JP2000192244A - 堆積膜の形成装置及び形成方法 - Google Patents

堆積膜の形成装置及び形成方法

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deposited film
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forming
supply conductor
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Hitomi Sano
ひとみ 佐野
Hiroshi Sukai
浩士 須貝
Atsushi Koike
淳 小池
Masahiro Kanai
正博 金井
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 大面積で均一な放電が長時間維持でき、連続
して移動する帯状部材上に、高品質で優れた均一性を有
する堆積膜が形成できる装置及び方法を提供する。 【解決手段】 本発明に係る堆積膜の形成装置は、真空
容器と、該真空容器内に成膜用の原料ガスを供給する手
段と、該原料ガスをプラズマ化するために用いる該真空
容器内に設けたアンテナ状の放電電極と、該放電電極及
び該放電電極に高周波電力を印加する部材から構成され
た電力導入経路と、該真空容器内に設けた基板と、を少
なくとも有する堆積膜の形成装置において、前記放電電
極に高周波電力を印加する部材が、前記放電電極に高周
波電力を供給する給電導体、前記真空容器内において前
記給電導体を囲むように配置されたアースシールド、及
び、前記給電導体と前記アースシールドとの間に充填さ
れた複数の絶縁部材からなる誘電体材料、で構成された
ことを特徴とする。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、堆積膜の形成装置及び
形成方法に係る。より詳細には、大面積で均一なプラズ
マを形成でき、かつ、長時間放電した際にも電力導入経
路において不具合が発生しない、堆積膜の形成装置及び
形成方法に関する。特に、本発明に係る堆積膜の形成装
置及び形成方法は、例えば、アモルファスシリコンやア
モルファス合金を用いた太陽電池等の光起電力素子を構
成する半導体薄膜を連続的に作製するために好適に用い
られる。
【０００２】
【従来の技術】従来より、アモルファスシリコンは、プ
ラズマＣＶＤ法を用いることによって大面積の半導体膜
を作製できるため、結晶シリコン多結晶シリコンと比較
して大面積の半導体デバイスを比較的容易に形成できる
ことが知られている。そのため、アモルファスシリコン
膜は、大きな面積を必要とする半導体デバイス、例え
ば、太陽電池の光起電力素子や、複写機用感光ドラム、
ファクシミリ用のイメージセンサー、液晶ディスプレー
用の薄膜トランジスタ等に多用されている。
【０００３】これらのデバイスは、ＬＳＩやＣＣＤ等の
結晶半導体からなるデバイスと比較し、１つのデバイス
の面積が大きく、例えば、太陽電池の場合、変換効率が
１０％ならば、一般家庭の電力を賄う約３ｋＷの出力を
得るには１家庭当たり約３０平方メートルもの面積が必
要とされる。そして太陽電池を構成する一つあたりの光
起電力素子はかなり大きな面積を必要とする。
【０００４】上述したアモルファスシリコン膜を形成す
る場合、例えばＳｉＨ4やＳｉ2Ｈ6等のＳｉを含有する
原料ガスを高周波放電によって分解してプラズマ状態
し、該プラズマ中に設けた基板上にアモルファスシリコ
ン膜を成膜するという、プラズマＣＶＤ法がよく用いら
れている。
【０００５】このようにプラズマＣＶＤ法を用いた、ア
モルファスシリコン系半導体デバイスの連続製造装置と
しては、米国特許４，４００，４０９号明細書等に開示
された、ロール・ツー・ロール（Ｒｏｌｌ‐ｔｏ‐Ｒｏ
ｌｌ）方式を採用した連続プラズマＣＶＤ装置が広く知
られている。
【０００６】この装置は、複数のグロー放電室を有し、
各グロー放電室は貫通する経路を有し、前記各グロー放
電室内を、所望の幅で十分に長い帯状の基板が順次貫通
する経路に沿って各グロー放電室内に放置され、前記各
グロー放電室において基板上に必要とされる導電型の半
導体膜を堆積形成しつつ、前記基板をその長手方向に連
続的に搬送させることによって、基板の特定の領域に種
々の半導体膜を積層できる。その結果半導体接合を有す
る大面積のデバイスを連続的に形成することができる。
【０００７】このようにロール・ツー・ロール方式の連
続プラズマＣＶＤ装置を用いれば、製造装置を止めるこ
となく長時間連続してデバイスを製造することができ
る。
【０００８】ところで本発明者は、上記構成からなるロ
ール・ツー・ロール方式の装置において、あるいは帯状
でない基板表面に堆積膜を形成する装置において、周波
数を変化させ、より高い周波数領域で放電を生起させる
ことを試みた結果、本発明は以下に示すような不具合が
発生するという知見を得た。
【０００９】すなわち、一般的に１３．５６ＭＨｚ程度
の周波数領域で用いられる大面積の平板電極は、より高
い周波数領域で放電を生起させるにはインビーダンスが
あわなかったり、マッチングがとりにくく、大面積で均
一なプラズマを得ることが難しいという技術的な課題が
見出された。
【００１０】この課題を解決するため、平板電極の代わ
りにアンテナ状放電電極を用いてプラズマを生起する方
法が考案されている。この方法によれば、アンテナ状放
電電極に電力が集中し、放電が生起しやすく、さらに堆
積速度が上がるというメリットが生まれる。しかしなが
らその反面、この方法で長時間放電した場合、アンテナ
状放電電極に電力を供給するための電力導入経路が高温
となり投入電力損失が大きくなるといった不具合が生じ
ることが分かった。また、その結果、長時間放電をしつ
づけると放電が不均一になり、堆積して得られる膜の膜
厚や膜特性について経時変化が生じ、不良品となり製品
としての歩留まりを落とすことがあるという問題が生じ
ていた。
【００１１】従来、放電空間内にあるアンテナ部分を冷
却するという手段は存在したが、この手段だけでは電力
導入経路全体を冷却することはできないため、十分な温
度制御には至らない状況にあった。
【００１２】本発明者は、これらの課題が発生する原因
について鋭意検討した結果、その原因とは、プラズマＣ
ＶＤ装置の成膜空間に電力を投入する際に、投入電力に
よる誘電損が生じるたためであると考察し、あるいは成
膜空間のプラズマに曝され、アンテナ状放電電極への電
力導入経路が高温になったためであると考察した。この
とき電力導入経路をかこむように配置される誘電体材料
が、一体であると、給電導体は放電電極から多量の熱を
伝熱し給電導体につながる電源部や給電導体が貫通して
設けられている容器までも加熱してしまう。そして、こ
の考察に基づき、本発明者は上記課題を解決し、以下に
示す発明を考察するに至った。
【００１３】
【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、投入
電力損失を少なくし、電力導入経路の温度上昇を仰え、
長時間使用しても放電が生起しやすく且つ均一な放電が
長時間維持できる堆積膜形成装置及び堆積膜形成方法を
提供することである。より具体的には本発明の目的は、
連続して移動する帯状部材上に、大面積にわたって、高
品質で優れた均一性を有する堆積膜が形成できる装置及
び方法を提供することである。
【００１４】
【課題を解決するための手段】よって発明者は、真空容
器と、該真空容器内に成膜用の原料ガスを供給する手段
と、該原料ガスをプラズマ化するために用いる該真空容
器内に設けた放電電極と、該放電極に高周波電力を印加
する給電導体を少なくとも有する堆積膜の形成装置であ
って、前記真空容器内において前記給電導体を囲むよう
に配置されたアースシールド、及び、前記給電導体と前
記アースシールドとの間に配置された複数の誘電体材
料、を有することを特徴とする堆積膜の形成装置を提供
する。
【００１５】また本発明は、真空容器と、該真空容器内
に成膜用の原料ガスを供給する手段と、該原料ガスをプ
ラスマ化するために用いる該真空容器内に設けた放電電
極と、該放電電極及び該放電電極に高周波電力を印加す
る給電導体とを、少なくとも有する堆積膜の形成装置で
あって、前記真空容器内において前記給電導体を囲むよ
うに配置されたアースシールド、前記給電導体と前記ア
ースシールドとの間に配置された複数の絶縁部材からな
る誘電体材料、及び、該誘電体材料の冷却手段、を有す
ることを特徴とする堆積膜の形成装置を提供する。
【００１６】また本発明は、真空容器内に放電電極を設
け、成膜用の原料ガスを該真空容器内に供給する工程
と、該放電電極に高周波電力を印加する給電導体を経
て、高周波電力を印加することによって該原料ガスをプ
ラズマ化し、該真空容器内に設けた基板上に堆積膜を作
製する工程と、前記真空容器内において、前記給電導体
を囲むように配置されたアースシールドと、前記給電導
体と前記アースシールドとの間に配置された複数の誘電
材料と、該誘電体材料の冷却手段とを用い、該冷却手段
によって該誘電体材料を冷却しながら、該給電導体を通
して、該放電電極に高周波電力を供給することを特徴と
する堆積膜の形成方法を提供する。
【００１７】また本発明は真空容器内に放電電極を設
け、成膜用の原料ガスを該真空容器内に供給する工程と
該放電電極に高周波電力を印加する給電導体を経て、高
周波電力を印加することによって該原料ガスをプラズマ
化し、該真空容器内に設けた基板上に堆積膜を作製する
工程と、前記真空容器内において前記給電導体を囲むよ
うに配置されたアースシールドと、前記給電導体と前記
アースシールドとの間に配置された複数の誘電材料と、
該給電導体を通して、該放電電極に高周波電力を供給す
ることを特徴とする堆積膜の形成方法を提供する。
【００１８】また本発明は、真空容器と、該真空容器内
に成膜用の原料ガスを供給する手段と、該原料ガスをプ
ラズマ化するために用いる該真空容器内に設けた放電電
極と、該放電電極及び該放電電極に高周波電力を印加す
る給電導体と、を少なくとも有する堆積膜の形成装置で
あって、前記真空容器内において前記給電導体を囲むよ
うに配置されたアースシールド、前記給電導体と前記ア
ースシールドとの間に配置された誘電体材料、及び、該
誘電体材料の冷却手段を有することを特徴とする堆積膜
の形成装置を提供する。
【００１９】また本発明は、真空容器内に放電電極を設
け、成膜用の原料ガスを該真空容器内に供給する工程
と、該放電電極に高周波電力を印加する給電導体を経
て、高周波電力を印加することによって該原料ガスをプ
ラズマ化し、該真空容器内に設けた基板上に堆積膜を作
製する工程と、前記真空容器内において前記給電導体を
囲むように配置されたアースシールドと、前記給電導体
と前記アースシールドとの間に配置された誘電体材料
と、該誘電体材料の冷却手段とを用い、該冷却手段によ
って該誘電体材料を冷却しながら、該給電導体を通し
て、該放電電極に高周波電力を供給することを特徴とす
る堆積膜の形成方法を提供する。
【００２０】
【作用】本発明の堆積膜形成装置は、給導電体を囲む誘
電体材料が複数なので放電空間で発する熱をさえぎり、
給導電体が加熱されることを防ぐことが出来、給導電体
の電力損失を仰えることが出来る。
【００２１】また、本発明の堆積膜形成装置は、誘電体
材料を囲む冷却手段によって、放電空間から受ける熱に
よって加熱された誘電体材料を冷却することが出来るの
で、放電空間で発する熱をさえぎり給導電体が加熱され
ることを防ぐことが出来、給導電体の電力損失を仰える
ことが出来る。
【００２２】
【発明の実施の形態】以下、本発明について図面を参照
しつつ説明する。
【００２３】図１は本発明の堆積膜形成の好適な一例を
説明するための断面図である。図１において、１０１は
真空容器１０８と放電容器１０９とアンテナ状放電電極
１０２と給電導体１０３とアースシールド１０５と第
１、第２、第３誘電体材料１０４ａ、１０４ｂ、１０４
ｃと冷却手段１０６とを有している。
【００２４】放電容器１０９は真空容器１０８の内部空
間に設けられている。真空容器１０８は不図示の排気手
段と接続しており、容器内部を排気して減圧状態にする
ことができる。また放電容器１０９は放電を放電容器内
に制限するものであり、その壁の一部が真空容器１０８
に対して開放されており（不図示）、真空容器１０８内
が減圧状態になるのに伴って放電容器１０９内も減圧さ
れる。また放電容器１０９の図１紙面手前側の１面が開
放している。
【００２５】また本図において放電により処理される被
処理体、より具体的には基板は不図示であるが、基板は
真空容器１０８内部に収容されるもので、且つアンテナ
状放電電極１０２を収容する放電容器１０９と離間して
対向して配置される。つまり基板は、本図において１０
９の引きだし線が示す放電容器１０９の面に平行つまり
前記の開放された面上で、前記面をふさぐように且つア
ンテナ状放電電極１０２とは、両者の間にさえぎるもの
は無く、離間して対向して設置される。つまり、アンテ
ナ状放電電極１０２と、基板設置位置との間には、放電
容器１０９の壁は設けられていない。いいかえれば、基
板は放電容器１０９の１つの壁面を構成するように配さ
れる。
【００２６】アンテナ状放電電極１０２は棒状であり、
その１端が給電導体１０３とつながっている。給電導体
１０３は真空容器１０８の壁部において貫通して設けら
れており、互いにつながったアンテナ状放電電極１０２
と給電導体１０３とは少なくともアンテナ状放電電極１
０２が放電容器１０９内部に配置できるように放電容器
１０９の開口部を介して設けられている。
【００２７】放電容器１０９は壁にガス導入孔１１０を
有している。なお本図においてガス導入孔１１０は放電
容器１０９の壁に設けられた小孔であるが、アンテナ状
放電電極１０２がガス導入孔１１０の図面手前に設けら
れているために小孔の輪部のうち一部のみを図示した。
このガス導入孔１１０は例えばプラズマＣＶＤにおいて
シランガス等の原料ガスを放電容器１０９内に導入する
ための小孔である。
【００２８】誘電体材料１０４は、対向しあう放電容器
１０９と真空容器１０８との間において給電導体をかこ
むように設けられている。この誘電体材料１０４は、先
述の放電容器１０９の開口部周辺と給電導体１０３との
間を気密性を確保すべく塞ぐように設けられている。
【００２９】図１に示す電力導入経路は、アンテナ状放
電電極１０２とアースシールド１０５との間に設けた第
１、第２、第３の誘電体材料が在り、真空容器内に生じ
た放電空間に露出する部分に第１の誘電体材料１０４ａ
としてＡｌ2Ｏ3セラミックスを次いで第２の誘電体材料
１０４ｂとしてＢＮセラミックス、そして第３の誘電体
材料としてポリテトラフルオルエチレンを順に重ねて設
けるとともに、それぞれの間に０．５ｍｍ隙間を空けた
構造である。また誘電体同志の隙間は、放電空間を減圧
する際に減圧される。その結果この減圧された隙間は断
熱効果がある。
【００３０】またその誘電体材料１０４の周囲にはアー
スシールド１０５が設けられている。アースシールドは
供給される電力をアンテナ状放電電極１０２へ効率よく
伝送させるものであり、第１、第２、第３の誘電体材料
１０４ａ、１０４ｂ、１０４ｃのそれぞれの周囲に設け
られるので、給電導体１０３の周囲も囲むように配置さ
れている。
【００３１】また冷却手段１０６は誘電体部材１０４の
外を囲むように設けられており、誘電体材料を冷却する
ための冷却剤１０７を管状の冷却手段内に流す。
【００３２】図１に示される装置においては、図示され
ているように、真空容器内部で給電導体を囲むようにア
ースシールドが設けられ、さらにアースシールドと給電
導体との間において給電導体を囲むように誘電体材料が
設けられている。 即ち、アースシールドと給電導体
と、誘電体材料とから構成される、放電電極に高周波電
力を印加する導入経路が真空容器内において、真空容器
内壁から突出した構成となっている。その結果、放電容
器が真空容器と離間出来るので、放電容器内で発生した
屑等が、真空容器壁部に付着することを防ぐことが出来
る。
【００３３】更に放電容器を排気容器から脱着可能な構
成にすれば、屑等が付着した放電容器を排気容器から取
りはずし、屑を容易に除去出来る。
【００３４】上述したように図１に示される堆積膜形成
装置１０１は、（１）アンテナ状放電電極１０２及び給
電導体１０及び給電導体１０３、（２）アースシールド
１０５、（３）誘電体材料１０４、で構成される。以下
では、各構成物について詳細に述べる。
【００３５】（１）アンテナ状放電電極及び給電導体 高周波電力は、内部を真空とした放電容器１０９外に設
けられた同軸ケーブル等からなる給電導体１０３を通し
て、放電容器１０９内に配置されたアンテナ状放電電極
（高周波供給手段）１０２に導入される。アンテナ状放
電容器１０９の壁面との距離は、放電圧力との関係で異
常放電の発生しない距離が好ましい。投入される電力の
周波数としては、ＲＦ周波数帯域からマイクロ波周波数
帯域まで適宜選択可能であり、プラズマ密度を上げてよ
り高い堆積速度が必要な場合、比較的高い周波数を、ま
た、より均一性を高めたい時は、波長の長い、比較的低
い周波数を選択できる。本発明に係る堆積膜の形成装置
及び方法では、１３．５６ＭＨｚ以上、２．４５ＧＨｚ
以下の間で選択されることが望ましい。より好ましくは
２０ＭＨｚ以下の間で選択されることが、堆積速度を上
げ、且つ安定な堆積膜形成が出来るので好ましい。
【００３６】放電電極１０２のアンテナ形状は高周波電
力の放射が円滑に進み、放射面で電界が集中することの
少ない構造が好ましい。放電電極１０２の材質はプラズ
マ耐性に優れ、放射特性に優れたものが選択される。例
えば、ステンレス材をそのまま使用しても強度的にもプ
ラズマ耐性も十分であるが、放射効率を向上させるた
め、例えばＮｉ材、Ａｇメッキなど電気電導率向上の処
理をステンレス材に施しても構わない。
【００３７】（２）アースシールド アースシールド１０５は、高周波電源（不図示）から供
給される高周波電力をアンテナ状放電電極１０２へ効率
よく伝送するために、その伝送路周りへ設置するもので
ある。そのため、アースシールド１０５を構成する材質
としては、磁性を有しない導体が適している。
【００３８】（３）誘電体材料 誘電体材料１０４は、給電導体１０３周囲を取り囲むよ
うに配置されるため、誘電体材料１０４としては、熱伝
導性、真空特性、強度、機械加工性、電気絶縁性、耐熱
性、低誘電率等に優れた材料が望ましい。特に、前記特
性を兼ね備えたセラミックスが良く、例えばＡｌ2Ｏ3、
ＢＮ、ＡｌＮ、ＭｇＯ、Ｓｉ3Ｎ4、ＴｉＯやその複合焼
結体、またこれらセラミックスを主成分としてＣ、Ａ
ｌ、Ｆｅ、ＭｇやＢ2Ｏ3、ＣａＯ等を含んでいても構わ
ない。
【００３９】また、耐熱性、電気絶縁性、機械加工性に
富んだＴＦＥ即ちテトラフルオロエチレン共重合体含む
高分子材料あるいはポリイミド（Ｄｕ Ｐｏｎｔ社
製）、あるいはエポキシ樹脂等も誘電体材料として利用
できる。
【００４０】誘電体材料１０４は、図１に示されたよう
に、真空容器１０９内に生じた放電空間に露出する部分
に設ける第一の誘電体材料と、該放電空間に露出しない
部分に設ける第二の誘電体材料のように複数の部分から
構成してもよい。このような構成とした場合、放電空間
に接しプラズマに曝されるため高温になることが分かっ
ている第一の誘電体材料には、耐熱性、熱伝導性に優
れ、さらに熱伝導率の温度依存性の少ない材料が好適で
ある。これに対して、給電導体を囲み投入電力の損失を
抑制することが求められる第二の誘電体材料としては、
誘電損失の少ない材料が望ましい。また、第一の誘電体
材料と第二の誘電体材料との間に空隙を設けた構成とす
ることによって、給電導体とアースシールドとの間の絶
縁性をさらに改善することができる。また誘電体材料の
数は図１に示すように３つであってもよく、更にそれ以
上でもよい。
【００４１】図２は、各種誘電体材料の温度に対する熱
伝導率の一例を示したグラフである。このような異なる
熱伝導率の温度依存性を持つ誘電体材料Ａ〜Ｇを用い、
帯状部材上にＳｉＨ4１００ｓｃｃｍ、Ｈ2５００ｓｃｃ
ｍ、高周波電力７００Ｗ（周波数１００ＭＨｚ）、圧力
２０ｍＴｏｒｒ、基板温度３５０℃で薄膜を堆積させ、
作製した帯状部材上の薄膜の膜厚を１０ｍおきに切り出
し、その膜厚分布を調べ、表１に纏めて示した。ここ
で、表１に示した膜厚分布は、基体上の各位置で測定し
た膜厚を平均膜厚で割った比率である。
【００４２】
【表１】
【００４３】表１の結果から、誘電体材料Ａ〜Ｇのう
ち、熱伝導率（Ｗ／ｍｋ）が１２Ｗ／ｍｋ以上のもの
は、Ａ、Ｂ、Ｄ、Ｅ、Ｇであった。しかしながらその中
のＤは、熱伝導率が８０Ｗ／ｍｋであるにもかかわら
ず、膜厚分布が±１５％であり、膜厚分布が１０％より
も大きい。これは、Ｄの温友依存性が大きいためであ
る。各誘電体材料Ａ〜Ｇの熱伝導率と温友の関係を図２
のグラフに示す。グラフからわかるようにＤは、他の誘
電体材料に比べて温友依存性が大きく、変化率が半分よ
りも大きく、変化率が半分よりも大きく。そしてその結
果膜厚分布が大きくなってしまう。このように、膜厚分
布を１０％以下とするためには、熱伝導率が１２Ｗ／ｍ
Ｋ以上でかつ熱伝導率の温度依存性の少ない誘電体材料
つまり変化率が半分以下の誘電体材料が、本発明に係る
第一の誘電体材料として適していることが分かった。つ
まり誘電体材料Ａ〜ＧのうちＡ、Ｂ、Ｅが好ましい材料
であった。
【００４４】また、第二の誘電体材料は給電導体から供
給される投入電力の損失により温度上昇するため、誘電
損失（εｔａｎδ）の小さい材料を選択することが重要
である。そのため、誘電体材料Ｈ、Ｉ、Ｊ、Ｋ、Ｌ、
Ｍ、Ｎ、Ｏ、Ｐを用い、先の成膜条件で帯状部材上に成
膜を行い、同様に膜厚分布を測定した。その結果を表２
に示した。
【００４５】
【表２】
【００４６】表２から、膜厚分布を１０％以下とするた
めには、誘電損失（εｔａｎδ）が２×１０-2以下の誘
電体材料が、本発明に係る第二の誘電体材料として適し
ていることが分かった。
【００４７】上述した誘電体材料の中でも、ＡｌＮセラ
ミックスは、機械加工性、熱伝導性、機械的強度、電気
絶縁性、低熱膨張率、低誘電損失等の特徴があり、本発
明の第一の誘電体材料として好適である。
【００４８】また、Ａｌ2Ｏ3セラミックスは機械的強度
に優れ、耐熱性、熱伝導率、電気絶縁性、誘電損失が良
好であり、本発明の第一及び第二の誘電体材料として最
適である。
【００４９】さらに、ＢＮセラミックスはセラミックス
のなかでは機械加工性に富み、電気的、熱的特性、低電
力損失に優れており、ポリテトラフルオルエチレンは高
分子材料の中では耐熱性に優れ、真空シール性に富み、
低誘電損失材料でもあり、それぞれ本発明の第二の誘電
体材料として最適である。
【００５０】これら誘電体材料の特徴からも分かるよう
に、１種の誘電体材料だけで給電導体１０３とアースシ
ールド１０５との間を充填するよりも役割分担させ、複
数の誘電体材料、即ち第一の誘電体材料、第二の誘電体
材料を重ねて、さらにはそれぞれの界面に隙間を設けて
用いることにより、電力導入経路の温度制御ひいては放
電安定性に効果がある。
【００５１】また、放電空間に面する第一の誘電体材料
は、アンテナシールドとしての役目も併せ持つ。アンテ
ナシールドには、電力導入経路内でのアンテナ最寄りの
対向面とのギャップの均一化を行い、異常放電を防止す
る機能が求められる。一方、第一の誘電体材料は、放電
空間にあるためプラズマに曝されてもこれに耐える材料
が望まれる。さらに、第一の誘電体材料の放電空間に面
する側の表面に、主として堆積膜の膜剥がれの防止、及
び、アンテナ〜アース間が同一平面状に位置することで
生じる電流の短絡防止、の目的から凸凹形状を設けても
構わない。
【００５２】さらに、上述した誘電体材料に対して冷却
手段１０６を設けてもよい。気体あるいは液体からなる
冷却材１０７が冷却手段１０６内を循環し、誘電体１０
４を冷却することにより、給電中の誘電体材料１０４の
温度上昇をさらに抑制する形態としても良い。冷却手段
１０６の構造としては、誘電体を効率よく冷却できる構
造が望ましく、例えば中空構造、ハニカム構造、絶縁性
のパイプを埋め込んだ構造等、冷却材１０７ができるだ
け誘電体材料１０４の近くのところを通り、かつ強度的
に優れたものが良い。冷却手段１０６の中を通す冷媒材
としては気体あるいは液体が用いられる。気体として
は、例えば空気の他、窒素、アルゴン、ヘリウム等一般
に用いられる不活性気体が好適である。液体の場合に
は、例えば水やグリコールなどの低級アルコールが好ま
しい。また冷却手段は、アースシールドと誘電体材料と
の間に設けられてもよい。
【００５３】また発明の堆積膜形成装置は、上述した以
外に図３に示すように、第１、第２、第３の誘電体材料
１０４ａ、１０４ｂ、１０４ｃのうち、第２の誘電体材
料１０４ｂが同材料の複数のより具体的には２つの誘電
体材料を互いに離間して設けてもよい。
【００５４】なお、第１あるいは、第３の誘電体材料１
０４ａ、１０４ｂ、１０４ｃのうちいずれの誘電体材料
も同様に、同材料の複数の誘電体材料を有し、互いに離
間して設けられてもよい。
【００５５】また本発明の堆積膜形成装置は、上述した
以外に放電容器に設けられた小孔の形状が円形でなくて
も、良く、例えば多角形状等でもよい。また小孔の数
は、２以上でもよい。
【００５６】また図４に示されるように冷却手段がらせ
ん状形状であってもよい。
【００５７】冷却手段１０６はアースシールド１０５の
周囲に冷媒を通過させる領域が螺施状に設けられてい
る。冷却手段１０６は該領域に冷媒を導入する部分と排
出する部分を有する。冷却手段１０６は誘電体材料１０
４の周囲を囲むように配されている。図４においては、
冷却手段１０６の冷媒を通過させる領域が断面図として
示されている。
【００５８】冷却手段１０６はチューブ状であり、チュ
ーブ内部に気体や液体からなる冷媒を収容することが出
来、必要に応じて冷媒を図４の矢印が示すように冷却手
段内に入れて通過させ、誘電体材料１０４の周囲外へ出
すことが出来る。
【００５９】また冷却手段１０６が冷媒を導入する位置
は、放電容器１０９から離れた位置、即ち誘電体材料１
０４のなかで温度が比較的低い部分の位置であり、かつ
冷媒を誘電体材料１０４の周囲から排出する位置は、放
電容器１０９に近い位置、即ち誘電体材料１０４のなか
で温度が比較的高い部分の位置であることが、高熱の誘
電体材料を急に冷やして破壊してしまうということを防
ぐことが出来るという点から好ましい。
【００６０】
【実施例】以下、本発明の実施例について説明するが、
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。
【００６１】（実施例１）図７は、実施例１に係る電力
導入径路を備えた真空容器を表す模式的断面図である。
図７に示すように、冷却手段１０６が誘電体材料１０４
をかこむように設けられている。また符号１０１は堆積
膜形成装置１０２はアンテナ状放電電極、１０３は給導
電体、１０４は誘電体材料、１０５はアースシールド、
１０６は冷却手段、１０７は冷媒の移動方向、１０８は
排気容器を指す。なお本図において誘電体材料１０４は
学数あるいは複数で給電導体１０３を囲むことが出来る
本例では、図７に示す電力導入経路を備えた真空容器１
０１を改造し、図５に示すようなロール・ツー・ロール
（Ｒｏｌｌ ｔｏ Ｒｏｌｌ）方式による連続プラズマ
ＣＶＤ装置においてｉ型層成膜装置として用い、帯状部
材からなる基板上にシングル型光起電力素子を連続的に
作製した。その際、排気容器１０１でかこまれたｉ型層
成膜装置に備えられた図１の電力導入経路としては、Ｎ
ｉを主体としたアンテナ状放電電極１０２と、ＡｌＮ、
ＢＮ、の２種類を重ねて設けた誘電体材料１０４とを用
い、冷却手段１０６には冷却材１０７として水を循環さ
せ、誘電体材料１０４を冷却した。２種類の誘電体材料
は互いに離間している。
【００６２】以下では、作製手順に従い、製作方法につ
いて詳述する。
【００６３】（１）まず、図５に示した基板送り出し機
構を有する真空容器２０１内に、十分に脱脂、洗浄を行
い、下部電極として、スパッタリング法により、銀薄膜
を１００ｎｍ、ＺｎＯ薄膜を１μｍ蒸着してあるＳＵＳ
４３０ＢＡ製帯状部材２０７（幅３００ｍｍ×長さ２０
０ｍ×厚さ０．１３ｍｍ）の巻きつけられたボビン２０
６をセットし、該帯状部材２０７を、ガスゲート２０８
ａ、第１の導電型層作製用の真空容器２０２、ガスゲー
ト２０８ｂ、ｉ型層作製用の真空容器１０１、ガスゲー
ト２０８ｃ、第２の導電型層作製用の真空容器２０４、
ガスゲート２０８ｄを介して、帯状部材巻き取り機構を
有する真空容器２０５まで通し、たるみのない程度に張
力調整を行った。
【００６４】（２）その後、各真空容器２０１、２０
２、２０３、２０４、２０５を不図示の真空ポンプで１
×１０-4Ｔｏｒｒ以下まで真空引きした。
【００６５】（３）次に、ガスゲート２０８ａ〜２０８
ｄにゲートガス導入管２０９ａ〜２０９ｄよりゲートガ
スとしてＨ2を各々７００ｓｃｃｍ流すとともに、加熱
用赤外線ランプ２１０ａ〜２１０ｃにより、帯状部材２
０７を、各々３５０℃に加熱した。
【００６６】（４）次に、ガス導入手段２１１ａより、
ＳｉＨ4ガスを１６０ｓｃｃｍ、ＰＨ3／Ｈ2（ＰＨ3濃度
２％）ガスを１２０ｓｃｃｍ、Ｈ2ガスを７００ｓｃｃ
ｍ導入した。また、ガス導入手段２１１ｂより、ＳｉＨ
4ガスを１００ｓｃｃｍ、Ｈ2ガスを５００ｓｃｃｍ導入
した。さらに、ガス導入手段２１１ｃより、ＳｉＨ4ガ
スを１０ｓｃｃｍ、ＢＦ3／Ｈ2（ＢＦ3濃度２％）ガス
を２５０ｓｃｃｍ、Ｈ2ガスを１０００ｓｃｃｍ導入し
た。そして、このようなガス導入後、真空容器２０２、
２０４内の圧力は、１．０２Ｔｏｒｒとなるように圧力
計（不図示）を見ながらスロットルバルブ２１２ａ、２
１２ｃの開口を調整した。真空容器１０１内の圧力は、
１６ｍＴｏｒｒとなるように圧力計（不図示）を見なが
らスロットルバルブ２１２ｂの開口を調整した。
【００６７】（５）その後、真空容器２０２、２０４に
は周波数１３．５６ＭＨｚの電力を２００Ｗ、真空容器
１０１には周波数１００ＭＨｚの電力を７００Ｗ、それ
ぞれ導入した。
【００６８】（６）次に、帯状部材２０７を搬送させる
ことによって、帯状部材上に第１の導電型層、ｉ型層、
第２の導電型層を順に作製した。
【００６９】（７）次に、このようにして連続的に積層
された各セルを切り出し、第２の導電型層上に、透明電
極として、ＩＴＯ（Ｉｎ2Ｏ3＋ＳｎＯ2）を真空蒸着に
て７０ｎｍ蒸着し、さらに集電電極として、Ａｌを真空
蒸着にて２μｍ蒸着し、光起電力素子（素子Ｎｏ．実
１）を作製した。
【００７０】表３に、上述した光起電力素子（素子Ｎ
ｏ．実１）の作製条件を纏めて示した。
【００７１】
【表３】
【００７２】（比較例１）本例では、図７に示す電力導
入経路に代えて図６に示す電力導入経路を備えた真空容
器をｉ型層成膜装置に適用した点が実施例１と異なる。
図３に示す電力導入経路は、アンテナ状放電電極５０２
とアースシールド５１０との間に誘電体材料を含まない
構造である。図５において、５０１は堆積膜形成装置、
５０２はアンテナ状放電電極、５０８は排気容器の一壁
部５０９は放電容器、５１０はアースシールドをあらわ
す。
【００７３】他の点は実施例１と同様とし、図５に示す
ようなロール・ツー・ロール（Ｒｏｌｌ ｔｏ Ｒｏｌ
ｌ）方式による連続プラズマＣＶＤ装置により、帯状部
材からなる基板上にシングル型光起電力素子（素子Ｎ
ｏ．比１）を連続的に作製した。
【００７４】実施例１で作製した光起電力素子（素子Ｎ
ｏ．実１）と比較例１で作製した光起電力素子（素子Ｎ
ｏ．比１）に対して、特性の均一性と、歩留まりの評価
を行った。
【００７５】特性の均一性は、実施例１及び比較例１で
作製した帯状部材上の光起電力素子（素子Ｎｏ．実１）
と（素子Ｎｏ．比１）を、それぞれ１０ｍおきに５ｃｍ
角の面積で切り出し、ＡＭ−１．５（１００ｍＷ／ｃｍ
2）光照射下に設置し、光電変換効率を測定して、その
光電変換効率の経時変化を評価した。
【００７６】表４に、光起電力素子（素子Ｎｏ．実１）
と光起電力素子（素子Ｎｏ．比１）の特性の経時変化と
歩留りを示した。但し、表４に示した特性の経時変化と
は、比較例１で作製した光起電力素子（素子Ｎｏ．比
１）を基準にして、それぞれの光起電力素子（素子Ｎ
ｏ．実１）、（素子Ｎｏ．比１）の光電変換効率の経時
変化の大きさの逆数を求めた結果である。
【００７７】
【表４】
【００７８】表４より、比較例１の光起電力素子（素子
Ｎｏ．比１）に対して、実施例１の光起電力素子（素子
Ｎｏ．実１）は、特性均一性および歩留まりのいずれに
おいても優れていることが分かった。また、比較例１の
光起電力素子（素子Ｎｏ．比１）の作製に用いた電力導
入部は温度が高くなり、放電中も放電のちらつきなど不
安定な状態が現れるのに対して、実施例１の光起電力素
子（素子Ｎｏ．実１）の作製に用いた電力導入部は温度
上昇が少なく、放電も安定していることが確認された。
【００７９】（実施例２）本例では、図１に示す電力導
入経路を備えた真空容器をｉ型層成膜装置に適用した点
が実施例１と異なる。図１に示す電力導入経路は、アン
テナ状放電電極１０２とアースシールド１０５との間に
設けた誘電体材料として、真空容器内に生じた放電空間
に露出する部分にＡｌ2Ｏ3セラミックス１０４ａを、次
いでＢＮセラミックス１０４ｂとポリテトラフルオルエ
チレン１０４ｃとを順に重ねて設けるとともに、それぞ
れの間に０．５ｍｍ隙間を空けた構造である。
【００８０】他の点は実施例１と同様とし、図５に示す
ようなロール・ツー・ロール（Ｒｏｌｌ ｔｏ Ｒｏｌ
ｌ）方式による連続プラズマＣＶＤ装置により、帯状部
材からなる基板上にシングル型光起電力素子（素子Ｎ
ｏ．実２）を連続的に作製した。
【００８１】実施例１と同様の手順にて、光起電力素子
（素子Ｎｏ．実２）の特性均一性および歩留まりの評価
を行い、その結果を表５に示した。
【００８２】
【表５】
【００８３】表５より、比較例１の光起電力素子（素子
Ｎｏ．比１）に対して、実施例２の光起電力素子（素子
Ｎｏ．実２）は、特性均一性および歩留まりのいずれに
おいても優れていることが分かった。また、表４に示し
た実施例１の光起電力素子（素子Ｎｏ．実１）の結果に
比べても、さらに特性均一性および歩留まりが改善され
ていることから、この差は、誘電体材料間に空隙からな
る真空断熱層を設けて断熱性を向上させた効果であると
考えた。
【００８４】（実施例３）本例では、ｉ型層を形成する
際に投入する電力の周波数を、１００ＭＨｚに代えて１
２ＭＨｚとした点が実施例１と異なる。
【００８５】他の点は実施例１と同様とし、図７に示す
電力導入経路を備えた真空容器をｉ型層成膜装置に適用
した、図５に示すようなロール・ツー・ロール（Ｒｏｌ
ｌｔｏ Ｒｏｌｌ）方式による連続プラズマＣＶＤ装置
により、帯状部材からなる基板上にシングル型光起電力
素子（素子Ｎｏ．実３）を連続的に作製した。
【００８６】（比較例２）本例では、ｉ型層を形成する
際に投入する電力の周波数を、１００ＭＨｚに代えて１
２ＭＨｚとした点が比較例１と異なる。
【００８７】他の点は比較例１と同様とし、図６に示す
電力導入経路を備えた真空容器をｉ型層成膜装置に適用
した、図５に示すようなロール・ツー・ロール（Ｒｏｌ
ｌｔｏ Ｒｏｌｌ）方式による連続プラズマＣＶＤ装置
により、帯状部材からなる基板上にシングル型光起電力
素子（素子Ｎｏ．比２）を連続的に作製した。
【００８８】実施例１と同様の手順にて、光起電力素子
（素子Ｎｏ．実３）と光起電力素子（素子Ｎｏ．比２）
の特性均一性および歩留まりの評価を行い、その結果を
表６に示した。但し、表６に示した特性の経時変化と
は、比較例２で作製した光起電力素子（素子Ｎｏ．比
２）を基準にして、それぞれの光起電力素子（素子Ｎ
ｏ．実３）、（素子Ｎｏ．比２）の光電変換効率の経時
変化の大きさの逆数を求めた結果である。
【００８９】
【表６】
【００９０】（実施例４）本例では、ｉ型層を形成する
際に投入する電力の周波数を、１００ＭＨｚに代えて７
５０ＭＨｚとした点が実施例１と異なる。
【００９１】他の点は実施例１と同様とし、図７に示す
電力導入経路を備えた真空容器をｉ型層成膜装置に適用
した、図５に示すようなロール・ツー・ロール（Ｒｏｌ
ｌｔｏ Ｒｏｌｌ）方式による連続プラズマＣＶＤ装置
により、帯状部材からなる基板上にシングル型光起電力
素子（素子Ｎｏ．実４）を連続的に作製した。
【００９２】（比較例３）本例では、ｉ型層を形成する
際に投入する電力の周波数を、１００ＭＨｚに代えて７
５０ＭＨｚとした点が比較例１と異なる。
【００９３】他の点は比較例１と同様とし、図６に示す
電力導入経路を備えた真空容器をｉ型層成膜装置に適用
した、図５に示すようなロール・ツー・ロール（Ｒｏｌ
ｌｔｏ Ｒｏｌｌ）方式による連続プラズマＣＶＤ装置
により、帯状部材からなる基板上にシングル型光起電力
素子（素子Ｎｏ．比３）を連続的に作製した。
【００９４】実施例１と同様の手順にて、光起電力素子
（素子Ｎｏ．実４）と光起電力素子（素子Ｎｏ．比３）
の特性均一性および歩留まりの評価を行い、その結果を
表７に示した。但し、表７に示した特性の経時変化と
は、比較例３で作製した光起電力素子（素子Ｎｏ．比
３）を基準にして、それぞれの光起電力素子（素子Ｎ
ｏ．実４）、（素子Ｎｏ．比３）の光電変換効率の経時
変化の大きさの逆数を求めた結果である。
【００９５】
【表７】
【００９６】表６及び表７より、各比較例の光起電力素
子（素子Ｎｏ．比２）、（素子Ｎｏ．比３）に対して、
各実施例の光起電力素子（素子Ｎｏ．実３）、（素子Ｎ
ｏ．実４）は、特性均一性および歩留まりのいずれにお
いても優れていることが分かった。従って、本発明に係
る電力導入経路、すなわち、アンテナ状放電電極とアー
スシールドとの間に誘電体材料を設けた構造の電力導入
経路、を用いて光起電力素子を作製する装置及び方法
は、ｉ型層を形成する際に投入する電力の周波数を変化
させても有効に機能することが明らかとなった。
【００９７】（実施例５）本例では、ｉ型層成膜装置に
備えた図７の電力導入経路において、誘電体材料１０４
を、耐熱性に優れ、誘電損失が低いＡｌ2Ｏ3を２枚重ね
て設け、それぞれの間に０．５ｍｍ隙間を空けた構造と
した点が実施例１と異なる。
【００９８】他の点は実施例１と同様とし、図５に示す
ようなロール・ツー・ロール（Ｒｏｌｌ ｔｏ Ｒｏｌ
ｌ）方式による連続プラズマＣＶＤ装置により、帯状部
材からなる基板上にシングル型光起電力素子（素子Ｎ
ｏ．実５）を連続的に作製した。
【００９９】実施例１と同様の手順にて、光起電力素子
（素子Ｎｏ．実５）の特性均一性および歩留まりの評価
を行い、その結果を表８に示した。
【０１００】
【表８】
【０１０１】表８より、比較例１の光起電力素子（素子
Ｎｏ．比１）に対して、実施例５の光起電力素子（素子
Ｎｏ．実５）は、特性均一性および歩留まりのいずれに
おいても優れていることが分かった。この結果から、真
空容器内に生じた放電空間に露出する部分に第一の誘電
体材料としてＡｌ2Ｏ3を設け、また放電空間側に露出し
ない部分にも第一の誘電体材料としてＡｌ2Ｏ3を配置し
て、さらに２つの第一の誘電体材料間に空隙からなる真
空断熱層を設けた電力導入経路を用いることによって、
特性均一性および歩留まりが改善することが明らかとな
った。
【０１０２】（実施例６）本例では、図４に示す電力導
入経路を備えた真空容器１０１を改造し、図５に示すよ
うなロール・ツー・ロール（Ｒｏｌｌ ｔｏ Ｒｏｌ
ｌ）方式による連続プラズマＣＶＤ装置の中においてｉ
型層成膜装置として用い、帯状部材からなる基板上にシ
ングル型光起電力素子を連続的に作製した。その際、排
気容器１０１でかこまれたｉ型成膜装置に備えられた電
力導入経路としては、Ｎｉを主体としたアンテナ状放電
電極１０２と、ＡＬＮセラミックス、ＢＮセラミック
ス、の２種類を重ねて設けた誘電体材料１０４とを用
い、冷却手段１０６には冷却材１０７として空気を循環
させ、誘電体材料１０４を冷却した。
【０１０３】誘電体材料１０４として用いたＡｌＮセラ
ミックスは、電力導入経路内でのアンテナ最寄りの対向
面とのギャップの均一化のため異常放電防止する役目も
ある。さらに、放電空間に露出する側に配置したＡｌＮ
セラミックスには、耐熱性、機械的強度に優れ、主とし
て堆積膜の膜はがれの防止と、アンテナ〜アース間が同
一平面状に位置することで生じる電流の短絡防止の目的
で凸凹を設けた。
【０１０４】以下では、作製手順に従い、製作方法につ
いて詳述する。
【０１０５】（１）まず、図５に示した基板送り出し機
構を有する真空容器２０１内に、十分に脱脂、洗浄を行
い、下部電極として、スパッタリング法により、銀薄膜
を１００ｎｍ、ＺｎＯ薄膜を１μｍ蒸着してあるＳＵＳ
４３０ＢＡ製帯状部材２０７（幅３００ｍｍ×長さ２０
０ｍ×厚さ０．１３ｍｍ）の巻きつけられたボビン２０
６をセットし、該帯状部材２０７を、ガスゲート２０８
ａ、第１の導電型層作製用の真空容器２０２、ガスゲー
ト２０８ｂ、ｉ型層作製用の真空容器１０１、ガスゲー
ト２０８ｃ、第２の導電型層作製用の真空容器２０４、
ガスゲート２０８ｄを介して、帯状部材巻き取り機構を
有する真空容器２０５まで通し、たるみのない程度に張
力調整を行った。
【０１０６】（２）その後、各真空容器２０１、２０
２、１０１、２０４、２０５を不図示の真空ポンプで１
×１０-4Ｔｏｒｒ以下まで真空引きした。
【０１０７】（３）次に、ガスゲート２０８ａ〜２０８
ｄにゲートガス導入管２０９ａ〜２０９ｄよりゲートガ
スとしてＨ2を各々７００ｓｃｃｍ流すとともに、加熱
用赤外線ランプ２１０ａ〜２１０ｃにより、帯状部材２
０７を、各々３５０℃に加熱した。
【０１０８】（４）次に、ガス導入手段２１１ａより、
ＳｉＨ4ガスを１６０ｓｃｃｍ、ＰＨ3／Ｈ2（ＰＨ3濃度
２％）ガスを１２０ｓｃｃｍ、Ｈ2ガスを７００ｓｃｃ
ｍ導入した。また、ガス導入手段２１１ｂより、ＳｉＨ
4ガスを１００ｓｃｃｍ、Ｈ2ガスを５００ｓｃｃｍ導入
した。さらに、ガス導入手段２１１ｃより、ＳｉＨ4ガ
スを１０ｓｃｃｍ、ＢＦ3／Ｈ2（ＢＦ3濃度２％）ガス
を２５０ｓｃｃｍ、Ｈ2ガスを１０００ｓｃｃｍ導入し
た。そして、このようなガス導入後、真空容器２０２、
２０４内の圧力は、１．０２Ｔｏｒｒとなるように圧力
計（不図示）を見ながらスロットルバルブ２１２ａ、２
１２ｃの開口を調整した。真空容器１０１内の圧力は、
１６ｍＴｏｒｒとなるように圧力計（不図示）を見なが
らスロットルバルブ２１２ｂの開口を調整した。
【０１０９】（５）その後、真空容器２０２、２０４に
は周波数１３．５６ＭＨｚの電力を２００Ｗ、真空容器
１０１には周波数１００ＭＨｚの電力を７００Ｗ、それ
ぞれ導入した。
【０１１０】（６）次に、帯状部材２０７を搬送させる
ことによって、帯状部材上に第１の導電型層、ｉ型層、
第２の導電型層を順に作製した。
【０１１１】（７）次に、このようにして連続的に積層
された各セルを切り出し、第２の導電型層上に、透明電
極として、ＩＴＯ（Ｉｎ2Ｏ3＋ＳｎＯ2）を真空蒸着に
て７０ｎｍ蒸着し、さらに集電電極として、Ａｌを真空
蒸着にて２μｍ蒸着し、光起電力素子（素子Ｎｏ．実
６）を作製した。
【０１１２】表に、上述した光起電力素子（素子Ｎｏ．
実６）の作製条件を纏めて示した。
【０１１３】
【表９】
【０１１４】（比較例７）本例では、図４に示す電力導
入経路１０１において、冷却手段１０６により行ってい
た誘電体材料１０４の冷却を行わなかった点が実施例６
と異なる。
【０１１５】他の点は実施例６と同様とし、図５に示す
ようなロール・ツー・ロール（Ｒｏｌｌ ｔｏ Ｒｏｌ
ｌ）方式による連続プラズマＣＶＤ装置により、帯状部
材からなる基板上にシングル型光起電力素子（素子Ｎ
ｏ．実７）を連続的に作製した。
【０１１６】実施例１で作製した光起電力素子（素子Ｎ
ｏ．実６）と実施例７で作製した光起電力素子（素子Ｎ
ｏ．実７）に対して、特性の均一性と、歩留まりの評価
を行った。
【０１１７】特性の均一性は、実施例６及び実施例７で
作製した帯状部材上の光起電力素子（素子Ｎｏ．実６）
と（素子Ｎｏ．実７）を、それぞれ１０ｍおきに５ｃｍ
角の面積で切り出し、ＡＭ−１．５（１００ｍＷ／ｃｍ
2）光照射下に設置し、光電変換効率を測定して、その
光電変換効率の経時変化を評価した。
【０１１８】表１０に、光起電力素子（素子Ｎｏ．実６
と光起電力素子（素子Ｎｏ．実７）の特性の経時変化と
歩留りを示した。但し、表１０に示した特性の経時変化
とは、実施例７で作製した光起電力素子（素子Ｎｏ．比
７）を基準にして、それぞれの光起電力素子（素子Ｎ
ｏ．実６）、（素子Ｎｏ．実７）の光電変換効率の経時
変化の大きさの逆数を求めた結果である。
【０１１９】
【表１０】
【０１２０】表１０より、実施例７の光起電力素子（素
子Ｎｏ．実施例７）に対して、実施例６の光起電力素子
（素子Ｎｏ．実６）は、特性均一性および歩留まりのい
ずれにおいても優れていることが分かった。
【０１２１】ところで、実施例７に係る光電変換素子
と、比較例１に係る光電変換素子とを比較すると、比較
例１の光電変換素子の光電変換効率を基準とした場合、
実施例７に係る光電変換素子の特性の終時変化は、１．
２９であり比較例１の光電変換素子よりも特性の終時変
化が優れていることがわかった。
【０１２２】なお、実施例６に係る光電変換素子と、比
較例１に係る光電変換素子とを比較した場合、実施例６
に係る光電変換素子の特性の終時変化の値は、１．２９
×１．２９＝１．６６であり、比較例１の光電変換素子
よりも非常に優れていることがわかった。
【０１２３】（実施例８）本例では、図４に示す電力導
入経路１０１において、誘電体材料１０４を冷却手段１
０６で冷却する際に用いる冷却材１０４として空気を循
環させる代わりに水を循環させた点が実施例６と異な
る。
【０１２４】他の点は実施例６と同様とし、図５に示す
ようなロール・ツー・ロール（Ｒｏｌｌ ｔｏ Ｒｏｌ
ｌ）方式による連続プラズマＣＶＤ装置により、帯状部
材からなる基板上にシングル型光起電力素子（素子Ｎ
ｏ．実８）を連続的に作製した。
【０１２５】実施例１と同様の手順にて、光起電力素子
（素子Ｎｏ．実８）の特性均一性および歩留まりの評価
を行い、その結果を表１１に示した。
【０１２６】
【表１１】
【０１２７】表１１より、実施例７の光起電力素子（素
子Ｎｏ．実７）に対して、実施例８の光起電力素子（素
子Ｎｏ．実８）は、特性均一性および歩留まりのいずれ
においても優れていることが分かった。この結果から、
誘電体材料１０４を冷却手段１０６で冷却する際に用い
る冷却材１０４として空気の代わりに水を循環させて
も、ほぼ同様の効果が得られると判断した。
【０１２８】また、実施例７の光起電力素子（素子Ｎ
ｏ．実７）の作製に用いた電力導入部は温度が高くな
り、放電中も放電のちらつきなど不安定な状態が現れる
のに対して、実施例６及び８の光起電力素子（素子Ｎ
ｏ．実６、素子Ｎｏ．実８）の作製に用いた電力導入部
は温度上昇が少なく、放電も安定していることが確認さ
れた。
【０１２９】（実施例９）本例では、ｉ型層を形成する
際に投入する電力の周波数を、１００ＭＨｚに代えて１
０ＭＨｚとした点が実施例６と異なる。
【０１３０】他の点は実施例６と同様とし、図４に示す
電力導入経路を備えた真空容器をｉ型層成膜装置に適用
した、図５に示すようなロール・ツー・ロール（Ｒｏｌ
ｌｔｏ Ｒｏｌｌ）方式による連続プラズマＣＶＤ装置
により、帯状部材からなる基板上にシングル型光起電力
素子（素子Ｎｏ．実９）を連続的に作製した。
【０１３１】（比較例１０）本例では、ｉ型層を形成す
る際に投入する電力の周波数を、１００ＭＨｚに代えて
１０ＭＨｚとした点が実施例７と異なる。
【０１３２】他の点は実施例７と同様とし、図４に示す
電力導入経路を備えた真空容器をｉ型層成膜装置に適用
した、図５に示すようなロール・ツー・ロール（Ｒｏｌ
ｌｔｏ Ｒｏｌｌ）方式による連続プラズマＣＶＤ装置
により、帯状部材からなる基板上にシングル型光起電力
素子（素子Ｎｏ．実１０）を連続的に作製した。
【０１３３】実施例６と同様の手順にて、光起電力素子
（素子Ｎｏ．実９）と光起電力素子（素子Ｎｏ．実１
０）の特性均一性および歩留まりの評価を行い、その結
果を表４に示した。但し、表１２に示した特性の経時変
化とは、実施例１０で作製した光起電力素子（素子Ｎ
ｏ．実１０）を基準にして、それぞれの光起電力素子
（素子Ｎｏ．実９）、（素子Ｎｏ．実１０）の光電変換
効率の経時変化の大きさの逆数を求めた結果である。
【０１３４】
【表１２】
【０１３５】（実施例１１）本例では、ｉ型層を形成す
る際に投入する電力の周波数を、１００ＭＨｚに代えて
７５０ＭＨｚとした点が実施例６と異なる。
【０１３６】他の点は実施例６と同様とし、図４に示す
電力導入経路を備えた真空容器をｉ型層成膜装置に適用
した、図５に示すようなロール・ツー・ロール（Ｒｏｌ
ｌｔｏ Ｒｏｌｌ）方式による連続プラズマＣＶＤ装置
により、帯状部材からなる基板上にシングル型光起電力
素子（素子Ｎｏ．実１１）を連続的に作製した。
【０１３７】（比較例１２）本例では、ｉ型層を形成す
る際に投入する電力の周波数を、１００ＭＨｚに代えて
７５０ＭＨｚとした点が実施例１７と異なる。
【０１３８】他の点は実施例７と同様とし、図４に示す
電力導入経路を備えた真空容器をｉ型層成膜装置に適用
した、図５に示すようなロール・ツー・ロール（Ｒｏｌ
ｌｔｏ Ｒｏｌｌ）方式による連続プラズマＣＶＤ装置
により、帯状部材からなる基板上にシングル型光起電力
素子（素子Ｎｏ．実１２）を連続的に作製した。
【０１３９】実施例６と同様の手順にて、光起電力素子
（素子Ｎｏ．実１１）と光起電力素子（素子Ｎｏ．実１
２）の特性均一性および歩留まりの評価を行い、その結
果を表５に示した。但し、表１３に示した特性の経時変
化とは、実施例１２で作製した光起電力素子（素子Ｎ
ｏ．実１２）を基準にして、それぞれの光起電力素子
（素子Ｎｏ．実１１）、（素子Ｎｏ．実１２）の光電変
換効率の経時変化の大きさの逆数を求めた結果である。
【０１４０】
【表１３】
【０１４１】表１２及び表１３より、各比較例の光起電
力素子（素子Ｎｏ．実１０）、（素子Ｎｏ．実１２）に
対して、各実施例の光起電力素子（素子Ｎｏ．実９）、
（素子Ｎｏ．実１１）は、特性均一性および歩留まりの
いずれにおいても優れていることが分かった。この結果
から、本発明に係る電力導入経路、すなわち、アンテナ
状放電電極とアースシールドとの間に誘電体材料を設
け、かつ、誘電体材料を冷却する構造の電力導入経路、
を用いて光起電力素子を作製する装置及び方法は、ｉ型
層を形成する際に投入する電力の周波数を変化させても
有効に機能することが明らかとなった。
【０１４２】（実施例１０）本例では、図４に示す堆積
膜形成装置１０１に代えて図７に示す堆積膜形成装置１
０１を用いた点が実施例６と異なる。図４の堆積膜形成
装置１０１ではアースシールド１０５が誘電体材料１０
４と冷却手段１０６との間に配置されているのに対し
て、図７の堆積膜形成装置１０１では冷却手段１０６が
誘電体材料１０４に直接接している点が大きな違いであ
る。また、本例では、冷却手段１０６に循環させる冷却
材３０７として、空気に代えて水を用いた。
【０１４３】他の点は実施例６と同様とし、図５に示す
ようなロール・ツー・ロール（Ｒｏｌｌ ｔｏ Ｒｏｌ
ｌ）方式による連続プラズマＣＶＤ装置により、帯状部
材からなる基板上にシングル型光起電力素子（素子Ｎ
ｏ．実１３）を連続的に作製した。
【０１４４】実施例６と同様の手順にて、光起電力素子
（素子Ｎｏ．実１３）の特性均一性および歩留まりの評
価を行い、その結果を表１４に示した。
【０１４５】
【表１４】
【０１４６】表１４より、実施例７の光起電力素子（素
子Ｎｏ．実７）に対して、実施例１３の光起電力素子
（素子Ｎｏ．実１３）は、特性均一性および歩留まりの
いずれにおいても優れていることが分かった。また、表
１１に示した実施例８（図４の電力導入経路１０１にお
いて水を冷却材とした場合）の結果と比較して、実施例
１３の結果の方が優れていることが判明した。これらの
結果から、、冷却手段１０６を誘電体材料１０４に直接
接するように配置した図７の堆積膜形成装置１０１は、
図４の電力導入経路１０１より、本発明の効果をより顕
著に実現できることが明らかとなった。
【０１４７】このように本実施例１〜１３及び比較例１
〜３からわかるように給導電体のまわりを誘電体材料が
かこんでいない堆積膜形成装置よりも給導電体のまわり
を誘電体材料がかこんでいる堆積膜形成装置の方が、特
性の終時変化が上がり、且つ歩留りを上げることがわか
った。
【０１４８】また、本実施例１〜１３からわかるよう
に、複数の誘電体材料が給導電体の周りをかこむように
構成された堆積膜装置は、特性の終時変化が良好な素子
を形成出来、さらに誘電体材料を冷却すると特性の終時
変化がより良好な素子を得ることが出来た。
【０１４９】更に冷却手段をらせん状にして、誘電体材
料のまわりにまきつけた構成の体積膜形成装置は、特性
の終時変化が更に良好な素子を得ることができた。
【０１５０】
【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
半導体薄膜の成膜容器が備える電力導入経路において、
該電力導入経路を構成する給電導体の周囲に誘電体材料
を設けたことにより、電力導入の際、投入電力損失が少
なくなると共に、電力導入経路がプラズマに曝されても
温度上昇が抑えられるので、安定した放電が長時間維持
できる。その結果、本発明に係る装置及び方法は、連続
して移動する帯状部材上に、大面積にわたって、高い光
電変換効率と高品質で優れた均一性を有し、より再現性
が高く、欠陥の少ない光起電力素子等の半導体薄膜を大
量に安定性良く形成することができる。
【０１５１】また、第一および第二の誘電体材料を複数
重ねるたり、あるいは第一の誘電体材料を複数重ねて、
空隙からなる真空断熱層を設けることにより、効果的に
電力導入経路の温度上昇を抑えながら電力損失も抑えら
れる。
【０１５２】また本発明によれば、半導体薄膜の成膜容
器が備える電力導入経路において、該電力導入経路を構
成する給電導体の周囲に誘電体材料を設け、かつ、該誘
電体材料の冷却手段を備えたことにより、電力導入の
際、投入電力損失が少なくなると共に、電力導入経路が
プラズマに曝されても温度上昇が抑えられるので、安定
した放電が長時間維持できる。その結果、本発明に係る
装置及び方法は、連続して移動する帯状部材上に、大面
積にわたって、高い光電変換効率と高品質で優れた均一
性を有し、より再現性が高く、欠陥の少ない光起電力素
子等の半導体薄膜を大量に安定性良く形成することがで
きる。
【０１５３】また、冷却手段の中を循環させる冷却材と
して液体を用いるをことにより、効果的な電力導入経路
の冷却が可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施に係る電力導入経路の一例を示す
模式的な断面図である。
【図２】各種誘電材料の温度に対する熱伝導率を示すグ
ラフである。
【図３】本発明の実施形態に係る電力導入経路の別の一
例を示す模式的な断面図である。
【図４】本発明の実施形態に係る電力導入経路の別の一
例を示す模式的な断面図である。
【図５】本発明に係る電力導入経路を備えた真空容器を
ｉ型層成膜装置に適用した、ロール・ツー・ロール（Ｒ
ｏｌｌ ｔｏ Ｒｏｌｌ）方式による連続プラズマＣＶ
Ｄ装置を示す模式的な断面図である。
【図６】本発明の比較例に係る電力導入経路の一例を示
す模式的な断面図である。
【図７】本発明の実施例に係る電力導入経路の他の一例
を示す模式的な断面図である。
【符号の説明】
１０１ 堆積膜形成装置、 １０２ アンテナ状放電電極、 １０３ 給電導体、 １０４ 誘電体材料、 １０４ａ 第１の導電体材料、 １０４ｂ 第２の導電体材料、 １０４ｃ 第３誘電体材料、 １０５ アースシールド、 １０６ 冷却手段、 １０７ 冷却剤、 １０８ 真空容器、 １０９ 放電容器、 １１０ ガス導入孔、 ２０１ 真空容器、 ２０２ 真空容器、 ２０３ 真空容器、 ２０４ 真空容器、 ２０５ 真空容器、 ２０６ ボビン、 ２０７ 製帯状部材、 ２０８ ガスゲート、 ２０８ｂ ガスゲート、 ２０８ｃ ガスゲート、 ２０８ｄ ガスゲート、 ２１０ａ〜２１０ｃ 加熱用赤外線、 ２１１ａ ガス導入手段、 ２１１ｂ ガス導入手段、 ２１１ｃ ガス導入手段、 ２１２ｂ スロットルバルブ、 ５０１ 堆積膜形成装置、 ５０２ アンテナ状放電電極、 ５０８ 排気容器の一壁部、 ５０９ 放電容器、 ５１０ アースシールド。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 小池 淳 東京都大田区下丸子３丁目30番２号 キヤ ノン株式会社内 (72)発明者 金井 正博 東京都大田区下丸子３丁目30番２号 キヤ ノン株式会社内

Claims (37)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 真空容器と、該真空容器内に成膜用の原
    料ガスを供給する手段と、該原料ガスをプラズマ化する
    ために用いる該真空容器内に設けた放電電極と、該放電
    電極に高周波電力を印加する給電導体とを、少なくとも
    有する堆積膜の形成装置であって、前記真空容器内にお
    いて前記給電導体を囲むように配置されたアースシール
    ド、及び、前記給電導体と前記アースシールドとの間に
    配置された複数の誘電体材料を有することを特徴とする
    堆積膜の形成装置。
  2. 【請求項２】 前記誘電体材料を、前記真空容器内に生
    じた放電空間に露出する部分に設ける第一の誘電体材料
    と、該放電空間に露出しない部分に設ける第二の誘電体
    材料とから構成したことを特徴とする請求項１に記載の
    堆積膜の形成装置。
  3. 【請求項３】 前記第一の誘電体材料が熱伝導率の高い
    絶縁部材であり、前記第二の誘電体材料が誘電損失（ε
    ｔａｎδ）の低い絶縁部材であることを特徴とする請求
    項２に記載の堆積膜の形成装置。
  4. 【請求項４】 前記第一の誘電体材料と前記第二の誘電
    体材料との間に空隙を設けたことを特徴とする請求項２
    又は３に記載の堆積膜の形成装置。
  5. 【請求項５】 前記誘電体材料を、前記真空容器内に生
    じた放電空間に露出する部分に設ける第一の誘電体材料
    と、該放電空間側に露出しない部分に設ける第一の誘電
    体材料とから構成し、かつ、２つの第一の誘電体材料間
    に空隙を設けたことを特徴とする請求項１に記載の堆積
    膜の形成装置。
  6. 【請求項６】 前記第一の誘電体材料が熱伝導率の高い
    絶縁部材であることを特徴とする請求項５に記載の堆積
    膜の形成装置。
  7. 【請求項７】 前記第一の誘電体材料又は前記第二の誘
    電体材料として、Ａｌ2Ｏ3、ＢＮ、ＡｌＮ、ＭｇＯ、Ｓ
    ｉ3Ｎ4、ＴｉＯやその複合焼結体、あるいはその高分子
    材料、のうち少なくとも１種以上の絶縁材料を用いたこ
    とを特徴とする請求項２に記載の堆積膜の形成装置。
  8. 【請求項８】 前記第一の誘電体材料の熱伝導率が１２
    Ｗ／ｍＫ以上であることを特徴とする請求項２に記載の
    堆積膜の形成装置。
  9. 【請求項９】 前記第二の誘電体材料の誘電損失（εｔ
    ａｎδ）が２×１０ -2以下であることを特徴とする請求
    項２に記載の堆積膜の形成装置。
  10. 【請求項１０】 前記第一の誘電体材料としてＡｌＮ
    を、前記第二の誘電体材料としてＢＮを用いたことを特
    徴とする請求項３に記載の堆積膜の形成装置。
  11. 【請求項１１】 前記第一の誘電体材料としてＡｌ2Ｏ3
    を、前記第二の誘電体材料としてＢＮとポリテトラフル
    オロエチレンとを重ねて、用いたことを特徴とする請求
    項４に記載の堆積膜の形成装置。
  12. 【請求項１２】 前記第一の誘電体材料としてＡｌ2Ｏ3
    を用いたことを特徴とする請求項５に記載の堆積膜の形
    成装置。
  13. 【請求項１３】 真空容器内に放電電極を設け、成膜用
    の原料ガスを該真空容器内に供給する工程と、該放電電
    極に高周波電力を印加する給電導体を経て、高周波電力
    を印加することによって該原料ガスをプラズマ化し、該
    真空容器内に設けた基板上に堆積膜を作製する工程と、
    前記真空容器内において前記給電導体を囲むように配置
    されたアースシールドと、前記給電導体と前記アースシ
    ールドとの間に配置された複数の誘電体材料とを用い、
    該給電導体を通して、該放電電極に高周波電力を供給す
    ることを特徴とする堆積膜の形成方法。
  14. 【請求項１４】 前記誘電体材料として、前記真空容器
    内に生じた放電空間に露出する部分に設ける第一の誘電
    体材料と、該放電空間に露出しない部分に設ける第二の
    誘電体材料とを用い、前記給電導体と前記アースシール
    ドとの間を絶縁することを特徴とする請求項１３に記載
    の堆積膜の形成方法。
  15. 【請求項１５】 前記第一の誘電体材料として熱伝導率
    が高い絶縁部材を用いるとともに、前記第二の誘電体材
    料として誘電損失（εｔａｎδ）が低い絶縁部材を用い
    ることを特徴とする請求項１４に記載の堆積膜の形成方
    法。
  16. 【請求項１６】 前記第一の誘電体材料と前記第二の誘
    電体材料との間に空隙を設けて、前記給電導体と前記ア
    ースシールドとの間を絶縁することを特徴とする請求項
    １４に記載の堆積膜の形成方法。
  17. 【請求項１７】 前記誘電体材料として、前記真空容器
    内に生じた放電空間に露出する部分に設ける第一の誘電
    体材料と、該放電空間側に露出しない部分に設ける第一
    の誘電体材料とを用い、かつ、２つの第一の誘電体材料
    間に空隙を設けて、前記給電導体と前記アースシールド
    との間を絶縁することを特徴とする請求項１３に記載の
    堆積膜の形成方法。
  18. 【請求項１８】 前記第一の誘電体材料として熱伝導率
    が高い絶縁部材を用いることを特徴とする請求項１７に
    記載の堆積膜の形成方法。
  19. 【請求項１９】 前記第一の誘電体材料又は前記第二の
    誘電体材料として、Ａｌ2Ｏ3、ＢＮ、ＡｌＮ、ＭｇＯ、
    Ｓｉ3Ｎ4、ＴｉＯやその複合焼結体、あるいはその高分
    子材料、のうち少なくとも１種以上の絶縁材料を用いる
    ことを特徴とする請求項１４に記載の堆積膜の形成方
    法。
  20. 【請求項２０】 前記第一の誘電体材料として熱伝導率
    が１２Ｗ／ｍＫ以上の材料を用いることを特徴とする請
    求項１４に記載の堆積膜の形成方法。
  21. 【請求項２１】 前記第二の誘電体材料として誘電損失
    （εｔａｎδ）が２×１０-2以下の材料を用いることを
    特徴とする請求項１４に記載の堆積膜の形成方法。
  22. 【請求項２２】 真空容器と、該真空容器内に成膜用の
    原料ガスを供給する手段と、該原料ガスをプラズマ化す
    るために用いる該真空容器内に設けた放電電極と、該放
    電電極及び該放電電極に高周波電力を印加する給電導体
    とを、少なくとも有する堆積膜の形成装置であって、 前記真空容器内において前記給電導体を囲むように配置
    されたアースシールド、前記給電導体と前記アースシー
    ルドとの間に配置された複数の誘電体材料、及び、該誘
    電体材料の冷却手段、を有することを特徴とする堆積膜
    の形成装置。
  23. 【請求項２３】 前記誘電体材料の冷却手段が用いる冷
    媒は気体であることを特徴とする請求項２２に記載の堆
    積膜の形成装置。
  24. 【請求項２４】 前記誘電体材料の冷却手段が用いる冷
    媒は液体であることを特徴とする請求項２２に記載の堆
    積膜の形成装置。
  25. 【請求項２５】 前記誘電体材料はセラミックス又は高
    分子材料からなる絶縁材料であることを特徴とする請求
    項２２に記載の堆積膜の形成装置。
  26. 【請求項２６】 真空容器内に放電電極を設け、成膜用
    の原料ガスを該真空容器内に供給する工程と、該放電電
    極に高周波電力を印加する給電導体経て、高周波電力を
    印加することによって該原料ガスをプラズマ化し、該真
    空容器内に設けた基板上に堆積膜を作製する工程と、 前記真空容器内において前記給電導体を囲むように配置
    されたアースシールドと、前記給電導体と前記アースシ
    ールドとの間に配置された複数の誘電体材料と、該誘電
    体材料の冷却手段とを用い、該冷却手段によって該誘電
    体材料を冷却しながら、該給電導体を通して、該放電電
    極に高周波電力を供給することを特徴とする堆積膜の形
    成方法。
  27. 【請求項２７】 前記誘電体材料の冷却手段は、冷媒と
    して気体を用いて該誘電体材料を冷却することを特徴と
    する請求項２６に記載の堆積膜の形成方法。
  28. 【請求項２８】 前記誘電体材料の冷却手段は、冷媒と
    して液体を用いて該誘電体材料を冷却することを特徴と
    する請求項２６に記載の堆積膜の形成方法。
  29. 【請求項２９】 前記誘電体材料として、セラミックス
    又は高分子材料からなる絶縁材料を用い、前記給電導体
    と前記アースシールドとの間を絶縁することを特徴とす
    る請求項２６に記載の堆積膜の形成方法。
  30. 【請求項３０】 真空容器と、該真空容器内に成膜用の
    原料ガスを供給する手段と、該原料ガスをプラズマ化す
    るために用いる該真空容器内に設けた放電電極と、該放
    電電極及び該放電電極に高周波電力を印加する給電導体
    とを、少なくとも有する堆積膜の形成装置であって、 前記真空容器内において前記給電導体を囲むように配置
    されたアースシールド、前記給電導体と前記アースシー
    ルドとの間に配置された複数の誘電体材料、及び、該誘
    電体材料の冷却手段を有することを特徴とする堆積膜の
    形成装置。
  31. 【請求項３１】 前記誘電体材料の冷却手段が用いる冷
    媒は気体であることを特徴とする請求項３０に記載の堆
    積膜の形成装置。
  32. 【請求項３２】 前記誘電体材料の冷却手段が用いる冷
    媒は液体であることを特徴とする請求項３０に記載の堆
    積膜の形成装置。
  33. 【請求項３３】 前記誘電体材料はセラミックス又は高
    分子材料からなる絶縁材料であることを特徴とする請求
    項３０に記載の堆積膜の形成装置。
  34. 【請求項３４】 真空容器内に放電電極を設け、成膜用
    の原料ガスを該真空容器内に供給する工程と、該放電電
    極に高周波電力を印加する給電導体を経て、高周波電力
    を印加することによって該原料ガスをプラズマ化し、該
    真空容器内に設けた基板上に堆積膜を作製する工程と、 前記真空容器内において前記給電導体を囲むように配置
    されたアースシールドと、前記給電導体と前記アースシ
    ールドとの間に配置された誘電体材料と、該誘電体材料
    の冷却手段とを用い、該冷却手段によって該誘電体材料
    を冷却しながら、該給電導体を通して、該放電電極に高
    周波電力を供給することを特徴とする堆積膜の形成方
    法。
  35. 【請求項３５】 前記誘電体材料の冷却手段は、冷媒と
    して気体を用いて該誘電体材料を冷却することを特徴と
    する請求項３４に記載の堆積膜の形成方法。
  36. 【請求項３６】 前記誘電体材料の冷却手段は、冷媒と
    して液体を用いて該誘電体材料を冷却することを特徴と
    する請求項３４に記載の堆積膜の形成方法。
  37. 【請求項３７】 前記誘電体材料として、セラミックス
    又は高分子材料からなる絶縁材料を用い、前記給電導体
    と前記アースシールドとの間を絶縁することを特徴とす
    る請求項３４に記載の堆積膜の形成方法。
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