波数で作動するように設計したシステ
ムでは、周波数を低くすることで約40cmのプラズマ直
径、及び2000cm3のプラズマ体積が与えられるとしてい
る。前記報告は更に、より低い周波数、例えば、400MHz
で作動させることにより1mを超える直径まで放電を拡大
できるとしている。ところがこの内容を達成する装置と
なると極めて高価な特定のものが要求される。Some proposals have been made to maintain plasma uniformity (ie, energy uniformity). The proposals are, for example, from the Journal of Vacuum Technology.
Science Technology) B-4 (January-February 1986) 295
Page-298 and B-4 of the magazine (January-February 1986) 126
See page-130. According to these reports, microwave plasma disk sources (MP
A microwave reactor called DS) has been proposed.
That is, the plasma has a disk-like or tablet-like shape, and its diameter is a function of the microwave frequency. And those reports disclose the following contents. That is, first, the plasma disk source can be changed by the microwave frequency. However, in the microwave plasma disc source which is designed to operate at 2.45 GHz, the plasma confinement diameter is at most about 10 cm, a most 118cm 3 about even if the plasma volume, the large area I can't say at all. The report also states that
In systems designed to operate at frequencies as low as 5 MHz, the lower frequency provides a plasma diameter of about 40 cm and a plasma volume of 2000 cm 3 . The report further reports that the lower frequency, e.g., 400 MHz
It is said that the discharge can be expanded to a diameter of more than 1 m by operating at. However, a device which achieves this content requires a very expensive specific device.
即ち、マイクロ波の周波数を低くすることで、プラズ
マの大面積化は達成できるが、このような周波数域での
高出力のマイクロ波電源は一般化されてはいなく、入手
困難であり入手出来得たとしても極めて高価である。そ
してまた、周波数可変式の高出力のマイクロ波電源は更
に入手困難である。In other words, a large-area plasma can be achieved by lowering the frequency of the microwave, but a high-power microwave power supply in such a frequency range has not been generalized and is difficult to obtain. Very expensive, if at all. Also, it is more difficult to obtain a variable-power high-power microwave power supply.
同様に、マイクロ波を用いて高密度プラズマを効率的
に生成する手段として、空胴共振器の周囲に電磁石を配
置し、ECR(電子サイクロトロン共鳴)条件を成立させ
る方法が特開昭55-141729号公報及び特開昭57-133636号
公報等により提案されており、また学会等ではこの高密
度プラズマを利用して各種の半導体薄膜が形成されるこ
とが多数報告されており、すでにこの種のマイクロ波EC
RプラズマCVD装置が市販されるに至っている。Similarly, as a means for efficiently generating high-density plasma using microwaves, a method of arranging an electromagnet around a cavity resonator and satisfying ECR (Electron Cyclotron Resonance) conditions is disclosed in Japanese Patent Laid-Open No. 55-141729. Japanese Patent Application Laid-Open No. 57-133636 and Japanese Patent Application Laid-Open No. 57-133636, and various reports have been made by academic societies and the like that various types of semiconductor thin films are formed using this high-density plasma. Microwave EC
R plasma CVD equipment has been commercialized.
ところが、これらのECRを用いた方法においては、プ
ラズマの制御に磁石を用いているため、マイクロ波の波
長に起因するプラズマの不均一性に、更に、磁界分布の
不均一性も加わって、大面積の基板上に均一な堆積膜を
形成するのは技術的に困難とされている。また、大面積
化のため装置を大型化する場合には、おのずと用いる電
磁石も大型化し、それに伴う重量及びスペースの増大、
また、発熱対策や大電流の直流安定化電源の必要性等実
用化に対しては解決されねばならない問題が種々残され
ている。However, in these methods using ECR, since a magnet is used to control the plasma, the non-uniformity of the plasma due to the wavelength of the microwave and the non-uniformity of the magnetic field distribution are also added. It is technically difficult to form a uniform deposited film on a substrate having a large area. In addition, when the device is enlarged for the purpose of increasing the area, the electromagnets naturally used also increase in size, resulting in an increase in weight and space,
Further, there are various problems that must be solved for practical use, such as measures against heat generation and the necessity of a DC stabilized power supply with a large current.
更に、形成される堆積膜についても、その特性は従来
のRFプラズマCVD法にて形成されるものと比較して同等
と言えるレベルには至っておらず、また、ECR条件の成
立する空間で形成される堆積膜とECR条件外のいわゆる
発散磁界空間で形成される堆積膜とでは特性及び堆積速
度が極端に異なるため、特に高品質、均一性が強く要求
される半導体デバイスの作製に適している方法とは言え
ない。Furthermore, the characteristics of the deposited film formed are not at a level that can be said to be equivalent to those formed by the conventional RF plasma CVD method, and the deposited film is formed in a space where ECR conditions are satisfied. The characteristics and the deposition rate are extremely different between a deposited film formed in a so-called divergent magnetic field space outside the ECR condition and a deposited film formed outside the ECR condition. Therefore, this method is particularly suitable for the fabrication of semiconductor devices requiring high quality and uniformity. It can not be said.
前述の米国特許第4,517,223号明細書及び同第4,729,3
41号明細書では、高密度のプラズマを得るについては、
非常に低い圧力を維持する必要性があることが開示され
ている。即ち、堆積速度を早めたり、ガス利用効率を高
めるためには低圧下でのプロセスが必要不可欠であると
している。しかしながら、高堆積速度、高ガス利用効
率、高パワー密度及び低圧の関係を維持するには、前述
の特許に開示された遅波回路及び電子サイクロトロン共
鳴法のいずれをしても十分とは言えないものである。The aforementioned U.S. Pat.Nos. 4,517,223 and 4,729,3
In the specification of No. 41, regarding obtaining a high density plasma,
It is disclosed that there is a need to maintain a very low pressure. That is, a process under a low pressure is indispensable to increase the deposition rate and increase the gas use efficiency. However, neither the slow-wave circuit nor the electron cyclotron resonance disclosed in the aforementioned patents is sufficient to maintain the relationship between high deposition rate, high gas utilization efficiency, high power density and low pressure. Things.
従って、上述したマイクロ波手段の持つ種々の問題点
を解決した新規なマイクロ波アプリケーターの早期提供
が必要とされている。Accordingly, there is a need for an early provision of a new microwave applicator that solves the various problems of the microwave means described above.
ところで、薄膜半導体は前述した太陽電池用の用途の
他にも、液晶ディスプレイの画素を駆動するための薄膜
トランジスタ(TFT)や密着型イメージセンサー用の光
電変換素子及びスイッチング素子等大面積又は長尺であ
ることが必要な薄膜半導体デバイス作製用にも好適に用
いられ、前記画像入出力装置用のキーコンポーネントと
して一部実用化されているが、高品質で均一性良く高速
で大面積化できる新規な堆積膜形成法の提供によって、
更に広く一般に普及されるようになることが期待されて
いる。By the way, thin-film semiconductors have a large area or a long size, such as thin-film transistors (TFTs) for driving pixels of a liquid crystal display and photoelectric conversion elements and switching elements for contact-type image sensors, in addition to the above-mentioned applications for solar cells. It is also suitably used for the production of thin film semiconductor devices that need to be used, and is partially used as a key component for the image input / output device. By providing a deposited film formation method,
It is expected that it will become more widely spread.
本発明は、上述のごとき従来の薄膜半導体デバイス形
成方法及び装置における諸問題を克服して、大面積に亘
って均一に、且つ高速で機能性堆積膜を形成する新規な
方法及び装置を提供することを目的とするものである。The present invention overcomes the above-mentioned problems in the conventional thin film semiconductor device forming method and apparatus and provides a novel method and apparatus for forming a functional deposition film uniformly and at high speed over a large area. The purpose is to do so.
本発明の他の目的は、帯状部材上に連続して機能性堆
積膜を形成する方法及び装置を提供することにある。Another object of the present invention is to provide a method and an apparatus for continuously forming a functional deposition film on a belt-shaped member.
本発明の更なる目的は、堆積膜形成用の原料ガスの利
用効率を飛躍的に高めると共に、薄膜半導体デバイスの
量産化を低コストで実現し得る方法及び装置を提供する
ことにある。A further object of the present invention is to provide a method and apparatus capable of dramatically increasing the utilization efficiency of a source gas for forming a deposited film and realizing mass production of thin film semiconductor devices at low cost.
本発明の更に別の目的は、大面積、大容積に亘ってほ
ぼ均一なマイクロ波プラズマを生起することを可能にす
るマイクロ波アプリケーターを提供することにある。Yet another object of the present invention is to provide a microwave applicator that can generate a substantially uniform microwave plasma over a large area and a large volume.
本発明の更に別の目的は、比較的幅広で長尺の基板上
に連続して安定性良く、高効率で高い光電変換効率の光
起電力素子を形成するための新規な方法及び装置を提供
するものである。Still another object of the present invention is to provide a novel method and apparatus for forming a photovoltaic device having a high efficiency and a high photoelectric conversion efficiency continuously on a relatively wide and long substrate. Is what you do.
本発明者らは、従来の薄膜半導体デバイス形成装置に
おける上述の諸問題を解決し、前記本発明の目的を達成
すべく鋭意研究を重ねたところ、マイクロ波エネルギー
をマイクロ波の進行方向に対して垂直な一方向に指向性
をもたせて放射又は伝達させるようにしたマイクロ波ア
プリケーター手段を、マイクロ波透過性部材で包含さ
せ、且つその内周壁には前記マイクロ波アプリケーター
手段を接触させないようにした状態で成膜室中に突入さ
せ、前記成膜室内に堆積膜形成用の原料ガスを導入し
て、所定の圧力に保ち、前記マイクロ波アプリケーター
手段にマイクロ波電源よりマイクロ波を供給したとこ
ろ、前記成膜室内において、前記アプリケーター手段の
長手方向に均一なマイクロ波プラズマを生起できるとい
う知見を得た。The present inventors have solved the above-mentioned problems in the conventional thin film semiconductor device forming apparatus, and have conducted intensive research to achieve the object of the present invention. A state in which microwave applicator means for emitting or transmitting with directivity in one vertical direction is included in a microwave transmitting member, and the inner peripheral wall of the microwave applicator means is not in contact with the microwave applicator means. When a microwave is supplied from a microwave power supply to the microwave applicator means, a raw material gas for forming a deposited film is introduced into the film formation chamber, and a predetermined pressure is maintained. It has been found that uniform microwave plasma can be generated in the longitudinal direction of the applicator means in the film forming chamber.
本発明は、上述の知見に基づき更に検討を重ねた結果
完成に至ったものであり、下述するところを骨子とする
マイクロ波プラズマCVD法による大面積の機能性堆積膜
を連続的に形成する方法及び装置を包含する。The present invention has been completed as a result of further studies based on the above-described findings, and continuously forms a large-area functional deposited film by a microwave plasma CVD method having the following points. Methods and apparatus.
本発明の方法は、次のとおりのものである。即ち、長
手方向に帯状部材を連続的に移動せしめながら、その中
途で前記移動する帯状部材を側壁とする柱状の成膜空間
を形成し、該成膜空間内にガス供給手段を介して堆積膜
形成用原料ガスを導入し、同時に、マイクロ波エネルギ
ーをマイクロ波の進行方向に対して垂直な一方向に指向
性をもたせて放射又は伝達させるようにしたマイクロ波
アプリケーター手段より、該マイクロ波エネルギーを放
射又は伝達してマイクロ波プラズマを前記成膜空間内で
生起せしめ、該マイクロ波プラズマに曝される前記側壁
を構成し連続的に移動する前記帯状部材の表面上に堆積
膜を形成せしめることを特徴とするマイクロ波プラズマ
CVD法により機能性堆積膜の連続形成方法である。The method of the present invention is as follows. That is, while continuously moving the band-shaped member in the longitudinal direction, a column-shaped film-forming space having the moving band-shaped member as a side wall is formed in the middle thereof, and the deposited film is formed in the film-forming space via a gas supply means. The raw material gas for formation is introduced, and at the same time, the microwave energy is applied from the microwave applicator means which emits or transmits the microwave energy in one direction perpendicular to the traveling direction of the microwave. Irradiating or transmitting microwave plasma in the film forming space to form a deposited film on the surface of the continuously moving strip-shaped member constituting the side wall exposed to the microwave plasma. Characteristic microwave plasma
This is a method for continuously forming a functional deposited film by a CVD method.
本発明の方法においては、前記移動する帯状部材は、
その中途において、湾曲開始端形成手段と湾曲終了端形
成手段とを用いて、前記湾曲開始端形成手段と前記湾曲
終了端形成手段との間に前記帯状部材の長手方向に間隙
を残して該帯状部材を湾曲させて前記成膜空間の側壁を
成すようにされる。In the method of the present invention, the moving strip-shaped member
On the way, using the curved start end forming means and the curved end end forming means, the band-shaped member is left with a gap in the longitudinal direction of the band-shaped member between the curved start end forming means and the curved end end forming means. The member is curved to form a side wall of the film forming space.
そして、前記湾曲開始端形成手段と前記湾曲終了端形
成手段との間に前記帯状部材の長手方向に残された間隙
よりマイクロ波エネルギーを前記成膜空間内に放射又は
伝達するようにしても良いし、或いは、前記帯状部材を
側壁として形成される柱状の成膜空間の両端面のうちい
ずれか一方より、前記成膜空間内に前記マイクロ波アプ
リケーター手段を突入させてマイクロ波エネルギーを前
記成膜空間内に放射又は伝達するようにしても良い。Then, microwave energy may be radiated or transmitted into the film forming space from a gap left in the longitudinal direction of the band-shaped member between the bending start end forming unit and the bending end end forming unit. Alternatively, the microwave energy is applied to the film forming space by projecting the microwave applicator means into the film forming space from one of both end surfaces of a columnar film forming space formed with the band-shaped member as a side wall. You may make it radiate | transmit or transmit in space.
前記マイクロ波アプリケーター手段より放射又は伝達
されるマイクロ波エネルギーは、前記成膜空間と前記ア
プリケーター手段との間に設けられたマイクロ波透過性
部材を介して前記成膜空間内に放射又は伝達するように
する。The microwave energy radiated or transmitted from the microwave applicator means is radiated or transmitted into the film deposition space via a microwave permeable member provided between the film deposition space and the applicator means. To
前記マイクロ波透過性部材には接触させない範囲で、
前記マイクロ波アプリケーター手段を前記帯状部材の幅
方向とほぼ平行となるように近接させて配設し、前記柱
状の成膜空間内にマイクロ波エネルギーを放射又は伝達
するようにする。In a range not to contact the microwave permeable member,
The microwave applicator means is disposed close to and substantially parallel to the width direction of the band-shaped member so as to radiate or transmit microwave energy into the columnar deposition space.
前記マイクロ波アプリケーター手段からは、前記帯状
部材の幅方向とほぼ同じ長さに均一にマイクロ波エネル
ギーを放射又は伝達するようにする。The microwave applicator radiates or transmits microwave energy uniformly to a length substantially equal to the width direction of the band-shaped member.
前記マイクロ波アプリケーター手段は、前記マイクロ
波透過性部材を介して、前記成膜空間内に生起するマイ
クロ波プラズマから分離するようにする。The microwave applicator means is separated from the microwave plasma generated in the film forming space via the microwave permeable member.
本発明の方法において、前記柱状の成膜空間内に放射
又は伝達されたマイクロ波エネルギーは、前記成膜空間
外へ漏洩しないようにする。In the method of the present invention, the microwave energy radiated or transmitted into the columnar deposition space is prevented from leaking outside the deposition space.
更には、本発明の装置は、連続的に移動する帯状部材
上にマイクロ波プラズマCVD法により機能性堆積膜を連
続的に形成する装置であって、前記帯状部材をその長手
方向に連続的に移動させながら、その中途で湾曲させる
ための湾曲部形成手段を介して、前記帯状部材を側壁に
して形成され、その内部を実質的に真空に保持し得る柱
状の成膜室を有し、前記成膜室内にマイクロ波プラズマ
を生起させるための、マイクロ波エネルギーをマイクロ
波の進行方向に対して垂直な一方向に指向性をもたせて
放射させるようにしたマイクロ波アプリケーター手段
と、前記マイクロ波アプリケーター手段から、マイクロ
波の進行方向に対して垂直な一方向に指向性をもって放
射されるマイクロ波エネルギーを、前記成膜室内に透過
せしめ、且つ、該マイクロ波エネルギーによって前記成
膜室内に生起したマイクロ波プラズマから前記マイクロ
波アプリケーターと手段を分離するための分離手段と、
前記成膜室内を排気する排気手段と、前記成膜室内に堆
積膜形成用原料ガスを導入するためのガス供給手段と、
前記帯状部材を加熱及び/又は冷却するための温度制御
手段とで構成され、前記帯状部材の前記マイクロ波プラ
ズマに曝される側の表面上に、連続して堆積膜を形成す
るようにしたことを特徴とする機能性堆積膜の連続形成
装置である。Further, the apparatus of the present invention is an apparatus for continuously forming a functional deposition film on a continuously moving band member by a microwave plasma CVD method, wherein the band member is continuously formed in a longitudinal direction thereof. While moving, via a curved portion forming means for bending in the middle, the band-shaped member is formed as a side wall, and has a columnar film-forming chamber capable of holding the inside thereof substantially in a vacuum, Microwave applicator means for emitting microwave energy with directivity in one direction perpendicular to the traveling direction of microwaves, for generating microwave plasma in the film forming chamber, and the microwave applicator Means for transmitting microwave energy radiated in one direction perpendicular to the direction in which the microwave travels into the film formation chamber, and A separating means for separating the microwave applicator means from microwave plasma occurred in the film forming chamber by wave energy,
Exhaust means for exhausting the film formation chamber, gas supply means for introducing a source gas for forming a deposited film into the film formation chamber,
Temperature control means for heating and / or cooling the strip-shaped member, and a deposited film is formed continuously on the surface of the strip-shaped member on the side exposed to the microwave plasma. This is a functional deposition film continuous forming apparatus characterized by the following.
本発明の装置において、前記湾曲部形成手段は、少な
くとも一組以上の、湾曲開始端形成手段と湾曲終了端形
成手段とで構成され、前記湾曲開始端形成手段と前記湾
曲終了端形成手段とを、前記帯状部材の長手方向に間隙
を残して配設される。In the apparatus of the present invention, the bending portion forming means includes at least one or more sets of a bending start end forming means and a bending end end forming means, wherein the bending start end forming means and the bending end end forming means are provided. The belt-shaped member is disposed with a gap left in the longitudinal direction.
なお、前記湾曲部形成手段は、少なくとも一対の支持
・搬送用ローラーと支持・搬送用リングとで構成され、
前記一対の支持・搬送用ローラーは前記帯状部材の長手
方向に間隙を残して平行に配設される。The curved portion forming means is constituted by at least a pair of support / transport rollers and a support / transport ring,
The pair of support / transport rollers are disposed in parallel with a gap left in the longitudinal direction of the belt-shaped member.
本発明の装置において、前記分離手段は、前記湾曲開
始端形成手段と前記湾曲終了端形成手段との間に残され
た間隙にほぼ平行に近接させ、且つ、前記成膜室の外側
に配設しても良いし、前記帯状部材を側側として形成さ
れる柱状の成膜室の両端面のうちいずれか一方より、前
記成膜室内に前記帯状部材の幅方向とほぼ平行に突入さ
せても良い。In the apparatus according to the aspect of the invention, the separation unit may be disposed substantially parallel to a gap left between the bending start end forming unit and the bending end end forming unit, and may be disposed outside the film forming chamber. Alternatively, the band-shaped member may be made to protrude into the film forming chamber substantially in parallel with the width direction of the band-shaped member from one of both end faces of the columnar film-forming chamber formed with the band-shaped member as a side. good.
また、前記分離手段は、ほぼ円筒形であっても良い
し、又は、ほぼ半円筒形であっても良い。The separating means may be substantially cylindrical or substantially semi-cylindrical.
一方、前記マイクロ波アプリケーター手段は、前記分
離手段の周壁から隔てて、且つ、前記分離手段の内部に
包含されるように配設させる。On the other hand, the microwave applicator means is disposed so as to be separated from the peripheral wall of the separation means and included in the inside of the separation means.
本発明の装置において、前記分離手段には、冷却手段
が設けられており、該冷却手段としては、前記分離手段
の内周面に沿って流れる空気流である。In the apparatus of the present invention, the separating means is provided with a cooling means, and the cooling means is an air flow flowing along an inner peripheral surface of the separating means.
また、前記冷却手段は、前記分離手段の内部に配設さ
れ前記分離手段との間に冷却媒体を流すことが出来る導
管構造とすべく、前記分離手段と同心状に構成されても
良い。Further, the cooling means may be configured concentrically with the separating means so as to have a conduit structure provided inside the separating means and capable of flowing a cooling medium between the separating means.
本発明の装置において、前記マイクロ波アプリケータ
ー手段はマイクロ波伝送用導波管であり、該導波管に
は、その長手方向にほぼ均一に前記成膜室内へマイクロ
波エネルギーをマイクロ波の進行方向に対して垂直な一
方向に指向性をもたせて放射するために、実質的に方形
の孔が開けてある。In the apparatus of the present invention, the microwave applicator means is a microwave transmission waveguide, and the microwave energy is applied to the film forming chamber substantially uniformly in a longitudinal direction of the microwave application direction. A substantially rectangular hole is provided for directing radiation in one direction perpendicular to.
なお、前記方形の孔は、前記導波管の片面に少なくと
も1つ以上開けられており、この孔よりマイクロ波が放
射される構造となっている。In addition, at least one or more rectangular holes are formed on one surface of the waveguide, and microwaves are radiated from the holes.
また、前記方形の孔を複数開ける場合には、これらの
孔を前記導波管の長手方向に間隔を隔てて配設する。When a plurality of rectangular holes are formed, these holes are arranged at intervals in the longitudinal direction of the waveguide.
また、前記方形の孔は、単一で縦横比の大きい長方形
であっても良く、その寸法は、マイクロ波の1波長より
も大きい寸法で前記方形導波管の長手方向のほぼ全体の
幅及び長さにほぼ等しくする。In addition, the rectangular hole may be a single rectangular having a large aspect ratio, the size of which is greater than one wavelength of microwave and substantially the entire width and the longitudinal direction of the rectangular waveguide. Approximately equal in length.
そして、前記方形の孔より、前記導波管の長手方向に
対して、放射されるマイクロ波の少なくとも1波長以上
の長さでマイクロ波エネルギーを均一に放射する構成と
する。Then, microwave energy is uniformly radiated from the rectangular hole in a length direction of at least one wavelength of the radiated microwave in the longitudinal direction of the waveguide.
また、前記方形の孔からほぼ均一な密度でマイクロ波
エネルギーを前記マイクロ波アプリケーターの全長に亘
って確実に放射するように、前記方形の孔にはシャッタ
ー手段が設けられる。Also, the square hole is provided with shutter means to ensure that microwave energy is emitted from the square hole at substantially uniform density over the entire length of the microwave applicator.
本発明の装置において、前記帯状部材を湾曲させて形
成する柱状の成膜室内に前記マイクロ波プラズマを閉じ
込める構成とする。In the apparatus of the present invention, the microwave plasma is confined in a column-shaped film forming chamber formed by bending the band-shaped member.
更に、本発明の装置は、連続して移動する帯状部材上
にマイクロ波プラズマCVD法により機能性堆積膜を連続
的に形成する装置であって、前記帯状部材をその長手方
向に連続的に移動させながら、その中途で湾曲させるた
めの湾曲部形成手段を介して、前記帯状部材を側壁にし
て形成され、その内部を実質的に真空に保持し得る柱状
の成膜室を有し、前記成膜室内にマイクロ波プラズマを
生起させるための、エバネッセントマイクロ波エネルギ
ーをマイクロ波の進行方向に対して垂直な一方向に指向
性をもたせて伝達させるようにしたマイクロ波アプリケ
ーター手段と、前記マイクロ波アプリケーター手段か
ら、マイクロ波の進行方向に対して垂直な一方向に指向
性をもって伝達されるエバネッセントマイクロ波エネル
ギーを、前記成膜室内に透過せしめ、且つ、該エバネッ
セントマイクロ波エネルギーによって前記成膜室内に生
起したマイクロ波プラズマから前記マイクロ波アプリケ
ーター手段を分離するための分離手段と、前記成膜室内
を排気する排気手段と、前記成膜室内に堆積膜形成用原
料ガスを導入するためのガス供給手段と、前記帯状部材
を加熱及び/又は冷却するための温度制御手段とを備え
ていて、前記帯状部材の前記マイクロ波プラズマに曝さ
れる側の表面上に、連続して堆積膜を形成するようにし
たことを特徴とする機能性堆積膜の連続形成装置であ
る。Further, the apparatus of the present invention is an apparatus for continuously forming a functional deposition film on a continuously moving strip member by a microwave plasma CVD method, wherein the strip member is continuously moved in a longitudinal direction thereof. And a column-shaped film-forming chamber formed with the band-shaped member as a side wall and capable of holding the inside of the member substantially at a vacuum, through a curved portion forming means for bending in the middle thereof. Microwave applicator means for transmitting evanescent microwave energy with directivity in one direction perpendicular to the traveling direction of microwaves for generating microwave plasma in the film chamber; and the microwave applicator. Means for transmitting evanescent microwave energy transmitted with directivity in one direction perpendicular to the traveling direction of microwaves into the film forming chamber. Separating means for separating the microwave applicator means from microwave plasma generated in the film forming chamber by the evanescent microwave energy, and exhaust means for evacuating the film forming chamber; A gas supply unit for introducing a source gas for forming a deposited film into the chamber; and a temperature control unit for heating and / or cooling the band-shaped member, wherein the band-shaped member is exposed to the microwave plasma. A continuous apparatus for forming a functional deposited film, characterized in that a deposited film is continuously formed on the surface on the other side.
本発明の装置において、前記マイクロ波アプリケータ
ー手段は、細長い遅波回路導波管であって、前記成膜室
内へ該遅波回路導波管はその長手方向にほぼ均一にエバ
ネッセント・マイクロ波エネルギーを伝達するようなは
しご状の構造を有する。In the apparatus of the present invention, the microwave applicator means is an elongated slow-wave circuit waveguide, and the slow-wave circuit waveguide substantially uniformly emits evanescent microwave energy in the longitudinal direction into the film forming chamber. It has a ladder-like structure for transmitting.
また、前記はしご状構造の長さは前記帯状部材の幅方
向の長さにほぼ等しくする。The length of the ladder-like structure is substantially equal to the length of the band-shaped member in the width direction.
そして、前記はしご状構造より、その長手方向に伝達
されるマイクロ波の少なくとも1波長以上の長さでエバ
ネッセントマイクロ波エネルギーを均一に伝達する構造
とする。The ladder-like structure has a structure in which evanescent microwave energy is transmitted uniformly over at least one wavelength of the microwave transmitted in the longitudinal direction.
以下、本発明の方法について更に詳しく説明する。 Hereinafter, the method of the present invention will be described in more detail.
本発明の方法において、前記移動する帯状部材の中途
において、湾曲開始端形成手段と湾曲終了端形成手段と
を用いて前記帯状部材を湾曲させて形成される柱状の成
膜空間の側壁の大部分は、前記移動する帯状部材で形成
されるが、前記湾曲開始端形成手段と前記湾曲終了端形
成手段との間には前記帯状部材の長手方向に間隙が残さ
れるようにする。In the method of the present invention, most of the side wall of the columnar film-forming space formed by bending the band-shaped member using the bending start end forming unit and the bending end end forming unit in the middle of the moving band-shaped member. Is formed of the moving strip-shaped member, and a gap is left between the bending start end forming means and the bending end end forming means in the longitudinal direction of the strip-shaped member.
そして、本発明の方法において、前記柱状の成膜空間
内にてマイクロ波プラズマを均一に生起させるには、前
記帯状部材の幅方向に均一にマイクロ波エネルギーを放
射又は伝達し得るマイクロ波アプリケーター手段を、前
記柱状の成膜空間内の両端面のいずれか一方より、前記
帯状部材の幅方向とほぼ平行に突入させるか、又は、前
記湾曲開始端形成手段と前記湾曲終了端形成手段との間
に長手方向に残された間隙とほぼ平行に近接させて配設
するのが望ましい。前記マイクロ波アプリケーター手段
からはマイクロ波の進行方向に対して垂直な一方向に指
向性をもたせてマイクロ波エネルギーが放射又は伝達さ
せるようにするが、いずれの場合においても、前記柱状
の成膜空間内に放射又は伝達されたマイクロ波エネルギ
ーは前記側壁を構成する帯状部材にて反射、散乱され前
記成膜空間内に一様に充満し、同時にガス供給手段にて
導入された堆積膜形成用原料ガスに効率よく吸収される
ため、均一なマイクロ波プラズマを形成させることがで
きる。In the method of the present invention, in order to uniformly generate microwave plasma in the columnar deposition space, microwave applicator means capable of uniformly radiating or transmitting microwave energy in the width direction of the band-shaped member. From either one of both end surfaces in the columnar film-forming space, in a direction substantially parallel to the width direction of the band-shaped member, or between the bending start end forming means and the bending end end forming means. It is desirable to dispose in close proximity almost parallel to the gap left in the longitudinal direction. From the microwave applicator means, microwave energy is radiated or transmitted with directivity in one direction perpendicular to the traveling direction of the microwave, but in any case, the columnar film forming space The microwave energy radiated or transmitted into the inside is reflected and scattered by the band-like member constituting the side wall, uniformly fills the film forming space, and is simultaneously introduced by the gas supply means. Since the gas is efficiently absorbed, uniform microwave plasma can be formed.
ただし、前記マイクロ波プラズマを安定して、再現性
良く生起させるためには、前記成膜空間内にマイクロ波
エネルギーを効率よく放射又は伝達させ、且つマイクロ
波エネルギーが前記成膜空間内からの漏洩が生じないよ
うに配慮する必要がある。However, in order to stably generate the microwave plasma with good reproducibility, the microwave energy is efficiently radiated or transmitted into the film formation space, and the microwave energy leaks from the film formation space. Care must be taken to prevent the occurrence of
たとえば、前者の場合においては、前記アプリケータ
ー手段の突入されていない一方の端面及び前記帯状部材
の湾曲開始端形成手段と湾曲終了端形成手段との間に前
記帯状部材の長手方向に残された間隙等からのマイクロ
波エネルギーの漏洩がないようにすることが必要であ
り、前記端面及び前記間隙等を導電性部材で密封した
り、穴径が用いるマイクロ波の波長の好ましくは1/2波
長以下、より好ましくは1/4波長以下の金網、パンチン
グボードなどで覆うことが望ましい。For example, in the former case, a gap left in the longitudinal direction of the band-shaped member between one end face of the applicator unit that is not protruded and the curved start end forming unit and the curved end end forming unit of the band-shaped member. It is necessary to prevent leakage of microwave energy from the like, and the end face and the gap are sealed with a conductive member, or the hole diameter is preferably 1/2 wavelength or less of the wavelength of microwave used. It is more desirable to cover with a wire mesh of less than 1/4 wavelength, a punching board or the like.
前記成膜空間内にマイクロ波アプリケーター手段を突
入させるにあたり、該マイクロ波アプリケーター手段は
前記側壁からほぼ等距離の位置に配設されることが望ま
しいが、前記側壁の湾曲形状が非対称である場合等にお
いては特に配設される位置は制限されることはない。When projecting the microwave applicator means into the film forming space, it is desirable that the microwave applicator means be disposed at a position substantially equidistant from the side wall, but when the curved shape of the side wall is asymmetric, etc. Is not particularly limited.
また、後者の場合においては、マイクロ波エネルギー
が前記マイクロ波アプリケーター手段から指向性をもっ
て放射又は伝達される方向は、前記帯状部材の湾曲開始
端形成手段と湾曲終了端形成手段との間に残された間隙
に向いていることが必要である。そして、マイクロ波エ
ネルギーを効率良く前記柱状の成膜空間内に放射又は伝
達せしめるには、前記湾曲開始端形成手段と湾曲終了端
形成手段との間に残された間隙の前記帯状部材の長手方
向の開口幅の最小の寸法はマイクロ波の波長の好ましく
は1/4波長以上、より好ましくは1/2波長以上とするのが
望ましい。In the latter case, the direction in which the microwave energy is radiated or transmitted from the microwave applicator means with directivity is left between the bending start end forming means and the bending end end forming means of the band-shaped member. It must be suitable for the gap. Then, in order to efficiently radiate or transmit the microwave energy into the columnar deposition space, the longitudinal direction of the band-shaped member in the gap left between the curved start end forming means and the curved end end forming means The minimum dimension of the opening width is preferably 1/4 wavelength or more, more preferably 1/2 wavelength or more of the microwave wavelength.
また、前記間隙と前記マイクロ波アプリケーター手段
が配設される間隔を大きくしすぎた場合には前記成膜空
間内へのマイクロ波エネルギーの放射又は伝達量が減少
すると共に、放射又は伝達されたマイクロ波エネルギー
の閉じ込めが不十分となる場合がある。If the gap and the interval between the microwave applicator means are too large, the amount of microwave energy radiated or transmitted into the film formation space decreases, and the radiated or transmitted microwave energy is reduced. There is a case where the confinement of wave energy becomes insufficient.
ただし、前記マイクロ波エネルギーの放射又は伝達方
向と前記開口幅、及び前記間隙と前記マイクロ波アプリ
ケーター手段との間隔とは前記柱状の成膜空間内へマイ
クロ波エネルギーを効率良く供給する上で重要な意味を
持っているが相互に関係しあっているので最も効率が上
げられるように適宜調整、配置するのが好ましい。However, the radiation or transmission direction of the microwave energy and the opening width, and the interval between the gap and the microwave applicator are important in efficiently supplying the microwave energy into the columnar deposition space. Although it has a meaning but is mutually related, it is preferable to appropriately adjust and arrange so as to maximize the efficiency.
なお、前記柱状の成膜空間の両端面からはマイクロ波
の漏洩がないように導電性部材で密封したり、穴径が用
いるマイクロ波の波長の好ましくは1/2波長以下、より
好ましくは1/4波長以下の金網、パンチングボード等で
覆うことが望ましい。In addition, from both end surfaces of the columnar film-forming space, it is sealed with a conductive member so that microwaves do not leak, or the hole diameter is preferably 1/2 wavelength or less of the wavelength of microwave used, more preferably 1 or less. It is desirable to cover with a wire mesh of / 4 wavelength or less, a punching board or the like.
本発明の方法において、前記移動する帯状部材を前記
湾曲開始端形成手段と湾曲終了端形成手段とを用いて湾
曲させて形成される柱状の成膜空間の両端面の形状とし
ては、前記成膜空間内に放射又は伝達されたマイクロ波
エネルギーがほぼ均一に該成膜空間内に充満するように
されるのが好ましく、円形状、楕円形状、方形状、多角
形状に類似する形であってほぼ対称な形で比較的滑らか
な湾曲形状であることが望ましい。勿論、前記湾曲開始
端形成手段と前記湾曲終了端形成手段との間に前記帯状
部材の長手方向に残された間隙部分においては、前記端
面形状は不連続となる場合がある。In the method of the present invention, both ends of a columnar film-forming space formed by curving the moving belt-shaped member using the curving start end forming means and the curving end forming means may be the film forming It is preferable that the microwave energy radiated or transmitted into the space is substantially uniformly filled in the film forming space, and the shape is similar to a circular shape, an elliptical shape, a square shape, a polygonal shape, and It is desirable to have a symmetrical and relatively smooth curved shape. Of course, in the gap portion left in the longitudinal direction of the band-shaped member between the bending start end forming means and the bending end end forming means, the end face shape may be discontinuous.
本発明の方法において、前記湾曲開始端形成手段と湾
曲終了端形成手段とは前記移動する帯状部材の長手方向
に少なくとも2ヶ所配設され、前記帯状部材を湾曲せし
め、該湾曲した帯状部材を側壁とした柱状の成膜空間が
形成される。湾曲形状は、その中で生起されるマイクロ
波プラズマの安定性、均一性を保つ上で常に一定の形状
が保たれることが好ましく、前記帯状部材は前記湾曲開
始端形成手段及び前記湾曲終了端形成手段によってシ
ワ、たるみ、横ずれ等が生ぜぬように支持されるのが望
ましい。そして、前記湾曲開始端形成手段及び前記湾曲
終了端形成手段に加えて、湾曲形状を保持するための支
持手段を設けても良い。具体的には前記湾曲した帯状部
材の内側又は外側に所望の湾曲形状を連続的に保持する
ための支持手段を設ければ良い。前記湾曲した帯状部材
の内側に前記支持手段を設ける場合には、堆積膜の形成
される面に対して接触する部分をできるだけ少なくする
ように配慮する。例えば、前記帯状部材の両端部分に前
記支持手段を設けるのが好ましい。In the method of the present invention, the bending start end forming means and the bending end end forming means are disposed at least two places in the longitudinal direction of the moving band-shaped member, the band-shaped member is curved, and the curved band-shaped member is A columnar film-forming space is formed. It is preferable that the curved shape is always kept constant in order to maintain the stability and uniformity of the microwave plasma generated therein, and the band-shaped member is formed by the bending start end forming means and the bending end end. It is desirable that the forming means be supported so as not to cause wrinkles, sagging, lateral displacement and the like. Further, in addition to the bending start end forming means and the bending end end forming means, a support means for holding a curved shape may be provided. Specifically, a support means for continuously holding a desired curved shape may be provided inside or outside the curved band-shaped member. In the case where the support means is provided inside the curved band-shaped member, care should be taken to minimize the portion in contact with the surface on which the deposited film is formed. For example, it is preferable to provide the support means at both ends of the band-shaped member.
前記帯状部材としては、前記湾曲形状を連続的に形成
できる柔軟性を有するものを用い、湾曲開始端、湾曲終
了端及び中途の湾曲部分においては滑らかな形状を形成
させることが望ましい。It is desirable to use a flexible member capable of continuously forming the curved shape as the band-shaped member, and to form a smooth shape at the curved start end, the curved end end, and the middle curved portion.
前記成膜空間内にガス供給手段により導入された堆積
膜形成用原料ガスは、効率良く前記成膜空間外に排気さ
れ前記成膜空間内は前記マイクロ波プラズマが均一に生
起される程度の圧力に保たれるようにするが、特にその
排気される方向について制限はない。しかし、その排気
孔においては、その箇所からのマイクロ波の漏洩がな
く、且つ、原料ガスの排気は効率良くなされるように配
慮される必要がある。勿論、複数の排気孔より原料ガス
の排気がなされる場合には、前記成膜空間内でのガスの
拡散、流型等がほぼ均一になされるようにするのが好ま
しく、排気孔の数を制限したりしても良い。The source gas for forming a deposited film introduced into the film forming space by the gas supply means is efficiently exhausted to the outside of the film forming space, and the pressure in the film forming space is such that the microwave plasma is uniformly generated. , But there is no particular limitation on the direction in which the gas is exhausted. However, in the exhaust hole, it is necessary to take care that the microwave does not leak from the location and the source gas is efficiently exhausted. Of course, when the source gas is exhausted from the plurality of exhaust holes, it is preferable to make the gas diffusion, flow type, and the like in the film forming space substantially uniform. It may be restricted.
前記柱状の成膜空間内においてマイクロ波プラズマを
均一に安定して生起、維持させるためには、前記成膜空
間の形状及び容積、前記成膜空間内に導入する原料ガス
の種類及び流量、前記成膜空間内の圧力、前記成膜空間
内へ放射又は伝達されるマイクロ波エネルギー量、及び
マイクロ波の整合等について各々最適な条件があるもの
の、これらのパラメーターは相互に有機的に結びついて
おり、一概に定義されるものではなく、適宜好ましい条
件を設定するのが望ましい。In order to uniformly and stably generate and maintain the microwave plasma in the columnar deposition space, the shape and volume of the deposition space, the type and flow rate of the source gas introduced into the deposition space, Although there are optimal conditions for the pressure in the film formation space, the amount of microwave energy radiated or transmitted into the film formation space, and the matching of microwaves, these parameters are organically connected to each other. It is not necessarily defined unconditionally, and it is desirable to set preferable conditions as appropriate.
本発明の方法によれば、帯状部材を側壁とした成膜空
間を形成し、且つ、該成膜空間の側壁を構成する前記帯
状部材を連続的に移動せしめると共に、前記成膜空間の
側壁を構成する帯状部材の幅方向に対して均一にマイク
ロ波エネルギーを放射又は伝達せしめしるマイクロ波ア
プリケーター手段を具備させることによって、大面積の
機能性堆積膜を連続して、均一性良く形成することがで
きる。According to the method of the present invention, a film-forming space having a band-shaped member as a side wall is formed, and the band-shaped member constituting the side wall of the film-forming space is continuously moved, and the side wall of the film-forming space is formed. By providing microwave applicator means for radiating or transmitting microwave energy uniformly in the width direction of the belt-shaped member to be formed, a large-area functional deposition film can be continuously formed with good uniformity. Can be.
本発明の方法が従来の堆積膜形成方法から客観的に区
別される点は、成膜空間を柱状とし、その側壁が連続的
に移動しつつ、構造材としての機能を果たし、且つ、堆
積膜形成用の支持体をも兼ねるようにした点にある。The point that the method of the present invention is objectively distinguished from the conventional method of forming a deposited film is that the deposition space is formed in a columnar shape, the sidewall thereof continuously moves, and functions as a structural material. The point is that it also serves as a support for formation.
ここで、構造材としての機能とは、特に、成膜用の雰
囲気空間すなわち成膜空間と成膜用には関与しない雰囲
気空間とを物理的、化学的に隔離する機能であって、具
体的には、例えば、ガス組成及びその状態の異なる雰囲
気を形成したり、ガスの流れる方向を制限したり、更に
は、圧力差の異なる雰囲気を形成したりする機能を意味
するものである。Here, the function as a structural material is a function of physically and chemically isolating an atmosphere space for film formation, that is, a film formation space and an atmosphere space not involved in film formation. This means, for example, a function of forming atmospheres with different gas compositions and states, restricting the flow direction of gas, and forming atmospheres with different pressure differences.
即ち、本発明の方法は、前記帯状部材を湾曲させて柱
状の成膜空間の側壁を形成し、他の残された壁面、すな
わち両端面及び前記側壁の一部に残された間隙のうちの
いずれかの箇所より、堆積膜形成用の原料ガス及びマイ
クロ波エネルギーを前記成膜空間内に供給し、また、排
気させることによって、マイクロ波プラズマを前記成膜
空間内に閉じ込め、前記側壁を構成する帯状部材上に機
能性堆積膜を形成せしめるものであり、前記帯状部材そ
のものが成膜空間を成膜用には関与しない外部雰囲気空
間から隔離するための構造材としての重要な機能を果た
しているとともに、堆積膜形成用の支持体として用いる
こともできる。That is, in the method of the present invention, the band-shaped member is curved to form the side wall of the columnar film-forming space, and the other remaining wall surfaces, that is, both of the end surfaces and the gap left on a part of the side wall are formed. A source gas for forming a deposited film and microwave energy are supplied into the film formation space from any location, and the gas is exhausted, thereby confining the microwave plasma in the film formation space and forming the side wall. A functional deposition film is formed on a strip-shaped member to be formed, and the strip-shaped member itself plays an important function as a structural material for isolating a film-forming space from an external atmosphere space not involved in film-forming. Also, it can be used as a support for forming a deposited film.
従って、前記帯状部材を側壁として構成される成膜空
間の外部の雰囲気は、前記成膜空間内とは、ガス組成及
びその状態、圧力等について相当異なる状態となってい
る。Therefore, the atmosphere outside the film formation space configured with the strip-shaped member as a side wall is in a state considerably different from the inside of the film formation space in the gas composition, its state, pressure, and the like.
一方、従来の堆積膜形成方法においては堆積膜形成用
の支持体は、堆積膜を形成するための成膜空間内に配設
され、専ら、該成膜空間にて生成する例えば堆積膜形成
用の前駆体等を堆積させる部材としてのみ機能するもの
であり、本発明の方法におけるように前記成膜空間を構
成する構造材として機能させるものではない。On the other hand, in the conventional method for forming a deposited film, a support for forming a deposited film is disposed in a film forming space for forming a deposited film, and is exclusively formed in the film forming space. It functions only as a member on which the precursor of the above is deposited, and does not function as a structural material constituting the film forming space as in the method of the present invention.
また、従来法であるRFプラズマCVD法、スパッタリン
グ法等においては、前記堆積膜形成用の基板又は支持体
は放電の生起、維持のための電極を兼ねることはあるが
プラズマの閉じ込めは不十分であり、成膜用には関与し
ない外部雰囲気空間との隔離は不十分であって、構造材
として機能しているとは言い難い。Further, in the conventional method such as RF plasma CVD, sputtering, etc., the substrate or the support for forming the deposited film may also serve as an electrode for generating and maintaining discharge, but the plasma confinement is insufficient. In addition, isolation from an external atmosphere space that is not involved in film formation is insufficient, and it cannot be said that the material functions as a structural material.
一方、本発明の方法は、機能性堆積膜形成用の支持体
として機能し得る帯状部材を前記成膜空間の側壁として
用い、前記構造材としての機能を発揮せしめると共に、
前記帯状部材上への機能性堆積膜の連続形成をも可能に
するものである。On the other hand, the method of the present invention uses a band-shaped member that can function as a support for forming a functional deposited film as a side wall of the film formation space, and exhibits a function as the structural material.
It is also possible to continuously form a functional deposition film on the belt-like member.
本発明の方法において、前記帯状部材を用いて柱状の
成膜空間の側壁を形成し、該柱状の成膜空間内にマイク
ロ波エネルギーを前記帯状部材の幅方向に均一に放射又
は伝達させて、前記柱状の成膜空間内にマイクロ波を閉
じ込めることによって、マイクロ波エネルギーは効率良
く前記柱状の成膜空間内で消費されて、均一なマイクロ
波プラズマが生起され、形成される堆積膜の均一性も高
まる。更には、前記マイクロ波プラズマに曝される側壁
を構成する帯状部材を絶えず連続的に移動させ、前記成
膜空間外へ排出させることによって、前記帯状部材上
に、その移動方向に対して均一性の高い堆積膜を形成す
ることができる。In the method of the present invention, a side wall of a columnar film-forming space is formed using the band-shaped member, and microwave energy is uniformly radiated or transmitted in the width direction of the band-shaped member into the column-shaped film-forming space, By confining microwaves in the columnar deposition space, microwave energy is efficiently consumed in the columnar deposition space, uniform microwave plasma is generated, and uniformity of the deposited film formed Also increase. Further, the belt-like member constituting the side wall exposed to the microwave plasma is continuously moved and discharged out of the film forming space, so that the band-like member has uniformity in the moving direction. High deposited film can be formed.
勿論、前記帯状部材が相当幅広のであっても、前記マ
イクロ波アプリケーター手段からのマイクロ波エネルギ
ーの放射又は伝達量がその長手方向に均一に保たれる限
り対応できる。Of course, even if the band-shaped member is considerably wide, it can cope as long as the radiation or transmission of microwave energy from the microwave applicator means is kept uniform in the longitudinal direction.
本発明の方法においては、前記帯状部材で成膜空間を
形成し、該成膜空間内でのみ堆積膜を形成せしめるよう
に、前記成膜空間外におけるガス組成及びその状態は前
記成膜空間内とは異なるように条件設定する。例えば、
前記成膜空間外のガス組成については、堆積膜形成には
直接関与しないようなガス雰囲気としても良いし、前記
成膜空間から排出される原料ガスを含んだ雰囲気であっ
ても良い。また、前記成膜空間内にはマイクロ波プラズ
マが閉じ込められているのは勿論であるが、前記成膜空
間外には前記マイクロ波プラズマが漏洩しないようにす
ることが、プラズマの安定性、再現性の向上や不要な箇
所への膜堆積を防ぐ上でも有効である。具体的には前記
成膜空間の内外で圧力差をつけたり、電離断面積の小さ
いいわゆる不活性ガス、H2ガス等の雰囲気を形成した
り、あるいは、積極的に前記成膜空間内からマイクロ波
の漏洩が起こらないような手段を設けることが有効であ
る。マイクロ波の漏洩防止手段としては、前記成膜空間
の内外を結ぶ間隙部分を導電性部材で密封したり、穴径
が好ましくは用いるマイクロ波の波長の1/2波長以下、
より好ましくは1/4波長以下の金網、パンチングボード
で覆っても良く、また、前記成膜空間の内外を結ぶ間隙
の最大寸法がマイクロ波の波長の好ましくは1/2波長以
下、より好ましくは1/4波長以下とするのが望ましい。
また、前記成膜空間の外部の圧力を前記成膜空間内の圧
力に比較して非常に低く設定するか又は逆に高く設定す
ることによっても、前記成膜空間外でマイクロ波プラズ
マが生起しないような条件設定ができる。In the method of the present invention, the gas composition and the state outside the film formation space are set in the film formation space so that a film formation space is formed by the strip-shaped member and a deposited film is formed only in the film formation space. Condition is set to be different from For example,
The gas composition outside the film formation space may be a gas atmosphere not directly involved in the formation of a deposited film, or may be an atmosphere containing a source gas discharged from the film formation space. Further, it is needless to say that the microwave plasma is confined in the film formation space, but it is necessary to prevent the microwave plasma from leaking out of the film formation space. This is also effective in improving the performance and preventing film deposition on unnecessary portions. Specifically, a pressure difference is applied between the inside and outside of the film formation space, an atmosphere of a so-called inert gas having a small ionization cross-sectional area, an atmosphere of H 2 gas, or the like, or a microwave is actively generated from the inside of the film formation space. It is effective to provide a means that does not cause leakage. As means for preventing microwave leakage, a gap portion connecting the inside and outside of the film forming space is sealed with a conductive member, or the hole diameter is preferably 波長 wavelength or less of the wavelength of microwave used,
More preferably 1/4 wavelength or less wire mesh, may be covered with a punching board, and the maximum dimension of the gap connecting the inside and outside of the film forming space is preferably 1/2 wavelength or less of the microwave wavelength, more preferably It is desirable to set the wavelength to 1/4 wavelength or less.
Also, by setting the pressure outside the film formation space to be very low compared to the pressure in the film formation space, or by setting the pressure to a very high value, microwave plasma does not occur outside the film formation space. Such conditions can be set.
このように、前記帯状部材に成膜空間を構成する構造
材としての機能をもたせることに、本発明の方法の特徴
があり、従来の堆積膜形成方法とは区別され、更に多大
な効果をもたらす。As described above, the method of the present invention is characterized in that the band-shaped member has a function as a structural material constituting a film-forming space, and is distinguished from the conventional method of forming a deposited film, and has a great effect. .
本発明の方法において、前記マイクロ波アプリケータ
ー手段から用いる帯状部材の幅方向の長さに対して少な
くともほぼ均一にマイクロ波の進行方向に対して垂直な
一方向に指向性をもたせてマイクロ波エネルギーを放射
又は伝達させるには漏れ波式又は遅波回路式のうちいず
れかの方式が好適に適用される。いずれの方式において
もマイクロ波の放射又は伝達量はマイクロ波の進行方向
に対して均一となるように配慮する。また、前記マイク
ロ波アプリケーター手段は、前記成膜空間内に生起する
マイクロ波プラズマから、マイクロ波透過性部材にて分
離する。こうすることによって、前記マイクロ波アプリ
ケーター手段から放射又は伝達されるマイクロ波エネル
ギーは外部環境の変化によらずその長手方向に均一に保
たれる。例えば、前記分離手段の外周壁上に堆積膜が堆
積しマイクロ波の絶対透過量が変化するような場合にお
いても、少なくとも長手方向でのマイクロ波プラズマの
均一性は保たれるわけであり、更に、前記分離手段を均
一に効率良く冷却できる構造とすることによって局部的
なマイクロ波の透過の不均一性をも回避できる。また、
前記分離手段の冷却さえ十分に行われるならば、相当の
高パワープロセスにも対応できる方法となる。In the method of the present invention, the microwave energy is applied by giving a directivity in one direction perpendicular to the traveling direction of the microwave at least substantially uniformly with respect to the length in the width direction of the band-shaped member used from the microwave applicator means. Either a leaky wave type or a slow wave type is preferably applied for radiation or transmission. Regardless of the method, care is taken so that the amount of microwave radiation or transmission is uniform in the direction in which the microwave travels. Further, the microwave applicator means separates from microwave plasma generated in the film forming space by a microwave permeable member. By doing so, the microwave energy radiated or transmitted from the microwave applicator means is kept uniform in its longitudinal direction irrespective of changes in the external environment. For example, even in a case where a deposited film is deposited on the outer peripheral wall of the separation means and the absolute amount of microwave transmission changes, the uniformity of the microwave plasma in at least the longitudinal direction is maintained, and By employing a structure in which the separation means can be uniformly and efficiently cooled, it is also possible to avoid local nonuniformity of microwave transmission. Also,
If the cooling of the separating means is sufficiently performed, the method can cope with a considerably high power process.
以下、本発明のマイクロ波プラズマCVD装置の構成及
び特徴点について更に詳細に順を追って記載する。Hereinafter, the configuration and features of the microwave plasma CVD apparatus of the present invention will be described in further detail in order.
本発明の装置によれば、マイクロ波プラズマ領域を移
動しつつある帯状部材で閉じ込めることにより、前記マ
イクロ波プラズマ領域内で生成した堆積膜形成に寄与す
る前駆体を高い収率で帯状部材上に捕獲し、更には堆積
膜を連続して帯状部材上に形成できるため、堆積膜形成
用原料ガスの利用効率を飛躍的に高めることができる。According to the apparatus of the present invention, by confining the microwave plasma region with the moving band-shaped member, the precursor contributing to the formation of the deposited film generated in the microwave plasma region is formed on the band-shaped member with high yield. Since the capture and further the deposition film can be continuously formed on the belt-like member, the utilization efficiency of the source gas for forming the deposition film can be drastically increased.
更には、本発明のマイクロ波アプリケーター手段を用
いることにより、前記マイクロ波アプリケーター手段の
長手方向に生起するマイクロ波プラズマの均一性が高め
られているため、前記帯状部材の幅方向に形成される堆
積膜の均一性が優れているのは勿論のこと、前記帯状部
材を前記マイクロ波アプリケーター手段の長手方向に対
してほぼ垂直方向に連続的に搬送することにより、前記
帯状基体の長手方向に形成される堆積膜の均一性にも優
れたものとなる。Furthermore, by using the microwave applicator means of the present invention, the uniformity of the microwave plasma generated in the longitudinal direction of the microwave applicator means is enhanced, and thus the deposition formed in the width direction of the band-shaped member is improved. Of course, the uniformity of the film is excellent, and the belt-like member is formed in the longitudinal direction of the belt-like substrate by continuously transporting the belt-like member in a direction substantially perpendicular to the longitudinal direction of the microwave applicator means. The uniformity of the deposited film is also excellent.
また、本発明の装置によれば、連続して安定に均一性
良く放電が維持できるため、長尺の帯状部材上に連続し
て、安定した特性の機能性堆積膜を堆積形成でき、界面
特性の優れた積層デバイスを作製することができる。In addition, according to the apparatus of the present invention, since the discharge can be maintained stably and uniformly, a functional deposition film having stable characteristics can be continuously formed on the long belt-shaped member, and the interface characteristics can be formed. , It is possible to manufacture a laminated device having excellent characteristics.
また、本発明のマイクロ波アプリケーター手段を用
い、その孔径や開口率を種々変化させることにより、長
手方向に亘って均一性の高いマイクロ波プラズマを生起
させることができる。In addition, by using the microwave applicator means of the present invention and changing its pore diameter and aperture ratio variously, it is possible to generate microwave plasma with high uniformity in the longitudinal direction.
本発明の装置において、前記帯状部材を構造材として
機能させるにあたり、前記成膜室の外部は大気であって
も良いが、前記成膜室内への大気の流入によって、形成
される機能性堆積膜の特性に影響を及ぼす場合には適宜
の大気流入防止手段を設ければ良い。具体的にはOリン
グ、ガスケット、ヘリコフレックス、磁性流体等を用い
た機械的封止構造とするか、又は、形成される堆積膜の
特性に影響が少ないかあるいは効果的な希釈ガス雰囲
気、又は適宜の真空雰囲気を形成するための隔離容器を
周囲に配設することが望ましい。前記機械的封止構造と
する場合には、前記帯状部材が連続的に移動しながら封
止状態を維持できるように特別配慮される必要がある。
本発明の装置と他の複数の堆積膜形成手段を連結させ
て、前記帯状部材上に連続して堆積膜を積層させる場合
には、ガスゲート手段等を用いて各装置を連結させるの
が望ましい。また、本発明の装置のみを複数連結させる
場合には、各装置において成膜室は独立した成膜雰囲気
となっているため、前記隔離容器は単一でも良いし、各
々の装置に設けても良い。In the apparatus of the present invention, when the band-shaped member functions as a structural material, the outside of the film formation chamber may be air, but a functional deposition film formed by the inflow of air into the film formation chamber. In this case, an appropriate air inflow prevention means may be provided. Specifically, an O-ring, a gasket, a helicflex, a mechanically sealed structure using a magnetic fluid, or the like, or a diluted gas atmosphere that has little or no effect on the characteristics of the deposited film to be formed, or It is desirable to dispose an isolation container for forming an appropriate vacuum atmosphere around the container. In the case of the mechanical sealing structure, special care needs to be taken so that the sealing state can be maintained while the belt-shaped member moves continuously.
When connecting the apparatus of the present invention to a plurality of other deposited film forming means and continuously depositing deposited films on the belt-like member, it is desirable to connect the respective apparatuses using gas gate means or the like. In the case where only a plurality of the apparatuses of the present invention are connected, the film forming chamber is an independent film forming atmosphere in each apparatus. Therefore, the isolation container may be single or may be provided in each apparatus. good.
本発明の装置において、前記成膜室の外部の圧力は減
圧状態でも加圧状態でも良いが、前記成膜室内との圧力
差によって前記帯状部材が大きく変形するような場合に
は適宜の補助構造材を前記成膜室内に配設すれば良い。
該補助構造材としては、前記成膜室の側壁とほぼ同一の
形状を、適宜の強度を有する金属、セラミックス又は強
化樹脂等で構成される線材、薄板等で形成したものであ
ることが望ましい。また、該補助構造材の前記マイクロ
波プラズマに曝されない側の面に対向する前記帯状部材
上は、実質的に該補助構造材の影となる故堆積膜の形成
はほとんどなされないので前記補助構造材の前記帯状部
材上への投影面積は可能な限り小さくなるように設計さ
れるのが望ましい。In the apparatus of the present invention, the pressure outside the film forming chamber may be in a depressurized state or a pressurized state. However, when the band-shaped member is greatly deformed by a pressure difference from the film forming chamber, an appropriate auxiliary structure is used. A material may be provided in the film forming chamber.
As the auxiliary structure material, it is desirable that the shape substantially the same as the side wall of the film forming chamber is formed by a wire, a thin plate, or the like made of metal, ceramics, reinforced resin, or the like having appropriate strength. In addition, since the auxiliary film is hardly formed on the belt-like member facing the surface of the auxiliary structure that is not exposed to the microwave plasma, the auxiliary structure is substantially shaded by the auxiliary structure. It is desirable that the projection area of the material on the strip is designed to be as small as possible.
また、該補助構造材を前記帯状部材に密着させ、且つ
前記帯状部材の搬送速度に同期させて回転又は移動させ
ることにより、前記補助構造材上に施されたメッシュパ
ターン等を前記帯状部材上に形成させることもできる。Further, by bringing the auxiliary structure material into close contact with the band-shaped member, and rotating or moving the auxiliary structure material in synchronization with the conveyance speed of the band-shaped member, a mesh pattern or the like applied to the auxiliary structure material is formed on the band-shaped member. It can also be formed.
本発明の方法及び装置において好適に用いられる帯状
部材の材質としては、マイクロ波プラズマCVD法による
機能性堆積膜形成時に必要とされる温度において変形、
歪みが少なく、所望の強度を有するものであることが好
ましく、具体的にはステンレススチール、アルミニウム
及びその合金、鉄及びその合金、銅及びその合金等の金
属の薄板およびその複合体、及びポリイミド、ポリアミ
ド、ポリエチレンテレフタレート、エポキシ等の耐熱性
樹脂性シート又はこれらとガラスファイバー、カーボン
ファイバー、ホウ素ファイバー、金属繊維等との複合
体、及びこれらの金属の薄板、樹脂シート等の表面に異
種材質の金属薄膜及び/またはSiO2,Si3N4,Al2O3,AlN等
の絶縁性薄膜をスパッタ法、蒸着法、鍍金法等により表
面コーティング処理を行ったものが挙げられる。また、
前記帯状部材の厚さとしては、前記搬送手段による搬送
時に形成される湾曲形状が維持される強度を発揮する範
囲内であれば、コスト、収納スペース等を考慮して可能
な限り薄い方が望ましい。具体的には、好ましくは0.01
mm乃至5mm、より好ましくは0.02mm乃至2mm、最適には0.
05mm乃至1mmであることが望ましいが、比較的金属等の
薄板を用いた方が厚さを薄くしても所望の強度が得られ
やすい。前記帯状部材の幅寸法については、本発明のマ
イクロ波アプリケーター手段を用いる限りその長手方向
に対するマイクロ波プラズマの均一性が保たれるので特
に制限はないが、前記湾曲形状が維持される程度である
ことが好ましく、具体的には好ましくは5cm乃至200cm、
より好ましくは10cm乃至150cmであることが望ましい。As the material of the belt-shaped member suitably used in the method and the apparatus of the present invention, deformation at a temperature required at the time of forming a functional deposited film by a microwave plasma CVD method,
It is preferable that the material has a small distortion and a desired strength.Specifically, stainless steel, aluminum and its alloys, iron and its alloys, metal thin plates such as copper and its alloys and composites thereof, and polyimide, Heat-resistant resin sheets such as polyamide, polyethylene terephthalate and epoxy or composites of these with glass fiber, carbon fiber, boron fiber, metal fiber, etc., and metals of different materials on the surface of thin sheets of these metals, resin sheets, etc. Examples thereof include those obtained by subjecting a thin film and / or an insulating thin film such as SiO 2 , Si 3 N 4 , Al 2 O 3 , or AlN to a surface coating treatment by a sputtering method, a vapor deposition method, a plating method, or the like. Also,
As long as the thickness of the band-shaped member is within a range that exhibits a strength that maintains a curved shape formed at the time of conveyance by the conveyance means, it is preferable that the thickness be as thin as possible in consideration of cost, storage space, and the like. . Specifically, preferably 0.01
mm to 5 mm, more preferably 0.02 mm to 2 mm, optimally 0.
It is desirable that the thickness is from 05 mm to 1 mm, but it is easier to obtain a desired strength by using a relatively thin plate of metal or the like even if the thickness is reduced. The width dimension of the band-shaped member is not particularly limited because the uniformity of the microwave plasma in the longitudinal direction is maintained as long as the microwave applicator means of the present invention is used, but it is to the extent that the curved shape is maintained. Preferably, specifically, preferably 5cm to 200cm,
More preferably, it is desirable to be 10 cm to 150 cm.
更に、前記帯状部材の長さについては、特に制限され
ることはなく、ロール状に巻き取られる程度の長さであ
っても良く、長尺のものを溶接等によって更に長尺化し
たものであっても良い。Furthermore, the length of the belt-shaped member is not particularly limited, and may be a length that can be wound up in a roll shape, and a longer one is made longer by welding or the like. There may be.
本発明の装置において、前記帯状部材を連続的に湾曲
させながら支持・搬送する手段としては、搬送時に前記
帯状部材がたるみ、シワ、横ズレ等を生ずることなく、
その湾曲した形状を一定に保つことが必要である。例え
ば、所望の湾曲形状を有する支持・搬送用リングを少な
くとも一対設け、該支持・搬送用リングにて前記帯状部
材の好まくは両端を支持し、またその形状に沿わせて湾
曲させ、更に前記帯状部材の長手方向に設けられた少な
くとも一対の湾曲開始端形成手段及び湾曲終了端形成手
段としての支持・搬送用ローラーにて絞り込み、ほぼ柱
状に湾曲させ、更に前記支持・搬送用リング及び支持・
搬送用ローラーの少なくとも一方に駆動力を与えて、湾
曲形状を維持しつつ前記帯状部材をその長手方向に搬送
せしめる。なお、前記支持・搬送用リングにて前記帯状
部材を支持・搬送する方法としては単なる滑り摩擦のみ
によっても良いし、あるいは前記帯状部材にスプロケッ
ト穴等の加工を施し、又前記支持・搬送用リングについ
てもその周囲に鋸刃状の突起を設けたいわゆるギア状の
ものも用いたりしても良い。In the apparatus of the present invention, as the means for supporting and transporting the belt-like member while continuously bending the belt-like member, the belt-like member does not sag during transportation, wrinkles, lateral displacement, etc.
It is necessary to keep its curved shape constant. For example, at least one pair of support / transport rings having a desired curved shape is provided, and preferably both ends of the band-shaped member are supported by the support / transport rings, and further curved along the shape, and At least one pair of support / transport rollers provided in the longitudinal direction of the belt-shaped member as a bending start end forming means and a bending end end forming means are squeezed, curved substantially in a columnar shape, and further, the support / transport ring and the support / transport ring.
A driving force is applied to at least one of the transport rollers, and the belt-shaped member is transported in its longitudinal direction while maintaining a curved shape. In addition, as a method of supporting and transporting the belt-shaped member by the support / transport ring, only sliding friction may be used, or a process such as a sprocket hole may be performed on the belt-shaped member, and the support / transport ring may be used. Also, a so-called gear-shaped one having a saw-tooth-shaped projection provided around it may be used.
前記支持・搬送用リングの形状については、好ましく
は湾曲形状を形成するにあたり、円形状であることが望
ましいが、楕円状、方形状、多角形状であっても連続的
に一定してその形状を保つ機構を有するものであれば特
に支障はない。搬送速度を一定に保つことが、前記湾曲
形状にたるみ、シワ、横ズレ等を生ぜしめることなく搬
送する上で重要なポイントとなる。従って、前記支持・
搬送機構には前記帯状部材の搬送速度の検出機構及びそ
れによるフィードバックのかけられた搬送速度調整機構
が設けられることが望ましい。また、これらの機構は半
導体デバイスを作製する上での膜厚制御に対しても多大
な効果をもたらす。Regarding the shape of the support / transport ring, it is preferable to form a curved shape, preferably a circular shape, but an elliptical shape, a square shape, and a polygonal shape. There is no particular problem as long as it has a holding mechanism. Maintaining a constant transport speed is an important point in transporting the curved shape without causing slack, wrinkles, lateral displacement and the like. Therefore, the support
It is preferable that the transport mechanism is provided with a mechanism for detecting the transport speed of the belt-like member and a transport speed adjusting mechanism to which feedback is applied. These mechanisms also have a great effect on controlling the film thickness in manufacturing a semiconductor device.
また、前記支持・搬送用リングはその目的上プラズマ
に曝される程度の差はあれ、マイクロ波プラズマ領域内
に配設されることとなる。従って、マイクロ波プラズマ
に対して耐え得る材質、すなわち耐熱性、耐腐食性等に
優れたものであることが望ましく、又、その表面には堆
積膜が付着し、長時間の堆積操作時には該付着膜が剥
離、飛散し、形成しつつある堆積膜上に付着して、堆積
膜のピンホール等の欠陥発生の原因となり、結果的には
作製される半導体デバイスの特性悪化や歩留り低下の原
因となるので、前記堆積膜の付着係数が低い材質もしく
は付着しても相当の膜厚まで強い付着力を保持し得る材
質及び表面形状のもので構成されることが望ましい。具
体的材質としては、ステンレススチール、ニッケル、チ
タン、バナジウム、タングステン、モリブデン、ニオブ
及びその合金を用いて加工されたもの、またはその表面
にアルミナ、石英、マグネシア、ジルコニア、窒化ケイ
素、窒化ホウ素、窒化アルミニウム等のセラミックス材
料を溶射法、蒸着法、スパッタ法、イオンプレーティン
グ法、CVD法等によりコーティング処理したもの、また
は前記セラミックス材料の単体もしくは複合体で成形加
工したもの等を挙げることができる。また、表面形状と
しては鏡面加工、凹凸加工等堆積される膜の応力等を考
慮して適宜選択される。In addition, the supporting / transporting ring is disposed in the microwave plasma region, although the degree of the exposure is varied depending on the purpose. Therefore, a material that can withstand microwave plasma, that is, a material having excellent heat resistance, corrosion resistance, etc., is desirable. In addition, a deposited film adheres to the surface thereof, and the deposited film adheres during a long-time deposition operation. The film is peeled off and scattered, and adheres to the deposited film being formed, causing defects such as pinholes in the deposited film, and consequently the characteristics of the manufactured semiconductor device and the yield are reduced. Therefore, it is desirable that the deposited film be made of a material having a low adhesion coefficient or a material and surface shape capable of maintaining a strong adhesive force up to a considerable film thickness even if adhered. Specific materials include those processed using stainless steel, nickel, titanium, vanadium, tungsten, molybdenum, niobium and alloys thereof, or alumina, quartz, magnesia, zirconia, silicon nitride, boron nitride, nitrided on the surface thereof. Examples thereof include a material obtained by coating a ceramic material such as aluminum by a thermal spraying method, a vapor deposition method, a sputtering method, an ion plating method, a CVD method, or the like, or a material obtained by molding a single or composite ceramic material. The surface shape is appropriately selected in consideration of the stress of the film to be deposited, such as mirror finishing and unevenness processing.
前記支持・搬送用リングに付着した堆積膜は剥離、飛
散等が発生する以前に除去されることが好ましく、真空
中にてドライエッチング又は分解後、ウェットエッチン
グ、ビーズブラスト等の化学的、物理的手法によって除
去されることが望ましい。The deposited film attached to the support / transport ring is preferably removed before peeling, scattering, etc. occur, and after dry etching or decomposition in a vacuum, wet etching, chemical chemistry such as bead blasting, etc. It is desirable that it be removed by a technique.
前記支持・搬送用ローラーは、前記支持・搬送用リン
グに比較して前記帯状部材に接触する面積は大きく設計
されるので、前記帯状部材との熱交換率は大きい。従っ
て、該支持・搬送用ローラーで前記帯状部材の温度が極
端に上昇又は低下することのないように適宜温度調整が
なされる機構を有するものであることが望ましい。しか
るに、少なくとも一対以上設けられる支持・搬送用ロー
ラーの設定温度が異なるということもあり得る。更に、
前記支持・搬送用ローラーには前記帯状部材の搬送張力
検出機構が内蔵されることも搬送速度を一定に保持する
上で効果的である。The support / transport roller is designed to have a larger area in contact with the belt-shaped member than the support / transport ring, and thus has a higher heat exchange rate with the belt-shaped member. Therefore, it is desirable to have a mechanism for appropriately adjusting the temperature so that the temperature of the belt-shaped member is not extremely increased or decreased by the supporting / transporting roller. However, the set temperatures of at least one pair of supporting / transporting rollers may be different. Furthermore,
The incorporation of a transport tension detecting mechanism for the belt-like member in the support / transport roller is also effective in keeping the transport speed constant.
更に、前記支持・搬送用ローラーには前記帯状部材の
搬送時のたわみ、ねじれ、横ずれ等を防ぐためにクラウ
ン機構が設けられることが好ましい。Further, it is preferable that a crown mechanism is provided on the support / transport roller in order to prevent the belt-shaped member from bending, twisting, laterally displacing, and the like at the time of transport.
本発明において形成される湾曲形状は、前記分離手段
に近接するか、もしくは前記分離手段を包含するように
柱状に形成される。The curved shape formed in the present invention is formed in a columnar shape so as to be close to the separating means or to include the separating means.
前記帯状部材を側壁として形成される柱状の成膜室の
両端面の形状としては、ほぼ円形状、楕円状、方形状、
多角形状等であって、且つ前記マイクロ波アプリケータ
ー手段の中心軸に対してほぼ対称形であることが、堆積
膜の均一性を高める上で望ましい。また、前記湾曲部分
の長さはマイクロ波プラズマ領域の体積を決定し、実質
的には前記帯状部材が搬送中に前記マイクロ波プラズマ
領域に曝される時間と相関して形成される堆積膜の膜厚
を決定し、且つ、前記分離手段の前記マイクロ波プラズ
マに曝される周囲長との比において堆積膜形成用原料ガ
スの利用効率が決定される。従って、前記湾曲部分の長
さは前記分離手段の周囲長の好ましくは5倍以内、より
好ましくは4倍以内に設定されることが望ましい。そし
て、前記マイクロ波プラズマ領域において、安定したマ
イクロ波プラズマを維持するためのマイクロ波電力密度
(W/cm3)は用いられる原料ガスの種類及び流量、圧
力、マイクロ波アプリケーターのマイクロ波の放射、伝
達能力、及びマイクロ波プラズマ領域の絶対体積等の相
関によって決まり、一概に定義することは困難である。The shape of both end surfaces of the columnar deposition chamber formed with the strip-shaped member as a side wall is substantially circular, elliptical, square,
It is desirable to have a polygonal shape or the like and to be substantially symmetrical with respect to the central axis of the microwave applicator means in order to enhance the uniformity of the deposited film. Further, the length of the curved portion determines the volume of the microwave plasma region, and substantially the length of the deposited film formed in correlation with the time during which the band-shaped member is exposed to the microwave plasma region during transportation. The utilization efficiency of the source gas for forming a deposited film is determined based on the ratio of the thickness to the peripheral length of the separation means exposed to the microwave plasma. Therefore, it is desirable that the length of the curved portion is set to preferably not more than five times, more preferably not more than four times the peripheral length of the separating means. In the microwave plasma region, the microwave power density (W / cm 3 ) for maintaining stable microwave plasma depends on the type and flow rate of the raw material gas used, the pressure, microwave radiation of the microwave applicator, It is determined by the correlation between the transmission capacity and the absolute volume of the microwave plasma region, and it is difficult to unambiguously define it.
本発明の装置において、前記帯状部材が湾曲して柱状
を形成しなくとも、前記マイクロ波アプリケーターの孔
手段の向いている側に対向して水平又はやや湾曲した形
状で搬送されても特にマイクロ波プラズマの放電条件等
について支障をきたすようなことはない。In the apparatus of the present invention, even if the band-shaped member is not curved and forms a columnar shape, even if it is conveyed in a horizontal or slightly curved shape opposite to the side facing the hole means of the microwave applicator, particularly the microwave is applied. There is no hindrance to the plasma discharge conditions and the like.
前記帯状部材を太陽電池用の基板として用いる場合に
は、該帯状部材が金属等の電気導電性である場合には直
接電流取り出し用の電極としても良いし、合成樹脂等の
電気絶縁性である場合には堆積膜の形成される側の表面
にAl,Ag,Pt,Au,Ni,Ti,Mo,W,Fe,V,Cr,Cu,ステンレス,真
ちゅう,ニクロム,SnO2,In2O3,ZnO,SnO2-In2O3(ITO)
等のいわゆる金属単体又は合金、及び透明導電性酸化物
(TCO)を鍍金、蒸着、スパッタ等の方法であらかじめ
表面処理を行って電流取り出し用の電極を形成しておく
ことが望ましい。When the band-shaped member is used as a substrate for a solar cell, when the band-shaped member is electrically conductive such as a metal, the band-shaped member may be directly used as an electrode for extracting current, or is electrically insulating such as a synthetic resin. In this case, Al, Ag, Pt, Au, Ni, Ti, Mo, W, Fe, V, Cr, Cu, stainless steel, brass, nichrome, SnO 2 , In 2 O 3 , ZnO, SnO 2 -In 2 O 3 (ITO)
It is desirable to form a current extraction electrode by performing a surface treatment in advance by a method such as plating, vapor deposition, or sputtering on a so-called metal simple substance or alloy or a transparent conductive oxide (TCO).
勿論、前記帯状部材が金属等の電気導電性のものであ
っても、長波長光の基板表面上での反射率を向上させた
り、基板材質と堆積膜との間での構成元素の相互拡散を
防止したり短絡防止用の干渉層とする等の目的で異種の
金属層等を前記基板上の堆積膜が形成される側に設けて
も良い。又、前記帯状部材が比較的透明であって、該帯
状部材の側から光入射を行う層構成の太陽電池とする場
合には前記透明導電性酸化物や金属薄膜等の導電性薄膜
をあらかじめ堆積形成しておくことが望ましい。Of course, even if the strip-shaped member is made of an electrically conductive material such as metal, it is possible to improve the reflectance of long-wavelength light on the substrate surface or to interdiffuse constituent elements between the substrate material and the deposited film. A different kind of metal layer or the like may be provided on the side of the substrate on which the deposited film is formed, for the purpose of preventing the occurrence of a short circuit or forming an interference layer for preventing a short circuit. When the band-shaped member is relatively transparent and a solar cell having a layer configuration in which light is incident from the side of the band-shaped member, a conductive thin film such as the transparent conductive oxide or a metal thin film is previously deposited. It is desirable to form it.
また、前記帯状部材の表面性としてはいわゆる平滑面
であっても、微小の凹凸面であっても良い。微小の凹凸
面とする場合にはその凹凸形状は球状、円錐状、角錐状
等であって、且つその最大高さ(Rmax)が好ましくは50
0Å乃至5000Åとすることにより、該表面での光反射が
乱反射となり、該表面での反射光の光路長の増大をもた
らす。Further, the surface property of the belt-shaped member may be a so-called smooth surface or a fine uneven surface. In the case of a fine uneven surface, the uneven shape is spherical, conical, pyramidal, or the like, and its maximum height (Rmax) is preferably 50.
By setting the angle between 0 ° and 5000 °, light reflection on the surface becomes irregular reflection, and the optical path length of light reflected on the surface is increased.
本発明の装置における前記分離手段は、前記成膜室に
近接又は突入して配設され、前記成膜室内にマイクロ波
エネルギーを放射又は伝達するためのマイクロ波アプリ
ケーター手段をその内側に包含する構造を有するもので
ある。従って、前記成膜室内の真空雰囲気と前記マイク
ロ波アプリケーター手段の設置されている外気とを分離
し、その内外間に存在している圧力差に耐え得るような
構造に設計される。具体的には、好ましくは円筒形又は
半円筒形であることが望ましく、他に全体的に滑らかな
曲面をもつ形状のものであってもよい。In the apparatus of the present invention, the separation means is disposed in the vicinity of or protrudes into the film formation chamber, and includes therein a microwave applicator means for radiating or transmitting microwave energy into the film formation chamber. It has. Therefore, the structure is designed to separate the vacuum atmosphere in the film forming chamber from the outside air in which the microwave applicator means is installed, and to withstand the pressure difference existing between the inside and the outside. Specifically, it is preferably a cylindrical shape or a semi-cylindrical shape, and may be a shape having a smooth curved surface as a whole.
また、前記分離手段の周壁の厚さは、用いられる材質
によって多少の差はあるが、概ね好ましくは0.5mm乃至5
mmであることが望ましい。その材質としては、マイクロ
波アプリケーター手段から放射又は伝達されるマイクロ
波エネルギーを最小の損失で前記成膜室中へ透過させる
ことができ、また、前記成膜室内への大気の流入が生じ
ない気密性の優れたものが好ましく、具体的には石英、
アルミナ、窒化ケイ素、ベリリア、マグネシア、ジルコ
ニア、窒化ホウ素、炭化ケイ素等のガラス又はファイン
セラミックス等が挙げられる。In addition, the thickness of the peripheral wall of the separation means is slightly different depending on the material used, but is preferably about 0.5 mm to 5 mm.
mm is desirable. As a material thereof, microwave energy radiated or transmitted from the microwave applicator means can be transmitted into the film formation chamber with a minimum loss, and airtightness which does not cause air to flow into the film formation chamber is generated. Preferred are those having excellent properties, specifically, quartz,
Glass or fine ceramics such as alumina, silicon nitride, beryllia, magnesia, zirconia, boron nitride, and silicon carbide are included.
前記分離手段が円筒形又は半円筒形である場合にはそ
の直径(内径)は、用いられるマイクロ波アプリケータ
ー手段がその内側に包含され且つ該マイクロ波アプリケ
ーター手段が前記分離手段の内周壁に接することがない
必要最低限の寸法に設定されることが望ましい。If the separating means is cylindrical or semi-cylindrical, its diameter (inner diameter) is such that the microwave applicator means used is contained inside it and the microwave applicator means contacts the inner peripheral wall of the separating means. It is desirable that the dimensions be set to the minimum required.
また、前記分離手段において、前記マイクロ波アプリ
ケーター手段が挿入される側と反対側の端部にはマイク
ロ波閉じ込め手段もしくはダミーロードを設けることが
望ましい。前者の場合においては前記帯状部材の端部か
ら突出している部分のほとんどを金属、金網等の導電性
部材で覆い、アースすることが好ましく、特に高パワー
レベルでマイクロ波の整合に不都合が生じる可能性があ
る場合には、後者の手段を設けることが好ましい。Further, in the separating means, it is desirable to provide a microwave confinement means or a dummy load at an end opposite to a side where the microwave applicator means is inserted. In the former case, it is preferable to cover most of the portion protruding from the end of the band-like member with a conductive member such as a metal or a wire mesh, and to ground the same. Particularly, at a high power level, inconvenient microwave matching may occur. If there is a possibility, it is preferable to provide the latter means.
更に、前記分離手段において、前記マイクロ波アプリ
ケーター手段が挿入される側に突出している部分につい
ても金属、金網等の導電性部材で覆い、前記導波管及び
前記隔離容器等にアースすることが安全上好ましい。Further, in the separating means, it is safe to cover a part protruding on the side where the microwave applicator means is inserted with a conductive member such as a metal or a wire mesh, and to ground the waveguide and the isolation container. Above.
また、前記分離手段はマイクロ波エネルギー及び/又
はプラズマエネルギーによる加熱によって熱劣化(ヒビ
割れ、破壊)等を起こすことを防止するため均一に冷却
されることが好ましい。In addition, it is preferable that the separation unit is uniformly cooled in order to prevent heat deterioration (crack, destruction) or the like due to heating by microwave energy and / or plasma energy.
具体的には、前記冷却手段は前記分離手段の内周面に
沿って流れる空気流であってもよいし、前記分離手段と
ほぼ相似の形状で、前記分離手段の内部に同心状に形成
された囲いで前記分離手段との間に導管を構成し、該導
管に水、オイル、フレオンのような冷却流体を流すもの
であっても良い。Specifically, the cooling means may be an air flow flowing along the inner peripheral surface of the separating means, or a shape substantially similar to the separating means and formed concentrically inside the separating means. A conduit may be formed between the enclosure and the separating means, and a cooling fluid such as water, oil, or freon may flow through the conduit.
一方、本発明の円筒形等の前記分離手段は、普通の遅
波回路式マイクロ波アプリケーターと一緒に使用しても
よく、その場合、前記遅波回路式マイクロ波アプリケー
ターから伝送されるマイクロ波エネルギーはエバネッセ
ント波を介して前記成膜室内に結合するようになってい
る。このことにより、薄い肉厚の分離手段を利用し、該
分離手段を充分に低い温度まで冷却することで、比較的
高いパワーのマイクロ波エネルギーを前記成膜室内へ導
入しても、発生する熱によって前記分離手段にひび割れ
等の破損を生じさせることなく、高電子密度のプラズマ
を生起することができる。On the other hand, the separating means such as the cylindrical shape of the present invention may be used together with a usual slow-wave type microwave applicator, in which case the microwave energy transmitted from the slow-wave type microwave applicator is used. Are coupled into the film forming chamber via an evanescent wave. Thus, by utilizing the separation means having a small thickness and cooling the separation means to a sufficiently low temperature, even when microwave energy of relatively high power is introduced into the film forming chamber, the heat generated Thus, high-electron-density plasma can be generated without causing breakage such as cracks in the separation means.
また、本発明の装置において、前記分離手段の外周面
のうち少なくともマイクロ波プラズマ領域に接している
部分には、前記帯状部材上と同様膜堆積が起こる。従っ
て、堆積する膜の種類、特性にもよるが、該堆積膜によ
って前記マイクロ波アプリケーター手段から放射、伝達
されるマイクロ波エネルギーが吸収又は反射等され、前
記帯状部材によって形成される成膜室内へのマイクロ波
エネルギーの放射、伝達量が減少し、放電開始直後に比
較して著しくその変化量が増大した場合には、マイクロ
波プラズマの維持そのものが困難になるばかりでなく、
形成される堆積膜の堆積速度の減少や特性等の変化を生
じることがある。このような場合には、前記分離手段に
堆積される膜をドライエッチング、ウェットエッチン
グ、又は機械的方法等により除去すれば初期状態を復元
できる。特に、真空状態を維持したまま堆積膜の除去を
行う方法としてはドライエッチングが好適に用いられ
る。また、前記分離手段を真空保持のまま回転させ、マ
イクロ波プラズマに曝された部分をマイクロ波プラズマ
領域外へ移動させ、前記マイクロ波プラズマ領域とは異
なる領域で、堆積した膜を除去し、再びマイクロ波プラ
ズマ領域まで回転させて用いるといった連続的手法を採
用することもできる。更には、前記分離手段の外周面に
沿って、該分離手段とほぼ同等のマイクロ波透過性を有
する材質からなるシートを連続的に送ることによって、
該シートの表面上に堆積膜を付着、形成させ、前記マイ
クロ波プラズマ領域外へ排出するといった手法を採用す
ることもできる。Further, in the apparatus according to the present invention, film deposition occurs on at least a portion of the outer peripheral surface of the separation means that is in contact with the microwave plasma region, as on the strip-shaped member. Therefore, although depending on the type and characteristics of the film to be deposited, microwave energy radiated and transmitted from the microwave applicator means is absorbed or reflected by the deposited film, and enters the film forming chamber formed by the belt-shaped member. If the amount of radiation and transmission of microwave energy decreases and the amount of change increases significantly compared to immediately after the start of discharge, not only is maintenance of the microwave plasma itself difficult, but also
In some cases, the deposition rate of the deposited film to be formed is reduced, and the characteristics and the like are changed. In such a case, the initial state can be restored by removing the film deposited on the separation means by dry etching, wet etching, a mechanical method, or the like. In particular, dry etching is preferably used as a method for removing the deposited film while maintaining a vacuum state. Further, the separation means is rotated while maintaining the vacuum, the portion exposed to the microwave plasma is moved out of the microwave plasma region, and the deposited film is removed in a region different from the microwave plasma region. It is also possible to adopt a continuous method of rotating the microwave plasma region. Further, by continuously feeding a sheet made of a material having a microwave permeability substantially equivalent to that of the separation means along the outer peripheral surface of the separation means,
It is also possible to employ a method of depositing and forming a deposited film on the surface of the sheet and discharging the film outside the microwave plasma region.
本発明におけるマイクロ波アプリケーター手段は、マ
イクロ波電源より供給されるマイクロ波エネルギーを前
記成膜室の内部に放射して、前記ガス導入手段から導入
される堆積膜形成用原料ガスをプラズマ化し維持させる
ことができる構造を有するものである。具体的には、末
端部が開口端となっている導波管が好ましく用いられ
る。該導波管としては、具体的には、円形導波管、方形
導波管、楕円導波管等のマイクロ波伝送用導波管を挙げ
ることができる。ここでは開口端とされることにより前
記導波管の末端部において定在波がたつことを防止でき
る。一方、前記導波管の末端部は閉口端であっても特に
支障をきたすことはない。The microwave applicator means in the present invention radiates microwave energy supplied from a microwave power supply into the inside of the film forming chamber to convert the deposited film forming raw material gas introduced from the gas introduction means into a plasma and maintain it. It has a structure that can be used. Specifically, a waveguide having an open end at the end is preferably used. Specific examples of the waveguide include a waveguide for microwave transmission such as a circular waveguide, a square waveguide, and an elliptical waveguide. Here, it is possible to prevent the standing wave from hitting at the end of the waveguide by setting the opening end. On the other hand, even if the end of the waveguide is a closed end, there is no particular problem.
本発明の装置において、マイクロ波アプリケーター用
として好適に用いられる円形導波管の寸法としては、使
用されるマイクロ波の周波数帯(バンド)及びモードに
よって適宜設計される。設計にあたっては、前記円形導
波管内での伝送ロスが少なく、又、なるべく多重モード
が発生しないように配慮されることが好ましく、具体的
には、EIAJ規格円形導波管等の他、2.45GHz用の自社規
格として、内直径90mm,100mmのもの等を挙げることがで
きる。In the device of the present invention, the dimensions of the circular waveguide suitably used for the microwave applicator are appropriately designed depending on the frequency band (band) and mode of the microwave used. In designing, it is preferable that transmission loss in the circular waveguide is small, and that consideration is given so that multiple modes do not occur as much as possible.Specifically, other than EIAJ standard circular waveguide, etc., 2.45 GHz In-house standards for use include those having an inner diameter of 90 mm and 100 mm.
なお、マイクロ波電源からのマイクロ波の伝送は比較
的入手し易い、方形導波管を使用することが好ましい
が、マイクロ波アプリケーターとして用いられる前記円
形導波管への変換部ではマイクロ波エネルギーの伝送ロ
スを最小限に抑えることが必要であり、具体的には電磁
ホーンタイプの方形、円形変換用導波管を用いることが
好ましい。Note that transmission of microwaves from a microwave power supply is relatively easy to use, and it is preferable to use a rectangular waveguide. However, in the conversion unit to the circular waveguide used as a microwave applicator, microwave energy is transmitted. It is necessary to minimize the transmission loss, and specifically, it is preferable to use an electromagnetic horn type waveguide for rectangular or circular conversion.
また、本発明において、マイクロ波アプリケーター用
として好適に用いられる方形導波管の種類としては、使
用されるマイクロ波の周波数帯(バンド)及びモードに
よって適宜選択され、少なくともそのカットオフ周波数
は使用される周波数よりも小さいものであることが好ま
しく、具体的にはJIS,EIAJ,IEC,JAN等の規格品の他、2.
45GHz用の自社規格として、方形の断面の内径で幅96mm
×高さ27mmのもの等を挙げることができる。In the present invention, the type of the rectangular waveguide suitably used for the microwave applicator is appropriately selected depending on the frequency band (band) and mode of the microwave used, and at least the cutoff frequency is used. It is preferable that the frequency is lower than the standard frequency, specifically, standard products such as JIS, EIAJ, IEC, JAN, and 2.
In-house standard for 45GHz, 96mm width with square cross-section inner diameter
X 27 mm height etc. can be mentioned.
本発明の装置において、本発明のアプリケーター手段
を用いる限り、マイクロ波電源より供給されるマイクロ
波エネルギーは効率良く前記成膜室内へ放射、伝達され
るため、いわゆる反射波に関する問題は回避しやすく、
マイクロ波回路においてはスリースタブチューナ又はE
−Hチューナー等のマイクロ波整合回路を用いなくとも
比較的安定した放電を維持することが可能であるが、放
電開始前や放電開始後でも異常放電等により強い反射波
を生ずるような場合にはマイクロ波電源の保護のために
前記整合回路を設けることが望ましい。In the apparatus of the present invention, as long as the applicator means of the present invention is used, microwave energy supplied from a microwave power supply is efficiently radiated and transmitted into the film forming chamber, so that a problem related to a so-called reflected wave is easily avoided,
In microwave circuits, three-stub tuners or E
-A relatively stable discharge can be maintained without using a microwave matching circuit such as an -H tuner, but in the case where a strong reflected wave is generated due to an abnormal discharge or the like before or after the start of the discharge. It is desirable to provide the matching circuit for protecting the microwave power supply.
前記導波管にはマイクロ波エネルギーを放射するため
の孔手段がその片面に少なくとも1つ以上開けられてお
り、これらの孔手段はマイクロ波エネルギーを均一に放
射できるような寸法及び間隔で開けられていることが必
要であるが、各々はそろっていても、そろっていなくて
も良い。具体的な寸法等については後述する実験例にお
いて開示される。The waveguide has at least one hole means for radiating microwave energy on one side thereof, and these hole means are sized and spaced so as to uniformly radiate microwave energy. It is necessary that they are complete, but they may or may not be complete. Specific dimensions and the like will be disclosed in an experimental example described later.
前記導波管に開けられる孔手段の形状は実質的に方形
であることが望ましく、前記導波管の末端部近傍より長
手方向に複数個所望の間隔で開けられている場合には、
そのうちのいくつかを開けたり、閉じたりすることによ
って、用いる前記帯状部材の幅方向に均一なマイクロ波
プラズマを生起させる。この時、放射されるマイクロ波
エネルギーは前記導波管の長手方向に対して放射される
マイクロ波の少なくとも1波長以上の長さで、好ましく
は前記帯状基板の幅方向にほぼ等しく均一に放射される
ことが望ましい。The shape of the hole means formed in the waveguide is desirably substantially rectangular, and when a plurality of holes are formed at desired intervals in the longitudinal direction from near the end of the waveguide,
By opening or closing some of them, uniform microwave plasma is generated in the width direction of the band-shaped member to be used. At this time, the radiated microwave energy has a length of at least one wavelength or more of the radiated microwave in the longitudinal direction of the waveguide, and is preferably radiated almost equally in the width direction of the band-shaped substrate. Is desirable.
また、前記孔手段が1つだけ開けられている場合には
方形の縦横比が大きく、前記導波管の長手方向にマイク
ロ波の1波長よりも大きい寸法でほぼ全体の幅、長さに
亘って開けられるのが望ましい。そして、長手方向に放
射されるマイクロ波エネルギーの均一性を高めるため
に、その開口度を調整するためのシャッター手段が設け
られる。該シャッター手段の形状は短冊状、細長い台形
状、及び短冊又は細長い台形からその一辺上の一部を半
月状に切り欠いた形状等で、前記導波管の表面形状に沿
ったものであることが望ましく、その材質としては金属
又は導電処理された樹脂が好ましい。そして、その端部
は前記孔手段のマイクロ波電源に近い側の角付近に設け
られた連結部に固定され、そこを支点として開口度が調
整されるが、所望の条件出し終了後はマイクロ波プラズ
マの安定性向上のため固定されても良い。When only one hole means is formed, the aspect ratio of the square is large, and the dimension is larger than one wavelength of microwave in the longitudinal direction of the waveguide, and covers almost the entire width and length. It is desirable to be able to open it. In order to enhance the uniformity of the microwave energy radiated in the longitudinal direction, a shutter means for adjusting the aperture is provided. The shape of the shutter means is a strip shape, an elongated trapezoidal shape, or a shape in which a part of one side of the strip or the elongated trapezoid is cut off in a half-moon shape, etc., and is along the surface shape of the waveguide. Preferably, the material is a metal or a resin subjected to a conductive treatment. Then, the end is fixed to a connecting portion provided near the corner of the hole means on the side near the microwave power source, and the opening degree is adjusted using the connecting portion as a fulcrum. It may be fixed for improving the stability of plasma.
前記縦横比の大きい孔手段を用いる場合には、長い辺
の長さが、用いる前記帯状部材の幅方向の長さにほぼ等
しいことが望ましい。When the hole means having a large aspect ratio is used, it is preferable that the length of the long side is substantially equal to the length in the width direction of the band-shaped member to be used.
更に、前記シャッター手段は前記連結部のみで前記導
波管にアースされることが望ましく、前記導波管と前記
シャッター手段とは前記連結部以外の所では絶縁手段に
て絶縁されていることが好ましい。なお、付加的に前記
シャッター手段と前記方形導波管との間に接触子を設け
た場合には、これはアーク接触子となる。Further, it is desirable that the shutter means be grounded to the waveguide only at the connection part, and that the waveguide and the shutter means be insulated by insulation means at a place other than the connection part. preferable. If a contact is additionally provided between the shutter means and the rectangular waveguide, this becomes an arc contact.
上述した孔手段を用いたマイクロ波アプリケーター手
段はいわゆる「漏れ波」タイプのマイクロ波放射構造で
ある。The microwave applicator means using the hole means described above is a so-called "leakage wave" type microwave radiating structure.
一方、本発明においてはマイクロ波アプリケーター手
段として遅波回路式のものを用いても良い。遅波回路を
用いた場合にはマイクロ波エネルギーの大部分はエバネ
ッセント波を介して伝達される。従って、マイクロ波エ
ネルギーはマイクロ波構造に対して横方向の距離の増大
に伴いプラズマに結合する量が急激に減少するという欠
点を有するが、本発明においてはプラズマ領域から前記
マイクロ波アプリケーターを分離することによってこの
欠点を解決することができる。On the other hand, in the present invention, the microwave applicator may be of a slow wave circuit type. When a slow wave circuit is used, most of the microwave energy is transmitted via an evanescent wave. Therefore, microwave energy has the disadvantage that the amount coupled to the plasma decreases sharply with increasing lateral distance to the microwave structure, but in the present invention the microwave applicator is separated from the plasma region. This can solve this drawback.
本発明の装置において前記成膜室及び/又は隔離容器
を他の成膜手段を有する真空容器と真空雰囲気を分離独
立させ、且つ、前記帯状部材をそれらの中を貫通させて
連続的に搬送するにはガスゲート手段が好適に用いられ
る。本発明の装置において前記成膜室及び/又は隔離容
器内は修正パッシェン曲線の最小値付近の動作に必要な
程度の低圧に保たれるのが望ましいため、前記成膜室及
び/又は隔離容器に接続される他の真空容器内の圧力と
しては少なくともその圧力にほぼ等しいか又はそれより
も高い圧力となるケースが多い。従って、前記ガスゲー
ト手段の能力としては前記各容器間に生じる圧力差によ
って、相互に使用している堆積膜形成用原料ガスを拡散
させない能力を有することが必要である。従って、その
基本概念は米国特許第4,438,723号に開示されているガ
スゲート手段を採用することができるが、更にその能力
は改善される必要がある。具体的には、最大106倍程度
の圧力差に耐え得ることが必要であり、排気ポンプとし
ては排気能力の大きい油拡散ポンプ、ターボ分子ポン
プ、メカニカルブースターポンプ等が好適に用いられ
る。また、ガスゲートの断面形状としてはスリット状又
はこれに類似する形状であり、その全長及び用いる排気
ポンプの排気能力等と合わせて、一般のコンダクタンス
計算式を用いてそれらの寸法が計算、設計される。更
に、分離能力を高めるためにゲートガスを併用すること
が好ましく、例えばAr,He,Ne,Kr,Xe,Rn等の希ガス又はH
2等の堆積膜形成用希釈ガスが挙げられる。ゲートガス
流量としてはガスゲート全体のコンダクタンス及び用い
る排気ポンプの能力等によって適宜決定されるが、概ね
第6図(a),(b)に示したような圧力勾配を形成す
るようにすれば良い。第6図(a)において、ガスゲー
トのほぼ中央部に圧力の最大となるポイントがあるた
め、ゲートガスはガスゲート中央部から両サイドの真空
容器側へ流れ、第6図(b)においてはガスゲートのほ
ぼ中央部に圧力の最小となるポイントがあるため、両サ
イドの容器から流れ込む堆積膜形成用原料ガスと共にゲ
ートガスもガスゲート中央部から排気される。従って両
者の場合において両サイドの容器間での相互のガス拡散
を最小限に抑えることができる。実際には、質量分析計
を用いて拡散してくるガス量を測定したり、堆積膜の組
成分析を行うことによって最適条件を決定する。In the apparatus of the present invention, the film formation chamber and / or the isolation container are separated from a vacuum container having another film formation means and a vacuum atmosphere, and the belt-shaped member is continuously conveyed through the inside thereof. The gas gate means is suitably used for the above. In the apparatus of the present invention, it is desirable that the inside of the film forming chamber and / or the isolation vessel is maintained at a low pressure necessary for operation near the minimum value of the modified Paschen curve. In many cases, the pressure in another vacuum vessel to be connected is at least substantially equal to or higher than the pressure. Therefore, it is necessary for the gas gate means to have a capability of preventing the mutually used deposition film forming source gases from diffusing due to a pressure difference generated between the containers. Thus, the basic concept can employ the gas gating means disclosed in U.S. Pat. No. 4,438,723, but its capabilities need to be further improved. Specifically, it is necessary to withstand the pressure differential up to 10 6 times, as an exhaust pump large oil diffusion pump exhaust capability, turbo molecular pump, such as a mechanical booster pump is preferably used. In addition, the cross-sectional shape of the gas gate is a slit shape or a shape similar thereto, and the dimensions thereof are calculated and designed using a general conductance calculation formula together with the overall length and the exhaust capacity of the exhaust pump to be used. . Further, it is preferable to use a gate gas in combination to enhance the separation ability, for example, a rare gas such as Ar, He, Ne, Kr, Xe, or Rn or H
And a second dilution gas for forming a deposited film. The flow rate of the gate gas is appropriately determined depending on the conductance of the entire gas gate, the capacity of the exhaust pump to be used, and the like. However, a pressure gradient generally shown in FIGS. 6 (a) and 6 (b) may be formed. In FIG. 6 (a), since there is a point where the pressure becomes maximum substantially at the center of the gas gate, the gate gas flows from the center of the gas gate to the vacuum vessel side on both sides, and in FIG. Since there is a point where the pressure becomes minimum at the center, the gate gas is also exhausted from the center of the gas gate together with the deposited film forming raw material gas flowing from the containers on both sides. Therefore, in both cases, mutual gas diffusion between the containers on both sides can be minimized. In practice, the optimum conditions are determined by measuring the amount of gas diffused using a mass spectrometer or by analyzing the composition of the deposited film.
本発明の装置において、前記ガスゲート手段によっ
て、前記隔離容器と接続される他の真空容器中に配設さ
れる堆積膜形成手段としては、RFプラズマCVD法、スパ
ッタリング法及び反応性スパッタリング法、イオンプレ
ーティング法、光CVD法、熱CVD法、MOCVD法、MBE法そし
てHR-CVD法等いわゆる機能性堆積膜形成用に用いられる
方法を実現するための手段を挙げることができる。そし
て、勿論本発明のマイクロ波プラズマCVD法及び類似の
マイクロ波プラズマCVD法の手段を接続することも可能
であり、所望の半導体デバイス作製のため適宜手段を選
択し、前記ガスゲート手段を用いて接続される。In the apparatus of the present invention, the deposition film forming means disposed in another vacuum vessel connected to the isolation vessel by the gas gate means includes RF plasma CVD, sputtering and reactive sputtering, and ion plating. Means for realizing a method used for forming a so-called functional deposited film, such as a plating method, a photo CVD method, a thermal CVD method, a MOCVD method, an MBE method, and an HR-CVD method. And, of course, it is also possible to connect the means of the microwave plasma CVD method of the present invention and similar microwave plasma CVD method, select an appropriate means for manufacturing a desired semiconductor device, and connect using the gas gate means. Is done.
本発明の装置において用いられるマイクロ波電源から
供給されるマイクロ波周波数は、好ましくは民生用に用
いられている2.45GHzが挙げられるが、他の周波数帯の
ものであっても比較的入手し易いものであれば用いるこ
とができる。また、安定した放電を得るには発振様式は
いわゆる連続発振であることが望ましく、そのリップル
幅が、使用出力領域において、好ましくは30%以内、よ
り好ましくは10%以内であることが望ましい。The microwave frequency supplied from the microwave power supply used in the device of the present invention is preferably 2.45 GHz, which is preferably used for consumer use, but is relatively easily available even in other frequency bands. Anything can be used. In addition, in order to obtain a stable discharge, the oscillation mode is preferably a so-called continuous oscillation, and the ripple width thereof is preferably within 30%, more preferably within 10% in a used output region.
本発明の装置において、前記成膜室及び/又は隔離容
器を大気に曝すことなく連続して堆積膜形成を行うこと
は、形成される堆積膜の特性安定上、不純物の混入を防
止できるため有効である。ところが、用いられる帯状部
材の長さは有限であることから、これを溶接等の処理に
より接続する操作を行うことが必要である。具体的に
は、前記帯状部材の収納された容器(送り出し側及び巻
き取り側)に近接して、そのような処理室を設ければ良
い。In the apparatus of the present invention, it is effective to continuously form a deposited film without exposing the film forming chamber and / or the isolation container to the atmosphere because the deposited film can be prevented from being mixed with impurities in terms of stable characteristics. It is. However, since the length of the band-shaped member used is limited, it is necessary to perform an operation of connecting the band-shaped member by processing such as welding. Specifically, such a processing chamber may be provided in the vicinity of the container (the sending side and the winding side) in which the band-shaped member is stored.
以下、図面を用いて具体的処理方法について説明す
る。Hereinafter, a specific processing method will be described with reference to the drawings.
第12図(その1)(i)図乃至第12(その4)(x)
図は、前記帯状部材処理室の概略及び帯状部材等の成膜
時の作動を説明するための模式図を示した。FIG. 12 (part 1) (i) to FIG. 12 (part 4) (x)
The figure shows a schematic view for explaining the outline of the band-shaped member processing chamber and the operation at the time of film formation of the band-shaped member and the like.
第12図において、1201aは帯状部材の送り出し側に設
けられた帯状部材処理室(A)、1201bは帯状基体の巻
き取り側に設けられた帯状部材処理室(B)であり、そ
の内部にはバイトン製ローラー1207a,1207b,切断刃1208
a,1208b、溶接治具1209a,1209bが収納されている。In FIG. 12, reference numeral 1201a denotes a band-shaped member processing chamber (A) provided on the feeding side of the band-shaped member, and 1201b denotes a band-shaped member processing chamber (B) provided on the winding side of the band-shaped substrate. Viton rollers 1207a, 1207b, cutting blade 1208
a, 1208b and welding jigs 1209a, 1209b are stored.
即ち、第12図(その1)(i)は通常成膜時の状態で
あり、帯状部材1202が図中矢印方向に移動していて、ロ
ーラー1207a、切断刃1208a、及び溶接治具1209aは帯状
部材1202に接触していない。1210は帯状部材収納容器
(不図示)との接続手段(ガスゲート)、1211は真空容
器(不図示)との接続手段(ガスゲート)である。That is, FIG. 12 (No. 1) (i) shows the state at the time of normal film formation, the belt-like member 1202 is moving in the direction of the arrow in the figure, and the roller 1207a, the cutting blade 1208a, and the welding jig 1209a are in the belt-like state. Not in contact with member 1202. Reference numeral 1210 denotes a connection means (gas gate) with a belt-shaped member storage container (not shown), and reference numeral 1211 denotes a connection means (gas gate) with a vacuum container (not shown).
第12図(その1)(ii)は、1巻の帯状部材への成膜
工程が終了した後、新しい帯状部材と交換するための第
1工程を示している。まず、帯状部材1202を停止させ、
ローラー1207aを図中点線で示した位置から矢印方向へ
移動させ帯状部材1202及び帯状部材処理室1201aの壁と
密着させる。この状態で帯状部材収納容器と成膜室とは
気密分離される。次に、切断刃1208aを図中矢印方向に
動作させ帯状部材1202を切断する。この切断刃1208aは
機械的、電気的、熱的に帯状部材1202を切断できるもの
のうちのいずれかにより構成される。FIG. 12 (part 1) and (ii) show a first step for exchanging a new band-shaped member after the film-forming step on one band of the band-shaped member is completed. First, stop the belt-shaped member 1202,
The roller 1207a is moved in the direction of the arrow from the position shown by the dotted line in the figure to be brought into close contact with the band member 1202 and the wall of the band member processing chamber 1201a. In this state, the band-shaped member storage container and the film forming chamber are air-tightly separated. Next, the cutting blade 1208a is operated in the direction of the arrow in the figure to cut the band-shaped member 1202. The cutting blade 1208a is made of any of those capable of mechanically, electrically, and thermally cutting the band-shaped member 1202.
第12図(その1)(iii)では、切断分離された帯状
部材1203が帯状部材収納容器側へ巻き取られる様子を示
している。FIG. 12 (part 1) (iii) shows a state in which the strip-shaped member 1203 cut and separated is wound up to the strip-shaped member storage container side.
上述した切断及び巻き取り工程は帯状部材収納容器内
は真空状態又は大気圧リーク状態のいずれかで行われて
も良い。The above-described cutting and winding steps may be performed in either a vacuum state or an atmospheric pressure leak state in the belt-shaped member storage container.
第12図(その2)(iv)では、新しい帯状部材1204が
送り込まれ、帯状部材1202と接続される工程を示してい
る。帯状部材1204と1202とはその端部が接せられ溶接治
具1209aにて溶接接続される。FIG. 12 (part 2) (iv) shows a process in which a new band-shaped member 1204 is fed in and connected to the band-shaped member 1202. The ends of the belt-shaped members 1204 and 1202 are brought into contact with each other and are welded and connected by a welding jig 1209a.
第12図(その2)(v)では帯状部材収納容器(不図
示)内を真空排気し、十分成膜室との圧力差が少なくな
った後、ローラー1207aを帯状部材1202及び帯状部材処
理室(A)1201aの壁から離し、帯状部材1202,1204を巻
き取っている状態を示している。In FIG. 12 (part 2) and (v), the inside of the band-shaped member storage container (not shown) is evacuated, and after the pressure difference with the film forming chamber is sufficiently reduced, the roller 1207a is moved to the band-shaped member 1202 and the band-shaped member processing chamber. (A) shows a state in which the belt-like members 1202 and 1204 have been wound apart from the wall of 1201a.
次に、帯状部材の巻き取り側での動作を説明する。 Next, the operation on the winding side of the belt-shaped member will be described.
第12図(その3)(vi)は、通常成膜時の状態である
が、各治具は第12図(その1)(i)で説明したのとほ
ぼ対称に配置されている。FIG. 12 (part 3) (vi) shows a state at the time of normal film formation, but each jig is arranged substantially symmetrically as described in FIG. 12 (part 1) (i).
第12図(その3)(vii)は、1巻の帯状部材への成
膜工程が終了した後、これを取り出し、次の成膜工程処
理された帯状部材を巻き取るための空ボビンと交換する
ための工程を示している。FIG. 12 (part 3) (vii) shows that after the film forming step on one roll of the band-shaped member is completed, this is taken out and replaced with an empty bobbin for winding the band-shaped member subjected to the next film forming process. The steps for performing the steps are shown.
まず、帯状部材1202を停止させ、ローラー1207bを図
中点線で示した位置から矢印方向へ移動させ、帯状部材
1202及び帯状部材処理室1201bの壁と密着させる。この
状態で帯状部材収納容器と成膜室とは気密分離される。
次に、切断刃1208bを図中矢印方向に動作させ、帯状部
材1202を切断する。この切断刃1208bは機械的、電気
的、熱的に帯状基体1202を切断できるもののうちのいず
れかにより構成される。First, the belt-shaped member 1202 is stopped, and the roller 1207b is moved in the direction of the arrow from the position indicated by the dotted line in the drawing, so that the belt-shaped member
1202 and the wall of the strip-shaped member processing chamber 1201b. In this state, the band-shaped member storage container and the film forming chamber are air-tightly separated.
Next, the cutting blade 1208b is operated in the direction of the arrow in the figure to cut the band-shaped member 1202. The cutting blade 1208b is made of any of those capable of mechanically, electrically, and thermally cutting the strip-shaped base 1202.
第12図(その3)(viii)では、切断分離された成膜
工程終了後の帯状部材1205が帯状部材収納容器側へ巻き
取られる様子を示している。FIG. 12 (part 3) (viii) shows a state in which the strip-shaped member 1205 after the cut and separated film formation step is wound up toward the strip-shaped member storage container.
上述した切断及び巻き取り工程は帯状部材収納容器内
は真空状態又は大気圧リーク状態のいずれかで行われて
も良い。The above-described cutting and winding steps may be performed in either a vacuum state or an atmospheric pressure leak state in the belt-shaped member storage container.
第12図(その4)(ix)では、新しい巻き取りボビン
に取り付けられている予備巻き取り用帯状部材1206が送
り込まれ、帯状部材1202と接続される工程を示してい
る。予備巻き取り用帯状部材1206と帯状部材1202とはそ
の端部が接せられ、溶接治具1209bにて溶接接続され
る。FIG. 12 (part 4) (ix) shows a step in which the preliminary winding band member 1206 attached to the new winding bobbin is fed in and connected to the band member 1202. The end portions of the prewinding belt-like member 1206 and the belt-like member 1202 are brought into contact with each other, and are connected by welding with a welding jig 1209b.
第12図(その4)(X)では、帯状部材収納容器(不
図示)内を真空排気し、十分成膜室との圧力差が少なく
なった後、ローラー1207bを帯状部材1202及び帯状部材
処理室(B)1201bの壁から離し、帯状部材1202,1206を
巻き取っている状態を示している。In FIG. 12 (part 4) (X), the inside of the band-shaped member storage container (not shown) is evacuated, and after the pressure difference with the film forming chamber is sufficiently reduced, the roller 1207b is moved to the band-shaped member 1202 and the band-shaped member processing. This shows a state in which the belt-shaped members 1202 and 1206 have been wound away from the wall of the chamber (B) 1201b.
本発明の方法及び装置において連続形成される機能性
堆積膜としては非晶質、結晶質を問わず、Si,Ge,C等い
わゆるIV族半導体薄膜、SiGe,SiC,SiSn等いわゆるIV族
合金半導体薄膜、GaAs,GaP,GaSb,InP,InAs等いわゆるII
I-V族化合物半導体薄膜、及びZnSe,ZnS,ZnTe,CdS,CdSe,
CdTe等いわゆるII-VI族化合物半導体薄膜等が挙げられ
る。As the functional deposited film continuously formed in the method and the apparatus of the present invention, a so-called group IV semiconductor thin film such as Si, Ge, C, or a so-called group IV alloy semiconductor such as SiGe, SiC, SiSn Thin film, GaAs, GaP, GaSb, InP, InAs, etc., so-called II
Group IV compound semiconductor thin film, and ZnSe, ZnS, ZnTe, CdS, CdSe,
A so-called II-VI group compound semiconductor thin film such as CdTe can be used.
本発明の方法及び装置において用いられる前記機能性
堆積膜形成用原料ガスとしては、上述した各種半導体薄
膜の構成元素の水素化物、ハロゲン化物、有機金属化合
物等で前記成膜室内へ好ましくは気体状態で導入できる
ものが選ばれ使用される。As the material gas for forming a functional deposited film used in the method and the apparatus of the present invention, hydrides, halides, organometallic compounds, etc. of the constituent elements of the above-mentioned various semiconductor thin films are preferably introduced into the film formation chamber in a gaseous state. Those that can be introduced in are selected and used.
勿論、これらの原料化合物は1種のみならず、2種以
上混合して使用することもでぎる。又、これらの原料化
合物はHe,Ne,Ar,Kr,Xe,Rn等の希ガス、及びH2,HF,HCl等
の希釈ガスと混合して導入されても良い。Of course, these starting compounds can be used alone or in combination of two or more. Further, these raw material compounds may be introduced as a mixture with a rare gas such as He, Ne, Ar, Kr, Xe, and Rn, and a diluent gas such as H 2 , HF, and HCl.
また、連続形成される前記半導体薄膜は価電子制御及
び禁制帯幅制御を行うことができる。具体的には価電子
制御剤又は禁制帯幅制御剤となる元素を含む原料化合物
を単独で、又は前記堆積膜形成用原料ガス又は前記希釈
ガスに混合して前記成膜室内へ導入してやれば良い。Further, the semiconductor thin film formed continuously can perform valence electron control and forbidden band width control. Specifically, a raw material compound containing an element serving as a valence electron controlling agent or a forbidden band width controlling agent may be used alone or mixed with the deposited film forming raw material gas or the diluent gas and introduced into the film formation chamber. .
前記堆積膜形成用原料ガス等は、前記帯状部材及び前
記分離手段で形成される柱状の成膜室内に配設されたそ
の先端部に単一又は複数のガス放出孔を有するガス導入
管より、前記柱状の成膜室内に均一に放出され、マイク
ロ波エネルギーによりプラズマ化され、マイクロ波プラ
ズマ領域を形成する。The deposited film forming raw material gas and the like are formed from a gas introduction pipe having a single or a plurality of gas discharge holes at a tip end thereof disposed in a columnar film formation chamber formed by the strip-shaped member and the separation unit. The plasma is uniformly discharged into the columnar deposition chamber and is converted into plasma by microwave energy to form a microwave plasma region.
本発明の装置において、前記ガス導入管より前記柱状
の成膜室内に導入された堆積膜形成用原料ガスはその一
部又は全部が分解して堆積膜形成用の前駆体を発生し、
堆積膜形成が行われるが、未分解の原料ガス、又は分解
によって異種の組成のガスとなったものはすみやかに前
記柱状の成膜室外に排気される必要がある。ただし、排
気孔面積を必要以上に大きくすると、該排気孔よりのマ
イクロ波エネルギーの漏れが生じ、プラズマの不安定性
の原因となったり、他の電子機器、人体等への悪影響を
及ぼすこととなる。従って、以下に述べる3通りの方法
により排気孔を設けることが望ましい。(i)前記帯状
部材を湾曲させる際に用いられる支持・搬送用リングの
うち最も端に設けられるものの両側面にメッシュ又はパ
ンチングボードを設け、ここからのガス排気は可能とす
るが、マイクロ波の漏洩は防止する。ただし、前記メッ
シュ又はパンチングボードの穴径は前記柱状の成膜室内
外での圧力差を生ぜしめ、且つ、マイクロ波の漏洩を防
止するようなサイズであることが望ましい。具体的には
1つあたりの穴の最大径で好ましくは使用されるマイク
ロ波の波長の1/2波長以下、より好ましくは1/4波長以下
で、開口率は好ましくは80%以下、より好ましくは60%
以下であることが望ましい。勿論、この時前記帯状部材
の湾曲開始端と湾曲終了端との間隙、又は帯状部材の湾
曲開始端及び湾曲終了端と前記分離手段との外周壁とで
形成される隙間(スリット)より同時に排気されても良
いが、その間隔はマイクロ波の漏洩防止上、使用される
マイクロ波の波長の好ましくは1/2波長以下、より好ま
しくは1/4波長以下であることが望ましい。(ii)前記
帯状部材を湾曲させる際に用いられる支持・搬送用リン
グのうち最も端に設けられるものの両側面に薄板を設
け、ここからのガス排気及びマイクロ波の漏洩はないよ
うにする。そして、前記帯状部材の湾曲開始端と湾曲終
了端との間隙、又は帯状部材の湾曲端と前記分離手段の
外周壁とで形成される隙間(スリット)のみからガス排
気を行う。ただし、その間隔はマイクロ波の漏洩防止
上、使用されるマイクロ波の波長の好ましくは1/2波長
以下、より好ましくは1/4波長以下であることが望まし
い。(iii)前記支持・搬送用リングの両側面に(i)
及び(ii)に記載のメッシュ又はパンチングボード、及
び薄板のいずれか1つずつ設ける。すなわち(i)と
(ii)の両者を合わせた方法が挙げられる。前記メッシ
ュ、パンチングボード、薄板ともに前記支持・搬送用リ
ングと同様の材質及び表面処理を施されたものであるこ
とが望ましい。In the apparatus of the present invention, the deposited film forming source gas introduced into the columnar film forming chamber from the gas introduction pipe is partially or entirely decomposed to generate a deposited film forming precursor,
Although a deposited film is formed, an undecomposed raw material gas or a gas having a different composition due to decomposition needs to be quickly exhausted to the outside of the columnar film forming chamber. However, if the area of the exhaust hole is made unnecessarily large, microwave energy leaks from the exhaust hole, causing instability of plasma or adversely affecting other electronic devices, the human body, and the like. . Therefore, it is desirable to provide exhaust holes by the following three methods. (I) A mesh or a punching board is provided on both sides of a ring provided at the end of the support / transport ring used for bending the belt-shaped member, and gas can be exhausted therefrom. Prevent leaks. However, it is preferable that the hole diameter of the mesh or the punching board is a size that causes a pressure difference between the inside and outside of the columnar film formation chamber and prevents microwave leakage. Specifically, the maximum diameter of each hole is preferably not more than 1/2 wavelength of the microwave used, more preferably not more than 1/4 wavelength, and the aperture ratio is preferably not more than 80%, more preferably. Is 60%
It is desirable that: Of course, at this time, air is simultaneously exhausted from a gap between the bending start end and the bending end end of the band-shaped member or a gap (slit) formed between the bending start end and the bending end end of the band-shaped member and the outer peripheral wall of the separating means. However, in order to prevent microwave leakage, the interval is preferably not more than 1/2 wavelength, more preferably not more than / 4 wavelength of the wavelength of microwave used. (Ii) Thin plates are provided on both sides of the support / transport ring used for bending the belt-shaped member, which is provided at the end, so that gas exhaust and microwave leakage therefrom do not occur. Then, gas is exhausted only from a gap between the bending start end and the bending end end of the band-shaped member or a gap (slit) formed between the curved end of the band-shaped member and the outer peripheral wall of the separating means. However, in order to prevent microwave leakage, the interval is preferably not more than 1/2 wavelength of the microwave used, more preferably not more than 1/4 wavelength. (Iii) (i) on both sides of the support / transport ring
And any one of the mesh or punching board and the thin plate described in (ii). That is, a method combining both (i) and (ii) can be mentioned. It is desirable that both the mesh, the punching board, and the thin plate have been subjected to the same material and surface treatment as the support / transport ring.
以下、図面を用いて本発明の具体的装置例を挙げて本
発明の装置について説明するが、本発明はこれによって
何ら限定されるものではない。Hereinafter, the device of the present invention will be described with reference to the drawings, using a specific device example of the present invention, but the present invention is not limited thereto.
装置例1 第1図に本発明のマイクロ波プラズマCVD装置の模式
的概略図を示した。Apparatus Example 1 FIG. 1 shows a schematic diagram of a microwave plasma CVD apparatus of the present invention.
101は帯状部材であり、支持・搬送用ローラー102,103
及び支持・搬送用リング104,105によって円柱状に湾曲
した形状を保ちながら、図中矢印方向に搬送される。10
6,107は帯状部材101を加熱又は冷却するための温度制御
機構である。Reference numeral 101 denotes a belt-shaped member, and rollers 102 and 103 for supporting and transporting.
The sheet is conveyed in the direction of the arrow in the figure while maintaining a cylindrically curved shape by the supporting and conveying rings 104 and 105. Ten
Reference numeral 6107 denotes a temperature control mechanism for heating or cooling the belt-shaped member 101.
108はマイクロ波アプリケーターであり、分離手段109
によって、マイクロ波プラズマ領域113から分離されて
いる。110はマイクロ波漏洩防止用金属筒、111はマイク
ロ波漏洩防止用金網、112はガス導入管である。114,115
はマイクロ波漏洩防止用金網であり、マイクロ波プラズ
マ領域113は、帯状部材101の湾曲部分を側壁とした成膜
室内に閉じ込められている。マイクロ波プラズマ領域11
3内は不図示の排気装置により、分離手段109と搬送用ロ
ーラー102,103との間隙、及び/又はマイクロ波漏洩防
止用金網114,115を介して排気される。Reference numeral 108 denotes a microwave applicator,
Is separated from the microwave plasma region 113. 110 is a metal tube for preventing microwave leakage, 111 is a wire mesh for preventing microwave leakage, and 112 is a gas inlet tube. 114,115
Is a wire mesh for preventing microwave leakage. The microwave plasma region 113 is confined in a film forming chamber having a curved portion of the belt-shaped member 101 as a side wall. Microwave plasma region 11
The inside of 3 is evacuated by an exhaust device (not shown) through a gap between the separating means 109 and the transport rollers 102 and 103 and / or the wire meshes 114 and 115 for preventing microwave leakage.
第2図にマイクロ波アプリケーター108として用いら
れるマイクロ波アプリケーター手段201の具体的概略図
を示した。FIG. 2 shows a specific schematic diagram of the microwave applicator means 201 used as the microwave applicator 108.
円形導波管202は末端部203を有し、その片面には複数
の(ここでは例えば5個)間隔をおいて配置された孔20
4乃至208が開けられていて、図中矢印方向からマイクロ
波か進行して来る。ここでは一例として孔205は導波管2
02と同様の材質の蓋で塞いだ様子を示している。このよ
うにいくつかの孔を開けたり、閉じたりすることによっ
て導波管202の長手方向に放射されるマイクロ波エネル
ギーの均一化がなされる。The circular waveguide 202 has a distal end 203 on one side of which a plurality of (here, for example, five) spaced holes 20 are provided.
4 to 208 are opened, and microwaves or traveling from the direction of the arrow in the figure. Here, as an example, the hole 205 is the waveguide 2
It shows a state where the lid is closed with a lid made of the same material as 02. By opening and closing several holes in this manner, the microwave energy radiated in the longitudinal direction of the waveguide 202 is made uniform.
装置例2 本装置例では、装置例1で示した装置を隔離容器中に
配設した場合の装置例を挙げることができる。第4図に
その模式的概略図を示した。400は隔離容器であり、そ
の内部は排気孔419より不図示の排気ポンプを用いて真
空にすることができる。401,402は固定用フランジであ
り、隔離容器400の両壁を貫いて突出している分離手段1
09を固定している。固定用フランジ401,402は隔離容器4
00と同様ステンレス鋼のような適当な耐腐蝕性材料で作
製されているのが好ましく、隔離容器400とは着脱自在
の構造であることが好ましい。固定用フランジ401は連
結フランジ404に取り付けられている。連結フランジ404
は隔離容器400の側壁に直接取り付けられており、ここ
では円筒形の分離手段109の外周面とほぼ同じ広がりを
もつ開口部405が開けられ、前記分離手段109が挿入でき
るようになっている。また、固定用フランジ401には少
なくとも2本のOリング406,407が取り付けられ、隔離
容器400内の真空雰囲気を外気から分離している。ここ
で、Oリング406,407の間には冷却用溝408が設けてあ
り、これを通って例えば水のような冷媒を循環させ、O
リング406,407を均一に冷却することができる。Oリン
グ用の材質としては例えばバイトン等の100℃以上の温
度にてその機能を果たすものが好ましく用いられる。こ
こで、Oリングの配設される位置としてはマイクロ波プ
ラズマ領域から十分に離れた所が好ましく、このことに
よりOリングが高温で損傷を受けないようにすることが
できる。Apparatus Example 2 In this apparatus example, an apparatus example in which the apparatus shown in Apparatus Example 1 is disposed in an isolated container can be given. FIG. 4 shows a schematic diagram thereof. Reference numeral 400 denotes an isolation container, the inside of which can be evacuated through an exhaust hole 419 using an exhaust pump (not shown). Reference numerals 401 and 402 denote fixing flanges, which are separating means 1 protruding through both walls of the isolation container 400.
09 is fixed. Fixing flanges 401 and 402 are isolated containers 4
It is preferably made of a suitable corrosion-resistant material such as stainless steel as in the case of 00, and is preferably detachable from the isolation container 400. The fixing flange 401 is attached to the connection flange 404. Connecting flange 404
Is attached directly to the side wall of the isolation container 400. Here, an opening 405 which is substantially coextensive with the outer peripheral surface of the cylindrical separating means 109 is opened so that the separating means 109 can be inserted. At least two O-rings 406 and 407 are attached to the fixing flange 401 to separate the vacuum atmosphere in the isolation container 400 from the outside air. Here, a cooling groove 408 is provided between the O-rings 406 and 407, through which a coolant such as water is circulated,
The rings 406 and 407 can be cooled uniformly. As the material for the O-ring, for example, a material that performs its function at a temperature of 100 ° C. or more, such as viton, is preferably used. Here, it is preferable that the O-ring is provided at a position sufficiently distant from the microwave plasma region, so that the O-ring can be prevented from being damaged at a high temperature.
110は金属筒であり、その開口端部409には金網111が
取り付けられ、また、アース用フィンガー410によっ
て、前記固定用フランジ401と電気的接触を保ち、これ
らの構造によってマイクロ波エネルギーの外部への漏洩
を防止している。金網111は分離手段109の冷却用空気が
流れ出る役割をも有している。なお、開口端部409には
マイクロ波吸収用のダミーロードを接続しても良い。こ
れは特に高パワーレベルでのマイクロ波エネルギーの漏
洩が起こるような場合に有効である。Reference numeral 110 denotes a metal cylinder. A wire mesh 111 is attached to an open end 409 of the metal cylinder. The ground finger 410 keeps electrical contact with the fixing flange 401. Leakage is prevented. The wire mesh 111 also has a role of allowing the cooling air of the separating means 109 to flow out. Note that a dummy load for microwave absorption may be connected to the opening end 409. This is particularly useful where leakage of microwave energy occurs at high power levels.
隔離容器400には、先に説明した固定用フランジ401の
取り付けられた側壁と対向する側壁に分離手段と同様に
固定するための固定用フランジ402が取り付けられてい
る。411は連結フランジ、412は開口部、413,414はOリ
ング、415は冷却用溝、416は金属筒、417はアース用フ
ィンガーである。418は連結板であり、マイクロ波アプ
リケーター手段108とマイクロ波電源と方形、円形変換
用導波管403との連結を行うとともに、ここでのマイク
ロ波エネルギーの漏れのない構造であることが好まし
く、例えばチョークフランジ等を挙げることができる。
更に、方形、円形変換用導波管403は方形導波管421と接
続フランジ420を介して接続されている。The isolation container 400 is provided with a fixing flange 402 for fixing similarly to the separating means on a side wall opposite to the side wall on which the fixing flange 401 described above is mounted. 411 is a connection flange, 412 is an opening, 413 and 414 are O-rings, 415 is a cooling groove, 416 is a metal cylinder, and 417 is a ground finger. 418 is a connection plate, which connects the microwave applicator means 108 with the microwave power supply and the rectangular, circular conversion waveguide 403, and preferably has a structure without leakage of microwave energy here, For example, a chalk flange can be used.
Further, the square / circular conversion waveguide 403 is connected to the square waveguide 421 via a connection flange 420.
第5図(a)には、本装置例における帯状部材101の
搬送機構の側断面図を模式的に示した。FIG. 5 (a) schematically shows a cross-sectional side view of a transport mechanism of the belt-shaped member 101 in the present example of the apparatus.
ここでの配置は、分離手段109の外周面に少なくとも
2ヶ所の近接点を有し、円形導波管202に開けられた孔2
08の向いている側に対してほぼ円柱状に湾曲させた場合
を示してある。円筒状を保持するために支持・搬送用ロ
ーラー102,103及び支持・搬送用リング104(105)が用
いられている。ここで、支持・搬送用リング104(105)
の幅は、用いる帯状部材の幅に対してできるだけ比率の
小さいものを用いることが、基板上に堆積される膜の有
効利用率を高めることとなる。何故なら、基板上に堆積
するべき膜がこの支持・搬送用リング104(105)に堆積
してしまうからである。The arrangement here has at least two proximity points on the outer peripheral surface of the separating means 109, and a hole 2 formed in the circular waveguide 202.
The figure shows a case where it is curved in a substantially cylindrical shape with respect to the side facing 08. Support / transport rollers 102 and 103 and support / transport rings 104 (105) are used to maintain the cylindrical shape. Here, the support / transport ring 104 (105)
When the width of the film is as small as possible with respect to the width of the belt-like member to be used, the effective utilization rate of the film deposited on the substrate is increased. This is because a film to be deposited on the substrate is deposited on the support / transport ring 104 (105).
また、支持・搬送用リング104,105の両側面にはマイ
クロ波プラズマ領域の閉じ込め用の金網又は薄板501,50
1′が(片側は不図示)取り付けられていることが好ま
しく、そのメッシュ径は用いられるマイクロ波の波長の
好ましくは1/2波長以下、より好ましくは1/4波長以下
で、且つ、この面からの排気がなされる場合には、原料
ガスの透過が確保できる程度のものであることが望まし
い。In addition, wire meshes or thin plates 501, 50 for confining the microwave plasma region are provided on both sides of the support / transport rings 104, 105.
1 'is preferably attached (one side not shown), and the mesh diameter is preferably less than 1/2 wavelength, more preferably less than 1/4 wavelength of the wavelength of the microwave used, and this surface In the case where the exhaust gas is exhausted from the air, it is desirable that the exhaust gas is of such an extent that the permeation of the source gas can be ensured.
また、基板温度制御機構106,107は帯状部材101がマイ
クロ波プラズマ領域を通過する間、その温度を一定に保
つためのものであり、加熱及び/又は冷却のいずれも可
能な手段であることが望ましい。又、該基板温度制御機
構は熱交換効率を高めるために、直接帯状部材に接する
構造であっても良い。一般的に、マイクロ波プラズマに
曝されるところは温度上昇がしやすく、用いる帯状部材
の種類、厚さによってその上昇の程度が変わるので適宜
制御される必要がある。Further, the substrate temperature control mechanisms 106 and 107 are for maintaining the temperature of the belt-shaped member 101 constant while passing through the microwave plasma region, and are desirably a means that can perform both heating and / or cooling. Further, the substrate temperature control mechanism may have a structure directly in contact with the belt-shaped member in order to increase heat exchange efficiency. In general, the temperature of a part exposed to microwave plasma tends to rise, and the degree of the rise varies depending on the type and thickness of the belt-shaped member to be used.
更に、分離手段109の外周面と帯状部材101との近接点
における間隔L1及びL2は、ここからのマイクロ波エネル
ギーの漏洩を防止し、マイクロ波プラズマ領域を湾曲形
状内に閉じ込めるために少なくとも放射されるマイクロ
波の波長の1/2波長よりも短く設定されるのが好まし
い。ただし、前記帯状部材101の湾曲開始端と湾曲終了
端との間隔L3はマイクロ波アプリケーター201から放射
されるマイクロ波エネルギーが前記帯状部材101で形成
される湾曲形状領域内へ効率良く放射されるために、放
射されるマイクロ波の波長の1/4波長よりも長く設定さ
れることが望ましい。Further, the gaps L1 and L2 at the close point between the outer peripheral surface of the separating means 109 and the strip-shaped member 101 are radiated at least in order to prevent leakage of microwave energy therefrom and to confine the microwave plasma region in a curved shape. It is preferably set to be shorter than half the wavelength of the microwave. However, the interval L3 between the bending start end and the bending end end of the band-shaped member 101 is because microwave energy radiated from the microwave applicator 201 is efficiently radiated into the curved region formed by the band-shaped member 101. In addition, it is desirable that the wavelength is set to be longer than 1/4 wavelength of the emitted microwave.
前記孔208から放射されるマイクロ波エネルギーは指
向性をもって該孔208の向いている側に対してほぼ垂直
方向に放射されるので、その放射方向は少なくとも前記
間隔L3の方にほぼ垂直に向いていることが好ましい。Since the microwave energy radiated from the hole 208 is radiated with directivity in a direction substantially perpendicular to the side facing the hole 208, the radiation direction is directed substantially perpendicular to at least the distance L3. Is preferred.
ガス導入管112には、ほぼ均一にガス放出が行われる
配置及び穴径で孔が開けられている。また、ガス導入管
が前記湾曲形状内に設置される位置はその範囲内であれ
ば特に制限されることはない。The gas introduction pipe 112 is provided with a hole having an arrangement and a hole diameter at which gas is almost uniformly discharged. The position where the gas introduction pipe is installed in the curved shape is not particularly limited as long as it is within the range.
装置例3 次に、第1図に示した装置において、第3図(a)に
示したマイクロ波アプリケーター手段301を用いた場合
を挙げることができる。Apparatus Example 3 Next, there can be mentioned a case where the microwave applicator means 301 shown in FIG. 3A is used in the apparatus shown in FIG.
円形導波管302には、開口端303及び一つの細長い方形
の孔304が加工されていて、図中矢印方向よりマイクロ
波が進行して来る。該孔304は用いるマイクロ波の1波
長よりも大きく、円形導波管302の片面のほぼ全面にわ
たって開けられている。開口端303は定在波がたつこと
を避けるために設けてあるが、シールされていても特に
支障はない。この構造とすることによってマイクロ波エ
ネルギーを孔304の全面から放射させることができる
が、特にマイクロ波電源に近い側の孔の端でマイクロ波
エネルギーの集中度は最大となる。従って、連結部305
によって円形導波管302に取り付けた少なくとも1つの
シャッター306を用いてその集中度を調整することがで
きる。該シャッター306の好ましい形状としては第3図
(b)乃至(d)に示すごとく短冊状、台形状、及び短
冊又は台形の一辺上を半月状等に切り欠いた形状等のも
のが挙げられる。An open end 303 and one elongated rectangular hole 304 are formed in the circular waveguide 302, and microwaves travel from the direction of the arrow in the figure. The hole 304 is larger than one wavelength of the microwave to be used, and is formed substantially over one entire surface of the circular waveguide 302. The open end 303 is provided to prevent standing waves from hitting, but there is no particular problem even if it is sealed. With this structure, microwave energy can be radiated from the entire surface of the hole 304, but the concentration of the microwave energy is maximized particularly at the end of the hole closer to the microwave power supply. Therefore, the connecting portion 305
By using at least one shutter 306 attached to the circular waveguide 302, the degree of concentration can be adjusted. Preferred shapes of the shutter 306 include a strip shape, a trapezoid shape, and a shape in which one side of the strip or trapezoid is cut out in a half-moon shape or the like as shown in FIGS. 3 (b) to 3 (d).
連結部305はシャッター306のマイクロ波電源に近い側
に開けられた溝307、固定用ピン308で構成される。ま
た、前記孔304の周囲にはガラス又はテフロン等で作製
された絶縁体309が配設されている。これらは、シャッ
ター306が連結部305でのみ導波管302と接触させるため
である。ここで、一部シャッター306と導波管302との間
に接触子を設けた場合にはこれはアーク接触子となる。The connecting portion 305 includes a groove 307 opened on the side of the shutter 306 near the microwave power supply, and a fixing pin 308. An insulator 309 made of glass, Teflon, or the like is provided around the hole 304. This is because the shutter 306 is brought into contact with the waveguide 302 only at the connecting portion 305. Here, when a contact is provided between the shutter 306 and the waveguide 302, this becomes an arc contact.
装置例4,5 本装置例においては、装置例1及び2において第5図
(b)に示した側断面図のごとく、帯状部材101と分離
手段109とを配置にした場合を挙げることができる。Apparatus Examples 4 and 5 In this apparatus example, as shown in the side sectional view of FIG. 5 (b) in the apparatus examples 1 and 2, a case where the strip-shaped member 101 and the separating means 109 are arranged can be mentioned. .
ここでの配置は、分離手段109の外周面に沿って帯状
部材101を同心状に湾曲させた場合を示している。ここ
で支持・搬送用リング104,105の両側面には、マイクロ
波プラズマ領域の閉じ込め用の金網502,502′(片側の
不図示)が取り付けられているのが好ましく、そのメッ
シュは用いられるマイクロ波の波長の好ましくは1/2波
長以下、より好ましくは1/4波長以下で、且つ原料ガス
の透過が確保できる程度のものであることが望ましい。This arrangement shows a case where the belt-shaped member 101 is concentrically curved along the outer peripheral surface of the separating means 109. Here, it is preferable that wire meshes 502, 502 '(not shown on one side) for confining the microwave plasma region are attached to both side surfaces of the support / transport rings 104, 105, and the mesh has a wavelength of the microwave used. It is preferable that the wavelength is not more than 1/2 wavelength, more preferably not more than 1/4 wavelength, and of such a degree that the permeation of the source gas can be ensured.
更に、帯状部材101の湾曲開始端と湾曲終了端におけ
る前記帯状部材101の面間隔L4は、ここからのマイクロ
波エネルギーの漏洩を防止し、マイクロ波プラズマ領域
を湾曲形状内に閉じ込めるために少なくとも放射される
マイクロ波の波長の1/2波長よりも短く設定されること
が必要である。Furthermore, the surface interval L4 of the band-shaped member 101 at the bending start end and the bending end end of the band-shaped member 101 prevents at least radiation of microwave energy therefrom and confine the microwave plasma region within the curved shape. It is necessary to set the wavelength to be shorter than half the wavelength of the microwave to be used.
なお、前記分離手段109と前記帯状部材101との相対的
配置は同心状であることが好ましいが、前記分離手段10
9が前記帯状部材101の湾曲形状内に包まれて配置される
限り放射されるマイクロ波エネルギーは前記湾曲形状内
に閉じ込められるため特に支障はなく、また、孔208の
向けられる方向は特に限定されない。The relative arrangement of the separating means 109 and the belt-shaped member 101 is preferably concentric,
As long as 9 is wrapped in the curved shape of the band-shaped member 101, the emitted microwave energy is not particularly hindered because it is confined within the curved shape, and the direction in which the hole 208 is directed is not particularly limited. .
また、ガス導入管112は前記分離手段109と前記帯状部
材101とで囲まれる領域内に配置されることが望まし
い。Further, it is desirable that the gas introduction pipe 112 is disposed in a region surrounded by the separating means 109 and the band-shaped member 101.
装置例6,7 装置例4,5において、マイクロ波アプリケーター201
を、装置例2で用いたマイクロ波アプリケーター301に
変えた以外は同様の構成としたものを挙げることができ
る。Apparatus Examples 6 and 7 In Apparatus Examples 4 and 5, the microwave applicator 201 was used.
Was changed to the microwave applicator 301 used in the device example 2, and the same configuration can be mentioned.
装置例8〜11 装置例1,2,4及び5において、マイクロ波アプリケー
ター201を不図示の遅波回路式のマイクロ波アプリケー
ターを用いた以外は同様の構成のものを挙げることがで
きる。Apparatus Examples 8 to 11 In Apparatus Examples 1, 2, 4 and 5, the same configuration can be mentioned except that the microwave applicator 201 is a slow wave circuit type microwave applicator (not shown).
装置例12 本装置例では、第7図に示したごとく、装置例2で示
した堆積膜形成用のマイクロ波プラズマCVD装置に帯状
部材101の送り出し及び巻き取り用の真空容器701及び70
2をガスゲート721及び722を用いて接続した装置を挙げ
ることができる。Apparatus Example 12 In this apparatus example, as shown in FIG. 7, vacuum containers 701 and 70 for feeding and winding the strip-like member 101 to the microwave plasma CVD apparatus for forming a deposited film shown in Apparatus Example 2 are used.
2 can be mentioned using gas gates 721 and 722.
703は帯状部材の送り出し用ボビン、704は帯状部材の
巻き取り用ボビンであり、図中矢印方向に帯状部材が搬
送される。もちろんこれは逆転させて搬送することもで
きる。706,707は張力調整及び帯状部材の位置出しを兼
ねた搬送用ローラーである。712,713は帯状部材の予備
加熱又は冷却用に用いられる温度調整機構である。707,
708,709は排気量調整用のスロットルバルブ、710,711,7
20は排気管であり、それぞれ不図示の排気ポンプに接続
されている。714,715は圧力計、また、716,717はゲート
ガス導入管、718,719はゲートガス排気管であり、不図
示の排気ポンプによりゲートガス及び/又は堆積膜形成
用原料ガスが排気される。723は帯状部材101を側壁とし
た成膜室である。Reference numeral 703 denotes a feeding bobbin for the belt-like member, and reference numeral 704 denotes a bobbin for winding the belt-like member. The belt-like member is conveyed in the direction of the arrow in the drawing. Of course, this can be reversed and transported. Reference numerals 706 and 707 denote conveying rollers that also serve to adjust the tension and position the belt-shaped member. Reference numerals 712 and 713 denote temperature adjusting mechanisms used for preheating or cooling the belt-like member. 707,
708,709 are throttle valves for adjusting the displacement, 710,711,7
Reference numeral 20 denotes an exhaust pipe, each of which is connected to an exhaust pump (not shown). 714 and 715 are pressure gauges, 716 and 717 are gate gas introduction pipes, and 718 and 719 are gate gas exhaust pipes, and a gate gas and / or a source gas for forming a deposited film are exhausted by an exhaust pump (not shown). Reference numeral 723 denotes a film forming chamber having the strip-shaped member 101 as a side wall.
装置例13 本装置例では、第8図に示したごとく、装置例12で示
した装置に、更に2台の本発明のマイクロ波プラズマCV
Dによる堆積膜形成用の隔離容器400-a、400-bを両側に
接続して、積層型デバイスを作製できるように構成した
ものを挙げることができる。Device Example 13 In this device example, as shown in FIG. 8, two more microwave plasma CVs of the present invention were added to the device shown in Device Example 12.
An example in which isolation containers 400-a and 400-b for forming a deposited film by D are connected to both sides so that a stacked device can be manufactured.
図中a及びbの符号をつけたものは、基本的には隔離
容器400中で用いられたものと同様の効果を有する機構
である。In the drawing, those denoted by reference numerals a and b are mechanisms having basically the same effects as those used in the isolation container 400.
801,802,803,804は各々ガスゲート、805,806,807,808
は各々ゲートガス導入管、809,810,811,812は各々ゲー
トガス排気管である。801,802,803,804 are gas gates, 805,806,807,808
, 809, 810, 811, 812 are gate gas exhaust pipes, respectively.
装置例14,15 装置例12及び13においてマイクロ波アプリケーター20
1を装置例3で用いたマイクロ波アプリケーター301に変
えた以外は同様の構成としたものを挙げることができ
る。Apparatus Examples 14 and 15 In Apparatus Examples 12 and 13, the microwave applicator 20 was used.
One having the same configuration except that 1 is changed to the microwave applicator 301 used in the apparatus example 3 can be mentioned.
装置例16,17 装置例12及び13においてマイクロ波アプリケーター20
1を不図示の遅波回路式のマイクロ波アプリケーターを
用いた以外は同様の構成のものを挙げることができる。Apparatus Examples 16 and 17 In Apparatus Examples 12 and 13, the microwave applicator 20 was used.
A similar configuration can be mentioned except that a slow-wave circuit type microwave applicator (not shown) is used.
装置例18 本装置例では第9図に示したごとく、装置例12で示し
た装置に、更に2台の従来法であるRFプラズマCVD装置
を両側に接続して、積層型デバイスを作製できるように
構成したものを挙げることができる。Apparatus Example 18 In this apparatus example, as shown in FIG. 9, two conventional RF plasma CVD apparatuses are connected to both sides of the apparatus shown in Apparatus Example 12 so that a stacked device can be manufactured. Can be cited.
ここで、901,902は真空容器、903,904はRF印加用カソ
ード電極、905,906はガス導入管兼ヒーター、907,908は
基板加熱用ハロゲンランプ、909,910はアノード電極、9
11,912は排気管である。Here, 901 and 902 are vacuum vessels, 903 and 904 are cathode electrodes for RF application, 905 and 906 are gas introduction tubes and heaters, 907 and 908 are halogen lamps for heating the substrate, 909 and 910 are anode electrodes, and 9
11,912 is an exhaust pipe.
その他の装置例 例えば装置例13において、堆積膜形成用の隔離容器40
0,400-a,400-bで上述した種々のマイクロ波アプリケー
ターを組み合わせて取り付けた装置。Other Apparatus Examples For example, in Apparatus Example 13, an isolation container 40 for forming a deposited film is used.
A device equipped with a combination of the various microwave applicators described above for 0,400-a, 400-b.
また、装置例13で示した装置を2連又は3連接続した
装置、及び前述のRFプラズマCVD法による堆積膜形成手
段を混在させて接続した装置等を挙げることができる。Further, there may be mentioned an apparatus in which the apparatus shown in the apparatus example 13 is connected in two or three stations, an apparatus in which a deposition film forming means by the RF plasma CVD method is mixed and connected.
また、装置例12及び13で前記帯状部材とマイクロ波ア
プリケーターの配置を装置例4及び5で挙げたのと同様
の配置とした装置、等を挙げることができる。Further, there may be mentioned, for example, devices in which the arrangement of the band-shaped member and the microwave applicator in the device examples 12 and 13 is the same as that described in the device examples 4 and 5.
本発明の方法及び装置によって好適に製造される半導
体デバイスの一例として太陽電池が挙げられる。その層
構成として、典型的な例を模式的に示す図を第11図
(A)乃至(D)に示す。An example of a semiconductor device suitably manufactured by the method and apparatus of the present invention is a solar cell. FIGS. 11A to 11D schematically show typical examples of the layer structure.
第11図(A)に示す例は、支持体1101上に下部電極11
02、n型半導体層1103、i型半導体層1104、p型半導体
層1105、透明電極1106及び集電電極1107をこの順に堆積
形成した光起電力素子1100である。なお、本光起電力素
子では透明電極1106の側より光の入射が行われることを
前提としている。In the example shown in FIG. 11A, the lower electrode 11 is placed on a support 1101.
02, a photovoltaic element 1100 in which an n-type semiconductor layer 1103, an i-type semiconductor layer 1104, a p-type semiconductor layer 1105, a transparent electrode 1106, and a collecting electrode 1107 are formed in this order. In this photovoltaic element, it is assumed that light enters from the transparent electrode 1106 side.
第11図(B)に示す例は、透光性の支持体1101上に透
明電極1106、p型半導体層1105、i型半導体層1104、n
型半導体層1103及び下部電極1102をこの順に堆積形成し
た光起電力素子1100′である。本光起電力素子では透光
性の支持体1101の側より光の入射が行われることを前提
としている。In the example shown in FIG. 11B, a transparent electrode 1106, a p-type semiconductor layer 1105, an i-type semiconductor layer 1104, and an n-type
This is a photovoltaic element 1100 'in which a mold semiconductor layer 1103 and a lower electrode 1102 are formed in this order. In this photovoltaic element, it is assumed that light enters from the light-transmitting support 1101 side.
第11図(C)に示す例は、バンドギャップ及び/又は
層厚の異なる2種の半導体層をi層として用いたpin接
合型光起電力素子1111,1112を2素子積層して構成され
たいわゆるタンデム型光起電力素子1113である。1101は
支持体であり、下部電極1102、n型半導体層1103、i型
半導体層1104、p型半導体層1105、n型半導体層1108、
i型半導体層1109、p型半導体層1110、透明電極1106及
び集電電極1107がこの順に積層形成され、本光起電力素
子では透明電極1106の側より光の入射が行われることを
前提としている。The example shown in FIG. 11 (C) is formed by laminating two pin junction type photovoltaic elements 1111 and 1112 using two kinds of semiconductor layers having different band gaps and / or layer thicknesses as i-layers. This is a so-called tandem photovoltaic element 1113. Reference numeral 1101 denotes a support, and the lower electrode 1102, the n-type semiconductor layer 1103, the i-type semiconductor layer 1104, the p-type semiconductor layer 1105, the n-type semiconductor layer 1108,
An i-type semiconductor layer 1109, a p-type semiconductor layer 1110, a transparent electrode 1106, and a current collecting electrode 1107 are stacked in this order, and it is assumed that light is incident from the transparent electrode 1106 side in the present photovoltaic element. .
第11図(D)に示す例は、バンドギャップ及び/又は
層厚の異なる3種の半導体層をi層として用いたpin接
合型光起電力素子1120,1121,1123を3素子積層して構成
された、いわゆるトリプル型光起電力素子1124である。
1101は支持体であり、下部電極1102、n型半導体層110
3、i型半導体層1104、p型半導体層1105、n型半導体
層1114、i型半導体層1115、p型半導体層1116、n型半
導体層1117、i型半導体層1118、p型半導体層1119、透
明電極1106及び集電電極1107がこの順に積層形成され、
本光起電力素子では透明電極1106の側より光の入射が行
われることを前提としている。The example shown in FIG. 11 (D) is configured by stacking three pin junction type photovoltaic elements 1120, 1121, and 1123 using three types of semiconductor layers having different band gaps and / or layer thicknesses as i-layers. This is a so-called triple type photovoltaic element 1124.
Reference numeral 1101 denotes a support, and the lower electrode 1102, the n-type semiconductor layer 110
3, i-type semiconductor layer 1104, p-type semiconductor layer 1105, n-type semiconductor layer 1114, i-type semiconductor layer 1115, p-type semiconductor layer 1116, n-type semiconductor layer 1117, i-type semiconductor layer 1118, p-type semiconductor layer 1119, A transparent electrode 1106 and a current collecting electrode 1107 are laminated and formed in this order,
In this photovoltaic element, it is assumed that light is incident from the transparent electrode 1106 side.
なお、いずれの光起電力素子においてもn型半導体層
とp型半導体層とは目的に応じて各層の積層順を入れ変
えて使用することもできる。In any of the photovoltaic elements, the n-type semiconductor layer and the p-type semiconductor layer can be used in a different order of lamination according to the purpose.
以下、これらの光起電力素子の構成について説明す
る。Hereinafter, the configurations of these photovoltaic elements will be described.
支持体 本発明において用いられる支持体1101は、フレキシブ
ルであって湾曲形状を形成し得る材質のものが好適に用
いられ、導電性のものであっても、また電気絶縁性のも
のであってもよい。さらには、それらは透光性のもので
あっても、また非透光性のものであってもよいが、支持
体1101の側より光入射が行われる場合には、もちろん透
光性であることが必要である。Support The support 1101 used in the present invention is preferably made of a material that is flexible and capable of forming a curved shape, and may be either conductive or electrically insulating. Good. Further, they may be light-transmitting or non-light-transmitting, but are light-transmitting when light is incident from the support 1101 side. It is necessary.
具体的には、本発明において用いられる前記帯状部材
を挙げることができ、該基板を用いることにより、作製
される太陽電池の軽量化、強度向上、運搬スペースの低
減等が図れる。Specifically, the belt-like member used in the present invention can be mentioned, and by using the substrate, a solar cell to be manufactured can be reduced in weight, improved in strength, reduced in transportation space, and the like.
電極 本発明の光起電力素子においては、当該素子の構成形
態により適宜の電極が選択使用される。それらの電極と
しては、下部電極、上部電極(透明電極)、集電電極を
挙げることができる。(ただし、ここでいう上部電極と
は光の入射側に設けられたものを示し、下部電極とは半
導体層を挟んで上部電極に対向して設けられたものを示
すこととする。) これらの電極について以下に詳しく説明する。Electrode In the photovoltaic element of the present invention, an appropriate electrode is selected and used depending on the configuration of the element. Examples of these electrodes include a lower electrode, an upper electrode (transparent electrode), and a collecting electrode. (However, the upper electrode referred to here indicates the electrode provided on the light incident side, and the lower electrode indicates the electrode provided opposite to the upper electrode with the semiconductor layer interposed therebetween.) The electrodes are described in detail below.
(i)下部電極 本発明において用いられる下部電極1102としては、上
述した支持体1101の材料が透光性であるか否かによっ
て、光起電力発生用の光を照射する面が異なる故(たと
えば支持体1101が金属等の非透光性の材料である場合に
は、第11図(A)で示したごとく透明電極1106側から光
起電力発生用の光を照射する。)、その設置される場所
が異なる。(I) Lower Electrode As the lower electrode 1102 used in the present invention, the surface to which the light for photovoltaic generation is irradiated differs depending on whether or not the material of the support 1101 is translucent (for example, When the support 1101 is made of a non-translucent material such as a metal, light for photovoltaic generation is irradiated from the transparent electrode 1106 side as shown in FIG. 11A.) Location is different.
具体的には、第11図(A),(C)及び(D)のよう
な層構成の場合には支持体1101とn型半導体層1103との
間に設けられる。しかし、支持体1101が導電性である場
合には、該支持体が下部電極を兼ねることができる。た
だし、支持体1101が導電性であってもシート抵抗値が高
い場合には、電流取り出し用の低抵抗の電極として、あ
るいは支持体面での反射率を高め入射光の有効利用を図
る目的で電極1102を設置してもよい。Specifically, in the case of a layer configuration as shown in FIGS. 11A, 11C and 11D, it is provided between the support 1101 and the n-type semiconductor layer 1103. However, when the support 1101 is conductive, the support can also serve as the lower electrode. However, if the sheet resistance is high even if the support 1101 is conductive, the electrode may be used as a low-resistance electrode for extracting current, or for the purpose of increasing the reflectivity on the support surface and making effective use of incident light. 1102 may be installed.
第11図(B)の場合には透光性の支持体1101が用いら
れており、支持体1101の側から光が入射されるので、電
流取り出し及び当該電極での光反射用の目的で、下部電
極1102が支持体1101と対向して半導体層を挟んで設けら
れている。In the case of FIG. 11B, a light-transmitting support 1101 is used, and light is incident from the support 1101 side. Therefore, for the purpose of current extraction and light reflection at the electrode, A lower electrode 1102 is provided to face the support 1101 with the semiconductor layer interposed therebetween.
また、支持体1101として電気絶縁性のものを用いる場
合には電流取り出し用の電極として、支持体1101とn型
半導体層1103との間に下部電極1102が設けられる。When an electrically insulating material is used as the support 1101, a lower electrode 1102 is provided between the support 1101 and the n-type semiconductor layer 1103 as an electrode for extracting current.
電極材料としては、Ag,Au,Pt,Ni,Cr,Cu,Al,Ti,Zn,Mo,
W等の金属又はこれらの合金が挙げられ、これ等の金属
の薄膜を真空蒸着、電子ビーム蒸着、スパッタリング等
で形成する。また、形成された金属薄膜は光起電力素子
の出力に対して抵抗成分とならぬように配慮されねばな
らず、シート抵抗値として好ましくは50Ω以下、より好
ましくは10Ω以下であることが望ましい。As electrode materials, Ag, Au, Pt, Ni, Cr, Cu, Al, Ti, Zn, Mo,
Metals such as W or alloys thereof are mentioned, and thin films of these metals are formed by vacuum evaporation, electron beam evaporation, sputtering, or the like. Further, care must be taken that the formed metal thin film does not become a resistance component with respect to the output of the photovoltaic element, and the sheet resistance is preferably 50Ω or less, more preferably 10Ω or less.
下部電極1102とn型半導体層1103との間に、図中には
示されていないが、導電性酸化亜鉛等の拡散防止層を設
けても良い。該拡散防止層の効果としては電極1102を構
成する金属元素がn型半導体層中へ拡散するのを防止す
るのみならず、若干の抵抗値をもたせることで半導体層
を挟んで設けられた下部電極1102と透明電極1106との間
にピンホール等の欠陥で発生するショートを防止するこ
と、及び薄膜による多重干渉を発生させ入射された光を
光起電力素子内に閉じ込める等の効果を挙げることがで
きる。Although not shown in the drawing, a diffusion preventing layer such as conductive zinc oxide may be provided between the lower electrode 1102 and the n-type semiconductor layer 1103. The effect of the diffusion prevention layer is not only to prevent the metal element constituting the electrode 1102 from diffusing into the n-type semiconductor layer, but also to provide a slight resistance value so that the lower electrode provided with the semiconductor layer interposed therebetween. The effect of preventing short-circuiting caused by a defect such as a pinhole between the 1102 and the transparent electrode 1106, and the effect of generating multiple interference by the thin film and confining the incident light within the photovoltaic element are mentioned. it can.
(ii)上部電極(透明電極) 本発明において用いられる透明電極1106としては太陽
や白色蛍光灯等からの光を半導体層内に効率良く吸収さ
せるために光の透過率が85%以上であることが望まし
く、さらに、電気的には光起電力素子の出力に対して抵
抗成分とならぬようにシート抵抗値は100Ω以下である
ことが望ましい。このような特性を備えた材料としてSn
O2,In2O3,ZnO,CdO,Cd2SnO4,ITO(In2O3+SnO2)などの
金属酸化物や、Au,Al,Cu等の金属を極めて薄く半透明状
に成膜した金属薄膜等が挙げられる。透明電極は第11図
(A),(C),(D)においてはp型半導体層1105層
の上に積層され、第11図(B)においては基板1101の上
に積層されるものであるため、互いの密着性の良いもの
を選ぶことが必要である。これらの作製方法としては、
抵抗加熱蒸着法、電子ビーム加熱蒸着法、スパッタリン
グ法、スプレー法等を用いることができ所望に応じて適
宜選択される。(Ii) Upper electrode (transparent electrode) The transparent electrode 1106 used in the present invention has a light transmittance of 85% or more in order to efficiently absorb light from the sun or a white fluorescent lamp into the semiconductor layer. The sheet resistance is desirably 100Ω or less so that the output of the photovoltaic element does not become a resistance component. As a material having such properties, Sn
Metal oxides such as O 2 , In 2 O 3 , ZnO, CdO, Cd 2 SnO 4 , ITO (In 2 O 3 + SnO 2 ), and metals such as Au, Al, Cu etc. Metal thin film and the like. The transparent electrode is laminated on the p-type semiconductor layer 1105 in FIGS. 11 (A), (C) and (D), and is laminated on the substrate 1101 in FIG. 11 (B). Therefore, it is necessary to select ones having good adhesion to each other. These fabrication methods include:
A resistance heating evaporation method, an electron beam heating evaporation method, a sputtering method, a spray method, or the like can be used, and is appropriately selected as desired.
(iii)集電電極 本発明において用いられる集電電極1107は、透明電極
1106の表面抵抗値を低減させる目的で透明電極1106上に
設けられる。電極材料としてはAg,Cr,Ni,Al,Ag,Au,Ti,P
t,Cu,Mo,W等の金属またはこれらの合金の薄膜が挙げら
れる。これらの薄膜は積層させて用いることができる。
また、半導体層への光入射光量が十分に確保されるよ
う、その形状及び面積が適宜設計される。(Iii) Current collecting electrode The current collecting electrode 1107 used in the present invention is a transparent electrode.
It is provided on the transparent electrode 1106 for the purpose of reducing the surface resistance of the 1106. Ag, Cr, Ni, Al, Ag, Au, Ti, P
Examples include thin films of metals such as t, Cu, Mo, W, and the like, or alloys thereof. These thin films can be stacked and used.
The shape and area of the semiconductor layer are appropriately designed so that the amount of light incident on the semiconductor layer is sufficiently ensured.
たとえば、その形状は光起電力素子の受光面に対して
一様に広がり、且つ受光面積に対してその面積は好まし
くは15%以下、より好ましくは10%以下であることが望
ましい。For example, it is desirable that the shape is uniformly spread over the light receiving surface of the photovoltaic element, and the area is preferably 15% or less, more preferably 10% or less, with respect to the light receiving area.
また、シート抵抗値としては、好ましくは50Ω以下、
より好ましくは10Ω以下であることが望ましい。Further, as a sheet resistance value, preferably 50Ω or less,
More preferably, it is desirably 10Ω or less.
i型半導体層 本光起電力素子において好適に用いられるi型半導体
層を構成する半導体材料としては、A-Si:H,A-Si:F,A-S
i:H:F,A-SiC:H,A-SiC:F,A-SiC:H:F,A-SiGe:H,A-SiGe:F,
A-SiGe:H:F,poly-Si:H,poly-Si:F,poly-Si:H:F等いわゆ
るIV族及びIV族合金系半導体材料の他、II-VI族及びIII
-V族のいわゆる化合物半導体材料等が挙げられる。i-type semiconductor layer The semiconductor material constituting the i-type semiconductor layer suitably used in the present photovoltaic element includes A-Si: H, A-Si: F, AS
i: H: F, A-SiC: H, A-SiC: F, A-SiC: H: F, A-SiGe: H, A-SiGe: F,
A-SiGe: H: F, poly-Si: H, poly-Si: F, poly-Si: H: F and the like so-called group IV and group IV alloy semiconductor materials, II-VI and III
-V group compound semiconductor materials.
p型半導体層及びn型半導体層 本光起電力素子において好適に用いられるp型又はn
型半導体層を構成する半導体材料としては、前述したi
型半導体層を構成する半導体材料に価電子制御剤をドー
ピングすることによって得られる。P-type semiconductor layer and n-type semiconductor layer P-type or n-type preferably used in the present photovoltaic device
As the semiconductor material constituting the semiconductor layer, the above-mentioned i
It can be obtained by doping a valence electron controlling agent into a semiconductor material constituting the type semiconductor layer.
本発明の装置を用いて、帯状部材上に機能性堆積膜を
均一に形成するための、マイクロ波プラズマの生起条件
及び帯状部材と分離手段との相対的位置関係等について
検討するため、以下に述べる実験を行った。Using the apparatus of the present invention, in order to examine the generation conditions of microwave plasma and the relative positional relationship between the strip-shaped member and the separating means for uniformly forming a functional deposition film on the strip-shaped member, The experiments described were performed.
実験例1〜9 装置例1で示した構成の装置において、搬送用リング
104,105の側を排気孔とし、不図示の排気ポンプに接続
し、第1表に示す種々の導波管及び孔加工寸法のマイク
ロ波アプリケーターを用い、また、第2表に示すマイク
ロ波プラズマ放電条件にて、プラズマの安定性等につい
て実験、評価を行った。評価結果を第3表に示す。な
お、この放電実験においては帯状部材101を静止させた
場合及び1.2m/minの搬送スピードで搬送させた場合とで
行ったが、両者において放電の安定性については特に差
異は認められなかった。Experimental Examples 1 to 9 In the apparatus having the configuration shown in the apparatus example 1, the transfer ring was used.
The 104 and 105 sides are exhaust holes, connected to an exhaust pump (not shown), using various waveguides and microwave applicators having hole processing dimensions shown in Table 1, and microwave plasma discharge conditions shown in Table 2. Experiments and evaluations were conducted on plasma stability and the like. Table 3 shows the evaluation results. In addition, in this discharge experiment, when the belt-shaped member 101 was stopped and when the belt-shaped member 101 was transported at a transport speed of 1.2 m / min, there was no particular difference in discharge stability between the two.
実験例10〜18 装置例5で示した構成の装置において、帯状部材とマ
イクロ波アプリケーターとの配置を第5図(b)のごと
く配置した装置を用い、第1表に示した種々の導波管及
び孔加工寸法のマイクロ波アプリケーターを用い、ま
た、第4表に示すマイクロ波プラズマ放電条件にて、プ
ラズマの安定性等について実験、評価を行った。Experimental Examples 10 to 18 In the apparatus having the structure shown in the apparatus example 5, the arrangement of the band-shaped member and the microwave applicator was arranged as shown in FIG. 5 (b), and the various waveguides shown in Table 1 were used. Experiments and evaluations were performed on the stability of plasma and the like using a microwave applicator having a tube and hole processing dimensions and under microwave plasma discharge conditions shown in Table 4.
評価結果を第5表に示す。なお、この放電実験におい
ては帯状部材101を静止させた場合及び1.2m/minの搬送
スピードで搬送させた場合とで行ったが、両者において
放電の安定性については特に差異は認められなかった。Table 5 shows the evaluation results. In addition, in this discharge experiment, when the belt-shaped member 101 was stopped and when the belt-shaped member 101 was transported at a transport speed of 1.2 m / min, there was no particular difference in discharge stability between the two.
実験例19〜28 装置例3で示した構成の装置において、搬送用リング
104,105の側を排気孔とし、不図示の排気ポンプに接続
し、第6表に示す種々の導波管及び孔、シャッター加工
寸法のものを用い、また、第2表に示すマイクロ波プラ
ズマ放電条件にて、プラズマの安定性等について実験、
評価を行った。評価結果を第7表に示す。なお、この放
電実験においては帯状部材101を静止させた場合及び1.2
m/minの搬送スピードで搬送させた場合とで行ったが、
両者において放電の安定性については特に差異は認めら
れなかった。Experimental Examples 19 to 28 In the apparatus having the configuration shown in the apparatus example 3, the transfer ring was used.
The 104, 105 side is an exhaust hole, connected to an exhaust pump (not shown), various waveguides and holes shown in Table 6 and shutter processing dimensions were used, and microwave plasma discharge conditions shown in Table 2 were used. Experiments on plasma stability, etc.
An evaluation was performed. Table 7 shows the evaluation results. In this discharge experiment, the case where the band-shaped member 101 was stationary and the case where
It was carried out with the case of transporting at a transport speed of m / min,
There was no particular difference in discharge stability between the two.
実験例29〜38 装置例7で示した構成の装置において、第6表に示し
た種々の導波管及び孔、シャッター加工寸法のマイクロ
波アプリケーターを用い、また、第4表に示すマイクロ
波プラズマ放電条件にて、プラズマの安定性等について
実験、評価を行った。評価結果を第8表に示す。なお、
この放電実験においては、帯状部材を静止させた場合及
び1.2m/minの搬送スピードで搬送させた場合とで行った
が、両者において放電の安定性について特に差異は認め
られなかった。EXPERIMENTAL EXAMPLES 29-38 In the apparatus having the configuration shown in Apparatus Example 7, the microwave applicator having various waveguides, holes, and shutter processing dimensions shown in Table 6 was used, and the microwave plasma shown in Table 4 was used. Experiments and evaluations were performed on plasma stability and the like under discharge conditions. Table 8 shows the evaluation results. In addition,
In this discharge experiment, a test was performed when the belt-shaped member was stationary and when the belt was transported at a transport speed of 1.2 m / min, but no particular difference was observed in the discharge stability between the two.
比較実験例1〜4 実験例2,7,21及び25において、第2表に示したマイク
ロ波プラズマ放電条件のうち、他の条件は変えず第9表
に示すように圧力のみを種々変化させて、その時のプラ
ズマの状態を安定性、均一性等の観点で評価した。評価
について、最も安定した状態が得られた場合を◎、やや
安定性、均一性に欠けるものの実用上問題のない場合を
○、安定性、均一性に欠け実用上問題のある場合を△、
全く放電をしなかったり、異常放電等があって実用的で
ない場合を×としてそれぞれランクづけし、第9表中に
それらの評価結果を示した。Comparative Experimental Examples 1 to 4 In Experimental Examples 2, 7, 21 and 25, among the microwave plasma discharge conditions shown in Table 2, other conditions were not changed and only the pressure was variously changed as shown in Table 9. Then, the state of the plasma at that time was evaluated from the viewpoint of stability, uniformity, and the like. Regarding the evaluation, ◎ indicates the case where the most stable state was obtained, や indicates that there was no practical problem although the stability was somewhat poor, and △ indicates that there was a practical problem due to lack of stability and uniformity.
In the case where no discharge was performed or abnormal discharge or the like was present and it was not practical, the results were ranked as x, and the evaluation results are shown in Table 9.
これらからわかるように、比較的広い圧力範囲におい
て安定して、均一なマイクロ波プラズマが形成されるこ
とがわかる。As can be seen from these, it is understood that stable and uniform microwave plasma is formed in a relatively wide pressure range.
なお、これらの結果は前記帯状部材が静止している場
合でも、1.5m/minの搬送速度で搬送している時でも特に
変化は認められなかった。It should be noted that there was no particular change in these results even when the belt-shaped member was stationary or when the belt-shaped member was transported at a transport speed of 1.5 m / min.
比較実験例5〜8 実験例2,7,21及び25において、第2表に示したマイク
ロ波プラズマ放電条件のうち、他の条件は変えず第10表
に示すようにマイクロ波電力のみを種々変化させて、そ
の時のプラズマの状態を安定性、均一性等の観点で評価
し、最も安定した状態が得られた場合を◎、やや安定
性、均一性に欠けるものの実用上問題のない場合を○、
安定性、均一性に欠け実用上問題のある場合を△、全く
放電をしなかったり、異常放電等があって実用的でない
場合を×としてランクづけし、第10表中にそれらの評価
結果を示した。Comparative Experimental Examples 5 to 8 In Experimental Examples 2, 7, 21 and 25, among the microwave plasma discharge conditions shown in Table 2, the other conditions were not changed and only the microwave power was varied as shown in Table 10. The plasma state at that time was evaluated from the viewpoints of stability, uniformity, etc., and the case where the most stable state was obtained was evaluated as ◎, and the case where the stability was somewhat lacking but there was no practical problem ○,
Stability and lack of uniformity and a problem in practical use are rated as △, and no discharge or abnormal discharge etc. are impractical and are ranked as × .The evaluation results are shown in Table 10. Indicated.
これらからわかるように、比較的広いマイクロ波電力
範囲において安定して、均一なマイクロ波プラズマが形
成されることがわかる。As can be seen from these, it is understood that stable and uniform microwave plasma is formed in a relatively wide microwave power range.
なお、これらの結果は前記帯状部材が静止している場
合でも、1.5m/minの搬送速度で搬送している時でも特に
変化は認められなかった。It should be noted that there was no particular change in these results even when the belt-shaped member was stationary or when the belt-shaped member was transported at a transport speed of 1.5 m / min.
比較実験例9〜12 実験例2,7,21及び25において、第2表に示したマイク
ロ波プラズマ放電条件のうち、他の条件は変えず第11表
に示すようにL1,L2のみを種々変化させて、その時のプ
ラズマの状態を安定性、均一性等の観点で評価し、最も
安定した状態が得られた場合を◎、やや安定性、均一性
に欠けるものの実用上問題のない場合を○、安定性、均
一性に欠け実用上問題のある場合を△、全く放電をしな
かったり、異常放電等があって実用的でない場合を×と
してランクづけし、第11表中にそれらの評価結果を示し
た。Comparative Experimental Examples 9 to 12 In Experimental Examples 2, 7, 21 and 25, among the microwave plasma discharge conditions shown in Table 2, other conditions were not changed and only L 1 and L 2 were used as shown in Table 11. Is changed in various ways, and the state of the plasma at that time is evaluated from the viewpoint of stability, uniformity, etc., and the case where the most stable state is obtained is ◎, slightly unstable, although there is no practical problem although it lacks uniformity. The case was rated as 、, the stability and uniformity were not practical due to lack of uniformity, and the case where there was no discharge or abnormal discharge, etc. was impractical and ranked as ×. The results of the evaluation are shown.
これらからわかるように、L1,L2の少なくとも一方が
マイクロ波の波長の1/4波長よりも大きい場合にはマイ
クロ波プラズマがチラついたり、マイクロ波の漏れが大
きくなるが、いずれも1/4波長以下である場合において
は安定して、均一なマイクロ波プラズマが形成されるこ
とがわかる。As can be seen from these, when at least one of L 1 and L 2 is larger than 1/4 wavelength of the microwave, microwave plasma flickers or microwave leakage increases, It can be seen that when the wavelength is four wavelengths or less, a stable and uniform microwave plasma is formed.
なお、これらの結果は前記帯状部材が静止している場
合でも、1.5m/minの搬送速度で搬送している時でも特に
変化は認められなかった。It should be noted that there was no particular change in these results even when the belt-shaped member was stationary or when the belt-shaped member was transported at a transport speed of 1.5 m / min.
比較実験例13〜16 実験例2,7,21及び25において、第2表に示したマイク
ロ波プラズマ放電条件のうち、他の条件は変えず第12表
に示すようにL3のみを種々変化させて、その時のプラズ
マの状態を安定性、均一性等の観点で評価し、最も安定
した状態が得られた場合を◎、やや安定性、均一性に欠
けるものの実用上問題のない場合を○、安定性、均一性
に欠け実用上問題のある場合を△、全く放電をしなかっ
たり、異常放電等があって実用的でない場合を×として
ランクづけし、第12表中にそれらの評価結果を示した。In Comparative Experiment Example 13-16 Experimental Examples 2,7,21 and 25, of the microwave plasma discharge conditions shown in Table 2, various changes only L 3 as shown in Table 12 without changing the other conditions Then, the state of the plasma at that time was evaluated from the viewpoints of stability, uniformity, etc., and the case where the most stable state was obtained was ◎, and the case where the stability was slightly lacking but there was no practical problem was ○.場合, when there is a practical problem due to lack of stability and uniformity, and when it is not practical due to no discharge or abnormal discharge, etc., are ranked as ×, and the evaluation results are shown in Table 12. showed that.
これらからわかるように、L3がマイクロ波の波長の1/
2波長以下では放電が不安定となるが、1/2波長以上にお
いては安定して、均一なマイクロ波プラズマが形成され
ることがわかる。As can be seen, L 3 is 1/1 of the wavelength of the microwave.
It can be seen that the discharge becomes unstable at two wavelengths or less, but that stable and uniform microwave plasma is formed at half wavelength or more.
ただし、L1,L2を1/4波長よりも大きく且つ、L3が大き
すぎる場合には、マイクロ波の漏れが大きく、放電も不
安定であった。However, when L 1 and L 2 were larger than / 4 wavelength and L 3 was too large, microwave leakage was large and discharge was unstable.
なお、これらの結果は前記帯状部材が静止している場
合でも、1.5m/minの搬送速度で搬送している時でも特に
変化は認められなかった。It should be noted that there was no particular change in these results even when the belt-shaped member was stationary or when the belt-shaped member was transported at a transport speed of 1.5 m / min.
比較実験例17〜20 実験例2,7,21及び25において、第2表に示したマイク
ロ波プラズマ放電条件のうち、他の条件は変えず第13表
に示すように湾曲形状の内直径のみを種々変化させて、
その時のプラズマの状態を安定性、均一性等の観点で評
価し、最も安定した状態が得られた場合を◎、やや安定
性、均一性に欠けるものの実用上問題のない場合を○、
安定性、均一性に欠け実用上問題のある場合を△、全く
放電をしなかったり、異常放電等があって実用的でない
場合を×としてランクづけし、第13表中にそれらの評価
結果を示した。Comparative Experimental Examples 17 to 20 In Experimental Examples 2, 7, 21 and 25, of the microwave plasma discharge conditions shown in Table 2, other conditions were not changed and only the inner diameter of the curved shape was changed as shown in Table 13. By variously changing
The state of the plasma at that time was evaluated from the viewpoints of stability, uniformity, etc., ◎ when the most stable state was obtained, ○ when the stability was somewhat lacking, but there was no practical problem,
Stability, lack of uniformity and a problem in practical use are rated as △, and no discharge, or abnormal discharge, etc., and it is impractical are ranked as ×, and the evaluation results are shown in Table 13. Indicated.
これらからわかるように、比較的大きな内直径まで安
定して、均一なマイクロ波プラズマが形成されることが
わかる。As can be seen from these, it is understood that uniform microwave plasma is formed stably up to a relatively large inner diameter.
なお、これらの結果は前記帯状部材が静止している場
合でも、1.5m/minの搬送速度で搬送している時でも特に
変化は認められなかった。It should be noted that there was no particular change in these results even when the belt-shaped member was stationary or when the belt-shaped member was transported at a transport speed of 1.5 m / min.
比較実験例21〜24 実験例11,18,30及び37において、第4表に示したマイ
クロ波プラズマ放電条件のうち、他の条件は変えず第14
表に示すように圧力のみを種々変化させて、その時のプ
ラズマの状態を安定性、均一性等の観点で評価し、最も
安定した状態が得られた場合を◎、やや安定性、均一性
に欠けるものの実用上問題のない場合を○、安定性、均
一性に欠け実用上問題のある場合を△、全く放電をしな
かったり、異常放電等があって実用的でない場合を×と
してランクづけし、第14表中にそれらの評価結果を示し
た。Comparative Experimental Examples 21 to 24 In Experimental Examples 11, 18, 30, and 37, among the microwave plasma discharge conditions shown in Table 4, the other conditions were the same.
As shown in the table, only the pressure was variously changed, and the state of the plasma at that time was evaluated from the viewpoint of stability, uniformity, etc., and the case where the most stable state was obtained was evaluated as ◎, somewhat stable, uniformity Rank a case where there is no practical problem with lacking, 、, a case where there is a practical problem with lack of stability and uniformity, and a case where it is impractical due to no discharge or abnormal discharge etc. Table 14 shows the evaluation results.
これらからわかるように、比較的広い圧力範囲におい
て安定して、均一なマイクロ波プラズマが形成されるこ
とがわかる。As can be seen from these, it is understood that stable and uniform microwave plasma is formed in a relatively wide pressure range.
なお、これらの結果は前記帯状部材が静止している場
合でも、1.5m/minの搬送速度で搬送している時でも特に
変化は認められなかった。It should be noted that there was no particular change in these results even when the belt-shaped member was stationary or when the belt-shaped member was transported at a transport speed of 1.5 m / min.
比較実験例25〜28 実験例11,18,30及び37において、第4表に示したマイ
クロ波プラズマ放電条件のうち、他の条件は変えず第15
表に示すようにマイクロ波電力のみを種々変化させて、
その時のプラズマの状態を安定性、均一性等の観点で評
価し、最も安定した状態が得られた場合を◎、やや安定
性、均一性に欠けるものの実用上問題のない場合を○、
安定性、均一性に欠け実用上問題のある場合を△、全く
放電をしなかったり、異常放電等があって実用的でない
場合を×としてランクづけし、第15表中にそれらの評価
結果を示した。Comparative Experimental Examples 25 to 28 In Experimental Examples 11, 18, 30, and 37, among the microwave plasma discharge conditions shown in Table 4, the other conditions were the same.
By changing only the microwave power as shown in the table,
The state of the plasma at that time was evaluated from the viewpoints of stability, uniformity, etc., ◎ when the most stable state was obtained, ○ when the stability was somewhat lacking, but there was no practical problem,
Stability and lack of uniformity and a problem in practical use are ranked as △, and cases where no discharge is performed or abnormal discharge etc. are not practical are ranked as ×, and the evaluation results are shown in Table 15. Indicated.
これらからわかるように、比較的広いマイクロ波電力
範囲において安定して、均一なマイクロ波プラズマが形
成されることがわかる。As can be seen from these, it is understood that stable and uniform microwave plasma is formed in a relatively wide microwave power range.
なお、これらの結果は前記帯状部材が静止している場
合でも、1.5m/minの搬送速度で搬送している時でも特に
変化は認められなかった。It should be noted that there was no particular change in these results even when the belt-shaped member was stationary or when the belt-shaped member was transported at a transport speed of 1.5 m / min.
比較実験例29〜32 実験例11,18,30及び37において、第4表に示したマイ
クロ波プラズマ放電条件のうち、他の条件は変えず第16
表に示すようにL4のみを種々変化させて、その時のプラ
ズマの状態を安定性、均一性等の観点で評価し、最も安
定した状態が得られた場合を◎、やや安定性、均一性に
欠けるものの実用上問題のない場合を○、安定性、均一
性に欠け実用上問題のある場合を△、全く放電をしなか
ったり、異常放電等があって実用的でない場合を×とし
てランクづけし、第16表中にそれらの評価結果を示し
た。Comparative Experimental Examples 29 to 32 In Experimental Examples 11, 18, 30, and 37, among the microwave plasma discharge conditions shown in Table 4, the other conditions were not changed.
As shown in the table, only L 4 was changed variously, and the state of the plasma at that time was evaluated from the viewpoints of stability, uniformity, etc., and the case where the most stable state was obtained was ◎, slightly stable, uniformity If there is no practical problem but lacks, rank ○ if there is a practical problem due to lack of stability and uniformity, and × if it is not practical due to no discharge or abnormal discharge etc. Table 16 shows the evaluation results.
これらからわかるように、L4がマイクロ波の波長のほ
ぼ1/2波長以下の範囲において安定して、均一なマイク
ロ波プラズマが形成されることがわかる。As can be seen from these, L 4 is stable in almost half wavelength or less in the range of wavelength of the microwave, it can be seen that uniform microwave plasma is formed.
なお、これらの結果は前記帯状部材が静止している場
合でも、1.5m/minの搬送速度で搬送している時でも特に
変化は認められなかった。It should be noted that there was no particular change in these results even when the belt-shaped member was stationary or when the belt-shaped member was transported at a transport speed of 1.5 m / min.
比較実験例33〜36 実験例11,18,30及び37において、第4表に示したマイ
クロ波プラズマ放電条件のうち、他の条件は変えず第17
表に示すように湾曲形状の内直径のみを種々変化させ
て、その時のプラズマの状態を安定性、均一性等の観点
で評価し、最も安定した状態が得られた場合を◎、やや
安定性、均一性に欠けるものの実用上問題のない場合を
○、安定性、均一性に欠け実用上問題のある場合を△、
全く放電をしなかったり、異常放電等があって実用的で
ない場合を×としてランクづけし、第17表中にそれらの
評価結果を示した。Comparative Experimental Examples 33 to 36 In Experimental Examples 11, 18, 30, and 37, among the microwave plasma discharge conditions shown in Table 4, other conditions were not changed.
As shown in the table, only the inner diameter of the curved shape was changed variously, and the state of the plasma at that time was evaluated from the viewpoint of stability, uniformity, etc.を, when there is no practical problem with lack of uniformity, △, when there is a practical problem with lack of stability and uniformity,
Cases in which no discharge was performed or abnormal discharge or the like was impractical due to abnormal discharge were ranked as x, and the evaluation results are shown in Table 17.
これらからわかるように、内直径が分離手段の直径の
ほぼ5倍の寸法までの範囲において安定して、均一なマ
イクロ波プラズマが形成されることがわかる。As can be seen from these, it is understood that a stable and uniform microwave plasma is formed in a range where the inner diameter is up to about five times the diameter of the separation means.
なお、これらの結果は前記帯状部材が静止している場
合でも、1.5m/minの搬送速度で搬送している時でも特に
変化は認められなかった。It should be noted that there was no particular change in these results even when the belt-shaped member was stationary or when the belt-shaped member was transported at a transport speed of 1.5 m / min.
比較実験例37〜40 実験例1及び37において、マイクロ波領域閉じ込め用
のパンチングボードをSUS316L製の薄板の表面にアルミ
ナ溶射を行ったものに変えた以外は、他の放電条件は変
えず、プラズマの安定性等について同様の評価を行った
ところ、いずれも特に差異は認められなかった。Comparative Experimental Examples 37 to 40 In Experimental Examples 1 and 37, except that the punching board for confining the microwave region was changed to one obtained by spraying alumina on the surface of a SUS316L thin plate, the other discharge conditions were not changed, and the plasma was not changed. When the same evaluation was performed for the stability and the like, no particular difference was found in any case.
実験結果の概要 本発明の方法及び装置において、マイクロ波プラズマ
の安定性、均一性等は、例えばマイクロ波アプリケータ
ーの種類及び形状、成膜時の成膜室内の圧力、マイクロ
波電力、マイクロ波プラズマの閉じ込めの程度、放電空
間の体積及び形状等種々のパラメーターが複雑にからみ
合って維持されているので、単一のパラメーターのみで
最適条件を求めるのは困難であるが、本実験結果より、
おおよそ次のような傾向及び条件範囲が判った。Outline of Experimental Results In the method and apparatus of the present invention, the stability and uniformity of the microwave plasma are determined by, for example, the type and shape of the microwave applicator, the pressure in the deposition chamber during deposition, the microwave power, and the microwave plasma. Since various parameters such as the degree of confinement, the volume and the shape of the discharge space are intricately entangled, it is difficult to find the optimum conditions with only a single parameter.
The following trends and condition ranges were found.
圧力に関しては、好ましくは1〜3m Torr乃至200〜50
0m Torr、より好ましくは3〜10m Torr乃至100〜200m T
orrであることが判った。マイクロ波電力に関しては、
好ましくは300〜700W乃至3000〜5000W、より好ましくは
300〜700W乃至1500〜3000Wであることが判った。更に、
湾曲形状の内直径に関しては、分離手段の外周壁のマイ
クロ波プラズマ領域に曝される長さの好ましくは5倍程
度、より好ましくは4倍程度の範囲に条件設定されるこ
とによってほぼ安定して、均一なマイクロ波プラズマが
維持されることが判った。Regarding the pressure, preferably 1-3 mTorr to 200-50
0 mTorr, more preferably 3-10 mTorr to 100-200 mT
orr. Regarding microwave power,
Preferably 300-700W to 3000-5000W, more preferably
It was found to be 300-700W to 1500-3000W. Furthermore,
With respect to the inner diameter of the curved shape, the length is preferably set to about 5 times, more preferably about 4 times, the length of the outer peripheral wall of the separating means exposed to the microwave plasma region, so that it is almost stable. It was found that uniform microwave plasma was maintained.
また、マイクロ波プラズマ領域からのマイクロ波エネ
ルギーの漏れ量が大きくなるとプラズマの安定性を欠く
ことが判り、帯状部材の湾曲端及び分離手段のいずれか
で形成される隙間は好ましくはマイクロ波の1/2波長以
下、より好ましくは1/4波長以下に設定されることが望
ましいことが判った。Also, it has been found that when the amount of microwave energy leaking from the microwave plasma region increases, the stability of the plasma is lacking, and the gap formed by either the curved end of the belt-shaped member or the separating means is preferably 1 μm of the microwave. It has been found that it is desirable to set the wavelength to not more than / 2 wavelength, more preferably not more than 1/4 wavelength.
以後、これらの条件範囲を参考に製造実験を行うこと
とした。Thereafter, a production experiment was performed with reference to these condition ranges.
以下、本発明のマイクロ波プラズマCVD装置を用いて
の具体的製造例を示すが、本発明はこれらの製造例によ
って何ら限定されるものではない。Hereinafter, specific production examples using the microwave plasma CVD apparatus of the present invention will be described, but the present invention is not limited to these production examples.
製造例1 装置例12で示した連続式マイクロ波プラズマCVD装置
を用い、アモルファスシリコン膜の連続堆積を行った。
なお、マイクロ波アプリケーターはNo.13のタイプのも
のを用いた。Production Example 1 The continuous microwave plasma CVD apparatus shown in Apparatus Example 12 was used to continuously deposit an amorphous silicon film.
The microwave applicator used was No. 13 type.
まず、基板送り出し機構を有する真空容器701に、十
分に脱脂、洗浄を行ったSUS430BA製帯状基板(幅60cm×
長さ100m×厚さ0.2mm)の巻きつけられたボビン703をセ
ットし、該帯状部材101をガスゲート721及び隔離容器40
0中の搬送機構を介して、更にガスゲート722を介し、基
板巻き取り機構を有する真空容器702まで通し、たるみ
のない程度に張力調整を行った。帯状部材の湾曲形状等
の条件を第18表に示した。First, a sufficiently degreased and cleaned SUS430BA strip-shaped substrate (width 60 cm ×
A wound bobbin 703 having a length of 100 m and a thickness of 0.2 mm) is set, and the band-shaped member 101 is attached to the gas gate 721 and the isolation container 40.
The tension was adjusted to a level without sag through the transfer mechanism in FIG. 7 and further through the gas gate 722 to the vacuum vessel 702 having the substrate take-up mechanism. Table 18 shows conditions such as the curved shape of the belt-shaped member.
そこで、各真空容器701,702及び隔離容器400を不図示
のロータリポンプで荒引きし、次いで不図示のメカニカ
ルブースターポンプを起動させ10-3 Torr付近まで真空
引きした後、更に温度制御機構106,107を用いて、基板
表面温度を250℃に保持しつつ、不図示の油拡散ポンプ
(バリアン製HS-32)にて5×10-6 Torr以下まで真空引
きした。Therefore, each of the vacuum vessels 701 and 702 and the isolation vessel 400 is roughly evacuated by a rotary pump (not shown), and then a mechanical booster pump (not shown) is activated to evacuate the pressure to about 10 -3 Torr, and then the temperature control mechanisms 106 and 107 are used. While maintaining the substrate surface temperature at 250 ° C., the pressure was evacuated to 5 × 10 −6 Torr or less using an oil diffusion pump (not shown) (Varian HS-32).
十分に脱ガスが行われた時点で、ガス導入管112よ
り、SiH4 600sccm、SiF4 10sccm、H2 50sccmを導入し、
前記油拡散ポンプに取り付けられたスロットルバルブの
開度を調整して成膜室723内の圧力を9m Torrに保持し
た。この時、隔離容器400内の圧力は1.5m Torrであっ
た。圧力が安定した所で、不図示のマイクロ波電源よ
り、実効パワーで1.8kWのマイクロ波をアプリケーター3
01より放射させた。直ちに、導入された原料ガスはプラ
ズマ化し、マイクロ波プラズマ領域を形成し、該マイク
ロ波プラズマ領域は搬送用リング104,105の側面に取り
付けられた金網501,501′(線径1mm、間隔5mm)から真
空容器側に漏れ出ることはなく、また、マイクロ波の漏
れも検出されなかった。At the time when sufficient degassing was performed, SiH 4 600 sccm, SiF 4 10 sccm, and H 2 50 sccm were introduced from the gas introduction tube 112,
The pressure in the film forming chamber 723 was maintained at 9 mTorr by adjusting the opening of a throttle valve attached to the oil diffusion pump. At this time, the pressure inside the isolation container 400 was 1.5 mTorr. When the pressure is stable, microwave power of 1.8 kW in effective power is applied from a microwave power supply (not shown) to applicator 3.
Emitted from 01. Immediately, the introduced raw material gas is turned into plasma to form a microwave plasma region. The microwave plasma region is connected to the vacuum vessel side from wire nets 501, 501 '(wire diameter 1 mm, interval 5 mm) attached to the side surfaces of the transfer rings 104, 105. No leakage was detected, and no microwave leakage was detected.
そこで、支持・搬送用ローラー102,103及び支持・搬
送用リング104,105(いずれも駆動機構は不図示)を起
動し、前記帯状部材102の搬送スピードが1.5m/minとな
るように制御した。Therefore, the supporting / transporting rollers 102, 103 and the supporting / transporting rings 104, 105 (both drive mechanisms are not shown) were activated, and the transport speed of the belt-shaped member 102 was controlled to be 1.5 m / min.
なお、ガスゲート721,722にはゲートガス導入管716,7
17よりゲートガスとしてH2ガスを50sccm流し、排気孔71
8,718より不図示の油拡散ポンプで排気し、ガスゲート
内圧は1m Torrとなるように制御した。The gas gates 721, 722 have gate gas inlet pipes 716, 7
Flow 50sccm H 2 gas as the gate gas from 17, the exhaust hole 71
The gas was exhausted from an oil diffusion pump (not shown) from 8,718, and the inside pressure of the gas gate was controlled to be 1 mTorr.
搬送を開始してから30分間、連続して堆積膜の形成を
行った。なお、長尺の帯状部材を用いているため、本製
造例の終了後、引き続き他の堆積膜の形成を実施し、す
べての堆積終了後、前記帯状部材を冷却して取り出し、
本製造例において形成された帯状部材上の堆積膜膜厚分
布を幅方向及び長手方向について測定したところ5%以
内に納まっており、堆積速度は平均110Å/secであっ
た。また、その一部を切り出し、FT-IR(パーキン・エ
ルマー社製1720X)を用い反射法により赤外吸収スペク
トルを測定したところ、2000cm-1及び630cm-1に吸収が
認められa-Si:H:F膜に特有の吸収パターンであった。更
に、RHEED(JEM-100SX、日本電子製)により膜の結晶性
を評価したところ、ハローで、非晶質であることが判っ
た。また、金属中水素分析計(EMGA-1100、堀場製作所
製)を用いて膜中水素量を定量した所22±2atomic%で
あった。A deposited film was formed continuously for 30 minutes after the start of transport. In addition, since a long strip-shaped member is used, after the end of this manufacturing example, another deposition film is continuously formed, and after all the depositions are completed, the strip-shaped member is cooled and taken out.
The thickness distribution of the deposited film on the belt-shaped member formed in this production example was measured within 5% in the width direction and the longitudinal direction, and was found to be within 5%. The deposition rate was 110 ° / sec on average. Also, cut out a part, it was measured infrared absorption spectrum by a reflection method using FT-IR (Perkin Elmer 1720X), observed absorption at 2000 cm -1 and 630cm -1 a-Si: H : Absorption pattern peculiar to the F film. Furthermore, when the crystallinity of the film was evaluated by RHEED (JEM-100SX, manufactured by JEOL Ltd.), it was found that the film was halo and amorphous. The hydrogen content in the film was determined using a hydrogen-in-metal analyzer (EMGA-1100, manufactured by HORIBA, Ltd.) and found to be 22 ± 2 atomic%.
製造例2 製造例1において実施した堆積膜形成工程にひき続
き、用いた原料ガスの導入を止め、隔離容器400の内圧
を5×10-6 Torr以下まで真空引きした後、ガス導入管1
12より、SiH4 150sccm、GeH4 120sccm、SiF4 5sccm、H2
30sccmを導入し、成膜室723の内圧を15m Torrに保持
し、マイクロ波アプリケーターをNo.11とし、マイクロ
波電力を1.0kWとした以外は同様の堆積膜形成条件でア
モルファスシリコンゲルマニウム膜の連続堆積を行っ
た。Production Example 2 Following the deposition film forming process performed in Production Example 1, the introduction of the used raw material gas was stopped, and the internal pressure of the isolation container 400 was evacuated to 5 × 10 −6 Torr or less.
Than 12, SiH 4 150sccm, GeH 4 120sccm, SiF 4 5sccm, H 2
Introducing 30 sccm, maintaining the internal pressure of the deposition chamber 723 at 15 mTorr, setting the microwave applicator to No. 11, and setting the microwave power to 1.0 kW, the continuous deposition of the amorphous silicon germanium film was performed under the same deposition film forming conditions. Deposition was performed.
本製造例及び他の製造例終了後、帯状部材を冷却して
取り出し、本製造例において形成された堆積膜の膜厚分
布を幅方向及び長手方向について測定した所、5%以内
に納まっており、堆積速度は平均48Å/secであった。After completion of this production example and other production examples, the belt-shaped member was cooled and taken out, and the film thickness distribution of the deposited film formed in this production example was measured in the width direction and the longitudinal direction. The average deposition rate was 48Å / sec.
また、その一部を切り出し、FT-IR(パーキン・エル
マー社製1720X)を用い反射法により赤外吸収スペクト
ルを測定したところ、2000cm-1、1880cm-1及び630cm-1
に吸収が認められa-SiGe:H:F膜に特有の吸収パターンで
あった。更に、RHEED(JEM-100SX、日本電子製)により
膜の結晶性を評価したところ、ハローで、非晶質である
ことが判った。また、金属中水素分析計(EMGA-1100、
堀場製作所製)を用いて膜中水素量を定量した所16±2a
tomic%であった。Also, cut out a part, it was measured infrared absorption spectrum by a reflection method using FT-IR (Perkin Elmer 1720X), 2000cm -1, 1880cm -1 and 630 cm -1
The absorption pattern was unique to the a-SiGe: H: F film. Furthermore, when the crystallinity of the film was evaluated by RHEED (JEM-100SX, manufactured by JEOL Ltd.), it was found that the film was halo and amorphous. In addition, hydrogen analyzer in metal (EMGA-1100,
The amount of hydrogen in the film was determined using HORIBA, Ltd. 16 ± 2a
tomic%.
製造例3 製造例1において実施した堆積膜形成工程にひき続
き、用いた原料ガスの導入を止め、隔離容器400の内圧
を5×10-6 Torr以下まで真空引きした後、ガス導入管1
05より、SiH4 280sccm、CH4 40sccm、SiF4 5sccm、H2 5
0sccmを導入し、成膜室723の内圧を25m Torrに保持した
以外は同様の堆積膜形成条件でアモルファスシリコンカ
ーバイド膜の連続堆積を行った。Production Example 3 Following the deposition film forming process performed in Production Example 1, the introduction of the used source gas was stopped, and the internal pressure of the isolation container 400 was evacuated to 5 × 10 −6 Torr or less.
Than 05, SiH 4 280sccm, CH 4 40sccm, SiF 4 5sccm, H 2 5
The amorphous silicon carbide film was continuously deposited under the same deposition film forming conditions except that 0 sccm was introduced and the internal pressure of the film formation chamber 723 was maintained at 25 mTorr.
本製造例及び他の製造例終了後、帯状部材を冷却して
取り出し、本製造例において形成された堆積膜の膜厚分
布を幅方向及び長手方向について測定した所、5%以内
に納まっており、堆積速度は平均54Å/secであった。After completion of this production example and other production examples, the belt-shaped member was cooled and taken out, and the film thickness distribution of the deposited film formed in this production example was measured in the width direction and the longitudinal direction. The average deposition rate was 54 ° / sec.
また、その一部を切り出し、FT-IR(パーキン・エル
マー社製1720X)を用い、反射法により赤外吸収スペク
トルを測定したところ、2080cm-1、1250cm-1、960c
m-1、777cm-1及び660cm-1に吸収が認められa-SiC:H:F膜
に特有の吸収パターンであった。更に、RHEED(JEM-100
SX、日本電子製)により膜の結晶性を評価したところ、
ハローで、非晶質であることが判った。また、金属中水
素分析計(EMGA-1100、堀場製作所製)を用いて膜中水
素量を定量した所12±2atomic%であった。Further, a part thereof was cut out, and an infrared absorption spectrum was measured by a reflection method using FT-IR (1720X manufactured by Perkin-Elmer Co., Ltd.) to find that it was 2080 cm −1 , 1250 cm −1 , 960 c
m -1, a-SiC observed absorption at 777cm -1 and 660 cm -1: H: was absorbing pattern specific to F film. In addition, RHEED (JEM-100
SX, manufactured by JEOL) and evaluated the crystallinity of the film.
It was found to be halo and amorphous. In addition, when the amount of hydrogen in the film was determined using a hydrogen-in-metal analyzer (EMGA-1100, manufactured by HORIBA, Ltd.), it was 12 ± 2 atomic%.
製造例4 製造例1において実施した堆積膜形成工程にひき続
き、用いた原料ガスの導入を止め、隔離容器400の内圧
を5×10-6 Torr以下まで真空引きした後、ガス導入管1
05より、SiH4 250sccm、BF3(3000ppm H2希釈)50scc
m、SiF4 45sccm、H2 50sccmを導入し、成膜室723の内圧
を20m Torrに保持し、マイクロ波アプリケーターをNo.3
とし、マイクロ波電力を3.0kWにした以外は同様の堆積
膜形成条件でp型の微結晶シリコン膜の連続堆積を行っ
た。Production Example 4 Following the deposition film forming process performed in Production Example 1, the introduction of the used raw material gas was stopped, and the internal pressure of the isolation container 400 was evacuated to 5 × 10 −6 Torr or less.
Than 05, SiH 4 250sccm, BF 3 (3000ppm H 2 dilution) 50Scc
m, SiF 4 45 sccm, H 2 50 sccm were introduced, the internal pressure of the film formation chamber 723 was maintained at 20 mTorr, and the microwave applicator was No. 3
The p-type microcrystalline silicon film was continuously deposited under the same deposition film forming conditions except that the microwave power was set to 3.0 kW.
本製造例及び他の製造例終了後、帯状部材を冷却して
取り出し、本製造例において形成された堆積膜の膜厚分
布を幅方向及び長手方向について測定した所、5%以内
に納まっており、堆積速度は平均42Å/secであった。After completion of this production example and other production examples, the belt-shaped member was cooled and taken out, and the film thickness distribution of the deposited film formed in this production example was measured in the width direction and the longitudinal direction. The average deposition rate was 42Å / sec.
また、その一部を切り出し、FT-IR(パーキン・エル
マー社製1720X)を用い反射法により赤外吸収スペクト
ルを測定したところ、2100cm-1及び630cm-1に吸収が認
められμC-Si:H:F膜に特有の吸収パターンであった。更
に、RHEED(JEM-100SX、日本電子製)により膜の結晶性
を評価したところ、リング状で、無配向の多結晶質であ
ることが判った。また、金属中水素分析計(EMGA-110
0、堀場製作所製)を用いて膜中水素量を定量した所5
±1atomic%であった。Also, cut out a part, it was measured infrared absorption spectrum by a reflection method using FT-IR (Perkin Elmer 1720X), observed absorption at 2100 cm -1 and 630cm -1 μC-Si: H : Absorption pattern peculiar to the F film. Further, when the crystallinity of the film was evaluated by RHEED (JEM-100SX, manufactured by JEOL Ltd.), it was found to be ring-shaped and non-oriented polycrystalline. In addition, hydrogen analyzer in metal (EMGA-110
0, manufactured by Horiba, Ltd.)
± 1 atomic%.
製造例5 製造例1において実施した堆積膜形成工程にひき続
き、用いた原料ガスの導入を止め、隔離容器400の内圧
を5×10-6 Torr以下まで真空引きした後、ガス導入管1
05より、SiH4 360sccm、PF3(1%H2希釈)30sccm、SiF
4 5sccm、H2 20sccmを導入し、成膜室723の内圧を12m T
orrに保持し、マイクロ波電力を1.2kWとした以外は同様
の堆積膜形成条件でn型のアモルファスシリコン膜の連
続堆積を行った。Production Example 5 Following the deposition film forming step performed in Production Example 1, the introduction of the used raw material gas was stopped, and the internal pressure of the isolation container 400 was evacuated to 5 × 10 −6 Torr or less.
From 05, SiH 4 360sccm, PF 3 (1% H 2 dilution) 30sccm, SiF
4 5 sccm, introducing H 2 20 sccm, a pressure of the film forming chamber 723 12m T
Continuous deposition of an n-type amorphous silicon film was performed under the same deposition film forming conditions except that the power was maintained at orr and the microwave power was set to 1.2 kW.
本製造例及び他の製造例終了後、帯状部材を冷却して
取り出し、本製造例において形成された堆積膜の膜厚分
布を幅方向及び長手方向について測定した所、5%以内
に納まっており、堆積速度は平均65Å/secであった。After completion of this production example and other production examples, the belt-shaped member was cooled and taken out, and the film thickness distribution of the deposited film formed in this production example was measured in the width direction and the longitudinal direction. The average deposition rate was 65 ° / sec.
また、その一部を切り出し、FT-IR(パーキン・エル
マー社製1720X)を用い反射法により赤外吸収スペクト
ルを測定したところ、2000cm-1及び630cm-1に吸収が認
められ、a-Si:H:F膜に特有の吸収パターンであった。更
に、RHEED(JEM-100SX、日本電子製)により膜の結晶性
を評価したところ、ハローで、非晶質であることが判っ
た。また、金属中水素分析計(EMGA-1100、堀場製作所
製)を用いて膜中水素量を定量したところ20±2atomic
%であった。Further, a portion cut out, was measured infrared absorption spectrum by a reflection method using FT-IR (Perkin Elmer 1720X), absorption was observed at 2000 cm -1 and 630cm -1, a-Si: The absorption pattern was specific to the H: F film. Furthermore, when the crystallinity of the film was evaluated by RHEED (JEM-100SX, manufactured by JEOL Ltd.), it was found that the film was halo and amorphous. When the amount of hydrogen in the film was determined using a hydrogen-in-metal analyzer (EMGA-1100, manufactured by HORIBA, Ltd.), the result was 20 ± 2 atomic.
%Met.
製造例6 製造例1において、SUS430BA製帯状基板のかわりに、
PET(ポリエチレンテレフタレート)製帯状部材101(幅
50cm×長さ100m×厚さ0.8mm)を用い、基板表面温度を2
20℃とした以外は、全く同様の操作にてアモルファスシ
リコン膜の連続堆積を行った。Production Example 6 In Production Example 1, instead of the SUS430BA band-shaped substrate,
PET (polyethylene terephthalate) strip 101 (width
(50cm x length 100m x thickness 0.8mm)
A continuous deposition of an amorphous silicon film was performed in exactly the same manner except that the temperature was set to 20 ° C.
帯状部材を冷却後取り出し、まず、膜厚分布を幅方向
及び長手方向について測定した所5%以内に納まってお
り、堆積速度は平均105Å/secであった。また、その一
部を切り出し、FT-IR(パーキン・エルマー社製1720X)
を用い、リファレンス透過法により赤外吸収スペクトル
を測定したところ、2000cm-1及び630cm-1に吸収が認め
られ、a-Si:H:F膜に特有の吸収パターンであった。ま
た、2000cm-1付近のSi-Hに帰属される吸収から膜中水素
量を定量したところ、24±2atomic%であった。The belt-shaped member was taken out after cooling, and the film thickness distribution was measured within the width direction and the longitudinal direction and found to be within 5%, and the deposition rate was 105 ° / sec on average. In addition, a part of it is cut out and FT-IR (1720X manufactured by Perkin-Elmer)
The use, by measurement of infrared absorption spectrum by the reference transmission method, observed absorption at 2000 cm -1 and 630cm -1, a-Si: H : was absorbing pattern specific to F film. The amount of hydrogen in the film was determined from the absorption attributable to Si-H near 2000 cm −1 , and was found to be 24 ± 2 atomic%.
更に、RHEED(JEM-100SX、日本電子製)により、膜の
結晶性を評価したところ、ハローで、非晶質であること
が判った。Furthermore, when the crystallinity of the film was evaluated by RHEED (JEM-100SX, manufactured by JEOL Ltd.), it was found that the film was halo and amorphous.
また、他の20箇所の部分をランダムに切り出し、それ
ぞれについてAl製くし型ギャップ電極(幅250μm、長
さ5mm)を抵抗加熱蒸着法にて蒸着し、AM-1光(100mw/c
m2)照射下での光電流値、及び暗中での暗電流値をHP41
40Bを用いて測定し、明導電率σp(S/cm)、及び暗導
電率σd(S/cm)を求めたところ、それぞれ(6.0±0.
5)×10-5S/cm及び(2.0±0.5)×10-11S/cmの範囲内に
納まっていた。In addition, the other 20 parts were cut out at random, and for each of them, a comb-shaped gap electrode made of Al (width 250 μm, length 5 mm) was deposited by a resistance heating evaporation method, and AM-1 light (100 mw / c
m 2 ) The photocurrent value under irradiation and the dark current value in the dark
The measurement was performed using 40B, and the light conductivity σp (S / cm) and the dark conductivity σd (S / cm) were determined.
5) It was within the range of × 10 -5 S / cm and (2.0 ± 0.5) × 10 -11 S / cm.
製造例7 本製造例においては、第10図の断面模式図に示す層構
成のショットキー接合型ダイオードを第7図に示す装置
を用いて、作製した。Production Example 7 In this production example, a Schottky junction diode having the layer configuration shown in the schematic sectional view of FIG. 10 was produced using the apparatus shown in FIG.
ここで、1001は基板、1002は下部電極、1003はn+型半
導体層、1004はノンドープの半導体層、1005は金属層、
1006,1007は電流取り出し用端子である。Here, 1001 is a substrate, 1002 is a lower electrode, 1003 is an n + type semiconductor layer, 1004 is a non-doped semiconductor layer, 1005 is a metal layer,
1006 and 1007 are current extracting terminals.
まず、製造例1で用いたのと同様のSUS430BA製帯状部
材101を連続スパッタ装置にセットし、Cr(99.98%)電
極をターゲットとして用いて、1500ÅのCr薄膜を堆積
し、下部電極1002を形成した。First, a strip member 101 made of SUS430BA similar to that used in Production Example 1 was set in a continuous sputtering apparatus, and a Cr thin film of 1500Å was deposited using a Cr (99.98%) electrode as a target to form a lower electrode 1002. did.
ひき続き、該帯状部材101を装置例12で示した第7図
の連続堆積膜形成装置の真空容器701中の送り出し用ボ
ビン703にセットし、Cr薄膜の堆積された面を下側に向
けた状態で隔離容器400を介して、真空容器702中の巻き
取り用ボビン704にその端部を巻きつけ、たるみのない
よう張力調整を行った。Subsequently, the strip-shaped member 101 was set on the delivery bobbin 703 in the vacuum vessel 701 of the continuous deposition film forming apparatus of FIG. 7 shown in the apparatus example 12, and the surface on which the Cr thin film was deposited faced downward. In this state, the end was wound around the winding bobbin 704 in the vacuum container 702 via the isolation container 400, and the tension was adjusted so that there was no slack.
なお、本製造例における基板の湾曲形状等の条件は第
13表に示したのと同様とし、マイクロ波アプリケーター
は製造例1と同様のNo.13のタイプのものを用いた。Note that the conditions such as the curved shape of the substrate in this manufacturing example
The microwave applicator was the same as that shown in Table 13 and the No. 13 type microwave applicator used in Production Example 1 was used.
その後、不図示の排気ポンプにて、各真空容器の排気
管709,710,711を介して、製造例1と同様の荒引き、高
真空引き操作を行った。この時、基板表面温度は250℃
となるよう、温度制御機構106,107により制御した。Thereafter, roughing and high vacuuming operations similar to those of Production Example 1 were performed by an exhaust pump (not shown) through the exhaust pipes 709, 710, and 711 of the respective vacuum vessels. At this time, the substrate surface temperature is 250 ° C
Are controlled by the temperature control mechanisms 106 and 107 so that
十分に脱ガスが行われた時点で、ガス導入管112よ
り、SiH4 350sccm、SiF4 5sccm、PH3/H2(1%H2希
釈)60sccm、H2 30sccmを導入し、スロットルバルブ709
の開度を調整して、成膜室723の内圧を12m Torrに保持
し、圧力が安定したところで、直ちに不図示のマイクロ
波電源より2.0kWのマイクロ波をアプリケーター301より
放射させた。プラズマが生起したと同時に搬送を開始
し、65cm/minの搬送スピードで図中左側から右側方向へ
搬送しつつ5分間の堆積操作を行った。これにより、n+
半導体層1003としてのn+型a-Si:H:F膜が下部電極1002上
に形成される。When the degassing is sufficiently performed, 350 sccm of SiH 4 , 5 sccm of SiF 4, 60 sccm of PH 3 / H 2 (diluted with 1% H 2 ), and 30 sccm of H 2 are introduced from the gas inlet tube 112, and the throttle valve 709 is introduced.
The internal pressure of the film forming chamber 723 was maintained at 12 mTorr by adjusting the opening degree, and when the pressure was stabilized, a microwave of 2.0 kW was immediately emitted from the microwave power supply (not shown) from the applicator 301. The transfer was started at the same time as the plasma was generated, and a deposition operation was performed for 5 minutes while transferring from the left side to the right side in the figure at a transfer speed of 65 cm / min. This gives n +
An n + type a-Si: H: F film as the semiconductor layer 1003 is formed on the lower electrode 1002.
なお、この間ガスゲート721,722にはゲートガスとし
てH2を50sccm流し、排気孔718より不図示の排気ポンプ
で排気し、ガスゲート内圧は2m Torrとなるように制御
した。During this time, H2 was flowed through the gas gates 721 and 722 as gate gas at a flow rate of 50 sccm, and the gas was exhausted from an exhaust hole 718 by an exhaust pump (not shown), and the internal pressure of the gas gate was controlled to 2 mTorr.
マイクロ波の供給及び原料ガスの導入を止め、また、
帯状部材101の搬送を止めてから隔離容器400の内圧を5
×10-6Torr以下まで真空引きした後、再びガス導入管よ
り、SiH4 350sccm、SiF4 10sccm、H2 50sccmを導入し、
スロットルバルブ709の開度を調整して、成膜室723の内
圧を8m Torrに保持し、圧力が安定したところで、直ち
に不図示のマイクロ波電源より1.8kWのマイクロ波をア
プリケーター301より放射させた。プラズマが生起した
のと同時に搬送を開始し、60cm/minの搬送スピードで図
中右側から左側方向へ逆転搬送しつつ、5.5分間の堆積
操作を行った。これにより、n+型a-Si:H:F膜上にノンド
ープの半導体層1004としてのa-Si:H:F膜が積層形成され
る。Stop supplying microwaves and introducing raw material gas,
After the conveyance of the band-shaped member 101 is stopped, the internal pressure of the isolation container 400 is reduced to 5
After evacuation to × 10 -6 Torr or less, SiH 4 350 sccm, SiF 4 10 sccm, H 2 50 sccm were again introduced from the gas introduction tube,
The opening degree of the throttle valve 709 was adjusted to maintain the internal pressure of the film formation chamber 723 at 8 mTorr, and when the pressure was stabilized, a microwave of 1.8 kW was immediately emitted from the microwave power supply (not shown) from the applicator 301. . The transfer was started at the same time when the plasma was generated, and the deposition operation was performed for 5.5 minutes while the transfer was performed reversely from the right to the left in the drawing at a transfer speed of 60 cm / min. Thus, an a-Si: H: F film as a non-doped semiconductor layer 1004 is formed on the n + -type a-Si: H: F film.
すべての堆積操作終了後、マイクロ波の供給、原料ガ
スの供給を止め、帯状部材101の搬送を止め、十分に隔
離容器400内の残留ガスの排気を行い、帯状部材を冷却
後取り出した。After completion of all the deposition operations, the supply of the microwave and the supply of the raw material gas were stopped, the conveyance of the belt-like member 101 was stopped, the residual gas in the isolation container 400 was sufficiently exhausted, and the belt-like member was taken out after cooling.
該帯状部材の10箇所をランダムにφ5mmのパーマロイ
製マスクを密着させ、金属層1005としてのAu薄膜を電子
ビーム蒸着法にて80Å蒸着した。続いて、ワイヤボンダ
ーにて電流取り出し用端子1006,1007をボンディング
し、HP4140Bを用いてダイオード特性を評価した。A permalloy mask having a diameter of 5 mm was randomly adhered to ten portions of the strip-shaped member, and an Au thin film as the metal layer 1005 was vapor-deposited at 80 ° by an electron beam vapor deposition method. Subsequently, the current extraction terminals 1006 and 1007 were bonded using a wire bonder, and diode characteristics were evaluated using HP4140B.
その結果、ダイオード因子n=1.1±0.05、±1Vでの
整流比約6桁と良好なダイオード特性を示した。As a result, good diode characteristics were obtained with a rectification ratio of about 6 digits at a diode factor n = 1.1 ± 0.05 and ± 1V.
製造例8 本製造例においては、第11図(A)の断面模式図に示
す層構成のpin型光起電力素子を第8図に示す装置を用
いて作製した。Production Example 8 In this production example, a pin-type photovoltaic element having a layer configuration shown in the schematic sectional view of FIG. 11A was produced using the apparatus shown in FIG.
該光起電力素子は、基板1101上に下部電極1102、n型
半導体層1103、i型半導体層1104、p型半導体層1105、
透明電極1106及び集電電極1107をこの順に堆積形成した
光起電力素子1100である。なお、本光起電力素子では透
明電極1106の側より光の入射が行われることを前提とし
ている。The photovoltaic element has a lower electrode 1102, an n-type semiconductor layer 1103, an i-type semiconductor layer 1104, a p-type semiconductor layer 1105,
This is a photovoltaic element 1100 in which a transparent electrode 1106 and a current collecting electrode 1107 are formed in this order. In this photovoltaic element, it is assumed that light enters from the transparent electrode 1106 side.
まず、製造例6で用いたのと同様のPET製帯状部材101
を連続スパッタ装置にセットし、Ag(99.99%)電極を
ターゲットとして用いて1000ÅのAg薄膜を、また連続し
てZnO(99.999%)電極をターゲットとして用いて1μ
mのZnO薄膜をスパッタ蒸着し、下部電極1102を形成し
た。First, the same PET band-shaped member 101 as used in Production Example 6 was used.
Is set in a continuous sputtering apparatus, and a 1000 μg Ag thin film is used as a target using an Ag (99.99%) electrode as a target.
A ZnO thin film having a thickness of m was sputter deposited to form a lower electrode 1102.
ひき続き、該下部電極1002の形成された帯状部材101
を第8図で示した連続堆積膜形成装置に、製造例7で行
ったのと同様の要領でセットした。この時の隔離容器40
0内における基板の湾曲形状等の条件を第19表に示す。Subsequently, the band-shaped member 101 on which the lower electrode 1002 is formed
Was set in the continuous deposition film forming apparatus shown in FIG. 8 in the same manner as in Production Example 7. Isolation container 40 at this time
Table 19 shows conditions such as the curved shape of the substrate within 0.
また、隔離容器400-a,400-bにおいては、第20表に示
す堆積膜形成条件でn型a-Si:H:F膜及びp+型μc-Si:H:F
膜の形成を行った。In the isolation containers 400-a and 400-b, the n-type a-Si: H: F film and the p + -type μc-Si: H: F
A film was formed.
まず、真空容器でマイクロ波プラズマを生起させ、放
電等が安定したところで帯状部材101を搬送スピード54c
m/minで図中左側から右側方向へ搬送させ、連続して、
n,i,p型半導体層を積層形成した。First, microwave plasma is generated in a vacuum vessel, and when the discharge or the like is stabilized, the belt-shaped member 101 is transferred at a transport speed of 54 c.
transported from left to right at m / min
An n, i, p-type semiconductor layer was formed by lamination.
帯状部材101の全長に亘って半導体層を積層形成した
後、冷却後取り出し、更に、連続モジュール化装置にて
40cm×80cmの太陽電池モジュールを連続作製した。After laminating and forming a semiconductor layer over the entire length of the belt-shaped member 101, take out after cooling, and further, with a continuous modularization device
A solar cell module of 40 cm × 80 cm was continuously produced.
作製した太陽電池モジュールについて、AM1.5(100mW
/cm2)光照射下にて特性評価を行ったところ、光電変換
効率で8.5%以上が得られ、更にモジュール間の特性の
バラツキは5%以内に納まっていた。For the fabricated solar cell module, AM1.5 (100mW
/ cm 2) was subjected to characteristic evaluation under optical irradiation, obtained over 8.5% in photoelectric conversion efficiency had more variation in the characteristics among the modules accommodated within 5%.
また、AM1.5(100mW/cm2)光の500時間連続照射後の
光電変換効率の初期値に対する変化率を測定したところ
10%以内に納まった。In addition, the rate of change of the photoelectric conversion efficiency from the initial value after 500 hours of continuous irradiation with AM1.5 (100 mW / cm 2 ) light was measured.
Within 10%.
これらのモジュールを接続して3kWの電力供給システ
ムを作製することができた。By connecting these modules, a 3 kW power supply system was made.
製造例9 本製造例では、製造例8で作製したpin型光起電力素
子において、i型半導体層としてのa-Si:H:F膜のかわり
にa-SiGe:H:F膜を用いた例を示す。Production Example 9 In this production example, an a-SiGe: H: F film was used instead of the a-Si: H: F film as the i-type semiconductor layer in the pin-type photovoltaic device produced in Production Example 8. Here is an example.
a-SiGe:H:F膜の形成は、搬送速度を40cm/minとした以
外は製造例2で行ったのと同様の操作及び方法で行い、
他の半導体層モジュール化工程は製造例8と同様の操作
及び方法で行い、太陽電池モジュールを作製した。The formation of the a-SiGe: H: F film is performed by the same operation and method as in Production Example 2, except that the transfer speed is set to 40 cm / min.
The other semiconductor layer module forming process was performed by the same operation and method as in Production Example 8 to produce a solar cell module.
作製した太陽電池モジュールについて、AM1.5(100mW
/cm2)光照射下にて特性評価を行ったところ、光電変換
効率で7.5%以上が得られ、更にモジュール間の特性の
バラツキは5%以内に納まっていた。For the fabricated solar cell module, AM1.5 (100mW
/ cm 2 ) When the characteristics were evaluated under light irradiation, a photoelectric conversion efficiency of 7.5% or more was obtained, and the variation in characteristics between modules was within 5%.
また、AM1.5(100mW/cm2)光の500時間連続照射後の
光電変換効率の初期値に対する変化率を測定したところ
10%以内に納まった。In addition, the rate of change of the photoelectric conversion efficiency from the initial value after 500 hours of continuous irradiation with AM1.5 (100 mW / cm 2 ) light was measured.
Within 10%.
これらのモジュールを接続して3kWの電力供給システ
ムを作製することができた。By connecting these modules, a 3 kW power supply system was made.
製造例10 本製造例では、製造例8で作製したpin型光起電力素
子において、i型半導体層としてのa-Si:H:F膜のかわり
にa-SiC:H:F膜を用いた例を示す。Production Example 10 In this production example, an a-SiC: H: F film was used instead of the a-Si: H: F film as the i-type semiconductor layer in the pin-type photovoltaic device produced in Production Example 8. Here is an example.
a-SiC:H:F膜の形成は、搬送速度を42cm/minとした以
外は製造例3で行ったのと同様の操作及び方法で行い、
他の半導体層及びモジュール化工程は製造例8と同様の
操作及び方法で行い、太陽電池モジュールを作製した。The formation of the a-SiC: H: F film is performed by the same operation and method as in Production Example 3, except that the transfer speed is set to 42 cm / min.
The other semiconductor layers and the module forming process were performed by the same operation and method as in Production Example 8 to produce a solar cell module.
作製した太陽電池モジュールについて、AM1.5(100mW
/cm2)光照射下にて特性評価を行ったところ、光電変換
効率で6.5%以上が得られ、更にモジュール間の特性の
バラツキは5%以内に納まっていた。For the fabricated solar cell module, AM1.5 (100mW
/ cm 2 ) When the characteristics were evaluated under light irradiation, a photoelectric conversion efficiency of 6.5% or more was obtained, and the variation in characteristics between modules was within 5%.
また、AM1.5(100mW/cm2)光の500時間連続照射後の
光電変換効率の初期値に対する変化率を測定したところ
10%以内に納まった。In addition, the rate of change of the photoelectric conversion efficiency from the initial value after 500 hours of continuous irradiation with AM1.5 (100 mW / cm 2 ) light was measured.
Within 10%.
これらのモジュールを接続して3kWの電力供給システ
ムを作製することができた。By connecting these modules, a 3 kW power supply system was made.
製造例11 本製造例では、第11図(C)に示す層構成の光起電力
素子を作製した。作製にあたっては、第8図に示す装置
において隔離容器400-a,400,400-bと同様の構成の隔離
容器400-a′,400′,400-b′をこの順でガスゲートを介
して更に接続させた装置(不図示)を用いた。Production Example 11 In this production example, a photovoltaic element having a layer configuration shown in FIG. 11 (C) was produced. At the time of fabrication, in the apparatus shown in FIG. 8, isolation containers 400-a ', 400', 400-b 'having the same configuration as the isolation containers 400-a, 400, 400-b are further connected in this order via a gas gate. (Not shown).
なお、下部素子1111は製造例9で、上部素子1112は製
造例8で作製したのと同様の層構成とし、各半導体層の
堆積膜作製条件は第21表に示した。モジュール化工程は
製造例8と同様の操作及び方法で行い、太陽電池モジュ
ールを作製した。The lower element 1111 has the same layer structure as that of the production example 9 and the upper element 1112 has the same layer constitution as that of the production example 8, and the conditions for producing the deposited films of the respective semiconductor layers are shown in Table 21. The modularization process was performed by the same operation and method as in Production Example 8 to produce a solar cell module.
作製した太陽電池モジュールについて、AM1.5(100mW
/cm2)光照射下にて特性評価を行ったところ、光電変換
効率で10.2%以上が得られ、更にモジュール間の特性の
バラツキは5%以内に納まっていた。For the fabricated solar cell module, AM1.5 (100mW
/ cm 2) was subjected to characteristic evaluation under optical irradiation, obtained over 10.2% in the photoelectric conversion efficiency had more variation in the characteristics among the modules accommodated within 5%.
また、AM1.5(100mW/cm2)光の500時間連続照射後の
光電変換効率の初期値に対する変化率を測定したところ
9%以内に納まった。Further, the rate of change of the photoelectric conversion efficiency with respect to the initial value after continuous irradiation of AM1.5 (100 mW / cm 2 ) light for 500 hours was within 9%.
これらのモジュールを接続して3kWの電力供給システ
ムを作製することができた。By connecting these modules, a 3 kW power supply system was made.
製造例12 本製造例では、第11図(C)に示す層構成の光起電力
素子を作製した。作製にあたっては、第8図に示す装置
において隔離容器400-a,400,400-bと同様の構成の隔離
容器を400-a′,400′,400-b′をこの順でガスゲートを
介して更に接続させた装置(不図示)を用いた。Production Example 12 In this production example, a photovoltaic device having a layer configuration shown in FIG. 11 (C) was produced. At the time of fabrication, in the apparatus shown in FIG. 8, the isolation containers having the same configuration as the isolation containers 400-a, 400, 400-b are further connected to the isolation containers 400-a ', 400', 400-b 'in this order via a gas gate. A device (not shown) was used.
なお、下部素子1111は製造例8で、上部素子1112は製
造例10で作製したのと同様の層構成とし、各半導体層の
堆積膜作製条件は第22表に示した。モジュール化工程は
製造例8と同様の操作及び方法で行い、太陽電池モジュ
ールを作製した。The lower element 1111 was manufactured in Production Example 8, and the upper element 1112 was formed in the same layer structure as manufactured in Manufacturing Example 10. The conditions for forming the deposited films of the respective semiconductor layers are shown in Table 22. The modularization process was performed by the same operation and method as in Production Example 8 to produce a solar cell module.
作製した太陽電池モジュールについて、AM1.5(100mW
/cm2)光照射下にて特性評価を行ったところ、光電変換
効率で10.3%以上が得られ、更にモジュール間の特性の
バラツキは5%以内に納まっていた。For the fabricated solar cell module, AM1.5 (100mW
/ cm 2) was subjected to characteristic evaluation under optical irradiation, obtained over 10.3% in the photoelectric conversion efficiency had more variation in the characteristics among the modules accommodated within 5%.
また、AM1.5(100mW/cm2)光の500時間連続照射後の
光電変換効率の初期値に対する変化率を測定したところ
9%以内に納まった。Further, the rate of change of the photoelectric conversion efficiency with respect to the initial value after continuous irradiation of AM1.5 (100 mW / cm 2 ) light for 500 hours was within 9%.
これらのモジュールを接続して3kWの電力供給システ
ムを作製することができた。By connecting these modules, a 3 kW power supply system was made.
製造例13 本製造例では、第11図(D)に示す層構成の光起電力
素子を作製した。作製にあたっては、第8図に示す装置
において隔離容器400-a,400,400-bと同様の構成の隔離
容器を400-a′,400′,400-b′,400-a″,400″,400-b″
をこの順でガスゲートを介して更に接続させた装置(不
図示)を用いた。Production Example 13 In this production example, a photovoltaic element having a layer configuration shown in FIG. 11D was produced. At the time of fabrication, an isolation container having the same configuration as that of the isolation container 400-a, 400, 400-b in the apparatus shown in FIG. 8 was used for 400-a ', 400', 400-b ', 400-a ", 400", 400 -b ″
Were connected in this order via a gas gate (not shown).
なお、下部素子1120は製造例9で、中間素子1121は製
造例8、上部素子1123は製造例10で作製したのと同様の
層構成とし、各半導体層の堆積膜作製条件は第23表に示
した。モジュール化工程は製造例8と同様の操作及び方
法で行い、太陽電池モジュールを作製した。The lower element 1120 is the same as that of the ninth example, the intermediate element 1121 is the same as that of the eighth example, and the upper element 1123 is of the same layer structure as that of the tenth example. Indicated. The modularization process was performed by the same operation and method as in Production Example 8 to produce a solar cell module.
作製した太陽電池モジュールについて、AM1.5(100mW
/cm2)光照射下にて特性評価を行ったところ、光電変換
効率で10.5%以上が得られ、更にモジュール間の特性の
バラツキは5%以内に納まっていた。For the fabricated solar cell module, AM1.5 (100mW
/ cm 2) was subjected to characteristic evaluation under optical irradiation, obtained over 10.5% in the photoelectric conversion efficiency had more variation in the characteristics among the modules accommodated within 5%.
また、AM1.5(100mW/cm2)光の500時間連続照射後の
光電変換効率の初期値に対する変化率を測定したところ
8.5%以内に納まった。In addition, the rate of change of the photoelectric conversion efficiency from the initial value after 500 hours of continuous irradiation with AM1.5 (100 mW / cm 2 ) light was measured.
Within 8.5%.
これらのモジュールを接続して3kWの電力供給システ
ムを作製することができた。By connecting these modules, a 3 kW power supply system was made.
〔発明の効果の概要〕 本発明の方法によれば、成膜空間の側壁を構成する帯
状部材を連続的に移動せしめると共に、前記成膜空間の
側壁を構成する帯状部材の幅方向に、マイクロ波の進行
方向に対して垂直な一方向に指向性をもたせて均一にマ
イクロ波エネルギーを放射又は伝達せしめるマイクロ波
アプリケーター手段を具備させ、前記成膜空間内にマイ
クロ波プラズマを閉じ込めることによって、大面積の機
能性堆積膜を連続して、均一性良く形成することができ
る。 [Summary of Effects of the Invention] According to the method of the present invention, a belt-like member constituting a side wall of a film forming space is continuously moved, and a micro member is formed in a width direction of the band-like member constituting a side wall of the film forming space. Microwave applicator means for radiating or transmitting microwave energy uniformly with directivity in one direction perpendicular to the traveling direction of the wave is provided, and by confining the microwave plasma in the film forming space, It is possible to form a functional deposited film having a large area continuously and with good uniformity.
本発明の方法及び装置により、マイクロ波プラズマを
前記成膜空間内に閉じ込めることにより、マイクロ波プ
ラズマの安定性、再現性が向上すると共に堆積膜形成用
原料ガスの利用効率を飛躍的に高めることができる。更
に、前記帯状部材を連続して搬送させることによって、
湾曲の形状、長さ、及び搬送スピードを種々変化させる
ことによって任意の膜厚の堆積膜を大面積に亘り均一性
よく、連続して堆積形成できる。By confining the microwave plasma in the film forming space by the method and apparatus of the present invention, the stability and reproducibility of the microwave plasma are improved, and the utilization efficiency of the source gas for forming the deposited film is dramatically increased. Can be. Further, by continuously transporting the band-shaped member,
By changing the shape, length, and transfer speed of the curve in various ways, a deposited film having an arbitrary film thickness can be continuously deposited with good uniformity over a large area.
本発明の方法及び装置によれば、比較的幅広で、且つ
長尺の帯状部材の表面上に連続して均一性良く機能性堆
積膜を形成できる。従って、特に大面積太陽電池の量産
機として好適に用いることができる。ADVANTAGE OF THE INVENTION According to the method and apparatus of this invention, a functional deposition film can be formed continuously and with good uniformity on the surface of a comparatively wide and long strip-shaped member. Therefore, it can be suitably used especially as a mass production machine for large area solar cells.
また、放電を止めることなく、連続して堆積膜が形成
できるため、積層型デバイス等を作製するときには良好
な界面特性が得られる。In addition, since a deposited film can be formed continuously without stopping discharge, good interface characteristics can be obtained when a stacked device or the like is manufactured.
また、低圧下での堆積膜形成が可能となり、ボリシラ
ン粉の発生を抑えられ、また、活性種のポリマリゼーシ
ョン等も抑えられるので欠陥の減少及び、膜特性の向
上、膜特性の安定性の向上等が図れる。In addition, it is possible to form a deposited film under low pressure, suppress generation of borosilane powder, and suppress polymerization of active species, so that defects are reduced, film characteristics are improved, and film characteristics are stable. Improvement can be achieved.
従って、稼動率、歩留りの向上が図れ、安価で高効率
の太陽電池を量産化することが可能となる。Therefore, it is possible to improve the operation rate and the yield, and mass-produce inexpensive and highly efficient solar cells.
更に、本発明の方法及び装置によって作製された太陽
電池は光電変換効率が高く、且つ、長期に亘って特性劣
化の少ないものとなる。Further, the solar cell manufactured by the method and the apparatus of the present invention has high photoelectric conversion efficiency and has less characteristic deterioration over a long period of time.
第1図は、本発明のマイクロ波プラズマCVD装置の模式
的概略図である。第2図及び第3図(a)乃至(d)
は、本発明のマイクロ波アプリケーター手段の概略図で
ある。第4図は、本発明のマイクロ波プラズマCVD装置
の横断面の模式的概略図である。第5図(a),(b)
は本発明における帯状部材の搬送機構の側断面図を模式
的に示した図である。第6図は、本発明におけるガスゲ
ート手段の圧力勾配を模式的に示した図である。第7図
乃至第9図は、本発明の連続式マイクロ波プラズマCVD
装置の1例の全体概略図である。第10図は、本発明にお
いて作製されたショットキー接合型ダイオードの断面模
式図である。第11図(A)乃至(D)は、本発明におい
て作製されたpin型光起電力素子(シングル、タンデ
ム、トリプル)の断面模式図である。第12図(i)乃至
(X)は、帯状部材の処理方法を説明するための図であ
る。 第1乃至12図について、 101……帯状部材、102,103……支持・搬送用ローラー、
104,105……支持・搬送用リング、106,107……温度制御
機構、108……マイクロ波アプリケーター、109……分離
手段、110,416……金属筒、111……金網、112……ガス
導入管、113……マイクロ波プラズマ領域、114,115……
マイクロ波漏洩防止用金網、201,301……マイクロ波ア
プリケーター、202,302……円形導波管、203……末端
部、204,205,206,207,208,304……孔、303……開口端、
305……連結部、306……シャッター、307……溝、308…
…固定用ピン、309……絶縁体、400……隔離容器、401,
402……固定用フランジ、403……方形、円形変換用導波
管、404,411……連結フランジ、405,412……開口部、40
6,407,413,414……Oリング、408,415……冷却用溝、40
9……開口端部、410,417……アース用フィンガー、418
……連結板、419……排気孔、420……接続フランジ、42
1……方形導波管、501,501′,502,502′……金網、701,
702,901,902……真空容器、703……送り出し用ボビン、
704……巻き取り用ボビン、705,706……搬送用ローラ
ー、707,708,709……スロットルバルブ、710,711,718,7
19,720……排気孔、712,713……温度調整機構、714,715
……圧力計、716,717,805,806,807,808……ゲートガス
導入管、721,722,801,802,803,804……ガスゲート、723
……成膜室、809,810,811,812……ゲートガス排気管、9
03,904……カソード電極、905,906……ガス導入管、90
7,908……ハロゲンランプ、909,910……アノード電極、
911,912……排気管、1001,1101……支持体、1002,1102
……下部電極、1003,1103,1108,1114,1117……n型半導
体層、1004,1104,1109,1115,1118……i型半導体層、10
05……金属層、1006,1007……電流取り出し用端子、110
0,1100′,1111,1112,1120,1121,1123……pin接合型光起
電力素子、1105,1110,1116,1119……p型半導体層、110
6……上部電極、1107……集電電極、1113……タンデム
型光起電力素子、1124……トリプル型光起電力素子、12
01a……帯状部材処理室(A)、1201b……帯状部材処理
室(B)、1202,1203,1204,1205,1206……帯状部材、12
07a,1207b……ローラー、1208a,1208b……切断刃、1209
a,1209b……溶接治具、1210,1211,1212,1213……接続手
段。FIG. 1 is a schematic diagram of a microwave plasma CVD apparatus of the present invention. 2 and 3 (a) to (d)
FIG. 2 is a schematic view of the microwave applicator means of the present invention. FIG. 4 is a schematic cross-sectional view of the microwave plasma CVD apparatus of the present invention. FIG. 5 (a), (b)
FIG. 3 is a diagram schematically showing a side cross-sectional view of a belt-shaped member transport mechanism according to the present invention. FIG. 6 is a diagram schematically showing a pressure gradient of the gas gate means in the present invention. 7 to 9 show the continuous microwave plasma CVD of the present invention.
It is the whole schematic of an example of an apparatus. FIG. 10 is a schematic cross-sectional view of a Schottky junction diode manufactured in the present invention. FIGS. 11A to 11D are schematic cross-sectional views of a pin-type photovoltaic device (single, tandem, triple) manufactured in the present invention. FIGS. 12 (i) to (X) are views for explaining a method of processing a band-shaped member. 1 to 12, 101... Belt-shaped members, 102, 103.
104, 105: Support / transport rings, 106, 107: Temperature control mechanism, 108: Microwave applicator, 109: Separation means, 110, 416: Metal cylinder, 111: Wire mesh, 112: Gas introduction pipe, 113 ... Microwave plasma region, 114,115 ……
Wire mesh for preventing microwave leakage, 201,301 ... Microwave applicator, 202,302 ... Circular waveguide, 203 ... End, 204,205,206,207,208,304 ... Hole, 303 ... Open end,
305 ... Connecting part, 306 ... Shutter, 307 ... Groove, 308 ...
… Fixing pin, 309 …… Insulator, 400 …… Isolated container, 401,
402: fixing flange, 403: square, circular conversion waveguide, 404, 411: connecting flange, 405, 412: opening, 40
6,407,413,414 …… O-ring, 408,415 …… Cooling groove, 40
9 ... Open end, 410, 417 ... Ground finger, 418
…… Connection plate, 419… Exhaust hole, 420 …… Connection flange, 42
1… Square waveguide, 501,501 ′, 502,502 ′… Wire mesh, 701,
702,901,902 …… Vacuum container, 703 …… Bobbin for sending out,
704: Winding bobbin, 705, 706: Transport roller, 707, 708, 709: Throttle valve, 710, 711, 718, 7
19,720 …… Exhaust hole, 712,713 …… Temperature control mechanism, 714,715
…… Pressure gauge, 716,717,805,806,807,808 …… Gate gas inlet pipe, 721,722,801,802,803,804 …… Gas gate, 723
…… Deposition chamber, 809,810,811,812 …… Gate gas exhaust pipe, 9
03,904 …… Cathode, 905,906 …… Gas inlet tube, 90
7,908 …… halogen lamp, 909,910 …… Anode electrode,
911,912 …… Exhaust pipe, 1001,1101 …… Support, 1002,1102
... lower electrode, 1003, 1103, 1108, 1114, 1117 ... n-type semiconductor layer, 1004, 1104, 1109, 1115, 1118 ... i-type semiconductor layer, 10
05: Metal layer, 1006, 1007: Current extraction terminal, 110
0,1100 ', 1111,1112,1120,1121,1123 ... pin junction type photovoltaic element, 1105,1110,1116,1119 ... p-type semiconductor layer, 110
6 Upper electrode, 1107 Collector electrode, 1113 Tandem photovoltaic element, 1124 Triple photovoltaic element, 12
01a: Strip member processing chamber (A), 1201b ... Strip member processing chamber (B), 1202, 1203, 1204, 1205, 1206 ... Strip member, 12
07a, 1207b …… Roller, 1208a, 1208b …… Cutting blade, 1209
a, 1209b: welding jig, 1210, 1211, 1212, 1213 ... connecting means.
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 狩谷 俊光 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 藤岡 靖 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 武井 哲也 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 越前 裕 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 (56)参考文献 特開 昭61−288074(JP,A) 特開 昭62−294181(JP,A) 特開 昭59−100516(JP,A) 特開 昭59−68925(JP,A) 特開 昭61−263120(JP,A) 特開 昭63−114973(JP,A) ──────────────────────────────────────────────────続 き Continuing on the front page (72) Inventor Toshimitsu Kariya 3-30-2 Shimomaruko, Ota-ku, Tokyo Canon Inc. (72) Inventor Yasushi Fujioka 3-30-2 Shimomaruko, Ota-ku, Tokyo Canon Inside (72) Inventor Tetsuya Takei 3-30-2 Shimomaruko, Ota-ku, Tokyo Inside Canon Inc. (72) Inventor Hiroshi Echizen 3-30-2 Shimomaruko, Ota-ku, Tokyo Inside Canon Inc. ( 56) References JP-A-61-288074 (JP, A) JP-A-62-294181 (JP, A) JP-A-59-100516 (JP, A) JP-A-59-68925 (JP, A) Sho 61-263120 (JP, A) JP-A Sho 63-114973 (JP, A)
Claims (43)
ながら、その中途で前記移動する帯状部材を側壁とする
柱状の成膜空間を形成し、 該成膜空間内にガス供給手段を介して堆積膜形成用原料
ガスを導入し、 同時に、マイクロ波エネルギーをマイクロ波の進行方向
に対して垂直な一方向に指向性をもたせて放射又は伝達
させるようにしたマイクロ波アプリケーター手段より、
該マイクロ波エネルギーを放射又は伝達してマイクロ波
プラズマを前記成膜空間内で生起せしめ、 該マイクロ波プラズマに曝される前記側壁を構成し連続
的に移動する前記帯状部材の表面上に堆積膜を形成せし
めることを特徴とするマイクロ波プラズマCVD法により
大面積の機能性堆積膜を連続的に形成する方法。1. A column-shaped film-forming space having a side wall formed by the moving band-like member is formed in the middle of the belt-like member while moving the band-like member continuously in the longitudinal direction. A microwave applicator means for introducing a source gas for forming a deposited film and simultaneously radiating or transmitting the microwave energy with directivity in one direction perpendicular to the traveling direction of the microwave.
The microwave energy is radiated or transmitted to generate microwave plasma in the film-forming space, and the deposited film is formed on the surface of the strip-shaped member that constitutes the side wall exposed to the microwave plasma and moves continuously. A method for continuously forming a large-area functional deposition film by a microwave plasma CVD method, characterized by forming a film.
曲開始端形成手段と湾曲終了端形成手段とを用いて、前
記湾曲開始端形成手段と前記湾曲終了端形成手段との間
に前記帯状部材の長手方向に間隙を残して該帯状部材を
湾曲させて前記成膜空間の側壁を形成する請求項1に記
載の大面積の機能性堆積膜を連続的に形成する方法。2. In the middle of the moving band-shaped member, the band-shaped member is interposed between the curved start-end forming unit and the curved end-end forming unit using a curved start end forming unit and a curved end end forming unit. The method for continuously forming a large-area functional deposition film according to claim 1, wherein the band-shaped member is curved so as to form a side wall of the film-forming space while leaving a gap in a longitudinal direction of the film.
形成手段との間に前記帯状部材の長手方向に残された間
隙よりマイクロ波エネルギーを前記成膜空間内に放射又
は伝達させる請求項2に記載の大面積の機能性堆積膜を
連続的に形成する方法。3. A microwave energy is radiated or transmitted into the film forming space from a gap left in a longitudinal direction of the band-shaped member between the bending start end forming means and the bending end end forming means. 3. The method for continuously forming a large-area functional deposition film according to 2.
の成膜空間の両端面のうちいずれか一方より、前記成膜
空間内に前記マイクロ波アプリケーター手段を突入させ
てマイクロ波エネルギーを前記成膜空間内に放射又は伝
達させる請求項2に記載の大面積の機能性堆積膜を連続
的に形成する方法。4. The microwave applicator means is inserted into one of the two end surfaces of a columnar film-forming space formed with the band-shaped member as a side wall, and the microwave energy is applied to the film-forming space. 3. The method for continuously forming a large-area functional deposition film according to claim 2, wherein the functional deposition film is radiated or transmitted into the film space.
射又は伝達されるマイクロ波エネルギーを、前記成膜空
間と前記アプリケーター手段との間に設けられたマイク
ロ波透過性部材を介して前記成膜空間内に放射又は伝達
させる請求項1に記載の大面積の機能性堆積膜を連続的
に形成する方法。5. A microwave energy radiated or transmitted from said microwave applicator means is introduced into said film formation space via a microwave permeable member provided between said film formation space and said applicator means. The method for continuously forming a large-area functional deposition film according to claim 1, which emits or transmits.
い範囲で、前記マイクロ波アプリケーター手段を前記帯
状部材の幅方向とほぼ平行となるように近接させて配設
し、前記柱状の成膜空間内にマイクロ波エネルギーを放
射又は伝達させるようにする請求項5に記載の大面積の
機能性堆積膜を連続的に形成する方法。6. The column-shaped film-forming space, wherein the microwave applicator means is disposed so as to be substantially parallel to the width direction of the band-shaped member so as not to come into contact with the microwave-permeable member. The method for continuously forming a large-area functional deposition film according to claim 5, wherein microwave energy is radiated or transmitted into the inside.
は、前記帯状部材の幅方向とほぼ同じ長さに均一なマイ
クロ波エネルギーを放射又は伝達させる請求項6に記載
の大面積の機能性堆積膜を連続的に形成する方法。7. A large-area functional deposition film according to claim 6, wherein uniform microwave energy is radiated or transmitted from said microwave applicator means to a length substantially equal to the width direction of said strip-shaped member. Method to form the target.
記マイクロ波透過性部材を介して、前記成膜空間内に生
起するマイクロ波プラズマから分離させる請求項7に記
載の大面積の機能性堆積膜を連続的に形成する方法。8. A large-area functional deposition film according to claim 7, wherein said microwave applicator means is separated from microwave plasma generated in said film formation space via said microwave transmission member. A method of forming continuously.
たマイクロ波エネルギーが、前記成膜空間外へ漏洩しな
いようにする請求項1に記載の大面積の機能性堆積膜を
連続的に形成する方法。9. A large area functional deposition film according to claim 1, wherein microwave energy radiated or transmitted into said columnar deposition space is prevented from leaking out of said deposition space. How to form.
波プラズマCVD法により大面積の機能性堆積膜を連続的
に形成する装置であって、 前記帯状部材をその長手方向に連続的に移動させなが
ら、その中途で湾曲させるための湾曲部形成手段を介し
て、前記帯状部材を側壁にして形成され、その内部を実
質的に真空に保持し得る柱状の成膜室を有し、 前記成膜室内にマイクロ波プラズマを生起させるため
の、マイクロ波エネルギーをマイクロ波の進行方向に対
して垂直な一方向に指向性をもたせて放射させるように
したマイクロ波アプリケーター手段と、 前記マイクロ波アプリケーター手段から、マイクロ波の
進行方向に対して垂直な一方向に指向性をもって放射さ
れるマイクロ波エネルギーを、前記成膜室内に透過せし
め、且つ、該マイクロ波エネルギーによって前記成膜室
内に生起したマイクロ波プラズマから前記マイクロ波ア
プリケーターと手段を分離するための分離手段と、 前記成膜室内を排気する排気手段と、 前記成膜室内に堆積膜形成用原料ガスを導入するための
手段と、 前記帯状部材を加熱及び/又は冷却するための温度制御
手段とを備えていて、 前記帯状部材の前記マイクロ波プラズマに曝される側の
表面上に、連続して堆積膜を形成するようにしたことを
特徴とする機能性堆積膜の連続形成装置。10. An apparatus for continuously forming a large-area functional deposition film on a continuously moving strip member by a microwave plasma CVD method, wherein the strip member is continuously moved in its longitudinal direction. And a column-shaped film-forming chamber formed with the band-shaped member as a side wall and capable of holding the inside thereof substantially at a vacuum, through a curved portion forming means for bending in the middle thereof. Microwave applicator means for generating microwave plasma in the membrane chamber, and radiating microwave energy with directivity in one direction perpendicular to the traveling direction of the microwave; and the microwave applicator means To transmit microwave energy radiated in one direction perpendicular to the direction in which the microwave travels into the film forming chamber, and Separation means for separating the microwave applicator and the means from microwave plasma generated in the film formation chamber by wave energy; exhaust means for exhausting the film formation chamber; raw material for forming a deposited film in the film formation chamber A means for introducing gas; and a temperature control means for heating and / or cooling the strip-shaped member, wherein a continuous surface is provided on a surface of the strip-shaped member that is exposed to the microwave plasma. An apparatus for continuously forming a functionally-deposited film, wherein the deposited film is formed by forming the film.
以上の、湾曲開始端形成手段と湾曲終了端形成手段とで
構成し、前記湾曲開始端形成手段と前記湾曲終了端形成
手段とを、前記帯状部材の長手方向に間隙を残して配設
する請求項10に記載の機能性堆積膜の連続形成装置。11. The bending portion forming means comprises at least one set of a bending start end forming means and a bending end end forming means, wherein the bending start end forming means and the bending end end forming means are 11. The apparatus for continuously forming a functional deposited film according to claim 10, wherein the apparatus is disposed with a gap left in the longitudinal direction of the band-shaped member.
の支持・搬送用ローラーと支持・搬送用リングとで構成
され、前記一対の支持・搬送用ローラーは前記帯状部材
の長手方向に間隙を残して平行に配設されている請求項
11に記載の機能性堆積膜の連続形成装置。12. The curved portion forming means comprises at least a pair of support / transport rollers and a support / transport ring, wherein the pair of support / transport rollers leave a gap in the longitudinal direction of the band-shaped member. Claims that are arranged in parallel
12. The apparatus for continuously forming a functional deposition film according to item 11.
段と前記湾曲終了端形成手段との間に残された間隙にほ
ぼ平行に近接させ、且つ、前記成膜室の外側に配設した
請求項11に記載の機能性堆積膜の連続形成装置。13. The separating means is disposed substantially parallel to a gap left between the curved start end forming means and the curved end end forming means, and is disposed outside the film forming chamber. 12. The continuous apparatus for forming a functional deposition film according to claim 11.
した柱状の成膜室の両端面のうちいずれか一方より、前
記成膜室内に前記帯状部材の幅方向とほぼ平行に突入さ
せた請求項11に記載の機能性堆積膜の連続形成装置。14. The separating means protrudes into the film-forming chamber from one of both end faces of a columnar film-forming chamber having the band-shaped member as a side wall, substantially in parallel with the width direction of the band-shaped member. 12. The continuous apparatus for forming a functional deposition film according to claim 11.
10に記載の機能性堆積膜の連続形成装置。15. The apparatus of claim 15, wherein said separating means is substantially cylindrical.
11. The continuous functional film forming apparatus according to 10.
項10に記載の機能性堆積膜の連続形成装置。16. An apparatus for continuously forming a functional deposition film according to claim 10, wherein said separation means is substantially semi-cylindrical.
前記分離手段の周壁から隔てて、且つ、前記分離手段の
内部に包含されるように配設した請求項10に記載の機能
性堆積膜の連続形成装置。17. The microwave applicator means comprising:
11. The apparatus for continuously forming a functional deposition film according to claim 10, wherein the apparatus is arranged so as to be separated from a peripheral wall of the separating unit and included in the separating unit.
ている請求項10に記載の機能性堆積膜の連続形成装置。18. The apparatus for continuously forming a functional deposited film according to claim 10, wherein said separating means is provided with a cooling means.
に沿って流れる空気流である請求項18に記載の機能性堆
積膜の連続形成装置。19. The apparatus according to claim 18, wherein the cooling means is an airflow flowing along an inner peripheral surface of the separating means.
配設され前記分離手段との間に冷却媒体を流すことが出
来る導管構造とすべく、前記分離手段と同心状に構成さ
れる請求項18に記載の機能性堆積膜の連続形成装置。20. The cooling means is concentric with the separating means so as to have a conduit structure disposed inside the separating means and through which a cooling medium can flow between the separating means. Item 19. A continuous apparatus for forming a functional deposition film according to Item 18.
イクロ波伝送用導波管であり、該導波管には、その長手
方向にほぼ均一にマイクロ波エネルギーをマイクロ波の
進行方向に対して垂直な一方向に指向性をもたせて放射
するために、実質的に方形の孔が開けられている請求項
10に記載の機能性堆積膜の連続形成装置。21. The microwave applicator means is a microwave transmission waveguide. The microwave applicator means applies microwave energy substantially uniformly in the longitudinal direction to the microwave applicator means in a direction perpendicular to the microwave traveling direction. A substantially rectangular hole is provided for directing radiation in a direction.
11. The continuous functional film forming apparatus according to 10.
なくとも1つ以上開けられており、この孔よりマイクロ
波が放射される構造とする請求項21に記載の機能性堆積
膜の連続形成装置。22. The functional deposition film according to claim 21, wherein at least one of the rectangular holes is formed on one side of the waveguide, and microwaves are radiated from the holes. Continuous forming device.
れらの孔を前記導波管の長手方向に間隔を隔てて配設す
る請求項22に記載の機能性堆積膜の連続形成装置。23. An apparatus for continuously forming a functional deposition film according to claim 22, wherein when a plurality of said rectangular holes are formed, these holes are arranged at intervals in a longitudinal direction of said waveguide.
実質的に長方形とする請求項22に記載の機能性堆積膜の
連続形成装置。24. An apparatus for continuously forming a functional deposition film according to claim 22, wherein said rectangular hole is a single, substantially rectangular having a large aspect ratio.
波長よりも大きい寸法で前記導波管の長手方向のほぼ全
体の幅及び長さにほぼ等しくする請求項24に記載の機能
性堆積膜の連続形成装置。25. The size of the rectangular hole is set to one of microwaves.
25. The continuous apparatus for forming a functional deposited film according to claim 24, wherein the dimension is larger than the wavelength and is substantially equal to substantially the entire width and length in the longitudinal direction of the waveguide.
向に対して、放射されるマイクロ波の、少なくとも1波
長以上の長さでマイクロ波エネルギーを均一に放射する
構成とする請求項22に記載の機能性堆積膜の連続形成装
置。26. A structure in which microwave energy is uniformly radiated from the rectangular hole in the longitudinal direction of the waveguide at a length of at least one wavelength or more of microwaves radiated. 23. The apparatus for continuously forming a functional deposited film according to 22.
クロ波エネルギーを全長に亘って確実に放射するよう
に、前記方形の孔にシャッター手段を設けた請求項24に
記載の機能性堆積膜の連続形成装置。27. The functional deposition film according to claim 24, wherein said rectangular hole is provided with shutter means so as to reliably radiate microwave energy of substantially uniform density from said rectangular hole over its entire length. Continuous forming equipment.
の成膜室内に、前記マイクロ波プラズマを閉じ込める構
成とする請求項10に記載の機能性堆積膜の連続形成装
置。28. The continuous functional deposition film forming apparatus according to claim 10, wherein the microwave plasma is confined in a columnar film forming chamber formed by bending the band-shaped member.
波プラズマCVD法により大面積の機能性堆積膜を連続的
に形成する装置であって、 前記帯状部材をその長手方向に連続的に移動させなが
ら、その中途で湾曲させるための湾曲部形成手段を介し
て、前記帯状部材を側壁にして形成され、その内部を実
質的に真空に保持し得る柱状の成膜室を有し、 前記成膜室内にマイクロ波プラズマを生起させるため
の、エバネッセントマイクロ波エネルギーをマイクロ波
の進行方向に対して垂直な一方向に指向性をもたせて伝
達させるようにしたマイクロ波アプリケーター手段と、 前記マイクロ波アプリケーター手段から、マイクロ波の
進行方向に対して垂直な一方向に指向性をもって伝達さ
れるエバネッセントマイクロ波エネルギーを、前記成膜
室内に透過せしめ、且つ、エバネッセントマイクロ波エ
ネルギーによって前記成膜室内に生起したマイクロ波プ
ラズマから前記マイクロ波アプリケーター手段を分離す
るための分離手段と、 前記成膜室内を排気する排気手段と、 前記成膜室内に堆積膜形成用原料ガスを導入するための
手段と、 前記帯状部材を加熱及び/又は冷却するための温度制御
手段とを備えていて、 前記帯状部材の前記マイクロ波プラズマに曝される側の
表面上に、連続して堆積膜を形成するようにしたことを
特徴とする機能性堆積膜の連続形成装置。29. An apparatus for continuously forming a large-area functional deposition film on a continuously moving strip member by a microwave plasma CVD method, wherein the strip member is continuously moved in its longitudinal direction. And a column-shaped film-forming chamber formed with the band-shaped member as a side wall and capable of holding the inside thereof substantially at a vacuum, via a curved portion forming means for bending in the middle thereof. Microwave applicator means for transmitting evanescent microwave energy with directivity in one direction perpendicular to the traveling direction of microwaves, for generating microwave plasma in the film chamber; and the microwave applicator. Means for transmitting evanescent microwave energy transmitted with a directivity in one direction perpendicular to the direction in which the microwave travels, Separating means for separating the microwave applicator means from microwave plasma generated in the film forming chamber by the evanescent microwave energy and allowing the light to pass therethrough; exhaust means for exhausting the film forming chamber; and the film forming chamber And a temperature control unit for heating and / or cooling the belt-like member, and a side of the belt-like member exposed to the microwave plasma. An apparatus for continuously forming a functional deposited film, wherein a deposited film is continuously formed on a surface.
以上の、湾曲開始端形成手段と湾曲終了端形成手段とで
構成し、前記湾曲開始端形成手段と前記湾曲終了端形成
手段とを、前記帯状部材の長手方向に間隙を残して配設
する請求項29に記載の機能性堆積膜の連続形成装置。30. The bending portion forming means comprises at least one set of a bending start end forming means and a bending end end forming means, wherein the bending start end forming means and the bending end end forming means comprise: 30. The apparatus for continuously forming a functional deposition film according to claim 29, wherein the apparatus is disposed with a gap left in the longitudinal direction of the band-shaped member.
の支持・搬送用ローラーと支持・搬送用リングとで構成
され、前記一対の支持・搬送用ローラーは前記帯状部材
の長手方向に間隙を残して平行に配設されている請求項
30に記載の機能性堆積膜の連続形成装置。31. The curved portion forming means comprises at least a pair of supporting / transporting rollers and a supporting / transporting ring, wherein the pair of supporting / transporting rollers leave a gap in the longitudinal direction of the band-shaped member. Claims that are arranged in parallel
31. The continuous functional film deposition apparatus according to 30.
段と前記湾曲終了端形成手段との間に残された間隙にほ
ぼ平行に近接させ、且つ、前記成膜室の外側に配設した
請求項30に記載の機能性堆積膜の連続形成装置。32. The separating means is disposed substantially parallel to a gap left between the bending start end forming means and the bending end end forming means, and is disposed outside the film forming chamber. 31. The apparatus for continuously forming a functional deposition film according to claim 30.
した柱状の成膜室の両端面のうちいずれか一方より、前
記成膜室内に前記帯状部材の幅方向とほぼ平行に突入さ
せた請求項30に記載の機能性堆積膜の連続形成装置。33. The separating means protrudes into the film forming chamber substantially in parallel with the width direction of the band-shaped member from one of both end surfaces of a columnar film-forming chamber having the band-shaped member as a side wall. 31. The apparatus for continuously forming a functional deposition film according to claim 30.
29に記載の機能性堆積膜の連続形成装置。34. The separation means is substantially cylindrical.
30. The continuous functional deposition film forming apparatus according to 29.
項29に記載の機能性堆積膜の連続形成装置。35. An apparatus for continuously forming a functional deposition film according to claim 29, wherein said separation means is substantially semi-cylindrical.
前記分離手段の周壁から隔てて、且つ、前記分離手段の
内部に包含されるように配設した請求項29に記載の機能
性堆積膜の連続形成装置。36. The microwave applicator means comprising:
30. The apparatus for continuously forming a functional deposition film according to claim 29, wherein the apparatus is disposed so as to be separated from a peripheral wall of the separation unit and included in the separation unit.
ている請求項29に記載の機能性堆積膜の連続形成装置。37. The apparatus for continuously forming a functional deposited film according to claim 29, wherein said separating means is provided with a cooling means.
に沿って流れる空気流である請求項37に記載の機能性堆
積膜の連続形成装置。38. An apparatus for continuously forming a functional deposition film according to claim 37, wherein said cooling means is an air flow flowing along an inner peripheral surface of said separating means.
配設され前記分手段との間に冷却媒体を流すことが出来
る導管構造とすべく、前記分離手段と同心状に構成され
る請求項37に記載の機能性堆積膜の連続形成装置。39. The cooling means is concentric with the separating means so as to have a conduit structure which is disposed inside the separating means and through which a cooling medium can flow between the separating means. Item 41. The continuous formation device for a functional deposited film according to Item 37.
長い遅波回路導波管であって、前記成膜空間内へ該遅波
回路導波管はその長手方向にほぼ均一にエバネッセント
マイクロ波エネルギーを伝達するようなはしご状の構造
を有する請求項29に記載の機能性堆積膜の連続形成装
置。40. The microwave applicator means is an elongated slow-wave circuit waveguide, wherein the slow-wave circuit waveguide transmits evanescent microwave energy into the deposition space substantially uniformly in the longitudinal direction. 30. The continuous functional deposition film forming apparatus according to claim 29, which has such a ladder-like structure.
の幅方向の長さにほぼ等しくする請求項40に記載の機能
性堆積膜の連続形成装置。41. The continuous functional deposition film forming apparatus according to claim 40, wherein the length of the ladder-like structure is made substantially equal to the length of the band-shaped member in the width direction.
少なくとも伝達されるマイクロ波の波長以上の長さでエ
バネッセントマイクロ波エネルギーを均一に伝達する構
造とする請求項40に記載の機能性堆積膜の連続形成装
置。42. The functional deposition film according to claim 40, wherein the evanescent microwave energy is transmitted more uniformly than the ladder-like structure at least in the longitudinal direction at a wavelength longer than the wavelength of the microwave transmitted. Continuous forming equipment.
の成膜室内に、前記マイクロ波プラズマを閉じ込める構
成とする請求項29に記載の機能性堆積膜の連続形成装
置。43. The continuous functional deposition film forming apparatus according to claim 29, wherein the microwave plasma is confined in a columnar film forming chamber formed by bending the band-shaped member.
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US07/543,499 US5130170A (en) | 1989-06-28 | 1990-06-26 | Microwave pcvd method for continuously forming a large area functional deposited film using a curved moving substrate web with microwave energy with a directivity in one direction perpendicular to the direction of microwave propagation |
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DE69021960T DE69021960T2 (en) | 1989-06-28 | 1990-06-27 | Process for the continuous production of a large-area functional vapor-deposited film by means of microwave plasma CVD and system for carrying out the process. |
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US08/459,485 US5520740A (en) | 1989-06-28 | 1995-06-02 | Process for continuously forming a large area functional deposited film by microwave PCVD method and apparatus suitable for practicing the same |
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