JP2001323380A - 堆積膜形成方法および堆積膜形成装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 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。 【解決手段】 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１０４をその長手方向に連続的に移
動させながら、該基板１０４上に連続的に堆積膜を形成
する堆積膜形成方法であって、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
１０２で開口調整して成膜を行う。

Description

【発明の詳細な説明】

【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ＣＶ
Ｄ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（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_jｔ²＋ｂ_jｔ＋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、

【００１６】

【数５】 上記（１）式を（２）式に代入し、これを満たす点Ａ_j
（ｖｔ_j1，ｙ_j），点Ｂ _j（ｖｔ_j2，ｙ_j）を求め、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＝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こと
が好ましい。

【００１７】また、放電空間のＸ方向の中心位置から前
記点Ａ_j（ｖｔ_j1，ｙ_j）と前記点Ｂ _j（ｖｔ_j2，ｙ_j）ま
での距離が等しくなるように、点Ａ_j（ｖｔ_j1，ｙ_j）及
び点Ｂ_j（ｖｔ_j2，ｙ_j）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Ａ_j（ｖｔ_j1，ｙ_j）を通る
弧および前記点Ｂ_j（ｖｔ_j2，ｙ_j）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±１
０％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（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_jｔ²＋ｂ_jｔ＋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、

【００２４】

【数６】 上記（１）式を（２）式に代入し、これを満たす点Ａ_j
（ｖｔ_j1，ｙ_j），点Ｂ _j（ｖｔ_j2，ｙ_j）を求め、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＝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が好ましい。

【００２５】また、放電空間のＸ方向の中心位置から前
記点Ａ_j（ｖｔ_j1，ｙ_j）と前記点Ｂ _j（ｖｔ_j2，ｙ_j）ま
での距離が等しくなるように、点Ａ_j（ｖｔ_j1，ｙ_j）及
び点Ｂ_j（ｖｔ_j2，ｙ_j）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Ａ_j（ｖｔ_j1，ｙ_j）を通る
弧および前記点Ｂ_j（ｖｔ_j2，ｙ_j）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±１
０％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（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_jｔ²＋ｂ_jｔ＋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、

【００３８】

【数９】 上記（１）式を（２）式に代入し、これを満たす点Ａ_j
（ｖｔ_j1，ｙ_j），点Ｂ _j（ｖｔ_j2，ｙ_j）を求め、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＝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（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_jｔ²＋ｂ_jｔ＋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、

【００４０】

【数１０】 上記（１）式を（２）式に代入し、これを満たす点Ａ_j
（ｖｔ_j1，ｙ_j），点Ｂ _j（ｖｔ_j2，ｙ_j）を求め、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＝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ＣＶ
Ｄ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２０７
ａ、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２
１４、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２
１６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２０
６内の放電領域２１８には、放電容器２０７ａ、２０７
ｂ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２
０２〜２０５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（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とする。ここで放電空間上の
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て、 ｄ_j（ｘ，ｙ_j）＝ｄ_j（ｖｔ，ｙ_j）＝ａ_jｔ²＋ｂ_jｔ＋ｃ_j （∵ｘ＝ｖｔ、ｔ は時間） …（１） とする。一方、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となるようにするためには、

【００５３】

【数１１】 を満たすｔ_j1からｔ_j2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Ａ_j（ｖｔ_j1，ｙ_j），点Ｂ_j（ｖｔ_j2，ｙ_j）を
得ることができる。つまり、点Ａ_jから点Ｂ_j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Ａ_jから点Ｂ_j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Ａ_j（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Ｂ_j（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Ａ
_j（ｖｔ_j1，ｙ_j）及び点Ｂ_j（ｖｔ_j2，ｙ_j）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Ａ_j（ｖｔ_j1，ｙ_j）と点Ｂ_j（ｖｔ_j2，
ｙ_j）までの距離が等しくなるように設定したり、点Ａ_j
（ｖｔ_j1，ｙ_j）もしくは点Ｂ_j（ｖｔ_j2，ｙ_j）の一方
のＸ方向の位置（即ちｖｔ_j1もしくはｖｔ_j2）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Ａ_j（ｖｔ_j1，
ｙ_j）と点Ｂ_j（ｖｔ_j2，ｙ_j）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Ａ
_j（ｖｔ_j1，ｙ_j）を通る弧および前記点Ｂ_j（ｖｔ_j2，
ｙ_j）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１
０４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ＣＶ
Ｄ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（ＳＵ
Ｓ４３０、幅３５０ｍｍ×長さ３００ｍ×厚さ０．２ｍ
ｍ）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２
０２、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^-4Ｐ
ａ（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２０７
ａ、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２０
９にゲートガス導入管２２６から、ゲートガスとしてＨ
₂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２
２７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Ｐｏｓｉｔｉ
ｏｎ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
（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）、 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（ｍ
ｍ），ｘ_P1≦ｘ₁≦ｘ_Q1における堆積膜厚をδ₁（ｘ，ｙ
₁） 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 ｘ_P1＋ｘ_Q1＝１４０ （この式は放電空間の中心線から
みてｘ_P1，ｘ_Q1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＋２
７ｔ＋２４ （∵ｘ＝ｖｔ）

【００７８】

【数１２】 （１）式を満たす（ｔ，ｙ₁）＝Ａ₁（０．２８，１７
５），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），
ｘ_P2≦ｘ₂≦ｘ_Q2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 ｘ_P2＋ｘ_Q2＝１４０ （この式は放電空間の中心線から
みてｘ_P2，ｘ_Q2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＋３
２ｔ＋３７ （∵ｘ＝ｖｔ）

【００８０】

【数１３】 （１）’式を満たす（ｔ，ｙ₂）＝Ａ₂（０．８５，３
５），Ｂ₂（５．７５，３５） ∴（ｘ，ｙ）＝Ａ₂（１８，３５），Ｂ₂（１２２，３
５）

【００８１】次に、放電空間上のｙ₃＝３１５（ｍ
ｍ），ｘ_P3≦ｘ₃≦ｘ_Q3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 ｘ_P3＋ｘ_Q3＝１４０ （この式は放電空間の中心線から
みてｘ_P3，ｘ_Q3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＋３
３ｔ＋３５ （∵ｘ＝ｖｔ）

【００８２】

【数１４】 （１）”式を満たす（ｔ，ｙ₃）＝Ａ₃（０．７８，３１
５），Ｂ₃（５．８２，３１５） ∴（ｘ，ｙ）＝Ａ₃（１７，３１５），Ｂ₃（１２３，３
１５）

【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（ｍ
ｍ），ｘ_P1≦ｘ₁≦ｘ_Q1における堆積膜厚をδ₁（ｘ，ｙ
₁） 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 ｘ_P1＋ｘ_Q1＝１４０ （この式は放電空間の中心線から
みてｘ_P1，ｘ_Q1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）＝−４．７
ｔ²＋３１ｔ＋１９ （∵ｘ＝ｖｔ）

【００８６】

【数１５】 （１）式を満たす（ｔ，ｙ₁）＝Ａ₁（０．２９，１７
５），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），
ｘ_P2≦ｘ₂≦ｘ_Q2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 ｘ_P2＋ｘ_Q2＝１４０ （この式は放電空間の中心線から
みてｘ_P2，ｘ_Q2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＋３
４ｔ＋３１ （∵ｘ＝ｖｔ）

【００８８】

【数１６】 （１）’式を満たす（ｔ，ｙ₂）＝Ａ₂（０．８３，３
５），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（ｍ
ｍ），ｘ_P3≦ｘ₃≦ｘ_Q3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 ｘ_P3＋ｘ_Q3＝１４０ （この式は放電空間の中心線から
みてｘ_P3，ｘ_Q3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＋３
８ｔ＋２５ （∵ｘ＝ｖｔ）

【００９０】

【数１７】 （１）”式を満たす（ｔ，ｙ₃）＝Ａ₃（０．７７，３１
５），Ｂ₃（５．８３，３１５） ∴（ｘ，ｙ）＝Ａ₃（１６．３，３１５），Ｂ₃（１２
３．７，３１５）

【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ｎ
ｉｐ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＋Ｓｎ
Ｏ₂）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ｎｉｐｎｉｐｎｉ
ｐ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（１．２μ
ｍ）を蒸着したステンレス帯状基板（ＳＵＳ４３０）５
０２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Ｃ
ＶＤ法によるｉ型半導体層真空容器５１２、５１３、５
１４、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（Ｉｎ₂
Ｏ₃＋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ｎｉｐｎ
ｉｐｎｉｐ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＋Ｓｎ
Ｏ₂）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１００
ｍＷ／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、７０
３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^-6Ｔｏｒ
ｒ）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２０７
ａ、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２
１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（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）、 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），
ｘ_P1≦ｘ₁≦ｘ_Q1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 ｘ_P1＋ｘ_Q1＝２５０ （この式は放電空間の中心線から
みてｘ_P1，ｘ_Q1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＋１
６ｔ＋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（１９１，６
０）

【０１２４】次に、放電空間上のｙ₂＝２０（ｍｍ），
ｘ_P2≦ｘ₂≦ｘ_Q2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 ｘ_P2＋ｘ_Q2＝２５０ （この式は放電空間の中心線から
みてｘ_P2，ｘ_Q2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＋１
９ｔ＋２９ （∵ｘ＝ｖｔ）

【０１２５】

【数１９】 （１）’式を満たす（ｔ，ｙ₂）＝Ａ₂（０．９１，３
５），Ｂ₂（１０．８９，３５） ∴（ｘ，ｙ）＝Ａ₂（１９，２０），Ｂ₂（２３１，２
０）

【０１２６】次に、放電空間上のｙ₃＝１００（ｍ
ｍ），ｘ_P3≦ｘ₃≦ｘ_Q3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 ｘ_P3＋ｘ_Q3＝２５０ （この式は放電空間の中心線から
みてｘ_P3，ｘ_Q3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＋３
３ｔ＋３５ （∵ｘ＝ｖｔ）

【０１２７】

【数２０】 （１）”式を満たす（ｔ，ｙ₃）＝Ａ₃（０．３５，１０
０），Ｂ₃（１１．４５，１００） ∴（ｘ，ｙ）＝Ａ₃（１７，１００），Ｂ₃（１２３，１
００）

【０１２８】 点Ａ₁，Ａ₂，Ａ₃を通る二次曲線 ｘ＝Ｆ₁（ｙ）＝２．６×１０^-2ｙ²−５．２ ｙ−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７０
４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２２
７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＋Ｓｎ
Ｏ₂）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ｎｉｐｎｉｐｎｉ
ｐ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５０
８、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（Ｉｎ₂
Ｏ₃＋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１００
Ｗ／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９０
１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ｎｉｐｎ
ｉｐｎｉｐ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＋Ｓｎ
Ｏ₂）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１００
ｍＷ／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１
０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１
５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（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）、 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（ｍ
ｍ），ｘ_P1≦ｘ₁≦ｘ_Q1における堆積膜厚をδ₁（ｘ，ｙ
₁） 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 ｘ_P1＋ｘ_Q1＝２４０ （この式は放電空間の中心線から
みてｘ_P1，ｘ_Q1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（０．４３，１７
５），Ｂ₁（１０．８７，１７５） ∴（ｘ，ｙ）＝Ａ₁（９，１７５），Ｂ₁（２３１，１７
５）

【０１６０】次に、放電空間上のｙ₂＝３５（ｍｍ），
ｘ_P2≦ｘ₂≦ｘ_Q2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 ｘ_P2＋ｘ_Q2＝２４０ （この式は放電空間の中心線から
みてｘ_P2，ｘ_Q2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（０．８０，３
５），Ｂ₂（１０．５，３５） ∴（ｘ，ｙ）＝Ａ₂（１７，３５），Ｂ₂（２２３，３
５）

【０１６２】次に、放電空間上のｙ₃＝３１５（ｍ
ｍ），ｘ_P3≦ｘ₃≦ｘ_Q3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 ｘ_P3＋ｘ_Q3＝２４０ （この式は放電空間の中心線から
みてｘ_P3，ｘ_Q3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＋３
３ｔ＋３５ （∵ｘ＝ｖｔ）

【０１６３】

【数２３】 （１）”式を満たす（ｔ，ｙ₃）＝Ａ₃（１．０５，３１
５），Ｂ₃（１０．２５，３１５） ∴（ｘ，ｙ）＝Ａ₃（２３，３１５），Ｂ₃（２１７，３
１５）

【０１６４】 点Ａ₁，Ａ₂，Ａ₃を通る二次曲線 ｘ＝Ｆ₁（ｙ）＝５．６×１０^-4ｙ²−０．１ ７ｙ＋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Ｒ
Ｆ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＋Ｓｎ
Ｏ₂）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ｎｉｐｎｉｐｎｉ
ｐ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５０
８、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（Ｉｎ₂
Ｏ₃＋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１００
ｍＷ／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、１２
０３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１
２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ｎｉｐｎ
ｉｐｎｉｐ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＋Ｓｎ
Ｏ₂）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１００
ｍＷ／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

フロントページの続き (72)発明者 下田 寛嗣 東京都大田区下丸子３丁目30番２号 キヤ ノン株式会社内 (72)発明者 岡田 直人 東京都大田区下丸子３丁目30番２号 キヤ ノン株式会社内 (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 Ｆターム(参考） 4K030 AA06 AA17 BA30 BB12 CA02 CA17 FA01 GA14 HA03 JA07 KA12 KA41 LA16 5F051 AA05 CA02 CA03 CA04 CA16 CA17 FA04 GA05

Claims (20)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 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、成膜を行うこ
   とを特徴とする堆積膜形成方法。
2. 【請求項２】 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_jｔ²＋ｂ_jｔ＋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、 【数１】 上記（１）式を（２）式に代入し、これを満たす点Ａ_j
   （ｖｔ_j1，ｙ_j），点Ｂ _j（ｖｔ_j2，ｙ_j）を求め、 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＝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請求項１に記載の堆積膜
   形成方法。
3. 【請求項３】 放電空間のＸ方向の中心位置から前記点
   Ａ_j（ｖｔ_j1，ｙ_j）と前記点Ｂ_j（ｖｔ_j2，ｙ_j）までの
   距離が等しくなるように、点Ａ_j（ｖｔ_j1，ｙ_j）及び点
   Ｂ_j（ｖｔ_j2，ｙ_j）を求めることを特徴とする請求項２
   に記載の堆積膜形成方法。
4. 【請求項４】 前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Ａ_j（ｖｔ_j1，
   ｙ_j）を通る弧および前記点Ｂ_j（ｖｔ_j2，ｙ_j）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
   領域を制限することを特徴とする請求項２又は３に記載
   の堆積膜形成方法。
5. 【請求項５】 前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を特徴とする請求項１〜
   ４のいずれかに記載の堆積膜形成方法。
6. 【請求項６】 前記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を特徴とする請求項１〜５のい
   ずれかに記載の堆積膜形成方法。
7. 【請求項７】 前記堆積膜が、マイクロ波プラズマＣＶ
   Ｄ法により形成されることを特徴とする請求項１〜６の
   いずれかに記載の堆積膜形成方法。
8. 【請求項８】 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
   ることを特徴とする請求項１〜７のいずれかに記載の堆
   積膜形成方法。
9. 【請求項９】 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ことを特徴とする堆積
   膜形成装置。
10. 【請求項１０】 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_jｔ²＋ｂ_jｔ＋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、 【数２】 上記（１）式を（２）式に代入し、これを満たす点Ａ_j
    （ｖｔ_j1，ｙ_j），点Ｂ _j（ｖｔ_j2，ｙ_j）を求め、 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＝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請求項９
    に記載の堆積膜形成装置。
11. 【請求項１１】 放電空間のＸ方向の中心位置から前記
    点Ａ_j（ｖｔ_j1，ｙ_j）と前記点Ｂ_j（ｖｔ_j2，ｙ_j）まで
    の距離が等しくなるように、点Ａ_j（ｖｔ_j1，ｙ_j）及び
    点Ｂ_j（ｖｔ_j2，ｙ_j）を求めることを特徴とする請求項
    １０に記載の堆積膜形成装置。
12. 【請求項１２】 前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Ａ_j（ｖ
    ｔ_j1，ｙ_j）を通る弧および前記点Ｂ_j（ｖｔ_j2，ｙ_j）
    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
    請求項１０又は１１に記載の堆積膜形成装置。
13. 【請求項１３】 前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
    置することを特徴とする請求項９〜１２のいずれかに記
    載の堆積膜形成装置。
14. 【請求項１４】 前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を特徴とする請求項９〜１
    ３のいずれかに記載の堆積膜形成装置。
15. 【請求項１５】 前記堆積膜は、マイクロ波プラズマＣ
    ＶＤ装置により形成されることを特徴とする請求項９〜
    １４のいずれかに記載の堆積膜形成装置。
16. 【請求項１６】 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を特徴とする請求項９〜１５のいず
    れかに記載の堆積膜形成装置。
17. 【請求項１７】 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（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_jｔ²＋ｂ_jｔ＋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、 【数３】 上記（１）式を（２）式に代入し、これを満たす点Ａ_j
    （ｖｔ_j1，ｙ_j），点Ｂ _j（ｖｔ_j2，ｙ_j）を求め、 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＝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。
18. 【請求項１８】 放電空間のＸ方向の中心位置から前記
    点Ａ_j（ｖｔ_j1，ｙ_j）と前記点Ｂ_j（ｖｔ_j2，ｙ_j）まで
    の距離が等しくなるように、点Ａ_j（ｖｔ_j1，ｙ_j）及び
    点Ｂ_j（ｖｔ_j2，ｙ_j）を求めることを特徴とする請求項
    １７に記載の堆積膜形成方法。
19. 【請求項１９】 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（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_jｔ²＋ｂ_jｔ＋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、 【数４】 上記（１）式を（２）式に代入し、これを満たす点Ａ_j
    （ｖｔ_j1，ｙ_j），点Ｂ _j（ｖｔ_j2，ｙ_j）を求め、 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＝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。
20. 【請求項２０】 放電空間のＸ方向の中心位置から前記
    点Ａ_j（ｖｔ_j1，ｙ_j）と前記点Ｂ_j（ｖｔ_j2，ｙ_j）まで
    の距離が等しくなるように、点Ａ_j（ｖｔ_j1，ｙ_j）及び
    点Ｂ_j（ｖｔ_j2，ｙ_j）を求めることを特徴とする請求項
    １９に記載の堆積膜形成装置。