JPH0822960A - Plasma film forming equipment and forming method - Google Patents

Plasma film forming equipment and forming method

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Publication number
JPH0822960A
JPH0822960A JP6156928A JP15692894A JPH0822960A JP H0822960 A JPH0822960 A JP H0822960A JP 6156928 A JP6156928 A JP 6156928A JP 15692894 A JP15692894 A JP 15692894A JP H0822960 A JPH0822960 A JP H0822960A
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JP
Japan
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flexible substrate
film forming
plasma
closed space
film
Prior art date
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Pending
Application number
JP6156928A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Takeshi Watanabe
猛志 渡辺
Mitsunori Ketsusako
光紀 蕨迫
Kunihiro Maeda
邦裕 前田
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Hitachi Ltd
Original Assignee
Hitachi Ltd
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Publication date
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Publication of JPH0822960A publication Critical patent/JPH0822960A/en
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    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E10/00Energy generation through renewable energy sources
    • Y02E10/50Photovoltaic [PV] energy

Abstract

PURPOSE:To restrain the bending of a flexible board in the width direction, and improve the uniformity of film formation, by generating plasma discharge in a closed space constituted by closing both end surfaces of a cylindrical body formed by bending the flexible board, and growing a film on the inner surface of the cylindrical body. CONSTITUTION:A flexible board 1 wound around a roll 2 is made to pass slits 4 or the like via a guide roll 2, and wound up by a winding-up roll 12 via a guide roll 11. In each layer forming chamber, the flexible board 1 is wound with a disk body via a guide roll 12, and an almost cylindrical body 13 is formed. The cylindrical body 13 is made to pass the slit via a roll guide 14, and sent out to an adjacent chamber. A center electrode 15 is formed in the cylindrical body 13, and generates plasma in a gap part 16 between the electrode 15 and the cylindrical body 13 of the flexible board 1. Decomposition film formation gas is introduced into the gap part 16. From the viewpoint of uniformity, it is desirable for the decomposition film formation gas to be discharged from the center electrode 15 in the direction of the cylindrical body 13 of the flexible board 1.

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、プラズマ放電を利用し
て分解成膜性ガスを分解して基板の表面に薄膜を形成す
るプラズマ成膜装置及びプラズマ成膜方法に係り、特
に、薄膜半導体装置の大量生産に利用することのできる
プラズマ成膜装置及びプラズマ成膜方法に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a plasma film forming apparatus and a plasma film forming method for forming a thin film on a surface of a substrate by decomposing a decomposition film forming gas by using plasma discharge, and more particularly to a thin film semiconductor. The present invention relates to a plasma film forming apparatus and a plasma film forming method that can be used for mass production of an apparatus.

【0002】[0002]

【従来の技術】薄膜半導体装置の代表的なものとして、
水素化非晶質シリコンに代表される非晶質薄膜半導体を
発電層とする太陽電池がある。これは、プラズマ放電を
利用して、水素化シリコン化合物ガス等を分解して基板
の表面に薄膜を形成するいわゆるプラズマ化学蒸着によ
って作成するのが一般的で、大面積に亘って薄膜の形成
ができるという利点を有している。この太陽電池の基本
的ユニットの構成は、実質的に非ドープの半導体 i 層
を一導電型の半導体ドープ層及び反対導電型の半導体ド
ープ層で挟んだ p‐i‐n 構造または n‐i‐p 構造であ
り、実質的に非ドープの半導体 i 層が光吸収発電層と
して作用する。ここで、水素化非晶質シリコンに代表さ
れる非晶質薄膜半導体は、ボロン、リン等のドーパント
の微量の混入によってもギャップ内準位密度が急激に増
加して膜の電気的特性が低下するため、半導体 i 層は
可能な限りこれらドーパントの混入を抑制して形成する
必要がある。このため、ガラス基板等の剛性基板に非晶
質薄膜太陽電池を形成する場合には、p 層成膜室と i
層成膜室と n 層成膜室とをゲートバルブで分離し、各
層成膜後に原料ガスの供給を停止し、原料ガスを真空排
気した後、真空排気した次段の成膜室に基板を移動する
という構成を採っている。しかし、このようなバッチ処
理方式は、成膜の中断と原料ガスの真空排気プロセスと
を必要とするため、生産性という観点からは問題が大き
い。生産性という観点からは、各成膜室のプラズマ放電
は持続させ、長尺状の可撓性基板を連続的に各成膜室に
移動させて各層の積層を行う連続成膜方式が望ましく、
このようなプラズマ成膜装置としては特公平4‐32533号
公報記載の装置がある。
2. Description of the Related Art As a typical thin film semiconductor device,
There is a solar cell in which an amorphous thin film semiconductor typified by hydrogenated amorphous silicon is used as a power generation layer. This is generally formed by so-called plasma chemical vapor deposition, which decomposes a hydrogenated silicon compound gas or the like to form a thin film on the surface of a substrate using plasma discharge, and a thin film can be formed over a large area. It has the advantage that it can. The structure of the basic unit of this solar cell consists of a substantially undoped semiconductor i layer sandwiched between a semiconductor doped layer of one conductivity type and a semiconductor doped layer of the opposite conductivity type, or a pin structure or ni- The p-structure and the substantially undoped semiconductor i layer act as a light absorption power generation layer. Here, in an amorphous thin film semiconductor typified by hydrogenated amorphous silicon, even if a trace amount of a dopant such as boron or phosphorus is mixed in, the level density in the gap rapidly increases and the electrical characteristics of the film deteriorate. Therefore, it is necessary to form the semiconductor i layer while suppressing the mixture of these dopants as much as possible. Therefore, when forming an amorphous thin-film solar cell on a rigid substrate such as a glass substrate, the p-layer deposition chamber and i
The layer deposition chamber and the n-layer deposition chamber are separated by a gate valve, the supply of raw material gas is stopped after each layer is deposited, the raw material gas is evacuated, and the substrate is placed in the next evacuated deposition chamber. It has a structure of moving. However, such a batch processing method requires a discontinuation of film formation and a vacuum exhaust process of the raw material gas, which is a serious problem from the viewpoint of productivity. From the viewpoint of productivity, a continuous film formation method in which plasma discharge in each film formation chamber is continued and a long flexible substrate is continuously moved to each film formation chamber to stack each layer is preferable.
As such a plasma film forming apparatus, there is an apparatus described in Japanese Patent Publication No. 4-32533.

【0003】この公知例では、長尺状の可撓性基板をほ
ぼ一直線状に移動させ、各成膜室を通過させる構成とな
っているが、この構成には次のような問題がある。まず
第一に、装置が長大となり、大きな装置設置面積を要す
るという欠点がある。この欠点は、特に非晶質薄膜太陽
電池の製造に用いる場合に重大となる。すなわち、非晶
質薄膜太陽電池の光吸収発電層は i 層であるが、太陽
光を十分吸収させて高い光電流を得るためには、i 層が
水素化非晶質シリコンの場合には、i 層膜厚を3500Å以
上とする必要があり、p 層、n 層が100Å程度であるの
に対して著しく厚く、成膜速度の差違をそれほど大きく
はできないため、必然的に、i 想成膜室部が長大になる
という問題がある。さらに、一層のみの p‐i‐n 構造
または n‐i‐p 構造からなる太陽電池では、i 層が水
素化非晶質シリコンの場合には、太陽光を十分吸収さ
せ、高い光電流を得るためには i 層膜厚を3500Å以上
とする必要があるが、水素化非晶質シリコン半導体膜は
光照射によってギャップ内準位密度が増大する性質があ
り、i 層膜厚が3500Å以上の場合にはこの劣化速度が特
に大きく、太陽電池の発電効率の経時的な低下が大きい
という問題がある。このため、実用的な太陽電池では、
特に光入射側の i 層膜厚を1500Å以下とし、p‐i‐n
構造 または n‐i‐p 構造を二層以上積層する構成が必
要となるが、二層積層する構成でも成膜室は6室必要で
あり、また、隣接する第一発電層のドープ層と第二発電
層のドープ層の成膜室間にドーパントの相互混入を抑制
するためのバッファ室を設ける必要があり、連続成膜装
置はさらに長大なものとなる。さらに、非晶質薄膜太陽
電池の光電変換効率を高めるためには、p‐i‐n 構造ま
たは n‐i‐p 構造を三層積層する構成とし、光入射後
段の発電層の i層を水素化非晶質シリコンゲルマニウム
合金による狭バンドギャップ膜とすることが望ましく、
この場合は成膜室は9室必要であり、また、バッファ室
が2室必要となるので、連続成膜装置は極めて長大なも
のとなる。さらに、水素化非晶質シリコンゲルマニウム
合金による狭バンドギャップ i 層はシリコンとゲルマ
ニウムとの組成比を変化させたプロファイルを形成する
ことが望ましく、この i層形成室はさらに分割すること
が望ましい。従って、従来構成の連続プラズマ成膜装置
では装置が極めて長大なものとなり、極めて大きな装置
設置面積を要するという問題点があった。
In this known example, a long flexible substrate is moved in a substantially straight line so as to pass through each film forming chamber. However, this structure has the following problems. First of all, there is a drawback that the device becomes long and requires a large installation area. This drawback becomes serious especially when used for manufacturing an amorphous thin film solar cell. That is, the light absorption power generation layer of the amorphous thin-film solar cell is the i layer, but in order to sufficiently absorb sunlight and obtain a high photocurrent, when the i layer is hydrogenated amorphous silicon, It is necessary to set the i-layer film thickness to 3500Å or more, and the p- and n-layers are about 100Å, which is extremely thick, and the difference in film formation speed cannot be so large. There is a problem that the room becomes large. Furthermore, in a solar cell consisting of only one p-i-n structure or n-i-p structure, if the i-layer is hydrogenated amorphous silicon, it will absorb sufficient sunlight and obtain a high photocurrent. In order to achieve this, it is necessary to make the i-layer thickness 3500Å or more.However, hydrogenated amorphous silicon semiconductor films have the property of increasing the level density in the gap due to light irradiation. However, there is a problem that this deterioration rate is particularly high, and the power generation efficiency of the solar cell is greatly decreased with time. Therefore, in a practical solar cell,
Especially, the thickness of the i layer on the light incident side is set to 1500 Å or less, and the p-i-n
It is necessary to have a structure in which two or more layers of the structure or the nip structure are laminated. However, even in the structure of two layers laminated, six deposition chambers are required. It is necessary to provide a buffer chamber for suppressing mutual mixing of dopants between the film forming chambers of the doped layers of the two power generation layers, and the continuous film forming apparatus becomes even longer. Furthermore, in order to improve the photoelectric conversion efficiency of amorphous thin-film solar cells, a structure with three layers of pin structure or nip structure is stacked, and the i layer of the power generation layer after the light incidence is made of hydrogen. It is desirable to use a narrow bandgap film made of an amorphous silicon germanium alloy,
In this case, nine film forming chambers are required and two buffer chambers are required, so that the continuous film forming apparatus becomes extremely long. Further, it is desirable that the narrow band gap i layer made of a hydrogenated amorphous silicon germanium alloy has a profile in which the composition ratio of silicon and germanium is changed, and this i layer forming chamber is further divided. Therefore, the continuous plasma film forming apparatus having the conventional configuration has a problem that the apparatus becomes extremely large and requires an extremely large apparatus installation area.

【0004】また、第二に、長尺状の可撓性基板がほぼ
一直線状に移動する上記の連続プラズマ成膜装置の構成
では、可撓性基板が幅方向に撓みやすいという欠点があ
る。可撓性基板が幅方向に撓むと、プラズマ放電のため
の陰極と可撓性基板との間隔が変動し、幅方向の成膜の
均一性に問題が生じる。これに対処する方法として、特
公平3‐76595号に、可撓性基板を磁性体とし、磁石を用
いてこの撓みを補正する方法が開示されているが、この
ような補正方法では、可撓性基板が長さ方向に波状に撓
みやすく、また、可撓性基板の移動に対して大きな抵抗
を引き起こすという欠点がある。
Secondly, in the above-mentioned structure of the continuous plasma film forming apparatus in which the long flexible substrate moves in a substantially straight line, the flexible substrate is easily bent in the width direction. When the flexible substrate bends in the width direction, the distance between the cathode for plasma discharge and the flexible substrate varies, which causes a problem in uniformity of film formation in the width direction. As a method of coping with this, Japanese Patent Publication No. 3-76595 discloses a method of correcting the deflection by using a flexible substrate as a magnetic body and a magnet. The flexible substrate easily bends in a wave shape in the length direction, and also causes a large resistance to the movement of the flexible substrate.

【0005】また、第三に、長尺状の可撓性基板がほぼ
一直線状に移動する上記の連続プラズマ成膜装置の構成
では、i 層成膜室へのドーパントガスの混入が起こりや
すく、i 層にドーパントが混入して、i 層の膜質を低下
させやすいという欠点がある。プラズマ成膜を持続させ
つつ長尺状の可撓性基板を連続的に移動させる構成で
は、成膜室間を完全に分離することは困難であり、各成
膜室はスリットを介してつなぐ必要があある。ここで、
プラズマ成膜時のガス圧は1Torr以下であり、ガス流の
挙動は層流域にはなく、拡散流の性質が大きい中間流域
にある。従って、i 層成膜室のガス圧を p 層成膜室や
n 層成膜室のガス圧より多少高めに設定しても、i 層成
膜室へのドーパントガスの混入を抑止することはできな
い。有効な対策は、成膜原料ガスを可能な限り成膜域に
閉じ込める構成とし、多段のスリットによって拡散流に
よる成膜原料ガスの相互拡散を抑制することであるが、
従来の構成はこの観点からみて不満足なものである。よ
り具体的に言えば、前記特公平4‐32533号公報記載の構
成では、成膜原料ガスは長尺状の可撓性基板の幅方向に
流出しやすい構成であるので、各成膜室内がほぼ一様な
ガス雰囲気となり、各成膜室間は一つのスリットによっ
て分離されているに過ぎない。従って、この連続プラズ
マ成膜装置の構成では、i 層成膜室へのドーパントガス
の混入が起こりやすく、i 層にドーパントが混入しやす
いという問題点がある。
Thirdly, in the structure of the continuous plasma film forming apparatus in which the long flexible substrate moves in a substantially straight line, the dopant gas is easily mixed in the i layer film forming chamber, There is a drawback in that a dopant is easily mixed in the i-layer and the film quality of the i-layer is deteriorated. With a configuration in which a long flexible substrate is continuously moved while continuing plasma film formation, it is difficult to completely separate the film formation chambers, and it is necessary to connect each film formation chamber through a slit. There is. here,
The gas pressure during plasma film formation is 1 Torr or less, and the behavior of the gas flow is not in the laminar flow region but in the intermediate flow region where the nature of the diffusion flow is great. Therefore, the gas pressure in the i-layer deposition chamber is
Even if the gas pressure is set to be slightly higher than the gas pressure in the n-layer deposition chamber, it is not possible to prevent the dopant gas from entering the i-layer deposition chamber. An effective measure is to confine the film-forming source gas in the film-forming region as much as possible, and to suppress the mutual diffusion of the film-forming source gas due to the diffusion flow by using multiple slits.
The conventional configuration is unsatisfactory from this point of view. More specifically, in the configuration described in Japanese Patent Publication No. 4-32533, since the film-forming raw material gas is likely to flow out in the width direction of the long flexible substrate, The gas atmosphere is almost uniform, and the film forming chambers are separated from each other by only one slit. Therefore, in the configuration of this continuous plasma film forming apparatus, there is a problem that the dopant gas is easily mixed in the i-layer film forming chamber, and the dopant is easily mixed in the i-layer.

【0006】[0006]

【発明が解決しようとする課題】以上述べたように、従
来技術の連続プラズマ成膜装置は基本的な大きな問題点
を有していた。本発明の目的は、上記従来技術の有して
いた課題を解決して、第一に、装置設置面積が小さいコ
ンパクトな装置構成で、可撓性基板の幅方向への撓みに
起因するプラズマ放電電極との間隔変動を抑制した成膜
均一性が高い構成の、また、隣接する成膜室間の成膜原
料ガスの相互拡散を抑制した、可撓性基板への連続プラ
ズマ成膜装置を提供すること、第二に、生産性が高く、
かつ、組成が異なる半導体層を積層形成する場合に、膜
組成の相互混入の少ない、特にドーパントの相互混入の
少ない、可撓性基板への連続プラズマ形成方法を提供す
ることにある。
As described above, the conventional continuous plasma film forming apparatus has a fundamental problem. An object of the present invention is to solve the problems of the above-mentioned conventional techniques. Firstly, in a compact device configuration with a small device installation area, plasma discharge caused by bending of a flexible substrate in the width direction. Provided is a continuous plasma film forming apparatus on a flexible substrate, which has a structure of high film forming uniformity by suppressing a variation in a distance from an electrode and also suppresses mutual diffusion of a film forming material gas between adjacent film forming chambers. Second, high productivity,
Another object of the present invention is to provide a continuous plasma formation method on a flexible substrate in which the film compositions are less likely to be mixed with each other, especially the dopants are not mixed with each other, when semiconductor layers having different compositions are formed in layers.

【0007】[0007]

【課題を解決するための手段】上記第一の目的は、(1)
真空室内に設置した可撓性基板を屈曲させてほぼ筒状体
を形成し、該筒状体と該筒状体の両端面を塞ぐ一対の構
造体とによって囲まれた実質的な閉空間を形成し、該実
質的閉空間内に分解成膜性ガスを導入し、該空間内にプ
ラズマ放電を生成させ、上記筒状体の内壁を形成する可
撓性基板表面に膜成長を行わせる構成のプラズマ成膜装
置とすること、より具体的には、(2) 上記の可撓性基板
を長尺状の基板とし、その一部分を長さ方向に屈曲させ
て一対の円盤状体に巻きつけてほぼ円筒状の実質的な閉
空間を形成した可撓性基板とすること、さらに具体的に
は、(3) 上記の実質的な閉空間を形成する部分が複数個
存在し、該筒状閉空間形成部を上記可撓性基板が移動し
て、筒状閉空間の内壁をなす側の可撓性基板表面に膜を
積層させるプラズマ成膜装置とすること、より好ましく
は、(4) 上記真空室が分解成膜性ガスの相互拡散を阻害
するように複数の区画に区分されており、該区画内に上
記のプラズマ成膜を内部で行う実質的な筒状閉空間形成
部分が配置され、上記可撓性基板が複数の上記の実質的
な筒状閉空間形成部を移動し、上記筒状閉空間の内壁を
なす側の可撓性基板表面に異なる組成の膜を積層させる
構成のプラズマ成膜装置とすること、また、生産性の面
から、好ましくは、(5) 上記可撓性基板が長尺状の基板
であり、該基板が上記実質的な筒状閉空間形成部を連続
的に移動し、上記筒状閉空間の内壁をなす側の可撓性基
板表面に膜を積層させる構成のプラズマ成膜装置とする
こと、また、好ましくは、(6) 上記の実質的な筒状閉空
間形成部の内部に分解成膜性ガス導入機構及び排気孔を
有するプラズマ成膜装置とすること、さらに好ましく
は、(7) 上記の実質的な筒状閉空間形成部の内部に圧力
検知センサを有するとともに、上記排気孔に接続する排
気系に排気コンダクタンス制御機構を有するプラズマ成
膜装置とすること、またさらに好ましくは、(8) 上記の
実質的な筒状閉空間形成部内部に排気孔を有するととも
に、該形成部外部にも排気孔を有するプラズマ成膜装置
とすること、より具体的には、(9) 上記真空室が分解成
膜性ガスの相互拡散を阻害するように複数の区画に区分
されており、区分された各区画内の実質的な筒状閉空間
を形成する部分の内部と外部とに排気孔を有するプラズ
マ成膜装置とすること、また、より具体的には、(10)
上記可撓性基板が導電性基板であり、該基板を接地電位
とし、上記の実質的な筒状閉空間内部に棒状あるいは円
柱状の電極を設置して、該電極に高周波電力あるいはパ
ルス状電力を供給してプラズマ放電を生成させる構成の
プラズマ成膜装置とすること、また、好ましくは、(11)
上記の実質的な筒状閉空間形成部内部に設置した棒状
あるいは円柱状の電極に供給する電力が周波数1MHz以
上の高周波であるプラズマ成膜装置とすることによって
達成することができる。
[Means for Solving the Problems] The first purpose is (1)
A flexible substrate installed in the vacuum chamber is bent to form a substantially cylindrical body, and a substantially closed space surrounded by the cylindrical body and a pair of structures closing both end surfaces of the cylindrical body is formed. A structure in which a decomposition film forming gas is introduced into the substantially closed space, plasma discharge is generated in the space, and film growth is performed on the flexible substrate surface forming the inner wall of the cylindrical body. More specifically, (2) the flexible substrate is a long substrate, a part of which is bent in the length direction and wound around a pair of disc-shaped bodies. To form a substantially closed space having a substantially cylindrical shape, and more specifically, (3) there are a plurality of portions forming the above substantially closed space, Plasma in which the flexible substrate moves in the closed space forming portion and a film is laminated on the surface of the flexible substrate on the side forming the inner wall of the cylindrical closed space. More preferably, it is a film device, and (4) the vacuum chamber is divided into a plurality of compartments so as to prevent mutual diffusion of the decomposition film-forming gas, and the plasma film formation is internally performed in the compartments. The substantially cylindrical closed space forming portion is disposed, and the flexible substrate moves on the plurality of substantially cylindrical closed space forming portions to form an inner wall of the cylindrical closed space. A plasma film forming apparatus having a structure in which films having different compositions are laminated on a flexible substrate surface, and from the viewpoint of productivity, preferably (5) the flexible substrate is a long substrate, A plasma film forming apparatus having a structure in which the substrate continuously moves in the substantially cylindrical closed space forming portion and a film is laminated on the surface of the flexible substrate on the side forming the inner wall of the cylindrical closed space. Further, preferably, (6) the decomposition film forming gas introduction mechanism and the inside of the substantially cylindrical closed space forming portion described above. And a plasma film forming apparatus having an exhaust hole, and more preferably (7) having a pressure detection sensor inside the substantially cylindrical closed space forming part, and an exhaust system connected to the exhaust hole. A plasma film forming apparatus having an exhaust conductance control mechanism, and more preferably, (8) an exhaust hole is provided inside the substantially cylindrical closed space forming portion, and an exhaust hole is also provided outside the forming portion. A plasma film forming apparatus having, more specifically, (9) the vacuum chamber is divided into a plurality of sections so as to inhibit the mutual diffusion of the decomposition film forming gas, in each divided section Of the plasma film forming apparatus having an exhaust hole inside and outside the portion that forms the substantially cylindrical closed space, and more specifically, (10)
The flexible substrate is a conductive substrate, the substrate is at ground potential, a rod-shaped or column-shaped electrode is installed inside the substantially cylindrical closed space, and high frequency power or pulsed power is applied to the electrode. And a plasma film forming apparatus configured to generate a plasma discharge, preferably, (11)
This can be achieved by using the plasma film forming apparatus in which the electric power supplied to the rod-shaped or cylindrical electrode installed inside the substantially cylindrical closed space forming portion is a high frequency of 1 MHz or more.

【0008】また、第二の目的は、(12) 上記の成膜装
置を用いて、水素化シリコン化合物を含有するガスをプ
ラズマ分解し、可撓性基板表面に水素化非晶質シリコン
あるいは水素化微結晶シリコン、または、ゲルマニウ
ム、炭素、酸素または窒素を含む非晶質あるいは微結晶
半導体膜を形成するプラズマ成膜方法とすること、ま
た、特に、(13) 上記可撓性基板の表面に、組成の異な
る半導体層を連続的に積層形成するプラズマ成膜方法と
すること、またさらに、(14) 上記可撓性基板の表面
に、ドーパントを含有する半導体層と実質的にドーパン
トを含有しない半導体層とを連続的に積層形成するプラ
ズマ成膜方法とすること、またあるいは、(15)上記可撓
性基板の表面に、一導電型のドーパントを含有する半導
体層と逆導電型のドーパントを含有する半導体層とを連
続的に積層形成するプラズマ成膜方法とすることによっ
て達成することができる。
The second object is (12) the gas containing a hydrogenated silicon compound is plasma-decomposed by using the above film forming apparatus, and hydrogenated amorphous silicon or hydrogen is formed on the surface of the flexible substrate. Microcrystalline silicon, or a plasma film forming method for forming an amorphous or microcrystalline semiconductor film containing germanium, carbon, oxygen or nitrogen, and in particular, (13) on the surface of the flexible substrate A plasma film forming method of continuously laminating semiconductor layers having different compositions, and (14) a semiconductor layer containing a dopant and substantially no dopant on the surface of the flexible substrate. A plasma film forming method in which a semiconductor layer is continuously laminated is formed, or, (15) the surface of the flexible substrate is a semiconductor layer containing a dopant of one conductivity type and a dopant of a conductivity type opposite to that of the semiconductor layer. Inclusion This can be achieved by a plasma film forming method in which the semiconductor layer to be formed is continuously laminated.

【0009】[0009]

【作用】本発明構成の装置及び方法とすることの作用・
効果は下記の通りである。 (1)真空室内に設置した可撓性基板を屈曲させてほぼ筒
状体を形成し、該筒状体と該筒状体の両端面を塞ぐ一対
の構造体とによって囲まれた実質的な閉空間を形成し、
該実質的閉空間内に分解成膜性ガスを導入し、該空間内
にプラズマ放電を生成させ、上記筒状体の内壁を形成す
る可撓性基板表面に膜成長を行わせる構成とすることに
よって、成膜装置の長さを約1/3に短縮することができ
る。これによって、装置の設置面積も約1/3に縮小でき
る。また、可撓性基板を屈曲させて筒状体を形成するこ
とは、可撓性基板の幅方向の剛性を高め、幅方向の撓み
を抑制する。これによって、プラズマ放電陰極との間隔
が安定し、成膜の均一性を高く維持することができる。
また、上記の構成では、分解成膜性ガスの可撓性基板の
幅方向への流出が抑制されており、分解成膜性ガスの成
膜域外への流出が抑制される。
Operation: Operation of the apparatus and method of the present invention
The effects are as follows. (1) A flexible substrate installed in a vacuum chamber is bent to form a substantially cylindrical body, and the substantial body is surrounded by the cylindrical body and a pair of structures that close both end surfaces of the cylindrical body. Form a closed space,
A decomposition film forming gas is introduced into the substantially closed space, plasma discharge is generated in the space, and a film is grown on the surface of the flexible substrate forming the inner wall of the cylindrical body. By this, the length of the film forming apparatus can be shortened to about 1/3. As a result, the installation area of the device can be reduced to about 1/3. Further, bending the flexible substrate to form the tubular body increases the rigidity of the flexible substrate in the width direction and suppresses the bending in the width direction. As a result, the distance from the plasma discharge cathode becomes stable, and the uniformity of film formation can be kept high.
Further, in the above configuration, the decomposed film forming gas is suppressed from flowing out in the width direction of the flexible substrate, and the decomposed film forming gas is suppressed from flowing out of the film formation region.

【0010】(2)上記可撓性基板が長尺状の基板であ
り、その一部分を長さ方向に屈曲させて一対の円盤状体
に巻きつけてほぼ円筒状の実質的な閉空間を形成した可
撓性基板とすることによって、生産性を高めることがで
き、また、上記の利点を活用することができる。なお、
上記の円盤状体には円柱状体も含み、さらに、一端が開
放された中空円柱状体も含む。また、一対の円盤状体は
支柱によって連結されていても良い。円盤状体の可撓性
基板の端部が接する部分をテーパー状とすれば、この方
向のシール性能は良好となる。また、該円盤状体の少な
くとも外周が長尺状可撓性基板の移動に同期して回転す
る構成としておくことによって、この部分のシール性能
を良好に維持することができる。
(2) The flexible substrate is a long substrate, and a part of it is bent in the length direction and wound around a pair of disc-shaped bodies to form a substantially cylindrical substantially closed space. By using the flexible substrate described above, the productivity can be increased and the above advantages can be utilized. In addition,
The disc-shaped body includes a columnar body, and further includes a hollow columnar body having one end opened. Further, the pair of disc-shaped bodies may be connected by a pillar. If the portion of the disk-shaped body that is in contact with the end of the flexible substrate is tapered, the sealing performance in this direction will be good. Further, by making at least the outer periphery of the disc-shaped body rotate in synchronization with the movement of the long flexible substrate, the sealing performance of this portion can be favorably maintained.

【0011】(3)上記の実質的な閉空間を形成する部分
が複数個存在し、該筒状閉空間形成部を上記可撓性基板
が移動して、筒状閉空間の内壁をなす側の可撓性基板表
面に膜を積層させる構成とすることによって、異なる組
成の膜を積層する場合に望ましくない膜構成物の混入を
抑制することができる。これは、分解成膜性ガスの成膜
域外への流出が抑制される構成となっているためであ
り、分解成膜性ガスが隣の成膜域に拡散するのを抑止す
るスリット構造が少なくとも2段になるためである。
(3) There is a plurality of portions forming the above-mentioned substantially closed space, and the flexible substrate moves through the cylindrical closed space forming portion to form an inner wall of the cylindrical closed space. With the structure in which the film is laminated on the surface of the flexible substrate, it is possible to suppress undesired mixture of film constituents when laminating films having different compositions. This is because the decomposition film forming gas is prevented from flowing out of the film forming region, and at least the slit structure for preventing the decomposition film forming gas from diffusing into the adjacent film forming region is provided. This is because there are two stages.

【0012】(4)上記真空室が分解成膜性ガスの相互拡
散を阻害するように複数の区画に区分されており、該区
画内に上記のプラズマ成膜を内部で行う実質的な筒状閉
空間形成部分が配置され、上記可撓性基板が複数の上記
の実質的な筒状閉空間形成部を移動し、上記筒状閉空間
の内壁をなす側の可撓性基板表面に異なる組成の膜を積
層させる構成とすることによって、装置を長大化させる
ことなく、望ましくない膜構成物の混入をより一層抑制
することができる。これは、分解成膜性ガスが隣の成膜
域に拡散するのを抑止するスリット構造が少なくとも3
段になるためである。
(4) The vacuum chamber is divided into a plurality of compartments so as to prevent the mutual diffusion of the decomposition film-forming gas, and a substantially cylindrical shape in which the plasma film formation is performed inside the compartments. A closed space forming portion is disposed, the flexible substrate moves in the plurality of substantially cylindrical closed space forming portions, and a different composition is formed on the surface of the flexible substrate on the side forming the inner wall of the cylindrical closed space. By adopting a constitution in which the films of (1) are laminated, it is possible to further suppress the undesired mixture of the film constituents without enlarging the device. This is because there is at least 3 slit structures that prevent the decomposed film forming gas from diffusing into the adjacent film forming region.
This is because it becomes a step.

【0013】(5)上記可撓性基板が長尺状の基板であ
り、該基板が上記実質的な筒状閉空間形成部を連続的に
移動し、上記筒状閉空間の内壁をなす側の可撓性基板表
面に膜を積層させる構成とすることによって、生産性を
高めることができ、また、上記の利点を活用することが
できる。
(5) The flexible substrate is an elongated substrate, and the substrate continuously moves in the substantially cylindrical closed space forming portion to form an inner wall of the cylindrical closed space. With the structure in which the film is laminated on the surface of the flexible substrate, the productivity can be increased, and the above advantages can be utilized.

【0014】(6)上記の実質的な筒状閉空間形成部の内
部に分解成膜性ガス導入機構及び排気孔を有する構成と
することによって、分解成膜性ガスの分解成膜域外への
流出を効果的に抑制することができる。
(6) By disposing the decomposition film forming gas introduction mechanism and the exhaust hole inside the substantially cylindrical closed space forming portion, the decomposition film forming gas is discharged to the outside of the decomposition film forming region. Outflow can be effectively suppressed.

【0015】(7)上記の実質的な筒状閉空間形成部の内
部に圧力検知センサを有するとともに、上記排気孔に接
続する排気系に排気コンダクタンス制御機構を有する構
成とすることによって、プラズマ成膜条件の制御性を高
めることができる。
(7) By providing a pressure detection sensor inside the substantially cylindrical closed space forming portion and an exhaust conductance control mechanism in the exhaust system connected to the exhaust hole, the plasma generation is improved. The controllability of the film conditions can be improved.

【0016】(8)上記の実質的な筒状閉空間形成部内部
に排気孔を有するとともに、該形成部外部にも排気孔を
有する構成とすることによって、プラズマ成膜部から漏
洩したガスの他のプラズマ成膜部への拡散侵入を効果的
に抑制することができる。
(8) The gas leaked from the plasma film forming section is formed by providing the exhaust hole inside the substantially cylindrical closed space forming portion and the exhaust hole outside the forming portion. It is possible to effectively prevent diffusion and penetration into other plasma film forming portions.

【0017】(9)上記真空室が分解成膜性ガスの相互拡
散を阻害するように複数の区画に区分されており、区分
された各区画内の実質的な筒状閉空間を形成する部分の
内部と外部とに排気孔を有する構成とすることによっ
て、一つのプラズマ成膜部から漏洩した分解成膜性ガス
が他のプラズマ成膜部に拡散侵入するのをさらに効果的
に抑制することができる。これは、中間排気部が少なく
とも2段となるためである。
(9) The vacuum chamber is divided into a plurality of compartments so as to prevent mutual diffusion of the decomposition film-forming gas, and a portion forming a substantially cylindrical closed space in each of the compartments. With the structure having exhaust holes inside and outside, it is possible to further effectively prevent the decomposed film forming gas leaked from one plasma film forming unit from diffusing into another plasma film forming unit. You can This is because the intermediate exhaust unit has at least two stages.

【0018】(10)上記可撓性基板が導電性基板であり、
該基板を接地電位とし、上記の実質的な筒状閉空間内部
に棒状あるいは円柱状の電極を設置して、該電極に高周
波電力あるいはパルス状電力を供給してプラズマ放電を
生成させる構成とすることによって、可撓性基板の長さ
方向に均一にプラズマ放電を形成することができる。可
撓性基板の幅方向のプラズマ放電領域を特定するために
は、棒状あるいは円柱状の電極の放電を起こしたくない
領域をアースシールドで覆うか、または、放電を起こし
たくない領域の棒状あるいは円柱状の電極の太さを太く
し、導電性基板との距離を狭める等の対策を行えば良
い。電極が同心円状に配置される上記の構成では、棒状
あるいは円柱状の電極が陰極となり、また棒状あるいは
円柱状の電極側の電界強度が強くなる構成なので、可撓
性基板の膜成長面への好ましくないイオンの入射が抑制
される利点も有している。この効果の重要性は、並行平
板型プラズマ成膜装置による水素化非晶質シリコン半導
体膜の形成で、基板が常に陽極側に配置されていること
から理解できる。なお、上記導電性基板は、接地電位と
することができれば、成膜面に絶縁層が形成されていて
も良い。ただし、プラズマ放電に周波数1MHz以上の高
周波を使用する場合には、高周波電力入力側の基板の幅
方向端部での電気的接続を確保することが望ましい。こ
れは、棒状あるいは円柱状の電極と導電性基板とによっ
て高周波に対する同軸線路を構成するためである。
(10) The flexible substrate is a conductive substrate,
The substrate is set to a ground potential, a rod-shaped or columnar electrode is installed in the substantially cylindrical closed space, and high-frequency power or pulsed power is supplied to the electrode to generate plasma discharge. As a result, plasma discharge can be uniformly formed in the length direction of the flexible substrate. In order to specify the plasma discharge area in the width direction of the flexible substrate, the area of the rod-shaped or columnar electrode where discharge is not desired is covered with an earth shield, or the rod-shaped or circular area where discharge is not desired Measures may be taken such as increasing the thickness of the columnar electrode to reduce the distance from the conductive substrate. In the above configuration in which the electrodes are arranged concentrically, the rod-shaped or columnar electrode serves as a cathode, and the electric field strength on the side of the rod-shaped or columnar electrode becomes strong, so that It also has the advantage that unwanted ion injection is suppressed. The importance of this effect can be understood from the fact that the substrate is always arranged on the anode side in the formation of the hydrogenated amorphous silicon semiconductor film by the parallel plate plasma deposition apparatus. Note that the conductive substrate may have an insulating layer formed on its film-forming surface as long as it can be grounded. However, when using a high frequency of 1 MHz or more for plasma discharge, it is desirable to secure electrical connection at the widthwise end of the substrate on the high frequency power input side. This is because the rod-shaped or column-shaped electrode and the conductive substrate form a coaxial line for high frequencies.

【0019】(11)上記の実質的な筒状閉空間形成部内部
に設置した棒状あるいは円柱状の電極に供給する電力を
周波数1MHz以上の高周波とすることは、原料ガスの分
解効率を高め、またプラズマ放電の制御性を高めるのに
有効である。特に、周波数が100MHz以上の高周波を用い
ると、原料ガスの分解効率を著しく高めることが可能に
なる。原料ガスの分解効率が高いと、原料ガスが殆どプ
ラズマ放電域で消費されるので、望ましくない原料ガス
の相互拡散の抑制につながる。なお、この場合、上記の
電極配置は、高周波に対する同軸線路を構成するので、
周方向の均一性の高いプラズマ放電を得ることができ
る。
(11) When the power supplied to the rod-shaped or cylindrical electrode installed inside the above-mentioned substantially cylindrical closed space forming portion is set to a high frequency of 1 MHz or more, the decomposition efficiency of the raw material gas is increased, It is also effective in enhancing controllability of plasma discharge. In particular, when a high frequency of 100 MHz or more is used, the decomposition efficiency of the raw material gas can be significantly increased. When the decomposition efficiency of the raw material gas is high, the raw material gas is mostly consumed in the plasma discharge region, which leads to suppression of undesired mutual diffusion of the raw material gas. In this case, since the electrode arrangement described above constitutes a coaxial line for high frequency,
Plasma discharge with high circumferential uniformity can be obtained.

【0020】(12)以上に述べたように、本発明のプラズ
マ成膜装置は非晶質あるいは微結晶半導体膜を形成する
ために好適な装置であり、水素化シリコン化合物を含有
するガスをプラズマ分解し、可撓性基板表面に水素化非
晶質シリコンあるいは水素化微結晶シリコン、または、
ゲルマニウム、炭素、酸素または窒素を含む非晶質ある
いは微結晶半導体膜を形成するプラズマ成膜方法に適用
することによって、非晶質半導体装置の製造コストを低
減することができる。
(12) As described above, the plasma film forming apparatus of the present invention is an apparatus suitable for forming an amorphous or microcrystalline semiconductor film, and a gas containing a silicon hydride compound is used as a plasma. Decomposes, hydrogenated amorphous silicon or hydrogenated microcrystalline silicon on the flexible substrate surface, or
By applying the method to a plasma film forming method for forming an amorphous or microcrystalline semiconductor film containing germanium, carbon, oxygen, or nitrogen, the manufacturing cost of an amorphous semiconductor device can be reduced.

【0021】(13)特に、可撓性基板の表面に、組成の異
なる半導体層を連続的に積層形成する場合に、層構成元
素の望ましくない相互混入の少ない積層構成非晶質半導
体装置を低コストで製造することができる。
(13) In particular, when semiconductor layers having different compositions are continuously laminated on the surface of a flexible substrate, a laminated amorphous semiconductor device in which layer constituent elements are less likely to be mixed with each other is reduced. It can be manufactured at a cost.

【0022】(14)また、特に、可撓性基板の表面に、ド
ーパントを含有する半導体層と実質的にドーパントを含
有しない半導体層とを連続的に積層形成する場合に、実
質的にドーパントを含有しない半導体層にドーパントの
混入の少ない高性能の非晶質半導体装置を低コストで製
造することができる。
(14) In particular, when a semiconductor layer containing a dopant and a semiconductor layer containing substantially no dopant are continuously laminated on the surface of the flexible substrate, the dopant is substantially contained in the surface. It is possible to manufacture a high-performance amorphous semiconductor device in which a semiconductor layer that does not contain a dopant is less mixed with a low cost.

【0023】(15)また、可撓性基板の表面に、一導電型
のドーパントを含有する半導体層と逆導電型のドーパン
トを含有する半導体層とを連続的に積層形成する場合
に、逆極性のドーパントの混入の少ない半導体層を連続
的に積層形成することができ、そのような構成の高性能
の非晶質半導体装置を低コストで製造することができ
る。
(15) In the case where a semiconductor layer containing a dopant of one conductivity type and a semiconductor layer containing a dopant of the opposite conductivity type are continuously laminated on the surface of the flexible substrate, the reverse polarity is applied. It is possible to continuously form semiconductor layers in which the dopant is less mixed, and a high-performance amorphous semiconductor device having such a configuration can be manufactured at low cost.

【0024】[0024]

【実施例】以下、本発明のプラズマ成膜装置及び成膜方
法について、実施例によって具体的に説明する。
EXAMPLES Hereinafter, the plasma film forming apparatus and the film forming method of the present invention will be specifically described with reference to Examples.

【0025】[0025]

【実施例1】図1は本発明連続プラズマ成膜装置の一実
施例の概略構成を示す模式断面図で、この装置構成は p
‐i‐n 接合の非晶質シリコン太陽電池の製造を想定し
たものである。ここで、1は可撓性基板(ステンレス)で
あり、その一表面には絶縁層が形成してあり、また、そ
の表面に金属導電層を分割形成してある。この面が非晶
質シリコン太陽電池の形成面となるが、図1の場合、そ
の面は下方となる。
[Embodiment 1] FIG. 1 is a schematic sectional view showing a schematic structure of an embodiment of the continuous plasma film forming apparatus of the present invention.
It is intended for the production of amorphous silicon solar cells with an i-n junction. Here, 1 is a flexible substrate (stainless steel), an insulating layer is formed on one surface thereof, and a metal conductive layer is separately formed on the surface thereof. This surface is the surface on which the amorphous silicon solar cell is formed, but in the case of FIG. 1, that surface is the lower surface.

【0026】この装置における基板の移動は下記のよう
に行われる。すなわち、ロール2に巻かれた可撓性基板
1はガイドロール3を介してスリット4を通り、n 層成
膜室5に送り込まれ、また、スリット6を通り、i 層成
膜室7に移動し、さらにスリット8を通り、p 層成膜室
9に移動し、スリット10を通って排出され、ガイドロー
ル11を介して巻き取りロール12に巻き取られる。ロール
収納室も含めてこれらの各室は真空排気されているが、
特にスリット6、8、10の近傍に排気孔を設けた構成と
してある。
The movement of the substrate in this apparatus is performed as follows. That is, the flexible substrate 1 wound on the roll 2 passes through the slit 4 through the guide roll 3 and is fed into the n-layer deposition chamber 5, and also passes through the slit 6 and moves to the i-layer deposition chamber 7. Then, it passes through the slit 8 and moves to the p-layer film forming chamber 9, is discharged through the slit 10, and is wound up by the winding roll 12 through the guide roll 11. Each of these chambers, including the roll storage chamber, is evacuated,
In particular, an exhaust hole is provided near the slits 6, 8 and 10.

【0027】各層形成室内では、可撓性基板1はガイド
ロール12を介して一対の円盤状体(図示せず)に巻きつけ
られ、ほぼ筒状の形状体13を形成し、ガイドロール14を
介してスリットを通り、隣室に送り出される構成となっ
ている。ここで、可撓性基板1を巻きつける一対の円盤
状体は可撓性基板1の進行とともに回転する構成として
おく。また、筒状体13の内部には棒状あるいは円筒状の
中心電極15が設けてあり、可撓性基板1による筒状体13
との間隙部16でプラズマ放電を生成させる構成としてあ
る。従って、この間隙部がプラズマ放電部であり、ここ
に分解成膜性ガスを導入するが、均一性の観点からは、
分解成膜性ガスは中心電極15から可撓性基板1による筒
状体13の方向に放出させる構成としておくことが望まし
い。可撓性基板1による筒状体13で囲まれたプラズマ放
電部16の一端には専用排気孔(図示せず)を設け、また、
プラズマ放電部16の圧力をモニターするセンサ(図示せ
ず)を設置し、さらに、専用排気系には排気コンダクタ
ンスの制御機構(図示せず)を設けて反応圧力の制御を行
う構成としておくことが望ましい。また、可撓性基板1
による筒状体13の外部には、ランプヒータによる基板加
熱機構(図示せず)を設置する構成とし、基板を150℃〜3
00℃に加熱して成膜を行う。
In each layer forming chamber, the flexible substrate 1 is wound around a pair of disc-shaped bodies (not shown) via a guide roll 12 to form a substantially cylindrical body 13 and a guide roll 14 is formed. It passes through the slit and is sent out to the next room. Here, the pair of disc-shaped bodies around which the flexible substrate 1 is wound are configured to rotate as the flexible substrate 1 advances. In addition, a rod-shaped or cylindrical center electrode 15 is provided inside the tubular body 13, and the tubular body 13 made of the flexible substrate 1 is provided.
The structure is such that a plasma discharge is generated in the gap portion 16 between and. Therefore, this gap portion is the plasma discharge portion, and the decomposition film forming gas is introduced therein, but from the viewpoint of uniformity,
It is desirable that the decomposed film forming gas be discharged from the central electrode 15 toward the cylindrical body 13 formed by the flexible substrate 1. A dedicated exhaust hole (not shown) is provided at one end of the plasma discharge portion 16 surrounded by the tubular body 13 formed of the flexible substrate 1, and
A sensor (not shown) for monitoring the pressure of the plasma discharge unit 16 may be installed, and a dedicated exhaust system may be provided with an exhaust conductance control mechanism (not shown) to control the reaction pressure. desirable. In addition, the flexible substrate 1
A substrate heating mechanism (not shown) by a lamp heater is installed outside the tubular body 13 by 150 ° C. to 3 ° C.
A film is formed by heating to 00 ° C.

【0028】[0028]

【実施例2】本発明の構成は多室成膜装置の場合に限ら
ず、単室成膜装置の場合にも大きな利点を有しているた
め、プラズマ放電部の詳細な構成とその効果について、
図2に示す単室構成連続プラズマ成膜装置によって説明
する。なお、図の(a)は全体の構成を示し、(b)は(a)の
プラズマ放電部の A‐A'断面を示す。
Second Embodiment Since the structure of the present invention has a great advantage not only in the case of the multi-chamber film forming apparatus but also in the case of the single-chamber film forming apparatus, the detailed structure of the plasma discharge part and its effect will be described. ,
This will be described with reference to the single chamber continuous plasma deposition apparatus shown in FIG. It should be noted that (a) of the figure shows the entire structure, and (b) shows the AA 'cross section of the plasma discharge part of (a).

【0029】(a)において、1は可撓性基板であり、回
転円盤21に緊密に巻き付けられている。回転円盤21は固
定円盤20と噛み合わされ、回転円盤21と固定円盤20とに
よって端部円盤を形成し、円筒状に巻き付けられた可撓
性基板とによって、ほぼ密閉された放電空間を構成して
いる。このほぼ密閉された放電空間には、専用の排気孔
23及び圧力モニター端子24を設置しておく。また、排気
孔23に接続される排気ラインにには排気コンダクタンス
制御機構を設け、圧力モニターと組み合わせて、プラズ
マ放電部の反応圧力を制御する構成としてある。また、
上記円筒の中心軸部には中心電極15を絶縁体22を介して
固定してあり、成膜ガスは中心電極15から半径方向に供
給することによって成膜特性の高い均一性を得ることが
できる。
In (a), reference numeral 1 is a flexible substrate, which is tightly wound around the rotating disk 21. The rotary disk 21 is meshed with the fixed disk 20, and the rotary disk 21 and the fixed disk 20 form an end disk, and the flexible substrate wound in a cylindrical shape constitutes a substantially sealed discharge space. There is. This almost sealed discharge space has a dedicated exhaust hole
23 and pressure monitor terminal 24 are installed. Further, an exhaust conductance control mechanism is provided in the exhaust line connected to the exhaust hole 23, and in combination with a pressure monitor, the reaction pressure of the plasma discharge part is controlled. Also,
A center electrode 15 is fixed to the center axis of the cylinder through an insulator 22, and a film forming gas can be supplied from the center electrode 15 in a radial direction to obtain high uniformity of film forming characteristics. .

【0030】可撓性基板1の接地接続はガイドロール1
2、14等を介して行うことが可能であるが、1MHz以上の
高周波を中心電極15に供給してプラズマ放電を生起させ
る場合には、可撓性基板1を巻きつける円盤状体20、21
を接地接続し、これとの電気的な接続を緊密にする構成
が望ましい。これは、高周波に対する同軸線路を形成さ
せるためである。ガイドロール12、14の作用によって、
可撓性基板1を一対の円盤状体に緊密に巻きつけること
が可能であり、可撓性基板1がステンレスの場合には、
端部のステンレスが露出していれば緊密な電気的接続が
得られる。可撓性基板がポリイミド等の絶縁体の場合に
は、可撓性基板1による筒状体13の外部にほぼ筒状に接
地電極を設置する必要があるが、そのような構成とする
ことは容易である。以上の構成は電界が中心電極15側に
集中する構成であり、好ましくないイオンの成膜面への
入射を抑制する作用も有する。中心電極15に供給する電
力は13.56MHzの高周波が一般的であるが、2.45MHzのマ
イクロ波であってもよい。これは、電極配置が同軸線路
を形成する構成となっているためである。また、パルス
状の電力であっても特に問題は生じない。ただし、原料
ガスの分解効率を高め、成膜域からの原料ガスの流出を
低減させるためには、マイクロ波の利用が望ましい。な
お、可撓性基板1は、円筒状に屈曲させることによって
幅方向の剛性が高くなり、中心電極15からの距離がほぼ
一様となって、プラズマ放電の均一性を確保することが
できる。
The ground connection of the flexible substrate 1 is the guide roll 1
Although it can be performed through 2, 14, etc., when a high frequency of 1 MHz or more is supplied to the center electrode 15 to generate plasma discharge, the disk-shaped body 20, 21 around which the flexible substrate 1 is wound.
Is preferably connected to the ground and the electrical connection therewith is tight. This is to form a coaxial line for high frequencies. By the action of the guide rolls 12 and 14,
The flexible substrate 1 can be tightly wound around a pair of disc-shaped bodies, and when the flexible substrate 1 is stainless steel,
A tight electrical connection can be obtained if the stainless steel at the end is exposed. When the flexible substrate is an insulator such as polyimide, it is necessary to install the ground electrode in a substantially cylindrical shape outside the cylindrical body 13 formed of the flexible substrate 1. However, such a configuration is not possible. It's easy. The above configuration is a configuration in which the electric field is concentrated on the side of the central electrode 15, and also has an action of suppressing the incidence of undesired ions on the film formation surface. The power supplied to the center electrode 15 is generally a high frequency of 13.56 MHz, but may be a microwave of 2.45 MHz. This is because the electrode arrangement is configured to form a coaxial line. Further, even if pulsed power is used, no particular problem occurs. However, in order to improve the decomposition efficiency of the raw material gas and reduce the outflow of the raw material gas from the film formation region, it is desirable to use microwaves. By bending the flexible substrate 1 into a cylindrical shape, the rigidity in the width direction becomes high, and the distance from the center electrode 15 becomes substantially uniform, so that the uniformity of plasma discharge can be ensured.

【0031】以上の構成を分解成膜性ガスの閉じ込めと
いう観点から図1に戻って説明すると、プラズマ放電部
16から可撓性基板1の幅方向への分解成膜性ガスの流出
が抑制されており、プラズマ放電部16からの分解成膜性
ガスの流出は、ガイドロール12とガイドロール14との間
隙のみで起こる。この流出は、ガイドロール17を追加す
ることによって低減することができる。このガイドロー
ル17は可撓性基板1の端部のみに接し、成膜面には間隙
を保つ構造のロールである。ガイドロール17は可撓性基
板1の成膜面が相互に擦過するのを防止する作用も有し
ている。
The above structure will be described by returning to FIG. 1 from the viewpoint of confining the decomposition film forming gas.
The outflow of the decomposed film forming gas from the width direction of the flexible substrate 1 from 16 is suppressed, and the outflow of the decomposed film forming gas from the plasma discharge part 16 is caused by the gap between the guide roll 12 and the guide roll 14. Only happens. This outflow can be reduced by adding a guide roll 17. The guide roll 17 has a structure in which only the end portion of the flexible substrate 1 is in contact with the film forming surface and a gap is maintained. The guide roll 17 also has a function of preventing the film-forming surfaces of the flexible substrate 1 from rubbing against each other.

【0032】ところで、各成膜室間には分解成膜性ガス
の相互拡散を抑制するスリットが設けられているので、
各プラズマ放電成膜部間は少なくとも3段の分解成膜性
ガス相互拡散抑制機構で隔てられた構成となっている。
可撓性基板1がほぼ一直線状に移動する従来構成では、
対応する分解成膜性ガス相互拡散抑制機構は一段のみで
あるので、上記本発明の構成とすることによって、他の
プラズマ放電成膜部に供給された分解成膜性ガスの混入
が大幅に抑制されることになる。本実施例の構成は、前
述したように、p‐i‐n 構造の水素化非晶質シリコン太
陽電池の製造を想定したものであるが、n 層成膜部及び
p 層成膜部からの i 層成膜部へのドーパントの混入が
大幅に抑制され、光電変換効率の高い太陽電池を連続的
に製造することが可能となっている。
By the way, since a slit for suppressing mutual diffusion of the decomposition film forming gas is provided between the film forming chambers,
The plasma discharge film forming sections are separated by at least three decomposition film forming gas mutual diffusion suppressing mechanisms.
In the conventional configuration in which the flexible substrate 1 moves in a substantially straight line,
Since the corresponding decomposition film forming gas mutual diffusion suppressing mechanism is only one stage, by adopting the above-mentioned configuration of the present invention, the mixing of the decomposition film forming gas supplied to the other plasma discharge film forming section is significantly suppressed. Will be done. As described above, the structure of this example is based on the assumption of manufacturing a hydrogenated amorphous silicon solar cell having a pin structure.
The mixture of dopants from the p-layer film formation section to the i-layer film formation section is greatly suppressed, and it is possible to continuously manufacture solar cells with high photoelectric conversion efficiency.

【0033】なお、上記の例においては、p‐i‐n 構造
が一層のみの水素化非晶質シリコン太陽電池を製造する
場合の例について説明したが、p‐i‐n 構造を二層ある
いは三層積層した構造の積層型太陽電池を製造する場合
には、プラズマ放電成膜室を6室あるいは9室以上とす
る構成とすれば良い。このような積層型太陽電池を可撓
性基板1がほぼ一直線状に移動する従来構成の製造装置
で製造するためには、ドーパントの相互拡散を抑制する
ために、p 層成膜室と n 層成膜室との間に中間排気室
を設ける必要があったが、本発明の構成とすることによ
って、特にこのような中間排気室を設けることなく、ド
ーパントの相互拡散を抑制することができる。
In the above example, an example of manufacturing a hydrogenated amorphous silicon solar cell having only one pin structure was described, but the pin structure has two layers or two layers. In the case of manufacturing a laminated solar cell having a structure in which three layers are laminated, the plasma discharge film forming chamber may have six chambers or nine chambers or more. In order to manufacture such a stacked solar cell with a manufacturing apparatus having a conventional structure in which the flexible substrate 1 moves in a substantially straight line, in order to suppress mutual diffusion of dopants, a p-layer deposition chamber and an n-layer are formed. Although it was necessary to provide an intermediate exhaust chamber with the film forming chamber, the configuration of the present invention makes it possible to suppress interdiffusion of dopants without providing such an intermediate exhaust chamber.

【0034】以上、本発明のプラズマ成膜装置及びプラ
ズマ成膜方法について、太陽電池の製造を例として説明
したが、本発明は、これに限定されるものではなく、薄
膜製造全般に適用することができる。
Although the plasma film forming apparatus and the plasma film forming method of the present invention have been described by taking the production of a solar cell as an example, the present invention is not limited to this and can be applied to thin film production in general. You can

【0035】[0035]

【発明の効果】以上述べてきたように、プラズマ成膜装
置及びプラズマ成膜方法を本発明構成の装置及び方法と
することによって、従来技術の有していた課題を解決し
て、第一に、装置設置面積が小さいコンパクトな装置構
成で、可撓性基板の幅方向への撓みに起因するプラズマ
放電電極との間隔変動を抑制した成膜均一性が高い構成
の、また、隣接する成膜室間の成膜原料ガスの相互拡散
を抑制した、可撓性基板への連続プラズマ成膜装置を提
供すること、第二に、生産性が高く、かつ、組成が異な
る半導体層を積層形成する場合に、膜組成の相互混入の
少ない、特にドーパントの相互混入の少ない、可撓性基
板への連続プラズマ形成方法を提供することができた。
As described above, by using the plasma film forming apparatus and the plasma film forming method as the apparatus and method of the present invention, the problems of the prior art can be solved. In a compact device configuration in which the device installation area is small, a variation in the gap between the flexible substrate and the plasma discharge electrode caused by the bending of the flexible substrate in the width direction is suppressed, and the film formation is highly uniform. To provide a continuous plasma film forming apparatus on a flexible substrate in which mutual diffusion of film forming source gases between chambers is suppressed. Secondly, semiconductor layers having high productivity and different compositions are laminated and formed. In this case, it was possible to provide a continuous plasma formation method on a flexible substrate in which the film composition was less likely to be mixed with each other, especially the dopant was less mixed with each other.

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

【図1】本発明の多室構成連続プラズマ成膜装置の一実
施例の構成を示す模式断面図。
FIG. 1 is a schematic cross-sectional view showing the configuration of an example of a multi-chamber continuous plasma deposition apparatus of the present invention.

【図2】本発明の単室構成連続プラズマ成膜装置の一実
施例の構成を示す模式断面図。
FIG. 2 is a schematic cross-sectional view showing the configuration of an example of a single-chamber continuous plasma deposition apparatus of the present invention.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1…基板、2、12…ロール、3、11…ガイドロール、
4、6、8、10…スリット、5… n 層成膜室、7… i
層成膜室、9… p 層成膜室、12、14…ガイドロール、1
3…基板筒状体、15…中心電極、16…プラズマ放電部、1
7…補助ガイドロール、18…真空室、19…真空室壁、20
…固定円盤、21…回転円盤、22…絶縁体、23…排気孔、
24…圧力モニター。
1 ... Substrate, 2, 12 ... Roll, 3, 11 ... Guide roll,
4, 6, 8, 10 ... Slits, 5 ... n layer deposition chamber, 7 ... i
Layer deposition chamber, 9 ... p Layer deposition chamber, 12, 14 ... Guide roll, 1
3 ... Substrate tubular body, 15 ... Center electrode, 16 ... Plasma discharge part, 1
7 ... Auxiliary guide roll, 18 ... Vacuum chamber, 19 ... Vacuum chamber wall, 20
… Fixed disk, 21… Rotating disk, 22… Insulator, 23… Exhaust hole,
24 ... Pressure monitor.

Claims (15)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】真空室内に設置した可撓性基板を屈曲させ
てほぼ筒状体を形成し、該筒状体と該筒状体の両端面を
塞ぐ一対の構造体とによって実質的な閉空間を形成する
機構と、該実質的閉空間内に分解成膜性ガスを導入し、
該空間内にプラズマ放電を生成させ、上記筒状体の内壁
を形成する可撓性基板表面に膜成長を行わせる機構とか
らなることを特徴とするプラズマ成膜装置。
1. A flexible substrate installed in a vacuum chamber is bent to form a substantially tubular body, and the tubular body and a pair of structural bodies closing both end surfaces of the tubular body substantially closes the tubular body. A mechanism for forming a space and introducing a decomposed film forming gas into the substantially closed space,
A plasma film forming apparatus comprising: a mechanism for generating plasma discharge in the space to grow a film on a surface of a flexible substrate forming an inner wall of the cylindrical body.
【請求項2】上記可撓性基板が長尺状の基板であり、そ
の一部分を長さ方向に屈曲させて一対の円盤状体に巻き
つけてほぼ円筒状の実質的な閉空間を形成した可撓性基
板であることを特徴とする請求項1記載のプラズマ成膜
装置。
2. The flexible substrate is a long substrate, and a portion of the flexible substrate is bent in the length direction and wound around a pair of disc-shaped bodies to form a substantially cylindrical substantially closed space. The plasma film forming apparatus according to claim 1, wherein the plasma film forming apparatus is a flexible substrate.
【請求項3】上記実質的な閉空間を形成する部分が複数
個存在し、該筒状閉空間形成部を上記可撓性基板が移動
して、筒状閉空間の内壁をなす側の可撓性基板表面に膜
を積層させる構成としたことを特徴とする請求項1、2
の何れかに記載のプラズマ成膜装置。
3. A plurality of portions forming the substantially closed space are present, and the flexible substrate moves through the cylindrical closed space forming portion to form an inner wall of the cylindrical closed space. 3. A structure in which a film is laminated on the surface of a flexible substrate.
The plasma film forming apparatus as described in any one of 1.
【請求項4】上記真空室が分解成膜性ガスの相互拡散を
阻害するように複数の区画に区分されており、該区画内
に上記のプラズマ成膜を内部で行う実質的な筒状閉空間
形成部分が配置され、上記可撓性基板が複数の上記の実
質的な筒状閉空間形成部を移動し、上記筒状閉空間の内
壁をなす側の可撓性基板表面に異なる組成の膜を積層さ
せる構成としたことを特徴とする請求項1〜3の何れか
に記載のプラズマ成膜装置。
4. The vacuum chamber is divided into a plurality of compartments so as to prevent mutual diffusion of the decomposition film-forming gas, and a substantially cylindrical closed structure for internally performing the plasma film formation in the compartments. A space forming portion is arranged, the flexible substrate moves in the plurality of substantially cylindrical closed space forming portions, and the flexible substrate surface on the side forming the inner wall of the cylindrical closed space has a different composition. The plasma film forming apparatus according to claim 1, wherein the film is laminated.
【請求項5】上記可撓性基板が長尺状の基板であり、該
基板が上記実質的な筒状閉空間形成部を連続的に移動
し、上記筒状閉空間の内壁をなす側の可撓性基板表面に
膜を積層させる構成としたことを特徴とする請求項3、
4の何れかに記載のプラズマ成膜装置。
5. The flexible substrate is a long substrate, and the substrate moves continuously in the substantially cylindrical closed space forming portion to form an inner wall of the cylindrical closed space. 4. A structure in which a film is laminated on the surface of the flexible substrate,
4. The plasma film forming apparatus according to any one of 4 above.
【請求項6】上記の実質的な筒状閉空間形成部の内部に
分解成膜性ガス導入機構及び排気孔を有することを特徴
とする請求項1〜5の何れかに記載のプラズマ成膜装
置。
6. The plasma film forming method according to claim 1, wherein a decomposition film forming gas introducing mechanism and an exhaust hole are provided inside the substantially cylindrical closed space forming portion. apparatus.
【請求項7】上記の実質的な筒状閉空間形成部の内部に
圧力検知センサを有するとともに、上記排気孔に接続す
る排気系に排気コンダクタンス制御機構を有することを
特徴とする請求項1〜6の何れかに記載のプラズマ成膜
装置。
7. A pressure detecting sensor is provided inside the substantially cylindrical closed space forming portion, and an exhaust conductance control mechanism is provided in an exhaust system connected to the exhaust hole. 6. The plasma film forming apparatus according to any one of 6.
【請求項8】上記の実質的な筒状閉空間形成部内部に排
気孔を有するとともに、該形成部外部にも排気孔を有す
ることを特徴とする請求項1〜7の何れかに記載のプラ
ズマ成膜装置。
8. An exhaust hole is provided inside the substantially cylindrical closed space forming portion, and an exhaust hole is also provided outside the forming portion, according to any one of claims 1 to 7. Plasma deposition system.
【請求項9】上記真空室が分解成膜性ガスの相互拡散を
阻害するように複数の区画に区分されており、区分され
た各区画内の実質的な筒状閉空間を形成する部分の内部
と外部とに排気孔を有することを特徴とする請求項4記
載のプラズマ成膜装置。
9. The vacuum chamber is divided into a plurality of compartments so as to hinder the mutual diffusion of the decomposition film forming gas, and a portion of each divided compartment that forms a substantially cylindrical closed space. 5. The plasma film forming apparatus according to claim 4, wherein the inside and outside have exhaust holes.
【請求項10】上記可撓性基板が導電性基板であり、該
基板を接地電位とし、上記の実質的な筒状閉空間内部に
棒状あるいは円柱状の電極を設置して、該電極に高周波
電力あるいはパルス状電力を供給してプラズマ放電を生
成させる構成としたことを特徴とする請求項1〜9の何
れかに記載のプラズマ成膜装置。
10. The flexible substrate is a conductive substrate, the substrate is at ground potential, and rod-shaped or column-shaped electrodes are installed inside the substantially cylindrical closed space, and high-frequency waves are applied to the electrodes. The plasma film forming apparatus according to claim 1, wherein the plasma film forming apparatus is configured to generate a plasma discharge by supplying electric power or pulsed electric power.
【請求項11】上記の実質的な筒状閉空間形成部内部に
設置した棒状あるいは円柱状の電極に供給する電力が周
波数1MHz以上の高周波であることを特徴とするプラズ
マ成膜装置。
11. A plasma film forming apparatus, wherein electric power supplied to a rod-shaped or columnar electrode installed inside the substantially cylindrical closed space forming portion is a high frequency of 1 MHz or more.
【請求項12】請求項1〜11の何れかに記載の成膜装置
を用い、水素化シリコン化合物を含有するガスをプラズ
マ分解し、可撓性基板表面に水素化非晶質シリコンある
いは水素化微結晶シリコン、または、ゲルマニウム、炭
素、酸素または窒素を含む非晶質あるいは微結晶の半導
体膜を形成することを特徴とするプラズマ成膜方法。
12. The film-forming apparatus according to claim 1, wherein a gas containing a silicon hydride compound is plasma-decomposed and hydrogenated amorphous silicon or hydrogenated on the surface of the flexible substrate. A plasma film forming method comprising forming an amorphous or microcrystalline semiconductor film containing microcrystalline silicon or germanium, carbon, oxygen or nitrogen.
【請求項13】上記可撓性基板の表面に、組成の異なる
半導体層を連続的に積層形成することを特徴とする請求
項12記載のプラズマ成膜方法。
13. The plasma film forming method according to claim 12, wherein semiconductor layers having different compositions are continuously laminated on the surface of the flexible substrate.
【請求項14】上記可撓性基板の表面に、ドーパントを
含有する半導体層と実質的にドーパントを含有しない半
導体層とを連続的に積層形成することを特徴とする請求
項12記載のプラズマ成膜方法。
14. The plasma process according to claim 12, wherein a semiconductor layer containing a dopant and a semiconductor layer containing substantially no dopant are continuously laminated on the surface of the flexible substrate. Membrane method.
【請求項15】上記可撓性基板の表面に、一導電型のド
ーパントを含有する半導体層と逆導電型のドーパントを
含有する半導体層とを連続的に積層形成することを特徴
とする請求項12記載のプラズマ成膜方法。
15. A semiconductor layer containing a dopant of one conductivity type and a semiconductor layer containing a dopant of an opposite conductivity type are continuously laminated on the surface of the flexible substrate. 12. The plasma film forming method described in 12.
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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2001015210A1 (en) * 1999-08-21 2001-03-01 Lg Electronics Inc. Apparatus for forming polymer continuously on the surface of metal by dc plasma polymerization
EP1264005A1 (en) * 2000-03-10 2002-12-11 Lg Electronics Inc. Plasma polymerization system and method for plasma polymerization
JP2012188687A (en) * 2011-03-09 2012-10-04 Toppan Printing Co Ltd Film forming device

Cited By (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2001015210A1 (en) * 1999-08-21 2001-03-01 Lg Electronics Inc. Apparatus for forming polymer continuously on the surface of metal by dc plasma polymerization
EP1212785A1 (en) * 1999-08-21 2002-06-12 Lg Electronics Inc. Apparatus for forming polymer continuously on the surface of metal by dc plasma polymerization
AU769045B2 (en) * 1999-08-21 2004-01-15 Lg Electronics Inc. Apparatus for forming polymer continuously on the surface of metal by DC plasma polymerization
US6705245B1 (en) 1999-08-21 2004-03-16 Lg Electronics Inc. Apparatus for forming polymer continuously on the surface of metal by DC plasma polymerization
EP1264005A1 (en) * 2000-03-10 2002-12-11 Lg Electronics Inc. Plasma polymerization system and method for plasma polymerization
EP1264005A4 (en) * 2000-03-10 2005-04-13 Lg Electronics Inc Plasma polymerization system and method for plasma polymerization
JP2012188687A (en) * 2011-03-09 2012-10-04 Toppan Printing Co Ltd Film forming device

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