JP4794741B2 - Deposited film forming method and deposited film forming apparatus - Google Patents
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Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、プラズマCVD法により、長尺の基板上に連続的に堆積膜を形成する堆積膜形成方法および堆積膜形成装置に関する。
【0002】
【従来の技術】
従来、帯状基板の表面上に薄膜を連続して形成する堆積膜形成装置としては、例えばロール・ツー・ロール(Roll to Roll)方式を採用した連続プラズマCVD法による堆積膜形成装置が知られており、米国特許第4,400,409号に開示されている。
【0003】
この装置によれば、複数のグロー放電領域を設け、所望の幅の十分に長い帯状基板が順次貫通する経路に沿って各グロー放電領域を配置し、各グロー放電領域において必要とされる導電型の半導体層を堆積形成しつつ、上記基板をその長手方向に連続的に搬送せしめることによって、半導体接合を有する大面積の素子を連続的に形成することができるとされている。こうしたことから、このロール・ツー・ロール方式は大面積の半導体素子の量産に適する方法といえる。
【0004】
従来のCVD法においては、原料ガスを分解し堆積膜を形成するためのグロー放電プラズマ励起手段として高周波(具体的にはRF)放電が広く用いられてきた。その一方で、近年、マイクロ波を用いたプラズマプロセスが注目されている。
【0005】
マイクロ波は、従来のRFを用いた場合に比較して周波数が高いため、エネルギー密度を高めることが可能であり、プラズマを効率よく発生させ、持続させることに適している。
【0006】
例えば、米国特許第4,517,223号明細書及び同第4,504,518号明細書には、低圧下でのマイクロ波グロー放電プラズマ内で小面積の基板上に薄膜を堆積形成させる方法が開示されているが、マイクロ波によれば、RFに比較して低圧下での放電が可能で、膜特性の低下の原因となる活性種のポリマリゼイションを防ぎ、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押え、かつ堆積速度の飛躍的向上が図れるとされている。
【0007】
半導体接合素子、例えば太陽電池の量産化には、ロール・ツー・ロール方式を採用した連続プラズマCVD法による堆積膜形成装置の堆積領域の大面積化が必要不可欠である。
【0008】
【発明が解決しようとする課題】
従来のマイクロ波CVD法およびRFプラズマCVD法を用いた装置により作製された堆積膜は、堆積速度の増加や放電領域の拡大に伴い、幅方向に大きなばらつきを生じる。
【0009】
また、その堆積速度は、プラズマを発生させるための放電エネルギーの種類や放電条件(例えば、放電電力、放電周波数)や真空容器内での原料ガスの流量、流速、圧力などによって大きく変化し、原料ガスの濃度分布やプラズマ密度分布の変化については考慮されておらず、大面積の堆積領域に均一な膜厚と膜質を有する堆積膜が形成できないという問題がある。
【0010】
例えば、マイクロ波プラズマCVD法において、太陽電池セルとしての特性を追求する場合、マイクロ波電力を小さく、RFバイアス導入電力を大きくすることが必要である。しかしながら、この条件により得られた堆積膜の堆積膜厚分布は、マイクロ波導入部からの距離に対して分布が生じ、その堆積膜厚はマイクロ波導入部の距離が大きくなるにつれて薄くなる。
【0011】
こうしたプラズマCVD法を大面積の堆積膜に適用する場合、任意の成膜条件にわたって、大面積の均一な膜厚と膜質を有する堆積膜を得ることは難しい。
【0012】
以上のように、従来のロール・ツー・ロール方式による半導体積層膜の連続形成装置では、高速成膜が可能なマイクロ波プラズマCVD法によって形成した場合に、光起電力素子の特性に基板幅方向におけるむらを生じ易いという問題点がある。
【0013】
本発明の目的は、上記の課題に鑑み、膜厚むら及び膜質むらのない半導体層を堆積して、特性むらのない光起電力素子を得ることができる堆積膜形成方法および堆積膜形成装置を提供することにある。
【0014】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成すべく、本発明の堆積膜形成方法は、複数の連続した真空容器内にプラズマを生起させ、帯状基板をその長手方向に連続的に移動させながら、この基板上に連続的に堆積膜を形成する堆積膜形成方法において、放電容器の開口部を、堆積速度分布の測定に基づいて、基板幅方向における堆積膜厚のむらが減少するように形状を設定した開口調整板で開口調整して、成膜を行うものである。
【0015】
上記堆積膜形成方法において、
放電空間の前記帯状基板の搬送方向をX方向、
放電空間の前記帯状基板の面内で且つ搬送方向に垂直な方向をY方向、
放電空間内の帯状基板膜堆積面が通過する任意の点(xi,yj)において測定された前記帯状基板への膜の堆積速度をd(xi,yj)、
(但し、i=1,2,…,m、j=1,2,…,n、ここでm,nは共に3以上)
基板搬送速度をv、
理想的な堆積膜厚をδとした上で、
放電空間上のy=yjにおけるX方向での堆積速度分布を前記d(xi,yj)から二次曲線で近似し、下記(1)式を得、
dj(x,yj)=dj(vt,yj)=ajt2+bjt+cj (∵x=vt、tは時間) …(1)
さらに、放電空間上のy=yjにおける堆積膜厚δj(x,yj)が前記δとなるように下記(2)式を得、
【0016】
【数5】
上記(1)式を(2)式に代入し、これを満たす点Aj(vtj1,yj),点Bj(vtj2,yj)を求め、
それぞれ3点以上の点Aj及びBjからそれぞれの近似曲線として下記(3)及び(4)式を得、
x=F1(y) …(3)
x=F2(y) …(4)
(3)式を満たす曲線および(4)式を満たす曲線が、それぞれ放電容器の開口部のX方向の両端部(基板搬送方向の両端部にあたる曲線)となるように設定し、放電容器の開口部を開口調整して帯状基板の堆積領域を制限する。
【0017】
また、放電空間のX方向の中心位置から前記点Aj(vtj1,yj)と前記点Bj(vtj2,yj)までの距離が等しくなるように、点Aj(vtj1,yj)及び点Bj(vtj2,yj)を求めることが好ましい。
また、上記開口調整板の形状は、帯状基板の幅方向堆積速度分布から求められる前記点Aj(vtj1,yj)を通る弧および前記点Bj(vtj2,yj)を通る弧が、放電容器の開口部のX方向の両端部の形状となるように設定し、放電容器の開口部を開口調整して帯状基板の堆積領域を制限することが好ましい。
【0018】
さらに、上記開口調整板の形状が、帯状基板の幅方向堆積速度分布から求められる開口形状の±10%以内になるように設定されることが好ましい。
【0019】
そして、開口調整板の形状が、堆積膜の帯状基板の幅方向における膜厚分布のむらが10%以内になるように設定されることが好ましい。
【0020】
また、上記堆積膜が、マイクロ波プラズマCVD法により形成されることが好ましい。
【0021】
さらに、複数の放電容器内をロール状に巻かれた状態から引き出された帯状基板が連続的に移動して再びロール状に巻かれるロール・ツー・ロール方式を採用することが好ましい。
【0022】
一方、本発明の堆積膜形成装置は、複数の連続した真空容器内にプラズマを生起させ、帯状基板を長手方向に連続的に移動させながら、該基板上に連続的に堆積膜を形成する堆積膜形成装置において、放電容器の開口部に、堆積速度分布の測定に基づいて、基板幅方向における堆積膜厚のむらが減少するように形状を設定した開口調整板を設けるものである。
【0023】
上記堆積膜形成装置において、
放電空間の前記帯状基板の搬送方向をX方向、
放電空間の前記帯状基板の面内で且つ搬送方向に垂直な方向をY方向、
放電空間内の帯状基板膜堆積面が通過する任意の点(xi,yj)において測定された前記帯状基板への膜の堆積速度をd(xi,yj)、
(但し、i=1,2,…,m、j=1,2,…,n、ここでm,nは共に3以上)
基板搬送速度をv、
理想的な堆積膜厚をδとした上で、
放電空間上のy=yjにおけるX方向での堆積速度分布を前記d(xi,yj)から二次曲線で近似し、下記(1)式を得、
dj(x,yj)=dj(vt,yj)=ajt2+bjt+cj (∵x=vt、tは時間) …(1)
さらに、放電空間上のy=yjにおける堆積膜厚δj(x,yj)が前記δとなるように下記(2)式を得、
【0024】
【数6】
上記(1)式を(2)式に代入し、これを満たす点Aj(vtj1,yj),点Bj(vtj2,yj)を求め、
それぞれ3点以上の点Aj及びBjからそれぞれの近似曲線として下記(3)及び(4)式を得、
x=F1(y) …(3)
x=F2(y) …(4)
(3)式を満たす曲線および(4)式を満たす曲線が、それぞれ放電容器の開口部のX方向の両端部となるように設定し、放電容器の開口部に帯状基板の堆積領域を制限するための開口調整板を設置する。
【0025】
また、放電空間のX方向の中心位置から前記点Aj(vtj1,yj)と前記点Bj(vtj2,yj)までの距離が等しくなるように、点Aj(vtj1,yj)及び点Bj(vtj2,yj)を求めることが好ましい。
また、上記開口調整板の形状は、帯状基板の幅方向堆積速度分布から求められる前記点Aj(vtj1,yj)を通る弧および前記点Bj(vtj2,yj)を通る弧が、放電容器の開口部のX方向の両端部の形状となるように設定し、放電容器の開口部に帯状基板の堆積領域を制限するための開口調整板を設置することが好ましい。
【0026】
さらに、上記開口調整板の形状を、帯状基板の幅方向堆積速度分布から求められる開口調整板の形状の±10%以内になるような形状を有する開口調整板を設置することが好ましい。
【0027】
そして、上記堆積膜の帯状基板の幅方向における膜厚分布のむらを10%以内になるような形状を有する開口調整板を設置することが好ましい。
【0028】
また、上記堆積膜は、マイクロ波プラズマCVD装置により形成されることが好ましい。
【0029】
さらに、複数の放電容器内をロール状に巻かれた状態から引き出された帯状基板が連続的に移動して再びロール状に巻かれるロール・ツー・ロール方式の装置として形成することが好ましい。
【0030】
プラズマCVD法を用いた堆積膜形成方法では、成膜領域を拡大するために放電空間を広げた場合、堆積膜の膜厚に分布が生じる。また、マイクロ波電力の導入方法や堆積膜の成膜条件により、その分布は大きく変化する。例えば、マイクロ波電力を1方向から導入した場合と2方向から導入した場合とでは、堆積速度分布は大きく異なる。
【0031】
本発明では、堆積速度分布を測定し、基板幅方向における堆積膜厚が均一になるように、開口調整板の形状を定める。開口調整板を放電容器の開口部に設けることにより、基板と放電領域を遮断し、帯状基板上に堆積する領域を制限することができる。この方法により、大面積にわたって均一な膜厚を有する堆積膜を形成することができる。
【0032】
さらに、堆積膜の成膜条件を最適化するために、成膜条件を変更した場合においても、その都度開口調整板の形状を再決定することにより、均一な膜厚を有する堆積膜を形成することができる。
【0033】
具体的に、開口調整板の形状を、帯状基板の幅方向堆積速度分布から求められる開口形状の±10%以内に設定する方法としては、開口部の両端部の曲線が、前述したx=F1(y)及びx=F2(y)から±10%以内ずれるように設定することが考えられる。
【0034】
具体的には、開口部の一端の曲線が、
【0035】
【数7】
で表される領域内に存在するようにし、
開口部の他端の曲線が
【0036】
【数8】
で表される領域内に存在するようにする。
【0037】
そこで本発明は、複数の連続した真空容器内にプラズマを生起させ、帯状基板をその長手方向に連続的に移動させながら、該基板上に連続的に堆積膜を形成する堆積膜形成方法において、
放電空間の前記帯状基板の搬送方向をX方向、
放電空間の前記帯状基板の面内で且つ搬送方向に垂直な方向をY方向、
放電空間内の帯状基板膜堆積面が通過する任意の点(xi,yj)において測定された前記帯状基板への膜の堆積速度をd(xi,yj)、
(但し、i=1,2,…,m、j=1,2,…,n、ここでm,nは共に3以上)
基板搬送速度をv、
理想的な堆積膜厚をδとした上で、
放電空間上のy=yjにおけるX方向での堆積速度分布を前記d(xi,yj)から二次曲線で近似し、下記(1)式を得、
dj(x,yj)=dj(vt,yj)=ajt2+bjt+cj (∵x=vt、tは時間) …(1)
さらに、放電空間上のy=yjにおける堆積膜厚δj(x,yj)が前記δとなるように下記(2)式を得、
【0038】
【数9】
上記(1)式を(2)式に代入し、これを満たす点Aj(vtj1,yj),点Bj(vtj2,yj)を求め、
それぞれ3点以上の点Aj及びBjからそれぞれの近似曲線として下記(3)及び(4)式を得、
x=F1(y) …(3)
x=F2(y) …(4)
さらに上記(3)式及び(4)式に基づいて定められる下記不等式(5)及び(6)を得、
1.1F1(y)−0.1F2(y)≦X≦0.9F1(y)+0.1F2(y) …(5)
0.9F2(y)+0.1F1(y)≦X≦1.1F2(y)−0.1F1(y) …(6)
(5)式を満たす曲線および(6)式を満たす曲線が、それぞれ放電容器の開口部のX方向の両端部となるように設定し、放電容器の開口部を開口調整して帯状基板の堆積領域を制限することを特徴とする堆積膜形成方法を提供する。
【0039】
また、本発明は、複数の連続した真空容器内にプラズマを生起させ、帯状基板をその長手方向に連続的に移動させながら、該基板上に連続的に堆積膜を形成する堆積膜形成装置において、
放電空間の前記帯状基板の搬送方向をX方向、
放電空間の前記帯状基板の面内で且つ搬送方向に垂直な方向をY方向、
放電空間内の帯状基板膜堆積面が通過する任意の点(xi,yj)において測定された前記帯状基板への膜の堆積速度をd(xi,yj)、
(但し、i=1,2,…,m、j=1,2,…,n、ここでm,nは共に3以上)
基板搬送速度をv、
理想的な堆積膜厚をδとした上で、
放電空間上のy=yjにおけるX方向での堆積速度分布を前記d(xi,yj)から二次曲線で近似し、下記(1)式を得、
dj(x,yj)=dj(vt,yj)=ajt2+bjt+cj (∵x=vt、tは時間) …(1)
さらに、放電空間上のy=yjにおける堆積膜厚δj(x,yj)が前記δとなるように下記(2)式を得、
【0040】
【数10】
上記(1)式を(2)式に代入し、これを満たす点Aj(vtj1,yj),点Bj(vtj2,yj)を求め、
それぞれ3点以上の点Aj及びBjからそれぞれの近似曲線として下記(3)及び(4)式を得、
x=F1(y) …(3)
x=F2(y) …(4)
さらに上記(3)式及び(4)式に基づいて定められる下記不等式(5)及び(6)を得、
1.1F1(y)−0.1F2(y)≦X≦0.9F1(y)+0.1F2(y) …(5)
0.9F2(y)+0.1F1(y)≦X≦1.1F2(y)−0.1F1(y) …(6)
(5)式を満たす曲線および(6)式を満たす曲線が、それぞれ放電容器の開口部のX方向の両端部となるように設定し、放電容器の開口部を開口調整して帯状基板の堆積領域を制限することを特徴とする堆積膜形成装置を提供する。
【0041】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の好適な実施の形態を添付図面に基づいて詳細に説明するが、本発明はこれらの実施の形態に限られない。
【0042】
本発明は、上述のように、帯状基板をその長手方向に連続的に搬送して基板表面に機能性堆積膜を形成する装置において、放電容器の開口部に設けた開口調整板より、帯状基板と放電領域を遮断し、帯状基板上に堆積する領域を制御することを可能にしたものである。
【0043】
これにより、従来のプラズマCVD法による堆積膜形成方法の大きな課題である放電空間の拡大による堆積膜の大面積化と同時に、帯状基板上に堆積する膜の膜厚および膜質分布を均一化が可能になる。
【0044】
本発明で使用した堆積膜形成装置について、図面を参照して説明する。本発明で使用した装置は、図2に示す従来のロール・ツー・ロール方式の連続プラズマCVD装置である。
【0045】
図2において、堆積膜形成装置は、基本的には帯状基板の巻き出し室201、高周波プラズマCVD法によるn型半導体層真空容器202、i型半導体層真空容器203、i型半導体層真空容器204、p型半導体層真空容器205、内部に2個の放電容器207a、207bを有するマイクロ波プラズマCVD法によるi型半導体層真空容器206、および帯状基板の巻き取り室208から構成されており、各真空容器202〜206の間はそれぞれガスゲート209によって接続されている。
【0046】
本発明の装置において、帯状基板210は巻き出し室201内のボビン211から巻き出され、巻き取り室208内のボビン212に巻き取られるまでにガスゲート209で接続された5基の真空容器202〜206を通過しながら移動させられ、その間に基板表面にnip構造の半導体の堆積膜が形成される。
【0047】
各真空容器202〜206には、基板を加熱する加熱ヒータ213、不図示のガス供給手段から供給される成膜ガスを放電容器内へ導入するガス導入管214、導入ガスを加熱するガス加熱ヒータ215、不図示の排気手段により放電容器を排気する排気管216および排気調整バルブ217が設けられている。なお、巻き出し室201および巻き取り室208にも、排気管216および排気調整バルブ217が設けられている。
【0048】
マイクロ波CVD法を用いる真空容器206内の放電領域218には、放電容器207a、207bの開口部に帯状基板の堆積膜厚分布を制御するために開口調整板219を設置し、マイクロ波発振器220から導波管221を通して、放電容器内の成膜ガスにエネルギーを与えて放電を生起するためのマイクロ波電力を供給するアプリケータ222と、プラズマにRF発振器227からRF電力を印加するバイアス棒223とが設けられ、供給された原料ガスを分解して堆積膜の形成が行われる。
【0049】
RFプラズマCVD法を用いる真空容器202〜205内の放電領域224には、原料ガスにRF電力を印加するカソード225が設けられ、RFプラズマCVD法による堆積膜の形成が行われる。
【0050】
ガスゲート209は、各真空容器を分離独立させ、帯状基板210を各放電領域の中を貫通させ、連続的に搬送する目的で設けたものである。ゲートガス導入管226からゲートガスを導入し、隣り合う真空容器の原料ガスが混合すること防ぐことにより、異なる組成の良質な堆積膜を多層形成することができる。
【0051】
このような堆積膜形成装置を用いて、本発明の堆積膜形成方法は実施される。すなわち、本発明の堆積膜形成方法は、複数の連続した真空容器内にプラズマを生起させ、帯状基板をその長手方向に連続的に移動させながら、該基板上に連続的に堆積膜を形成する堆積膜形成方法であり、放電容器の開口部を、堆積速度分布の測定に基づいて、基板幅方向における堆積膜厚のむらが減少するように形状を設定した開口調整板で開口調整して成膜を行う。
【0052】
具体的には、放電空間の前記帯状基板の搬送方向をX方向、
放電空間の前記帯状基板の面内で且つ搬送方向に垂直な方向をY方向、
放電空間内の帯状基板膜堆積面が通過する任意の点(xi,yj)において測定された前記帯状基板への膜の堆積速度をd(xi,yj)、
(但し、i=1,2,…,m、j=1,2,…,n、ここでm,nは共に3以上)
基板搬送速度をv、
理想的な堆積膜厚をδとする。
ここで放電空間上のy=yjにおけるX方向での堆積速度分布を前記d(xi,yj)から二次曲線で近似して、
dj(x,yj)=dj(vt,yj)=ajt2+bjt+cj (∵x=vt、tは時間) …(1)
とする。一方、放電空間上のy=yjにおける堆積膜厚δj(x,yj)が前記δとなるようにするためには、
【0053】
【数11】
を満たすtj1からtj2までの間、膜堆積を行うこととなる。
そこで、上記(1)式を(2)式に代入し、これを満たす点Aj(vtj1,yj),点Bj(vtj2,yj)を得ることができる。つまり、点Ajから点Bjまでの間堆積を行うことにより堆積膜厚をおおむねとすることができる。
そして、それぞれのjについて点Ajから点Bjを求め、これらの点のY方向における分布をそれぞれ例えば二次曲線で近似すると、
点Aj(3点以上)から近似により導かれる二次曲線は、
x=F1(y) …(3)
点Bj(3点以上)から近似により導かれる二次曲線は、
x=F2(y) …(4)
となる。
次に、(3)式を満たす曲線および(4)式を満たす曲線が、それぞれ放電容器の開口部の両端部となるように設定し、放電容器の開口部を開口調整して帯状基板の堆積領域を制限することにより、基板の搬送方向と垂直な方向の全ての部分で、膜厚がおおむねδとなるような膜形成条件(開口調整条件)が得られる。
【0054】
本発明において、(3)式を満たす曲線および(4)式を満たす曲線が、それぞれ放電容器の開口部の両端部となるように設定するとは、帯状基板上に存在するこれらの曲線を、基板面と垂直な方向に所定の距離(公知の距離を採用することが可能)だけ離れた位置に、例えば開口調整板の端部が存在するように設定することを意味する。
【0055】
尚、上記(1)及び(2)式から点Aj(vtj1,yj)及び点Bj(vtj2,yj)を求めるに際しては、前提条件として例えば、放電空間のX方向の中心位置から点Aj(vtj1,yj)と点Bj(vtj2,yj)までの距離が等しくなるように設定したり、点Aj(vtj1,yj)もしくは点Bj(vtj2,yj)の一方のX方向の位置(即ちvtj1もしくはvtj2)を固定して他方のX方向の位置を求めることで行うことができる。この場合、上記の前提条件は、予め測定された堆積速度およびその分布等を考慮して適宜選択することができ、以下で説明する各実施例においては、堆積速度が大きく且つそのばらつきが小さい領域で膜堆積を行うべく、放電空間のX方向の中心位置から点Aj(vtj1,yj)と点Bj(vtj2,yj)までの距離が等しくなるように設定している。
また、開口調整板の形状は、帯状基板の幅方向堆積速度分布から求められる前記点Aj(vtj1,yj)を通る弧および前記点Bj(vtj2,yj)を通る弧が、放電容器の開口部の両端部の形状となるように設定し、放電容器の開口部を開口調整して帯状基板の堆積領域を制限する。
【0056】
さらに、開口調整板の形状が、帯状基板の幅方向堆積速度分布から求められる開口形状の±10%以内になるように設定されることが好ましい。この場合の具体的な設定方法は前述した(5)式(6)式で表すことができる。
【0057】
この堆積膜はプラズマCVD法により形成され、特にマイクロ波プラズマCVD法により形成されることが好ましい。
【0058】
また、開口調整板の形状が、堆積膜の帯状基板の幅方向における膜厚分布のむらが10%以内になるように設定されることが好ましい。
【0059】
堆積膜の形成を連続的に行うには、複数の放電容器内をロール状基板が連続的に移動するロール・ツー・ロール方式を採用することが好ましい。
【0060】
すなわち、本発明では、堆積速度分布を測定し、基板幅方向における堆積膜厚が均一になるように、開口調整板の形状を定める。開口調整板を放電容器の開口部に設けることにより、基板と放電領域を遮断し、帯状基板上に堆積する領域を制限することができる。この方法により、大面積にわたって均一な膜厚を有する堆積膜を形成することができる。
【0061】
さらに、堆積膜の成膜条件を最適化するために、成膜条件を変更した場合においても、その都度開口調整板の形状を再決定することにより、均一な膜厚を有する堆積膜を形成することができる。
【0062】
放電容器の開口部に堆積膜厚分布を制御するための開口調整板を設けず、堆積する領域の制限を行わないで、放電容器の開口部全域にわたって堆積膜を形成すると、その堆積膜厚速度は大きな分布をもつ。なぜなら、マイクロ波電力導入部からの距離が離れるにつれて堆積速度分布は小さくなる傾向があり、堆積速度分布はその堆積膜形成装置のマイクロ波電力の導入方法によって、特徴的な分布が現れる。
【0063】
例えば、図1に示すような方法でマイクロ波電力を4個のアプリケータ101を用いてマイクロ波電力の導入を行った場合、両端部と比較して中心部の堆積速度が小さい分布となる。このような堆積速度分布にあわせて、図1に示すような形状の開口調整板102を放電容器の開口部に設けることにより、放電容器開口部に膜厚分布に応じた開口部103を形成し、帯状基板104上に均一な膜厚および膜質を有する堆積膜を得ることが可能になる。
【0064】
また、特性を向上させるために、成膜条件を変更させた場合においても、開口調整板の形状を変更することで均一な膜厚を有する堆積膜を形成することが可能となる。
【0065】
【実施例】
以下、本発明の堆積膜形成方法および堆積膜形成装置について具体的実施例を示すが、本発明はこれらの実施例によって何ら限定されるものではない。
【0066】
(実施例1)
図2に示した堆積膜形成装置を用いて、本発明の堆積膜形成方法について、手順にしたがって説明する。まず、本実験では、マイクロ波CVD法を用いて作製するi層の堆積膜の堆積速度分布を調べた。図2の堆積膜形成装置では、4個のアプリケータ222を用いてマイクロ波電力の導入を行っている。作製条件を表1に示す。
【0067】
【表1】
【0068】
基板送り出し機構を有する真空容器201に、十分脱脂、洗浄を行ったステンレス帯状基板(SUS430、幅350mm×長さ300m×厚さ0.2mm)210の巻き付けられたボビン211をセットし、帯状基板をガスゲート209、n型半導体層真空容器202、i型半導体層真空容器203、i型半導体層真空容器206、i型半導体層真空容器204、p型半導体層真空容器205を順次介して、帯状基板の巻き取り室208まで通し、弛みの無い程度に張力調整を行った。各真空容器内は、不図示の排気装置で1.3×10-4Pa(1×10-6Torr)まで減圧した。
【0069】
まず、放電容器207a、207bには、それぞれの放電容器の開口部に堆積膜厚分布を制御するための開口調整板219は設けずに、放電容器207a、207bの開口部全域にわたって堆積膜を形成し、堆積速度分布を測定した。
【0070】
成膜時の加熱処理として、ガスゲート209にゲートガス導入管226から、ゲートガスとしてH2をそれぞれ1000sccmを導入し、基板加熱用ヒータ213により、帯状基板210を300℃に加熱した。
【0071】
原料ガスをガス導入管214から各放電容器に導入し、帯状基板を1270mm/minの速度で搬送させ、マイクロ波発振器220およびRF発振器227から放電容器内にマイク口波電力およびRF電力を印加して、成膜領域にプラズマ放電を生起し、帯状基板上にi型のアモルファスシリコン膜を形成した。
【0072】
放電状態の安定を確認した後、搬送を止めて静止サンプルを作製した。分光器により得られた堆積膜の堆積速度を測定した。また、幅方向の分布を評価するため、堆積速度は図3に示すように帯状基板の中央部(C)および両端部(F、FC、RC、R)の5点、基板搬送方向に10点の合計50点を測定した。その結果を、表2および図4に示す。なお、表2中Positionが30〜110mmの点は放電容器207a中にあり、Positionが250〜330mmの点は放電容器207b中にある。
【0073】
【表2】
【0074】
表2および図4から分かるように、得られた堆積膜の堆積速度は帯状基板幅方向および搬送方向に一定ではなく、帯状基板210を搬送させながら堆積させた場合、総堆積膜厚は幅方向に大きな分布を生じた。
【0075】
堆積速度分布の結果をもとに、左右2つの放電容器ごとに開口調整板の形状を決定した。
【0076】
まず初めに、放電空間Aについて求めた。
放電空間の帯状基板の搬送方向をX方向、
放電空間の帯状基板の面内で且つ搬送方向に垂直な方向をY方向、
放電空間内の帯状基板膜堆積面が通過する任意の点(xi,yj)において測定された前記帯状基板への膜の堆積速度をd(xi,yj)、
基板搬送速度をv=1270(mm/min)
理想的な堆積膜厚δ=300(Å)
とする。
【0077】
先ず、放電空間上のy1=175(mm),xP1≦x1≦xQ1における堆積膜厚をδ1(x,y1)
開口調整板を設けなかった時の放電空間の搬送方向の幅L=140
xP1+xQ1=140 (この式は放電空間の中心線からみてxP1,xQ1を対称とするために設定したものであり、必須ではない)
として、
d1(x,y1)=d1(vt,y1)=−4.2t2+27t+24 (∵x=vt)
【0078】
【数12】
(1)式を満たす(t,y1)=A1(0.28,175),B1(6.32,175)
∴(x,y)=A1(6.0,175),B1(134,175)
【0079】
次に、放電空間上のy2=35(mm),xP2≦x2≦xQ2における堆積膜厚をδ(x,y2)
開口調整板を設けなかった時の放電空間の搬送方向の幅L=140
xP2+xQ2=140 (この式は放電空間の中心線からみてxP2,xQ2を対称とするために設定したものであり、必須ではない)
として、
d2(x,y2)=d2(vt,y2)=−5.0t2+32t+37 (∵x=vt)
【0080】
【数13】
(1)’式を満たす(t,y2)=A2(0.85,35),B2(5.75,35)
∴(x,y)=A2(18,35),B2(122,35)
【0081】
次に、放電空間上のy3=315(mm),xP3≦x3≦xQ3における堆積膜厚をδ(x,y3)
開口調整板を設けなかった時の放電空間の搬送方向の幅L=140
xP3+xQ3=140 (この式は放電空間の中心線からみてxP3,xQ3を対称とするために設定したものであり、必須ではない)
として、
d3(x,y3)=d3(vt,y3)=−5.2t2+33t+35 (∵x=vt)
【0082】
【数14】
(1)”式を満たす(t,y3)=A3(0.78,315),B3(5.82,315)
∴(x,y)=A3(17,315),B3(123,315)
【0083】
点A1,A2,A3を通る二次曲線 x=F1(y)=5.9×10-4y2−0.21y+24…(2)
点B1,B2,B3を通る二次曲線 x=F2(y)=−5.9×10-4y2+0.21+116…(3)
【0084】
同様に、放電空間Bについて求める。
基板搬送速度をv=1270(mm/min)
理想的な堆積膜厚δ=300(Å)
とする。
【0085】
先ず、放電空間上のy1=175(mm),xP1≦x1≦xQ1における堆積膜厚をδ1(x,y1)
開口調整板を設けなかった時の放電空間の搬送方向の幅L=140
xP1+xQ1=140 (この式は放電空間の中心線からみてxP1,xQ1を対称とするために設定したものであり、必須ではない)
として、
d1(x,y1)=d1(vt,y1)=−4.7t2+31t+19 (∵x=vt)
【0086】
【数15】
(1)式を満たす(t,y1)=A1(0.29,175),B1(6.31,175)
∴(x,y)=A1(6.1,175),B1(133.9,175)
【0087】
次に、放電空間上のy2=35(mm),xP2≦x2≦xQ2における堆積膜厚をδ(x,y2)
開口調整板を設けなかった時の放電空間の搬送方向の幅L=140
xP2+xQ2=140 (この式は放電空間の中心線からみてxP2,xQ2を対称とするために設定したものであり、必須ではない)
として、
d2(x,y2)=d2(vt,y2)=−5.0t2+34t+31 (∵x=vt)
【0088】
【数16】
(1)’式を満たす(t,y2)=A2(0.83,35),B2(5.77,35)
∴(x,y)=A2(17.6,35),B2(122.4,35)
【0089】
次に、放電空間上のy3=315(mm),xP3≦x3≦xQ3における堆積膜厚をδ(x,y3)
開口調整板を設けなかった時の放電空間の搬送方向の幅L=140
xP3+xQ3=140 (この式は放電空間の中心線からみてxP3,xQ3を対称とするために設定したものであり、必須ではない)
として、
d3(x,y3)=d3(vt,y3)=−5.6t2+38t+25 (∵x=vt)
【0090】
【数17】
(1)”式を満たす(t,y3)=A3(0.77,315),B3(5.83,315)
∴(x,y)=A3(16.3,315),B3(123.7,315)
【0091】
点A1,A2,A3を通る二次曲線 x=F1(y)=5.9×10-4y2−0.21y+24…(2)
点B1,B2,B3を通る二次曲線 x=F2(y)=−5.9×10-4y2+0.21+116…(3)
【0092】
得られた曲線から、図1に示すような堆積領域103の幅方向の分布をもたせた開口調整板102を使用して、帯状基板104の堆積膜厚分布の制御を行い、nip型のシングルセルを作製した。
【0093】
ガス導入までの工程は実験1と同様に行い、帯状基板を1270mm/minの速度で搬送させ、マイクロ波発振器220およびRF発振器227から放電容器内にマイクロ波電力およびRF電力を印可して、成膜領域にプラズマ放電を生起し、帯状基板上にnip型のアモルファスシリコン膜を形成した。
【0094】
形成されたnip型のアモルファスシリコン膜上に、透明電極としてITO(In2O3+SnO2)を真空蒸着により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、光起電力素子を作製した。得られた光起電力素子のC−V特性からi層の膜厚分布を評価した。得られた堆積膜の膜厚分布を、表3に示す。
【0095】
【表3】
【0096】
得られた堆積膜厚は幅方向に均一であり、その堆積膜厚のむらが、0から10%以内に押さえられることが分かった。
【0097】
次に、図5に示すようなnipnipnip型のトリプルセルを形成することが可能なロール・ツー・ロールプラズマCVD装置を用いて、トリプルセルを作製した。成膜条件を表4に示す。
【0098】
【表4】
【0099】
基板送り出し機構を有する真空容器501に、上記のステンレス帯状基板(SUS430)の代わりに、下部電極として、スパッタリング法によりアルミニウム薄膜(0.2μm)およびZnO薄膜(1.2μm)を蒸着したステンレス帯状基板(SUS430)502の巻き付けられたボビン503をセットし、上記実験と同様に帯状基板をガスゲート504、n型半導体層真空容器505、506、507、i型半導体層真空容器508、509、マイクロ波プラズマ法による第2のi型半導体層真空容器510、511、RFプラズマCVD法によるi型半導体層真空容器512、513、514、i型半導体層真空容器515、516、p型半導体層真空容器517、518、519を介して、帯状基板の巻き取り室520まで通し、弛みの無い程度に張力調整を行った。各真空容器505〜519を不図示の排気装置で、1.3×10-4Pa(1×10-6Torr)まで減圧した。
【0100】
マイクロ波プラズマ法によるi型半導体層放電容器521、522には、それぞれの開口部に帯状基板502の堆積膜厚分布を制御するために、図1に示すような開口調整板102が設けられている。これにより堆積領域103は限定される。
【0101】
成膜時の加熱処理として、ガスゲートにゲートガス導入管から、ゲートガスとしてH2をそれぞれ1000sccm導入し、基板加熱用ヒータにより、帯状基板を300℃に加熱した。
【0102】
原料ガスをガス導入管から各放電容器に導入し、帯状基板を1270mm/minの速度で搬送させ、マイクロ波発振器、高周波発振器から各放電容器内に電力を印加して、成膜領域にプラズマ放電を生起し、帯状基板上にnipnipnip型のアモルファスシリコン膜を形成した。
【0103】
帯状基板の1ロール分を搬送させた後、すべてのプラズマ、すべてのガスの供給、すべてのランプヒータの通電、搬送を停止した。次に放電容器リーク用の窒素(N2)ガスを放電容器に導入し、大気圧に戻して巻き取り用ボビンに巻き取られた帯状基板を取り出した。
【0104】
形成されたnipnipnip型のアモルファスシリコン膜上に、透明電極としてITO(In2O3+SnO2)を真空蒸着により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、光起電力素子を作製した。
【0105】
形成された太陽電池の評価はスペクトル感度特性およびAM値1.5、エネルギー密度100mW/cm2の擬似太陽光を照射したときの光電変換効率ηを測定することにより評価した。また、幅方向の分布を評価するため、スペクトル感度特性および光電変換効率は帯状基板の幅方向の中央部(C)および両端部(F、FC、RC、R)の5点を測定した。その結果を表5に示す。
【0106】
【表5】
【0107】
また、350mm×240mmの大きさの太陽電池を作製し、基板全体の効率を評価した。その結果を表6に示す。
【0108】
【表6】
【0109】
表5および表6から明らかなように、開口調整板により、総堆積膜厚のむらが10%以内に押さえられることにより、その相対感度および光電変換効率のむらが押さえられることが判った。また、光電変換効率のむらが押さえられることにより、光起電力素子の基板幅方向全体の光電変換効率が向上させることが可能であること判った。
【0110】
(比較例1)
本比較例では、実施例1が図1に示したような開口調整板102を用いて成膜したのに対して、幅方向に開口長が均一な図6に示す開口調整板601を用いた。その他の成膜条件は、実施例1と同様とした。本比較例では、マイクロ波電力を初め、その他の成膜条件は表1に示すように設定し作製した。
【0111】
得られた堆積膜の幅方向膜厚分布は、表3に示すような結果になった。得られた堆積膜の膜厚分布のむらは、10%より大きいことが判った。
【0112】
実施例1と同様に、帯状基板上にnipnipnip型のアモルファスシリコン膜を形成した。n型層上に、透明電極としてITO(In2O3+SnO2)を真空蒸着により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、光起電力素子を作製した。
【0113】
形成された光起電力素子の評価はスペクトル感度特性およびAM値1.5、エネルギー密度100mW/cm2の擬似太陽光を照射したときの光電変換効率ηを測定することにより評価した。
【0114】
その結果を表5に示す。また、350mm×240mmの大きさの光起電力素子を作製し、基板幅方向全体の効率を評価した。その結果を表6に示す。
【0115】
開口調整板601を用いた場合、堆積膜厚のむらが10%より大きかった。堆積膜厚のむらにより、光電変換効率のむらが生じ、その結果、光起電力素子の基板幅方向全体の光電変換効率を向上させるには至らなかった。
【0116】
(実施例2)
本実施例では、実施例1が図2に示したような4個のアプリケータ222用いて、マイクロ波電力を導入してi層を成膜したのに対し、図7に示すように、1個のアプリケータ701用いて、マイクロ波電力を導入してi層を成膜した場合の実施例を述べる。成膜条件は、表1に示すように設定して作製した。なお、図7において、702は開口部調整板、703は堆積領域、704は帯状基板である。
【0117】
実施例1に示した手順にしたがって、各真空容器に帯状基板(SUS430)を通し、不図示の排気装置により1.3×10-4Pa(1×10-6Torr)まで減圧した後、放電を生起し、帯状基板上にi型のアモルファスシリコン膜を形成する。放電容器207a、207bには、それぞれの放電容器の開口部に堆積膜厚分布を制御するための開口調整板219は設けず、放電容器207a、207bの開口部全域にわたって堆積膜を形成させる。放電状態の安定を確認した後、搬送を止めて静止サンプルを作製した。
【0118】
また、幅方向の分布を評価するため、堆積速度は図3に示すように帯状基板の中央部(C)および両端部(F、R)の3点、基板搬送方向に7点の合計21点を分光器により、堆積速度を測定した。得られた堆積膜の堆積速度分布の結果を表7および図8に示す。
【0119】
【表7】
【0120】
表7および図8から分かるように、得られた堆積膜の堆積速度は基板幅方向および搬送方向に一定ではなく、帯状基板210を搬送させて堆積させた場合、その総堆積膜厚は、幅方向に大きな分布を生じた。
【0121】
その堆積速度分布の測定を基づいて、開口調整板の形状を決定した。
放電空間の帯状基板の搬送方向をX方向、
放電空間の帯状基板の面内で且つ搬送方向に垂直な方向をY方向、
放電空間内の帯状基板膜堆積面が通過する任意の点(xi,yj)において測定された前記帯状基板への膜の堆積速度をd(xi,yj)、
基板搬送速度をv=1270(mm/min)
理想的な堆積膜厚δ=700(Å)
とする。
【0122】
先ず、放電空間上のy1=60(mm),xP1≦x1≦xQ1における堆積膜厚をδ1(x,y1)
開口調整板を設けなかった時の放電空間の搬送方向の幅L=250
xP1+xQ1=250 (この式は放電空間の中心線からみてxP1,xQ1を対称とするために設定したものであり、必須ではない)
として、
d1(x,y1)=d1(vt,y1)=−1.2t2+16t+35 (∵x=vt)
【0123】
【数18】
(1)式を満たす(t,y1)=A1(2.8,60),B1(9.0,60)
∴(x,y)=A1(59,60),B1(191,60)
【0124】
次に、放電空間上のy2=20(mm),xP2≦x2≦xQ2における堆積膜厚をδ(x,y2)
開口調整板を設けなかった時の放電空間の搬送方向の幅L=250
xP2+xQ2=250 (この式は放電空間の中心線からみてxP2,xQ2を対称とするために設定したものであり、必須ではない)
として、
d2(x,y2)=d2(vt,y2)=−1.3t2+19t+29 (∵x=vt)
【0125】
【数19】
(1)’式を満たす(t,y2)=A2(0.91,35),B2(10.89,35)
∴(x,y)=A2(19,20),B2(231,20)
【0126】
次に、放電空間上のy3=100(mm),xP3≦x3≦xQ3における堆積膜厚をδ(x,y3)
開口調整板を設けなかった時の放電空間の搬送方向の幅L=250
xP3+xQ3=250 (この式は放電空間の中心線からみてxP3,xQ3を対称とするために設定したものであり、必須ではない)
として、
d3(x,y3)=d3(vt,y3)=−5.2t2+33t+35 (∵x=vt)
【0127】
【数20】
(1)”式を満たす(t,y3)=A3(0.35,100),B3(11.45,100)
∴(x,y)=A3(17,100),B3(123,100)
【0128】
点A1,A2,A3を通る二次曲線 x=F1(y)=2.6×10-2y2−5.2y−94…(2)
点B1,B2,B3を通る二次曲線 x=F2(y)=−5.9×10-4y2+6.0y+107…(3)
【0129】
得られた曲線から、開口調整板の形状を決定し、図7に示すような堆積領域703の幅方向の分布をもたせた開口調整板702を使用して、帯状基板704の堆積膜厚分布を制御を行い、nip型のシングルセルを作製した。ガス導入までの行程は実験1と同様に行い、帯状基板704を1270mm/minの速度で搬送させ、マイクロ波発振器220およびRF発振器227から放電容器内にマイクロ波電力およびRF電力を印可して、成膜領域にプラズマ放電を生起し、帯状基板上にnip型のアモルファスシリコン膜を形成した。
【0130】
形成されたnip型のアモルファスシリコン膜上に、透明電極としてITO(In2O3+SnO2)を真空蒸着により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、光起電力素子を作製した。得られた光起電力素子のC−V特性からi層の膜厚分布を評価した。得られた堆積膜の膜厚分布を、表8に示す。
【0131】
【表8】
【0132】
得られた堆積膜厚は幅方向に均一であり、その堆積膜厚のむらが、10%以内に押さえられることが判った。
【0133】
次に、図5に示すようなnipnipnip型のトリプルセルを形成することが可能なロール・ツー・ロールプラズマCVD装置を用いて、トリプルセルを作製した。成膜条件を表4に示す。
【0134】
基板送り出し機構を有する真空容器501に、ステンレス帯状基板(SUS430)の代わりに、下部電極として、スパッタリング法によりアルミニウム薄膜(0.2μm)およびZnO薄膜(1.2μm)を蒸着したステンレス帯状基板(SUS430)502の巻き付けられたボビン503をセットし、上記実験と同様に帯状基板をガスゲート504、n型半導体層真空容器505、506、507、i型半導体層真空容器508、509、マイクロ波プラズマ法によるi型半導体層真空容器510、511、RFプラズマCVD法によるi型半導体層真空容器512、513、514、i型半導体層真空容器515、516、p型半導体層真空容器517、518、519、を介して、帯状基板の巻き取り室520まで通し、弛みの無い程度に張力調整を行った。各真空容器505〜519を不図示の排気装置で、1.3×10-4Pa(1×10-6Torr)まで減圧した。
【0135】
マイクロ波プラズマ法によるi型半導体層放電容器521、522には、それぞれの開口部に帯状基板502の堆積膜厚分布を制御するために、図1に示すような開口調整板102が設けられている。これにより堆積領域103は限定される。
【0136】
成膜時の加熱処理として、ガスゲートにゲートガス導入管から、ゲートガスとしてH2をそれぞれ1000sccmを導入し、基板加熱用ヒータにより、帯状基板を300℃に加熱した。
【0137】
原料ガスをガス導入管から各放電容器に導入し、帯状基板を1270mm/minの速度で搬送させ、マイクロ波発振器、高周波発振器から各放電容器内に電力を印加して、成膜領域にプラズマ放電を生起し、帯状基板上にnipnipnip型のアモルファスシリコン膜を形成した。
【0138】
帯状基板の1ロール分を搬送させた後、すべてのプラズマ、すべてのガスの供給、すべてのランプヒータの通電、搬送を停止した。次に放電容器リーク用の窒素(N2)ガスを放電容器に導入し、大気圧に戻して巻き取り用ボビンに巻き取られた帯状基板を取り出した。
【0139】
形成されたnipnipnip型のアモルファスシリコン膜上に、透明電極としてITO(In2O3+SnO2)を真空蒸着により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、光起電力素子を作製した。
【0140】
形成された光起電力素子の評価はスペクトル感度特性およびAM値1.5、エネルギー密度100W/cm2の擬似太陽光を照射したときの光電変換効率ηを測定することにより評価した。
【0141】
また、幅方向の分布を評価するため、スペクトル感度特性および光電変換効率は帯状基板の幅方向の中央部(C)および両端部(F、R)の3点を測定した。その結果を表9に示す。
【0142】
【表9】
【0143】
また、350mm×240mmの大きさの光起電力素子を作製し、基板幅方向全体の効率を評価した。その結果を表10に示す。
【0144】
【表10】
【0145】
表9および表10から明らかなように、開口調整板により、総堆積膜厚のむらが5%以内に押さえられることにより、その相対感度および光電変換効率のむらが押さえられることが判った。また、光電変換効率のむらが押さえられることにより、光起電力素子の基板幅方向全体の光電変換効率が向上させることが可能であること判った。
【0146】
(比較例2)
本比較例では、実施例2が図7に示した開口調整板702を用いて成膜したのに対して、幅方向に開口長が均一な図9に示す開口調整板901を用いた。その他の成膜条件は、実施例2と同様とした。本比較例では、マイクロ波電力をはじめ、その他の成膜条件は表1に示すように設定し作製した。なお、図9において、902はアプリケータ、903は堆積領域、904は帯状基板である。
【0147】
得られた堆積膜の幅方向膜厚分布は、表8に示す結果になった。得られた堆積膜の膜厚分布のむらは、10%より大きいことが判った。
【0148】
実施例2と同様に、帯状基板上にnipnipnip型のアモルファスシリコン膜を形成した。n型層上に、透明電極としてITO(In2O3+SnO2)を真空蒸着により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、光起電力素子を作製した。
【0149】
形成された光起電力素子の評価はスペクトル感度特性およびAM値1.5、エネルギー密度100mW/cm2の擬似太陽光を照射したときの光電変換効率ηを測定することにより評価した。
【0150】
その結果を表9に示す。また、350mm×240mmの大きさの光起電力素子を作製し、基板幅方向全体の効率を評価した。その結果を表10に示す。
【0151】
開口調整板901を用いた場合、堆積膜厚のむらが10%より大きかった。堆積膜厚のむらにより、光電変換効率のむらが生じ、その結果、光起電力素子の基板幅方向全体の光電変換効率を向上させるには至らなかった。
【0152】
(実施例3)
本実施例では、実施例1が図2に示したような4個のアプリケータ222用いて、マイクロ波電力を導入してi層を成膜したのに対し、図10に示すように、2個のアプリケータ1001用いて、マイクロ波電力を導入してi層を成膜した場合の実施例を述べる。成膜条件は、表1に示すように設定し作製した。なお、図10において、1002は開口部調整板、1003は堆積領域、1004は帯状基板である。
【0153】
実施例1に示した手順にしたがって、各真空容器にステンレス帯状基板(SUS430)を通し、不図示の排気装置により1.3×10-4Pa(1×10-6Torr)まで減圧した後、放電を生起し、帯状基板上にi型のアモルファスシリコン膜を形成した。放電容器207a、207bには、それぞれの放電容器の開口部に堆積膜厚分布を制御するための開口調整板219は設けず、放電容器207a、207bの開口部全域にわたって堆積膜を形成される。放電状態の安定を確認したのち、搬送を止めて静止サンプルを作製した。
【0154】
また、幅方向の分布を評価するため、堆積速度は図3に示すように帯状基板の中央部(C)および両端部(F、R)の3点、基板搬送方向に5点の合計15点を分光器により、堆積速度を測定した。得られた堆積膜の堆積速度分布の結果を表11および図11に示す。
【0155】
【表11】
【0156】
表11および図11から分かるように得られた堆積膜の堆積速度は基板幅方向および搬送方向に一定ではなく、帯状基板210を搬送させて堆積させた場合、その総堆積膜厚は、幅方向に大きな分布を生じる。
【0157】
その堆積速度分布の測定に基づいて、開口調整板の形状を決定した。
放電空間の帯状基板の搬送方向をX方向、
放電空間の帯状基板の面内で且つ搬送方向に垂直な方向をY方向、
放電空間内の帯状基板膜堆積面が通過する任意の点(xi,yj)において測定された前記帯状基板への膜の堆積速度をd(xi,yj)、
基板搬送速度をv=1270(mm/min)
理想的な堆積膜厚δ=600(Å)
とする。
【0158】
先ず、放電空間上のy1=175(mm),xP1≦x1≦xQ1における堆積膜厚をδ1(x,y1)
開口調整板を設けなかった時の放電空間の搬送方向の幅L=240
xP1+xQ1=240 (この式は放電空間の中心線からみてxP1,xQ1を対称とするために設定したものであり、必須ではない)
として、
d1(x,y1)=d1(vt,y1)=−0.93t2+10.5t+38.9 (∵x=vt)
【0159】
【数21】
(1)式を満たす(t,y1)=A1(0.43,175),B1(10.87,175)
∴(x,y)=A1(9,175),B1(231,175)
【0160】
次に、放電空間上のy2=35(mm),xP2≦x2≦xQ2における堆積膜厚をδ(x,y2)
開口調整板を設けなかった時の放電空間の搬送方向の幅L=240
xP2+xQ2=240 (この式は放電空間の中心線からみてxP2,xQ2を対称とするために設定したものであり、必須ではない)
として、
d2(x,y2)=d2(vt,y2)=−1.45t2+16.9t+32.1 (∵x=vt)
【0161】
【数22】
(1)’式を満たす(t,y2)=A2(0.80,35),B2(10.5,35)
∴(x,y)=A2(17,35),B2(223,35)
【0162】
次に、放電空間上のy3=315(mm),xP3≦x3≦xQ3における堆積膜厚をδ(x,y3)
開口調整板を設けなかった時の放電空間の搬送方向の幅L=240
xP3+xQ3=240 (この式は放電空間の中心線からみてxP3,xQ3を対称とするために設定したものであり、必須ではない)
として、
d3(x,y3)=d3(vt,y3)=−5.2t2+33t+35 (∵x=vt)
【0163】
【数23】
(1)”式を満たす(t,y3)=A3(1.05,315),B3(10.25,315)
∴(x,y)=A3(23,315),B3(217,315)
【0164】
点A1,A2,A3を通る二次曲線 x=F1(y)=5.6×10-4y2−0.17y+22…(2)
点B1,B2,B3を通る二次曲線 x=F2(y)=−5.6×10-4y2+0.17y+218…(3)
【0165】
得られた曲線から、開口調整板の形状を決定し、図10に示すような堆積領域1003の幅方向の分布をもたせた開口調整板1002を使用して、帯状基板1004の堆積膜厚分布を制御を行い、nip型のシングルセルを作製した。ガス導入までの工程は実験1と同様に行い、帯状基板1004を1270mm/minの速度で搬送させ、マイクロ波発振器220およびRF発振器227から放電容器内にマイクロ波電力およびRF電力を印可して、成膜領域にプラズマ放電を生起し、帯状基板上にnip型のアモルファスシリコン膜を形成した。
【0166】
形成されたnip型のアモルファスシリコン膜上に、透明電極としてITO(In2O3+SnO2)を真空蒸着により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、光起電力素子を作製した。得られた光起電力素子のC−V特性からi層の膜厚分布を評価した。得られた堆積膜の膜厚分布を、表12に示す。
【0167】
【表12】
【0168】
得られた堆積膜厚は幅方向に均一であり、その堆積膜厚のむらが、10%以内に押さえられることが分かった。
【0169】
次に、図5に示すようなnipnipnip型のトリプルセルを形成することが可能なロール・ツー・ロールプラズマCVD装置を用いて、トリプルセルを作製した。成膜条件を表4に示す。
【0170】
基板送り出し機構を有する真空容器501に、ステンレス帯状基板(SUS430)の代わりに、下部電極として、スパッタリング法によりアルミニウム薄膜(0.2μm)およびZnO薄膜(1.2μm)を蒸着したステンレス帯状基板(SUS430)502の巻き付けられたボビン503をセットし、上記実験と同様に帯状基板をガスゲート504、n型半導体層真空容器505、506、507、i型半導体層真空容器508、509、マイクロ波プラズマ法によるi型半導体層真空容器510、511、RFプラズマCVD法によるi型半導体層真空容器512、513、514、i型半導体層真空容器515、516、p型半導体層真空容器517、518、519、を介して、帯状基板の巻き取り室520まで通し、弛みの無い程度に張力調整を行った。各真空容器505〜519を不図示の排気装置で、1.3×10-4Pa(1×10-6Torr)まで減圧した。
【0171】
マイクロ波プラズマ法によるi型半導体層放電容器521、522には、それぞれの開口部に帯状基板502の堆積膜厚分布を制御するために、図1に示すような開口調整板102が設けられている。これにより堆積領域103は限定される。
【0172】
成膜時の加熱処理として、ガスゲートにゲートガス導入管から、ゲートガスとしてH2をそれぞれ1000sccm導入し、基板加熱用ヒータにより、帯状基板を300℃に加熱した。
【0173】
原料ガスをガス導入管から各放電容器に導入し、帯状基板を1270mm/minの速度で搬送させ、マイクロ波発振器、高周波発振器から各放電容器内に電力を印加して、成膜領域にプラズマ放電を生起し、帯状基板上にnipnipnip型のアモルファスシリコン膜を形成した。
【0174】
帯状基板の1コール分を搬送させた後、すべてのプラズマ、すべてのガスの供給、すべてのランプヒータの通電、搬送を停止した。次に、放電容器リーク用の窒素(N2)ガスを放電容器に導入し、大気圧に戻して巻き取り用ボビンに巻き取られた帯状基板を取り出した。
【0175】
形成されたnipnipnip型のアモルファスシリコン膜上に、透明電極としてITO(In2O3+SnO2)を真空蒸着により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、光起電力素子を作製した。
【0176】
形成された光起電力素子の評価はスペクトル感度特性およびAM値1.5、エネルギー密度100mW/cm2の擬似太陽光を照射したときの光電変換効率ηを測定することにより評価した。また、幅方向の分布を評価するため、スペクトル感度特性および光電変換効率は帯状基板の幅方向の中央部(C)および両端部(F、R)の3を測定した。その結果を表13に示す。
【0177】
【表13】
【0178】
また、350mm×240mmの大きさの光起電力素子を作製し、光起電力素子の基板幅方向全体の効率を評価した。その結果を表14に示す。
【0179】
【表14】
【0180】
表13および表14から明らかなように、開口調整板により、総堆積膜厚のむらが10%以内に押さえられることにより、その相対感度および光電変換効率のむらが押さえられることが判った。また、光電変換効率のむらが押さえられることにより、光起電力素子の基板幅方向全体の光電変換効率が向上させることが可能であること判った。
【0181】
(比較例3)
本比較例では、実施例3が図10に示した開口調整板1002を用いて成膜したのに対して、幅方向に開口長が均一な図12に示す開口調整板1201を用いた。その他の成膜条件は、実施例3と同様とした。本比較例では、マイクロ波電力をはじめ、その他の成膜条件は表1に示すように設定し作製した。なお、図12において、1202はアプリケータ、1203は堆積領域、1204は帯状基板である。
【0182】
得られた堆積膜の幅方向膜厚分布は、表12に示す結果になった。得られた堆積膜の膜厚分布のむらは、10%より大きいことが判った。
【0183】
実施例3と同様に、帯状基板上にnipnipnip型のアモルファスシリコン膜を形成した。n型層上に、透明電極としてITO(In2O3+SnO2)を真空蒸着により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、光起電力素子を作製した。
【0184】
形成された光起電力素子の評価はスペクトル感度特性およびAM値1.5、エネルギー密度100mW/cm2の擬似太陽光を照射したときの光電変換効率ηを測定することにより評価した。その結果を表13に示す。
【0185】
また、350mm×240mmの大きさの光起電力素子を作製し、基板幅方向全体の効率を評価した。その結果を表14に示す。
【0186】
上記開口調整板1201を用いた場合、堆積膜厚のむらが10%より大きかった。堆積膜厚のむらにより、光電変換効率のむらが生じ、その結果、光起電力素子の基板幅方向全体の光電変換効率を低下させる結果となった。
【0187】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明の堆積膜形成方法および堆積膜形成装置によれば、帯状基板と放電領域を一部遮るように、放電容器開口部に開口調整板を設置することで、堆積膜の幅方向膜厚分布を改善し、堆積膜の諸特性の均一化が可能となる。この結果、均一性が高く、特性の良好な大面積の光起電力素子およびそのデバイスを提供することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の帯状基板幅方向の膜厚分布を均一化するように、放電容器の開口部に開口調整板を設けた実施例1の概念図である。
【図2】本発明の実施例において、シングルセル作製のために用いたロール・ツー・ロール型プラズマCVD装置の模式的概略図である。
【図3】本発明の実施例において、幅方向むらの評価を行った場所を示す図である。
【図4】本発明の実施例における静止サンプルの堆積速度分布を示す図である。
【図5】本発明の実施例において、トリプルセル作製のために用いたロール・ツー・ロール型プラズマCVD装置の模式的概略図である。
【図6】比較例1における開口調整板の模式的概念図である。
【図7】本発明の帯状基板幅方向の膜厚分布を均一化するように、放電容器の開口部に開口調整板を設けた実施例2の概念図である。
【図8】実施例2における静止サンプルの堆積速度分布を示す図である。
【図9】比較例2における開口調整板の模式的概念図である。
【図10】本発明の帯状基板幅方向の膜厚分布を均一化するように、放電容器の開口部に開口調整板を設けた実施例3の概念図である。
【図11】実施例3における静止サンプルの堆積速度分布を示す図である。
【図12】比較例3における開口調整板の模式的概念図である。
【符号の説明】
101 アプリケータ
102 開口調整板
103 堆積領域
104 帯状基板
201 基板送出し容器
202 n型半導体層真空容器
203 i型半導体層真空容器
204 i型半導体層真空容器
205 p型半導体層真空容器
206 i型半導体層真空容器
207a i型半導体層放電容器
207b i型半導体層放電容器
208 基板巻き取り容器
209 ガスゲート
210 帯状基板
211 送出しボビン
212 基板巻き取りボビン
213 加熱ヒータ
214 ガス導入管
215 ガス加熱ヒータ
216 ガス排気管
217 排気調整バルブ
218 マイクロ波放電領域
219 開口調整板
220 マイクロ波発振器
221 導波管
222 アプリケータ
223 RFバイアス棒
224 RF放電領域
225 カソード
226 ゲートガス導入管
227 RF発振器
501 基板送出し容器
502 帯状基板
503 送出しボビン
504 ガスゲート
505 n型半導体層真空容器
506 n型半導体層真空容器
507 n型半導体層真空容器
508 i型半導体層真空容器
509 i型半導体層真空容器
510 マイクロ波プラズマ法によるi型半導体層真空容器
511 マイクロ波プラズマ法によるi型半導体層真空容器
512 RFプラズマCVD法によるi型半導体層真空容器
513 RFプラズマCVD法によるi型半導体層真空容器
514 RFプラズマCVD法によるi型半導体層真空容器
515 i型半導体層真空容器
516 i型半導体層真空容器
517 p型半導体層真空容器
518 p型半導体層真空容器
519 p型半導体層真空容器
520 基板巻き取り容器
521 マイクロ波プラズマCVD法によるi型半導体層放電容器
522 マイクロ波プラズマCVD法によるi型半導体層放電容器
601 開口調整板
602 アプリケータ
603 堆積領域
604 帯状基板
701 アプリケータ
702 開口調整板
703 堆積領域
704 帯状基板
901 開口調整板
902 アプリケータ
903 堆積領域
904 帯状基板
1001 アプリケータ
1002 開口調整板
1003 堆積領域
1004 帯状基板
1201 開口調整板
1202 アプリケータ
1203 堆積領域
1204 帯状基板[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a deposited film forming method and a deposited film forming apparatus for continuously forming a deposited film on a long substrate by plasma CVD.
[0002]
[Prior art]
Conventionally, as a deposition film forming apparatus for continuously forming a thin film on the surface of a belt-shaped substrate, for example, a deposition film forming apparatus using a continuous plasma CVD method employing a roll-to-roll method is known. U.S. Pat. No. 4,400,409.
[0003]
According to this apparatus, a plurality of glow discharge regions are provided, and each glow discharge region is disposed along a path through which a sufficiently long strip-shaped substrate having a desired width is sequentially penetrated, and a conductivity type required in each glow discharge region. It is said that a large-area element having a semiconductor junction can be continuously formed by continuously transporting the substrate in the longitudinal direction while depositing the semiconductor layer. Therefore, it can be said that this roll-to-roll method is suitable for mass production of large-area semiconductor elements.
[0004]
In the conventional CVD method, high frequency (specifically, RF) discharge has been widely used as glow discharge plasma excitation means for decomposing a source gas and forming a deposited film. On the other hand, in recent years, a plasma process using a microwave attracts attention.
[0005]
Since the microwave has a higher frequency than when using conventional RF, it is possible to increase the energy density, and it is suitable for generating and sustaining plasma efficiently.
[0006]
For example, US Pat. Nos. 4,517,223 and 4,504,518 describe a method of depositing a thin film on a small area substrate in a microwave glow discharge plasma under low pressure. However, according to the microwave, discharge under a low pressure is possible as compared with RF, and polymization of active species causing deterioration of film characteristics is prevented, and a high-quality deposited film is formed. In addition to being obtained, it is said that the generation of powder such as polysilane in the plasma can be suppressed and the deposition rate can be dramatically improved.
[0007]
For mass production of semiconductor junction elements such as solar cells, it is indispensable to increase the area of the deposited region of the deposited film forming apparatus by the continuous plasma CVD method employing the roll-to-roll method.
[0008]
[Problems to be solved by the invention]
A deposited film produced by an apparatus using a conventional microwave CVD method and RF plasma CVD method has a large variation in the width direction as the deposition rate increases and the discharge region expands.
[0009]
The deposition rate varies greatly depending on the type of discharge energy for generating plasma, discharge conditions (for example, discharge power, discharge frequency), the flow rate, flow rate, pressure, etc. of the source gas in the vacuum vessel. Changes in gas concentration distribution and plasma density distribution are not taken into consideration, and there is a problem that a deposited film having a uniform film thickness and film quality cannot be formed in a large-area deposition region.
[0010]
For example, in the microwave plasma CVD method, when pursuing characteristics as a solar battery cell, it is necessary to reduce the microwave power and increase the RF bias introduction power. However, the deposited film thickness distribution of the deposited film obtained under these conditions is distributed with respect to the distance from the microwave introduction part, and the deposited film thickness becomes thinner as the distance of the microwave introduction part becomes larger.
[0011]
When such a plasma CVD method is applied to a deposited film having a large area, it is difficult to obtain a deposited film having a uniform film thickness and film quality having a large area over arbitrary film forming conditions.
[0012]
As described above, the conventional roll-to-roll semiconductor laminated film continuous forming apparatus has the characteristics of the photovoltaic element in the substrate width direction when formed by the microwave plasma CVD method capable of high-speed film formation. There is a problem that unevenness is likely to occur.
[0013]
In view of the above problems, an object of the present invention is to provide a deposited film forming method and a deposited film forming apparatus capable of obtaining a photovoltaic element free from characteristic unevenness by depositing a semiconductor layer free from unevenness in film thickness and film quality. It is to provide.
[0014]
[Means for Solving the Problems]
In order to achieve the above object, the deposited film forming method of the present invention continuously generates a plasma in a plurality of continuous vacuum vessels and continuously moves the belt-like substrate in the longitudinal direction on the substrate. In the deposited film forming method for forming a deposited film, the opening of the discharge vessel is adjusted with an aperture adjusting plate whose shape is set to reduce the unevenness of the deposited film thickness in the substrate width direction based on the measurement of the deposition rate distribution. Thus, film formation is performed.
[0015]
In the deposited film forming method,
The transport direction of the strip substrate in the discharge space is the X direction,
A direction perpendicular to the transport direction in the plane of the strip-shaped substrate in the discharge space is the Y direction,
Arbitrary point (x where the belt-like substrate film deposition surface passes in the discharge space)i, Yj) Is the deposition rate of the film on the strip substrate measured in d)i, Yj),
(However, i = 1, 2,..., M, j = 1, 2,..., N, where m and n are both 3 or more)
Substrate transport speed is v,
With the ideal deposited film thickness as δ,
Y = y on the discharge spacejThe deposition rate distribution in the X direction at d (xi, Yj) To approximate a quadratic curve to obtain the following equation (1):
dj(X, yj) = Dj(Vt, yj) = Ajt2+ Bjt + cj (∵x = vt, t is time) (1)
Furthermore, y = y on the discharge spacejDeposited film thickness δj(X, yj) To obtain the above δ, the following equation (2) is obtained:
[0016]
[Equation 5]
Substituting equation (1) into equation (2) and satisfying this point Aj(Vtj1, Yj), Point Bj(Vtj2, Yj)
3 or more points A eachjAnd BjTo obtain the following equations (3) and (4) as approximate curves,
x = F1(Y) ... (3)
x = F2(Y) ... (4)
A curve satisfying the equation (3) and a curve satisfying the equation (4) are respectively provided at the opening of the discharge vessel.X directionSet to be both ends (curves corresponding to both ends in the substrate transfer direction) and adjust the opening of the discharge vessel to limit the deposition area of the strip substrateTo do.
[0017]
Further, the point A from the center position in the X direction of the discharge space.j(Vtj1, Yj) And point Bj(Vtj2, Yj) So that the distance toj(Vtj1, Yj) And point Bj(Vtj2, Yj) Is preferred.
Further, the shape of the opening adjusting plate is the point A obtained from the widthwise deposition rate distribution of the belt-like substrate.j(Vtj1, Yj) And the point Bj(Vtj2, Yj) Through the discharge vessel openingX directionIt is preferable to set the shape of both ends, and limit the deposition region of the belt-shaped substrate by adjusting the opening of the discharge vessel.
[0018]
Furthermore, it is preferable that the shape of the opening adjusting plate is set to be within ± 10% of the opening shape obtained from the widthwise deposition rate distribution of the belt-like substrate.
[0019]
The shape of the opening adjusting plate is preferably set so that the unevenness of the film thickness distribution in the width direction of the belt-like substrate of the deposited film is within 10%.
[0020]
The deposited film is preferably formed by a microwave plasma CVD method.
[0021]
Furthermore, it is preferable to adopt a roll-to-roll method in which the belt-like substrate drawn out from the state wound in the roll shape in the plurality of discharge vessels is continuously moved and wound again in the roll shape.
[0022]
On the other hand, the deposited film forming apparatus of the present invention generates plasma in a plurality of continuous vacuum vessels and continuously forms a deposited film on the substrate while moving the strip-shaped substrate continuously in the longitudinal direction. In the film forming apparatus, an opening adjusting plate having a shape set so as to reduce unevenness of the deposited film thickness in the substrate width direction based on the measurement of the deposition rate distribution is provided at the opening of the discharge vessel.
[0023]
In the deposited film forming apparatus,
The transport direction of the strip substrate in the discharge space is the X direction,
A direction perpendicular to the transport direction in the plane of the strip-shaped substrate in the discharge space is the Y direction,
An arbitrary point (xi, Yj) Is the deposition rate of the film on the strip substrate measured in d)i, Yj),
(However, i = 1, 2,..., M, j = 1, 2,..., N, where m and n are both 3 or more)
Substrate transport speed is v,
With the ideal deposited film thickness as δ,
Y = y on the discharge spacejThe deposition rate distribution in the X direction at d (xi, Yj) To approximate a quadratic curve to obtain the following equation (1):
dj(X, yj) = Dj(Vt, yj) = Ajt2+ Bjt + cj (∵x = vt, t is time) (1)
Furthermore, y = y on the discharge spacejDeposited film thickness δj(X, yj) To obtain the above δ, the following equation (2) is obtained:
[0024]
[Formula 6]
Substituting equation (1) into equation (2) and satisfying this point Aj(Vtj1, Yj), Point Bj(Vtj2, Yj)
3 or more points A eachjAnd BjTo obtain the following equations (3) and (4) as approximate curves,
x = F1(Y) ... (3)
x = F2(Y) ... (4)
A curve satisfying the equation (3) and a curve satisfying the equation (4) are respectively provided at the opening of the discharge vessel.X directionSet to be at both ends, and install an opening adjustment plate to limit the deposition area of the belt-shaped substrate at the opening of the discharge vesselTo do.
[0025]
Further, the point A from the center position in the X direction of the discharge space.j(Vtj1, Yj) And point Bj(Vtj2, Yj) So that the distance toj(Vtj1, Yj) And point Bj(Vtj2, Yj) Is preferred.
Further, the shape of the opening adjusting plate is the point A obtained from the widthwise deposition rate distribution of the belt-like substrate.j(Vtj1, Yj) And the point Bj(Vtj2, Yj) Through the discharge vessel openingX directionIt is preferable to set an opening adjusting plate for limiting the deposition region of the band-shaped substrate at the opening of the discharge vessel, so that the shape of both ends is set.
[0026]
Furthermore, it is preferable to install an opening adjusting plate having a shape such that the shape of the opening adjusting plate is within ± 10% of the shape of the opening adjusting plate obtained from the widthwise deposition rate distribution of the belt-like substrate.
[0027]
Then, it is preferable to install an opening adjusting plate having a shape such that the unevenness of the film thickness distribution in the width direction of the belt-like substrate of the deposited film is within 10%.
[0028]
The deposited film is preferably formed by a microwave plasma CVD apparatus.
[0029]
Furthermore, it is preferable to form as a roll-to-roll apparatus in which a strip-like substrate drawn out from a state wound in a roll shape in a plurality of discharge vessels is continuously moved and wound again in a roll shape.
[0030]
In the deposited film forming method using the plasma CVD method, when the discharge space is expanded in order to expand the film formation region, the film thickness of the deposited film is distributed. The distribution varies greatly depending on the method of introducing the microwave power and the deposition conditions of the deposited film. For example, the deposition rate distribution differs greatly between when microwave power is introduced from one direction and when introduced from two directions.
[0031]
In the present invention, the deposition rate distribution is measured, and the shape of the aperture adjusting plate is determined so that the deposited film thickness in the substrate width direction is uniform. By providing the opening adjusting plate at the opening of the discharge vessel, the substrate and the discharge region can be blocked and the region deposited on the belt-like substrate can be limited. By this method, a deposited film having a uniform thickness over a large area can be formed.
[0032]
Furthermore, even when the film forming conditions are changed in order to optimize the film forming conditions of the deposited film, the deposited film having a uniform film thickness is formed by re-determining the shape of the aperture adjustment plate each time. be able to.
[0033]
Specifically, as a method of setting the shape of the opening adjusting plate within ± 10% of the opening shape obtained from the widthwise deposition rate distribution of the belt-like substrate, the curve at both ends of the opening is the above-described x = F.1(Y) and x = F2It is conceivable to set so as to deviate within ± 10% from (y).
[0034]
Specifically, the curve at one end of the opening is
[0035]
[Expression 7]
In the area represented by
The curve at the other end of the opening is
[0036]
[Equation 8]
It exists in the area represented by.
[0037]
Accordingly, the present invention provides a deposition film forming method in which plasma is generated in a plurality of continuous vacuum vessels, and a deposition film is continuously formed on the substrate while continuously moving the strip substrate in the longitudinal direction thereof.
The transport direction of the strip substrate in the discharge space is the X direction,
A direction perpendicular to the transport direction in the plane of the strip-shaped substrate in the discharge space is the Y direction,
Arbitrary point (x where the belt-like substrate film deposition surface passes in the discharge space)i, Yj) Is the deposition rate of the film on the strip substrate measured in d)i, Yj),
(However, i = 1, 2,..., M, j = 1, 2,..., N, where m and n are both 3 or more)
Substrate transport speed is v,
With the ideal deposited film thickness as δ,
Y = y on the discharge spacejThe deposition rate distribution in the X direction at d (xi, Yj) To approximate a quadratic curve to obtain the following equation (1):
dj(X, yj) = Dj(Vt, yj) = Ajt2+ Bjt + cj (∵x = vt, t is time) (1)
Furthermore, y = y on the discharge spacejDeposited film thickness δj(X, yj) To obtain the above δ, the following equation (2) is obtained:
[0038]
[Equation 9]
Substituting equation (1) into equation (2) and satisfying this point Aj(Vtj1, Yj), Point Bj(Vtj2, Yj)
3 or more points A eachjAnd BjTo obtain the following equations (3) and (4) as approximate curves,
x = F1(Y) ... (3)
x = F2(Y) ... (4)
Furthermore, the following inequalities (5) and (6) defined based on the above equations (3) and (4) are obtained,
1.1F1(Y) -0.1F2(Y) ≦ X ≦ 0.9F1(Y) + 0.1F2(Y) (5)
0.9F2(Y) + 0.1F1(Y) ≦ X ≦ 1.1F2(Y) -0.1F1(Y) ... (6)
A curve satisfying the equation (5) and a curve satisfying the equation (6) are respectively present at the opening of the discharge vessel.X directionThere is provided a deposited film forming method characterized in that it is set to be at both ends, and the opening of the discharge vessel is adjusted to limit the deposition region of the belt-like substrate.
[0039]
The present invention also relates to a deposition film forming apparatus that continuously forms a deposition film on a substrate while generating plasma in a plurality of continuous vacuum vessels and continuously moving the belt-like substrate in the longitudinal direction thereof. ,
The transport direction of the strip substrate in the discharge space is the X direction,
A direction perpendicular to the transport direction in the plane of the strip-shaped substrate in the discharge space is the Y direction,
Arbitrary point (x where the belt-like substrate film deposition surface passes in the discharge space)i, Yj) Is the deposition rate of the film on the strip substrate measured in d)i, Yj),
(However, i = 1, 2,..., M, j = 1, 2,..., N, where m and n are both 3 or more)
Substrate transport speed is v,
With the ideal deposited film thickness as δ,
Y = y on the discharge spacejThe deposition rate distribution in the X direction at d (xi, Yj) To approximate a quadratic curve to obtain the following equation (1):
dj(X, yj) = Dj(Vt, yj) = Ajt2+ Bjt + cj (∵x = vt, t is time) (1)
Furthermore, y = y on the discharge spacejDeposited film thickness δj(X, yj) To obtain the above δ, the following equation (2) is obtained:
[0040]
[Expression 10]
Substituting equation (1) into equation (2) and satisfying this point Aj(Vtj1, Yj), Point Bj(Vtj2, Yj)
3 or more points A eachjAnd BjTo obtain the following equations (3) and (4) as approximate curves,
x = F1(Y) ... (3)
x = F2(Y) ... (4)
Furthermore, the following inequalities (5) and (6) defined based on the above equations (3) and (4) are obtained,
1.1F1(Y) -0.1F2(Y) ≦ X ≦ 0.9F1(Y) + 0.1F2(Y) (5)
0.9F2(Y) + 0.1F1(Y) ≦ X ≦ 1.1F2(Y) -0.1F1(Y) ... (6)
A curve satisfying the equation (5) and a curve satisfying the equation (6)X directionThere is provided a deposited film forming apparatus characterized in that it is set to be at both ends, and the opening of the discharge vessel is adjusted to limit the deposition region of the belt-like substrate.
[0041]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Preferred embodiments of the present invention will be described below in detail with reference to the accompanying drawings, but the present invention is not limited to these embodiments.
[0042]
As described above, the present invention provides an apparatus for forming a functional deposition film on the surface of a substrate by continuously transporting the belt-like substrate in the longitudinal direction thereof, from the opening adjusting plate provided at the opening of the discharge vessel. The discharge region is cut off, and the region deposited on the belt-like substrate can be controlled.
[0043]
This makes it possible to increase the area of the deposited film by enlarging the discharge space, which is a major problem of the conventional deposited film formation method by plasma CVD, and to make the film thickness and film quality distribution of the deposited film uniform. become.
[0044]
The deposited film forming apparatus used in the present invention will be described with reference to the drawings. The apparatus used in the present invention is a conventional roll-to-roll type continuous plasma CVD apparatus shown in FIG.
[0045]
In FIG. 2, the deposited film forming apparatus basically includes an unwinding chamber 201 for a strip-shaped substrate, an n-type semiconductor
[0046]
In the apparatus of the present invention, the belt-
[0047]
Each of the
[0048]
In the
[0049]
In the
[0050]
The
[0051]
The deposited film forming method of the present invention is carried out using such a deposited film forming apparatus. That is, in the deposited film forming method of the present invention, plasma is generated in a plurality of continuous vacuum vessels, and the deposited film is continuously formed on the substrate while continuously moving the strip substrate in the longitudinal direction thereof. A method for forming a deposited film, in which an opening of a discharge vessel is formed by adjusting the opening with an opening adjusting plate whose shape is set so as to reduce the unevenness of the deposited film thickness in the substrate width direction based on the measurement of the deposition rate distribution. I do.
[0052]
Specifically, the transport direction of the strip substrate in the discharge space is the X direction,
A direction perpendicular to the transport direction in the plane of the strip-shaped substrate in the discharge space is the Y direction,
Arbitrary point (x where the belt-like substrate film deposition surface passes in the discharge space)i, Yj) Is the deposition rate of the film on the strip substrate measured in d)i, Yj),
(However, i = 1, 2,..., M, j = 1, 2,..., N, where m and n are both 3 or more)
Substrate transport speed is v,
Let δ be the ideal deposited film thickness.
Where y = y on the discharge spacejThe deposition rate distribution in the X direction at d (xi, Yj) To approximate a quadratic curve
dj(X, yj) = Dj(Vt, yj) = Ajt2+ Bjt + cj (∵x = vt, t is time) (1)
And On the other hand, y = y on the discharge spacejDeposited film thickness δj(X, yj) To be the above δ,
[0053]
[Expression 11]
Satisfy tj1To tj2In the meantime, film deposition is performed.
Therefore, the above formula (1) is substituted into the formula (2), and the point A satisfying this is substituted.j(Vtj1, Yj), Point Bj(Vtj2, Yj) Can be obtained. That is, point AjTo point BjBy performing the deposition up to this time, the deposited film thickness can be roughly set.
And point A for each jjTo point Bj, And approximating the distribution of these points in the Y direction with a quadratic curve, for example,
Point AjA quadratic curve derived by approximation from (3 or more points) is
x = F1(Y) ... (3)
Point BjA quadratic curve derived by approximation from (3 or more points) is
x = F2(Y) ... (4)
It becomes.
Next, the curve satisfying the equation (3) and the curve satisfying the equation (4) are set to be both ends of the opening of the discharge vessel, respectively, and the opening of the discharge vessel is adjusted to deposit the band-shaped substrate. By limiting the region, film formation conditions (opening adjustment conditions) can be obtained such that the film thickness is approximately δ in all portions in the direction perpendicular to the substrate transport direction.
[0054]
In the present invention, setting the curve satisfying the expression (3) and the curve satisfying the expression (4) to be both ends of the opening of the discharge vessel respectively means that these curves existing on the belt-like substrate are For example, it means that the end of the aperture adjustment plate is set at a position separated by a predetermined distance (a known distance can be adopted) in a direction perpendicular to the surface.
[0055]
It should be noted that point A from the above equations (1) and (2).j(Vtj1, Yj) And point Bj(Vtj2, Yj) Is obtained as a precondition, for example, the point A from the center position in the X direction of the discharge space.j(Vtj1, Yj) And point Bj(Vtj2, Yj) To be equal or point Aj(Vtj1, YjOr point Bj(Vtj2, Yj) Position in one X direction (ie, vtj1Or vtj2) Is fixed and the other position in the X direction is obtained. In this case, the above-mentioned preconditions can be appropriately selected in consideration of the deposition rate measured in advance and the distribution thereof. In each embodiment described below, the deposition rate is large and the variation is small. In order to perform film deposition at a point A from the center position in the X direction of the discharge space.j(Vtj1, Yj) And point Bj(Vtj2, Yj) To be equal.
Further, the shape of the aperture adjusting plate is the point A obtained from the widthwise deposition rate distribution of the belt-like substrate.j(Vtj1, Yj) And the point Bj(Vtj2, Yj) Is set to be the shape of both ends of the opening of the discharge vessel, and the opening of the discharge vessel is adjusted to limit the deposition region of the belt-like substrate.
[0056]
Furthermore, it is preferable that the shape of the opening adjusting plate is set to be within ± 10% of the opening shape obtained from the widthwise deposition rate distribution of the belt-like substrate. A specific setting method in this case can be expressed by the above-described equations (5) and (6).
[0057]
This deposited film is formed by a plasma CVD method, and is particularly preferably formed by a microwave plasma CVD method.
[0058]
Further, it is preferable that the shape of the opening adjusting plate is set so that the unevenness of the film thickness distribution in the width direction of the belt-like substrate of the deposited film is within 10%.
[0059]
In order to continuously form the deposited film, it is preferable to adopt a roll-to-roll method in which a roll-shaped substrate continuously moves in a plurality of discharge vessels.
[0060]
That is, in the present invention, the shape of the aperture adjusting plate is determined so that the deposition rate distribution is measured and the deposited film thickness in the substrate width direction is uniform. By providing the opening adjusting plate at the opening of the discharge vessel, the substrate and the discharge region can be blocked and the region deposited on the belt-like substrate can be limited. By this method, a deposited film having a uniform thickness over a large area can be formed.
[0061]
Furthermore, even when the film forming conditions are changed in order to optimize the film forming conditions of the deposited film, the deposited film having a uniform film thickness is formed by re-determining the shape of the aperture adjustment plate each time. be able to.
[0062]
If a deposition film is formed over the entire opening of the discharge vessel without providing an opening adjusting plate for controlling the deposition thickness distribution at the opening of the discharge vessel, and without limiting the deposition region, the deposition thickness rate is increased. Has a large distribution. This is because the deposition rate distribution tends to decrease as the distance from the microwave power introduction unit increases, and a characteristic distribution appears in the deposition rate distribution depending on the method of introducing the microwave power of the deposition film forming apparatus.
[0063]
For example, when the microwave power is introduced by using the four
[0064]
In addition, even when the film formation conditions are changed to improve the characteristics, it is possible to form a deposited film having a uniform film thickness by changing the shape of the aperture adjustment plate.
[0065]
【Example】
Specific examples of the deposited film forming method and the deposited film forming apparatus of the present invention will be described below, but the present invention is not limited to these examples.
[0066]
(Example 1)
The deposited film forming method of the present invention will be described according to the procedure using the deposited film forming apparatus shown in FIG. First, in this experiment, the deposition rate distribution of the deposited film of the i layer manufactured using the microwave CVD method was examined. In the deposited film forming apparatus of FIG. 2, microwave power is introduced using four
[0067]
[Table 1]
[0068]
A
[0069]
First, in the discharge vessels 207a and 207b, a deposited film is formed over the entire opening of the discharge vessels 207a and 207b without providing an
[0070]
As a heat treatment at the time of film formation, the gas gas is supplied from the gate
[0071]
The source gas is introduced into each discharge vessel from the
[0072]
After confirming the stability of the discharge state, the conveyance was stopped and a stationary sample was produced. The deposition rate of the deposited film obtained by the spectroscope was measured. In order to evaluate the distribution in the width direction, the deposition rate is 5 points at the center (C) and both ends (F, FC, RC, R) of the belt-like substrate as shown in FIG. 3, and 10 points in the substrate transport direction. A total of 50 points were measured. The results are shown in Table 2 and FIG. In Table 2, points with a Position of 30 to 110 mm are in the discharge vessel 207a, and points with a Position of 250 to 330 mm are in the discharge vessel 207b.
[0073]
[Table 2]
[0074]
As can be seen from Table 2 and FIG. 4, the deposition rate of the obtained deposited film is not constant in the width direction of the belt-like substrate and the transport direction, and when the belt-
[0075]
Based on the results of the deposition rate distribution, the shape of the opening adjusting plate was determined for each of the two right and left discharge vessels.
[0076]
First, the discharge space A was obtained.
The transport direction of the strip-shaped substrate in the discharge space is the X direction,
The direction perpendicular to the transport direction within the plane of the strip-shaped substrate in the discharge space is the Y direction,
Arbitrary point (x where the belt-like substrate film deposition surface passes in the discharge space)i, Yj) Is the deposition rate of the film on the strip substrate measured in d)i, Yj),
Substrate transport speed is v = 1270 (mm / min)
Ideal deposited film thickness δ = 300 (Å)
And
[0077]
First, y on the discharge space1= 175 (mm), xP1≦ x1≦ xQ1The deposited film thickness at1(X, y1)
The width L in the transport direction of the discharge space when no opening adjusting plate is provided L = 140
xP1+ XQ1= 140 (This expression is x as seen from the center line of the discharge space.P1, XQ1Is set to be symmetric, not required)
As
d1(X, y1) = D1(Vt, y1) = − 4.2t2+ 27t + 24 (∵x = vt)
[0078]
[Expression 12]
Satisfying equation (1) (t, y1) = A1(0.28, 175), B1(6.32, 175)
∴ (x, y) = A1(6.0, 175), B1(134,175)
[0079]
Next, y on the discharge space2= 35 (mm), xP2≦ x2≦ xQ2The deposited film thickness at δ (x, y2)
The width L in the transport direction of the discharge space when no opening adjusting plate is provided L = 140
xP2+ XQ2= 140 (This expression is x as seen from the center line of the discharge space.P2, XQ2Is set to be symmetric, not required)
As
d2(X, y2) = D2(Vt, y2) = − 5.0t2+ 32t + 37 (∵x = vt)
[0080]
[Formula 13]
(1) satisfies the expression (t, y2) = A2(0.85, 35), B2(5.75, 35)
∴ (x, y) = A2(18, 35), B2(122, 35)
[0081]
Next, y on the discharge spaceThree= 315 (mm), xP3≦ xThree≦ xQ3The deposited film thickness at δ (x, yThree)
The width L in the transport direction of the discharge space when no opening adjusting plate is provided L = 140
xP3+ XQ3= 140 (This expression is x as seen from the center line of the discharge space.P3, XQ3Is set to be symmetric, not required)
As
dThree(X, yThree) = DThree(Vt, yThree) =-5.2t2+ 33t + 35 (∵x = vt)
[0082]
[Expression 14]
(1) ”is satisfied (t, yThree) = AThree(0.78, 315), BThree(5.82, 315)
∴ (x, y) = AThree(17,315), BThree(123,315)
[0083]
Point A1, A2, AThreeA quadratic curve passing through x = F1(Y) = 5.9 × 10-Foury2-0.21y + 24 (2)
Point B1, B2, BThreeA quadratic curve passing through x = F2(Y) = − 5.9 × 10-Foury2+ 0.21 + 116 (3)
[0084]
Similarly, the discharge space B is obtained.
Substrate transport speed is v = 1270 (mm / min)
Ideal deposited film thickness δ = 300 (Å)
And
[0085]
First, y on the discharge space1= 175 (mm), xP1≦ x1≦ xQ1The deposited film thickness at1(X, y1)
The width L in the transport direction of the discharge space when no opening adjusting plate is provided L = 140
xP1+ XQ1= 140 (This expression is x as seen from the center line of the discharge space.P1, XQ1Is set to be symmetric, not required)
As
d1(X, y1) = D1(Vt, y1) = − 4.7 t2+ 31t + 19 (∵x = vt)
[0086]
[Expression 15]
Satisfying equation (1) (t, y1) = A1(0.29, 175), B1(6.31, 175)
∴ (x, y) = A1(6.1, 175), B1(133.9, 175)
[0087]
Next, y on the discharge space2= 35 (mm), xP2≦ x2≦ xQ2The deposited film thickness at δ (x, y2)
The width L in the transport direction of the discharge space when no opening adjusting plate is provided L = 140
xP2+ XQ2= 140 (This expression is x as seen from the center line of the discharge space.P2, XQ2Is set to be symmetric, not required)
As
d2(X, y2) = D2(Vt, y2) = − 5.0t2+ 34t + 31 (∵x = vt)
[0088]
[Expression 16]
(1) satisfies the expression (t, y2) = A2(0.83, 35), B2(5.77, 35)
∴ (x, y) = A2(17.6, 35), B2(122.4, 35)
[0089]
Next, y on the discharge spaceThree= 315 (mm), xP3≦ xThree≦ xQ3The deposited film thickness at δ (x, yThree)
The width L in the transport direction of the discharge space when no opening adjusting plate is provided L = 140
xP3+ XQ3= 140 (This expression is x as seen from the center line of the discharge space.P3, XQ3Is set to be symmetric, not required)
As
dThree(X, yThree) = DThree(Vt, yThree) = − 5.6 t2+ 38t + 25 (∵x = vt)
[0090]
[Expression 17]
(1) ”is satisfied (t, yThree) = AThree(0.77, 315), BThree(5.83, 315)
∴ (x, y) = AThree(16.3, 315), BThree(123.7, 315)
[0091]
Point A1, A2, AThreeA quadratic curve passing through x = F1(Y) = 5.9 × 10-Foury2-0.21y + 24 (2)
Point B1, B2, BThreeA quadratic curve passing through x = F2(Y) = − 5.9 × 10-Foury2+ 0.21 + 116 (3)
[0092]
From the obtained curve, the distribution adjustment of the deposited film thickness of the belt-
[0093]
The process up to gas introduction is performed in the same manner as in Experiment 1. The belt-like substrate is transported at a speed of 1270 mm / min, and microwave power and RF power are applied from the
[0094]
On the formed nip type amorphous silicon film, ITO (In2OThree+ SnO2) Was deposited by vacuum deposition to 70 nm, and as a collecting electrode, Al was deposited by 2 μm by vacuum deposition to produce a photovoltaic device. The film thickness distribution of the i layer was evaluated from the CV characteristics of the obtained photovoltaic element. Table 3 shows the film thickness distribution of the obtained deposited film.
[0095]
[Table 3]
[0096]
It was found that the obtained deposited film thickness was uniform in the width direction, and the unevenness of the deposited film thickness was suppressed within 0 to 10%.
[0097]
Next, a triple cell was manufactured using a roll-to-roll plasma CVD apparatus capable of forming a nipnipnip type triple cell as shown in FIG. Table 4 shows the film forming conditions.
[0098]
[Table 4]
[0099]
A stainless steel strip substrate in which an aluminum thin film (0.2 μm) and a ZnO thin film (1.2 μm) are vapor-deposited by sputtering as a lower electrode instead of the stainless steel strip substrate (SUS430) in a
[0100]
The i-type semiconductor
[0101]
As a heat treatment during film formation, H is used as the gate gas from the gate gas introduction pipe to the gas gate.2Was introduced at 1000 sccm, and the belt-like substrate was heated to 300 ° C. by a substrate heating heater.
[0102]
The source gas is introduced into each discharge vessel from the gas introduction tube, the belt-like substrate is conveyed at a speed of 1270 mm / min, electric power is applied from the microwave oscillator and the high frequency oscillator to each discharge vessel, and plasma discharge is performed in the film formation region. Then, a nipnipnip type amorphous silicon film was formed on the belt-like substrate.
[0103]
After transporting one roll of the belt-like substrate, all plasma, all gas supply, all lamp heater energization, and transportation were stopped. Next, nitrogen (N2) Gas was introduced into the discharge vessel, the pressure was returned to atmospheric pressure, and the belt-like substrate wound around the winding bobbin was taken out.
[0104]
On the formed nipnipnip type amorphous silicon film, ITO (In2OThree+ SnO2) Was deposited by vacuum deposition to 70 nm, and as a collecting electrode, Al was deposited by 2 μm by vacuum deposition to produce a photovoltaic device.
[0105]
The evaluation of the formed solar cell is based on spectral sensitivity characteristics and AM value of 1.5, energy density of 100 mW / cm.2This was evaluated by measuring the photoelectric conversion efficiency η when irradiated with simulated sunlight. Further, in order to evaluate the distribution in the width direction, the spectral sensitivity characteristic and the photoelectric conversion efficiency were measured at five points at the center (C) and both ends (F, FC, RC, R) in the width direction of the belt-like substrate. The results are shown in Table 5.
[0106]
[Table 5]
[0107]
In addition, a solar cell having a size of 350 mm × 240 mm was produced, and the efficiency of the entire substrate was evaluated. The results are shown in Table 6.
[0108]
[Table 6]
[0109]
As is clear from Tables 5 and 6, it was found that the unevenness of the total deposited film thickness was suppressed to within 10% by the aperture adjusting plate, thereby suppressing the unevenness of the relative sensitivity and photoelectric conversion efficiency. Moreover, it was found that the photoelectric conversion efficiency of the entire photovoltaic device in the substrate width direction can be improved by suppressing the unevenness of the photoelectric conversion efficiency.
[0110]
(Comparative Example 1)
In this comparative example, the film was formed using the
[0111]
The thickness distribution in the width direction of the obtained deposited film was as shown in Table 3. It was found that the uneven thickness distribution of the obtained deposited film was larger than 10%.
[0112]
In the same manner as in Example 1, a nipnipnip type amorphous silicon film was formed on a strip substrate. On the n-type layer, ITO (In2OThree+ SnO2) Was deposited by vacuum deposition to 70 nm, and as a collecting electrode, Al was deposited by 2 μm by vacuum deposition to produce a photovoltaic device.
[0113]
Evaluation of the formed photovoltaic device was performed using spectral sensitivity characteristics and AM value of 1.5, energy density of 100 mW / cm.2This was evaluated by measuring the photoelectric conversion efficiency η when irradiated with simulated sunlight.
[0114]
The results are shown in Table 5. In addition, a photovoltaic device having a size of 350 mm × 240 mm was produced, and the overall efficiency in the substrate width direction was evaluated. The results are shown in Table 6.
[0115]
When the
[0116]
(Example 2)
In this example, the i-layer was formed by introducing microwave power using four
[0117]
In accordance with the procedure shown in the first embodiment, a belt-like substrate (SUS430) is passed through each vacuum vessel, and 1.3 × 10 6 by an exhaust device (not shown).-FourPa (1 × 10-6After reducing the pressure to Torr), a discharge is generated to form an i-type amorphous silicon film on the belt-like substrate. The discharge vessels 207a and 207b are not provided with the
[0118]
Further, in order to evaluate the distribution in the width direction, the deposition rate is 21 points in total, 3 points at the center (C) and both ends (F, R) of the belt-like substrate and 7 points in the substrate transport direction as shown in FIG. The deposition rate was measured with a spectroscope. The results of the deposition rate distribution of the obtained deposited film are shown in Table 7 and FIG.
[0119]
[Table 7]
[0120]
As can be seen from Table 7 and FIG. 8, the deposition rate of the obtained deposited film is not constant in the substrate width direction and the transport direction, and when the belt-
[0121]
Based on the measurement of the deposition rate distribution, the shape of the aperture adjusting plate was determined.
The transport direction of the strip-shaped substrate in the discharge space is the X direction,
The direction perpendicular to the transport direction within the plane of the strip-shaped substrate in the discharge space is the Y direction,
Arbitrary point (x where the belt-like substrate film deposition surface passes in the discharge space)i, Yj) Is the deposition rate of the film on the strip substrate measured in d)i, Yj),
Substrate transport speed is v = 1270 (mm / min)
Ideal deposited film thickness δ = 700 (Å)
And
[0122]
First, y on the discharge space1= 60 (mm), xP1≦ x1≦ xQ1The deposited film thickness at1(X, y1)
The width L in the transport direction of the discharge space when no opening adjusting plate is provided L = 250
xP1+ XQ1= 250 (This formula is x as seen from the center line of the discharge space.P1, XQ1Is set to be symmetric, not required)
As
d1(X, y1) = D1(Vt, y1) =-1.2t2+ 16t + 35 (∵x = vt)
[0123]
[Formula 18]
Satisfying equation (1) (t, y1) = A1(2.8, 60), B1(9.0, 60)
∴ (x, y) = A1(59, 60), B1(191, 60)
[0124]
Next, y on the discharge space2= 20 (mm), xP2≦ x2≦ xQ2The deposited film thickness at δ (x, y2)
The width L in the transport direction of the discharge space when no opening adjusting plate is provided L = 250
xP2+ XQ2= 250 (This formula is x as seen from the center line of the discharge space.P2, XQ2Is set to be symmetric, not required)
As
d2(X, y2) = D2(Vt, y2) =-1.3t2+ 19t + 29 (∵x = vt)
[0125]
[Equation 19]
(1) satisfies the expression (t, y2) = A2(0.91,35), B2(10.89, 35)
∴ (x, y) = A2(19, 20), B2(231, 20)
[0126]
Next, y on the discharge spaceThree= 100 (mm), xP3≦ xThree≦ xQ3The deposited film thickness at δ (x, yThree)
The width L in the transport direction of the discharge space when no opening adjusting plate is provided L = 250
xP3+ XQ3= 250 (This formula is x as seen from the center line of the discharge space.P3, XQ3Is set to be symmetric, not required)
As
dThree(X, yThree) = DThree(Vt, yThree) =-5.2t2+ 33t + 35 (∵x = vt)
[0127]
[Expression 20]
(1) ”is satisfied (t, yThree) = AThree(0.35,100), BThree(11.45, 100)
∴ (x, y) = AThree(17,100), BThree(123,100)
[0128]
Point A1, A2, AThreeA quadratic curve passing through x = F1(Y) = 2.6 × 10-2y2-5.2y-94 (2)
Point B1, B2, BThreeA quadratic curve passing through x = F2(Y) = − 5.9 × 10-Foury2+ 6.0y + 107 (3)
[0129]
The shape of the aperture adjusting plate is determined from the obtained curve, and the deposited film thickness distribution of the belt-
[0130]
On the formed nip type amorphous silicon film, ITO (In2OThree+ SnO2) Was deposited by vacuum deposition to 70 nm, and as a collecting electrode, Al was deposited by 2 μm by vacuum deposition to produce a photovoltaic device. The film thickness distribution of the i layer was evaluated from the CV characteristics of the obtained photovoltaic element. Table 8 shows the film thickness distribution of the obtained deposited film.
[0131]
[Table 8]
[0132]
It was found that the obtained deposited film thickness was uniform in the width direction, and the unevenness of the deposited film thickness was suppressed within 10%.
[0133]
Next, a triple cell was manufactured using a roll-to-roll plasma CVD apparatus capable of forming a nipnipnip type triple cell as shown in FIG. Table 4 shows the film forming conditions.
[0134]
A stainless steel strip substrate (SUS430) in which an aluminum thin film (0.2 μm) and a ZnO thin film (1.2 μm) are vapor-deposited by sputtering as a lower electrode instead of the stainless steel strip substrate (SUS430) in a
[0135]
The i-type semiconductor
[0136]
As a heat treatment during film formation, H is used as the gate gas from the gate gas introduction pipe to the gas gate.2Each was introduced at 1000 sccm, and the belt-like substrate was heated to 300 ° C. by a substrate heating heater.
[0137]
The source gas is introduced into each discharge vessel from the gas introduction tube, the belt-like substrate is conveyed at a speed of 1270 mm / min, electric power is applied from the microwave oscillator and the high frequency oscillator to each discharge vessel, and plasma discharge is performed in the film formation region. Then, a nipnipnip type amorphous silicon film was formed on the belt-like substrate.
[0138]
After transporting one roll of the belt-like substrate, all plasma, all gas supply, all lamp heater energization, and transportation were stopped. Next, nitrogen (N2) Gas was introduced into the discharge vessel, the pressure was returned to atmospheric pressure, and the belt-like substrate wound around the winding bobbin was taken out.
[0139]
On the formed nipnipnip type amorphous silicon film, ITO (In2OThree+ SnO2) Was deposited by vacuum deposition to 70 nm, and as a collecting electrode, Al was deposited by 2 μm by vacuum deposition to produce a photovoltaic device.
[0140]
Evaluation of the formed photovoltaic device was performed by spectral sensitivity characteristics and AM value of 1.5, energy density of 100 W / cm.2This was evaluated by measuring the photoelectric conversion efficiency η when irradiated with simulated sunlight.
[0141]
Further, in order to evaluate the distribution in the width direction, spectral sensitivity characteristics and photoelectric conversion efficiency were measured at three points of the central portion (C) and both end portions (F, R) in the width direction of the strip substrate. The results are shown in Table 9.
[0142]
[Table 9]
[0143]
In addition, a photovoltaic device having a size of 350 mm × 240 mm was produced, and the overall efficiency in the substrate width direction was evaluated. The results are shown in Table 10.
[0144]
[Table 10]
[0145]
As is clear from Tables 9 and 10, it was found that the unevenness of the total deposited film thickness was suppressed to within 5% by the aperture adjustment plate, thereby suppressing the unevenness of the relative sensitivity and photoelectric conversion efficiency. Moreover, it was found that the photoelectric conversion efficiency of the entire photovoltaic device in the substrate width direction can be improved by suppressing the unevenness of the photoelectric conversion efficiency.
[0146]
(Comparative Example 2)
In this comparative example, the film was formed using the
[0147]
The thickness direction thickness distribution of the obtained deposited film was as shown in Table 8. It was found that the uneven thickness distribution of the obtained deposited film was larger than 10%.
[0148]
As in Example 2, a nipnipnip type amorphous silicon film was formed on the strip substrate. On the n-type layer, ITO (In2OThree+ SnO2) Was deposited by vacuum deposition to 70 nm, and as a collecting electrode, Al was deposited by 2 μm by vacuum deposition to produce a photovoltaic device.
[0149]
Evaluation of the formed photovoltaic device was performed using spectral sensitivity characteristics and AM value of 1.5, energy density of 100 mW / cm.2This was evaluated by measuring the photoelectric conversion efficiency η when irradiated with simulated sunlight.
[0150]
The results are shown in Table 9. In addition, a photovoltaic device having a size of 350 mm × 240 mm was produced, and the overall efficiency in the substrate width direction was evaluated. The results are shown in Table 10.
[0151]
When the
[0152]
Example 3
In this example, the i-layer was formed by introducing microwave power using four
[0153]
In accordance with the procedure shown in Example 1, a stainless steel strip substrate (SUS430) is passed through each vacuum vessel, and 1.3 × 10 6 by an exhaust device (not shown).-FourPa (1 × 10-6After reducing the pressure to Torr), a discharge was generated, and an i-type amorphous silicon film was formed on the strip substrate. The discharge vessels 207a and 207b are not provided with an
[0154]
In addition, in order to evaluate the distribution in the width direction, the deposition rate is 15 points in total, 3 points at the center (C) and both ends (F, R) of the belt-like substrate and 5 points in the substrate transport direction as shown in FIG. The deposition rate was measured with a spectroscope. The result of the deposition rate distribution of the obtained deposited film is shown in Table 11 and FIG.
[0155]
[Table 11]
[0156]
As can be seen from Table 11 and FIG. 11, the deposition rate of the deposited film is not constant in the substrate width direction and the transport direction, and when the belt-
[0157]
Based on the measurement of the deposition rate distribution, the shape of the aperture adjusting plate was determined.
The transport direction of the strip-shaped substrate in the discharge space is the X direction,
The direction perpendicular to the transport direction within the plane of the strip-shaped substrate in the discharge space is the Y direction,
Arbitrary point (x where the belt-like substrate film deposition surface passes in the discharge space)i, Yj) Is the deposition rate of the film on the strip substrate measured in d)i, Yj),
Substrate transport speed is v = 1270 (mm / min)
Ideal deposited film thickness δ = 600 (Å)
And
[0158]
First, y on the discharge space1= 175 (mm), xP1≦ x1≦ xQ1The deposited film thickness at1(X, y1)
The width L in the transport direction of the discharge space when no opening adjusting plate is provided L = 240
xP1+ XQ1= 240 (This expression is x as seen from the center line of the discharge space.P1, XQ1Is set to be symmetric, not required)
As
d1(X, y1) = D1(Vt, y1) = − 0.93t2+ 10.5t + 38.9 (∵x = vt)
[0159]
[Expression 21]
Satisfying equation (1) (t, y1) = A1(0.43,175), B1(10.87, 175)
∴ (x, y) = A1(9,175), B1(231,175)
[0160]
Next, y on the discharge space2= 35 (mm), xP2≦ x2≦ xQ2The deposited film thickness at δ (x, y2)
The width L in the transport direction of the discharge space when no opening adjusting plate is provided L = 240
xP2+ XQ2= 240 (This expression is x as seen from the center line of the discharge space.P2, XQ2Is set to be symmetric, not required)
As
d2(X, y2) = D2(Vt, y2) = − 1.45t2+ 16.9t + 32.1 (∵x = vt)
[0161]
[Expression 22]
(1) satisfies the expression (t, y2) = A2(0.80, 35), B2(10.5, 35)
∴ (x, y) = A2(17, 35), B2(223, 35)
[0162]
Next, y on the discharge spaceThree= 315 (mm), xP3≦ xThree≦ xQ3The deposited film thickness at δ (x, yThree)
The width L in the transport direction of the discharge space when no opening adjusting plate is provided L = 240
xP3+ XQ3= 240 (This expression is x as seen from the center line of the discharge space.P3, XQ3Is set to be symmetric, not required)
As
dThree(X, yThree) = DThree(Vt, yThree) =-5.2t2+ 33t + 35 (∵x = vt)
[0163]
[Expression 23]
(1) ”is satisfied (t, yThree) = AThree(1.05, 315), BThree(10.25, 315)
∴ (x, y) = AThree(23,315), BThree(217,315)
[0164]
Point A1, A2, AThreeA quadratic curve passing through x = F1(Y) = 5.6 × 10-Foury2-0.17y + 22 (2)
Point B1, B2, BThreeA quadratic curve passing through x = F2(Y) = − 5.6 × 10-Foury2+ 0.17y + 218 (3)
[0165]
The shape of the aperture adjusting plate is determined from the obtained curve, and the deposited film thickness distribution of the belt-
[0166]
On the formed nip type amorphous silicon film, ITO (In2OThree+ SnO2) Was deposited by vacuum deposition to 70 nm, and as a collecting electrode, Al was deposited by 2 μm by vacuum deposition to produce a photovoltaic device. The film thickness distribution of the i layer was evaluated from the CV characteristics of the obtained photovoltaic element. Table 12 shows the film thickness distribution of the obtained deposited film.
[0167]
[Table 12]
[0168]
It was found that the obtained deposited film thickness was uniform in the width direction, and the unevenness of the deposited film thickness was suppressed within 10%.
[0169]
Next, a triple cell was manufactured using a roll-to-roll plasma CVD apparatus capable of forming a nipnipnip type triple cell as shown in FIG. Table 4 shows the film forming conditions.
[0170]
A stainless steel strip substrate (SUS430) in which an aluminum thin film (0.2 μm) and a ZnO thin film (1.2 μm) are vapor-deposited by sputtering as a lower electrode instead of the stainless steel strip substrate (SUS430) in a
[0171]
The i-type semiconductor
[0172]
As a heat treatment during film formation, H is used as the gate gas from the gate gas introduction pipe to the gas gate.2Was introduced at 1000 sccm, and the belt-like substrate was heated to 300 ° C. by a substrate heating heater.
[0173]
The source gas is introduced into each discharge vessel from the gas introduction tube, the belt-like substrate is conveyed at a speed of 1270 mm / min, electric power is applied from the microwave oscillator and the high frequency oscillator to each discharge vessel, and plasma discharge is performed in the film formation region. Then, a nipnipnip type amorphous silicon film was formed on the belt-like substrate.
[0174]
After one band of the belt-shaped substrate was transported, all plasma, all gas supply, all lamp heater energization, and transport were stopped. Next, nitrogen (N2) Gas was introduced into the discharge vessel, the pressure was returned to atmospheric pressure, and the belt-like substrate wound around the winding bobbin was taken out.
[0175]
On the formed nipnipnip type amorphous silicon film, ITO (In2OThree+ SnO2) Was deposited by vacuum deposition to 70 nm, and as a collecting electrode, Al was deposited by 2 μm by vacuum deposition to produce a photovoltaic device.
[0176]
Evaluation of the formed photovoltaic device was performed using spectral sensitivity characteristics and AM value of 1.5, energy density of 100 mW / cm.2This was evaluated by measuring the photoelectric conversion efficiency η when irradiated with simulated sunlight. Further, in order to evaluate the distribution in the width direction, spectral sensitivity characteristics and photoelectric conversion efficiency were measured at the central part (C) and both end parts (F, R) in the width direction of the belt-like substrate. The results are shown in Table 13.
[0177]
[Table 13]
[0178]
Moreover, a photovoltaic element having a size of 350 mm × 240 mm was produced, and the efficiency of the entire photovoltaic element in the substrate width direction was evaluated. The results are shown in Table 14.
[0179]
[Table 14]
[0180]
As is apparent from Tables 13 and 14, it was found that the unevenness of the total deposited film thickness was suppressed within 10% by the aperture adjusting plate, thereby suppressing the unevenness of the relative sensitivity and photoelectric conversion efficiency. Moreover, it was found that the photoelectric conversion efficiency of the entire photovoltaic device in the substrate width direction can be improved by suppressing the unevenness of the photoelectric conversion efficiency.
[0181]
(Comparative Example 3)
In this comparative example, while the film was formed using the
[0182]
The thickness direction film thickness distribution of the obtained deposited film was as shown in Table 12. It was found that the uneven thickness distribution of the obtained deposited film was larger than 10%.
[0183]
In the same manner as in Example 3, a nipnipnip type amorphous silicon film was formed on the strip substrate. On the n-type layer, ITO (In2OThree+ SnO2) Was deposited by vacuum deposition to 70 nm, and as a collecting electrode, Al was deposited by 2 μm by vacuum deposition to produce a photovoltaic device.
[0184]
Evaluation of the formed photovoltaic device was performed using spectral sensitivity characteristics and AM value of 1.5, energy density of 100 mW / cm.2This was evaluated by measuring the photoelectric conversion efficiency η when irradiated with simulated sunlight. The results are shown in Table 13.
[0185]
In addition, a photovoltaic device having a size of 350 mm × 240 mm was produced, and the overall efficiency in the substrate width direction was evaluated. The results are shown in Table 14.
[0186]
When the
[0187]
【The invention's effect】
As described above, according to the deposited film forming method and the deposited film forming apparatus of the present invention, the deposited film is formed by installing the opening adjusting plate at the opening of the discharge vessel so as to partially block the strip-shaped substrate and the discharge region. The film thickness distribution in the width direction can be improved and the characteristics of the deposited film can be made uniform. As a result, it is possible to provide a large-area photovoltaic element having high uniformity and good characteristics and a device thereof.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a conceptual diagram of Example 1 in which an opening adjusting plate is provided at the opening of a discharge vessel so as to make the film thickness distribution in the width direction of the belt-like substrate of the present invention uniform.
FIG. 2 is a schematic diagram of a roll-to-roll type plasma CVD apparatus used for manufacturing a single cell in an example of the present invention.
FIG. 3 is a diagram illustrating a place where unevenness in the width direction is evaluated in the example of the present invention.
FIG. 4 is a diagram showing a deposition rate distribution of a stationary sample in an example of the present invention.
FIG. 5 is a schematic schematic view of a roll-to-roll type plasma CVD apparatus used for producing a triple cell in an example of the present invention.
6 is a schematic conceptual diagram of an aperture adjustment plate in Comparative Example 1. FIG.
FIG. 7 is a conceptual diagram of Example 2 in which an opening adjusting plate is provided at the opening of the discharge vessel so as to make the film thickness distribution in the width direction of the belt-like substrate of the present invention uniform.
8 is a graph showing a deposition rate distribution of a stationary sample in Example 2. FIG.
9 is a schematic conceptual diagram of an aperture adjustment plate in Comparative Example 2. FIG.
FIG. 10 is a conceptual diagram of Example 3 in which an opening adjusting plate is provided at the opening of the discharge vessel so as to make the film thickness distribution in the width direction of the belt-like substrate of the present invention uniform.
11 is a graph showing a deposition rate distribution of a stationary sample in Example 3. FIG.
12 is a schematic conceptual diagram of an aperture adjustment plate in Comparative Example 3. FIG.
[Explanation of symbols]
101 Applicator
102 Opening adjustment plate
103 deposition area
104 Banded substrate
201 Substrate delivery container
202 n-type semiconductor layer vacuum vessel
203 i-type semiconductor layer vacuum container
204 i-type semiconductor layer vacuum container
205 p-type semiconductor layer vacuum vessel
206 i-type semiconductor layer vacuum vessel
207a i-type semiconductor layer discharge vessel
207b i-type semiconductor layer discharge vessel
208 Substrate winding container
209 Gas gate
210 Banded substrate
211 Delivery bobbin
212 Board winding bobbin
213 Heating heater
214 Gas introduction pipe
215 Gas heater
216 Gas exhaust pipe
217 Exhaust adjustment valve
218 Microwave discharge region
219 Opening adjustment plate
220 microwave oscillator
221 Waveguide
222 Applicator
223 RF bias bar
224 RF discharge region
225 cathode
226 Gate gas introduction pipe
227 RF oscillator
501 Substrate delivery container
502 Strip substrate
503 Delivery bobbin
504 gas gate
505 n-type semiconductor layer vacuum vessel
506 n-type semiconductor layer vacuum vessel
507 n-type semiconductor layer vacuum vessel
508 i-type semiconductor layer vacuum vessel
509 i-type semiconductor layer vacuum vessel
510 i-type semiconductor layer vacuum vessel by microwave plasma method
511 i-type semiconductor layer vacuum vessel by microwave plasma method
512 i-type semiconductor layer vacuum vessel by RF plasma CVD method
513 i-type semiconductor layer vacuum container by RF plasma CVD method
514 i-type semiconductor layer vacuum container by RF plasma CVD method
515 i-type semiconductor layer vacuum vessel
516 i-type semiconductor layer vacuum container
517 p-type semiconductor layer vacuum vessel
518 p-type semiconductor layer vacuum vessel
519 p-type semiconductor layer vacuum vessel
520 Substrate winding container
521 i-type semiconductor layer discharge vessel by microwave plasma CVD method
522 i-type semiconductor layer discharge vessel by microwave plasma CVD method
601 Aperture adjustment plate
602 Applicator
603 Deposition area
604 strip substrate
701 Applicator
702 Opening adjustment plate
703 Deposition area
704 Strip substrate
901 Opening adjustment plate
902 Applicator
903 Deposition area
904 Strip substrate
1001 Applicator
1002 Aperture adjustment plate
1003 Deposition region
1004 Strip substrate
1201 Aperture adjustment plate
1202 Applicator
1203 Deposition region
1204 strip substrate
Claims (18)
放電容器の開口部を、堆積速度分布の測定に基づいて、基板幅方向における堆積膜厚のむらが減少するように形状を設定した開口調整板で開口調整して、成膜を行う堆積膜形成方法であって、
放電空間の前記帯状基板の搬送方向をX方向、
放電空間の前記帯状基板の面内で且つ搬送方向に垂直な方向をY方向、
放電空間内の帯状基板膜堆積面が通過する任意の点(x i ,y j )において測定された前記帯状基板への膜の堆積速度をd(x i ,y j )、
(但し、i=1,2,…,m、j=1,2,…,n、ここでm,nは共に3以上)
基板搬送速度をv、
理想的な堆積膜厚をδとした上で、
放電空間上のy=y j におけるX方向での堆積速度分布を前記d(x i ,y j )から二次曲線で近似し、下記(1)式を得、
d j (x,y j )=d j (vt,y j )=a j t 2 +b j t+c j (∵x=vt、tは時間) …(1)
さらに、放電空間上のy=y j における堆積膜厚δ j (x,y j )が前記δとなるように下記(2)式を得、
それぞれ3点以上の点A j 及びB j からそれぞれの近似曲線として下記(3)及び(4)式を得、
x=F 1 (y) …(3)
x=F 2 (y) …(4)
(3)式を満たす曲線および(4)式を満たす曲線が、それぞれ放電容器の開口部のX方向の両端部となるように設定し、放電容器の開口部を開口調整して帯状基板の堆積領域を制限することを特徴とする堆積膜形成方法。 In a deposition film forming method for continuously forming a deposition film on a substrate while generating plasma in a plurality of continuous vacuum vessels and continuously moving the strip substrate in the longitudinal direction thereof,
The opening of the discharge vessel, based on the measurement of deposition rate distribution, and opens adjusted by opening adjusting plate set a shape such unevenness of the deposited film thickness in the substrate width direction is reduced, the deposited film forming intends rows deposition A method,
The transport direction of the strip substrate in the discharge space is the X direction,
A direction perpendicular to the transport direction in the plane of the strip-shaped substrate in the discharge space is the Y direction,
D (x i , y j ) represents the deposition rate of the film on the band substrate measured at an arbitrary point (x i , y j ) through which the band-shaped substrate film deposition surface in the discharge space passes .
(However, i = 1, 2,..., M, j = 1, 2,..., N, where m and n are both 3 or more)
Substrate transport speed is v,
With the ideal deposited film thickness as δ,
The deposition rate distribution in the X direction at y = y j on the discharge space is approximated by a quadratic curve from the d (x i , y j ), and the following equation (1) is obtained:
d j (x, y j ) = d j (vt, y j ) = a j t 2 + b j t + c j (∵x = vt, t is time) (1)
Further, the following equation (2) is obtained so that the deposited film thickness δ j (x, y j ) at y = y j on the discharge space becomes δ,
The following equations (3) and (4) are obtained as approximate curves from three or more points A j and B j , respectively.
x = F 1 (y) (3)
x = F 2 (y) (4)
The curve satisfying the equation (3) and the curve satisfying the equation (4) are set so as to be at both ends in the X direction of the opening of the discharge vessel, and the opening of the discharge vessel is adjusted to deposit the belt-shaped substrate. A method for forming a deposited film, wherein the region is limited.
放電容器の開口部に、堆積速度分布の測定に基づいて、基板幅方向における堆積膜厚のむらが減少するように形状を設定した開口調整板を設ける堆積膜形成装置であって、
放電空間の前記帯状基板の搬送方向をX方向、
放電空間の前記帯状基板の面内で且つ搬送方向に垂直な方向をY方向、
放電空間内の帯状基板膜堆積面が通過する任意の点(x i ,y j )において測定された前記帯状基板への膜の堆積速度をd(x i ,y j )、
(但し、i=1,2,…,m、j=1,2,…,n、ここでm,nは共に3以上)
基板搬送速度をv、
理想的な堆積膜厚をδとした上で、
放電空間上のy=y j におけるX方向での堆積速度分布を前記d(x i ,y j )から二次曲線で近似し、下記(1)式を得、
d j (x,y j )=d j (vt,y j )=a j t 2 +b j t+c j (∵x=vt、tは時間) …(1)
さらに、放電空間上のy=y j における堆積膜厚δ j (x,y j )が前記δとなるように下記(2)式を得、
それぞれ3点以上の点A j 及びB j からそれぞれの近似曲線として下記(3)及び(4)式を得、
x=F 1 (y) …(3)
x=F 2 (y) …(4)
(3)式を満たす曲線および(4)式を満たす曲線が、それぞれ放電容器の開口部のX方向の両端部となるように設定し、放電容器の開口部に帯状基板の堆積領域を制限するための開口調整板を設置することを特徴とする堆積膜形成装置。 In a deposition film forming apparatus for continuously forming a deposition film on a substrate while generating plasma in a plurality of continuous vacuum vessels and continuously moving the belt-like substrate in the longitudinal direction,
The opening of the discharge vessel, based on the measurement of deposition rate distribution, a deposited film forming apparatus Ru an opening adjusting plate set a shape such unevenness of the deposited film thickness in the substrate width direction is reduced,
The transport direction of the strip substrate in the discharge space is the X direction,
A direction perpendicular to the transport direction in the plane of the strip-shaped substrate in the discharge space is the Y direction,
D (x i , y j ) represents the deposition rate of the film on the band substrate measured at an arbitrary point (x i , y j ) through which the band-shaped substrate film deposition surface in the discharge space passes .
(However, i = 1, 2,..., M, j = 1, 2,..., N, where m and n are both 3 or more)
Substrate transport speed is v,
With the ideal deposited film thickness as δ,
The deposition rate distribution in the X direction at y = y j on the discharge space is approximated by a quadratic curve from the d (x i , y j ), and the following equation (1) is obtained:
d j (x, y j ) = d j (vt, y j ) = a j t 2 + b j t + c j (∵x = vt, t is time) (1)
Further, the following equation (2) is obtained so that the deposited film thickness δ j (x, y j ) at y = y j on the discharge space becomes δ,
The following equations (3) and (4) are obtained as approximate curves from three or more points A j and B j , respectively.
x = F 1 (y) (3)
x = F 2 (y) (4)
The curve satisfying the expression (3) and the curve satisfying the expression (4) are set to be both ends in the X direction of the opening of the discharge vessel, respectively, and the deposition region of the belt-like substrate is limited to the opening of the discharge vessel. A deposition film forming apparatus characterized in that an opening adjusting plate is provided.
放電空間の前記帯状基板の搬送方向をX方向、
放電空間の前記帯状基板の面内で且つ搬送方向に垂直な方向をY方向、
放電空間内の帯状基板膜堆積面が通過する任意の点(xi,yj)において測定された前記帯状基板への膜の堆積速度をd(xi,yj)、
(但し、i=1,2,…,m、j=1,2,…,n、ここでm,nは共に3以上)
基板搬送速度をv、
理想的な堆積膜厚をδとした上で、
放電空間上のy=yjにおけるX方向での堆積速度分布を前記d(xi,yj)から二次曲線で近似し、下記(1)式を得、
dj(x,yj)=dj(vt,yj)=ajt2+bjt+cj (∵x=vt、tは時間) …(1)
さらに、放電空間上のy=yjにおける堆積膜厚δj(x,yj)が前記δとなるように下記(2)式を得、
それぞれ3点以上の点Aj及びBjからそれぞれの近似曲線として下記(3)及び(4)式を得、
x=F1(y) …(3)
x=F2(y) …(4)
さらに上記(3)式及び(4)式に基づいて定められる下記不等式(5)及び(6)を得、
1.1F1(y)−0.1F2(y)≦X≦0.9F1(y)+0.1F2(y) …(5)
0.9F2(y)+0.1F1(y)≦X≦1.1F2(y)−0.1F1(y) …(6)
(5)式を満たす曲線および(6)式を満たす曲線が、それぞれ放電容器の開口部のX方向の両端部となるように設定し、放電容器の開口部を開口調整して帯状基板の堆積領域を制限することを特徴とする堆積膜形成方法。In a deposition film forming method for continuously forming a deposition film on a substrate while generating plasma in a plurality of continuous vacuum vessels and continuously moving the strip substrate in the longitudinal direction thereof,
The transport direction of the strip substrate in the discharge space is the X direction,
A direction perpendicular to the transport direction in the plane of the strip-shaped substrate in the discharge space is the Y direction,
D (x i , y j ) represents the deposition rate of the film on the band substrate measured at an arbitrary point (x i , y j ) through which the band-shaped substrate film deposition surface in the discharge space passes.
(However, i = 1, 2,..., M, j = 1, 2,..., N, where m and n are both 3 or more)
Substrate transport speed is v,
With the ideal deposited film thickness as δ,
The deposition rate distribution in the X direction at y = y j on the discharge space is approximated by a quadratic curve from the d (x i , y j ), and the following equation (1) is obtained:
d j (x, y j ) = d j (vt, y j ) = a j t 2 + b j t + c j (∵x = vt, t is time) (1)
Further, the following equation (2) is obtained so that the deposited film thickness δ j (x, y j ) at y = y j on the discharge space becomes δ,
The following equations (3) and (4) are obtained as approximate curves from three or more points A j and B j , respectively.
x = F 1 (y) (3)
x = F 2 (y) (4)
Furthermore, the following inequalities (5) and (6) defined based on the above equations (3) and (4) are obtained,
1.1F 1 (y) −0.1F 2 (y) ≦ X ≦ 0.9 F 1 (y) + 0.1F 2 (y) (5)
0.9F 2 (y) + 0.1F 1 (y) ≦ X ≦ 1.1F 2 (y) −0.1F 1 (y) (6)
The curve satisfying the equation (5) and the curve satisfying the equation (6) are set so as to be both ends in the X direction of the opening of the discharge vessel, and the opening of the discharge vessel is adjusted to deposit the belt-shaped substrate. A method for forming a deposited film, wherein the region is limited.
放電空間の前記帯状基板の搬送方向をX方向、
放電空間の前記帯状基板の面内で且つ搬送方向に垂直な方向をY方向、
放電空間内の帯状基板膜堆積面が通過する任意の点(xi,yj)において測定された前記帯状基板への膜の堆積速度をd(xi,yj)、
(但し、i=1,2,…,m、j=1,2,…,n、ここでm,nは共に3以上)
基板搬送速度をv、
理想的な堆積膜厚をδとした上で、
放電空間上のy=yjにおけるX方向での堆積速度分布を前記d(xi,yj)から二次曲線で近似し、下記(1)式を得、
dj(x,yj)=dj(vt,yj)=ajt2+bjt+cj (∵x=vt、tは時間) …(1)
さらに、放電空間上のy=yjにおける堆積膜厚δj(x,yj)が前記δとなるように下記(2)式を得、
それぞれ3点以上の点Aj及びBjからそれぞれの近似曲線として下記(3)及び(4)式を得、
x=F1(y) …(3)
x=F2(y) …(4)
さらに上記(3)式及び(4)式に基づいて定められる下記不等式(5)及び(6)を得、
1.1F1(y)−0.1F2(y)≦X≦0.9F1(y)+0.1F2(y) …(5)
0.9F2(y)+0.1F1(y)≦X≦1.1F2(y)−0.1F1(y) …(6)
(5)式を満たす曲線および(6)式を満たす曲線が、それぞれ放電容器の開口部のX方向の両端部となるように設定し、放電容器の開口部を開口調整して帯状基板の堆積領域を制限することを特徴とする堆積膜形成装置。In a deposition film forming apparatus for continuously forming a deposition film on a substrate while generating plasma in a plurality of continuous vacuum vessels and continuously moving the strip substrate in the longitudinal direction thereof,
The transport direction of the strip substrate in the discharge space is the X direction,
A direction perpendicular to the transport direction in the plane of the strip-shaped substrate in the discharge space is the Y direction,
D (x i , y j ) represents the deposition rate of the film on the band substrate measured at an arbitrary point (x i , y j ) through which the band-shaped substrate film deposition surface in the discharge space passes.
(However, i = 1, 2,..., M, j = 1, 2,..., N, where m and n are both 3 or more)
Substrate transport speed is v,
With the ideal deposited film thickness as δ,
The deposition rate distribution in the X direction at y = y j on the discharge space is approximated by a quadratic curve from the d (x i , y j ), and the following equation (1) is obtained:
d j (x, y j ) = d j (vt, y j ) = a j t 2 + b j t + c j (∵x = vt, t is time) (1)
Further, the following equation (2) is obtained so that the deposited film thickness δ j (x, y j ) at y = y j on the discharge space becomes δ,
The following equations (3) and (4) are obtained as approximate curves from three or more points A j and B j , respectively.
x = F 1 (y) (3)
x = F 2 (y) (4)
Furthermore, the following inequalities (5) and (6) defined based on the above equations (3) and (4) are obtained,
1.1F 1 (y) −0.1F 2 (y) ≦ X ≦ 0.9 F 1 (y) + 0.1F 2 (y) (5)
0.9F 2 (y) + 0.1F 1 (y) ≦ X ≦ 1.1F 2 (y) −0.1F 1 (y) (6)
The curve satisfying the equation (5) and the curve satisfying the equation (6) are set so as to be both ends in the X direction of the opening of the discharge vessel, and the opening of the discharge vessel is adjusted to deposit the belt-shaped substrate. An apparatus for forming a deposited film, wherein the region is limited.
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