JPH06216039A - Microwave plasma cvd device - Google Patents

Microwave plasma cvd device

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Publication number
JPH06216039A
JPH06216039A JP524093A JP524093A JPH06216039A JP H06216039 A JPH06216039 A JP H06216039A JP 524093 A JP524093 A JP 524093A JP 524093 A JP524093 A JP 524093A JP H06216039 A JPH06216039 A JP H06216039A
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JP
Japan
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microwave
gas
film
film forming
shaped substrate
Prior art date
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Application number
JP524093A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Yutaka Echizen
裕 越前
Hideichiro Sugiyama
秀一郎 杉山
Masahiro Kanai
正博 金井
Toshio Adachi
俊男 安達
Akio Koganei
昭雄 小金井
Yasushi Fujioka
靖 藤岡
Sunao Yoshisato
直 芳里
Shotaro Okabe
正太郎 岡部
Akira Sakai
明 酒井
Toshihito Yoshino
豪人 吉野
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Canon Inc
Original Assignee
Canon Inc
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Publication date
Application filed by Canon Inc filed Critical Canon Inc
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Publication of JPH06216039A publication Critical patent/JPH06216039A/en
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Abstract

PURPOSE:To prevent a film from being formed on a microwave inlet window and to keep gas plasma stable for a long time by a method wherein a multi- pillared structure, which is formed of microwave transmitting member and whose symmetrical axis is vertical to the surface of a microwave inlet window exposed to plasma, is provided to the surface of a microwave inlet window exposed to plasma. CONSTITUTION:A microwave inlet window 102 formed of microwave transmitting member is provided to the end of a circular waveguide 101. Gas diffusion restraining pipes 103 of a large number of hollow ceramic pipes are provided throughout the side of the microwave inlet window 102 exposed to plasma. A large number of ceramic pipes which are bundled and brought into close contact with the microwave inlet window 102 can be used as the gas diffusion restraining pipes 103, the ceramic pipes are vertically provided throughout the side of the microwave inlet window 102, and it is preferable that the ceramic pipes are arranged most in density. By this setup, material gas is restrained from diffusing.

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、マイクロ波を用いたプ
ラズマCVDに関し、特に、マイクロ波導入窓上への堆
積膜の形成を抑制することで、プラズマを安定的に長時
間維持するロール・ツウ・ロール方式のマイクロ波プラ
ズマCVD装置に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a plasma CVD method using microwaves, and more particularly, to a roll roll for stably maintaining plasma for a long time by suppressing formation of a deposited film on a microwave introduction window. The present invention relates to a two roll type microwave plasma CVD apparatus.

【0002】[0002]

【従来の技術】プラズマCVD装置においては、近年の
デバイスの高性能・低価格化への要望からプラズマを安
定して制御し、高速で成膜することが要請されている。
2. Description of the Related Art In a plasma CVD apparatus, it has been required to stably control plasma and form a film at a high speed because of recent demands for high performance and low cost of devices.

【0003】ところで、高速成膜の要請に対して最近注
目されている技術がマイクロ波を用いたプラズマ処理で
ある。マイクロ波は周波数が高いため従来のRFを用い
た場合よりも電子密度を高めることが可能であり、プラ
ズマを効率良く発生させ、持続させることに適してい
る。
By the way, a technique which has recently received attention in response to the demand for high-speed film formation is plasma processing using microwaves. Since the microwave has a high frequency, the electron density can be increased as compared with the case of using the conventional RF, and it is suitable for efficiently generating and sustaining plasma.

【0004】マイクロ波プラズマCVD法において
は、、従来のRF法と比較して低圧下(10-4Torr
台まで)でのプラズマ生起が可能であり、膜特性の低下
の原因となる活性種のポリマリゼーションを防ぎ高品質
の堆積膜が得られるばかりでなく、プラズマ中でのポリ
シラン等の粉末の発生を抑え、且つ、高速成膜が可能と
なる。
In the microwave plasma CVD method, a low pressure (10 −4 Torr) is used as compared with the conventional RF method.
It is possible to generate plasma at a temperature of up to a table, prevent the polymerization of active species that causes deterioration of film characteristics, and not only obtain a high quality deposited film, but also generate powder such as polysilane in plasma. It is possible to suppress the above, and to perform high-speed film formation.

【0005】従来のマイクロ波プラズマ処理装置は、特
公昭54−03343号公報および特公昭54−033
44号公報に記載されているように、マグネトロン、導
波管、原料ガス導入管、放電管或いは成膜室および真空
ポンプ等により概ね構成されている。このような構成の
プラズマ処理装置を作動させるには、ガス導入管から供
給された所定量の原料ガスを放電管内部に導入し、真空
ポンプで引いて放電管内部圧力を一定に保った状態で、
放電管外部より導波管および放電管を介してマイクロ波
電力を原料ガスに投入しプラズマを発生させることがで
きる。 ここで、マイクロ波電力が最大である放電管壁
にプラズマが接触し、放電管が破損する場合があった。
A conventional microwave plasma processing apparatus is disclosed in Japanese Patent Publication No. 54-03343 and Japanese Patent Publication No. 54-033.
As described in Japanese Patent Laid-Open No. 44-44, it is generally constituted by a magnetron, a waveguide, a source gas introduction tube, a discharge tube or a film forming chamber, a vacuum pump and the like. In order to operate the plasma processing apparatus having such a configuration, a predetermined amount of raw material gas supplied from the gas introduction tube is introduced into the discharge tube, and a vacuum pump is used to pull the gas while keeping the discharge tube internal pressure constant. ,
Microwave power can be supplied to the source gas from outside the discharge tube via the waveguide and the discharge tube to generate plasma. Here, there are cases where plasma contacts the wall of the discharge tube where the microwave power is maximum, and the discharge tube is damaged.

【0006】また、従来のマイクロ波プラズマ処理装置
の別の例として、特公昭63−67332号公報及び特
公昭62−43335号公報に記載されたいわゆるEC
R装置を挙げることができる。このECR装置において
は、マイクロ波導入窓を備えた円筒状の空胴共振器の周
囲に電磁石を同心に配置し、数ミリトールの圧力で電子
サイクロトロン共鳴(=ECR)を利用して高速プラズ
マ処理を行なう。この装置を作動させて半導体膜を形成
すると、マイクロ波導入窓に付着した半導体膜にマイク
ロ波電力が吸収されて放電が切れたり不安定となる場合
が認められた。上述の問題点はマイクロ波導入窓上に成
膜するのを防止する(以下、「防着」と称す)ことで解
決可能と考えられる。そのための防着部品を具備する装
置が、特開平3−110798号公報、特開平3−12
2273号公報において提案されている。それらの提案
は、いずれの場合も以下に記す[技術的思想1]に基づ
いたものである。
As another example of the conventional microwave plasma processing apparatus, the so-called EC described in Japanese Patent Publication No. 63-67332 and Japanese Patent Publication No. 62-43335.
R device can be mentioned. In this ECR device, electromagnets are concentrically arranged around a cylindrical cavity resonator having a microwave introduction window, and high-speed plasma processing is performed by using electron cyclotron resonance (= ECR) at a pressure of a few millitorr. To do. When this device was operated to form a semiconductor film, it was observed that the microwave power was absorbed by the semiconductor film adhering to the microwave introduction window and the discharge was cut off or became unstable. It is considered that the above-mentioned problems can be solved by preventing the film formation on the microwave introduction window (hereinafter referred to as "anti-adhesion"). An apparatus provided with an adhesion-preventing component therefor is disclosed in JP-A-3-110798 and JP-A-3-12.
No. 2273 is proposed. In each case, those proposals are based on [Technical idea 1] described below.

【0007】[技術的思想1] 『マイクロ波電界を金属或いはマイクロ波反射部材で垂
直に分割して、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防着効果を得る。』 図49・図50は、上記の特開平3−110798号公
報で提案された防着構造体を示す図であり、同一構造を
異なる方向から見た図である。これらの図において、防
着構造体はマイクロ波導入窓のプラズマ側に円形導波管
4901を介して円形H11モードで投入されたマイクロ
波電界5001を垂直に分割する多数の紡錘形の分割板
4902で構成されている。
[Technical idea 1] "A microwave or electric field is vertically divided by a metal or a microwave reflecting member to make it difficult to generate plasma in the divided portion. The distance from the wave introduction window is increased to obtain a protective effect. 49 and FIG. 50 are views showing the deposition-inhibitory structure proposed in the above-mentioned Japanese Patent Laid-Open No. 3-110798, and are views of the same structure seen from different directions. In these figures, the deposition-inhibitory structure is composed of a large number of spindle-shaped division plates 4902 for vertically dividing a microwave electric field 5001 injected in a circular H 11 mode through a circular waveguide 4901 on the plasma side of a microwave introduction window. It is composed of.

【0008】一方、図51・図52は、上記の特開平3
−122273号公報で提案された防着構造体を示す図
であり、同一構造の正面図と上面図である。これらの図
において、防着構造体は、円形E01モードで投入された
マイクロ波電界を垂直に分割する多数の同心円状の分割
板5101で構成されている。特に、その分割板518
1の構造としては、 (1)該分割板がマイクロ波電界に垂直な方向に取付け
られているもの。 (2)該分割板がマイクロ波電界に垂直な部分と所定の
角度で傾斜する部分とを同時にもつもの。 (3)該分割板がスロットアンテナおよび空洞共振器端
面板となり、アンテナおよび空洞共振器の機能を兼備す
るもの。 とが各々提案され、同様の防着効果を有する。
On the other hand, FIG. 51 and FIG.
It is a figure which shows the adhesion prevention structure proposed by the -122273 publication, and is a front view and a top view of the same structure. In these figures, the deposition-inhibitory structure is composed of a large number of concentric circular division plates 5101 for vertically dividing the microwave electric field input in the circular E 01 mode. In particular, the dividing plate 518
The structure of 1 is as follows: (1) The dividing plate is attached in a direction perpendicular to the microwave electric field. (2) The dividing plate has a portion perpendicular to the microwave electric field and a portion inclined at a predetermined angle at the same time. (3) The partition plate serves as a slot antenna and a cavity resonator end face plate, and has the functions of both the antenna and the cavity resonator. And are proposed respectively, and have the same protective effect.

【0009】また、他の防着方法として、特開昭62−
80275号公報に開示されたようにマイクロ波導入窓
の表面に非堆積性ガスを噴出する方法もある。
Another method for preventing deposition is disclosed in Japanese Patent Laid-Open No. 62-62.
There is also a method of ejecting a non-depositing gas onto the surface of the microwave introduction window as disclosed in Japanese Patent No. 80275.

【0010】ところでプラズマCVD装置においては、
量産化を促進する為に、前述の高速成膜に加えて大面積
成膜の技術開発も要求されている。
By the way, in the plasma CVD apparatus,
In order to promote mass production, in addition to the high-speed film formation described above, technological development for large-area film formation is also required.

【0011】例えば米国特許4,400,409号特許
明細書には、ロール・ツー・ロール(Roll to
Roll)方式を採用した連続RFプラズマCVD装置
が開示されている。この装置によれば、所望の幅で十分
に長い可撓性の基板がRFグロー放電領域を順次貫通す
る経路に沿って複数のRFグロー放電領域を配置し、各
RF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、基板をその長手方向に連続的に
搬送することによって、半導体接合を有する素子を連続
形成することができるとされている。なお、該明細書に
おいては、各半導体層形成時に用いるドーパントガスが
他RFグロー放電領域へ拡散、混入するのを防止するた
めガスゲートが用いられている。具体的には、各RFグ
ロー放電領域同志を、スリット状の分離通路によって相
互に分離し、さらに該分離通路に例えばAr,H2等の
分離用ガスの流れを形成させる。こうしたことからこの
ロール・ツー・ロール方式は、半導体素子の量産に適す
る方式であると言えよう。
For example, US Pat. No. 4,400,409 discloses a roll-to-roll method.
A continuous RF plasma CVD apparatus adopting the Roll method is disclosed. According to this device, a flexible substrate having a desired width and having a sufficiently long length has a plurality of RF glow discharge regions arranged along a path that sequentially penetrates the RF glow discharge regions, and is required in each RF glow discharge region. It is said that an element having a semiconductor junction can be continuously formed by continuously transporting the substrate in the longitudinal direction while depositing and forming a conductive type semiconductor layer. In this specification, a gas gate is used to prevent the dopant gas used when forming each semiconductor layer from diffusing and mixing into other RF glow discharge regions. Specifically, the RF glow discharge regions are separated from each other by a slit-shaped separation passage, and a flow of a separation gas such as Ar or H 2 is formed in the separation passage. From this, it can be said that the roll-to-roll method is suitable for mass production of semiconductor devices.

【0012】また、マイクロ波プラズマCVDによる大
面積成膜の装置としては、大面積部材に対応した一様な
プラズマを形成しなければならず、その為には、マイク
ロ波の成膜室への導入方法が重要である。
Further, as an apparatus for large area film formation by microwave plasma CVD, it is necessary to form a uniform plasma corresponding to a large area member. The method of introduction is important.

【0013】図53に、従来の大面積成膜に対応したマ
イクロ波導入方法を示す。本従来例は、ホーン状の導波
管5301を用いて成膜室5302にマイクロ波530
3を導入する方法である。
FIG. 53 shows a conventional microwave introduction method compatible with large-area film formation. In this conventional example, a microwave 530 is used in the film formation chamber 5302 by using a horn-shaped waveguide 5301.
This is a method of introducing 3.

【0014】米国特許第4,729,341号明細書に
は、一対のマイクロ波電力投入手段を用いて円筒形基板
上に光導電性半導体薄膜を堆積形成させるマイクロ波プ
ラズマCVD法および装置が開示されているが、基板と
しては円筒形、即ち、電子写真用光受容体としてのドラ
ムに限られており、大面積且つ長尺の基体への適用はな
されていない。
US Pat. No. 4,729,341 discloses a microwave plasma CVD method and apparatus for depositing and forming a photoconductive semiconductor thin film on a cylindrical substrate using a pair of microwave power input means. However, the substrate is limited to a cylindrical shape, that is, a drum as an electrophotographic photoreceptor, and is not applied to a large-area and long substrate.

【0015】ところで、マイクロ波を用いたプラズマは
マイクロ波の波長が短いため電力分布の不均一性が生じ
やすく大面積化に対しては、解決されねばならない問題
点が種々残されている。
By the way, since plasma using microwaves has a short wavelength of microwaves, non-uniformity of power distribution is likely to occur, and various problems remain to be solved for increasing the area.

【0016】例えば、大面積化に対する有効な手段とし
て漏れ波回路の利用があるが、該漏れ波回路ではマイク
ロ波の伝送方向の長さの増加に伴いプラズマへ投入され
るマイクロ波電力が急激に低下するといった独特の問題
を有している。そこで、この問題を解決する手段とし
て、基板と漏れ波回路との距離を変えて基板の表面近傍
での電力分布を均一にする方法が試みられている。例え
ば、米国特許第3,814,983号明細書および同第
4,521,717号明細書には、そうした方法が開示
されている。そして前者においては、基板に対してある
角度に漏れ波回路を傾斜させる必要性があることが記載
されている。また、後者にあっては、移動基板に対して
2つの傾斜させた漏れ波回路をそれぞれの電力分布を相
殺して均一になるよう逆の傾きで並設配置することが望
ましいこと、そして2つの漏れ波回路間のマイクロ波の
干渉を避けるため、漏れ波回路同志を導波管のクロスバ
ーの半分の長さだけ基板の移動方向にずらして配設する
ことが開示されている。
For example, a leaky wave circuit is used as an effective means for increasing the area. In the leaky wave circuit, however, the microwave power to be injected into the plasma rapidly increases as the length of the microwave in the transmission direction increases. It has a unique problem of deterioration. Therefore, as a means for solving this problem, a method of making the power distribution near the surface of the substrate uniform by changing the distance between the substrate and the leaky wave circuit has been attempted. For example, U.S. Pat. Nos. 3,814,983 and 4,521,717 disclose such a method. And in the former, it is described that it is necessary to incline the leaky wave circuit at an angle with respect to the substrate. In the latter case, it is desirable that the two inclined leaky-wave circuits are arranged in parallel with respect to the moving substrate with the opposite inclinations so as to cancel the respective power distributions and make them uniform. In order to avoid microwave interference between the leaky wave circuits, it is disclosed that the leaky wave circuits are arranged so as to be displaced in the moving direction of the substrate by half the length of the waveguide crossbar.

【0017】また、プラズマの均一性(即ち、マイクロ
波電力分布の均一性)を保持するための提案がいくつか
なされている。それらの提案は、例えば、ジャーナル・
オブ・バキューム・サイエンス・テクノロジイー(Jo
urnal of Vacuum Science T
echnology)B−4(1986年1月〜2月)
295頁−298頁および同誌のB−4(1986年1
月〜2月)126頁−130頁に記載された報告に見ら
れる。これらの報告によれば、マイクロ波プラズマ・デ
ィスク・ソース(MPDS)と呼ばれるマイクロ波反応
炉が提案されている。即ち、プラズマは円板状あるいは
タブレット状の形をなしていて、その直径はマイクロ波
周波数の関数となっているとしている。そしてそれら報
告はMPDSの直径を周波数によって変化させることが
できると開示している。例えば、2.45GHzで作動
するMPDSの直径は10cm程度であり、プラズマ体
積は0.2リットル程度であって、大面積化とは到底言
えない。また、報告は、915MHzで作動するMPD
Sでは約40cmのプラズマ直径、および2リットルの
プラズマ体積が与えられるとしている。報告はさらに、
より低い周波数、例えば、400MHzで作動させるこ
とにより1mを超える直径までMPDSを拡大できると
している。
Further, some proposals have been made for maintaining the uniformity of plasma (ie, the uniformity of microwave power distribution). These suggestions can be found, for example, in journals
Of Vacuum Science Technology (Jo
urinal of Vacuum Science T
technology) B-4 (January-February 1986)
295-298 and B-4 of the same magazine (1986, 1
Mon-Feb) See pages 126-130. According to these reports, a microwave reactor called a microwave plasma disk source (MPDS) has been proposed. That is, the plasma has a disk shape or a tablet shape, and its diameter is a function of the microwave frequency. And those reports disclose that the diameter of MPDS can be changed with frequency. For example, the MPDS operating at 2.45 GHz has a diameter of about 10 cm and a plasma volume of about 0.2 liters, which cannot be said to be a large area. Also reported is MPD operating at 915MHz
S is supposed to provide a plasma diameter of about 40 cm and a plasma volume of 2 liters. The report further
It is said that the MPDS can be expanded to a diameter exceeding 1 m by operating at a lower frequency, for example, 400 MHz.

【0018】[0018]

【発明が解決しようとする課題】まず、従来のRF法に
よるロール・ツー・ロール装置では、RFを用いている
ため成膜速度は数Å/secであって高速成膜には適さ
ない。従って大量生産するには装置を長大化するしか方
法がなく、加熱・冷却・真空排気等の各工程に要する時
間が増大し、成膜工程時間の比率が低下し、製造コスト
が増大するという問題がある。
First, in the conventional roll-to-roll apparatus using the RF method, since the RF is used, the film forming rate is several Å / sec, which is not suitable for high-speed film forming. Therefore, in order to mass-produce, there is no choice but to lengthen the device, and the time required for each process such as heating, cooling, and vacuum exhaust increases, the ratio of film forming process time decreases, and the manufacturing cost increases. There is.

【0019】次に、従来のマイクロ波プラズマCVD装
置では、以下の諸問題がある。例えば、図49乃至図5
2の装置において、アモルファス・シリコン膜(以下、
a−Si:H膜と略記)等の機能性堆積膜を形成する
と、防着部品の形状が複雑なため、防着部品の一部が放
電でスパッタリングされ基板上の機能性堆積膜に混入し
電気特性を劣化させるという問題がある。
Next, the conventional microwave plasma CVD apparatus has the following problems. For example, FIGS. 49 to 5
The amorphous silicon film (hereinafter,
When a functional deposited film such as a-Si: H film) is formed, a part of the deposition-inhibitory component is sputtered by discharge and mixed into the functional-deposited film on the substrate because the shape of the deposition-inhibitory component is complicated. There is a problem that electrical characteristics are deteriorated.

【0020】また、マイクロ波導入窓の表面に非堆積性
ガスを吹付けるものにおいては、多量のガスを吹付ける
ため真空ポンプを大型化する必要があり、製造コストが
増大するという問題がある。
Further, in the case where the non-depositing gas is sprayed on the surface of the microwave introduction window, a large amount of gas is sprayed, so that it is necessary to upsize the vacuum pump, which causes a problem of increase in manufacturing cost.

【0021】さらに、図53の装置では伝送モードが固
定されずに放電が不安定になるという問題がある。
Further, the apparatus of FIG. 53 has a problem that the transmission mode is not fixed and the discharge becomes unstable.

【0022】また、大面積化を図ったものにおいては、
電力密度を均一にすることが困難で、高い光電変換効率
の光起電力素子を作成することが難しいという問題があ
る。この電力密度の不均一性により、形成された堆積膜
の層厚や特性にムラが生じ易く、その結果光起電力素子
や薄膜トランジスター、電子写真用光受容部材等の歩留
りを低下させるという別の問題がある。
Further, in the case of increasing the area,
There is a problem that it is difficult to make the power density uniform and it is difficult to create a photovoltaic element with high photoelectric conversion efficiency. Due to the non-uniformity of the power density, unevenness in the layer thickness and characteristics of the formed deposited film is likely to occur, and as a result, the yield of the photovoltaic element, the thin film transistor, the electrophotographic light-receiving member, etc. is reduced. There's a problem.

【0023】さらにまた、漏れ波回路を傾斜設置する装
置においては、調整が微妙で半導体デバイスを再現良く
高い歩留りで製造することが困難であるという問題があ
る。MPDSを利用する装置においては、装置が極めて
高価で特殊なものになるという問題がある。
Furthermore, in an apparatus in which a leaky wave circuit is installed at an inclination, there is a problem that adjustment is delicate and it is difficult to manufacture semiconductor devices with good reproducibility and high yield. A device using MPDS has a problem that the device becomes extremely expensive and special.

【0024】本発明は上述したような従来の技術が有す
る問題に鑑みてなされたものであって、マイクロ波を用
いた成膜装置において、マイクロ波導入窓上に成膜する
ことを防止し、プラズマを安定的に長時間維持できると
ともに量産することが可能な成膜装置を提供することを
目的とする。
The present invention has been made in view of the problems of the above-described conventional techniques, and prevents film formation on a microwave introduction window in a film forming apparatus using microwaves, It is an object of the present invention to provide a film forming apparatus capable of stably maintaining plasma for a long time and capable of mass production.

【0025】本発明の他の目的は、上述の諸問題を克服
して放電生起および安定な放電が容易に得られ、かつ、
大面積にわたって高品位でかつ均質な堆積膜が得られる
マイクロ波プラズマCVD装置を製作すること、およ
び、必要な装置コストを下げることである。
Another object of the present invention is to overcome the above-mentioned problems and to easily obtain discharge generation and stable discharge, and
To produce a microwave plasma CVD apparatus capable of obtaining a high-quality and uniform deposited film over a large area, and to reduce the required apparatus cost.

【0026】本発明の他の目的は、マイクロ波プラズマ
CVD装置における前述の問題点を解決し、放電を安定
させ、また排気装置を必要以上に大型化することなく、
不純物をドープしたp型またはn型の半導体薄膜を長時
間連続して形成することのできるマイクロ波プラズマC
VD装置を提供することにある。
Another object of the present invention is to solve the above-mentioned problems in the microwave plasma CVD apparatus, to stabilize the discharge, and to make the exhaust apparatus larger than necessary.
Microwave plasma C capable of continuously forming a p-type or n-type semiconductor thin film doped with impurities for a long time
It is to provide a VD device.

【0027】本発明の他の目的は、従来の装置における
諸問題を克服して、連続して移動する帯状基板上に形成
される膜の厚み方向に化学組成が連続的に変化する機能
性堆積膜を形成する装置を提供することにある。
Another object of the present invention is to overcome the problems in the conventional apparatus and to provide a functional deposition in which the chemical composition continuously changes in the thickness direction of a film formed on a continuously moving strip substrate. An object is to provide a device for forming a film.

【0028】本発明の他の目的は、比較的幅広で、長尺
の基板上に連続して安定性良く、高効率で高い光電変換
効率の光起電力素子を形成する装置を提供することにあ
る。本発明他の目的は、高い堆積速度のもとで電気特性
特に界面特性が優れた堆積膜を均一に形成しうる装置を
提供することにある。また、堆積膜の層厚や特性のムラ
を低減し、その結果として光起電力素子や薄膜トランジ
スター、センサー、電子写真用光受容部材等のデバイス
特性や歩留まりを向上させ、これらの電子デバイスの製
造コストを低減する装置を提供することにある。
Another object of the present invention is to provide an apparatus for forming a photovoltaic element having a high photoelectric conversion efficiency with a high stability in a continuous manner on a relatively wide and long substrate. is there. Another object of the present invention is to provide an apparatus capable of uniformly forming a deposited film having excellent electrical characteristics, especially interface characteristics, under a high deposition rate. In addition, the layer thickness of the deposited film and the unevenness of characteristics are reduced, and as a result, the device characteristics and yield of photovoltaic elements, thin film transistors, sensors, electrophotographic light-receiving members, etc. are improved, and these electronic devices are manufactured. An object is to provide a device that reduces costs.

【0029】[0029]

【課題を解決するための手段】本発明の防着構造付マイ
クロ波プラズマCVD装置は、マイクロ波電力投入手
段、原料ガス供給手段、排気手段、および成膜室を備え
るマイクロ波プラズマCVD装置において、マイクロ波
導入窓のプラズマに晒される面上に、マイクロ波透過性
部材で構成された多柱状構造体を配設し、該各柱状構造
体の対称軸が、プラズマに晒される面に対して垂直であ
ることを特徴とする。
A microwave plasma CVD apparatus with a deposition-prevention structure of the present invention is a microwave plasma CVD apparatus provided with a microwave power input means, a source gas supply means, an exhaust means, and a film forming chamber. On the surface of the microwave introduction window exposed to the plasma, a multi-columnar structure composed of a microwave transparent member is arranged, and the axis of symmetry of each columnar structure is perpendicular to the surface exposed to the plasma. Is characterized in that.

【0030】この場合、各柱状構造体は互いに平行にか
つ密着された複数のセラミック細管としてもよい。
In this case, each columnar structure may be a plurality of ceramic thin tubes which are in parallel with and in close contact with each other.

【0031】本発明のマイクロ波プラズマCVD装置
は、マイクロ波電力投入手段、原料ガス供給手段、排気
手段、および成膜室を備えるマイクロ波プラズマCVD
装置において、マイクロ波導入窓のプラズマに晒される
面上に、マイクロ波透過性部材で構成された多層状構造
体を配設し、各層がプラズマに晒される面に対して平行
であることを特徴とする。
The microwave plasma CVD apparatus of the present invention is provided with a microwave power CVD means, a source gas supply means, an exhaust means, and a film forming chamber.
In the device, a multi-layered structure composed of a microwave transparent member is disposed on the surface of the microwave introduction window exposed to the plasma, and each layer is parallel to the surface exposed to the plasma. And

【0032】この場合、各層には多数の貫通孔を有し、
各層は互いに平行にかつ間隔をおいて配設してもよい。
In this case, each layer has a large number of through holes,
The layers may be arranged parallel to each other and at intervals.

【0033】本発明のマイクロ波プラズマCVD装置
は、成膜室にマイクロ波導入窓からマイクロ波電力を投
入し、不純物元素をドープしたp型またはn型半導体薄
膜を形成するマイクロ波プラズマCVD装置において、
半導体薄膜の主成分元素を含有し、不純物元素を含有し
ない原料ガスをマイクロ波電力導入窓に吹き付けること
を特徴とする。
The microwave plasma CVD apparatus of the present invention is a microwave plasma CVD apparatus for forming a p-type or n-type semiconductor thin film doped with an impurity element by applying microwave power to the film formation chamber through a microwave introduction window. ,
It is characterized in that a source gas containing a main component element of the semiconductor thin film and containing no impurity element is blown to the microwave power introduction window.

【0034】また、並設された複数のマイクロ波電力投
入手段を備えるマイクロ波プラズマCVD装置におい
て、隣り合うマイクロ波電力投入手段のマイクロ波の電
界方向を放電前は直交させ、放電後に平行とすることを
特徴とする。
Further, in the microwave plasma CVD apparatus provided with a plurality of microwave power input means arranged in parallel, the electric field directions of the microwaves of the adjacent microwave power input means are made orthogonal to each other before the discharge and made parallel after the discharge. It is characterized by

【0035】この場合、マイクロ波電力投入手段のマイ
クロ波の放射方向が、帯状基体と平行に一方向としても
よい。
In this case, the microwave radiation direction of the microwave power input means may be one direction parallel to the strip-shaped substrate.

【0036】本発明のマイクロ波プラズマCVD装置
は、帯状基板を有するロール・ツウ・ロール方式のマイ
クロ波プラズマCVD装置において、移動する該帯状基
板を四角柱状の成膜室の1壁面とし、該成膜室中に帯状
基板の移動方向と平行にマイクロ波電力投入手段を配置
することを特徴とする。
The microwave plasma CVD apparatus according to the present invention is a roll-to-roll type microwave plasma CVD apparatus having a belt-shaped substrate, wherein the moving belt-shaped substrate is used as one wall surface of a quadratic prism-shaped film forming chamber. The microwave power input means is arranged in the film chamber in parallel with the moving direction of the strip substrate.

【0037】この場合、ガス供給手段を各々帯状基板の
幅方向と平行に配設し、原料ガスを、近接する帯状基板
に向けて一方向に放出させてもよい。
In this case, the gas supply means may be arranged parallel to the width direction of the strip-shaped substrate so that the source gas is discharged in one direction toward the adjacent strip-shaped substrate.

【0038】本発明のマイクロ波プラズマCVD装置
は、帯状基板上に連続的に堆積膜を形成するマイクロ波
プラズマCVD装置において、真空容器と、真空容器内
に設けられ、帯状基板が貫通する放電室とを備え、放電
室の、帯状基板の搬入部・搬出部の少なくとも一方にお
いて、帯状基板に対向するように放電室の壁面が配設さ
れ、その長さが帯状基板の移動方向にマイクロ波の波長
の1/2以上であり、帯状基板からの距離がマイクロ波
の波長の1/2以下であることを特徴とする。
The microwave plasma CVD apparatus of the present invention is a microwave plasma CVD apparatus for continuously forming a deposited film on a belt-shaped substrate, and a vacuum chamber and a discharge chamber provided in the vacuum chamber and penetrated by the belt-shaped substrate. In the discharge chamber, the wall surface of the discharge chamber is disposed so as to face the belt-shaped substrate in at least one of the carrying-in portion and the unloading portion of the belt-shaped substrate, and the length of the wall surface of the microwave chamber extends in the moving direction of the belt-shaped substrate. The wavelength is ½ or more of the wavelength, and the distance from the strip substrate is ½ or less of the wavelength of the microwave.

【0039】[0039]

【作用】本発明の防着構造付マイクロ波プラズマCVD
装置は、マイクロ波電力投入手段、原料ガス供給手段、
排気手段、および成膜室を備えるマイクロ波プラズマC
VD装置において、マイクロ波導入窓のプラズマに晒さ
れる面上に、マイクロ波透過性部材で構成された多柱状
構造体を配設し、該各柱状構造体の対称軸が、プラズマ
に晒される面に対して垂直であることを特徴とする。ま
た、各柱状構造体は互いに平行にかつ密着された複数の
セラミック細管である。
Operation: Microwave plasma CVD with deposition-proof structure of the present invention
The apparatus includes microwave power input means, raw material gas supply means,
Microwave plasma C provided with exhaust means and film forming chamber
In a VD device, a multi-columnar structure composed of a microwave transparent member is disposed on a surface of a microwave introduction window exposed to plasma, and a symmetry axis of each columnar structure is a surface exposed to plasma. It is characterized by being perpendicular to. In addition, each columnar structure is a plurality of ceramic thin tubes that are parallel to and closely attached to each other.

【0040】本発明の技術的思想は、『多柱状構造がガ
ス選択素子として機能する。その結果、放電開始電力が
高いガスをマイクロ波導入窓付近に多くし、この部分に
おけるプラズマの発生を困難なものとし、それによっ
て、成膜内のプラズマとマイクロ波導入窓との距離を拡
大させて防着効果を得る。』・・・・[技術的思想2] この[技術的思想2]は、従来例の[技術的思想1]と
明らかに異なる。
The technical idea of the present invention is that "the multi-columnar structure functions as a gas selection element. As a result, a large amount of gas with high discharge start power is generated in the vicinity of the microwave introduction window, making it difficult to generate plasma in this portion, thereby increasing the distance between the plasma in the film formation and the microwave introduction window. And get a protective effect. [Technical Thought 2] This [Technical Thought 2] is clearly different from [Technical Thought 1] of the conventional example.

【0041】この[技術的思想2]を具体化するにあた
って、次の2つの性質を利用するものである。 同じ圧力下では、ガス種によって平均自由行程が異
なる。(日刊工業社刊『プラズマと成膜の基礎』p18
(2.18)参照) 水素ガスはシラン等の水素化合物ガスよりも放電開
始電力が大きい。
In embodying this [Technical idea 2], the following two properties are utilized. Under the same pressure, the mean free path varies depending on the gas species. (Nikkan Kogyo Publishing "Basics of Plasma and Film Formation" p18
(Refer to (2.18)) Hydrogen gas has larger discharge start power than hydrogen compound gas such as silane.

【0042】例えば簡単のため、下表の条件で、マイク
ロ波プラズマCVD法を行なう場合について説明する。
For simplification, for example, a case where the microwave plasma CVD method is performed under the conditions shown in the table below will be described.

【0043】[0043]

【表1】 上記の第1表の条件のもとでは、SiH4ガスはほぼ1
00%分解され、H2ガスとSiになることが本発明者
らの検討で判明している。従って、気相中にはSiH4
ガスの分解生成物であるH2ガスと新規の導入されたS
iH4ガスとが混在していると考えられる。H2ガスはS
iH4ガスよりも同じ圧力において平均自由行程が数倍
長いという性質がある。そこで、マイクロ波導入窓上に
ガス選択素子を配設すれば、SiH4ガスよりH2ガスの
方が拡散しやすいため、マイクロ波導入窓付近にはH2
ガスがSiH4ガスよりも高濃度に存在することにな
る。その結果、ガス選択素子の内部では放電が困難とな
り、成膜室では放電が可能となる。従って、ガス選択素
子の長さに相当する距離だけマイクロ波導入窓はプラズ
マから離れ、同時にシラン系ラジカルからも離れること
になり、防着効果が発揮される。
[Table 1] Under the conditions in Table 1 above, SiH 4 gas is almost 1
The inventors of the present invention have found that it is decomposed by 00% into H 2 gas and Si. Therefore, SiH 4 is present in the vapor phase.
H 2 gas which is a decomposition product of gas and newly introduced S
It is considered that iH 4 gas is mixed. H 2 gas is S
It has the property that the mean free path is several times longer at the same pressure than the iH 4 gas. Therefore, if disposed of gas selected element on the microwave introducing window, since the easily diffused toward the H 2 gas from the SiH 4 gas, in the vicinity of the microwave introducing window H 2
The gas is present in a higher concentration than the SiH 4 gas. As a result, discharge becomes difficult inside the gas selection element, and discharge becomes possible in the film forming chamber. Therefore, the microwave introduction window is separated from the plasma by a distance corresponding to the length of the gas selection element, and is also separated from the silane-based radicals at the same time, so that the deposition effect is exhibited.

【0044】[0044]

【実施例】【Example】

[実施例1−1]次に、本発明の実施例について図面を
参照して説明する。
[Embodiment 1-1] Next, an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings.

【0045】図1は、本発明の第1の構成による一実施
例の主要部であるマイクロ波導入窓付近の断面模式図、
図2はその側面略図(一部省略している)である。
FIG. 1 is a schematic cross-sectional view of the vicinity of a microwave introduction window, which is the main part of one embodiment according to the first structure of the present invention,
FIG. 2 is a schematic side view (partially omitted).

【0046】図1において、100は成膜室、101は
円形導波管、102はマイクロ波導入窓、103はガス
拡散抑制管、104はガスパイプ兼用バイアス電極、1
05はガスノズル、106はガス噴出方向、107は帯
状基板、108はガス排気方向である。
In FIG. 1, 100 is a film forming chamber, 101 is a circular waveguide, 102 is a microwave introduction window, 103 is a gas diffusion suppressing tube, 104 is a gas pipe / bias electrode, and 1 is a gas pipe.
Reference numeral 05 is a gas nozzle, 106 is a gas ejection direction, 107 is a belt-shaped substrate, and 108 is a gas exhaust direction.

【0047】図1において、円形導波管101の端部に
はマイクロ波透過性部材で構成されるマイクロ波導入窓
102が設けられている。マイクロ波透過性部材として
は、アルミナ・セラミックス(Al22)、ベリリア
(BeO)、窒化ボロン(BN)等の熱電導率が良いも
のが望ましく、本実施例においては、最大外径φ110
mmのアルミナ・セラミックスを採用している。該マイ
クロ波導入窓102のプラズマに接触する側の全面に渡
って多数の中空セラミック管から成るガス拡散抑制管1
03が設けられている。該ガス拡散抑制管103を構成
するセラミックの材質は、マイクロ波導入窓102と同
様、熱電導率が良くかつ熱衝撃破壊係数の大きいものが
望ましく、本実施例ではアルミナ・セラミックスを採用
している。ガス拡散抑制管103はマイクロ波導入窓1
02と一体焼結・成形しても良いし、マイクロ波導入窓
102に密着させ多数のセラミック管を束ねるものとし
てもよい。いずれにしろ、その並べ方は、図2で示すよ
うに、該ガス拡散抑制管103を構成するセラミック管
がマイクロ波導入窓上全面にわたって垂直に配設され、
隣接するセラミック管どうしが最密充填されることが望
ましい。
In FIG. 1, a circular waveguide 101 is provided at its end with a microwave introduction window 102 made of a microwave transparent member. As the microwave permeable member, a member having a high thermal conductivity such as alumina ceramics (Al 2 O 2 ), beryllia (BeO), or boron nitride (BN) is desirable, and in this embodiment, the maximum outer diameter φ110.
mm alumina / ceramics is used. A gas diffusion suppressing tube 1 composed of a large number of hollow ceramic tubes over the entire surface of the microwave introduction window 102 in contact with the plasma.
03 is provided. As with the microwave introduction window 102, it is desirable that the ceramic material forming the gas diffusion suppressing tube 103 has good thermal conductivity and a large thermal shock fracture coefficient. In this embodiment, alumina ceramics is used. . The gas diffusion suppressing tube 103 is the microwave introduction window 1
No. 02 may be integrally sintered and molded, or a large number of ceramic tubes may be bundled in close contact with the microwave introduction window 102. In any case, as shown in FIG. 2, the arrangement is such that the ceramic tube forming the gas diffusion suppressing tube 103 is vertically arranged over the entire surface of the microwave introduction window.
It is desirable for adjacent ceramic tubes to be closely packed.

【0048】ガス拡散抑制管103を構成するセラミッ
ク管の近くには、バイアス電極を兼ねたガスパイプ10
4が配設されている。該ガスパイプ104は、その中心
軸とマイクロ波導入窓102の中心軸とが概ね一致する
ように取付けられ、ガスパイプ104にはその中心軸と
は垂直な方向に原料ガスが噴出するようガスノズル10
5が多数設けられている。このため、原料ガスの噴出方
向106とマイクロ波導入窓102の面とは、概ね平行
となっている。特に、本実施例においては、ノズルはガ
スパイプ104を120度ずつ等分割するよう3方向に
列状に設けられ、1列当りガスパイプ104の長手方向
に8個のノズルが均しい間隔で設けられている。ここ
で、ガスパイプ104は2重管構造であって、内部には
1本の細管が内蔵されている。また、本実施例で用いた
ガスパイプは、外径φ1/2インチ、長さ327ミリの
寸法のものである。
A gas pipe 10 also serving as a bias electrode is provided near the ceramic pipe forming the gas diffusion suppressing pipe 103.
4 are provided. The gas pipe 104 is attached so that its central axis and the central axis of the microwave introduction window 102 are substantially aligned with each other, and the gas nozzle 10 is so designed that the raw material gas is ejected to the gas pipe 104 in a direction perpendicular to the central axis.
Many 5 are provided. Therefore, the ejection direction 106 of the source gas and the surface of the microwave introduction window 102 are substantially parallel to each other. In particular, in this embodiment, the nozzles are provided in rows in three directions so as to equally divide the gas pipe 104 by 120 degrees, and eight nozzles are provided at equal intervals in the longitudinal direction of the gas pipe 104 per row. There is. Here, the gas pipe 104 has a double-tube structure, and one thin tube is built in the gas pipe 104. The gas pipe used in this example has an outer diameter of φ1 / 2 inch and a length of 327 mm.

【0049】次に、帯状基板107はマイクロ波導入窓
102の中心軸の回りにΩ字状に湾曲されて搬送され、
該帯状基板107で囲まれた空間が成膜室100とされ
ている。
Next, the belt-like substrate 107 is curved around the central axis of the microwave introduction window 102 in an Ω shape and conveyed.
A space surrounded by the strip substrate 107 is a film forming chamber 100.

【0050】ガスノズル105を介して成膜室100に
導入された原料ガスは、排気方向108に不図示の真空
ポンプにより排出される。この排気方向108はマイク
ロ波導入窓102の面と大略平行とされている。
The source gas introduced into the film forming chamber 100 through the gas nozzle 105 is exhausted in the exhaust direction 108 by a vacuum pump (not shown). The exhaust direction 108 is substantially parallel to the surface of the microwave introduction window 102.

【0051】本発明者らは、ガス選択素子の防着効果に
加えて、原料ガスの流す方向も防着効果に大きな影響を
与えるという知見を得た。即ち、マイクロ波導入窓表面
に平行な方向に原料ガスを噴出する方が、垂直な方向に
噴出するよりも防着効果が顕著である。その確認方法は
種々あるが、最も簡単な方法としてマイクロ波導入窓上
に付着する膜厚を目視で比較することでも判別可能であ
る。その結果を第2表に示す。
The present inventors have found that, in addition to the anti-adhesion effect of the gas selective element, the flow direction of the raw material gas also has a great influence on the anti-adhesion effect. That is, when the raw material gas is jetted in the direction parallel to the surface of the microwave introduction window, the deposition effect is more remarkable than when it is jetted in the vertical direction. There are various confirmation methods, but the simplest method can also be determined by visually comparing the film thickness deposited on the microwave introduction window. The results are shown in Table 2.

【0052】[0052]

【表2】 図3は、本発明の第1の構成による防着構造付マイクロ
波プラズマCVD装置の模式的透視図である。
[Table 2] FIG. 3 is a schematic perspective view of a microwave plasma CVD apparatus with an attachment-preventing structure according to the first configuration of the present invention.

【0053】図3においては、装置内部を理解しやすい
ように、マイクロ波導入窓102bと円形導波管101
bとは、実際の位置からずらして描いている。
In FIG. 3, the microwave introduction window 102b and the circular waveguide 101 are shown so that the inside of the device can be easily understood.
"b" is drawn with a shift from the actual position.

【0054】図3において、300は防着構造付マイク
ロ波プラズマCVD装置、301は帯状基板、302
a,302bは支持搬送ローラー、303は成膜室、3
04a,304bは支持搬送円板、305はガスパイプ
兼用バイアス電極、306は間隙、307,308は矩
形導波管、101a,101bは円形導波管、102
a,102bはマイクロ波導入窓、103a,103b
はセラミック管である。
In FIG. 3, reference numeral 300 is a microwave plasma CVD apparatus with a deposition-preventing structure, 301 is a belt-shaped substrate, and 302 is a substrate.
a and 302b are supporting and conveying rollers, 303 is a film forming chamber, 3
Reference numerals 04a and 304b denote supporting and conveying discs, 305 denotes a bias electrode also serving as a gas pipe, 306 denotes a gap, 307 and 308 denote rectangular waveguides, 101a and 101b denote circular waveguides, and 102.
a and 102b are microwave introduction windows, and 103a and 103b.
Is a ceramic tube.

【0055】図3に示す防着構造付マイクロ波プラズマ
CVD装置300には、帯状基板301をその長手方向
に連続的に搬送する手段と、帯状基板301上に堆積膜
を形成する成膜室303と、成膜室303内部へ原料ガ
スを供給する手段、排気手段、成膜室303内に供給さ
れた原料ガスを解離させるためのマイクロ波電力を投入
する手段とを含む。
In the microwave plasma CVD apparatus 300 with the deposition-proof structure shown in FIG. 3, means for continuously transporting the strip substrate 301 in the longitudinal direction and a film forming chamber 303 for forming a deposited film on the strip substrate 301 are provided. And a means for supplying a source gas into the film forming chamber 303, an evacuation means, and a means for applying microwave power for dissociating the source gas supplied into the film forming chamber 303.

【0056】以下、防着構造付マイクロ波プラズマCV
D装置300の各構成要素について詳説する。 (1)搬送手段 搬送手段は、繰出しボビン(不図示)と、成膜室303
内に設けられた帯状基板301を折返す第1の支持搬送
ローラー302a、帯状基板301の2つの側端近傍が
それぞれ巻付けられる第1,第2の支持搬送円板304
a,304bおよび帯状基板301を再度繰返す第2の
支持搬送ローラー302bと、巻取りボビン(不図示)
とからなる。ここで、第1,第2の支持搬送ローラー3
02a,302bは、互いに平行に近接して、第1およ
び第2の支持搬送円板304a,304bの図示下側と
接するように設けられている。この第1,第2の支持搬
送ローラーの長さは、帯状基板301の幅より僅かに長
い。また、第1および第2の支持搬送円板304a,3
04bは、帯状基板301の幅よりもやや狭い間隔で対
向して配置されている。そして第1および第2の支持搬
送円板の共通の中心線は、第1および第2の支持搬送ロ
ーラー302a,302bの各中心線とほぼ平行となる
ように配設されている。 (2)成膜室 成膜室303は、帯状基板301が第1の支持搬送ロー
ラー302aで折返され、その両側端近傍が第1および
第2の支持搬送円板304a,304bにそれぞれ巻付
けられ、第2の支持搬送ローラー302bで再度折返さ
れて形成される柱状空間からなる。 (3)原料ガス供給手段 原料ガス供給手段は、原料ガス用のガスボンベ(不図
示)と、ガスボンベからガス供給用バルブ(不図示)を
介して成膜室303内へ原料ガスを供給するガス導入管
305とからなる。ここで、ガス導入管305は、第1
の支持搬送ローラー302aと第2の支持搬送ローラー
302bとの間隙から、該2つの支持搬送ローラー30
2a,302bと平行に成膜室303内へ挿入されてい
る。また、ガスパイプ兼用バイアス電極305には、ガ
ス噴出口となるノズルが図1に示したように多数個形成
されている。 (4)排気手段 排気手段は、補助ポンプ(不図示)および主ポンプ(不
図示)からなる真空排気系と排気配管(不図示)とから
なり、第1および第2の支持搬送ローラー302a,3
02bの図示下方に設けられた間隙306を介して図3
の矢印306の方向に成膜ガス、空気、反応生成ガス等
を排気する。なお、補助ポンプはロータリーポンプおよ
びメカニカルブースタポンプからなり、主ポンプは油拡
散ポンプからなる。 (5)マイクロ波電力投入手段 マイクロ波電力投入手段は、本発明の特徴部である防着
構造が設けられている。マイクロ波電力投入手段は、マ
イクロ波電源(不図示)と、アイソレータ(不図示)
と、方向性結合器(不図示)と、チューナー(不図示)
と、それらを適宜連結させる矩形導波管307,308
と円形導波管101a,101bとマイクロ波導入窓1
02a,102b防着構造であるセラミック管103
a,103bとを含む。
Hereinafter, a microwave plasma CV with a deposition-prevention structure
Each component of the D device 300 will be described in detail. (1) Conveying Means The conveying means is a delivery bobbin (not shown) and a film forming chamber 303.
A first supporting / conveying roller 302a for folding back the belt-shaped substrate 301 provided therein, and first and second supporting / conveying discs 304 around which two side ends of the belt-shaped substrate 301 are respectively wound.
a, 304b and the second supporting and conveying roller 302b that repeats the belt-shaped substrate 301 again, and a winding bobbin (not shown)
Consists of. Here, the first and second supporting and conveying rollers 3
02a and 302b are provided in parallel and close to each other so as to contact the lower sides of the first and second supporting and conveying discs 304a and 304b in the drawing. The lengths of the first and second supporting and conveying rollers are slightly longer than the width of the belt-shaped substrate 301. In addition, the first and second supporting and conveying discs 304a, 3a
04b are arranged to face each other with an interval slightly narrower than the width of the strip substrate 301. The common center line of the first and second support / conveyance disks is arranged so as to be substantially parallel to the center lines of the first and second support / conveyance rollers 302a, 302b. (2) Film Forming Chamber In the film forming chamber 303, the belt-shaped substrate 301 is folded back by the first supporting and conveying rollers 302a, and both side ends thereof are wound around the first and second supporting and conveying discs 304a and 304b, respectively. , The columnar space formed by being folded back again by the second supporting and conveying roller 302b. (3) Raw Material Gas Supply Means The raw material gas supply means is a gas cylinder (not shown) for the raw material gas and a gas introduction for supplying the raw material gas from the gas cylinder into the film forming chamber 303 via a gas supply valve (not shown). And a tube 305. Here, the gas introduction pipe 305 is the first
From the gap between the second supporting and conveying roller 302a and the second supporting and conveying roller 302a.
It is inserted into the film forming chamber 303 in parallel with 2a and 302b. In the bias electrode 305 also serving as a gas pipe, a large number of nozzles serving as gas ejection ports are formed as shown in FIG. (4) Exhaust Means The exhaust means is composed of a vacuum exhaust system including an auxiliary pump (not shown) and a main pump (not shown) and an exhaust pipe (not shown). The first and second supporting and conveying rollers 302a, 302
02b through a gap 306 provided below the figure.
The film forming gas, air, reaction product gas, etc. are exhausted in the direction of arrow 306. The auxiliary pump is a rotary pump and a mechanical booster pump, and the main pump is an oil diffusion pump. (5) Microwave Power Input Means The microwave power input means is provided with the deposition-preventive structure which is a feature of the present invention. The microwave power input means includes a microwave power source (not shown) and an isolator (not shown).
, Directional coupler (not shown), and tuner (not shown)
And rectangular waveguides 307 and 308 for connecting them appropriately
And circular waveguides 101a and 101b and microwave introduction window 1
02a, 102b Ceramic tube 103 having a deposition-proof structure
a and 103b are included.

【0057】ここで、矩形導波管307,308は、そ
の中心軸が成膜室303の中心軸とほぼ一致するように
対向して設置されている。さらに、該矩形導波管30
7,308の長辺は、互いに略90°の角度をなすと同
時に、間隔306が不図示の真空ポンプへつながる方向
(図1・図3における太矢印方向)に対して長辺が各々
略45°の角度をなすように配置されている。このよう
な配置をとることにより、対向する矩形導波管307,
308間のクロストークを抑えると同時に、間隙306
方向へのマイクロ波の漏洩を最小限に抑えることができ
る。
Here, the rectangular waveguides 307 and 308 are installed so as to face each other such that their central axes are substantially aligned with the central axis of the film forming chamber 303. Further, the rectangular waveguide 30
The long sides of 7, 308 form an angle of approximately 90 ° with each other, and at the same time, the long sides of the long sides are approximately 45 with respect to the direction in which the space 306 is connected to a vacuum pump (not shown) (the direction of the thick arrow in FIGS. It is arranged to make an angle of °. With such an arrangement, the rectangular waveguides 307 facing each other,
The crosstalk between 308 is suppressed, and at the same time, the gap 306
The microwave leakage in the direction can be minimized.

【0058】この矩形導波管307,308の寸法は、
使用されるマイクロ波の周波数帯(バンド)およびモー
ドによって適宜設計される。設計にあたっては、矩形導
波管307,308内での伝送ロスが少なく、また、シ
ングル・モードで伝送されるよう配慮することが好まし
く、具体的には、EIAJ規格の矩形導波管等の他、
2.45GHz用の自社規格として内寸が96mm×2
7mmのものを挙げることができる。
The dimensions of the rectangular waveguides 307 and 308 are
It is appropriately designed depending on the microwave frequency band and mode used. In designing, it is preferable to consider that the transmission loss in the rectangular waveguides 307 and 308 is small and that the transmission is performed in a single mode. Specifically, other than the EIAJ standard rectangular waveguide and the like. ,
Internal size of 96 mm x 2 as in-house standard for 2.45 GHz
It can be 7 mm.

【0059】上記矩形導波管307,308には各々円
形導波管101a,101bが締結されていて、該円形
導波管101a,101bの端部にはマイクロ波透過性
部材で構成されるマイクロ波導入窓102a,102b
が設けられている。このマイクロ波導入窓102a,1
02bは、前述の導波管を伝送したマイクロ波を成膜室
303に導入する機能と、該成膜室303の気密を保持
する機能とを有する。このマイクロ波導入窓102a,
102bは、その周囲が直接水冷され、同時にボルテッ
クス・クーラー(登録商標)で円形導波管101a,1
01b側から圧力8kg/cm2で強制空冷されてい
る。そして2枚のセラミック板でマイクロ波導入窓10
2a,102bは構成され、その間には薄く均一にシリ
コン・グリースが塗布されている。マイクロ波導入窓1
02a,102b上に設けられた防着構造であるセラミ
ック管103a,103bについては既に説明した通り
である。
Circular waveguides 101a and 101b are fastened to the rectangular waveguides 307 and 308, respectively, and the end portions of the circular waveguides 101a and 101b are microwave-transmissive members. Wave introduction windows 102a, 102b
Is provided. This microwave introduction window 102a, 1
02b has a function of introducing the microwave transmitted through the above-described waveguide into the film forming chamber 303 and a function of maintaining the airtightness of the film forming chamber 303. This microwave introduction window 102a,
The circumference of 102b is directly water-cooled, and at the same time, circular waveguides 101a, 1 are formed by a vortex cooler (registered trademark).
It is forcedly cooled from the 01b side with a pressure of 8 kg / cm 2 . The microwave introduction window 10 is made of two ceramic plates.
2a and 102b are formed, and a thin and uniform silicone grease is applied between them. Microwave introduction window 1
The ceramic tubes 103a and 103b, which are the deposition-proof structures provided on the 02a and 102b, have already been described.

【0060】次に図3に示した防着構造付マイクロ波プ
ラズマCVD装置300の動作について説明する。防着
構造付マイクロ波プラズマCVD装置300の動作は、
概ね次の工程に従って行われる。 (工程1)所定の洗浄を完了した帯状基板の取付 (工程2)大気中の帯状基板の搬送、搬送確認および搬
送停止 (工程3)帯状基板および搬送手段を内蔵した真空チャ
ンバ(不図示)の排気 (工程4)原料ガスの成膜室内への導入 (工程5)帯状基板の温度制御 (工程6)マイクロ波による放電(成膜工程その1) (工程7)帯状基板の搬送(成膜工程その2) (工程8)帯状基板の冷却および搬送停止 (工程9)原料ガスの導入停止 (工程10)真空チャンバの窒素リーク (工程11)帯状基板の取出し 以下、上記(工程1)〜(工程11)について詳しく説
明する。 (工程1)所定の洗浄を完了した帯状基板の取付 繰出しボビン(不図示)に巻付けられた帯状基板301
を所定の位置に取付け、繰出しボビンで帯状基板301
を繰出しながら第1の支持搬送ローラ302aで折返
し、第1および第2の支持搬送円板304a,304b
に巻付けて、ほぼ一周させたのち、第2の支持搬送ロー
ラー302bで再び折返して、成膜室303を形成す
る。また、巻取りボビン(不図示)に帯状基板301の
端部を固定して、巻取りボビンで帯状基板が巻取られる
ように準備する。 (工程2)大気中の帯状基板の搬送、搬送確認および搬
送停止 帯状基板301の取付けが完了したら、大気中におい
て、巻取りボビン回転機構(不図示)および支持搬送ロ
ーラー駆動機構(不図示)などの帯状基板駆動手段で連
続的に支障なく帯状基板301を搬送するか否かを確認
する。ここで、帯状基板駆動手段は、前進機能と後進機
能とを兼備することが望ましく、また、帯状基板繰出し
量の表示器を具備することが望ましい。
Next, the operation of the microwave plasma CVD apparatus 300 with the deposition preventive structure shown in FIG. 3 will be described. The operation of the microwave plasma CVD apparatus 300 with the deposition preventive structure is as follows.
The process is generally performed according to the following steps. (Step 1) Attaching the band-shaped substrate that has undergone predetermined cleaning (Step 2) Transfer of the band-shaped substrate in the atmosphere, confirmation of transfer and stop of transfer (Step 3) Installation of a vacuum chamber (not shown) incorporating the band-shaped substrate and transfer means Exhaust (Step 4) Introduction of Source Gas into Film Forming Chamber (Step 5) Temperature Control of Strip-shaped Substrate (Step 6) Discharge by Microwave (Film Forming Step 1) (Step 7) Transfer of Strip-shaped Substrate (Film Forming Step) Part 2) (Step 8) Cooling of the strip-shaped substrate and stop of transport (Step 9) Stop of introduction of source gas (Step 10) Nitrogen leak in vacuum chamber (Step 11) Removal of strip-shaped substrate Hereinafter, the above (Step 1) to (Step) 11) will be described in detail. (Step 1) Attachment of Strip-Shaped Substrate after Predetermined Cleaning Strip-shaped Substrate 301 Wound on Feeding Bobbin (not shown)
Is attached to a predetermined position, and the band-shaped substrate 301 is fed by a bobbin.
The first and second supporting / conveying discs 304a, 304b while being fed back by the first supporting / conveying roller 302a.
After being wound around and wound about one round, it is folded again by the second supporting and conveying roller 302b to form the film forming chamber 303. Further, the end portion of the strip-shaped substrate 301 is fixed to a winding bobbin (not shown) so that the strip-shaped substrate can be wound by the winding bobbin. (Step 2) Transfer of the band-shaped substrate in the air, transfer confirmation, and stop of transfer When the mounting of the band-shaped substrate 301 is completed, in the air, a winding bobbin rotating mechanism (not shown), a supporting transfer roller driving mechanism (not shown), etc. Whether or not the belt-shaped substrate 301 is continuously conveyed by the belt-shaped substrate driving means is checked. Here, it is preferable that the belt-shaped substrate driving means has both a forward movement function and a backward movement function, and it is preferable that the belt-shaped substrate drive means be provided with an indicator of the amount of feeding of the belt-shaped substrate.

【0061】帯状基板301を支障なく搬送できること
が確認されたのち、帯状基板繰出し量の表示器をモニタ
しながら、帯状基板301を初期設定位置まで戻して、
その位置で停止させる。 (工程3)帯状基板および搬送手段を内蔵した真空チャ
ンバの排気 帯状基板301および搬送手段を内蔵した真空チャンバ
の蓋を閉じ、ガス排出手段で真空チャンバ内の排気を行
う。すなわち、ロータリーポンプおよびメカニカルブー
スタポンプで粗引したのち、油拡散ポンプで本引すると
いう手順で、真空チャンバ内部の帯状基板301で囲ま
れた成膜室303の圧力が、2×10-5Torrに達す
るまで連続的に排気を行う。 (工程4)原料ガスの成膜室内への導入 ガスボンベ(不図示)からステンレス製のパイプ(不図
示)を介してガスの混合およびガス流量の精密制御を行
うミキシングパネル(不図示)にガスを導き、ミキシン
グパネル内のマスフローコントローラ(不図示)で所定
の流量に制御された原料ガスをガス導入管305を介し
て成膜室303内へ導入する。このとき、成膜室303
内の圧力が所定の値になるように、真空ポンプの排気能
力および排気管の排気コンダクタンスを予め選択してお
く。 (工程5)帯状基板の温度制御 原料ガスを流しながら、温度制御機構(不図示)で帯状
基板301を所定の温度にする。ここで、RF(ラジオ
周波数)を用いたプラズマCVD装置に比べてマイクロ
波プラズマCVD装置では、電子密度および電子温度が
ともに高いため、プラズマからの熱で帯状基板301の
温度が上昇しやすい。また、温度制御機構を作動させな
い状態では、投入するマイクロ波電力に応じて、帯状基
板301の平衡温度が決る。たとえば、 帯状基板301:材質SUS430BA(ブライトアニ
ール),幅430mm 成膜室303:φ160mm×390mm 成膜条件:SiH4270sccm(5×10-3Tor
r) バイアス電圧:60V バイアス電流:約5A の場合の帯状基板301の平衡温度は、第3表に示す通
りである。
After confirming that the belt-shaped substrate 301 can be transported without any trouble, the belt-shaped substrate 301 is returned to the initial setting position while monitoring the indicator of the amount of feeding the belt-shaped substrate.
Stop at that position. (Step 3) Evacuation of the vacuum chamber containing the belt-shaped substrate and the transfer means The lid of the vacuum chamber containing the belt-shaped substrate 301 and the transfer means is closed, and the gas exhausting means exhausts the vacuum chamber. That is, the pressure in the film forming chamber 303 surrounded by the belt-shaped substrate 301 inside the vacuum chamber is set to 2 × 10 −5 Torr by a procedure in which the rotary pump and the mechanical booster pump perform rough evacuation and then the oil diffusion pump performs main evacuation. Evacuate continuously until reaching. (Step 4) Introduction of Raw Material Gas into Film Forming Chamber Gas is supplied from a gas cylinder (not shown) to a mixing panel (not shown) that performs precise control of gas mixing and gas flow rate through a stainless pipe (not shown). A source gas, which is guided and controlled to a predetermined flow rate by a mass flow controller (not shown) in the mixing panel, is introduced into the film forming chamber 303 through the gas introduction pipe 305. At this time, the film forming chamber 303
The exhaust capacity of the vacuum pump and the exhaust conductance of the exhaust pipe are selected in advance so that the internal pressure becomes a predetermined value. (Step 5) Temperature Control of Strip Substrate While the source gas is flowing, the temperature control mechanism (not shown) brings the strip substrate 301 to a predetermined temperature. Here, in the microwave plasma CVD apparatus, the electron density and the electron temperature are both higher than those in the plasma CVD apparatus using RF (radio frequency), and therefore the temperature of the strip substrate 301 is likely to rise due to the heat from the plasma. Further, when the temperature control mechanism is not operated, the equilibrium temperature of the strip substrate 301 is determined according to the microwave power to be input. For example, strip substrate 301: material SUS430BA (bright anneal), width 430 mm deposition chamber 303: φ160 mm × 390 mm deposition conditions: SiH 4 270 sccm (5 × 10 −3 Tor)
r) The equilibrium temperature of the strip substrate 301 when the bias voltage is 60 V and the bias current is about 5 A is as shown in Table 3.

【0062】[0062]

【表3】 第3表に示した平衡温度に比べて所望の温度が異なる場
合は、前記温度制御機構を作動させて所定値に管理でき
る。
[Table 3] When the desired temperature is different from the equilibrium temperature shown in Table 3, the temperature control mechanism can be operated to control the temperature to a predetermined value.

【0063】したがって、帯状基板301の材質、表面
処理、成膜室303の大きさ、ガス流量、ガス混合比、
成膜室303の圧力、バイアス電圧、マイクロ波電力等
の条件が異なる場合も、適宜同様に平衡温度を測定し温
度制御機構の性能を最適化すれば、所望の帯状基板30
1の成膜温度とすることができる。 (工程6)マイクロ波による放電(成膜工程その1) マイクロ波発振機からマイクロ波を発振させ、アイソレ
ータ、方向性結合器(電力計)、チューナ、導波管30
7,308,101a,102b、マイクロ波導入窓1
02a,102bおよび該マイクロ波導入窓102a,
102bと一体成形されたセラミック管103a,10
3bを通過して、成膜室303内部にマイクロ波電力を
投入する。このとき、円筒状の成膜室303の円板状の
底面を形成する第1および第2の支持搬送円板304
a,304bからマイクロ波の漏洩があると、成膜室3
03内部の放電が不安定になったり放電が生じない場合
がある。従って、第1および第2の支持搬送円板304
a,304bは、その外周上にキズや凹凸がないように
注意し、同時に、第1および第2の支持搬送円板304
a,304bの端部にもマイクロ波シールド板を設ける
ことが望ましい。
Therefore, the material of the strip substrate 301, the surface treatment, the size of the film forming chamber 303, the gas flow rate, the gas mixture ratio,
Even when the conditions such as the pressure, bias voltage, and microwave power of the film forming chamber 303 are different, if the equilibrium temperature is similarly measured and the performance of the temperature control mechanism is optimized, the desired strip substrate 30 can be obtained.
The film forming temperature may be 1. (Process 6) Discharge by Microwave (Film Forming Process 1) Microwave is oscillated by a microwave oscillator to generate an isolator, a directional coupler (power meter), a tuner, and a waveguide 30.
7,308,101a, 102b, microwave introduction window 1
02a, 102b and the microwave introduction window 102a,
Ceramic tube 103a, 10 integrally formed with 102b
After passing through 3b, microwave power is applied to the inside of the film forming chamber 303. At this time, the first and second supporting and conveying discs 304 that form the disc-shaped bottom surface of the cylindrical film forming chamber 303.
If microwave leakage occurs from a and 304b, the film forming chamber 3
The discharge inside 03 may become unstable or may not occur. Therefore, the first and second supporting and conveying discs 304
a and 304b, take care so that there are no scratches or irregularities on the outer circumference, and at the same time, at the same time, the first and second supporting and conveying discs 304
It is desirable to provide a microwave shield plate also at the end portions of a and 304b.

【0064】以上のような構成上の工夫を施したのち、
成膜室303内にマイクロ波電力を投入し、成膜室30
3内に放電を生起させて、放電後の成膜室303内部の
圧力を5×10-3Torrとしその結果生じるラジカル
を利用して成膜室303の内側の側壁の大部分を構成す
る帯状基板301の表面に均一な堆積膜を形成する。本
発明の場合、放電開始から6時間に渡って、プラズマを
安定的に維持することができた。 (工程7)帯状基板の搬送(成膜工程その2) 前述した「マイクロ波による放電」により成膜が開始さ
れ、放電で生ずるプラズマ発光が安定な状態に達したの
ち、帯状基板301の表面上に広く堆積膜を形成させる
ため、帯状基板301を搬送する。その搬送速度は、堆
積膜の膜厚、堆積速度および成膜室303の内周長で決
る。すなわち、堆積膜の膜厚が2000、Å堆積速度が
100Å/secの場合、成膜室303内の滞留時間が
2000÷100=20secであればよい。したがっ
て、直径φ160mmの成膜室303の場合には、内周
長が約480mmであるので、成膜室303の内周を2
0secかかって帯状基板301を搬送するには、搬送
速度を 480mm÷20sec=24mm/sec =144cm/min とすればよい。
After making the above arrangements,
Microwave power is applied to the film forming chamber 303 to move the film forming chamber 30.
3 is generated, and the pressure inside the film formation chamber 303 after discharge is set to 5 × 10 −3 Torr. The resulting radicals are used to form most of the inner side wall of the film formation chamber 303. A uniform deposited film is formed on the surface of the substrate 301. In the case of the present invention, plasma could be stably maintained for 6 hours from the start of discharge. (Step 7) Conveyance of Strip Substrate (Film Forming Step 2) After the film formation is started by the above-mentioned “discharge by microwaves” and the plasma emission generated by the discharge reaches a stable state, on the surface of the strip substrate 301. The belt-shaped substrate 301 is conveyed to form a deposited film over a wide area. The transport speed is determined by the film thickness of the deposited film, the deposition speed, and the inner circumference of the film forming chamber 303. That is, when the thickness of the deposited film is 2000 and the Å deposition rate is 100 Å / sec, the residence time in the film forming chamber 303 may be 2000 ÷ 100 = 20 sec. Therefore, in the case of the film forming chamber 303 having a diameter of 160 mm, the inner peripheral length is about 480 mm, and therefore the inner periphery of the film forming chamber 303 is 2 mm.
In order to transport the strip substrate 301 in 0 sec, the transport speed may be set to 480 mm / 20 sec = 24 mm / sec = 144 cm / min.

【0065】ただし、実際には、第1および第2の支持
搬送ローラー302a,302bの部分の円周が欠損
し、成膜室303の実効長は短くなっているので、欠損
部に相当する分だけ帯状基板301をゆっくり搬送すれ
ばよい。すなわち、搬送速度、堆積膜の膜厚、堆積速度
および成膜室303の実効長は互いに相関があるので、
適宜それらの値を整合させればよい。
However, in practice, the circumferences of the first and second supporting and conveying rollers 302a and 302b are damaged, and the effective length of the film forming chamber 303 is shortened. Only the belt-shaped substrate 301 should be transported slowly. That is, since the transport speed, the film thickness of the deposited film, the deposition speed, and the effective length of the film forming chamber 303 are correlated with each other,
These values may be matched appropriately.

【0066】以上のような手順で決めた搬送速度で帯状
基板301を連続的に搬送することにより、帯状基板3
01の表面上に広く所望の膜厚の堆積膜を形成すること
ができる。 (工程8)帯状基板の冷却および搬送停止 前述のように帯状基板301を搬送しながら連続的に堆
積膜を形成し、繰出しボビンに巻付けられた帯状基板3
01の残量がほとんどなくなったら、帯状基板301の
搬送、マイクロ波放電および温度制御を停止する。ここ
で、繰出しボビンに巻付けられた帯状基板301の残量
検知手段としては、前述した帯状基板301の繰出し長
表示器や繰出しボビンの外径検知などを用いればよい。
また、成膜が完了した帯状基板301を大気中に取出す
ためには、予め帯状基板301を冷却しなければならな
い。この冷却による堆積膜の剥離を防止するためには、
徐冷することが望ましく、マイクロ波放電を止めたのち
も暫く原料ガスを流しておく。 (工程9)原料ガスの導入停止 原料ガスを5分程度流したのち、原料ガスの導入を停止
して、不活性(He)ガスを200sccm程度の流量
で流す。帯状基板301の表面温度が70℃程度になっ
たところで、不活性ガスの導入を停止したのち、残留ガ
スを排気して成膜室内の圧力が2×10-5Torrに達
するまで排気を続ける。 (工程10)真空チャンバの窒素リーク 成膜室内303の圧力を2×10-5Torrから大気圧
に戻すために、乾燥窒素を成膜室内303内に導入し、
成膜室内303内の圧力が大気圧になったことをブルド
ン管式圧力計(不図示)で確認したのち、真空チャンバ
の蓋を開け、成膜が完了した帯状基板301を真空チャ
ンバから取出す。 (工程11)帯状基板の取出し 帯状基板301を取出し方法は、概ね次の2通りであ
る。
By continuously transporting the strip substrate 301 at the transport speed determined by the above procedure, the strip substrate 3
It is possible to form a deposited film having a wide desired thickness on the surface of No. 01. (Step 8) Cooling of the strip-shaped substrate and stop of transporting the strip-shaped substrate 301 while transporting the strip-shaped substrate 301 to continuously form a deposited film and wind the strip-shaped substrate 3 around the feeding bobbin
When the remaining amount of 01 is almost exhausted, the conveyance of the strip substrate 301, the microwave discharge and the temperature control are stopped. Here, as the remaining amount detecting means of the strip-shaped substrate 301 wound around the delivery bobbin, the above-described delivery length indicator of the strip-shaped substrate 301, outer diameter detection of the delivery bobbin, or the like may be used.
Further, in order to take out the band-shaped substrate 301 on which the film formation is completed into the atmosphere, the band-shaped substrate 301 must be cooled in advance. In order to prevent the peeling of the deposited film due to this cooling,
It is desirable to slowly cool, and the raw material gas is allowed to flow for a while even after the microwave discharge is stopped. (Step 9) Stopping Introduction of Raw Material Gas After the raw material gas is flowed for about 5 minutes, the introduction of the raw material gas is stopped and an inert (He) gas is flown at a flow rate of about 200 sccm. When the surface temperature of the strip substrate 301 reaches about 70 ° C., the introduction of the inert gas is stopped, the residual gas is exhausted, and the exhaust is continued until the pressure in the film forming chamber reaches 2 × 10 −5 Torr. (Step 10) Nitrogen Leakage in Vacuum Chamber In order to return the pressure in the film forming chamber 303 from 2 × 10 −5 Torr to atmospheric pressure, dry nitrogen was introduced into the film forming chamber 303.
After confirming that the pressure in the film forming chamber 303 has reached atmospheric pressure with a Bourdon tube pressure gauge (not shown), the lid of the vacuum chamber is opened, and the strip-shaped substrate 301 on which film formation has been completed is taken out from the vacuum chamber. (Step 11) Extraction of Strip Substrate The strip substrate 301 can be extracted by the following two methods.

【0067】(a)1ロール分の帯状基板301をすべ
て巻取りボビンに巻取り、繰出しボビンを空にしたの
ち、巻取りボビンと繰出しボビンとを取出す。
(A) The roll-shaped substrate 301 for one roll is completely wound on the winding bobbin, the feeding bobbin is emptied, and then the winding bobbin and the feeding bobbin are taken out.

【0068】(b)繰出しボビンに未だ残留があるとき
には、帯状基板301を切断し、繰出しボビンを別の帯
状基板301が巻かれている繰出しボビンと交換して、
新規の帯状基板の端部と、切断された帯状基板301の
切断部とを接合する。そして、この接合線が巻取りボビ
ン近傍にくるまで新規の帯状基板を搬送したのち、再び
この接合線で帯状基板を切断する。切断後、成膜後の帯
状基板301が巻取られた巻取りボビンを取出し、別の
巻取りボビンを取付ける。
(B) When the feeding bobbin still remains, the belt-shaped substrate 301 is cut, and the feeding bobbin is replaced with another feeding bobbin on which another belt-shaped substrate 301 is wound.
The end portion of the new strip-shaped substrate and the cut portion of the cut strip-shaped substrate 301 are joined. Then, after transporting the new strip-shaped substrate until the joining line comes close to the winding bobbin, the strip-shaped substrate is cut again by this joining line. After cutting, the winding bobbin on which the film-shaped substrate 301 after film formation is wound is taken out, and another winding bobbin is attached.

【0069】この2通りの取出し方法のいずれがよいか
は、装置の長さや円筒状の成膜室303の数によるた
め、適宜選択することが望ましい。
Which of the two taking-out methods is preferable depends on the length of the apparatus and the number of the cylindrical film forming chambers 303, and therefore it is preferable to appropriately select it.

【0070】次に、本発明の防着構造付マイクロ波プラ
ズマCVD装置による具体的製造例を示すが、本発明は
これらの製造例によって限定されるものではない。 [製造例1]図3に示した防着構造付マイクロ波プラズ
マCVD装置300を用いて、搬送手段を使わずに十分
に脱脂、洗浄を行ったコーニング社製7059ガラス及
びSiウエハー上にa−Si膜の連続堆積を行い前記の
防着構造が膜質に悪影響を与えないか調べた。ここで、
成膜室303のサイズは、 成膜室:φ180[mm]×600[mm](約15リ
ットル)とした。
Next, specific production examples by the microwave plasma CVD apparatus with an attachment-preventing structure of the present invention will be shown, but the present invention is not limited to these production examples. [Manufacturing Example 1] Using a microwave plasma CVD apparatus 300 with a deposition-prevention structure shown in FIG. 3, degreasing and cleaning were sufficiently performed without using a transfer means, and a- was formed on a Corning 7059 glass and Si wafer. The Si film was continuously deposited to examine whether or not the deposition preventive structure adversely affects the film quality. here,
The size of the film forming chamber 303 was set to: film forming chamber: φ180 [mm] × 600 [mm] (about 15 liters).

【0071】成膜室303の内部をロータリーポンプ、
メカニカルブースターポンプ、油拡散ポンプにより5×
10-6Torrまで真空引きした。この状態で、帯状基
板301を不図示のヒーターで加熱し、脱ガスを行っ
た。脱ガスが十分行われた時点で、ガス導入管305よ
り、SiH4ガスを流量600sccmで、Heガスを
流量200sccmでそれぞれ導入した。圧力調整バル
ブにより、成膜室303内の圧力を5mTorrに保持
した。
The inside of the film forming chamber 303 is a rotary pump,
5 × by mechanical booster pump and oil diffusion pump
A vacuum was drawn up to 10 −6 Torr. In this state, the belt-shaped substrate 301 was heated by a heater (not shown) to degas. When degassing was sufficiently performed, SiH 4 gas was introduced at a flow rate of 600 sccm and He gas was introduced at a flow rate of 200 sccm through the gas introduction pipe 305. The pressure in the film forming chamber 303 was maintained at 5 mTorr by the pressure control valve.

【0072】その後、マイクロ波電源より導波管30
7,308,101a,101bおよびマイクロ波導入
窓102a,102bおよびセラミック管103a,1
03bを介して、実効値で3.0kWのマイクロ波電力
を成膜室303内部に投入して、放電を生起した。放電
を維持しながら成膜室303内部に投入するマイクロ波
電力の実効値が1.0kWまで低減させ、暫くその状態
を維持して、放電によるプラズマ発光強度にゆらぎがな
いか、発光モニターにより測定した。発光モニターの出
力は記録計に接続されており、プラズマ発光強度が±5
%以内であることを確認した。
After that, the waveguide 30 is fed from the microwave power source.
7, 308, 101a, 101b, microwave introduction windows 102a, 102b, and ceramic tubes 103a, 1
Microwave power with an effective value of 3.0 kW was applied to the inside of the film forming chamber 303 via 03b to cause discharge. The effective value of the microwave power supplied to the inside of the film forming chamber 303 while maintaining the discharge is reduced to 1.0 kW, and the state is maintained for a while, and the fluctuation of the plasma emission intensity due to the discharge is measured by an emission monitor. did. The output of the emission monitor is connected to the recorder, and the plasma emission intensity is ± 5.
It was confirmed to be within%.

【0073】以上のようにして7059ガラス及びSi
ウエハー上に形成された堆積膜の膜厚分布を幅方向およ
び長手方向について10mm間隔で測定した結果、膜厚
分布は5%であった。このときの平均堆積速度は75Å
/secであった。また、その一部を切出し、反射型F
T−IR装置(パーキン・エルマー社製、1720X)
を用いて赤外吸収スペクトルを測定した結果、2000
cm-1および630cm-1に吸収が認められ、a−Si
膜に特有の吸収パターンであった。
As described above, 7059 glass and Si
As a result of measuring the film thickness distribution of the deposited film formed on the wafer at 10 mm intervals in the width direction and the longitudinal direction, the film thickness distribution was 5%. The average deposition rate at this time is 75Å
/ Sec. In addition, a part of it is cut out and the reflection type F
T-IR device (Perkin Elmer, 1720X)
As a result of measuring the infrared absorption spectrum using
absorption was observed in cm -1 and 630cm -1, a-Si
The absorption pattern was peculiar to the film.

【0074】なお、上述した実施例においては、防着構
造はセラミック管103でその断面が円形で中空であっ
た。ここで該セラミック管103の断面形状は円形に限
定されるものではなく、マイクロ波導入窓102と密着
してその全面上を遮うことができる限り、四角形でも三
角形でも良い。
In the above-mentioned embodiments, the deposition-preventing structure is the ceramic tube 103, which has a circular cross section and is hollow. Here, the sectional shape of the ceramic tube 103 is not limited to a circular shape, and may be a quadrangle or a triangle as long as it can be in close contact with the microwave introduction window 102 and shield the entire surface thereof.

【0075】また、図4,図5に示すように、セラミッ
ク管103の内部にセラミック・テーパー部401,5
01を設けてもよい。このセラミック・テーパー部40
1,501は、マイクロ波導入窓102に近い側はセラ
ミック管103内部一杯に充填されており、反対側に向
かって徐々にその充填率が減少するように作られてい
る。その製作方法としては、一体焼結・成形法や別々に
成形してその間に熱伝導を良好にするマイクロ波透過性
の半固体(例えば東亜合成化学社製アロン・セラミック
[登録商標]や信越化学社製シリコーン[登録商標])
を充填する方法が挙げられる。熱伝導の観点からは一体
焼結成形法が望ましい。該セラミック・テーパー部40
1,501の材質としては、一体成形の容易さを考慮
し、アルミナ・セラミックスが好ましい。該セラミック
・テーパー部401,501の形状については、前述の
ように充填率が徐々に減少するようになっていれば、対
称形でも非対称形でも構わない。このように構造を工夫
すれば、前述のSiH4以外のガス或いは種々の混合ガ
スについても、インピーダンスを整合できることが判明
した。
Further, as shown in FIGS. 4 and 5, the ceramic taper portions 401 and 5 are provided inside the ceramic tube 103.
01 may be provided. This ceramic taper 40
1, 501 is filled in the inside of the ceramic tube 103 on the side close to the microwave introduction window 102, and the filling rate is gradually reduced toward the opposite side. As a manufacturing method, a semitransparent microwave permeable semi-solid (for example, Aaron Ceramic [registered trademark] or Shin-Etsu Chemical manufactured by Toagosei Kagaku Co. Silicone [registered trademark])
The method of filling is mentioned. From the viewpoint of heat conduction, the integral sintering molding method is desirable. The ceramic taper portion 40
Alumina-ceramics are preferable as the material of 1,501 in consideration of the ease of integral molding. The shape of the ceramic taper portions 401 and 501 may be symmetrical or asymmetrical as long as the filling rate gradually decreases as described above. By devising the structure in this way, it has been found that the impedance can be matched even for gases other than SiH 4 described above or various mixed gases.

【0076】さらに、セラミック管103の形状は、円
柱、三角柱、四角柱に限定されるものではなく、セラミ
ック管103自体がテーパー状の中空構造でも良い。こ
の場合、このセラミック管103の外径を規定するテー
パー形状は、マイクロ波導入窓102側に太く反対側が
細くなっているものでもその逆でも良い。また、前述の
ようにセラミック管103は中空構造ではなくセラミッ
クの充填率が徐々に減少するものでも構わない。 [実施例1−2]次に、本発明の第1の構成による第2
の実施例について説明する。
Furthermore, the shape of the ceramic tube 103 is not limited to a cylinder, a triangular prism, and a quadrangular prism, and the ceramic tube 103 itself may have a tapered hollow structure. In this case, the tapered shape defining the outer diameter of the ceramic tube 103 may be thicker on the microwave introduction window 102 side and thinner on the opposite side, or vice versa. Further, as described above, the ceramic tube 103 may not have a hollow structure and the filling rate of the ceramic may gradually decrease. [Embodiment 1-2] Next, the second embodiment of the present invention will be described.
An example will be described.

【0077】図6は、本発明の第1の構成による第2の
実施例の主要部であるマイクロ波導入窓付近の断面摸式
図、図7はその側面から見た透視説明図である。
FIG. 6 is a schematic sectional view in the vicinity of the microwave introduction window, which is the main part of the second embodiment according to the first structure of the present invention, and FIG. 7 is a perspective explanatory view seen from the side.

【0078】本実施例は、図1に示した実施例のマイク
ロ波導入窓102およびガス拡散抑制板103を以下の
ように構成されたマイクロ波導入窓602およびガス拡
散抑制板601とし、非成膜ガス供給管701を設けた
ものである。この他の構成は図1および図2に示した実
施例と同様であるために同じ符号を付けて説明は省略す
る。
In this embodiment, the microwave introducing window 102 and the gas diffusion suppressing plate 103 of the embodiment shown in FIG. 1 are used as a microwave introducing window 602 and a gas diffusion suppressing plate 601, which are constructed as follows. A membrane gas supply pipe 701 is provided. Since the other structure is similar to that of the embodiment shown in FIGS. 1 and 2, the same reference numerals are given and the description thereof is omitted.

【0079】図6に示すように、円形導波管101の端
部にはマイクロ波透過性部材で構成されるマイクロ波導
入窓602が設けられている。マイクロ波透過性部材と
しては、アルミナ・セラミックス(Al23)、ベリリ
ア(BeO)、窒化ボロン(BN)等の熱伝導率が良い
ものが望ましく、本実施例では最大外径φ110mmの
アルミナ・セラミックスを採用している。
As shown in FIG. 6, a microwave introduction window 602 made of a microwave transparent member is provided at the end of the circular waveguide 101. As the microwave permeable member, one having good thermal conductivity such as alumina ceramics (Al 2 O 3 ), beryllia (BeO), boron nitride (BN) is desirable, and in the present embodiment, alumina having a maximum outer diameter φ110 mm is used. Uses ceramics.

【0080】また、ガス拡散抑制板601も、マイクロ
波透過性部材で構成されるとともに、多数孔が設けられ
ている。そして、この多数孔をずらすようにしてガス拡
散抑制板601を構成する複数のセラミック板が平行に
重ねられている。
The gas diffusion suppressing plate 601 is also made of a microwave permeable member and is provided with a large number of holes. Then, a plurality of ceramic plates forming the gas diffusion suppressing plate 601 are stacked in parallel so as to shift the multiple holes.

【0081】701は非成膜ガス供給管である。この非
成膜ガス供給管701は、ガス拡散抑制板601の周縁
部を通りマイクロ波導入窓602の中央部付近まで達し
ている。そして、この非成膜ガス供給管701を介して
成膜室100外部からマイクロ波導入窓602の中央部
に例えば水素ガスを導入できる。従って、マイクロ波導
入窓602近傍の水素ガス濃度が制御できる。水素ガス
以外にも、ヘリウムガス、アルゴンガス等の希ガス、或
いは水素ガスと希ガスの混合ガスを用いることができ
る。
Reference numeral 701 is a non-film forming gas supply pipe. The non-film forming gas supply pipe 701 passes through the peripheral portion of the gas diffusion suppressing plate 601 and reaches near the central portion of the microwave introduction window 602. Then, for example, hydrogen gas can be introduced into the central portion of the microwave introduction window 602 from the outside of the film formation chamber 100 via the non-film formation gas supply pipe 701. Therefore, the hydrogen gas concentration near the microwave introduction window 602 can be controlled. Other than hydrogen gas, a rare gas such as helium gas or argon gas, or a mixed gas of hydrogen gas and a rare gas can be used.

【0082】ノズルを介して該成膜室100に導入され
た原料ガスは、排気方向108に不指示の真空ポンプで
排出される。この排気方向108はマイクロ波導入窓1
02の面と概ね平行となっている。
The raw material gas introduced into the film forming chamber 100 through the nozzle is exhausted in the exhaust direction 108 by a vacuum pump not directed. This exhaust direction 108 is the microwave introduction window 1
It is almost parallel to the plane of 02.

【0083】上記のように構成された本実施例のものに
おいても、図1および図2に示した実施例と同様に原料
ガスの拡散を制御することができ、プラズマが安定して
維持されるものとなった。図1および図2に示した実施
例のものと同様な堆積動作を行ったところ、同様に良好
な結果を得ることができた。
Also in the case of this embodiment having the above-described structure, the diffusion of the source gas can be controlled similarly to the embodiment shown in FIGS. 1 and 2, and the plasma can be stably maintained. It became a thing. When the same deposition operation as that of the embodiment shown in FIGS. 1 and 2 was performed, similarly good results could be obtained.

【0084】次に、本発明の第2の構成による実施例に
ついて説明する。
Next, a second embodiment of the present invention will be described.

【0085】本発明の第2の構成によるマイクロ波プラ
ズマCVD装置は、成膜室にマイクロ波導入窓からマイ
クロ波電力を投入し、不純物元素をドープしたp型また
はn型半導体薄膜を形成するマイクロ波プラズマCVD
装置において、半導体薄膜の主成分元素を含有し、不純
物元素を含有しない原料ガスをマイクロ波電力導入窓に
吹き付けることを特徴としている。
In the microwave plasma CVD apparatus according to the second structure of the present invention, microwave power is applied to the film formation chamber through the microwave introduction window to form a p-type or n-type semiconductor thin film doped with an impurity element. Wave plasma CVD
The apparatus is characterized in that a source gas containing a main component element of the semiconductor thin film and containing no impurity element is blown to the microwave power introduction window.

【0086】本発明の第2の構成によるものは、マイク
ロ波導入窓に付着する膜を高抵抗化することによってマ
イクロ波導入窓に不純物をドープした膜が付着してもプ
ラズマ放電の中断を発生しにくくするものである。
According to the second structure of the present invention, by increasing the resistance of the film adhering to the microwave introduction window, the plasma discharge is interrupted even if the film doped with impurities adheres to the microwave introduction window. It is difficult to do.

【0087】基板上に形成される半導体薄膜の主成分元
素を含有する原料ガスをマイクロ波導入窓に吹き付ける
ことにより、マイクロ波導入窓の表面には半導体薄膜が
形成されるが、マイクロ波導入窓の表面近傍において
は、 不純物元素を含むガスの濃度が低下する。
A semiconductor thin film is formed on the surface of the microwave introducing window by blowing a source gas containing the main element of the semiconductor thin film formed on the substrate to the microwave introducing window. The concentration of the gas containing the impurity element decreases near the surface of the.

【0088】半導体薄膜の主成分元素を含む原料ガス
の濃度が上昇する。という状態になり、マイクロ波導入
窓の表面に付着する半導体膜のドーピング率および結晶
性が低下する。
The concentration of the source gas containing the main element of the semiconductor thin film increases. Then, the doping rate and the crystallinity of the semiconductor film attached to the surface of the microwave introduction window decrease.

【0089】これによってマイクロ波導入窓に付着する
半導体膜の抵抗は大幅に増大し、例え膜が付着してもマ
イクロ波の透過率が低下しにくくなるのである。
As a result, the resistance of the semiconductor film attached to the microwave introduction window is greatly increased, and even if the film is attached, the transmittance of microwaves is less likely to decrease.

【0090】例えば、非単結晶シリコン半導体を形成す
る場合、過多な不純物ドーピング領域を除いて、不純物
元素を含むガスの濃度を1桁低下させると膜の暗抵抗は
約2桁増大する。
For example, when a non-single-crystal silicon semiconductor is formed, if the concentration of the gas containing the impurity element is reduced by one digit except for the excessive impurity doping region, the dark resistance of the film increases by about two digits.

【0091】また、膜の結晶性がアモルファスから多結
晶へ変化すると約3桁程度暗抵抗は増大する。
When the crystallinity of the film changes from amorphous to polycrystal, the dark resistance increases by about 3 digits.

【0092】このような大幅な抵抗の増大により、本発
明ではマイクロ波導入窓に付着する膜の量は多少増すも
ののマイクロ波の透過率は高く保たれて放電は中断しに
くくなる。
Due to such a large increase in resistance, although the amount of the film adhering to the microwave introduction window is somewhat increased in the present invention, the microwave transmittance is kept high and the discharge is less likely to be interrupted.

【0093】本発明の第2の構成の装置によって形成さ
れる半導体薄膜としては、Si,Ge,C,SiGe,
SiC,GeC,SiSn,GeSn,SnC等所謂IV
族半導体薄膜、GaAs,GaP,GaSb,InP,
InAs等所謂III-V族化合物半導体薄膜、ZnSe,Z
nS,ZnTe,CdS,CdSe,CdTe等所謂II
-VI族化合物半導体薄膜、CuAlS2,CuAlS
2,CaAlTe2,CuInS2,CuInSe2,C
uInTe2,CuGaS2,CuGaSe2,CuGa
Te,AgInSe2,AgInTe2等所謂I-III-VI族
化合物半導体薄膜、ZnSiP2,ZnGeAs2,Cd
SiAs2,CdSnP2等所謂II-IV-V複化合物半導体
薄膜、Cu2O,TiO2,In23,SnO2,ZnO,
CdO,Bi23,CdSnO4等所謂酸化物半導体薄
膜に価電子制御のための不純物元素を含有させたものを
挙げることができる。
The semiconductor thin film formed by the device of the second structure of the present invention includes Si, Ge, C, SiGe,
So-called IV such as SiC, GeC, SiSn, GeSn, SnC
Group semiconductor thin film, GaAs, GaP, GaSb, InP,
So-called III-V group compound semiconductor thin films such as InAs, ZnSe, Z
nS, ZnTe, CdS, CdSe, CdTe, etc., so-called II
-Group VI compound semiconductor thin film, CuAlS 2 , CuAlS
e 2 , CaAlTe 2 , CuInS 2 , CuInSe 2 , C
uInTe 2 , CuGaS 2 , CuGaSe 2 , CuGa
Te, AgInSe 2 , AgInTe 2 , etc., so-called I-III-VI group compound semiconductor thin films, ZnSiP 2 , ZnGeAs 2 , Cd
SiAs 2, CdSnP 2 Hitoshishoi II-IV-V double compound semiconductor thin film, Cu 2 O, TiO 2, In 2 O 3, SnO 2, ZnO,
Examples thereof include so-called oxide semiconductor thin films such as CdO, Bi 2 O 3 , and CdSnO 4 , which contain an impurity element for controlling valence electrons.

【0094】本発明の第2の構成によるものにおいてIV
族半導体またはIV族合金半導体薄膜を形成するために好
適に用いられる。周期律表第IV族元素を含有する原料ガ
スとしては、Si原子、Ge原子、C原子、Sn原子、
Pb原子を含む化合物であって、具体的にはSiH4
Si26,Si38,Si36,Si48,Si510
等のシラン系化合物、SiF4,(SiF25,(Si
26,(SiF24,Si26,Si38,SiHF
3,SiH22,Si224,Si233,SiC
4,(SiCl25,SiBr4,(SiBr25,S
2Cl6,Si2Br6,SiHCl3,SiHBr3,S
iHI3,Si2Cl33等のハロゲン化シラン化合物、
GeH4,Ge26等のゲルマン化合物、GeF4,(G
eF25,(GeF26,(GeF24,Ge26,G
38,GeHF3,GeH22,Ge224,Ge2
33,GeCl4,(GeCl25,GeBr4,(G
eBr25,Ge2Cl6,Ge2Br6,GeHCl3
GeHBr3,GeHI3,Ge2Cl33等のハロゲン
化ゲルマニウム化合物、CH4,C26,C38等のメ
タン列炭化水素ガス、C24,C36等のエチレン列炭
化水素ガス、C66等の環式炭化水素ガス、CF4
(CF25,(CF26,(CF24,C26,C
38,CHF3,CH22,CCl4,(CCl25,C
Br4,(CBr25,C 2Cl6,C2Br6,CHC
3,CHI3,C2Cl33等のハロゲン化炭素化合
物、SnH4,Sn(CH34等のスズ化合物、Pb
(CH34,Pb(C256等の鉛化合物等を挙げる
ことができる。これらの化合物は1種で用いても2種以
上混合して用いてもよい。
In accordance with the second aspect of the present invention IV
Suitable for forming Group IV semiconductors or Group IV alloy semiconductor thin films
Used appropriately. Raw materials containing Group IV elements of the periodic table
As the atom, Si atom, Ge atom, C atom, Sn atom,
A compound containing a Pb atom, specifically SiHFour
Si2H6, Si3H8, Si3H6, SiFourH8, SiFiveHTen
Silane compounds such as SiFFour, (SiF2)Five, (Si
F2)6, (SiF2)Four, Si2F6, Si3F8, SiHF
3, SiH2F2, Si2H2FFour, Si2H3F3, SiC
lFour, (SiCl2)Five, SiBrFour, (SiBr2)Five, S
i2Cl6, Si2Br6, SiHCl3, SiHBr3, S
iHI3, Si2Cl3F3Halogenated silane compounds such as
GeHFour, Ge2H6Germane compounds such as GeFFour, (G
eF2)Five, (GeF2)6, (GeF2)Four, Ge2F6, G
e3F8, GeHF3, GeH2F2, Ge2H2FFour, Ge2
H3F3, GeClFour, (GeCl2)Five, GeBrFour, (G
eBr2)Five, Ge2Cl6, Ge2Br6, GeHCl3
GeHBr3, GeHI3, Ge2Cl3F3Halogen etc.
Germanium compound, CHFour, C2H6, C3H8Etc.
Tandem hydrocarbon gas, C2HFour, C3H6Ethylene column charcoal
Hydrogen gas, C6H6Cyclic hydrocarbon gas such as CFFour
(CF2)Five, (CF2)6, (CF2)Four, C2F6, C
3F8, CHF3, CH2F2, CClFour, (CCl2)Five, C
BrFour, (CBr2)Five, C 2Cl6, C2Br6, CHC
l3, CHI3, C2Cl3F3Halogenated carbon compounds such as
Thing, SnHFour, Sn (CH3)FourTin compounds such as Pb
(CH3)Four, Pb (C2HFive)6Lead compounds such as
be able to. Even if these compounds are used in one kind, two or more kinds are used.
You may mix and use above.

【0095】本発明において形成されるIV族半導体また
はIV族合金半導体を価電子制御するために用いられる価
電子制御剤としては、p型の不純物として、周期律表第
III族の元素、例えば、B,Al,Ga,In,Tl等
が好適なものとして挙げられ、n型不純物としては、周
期律表第V族の元素、例えばN,P,As,Sb,Bi
等が好適なものとして挙げられるが、殊に、B,Ga,
P,Sb等が最適である。ドーピングされる不純物の量
は、所望される電気的、光学的特性に応じて適宜決定さ
れる。
The valence electron control agent used for controlling the valence electrons of the group IV semiconductor or the group IV alloy semiconductor formed in the present invention is, as a p-type impurity, a compound of the periodic table.
Group III elements such as B, Al, Ga, In, and Tl are preferred, and n-type impurities include elements of Group V of the periodic table such as N, P, As, Sb, and Bi.
And the like, but especially B, Ga,
P, Sb, etc. are optimal. The amount of impurities to be doped is appropriately determined according to desired electrical and optical characteristics.

【0096】このような不純物元素を含有する原料ガス
としては、常温常圧でガス状態のまたは、少なくとも膜
形成条件下で容易にガス化し得るものが採用される。そ
のような不純物導入用の出発物質として具体的には、n
型の不純物導入用にはPH3,P24,PF3,PF5
PCl3,ASH3,AsF3,AsF5,AsCl3,S
bH3,SbF5,BiH3等を、p型不純物導入用には
BF3、BCl3,BBr3,B26,B410,B59
511,B610,B612,AlCl3等を挙げること
ができる。上記の不純物元素を含む化合物は、1種用い
ても2種以上併用してもよい。
As the source gas containing such an impurity element, a gas which is in a gas state at room temperature and atmospheric pressure or which can be easily gasified under at least the film forming conditions is adopted. As the starting material for introducing such impurities, specifically, n
PH 3 , P 2 H 4 , PF 3 , PF 5 ,
PCl 3 , ASH 3 , AsF 3 , AsF 5 , AsCl 3 , S
bH 3, SbF 5, the BiH 3, etc., are for p-type impurity introduction BF 3, BCl 3, BBr 3 , B 2 H 6, B 4 H 10, B 5 H 9,
B 5 H 11, B 6 H 10, B 6 H 12, AlCl 3 and the like. The compounds containing the above impurity elements may be used alone or in combination of two or more.

【0097】本発明の第2の構成によるものにおいて、
II-VI族化合物半導体を形成するために用いられる周期
律表第II族元素を含む化合物としては、具体的にはZn
(CH32,Zn(C252,Zn(OCH32,Z
n(OC252,Cd(CH 32,Cd(C252
Cd(C372,Cd(C492,Hg(CH32
Hg(C252,Hg(C652,Hg〔C=(C6
5)〕2等が挙げられる。また周期律表第VI族元素を含
む化合物としては、具体的にはNO,N2O,CO2,C
O,H2S,SCl2,S2Cl2,SOCl2,SeH2
SeCl2,Se2Br2,Se(CH32,Se(C2
52,TeH2,Te(CH32,Te(C252等が
挙げられる。
According to the second structure of the present invention,
Periods used to form II-VI compound semiconductors
Specific examples of the compound containing a Group II element of the table include Zn
(CH3)2, Zn (C2HFive)2, Zn (OCH3)2, Z
n (OC2HFive)2, Cd (CH 3)2, Cd (C2HFive)2
Cd (C3H7)2, Cd (CFourH9)2, Hg (CH3)2
Hg (C2HFive)2, Hg (C6HFive)2, Hg [C = (C6
HFive)]2Etc. It also contains Group VI elements of the periodic table.
As the compound, specifically, NO, N2O, CO2, C
O, H2S, SCl2, S2Cl2, SOCl2, SeH2
SeCl2, Se2Br2, Se (CH3)2, Se (C2H
Five)2, TeH2, Te (CH3)2, Te (C2HFive)2Etc.
Can be mentioned.

【0098】勿論、これらの原料ガスは1種のみならず
2種以上混合して使用することもできる。
Of course, these raw material gases may be used alone or in combination of two or more.

【0099】本発明の第2の構成によるものにおいて、
形成されるII-VI族化合物半導体を価電子制御するため
に用いられる価電子制御剤としては、周期律表I,II
I,IV,V族の元素を含む化合物等を有効なものとして
挙げることができる。
According to the second structure of the present invention,
The valence electron control agent used for controlling the valence electrons of the formed II-VI group compound semiconductor includes the periodic tables I and II.
Compounds containing group I, IV, and V elements can be cited as effective ones.

【0100】具体的にはI族元素を含む化合物として
は、LiC37,Li(sec−C49),Li2S,
Li3N等が好適なものとして挙げることができる。
Specifically, as the compound containing a group I element, LiC 3 H 7 , Li (sec-C 4 H 9 ), Li 2 S,
Li 3 N etc. can be mentioned as a suitable thing.

【0101】また、III族元素を含む化合物としては、
BX3,B26,B410,B59,B511,B610
B(CH33,B(C253,B612,AlX3,A
l(CH32Cl,Al(CH33,Al(OC
33,Al(CH3)Cl2,Al(C253,Al
(OC253,Al(CH3)Cl3,Al(i−C4
93,Al(i−C373,Al(C373,Al
(OC493,GaX3,Ga(OCH33,Ga(O
253,Ga(Oc373,Ga(OC493
Ga(CH33,Ga26,GaH(C252,Ga
(OC25)(C252,In(CH33,In(C3
73,In(C493,V族元素を含む化合物とし
てはNH3,HN3,N253,N24,NH43,P
3,P(OCH33,P(OC253,P(C37
3,P(OC493,P(CH33,P(C253
P(C373,P(C493,P(OCH33,P
(OC253,P(OC373,P(OC493,
(SCN)3,P24,PH3,AsH3,AsX3,As
(OCH33,As(OC253,As(OC
373,As(OC493,As(CH33,As
(CH33,As(C253,As(C653,Sb
3,Sb(OCH33,Sb(OC253,Sb(O
373,Sb(OC493,Sb(CH33,Sb
(C373,Sb(C493等が挙げられる。
Further, as a compound containing a group III element,
BX 3, B 2 H 6, B 4 H 10, B 5 H 9, B 5 H 11, B 6 H 10,
B (CH 3) 3, B (C 2 H 5) 3, B 6 H 12, AlX 3, A
l (CH 3 ) 2 Cl, Al (CH 3 ) 3 , Al (OC
H 3) 3, Al (CH 3) Cl 2, Al (C 2 H 5) 3, Al
(OC 2 H 5 ) 3 , Al (CH 3 ) Cl 3 , Al (i-C 4 H
9) 3, Al (i- C 3 H 7) 3, Al (C 3 H 7) 3, Al
(OC 4 H 9 ) 3 , GaX 3 , Ga (OCH 3 ) 3 , Ga (O
C 2 H 5) 3, Ga (Oc 3 H 7) 3, Ga (OC 4 H 9) 3,
Ga (CH 3) 3, Ga 2 H 6, GaH (C 2 H 5) 2, Ga
(OC 2 H 5 ) (C 2 H 5 ) 2 , In (CH 3 ) 3 , In (C 3
H 7) 3, In (C 4 H 9) 3, as the compound containing a V group element NH 3, HN 3, N 2 H 5 N 3, N 2 H 4, NH 4 N 3, P
X 3, P (OCH 3) 3, P (OC 2 H 5) 3, P (C 3 H 7)
3 , P (OC 4 H 9 ) 3 , P (CH 3 ) 3 , P (C 2 H 5 ) 3 ,
P (C 3 H 7 ) 3 , P (C 4 H 9 ) 3 , P (OCH 3 ) 3 , P
(OC 2 H 5 ) 3 , P (OC 3 H 7 ) 3 , P (OC 4 H 9 ) 3, P
(SCN) 3 , P 2 H 4 , PH 3 , AsH 3 , AsX 3 , As
(OCH 3 ) 3 , As (OC 2 H 5 ) 3 , As (OC
3 H 7 ) 3 , As (OC 4 H 9 ) 3 , As (CH 3 ) 3 , As
(CH 3) 3, As ( C 2 H 5) 3, As (C 6 H 5) 3, Sb
X 3 , Sb (OCH 3 ) 3 , Sb (OC 2 H 5 ) 3 , Sb (O
C 3 H 7) 3, Sb (OC 4 H 9) 3, Sb (CH 3) 3, Sb
(C 3 H 7) 3, Sb (C 4 H 9) 3 and the like.

【0102】上記において、Xはハロゲン(F,Cl,
Br,I)を示す。
In the above, X is halogen (F, Cl,
Br, I) is shown.

【0103】勿論、これらの原料ガスは1種であっても
よいが、2種またはそれ以上を併用してもよい。
Of course, these source gases may be used alone or in combination of two or more.

【0104】さらに、IV族元素を含む化合物としては前
述した化合物を用いることができる。
Further, as the compound containing the group IV element, the above-mentioned compounds can be used.

【0105】本発明の第2の構成によるものにおいてII
I-V族化合物半導体を形成するために用いられる、周期
律表第III族元素を含む化合物としては、具体的にはB
3(但し、Xはハロゲン原子を示す。),B26,B4
10,B59,B511,B610,B612,AlX
3(但し、Xはハロゲン原子を示す。),Al(CH3
2Cl,Al(CH33,Al(OCH33,Al(C
3)Cl2,Al(C253,Al(OC253,A
l(CH33Cl3,Al(i−C493,Al(i−
373,Al(C373,Al(OC493,G
aX3(但し、Xはハロゲン原子を示す。),Ga(O
CH33,Ga(OC253,Ga(OC3 73,G
a(OC493,Ga(CH33,Ga26,GaH
(C252,Ga(OC25)(C252,In(C
33,In(C373,In(C493等が挙げら
れる。また周期律表第V族元素を含む化合物としては、
具体的にはNH3,HN3,N253,N24,NH4
3,PX3(但し、Xはハロゲン原子を示す。),P(O
CH33,P(OC253,P(C373,P(OC
493,P(CH33,P(C253,P(C37
3,P(C493,P(OCH33,P(OC
253,P(OC373,P(OC493,P(S
CN)3,P24,PH3,AsX3(但し、Xはハロゲ
ン原子を示す。),AsH3,As(OCH33,As
(OC253,As(OC373,As(OC49
3,As(CH33,As(CH33,As(C
253,As(C653,SbX3(但し、Xはハロ
ゲン原子を示す。),Sb(OCH33,Sb(OC2
53,Sb(OC373,Sb(OC493,Sb
(CH33,Sb(C373,Sb(C493等が挙
げられる。〔但し、Xはハロゲン原子、具体的にはF,
Cl,Br,Iの中から選ばれる少なくとも一つを表
す。〕勿論、これらの原料物質は1種あるいは2種以上
混合して用いることができる。
In the second aspect of the present invention, II
Period used to form I-V compound semiconductors
Specific examples of the compound containing a Group III element of the table include B
X3(However, X represents a halogen atom.), B2H6, BFour
HTen, BFiveH9, BFiveH11, B6HTen, B6H12, AlX
3(However, X represents a halogen atom.), Al (CH3)
2Cl, Al (CH3)3, Al (OCH3)3, Al (C
H3) Cl2, Al (C2HFive)3, Al (OC2HFive)3, A
l (CH3)3Cl3, Al (i-CFourH9)3, Al (i-
C3H7)3, Al (C3H7)3, Al (OCFourH9)3, G
aX3(However, X represents a halogen atom.), Ga (O
CH3)3, Ga (OC2HFive)3, Ga (OC3H 7)3, G
a (OCFourH9)3, Ga (CH3)3, Ga2H6, GaH
(C2HFive)2, Ga (OC2HFive) (C2HFive)2, In (C
H3)3, In (C3H7)3, In (CFourH9)3Etc.
Be done. Further, as a compound containing a Group V element of the periodic table,
Specifically NH3, HN3, N2HFiveN3, N2HFour, NHFourN
3, PX3(However, X represents a halogen atom.), P (O
CH3)3, P (OC2HFive)3, P (C3H7)3, P (OC
FourH9)3, P (CH3)3, P (C2HFive)3, P (C3H7)
3, P (CFourH9)3, P (OCH3)3, P (OC
2HFive)3, P (OC3H7)3, P (OCFourH9)3, P (S
CN)3, P2HFour, PH3, AsX3(However, X is a halogen
Represents a hydrogen atom. ), AsH3, As (OCH3)3, As
(OC2HFive)3, As (OC3H7)3, As (OCFourH9)
3, As (CH3)3, As (CH3)3, As (C
2HFive)3, As (C6HFive)3, SbX3(However, X is halo
Indicates a gen atom. ), Sb (OCH3)3, Sb (OC2
HFive)3, Sb (OC3H7)3, Sb (OCFourH9)3, Sb
(CH3)3, Sb (C3H7)3, Sb (CFourH9)3Etc.
You can [However, X is a halogen atom, specifically F,
At least one selected from Cl, Br, I
You ] Of course, these raw materials are one kind or two or more kinds.
It can be mixed and used.

【0106】本発明の第2の構成によるものにおいて、
形成されるIII-V族化合物半導体を価電子制御するため
に用いられる価電子制御剤としては、周期律表II,IV,
VI族の元素を含む化合物等を有効なものとして挙げるこ
とができる。
According to the second structure of the present invention,
As the valence electron control agent used for controlling the valence electrons of the formed III-V compound semiconductor, the periodic table II, IV,
Compounds containing Group VI elements can be cited as effective ones.

【0107】具体的には、II族元素を含む原料ガスとし
ては、Zn(CH32,Zn(C252,Zn(OC
32,Zn(OC252,Cd(CH32,Cd
(C2 52,Cd(C372,Cd(C492,H
g(CH32,Hg(C252,Hg(C652,H
g〔C≡(C65)〕2等を挙げることができ、VI族元
素を含む化合物としては、NO,N2O,CO2,CO,
2S,SCl2,S2Xl2,SOCl2,SeH2,Se
Cl2,Se2Br2,Se(CH32,Se(C
2 52,TeH2,Te(CH32,Te(C252
等を挙げることができる。
Specifically, as a source gas containing a group II element,
For Zn (CH3)2, Zn (C2HFive)2, Zn (OC
H3)2, Zn (OC2HFive)2, Cd (CH3)2, Cd
(C2H Five)2, Cd (C3H7)2, Cd (CFourH9)2, H
g (CH3)2, Hg (C2HFive)2, Hg (C6HFive)2, H
g [C≡ (C6HFive)]2The VI group
The compounds containing element are NO, N2O, CO2, CO,
H2S, SCl2, S2Xl2, SOCl2, SeH2, Se
Cl2, Se2Br2, Se (CH3)2, Se (C
2H Five)2, TeH2, Te (CH3)2, Te (C2HFive)2
Etc. can be mentioned.

【0108】勿論、これらの原料ガスは1種であっても
よいが、2種またはそれ以上を併用してもよい。
Of course, these source gases may be used alone or in combination of two or more.

【0109】さらに、IV族元素を含む化合物としては前
述した化合物を挙げることができる。
Further, as the compound containing the group IV element, the above-mentioned compounds can be mentioned.

【0110】本発明の第2の構成によるものにおいて、
前述した原料ガスはHe,Ne,Ar,Kr,Xe,R
n等の希ガス、およびH2,HF,HCl等の稀釈ガス
と混合して導入されてもよい。
According to the second structure of the present invention,
The source gases mentioned above are He, Ne, Ar, Kr, Xe, R.
It may be introduced by mixing with a rare gas such as n and a diluting gas such as H 2 , HF and HCl.

【0111】本発明の第2の構成の装置において好適に
用いられる基板の材質としては、マイクロ波プラズマC
VD装置による半導体薄膜形成時に必要とされる温度に
おいて変形、歪みが少なく、所望の強度を有するもので
あることが好ましく、具体的にはステンレススチール、
アルミニウムおよびその合金、鉄およびその合金、銅お
よびその合金等の金属の薄板およびその複合体、および
それらの表面に異種材質の金属薄膜および/またはSi
2,Si34,Al23,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。また、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
ートまた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および
その表面に金属単体または合金、および透明導電性酸化
物(TCO)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。
The material of the substrate preferably used in the apparatus of the second structure of the present invention is microwave plasma C
It is preferable that the VD apparatus has a small amount of deformation and distortion at a temperature required for forming a semiconductor thin film and has a desired strength, specifically, stainless steel,
Thin plates of metal such as aluminum and its alloys, iron and its alloys, copper and its alloys, and their composites, and metal thin films of different materials and / or Si on their surfaces
An insulating thin film of O 2 , Si 3 N 4 , Al 2 O 3 , AlN, etc., which has been surface-coated by a sputtering method, a vapor deposition method, a plating method, or the like. Further, polyimide, polyamide, polyethylene terephthalate, heat-resistant resinous sheet of epoxy or the like or a composite of these with glass fiber, carbon fiber, boron fiber, metal fiber or the like and a simple metal or alloy on its surface, and transparent conductive oxidation The thing (TCO) etc. which carried out electroconductivity processing by methods, such as plating, vapor deposition, sputtering, and application, are mentioned.

【0112】本発明の第2の構成によるものにおいて、
マイクロ波導入窓はマイクロ波電力投入手段の先端部分
に設けられ、成膜室内の真空雰囲気とマイクロ波電力投
入手段の設置されている外気とを分離し、その圧力差に
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。
According to the second structure of the present invention,
The microwave introduction window is provided at the tip of the microwave power input means to separate the vacuum atmosphere in the deposition chamber from the outside air in which the microwave power input means is installed, and to have a structure that can withstand the pressure difference. Designed. Specifically, it is desirable that the cross-sectional shape with respect to the traveling direction of the microwave is preferably circular, rectangular, elliptical flat plate, bell jar shape, doublet shape, or conical shape.

【0113】また、マイクロ波導入窓のマイクロ波の進
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、設計するのが望ましい。例えば平板状であるならば
マイクロ波の波長の1/2波長にほぼ等しいのが好まし
い。さらに、その材質としては、マイクロ波電力を最小
の損失で成膜室内へ透過させることができ、また、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
素等のガラスまたはファインセラミックス等が挙げられ
る。
Further, it is desirable that the thickness of the microwave introduction window with respect to the traveling direction of the microwave is designed in consideration of the dielectric constant of the material used so that the reflection of the microwave here can be suppressed to the minimum. . For example, in the case of a flat plate shape, it is preferable that it is approximately equal to 1/2 wavelength of the microwave wavelength. Further, as the material, it is preferable that the microwave power can be transmitted into the film forming chamber with a minimum loss, and that the airtightness is excellent so that the air does not flow into the film forming chamber. Examples thereof include glass such as quartz, alumina, silicon nitride, beryllia, magnesia, zirconia, boron nitride and silicon carbide, or fine ceramics.

【0114】また、マイクロ波導入窓はマイクロ波電力
やプラズマによる熱劣化(ヒビ割れ、破壊)等を防止す
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 introduction window is uniformly cooled in order to prevent thermal deterioration (cracking, destruction) due to microwave power or plasma.

【0115】具体的な冷却手段としては、マイクロ波導
入窓の大気側の面に向けて冷却空気流を吹き付けてもよ
いし、マイクロ波電力投入手段そのものを冷却空気、
水、オイル、フレオン等の冷媒にて冷却し、マイクロ波
電力投入手段に接する部分を介して熱伝導でマイクロ波
導入窓を間接的に冷却してもよい。マイクロ波導入窓を
充分に低い温度まで冷却することで、比較的高いマイク
ロ波電力を成膜室内へ投入しても、熱によってマイクロ
波導入窓にヒビ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 concrete cooling means, a cooling air flow may be blown toward the surface of the microwave introduction window on the atmosphere side, or the microwave power input means itself may be cooled air.
The microwave introduction window may be indirectly cooled by heat conduction through a portion in contact with the microwave power input means by cooling with a coolant such as water, oil or freon. By cooling the microwave introduction window to a sufficiently low temperature, even if a relatively high microwave power is introduced into the film formation chamber, the microwave introduction window will not be damaged by heat and will not be damaged. An electron density plasma can be generated.

【0116】本発明の第2の構成の装置は、一例として
図8に示すような構成のものを挙げることができる。
As an example of the apparatus having the second structure of the present invention, the apparatus having the structure shown in FIG. 8 can be mentioned.

【0117】図8において、801は成膜室、802は
マイクロ波導入窓、803はマイクロ波導波管、804
はマイクロ波電源、805は不図示の排気装置により成
膜室を排気する排気管、806は不図示の原料ガス供給
系から不純物元素を含有する原料ガスを供給する原料ガ
ス供給管、807は基板、808は基板を加熱するヒー
ター、809は基板上に形成される半導体薄膜の主成分
元素を含有する原料ガスをマイクロ波導入窓に吹き付け
る原料ガス供給管、810は排気管へのマイクロ波の漏
出を防止する金属メッシュである。
In FIG. 8, reference numeral 801 is a film forming chamber, 802 is a microwave introduction window, 803 is a microwave waveguide, and 804.
Is a microwave power source, 805 is an exhaust pipe for exhausting the film forming chamber by an exhaust device (not shown), 806 is a source gas supply pipe for supplying a source gas containing an impurity element from a source gas supply system (not shown), and 807 is a substrate Reference numeral 808 is a heater for heating the substrate, 809 is a source gas supply pipe for blowing a source gas containing a main component element of the semiconductor thin film formed on the substrate to the microwave introduction window, and 810 is leakage of the microwave to the exhaust pipe. It is a metal mesh for preventing.

【0118】このような装置による半導体薄膜の形成は
以下のようにして行う。
The semiconductor thin film is formed by such an apparatus as follows.

【0119】まず、成膜室801を排気管805によっ
て充分真空排気する。次に、原料ガス供給管806か
ら、例えば、基板上にアモルファスシリコンのBドープ
膜を形成する場合には、SiH4ガスとB26ガスの混
合ガス等の不純物元素を含有する原料ガスを成膜室80
1内に供給する。
First, the film forming chamber 801 is sufficiently evacuated by the exhaust pipe 805. Next, for example, when a B-doped film of amorphous silicon is formed on the substrate, a source gas containing an impurity element such as a mixed gas of SiH 4 gas and B 2 H 6 gas is supplied from the source gas supply pipe 806. Film forming chamber 80
Supply within 1.

【0120】また、マイクロ波導入窓802からはマイ
クロ波電力を成膜室801内に導入し、原料ガス供給管
806から供給された原料ガスを励起してプラズマを生
成してヒーター808により所望の温度に加熱された基
板807上に不純物がドープされた半導体薄膜を形成す
る。
Further, microwave power is introduced into the film forming chamber 801 from the microwave introduction window 802, the source gas supplied from the source gas supply pipe 806 is excited to generate plasma, and the heater 808 is used to generate a desired plasma. An impurity-doped semiconductor thin film is formed on the substrate 807 heated to the temperature.

【0121】なお、このときマイクロ波導入窓802の
成膜室側の表面には原料ガス供給管809から、例えば
基板上にアモルファスシリコンのBドープ膜を形成する
場合には該半導体膜の主成分元素のSi元素を含有し、
不純物元素のB元素を含有しないSiH4ガス等の原料
ガスを吹き付ける。
At this time, on the surface of the microwave introduction window 802 on the film formation chamber side, from the source gas supply pipe 809, for example, when a B-doped film of amorphous silicon is formed on the substrate, the main component of the semiconductor film is formed. Contains the element Si element,
A source gas such as SiH 4 gas containing no B element as an impurity element is sprayed.

【0122】[実施例2−1]図8に示した装置によ
り、以下のようにして本発明のマイクロ波プラズマCV
D法により基板上に不純物としてホウ素をドープしたp
型アモルファスシリコン薄膜を形成した。
[Embodiment 2-1] The microwave plasma CV of the present invention is carried out as follows by using the apparatus shown in FIG.
P doped with boron as an impurity on the substrate by the D method
A type amorphous silicon thin film was formed.

【0123】まず、成膜室801を排気管805から充
分排気し、引き続き排気しながら原料ガス供給管806
から不純物元素を含む原料ガスとしてSiH4ガスとB2
6ガスの混合ガスを基板807表面近傍に導入し、原
料ガス供給管809から半導体薄膜の主成分元素Siを
含有し、不純物元素ホウ素を含有しない原料ガスとして
SiH4ガスをマイクロ波導入窓802表面に向けて吹
き付けた。
First, the film forming chamber 801 is sufficiently exhausted through the exhaust pipe 805, and then the source gas supply pipe 806 is continuously exhausted.
From SiH 4 gas and B 2 as source gases containing impurity elements
A mixed gas of H 6 gas is introduced in the vicinity of the surface of the substrate 807, and SiH 4 gas is introduced as a raw material gas containing the main element Si of the semiconductor thin film and not containing the impurity element boron from the raw material gas supply pipe 809 into the microwave introduction window 802. Sprayed towards the surface.

【0124】ヒーター808により10cm角、厚さ1
mmのSUS304ステンレスの基板807を裏面から
所定の温度に加熱し、マイクロ波電源804からマイク
ロ波導波管803、セラミックス製のマイクロ波導入窓
802を通して2.45GHzのマイクロ波電力を導入
して成膜室内に放電を生起し、基板上にホウ素をドープ
したp型アモルファスシリコン膜を形成した。
10 cm square by heater 808, thickness 1
A SUS304 stainless steel substrate 807 (mm) is heated from the back surface to a predetermined temperature, and microwave power of 2.45 GHz is introduced from a microwave power source 804 through a microwave waveguide 803 and a ceramic microwave introduction window 802 to form a film. A discharge was generated in the chamber to form a boron-doped p-type amorphous silicon film on the substrate.

【0125】なお、半導体膜形成前にはマイクロ波導入
窓表面には膜は付着しておらず、半導体膜形成条件は第
4表に示す通りであった。
Before the semiconductor film was formed, no film was attached to the surface of the microwave introducing window, and the semiconductor film forming conditions were as shown in Table 4.

【0126】[0126]

【表4】 放電は119分間続けられ、ホウ素をドープしたp型ア
モルファスシリコン薄膜を長時間連続して形成すること
ができた。
[Table 4] The discharge was continued for 119 minutes, and the p-type amorphous silicon thin film doped with boron could be continuously formed for a long time.

【0127】[比較例2−1]マイクロ波導入窓へ原料
ガスを吹き付けないようにした以外は実施例1と同様に
して表1に示す条件でマイクロ波プラズマCVD装置に
より基板上にホウ素をドープしたp型アモルファスシリ
コン薄膜を形成したが、放電は3分間で中断し、長時間
連続して半導体薄膜を形成することはできなかった。
[Comparative Example 2-1] Doping boron on the substrate by the microwave plasma CVD apparatus under the conditions shown in Table 1 in the same manner as in Example 1 except that the raw material gas was not blown to the microwave introduction window. Although the p-type amorphous silicon thin film was formed, the discharge was interrupted in 3 minutes and the semiconductor thin film could not be formed continuously for a long time.

【0128】[比較例2−2]マイクロ波導入窓へ原料
ガスを吹き付けないようにし、その分基板近傍に導入す
る原料ガスを増やした以外は上記の実施例2−1と同様
にして第4表に示す条件でマイクロ波プラズマCVD装
置により基板上にホウ素をドープしたp型アモルファス
シリコン薄膜を形成したが、放電は5分間で中断し、長
時間連続して半導体薄膜を形成することはできなかっ
た。
[Comparative Example 2-2] The same procedure as in Example 2-1 was repeated except that the raw material gas was not blown to the microwave introduction window and the amount of the raw material gas introduced near the substrate was increased accordingly. A p-type amorphous silicon thin film doped with boron was formed on the substrate by the microwave plasma CVD apparatus under the conditions shown in the table, but the discharge was interrupted for 5 minutes, and the semiconductor thin film could not be formed continuously for a long time. It was

【0129】[比較例2−3]マイクロ波導入窓へ吹き
付けるガスをH2に変え、流量を10倍にした以外は実
施例2−1と同様にして第4表に示す条件でマイクロ波
プラズマCVD装置により基板上にホウ素をドープした
p型アモルファスシリコン薄膜を形成したが、放電は5
分間で中断し、長時間連続して半導体薄膜を形成するこ
とはできなかった。
[Comparative Example 2-3] Microwave plasma was performed under the conditions shown in Table 4 in the same manner as in Example 2-1 except that the gas blown to the microwave introduction window was changed to H 2 and the flow rate was increased 10 times. A p-type amorphous silicon thin film doped with boron was formed on the substrate by a CVD device, and the discharge was 5
It was not possible to form a semiconductor thin film continuously for a long time, interrupted by a minute.

【0130】また、成膜室内を実施例2−1と同じ圧力
に保つには排気装置の排気能力を約2倍高めなくてはな
らなかった。
Further, in order to maintain the pressure inside the film forming chamber at the same pressure as in Example 2-1, the exhaust capacity of the exhaust device had to be increased about twice.

【0131】[比較例2−4]マイクロ波導入窓へ吹き
付ける原料ガスに不純物元素を含有させた以外は実施例
1と同様にして第4表に示す条件でマイクロ波プラズマ
CVD装置により基板上にホウ素をドープしたp型アモ
ルファスシリコン薄膜を形成したが、放電は10分間で
中断し、長時間連続して半導体薄膜を形成することはで
きなかった。
[Comparative Example 2-4] The same procedure as in Example 1 was carried out except that the raw material gas blown to the microwave introduction window was made to contain the impurity element. Although a p-type amorphous silicon thin film doped with boron was formed, the discharge was interrupted for 10 minutes, and it was not possible to form a semiconductor thin film continuously for a long time.

【0132】[実施例2−2]基板近傍に導入する原料
ガスとマイクロ波導入窓に吹き付ける原料ガスを第5表
に示すように変えた以外は実施例1と同様にして本発明
のマイクロ波プラズマCVD装置により基板上に不純物
としてリンをドープしたn型アモルファス炭化シリコン
薄膜を形成した。
[Example 2-2] The microwave of the present invention was carried out in the same manner as in Example 1 except that the raw material gas introduced in the vicinity of the substrate and the raw material gas blown to the microwave introduction window were changed as shown in Table 5. An n-type amorphous silicon carbide thin film doped with phosphorus as an impurity was formed on the substrate by a plasma CVD apparatus.

【0133】なお、半導体膜形成前にはマイクロ波導入
窓表面には膜は付着しておらず、半導体膜形成条件は第
5表に示す通りであった。
Before the semiconductor film was formed, no film was attached to the surface of the microwave introducing window, and the semiconductor film forming conditions were as shown in Table 5.

【0134】放電は151分間続けられ、リンをドープ
したn型アモルファス炭化シリコン薄膜を長時間連続し
て形成することができた。
The discharge was continued for 151 minutes, and an n-type amorphous silicon carbide thin film doped with phosphorus could be continuously formed for a long time.

【0135】[0135]

【表5】 [比較例2−5]マイクロ波導入窓へ吹き付けるガスを
Arに変えた以外は実施例2−2と同様にして第5表に
示す条件でマイクロ波プラズマCVD装置により基板上
にリンをドープしたn型アモルファス炭化シリコン薄膜
を形成したが、放電は15分間で中断し、長時間連続し
て半導体薄膜を形成することはできなかった。
[Table 5] [Comparative Example 2-5] The substrate was doped with phosphorus by a microwave plasma CVD apparatus under the conditions shown in Table 5 in the same manner as in Example 2-2 except that the gas blown to the microwave introduction window was changed to Ar. Although the n-type amorphous silicon carbide thin film was formed, the discharge was interrupted for 15 minutes, and the semiconductor thin film could not be formed continuously for a long time.

【0136】[実施例2−3]基板近傍に導入する原料
ガスとマイクロ波導入窓へ吹き付ける原料ガスを第6表
に示すように変えた以外は実施例2−1と同様にして本
発明の第2の構成によるマイクロ波プラズマCVD装置
により基板上にホウ素をドープしたp型アモルファスシ
リコン薄膜を形成した。
[Example 2-3] The present invention was carried out in the same manner as in Example 2-1 except that the raw material gas introduced in the vicinity of the substrate and the raw material gas blown to the microwave introduction window were changed as shown in Table 6. A p-type amorphous silicon thin film doped with boron was formed on the substrate by the microwave plasma CVD apparatus having the second configuration.

【0137】なお、半導体膜形成前にはマイクロ波導入
窓表面に膜は付着しておらず、半導体膜形成条件は第6
表に示す通りであった。
Before the formation of the semiconductor film, the film was not attached to the surface of the microwave introducing window, and the semiconductor film forming condition was the sixth condition.
It was as shown in the table.

【0138】放電は72分間続けられ、ホウ素をドープ
したp型アモルファスシリコンゲルマニウム薄膜を長時
間連続して形成することができた。
The discharge was continued for 72 minutes, and the boron-doped p-type amorphous silicon germanium thin film could be continuously formed for a long time.

【0139】[0139]

【表6】 [比較例2−6]マイクロ波導入窓へ吹き付けるガスを
Heに変えた以外は実施例2−3と同様にして第6表に
示す条件でマイクロ波プラズマCVD装置により基板上
にホウ素をドープしたp型アモルファスシリコンゲルマ
ニウム薄膜を形成したが、放電は4分間で中断し、長時
間連続して半導体薄膜を形成することはできなかった。
[Table 6] [Comparative Example 2-6] Boron was doped on the substrate by a microwave plasma CVD apparatus under the conditions shown in Table 6 in the same manner as in Example 2-3 except that the gas blown to the microwave introduction window was changed to He. Although a p-type amorphous silicon germanium thin film was formed, the discharge was interrupted for 4 minutes, and the semiconductor thin film could not be formed continuously for a long time.

【0140】次に、本発明の第3の構成による実施例に
ついて説明する。
Next, an embodiment according to the third structure of the present invention will be described.

【0141】本発明の第3の構成は、並設された複数の
マイクロ波電力投入手段を有するマイクロ波プラズマC
VD装置において、隣り合うマイクロ波電力投入手段中
のマイクロ波の電界方向を放電前後で変えて成膜するこ
とを特徴とする。
The third structure of the present invention is a microwave plasma C having a plurality of microwave power input means arranged in parallel.
The VD device is characterized in that the electric field direction of the microwaves in the adjacent microwave power input means is changed before and after the electric discharge to form a film.

【0142】上記の装置においては、放電を生起させる
前は、マイクロ波電力投入手段により導入されるマイク
ロ波が隣接するマイクロ波電力投入手段に受信されない
ように電界方向を直交させてマイクロ波電力投入手段を
配置する。
In the above-mentioned device, before the electric discharge is generated, the microwave electric power is applied by making the electric field directions orthogonal to each other so that the microwave introduced by the microwave electric power applying means is not received by the adjacent microwave electric power applying means. Place means.

【0143】また、成膜室に導入されるマイクロ波の電
界方向を放電後に平行にする手段を有する。
Further, there is provided means for making the electric field directions of the microwaves introduced into the film forming chamber parallel after the discharge.

【0144】さらに、導入されるマイクロ波の電界方向
を変える手段がファラデー効果を利用したものである。
Further, the means for changing the electric field direction of the introduced microwave utilizes the Faraday effect.

【0145】本実施例において使用されるマイクロ波プ
ラズマCVD装置は、基体に堆積膜を形成させる成膜室
を有する。成膜室は、基体をその一部として導電性の壁
面で形成されている。基体は、少なくとも一方の面に導
電性処理が施された帯状基板であるか、または、ホルダ
ーに固定された複数のSiウェハ、ガラス、ステンレス
小片であっても良い。成膜室には複数のアプリケーター
が配置され、該アプリケーターに接続された導波管によ
り装置外部のマイクロ波電源からマイクロ波電力が供給
できる。アプリケーターの先端には、マイクロ波電力を
成膜空間に透過し、導入するマイクロ波透過性部材が配
設されている。
The microwave plasma CVD apparatus used in this embodiment has a film forming chamber for forming a deposited film on the substrate. The film forming chamber is formed of a conductive wall surface with the substrate as a part thereof. The base body may be a belt-shaped substrate having at least one surface subjected to a conductive treatment, or may be a plurality of Si wafers fixed to a holder, glass, or stainless pieces. A plurality of applicators are arranged in the film forming chamber, and microwave power can be supplied from a microwave power source outside the apparatus by a waveguide connected to the applicators. At the tip of the applicator, a microwave transparent member that transmits microwave power to the film forming space and introduces the microwave power is disposed.

【0146】アプリケーターは、基体と平行に配置さ
れ、該アプリケーターからマイクロ波が該基体と平行に
導入される。
The applicator is arranged parallel to the substrate, and microwaves are introduced from the applicator parallel to the substrate.

【0147】成膜室には、装置外部から原料ガスを導入
する手段およびガスを排気する手段を有し、該成膜室は
減圧に維持することが可能である。帯状基板は連続して
移動し、成膜室に供給され、堆積膜が形成されるもので
ある。
The film forming chamber has means for introducing a source gas from the outside of the apparatus and means for exhausting the gas, and the film forming chamber can be maintained at a reduced pressure. The belt-shaped substrate is continuously moved and supplied to the film forming chamber to form a deposited film.

【0148】以下、本発明者らが本発明の第3の構成を
完成させるにあたって行った実験について詳しく説明す
る。
The following is a detailed description of the experiments conducted by the inventors to complete the third structure of the present invention.

【0149】[実験手順3−1]複数のアプリケーター
によるプラズマの生起条件および放電の安定度について
種々の実験を行ったので、以下に説明する。
[Experimental Procedure 3-1] Various experiments were conducted on plasma generation conditions and discharge stability by a plurality of applicators, and will be described below.

【0150】本実験は図9に示す装置を用いて行った。This experiment was conducted using the apparatus shown in FIG.

【0151】成膜室910の大きさは、帯状基板911
の搬送方向の長さが1500mm、奥行きは200m
m、高さは150mmである。アプリケーター904〜
906は搬送方向に200〜300mm可変間隔で3
台、マイクロ波が帯状基板に平行に導入されるように一
方の側面に配置されている。アプリケーターは、内径φ
100mm、長さ150mmの円筒導波管で、先端には
マイクロ波透過性部材を配して、成膜室との間で真空隔
離を行う(成膜室側減圧、アプリケーター内大気圧)。
マイクロ波はマイクロ波発振機3台から各アプリケータ
ーに円形H11モードで伝播供給され、先端のマイクロ波
透過性部材から成膜室910に導入される。成膜室91
0に導入されるマイクロ波の電界方向は(すなわち偏波
面は)、アプリケーター904〜906にそれぞれ接続
された方形導波管901〜903の取り付け角度によっ
て調整することができる。各アプリケーターから導入さ
れるマイクロ波の電界方向907〜909の相対角度を
説明する為に図示した通りに角度θ1,θ2,θ3を設定
した。
The film forming chamber 910 has a size of the strip substrate 911.
Has a length of 1500 mm in the transport direction and a depth of 200 m
m, the height is 150 mm. Applicator 904 ~
906 is 3 at variable intervals of 200 to 300 mm in the transport direction.
The pedestal and the microwave are arranged on one side surface so that the microwaves are introduced in parallel to the strip substrate. Applicator has inner diameter φ
A cylindrical waveguide having a length of 100 mm and a length of 150 mm is provided with a microwave permeable member at its tip to perform vacuum isolation from the film forming chamber (decompression on the film forming chamber side, atmospheric pressure in the applicator).
Microwaves are propagated and supplied from each of three microwave oscillators to each applicator in a circular H 11 mode, and introduced into the film forming chamber 910 from the microwave permeable member at the tip. Film forming chamber 91
The electric field direction of the microwaves introduced into 0 (that is, the plane of polarization) can be adjusted by the attachment angles of the rectangular waveguides 901 to 903 connected to the applicators 904 to 906, respectively. The angles θ 1 , θ 2 , and θ 3 were set as illustrated in order to explain the relative angles of the electric field directions 907 to 909 of the microwaves introduced from the applicators.

【0152】なお、実験に使用したマイクロ波発振機に
は周波数2.45GHz、低リップル連続発振式出力で
最大出力が3kWおよび1.5kWのものを使用した。
The microwave oscillator used in the experiment had a frequency of 2.45 GHz and low ripple continuous oscillation output of maximum output of 3 kW and 1.5 kW.

【0153】成膜室910には不図示のガス供給手段に
より原料ガスが成膜室に一様に分布する様に供給され
る。また、φ5mmの多数の小開口を有する排気ボード
912を介して成膜室910内のガスは排気ポンプ(不
図示)の方向に排気される。
A source gas is supplied to the film forming chamber 910 by a gas supply means (not shown) so that the source gas is evenly distributed in the film forming chamber. Further, the gas in the film forming chamber 910 is exhausted toward the exhaust pump (not shown) through the exhaust board 912 having a large number of small openings of φ5 mm.

【0154】成膜室の圧力は成膜室と排気ポンプの間に
設置されたコンダクタンスバルブの開口率を変えて調整
する事ができる。
The pressure in the film forming chamber can be adjusted by changing the aperture ratio of the conductance valve installed between the film forming chamber and the exhaust pump.

【0155】[実験例3−1]第7表・第8表に示す通
り、成膜室へのガス導入量、ガス種、圧力を種々設定し
て、さらに導入されるマイクロ波の電界方向の相対角度
を種々設定して放電生起電力、放電安定性、およびアプ
リケーター3台ともに放電が維持できる最小の電力(放
電維持電力)を調べた。
[Experimental Example 3-1] As shown in Tables 7 and 8, various amounts of gas introduced into the film forming chamber, gas species, and pressure were set, and the direction of electric field of the introduced microwaves was changed. Various relative angles were set to investigate the discharge electromotive force, the discharge stability, and the minimum power (discharge sustaining power) with which the discharge can be maintained for all three applicators.

【0156】[0156]

【表7】 [Table 7]

【0157】[0157]

【表8】 第7表・第8表に示す通り、成膜空間へのガス導入量、
ガス種、圧力を種々設定して、さらに放射されるマイク
ロ波の電界方向の相対角度を種々設定して放電生起電
力、放電安定性、およびアプリケーター3台ともに放電
が維持できる最小の電力(放電維持電力)を調べた。
[Table 8] As shown in Tables 7 and 8, the amount of gas introduced into the film formation space,
Various kinds of gas and pressure are set, and the relative angle of the electric field direction of the radiated microwave is also set variously, and the discharge electromotive force, the discharge stability, and the minimum power that can maintain the discharge of all three applicators (discharge maintenance) Power).

【0158】(結果)第7表・第8表に示す通り、放電
生起電力は、隣接するアプリケーターから導入されるマ
イクロ波の電界方向が平行な条件(1,7,9,10,
12,14,24)では放電生起電力は高く放電の生起
しない場合もあった。電界方向が交互に垂直である条件
(4,5,8,11,13,15〜23)では放電生起
電力が低いことがわかった。放電生起後の放電安定性お
よび放電維持電力は、電界方向が互いに平行であっても
垂直であっても、差異なく良好であった。
(Results) As shown in Tables 7 and 8, the discharge electromotive force was measured under the condition that the electric field directions of the microwaves introduced from the adjacent applicators were parallel (1, 7, 9, 10,
12, 14, 24), the discharge electromotive force was high and the discharge did not occur in some cases. It was found that the discharge electromotive force was low under the condition that the electric field directions were alternately vertical (4,5, 8, 11, 13, 13, 15 to 23). The discharge stability and the discharge sustaining power after the occurrence of discharge were good regardless of whether the electric field directions were parallel or perpendicular to each other.

【0159】放電生起後はマイクロ波の電界方向にかか
わらず、マイクロ波は他のアプリケーターに受信されな
かった。
After the electric discharge was generated, the microwave was not received by other applicators regardless of the electric field direction of the microwave.

【0160】[実験例3−2]実験の条件からいくつか
を抜粋して、アモルファスシリコン膜を堆積し、大面積
成膜での膜厚分布、および膜質分布を調べた。
[Experimental example 3-2] Some of the experimental conditions were extracted, an amorphous silicon film was deposited, and the film thickness distribution and film quality distribution in the large area film formation were investigated.

【0161】成膜面積は、アプリケーターの並び方向に
800(mm)(センタ振り分け)、マイクロ波導入方
向に200(mm)、すなわち80(cm)×20(c
m)=1600(cm2)である。1インチ角石英ガラ
ス、およびφ1インチシリコンウェハを基体として使用
しホルダーに固定して並べた。
The film forming area is 800 (mm) in the direction in which the applicators are arranged (center distribution) and 200 (mm) in the direction of microwave introduction, that is, 80 (cm) × 20 (c).
m) = 1600 (cm 2 ). A 1-inch square quartz glass and a φ1-inch silicon wafer were used as substrates and fixed and arranged in a holder.

【0162】膜厚分布は針圧式段差計を使用して測定し
た。
The film thickness distribution was measured using a stylus pressure gauge.

【0163】膜厚分布は暗導電率、ημτ積(η量子効
率,μ電子易動度,τ電子の寿命)および活性化エネル
ギー、および赤外線吸収分光スペクトルのSi−Hピー
クから計算した水素濃度によって評価した。
The film thickness distribution depends on the dark conductivity, ημτ product (η quantum efficiency, μ electron mobility, τ electron lifetime) and activation energy, and the hydrogen concentration calculated from the Si—H peak of the infrared absorption spectrum. evaluated.

【0164】(結果)第9表にその結果を示す。(Results) Table 9 shows the results.

【0165】[0165]

【表9】 成膜室に導入されるマイクロ波の電界方向が互いに平行
になっている場合には、成膜面積全体にわたって均質な
堆積膜が得られることがわかった。
[Table 9] It was found that when the electric fields of the microwaves introduced into the film forming chamber were parallel to each other, a uniform deposited film was obtained over the entire film forming area.

【0166】実験例3−1,および実験例3−2より放
電生起時にはマイクロ波電界方向が交互に直角である
事、成膜時には、マイクロ波電界方向が平行になってい
る事が望ましいという事がわかった。
From Experimental Examples 3-1 and 3-2, it is desirable that the microwave electric field directions are alternately perpendicular to each other when a discharge occurs and that the microwave electric field directions are preferably parallel to each other during film formation. I understood.

【0167】本実施例において使用するマイクロ波の電
界方向を変える手段(偏波面回転機構)はファラデー効
果を用いて偏波面(つまり電界方向)を回転させる機構
(以後、偏波面回転器と称す)である。
The means for changing the electric field direction of the microwave used in this embodiment (polarization plane rotating mechanism) is a mechanism for rotating the plane of polarization (that is, the electric field direction) by using the Faraday effect (hereinafter referred to as a polarization plane rotator). Is.

【0168】本実施例においては、ファラデー効果を生
じさせるための構成として、磁性体としてフェライトを
用い、フェライトに直流磁界を加えるた際に、フェライ
ト中を伝播した電磁波の偏波面が回転する現象を用いて
いる。
In this embodiment, as a structure for producing the Faraday effect, a phenomenon that a plane of polarization of an electromagnetic wave propagating in the ferrite is rotated when a ferrite is used as a magnetic material and a DC magnetic field is applied to the ferrite. I am using.

【0169】図10は本発明の第3の構成の実施例にお
いて使用する偏波面回転器1003の内部を示す説明図
である。以下にその構成および作用について説明する。
FIG. 10 is an explanatory view showing the inside of the polarization rotator 1003 used in the third embodiment of the present invention. The configuration and operation will be described below.

【0170】円筒導波管1002(φ100mm)に、
周波数2.45GHzのマイクロ波を矩形導波管100
1(WJA−2:JIS規格)から導入する。マイクロ
波は矩形導波管1001および円筒導波管1002を方
形H01モードから円形H11モードに変換されて伝搬す
る。偏波面回転器1003は円筒導波管1002の中心
軸に沿って設置されるもので、円筒導波管1002の中
心軸に沿って、その内壁に固定されるフェライト製の円
柱1004と、円筒導波管1002の外周を覆ったコイ
ル1006によって構成されている。コイル1006に
通電すると円筒導波管1002内に、図面手前から奥へ
直流磁界が誘起される。矩形導波管1001から円筒導
波管1002に進行するマイクロ波(Z軸正方向に進行
する波)も反対方向に進行するマイクロ波(Z軸負方向
に進行する波)も、フェライト性の円柱1004を通過
すると、その偏波面は直流磁界の方向に向かって右回り
に同じ回転角だけ回転する。
For the cylindrical waveguide 1002 (φ100 mm),
Rectangular wave guide 100 for microwave of frequency 2.45 GHz
1 (WJA-2: JIS standard). The microwave propagates after being converted from the rectangular H 01 mode to the circular H 11 mode through the rectangular waveguide 1001 and the cylindrical waveguide 1002. The polarization rotator 1003 is installed along the central axis of the cylindrical waveguide 1002, and along the central axis of the cylindrical waveguide 1002, a ferrite cylinder 1004 fixed to its inner wall and a cylindrical waveguide 1004. It is constituted by a coil 1006 covering the outer circumference of the wave tube 1002. When the coil 1006 is energized, a DC magnetic field is induced in the cylindrical waveguide 1002 from the front to the back of the drawing. Both the microwaves traveling from the rectangular waveguide 1001 to the cylindrical waveguide 1002 (waves traveling in the Z-axis positive direction) and the microwaves traveling in the opposite direction (waves traveling in the Z-axis negative direction) are ferritic cylinders. After passing through 1004, the plane of polarization rotates clockwise toward the direction of the DC magnetic field by the same rotation angle.

【0171】回転角θは、 θ≒−1/2・(εμ)1/2・μ0γe0l ε :フェライトの誘電率 μ :フェライトの透磁率 μ0:真空の透磁率 γe:回転磁気比 M0:フェライト内の直流磁界による飽和磁化 l :フェライトの長さ で表わされる。The rotation angle θ is θ≈−1 / 2 · (εμ) 1/2 · μ 0 γ e M 0 l ε: Permittivity of ferrite μ: Permeability of ferrite μ 0 : Permeability of vacuum γ e : Rotational magnetic ratio M 0 : Saturation magnetization due to DC magnetic field in ferrite l: Length of ferrite

【0172】回転角θが45°になる様に偏波面回転器
を設計すると、電界方向がx軸に平行でZ軸正方向に進
行するマイクロ波は偏波面が45°回転して円筒導波管
を進む。電界方向がx軸に平行でZ軸負方向に円筒導波
管から進むマイクロ波も偏波面が45°回転するが、電
界方向が矩形導波管の幅広の方向と直角になり、導波管
の遮断周波数以下となり、マイクロ波は矩形導波管中を
マイクロ波発振機(不図示)に向って伝搬することがで
きなくなるものである。
When the polarization plane rotator is designed so that the rotation angle θ becomes 45 °, microwaves propagating in the positive Z-axis direction with the electric field direction parallel to the x-axis rotate the polarization plane by 45 ° and form a cylindrical waveguide. Go through the tube. The microwaves traveling from the cylindrical waveguide in the negative Z-axis direction with the electric field direction parallel to the x-axis also rotate the plane of polarization by 45 °, but the electric field direction becomes perpendicular to the wide direction of the rectangular waveguide. The cut-off frequency is lower than the cut-off frequency, and the microwave cannot propagate in the rectangular waveguide toward the microwave oscillator (not shown).

【0173】[実施例3−1]図11に示す本発明の第
3の構成のマイクロ波プラズマCVD装置を使ってアモ
ルファスシリコン膜を作成した。
[Example 3-1] An amorphous silicon film was formed using the microwave plasma CVD apparatus having the third structure of the present invention shown in FIG.

【0174】1101は成膜室1121を形成する外周
壁、1102は帯状基板(幅を15cmとする)、11
03は搬送方向L、1104はガス供給手段1105に
よって原料ガス1106を放出するガス放出口、110
7はガスの排気口、1108は排気方向を示す。成膜室
1121の寸法は帯状基板搬送方向に45cm、帯状基
板幅方向に16cm、上下14cmである。1111
a,1111bは帯状基板搬送方向に中心間距離25c
mで配置されたアプリケーター、1112はマイクロ波
透過性部材(φ106mm)、1113はフェライト、
1114はコイル、1115はマイクロ波導入方向、1
116,1117はアプリケーターに供給される時点で
のマイクロ波電界方向、1118,1119はアプリケ
ーター1111aによって成膜室に導入されるマイクロ
波の電界方向を示す。
Reference numeral 1101 denotes an outer peripheral wall forming the film forming chamber 1121, 1102 a strip substrate (having a width of 15 cm), 11
Reference numeral 03 denotes a transport direction L, 1104 denotes a gas discharge port for discharging the source gas 1106 by the gas supply means 1105, and 110
Reference numeral 7 denotes a gas exhaust port, and 1108 denotes an exhaust direction. The dimensions of the film forming chamber 1121 are 45 cm in the belt-shaped substrate transfer direction, 16 cm in the belt-shaped substrate width direction, and 14 cm above and below. 1111
a and 1111b are center distances of 25c in the strip substrate transfer direction.
m is an applicator, 1112 is a microwave transparent member (φ 106 mm), 1113 is ferrite,
1114 is a coil, 1115 is a microwave introduction direction, 1
Reference numerals 116 and 1117 denote microwave electric field directions at the time of being supplied to the applicator, and reference numerals 1118 and 1119 denote electric field directions of microwaves introduced into the film forming chamber by the applicator 1111a.

【0175】アモルファスシリコン堆積膜の作成は以下
の手順で行なった。成膜室にSiH 4400sccm,
2400sccmを導入し、圧力を6mTorrとし
た。帯状基板は静止させておく、次に2台のマイクロ波
発振機(不図示)からアプリケーター1111a,11
11bにそれぞれマイクロ波電力を投入した。この時、
アプリケーター1111aのコイルを通電させてアプリ
ケーター1111aのを伝搬するマイクロ波の偏波面を
45度回転させて、アプリケーター1111aとアプリ
ケーター1111bから成膜室に導入されるマイクロ波
の電界方向のなす角度を90°とした。次にマイクロ波
電源から発振出力されるマイクロ波電力を増加させて放
電を生起させた。放電は各マイクロ波供給電力450W
で生起した。
The formation of the amorphous silicon deposited film is as follows.
The procedure was performed. SiH in the film forming chamber Four400 sccm,
H2400 sccm was introduced, and the pressure was 6 mTorr.
It was Leave the strip substrate stationary, then two microwaves
From the oscillator (not shown) to the applicators 1111a, 1111
Microwave power was applied to each of 11b. At this time,
Energize the coil of the applicator 1111a
The plane of polarization of the microwave propagating in the CAT 1111a
Rotate 45 degrees to rotate applicator 1111a and app
Microwave introduced into the film formation chamber from the caterer 1111b
The angle formed by the direction of the electric field was 90 °. Then microwave
Increase the microwave power output from the power supply
It caused an electric power. Discharge microwave power of 450W
It happened in.

【0176】放電生起後、アプリケーター1111aの
コイルの通電を逆方向にしてアプリケーター1111a
から成膜室に導入されるマイクロ波の電界方向を上記と
逆方向に90°回転させて、アプリケーター1111b
から成膜空間に放射される方向と平行にした。帯状基板
の移動を開始し、マイクロ波電力を各400Wに調整し
て、連続成膜を開始した。成膜中の放電は安定したもの
であった。帯状基板に堆積したアモルファスシリコン膜
の特性は、暗導電率1〜2×10-10(Ω-1cm-1),
6〜8×10-6(Ω-1cm-1),膜厚1.4μmのもの
が得られた。
After the occurrence of discharge, the coil of the applicator 1111a is energized in the opposite direction, and the applicator 1111a is rotated.
The electric field direction of the microwave introduced into the film formation chamber from the device is rotated by 90 ° in the direction opposite to the above, and the applicator 1111b is rotated.
Was parallel to the direction of radiation from the to the film formation space. The movement of the strip substrate was started, the microwave power was adjusted to 400 W each, and continuous film formation was started. The discharge during film formation was stable. The characteristics of the amorphous silicon film deposited on the strip substrate are as follows: dark conductivity 1 to 2 × 10 -10-1 cm -1 ),
A film having a thickness of 6 to 8 × 10 −6−1 cm −1 ) and a film thickness of 1.4 μm was obtained.

【0177】[実施例3−2]図12に示す実施例にお
いては、成膜室1205にマイクロ波を導入するアプリ
ケーターの数が3台以上(4台)設けられている。
[Embodiment 3-2] In the embodiment shown in FIG. 12, three or more (four) applicators for introducing microwaves are provided in the film forming chamber 1205.

【0178】本実施例においては、偏波面回転機が設置
されたアプリケーター1201,1203と偏波面回転
機を具備しない通常のアプリケーター1202,120
4が1つおきに取り付けられている。この他の構成は図
11に示した実施例とほぼ同様であるために説明は省略
する。
In this embodiment, the applicators 1201 and 1203 provided with the polarization plane rotator and the normal applicators 1202 and 120 not provided with the polarization plane rotator.
Every other 4 is attached. Since the other structure is almost the same as that of the embodiment shown in FIG. 11, the description thereof will be omitted.

【0179】本実施例では放電生起時に、アプリケータ
ー1201,1203のマイクロ波の電界方向を制御す
ることで、隣接したアプリケーターのマイクロ波の電界
方向を互いに直交させている。これにより、マイクロ波
の干渉を最小限にして放電を生起することができた。放
電生起後は、アプリケーター1201,1203の偏波
面を回転させて、各アプリケーターから成膜室1205
に導入される電界方向をそろえることにより大面積にわ
たって安定な放電、均一な成膜を行なうことができた。
[実施例3−3]図13に示す実施例においては、成
膜室1301にマイクロ波を導入するアプリケーターが
8個設けられている。
In this embodiment, the electric field directions of the microwaves of the applicators 1201 and 1203 are controlled at the time of occurrence of electric discharge, so that the electric field directions of the microwaves of the adjacent applicators are orthogonal to each other. As a result, it was possible to generate a discharge while minimizing the microwave interference. After the discharge is generated, the polarization planes of the applicators 1201 and 1203 are rotated so that the applicators 1201 and 1203 move from the film forming chamber 1205
By aligning the direction of the electric field introduced into the device, stable discharge and uniform film formation could be performed over a large area.
[Embodiment 3-3] In the embodiment shown in FIG. 13, eight applicators for introducing microwaves are provided in the film forming chamber 1301.

【0180】上記の8個のアプリケーターのうち、アプ
リケーター1302〜1305には偏波面回転機が設け
られたものが用いられ、アプリケーター1306〜13
09には偏波面回転機を具備しない通常のものが用いら
れている。アプリケーター1302〜1305とアプリ
ケーター1306〜1309のそれぞれは成膜室130
1を挟んで対向し、かつ、平行に設けられている。ま
た、横並びには偏波面回転機を備えたアプリケーターが
1つおきとなるように配置されている。成膜室1301
にはガスパイプを兼ねた直流バイアスや高周波バイアス
をかけるためのバイアス電極1310が対向するアプリ
ケーターの間にそれぞれ設けられている。この他の構成
は図11に示した実施例とほぼ同様であるために説明は
省略する。
Of the eight applicators described above, applicators 1302 to 1305 provided with a polarization plane rotating machine are used.
For 09, a normal one without a polarization plane rotating machine is used. The applicators 1302 to 1305 and the applicators 1306 to 1309 are respectively formed in the film forming chamber 130.
1 are provided so as to face each other and are parallel to each other. In addition, the applicators provided with the polarization plane rotating machines are arranged side by side every other row. Deposition chamber 1301
A bias electrode 1310, which also serves as a gas pipe, for applying a DC bias or a high frequency bias is provided between the facing applicators. Since the other structure is almost the same as that of the embodiment shown in FIG. 11, the description thereof will be omitted.

【0181】本実施例において、放電を生起する時には
対向するアプリケーターから導入されるマイクロ波の電
界方向が直角(90°)に交差し、かつ、横並びに隣接
するアプリケーターから導入されるマイクロ波の電界方
向も相互に直角にすることでマイクロ波の干渉を最小限
にして放電を生起することができた。放電生起後は、大
面積にわたって高品位な膜質が得られる様にマイクロ波
の電界方向を偏波面回転機によって制御して成膜を行な
った。
In this embodiment, when electric discharge is generated, the electric field directions of the microwaves introduced from the opposing applicators intersect at a right angle (90 °), and the electric fields of the microwaves introduced from the adjacent applicators are arranged side by side. By making the directions perpendicular to each other, the microwave interference was minimized and the discharge could be generated. After the electric discharge was generated, the film formation was performed by controlling the electric field direction of the microwave with a polarization plane rotating machine so that a high-quality film quality could be obtained over a large area.

【0182】本実施例においても、マイクロ波の干渉を
最小限にして放電を生起することができ、また、大面積
にわたって安定な放電、均一な成膜を行なうことができ
た。次に、本発明の第4の構成による実施例について説
明する。
Also in this example, it was possible to generate a discharge by minimizing the interference of microwaves, and to perform stable discharge and uniform film formation over a large area. Next, an example according to the fourth configuration of the present invention will be described.

【0183】本発明の第4の構成は、帯状基板を成膜室
の1壁面として、四角柱状の成膜室を形成し、帯状基板
の搬送方向(方向Lと略記)とマイクロ波の進行方向と
が平行になるようにマイクロ波電力投入手段(以後アプ
リケーターと略記する)を配置し、さらに、成膜室に原
料ガスを導入し、成膜室の圧力を所定の減圧下に保持
し、アプリケーターよりマイクロ波電力を投入すると、
成膜室において方向Lにほぼ所望の密度分布を持ったプ
ラズマを生起し得るという知見を得た。
In the fourth structure of the present invention, a rectangular columnar film forming chamber is formed with the belt-like substrate as one wall surface of the film forming chamber, and the belt-like substrate is conveyed in the direction (abbreviated as direction L) and the traveling direction of microwaves. A microwave power input means (hereinafter abbreviated as an applicator) is arranged so that and are parallel to each other, and further, a source gas is introduced into the film forming chamber and the pressure in the film forming chamber is kept under a predetermined reduced pressure. When more microwave power is input,
It was found that plasma having a desired density distribution in the direction L can be generated in the film forming chamber.

【0184】本発明の第4の構成は、上述の知見に基づ
きさらに検討を重ねた結果完成に至ったものであり、下
述するところを骨子とするロール・ツウ・ロール方式の
マイクロ波プラズマCVD装置である。
The fourth structure of the present invention has been completed as a result of further studies based on the above-mentioned findings, and is a roll-to-roll type microwave plasma CVD whose main points are as described below. It is a device.

【0185】本発明の装置は、次のとおりのものであ
る。即ち、長手方向に帯状基板を連続的に移動させなが
ら、移動する帯状基板を一壁面とする四角柱状の成膜室
を形成し、該成膜室に組成の異なる少なくとも2種以上
の原料ガスを別々に導入し、同時に、アプリケーターよ
り、マイクロ波電力を投入して成膜室にプラズマを生起
させ、プラズマに曝される帯状基板の表面上に組成制御
された堆積膜を形成するロール・ツウ・ロール方式のマ
イクロ波プラズマCVD装置である。
The device of the present invention is as follows. That is, while continuously moving the strip-shaped substrate in the longitudinal direction, a quadratic prism-shaped film forming chamber having the moving strip-shaped substrate as one wall surface is formed, and at least two kinds of source gases having different compositions are supplied to the film forming chamber. Separately introduced, and at the same time, microwave power is applied from the applicator to generate plasma in the film forming chamber, and a roll-to-film forming a composition-controlled deposited film is formed on the surface of the strip-shaped substrate exposed to the plasma. It is a roll type microwave plasma CVD apparatus.

【0186】本発明の上記の装置においては、帯状基板
は、四角柱状に形成される成膜室の一壁面を成す様にさ
れる。そして帯状基板以外の前記成膜室の壁面は導電性
材(たとえばアルミニウム、ステンレス)によって構成
される。
In the above-mentioned apparatus of the present invention, the strip-shaped substrate forms one wall surface of the film forming chamber formed in the shape of a quadrangular prism. The wall surfaces of the film forming chamber other than the strip substrate are made of a conductive material (for example, aluminum or stainless steel).

【0187】もちろん、成膜室の形状は、アプリケータ
ーが設置され帯状基板が一壁面となる要件を満足する柱
状のものであれば限定されない。
Of course, the shape of the film forming chamber is not limited as long as it has a columnar shape that satisfies the requirement that the applicator is installed and the strip-shaped substrate is one wall surface.

【0188】前記成膜室の方向Lを法線とする両端面の
うち、片側または両側から貫入して配置される、少なく
とも1つ以上のアプリケーターを介して、マイクロ波電
力を成膜室に投入する。
Microwave power is applied to the film forming chamber through at least one or more applicators which are arranged so as to penetrate from one side or both sides of both end faces having a normal line to the direction L of the film forming chamber. To do.

【0189】また、該マイクロ波電力は、成膜室とアプ
リケーターとの間に設けられたマイクロ波透過性部材を
介して成膜室に投入する。
Further, the microwave power is supplied to the film forming chamber through a microwave transparent member provided between the film forming chamber and the applicator.

【0190】マイクロ波透過性部材には接触させない範
囲で、アプリケーターを方向Lとほぼ平行に(すなわち
帯状基板の幅方向とほぼ直角となるように)近接させて
配設し、四角柱状の成膜室にマイクロ波電力を投入す
る。
A film having a rectangular prism shape is formed by arranging the applicator so as to be substantially parallel to the direction L (that is, substantially at a right angle to the width direction of the strip substrate) within a range in which the applicator is not in contact with the microwave transparent member. Apply microwave power to the room.

【0191】アプリケーターからは、方向Lの成膜室の
長さにわたって所望の電力密度分布でマイクロ波電力を
投入する。
Microwave power is applied from the applicator over the length of the film forming chamber in the direction L with a desired power density distribution.

【0192】アプリケーターからは、方向Lの成膜室の
長さにわたって、組成分布をもたせる為に所望の電力密
度分布でマイクロ波電力を投入する。
Microwave power is applied from the applicator over the length of the film forming chamber in the direction L with a desired power density distribution in order to have a composition distribution.

【0193】アプリケーターは、マイクロ波透過性部材
を介して、成膜室に生起するプラズマから分離させる。
The applicator is separated from the plasma generated in the film forming chamber via the microwave permeable member.

【0194】本発明の上記の装置において、四角柱状の
成膜室に投入されたマイクロ波電力は、成膜室外へ漏洩
させないようにする。
In the above apparatus of the present invention, the microwave power supplied to the film forming chamber having a rectangular column shape is prevented from leaking out of the film forming chamber.

【0195】本発明の装置において、帯状基板と平行に
向い合った成膜室の壁面に設けられた開口から、成膜室
に導入したガスを排気する。
In the apparatus of the present invention, the gas introduced into the film forming chamber is exhausted through the opening provided in the wall surface of the film forming chamber facing the strip substrate.

【0196】本発明の上記の装置において、成膜室へ堆
積膜形成用原料ガスを導入させる場合、ガス供給手段か
ら放出される堆積膜形成用原料ガスは、帯状基板の幅方
向に均一に、かつ、該ガス供給手段に近接する帯状基板
に向けて一方向に放出されることが望ましい。そして、
ガス供給手段は、各々帯状基板に平行に配設するように
する。ガス供給手段は、堆積膜形成用原料ガスが確実に
励起、分解されるように四角柱状の成膜室に含まれる様
に配設されるのが望ましい。また、堆積膜に所望の組成
分布をもたせる為、該ガス供給手段の配置を適宜調整す
ることが望ましい。
In the above apparatus of the present invention, when the deposited film forming raw material gas is introduced into the film forming chamber, the deposited film forming raw material gas discharged from the gas supply means is uniformly distributed in the width direction of the strip substrate. Further, it is desirable that the gas is discharged in one direction toward the strip-shaped substrate in the vicinity of the gas supply means. And
The gas supply means are arranged parallel to the strip-shaped substrates. It is desirable that the gas supply means is arranged so as to be included in the film forming chamber having a rectangular column shape so that the raw material gas for forming the deposited film is surely excited and decomposed. Further, in order to give the deposited film a desired composition distribution, it is desirable to appropriately adjust the arrangement of the gas supply means.

【0197】本発明の上記の装置によって形成される機
能性堆積膜としては、SiGe,SiC,GeC,Si
Sn,GeSn,SnC等所謂IV族半導体薄膜、GaA
s,GaP,GaSb,InP,InAs等所謂III−
V族化合物半導体薄膜、ZnSe,ZnS,ZnTe,
CdS,CdSe,CdTe等所謂II−VI族化合物半導
体薄膜、CuAlS2,CuAlSe2,CuAlT
2,CuInS2,CuInSe2,CuInTe2,C
uGaS2,CuGaSe2,CuGaTe2,AgIn
Se2,AgInTe2等所謂I−III−VI族化合物半導
体薄膜、ZnSiP2,ZnGeAs2,CdSiA
2,CdSnP2等所謂II−IV−V族化合物半導体薄
膜、Cu2O,TiO2,In23,SnO2,ZnO,
CdO,Bi23,CdSnO4等所謂酸化物半導体薄
膜、およびこれらの半導体を価電子制御する為に、価電
子制御元素を含有させたものを挙げることが出来る。ま
た、Si,Ge,C等所謂IV族半導体薄膜に価電子制御
元素を含有させたものを挙げることができる。勿論a−
Si:H,a−Si:H:F等非晶質半導体において、
水素および/またはフッ素含有量を変化させたものであ
っても良い。
The functional deposited film formed by the above apparatus of the present invention includes SiGe, SiC, GeC and Si.
So-called IV group semiconductor thin films such as Sn, GeSn, SnC, GaA
s, GaP, GaSb, InP, InAs, etc., so-called III-
Group V compound semiconductor thin film, ZnSe, ZnS, ZnTe,
So-called II-VI group compound semiconductor thin films such as CdS, CdSe, CdTe, CuAlS 2 , CuAlSe 2 , CuAlT
e 2 , CuInS 2 , CuInSe 2 , CuInTe 2 , C
uGaS 2 , CuGaSe 2 , CuGaTe 2 , AgIn
Se 2, AgInTe 2 Hitoshishoi I-III-VI compound semiconductor thin film, ZnSiP 2, ZnGeAs 2, CdSiA
s 2, CdSnP 2 Hitoshishoi II-IV-V group compound semiconductor thin film, Cu 2 O, TiO 2, In 2 O 3, SnO 2, ZnO,
Examples include so-called oxide semiconductor thin films such as CdO, Bi 2 O 3 , and CdSnO 4 , and those containing a valence electron control element for valence electron control of these semiconductors. Further, a so-called group IV semiconductor thin film such as Si, Ge, C containing a valence electron control element can be mentioned. Of course a-
In an amorphous semiconductor such as Si: H, a-Si: H: F,
The hydrogen and / or fluorine content may be changed.

【0198】上述した半導体薄膜において組成制御を行
うことにより禁制帯幅制御、価電子制御、屈折率制御、
結晶制御等が行われる。帯状基板上に縦方向または横方
向に組成制御することにより、電気的、光学的、機械的
に優れた特性を有する大面積薄膜半導体デバイスを作製
することが出来る。
By controlling the composition of the above-mentioned semiconductor thin film, forbidden band width control, valence electron control, refractive index control,
Crystal control and the like are performed. By controlling the composition in the vertical direction or the horizontal direction on the band-shaped substrate, a large area thin film semiconductor device having excellent electrical, optical and mechanical characteristics can be manufactured.

【0199】すなわち、半導体層の縦方向に禁制帯幅お
よび/または価電子密度を変化させてキャリアの走行性
を高めたり、半導体界面でのキャリアの再結合を防止し
て電気的特性が向上する。
That is, the forbidden band width and / or the valence electron density are changed in the vertical direction of the semiconductor layer to improve the carrier traveling property, or the recombination of carriers at the semiconductor interface is prevented to improve the electrical characteristics. .

【0200】また、屈折率を連続的に変化させ光学的無
反射面とすることで半導体層中への光透過率を向上させ
ることが出来る。さらには、水素含有量等を変化させ構
造的変化を付けることで応力緩和がなされ、基板との密
着性の高い堆積膜を形成することができる。
Further, the light transmittance into the semiconductor layer can be improved by continuously changing the refractive index to form an optically non-reflective surface. Furthermore, stress is relieved by changing the hydrogen content and the like to give a structural change, and a deposited film having high adhesion to the substrate can be formed.

【0201】また、横方向に結晶性の異なる半導体層を
形成させることにより、例えば非晶質半導体で形成され
る光電変換素子と結晶質半導体で形成されるスイッチン
グ素子とを同時に同一基板上に連続形成することが出来
る。
By forming semiconductor layers having different crystallinity in the lateral direction, for example, a photoelectric conversion element formed of an amorphous semiconductor and a switching element formed of a crystalline semiconductor can be continuously formed on the same substrate at the same time. Can be formed.

【0202】ところで禁制帯幅制御をp−i−n型光起
電力素子に適用すると、a−SiGe:H,a−SiG
e:F,a−SiGe:H:F,a−SiC:H,a−
Si:F,a−SiC:H:F等の所謂IV族合金系半導
体をi型半導体層に用いる場合には光の入射側からの禁
制帯幅(バンドギャップ:Egopt)を適宜変化させる
ことにより、開放電圧(Voc)、曲線因子(FF:Fi
ll Factor)が大幅に改善されることが提案されている
(20th IEEE PVSC, 1988 A NOVEL DESIGN FORAMORPHOUS
SILICON SOLAR CELLS, S. GuhaJ. Yang etal.)。
By the way, when the band gap control is applied to the p-i-n type photovoltaic element, a-SiGe: H, a-SiG
e: F, a-SiGe: H: F, a-SiC: H, a-
When a so-called group IV alloy-based semiconductor such as Si: F, a-SiC: H: F is used for the i-type semiconductor layer, the forbidden band width (bandgap: Eg opt ) from the light incident side is appropriately changed. Open circuit voltage (Voc) and fill factor (FF: Fi
ll Factor) is proposed to be significantly improved.
(20th IEEE PVSC, 1988 A NOVEL DESIGN FORAMORPHOUS
SILICON SOLAR CELLS, S. GuhaJ. Yang et al.).

【0203】図14(a)乃至図14(d)にバンドギ
ャッププロファイルの具体例を示した。各図中→印は光
の入射側を表わしている。
14 (a) to 14 (d) show specific examples of bandgap profiles. The → mark in each figure represents the incident side of light.

【0204】図14(a)に示したバンドギャッププロ
ファイルは光の入射側よりバンドギャップが一定のもの
である。図14(b)に示したバンドギャッププロファ
イルは光の入射側のバンドギャップが狭く、徐々にバン
ドギャップが広がるタイプのものでありFFの改善に効
果がある。図14(c)に示したバンドギャッププロフ
ァイルは光の入射側のバンドギャップが広く、徐々にバ
ンドギャップが狭くなるタイプのものでありVocの改
善に効果がある。図14(d)に示したバンドギャップ
プロファイルは光の入射側のバンドギャップが広く、比
較的急峻にバンドギャップが狭まり、再び広がっていく
タイプのものであり、図14(b)と図14(c)とを
組み合わせて両者の効果を同時に得ることができる。
The bandgap profile shown in FIG. 14 (a) has a constant bandgap from the light incident side. The bandgap profile shown in FIG. 14B is of a type in which the bandgap on the light incident side is narrow and the bandgap gradually widens, and is effective in improving FF. The bandgap profile shown in FIG. 14C is of a type in which the bandgap on the light incident side is wide and the bandgap is gradually narrowed, and is effective in improving Voc. The bandgap profile shown in FIG. 14D is a type in which the bandgap on the light incident side is wide, the bandgap narrows relatively steeply, and then widens again. The effect of both can be obtained simultaneously by combining with c).

【0205】本発明の上記の装置により、例えば、a−
Si:Hと(Egopt=1.72eV)とa−SiG
e:H(Egopt=1.45eV)とを用いて図14
(d)に示すバンドギャッププロファイルをもつi型半
導体層を作製することが出来る。また、a−SiC:H
(Egopt=2.05eV)とa−Si:H(Egopt
1.72eV)とを用いて図14(c)に示すバンドギ
ャッププロファイルをもつi型半導体層を作製すること
が出来る。
With the above apparatus of the present invention, for example, a-
Si: H and (Eg opt = 1.72 eV) and a-SiG
FIG. 14 using e: H (Eg opt = 1.45 eV)
An i-type semiconductor layer having the bandgap profile shown in (d) can be produced. In addition, a-SiC: H
(Eg opt = 2.05 eV) and a-Si: H (Eg opt =
1.72 eV), an i-type semiconductor layer having a bandgap profile shown in FIG. 14C can be manufactured.

【0206】以下に、本発明の上記の装置におけるアプ
リケーターをくわしく述べる。
The applicator in the above device of the present invention will be described in detail below.

【0207】本発明の上記の装置におけるアプリケータ
ーは、マイクロ波電源より供給されるマイクロ波電力を
成膜室に投入し、堆積膜形成用原料ガスを電離し、放電
を維持させることができる構造を有するものである。具
体的には、末端部が開口端となっている導波管が好まし
く用いられる。該導波管としては、具体的には、円形導
波管、方形導波管、楕円導波管等のマイクロ波伝送用導
波管を挙げることができる。ここでは開口端とされるこ
とにより導波管の末端部において定在波がたつことを防
止できる。一方、導波管の末端部は閉口端であっても末
端部にマイクロ波が到達する前にマイクロ波電力が消費
されれば、特に支障をきたすことはない。
The applicator in the above-mentioned apparatus of the present invention has a structure capable of supplying microwave power supplied from a microwave power source to the film forming chamber, ionizing the raw material gas for forming the deposited film, and maintaining discharge. I have. Specifically, a waveguide having an open end is preferably used. Specific examples of the waveguide include a waveguide for microwave transmission such as a circular waveguide, a rectangular waveguide, and an elliptical waveguide. Here, the open end can prevent standing waves from fluttering at the end of the waveguide. On the other hand, even if the end portion of the waveguide is a closed end, if microwave power is consumed before the microwave reaches the end portion, there is no particular problem.

【0208】本発明の上記の装置において、用いられる
円形導波管の寸法としては、使用されるマイクロ波の周
波数帯(バンド)およびモードによって適宜設計され
る。設計にあたっては、円形導波管内での伝送ロスが少
なく、また、なるべく多重モードが発生しないように配
慮されることが好ましく、具体的には、EIAJ規格円
形導波管等の他、2.45GHz用の自社規格として、
内直径90mm,100mmのもの等を挙げることがで
きる。
In the above-mentioned device of the present invention, the size of the circular waveguide used is appropriately designed according to the microwave frequency band (band) and mode used. In designing, it is preferable to consider transmission loss in the circular waveguide so that multiple modes are not generated as much as possible. Specifically, other than EIAJ standard circular waveguide, etc., it is 2.45 GHz. As our own standard for
Examples thereof include those having inner diameters of 90 mm and 100 mm.

【0209】なお、マイクロ波電源からのマイクロ波の
伝送は比較的入手し易い、方形導波管を使用することが
好ましいが、円形導波管への変換部ではマイクロ波電力
の伝送ロスを最小限に抑えることが必要であり、具体的
には電磁ホーンタイプの方形、円形変換用導波管を用い
ることが好ましい。
For the transmission of microwaves from the microwave power source, it is preferable to use a rectangular waveguide, which is relatively easy to obtain. However, the transmission loss of microwave power is minimized in the conversion portion into a circular waveguide. It is necessary to suppress it to the limit, and specifically, it is preferable to use an electromagnetic horn type rectangular or circular conversion waveguide.

【0210】また、本発明の上記の装置において、用い
られる方形導波管の種類としては、使用されるマイクロ
波の周波数帯(バンド)およびモードによって適宜選択
され、少なくともそのカットオフ周波数は使用される周
波数よりも小さいものであることが好ましく、具体的に
はJIS,EIAJ,IEC、JAN等の規格品の他、
2.45GHz用の自社規格として、方形の断面の内径
で幅96mm×高さ27mmのもの等を挙げることがで
きる。
Further, in the above-mentioned device of the present invention, the type of the rectangular waveguide used is appropriately selected depending on the frequency band (band) and mode of the microwave used, and at least its cutoff frequency is used. It is preferable that the frequency is lower than the specified frequency. Specifically, in addition to standard products such as JIS, EIAJ, IEC, and JAN,
As an in-house standard for 2.45 GHz, a rectangular cross-section having an inner diameter of 96 mm width × 27 mm height can be mentioned.

【0211】本発明の装置において、本発明のアプリケ
ーターを用いる限り、マイクロ波電源より供給されるマ
イクロ波電力は効率良く成膜室へ投入されるため、いわ
ゆる反射波に関する問題は回避しやすく、マイクロ波回
路においてはスリースタブチューナーまたは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力を有効利用するために整
合回路を設けることが望ましい。
In the apparatus of the present invention, as long as the applicator of the present invention is used, the microwave power supplied from the microwave power source is efficiently input to the film forming chamber, so that the problem of so-called reflected waves can be easily avoided. In a wave circuit, it is possible to maintain a relatively stable discharge without using a microwave matching circuit such as a stub tuner or an E-H tuner, but it is stronger due to abnormal discharge before or after the start of discharge. When a reflected wave is generated, it is desirable to provide a matching circuit to effectively use the microwave power.

【0212】導波管にはマイクロ波を放射するための孔
がその片面に少なくとも1つ以上開けられており、これ
らの孔はマイクロ波電力を所望の密度分布で投入できる
ような寸法および間隔で開けられていることが必要であ
る。
At least one or more holes for radiating microwaves are formed in the waveguide on one side thereof, and these holes are sized and spaced so that microwave power can be input with a desired density distribution. It needs to be open.

【0213】本発明の上記の装置に用いられる代表的な
円形導波管の孔を図15および図16に示す。また方形
導波管の孔を図17および図18に示す。
A typical circular waveguide hole used in the above device of the present invention is shown in FIGS. The holes of the rectangular waveguide are shown in FIGS. 17 and 18.

【0214】上記の各図に示される導波管1501,1
601,1701,1801に開けられる孔1502,
1602,1702,1802の形状は実質的に方形で
あることが望ましく、図15および図16に示すように
導波管の末端部近傍より長手方向に複数個所望の間隔で
開けられている場合には、そのうちのいくつかの孔15
02,1702を開けたり、閉じたりすることによっ
て、用いる帯状基板の移動方向に所望の密度分布のプラ
ズマを生起させる。
Waveguides 1501, 1 shown in the above figures
Holes 1502 formed in 601, 1701, 1801
It is desirable that the shapes of 1602, 1702, and 1802 are substantially rectangular, and as shown in FIGS. 15 and 16, when a plurality of waveguides 1602, 1702, and 1802 are opened in the longitudinal direction from the vicinity of the end of the waveguide at desired intervals. Are some of the holes 15
By opening or closing 02, 1702, plasma having a desired density distribution is generated in the moving direction of the strip-shaped substrate to be used.

【0215】また、図16および図18に示すように孔
が1つだけ開けられている場合には、方形の縦横比が大
きく、導波管の長手方向にマイクロ波の1波長よりも大
きな寸法でほぼ全体の幅、長さに亘って開けられること
が望ましい。そして、長手方向に放射されるマイクロ波
電力密度の分布を調整するために、その開口度が制御で
きるシャッターが設けられる。
When only one hole is formed as shown in FIGS. 16 and 18, the aspect ratio of the square is large, and the dimension is larger than one wavelength of the microwave in the longitudinal direction of the waveguide. It is desirable to be able to open over almost the entire width and length. Then, in order to adjust the distribution of the microwave power density radiated in the longitudinal direction, a shutter whose opening degree can be controlled is provided.

【0216】上記のようなシャッターの代表的な形状を
図19(a)〜(c)、図20(a)〜(d)に示す。
Typical shapes of the shutter as described above are shown in FIGS. 19 (a) to 19 (c) and 20 (a) to 20 (d).

【0217】図19(a)〜(c)にそれぞれ示すシャ
ッター1901〜1903のそれぞれは図15および図
16に示した円形導波管に用いられ、図20(a)〜
(d)に示されるシャッター2001〜2004のそれ
ぞれは図17および図18に示した方形導波管に用いら
れるものである。
Shutters 1901 to 1903 shown in FIGS. 19A to 19C are used in the circular waveguide shown in FIGS. 15 and 16, respectively.
Each of the shutters 2001 to 2004 shown in (d) is used in the rectangular waveguide shown in FIGS. 17 and 18.

【0218】上記の各シャッターの形状は短冊状、細長
い台形状、および短冊または細長い台形からその一辺上
の一部を半月状に切り欠いた形状等で、導波管の表面形
状に沿ったものであることが望ましく、その材質として
は金属または導電処理された樹脂が好ましい。そして、
その端部は孔のマイクロ波電源に近い側の角付近に設け
られた連結部に固定され、そこを支点として開口度が調
整されるが、所望の条件出し終了後はプラズマの安定性
向上のため固定されても良い。
The shape of each of the above shutters is a strip shape, a slender trapezoidal shape, and a shape in which a part of one side of the strip or slender trapezoidal shape is cut out in a half-moon shape, which follows the surface shape of the waveguide. Is preferable, and the material thereof is preferably a metal or a conductive-treated resin. And
The end of the hole is fixed to a connecting part provided near the corner of the hole close to the microwave power source, and the opening degree is adjusted with this as a fulcrum, but after the desired conditions are set, the stability of the plasma is improved. Therefore, it may be fixed.

【0219】縦横比の大きい孔を用いる場合には、長い
辺が、成膜室の移動方向Lの寸法にほぼ等しいことが望
ましい。
When a hole having a large aspect ratio is used, it is desirable that the long side be substantially equal to the dimension in the moving direction L of the film forming chamber.

【0220】さらに、シャッターは連結部のみで導波管
と電気的に接触することが望ましく、導波管とシャッタ
ーとは連結部以外の所では電気的に絶縁されていること
が好ましい。なお、付加的にシャッターと方形導波管と
の間に接触子を設けた場合には、これはアーク接触子と
なる。
Further, it is preferable that the shutter electrically contacts the waveguide only at the connecting portion, and it is preferable that the waveguide and the shutter are electrically insulated at a place other than the connecting portion. If a contact is additionally provided between the shutter and the rectangular waveguide, this becomes an arc contact.

【0221】ところで、図21に示す様に帯状基板21
01の移動方向に平行に成膜室2104の両端からアプ
リケーター2102によりマイクロ波電力を投入する
と、より大きなマイクロ波電力を成膜室内に供給するこ
とが可能となり、プラズマ密度をより高めることができ
る。上記の場合、前述マイクロ波透過性部材は、成膜室
の両端から別々に配置される2つのアプリケーター21
02に対して1つで構成されてかまわないが、マイクロ
波どうしの干渉を防止するためにアプリケーター210
2の末端部付近には、導電性部材による仕切板2103
(たとえば、金網、金属版、パンチングボード)を設け
ることが望ましい。
By the way, as shown in FIG.
When microwave power is applied from both ends of the film forming chamber 2104 in parallel to the moving direction of 01 by the applicators 2102, larger microwave power can be supplied to the film forming chamber, and the plasma density can be further increased. In the above case, the microwave permeable member has two applicators 21 arranged separately from both ends of the film forming chamber.
It may be composed of one for each 02, but to prevent the interference between microwaves, the applicator 210
A partition plate 2103 made of a conductive material is provided near the end of
It is desirable to provide (for example, wire mesh, metal plate, punching board).

【0222】さらに、図22に示す様に帯状基板220
1の幅方向に、該帯状基板2201と平行に、また互い
に平行に、2列以上にわたってアプリケーター2202
を配列すると、さらに幅広の帯状基板に対応が可能とな
る。すなわち幅広の帯状基板の幅方向に、均一なマイク
ロ波電力の投入が可能となる。また、図22のように、
ガスパイプ兼用のT時形の電極2203を帯状基板の幅
方向に配置し、バイアス電圧を印加する。
Further, as shown in FIG. 22, a strip substrate 220 is provided.
1 in the width direction of the applicator 2202 parallel to the strip-shaped substrate 2201 and parallel to each other in two or more rows.
By arranging, it becomes possible to deal with a wider strip substrate. That is, uniform microwave power can be input in the width direction of the wide strip substrate. Also, as shown in FIG.
A T-shaped electrode 2203 that also serves as a gas pipe is arranged in the width direction of the strip-shaped substrate, and a bias voltage is applied.

【0223】上述した孔を用いたアプリケーターはいわ
ゆる「漏れ波」タイプのマイクロ波放射構造である。
The applicator using the holes described above is a so-called "leaky wave" type microwave radiation structure.

【0224】一方、本発明の第4の構成においてはアプ
リケーターとして遅波回路式のものを用いても良い。遅
波回路を用いた場合にはマイクロ波電力の大部分は表面
波として伝達される。従って、マイクロ波電力はマイク
ロ波構造に対して横方向に距離の増大にともないプラズ
マに結合する量が急激に減少するという欠点を有する
が、本発明の第4の構成においてはプラズマ領域からア
プリケーターを分離することによってこの欠点を解決す
ることができる。
On the other hand, in the fourth structure of the present invention, a slow wave circuit type applicator may be used. When a slow wave circuit is used, most of microwave power is transmitted as surface waves. Therefore, the microwave power has a drawback that the amount of coupling to the plasma sharply decreases as the distance increases in the lateral direction with respect to the microwave structure, but in the fourth configuration of the present invention, the applicator is removed from the plasma region. Separation can solve this drawback.

【0225】本発明においては、アプリケーターのシャ
ッターにより孔の開口形状を制御することによって、方
向Lに所望のマイクロ波電力密度分布を作ることができ
る。また、均一にする事も可能である。マイクロ波電力
密度分布に応じた原料ガスの解離率を利用して2種以上
の原料ガスから組成制御された堆積膜を形成することが
可能である。さらに成膜室に投入されたマイクロ波電力
が方向Lに均一であれば、堆積膜形成用原料ガスの導入
手段の調整によって大面積にわたって均一な堆積膜が形
成でき、また組成制御された堆積膜を形成することがで
きる。
In the present invention, a desired microwave power density distribution can be created in the direction L by controlling the opening shape of the holes with the shutter of the applicator. It is also possible to make them uniform. It is possible to form a deposited film whose composition is controlled from two or more kinds of source gases by utilizing the dissociation rate of the source gas according to the microwave power density distribution. Further, if the microwave power supplied to the film forming chamber is uniform in the direction L, a uniform deposited film can be formed over a large area by adjusting the means for introducing the raw material gas for forming the deposited film, and the composition-controlled deposited film can be formed. Can be formed.

【0226】上記の構成を用いた本発明の装置におい
て、プラズマの安定性、分布等は、例えばアプリケータ
ーの種類および形状、成膜時の成膜室内圧力、マイクロ
波電力、プラズマの閉じ込めの程度、成膜室の体積およ
び形状等種々のパラメーターが複雑にからみ合って維持
されているので、単一のパラメーターのみで最適条件を
求めるのは困難であるが、おおよそ次のような傾向およ
び条件範囲である。
In the apparatus of the present invention having the above-mentioned structure, the stability and distribution of plasma are determined by, for example, the type and shape of the applicator, the pressure in the film forming chamber during film formation, the microwave power, the degree of plasma confinement, Since various parameters such as the volume and shape of the film forming chamber are intricately entangled and maintained, it is difficult to find the optimum conditions with only a single parameter, but with the following trends and condition ranges: is there.

【0227】圧力に関しては、3〜10mTorr乃至
100〜200mTorrが好ましい。マイクロ波電力
に関しては、300〜700W乃至1500〜3000
Wが好ましい。
The pressure is preferably 3 to 10 mTorr to 100 to 200 mTorr. For microwave power, 300-700W to 1500-3000
W is preferred.

【0228】また、プラズマ領域からのマイクロ波電力
の漏れ量が大きくなると、プラズマの安定性を欠くこと
が判り、帯状基板と成膜室の壁との隙間はマイクロ波が
遮断される1/10波長以下に設定されることが望まし
い。
Further, it was found that when the amount of microwave power leaked from the plasma region was large, the stability of the plasma was lost, and microwaves were blocked in the gap between the strip-shaped substrate and the wall of the film forming chamber 1/10. It is desirable that the wavelength is set to the wavelength or less.

【0229】図23は、上記のa−Si:H膜を形成す
る方法に使われる代表的なマイクロ波プラズマCVD装
置の概略構成を示す模式図である。
FIG. 23 is a schematic diagram showing a schematic structure of a typical microwave plasma CVD apparatus used in the method of forming the a-Si: H film.

【0230】2301は帯状基板、2302は成膜室の
側面壁、2303は成膜室端面壁、2304は側面壁で
ある金網でマイクロ波漏洩防止対策をされた排気口、2
305はガスパイプ兼バイアス電極、2306はアプリ
ケーター、2307は分離手段、2308は金網を示
す。後述するマイクロ波CVD装置は基本的に図23の
構成を取っている。
Reference numeral 2301 is a belt-shaped substrate, 2302 is a side wall of the film forming chamber, 2303 is an end surface wall of the film forming chamber, 2304 is a side wall, which is an exhaust port provided with a microwave leakage prevention measure.
Reference numeral 305 is a gas pipe / bias electrode, 2306 is an applicator, 2307 is a separating means, and 2308 is a wire mesh. The microwave CVD apparatus described later basically has the configuration shown in FIG.

【0231】[実験例4−1]図24は、本発明の第4
の構成によるロール・ツウ・ロール方式のマイクロ波プ
ラズマCVD装置の構成を示す図である。
[Experimental Example 4-1] FIG. 24 shows the fourth example of the present invention.
It is a figure which shows the structure of the microwave plasma CVD apparatus of a roll-to-roll system by the structure of FIG.

【0232】まず、基板送り出し機構を有する真空容器
2401に、十分に脱脂、洗浄を行ったSUS430B
A製帯状基板(幅60cm×長さ100m×厚さ0.2
mm)が巻きつけられたボビン2403をセットし、該
帯状基板2404をガスゲート2405、真空容器24
06中の搬送機構およびガスゲート2407を介して、
基板巻き取り機構を有する真空容器2402まで通し、
たるみが生じない程度に張力調整を行った。
First, a vacuum container 2401 having a substrate delivery mechanism was thoroughly degreased and washed to obtain SUS430B.
A strip-shaped substrate (width 60 cm x length 100 m x thickness 0.2
(mm) bobbin 2403 is set, and the belt-shaped substrate 2404 is attached to the gas gate 2405 and the vacuum container 24.
Via the transport mechanism in 06 and the gas gate 2407,
Passing up to a vacuum container 2402 having a substrate winding mechanism,
The tension was adjusted so that slack would not occur.

【0233】そこで、各真空容器2401,2402お
よび真空容器2406を不図示のロータリポンプで荒引
きし、次いで不図示のメカニカルブースターポンプを起
動させ10-3Torr付近まで真空引きした後、さらに
温度制御機構2408、を用いて、基板表面温度を28
0℃に保持しつつ、不図示の油拡散ポンプ(バリアン製
HS−32)にて5×10-6Torr以下まで真空引き
した。
Therefore, each of the vacuum vessels 2401 and 4022 and the vacuum vessel 2406 is roughly evacuated by a rotary pump (not shown), and then a mechanical booster pump (not shown) is activated to evacuate to a pressure of around 10 -3 Torr and then temperature control is further performed. The mechanism 2408 is used to increase the substrate surface temperature to 28
While maintaining the temperature at 0 ° C., an oil diffusion pump (HS-32 manufactured by Varian) (not shown) was evacuated to 5 × 10 −6 Torr or less.

【0234】十分に脱ガスが行われた時点で、図25に
示す条件で夫々のガス導入管より、原料ガスを導入し、
油拡散ポンプに取り付けられたスロットルバルブの開度
を調整して成膜室2409内の圧力を12mTorrに
保持した。この時、真空容器2406内の圧力は4mT
orrであった。圧力が安定した所で、不図示のマイク
ロ波発振機構より、実効電力(=投入電力−反射電力)
で1.2kWのマイクロ波をアプリケーター2410を
介して投入した。導入された原料ガスは直ちに電離し、
プラズマ領域を形成した。形成されたプラズマはその領
域を規制する金網2411(線径1mm,間隔5mm)
から真空容器側に漏れ出ることはなく、また、マイクロ
波の漏れも検出されなかった。
At the time of sufficient degassing, the raw material gas was introduced through the respective gas introduction pipes under the conditions shown in FIG.
The pressure inside the film formation chamber 2409 was maintained at 12 mTorr by adjusting the opening of the throttle valve attached to the oil diffusion pump. At this time, the pressure inside the vacuum container 2406 is 4 mT.
It was orr. Effective pressure (= input power-reflected power) from a microwave oscillation mechanism (not shown) when the pressure is stable.
Then, a microwave of 1.2 kW was input through the applicator 2410. The introduced raw material gas is immediately ionized,
A plasma region was formed. The formed plasma regulates the area of the wire mesh 2411 (wire diameter 1 mm, interval 5 mm).
No leak to the vacuum container side, and no microwave leak was detected.

【0235】そこで、支持・搬送用ローラーおよび支持
・搬送用リング(いずれも駆動機構は不図示)を起動
し、帯状基板2404の搬送スピードが1.2m/mi
nとなるように制御した。
Then, the supporting / conveying roller and the supporting / conveying ring (both of which have drive mechanisms not shown) are activated, and the conveying speed of the belt-shaped substrate 2404 is 1.2 m / mi.
It was controlled to be n.

【0236】なお、ガスゲート2405,2407には
ゲートガス導入管2412,2413よりゲートガスと
してH2ガスを50sccm流し、排気口2414,2
415より不図示の油拡散ポンプで排気し、ガスゲート
内圧力は1mTorrとなるように制御した。
H 2 gas of 50 sccm as a gate gas is made to flow through the gas gates 2405 and 2407 through the gate gas introduction pipes 2412 and 2413, and the exhaust ports 2414 and 2
It was exhausted from an oil diffusion pump (not shown) from 415, and the pressure inside the gas gate was controlled to be 1 mTorr.

【0237】搬送を開始してから30分間、連続して堆
積膜の形成を行った。なお、長尺の帯状基板を用いてい
るため、本実験例の終了後、引き続き他の堆積膜の形成
を実施し、すべての堆積終了後、帯状基板を冷却して取
り出し、本実験例において形成された帯状基板上の堆積
膜膜厚分布を幅方向および長手方向について測定したと
ころ5%以内に納まっており、堆積速度は平均44Å/
secであった。堆積膜の形成された基板の一部を任意
に6カ所切り出し、SIMS(CAMECA社製ims
−3f)を用い堆積膜の深さ方向の組成分析を行った
所、夫々図26に示すデプスプロファイルが得られ、ほ
ぼ図14(b)に示すバンドギャッププロファイルが形
成されていることが判った。また、金属中水素分析計
(EMGA−1100、堀場製作所製)を用いて膜中全
水素量を定量したところ18±2atomic%であっ
た。
[0237] The deposited film was continuously formed for 30 minutes after the conveyance was started. Since a long strip-shaped substrate is used, another deposited film is continuously formed after the end of this experimental example, and after all deposition is completed, the strip-shaped substrate is cooled and taken out to form in this experimental example. The film thickness distribution of the deposited film on the strip-shaped substrate measured in the width direction and the longitudinal direction was within 5%, and the deposition rate was 44 Å / average.
It was sec. A portion of the substrate on which the deposited film is formed is arbitrarily cut out at six places, and SIMS (ims manufactured by CAMECA)
-3f) was used to analyze the composition of the deposited film in the depth direction, the depth profiles shown in FIG. 26 were obtained, respectively, and it was found that the band gap profile shown in FIG. 14B was formed. . In addition, the total hydrogen content in the film was quantified using a hydrogen analyzer in metal (EMGA-1100, manufactured by Horiba Ltd.) and found to be 18 ± 2 atomic%.

【0238】[実験例4−2]実験例4−1において実
施した堆積膜形成工程にひき続き、用いた原料ガスの導
入を止め、真空容器2406の内圧を5×10-6Tor
r以下まで真空引きした後、図27に示す条件で夫々の
ガス導入管より原料ガスを導入し、内圧を10mTor
rに保持し、マイクロ波電力を1.1kWとした以外は
同様の条件で堆積膜を連続形成した。
[Experimental Example 4-2] Following the deposition film forming step carried out in Experimental Example 4-1, the introduction of the raw material gas used was stopped and the internal pressure of the vacuum container 2406 was set to 5 × 10 −6 Torr.
After evacuation to r or less, the raw material gas is introduced through the respective gas introduction pipes under the conditions shown in FIG. 27, and the internal pressure is 10 mTorr.
The deposited film was continuously formed under the same conditions except that the temperature was maintained at r and the microwave power was set to 1.1 kW.

【0239】本実験例および他の実験例終了後、基板を
冷却して取り出し、本実験例において形成された堆積膜
の膜厚分布を幅方向および長手方向について測定したと
ころ、5%以内に納まっており、堆積速度は平均51Å
/secであった。
After the completion of this experimental example and other experimental examples, the substrate was cooled and taken out, and the film thickness distribution of the deposited film formed in this experimental example was measured in the width direction and the longitudinal direction, and it was within 5%. And the average deposition rate is 51Å
/ Sec.

【0240】堆積膜の形成された基板の一部を任意に6
カ所切り出し、SIMS(CAMECA社製ims−3
f)を用い堆積膜の深さ方向の組成分析を行った所、夫
々図28に示すデプスプロファイルが得られ、ほぼ図1
4(d)に示すバンドギャッププロファイルが形成され
ていることが判った。また、金属中水素分析計(EMG
A−1100、堀場製作所製)を用いて膜中全水素量を
定量したところ17±2atomic%であった。
[0240] A part of the substrate on which the deposited film is formed is optionally 6
Cut out at a place, SIMS (ims-3 manufactured by CAMECA)
When f) was used to analyze the composition of the deposited film in the depth direction, the depth profiles shown in FIG. 28 were obtained, respectively.
It was found that the band gap profile shown in FIG. 4 (d) was formed. In addition, hydrogen analyzer in metal (EMG
A-1100, manufactured by Horiba Ltd.) was used to quantify the total amount of hydrogen in the film, which was 17 ± 2 atomic%.

【0241】[実験例4−3]実験例4−1において実
施した堆積膜形成工程にひき続き、用いた原料ガスの導
入を止め、真空容器2406の内圧を5×10-6Tor
r以下まで真空引きした後、図29に示す条件で夫々の
ガス導入管より原料ガスを導入し、内圧を19mTor
rに保持し、マイクロ波電力を1.8kWとした以外は
同様の条件で堆積膜を連続形成した。
[Experimental Example 4-3] Following the deposited film forming step carried out in Experimental Example 4-1, the introduction of the raw material gas used was stopped and the internal pressure of the vacuum chamber 2406 was set to 5 × 10 −6 Torr.
After evacuating to r or less, the raw material gas is introduced from each gas introduction pipe under the conditions shown in FIG. 29, and the internal pressure is set to 19 mTorr.
The deposited film was continuously formed under the same conditions except that the temperature was maintained at r and the microwave power was set to 1.8 kW.

【0242】本実験例および他の実験例終了後、基板を
冷却して取り出し、本実験例において形成された堆積膜
の膜厚分布を幅方向および長手方向について測定したと
ころ、5%以内に納まっており、堆積速度は平均55Å
/secであった。
After the completion of this experiment example and other experiment examples, the substrate was cooled and taken out, and the film thickness distribution of the deposited film formed in this experiment example was measured in the width direction and the longitudinal direction, and it was within 5%. And the average deposition rate is 55Å
/ Sec.

【0243】堆積膜の形成された基板の一部を任意に6
カ所切り出し、SIMS(CAMECA社製ims−3
f)を用い堆積膜の深さ方向の組成分析を行った所、夫
々図30に示すデプスプロファイルが得られ、ほぼ図1
4(c)に示すバンドギャッププロファイルが形成され
ていることが判った。また、金属中水素分析計(EMG
A−1100、堀場製作所製)を用いて膜中全水素量を
定量したところ14±2atomic%であった。
A part of the substrate on which the deposited film is formed is optionally 6
Cut out at a place, SIMS (ims-3 manufactured by CAMECA)
When f) was used to analyze the composition of the deposited film in the depth direction, the depth profiles shown in FIG. 30 were obtained, respectively.
It was found that the bandgap profile shown in 4 (c) was formed. In addition, hydrogen analyzer in metal (EMG
A-1100, manufactured by Horiba Ltd.) was used to quantify the total amount of hydrogen in the film, and it was 14 ± 2 atomic%.

【0244】[実験例4−4]実験例4−1において実
施した堆積膜形成工程と同様に、真空容器の内圧を5×
10-6Torr以下まで真空引きした後、図31に示す
条件で夫々のガス導入管より原料ガスを導入し、内圧を
6mTorrに保持し、マイクロ波電力を1.9kWと
した以外は同様の条件で堆積膜を連続形成した。
[Experimental Example 4-4] The internal pressure of the vacuum chamber was set to 5 ×, similarly to the deposited film forming step performed in Experimental Example 4-1.
After evacuating to 10 -6 Torr or less, raw material gas was introduced from each gas introduction pipe under the conditions shown in FIG. 31, the internal pressure was kept at 6 mTorr, and the microwave power was set to 1.9 kW under the same conditions. The deposited film was continuously formed by.

【0245】本実験例および他の実験例終了後、基板を
冷却して取り出し、本実験例において形成された堆積膜
の膜厚分布を幅方向および長手方向について測定したと
ころ、堆積速度は平均112Å/secであった。
After the completion of this experimental example and other experimental examples, the substrate was cooled and taken out, and the film thickness distribution of the deposited film formed in this experimental example was measured in the width direction and the longitudinal direction. The average deposition rate was 112Å. / Sec.

【0246】堆積膜の形成された基板の一部を任意に6
カ所切り出し、SIMS(CAMECA社製ims−3
f)を用い堆積膜の深さ方向の組成分析を行った所、夫
々図32に示すデプスプロファイルが得られ、ほぼ図1
4(d)に示すドーピングプロファイルが形成されてい
ることが判った。また、金属中水素分析計(EMGA−
1100、堀場製作所製)を用いて膜中全水素量を定量
したところ17±2atomic%であった。
A part of the substrate on which the deposited film is formed is optionally 6
Cut out at a place, SIMS (ims-3 manufactured by CAMECA)
When the composition analysis in the depth direction of the deposited film was performed using f), the depth profiles shown in FIG.
It was found that the doping profile shown in FIG. 4 (d) was formed. In addition, a hydrogen analyzer in metal (EMGA-
1100, manufactured by Horiba Ltd.), the total amount of hydrogen in the film was determined to be 17 ± 2 atomic%.

【0247】[実験例の総括]上述の実験例4−1〜4
−4により、本発明の上記方法により組成制御された大
面積の機能性堆積膜を連続的に形成できることが明らか
になった。実験例4−1〜4−3では均一なマイクロ波
電力密度分布を利用して、ガスの供給方法を選択して組
成制御を行なった。
[Summary of Experimental Examples] The above-mentioned Experimental Examples 4-1 to 4
-4 revealed that a large area functionally deposited film whose composition was controlled by the above method of the present invention could be continuously formed. In Experimental Examples 4-1 to 4-3, a uniform microwave power density distribution was utilized to control the composition by selecting the gas supply method.

【0248】実験例4−4では、成膜室において、帯状
基板の移動方向(方向L)に傾斜したマイクロ波電力密
度分布に、ガス種によるガス解離率のマイクロ波電力依
存性の違いを重畳して、組成制御を行なった。
In Experimental Example 4-4, the difference in the microwave power dependence of the gas dissociation rate depending on the gas species was superimposed on the microwave power density distribution inclined in the moving direction (direction L) of the strip substrate in the film forming chamber. Then, the composition was controlled.

【0249】[実施例4−1]本発明の第4の構成を用
いて、図33の断面模式図に示す層構成のpin型光起
電力素子を図24に示した装置によって作製した。
[Example 4-1] Using the fourth structure of the present invention, a pin type photovoltaic element having a layer structure shown in the schematic sectional view of FIG. 33 was produced by the apparatus shown in FIG.

【0250】該起電力素子は、基板3301上に下部電
極3302、n型半導体層3303、図14(d)に示
すバンドギャッププロファイルを有するi型半導体層3
304、p型半導体層3305、透明電極3306およ
び集電電極3307をこの順に堆積形成した光起電力素
子3300である。なお、本光起電力素子では透明電極
3306の側より光の入射が行なわれることを前提とし
ている。
The electromotive force element comprises a lower electrode 3302, an n-type semiconductor layer 3303, and an i-type semiconductor layer 3 having a bandgap profile shown in FIG. 14D on a substrate 3301.
A photovoltaic element 3300 is formed by depositing 304, a p-type semiconductor layer 3305, a transparent electrode 3306, and a collector electrode 3307 in this order. In this photovoltaic element, it is premised that light is incident from the transparent electrode 3306 side.

【0251】まず、SUS430BA製帯状基板を連続
スパッタ装置にセットし、Ag(99.99%)電極を
ターゲットとして用いて1000ÅのAg薄膜を、また
連続してZnO(99.999%)電極をターゲットと
して用いて1.2μmのZnO薄膜をスパッタ蒸着し、
下部電極3302を形成した。
First, a strip substrate made of SUS430BA was set in a continuous sputtering apparatus, an Ag (99.99%) electrode was used as a target to form a 1000 Å Ag thin film, and a ZnO (99.999%) electrode was continuously targeted. Used as a sputter-deposited ZnO thin film of 1.2 μm,
The lower electrode 3302 was formed.

【0252】ひき続き、該下部電極3302の形成され
た帯状基板を図34に示す連続堆積膜形成装置にセット
した。
Subsequently, the strip substrate on which the lower electrode 3302 was formed was set in the continuous deposited film forming apparatus shown in FIG.

【0253】図34に示す装置は、図24に示した真空
容器2406と同構成の2台の真空容器3401,34
03と図21と同一構造の成膜室の両端にアプリケータ
ーを設けた真空容器3402とをガスゲート中に設けた
ものである。この他の構成は図24に示した装置と同様
であるために説明は省略する。また、実際の作成の時の
真空容器3401内における堆積膜形成条件を図35に
示す。
The apparatus shown in FIG. 34 has two vacuum vessels 3401 and 34 having the same structure as the vacuum vessel 2406 shown in FIG.
03 and a vacuum chamber 3402 provided with applicators at both ends of a film forming chamber having the same structure as in FIG. 21 are provided in the gas gate. The other structure is similar to that of the apparatus shown in FIG. 24, and therefore its explanation is omitted. Further, FIG. 35 shows the conditions for forming a deposited film in the vacuum container 3401 at the time of actual production.

【0254】また、真空容器3401、3403におい
ては、第10表に示す堆積膜形成条件でn型a−Si:
H:F膜およびp型μc−Si:H:F膜の形成を行な
った。
In the vacuum vessels 3401 and 3403, n-type a-Si: was formed under the deposition film forming conditions shown in Table 10.
An H: F film and a p-type μc-Si: H: F film were formed.

【0255】[0255]

【表10】 まず、各々の成膜室内でプラズマを生起させ、放電が安
定したところで帯状基板を搬送スピード48cm/mi
nで図34における左側から右側方向へ搬送させ、連続
して、n,i,p型半導体層を積層形成した。
[Table 10] First, plasma is generated in each film forming chamber, and when the discharge is stabilized, the belt-like substrate is transported at a speed of 48 cm / mi.
It was conveyed from the left side to the right side in FIG. 34 by n, and the n, i, and p-type semiconductor layers were continuously laminated.

【0256】帯状基板の全長に亘って半導体層を積層形
成した後、冷却後取り出し、さらに、連続モジュール化
装置にて35cm×70cmの太陽電池モジュールを連
続作製した。
After the semiconductor layers were laminated and formed over the entire length of the strip-shaped substrate, they were cooled and taken out, and further, a solar cell module having a size of 35 cm × 70 cm was continuously produced by a continuous modularizing device.

【0257】作製した太陽電池モジュールについて、A
M1.5(100mW/cm)光照射下にて特性評価を
行ったところ、光電変換効率で7.5%以上が得られ、
さらにモジュール間の特性のバラツキは5%以内に納ま
っていた。
Regarding the manufactured solar cell module, A
When the characteristics were evaluated under irradiation with M1.5 (100 mW / cm) light, a photoelectric conversion efficiency of 7.5% or more was obtained.
Furthermore, the variation in characteristics between modules was within 5%.

【0258】また、AM1.5(100mW/cm)光
の500時間連続照射後の光電変換効率の初期値に対す
る変化率を測定したところ9.5%以内に納まった。
The rate of change of the photoelectric conversion efficiency with respect to the initial value after continuous irradiation of AM1.5 (100 mW / cm) light for 500 hours was measured and found to be within 9.5%.

【0259】これらのモジュールを接続して5kWの電
力供給システムを作製することができた。
A power supply system of 5 kW could be produced by connecting these modules.

【0260】[実施例4−2]本実施例では、図36に
示す層構成の光起電力素子を作製した。
[Example 4-2] In this example, a photovoltaic element having the layer structure shown in FIG. 36 was produced.

【0261】図36に示すトリプル型光起電力素子36
24は、図33に示した光起電力素子を3段重ねた構成
のものである。基板3601上の下部電極3602と透
明電極3606との間には、n型半導体層3603、i
型半導体層3604、p型半導体層3605からなるp
in接合型光起電力素子3620と、n型半導体層36
14、i型半導体層3615、p型半導体層3616か
らなるpin接合型光起電力素子3621と、n型半導
体層3617、i型半導体層3618、p型半導体層3
619からなるpin接合型光起電力素子3623とが
積層され、透明電極3606上には集電電極3607が
設けられている。
A triple photovoltaic element 36 shown in FIG.
24 has a structure in which the photovoltaic elements shown in FIG. 33 are stacked in three stages. Between the lower electrode 3602 on the substrate 3601 and the transparent electrode 3606, an n-type semiconductor layer 3603, i
P including a p-type semiconductor layer 3604 and a p-type semiconductor layer 3605
In-junction photovoltaic element 3620 and n-type semiconductor layer 36
14, a pin-junction photovoltaic element 3621 including an i-type semiconductor layer 3615 and a p-type semiconductor layer 3616, an n-type semiconductor layer 3617, an i-type semiconductor layer 3618, and a p-type semiconductor layer 3
A pin junction type photovoltaic element 3623 made of 619 is laminated, and a collector electrode 3607 is provided on the transparent electrode 3606.

【0262】上記の構成の光起電力素子を作製するにあ
たっては、図34に示す装置を用いたが、実際の作成に
際しては、真空容器3401〜3403を3セット直列
にこの順でガスゲートを介してさらに接続させた装置
(不図示)を用いた。
The device shown in FIG. 34 was used to manufacture the photovoltaic device having the above-mentioned structure. In actual manufacture, three sets of vacuum vessels 3401 to 3403 were connected in series in this order via the gas gate. A further connected device (not shown) was used.

【0263】図36に示す層構成の光起電力素子の作製
にあたっては下部セルとなる光起電力素子3620は真
空容器3セットのうち左端のもので、中間セルとなる光
起電力素子3621は真空容器3セットのうち中央のも
ので、上部セルとなる光起電力素子3623は真空容器
3セットのうち右端のもので成膜を行なった。
In manufacturing the photovoltaic device having the layer structure shown in FIG. 36, the photovoltaic device 3620 serving as the lower cell is the leftmost one of the three sets of vacuum containers, and the photovoltaic device 3621 serving as the intermediate cell is vacuum. The photovoltaic element 3623, which is the center of the three sets of containers and serves as the upper cell, was formed by the rightmost one of the three sets of the vacuum containers.

【0264】この時の真空容器3402内における堆積
膜形成条件を図37および第11表に示す。
The conditions for forming the deposited film in the vacuum chamber 3402 at this time are shown in FIG. 37 and Table 11.

【0265】[0265]

【表11】 作成した太陽電池モジュールについて、A.M1.5
(100mW/cm2 )光照射下にて特性評価を行なっ
たところ、光電変換効率で10.8%以上が得られ、さ
らにモジュール間の特性バラツキは5%以内に納まって
いた。
[Table 11] Regarding the created solar cell module, A. M1.5
When the characteristics were evaluated under irradiation with light of (100 mW / cm 2 ), the photoelectric conversion efficiency was 10.8% or more, and the characteristic variation between the modules was within 5%.

【0266】また、A.M1.5(100mW/c
2)光の500時間連続照射後の光電変換効率の初期
値に対する変化率を測定したところ8.5%以内に納ま
った。これらのモジュールを連続して5kWの電力供給
システムを作製することができた。 [実施例4−3]
本発明の装置を用いたマイクロ波プラズマCVD方式の
成膜室をそなえた容器は、高周波(例えば13.56M
2)プラズマCVD方式の成膜室をそなえた真空容器
とガスゲートを介して連ねた、図38に示すような装置
構成による多層膜連続成膜方式が可能である。
In addition, A. M1.5 (100mW / c
The rate of change of the photoelectric conversion efficiency with respect to the initial value after continuous irradiation with m 2 ) light for 500 hours was measured and found to be within 8.5%. It was possible to fabricate a 5 kW power supply system by continuously using these modules. [Example 4-3]
A container equipped with a microwave plasma CVD type film forming chamber using the apparatus of the present invention has a high frequency (for example, 13.56M).
H 2 ) A multilayer film continuous film forming system having an apparatus configuration as shown in FIG. 38, which is connected to a vacuum container having a plasma CVD film forming chamber through a gas gate, is possible.

【0267】図38に示される3個の真空容器3801
〜3803のうち、真空容器3801および真空容器3
803内では、高周波プラズマCVD方式にて堆積膜が
形成され、中央に配置された真空容器3802内では本
発明によるマイクロ波プラズマCVD方式で堆積膜が形
成される。
Three vacuum vessels 3801 shown in FIG.
To 3803, the vacuum container 3801 and the vacuum container 3
In 803, a deposited film is formed by a high frequency plasma CVD method, and in a vacuum container 3802 arranged in the center, a deposited film is formed by a microwave plasma CVD method according to the present invention.

【0268】本実施例では、図38に示す多層膜連続成
膜方式の装置によって図33に示した光起電力素子と同
様の層構成のpin型光起電力素子を作製した。該起電
力素子について図33を参照して説明する。
In this example, a pin type photovoltaic element having the same layer structure as the photovoltaic element shown in FIG. 33 was produced by the apparatus of the multilayer film continuous film forming method shown in FIG. The electromotive force element will be described with reference to FIG.

【0269】光起電力素子3300は、帯状基板330
1上に下部電極3302n型半導体層3303、図14
(d)に示すバンドギャッププロファイルを有するi型
半導体層3304、p型半導体層3305、透明電極3
306および集電電極3307を順に堆積形成した光起
電力素子3300である。なお、本実施例の光起電力素
子では透明電極3306側より光の入射が行なわれる。
The photovoltaic element 3300 is a strip substrate 330.
1 on the lower electrode 3302 n-type semiconductor layer 3303, FIG.
The i-type semiconductor layer 3304, the p-type semiconductor layer 3305, and the transparent electrode 3 having the band gap profile shown in (d).
A photovoltaic element 3300 is formed by sequentially depositing and forming 306 and a collecting electrode 3307. In the photovoltaic element of this example, light is incident from the transparent electrode 3306 side.

【0270】下部電極、透明電極、集電電極の作製条件
は実施例4−1と同様である。
The conditions for producing the lower electrode, the transparent electrode and the current collecting electrode are the same as in Example 4-1.

【0271】真空容器3801および3803内では、
高周波プラズマCVD方式で堆積膜が形成され、真空容
器3802内では本発明よるマイクロ波プラズマCVD
方式で堆積膜が形成される。真空容器3801および3
803内のプラズマは該容器を貫通して移動する帯状基
板と平行に対向平板電極に供給された高周波により生起
される。
In the vacuum vessels 3801 and 3803,
The deposited film is formed by the high frequency plasma CVD method, and the microwave plasma CVD according to the present invention is performed in the vacuum container 3802.
The deposited film is formed by the method. Vacuum vessels 3801 and 3
The plasma in 803 is generated by the high frequency supplied to the counter plate electrode in parallel with the strip substrate moving through the container.

【0272】電極面積はそれぞれ幅35cm長さ1mで
ある。
The electrode area is 35 cm wide and 1 m long.

【0273】真空容器3801および3803内におけ
る堆積膜形成条件を図39および第12表に示す。
Conditions for forming a deposited film in the vacuum vessels 3801 and 3803 are shown in FIG. 39 and Table 12.

【0274】[0274]

【表12】 作製した太陽電池モジュールについて、A.M1.5
(100mW/cm2 )光照射下にて特性評価を行なっ
たところ、光電変換効率で11.0%以上が得られ、さ
らにモジュール間の特性バラツキは5%以内に納まって
いた。
[Table 12] Regarding the manufactured solar cell module, A. M1.5
When the characteristics were evaluated under irradiation with light of (100 mW / cm 2 ), a photoelectric conversion efficiency of 11.0% or more was obtained, and the characteristic variation between modules was within 5%.

【0275】また、AM1.5(100mW/cm2
光の500時間連続照射後の光電変換効率の初期値に対
する変化率を測定したところ8.5%以内に納まった。
AM1.5 (100 mW / cm 2 )
The rate of change of the photoelectric conversion efficiency with respect to the initial value after continuous irradiation with light for 500 hours was measured and found to be within 8.5%.

【0276】これらのモジュールを接続して5kWの電
力供給システムを作製することができた。
A power supply system of 5 kW could be produced by connecting these modules.

【0277】次に、本発明の第5の構成による実施例に
ついて説明する。
Next, a fifth embodiment of the present invention will be described.

【0278】本発明の第5の構成は、帯状基板上に連続
的に堆積膜を形成するマイクロ波プラズマCVD装置に
おいて、真空容器と、真空容器内に設けられ、帯状基板
が貫通する放電室と、放電室内にマイクロ波電力投入手
段とを有し、放電室の、帯状基板の搬入・搬出部の少な
くとも一方において、放電室の壁面の長さが、帯状基板
の移動方向にマイクロ波の波長の1/2以上であり、帯
状基板からの距離がマイクロ波の波長の1/2以下であ
ることを特徴とする。そして、その作用は堆積膜の界面
において、弱いプラズマを形成し帯状基板表面へのイオ
ン衝撃の低減および、イオン衝撃の低減された環境下で
比較的遅い成膜速度で堆積膜を形成することにより、界
面物性に起因した特性の向上および、欠陥の少ない光起
電力素子を大量生産することを可能としたものである。
The fifth structure of the present invention is, in a microwave plasma CVD apparatus for continuously forming a deposited film on a belt-shaped substrate, a vacuum chamber, a discharge chamber provided in the vacuum chamber, and penetrated by the belt-shaped substrate. , A microwave power input means in the discharge chamber, the length of the wall surface of the discharge chamber is at least one of the wavelength of the microwave in the moving direction of the strip substrate in at least one of the loading / unloading part of the strip substrate of the discharge chamber. It is characterized in that it is 1/2 or more and the distance from the strip substrate is 1/2 or less of the wavelength of the microwave. Then, the action is to form a weak plasma at the interface of the deposited film to reduce the ion bombardment to the surface of the belt-like substrate, and to form the deposited film at a relatively slow deposition rate in the environment where the ion bombardment is reduced. In addition, it is possible to improve the characteristics due to the physical properties of the interface and mass-produce photovoltaic elements with few defects.

【0279】そして、上述した本実施例のマイクロ波プ
ラズマCVD装置を用いて、堆積膜を形成することによ
り、前述の諸問題を解決するとともに前述の諸要求を満
たし、連続して移動する帯状基板上に、高品質で、欠陥
の少ない堆積膜を形成することができる。
Then, by using the microwave plasma CVD apparatus of the present embodiment described above to form a deposited film, the above-mentioned problems are solved and the above-mentioned requirements are satisfied, and a continuously moving strip-shaped substrate. A high-quality deposited film with few defects can be formed thereon.

【0280】以下に、本発明の第5の構成のマイクロ波
プラズマCVD装置について詳細を順を追って説明す
る。
The microwave plasma CVD apparatus having the fifth structure of the present invention will be described in detail below.

【0281】図40は本発明の第5の構成の要部構成を
示す概略図、図41は、図40に示したマイクロ波プラ
ズマCVD装置を組み込んだ、多層の堆積膜を連続的に
形成する装置の概略断面図である。
FIG. 40 is a schematic view showing the structure of the main part of the fifth structure of the present invention, and FIG. 41 is a view showing the microwave plasma CVD apparatus shown in FIG. It is a schematic sectional drawing of an apparatus.

【0282】真空容器4000の中に、放電室4001
と帯状基板4019とで形成される第1、第2、第3の
成膜室4002,4003,4004を構成する。真空
容器および放電室4001は、それぞれ金属性であって
電気的に接続されている。帯状基板4019は真空容器
の図示左側、即ち、搬入側の側壁に取り付けられたガス
ゲート(図41参照)を経てこの放電室4001内に導
入され、第1、第2、第3の成膜室4002,400
3,4004をそれぞれ貫通し、真空容器の図示右側、
即ち、搬出側の側壁に取り付けられたガスゲートを通っ
て真空容器の外部へ排出されるようになっている。
A discharge chamber 4001 is provided in a vacuum container 4000.
The first, second, and third film forming chambers 4002, 4003, and 4004 formed by the strip-shaped substrate 4019 and the substrate 4019. The vacuum container and the discharge chamber 4001 are metallic and electrically connected to each other. The belt-shaped substrate 4019 is introduced into the discharge chamber 4001 through the gas gate (see FIG. 41) attached to the left side of the vacuum container in the drawing, that is, the side wall on the carry-in side, and the first, second, and third film forming chambers 4002 are provided. , 400
3,4004, respectively, on the right side of the vacuum vessel in the figure,
That is, the gas is discharged to the outside of the vacuum container through the gas gate attached to the side wall on the carry-out side.

【0283】ここで、放電室4001の壁面は、帯状基
板4019が貫通する搬入部4017および搬出部40
18において、帯状基板4019の移動方向に対して、
長さL1に亘り、帯状基板4019の堆積膜形成面(図
40下側)に対してL2の距離まで近接した構造とされ
ている。距離L1、L2は放電室4001に導入される
マイクロ波の波長λに対して、 L1≧λ/2 L2≦λ/2 なる関係を満たしている。
Here, on the wall surface of the discharge chamber 4001, the carry-in section 4017 and the carry-out section 40 through which the strip substrate 4019 penetrates.
18, in the moving direction of the strip substrate 4019,
The structure is close to the deposition film formation surface of the belt-shaped substrate 4019 (lower side in FIG. 40) over the length L1 up to the distance L2. The distances L1 and L2 satisfy the relationship of L1 ≧ λ / 2 L2 ≦ λ / 2 with respect to the wavelength λ of the microwave introduced into the discharge chamber 4001.

【0284】各成膜室4002,4003,4004内
には、第1、第2、第3のアプリケーター4005,4
006,4007が帯状基板4019の移動方向に沿っ
て並設されている。アプリケーター4005〜4007
はマイクロ波電力を成膜室4002〜4004にそれぞ
れ導入するためのものであり、不図示のマイクロ波電源
に一端が接続された導波管4124,4125,412
6(図41参照)の他端がそれぞれ接続されている。ま
た、アプリケーター4005,4006,4007と各
成膜室との接続部は、それぞれ、マイクロ波透過性部材
4008,4009,4010で形成される。
In each of the film forming chambers 4002, 4003 and 4004, the first, second and third applicators 4005 and 4400 are provided.
006 and 4007 are arranged in parallel along the moving direction of the belt-shaped substrate 4019. Applicator 4005 to 4007
Are for introducing microwave power into the film forming chambers 4002 to 4004, respectively, and are waveguides 4124, 4125, 412 whose one ends are connected to a microwave power source (not shown).
6 (see FIG. 41) are connected to each other. Further, the connecting portions between the applicators 4005, 4006 and 4007 and the respective film forming chambers are formed by microwave transmitting members 4008, 4009 and 4010, respectively.

【0285】また、成膜容器4001〜4003の底面
には、原料ガスを放出する第1、第2、第3のガス導入
手段4011〜4013がそれぞれ取り付けられてい
る。ガス導入手段4011〜4013が帯状基板401
9に向く面には、多数のガス放出孔が配設されている。
これらのガス放出手段4011〜4013は、不図示の
ガス供給設備に接続されている。また、アプリケーター
4005〜4007の対向側、即ち、図示手前側の側壁
には、排気パンチングボード4014〜4016が取り
付けられ、マイクロ波電力を成膜室に閉じこめるととも
に排気管4115,4116(図41参照)に接続され
た排気スロットルバルブ4111,4112(図41参
照)を介して真空ポンプなどの不図示の排気手段に接続
されている。 図41に示す装置は、帯状基板4019
の送り出しおよび巻き取り用の真空容器4101および
4102、第1の導電型層作製用の真空容器4000
n、i型層作製用の真空容器4000、第2の導電型層
作製用の真空容器4000pをそれぞれガスゲートを介
して接続した装置である。
Further, first, second, and third gas introducing means 4011 to 4013 for releasing the raw material gas are attached to the bottom surfaces of the film forming containers 4001 to 4003, respectively. The gas introducing units 4011 to 4013 are strip substrates 401.
A large number of gas discharge holes are arranged on the surface facing the plate 9.
These gas releasing means 4011 to 4013 are connected to a gas supply facility (not shown). Further, exhaust punching boards 4014 to 4016 are attached to the opposite side of the applicators 4005 to 4007, that is, the side wall on the front side in the drawing, and the microwave power is confined in the film forming chamber and the exhaust pipes 4115 and 4116 (see FIG. 41). The exhaust throttle valves 4111 and 4112 (see FIG. 41) connected to the exhaust gas are connected to exhaust means (not shown) such as a vacuum pump. The device shown in FIG. 41 has a strip substrate 4019.
For feeding and winding vacuum containers 4101 and 4102, and a vacuum container 4000 for producing the first conductivity type layer
This is an apparatus in which a vacuum container 4000 for producing n-type and i-type layers and a vacuum container 4000p for producing second conductivity type layers are connected via gas gates.

【0286】第1の導電型層作製用の真空容器4000
nおよび、第2の導電型層作製用の真空容器4000p
は先に説明したi型層作製用の真空容器4000内の構
造に対しアプリケーターを一台とし、真空容器4000
n,4000pの中に、それぞれ概ね直方体形状の放電
室4001n,4001pと帯状基板4019とで成膜
室を形成する。真空容器4000n,4000pおよ
び、成膜室4001n,4001pは、それぞれ金属性
であって電気的に接続されている。
Vacuum container 4000 for preparing first conductivity type layer
n and a vacuum container for producing the second conductivity type layer 4000p
In the vacuum container 4000 for the i-type layer production described above, a single applicator is used for the structure inside the vacuum container 4000.
In n and 4000p, film-forming chambers are formed by the discharge chambers 4001n and 4001p and the belt-shaped substrate 4019 each having a substantially rectangular parallelepiped shape. The vacuum containers 4000n and 4000p and the film forming chambers 4001n and 4001p are metallic and are electrically connected to each other.

【0287】4103は帯状基板4019の送り出し用
ボビン、4104は帯状基板4019の巻き取り用ボビ
ンであり、図中矢印方向に帯状基板4019が搬送され
る。もちろんこれは逆転させて搬送することもできる。
また、真空容器4101,4102中には帯状基板40
19の表面保護用に用いられる合紙の巻き取り、および
送り込み手段を配設しても良い。合紙の材質としては、
耐熱性樹脂であるポリイミド系、テフロン系およびグラ
スウール等が好適に用いられる。4105,4106は
張力調整および帯状基板の位置出しを兼ねた搬送用ロー
ラーである。4109,4110は圧力計。4111
n,4111,4112,4112p,4107,41
08はコンダクタンス調製用のスロットルバルブ、41
15n,4115,4116,4116p,4113,
4114は排気管であり、それぞれ不図示の排気ポンプ
に接続されている。
Reference numeral 4103 is a bobbin for sending out the strip substrate 4019, and 4104 is a bobbin for winding the strip substrate 4019, and the strip substrate 4019 is conveyed in the direction of the arrow in the figure. Of course, this can also be reversed and conveyed.
In addition, in the vacuum containers 4101 and 4102, the strip-shaped substrate 40
The interleaving paper winding and feeding means used for surface protection of 19 may be provided. As the material of the interleaving paper,
Heat-resistant resins such as polyimide, Teflon and glass wool are preferably used. Numerals 4105 and 4106 are transport rollers for adjusting tension and positioning the belt-shaped substrate. 4109 and 4110 are pressure gauges. 4111
n, 4111, 4112, 4112p, 4107, 41
08 is a throttle valve for adjusting conductance, 41
15n, 4115, 4116, 4116p, 4113,
Reference numeral 4114 denotes an exhaust pipe, which is connected to an exhaust pump (not shown).

【0288】4138,4139,4117,4118
はガスゲートであり、4119,4120,4121,
4122はゲートガス導入管で、それぞれ不図示のガス
供給設備に接続されている。4005n,4005,4
006,4007,4005pはマイクロ波導入のため
のアプリケーターである。アプリケーターの先端部には
マイクロ波透過性部材がそれぞれ取り付けられており、
導波管4123,4124,4125,4126,41
27を通じて、不図示のマイクロ波電源に接続されてい
る。
4138, 4139, 4117, 4118
Is a gas gate, 4119, 4120, 4121,
Reference numeral 4122 is a gate gas introduction pipe, which is connected to a gas supply facility (not shown). 4005n, 4005, 4
006, 4007, 4005p are applicators for introducing microwaves. Microwave transparent member is attached to the tip of the applicator,
Waveguide 4123, 4124, 4125, 4126, 41
Through 27, it is connected to a microwave power source (not shown).

【0289】各成膜容器4001n,4001,400
1pの帯状基板4019を挟んだ成膜室と反対側の部分
には、多数の赤外線ランプヒーター4128,412
9,4130と、これら赤外線ランプヒーターからの放
射熱を効率よく帯状基板4019に集中させるためのラ
ンプハウス4131,4132,4133がそれぞれ設
けられている。また、帯状基板4019の温度を4ヶ所
で監視するための熱電対4134〜4137がそれぞれ
帯状基板4019に接触するように接続されている。
Each film forming container 4001n, 4001, 400
A large number of infrared lamp heaters 4128, 412 are provided on the opposite side of the film forming chamber with the 1p band-shaped substrate 4019 interposed therebetween.
9, 4130 and lamp houses 4131, 4132, 4133 for efficiently concentrating the radiant heat from these infrared lamp heaters on the belt-shaped substrate 4019, respectively. Further, thermocouples 4134 to 4137 for monitoring the temperature of the strip substrate 4019 at four places are connected so as to be in contact with the strip substrate 4019.

【0290】(放電室の壁面形状)本発明の第5の構成
において放電室の壁面は、帯状基板の搬入・搬出部の少
なくとも一方において、所定の長さにわたって帯状基板
に近接した形状となっている。
(Wall Shape of Discharge Chamber) In the fifth configuration of the present invention, the wall surface of the discharge chamber has a shape close to the strip-shaped substrate over a predetermined length in at least one of the loading / unloading portion of the strip-shaped substrate. There is.

【0291】一般に、放電室内にマイクロ波電力を効率
よく導入し、強いプラズマを発生させるためには、放電
室の壁面は帯状基板から、導入されるマイクロ波の波長
程度は離して配置されることが好ましく、例えばマイク
ロ波が2.45GHzの場合、12cm程度は離して配
置される。逆に弱いプラズマを発生させるためには、放
電室の壁面は、帯状基板の移動方向にマイクロ波の波長
の1/2以上の長さ、好ましくは波長以上の長さにわた
って、帯状基板からマイクロ波の波長の1/2以下の距
離、好ましくは波長の1/4以下の距離まで近接して配
置されることが望ましい。
In general, in order to efficiently introduce microwave power into the discharge chamber and generate a strong plasma, the wall of the discharge chamber should be placed away from the belt-shaped substrate by about the wavelength of the introduced microwave. Is preferable, and for example, when the microwave is 2.45 GHz, the microwaves are separated by about 12 cm. On the contrary, in order to generate a weak plasma, the wall surface of the discharge chamber is not longer than ½ of the wavelength of the microwave in the moving direction of the strip substrate, preferably over the length of the wavelength. It is desirable that they are arranged close to each other up to a distance of ½ or less of the wavelength, preferably ¼ or less of the wavelength.

【0292】なお、この帯状基板の搬入・搬出部におい
て、帯状基板から放電室の壁面までの距離がマイクロ波
の波長の1/2以下の部分が、マイクロ波の波長の1/
2以上の長さあれば、帯状基板から放電室壁面までの距
離は、帯状基板の移動方向に対して変化していてもよ
い。例えば、帯状基板の移動方向に対して徐々に長くな
る、徐々に短くなる、あるいは階段状に変化する等の変
化をしていてもよい。
In the loading / unloading part of the strip-shaped substrate, a portion where the distance from the strip-shaped substrate to the wall surface of the discharge chamber is 1/2 or less of the wavelength of microwave is 1/1 of the wavelength of microwave.
If the length is 2 or more, the distance from the strip substrate to the wall surface of the discharge chamber may change with respect to the moving direction of the strip substrate. For example, it may be changed such that it gradually becomes longer, gradually becomes shorter, or changes stepwise in the moving direction of the strip substrate.

【0293】また、特開平3−30419号公報に開示
されているように、移動する帯状基板が放電室のほとん
ど全ての壁面を形成している場合には、プラズマを囲む
帯状基板を放電室の壁として考え、この壁面が、帯状基
板の成膜空間への搬入・搬出部の少なくとも一方で、帯
状基板に近接するようにする。
Further, as disclosed in Japanese Patent Laid-Open No. 3-30419, when the moving strip-shaped substrate forms almost the entire wall surface of the discharge chamber, the strip-shaped substrate surrounding the plasma is used as the discharge chamber. Considering this as a wall, this wall surface is made to be close to the strip-shaped substrate at least at one of the loading / unloading part of the strip-shaped substrate to / from the film formation space.

【0294】(アプリケーター)本発明の第5の構成に
おいてのアプリケーターとしては、図42に示す構造の
ものが好適に用いられる。
(Applicator) As the applicator in the fifth structure of the present invention, the one having the structure shown in FIG. 42 is preferably used.

【0295】図42において、4201,4202はマ
イクロ波透過性部材であり、メタルシール4212およ
び、固定用リング4206を用いて、内筒4204、外
筒4205に固定されており、真空シールがされてい
る。また内筒4204、外筒4205との間には冷媒4
209が流れるようになっており一方の端にはOリング
4210でシールされており、アプリケーター4200
全体を均一に冷却するようになっている。冷媒4209
としては、水、フレオン、オイル、冷却空気等が好まし
く用いられる。マイクロ波透過性部材4201にはマイ
クロ波整合用円板4203,4208が固定されてい
る。外筒4205には溝4211の加工されたチョーク
フランジ4207が接続されている。また、4213,
4214は冷却空気の導入孔および排出孔であり、アプ
リケーター内部を冷却するために用いられる。
In FIG. 42, reference numerals 4201 and 4202 denote microwave permeable members, which are fixed to the inner cylinder 4204 and the outer cylinder 4205 by using a metal seal 4212 and a fixing ring 4206 and are vacuum-sealed. There is. In addition, the refrigerant 4 is placed between the inner cylinder 4204 and the outer cylinder 4205.
209 is made to flow and is sealed at one end with an O-ring 4210.
It is designed to uniformly cool the whole. Refrigerant 4209
As such, water, freon, oil, cooling air, etc. are preferably used. Microwave matching disks 4203 and 4208 are fixed to the microwave transparent member 4201. A choke flange 4207 having a groove 4211 formed therein is connected to the outer cylinder 4205. Also, 4213,
Reference numeral 4214 is an inlet and an outlet for cooling air, which are used to cool the inside of the applicator.

【0296】(帯状基板)本発明の第5の構成において
好適に用いられる帯状基板の材質としては、半導体膜作
製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
ニウムおよびその合金、鉄およびその合金、銅およびそ
の合金等の金属の薄板およびその複合体、およびそれら
の表面に異種材質の金属薄膜および/またはSiO2
Si34、Al23、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。また、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製シートま
た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、および透明導電性酸化物(TCO)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。
(Strip-shaped substrate) As a material of the strip-shaped substrate which is preferably used in the fifth structure of the present invention, there is little deformation and distortion at the temperature required for manufacturing a semiconductor film,
It is preferable to have desired strength and conductivity, specifically, a thin metal plate such as stainless steel, aluminum and its alloys, iron and its alloys, copper and its alloys, and a composite thereof. , And thin metal films of different materials and / or SiO 2 on their surfaces,
An insulating thin film such as Si 3 N 4 , Al 2 O 3 or AlN which has been surface-coated by a sputtering method, a vapor deposition method, a plating method or the like. Further, polyimide, polyamide, polyethylene terephthalate, a sheet made of heat-resistant resin such as epoxy or these and glass fiber, carbon fiber,
Examples include those obtained by subjecting the surface of a composite with boron fibers, metal fibers, etc., to a surface of a metal alone or an alloy, and conducting conductive treatment by a method such as plating, vapor deposition, sputtering or coating with a transparent conductive oxide (TCO) or the like. .

【0297】また、帯状基板の厚さとしては、搬送手段
による搬送時に作製される湾曲形状が維持される強度を
発揮する範囲内であれば、コスト、収納スペース等を考
慮して可能な限り薄い方が望ましい。具体的には、0.
05mm乃至1mmであることが望ましいが、金属等の
薄板を用いる場合、厚さを比較的薄くしても所望の強度
が得られやすい。
Further, the thickness of the belt-shaped substrate is as thin as possible in consideration of cost, storage space and the like as long as it is within a range in which the curved shape produced during the transportation by the transportation means can be maintained. Is preferable. Specifically, 0.
It is desirable that the thickness is from 05 mm to 1 mm, but when a thin plate made of metal or the like is used, the desired strength can be easily obtained even if the thickness is relatively thin.

【0298】帯状基板の幅については、特に制限される
ことはなく、半導体膜作製手段、あるいはその容器等の
サイズによって決定される。
The width of the belt-like substrate is not particularly limited, and is determined by the size of the semiconductor film forming means, its container or the like.

【0299】帯状基板の長さについては、特に制限され
ることはなく、ロール状に巻き取られる程度の長さであ
っても良く、長尺のものを溶接等によってさらに長尺化
したものであっても良い。
The length of the strip substrate is not particularly limited, and may be such a length that it can be wound into a roll, and a long one is further lengthened by welding or the like. It may be.

【0300】帯状基板が金属等の電気導電性である場合
には直接電流取り出し用の電極としても良いし、合成樹
脂等の電気絶縁性である場合には半導体膜の作製される
側の表面にAl、Ag、Pt、Au、Ni、Ti、M
o、W、Fe、V、Cr、Cu、ステンレス、真ちゅ
う、ニクロム、SnO2、In23、ZnO、SnO2
In23(ITO)等のいわゆる金属単体または合金、
および透明導電性酸化物(TCO)を鍍金、蒸着、スパ
ッタ等の方法であらかじめ表面処理を行って電流取り出
し用の電極を作製しておくことが望ましい。
When the belt-shaped substrate is electrically conductive such as metal, it may be used as an electrode for direct current extraction, and when it is electrically insulating such as synthetic resin, it may be formed on the surface of the side where the semiconductor film is formed. Al, Ag, Pt, Au, Ni, Ti, M
o, W, Fe, V, Cr, Cu, stainless steel, brass, nichrome, SnO 2 , In 2 O 3 , ZnO, SnO 2
So-called simple metal or alloy such as In 2 O 3 (ITO),
Further, it is desirable that the transparent conductive oxide (TCO) is surface-treated in advance by a method such as plating, vapor deposition, and sputtering to prepare an electrode for current extraction.

【0301】帯状基板が金属等の非透光性のものである
場合、長波長光の基板表面上での反射率を向上させるた
めの反射性導電膜を該帯状基板上に作製することが前述
のように好ましい。該反射性導電膜の材質として好適に
用いられるものとしてAg、Al、Cr等が挙げられ
る。
When the strip-shaped substrate is a non-translucent one such as metal, it is necessary to form a reflective conductive film on the strip-shaped substrate for improving the reflectance of long wavelength light on the substrate surface. Is preferred. Examples of materials preferably used as the material of the reflective conductive film include Ag, Al, and Cr.

【0302】また、基板材質と半導体膜との間での構成
元素の相互拡散を防止したり短絡防止用の緩衝層とする
等の目的で金属層等を反射性導電膜として、基板上の半
導体膜が作製される側に設けることが好ましい。該緩衝
層の材質として好適に用いられるものとして、ZnOが
挙げられる。
Further, a metal layer or the like is used as a reflective conductive film for the purpose of preventing mutual diffusion of constituent elements between the substrate material and the semiconductor film, or serving as a buffer layer for preventing short circuit, and the semiconductor on the substrate is It is preferably provided on the side where the film is prepared. ZnO is mentioned as a material suitably used for the buffer layer.

【0303】また、帯状基板が比較的透明であって、該
帯状基板の側から光入射を行う層構成の太陽電池とする
場合には透明導電性酸化物や金属薄膜等の導電性薄膜を
あらかじめ堆積作製しておくことが望ましい。
In the case where the band-shaped substrate is relatively transparent and the solar cell has a layer structure in which light is incident from the side of the band-shaped substrate, a conductive thin film such as a transparent conductive oxide or a metal thin film is previously prepared. It is desirable to make a deposition.

【0304】また、帯状基板の表面性としてはいわゆる
平滑面であっても、微小の凹凸面が有っても良い。微小
の凹凸面とする場合には、球状、円錐状、角錐状等であ
って、且つその最大高さ(Rmax)は好ましくは50
nm乃至500nmとすることにより、該表面での光反
射が乱反射となり、該表面での反射光の光路長の増大を
もたらす。
The surface property of the strip substrate may be a so-called smooth surface or may have a minute uneven surface. In the case of forming a minute concavo-convex surface, it has a spherical shape, a conical shape, a pyramidal shape, and the maximum height (Rmax) is preferably 50.
When the thickness is set to nm to 500 nm, the light reflection on the surface becomes irregular reflection, and the optical path length of the reflected light on the surface increases.

【0305】(ガスゲート)本発明の第5の構成におい
て、帯状基板の送り出しおよび巻き取り用真空容器と半
導体膜作製用真空容器を分離独立させ、且つ、帯状基板
をそれらの中を貫通させて連続的に搬送するにはガスゲ
ート手段が好適に用いられる。ガスゲートの断面形状と
してはスリット状またはこれに類似する形状であり、そ
の全長および用いる排気ポンプの排気能力等と合わせ
て、一般のコンダクタンス計算式を用いてそれらの寸法
が計算、設計される。さらに、分離能力を高めるために
ゲートガスを併用することが好ましく、例えばAr、H
e、Ne、Kr、Xe、Rn等の希ガスまたはH2等の
半導体膜作製用希釈ガスが挙げられる。ゲートガス流量
としてはガスゲート全体のコンダクタンスおよび用いる
排気ポンプの能力等によって適宜決定されるが、例え
ば、図43に示したような圧力勾配を作成するようにす
れば良い。図43において、ガスゲートのほぼ中央部に
圧力の最大となるポイントを設ければ、ゲートガスはガ
スゲート中央部から両サイドの真空容器側へ流れ、両サ
イドの容器間での相互のガス拡散を最小限に抑えること
ができる。実際には、質量分析計を用いて拡散してくる
ガス量を測定したり、半導体膜の組成分析を行うことに
よって最適条件を決定する。
(Gas Gate) In the fifth configuration of the present invention, the vacuum container for feeding and winding the strip-shaped substrate and the vacuum container for semiconductor film formation are separated and independent, and the strip-shaped substrate is pierced through them to be continuous. A gas gate means is preferably used for efficient transport. The cross-sectional shape of the gas gate is a slit shape or a shape similar to this, and the dimensions thereof are calculated and designed using a general conductance calculation formula in combination with the entire length thereof and the exhaust capacity of the exhaust pump used. Further, it is preferable to use a gate gas together to enhance the separation ability. For example, Ar and H
A rare gas such as e, Ne, Kr, Xe, or Rn, or a diluent gas for producing a semiconductor film such as H 2 may be used. The gate gas flow rate is appropriately determined depending on the conductance of the entire gas gate, the capacity of the exhaust pump used, and the like. For example, a pressure gradient as shown in FIG. 43 may be created. In FIG. 43, if a point at which the pressure is maximized is provided approximately in the center of the gas gate, the gate gas flows from the center of the gas gate to the vacuum container side on both sides, and mutual gas diffusion between the containers on both sides is minimized. Can be suppressed to In practice, the optimum conditions are determined by measuring the amount of gas that diffuses using a mass spectrometer and analyzing the composition of the semiconductor film.

【0306】図44〜図46のそれぞれは、本発明の第
5の構成の堆積膜形成装置を用いて作製される光起電力
素子の典型的な1例を示す模式的説明図である。
Each of FIGS. 44 to 46 is a schematic explanatory view showing a typical example of a photovoltaic element manufactured using the deposited film forming apparatus of the fifth constitution of the present invention.

【0307】図44に示す例は、帯状基板4401、下
部電極4402、第1の導電型層4403、i型層44
04、第2の導電型層4405、上部電極4406、集
電電極4407から構成されている。
In the example shown in FIG. 44, the strip substrate 4401, the lower electrode 4402, the first conductivity type layer 4403 and the i type layer 44 are used.
04, a second conductivity type layer 4405, an upper electrode 4406, and a collector electrode 4407.

【0308】図45に示す例は、バンドギャップおよび
/または層厚の異なる2種の半導体層をi型層として用
いた光起電力素子4511,4512を2素子積層して
構成されたいわゆるタンデム型光起電力素子であり、帯
状基板4501、下部電極4502、第1の導電型層4
503、i型層4504、第2の導電型層4505、第
1の導電型層4503、i型層4504、第2の導電型
層4505、上部電極4506、集電電極4507から
構成されている。
The example shown in FIG. 45 is a so-called tandem type in which two photovoltaic elements 4511 and 4512 using two types of semiconductor layers having different band gaps and / or layer thicknesses as i-type layers are laminated. It is a photovoltaic element, and is a strip substrate 4501, a lower electrode 4502, and a first conductivity type layer 4.
503, an i-type layer 4504, a second conductivity type layer 4505, a first conductivity type layer 4503, an i-type layer 4504, a second conductivity type layer 4505, an upper electrode 4506, and a collector electrode 4507.

【0309】図46に示す例は、バンドギャップおよび
/または層厚の異なる3種の半導体層をi型層として用
いた光起電力素子4611,4612,4613を3素
子積層して構成された、いわゆるトリプル型光起電力素
子であり、帯状基板4601、下部電極4602、第1
の導電型層4603、i型層4604、第2の導電型層
4605、第1の導電型層4603、i型層4604、
第2の導電型層4605、第1の導電型層4603、i
型層4604、第2の導電型層4605、上部電極46
06、集電電極4607から構成されている。
The example shown in FIG. 46 is formed by stacking three photovoltaic elements 4611, 4612, 4613 using three types of semiconductor layers having different band gaps and / or layer thicknesses as i-type layers. It is a so-called triple type photovoltaic device, and includes a strip substrate 4601, a lower electrode 4602, and a first electrode.
Conductivity type layer 4603, i type layer 4604, second conductivity type layer 4605, first conductivity type layer 4603, i type layer 4604,
Second conductivity type layer 4605, first conductivity type layer 4603, i
Type layer 4604, second conductivity type layer 4605, upper electrode 46
06 and a collector electrode 4607.

【0310】以下、これらの光起電力素子の構成につい
て説明する。
The construction of these photovoltaic elements will be described below.

【0311】帯状基板 帯状基板(4401,4501,4601)は、フレキ
シブルである材質のものが好適に用いられ、導電性のも
のであっても、また電気絶縁性のものであってもよい。
さらには、それらは透光性のものであっても、また非透
光性のものであってもよいが、帯状基板の側より光入射
が行われる場合には、もちろん透光性であることが必要
である。
Band- shaped substrate The band-shaped substrate (4401, 4501, 4601) is preferably made of a flexible material, and may be conductive or electrically insulating.
Furthermore, they may be translucent or non-translucent, but if the light is incident from the side of the strip substrate, it is of course translucent. is necessary.

【0312】電極 光起電力素子の構成形態により適宜の電極が選択使用さ
れる。それらの電極としては、下部電極、上部電極(透
明電極)、集電電極を挙げることができる(ただし、こ
こでいう上部電極とは光の入射側に設けられたものを示
し、下部電極とは半導体層を挟んで上部電極に対向して
設けられたものを示すこととする)。
[0312] appropriate electrodes are selected and used by the configuration form of the electrode photovoltaic device. Examples of those electrodes include a lower electrode, an upper electrode (transparent electrode), and a collector electrode (however, the upper electrode here means one provided on the light incident side, and the lower electrode is The one provided facing the upper electrode with the semiconductor layer sandwiched therebetween is shown).

【0313】これらの電極について以下に詳しく説明す
る。
These electrodes will be described in detail below.

【0314】(I)下部電極 下部電極(4402,4502,4602)としては、
上述した帯状基板(4401,4501,4601)の
材料が透光性であるか否かによって、光起電力発生用の
光を照射する面が異なる故(たとえば帯状基板が金属等
の非透光性の材料である場合には、図44〜図46で示
した上部電極(4406,4506,4606)を透明
電極として形成した場合には、上部電極側から光起電力
発生用の光を照射する)、その設置される場所が異な
る。
(I) Lower electrode As the lower electrode (4402, 4502, 4602),
The surface of the strip-shaped substrate (4401, 4501, 4601) that is irradiated with light for generating photovoltaic power varies depending on whether or not the material of the strip-shaped substrate (4401, 4501, 4601) is transparent (for example, the strip-shaped substrate is non-translucent such as metal). 44-46, when the upper electrode (4406, 4506, 4606) is formed as a transparent electrode, light for generating photovoltaic power is emitted from the upper electrode side. , The installation location is different.

【0315】具体的には、図44〜図46のような層構
成の場合には帯状基板(4401,4501,460
1)と第1の導電型層(4403,4503,460
3)との間に設けられる。しかし、帯状基板が導電性で
ある場合には、該帯状基板が下部電極を兼ねることがで
きる。ただし、帯状基板が導電性であってもシート抵抗
値が高い場合には、電流取り出し用の低抵抗の電極とし
て、あるいは基板表面での反射率を高め入射光の有効利
用を図る目的で下部電極(4402,4502,460
2)を設置してもよい。
Specifically, in the case of the layer structure as shown in FIGS. 44 to 46, the strip substrates (4401, 4501, 460) are used.
1) and the first conductivity type layer (4403, 4503, 460)
3) and is provided. However, when the strip-shaped substrate is conductive, the strip-shaped substrate can also serve as the lower electrode. However, even if the strip-shaped substrate is conductive, if the sheet resistance is high, the lower electrode may be used as a low-resistance electrode for current extraction or for the purpose of effectively utilizing incident light by increasing the reflectance on the substrate surface. (4402, 4502, 460
2) may be installed.

【0316】電極材料としては、Ag、Au、Pt、N
i、Cr、Cu、Al、Ti、Zn、Mo、W等の金属
またはこれらの合金が挙げられ、これ等の金属の薄膜を
真空蒸着、電子ビーム蒸着、スパッタリング等で作製す
る。また、作製された金属薄膜は光起電力素子の出力に
対して抵抗成分とならぬように配慮されねばならず、シ
ート抵抗値として好ましくは50Ω以下、より好ましく
は10Ω以下であることが望ましい。
As electrode materials, Ag, Au, Pt, N
Examples thereof include metals such as i, Cr, Cu, Al, Ti, Zn, Mo, and W, or alloys thereof. Thin films of these metals are formed by vacuum evaporation, electron beam evaporation, sputtering, or the like. Further, the produced metal thin film must be considered so as not to become a resistance component with respect to the output of the photovoltaic element, and the sheet resistance value is preferably 50Ω or less, more preferably 10Ω or less.

【0317】下部電極(4402,4502,460
2)と第1の導電型層(4403,4503,460
3)との間に、図中には示されていないが、ZnO等の
短絡防止および拡散防止のための緩衝層を設けても良
い。該緩衝層の効果としては下部電極を構成する金属元
素が第1の導電型層中へ拡散するのを防止するのみなら
ず、若干の抵抗値をもたせることで半導体層を挟んで設
けられた下部電極と上部(透明)電極との間にピンホー
ル等の欠陥で発生するショートを防止すること、および
薄膜による多重干渉を発生させ入射された光を光起電力
素子内に閉じ込める等の効果を挙げることができる。
Lower electrodes (4402, 4502, 460)
2) and the first conductivity type layer (4403, 4503, 460)
Although not shown in the figure, a buffer layer for preventing short-circuiting and diffusion of ZnO or the like may be provided between the same and 3). The effect of the buffer layer is not only to prevent the metal element forming the lower electrode from diffusing into the first conductivity type layer, but also to provide a small resistance value so that the lower portion provided with the semiconductor layer sandwiched therebetween. The effects of preventing a short circuit caused by a defect such as a pinhole between the electrode and the upper (transparent) electrode, and causing multiple interference due to a thin film to confine the incident light in the photovoltaic element are given. be able to.

【0318】(II)上部電極(透明電極) 上部(透明)電極(4406,4506,4606)と
しては太陽や白色蛍光灯等からの光を半導体層内に効率
良く吸収させるために光の透過率が85%以上であるこ
とが望ましく、さらに、電気的には光起電力素子の出力
に対して抵抗成分とならぬようにシート抵抗値は100
Ω以下であることが望ましい。このような特性を備えた
材料としてSnO2、In23、ZnO、CdO、Cd2
SnO4、ITO(In23+SnO2)などの金属酸化
物や、Au、Al、Cu等の金属を極めて薄く半透明状
に成膜した金属薄膜等が挙げられる。透明電極は図8に
おいては第2の導電型層505層の上に積層されるた
め、互いの密着性の良いものを選ぶことが必要である。
これらの作製方法としては、抵抗加熱蒸着法、電子ビー
ム加熱蒸着法、スパッタリング法、スプレー法等を用い
ることができ所望に応じて適宜選択される。
(II) Upper Electrode (Transparent Electrode) The upper (transparent) electrode (4406, 4506, 4606) has a light transmittance for efficiently absorbing light from the sun or white fluorescent lamps into the semiconductor layer. Is preferably 85% or more, and the sheet resistance value is 100 so that it does not electrically become a resistance component to the output of the photovoltaic element.
Ω or less is desirable. Materials having such characteristics include SnO 2 , In 2 O 3 , ZnO, CdO, Cd 2
Examples thereof include metal oxides such as SnO 4 and ITO (In 2 O 3 + SnO 2 ), and metal thin films in which a metal such as Au, Al, and Cu is formed into an extremely thin semitransparent film. Since the transparent electrode is laminated on the second conductivity type layer 505 layer in FIG. 8, it is necessary to select those having good adhesion to each other.
A resistance heating vapor deposition method, an electron beam heating vapor deposition method, a sputtering method, a spray method, or the like can be used as a method for manufacturing these, and they are appropriately selected as needed.

【0319】(III)集電電極 集電電極(4407,4507,4607)は、上部
(透明)電極(4406,4506,4606)の表面
抵抗値を低減させる目的で上部(透明)電極上に設けら
れる。電極材料としてはAg、Cr、Ni、Al、A
g、Au、Ti、Pt、Cu、Mo、W等の金属または
これらの合金の薄膜が挙げられる。これらの薄膜は積層
させて用いることができる。また、半導体層への光入射
光量が十分に確保されるよう、その形状および面積が適
宜設計される。
(III) Collector Electrode The collector electrode (4407, 4507, 4607) is provided on the upper (transparent) electrode for the purpose of reducing the surface resistance value of the upper (transparent) electrode (4406, 4506, 4606). To be As electrode material, Ag, Cr, Ni, Al, A
Examples thereof include thin films of metals such as g, Au, Ti, Pt, Cu, Mo and W or alloys thereof. These thin films can be laminated and used. The shape and area of the semiconductor layer are appropriately designed so that a sufficient amount of light is incident on the semiconductor layer.

【0320】たとえば、その形状は光起電力素子の受光
面に対して一様に広がり、且つ受光面積に対してその面
積は好ましくは15%以下、より好ましくは10%以下
であることが望ましい。
For example, it is desirable that its shape is uniformly spread over the light receiving surface of the photovoltaic element, and its area is preferably 15% or less, more preferably 10% or less with respect to the light receiving area.

【0321】また、シート抵抗値としては、好ましくは
50Ω以下、より好ましくは10Ω以下であることが望
ましい。
The sheet resistance value is preferably 50Ω or less, more preferably 10Ω or less.

【0322】第1および第2の導電型層 第1および第2の導電型層に用いられる材料としては、
周期律表第IV族の原子を1種または複数種から成る、非
単結晶半導体が適す。またさらに、光照射側の導電型層
は、微結晶化した半導体が最適である。該微結晶の粒径
は、好ましくは3nm〜20nmであり、最適には3n
m〜10nmである。
[0322] As a material used for the first and second conductivity type layers first and second conductivity type layer,
A non-single-crystal semiconductor composed of one or more kinds of atoms of Group IV of the periodic table is suitable. Furthermore, the conductive layer on the light irradiation side is most preferably a microcrystallized semiconductor. The grain size of the fine crystals is preferably 3 nm to 20 nm, and most preferably 3 n.
m to 10 nm.

【0323】第1または第2の導電型層の導電型がn型
の場合、第1または第2の導電型層に含有される添加物
としては、周期律表第VA族の原子が適している。その
中で特にリン(P)、窒素(N)、ひ素(As)、アン
チモン(Sb)が最適である。
When the conductivity type of the first or second conductivity type layer is n-type, as the additive contained in the first or second conductivity type layer, an atom of Group VA of the periodic table is suitable. There is. Among them, phosphorus (P), nitrogen (N), arsenic (As) and antimony (Sb) are most suitable.

【0324】第1または第2の導電型層の導電型がp型
の場合、第1または第2の導電型層に含有される添加物
としては、周期律表第IIIA族元素が適している。その
中で特にホウ素(B)、アルミニウム(Al)、ガリウ
ム(Ga)が最適である。
When the conductivity type of the first or second conductivity type layer is p-type, the group IIIA element of the periodic table is suitable as the additive contained in the first or second conductivity type layer. . Among them, boron (B), aluminum (Al), and gallium (Ga) are most suitable.

【0325】第1および第2の導電型の層厚は、好まし
くは1nm〜50nm、最適には3nm〜10nmであ
る。
The layer thickness of the first and second conductivity types is preferably 1 nm to 50 nm, optimally 3 nm to 10 nm.

【0326】さらに、光照射側の導電型層での光吸収を
より少なくするためには、i型層を構成する半導体のバ
ンドギャップより大きなバンドギャップを有する半導体
層を用いることが好ましい。例えば、i型層がアモルフ
ァスシリコンの場合に光照射側の導電型層に非単結晶炭
化シリコンを用いるのが最適である。
Further, in order to further reduce light absorption in the conductive layer on the light irradiation side, it is preferable to use a semiconductor layer having a band gap larger than that of the semiconductor forming the i-type layer. For example, when the i-type layer is amorphous silicon, it is optimal to use non-single crystal silicon carbide for the conductive type layer on the light irradiation side.

【0327】i型層 i型層に用いられる半導体材料としては周期律表第IV族
の原子を1種または、複数種から成る、Si、Ge、
C、SiC、GeC、SiSn、GeSn、SnC等の
半導体が挙げられる。III−V族化合物半導体として、
GaAs、GaP、GaSb、InP、InAs、II−
VI族化合物半導体として、ZnSe、ZnS、ZnT
e、CdS、CdSe、CdTe、I−III−VI族化合
物半導体として、CuAlS2、CuAlSe2CuAl
Te2、CuInS2、CuInSe2、CuInTe2
CuGAs2、CuGaSe2、CuGaTe、AgIn
Se2、AgInTe2、II−IV−V族化合物半導体とし
ては、ZnSiP2、ZnGeAs2、CdSiAs2
CdSnP2、酸化物半導体として、Cu2O、Ti
2、In23、SnO2、ZnO、CdO、Bi23
CdSnO4がそれぞれ挙げられる。
I-Type Layer As the semiconductor material used for the i-type layer, Si, Ge, which is composed of one or more atoms of Group IV of the periodic table,
Semiconductors such as C, SiC, GeC, SiSn, GeSn, and SnC can be given. As a III-V group compound semiconductor,
GaAs, GaP, GaSb, InP, InAs, II-
ZnSe, ZnS, ZnT as group VI compound semiconductor
e, CdS, CdSe, CdTe, CuAlS 2 , CuAlSe 2 CuAl as a group I-III-VI compound semiconductor
Te 2 , CuInS 2 , CuInSe 2 , CuInTe 2 ,
CuGAs 2 , CuGaSe 2 , CuGaTe, AgIn
Se 2 , AgInTe 2 , II-IV-V group compound semiconductors include ZnSiP 2 , ZnGeAs 2 , CdSiAs 2 ,
CdSnP 2 , Cu 2 O, Ti as oxide semiconductor
O 2 , In 2 O 3 , SnO 2 , ZnO, CdO, Bi 2 O 3 ,
CdSnO 4 may be mentioned respectively.

【0328】またさらにi型層の層厚は、本発明の第5
の構成の光起電力素子の特性を左右する重要なパラメー
タである。i型層の好ましい層厚は100nm〜100
0nmであり、最適な層厚は200nm〜600nmで
ある。これらの層厚は、i型層および界面層の吸光係数
や光源のスペクトルを考慮し上記範囲内で設計すること
が望ましいものである。
Furthermore, the layer thickness of the i-type layer is the same as that of the fifth aspect of the present invention.
It is an important parameter that influences the characteristics of the photovoltaic element having the above structure. The preferable layer thickness of the i-type layer is 100 nm to 100 nm.
0 nm and the optimum layer thickness is 200 nm to 600 nm. It is desirable that these layer thicknesses be designed within the above range in consideration of the absorption coefficient of the i-type layer and the interface layer and the spectrum of the light source.

【0329】第1および第2の導電型層、i型層および
界面層を作製する、マイクロ波グロー放電分解法に適し
た原料ガスとして次のものが挙げられる。
The following are source gases suitable for the microwave glow discharge decomposition method for forming the first and second conductivity type layers, i-type layer and interface layer.

【0330】Si供給用の原料ガスとしては、Si
4、Si26、Si38、Si410等のガス状態の、
またはガス化し得る水素化硅素(シラン類)が有効に使
用されるものとして挙げられ、殊に、層作成作業の扱い
易さ、Si供給効率の良さ等の点でSiH4、Si26
が好ましいものとして挙げられる。
As the source gas for supplying Si, Si
In the gas state of H 4 , Si 2 H 6 , Si 3 H 8 , Si 4 H 10, etc.,
In addition, silicon hydrides (silanes) that can be gasified are mentioned as being effectively used, and in particular, SiH 4 , Si 2 H 6 and the like are easy to handle in layer formation work and good in Si supply efficiency.
Are preferred.

【0331】ハロゲン原子供給用の原料ガスとして有効
なのは、多くのハロゲン化合物が挙げられ、例えばハロ
ゲンガス、ハロゲン化物、ハロゲン間化合物、ハロゲン
で置換されたシラン誘導体等のガス状態のまたはガス化
し得るハロゲン化合物が好ましく挙げられる。
Many halogen compounds are effective as the raw material gas for supplying halogen atoms. For example, a halogen gas, a halide, an interhalogen compound, a halogen-substituted silane derivative, or the like in a gas state or a gasifiable halogen. A compound is preferably mentioned.

【0332】また、さらには、シリコン原子とハロゲン
原子とを構成元素とするガス状態のまたはガス化し得
る、ハロゲン原子を含む硅素化合物も有効なものとして
挙げることができる。
Further, a silicon compound containing halogen atoms, which contains silicon atoms and halogen atoms as constituent elements and is in a gas state or which can be gasified, can be cited as an effective one.

【0333】好適に使用し得るハロゲン化合物として
は、具体的にはフッ素、塩素、臭素、ヨウ素のハロゲン
ガス、BrF、ClF、ClF3、BrF5、BrF3
IF3、IF7、ICl、IBr等のハロゲン間化合物を
挙げることができる。
Specific examples of the halogen compound that can be preferably used include halogen gas of fluorine, chlorine, bromine and iodine, BrF, ClF, ClF 3 , BrF 5 and BrF 3 .
Interhalogen compounds such as IF 3 , IF 7 , ICl and IBr can be mentioned.

【0334】ハロゲン原子を含む硅素化合物、いわゆ
る、ハロゲン原子で置換されたシラン誘導体としては、
具体的には例えばSiF4、Si26、SiCl4、Si
Br4等のハロゲン化硅素が好ましいものとして挙げる
ことができる。
As a silicon compound containing a halogen atom, a so-called silane derivative substituted with a halogen atom,
Specifically, for example, SiF 4 , Si 2 F 6 , SiCl 4 , Si
A halogenated silicon such as Br 4 can be mentioned as a preferable one.

【0335】ハロゲン原子供給用の原料ガスとして上記
されたハロゲン化合物或いはハロゲン原子を含む硅素化
合物が有効なものとして使用されるものであるが、その
他に、HF、HCl、HBr、HI等のハロゲン化水
素、SiH3F、SiH22、SiHF3、SiH22
SiH2Cl2、SiHCl3、SiH2Br2、SiHB
3等のハロゲン置換水素化硅素、等々のガス状態の或
いはガス化し得る、水素原子を構成要素の1つとするハ
ロゲン化物も有効な原料ガスとして挙げることができ
る。
The above-mentioned halogen compounds or silicon compounds containing halogen atoms are effectively used as the raw material gas for supplying halogen atoms, but in addition, halogenated compounds such as HF, HCl, HBr and HI are used. Hydrogen, SiH 3 F, SiH 2 F 2 , SiHF 3 , SiH 2 I 2 ,
SiH 2 Cl 2 , SiHCl 3 , SiH 2 Br 2 , SiHB
Halogen-substituted silicon hydrides such as r 3 and the like, and halides having a hydrogen atom as one of the constituent elements, which are in a gas state or can be gasified, can also be cited as effective raw material gases.

【0336】これ等の水素原子を含むハロゲン化物は、
層作製の際に作製される層中にハロゲン原子の供給と同
時に電気的或いは光電的特性の制御に極めて有効な水素
原子も供給されるので、本発明の第5の構成においては
好適なハロゲン原子供給用の原料ガスとして使用され
る。
Halides containing these hydrogen atoms are as follows:
Since a hydrogen atom, which is extremely effective for controlling electrical or photoelectric properties, is supplied simultaneously with the supply of the halogen atom into the layer formed during the layer formation, the preferable halogen atom in the fifth structure of the present invention. Used as a source gas for supply.

【0337】水素原子供給用の原料ガスとしては、上記
の他にH2、あるいはSiH4、Si 26、Si38、S
410等の水素化硅素が挙げられる。
As the source gas for supplying hydrogen atoms,
Besides H2, Or SiHFour, Si 2H6, Si3H8, S
iFourHTenAnd hydrogenated silicon.

【0338】ゲルマニウム原子供給用ガスとしては、G
eH4、Ge26、Ge38、Ge410、Ge512
Ge614、Ge716、Ge818、Ge920等の水素
化ゲルマニウムや、GeHF3、GeH22、GeH
3F、GeHCl3、GeH2Cl 2、GeH3Cl、Ge
HBr3、GeH2Br2、GeH3Br、GeHI3、G
eH22、GeH3I等の水素化ハロゲン化ゲルマニウ
ム等の水素原子を構成要素の1つとするハロゲン化物、
GeF4、GeCl4、GeBr4、GeI4、GeF 2
GeCl2、GeBr2、GeI2等のハロゲン化ゲルマ
ニウム等のゲルマニウム化合物が挙げられる。
As a gas for supplying germanium atoms, G
eHFour, Ge2H6, Ge3H8, GeFourHTen, GeFiveH12,
Ge6H14, Ge7H16, Ge8H18, Ge9H20Etc. hydrogen
Germanium oxide and GeHF3, GeH2F2, GeH
3F, GeHCl3, GeH2Cl 2, GeH3Cl, Ge
HBr3, GeH2Br2, GeH3Br, GeHI3, G
eH2I2, GeH3Hydrogenated halogenated germanium such as I
A halide containing a hydrogen atom, such as aluminum, as one of the constituent elements,
GeFFour, GeClFour, GeBrFour, GeIFour, GeF 2,
GeCl2, GeBr2, GeI2Halogenated germanium
Examples thereof include germanium compounds such as nickel.

【0339】炭素原子供給用の原料となる炭素原子含有
化合物としては、例えば炭素数1〜4の飽和炭化水素、
炭素数2〜4のエチレン系炭化水素、炭素数2〜3のア
セチレン系炭化水素等が挙げられる。
Examples of the carbon atom-containing compound as a raw material for supplying carbon atoms include saturated hydrocarbons having 1 to 4 carbon atoms,
Examples thereof include ethylene-based hydrocarbons having 2 to 4 carbon atoms and acetylene-based hydrocarbons having 2 to 3 carbon atoms.

【0340】具体的には、飽和炭化水素としては、メタ
ン(CH4)、エタン(C26)、プロパン(C
38)、n−ブタン(n−C410)、ペンタン(C5
12)、エチレン系炭化水素としては、エチレン(C
24)、プロピレン(C36)、ブテン−1(C
48)、ブテン−2(C48)、イソブチレン(C
48)、ペンテン(C510)、アセチレン系炭化水素
としては、アセチレン(C22)、メチルアセチレン
(C34)、ブチン(C46)等が挙げられる。
Specifically, saturated hydrocarbons include methane (CH 4 ), ethane (C 2 H 6 ), propane (C
3 H 8 ), n-butane (n-C 4 H 10 ), pentane (C 5 H
12 ), ethylene-based hydrocarbons include ethylene (C
2 H 4 ), propylene (C 3 H 6 ), butene-1 (C
4 H 8 ), butene-2 (C 4 H 8 ), isobutylene (C
4 H 8 ), pentene (C 5 H 10 ), and acetylene hydrocarbons include acetylene (C 2 H 2 ), methylacetylene (C 3 H 4 ), butyne (C 4 H 6 ), and the like.

【0341】SiとCとHとを構成原子とする原料ガス
としては、Si(CH34、Si(C244等のケイ
化アルキルを挙げることができる。
Examples of the raw material gas containing Si, C and H as constituent atoms include alkyl silicides such as Si (CH 3 ) 4 and Si (C 2 H 4 ) 4 .

【0342】第III族原子または第V族原子の含有され
る層を作製するのにグロー放電を用いる場合、該層作製
用の原料ガスとなる出発物質は、上述したシリコン原子
用の出発物質の中から適宜選択したものに、第III族原
子または第V族原子供給用の出発物質が加えられたもの
である。そのような第III族原子または第V族原子供給
用の出発物質としては、第III族原子または第V族原子
を構成原子とするガス状態の物質またはガス化し得る物
質をガス化したものであれば、いずれのものであっても
よい。
When glow discharge is used to form a layer containing a group III atom or a group V atom, the starting material used as a source gas for forming the layer is the starting material for the silicon atom described above. A starting material for supplying a group III atom or a group V atom is added to an appropriately selected material. The starting material for supplying such a group III atom or a group V atom may be a gas-state substance containing a group III atom or a group V atom as a constituent atom or a gasified substance capable of being gasified. Any of them may be used.

【0343】第III族原子供給用の出発物質として有効
に使用されるものとしては、具体的には硼素原子供給用
として、B26、B410、B59、B511、B
610、B612、B614等の水素化硼素、BF3、BC
3、BBr3等のハロゲン化硼素等を挙げることができ
るが、この他AlCl3、GaCl3、InCl3、Tl
Cl3等も挙げられることができる。
What is effectively used as a starting material for supplying a Group III atom is specifically B 2 H 6 , B 4 H 10 , B 5 H 9 , B 5 H for supplying a boron atom. 11 , B
Boron hydride such as 6 H 10 , B 6 H 12 and B 6 H 14 , BF 3 and BC
l 3, there may be mentioned BBr 3 boron halide such as such as the other AlCl 3, GaCl 3, InCl 3 , Tl
Cl 3 etc. can also be mentioned.

【0344】第V族原子供給用の出発物質として、有効
に使用されるものとしては、具体的には燐原子供給用と
しては、PH3、P24等の水素化燐、PH4I、P
3、PF5、PCl3、PCl5、PBr3、PBr5、P
3、AsH3、AsF3、AsCl3、AsBr3、As
5、SbH3、SbF3、SbF5、SbCl3、SbC
5、BiH3、BiCl3、BiBr3、N2、NH3、H
2NNH2、HN3、NH43、F3N、F42等も挙げる
ことができる。
As a starting material for supplying a group V atom, those effectively used are, specifically, for supplying a phosphorus atom, phosphorus hydride such as PH 3 , P 2 H 4 or the like, PH 4 I. , P
F 3 , PF 5 , PCl 3 , PCl 5 , PBr 3 , PBr 5 , P
I 3, AsH 3, AsF 3 , AsCl 3, AsBr 3, As
F 5 , SbH 3 , SbF 3 , SbF 5 , SbCl 3 , SbC
l 5, BiH 3, BiCl 3 , BiBr 3, N 2, NH 3, H
2 NNH 2, HN 3, NH 4 N 3, F 3 N, F 4 N 2 or the like can also be mentioned.

【0345】酸素原子供給用ガスとしては、酸素
(O2)、オゾン(O3)、一酸化窒素(NO)、二酸化
窒素(NO2)、一二酸化窒素(N2O)、三二酸化窒素
(N23)、四三酸化窒素(N24)、五二酸化窒素
(N25)、三酸化窒素(NO3)、シリコン原子(S
i)と酸素原子(O)と水素原子(H)とを構成原子と
する例えば、ジシロキサン(H3SiOSiH3)、トリ
シロキサン(H3SiOSiH2OSiH3)等の低級シ
ロキサン等を挙げることができる。
Gases for supplying oxygen atoms include oxygen (O 2 ), ozone (O 3 ), nitric oxide (NO), nitrogen dioxide (NO 2 ), nitrogen monoxide (N 2 O), and nitrogen trioxide ( N 2 O 3 ), trinitrogen oxide (N 2 O 4 ), nitrogen pentoxide (N 2 O 5 ), nitric oxide (NO 3 ), silicon atom (S
i), oxygen atom (O) and hydrogen atom (H) as constituent atoms, for example, lower siloxanes such as disiloxane (H 3 SiOSiH 3 ) and trisiloxane (H 3 SiOSiH 2 OSiH 3 ) are listed. it can.

【0346】窒素原子供給用ガスとしては、窒素
(N2)、アンモニア(NH3)、ヒドラジン(H2NN
2)、アジ化水素(HN3)、アンモニウム(NH
43)等のガス状のまたはガス化し得る窒素、窒素物お
よびアジ化物等の窒素化合物を挙げることができる。こ
の他に、窒素原子の供給に加えて、ハロゲン原子の供給
も行えるという点から、三弗化窒素(F3N)、四弗化
窒素(F42)等のハロゲン化窒素化合物を挙げること
ができる。
Gases for supplying nitrogen atoms include nitrogen (N 2 ), ammonia (NH 3 ), hydrazine (H 2 NN)
H 2 ), hydrogen azide (HN 3 ), ammonium (NH
There may be mentioned nitrogen compounds such as gaseous or gasifiable nitrogen such as 4 N 3 ), nitrogen compounds and azides. In addition to these, halogenated nitrogen compounds such as nitrogen trifluoride (F 3 N) and nitrogen tetrafluoride (F 4 N 2 ) can be mentioned in terms of supplying halogen atoms in addition to supplying nitrogen atoms. be able to.

【0347】II−VI族化合物半導体を形成するために用
いられる、周期律表第II族原子を含む化合物としては、
具体的にはZn(CH32、Zn(C252、Zn
(OCH32、Zn(OC252、Cd(CH32
Cd(C252、Cd(CH32、Cd(C252
Cd(C372、Cd(C492、Hg(CH32
Hg(C252、Hg(C652、Hg[(C=(C
65)]2等が挙げられる。また周期律表第VI族原子を
含む化合物としては、具体的にはNO、N2O、CO2
CO、H2S、SCl2、S2Cl2、SOCl2、Se
2、SeCl2、Se2Br2、Se(CH32、Se
(C252、TeH、Te(CH32、Te(C
252等が挙げられる。勿論、これらの原料物質は1
種のみならず2種以上混合して使用することもできる。
Compounds containing a Group II atom of the periodic table, which are used for forming a II-VI group compound semiconductor, include:
Specifically, Zn (CH 3 ) 2 , Zn (C 2 H 5 ) 2 , Zn
(OCH 3 ) 2 , Zn (OC 2 H 5 ) 2 , Cd (CH 3 ) 2 ,
Cd (C 2 H 5 ) 2 , Cd (CH 3 ) 2 , Cd (C 2 H 5 ) 2 ,
Cd (C 3 H 7) 2 , Cd (C 4 H 9) 2, Hg (CH 3) 2,
Hg (C 2 H 5 ) 2 , Hg (C 6 H 5 ) 2 , Hg [(C = (C
6 H 5 )] 2 and the like. Specific examples of the compound containing an atom of Group VI of the periodic table include NO, N 2 O, CO 2 ,
CO, H 2 S, SCl 2 , S 2 Cl 2 , SOCl 2 , Se
H 2, SeCl 2, Se 2 Br 2, Se (CH 3) 2, Se
(C 2 H 5 ) 2 , TeH, Te (CH 3 ) 2 , Te (C
2 H 5 ) 2 and the like. Of course, these raw materials are 1
It is possible to use not only one kind but also a mixture of two or more kinds.

【0348】II−VI族化合物半導体を価電子制御するた
めに用いられる価電子制御剤としては、周期律表I、II
I、IV、V族の原子を含む化合物などを有効なものとし
て挙げることができる。具体的には、I族原子を含むも
のとしては、LiCHLi(sec−CHg)SLi
N等が好適なものとして挙げることができる。
Examples of the valence electron control agent used for controlling the valence electrons of the II-VI group compound semiconductor include Periodic Tables I and II.
Compounds containing a group I, IV, or V atom can be cited as effective compounds. Specifically, as including a group I atom, LiCHLi (sec-CHg) Lee SLi
Preferred examples include N and the like.

【0349】また、III族原子を含む化合物としては、
BX3、B26、B410、B59、B511、B610
B(CH33、B(C253、B612、AlX3、A
l(CH32Cl、Al(CH33、Al(OC
33、Al(CH3)Cl2、Al(C253、Al
(OC253、Al(CH33Cl3、Al(i−C4
93、Al(i−C373、Al(C373、Al
(OC493、GaX3Ga(OCH33、Ga(OC
253、Ga(OC37)、Ga(OC493、Ga
(CH33、Ga26、GaH(C252、Ga(O
25)、(C252、In(CH33、In(C4
73、In(C493、V族原子を含む化合物として
はNH3、HN3、N253、N24、NH43、P
3、P(OCH33、P(OC253、P(C37
3、P(OC493、P(CH33、P(C2 53
P(C493、P(OCH33、P(OC253、P
(OC253、P(OC373、P(OC493
P(SCN)3、P24、PH3、AsH、AsH3、A
s(OCH33、As(OC253、As(OC
373、As(OC493、As(CH33、As
(C653、SbX3、Sb(OCH33、Sb(OC
253、Sb(OC373、Sb(OC493、S
b(CH3 3、Sb(C373、Sb(C493等が
挙げられる。[但し、Xはハロゲン原子、具体的には、
F、Cl、Br、Iから選ばれる少なくとも一つを表
す。]勿論、これらの原料物質は1種のみならず2種以
上混合して使用することもできる。
Further, as a compound containing a group III atom,
BX3, B2H6, BFourHTen, BFiveH9, BFiveH11, B6HTen,
B (CH3)3, B (C2HFive)3, B6H12, AlX3, A
l (CH3)2Cl, Al (CH3)3, Al (OC
H3)3, Al (CH3) Cl2, Al (C2HFive)3, Al
(OC2HFive)3, Al (CH3)3Cl3, Al (i-CFour
H9)3, Al (i-C3H7)3, Al (C3H7)3, Al
(OCFourH9)3, GaX3Ga (OCH3)3, Ga (OC
2HFive)3, Ga (OC3H7), Ga (OCFourH9)3, Ga
(CH3)3, Ga2H6, GaH (C2HFive)2, Ga (O
C2HFive), (C2HFive)2, In (CH3)3, In (CFourH
7)3, In (CFourH9)3, As a compound containing a group V atom
Is NH3, HN3, N2HFiveN3, N2HFour, NHFourN3, P
X3, P (OCH3)3, P (OC2HFive)3, P (C3H7)
3, P (OCFourH9)3, P (CH3)3, P (C2H Five)3,
P (CFourH9)3, P (OCH3)3, P (OC2HFive)3, P
(OC2HFive)3, P (OC3H7)3, P (OCFourH9)3,
P (SCN)3, P2HFour, PH3, AsH, AsH3, A
s (OCH3)3, As (OC2HFive)3, As (OC
3H7)3, As (OCFourH9)3, As (CH3)3, As
(C6HFive)3, SbX3, Sb (OCH3)3, Sb (OC
2HFive)3, Sb (OC3H7)3, Sb (OCFourH9)3, S
b (CH3) 3, Sb (C3H7)3, Sb (CFourH9)3Etc.
Can be mentioned. [However, X is a halogen atom, specifically,
Show at least one selected from F, Cl, Br, and I
You ] Of course, these raw materials are not only one type, but two or more types.
It can also be used as a mixture.

【0350】III−V族化合物半導体を価電子制御する
ために用いられる価電子制御剤としては、周期律表II、
IV、VI族の原子を含む化合物などを有効なものとして挙
げることができる。
As the valence electron controlling agent used for controlling the valence electrons of the III-V group compound semiconductor, periodic table II,
Compounds containing atoms of groups IV and VI can be cited as effective ones.

【0351】具体的には、II族原子を含む化合物として
は、Zn(CH32、Zn(C252、Zn(OC
32、Zn(C252、Cd(CH32、Cd(C2
52、Cd(C372、Cd(C492、Hg(C
32、Hg(C252、Hg(C652、Hg[C
〓C(C65)]2等を有効なものとして挙げることが
できる。また、VI族原子を含む化合物としては、NO、
2O、CO2、CO、H 2S、SCl2、S2Cl2、SO
Cl2、SeH2、SeCl2、Se2Br2、Se(C
32、Se(C252、TeH、Te(CH32
Te(C252等が挙げられる。勿論、これらの原料
物質は1種のみならず2種以上混合して使用することも
できる。さらにIV族原子を含む化合物としては前述した
化合物を挙げることができる。
Specifically, as a compound containing a group II atom,
Is Zn (CH3)2, Zn (C2HFive)2, Zn (OC
H3)2, Zn (C2HFive)2, Cd (CH3)2, Cd (C2
HFive)2, Cd (C3H7)2, Cd (CFourH9)2, Hg (C
H3)2, Hg (C2HFive)2, Hg (C6HFive)2, Hg [C
〓 C (C6HFive)]2Etc. can be listed as effective
it can. Further, as the compound containing a group VI atom, NO,
N2O, CO2, CO, H 2S, SCl2, S2Cl2, SO
Cl2, SeH2, SeCl2, Se2Br2, Se (C
H3)2, Se (C2HFive)2, TeH, Te (CH3)2,
Te (C2HFive)2Etc. Of course, these raw materials
Not only one substance but also two or more substances can be mixed and used.
it can. Further, the compound containing a group IV atom has been described above.
A compound can be mentioned.

【0352】前述した原料化合物はHe、Ne、Ar、
Kr、Xe、Rn、などの希ガス、、およびH2、H
F、HCl等の希釈ガスと混合して導入されても良い。
The above-mentioned raw material compounds are He, Ne, Ar,
Noble gases such as Kr, Xe, Rn, and H 2 , H
It may be introduced by mixing with a diluting gas such as F or HCl.

【0353】本発明の第5の構成において配設されるガ
ス導入手段を構成する材質としはプラズマ中で損傷を受
けることがないものが好適に用いられる。具体的には、
ステンレススチール、ニッケル、チタン、ニオブ、タン
タル、タングステン、バナジウム、モリブデン等耐熱性
金属および、これらをアルミナ、窒化ケイ素、石英等の
セラミックス上に溶射処理等したもの、そしてアルミ
ナ、窒化ケイ素、石英等のセラミックス単体、および、
複合体で構成されるもの等を挙げることができる。
As a material forming the gas introducing means arranged in the fifth structure of the present invention, a material which is not damaged in plasma is preferably used. In particular,
Heat-resistant metals such as stainless steel, nickel, titanium, niobium, tantalum, tungsten, vanadium, and molybdenum, and those obtained by thermal spraying ceramics such as alumina, silicon nitride, and quartz, and alumina, silicon nitride, quartz, etc. Ceramics alone, and
Examples thereof include those composed of a complex.

【0354】本発明の第5の構成において成膜室内で生
起するプラズマのプラズマ電位を制御するために、成膜
室内に導電性部材から成るバイアス電圧印加手段により
バイアス電圧を印加しても良い。バイアス電圧としては
直流、脈流および、交流電圧を単独または、それぞれを
重畳させて印加させることが好ましい。このプラズマ電
位を制御することによってプラズマの安定性、再現性、
および、膜特性の向上、欠陥の低減が図られる。
In the fifth structure of the present invention, in order to control the plasma potential of the plasma generated in the film forming chamber, the bias voltage may be applied to the film forming chamber by the bias voltage applying means made of a conductive member. As the bias voltage, it is preferable to apply a DC voltage, a pulsating current, and an AC voltage alone or in combination with each other. By controlling this plasma potential, plasma stability, reproducibility,
In addition, the film characteristics are improved and the defects are reduced.

【0355】上述した本発明の第5の構成のマイクロ波
プラズマCVD装置を用いれば、前述の諸問題を解決す
るとともに前述の諸要求を満たし、連続して移動する帯
状基板上に、高品質で、欠陥の少ない堆積膜を形成する
ことができる。
By using the microwave plasma CVD apparatus having the above-mentioned fifth structure of the present invention, the above-mentioned problems can be solved and the above-mentioned requirements can be satisfied, and high quality can be obtained on a continuously moving strip-shaped substrate. Thus, a deposited film with few defects can be formed.

【0356】以下、本発明の第5の構成の光起電力素子
を連続的に製造する装置の具体的実施例を示すが、本実
施例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。
Specific examples of the apparatus for continuously producing the photovoltaic element having the fifth structure of the present invention will be shown below, but the present example is not limited to these examples.

【0357】[実施例5−1]図41に示した装置を用
いて、光起電力素子を連続的に作製した。
[Example 5-1] Photovoltaic devices were continuously manufactured using the apparatus shown in FIG.

【0358】まず、基板送り出し機構を有する真空容器
4301に、十分に脱脂、洗浄を行い、下部電極とし
て、スパッタリング法により、銀薄膜を100nm、Z
nO薄膜を1μm蒸着してあるSUS430BA製帯状
基板4019(幅120mm×長さ200m×厚さ0.
13mm)の巻きつけられたボビン4303をセット
し、該帯状基板4019をガスゲート、第1の導電型層
作製用の真空容器4000n、i型層作製用の真空容器
4000、第2の導電型層作製用の真空容器4000p
を介して、帯状基板巻き取り機構を有する真空容器41
02まで通し、たるみが生じない程度に張力調整を行っ
た。
First, a vacuum container 4301 having a substrate delivery mechanism is thoroughly degreased and washed, and a silver thin film of 100 nm and Z is formed as a lower electrode by a sputtering method.
SUS430BA strip substrate 4019 (width 120 mm x length 200 m x thickness 0.
13 mm) wound bobbin 4303 is set, the strip-shaped substrate 4019 is used as a gas gate, a vacuum container 4000n for producing a first conductivity type layer, a vacuum container 4000 for producing an i-type layer, and a second conductivity type layer. Vacuum container 4000p
Via a vacuum container 41 having a belt-like substrate winding mechanism.
The tension was adjusted to such an extent that slack did not occur by passing through 02.

【0359】そこで、各真空容器4301,4000
n,4000,4000p,4102を不図示の真空ポ
ンプで1×10-6Torr以下まで真空引きした。
Therefore, each vacuum container 4301, 4000
n, 4000, 4000p, and 4102 were evacuated to 1 × 10 −6 Torr or less by a vacuum pump (not shown).

【0360】次に、ガスゲート4138,4139,4
117,4118にゲートガス導入管4119,412
0,4121,4122よりゲートガスとしてH2を各
々700sccm流し、加熱用の赤外線ランプヒータ4
128,4129,4130により、帯状基板4019
を、各々350℃に加熱した。そして、ガス導入手段4
140より、SiH4ガスを20sccm、PH3/H2
(1%)ガスを200sccm、H2ガスを200sc
cm、ガス導入手段4011,4012,4013(図
40参照)より、それぞれSiH4ガスを200scc
m、H2ガスを200sccm、ガス導入手段4141
より、SiH4ガスを30sccm、BF3/H2(1
%)ガスを50sccm、H2ガスを250sccm導
入した。真空容器4000n内の圧力は、30mTor
rとなるように圧力計(不図示)を見ながらスロットル
バルブ4111nの開口を調整した。真空容器4000
内の圧力は、6mTorrとなるように圧力計(不図
示)を見ながらスロットルバルブ4111,4112の
開口を調整した。真空容器4000p内の圧力は、30
mTorrとなるように圧力計(不図示)を見ながらス
ロットルバルブ4112pの開口を調整した。
Next, the gas gates 4138, 4139, 4
117, 4118 at gate gas introduction pipes 4119, 412
H 2 as a gate gas was made to flow from 0, 4121 and 4122 at 700 sccm each to heat the infrared lamp heater 4
128, 4129 and 4130 allow the strip-shaped substrate 4019
Were each heated to 350 ° C. And the gas introduction means 4
From 140, SiH 4 gas 20 sccm, PH 3 / H 2
(1%) gas 200 sccm, H 2 gas 200 sccm
cm, gas introducing means 4011, 4012, 4013 (see FIG. 40), 200 Scc of SiH 4 gas, respectively.
m, H 2 gas 200 sccm, gas introduction means 4141
The SiH 4 gas at 30 sccm and BF 3 / H 2 (1
%) Gas and H 2 gas at 250 sccm were introduced. The pressure in the vacuum container 4000n is 30 mTorr
The opening of the throttle valve 4111n was adjusted while observing the pressure gauge (not shown) so as to be r. Vacuum container 4000
The opening of the throttle valves 4111 and 4112 was adjusted while observing the pressure gauge (not shown) so that the internal pressure was 6 mTorr. The pressure in the vacuum container 4000p is 30
The opening of the throttle valve 4112p was adjusted while observing the pressure gauge (not shown) so as to be mTorr.

【0361】その後、マイクロ波電力をアプリケーター
4005n,4005,4006,4007,4005
pに2.45GHzのマイクロ波電力を導入し、それぞ
れマイクロ波透過性部材を通じて、マイクロ波電力を1
000W,300W,300W,300W,1000W
導入し、次に、帯状基板4004を図中の矢印の方向に
搬送させ、帯状基板上に第1の導電型層、i型層、第2
の導電型層を作製した。 次に、第2の導電型層上に、
透明電極として、ITO(In23+SnO2)を真空
蒸着にて70nm蒸着し、さらに集電電極として、Al
を真空蒸着にて2μm蒸着し、光起電力素子を作成し
た。(素子No.実1) 以上の、光起電力素子の作成条件を第13表に示す。
Thereafter, the microwave power is applied to the applicators 4005n, 4005, 4006, 4007, 4005.
The microwave power of 2.45 GHz is introduced into p, and the microwave power is 1 through each of the microwave permeable members.
000W, 300W, 300W, 300W, 1000W
Then, the strip-shaped substrate 4004 is conveyed in the direction of the arrow in the figure, and the first conductivity type layer, the i-type layer, and the second layer are formed on the strip-shaped substrate.
The conductivity type layer of was produced. Next, on the second conductivity type layer,
As a transparent electrode, ITO (In 2 O 3 + SnO 2 ) was deposited by vacuum deposition to a thickness of 70 nm.
Was vacuum-deposited to a thickness of 2 μm to prepare a photovoltaic element. (Element No. Ex 1) Table 13 shows the above-mentioned conditions for producing the photovoltaic element.

【0362】[0362]

【表13】 ここで第1の導電型層はn型層、第2の導電型層はp型
層である。
[Table 13] Here, the first conductivity type layer is an n-type layer, and the second conductivity type layer is a p-type layer.

【0363】なお、図40の装置の放電室4001内の
帯状基板の搬入部4035および搬出部4036におい
て、放電室の壁面はそれぞれ帯状基板の移動方向に対し
て長さ12cm(マイクロ波波長)にわたって、帯状基
板の堆積膜形成面から3cm(マイクロ波波長の1/
4)の距離まで近接していた。
In the carrying-in part 4035 and the carrying-out part 4036 of the strip-shaped substrate in the discharge chamber 4001 of the apparatus of FIG. 40, the wall surface of the discharge chamber extends over a length of 12 cm (microwave wavelength) in the moving direction of the strip-shaped substrate. , 3 cm from the deposition film formation surface of the strip substrate (1 / the microwave wavelength)
It was close to the distance of 4).

【0364】また、放電室4001内の帯状基板401
9の搬入部4017、搬出部4018以外での、帯状基
板4019と帯状基板4019に対向する放電室の壁面
(図41図示下面)との距離は15cmであった。
Further, the strip substrate 401 in the discharge chamber 4001
The distance between the strip-shaped substrate 4019 and the wall surface of the discharge chamber facing the strip-shaped substrate 4019 (the lower surface in FIG. 41) other than the carry-in part 4017 and the carry-out part 4018 of No. 9 was 15 cm.

【0365】[比較例5−1]放電室4001の帯状基
板4004に対向する壁面と、帯状基板4004との距
離を、放電室4001の全長にわたって15cmにした
以外は、実施例5−1と同様にしてnip構造の光起電
力素子を作成した。(素子No.比1) [実施例5−2]放電室4001内の帯状基板4004
の搬入部4035でのみ放電室壁面と帯状基板の堆積膜
形成面との距離を3cmにした以外は実施例5−1と同
じ作成条件で、帯状基板上に、下部電極、第1の導電型
層、i型層、第2の導電型層、透明電極、集電電極を形
成して光起電力素子を作成した。(素子No.実2) 実施例5−1(素子No.実1)、実施例5−2(素子
No.実2)および比較例5−1(素子No.比1)で
作成した光起電力素子の光電変換効率、特性均一性およ
び欠陥密度の評価を行った。
[Comparative Example 5-1] Same as Example 5-1 except that the distance between the wall surface of the discharge chamber 4001 facing the strip substrate 4004 and the strip substrate 4004 was 15 cm over the entire length of the discharge chamber 4001. Then, a photovoltaic device having a nip structure was prepared. (Element No. ratio 1) [Example 5-2] Strip substrate 4004 in discharge chamber 4001
Under the same production conditions as in Example 5-1, except that the distance between the wall surface of the discharge chamber and the deposited film formation surface of the strip-shaped substrate was set to 3 cm only in the carry-in section 4035. A layer, an i-type layer, a second conductivity type layer, a transparent electrode, and a collector electrode were formed to prepare a photovoltaic element. (Element No. Ex 2) Photovoltaics created in Example 5-1 (Element No. Ex 1), Example 5-2 (Element No. Ex 2) and Comparative Example 5-1 (Element No. Ex 1) The photoelectric conversion efficiency, the characteristic uniformity, and the defect density of the power element were evaluated.

【0366】光電変換効率、特性均一性は、実施例5−
1(素子No.実1)、実施例5−2(素子No.実
2)および比較例5−1(素子No.比1)で作成した
帯状基板上の光起電力素子を、10mおきに5cm角の
面積で切出し、AM−1.5(100mW/cm2)光
照射下に設置し、光電変換効率を測定して、その平均値
および、そのバラツキを評価した。実施例5−1(素子
No.実1)、実施例5−2(素子No.実2)の光起
電力素子の光電変換効率は比較例5−1(素子No.比
1)の光起電力素子を基準にしてそれぞれ1.12倍、
1.08倍とともに優れていることがわかった。また、
比較例5−1(素子No.比1)の光起電力素子を基準
にして、バラツキの大きさの逆数を求めた特性評価の結
果を第14表に示す。
The photoelectric conversion efficiency and the uniformity of characteristics are as shown in Example 5-.
1 (element No. Ex 1), Example 5-2 (Element No. Ex 2) and Comparative Example 5-1 (Element No. Ratio 1), the photovoltaic elements on the strip-shaped substrate were set every 10 m. It was cut out in an area of 5 cm square, placed under AM-1.5 (100 mW / cm 2 ) light irradiation, the photoelectric conversion efficiency was measured, and its average value and its variation were evaluated. The photoelectric conversion efficiencies of the photovoltaic elements of Example 5-1 (element No. Ex 1) and Example 5-2 (element No. Ex 2) were the same as those of Comparative Example 5-1 (element No. ratio 1). 1.12 times each based on the power device,
It was found to be excellent with 1.08 times. Also,
Table 14 shows the results of the characteristic evaluation in which the reciprocal of the magnitude of variation was obtained with the photovoltaic device of Comparative Example 5-1 (device No. ratio 1) as a reference.

【0367】[0367]

【表14】 注意)特性均一性および、欠陥密度は、比較例1を基準
とした相対値 欠陥密度は、実施例5−1(素子No.実1)、実施例
5−2(素子No.実2)および比較例5−1(素子N
o.比1)で作成した帯状基板上の光起電力素子の中央
部5mの範囲を、5cm角の面積100個切出し、逆方
向電流を測定することにより、各光起電力素子の欠陥の
有無を検出して、欠陥密度を評価した。比較例1(素子
No.比1)の光起電力素子を基準にして、欠陥の数の
逆数を求めた特性評価を第14表に示す。
[Table 14] Note) The characteristic uniformity and the defect density are relative values based on Comparative Example 1. The defect densities are Example 5-1 (Element No. Ex 1), Example 5-2 (Element No. Ex 2), and Comparative Example 5-1 (Element N
o. The presence or absence of a defect in each photovoltaic element is detected by cutting out 100 areas of 5 cm square in the area of the central portion 5 m of the photovoltaic element on the strip-shaped substrate prepared in the ratio 1) and measuring the reverse current. Then, the defect density was evaluated. Table 14 shows the characteristic evaluation in which the reciprocal of the number of defects was obtained with the photovoltaic device of Comparative Example 1 (device No. ratio 1) as a reference.

【0368】第14表に示すように、比較例5−1(素
子No.比1)の光起電力素子に対して、実施例5−1
(素子No.実1)の光起電力素子は、変換効率、特性
均一性および欠陥密度のいずれにおいても優れており、
本発明の第5の構成の作製方法により作製した光起電力
素子が、優れた特性を有することが判明し、本発明の第
5の構成の効果が実証された。
As shown in Table 14, Example 5-1 was applied to the photovoltaic element of Comparative Example 5-1 (element No. ratio 1).
The photovoltaic element of (Element No. Ex 1) is excellent in conversion efficiency, characteristic uniformity and defect density,
It was found that the photovoltaic element manufactured by the manufacturing method of the fifth structure of the present invention has excellent characteristics, and the effect of the fifth structure of the present invention was verified.

【0369】[実施例5−3]次に、帯状基板を搬送方
向に湾曲させることで成膜室を形成する本発明の第5の
構成による堆積膜形成装置について説明する。
[Embodiment 5-3] Next, a deposited film forming apparatus having a fifth structure of the present invention for forming a film forming chamber by bending a belt-shaped substrate in the carrying direction will be described.

【0370】図47において4701は帯状基板であ
り、支持・搬送ローラー4702,4703,470
4,4705および、支持、搬送用リング(不図示)に
よって円柱状に湾曲した形状を保ちながら、図中矢印方
向に搬送され、成膜室4716を連続的に形成する。4
706は帯状基板4701を加熱または、冷却するため
の温度制御機構である。本装置でアプリケーター470
7,4708は一対対向して設けられており、その先端
部分にはマイクロ波透過性部材がそれぞれ設けられてい
て、また、方形導波管がそれぞれ支持・搬送用ローラー
の中心軸を含む面に対しその長辺を含む面が垂直となら
ないよう、且つ、お互いに長辺を含む面が平行とならな
いように配設されている。4709はガス導入手段であ
り、不図示のガス供給設備により原料ガスが成膜室に導
入される。支持・搬送用ローラー4702,4703,
4704,4705には、搬送速度検出機構、張力検出
調整機構(不図示)が内蔵され、帯状基板4701の搬
送速度を一定に保つとともに、その湾曲形状が一定に保
たれる。
In FIG. 47, reference numeral 4701 is a belt-like substrate, and supporting / conveying rollers 4702, 4703, 470.
4, 4705 and a supporting / transporting ring (not shown) keep the shape curved in a cylindrical shape, and the film is transported in the direction of the arrow in the drawing to continuously form the film forming chamber 4716. Four
Reference numeral 706 is a temperature control mechanism for heating or cooling the strip substrate 4701. Applicator 470 with this device
7, 4708 are provided so as to face each other, a microwave permeable member is provided at each of the tips thereof, and the rectangular waveguides are provided on the surface including the central axis of the supporting / conveying rollers. On the other hand, the planes including the long sides are arranged so as not to be vertical, and the planes including the long sides are not parallel to each other. Reference numeral 4709 denotes a gas introduction unit, which introduces the source gas into the film forming chamber by a gas supply facility (not shown). Supporting / transporting rollers 4702, 4703
The transport speed detection mechanism and the tension detection adjustment mechanism (not shown) are built in 4704 and 4705 to keep the transport speed of the belt-shaped substrate 4701 constant and the curved shape thereof constant.

【0371】また、支持・搬送用ローラー4702,4
703,4704,4705により、帯状基板4701
により形成された放電室の帯状基板4701の搬入部お
よび搬出部では、放電室壁(帯状基板)と帯状基板の堆
積膜形成面とが長さL3にわたり、L4の距離で近接し
た配置となっており、導入されるマイクロ波の波長をλ
とすると、 L3≧λ/2 L4≦λ/2 の関係を満たしている。
Supporting / transporting rollers 4702, 4
703, 4704, 4705, the strip substrate 4701
In the carry-in part and the carry-out part of the strip-shaped substrate 4701 of the discharge chamber formed by the above, the discharge chamber wall (strip-shaped substrate) and the deposited film formation surface of the strip-shaped substrate are arranged close to each other at a distance L4 over the length L3. And the wavelength of the introduced microwave is λ
Then, the relationship of L3 ≧ λ / 2 L4 ≦ λ / 2 is satisfied.

【0372】図48は図47に示した成膜空間を第1の
導電型層作製用の真空容器4800n、i型層作製用の
真空容器4800、第2の導電型層作製用の真空容器4
800pに適用して、機能性堆積膜を連続的に形成する
装置である。
FIG. 48 shows the film formation space shown in FIG. 47 as a vacuum container 4800n for forming a first conductivity type layer, a vacuum container 4800 for forming an i-type layer, and a vacuum container 4 for forming a second conductivity type layer.
This device is applied to 800p and continuously forms a functional deposited film.

【0373】帯状基板4801の送り出しおよび巻き取
り用の真空容器4802および、4803には、帯状基
板4801の送り出し用ボビン4804、帯状基板48
01の巻き取り用ボビン4805が配設されている。そ
して、図中矢印方向に帯状基板が搬送される。もちろん
これは逆転させて搬送することもできる。また、真空容
器4802,4803中には帯状基板4801の表面保
護用に用いられる合紙の巻き取り、および送り込み手段
を配設しても良い。合紙の材質としては、耐熱性樹脂で
あるポリイミド系、テフロン系およびグラスウール等が
好適に用いられる。4806,4807は張力調整およ
び帯状基板の位置出しを兼ねた搬送用ローラー、481
8,4819は圧力計である。
The vacuum containers 4802 and 4803 for feeding and winding the belt-shaped substrate 4801 include the bobbin 4804 for feeding the belt-shaped substrate 4801 and the belt-shaped substrate 48.
01 winding bobbin 4805 is provided. Then, the strip substrate is conveyed in the direction of the arrow in the figure. Of course, this can also be reversed and conveyed. Further, the vacuum containers 4802 and 4803 may be provided with winding and feeding means of interleaving paper used for surface protection of the belt-shaped substrate 4801. As a material for the interleaving paper, heat-resistant resins such as polyimide, Teflon, and glass wool are preferably used. Reference numerals 4806 and 4807 are transport rollers for adjusting tension and positioning the belt-shaped substrate, 481.
Reference numeral 8,4819 is a pressure gauge.

【0374】4810,4811,4812,480
8,4809はコンダクタンス調製用のスロットルバル
ブ、4815,4816,4817,4813,481
4は排気管であり、それぞれ不図示の排気ポンプに接続
されている。
4810, 4811, 4812, 480
8, 4809 is a throttle valve for adjusting conductance, 4815, 4816, 4817, 4813, 481.
Reference numeral 4 denotes an exhaust pipe, which is connected to an exhaust pump (not shown).

【0375】マイクロ波アプリケーターは先に図47で
説明したものと同一のものである。
The microwave applicator is the same as that described above with reference to FIG.

【0376】また、支持・搬送用ローラー4802,4
803,4804,4805によって帯状基板4801
が放電室への帯状基板の搬入・搬出部における、帯状基
板の近接した部分の、帯状基板の移動方向に対する長さ
(l3)は10cmであり、帯状基板間の距離(l4)
は4cmであった。
Support / transport rollers 4802, 4
Band substrate 4801 by 803, 4804, 4805
Is a length (l3) of a portion of the loading / unloading portion of the strip-shaped substrate into / out of the discharge chamber in the vicinity of the strip-shaped substrate with respect to the moving direction of the strip-shaped substrate, and a distance (l4) between the strip-shaped substrates.
Was 4 cm.

【0377】図48に示した装置を用いて、光起電力素
子を連続的に作製した。
Photovoltaic devices were continuously manufactured using the apparatus shown in FIG.

【0378】まず、基板送り出し機構を有する真空容器
4802に、十分に脱脂、洗浄を行い、下部電極とし
て、スパッタリング法により、銀薄膜を100nm、Z
nO薄膜を1μm蒸着してあるSUS430BA製帯状
基板4801(幅120mm×長さ200m×厚さ0.
13mm)の巻きつけられたボビン4804をセット
し、該帯状基板4801、ガスゲート、各層作製用の真
空容器4800n,4800,4800pを介して、帯
状基板巻き取り機構を有する真空容器4803まで通
し、たるみのない程度に張力調整を行った。
First, a vacuum container 4802 having a substrate feeding mechanism was thoroughly degreased and washed, and a silver thin film of 100 nm and Z was formed as a lower electrode by a sputtering method.
SUS430BA strip-shaped substrate 4801 (width 120 mm x length 200 m x thickness 0.
(13 mm) wound bobbin 4804 is set and passed through the belt-shaped substrate 4801, the gas gate, and the vacuum containers 4800n, 4800, 4800p for forming each layer to a vacuum container 4803 having a belt-shaped substrate winding mechanism, and a slack The tension was adjusted to the extent that there was not.

【0379】そこで、各真空容器4802,4803,
4800n,4800,4800pを不図示の真空ポン
プで1×10-6Torr以下まで真空引きした。
Therefore, each vacuum container 4802, 4803,
4800n, 4800 and 4800p were evacuated to 1 × 10 −6 Torr or less by a vacuum pump (not shown).

【0380】次に、ガスゲートにゲートガス導入管48
20,4821,4822,4823よりゲートガスと
してH2を各々700sccm流し、各真空容器に設け
られた温度調整機構およびヒーター(不図示)により、
帯状基板4801を、各々350℃,350℃,300
℃、に加熱、そして、ガス導入手段4813nよりSi
4ガスを40sccm、PH3/H2(1%)ガスを2
00sccm、H2ガスを400sccm、ガス導入手
段管4813n,4813,4813pより、トータル
でSiH4ガスを400sccm、H2ガスを200sc
cm、ガス導入手段4813pより、SiH4ガスを2
0sccm、BF3(1%)ガスを100sccm、H2
ガスを500sccm導入した。
Next, a gate gas introducing pipe 48 is attached to the gas gate.
H 2 as a gate gas was made to flow at 700 sccm from 20,4821, 4822, and 4823, respectively, by a temperature adjusting mechanism and a heater (not shown) provided in each vacuum container.
Band-shaped substrate 4801 is set at 350 ° C, 350 ° C, 300
Heating to ℃, and Si from the gas introduction means 4813n
40 sccm of H 4 gas and 2 of PH 3 / H 2 (1%) gas
00sccm, 400 sccm of H 2 gas, 400 sccm of SiH 4 gas and 200 sc of H 2 gas in total from the gas introduction means tubes 4813n, 4813, 4813p.
cm, gas introduction means 4813p, SiH 4 gas 2
0 sccm, BF 3 (1%) gas 100 sccm, H 2
Gas was introduced at 500 sccm.

【0381】真空容器4800n内の圧力は、40mT
orrとなるように圧力計(不図示)を見ながらコンダ
クタンス調整用のスロットルバルブの開口を調整した。
真空容器4800内の圧力は、5mTorrとなるよう
に圧力計(不図示)を見ながらコダクタンスバルブ48
06の開口を調整した。真空容器4800p内の圧力
は、40mTorrとなるように圧力計(不図示)を見
ながらスロットルバルブ4812の開口を調整した。そ
して、マイクロ波電力を各真空容器に接続されたアプリ
ケーター4824,4825,4826,4827,4
828,4829に、マイクロ波透過性部材を通して、
それぞれ2.45GHzのマイクロ波電力を800W,
800W,500W,500W,800W,800W導
入した。
The pressure in the vacuum container 4800n is 40 mT.
The opening of the throttle valve for adjusting the conductance was adjusted while observing the pressure gauge (not shown) so as to be orr.
The pressure inside the vacuum container 4800 is adjusted to 5 mTorr while watching the pressure gauge (not shown) and the conductivity valve 48.
The aperture of 06 was adjusted. The opening of the throttle valve 4812 was adjusted while observing the pressure gauge (not shown) so that the pressure in the vacuum container 4800p was 40 mTorr. And, the applicator 4824, 4825, 4826, 4827, 4 connected to each vacuum container with microwave power
828, 4829 through the microwave transparent member,
800 W of microwave power of 2.45 GHz,
800W, 500W, 500W, 800W, 800W were introduced.

【0382】次に、帯状基板4801を図中の矢印の方
向に搬送させ、帯状基板上に第1の導電型層、i型層、
第2の導電型層を作製した。
Next, the strip substrate 4801 is conveyed in the direction of the arrow in the figure, and the first conductivity type layer, the i-type layer, and the
A second conductivity type layer was produced.

【0383】次に、第2の導電型層上に、透明電極とし
て、ITO(In23+SnO2)を真空蒸着にて70
nm蒸着し、さらに集電電極として、Alを真空蒸着に
て2μm蒸着し、光起電力素子を作成した。(素子N
o.実3) 以上の、光起電力素子の作成条件を第15表に示す。
Next, ITO (In 2 O 3 + SnO 2 ) as a transparent electrode was formed on the second conductivity type layer by vacuum evaporation to 70%.
nm was vapor-deposited, and Al was further vapor-deposited by vacuum vapor-depositing to a thickness of 2 μm as a collector electrode to prepare a photovoltaic element. (Element N
o. Ex. 3) Table 15 shows the conditions for making the above photovoltaic element.

【0384】[0384]

【表15】 ここで第1の導電型層はn型層、第2の導電型層はp型
層である。
[Table 15] Here, the first conductivity type layer is an n-type layer, and the second conductivity type layer is a p-type layer.

【0385】積層順は表の上欄より下欄の順である。The stacking order is from the upper column to the lower column in the table.

【0386】[比較例5−2]L3を3cmと短くした
以外は実施例5−3と同様にして光起電力素子を作成し
た。(素子No.比2) [実施例5−4]L3を15cmにした以外は実施例5
−3と同様にして光起電力素子を作成した。(素子N
o.実4) 実施例5−3(素子No.実3)、実施例5−4(素子
No.実4)および比較例5−2(素子No.比2)で
作成した光起電力素子の光電変換効率、特性均一性およ
び欠陥密度の評価を行った。
[Comparative Example 5-2] A photovoltaic element was prepared in the same manner as in Example 5-3, except that L3 was shortened to 3 cm. (Element No. ratio 2) [Example 5-4] Example 5 except that L3 was set to 15 cm.
A photovoltaic element was prepared in the same manner as in -3. (Element N
o. Ex 4) Photovoltaic elements of the photovoltaic devices prepared in Example 5-3 (Element No. Ex 3), Example 5-4 (Element No. Ex 4) and Comparative Example 5-2 (Element No. Ratio 2) The conversion efficiency, property uniformity, and defect density were evaluated.

【0387】特性均一性は、実施例5−3(素子No.
実3)、実施例5−4(素子No.実4)および比較例
5−2(素子No.比2)で作成した帯状基板上の光起
電力素子を、10mおきに5cm角の面積で切出し、A
M−1.5(100mW/cm2)光照射下に設置し、
光電変換効率を測定して平均を求め、また、その光電変
換効率のバラツキを評価した。
The uniformity of characteristics is as shown in Example 5-3 (device No.
Ex 3), Example 5-4 (Element No. Ex 4) and Comparative Example 5-2 (Element No. Ratio 2) were applied to the photovoltaic elements on the strip-shaped substrate with an area of 5 cm square every 10 m. Cut out, A
Installed under M-1.5 (100 mW / cm 2 ) light irradiation,
The photoelectric conversion efficiency was measured to obtain an average, and the variation in the photoelectric conversion efficiency was evaluated.

【0388】実施例5−3(素子No.実3)、実施例
5−4(素子No.実4)の光起電力素子の光電変換効
率は比較例5−2(素子No.比2)の光起電力素子を
基準にしてそれぞれ1.06倍および、1.07倍であ
り優れていることがわかった。
The photoelectric conversion efficiencies of the photovoltaic elements of Example 5-3 (element No. Ex 3) and Example 5-4 (element No. Ex 4) are comparative Example 5-2 (element No. ratio 2). It was found that they were excellent, being 1.06 times and 1.07 times, respectively, based on the photovoltaic element of.

【0389】また、比較例5−2(素子No.比2)の
光起電力素子を基準にして、バラツキの大きさの逆数を
求めた特性評価の結果を第15表に示す。
Table 15 shows the results of the characteristic evaluation in which the reciprocal of the magnitude of variation was obtained with the photovoltaic device of Comparative Example 5-2 (device No. ratio 2) as a reference.

【0390】欠陥密度は、実施例5−3(素子No.実
3)、実施例5−4(素子No.実4)および比較例5
−2(素子No.比2)で作成した帯状基板上の光起電
力素子の中央部5mの範囲を、5cm角の面積100個
切出し、逆方向電流を測定することにより、各光起電力
素子の欠陥の有無を検出して、欠陥密度を評価した。比
較例5−2(素子No.比2)の光起電力素子を基準に
して、欠陥の数の逆数を求めた特性評価の結果を第16
表に示す。
The defect densities are as shown in Example 5-3 (element No. Ex 3), Example 5-4 (element No. Ex 4) and Comparative Example 5.
-2 (element No. ratio 2), the photovoltaic element on the belt-shaped substrate was cut out from the central portion 5m in an area of 5 cm square, and 100 pieces of 5 cm square area were cut out to measure the reverse current. The defect density was evaluated by detecting the presence or absence of defects. The result of characteristic evaluation in which the reciprocal of the number of defects was obtained based on the photovoltaic element of Comparative Example 5-2 (element No. ratio 2) was the 16th value.
Shown in the table.

【0391】[0391]

【表16】 注意)特性均一性および、欠陥密度は、比較例2を基準
とした相対値 第16表に示すように、比較例2(素子No.比2)の
光起電力素子に対して、実施例3,4(素子No.実
3,4)の光起電力素子は、特性均一性および欠陥密度
のいずれにおいても優れており、本発明の第5の構成の
作製した光起電力素子が、優れた特性を有することが判
明し、本発明の第5の構成の効果が実証された。
[Table 16] Note) The characteristic uniformity and the defect density are relative values based on Comparative Example 2 as shown in Table 16, as compared with Example 3 for the photovoltaic element of Comparative Example 2 (element No. ratio 2). , 4 (element Nos. 3 and 4) are excellent in both characteristic uniformity and defect density, and the photovoltaic element manufactured according to the fifth constitution of the present invention is excellent. It was found to have characteristics, and the effect of the fifth configuration of the present invention was demonstrated.

【0392】[0390]

【発明の効果】本発明は以上説明したように構成されて
いるので、以下に記載するような効果を奏する。
Since the present invention is constructed as described above, it has the following effects.

【0393】請求項1および請求項2に記載したものに
おいては、セラミック管で代表される多数のガス拡散抑
制管を設け、原料ガスの拡散を制御することにより、マ
イクロ波導入窓上に成膜することを防止し、プラズマを
安定して維持できる量産可能な成膜装置を提供できると
いう効果がある。
According to the first and second aspects, a film is formed on the microwave introduction window by providing a large number of gas diffusion suppressing tubes typified by ceramic tubes and controlling the diffusion of the raw material gas. There is an effect that it is possible to provide a film-forming apparatus capable of mass production, which can prevent this from occurring and can stably maintain plasma.

【0394】請求項3および請求項4に記載したものに
おいては、セラミック板で代表されるガス拡散抑制板を
設け、原料ガスの拡散を制御することにより、マイクロ
波導入窓上に成膜することを防止し、プラズマを安定し
て維持できる量産可能な成膜装置を提供できるという効
果がある。
According to the third and fourth aspects, a film is formed on the microwave introduction window by providing a gas diffusion suppressing plate typified by a ceramic plate and controlling the diffusion of the raw material gas. Therefore, there is an effect that it is possible to provide a film forming apparatus capable of mass production, which can prevent the above-mentioned phenomenon and stably maintain plasma.

【0395】請求項5に記載した装置においては、プラ
ズマ放電を不安定にすることなく、また排気装置を必要
以上に大型化することなく、不純物をドープしたp型ま
たはn型の半導体薄膜の長時間連続形成を実現すること
ができる効果がある。
In the apparatus described in claim 5, the length of the p-type or n-type semiconductor thin film doped with impurities is not increased without destabilizing the plasma discharge and without unnecessarily increasing the size of the exhaust system. There is an effect that time continuous formation can be realized.

【0396】請求項6及び請求項7に記載した装置にお
いては、マイクロ波の電界方向を放電生起前後に変化さ
せることによって放電生起および安定な放電が容易に得
られ、かつ、大面積にわたって高品位でかつ均質な堆積
膜が得られる効果がある。
In the apparatus described in claims 6 and 7, by changing the electric field direction of the microwave before and after the discharge occurrence, discharge occurrence and stable discharge can be easily obtained, and high quality is achieved over a large area. The effect is that a uniform and uniform deposited film can be obtained.

【0397】また、マイクロ波生起時に印加するマイク
ロ波電力が低減するので、マイクロ波電源は低出力仕様
にすることが可能となり、装置コストを削減することが
できる効果がある。
Further, since the microwave power applied at the time of microwave generation is reduced, the microwave power source can be made to have a low output specification, and the device cost can be reduced.

【0398】請求項8及び請求項9に記載した装置にお
いては、成膜空間の側壁を構成する帯状基板の移動方向
に平行にマイクロ波電力投入手段を配置し、成膜室内に
プラズマを閉じ込めることによって、大面積の組成制御
された機能性堆積膜を連続して、再現性良く形成するこ
とができる効果がある。
In the apparatus described in claims 8 and 9, the microwave power input means is arranged parallel to the moving direction of the strip-shaped substrate forming the side wall of the film formation space, and the plasma is confined in the film formation chamber. By this, there is an effect that a large-area compositionally controlled functional deposition film can be continuously formed with good reproducibility.

【0399】また、本発明の装置により連続して移動す
る帯状基板上に任意のバンドギャッププロファイルおよ
びドーピングプロファイルを有する機能性堆積膜を効率
良く、連続して形成できる効果がある。
Further, the apparatus of the present invention has an effect that a functional deposited film having an arbitrary band gap profile and doping profile can be efficiently and continuously formed on a continuously moving strip substrate.

【0400】本発明の装置により、プラズマを成膜室内
に閉じ込めることにより、プラズマの安定性、再現性が
向上すると共に堆積膜形成用原料ガスの利用効率を高め
ることができる。さらに、帯状基板を連続して搬送させ
ることによって、任意の組成分布および膜厚の堆積膜を
大面積に亘り均一性よく、連続して堆積形成できる。本
発明の装置によれば、帯状基板の表面上に連続して均一
性良く組成制御された機能性堆積膜を形成できる。従っ
て、特に高効率の大面積太陽電池の量産機として好適に
用いることができる。
By confining the plasma in the film forming chamber by the apparatus of the present invention, the stability and reproducibility of the plasma can be improved and the utilization efficiency of the deposited film forming raw material gas can be improved. Furthermore, by continuously transporting the belt-shaped substrate, a deposited film having an arbitrary composition distribution and film thickness can be continuously deposited over a large area with good uniformity. According to the apparatus of the present invention, it is possible to continuously form a functionally deposited film having a composition controlled with good uniformity on the surface of a strip substrate. Therefore, it can be suitably used as a mass-production machine of particularly high-efficiency large-area solar cells.

【0401】また、放電を止めることなく、連続して堆
積膜が形成できるため、積層型デバイス等を作製すると
きには良好な界面特性が得られる。
Further, since the deposited film can be continuously formed without stopping the discharge, good interface characteristics can be obtained when manufacturing a laminated device or the like.

【0402】また、低圧下での堆積膜形成が可能とな
り、ポリシラン粉の発生を抑えられ、また、活性種のポ
リマリゼーション等も抑えられるので欠陥の減少およ
び、膜特性の向上、膜特性の安定性の向上等が図れる。
Further, since a deposited film can be formed under a low pressure, generation of polysilane powder can be suppressed, and polymerization of active species can be suppressed, so that defects can be reduced, film characteristics can be improved, and film characteristics can be improved. It is possible to improve stability.

【0403】従って、稼働率、歩留りの向上が図れ、安
価で高効率の太陽電池を量産化することが可能となる。
Therefore, the operating rate and the yield can be improved, and it becomes possible to mass-produce inexpensive and highly efficient solar cells.

【0404】さらに、本発明の装置によって作製された
太陽電池は光電変換効率が高く、且つ、長期に亘って特
性劣化の少ないものとなる。
Further, the solar cell manufactured by the device of the present invention has a high photoelectric conversion efficiency and has little characteristic deterioration over a long period of time.

【0405】請求項10に記載したものにおいては、電
気特性、特に界面特性の優れた堆積膜を大面積にわたっ
て、均一に特性のムラや欠陥を低減しつつ、連続的に形
成することが可能となる。
According to the tenth aspect of the present invention, it is possible to continuously form a deposited film having excellent electric characteristics, particularly interface characteristics, over a large area while uniformly reducing characteristic unevenness and defects. Become.

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

【図1】本発明の第1の構成による一実施例の主要部で
あるマイクロ波導入窓付近の断面模式図である。
FIG. 1 is a schematic cross-sectional view in the vicinity of a microwave introduction window, which is a main part of one embodiment according to the first configuration of the present invention.

【図2】図1に示したものの側面図である。FIG. 2 is a side view of what is shown in FIG.

【図3】本発明の第1の構成による防着構造付マイクロ
波プラズマCVD装置の模式的透視図である。
FIG. 3 is a schematic perspective view of a microwave plasma CVD apparatus with an adhesion-preventing structure according to the first configuration of the present invention.

【図4】本発明の第1の構成による一実施例の主要部の
変形例である。
FIG. 4 is a modification of the main part of one embodiment according to the first configuration of the present invention.

【図5】本発明の第1の構成による一実施例の主要部の
変形例である。
FIG. 5 is a modification of the main part of one embodiment according to the first configuration of the present invention.

【図6】本発明の第1の構成による第2の実施例の主要
部であるマイクロ波導入窓付近の断面摸式図である。
FIG. 6 is a schematic sectional view in the vicinity of a microwave introduction window, which is a main part of a second embodiment according to the first configuration of the present invention.

【図7】図6に示したものの側面から見た透視説明図で
ある。
FIG. 7 is a perspective explanatory diagram as seen from the side of the one shown in FIG.

【図8】本発明の第2の構成による一実施例の図であ
る。
FIG. 8 is a diagram of one embodiment according to a second configuration of the present invention.

【図9】本発明の第3の構成を完成させるにあたって行
った実験に用いた装置を示す図である。
FIG. 9 is a diagram showing an apparatus used in an experiment conducted for completing the third configuration of the present invention.

【図10】本発明の第3の構成の実施例において使用す
る偏波面回転器を示す図である。
FIG. 10 is a diagram showing a polarization plane rotator used in an example of the third configuration of the present invention.

【図11】本発明の第3の構成による装置を実施する装
置を示す図である。
FIG. 11 shows an apparatus for implementing the apparatus according to the third aspect of the present invention.

【図12】本発明の第3の構成による装置を実施する装
置を示す図である。
FIG. 12 shows an apparatus for implementing the apparatus according to the third aspect of the present invention.

【図13】本発明の第3の構成による装置を実施する装
置を示す図である。
FIG. 13 shows a device for implementing the device according to the third configuration of the invention.

【図14】(a)乃至(d)のそれぞれは、バンドギャ
ッププロファイルの具体例を示す図である。
14A to 14D are diagrams showing specific examples of bandgap profiles.

【図15】本発明の第4の構成に用いられる円形導波管
の代表的な孔を示す図である。
FIG. 15 is a diagram showing a typical hole of a circular waveguide used in a fourth structure of the present invention.

【図16】本発明の第4の構成に用いられる円形導波管
の代表的な孔を示す図である。
FIG. 16 is a diagram showing a typical hole of a circular waveguide used in a fourth structure of the present invention.

【図17】本発明の第4の構成に用いられる方形導波管
の代表的な孔を示す図である。
FIG. 17 is a diagram showing a typical hole of a rectangular waveguide used in the fourth configuration of the present invention.

【図18】本発明の第4の構成に用いられる方形導波管
の代表的な孔を示す図である。
FIG. 18 is a diagram showing a typical hole of a rectangular waveguide used in the fourth configuration of the present invention.

【図19】(a)〜(c)のそれぞれは、本発明の第4
の構成に用いられるシャッターの代表的な形状を示す図
である。
19 (a) to (c) are each a fourth embodiment of the present invention.
It is a figure which shows the typical shape of the shutter used for the structure of FIG.

【図20】(a)〜(d)のそれぞれは、本発明の第4
の構成に用いられるシャッターの代表的な形状を示す図
である。
FIG. 20 (a) to (d) are each a fourth embodiment of the present invention.
It is a figure which shows the typical shape of the shutter used for the structure of FIG.

【図21】本発明の第4の構成を実施する成膜室の一例
を示す図である。
FIG. 21 is a diagram showing an example of a film forming chamber for carrying out the fourth configuration of the present invention.

【図22】本発明の第4の構成を実施する成膜室の一例
を示す図である。
FIG. 22 is a diagram showing an example of a film forming chamber for carrying out the fourth configuration of the present invention.

【図23】本発明の第4の構成を実施する装置の概略構
成を示す図である。
FIG. 23 is a diagram showing a schematic configuration of an apparatus for carrying out a fourth configuration of the present invention.

【図24】本発明の第4の構成による連続式マイクロ波
プラズマCVD装置の構成を示す図である。
FIG. 24 is a diagram showing a configuration of a continuous microwave plasma CVD apparatus according to a fourth configuration of the present invention.

【図25】実験例4−1における成膜条件を示す図であ
る。
FIG. 25 is a diagram showing film forming conditions in Experimental Example 4-1.

【図26】実験例4−1にて作製した素子のデプスプロ
ファイルを示す図である。
FIG. 26 is a diagram showing a depth profile of the element manufactured in Experimental Example 4-1.

【図27】実験例4−2における成膜条件を示す図であ
る。
FIG. 27 is a diagram showing film forming conditions in Experimental Example 4-2.

【図28】実験例4−2にて作製した素子のデプスプロ
ファイルを示す図である。
FIG. 28 is a diagram showing a depth profile of an element manufactured in Experimental Example 4-2.

【図29】実験例4−3における成膜条件を示す図であ
る。
FIG. 29 is a diagram showing film forming conditions in Experimental Example 4-3.

【図30】実験例4−3にて作製した素子のデプスプロ
ファイルを示す図である。
FIG. 30 is a diagram showing a depth profile of an element manufactured in Experimental Example 4-3.

【図31】実験例4−4における成膜条件を示す図であ
る。
FIG. 31 is a diagram showing film forming conditions in Experimental Example 4-4.

【図32】実験例4−4にて作製した素子のデプスプロ
ファイルを示す図である。
FIG. 32 is a diagram showing a depth profile of an element manufactured in Experimental Example 4-4.

【図33】実施例4−1にて作製したpin型光起電力
素子の層構成を示す図である。
FIG. 33 is a diagram showing a layer structure of a pin type photovoltaic element manufactured in Example 4-1.

【図34】実施例4−1にて用いた連続堆積膜形成装置
の構成を示す図である。
FIG. 34 is a diagram showing a configuration of a continuous deposited film forming apparatus used in Example 4-1.

【図35】実施例4−1における堆積膜形成条件を示す
図である。
FIG. 35 is a diagram showing deposition film forming conditions in Example 4-1.

【図36】実施例4−2にて作製した光起電力素子の層
構成を示す図である。
FIG. 36 is a diagram showing the layer structure of the photovoltaic element produced in Example 4-2.

【図37】実施例4−2における堆積膜形成条件を示す
図である。
FIG. 37 is a diagram showing conditions for forming a deposited film in Example 4-2.

【図38】実施例4−3にて用いた連続堆積膜形成装置
の構成を示す図である。
FIG. 38 is a diagram showing the structure of a continuously deposited film forming apparatus used in Example 4-3.

【図39】実施例4−3における堆積膜形成条件を示す
図である。
FIG. 39 is a diagram showing conditions of deposited film formation in Example 4-3.

【図40】本発明の第5の構成の要部構成を示す概略図
である。
FIG. 40 is a schematic diagram showing a main configuration of a fifth configuration of the present invention.

【図41】図40に示した堆積膜形成装置を組み込ん
だ、多層の堆積膜を連続的に形成する装置の概略断面図
である。
41 is a schematic cross-sectional view of an apparatus for continuously forming a multilayer deposited film, which incorporates the deposited film forming apparatus shown in FIG. 40.

【図42】本発明の第5の構成において好適に用いられ
るマイクロ波アプリケーターの構造を示す図である。
FIG. 42 is a diagram showing a structure of a microwave applicator preferably used in the fifth configuration of the present invention.

【図43】本発明の第5の構成におけるゲートガス流量
の圧力勾配を示す図である。
FIG. 43 is a diagram showing a pressure gradient of a gate gas flow rate in the fifth configuration of the present invention.

【図44】本発明の第5の構成の堆積膜形成装置を用い
て作製される光起電力素子の典型的な1例を示す模式的
説明図である。
FIG. 44 is a schematic explanatory view showing a typical example of a photovoltaic element manufactured using the deposited film forming apparatus having the fifth structure of the present invention.

【図45】本発明の第5の構成の堆積膜形成装置を用い
て作製される光起電力素子の典型的な1例を示す模式的
説明図である。
FIG. 45 is a schematic explanatory view showing a typical example of a photovoltaic element manufactured using the deposited film forming apparatus having the fifth structure of the present invention.

【図46】本発明の第5の構成の堆積膜形成装置を用い
て作製される光起電力素子の典型的な1例を示す模式的
説明図である。
FIG. 46 is a schematic explanatory view showing a typical example of a photovoltaic element manufactured using the deposited film forming apparatus having the fifth structure of the present invention.

【図47】実施例5−3に用いた成膜室の構成を示す図
である。
FIG. 47 is a diagram showing a structure of a film forming chamber used in Example 5-3.

【図48】実施例5−3に用いた機能性堆積膜を連続的
に形成する装置の構成を示す図である。
FIG. 48 is a diagram showing the structure of an apparatus for continuously forming a functional deposited film used in Example 5-3.

【図49】従来の防着構造体を示す図である。FIG. 49 is a diagram showing a conventional deposition-inhibitory structure.

【図50】従来の防着構造体を示す図である。FIG. 50 is a diagram showing a conventional deposition-inhibitory structure.

【図51】従来の防着構造体を示す図である。FIG. 51 is a diagram showing a conventional deposition-inhibitory structure.

【図52】従来の防着構造体を示す図である。FIG. 52 is a diagram showing a conventional deposition-inhibitory structure.

【図53】従来の大面積成膜に対応したマイクロ波導入
方法を示す図である。
FIG. 53 is a diagram showing a conventional microwave introduction method compatible with large-area film formation.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

100,303,801,1301,2409,91
0,2104,4716成膜室 101 円形導波管 102,602,802 マイクロ波導入窓 103 ガス拡散抑制管 104 ガスパイプ 106 ガスノズル 107,301,911,1102,2101,220
1,2301,2404,4019,4401,450
1,4601,4701,4801 帯状基板 108 排気方向 101b 円形導波管 102b マイクロ波導入窓 103b セラミック管 302a,302b 支持搬送ローラー 304a,304b 支持搬送円板 305,1310,2203,2305 バイアス電
極 306 間隙 307,901〜903,1001 矩形導波管 401,501 セラミック・テーパー部 601 ガス拡散抑制板 701 非成膜ガス抑制板 803 マイクロ波導波管 804 マイクロ波電源 805,4115n,4115,4116p,411
6,4113,4114,4813〜4817 排気
管 806,809 原料ガス供給管 807,3301,3601 基板 808 ヒーター 810 金属メッシュ 904〜906,1111a,1111b,1201〜
1204,1302〜1309,2102,2202,
2306,2410,4005n,4005〜400
7,4005p,4200,4707,4708,48
24n,4826,4828p,4825n,482
7,4829 アプリケーター 907〜909,1116〜1119 電界方向 912 排気ボード 1002 円筒導波管 1003 偏波面回転器 1004 円柱 1006,1114 コイル 1101 外周壁 1103 搬送方向 1104 ガス放出口 1105 ガス供給手段 1106 原料ガス 1107,2304,2414,2415 排気口 1108 排気方向 1112,4008〜4010,4201,4202
マイクロ波透過性部材 1113 フェライト 1115 マイクロ波導入方向 1303 原料ガス放出ロッド 1501,1601,1701,1801,4123〜
4127 導波管 1502,1503,16021702,1703,1
802 孔 1901〜1903,2001〜2004 シャッタ
ー 2103 仕切板 2302 側面壁 2303 端面壁 4140,4141,4709 ガス導入手段 2307 分離手段 2308,2411 金網 2401,2402,2406,3401〜3403,
3801〜3803,4000,4000n,4000
p,4101,4102,4800n,4800,48
00p,4802,4803 真空容器 2403 ボビン 2412,2413,4119〜4122,4820
n,4821,4823p,4822 ゲートガス導
入管 2405,2407,4138n,4139,411
8,4117 ガスゲート 2408,4706 温度制御機構 3300,4511,4512,4611〜4613
光起電力素子 3302,3602,4402,4502,4602
下部電極 3303,3603,3614,3617 n型半導
体層 3304,3604,3615,3618 i型半導
体層 3305,3605,3616,3619 p型半導
体層 3306,3606 透明電極 3307,3507,4407,4507,4607
集電電極 2620,3621,3623 pin接合型光起電
力素子 3624 トリプル型光起電力素子 4001,4001n,4001p 放電室 4002 第1の成膜室 4003 第2の成膜室 4004 第3の成膜室 4005 第1のアプリケーター 4006 第2のアプリケーター 4007 第3のアプリケーター 4011 第1のガス導入手段 4012 第2のガス導入手段 4013 第3のガス導入手段 4111n,4111,4112p,4112,410
7,4108 排気スロットルバルブ 4014〜4016 排気パンチングボード 4129,4128n,4130p 赤外線ランプヒ
ータ 4132,4131n,4133p ランプハウス 4134n,4135,4136p,4137 熱電
対 4017 搬入部 4018 搬出部 4203,4208 マイクロ波整合用円板 4204 内筒 4205 外筒 4206 固定用リング 4207 チョークフランジ 4209 冷媒 4210 Oリング 4211 溝 4213 排出孔 4214 導入孔 4103,4804 送り出し用ボビン 4104,4805 巻き取り用ボビン 4105,4106,4806,4807 搬送用ロ
ーラー 4109,4110,4818,4819 圧力計 4403,4503,4603 第1の導電型層 4404,4504,4604 i型層 4405,4505,4605 第2の導電型層 4702〜4705,4803 支持、搬送用ローラ
ー 4808〜4812 スロットルバルブ 4830〜4832 ガス導入管
100, 303, 801, 1301, 2409, 91
0, 2104, 4716 Film forming chamber 101 Circular waveguide 102, 602, 802 Microwave introduction window 103 Gas diffusion suppression tube 104 Gas pipe 106 Gas nozzle 107, 301, 911, 1102, 2101, 220
1,2301,2404,4019,4401,450
1, 4601, 4701, 4801 Belt-shaped substrate 108 Exhaust direction 101b Circular waveguide 102b Microwave introduction window 103b Ceramic tube 302a, 302b Support transport rollers 304a, 304b Support transport disk 305, 1310, 2203, 2305 Bias electrode 306 Gap 307 , 901 to 903, 1001 Rectangular waveguide 401, 501 Ceramic taper portion 601 Gas diffusion suppressing plate 701 Non-deposition gas suppressing plate 803 Microwave waveguide 804 Microwave power source 805, 4115n, 4115, 4116p, 411
6, 4113, 4114, 4813-4817 Exhaust pipe 806, 809 Raw material gas supply pipe 807, 3301, 3601 Substrate 808 Heater 810 Metal mesh 904-906, 1111a, 1111b, 1201-
1204, 1302 to 1309, 2102, 2202
2306, 2410, 4005n, 4005-400
7,4005p, 4200,4707,4708,48
24n, 4826, 4828p, 4825n, 482
7, 4829 Applicator 907-909, 1116-11119 Electric field direction 912 Exhaust board 1002 Cylindrical waveguide 1003 Polarization plane rotator 1004 Cylinder 1006, 1114 Coil 1101 Outer wall 1103 Transport direction 1104 Gas discharge port 1105 Gas supply means 1106 Raw material gas 1107 , 2304, 2414, 2415 Exhaust port 1108 Exhaust direction 1112, 4008-4010, 4201, 4202
Microwave permeable member 1113 Ferrite 1115 Microwave introduction direction 1303 Raw material gas release rod 1501, 1601, 1701, 1801, 4123-
4127 Waveguide 1502, 1503, 16021702, 1703, 1
802 holes 1901 to 1903, 2001 to 2004 Shutter 2103 Partition plate 2302 Side wall 2303 End face wall 4140, 4141, 4709 Gas introduction means 2307 Separation means 2308, 2411 Wire mesh 2401, 402, 2406, 3403 to 1403,
3801-3803, 4000, 4000n, 4000
p, 4101, 4102, 4800n, 4800, 48
00p, 4802, 4803 Vacuum container 2403 Bobbin 2412, 2413, 4119-4122, 4820
n, 4821, 4823p, 4822 Gate gas introduction pipes 2405, 2407, 4138n, 4139, 411
8,4117 Gas gate 2408,4706 Temperature control mechanism 3300,4511,4512,4611-4613
Photovoltaic device 3302, 3602, 4402, 4502, 4602
Lower electrode 3303, 3603, 3614, 3617 N-type semiconductor layer 3304, 3604, 3615, 3618 i-type semiconductor layer 3305, 3605, 3616, 3619 p-type semiconductor layer 3306, 3606 Transparent electrode 3307, 3507, 4407, 4507, 4607
Current collecting electrode 2620, 3621, 3623 pin junction type photovoltaic element 3624 Triple type photovoltaic element 4001, 4001n, 4001p Discharge chamber 4002 First film forming chamber 4003 Second film forming chamber 4004 Third film forming chamber 4005 1st applicator 4006 2nd applicator 4007 3rd applicator 4011 1st gas introduction means 4012 2nd gas introduction means 4013 3rd gas introduction means 4111n, 4111, 4112p, 4112, 410
7,4108 Exhaust throttle valve 4014-4016 Exhaust punching board 4129,4128n, 4130p Infrared lamp heater 4132,4131n, 4133p Lamp house 4134n, 4135,4136p, 4137 Thermocouple 4017 Carry-in part 4018 Carry-out part 4203,4208 Microwave matching circle Plate 4204 Inner cylinder 4205 Outer cylinder 4206 Fixing ring 4207 Choke flange 4209 Refrigerant 4210 O-ring 4211 Groove 4213 Discharge hole 4214 Inlet hole 4103, 4804 Sending bobbin 4104, 4805 Winding bobbin 4105, 4106, 4806, 4807 Transfer roller 4109, 4110, 4818, 4819 Pressure gauge 4403, 4503, 4603 First conductivity type layer 4404, 4504 4604 i-type layer 4405,4505,4605 second conductivity type layer 4702~4705,4803 support, transport rollers 4808 to 4812 throttle valve 4830 to 4832 gas inlet tube

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 安達 俊男 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 小金井 昭雄 東京都大田区下丸子3丁目30番2号 キヤ ノン株式会社内 (72)発明者 藤岡 靖 東京都大田区下丸子3丁目30番2号 キヤ ノン株式会社内 (72)発明者 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 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 酒井 明 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 吉野 豪人 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 ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continuation of the front page (72) Inventor Toshio Adachi 3-30-2 Shimomaruko, Ota-ku, Tokyo Canon Inc. (72) Akio Koganei 3-30-2 Shimomaruko, Ota-ku, Tokyo Canon Inc. Co., Ltd. (72) Inventor Yasushi Fujioka 3-30-2 Shimomaruko, Ota-ku, Tokyo Canon Inc. (72) Inventor Naoshi Yoshiri, 3-30-2 Shimomaruko, Ota-ku, Tokyo Canon Inc. (72) Inventor Shotaro Okabe 3-30-2 Shimomaruko, Ota-ku, Tokyo Canon Inc. (72) Inventor Akira Sakai 3-30-2 Shimomaruko, Ota-ku, Tokyo Canon Inc. (72) Invention Person Yoshino Gojin 3-30-2 Shimomaruko, Ota-ku, Tokyo Canon Inc.

Claims (10)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 マイクロ波電力投入手段、原料ガス供給
手段、排気手段、および成膜室を備えるマイクロ波プラ
ズマCVD装置において、 マイクロ波導入窓のプラズマに晒される面上に、マイク
ロ波透過性部材で構成された多柱状構造体を配設し、該
各柱状構造体の対称軸が、プラズマに晒される面に対し
て垂直であることを特徴とする防着構造付マイクロ波プ
ラズマCVD装置。
1. In a microwave plasma CVD apparatus including a microwave power input means, a source gas supply means, an exhaust means, and a film forming chamber, a microwave transparent member is provided on a surface of a microwave introduction window exposed to plasma. 1. A microwave plasma CVD apparatus with a deposition structure, characterized in that a multi-columnar structure constituted by 1. is provided, and an axis of symmetry of each columnar structure is perpendicular to a surface exposed to plasma.
【請求項2】 各柱状構造体は互いに平行にかつ密着さ
れた複数のセラミック細管である請求項1に記載の防着
構造付マイクロ波プラズマCVD装置。
2. The microwave plasma CVD apparatus with an adhesion-preventing structure according to claim 1, wherein each columnar structure is a plurality of ceramic capillaries parallel to and in close contact with each other.
【請求項3】 マイクロ波電力投入手段、原料ガス供給
手段、排気手段、および成膜室を備えるマイクロ波プラ
ズマCVD装置において、 マイクロ波導入窓のプラズマに晒される面上に、 マイクロ波透過性部材で構成された多層状構造体を配設
し、 各層が前記プラズマに晒される面に対して平行であるこ
とを特徴とする、 防着構造付マイクロ波プラズマCVD装置。
3. In a microwave plasma CVD apparatus provided with a microwave power input means, a source gas supply means, an exhaust means, and a film forming chamber, a microwave transparent member is provided on the surface of the microwave introduction window exposed to the plasma. A microwave plasma CVD apparatus with a deposition-inhibitory structure, characterized in that a multi-layered structure constituted by 1. is provided, and each layer is parallel to the surface exposed to the plasma.
【請求項4】 請求項3に記載の防着構造付マイクロ波
プラズマCVD装置において、 前記各層には多数の貫通孔を有し、 各層は互いに平行にかつ間隔をおいて配設される防着構
造付マイクロ波プラズマCVD装置。
4. The microwave plasma CVD apparatus with an adhesion-preventing structure according to claim 3, wherein each of the layers has a large number of through holes, and the layers are arranged in parallel and at intervals. Structured microwave plasma CVD equipment.
【請求項5】 成膜室にマイクロ波導入窓からマイクロ
波電力を投入し、不純物元素をドープしたp型またはn
型半導体薄膜を形成するマイクロ波プラズマCVD装置
において、前記半導体薄膜の主成分元素を含有し、不純
物元素を含有しない原料ガスを前記マイクロ波導入窓
に、吹き付けることを特徴とするマイクロ波プラズマC
VD装置。
5. A p-type or n-type doped with an impurity element by applying microwave power to a film formation chamber through a microwave introduction window.
In a microwave plasma CVD apparatus for forming a semiconductor thin film, a raw material gas containing a main element of the semiconductor thin film and containing no impurity element is blown onto the microwave introduction window.
VD device.
【請求項6】 並設された複数のマイクロ波電力投入手
段を備えるマイクロ波プラズマCVD装置において、 隣り合うマイクロ波電力投入手段中のマイクロ波の電界
方向を放電前は直交させ、放電後に平行とすることを特
徴とするマイクロ波プラズマCVD装置。
6. A microwave plasma CVD apparatus comprising a plurality of microwave power input means arranged in parallel, wherein electric fields of microwaves in adjacent microwave power input means are orthogonal to each other before discharge and parallel to each other after discharge. A microwave plasma CVD apparatus characterized by:
【請求項7】 請求項6に記載のマイクロ波プラズマC
VD装置において、 前記マイクロ波電力投入手段のマイクロ波の放射方向
が、帯状基体と平行に一方向であるマイクロ波プラズマ
CVD装置。
7. The microwave plasma C according to claim 6.
In the VD apparatus, a microwave plasma CVD apparatus in which the microwave radiating direction of the microwave power input means is one direction parallel to the strip-shaped substrate.
【請求項8】 帯状基板を有するロール・ツウ・ロール
方式のマイクロ波プラズマCVD装置において、移動す
る該帯状基板を四角柱状の成膜室の1壁面とし、該成膜
室中に帯状基板の移動方向と平行にマイクロ波電力投入
手段を配置することを特徴とするロール・ツウ・ロール
方式のマイクロ波プラズマCVD装置。
8. A roll-to-roll type microwave plasma CVD apparatus having a belt-shaped substrate, wherein the moving belt-shaped substrate is used as one wall surface of a quadrangular prism-shaped film forming chamber, and the belt-shaped substrate is moved into the film forming chamber. A roll-to-roll type microwave plasma CVD apparatus characterized in that a microwave power input means is arranged parallel to the direction.
【請求項9】 請求項8記載のロール・ツウ・ロール方
式のマイクロ波プラズマCVD装置において、 前記ガス供給手段を各々前記帯状基板の幅方向と平行に
配設し、前記堆積膜形成用原料ガスを、近接する帯状基
板に向けて一方向に放出させるロール・ツウ・ロール方
式のマイクロ波プラズマCVD装置。
9. The roll-to-roll type microwave plasma CVD apparatus according to claim 8, wherein each of the gas supply means is arranged parallel to a width direction of the strip-shaped substrate, and the deposited film forming raw material gas is provided. Is a roll-to-roll microwave plasma CVD device that radiates unidirectionally toward adjacent strip substrates.
【請求項10】 帯状基板上に連続的に堆積膜を形成す
るマイクロ波プラズマCVD装置において、 真空容器と、 真空容器内に設けられ、帯状基板が貫通する放電室と、
を備え、 放電室の帯状基板の搬入・搬出部の少なくとも一方にお
いて、帯状基板に対向するように放電室の壁面が配設さ
れ、その長さが基板の移動方向にマイクロ波の波長の1
/2以上であり、帯状基板からの距離がマイクロ波の波
長の1/2以下であることを特徴とするマイクロ波プラ
ズマCVD装置。
10. A microwave plasma CVD apparatus for continuously forming a deposited film on a belt-shaped substrate, a vacuum container, a discharge chamber provided in the vacuum container, and penetrating the belt-shaped substrate.
The wall surface of the discharge chamber is disposed so as to face the strip-shaped substrate in at least one of the loading / unloading portion of the strip-shaped substrate of the discharge chamber, and the length of the wall surface of the discharge chamber is equal to or less than 1
/ 2 or more and the distance from the strip substrate is 1/2 or less of the wavelength of the microwave.
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