JPH04247879A - 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 - Google Patents

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

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JPH04247879A
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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
こ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。
【0001】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。
【0002】
【従来の技術】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。
【0003】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汚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。
【0004】また、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、IEA
(International  Energy  A
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
人口一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。
【0005】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。
【0006】因に、一般的な家庭において必要な電力を
賄ううには、一世帯あたり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30程度となる。そして、例
えば十万世帯の家庭において必要な電力を供給するには
3,000,000m2といった面積の太陽電池が必要
となる。
【0007】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基板上に
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陽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。
【0008】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
ュ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
の優れた半導体堆積膜が提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。
【0009】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、一導電型の半導
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。
【0010】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(PH3)
、ジボラン(B2H6)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。
【0011】因に米国特許4,400,409号特許明
細書には、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、複数のグロー放電
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、前記基板をその長
手方向に連続的に搬送せしめることによって、半導体接
合を有する素子を連続形成することができるとされてい
る。 なお、該明細書においては、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,H2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5000Å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ともなっている
。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5000Å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かなりの熟
練を必要とし、その為に関係する種々のプラズマパラメ
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。
【0012】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、
従来の堆積膜形成装置に比較して成膜速度を早めること
ができる。
【0013】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。
【0014】さらに、ホロ様たるみ部形成方法がシート
状基体を搬送する二本の搬送ローラーからなっているだ
けでシート状基体はその自己保持力のみによりホロ様た
るみ部分を形成しているため、シート状基体に囲まれた
活性化空間内容積に変化が生じやすく放電条件が変わり
やすい、さらにまた、シート状基体自体の熱容量が小さ
いため活性化空間内の圧力変化に対して基体温度が影響
を受けやすく膜特性にムラが出やすくなる。
【0015】従って、直接シート状基体に密着して温度
調整方法をとらなければならないという問題があった。
【0016】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PF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。
【0017】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。
【0018】一方、米国特許第4,729,341号明
細書には、一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ツ
チ式であって、一回の仕込みで形成される堆積膜の量は
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。
【0019】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。
【0020】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。例えば、米国特許第
3,814,983号明細書及び同第4,521,71
7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、基体に対して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
ズマに対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
行な面内に、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
導波管のクロスバー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・
オブ・バキューム・テクノロジィー(Journal 
 ofVacuum  Science  Techn
ology)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
ッ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、2.45G
Hz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10cm程度であり、プラズマ体積にしても
せいぜい118cm3程度であって、大面積化とは到底
言えない。また、前記報告は、915MHz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20
00cm3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
となると極めて高価な特定のものが要求される。
【0021】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な
く、入手困難であり、もし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。
【0022】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
各種の半導体薄膜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装
置が市販されるに至っている。
【0023】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。
【0024】更に、形成される堆積膜についても、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EC
R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。
【0025】前述の米国特許第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、堆積速度
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
、高堆積速度、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。
【0026】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かつ大面積に連続的に堆積可能な新
規なマイクロ波プラズマプロセスの早期提供が望まれて
いる。
【0027】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、液晶ディスプレイの画素を駆動する
ための薄膜トランジスタ(TFT)や密着型イメージセ
ンサー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、更に広く一般に普及されるようになること
が期待されている。
【0028】〔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。
【0029】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。
【0030】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。
【0031】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。
【0032】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。
【0033】〔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、
前記帯状部材の裏面に磁性材料を直接あるいは透磁性材
料を介して間接的に密着させることにより前記帯状部材
を側壁とした柱状の成膜室を形成し、前記磁性材料には
冷却手段をもたせて前記帯状部材の温度調整を行い、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(以下、窓型)を対向して
一対、あるいはマイクロ波エネルギーをマイクロ波の進
行方向に対して垂直な一方向に指向性をもたせて(以下
、プレーナ型)、又はマイクロ波アンテナを介してマイ
クロ波の進行方向に垂直な全方向にマイクロ波を放射さ
せて(以下、同軸型)伝達させるようにしたマイクロ波
アプリケーターを配設し、更に、マイクロ波アプリケー
ター手段を、マイクロ波透過性部材で包含させ、且つそ
の内周壁には前記マイクロ波アプリケーター手段を接触
させないようにした状態で成膜室中に突入させ、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。
【0034】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、下述するところを
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。
【0035】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、その中途で前記帯状部材裏面に磁性材料を密着させ
、磁界により引き寄せられた帯状部材を湾曲させること
により、前記帯状部材を表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あるいは
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
垂直な一方向に指向性をもたせて、又はマイクロ波アン
テナを介してマイクロ波の進行方向に垂直な全方向にマ
イクロ波を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。
【0036】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。
【0037】そして、前記磁性材料は希土類、フェライ
ト系、アルニコ系、鉄−クロム−コバルト系からなる永
久磁石であり、該磁性材料を直接あるいは透磁性材料を
介して間接的に前記移動する帯状部材に密着し該帯状部
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
【0038】また、前記移動する帯状部材に密着し、該
帯状部材を湾曲させて前記成膜空間の側壁を形成する磁
性材料に設けられている冷却手段を用いて該帯状部材の
温度調整を行う。
【0039】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。
【0040】また、前記窓型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ようにす
る。
【0041】さらにまた、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
に残された間隙よりマイクロ波エネルギーを前記成膜空
間内に放射又は伝達するようにしても良いし、或いは、
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
両端面のうちいずれか一方より、前記成膜空間内に前記
プレーナ型マイクロ波アプリケーター手段を突入させて
マイクロ波エネルギーを前記成膜空間内に放射又は伝達
するようにしても良い。
【0042】前記窓型、プレーナ型、同軸型マイクロ波
アプリケーター手段より放射又は伝達されるマイクロ波
エネルギーは、前記成膜空間と前記窓型、プレーナ型、
同軸型アプリケーター手段との間に設けられたマイクロ
波透過性部材を介して前記成膜空間内に放射又は伝達す
るようにする。前記マイクロ波透過性部材には接触させ
ない範囲で、前記窓型、プレーナ型、同軸型マイクロ波
アプリケーター手段を前記帯状部材の幅方向とほぼ平行
となるように近接させて配設し、前記柱状の成膜空間内
にマイクロ波エネルギーを放射又は伝達するようにする
【0043】前記プレーナ型マイクロ波アプリケーター
手段からは、前記帯状部材の幅方向とほぼ同じ長さに均
一にマイクロ波エネルギーを放射又は伝達するようにす
る。
【0044】そして、前記マイクロ波透過性部材にて前
記窓型、プレーナ型、同軸型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。
【0045】また、前記窓型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。
【0046】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。
【0047】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。
【0048】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。
【0049】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更に前記帯状
部材裏面に磁性材料を密着させ、磁界により引き寄せら
れた帯状部材を湾曲させることにより、前記帯状部材を
表側壁とする柱状の成膜空間を形成し、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
方向又は垂直な一方向に指向性をもたせて、又はマイク
ロ波同軸線路を用いてマイクロ波の進行方向に対して垂
直な全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、前記マイクロ波アプリケーター手段から
、マイクロ波の進行方向に対して平行な方向又は垂直な
一方向に指向性をもたせて、又はマイクロ波同軸線路を
用いてマイクロ波の進行方向に対して垂直な全方向に放
射されるマイクロ波エネルギーを、前記成膜室内に透過
せしめ、且つ、該マイクロ波エネルギーによって前記成
膜室内に生起したマイクロ波プラズマから前記マイクロ
波アプリケーターと手段を分離するための分離手段と、
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で
ある。
【0050】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。
【0051】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。
【0052】本発明の装置において、前記分離手段は、
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
間に残された間隙にほぼ平行に近接させ、且つ、前記成
膜室の外側に配設しても良いし、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いずれか一
方より、前記成膜室内に前記帯状部材の幅方向とほぼ平
行に突入させても良い。
【0053】また、前記分離手段は、ほぼ円筒形であっ
ても良いし、又は、ほぼ半円筒形であっても良い。一方
、前記プレーナ型マイクロ波アプリケーター手段は、前
記分離手段の周壁から隔てて、且つ、前記分離手段の内
部に包含されるように配設させる。本発明の装置におい
て、前記分離手段には、冷却手段が設けられており、該
冷却手段としては、前記分離手段の内周面に沿って流れ
る空気流が好適である。
【0054】また、前記冷却手段は、前記分離手段の内
部に配設され前記分離手段との間に冷却媒体を流すこと
が出来る導管構造とすべく、前記分離手段と同心状に構
成されても良い。
【0055】本発明の装置において、前記窓型マイクロ
波アプリケーター手段の先端部分には、前記成膜室と前
記窓型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、前記窓型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。
【0056】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つ以上の前記窓型マイクロ波ア
プリケーター手段が配設される。
【0057】本発明の装置において、前記プレーナ型マ
イクロ波アプリケーター手段は、マイクロ波伝送用導波
管であるため、該導波管には、その長手方向にほぼ均一
に前記成膜室内へマイクロ波エネルギーをマイクロ波の
進行方向に対して垂直な一方向に指向性をもたせて放射
するために、実質的に方形の孔が開けてある。
【0058】なお、前記方形の孔は、前記導波管の片面
に少なくとも1つ以上開けられており、この孔よりマイ
クロ波が放射される構造となっている。
【0059】また、前記方形の孔を複数開ける場合には
、これらの孔を前記導波管の長手方向に間隙を隔てて配
設する。
【0060】また、前記方形の孔は、単一で縦横比の大
きい長方形であっても良く、その寸法は、マイクロ波の
1波長よりも大きい寸法で前記方形導波管の長手方向の
ほぼ全体の幅及び長さにほぼ等しくする。
【0061】そして、前記方形の孔より、前記導波管の
長手方向に対して、放射されるマイクロ波の少なくとも
1波長以上の長さでマイクロ波エネルギーを均一に放射
する構成とする。
【0062】また、前記方形の孔からほぼ均一な密度で
マイクロ波エネルギーを前記プレーナ型マイクロ波アプ
リケーターの全長に亘って確実に放射するように、前記
方形の孔にはシャッター手段が設けられる。
【0063】本発明の装置において、前記帯状部材を湾
曲させて形成する柱状の成膜室内に前記マイクロ波プラ
ズマを閉じ込める構成とする。
【0064】更に、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、エバネッセントマイク
ロ波エネルギーをマイクロ波の進行方向に対して垂直な
一方向に指向性をもたせて伝達させるようにしたマイク
ロ波アプリケーター手段と、前記マイクロ波アプリケー
ター手段から、マイクロ波の進行方向に対して垂直な一
方向に指向性をもって伝達されるエバネッセントマイク
ロ波エネルギーを、前記成膜室内に透過せしめ、且つ、
該エバネッセントマイクロ波エネルギーによって前記成
膜室内に生起したマイクロ波プラズマから前記マイクロ
波アプリケーター手段を分離するための分離手段と、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ガス供給手段と、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
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。
【0065】本発明の装置において、前記マイクロ波ア
プリケーター手段は、細長い遅波回路導波管であって、
前記成膜室内へ該遅波回路導波管はその長手方向にほぼ
均一にエバネッセントマイクロ波エネルギーを伝達する
ようなはしご状の構造を有する。
【0066】また、前記はしご状構造の長さは前記帯状
部材の幅方向の長さにほぼ等しくする。
【0067】そして、前記はしご状構造より、その長手
方向に伝達されるマイクロ波の少なくとも1波長以上の
長さでエバネッセントマイクロ波エネルギーを均一に伝
達する構造とする。
【0068】以下、本発明の方法について更に詳しく説
明する。
【0069】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。
【0070】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
るには、前記成膜室内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な
窓型マイクロ波アプリケーター手段あるいは、前記帯状
部材の幅方向に均一にマイクロ波エネルギーを放射又は
伝達し得るプレーナ型マイクロ波アプリケーター手段、
あるいはマイクロ波アンテナを介してマイクロ波の進行
方向に対して垂直な全方向にマイクロ波エネルギーを放
射し得る同軸型マイクロ波アプリケーター手段により前
記柱状の成膜空間内の両端面のいずれか一方もしくは両
方より、前記端面に垂直方向に配設するか、前記帯状部
材の幅方向とほぼ平行に突入させるか、又は、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に長手
方向に残された間隙とほぼ平行に近接させて配設するの
が望ましい。
【0071】いずれの場合においても、前記柱状の成膜
空間内に放射又は伝達されたマイクロ波エネルギーは前
記側壁を構成する帯状部材にて反射、散乱され前記成膜
空間内に一様に充満し、同時にガス供給手段にて導入さ
れた堆積膜形成用原料ガスに効率よく吸収されるため、
均一なマイクロ波プラズマを形成させることができる。 ただし、前記マイクロ波プラズマを安定して、再現性良
く生起させるためには、前記成膜空間内にマイクロ波エ
ネルギーを効率よく放射又は伝達させ、且つマイクロ波
エネルギーが前記成膜空間内からの漏洩が生じないよう
に配慮する必要がある。
【0072】たとえば、前者の場合においては、前記ア
プリケーター手段の突入されていない一方の端面及び前
記帯状部材の湾曲開始端形成手段と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等から
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、前記端面及び前記間隙等を導電性部材で密
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どで覆うことが望ましい。
【0073】前記成膜空間内にマイクロ波アプリケータ
ー手段を突入させるためにあたり、該マイクロ波アプリ
ケーター手段は前記側壁からほぼ等距離の位置に配され
ることが望ましいが、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。
【0074】また、後者の場合においては、マイクロ波
エネルギーが前記プレーナ型マイクロ波アプリケーター
手段から指向性をもって放射又は伝達される方向は、前
記帯状部材の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に向いていることが必要である。 そして、マイクロ波エネルギーを効率良く前記柱状の成
膜空間内に放射又は伝達せしめるためには、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残された間
隙の前記帯状部材の長手方向の開口幅の最小の寸法はマ
イクロ波の波長の好ましくは1/4波長以上、より好ま
しくは1/2波長以上とするのが望ましい。
【0075】また、前記間隙と前記マイクロ波アプリケ
ーター手段が配設される間隔を大きくしすぎた場合には
前記成膜空間内へのマイクロ波エネルギーの放射又は伝
達量が減少すると共に、放射又は伝達されたマイクロ波
エネルギーの閉じ込めが不十分となる場合がある。
【0076】ただし、前記マイクロ波エネルギーの放射
又は伝達方向と前記開口幅、及び前記間隙と前記マイク
ロ波アプリケーター手段との間隔とは前記柱状の成膜空
間内へマイクロ波エネルギーを効率良く供給する上で重
要な意味を持っているが相互に関係しあっているので最
も効率が上げられるように適宜調整、配置するのが好ま
しい。
【0077】なお、前記柱状の成膜空間の両端面からは
マイクロ波の漏洩がないように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
ングボード等で覆うことが望ましい。
【0078】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
の形状としては、前記成膜空間内に放射又は伝達された
マイクロ波エネルギーがほぼ均一に該成膜空間内に充満
す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。
【0079】本発明の方法において、前記湾曲開始端形
成手段と湾曲終了端形成手段とは前記移動する帯状部材
の長手方向に少なくとも2ヶ所配設され、前記帯状部材
を湾曲せしめ、該湾曲した帯状部材を側壁とした柱状の
成膜空間が形成される。
【0080】本発明によれば、前記湾曲した帯状部材の
外側に支持・搬送用磁性体を配設することにより磁界を
発生させ、この磁界により所望の湾曲形状を連続的に保
持することができる。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た
め、磁性材料を用いることにより前記帯状部材の中で生
起されるマイクロ波プラズマは安定性、均一性を保つこ
とができる。
【0081】具体的には板状もしくはシート状の前記磁
性体を前記湾曲した帯状部材の外側に沿った形で、ある
いは円柱状で回転可能な磁性体を前記湾曲開始端形成手
段及び前記湾曲終了端形成手段と平行な形で、さらには
前記板状もしくはシート状の磁性体と前記帯状部材の間
に円柱状で回転可能な磁気透過性のガイドローラーを配
設することにより帯状部材の周囲に磁界を発生させ、こ
の磁界により所望の湾曲形状を連続的に保持する様な支
持手段を設ければ良い。
【0082】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。
【0083】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が
、特にその排気される方向について制限はない。しかし
、その排気孔においては、その箇所からのマイクロ波の
漏洩がなく、且つ、原料ガスの排気は効率良くなされる
ように配慮される必要がある。勿論、複数の排気孔より
原料ガスの排気がなされる場合には、前記成膜空間内で
のガスの拡散、流型等がほぼ均一になされるようにする
のが好ましく、排気の数を制限したりしても良い。
【0084】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流量、前記成膜空間内の圧力、前
記成膜空間内へ放射又は伝達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、一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。
【0085】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均
一にマイクロ波エネルギーを放射又は伝達せしめるマイ
クロ波アプリケーター手段を具備させることによって、
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。
【0086】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、構造材としての機能を果たし
、堆積膜形成用の支持体をも兼ねており、且つ堆積膜形
成用の支持体は外側に配設された磁性体により支持され
ているようにした点にある。
【0087】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。
【0088】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、堆積膜形成用の原料ガ
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、堆積膜形成用の支持体と
して用いることもできる。
【0089】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。
【0090】一方、従来の堆積膜形成方法においては堆
積膜形成用の支持体は、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堆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
【0091】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、維持のための電極を兼ね
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。
【0092】一方、本発明の方法は、機能性堆積膜形成
用の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。
【0093】本発明の方法において、前記帯状部材を用
いて柱状の成膜空間の側壁を形成し、該柱状の成膜空間
内にマイクロ波エネルギーを前記帯状部材の幅方向に均
一に放射又は伝達させて、前記柱状の成膜空間内にマイ
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の成膜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、その移動方向に対して均一性の高い堆積膜
を形成することができる。
【0094】勿論、前記帯状部材が相当幅広のものであ
っても、前記マイクロ波アプリケーター手段からのマイ
クロ波エネルギーの放射又は伝達量がその長手方向に均
一に保たれる限り対応できる。
【0095】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
。例えば、前記成膜空間外のガス組成については、堆積
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まれれているのは勿論であるが、
前記成膜空間外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、H2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波長の
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、前記成膜空間の外部の圧
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生起しないような条件設定
ができる。
【0096】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。
【0097】本発明の方法において、前記プレーナ型マ
イクロ波アプリケーター手段から用いる帯状部材の幅方
向の長さに対して少なくともほぼ均一にマイクロ波の進
行方向に対して垂直な一方向に指向性をもたせてマイク
ロ波エネルギーを放射又は伝達させるせは漏れ波式又は
遅波回路式のうちいずれかの方式が好適に採用される。 いずれの方式においてもマイクロ波の放射又は伝達量は
マイクロ波の進行方向に対して均一となるように配慮す
る。また、前記プレーナ型マイクロ波アプリケーター手
段は、前記成膜空間内に生起するマイクロ波プラズマか
ら、マイクロ波透過性部材にて分離する。こうすること
によって、前記プレーナ型マイクロ波アプリケーター手
段から放射又は伝達されるマイクロ波エネルギーは外部
環境の変化によらずその長手方向に均一に保たれる。例
えば、前記分離手段の外周壁上に堆積膜が堆積しマイク
ロ波の絶対透過量が変化するような場合においても、少
なくとも長手方向でのマイクロ波プラズマの均一性は保
たれるわけであり、更に、前記分離手段を均一に効率良
く冷却できる構造とすることによって局部的なマイクロ
波の透過の不均一性をも回避できる。また、前記分離手
段の冷却さえ十分に行われるならば、相当の高パワープ
ロセスにも対応できる方法となる。
【0098】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。
【0099】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帯状部材上に捕獲し、
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。
【0100】更には、本発明のプレーナ型及び同軸型マ
イクロ波アプリケーター手段を用いることにより、前記
マイクロ波アプリケーター手段の長手方向に生起するマ
イクロ波プラズマの均一性が高められているため、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
プリケータ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。
【0101】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。
【0102】また、本発明のマイクロ波アプリケーター
手段を用い、その孔径や開口率を種々変化させることに
より、長手方向に亘って均一性の高いマイクロ波プラズ
マを生起させることができる。
【0103】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Oリング、ガスケット、ヘリコフレックス、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。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
、各々の装置にも設けて良い。
【0104】本発明の装置によれば、前記帯状部材の外
側に磁性材料を配設し希望の湾曲状態に保持することに
より、前記成膜室の外部の圧力が減圧状態でも加圧状態
の場合でも、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ことは最小限にとどめられる。
【0105】また、前記磁性材料による帯状部材の保持
方法以外の補助構造材としては、前記成膜室の側壁とぼ
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。
【0106】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。
【0107】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
メッ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。
【0108】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C
VD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−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、及びこれらの金属の薄板、樹脂シート等の
表面に異種材質の金属薄膜及び/又はSiO2,Si3
N4,Al2O3,AlN等の絶縁性薄膜をスパッタ法
、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0.01mm乃至5mm、より
好ましくは0.02mm乃至2mm、最適には0.05
mm乃至1mm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薄くしても所望の強度が得ら
れやすい。
【0109】また前記帯状部材の幅寸法については、本
発明のマイクロ波アプリケーター手段を用いる限りその
長手方向に対するマイクロ波プラズマの均一性が保たれ
るので特に制限はないが、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5cm
乃至200cm、より好ましくは10cm乃至150c
mであることが望ましい。
【0110】更に、前記帯状部材の長さについては、特
に制限されることはなく、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。
【0111】本発明によれば、前記湾曲した帯状部材の
外側に板状もしくはシート状の前記磁性体を前記湾曲し
た帯状部材の外側に沿った形で、あるいは支持・搬送可
能な形状で磁性体を前記湾曲開始端形成手段及び前記湾
曲終了端形成手段と平行な形で、さらには前記板状もし
くはシート状の磁性体と前記帯状部材の間に搬送可能な
形状の磁気透過性材料でできたガイドローラを配設する
ことにより磁界を発生させ、この磁界により所望の湾曲
形状を連続的に保持することができる。
【0112】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ため、磁性
材料を用いることにより前記帯状部材の中で生起される
マイクロ波プラズマは安定性、均一性を保つことができ
る。
【0113】前記支持・搬送用磁性材料及び磁気透過性
材料の形状については、好ましくは湾曲形状を形成する
にあたり、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
、横ズレ等生を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。
【0114】本発明によれば、前記支持・搬送用磁性材
料は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・搬送用磁性材料で前記帯状部材の温度を適宜調整す
ることが可能である。
【0115】しかるに、少なくとも一個以上設けられる
支持・搬送用磁性材料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・搬送用磁性材料には前記帯
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。
【0116】前記磁性材料は前記帯状部材の形成する放
電空間を変形させることなく保持した状態で、且つ前記
帯状を長手方向に配送しなければならないため磁性材料
の持つ保磁力は大きい方が望ましく、具体的には希土類
、フェライト系、アルニコ系、鉄−コバルト−ニッケル
系磁性材料が望ましい。
【0117】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、ほぼ円形状、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
プリケーター手段の中心軸に対してほぼ対称形であるこ
とが、堆積膜の均一性を高める上で望ましい。また、前
記湾曲部分の長さは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
積膜の膜厚を決定し、且つ、前記分離手段の前記マイク
ロ波プラズマに曝される周囲長との比において堆積膜形
成用原料ガスの利用効率が決定される。従って、前記湾
曲部分の長さは前記分離手段の周囲長の好ましくは5倍
以内、より好ましくは4倍以内に設定されることが望ま
しい。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/cm3)は用いられる原料ガスの種類
及び流量、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、一概に定義することは
困難である。
【0118】本発明の装置において、前記帯状部材が湾
曲して柱状を形成しなくとも、前記マイクロ波アプリケ
ーターの孔手段の向いている側に対向して水平又はやや
湾曲した形状で搬送されても特にマイクロ波プラズマの
放電条件等について支障をきたすようなことはない。
【0119】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Al,Ag,Pt,Au,Ni,Ti,M
o,W,Fe,V,Cr,Cu,ステンレス,真ちゅう
,ニクロム,SnO2,In2O3,ZnO,SnO2
−In2O3(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くことが望ましい。
【0120】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膜形成しておくことが望ま
しい。
【0121】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。
【0122】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、角推状等であって、且つ、その最大高
さ(Rmax)が好ましくは500μm乃至5000μ
m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。
【0123】本発明の装置における前記分離手段は、前
記成膜室に近接又は突入して配設され、前記成膜室内に
マイクロ波エネルギーを放射又は伝達するためのマイク
ロ波アプリケーター手段をその内側に包含する構造を有
するものである。従って、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絶え
得るような構造に設計される。具体的には、好ましくは
円筒形又は半円筒形であることが望ましく、他に全体的
に滑らかな曲面をもつ形状のものであってもよい。
【0124】また、前記分離手段の周壁の厚さは、用い
られる材質によって多少の差はあるが、概ね好ましくは
5μm乃至5cmであることが望ましい。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又は伝達
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
中へ透過させることができ、また、前記成膜室内への大
気の流入が生じ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。
【0125】前記分離手段が円筒形又は半円筒形である
場合にはその直径(内径)は、用いられるマイクロ波ア
プリケーター手段がその内側に包含され且つ該マイクロ
波アプリケーター手段が前記分離手段の内周壁に接する
ことがない必要最低限の寸法に設定されることが望まし
い。
【0126】また、前記分離手段において、前記マイク
ロ波アプリケーター手段が挿入される側と反対側の端部
にはマイクロ波閉じ込め手段もしくはダミーロードを設
けることが望ましい。前者の場合においては前記帯状部
材の端部から突出している部分のほとんどを金属、金網
等の導電性部材で覆い、アースすることが好ましく、特
に高パワーレベルでマイクロ波の整合に不都合が生じる
可能性がある場合には、後者の手段を設けることが好ま
しい。
【0127】更に、前記分離手段において、前記マイク
ロ波アプリケーター手段が挿入される側に突出している
部分についても金属、金網等の導電性部材で覆い、前記
導波管及び前記隔離容器等にアースすることが安全上好
ましい。
【0128】また、前記分離手段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。
【0129】具体的には、前記冷却手段は前記分離手段
の内周面に沿って流れる空気流であってもよいし、前記
分離手段とほぼ相似の形状で、前記分離手段の内部に同
心状に形成された囲いで前記分離手段との間に導管を構
成し、該導管に水、オイル、フレオンのような冷却流体
を流すものであっても良い。
【0130】一方、本発明の円筒形等の前記分離手段は
、普通の遅波回路式マイクロ波アプリケーターと一緒に
使用してもよく、その場合、前記遅波回路式マイクロ波
アプリケーターから伝送されるマイクロ波エネルギーは
エバネッセント波を介して前記成膜室内に結合するよう
になっている。このことにより、薄い肉厚の分離手段を
利用し、該分離手段を充分に低い温度まで冷却すること
で、比較的高いパア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分離手
段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させることができる。
【0131】また、本発明の装置において、前記分離手
段の外周面のうち少なくともマイクロ波プラズマ領域に
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、伝達される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、伝達量が減少し、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、形成される堆積膜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
分離手段に堆積される膜をドライエッチング、ウエット
エッチング、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。
【0132】特に、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ッチングが好適に用いら
れる。また、前記分離手段を真空保持のまま回転させ、
マイクロ波プラズマに曝された部分をマイクロ波プラズ
マ領域外へ移動させ、前記マイクロ波プラズマ領域とは
異なる領域で、堆積した膜を除去し、再びマイクロ波プ
ラズマ領域まで回転させて用いるといった連続的手法を
採用することもできる。更には、前記分離手段の外周面
に沿って、該分離手段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。
【0133】本発明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の内部に放射して、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
維持させることがができる構造を有するものである。具
体的には、末端部が開口端となっている導波管が好まし
く用いられる。該導波管としては、具体的には、円形導
波管、方形導波管、楕円導波管等のマイクロ波伝送用導
波管を挙げることができる。ここでは開口端とされるこ
とにより前記導波管の末端部において定在波がたつこと
を防止できる。一方、前記導波管の末端部は閉口端であ
っても特に支障をきたすことはない。
【0134】本発明の装置において、マイクロ波アプリ
ケーター用として好適に用いられる円形導波管の寸法と
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設計される。設計にあたっては、
前記円形導波管内での伝送ロスが少なく、又、なるべく
多量モードが発生しないように配慮されることが好まし
く、具体的には、EIAJ規格円形導波管等の他、2.
45GHz用の自社規格として、内直径90mm,10
0mmのもの等を挙げることができる。
【0135】なお、マイクロ波電源からのマイクロ波の
伝送は比較的入手し易い、方形導波管を使用することが
好ましいが、マイクロ波アプリケーターとして用いられ
る前記円形導波管への変換部ではマイクロ波エネルギー
の伝送ロスを最小限に抑えることが必要であり、具体的
には電磁ホーンタイプの方形、円形変換用導波管を用い
ることが好ましい。
【0136】また、本発明において、マイクロ波アプリ
ケーター用として好適に用いられる方形導波管の種類と
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JIS,EIAJ,IEC
,JAN等の規格品の他、2.45GHz用の自社規格
として、方形の断面の内径で幅96mm×高さ27mm
のもの等を挙げることができる。
【0137】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ート手段が好適
に用いられる。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パッシェ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、最大106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Ar,He,Ne,
Kr,Xe,Rn等の希ガス又はH2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、概ね図13及び図14に
示したような圧力勾配を形成するようにすれば良い。図
13及び図14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、ガスゲートはガス
ゲート中央部から両サイドの真空容器側へ流れ、図13
及び図14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。
【0138】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C
VD法、スパッタリング法及び反応性スパッタリング法
、イオンプレーティング法、光CVD法、熱CVD法、
MOCVD法、MBE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法及び類似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。
【0139】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易いも
のであれば用いることができる。また、安定した放電を
得るには発振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。
【0140】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。
【0141】以下、図面を用いて具体的処理方法につい
て説明する。
【0142】図23乃至図32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。
【0143】図23乃至図32において、1201a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
)、1201b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、その内部にはバイトン製ロ
ーラー1207a,1207b,切断刃1208a,1
208b,溶接治具1209a,1209bが収納され
ている。
【0144】即ち、図23は、通常成膜時の状態であり
、帯状部材1202が図中矢印方向に移動していて、ロ
ーラー1207a、切断刃1208a、及び溶接治具1
209aは帯状部材1202に接触していない。121
0は帯状部材収納容器(不図示)との接続手段(ガスゲ
ート)、1211は真空容器(不図示)との接続手段(
ガスゲート)である。
【0145】図24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1202を停止させ、ロ
ーラー1207a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1202及び帯状部材処理室120
1a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1208aを
図中矢印方向に動作させ帯状部材1202を切断する。 この切断刃1208aは機械的、電気的、熱的に帯状部
材1202を切断できるのもののうちのいずれかにより
構成される。
【0146】図25では、切断分離された帯状部材12
03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。
【0147】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。
【0148】図26では、新しい帯状部材1204が送
り込まれ、帯状部材1202と接続される工程を示して
いる。帯状部材1204と1202とはその端部が接せ
られ溶接治具1209aにて溶接接続される。
【0149】図27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1207aを帯状部材1202及び帯状部材
処理室(A)1201aの壁から離し、帯状部材120
2,1204を巻き取っている状態を示している。
【0150】次に、帯状部材の巻き取り側での動作を説
明する。
【0151】図28は、通常成膜時の状態であるが、各
治具は図23で説明したのとはほぼ対称に配置されてい
る。
【0152】図29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。
【0153】まず、帯状部材1202を停止させ、ロー
ラー1207b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1202及び帯状部材処理室120
1b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1208bを
図中矢印方向に動作させ、帯状部材1202を切断する
。この切断刃1208bは機械的、電気的、熱的に帯状
基体1202を切断できるもののうちいずれかにより構
成される。
【0154】図30では、切断分離された成膜工程終了
後の帯状部材1205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。
【0155】上述した切断及び巻き取り工程は帯状部材
収容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。
【0156】図31では、新しい巻き取りボビンに取り
付けられている予備巻き取り用帯状部材1206が送り
込まれ、帯状部材1202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1206と帯状部材120
2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1206と帯状部材1202とその端部から接せら
れ、溶接治具1209bにて溶接接続される。
【0157】図32で、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1207bを帯状部材1202及び帯状部材
処理室(B)1201bの壁から話し、帯状部材120
2,1206を巻き取っている状態を示している。
【0158】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、S
i,Ge,C等いわゆるa族半導体薄膜、SiGe,S
iC,SiSn等いわゆるa族合金半導体薄膜、GaA
s,GaP,GaSb,InP,InAs等いわゆる3
−5族化合物半導体薄膜、及びZnSe,ZnS,Zn
Te,CdS,CdSe,CdTe等いわゆる2−6族
化合物半導体薄膜等が挙げられる。
【0159】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、有
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。
【0160】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ができる。又、これ
らの原料化合物はHe,Ne,Ar,Kr,Xe,Rn
等の希ガス、及びH2,HF,HC等の希釈ガスと混合
して導入されても良い。
【0161】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制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。
【0162】前記堆積膜形成用原料ガス等は、前記帯状
部材及び前記分離手段で形成される柱状の成膜室内に配
設されたその先端部の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。
【0163】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、以下に述べる
3通りの方法により排気孔を設けることが望ましい。 (1)前記帯状部材を湾曲させる際に用いられる支持・
搬送用リングのうち最も端に設けられるものの両側面に
メッシュ又はパンチングボードを設け、ここからのガス
排気は可能とするが、マイクロ波の漏洩は防止する。た
だし、前記メッシュ又はパンチングボードの穴径は前記
柱状の成膜室内外での圧力差を生じめ、且つ、マイクロ
波の漏洩を防止するようなサイズであることが望ましい
。具体的には1つあたりの穴の最大径で好ましくは使用
されるマイクロ波の波長の1/2波長以下、より好まし
くは1/4波長以下で、開口率は好ましくは80%以下
、より好ましくは60%以下であることが望ましい。 勿論、この時前記帯状部材の湾曲開始端と湾曲終了端と
の間隙、又は帯状部材の湾曲開始端及び湾曲終了端と前
記分離手段との外周壁とで形成される隙間(スリット)
より同時に排気されても良いが、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1/2波長以下、より好ましくは1/4波長以下であ
ることが望ましい。(2)前記帯状部材を湾曲させる際
に用いられる支持・搬送用リングのうち最も端に設けら
れるものの両側面に薄板を設け、ここからのガス排気及
びマイクロ波の漏洩はないようにする。そして、前記帯
状部材の湾曲開始端と湾曲終了端との間隙、又は帯状部
材の湾曲端と前記分離手段の外周壁とで形成される隙間
(スリット)のみからガス排気を行う。ただし、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1/2波長以下、より好ましくは1/
4波長以下でるあることが望ましい。(3)前記支持・
搬送用リンクの両側面に(1)及び(2)に記載のメッ
シュ又はパンチングボード、及び薄板のいずれか1つず
つ設ける。すなわち(I)と(2)の両者を合わせた方
法が挙げられる。前記メッシュ、パンチングボード、薄
板ともに前記支持・搬送用リングと同様の材質及び表面
処理を施されたものであることが望ましい。
【0164】
【実施例】以下、図面を用いて本発明の具体的装置例を
挙げて本発明の装置について説明するが、本発明はこれ
によって何ら限定されるものではない。
【0165】■装置例1(A)図1に発明のマイクロ波
プラズマCVD装置の模式的透視概略図を示した。
【0166】101(A)は帯状部材であり、支持・搬
送用ローラー102(A)、103(A)及び支持・搬
送用リング104(A)、105(A)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(A)を連続的に形成する。106
(A)は帯状部材101(A)の形成する成膜空間を保
持し且つ、加熱又は冷却するための温度制御機構付磁性
体であり、各々独立に温度制御がなされる。
【0167】本装置例において、マイクロ波アプリケー
ター107(A)、108(A)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10
9(A)、110(A)が各々設けられていて、また、
方形導波管111(A),112(A)が、各々支持・
搬送用ローラーの中心軸を含む面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面
が平行とならぬように配設されている。なお、図1にお
いて、説明のためにマイクロ波アプリケーター107(
A)は支持・搬送用リング104(A)から切り離した
状態を示しあるが、堆積膜形成時には、図中矢印方向に
配設される。
【0168】113(A)はガス導入管、114(A)
は排気管であり、不図示の排気ポンプに接続されている
。115(A)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
【0169】支持・搬送用ローラー102(A)、10
3(A)には、搬送送度検出機構、張力検出調整機構(
いずれも不図示)が内蔵され、帯状部材101(A)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。
【0170】導波管111(A)、112(A)には不
図示のマイクロ波電源が接続されている。
【0171】図4にマイクロ波アプリケーター手段10
7(A),108(A)を具体的に説明するための断面
模式図を示した。
【0172】200(A)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208(A)を介してマイクロ波が伝送
される。
【0173】201(A),202(A)はマイクロ波
透過性部材であり、メタルシール212(A)及び固定
用リング206(A)を用いて、内筒204(A)、外
筒205(A)に固定されており、真空シールがされて
いる。また内筒204(A)と外筒205(A)との間
には冷却媒体209(A)が流れるようになっており、
一方の端はOリング210(A)でシールされていて、
マイクロ波アプリケーター200(A)全体を均一に冷
却するようになっている。冷却媒体209(A)として
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(A)にはマイク
ロ波整合用円板203(A)が固定されている。外筒2
05(A)には溝211(A)の加工されたチョークフ
ランジ207(A)が接続されている。また、213(
A),214(A)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。
【0174】本装置例において、内筒204(A)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、カットオフ周波数
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(A)の内側の形状は角柱状であっても良い。
【0175】■装置例1(B)図2に本発明のマイクロ
波プラズマCVD装置の模式的概略図を示した。
【0176】101(B)は帯状部材であり、支持・搬
送用ローラー102(B),103(B)及び支持・搬
送用リング104(B),105(B)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
る。106(B),107(B)は帯状部材101(B
)の形成する成膜空間を保持し且つ、加熱又は冷却する
ための温度制御機構付磁性体であり、各々独立に温度制
御がなされる。
【0177】108(B)はマイクロ波アプリケーター
であり、分離手段109(B)によって、マイクロ波プ
ラズマ領域113(B)から分離されている。110(
B)はマイクロ波漏洩防止用金属筒、111(B)はマ
イクロ波漏洩防止用金網、112(B)はガス導入管で
ある。114(B),115(B)はマイクロ波漏洩防
止用金網であり、マイクロ波プラズマ領域113(B)
は、帯状部材101(B)の湾曲部分を側壁とした成膜
室内に閉じ込められている。マイクロ波プラズマ領域1
13(B)内は不図示の排気装置により、分離手段10
9(B)と搬送用ローラー102(B),103(B)
との間隙、及び/又はマイクロ波漏洩防止用金網114
(B),115(B)を介して排気される。
【0178】図5にマイクロ波アプリケーター108(
B)として用いられるマイクロ波アプリケーター手段2
01(B)の具体的概略図を示した。
【0179】円形導波管202(B)は末端部203(
B)を有し、その片面には複数の(ここでは例えば5個
)間隔をおいて配置された孔204(B)乃至208(
B)が開けられていて、図中矢印方向からマイクロ波が
進行して来る。ここでは一例として孔205(B)は導
波管202(B)と同様の材質の蓋で塞いだ様子を示し
ている。このようにいくつかの孔を開けたり、閉じたり
することによって導波管202(B)の長手方向に放射
されるマイクロ波エネルギーの均一化がなされる。
【0180】■装置例2 本装置例では、装置例1(B)で示した装置を隔離容器
中に配設した場合の装置例を挙げることができる。図1
0にその模式的概略図を示した。400は隔離容器であ
り、その内部は排気孔419より不図示の排気ポンプを
用いて真空にすることができる。401,402は固定
用フランジであり、隔離容器400の両壁を貫いて突出
している分離手段109を固定している。固定用フラン
ジ401,402は隔離容器400と同様ステンレス綱
のような適当な耐腐蝕性材料で作製されているのが好ま
しく、隔離容器400とは着脱自在の構造であることが
好ましい。固定用フランジ401は連結フランジ404
に取り付けられている。連結フランジ404は隔離容器
400の側壁に直接取り付けられており、ここでは円筒
形の分離手段109の外周面とほぼ同じ広がりをもつ開
口部405が開けられ、前記分離手段109が挿入でき
るようになっている。また、固定用フランジ401には
少なくとも2本のOリング406,407が取り付けら
れ、隔離容器400内の真空雰囲気を外気から分離して
いる。ここで、Oリング406,407の間には冷却用
溝408が設けてあり、これを通って例えば水のような
冷媒を循環させ、Oリング406,407を均一に冷却
することができる。Oリング用の材質としては例えばバ
イトン等の100℃以上の温度にてその機能を果たすも
のが好ましく用いられる。ここで、Oリングの配設され
る位置としてはマイクロ波プラズマ領域から十分に離れ
た所が好ましく、このことによりOリングが高温で損傷
を受けないようにすることができる。
【0181】110は金属筒であり、その開口端部40
9には金網111が取り付けられ、また、アース用フィ
ンガー410によって、前記固定用フランジ401と電
気的接触を保ち、これらの構造によってマイクロ波エネ
ルギーの外部への漏洩を防止している。金網111は分
離手段109の冷却用空気が流れ出る役割をも有してい
る。なお、開口端部409にはマイクロ波吸収用のダミ
ーロードを接続しても良い。これは特に高パワーレベル
でのマイクロ波エネルギーの漏洩が起こるような場合に
有効である。
【0182】隔離容器400には、先に説明した固定用
フランジ401の取り付けられた側壁と対向する側壁に
分離手段と同様に固定するための固定用フランジ402
が取り付けられている。411は連結フランジ、412
は開口部、413,414はOリング、415は冷却用
溝、416は金属筒、417はアース用フィンガーであ
る。418は連結板であり、マイクロ波アプリケーター
手段108とマイクロ波電源と方形、円形変換用導波管
403との連結を行うとともに、ここでのマイクロ波エ
ネルギーの漏れのない構造であることが好ましく、例え
ばチョークフランジ等を挙げることができる。更に、方
形、円形変換用導波管403は方形導波管421と接続
フランジ420を介して接続されている。
【0183】図11には、本装置例における帯状部材1
01の搬送機構の側断面図を模式的に示した。
【0184】ここでの配置は、分離手段109の外周面
に少なくとも2ケ所の近接点を有し、円形導波管202
に開けられた孔208の向いている側に対してほぼ円柱
状に湾曲させた場合を示してある。円筒状を保持するた
めに支持・搬送用ローラー102,103及び支持・搬
送用リング104(105)が用いられている。ここで
、支持・搬送用リング104(105)の幅は、用いる
帯状部材の幅に対してできるだけ比率の小さいものを用
いることが、基板上に堆積される膜の有効利用効率を高
めることとなる。何故なら、基板上に堆積するべき膜が
この支持・搬送用リング104(105)に堆積してし
まうからである。
【0185】また、支持・搬送用リング104,105
の両端面にはマイクロ波プラズマ領域の閉じ込め用の金
網又は薄板501,501が(片側は不図示)取り付け
られていることが好ましく、そのメッシュ径は用いられ
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波長以下で、且つ、この面からの排気
がなされる場合には、原料ガスの透過が確保できる程度
のものであることが望ましい。
【0186】また、基板温度制御機構をもつ帯状部材1
01を保持するための円柱状磁性材料106は帯状部材
101がマイクロ波プラズマ領域を通過する間、その温
度を一定に保ちつつ成膜空間の歪を最小限にとどめるた
めのものであり、ある程度の磁界を保ちつつ、成膜条件
における基板温度でも減磁せず、加熱及び/又は冷却の
いずれも可能な手段であることが望ましい。また、磁性
材料106と帯状部材101熱交換率を上げるため、直
接接することにより減磁が避けられない場合には、磁性
材料107と帯状部材101との間に磁気透過性で円柱
状で回転可能な冷却部材108を配置してもよい。一般
的に、マイクロ波プラズマに曝されるところは温度上昇
がしやすく、用いる帯状部材の種類、厚さによってその
上昇の温度が変わるので適宜制御される必要がある。
【0187】更に、分離手段109の外周面と帯状部材
101との近接点における間隔L1及びL2は、ここか
らのマイクロ波エネルギーの漏洩を防止し、マイクロ波
プラズマ領域を湾曲形状内に閉じ込めるために少なくと
も放射されるマイクロ波プラズマ領域を湾曲形状内に閉
じ込めるためには少なくとも放射されるマイクロ波の波
長の1/2波長よりも短く設定されるのが好ましい。
【0188】ただし、前記帯状部材101の湾曲開始端
と湾曲終了端との間隔L3はマイクロ波アプリケーター
201から放射されるマイクロ波エネルギーが前記帯状
部材101で形成される湾曲形状領域内へ効率良く放射
されるために、放射されるマイクロ波の波長の1/4波
長よりも長く設定されることが望ましい。
【0189】前記孔208から放射されるマイクロ波エ
ネルギーは指向性をもっており該孔208の向いている
側に対してほぼ垂直方向に放射されるので、その放射方
向は少なくとも前記間隔L3の方にほぼ垂直に向いてい
ていることが好ましい。
【0190】ガス導入管112には、ほぼ均一にガス放
出が行われる配置及び穴径で孔が開けられている。また
、ガス導入管が前記湾曲形状内に設置される位置はその
範囲内であれば特に制限されることはない。
【0191】■装置例3 次に、図2に示した装置において、図6に示したマイク
ロ波アプリケーター手段301を用いた場合を挙げるこ
とができる。
【0192】円形導波管302には、開口端303及び
一つの細長い方形の孔が304が加工されていて、図中
矢印方向よりマイクロ波が進行して来る。該孔304は
用いるマイクロ波の1波長よりも大きく、円形導波管3
02の片面のほぼ全面にわたって開けられている。開口
端303は定在波がたつことを避けるために設けてある
が、シールされていても特に支障はない。この構造とす
ることによってマイクロ波エネルギーを孔304の全面
から放射させることができるが、特にマイクロ波電源に
近い側の孔の端でマイクロ波エネルギーの集中度は最大
となる。従って、連結部305によって円形導波管30
2に取り付けた少なくとも1つのシャッター306を用
いてその集中度を調整することができる。該シャッター
306の好ましい形状の例としては図7乃至図9に示す
ごとく短冊状、台形状、及び短冊又は台形の一辺上を半
月状等に切り欠いた形状等のものが挙げられる。
【0193】連結部305はシャッター306のマイク
ロ波電源に近い側に開けられた溝307、固定用ピン3
08で構成される。また、前記孔304の周囲にはガラ
ス又はテフロン等で作製された絶縁体309が配設され
ている。これらは、シャッター306が連結部305で
のみ導波管302と接触させるためである。ここで、一
部シャッター306と導波管302との間に接触子を設
けた場合にこれはアーク接触子となる。
【0194】■装置例4,5 本装置例においては、装置例1(B)及び2(B)にお
いて図12に示した側断面図のごとく、帯状部材101
と分離手段109とを配置にした場合を挙げることがで
きる。
【0195】ここでの配置は、分離手段109の外周面
に沿って帯状部材101を同心状に湾曲させた場合を示
している。ここで支持・搬送用リング104,105の
両側面には、マイクロ波プラズマ領域の閉じ込め用の金
網502,502´(片側は不図示)が取り付けらてい
るのが好ましく、そのメッシュは用いられるマイクロ波
の波長の好ましくは1/2波長以下、より好ましくは1
/4波長以下で、且つ原料ガスの透過が確保できる程度
のものであることが望ましい。
【0196】更に、帯状部材101の湾曲開始端と湾曲
終了端における前記帯状部材101の面間隔L4は、こ
こからのマイクロ波エネルギーの漏洩を防止し、マイク
ロ波プラズマ領域を湾曲形状内に閉じ込めるために少な
くとも放射されるマイクロ波の波長の1/2波長よりも
短く設定されることが必要である。
【0197】なお、前記分離手段109と前記帯状部材
101との相対的配置は同心状であることが好ましいが
、前記分離手段109が前記帯状部材101の湾曲形状
内に包まれて配置される限り放射されるマイクロ波エネ
ルギーは前記湾曲形状内に閉じ込められるため特に支障
はなく、また、孔208の向けられる方向は特に限定さ
れない。
【0198】また、ガス導入管112は前記分離手段1
09と前記帯状部材101とで囲まれる領域内に配置さ
れることが望ましい。
【0199】■装置例6,7 装置例4,5において、マイクロ波アプリケーター20
1を、装置例2で用いたマイクロ波アプリケーター30
1に変えた以外は構成としたものを挙げることができる
【0200】■装置例8〜11 装置例1(B),2,4及び5において、マイクロ波ア
プリケーター201を不図示の遅波回路式のマイクロ波
アプリケーターを用いた以外は同様の構成ものを挙げる
ことができる。
【0201】■装置例12 本装置例では、図15及び図16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701及び702をガスゲート721及び722を
用いて接続した装置を挙げることができる。
【0202】703は帯状部材の送り出し用ボビン、7
04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。706,707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。7
12,713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。707,708,709は排
気量調整用のスロットルバルブ、710,711,72
0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。714,715圧力計、また、716,7
17はゲートガス導入管、718,719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。723は
帯状部材101を側壁として成膜室である。
【0203】■装置例13 本装置例では図17に示したごとく、装置例12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による堆積膜形成用の隔離容器400−a,400−
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。
【0204】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400中で用いられたものと同様の効果
を有する機構である。
【0205】801,802,803,804各々ガス
ゲート、805,806,807,808は各々ゲート
ガス導入管、809,810,811,812は各々ゲ
ートガス排気管である。
【0206】■装置例14,15 装置例12及び13においてマイクロ波アプリケーター
201を装置例3で用いたマイクロ波アプリケーター3
01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。
【0207】■装置例16,17 装置例12及び13おいてマイクロ波アプリケーター2
01を不図示の遅波回路式のマイクロ波アプリケーター
を用いた以外は同様の構成のものを挙げることできる。
【0208】■装置例18 本装置例では図18に示したごとく、装置例12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。
【0209】ここで、901,902は真空容器、90
3,904はRF印加用カソード電極、905,906
はガス導入管兼ヒーター、907,908は基板加熱用
ハロゲンランプ、909,910はアノード電極、91
1,912は排気管である。
【0210】■その他の装置例 例えば装置例13において、堆積膜形成用の隔離容器4
00,400−a,400−bで上述した種々のマイク
ロ波アプリケーターを組み合わせて取り付けた装置。
【0211】また、装置例13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。
【0212】また、装置例12及び13で前記帯状部材
とマイクロ波アプリケーターの配置を装置例4及び5で
挙げたのと同様の配置とした装置、等を挙げることがで
きる。
【0213】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
図20乃至図22に示す。
【0214】図20に示す例は、支持体1101上に下
部電極1102、n型半導体層1103、i型半導体層
1104、p型半導体層1105、透明電極1106及
び集電電極1107をこの順に堆積形成した光起電力素
子1100である。なお、本光起電力素子では透明電極
1106の側より光の入射が行われることを前提として
いる。
【0215】図21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p
in接合型光起電力素子1111、1112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11
13である。1101は支持体であり、下部電極110
2、n型半導体層1103、i型半導体層1104、p
型半導体層1105、n型半導体層1108、i型半導
体層1109、p型半導体層1110、透明電極110
6及び集電電極1107がこの順に積層形成され、本光
起電力素子では透明電極1106の側より光の入射が行
われることを前提としている。
【0216】図23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p
in接合型光起電力素子1120、1121、1123
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1124である。
【0217】1101は支持体であり、下部電極110
2、n型半導体層1103、i型半導体層1104、p
型半導体層1105、n型半導体層1114、i型半導
体層1115、p型半導体層1116、n型半導体層1
117、i型半導体層1118、p型半導体層1119
、透明電極1106及び集電電極1107がこの順に積
層形成され、本光起電力素子では透明電極1106の側
より光の入射が行われることを前提としている。
【0218】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。
【0219】以下、これらの光起電力素子の構成につい
て説明する。
【0220】支持体 本発明において用いられる支持体1101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
用いられるが、磁性材料により保持させるため常磁性体
が用いられる。
【0221】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、該基板を用いることに
より、作製される太陽電池の、強度向上、運搬スペース
の低減等が図れる。
【0222】電極 本発明の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
層を挟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。)。
【0223】これらの電極について以下に詳しく説明す
る。
【0224】(k)下部電極 本発明において用いられる下部電極1102としては、
図20乃至図22のような層構成の場合には支持体11
01とn型半導体層1103との間に設けられる。しか
し、支持体1101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11
01が導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極
1102を設置してもよい。
【0225】また、支持体1101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1101とn型半導体層1103との間に下部電極
1102が設けられる。
【0226】電極材料としては、Ag,Au,Pt,N
i,Cr,Cu,Al,Ti,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、形成された金属薄膜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。
【0227】下部電極1102とn型半導体層1103
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1102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1
102と透明電極1106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。
【0228】(l)上部電極(透明電極)本発明におい
て用いられる透明電極1106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SnO2,
In2O3,ZnO,CdO,Cd2SnO4,ITO
(In2O3+SnO2)などの金属酸化物や、Au,
Al,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。透明電極は図20乃至図22に
おいてはp型半導体層1105層の上に積層され、図2
1においては基板1101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。
【0229】(m)集電電極 本発明において用いられる集電電極1107は、透明電
極1106の表面抵抗値を低減させる目的で透明電極1
106上に設けられる。電極材料としてはAg,Cr,
Ni,Al,Ag,Au,Ti,Pt,Cu,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。
【0230】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。
【0231】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。
【0232】i型半導体層 本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−Si:H,A−S
i:F,A−Si:H:F,A−SiC:H,A−Si
C:F,A−SiC:H:F,A−SiGe:H,A−
SiGe:F,A−SiGe:H:F,poly−Si
:H,poly−Si:F,poly−Si:H:F等
いわゆるa族及びa族合金系半導体材料の他、−c族及
び、−b族のいわゆる化合物半導体材料等が挙げられる
【0233】p型半導体層及びn型半導体層本光起電力
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i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。
【0234】〔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及び帯状部材と分離手段との相対的
位置関係等について検討するため、以下に述べる実験を
行った。
【0235】実験例1 本実験例においては、装置例1(A)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(A),11
2(A)の取り付け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。
【0236】図3に方形導波管111(C),112(
C)の取り付け角度の説明用の模式的断面概略図を示し
た。
【0237】実線で示した方形導波管111(C)と点
線で示した方形導波管とは成膜室116(C)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(C
)は図面手前側、方形導波管112(C)は奥側に配設
されている。Oは湾曲形状の中心であり、A−A′は支
持・搬送用ローラー102(C)と103(C)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(C)の長辺を含む
面に平行な面B−B′とH−H′とのなす角度をθとし
、これを方形導波管111(C)の取り付け角度とする
。また、方形導波管112(C)の長辺を含む面に平行
な面C−C′とH−H′とのなす角度をθ2とし、これ
を方形導波管112(C)の取り付け角度とする。 ここで、方形導波管111(C),112(C)の取り
付け角度θ1,θ2が各々180°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180°以下の場合と同等である。 勿論、θ1とθ2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。
【0238】本発明において、支持・搬送用ローラー1
02(C),103(C)とで限定される帯状部材の湾
曲端間距離を間隙Lと定義する。
【0239】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θ1,θ2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。
【0240】なお、マイクロ波の漏洩度は支持・搬送用
ローラー102(C),103(C)の間隙部分より5
cm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。
【0241】評価結果は第2表に示すとおりであった。
【0242】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け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、θ1及び/又はθ2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、1
5°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
、θ1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かわらず、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(C)を
静止させた場合及び1.2m/min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。
【0243】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。
【0244】実験例2〜8 本実験例においては、実験例1と同様、装置例1(A)
で示した装置を用い、図3で示した支持・搬送用ローラ
ー102(C),103(C)の間隙L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。
【0245】間隙L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、方形導波管の取り付け角度θ1,θ2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L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(C)の表面温度
が250℃となるように温度制御機構付帯状部材保持用
磁性体106を動作させ、帯状部材の搬送速度は35c
m/minとした。
【0246】第3表に、放電状態、膜厚分布等を評価し
た結果を示した。
【0247】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20点ごとに測定し、そ
の分布を評価した。
【0248】これらの結果から、排気ポンプの能力調整
は行われず、間隙L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、方形導波管の取り付け角度を
実験例1においてマイクロ波の漏れが起らなかった配置
にしても、間隙L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Lか
らのマイクロ波漏れが少なくなるのは間隙L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。
【0249】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/se
c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。
【0250】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L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。
【0251】実験例9〜17 装置例1(B)で示した構成の装置において、搬送用リ
ング104(B),105(B)の側を排気孔とし、不
図示の排気ポンプに接続し、第4表に示す種々の導波管
及び孔加工寸法のマイクロ波アプリケーターを用い、ま
た、第5表に示すマイクロ波プラズマ放電条件にて、プ
ラズマの安定性等について実験、評価を行った。評価結
果を第6表に示す。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/min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
【0252】実験例18〜26 装置例5で示した構成の装置において、帯状部材とマイ
クロ波アプリケーターとの配置を図12のごとく配置し
た装置を用い、第4表に示した種々の導波管及び孔加工
寸法のマイクロ波アプリケーターを用い、また、第7表
に示すマイクロ波プラズマ放電条件にて、プラズマの安
定性等について実験、評価を行った。
【0253】評価結果を第8表に示す。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/min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。
【0254】実験例27〜36 装置例3で示した構成の装置において、搬送用リング1
04、105の側を排気孔とし、不図示の排気ポンプに
接続し、第9表に示す種々の導波管及び孔、シャッター
加工寸法のものを用い、また、第5表に示すマイクロ波
プラズマ放電条件にて、プラズマの安定性等について実
験、評価を行った。評価結果を第10表に示す。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/min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。
【0255】実験例37〜46 装置例7で示した構成の装置において、第9表に示した
種々の導波管及び孔、シャッター加工寸法のマイクロ波
アプリケーターを用い、また、第7表に示すマイクロ波
プラズマ放電条件にて、プラズマの安定性などについて
実験、評価を行った。
【0256】評価結果を第11表に示す。なお、この放
電実験においては帯状部材を静止させた場合及び1.2
m/min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。
【0257】実験例47〜 本実験例においては、実験例5と同様、装置例1(A)
で示した装置を用い、第1表に示す条件で図3で示した
帯状部材101(C)保持及び加熱用の円柱状ローラー
106(C)を第12表に示す通常の金属類もしくはセ
ラミクス等を用いた場合と、磁性材料ローラーを用いさ
らにはその材質を変えたときで、放電の安定性及び、温
度分布むらがどう変わるかを調べた。
【0258】温度分布については表面温度計にて、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20点ごとに測
定し、その分布を評価した。また放電状態については帯
状部材の作る隙間の向い側にのぞき窓を設け評価した。
【0259】評価結果を第13表に、温度及び膜厚分布
にむらがほとんどみられない場合◎、数%のむらがみら
れる場合○、10%以上みられる場合△、かなりむらが
ある場合×として示す。
【0260】なお、帯状部材101の表面温度が250
℃となるように帯状部材保持用ローラー106により温
度制御を行い、帯状部材の搬送速度は35cm/min
とした。
【0261】◇比較実験例1〜4 実験例10、15、29及び33において、第5表に示
したマイクロ波プラズマ放電条件のうち、他の条件は変
えず第14表に示すように圧力のみを種々変化させて、
その時のプラズマの状態を安定性、均一性等の観点で評
価した。評価について、最も安定した状態が得られた場
合を◎、やや安定性、均一性に欠けるものの実用上問題
のない場合を○、安定性、均一性に欠け実用上問題のあ
る場合を△、全く放電をしなかったり、異常放電等があ
って実用的でない場合を×としてそれぞれランクづけし
、第14表中にそれらの評価結果を示した。
【0262】これからわかるように、比較的広い圧力範
囲において安定して、均一なマイクロ波プラズマが形成
されることがわかる。
【0263】なお、これらの結果は前記帯状部材が静止
している場合でも、1.5m/minの搬送速度で搬送
している時でも特に変化は認められなかった。
【0264】◇比較実験例5〜8 実験例10、15、29及び33において、第5表に示
したマイクロ波プラズマ放電条件のうち、他の条件は変
えず第15表に示すようにマイクロ波電力のみを種々変
化させて、その時のプラズマの状態を安定性、均一性等
の観点で評価し、最も安定した状態が得られた場合を◎
、やや安定性、均一性に欠けるものの実用上問題のない
場合を○、安定性、均一性に欠け実用上問題のある場合
を△、全く放電をしなかったり、異常放電等があって実
用的でない場合を×としてランクづけし、第15表中に
それらの評価結果を示した。
【0265】これからわかるように、比較的広いマイク
ロ波電力範囲において安定して、均一なマイクロ波プラ
ズマが形成されることがわかる。
【0266】なお、これらの結果は前記帯状部材が静止
している場合でも、1.5m/minの搬送速度で搬送
している時でも特に変化は認められなかった。
【0267】◇比較実験例9〜12 実験例10、15、29及び33において、第5表に示
したマイクロ波プラズマ放電条件のうち、他の条件は変
えず第16表に示すようにL1,L2のみを種々変化さ
せて、その時のプラズマの状態を安定性、均一性等の観
点で評価し、最も安定した状態が得られた場合を◎、や
や安定性、均一性に欠けるものの実用上問題のない場合
を○、安定性、均一性に欠け実用上問題のある場合を△
、全く放電をしなかったり、異常放電等があって実用的
でない場合を×としてランクづけし、第16表中にそれ
らの評価結果を示した。
【0268】これからわかるように、L1,L2の少な
くとも一方がマイクロ波波長の1/4波長よりも大きい
場合にはマイクロ波プラズマがチラついたり、マイクロ
波の漏れが大きくなるが、いずれも1/4波長以下であ
る場合においては安定して、均一なマイクロ波プラズマ
が形成されることがわかる。
【0269】なお、これらの結果は前記帯状部材が静止
している場合でも、1.5m/minの搬送速度で搬送
している時でも特に変化は認められなかった。
【0270】◇比較実験例13〜16 実験例10、15、29及び33において、第5表に示
したマイクロ波プラズマ放電条件のうち、他の条件は変
えず第17表に示すようにL3のみを種々変化させて、
その時のプラズマの状態を安定性、均一性等の観点で評
価し、最も安定した状態が得られた場合を◎、やや安定
性、均一性に欠けるものの実用上問題のない場合を○、
安定性、均一性に欠け実用上問題のある場合を△、全く
放電をしなかったり、異常放電等があって実用的でない
場合を×としてランクづけし、第17表中にそれらの評
価結果を示した。
【0271】これからわかるように、L3がマイクロ波
の波長の1/2波長以下では放電が不安定となるが、1
/2波長以上においては安定して、均一なマイクロ波プ
ラズマが形成されることがわかる。
【0272】ただし、L1,L2を1/4波長よりも大
きく且つ、L3が大きすぎる場合には、マイクロ波の漏
れが大きく、放電も不安定であった。
【0273】なお、これらの結果は前記帯状部材が静止
している場合でも、1.5m/minの搬送速度で搬送
している時でも特に変化は認められなかった。
【0274】◇比較実験例17〜20 実験例10、15、29及び33において、第5表に示
したマイクロ波プラズマ放電条件のうち、他の条件は変
えず第18表に示すように湾曲形状の内直径のみを種々
変化させて、その時のプラズマの状態を安定性、均一性
等の観点で評価し、最も安定した状態が得られた場合を
◎、やや安定性、均一性に欠けるものの実用上問題のな
い場合を○、安定性、均一性に欠け実用上問題のある場
合を△、全く放電をしなかったり、異常放電等があって
実用的でない場合を×としてランクづけし、第18表中
にそれらの評価結果を示した。
【0275】これからわかるように、比較的大きな内直
径まで安定して、均一なマイクロ波プラズマが形成され
ることがわかる。
【0276】なお、これらの結果は前記帯状部材が静止
している場合でも、1.5m/minの搬送速度で搬送
している時でも特に変化は認められなかった。
【0277】◇比較実験例21〜24 実験例19、26、38及び45において、第7表に示
したマイクロ波プラズマ放電条件のうち、他の条件は変
えず第19表に示すように圧力のみを種々変化させて、
その時のプラズマの状態を安定性、均一性等の観点で評
価し、最も安定した状態が得られた場合を◎、やや安定
性、均一性に欠けるものの実用上問題のない場合を○、
安定性、均一性に欠け実用上問題のある場合を△、全く
放電をしなかったり、異常放電等があって実用的でない
場合を×としてランクづけし、第19表中にそれらの評
価結果を示した。
【0278】これからわかるように、比較的広い圧力範
囲において安定して、均一なマイクロ波プラズマが形成
されることがわかる。
【0279】なお、これらの結果は前記帯状部材が静止
している場合でも、1.5m/minの搬送速度で搬送
している時でも特に変化は認められなかった。
【0280】◇比較実験例25〜28 実験例19、26、38及び45において、第7表に示
したマイクロ波プラズマ放電条件のうち、他の条件は変
えず第20表に示すようにマイクロ波電力のみを種々変
化させて、その時のプラズマの状態を安定性、均一性等
の観点で評価し、最も安定した状態が得られた場合を◎
、やや安定性、均一性に欠けるものの実用上問題のない
場合を○、安定性、均一性に欠け実用上問題のある場合
を△、全く放電をしなかったり、異常放電等があって実
用的でない場合を×としてランクづけし、第20表中に
それらの評価結果を示した。
【0281】これからわかるように、比較的広いマイク
ロ波電力範囲において安定して、均一なマイクロ波プラ
ズマが形成されることがわかる。
【0282】なお、これらの結果は前記帯状部材が静止
している場合でも、5m/minの搬送速度で搬送して
いる時でも特に変化は認められなかった。
【0283】◇比較実験例29〜32 実験例19、26、38及び45において、第7表に示
したマイクロ波プラズマ放電条件のうち、他の条件は変
えず第21表に示すようにL4のみを種々変化させて、
その時のプラズマの状態を安定性、均一性等の観点で評
価し、最も安定した状態が得られた場合を◎、やや安定
性、均一性に欠けるものの実用上問題のない場合を○、
安定性、均一性に欠け実用上問題のある場合を△、全く
放電をしなかったり、異常放電等があって実用的でない
場合を×としてランクづけし、第21表中にそれらの評
価結果を示した。
【0284】これからわかるように、L4がマイクロ波
の波長のほぼ1/2波長以下の範囲において安定して、
均一なマイクロ波プラズマが形成されることがわかる。
【0285】なお、これらの結果は前記帯状部材が静止
している場合でも、5m/minの搬送速度で搬送して
いる時でも特に変化は認められなかった。
【0286】◇比較実験例33〜36 実験例19、26、38及び45において、第4表に示
したマイクロ波プラズマ放電条件のうち、他の条件は変
えず第22表に示すように湾曲形状の内直径のみを種々
変化させて、その時のプラズマの状態を安定性、均一性
等の観点で評価し、最も安定した状態が得られた場合を
◎、やや安定性、均一性に欠けるものの実用上問題のな
い場合を○、安定性、均一性に欠け実用上問題のある場
合を△、全く放電をしなかったり、異常放電等があって
実用的でない場合を×としてランクづけし、第22表中
にそれらの評価結果を示した。
【0287】これからわかるように、内直径が分離手段
の直径のほぼ5倍の寸法までの範囲において安定して、
均一なマイクロ波プラズマが形成されることがわかる。
【0288】なお、これらの結果は前記帯状部材が静止
している場合でも、5m/minの搬送速度で搬送して
いる時でも特に変化は認められなかった。
【0289】◇比較実験例37〜40 実験例9において、マイクロ波領域閉じ込め用のパンチ
ングボードをSUS316L製の薄板の表面にアルミナ
溶射を行ったものに変えた以外は、他の放電条件は変え
ず、プラズマの安定性等について同様の評価を行ったと
ころ、いずれも特に差異は認められなかった。
【0290】実験結果の概要 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、均一性等は、例えばマイクロ波アプリケーター
の種類及び形状、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
の体積及び形成方法種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。
【0291】圧力に関しては、好ましくは1〜3mTo
rr乃至200〜500mTorr、より好ましくは3
〜10mTorr乃至100〜200mTorr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
300〜700W乃至3000〜5000W、より好ま
しくは300〜700W乃至1500〜3000Wであ
ることが判った。更に、湾曲形状の内直径に関しては、
分離手段の外周壁のマイクロ波プラズマ領域に曝される
長さの好ましくは5倍程度、より好ましくは4倍程度の
範囲に条件設定されることによってほぼ安定して、均一
なマイクロ波プラズマが維持されることが判った。
【0292】また、マイクロ波プラズマ領域からのマイ
クロ波エネルギーの漏れ量が大きくなるとプラズマの安
定性を欠くことが判り、帯状部材の湾曲端及び分離手段
のいずれかで形成される隙間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1/4波長以下に設定
されることが望ましいことが判った。
【0293】また、帯状部材保持し且つ温度制御するた
めの手段としては単に放電空間を形作るためだけのアル
ミニウム合金、あるいはセラミクス類を用いるよりも、
希土類、フェライト、アルニコ、Fe−Cr−Co磁石
を用いて成膜空間を保持した方がよいが、250℃程の
高温で成膜する場合には、より高温でも減磁しないアル
ニコ、Fe−Cr−Co磁石を用いる方が望ましい。
【0294】以後、これらの条件範囲を参考に製造実験
を行うこととした。
【0295】
【製造例】以下、本発明のマイクロ波プラズマCVD装
置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。
【0296】(製造例1)装置例12で示した図15の
連続式マイクロ波プラズマCVD装置を用い、アモルフ
ァスシリコン膜の連続堆積を行った。
【0297】まず、基板送り出し機構を有する真空容器
701に、十分に脱脂、洗浄を行ったSUS430LX
製帯状基板(幅45cm×長さ200m×厚さ0.25
mm)の巻きつけられたボビン703をセットし、該基
板701をガスゲート721及び隔離容器700中の搬
送機構を介して、更にガスゲート722を介し、基板巻
き取り機構を有する真空容器702まで通し、たるみの
ない程度に張力調整を行った。
【0298】そこで、各真空容器701、702及び隔
離容器700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1
0−3Torr付近まで真空引きした後、更に帯状部材
を保持し且つ温度制御するために、ヒーター内蔵の円柱
状アルニコ磁石106により帯状部材の表面温度を25
0℃に保持しつつ、不図示の油拡散ポンプ(バリアン製
HS−32)にて5×10−6Torr以下まで真空引
きした。
【0299】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23表に示した。
【0300】十分に脱ガスが行われた時点で、ガス導入
管(不図示)より、SiH4450sccm、SiF4
5sccm、H2100sccm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700内の圧力を5mTorr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)0.85kW×
2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、
103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。
【0301】そこで、支持・搬送用ローラー102、1
03及び支持・搬送要リング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)6m/minとなるように制御した。
【0302】なお、ガスゲート321、322にはゲー
トガス導入管716、717よりゲートガスとしてH2
ガスを50sccm流し、排気孔718、719より不
図示の油拡散ポンプで排気し、ガスゲート内圧は1mT
orrとなるように制御した。
【0303】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、堆積速度は平均125/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、2000cm−1及び6
30cm−1に吸収が認められA−Si:H:F膜に特
有の吸収パターンであった。更に、RHEED(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
、金属中水素分析計(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20±2at
omic%であった。
【0304】(製造例2)装置例12で示した図16の
連続式マイクロ波プラズマCVD装置を用い、アモルフ
ァスシリコン膜の連続堆積を行った。なお、マイクロ波
アプリケーターはNo.13のタイプのものを用いた。
【0305】製造例1と同様にSUS430LX製帯状
基板(幅60cm×長さ100m×厚さ0.25mm)
の巻きつけられたボビン703をセットし、基板巻き取
り機構を有する真空容器702まで通し張力調整を行っ
た。
【0306】次に、隔離容器400を荒引きし、メカニ
カルブースターポンプで10−3Torr付近まで真空
引きした後、更に帯状部材を保持し且つ温度制御するた
めに、ヒーター内蔵の円柱状Fe−Cr−Co磁石10
6により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HS−32)にて5
×10−6Torr以下まで真空引きした。
【0307】十分に脱ガスが行われた時点で、ガス導入
管112より、SiH4600sccm1、SiF41
0sccm、H250sccm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
て成膜室723内の圧力を9mTorrに保持した。
【0308】圧力が安定した所で、不図示のマイクロ波
電源より、実効パワーで0.8kWのマイクロ波をアプ
リケーター301より放射させた。直ちに導入された原
料ガスはプラズマ化し、マイクロ波プラズマ領域を形成
し、該マイクロ波プラズマ領域は搬送用リング104、
105の側面に取り付けられた金網501、501′(
線径1mm、間隔5mm)から真空容器側に漏れ出るこ
とはなく、また、マイクロ波の漏れも検出されなかった
【0309】そこで、支持・搬送用ローラー102、1
03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、前記帯状部材102の搬
送スピードが1.5m/minとなるように制御した。
【0310】なお、ガスゲート721、722にはゲー
トガス導入管716、717よりゲートガスとしてH2
ガスを50sccm流し、排気孔718、718より不
図示の油拡散ポンプで排気し、ガスゲート内圧は1mT
orrとなるように制御した。
【0311】すべての堆積終了後、前記帯状部材を冷却
して取り出し、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、堆積速
度は平均110:/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172
0X)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−1及び630cm−1に吸収
が認められA−Si:H:F膜に特有の吸収パターンン
であった。更に、RHEED(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、金属中水素分析
計(EMGA−1100、堀場製作所製)を用いて膜中
水素量を定量した所20±2atomic%であった。
【0312】(製造例3)製造例2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400の内圧を5×10−6Torr以下ま
で真空引きした後、ガス導入管112より、SiH41
50sccm、GeH4120sccm、SiF45s
ccm、H230sccmを導入し、成膜室723の内
圧を15mTorrに保持し、マイクロ波アプリケータ
ーをNo.11とし、マイクロ波電力を1.0kW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。
【0313】本製造例及び他の製造例終了後、帯状部材
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所
、5%以内に納まっており、堆積速度は平均48Å/s
ecであった。
【0314】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
−1、1880cm−1及び630cm−1に吸収が認
められA−SiGe:H:F膜に特有の吸収パターンで
あった。更に、RHEED(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、金属中水素分析計
(EMGA−1100、堀場製作所製)を用いて膜中水
素量を定量した所16±2atomic%であった。
【0315】(製造例4)製造例2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400の内圧を5×10−6Torr以下ま
で真空引きした後、フエライト磁石と帯状部材との間に
磁気透過性部材として図11に示す円柱形で回転可能な
5000系アルミニウム合金108を配置し、帯状部材
の温度制御を可能とし、ガス導入管105より、SiH
4270sccm、CH440sccm、SiF45s
ccm、H250sccmを導入し、成膜室723の内
圧を25mTorrに保持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例終了後、帯状部材を冷
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所、5
%以内に納まっており、堆積速度は平均53Å/sec
であった。
【0316】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
−1、1250cm−1、960cm−1、777cm
−1及び660cm−1に吸収が認められA−SiC:
H:F膜に特有の吸収パターンであった。更に、RHE
ED(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、金属中水素分析計(EMGA−1100、堀場製
作所製)を用いて膜中水素量を定量した所12±2at
omic%であった。
【0317】(製造例5)製造例2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400の内圧を5×10−6Torr以下ま
で真空引きした後、ガス導入管105より、SiH42
50sccm、BF3(3000ppm  H2希釈)
50sccm、SiF445sccm、H250scc
mを導入し、成膜室723の内圧を20mTorrに保
持し、マイクロ波アプリケータをNo.3とし、マイク
ロ波電力を3.0kWに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。
【0318】本製造例及び他の製造例終了後、帯状部材
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所
、5%以内に納まっており、堆積速度は平均42Å/s
ecであった。
【0319】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、2100cm
−1及び630cm−1に吸収が認められμC−Si:
H:F膜に特有の吸収パターンであった。更に、RHE
ED(JEM−100SX、日本電子製)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、金属中水素分析計(EMG
A−1100、堀場製作所製)を用いて膜中水素量を定
量した所5±1atomic%であった。
【0320】(製造例6)製造例2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400の内圧を5×10−6Torr以下ま
で真空引きした後、ガス導入管105より、SiH43
60sccm、PH3(1%H2希釈)30sccm、
SiF45sccm、H220sccmを導入し、成膜
室723の内圧を12mTorrに保持し、マイクロ波
電力を1.2kWとした以外は同様の堆積膜形成条件で
n型のアモルファスシリコン膜の連続堆積を行った。
【0321】本製造例及び他の製造例終了後、帯状部材
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所
、5%以内に納まっており、堆積速度は平均65Å/s
ecであった。
【0322】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
−1及び630cm−1に吸収が認められA−Si:H
:F膜に特有の吸収パターンであった。更に、RHEE
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、金属中水素分析計(EMGA−1100、
堀場製作所製)を用いて膜中水素量を定量した所20±
2atomic%であった。
【0323】(製造例7)製造例2において、SUS4
30LX製帯状基板のかわりに、SUS444製帯状部
材101(幅50cm×長さ100m×厚さ0.2mm
)を用い、基板表面温度を220℃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。
【0324】帯状部材を冷却後取り出し、まず、膜厚分
布を幅方向及び長手方向について測定した所5%以内に
納まっており、堆積速度は平均105Å/secであっ
た。
【0325】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
、2000cm−1及び630cm−1に吸収が認めら
れA−Si:H:F膜に特有の吸収パターンであった。 また、2000cm−1付近のSi−Hに帰属される吸
収から膜中水素量を定量したところ、24±2atom
ic%であった。
【0326】更に、RHEED(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。
【0327】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A製くし型ギャップ電極(幅
250μm、長さ5cm)を抵抗加熱蒸着法にて蒸着し
、AM−1光(100mw/cm2)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/cm2)、及び暗導電率σd
(S/cm)を求めたところ、それぞれ(6.0±0.
5)×10−5S/cm及び(2.0±0.5)×10
−11  S/cmの範囲に納まっていた。
【0328】(製造例8)製造例2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400の内圧を5×10−6Torr以下ま
で真空引きした後、希土類磁石と帯状部材との間に磁気
透過性部材として図11に示す円柱形で回転可能な50
00系アルミニウム合金108を配置し、帯状部材の温
度制御を可能とした以外は同様の堆積膜形成条件でアモ
ルファスシリコン膜の連続堆積を行った。
【0329】本製造例及び他の製造例終了後、帯状部材
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所
、5%以内に納まっており、堆積速度は平均105Å/
secであった。
【0330】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
−1及び630cm−1に吸収が認められA−Si:H
:F膜に特有の吸収パターンであった。更に、RHEE
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、金属中水素分析計(EMGA−1100、
堀場製作所製)を用いて膜中水素量を定量した所23±
4atomic%であった。
【0331】(製造例9)本製造例においては、図19
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
ードを図16に示す装置を用いて、作製した。
【0332】ここで、1001は基板、1002は下部
電極、1003はn+型半導体層、1004はノンドー
プの半導体層、1005は金属層、1006、1007
は電流取り出し用端子である。
【0333】まず、製造例1で用いたのと同様のSUS
430LX製帯状部材101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、1500のCr薄膜を堆積し、下部電極1002
を形成した。
【0334】ひき続き、該帯状部材101を装置例12
で示した図16の連続堆積膜形成装置の真空容器701
中の送り出し用ボビン703にセットし、Cr薄膜の堆
積された面を下側に向けた状態で隔離容器400を介し
て、真空容器702中の巻き取り用ボビン704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。
【0335】なお、本製造例における基板の湾曲形状等
の条件は第24表に示したのと同様とし、マイクロ波ア
プリケーターは製造例2と同様のNo.13のタイプの
ものを用いた。
【0336】その後、不図示の排気ポンプにて、各真空
容器の排気管709、710、711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、
ヒーター内蔵の円柱状アルニコ磁石106により帯状部
材の表面温度を250℃に保持するよう制御した。
【0337】十分に脱ガスが行われた時点で、ガス導入
管112より、SiH4350sccm、SiF45s
ccm、PH3/H2(1%H2希釈)60sccm、
H230sccmを導入し、スロットルバルブ709の
開度を調整して、成膜室723の内圧を12mTorr
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2.0kWのマイクロ波をアプリケー
ター301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、65cm/min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1003としてのn+型A−
Si:H:F膜が下部電極1002上に形成される。
【0338】なお、この間ガスゲート721、722に
はゲートガスとしてH2を50sccm流し、排気孔7
18より不図示の排気ポンプで排気し、ガスゲート内圧
は2mTorrとなるように制御した。
【0339】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101の搬送を止めてから隔離容器
400の内圧を5×10−6Torr以下まで真空引き
した後、再びガス導入管より、SiH4350sccm
、SiF410sccm、H250sccmを導入し、
スロットルバルブ709の開度を調整して、成膜室72
3の内圧を8mTorr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1.8kWの
マイクロ波をアプリケーター301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、60cm/
min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分間の堆積操作を行った。これにより、n
+型A−Si:H:F膜上にノンドープの半導体層10
04としてのA−Si:H:F膜が積層形成される。
【0340】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、帯状部材101の搬送を止
め、十分に隔離容器400内の残留ガスの排気を行い、
帯状部材を冷却後取り出した。
【0341】該帯状部材の10箇所をランダムにφ5m
mのパーマロイ製マスクを密着させ、金属層1005と
してのAu薄膜を電子ビーム蒸着法にて80μm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1
006、1007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。
【0342】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。
【0343】(製造例10)本製造例においては、図2
0の断面模式図に示す層構成のpin型光起電力素子を
第8図に示す装置を用いて作製した。
【0344】該光起電力素子は、基板1101上に下部
電極1102、n型半導体層1103、i型半導体層1
104、p型半導体層1105、透明電極1106及び
集電電極1107をこの順に堆積形成した光起電力素子
1100である。なお、本光起電力素子では透明電極1
106の側より光の入射が行われることを前提としてい
る。
【0345】まず、製造例7で用いたのと同様のSUS
444製帯状部材101を連続スパッタ装置にセットし
、Ag(99.99%)電極をターゲットとして用いて
1000のAg薄膜を、また連続してZnO(99.9
99%)電極をターゲットとして用いて1μmのZnO
薄膜をスパッタ蒸着し、下部電極1102を形成した。
【0346】ひき続き、該下部電極1002の形成され
た帯状部材101を図17で示した連続堆積膜形成装置
に、製造例9で行ったのと同様の要領でセットした。こ
の時の隔離容器400内における基板の湾曲形状等の条
件を第25表に示す。
【0347】また、隔離容器400−a、400−bに
おいては、第26表に示す堆積膜形成条件でn型A−S
i:H:F膜及びp+型μc−Si:H:F膜の形成を
行った。
【0348】まず、真空容器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54cm/min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。
【0349】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40cm×80cmの太陽電池モジュール
を連続作製した。
【0350】作製した太陽電池モジュールについて、A
M1.5(100mW/cm2)光照射下にて特性評価
を行ったところ、光電変換効率で15%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。
【0351】また、AM1.5(100mW/cm2)
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10%以内に納まった。
【0352】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。
【0353】(製造例11)本製造例では、製造例10
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−Si:H:F膜のかわりにA−SiGe
:H:F膜を用いた例を示す。
【0354】A−SiGe:H:F膜の形成は、搬送速
度を40cm/min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10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。
【0355】作製した太陽電池モジュールについて、A
M1.5(100mW/cm2)光照射下にて特性評価
を行ったところ、光電変換効率で7.6%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。
【0356】また、AM1.5(100mW/cm2)
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10%以内に納まった。
【0357】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。
【0358】(製造例12)本製造例では、製造例10
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−Si:H:F膜のかわりにA−SiC:
H:F膜を用いた例を示す。
【0359】A−SiC:H:F膜の形成は、搬送速度
を42cm/minとした以外は製造例4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10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。
【0360】作製した太陽電池モジュールについて、A
M1.5(100mW/cm2)光照射下にて特性評価
を行ったところ、光電変換効率で6.5%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。
【0361】また、AM1.5(100mW/cm2)
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10%以内に納まった。
【0362】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。
【0363】(製造例13)本製造例では、図21に示
す層構成の光起電力素子を作製した。作製にあたっては
、第8図に示す装置において隔離容器400−a、40
0、400−bと同様の構成の隔離容器400−a′、
400′、400−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。
【0364】なお、下部素子1111は製造例11で、
上部素子1112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27表に示
した。モジュール化工程は製造例10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。
【0365】作製した太陽電池モジュールについて、A
M1.5(100mW/cm2)光照射下にて特性評価
を行ったところ、光電変換効率で10.1%以上が得ら
れ、更にモジュール間の特性のバラツキは4%以内に納
まっていた。
【0366】また、AM1.5(100mW/cm2)
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%以内に納まった。
【0367】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。
【0368】(製造例14)本製造例では、図21に示
す層構成の光起電力素子を作製した。作製にあたっては
、図17に示す装置において隔離容器400−a、40
0、400−bと同様の構成の隔離容器400−a′、
400′、400−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。
【0369】なお、下部素子1111は製造例10で、
上部素子1112は製造例12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28表に示
した。モジュール化工程は製造例10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。
【0370】作製した太陽電池モジュールについて、A
M1.5(100mW/cm2)光照射下にて特性評価
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。
【0371】また、AM1.5(100mW/cm2)
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。
【0372】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。
【0373】(製造例15)本製造例では、図22に示
す層構成の光起電力素子を作製した。作製にあたっては
、図17に示す装置において隔離容器400−a、40
0、400−bと同様の構成の隔離容器400−a′、
400′、400−b′、400−a″、400″、4
00−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。
【0374】なお、下部素子1120は製造例11で、
中間素子1121は製造例10、上部素子1123は製
造例12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29表に示した。モジュール化工
程は製造例10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。
【0375】作製した太陽電池モジュールについて、A
M1.5(100mW/cm2)光照射下にて特性評価
を行ったところ、光電変換効率で10.5%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。
【0376】また、AM1.5(100mW/cm2)
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15%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。
【0377】
【表1】
【0378】
【表2】
【0379】
【表3】
【0380】
【表4】
【0381】
【表5】
【0382】
【表6】
【0383】
【表7】
【0384】
【表8】
【0385】
【表9】
【0386】
【表10】
【0387】
【表11】
【0388】
【表12】
【0389】
【表13】
【0390】
【表14】
【0391】
【表15】
【0392】
【表16】
【0393】
【表17】
【0394】
【表18】
【0395】
【表19】
【0396】
【表20】
【0397】
【表21】
【0398】
【表22】
【0399】
【表23】
【0400】
【表24】
【0401】
【表25】
【0402】
【表26】
【0403】
【表27】
【0404】
【表28】
【0405】
【表29】
【0406】
【表30】
【0407】
【発明の効果】本発明の方法及び装置によれば、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
に、マイクロ波の進行方向に対して平行に、もしくは垂
直な一方向に指向性をもたせるかあるいは垂直な全方向
へ均一にマイクロ波エネルギーを放射又は伝達せしめる
マイクロ波アプリケーター手段を具備させ、前記成膜空
間に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
【0408】本発明の方法及び装置により、前記成膜空
間の側壁を構成する帯状部材の保持及び加熱の手段とし
て磁性材料を用いて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。
【0409】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。
【0410】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。
【0411】また、低圧下での堆積膜形成が可能となり
、ボリシラシ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等が図れる。
【0412】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。
【0413】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】
【図1】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。
【図2】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。
【図3】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。
【図4】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。
【図5】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。
【図6】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。
【図7】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。
【図8】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。
【図9】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。
【図10】本発明のマイクロ波プマズマCVD装置の横
断面の模式的概略図である。
【図11】本発明における帯状部材の搬送機構の側断面
図を模式的に示した図である。
【図12】本発明における帯状部材の搬送機構の側断面
図を模式的に示した図である。
【図13】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。
【図14】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。
【図15】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。
【図16】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。
【図17】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。
【図18】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。
【図19】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。
【図20】本発明において作製されたpin型光起電力
素子の断面模式図である。
【図21】本発明において作製されたpin型光起電力
素子の断面模式図である。
【図22】本発明において作製されたpin型光起電力
素子の断面模式図である。
【図23】帯状部材の処理方法を説明するための図であ
る。
【図24】帯状部材の処理方法を説明するための図であ
る。
【図25】帯状部材の処理方法を説明するための図であ
る。
【図26】帯状部材の処理方法を説明するための図であ
る。
【図27】帯状部材の処理方法を説明するための図であ
る。
【図28】帯状部材の処理方法を説明するための図であ
る。
【図29】帯状部材の処理方法を説明するための図であ
る。
【図30】帯状部材の処理方法を説明するための図であ
る。
【図31】帯状部材の処理方法を説明するための図であ
る。
【図32】帯状部材の処理方法を説明するための図であ
る。
【符号の説明】
101(A),(B)  帯状部材 102,103(A),(B)  支持・搬送用ローラ
ー104,105(A),(B)  支持・搬送用リン
グ106,(A),(B)  磁性材料 107  磁性材料 109(A),(B)  マイクロ波透過窓109(B
)  分離手段 110(B),416  金属筒 111(A),(B)  導波管 111(B)  金網 112(B),113(A)  ガス導入管113  
マイクロ波プラズマ領域 114(B),115(B)  マイクロ波漏洩防止用
金網 114(A),115(A)  隔離壁200(A) 
 マイクロ波アプリケーター201(A),202(A
)  マイクロ波透過性部材203(A)  マイクロ
波整合用円板204(A)  内筒 205(A)  外筒 206(A)  固定用リング 207(A)  チョークフランジ 208(A)  方形導波管 209(A)  冷却媒堆 210(A)  Oリング 211(A)  溝 212  メタルシール 213(A),214  (A)冷却空気導入・排出孔
201(B),301  マイクロ波アプリケーター2
02(B),302  円形導波管 203  末端部 204(B),205(B),206(B),207(
B),208(B),304  孔 303  開口端 305  連結部 306  シャッター 307  溝 308  固定用ピン 309  絶縁体 400  隔離容器 401,402  固定用フランジ 403  方形円形変換用導波管 404,411  連結フランジ 405,412  開口部 406,407,413,414  Oリング408,
415  冷却用溝 409  開口端部 410,417  アース用フィンガー418  連結
板 419  排気孔 420  接続フランジ 421  方形導波管 501,501,502,502  金網701,70
2,901,902  真空容器703  送り出し用
ボビン 704  巻き取り用ボビン 705,706  搬送用ローラー 707,708,709  スロットルバルブ710,
711,718,719,720  排気孔712,7
13  温度調整機構 714,715  圧力計 716,717,805,806,807,808  
ゲートガス導入管 721,722,801,802,803,804  
ガスゲート 723  成膜室 809,810,811,812  ゲートガス排気管
903,904  カソード電極 905,906  ガス導入管 907,908  ハロゲンランプ 909,910  アノード電極 911,912  排気管 1001,1101  支持体 1002,1102  下部電極 1003,1103,1108,1114,1117 
 n型半導体層 1004,1104,1109,1115,1118 
 i型半導体層 1005  金属層 1006,1007  電流取り出し用端子1100,
1100,1111,1112,1120,1121,
1123pin接合型光起電力素子1105,1110
,1116,1119  p型半導体層 1106  上部電極 1107  集電電極 1113  タンデム型光起電力素子 1124  トリプル型光起電力素子 1201a  帯状部材処理室(A) 1201b  帯状部材処理室(B) 1202,1203,1204,1205,1206 
 帯状部材 1207a,1207b  ローラー 1208a,1208b  切断刃 1209a,1209b  溶接治具

Claims (68)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】  長手方向に帯状部材を連続的に移動せ
    しめながら、その中途で前記帯状部材裏面に磁性材料を
    密着させ、磁界により引き寄せられた帯状部材を湾曲さ
    せることにより、前記帯状部材を表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. 【請求項2】  長手方向に帯状部材を連続的に移動せ
    しめながら、その中途で前記帯状部材裏面に磁性材料を
    密着させ磁界により、引き寄せられた帯状部材を湾曲さ
    せることにより、前記帯状部材を表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垂直な一方向
    に指向性をもたせて、又はマイクロ波アンテナを介して
    マイクロ波の進行方向に垂直な全方向にマイクロ波を放
    射させて伝達させるようにしたマイクロ波アプリケータ
    ー手段により、該マイクロ波エネルギーを放射又は伝達
    し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。
  3. 【請求項3】  前記磁性材料が希土類、フェライト系
    、アルコール系、鉄−クロム−コバルト系からなる永久
    磁石であり、該磁性材料を直接あるいは透磁性材料を介
    して間接的に前記移動する帯状部材に密着し該帯状部材
    を湾曲させて前記成膜空間の側壁を形成する請求項1,
    2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. 【請求項4】  前記移動する帯状部材に密着し、該帯
    状部材を湾曲させて前記成膜空間の側壁を形成する磁性
    材料に設けられている冷却手段を用いて該帯状部材の温
    度調整を行う請求項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. 【請求項5】  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帯状部
    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
    ,2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. 【請求項6】  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。
  7. 【請求項7】  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。
  8. 【請求項8】  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。
  9. 【請求項9】  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8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. 【請求項10】  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。
  11. 【請求項11】  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
    れた間隙よりマイクロ波エネルギーを前記成膜空間内に
    放射又は伝達させる請求項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。
  12. 【請求項12】  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いずれか一方より、前
    記成膜空間内に前記マイクロ波アプリケーター又はマイ
    クロ波同軸線路手段を突入させてマイクロ波エネルギー
    を前記成膜空間内に放射又は伝達させる請求項4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。
  13. 【請求項13】  前記マイクロ波アプリケーター又は
    マイクロ波同軸線路手段より放射又は伝達されるマイク
    ロ波エネルギーを、前記成膜空間と前記アプリケーター
    又はマイクロ波同軸線路手段との間に設けられたマイク
    ロ波透過性部材を介して前記成膜空間内に放射又は伝達
    させる請求項2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。
  14. 【請求項14】  前記マイクロ波透過性部材には接触
    させない範囲で、前記マイクロ波アプリケーター又はマ
    イクロ波同軸線路手段を前記帯状部材の幅方向とほぼ平
    行となるように近接させて配設し、前記柱状の成膜空間
    内にマイクロ波エネルギーを放射又は伝達させるように
    する請求項13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。
  15. 【請求項15】  前記マイクロ波アプリケーター又は
    マイクロ波同軸線路手段からは、前記帯状部材の幅方向
    とほぼ同じ長さに均一なマイクロ波エネルギーを放射又
    は伝達させる請求項14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。
  16. 【請求項16】  前記マイクロ波アプリケーター手段
    を、前記マイクロ波透過性部材を介して、前記成膜空間
    内に生起するマイクロ波プラズマから分離させる請求項
    15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。
  17. 【請求項17】  前記柱状の成膜空間内に放射又は伝
    達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1,2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。
  18. 【請求項18】  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。
  19. 【請求項19】  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。
  20. 【請求項20】  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、その中途で前記帯状部材裏面
    に磁性材料を密着させ、磁界により引き寄せられた帯状
    部材を湾曲させることにより、前期帯状部材を表側壁と
    する柱状の成膜空間を形成し、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又は
    垂直な一方向に指向性をもたせて、又はマイクロ波同軸
    線路を用いてマイクロ波の進行方向に対して垂直な全方
    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、前記マイクロ波アプリケーター手段からマイクロ
    波の進行方向に対して平行な方向又は垂直な一方向に指
    向性をもたせて、又はマイクロ波同軸線路を用いてマイ
    クロ波の進行方向に対して垂直な全方向に放射されるマ
    イクロ波エネルギーを、前記成膜室内に透過せしめ、且
    つ、該マイクロ波エネルギーによって前記成膜室内に生
    起したマイクロ波プラズマから前記マイクロ波アプリケ
    ーターと手段を分離するための分離手段と、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
    特徴とする機能性堆積膜の連続形成装置。
  21. 【請求項21】  前記磁性材料が希土類、フェライト
    系、アルニコ系、鉄−クロム−コバルト系からなる永久
    磁石であり、該磁性材料を直接あるいは透磁性材料を介
    して間接的に前記移動する帯状部材に密着して配設する
    請求項20に記載の機能性堆積膜の連続形成装置。
  22. 【請求項22】  前記磁性材料が円柱状であり、該磁
    性材料の円柱軸方向と前記移動する帯状部材の長手方向
    を平行に配置し該磁性材料を円柱軸を中心に回転させ、
    同時に該帯状部材を移動させる請求項20に記載の機能
    性堆積膜の連続形成装置。
  23. 【請求項23】  前記移動する帯状部材に密着し、該
    帯状部材を湾曲させて前記成膜間の側壁を形成する磁性
    材料には温度制御手段が設けられている請求項21に記
    載の機能性堆積膜の連続形成装置。
  24. 【請求項24】  前記冷却手段は、磁性材料の内側に
    配置された冷却水配管によるものである請求項21に記
    載の機能性堆積膜の連続形成装置。
  25. 【請求項25】  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20に記載の機能性堆積膜の連続形成装
    置。
  26. 【請求項26】  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20に記載の機能性堆積膜の連続形成装置。
  27. 【請求項27】  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
  28. 【請求項28】  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23に記載の機
    能性堆積膜の連続形成装置。
  29. 【請求項29】  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20に記載の機能性堆積膜の連続形成装
    置。
  30. 【請求項30】  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20に記載の機能性堆積
    膜の連続形成装置。
  31. 【請求項31】  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27に記載の機能性堆積膜の
    連続形成装置。
  32. 【請求項32】  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31
    に記載の機能性堆積膜の連続形成装置。
  33. 【請求項33】  前記方形及び/又は楕円の導波管の
    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32に記載の機能性堆積
    膜の連続形成装置。
  34. 【請求項34】  前記分離手段を、前記帯状部材を側
    壁とした柱状の成膜室の両端面のうちいずれか一方より
    、前記成膜室内に前記帯状部材の幅方向とほぼ平行に突
    入させた請求項25に記載の機能性堆積膜の連続形成装
    置。
  35. 【請求項35】  前記分離手段がほぼ円筒形である請
    求項25に記載の機能性堆積膜の連続形成装置。
  36. 【請求項36】  前記分離手段がほぼ半円筒形である
    請求項25に記載の機能性堆積膜の連続形成装置。
  37. 【請求項37】  前記マイクロ波アプリケーター手段
    を、前記分離手段の周壁から隔てて、且つ、前記分離手
    段の内部に包含されるように配設した請求項20に記載
    の機能性堆積膜の連続形成装置。
  38. 【請求項38】  前記分離手段には、冷却手段が設け
    られている請求項20に記載の機能性堆積膜の連続形成
    装置。
  39. 【請求項39】  前記冷却手段は、前記分離手段の内
    周面に沿って流れる空気流である請求項38に記載の機
    能性堆積膜の連続形成装置。
  40. 【請求項40】  前記冷却手段は、前記分離手段の内
    部に配設され前記分離手段との間に冷却媒体を流すこと
    が出来る導管構造とすべく、前記分離手段と同心状に構
    成される請求項38に記載の機能性堆積膜の連続形成装
    置。
  41. 【請求項41】  前記マイクロ波アプリケーター手段
    はマイクロ波伝送用導波管であり、該導波管には、その
    長手方向にほぼ均一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垂直な一方向に指向性をもたせて
    放射するために、実質的に方形の孔が開けられている請
    求項20に記載の機能性堆積膜の連続形成装置。
  42. 【請求項42】  前記方形の孔は、前記導波管の片面
    に少なくとも1つ以上開けられており、この孔よりマイ
    クロ波が放射される構造とする請求項41に記載の機能
    性堆積膜の連続形成装置。
  43. 【請求項43】  前記方形の孔を複数開ける場合には
    、これらの孔を前記導波管の長手方向に間隔を隔てて配
    設する請求項42に記載の機能性堆積膜の連続形成装置
  44. 【請求項44】  前記方形の孔を、単一で縦横比の大
    きい実質的に長方形とする請求項42に記載の機能性堆
    積膜の連続形成装置。
  45. 【請求項45】  前記方形の孔の寸法を、マイクロ波
    の1波長よりも大きい寸法で前記導波管の長手方向のほ
    ぼ全体の幅及び長さにほぼ等しくする請求項44に記載
    の機能性堆積膜の連続形成装置。
  46. 【請求項46】  前記方形の孔より、前記導波管の長
    手方向に対して、放射されるマイクロ波の、少なくとも
    1波長以上の長さでマイクロ波エネルギーを均一に放射
    する構成とする請求項42に記載の機能性堆積膜の連続
    形成装置。
  47. 【請求項47】  前記方形の孔からほぼ均一な密度の
    マイクロ波エネルギーを全長に亘って確実に放射するよ
    うに、前記方形の孔にシャッター手段を設けた請求項4
    4に記載の機能性堆積膜の連続形成装置。
  48. 【請求項48】  前記帯状部材を湾曲させて形成する
    柱状の成膜室内に、前記マイクロ波プラズマを閉じ込め
    る構成とする請求項20に記載の機能性堆積膜の連続形
    成装置。
  49. 【請求項49】  連続して移動する帯状部材上にマイ
    クロ波プラズマCVD法により大面積の機能性堆積膜を
    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、エバネッセントマイクロ波エネ
    ルギーをマイクロ波の進行方向に対して垂直な一方向に
    指向性をもたせて伝達させるようにしたマイクロ波アプ
    リケーター手段と、前記マイクロ波アプリケーター手段
    から、マイクロ波の進行方向に対して垂直な一方向に指
    向性をもって伝達されるエバネッセントマイクロ波エネ
    ルギーを、前記成膜室内に透過せしめ、且つ、エバネッ
    セントマイクロ波エネルギーによって前記成膜室内に生
    起したマイクロ波プラズマから前記マイクロ波アプリケ
    ーター手段を分離するための分離手段と、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。
  50. 【請求項50】  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49に記載の機能性堆積膜の連続形成装
    置。
  51. 【請求項51】  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50に記載の機能性堆積膜の連続形成装置。
  52. 【請求項52】  前記分離手段を、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に残された間隙
    にほぼ平行に近接させ、且つ、前記成膜室の外側に配設
    した請求項51に記載の機能性堆積膜の連続形成装置。
  53. 【請求項53】  前記分離手段を、前記帯状部材を側
    壁とした柱状の成膜室の両端面のうちいずれか一方より
    、前記成膜室内に前記帯状部材の幅方向とほぼ平行に突
    入させた請求項51に記載の機能性堆積膜の連続形成装
    置。
  54. 【請求項54】  前記分離手段がほぼ円筒形である請
    求項50に記載の機能性堆積膜の連続形成装置。
  55. 【請求項55】  前記分離手段がほぼ半円筒形である
    請求項50に記載の機能性堆積膜の連続形成装置。
  56. 【請求項56】  前記マイクロ波アプリケーター手段
    を、前記分離手段の周壁から隔てて、且つ、前記分離手
    段の内部に包含されるように配設した請求項50に記載
    の機能性堆積膜の連続形成装置。
  57. 【請求項57】  前記分離手段には、冷却手段が設け
    られている請求項50に記載の機能性堆積膜の連続形成
    装置。
  58. 【請求項58】  前記冷却手段は、前記分離手段の内
    周面に沿って流れる空気流である請求項57に記載の機
    能性堆積膜の連続形成装置。
  59. 【請求項59】  前記冷却手段は、前記分離手段の内
    部に配設され前記分離手段との間に冷却媒体を流すこと
    が出来る導管構造とすべく、前記分離手段と同心状に構
    成される請求項57に記載の機能性堆積膜の連続形成装
    置。
  60. 【請求項60】  前記マイクロ波アプリケーター手段
    が細長い遅波回路導波管であって、前記成膜空間内へ該
    遅波回路導波管はその長手方向にほぼ均一にエバネッセ
    ントマイクロ波エネルギーを伝達するようなはしご状の
    構造を有する請求項50に記載の機能性堆積膜の連続形
    成装置。
  61. 【請求項61】  前記はしご状構造の長さを前記帯状
    部材の幅方向の長さにほぼ等しくする請求項60に記載
    の機能性堆積膜の連続形成装置。
  62. 【請求項62】  前記はしご状構造より、その長手方
    向に少なくとも伝達されるマイクロ波の波長以上の長さ
    でエバネッセントマイクロ波エネルギーを均一に伝達す
    る構造とする請求項60に記載の機能性堆積膜の連続形
    成装置。
  63. 【請求項63】  前記帯状部材を湾曲させて形成する
    柱状の成膜室内に、前記マイクロ波プラズマを閉じ込め
    る構成とする請求項49に記載の機能性堆積膜の連続形
    成装置。
  64. 【請求項64】  前記マイクロ波同軸線路の中心導体
    は、前記柱状の成膜室の対向する両端面のいずれか一方
    より該成膜室内部に突入され、且つ該柱状の成膜室の中
    心軸近傍に前記帯状部材の幅方向とほぼ平行に配設され
    る請求項20に記載の大面積の機能性堆積膜を連続的に
    形成する装置。
  65. 【請求項65】  前記中心導体分離手段が回転対称形
    である請求項20に記載の大面積の機能性堆積膜を連続
    的に形成する装置。
  66. 【請求項66】  前記中心導体分離手段が円筒状、円
    錐台状または円錐状の形状である請求項65に記載の大
    面積の機能性堆積膜を連続的に形成する装置。
  67. 【請求項67】  前記マイクロ波同軸線路上に少なく
    とも2つの同調手段が配設される請求項20に記載の大
    面積の機能性堆積膜を連続的に形成する装置。
  68. 【請求項68】  前記2つの同調手段のうち1つが前
    記成膜室内部に突入された前記中心導体の挿入長調節機
    構である請求項67に記載の大面積の機能性堆積膜を連
    続的に形成する装置。
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