JPH0330419A - マイクロ波プラズマｃｖｄ法により大面積の機能性堆積膜を連続的に形成する方法及び装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔発明の属する技術分野〕 本発明は、大面積に亘って均一なマイクロ波プラズマを
生起させ、これにより引き起されるプラズマ反応により
、原料ガスを分解、励起させることによって大面積の機
能性堆積膜を連続的に形成する方法及び装置に関する。

更に詳しくは、前記原料ガスの利用効率を飛躍的に高め
、且つ高速で均一性の良い機能性堆積膜を大面積に亘っ
て連続的に形成することが出来る方法及び装置であって
、具体的には光起電力素子等の大面積薄膜半導体デバイ
スの量産化を低コストで実現させ得るものである。

〔従来技術の説明〕

近年、全世界的に電力需要が急激に増大し、そうした需
要をまかなうべく電力生産が活発化するに及んで環境汚
染の問題が深刻化して来ている。

因に、火力発電に代替する発電方式として期待され、す
でに実用期に入ってきている原子力発電においては、チ
ェルノブイリ原子力発電所事故に代表されるように重大
な放射能ｌη染が人体に被害を与えると共に自然環境を
侵す事態が発生し、原子力発電の今後の普及が危ぶまれ
、現実に原子力発電所の新設を禁止する法令を定めた国
さえ出て来ている。

又、火力発電にしても増大する電力需要をまかなう上か
ら石炭、石油に代表される化石燃料の使用量は増加の一
途をたどり、それにつれて排出される二酸化炭素の量が
増大し、大気中の二酸化炭素等の温室効果ガス濃度を上
昇させ、地球温暖化現象を招き、地球の年平均気温は確
実に上昇の一途をたどっており、ｌ　！Ｅ　Ａ　（Ｉｎ
ｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ　Ｅｎｅｒｇｙ＾ｇｅｎｃｙ）
では２００５年までに二酸化炭素の排出量を２０％削減
することを提言している。

こうした背景のある一方、開発途上国における人口増加
、そして、それに伴う電力需要の増大は必至であり、先
進諸国における今後更なる生活様式のエレクトロニクス
化の促進による人ロー人当りの電力消費量の増大と相ま
って、電力供給問題は地球規模で検討されねばならない
状況になってきている。

このような状況下で、太陽光を利用する太陽電池による
発電方式は、前述した放射能汚染や地球温暖化等の問題
を惹起することはなく、また、太陽光は地球上至るとこ
ろに降り注いでいるためエネルギー源の偏在が少なく、
さらには、複雑な大型の設備を必要とせず比較的高い発
電効率が得られる等、今後の電力需要の増大に対しても
、環境破壊を引き起こすことなく対応できるクリーンな
発電方式として注目を集め、実用化に向けて様々な研究
開発がなされている。

ところで、太陽電池を用いる発電方式については、それ
を電力需要を賄うものとして確立させるためには、使用
する太陽電池が、光電変換効率が充分に高く、特性安定
性に優れたものであり、且つ大量生産し得るものである
ことが基本的に要求される。

因に、−船釣な家庭において必要な電力を賄うには、−
世帯あたり３ｋＷ程度の出力の太陽電池が必要とされる
ところ、その太陽電池の光電変換効率が例えば１０％程
度であるとすると、必要な出力を得るための前記太陽電
池の面積は３０ｎ？程度となる。そして、例えば子方世
帯の家庭において必要な電力を供給するには３，０００
，０００　ｎ？といった面積の太陽電池が必要となる。

こうしたことから、容易に入手できるシラン等の気体状
の原料ガスを使用し、これをグロー放電分解して、ガラ
スや金属シート等の比較的安価な１５板上にアモルファ
スシリコン等の半導体薄膜を堆積させることにより作製
できる太陽電池が、量産性に富み、単結晶シリコン等を
用いて作製される太１ｌＪＩ電池に比較して低コストで
生産ができる可能性があるとして注目され、その製造方
法について各種の提案がなされている。

太陽電池を用いる発電方式にあっては、単位モジュール
を直列又は並列に接続し、ユニット化して所望の電流、
電圧を得る形式が採用されることが多く、各モジュール
においては断線やショートが生起しないことが要求され
る。加えて、各モジュール間の出力電圧や出力電流のば
らつきのないことが重要である。こうしたことから、少
なくとも単位モジュールを作製する段階でその最大の特
性決定要素である半導体層そのものの特性均一性確保さ
れていることが要求される。そして、モジエール設計を
し易くし、且つモジュール組立工程の簡略化できるよう
にする観点から大面積に亘って特性均一性の優れた半導
体堆Ｍｉ膜が堤供されることが太陽電池の量産性を高め
、生産コストの大幅な低減を達成せしめるについて要求
される。

太陽電池については、その重要な構成要素たる半導体層
は、いわゆるｐｎ接合、ｐｉｎ接合等の半導体接合がな
されている。それらの半導体接合は、導電型の異なる半
導体層を順次積層したり、−導電型の半導体層中に異な
る導電型のドーパントをイオン打込み法等によって打込
んだり、熱拡散によって拡散させたりすることにより達
成される。

この点を、前述した注目されているアモルファスシリコ
ン等の薄膜半導体を用いた太陽電池についてみると、そ
の作製においては、ホスフィン（ＰＨ２）、　ジボラン
（Ｂ、Ｈ，）等のドーパントとなる元素を含む原料ガス
を主原料ガスであるシラン等に混合してグロー放電分解
することにより所望の導電型を有する半導体膜が得られ
、所望の基板上にこれらの半導体膜を順次積層形成する
ことによって容易に半導体接合が達成できることが知ら
れている。そしてこのことから、アモルファスシリコン
系の太陽電池を作製するについて、その各々の半導体層
形成用の独立した成膜室を設け、該成膜室にて各々の半
導体層の形成を行う方法が提案されている。

囚に米国特許４，４００，４０９号特許明細書には、ロ
ール・ツー・ロール（Ｒｏｌｉ　ｔｏ　　Ｒｏｌｌ）方
式を採用した連続プラズマＣＶＤ装置が開示されている
。

この装置によれば、複数のグロー放１を領域を設け、所
望の幅の十分に長い可撓性の基板を、該基板が前記各グ
ロー放電領域を順次貫通する経路に沿って配置し、前記
各グロー放？！領域において必要とされる導電型の半導
体層を堆積形成しつつ、前記基板をその長平方向に連続
的に搬送せしめることによって、半導体接合を有する素
子を連続形成することができるとされている。なお、咳
明細書においては、各半導体層形成時に用いるドーパン
トガスが他のグロー放電領域へ拡散、混入するのを防止
するにはガスゲートが用いられている。具体的には、前
記各グロー放電領域同志を、スリット状の分離通路によ
って相互に分離し、さらに該分離通路に例えばＡｒ、Ｈ
ｚ等の掃気用ガスの流れを形成させる手段が採用されて
いる。こうしたことからこのロール・ツー・ロール方式
は、半導体素子の量産に適する方式であると言・えよう
。

しかしながら、前記各半導体層の形成はＲＦ（ラジオ周
波数）を用いたプラズマＣＶＤ法によって行われるとこ
ろ、連続的に形成される膜の特性を維持しつつその膜堆
積速度の向上を図るにはおのずと限界がある。即ち、例
えば膜厚が高々５０００人の半導体層を形成する場合で
あっても相当長尺で、大面積にわたって常時所定のプラ
ズマを生起し、且つ該プラズマを均一に維持する必要が
ある。ところが、そのようにするについては可成りの熟
練を必要とし、その為に関係する種々のプラズマ制御パ
ラメーターを一般化するのは困難である。また、用いる
成膜用原料ガスの分解効率及び利用効率は高くはなく、
生産コストを引き上げる要因の一つともなっている。

また他に、特開昭６１−２８８０７４号公報には、改良
されたロール・ツー・ロール方式を用いた堆積膜形成装
置が開示されている。この装置においては、反応容器内
に設置されたフレキシブルな連続シート状基板の一部に
ホロ様たるみ部を形成し、この中に前記反応容器とは異
なる活性化空間にて生成された活性種及び必要に応じて
他の原料ガスを導入し熱エネルギーにより化学的相互作
用をせしめ、前記ホロ様たるみ部を形成しているシート
状基板の内面に堆積膜を形成することを特徴としている
。このようにホロ様たるみ部の内面に堆積を行うことに
より、装置のコンパクト化が可能となる。さらに、あら
かじめ活性化された活性種を用いるので、従来の堆ｆＪ
ＩＩＩ＊形成装置に比較して成膜速度を早めることがで
きる。

ところが、この装置はあくまで熱エネルギーの存在下で
の化学的相互作用による堆積膜形成反応を利用したもの
であり、更なる成膜速度の向上を図るには、活性種の導
入量及び熱エネルギーの供給量を増やすことが必要であ
るが、熱エネルギーを大量且つ均一に供給する方法や、
反応性の高い活性種を大量に発生させて反応空間にロス
なく導入する方法にも限界がある。

一方、最近注目されているのが、マイクロ波を用いたプ
ラズマプロセスである。マイクロ波は周波数帯が短いた
め従来のＲＦを用いた場合よりもエネルギー密度を高め
ることが可能であり、プラズマを効率良く発生させ、持
続させることに適している。

例えば、米国特許筒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体上に薄膜を堆
積形成させる方法が開示されているが、該方法によれば
、低圧下でのプロセス故、膜特性の低下の原因となる活
性種のポリマリゼーションを防ぎ高品質の堆積膜が得ら
れるばかりでなく、プラズマ中でのポリシラン等の粉末
の発生を抑え、且つ、堆積速度の飛躍的向上が図れると
されてはいるものの、大面積に亘って均一な堆積膜形成
を行うにあたっての具体的開示はなされていない。

一方、°米国特許第４，７２９，３４１号明細書には、
−対の放射型導波管アプリケーターを用いた高パワープ
ロセスによって、大面積の円筒形基体上に光導電性半導
体薄膜を堆積形成させる低圧マイクロ波プラズマＣＶＤ
法及び装置が開示されているが、大面積基体としては円
筒形の基体、即ち、電子写真用光受容体としてのドラム
に限られており、大面積且つ長尺の基体への適用はなさ
れていない。

また、堆積膜の製造工程はバッチ式であって、−回の仕
込みで形成されろ堆積膜の量は限られており、大面積の
基板上に大量に堆積膜を連続して形成する方法に関する
開示はない。

ところで、マイクロ波を用いたプラズマはマイクロ波の
波長が短いためエネルギーの不均一性が生じやすく大面
積化に対しては、解決されねばならない問題点が種々残
されている。

例えば、マイクロ波エネルギーの均一化に対する有効な
手段として遅波回路の利用があるが、該遅波回路にはマ
イクロ波アプリケーターの横方向への距離の増加に伴い
プラズマへのマイクロ波結合の急激な低下が生じるとい
った独特の問題点を有している。そこで、この問題点を
解決する手段として、被処理体と遅波回路との距離を変
える基体の表面近傍でのエネルギー密度を均一にする方
法が試みられている０例えば、米国特許筒３．８１４，
９８３号明細書及び同第４，５２１．７１７号明細書に
は、そうした方法が開示されている。そして前者におい
ては、基体に対しである角度に遅波回路を傾斜させる必
要性があることが記載されているが、プラズマに封する
マイクロ波エネルギーの伝達効率は満足のゆくものでは
ない、また、後者にあっては、基体とは平行な園内に、
非平行に２つの遅波回路を設けることが開示されている
。即ち、マイクロ波アプリケーターの中央に垂直な平面
同志が、被処理基板に平行な面内で、且つ基板の移動方
向に対して直角な直線上で互いに交わるように配置する
ことが望ましいこと、そして２つのアプリケーター間の
干渉を避けるため、アプリケーター同志を導波管のクロ
スバ−の半分の長さだけ基体の移動方向に対して横にず
らして配設することのそれぞれが開示されている。

また、プラズマの均一性（即ち、エネルギーの均一性）
を保持するようにするについての提案がいくつかなされ
ている。それらの提案は、例えば、ジャーナル・オン・
バキューム・テクノロジイー（Ｊｏｕｒｎａｌ　ｏｆ　
Ｖａｃｕｕｍ　５ｃｉｅｎｃｅ　Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ
　）Ｂ−４（１９８６年１月〜２月）２９５頁−２９８
頁および同誌のＢ−４（１９８６年１月〜２月）１２６
頁−１３０頁に記載された報告に見られる。

これらの報告によれば、マイクロ波プラズマ・ディスク
・ソース（ＭＰＤＳ）と呼ばれるマイクロ波リアクタが
提案されている。即ち、プラズマは円板状あるいはタブ
レフト状の形をなしていて、その直径はマイクロ波周波
数の関数となっているとしている。そしてそれら報告は
次のような内容を開示している。即ち、まず、プラズマ
・ディスク・ソースをマイクロ波周波数によって変化さ
せることができるという点にある。ところが、２．４５
ＧＨｚで作動できるように設計したマイクロ波プラズマ
・ディスク・ソースにおいては、プラズマの閉じ込め直
径はたかだか１０ｃｓ程度であり、プラズマ体積にして
もせいぜい１１８ｃｄ程度であワて、大面積化とは到底
言えない、また、前記報告は、９１５Ｍ！（ｚという低
い周波数で作動するように設計したシステムでは、周波
数を低くすることで約４０ｃｍのプラズマ直径、及び２
００〇−のプラズマ体積が与えられるとしている。前記
報告は更に、より低い周波数、例えば、４００ＭＨｚで
作動させることにより１ｍを超える直径まで放電を拡大
できるとしている。ところがこの内容を達成する装置と
なると掻めて高価な特定のものが要求される。

即ち、マイクロ波の周波数を低くすることで、プラズマ
の大面積化は達成できるが、このような周波数域での高
出力のマイクロ波電源は一般化されてはいなく、入手困
難であり入手出来得たとしても極めて高価である。そし
てまた、周波数可変式の高出力のマイクロ波電源は更に
入手困難である。

同様に、マイクロ波を用いて高密度プラズマを効率的に
生成する手段として、空胴共振器の周囲に電磁石を配置
し、ＥＣＲ（、電子サイクロトロン共鳴）条件を成立さ
せる方法が特開昭５５−１４１７２９号公報及び特開昭
５７−１３３６３６号公報等により提案されており、ま
た学会等ではこの高密度プラズマを利用して各種の半導
体’１ｉＪＨが形成されることが多数報告されており、
すでにこの種のマイクロ波ＥＣＲプラズマＣｖＤ！Ｉ装
置が市販されるに至っている。

ところが、これらのＥＣＲを用いた方法においては、プ
ラズマの制御に磁石を用いているため、マイクロ波の波
長に起因するプラズマの不均一性に、更に、磁界分布の
不均一性も加わって、大面積の基板上に均一な堆積膜を
形成するのは技術的に困難とされている。また、大面積
化のため装置を大型化する場合には、おのずと用いる電
磁石も大型化し、それに伴う重量及びスペースの増大、
また、発熱対策や大電流の直流安定化電源の必要性等実
用化に対しては解決されねばならない問題が種々残され
ている。

更に、形成される堆＄Ａｒｍについても、その特性は従
来のＲＦプラズマＣＶＤ法にて形成されるものと比較し
て同等と言えるレベルには至っておらず、また、ＥＣＲ
条件の成立する空間で形成される堆積膜とＥＣＲ条件外
のいわゆる発散磁界空間で形成される堆積膜とでは特性
及び堆積速度が極端に異なるため、特に高品質、均一性
が強く要求される半導体デバイスの作製に適している方
法とは言えない。

前述の米国特許筒４，５１７，２２３号明細書及び同第
４．７２９，３４１号明細書では、高密度のプラズマを
得るについては、非常に低い圧力を維持する必要性があ
ることが開示されている。即ち、堆積速凌を早めたり、
ガス利用効率を高めるためには低圧下でのプロセスが必
要不可欠であるとしている。しかしながら、高堆積達度
、高ガス利用効率、高パワー密度及び低圧の関係を維持
するには、前述の特許に開示された遅波回路及び電子サ
イクロトロン共鳴法のいずれをしても十分とは言えない
ものである。

従って、上述したマイクロ波手段の持つ種々の問題点を
解決した新規なマイクロ波プラズマプロセスの早朋捉供
が望まれている。

ところで、薄膜半導体は前述した太陽電池用の用途の他
にも、液晶デイスプレィの画素を駆動するための薄膜ト
ランジスタ（ＴＰＴ）や密着型イメージセンサ−用の光
電変換素子及びスイッチング素子等大面積又は長尺であ
ることが必要な薄膜半導体デバイス作製用にも好適に用
いられ、前記画像入出力装置用のキーコンポーネントと
して一部実用化されているが、高品質で均一性良く高速
で大面積化できる新規な堆積膜形成法の提供によって、
更に広＜一般に普及されるようになることが期待されて
いる。

（発明の目的〕 本発明は、上述のごとき従来の薄膜半導体デバイス形成
方法及び装置における諸問題を克服して、大面積に亘っ
て均一に、且つ高速で機能性堆積膜を形成する新規な方
法及び装置を提供することを目的とするものである。

本発明の他の目的は、帯状部材上に連続して機能性堆積
膜を形成する方法及び装置を提供することにある。

本発明の更なる目的は、堆積膜形成用の原料ガスの利用
効率を飛躍的に高めると共に、薄膜半導体デバイスの量
産化を低コストで実現し得る方法及び装置を提供するこ
とにある。

本発明の更に別の目的は、大面積、大容積に亘ってほぼ
均一なマイクロ波プラズマを生起させる方法及び装置を
提供することにある。

本発明の更に別の目的は、比較的幅広で長尺の基板上に
連続して安定性良く、高効率で高い光電変換効率の光起
電力素子を形成するための新規な方法及び装置を提供す
るものである。

〔発明の構成・効果〕

本発明者らは、従来の薄膜半導体デバイス形成装置にお
ける上述の諸問題を解決し、前記本発明の目的を達成す
べく鋭意研究を重ねたところ、帯状部材を湾曲開始端形
成用の支持・搬送用ローラー湾曲部形成用の支持・搬送
用リング、及び湾曲終了端形成用の支持・搬送用ローラ
ーを介し、前記支持・搬送用ローラー同志の間には隙間
を残して湾曲させ、前記帯状部材を側壁とした柱状の成
膜室を形成し、前記成膜室の両端面にはマイクロ波エネ
ルギーをマイクロ波の進行方向に対して平行な方向に放
射させるようにしたマイクロ波アプリケーター手段を対
向して一対配設し、更に、前記成膜室内に堆積膜形成用
の原料ガスを導入し、前記一対の支持・搬送用ローラー
同志の間に残された間隙より排気して前記成膜室内の圧
力を所定の減圧下に保持し、前記マイクロ波アプリケー
ター手段よりマイクロ波エネルギーを前記側壁とほぼ平
行に放射せしめたところ、前記成膜室内において前記帯
状部材の幅方向にほぼ均一なマイクロ波プラズマを生起
し得るという知見を得た。

本発明は、上述の知見に基づき更に検討を重ねた結果完
成に至ったものであり、上述するところを骨子とするマ
イクロ波プラズマＣＶＤ法による大面積の機能性堆積膜
を連続的に形成する方法及び装置を包含する。

本発明の方法は、次のとおりのものである。即ち、長手
方向に帯状部材を連続的に移動せしめながら、その中途
で前記移動する帯状部材を側壁とする柱状の成膜空間を
形成し、該成膜空間内にガス供給手段を介して堆積膜形
成用原料ガスを導入し、同時に、マイクロ波エネルギー
をマイクロ波の進行方向に対して平行な方向に放射させ
るようにしたマイクロ波アプリケーター手段より、該マ
イクロ波エネルギーを放射させてマイクロ波プラズマを
前記成膜空間内で生起せしめ、該マイクロ波プラズマに
曝される前記側壁を構成し連続的に移動する前記帯状部
材の表面上に堆積膜を形成せしめることを特徴とするマ
イクロ波プラズマＣＶＤ法により大面積の機能性堆積膜
を連続的に形成する方法で′ある。

本発明の方法においては、前記移動する帯状部材はその
中途において、湾曲開始端形成手段と湾曲終了端形成手
段とを用いて、前記湾曲開始端形成手段と前記湾曲終了
端形成手段との間に前記帯状部材の長手方向に間隙を残
して該帯状部材を湾曲させて前記成膜空間の側壁を成す
ようにされる。

そして、前記帯状部材を側壁として形成される柱状の成
膜空間の両端面のうち、片側又は両側に配設される、少
なくとも１つ以上の前記マイクロ波アプリケーター手段
を介して、前記マイクロ波エネルギーを前記成膜空間内
に放射させるようにする。

また、前記マイクロ波アプリケーター手段は前記端面に
垂直方向に配設し、前記マイクロ波エネルギーを前記側
壁と平行な方向に放射させる４うにする。

本発明の方法においては、前記マイクロ波エネルギーは
前記マイクロ波アプリケーター手段の先端部分に設けら
れたマイクロ波透過性部材を介して放射させるようにす
る。

そして、前記マイクロ波透過性部材にて前記マイクロ波
アプリケーター手段と前記成膜空間との気密を保持させ
るようにする。

また、前記マイクロ波アプリケーター手段を、前記両端
面において互いに対向して配設させる場合には、一方の
マイクロ波アプリケーター手段より放射されるマイクロ
波エネルギーが他方のマイクロ波アプリケーター手段に
て受信されないように配置する。

本発明の方法において、前記柱状の成膜空間内に放射さ
れたマイクロ波エネルギーは、前記成膜空間外へ漏洩し
ないようにする。

また、前記成膜空間内に導入された堆積膜形成用原料ガ
スは、前記湾曲開始端形成手段と前記湾曲終了端形成手
段との間で前記帯状部材の長手方向に残された間隙より
排気するようにする。

本発明の方法において、前記帯状部材の少なくとも一方
の面には導電処理を施すようにする。

更には、本発明の装置は、連続して移動する帯状部材上
にマイクロ波プラズマＣＶＤ法により機能性堆積膜を連
続的に形成する装置であって、前記帯状部材をその長手
方向に連続的に移動させながら、その中途で湾曲させる
ための湾曲部形成手段を介して、前記帯状部材を側壁に
して形成され、その内部を実質的に真空に保持し得る柱
状の成膜室を有し、前記成膜室内にマイクロ波プラズマ
を生起させるための、マイクロ波エネルギーをマイクロ
波の進行方向に対して平行な方向に放射させるようにし
たマイクロ波アプリケーター手段と、前記成膜室内を排
気する排気手段と、前記成膜室、内に堆積膜形成用原料
ガスを導入するための手段と、前記帯状部材を加熱及び
／又°は冷却するための温度制御１手段とを備えていて
、前記帯状部材の前記マイクロ波プラズマに曝される側
の表面上に、連続して堆積膜を形成するようにしたこと
を特徴とする機能性堆積膜の連続形成装置である。

本発明の装置において、前記湾曲部形成手段は、少なく
とも一組以上の、湾曲開始端形成手段と湾曲終了端形成
手段とで構成され、前記湾曲開始端形成手段と前記湾曲
終了端形成手段とを、前記帯状部材の長手方向に間隙を
残して配設される。

なお、前記湾曲部形成手段は、少なくとも一対の支持・
搬送用ローラーと支持・搬送用リングとで構成され、前
記一対の支持・搬送用ローラーは前記帯状部材の長手方
向に間隙を残して平行に配設される。

本発明の装置において、前記帯状部材を側壁として形成
される柱状の成膜室の両端面のうち片側又は両側に、少
なくとも１つ以上の前記マイクロ波アプリケーター手段
が配設される。

そして、前記マイクロ波アプリケーター手段は、前記端
面に垂直方向に配設される。

本発明の装置において、前記マイクロ波アプリケーター
手段の先端部分には、前記成膜室と前記マイクロ波アプ
リケーター手段との気密分離を行い、且つ、前記マイク
ロ波アプリケーターから放射されるマイクロ波エネルギ
ーを前記成膜室内へ透過せしめるマイクロ波透過性部材
が配設される。

本発明の装置において、前記帯状部材の少なくとも一方
の面には、導電性処理が施される。

本発明の装置において、前記マイクロ波アプリケーター
手段には方形及び／又は楕円導波管を介してマイクロ波
エネルギーが伝送される。

そして、前記マイクロ波アプリケーター手段を前記成膜
室の両端面において互いに対向して配設させる場合には
、前記マイクロ波アプリケーター手段に接続される前記
方形及び／又は楕円導波管の長辺を含む面同志、長袖を
含む面同志、又は長辺を含む面と長袖を含む面同志が互
いに平行とならないよう配設される。

また、前記方形及び／又は楕円導波管の長辺を含む面及
び／又は長軸を含む面と、前記一対の支持搬送用ローラ
ーの中心軸を含む面とのなす角度が垂直とならないよう
配設される。

以下、本発明者らが本発明を完成させるにあたり行った
実験について詳しく説明する。

〔実験〕 本発明の装置を用いて、帯状部材上に機能性堆積膜を均
一に形成するための、マイクロ波プラズマの生起条件に
ついて種々実験を行ったので、以下に詳述する。

裏狡貝上 本実験例においては、後述する装置例２で示す装置を用
い、また、後述する製造例１で説明する手順でマイクロ
波プラズマを生起させ、一対の導波管１１１，１１２の
取り付は角度の違いによるマイクロ波プラズマの安定性
及びマイクロ波の成膜室外への漏洩度等について検討を
行った。

第６図に方形導波管１１１．］、１２の取り付は角度の
説明用の模式的断面概略図を示した。

実線で示した方形導波管１１１と点線で示した方形導波
管とは成膜室１１６の両端面に対向して配設されたマイ
クロ波アプリケーター（不図示）に接続されており、例
えば、方形導波管１１１は図面手前側、方形導波管１１
２は奥側に配設されている。０は湾曲形状の中心であり
、Ａ−Ａ’は支持・搬送用ローラー１０２と１０３との
中心軸を含む面を表しており、これに垂直な面をＨ−Ｈ
’とする。そして、方形導波管１１１の長辺を含む面に
平行な面Ｂ−８’　とＨ−Ｈ’　とのなす角度をθとし
、これを方形導波管ｉｌｌの取り付は角度とする。また
、方形導波管１１２の長辺を含む面に平行な面ｃ−ｃ’
とＨ−Ｈ’とのなす角度を０８とし、これを方形導波管
１１２の取り付は角度とする。ここで、方形導波管１１
１．１１２のをり付は角度θ１．θオが各々１８ｏ゛を
超える場合には、１８０°以下の場合のＨ−Ｈ′に対す
る対称配置となる故、その配置関係は１８ｏ゛以下の場
合と同等である。勿論、θ１とθ、とは相互に入れ替え
ても、対向している故、やはり配置関係は同等である。

本発明において、支持・搬送用ローラー１０２゜１０３
とで限定される帯状部材の湾曲端間距離を間隙りと定義
する。

第１表に示すマイクロ波プラズマ放電条件にて、第２表
に示す種々のθ８．θオの組み合わせ条件におけるマイ
クロ波プラズマの安定性等について実験、評価を行った
。

なお、マイクロ波の漏洩度は支持・搬送用ローラー１０
２，１０３の間隙部分より５ｃｍ程度離れた場所にマイ
クロ波検知器を設けて評価を行った。

評価結果は第２表に示すとおりであった。

これらの結果から、マイクロ波アプリケーターへの方形
導波管の取り付は角度を変えることによって、マイクロ
波プラズマの安定性及びマイクロ波の成膜室外への漏洩
度が大きく変化することが判った。具体的には、θ、及
び／又はθ、が０゜の場合には、マイクロ波の漏れ量が
最も大きく、放電状態も不安定であり、１５゛程度では
マイクロ波の漏れ量が小さくはなるものの、放電状態は
不安定である。また、３０゛以上では、マイクロ波の漏
れは無くなり放電状態は安定した。ただし、θ、とθ２
とがなす角度が０゛又は１８０’すなわち、方形導波管
の長辺を含む面が互いに平行な配置となる場合には、マ
イクロ波の漏れ量にかがわらず、発振異常による電源ノ
イズが大きくなり、放電が不安定になる。なお、この放
電実験においては帯状部材１０１を静止させた場合及び
１．２ｍ／ｗｉｎの搬送スピードで搬送させた場合とで
行ったが、両者において放電の安定性については特に差
異は認められなかった。

更に、マイクロ波プラズマ放電条件のうち、原料ガスの
種類及び流量、マイクロ波電力、湾曲形状の内直径、成
膜室内圧等種々変化させた場合においても方形導波管の
配置に起因するマイクロ波の漏れ量及び放電安定性等に
ついて特に差異は認められなかった。

スｎｔｉ 本実験例においては、実験例１と同様、装置例２で示し
た装置を用い、第６図で示した支持・搬送用ローラー１
０２，１０３の間隙りを変化させたときのマイクロ波プ
ラズマの安定性及び膜厚分布への影響等について検討を
行った。

間隙りについては第３表に示した範囲で種々変化させて
各々約１０分間の放電を行ワた。その他のマイクロ波プ
ラズマ放電条件については第１表に示したのと同様とし
、方形導波管の取り付は角度θ１．θ、は共に４５°に
配置した。ただし、成膜室圧力の変化は、排気ポンプの
能力は特に調整せず、間隙りを大きくすることによって
コンダクタンスが大きくなったために生じたものである
。

なお、帯状部材１０１の表面温度が２５０℃となるよう
に温度制御機構ＩＱ５ａ−ｅを動作させ、帯状部材の搬
送速度は３５ｃｍ／ｓｉｎとした。

第３表に、放電状態、膜厚分布等を評価した結果を示し
た。

なお、放電状態は目視にて、膜厚分布については、針ス
テンプ式膜厚計にて帯状部材の幅方向について１０点ず
つ、長手方向には２０１ごとに測定し、その分布を評価
した。

これらの結果から、排気ポンプの能力！Ｆｌ整は行われ
ず、間隙りを変化させることによって、成膜室内の圧力
が変化し、それにともない形成される堆積膜の膜厚分布
が、特に帯状部材の幅方向について顕著に変化すること
が判った。また、方形導波管の砲り付は角度を実験例１
においてマイクロ波の漏れが起こらなかった配置にして
も、間隙りを大きくしすぎた場合には、やはりマイクロ
波漏れが生ずることが判った。そして、間隙りからのマ
イクロ波漏れが少なくなるのは間隙りの寸法をマイクロ
波の波長の好ましくは１／２波長以下、より好ましくは
１／４波長以下としたときであった。なお、帯状部材の
長手方向での膜厚分布は、帯状部材を搬送している限り
ほぼ良好であった。

作製した試料の中で堆積速度が速く、膜厚分布が良好で
あった試料−４の堆積速度は約１００人／３ｅｃであっ
た。また、用いた原料ガスの総流量に対して、帯状部材
上に堆積された膜の量より計算される原料ガス利用効率
は５５％であった。

更に、マイクロ波プラズマ放電条件のうち、マイクロ波
電力、湾曲形状の内直径等について種々変化させた場合
において、膜厚分布及び放電安定性は若干の変化がある
ものの、間隙りの大きさに起因する本質的な問題の解決
手段とはなり得なかった。

皇狼斑主 本実験例においては、実験例１と同様、１１例２で示し
た装置を用い、形成される湾曲形状の内直径を変化させ
たときのマイクロ波プラズマの安定性、膜厚分布等につ
いて検討を行った。湾曲形状の内直径については第４表
に示した範囲で種々変化させた以外は、第１表に示した
マイクロ波プラズマ放電条件と同様とし、また、方形導
波管の取り付は角度θ１．θ鵞は共に４５°に配置した
。

なお、放電時間は各々１０分間とし、帯状部材の表面温
度は実験例２同様２５０℃とした。また、帯状部材の搬
送速度は３５ｃｍ／ｍ１１１とした。

第４表に、放電状態、膜厚分布等を評価した結果を示し
た。

なお、放電状態は目視にて、膜厚分布については、針ス
テップ式膜厚計にて帯状部材の幅方向について１０点ず
つ、長手方向には２０ｃｍごとに測定し、その分布を評
価した。

これらの結果から、他の放電条件は変えず、湾曲形状の
内直径を変化させることによって、放電状態が変わり、
形成されろ堆積膜の膜厚分布が、特に帯状部材の幅方向
について顕著に変化することが判った。なお、帯状部材
長手方向での膜厚分布は、帯状部材を搬送している限り
ほぼ良好であった。

更に、マイクロ波プラズマ放電条件のうち、マイクロ波
電力、成膜室内の圧力等について種々変化させた場合に
おいても、それぞれのパラメーター変化によって、膜厚
分布及び放電安定性が影響を受けることが判った。

入狼五土 本実験例においては、実験例１と同様、装置例２で示し
た装置を用い、成膜室内の圧力は一定とし、原料ガス流
量、マイクロ波電力を種々変化させたときのマイクロ波
プラズマの安定性等について検討を行った。成膜室圧力
、原料ガス流量については、第５表に示した範囲で種々
変化させた以外は、第１表に示したマイクロ波プラズマ
放電条件と同様とし、また、方形導波管の取り付は角度
θ、２　θ２は共に６０°、６０′″に配置した。

第５表に、放電状態を評価した結果を示した。

ここで、◎は放電安定、Ｏは、微小のチラッキはあるが
、はぼ放電安定、△はややチラッキはあるが使用可能な
レベルで放電安定の状態を表している。いずれの場合に
おいても、マイクロ波電力を下げたり、成膜室圧力を下
げたり、原料ガスとしてのｔｉｔの流量を増やしたりし
た場合には放電が不安定となるか、放電が生起しなくな
るほぼ限界値を表している。従って、逆にマイクロ波電
力を上げたり、成膜室圧力を上げたり、原料ガスとして
の５ｒＨ４の流量を増やしたりした場合には放電はより
安定な状態となることが判った。なお、この放電実験に
おいては帯状部材１０１を静止させた場合及び１．２ｍ
／ｓｉｎの搬送スピードで搬送させた場合とで行ったが
、両者において放電の安定性については特に差異は認め
られなかった。

大腋五１ 本実験例においては、実験例１と同様、装置例２で示し
た装置を用い、帯状部材の幅寸法を変えたときの、マイ
クロ波プラズマの安定性及び膜厚分布への影響等につい
て検討を行った。

帯状部材の幅寸法については第６表に示した範囲で種々
変化させて、各々１０分間の放電を行った。その他のマ
イクロ波プラズマ放電条件については第１表に示したの
と同様とし、方形導波管の種類はＥＩＡＪ、ＷＲＩ−３
２に変え、取り付は角度θ曾、θ宵は共に６０°、６０
ａ　となるよう配置した。そして、帯状部材の表面温度
は実験例２と同様２５０℃とし、搬送速度は５０（Ｊ／
■ｊｎとした。

なお、試料Ｎ１１５〜１７についてはマイクロ波アプリ
ケーターは片側のみ、試料隘１８〜２１については対向
して一対配設した。

第６表に放電状態、膜厚分布等を評価した結果を示した
。評価方法は実験例２と同様とした。

これらの結果から、帯状部材の幅寸法が変わることによ
り、マイクロ波プラズマの安定性及び膜厚分布が変化す
ることが判った。そして、片側からのマイクロ波電力の
供給のみではマイクロ波プラズマの安定性が欠けたり、
膜厚分布が大きくなる場合においても、マイクロ波アプ
リケーターを対向して一対設けることによっていずれも
改善されることが判った。

また、マイクロ波プラズマ放電条件のうち、原料ガスの
ＩＩＩ及び流量、マイクロ波電力、成膜室内圧等種々変
化させた場合においては、それぞれのパラメーター変化
によってマイクロ波プラズマの安定性及び膜厚分布が影
響を受けることが判った。

スｍλｌ！ 本発明の方法及び装置において、マイクロ波プラズマの
安定性、均−性等は、例えばマイクロ波アプリケーター
の形状及びそれに接続される導波管の種類及び配置、成
膜時の成膜室内の圧力、マイクロ波電力、マイクロ波プ
ラズマの閉じ込めの程度、放電空間の体積及び形状等積
々のパラメーターが複雑にからみ合って維持されている
ので、単一のパラメーターのみで最適条件を求めるのは
困難であるが、本実験結果より、おおよそ次のような傾
向及び条件範囲が判った。

成膜室の圧力に関しては、好ましくは１．５ａＴｏｒｒ
乃至１００　ｍＴｏｒｒ　、より好ましくは３ａＴｏｒ
ｒ乃至５０ｍＴｏｒｒであることが判った。マイクロ波
電力に関しては、好ましくは２５０ｘ２Ｗ乃至３０００
ｘ２Ｗ、より好ましくは３００ｘ２Ｗ乃至１０００Ｘ２
Ｗであることが判った。湾曲形状の内直径に関しては、
好ましくは７ｃｍ乃至４５１１より好ましくは８ｃｌｌ
乃至３５ａｍであることが判った。また、帯状部材の幅
に関しては対向する一対のマイクロ波アプリケーターを
用いた場合には、好ましくは６０ａｓ程魔、より好まし
くは５０ｃＩｌ程魔で幅方向の均一性が得られることが
判った。

また、マイクロ波プラズマ領域からのマイクロ波の漏れ
量が大きくなるとマイクロ波プラズマの安定性を欠くこ
とが判り、帯状部材の湾曲端同志の間隙りは好ましくは
マイクロ波の１／２波長以下、より好ましくはｌ／４波
長以下に設定されることが望ましいことが判った。

以下、前述の（実験〕により判明した事実をもとに本発
明の方法について更に詳しく説明する。

本発明の方法において、前記移動する帯状部材の中途に
おいて、湾曲開始端形成手段と湾曲終了端形成手段とを
用いて前記帯状部材を湾曲させて形成される柱状の成膜
空間の側壁の大部分は、前記移動する帯状部材で形成さ
れるが、前記湾曲開始端形成手段と前記湾曲終了端形成
手段との間には前記帯状部材の長手方向に間隙が残され
るようにする。

そして、本発明の方法において、前記柱状の成膜空間内
にてマイクロ波プラズマを均一に生起させ閉じ込めるに
は、前記帯状部材にて形成される側壁と平行な方向に、
前記成膜空間の両端面のうち片側又は両側よりマイクロ
波エネルギーを放射させ、前記成膜空間内にマイクロ波
エネルギーを閉じ込めるようにする。

前記帯状部材の幅が比較的狭い場合には、片側からマイ
クロ波エネルギーを放射させるだけでも前記成膜空間内
に生起するマイクロ波プラズマの均一性は保たれるが、
前記帯状部材の幅が、例えばマイクロ波の波長の１波長
を超えるような場合には、両側からマイクロ波エネルギ
ーを放射させるのが、マイクロ波プラズマの均一性を保
つ上で好ましい。

勿論、前記成膜空間内で生起するマイクロ波プラズマの
均一性は、前記成膜空間内にマイクロ波エネルギーが十
分に伝送される必要があり、前記柱状の成膜空間はいわ
ゆる導波管に類する構造とされるのが望ましい、そのた
めにはまず、前記帯状部材は導電性の材料で構成される
ことが好ましいが、少なくともその片面が導電処理を施
されたものであっても良い。

また、本発明の方法において、前記移動する帯状部材を
前記湾曲開始端形成手段と湾曲終了端形成手段とを用い
て湾曲させて形成される柱状の成膜空間の両端面の形成
としては、前記成膜空間内に放射されたマイクロ波エネ
ルギーがほぼ均一に前記成膜空間内に伝送されるように
されるのが好ましく、円形状、楕円形状、方形状、多角
形状に類似する形であってほぼ対称な形で比較的滑らか
な湾曲形状であることが望ましい、勿論、前記湾曲開始
端形成手段と前記湾曲終了端形成手段との間に前記帯状
部材の長手方向に残された間隙部分においては、前記端
面形状は不連続となる場合がある。

更には、本発明の方法において、前記成膜空間内でのマ
イクロ波エネルギーの伝送を効率良く行うとともに、マ
イクロ波プラズマを安定して生起、維持、制御するため
には、前記マイクロ波アプリケーター手段中でのマイク
ロ波の伝送モードは単一モードであることが望ましい、
具体的には、ＴＥ＋ｏモード、ＴＥｌ、モード、ｅＨ，
モード、ＴＭ、モード、Ｔ　Ｍ　ｏ　＋モード等を挙げ
ることができるが、好ましくはＴＥ、。モード、ＴＥ、
、モード、ｅｌ（、モードが用いられる。これらの伝送
モードは単一でも、複数組み合わせて用いられても良い
ゆまた、前記マイクロ波アプリケーター手段へは上述の
伝送モードが伝送可能な導波管を介してマイクロ波エネ
ルギーが伝送される。更に、前記マイクロ波エネルギー
は、前記マイクロ波アプリケーター手段の先端部分に設
けられた気密性を有するマイクロ波透過性部材を介して
前記成膜空間内へ放射される。

本発明の方法において、前記成膜空間には前記湾曲開始
端形成手段と湾曲終了端形成手段との間に間隙が残され
ていて、該間隙から前記原料ガスが排気され、前記成膜
室間内が所定の減圧状態に保持されるようにするが、前
記間隙の寸法は十分な排気コンダクタンスが得られると
同時に、前記成膜空間内に放射されたマイクロ波エネル
ギーが前記成膜空間外へ漏洩しないように特別配慮され
る必要がある。

具体的には、マイクロ波アプリケーター手段中を進行す
るマイクロ波の電界方向と、前記湾曲開始端形成手段と
しての支持・搬送用ローラーの中心軸と前記湾曲終了端
形成手段としての支持・搬送用ローラーの中心軸とを含
む面とが互いに平行とならないように前記マイクロ波ア
プリケーター手段を配設するようにする。

そして、複数個の前記マイクロ波アプリケーター手段を
介して前記成膜空間内にマイクロ波エネルギーを放射さ
せる場合には、各々のマイクロ波アプリケーター手段に
ついて前述のごと（配慮される必要がある。

更に、前記湾曲開始端形成手段と湾曲終了端形成手段と
の間に残された間隙の、前記帯状部材の長平方向の開口
幅の最大寸法はマイクロ波の波長の好ましくは１／２波
長以下、より好ましくはｌ／４波長以下とするのが望ま
しい。

本発明の方法において、複数個の前記マイクロ波アプリ
ケーター手段を互いに対向させて配設させる場合には、
一方のマイクロ波アプリケーター手段より放射されたマ
イクロ波エネルギーを、他方のマイクロ波アプリケータ
ー手段が受信し、受信されたマイクロ波エネルギーが前
記他方のマイクロ波アプリケーター手段に接続されてい
るマイクロ波ｉ源にまで達して、該マイクロ波電源に損
傷を与えたり、マイクロ波の発振に異常を生せしめる等
の悪影響を及ぼすことのないように特別配慮される必要
がある。具体的には、前記マイクロ波アプリケーター手
段中を進行するマイクロ波の電界方向同志が互いに平行
とならないように前記マイクロ波アプリケーターを配設
するようにする。

本発明の方法において、前記成膜空間の両端面のうち片
側のみからマイクロ波エネルギーを放射させる場合には
、他方の端面からのマイクロ波エネルギーの漏洩がない
ようにすることが必要であり、前記端面を導電性部材で
密封したり、穴径が用いるマイクロ波の波長の好ましく
は１７２波長以下、より好ましくは１／４波長以下の金
網、パンチングボードなどで覆うことが望ましい。

本発明の方法において、前記成膜空間内に放射されたマ
イクロ波エネルギーは、前記成膜空間内に導入される原
料ガスの種類にもよるが、前記成膜空間内の圧力に強い
相関を持ちながら、且つ、前記マイクロ波アプリケータ
ーに設けられたマイクロ波透過性部材からの距離の増大
と共に著しく減少する傾向を示す、従って、比較的幅広
の帯状部材を用いた場合において、幅方向に対して均一
なマイクロ波プラズマを生起させるには、前記成膜空間
内の圧力を十分に低く保持し、前記成膜空間の両端面よ
り、少なくとも一対以上のマイクロ波アプリケーター手
段を介してマイクロ波エネルギーを前記成膜空間内に放
射させるのが望ましい。

本発明の方法において、前記マイクロ波アプリケーター
手段は放射するマイクロ波エネルギーの進行方向が、前
記帯状部材で形成される成膜空間の側壁に対してほぼ平
行となるように、前記成膜空間の端面に対して垂直に配
設するのが望ましい。

また、前記マイクロ波アプリケーター手段は前記側壁か
らほぼ等距離の位置に配設されるのが望ましいが、前記
側壁の湾曲形状が非対称である場合等においては特に配
設される位置は制限されることはない、勿論、複数のマ
イクロ波アプリケーター手段が対向して配設される場合
においてもそれらの中心軸は同一線上にあっても、なく
ても良い。

本発明の方法において、前記帯状部材にて形成される湾
曲形状は、その中で生起されるマイクロ波プラズマの安
定性、均一性を保つ上で常に一定の形状が保たれること
が好ましく、前記帯状部材は前記湾曲開始端形成手段及
び前記湾曲終了端形成手段によってシワ、たるみ、横ず
れ等が生ぜぬように支持されるのが望ましい、そして、
前記湾曲開始端形成手段及び前記湾曲終了端形成手段に
加えて、湾曲形状を保持するための支持手段を設けても
良い、具体的には前記湾曲した帯状部材の内側又は外側
に所望の湾曲形状を連続的に保持するための支持手段を
設ければ良い、前記湾曲した帯状部材の内側に前記支持
手段を設ける場合には、堆積膜の形成される面に対して
接触する部分をできるだけ少なくするように配慮する。

例えば、前記帯状部材の両端部分に前記支持手段を設け
るのが好ましい。

前記帯状部材としては、前記湾曲形状を連続的に形成で
きる柔軟性を有するものを用い、湾曲開始端、湾曲終了
端及び中途の湾曲部分においては滑らかな形状を形成さ
せることが望ましい。

前記成膜空間内にガス供給手段により導入された堆積膜
形成用原料ガスは、効率良く前記成膜空間外に排気され
前記成膜空間内は前記マイクロ波プラズマが均一に生起
される程度の圧力に保たれるようにする。

前記柱状の成膜空間内においてマイクロ波プラズマを均
一に安定して生起、維持させるためには、前記成膜空間
の形状及び容積、前記成膜空間内に導入する原料ガスの
種類及び２１　ｆｉ、前記成膜空間内の圧力、前記成膜
空間内へ放射されるマイクロ波エネルギー量、及びマイ
クロ波の整合等について各々最適な条件があるものの、
これらのパラメーターは相互に有機的に結びついており
、−概に定義されるものではなく、適宜好ましい条件を
設定するのが望ましい。

即ち、本発明の方法によれば、帯状部材を側壁とした成
膜空間を形成し、且つ、該成膜空間の側壁を構成する前
記帯状部材を連続的に移動せしめると共に、前記成膜空
間の側壁を構成する帯状部材の幅方向に対してほぼ均一
にマイクロ波エネルギーを放射せしめるようにマイクロ
波アプリケーター手段を配置し、マイクロ波プラズマの
生起・維持条件を調整・最適化することによって、大面
積の機能性堆８Ｉ膜を連続して、均一性良く形成するこ
とができる。

本発明の方法が従来の堆積膜形成方法から客観的に区別
される点は、成膜空間を柱状とし、その側壁が連続的に
移動しつつも、構造材としての機能を果たし、且つ、堆
積膜形成用の基板又は支持体をも兼ねるようにした点に
ある。

ここで、構造材としての機能とは、特に、成膜用の雰囲
気空間すなわち成膜空間と成膜用には関与しない雰囲気
空間とを物理的、化学的に隔離する機能であって、具体
的には、例えば、ガス組成及びその状態の異なる雰囲気
を形成したり、ガスの流れる方向を制限したり、更には
、圧力差の異なる雰囲気を形成したりする機能を意味す
るものである。

即ち、本発明の方法は、前記帯状部材を湾曲させて柱状
の成膜空間の側壁を形成し、他の残された壁面、すなわ
ち両端面及び前記側壁の一部に残された間隙のうちのい
ずれかの箇所より、堆ａ　Ｉｌｌ形成用の原料ガス及び
マイクロ波エネルギーを前記成膜空間内に供給し、また
、排気させることによって、マイクロ波プラズマを前記
成膜空間内に閉じ込め、前記側壁を構成する帯状部材上
に機能性堆積膜を形成せしめるものであり、前記帯状部
材そのものが成膜空間を成膜用には関与しない外部雰囲
気空間から隔離するための構造材としての重要な機能を
果たしているとともに、堆積膜形成用の基板又は支持体
として用いることができる。

従って、前記帯状部材を側壁として構成される成膜空間
の外部の雰囲気は、前記成膜空間内とは、ガス組成及び
その状態、圧力等について相当異なる状態となっている
。

一方、従来の堆積膜形成方法においては堆積膜形成用の
基板又は支持体は、堆積膜を形成するための成膜空間内
に配設され、専ら、該成膜空間にて生成する例えば堆積
膜形成用の前駆体等をｔｆｔ積させる部材としてのみ機
能するものであり、本発明の方法におけるように前記成
膜空間を構成する構造材として機能させるものではない
。

また、従来法であるＲＦプラズマＣＶＤ法、スパッタリ
ング法等においては、前記堆積膜形成用の基板又は支持
体は放電の生起、維持のための電橋を兼ねることはある
がプラズマの閉じ込めは不十分であり、成膜用には関与
しない外部雰囲気空間との隔離は不十分であって、構造
材として機能しているとは言い難い。

一方、本発明の方法は、機能性堆積膜形成用の基板又は
支持体として機能し得る帯状部材を前記成膜空間の側壁
として用い、前記構造材としての機能を発揮せしめると
共に、前記帯状部材上への機能性堆積膜の連続形成をも
可能にするものである。

本発明の方法において、前記帯状部材を用いて柱状空間
の側壁を形成し、該柱状空間内にマイクロ波エネルギー
を前記帯状部材の幅方向にほぼ均一に放射させて、前記
柱状空間内にマイクロ波を閉じ込めることによって、マ
イクロ波エネルギーは効率良く前記柱状空間内で消費さ
れて、均一なマイクロ波プラズマが生起され、形成され
る堆積膜の均一性も高まる。更には、前記マイクロ波プ
ラズマに曝される側壁を構成する帯状部材を絶えず連続
的に移動させ、前記成膜空間外へ排出させることによっ
て、前記帯状部材上に、その移動方間に対して均一性の
高い堆積膜を形成することができる。

本発明の方法においては、前記帯状部材で成膜空間を形
成し、該成膜空間内でのみ堆積膜を形成せしめるように
、前記成膜空間外におけるガス組成及びその状態は前記
成膜空間内とは異なるように条件設定する０例えば、前
記成膜空間外のガス組成については、堆ＭＪ膜形成には
直接関与しないようなガス雰囲気としても良いし、前記
成膜空間から排出される原料ガスを含んだ雰囲気であっ
ても良い、また、前記成膜空間内にはマイクロ波プラズ
マが閉じ込められているのは勿論であるが、前記成膜空
間の外部には前記マイクロ波プラズマが漏洩しないよう
にすることが、プラズマの安定性、再現性の向上や不要
な箇所への膜堆積を防ぐ上でも有効である。具体的には
前記成膜空間の内外で圧力差をつけたり、電離断面積の
小さいいわゆる不活性ガス、Ｈオガス等の雰囲気を形成
したり、あるいは、積極的に前記成膜空間内からマイク
ロ波の漏洩が起こらないような手段を設けることが有効
である。マイクロ波の漏洩防止手段としては、前記成膜
空間の内外を結ぶ間隙部分を導電性部材で密封したり、
穴径が好ましくは用いるマイクロ波の１／２波長以下、
より好ましくは１／４波長以下の金網、パンチングボー
ドで覆っても良く、また、前記成膜空間の内外を結ぶ間
隙の最大寸法がマイクロ波の波長の好ましくは１／２波
長以下、より好ましくは１／４波長以下とするのが望ま
しい。また、前記成膜空間の外での圧力を前記成膜空間
内の圧力に比較して非常に低く設定するか又は逆に高く
設定することによっても、前記成膜空間外でマイクロ波
プラズマが住起しないような条件設定ができる。

このように、前記帯状部材に成膜空間を構成する構造材
としての機能をもたせることに、本発明の方法の特徴が
あり、従来の堆積膜形成方法とは区別され、更に多大な
効果をもたらす。

以下、本発明のマイクロ波プラズマＣＶＤ装置の構成及
び特徴点について更に詳細に順を追って記載する。

本発明の装置によれば、マイクロ波プラズマ領域を移動
しつつある帯状部材で閉じ込められていることにより、
前記マイクロ波プラズマ領域内で生成した堆積膜形成に
寄与する前駆体を高い収率で基板上に線種し、更には堆
積膜を連続して帯状部材上に形成できるため、堆積膜形
成用原料ガスの利用効率を飛躍的に高めることができる
。

更には、本発明のマイクロ波アプリケーター手段を用い
て、前記成膜空間内に均一なマイクロ波プラズマ“が佳
起されるため、前記帯状部材の幅方向に形成される堆積
膜の均一性が優れているのは勿論のこと、前記帯状部材
を前記マイクロ波アプリケ−クー手段の長手方向に対し
てほぼ垂直方向に連続的に搬送することにより、前記帯
状基体の長手方向に形成される堆積膜の均一性にも優れ
たものとなる。

また、本発明の装置によれば、連続して安定に均一性良
く放電が維持できるため、長尺の帯状部材上に連続して
、安定した特性の機能性堆積膜を堆積形成でき、界面特
性の優れた積層デバイスを作製することができる。

本発明の装置において、前記帯状部材を構造材として機
能させるにあたり、前記成膜室の外部は大気であっても
良いが、前記成膜室内への大気の流入によって、形成さ
れる機能性堆積膜の特性に影響を及ぼす場合には適宜の
大気流入防止手段を設ければ良い、具体的には０リング
、ガスケット、へりコフレソクス、磁性流体等を用いた
機械的封止構造とするか、又は、形成される堆積膜の特
性に影響が少ないかあるいは効果的な希釈ガス雰囲気、
又は適宜の真空雰囲気を形成するための隔離容器を周囲
に配設することが望ましい。前記機械的封止構造とする
場合には、前記帯状部材が連続的に移動しながら封止状
態を維持できるように特別配慮される必要がある０本発
明の装置と他の複数の堆積膜形成手段を連結させて、前
記帯状部材上に連続して堆積膜を積層させる場合には、
ガスゲート手段等を用いて各装置を連結させるのが望ま
しい。また、本発明の装置のみを複数連結させる場合に
は、各装置において成膜室は独立した成膜雰囲気となっ
ているため、前記隔離容器は単一でも良いし、各々の装
置に設けても良い。

本発明の装置において、前記成膜室の外部の圧力は減圧
状態でも加圧状態でも良いが、前記成膜室内との圧力差
によって前記帯状部材が大きく変形するような場合には
適宜の補助構造材を前記成膜室内に配設すれば良い、該
補助構造材としては、前記成膜室の側壁とほぼ同一の形
状を、適宜の強度を有する金属、セラミックス又は強化
樹脂等で構成される線材、薄板等で形成したものである
ことが望ましい、また、該補助構造材の前記マイクロ波
プラズマに曝されない側の面に対向する前記帯状部材上
は、実質的に該補助構造材の影となる故堆積膜の形成は
ほとんどなされないので前記補助構造材の前記帯状部材
上への投影面積は可能な限り小さくなるように設計され
るのが望ましい。

また、該補助構造材を前記帯状部材に密着させ、且つ前
記帯状部材の搬送速度に同期させて回転又は移動させる
ことにより、前記補助構造材上に施されたメツシュパタ
ーン等を前記帯状部材上に形成させることもできる。

本発明の方法及び装置において好適に用いられる帯状部
材の材質としては、マイクロ波プラズマＣＶＤ法による
機能性堆積膜形成時に必要とされる温度において変形、
歪みが少なく、所望の強度を有し、また、導電性を有す
るものであることが好ましく、具体的にはステンレスス
チール、アルミニウム及びその合金、鉄及びその合金、
銅及びその合金等の金属の薄板及びその複合体、及びそ
れらの表面に異種材質の金属薄膜及び／またはＳｉＯ雪
、　　５１３Ｎａ　、　　Ａ　ｊ！ｉ０３　、　　Ａ　
Ｉ　Ｎ等の絶縁性薄膜をユバフタ法、蒸着法、鍍金法等
により表面コーティング処理を行ったもの、又、ポリイ
ミド、ポリアミド、ポリエチレンテレフタレート、エポ
キシ等の耐熱性樹脂性シート又はこれらとガラスファイ
バー、カーボンファイバー、ホウ素ファイバー、金属繊
維等との複合体の表面に金属単体または合金、及び透明
導電性酸化物（ＴＣＯ）等を鍍金、蒸着、スパツク、塗
布等の方法で導電性処理を行ったものが挙げられる。

また、前記帯状部材の厚さとしては、前記搬送手段によ
る搬送時に形成される湾曲形状が維持される強度を発揮
する範囲内であれば、コスト、収納スペース等を考慮し
て可能な限り薄い方が望ましい。具体的には、好ましく
は０．０１ｉｎ乃至５　ｔａ、より好ましくは０．０２
龍乃至２１１、最適には０．０５１ｍ乃至１鰭であるこ
とが望ましいが、比較的金属等の薄板を用いた方が厚さ
を１＜シても所望の強度が得られやすい。

また、前記帯状部材の幅寸法については、前記マイクロ
波アプリケーター手段を用いた場合においてその長平方
向に対するマイクロ波プラズマの均一性が保たれ、且つ
、前記湾曲形状が維持される程度であることが好ましく
、具体的には好ましくは５ｃｌＩ乃至１００備、より好
ましくは１０ｃＩ＋乃至８０ｃｍであることが望ましい
。

更に、前記帯状部材の長さについては、特に制服される
ことはなく、ロール状に巻き取られる程度の長さであっ
ても良く、長尺のものを溶接等によって更に長尺化した
ものであっても良い。

本発明の装置において、前記帯状部材を連続的に湾曲さ
せながら支持・ｌｌＩ送する手段としては、搬送時に前
記帯状部材がたるみ、シワ、横ズレ等を生ずることなく
、その湾曲した形状を一定に保つことが必要である。例
えば、所望の湾曲形状を有する支持・搬送用リングを少
なくとも一対設け、該支持・搬送用リングにて前記帯状
部材の好ましくは両端を支持し、またその形状に沿わせ
て湾曲させ、更に前記帯状部材の長手方向に設けられた
少なくとも一対の湾曲開始端形成手段及び湾曲終了端形
成手段としての支持・搬送用ローラーにて絞り込み、は
ぼ柱状に湾曲させ、更に前記支持・搬送用リング及び支
持・搬送用ローラーの少なくとも一方に駆動力を与えて
、湾曲形状を維持しつつ前記帯状部材をその長手方向に
搬送せしめる。

なお、前記支持・搬送用リングにて前記帯状部材を支持
・搬送する方法としては単なる滑り摩擦のみによっても
良いし、あるいは前記帯状部材にスプロケット穴等の加
工を施し、又前記支持・搬送用リングについてもその周
囲に鋸刃状の突起を設けたいわゆるギア状のものも用い
たりしても良い。

前記支持・搬送用リングの形状については、湾曲形状を
形成するにあたり、好ましくは円形状であることが望ま
しいが、楕円状、方形状、多角形状であっても連続的に
一定してその形状を保つ機構を有するものであれば特に
支障はない。搬送速度を一定に保つことが、前記湾曲形
状にたるみ、シワ、横ズレ等を生ぜしめることなく搬送
する上で重要なポイントとなる。従って、前記支持・搬
送機構には前記帯状部材の搬送速度の検出機構及びそれ
によるフィードバックのかけられた搬送速度調整機構が
設けられることが望ましい、また、これらの機構は半導
体デバイスを作製する上での膜厚制御に対しても多大な
効果をもたらす。

また、前記支持・搬送用リングはその目的上プラズマに
曝される程度の差はあれ、マイクロ波プラズマ領域内に
配設されることとなる。従って、マイクロ波プラズマに
対して耐え得る材質、すなわち耐熱性、耐腐食性等に優
れたものであることが望ましく、又、その表面には堆積
膜が付着し、長時間の堆積操作時には該付着膜が剥離、
飛敗し、形成しつつある堆積膜上に付着して、堆積膜の
ピンホール等の欠陥発生の原因となり、結果的には作製
される半導体デバイスの特性悪化や歩留り低下の原因と
なるので、前記堆積膜の付着係数が低い材質もしくは付
着しても相当の膜厚まで強い付着力を保持し得る材質及
び表面形状のもので構成されることが望ましい、具体的
材質としては、ステンレススチール、ニッケル、チタン
、バナジウム、タングステン、モリブデン、ニオブ及び
その合金を用いて加工されたもの、またはその表面にア
ルミナ、石英、マグネシア、ジルコニア、窒化ケイ素、
窒化ホウ素、窒化アルミニウム等のセラミックス材料を
溶射法、蒸着法、スパック法、イオンブレーティング法
、ＣＶＤ法等によりコーティング処理したもの、または
前記セラミックス材料の単体もしくは複合体で成形加工
したもの等を挙げることができる。また、表面形状とし
ては鏡面加工、凹凸加工等堆積される膜の応力等を考慮
して適宜選択される。

前記支持・搬送用リングに付着した堆積膜は剥離、飛散
等が発生する以前に除去されることが好ましく、真空中
にてドライエツチング又は分解後ウェットエツチング、
ビーズブラスト等の化学的、物理的手法によって除去さ
れることが望ましい。

前記支持・搬送用ローラーは、前記支持・搬送用リング
に比較して前記帯状部材に接触する面積は大きく設計さ
れるので、前記帯状部材との熱交換率は大きい、従って
、該支持・搬送用ローラーで前記帯状部材の温度が極端
に上昇又は低下することのないように適宜温度調整がな
される機構を有するものであることが望ましい。しかる
に、少なくとも一対以上設けられる支持・搬送用ローラ
ーの設定温度が異なるということもあり得る。更に、前
記支持・搬送用ローラーには前記帯状部材の搬送張力検
出機構が内蔵されることも搬送速度を一定に保持する上
で効果的である。

更に、前記支持・搬送用ローラーには前記帯状部材の搬
送時のたわみ、ねじれ、横ずれ等を防ぐためにクラウン
機構が設けられることが好ましい。

本発明において形成される湾曲形状は、前記アブリケー
タ−手段の先端部分を一部包含するように柱状に形成さ
れる。

前記帯状部材を側壁として形成される柱状の成膜室の両
端面の形状としては、はぼ円形状、楕円状、方形状、多
角形状等であって、且つ前記マイクロ波アプリケーター
手段が配設される位置は、はぼ前記形状の中心付近であ
ることが、前記成膜室内に均一にマイクロ波プラズマを
生起せしめ、形成される堆積膜の均一性を高める上で望
ましい。

また、前記湾曲部分の端面の内径はマイクロ波の伝送モ
ード及びマイクロ波プラズマ領域の体積を決定し、実質
的には前記帯状部材が搬送中に前記マイクロ波プラズマ
領域に曝される時間と相関して形成される堆積膜の膜厚
が決定され、且つ、前記帯状部材の幅寸法と相関して前
記成膜室の内表面積に対する前記側壁の面積比が決まり
堆積膜形成用原料ガスの利用効率が決定される。そして
、前記マイクロ波プラズマ領域において、安定したマイ
クロ波プラズマを維持するためのマイクロ波電力密度（
Ｗ／ｃｌＩ”　）は用いられる原料ガスの種類及び？、
ＩＩ、圧力、マイクロ波アプリケーターのマイクロ波の
放射、伝達能力、及びマイクロ波プラズマ領域の絶対体
積等の相関によって決まり、−概に定義することは困難
である。

前記帯状部材を太陽電池用の基板として用いる場合には
、該帯状部材が金属等の電気導電性である場合には直接
電流取り出し用の電極としても良いし、合成樹脂等の電
気絶縁性である場合には堆積膜の形成される側の表面に
Ａ１．Ａｇ、Ｐｔ＾ｕ、Ｎｉ、Ｔｉ、Ｍｏ、Ｗ、Ｆｅ、
Ｖ、ＣｒＣｕ、ステンレス、真ちゅう、ニクロム、　Ｓ
　ｎ　Ｏｚ１ｎ１０３　、Ｚｎ○、Ｓｎｏｗ　−１ｎｔ
Ｏｓ（ＩＴＯ）等のいわゆる金属単体又は合金、及び透
明導電性酸化物（ＴＣＯ）を鍍金、蒸着、スパッタ等の
方法であらかじめ表面処理を行って電流取り出し用の電
極を形成しておくことが望ましい。

勿論、前記帯状部材が金属等の電気導電性のものであっ
ても、長波長光の基板表面上での反射率を向上させたり
、基板材質と堆積膜との間での構成元素の相互拡散を防
止したり短絡防止用の干渉層とする等の目的で異種の金
属層等を前記基板上の堆積膜が形成される側に設けても
良い、又、前記帯状部材が比較的透明であって、該帯状
部材の側から光入射を行う層構成の太陽電池とする場合
には前記透明導電性酸化物や金属薄膜等の導電性薄膜を
あらかじめ堆積形成しておくことが望ましい。

また、前記帯状部材の表面性としてはいわゆる平滑面で
あっても、微小の凹凸面であっても良い。

微小の凹凸面とする場合にはその凹凸形状は球状、円錐
状、角錐状等であって、且つその最大高さ（Ｒｍａχ）
は好ましくは５００人乃至５０００人とすることにより
、該表面での光反射が乱反射となり、該表面での反射光
の光路長の増大をもたらす。

前記マイクロ波透過性部材は前記マイクロ波アプリケー
ター手段の先端部分に設けられ、前記成膜室内の真空雰
囲気と前記マイクロ波アプリケーター手段の設置されて
いる外気とを分離し、その内外間に存在している圧力差
に耐え得るような構造に設計される。具体的には、その
マイクロ波の進行方向に対する断面形状が好ましくは円
形、方形、楕円形の平板、ペルジャー状、ダブレット状
、円錐状とされるのが望ましい。

また、前記マイクロ波透過性部材のマイクロ波の進行方
向に対する厚さは、ここでのマイクロ波の反射が最少に
抑えられるように、用いる材質の誘電率を考慮して、設
計されるのが望ましく、例えば平板状であるならばマイ
クロ波の波長の１／２波長にほぼ等しくされるのが好ま
しい。更に、その材質としては、マイクロ波アプリケー
ター手段から放射されるマイクロ波エネルギーを最小の
損失で前記成膜室内へ透過させることができ、また、前
記成膜室内への大気の流入が生しない気密性の優れたも
のが好ましく、具体的には石英、アルミナ、窒化ケイ素
、ベリリア、マグネシア、ジルコニア、窒化ホウ素、炭
化ケイ素等のガラス又はファインセラミックス等が挙げ
られる。

また、前記マイクロ波透過性部材はマイクロ波エネルギ
ー及び／又はプラズマエネルギーによる加熱によって熱
劣化（ヒビ割れ、破壊）等を起こすことを防止するため
均一に冷却されることが好ましい。

具体的な冷却手段としては、前記マイクロ波透過性部材
の大気側の面に向けて吹きつけられる冷却空気流であっ
てもよいし、前記マイクロ波アプリケーター手段そのも
のを冷却空気、水、オイル、フレオン等の冷却媒体にて
冷却し、前記マイクロ波アプリケーター手段に接する部
分を介して前記マイクロ波透過性部材を冷却しても良い
、前記マイクロ波透過性部材を十分に低い温度まで冷却
することで、比較的高いパワーのマイクロ波エネルギー
を前記成膜室内へ導入しても、発生する熱によって前記
マイクロ波透過性部材にひび割れ等の破壊を生じさせる
ことなく、高電子密度のプラズマを生起することができ
る。

また、本発明の装置において、前記マイクロ波透過性部
材がマイクロ波プラズマに接している部分には、前記帯
状部材上と同様膜堆積が起こる。

従って、堆積する膜の種類、特性にもよるが、該堆積膜
によって前記マイクロ波アプリケーター手段から放射さ
れるべきマイクロ波エネルギーが吸収又は反射等され、
前記帯状部材によって形成される成膜室内へのマイクロ
波エネルギーの放射量が減少し、放電開始直後に比較し
て著しくその変化量が増大した場合には、マイクロ波プ
ラズマの維持そのものが困難になるばかりでなく、形成
される堆ａ＃の堆積速度の減少や特性等の変化を生じる
ことがある。このような場合には、前記マイクロ波透過
性部材に堆積される膜をドライエツチング、ウェットエ
ツチング、又は機械的方法等により除去すれば初期状態
を復元できるや特に、前記真空状態を維持したまま堆積
膜の除去を行う方法としてはドライエツチングが好適に
用いられる。

また、前記マイクロ波アプリケーター手段ごと前記成膜
室内の真空状態は保持したまま、いわゆるロードロック
方式で前記成膜室外へ取り出し、前記マイクロ波透過性
部材上に堆積した膜をウェットエツチング又は機械的除
去等によって剥離して再利用するか、又は、新品と交換
しても良い。

更には、前記マイクロ波透過性部材の前記成膜室側の表
面に沿って、該マイクロ波透過性部材とほぼ同等のマイ
クロ波透過性を有する材質からなるシートを連続的に送
ることによって、該シートの表面上に堆積膜を付着、形
成させ、前記マイクロ波プラズマ領域外へ排出するとい
った手法を採用することもできる。

本発明の装置におけるマイクロ波アプリケーター手段は
、マイクロ波電源より供給されるマイクロ波エネルギー
を前記成膜室内に放射して、前記ガス導入手段から導入
される堆積膜形成用原料ガスをプラズマ化し維持させる
ことができる構造を存するものである。

具体的には、マイクロ波伝送用導波管の先端部分に前記
マイクロ波透過性部材を、気密保持が可能な状態に取り
付けたものが好ましく用いられる。

そして前記マイクロ波アプリケーター手段は前記マイク
ロ波伝送用導波管と同一規格のものであっても良いし、
他の規格のものであっても良い、また、前記マイクロ波
アプリケーター手段中でのマイクロ波の伝送モードは、
前記成膜室内でのマイクロ波エネルギーの伝送を効率良
く行わせしめ、且つ、マイクロ波プラズマを安定して生
起・維持・制御せしめる上で、単一モードとなるように
前記マイクロ波アプリケーターの寸法・形状等が設計さ
れるのが望ましい、但し、？１敗モードが伝送されるよ
うなものであっても、使用する原料ガス、圧力、マイク
ロ波電力等のマイクロ波プラズマ生起条件を適宜選択す
ることによって使用することもできる。単一モードとな
るように設計される場合の伝送モードとしては、例えば
ＴＥ、。モード、Ｔ　Ｅ　＋　＋モード、ｅＨ，モード
、ＴＭ、、モード、ＴＭ□モード等を挙げることができ
るが、好ましくはＴＥ＋ｏモード、Ｔ　Ｅ＋　＋モード
、ｅＨｌモードが選択される。そして、前記マイクロ波
アプリケーター手段には、上述の伝送モードが伝送可能
な導波管が接続され、好ましくは該導波管中の伝送モー
ドと前記マイクロ波アプリケーター手段中の伝送モード
とは一敗させるのが望ましい、前記導波管の種類として
は、使用されるマイクロ波の周波数帯（バンド）及びモ
ードによって適宜選択され、少なくともそのカットオフ
周波数は使用される周波数よりも小さいものであること
が好ましく、具体的にはＪｌ−３，ＥＩＡＪ、ＴＥＣ，
ＪＡＮ等の規格の方形導波管、円形導波管、又は楕円導
波管等の他、２．４５ＧＨｚのマイクロ波用の自社規格
として、方形の断面の内径で幅９６鶴×高さ２７鶴のも
の等を挙げることができる。

本発明の装置において、マイクロ波電源より供給される
マイクロ波エネルギーは、前記マイクロ波アプリケータ
ー手段を介して効率良く前記成膜室内へ放射されるため
、いわゆるマイクロ波アプリケーターに起因する反射波
に関する問題は回避しやすく、マイクロ波回路において
はスリースタブチューナー又はＥ−Ｈチューナー等のマ
イクロ波整合回路を用いなくとも比較的安定した放電を
維持することが可能であるが、放電開始前や放電開始後
でも異常放電等により強い反射波を生ずるような場合に
はマイクロ波電源の保護のために前記マイクロ波整合回
路を設けることが望ましい。

本発明の装置において、前記成膜室には前記湾曲開始端
形成手段と湾曲終了端形成手段との間に間隙が残されて
いて、該間隙から前記原料ガスを排気し、前記成膜室内
が所定の減圧状態に保持されるようにするが、前記間隙
の寸法は十分な排気コンダクタンスが得られると同時に
、前記成膜室内に放射されたマイクロ波エネルギーが前
記成膜室外へ漏洩しないように設計される必要がある。

具体的には、マイクロ波アプリケーター手段中を進行す
るマイクロ波の電界方向と、前記湾曲開始端形成手段と
しての支持・搬送用ローラーの中心軸と前記湾曲終了端
形成手段としての支持・搬送用ローラーの中心軸とを含
む面とが互いに平行とならないように前記マイクロ波ア
プリケーター手段を配設する。すなわち、前記マイクロ
波アプリケーター手段に接続される前記導波管の長辺又
は長軸を含む面と前記一対の支持・搬送用ローラーの中
心軸を含む面とが平行とならないように、前記導波管を
配設させる。

そして、複数個の前記マイクロ波アプリケーター手段を
介して前記成膜室内にマイクロ波エネルギーを放射させ
る場合には、各々のマイクロ波アプリケーター手段につ
いて前述のごとく配設されることが必要である。

更に、前記湾曲開始端形成手段と湾曲終了端形成手段と
の間に残された間隙の、前記帯状部材の長手方向の開口
幅の最大寸法は該間隙からのマイクロ波エネルギーの漏
洩を防止する上で、マイクロ波の波長の好ましくは１／
２波長以下、より好ましくは１／４波長以下とするのが
望ましい。

本発明の装置において、複数個の前記マイクロ波アプリ
ケーター手段を互いに対向させて配設させる場合には、
一方のマイクロ波アプリケーター手段より放射されたマ
イクロ波エネルギーを、他方のマイクロ波アプリケータ
ー手段が受信し、受信されたマイクロ波エネルギーが前
記他方のマイクロ波アプリケーター手段に接続されてい
るマイクロ波電源にまで達して、該マイクロ波電源に損
傷を与えたり、マイクロ波の発振に異常を生ぜしめる等
の悪影響を及ぼすことのないように配置する必要がある
。

具体的には、前記マイクロ波アプリケーター手段中を進
行するマイクロ波の電界方向同志が互いに平行とならな
いように前記マイクロ波アプリケーター手段を配設する
。すなわち、前記マイクロ波アプリケーター手段に接続
される前記導波管の長辺又は長軸を含む面とが互いに平
行とならないように前記導波管を配設する。

本発明の方法において、前記成膜室の両端面のうち片側
のみからマイクロ波エネルギーを放射させる場合には、
他方の端面からのマイクロ波エネルギーの漏洩がないよ
うにすることが必要であり、前記端面を導電性部材で密
封したり、穴径が用いるマイクロ波の波長の好ましくは
１／２波長以下、より好ましくは１／４波長以下の金網
、パンチングボードなとで覆うことが望ましい。

本発明の装置において前記成膜室及び／又は隔離容器を
他の成膜手段を有する真空容器と真空雰囲気を分離独立
させ、且つ、前記帯状部材をそれらの中を貫通させて連
続的に搬送するにはガスゲ−ト手段が好適に用いられる
０本発明の装置において前記成膜室及び／又は隔離容器
内は修正バッシヱン曲線の最小値付近の動作に必要な程
度の低圧に保たれるのが望ましいため、前記成膜室及び
／又は隔離容器に接続される他の真空容器内の圧力とし
ては少なくともその圧力にほぼ等しいか又はそれよりも
高い圧力となるケースが多い。従って、前記ガスゲート
手段の能力としては前記各容器間に生じる圧力差によっ
て、相互に使用している堆積膜形成用原料ガスを拡散さ
せない能力を有することが必要である。従って、その基
本概念は米国特許第４，４３８，７２３号に開示されて
いるガスゲート手段を採用することができるが、更にそ
の能力は改善される必要がある。具体的には、巖大１０
４倍程度の圧力差に耐え得ることが必要であり、排気ポ
ンプとしては排気能力の大きい油拡散ポンプ、ターボ分
子ポンプ、メカニカルブースターポンプ等が好適に用い
られる。また、ガスゲートの断面形状としてはスリット
状又はこれに類似する形状であり、その全長及び用いる
排気ポンプの排気能力等と合わせて、一般のコンダクタ
ンス計算式を用いてそれらの寸法が計算、設計される。

更に、分離能力を高めるためにゲートガスを併用するこ
とが好ましく、例えばＡ　ｒ　＋　Ｈａ　＋　Ｎ　ｅ　
。

Ｋｒ、Ｘｅ、Ｒｎ等の希ガス又はＨ！等の堆積膜形成用
希釈ガスが挙げられる。ゲートガス流量としてはガスゲ
ート全体のコンダクタンス及び用いる排気ポンプの能力
等によって適宜決定されるが、概ね第１０図（ａ）、■
）に示したような圧力勾配を形成するようにすれば良い
、第１０図ｆａｔにおいて、ガスゲートのほぼ中央部に
圧力の最大となるポイントがあるため、ゲートガスはガ
スゲート中央部から両サイドの真空容器側へ流れ、第１
０図ｆｂｌにおいてはガスゲートのほぼ中央部に圧力の
最小となるポイントがあるため、両サイドの容器から流
れ込む堆積膜形成用原料ガスと共にゲートガスもガスゲ
ート中央部から排気される。従って両者の場合において
両サイドの容器間での相互のガス拡散を最小限に抑える
ことができる。実際には、質量分析計を用いて拡散して
くるガス量を測定したり、堆積膜の組成分析を行うこと
によって最適条件を決定する。

本発明の装置において、前記ガスゲート手段によって、
前記隔離容器と接続される他の真空容器中に配設される
堆積膜形成手段としては、ＲＦプラズマＣＶＤ法、スパ
ッタリング法及び反応性スパッタリング法、イオンブレ
ーティング法、光ＣＶＤ法、熱ＣＶＤ法、ＭＯＣＶＤ法
、ＭＢ２法そしてＨＲ−ＣＶＤ法等いわゆる機能性堆積
膜形成用に用いられる方法を実現するための手段を挙げ
ることができる。そして、勿論本発明のマイクロ波プラ
ズマＣＶＤ法及びｌ！伯のマイクロ波プラズマＣＶＤ法
の手段を接続することも可能であり、所望の半導体デバ
イス作製のため適宜手段を選択し、前記ガスゲート手段
を用いて接続される。

本発明の装置において用いられるマイクロ波電源から供
給されるマイクロ波周波数は、好ましくは民生用に用い
られている２、４５ＧＨｚが挙げられるが、他の周波数
帯のものであっても比較的入手し昌いものであれば用い
ることができる。また、安定した放電を得るには発ＦＲ
様式はいわゆる連続発振であることが望ましく、そのリ
ップル幅が、使用出力領域において、好ましくは３０％
以内、より好ましくは１０％以内であることが望ましい
。

本発明の装置において、前記成膜室及び／又は隔離容器
を大気に曝すことなく連続して堆積膜形成を行うことは
、形成される堆積膜の特性安定上、不純物の混入を防止
できるため有効である。ところが、用いられる帯状部材
の長さは有限であることから、これを溶接等の処理によ
り接続する操作を行うことが必要である。具体的には、
前記帯状部材の収納された容器（送り出し側及び巻き取
り側）に近接して、そのような処理室を設ければ良い。

以下、図面を用いて具体的処理方法について説明する。

第９図（その１）　　（ｉ）図乃至第９　（その４）（
ｘ）図は、前記帯状部材処理室の概略及び帯状部材等の
成膜時の作動を説明するための模式図を示した。

第９図において、９０１ａは帯状部材の送り出し側に設
けられた帯状部材処理室（Ａ）、９０１ｂは帯状基体の
巻き取り側に設けられた帯状部材処理室（Ｂ）であり、
その内部にはパイトン製ローラー９０７ａ、９０７ｂ、
切断刃９０８ａ、９０８ｂ。

溶接治具９０９ａ、９０９ｂが収納されている。

即ち、第９図（その１）＜ｉ）は、通常成膜時の状態で
あり、帯状部材９０２が図中矢印方向に移動していて、
ローラー９０７ａ、切断刃９０８ａ、及び溶接治具９０
９ａは帯状部材９０２に接触していない。９１０は帯状
部材収納容器（不図示）との接続手段（ガスゲー））、
９１１は真空容器（不図示）との接続手段（ガスゲート
）である。

第９図（その１）（ｉｉ）は、１巻の帯状部材への成膜
工程が終了した後、新しい帯状部材と交換するための第
１工程を示している。まず、帯状部材９０２を停止させ
、ローラー９０７ａを図中点線で示した位置から矢印方
向へ移動させ帯状部材９０２及び帯状部材処理室９０１
ａの壁と密着させる。この状態で帯状部材収納容器と成
膜室とは気密分離される。次に、切断刃９０８ａを図中
矢印方向に動作させ帯状部材９０２を切断する。この切
断刃９０８ａは機械的、電気的、熱的に帯状部材９０２
を切断できるもののうちのいずれかにより半湾成される
。

第９図くそのＬ　）　　（ｉｉｉ　）では、切断分離さ
れた帯状部材９０３が帯状部材収納容器側へ巻き取られ
る様子を示している。

上述した切断及び巻き取り工程は帯状部材収納容器内は
真空状態又は大気圧リーク状態のいずれかで行われても
良い。

第９図（その２）　　（ｉｖ＞では、新しい帯状部材９
０４が送り込まれ、帯状部材９０２と接続される工程を
示している。帯状部材９０４と９０２とはその端部が接
セられ溶接治具９０９ａにて溶接接続される。

第９図（その２）（ｖ）では帯状部材収納容器（不図示
）内を真空排気し、十分成膜室との圧力差が少なくなっ
た後、ローラー９０７ａを帯状部材９０２及び帯状部材
処理室（Ａ）９０１ａの壁から離し、帯状部材９０２，
９０４を巻き取っている状態を示している。

次に、帯状部材の巻き取り側での動作を説明する。

第９図（その３）　　（ｖｉ）は、通常成膜時の状態で
あるが、各治具は第９図（その１）（ｉ）で説明したの
とほぼ対称に配置されている。

第９図（その３）　　（ｖｉ）は、１巻の帯状部材への
成膜工程が終了した後、これを取り出し、次の成膜工程
処理された帯状部材を巻き取るための空ボビンと交換す
るための工程を示している。

まず、帯状部材９０２を停止させ、ローラー９０７ｂを
図中点線で示した位置から矢印方向へ移動させ、帯状部
材９０２及び帯状部材処理室９０１ｂの壁と密着させる
。この状態で帯状部材収納容器と成膜室とは気密分離さ
れる０次に、切断刃９０８ｂを図中矢印方向に動作させ
、帯状部材９０２を切断する。この切断刃９０８ｂは機
械的、電気的、熱的に帯状基体９０２を切断できるもの
のうちのいずれかにより構成される。

第９図（その３）　　（ｖｉｉ）では、切断分離された
成膜工程終了後の帯状部材９０５が帯状部材収納容器側
へ巻き取られる様子を示している。

上述した切断及び巻き取り工程は帯状部材収納容器内は
真空状態又は大気圧リーク状態のいずれかでｉ〒われて
も良い。

第９図（その４）（ｘ）では、新しい巻き取りボビンに
取り付けられている予０！巻き取り用帯状部材９０６が
送り込まれ、帯状部材９０２と接続される工程を示して
いる。予備巻き取り用帯状部材９０６と帯状部材９０２
とはその端部が接せられ、溶接治具９０９ｂにて溶接接
続される。

第９図（その４）（Ｘ）では、帯状部材収納容器（不図
示）内を真空排気し、十分成膜室との圧力差が少なくな
った後、ローラー９０７ｂを帯状部材９０２及び帯状部
材処理室（Ｂ）９０１ｂの壁から離し、帯状部材９０２
，９０６を巻き取っている状態を示している。

本発明の方法及び装置において連続形成される機能性堆
積膜としては非晶質、結晶質を問わず、Ｓｉ、Ｇｅ、Ｃ
等いわゆる■族生導体薄膜、５ｉＧｅ、ＳｉＣ，Ｓｉｇ
ｎ等いわゆる■族合金半導体薄膜、ＧａＡｓ、ＧａＰ、
ＧａＳｂ、ＩｎＰ。

ＩｎＡｓ等いわゆるｍ−ｖ族化合物半導体薄膜、及びＺ
ｎ５ｅ＋ＺｎＳ、ＺｎＴｅ、ＣｄＳ、ＣｄＳｅ。

ＣｄＴｅ等いわゆるＩＩ−ＶＩ族化合物半導体薄膜等が
挙げられる。

本発明の方法及び装置において用いられる前記機能性堆
積膜形成用原料ガスとしては、上述した各種半導体薄膜
の構成元素の水素化物、ハロゲン化物、を機金属化合物
等で前記成膜室内へ好ましくは気体状態で導入できるも
のが選ばれ使用される。

勿論、これらの原料化合物は１種のみならず、２種以上
混合して使用することもできる。又、これらの原料化合
物はＨｅ＋Ｎｏ＋Ａｒ１Ｋｒ、Ｘｅ。

Ｒｎ等の希ガス、及びＨ，、ＨＦ、ＨＣＩ等の希釈ガス
と混合して導入されても良い。

また、連続形成される前記半導体薄膜は価電子−制御及
び禁制帯幅１ＩＩＩ御を行うことができる。具体的には
価電子制御剤又は禁制帯幅制御剤となる元素を含む原料
化合物を単独で、又は前記堆積膜形成用原料ガス又は前
記希釈ガスに混合して前記成膜室内へ導入してやれば良
い。

前記堆積膜形成用原料ガス等は、前記帯状部材で形成さ
れる柱状の成膜室内に配設されたその先端部に単一又は
複数のガス放出孔を有するガス導入管より、前記柱状の
成膜室内に均一に放出され、マイクロ波エネルギーによ
りプラズマ化され、マイクロ波プラズマ領域を形成する
。前記ガス導入管を構成する材質としてはマイクロ波プ
ラズマ中で損傷を受けることのないものが好適に用いら
れる。Ｊｌ的にステンレススチール、ニッケル、チタン
、タングステン、バナジウム、ニクロム等耐熱性金属及
びこれらの金属上にアルミナ、窒化ケイ素等のセラミッ
クスを溶射処理等したものが挙げられる。

本発明の装置において、前記ガス導入管より前記柱状の
成膜室内に導入された堆積膜形成用原料ガスはその一部
又は全部が分解して堆積膜形成用の前駆体を発生し、堆
積膜形成が行われるが、未分解の原料ガス、又は分解に
よって異種の組成のガスとなったものはすみやかに前記
柱状の成膜室外に排気される必要がある。ただし、排気
孔面積を必要以上に大きくすると、該排気孔よりのマイ
クロ波エネルギーの漏れが生じ、プラズマの不安定性の
原因となったり、他の電子機器、人体等への悪影響を及
ぼすこととなる。従って、本発明の装置においては、該
排気孔は、前記帯状部材の湾曲開始端と湾曲終了端との
間隙とし、その間隔はマイクロ波の漏洩防止上、使用さ
れるマイクロ波の波長の好ましくは１７２波長以下、よ
り好ましくは１７４波長以下であることが望ましい。

〔装置例〕 以下、図面を用いて本発明の具体的装置例を挙げて説明
するが、本発明はこれらの装置例によって何ら限定され
るものではない。

！！■上 第１図に本発明のマイクロ波プラズマＣＶＤ装置の模式
的透視概略図を示した。

１０１は帯状部材であり、支持・搬送用ローラー１０２
，１０３及び支持・搬送用リング１０４゜１０５によっ
て円柱状に湾曲した形状を保ちながら、図中矢印（→）
方向に搬送され成膜室１１６を連続的に形成する。１０
６ａ乃至１０６ｅは帯状部材１０１を加熱又は冷却する
ための温度制御機構であり、各々独立に温度制御がなさ
れる。

本装置例において、マイクロ波アプリケーター１０７．
１０８は一対対向して設けられており、その先端部分に
はマイクロ波透過性部材１０９１１０が各々設けられて
いて、また、方形導波管１１１．１１２が各々支持・搬
送用ローラーの中心軸を含む而に対してその長辺を含む
面が垂直とならぬよう、且つ、お互いに長辺を含む而が
平行とならぬように配設されている。なお、第１図にお
いて、説明のためにマイクロ波アプリケーター１０７は
支持・搬送用リング１０４から切り離した状態を示しで
あるが、堆積膜形成時には、図中矢印方向に配設される
。

１１３はガス導入管、１１４は排気管であり、不図示の
排気ポンプに接続されているａｌ１５ａ。

１１５ｂは隔離通路であり、本発明の装置を他の成膜手
段を含む容器等との接続を行うときに設けられる。

支持・搬送用ローラー１０２，１０３には、搬送送度構
出機構、張力検出！Ｐｌ整機構（いずれも不図示）が内
蔵され、帯状部材１０１の搬送送度を一定に保つととも
に、その湾曲形状が一定に保たれる。

導波管１１１，１１２には不図示のマイクロ波電源が接
続されているつ 第２図にマイクロ波アプリケーター手段１０７゜１０８
を具体的に説明するための断面模式図を示した。

２００はマイクロ波アプリケーターであり、図中左側矢
印方向から不図示のマイクロ波電源より方形導波管２０
８を介してマイクロ波が伝送される。

２０１．２０２はマイクロ波ｉ２１通性部材であり、メ
タルシール２１２及び固定用リング２０６を用いて、内
筒２０４、外筒２０５に固定されており、真空シールが
されている。また内筒２０４と外筒２０５との間には冷
却媒体２０９が流れるようになっており、一方の端はＯ
リング２１０でシールされていて、マイクロ波アプリケ
−・ター２００全体を均一に冷却するようになっている
。冷却媒体２０９とし、では、水、フレオン、オイル、
冷却空気等が好ましく用いられる。マイクロ波透過性部
材２０１にはマイクロ波整合用円板２０３ａ。

２０３ｂが固定されている。外筒２０５には溝２１１の
加工されたチッークフランジ２０７が接続されている。

また、２１３；２１４は冷却空気の導入孔、及び／又は
排出孔であり、アプリケーター内部を冷却するために用
いられる。

本装置例において、内筒２０４の内側の形状は円筒状で
あり、その内直径及びマイクロ波の進行方向の長さは導
波管としての機能を果たすように設計される。すなわち
、その内直径は、カントオフ周波数が用いるマイクロ波
の周波数よりも小さく、且つ、複数モードが立たない範
囲で可能な限り大きく、また、長さについては好ましく
はその内部において定在波がたたないような長さに設計
されるのが望ましい、勿論、前記内筒２０４の内側の形
状は角柱状であっても良い。

装置」し＝ 本装置例では、装置例１で示した装置を隔離容器中に配
設した場合を挙げることができる。

隔離容器の形状としては、装置例１で示した各構成治具
を内蔵できるものであれば、特に制限はないが、立方体
状、直方体状の他日筒状等のものが好適に用いられる。

また、成膜室１１６と隔離容器との間に残された空間に
は補助ガス導入管が設けられ、該空間での放電防止用の
圧力調整用の希ガス、Ｈｆガス等が導入される。また、
前記空間は成膜室１１６の排気用ポンプで同時に排気さ
れても良く、また、独立の排気ポンプが接続されていて
も良い。

笠互■ユ 本装置例では、装置例１において、マイクロ波アプリケ
ーターの形状を角柱状にした以外は同様の構成のものを
挙げることができる。角柱状のマイクロ波アプリケータ
ーの断面寸法は、用いる導波管の寸法と同じでも良いし
、異なっていても良い、また、用いるマ・イクロ波の周
波数に対して、複数モードが立たない範囲で可能な限り
大きくするのが望ましい。

装ｍ− 本装置例では、装置例２において、装置例３で用いた角
柱状のマイクロ波アプリケーター手段を用いた以外は同
様の構成としたものを挙げることができる。

スｆｆｉ、６− 本装置例では、装置例１及び２において、円筒状マイク
ロ波アプリケーター手段のかわりに、楕円柱状マイクロ
波アプリケーター手段を用いた以外は同様の構成とした
ものを挙げることができる。

笠１班１ 本装置例では、第３図に示したごとく、装置例２で示し
た堆積膜形成用のマイクロ波プラズマＣＶＤ装置に帯状
部材１０１の送り出し及び巻き取り用の真空容器３０１
及び３０２をガスゲート３２１及び３２２を用いて接続
した装置を挙げることができる。

３００は隔離容器、３０３は帯状部材の送り出し用ボビ
ン、３０４は帯状部材の巻き取り用ボビンであり、図中
矢印方向に帯状部材が搬送される。

もちろんこれは逆転させて搬送することもできる。

また、真空容器３０１．３０２中には帯状部材の表面保
護用に用いられる合紙の巻き取り、及び送り込み手段を
配設しても良い、前記台紙の材質としては、耐熱性樹脂
であるポリイミド系、テフロン系及びグラスウール等が
好ましく用いられる。３０６，３０７は張力調整及び帯
状部材の位置出しを兼ねた搬送用ローラーである。３１
２゜３１３は帯状部材の予備加熱又は冷却用に用いられ
る温度調整機構である。３０７，３０８，３０９は排気
量調整用のスロットルバルブ、３１０゜３１１．３２０
は排気管であり、それぞれ不図示の排気ポンプに接続さ
れている。３１４．３１５は圧力針、また、３１６，３
１７はゲートガス導入管、３１８．３１９はゲートガス
排気管であり、不図示の排気ポンプによりゲートガス及
び／又は堆積膜形成用原料ガスが排気される。

装置握■ 本装置例では、第４図に示したごとく、装置例７で示し
た装置に、更に２台の本発明のマイクロ波プラズマＣＶ
Ｄ法による堆積膜形成手段の内蔵された隔離容器３００
−ａ、３００−ｂを両側に接続して、積層型デバイスを
作製できるように構成したものを挙げることができる。

図中ａ及びｂの符号をつけたものは、基本的には隔離容
器３００中で用いられたものと同様の効果を有する機構
である。

４０１．４０２，４０３，４０４は各々ガスゲート、４
０５、ｔ０６，４０７．４０８は各々ゲートガス導入管
、４０９，４１０，４１１，４１２は各々ゲートガス排
気管である。

装置ｊＬＬユ土度 装置例７及び８においてマイクロ波アプリケーター２０
１を装置例３又は４で用いた角柱状のマイクロ波アプリ
ケーターに変えた以外は同様の構成としたものを挙げる
ことができる。

装這上り」ニー１２ 装置例７及び８においてマイクロ波アプリケーターを装
置例５又は６で用いた楕円柱状のマイクロ波アプリケー
ターに変えた以外は同様の構成としたものを挙げること
ができる。

ｉ１斑土主 本装置例では第５図に示し、たごとく、装置例７で示し
た装置に、更に２台の従来法であるＲＦプラズマＣＶＤ
装置を両側に接続して、積層型デバイスを作製できるよ
うに構成したものを挙げることができる。

ここで、５０１，５０２は真空容器、５０３゜５０４は
ＲＦ印加用カソード電極、５０５．５０６はガス導入管
兼ヒーター、り０７．５０８は基板加熱用ハロゲンラン
プ、５０９．５１０はアノード電極、５１１，５１２は
排気管である。

笠１圀」」エーユ 本装置例では、装置例１及び２で示した装置において、
比較的幅の狭い帯状部材を用いた場合として、マイクロ
波アプリケーターを成膜室の片側一方の端面のみに配設
したものを挙げることができる。ただし、この場合には
もう一方の端面にはマイクロ波２１ｉ′ｔ！４防止用の
金網、パンチングボード、金属薄板等が設けられるゆ 土玖仇皇麓１貫 例えば、装置例日において、堆Ｍｉ膜形成用の隔離容器
３００，３００−ａ、３００−ｂで上述した種々の形状
のマイクロ波アプリケータ・−を組み合わせて取り付け
た装り また、装置例８で示した装置を２連又は３連接続した装
置、及び前述のＲＦプラズマＣＶＤ法による堆積膜形成
手段を混在させて接続した装置等を挙げることができる
。

また、装置例１又は２で示した装置において、成膜室の
両端面に２対又はそれ以上のマイクロ波アプリケーター
を配設し、より大きなマイクロ波プラズマ領域を形成さ
せ、帯状部材の搬送送度は変えず、比較的厚膜の機能性
堆積膜を形成できるようにした装置等を挙げることがで
きる。

本発明の方法及び装置によって好適に製造される半導体
デバイスの一例として太陽電池が挙げられる。その層構
成として、典型的な例を模式的に示す図を第８図（Ａ）
乃至（Ｄ）に示す。

第８図（Ａ）に示す例は、支持体８０１上に下部電極８
０２、ｎ型半導体Ｗ１８０３、ｌ型半導体層８０４、ｐ
型半導体層８０５、透明電極８０６及び集電電極８０７
をこの順に堆積形成した光起電力素子８００である。な
お、本光起電力素子では透明電極８０６の側より光の入
射が行われることを前提としている。

第８図（Ｂ）に示す例は、透光性の支持体８０１上に透
明電極８０６、ｐ型半導体層８０５、ｌ型半導体層８０
４、ｎ型半導体層８０３及び下部電極８０２をこの順に
堆積形成した光起電力素子８００′である０本光起電力
素子では透光性の支持体８０１の側より光の入射が行わ
れることを前提としている。

第８図（Ｃ）に示す例は、バンドギャップ及び／又は層
厚の異なる２種の半導体層をｉ層として用いたｐｉｎ接
合型光起電力素子８１１，８１２を２素子積層して構成
されたいわゆるタンデム型光起電力素子８１３である。

８０１は支持体であり、下部電極８０２、ｎ型半導体層
８０３．、（型半導体Ｍ８０４、ｐ型半導体層８０５、
ｎ型半導体層８０８、ｌ型半導体層８０９、ｐ型半導体
層８１０、透明電極８０６及び集電電極８０７がこの順
に積層形成され、本光起電力素子では透明電極８０６の
側より光の入射が行われることを前提としている。

第８図（Ｄ）に示す例は、バンドギャップ及び／又は層
厚の異なる３種の半導体層をｉ層として用いたｐｉｎ接
合型光起電力素子８２０．８２１８２３を３素子積層し
て構成された、いわゆるトリプル型光起電力素子８２４
である。８０１は支持体であり、下部電極８０２、ｎ型
半導体層８０３、ｌ型半導体層８０４、ｐ型半導体層８
０５、ｎ型半導体層８１４、ｌ型半導体層８１５、ｐ型
半導体層８１６、ｎ型半導体層８１７、ｌ型半導体層８
１８、ｐ型半導体層８１９、透明電極８０６及び集電電
極８０７がこの順に積層形成され、本光起電力素子では
透明電極８０６の側より光の入射が行われることを前提
としている。

なお、いずれの光起電力素子においてもｎ型半導体層と
ｐ型半導体層とは目的に応じて各層の積層順を入れ変え
て使用することもできる。

以下、これらの光起電力素子の構成について説明する。

叉葺止 本発明において用いられる支持体８０１は、フレキシブ
ルであって湾曲形状を形成し得る材質のものが好適に用
いられ、導電性のものであっても、また電気絶縁性のも
のであってもよい、さらには、それらは透光性のもので
あっても、また非透光性のものであってもよいが、支持
体８０１の側より光入射が行われる場合には、もちろん
透光性であることが必要である。

具体的には、本発明において用いられる前記帯状部材を
挙げることができ、該帯状部材を用いることにより、作
製される太陽電池の軽量化、強度向上、運搬スペースの
低減等が図れる。

ｌ盪 本光起電力素子においては、当該素子の構成形態により
適宜の電極が選択使用される。それらの電極としては、
下部電極、上部電極（透明電極）、集電電極を挙げるこ
とができる。（ただし、ここでいう上部電極とは光の入
射側に設けられたものを示し、下部電極とは半導体層を
挾んで上部電極に対向して設けられたものを示すことと
する。）これらの電極について以下に詳しく説明する。

−臼ユニ臼証里盪 本発明において用いられる下部電極８０２としては、上
述した支持体８０１の材料が透光性であるか否かによっ
て、光起電力発生用の光を照射する面が異なる故（たと
えば支持体８０１が金属等の非透光性の材料である場合
には、第８図＜　Ａ、　）で示したごとく透明電極８０
６側から光起電力発生用の光を照射する。）、その設置
される場所が異なる。

具体的には、第８図（Ａ）　、（Ｃ）及び（Ｄ＞のよう
な層構成の場合には支持体８０１とｎ型半導体層８０３
との間に設けられる。しかし、支持体８０１が導電性で
ある場合には、該支持体が下部電極を兼ねることができ
る。ただし、支持体８０１がｉ４電性であってもシート
抵抗値が高い場合には、電流取り出し用の低抵抗の電極
として、あるいは支持体面での反射率を高め入射光の有
効利用を図る目的で電１８０２を設置してもよい。

第８図（Ｂ）の場合には透光性の支持体８０１が用いら
れており、支持体８０１の側から光が入射されるので、
電流取り出し及び当該電極での光反射用の目的で、下部
を極８０２が支持体＋１１０１と対向して半導体層を挟
んで設けられている。

また、支持体８０１として電気絶縁性のものを用いる場
合には電流取り出し用の電極として、支持体８０１とｎ
型半導体層８０３との間に下部電極８０２が設けられる
。

電極材料としては、Ａｇ、Ａｕ、ｐｔ、Ｎｌ。

Ｃｒ、Ｃｕ、ＡＩ、Ｔｔ、Ｚｎ、Ｍｏ、Ｗ等の金属又は
これらの合金が挙げられ、これ等の金属の薄膜を真空蒸
着、電子ビーム蒸着、スパッタリング等で形成する。ま
た、形成された金属１Ｆ１１は光起電力素子の出力に対
して抵抗成分とならぬように配慮されねばならず、シー
ト抵抗値として好ましくは５０Ω以下、より好ましくは
１０Ω以下であることが望ましい。

下部型ｐｆＡ８０２とｎ型半導体層８０３との間に、図
中には示されていないが、導電性酸化亜鉛等の拡散防止
層を設けても良い、該拡散防止層の効果としては電極８
０２を構成する金属元素がｎ型半導体層中へ拡散するの
を防止するのみならず、若干の抵抗値をもたせることで
半導体層を挟んで設けられた下部電極８０２と透明型ｔ
Ｅｊ８０６との間にピンホール等の欠陥で発生するショ
ートを防止すること、及び薄膜による多重干渉を発生さ
せ入射された光を光起電力素子内に閉じ込める等の効果
を挙げることができる。

（ｉｉ　）　　上　　　　　　（゛　日　　　　）本発
明において用いられる透明型ｔｉｉ８０６としては太陽
や白色蛍光灯等からの光を半導体層内に効率良く吸収さ
せるために光の透過率が８５％以上であることが望まし
く、さらに、電気的には光起電力素子の出力に対して抵
抗成分とならぬようにシート抵抗値は１００Ω以下であ
ることが望ましい、このような特性を備えた材料として
Ｓｎｏ！ｌ　　Ｉｎ＊Ｏｓ　ｌ　　ＺｎＯ，ｃｄｏ、Ｃ
ｄｔＳｎＯｎＩＴＯ（［ｎｌＯ，＋ＳｎＯ＊　）などの
金属酸化物や、Ａｕ、Ａｊ！、Ｃｕ等の金属を極めて薄
く半透明状に成膜した金属薄膜等が挙げられる。透明電
極は第８図（Ａ）、（Ｃ）、（Ｄ）においてはｐ型半導
体層８０５Ｎの上に積層され、第８図（Ｂ）においては
基板８０１の上に積層されるものであるため、互いの密
着性の良いものを選ぶことが必要である。

これらの作製方法としては、抵抗加熱蒸着法、電子ビー
ム加熱蒸着法、スパッタリング法、スプレー法等を用い
ることができ所望に応じて適宜選択される。

」ｊユ」１【ｌ穫 本発明において用いられる集電電極８０７は、透明電極
８０６の表面）氏抗値を低減させる目的で透明電極８０
６上に設けられる。電極材料としてはＡｇ、　Ｃｒ、　
Ｎｉ、　Ａ１．　ＡＧＥ、　Ａｕ、　Ｔ　ｉＰＬ、Ｃｌ
３．ＭＯ，Ｗ等の金属またはこれらの合金の薄膜が挙げ
られる。これらの薄膜は積層させて用いることができる
。また、半導体層への光入射光量が十分に確保されるよ
う、その形状及び面積が適宜設計される。

たとえば、その形状は光起電力素子の受光面に対して一
様に広がり、且つ受光面積に対してその面積は好ましく
は１５％以下、より好ましくは１０％以下であることが
望ましい。

また、シート抵抗値としては、好ましくは５０Ω以下、
より好ましくは１０Ω以下であることが望ましい。

１１ｄらＩＫｌ 本発明によって作製される光起電力素子において好適に
用いられるｉ型半導体層を構成する半導体材料としては
、ａ−３ｉ　：Ｈ，ａ−３ｉ　：Ｆａ−３ｉ：Ｈ：Ｆ、
ａ−３ｉＣ：Ｈ，ａ−３ｉＣ：Ｆ、　　ａ−３ｉＣ：Ｈ
：Ｆ、　　ａ−３ｉＧｓ：Ｈ＋ａ−３ｉＧｅ：Ｆ、　　
ａ−３ｉＧｅ　　：Ｈ：Ｆ。

ｐｏｎｙ−３ｉ　　：Ｈ，ｐｏｌｙ−３ｔ：Ｆ。

ｐｏｌｙ−３ｉ：Ｈ：Ｆ等いわゆる■族及び■族合金系
半導体材料の他、ＩＩ−Ｖｌ族及びｍ−ｖ族のいわゆる
化合物半導体材料等が挙げられる。

体　　びｎ　　　体 本発明によって作製される光起電力素子において好適に
用いられるｐ型又はｎ型半導体層を構成する半導体材料
としては、前述したｌ型半導体層を構成する半導体材料
に価電子制御剤をドーピングすることによって得られる
。

〔製造例） 以下、本発明のマイクロ波プラズマＣＶＤｖｉｆｉを用
いての具体的製造例を示すが、本発明はこれらの製造例
によって何ら限定されるものではない。

里盈貞上 装置例７で示した連続式マイクロ波プラズマＣＶＩ）装
置（第３図）を用い、アモルファスシリコン膜の連続堆
積を行った。

まず、基板送り出し機構を有する真空容器３０１に、十
分に脱脂、洗浄を行った５ＵＳ４３０ｑＡ製帯状基板（
幅４５Ｃ１１Ｘ長さ２００ｍｘ厚さ０．２５ｍｍ）の巻
きつけられたボビン３０３をセットし、二亥基半反１０
１をガスゲート３２１及び隔離容器３００中の搬送機構
を介して、更にガスゲート３２２を介し、基板巻き取り
機構を有する真空容器３０２まで通し、たるみのない程
度に張力調整を行った。

そこで、各真空容器３０１，３０２及び隔離容器３００
を不図示のロータリポンプで荒引きし、次いで不図示の
メカニカルブースターポンプを起動させ１０−”Ｔｏｒ
ｒ付近まで真空引きした後、更に温度制御機ｆｌ１０６
ａ、１０６ｂを用いて、帯状部材の表面温度を２５０℃
に保持しつつ、不図示の油拡散ポンプ（バリアン製ＭＳ
−３２）にて５　Ｘ　１０−”Ｔｏｒｒ以下まで真空引
きした。

なお、マイクロ波アプリケーターの形状、及び湾曲形状
等の条件を第７表に示した。

十分に脱ガスが行われた時点で、ガス導入管（不図示）
より、５ｉＨａ　４５０ｓｃｃｍ％５ｉＦａ　５ｓｃｃ
ｍ、Ｈ宜　１００ｓｃｃ麟を導入し、前記油拡散ポンプ
に取り付けられたスロットルバルブの開度を調整して隔
離容器３００内の圧力を５　ｍ　Ｔｏｒｒに保持した。

圧力が安定したところで、不図示の２．４５ＧＨｚ仕様
のマイクロ波電源より、実効パワーで０．８５ｋＷｘ２
のマイクロ波を対向して一対設けられたアプリケーター
１０７，１０８より成膜室内に放射させた。直ちに、導
入された原料ガスはプラズマ化し、プラズマ領域を形成
し、該プラズマ領域は支持・搬送用ローラー１０２，１
０３の間隙より隔離容器側に漏れ出ることはなかった。

また、マイクロ波の漏れも検出されなかった。

そこで、支持・搬送用ローラー１０２，１０３及び支持
・搬送用リング１０４．１０５　＜いずれも駆動機構は
不図示）を起動し、前記基板１０１の搬送スピードが０
．６ｍ／１ｎとなるように制ｆｆｆ！した。

なお、ガスゲー）３２１，３２２にはゲートガス導入管
３１６，３１７よりゲートガスとしてＨ８ガスを５０ｓ
ｅｃｍ流し、排気孔３１８．３１Ｂより不図示の油拡散
ポンプで排気し、ガスゲート内圧は１ｍＴｏｒｒとなる
ように制御した。

搬送を開始してから３０分間、連続して堆積膜の形成を
行った。なお、長尺の基板を用いているため、本製造例
の終了後、引き続き他の堆積膜の形成を実施し、すべて
の堆積終了後、基板を冷却して取り出し、本製造例にお
いて形成された基板上の堆積膜膜厚分布を幅方向及び長
手方向について測定したところ５％以内に納まっており
９、堆積速度は平均１２５人／ｓｅｅであった。また、
その一部を切り出し、ＦＴ−ＩＲ（パーキン・エルマー
社製１７２０Ｘ）を用い反射法により赤外吸収スペクト
ルを測定したところ、２０００ｃｍ−’及び６３０ｃｍ
−’に吸収が認められａ−３ｉ：Ｈ：Ｆ膜に特有の吸収
パターンであった。更に、ＲＩＩ　Ｅ　Ｅ　Ｄ（ＪＥＭ
−１００ＳＸ、日本電子製）により膜の結晶性を評価し
たところ、ハローで、非晶質であることが判った。また
、金属中水製分析計（ＥＭＣＡ−１１００、堀場製作所
製）を用いて膜中水素量を定量したところ２０±２　ａ
ｔｏｍｉｃ％であった・ 、１ｈｔｆ１１ 製造例１において実施した堆積膜形成工程にひき続き、
用いた原料ガスの導入を止め、隔離容器３００の内圧を
５　Ｘ　１０−ｈＴｏｒｒ以下まで真空弓きした後、ガ
ス導入管（不図示）より、Ｓ　ｉ　Ｈ４１００ｓｅｃｍ
ｓ　ＧｅｒＬ　８０ＳＣＣ１１％　Ｓ　ｉ　Ｆａ　３ｓ
ｃｃｔ＊。

Ｈｚ　１００３ＣＣ！１を導入し、内圧を１０ｍＴｏｒ
ｒに保持し、マイクロ波電力を０．５ｋＷｘ２とし、搬
送速度を３Ｑｃｓ／１ｌｌｉｎとした以外は同様の堆積
膜形成条件でアモルファスシリコンゲルマニウム膜の連
続堆積を行った。

本製造例及び他の製造側終了後、基板を冷却して取り出
し、本製造例において形成された堆１１１１！Ｊの膜厚
分布を幅方向及び長手方向について測定したところ、５
％以内に納まっており、堆積速度は平均４９人／ｓｅｃ
であった。

また、その一部を切り出し、ＦＴ−ＩＲ（パーキン・エ
ルマー社製１７２０Ｘ）を用い反射法により赤外吸収ス
ペクトルを測定したところ、２０００個−１，１８８０
備−１及び６３０国１に吸収が認められａ−３ｉＧｅ：
Ｈ：Ｆ膜に特有の吸収パターンであった。更に、Ｒ１−
ＩＥＥＤ（ＪＥＭ−１００ＳＸ、日本電子型）により膜
の結晶性を評価したところ、ハローで、非晶質であるこ
とが判った。また、金属中水製分析計（ＥＭＧＡ−１１
００、堀場製作所製）を用いて膜中水素量を定量したと
ころ１５±２ａｔｏｍｉｃ％であった。

１遺更工 製造例１において実施した堆積膜形成工程にひき続き、
用いた原料ガスの導入を止め、隔離容器３００の内圧を
５　Ｘ　１０−”Ｔｏｒｒ以下まで真空引きした後、ガ
ス導入管（不図示）より、Ｓ　ｉ　Ｈａｌ　４０３ＣＣ
！１％　ＣＨａ　２０ｓｃｃｍ、　５ｊＦｎ　５ｓｃｃ
ｍ、Ｈｅ　３００ｓｃｃｍを導入し、内圧を２２ｍＴｏ
ｒｒに保持し、マイクロ波電力を１．１ｋＷｘ２とした
以外は同様の堆積膜形成条件でアモルファスシリコンカ
ーバイド膜の連続堆積を行った。

本製造例及び他の製造側終了後、基板を冷却して取り出
し、本製造例において形成された堆積膜の膜厚分布を幅
方向及び長手方向について測定したところ、５％以内に
納まっており、堆積速度は平均４２人／ｓｅｃであった
。

また、その一部を切り出し、ＦＴ−ＩＲ（パーキン・エ
ルマー社製１７２０Ｘ）を用い、反射法により赤外吸収
スペクトルを測定したところ、２０８０ｃｍ”’、１２
５０Ｃ！ｌ−’、９６０ｃｍ−’、７７７ｍ−’及び６
６０ｃｍ−’に吸収が認められａ−３ｉＣ：Ｈ：Ｆ膜に
特有の吸収パターンであった。更に、ＲＨＥＥＤ　（Ｊ
ＥＭ−１００ｓＸ、日本電子型）により膜の結晶性を評
価したところ、ハローで、非晶質であることが判った。

また、金属中水製分析計（ＥＭＧＡ−１１００，、堀場
製作所製）を用いて膜中水素量を定量したところ１４±
２ａｔｏｍｉｃ％であった。

困ｊ１１先 製造例１において実施した堆積膜形成工程にひき続き、
用いた原料ガスの導入を止め、隔離容器３００の内圧を
５　Ｘ　１０−”Ｔ、ｏｒｒ以下まで真空引きした後、
ガス導入管（不図示）より、Ｓ　ｉ　Ｈａ２　２　０ｓ
ｅｃｍ　、　Ｂ　　Ｒ３（３０００１１１ｐＩＩ　　８
２　８　釈）　　４０ｓｃｃｍ、　Ｓ　ｉ　Ｆａ　２５
ｓｃｃｍ、、Ｈｚ　　６００ｓｅｃｍを導入し、内圧を
７ｍＴｏｒｒに保持し、マイクロ波電力を１．２ｋＷｘ
２とした以外は同様の堆積膜形成条件でｐ型の微結晶シ
リコン膜の連続堆積を行った。

本製造例及び他の製造側終了後、基板を冷却して取り出
し、本製造例において形成された堆積膜の膜厚分布を幅
方向及び長手方向について測定したところ、５％以内に
納まっており、堆積速度は平均６０人／ｓｅｃであった
。

また、その一部を切り出し、ＦＴ−ＩＲ（パーキン・エ
ルマー社製１７２０Ｘ）を用い反射法により赤外吸収ス
ペクトルを測定したところ、２１００ｃ１１−’及び６
３０　ａｍ−’に吸収が認められμＣ−３ｉ：Ｈ：Ｆ膜
に特有の吸収パターンであった。更に、Ｒ１（ＥＥＩ）
＜ＪＥＭ−１００ＳＸ。

日本電子型）により膜の結晶性を評価したところ、リン
グ状で、無配向の多結晶質であることが判った。また、
金属中水製分析計（ＥＭＧＡ−１１，ＯＯ１堀場製作所
製）を用いて膜中水素量を定量したところ４±１ａｔｏ
糟ｉｃ％であった。

盟遺斑上 製造例１において実施した堆積膜形成工程にひき続き、
用いた原料ガスの導入を止め、ｗＳ離容器３００の内圧
を５　Ｘ　１０　”’Ｔｏｒｒ以下まで真空引きした後
、ガス導入管（不図示）より、５ｉＨ４３２０ｓｅｃｍ
、　ＰＨｓ　　（１％Ｈ１希釈）　２７ｓｅｃｍ。

５ｉＦｓ　　５８ｃｃ１１％　ＩＩ　５０ｓｃｅｎを導
入し、内圧を１１ｍＴｏｒｒに保持し、マイクロ波電力
を０．８ｋＷ×２とした以外は同様の堆ＰＡＩｌｉ形成
条件でｎ型のアモルファスシリコン膜の連続堆積を行っ
た。

本製造例及び他の製造側終了後、基板を冷却して取り出
し、本製造例において形成された堆積膜の膜厚分布を幅
方向及び長平方向について測定したところ、５％以内に
納まっており、堆積速度は平均８６人／ｓｅｅであった
・ また、その一部を切り出し、ＦＴ−ＩＲ（パーキン・エ
ルマー社製１７２０Ｘ）を用い反射法により赤外吸収ス
ペクトルを測定したところ、２０００＜Ｊ−’及び６３
０ｃｍ−’に吸収が認められ、ａ−３ｌ　：　ｌＩ：　
ＦＩＩＱに特有の吸収パターンであった。更に、ＲＨＥ
ＥＤ　（ＪＥＭ−１００ＳＸ、日本電子型）により膜の
結晶性を評価したところ、ハローで、非晶質であること
が判った。また、金属中水素分析計（ＥＭＧＡ−１１０
０、堀場製作所製）を用いて膜中水素量を定量したとこ
ろ２２±２ａｔｏａ＋ｊｃ％であった・ 翌遺■亙 製造例１において、５ＵＳ４３ＯＢＡ製帯状基板のかわ
りに、ＰＥＴ（ポリエチレンテレフタレート）装帯状基
板（幅４５１×長さ１００ｍｘ厚さ０．９　ｍ　）を用
い、基板表面温度を２１０℃とした以外は、全く同様の
操作にてアモルファスシリコン膜の連続堆積を行った。

基板を冷却後取り出し、まず、膜厚分布を幅方向及び長
平方向について測定したところ５％以内に納まっており
、堆積速度は平均１２０人／ｓｅｅであった。また、そ
の一部を切り出し、ＦＴ−ＩＲ（パーキン・エルマー社
製１７２０Ｘ）を用い、リファレンス透過法により赤外
吸収スペクトルを測定したところ、２０００国−’及び
６３０ｃｍ＋−’に吸収が認められ、ａ−３ｔ：Ｈ：Ｆ
膜に特有の吸収パターンであった。また、２０００ｃｍ
−’付近の５ｉ−Ｈに帰属される吸収から膜中水素量を
定量したところ、２５土２ａｔｏｅ＋ｉｃ％であった。

更に、ＲＨＥＥＤ　（ＪＥＭ−１００３Ｘ、日本電子型
）により、膜の結晶性を評価したところ、ハローで、非
晶質であることが判った。

また、他の２０箇所の部分をランダムに切り出し、それ
ぞれについてＡＭ製くし型ギヤツブ電極〈幅２５０μｍ
、長さ５ｆｉ）を抵抗加熱蒸着法にて蒸着し、ＡＭ−１
光（１００ｍＷ／ｃｄ）照射下での光電流値、及び暗中
での暗電流値をＨＰ４１４０Ｂを用いて測定し、明導電
率σｐ（Ｓ／０ｍ）、及び暗導電率σｄ（Ｓ／０ｍ）を
求めたところ、それぞれ（５，０±０．５）ｘ　１０−
ＳＳ／（２）及び（１，５±０．５）×１０″■Ｓ／ｃ
ａの範囲内に納まっていた。

、聚遷但１ 本製造例においては、第７図の断面模式図に示す層構成
のショットキー接合型ダイオードを第３図に示す装置を
用いて、作製した。

ここで、７０１は基板、７０２は下部ｉ掻、７０３はｎ
０型半導体層、７０４はノンドープの半導体層、７０５
は金属層、７０６，７０７は電流取り出し用端子である
。

まず、製造例１で用いたのと同様の５ＩＩＳ４３０ＢＡ
製帯状基板を連続スパッタ装置にセットし、Ｃｒ（９９
，９８％）電極をターゲットとして用いて、１３００人
のＣｒｌ膜を堆積し、下部電極７０２を形成した。

ひき続き、該帯状部材を装置例７で示した第３図の連続
堆積膜形成装置の真空容器３０１中の送り出し用ポビン
３０３にセソトシ、Ｃｒｌ膜の堆積された面を下側に向
けた状態で隔離容器３００を介して、真空容器３０２中
の巻き取り用ポビン３０４にその端部を巻きつけ、たる
みのないよう張力調整を行った。

なお、本製造例における基板の湾曲形状及びマイクロ波
アプリケーター等の条件は第７表に示したのと同様とし
た。

その後、不図示の排気ポンプにて、各真空容器の排気管
３０９，３１０，３１１を介して、製造例１と同様の荒
引き、高真空引き操作を行った。

この時、帯状部材の表面温度は２５０℃となるよう、温
度制御機構１０６ａ、１０６ｂにより制御卸した。

十分に脱ガスが行われた時点で、ガス導入管（不図示）
より、５ｉＨｓ３ＱＯｓｃｃ階、５ＩＦ４４　ｓｅｃｍ
、、Ｐ　Ｈｘ　／　Ｈｚ（１％Ｈｚ希釈）　５５ｓｃｃ
ｍ、Ｈｚ４０３ｃｃｍを導入し、スロットルバルブ７０
９の開度を調整して、隔離容器３００の内圧を８ｍＴｏ
ｒｒに保持し、圧力が安定したところで、直ちに不図示
のマイクロ波電源より０．８ｋＷｘ２のマイクロ波を一
対のマイクロ波アプリケーターｉｏ７．ｉｏｓより放射
させた。プラズマが生起したと同時に搬送を開始し、６
０ｃｍ／■ｉｎの搬送スピードで図中左側から右側方向
へ搬送しつつ５分間の堆積操作を行った。これにより、
ｎ゛半導体層７０３としてのｎ’　ａ−３ｔ：Ｈ：Ｆ膜
が下部電極７０２上に形成された。

なお、この間ガスゲー）３２１．３２２にはゲートガス
としてＨ！を５０ｓｅｃｍ流し、排気孔３１８より不図
示の排気ポンプで排気し、ガスゲート内圧は１．５　ｍ
　Ｔｏｒｒとなるように制御した。

マイクロ波の供給及び原料ガスの導入を止め、また、帯
状部材の搬送を止めてから隔離容器３００の内圧を５　
Ｘ　ｌ　Ｏ−”Ｔｏｒｒ以下まで真空引きした後、再び
ガス導入管より、ＳｉＨ４３２０３ＣＣ１ｌ、Ｓ　ｔ　
Ｆ　ａ　　６５ｅｃｓ、Ｈ富　６０ｓｃｃａ＋を導入し
、スロットルバルブ３０９の開度を調整して、隔離容器
３００の内圧を５ｍＴｏｒｒに保持し、圧力が安定した
ところで、直ちに不図示のマイクロ波電源より０．７ｋ
ＷＸ２のマイクロ波を一対のマイクロ波アプリケーター
１０７，１０８より放射させた。プラズマが生起したの
と同時に搬送を開始し、６０ｅ＊／ｓｉｎの搬送スピー
ドで図中右側から左側方向へ逆転搬送しつつ、５．５分
間の堆積操作を行った。これにより、ｎ”　　ａ−３ｊ
　：Ｈ：ＦＭ４上にノンドープの半導体層７０４として
のａ−３ｉ：Ｈ：Ｆ膜が積層形成された。

すべての堆積操作終了後、マイクロ波の供給、原料ガス
の供給を止め、基板の搬送を止め、十分に隔離容器３０
０内の残留ガスの排気を行い、基板を冷却後取り出した
。

該基板の１０箇所をランダムにφ５鶴のパーマロイ製マ
スクを密着させ、金属層７０５としてのＡｕ薄膜を電子
ビーム蒸着法にて８０人蒸着した。

続いて、ワイヤボンダーにて電流取り出し用端子７０６
．７０７をボンディングし、ＨＰ４１４０Ｂを用いてダ
イオード特性を評価した。

その結果、ダイオード因子ｎ　＝　１．２±０．０５、
±１ｖでの整流比約６桁と良好なダイオード特性を示し
た。

翌遣班主 本製造例においては、第８図（Ａ）の断面模式図に示す
層構成のｐｉｎ型光起電力素子を第４図に示す装置を用
いて作製した。

該光起電力素子は、基ｖｉ８０１上に下部電極８０２、
ｎ型半導体層８０３．ｉ型半導体層８０４、ｐ型半導体
層８０５、透明電極８０６及び集電電極８０７をこの順
に堆積形成した光起電力素子８００である。なお、本光
起電力素子では透明電極８０６の側より光の入射が行わ
れることを前提としている。

まず、製造例６で用いたのと同様のＰＥＴ製帯状基仮を
連続スバンタ装置にセントし、Ａ。

（９９，９９％）電極をターゲットとして用いて１００
０人のＡｇ薄膜を、また連続してＺｎ○（９９，９９９
％）電極をターゲットとして用いて１．２μｍのＺｎＯ
薄膜をスパッタ蒸着し、下部電極８０２を形成した。

ひき続き、該下部電極８０２の形成された帯状基板を第
４図で示した連続堆積膜形成装置に、製造例７で行った
のと同様の要領でセントした。この時の１ｌｌＩｉ創容
器３００内における基板の湾曲形状等の条件を第８表に
示す。

また、隔離容器３００−ａ、３００−ｂにおいては、第
９表に示す堆積膜形成条件でｎ型ａ−３ｉ　：　Ｈ：　
Ｆ膜及びｐ４型ｐｃ−３ｔ：Ｈ＋Ｆ膜の形成を行った。

まず、各々の成膜室内でマイクロ波プラズマを生起させ
、放電等が安定したところで帯状部材１０１を搬送スピ
ード５５ａｍ／ｗｉｎで図中左側から右側方向へ搬送さ
せ、連続して、ｎ、ｉ、ｐ型半導体層を積層形成した。

帯状部材１０１の全長に亘って半導体層を積層形成した
後、冷却後取り出し、更に、連続モジュール化装置にて
３５ｅｓＸ７Ｑｃｍの太陽電池モジュールを連続作製し
た。

作製した太陽電池モジュールについて、ＡＭｌ５　（１
００ｍＷ／ａｊ）光照射下にて特性評価を行ったところ
、充電変換効率で８．３％以上が得られ、更にモジエー
ル間の特性のバラツキは５％以内に納まっていた。

また、Ａ　Ｍ　１．５　（１００ｍＷ／ｄ）光の５００
時間連続照射後の光電変換効率の初期値に封する変化率
を測定したところ１０％以内に納まった。

これらのモジュールを接続して３ｋＷの電力供給システ
ムを作製することができた。

ｆｉ 本製造例では、製造例日で作製したｐｉｎ型光起電力素
子において、ｉ型半導体層としてのａ−３ｉ：Ｈ：ＦＭ
のかわりにａ−３ｉＧｅ：Ｈ：Ｆ膜を用いた例を示す。

ａ−３ｉＧｅ：Ｈ：Ｆ膜の形成は、搬送速度を５２　ｃ
Ｊａ／ｓｉｎ　、帯状部材の表面温度を２００℃とした
以外は製造例２で行ったのと同様の操作及び方法で行い
、他の半導体層及びモジュール化工程は製造例８と同様
の操作及び方法で行い、太陽電池モジュールを作製した
。

作製した太陽電池モジュールについて、ＡＭｌ、　５　
（１００ｍＷ／ｃｄ）光照肘下ニテ特性評価ヲ行ったと
ころ、光電変換効率で７．３％以−Ｅが得られ、更にモ
ジュール間の特性のバラツキは５％以内に納まっていた
。

また、ＡＭ　１．５　＜　１００　ｍＷ／ａＪ）光の５
００時間連続照射後の光電変換効率の初期値に対する変
化率を測定したところ１０％以内に納まった。

これらのモジュールを接続して３ｋＷの電力供給システ
ムを作製することができた。

１１班上皇 本製造例では、製造例８で作製したｐｉｎ型光起電力素
子において、１型半導体層としてのａ−３ｉ：Ｈ：Ｆ膜
のかわりにａ−３ｉＣ：Ｈ：Ｆ膜を用いた例を示す。

ａ−３ＩＣ：Ｈ：Ｆｉｌｌの形成は、搬送速度を５０　
ａｍ／ｗｉｎ　、帯状部材の表面温度を２００℃とした
以外は製造例３で行ったのと同様の操作及び方法で行い
、他の半導体層及びモジュール化工程は製造例８と同様
の操作及び方法で行い、太陽電池モジュールを作製した
。

作製した太陽電池モジュールについて、ＡＭｌ、　５　
（１００ｍＷ／ｃｄ）光照射下にて特性評価を行ったと
ころ、光電変換効率で６．６％以上が得られ、更にモジ
ュール間の特性のバラツキは５％以内に納まっていた。

また、Ａ　Ｍ　１．５　（１００ｍＷ／ｃｄ）光の５０
０時間連続照射後の光電変換効率の初期値に対する変化
率を測定したところ１０％以内に納まった。

これらのモジュールを接続して３ｋＷの電力（供給シス
テムを作製することができた。

１１」口」− 本製造例では、第１１図（Ｃ）に示す層構成の光起電力
素子を作製した０作製にあたっては、第４図に示す装置
において隔離容器３００−ａ３００．３００−ｂと同様
の構成の隔離容器３００−ａ’、３００’、３００−ｂ
’をこの順でガスゲートを介して更に接続させた装置（
不図示）を用いた。

なお、帯状部材としては製造例工で用いたのと同様の材
質及び処理を行ったものを用い、下部セルは製造例９で
、上部セルは製造例８で作製したのと同様の層構成とし
、各千４体層の堆Ｉｆｆ膜作製条件は第１０表に示した
。モジュール化工程は製造例８と同様の操作及び方法で
行い、太陽電池モジュールを作製した。

作製した太陽電池モジュールについて、ＡＭｌ。５　（
１００ｍＷ／ｃＩＩ）光照射下ニテ特性評価を行ったと
ころ、光電変換効率で１０００％以上が得られ、更にモ
ジュール間の特性のバラツキは５％以内に納まっていた
。

また、Ａ　Ｍ　１．５　　（１００ｍＷ／ｃｊ）光の５
００時間連続照射後の光電変換効率の初期値に対する変
化率を測定したところ９％以内に納まった。

これらのモジュールを接続して３ｋＷの電力供給システ
ムを作製することができた。

盃遺勇上１ 本製造例では、第１１図（Ｃ）に示す層構成の光起電力
素子を作製した０作製にあたっては、第４図に示す装置
において隔離容器３００−８゜３００．３００−ｂと同
様の構成の隔離容器を３００−ａ’　、３００’　、３
００−ｂ’をこの順でガスゲー１−を介して更に接続さ
せた装置（不図示）を用いた。

なお、帯状部材としては製造例１で用いたのと同様の材
質及び処理を行ったものを用い、下部セルは製造例８で
、上部セルは製造例１０で作製したのと同様の層構成と
し、各半導体層の堆積膜作製条件は第１１表に示した。

モジュール化工程は製造例８と同様の操作及び方法で行
い、大ｐＪｉ′ｇ１池モジュールを作製した。

作製した太ｌｌ！電池モジュールについて、ＡＭｌ、　
５　（１００ｍＷ／ｃｄ）光照射下ニテ特性評価を行っ
たところ、光電変換効率で１０．２％以上が得られ、更
にモジュール間の特性のバラツキは５％以内に納まって
いた。

また、ＡＭｌ、５　（ｌ　ＯＯｍＷｌｏり光の５００時
間連続照射後の光電変換効率の初期値に対する変化率を
測定したところ９％以内に納まった。

これらのモジュールを接続して３ｋＷの電力供給システ
ムを作製することができた。

盟盈■上主 本製造例では、第１１図（Ｄ＞に示す層構成の光起電力
素子を作製した０作製にあたっては、第４図に示す装置
において隔離容器３００−ａ３００．３００−ｂと同様
の構成の隔離容器３００ａ’、３００’、３００−ｂ’
、３００−ａ”３００’、３００−ｂ’をこの順でガス
ゲートを介して更に接続させた装置（不図示）を用いた
。

なお、帯状部材としては製造例１で用いたのと同様の材
質及び処理を行ったものを用い、下部セルは製造例９で
、中間セルは製造例８、上部セルは製造例１０で作製し
たのと同様の層構成とし、各半導体層の堆積膜作製条件
は第１２表に示した。

モジュール化工程は製造例８と同様の操作及び方法で行
い、太陽電池モジュールを作製した。

作製した太陽電池モジュールについて、ＡＭｌ、　５　
（１００ｍＷ／ｃｄ）光照射下にて特性評価を行ったと
ころ、光１！変換効率で１０．４％以上が得られ、更に
モジュール間の特性のバラツキは５％以内に納まってい
た。

また、ＡＭｌ、５　　（１００ｍＷ／ｃｊ）光の５００
時間連続照射後の光電変換効率の初期値に対する変化率
を測定したところ８．５％以内に納まった。

これらのモジュールを接続して３ｋＷの電力供給システ
ムを作製することができた。

第 表 （以下余白） 第 ５ 表 第 表 第 表 第 表 ＊）腰厚微′ｒＡ整用の基板カバーを湾曲形状内に挿入
〔発明の効果の概要〕 本発明の方法によれば、成膜空間の側壁を構成する帯状
部材を連続的に移動せしめると共に、前記成膜空間の側
壁を構成する帯状部材の幅方向、且つマイクロ波の進行
方向に対して平行な方向にマイクロ波エネルギーを放射
せしめるマイクロ波アプリケーター手段を具備させ、前
記成膜空間内にマイクロ波プラズマを閉じ込めることに
よって、大面積の機能性堆積膜を連続して、均一性良く
形成することができる。

本発明の方法及び装置により、マイクロ波プラズマを前
記成膜空間内に閉じ込めることにより、マイクロ波プラ
ズマの安定性、再現性が向上すると共に堆積膜形成用原
料ガスの利用効率を飛躍的に高めることができる。更に
、前記帯状部材を連続して搬送させることによって、湾
曲の形状、長さ、及び搬送スピードを種々変化させるこ
とによって任意の膜厚の堆積膜を大面積に亘り均一性よ
く、連続して堆積形成できる。

本発明の方法及び装置によれば、比較的幅広で、且つ長
尺の帯状部材の表面上に連続して均一性良く機能性堆積
膜を形成できる。従って、特に大面積太陽電池の量産機
として好適に用いることができる。

また、放電を止めることなく、連続して堆積膜が形成で
きるため、積層型デバイス等を作製するときには良好な
界面特性が得られる。

また、低圧下での堆積膜形成が可能となり、ポリシラン
粉の発生を抑えられ、また、活性種のポリマリゼーショ
ン等も抑えられるので欠陥の減少及び、膜特性の向上、
膜特性の安定性の向上環が図れる。

従って、稼動率、歩留りの向上が図れ、安価で高効率の
太陽電池を量産化することが可能となる。

更に、本発明の方法及び装置によって作製された太陽電
池は光電変換効率が高く、且つ、長期に亘って特性劣化
の少ないものとなる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明のマイクロ波プラズマＣＶＤ装置の模
式的概略図である。第２図は、本発明のマイクロ波アプ
リケーター手段の概略図である。 第３図乃至第５図は、夫々本発明の連続式マイクロ波プ
ラズマＣＶＤ装置の１例の全体概略図である。第６図は
本発明における方形導波管の取り付は角度を説明するた
めの断面模式図である。第７図は、本発明において作製
されたショットキー接合型ダイオードの断面模式図であ
る。第８図＜Ａ＞乃至（Ｄ）は、本発明において作製さ
れたｐｉｎｉ光起電力素子（シングル、タンデム、トリ
プル）の断面模式図である。第９図（ｉ）乃至（Ｘ）は
、帯状部材の処理方法を説明するための図である。 第１０図は、本発明におけるガスゲート手段の圧力勾配
を模式的に示した図である。 第１乃至９図について、 １０１・・・帯状部材、 １０２．１０３・・・搬送用ローラー １０４．１０５・・・搬送用リング、 １０６ａ−ｅ・・・温度制御機構、 １０７．１０８・・・マイクロ波アプリケーター１０９
．１１０・・・マイクロ波透過性部材、１１１．１１２
・・・方形導波管、 １１３・・・ガス導入管、１１４・・・排気管、１１５
ａ、ｂ・・・隔離通路、１１６・・・成膜室、２００・
・・マイクロ波アプリケーター２０１．２０２・・・マ
イクロ波透過性部材、２０３ａ、ｂ・・・マイクロ波整
合用円板、２０４・・・内筒、２０５・・・外筒、２０
６・・・固定用リング、 ２０７・・・チョークフランジ、２０８・・・方形導波
管、２０９・・・冷却媒体、２１０・・・０リング、２
１１・・・／Ｌ２１２・・・メタルシール、２１３．２
１４・・・冷却空気導入・排出孔、３０１．３０２，５
０１，５０２−・・真空容器、３０３・・・送り出し用
ボビン、 ３０４・・・巻き取り用ボビン、 ３０５．３０６・・・搬送用ローラー ３０７．３０８，３０９・・・スロットルバルブ、３１
０．３１１，３１８，３１９，３２０＝−・排気孔、３
１２．３１３・・・温度制御機構、 ３１４．３１５・・・圧力計、 ３１６．３１７，４０５，４０６．４０７．４０８・・
・ゲートガス導入管、 ３２１．３２２，４０１，４０２，４０３．４０４・・
・ガスゲート、 ４０９．４１０，４１１．４１２・・・ゲートガス排気
管、５０３．５０４・・・カソード電橋、 ５０５．５０６・・・ガス導入管、 ５０７．５０８・・・ハロゲンランプ、５０９．５１０
・・・アノード電極、 ５１１．５１２・・・排気管、７０１．８０１・・・支
持体、７０２．８０２・・・上部電極、 ７０３．８０３，８０８，８１４，８１７−ｎ型半導体
層、７０４，８０４，８０９，８１５，８１８・・ｉ型
半導体層、７０５・・・金属層、７０６．７０７・・・
電流取り出し用端子、８００．８００’、８１１，８１
２，８２０，８２１゜８２３・・・ｐｉｎｉ合型光起電
力素子、８０５．８１０，８１６．８１９・・・ｐ型半
導体層、８０６・・・上部電極、８０７・・・集電電橋
、８１３・・・タンデム型光起電力素子、８２４・・・
トリプル型光起電力素子、９０１ａ・・・帯状部材処理
室（Ａ）、９０１ｂ・・・帯状部材処理室（Ｂ）、９０
２．９０３，９０４，９０５．９０６・・・帯状部材、
９０７ａ、９０７ｂ−ｏ−ラー ９０８ａ、９０８ｂ・＝−切断刃、 ９０９ａ、９０９ｂ・＝ｉ容接接治具 ９１０．９１１，９１２，９１３・・・接続手段。

Claims (20)

【特許請求の範囲】
1. （１）長手方向に帯状部材を連続的に移動せしめながら
   、その中途で前記移動する帯状部材を側壁とする柱状の
   成膜空間を形成し、 該成膜空間内にガス供給手段を介して堆積膜形成用原料
   ガスを導入し、 同時に、マイクロ波エネルギーをマイクロ波の進行方向
   に対して平行な方向に放射させるようにしたマイクロ波
   アプリケーター手段より、該マイクロ波エネルギーを放
   射させてマイクロ波プラズマを前記成膜空間内で生起せ
   しめ、該マイクロ波プラズマに曝される前記側壁を構成
   し連続的に移動する前記帯状部材の表面上に堆積膜を形
   成せしめることを特徴とするマイクロ波プラズマＣＶＤ
   法により大面積の機能性堆積膜を連続的に形成する方法
   。
2. （２）前記移動する帯状部材の中途において、湾曲開始
   端形成手段と湾曲終了端形成手段とを用いて、前記湾曲
   開始端形成手段と前記湾曲終了端形成手段との間に前記
   帯状部材の長手方向に間隙を残して該書状部材を湾曲さ
   せて前記成膜空間の側壁を形成する請求項１に記載の大
   面積の機能性堆積膜を連続的に形成する方法。
3. （３）前記帯状部材を側壁として形成される柱状の成膜
   空間の両端面のうち、片側又は両側に配設される、少な
   くとも１つ以上の前記マイクロ波アプリケーター手段を
   介して、前記マイクロ波エネルギーを前記成膜空間内に
   放射させる請求項１に記載の大面積の機能性堆積膜を連
   続的に形成する方法。
4. （４）前記マイクロ波アプリケーター手段を前記端面に
   垂直方向に配設し、前記マイクロ波エネルギーを前記側
   壁と平行な方向に放射させる請求項３に記載の大面積の
   機能性堆積膜を連続的に形成する方法。
5. （５）前記マイクロ波エネルギーを前記マイクロ波アプ
   リケーター手段の先端部分に設けられたマイクロ波透過
   性部材を介して放射させるようにする請求項１に記載の
   大面積の機能性堆積膜を連続的に形成する方法。
6. （６）前記マイクロ波透過性部材にて、前記マイクロ波
   アプリケーター手段と、前記成膜空間との気密を保持さ
   せるようにする請求項５に記載の大面積の機能性堆積膜
   を連続的に形成する方法。
7. （７）前記マイクロ波アプリケーター手段を、前記両端
   面において互いに対向して配設させる場合には、一方の
   マイクロ波アプリケーター手段より放射されるマイクロ
   波エネルギーが他方のマイクロ波アプリケーター手段に
   て受信されないように配置する請求項３に記載の大面積
   の機能性堆積膜を連続的に形成する方法。
8. （８）前記柱状の成膜空間内に放射されたマイクロ波エ
   ネルギーが、前記成膜空間外へ漏洩しないようにする請
   求項１に記載の大面積の機能性堆積膜を連続的に形成す
   る方法。
9. （９）前記成膜空間内に導入された堆積膜形成用原料ガ
   スを、前記湾曲開始端形成手段と前記湾曲終了端形成手
   段との間で前記帯状部材の長手方向に残された間隙より
   排気するようにする請求項１に記載の大面積の機能性堆
   積膜を連続的に形成する方法。
10. （１０）前記帯状部材の少なくとも一方の面には導電処
    理を施すようにする請求項１に記載の大面積の機能性堆
    積膜を連続的に形成する方法。
11. （１１）連続して移動する帯状部材上にマイクロ波プラ
    ズマＣＶＤ法により機能性堆積膜を連続的に形成する装
    置であって、 前記帯状部材をその長手方向に連続的に移動させながら
    、その中途で湾曲させるための湾曲部形成手段を介して
    、前記帯状部材を側壁にして形成され、その内部を実質
    的に真空に保持し得る柱状の成膜室を有し、前記成膜室
    内にマイクロ波プラズマを生起させるための、マイクロ
    波エネルギーをマイクロ波の進行方向に対して平行な方
    向に放射させるようにしたマイクロ波アプリケーター手
    段と、 前記成膜室内を排気する排気手段と、前記成膜室内に堆
    積膜形成用原料ガスを導入するための手段と、 前記帯状部材を加熱及び／又は冷却するための温度制御
    手段とを備えていて、 前記帯状部材の前記マイクロ波プラズマに曝される側の
    表面上に、連続して堆積膜を形成するようにしたことを
    特徴とする機能性堆積膜の連続形成装置。
12. （１２）前記湾曲部形成手段を、少なくとも一組以上の
    、湾曲開始端形成手段と湾曲終了端形成手段とで構成し
    、前記湾曲開始端形成手段と前記湾曲終了端形成手段と
    を、前記帯状部材の長手方向に間隙を残して配設する請
    求項１１に記載の機能性堆積膜の連続形成装置。
13. （１３）前記湾曲部形成手段が、少なくとも一対の支持
    ・搬送用ローラーと支持・搬送用リングとで構成され、
    前記一対の支持・搬送用ローラーは前記帯状部材の長手
    方向に間隙を残して平行に配設されている請求項１２に
    記載の機能性堆積膜の連続形成装置。
14. （１４）前記帯状部材を側壁として形成される柱状の成
    膜室の両端面のうち片側又は両側に、少なくとも１つ以
    上の前記マイクロ波アプリケーター手段を配設する請求
    項１１に記載の機能性堆積膜の連続形成装置。
15. （１５）前記マイクロ波アプリケーター手段を前記端面
    に垂直方向に配設する請求項１４に記載の機能性堆積膜
    の連続形成装置。
16. （１６）前記マイクロ波アプリケーター手段の先端部分
    には、前記成膜室と前記マイクロ波アプリケーター手段
    との気密分離を行い、かつ、前記マイクロ波アプリケー
    ターから放射されるマイクロ波エネルギーを前記成膜室
    内へ透過せしめるマイクロ波透過性部材が配設される請
    求項１１に記載の機能性堆積膜の連続形成装置。
17. （１７）前記帯状部材の少なくとも一方の面に導電性処
    理が施される請求項１１に記載の機能性堆積膜の連続形
    成装置。
18. （１８）前記マイクロ波アプリケーター手段には方形及
    び／又は楕円導波管を介してマイクロ波エネルギーが伝
    送される請求項１４に記載の機能性堆積膜の連続形成装
    置。
19. （１９）前記マイクロ波アプリケーター手段を前記成膜
    室の両端面において互いに対向して配設させる場合には
    、前記マイクロ波アプリケーター手段に接続される前記
    方形及び／又は楕円導波管の長辺を含む面同志、長軸を
    含む面同志、又は長辺を含む面と長軸を含む面同志が互
    いに平行とならないよう配設する請求項１８に記載の機
    能性堆積膜の連続形成装置。
20. （２０）前記方形及び／又は楕円導波管の長辺を含む面
    及び／又は長軸を含む面と、前記一対の支持搬送用ロー
    ラーの中心軸を含む面とのなす角度が垂直とならないよ
    う配設する請求項１９に記載の機能性堆積膜の連続形成
    装置。