JP3297487B2 - Photovoltaic element, method for forming the same, and apparatus for forming the same - Google Patents

Photovoltaic element, method for forming the same, and apparatus for forming the same

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JP3297487B2
JP3297487B2 JP01356393A JP1356393A JP3297487B2 JP 3297487 B2 JP3297487 B2 JP 3297487B2 JP 01356393 A JP01356393 A JP 01356393A JP 1356393 A JP1356393 A JP 1356393A JP 3297487 B2 JP3297487 B2 JP 3297487B2
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forming
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正太郎 岡部
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篤司 保野
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正博 金井
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Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は、半導体積層膜及びその
形成方法及びその連続形成装置に関し、特に、プラズマ
CVD法により、帯状基板上に、形成する太陽電池等の
光起電力素子に用いるシリコン系非単結晶半導体の積層
膜及びその形成方法及びその連続形成装置に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a semiconductor laminated film, a method for forming the same, and a continuous forming apparatus therefor. The present invention relates to a laminated film of a non-single-crystal semiconductor, a method for forming the same, and a continuous forming apparatus therefor.

【0002】[0002]

【従来の技術】近年、環境汚染の問題が深刻化してきて
いるが、太陽光を利用する太陽電池による発電方式は、
原子力発電に伴う放射能汚染や火力発電に伴う地球温暖
化等の問題をおこすことがなく。また、太陽光は地球上
いた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、地球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。
2. Description of the Related Art In recent years, the problem of environmental pollution has become serious.
No problems such as radioactive contamination due to nuclear power generation and global warming due to thermal power generation. In addition, sunlight is falling all over the earth, so there is little uneven distribution of energy sources.Furthermore, relatively high power generation efficiency can be obtained without the need for complicated large-scale facilities. On the other hand, it has attracted attention as a clean power generation method that can respond without causing earth destruction, and various R & Ds have been made for practical use.

【0003】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、特性安定性が優れたものであり、且つ大量生産しう
るものであることが基本的に要求される。
By the way, in order to establish a power generation system using a solar cell to satisfy the power demand, the solar cell used has a sufficiently high photoelectric conversion efficiency and excellent characteristic stability. It is basically required to be capable of mass production.

【0004】因に、一般的な家庭において必要な電力を
全て賄うには、1世帯あたり3kW程度の出力の太陽電
池が必要とされるが、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10万世帯の家庭において必要な電力を供給するに
は3,000,000m2 といった大面積の太陽電池が
必要になる。
[0004] In general, a solar cell having an output of about 3 kW per household is required to cover all the power required in a general home, and the photoelectric conversion efficiency of the solar cell is, for example, about 10%. If so, the area of the solar cell for obtaining the required output is about 30 m 2 . For example, in order to supply necessary power to 100,000 households, a large area solar cell such as 3,000,000 m 2 is required.

【0005】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
トで生産できる可能性があるとして注目され、その生産
方法、生産装置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 decomposed by glow discharge to form 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 depositing are attracting attention because of their high mass productivity and the possibility of being manufactured at a lower cost than solar cells manufactured using single-crystal silicon or the like. Various proposals have been made for the device.

【0006】因に、米国特許4,400,409号明細
書には、ロール・ツー・ロール(Roll to Ro
ll)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帯状基板を、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とされる導
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
を有する大面積の素子を連続的に形成することができる
とされている。こうしたことからこのロール・ツー・ロ
ール方式は大面積の半導体素子の量産に適する方法とい
えよう。
[0006] US Pat. No. 4,400,409 discloses a roll-to-roll system.
A continuous plasma CVD apparatus employing the ll) method is disclosed. According to this apparatus, a plurality of glow discharge regions are provided, and a sufficiently long flexible band-shaped substrate having a desired width is arranged along a path in which the substrate sequentially passes through each of the glow discharge regions. By continuously transporting the substrate in its longitudinal direction while depositing and forming a conductive type semiconductor layer required in a glow discharge region, it is possible to continuously form a large-area element having a semiconductor junction. It is possible. From this, it can be said that this roll-to-roll method is suitable for mass production of large-area semiconductor devices.

【0007】一方、マイクロ波を用いたプラズマプロセ
スが最近注目されている。
On the other hand, a plasma process using microwaves has recently been receiving attention.

【0008】マイクロ波は周波数が高いため従来のラジ
オ周波数の高周波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、プラズマを効率よく発生さ
せ、維持させることに適している。
Since microwaves have a high frequency, the energy density can be increased as compared with the case where a radio frequency of a conventional radio frequency is used, and is suitable for efficiently generating and maintaining plasma.

【0009】例えば、特開平3−30419号公報明細
書には、マイクロ波プラズマCVD法を用いたロール・
ツー・ロール方式の堆積膜形成方法および装置が開示さ
れているが、マイクロ波によってプラズマを生起させる
ことにより低圧下でも堆積膜の形成が可能になり、堆積
膜の膜特性低下の原因となる活性種のポリマライゼーシ
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、
成膜速度の飛躍的向上が図れるとされている。
For example, Japanese Patent Application Laid-Open No. Hei 3-30419 discloses a roll-type roll using microwave plasma CVD.
Although a two-roll method and apparatus for forming a deposited film are disclosed, generation of a deposited film is possible even under low pressure by generating plasma by using microwaves, and an activity that causes deterioration of the film properties of the deposited film is achieved. Not only can high-quality deposited films be obtained by preventing the kind of polymerization, but also suppress the generation of powder such as polysilane in plasma, and
It is said that the film formation speed can be dramatically improved.

【0010】尚、該明細書にはpin構造の光起電力素
子をロール・ツー・ロール方式で連続形成するために、
i型半導体層をマイクロ波プラズマCVD法で、n、p
型半導体層を高周波プラズマCVD法で形成する構成の
装置が開示されている。
[0010] In this specification, in order to continuously form a photovoltaic element having a pin structure by a roll-to-roll method,
The i-type semiconductor layer is n, p by microwave plasma CVD.
An apparatus having a configuration in which a mold semiconductor layer is formed by a high-frequency plasma CVD method is disclosed.

【0011】非単結晶半導体からなる光起電力素子にお
いてはpinまたはnipの層構成が一般的に採用され
ているが、このような層構成においてi型半導体層は入
射光を吸収するために一定の膜厚を必要とするが、n、
p型半導体層はi型半導体層の約1/10程度のごく薄
い膜厚しか必要としない。そのためロール・ツー・ロー
ル方式において、膜厚の必要なi型半導体層を成膜速度
の速いマイクロ波プラズマCVD法で形成するようにし
た場合にもn、p型半導体層は成膜速度の比較的遅い高
周波プラズマCVD法で形成することが可能である。
In a photovoltaic element made of a non-single-crystal semiconductor, a pin or nip layer structure is generally adopted. In such a layer structure, an i-type semiconductor layer is fixed to absorb incident light. Is required, but n,
The p-type semiconductor layer requires only a very thin film thickness of about 1/10 of the i-type semiconductor layer. Therefore, in the roll-to-roll method, even when an i-type semiconductor layer having a required film thickness is formed by a microwave plasma CVD method having a high film formation rate, the n-type and p-type semiconductor layers are compared in the film formation rate. It can be formed by a very slow high-frequency plasma CVD method.

【0012】また、成膜速度の極めて速いマイクロ波プ
ラズマCVD法によって、ごく薄い半導体層を再現性良
く形成するにはかなりの習熟を要し、成膜速度の比較的
遅い高周波プラズマCVD法による方が、ごく薄い半導
体層をより容易に再現性良く形成することができる。
[0012] Also, considerable skill is required to form a very thin semiconductor layer with good reproducibility by a microwave plasma CVD method having an extremely high film forming rate, and a high-frequency plasma CVD method having a relatively low film forming rate is required. However, a very thin semiconductor layer can be more easily formed with good reproducibility.

【0013】ところで、ロール・ツー・ロール方式にお
いてi型半導体層の形成に成膜速度の速いマイクロ波プ
ラズマCVD法を採用した場合、高周波プラズマCVD
法を採用した場合と比較して、帯状基板の搬送速度をか
なり高速化することが可能である。そして、帯状基板の
搬送速度を高めた場合には、n、p型半導体層の形成に
あたっては、成膜に必要な時間は一定であるため、成膜
室を帯状基板の搬送方向に搬送速度に比例して長くする
必要がある。しかしながら、高周波プラズマCVD法に
よっても、薄く均質な非単結晶半導体層を長い成膜室で
大面積に再現性良く形成するには限界があり、どうして
も所定の膜厚より薄すぎたり厚すぎたりする膜厚のバラ
ツキや、導電率等の特性のムラを生じやすい。
When a microwave plasma CVD method with a high film forming rate is employed for forming an i-type semiconductor layer in a roll-to-roll method, a high-frequency plasma CVD method is used.
The transfer speed of the belt-like substrate can be considerably increased as compared with the case where the method is adopted. When the transfer speed of the band-shaped substrate is increased, the time required for film formation is constant in forming the n-type and p-type semiconductor layers. They need to be lengthened in proportion. However, even with the high-frequency plasma CVD method, there is a limit in forming a thin and uniform non-single-crystal semiconductor layer over a large area in a long deposition chamber with good reproducibility, and it is inevitably too thin or too thick than a predetermined thickness. Variations in film thickness and unevenness in characteristics such as conductivity are likely to occur.

【0014】特に、i型半導体層の光入射側に配置され
るp型またはn型の不純物ドープ層は、該不純物ドープ
層での光の吸収によるi型半導体層への入射光量の減少
を防ぐため、その膜厚を必要最小限に薄くする必要があ
るが、従来の高周波プラズマCVD法で長い成膜室で大
面積に薄く均質な不純物ドープ層を形成することは難し
く、形成した光起電力素子の特性にバラツキやムラを生
じる原因になっていた。
In particular, the p-type or n-type impurity-doped layer disposed on the light incident side of the i-type semiconductor layer prevents a decrease in the amount of light incident on the i-type semiconductor layer due to absorption of light by the impurity-doped layer. Therefore, it is necessary to make the film thickness as small as possible. However, it is difficult to form a thin and uniform impurity-doped layer over a large area in a long deposition chamber by a conventional high-frequency plasma CVD method. This has caused variations and unevenness in the characteristics of the element.

【0015】太陽電池等の光起電力素子では、光起電力
素子の単位モジュールを直列または並列に接続してユニ
ット化し、所望の電流、電圧を得ようとすることが多
く、各単位モジュールにおいては単位モジュール間の出
力電圧、出力電流等の特性のバラツキやムラの少ないこ
とが要求され、単位モジュールを形成する段階で、その
最大の特性決定要因である半導体積層膜の特性の均一性
が要求される。また、モジュールの組み立て工程を簡略
なものとするため、大面積にわたって特性の優れた半導
体積層膜が形成できるようにすることが、太陽電池等の
光起電力素子の量産性を高め、生産コストの大幅な削減
をもたらすことになる。こういった点で、従来のi型半
導体層をマイクロ波CVD法で、n、p型半導体層を高
周波プラズマCVD法で形成する半導体積層膜の連続形
成装置では、形成される光起電力素子用の半導体積層膜
の特性にバラツキやムラを生じ易く、問題があった。
In a photovoltaic element such as a solar cell, the unit modules of the photovoltaic element are often connected in series or in parallel to form a unit to obtain a desired current and voltage. It is required that characteristics such as output voltage and output current between unit modules have little variation and unevenness.At the stage of forming a unit module, uniformity of the characteristics of the semiconductor laminated film, which is the largest determining factor of the characteristics, is required. You. Also, in order to simplify the module assembling process, it is necessary to be able to form a semiconductor laminated film having excellent characteristics over a large area. This will result in significant savings. In this regard, in a conventional apparatus for continuously forming a semiconductor laminated film in which a conventional i-type semiconductor layer is formed by a microwave CVD method and n and p-type semiconductor layers are formed by a high-frequency plasma CVD method, a photovoltaic element is formed. However, there is a problem that the characteristics of the semiconductor laminated film tend to vary or become uneven.

【0016】n、p型の非結晶半導体層を形成する方法
としては他に、イオン注入法が従来から知られている。
イオン注入法によれば不純物イオンを打ち込む強さを加
速電圧によって制御することでn、p型非単結晶半導体
層の層厚を制御することができるが、不純物イオンを打
ち込むためのイオン注入装置は、一般的に、イオンを発
生させる装置系、イオンをビーム状にして引き出す装置
系、ビームを走査する装置系などからなり構成が複雑
で、装置も高価であるため、非単結晶半導体の光起電力
素子を生産性良く、低コストで製造するには適しておら
ず、不純物ドープ層の形成手段としては採用されていな
かった。
As another method for forming the n-type and p-type amorphous semiconductor layers, an ion implantation method is conventionally known.
According to the ion implantation method, the thickness of the n-type and p-type non-single-crystal semiconductor layers can be controlled by controlling the intensity of implanting the impurity ions by the acceleration voltage. In general, the system consists of a system for generating ions, a system for extracting ions in the form of a beam, and a system for scanning a beam. It is not suitable for manufacturing a power element with good productivity and low cost, and has not been adopted as a means for forming an impurity-doped layer.

【0017】一方、超LSI等で要求されるきわめて浅
い接合を形成する方法として、上述のイオン注入法によ
らず、不純物ガスのプラズマによって不純物の導入を行
うプラズマドーピングが最近注目されており、超LSI
プロセスデータハンドブック(サイエンスフォーラム
1990年発行)等に報告されている。
On the other hand, as a method of forming a very shallow junction required for a super LSI or the like, plasma doping in which impurities are introduced by plasma of an impurity gas without using the above-described ion implantation method has recently attracted attention. LSI
Process Data Handbook (Science Forum)
1990).

【0018】また、1988年第35回応用物理学関係
連合講演会講演予稿集30p−M−6には、i型のアモ
ルファスシリコン膜を不純物ガスの高周波プラズマにさ
らすプラズマドーピングによって、アモルファスシリコ
ン膜に不純物のドーピングが可能であることが開示され
ている。
Also, in the 1988 35th Applied Physics Alliance Lecture Meeting Preliminary Proceedings 30p-M-6, an amorphous silicon film was formed by plasma doping in which an i-type amorphous silicon film was exposed to high-frequency plasma of an impurity gas. It is disclosed that impurity doping is possible.

【0019】ところが、このようなプラズマドーピング
を太陽電池等の光起電力素子の不純物ドープ層の形成に
適用することについては従来開示されておらず、i型半
導体層をマイクロ波プラズマCVD法で形成する光起電
力素子の形成において、いかにしてプラズマドーピング
を行えば良好な光起電力素子が形成できるかについて
は、全く未知の状態であった。
However, application of such plasma doping to the formation of an impurity-doped layer of a photovoltaic element such as a solar cell has not been disclosed, and an i-type semiconductor layer is formed by microwave plasma CVD. In the formation of a photovoltaic device, it has been completely unknown how a good photovoltaic device can be formed by performing plasma doping.

【0020】ところで、アモルファスシリコン系太陽電
池には結晶系太陽電池にはない光照射に伴う特性劣化現
象(Staebler−Wronski効果)があり、
高効率化技術や大面積生産技術を基にした低コスト化の
達成とともに、電力用途として実用化するための重要な
課題となっている。
Incidentally, the amorphous silicon solar cell has a characteristic deterioration phenomenon (Staebller-Wronski effect) due to light irradiation which is not provided in the crystalline solar cell.
Along with achieving cost reductions based on high-efficiency technology and large-area production technology, it has become an important issue for practical use in power applications.

【0021】この光劣化を機構解明とそれに対する抑制
策に関しては、不純物の低減等の半導体材料の面から、
タンデム型の素子構造の採用等のデバイスの面から、加
熱アニール処理等の特性回復処理の面から等数多くの研
究が行われており、なかでもタンデム型の素子構造の採
用は、i型半導体層の膜厚を薄くでき光劣化を抑制する
ことができるとともに、バンドギャップの異なる太陽電
池セルを積層することにより高効率化も図れるため近年
注目されている。
With respect to elucidation of the mechanism of light degradation and measures to suppress it, from the viewpoint of semiconductor materials such as reduction of impurities,
Numerous studies have been carried out on devices such as the adoption of a tandem-type element structure, and on characteristics recovery processing such as heat annealing. Among them, the adoption of a tandem-type element structure is based on the i-type semiconductor layer. Has attracted attention in recent years because it is possible to reduce the film thickness and suppress light degradation, and to increase the efficiency by stacking solar cells having different band gaps.

【0022】タンデム型の素子構造の中でも3層タンデ
ム型は、2層タンデム型と比較して、入射光スペクトル
のより広い波長範囲を活用可能で高い光電変換効率が得
られるとともに、より高い出力電圧を得られる点で優れ
ている。しかし、3層テンダム型の素子は9層以上の多
数の層からなり、この多層構造からなる半導体積層膜を
いかにして再現性良く、高速かつ連続的に形成できるか
が課題となっていた。
Among the tandem-type device structures, the three-layer tandem type can utilize a wider wavelength range of the incident light spectrum, obtain a higher photoelectric conversion efficiency, and have a higher output voltage than the two-layer tandem type. It is excellent in that it can be obtained. However, a three-layered tendam-type element is composed of a large number of layers of nine or more layers, and there has been a problem how to form a semiconductor laminated film having this multilayer structure with good reproducibility, at high speed and continuously.

【0023】[0023]

【発明が解決しようとする課題】以上のように上述した
従来のロール・ツー・ロール方式による半導体積層膜の
連続形成装置では、膜厚の必要なi型層を高速成膜が可
能なマイクロ波プラズマCVD法によって形成するよう
にしたときに、形成される光起電力素子の特性にバラツ
キやムラを生じ易いという問題点がある。本発明の目的
は、上述の問題点を解決し、特性の優れた光起電力素子
用の半導体積層膜を大面積に特性のバラツキやムラのな
い光起電力素子及びその形成方法及び高速かつ連続的に
形成しうる装置を提供することにある。
As described above, in the conventional apparatus for continuously forming a semiconductor laminated film by the roll-to-roll method described above, a microwave capable of forming an i-type layer having a required film thickness at a high speed. When formed by the plasma CVD method, there is a problem that the characteristics of the formed photovoltaic element are likely to vary or become uneven. SUMMARY OF THE INVENTION An object of the present invention is to solve the above-mentioned problems, to provide a photovoltaic device having a semiconductor laminate film for a photovoltaic device having excellent characteristics without large-area variations or unevenness in characteristics, a method for forming the same, and a high-speed and continuous method. An object of the present invention is to provide a device which can be formed in a uniform manner.

【0024】本発明の他の目的は、光劣化が抑制され、
高い光電変換効率と高い出力電圧が得られる3層タンデ
ム型の光起電力素子用の半導体積層膜を提供すること及
び再現性良く、高速かつ連続的に形成しうる装置を提供
することにある。
Another object of the present invention is to suppress light degradation,
An object of the present invention is to provide a three-layer tandem-type semiconductor laminated film for a photovoltaic element capable of obtaining high photoelectric conversion efficiency and a high output voltage, and to provide an apparatus which can be formed with high reproducibility and at high speed and continuously.

【0025】[0025]

【課題を解決するための手段】本発明の光起電力素子及
びその形成方法及びその形成装置は、第1の導電型を有
する第1半導体と、マイクロ波プラズマにより形成され
た第1i型半導体と、高周波プラズマにより形成された
第2i型半導体と、第1半導体とは反対導電型を有する
第2半導体と、第1の導電型を有する第3半導体と、マ
イクロ波プラズマにより形成された第3i型半導体と、
高周波プラズマにより形成された第4i型半導体と、第
半導体とは反対導電型を有する第4半導体と、第1の
導電型を有する第5半導体と、マイクロ波プラズマによ
り形成された第5i型半導体と、高周波プラズマにより
形成された第6i型半導体と、第1半導体とは反対導電
型を有する第6半導体とをこの順に有し、前記第2半導
体及び前記第4半導体及び前記第6半導体がプラズマド
ーピングによって形成されていることを特徴とする光起
電力素子であり、また、基板上にシリコン系非単結晶半
導体の積層膜を形成する光起電力素子形成方法におい
て、高周波プラズマCVD法により、n(またはp)型
半導体層を形成する工程と、マイクロ波プラズマCVD
法によりi型半導体層を形成する工程と、高周波プラズ
マCVD法によりi型半導体層を形成する工程と、プラ
ズマドーピングによりp(またはn)型半導体層を形成
する工程と、高周波プラズマCVD法によりn(または
p)型半導体層を形成する工程と、マイクロ波プラズマ
CVD法によりi型半導体層を形成する工程と、高周波
プラズマCVD法によりi型半導体層を形成する工程
と、プラズマドーピングによりp(またはn)型半導体
層を形成する工程と、高周波プラズマCVD法によりn
(またはp)型半導体層を形成する工程と、マイクロ波
プラズマCVD法によりi型半導体層を形成する工程
と、高周波プラズマCVD法により、i型半導体層を形
成する工程と、プラズマドーピングによりp(または
n)型半導体を形成する工程と、をこの順に行ってシリ
コン系非単結晶半導体の積層膜を形成する光起電力素子
形成方法であり、また、帯状基板上にシリコン系非単結
晶半導体の積層膜を連続的に形成する光起電力素子形成
装置において、少なくとも帯状基板の巻き出し室と、高
周波プラズマCVD法によるn(またはp)型半導体層
成膜室と、マイクロ波プラズマCVD法によるi型半導
体層成膜室と、高周波プラズマCVD法によるi型半導
体層成膜室と、プラズマドーピングによるp(または
n)型半導体層成膜室と、高周波プラズマCVD法によ
るn(またはp)型半導体層成膜室と、マイクロ波プラ
ズマCVD法によるi型半導体層成膜室と、高周波プラ
ズマCVD法によるi型半導体層成膜室と、プラズマド
ーピングによるp(またはn)型半導体層成膜室と、高
周波プラズマCVD法によるn(またはp)型半導体層
成膜室と、マイクロ波プラズマCVD法によるi型半導
体層成膜室と、高周波プラズマCVD法によるi型半導
体層成膜室と、プラズマドーピングによるp(または
n)型半導体層成膜室と、帯状基板の巻き取り室とを、
前記帯状基板を移動させる方向に沿ってこの順に配置
し、かつ各々をガスゲートを介して接続して、前記各成
膜室を貫通し連続して移動する前記帯状基板上に、シリ
コン系非単結晶半導体の積層膜を連続的に形成するよう
にする。
According to the present invention, there is provided a photovoltaic element, a method for forming the same, and an apparatus for forming the same, comprising: a first semiconductor having a first conductivity type; a first i-type semiconductor formed by microwave plasma; A second i-type semiconductor formed by high-frequency plasma, a second semiconductor having a conductivity type opposite to the first semiconductor , a third semiconductor having a first conductivity type, and a third i-type semiconductor formed by microwave plasma. Semiconductors,
A fourth i-type semiconductor formed by high-frequency plasma, a fourth semiconductor having a conductivity type opposite to the first semiconductor , a fifth semiconductor having the first conductivity type, and a fifth i-type semiconductor formed by microwave plasma And a sixth i-type semiconductor formed by high-frequency plasma and a sixth semiconductor having a conductivity type opposite to that of the first semiconductor in this order, and the second semiconductor, the fourth semiconductor, and the sixth semiconductor are formed by plasma. A photovoltaic element characterized by being formed by doping, and a photovoltaic element forming method for forming a stacked film of a silicon-based non-single-crystal semiconductor on a substrate, wherein n is formed by high-frequency plasma CVD. Forming a (or p) type semiconductor layer, and microwave plasma CVD
Forming an i-type semiconductor layer by a method, forming an i-type semiconductor layer by a high-frequency plasma CVD method, forming a p (or n) -type semiconductor layer by plasma doping, and n by a high-frequency plasma CVD method. A step of forming an (or p) type semiconductor layer, a step of forming an i-type semiconductor layer by microwave plasma CVD, a step of forming an i-type semiconductor layer by high frequency plasma CVD, and p (or forming an n) type semiconductor layer;
(Or p) type semiconductor layer forming step, i-type semiconductor layer forming step by microwave plasma CVD method, i-type semiconductor layer forming step by high frequency plasma CVD method, and p ( Or a step of forming an n-type semiconductor in this order to form a stacked film of a silicon-based non-single-crystal semiconductor, and a method of forming a silicon-based non-single-crystal semiconductor. In a photovoltaic element forming apparatus for continuously forming a non-single-crystal semiconductor laminated film, at least an unwinding chamber for a strip-shaped substrate, an n (or p) type semiconductor layer film forming chamber by a high-frequency plasma CVD method, and a microwave. I-type semiconductor layer deposition chamber by plasma CVD, i-type semiconductor layer deposition chamber by high-frequency plasma CVD, and p (or n) type semiconductor layer deposition by plasma doping An n (or p) type semiconductor layer deposition chamber by high frequency plasma CVD, an i type semiconductor layer deposition chamber by microwave plasma CVD, an i type semiconductor layer deposition chamber by high frequency plasma CVD, and plasma P (or n) type semiconductor layer deposition chamber by doping, n (or p) type semiconductor layer deposition chamber by high frequency plasma CVD, i-type semiconductor layer deposition chamber by microwave plasma CVD, high frequency plasma An i-type semiconductor layer deposition chamber by CVD, a p (or n) type semiconductor layer deposition chamber by plasma doping, and a winding chamber for a strip-shaped substrate
A silicon-based non-single crystal is disposed on the strip-shaped substrate which is arranged in this order along the direction in which the strip-shaped substrate is moved, and is connected to each other via a gas gate, and continuously moves through the film forming chambers. The semiconductor laminated film is formed continuously.

【0026】また、本発明の半導体積層膜の連続形成装
置において、望ましくはガスゲートを介して配置する前
記高周波プラズマCVD法によるn(またはp)型層成
膜室と、前記マイクロ波CVD法によるi型層成膜室と
の間の少なくとも一箇所に、さらに高周波プラズマCV
D法によるi型層成膜室をガスゲートを介して配置す
る。
Further, in the apparatus for continuously forming a semiconductor laminated film of the present invention, an n (or p) type layer deposition chamber desirably disposed via a gas gate by the high-frequency plasma CVD method, and an i-type layer deposition chamber formed by the microwave CVD method. A high-frequency plasma CV at at least one position between the
An i-type layer film forming chamber by the method D is arranged via a gas gate.

【0027】更に本発明の半導体積層膜の連続形成装置
において、望ましくはガスゲートを介して配置する前記
高周波プラズマCVD法によるi型層成膜室と、前記プ
ラズマドーピングによるp(またはn)層成膜室との間
の少なくとも一箇所に、さらに水素プラズマ処理室をガ
スゲートを介して配置する。
In the apparatus for continuously forming a semiconductor laminated film according to the present invention, an i-type layer film forming chamber is preferably disposed via a gas gate by the high frequency plasma CVD method, and a p (or n) layer is formed by the plasma doping. A hydrogen plasma processing chamber is further disposed at at least one position between the chamber and the chamber via a gas gate.

【0028】また更に本発明の半導体積層膜の連続形成
装置において、望ましくはガスゲートを介して配置する
前記帯状部材の巻き出し室と、前記高周波プラズマCV
D法によるn(またはp)型層成膜室との間に、さらに
グロー放電洗浄室をガスゲートを介して配置する。
Further, in the apparatus for continuously forming a semiconductor laminated film according to the present invention, preferably, the unwinding chamber of the strip-shaped member disposed via a gas gate;
A glow discharge cleaning chamber is further arranged between the n (or p) type layer deposition chamber by the method D via a gas gate.

【0029】加えて本発明の半導体積層膜の連続形成装
置において、望ましくは前記プラズマドーピングによる
p(またはn)型層成膜室での放電周波数を5kHz乃
至500kHzとする。
In addition, in the apparatus for continuously forming a semiconductor laminated film of the present invention, the discharge frequency in the p (or n) type layer deposition chamber by the plasma doping is preferably 5 kHz to 500 kHz.

【0030】[0030]

【作用】以下、図面を参照しながら本発明を詳細に説明
する。
The present invention will be described below in detail with reference to the drawings.

【0031】図1は本発明の半導体積層膜の連続形成装
置の基本的な一例を示す模式的説明図である。図1にお
いて、本発明の半導体積層膜の連続形成装置は、基本的
には帯状基板の巻き出し室101、高周波プラズマCV
D法によるn(またはp)型半導体層成膜室102A、
内部に3個の成膜室を有するマイクロ波プラズマCVD
法によるi型半導体層成膜室103A、高周波プラズマ
CVD法によるi型半導体層成膜室104A、プラズマ
ドーピングによるp(またはn)型半導体層成膜室10
5A、高周波プラズマCVD法によるn(またはp)型
半導体層成膜室102B、内部に3個の成膜室を有する
マイクロ波プラズマCVD法によるi型半導体層成膜室
103B、高周波プラズマCVD法によるi型半導体層
成膜室104B、プラズマドーピングによるp(または
n)型半導体層成膜室105B、高周波プラズマCVD
法によるn(またはp)型半導体層成膜室102C、内
部に1個の成膜室を有するマイクロ波プラズマCVD法
によるi型半導体層成膜室103C、高周波プラズマC
VD法によるi型半導体層成膜室104C、プラズマド
ーピングによるp(またはn)型半導体層成膜室105
C、帯状基板の巻き取り室106から構成されており、
各室間はそれぞれガスゲート107によって接続されて
いる。
FIG. 1 is a schematic explanatory view showing a basic example of an apparatus for continuously forming a semiconductor laminated film according to the present invention. In FIG. 1, an apparatus for continuously forming a semiconductor laminated film according to the present invention basically includes an unwinding chamber 101 for a strip-shaped substrate, a high-frequency plasma CV
An n (or p) type semiconductor layer deposition chamber 102A by the D method,
Microwave plasma CVD with three film forming chambers inside
Semiconductor layer film forming chamber 103A by the plasma method, i type semiconductor layer film forming chamber 104A by the high frequency plasma CVD method, p (or n) type semiconductor layer film forming chamber 10 by the plasma doping
5A, n (or p) type semiconductor layer deposition chamber 102B by high frequency plasma CVD, i type semiconductor layer deposition chamber 103B by microwave plasma CVD having three deposition chambers inside, and high frequency plasma CVD i-type semiconductor layer deposition chamber 104B, p (or n) -type semiconductor layer deposition chamber 105B by plasma doping, high-frequency plasma CVD
(Or p) -type semiconductor layer film forming chamber 102C by a plasma method, i-type semiconductor layer film forming chamber 103C by a microwave plasma CVD method having one film forming chamber inside, and high-frequency plasma C
I-type semiconductor layer deposition chamber 104C by VD method, p (or n) type semiconductor layer deposition chamber 105 by plasma doping
C, a winding chamber 106 for a band-shaped substrate,
Each of the chambers is connected by a gas gate 107.

【0032】本発明の装置において帯状基板108は帯
状基板の巻き出し室101内のボビン109から巻き出
され、帯状基板の巻き取り室106内のボビン110に
巻き取られるまでにガスゲートで接続された12個の成
膜室を通過しながら移動させられ、その間に表面にni
pnipnipまたはpinpinpin構造の非単結
晶半導体の積層膜を形成される。
In the apparatus of the present invention, the strip-shaped substrate 108 is unwound from the bobbin 109 in the unwinding chamber 101 for the strip-shaped substrate, and is connected by a gas gate until it is wound up on the bobbin 110 in the winding chamber 106 for the strip-shaped substrate. It is moved while passing through 12 film forming chambers, while ni
A stacked film of a non-single-crystal semiconductor having a pnipnip or pinpinpin structure is formed.

【0033】本発明は、発明者らの鋭意研究の結果得ら
れた以下の知見に基づき更に検討を重ね完成に至ったも
のである。
The present invention has been completed and further studied based on the following findings obtained as a result of earnest studies by the inventors.

【0034】発明者らは従来、図1に示すロール・ツー
・ロール方式の装置において成膜室104A、104
B、104Cを使用せず、従来から公知の構成の装置と
して使用し、i型半導体層をマイクロ波プラズマCVD
法で、n、p型半導体層を高周波プラズマCVD法で形
成して、非晶質シリコン系半導体からなるnipnip
nipまたはpinpinpin構造の3層タンデム型
の光起電力素子を形成していた。
The inventors have conventionally used the roll-to-roll type apparatus shown in FIG.
B, 104C is not used, and an i-type semiconductor layer is used as a device having a conventionally known structure by microwave plasma CVD.
An n, p-type semiconductor layer is formed by a high-frequency plasma CVD method, and a nipnip made of an amorphous silicon-based semiconductor is formed.
A three-layer tandem photovoltaic element having a nip or pinpinpin structure has been formed.

【0035】この従来の装置において、マイクロ波プラ
ズマCVD法によるi型半導体層成膜室103A、10
3B、103Cでの成膜速度は約8nm/秒以上で極め
て速く、2層タンデム型光起電力素子用の半導体積層膜
の高速成膜が可能であった。そして、高速成膜が可能に
なったことにより、帯状基板の搬送速度を高速化するこ
とができ、帯状基板の搬送速度を約100cm/分まで
高速化しても、i型半導体層成膜室103Bに1室の長
さが約20cmの長さの成膜室を3室設けることで約3
00nmのi型半導体層を形成することができた。
In this conventional apparatus, the i-type semiconductor layer film forming chambers 103A, 103A,
The film formation speed in 3B and 103C was extremely high at about 8 nm / sec or more, and high-speed film formation of a semiconductor laminated film for a two-layer tandem photovoltaic device was possible. And since the high-speed film formation has become possible, the transfer speed of the band-shaped substrate can be increased, and even if the transfer speed of the band-shaped substrate is increased to about 100 cm / min, the i-type semiconductor layer film formation chamber 103B By providing three deposition chambers each having a length of about 20 cm per
A 00 nm i-type semiconductor layer could be formed.

【0036】また、光起電力素子のi型半導体層の光入
射側の不純物ドープ層には、該層での光の吸収を防ぐた
め、アモルファス炭化シリコン等のバンドギャップの広
いシリコン系材料や、短波光の吸収率が低い微結晶シリ
コンが一般に用いられるが、本発明者らはアモルファス
系シリコンよりも約3桁も高い導電率が得られる微結晶
シリコンを光入射側の不純物ドープ層に用いた。
The impurity doped layer on the light incident side of the i-type semiconductor layer of the photovoltaic element includes a silicon-based material having a wide band gap, such as amorphous silicon carbide, to prevent light absorption in the layer. Microcrystalline silicon having a low absorptivity for short-wave light is generally used. However, the present inventors used microcrystalline silicon, which has a conductivity approximately three orders of magnitude higher than that of amorphous silicon, for the impurity-doped layer on the light incident side. .

【0037】なお、高周波プラズマCVD法によって不
純物をドープした高導電率の微結晶シリコン層を高速形
成しようとした場合には、以下のような問題があった。
In the case where a high-conductivity microcrystalline silicon layer doped with an impurity is formed at a high speed by a high-frequency plasma CVD method, the following problems arise.

【0038】すなわち、シリコン原子を含有する原料ガ
スの流量を増して成膜速度を上げようとすると、原料ガ
ス流量に対する高周波電力量の比率が低下し、微結晶膜
を形成することができなくなり、膜がアモルファス化し
導電率が急激に低下して素子特性が低下するという問題
がある。
That is, if the deposition rate is increased by increasing the flow rate of the raw material gas containing silicon atoms, the ratio of the high frequency power to the raw material gas flow rate decreases, and a microcrystalline film cannot be formed. There is a problem that the film becomes amorphous and the electrical conductivity sharply decreases, and the device characteristics deteriorate.

【0039】一方、高周波電力を増して成膜速度を上げ
ると、成膜速度や導電率の成膜領域内での分布が大きく
なり、ごく薄い層を成膜領域全体に均一に形成すること
ができなくなり、また微結晶化させるために膨大な高周
波電力が必要となり、きわめて大きな電源が必要になる
とともに均一に電力を投入することが困難になる、さら
に異常放電も起こり易くなるという問題がある。
On the other hand, when the deposition rate is increased by increasing the high-frequency power, the distribution of the deposition rate and the conductivity in the deposition region becomes large, and a very thin layer can be formed uniformly over the entire deposition region. In addition, a large amount of high-frequency power is required for microcrystallization, so that an extremely large power source is required, it is difficult to uniformly supply power, and abnormal discharge is liable to occur.

【0040】以上のような理由で、高周波プラズマCV
D法によって高導電率の微結晶シリコンのごく薄い層を
高速で形成するには限界があり、10nm程度のごく薄
い層を均一に形成するには、該層を約10nm/分以下
の成膜速度で形成する必要があった。
For the above reasons, the high-frequency plasma CV
There is a limit in forming a very thin layer of high-conductivity microcrystalline silicon at a high speed by the method D. In order to uniformly form a very thin layer of about 10 nm, the layer is formed at a thickness of about 10 nm / min or less. It was necessary to form at a speed.

【0041】したがって、従来のロール・ツー・ロール
方式の装置において、i型半導体層をマイクロ波プラズ
マCVD法によって形成した場合、i型半導体層の光入
射側の不純物ドープ層を高周波プラズマCVD法によっ
て形成するには、帯状基板の移動方向にかなり長い成膜
室が必要であった。
Therefore, in the conventional roll-to-roll type apparatus, when the i-type semiconductor layer is formed by the microwave plasma CVD method, the impurity doped layer on the light incident side of the i-type semiconductor layer is formed by the high frequency plasma CVD method. To form the film, a considerably long film forming chamber was required in the moving direction of the belt-like substrate.

【0042】このような長い成膜室105A、105
B、105Cにおいて、10nm程度の極めて薄い不純
物ドープ層を良質かつ均一に形成することは極めて困難
であったが、本発明者らはより良い成膜条件を見い出す
べく、導入するシリコン原料ガスの流量を変化させて、
形成される光起電力素子の特性との対応を調べていた。
この時、本発明者らは成膜室105A、105B、10
5Cに流すシリコン原料ガスのSiH4の流量を減少さ
せて、ついには0にまでしたが、それでも光起電力素子
が形成されることを見いだした。すなわち、シリコン原
子の原料ガスを含まないガスのプラズマによってもi型
半導体層上に不純物ドープ層が形成され、nipnip
nipまたはpinpinpin構造の3層タンデム型
光起電力素子が形成されることを見いだしたのである。
Such a long film forming chamber 105A, 105
In B and 105C, it was extremely difficult to form an extremely thin impurity-doped layer of about 10 nm with good quality and uniformity. However, the present inventors found that the flow rate of the introduced silicon source gas was improved in order to find better film formation conditions. To change
The correspondence with the characteristics of the formed photovoltaic element was being investigated.
At this time, the present inventors made the deposition chambers 105A, 105B,
Although the flow rate of SiH 4 of the silicon source gas flowing through 5C was reduced to zero finally, it was found that a photovoltaic element was still formed. That is, the impurity-doped layer is formed on the i-type semiconductor layer also by the plasma of the gas not containing the source gas of silicon atoms,
It has been found that a three-layer tandem photovoltaic element having a nip or pinpinpin structure is formed.

【0043】これは従来の不純物をドープしたシリコン
膜を堆積することによって不純物ドープ層を形成すると
いう考えからは到底思いつかない現象であった。
This is a phenomenon which cannot be expected from the conventional idea of forming an impurity-doped layer by depositing a silicon film doped with an impurity.

【0044】二次イオン質量分析法(SIMS)によっ
て、形成した光起電力素子のシリコン元素および不純物
元素の膜厚方向の分布を分析したが、SiH4を流さず
にi型半導体層表面をプラズマにさらした場合にも、i
型半導体層上に高濃度の不純物ドープ層が約10nmの
ごく薄い膜厚で形成されていることが確認された。
The distribution of the silicon element and the impurity element in the film thickness direction of the formed photovoltaic element was analyzed by secondary ion mass spectrometry (SIMS). The surface of the i-type semiconductor layer was plasma-treated without flowing SiH 4. Exposure to i
It was confirmed that a high-concentration impurity-doped layer having a very small thickness of about 10 nm was formed on the mold semiconductor layer.

【0045】また、同様に二次イオン質量分析法(SI
MS)によって、形成された光起電力素子のi型半導体
層上の不純物ドープ層の膜厚の場所によるバラツキ、ム
ラ等を分析したが、SiH4を流さない場合の方が、所
定膜厚の膜の堆積が行われるだけの量のSiH4を流し
た場合よりも不純物ドープ層の膜厚の均一性が高いこと
が確認された。
Similarly, secondary ion mass spectrometry (SI
The MS), the variation due to the film thickness of the location of the impurity-doped layer on the i-type semiconductor layer formed photovoltaic devices, have been analyzed unevenness found the following if no shed SiH 4, having a predetermined thickness It was confirmed that the uniformity of the thickness of the impurity-doped layer was higher than when SiH 4 was flowed in such an amount that the film was deposited.

【0046】このようにシリコンの原料ガスであるSi
4を流さずに不純物ドープ層が形成されたのは、不純
物を含んだシリコン非単結晶半導体が堆積されたのでは
なく、B26やPH3等の不純物ドーピングガスがプラ
ズマにより電離されて不純物イオンとなり、プラズマの
エネルギーによってi型半導体層の表面近傍のごく薄い
領域に打ち込まれていわゆるプラズマドーピングが行わ
れたためと考えられる。
As described above, the silicon source gas Si
The reason why the impurity doped layer was formed without flowing H 4 was not that a silicon non-single-crystal semiconductor containing impurities was deposited, but that an impurity doping gas such as B 2 H 6 or PH 3 was ionized by plasma. This is considered to be due to the fact that so-called plasma doping was performed by being implanted into an extremely thin region near the surface of the i-type semiconductor layer by the energy of the plasma.

【0047】次に、発明者らはこのような光起電力素子
のi型半導体層上にプラズマドーピングを行う時に、放
電電力を一定に保ちつつ放電周波数を1kHzから1
3.56MHzまで変化させ、プラズマドーピング時の
放電周波数と形成される光起電力素子の特性との関係に
ついて調べた。
Next, the inventors, when performing plasma doping on the i-type semiconductor layer of such a photovoltaic element, change the discharge frequency from 1 kHz to 1 while keeping the discharge power constant.
The frequency was changed to 3.56 MHz, and the relationship between the discharge frequency during plasma doping and the characteristics of the formed photovoltaic element was examined.

【0048】その結果、プラズマドーピングの放電周波
数fと形成された光起電力素子の開放電圧Vocとの間
には図3に示す関係があり、放電周波数が約5kHz以
下および約500kHz以上の場合には形成される光起
電力素子の開放電圧の低下がみられ、約5kHzから約
500kHzの低周波の範囲において開放電圧の高い高
品質の光起電力素子を大面積にバラツキやムラなく形成
できることを見いだした。
As a result, there is a relationship shown in FIG. 3 between the discharge frequency f of the plasma doping and the formed open circuit voltage Voc of the photovoltaic element, and when the discharge frequency is about 5 kHz or less and about 500 kHz or more, Shows that the open-circuit voltage of the formed photovoltaic element is reduced, and that a high-quality photovoltaic element with a high open-circuit voltage can be formed over a large area without variation or unevenness in a low frequency range of about 5 kHz to about 500 kHz. I found it.

【0049】さらに、発明者らが図1に示す装置におい
て、成膜室104A、104B、104Cを使用してマ
イクロ波プラズマCVD法によるi型半導体層上に高周
波プラズマCVD法によるi型半導体層をごく薄く約3
0nm以下の膜厚だけ積層し、その上にプラズマドーピ
ングを行ったところ、マイクロ波プラズマCVD法によ
るi型半導体層の上に直接にプラズマドーピングを行っ
た場合よりも光起電力素子の開放電圧、曲線因子等の特
性が向上することを見いだした。尚、一般に非晶質シリ
コンからなる光起電力素子のi型半導体層の膜厚を実用
範囲内で僅かに厚くした場合、短絡電流は微増するもの
の開放電圧、曲線因子は向上しないため、本発明者らが
見いだしたこの変化はi型半導体層の膜厚の変化による
ものではないと考えられる。
Further, in the apparatus shown in FIG. 1, the inventors used the film forming chambers 104A, 104B and 104C to form an i-type semiconductor layer by microwave plasma CVD on an i-type semiconductor layer by microwave plasma CVD. Very thin about 3
When the film was laminated to a thickness of 0 nm or less and plasma doping was performed thereon, the open voltage of the photovoltaic element was lower than when plasma doping was performed directly on the i-type semiconductor layer by microwave plasma CVD. It has been found that characteristics such as fill factor are improved. In general, when the thickness of the i-type semiconductor layer of a photovoltaic device made of amorphous silicon is slightly increased within a practical range, the short-circuit current slightly increases, but the open-circuit voltage and the fill factor do not improve. It is considered that the change found by the present inventors is not due to a change in the thickness of the i-type semiconductor layer.

【0050】本発明は以上の知見に基づき、高品質の光
起電力素子を大面積にバラツキやムラなく高速に形成し
うる装置を実現したものである。
Based on the above findings, the present invention has realized an apparatus capable of forming a high-quality photovoltaic element at high speed without variation or unevenness over a large area.

【0051】すなわち、従来のi型半導体層をマイクロ
波プラズマCVD法で、n、p型半導体層を高周波プラ
ズマCVD法で形成するロール・ツー・ロール方式の半
導体積層膜の連続形成装置における、i型半導体層上の
不純物ドープ層を大面積に薄く均質に形成することが困
難で、形成される光起電力素子に特性のバラツキやムラ
を生じ易いという問題点を、マイクロ波プラズマCVD
法によるi型半導体層上に高周波プラズマCVD法によ
るi型半導体層をさらに積層した後に、プラズマドーピ
ングによって不純物ドープ層を形成するようにしたこと
により解決し、高品質の3層タンデム型の光起電力素子
を大面積にバラツキやムラなく、高速かつ連続的に形成
しうるようにしたものである。
That is, in a conventional roll-to-roll type continuous semiconductor film forming apparatus for forming an n-type semiconductor layer by a microwave plasma CVD method and an n-type and p-type semiconductor layer by a high frequency plasma CVD method, The problem that it is difficult to form an impurity-doped layer over a large-sized semiconductor layer thinly and uniformly over a large area, and that the resulting photovoltaic element tends to have characteristic variations and unevenness, is characterized by microwave plasma CVD.
The problem is solved by forming an impurity-doped layer by plasma doping after further laminating an i-type semiconductor layer by a high-frequency plasma CVD method on the i-type semiconductor layer by the high-temperature plasma CVD method. The power element can be formed at high speed and continuously without variation and unevenness over a large area.

【0052】以下、本発明の装置を構成する各成膜室お
よび使用される帯状基板について説明を加える。
Hereinafter, each of the film forming chambers constituting the apparatus of the present invention and the strip-shaped substrate used will be described.

【0053】マイクロ波プラズマCVD法によるi型層
成膜室 本発明の装置においてマイクロ波プラズマCVD法によ
るi型層成膜室とは、連続的に移動する帯状基板上にマ
イクロ波プラズマCVD法により実質的に真性なシリコ
ン系非単結晶半導体層を連続的に形成するための成膜室
をいう。
I-type layer by microwave plasma CVD
Deposition chamber In the apparatus of the present invention, the i-type layer deposition chamber formed by microwave plasma CVD is a substantially intrinsic silicon-based non-single-crystal semiconductor layer formed on a continuously moving strip substrate by microwave plasma CVD. Refers to a film forming chamber for continuously forming a film.

【0054】本発明の装置においてマイクロ波プラズマ
CVD法によるi型層成膜室は、一つの成膜室の大きさ
を一定以上に大きくしないで帯状基板のより速い移動速
度に対応するため、あるいは一つの層を複数の成膜条件
で形成するために、複数個連結して設けても良い。
In the apparatus of the present invention, the i-type layer film forming chamber formed by the microwave plasma CVD method is adapted to cope with a higher moving speed of the belt-like substrate without increasing the size of one film forming chamber to a certain size or more. In order to form one layer under a plurality of film formation conditions, a plurality of layers may be connected and provided.

【0055】なお、本発明の装置において、マイクロ波
プラズマCVD法による成膜室にはプラズマを形成する
ためのマイクロ波電力を投入する必要があるが、マイク
ロ波電力を投入する手段としては、特開平3−3041
9号明細書に開示されたようなマイクロ波透過性部材か
らなるマイクロ波導入窓、特開平3−30420号明細
書に開示されたようなマイクロ波漏洩導波管、特開平3
−30421号明細書に開示されたようなマイクロ波放
射アンテナ等の手段およびこれらに磁場形成装置を組み
合わせてECR条件にした手段を挙げることができる。
In the apparatus of the present invention, it is necessary to supply microwave power for forming plasma to the film forming chamber by the microwave plasma CVD method. Kaihei 3-3041
9, a microwave introduction window made of a microwave transmitting member, a microwave leaky waveguide as disclosed in JP-A-3-30420,
Means such as a microwave radiating antenna disclosed in Japanese Patent Application No. 30421 and a means in which these are combined with a magnetic field forming apparatus to achieve ECR conditions can be cited.

【0056】以下、マイクロ波透過性部材からなるマイ
クロ波導入窓をマイクロ波電力投入手段として用いる場
合について詳しく説明する。
Hereinafter, a case where a microwave introduction window made of a microwave permeable member is used as microwave power input means will be described in detail.

【0057】マイクロ波透過性部材はマイクロ波導入窓
の先端部分に設けられ、前記成膜室内の真空雰囲気と前
記マイクロ波導入窓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、そのマイクロ波の進行方向
に対する断面形状が好ましくは円形、方形、楕円形の平
板、ベルジャー状、ダブレット状、円錐状とされるのが
望ましい。
The microwave permeable member is provided at the tip of the microwave introduction window, and separates the vacuum atmosphere in the film forming chamber from the outside air in which the microwave introduction window is installed.
The structure is designed to withstand the pressure difference existing between the inside and outside. Specifically, it is desirable that the cross-sectional shape of the microwave in the traveling direction is preferably circular, square, elliptical, flat, bell jar, doublet, or conical.

【0058】また、マイクロ波透過性部材のマイクロ波
の進行方向に対する厚さは、ここでのマイクロ波の反射
が最少に抑えられるように、用いる材質の誘電率を考慮
して設計されるのが望ましく、例えば平板状であるなら
ばマイクロ波の波長の1/2波長にほぼ等しくされるの
が好ましい。更に、その材質としては、マイクロ波導入
窓から放射されるマイクロ波エネルギーを最小の損失で
前記成膜室内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。
The thickness of the microwave transmitting member in the direction in which the microwave travels should be designed in consideration of the dielectric constant of the material to be used so that the reflection of the microwave here is minimized. Desirably, for example, in the case of a flat plate shape, it is preferable to make the wavelength substantially equal to a half wavelength of the microwave. Further, the material is such that microwave energy radiated from the microwave introduction window can be transmitted into the film formation chamber with a minimum loss, and the airtightness does not cause air to flow into the film formation chamber. Are preferable, and specific examples thereof include glass such as quartz, alumina, silicon nitride, beryllia, magnesia, zirconia, boron nitride, and silicon carbide, and fine ceramics.

【0059】また、マイクロ波透過性部材はマイクロ波
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。
Further, it is preferable that the microwave permeable member is uniformly cooled in order to prevent heat deterioration (crack, destruction) or the like due to heating by microwave energy and / or plasma energy.

【0060】具体的な冷却手段としては、前記マイクロ
波透過性部材の大気側の面に向けて吹きつけられる冷却
空気流であってもよいし、マイクロ波導入窓そのものを
冷却空気、水、オイル、フレオン等の冷却媒体にて冷却
し、マイクロ波導入窓に接する部分を介してマイクロ波
透過性部材を冷却しても良い。マイクロ波透過性部材を
十分に低い温度まで冷却することで、比較的高いパワー
のマイクロ波電力を成膜室内へ導入しても、発生する熱
によってマイクロ波透過性部材にひび割れ等の破壊を生
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。
As a specific cooling means, a cooling air flow blown toward the atmosphere-side surface of the microwave permeable member may be used, or the microwave introduction window itself may be cooled air, water, or oil. Alternatively, the microwave permeable member may be cooled by a cooling medium such as Freon and the like, and may be cooled via a portion in contact with the microwave introduction window. By cooling the microwave permeable member to a sufficiently low temperature, even if a relatively high power of microwave power is introduced into the deposition chamber, the generated heat may cause the microwave permeable member to break, such as cracks. Without this, a high electron density plasma can be generated.

【0061】また、マイクロ波透過性部材がマイクロ波
プラズマに接している部分には、帯状基板上と同様膜堆
積が起こる。従って、堆積する膜の種類、特性にもよる
が、該堆積膜によってマイクロ波導入窓から放射される
べきマイクロ波電力が吸収又は反射され、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
の投入量が減少し、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
の成膜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、マイクロ波透過性部材に堆積され
る膜ドライエッチング、ウェットエッチング、又はブラ
スト等の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、前記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。
Further, film deposition occurs on the portion where the microwave permeable member is in contact with the microwave plasma, as on the belt-like substrate. Therefore, depending on the type and characteristics of the film to be deposited, the microwave power to be radiated from the microwave introduction window is absorbed or reflected by the deposited film, and the microwave into the film forming chamber formed by the band-shaped member is absorbed. When the amount of energy input decreases and the amount of change increases significantly compared to immediately after the start of discharge, not only the maintenance of the microwave plasma itself becomes difficult, but also the deposition rate of the deposited film to be formed decreases. It may cause a decrease or a change in characteristics.
In such a case, the initial state can be restored by removing the film deposited on the microwave transmitting member by a mechanical method such as dry etching, wet etching, or blast. In particular, dry etching is preferably used as a method for removing the deposited film while maintaining the vacuum state.

【0062】また、マイクロ波アプリケーター手段ごと
成膜室内の真空状態は保持したまま、いわゆるロードロ
ック方式で成膜室外へ取り出し、マイクロ波透過性部材
上に堆積した膜をウェットエッチング又は機械的除去等
によって剥離して再利用するか、又は、新品と交換して
も良い。
Further, while keeping the vacuum state in the film forming chamber together with the microwave applicator means, the film is taken out of the film forming chamber by a so-called load lock method, and the film deposited on the microwave transmitting member is wet-etched or mechanically removed. , And may be reused or replaced with a new one.

【0063】更には、マイクロ波透過性部材の成膜室側
の表面に沿って、該マイクロ波透過性部材とほぼ同等の
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、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, by continuously feeding a sheet made of a material having a microwave permeability substantially equivalent to that of the microwave permeable member along the surface of the microwave permeable member on the film forming chamber side, It is also possible to employ a technique of depositing and forming a deposited film on the surface of the sheet and discharging the deposited film out of the microwave plasma region.

【0064】更にまた、特開平3−110798号公報
明細書に開示されたように、マイクロ波透過性部材の成
膜室側に、マイクロ波電界を垂直に細かく分割する金属
或いはマイクロ波反射部材を配置し、マイクロ波電力は
成膜室内に投入しながらも、その分割部におけるプラズ
マの発生を困難なものとし、その結果成膜室内のプラズ
マとマイクロ波導入窓との距離を拡大させてマイクロ波
導入窓上に膜が付着する事を防止するようにしてもよ
い。
Further, as disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 3-110798, a metal or a microwave reflecting member for vertically dividing a microwave electric field into fine pieces is provided on the side of the microwave permeable member in the film forming chamber. The microwave power is placed in the deposition chamber, but it is difficult to generate plasma in the divided part.As a result, the distance between the plasma in the deposition chamber and the microwave introduction window is increased, The film may be prevented from adhering to the introduction window.

【0065】マイクロ波導入窓は、マイクロ波電源より
供給されるマイクロ波電力を成膜室内に投入して、成膜
室内に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。
The microwave introduction window has a structure in which microwave power supplied from a microwave power supply is supplied into the film formation chamber, and the source gas for forming a deposited film introduced into the film formation chamber is turned into plasma and maintained. It has.

【0066】具体的には、マイクロ波伝送用導波管の先
端部分にマイクロ波透過性部材を、気密保持が可能な状
態に取り付けたものが好ましく用いられる。そしてマイ
クロ波導入窓はマイクロ波伝送用導波管と同一規格のも
のであっても良いし、他の規格のものであっても良い。
また、マイクロ波導入窓の中でのマイクロ波の伝送モー
ドは、成膜室内でのマイクロ波電力の伝送を効率良く行
わせしめ、且つ、マイクロ波プラズマを安定して生起・
維持・制御せしめる上で、単一モードとなるようにマイ
クロ波導入窓の寸法・形状等が設計されるのが望まし
い。但し、複数モードが伝送されるようなものであって
も、使用する原料ガス、圧力、マイクロ波電力等のマイ
クロ波プラズマ生起条件を適宜選択することによって使
用することもできる。単一モードとなるように設計され
る場合の伝送モードとしては、例えばTE10モード、
TE11モード、eHモード、TM11モード、TM
01モード等を挙げることができるが、好ましくはTE
10モード、TE11、eHモードが選択される。そ
して、マイクロ波導入窓には、上述の伝送モードが伝送
可能な導波管が接続され、好ましくは該導波管中の伝送
モードと前記マイクロ波アプリケーター手段中の伝送モ
ードとは一致させるのが望ましい。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ものであることが
好ましく、具体的にはJIS、EIAJ、IEC、JA
N等の規格の方形導波管、円形導波管、又は楕円導波管
等の他、2.45GHzのマイクロ波用として、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。
Specifically, it is preferable to use a microwave transmission waveguide in which a microwave permeable member is attached to a tip portion of the microwave transmission waveguide in a state capable of maintaining airtightness. The microwave introduction window may be of the same standard as the microwave transmission waveguide, or may be of another standard.
In addition, the microwave transmission mode in the microwave introduction window enables efficient transmission of microwave power in the film formation chamber and stably generates and generates microwave plasma.
For maintenance and control, it is desirable that the size, shape, and the like of the microwave introduction window be designed to be a single mode. However, even when a plurality of modes are transmitted, it can be used by appropriately selecting microwave plasma generation conditions such as a source gas, pressure, and microwave power to be used. As a transmission mode when designed to be a single mode, for example, TE 10 mode,
TE 11 mode, eH 1 mode, TM 11 mode, TM
01 mode and the like.
10 mode, TE 11 and eH 1 mode are selected. A waveguide capable of transmitting the above-mentioned transmission mode is connected to the microwave introduction window, and preferably, the transmission mode in the waveguide and the transmission mode in the microwave applicator means are made to coincide with each other. desirable. The type of the waveguide is appropriately selected depending on the frequency band (band) and mode of the microwave to be used, and at least the cutoff frequency is preferably smaller than the frequency to be used. JIS, EIAJ, IEC, JA
In addition to rectangular waveguides, circular waveguides, elliptical waveguides, and the like of standards such as N, for microwaves of 2.45 GHz, those having a square cross section with an inner diameter of 96 mm and a height of 27 mm, and the like are given. be able to.

【0067】マイクロ波電源より供給されるマイクロ波
電力は、マイクロ波導入窓を介して効率良く成膜室内へ
投入されるため、いわゆるマイクロ波導入窓に起因する
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ー又は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マイクロ波
整合回路を設けることが望ましい。
Since the microwave power supplied from the microwave power supply is efficiently supplied to the film forming chamber through the microwave introduction window, it is easy to avoid the problem related to the reflected wave caused by the so-called microwave introduction window. In a microwave circuit, it is possible to maintain a relatively stable discharge without using a microwave matching circuit such as a three-stub tuner or an EH tuner. When a strong reflected wave is generated, it is desirable to provide the microwave matching circuit for protecting the microwave power supply.

【0068】本発明の装置において、上述したマイクロ
波をプラズマCVD法による成膜室にマイクロ波電力を
投入する手段の、マイクロ波の投入方向としては、成膜
室内にプラズマが形成されれば、帯状基板の半導体層形
成面に対して垂直な方向、帯状基板の半導体層形成面に
対して平行で、移動方向に対して垂直な方向、帯状基板
の半導体層形成面に対して平行で、移動方向に対して平
行な方向等、いかなる方向でもよく、同時に数方向に投
入してもよいが、好ましくは帯状基板の半導体層形成面
に対して平行で、移動方向に対して垂直な方向に投入す
る。
In the apparatus of the present invention, the means for applying microwave power to the film formation chamber by the above-mentioned plasma CVD method using microwaves may be applied in the direction in which microwaves are applied if plasma is formed in the film formation chamber. The direction perpendicular to the semiconductor layer forming surface of the band-shaped substrate, parallel to the semiconductor layer forming surface of the band-shaped substrate, the direction perpendicular to the moving direction, and parallel to the semiconductor layer forming surface of the band-shaped substrate. It may be placed in any direction, such as a direction parallel to the direction, and may be placed in several directions at the same time, but is preferably placed in a direction parallel to the semiconductor layer forming surface of the strip-shaped substrate and perpendicular to the moving direction. I do.

【0069】また、上述したマイクロ波をプラズマCV
D法による成膜室にマイクロ波電力を投入する手段の配
設数は、成膜室内にプロズマが形成されればいくつでも
よいが、プラズマ形成空間が広い場合には複数個を配設
することが好ましい。なお、マイクロ波電力を帯状基板
の半導体層形成面に対して平行で、移動方向に対して垂
直な方向に投入する場合、帯状基板の幅が比較的狭い場
合には帯状基板の片側からマイクロ波を導入するだけで
ほぼ均一なプラズマが帯状基板上に形成できるが、帯状
基板の幅が広い場合には帯状基板の両側からマイクロ波
を導入するようにすることが好ましい。
Further, the above-mentioned microwave is applied to the plasma CV.
The number of means for supplying microwave power to the film formation chamber by the method D may be any number as long as the plasma is formed in the film formation chamber. However, if the plasma formation space is large, a plurality of means should be provided. Is preferred. When the microwave power is applied in a direction parallel to the semiconductor layer forming surface of the band-shaped substrate and perpendicular to the moving direction, when the width of the band-shaped substrate is relatively narrow, the microwave is applied from one side of the band-shaped substrate. Almost uniform plasma can be formed on the strip-shaped substrate only by introducing the same, but when the width of the strip-shaped substrate is wide, it is preferable to introduce microwaves from both sides of the strip-shaped substrate.

【0070】なお、マイクロ波投入手段が複数個配設さ
れた場合、それらのマイクロ波投入手段にマイクロ波電
力を供給するには、それぞれ電源を設けて供給するよう
にしても、少数の電源からのマイクロ波電力をパワーデ
バイダーによって分割してそれぞれに供給するようにし
てもよい。
When a plurality of microwave input means are provided, a microwave power can be supplied to the microwave input means by providing a power source and supplying the microwave power from a small number of power sources. May be divided by a power divider and supplied to each of them.

【0071】本発明の装置のマイクロ波プラズマCVD
法による成膜室において、複数個のマイクロ波投入手段
を互いに対向させて配設させる場合には、一方のマイク
ロ波投入手段より放射されたマイクロ波電力を、他方の
マイクロ波投入手段が受信し、受信されたマイクロ波電
力が前記他方のマイクロ波投入手段に接続されているマ
イクロ波電源にまで達して、該マイクロ波電源に損傷を
与えたり、マイクロ波の発振に異常を生ぜしめる等の悪
影響を及ぼすことのないように配置する必要がある。
Microwave plasma CVD of the apparatus of the present invention
When a plurality of microwave injection means are disposed so as to face each other in a film forming chamber by the method, the microwave power radiated from one of the microwave injection means is received by the other microwave injection means. The received microwave power reaches the microwave power supply connected to the other microwave input means, and damages the microwave power supply or causes an abnormality in microwave oscillation. Must be arranged so as not to exert

【0072】具体的には、マイクロ波投入手段の中を進
行するマイクロ波の電界方向同志が互いに平行とならな
いようにマイクロ波投入手段を配設する。すなわち、マ
イクロ波投入手段に接続される導波管の長辺又は長軸を
含む面とが互いに平行とならないように導波管を配設す
る。
More specifically, the microwave input means is provided so that the electric field directions of the microwaves traveling in the microwave input means are not parallel to each other. That is, the waveguides are arranged such that the long side or the plane including the long axis connected to the microwave input means is not parallel to each other.

【0073】また、本発明の装置において、マイクロ波
プラズマCVD法を行う成膜室には連続的に半導体層を
形成するために帯状基板を通過、貫通させる必要がある
が、成膜室内における帯状基板の形状としては、米国特
許4566403号明細書に開示されたような平面形
状、特開平3−30419号公報に開示されたようなΩ
型形状等を挙げることができる。
Further, in the apparatus of the present invention, it is necessary to pass through and pass through the strip-shaped substrate in order to continuously form a semiconductor layer in the film-forming chamber where the microwave plasma CVD method is performed. The shape of the substrate may be a planar shape as disclosed in U.S. Pat. No. 4,566,403, or a ohm as disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 3-30419.
Mold shape and the like can be given.

【0074】本発明の装置において、マイクロ波プラズ
マCVD法による成膜室内で、堆積膜形成用の原料ガス
は、帯状基板が通過する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、成膜室内に放出され、投入されるマイクロ波電力に
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。ガス導入管を構成する材質としてはマイクロ波プラ
ズマ中で損傷を受けることのないものが好適に用いられ
る。具体的にステンレススチール、Ni、Ti、W等耐
熱性金属及びこれらの金属上にアルミナ、窒化ケイ素等
のセラミックスを溶射処理等したものが挙げられる。
In the apparatus of the present invention, in the film forming chamber by the microwave plasma CVD method, the raw material gas for forming the deposited film is singly or plurally placed at the tip portion provided in the film forming chamber through which the band-shaped substrate passes. The gas is discharged into the film formation chamber from the gas introduction pipe having the gas discharge holes described above, and is turned into plasma by the supplied microwave power, thereby forming a microwave plasma region. As the material constituting the gas introduction tube, a material that is not damaged in the microwave plasma is preferably used. Specific examples include heat-resistant metals such as stainless steel, Ni, Ti and W, and those obtained by spraying ceramics such as alumina and silicon nitride on these metals.

【0075】また、原料ガスの導入は成膜室のいかなる
位置から行ってもよいが、帯状基板上に形成されるプラ
ズマが少なくとも帯状基板の幅方向に均一になるよう
に、帯状基板の幅方向に複数の位置から導入するように
することが望ましい。
The introduction of the raw material gas may be performed from any position in the film forming chamber. However, the width direction of the band-shaped substrate is controlled so that the plasma formed on the band-shaped substrate is uniform at least in the width direction of the band-shaped substrate. It is desirable to be introduced from a plurality of locations.

【0076】本発明の装置において、マイクロ波プラズ
マCVD法による成膜室を半導体層の形成に適した圧力
に排気する手段としては真空ポンプが用いられる。マイ
クロ波プラズマCVD法では高周波プラズマCVD法よ
りも低い圧力でプラズマの維持が可能で、堆積膜形成時
の圧力を低圧化することにより高品質の堆積膜を高速に
形成することが可能になるため、高周波プラズマCVD
法による成膜室よりも高真空を得ることができる真空ポ
ンプによって排気することが望ましい。具体的にこの様
な高真空を得るに適した真空ポンプとしては、ターボ分
子のポンプ、油拡散ポンプ、クライオポンプおよびこれ
らのポンプにロータリーポンプ、メカニカルブースター
ポンプ等を組み合わせたポンプ等が挙げられ、好適に
は、ターボ分子ポンプまたは油拡散ポンプにロータリー
ポンプとメカニカルブースターポンプを組み合わせたポ
ンプが用いられる。
In the apparatus of the present invention, a vacuum pump is used as a means for evacuating the film forming chamber by microwave plasma CVD to a pressure suitable for forming a semiconductor layer. In microwave plasma CVD, plasma can be maintained at a lower pressure than in high-frequency plasma CVD, and a high-quality deposited film can be formed at high speed by lowering the pressure during deposition film formation. , High frequency plasma CVD
It is desirable to evacuate with a vacuum pump capable of obtaining a higher vacuum than in a film forming chamber formed by a method. Specific examples of a vacuum pump suitable for obtaining such a high vacuum include a turbo molecular pump, an oil diffusion pump, a cryopump and a pump in which a rotary pump, a mechanical booster pump, and the like are combined with these pumps, and the like. Preferably, a pump in which a rotary pump and a mechanical booster pump are combined with a turbo molecular pump or an oil diffusion pump is used.

【0077】なお、マイクロ波プラズマCVD法による
成膜室を排気する排気管(排気口)は、大量の原料ガス
および原料ガスの分解ガスを排気するため、成膜室内を
区切って複数のプラズマ空間を形成した時に各プラズマ
空間のガスを相互拡散させずに排気するため、成膜室内
に複数方向の原料ガスの流れを形成するため、あるいは
低真空時の荒引き用の手段と高真空時の排気用の手段を
分けるため、等の目的のために複数設けてもよい。
An exhaust pipe (exhaust port) for exhausting the film formation chamber by the microwave plasma CVD method exhausts a large amount of source gas and a decomposition gas of the source gas. In order to evacuate the gas in each plasma space without interdiffusion when forming the plasma, to form a flow of the source gas in a plurality of directions in the film forming chamber, A plurality of exhaust means may be provided for different purposes, for example.

【0078】また、マイクロ波プラズマCVD法による
成膜室を排気する排気管(排気口)には、成膜室内に投
入されるマイクロ波電力が成膜室のプラズマ形成空間か
ら外部に漏洩して、プラズマが不安定になったり、外部
の電子機器にノイズをいれたりすることのないように、
マイクロ波の漏洩を防ぎながらガスを通過させる、金属
性のメッシュあるいは金属性の板にマイクロ波が透過し
ない程度に小さな穴を高い開口率で開けたもの等を配設
することが望ましい。
Further, microwave power supplied into the film formation chamber leaks from the plasma formation space of the film formation chamber to the outside in an exhaust pipe (exhaust port) for exhausting the film formation chamber by the microwave plasma CVD method. , So as not to make the plasma unstable or put noise into external electronic devices,
It is desirable to provide a metal mesh or a metal plate with a small hole with a high aperture ratio that does not allow microwaves to pass through, while allowing gas to pass while preventing microwave leakage.

【0079】本発明の装置において、マイクロ波プラズ
マCVD法による成膜室内には、該成膜室内を移動しつ
つその表面に半導体層を形成される帯状基板を、半導体
膜の形成に適した温度に制御するための温度制御手段を
設けることが望ましい。
In the apparatus of the present invention, a band-shaped substrate on which a semiconductor layer is formed while moving in the film forming chamber is placed at a temperature suitable for forming a semiconductor film. It is desirable to provide a temperature control means for controlling the temperature.

【0080】マイクロ波プラズマCVD法に適した低圧
下ではガスの対流等による基板の冷却効果が少ないた
め、帯状基板は半導体層が形成される過程においてマイ
クロ波による高密度プラズマにさらされることによって
加熱され、所望の温度以上に加熱されてしまうことがあ
る。したがって、帯状基板がプラズマ形成空間に入る前
に半導体層の形成に適した温度にまで加熱し、プラズマ
形成空間においては一定温度が保たれるように、温度制
御手段を配設することが好ましい。例えば、投入される
マイクロ波電力が大きな場合には、プラズマ形成空間の
前にガスゲートを通過して温度の低下した帯状基板を加
熱するためのヒーターを、プラズマ形成空間にプラズマ
によってさらに加熱される帯状基板を一定温度に保つた
めの冷却手段を配設する。
At low pressures suitable for microwave plasma CVD, the substrate cooling effect due to gas convection and the like is small. Therefore, the strip-shaped substrate is heated by being exposed to high-density plasma generated by microwaves in the process of forming the semiconductor layer. And may be heated to a desired temperature or higher. Therefore, it is preferable that the band-shaped substrate is heated to a temperature suitable for forming a semiconductor layer before entering the plasma formation space, and a temperature control means is provided so that a constant temperature is maintained in the plasma formation space. For example, when the microwave power to be applied is large, a heater for heating a strip-shaped substrate having a reduced temperature through a gas gate in front of the plasma formation space is provided in the plasma formation space. Cooling means for keeping the substrate at a constant temperature is provided.

【0081】なお、成膜室内で帯状基板の表面には半導
体層が形成されるため、成膜中の温度制御は裏面側から
行うことが好ましい。
Since a semiconductor layer is formed on the surface of the belt-like substrate in the film forming chamber, it is preferable to control the temperature during film formation from the back side.

【0082】また、成膜室内で帯状基板は連続的に移動
しているため、帯状基板の加熱には非接触で加熱が可能
なランプヒーター等の放射によるヒーター手段を用いる
ことが好ましく、帯状基板の温度制御のための温度測定
手段としては、移動表面の温度測定が可能で熱容量が小
さく応答速度が速い熱電対を用いた移動表面温度計ある
いは非接触で測定が可能な放射温度計等を用いることが
好ましい。
Further, since the belt-like substrate is continuously moving in the film forming chamber, it is preferable to use a heater means such as a lamp heater capable of heating in a non-contact manner to heat the belt-like substrate. As a temperature measuring means for controlling the temperature of the moving surface, a moving surface thermometer using a thermocouple capable of measuring the temperature of the moving surface and having a small heat capacity and a high response speed, or a radiation thermometer capable of non-contact measurement is used. Is preferred.

【0083】図4は本発明の装置におけるマイクロ波プ
ラズマCVD法による成膜室の好適な一例を示す模式的
断面図である。
FIG. 4 is a schematic sectional view showing a preferred example of a film forming chamber by the microwave plasma CVD method in the apparatus of the present invention.

【0084】放電室ユニット 図4において帯状基板401は、真空容器402にガス
ゲート403から入り、図中左方から右方へ移動して、
ガスゲート404へ出る。
Discharge chamber unit In FIG. 4, the band-shaped substrate 401 enters the vacuum vessel 402 through the gas gate 403, moves from left to right in the figure,
Exit to gas gate 404.

【0085】真空容器402の内部には箱状の成膜室ユ
ニット405が取り外し可能に設置され、成膜室ユニッ
ト405内部を穴開き仕切板421、422、423、
424で仕切った成膜室406、407、408の内部
にプラズマを形成することにより、成膜室の上部を移動
する帯状基板401の表面(下面)にシリコン系非単結
晶半導体を形成する。
A box-shaped film-forming chamber unit 405 is detachably provided inside the vacuum vessel 402, and the inside of the film-forming chamber unit 405 is perforated with partition plates 421, 422, 423,
By forming plasma inside the film formation chambers 406, 407, and 408 partitioned by 424, a silicon-based non-single-crystal semiconductor is formed on the surface (lower surface) of the belt-shaped substrate 401 moving above the film formation chamber.

【0086】i型層を形成するための成膜室が複数設け
られているのは、各成膜室で成膜条件を変えることによ
り、膜厚方向にバンドギャップ等の膜の特性が変化した
i層を形成するためであり、例えば406、407、4
08の3つの成膜室で1.7eV、1.6eV、1.5
eVのバンドギャップの堆積膜をそれぞれ形成すれば、
連続的に移動する帯状基板には膜厚方向に1.7eV、
1.6eV、1.5eVと変化したi型層を形成するこ
とができる。また、各成膜室での成膜速度を変える、あ
るいは移動可能に設けられた各成膜室間を仕切る穴開き
仕切り板422、423の位置を帯状基板の移動方向に
移動させることによって、各成膜室で形成される堆積膜
の膜厚を変え、膜厚方向の特性のプロファイルを変える
ことができる。
The reason why a plurality of film forming chambers for forming the i-type layer are provided is that the film properties such as the band gap change in the film thickness direction by changing the film forming conditions in each film forming chamber. This is for forming an i-layer, for example, 406, 407, 4
1.7 eV, 1.6 eV, 1.5 in three deposition chambers 08
If a deposited film having a band gap of eV is formed,
1.7 eV in the film thickness direction is applied to the continuously moving strip-shaped substrate.
An i-type layer changed to 1.6 eV and 1.5 eV can be formed. In addition, by changing the film forming speed in each film forming chamber, or by moving the positions of the perforated partition plates 422 and 423 that partition between the movable film forming chambers in the moving direction of the band-shaped substrate, It is possible to change the film thickness of the deposited film formed in the film forming chamber and change the characteristic profile in the film thickness direction.

【0087】さらに、穴開き仕切板422、423の開
口率を変えることによっても膜厚方向の特性のプロファ
イルを変えることも可能である。仕切板の開口率を低く
することにより、各成膜室の原料ガスの相互混入を抑制
し、成膜室によって原料ガスの組成が非連続的に変化す
るようにして、形成される膜の特性を膜厚方向に非連続
的に変化させることができる。また、仕切板の開口率を
高くすることにより、各成膜室の原料ガスを仕切板近傍
で相互に混入させ、成膜室の原料ガスの組成が連続的に
変化するようにして形成される膜の特性を膜厚方向に連
続的に変化させることができる。
Furthermore, it is also possible to change the characteristic profile in the film thickness direction by changing the aperture ratio of the perforated partition plates 422 and 423. By reducing the aperture ratio of the partition plate, the intermixing of the source gases in each of the film forming chambers is suppressed, and the composition of the source gas changes discontinuously depending on the film forming chambers. Can be changed discontinuously in the film thickness direction. In addition, by increasing the aperture ratio of the partition plate, the source gases of the respective film forming chambers are mixed with each other near the partition plate, and the composition of the source gas in the film forming chamber is continuously changed. The characteristics of the film can be changed continuously in the film thickness direction.

【0088】各成膜室406、407、408の底壁面
には数カ所に穴が開けられ、不図示の原料ガス供給系に
接続された原料ガス導入管409、410、411と、
圧力計に接続された圧力測定管412、413、414
と、同軸構造により不図示のバイアス電源に接続された
バイアス電極415、416、417とが導入され、各
成膜室への原料ガスの導入と圧力の測定と直流または高
周波のバイアス電力の投入が行われる。
Several holes are formed in the bottom wall of each of the film forming chambers 406, 407, and 408, and source gas introduction pipes 409, 410, and 411 connected to a source gas supply system (not shown).
Pressure measuring tubes 412, 413, 414 connected to a pressure gauge
And bias electrodes 415, 416, and 417 connected to a bias power supply (not shown) by a coaxial structure, to introduce a source gas into each film forming chamber, measure a pressure, and supply a DC or high frequency bias power. Done.

【0089】また、各成膜室の側壁面には、成膜室ユニ
ットの側壁に接して配置され、不図示のマイクロ波電源
に接続されたマイクロ波導入窓418、419、420
に対応した開口部が設けられ、各成膜室へのマイクロ波
電力の投入が行われる。
The microwave introduction windows 418, 419, 420 connected to the microwave power supply (not shown) are disposed on the side wall surfaces of the respective film forming chambers in contact with the side walls of the film forming chamber unit.
Are provided, and microwave power is supplied to each film forming chamber.

【0090】なお、原料ガス導入管409、410、4
11は帯状基板の幅方向に複数のノズルを備えており、
帯状基板の幅方向にほぼ均等に原料ガスを導入できるよ
うになっており、バイアス電極415、416、417
は真空容器内の同軸構造部分に接続部を備え、成膜室内
部でマイクロ波導入窓の中央前方で帯状基板の幅方向に
長くなっており、SUS、Ni等の金属からなるT字型
の電極部と、真空容器の壁面の電流導入端子に接続され
てた導線部とに分離可能になっている。
The source gas introduction pipes 409, 410, 4
11 is provided with a plurality of nozzles in the width direction of the strip substrate,
The source gas can be introduced almost uniformly in the width direction of the strip-shaped substrate, and the bias electrodes 415, 416, 417
Is provided with a connection portion in the coaxial structure portion in the vacuum vessel, and is elongated in the width direction of the band-shaped substrate in front of the center of the microwave introduction window inside the film formation chamber, and is a T-shaped member made of a metal such as SUS or Ni. The electrode part and the conductor part connected to the current introduction terminal on the wall surface of the vacuum vessel can be separated.

【0091】また、各成膜室は金属製の穴開き仕切板4
21、422、423、424によって仕切られてお
り、各成膜室内のガスは各穴開き仕切板のほぼ全面に開
けられた小穴を通って成膜室ユニット405外へ排気さ
れ、ガスゲート403、404から流入するゲートガス
とともに、ゲートバルブを介して不図示の高真空ポンプ
に接続された排気管425、426からそれぞれ真空容
器402外へ排気される。なお、真空容器402には排
気管425、426の他の低真空ポンプに接続された荒
引き用の排気管427が設けられている。
Each of the film forming chambers has a metal perforated partition plate 4.
21, 422, 423, and 424, the gas in each of the film forming chambers is exhausted to the outside of the film forming chamber unit 405 through a small hole formed on almost the entire surface of each perforated partition plate. Is exhausted to the outside of the vacuum vessel 402 from exhaust pipes 425 and 426 connected to a high vacuum pump (not shown) via a gate valve together with the gate gas flowing from the vacuum chamber 402. The vacuum vessel 402 is provided with a roughing exhaust pipe 427 connected to another low vacuum pump of the exhaust pipes 425 and 426.

【0092】金属製の穴開き仕切板421、422、4
23、424の穴は各成膜室に導入されるマイクロ波が
透過しない程度に小さく、かつガスが充分に通過可能な
程度に大きくほぼ全面に開けられており、穴開き仕切板
421、424の外側には粉受け板428が設けられ、
万一、成膜室内で発生したシリコンの粉や膜が穴開き仕
切板の穴から成膜室外にも出てもここで捕捉され、排気
管425、426へ落下しないようになっている。
The metal perforated partition plates 421, 422, 4
The holes 23 and 424 are so small that the microwaves introduced into the respective film forming chambers do not pass therethrough, and are large enough to allow gas to sufficiently pass therethrough. A powder receiving plate 428 is provided on the outside,
Even if silicon powder or a film generated in the film forming chamber comes out of the film forming chamber through the hole of the perforated partition plate, it is trapped here and does not fall into the exhaust pipes 425 and 426.

【0093】さらに、成膜室ユニット405の帯状基板
401の入口、出口および幅方向両端部にはプラズマ漏
れガード429が配設され、成膜室内のプラズマの外部
への漏洩を防止している。なお、帯状基板401の入口
と出口に設けたプラズマ漏れガード429の成膜室40
6、408の上部に設けられた部分の長さを帯状基板の
移動方向に調節することにより、各成膜室406、40
8で形成される半導体膜の膜厚を調整することができ
る。
Further, plasma leak guards 429 are provided at the entrance, exit, and both ends in the width direction of the band-shaped substrate 401 of the film forming chamber unit 405 to prevent plasma in the film forming chamber from leaking to the outside. The film formation chamber 40 of the plasma leak guard 429 provided at the entrance and the exit of the belt-shaped substrate 401 is provided.
By adjusting the length of the portion provided on the upper portion of each of the film forming chambers 406 and 408 in the moving direction of the band-shaped substrate,
The thickness of the semiconductor film formed in Step 8 can be adjusted.

【0094】また、成膜室ユニット405は成膜室温度
制御装置430の上に乗る形に設置され、加熱、冷却に
よる温度制御がなされるようになっている。成膜室温度
制御装置430によって、成膜室ユニット405を成膜
前には加熱してベーキングを行うことが、成膜中には冷
却または加熱してプラズマによる成膜室の壁面温度の変
化を抑制、制御することができる。
The film forming chamber unit 405 is mounted on the film forming chamber temperature controller 430 so as to control the temperature by heating and cooling. The film formation chamber unit 405 can be heated and baked before the film formation by the film formation chamber temperature control device 430, and the temperature of the wall surface of the film formation chamber due to plasma can be changed by cooling or heating during the film formation. Can be suppressed and controlled.

【0095】図5は図4の成膜室ユニットを斜め上方か
ら見た模式図を示している。
FIG. 5 is a schematic view of the film forming chamber unit of FIG. 4 as viewed obliquely from above.

【0096】図5において、内部構造を見やすくするた
めに帯状基板および成膜室ユニットの壁の一部を切り取
り、マイクロ波導入窓は本来の位置から少しずらして示
してあり、図中の501〜529は図4の401〜42
9に対応しており、同一のものを示している。
In FIG. 5, the strip-shaped substrate and a part of the wall of the film forming chamber unit are cut out to make it easy to see the internal structure, and the microwave introduction window is slightly displaced from the original position. 529 is 401 to 42 in FIG.
9, corresponding to the same one.

【0097】図4、図5から分かる通り、成膜室ユニッ
トは帯状基板を通さない時には、真空容器の上蓋431
を開き、バイアス電極の成膜室内の電極部を外せば真空
容器から上方に取り外し可能で、内壁にシリコン膜が大
量に付着した時には、真空容器から取り外してエッチン
グ処理、ブラスト処理等の化学的、物理的手段によって
容易に清掃することができるようになっている。
As can be seen from FIGS. 4 and 5, when the film-forming chamber unit does not pass through the belt-like substrate, the upper lid 431 of the vacuum vessel is closed.
Open and remove the electrode part in the film formation chamber of the bias electrode, it can be removed upward from the vacuum vessel.When a large amount of silicon film adheres to the inner wall, remove it from the vacuum vessel and remove it from the vacuum vessel by chemical treatment such as etching, blasting, etc. It can be easily cleaned by physical means.

【0098】(マイクロ波導入窓)図4、5に示したマ
イクロ波プラズマCVD法による成膜室において、成膜
室にマイクロ波を投入するマイクロ波導入窓は、図5に
示すように不図示のマイクロ波電源から、アイソレータ
ー、パワーモニター、整合器等を経て導波管により供給
されたマイクロ波電力を各成膜室内に効率的に導入する
手段である。
(Microwave introduction window) In the film formation chamber by the microwave plasma CVD method shown in FIGS. 4 and 5, a microwave introduction window for supplying microwaves to the film formation chamber is not shown in FIG. This is a means for efficiently introducing microwave power supplied from the microwave power source through the waveguide through the isolator, power monitor, matching device, and the like into each film forming chamber.

【0099】矩形導波管550により供給された2.4
5GHzの連続したマイクロ波電力は、空洞共振構造の
モード変換器551により矩形TE10モードから円形T
11モードへ変換され、マイクロ波波長の1/2と1/
4の厚さのアルミナセラミックスの円板552、553
を重ねたマイクロ波導入窓518、519、520を通
して、減圧された成膜室内へ投入される。
2.4 provided by rectangular waveguide 550
The continuous microwave power of 5 GHz is converted from a rectangular TE 10 mode to a circular T by a mode converter 551 having a cavity resonance structure.
Is converted into E 11 mode, half of the microwave wavelength and 1 /
Disks 552 and 553 of alumina ceramics having a thickness of 4
Through a microwave introduction window 518, 519, 520 on which the pressure is reduced.

【0100】2枚重ねられたアルミナセラミックス製の
円板のうち、モード変換器側の厚さ1/2波長の円板5
52て成膜室の気密を保持しており、その周囲は水冷さ
れ、大気側からボルテックスクーラー(登録商標)によ
り強制空冷されている。また厚さ1/2波長の円板55
2の大気側表面には、不図示のアルミナセラミックス製
の円柱形状の小円板が2箇所に張り付けられ、成膜室へ
のマイクロ波電力の投入効率を高める整合を行ってい
る。厚さ1/4波長の円板553の成膜室側表面にはシ
リコン膜が堆積されるが、大量の膜が付着したときに
は、この厚さ1/4波長の円板だけを取り外し、エッチ
ング処理、ブラスト処理等によって容易に清掃すること
ができるようになっている。
Of the two stacked alumina ceramic disks, a disk 5 having a half wavelength thickness on the mode converter side
At 52, the airtightness of the film forming chamber is maintained, its surroundings are water-cooled, and the air is forcedly cooled from the atmosphere side by a vortex cooler (registered trademark). Also, a disk 55 having a thickness of 1/2 wavelength
A small cylindrical disc made of alumina ceramics (not shown) is attached to two places on the atmosphere side surface of No. 2 to perform matching for increasing the efficiency of supplying microwave power to the film forming chamber. A silicon film is deposited on the surface of the disk 553 having a thickness of 1/4 wavelength on the film forming chamber side, but when a large amount of film adheres, only the disk having the thickness of 1/4 wavelength is removed and an etching process is performed. , And can be easily cleaned by blasting or the like.

【0101】(帯状基板の温度制御機構)図4に示した
マイクロ波プラズマCVD法による成膜室において、真
空容器402内の帯状基板401の上面(裏面)側に
は、真空容器402の開閉可能な蓋431に固定されて
ランプヒーター432及び基板温度制御装置433、4
34、435が配設され、帯状基板の裏面に面接触し
た、熱容量が小さく接触面積が広い薄板形状の表面温度
測定用の熱電対436、437、438、439により
温度を測定しながら帯状基板401を裏面から所定の温
度に温度制御する。
(Temperature Control Mechanism of Strip-shaped Substrate) In the film forming chamber by the microwave plasma CVD method shown in FIG. 4, the vacuum vessel 402 can be opened and closed on the upper (back) side of the strip-shaped substrate 401 in the vacuum vessel 402. The lamp heater 432 and the substrate temperature controller 433,
34, 435 are disposed, and the surface of the band-shaped substrate 401 is measured while measuring the temperature with thermocouples 436, 437, 438, and 439 for measuring the surface temperature of a thin plate having a small heat capacity and a large contact area in surface contact with the back surface of the band-shaped substrate. From the back side to a predetermined temperature.

【0102】帯状基板401の温度はガスゲート403
を通過する際に低下しているが、放電室406の前に配
設されたランプヒーター432により放電室406に帯
状基板が達するまでに成膜に適した所定の温度にまで加
熱され、放電室406、407、408の上に配設され
た基板温度制御装置433、434、435により堆積
膜形成中に一定温度になるように温度調節がなされる。
The temperature of the band-shaped substrate 401 is controlled by the gas gate 403.
Is reduced when passing through the discharge chamber, but is heated to a predetermined temperature suitable for film formation by the lamp heater 432 disposed in front of the discharge chamber 406 before the band-shaped substrate reaches the discharge chamber 406, The temperature is controlled by the substrate temperature controllers 433, 434, and 435 disposed on the substrates 406, 407, and 408 so that the temperature becomes constant during the formation of the deposited film.

【0103】ランプヒーター432は帯状基板の幅を均
一に加熱できるだけの長さを有する棒状の赤外線ランプ
を帯状基板の移動方向に対して垂直方向に複数配設した
構造であり、2重構造のリフレクター440を備え、ラ
ンプからの放射光を帯状基板側に集めて加熱効率を高め
るとともに、真空容器の蓋431が加熱されることを防
止している。さらに、ランプヒーター432に電力を供
給する電気配線には、不図示の配線カバーが配設され、
万一、放電室ユニット405からプラズマが漏洩して電
気配線に当ってもスパーク、漏電等が発生しないように
している。
The lamp heater 432 has a structure in which a plurality of rod-shaped infrared lamps having a length sufficient to uniformly heat the width of the band-shaped substrate are arranged in a direction perpendicular to the moving direction of the band-shaped substrate. 440 is provided to collect the radiated light from the lamp on the strip-shaped substrate side to increase the heating efficiency and to prevent the lid 431 of the vacuum vessel from being heated. Further, a wiring cover (not shown) is provided on the electric wiring for supplying electric power to the lamp heater 432,
Even if the plasma leaks from the discharge chamber unit 405 and hits the electric wiring, a spark, a leakage, etc. are not generated.

【0104】放電室上の温度制御装置433、434、
435は成膜中の帯状基板の温度を制御するものであ
り、ランプヒーター432によって所定の温度に加熱さ
れた帯状基板401が、成膜室に導入される原料ガスに
よる冷却や高エネルギープラズマによる加熱によって温
度変化することを抑制し、成膜中の帯状基板の温度を所
定の温度に維持制御している。
Temperature control devices 433, 434 on the discharge chamber
Reference numeral 435 is for controlling the temperature of the band-shaped substrate during film formation. The band-shaped substrate 401 heated to a predetermined temperature by the lamp heater 432 is cooled by a source gas introduced into the film formation chamber or heated by high-energy plasma. Thus, the temperature of the strip-shaped substrate during film formation is maintained and controlled at a predetermined temperature.

【0105】(帯状基板の支持機構)図4に示したマイ
クロ波プラズマCVD法による成膜室で、真空容器40
2内の帯状基板401の上面(裏面)側には数カ所に帯
状基板の裏面を回転支持する支持ローラー441が設け
られ、真空容器402内で帯状基板401が直線的に張
られるように裏面から支持している。
(Supporting mechanism for belt-like substrate) In the film forming chamber by the microwave plasma CVD method shown in FIG.
Support rollers 441 for rotatably supporting the rear surface of the band-shaped substrate are provided at several places on the upper surface (rear surface) side of the band-shaped substrate 401 in 2, and supported from the rear surface so that the band-shaped substrate 401 is linearly stretched in the vacuum container 402. are doing.

【0106】なお、支持ローラー441の内部にはキュ
リー点が高く、プラズマに影響を及ぼさない程度の磁力
を発生する不図示の永久磁石が配設され、フェライト系
ステンレス等の磁性体からなる帯状基板を用いた場合
に、支持ローラー441と帯状基板を密着させるように
している。
A permanent magnet (not shown), which has a high Curie point and generates a magnetic force that does not affect the plasma, is provided inside the support roller 441, and a belt-like substrate made of a magnetic material such as ferrite stainless steel. Is used, the support roller 441 and the belt-shaped substrate are brought into close contact with each other.

【0107】また、支持ローラー441の表面はステン
レス等の導電性材料で形成され、電気的に接地されてお
り、導電性の帯状基板401を電気的に接地している。
The surface of the support roller 441 is formed of a conductive material such as stainless steel and is electrically grounded, and the conductive strip substrate 401 is electrically grounded.

【0108】高周波プラズマCVD法による成膜室 本発明において高周波プラズマCVD法による成膜室と
は、連続的に移動する帯状基板上に高周波プラズマCV
D法によりシリコン系非単結晶半導体を連続的に形成す
るための成膜室をいう。
In the present invention, a film forming chamber formed by a high-frequency plasma CVD method is a film forming chamber formed by a high-frequency plasma CVD method.
A film formation chamber for continuously forming a silicon-based non-single-crystal semiconductor by the method D.

【0109】本発明において高周波プラズマCVD法に
よる成膜室は、基本的には帯状基板上の不純物ドープ層
と、マイクロ波プラズマCVD法によるi型層上に積層
するi型層を形成用するために配置されるが、望ましく
は帯状基板上の不純物ドープ層の成膜室とマイクロ波プ
ラズマCVD法によるi型層の成膜室の間に、さらに高
周波プラズマCVD法によるi型層を形成する成膜室と
して配置される。
In the present invention, the film forming chamber formed by the high-frequency plasma CVD method is basically used for forming an impurity-doped layer on a strip substrate and an i-type layer to be laminated on the i-type layer formed by the microwave plasma CVD method. Preferably, an i-type layer is further formed by a high-frequency plasma CVD method between the film forming chamber for the impurity doped layer on the strip-shaped substrate and the film forming chamber for the i-type layer by the microwave plasma CVD method. It is arranged as a membrane chamber.

【0110】光起電力素子の形成において、i型層をマ
イクロ波プラズマCVD法によって形成する場合、マイ
クロ波プラズマCVD法によって形成されるプラズマは
高エネルギーであるため、放電条件によってはi型層の
形成開始時にi型層の下の不純物ドープ層が僅かにスパ
ッタエッチングされる可能性がある。
In the formation of the photovoltaic element, when the i-type layer is formed by the microwave plasma CVD method, the plasma formed by the microwave plasma CVD method has high energy. At the start of the formation, the impurity-doped layer under the i-type layer may be slightly sputter-etched.

【0111】i型層形成時に不純物ドープ層がスパッタ
エッチングされると、i型層中に不純物がドープされ、
i型層の特性が変化して形成される光起電力素子の特性
にバラツキを生じる。このようなマイクロ波プラズマに
よる不純物ドープ層のスパッタエッチングを防ぐため
に、帯状基板上の不純物ドープ層とマイクロ波プラズマ
CVD法によるi型層との間に、高周波プラズマCVD
法による低エネルギーのプラズマでi型層を形成する成
膜室をさらに配置し、不純物ドープ層の上に高周波プラ
ズマCVD法によるi型層を薄く形成し、不純物ドープ
層がマイクロ波プラズマに直接さらされないようにする
ことが望ましい。
When the impurity-doped layer is sputter-etched during the formation of the i-type layer, the i-type layer is doped with impurities,
The characteristics of the photovoltaic element formed by changing the characteristics of the i-type layer vary. In order to prevent sputter etching of the impurity-doped layer by such microwave plasma, high-frequency plasma CVD is performed between the impurity-doped layer on the belt-shaped substrate and the i-type layer by microwave plasma CVD.
A film forming chamber for forming an i-type layer with low-energy plasma by a plasma method is further arranged, and an i-type layer is formed thinly on the impurity-doped layer by a high-frequency plasma CVD method, and the impurity-doped layer is directly exposed to microwave plasma. It is desirable not to do so.

【0112】また、本発明の装置において高周波プラズ
マCVD法による成膜室は、一つの成膜室の大きさを一
定以上に大きくしないで帯状基板のより速い移動速度に
対応するため、あるいは一つの層を複数の成膜条件で形
成するために、複数個連結して設けても良い。
Further, in the apparatus of the present invention, the film forming chamber formed by the high-frequency plasma CVD method may be used to cope with a higher moving speed of the band-shaped substrate without increasing the size of one film forming chamber to a certain size or more. In order to form a layer under a plurality of film formation conditions, a plurality of layers may be connected and provided.

【0113】本発明の装置において高周波プラズマCV
D法による成膜室に高周波電力を投入する方式として
は、放電電極を用いた容量結合方式、高周波コイルを用
いた誘導結合方式等が挙げられるが、好適には平行平板
電極を用いた容量結合方式が用いられる。
In the apparatus of the present invention, high-frequency plasma CV
Examples of a method of supplying high-frequency power to the film forming chamber by the method D include a capacitive coupling method using a discharge electrode and an inductive coupling method using a high-frequency coil. Preferably, a capacitive coupling method using a parallel plate electrode is used. A method is used.

【0114】本発明の装置において、高周波プラズマC
VD法による成膜室内には、該成膜室内を移動しつつそ
の表面に半導体層を形成される帯状基板を、半導体膜の
形成に適した温度に制御するための温度制御手段を設け
ることが望ましい。
In the apparatus of the present invention, the high-frequency plasma C
In a film formation chamber formed by the VD method, a temperature control means for controlling a band-shaped substrate on which a semiconductor layer is formed on the surface thereof at a temperature suitable for forming a semiconductor film while moving in the film formation chamber may be provided. desirable.

【0115】なお、半導体膜成膜時に帯状基板の温度を
一定に保つためには、帯状基板がプラズマ形成空間に入
る前に半導体層の形成に適した温度にまで加熱し、プラ
ズマ形成空間においてはその温度が維持されるように温
度制御手段を配設することが好ましい。
In order to keep the temperature of the band-shaped substrate constant during the formation of the semiconductor film, the band-shaped substrate is heated to a temperature suitable for forming a semiconductor layer before entering the plasma formation space. It is preferable to provide a temperature control means so that the temperature is maintained.

【0116】なお、成膜室内での帯状基板の表面には半
導体層が形成されるため、成膜中の温度制御は裏面側か
ら行うことが好ましい。
Since a semiconductor layer is formed on the front surface of the belt-like substrate in the film formation chamber, it is preferable to control the temperature during film formation from the back side.

【0117】また、成膜室内で帯状基板は連続的に移動
しているため、帯状基板の加熱には非接触で加熱が可能
なランプヒーター等の放射によるヒーター手段を用いる
ことが好ましく、帯状基板の温度測定には、移動表面の
温度測定が可能で熱容量が小さく応答速度が速い熱電対
を用いた移動表面温度計あるいは非接触で測定が可能な
放射温度計等の温度測定手段を用いることが好ましい。
Further, since the belt-like substrate moves continuously in the film forming chamber, it is preferable to use a heater means such as a lamp heater capable of heating in a non-contact manner to heat the belt-like substrate. For temperature measurement, use a moving surface thermometer that uses a thermocouple that can measure the temperature of the moving surface and has a small heat capacity and a fast response speed, or a temperature measuring device such as a radiation thermometer that can perform non-contact measurement. preferable.

【0118】図6は本発明の装置における高周波プラズ
マCVD法による成膜室の好適な一例を示す模式的断面
図である。
FIG. 6 is a schematic sectional view showing a preferred example of a film forming chamber by the high frequency plasma CVD method in the apparatus of the present invention.

【0119】(放電室)図6において帯状基板601
は、真空容器602にガスゲート603から入り、図中
左方から右方へ移動して、ガスゲート604へ出る。
(Discharge Chamber) In FIG.
Enters the vacuum vessel 602 from the gas gate 603, moves from left to right in the drawing, and exits to the gas gate 604.

【0120】真空容器602の内部には放電室605が
設けられ、電気的に接地された帯状基板601と放電電
極606との間に不図示の高周波電源から高周波電力を
投入することにより、放電室605内にプラズマを形成
し、帯状基板の下面(表面)にシリコン系非単結晶半導
体を形成する。放電室605には不図示の原料ガス供給
系に接続された原料ガス導入管607および不図示の排
気装置に接続された排気管608が設けられ、帯状基板
の移動方向と平行なガスの流れを形成する。
A discharge chamber 605 is provided inside the vacuum vessel 602, and high-frequency power is supplied from a high-frequency power supply (not shown) between the electrically grounded strip-shaped substrate 601 and the discharge electrode 606 to discharge the discharge chamber 605. Plasma is formed in 605, and a silicon-based non-single-crystal semiconductor is formed on the lower surface (front surface) of the belt-shaped substrate. The discharge chamber 605 is provided with a source gas introduction pipe 607 connected to a source gas supply system (not shown) and an exhaust pipe 608 connected to an exhaust device (not shown), so that a gas flow parallel to the moving direction of the strip-shaped substrate is provided. Form.

【0121】原料ガスの流入経路にはブロックヒーター
609が設けられ、プラズマ分解前の原料ガスの予熱と
放電室605の加熱を行い、吹き出し部付近での原料ガ
スの分解促進と放電室605の内壁へのポリシラン粉の
付着量の低減を図る。排気ガスの排出経路には放電室外
部排気口610が設けられ、放電室605の外部のガス
(ガスゲートから流入したゲートガス、真空容器602
内壁からの放出ガス等)が放電室605を通ることなく
排気管608へ排出されるようにし、堆積膜への不純物
の混入を防止している。
A block heater 609 is provided in the inflow path of the source gas to preheat the source gas before plasma decomposition and heat the discharge chamber 605, to promote the decomposition of the source gas near the blow-out portion and to improve the inner wall of the discharge chamber 605. To reduce the amount of polysilane powder adhering to the surface. A discharge chamber outside exhaust port 610 is provided in the exhaust gas discharge path, and a gas outside the discharge chamber 605 (a gate gas flowing from a gas gate, a vacuum vessel 602).
Gas discharged from the inner wall, etc.) is discharged to the exhaust pipe 608 without passing through the discharge chamber 605 to prevent impurities from being mixed into the deposited film.

【0122】また、放電室605の上部の、帯状基板6
01の入口、出口および幅方向両端部にはプラズマ漏れ
ガード611が配設され、放電室605内部のプラズマ
の外部への漏洩を阻止している。
The band-shaped substrate 6 above the discharge chamber 605
Plasma leak guards 611 are provided at the inlet, outlet and both ends in the width direction of the discharge chamber 01 to prevent the plasma inside the discharge chamber 605 from leaking to the outside.

【0123】(帯状基板の温度制御機構)図6に示した
高周波プラズマCVD法による成膜室において、真空容
器602内の帯状基板601の上面(裏面)側には、真
空容器602の開閉可能な蓋612に固定されてランプ
ヒーター613、614が配設され、帯状基板の裏面に
面接触した熱電対615、616により温度をモニター
しながら帯状基板601を裏面から所定の温度に加熱す
る。帯状基板601の温度はガスゲート603を通過す
る際に低下しているが、放電室605の前に設けたラン
プヒーター613により放電室605に帯状基板が達す
るまでに成膜に適した所定の温度にまで加熱され、放電
室605の上に設けたランプヒーター614により堆積
膜形成中に一定温度になるように温度維持がなされる。
(Temperature Control Mechanism of Strip-shaped Substrate) In the film forming chamber by the high-frequency plasma CVD method shown in FIG. 6, the vacuum vessel 602 can be opened and closed on the upper (back) side of the strip-shaped substrate 601 in the vacuum vessel 602. Lamp heaters 613 and 614 are provided fixed to the lid 612, and the band-shaped substrate 601 is heated from the back surface to a predetermined temperature while monitoring the temperature by thermocouples 615 and 616 that are in surface contact with the back surface of the band-shaped substrate. Although the temperature of the band-shaped substrate 601 decreases when passing through the gas gate 603, the temperature of the band-shaped substrate 601 is reduced to a predetermined temperature suitable for film formation until the band-shaped substrate reaches the discharge chamber 605 by the lamp heater 613 provided in front of the discharge chamber 605. And the temperature is maintained by a lamp heater 614 provided above the discharge chamber 605 so that the temperature becomes constant during the formation of the deposited film.

【0124】ランプヒーター613、614は帯状基板
の幅を均一に加熱できるだけの長さを有する棒状の赤外
線ランプを帯状基板の移動方向に対して垂直方向に複数
配設した構造で、放電室605の前では密に、放電室6
05の後ろに行くほど粗になるように間隔を調整してあ
る。また、ランプヒーター613、614には2重構造
のリフレクター617が配設され、ランプからの放射光
を帯状基板に集めて加熱効率を高めるとともに真空容器
の蓋612が加熱されることを防止している。さらに、
ランプヒーター613、614に電力を供給する電気配
線には不図示の配線カバーが配設され、万一、放電室6
05からプラズマが漏洩しても電気配線からスパーク、
漏電が発生しないようにしている。
The lamp heaters 613 and 614 have a structure in which a plurality of rod-shaped infrared lamps having a length sufficient to uniformly heat the width of the band-shaped substrate are arranged in a direction perpendicular to the moving direction of the band-shaped substrate. In front of the discharge chamber 6
The interval is adjusted so that it becomes coarser as you go behind 05. Further, the lamp heaters 613 and 614 are provided with a reflector 617 having a double structure. The reflector 617 collects radiation light from the lamp on a strip-shaped substrate to increase heating efficiency and prevent the lid 612 of the vacuum vessel from being heated. I have. further,
A wiring cover (not shown) is provided on the electric wiring for supplying electric power to the lamp heaters 613 and 614.
Even if plasma leaks from 05, sparks from electrical wiring,
Electric leakage is prevented.

【0125】(帯状基板の支持機構)図6に示した高周
波プラズマCVD法による成膜室において、真空容器6
02内の真空容器605の入口と出口近傍には帯状基板
の裏面を回転支持する支持ローラー618が設けられ、
真空容器602内で帯状基板601が直線的に張られ、
放電電極606との距離が一定に保たれるよう裏面から
支持している。
(Supporting mechanism for belt-like substrate) In the film forming chamber by the high-frequency plasma CVD method shown in FIG.
In the vicinity of the entrance and exit of the vacuum vessel 605 in the inside 02, a support roller 618 for rotatably supporting the back surface of the band-shaped substrate is provided,
A band-shaped substrate 601 is stretched linearly in a vacuum vessel 602,
It is supported from the back surface so that the distance from the discharge electrode 606 is kept constant.

【0126】なお、支持ローラー618の内部にはキュ
リー点が高く、プラズマに影響を及ぼさない程度の磁力
を発生する不図示の永久磁石が配設され、フェライト系
ステンレス等の磁性体からなる帯状基板を用いた場合
に、支持ローラー618と帯状基板601を密着させる
ようにしている。
A permanent magnet (not shown) that has a high Curie point and generates a magnetic force that does not affect the plasma is disposed inside the support roller 618, and a belt-like substrate made of a magnetic material such as ferrite stainless steel. Is used, the support roller 618 and the belt-shaped substrate 601 are brought into close contact with each other.

【0127】また、支持ローラー618の表面はステン
レス等の導電性材料で形成され、電気的に接地されてお
り、導電性の帯状基板601を電気的に接地している。
The surface of the support roller 618 is formed of a conductive material such as stainless steel and is electrically grounded, and the conductive strip substrate 601 is electrically grounded.

【0128】プラズマドーピングによる成膜室 本発明の装置においてプラズマドーピングによる成膜室
とは、連続的に移動する帯状基板上のi型層表面を不純
物元素を含有したガスのグロー放電プラズマにさらし、
プラズマドーピングにより不純物ドーピング層を連続的
に形成するための成膜室(放電処理室)をいう。
A film forming chamber by plasma doping In the apparatus of the present invention, a film forming chamber by plasma doping means that the surface of an i-type layer on a continuously moving strip-shaped substrate is exposed to a glow discharge plasma of a gas containing an impurity element.
A film formation chamber (discharge treatment chamber) for continuously forming an impurity doping layer by plasma doping.

【0129】なお、本発明においてプラズマドーピング
時の不純物元素を含有したガスには、B、B
、PH等の不純物元素を含有するガスの他に水素
やHe等の希釈ガスの他、放電を安定させるために、S
iH、Si、SiF等のSi原子を含有する
ガスを、所望の膜厚の半導体層を堆積によって形成する
には十分少ない量だけ含んでいてもよい。
In the present invention, the gas containing the impurity element during the plasma doping includes B 2 H 6 , B
In addition to a gas containing impurity elements such as F 3 and PH 3 , hydrogen and a diluent gas such as He, etc.
A gas containing Si atoms such as iH 4 , Si 2 H 6 , and SiF 4 may be contained in an amount small enough to form a semiconductor layer having a desired thickness by deposition.

【0130】本発明のプラズマドーピングは5kHz乃
至500kHzの周波数で行うことが望ましく、プラズ
マドーピングによる成膜室の構造は、図6に一例を示し
た高周波プラズマCVD法による成膜室とほぼ同様でよ
いが、放電電極に接続する電源を5kHz乃至500k
Hzの低周波電源とすることが望ましい。
The plasma doping of the present invention is desirably performed at a frequency of 5 kHz to 500 kHz, and the structure of a film forming chamber formed by plasma doping may be substantially the same as that of the high frequency plasma CVD method shown in FIG. However, the power supply connected to the discharge electrode is 5 kHz to 500 k.
It is desirable to use a low frequency power supply of Hz.

【0131】また、本発明において該成膜室は、一つの
成膜室の大きさを一定以上に大きくしないで帯状基板の
より速い移動速度に対応するため、あるいは一つの層を
複数の成膜条件で形成するために、複数個設けても良
い。
Further, in the present invention, the film formation chamber may be used to cope with a higher moving speed of the band-shaped substrate without increasing the size of one film formation chamber to a certain size or more. A plurality may be provided in order to form under conditions.

【0132】本発明の装置において、プラズマドーピン
グによる成膜室内には、該成膜室内を移動しつつその表
面に半導体層を形成される帯状基板を、半導体層の形成
に適した温度に制御するまたは成膜室内を加熱ベーキン
グするための温度制御手段を設けることが望ましい。
In the apparatus of the present invention, in the film formation chamber formed by plasma doping, the band-shaped substrate on which the semiconductor layer is formed while moving in the film formation chamber is controlled to a temperature suitable for the formation of the semiconductor layer. Alternatively, it is preferable to provide a temperature controller for heating and baking the inside of the film formation chamber.

【0133】なお、成膜室内で帯状基板の表面には半導
体層が形成されるため、成膜中の温度制御は裏面側かせ
行うことが好ましい。
Since a semiconductor layer is formed on the surface of the belt-like substrate in the film forming chamber, it is preferable to control the temperature during film formation on the back side.

【0134】また、成膜室内で帯状基板は連続的に移動
しているため、帯状基板を加熱する場合には非接触で加
熱が可能なランプヒーター等の放射によるヒーター手段
を用いることが好ましく、帯状基板の温度測定には、移
動表面の温度測定が可能で熱容量が小さく応答速度が速
い熱電対を用いた移動表面温度計あるいは非接触で測定
が可能な放射温度計等の温度測定手段を用いることが好
ましい。
Further, since the belt-like substrate is continuously moving in the film-forming chamber, when heating the belt-like substrate, it is preferable to use non-contact heating means such as a lamp heater capable of heating without radiation. To measure the temperature of the belt-like substrate, use a temperature measuring means such as a moving surface thermometer using a thermocouple capable of measuring the temperature of the moving surface and having a small heat capacity and a high response speed, or a radiation thermometer capable of non-contact measurement. Is preferred.

【0135】グロー放電洗浄室 本発明においてグロー放電洗浄室とは、連続的に移動す
る帯状基板上をAr、He等の不活性ガスあるいは水素
ガスのグロー放電プラズマにさらし、帯状基板上に付着
した吸着ガスや水分等を連続的に除去する放電室をい
う。
Glow Discharge Cleaning Chamber In the present invention, the glow discharge cleaning chamber is such that a continuously moving strip-shaped substrate is exposed to a glow discharge plasma of an inert gas such as Ar or He or a hydrogen gas, and adheres to the strip-shaped substrate. A discharge chamber that continuously removes adsorbed gas, moisture, and the like.

【0136】真空容器内壁や基板表面の吸着ガス等の付
着物を不活性ガスや水素ガスのプラズマによって取り除
くことは、放電洗浄として一般に知られており、真空技
術ハンドブック(金持徹編 日刊工業新聞社1990年
発行)等に説明されている。
The removal of deposits such as adsorbed gas on the inner wall of a vacuum vessel and the surface of a substrate by plasma of an inert gas or hydrogen gas is generally known as discharge cleaning, and is described in Vacuum Technology Handbook (Toru Kanmochi, edited by Nikkan Kogyo Shimbun) 1990 issued).

【0137】ロール・ツー・ロール方式において、長尺
の帯状基板は一般的に巻きだし室にコイル状の巻かれて
収納されており、半導体膜の成膜室に連続的に供給され
る。ロール・ツー・ロール方式によるpinpinpi
nまたはnipnipnip構造の光起電力素子の形成
において、巻き出された帯状基板は最初に不純物ドープ
層の成膜室に供給され、その表面をプラズマにさらされ
る。
In the roll-to-roll system, a long strip-shaped substrate is generally wound and stored in a winding chamber in a winding chamber, and is continuously supplied to a semiconductor film forming chamber. Pinpinpi by roll-to-roll method
In the formation of a photovoltaic device having an n or nipnipnip structure, the unwound strip-shaped substrate is first supplied to a deposition chamber for an impurity-doped layer, and the surface thereof is exposed to plasma.

【0138】また、帯状基板はコイル状に巻かれて真空
容器に投入されているため、真空に排気しても表面に付
着した吸着ガスや水分は容易には除去されず、巻き出さ
れた直後の帯状基板の表面には、真空容器への投入前に
付着した吸着ガスや水分等が残留している可能性があ
る。
Further, since the strip-shaped substrate is wound into a coil and placed in a vacuum container, even if the substrate is evacuated to a vacuum, the adsorbed gas and moisture adhering to the surface are not easily removed. There is a possibility that adsorbed gas, moisture, and the like that have adhered before being charged into the vacuum vessel may remain on the surface of the strip-shaped substrate.

【0139】したがって最初の不純物ドープ層成膜時に
は、プラズマによって帯状基板表面に残留した吸着ガス
や水分が放出され、形成される半導体膜中に膜の特性を
低下させる不純物として混入する可能性がある。
Therefore, during the first film formation of the impurity-doped layer, the plasma may release the adsorbed gas or moisture remaining on the surface of the belt-like substrate, and may be mixed into the semiconductor film to be formed as impurities that deteriorate the characteristics of the film. .

【0140】本発明のグロー放電洗浄室は、ロール・ツ
ー・ロール方式の半導体積層膜形成装置において、巻き
出された直後の帯状基板が最初の成膜室に供給される前
に、ロール・ツー・ロール方式で連続的に放電洗浄され
るようにしたもので、半導体膜中への不純物の混入を防
ぎ、不純物の混入の少ない高品質の半導体膜が形成しう
るようにしたものである。
In the roll-to-roll type semiconductor laminated film forming apparatus, the glow discharge cleaning chamber of the present invention is provided with the roll-to-roll substrate before the unwound strip-shaped substrate is supplied to the first film formation chamber. -The discharge cleaning is performed continuously by a roll method, whereby the contamination of the semiconductor film with impurities is prevented, and a high-quality semiconductor film with a small amount of impurities can be formed.

【0141】本発明において該洗浄室は、一つの洗浄室
の大きさを一定以上に大きくしないで帯状基板のより速
い移動速度に対応するため、あるいは複数の洗浄条件で
洗浄するために、複数個連結して設けても良い。
In the present invention, a plurality of cleaning chambers are provided in order to cope with a higher moving speed of the belt-shaped substrate without increasing the size of one cleaning chamber to a certain size or to perform cleaning under a plurality of cleaning conditions. You may connect and provide.

【0142】なお、その構造は図6に一例を示した高周
波プラズマCVD法による成膜室、あるいは図4に一例
を示したマイクロ波プラズマCVD法による成膜室と同
様でよいが、構造がより簡単である点において、図6に
一例を示した高周波プラズマCVD法による成膜室と同
様にすることが望ましい。
The structure may be the same as that of the high-frequency plasma CVD method shown in FIG. 6 or the structure of the microwave plasma CVD method shown in FIG. 4, for example. In terms of simplicity, it is preferable to use a high-frequency plasma CVD method as shown in FIG.

【0143】水素プラズマ処理室 本発明において水素プラズマ処理室とは、連続的に移動
する帯状基板上のi型層表面を水素ガスのグロー放電プ
ラズマにさらし、半導体表面に連続的に水素プラズマ処
理を行なう放電室をいう。
Hydrogen Plasma Processing Chamber In the present invention, the term “hydrogen plasma processing chamber” means that the surface of an i-type layer on a continuously moving strip-shaped substrate is exposed to glow discharge plasma of hydrogen gas, and the surface of a semiconductor is continuously subjected to hydrogen plasma processing. Refers to the discharge chamber to be performed.

【0144】アモルファスシリコン系膜は、成膜後に水
素プラズマ処理を行うことによって高品質化することが
知られており、1991年応用物理学会学術講演会講演
予稿集10p−PF−5ならびに10p−PF−12、
1992年応用物理学関係連合講演会講演予稿集28p
−ZV−9等に開示されている。
It is known that an amorphous silicon-based film can be improved in quality by performing a hydrogen plasma treatment after film formation, and the proceedings of the 1991 Annual Conference of the Japan Society of Applied Physics, 10p-PF-5 and 10p-PF. -12,
Proceedings of the 1992 Applied Physics-related Lectures 28p
-ZV-9 and the like.

【0145】本発明者らが、光起電力素子の形成時に、
i型層形成後、不純物ドープ層の形成前にi型層表面に
この水素プラズマ処理を行ったところ、作成される光起
電力素子の開放電圧が水素プラズマ処理を行わない場合
と比較して向上することが確認され、i型層形成後、不
純物ドープ層形成前に水素プラズマ処理を行うことが、
高品質の光起電力素子の形成に効果的であることが確認
された。
When the present inventors formed the photovoltaic element,
When the hydrogen plasma treatment was performed on the surface of the i-type layer after the formation of the i-type layer and before the formation of the impurity-doped layer, the open-circuit voltage of the photovoltaic device to be produced was improved as compared with the case where the hydrogen plasma treatment was not performed. It is confirmed that the hydrogen plasma treatment is performed after the formation of the i-type layer and before the formation of the impurity-doped layer.
It was confirmed that it was effective for forming a high-quality photovoltaic element.

【0146】本発明の水素プラズマ処理室は、この水素
プラズマ処理をロール・ツー・ロール方式で連続的に行
うことができるようにしたものである。
In the hydrogen plasma processing chamber of the present invention, the hydrogen plasma processing can be continuously performed by a roll-to-roll method.

【0147】なお、本発明において該処理室は、一つの
処理室の大きさを一定以上に大きくしないで帯状基板の
より速い移動速度に対応するため、あるいは複数の処理
条件で処理するために、複数個連結して設けても良い。
In the present invention, the processing chamber is used in order to cope with a higher moving speed of the strip-shaped substrate without increasing the size of one processing chamber to a certain size or more, or to perform processing under a plurality of processing conditions. A plurality of them may be connected.

【0148】また、その構造は図6に一例を示した高周
波プラズマCVD法による成膜室、あるいは図4に一例
を示したマイクロ波プラズマCVD法による成膜室と同
様でよいが、構造がより簡単である点において、図6に
一例を示した高周波プラズマCVD法による成膜室と同
様にすることが望ましい。
The structure may be the same as the film forming chamber by the high frequency plasma CVD method shown in FIG. 6 as an example, or the film forming chamber by the microwave plasma CVD method as an example in FIG. In terms of simplicity, it is preferable to use a high-frequency plasma CVD method as shown in FIG.

【0149】帯状基板の巻き出し室 本発明において帯状基板の巻き出し室とは、成膜前の帯
状基板を収納し、帯状基板を成膜室へ連続的に送り出す
ための真空容器をいう。
[0149] The unwind chamber of the belt-like substrate in the unwinding chamber present invention of the strip substrate, houses a belt-like substrate before the film formation refers to a vacuum container for feeding the strip substrate continuously into the deposition chamber.

【0150】図7(A)は本発明の装置における帯状基
板の巻き出し室の一例を示す模式的断面図である。
FIG. 7A is a schematic cross-sectional view showing an example of a chamber for unwinding a belt-like substrate in the apparatus of the present invention.

【0151】図7(A)において帯状基板701Aは真
空容器702A内のボビン703Aにコイル状に巻かれ
て収納されており、帯状基板の巻き取り室の巻き取り機
構に引かれてボビン703Aから巻き出され、ローラー
704Aにより成膜面(表面)を下にした平面状にさ
れ、ガスゲート705Aで接続された不図示の成膜室へ
と移動、供給される。ボビン703Aには帯状基板70
1Aに一定の張力をかける不図示の張力調節機構が接続
され、帯状基板701Aに張力を与えて弛みの発生を防
止している。また、フィルム巻き取りボビン706Aは
不図示の巻き取り機構に接続され、帯状基板の表面と裏
面とが擦れ合って傷付くことを防止するために帯状基板
とともに巻き込まれているポリエチレン、ポリエチレン
テレフタレート、ポリイミド、ポリアミド等の樹脂性シ
ート、不織布、紙あるいはこれらにAl等の金属を薄く
蒸着したもの等からなる、薄く柔らかい保護フィルム7
07Aを帯状基板の巻き出しにあわせて巻き取る。さら
に、ローラー704Aには不図示のステアリング機構が
設けられ、真空容器702Aの外部からローラー704
Aの回転軸の方向を僅かに変えて帯状基板の進行方向を
僅かに変化させ、ボビン703Aに巻かれた帯状基板の
幅方向の位置がたとえ不揃いであっても、ガスゲート7
05Aに帯状基板を幅方向に対して常に一定の位置に供
給することができるようになっている。
In FIG. 7A, a band-shaped substrate 701A is wound in a coil shape on a bobbin 703A in a vacuum container 702A, and is pulled by a winding mechanism of a band-shaped substrate winding chamber to be wound from the bobbin 703A. The film is formed into a flat surface with the film forming surface (surface) down by a roller 704A, and is moved and supplied to a film forming chamber (not shown) connected by a gas gate 705A. The bobbin 703A has a band-shaped substrate 70
A tension adjusting mechanism (not shown) for applying a constant tension to 1A is connected to apply tension to the band-shaped substrate 701A to prevent the slack from occurring. The film take-up bobbin 706A is connected to a take-up mechanism (not shown), and polyethylene, polyethylene terephthalate, and polyimide wound together with the band-shaped substrate to prevent the front and rear surfaces of the band-shaped substrate from rubbing and being damaged. , A thin and soft protective film 7 made of a resin sheet such as polyamide, non-woven fabric, paper, or a thin material obtained by evaporating a metal such as Al.
07A is wound in accordance with the unwinding of the belt-shaped substrate. Further, a steering mechanism (not shown) is provided on the roller 704A, and the roller 704A is provided from outside the vacuum container 702A.
A, the direction of the rotation axis of A is slightly changed to slightly change the traveling direction of the band-shaped substrate, and even if the position of the band-shaped substrate wound on the bobbin 703A in the width direction is uneven, the gas gate 7
At 05A, the strip-shaped substrate can always be supplied to a fixed position in the width direction.

【0152】また、真空容器702Aの内部は不図示に
真空排気装置に接続された排気管708Aにより排気さ
れる。
The inside of the vacuum vessel 702A is exhausted by an exhaust pipe 708A connected to a vacuum exhaust device (not shown).

【0153】帯状基板の巻き取り室 本発明において帯状基板の巻き取り室とは、半導体積層
膜成膜後の帯状基板を成膜室から連続的に回収し、収納
する真空容器をいう。
[0153] The take-up chamber for the belt-like substrate in the winding chamber present invention of the strip substrate, a belt-like substrate after the semiconductor multilayer film deposited continuously withdrawn from the film forming chamber refers to a vacuum container for storing.

【0154】図7(B)は本発明の装置における帯状基
板の巻き出し室の一例を示す模式的断面図である。
FIG. 7B is a schematic sectional view showing an example of the unwinding chamber for the belt-like substrate in the apparatus of the present invention.

【0155】帯状基板の巻き取り室と帯状基板の巻き出
し室とは、ほとんど同じ装置構成でよいが、ボビン、ロ
ーラー等の回転方向は逆になる。
The winding chamber for the strip-shaped substrate and the unwinding chamber for the strip-shaped substrate may have almost the same device configuration, but the directions of rotation of the bobbins, rollers and the like are reversed.

【0156】図7(B)において半導体積層膜成膜後の
帯状基板701Bはガスゲート705Bから真空容器7
02B内に入り、ローラー704Bを経て、不図示の回
転機構に接続されたボビン703Bに巻き取られる。
In FIG. 7B, the band-shaped substrate 701B after the formation of the semiconductor laminated film is moved from the gas gate 705B to the vacuum vessel 7A.
02B, and is wound around a bobbin 703B connected to a rotation mechanism (not shown) via a roller 704B.

【0157】また、フィルム巻き取りボビン706B
は、帯状基板の表面と裏面とが擦れ合って傷付くことを
防止するために帯状基板とともに巻き込まれるポリエチ
レン、ポリエチレンテレフタレート、ポリイミド、ポリ
アミド等の樹脂性シート、不織布、紙あるいはこれらに
Al等の金属を薄く蒸着したもの等からなる、薄く柔ら
かい保護フィルム707Bをボビン703Bに供給す
る。さらに、ローラー704Bには不図示のステアリン
グ機構が設けられ、真空容器702Bの外部からローラ
ー704Bの回転軸の方向を僅かに変えて帯状基板の進
行方向を僅かに変化させ、ガスゲート705Bから入っ
てくる帯状基板の幅方向の位置がたとえ不揃いであって
も、ボビン703Bに帯状基板701Bを幅方向に対し
て常に一定の位置に巻き取ることができるようになって
いる。
The film winding bobbin 706B
Is a resin sheet of polyethylene, polyethylene terephthalate, polyimide, polyamide, etc., a nonwoven fabric, paper, or a metal such as Al to be wound together with the band-shaped substrate in order to prevent the front and back surfaces of the band-shaped substrate from being rubbed and damaged. Is supplied to the bobbin 703B. Further, a steering mechanism (not shown) is provided for the roller 704B, and the direction of the rotation axis of the roller 704B is slightly changed from the outside of the vacuum container 702B to slightly change the traveling direction of the belt-like substrate, and the roller 704B enters from the gas gate 705B. Even if the positions of the band-shaped substrates in the width direction are irregular, the band-shaped substrate 701B can always be wound around the bobbin 703B at a fixed position in the width direction.

【0158】なお、排気管708Bは真空容器702B
の内部を真空排気するもので、不図示の真空排気装置に
接続されている。
The exhaust pipe 708B is connected to the vacuum vessel 702B
Is evacuated, and is connected to an unillustrated evacuation device.

【0159】以下、ステアリング機構について図面を用
いて更に詳しく説明する。
Hereinafter, the steering mechanism will be described in more detail with reference to the drawings.

【0160】帯状基板の巻き取り室には、帯状基板が移
動中に移動方向に直角方向にズレることを防止するた
め、真空容器の内部に横ズレ検知機構と横ズレ修正の為
のステアリング機構を備えている。
In the winding chamber for the band-shaped substrate, a lateral displacement detecting mechanism and a steering mechanism for correcting the lateral displacement are provided inside the vacuum vessel in order to prevent the band-shaped substrate from being displaced in the direction perpendicular to the moving direction during the movement. Have.

【0161】図8は横ズレ検知機構とステアリング機構
の説明のための模式図である。なお、理解を容易にする
ため帯状基板の一部を破断して示してある。
FIG. 8 is a schematic diagram for explaining the lateral displacement detecting mechanism and the steering mechanism. In order to facilitate understanding, a part of the belt-like substrate is shown broken.

【0162】図8において、帯状基板801はローラー
804によってその移動方向を上方に曲げられる。ま
た、ローラー804は軸受806を介して回転機構80
3に接続され、ローラー804の回転軸と直交する軸の
周りに回転自在になり、ステアリング機構を構成する。
なお、この回転機構803は真空容器の外部に回転軸が
出され、不図示の減速機構を有するサーボモーターに接
続されており、外部から回転角が制御できるようになっ
ている。
In FIG. 8, the moving direction of the belt-like substrate 801 is bent upward by the rollers 804. Further, the roller 804 is connected to the rotating mechanism 80 via a bearing 806.
3 and is rotatable about an axis orthogonal to the rotation axis of the roller 804, thereby constituting a steering mechanism.
The rotation mechanism 803 has a rotation shaft extending outside the vacuum vessel and is connected to a servomotor having a speed reduction mechanism (not shown) so that the rotation angle can be controlled from the outside.

【0163】図8において、帯状基板801が移動方向
805の左側にズレた場合のステアリングの機構につい
て説明する。まず、帯状基板の移動開始前に予めローラ
ー804の左右に加わる張力が同一で、かつ帯状基板8
01が巻き取りボビンに整列巻きされるように、巻き取
りボビン、回転機構803、軸受806の位置を調節す
る。そしてその位置を横ズレ検知機構802の横ズレ量
=0、回転機構の回転角=0とする。次に帯状基板80
1を移動させ、左側にズレはじめたら、横ズレ検知機構
802で帯状基板801の左側方向への横ズレ量を検知
する。さらにこの横ズレ量に応じて、帯状基板の移動方
向805に対してローラー804の右側が移動方向に、
左側が移動の逆方向に動くように回転機構803を僅か
な角度だけ回転させる。この回転に応じ、帯状基板にか
かる張力はローラー804の右側で強まり、左側で弱ま
る。その結果、帯状基板801は張力の強いローラー8
04の右側方向へ徐々に戻り、最終的に横ズレ量=0の
とき回転角=0となるようにすると、帯状基板は元の位
置に復元する。右側にズレた場合にはローラー804を
逆方向に回転させ、帯状基板を左側に戻して、元の位置
に復元する。以上の動作はステアリング機構と横ズレ検
知機構を接続する不図示のフィードバック機構により自
動的に行われ、帯状基板は常に幅方向に対して一定範囲
内に位置制御がなされ、巻き取りボビンに幅方向の位置
が揃った状態で巻き取られる。
Referring to FIG. 8, a description will be given of a steering mechanism when the belt-shaped substrate 801 is shifted to the left in the moving direction 805. First, before starting the movement of the belt-like substrate, the tension applied to the left and right of the roller 804 is the same, and the belt-like substrate 8
The positions of the winding bobbin, the rotating mechanism 803, and the bearing 806 are adjusted so that 01 is wound around the winding bobbin. The position is set such that the lateral displacement amount of the lateral displacement detection mechanism 802 = 0 and the rotation angle of the rotation mechanism = 0. Next, the band-shaped substrate 80
1 is started to shift to the left side, the horizontal shift detecting mechanism 802 detects the amount of horizontal shift of the strip-shaped substrate 801 in the left direction. Further, the right side of the roller 804 moves in the moving direction with respect to the moving direction 805 of the belt-like substrate in accordance with the amount of the lateral displacement.
The rotation mechanism 803 is rotated by a small angle so that the left side moves in the reverse direction of the movement. In response to this rotation, the tension applied to the belt-like substrate increases on the right side of the roller 804 and decreases on the left side. As a result, the belt-like substrate 801 is
If the rotation angle is set to 0 when the amount of lateral displacement finally becomes 0, the belt-shaped substrate is restored to the original position. When the belt-shaped substrate is shifted to the right side, the roller 804 is rotated in the reverse direction, and the belt-shaped substrate is returned to the left side to restore the original position. The above operation is automatically performed by a feedback mechanism (not shown) that connects the steering mechanism and the lateral displacement detecting mechanism. The position of the belt-shaped substrate is always controlled within a certain range in the width direction, and the winding bobbin is moved in the width direction. Is wound up in a state where are aligned.

【0164】ガスゲート 本発明においてガスゲートとは、隣接する成膜室をスリ
ット状の分離通路によって接続し、さらに該分離通路に
例えばAr、He、H2等のガスを導入して成膜室に向
かうガスの流れを形成することにより、隣接する成膜室
間で帯状基板を移動させ、原料ガスを分離する成膜室間
の接続手段をいう。
Gas Gate In the present invention, a gas gate connects adjacent film forming chambers by a slit-shaped separation passage, and further introduces a gas such as Ar, He, H 2 or the like into the separation passage, and heads toward the film formation chamber. This means means for connecting a film-forming chamber for separating a source gas by moving a strip-shaped substrate between adjacent film-forming chambers by forming a gas flow.

【0165】図4、図6、図7は本発明における各種成
膜室とそれらを接続するガスゲートの一例を示す模式的
断面図であり、図4、図6、図7に示したガスゲートは
基本的には全て同じ構造である。
FIGS. 4, 6, and 7 are schematic cross-sectional views showing examples of various film forming chambers and gas gates connecting them in the present invention. The gas gates shown in FIGS. All have the same structure.

【0166】図4においてガスゲート403は帯状基板
401を通過させ、原料ガスを分離するスリット状の分
離通路442を備えている。分離通路442のほぼ中央
部の帯状基板の上下には、帯状基板の幅方向に複数のガ
ス導入口を有し、不図示のゲートガス供給系に接続され
たゲートガス導入管443、444が接続され、帯状基
板401の上下から原料ガス分離用のゲートガスを導入
している。また、分離通路442において帯状基板40
1は、その表面が分離通路442の下側壁面に接触せず
一定の僅かな間隔を維持するように、その裏面を複数の
支持ローラー445によって回転支持されている。
In FIG. 4, the gas gate 403 has a slit-shaped separation passage 442 for passing the band-shaped substrate 401 and separating the source gas. Above and below the strip substrate substantially at the center of the separation passage 442, gate gas introduction pipes 443 and 444 having a plurality of gas inlets in the width direction of the strip substrate and connected to a gate gas supply system (not shown) are connected. A gate gas for separating source gas is introduced from above and below the belt-shaped substrate 401. In the separation passage 442, the band-shaped substrate 40
1 is rotatably supported on its back surface by a plurality of support rollers 445 such that its surface does not come into contact with the lower wall surface of the separation passage 442 and maintains a constant slight interval.

【0167】なお、支持ローラー445の内部にはキュ
リー点が高く、プラズマに影響を及ぼさない程度の磁力
を発生する不図示の永久磁石が配設され、フェライト系
ステンレス等の磁性体からなる帯状基板を用いた場合
に、支持ローラー445と帯状基板401を密着させる
ようにしている。
A permanent magnet (not shown), which has a high Curie point and generates a magnetic force that does not affect the plasma, is provided inside the support roller 445, and a belt-like substrate made of a magnetic material such as ferrite stainless steel. Is used, the support roller 445 and the belt-shaped substrate 401 are brought into close contact with each other.

【0168】また、スリット状の分離通路442は、帯
状基板が移動時に波打ったり、振動したりして帯状基板
の半導体膜形成面が分離通路の内壁下面に接触して傷つ
くことのないようにするためには、帯状基板の厚さ方向
に広く、帯状基板の移動方向に短いほうがよく、接続す
る成膜室間の原料ガスの混入を防ぐためには帯状基板の
厚さ方向に狭く、帯状基板の移動方向に長いほうがよ
い。したがって、スリット状の分離通路442の帯状基
板の幅方向の内寸は帯状基板の幅よりやや広い程度でど
こでもほぼ一定であるが、帯状基板の厚さ方向の内寸は
接続する成膜室の圧力差が大きい程、また不純物ガスの
許容混入量が少ない程狭くしてある。例えば、マイクロ
波CVD法によるi型層成膜室は内圧が低く、不純物ガ
スの許容混入量が少ないため、内圧が比較的高く不純物
ガスを導入する高周波プラズマCVD法による不純物ド
ープ層成膜室との間を接続するガスゲートでは、分離通
路の帯状基板の厚さ方向の内寸は帯状基板がやっと通過
できる程度にまで狭くしてあり、約0.3〜3mmの範
囲に設定されている。一方、圧力差がほとんどない帯状
基板の巻き出し室や巻き取り室と高周波プラズマCVD
法の成膜室との間を接続するガスゲートでは、分離通路
の帯状基板の厚さ方向の内寸は帯状基板が容易に移動可
能なように比較的広くしてあり、約1mm〜5mmの範
囲に設定されている。
The slit-shaped separation passage 442 is provided so that the surface of the band-shaped substrate on which the semiconductor film is formed is not damaged by contact with the lower surface of the inner wall of the separation passage due to undulation or vibration when the band-shaped substrate moves. In order to prevent mixing of the source gas between the film forming chambers to be connected, it is preferable that the width is narrow in the thickness direction of the band-shaped substrate and narrow in the direction of movement of the band-shaped substrate. It is better to be longer in the direction of movement. Therefore, the inner size of the slit-shaped separation passage 442 in the width direction of the band-shaped substrate is slightly larger than the width of the band-shaped substrate and is almost constant everywhere. The smaller the pressure difference is, the smaller the allowable mixing amount of the impurity gas is, and the narrower it is. For example, an i-type layer film formation chamber formed by a microwave CVD method has a low internal pressure and an allowable mixed amount of an impurity gas is small. In the gas gate connecting between the two, the inner dimension of the separation passage in the thickness direction of the strip-shaped substrate is narrowed to such an extent that the strip-shaped substrate can finally pass, and is set in the range of about 0.3 to 3 mm. On the other hand, the unwinding chamber and the winding chamber of the strip-shaped substrate with almost no pressure difference and the high-frequency plasma CVD
In the gas gate connected to the film forming chamber in the method, the inner dimension of the separation passage in the thickness direction of the strip-shaped substrate is relatively wide so that the strip-shaped substrate can be easily moved, and is in a range of about 1 mm to 5 mm. Is set to

【0169】帯状基板 本発明の装置において好適に用いられる帯状基板の材質
としては、半導体層形成時に必要とされる温度において
変形、歪みが少なく、所望の強度を有し、また、導電性
を有するもの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及びその複合体、
及びそれらの表面に異種材質の金属薄膜及び/またはS
iO、Si、Al、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。又、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の表
面に金属単体または合金、及び透明導電性酸化物(TC
O)等を鍍金、蒸着、スパッタ、塗布等の方法で導電性
処理を行ったものが挙げられる。
[0169] As the material of the belt-like substrate suitably used in the apparatus of the belt-like substrate present invention, variations in temperature required during semiconductor layer formation, less distortion, has the desired strength, also has conductivity Preferably, specifically, stainless steel, aluminum and its alloys, iron and its alloys, metal thin plates such as copper and its alloys and composites thereof,
And metal thin films of different materials and / or S
An insulating thin film made of iO 2 , Si 3 N 4 , Al 2 O 3 , AlN, etc., which has been subjected to a surface coating treatment by a sputtering method, a vapor deposition method, a plating method, or the like. Also, polyimide, polyamide,
Heat-resistant resin sheets such as polyethylene terephthalate and epoxy, or composites of these with glass fibers, carbon fibers, boron fibers, metal fibers, etc., on the surface of a simple metal or alloy, and a transparent conductive oxide (TC
O) or the like, which is subjected to a conductive treatment by a method such as plating, vapor deposition, sputtering, or coating.

【0170】なお、帯状基板が金属等の導電性のもので
あっても、基板に到達した長波光の反射率の向上、基板
材料と半導体層との相互拡散の防止・密着性の向上、基
板表面の平滑化等の目的で異種の金属層を半導体層形成
側表面に設けても良い。
Even if the strip-shaped substrate is made of a conductive material such as metal, the reflectance of long-wave light reaching the substrate can be improved, the mutual diffusion between the substrate material and the semiconductor layer can be prevented and the adhesion can be improved. A different kind of metal layer may be provided on the semiconductor layer forming side surface for the purpose of smoothing the surface.

【0171】光反射層として設ける場合、このような金
属層としてはAg、Al、Cu、AlSi等の可視光か
ら近赤外で反射率の高い金属が適している。
In the case where the light reflecting layer is provided, a metal such as Ag, Al, Cu, or AlSi having a high reflectance from visible light to near infrared is suitable for such a metal layer.

【0172】また、これらの金属層の上には、金属層か
らの半導体層への金属の拡散の防止、光反射率の向上等
の目的で更に透明導電層を設けても良い。
Further, on these metal layers, a transparent conductive layer may be further provided for the purpose of preventing diffusion of metal from the metal layer to the semiconductor layer, improving light reflectance, and the like.

【0173】このような透明導電層としてはZnO、S
nO、In、ITO等の透明導電性酸化物が最
適なものとして挙げられる。
As such a transparent conductive layer, ZnO, S
Transparent conductive oxides such as nO 2 , In 2 O 3 , and ITO are mentioned as the most suitable ones.

【0174】帯状基板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よい。微小の凹凸
面とする場合、その表面粗さは、形成される半導体層に
凹凸に起因する欠陥を生じず、且ついわゆる光の閉じこ
め効果によって入射光の光路長の増大をもたらす範囲内
であることが好ましい。
The surface of the belt-shaped substrate may be a so-called smooth surface or a fine uneven surface. In the case of a minute uneven surface, the surface roughness is within a range that does not cause a defect due to unevenness in the formed semiconductor layer and that increases the optical path length of incident light due to a so-called light confinement effect. Is preferred.

【0175】また、帯状基板の厚さとしては、移動搬送
時に平面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0.01mm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。
The thickness of the belt-like substrate is desirably as thin as possible in consideration of cost, storage pace, and the like, as long as it is within a range in which the planar shape is maintained during moving and transporting. Specifically, the thickness is preferably 0.01 mm to 5 mm, more preferably 0.02 mm to 2 mm, and most preferably 0.05 mm to 1 mm.

【0176】また、前記帯状部材の幅寸法については、
各成膜室内に形成されるプラズマの均一性が保たれ、且
つ、形成する光起電力素子のモジュール化に適した大き
さであることが好ましく、具体的に好ましくは5cm乃
至100cm、より好ましくは10cm乃至80cmで
あることが望ましい。
Further, regarding the width dimension of the band-like member,
It is preferable that the uniformity of the plasma formed in each deposition chamber be maintained and that the size be suitable for modularization of the photovoltaic element to be formed, specifically 5 cm to 100 cm, more preferably It is desirable to be 10 cm to 80 cm.

【0177】更に、前記帯状基板の長さについては、特
に制限されることなく、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。
Further, the length of the belt-like substrate is not particularly limited, and may be a length that can be wound up in a roll shape. The longer one is made longer by welding or the like. It may be something.

【0178】以上のような帯状基板の本発明の装置への
投入は、円筒状のボビンに塑性変形しない範囲内の直径
でコイル状に巻き付けた形態で行うことが望ましい。
It is desirable that the above-mentioned strip-shaped substrate is put into the apparatus of the present invention in a form wound around a cylindrical bobbin in a coil shape with a diameter within a range that does not cause plastic deformation.

【0179】以下、図面を用いて前述の各成膜室によっ
て構成される本発明の装置の例を示すが、本発明はこれ
らの装置例によって何ら限定されるものではない。
Hereinafter, examples of the apparatus of the present invention constituted by the above-described respective film forming chambers will be described with reference to the drawings, but the present invention is not limited to these examples of the apparatus.

【0180】装置例1 図1は本発明の半導体積層膜の連続形成装置の基本的一
例を示す模式的説明図である。図1において、本発明の
半導体膜の連続形成装置は、帯状基板の巻き出し室10
1、高周波プラズマCVD法によるn(またはp)型層
成膜室102A、マイクロ波プラズマCVD法によるi
型層成膜室103A、高周波プラズマCVD法によるi
型層成膜室104A、プラズマドーピングによるp(ま
たはn)型層成膜室105A、高周波プラズマCVD法
によるn(またはp)型層成膜室102B、マイクロ波
プラズマCVD法によるi型層成膜室103B、高周波
プラズマCVD法によるi型層成膜室104B、プラズ
マドーピングによるp(またはn)型層成膜室105
B、高周波プラズマCVD法によるn(またはp)型層
成膜室102C、マイクロ波プラズマCVD法によるi
型層成膜室103C、高周波プラズマCVD法によるi
型層成膜室104C、プラズマドーピングによるp(ま
たはn)型層成膜室105C、帯状基板の巻き取り10
6から構成されている。
Apparatus Example 1 FIG. 1 is a schematic explanatory view showing a basic example of an apparatus for continuously forming a semiconductor laminated film according to the present invention. In FIG. 1, an apparatus for continuously forming a semiconductor film according to the present invention includes an unwinding chamber 10 for a strip-shaped substrate.
1. n (or p) type layer deposition chamber 102A by high frequency plasma CVD, i by microwave plasma CVD
Mold layer deposition chamber 103A, i by high frequency plasma CVD
Mold layer forming chamber 104A, p (or n) layer film forming chamber 105A by plasma doping, n (or p) layer film forming chamber 102B by high-frequency plasma CVD, i-type layer film forming by microwave plasma CVD A chamber 103B, an i-type layer deposition chamber 104B by high frequency plasma CVD, and a p (or n) type layer deposition chamber 105 by plasma doping
B, n (or p) type layer deposition chamber 102C by high frequency plasma CVD, i by microwave plasma CVD
Mold layer forming chamber 103C, i by high frequency plasma CVD method
Mold layer film forming chamber 104C, p (or n) type layer film forming chamber 105C by plasma doping, strip substrate winding 10
6.

【0181】なお、一連の成膜室は自重によって垂れ下
がる帯状基板の形状に沿って、懸垂曲線状、円弧状等の
重力方向に凸の形状に配置されており、帯状基板が僅か
な張力によって弛みなく張られ成膜中に一定形状に保持
されるとともに、帯状基板の移動時に帯状基板およびそ
の上に形成された半導体膜にかかる応力を低減して、基
板の変形や応力による膜の欠陥の発生を抑制している。
A series of film forming chambers are arranged in a shape of a convex curve in the direction of gravity, such as a hanging curve or an arc, along the shape of the band-shaped substrate that hangs down by its own weight. In addition to maintaining a constant shape during film formation and reducing the stress applied to the band-shaped substrate and the semiconductor film formed thereon when the band-shaped substrate moves, the deformation of the substrate and the occurrence of film defects due to the stress Has been suppressed.

【0182】図1の装置において帯状基板108は、帯
状基板の巻き出し室101のボビン109から巻き出さ
れ、帯状基板の巻き取り室106のボビン110に巻き
取られるまでに、ガスゲート107によって接続された
12個の成膜室を通過しながら移動させられ、その表面
にnipnipnipまたはpinpinpin構造の
非単結晶半導体の積層膜を連続的に形成される。
In the apparatus shown in FIG. 1, the band-shaped substrate 108 is unwound from the bobbin 109 of the band-shaped substrate unwinding chamber 101 and is connected by the gas gate 107 until it is wound on the bobbin 110 of the band-shaped substrate winding chamber 106. The film is moved while passing through the 12 film forming chambers, and a laminated film of a non-single-crystal semiconductor having a nipnipnip or pinpinpin structure is continuously formed on the surface thereof.

【0183】帯状基板の巻き出し室101から供給され
た帯状基板108はガスゲートを介し、(1)先ず高周
波プラズマCVD法によるn(またはp)型層形成室1
02Aに入り、高周波プラズマCVD法によってn(ま
たはp)型のシリコン系非単結晶半導体の層を表面に形
成され、(2)次にマイクロ波プラズマCVD法による
i型層形成室103Aに入り、マイクロ波プラズマCV
D法によってi型のシリコン系非単結晶半導体の層をさ
らに形成、積層され、(3)次に高周波プラズマCVD
法によるi型層形成室104Aに入り、高周波プラズマ
CVD法によってi型のシリコン系非単結晶半導体の層
をさらに形成、積層され、(4)次にプラズマドーピン
グによるp(またはn)型層形成室105Aに入り、プ
ラズマドーピングによってi型層の表面にp(または
n)型のシリコン系非単結晶半導体の層を形成され、
(5)次に高周波プラズマCVD法によるn(または
p)型層形成室102Bに入り、高周波プラズマCVD
法によってn(またはp)型のシリコン系非単結晶半導
体の層をさらに形成、積層され、(6)次にマイクロ波
プラズマCVD法によるi型層形成室103Bに入り、
マイクロ波プラズマCVD法によってi型のシリコン系
非単結晶半導体の層をさらに形成、積層され、(7)次
に高周波プラズマCVD法によるi型層形成室104B
に入り、高周波プラズマCVD法によってi型のシリコ
ン系非単結晶半導体の層をさらに形成、積層され、
(8)次にプラズマドーピングによるp(またはn)型
層形成室105Bに入り、プラズマドーピングによって
i型層の表面にp(またはn)型のシリコン系非単結晶
半導体の層を形成され、(9)次に高周波プラズマCV
D法によるn(またはp)型層形成室102Cに入り、
高周波プラズマCVD法によってn(またはp)型のシ
リコン系非単結晶半導体の層をさらに形成、積層され、
(10)次にマイクロ波プラズマCVD法によるi型層
形成室103Cに入り、マイクロ波プラズマCVD法に
よってi型のシリコン系非単結晶半導体の層をさらに形
成、積層され、 (11)次に高周波プラズマCVD法
によるi型層形成室104Cに入り、高周波プラズマC
VD法によってi型のシリコン系非単結晶半導体の層を
さらに形成、積層され、(12)次にプラズマドーピン
グによるp(またはn)型層形成室105Cに入り、プ
ラズマドーピングによってi型層の表面にp(または
n)型のシリコン系非単結晶半導体の層を形成され、そ
して、最後に帯状基板の巻き取り室106に回収され
る。
The band-shaped substrate 108 supplied from the band-shaped substrate unwinding chamber 101 is passed through a gas gate, and (1) first, an n (or p) type layer forming chamber 1 by a high-frequency plasma CVD method.
02A, an n (or p) type silicon-based non-single-crystal semiconductor layer is formed on the surface by high-frequency plasma CVD, and (2) an i-type layer forming chamber 103A by microwave plasma CVD is next entered. Microwave plasma CV
An i-type silicon-based non-single-crystal semiconductor layer is further formed and laminated by the method D. (3) Next, high-frequency plasma CVD
Into the i-type layer forming chamber 104A by a plasma method, and further form and stack an i-type silicon-based non-single-crystal semiconductor layer by a high frequency plasma CVD method, and (4) forming a p (or n) type layer by plasma doping Entering the chamber 105A, a p (or n) type silicon-based non-single-crystal semiconductor layer is formed on the surface of the i-type layer by plasma doping,
(5) Next, the n-type or p-type layer forming chamber 102B by the high-frequency plasma CVD method is entered, and the high-frequency plasma CVD is performed.
An n (or p) type silicon-based non-single-crystal semiconductor layer is further formed and laminated by the method (6).
An i-type silicon-based non-single-crystal semiconductor layer is further formed and laminated by microwave plasma CVD. (7) Next, an i-type layer forming chamber 104B by high-frequency plasma CVD is used.
, A layer of an i-type silicon-based non-single-crystal semiconductor is further formed and laminated by a high-frequency plasma CVD method,
(8) Next, a p (or n) type layer forming chamber 105B is formed by plasma doping, and a p (or n) type silicon-based non-single-crystal semiconductor layer is formed on the surface of the i-type layer by plasma doping. 9) Next, high frequency plasma CV
Enter the n (or p) type layer forming chamber 102C by the D method,
An n (or p) type silicon-based non-single-crystal semiconductor layer is further formed and laminated by a high-frequency plasma CVD method,
(10) Next, enter the i-type layer forming chamber 103C by the microwave plasma CVD method, and further form and laminate an i-type silicon-based non-single-crystal semiconductor layer by the microwave plasma CVD method. After entering the i-type layer forming chamber 104C by the plasma CVD method, the high-frequency plasma C
An i-type silicon-based non-single-crystal semiconductor layer is further formed and laminated by the VD method. (12) Next, a p (or n) -type layer formation chamber 105C is formed by plasma doping, and the surface of the i-type layer is formed by plasma doping. Then, a layer of a p (or n) type silicon-based non-single-crystal semiconductor is formed, and finally collected in the winding chamber 106 of the belt-shaped substrate.

【0184】装置例2 図2は本発明の半導体積層膜の連続形成装置の他の一例
を示す模式的説明図である。
Apparatus Example 2 FIG. 2 is a schematic explanatory view showing another example of an apparatus for continuously forming a semiconductor laminated film according to the present invention.

【0185】図2において、本発明の半導体膜の連続形
成装置は、帯状基板の巻き出し室201、グロー放電洗
浄室211、高周波プラズマCVD法によるn(または
p)型層成膜室202A、高周波プラズマCVD法によ
るi型層成膜室212A、マイクロ波プラズマCVD法
によるi型層成膜室203A、高周波プラズマCVD法
によるi型層成膜室204A、水素プラズマ処理室21
3A、プラズマドーピングによるp(またはn)型層成
膜室205A、高周波プラズマCVD法によるn(また
はp)型層成膜室202B、高周波プラズマCVD法に
よるi型層成膜室212B、マイクロ波プラズマCVD
法によるi型層成膜室203B、高周波プラズマCVD
法によるi型層成膜室204B、水素プラズマ処理室2
13B、プラズマドーピングによるp(またはn)型層
成膜室205B、高周波プラズマCVD法によるn(ま
たはp)型層成膜室202C、高周波プラズマCVD法
によるi型層成膜室212C、マイクロ波プラズマCV
D法によるi型層成膜室203C、高周波プラズマCV
D法によるi型層成膜室204C、水素プラズマ処理室
213C、プラズマドーピングによるp(またはn)型
層成膜室205C、帯状基板の巻き取り室206から構
成されている。
In FIG. 2, an apparatus for continuously forming a semiconductor film according to the present invention comprises a strip-shaped substrate unwinding chamber 201, a glow discharge cleaning chamber 211, an n (or p) type layer forming chamber 202A by high frequency plasma CVD, a high frequency I-type layer deposition chamber 212A by plasma CVD, i-type layer deposition chamber 203A by microwave plasma CVD, i-type layer deposition chamber 204A by high-frequency plasma CVD, hydrogen plasma processing chamber 21
3A, p (or n) type layer deposition chamber 205A by plasma doping, n (or p) type layer deposition chamber 202B by high frequency plasma CVD, i-type layer deposition chamber 212B by high frequency plasma CVD, microwave plasma CVD
Layer forming chamber 203B by high-frequency method, high-frequency plasma CVD
I-type layer deposition chamber 204B, hydrogen plasma processing chamber 2
13B, p (or n) -type layer deposition chamber 205B by plasma doping, n (or p) -type layer deposition chamber 202C by high-frequency plasma CVD, i-type layer deposition chamber 212C by high-frequency plasma CVD, microwave plasma CV
I-type layer deposition chamber 203C by method D, high-frequency plasma CV
It comprises an i-type layer deposition chamber 204C by the method D, a hydrogen plasma processing chamber 213C, a p (or n) type layer deposition chamber 205C by plasma doping, and a strip substrate winding chamber 206.

【0186】なお、一連の成膜室は自重によって垂れ下
がる帯状基板の形状に沿って、懸垂曲線状、円弧状等の
重力方向に凸の形状に配置されており、帯状基板が僅か
な張力によって弛みなく張られ成膜中に一定形状に保持
されるとともに、帯状基板の移動時に帯状基板およびそ
の上に形成された半導体膜にかかる応力を低減して、基
板の変形や応力による膜の欠陥の発生を抑制している。
Note that the series of film forming chambers are arranged in a shape of a convex curve in the direction of gravity, such as a hanging curve or an arc, along the shape of the band-shaped substrate that hangs down by its own weight. In addition to maintaining a constant shape during film formation and reducing the stress applied to the band-shaped substrate and the semiconductor film formed thereon when the band-shaped substrate moves, the deformation of the substrate and the occurrence of film defects due to the stress Has been suppressed.

【0187】図2の装置において帯状基板208は、帯
状基板の巻き出し室201のボビン209から巻き出さ
れ、帯状基板の巻き取り室206のボビン210に巻き
取られるまでに、ガスゲート207で接続された7個の
成膜室を通過しながら移動させられ、その表面にnip
nipnipまたはpinpinpin構造の非単結晶
半導体の積層膜を連続的に形成される。
In the apparatus shown in FIG. 2, the band-shaped substrate 208 is unwound from the bobbin 209 in the band-shaped substrate unwinding chamber 201 and is connected to the gas gate 207 until it is wound on the bobbin 210 in the band-shaped substrate winding chamber 206. Moved while passing through the seven film forming chambers,
A laminated film of a non-single-crystal semiconductor having a nipnip or pinpinpin structure is formed continuously.

【0188】帯状基板の巻き出し室201から供給され
た帯状基板208はガスゲートを介し、(1)先ずグロ
ー放電洗浄室211に入り、その表面をグロー放電洗浄
され、(2)次に高周波プラズマCVD法によるn(ま
たはp)型層形成室202Aに入り、高周波プラズマC
VD法によってn(またはp)型のシリコン系非単結晶
半導体の層を表面に形成され、(3)次に高周波プラズ
マCVD法によるi型層形成室212Aに入り、高周波
プラズマCVD法によってi型のシリコン系非単結晶半
導体の層をさらに形成、積層され、(4)次にマイクロ
波プラズマCVD法によるi型層形成室203Aに入
り、マイクロ波プラズマCVD法によってi型のシリコ
ン系非単結晶半導体の層をさらに形成、積層され、
(5)次に高周波プラズマCVD法によるi型層形成室
204Aに入り、高周波プラズマCVD法によってi型
のシリコン系非単結晶半導体の層をさらに形成、積層さ
れ、(6)次に水素プラズマ処理室213Aに入り、i
型層の表面に水素プラズマ処理が行われ、(7)次にプ
ラズマドーピングによるp(またはn)型層形成室20
5Aに入り、プラズマドーピングによってi型層の表面
にp(またはn)型のシリコン系非単結晶半導体の層を
形成され、(8)次に高周波プラズマCVD法によるn
(またはp)型層形成室202Bに入り、高周波プラズ
マCVD法によってn(またはp)型のシリコン系非単
結晶半導体の層を表面に形成され、(9)次に高周波プ
ラズマCVD法によるi型層形成室212Bに入り、高
周波プラズマCVD法によってi型のシリコン系非単結
晶半導体の層をさらに形成、積層され、(10)次にマ
イクロ波プラズマCVD法によるi型層形成室203B
に入り、マイクロ波プラズマCVD法によってi型のシ
リコン系非単結晶半導体の層をさらに形成、積層され、
(11)次に高周波プラズマCVD法によるi型層形成
室204Bに入り、高周波プラズマCVD法によってi
型のシリコン系非単結晶半導体の層をさらに形成、積層
され、(12)次に水素プラズマ処理室213Bに入
り、i型層の表面に水素プラズマ処理が行われ、(1
3)次にプラズマドーピングによるp(またはn)型層
形成室205Bに入り、プラズマドーピングによってi
型層の表面にp(またはn)型のシリコン系非単結晶半
導体の層を形成され、(14)次に高周波プラズマCV
D法によるn(またはp)型層形成室202Cに入り、
高周波プラズマCVD法によってn(またはp)型のシ
リコン系非単結晶半導体の層を表面に形成され、(1
5)次に高周波プラズマCVD法によるi型層形成室2
12Cに入り、高周波プラズマCVD法によってi型の
シリコン系非単結晶半導体の層をさらに形成、積層さ
れ、(16)次にマイクロ波プラズマCVD法によるi
型層形成室203Cに入り、マイクロ波プラズマCVD
法によってi型のシリコン系非単結晶半導体の層をさら
に形成、積層され、(17)次に高周波プラズマCVD
法によるi型層形成室204Cに入り、高周波プラズマ
CVD法によってi型のシリコン系非単結晶半導体の層
をさらに形成、積層され、(18)次に水素プラズマ処
理室213Cに入り、i型層の表面に水素プラズマ処理
が行われ、(19)次にプラズマドーピングによるp
(またはn)型層形成室205Cに入り、プラズマドー
ピングによってi型層の表面にp(またはn)型のシリ
コン系非単結晶半導体の層を形成され、そして、最後に
帯状基板の巻き取り室206に回収される。
The band-shaped substrate 208 supplied from the band-shaped substrate unwinding chamber 201 passes through a gas gate, (1) first enters a glow discharge cleaning chamber 211, and the surface thereof is glow discharge-cleaned, and (2) next is high-frequency plasma CVD. Into the n (or p) type layer forming chamber 202A by the high frequency plasma C
An n (or p) type silicon-based non-single-crystal semiconductor layer is formed on the surface by the VD method. (3) Next, the i-type layer forming chamber 212A is formed by the high frequency plasma CVD method, and the i-type layer is formed by the high frequency plasma CVD method. (4) Next, an i-type silicon-based non-single-crystal semiconductor layer is formed by microwave plasma CVD. Further forming and laminating a semiconductor layer,
(5) Next, enter the i-type layer forming chamber 204A by the high-frequency plasma CVD method, further form and stack the i-type silicon-based non-single-crystal semiconductor layer by the high-frequency plasma CVD method, and (6) hydrogen plasma treatment Enter room 213A and enter i
A hydrogen plasma treatment is performed on the surface of the mold layer, and (7) a p (or n)
5A, a p (or n) type silicon-based non-single-crystal semiconductor layer is formed on the surface of the i-type layer by plasma doping, and (8) n is then formed by high-frequency plasma CVD.
(Or p) type layer forming chamber 202B, and an n (or p) type silicon-based non-single-crystal semiconductor layer is formed on the surface by high-frequency plasma CVD, and (9) i-type by high-frequency plasma CVD After entering the layer forming chamber 212B, an i-type silicon-based non-single-crystal semiconductor layer is further formed and laminated by high frequency plasma CVD, and (10) the i-type layer forming chamber 203B by microwave plasma CVD is next formed.
And further form and laminate an i-type silicon-based non-single-crystal semiconductor layer by microwave plasma CVD,
(11) Next, the i-type layer forming chamber 204B by the high frequency plasma CVD method is entered, and i is formed by the high frequency plasma CVD method.
(12) Next, a hydrogen plasma treatment is performed on the surface of the i-type layer by entering the hydrogen plasma treatment chamber 213B, (1).
3) Next, enter the p (or n) type layer forming chamber 205B by plasma doping, and perform i by plasma doping.
A p (or n) type silicon-based non-single-crystal semiconductor layer is formed on the surface of the mold layer.
Enter the n (or p) type layer forming chamber 202C by the D method,
An n (or p) type silicon-based non-single-crystal semiconductor layer is formed on the surface by high-frequency plasma CVD, and (1)
5) Next, the i-type layer forming chamber 2 by the high frequency plasma CVD method
In step 12C, an i-type silicon-based non-single-crystal semiconductor layer is further formed and laminated by a high-frequency plasma CVD method.
Into the mold layer forming chamber 203C, microwave plasma CVD
An i-type silicon-based non-single-crystal semiconductor layer is further formed and laminated by a method, and (17) high-frequency plasma CVD
Into the i-type layer forming chamber 204C by the high frequency plasma CVD method, further form and laminate an i-type silicon-based non-single-crystal semiconductor layer, and then (18) enter the hydrogen plasma processing chamber 213C to obtain the i-type layer. Hydrogen plasma treatment is performed on the surface of
(Or n) -type layer formation chamber 205C, a p (or n) -type silicon-based non-single-crystal semiconductor layer is formed on the surface of the i-type layer by plasma doping, and finally, a winding chamber for a belt-like substrate. Collected at 206.

【0189】装置例3 図2のグロー放電洗浄室211とそれを接続するガスゲ
ートを取り除いたものを本発明の装置例として挙げるこ
とができる。
Apparatus Example 3 An apparatus example according to the present invention in which the glow discharge cleaning chamber 211 shown in FIG. 2 and the gas gate connecting it are removed can be mentioned.

【0190】この場合、帯状基板がグロー放電洗浄され
ないだけで、他は装置例2と同様である。
In this case, the other parts are the same as those of the apparatus example 2 except that the strip-shaped substrate is not cleaned by glow discharge.

【0191】装置例4 図2の高周波プラズマCVD法によるi型層形成室21
2Aおよび/または212Bおよび/または212Cと
それを接続するガスゲートを取り除いたものを本発明の
装置例として挙げることができる。
Apparatus Example 4 i-type layer forming chamber 21 by high frequency plasma CVD in FIG.
An apparatus without the 2A and / or 212B and / or 212C and the gas gate connecting it can be cited as an example of the apparatus of the present invention.

【0192】この場合、少なくとも一つのn(または
p)型層上に高周波プラズマCVD法によるi型層が形
成されないだけで、他は装置例2と同様である。
In this case, the structure is the same as that of the device example 2 except that the i-type layer is not formed on at least one n (or p) type layer by the high frequency plasma CVD method.

【0193】装置例5 図2の水素プラズマ処理室213Aおよび/または21
3Bおよび/または213Cとそれを接続するガスゲー
トを取り除いたものを本発明の装置例として挙げること
ができる。
Apparatus Example 5 The hydrogen plasma processing chamber 213A and / or 21 shown in FIG.
An apparatus example of the present invention in which 3B and / or 213C and a gas gate connecting the 3B and / or 213C are removed can be mentioned.

【0194】この場合、少なくとも一つのp(または
n)型層形成前にi型層表面が水素プラズマ処理されな
いだけで、他は装置例2と同様である。
In this case, the device is the same as the device example 2 except that the surface of the i-type layer is not subjected to the hydrogen plasma treatment before the formation of at least one p (or n) -type layer.

【0195】装置例6 図2のグロー放電洗浄室211と、高周波プラズマCV
D法によるi型層形成室212Aおよび/または212
Bおよび/または212Cとそれを接続するガスゲート
と、を取り除いたものを本発明の装置例として挙げるこ
とができる。
Apparatus Example 6 The glow discharge cleaning chamber 211 shown in FIG.
I-type layer forming chamber 212A and / or 212 by method D
A device in which B and / or 212C and a gas gate connecting it are removed can be given as an example of the device of the present invention.

【0196】この場合、帯状基板がグロー放電洗浄され
ず、少なくとも一つのn(またはp)型層上に高周波プ
ラズマCVD法によるi型層が形成されないだけで、他
は装置例2と同様である。
In this case, the belt-like substrate is not cleaned by glow discharge, and the i-type layer is not formed on at least one n (or p) type layer by the high-frequency plasma CVD method. .

【0197】装置例7 図2のグロー放電洗浄室211と、水素プラズマ処理室
213Aおよび/または213Bおよび/または213
Cとそれを接続するガスゲートと、を取り除いたものを
本発明の装置例として挙げることができる。
Apparatus Example 7 Glow discharge cleaning chamber 211 shown in FIG. 2 and hydrogen plasma processing chambers 213A and / or 213B and / or 213
A device obtained by removing C and a gas gate connecting it can be cited as an example of the apparatus of the present invention.

【0198】この場合、帯状基板がグロー放電洗浄され
ず、少なくとも一つのp(またはn)型層形成前にi型
層表面が水素プラズマ処理されないだけで、他は装置例
2と同様である。
In this case, the belt-like substrate is not cleaned by glow discharge, and the surface of the i-type layer is not subjected to the hydrogen plasma treatment before the formation of at least one p (or n) layer.

【0199】装置例8 図2の高周波プラズマCVD法によるi型層形成室21
2Aおよび/または212Bおよび/または212C
と、水素プラズマ処理室213Aおよび/または213
Bおよび/または213Cとそれを接続するガスゲート
と、を取り除いたものとを本発明の装置例として挙げる
ことができる。
Apparatus Example 8 i-type layer forming chamber 21 by high frequency plasma CVD in FIG.
2A and / or 212B and / or 212C
And the hydrogen plasma processing chamber 213A and / or 213
B and / or 213C and the gas gate that connects them are removed, and examples of the apparatus of the present invention can be given.

【0200】この場合、少なくとも一つのn(または
p)型層上に高周波プラズマCVD法によるi型層が形
成されず、また少なくとも一つのp(またはn)型層形
成前にi型層表面が水素プラズマ処理されないだけで、
他は装置例2と同様である。
In this case, the i-type layer is not formed on at least one n (or p) type layer by the high frequency plasma CVD method, and the surface of the i-type layer is formed before the formation of at least one p (or n) type layer. Just not being hydrogen plasma treated,
Others are the same as the device example 2.

【0201】以下、本発明の装置を用いて光起電力素子
用の半導体積層膜を連続的に形成する方法の一例を図1
に示した構成の装置を用いて説明する。
Hereinafter, an example of a method for continuously forming a semiconductor laminated film for a photovoltaic element using the apparatus of the present invention will be described with reference to FIG.
This will be described using an apparatus having the configuration shown in FIG.

【0202】帯状基板投入工程 図1に示した本発明の装置を用いて半導体積層膜を形成
するには、先ず帯状基板を装置内に投入して所定の位置
にセットする。
Step of Loading a Strip Substrate To form a semiconductor laminated film using the apparatus of the present invention shown in FIG. 1, first, a strip substrate is loaded into the apparatus and set at a predetermined position.

【0203】本発明の装置に帯状基板を投入するには、
先ず帯状基板の巻き出し室101に帯状基板108をコ
イル状に巻き付けたボビン109を投入し、その先端を
巻き出してガスゲート107を介して成膜室102A〜
105Cを通過させ、帯状基板の巻き取り室106の空
ボビン110まで張り渡し、その先端を固定する。
In order to load a belt-like substrate into the apparatus of the present invention,
First, the bobbin 109 in which the band-shaped substrate 108 is wound in a coil shape is put into the band-shaped substrate unwinding chamber 101, the tip of which is unwound, and the film forming chambers 102 </ b> A to 102 </ b> A to
After passing through 105C, the belt-like substrate is stretched to the empty bobbin 110 of the take-up chamber 106, and the tip is fixed.

【0204】成膜前の帯状基板を巻き付けたボビン10
9には、帯状基板108と共に帯状基板の表面の傷付き
防止用の保護フィルムを巻き込んでもよく、このような
保護フィルムが巻き込まれている場合、この保護フィル
ムの先端を帯状基板の巻き出し室101内の保護フィル
ム巻き取り用のボビンに固定する。
A bobbin 10 around which a belt-like substrate before film formation is wound
9, a protective film for preventing the surface of the band-shaped substrate from being damaged may be rolled up together with the band-shaped substrate 108. When such a protective film is rolled-up, the front end of this protective film is connected to the unwinding chamber 101 of the band-shaped substrate. To the bobbin for winding the protective film inside.

【0205】同様に、帯状基板を巻き取るボビン110
には帯状基板108と共に帯状基板の表面の傷付き防止
用の保護フィルムを巻き込んでもよく、このような保護
フィルムを巻き込む場合、この保護フィルムを帯状基板
の巻き取り室106内の保護フィルム巻き出し用ボビン
から巻き出し、その先端を帯状基板を巻き取る空ボビン
110に帯状基板108に重ねて固定する。
Similarly, a bobbin 110 for winding a belt-like substrate
A protective film for preventing the surface of the band-shaped substrate from being damaged may be wound together with the band-shaped substrate 108. When such a protective film is wound-in, the protective film is used for unwinding the protective film in the winding chamber 106 of the band-shaped substrate. The band is unwound from the bobbin, and the tip is overlaid on the band-shaped substrate 108 and fixed to an empty bobbin 110 for winding the band-shaped substrate.

【0206】帯状基板およびフィルムを各ボビンに固定
した後、巻き取り用のボビンの軸を固定して停止してお
き、巻き出し用のボビンに張力発生用のトルクを与え、
帯状基板および保護フィルムを弛まずに張る。
After fixing the strip-shaped substrate and the film to each bobbin, the axis of the bobbin for winding is fixed and stopped, and a torque for generating tension is applied to the bobbin for unwinding.
The belt-like substrate and the protective film are stretched without loosening.

【0207】予熱、ベーキング工程 帯状基板の投入、セットの後、帯状基板を張られて静止
した状態に保ち、各成膜室の蓋を閉じ、装置内部をロー
タリーポンプ、メカニカルブースターポンプ等の真空ポ
ンプにより排気する。なお、このとき、帯状基板巻き出
し室101と巻き取り室106に接続された真空ポンプ
によってほぼ均等に排気し、成膜室102A〜105C
をガスゲート107を介して排気して、帯状基板の巻き
出し室101、巻き取り室106から成膜室102A〜
105Cへの吸着ガスの流入と、不純物ドープ層成膜室
102A、105Cからi型半導体層成膜室103A、
104A、104C、103Cへの吸着ガスの流入を防
ぐようにすることが望ましい。
Preheating, baking process After the loading and setting of the belt-like substrate, the belt-like substrate is stretched and kept in a stationary state, the lids of the respective film forming chambers are closed, and the inside of the apparatus is a vacuum pump such as a rotary pump or a mechanical booster pump. To exhaust. At this time, the vacuum was connected to the strip-shaped substrate unwinding chamber 101 and the take-up chamber 106, and the vacuum pump was connected to the film-forming chambers 102A to 105C.
Is exhausted through the gas gate 107, and the belt-shaped substrate unwinding chamber 101 and the winding chamber 106 are discharged from the film forming chambers 102A to 102A.
The flow of the adsorbed gas into 105C and the impurity-doped layer deposition chambers 102A and 105C from the i-type semiconductor layer deposition chamber 103A
It is desirable to prevent the adsorbed gas from flowing into 104A, 104C and 103C.

【0208】各成膜室が10Pa程度にまで排気された
ら、各成膜室に接続された真空ポンプによって各成膜室
内をさらに排気して1Pa以下にする。
After each of the film forming chambers is evacuated to about 10 Pa, each of the film forming chambers is further evacuated to 1 Pa or less by a vacuum pump connected to each of the film forming chambers.

【0209】各成膜室の内圧が1Pa以下になったら、
成膜室102A〜105Cの排気を止め、H、He、
Ar、Ne、Kr、Xe等のガスを成膜室104A、1
03B、104B、103Cへ導入し、成膜室から帯状
基板の巻き出し室101および巻き取り室106へのガ
スの流れを形成し、各室101〜106内を数Pa程度
の圧力にする。
When the internal pressure of each film forming chamber becomes 1 Pa or less,
The evacuation of the film forming chambers 102A to 105C is stopped, and H 2 , He,
Gases such as Ar, Ne, Kr, and Xe are supplied to the film forming chambers 104A and 104A.
The gas is introduced into the chambers 03B, 104B, and 103C to form a gas flow from the film forming chamber to the unwinding chamber 101 and the winding chamber 106 for the belt-like substrate, and the pressure in each of the chambers 101 to 106 is set to about several Pa.

【0210】各成膜室の圧力が安定したら、各成膜室を
各成膜室内のランプヒーター、基板温度制御装置、成膜
室温度制御装置、ブロックヒーターによって加熱し、各
成膜室の内壁および帯状基板を100〜500℃に予
熱、ベーキングする。
When the pressure in each of the film forming chambers is stabilized, each of the film forming chambers is heated by a lamp heater, a substrate temperature control device, a film forming room temperature control device, and a block heater in each of the film forming chambers. Then, the band-shaped substrate is preheated to 100 to 500 ° C. and baked.

【0211】半導体層の形成工程 各成膜室の予熱、ベーキングの後、帯状基板の巻き取り
室106の巻き取りボビン110の軸を回転させ、帯状
基板108を巻き出し室101から成膜室102A、1
03A、104A、105A、102B、103B、1
04B、105B、102C、103C、104C、1
05Cを通過して巻き取り室106に一定速度で連続的
に移動させる。帯状基板の搬送速度は、好ましくは1〜
100mm/秒、より好ましくは5〜50mm/秒とす
る。
Step of Forming Semiconductor Layer After preheating and baking of each film forming chamber, the axis of the winding bobbin 110 of the band-shaped substrate winding chamber 106 is rotated, and the band-shaped substrate 108 is unwound from the unwinding chamber 101 to the film forming chamber 102A. , 1
03A, 104A, 105A, 102B, 103B, 1
04B, 105B, 102C, 103C, 104C, 1
After passing through 05C, it is continuously moved to the winding chamber 106 at a constant speed. The transfer speed of the belt-like substrate is preferably 1 to
100 mm / sec, more preferably 5 to 50 mm / sec.

【0212】帯状基板を移動させながら、各成膜室10
2A〜105Cのランプヒーター、基板温度温度制御装
置、成膜室温度制御装置、ブロックヒーターによって、
各成膜室の堆積膜形成空間における帯状基板の温度と各
成膜室内壁面の温度を所定の温度に制御する。
While moving the belt-like substrate, the
2A to 105C lamp heater, substrate temperature controller, film forming chamber controller, block heater,
The temperature of the strip-shaped substrate and the temperature of the wall surface of each deposition chamber in the deposition film formation space of each deposition chamber are controlled to predetermined temperatures.

【0213】帯状基板の温度が安定したら成膜室からの
、He、Ar、Ne、Kr、Xe等のガスの導入を
止め、各成膜室102A〜105Cを各成膜室に接続さ
れた真空ポンプによって排気し、原料ガス分離用の
、He、Ar、Ne、Kr、Xe等のガスを、ガス
ボンベからマスフローコントローラーを介して各ガスゲ
ート107に導入する。
When the temperature of the strip-shaped substrate is stabilized, the introduction of gases such as H 2 , He, Ar, Ne, Kr, and Xe from the film forming chamber is stopped, and each of the film forming chambers 102A to 105C is connected to each of the film forming chambers. A gas such as H 2 , He, Ar, Ne, Kr, and Xe for separating source gases is introduced into each gas gate 107 from a gas cylinder via a mass flow controller.

【0214】ガスの流量が安定したら、マイクロ波プラ
ズマCVD法によるi型半導体層成膜室103A、10
3B、103Cの排気をロータリーポンプ、メカニカル
ブースターポンプ等の低真空ポンプから、ターボ分子ポ
ンプ、油拡散ポンプ等の高真空ポンプに切り替える。
When the gas flow rate becomes stable, the i-type semiconductor layer film forming chambers 103A, 103A,
The exhaust of 3B and 103C is switched from a low vacuum pump such as a rotary pump and a mechanical booster pump to a high vacuum pump such as a turbo molecular pump and an oil diffusion pump.

【0215】次に、各成膜室102A〜105Cに半導
体層形成用の原料ガスをガスボンベからマスフローコン
トローラーを介して所定の流量を導入する。
Next, a predetermined flow rate of a source gas for forming a semiconductor layer is introduced into each of the film forming chambers 102A to 105C from a gas cylinder via a mass flow controller.

【0216】各成膜室の原料ガスの流量が安定したら、
各成膜室の排気能力を排気管に設けた排気量調整バルブ
等によって調整し、各成膜室を所定の圧力に設定する。
When the flow rate of the source gas in each film forming chamber is stabilized,
The evacuation capacity of each of the film forming chambers is adjusted by an exhaust amount adjusting valve or the like provided in an exhaust pipe, and each of the film forming chambers is set to a predetermined pressure.

【0217】原料ガスを導入した場合の各室の好ましい
内圧は、マイクロ波プラズマCVD法による成膜室10
3は0.1〜10Pa、その他は10〜1000Paで
ある。なお、不純物ガスの混入を防ぐために、i型半導
体層の成膜室104Aの内圧はp型半導体層の成膜室1
05Aの内圧より、n型半導体の成膜室102Aの内圧
は帯状基板の巻き出し室101の内圧より、p型層の成
膜室105Cの内圧は帯状基板の巻き取り室106の内
圧より、それぞれやや高く設定することが望ましい。
The preferred internal pressure of each chamber when the raw material gas is introduced is the film forming chamber 10 by microwave plasma CVD.
3 is 0.1 to 10 Pa, and others are 10 to 1000 Pa. Note that in order to prevent entry of impurity gas, the internal pressure of the i-type semiconductor layer deposition chamber 104A is set to the p-type semiconductor layer deposition chamber 1A.
From the internal pressure of 05A, the internal pressure of the n-type semiconductor film forming chamber 102A is higher than the internal pressure of the belt-shaped substrate unwinding chamber 101, and the internal pressure of the p-type layer film forming chamber 105C is higher than the internal pressure of the belt-shaped substrate winding chamber 106. It is desirable to set a little higher.

【0218】各成膜室の圧力が安定したら、各成膜室1
02A〜105C内にそれぞれマイクロ波電力、高周波
電力、低周波電力、直流電力等の放電電力を投入する。
放電電力の投入によって各成膜室内の原料ガスは電離さ
れ、プラズマを形成する。
When the pressure in each film forming chamber is stabilized, each film forming chamber 1
Discharge power such as microwave power, high-frequency power, low-frequency power, and DC power is supplied to each of 02A to 105C.
The source gas in each of the film forming chambers is ionized by the application of the discharge power to form plasma.

【0219】以上のように帯状基板を一定速度で移動さ
せながら各成膜室102A〜105C内において同時に
プラズマを形成することにより、連続的に移動する帯状
基板上にはそれぞれの成膜室内で半導体層が形成され、
nipnipnip(またはpinpinpin)構造
の半導体積層膜が連続的に形成される。
As described above, the plasma is simultaneously formed in each of the film forming chambers 102A to 105C while moving the band-shaped substrate at a constant speed. A layer is formed,
A semiconductor laminated film having a nipnipnip (or pinpinpin) structure is continuously formed.

【0220】この時、各成膜室102A〜105Cにお
ける各半導体層の形成条件は以下の通りである。
At this time, the conditions for forming each semiconductor layer in each of the film forming chambers 102A to 105C are as follows.

【0221】(成膜室102A、102B、102Cに
おける成膜条件)成膜室102A、102B、102C
においては高周波プラズマCVD法によってn(または
p)型のシリコン系非単結晶半導体層が形成される。
(Film formation conditions in film formation chambers 102A, 102B and 102C) Film formation chambers 102A, 102B and 102C
In the above, an n (or p) type silicon-based non-single-crystal semiconductor layer is formed by a high-frequency plasma CVD method.

【0222】該成膜室に導入される原料ガスとしては、
少なくともSi原子を含有したガス化し得る化合物を含
む。Si原子を含有したガス化し得る化合物としてはS
iH、Si、SiF、SiFH、SiF
、SiFH、Si、SiD、SiH
、SiH、SiHD、Si等が
挙げられる。また、原料ガスには光学的バンドギャップ
を狭める目的でGe原子を含有するガス化し得る化合物
を含んでいても良い。
The source gas introduced into the film forming chamber includes:
It contains a gasifiable compound containing at least Si atoms. As a gasizable compound containing a Si atom, S
iH 4 , Si 2 H 6 , SiF 4 , SiFH 3 , SiF 2
H 2 , SiF 3 H, Si 3 H 8 , SiD 4 , SiH
D 3 , SiH 2 D 2 , SiH 3 D, Si 2 D 3 H 3 and the like. Further, the source gas may contain a gasizable compound containing Ge atoms for the purpose of narrowing the optical band gap.

【0223】具体的にはGe原子を含有するガス化し得
る化合物としてはGeH、GeD、GeF、Ge
FH、GeF、GeFH、GeHD、Ge
、GeHD等が挙げられる。さらにまた、原
料ガスには光学的バンドギャップを広げる目的でC、
O、N等の原子を含有するガス化し得る化合物を含んで
いても良い。
Specifically, gaseous compounds containing Ge atoms include GeH 4 , GeD 4 , GeF 4 and Ge
FH 3 , GeF 2 H 2 , GeF 3 H, GeHD 3 , Ge
H 2 D 2 , GeH 3 D and the like can be mentioned. Furthermore, C, for the purpose of expanding the optical band gap,
It may contain a gasifiable compound containing atoms such as O and N.

【0224】具体的にC原子を含有するガス化し得る化
合物としてはCH、CD、C2n+2(nは整
数)、C2n(nは整数)、C、C
CO 、CO等が挙げられる。
Specifically, gasification containing a C atom can be performed.
CH as compound4, CD4, CnH2n + 2(N is integer
Number), CnH2n(N is an integer), C2H2, C6H6,
CO 2, CO and the like.

【0225】O原子を含有するガス化し得る化合物とし
てはO、CO、CO、NO、NO、NO、CH
CHOH、CHOH等が挙げられる。
Examples of gasizable compounds containing O atoms include O 2 , CO, CO 2 , NO, NO 2 , N 2 O, and CH.
3 CH 2 OH, CH 3 OH and the like.

【0226】N原子を含有するガス化し得る化合物とし
てはN、NH、ND、NO、NO、NOが挙
げられる。
Examples of gasizable compounds containing N atoms include N 2 , NH 3 , ND 3 , NO, NO 2 , and N 2 O.

【0227】また、原料ガス中には形成される非単結晶
半導体層の伝導型をn(またはp)型に価電子制御する
ために周期律表第V族(または第III族)の原子を含
有するガス化し得る化合物を含む。
Further, in order to control the conduction type of the formed non-single-crystal semiconductor layer to n (or p) valence electrons in the source gas, an atom belonging to Group V (or Group III) of the periodic table is used. Contains gasifiable compounds.

【0228】第V族原子導入用の出発物質として有効に
使用されるものとしては、具体的にはP原子導入用には
PH、P等の水素化リン、PHI、PF
PF、PCl、PCl、PBr、PBr、P
等のハロゲン化リンを挙げることができる。このほ
かにAsH、AsF、AsCl、AsBr、A
sF、SbF、SbF、SbCl、SbC
、BiH、BiCl、BiBr等も挙げるこ
とができる。特にPH、PF、AsHが適してい
る。
Examples of the substance effectively used as a starting material for introducing group V atoms include phosphorus hydrides such as PH 3 and P 2 H 4 , PH 4 I and PF for introducing P atoms. 3 ,
PF 5 , PCl 3 , PCl 5 , PBr 3 , PBr 5 , P
And halogenated phosphorus such as I 3. In addition, AsH 3 , AsF 3 , AsCl 3 , AsBr 3 , A
sF 5, SbF 3, SbF 5 , SbCl 3, SbC
15 , BiH 3 , BiCl 3 , BiBr 3 and the like can also be mentioned. Particularly, PH 3 , PF 3 , and AsH 3 are suitable.

【0229】第III族原子導入用の出発物質として有
効に使用されるものとしては、具体的にはB原子導入に
はB、B10、B、B11、B
12、B14等の水素化ホウ素、BF、BCl
等のハロゲン化ホウ素を挙げることができる。このほ
かにAlCl、GaCl、InCl等も挙げるこ
とができる。特にB、BFが適している。
Examples of the material effectively used as a starting material for introducing a group III atom include B 2 H 6 , B 4 H 10 , B 5 H 9 , and B 5 H 11 for introducing a B atom. , B 6
H 12 , borohydride such as B 6 H 14 , BF 3 , BCl
And boron halide such as 3 . In addition, AlCl 3 , GaCl 3 , InCl 3 and the like can also be mentioned. Particularly, B 2 H 5 and BF 3 are suitable.

【0230】また、原料ガスにはH、D、He、N
e、Ar、Xe、Kr等の希釈ガスを含んでいても良
い。
The source gases include H 2 , D 2 , He, and N.
It may contain a diluent gas such as e, Ar, Xe, or Kr.

【0231】該成膜室に投入される放電電力は高周波プ
ラズマを形成するためのものであり、少なくとも高周波
電力を含む。投入される高周波電力は成膜室に導入され
る原料ガスの流量に応じて適宜決定されるが、プラズマ
形成空間に対して0.001〜1W/cmの範囲が好
ましく、リップル等の変動が少ない安定した連続発振波
であることが望ましい。高周波電力の周波数としては、
1M〜500MHzの範囲が好ましく、13.56MH
zの工業用周波数が好適に用いられ、周波数の変動の少
ないものであることが好ましい。
The discharge power supplied to the film forming chamber is for forming high-frequency plasma, and includes at least high-frequency power. The high-frequency power to be supplied is appropriately determined according to the flow rate of the source gas introduced into the film formation chamber, but is preferably in the range of 0.001 to 1 W / cm 3 with respect to the plasma formation space, and fluctuations such as ripples are suppressed. It is desirable that the continuous oscillation wave is small and stable. As the frequency of the high frequency power,
The range of 1 M to 500 MHz is preferable, and 13.56 MH
The industrial frequency of z is preferably used, and preferably has little frequency fluctuation.

【0232】高周波電力とともに直流電力を投入しても
よく、高周波放電電極や放電電極とは別に設けた電極
に、電極側が正になる向きに10〜200Vの電圧をス
パーク等の異常放電の起こらない範囲内で投入すること
が好ましい。
DC power may be supplied together with high-frequency power. A voltage of 10 to 200 V is applied to the high-frequency discharge electrode or an electrode provided separately from the discharge electrode so that the electrode side becomes positive so that abnormal discharge such as spark does not occur. It is preferable to charge within the range.

【0233】このような高周波電力を成膜室102に投
入し、好ましくは同時に直流電力を投入し、成膜室10
2内において原料ガスを電離、分解して、帯状基板上に
n(またはp)型のシリコン系非単結晶半導体層の形成
を行なう。
[0233] Such high-frequency power is supplied to the film forming chamber 102, and preferably DC power is supplied simultaneously.
In 2, the source gas is ionized and decomposed to form an n (or p) type silicon-based non-single-crystal semiconductor layer on the strip-shaped substrate.

【0234】なお、このような成膜条件で形成される半
導体層は、シリコン系材料の非晶質(いわゆる微結晶も
含まれる)から多結晶までの非単結晶材料である。
Note that the semiconductor layer formed under such film formation conditions is a non-single-crystal silicon-based material from amorphous (including so-called microcrystal) to polycrystalline.

【0235】(成膜室103A、103B、103Cに
おける成膜条件)成膜室103A、103B、103C
においてはマイクロ波プラズマCVD法によってi型の
シリコン系非単結晶半導体層が形成される。
(Film Forming Conditions in Film Forming Rooms 103A, 103B, 103C) Film forming chambers 103A, 103B, 103C
, An i-type silicon-based non-single-crystal semiconductor layer is formed by a microwave plasma CVD method.

【0236】該成膜室に導入される原料ガスとしては、
少なくともSi原子を含有したガス化し得る化合物を含
む。Si原子を含有したガス化し得る化合物としてはS
iH、Si、SiF、SiFH、SiF
、SiFH、Si、SiD、SiH
、SiH、SiHD、Si等が
挙げられる。また、原料ガスには光学的バンドギャップ
を狭める目的でGe原子を含有するガス化し得る化合物
を含んでいても良い。具体的にGe原子を含有するガス
化し得る化合物としてはGeH、GeD、Ge
、GeFH、GeF、GeFH、GeH
、GeH、GeHD等が挙げられる。さら
にまた、原料ガスには光学的バンドギャップを広げる目
的でC、O、N等の原子を含有するガス化し得る化合物
を含んでいても良い。
As the source gas introduced into the film forming chamber,
It contains a gasifiable compound containing at least Si atoms. As a gasizable compound containing a Si atom, S
iH 4 , Si 2 H 6 , SiF 4 , SiFH 3 , SiF 2
H 2 , SiF 3 H, Si 2 H 6 , SiD 4 , SiH
D 3 , SiH 2 D 2 , SiH 3 D, Si 2 D 3 H 3 and the like. Further, the source gas may contain a gasizable compound containing Ge atoms for the purpose of narrowing the optical band gap. Specific examples of the gasizable compound containing a Ge atom include GeH 4 , GeD 4 , and Ge.
F 4 , GeFH 3 , GeF 2 H 2 , GeF 3 H, GeH
D 3 , GeH 2 D 2 , GeH 3 D and the like. Furthermore, the source gas may contain a gasizable compound containing atoms such as C, O, and N for the purpose of widening the optical band gap.

【0237】具体的にC原子を含有するガス化し得る化
合物としてはCH、CD、C2n+2(nは整
数)、C2n(nは整数)、C、C
CO、CO等が挙げられる。
Specific examples of the gasizable compound containing a C atom include CH 4 , CD 4 , C n H 2n + 2 (n is an integer), C n H 2n (n is an integer), C 2 H 2 , and C 6 H 6 ,
CO 2 , CO and the like can be mentioned.

【0238】O原子を含有するガス化し得る化合物とし
てはO、CO、CO、NO、NO、NO、CH
CHOH、CHOH等が挙げられる。
The gasizable compounds containing O atoms include O 2 , CO, CO 2 , NO, NO 2 , N 2 O, CH
3 CH 2 OH, CH 3 OH and the like.

【0239】N原子を含有するガス化し得る化合物とし
てはN、NH、ND、NO、NO、NO等が
挙げられる。
Examples of the gasizable compound containing an N atom include N 2 , NH 3 , ND 3 , NO, NO 2 , N 2 O and the like.

【0240】また、該成膜室で形成される半導体層は実
質的に真性であれば微量の価電子制御用の不純物を含ん
でいてもよく、原料ガス中には微量の周期律表第V族ま
たは第III族の原子を含有するガス化し得る化合物を
含んでいてもよい。
The semiconductor layer formed in the film formation chamber may contain a trace amount of impurities for controlling valence electrons if it is substantially intrinsic. It may also include gasifiable compounds containing Group or Group III atoms.

【0241】第V族原子導入用の出発物質として有効に
使用されるものとしては、具体的にはP原子導入用には
PH、P等の水素化リン、PHI、PF
PF、PCl、PCl、PBr、PBr、P
等のハロゲン化リンを挙げることができる。このほ
かにAsH、AsF、AsCl、AsBr、A
sF、SbF、SbF、SbCl、SbC
、BiH、BiCl、BiBr等も挙げるこ
とができる。特にPH、PF、AsHが適してい
る。
Examples of the substance effectively used as a starting material for introducing group V atoms include phosphorus hydrides such as PH 3 and P 2 H 4 , PH 4 I and PF for introducing P atoms. 3 ,
PF 5 , PCl 3 , PCl 5 , PBr 3 , PBr 5 , P
And halogenated phosphorus such as I 3. In addition, AsH 3 , AsF 3 , AsCl 3 , AsBr 3 , A
sF 5, SbF 3, SbF 5 , SbCl 3, SbC
15 , BiH 3 , BiCl 3 , BiBr 3 and the like can also be mentioned. Particularly, PH 3 , PF 3 , and AsH 3 are suitable.

【0242】第III族原子導入用の出発物質として有
効に使用されるものとしては、具体的にはB原子導入用
にはB、B10、B、B11、B
12、B14等の水素化ホウ素、BF、BC
等のハロゲン化ホウ素を挙げることができる。この
ほかにAlCl、GaCl、InCl等も挙げる
ことができる。特にB、BFが適している。
Examples of the material effectively used as a starting material for introducing a group III atom include B 2 H 6 , B 4 H 10 , B 5 H 9 , and B 5 H for introducing a B atom. 11 , B
6 H 12, B 6 H 14, etc. borohydride, BF 3, BC
mention may be made of the boron halide of l 3 and the like. In addition, AlCl 3 , GaCl 3 , InCl 3 and the like can also be mentioned. Particularly, B 2 H 6 and BF 3 are suitable.

【0243】また、原料ガスにはH、D、He、N
e、Ar、Xe、Kr等の希釈ガスを含んでいても良
い。
The source gas is H 2 , D 2 , He, N
It may contain a diluent gas such as e, Ar, Xe, or Kr.

【0244】該成膜室に投入される放電電力は前記原料
ガスを電離しマイクロ波プラズマを形成するためのもの
であり、少なくともマイクロ波電力を含む。投入される
マイクロ波電力は成膜室に導入される原料ガスの流量に
応じて適宜決定されるが、プラズマ形成空間に対して
0.01〜1W/cmの範囲が好ましく、リップル等
の変動が少ない安定した連続発振波であることが望まし
い。マイクロ波電力の周波数としては、500M〜10
GHzの範囲が好ましく、2.45GHzの工業用周波
数が好適に用いられ、周波数の変動の少ないものである
ことが好ましい。
The discharge power supplied to the film formation chamber is for ionizing the raw material gas to form microwave plasma, and includes at least microwave power. The applied microwave power is appropriately determined according to the flow rate of the source gas introduced into the film formation chamber, but is preferably in the range of 0.01 to 1 W / cm 3 with respect to the plasma formation space, and the fluctuation of ripples and the like. It is desirable that the continuous oscillation wave has a small number of stable oscillations. The frequency of the microwave power is 500M to 10M
The range of GHz is preferable, and the industrial frequency of 2.45 GHz is suitably used, and it is preferable that the frequency has little fluctuation.

【0245】さらに、本発明の装置のマイクロ波プラズ
マCVD法によるi型層の成膜室103A、103B、
103Cには、マイクロ波電力とともに高周波電力ある
いは直流電力を、マイクロ波プラズマ形成空間内にバイ
アス電極を設けて投入することが望ましい。
Further, the i-type layer film forming chambers 103A and 103B by the microwave plasma CVD method of the apparatus of the present invention are used.
It is desirable that high-frequency power or DC power be supplied to 103C together with microwave power by providing a bias electrode in the microwave plasma formation space.

【0246】高周波電力を投入する場合、その電力は
0.02〜2W/cmの範囲が好ましく、周波数とし
ては1M〜500MHzの範囲が好ましく、13.56
MHzの工業用周波数が好適に用いられる。また、直流
電力を投入する場合、バイアス電極側が正になる向きに
10〜300Vの電圧をスパーク等の異常放電の起こら
ない範囲内で投入することが好ましい。
When high-frequency power is applied, the power is preferably in the range of 0.02 to 2 W / cm 3 , and the frequency is preferably in the range of 1 to 500 MHz, and 13.56.
An industrial frequency of MHz is preferably used. When DC power is applied, it is preferable to apply a voltage of 10 to 300 V in a direction in which abnormal discharge such as spark does not occur in a direction in which the bias electrode side becomes positive.

【0247】このようなマイクロ波電力を成膜室に投入
し、望ましくは同時に高周波あるいは直流電力を投入
し、成膜室内において原料ガスを電離、分解して、帯状
基板上にi型のシリコン系非単結晶半導体層の形成を行
なう。
[0247] Such microwave power is supplied to the film forming chamber, preferably high frequency or DC power is supplied simultaneously, and the source gas is ionized and decomposed in the film forming chamber to form an i-type silicon-based material on the belt-shaped substrate. A non-single-crystal semiconductor layer is formed.

【0248】なお、このような成膜条件で形成される半
導体層は、シリコン系材料の非晶質(いわゆる微結晶も
含まれる)から多結晶までの非単結晶材料である。
Note that the semiconductor layer formed under such film formation conditions is a non-single-crystal material of a silicon-based material ranging from amorphous (including so-called microcrystal) to polycrystal.

【0249】(成膜室104A、104B、104Cに
おける成膜条件)成膜室104A、104B、104C
においては高周波プラズマCVD法によってi型のシリ
コン系非単結晶半導体層が形成される。
(Deposition Conditions in Deposition Rooms 104A, 104B, 104C) Deposition Rooms 104A, 104B, 104C
, An i-type silicon-based non-single-crystal semiconductor layer is formed by a high-frequency plasma CVD method.

【0250】該成膜室に導入される原料ガスとしては、
少なくともSi原子を含有したガス化し得る化合物を含
む。Si原子を含有したガス化し得る化合物としてはS
iH、Si、SiF、SiFH、SiF
、SiFH、Si、SiD、SiH
、SiH、SiHD、Si等が
挙げられる。また、原料ガスには光学的バンドギャップ
を狭める目的でGe原子を含有するガス化し得る化合物
を含んでいても良い。
As the source gas introduced into the film forming chamber,
It contains a gasifiable compound containing at least Si atoms. As a gasizable compound containing a Si atom, S
iH 4 , Si 2 H 6 , SiF 4 , SiFH 3 , SiF 2
H 2 , SiF 3 H, Si 3 H 8 , SiD 4 , SiH
D 3 , SiH 2 D 2 , SiH 3 D, Si 2 D 3 H 3 and the like. Further, the source gas may contain a gasizable compound containing Ge atoms for the purpose of narrowing the optical band gap.

【0251】具体的にGe原子を含有するガス化し得る
化合物としてはGeH、GeD、GeF、GeF
、GeF、GeFH、GeHD、GeH
、GeHD等が挙げられる。さらにまた、原料
ガスには光学的バンドギャップを広げる目的でC、O、
N等の原子を含有するガス化し得る化合物を含んでいて
も良い。
Specific examples of the gasizable compound containing a Ge atom include GeH 4 , GeD 4 , GeF 4 and GeF.
H 3 , GeF 2 H 2 , GeF 3 H, GeHD 3 , GeH
2 D 2, GeH 3 D, and the like. Furthermore, C, O, and C are added to the source gas for the purpose of widening the optical band gap.
It may contain a gasizable compound containing an atom such as N.

【0252】具体的にC原子を含有するガス化し得る化
合物としてはCH、CD、C2n+2(nは整
数)、C2n(nは整数)、C、C
CO、CO等が挙げられる。
Specific examples of the gasizable compound containing a C atom include CH 4 , CD 4 , C n H 2n + 2 (n is an integer), C n H 2n (n is an integer), C 2 H 2 , and C 6 H 6 ,
CO 2 , CO and the like can be mentioned.

【0253】O原子を含有するガス化し得る化合物とし
てはO、CO、CO、NO、NO、NO、CH
CH、CHCHOH、CHOH等が挙げられ
る。
The gasizable compounds containing O atoms include O 2 , CO, CO 2 , NO, NO 2 , N 2 O, CH
3 CH, CH 3 CH 2 OH, CH 3 OH and the like.

【0254】N原子を含有するガス化し得る化合物とし
てはN、NH、ND、NO、NO、NO等が
挙げられる。
Examples of the gasizable compound containing an N atom include N 2 , NH 3 , ND 3 , NO, NO 2 , N 2 O and the like.

【0255】また、該成膜室で形成される半導体層は実
質的に真性であれば微量の価電子制御用の不純物を含ん
でいてもよく、原料ガス中には微量の周期律表第V族ま
たは第III族の原子を含有するガス化し得る化合物を
含んでいてもよい。
The semiconductor layer formed in the film formation chamber may contain a trace amount of impurities for controlling valence electrons if it is substantially intrinsic. It may also include gasifiable compounds containing Group or Group III atoms.

【0256】第V族原子導入用の出発物質として有効に
使用されるものとしては、具体的にはP原子導入用には
PH、P等の水素化リン、PHI、PF
PF、PCl、PCl、PBr、PBr、P
等のハロゲン化リンを挙げることができる。このほ
かにAsH、AsF、AsCl、AsBr、A
sF、SbF、SbF、SbCl、SbC
、BiH、BiCl、BiBr等も挙げるこ
とができる。特にPH、PF、AsHが適してい
る。
Examples of the substance effectively used as a starting material for introducing group V atoms include phosphorus hydrides such as PH 3 and P 2 H 4 , PH 4 I, and PF for introducing P atoms. 3 ,
PF 5 , PCl 3 , PCl 5 , PBr 3 , PBr 5 , P
And halogenated phosphorus such as I 3. In addition, AsH 3 , AsF 3 , AsCl 3 , AsBr 3 , A
sF 5, SbF 3, SbF 5 , SbCl 3, SbC
l 5 , BiH 3 , BiCl 3 , BiBr 3 and the like can also be mentioned. Particularly, PH 3 , PF 3 , and AsH 3 are suitable.

【0257】第III族原子導入用の出発物質として有
効に使用されるものとしては、具体的にはB原子導入用
にはB、B10、B、B11、B
12、B14等の水素化ホウ素、BF、BC
等のハロゲン化ホウ素を挙げることができる。この
ほかにAlCl、GaCl、InCl等も挙げる
ことができる。特にB、BFが適している。
Examples of the material effectively used as a starting material for introducing a group III atom include B 2 H 6 , B 4 H 10 , B 6 H 9 , and B 5 H for introducing a B atom. 11 , B
6 H 12, B 6 H 14, etc. borohydride, BF 3, BC
mention may be made of the boron halide of l 3 and the like. In addition, AlCl 3 , GaCl 3 , InCl 3 and the like can also be mentioned. Particularly, B 2 H 6 and BF 3 are suitable.

【0258】また、原料ガスにはH、D、He、N
e、Ar、Xe、Kr等の希釈ガスを含んでいても良
い。
The source gas is H 2 , D 2 , He, N
It may contain a diluent gas such as e, Ar, Xe, or Kr.

【0259】該成膜室に投入される放電電力は前記原料
ガスを電離し高周波プラズマを形成するためのものであ
り、少なくとも高周波電力を含む。投入される高周波電
力は成膜室に導入される原料ガスの流量に応じて適宜決
定されるが、プラズマ形成空間に対して0.01〜1W
/cmの範囲が好ましく、リップル等の変動が少ない
安定した連続発振波であることが望ましい。高周波電力
の周波数としては、1M〜500MHzの範囲が好まし
く、13.56MHzの工業用周波数が好適に用いら
れ、周波数の変動の少ないものであることが好ましい。
The discharge power supplied to the film formation chamber is used to ionize the source gas to form high-frequency plasma, and includes at least high-frequency power. The high-frequency power to be supplied is appropriately determined according to the flow rate of the source gas introduced into the film formation chamber.
/ Cm 3 , and a stable continuous wave with little fluctuation such as ripple. The frequency of the high-frequency power is preferably in the range of 1 M to 500 MHz, an industrial frequency of 13.56 MHz is suitably used, and it is preferable that the frequency has little fluctuation.

【0260】高周波電力とともに直流電力を投入しても
よく、高周波放電電極や放電電極とは別に設けた電極
に、電極側が正になる向きに10〜200Vの電圧をス
パーク等の異常放電の起こらない範囲内で投入すること
が好ましい。
DC power may be supplied together with high-frequency power, and a voltage of 10 to 200 V is applied to the high-frequency discharge electrode or an electrode provided separately from the discharge electrode so that the electrode side becomes positive so that abnormal discharge such as spark does not occur. It is preferable to charge within the range.

【0261】このような高周波電力を成膜室に投入し、
好ましくは同時に直流電力を投入し、成膜室内において
原料ガスを電離、分解して、帯状基板上にi型のシリコ
ン系非単結晶半導体層の形成を行なう。
[0261] Such high frequency power is supplied to the film forming chamber,
Preferably, a DC power is supplied at the same time to ionize and decompose the raw material gas in the film formation chamber to form an i-type silicon-based non-single-crystal semiconductor layer on the belt-like substrate.

【0262】なお、このような成膜条件で形成される半
導体層は、シリコン系材料の非晶質(いわゆる微結晶も
含まれる)から多結晶までの非単結晶材料である。
Note that the semiconductor layer formed under such film formation conditions is a non-single-crystal material of a silicon-based material ranging from amorphous (including so-called microcrystal) to polycrystal.

【0263】(成膜室105A、105B、105Cに
おける成膜条件)成膜室105A、105B、105C
においてはプラズマドーピングによってp(またはn)
型のシリコン系非単結晶半導体層が形成される。
(Film Forming Conditions in Film Forming Rooms 105A, 105B, 105C) Film forming chambers 105A, 105B, 105C
In the case of p (or n) by plasma doping
A silicon-based non-single-crystal semiconductor layer is formed.

【0264】該成膜室に導入される原料ガスとしては、
i型の非単結晶半導体層表面近傍をプラズマドーピング
によってp(またはn)型にするために周期律表第II
I族(または第V族)の原子を含有するガス化し得る化
合物を含む。
As the source gas introduced into the film forming chamber,
In order to make the vicinity of the surface of the i-type non-single-crystal semiconductor layer into the p (or n) type by plasma doping, the periodic table II
Includes gasifiable compounds containing Group I (or Group V) atoms.

【0265】第III族原子導入用の出発物質として有
効に使用されるものとしては、具体的にはB原子導入用
にはB、B10、B、B11、B
12、B14等の水素化ホウ素、BF、BC
等のハロゲン化ホウ素を挙げることができる。この
ほかにAlCl、GaCl、InCl等も挙げる
ことができる。特にB、BFが適している。
As a starting material effectively used for introducing a group III atom, specifically, for introducing a B atom, B 2 H 6 , B 4 H 10 , B 5 H 9 , B 5 H 11 , B
6 H 12, B 6 H 14, etc. borohydride, BF 3, BC
mention may be made of the boron halide of l 3 and the like. In addition, AlCl 3 , GaCl 3 , InCl 3 and the like can also be mentioned. Particularly, B 2 H 6 and BF 3 are suitable.

【0266】第V族原子導入用の出発物質として有効に
使用されるものとしては、具体的にはP原子導入用には
PH、P等の水素化リン、PHI、PF
PF、PCl、PCl、PBr、PBr、P
等のハロゲン化リンを挙げることができる。このほ
かにAsH、AsF、AsCl、AsBr、A
sF、SbF、SbF、SbCl、SbC
、BiH、BiCl、BiBr等も挙げるこ
とができる。特にPH、PF、AsHが適してい
る。
Examples of the substance effectively used as a starting material for introducing group V atoms include phosphorus hydrides such as PH 3 and P 2 H 4 , PH 4 I and PF for introducing P atoms. 3 ,
PF 5 , PCl 3 , PCl 5 , PBr 3 , PBr 5 , P
And halogenated phosphorus such as I 3. In addition, AsH 3 , AsF 3 , AsCl 3 , AsBr 3 , A
sF 5, SbF 3, SbF 5 , SbCl 3, SbC
l 5 , BiH 3 , BiCl 3 , BiBr 3 and the like can also be mentioned. Particularly, PH 3 , PF 3 , and AsH 3 are suitable.

【0267】また、原料ガスにはH、D、He、N
e、Ar、Xe、Kr等の希釈ガスを含んでいても良
い。
The source gas is H 2 , D 2 , He, N
It may contain a diluent gas such as e, Ar, Xe, or Kr.

【0268】更に、原料ガスには所望の膜厚の不純物ド
ープ層を堆積によって形成するには十分少ない量のSi
原子を含有するガスおよびC、O、N等の原子を含有す
るガスを含んでいても良い。
Further, the source gas contains a sufficiently small amount of Si to form an impurity-doped layer having a desired thickness by deposition.
A gas containing atoms and a gas containing atoms such as C, O, and N may be included.

【0269】なお、このようなSi原子を含有するガス
としては、SiH、Si、SiF、SiFH
、SiF、SiFH、Si、Si
、SiHD、SiH、SiHD、Si
等が挙げられる。また、C原子を含有するガス
としてはCH、CD、C2n+2(nは整
数)、C2n(nは整数)、C、C
CO、CO等が、O原子を含有するガスとしては
、CO、CO、NO、NO、NO、CH
OH、CHOH等が、N原子を含有するガスとし
てはN、NH、ND、NO、NO、NO等が
挙げられる。
The gas containing Si atom includes SiH 4 , Si 2 H 6 , SiF 4 and SiFH.
3 , SiF 2 H 2 , SiF 3 H, Si 3 H 8 , Si
D 4 , SiHD 3 , SiH 2 D 2 , SiH 3 D, Si 2
D 3 H 3 and the like. Examples of the gas containing a C atom include CH 4 , CD 4 , C n H 2n + 2 (n is an integer), C n H 2n (n is an integer), C 2 H 2 , C 6 H 6 ,
CO 2 , CO, etc. are gases containing O atoms, such as O 2 , CO, CO 2 , NO, NO 2 , N 2 O, CH 3 C
Examples of the gas containing H atoms such as H 2 OH and CH 3 OH containing N atoms include N 2 , NH 3 , ND 3 , NO, NO 2 , and N 2 O.

【0270】該成膜室に投入される放電電力は、低周
波、高周波、マイクロ波等前記原料ガスを電離しグロー
放電プラズマを形成するためのものであるが、好ましく
は5k〜500kHzの低周波電力である。
The discharge power supplied to the film formation chamber is for low-frequency, high-frequency, microwave, etc. ionization of the source gas to form a glow discharge plasma, preferably a low frequency of 5 kHz to 500 kHz. Power.

【0271】投入電力はプラズマ形成空間の体積に対し
て0.01〜1W/cmの範囲が好ましく、リップル
等の変動が少ない安定した連続発振波であることが望ま
しい。放電電力とともに直流電力を投入してもよく、放
電電極や放電電極とは別に設けた電極に、電極側が正に
なる向きに10〜200Vの電圧をスパーク等の異常放
電の起こらない範囲内で投入することが好ましい。
The input power is preferably in the range of 0.01 to 1 W / cm 3 with respect to the volume of the plasma forming space, and is preferably a stable continuous wave with little fluctuation such as ripple. DC power may be supplied together with the discharge power, and a voltage of 10 to 200 V is applied to the discharge electrode or an electrode provided separately from the discharge electrode in a direction in which the electrode side becomes positive within a range where abnormal discharge such as spark does not occur. Is preferred.

【0272】このような放電電力を成膜室に投入し、好
ましくは同時に直流電力を投入し、成膜室内において原
料ガスを電離、分解して、帯状基板上にp(またはn)
型のシリコン系非単結晶半導体層の形成を行なう。
[0272] Such discharge power is supplied to the film forming chamber, preferably DC power is supplied simultaneously, and the source gas is ionized and decomposed in the film forming chamber to form p (or n) on the strip-shaped substrate.
A silicon-based non-single-crystal semiconductor layer is formed.

【0273】なお、このような成膜条件で形成される半
導体層は、シリコン系材料の非晶質(いわゆる微結晶も
含まれる)から多結晶までの非単結晶材料である。
Note that the semiconductor layer formed under such film formation conditions is a non-single-crystal material of a silicon-based material ranging from amorphous (including so-called microcrystal) to polycrystal.

【0274】帯状基板を連続的に移動させながら、各成
膜室102A〜105C内において同時に上述のような
半導体層の形成を一定時間続け、表面に半導体積層膜を
形成した帯状基板を一定の長さ形成し、巻き取り室10
6内の巻き取りボビン110に連続的に巻き取る。
While continuously moving the band-shaped substrate in each of the film forming chambers 102A to 105C, the above-described formation of the semiconductor layer is continued for a certain period of time. Forming and winding chamber 10
6 is continuously wound on the winding bobbin 110.

【0275】帯状基板の取り出し工程 表面に半導体積層膜が形成された帯状基板が一定長さ形
成され、巻き取り室のボビンに巻き取られたら、各成膜
室102A〜105Cへの放電電力の投入、原料ガスの
供給および帯状基板の移動、加熱を停止し、各ガスゲー
トへのゲートガスの供給も停止する。各室101〜10
6内を一度各室に接続された真空ポンプによって排気
し、成膜室103A、103B、103Cの排気を高真
空ポンプから低真空ポンプに切り替える。次に各成膜室
102A〜105C内およびに各成膜室に原料ガスを供
給した原料ガス供給系をHe、Ar等の不活性ガスによ
って十分にパージする。
Step of taking out strip-like substrate [0275] When a strip-like substrate having a semiconductor laminated film formed on the surface thereof is formed to a predetermined length and wound on a bobbin of a winding chamber, discharge power is supplied to each of the film-forming chambers 102A to 105C. Then, the supply of the source gas, the movement and heating of the belt-shaped substrate are stopped, and the supply of the gate gas to each gas gate is also stopped. Each room 101-10
The inside of the chamber 6 is once evacuated by a vacuum pump connected to each chamber, and the evacuation of the film forming chambers 103A, 103B, 103C is switched from a high vacuum pump to a low vacuum pump. Next, the source gas supply system in which the source gas is supplied into each of the film forming chambers 102A to 105C and into each of the film forming chambers is sufficiently purged with an inert gas such as He or Ar.

【0276】各成膜室および各成膜室に原料ガスを供給
した原料ガス供給系のパージが終了したら、各室101
〜106の排気を停止し、各室101〜106内にH
e、Ar等の不活性ガスを大気圧よりやや低い圧力に充
填して、各室内および帯状基板を冷却する。
When the purging of each film forming chamber and the source gas supply system for supplying the source gas to each film forming chamber is completed, each chamber 101
-106 is stopped, and H is introduced into each of the chambers 101-106.
e, an inert gas such as Ar is charged to a pressure slightly lower than the atmospheric pressure to cool each chamber and the strip-shaped substrate.

【0277】各室内および帯状基板が室温近くまで冷却
されたら、装置内部に乾燥N、Ar、He等ガスを導
入して装置を大気圧にし、各ボビンにかかっている駆動
力、トルクを落し、帯状基板の巻き出し室101から巻
き取り室106までの部分を残して巻き取り室106内
で切り、帯状基板の巻き取り室106から帯状基板が巻
かれたボビン110を取り出す。
When each chamber and the strip-shaped substrate are cooled to near room temperature, a gas such as dry N 2 , Ar, He is introduced into the apparatus to bring the apparatus to atmospheric pressure, and the driving force and torque applied to each bobbin are reduced. The bobbin 110 around which the band-shaped substrate is wound is taken out from the band-shaped substrate winding room 106 while leaving the portion from the band-shaped substrate winding room 101 to the winding room 106.

【0278】なお、本発明の装置において、帯状基板を
装置内に投入するあるいは装置外に取り出すにあたり、
帯状基板の巻き出し室101や巻き取り室106の内部
は大気にさらされることになるが、一連の成膜室102
A〜105A内に大気が流入すると成膜室内壁面に水蒸
気や酸素等の不純物ガスが吸着し、形成される半導体膜
の特性に影響を及ぼす場合がある。したがって、帯状基
板の巻き出し室101と成膜室102Aの間および帯状
基板の巻き取り室106と成膜室105Cとの間に適宜
の大気流入防止手段を設けて、いわゆるロードロック構
造としてもよい。この場合、大気流入防止手段として
は、成膜室102A〜105Cの内部を減圧状態に保つ
ための真空シール手段や、成膜室102A〜105Cに
膜形成に影響を与えないHe等の不活性ガスや高純度窒
素等のガスを導入して大気圧以上に加圧し、巻き出し室
101や巻き取り室106への清浄なガスの流れを形成
して大気の流入を阻止するガス流による大気流入阻止手
段等が挙げられる。
In addition, in the apparatus of the present invention, when the strip substrate is put into the apparatus or taken out of the apparatus,
The insides of the unwinding chamber 101 and the winding chamber 106 of the belt-shaped substrate are exposed to the atmosphere.
When air flows into A to 105A, an impurity gas such as water vapor or oxygen is adsorbed on the wall surface of the film formation chamber, which may affect characteristics of a semiconductor film to be formed. Therefore, a suitable so-called load lock structure may be provided by providing appropriate air inflow prevention means between the unwinding chamber 101 of the band-shaped substrate and the film forming chamber 102A and between the winding chamber 106 of the band-shaped substrate and the film forming chamber 105C. . In this case, the air inflow prevention means includes a vacuum sealing means for keeping the inside of the film forming chambers 102A to 105C in a reduced pressure state, and an inert gas such as He which does not affect the film formation in the film forming chambers 102A to 105C. Gas such as high-purity nitrogen or the like and pressurizing it to a pressure higher than the atmospheric pressure to form a clean gas flow into the unwinding chamber 101 and the winding chamber 106 to prevent air from flowing into the atmosphere. Means and the like.

【0279】ただし、シール構造を設ける場合、成膜室
102A〜105Cを真空に保持したまま、成膜室10
2A〜105Cの内部に帯状基板を貫通させることはき
わめて困難なので、帯状基板108が成膜室102A〜
105Cを貫通した状態で真空封止状態が維持できるよ
うに、シール構造としては帯状基板を挟み込んだ形で真
空を保持できるように設計された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
構造とすることが望ましい。
However, when the sealing structure is provided, the film forming chambers 102A to 105C are kept in vacuum,
Since it is extremely difficult to penetrate the band-shaped substrate into the inside of 2A to 105C, the band-shaped substrate 108 is
An O-ring, a gasket, a helicflex, a magnetic fluid, or the like designed to hold a vacuum with a band-shaped substrate interposed therebetween was used as a seal structure so that a vacuum-sealed state could be maintained while penetrating the 105C. It is desirable to have a mechanical sealing structure.

【0280】また、上記の大気流入防止手段はマイクロ
波CVD法によるi型層成膜室103A、103B、1
03Cに設けてもよい。マイクロ波プラズマCVD法に
よるi型層成膜室では高速成膜が行なわれるため、その
内部には他の成膜室よりも多量の半導体膜が付着する。
多量の膜が付着したまま半導体膜の形成を続けると、マ
イクロ波導入窓のマイクロ波透過率が低下して投入電力
が低下したり、剥れた膜片が半導体膜に付着して欠陥が
発生したりするため、成膜室103A、103B、10
3Cの内部は定期的に清掃する必要がある。その際に他
の成膜室に大気が流入して影響を及ぼすことを防止する
ためにも、上記の大気流入防止手段を配設することは有
効で、成膜室103と他の成膜室との間にも大気流入防
止手段を配設することが望ましい。
The means for preventing inflow of air into the atmosphere are provided by the i-type layer deposition chambers 103A, 103B, 103B by microwave CVD.
03C may be provided. Since the high-speed film formation is performed in the i-type layer film formation chamber by the microwave plasma CVD method, a larger amount of semiconductor film adheres to the inside than in the other film formation chambers.
If semiconductor film formation is continued with a large amount of film adhered, the microwave transmittance of the microwave introduction window decreases and the input power decreases, and defects occur when the peeled film pieces adhere to the semiconductor film. Or film forming chambers 103A, 103B, 10B
It is necessary to periodically clean the inside of 3C. At that time, in order to prevent the air from flowing into the other film formation chambers to influence the other film formation chambers, it is effective to provide the above air flow prevention means. It is desirable to provide an air inflow prevention means between them.

【0281】以上の一連の工程によって、本発明の装置
によって帯状基板上に連続的に半導体積層膜を形成する
ことができる。
Through the above series of steps, a semiconductor laminated film can be continuously formed on a belt-like substrate by the apparatus of the present invention.

【0282】[0282]

【実施例】以下、本発明を半導体積層膜の連続形成装置
を用いての具体的実施例を示すが、本発明はこれらの実
施例によって何ら限定されるものではない。
EXAMPLES Hereinafter, the present invention will be described with reference to specific examples using an apparatus for continuously forming a semiconductor laminated film, but the present invention is not limited to these examples.

【0283】実施例1 装置例1で示した本発明の半導体積層膜の連続形成装置
を用い、基板上にi型半導体層がそれぞれ非晶質シリコ
ンゲルマニウム、非晶質シリコンゲルマニウム、非晶質
シリコンからなる3個のnip構造の光起電力素子を順
に積層し、nipnipnip構造のシリコン系非単結
晶半導体の積層膜を連続的に形成した。
Example 1 Using the apparatus for continuously forming a semiconductor laminated film of the present invention shown in Example 1, an i-type semiconductor layer was formed on a substrate by using amorphous silicon germanium, amorphous silicon germanium, and amorphous silicon, respectively. The three nip-structured photovoltaic elements composed of are sequentially stacked, and a stacked film of a silicon-based non-single-crystal semiconductor having a nipnipnip structure is formed continuously.

【0284】なお、成膜室103A、103Bにおいて
i型半導体層を原料ガス中のゲルマニウム原子を含有す
る原料ガスの濃度の異なる3室で形成するようにして、
成膜室103A、103Bで連続的に形成されるi型半
導体層のゲルマニウムの含有量が膜厚方向に多少多と変
化するようにした。
[0284] In the film forming chambers 103A and 103B, the i-type semiconductor layer is formed in three chambers having different concentrations of the source gas containing germanium atoms in the source gas.
The germanium content of the i-type semiconductor layer continuously formed in the film forming chambers 103A and 103B was made to vary slightly in the film thickness direction.

【0285】まず、SUS430BA製の帯状のステン
レス板(幅12cm×長さ200m×厚さ0.15m
m)の表面にスパッタリング法により500nmのAg
層と、約2μmのZnO透明導電層とを形成・積層し
た、微小な凹凸表面を有する帯状基板をボビン109に
巻き付けた状態で帯状基板の巻き出し室101にセット
し、該帯状基板を各ガスゲート107を介して成膜室1
02A〜105Cを貫通させ、帯状基板の巻き取り室1
06まで渡し、弛まない程度に張力をかけた。
First, a stainless steel plate made of SUS430BA (width 12 cm × length 200 m × thickness 0.15 m)
m) 500 nm Ag by sputtering
A layer-shaped substrate having a fine uneven surface, on which a layer and a ZnO transparent conductive layer of about 2 μm are formed and laminated, is wound around a bobbin 109 and set in an unwinding chamber 101 of the strip-shaped substrate. Film forming chamber 1 through 107
02A to 105C, and the winding chamber 1 for the band-shaped substrate.
06, and tension was applied so as not to loosen.

【0286】なお、帯状基板の巻き取り室106には十
分に乾燥したアラミド紙製の保護フィルム(デュポン製
ノーメックス(商品名)、幅12cm×長さ200m×
厚さ0.5mm)の巻き付けられたボビンをセットし、
帯状基板とともに該保護フィルムが巻き込まれるように
した。
In the winding chamber 106 for the belt-like substrate, a sufficiently dried protective film made of aramid paper (Nomex (trade name) manufactured by DuPont, width 12 cm × length 200 m ×
Set the wound bobbin of thickness 0.5mm),
The protective film was wound along with the belt-like substrate.

【0287】帯状基板をセットした後、各室101〜1
06内を不図示のロータリーポンプとメカニカルブース
ターポンプを組み合わせたポンプで一度真空排気し、引
き続き排気しながらHeガスを導入して約200Paの
He雰囲気中で各成膜室内部を約350℃に加熱ベーキ
ングした。
After setting the band-shaped substrate, each of the chambers 101 to 101
06 is evacuated once with a pump combining a rotary pump and a mechanical booster pump (not shown), and He gas is introduced while continuously evacuating to heat each film forming chamber to about 350 ° C. in a He atmosphere of about 200 Pa. I baked.

【0288】加熱ベーキングの後、各室101〜106
を一度真空排気し、引き続き成膜室101、102A、
104A、105A、102B、104B、105B、
102C、104C、105C、106をそれぞれの成
膜室に接続したロータリーポンプとメカニカルブースタ
ーポンプを組み合わせたポンプで、成膜室103A、1
03B、103Cをそれぞれの成膜室に接続した各2台
の油拡散ポンプ(バリアン社製HS−16)で排気しな
がら、各ガスゲート107にゲートガスとしてH2を各
500sccm、各成膜室102A〜105Cにそれぞ
れの原料ガスを所定流量導入した。そして、各室101
〜106の排気管に設けたスロットルバルブの開度を調
節することにより、帯状基板の巻き出し室101、巻き
取り室106の内圧を125Paに、成膜室102A、
103A、104A、105A、102B、103B、
104B、105B、102C、103C、104C、
105Cの内圧をそれぞれ130Pa、約1Pa、13
5Pa、130Pa、130Pa、約1Pa、135P
a、130Pa、130Pa、1Pa、135Pa、1
30Paに設定した。
After heating and baking, each of the chambers 101-106
Is evacuated once, and then the film forming chambers 101 and 102A,
104A, 105A, 102B, 104B, 105B,
102C, 104C, 105C and 106 are pumps combining a rotary pump and a mechanical booster pump connected to the respective film forming chambers.
Each of the gas gates 107 is supplied with 500 sccm of H 2 as a gate gas while exhausting 03B and 103C with two oil diffusion pumps (HS-16 manufactured by Varian) connected to the respective film forming chambers. A predetermined flow rate of each raw material gas was introduced into 105C. And each room 101
The internal pressures of the unwinding chamber 101 and the winding chamber 106 of the belt-like substrate are adjusted to 125 Pa by adjusting the opening of the throttle valve provided in the exhaust pipes of the first to sixth exhaust pipes.
103A, 104A, 105A, 102B, 103B,
104B, 105B, 102C, 103C, 104C,
The internal pressure of 105C is 130 Pa, about 1 Pa, 13
5Pa, 130Pa, 130Pa, about 1Pa, 135P
a, 130Pa, 130Pa, 1Pa, 135Pa, 1
It was set to 30 Pa.

【0289】各室の圧力が安定したところで、帯状基板
の巻き取り室106の巻き取りボビン110を回転さ
せ、帯状基板108を成膜室102Aから105Cに向
かう方向に100cm/分の一定速度で連続的に移動さ
せた。各成膜室102A〜105C内に設けた不図示の
温度制御装置により、移動する帯状基板が各成膜室の成
膜空間内で所定の温度になるように温度制御を行った。
When the pressure in each chamber is stabilized, the take-up bobbin 110 in the take-up chamber 106 for the band-like substrate is rotated to continuously move the band-like substrate 108 in the direction from the film formation chamber 102A to 105C at a constant speed of 100 cm / min. Was moved. The temperature was controlled by a temperature controller (not shown) provided in each of the film forming chambers 102A to 105C so that the moving belt-like substrate had a predetermined temperature in the film forming space of each film forming chamber.

【0290】帯状基板の温度が安定したところで、成膜
室102A、104A、102B、104B、102
C、104Cに平行平板電極から13.56MHzの高
周波電力を、成膜室103A、103B、103Cの内
部に設けた成膜室に、それぞれの成膜室の片側の側壁に
設けたマイクロ波導入窓から2.45GHzのマイクロ
波電力を、成膜室105A、105Bに平行平板電極か
ら75kHzの低周波電力をそれぞれ不図示の電源から
マッチング装置を介して投入した。
When the temperature of the belt-shaped substrate is stabilized, the film forming chambers 102A, 104A, 102B, 104B, 102
13.56 MHz high frequency power from the parallel plate electrodes C and 104C is supplied to the film forming chambers provided inside the film forming chambers 103A, 103B and 103C by microwave introduction windows provided on one side wall of each film forming chamber. And a microwave power of 2.45 GHz, and a low frequency power of 75 kHz from a parallel plate electrode were applied to the film forming chambers 105A and 105B from a power supply (not shown) via a matching device.

【0291】更に、成膜室103A、103B、103
Cの内部の成膜室にはマイクロ波導入窓前方に帯状基板
に平行に配設した棒状バイアス電極から13.56MH
zの高周波電力を不図示の電源からマッチング装置を介
して投入した。
Further, the film forming chambers 103A, 103B, 103
13.56 MH from a rod-shaped bias electrode disposed parallel to the belt-like substrate in front of the microwave introduction window into the film forming chamber inside C.
The high frequency power of z was supplied from a power supply (not shown) via a matching device.

【0292】なお、成膜室103A、103Bにおいて
はi型半導体層を形成するために3個の成膜室を使用
し、成膜室103Cにおいてはi型半導体層を形成する
ために1個の成膜室を使用した。また、103A、10
3B、103Cの内部の各成膜室の帯状基板移動方向に
対する長さは全て約20cmであったが、帯状基板表面
とプラズマとの間に一定の長さの遮蔽板(プラズマ漏れ
ガード兼用)を設けることによって半導体層の形成領域
の帯状基板移動方向に対する長さを調節した。
In the film forming chambers 103A and 103B, three film forming chambers are used for forming an i-type semiconductor layer, and in the film forming chamber 103C, one film forming chamber is used for forming an i-type semiconductor layer. A film forming chamber was used. Also, 103A, 10
Although the length of each of the film forming chambers inside 3B and 103C in the moving direction of the strip-shaped substrate was about 20 cm, a shielding plate of a fixed length (also used as a plasma leak guard) was provided between the strip-shaped substrate surface and the plasma. The length of the formation region of the semiconductor layer with respect to the moving direction of the belt-like substrate was adjusted by the provision.

【0293】放電電力の投入により各成膜室102A〜
105C内の原料ガスはプラズマ化し、各成膜室内での
連続的に移動する帯状基板表面に半導体膜の形成が行わ
れ、帯状基板表面に連続的にnipnipnip構造の
半導体積層膜が形成された。
When the discharge power is applied, each of the film forming chambers 102A-
The source gas in 105C was turned into plasma, and a semiconductor film was formed on the surface of the continuously moving strip-shaped substrate in each film forming chamber, and a semiconductor laminated film having a nipnipnip structure was continuously formed on the surface of the strip-shaped substrate.

【0294】第1表に第1番目の光起電力素子を形成す
る成膜室102A乃至105Aにおける成膜条件を、第
2表に第2番目の光起電力素子を形成する成膜室102
B乃至105Bにおける成膜条件を、第3表に第3番目
の光起電力素子を形成する成膜室102C乃至105C
における成膜条件を示す。
[0294] Table 1 shows the film forming conditions in the film forming chambers 102A to 105A for forming the first photovoltaic element, and Table 2 shows the film forming chamber 102 for forming the second photovoltaic element.
The film forming conditions in B to 105B are shown in Table 3 in the film forming chambers 102C to 105C for forming the third photovoltaic element.
Are shown below.

【0295】帯状基板の搬送を開始してから連続して1
80分間移動させ、その間に170分間連続して半導体
積層膜の形成を行った。
[0295] After the transfer of the belt-like substrate is started, 1
The substrate was moved for 80 minutes, during which a semiconductor laminated film was formed continuously for 170 minutes.

【0296】約170mに亘って半導体積層膜を形成し
た後、放電電力の投入と、原料ガスの導入と、帯状基板
および成膜室の加熱とを停止し、成膜室内のパージを行
い、帯状基板および装置内部を十分冷却してから装置を
開け、ボビン110に巻かれた帯状基板を帯状基板の巻
き取り室106から装置の外へ取り出した。
After forming the semiconductor laminated film for about 170 m, the supply of discharge power, the introduction of the source gas, and the heating of the strip-shaped substrate and the film forming chamber are stopped, and the purging of the film forming chamber is performed. After sufficiently cooling the substrate and the inside of the apparatus, the apparatus was opened, and the band-shaped substrate wound around the bobbin 110 was taken out of the apparatus from the band-shaped substrate winding chamber 106.

【0297】更に、取り出した帯状基板を連続モジュー
ル化装置によって連続的に加工し、本発明の装置で形成
した半導体積層膜の上に、透明電極として全面に70n
mのITO(In23+SnO2)薄膜を形成し、集電
電極として一定間隔に細線状のAg電極を形成し、単位
素子の直列化等のモジュール化を行うことにより、バン
ドギャップの異なる光起電力素子を積層した3層タンデ
ム型太陽電池によって構成された35cm×35cmの
太陽電池モジュールを連続的に作製した。
Further, the strip-shaped substrate taken out was continuously processed by a continuous modularization apparatus, and a 70 nm transparent electrode was formed as a transparent electrode on the semiconductor laminated film formed by the apparatus of the present invention.
An ITO (In 2 O 3 + SnO 2 ) thin film is formed, a thin Ag electrode is formed at a constant interval as a current collecting electrode, and the band gap is changed by performing modularization such as serialization of unit elements. A 35 cm × 35 cm solar cell module constituted by a three-layer tandem solar cell in which photovoltaic elements were stacked was continuously produced.

【0298】作製した太陽電池の層構成の模式図を図9
に示す。
FIG. 9 is a schematic diagram showing the layer structure of the manufactured solar cell.
Shown in

【0299】作製した太陽電池モジュールについて、A
M1.5(100mW/cm2)の疑似太陽光照射下に
て特性評価を行ったところ、その光電変換効率の平均値
は、i型半導体層をマイクロ波プラズマCVD法のみで
形成し、n型半導体層およびp型半導体層を高周波プラ
ズマCVD法によって形成する従来のロール・ツー・ロ
ール方式の装置を用いて作製した太陽電池モジュールの
光電変換効率の平均値を1.00とした相対値で1.2
0と良好な値を示した。また、従来の装置を用いて作製
した場合に±5%あったモジュール間の光電変換効率の
バラツキは±2%以内に減少した。
With respect to the manufactured solar cell module,
When the characteristics were evaluated under irradiation of simulated sunlight of M1.5 (100 mW / cm 2 ), the average value of the photoelectric conversion efficiency was determined by forming the i-type semiconductor layer only by the microwave plasma CVD method and using the n-type semiconductor layer. A relative value of 1 when the average value of the photoelectric conversion efficiency of a solar cell module manufactured by using a conventional roll-to-roll type apparatus in which a semiconductor layer and a p-type semiconductor layer are formed by a high-frequency plasma CVD method is 1.00. .2
0 was a good value. In addition, the variation in photoelectric conversion efficiency between modules, which was ± 5% when manufactured using a conventional apparatus, was reduced to within ± 2%.

【0300】比較例1−1 装置例1で示した本発明の装置から高周波プラズマCV
D法によるi型半導体層の成膜室104A、104B、
104Cを除き、p型半導体層の成膜室105A、10
5B、105Cをそれぞれ高周波プラズマCVD法によ
る成膜室に変えた従来から公知の構成の装置を用いて、
高周波プラズマCVD法によるi型半導体層の形成をや
め、p型半導体層を高周波プラズマCVD法によって形
成するようにした以外は実施例1と同様にしてnipn
ipnip構造のシリコン系非単結晶半導体の積層膜を
連続的に形成し、太陽電池モジュールを作製した。第4
表に第1番目の光起電力素子を形成する成膜室102A
乃至105Aにおける成膜条件を、第5表に第2番目の
光起電力素子を形成する成膜室102B乃至105Bに
おける成膜条件を、第6表に第3番目の光起電力素子を
形成する成膜室102C乃至105Cにおける成膜条件
を示す。
Comparative Example 1-1 Apparatus of the present invention shown in Apparatus Example 1
Film forming chambers 104A, 104B for i-type semiconductor layer by D method,
Except for 104C, p-type semiconductor layer deposition chambers 105A, 105A,
5B and 105C were each changed to a film forming chamber by a high-frequency plasma CVD method using a conventionally known apparatus,
Nipn in the same manner as in Example 1 except that the formation of the i-type semiconductor layer by the high-frequency plasma CVD method was stopped and the p-type semiconductor layer was formed by the high-frequency plasma CVD method.
A solar cell module was manufactured by continuously forming a laminated film of a silicon-based non-single-crystal semiconductor having an ipnip structure. 4th
Film forming chamber 102A for forming the first photovoltaic element in the table
Table 5 shows the film forming conditions in the film forming chambers 102B to 105B for forming the second photovoltaic element in Table 5, and Table 6 shows the film forming conditions in the third table. The film forming conditions in the film forming chambers 102C to 105C are shown.

【0301】作製した太陽電池モジュールについて、A
M1.5(100mW/cm2)の疑似太陽光照射下に
て特性評価を行ったところ、その光電変換効率の平均値
は、実施例1で作製した太陽電池モジュールの光電変換
効率の平均値を1.20とした相対値で1.00と低か
った。また、モジュール間の光電変換効率のバラツキも
±5%と大きかった。
Regarding the manufactured solar cell module,
When the characteristics were evaluated under irradiation of simulated sunlight of M1.5 (100 mW / cm 2 ), the average value of the photoelectric conversion efficiency was the average value of the photoelectric conversion efficiency of the solar cell module manufactured in Example 1. The relative value as 1.20 was as low as 1.00. In addition, the variation in photoelectric conversion efficiency between the modules was as large as ± 5%.

【0302】比較例1−2 装置例1で示した本発明の装置のp型半導体層の成膜室
105Aおよび105Bをそれぞれ高周波プラズマCV
D法による成膜室に変えた装置を用いて、p型半導体層
を高周波プラズマCVD法によって形成するようにした
以外は実施例1と同様にしてnipnipnip構造の
シリコン系非単結晶半導体の積層膜を連続的に形成し、
太陽電池モジュールを作製した。
Comparative Example 1-2 Each of the p-type semiconductor layer deposition chambers 105A and 105B of the apparatus of the present invention shown in the apparatus example 1 was subjected to a high-frequency plasma CV.
A laminated film of a silicon-based non-single-crystal semiconductor having a nipnipnip structure in the same manner as in Example 1 except that a p-type semiconductor layer is formed by a high-frequency plasma CVD method using an apparatus changed to a film forming chamber by the method D. Is formed continuously,
A solar cell module was manufactured.

【0303】第7表に第1番目の光起電力素子を形成す
る成膜室102A乃至105Aにおける成膜条件を、第
8表に第2番目の光起電力素子を形成する成膜室102
B乃至105Bにおける成膜条件を、第9表に第3番目
の光起電力素子を形成する成膜室102C乃至105C
における成膜条件を示す。
Table 7 shows the film forming conditions in the film forming chambers 102A to 105A for forming the first photovoltaic element, and Table 8 shows the film forming chamber 102 for forming the second photovoltaic element.
Table 9 shows the film forming conditions for forming the third photovoltaic element in Tables B to 105B.
Are shown below.

【0304】作製した太陽電池モジュールについて、A
M1.5(100mW/cm2)の疑似太陽光照射下に
て特性評価を行ったところ、その光電変換効率の平均値
は、実施例1で作製した太陽電池モジュールの光電変換
効率の平均値を1.20とした相対値で1.05と低か
った。また、モジュール間の光電変換効率のバラツキも
±5%と大きかった。
Regarding the manufactured solar cell module, A
When the characteristics were evaluated under irradiation of simulated sunlight of M1.5 (100 mW / cm 2 ), the average value of the photoelectric conversion efficiency was the average value of the photoelectric conversion efficiency of the solar cell module manufactured in Example 1. The relative value as 1.20 was as low as 1.05. In addition, the variation in photoelectric conversion efficiency between the modules was as large as ± 5%.

【0305】実施例2 装置例1で示した本発明の半導体積層膜の連続形成装置
を用い、成膜室103Bにおいて形成されるi型半導体
層を非晶質シリコンに変えた以外は実施例1と同様にし
て、基板上にi型半導体層がそれぞれ非晶質シリコンゲ
ルマニウム、非晶質シリコン、非晶質シリコンからなる
3個のnip構造の光起電力素子を順に積層し、nip
nipnip構造のシリコン系非単結晶半導体の積層膜
を連続的に形成した。そして更にモジュール化を行い、
3層タンデム型太陽電池によって構成された35cm×
35cmの太陽電池モジュールを連続的に作製した。
Example 2 Example 1 was repeated except that the i-type semiconductor layer formed in the film forming chamber 103B was changed to amorphous silicon using the apparatus for continuously forming a semiconductor laminated film of the present invention shown in Example 1 of the present invention. In the same manner as described above, three nip-structure photovoltaic elements in which the i-type semiconductor layer is made of amorphous silicon germanium, amorphous silicon, and amorphous silicon are sequentially stacked on the substrate, respectively.
A laminated film of a silicon-based non-single-crystal semiconductor having a nipnip structure was continuously formed. And further modularization,
35cm × composed of three-layer tandem solar cell
A 35 cm solar cell module was produced continuously.

【0306】なお、第1番目の光起電力素子を形成する
成膜室102A乃至105Aにおける成膜条件と、第3
番目の光起電力素子を形成する成膜室102C乃至10
5Cにおける成膜条件は実施例1と同じく第1表と第3
表に示す通りで、第2番目の光起電力素子を形成する成
膜室102B乃至105Bにおける成膜条件のみ第10
表に示すように変更した。
The film forming conditions in the film forming chambers 102A to 105A for forming the first photovoltaic element and the third
Film forming chambers 102C to 102C for forming the th photovoltaic element
The film forming conditions at 5C are the same as those in Example 1 in Tables 1 and 3
As shown in the table, only the film forming conditions in the film forming chambers 102B to 105B for forming the second photovoltaic element are in the 10th.
Changed as shown in the table.

【0307】作製した太陽電池の層構成の模式図を図9
に示す。
FIG. 9 is a schematic view showing the layer structure of the manufactured solar cell.
Shown in

【0308】作製した太陽電池モジュールについて、A
M1.5(100mW/cm2)の疑似太陽光照射下に
て特性評価を行ったところ、その光電変換効率の平均値
は、i型半導体層をマイクロ波プラズマCVD法のみで
形成し、n型半導体層およびp型半導体層を高周波プラ
ズマCVD法によって形成する従来のロール・ツー・ロ
ール方式の装置を用いて作製した太陽電池モジュールの
光電変換効率の平均値を1.00とした相対値で1.1
5と良好な値を示した。また、従来の装置を用いて作製
した場合に±5%あったモジュール間の光電変換効率の
バラツキは±2%以内に減少した。
Regarding the manufactured solar cell module, A
When the characteristics were evaluated under irradiation of simulated sunlight of M1.5 (100 mW / cm 2 ), the average value of the photoelectric conversion efficiency was determined by forming the i-type semiconductor layer only by the microwave plasma CVD method and using the n-type semiconductor layer. A relative value of 1 when the average value of the photoelectric conversion efficiency of a solar cell module manufactured by using a conventional roll-to-roll type apparatus in which a semiconductor layer and a p-type semiconductor layer are formed by a high-frequency plasma CVD method is 1.00. .1
A good value of 5 was shown. In addition, the variation in photoelectric conversion efficiency between modules, which was ± 5% when manufactured using a conventional apparatus, was reduced to within ± 2%.

【0309】比較例2−1 装置例1で示した本発明の装置から高周波プラズマCV
D法によるi型半導体層の成膜室104A、104B、
104Cを除き、p型半導体層の成膜室105A、10
5B、105Cを高周波プラズマCVD法による成膜室
に変えた従来から公知の構成の装置を用い、高周波プラ
ズマCVD法によるi型半導体層の形成をやめ、p型半
導体層を高周波プラズマCVD法によって形成するよう
にした以外は実施例2と同様にして、nipnipni
p構造のシリコン系非単結晶半導体の積層膜を連続的に
形成し、太陽電池モジュールを作製した。
Comparative Example 2-1 Apparatus of the present invention shown in Apparatus Example 1
Film forming chambers 104A, 104B for i-type semiconductor layer by D method,
Except for 104C, p-type semiconductor layer deposition chambers 105A, 105A,
Using an apparatus having a conventionally known structure in which 5B and 105C are changed to a film forming chamber using a high-frequency plasma CVD method, the formation of the i-type semiconductor layer by the high-frequency plasma CVD method is stopped, and the p-type semiconductor layer is formed by the high-frequency plasma CVD method. Nipnipni in the same manner as in the second embodiment, except that
A stacked film of a p-type silicon-based non-single-crystal semiconductor was continuously formed to produce a solar cell module.

【0310】第1番目の光起電力素子を形成する成膜室
102A乃至105Aにおける成膜条件と、第3番目の
光起電力素子を形成する成膜室102C乃至105Cに
おける成膜条件は比較例1−1と同じく第4表と第6表
に示す通りで、第2番目の光起電力素子を形成する成膜
室102B乃至105Bにおける成膜条件のみ第11表
に示すように変更した。
The film forming conditions in the film forming chambers 102A to 105A for forming the first photovoltaic element and the film forming conditions in the film forming chambers 102C to 105C for forming the third photovoltaic element are comparative examples. As shown in Tables 4 and 6, similarly to 1-1, only the film forming conditions in the film forming chambers 102B to 105B for forming the second photovoltaic element were changed as shown in Table 11.

【0311】作製した太陽電池モジュールについて、A
M1.5(100mW/cm2)の疑似太陽光照射下に
て特性評価を行ったところ、その光電変換効率の平均値
は、実施例2で作製した太陽電池モジュールの光電変換
効率の平均値を1.15とした相対値で1.00と低か
った。また、モジュール間の光電変換効率のバラツキも
±5%と大きかった。
[0311] Regarding the manufactured solar cell module, A
When the characteristics were evaluated under irradiation of simulated sunlight of M1.5 (100 mW / cm 2 ), the average value of the photoelectric conversion efficiency was the average value of the photoelectric conversion efficiency of the solar cell module manufactured in Example 2. The relative value was 1.15, which was as low as 1.00. In addition, the variation in photoelectric conversion efficiency between the modules was as large as ± 5%.

【0312】比較例2−2 装置例1で示した本発明の半導体積層膜の連続形成装置
のp型半導体層の成膜室105A、105B、105C
を高周波プラズマCVD法による成膜室に変えた装置を
用い、p型半導体層を高周波プラズマCVD法によって
形成するようにした以外は実施例2と同様にしてnip
nipnip構造のシリコン系非単結晶半導体の積層膜
を連続的に形成し、太陽電池モジュールを作製した。
Comparative Example 2-2 P-type semiconductor layer deposition chambers 105A, 105B and 105C of the apparatus for continuously forming a semiconductor laminated film of the present invention shown in Example 1 of the present invention.
Nip was formed in the same manner as in Example 2 except that the p-type semiconductor layer was formed by a high-frequency plasma CVD method using an apparatus in which a film forming chamber was changed to a high-frequency plasma CVD method.
A laminated film of a silicon-based non-single-crystal semiconductor having a nipnip structure was continuously formed to produce a solar cell module.

【0313】第1番目の光起電力素子を形成する成膜室
102A乃至105Aにおける成膜条件と、第3番目の
光起電力素子を形成する成膜室102C乃至105Cに
おける成膜条件とは比較例1−2と同じく第7表と第9
表とに示す通りで、第2番目の光起電力素子を形成する
成膜室102B乃至105Bにおける成膜条件のみ第1
2表に示すように変更した。
The film forming conditions in the film forming chambers 102A to 105A for forming the first photovoltaic element and the film forming conditions in the film forming chambers 102C to 105C for forming the third photovoltaic element are compared. Tables 7 and 9 as in Example 1-2
As shown in the table, only the film forming conditions in the film forming chambers 102B to 105B for forming the second photovoltaic element are the first.
Changes were made as shown in Table 2.

【0314】作製した太陽電池モジュールについて、A
M1.5(100mW/cm2)の疑似太陽光照射下に
て特性評価を行ったところ、その光電変換効率の平均値
は、実施例2で作製した太陽電池モジュールの光電変換
効率の平均値を1.15とした相対値で1.03と低か
った。また、モジュール間の光電変換効率のバラツキも
±5%と大きかった。
With respect to the manufactured solar cell module,
When the characteristics were evaluated under irradiation of simulated sunlight of M1.5 (100 mW / cm 2 ), the average value of the photoelectric conversion efficiency was the average value of the photoelectric conversion efficiency of the solar cell module manufactured in Example 2. The relative value was 1.15, which was as low as 1.03. In addition, the variation in photoelectric conversion efficiency between the modules was as large as ± 5%.

【0315】実施例3 装置例1で示した本発明の半導体積層膜の連続形成装置
を用い、成膜室103Cにおいて形成されるi型半導体
層を非晶質炭化シリコンに変え、2個の成膜室で形成す
るようにした以外は実施例1と同様にして、基板上にi
型半導体層がそれぞれ非晶質シリコンゲルマニウム、非
晶質シリコンゲルマニウム、非晶質炭化シリコンからな
る3個のnip構造の光起電力素子を順に積層し、ni
pnipnip構造のシリコン系非単結晶半導体の積層
膜を連続的に形成した。そして更にモジュール化を行
い、3層タンデム型太陽電池によって構成された35c
m×35cmの太陽電池モジュールを連続的に作製し
た。
Example 3 The i-type semiconductor layer formed in the film forming chamber 103C was changed to amorphous silicon carbide by using the apparatus for continuously forming a semiconductor laminated film of the present invention shown in the apparatus example 1, and two layers were formed. Except that the film was formed in the film chamber, i
Three nip-structure photovoltaic elements, each of which is composed of amorphous silicon germanium, amorphous silicon germanium, and amorphous silicon carbide, are sequentially stacked, and
A stacked film of a silicon-based non-single-crystal semiconductor having a pnipnip structure was continuously formed. And further modularization, 35c composed of three-layer tandem solar cells
A solar cell module of mx 35 cm was continuously produced.

【0316】なお、第1番目の光起電力素子を形成する
成膜室102A乃至105Aにおける成膜条件と、第2
番目の光起電力素子を形成する成膜室102B乃至10
5Bにおける成膜条件とは実施例1と同じく第1表と第
2表とに示す通りで、第3番目の光起電力素子を形成す
る成膜室102C乃至105Cにおける成膜条件のみ第
13表に示すように変更した。
Note that the film forming conditions in the film forming chambers 102A to 105A for forming the first photovoltaic element and the second
Film forming chambers 102B to 102 for forming the th photovoltaic element
The film forming conditions in 5B are as shown in Tables 1 and 2 as in Example 1. Only the film forming conditions in the film forming chambers 102C to 105C for forming the third photovoltaic element are shown in Table 13. Was changed as shown.

【0317】作製した太陽電池の層構成の模式図を図9
に示す。
FIG. 9 is a schematic diagram showing the layer structure of the manufactured solar cell.
Shown in

【0318】作製した太陽電池モジュールについて、A
M1.5(100mW/cm2)の疑似太陽光照射下に
て特性評価を行ったところ、その光電変換効率の平均値
は、i型半導体層をマイクロ波プラズマCVD法のみで
形成し、n型半導体層およびp型半導体層を高周波プラ
ズマCVD法によって形成する従来のロール・ツー・ロ
ール方式の装置を用いて作製した太陽電池モジュールの
光電変換効率の平均値を1.00とした相対値で1.2
0と良好な値を示した。また、従来の装置を用いて作製
した場合に±5%あったモジュール間の光電変換効率の
バラツキは±2%以内に減少した。
About the manufactured solar cell module, A
When the characteristics were evaluated under irradiation of simulated sunlight of M1.5 (100 mW / cm 2 ), the average value of the photoelectric conversion efficiency was determined by forming the i-type semiconductor layer only by the microwave plasma CVD method and using the n-type semiconductor layer. A relative value of 1 when the average value of the photoelectric conversion efficiency of a solar cell module manufactured by using a conventional roll-to-roll type apparatus in which a semiconductor layer and a p-type semiconductor layer are formed by a high-frequency plasma CVD method is 1.00. .2
0 was a good value. In addition, the variation in photoelectric conversion efficiency between modules, which was ± 5% when manufactured using a conventional apparatus, was reduced to within ± 2%.

【0319】実施例4 装置例1で示した本発明の半導体積層膜の連続形成装置
を用い、成膜室103Cにおいて形成されるi型半導体
層を非晶質炭化シリコンに変え、2個の成膜室で形成す
るようにした以外は実施例2と同様にして、基板上にi
型半導体層がそれぞれ非晶質シリコンゲルマニウム、非
晶質シリコン、非晶質炭化シリコンからなる3個のni
p構造の光起電力素子を順に積層し、nipnipni
p構造のシリコン系非単結晶半導体の積層膜を連続的に
形成した。そして更にモジュール化を行い、3層タンデ
ム型太陽電池によって構成された35cm×35cmの
太陽電池モジュールを連続的に作製した。
Example 4 The i-type semiconductor layer formed in the film forming chamber 103C was changed to amorphous silicon carbide by using the apparatus for continuously forming a semiconductor laminated film of the present invention shown in the apparatus example 1, and two layers were formed. The same procedure as in Example 2 was carried out except that the film was formed in the film chamber.
Three ni layers each of which is composed of amorphous silicon germanium, amorphous silicon, and amorphous silicon carbide.
The p-type photovoltaic elements are sequentially stacked, and nipnipni
A stacked film of a p-type silicon-based non-single-crystal semiconductor was continuously formed. Then, further modularization was performed, and a 35 cm × 35 cm solar cell module constituted by a three-layer tandem type solar cell was continuously produced.

【0320】なお、第1番目の光起電力素子を形成する
成膜室102A乃至105Aにおける成膜条件と、第2
番目の光起電力素子を形成する成膜室102B乃至10
5Bにおける成膜条件とは実施例2と同じく第1表と第
10表とに示す通りで、第3番目の光起電力素子を形成
する成膜室102C乃至105Cにおける成膜条件のみ
第13表に示すように変更した。
The film forming conditions in the film forming chambers 102A to 105A for forming the first photovoltaic element and the second
Film forming chambers 102B to 102 for forming the th photovoltaic element
The film forming conditions in 5B are as shown in Tables 1 and 10 as in Example 2, and only the film forming conditions in the film forming chambers 102C to 105C for forming the third photovoltaic element are shown in Table 13. Was changed as shown.

【0321】作製した太陽電池の層構成の模式図を図9
に示す。
FIG. 9 is a schematic view showing the layer structure of the manufactured solar cell.
Shown in

【0322】作製した太陽電池モジュールについて、A
M1.5(100mW/cm2)の疑似太陽光照射下に
て特性評価を行ったところ、その光電変換効率の平均値
は、i型半導体層をマイクロ波プラズマCVD法のみで
形成し、n型半導体層およびp型半導体層を高周波プラ
ズマCVD法によって形成する従来のロール・ツー・ロ
ール方式の装置を用いて作製した太陽電池モジュールの
光電変換効率の平均値を1.00とした相対値で1.2
0と良好な値を示した。また、従来の装置を用いて作製
した場合に±5%あったモジュール間の光電変換効率の
バラツキは±2%以内に減少した。
About the manufactured solar cell module, A
When the characteristics were evaluated under irradiation of simulated sunlight of M1.5 (100 mW / cm 2 ), the average value of the photoelectric conversion efficiency was determined by forming the i-type semiconductor layer only by the microwave plasma CVD method and using the n-type semiconductor layer. A relative value of 1 when the average value of the photoelectric conversion efficiency of a solar cell module manufactured by using a conventional roll-to-roll type apparatus in which a semiconductor layer and a p-type semiconductor layer are formed by a high-frequency plasma CVD method is 1.00. .2
0 was a good value. In addition, the variation in photoelectric conversion efficiency between modules, which was ± 5% when manufactured using a conventional apparatus, was reduced to within ± 2%.

【0323】実施例5 装置例1で示した本発明の半導体積層膜の連続形成装置
を用い、プラズマドーピングによるp型半導体層の成膜
室105A、105B、105Cの放電周波数を75k
Hzから400kHzに変えた以外は実施例1と同様に
して、nipnipnip構造のシリコン系非単結晶半
導体の積層膜を連続的に形成した。そして更にモジュー
ル化を行い、バンドギャップの異なる光起電力素子を積
層した3層タンデム型太陽電池によって構成された35
cm×35cmの太陽電池モジュールを連続的に作製し
た。
Example 5 The discharge frequency of the p-type semiconductor layer deposition chambers 105A, 105B, and 105C by plasma doping was increased to 75 k using the apparatus for continuously forming a semiconductor laminated film of the present invention described in Example 1 of the apparatus.
A laminated film of a silicon-based non-single-crystal semiconductor having a nipnipnip structure was continuously formed in the same manner as in Example 1 except that the frequency was changed from 400 Hz to 400 kHz. Then, the module is further modularized, and is constituted by a three-layer tandem solar cell in which photovoltaic elements having different band gaps are stacked.
A cm × 35 cm solar cell module was produced continuously.

【0324】作製した太陽電池の層構成の模式図を図9
に示す。
FIG. 9 is a schematic view showing the layer structure of the manufactured solar cell.
Shown in

【0325】作製した太陽電池モジュールについて、A
M1.5(100mW/cm2)の疑似太陽光照射下に
て特性評価を行ったところ、その光電変換効率の平均値
は、i型半導体層をマイクロ波プラズマCVD法のみで
形成し、n型半導体層およびp型半導体層を高周波プラ
ズマCVD法によって形成する従来のロール・ツー・ロ
ール方式の装置を用いて作製した太陽電池モジュールの
光電変換効率の平均値を1.00とした相対値で1.2
0と良好な値を示した。また、従来の装置を用いて作製
した場合に±5%あったモジュール間の光電変換効率の
バラツキは±2%以内に減少した。
About the manufactured solar cell module, A
When the characteristics were evaluated under irradiation of simulated sunlight of M1.5 (100 mW / cm 2 ), the average value of the photoelectric conversion efficiency was determined by forming the i-type semiconductor layer only by the microwave plasma CVD method and using the n-type semiconductor layer. A relative value of 1 when the average value of the photoelectric conversion efficiency of a solar cell module manufactured by using a conventional roll-to-roll type apparatus in which a semiconductor layer and a p-type semiconductor layer are formed by a high-frequency plasma CVD method is 1.00. .2
0 was a good value. In addition, the variation in photoelectric conversion efficiency between modules, which was ± 5% when manufactured using a conventional apparatus, was reduced to within ± 2%.

【0326】実施例6 装置例1で示した本発明の半導体積層膜の連続形成装置
を用い、プラズマドーピングによるp型半導体層の成膜
室105A、105B、105Cに導入する原料ガス中
にSiH4ガスを約10nmの半導体層を堆積によって
形成するには十分に少ない量の3sccmだけ加えた以
外は実施例1と同様にして、nipnipnip構造の
シリコン系非単結晶半導体の積層膜を連続的に形成し
た。そして更にモジュール化を行い、バンドギャップの
異なる光起電力素子を積層した3層タンデム型太陽電池
によって構成された35cm×35cmの太陽電池モジ
ュールを連続的に作製した。
Example 6 Using the apparatus for continuously forming a semiconductor multilayer film of the present invention shown in the apparatus example 1, SiH 4 was contained in the source gas introduced into the film forming chambers 105A, 105B and 105C for p-type semiconductor layers by plasma doping. A laminated film of a silicon-based non-single-crystal semiconductor having a nipnipnip structure is continuously formed in the same manner as in Example 1 except that 3 sccm, which is a gas small enough to form a semiconductor layer of about 10 nm by deposition, is added. did. Then, further modularization was performed, and a 35 cm × 35 cm solar cell module constituted by a three-layer tandem type solar cell in which photovoltaic elements having different band gaps were stacked was continuously produced.

【0327】作製した太陽電池の層構成の模式図を図9
に示す。
FIG. 9 is a schematic view showing the layer structure of the manufactured solar cell.
Shown in

【0328】作製した太陽電池モジュールについて、A
M1.5(100mW/cm2)の疑似太陽光照射下に
て特性評価を行ったところ、その光電変換効率の平均値
は、i型半導体層をマイクロ波プラズマCVD法のみで
形成し、n型半導体層およびp型半導体層を高周波プラ
ズマCVD法によって形成する従来のロール・ツー・ロ
ール方式の装置を用いて作製した太陽電池モジュールの
光電変換効率の平均値を1.00とした相対値で1.1
8と良好な値を示した。また、従来の装置を用いて作製
した場合に±5%あったモジュール間の光電変換効率の
バラツキは±2%以内に減少した。
About the produced solar cell module, A
When the characteristics were evaluated under irradiation of simulated sunlight of M1.5 (100 mW / cm 2 ), the average value of the photoelectric conversion efficiency was determined by forming the i-type semiconductor layer only by the microwave plasma CVD method and using the n-type semiconductor layer. A relative value of 1 when the average value of the photoelectric conversion efficiency of a solar cell module manufactured by using a conventional roll-to-roll type apparatus in which a semiconductor layer and a p-type semiconductor layer are formed by a high-frequency plasma CVD method is 1.00. .1
A good value of 8 was obtained. In addition, the variation in photoelectric conversion efficiency between modules, which was ± 5% when manufactured using a conventional apparatus, was reduced to within ± 2%.

【0329】比較例6 装置例1で示した本発明の装置のp型半導体層の成膜室
に導入する原料ガス中にSiH4ガスを約10nmの半
導体層を堆積によって形成するのに十分な量の30sc
cmだけ加えて、p型半導体層を低周波プラズマCVD
法によって形成するようにした以外は実施例6と同様に
して、nipnipnip構造のシリコン系非単結晶半
導体の積層膜を連続的に形成し、太陽電池モジュールを
作製した。
Comparative Example 6 In the source gas introduced into the film formation chamber for the p-type semiconductor layer of the apparatus of the present invention shown in the apparatus example 1, SiH 4 gas was sufficient to form a semiconductor layer of about 10 nm by deposition. Quantity of 30sc
cm and the p-type semiconductor layer is formed by low-frequency plasma CVD.
A solar cell module was manufactured by continuously forming a laminated film of a silicon-based non-single-crystal semiconductor having a nipnipnip structure in the same manner as in Example 6, except that the solar cell module was formed by the method.

【0330】作製した太陽電池モジュールについて、A
M1.5(100mW/cm2)の疑似太陽光照射下に
て特性評価を行ったところ、その光電変換効率の平均値
は、i型半導体層をマイクロ波プラズマCVD法のみで
形成し、n型半導体層およびp型半導体層を高周波プラ
ズマCVD法によって形成する従来のロール・ツー・ロ
ール方式の装置を用いて作製した太陽電池モジュールの
光電変換効率の平均値を1.00とした相対比較で0.
85と低かった。また、モジュール間の光電変換効率の
バラツキは±6%と大きかった。
About the manufactured solar cell module, A
When the characteristics were evaluated under irradiation of simulated sunlight of M1.5 (100 mW / cm 2 ), the average value of the photoelectric conversion efficiency was determined by forming the i-type semiconductor layer only by the microwave plasma CVD method and using the n-type semiconductor layer. When the average value of the photoelectric conversion efficiency of a solar cell module manufactured using a conventional roll-to-roll type apparatus in which a semiconductor layer and a p-type semiconductor layer are formed by a high-frequency plasma CVD method is 0, a relative comparison is 0. .
It was as low as 85. The variation in photoelectric conversion efficiency between modules was as large as ± 6%.

【0331】実施例7 装置例1で示した本発明の半導体積層膜の連続形成装置
を用い、成膜室102A、102B、102Cでp型半
導体層を、成膜室105A、105B、105Cでn型
半導体層を形成するようにして、形成する半導体層の伝
導型を逆に変えた以外は実施例1と同様にして、nip
nipnip構造のシリコン系非単結晶半導体の積層膜
を連続的に形成した。そして更にモジュール化を行い、
バンドギャップの異なる光起電力素子を積層した3層タ
ンデム型太陽電池によって構成された35cm×35c
mの太陽電池モジュールを連続的に作製した。
Example 7 The p-type semiconductor layer was formed in the film forming chambers 102A, 102B, and 102C, and the n-type semiconductor layer was formed in the film forming chambers 105A, 105B, and 105C by using the apparatus for continuously forming a semiconductor laminated film of the present invention shown in the apparatus example 1. Nip was formed in the same manner as in Example 1 except that the conductivity type of the semiconductor layer to be formed was changed in the opposite manner so that the semiconductor layer was formed.
A laminated film of a silicon-based non-single-crystal semiconductor having a nipnip structure was continuously formed. And further modularization,
35 cm × 35 c composed of a three-layer tandem solar cell in which photovoltaic elements with different band gaps are stacked
m solar cell modules were continuously produced.

【0332】第14表に第1番目の光起電力素子を形成
する成膜室102A乃至105Aにおける成膜条件を、
第15表に第2番目の光起電力素子を形成する成膜室1
02B乃至105Bにおける成膜条件を、第16表に第
3番目の光起電力素子を形成する成膜室102C乃至1
05Cにおける成膜条件を示す。
[0332] Table 14 shows film forming conditions in the film forming chambers 102A to 105A for forming the first photovoltaic element.
Table 15 shows the film formation chamber 1 for forming the second photovoltaic element.
Table 16 shows the film forming conditions in the film forming chambers 102C to 102C for forming the third photovoltaic element in Table 16B.
The film forming conditions at 05C are shown.

【0333】作製した太陽電池の層構成の模式図を図1
0に示す。
FIG. 1 is a schematic view showing the layer structure of the manufactured solar cell.
0 is shown.

【0334】作製した太陽電池モジュールについて、A
M1.5(100mW/cm2)の疑似太陽光照射下に
て特性評価を行ったところ、その光電変換効率の平均値
は、i型半導体層をマイクロ波プラズマCVD法のみで
形成し、p型半導体層およびn型半導体層を高周波プラ
ズマCVD法によって形成する従来のロール・ツー・ロ
ール方式の装置を用いて作製した太陽電池モジュールの
光電変換効率の平均値を1.00とした相対値で1.2
0と良好な値を示した。また、従来の装置を用いて作製
した場合に±5%あったモジュール間の光電変換効率の
バラツキは±2%以内に減少した。
About the produced solar cell module, A
The characteristics were evaluated under simulated sunlight irradiation of M1.5 (100 mW / cm 2 ). The average value of the photoelectric conversion efficiencies was as follows: the i-type semiconductor layer was formed only by the microwave plasma CVD method, and the p-type A relative value of 1 when the average value of the photoelectric conversion efficiency of a solar cell module manufactured using a conventional roll-to-roll type apparatus in which a semiconductor layer and an n-type semiconductor layer are formed by a high-frequency plasma CVD method is 1.00. .2
0 was a good value. In addition, the variation in the photoelectric conversion efficiency between modules, which was ± 5% when manufactured using the conventional apparatus, was reduced to within ± 2%.

【0335】実施例8 装置例1で示した本発明の半導体積層膜の連続形成装置
を用い、帯状基板としてSUS430BAにAg層とZ
nO層をスパッタリングしたものから表面を十分に洗
浄、脱脂したSUS430BAに変えた以外は実施例1
と同様にして、nipnipnip構造のシリコン系非
単結晶半導体の積層膜を連続的に形成した。そして更に
モジュール化を行い、バンドギャップの異なる光起電力
素子を積層した3層タンデム型太陽電池によって構成さ
れた35cm×35cmの太陽電池モジュールを連続的
に作製した。
Example 8 The apparatus for continuously forming a semiconductor laminated film of the present invention shown in Example 1 was used, and an Ag layer and a Z layer were formed on SUS430BA as a band-shaped substrate.
Example 1 except that the surface was changed from SUS430BA whose surface was sufficiently cleaned and degreased from the sputtered nO layer.
Similarly to the above, a laminated film of a silicon-based non-single-crystal semiconductor having a nipnipnip structure was continuously formed. Then, further modularization was performed, and a 35 cm × 35 cm solar cell module constituted by a three-layer tandem type solar cell in which photovoltaic elements having different band gaps were stacked was continuously produced.

【0336】作製した太陽電池の層構成の模式図を図9
に示す。
FIG. 9 is a schematic diagram showing the layer structure of the manufactured solar cell.
Shown in

【0337】作製した太陽電池モジュールについて、A
M1.5(100mW/cm2)の疑似太陽光照射下に
て特性評価を行ったところ、その光電変換効率の平均値
は、帯状基板としてSUS430BAを用い、i型半導
体層をマイクロ波プラズマCVD法のみで形成し、n型
半導体層およびp型半導体層を高周波プラズマCVD法
によって形成する従来のロール・ツー・ロール方式の装
置を用いて作製した太陽電池モジュールの光電変換効率
の平均値を1.00とした相対値で1.20と良好な値
を示した。また、従来の装置を用いて作製した場合に±
5%あったモジュール間の光電変換効率のバラツキは±
2%以内に減少した。
About the produced solar cell module, A
When the characteristics were evaluated under simulated sunlight irradiation of M1.5 (100 mW / cm 2 ), the average value of the photoelectric conversion efficiencies was as follows: SUS430BA was used as the band-shaped substrate, and the i-type semiconductor layer was subjected to microwave plasma CVD. And the average value of the photoelectric conversion efficiency of a solar cell module manufactured using a conventional roll-to-roll type apparatus in which an n-type semiconductor layer and a p-type semiconductor layer are formed by high-frequency plasma CVD. A good value of 1.20 was obtained with a relative value of 00. In addition, when fabricated using a conventional apparatus, ±
The variation in photoelectric conversion efficiency between modules, which was 5%, is ±
It decreased within 2%.

【0338】実施例9 装置例2で示した本発明の半導体積層膜の連続形成装置
を用い、帯状基板表面をグロー放電洗浄され、マイクロ
波プラズマCVD法によるi型半導体層の形成前に高周
波プラズマCVD法によるi型半導体層が形成され、p
型半導体層の形成前にi型半導体層表面が水素プラズマ
処理されるようにした以外は実施例1とほぼ同様にし
て、基板上にi型半導体層がそれぞれ非晶質シリコンゲ
ルマニウム、非晶質シリコンゲルマニウム、非晶質シリ
コンからなる3個のnip構造の光起電力素子を順に積
層し、nipnipnip構造のシリコン系非単結晶半
導体の積層膜を連続的に形成した。そして更にモジュー
ル化を行い、バンドギャプの異なる光起電力素子を積層
した3層タンデム型太陽電池によって構成された35c
m×35cmの太陽電池モジュールを連続的に作製し
た。
Example 9 Using the apparatus for continuously forming a semiconductor laminated film of the present invention shown in Example 2 of the present invention, the surface of a strip-shaped substrate was subjected to glow discharge cleaning, and high-frequency plasma was formed before forming an i-type semiconductor layer by microwave plasma CVD. An i-type semiconductor layer is formed by the CVD method,
In the same manner as in Example 1 except that the surface of the i-type semiconductor layer was subjected to hydrogen plasma treatment before the formation of the type semiconductor layer, an i-type semiconductor layer was formed on the substrate by amorphous silicon germanium and amorphous silicon, respectively. Three photovoltaic elements having a nip structure composed of silicon germanium and amorphous silicon were sequentially laminated, and a laminated film of a silicon-based non-single-crystal semiconductor having a nipnipnip structure was continuously formed. Then, further modularization is performed, and 35c constituted by a three-layer tandem solar cell in which photovoltaic elements having different band gaps are stacked.
A solar cell module of mx 35 cm was continuously produced.

【0339】なお、グロー放電洗浄はHeの高周波プラ
ズマで行い、水素プラズマ処理は低周波プラズマで行っ
た。
The glow discharge cleaning was performed using He high frequency plasma, and the hydrogen plasma processing was performed using low frequency plasma.

【0340】第17表に第1番目の光起電力素子を形成
する成膜室211乃至205Aにおける成膜条件および
表面処理条件を、第18表に第2番目の光起電力素子を
形成する成膜室202B乃至205Bにおける成膜条件
および表面処理条件を、第19表に第3番目の光起電力
素子を形成する成膜室202C乃至205Cにおける成
膜条件および表面処理条件を示す。
Table 17 shows the film forming conditions and surface treatment conditions in the film forming chambers 211 to 205A for forming the first photovoltaic element, and Table 18 shows the conditions for forming the second photovoltaic element. Table 19 shows the film formation conditions and surface treatment conditions in the film chambers 202B to 205B, and Table 19 shows the film formation conditions and surface treatment conditions in the film formation chambers 202C to 205C for forming the third photovoltaic element.

【0341】作製した太陽電池の層構成の模式図を図1
1に示す。
FIG. 1 is a schematic view showing the layer structure of the manufactured solar cell.
It is shown in FIG.

【0342】作製した太陽電池モジュールについて、A
M1.5(100mW/cm2)の疑似太陽光照射下に
て特性評価を行ったところ、その光電変換効率の平均値
は、i型半導体層をマイクロ波プラズマCVD法のみで
形成し、n型半導体層およびp型半導体層を高周波プラ
ズマCVD法によって形成する従来のロール・ツー・ロ
ール方式の装置を用いて作製した太陽電池モジュールの
光電変換効率の平均値を1.00とした相対値で1.2
2と良好な値を示した。また、従来の装置を用いて作製
した場合に±5%あったモジュール間の光電変換効率の
バラツキは±1.5%以内に減少した。
About the manufactured solar cell module, A
When the characteristics were evaluated under irradiation of simulated sunlight of M1.5 (100 mW / cm 2 ), the average value of the photoelectric conversion efficiency was determined by forming the i-type semiconductor layer only by the microwave plasma CVD method and using the n-type semiconductor layer. A relative value of 1 when the average value of the photoelectric conversion efficiency of a solar cell module manufactured by using a conventional roll-to-roll type apparatus in which a semiconductor layer and a p-type semiconductor layer are formed by a high-frequency plasma CVD method is 1.00. .2
A good value of 2 was shown. In addition, the variation in photoelectric conversion efficiency between modules, which was ± 5% when manufactured using a conventional apparatus, was reduced to within ± 1.5%.

【0343】実施例10 装置例2で示した本発明の半導体積層膜の連続形成装置
を用い、帯状基板表面をグロー放電洗浄され、マイクロ
波プラズマCVD法によるi型半導体層の形成前に高周
波プラズマCVD法によるi型半導体層が形成され、p
型半導体層の形成前にi型半導体層表面が水素プラズマ
処理されるようにした以外は実施例4とほぼ同様にし
て、基板上にi型半導体層がそれぞれ非晶質シリコンゲ
ルマニウム、非晶質シリコン、非晶質炭化シリコンから
なる3個のnip構造の光起電力素子を順に積層し、n
ipnipnip構造のシリコン系非単結晶半導体の積
層膜を連続的に形成した。そして更にモジュール化を行
い、バンドギャプの異なる光起電力素子を積層した3層
タンデム型太陽電池によって構成された35cm×35
cmの太陽電池モジュールを連続的に作製した。
Example 10 The surface of a belt-shaped substrate was subjected to glow discharge cleaning using the apparatus for continuously forming a semiconductor laminated film of the present invention shown in Example 2 of the present invention, and high-frequency plasma was formed before forming an i-type semiconductor layer by microwave plasma CVD. An i-type semiconductor layer is formed by the CVD method,
In the same manner as in Example 4 except that the surface of the i-type semiconductor layer was subjected to hydrogen plasma treatment before the formation of the type semiconductor layer, an i-type semiconductor layer was formed on the substrate by amorphous silicon germanium and amorphous silicon, respectively. Three photovoltaic elements having a nip structure composed of silicon and amorphous silicon carbide are sequentially stacked, and n
A stacked film of a silicon-based non-single-crystal semiconductor having an ipnipnip structure was continuously formed. Then, further modularization is performed, and 35 cm × 35 constituted by a three-layer tandem solar cell in which photovoltaic elements having different band gaps are stacked.
cm of solar cell modules were continuously produced.

【0344】なお、グロー放電洗浄はHeの高周波プラ
ズマで行い、水素プラズマ処理は低周波プラズマで行っ
た。
The glow discharge cleaning was performed with He high-frequency plasma, and the hydrogen plasma treatment was performed with low-frequency plasma.

【0345】第17表に第1番目の光起電力素子を形成
する成膜室211乃至205Aにおける成膜条件および
表面処理条件を、第20表に第2番目の光起電力素子を
形成する成膜室202B乃至205Bにおける成膜条件
および表面処理条件を、第21表に第3番目の光起電力
素子を形成する成膜室202C乃至205Cにおける成
膜条件および表面処理条件を示す。
Table 17 shows the film forming conditions and surface treatment conditions in the film forming chambers 211 to 205A for forming the first photovoltaic element, and Table 20 shows the conditions for forming the second photovoltaic element. Table 21 shows the film formation conditions and surface treatment conditions in the film chambers 202B to 205B, and Table 21 shows the film formation conditions and surface treatment conditions in the film formation chambers 202C to 205C for forming the third photovoltaic element.

【0346】作製した太陽電池の層構成の模式図を図1
1に示す。
FIG. 1 is a schematic view showing the layer structure of the manufactured solar cell.
It is shown in FIG.

【0347】作製した太陽電池モジュールについて、A
M1.5(100mW/cm2)の疑似太陽光照射下に
て特性評価を行ったところ、その光電変換効率の平均値
は、i型半導体層をマイクロ波プラズマCVD法のみで
形成し、n型半導体層およびp型半導体層を高周波プラ
ズマCVD法によって形成する従来のロール・ツー・ロ
ール方式の装置を用いて作製した太陽電池モジュールの
光電変換効率の平均値を1.00とした相対値で1.2
2と良好な値を示した。また、従来の装置を用いて作製
した場合に±5%あったモジュール間の光電変換効率の
バラツキは±1.5%以内に減少した。
About the produced solar cell module, A
When the characteristics were evaluated under irradiation of simulated sunlight of M1.5 (100 mW / cm 2 ), the average value of the photoelectric conversion efficiency was determined by forming the i-type semiconductor layer only by the microwave plasma CVD method and using the n-type semiconductor layer. A relative value of 1 when the average value of the photoelectric conversion efficiency of a solar cell module manufactured by using a conventional roll-to-roll type apparatus in which a semiconductor layer and a p-type semiconductor layer are formed by a high-frequency plasma CVD method is 1.00. .2
A good value of 2 was shown. In addition, the variation in photoelectric conversion efficiency between modules, which was ± 5% when manufactured using a conventional apparatus, was reduced to within ± 1.5%.

【0348】実施例11 装置例2で示した本発明の半導体積層膜の連続形成装置
を用い、帯状基板表面をグロー放電洗浄され、マイクロ
波プラズマCVD法によるi型半導体層の形成前に高周
波プラズマCVD法によるi型半導体層が形成され、n
型半導体層の形成前にi型半導体層表面が水素プラズマ
処理されるようにした以外は実施例7とほぼ同様にし
て、pinpinpin構造のシリコン系非単結晶半導
体の積層膜を連続的に形成した。そして更にモジュール
化を行い、バンドギャプの異なる光起電力素子を積層し
た3層タンデム型太陽電池によって構成された太陽電池
モジュールを連続的に作製した。
Example 11 The surface of a strip-shaped substrate was subjected to glow discharge cleaning using the apparatus for continuously forming a semiconductor laminated film of the present invention shown in Example 2 of the present invention, and high-frequency plasma was formed before forming an i-type semiconductor layer by microwave plasma CVD. An i-type semiconductor layer is formed by a CVD method,
In the same manner as in Example 7 except that the surface of the i-type semiconductor layer was subjected to the hydrogen plasma treatment before the formation of the type semiconductor layer, a laminated film of a silicon-based non-single-crystal semiconductor having a pinpinpin structure was continuously formed. . Then, further modularization was performed, and a solar cell module constituted by a three-layer tandem type solar cell in which photovoltaic elements having different band gaps were stacked was continuously manufactured.

【0349】なお、グロー放電洗浄はHeの高周波プラ
ズマで行い、水素プラズマ処理は低周波プラズマで行っ
た。
The glow discharge cleaning was performed using He high-frequency plasma, and the hydrogen plasma processing was performed using low-frequency plasma.

【0350】第22表に第1番目の光起電力素子を形成
する成膜室211乃至205Aにおける成膜条件および
表面処理条件を、第23表に第2番目の光起電力素子を
形成する成膜室202B乃至205Bにおける成膜条件
および表面処理条件を、第24表に第3番目の光起電力
素子を形成する成膜室202C乃至205Cにおける成
膜条件および表面処理条件を示す。
Table 22 shows the film forming conditions and surface treatment conditions in the film forming chambers 211 to 205A for forming the first photovoltaic element, and Table 23 shows the conditions for forming the second photovoltaic element. Table 24 shows the film forming conditions and surface treatment conditions in the film chambers 202B to 205B in which the third photovoltaic element is formed.

【0351】作製した太陽電池の層構成の模式図を図1
2に示す。
FIG. 1 is a schematic view showing the layer structure of the manufactured solar cell.
It is shown in FIG.

【0352】作製した太陽電池モジュールについて、A
M1.5(100mW/cm2)の疑似太陽光照射下に
て特性評価を行ったところ、その光電変換効率の平均値
は、i型半導体層をマイクロ波プラズマCVD法のみで
形成し、p型半導体層およびn型半導体層を高周波プラ
ズマCVD法によって形成する従来のロール・ツー・ロ
ール方式の装置を用いて作製した太陽電池モジュールの
光電変換効率の平均値を1.00とした相対値で1.2
2と良好な値を示した。また、従来の装置を用いて作製
した場合に±5%あったモジュール間の光電変換効率の
バラツキは±1.5%以内に減少した。
About the produced solar cell module, A
The characteristics were evaluated under simulated sunlight irradiation of M1.5 (100 mW / cm 2 ). The average value of the photoelectric conversion efficiencies was as follows: the i-type semiconductor layer was formed only by the microwave plasma CVD method, and the p-type A relative value of 1 when the average value of the photoelectric conversion efficiency of a solar cell module manufactured using a conventional roll-to-roll type apparatus in which a semiconductor layer and an n-type semiconductor layer are formed by a high-frequency plasma CVD method is 1.00. .2
A good value of 2 was shown. In addition, the variation in photoelectric conversion efficiency between modules, which was ± 5% when manufactured using a conventional apparatus, was reduced to within ± 1.5%.

【0353】実施例12 装置例2で示した構成の本発明の半導体積層膜の連続形
成装置を用い、幅36cmの幅広の帯状基板を使用した
以外は実施例9とほぼ同様にして、nipnip構造の
シリコン系非単結晶半導体の積層膜を連続的に形成し、
バンドギャプの異なる太陽電池セルを積層した3層タン
デム型太陽電池によって構成された、35cm×35c
mの太陽電池モジュールを連続的に作製した。
Example 12 A nipnip structure was formed in substantially the same manner as in Example 9 except that the apparatus for continuously forming a semiconductor laminated film of the present invention having the structure shown in Example 2 was used and a wide band-like substrate having a width of 36 cm was used. Continuously forming a laminated film of a silicon-based non-single-crystal semiconductor of
35cm × 35c composed of three-layer tandem solar cells in which solar cells with different band gaps are stacked
m solar cell modules were continuously produced.

【0354】本発明で用いた装置は、帯状基板の幅方向
に対する寸法のみ実施例1〜11で用いた装置の3倍で
あった。マイクロ波プラズマCVD法による成膜室20
3A、203B、203C内にそれぞれ3個、3個、1
個備えられた成膜室には、それぞれ帯状基板の両側にマ
イクロ波投入手段が対向して配設され、成膜室203A
には計6個、成膜室203Bには計4個、成膜室203
Cには計2個のマイクロ波投入手段からマイクロ波電力
を投入した。
In the apparatus used in the present invention, only the dimension in the width direction of the strip-shaped substrate was three times that of the apparatus used in Examples 1 to 11. Deposition chamber 20 by microwave plasma CVD
3, 3, 1 in 3A, 203B, 203C respectively
In each of the film forming chambers, microwave input means are disposed on both sides of the strip-shaped substrate so as to face each other.
In the film forming chamber 203B, and four in the film forming chamber 203B.
Microwave power was applied to C from a total of two microwave input means.

【0355】尚、対向して配設されたマイクロ波投入手
段の電界方向は互いに垂直であった。
The directions of the electric fields of the microwave injection means arranged opposite to each other were perpendicular to each other.

【0356】第25表に第1番目の光起電力素子を形成
する成膜室211乃至205Aにおける成膜条件および
表面処理条件を、第26表に第2番目の光起電力素子を
形成する成膜室202B乃至205Bにおける成膜条件
および表面処理条件を、第27表に第3番目の光起電力
素子を形成する成膜室202C乃至205Cにおける成
膜条件および表面処理条件を示す。
Table 25 shows the film forming conditions and surface treatment conditions in the film forming chambers 211 to 205A for forming the first photovoltaic element, and Table 26 shows the conditions for forming the second photovoltaic element. Table 27 shows the film formation conditions and surface treatment conditions in the film chambers 202B to 205B, and Table 27 shows the film formation conditions and surface treatment conditions in the film formation chambers 202C to 205C for forming the third photovoltaic element.

【0357】作製した太陽電池の層構成の模式図を図1
1に示す。
FIG. 1 is a schematic view showing the layer structure of the manufactured solar cell.
It is shown in FIG.

【0358】作製した太陽電池モジュールについて、A
M1.5(100mW/cm2)の疑似太陽光照射下に
て特性評価を行ったところ、その光電変換効率の平均値
は、i型半導体層をマイクロ波プラズマCVD法のみで
形成し、n型半導体層およびp型半導体層を高周波プラ
ズマCVD法によって形成する従来のロール・ツー・ロ
ール方式の装置を用いて作製した太陽電池モジュールの
光電変換効率の平均値を1.00とした相対値で1.2
3と良好な値を示した。また、従来の装置を用いて作製
した場合に±6%あったモジュール間の光電変換効率の
バラツキは±2.0%以内に減少しており、大面積にわ
たって高品質の光起電力素子用の半導体積層膜が均一性
良く形成されたことを確認した。
About the manufactured solar cell module, A
When the characteristics were evaluated under irradiation of simulated sunlight of M1.5 (100 mW / cm 2 ), the average value of the photoelectric conversion efficiency was determined by forming the i-type semiconductor layer only by the microwave plasma CVD method and using the n-type semiconductor layer. A relative value of 1 when the average value of the photoelectric conversion efficiency of a solar cell module manufactured by using a conventional roll-to-roll type apparatus in which a semiconductor layer and a p-type semiconductor layer are formed by a high-frequency plasma CVD method is 1.00. .2
A good value of 3 was obtained. In addition, the variation in the photoelectric conversion efficiency between modules, which was ± 6% when manufactured using the conventional apparatus, has been reduced to within ± 2.0%, and the quality for photovoltaic elements of high quality over a large area has been reduced. It was confirmed that the semiconductor laminated film was formed with good uniformity.

【0359】[0359]

【表1】 [Table 1]

【0360】[0360]

【表2】 [Table 2]

【0361】[0361]

【表3】 [Table 3]

【0362】[0362]

【表4】 [Table 4]

【0363】[0363]

【表5】 [Table 5]

【0364】[0364]

【表6】 [Table 6]

【0365】[0365]

【表7】 [Table 7]

【0366】[0366]

【表8】 [Table 8]

【0367】[0367]

【表9】 [Table 9]

【0368】[0368]

【表10】 [Table 10]

【0369】[0369]

【表11】 [Table 11]

【0370】[0370]

【表12】 [Table 12]

【0371】[0371]

【表13】 [Table 13]

【0372】[0372]

【表14】 [Table 14]

【0373】[0373]

【表15】 [Table 15]

【0374】[0374]

【表16】 [Table 16]

【0375】[0375]

【表17】 [Table 17]

【0376】[0376]

【表18】 [Table 18]

【0377】[0377]

【表19】 [Table 19]

【0378】[0378]

【表20】 [Table 20]

【0379】[0379]

【表21】 [Table 21]

【0380】[0380]

【表22】 [Table 22]

【0381】[0381]

【表23】 [Table 23]

【0382】[0382]

【表24】 [Table 24]

【0383】[0383]

【表25】 [Table 25]

【0384】[0384]

【表26】 [Table 26]

【0385】[0385]

【表27】 [Table 27]

【0386】[0386]

【発明の効果】本発明によれば、ロール・ツー・ロール
方式で、マイクロ波プラズマCVD法によるi型半導体
層上に高周波プラズマCVD法によるi型半導体層を積
層した後に、プラズマドーピングを行なって不純物ドー
プ層を形成することにより、高品質の光起電力素子用の
半導体積層膜を大面積に特性のバラツキやムラなく、高
速かつ連続的に形成することができる。
According to the present invention, an i-type semiconductor layer formed by a high-frequency plasma CVD method is laminated on an i-type semiconductor layer formed by a microwave plasma CVD method in a roll-to-roll method, and then plasma doping is performed. By forming the impurity-doped layer, a high-quality semiconductor laminated film for a photovoltaic element can be formed over a large area at high speed and continuously without variation or unevenness in characteristics.

【0387】さらに、本発明によれば、光劣化が少な
く、高い光電変換効率が得られる3層タンデム型の光起
電力素子用の半導体積層膜を大面積に高速かつ連続的に
形成することができる。
Furthermore, according to the present invention, it is possible to form a three-layer tandem type semiconductor laminated film for a photovoltaic element of high photovoltaic efficiency at a high speed and continuously over a large area with little light degradation. it can.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】本発明の半導体積層膜の連続形成装置の一例を
示す模式的断面図である。
FIG. 1 is a schematic sectional view showing an example of an apparatus for continuously forming a semiconductor laminated film according to the present invention.

【図2】本発明の半導体積層膜の連続形成装置の他の一
例を示す模式的断面図である。
FIG. 2 is a schematic cross-sectional view showing another example of the apparatus for continuously forming a semiconductor laminated film of the present invention.

【図3】プラズマドーピングにおける放電周波数fと形
成された光起電力素子の開放電圧Vocの関係を示す図
である。
FIG. 3 is a diagram showing a relationship between a discharge frequency f in plasma doping and an open voltage Voc of a formed photovoltaic element.

【図4】本発明の装置におけるマイクロ波プラズマCV
D法による成膜室の一例を示す模式的断面図である。
FIG. 4 shows a microwave plasma CV in the apparatus of the present invention.
FIG. 3 is a schematic cross-sectional view illustrating an example of a film forming chamber by a method D.

【図5】成膜室ユニットの一例を示す模式図である。FIG. 5 is a schematic diagram showing an example of a film forming chamber unit.

【図6】本発明の装置における高周波プラズマCVD法
による成膜室の一例を示す模式的断面図である。
FIG. 6 is a schematic cross-sectional view showing an example of a film forming chamber by a high-frequency plasma CVD method in the apparatus of the present invention.

【図7】図7Aは、本発明の装置における帯状基板の巻
き出し室の一例を示す模式的断面図であり、図7Bは帯
状基板の巻き取り室の一例を示す模式的断面図である。
FIG. 7A is a schematic cross-sectional view showing an example of a band-shaped substrate unwinding chamber in the apparatus of the present invention, and FIG. 7B is a schematic cross-sectional view showing an example of a band-shaped substrate winding chamber.

【図8】ステアリング機構の一例を示す模式図である。FIG. 8 is a schematic diagram illustrating an example of a steering mechanism.

【図9】本発明の光起電力素子の一例を示す模式的断面
図である。
FIG. 9 is a schematic sectional view showing an example of the photovoltaic device of the present invention.

【図10】本発明の別の光起電力素子の一例を示す模式
的断面図である。
FIG. 10 is a schematic sectional view showing an example of another photovoltaic element of the present invention.

【図11】本発明のさらに別の光起電力素子の一例を示
す模式的断面図である。
FIG. 11 is a schematic sectional view showing an example of still another photovoltaic element of the present invention.

【図12】本発明の別の光起電力素子の一例を示す模式
的断面図である。
FIG. 12 is a schematic sectional view showing an example of another photovoltaic element of the present invention.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

101、201、702A 帯状基板の巻き出し室 102A、102B、102C、202A、202B、
202C 高周波プラズマCVD法によるn(または
p)型半導体層の成膜室 103A、103B、103C、203A、203B、
203C マイクロ波プラズマCVD法によるi型半導
体層の成膜室 104A、104B、104C、204A、204B、
204C 高周波プラズマCVD法によるi型半導体層
の成膜室 105A、105B、105C、205A、205B、
205C プラズマドーピングによるp(またはn)型
半導体層の成膜室 106、206、702B 帯状基板の巻き取り室 107、207、403、4044、603、604、
705A、705Bガスゲート 108、208、401、501、601、701A、
701B、801 帯状基板 109、209、703A 帯状基板の巻き出しボビン 110、210、703B 帯状基板の巻き取りボビン 706A 保護フィルムの巻き取りボビン 706B 保護フィルムの巻き出しボビン 211 グロー放電洗浄室 212A、212B、212C、 高周波プラズマCV
D法によるi型層の成膜室 213A、213B、212C 水素プラズマ処理室 402、602 真空容器 405、505 放電室ユニット 406、407、408、506、507、508 成
膜室 409、410、411、511、607 原料ガス導
入管 412、413、414、514 圧力測定管 415、416、417、515、516、517 バ
イアス電極 418、419、420、518、519、520 マ
イクロ波導入窓 421、422、423、424、521、522、5
23、524 穴開き仕切板 425、426、608、708A、708B 排気管 427 荒引き用排気管 428、528 粉受け板 429、529、611 プラズマ漏れガード 430 成膜室温度制御装置 431、612 蓋 432、613、614 ランプヒーター 433、434、435 基板温度制御装置 436、437、438、439、615、616 熱
電対 440、617 リフレクター 441、445、618 支持ローラー 442 分離通路 443、444 ゲートガス導入管 550 矩形導波管 551 モード変換器 552、553 アルミナセラミックス製円板 605 放電室 606 放電電極 609 ブロックヒーター 610 放電室外部排気口 704A、704B、804 ローラー 707A、707B 保護フィルム 802 横ズレ検知機構 803 回転機構 805 帯状基板の移動方向 806 軸受 901、1001、1101、1201 基板 902A、902B、902C、1102A、1102
B、1102C 高周波プラズマCVD法によるn型半
導体層 903A、903B、1003A、1003B、100
3C、1103A、1103B、1103C、1203
A、1203B マイクロ波プラズマCVD法によるi
型半導体層 904A、904B、904C、1004A、1004
B、1004C、1104A、1104B、1104
C、1108A、1108B、1108C、1204
A、1204B、1204C、1208A、1208
B、1208C、 高周波プラズマCVD法によるi型
半導体層 905A、905B、905C、1105A、1105
B、1105C プラズマドーピングによるp型半導体
層 906、1006、1106、1206 透明導電膜 907、1007、1107、1207 集電電極 1009A、1009B、1009C、1209A、1
209B、1209C高周波プラズマCVD法によるp
型半導体層 1010A、1010B、1010C、1210A、1
210B、1210Cプラズマドーピングによるn型半
導体層
101, 201, 702A Unwinding chamber 102A, 102B, 102C, 202A, 202B,
202C A film forming chamber 103A, 103B, 103C, 203A, 203B for an n (or p) type semiconductor layer by a high frequency plasma CVD method.
203C i-type semiconductor layer deposition chamber by microwave plasma CVD method 104A, 104B, 104C, 204A, 204B,
204C i-type semiconductor layer deposition chamber by high frequency plasma CVD method 105A, 105B, 105C, 205A, 205B,
205C Plasma deposition doping chamber for p (or n) type semiconductor layer 106, 206, 702B Strip substrate winding chamber 107, 207, 403, 4044, 603, 604,
705A, 705B gas gates 108, 208, 401, 501, 601, 701A,
701B, 801 Strip substrate 109, 209, 703A Strip substrate unwinding bobbin 110, 210, 703B Strip substrate unwinding bobbin 706A Protective film winding bobbin 706B Protective film unwind bobbin 211 Glow discharge cleaning chamber 212A, 212B, 212C, High frequency plasma CV
I-type layer film formation chamber 213A, 213B, 212C by D method Hydrogen plasma treatment chamber 402, 602 vacuum vessel 405, 505 discharge chamber unit 406, 407, 408, 506, 507, 508 film formation chamber 409, 410, 411, 511,607 Source gas introduction pipes 412,413,414,514 Pressure measurement pipes 415,416,417,515,516,517 Bias electrodes 418,419,420,518,519,520 Microwave introduction windows 421,422,423 , 424, 521, 522, 5
23, 524 Perforated partition plate 425, 426, 608, 708A, 708B Exhaust pipe 427 Rough exhaust pipe 428, 528 Powder receiving plate 429, 529, 611 Plasma leak guard 430 Deposition chamber temperature control device 431, 612 Cover 432 , 613, 614 Lamp heaters 433, 434, 435 Substrate temperature controllers 436, 437, 438, 439, 615, 616 Thermocouples 440, 617 Reflectors 441, 445, 618 Support rollers 442 Separation passages 443, 444 Gate gas inlet tube 550 Rectangular Waveguide 551 Mode converter 552, 553 Alumina ceramic disk 605 Discharge chamber 606 Discharge electrode 609 Block heater 610 Discharge chamber external exhaust port 704A, 704B, 804 Roller 707A, 707B Protective film 80 2 Lateral displacement detecting mechanism 803 Rotating mechanism 805 Moving direction of belt-like substrate 806 Bearings 901, 1001, 1101, 1201 Substrates 902A, 902B, 902C, 1102A, 1102
B, 1102C n-type semiconductor layers 903A, 903B, 1003A, 1003B, 100 by high frequency plasma CVD
3C, 1103A, 1103B, 1103C, 1203
A, 1203B i by microwave plasma CVD
Type semiconductor layers 904A, 904B, 904C, 1004A, 1004
B, 1004C, 1104A, 1104B, 1104
C, 1108A, 1108B, 1108C, 1204
A, 1204B, 1204C, 1208A, 1208
B, 1208C, i-type semiconductor layer 905A, 905B, 905C, 1105A, 1105 by high frequency plasma CVD
B, 1105C P-type semiconductor layers 906, 1006, 1106, 1206 by plasma doping Transparent conductive films 907, 1007, 1107, 1207 Current collecting electrodes 1009A, 1009B, 1009C, 1209A, 1
209B, 1209C p by high frequency plasma CVD
Type semiconductor layers 1010A, 1010B, 1010C, 1210A, 1
210B, 1210C n-type semiconductor layer by plasma doping

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 岡部 正太郎 東京都大田区下丸子3丁目30番2号キヤ ノン株式会社内 (72)発明者 芳里 直 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 保野 篤司 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 田村 秀男 東京都大田区下丸子3丁目30番2号キヤ ノン株式会社内 (72)発明者 金井 正博 東京都大田区下丸子3丁目30番2号キヤ ノン株式会社内 (56)参考文献 特開 平3−124676(JP,A) 特開 平1−290267(JP,A) 特開 昭59−52833(JP,A) 特開 平4−32268(JP,A) 特開 平3−273614(JP,A) 特開 昭60−140816(JP,A) ──────────────────────────────────────────────────続 き Continued on the front page (72) Inventor Shotaro Okabe 3-30-2 Shimomaruko, Ota-ku, Tokyo Canon Inc. (72) Inventor Naoshi Yoshiri 3-30-2 Shimomaruko, Ota-ku, Tokyo Within Non Co., Ltd. (72) Inventor Atsushi Hono 3-30-2 Shimomaruko, Ota-ku, Tokyo Canon Inc. (72) Inventor Hideo Tamura 3-30-2, Shimomaruko, Ota-ku, Tokyo Canon Inc. (72) Inventor Masahiro Kanai 3-30-2 Shimomaruko, Ota-ku, Tokyo Inside Canon Inc. (56) References JP-A-3-124676 (JP, A) JP-A-1-290267 (JP, A) JP-A-59-52833 (JP, A) JP-A-4-32268 (JP, A) JP-A-3-273614 (JP, A) JP-A-60-140816 (JP, A)

Claims (7)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】 第1の導電型を有する第1半導体と、マ
イクロ波プラズマにより形成された第1i型半導体と、
高周波プラズマにより形成された第2i型半導体と、第
半導体とは反対導電型を有する第2半導体と、第1の
導電型を有する第3半導体と、マイクロ波プラズマによ
り形成された第3i型半導体と、高周波プラズマにより
形成された第4i型半導体と、第1半導体とは反対導電
型を有する第4半導体と、第1の導電型を有する第5半
導体と、マイクロ波プラズマにより形成された第5i型
半導体と、高周波プラズマにより形成された第6i型半
導体と、第1半導体とは反対導電型を有する第6半導体
とをこの順に有し、 前記第2半導体及び前記第4半導体及び前記第6半導体
がプラズマドーピングによって形成されていることを特
徴とする光起電力素子。
A first semiconductor having a first conductivity type; a first i-type semiconductor formed by microwave plasma;
A second i-type semiconductor formed by high-frequency plasma, a second semiconductor having a conductivity type opposite to the first semiconductor , a third semiconductor having a first conductivity type, and a third i-type semiconductor formed by microwave plasma A fourth i-type semiconductor formed by high-frequency plasma, a fourth semiconductor having a conductivity type opposite to the first semiconductor , a fifth semiconductor having the first conductivity type, and a fifth i-th semiconductor formed by microwave plasma. -type semiconductor, and the 6i type semiconductor formed by high-frequency plasma, and the first semiconductor and a sixth semiconductor having a conductivity type opposite to that order, the second semiconductor and the fourth semiconductor and said sixth semiconductor Is formed by plasma doping.
【請求項2】 基板上にシリコン系非単結晶半導体の積
層膜を形成する光起電力素子形成方法において、 高周波プラズマCVD法によりn(またはp)型半導体
層を形成する工程と、 マイクロ波プラズマCVD法によりi型半導体層を形成
する工程と、 高周波プラズマCVD法によりi型半導体層を形成する
工程と、 プラズマドーピングによりp(またはn)型半導体層を
形成する工程と、 高周波プラズマCVD法によりn(またはp)型半導体
層を形成する工程と、 マイクロ波プラズマCVD法によりi型半導体層を形成
する工程と、 高周波プラズマCVD法によりi型半導体層を形成する
工程と、 プラズマドーピングによりp(またはn)型半導体層を
形成する工程と、 高周波プラズマCVD法によりn(またはp)型半導体
層を形成する工程と、 マイクロ波プラズマCVD法によりi型半導体層を形成
する工程と、 高周波プラズマCVD法によりi型半導体層を形成する
工程と、 プラズマドーピングによりp(またはn)型半導体を形
成する工程と、をこの順に行ってシリコン系非単結晶半
導体の積層膜を形成する光起電力素子形成方法。
2. A method for forming a photovoltaic element for forming a laminated film of a silicon-based non-single-crystal semiconductor on a substrate, comprising the steps of: forming an n (or p) type semiconductor layer by high-frequency plasma CVD; A step of forming an i-type semiconductor layer by a CVD method; a step of forming an i-type semiconductor layer by a high-frequency plasma CVD method; a step of forming a p (or n) -type semiconductor layer by plasma doping; a step of forming an n (or p) type semiconductor layer, a step of forming an i-type semiconductor layer by microwave plasma CVD, a step of forming an i-type semiconductor layer by high frequency plasma CVD, and p ( Or forming an n) type semiconductor layer, and forming an n (or p) type semiconductor layer by high frequency plasma CVD. Forming, forming an i-type semiconductor layer by microwave plasma CVD, forming an i-type semiconductor layer by high-frequency plasma CVD, and forming a p (or n) semiconductor by plasma doping. Are performed in this order to form a stacked film of a silicon-based non-single-crystal semiconductor.
【請求項3】 帯状基板上にシリコン系非単結晶半導体
の積層膜を連続的に形成する光起電力素子形成装置にお
いて、少なくとも帯状基板の巻き出し室と、高周波プラ
ズマCVD法によるn(またはp)型半導体層成膜室
と、 マイクロ波プラズマCVD法によるi型半導体層成膜室
と、 高周波プラズマCVD法によるi型半導体層成膜室と、 プラズマドーピングによるp(またはn)型半導体層成
膜室と、 高周波プラズマCVD法によるn(またはp)型半導体
層成膜室と、 マイクロ波プラズマCVD法によるi型半導体層成膜室
と、 高周波プラズマCVD法によるi型半導体層成膜室と、 プラズマドーピングによるp(またはn)型半導体層成
膜室と、 高周波プラズマCVD法によるn(またはp)型半導体
層成膜室と、 マイクロ波プラズマCVD法によるi型半導体層成膜室
と、 高周波プラズマCVD法によるi型半導体層成膜室と、 プラズマドーピングによるp(またはn)型半導体層成
膜室と、 帯状基板の巻き取り室とを、 前記帯状基板を移動させる方向に沿ってこの順に配置
し、かつ各々をガスゲートを介して接続して、前記各成
膜室を貫通し連続して移動する前記帯状基板上に、光起
電力素子用のシリコン系非単結晶半導体の積層膜を連続
的に形成することを特徴とする光起電力素子形成装置。
3. A photovoltaic element forming apparatus for continuously forming a laminated film of a silicon-based non-single-crystal semiconductor on a strip-shaped substrate, wherein at least a winding chamber of the strip-shaped substrate and n (or p) by high-frequency plasma CVD are used. ) Type semiconductor layer deposition chamber, i-type semiconductor layer deposition chamber by microwave plasma CVD, i-type semiconductor layer deposition chamber by high frequency plasma CVD, p (or n) type semiconductor layer deposition by plasma doping A film chamber, an n (or p) type semiconductor layer deposition chamber by high frequency plasma CVD, an i type semiconductor layer deposition chamber by microwave plasma CVD, and an i type semiconductor layer deposition chamber by high frequency plasma CVD. A p (or n) type semiconductor layer deposition chamber by plasma doping; an n (or p) type semiconductor layer deposition chamber by high frequency plasma CVD; An i-type semiconductor layer deposition chamber by plasma CVD, an i-type semiconductor layer deposition chamber by high-frequency plasma CVD, a p (or n) type semiconductor layer deposition chamber by plasma doping, and a strip substrate winding chamber. Are arranged in this order along the direction in which the strip-shaped substrate is moved, and are connected to each other via a gas gate, so that the photovoltaic power is generated on the strip-shaped substrate that continuously moves through the film-forming chambers. An apparatus for forming a photovoltaic element, wherein a stacked film of a silicon-based non-single-crystal semiconductor for an element is continuously formed.
【請求項4】 前記ガスゲートを介して配置した前記高
周波プラズマCVD法によるn(またはp)型半導体層
成膜室と、前記マイクロ波CVD法によるi型半導体層
成膜室との間の少なくとも一箇所に、さらに高周波プラ
ズマCVD法によるi型半導体層成膜室をガスゲートを
介して配置した請求項3に記載の光起電力素子形成装
置。
4. At least one between an n (or p) type semiconductor layer film forming chamber formed by the high frequency plasma CVD method and the i type semiconductor layer film forming chamber formed by the microwave CVD method disposed via the gas gate. 4. The photovoltaic element forming apparatus according to claim 3, wherein an i-type semiconductor layer film forming chamber formed by a high-frequency plasma CVD method is further disposed at a location via a gas gate.
【請求項5】 前記ガスゲートを介して配置した前記高
周波プラズマCVD法によるi型半導体層成膜室と、前
記プラズマドーピングによるp(またはn)型半導体層
成膜室との間の少なくとも一箇所に、さらに水素プラズ
マ処理室をガスゲートを介して配置した請求項3及び4
に記載の光起電力素子形成装置。
5. At least one location between an i-type semiconductor layer deposition chamber by the high-frequency plasma CVD method and a p (or n) type semiconductor layer deposition chamber by the plasma doping disposed via the gas gate. 5. The hydrogen plasma processing chamber is disposed via a gas gate.
3. The photovoltaic element forming apparatus according to claim 1.
【請求項6】 前記ガスゲートを介して配置した前記帯
状部材の巻き出し室と、前記高周波プラズマCVD法に
よるn(またはp)型半導体層成膜室との間に、さらに
グロー放電洗浄室をガスゲートを介して配置した請求項
3乃至5に記載の光起電力素子形成装置。
6. A glow discharge cleaning chamber is further provided between the unwinding chamber of the strip-shaped member disposed via the gas gate and the n (or p) type semiconductor layer deposition chamber by the high frequency plasma CVD method. The photovoltaic element forming device according to claim 3, wherein the photovoltaic device forming device is arranged via a member.
【請求項7】 前記プラズマドーピングによるp(また
はn)型半導体層成膜室における放電周波数が5kHz
乃至500kHzである請求項3乃至6に記載の光起電
力素子形成装置。
7. A discharge frequency of 5 kHz in a p (or n) type semiconductor layer deposition chamber by said plasma doping.
7. The photovoltaic element forming apparatus according to claim 3, wherein the frequency is from 500 kHz to 500 kHz.
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