JPH06184755A - 堆積膜形成方法および堆積膜形成装置 - Google Patents

堆積膜形成方法および堆積膜形成装置

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JPH06184755A
JPH06184755A JP34075192A JP34075192A JPH06184755A JP H06184755 A JPH06184755 A JP H06184755A JP 34075192 A JP34075192 A JP 34075192A JP 34075192 A JP34075192 A JP 34075192A JP H06184755 A JPH06184755 A JP H06184755A
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Akira Sakai
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Sunao Yoshisato
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Masahiro Kanai
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 堆積膜形成方法および堆積膜形成装置を、大
面積の長尺基板上に良好な特性の堆積膜を作成すること
ができるようにする。 【構成】 第１のガスゲート２１から第２のガスゲート
２２へ向う方向に、長尺基板１を一定の速度で連続的に
移動させる。第１および第２の赤外線ランプヒーター１
４1，１４2および冷却パイプ１５をそれぞれ作動させる
ことにより、放電室１２内において所定の温度分布にな
るように、移動する帯状の長尺基板１を加熱および冷却
する。そして、ガス導入管１８から放電室１２内に堆積
膜の原料ガスを導入し、高周波電源２５から放電電極１
９に高周波電力を供給して、接地された導電性の長尺基
板１との間に高周波グロー放電を生起させ、プラズマを
発生させる。これにより、放電室１２内の原料ガスが分
解され、帯状の長尺基板１上に堆積膜が形成される。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、堆積膜形成方法および
堆積膜形成装置に関し、特に、プラズマＣＶＤ法によ
り、長尺基板上に太陽電池用の半導体膜などの堆積膜を
連続的に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】近年、全世界的な電力需要の急激な増大
による電力生産の活発化によって、火力発電や原子力発
電に伴う環境汚染や地球温暖化の問題が顕在化してきて
いる。かかる状況の下、太陽光を利用する太陽電池発電
は、環境汚染や地球温暖化の問題を引き起こすことがな
く、太陽光という偏在の少ない資源を利用するため、今
後のさらなる電力需要を満たすものとして注目を集めて
いる。
【０００３】ところで、太陽電池発電を実用化するため
には、使用する太陽電池が、光電変換効率が充分に高
く、特性や安全性に優れ、かつ、大量生産に適したもの
であることが要求される。また、発電規模からして、大
面積の太陽電池が必要となる。こうしたことから、容易
に入手できるシランなどの原料ガスをグロー放電により
分解することによって、ガラスや金属シートなどの比較
的安価な基板上に、アモルファスシリコンなどの半導体
薄膜を堆積させて形成されるアモルファスシリコン系太
陽電池が提案されている。アモルファスシリコン系太陽
電池は、単結晶シリコンなどから作成された太陽電池と
比較して、量産性に優れ、低コストであると注目され、
その製造方法についても各種の提案がなされている。
【０００４】太陽電池発電では、太陽電池の単位モジュ
ールを直列または並列に接続してユニット化し、所望の
電流と電圧を得ようとすることが多く、各単位モジュー
ルで断線や短絡が生じないことが要求され、さらに、単
位モジュール間の出力電圧および出力電流のばらつきが
少ないことが要求される。そのため、少なくとも単位モ
ジュールを作成する段階で、その最大の特性決定要因で
ある半導体層そのものの特性の均一さが要求される。ま
た、モジュールの組み立て工程を簡略なものとするた
め、大面積にわたって特性の優れた半導体堆積膜が形成
できるようにすることが、太陽電池の量産性を高め、生
産コストの大幅な低減をもたらすこととなる。
【０００５】太陽電池の重要な構成要素である半導体層
は、ｐｎ接合あるいはｐｉｎ接合などの半導体接合を含
んでいるが、こ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、ある導電型の半導体層に異な
る導電型のドーパントをイオン打ち込みあるいは熱拡散
させることにより形成される。上述のアモルファスシリ
コン系太陽電池の作成においては、ホスフィン（ＰＨ
3 ）やジボラン（Ｂ2Ｈ6）などの、ドーパントになる元
素を含む原料ガスを、主たる原料ガスであるシランガス
などに混合し、混合された原料ガスをグロー放電によっ
て分解することによって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
させて形成することにより、容易に半導体接合が得られ
ることが知られている。そこで、アモルファスシリコン
系太陽電池を作成するにあたっては、各々の半導体層に
対応して独立な成膜室を設け、この成膜室でそれぞれの
半導体層を形成することが一般的である。
【０００６】このようなアモルファスシリコン系太陽電
池の作成に適したプラズマＣＶＤ法による堆積膜形成方
法として、米国特許第４４００４０９号明細書には、ロ
ール・ツー・ロール（Ｒｏｌｌ ｔｏ Ｒｏｌｌ）方式
によるものが開示されている。この堆積膜形成方法は、
帯状の長尺基板をその長手方向に連続的に搬送させ、帯
状の長尺基板が順次貫通する経路に沿って複数のグロー
放電領域を配置し、必要とされる導電型の半導体層を各
グロー放電領域で堆積形成するものである。これによっ
て、所望の半導体接合を有する太陽電池を連続的に形成
することができる。なお、この堆積膜形成方法では、各
グロー放電領域で使われるドーパントガスが他のグロー
放電領域へ拡散および混入することを防ぐため、ガスゲ
ートと呼ばれるスリット状の分離通路によって各グロー
放電領域を相互に分離し、さらに、たとえばＡｒ，Ｈ2
などの掃気用ガスの流れを分離通路に形成するようにな
っている。かかる構成により、ロール・ツー・ロール方
式による堆積膜形成方法は、太陽電池などの半導体素子
の製造に適するものとなっている。
【０００７】一方、アモルファスシリコン系太陽電池の
光電変換効率を向上させるための試みとして、ａ−Ｓｉ
Ｇｅ：Ｈ，ａ−ＳｉＧｅ：Ｆ，ａ−ＳｉＧｅ：Ｈ：Ｆ，
ａ−ＳｉＣ：Ｈ，ａ−ＳｉＣ：Ｆ，ａ−ＳｉＣ：Ｈ：Ｆ
などのIV族合金半導体をｉ型（真性）半導体層に使用す
る場合に、光の入射側から、ｉ型半導体層の禁制帯幅
（バンドギャップ：Ｅg opt）を膜厚方向に対して連続的
に適宜変化させることにより、太陽電池としての開放電
圧（Ｖoc）や曲線因子(fill factor : FF)が大幅に改善
されることが見い出されている(20th IEEE PVSEC, "A N
ovel Design forAmorphous Silicon Solar Cells", S.
Guha, J. Yang, et al.)。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述し
たロール・ツー・ロール方式による堆積膜形成方法で
は、帯状の長尺基板を連続的に移動させながら堆積膜を
形成するため、長尺基板がグロー放電領域を通過する間
に長尺基板上への堆積膜形成が行われるので、堆積速度
とグロー放電領域の通過速度とによって堆積膜の膜厚を
比較的容易に制御することができる。しかし、膜厚方向
に対してバンドギャップに分布をもたせるためには、長
尺基板が連続的に移動していることから、長尺基板の移
動方向に対してグロー放電領域内の膜形成雰囲気に分布
をもたせることが必要であるが、原料ガスの組成および
圧力あるいはグロー放電のエネルギー密度といった膜形
成雰囲気について、かかる分布を再現性よく形成するこ
とは困難である。そのため、バンドギャップを連続的に
変化させつつ、大面積に連続的に堆積膜を形成すること
ができないという問題がある。また、バンドギャップを
連続的に変化させるなどのために、膜厚方向に対して連
続的に組成を変化させつつ、大面積の堆積膜を均一に形
成することができないという問題がある。
【０００９】堆積膜形成時の基板温度を変化させること
により堆積膜中の結合水素量が変化して堆積膜のバンド
ギャップが変化することは、従来から知られている(Jap
an Journal of Applied Physics, Volume 20 (1981) Su
pplement, 20-1, p.267-273)。ロール・ツー・ロール方
式の堆積膜形成方法においては、従来、米国特許第４３
８９９７０号明細書および米国特許第４４７０３６９号
明細書にそれぞれ開示されているように、堆積膜形成時
に基板温度はできるだけ一定化するように制御されてお
り、堆積膜形成時に基板温度を積極的に変化させること
はまったく考えられていない。
【００１０】また、原料ガスの組成を変えた上で、さら
に、堆積速度の分布をもたすことにより、連続移動する
長尺基板上の堆積膜の膜厚方向に対する組成制御は可能
となるが、実際には、堆積速度の変化に対して堆積膜の
特性が大きく変化してしまい、最適な組成制御が実現で
きても、堆積膜の膜特性は最良のものとはいえない状態
である。さらに、堆積速度に分布をもたせることによっ
て、連続移動する長尺基板上の堆積膜の膜厚は大きく変
化することになり、所望の膜厚を得るには成膜空間全体
を通じての堆積速度の分布を考慮する必要がある。特
に、スタック型の光起電力素子などでは各発電層で発生
する電流を各発電層の層厚でマッチングすることが高効
率化の必要要件となっている。このために、堆積膜の膜
厚の制御を含めた組成分布の制御法の考案が待たれる状
況にある。
【００１１】本発明の第１の目的は、大面積の長尺基板
上に、膜厚方向に対してバンドギャップが縮小から拡大
へと変化する堆積膜を、特性のばらつきなく、かつ、連
続的に形成することができる堆積膜形成方法を提供する
ことにある。
【００１２】本発明の第２の目的は、ロール・ツー・ロ
ール方式のマイクロ波ＣＶＤ法において、大面積に亘っ
て組成制御された堆積膜を形成する方法を新規に提供す
るものであり、高速堆積を維持した上で、電気特性が優
れた機能性堆積膜、とりわけ、光起電力素子や薄膜トラ
ンジスター，センサー，電子写真用光受容部材などのデ
バイス特性や歩留まりを向上させ、作成コストを低減す
ることができる堆積膜形成方法を提供することにある。
【００１３】本発明の第３の目的は、バンドギャップを
連続的に変化させるなどのために、膜厚方向に対して連
続的に組成を変化させつつ、さらに、堆積膜の端面ある
いは他の種の膜との積層である場合には他の膜との界面
における組成制御を所望の通りに実現でき、理想的な接
合面を形成して、良好な特性の堆積膜を作成することが
できる堆積膜形成方法を提供することにある。
【００１４】本発明の第４の目的は、大面積の大面積の
長尺基板上に、上記良好な特性を有する堆積膜を、特性
にばらつきなく、かつ、連続的に形成することができる
堆積膜形成装置を提供することにある。
【００１５】
【課題を解決するための手段】本発明の第１の堆積膜形
成方法は、プラズマＣＶＤ法により、グロー放電領域を
有する真空容器内で、長尺基板上に堆積膜を連続的に形
成する堆積膜形成方法において、前記真空容器内で、前
記長尺基板をその長手方向に連続的に移動させ、前記真
空容器内の前記グロー放電領域の入口近傍で前記長尺基
板を加熱し、前記真空容器内の前記グロー放電領域の出
口近傍で前記長尺基板を冷却して、該長尺基板上に前記
堆積膜を形成する。
【００１６】本発明の第２の堆積膜形成方法は、複数の
成膜空間を有する真空容器内で、少なくとも一つ以上の
前記成膜空間には一種以上のガス種よりなる原料ガスに
補助ガスを混合して導入し、残りの前記成膜空間には前
記原料ガスを導入するとともに、前記各成膜空間にマイ
クロ波電力を導入してプラズマを生起させて、長尺基板
上に堆積膜を連続的に形成する堆積膜形成方法におい
て、前記各成膜空間内の圧力を５０ｍＴｏｒｒ以下と
し、前記各成膜空間内に導入する前記マイクロ波電力
を、前記堆積膜の堆積速度を制限する範囲内でそれぞれ
制御し、前記長尺基板をその長手方向に連続的に移動さ
せ、前記各成膜空間内を順次貫通させて、該長尺基板上
に前記堆積膜を形成する。
【００１７】本発明の第３の堆積膜形成方法は、プラズ
マＣＶＤ法により、成膜空間を有する真空容器内で、帯
状の長尺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、前記長尺基板をその長手方向に連続的に
移動させ、前記成膜空間内を順次貫通させて、該長尺基
板を該成膜空間の側壁の一つとし、前記堆積膜の原料と
なる物質を複数種類含有する原料ガスを前記成膜空間内
に複数箇所から導入し、前記成膜空間内内の前記長尺基
板の移動方向に、複数箇所からプラズマを生起させ、前
記成膜空間の前記長尺基板の搬入側および搬出側の少な
くとも一方で所定の範囲にわたって前記堆積膜の形成を
部分的に遮断して、前記長尺基板上に前記堆積膜を形成
する。
【００１８】本発明の堆積膜形成装置は、プラズマＣＶ
Ｄ方法により、帯状の長尺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、前記長尺基板がその長
手方向に連続的に移動貫通されて成膜空間の側壁の一つ
とされる成膜容器と、該成膜容器内に設けられた、前記
堆積膜の原料となる物質を複数種類含有する原料ガスを
該成膜容器内に導入する複数の原料ガス放出口と、前記
成膜容器内の前記長尺基板の移動方向に沿って順に設け
られた、プラズマを生起させる複数の放電手段と、前起
成膜空間の前記長尺基板の搬入側および搬出側の少なく
とも一方で所定の範囲にわたって該長尺基板の堆積表面
に近接して設けられた、開口を有する遮蔽部材とを含
む。
【００１９】
【作用】本発明の第１の堆積膜形成方法では、真空容器
内で、長尺基板をその長手方向に連続的に移動させ、真
空容器内のグロー放電領域の入口近傍で長尺基板を加熱
し、真空容器内のグロー放電領域の出口近傍で長尺基板
を冷却して、長尺基板上に堆積膜を形成することによ
り、長尺基板の温度が上昇から下降へと変化する環境下
で堆積膜の形成を行うことができるため、堆積膜のバン
ドギャップを膜厚方向に対して縮小から拡大へと変化さ
せることができる。
【００２０】本発明の第２の堆積膜形成方法は、堆積メ
カニズムの詳細が未だ完全に明らかになったわけではな
いが、各成膜空間の圧力を５０ｍＴｏｒｒ以下に保持す
ることにより、堆積に寄与する活性種が気相中での重合
反応による変質を極力抑えられるため、長尺基板上に安
定的に供給することができる。また、マイクロ波電力が
各成膜空間内の長尺基板上の堆積膜の堆積速度を制限す
る範囲内であるという条件下では、原料ガスおよび補助
ガスを１００％分解するのに必要なマイクロ波電力より
低いマイクロ波電力を原料ガスおよび補助ガスに作用さ
せることによって、堆積膜を形成するのに適した活性種
を選択できるものと考えられる。そして、さらに上記の
条件を満足する堆積膜の形成条件の範囲の中で堆積を行
うことにより、良質な機能性堆積膜を大面積かつ高速で
作成することが可能となる。特に、移動する長尺基板の
搬入側および搬出側の各成膜空間においてこの形成条件
の範囲で堆積を行うことにより、界面物体の優れたバッ
ファ層を形成することができる。さらに、その他の移動
する長尺基板に連接してなる複数の成膜空間のそれぞれ
において独立に堆積膜形成条件の下で堆積速度を制御す
ることにより、組成制御の最適化された堆積膜を長尺基
板上に連続して形成することが可能となる。
【００２１】本発明の第３の堆積膜形成方法は、成膜空
間の長尺基板の搬入側および搬出側の少なくとも一方で
所定の範囲にわたって堆積膜の形成を部分的に遮断し
て、長尺基板上に堆積膜を形成することにより、たとえ
ば、グレーディッドバンドギャップのｉ型ａ−ＳｉＧ
ｅ：Ｈ層を有する三層構造の太陽電池（Ｐ型ａ−Ｓｉ：
Ｈ／ｉ型ａ−ＳｉＧｅ：Ｈ／ｎ型ａ−Ｓｉ：Ｈ）を帯状
の長尺基板上に連続して作成する際に、ａ−ＳｉＧｅ：
Ｈ層中のＧｅ含有量を任意に制御できるため、所望のバ
ンドギャッププロファイルを形成することができる。
【００２２】本発明の堆積膜形成装置は、成膜空間の長
尺基板の搬入側および搬出側の少なくとも一方で所定の
範囲にわたって長尺基板の堆積表面に近接して設けられ
た、開口を有する遮蔽部材を含むことにより、成膜空間
の長尺基板の搬入側および搬出側の少なくとも一方で所
定の範囲にわたって堆積膜の形成を部分的に遮断して、
長尺基板上に堆積膜を形成することができるため、上述
した本発明の第３の堆積膜形成方法を実現することがで
きる。
【００２３】
【実施例】以下、本発明の実施例について、図面を参照
して説明する。
【００２４】Ａ．本発明の第１の堆積膜形成方法につい
て 本発明の第１の堆積膜形成方法は、プラズマＣＶＤ法に
より、グロー放電領域を有する真空容器内で、長尺基板
上に堆積膜を連続的に形成するときに、真空容器内で、
長尺基板をその長手方向に連続的に移動させ、真空容器
内のグロー放電領域の入口近傍で長尺基板を加熱し、真
空容器内のグロー放電領域の出口近傍で長尺基板を冷却
するものである。
【００２５】まず、本発明の第１の堆積膜形成方法にお
いて好適に用いられる長尺基板について、詳しく説明す
る。
【００２６】本発明の第１の堆積膜形成方法において好
適に用いられる長尺基板の材質としては、堆積膜形成時
に必要とされる温度において変形および歪みが少なく、
所望の強度を有し、また、導電性を有するものであるこ
とが好ましく、具体的には、ステンレススチール，アル
ミニウムおよびその合金、鉄およびその合金、銅および
その合金などの金属の薄板およびその複合体、および、
それらの表面に異種材質の金属薄膜および／またはＳｉ
Ｏ2 ，Ｓｉ3Ｎ4，Ａｌ2Ｏ3，ＡｌＮなどの絶縁性薄膜を
スパッタ法，蒸着法，鍍金法などにより表面コーティン
グ処理を行ったもの、また、ポリイミド，ポリアミド，
ポリエチレンテレフタレート，エポキシなどの耐熱性樹
脂製シート、または、これらとガラスファイバー，カー
ボンファイバー，ホウ素ファイバー，金属繊維などとの
複合体の表面に金属単位または合金および透明導電性酸
化物などを鍍金，蒸着，スパッタ，塗布などの方法で導
電性処理を行ったものが挙げられる。
【００２７】また、長尺基板の厚さとしては、長尺基板
の移動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、コストおよび収納スペースなどを
考慮すると、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０．０５ｍｍ乃至
１ｍｍであることが望ましいが、金属などの薄板を用い
る場合は、厚さを比較的薄くしても所望の強度が得られ
やすい。長尺基板の幅については、特に制限されること
はなく、真空容器のサイズなどによって決定される。長
尺基板の長さについては、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、長尺の
ものを溶接などによってさらに長尺化したものであって
もよい。
【００２８】本発明の第１の堆積膜形成方法では、長尺
基板の移動方向に対して不均一な温度分布を形成する
が、温度分布をより自由に設定するためには、長尺基板
の移動方向の熱伝導は少ないほうが望ましい。長尺基板
の移動方向の熱伝導を少なくするには、長尺基板の熱伝
導率を低くするとともに、厚さを薄くすればよい。な
お、長尺基板が均一の材質の場合は、（熱伝導率）×
（厚さ）は、好ましくは１×１０-1Ｗ／Ｋ以下、より好
ましくは１×１０-2Ｗ／Ｋ以下が望ましい。
【００２９】次に、本発明の第１の堆積膜形成方法にお
ける長尺基板の加熱方法および冷却方法について、詳し
く説明する。
【００３０】本発明の第１の堆積膜形成方法における長
尺基板の加熱および冷却は、基板加熱手段および基板冷
却手段（一体のものでもよい。以下同様。）を長尺基板
に接触させて熱伝導で行っても、基板加熱手段および基
板冷却手段を長尺基板から離して輻射で行ってもよく、
長尺基板の堆積表面（堆積膜が形成される面）側から行
っても、長尺基板の堆積裏面（堆積膜が形成されない
面）側から行ってもよい。また、基板加熱手段および基
板冷却手段は、移動する長尺基板に対して静止させて
も、長尺基板とともに移動させてもよい。ただし、本発
明の第１の堆積膜形成方法においては、長尺基板は常に
移動しており、静止した基板加熱手段および基板冷却手
段により長尺基板の温度を制御する場合は、基板加熱手
段および基板冷却手段の温度分布と長尺基板の温度分布
とは必ずしも一致しない。長尺基板の比熱，長尺基板の
熱伝導率および長尺基板の移動速度などを考慮し、長尺
基板の移動時に所望の基板温度分布が得られるように、
基板加熱手段および基板冷却手段の温度分布を制御す
る。また、長尺基板とともに移動する基板加熱手段およ
び基板冷却手段により長尺基板の温度を制御する場合
は、長尺基板の移動に伴い、基板加熱手段および基板冷
却手段の制御温度を変化させる。
【００３１】長尺基板を加熱する具体的な方法として
は、ハロゲンランプや抵抗発熱体などのヒーターによる
加熱，高温ガスプラズマとの接触および電磁波による誘
導加熱などが挙げられる。また、長尺基板を冷却する具
体的な方法としては、空冷または水冷された冷却部材へ
の放熱による冷却および低温ガスの吹き付けによる冷却
などが挙げられる。
【００３２】図１（Ａ）〜（Ｃ）はそれぞれ、長尺基板
の加熱方法の例を示す概略図である。同図（Ａ）はハロ
ゲンランプ２1〜２4を用いて長尺基板１を赤外線加熱す
る例を示すものであり、同図（Ｂ）は加熱ブロック３1
〜３4を長尺基板１に接触させて長尺基板１を加熱する
例を示すものであり、同図（Ｃ）は加熱ローラー４1〜
４4を長尺基板１に接触させて長尺基板１を加熱する例
を示すものである。
【００３３】図２（Ａ）〜（Ｃ）はそれぞれ、長尺基板
の冷却方法の例を示す概略図である。同図（Ａ）は長尺
基板１に近接して配置した水冷の冷却パイプ５1〜５4を
用いて長尺基板１を冷却する例を示すものであり、同図
（Ｂ）は水冷の冷却ブロック６1〜６4を長尺基板１に接
触させて長尺基板１を冷却する例を示すものであり、同
図（Ｃ）は水冷の冷却ローラー７1〜７4を長尺基板１に
接触させて長尺基板１を冷却する例を示すものである。
【００３４】次に、本発明の第１の堆積膜形成方法にお
ける長尺基板の基板温度分布について、詳しく説明す
る。
【００３５】本発明の第１の堆積膜形成方法において
は、移動する長尺基板をグロー放電領域の入口近傍で加
熱し、グロー放電領域の出口近傍で冷却する。したがっ
て、グロー放電領域における長尺基板の基板温度は、そ
の移動方向に対して上昇から下降へと変化するように分
布する。移動方向に対して上昇から下降へと変化する基
板温度分布としては、図３〜図６にそれぞれ示すような
温度分布が考えられる。ここで、図３（Ａ）〜（Ｉ）は
それぞれ、上昇から下降へと直線的に変化する場合の温
度分布の例を示しており、図４（Ａ）〜（Ｉ）および図
５（Ａ）〜（Ｆ）はそれぞれ、途中に温度一定の領域が
ある場合の温度分布の例を示しており、図６（Ａ）〜
（Ｇ）は非直線的に変化する場合の温度分布の例を示し
ている。
【００３６】なお、図１（Ｂ）に示した加熱ブロック３
1〜３4または図１（Ｃ）に示した加熱ローラ４1〜４4と
図２（Ｂ）に示した冷却ブロック６1〜６4または図２
（Ｃ）に示した冷却ローラ７1〜７4とを用いて、接触に
よる長尺基板１の加熱および冷却を行った場合は、図６
（Ｆ）および図６（Ｇ）にそれぞれ示すような段階的に
変化する温度分布になる。
【００３７】次に、本発明の第１の堆積膜形成方法を用
いて太陽電池を作成する例について、詳しく説明する。
【００３８】図７は、本発明の第１の堆積膜形成方法の
一実施例が実現可能な堆積膜形成装置１０の構成を示す
概略断面図である。
【００３９】堆積膜形成装置１０は、概ね直方体形状の
真空容器１１と、真空容器１１内に設けられた放電室１
２とを含む。真空容器１１と放電室１２とはいずれも金
属製であり、接地されている。堆積膜が形成される長尺
基板１は、真空容器１１の図示左側（すなわち、搬入
側）の側壁に取り付けられた第１のガスゲート２１を経
て真空容器１１内に入り、放電室１２を貫通して、真空
容器１１の図示右側（すなわち、搬出側）の側壁に取り
付けられた第２のガスゲート２２を通って真空容器１１
外に出る。なお、真空容器１１内には、回転自在な基板
支持ローラー１３ 1，１３2が設けられており、移動する
長尺基板１を裏面から支持している。第１および第２の
ガスゲート２１，２２には、ゲートガスを供給するため
の第１および第２のゲートガス供給管２３，２４がそれ
ぞれ接続されている。帯状の長尺基板１は、真空容器１
１内を第１のガスゲート２１から第２のガスゲート２２
に向けて連続的に移動させられる。
【００４０】真空容器１１内には、連続的に移動する長
尺基板１を放電室１２に入る前に加熱する第１の赤外線
ランプヒーター１４1 と、放電室１２の入口近傍で長尺
基板１を加熱する第２の赤外線ランプヒーター１４2
と、放電室１２の出口近傍で長尺基板１を冷却する水冷
の冷却パイプ１５とがそれぞれ設けられている。なお、
第１の赤外線ランプヒーター１４1 と第２の赤外線ラン
プヒーター１４2 と冷却パイプ１５とは、第１乃至第３
の温度制御装置１６1〜１６3によってそれぞれ制御され
る。また、真空容器１１内の所定の各位置には、長尺基
板１の温度を測定するための第１乃至第４の熱電対１７
1〜１７4が、移動する長尺基板１の裏面に接触するよう
にそれぞれ設けられている。
【００４１】放電室１２内には、ガス供給系（不図示）
から堆積膜の原料ガスを導入するガス導入管１８が設け
られており、また、放電室１２の図示背面側の壁面に
は、排気装置（不図示）に接続された排気管（不図示）
が設けられている。放電室１２の長尺基板１と互いに対
向する壁面側には、放電電極１９が設けられている。な
お、放電電極１９は、真空容器１１外に設けられた高周
波電源２５に接続されている。
【００４２】次に、堆積膜形成装置１０による堆積膜の
形成方法について説明する。
【００４３】堆積膜形成装置１０を貫通するように、搬
入側の第１のガスゲート２１に接続された基板送出容器
（不図示）から、搬出側の第２のガスゲート２２に接続
された基板巻取容器（不図示）にまで、帯状の長尺基板
１を張り渡したのち、第１のガスゲート２１から第２の
ガスゲート２２へ向う方向に、長尺基板１を一定の速度
で連続的に移動させる。そして、排気装置（不図示）に
より、真空容器１１内を真空に排気する。真空容器１１
内が所定の真空度に到達したら、第１および第２のゲー
トガス供給管２３，２４からゲートガスを第１および第
２のガスゲート２１，２２にそれぞれ供給する。
【００４４】続いて、第１乃至第４の熱電対１７1〜１
７4の出力をそれぞれ監視しながら、第１および第２の
赤外線ランプヒーター１４1，１４2および冷却パイプ１
５をそれぞれ作動させることにより、放電室１２内にお
いて所定の温度分布になるように、移動する帯状の長尺
基板１を加熱および冷却する。そして、ガス導入管１８
から放電室１２内に堆積膜の原料ガスを導入し、高周波
電源２５から放電電極１９に高周波電力を供給して、接
地された導電性の長尺基板１との間に高周波グロー放電
を生起させ、プラズマを発生させる。これにより、放電
室１２内の原料ガスが分解され、帯状の長尺基板１上に
堆積膜が形成される。
【００４５】このとき、放電室１２の入口近傍で長尺基
板１を加熱し、出口近傍で長尺基板１を冷却しているた
め、帯状の長尺基板１の移動方向に対して堆積膜の形成
温度が異なることになり、連続的に移動している帯状の
長尺基板１上に形成される堆積膜には、膜厚方向に対し
てバンドギャップの分布が生じることになる。なお、堆
積膜の原料ガスはガス導入管１８から導入されて、放電
室１２の図示背面側の壁面に設けられた排気管（不図
示）から排気されるため、放電室１２内において長尺基
板１の移動方向に対する原料ガスの流れはほとんどな
く、原料ガスの分解の度合いは長尺基板１の移動方向に
対してほとんど一定であり、長尺基板１の移動方向に対
して原料ガスの分解の度合いによって堆積膜のバンドギ
ャップに分布が生じることはない。
【００４６】図８は、本発明の第１の堆積膜形成方法の
一実施例が実現可能な他の堆積膜形成装置３０の構成を
示す概略断面図である。
【００４７】堆積膜形成装置３０は、マイクロ波によっ
てプラズマを生起させるものであり、図７に示した堆積
膜形成装置１０の放電電極１９の代わりに、第１乃至第
４のアプリケータ３９1〜３９4が帯状の長尺基板１の移
動方向に沿って順にそれぞれ設けられた構造になってい
る。
【００４８】以下、図７に示した堆積膜形成装置１０と
の違いに基づいて、堆積膜形成装置３０について説明す
る。
【００４９】第１のアプリケータ３９1 は放電室３２内
にマイクロ波エネルギーを導入するためのものであり、
第１の導波管４６1 を介して第１のマイクロ波電源４５
1 に接続されている。第２乃至第４のアプリケータ３９
2〜３９4についても同様である。第１乃至第４のアプリ
ケータ３９1〜３９4の放電室３２への取付部位は、石英
およびアルミナセラミクスなどのマイクロ波を透過する
材料からなるマイクロ波導入窓４７となっている。
【００５０】次に、堆積膜形成装置３０の動作について
説明する。
【００５１】図７に示した堆積膜形成装置１０と同様
に、ガス導入管３８から放電室３２内に堆積膜の原料ガ
スを導入しながら、第１乃至第４のアプリケータ３９1
〜３９4からマイクロ波導入窓４７を介して放電室３２
内にマイクロ波電力を導入すると、放電室３２内にマイ
クロ波グロー放電が生起してプラズマが発生し、連続的
に移動する帯状の長尺基板１上に堆積膜が形成される。
このときも、帯状の長尺基板１は、放電室３２の入口近
傍で第１の赤外線ランプヒーター３４1 によって加熱さ
れ、放電室３０２の出口近傍で冷却パイプ３５によって
冷却されるため、帯状の長尺基板１の移動方向に対して
堆積膜の形成温度が異なることになり、堆積膜の膜厚方
向に対してバンドギャップの分布が生じる。
【００５２】図９は、図７に示した堆積膜形成装置１０
を組み込んだ連続堆積形成装置100の構成を示す概略断
面図である。
【００５３】連続堆積膜形成装置100 は、ｎｉｐ接合を
有する半導体素子を帯状の長尺基板１上に形成するのに
適したものであり、基板送出容器110 とｎ型層形成用真
空容器120 とｉ型堆積膜形成装置130 とｐ型層形成用真
空容器140 と基板巻取容器150 とを第１乃至第４のガス
ゲート161〜164によって直列に接続した構成となってい
る。以下、連続堆積膜形成装置100 の各構成要素につい
て簡単に説明する。
【００５４】（１）基板送出容器110 基板送出容器110 は、帯状の長尺基板１を格納して基板
巻取容器150 に向けて送り出すためのものである。基板
送出容器110 には、帯状の長尺基板１が巻かれるボビン
111 が装着されており、帯状の長尺基板１を支持し搬送
するための搬送ローラー112 が設けられており、排気手
段（不図示）に接続された排気管113 が接続されてい
る。なお、ボビン111 には、長尺基板１を送り出すため
の基板送出機構（不図示）が接続されている。
【００５５】（２）ｎ型層形成用真空容器120 ｎ型層形成用真空容器120 は、長尺基板１上にｎ型半導
体層を形成するためのものである。ｎ型層形成用真空容
器120 には、排気手段（不図示）に接続された排気管12
1 が取り付けられており、また、その内部には、放電室
122 が設けられている。放電室122 内には、ガス導入管
123 と、第１の高周波電源171 に接続された放電電極12
4 と、移動する長尺基板１を加熱するための赤外線ラン
プヒーター125 とが設けられている。
【００５６】（３）ｉ型堆積膜形成装置130 ｉ型堆積膜形成装置130 は、長尺基板１上にｉ型半導体
層を形成するためのものであり、図７に示した堆積膜形
成装置１０と同様の構造をしている。なお、図９では、
第１の赤外線ランプヒーター1341に接続された第１の温
度制御装置と、第２の赤外線ランプヒーター1342に接続
された第２の温度制御装置と、水冷パイプ135 に接続さ
れた第３の温度制御装置とは省略されている。また、放
電電極139 は、第２の高周波電源172 に接続されてい
る。
【００５７】（４）ｐ型層形成用真空容器140 ｐ型層形成用真空容器140 は、長尺基板１上にｐ型半導
体層を形成するためのものである。ｐ型層形成用真空容
器140 は、前述したｎ型層形成用真空容器120と同一の
構成になっている。すなわち、ｐ型層形成用真空容器14
0 には、排気手段（不図示）に接続された排気管141 が
取り付けられており、また、その内部に放電室142 が設
けられている。放電室142 内には、ガス導入管143 と、
第３の高周波電源173 に接続された放電電極144 と、移
動する長尺基板１を加熱するための赤外線ランプヒータ
ー145 とが設けられている。
【００５８】（５）基板巻取容器150 基板巻取容器150 は、堆積膜が形成された帯状の長尺基
板１を巻き取るためのものであり、基板送出容器110 と
同様の構造をしている。すなわち、基板巻取容器150 に
は、基板巻取用のボビン151 と基板搬送用の搬送ローラ
ー152 とが設けられており、排気手段（不図示）に接続
された排気管153 が接続されている。なお、ボビン151
には、帯状の長尺基板１を巻き取るための基板巻取機構
（不図示）が接続されている。
【００５９】（６）第１乃至第４のガスゲート161〜164 第１乃至第４のガスゲート161〜164には、ゲートガスを
供給するための第１乃至第４のゲートガス供給管165〜1
68がそれぞれ接続されている。
【００６０】次に、連続堆積膜形成装置100 の動作につ
いて、ｎｉｐ接合を有する半導体素子を形成する場合を
例として説明する。
【００６１】帯状の長尺基板１を基板送出容器110 から
基板巻取容器150 に向けて張り渡す。その後、基板送出
容器110 内とｎ型層形成用真空容器120 内とｉ型堆積膜
形成装置130 の真空容器111 内とｐ型層形成用容器140
内と基板巻取容器150 内とをそれぞれ排気し、所定の真
空度に達したら、第１乃至第４のガスゲート161〜164内
にゲートガスを供給する。
【００６２】続いて、ｎ型層形成用真空容器120 の放電
室122 内にｎ型半導体層を形成するための原料ガスを供
給し、また、ｉ型堆積膜形成装置130 の放電室132 内に
ｉ型半導体層を形成するための原料ガスを供給し、さら
に、ｐ型層形成用真空容器140 の放電室142 内にｐ型半
導体層を形成するための原料ガスを供給する。その後、
各放電室122，132，142 内に高周波電力を第１乃至第３
の高周波電源171〜173から供給してプラズマをそれぞれ
生起させたのち、基板送出容器110 から基板巻取容器15
0 に向けた帯状の長尺基板１の移動を開始させて、各放
電室122，132，142 で長尺基板１上に堆積膜をそれぞれ
形成する。このとき、帯状の長尺基板１は、ｎ型層形成
用真空容器120 ，ｉ型堆積膜形成装置130 およびｐ型層
形成用真空容器140 の順に連続的に移動するため、ｎｉ
ｐ接合を有する半導体素子が長尺基板１上に形成される
ことになる。また、ｉ型堆積膜形成装置130 において
は、図７に示した堆積膜形成装置１０で説明したよう
に、放電室132 の入口近傍で長尺基板１を加熱し、放電
室132 の出口近傍で長尺基板１を冷却しているため、帯
状の長尺基板１の移動方向に対して堆積膜の形成温度が
異なることになり、連続的に移動している帯状の長尺基
板１上に形成される堆積膜に、ｉ型半導体層の膜厚方向
に対してバンドギャップの分布を生じさせることができ
る。
【００６３】次に、本発明の第１の堆積膜形成方法の各
種実施例について、具体的数値を挙げて説明する。な
お、ここで述べる各種実施例は、アモルファスシリコン
系の太陽電池あるいはこの太陽電池の構成要素であるア
モルファスシリコン半導体膜の形成に本発明の第１の堆
積膜形成方法を適用したものである。
【００６４】まず、アモルファスシリコン系の太陽電池
の構造について、図１０〜図１３をそれぞれ用いて説明
する。
【００６５】図１０に示した太陽電池200 は、透明電極
206 側から光が入射されることを前提としたものであ
る。太陽電池200 は、下部電極202 とｎ型半導体層203
とｉ型半導体層204 とｐ型半導体層205 と透明電極206
とが基板201 上に順次積層され、さらに、格子状の集電
電極207 が透明電極206 上に形成された構造となってい
る。なお、下部電極202 とは、ｎ型半導体層203 ，ｉ型
半導体層204 およびｐ型半導体層205 を介して透明電極
206 と互いに対向する電極をいう。
【００６６】図１１に示した太陽電池210 は、基板211
が透光性のものであって、基板211側から光が入射され
ることを前提としたものである。太陽電池210 は、透明
電極212 とｐ型半導体層213 とｉ型半導体層214 とｎ型
半導体層215 と下部電極216とが基板211 上に順次積層
された構造となっている。
【００６７】図１０に示した太陽電池200 および図１１
に示した太陽電池210 はそれぞれ、ｐｉｎ接合を一組の
み有するものであるが、入射光の利用効率を向上させる
ために、二組のｐｉｎ接合が積層されることがある。
【００６８】図１２に示す太陽電池220 （いわゆるタン
デム型太陽電池）は、二組のｐｉｎ接合を有するもので
あり、下部電極222 と第１のｐｉｎ接合223 と第２のｐ
ｉｎ接合224 と透明電極225 と集電電極226 とが基板22
1 上に順次積層された構造となっている。光は、透明電
極225 側から入射する。なお、第１のｐｉｎ接合223
は、ｎ型半導体層2231，ｉ型半導体層2232およびｐ型半
導体層2233が順次積層された構造となっており、また、
第２のｐｉｎ接合224 も、ｎ型半導体層2241，ｉ型半導
体層2242およびｐ型半導体層2243が順次積層された構造
となっているが、第１のｐｉｎ接合223 のｉ型半導体層
2232と第２のｐｉｎ接合224 のｉ型半導体層2242とにつ
いては、光電変換効率を向上させるために、バンドギャ
ップや膜厚を異ならせることが行われている。
【００６９】図１２に示した太陽電池220 よりもさらに
光電変換効率を向上させるため、三組のｐｉｎ接合が積
層されることがある。
【００７０】図１３に示す太陽電池230 （いわゆるトリ
プル型太陽電池）は、三組のｐｉｎ接合を有するもので
あり、下部電極232 と第１のｐｉｎ接合233 と第２のｐ
ｉｎ接合234 と第３のｐｉｎ接合235 と透明電極236 と
集電電極237 とが基板231 上に順次積層された構造とな
っている。光は、透明電極236 側から入射する。なお、
第１のｐｉｎ接合233 は、ｎ型半導体層2331，ｉ型半導
体層2332およびｐ型半導体層2333が順次積層された構造
となっており、また、第２のｐｉｎ接合234 も、ｎ型半
導体層2341，ｉ型半導体層2342およびｐ型半導体層2343
が順次積層された構造となっており、さらに、第３のｐ
ｉｎ接合235 も、ｎ型半導体層2351，ｉ型半導体層2352
およびｐ型半導体層2353が順次積層された構造となって
いるが、第１のｐｉｎ接合233 のｉ型半導体層2332と第
２のｐｉｎ接合234 のｉ型半導体層2342と第３のｐｉｎ
接合235 のｉ型半導体層2352とについては、光電変換効
率を向上させるために、バンドギャップや膜厚を異なら
せることが行われている。
【００７１】なお、図１０〜図１３に示した各太陽電池
200〜230においては、ｐ型半導体層が光の入射側に位置
するような層構成となっているが、ｎ型半導体層が光の
入射側に位置するような層構成とすることも可能であ
る。
【００７２】次に、上述した太陽電池の各構成要素の詳
細について、図１０に示した太陽電池200 を例として説
明する。なお、他の太陽電池210〜230については、特に
説明しない限り太陽電池200 と同様である。
【００７３】（１）基板201 太陽電池200 において使用される基板201 は、曲げやす
く湾曲形状を形成し得る材質のものが好適に用いられ、
導電性のものであっても電気絶縁性のものであってもよ
い。基板201 は透光性のものであっても非透光性のもの
であってもよいが、基板201 側より光入射が行われる場
合には、もちろん透光性であることが必要である。具体
的には、上述した帯状の長尺基板を挙げることができ
る。帯状の長尺基板を用いることにより、作成される太
陽電池200 の軽量化，強度向上および運搬スペースの低
減などを図ることができる。
【００７４】（２）下部電極202 ，透明電極206 ，集電
電極207 太陽電池では、一般に、電力を取り出すための電極とし
て、そ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，透明電極および集電
電極を挙げることができる。ただし、ここでは、「透明
電極」とは光の入射側に設けられたものいい、「下部電
極」とは各半導体層をはさんで透明電極と互いに対向し
て設けられたものをいうものとする。以下、これらの電
極について詳しく説明する。
【００７５】（ａ）下部電極202 太陽電池においては、たとえば基板が金属などの非透光
性の材料である場合には、図１１に示した太陽電池210
のように、透明電極212 側から光を照射するなど、上述
した基板の材料が透光性であるか否かによって光起電力
発生用の光を照射する面が異なる。したがって、下部電
極の設置場所も、基板の材料が透光性であるか否かによ
って異なる。具体的には、図１０に示したような層構成
の場合には、下部電極202 は、電流取り出し用の電極と
して、基板201 とｎ型半導体層203 との間に設けられ
る。なお、基板201 が導電性である場合には、基板201
が下部電極202 を兼ねることができるため下部電極202
を省略することもできるが、基板201 のシート抵抗値が
高いときには、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、下部電極202 を設置することが望まし
い。図１２および図１３に示したような層構成の場合に
も、同様である。一方、図１１に示したような層構成の
場合には、透光性の基板211 が用いられ、基板211 の側
から光が入射されるため、下部電極216 は、電流取り出
しおよび光反射用の目的で、各半導体層213〜215を挟ん
で基板211と互いに対向して設けられる。
【００７６】下部電極202 の材料としては、Ａｇ，Ａ
ｕ，Ｐｔ，Ｎｉ，Ｃｒ，Ｃｕ，Ａｌ，Ｔｉ，Ｚｎ，Ｍ
ｏ，Ｗなどの金属またはこれらの合金が挙げられ、これ
らの金属の薄膜を真空蒸着，電子ビーム蒸着およびスパ
ッタリングなどで形成する。また、形成された金属薄膜
が太陽電池200 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、下部電極202 のシート抵抗値は、
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。
【００７７】下部電極202 とｎ型半導体層203 との間
に、導電性酸化亜鉛などの拡散防止層（不図示）を設け
てもよい。この拡散防止層の効果としては、下部電極20
2 を構成する金属元素がｎ型半導体層203 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、各半導体層203〜205に生じたピンホールなどの欠陥
による、下部電極202 と透明電極206 との間の短絡を防
止すること、および、薄膜による多重干渉を発生させ、
入射された光を太陽電池200 内に閉じ込めるなどのこと
を挙げることができる。
【００７８】（ｂ）透明電極206 透明電極206 は、太陽や白色蛍光灯などからの光を各半
導体層203〜205内に効率よ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
的には太陽電池200 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は、ＳｎＯ2 ，
Ｉｎ2Ｏ3，ＺｎＯ，ＣｄＯ，Ｃｄ2ＳｎＯ4，ＩＴＯ（Ｉ
ｎ2Ｏ3＋ＳｎＯ2 ）などの金属酸化物や、Ａｕ，Ａｌ，
Ｃｕなどの金属を極めて薄く半透明状に成膜した金属薄
膜などが挙げられる。図１０に示した太陽電池200 にお
いては、透明電極206 はｐ型半導体層205 の上に積層さ
れるため、ｐ型半導体層205との密着性がよいものを選
ぶことが必要である。図１２および図１３に示した太陽
電池220，230についても同様である。一方、図１１に示
した太陽電池210 においては、透明電極212 は基板211
上に積層されるものであるため、基板211 との密着性が
よいものを選ぶことが必要である。透明電極206 の作成
方法としては、抵抗加熱蒸着法，電子ビーム加熱蒸着
法，スパッタリング法およびスプレー法などを用いるこ
とができ、所望に応じて適宜選択される。
【００７９】（ｃ） 集電電極207 集電電極207 は、透明電極206 の表面抵抗値を実効的に
低減させる目的で、透明電極206 の上に格子状に設けら
れる。集電電極207 の材料としては、Ａｇ，Ｃｒ，Ｎ
ｉ，Ａｌ，Ａｇ，Ａｕ，Ｔｉ，Ｐｔ，Ｃｕ，Ｍｏ，Ｗな
どの金属またはこれらの合金が挙げられる。これらの薄
膜は、積層させて用いることができる。また、各半導体
層203〜205へ入射する光量が充分に確保されるよう、そ
の形状および面積は適宜設計される。たとえば、その形
状としては、太陽電池200 の受光面に対して一様に広が
り、かつ、受光面積に対してその面積は好ましくは１５
％以下、より好ましくは１０％以下であることが望まし
い。また、シート抵抗値としては、好ましくは５０Ω以
下、より好ましくは１０Ω以下であることが望ましい。
【００８０】（３）ｎ型半導体層203 ，ｉ型半導体層20
4 ，ｐ型半導体層205 （ａ）ｉ型半導体層204 ｉ型半導体層204 を構成する半導体材料としては、ａ−
Ｓｉ：Ｈ，ａ−Ｓｉ：Ｆ，ａ−Ｓｉ：Ｈ：Ｆ，ａ−Ｓｉ
Ｃ：Ｈ，ａ−ＳｉＣ：Ｆ，ａ−ＳｉＣ：Ｈ：Ｆ，ａ−Ｓ
ｉＧｅ：Ｈ，ａ−ＳｉＧｅ：Ｆ，ａ−ＳｉＧｅ：Ｈ：
Ｆ，poly−Ｓｉ：Ｈ，poly−Ｓｉ：Ｆ，poly−Ｓｉ：
Ｈ：ＦなどのIV族半導体材料およびIV族合金系半導体材
料が挙げられる。このほか、II−IV族化合物半導体材料
やIII−V族化合物半導体材料などが挙げられる。
【００８１】ｉ型半導体層204 においては、光電変換効
率などの向上を目的として、膜厚方向に組成を変化さ
せ、バンドギャップに変化をもたせることが行われる。
図１４（Ａ）〜（Ｄ）に、ｉ型半導体層204 におけるバ
ンドギャップの変化の様子（バンドギャッププロファイ
ル）の具体例を示す。なお、図中→印は、光の入射側を
表わしている。
【００８２】図１４（Ａ）に示したバンドギャッププロ
ファイルは、ｉ型半導体層204 中においてバンドギャッ
プが一定のタイプのものである。図１４（Ｂ）に示した
バンドギャッププロファイルは、ｉ型半導体層204 の光
の入射側のバンドギャップが狭く、徐々にバンドギャッ
プが広がるタイプのものであり、曲線因子(Fill Facto
r；FF)の改善に効果がある。図１４（Ｃ）に示したバン
ドギャッププロファイルは、光の入射側のバンドギャッ
プが広く、徐々にバンドギャップが狭くなるタイプのも
のであり、開放電圧（Ｖoc）の改善に効果がある。図１
４（Ｄ）に示したバンドギャッププロファイルは、光の
入射側のバンドギャップが広く、比較的急峻にバンドギ
ャップが狭まり、再び広がっていくタイプのものであ
り、図１４（Ｂ）に示したものと図１４（Ｃ）に示した
ものとを組み合わせて両者の効果を同時に得ることがで
きる。このようにバンドギャップに変化をもたせるため
には、異なる半導体を組み合せればよい。たとえば、ａ
−Ｓｉ：Ｈ（Ｅg opt＝１．７２ｅＶ）とａ−ＳｉＧｅ：
Ｈ（Ｅg opt＝１．４５ｅＶ）とを組み合せると、図１４
（Ｄ）に示すバンドギャッププロファイルをもつｉ型半
導体層204 を作成することができる。また、ａ−Ｓｉ
Ｃ：Ｈ（Ｅg opt＝２．０５ｅＶ）とａ−Ｓｉ：Ｈ（Ｅg
opt＝１．７２ｅＶ）とを組み合せると、図１４（Ｃ）
に示すバンドギャッププロファイルをもつｉ型半導体層
204 を作成することができる。
【００８３】なお、ｉ型半導体層204 に不純物を微量に
添加させることにより、導電型をｉ型としたまま、ｉ型
半導体層204 のフェルミレベルを少し変化させてもよ
い。
【００８４】（ｂ）ｎ型半導体層203 およびｐ型半導体
層205 ｎ型半導体層203 およびｐ型半導体層205 はそれぞれ、
前述したｉ型半導体層204 を構成する半導体材料に、価
電子制御剤を公知の方法でドーピングすることによって
得られる。
【００８５】次に、本発明の第１の堆積膜形成方法に関
する各種実施例および各種比較例について説明する。
【００８６】〔実施例Ａ１〕図７に示した堆積膜形成装
置１０を用い、搬入側の第１のガスゲート２１に基板送
出容器（不図示）を接続し、搬出側の第２のガスゲート
２２に基板巻取容器（不図示）を接続した。なお、基板
送出容器には、帯状の長尺基板１を繰り出すための基板
送出機構（不図示）が設けられており、基板巻取容器に
は、帯状の長尺基板１を巻き取るための基板巻取機構
（不図示）が設けられている。
【００８７】まず、ステンレス（ＳＵＳ４３０ＢＡ）か
らなる帯状の長尺基板１（幅４０ｃｍ，長さ２００ｍ，
厚さ０．１２５ｍｍ）を充分に脱脂，洗浄したのち、こ
の長尺基板１を巻いたボビン（不図示）を基板送出容器
に装着した。その後、帯状の長尺基板１を、搬入側の第
１のガスゲート２１と真空容器１１と搬出側の第２のガ
スゲート２２とを介して基板巻取容器まで通したのち、
張力調整を行って帯状の長尺基板１がたるまないように
した。その後、基板送出容器内と真空容器１１内と基板
巻取容器内とを、メカニカルブースターポンプとロータ
リーポンプからなる真空排気系（不図示）により充分に
それぞれ真空排気した。
【００８８】続いて、表Ａ１に示す形成条件により、真
空排気系を作動させつつ、ガス導入管１８から堆積膜の
原料ガスを放電室１２内に導入した。同時に、第１およ
び第２のゲートガス供給管２３，２４より、第１および
第２の各ガスゲート２１，２２に、ゲートガスとして水
素ガスを流量５００ｓｃｃｍでそれぞれ供給した。
【００８９】
【表１】 この状態で真空排気系の排気能力を調整し、放電室１２
内の圧力を１．１Ｔｏｒｒに保持するようにした。放電
室１２内の圧力が安定したところで、基板送出容器から
基板巻取容器の方向に向け、帯状の長尺基板１の移動を
開始した。このときの長尺基板１の移動速度は、３０ｃ
ｍ／分とした。帯状の長尺基板１を移動させたまま、第
１および第２の赤外線ランプヒーター１４1，１４2をそ
れぞれ点灯して長尺基板１を放電室１２の入口近傍で加
熱するとともに、冷却パイプ１５に冷水を流して長尺基
板１を放電室１２の出口近傍で冷却した。
【００９０】このとき、移動する長尺基板１の裏面に接
触するように真空容器１１内に設けられた第１乃至第４
の熱電対１７1〜１７4により、移動方向の各位置におけ
る長尺基板１の温度をそれぞれ測定した。その結果、各
位置における長尺基板１の温度は、第１の赤外線ランプ
ヒーター１４1 前の第１の熱電対１７1 の位置では３０
℃，放電室１２の入口近傍の第２の熱電対１７2 の位置
では２００℃，第２の赤外線ランプヒーター１４2 後の
第３の熱電対１７3 の位置で４００℃，冷却パイプ１５
後の放電室１２の出口近傍の第４の熱電対１７4 の位置
で３００℃であった。
【００９１】続いて、放電室１２内に設けられた幅４０
ｃｍ，長さ１３０ｃｍの放電電極１９に、高周波電源２
５から周波数１３．５６ＭＨｚの高周波電力を供給し、
放電室１２内に高周波グロー放電を生起させた。そし
て、６０分間にわたり、帯状の長尺基板１上に、ｉ型の
水素化アモルファスシリコンからなる堆積膜の形成を行
った。
【００９２】なお、帯状の長尺基板１は、長さ２００ｍ
と長尺であるので、この実施例Ａ１を実施したのち、帯
状の長尺基板１を堆積膜形成装置１０に装着したまま、
後述する実施例Ａ２〜実施例Ａ４を連続して実施し、同
一の帯状の長尺基板１上にその移動方向に対して、ｉ型
の堆積膜を順次形成するようにした。実施例Ａ１〜実施
例Ａ４に関するすべての堆積膜の形成が終了したのち、
帯状の長尺基板１を冷却して、堆積膜形成装置１０から
取り出した。
【００９３】この実施例Ａ１で形成された堆積膜につい
て膜厚分布を測定したところ、帯状の長尺基板１の幅方
向および長さ方向に対して、膜厚のばらつきは５％以内
に収まっていた。また、堆積膜の形成速度を算出したと
ころ、平均９０ｎｍ／分であった。
【００９４】次に、帯状の長尺基板１の、この実施例Ａ
１で水素化アモルファスシリコンからなる堆積膜が形成
された部分について、２次イオン質量分析計（ＳＩＭ
Ｓ：ＣＡＭＥＣＡ社製，ＩＭＳ−４Ｆ型）を用い、堆積
膜の膜厚方向の水素元素の含有量の分布を測定したとこ
ろ、堆積膜表面近傍で１２原子％，表面から膜厚の１／
３の部分で６原子％および基板界面近傍で１８原子％で
あり、図１５（Ａ）に示すような膜厚方向の分布が得ら
れ、図１４（Ｄ）に示したものと同様なバンドギャップ
プロファイルとなっていることが確認できた。
【００９５】〔実施例Ａ２〕上述した実施例Ａ１により
堆積膜を形成したのち、堆積膜形成用の原料ガスとゲー
トガスの導入を一旦中止し、すべての真空容器を充分真
空排気した。その後、実施例Ａ１と同様にしてゲートガ
スを供給し、表Ａ２に示す形成条件で、帯状の長尺基板
１上に、ｉ型の水素化アモルファスシリコンゲルマニウ
ムからなる堆積膜を連続的に形成した。このとき、放電
室１２内の圧力，帯状の長尺基板１の移動速度および移
動方向における長尺基板１の温度分布はそれぞれ、実施
例Ａ１と同様とした。
【００９６】
【表２】 実施例Ａ１と同様に、実施例Ａ１〜実施例Ａ４について
の堆積膜の形成がすべて終了したのち、この実施例Ａ２
で形成された堆積膜について、その膜厚の分布のばらつ
きを調べたところ、５％以内に収まっていた。また、堆
積膜の形成速度は、平均９２ｎｍ／分であった。
【００９７】続いて、実施例Ａ１と同様に、この実施例
Ａ２で水素化アモルファスシルコンゲルマニウムからな
る堆積膜が形成された部分について、膜厚方向の元素の
分布を測定した。その結果、水素元素の含有量は、堆積
膜表面近傍で１０原子％，表面から膜厚の１／３の部分
で３原子％および基板界面近傍で１５原子％であり、図
１５（Ｂ）に示すような膜厚方向の分布が得られ、水素
元素の含有量の分布によって、図１４（Ｄ）に示したも
のと同様なバンドギャッププロファイルになっているこ
とが確認できた。なお、シリコン原子とゲルマニウム元
素の比率は、膜厚方向で変化していなかった。
【００９８】〔実施例Ａ３〕上述した実施例Ａ１および
実施例Ａ２により堆積膜を形成したのち、堆積膜形成用
の原料ガスとゲートガスの導入を一旦中止し、すべての
真空容器を充分真空排気した。その後、実施例Ａ１と同
様にしてゲートガスを供給し、表Ａ３に示す形成条件
で、帯状の長尺基板１上に、ｉ型の水素化アモルファス
シリコンカーバイドからなる堆積膜を連続的に形成し
た。
【００９９】
【表３】 このとき、放電室１２内の圧力，帯状の長尺基板１の移
動速度および移動方向における長尺基板１の温度分布は
それぞれ、実施例Ａ１と同様とした。実施例Ａ１と同様
に、実施例Ａ１〜実施例Ａ４についての堆積膜の形成が
すべて終了したのち、この実施例Ａ３で形成された堆積
膜について、その膜厚の分布のばらつきを調べたとこ
ろ、５％以内に収まっていた。また、堆積膜の形成速度
は、平均７０ｎｍ／分であった。
【０１００】続いて、実施例Ａ１と同様に、この実施例
Ａ３で水素化アモルファスシルコンカーバイドからなる
堆積膜が形成された部分について、膜厚方向の水素元素
の含有量の分布を測定した。その結果、水素元素の含有
量は、堆積膜表面近傍で１５原子％，表面から膜厚の１
／３の部分で１０原子％および基板界面近傍で２３原子
％であり、図１５（Ｃ）に示すような膜厚方向の分布が
得られ、水素元素の含有量の分布によって、図１５
（Ｄ）に示したものと同様なバンドギャッププロファイ
ルになっていることが確認できた。なお、シリコン原子
とゲルマニウム元素の比率は、膜厚方向で変化していな
かった。
【０１０１】〔実施例Ａ４〕上述した実施例Ａ１乃至実
施例Ａ３により堆積膜を形成したのち、堆積膜形成用の
原料ガスとゲートガスの導入を一旦中止し、すべての真
空容器を充分真空排気した。その後、第１および第２の
赤外線ランプヒーター１４1，１４2の加熱能力と冷却パ
イプ１５の冷却能力をそれぞれ変えて、長尺基板１の温
度分布を表Ａ４に示すようにした以外は実施例Ａ１と同
様にして、帯状の長尺基板１上に、水素化アモルファス
シリコンカーバイドからなる堆積膜を連続的に形成し
た。
【０１０２】
【表４】 実施例Ａ１と同様に、実施例Ａ１乃至実施例Ａ４につい
ての堆積膜の形成がすべて終了したのち、この実施例Ａ
４で形成された堆積膜について、その膜厚の分布のばら
つきを調べたところ、５％以内に収まっていた。また、
堆積膜の形成速度は、平均９０ｎｍ／分であった。
【０１０３】続いて、実施例Ａ１と同様に、この実施例
Ａ４で水素化アモルファスシルコンからなる堆積膜が形
成された部分について、膜厚方向の水素元素の含有量の
分布を測定した。その結果、水素元素の含有量は、堆積
膜表面近傍で１８原子％，表面から膜厚の１／３の部分
で６原子％および基板界面近傍で１２原子％であり、図
１５（Ｄ）に示すような膜厚方向の分布が得られ、水素
元素の含有量の分布によって、図１４（Ｄ）に示したも
のと同様なバンドギャッププロファイルになっているこ
とが確認できた。
【０１０４】〔実施例Ａ５〕図８に示した堆積膜形成装
置３０を用い、搬入側の第１のガスゲート４１に基板送
出容器（不図示）を接続し、搬出側の第２のガスゲート
４２に基板巻取容器（不図示）を接続した。なお、基板
送出容器には、帯状の長尺基板１を繰り出すための基板
送出機構（不図示）が設けられており、基板巻取容器に
は、帯状の長尺基板１を巻き取るための基板巻取機構
（不図示）が設けられている。
【０１０５】まず、ステンレス（ＳＵＳ３０４ＢＡ）か
らなる帯状の長尺基板１（幅４０ｃｍ，長さ２００ｍ，
厚さ０．１２３ｍｍ）を充分に脱脂，洗浄した。その
後、基板送出容器に、長尺基板１を巻いたボビン（不図
示）を装着したのち、帯状の長尺基板１を、搬入側の第
１のガスゲート４１と真空容器３１と搬出側の第２のガ
スゲート４２とを介して基板巻取容器まで通し、張力調
整を行って帯状の長尺基板１がたるまないようにした。
そして、基板送出容器内と真空容器３１内と基板巻取容
器内とをそれぞれ、油拡散ポンプからなる真空排気系
（不図示）により５×１０-6Ｔｏｒｒ以下まで充分に真
空排気した。
【０１０６】続いて、表Ａ５に示す形成条件により、真
空排気系を作動させつつ、ガス導入管３８から堆積膜の
原料ガスを放電室３２内に導入した。同時に、第１およ
び第２のゲートガス供給管４３，４４より、第１および
第２のガスゲート４１，４２に、ゲートガスとして水素
ガスを流量３００ｓｃｃｍでそれぞれ供給した。
【０１０７】
【表５】 この状態で真空排気系の排気能力を調整し、放電室３２
内の圧力を５ｍＴｏｒｒに保持するようにした。放電室
３２内の圧力が安定したところで、基板送出容器から基
板巻取容器の方向に向け、帯状の長尺基板１の移動を開
始した。このときの長尺基板１の移動速度は、１００ｃ
ｍ／分とした。帯状の長尺基板１を移動させたまま、第
１および第２の赤外線ランプヒーター３４1，３４2をそ
れぞれ点灯して長尺基板１を放電室３２の入口近傍で加
熱するとともに、冷却パイプ３５に冷水を流して長尺基
板１を放電室３２の出口近傍で冷却した。
【０１０８】このとき、移動する長尺基板１の裏面に接
触するように真空容器３１内に設けられた第１乃至第４
の熱電対３７1〜３７4により、移動方向の各位置におけ
る長尺基板１の温度をそれぞれ測定した。その結果、各
位置における長尺基板１の温度は、第１の赤外線ランプ
ヒーター３４1 前の第１の熱電対３７1 の位置で３０
℃，放電室３２の入口近傍の第２の熱電対３７2 の位置
で２８０℃，第２の赤外線ランプヒーター３４2 後の第
３の熱電対３７3 の位置で３８０℃，冷却パイプ３５後
で放電室３２の出口近傍の第４の熱電対３７4 の位置で
３００℃であった。
【０１０９】続いて、第１乃至第４のマイクロ波電源４
５1〜４５4から第１乃至第４の導波管４６1〜４６4を介
して放電室３２内の第１乃至第４のアプリケータ２９1
〜２９4に周波数２．４５ＧＨｚのマイクロ波電力をそ
れぞれ供給して、放電室３２内にマイクロ波グロー放電
を生起させた。そして、１０分間にわたり、帯状の長尺
基板１上に、ｉ型の水素化アモルファスシリコンからな
る堆積膜の形成を行った。堆積膜の形成終了後、帯状の
長尺基板１を冷却して、堆積膜形成装置３０から取り出
した。
【０１１０】この実施例Ａ５で形成された堆積膜につい
て、膜厚分布を測定したところ、帯状の長尺基板１の幅
方向および長さ方向に対して、膜厚のばらつきは５％以
内に収まっていた。また、堆積膜の形成速度を算出した
ところ、平均５７０ｎｍ／分であった。
【０１１１】続いて、帯状の長尺基板１の、この実施例
Ａ５で水素化アモルファスシリコンからなる堆積膜が形
成された部分について、２次イオン質量分析計（ＳＩＭ
Ｓ：ＣＡＭＥＣＡ社製，ＩＭＳ−４Ｆ型）を用いて、堆
積膜の膜厚方向の水素元素の含有量の分布を測定したと
ころ、堆積膜表面近傍で１８原子％，表面から膜厚の１
／３の部分で１２原子％および基板界面近傍で２０原子
％であり、図１４（Ｄ）に示したものと同様なバンドギ
ャッププロファイルとなっていることが確認できた。
【０１１２】〔実施例Ａ６〕図９に示した連続堆積膜形
成装置100 を用い、図１０に示した層構成のアモルファ
スシリコン系の太陽電池200 を作成した。この太陽電池
200 は単一のｐｉｎ接合を有し、また、ｉ型半導体層20
4 におけるバンドギャッププロファイルは図１４（Ｄ）
に示したものである。
【０１１３】まず、上述した実施例Ａ１で使用したもの
と同様の、ＳＵＳ４３０ＢＡからなる帯状の長尺基板１
（基板201 ）を連続スパッタリング装置（不図示）に装
着し、銀電極（銀純度：９９．９９％）をターゲットと
して、帯状の長尺基板１上に厚さ１００ｎｍの銀薄膜を
スパッタ蒸着した。さらに、ＺｎＯ電極（ＺｎＯ純度：
９９．９９９％）をターゲットとして、厚さ１．２μｍ
のＺｎＯの薄膜を銀薄膜の上にスパッタ蒸着し、帯状の
長尺基板１上に下部電極202 を形成した。
【０１１４】続いて、下部電極202 が形成された帯状の
長尺基板１を基板送出容器110 に装着し、ｎ型層形成用
真空容器120 とｉ型堆積膜形成装置130 とｐ型層形成用
真空容器140 とを介して基板巻取容器150 まで通した。
そして、帯状の長尺基板１がたるまないように長尺基板
１にかかる両力を調整したのち、実施例Ａ１と同様にす
べての真空容器を充分真空排気した。
【０１１５】続いて、帯状の長尺基板１を基板送出容器
110 から基板巻取容器150 に向けて連続的に移動させな
がら、帯状の長尺基板１上に、ｎ型層形成用真空容器12
0 でｎ型半導体層203 を、ｉ型堆積膜形成装置130 でｉ
型半導体層204 を、ｐ型層形成用真空容器140 でｐ型半
導体層205 を順次形成した。ｎ型半導体層203 とｐ型半
導体層205 の形成条件は、表Ａ６に示す通りであり、ｉ
型半導体層204 の形成条件は、実施例Ａ１のｉ型水素化
アモルファスシリコンからなる堆積層を形成する場合と
同じにした。なお、ｎ型半導体層203 とｉ型半導体層20
4 とｐ型半導体層205 の形成は、放電室122 内，放電室
132 内および放電室142 内で高周波グロー放電をそれぞ
れ生起させ、帯状の長尺基板１を移動速度３０ｃｍ／分
で連続的に移動させながら行った。また、第１乃至第４
のガスゲート161〜164には、ゲートガスとして水素を３
００ｓｃｃｍずつそれぞれ供給した。
【０１１６】
【表６】 ｎ型半導体層203 とｉ型半導体層204 とｐ型半導体層20
5 とが全長（２００ｍ）にわたって形成された帯状の長
尺基板１を冷却したのち、連続堆積膜形成装置100 から
取り出し、ｐ型半導体層205 上に、透明電極206 と集電
電極207 とを形成して、帯状の太陽電池200 を完成させ
た。
【０１１７】続いて、連続モジュール化装置（不図示）
を用いて、作成した太陽電池200 を大きさが３６ｃｍ×
２２ｃｍの多数の太陽電池モジュールに加工した。加工
した太陽電池モジュールについて、ＡＭ１．５，１００
ｍＷ／ｃｍ2 の疑似太陽光を用いて特性評価を行ったと
ころ、８％以上の光電変換効率が得られ、また、各太陽
電池モジュール間の特性のばらつきも５％以内に収まっ
た。
【０１１８】〔比較例Ａ１〕ｉ型堆積膜形成装置130 に
おいて、移動する帯状の長尺基板１を第１の赤外線ラン
プヒーター1341で２００℃まで加熱し、第２の赤外線ラ
ンプヒーター1342および冷却パイプ135 を作動させず
に、放電室132 内における帯状の長尺基板１の温度を２
００℃で一定にした以外は、実施例Ａ６と同様にして、
ｐｉｎ接合からなる太陽電池モジュールを加工した。加
工した太陽電池モジュールについて、ＡＭ１．５，１０
０ｍＷ／ｃｍ2 の疑似太陽光を用いて特性評価を行った
ところ、光電変換効率は６．５％であり、実施例Ａ６で
加工した太陽電池モジュールよりも特性が劣っていた。
【０１１９】〔比較例Ａ２〕ｉ型堆積膜形成装置130 に
おいて、移動する帯状の長尺基板１を第１の赤外線ラン
プヒーター1341で４００℃まで加熱し、第２の赤外線ラ
ンプヒーター1342および冷却パイプ135 を作動させず
に、放電室132 内における帯状の長尺基板１の温度を４
００℃で一定にした以外は、実施例Ａ６と同様にして、
ｐｉｎ接合からなる太陽電池モジュールを加工した。加
工した太陽電池モジュールについて、ＡＭ１．５，１０
０ｍＷ／ｃｍ2 の疑似太陽光を用いて特性評価を行った
ところ、光電変換効率は６．１％であり、実施例Ａ６で
加工した太陽電池モジュールよりも特性が劣っていた。
【０１２０】〔比較例Ａ３〕ｉ型堆積膜形成装置130 に
おいて、移動する帯状の長尺基板１を第１の赤外線ラン
プヒーター1341で３００℃まで加熱し、第２の赤外線ラ
ンプヒーター1342および冷却パイプ135 を作動させず
に、放電室132 内における帯状の長尺基板１の温度を３
００℃で一定にした以外は、実施例Ａ６と同様にして、
ｐｉｎ接合からなる太陽電池モジュールを加工した。加
工した太陽電池モジュールについて、ＡＭ１．５，１０
０ｍＷ／ｃｍ2 の疑似太陽光を用いて特性評価を行った
ところ、光電変換効率は７．２％であり、実施例Ａ６で
加工した太陽電池モジュールよりも特性が劣っていた。
【０１２１】以上、本発明の第１の堆積膜形成方法の各
実施例について、主として、アモルファスシリコン系の
太陽電池を作成する場合について説明してきた。しか
し、本発明の第１の堆積膜形成方法は、アモルファスシ
リコン系の太陽電池以外の、大面積あるいは長尺である
ことが要求される薄膜半導体素子を形成する場合にも、
好適に用いられるものである。このような薄膜半導体素
子として、たとえば、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
ジセンサ用の光電変換素子およびスイッチング素子など
が挙げられる。これら薄膜半導体素子は画像入出力装置
の主要な部品として使用されることが多く、本発明の第
１の堆積膜形成方法を実施することにより、これら薄膜
半導体素子を高品質で均一性よく量産できることとな
り、画像入出力装置がさらに広く普及することが期待さ
れている。
【０１２２】次に、本発明の第１の堆積膜形成方法によ
って形成される、基板温度によってバンドギャップが変
化する堆積膜の例について説明する。
【０１２３】このような堆積膜としては、ＳｉＧｅ，Ｓ
ｉＣ，ＧｅＣ，ＳｉＳｎ，ＧｅＳｎ，ＳｎＣなどのIV族
合金半導体薄膜、ＧａＡｓ，ＧａＰ，ＧａＳｂ，Ｉｎ
Ｐ，ＩｎＡｓなどのIII-V族化合物半導体薄膜、ＺｎＳ
ｅ，ＺｎＳ，ＺｎＴｅ，ＣｄＳ，ＣｄＳｅ，ＣｄＴｅな
どのII-VI族化合物半導体薄膜、ＣｕＡｌＳ2 ，ＣｕＡ
ｌＳｅ2 ，ＣｕＡｌＴｅ2 ，ＣｕＩｎＳ2 ，ＣｕＩｎＳ
ｅ2 ，ＣｕＩｎＴｅ2 ，ＣｕＧａＳ2 ，ＣｕＧａＳｅ
2 ，ＣｕＧａＴｅ，ＡｇＩｎＳｅ2 ，ＡｇＩｎＴｅ 2 な
どのI-III-VI族化合物半導体薄膜、ＺｎＳｉＰ2 ，Ｚｎ
ＧｅＡｓ2 ，ＣｄＳｉＡｓ2 ，ＣｄＳｎＰ2 などのII-I
V-Ｖ族化合物半導体薄膜、Ｃｕ2Ｏ ，ＴｉＯ 2 ，Ｉｎ2
Ｏ3，ＳｎＯ2 ，ＺｕＯ，ＣｄＯ，Ｂｉ2Ｏ3，ＣｄＳｎ
Ｏ4 などの酸化物半導体薄膜、および、これらの半導体
薄膜に価電子を制御するための価電子制御元素を含有さ
せたものを挙げることができる。また、Ｓｉ，Ｇｅ，Ｃ
などのIV族半導体薄膜に価電子制御元素を含有させたも
のを挙げることができる。もちろん、ａ−Ｓｉ：Ｈ，ａ
−Ｓｉ：Ｈ：Ｆなどの非晶質半導体において、水素およ
び／またはフッ素含有量を変化させたものであってもよ
い。
【０１２４】上述した半導体薄膜において堆積膜形成時
に基板温度を変化させることにより、バンドギャップ制
御が行われる。帯状の長尺基板上に膜厚方向にバンドギ
ャップを制御された堆積膜を形成させることにより、電
気的，光学的および機械的に優れた特性を有する大面積
の薄膜半導体デバイスを作成することができる。すなわ
ち、堆積形成された半導体層の膜厚方向に対してバンド
ギャップを変化させることにより、キャリアの走行性を
高めたり、半導体界面でのキャリアの再結合を防止する
ことで、電気的特性が向上する。また、水素含有量など
を変化させることによって、構造的変化を与えることが
でき、内部応力が緩和されて、基板との密着性の高い堆
積膜を形成することができる。
【０１２５】前述した堆積膜を形成するために用いられ
る堆積膜形成用の原料ガスは、所望の堆積膜の組成に応
じて適宜その混合比を調製して成膜空間内に導入され
る。
【０１２６】上述のIV族半導体またはIV族合金半導体薄
膜を形成するために好適に用いられる、周期律表第IV族
元素を含む化合物としては、Ｓｉ原子，Ｇｅ原子，Ｃ原
子，Ｓｎ原子，Ｐｂ原子を含む化合物であって、具体的
にはＳｉＨ4 ，Ｓｉ2Ｈ6，Ｓｉ3Ｈ8，Ｓｉ3Ｈ6，Ｓｉ4
Ｈ8，Ｓｉ5Ｈ10 などのシラン系化合物、ＳｉＦ4 ，
（ＳｉＦ2）5，（ＳｉＦ2）6，（ＳｉＦ2）4，Ｓｉ
2Ｆ6，Ｓｉ3Ｆ8，ＳｉＨＦ3 ，ＳｉＨ2Ｆ2，Ｓｉ2Ｈ2Ｆ
4 ，Ｓｉ2Ｈ3Ｆ3 ，ＳｉＣｌ4 ，（ＳｉＣｌ2）5，Ｓｉ
Ｂｒ4 ，（ＳｉＢｒ2）5，Ｓｉ2Ｃｌ6，Ｓｉ2Ｂｒ6，Ｓ
ｉＨＣｌ3 ，ＳｉＨＢｒ 3 ，ＳｉＨＩ3 ，Ｓｉ2Ｃｌ3Ｆ
3 などのハロゲン化シラン化合物、ＧｅＨ4 ，Ｇｅ2Ｈ6
などのゲルマン化合物、ＧｅＦ4 ，（ＧｅＦ2）5，（Ｇ
ｅＦ2）6，（ＧｅＦ2）4，Ｇｅ2Ｆ6，Ｇｅ3Ｆ8，ＧｅＨ
Ｆ3 ，ＧｅＨ2Ｆ2，Ｇｅ2Ｈ2Ｆ4 ，Ｇｅ2Ｈ3Ｆ3 ，Ｇｅ
Ｃｌ4 ，（ＧｅＣｌ2）5，ＧｅＢｒ4 ，（ＧｅＢ
ｒ2）5，Ｇｅ2Ｃｌ6，Ｇｅ2Ｂｒ6，ＧｅＨＣｌ3 ，Ｇｅ
ＨＢｒ3 ，ＧｅＨＩ3 ，Ｇｅ2Ｃｌ3Ｆ3などのハロゲン
化ゲルマニウム化合物、ＣＨ4 ，Ｃ2Ｈ6，Ｃ3Ｈ8などの
メタン列炭化水素、Ｃ2Ｈ4，Ｃ3Ｈ6などのエチレン列炭
化水素、Ｃ6Ｈ6などの環状炭化水素、ＣＦ4 ，（Ｃ
Ｆ2）5，（ＣＦ2）6，（ＣＦ2）4，Ｃ2Ｆ6，Ｃ3Ｆ8，Ｃ
ＨＦ 3 ，ＣＨ2Ｆ2，ＣＣｌ4 ，（ＣＣｌ2）5，ＣＢｒ
4 ，（ＣＢｒ2）5，Ｃ2Ｃｌ6，Ｃ2Ｂｒ6，ＣＨＣｌ3 ，
ＣＨＩ3 ，Ｃ2Ｃｌ3Ｆ3 などのハロゲン化炭素化合物、
ＳｎＨ4 ，Ｓｎ（ＣＨ3）4などのスズ化合物、Ｐｂ（Ｃ
Ｈ3）4，Ｐｂ（Ｃ2Ｈ5） 6 などの鉛化合物などを挙げる
ことができる。これらの化合物は、一種で用いても二種
以上混合して用いてもよい。
【０１２７】また、上述したIV族半導体あるいはIV族合
金半導体を価電子制御するために用いられる価電子制御
剤としては、ｐ型の不純物として、周期律表第 III族の
元素、たとえばＢ，Ａｌ，Ｇａ，Ｉｎ，Ｔｌなどが好適
なものとして挙げられ、また、ｎ型不純物として、周期
律表第 V族の元素、たとえばＮ，Ｐ，Ａｓ，Ｓｂ，Ｂｉ
などが好適なものとして挙げられる。ことに、Ｂ，Ｇ
ａ，Ｐ，Ｓｂなどが最適である。ドーピングされる不純
物の量は、要求される電気的および光学的特性に応じて
適宜決定される。このような不純物導入用の原料物質と
しては、常温常圧でガス状態の、または、少なくとも膜
形成条件下で容易にガス化し得るものが採用される。そ
のような不純物導入用の出発物質としては、具体的に
は、ＰＨ3 ，Ｐ2Ｈ4，ＰＦ3 ，ＰＦ5 ，ＰＣｌ3 ，Ａｓ
Ｈ3 ，ＡｓＦ3 ，ＡｓＦ5 ，ＡｓＣｌ 3 ，ＳｂＨ3 ，Ｓ
ｂＦ5 ，ＢｉＨ3 ，ＢＦ3 ，ＢＣｌ3 ，ＢＢｒ3 ，Ｂ2
Ｈ6，Ｂ 4Ｈ10 ，Ｂ5Ｈ9，Ｂ5Ｈ11 ，Ｂ6Ｈ10 ，Ｂ6Ｈ12
，ＡｌＣｌ3 などを挙げることができる。上記の不純
物元素を含む化合物は、一種用いても二種以上併用して
もよい。
【０１２８】上述したII−VI族化合物半導体を形成する
ために用いられる、周期律表第II族元素を含む化合物と
しては、具体的には、Ｚｎ（ＣＨ3）2，Ｚｎ（Ｃ2Ｈ5）
2 ，Ｚｎ（ＯＣＨ3）2，Ｚｎ（ＯＣ2Ｈ5）2 ，Ｃｄ（Ｃ
Ｈ3）2，Ｃｄ（Ｃ2Ｈ5）2 ，Ｃｄ（Ｃ3Ｈ7）2 ，Ｃｄ
（Ｃ4 Ｈ9）2，Ｈｇ（ＣＨ3）2，Ｈｇ（Ｃ2Ｈ5）2 ，Ｈ
ｇ（Ｃ6Ｈ5）2 ，Ｈｇ［Ｃ＝（Ｃ6Ｈ5）〕2 などが挙げ
られる。また、周期律表第VI族元素を含む化合物として
は、具体的には、ＮＯ，Ｎ2Ｏ ，ＣＯ2 ，ＣＯ，Ｈ2Ｓ
，ＳＣｌ2 ，Ｓ2Ｃｌ2，ＳＯＣｌ2 ，ＳｅＨ2 ，Ｓｅ
Ｃｌ2 ，Ｓｅ2Ｂｒ2，Ｓｅ（ＣＨ3）2，Ｓｅ（Ｃ2Ｈ5）
2 ，ＴｅＨ2 ，Ｔｅ（ＣＨ3）2，Ｔｅ（Ｃ2Ｈ5）2 など
が挙げられる。もちろん、これらの原料物質は一種のみ
ならず二種以上混合して使用することもできる。
【０１２９】このII−VI族化合物半導体を価電子制御す
るために用いられる価電子制御剤としては、周期律表
I,III,IV，V族の元素を含む化合物などを有効なものと
して挙げることができる。具体的には、第 I族元素を含
む化合物としては、ＬｉＣ3Ｈ7，Ｌｉ（ｓｅｃ−Ｃ
4Ｈ9），Ｌｉ2Ｓ ，Ｌｉ3Ｎ などが好適なものとして挙
げることができる。また、第 III族元素を含む化合物と
しては、ＢＸ3 ，Ｂ2Ｈ6，Ｂ 4Ｈ10 ，Ｂ5Ｈ9，Ｂ5Ｈ
11 ，Ｂ6Ｈ10 ，Ｂ（ＣＨ3）3，Ｂ（Ｃ2Ｈ5）3 ，Ｂ6Ｈ
1 2 ，ＡｌＸ3 ，Ａｌ（ＣＨ3）2Ｃｌ，Ａｌ（Ｃ
Ｈ3）3，Ａｌ（ＯＣＨ3）3，Ａｌ（ＣＨ3）Ｃｌ2，Ａｌ
（Ｃ2Ｈ5）3 ，Ａｌ（ＯＣ2Ｈ5）3 ，Ａｌ（ＣＨ3）3Ｃ
ｌ 3 ，Ａｌ（ｉ−Ｃ4Ｈ9）3 ，Ａｌ（ｉ−Ｃ3Ｈ7）3 ，
Ａｌ（Ｃ3Ｈ7）3 ，Ａｌ（ＯＣ4Ｈ9）3，ＧａＸ3 ，Ｇ
ａ（ＯＣＨ3）3，Ｇａ（ＯＣ2Ｈ5）3 ，Ｇａ（ＯＣ
3Ｈ7）3 ，Ｇａ（ＯＣ4Ｈ9）3 ，Ｇａ（ＣＨ3）3，Ｇａ
2Ｈ6，ＧａＨ（Ｃ2Ｈ5）2，Ｇａ（ＯＣ2Ｈ5）（Ｃ
2Ｈ5）2 ，Ｉｎ（ＣＨ3）3，Ｉｎ（Ｃ3Ｈ7）3 ，Ｉｎ
（Ｃ4Ｈ9）3 、第 V族元素を含む化合物としては、ＮＨ
3 ，ＮＨ3 ，Ｎ2Ｈ5Ｎ3，Ｎ2Ｈ4，ＮＨ4Ｎ3，ＰＸ3 ，
Ｐ（ＯＣＨ3）3，Ｐ（ＯＣ2Ｈ5）3 ，Ｐ（ＯＣ3Ｈ7）
3 ，Ｐ（ＯＣ4Ｈ9）3 ，Ｐ（ＣＨ3）3，Ｐ（Ｃ2Ｈ5）
3 ，Ｐ（Ｃ3Ｈ7）3，Ｐ（Ｃ4Ｈ9）3 ，Ｐ（ＳＣＮ）
3 ，Ｐ2Ｈ4，ＰＨ3 ，ＡｓＨ3 ，ＡｓＸ3 ，Ａｓ（ＯＣ
Ｈ3）3，Ａｓ（ＯＣ2Ｈ5）3 ，Ａｓ（ＯＣ3Ｈ7）3 ，Ａ
ｓ（ＯＣ4Ｈ9） 3 ，Ａｓ（ＣＨ3）3，Ａｓ（Ｃ2Ｈ5）
3 ，Ａｓ（Ｃ6Ｈ5）3 ，ＳｂＸ3 ，Ｓｂ（ＯＣＨ3）3，
Ｓｂ（ＯＣ2Ｈ5）3 ，Ｓｂ（ＯＣ3Ｈ7）3 ，Ｓｂ（ＯＣ
4Ｈ9）3 ，Ｓｂ（ＣＨ3）3，Ｓｂ（Ｃ3Ｈ7）3 ，Ｓｂ
（Ｃ4Ｈ9）3 などが挙げられる。なお、Ｘは、ハロゲン
元素（Ｆ，Ｃｌ，Ｂｒ，Ｉ）を示す。もちろん、これら
の原料物質は一種であってもよいが、二種またはそれ以
上を併用してもよい。さらに、第IV族元素を含む化合物
としては、前述した化合物を用いることができる。
【０１３０】上述した第III−V族化合物半導体を形成す
るために用いられる、周期律表第 III族元素を含む化合
物としては、第II−VI族化合物半導体を価電子制御する
ために用いられる第 III族元素を含む化合物として上述
したものをそのまま使用することができ、また、周期律
表第 V族元素を含む化合物としては、第II−VI族化合物
半導体を価電子制御するために用いられる第 V族元素を
含む化合物として上述したものを同様にそのまま使用す
ることができる。もちろん、これらの原料物質は一種で
あってもよいが、二種またはそれ以上を併用してもよ
い。
【０１３１】この第III−V族化合物半導体を価電子制御
するために用いられる価電子制御剤としては、周期律表
第II,IV,VI族の元素を含む化合物などを有効なものとし
て挙げることができる。このような化合物としては、上
述した第II族元素を含む化合物、上述した第IV族元素を
含む化合物、上述した第VI族元素を含む化合物をそれぞ
れ使用することができる。
【０１３２】上述した各原料ガスは、Ｈｅ，Ｎｅ，Ａ
ｒ，Ｋｒ，Ｘｅなどの希ガス、あるいは、Ｈ2 ，ＨＦ，
ＨＣｌなどの希釈ガスと混合して堆積膜形成装置に導入
してもよい。また、これら希ガスや希釈ガスを原料ガス
とは独立に堆積膜形成装置に導入するようにしてもよ
い。
【０１３３】Ｂ．本発明の第２の堆積膜形成方法につい
て 本発明の第２の堆積膜形成方法は、複数の成膜空間を有
する真空容器内で、少なくとも一つ以上の成膜空間には
一種以上のガス種よりなる原料ガスに補助ガスを混合し
て導入し、残りの成膜空間には原料ガスを導入するとと
もに、各成膜空間にマイクロ波電力を導入してプラズマ
を生起させて、長尺基板上に堆積膜を連続的に形成する
ときに、各成膜空間内の圧力を５０ｍＴｏｒｒ以下と
し、各成膜空間内に導入するマイクロ波電力を、堆積膜
の堆積速度を制限する範囲内でそれぞれ制御し、長尺基
板をその長手方向に連続的に移動させ、各成膜空間内を
順次貫通させて、長尺基板上に堆積膜を形成する。
【０１３４】本発明の第２の堆積膜形成方法によって形
成される組成制御された機能性堆積膜としては、ＳｉＧ
ｅ，ＳｉＣ，ＧｅＣ，ＳｉＳｎ，ＧｅＳｎ，ＳｎＣなど
のいわゆるIV族合金半導体薄膜、ＧａＡｓ，ＧａＰ，Ｇ
ａＳｂ，ＩｎＰ，ＩｎＡｓなどのいわゆるIII−V族化合
物半導体薄膜、ＺｎＳｅ，ＺｎＳ，ＺｎＴｅ，ＣｄＳ，
ＣｄＳｅ，ＣｄＴｅなどのいわゆる第II−VI族化合物半
導体薄膜、ＣｕＡｌＳ 2 ，ＣｕＡｌＳｅ2 ，ＣｕＡｌＴ
ｅ2 ，ＣｕＩｎＳ2 ，ＣｕＩｎＳｅ2 ，ＣｕＩｎＴｅ
2 ，ＣｕＧＡｓ2 ，ＣｕＧａＳｅ2 ，ＣｕＧａＴｅ，Ａ
ｇＩｎＳｅ2 ，ＡｇＩｎＴｅ2 などのいわゆる第I−III
−VI族化合物半導体薄膜、ＺｎＳｉＰ2 ，ＺｎＧｅＡｓ
2 ，ＣｄＳｉＡｓ2 ，ＣｄＳｎＰ2 などのいわゆる第 I
I−IV−V族化合物半導体薄膜、Ｃｕ2Ｏ，ＴｉＯ2 ，Ｉ
ｎ2Ｏ3，ＳｎＯ2 ，ＺｎＯ，ＣｄＯ，Ｂｉ2Ｏ3，ＣｄＳ
ｎＯ4 などのいわゆる酸化物半導体薄膜、および、これ
らの半導体を価電子制御するために価電子制御元素を含
有させたものを挙げることができる。また、Ｓｉ，Ｇ
ｅ，Ｃなどのいわゆる第IV族半導体薄膜に価電子制御元
素を含有させたものを挙げることができる。もちろん、
ａ−Ｓｉ：Ｈ，ａ−Ｓｉ：Ｈ：Ｆなどの非晶質半導体に
おいて、水素および／またはフッ素含有量を変化させた
ものであってもよい。
【０１３５】上述した半導体薄膜において組成制御を行
うことにより禁制帯幅制御，価電子制御，屈折率制御お
よび結晶制御などが行われる。帯状の長尺基板（帯状部
材）上に、縦方向または横方向に組成制御された機能性
堆積膜を形成させることにより、電気的，光学的および
機械的に優れた特性を有する大面積薄膜半導体デバイス
を作成することができる。すなわち、堆積形成された半
導体層の縦方向に禁制帯幅および／または価電子密度を
変化させることによりキャリアの走行性を高めたり、半
導体界面でのキャリアの再結合を防止することで電気的
特性が向上する。また、屈折率を連続的に変化させるこ
とにより光学的無反射面とすることで、半導体層中への
光透過率を向上させることができる。さらには、水素含
有量などを変化させることにより構造的変化を付けるこ
とで応力緩和がなされ、基板との密着性の高い堆積膜を
形成することができる。また、横方向に結晶性の異なる
半導体層を形成させることにより、たとえば、非晶質半
導体で形成される光電変換素子と結晶質半導体で形成さ
れるスイッチング素子とを同時に同一基板上に連続形成
することができる。
【０１３６】本発明の第２の堆積膜形成方法では、主原
料ガスが各ガス導入手段から各成膜空間にそれぞれ導入
されるとともに、補助ガスが各ガス導入手段のうち少な
くとも一つ以上のガス導入手段から主原料ガスと混合さ
れて長尺基板上に導入される。ここで、混合ガスの混合
比は、機能性堆積膜の所望の組成制御を行うために適宜
選択することができる。また、主原料ガスは、一種また
は複数種類の混合ガスでも構わない。さらに、補助ガス
は、主原料ガスにさらに別種の原料ガスを一種または複
数種類混合したガスからなるものである。
【０１３７】本発明の第２の堆積膜形成方法において主
原料ガスおよび補助ガスとして好適に用いられるものと
しては、以下に示すものを挙げることができる。
【０１３８】第IV族半導体または第IV族合金半導体薄膜
を形成するために好適に用いられる周期律表第IV族元素
を含む化合物としては、Ｓｉ原子，Ｇｅ原子，Ｃ原子，
Ｓｎ原子，Ｐｂ原子を含む化合物であって、具体的に
は、ＳｉＨ4 ，Ｓｉ2Ｈ6，Ｓｉ 3Ｈ8，Ｓｉ3Ｈ6，Ｓｉ4
Ｈ8，Ｓｉ5Ｈ10 などのシラン系化合物、ＳｉＦ4 ，
（ＳｉＦ2）5，（ＳｉＦ2）6，（ＳｉＦ2）4，Ｓｉ
2Ｆ6，Ｓｉ3Ｆ8，ＳｉＨＦ3 ，ＳｉＨ2Ｆ2，Ｓｉ2Ｈ2Ｆ
4 ，Ｓｉ2Ｈ3Ｆ3 ，ＳｉＣｌ4 ，（ＳｉＣｌ2）5，Ｓｉ
Ｂｒ4 ，（ＳｉＢｒ2）5，Ｓｉ2Ｃｌ6，Ｓｉ2Ｂｒ6，Ｓ
ｉＨＣｌ3 ，ＳｉＨＢｒ3，ＳｉＨＩ3 ，Ｓｉ2Ｃｌ3Ｆ3
などのハロゲン化シラン化合物、ＧｅＨ4 ，Ｇｅ 2Ｈ6
などのゲルマン化合物、ＧｅＦ4 ，（ＧｅＦ2）5，（Ｇ
ｅＦ2）6，（ＧｅＦ 2）4，Ｇｅ2Ｆ6，Ｇｅ3Ｆ8，ＧｅＨ
Ｆ3 ，ＧｅＨ2Ｆ2，Ｇｅ2Ｈ2Ｆ4 ，Ｇｅ2Ｈ3Ｆ3 ，Ｇｅ
Ｃｌ4 ，（ＧｅＣｌ2）5，ＧｅＢｒ4 ，（ＧｅＢ
ｒ2）5，Ｇｅ2Ｃｌ6，Ｇｅ2Ｂｒ6，ＧｅＨＣｌ3 ，Ｇｅ
ＨＢｒ3 ，ＧｅＨＩ3 ，Ｇｅ2Ｃｌ3Ｆ3 などのハロゲン
化ゲルマニウム化合物、ＣＨ4 ，Ｃ2Ｈ6，Ｃ3Ｈ8などの
メタン列炭化水素ガス、Ｃ2Ｈ4，Ｃ3Ｈ6などのエチレン
列炭化水素ガス、Ｃ6Ｈ6などの環式炭化水素ガス、ＣＦ
4 ，（ＣＦ2）5，（ＣＦ2）6，（ＣＦ2）4，Ｃ2Ｆ6，Ｃ
3Ｆ8，ＣＨＦ3 ，ＣＨ2Ｆ2，ＣＣｌ4 ，（ＣＣｌ2）5，
ＣＢｒ4 ，（ＣＢｒ2）5，Ｃ2Ｃｌ6，Ｃ2Ｂｒ6，ＣＨＣ
ｌ3 ，ＣＨＩ3 ，Ｃ2Ｃｌ3Ｆ3 などのハロゲン化炭素化
合物、ＳｎＨ4 ，Ｓｎ（ＣＨ3）4などのスズ化合物、Ｐ
ｂ（ＣＨ3）4，Ｐｂ（Ｃ2Ｈ5）6 などの鉛化合物などを
挙げることができる。これらの化合物は一種で用いても
二種以上混合して用いてもよい。
【０１３９】本発明の第２の堆積膜形成方法では、これ
らの化合物を適宜混合して用いることにより所望の組成
制御が行われる。本発明の第２の堆積膜形成方法におい
て形成される第IV族半導体、または、第IV族合金半導体
を価電子制御するために用いられる補助ガスの価電子制
御剤としては、ｐ型の不純物として、周期律表第 III族
の元素、たとえば、Ｂ，Ａｌ，Ｇａ，Ｉｎ，Ｔｌなどが
好適なものとして挙げられ、ｎ型不純物としては、周期
律表第 V族の元素、たとえば、Ｎ，Ｐ，Ａｓ，Ｓｂ，Ｂ
ｉなどが好適なものとして挙げられるが、殊に、Ｂ，Ｇ
ａ，Ｐ，Ｓｂなどが最適である。ドーピンングされる不
純物の量は、所望される電気的および光学的特性に応じ
て適宜決定される。
【０１４０】このような不純物導入用の原料物質として
は、常温常圧でガス状態の、または、少なくとも膜形成
条件下で容易にガス化し得るものが採用される。そのよ
うな不純物導入用の出発物質としては、具体的に、ＰＨ
3 ，Ｐ2Ｈ4，ＰＦ3 ，ＰＦ5，ＰＣｌ3 ，ＡｓＨ3 ，Ａ
ｓＦ3 ，ＡｓＦ5 ，ＡｓＣｌ3 ，ＳｂＨ3 ，ＳｂＦ5，
ＢｉＨ3 ，ＢＦ3 ，ＢＣｌ3 ，ＢＢｒ3 ，Ｂ2Ｈ6，Ｂ4
Ｈ10 ，Ｂ5Ｈ9，Ｂ5Ｈ1 1 ，Ｂ6Ｈ10 ，Ｂ6Ｈ12 ，Ａｌ
Ｃｌ3 などを挙げることができる。上記の不純物元素を
含む化合物は、一種で用いてもよく、二種以上併用して
もよい。
【０１４１】第II族および第VI族化合物半導体を形成す
るために用いられる周期律表第II族元素を含む化合物と
しては、具体的には、Ｚｎ（ＣＨ3）2，Ｚｎ（Ｃ2Ｈ5）
2 ，Ｚｎ（ＯＣＨ3）2，Ｚｎ（ＯＣ2Ｈ5）2 ，Ｃｄ（Ｃ
Ｈ3）2，Ｃｄ（Ｃ2Ｈ5）2 ，Ｃｄ（Ｃ3Ｈ7）2 ，Ｃｄ
（Ｃ4Ｈ9）2 ，Ｈｇ（ＣＨ3）2，Ｈｇ（Ｃ2Ｈ5）2 ，Ｈ
ｇ（Ｃ6Ｈ5）2 ，Ｈｇ［Ｃ＝（Ｃ6Ｈ5）］2 などが挙げ
られる。また、周期律表第VI族元素を含む化合物として
は、具体的には、ＮＯ，Ｎ2Ｏ ，ＣＯ2 ，ＣＯ，Ｈ2Ｓ
，ＳＣｌ2 ，Ｓ2Ｃｌ2，，ＳＯＣｌ2 ，ＳｅＨ2 ，Ｓ
ｅＣｌ2 ，Ｓｅ2Ｂｒ2，Ｓｅ（ＣＨ3）2，Ｓｅ（Ｃ
2Ｈ5）2 ，ＴｅＨ2 ，Ｔｅ（ＣＨ3）2，Ｔｅ（Ｃ2Ｈ5）
2などが挙げられる。もちろん、これらの原料物質は一
種のみならず二種以上混合して使用することもできる。
【０１４２】第II−VI族化合物半導体を価電子制御する
ために用いられる補助ガスの価電子制御剤としては、周
期律表第 I，III，IV，V族の元素を含む化合物などを有
効なものとして挙げることができる。具体的には、第 I
族元素を含む化合物としては、ＬｉＣ3Ｈ7，Ｌｉ（ｓｅ
ｃ−Ｃ4Ｈ9），Ｌｉ2Ｓ ，Ｌｉ3Ｎ などが好適なものと
して挙げることができる。また、第 III族元素を含む化
合物としては、ＢＸ3，Ｂ2Ｈ6，Ｂ4Ｈ10 ，Ｂ5Ｈ9，Ｂ5
Ｈ11 ，Ｂ6Ｈ10 ，Ｂ（ＣＨ3）3，Ｂ（Ｃ2Ｈ5）3 ，Ｂ6
Ｈ12 ，ＡｌＸ3 ，Ａｌ（ＣＨ3）2Ｃｌ，Ａｌ（ＣＨ3）
3，Ａｌ（ＯＣＨ3）3，Ａｌ（ＣＨ3）Ｃｌ2，Ａｌ（Ｃ2
Ｈ5）3 ，Ａｌ（ＯＣ2Ｈ5）3 ，Ａｌ（ＣＨ3）3Ｃｌ
3 ，Ａｌ（ｉ−Ｃ4Ｈ9）3 ，Ａｌ（ｉ−Ｃ3Ｈ7）3 ，Ａ
ｌ（Ｃ3Ｈ7）3 ，Ａｌ（ＯＣ4Ｈ9）3 ，ＧａＸ3 ，Ｇａ
（ＯＣＨ3）3，Ｇａ（ＯＣ2Ｈ5）3，Ｇａ（ＯＣ3Ｈ7）3
，Ｇａ（ＯＣ4Ｈ9）3 ，Ｇａ（ＣＨ3）3，Ｇａ2Ｈ6，
ＧａＨ（Ｃ2Ｈ5）2 ，Ｇａ（ＯＣ2Ｈ5）（Ｃ2Ｈ5）2 ，
Ｉｎ（ＣＨ3）3，Ｉｎ（Ｃ4Ｈ7）3 ，Ｉｎ（Ｃ4Ｈ9）3
などが挙げられる。さらに、第 V族元素を含む化合物と
しては、ＮＨ3 ，ＨＮ3 ，Ｎ2Ｈ5Ｎ3 ，Ｎ2Ｈ4，ＮＨ4
Ｎ3，ＰＸ3 ，Ｐ（ＯＣＨ3）3，Ｐ（ＯＣ2Ｈ5）3 ，Ｐ
（Ｃ3Ｈ7）3 ，Ｐ（ＯＣ4Ｈ9）3 ，Ｐ（ＣＨ3）3，Ｐ
（Ｃ2Ｈ5）3 ，Ｐ（Ｃ3Ｈ7）3 ，Ｐ（Ｃ4Ｈ9）3 ，Ｐ
（ＯＣＨ3）3，Ｐ（ＯＣ2Ｈ5）3 ，Ｐ（ＯＣ3Ｈ7）3 ，
Ｐ（ＯＣ4Ｈ9）3 ，Ｐ（ＳＣＮ）3 ，Ｐ2Ｈ4，ＰＨ3 ，
ＡｓＨ3 ，ＡｓＸ3 ，Ａｓ（ＯＣＨ3）3，Ａｓ（ＯＣ2
Ｈ5）3 ，Ａｓ（ＯＣ3Ｈ7）3 ，Ａｓ（ＯＣ4Ｈ9）3 ，
Ａｓ（ＣＨ3）3，Ａｓ（ＣＨ3）3，Ａｓ（Ｃ2Ｈ5）3 ，
Ａｓ（Ｃ6Ｈ5）3 ，ＳｂＸ3 ，Ｓｂ（ＯＣＨ3）3，Ｓｂ
（ＯＣ2Ｈ5）3 ，Ｓｂ（ＯＣ3Ｈ7）3 ，Ｓｂ（ＯＣ
4Ｈ9）3 ，Ｓｂ（ＣＨ3）3，Ｓｂ（Ｃ3Ｈ7）3 ，Ｓｂ
（Ｃ4Ｈ9）3 などが挙げられる。なお、上記において、
Ｘはハロゲン（Ｆ，Ｃｌ，Ｂｒ，Ｉ）を示す。もちろ
ん、これらの原料物質は一種であってもよいが、二種ま
たはそれ以上を併用してもよい。また、第IV族元素を含
む化合物としては、前述した化合物を用いることができ
る。
【０１４３】第III−V族化合物半導体を形成するために
用いられる周期律表第 III族元素を含む化合物として
は、具体的には、ＢＸ3 ，Ｂ2Ｈ6，Ｂ4Ｈ10 ，Ｂ5Ｈ9，
Ｂ5Ｈ1 1 ，Ｂ6Ｈ10 ，Ｂ6Ｈ12 ，ＡｌＸ3 ，Ａｌ（ＣＨ
3）2Ｃｌ，Ａｌ（ＣＨ3）3，Ａｌ（ＯＣＨ3）3，Ａｌ
（ＣＨ3）Ｃｌ2，Ａｌ（Ｃ2Ｈ5）3 ，Ａｌ（ＯＣ2Ｈ5）
3，Ａｌ（ＣＨ3）3Ｃｌ3 ，Ａｌ（ｉ−Ｃ4Ｈ9）3 ，Ａ
ｌ（ｉ−Ｃ3Ｈ7）3 ，Ａｌ（Ｃ3Ｈ7）3 ，Ａｌ（ＯＣ4
Ｈ9）3 ，ＧａＸ3 ，Ｇａ（ＯＣＨ3）3，Ｇａ（ＯＣ 2Ｈ
5）3 ，Ｇａ（ＯＣ3Ｈ7）3 ，Ｇａ（ＯＣ4Ｈ9）3 ，Ｇ
ａ（ＣＨ3）3，Ｇａ2Ｈ6，ＧａＨ（Ｃ2Ｈ5）2 ，Ｇａ
（ＯＣ2Ｈ5）（Ｃ2Ｈ5）2 ，Ｉｎ（ＣＨ3）3，Ｉｎ（Ｃ
3Ｈ7）3 ，Ｉｎ（Ｃ4Ｈ9）3 などが挙げられる。また、
周期律表第 V族元素を含む化合物としては、具体的に
は、ＮＨ3 ，ＨＮ3 ，Ｎ2Ｈ5Ｎ3 ，Ｎ2Ｈ4，ＮＨ4Ｎ3，
ＰＸ3 ，Ｐ（ＯＣＨ3）3，Ｐ（ＯＣ2Ｈ5）3 ，Ｐ（Ｃ3
Ｈ7）3 ，Ｐ（ＯＣ4Ｈ9）3 ，Ｐ（ＣＨ3）3，Ｐ（Ｃ2Ｈ
5）3 ，Ｐ（Ｃ3Ｈ7）3 ，Ｐ（Ｃ4Ｈ9）3 ，Ｐ（ＯＣ
Ｈ3）3，Ｐ（ＯＣ2Ｈ5）3 ，Ｐ（ＯＣ3Ｈ7）3 ，Ｐ（Ｏ
Ｃ4Ｈ9） 3 ，Ｐ（ＳＣＮ）3 ，Ｐ2Ｈ4，ＰＨ3 ，ＡｓＸ
3 ，ＡｓＨ3 ，Ａｓ（ＯＣＨ3）3，Ａｓ（ＯＣ2Ｈ5）
3 ，Ａｓ（ＯＣ3Ｈ7）3 ，Ａｓ（ＯＣ4Ｈ9）3 ，Ａｓ
（ＣＨ 3）3，Ａｓ（ＣＨ3）3，Ａｓ（Ｃ2Ｈ5）3 ，Ａｓ
（Ｃ6Ｈ5）3 ，ＳｂＸ3 ，Ｓｂ（ＯＣＨ3）3，Ｓｂ（Ｏ
Ｃ2Ｈ5）3 ，Ｓｂ（ＯＣ3Ｈ7）3 ，Ｓｂ（ＯＣ
4Ｈ9）3，Ｓｂ（ＣＨ3）3，Ｓｂ（Ｃ3Ｈ7）3 ，Ｓｂ
（Ｃ4Ｈ9）3 などが挙げられる。ただし、Ｘはハロゲン
原子、具体的には、Ｆ，Ｃｌ，ＢｒおよびＩの中から選
ばれる少なくとも一つを表わす。もちろん、これらの原
料物質は一種あるいは二種以上混合して用いることがで
きる。
【０１４４】第III−V族化合物半導体を価電子制御する
ために用いられる補助ガスの価電子制御剤としては、周
期律表第II，IV，VI族の元素を含む化合物などを有効な
ものとして挙げることができる。具体的には、第II族元
素を含む化合物としては、Ｚｎ（ＣＨ3）2，Ｚｎ（Ｃ2
Ｈ5）2 ，Ｚｎ（ＯＣＨ3）2，Ｚｎ（ＯＣ2Ｈ5）2 ，Ｃ
ｄ（ＣＨ3）2，Ｃｄ（Ｃ2Ｈ5）2 ，Ｃｄ（Ｃ3Ｈ7）2 ，
Ｃｄ（Ｃ4Ｈ9）2 ，Ｈｇ（ＣＨ3）2，Ｈｇ（Ｃ2Ｈ5）
2 ，Ｈｇ（Ｃ6Ｈ5）2 ，Ｈｇ［Ｃ≡Ｃ（Ｃ6Ｈ5）］ 2 な
どを挙げることができる。また、第VI族元素を含む化合
物としては、ＮＯ，Ｎ2Ｏ ，ＣＯ2 ，ＣＯ，Ｈ2Ｓ ，Ｓ
Ｃｌ2 ，Ｓ2Ｃｌ2，ＳＯＣｌ2 ，ＳｅＨ2 ，ＳｅＣｌ
2 ，Ｓｅ2Ｂｒ2，Ｓｅ（ＣＨ3）2，Ｓｅ（Ｃ2Ｈ5）2 ，
ＴｅＨ2 ，Ｔｅ（ＣＨ3）2，Ｔｅ（Ｃ2Ｈ5）2 などを挙
げることができる。もちろん、これらの原料物質は一種
であってもよいが、二種またはそれ以上を併用してもよ
い。さらに、第IV族元素を含む化合物としては、前述し
た化合物を挙げることができる。前述した原料化合物
は、Ｈｅ，Ｎｅ，Ａｒ，Ｋｒ，Ｘｅ，Ｒｎなどの希ガ
ス、およびＨ2 ，ＨＦ，ＨＣｌなどの希釈ガスと混合し
て導入されてもよい。
【０１４５】本発明の第２の堆積膜形成方法において配
設されるガス導入手段の数は、一つの成膜空間内に少な
くとも一個またはそれ以上であることが望ましい。そし
て、各ガス導入手段はパイプ状のガス導入管で構成さ
れ、その側面には一列または複数列のガス放出口が開け
られている。ガス導入管を構成する材質としては、マイ
クロ波プラズマ中で損傷を受けることがないものが好適
に用いられる。具体的には、ステンレススチール，ニッ
ケル，チタン，ニオブ，タンタル，タングステン，バナ
ジウム，ミリブデンなど耐熱性金属、および、これらを
アルミナ，窒化ケイ素，石英などのセラミックス上に溶
射処理などをしたもの、そして、アルミナ，窒化ケイ
素，石英などのセラミクス単体および複合体で構成され
るものなどを挙げることができる。
【０１４６】ガス導入手段は、成膜空間の一部を形成す
る長尺基板の幅方向と平行に配設され、ガス放出口は長
尺基板に向けられている。
【０１４７】マイクロ波放電手段に導入されるマイクロ
波電力はそれぞれ、マイクロ波電力が長尺基板（帯状部
材）上の堆積膜の堆積速度を制限する範囲で適宜制御さ
れる。各原料ガス流量をパラメータとして、長尺基板上
の堆積速度とマイクロ波電力との関係を実験で求めた結
果の一例を図１６（Ａ），（Ｂ）にそれぞれ示す。図１
６（Ａ），（Ｂ）より、各原料ガス流量において、マイ
クロ波電力の低電力域で、堆積速度が直線的に上昇する
領域（すなわち、マイクロ波電力制限領域）が存在する
ことがわかる。なお、実験条件などの詳細については後
述する。
【０１４８】３個のマイクロ波放電手段はそれぞれ、長
尺基板の幅方向を平行な方向に向けられたマイクロ波ア
プリケータ手段を長尺基板の長手方向に順に配設してな
り、マイクロ波エネルギーをマイクロ波アプリケータ手
段を介して長尺基板の通過する成膜空間内に放射する構
造になっている。そして、マイクロ波アプリケータ手段
は、具体的には、マイクロ波伝送用導波管の先端部分に
マイクロ波透過性部材を、気密保持が可能な状態に取り
付けたものが好ましく用いられる。そして、マイクロ波
アプリケータ手段は、マイクロ波伝送用導波管と同一規
格のものであってもよいし、他の規格のものであっても
よい。また、マイクロ波アプリケータ手段中でのマイク
ロ波の伝送モードは、成膜空間でのマイクロ波エネルギ
ーの伝送を効率よく行わせしめ、かつ、マイクロ波プラ
ズマを安定して生起，維持，制御せしめる上で、単一モ
ードとなるように、マイクロ波アプリケータの寸法およ
び形状などが設計されるのが望ましい。ただし、複数モ
ードが伝送されるようなものであっても、使用する原料
ガス，圧力およびマイクロ波電力などのマイクロ波プラ
ズマ生起条件を適宜選択することによって使用すること
もできる。単一モードとなるように設計される場合の伝
送モードとしては、たとえば、ＴＥ10モード，ＴＥ11モ
ード，ｅＨ1 モード，ＴＭ11モード，ＴＭ01モードなど
を挙げることができるが、好ましくはＴＥ10モード，Ｔ
Ｅ11モードおよびｅＨ1 モードが選択される。そして、
マイクロ波アプリケーター手段には、上述の伝送モード
が伝送可能な導波管が接続され、好ましくは導波管中の
伝送モードとマイクロ波アプリケーター手段中の伝送モ
ードとは一致させるのが望ましい。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）および
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，ＩＥ
Ｃ，ＪＡＮなどの規格の方形導波管，円形導波管または
楕円波管などの他、２．４５ＧＨｚのマイクロ波用の自
社規格として、方形の断面の内径で幅９６ｍｍ×高さ２
７ｍｍのものなどを挙げることができる。
【０１４９】成膜空間内で生起するマイクロ波プラズマ
のプラズマ電位を制御するために、成膜空間内に、バイ
アス電圧を印加するためのバイアス棒を配設してもよ
い。そして、複数のバイアス棒に印加されるバイアス電
圧はそれぞれ等しくても、また、互いに異なっていても
よい。バイアス電圧としては、直流，脈流および交流電
圧を単独またはそれぞれ重量させて印加させることが望
ましい。バイアス電圧を印加し、プラズマ電位を制御す
ることによって、プラズマの安定性，再現性および膜特
性の向上，欠陥の低減が図られる。
【０１５０】本発明の第２の堆積膜形成方法において好
適に用いられる長尺基板の材質としては、マイクロ波プ
ラズマＣＶＤ方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および歪みが少なく、所望の強度を
有し、また、導電性を有するものであることが好まし
い。具体的には、ステンレススチール，アルミニウムお
よびその合金、鉄およびその合金、銅およびその合金な
どの金属の薄板およびその複合体、および、それらの表
面に異種材質の金属薄膜および／またはＳｉＯ2，Ｓｉ3
Ｎ4，Ａｌ2Ｏ3，ＡｌＮなどの絶縁性薄膜をスパッタ
法，蒸着法，鍍金法などにより表面コーティング処理を
行ったもの、また、ポリイミド，ポリアミド，ポリエチ
レンテレフタレート，エポキシなどの耐熱性樹脂性シー
ト、または、これらとガラスファイバー，カーボンファ
イバー，ホウ素ファイバー，金属繊維などとの複合体の
表面に、金属単体または合金および透明導電性酸化物
（ＴＣＯ）などを鍍金，蒸着，スパッタ，塗布などの方
法で導電性処理を行ったものが挙げられる。
【０１５１】また、長尺基板の厚さとしては、搬送手段
による搬送時間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、コストおよび収納スペース
など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、０．０５ｍｍ
乃至１ｍｍであることが望ましいが、比較的金属などの
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。
【０１５２】また、長尺基板の幅寸法については、マイ
クロ波アプリケータ手段を用いた場合において、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、
かつ、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１００ｃｍ、よ
り好ましくは１０ｃｍ乃至８０ｃｍであることが望まし
い。
【０１５３】さらに、長尺基板の長さについては、特に
制限されることなく、ロール状に巻き取られる程度の長
さであってもよく、長尺のものを溶接などによってさら
に長尺化したものであってもよい。
【０１５４】長尺基板を太陽電池用の基板として用いる
場合には、金属など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よい。一方、合成樹
脂など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）などのいわゆる金属単体又また
は合金、および、透明導電性酸化物（ＴＣＯ）を鍍金，
蒸着およびスパッタなどの方法であらかじめ表面処理を
行って電流取り出し用の電極を形成しておくことが望ま
しい。
【０１５５】もちろん、長尺基板が金属などの電気導電
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など
の目的で異種の金属層などを長尺基板上の堆積膜が形成
される側に設けてもよい。また、長尺基板が比較的透明
であって、長尺基板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、透明導電性酸化物や金属薄膜など
の導電性薄膜をあらかじめ堆積形成しておくことが望ま
しい。
【０１５６】長尺基板の表面性としては、いわゆる平滑
面であっても、微小の凹凸面であってもよい。微小の凹
凸面とする場合には、その凹凸形状は球状，円錐状およ
び角錐状などであって、かつ、その最大高さ（Ｒｍａ
ｘ）は好ましくは５００Å乃至５０００Åとすることに
より、表面での光反射が乱反射となり、表面での反射光
の光路長の増大をもたらす。
【０１５７】次に、本発明の第２の堆積膜形成方法をよ
り詳細に説明するために、図面を参照して説明する。
【０１５８】図１７は、本発明の第２の堆積膜形成方法
の一実施例が実現可能な堆積膜形成装置300 の構成を示
す概略断面図であり、図１８は、図１７に示した各成膜
空間3021〜3023の構成を示す概略斜視図である。
【０１５９】堆積膜形成装置300 は、概ね直方体形状の
真空容器301 と、真空容器301 内に設けられた第１乃至
第３の成膜空間3021〜3023とを含む。ここで、真空容器
301は金属製であって、接地されている。堆積膜が形成
される帯状の長尺基板１は、真空容器301 の図示左側
（すなわち、搬入側）の側壁に取り付けられた第１のガ
スゲート321 を経て真空容器301 内に導入され、第１の
成膜空間3021と第２の成膜空間3022と第３の成膜空間30
23とをそれぞれ貫通し、真空容器301 の図示右側（すな
わち、搬出側）の側壁に取り付けられた第２のガスゲー
ト322 を通って真空容器301 の外部に排出される。第１
および第２のガスゲート321，322には、ゲートガスを供
給するための第１および第２のゲートガス供給管323，3
24がそれぞれ接続されている。帯状の長尺基板１は、搬
入側の第１のガスゲート321 に接続された基板送出容器
（不図示）から、搬出側の第２のガスゲート322 に接続
された基板巻取容器（不図示）に向けて、連続的に移動
させられる。また、真空容器301 には、真空容器301 内
を直接排気するための排気管（不図示）が取り付けられ
ており、排気管は真空ポンプなどの排気手段（不図示）
に接続されている。
【０１６０】第１乃至第３の成膜空間3021〜3023には、
第１乃至第３のアプリケータ3031〜3033が、帯状の長尺
基板１の幅方向に平行に、かつ、帯状の長尺基板１の移
動方向に沿って並ぶようにそれぞれ取り付けられてい
る。第１乃至第３のアプリケータ3031〜3033は、第１乃
至第３の成膜空間3021〜3023内にマイクロ波エネルギー
をそれぞれ導入するためのものであり、第１乃至第３の
導波管3041〜3043を介してマイクロ波電源（不図示）に
それぞれ接続されている。また、第１乃至第３のアプリ
ケータ3031〜3033の第１乃至第３の成膜空間3021〜3023
への取り付け部位はそれぞれ、マイクロ波を透過する材
料からなる第１乃至第３のマイクロ波導入窓3051〜3053
となっている。
【０１６１】また、第１乃至第３の成膜空間3021〜3023
の底面には、図１８に示すように、原料ガスを導入する
ための第１乃至第３のガス導入手段3061〜3063がそれぞ
れ取り付けられており、また、第１乃至第３のアプリケ
ータ3031〜3033と互いに対向する側（すなわち、図１８
図示手前側）の側壁には、第１乃至第３の排気パンチン
グボード3071〜3073がそれぞれ取り付けられている。第
１乃至第３のガス導入手段3061〜3063の表面には、原料
ガスを放出するための多数のガス放出孔が設けられてい
る。第１乃至第３のガス導入手段3061〜3063は、第１乃
至第３のガス供給管3081〜3083を介してガスボンベなど
の原料ガス供給源（不図示）にそれぞれ接続されてい
る。また、第１および第２の排気管3091，3092は、第１
および第２の排気スロットルバルブ3101，3102を介して
真空ポンプなどの排気手段（不図示）にそれぞれ接続さ
れている。
【０１６２】真空容器301 の、帯状の長尺基板１を挟ん
で第１乃至第３のアプリケータ3031〜3033と反対側の部
分には、多数の赤外線ランプヒーター311 と、赤外線ラ
ンプヒーター311 からの放射熱を効率よく帯状の長尺基
板１に集中させるためのランプハウス312 とが設けられ
ている。また、赤外線ランプヒーター311 で加熱された
帯状の長尺基板１の温度を監視するための熱電対313
が、帯状の長尺基板１に接触して設けられている。
【０１６３】次に、堆積膜形成装置300 の動作について
説明する。
【０１６４】堆積膜形成装置300 を貫通するように、搬
入側の第１のガスゲート321 に接続された基板送出容器
から、搬出側の第２のガスゲート322 に接続された基板
巻取容器にまで、帯状の長尺基板１を張りわたしたの
ち、第１および第２の排気管3091，3092を通じて真空容
器301 内と第１乃至第３の成膜空間3021〜3023内とを真
空に排気する。所定の真空度に到達したら、第１および
第２のゲートガス供給管323，324からゲートガスを第１
および第２のガスゲート321，322にそれぞれ供給する。
ゲートガスは、主として、真空容器301 に取り付けられ
た第１および第２の排気管3091，3092から排気されるこ
とになる。
【０１６５】続いて、熱電対313 の出力を監視しなが
ら、各赤外線ランプヒーター311 を作動させることによ
り、帯状の長尺基板１を所定の温度にまで加熱する。そ
して、第１乃至第３のガス供給管3081〜3083から第１乃
至第３のガス導入手段3061〜3063に原料ガスを供給し、
原料ガスを第１乃至第３の成膜空間3021〜3023内にそれ
ぞれ放出させる。第１および第３のガス導入手段3061，
3063に供給される原料ガスはそれぞれ、堆積膜の原料と
なる物質を一種または複数種類含有しており、また、第
２のガス導入手段3062に供給される原料ガスは、補助ガ
スとの混合ガスとなっている。その後、第１乃至第３の
導波管3041〜3043を介してマイクロ波電力を第１乃至第
３のアプリケータ3031〜3033に印加したのち、基板送出
容器内に設けられた基板送出手段（不図示）と基板巻取
容器内に設けられた基板巻取手段（不図示）とをそれぞ
れ作動させ、帯状の長尺基板１を基板送出容器から基板
巻取容器に向けて連続的に移動させる。
【０１６６】このようにすることで、マイクロ波プラズ
マによって原料ガスが分解され、帯状の長尺基板１の移
動方向の位置によって堆積膜の組成が異なることにな
る。さらに、第１および第３のアプリケータ3031，3033
に印加するマイクロ波電力をそれぞれ制御することによ
り、第１および第３の成膜空間3021，3023での帯状の長
尺基板１上の堆積速度を制御することが可能となる。そ
の結果、帯状の長尺基板１上の堆積膜の膜厚方向に対す
る組成制御が可能となる。
【０１６７】次に、図１７に示した堆積膜形成装置300
を組込んだ連続堆積膜形成装置400について、図１９を
参照して説明する。
【０１６８】連続堆積膜形成装置400 は、ｐｉｎ接合を
有する半導体素子を帯状の長尺基板１上に形成するのに
適したものであり、基板送出容器410 と第１の不純物層
形成用真空容器420 と堆積膜形成装置430 と第２の不純
物層形成用真空容器450 と基板巻取容器460 とが第１乃
至第４のガスゲート471〜474によって直列に接続された
構成となっている。以下、連続堆積膜形成装置400 の各
構成要素について、簡単に説明する。
【０１６９】（１）基板送出容器410 基板送出容器410 は、帯状の長尺基体１を格納して、基
板巻取容器460 に向けて送り出すためのものであり、帯
状の長尺基体１が巻かれるボビン411 が装着されるよう
になっている。基板送出容器410 は、排気管412 を介し
て排気手段（不図示）に接続されている。排気管412 の
途中には、基板送出容器410 内の圧力を制御するための
スロットルバルブ413 が設けられている。基板送出容器
410 には、圧力計414 と、帯状の長尺基板１を加熱する
ためのヒーター415 と、帯状の長尺基板１を支持，搬送
するための搬送ローラ416 とが設けられている。ボビン
411 には、帯状の長尺基板１を送り出すための基板送出
機構（不図示）が接続されている。
【０１７０】（２）第１の不純物層形成用真空容器420 第１の不純物層形成用真空容器420 はｐ型半導体層を形
成するためのものであり、排気管421 を介して排気手段
（不図示）に接続されている。排気管421 の途中には、
第１の不純物層形成用真空容器420 の内圧を制御するた
めのスロットルバルブ422 が設けられている。帯状の長
尺基板１は、２本の搬送ローラ423 で支持され、さら
に、その横幅方向の端部が支持リング424 で支持される
ことにより、第１の不純物層形成用真空容器420 の内部
では、概ね円筒状の空間の側面を沿うように移動する。
そして、この円筒状の空間の中心部には、原料ガス導入
管425 が設けられており、この円筒状の空間の頂面にあ
たる部分には、マイクロ波をこの円筒状の空間に導入す
るためのアプリケータ427 が設けられている。なお、ア
プリケータ427 は、マイクロ波電源（不図示）に接続さ
れている。帯状の長尺基板１を加熱するためのヒーター
428 が、第１の不純物層形成用真空容器420 内に設けら
れている。
【０１７１】（３）第２の不純物層形成用真空容器450 第２の不純物層形成用真空容器450 は、第１の不純物層
形成用真空容器420 と同様の構成をしている。
【０１７２】（４）基板巻取容器460 基板巻取容器460 は、堆積膜が形成された帯状の長尺基
板１を巻取るためのものであり、基板送出容器410 と同
様の構成をしている。ただし、帯状の長尺基板１を巻き
取るため、ボビン461 には、基板巻取機構（不図示）が
接続されている。
【０１７３】（５）第１乃至第４のガスゲート471〜474 第１乃至第４のガスゲート471〜474には、ゲートガスを
供給するための第１乃至第４のゲートガス供給管475〜4
78がそれぞれ接続されている。
【０１７４】次に、連続堆積膜形成装置400 の動作につ
いて、ｐｉｎ接合を有する半導体素子を形成する場合を
例として説明する。
【０１７５】帯状の長尺基板１を基板送出容器410 から
基板巻取容器460 に向けて張りわたす。その後、基板送
出容器410 内と第１の不純物層形成用真空容器420 内と
堆積膜形成装置430 内と第２の不純物層形成用真空容器
450 内と基板巻取容器460 内とをそれぞれ排気したの
ち、所定の真空度に到達したら、第１乃至第４のガスゲ
ート471〜474内にゲートガスをそれぞれ供給する。
【０１７６】続いて、第１の不純物層形成用真空容器42
0 内に、ｐ型半導体層を形成するための原料ガスを供給
し、また、堆積膜形成装置430 内にｉ型半導体層を形成
するための原料ガスを供給し、さらに、第２の不純物層
形成用真空容器450 内に、ｎ型半導体層を形成するため
の原料ガスを供給する。その後、第１および第２の不純
物層形成用真空容器420，450内と堆積膜形成装置430 内
とにマイクロ波電力をそれぞれ供給するとともに、帯状
の長尺基板１を基板送出容器410 から基板巻取容器460
に向けて移動させることによって、第１および第２の不
純物層形成用真空容器420，450内と堆積膜形成装置430
内とにおいてプラズマをそれぞれ生起させ、帯状の長尺
基板１の上に堆積膜を形成する。
【０１７７】このとき、帯状の長尺基板１は第１の不純
物層形成用真空容器430 ，堆積膜形成装置430 および第
２の不純物層形成用真空容器450 と連続的に移動するた
め、帯状の長尺基板１上には、ｐｉｎ接合を有する半導
体素子が形成されることになる。なお、堆積膜形成装置
430 では、上述したように、堆積膜の膜厚方向に対して
組成の分布をもたせることができるので、形成された半
導体素子のｉ型半導体層の膜厚方向に対してバンドギャ
ップやフェルミレベルを変化させることができる。
【０１７８】図１７に示した堆積膜形成装置300 におい
て、帯状の長尺基板１上に形成される堆積膜の基礎物性
を調べるために、帯状の長尺基板１の第１乃至第３の成
膜空間3021〜3023の側面にガラス基板を幅方向および長
手方向に任意に設置して、堆積を行った。このとき、第
１乃至第３の成膜空間3021〜3023には、第１乃至第３の
ガス導入手段3061〜3063よりＳｉＨ4 ガスをそれぞれ導
入した。また、第１乃至第３のアプリケータ3031〜3033
のマイクロ波電力を変化させて、マイクロ波プラズマを
第１乃至第３の成膜空間3021〜3023にそれぞれ生起させ
た。さらに、帯状の長尺基板１の温度は３００℃一定に
保持し、第１乃至第３の成膜空間3021〜3023内の圧力は
それぞれ、８ｍＴｏｒｒとした。
【０１７９】図１６（Ａ）は、ＳｉＨ4 流量をパラメー
タとして帯状の長尺基板１上の堆積速度とマイクロ波電
力との相関を測定した結果を示すものである。同図よ
り、各ＳｉＨ4 流量について、堆積速度がマイクロ波電
力に比例して直線的に増加する領域、すなわち、マイク
ロ波電力の供給量でＳｉＨ4 の分解量が制限される結果
として堆積速度が制限を受ける「マイクロ波電力制限領
域」の存在が確認できた。さらに、マイクロ波電力を増
加させると、堆積速度は飽和して一定値で安定化するこ
とがわかった。
【０１８０】図１６（Ｂ）は、ＳｉＨ4 ガスにＧｅＨ4
ガスを３０％の割合で混合した場合の堆積速度とマイク
ロ波電力との相関を測定した結果を示すものである。Ｇ
ｅＨ 4 ガスはＳｉＨ4 ガスに比べて分解しやすいため、
ＳｉＨ4 ガスのみの場合に比べて低電力で堆積速度の増
加傾向が認められる。また、ＳｉＨ4 ガスのみの場合と
同様に、堆積速度がマイクロ波電力によって制限される
「マイクロ波電力制限領域」の存在が確認できた。
【０１８１】図１６（Ａ），（Ｂ）より、「マイクロ波
電力制限領域」の範囲でマイクロ波電力を適宜調整する
ことにより、帯状の長尺基板１上の堆積膜の堆積速度を
制限することが可能となることがわかった。そして、帯
状の長尺基板１の移動方向に沿って帯状の長尺基板１の
幅方向と平行に配設された第１乃至第３のアプリケータ
3031〜3033へ導入するマイクロ波電力を適宜調整するこ
とにより、第１乃至第３の成膜空間3021〜3023を経て堆
積される堆積膜の総膜厚を一定とすることができるとと
もに、膜厚方向に任意に組成制御された堆積膜を所望の
膜厚で堆積することができる。
【０１８２】次に、連続堆積膜形成装置400 を用いて図
１０に示した層構成の太陽電池200を作成した場合の効
果について説明する。
【０１８３】ｉ型半導体層204 に微量に添加する不純物
の濃度を膜厚方向に変化させることにより、導電型をｉ
型としたまま、ｉ型半導体層204 のフェルミレベルに変
化をもたせることができる。図２０（Ａ）〜（Ｄ）に、
図１４（Ａ）に示したバンドギャッププロファイルを有
する（すなわち、バンドギャップが変化しない）ｉ型半
導体層204 におけるフェルミレベルの変化の様子（フェ
ルミレベルプロファイル）の具体例を示す。なお、図中
→印は光の入射側を表わしている。
【０１８４】図２０（Ａ）は、不純物の添加を行わない
ｉ型半導体層204 のフェルミレベルプロファイルであ
る。これに対して、図７（Ｂ）に示したものは、光の入
射側のフェルミレベルが価電子帯寄りで、徐々にフェル
ミレベルが伝導帯によるタイプのものであり、光発生キ
ャリアの再結合を防ぎ、キャリアの走行性を高めるのに
効果がある。図７（Ｃ）に示したものは、光の入射側よ
りフェルミレベルが徐々に価電子帯に寄るタイプのもの
であり、光の入射側にｎ型半導体層を設けた場合に、図
７（Ｂ）の場合と同様の効果がある。図７（Ｄ）に示し
たものは、光の入射側よりほぼ連続的にフェルミレベル
が価電子帯より伝導帯に変化しているタイプのものであ
る。
【０１８５】以上は、バンドギャップが一定の場合の例
であるが、図１４（Ｂ）〜（Ｄ）にそれぞれ示すバンド
ギャッププロファイルの場合においても、同様にフェル
ミレベルを制御することができる。バンドギャッププロ
ファイルおよびフェルミレベルプロファイルの設計を適
宜行うことにより、光電変換効率の高い太陽電池を作成
することができる。特に、バンドギャッププロファイル
およびフェルミレベルプロファイルの制御は、図１２に
示したタンデム型の太陽電池220 のｉ型半導体層2232，
2242、および、図１３に示したトリプル型の太陽電池23
0 のｉ型半導体層2332〜2352に適用されるのが望まし
い。
【０１８６】次に、本発明の第２の堆積膜形成方法の各
種実施例および各種比較例について、具体的数値をあげ
て説明する。
【０１８７】〔実施例Ｂ１〕図１７に示した堆積膜形成
装置300 を用い、搬入側の第１のガスゲート321 に基板
送出容器（不図示）を接続するとともに、搬出側の第２
のガスゲート322 に、基板巻取容器（不図示）を接続し
た。なお、基板送出容器には、帯状の長尺基板１を送り
出すための基板送出機構（不図示）が設けられており、
基板巻取容器には、帯状の長尺基板１を巻き取るための
基板巻取機構（不図示）が設けられている。
【０１８８】ステンレス（ＳＵＳ３０４ＢＡ）からなる
帯状の長尺基板１（幅４０ｃｍ×長さ２００ｍ×厚さ
０．１２５ｍｍ）を十分に脱脂，洗浄したのち、帯状の
長尺基板１を巻いたボビン（不図示）を基板送出容器に
装着した。その後、帯状の長尺基板１を、搬入側の第１
のガスゲート１321 と第１乃至第３の成膜空間3021〜30
23と搬出側の第２のガスゲート322 とを介して基板巻取
容器まで通したのち、張力調整を行って、帯状の長尺基
板１がたるまないようにした。その後、基板送出容器内
と真空容器301 内と第１乃至第３の成膜空間3021〜3023
内と基板巻取容器）内とをメカニカルブースターポンプ
（不図示）またはロータリーポンプ（不図示）でそれぞ
れ荒引きしたのち、油拡散ポンプ（不図示）によって５
×１０-6Ｔｏｒｒ以下の高真空にまでそれぞれ排気し
た。その後、各赤外線ランプヒーター311 を点灯させ
て、熱電対313 の出力を監視しつつ、帯状の長尺基板１
の表面温度が３００℃になるように温度制御を行い、加
熱，脱ガスを行った。
【０１８９】十分に脱ガスが行われたところで、表Ｂ１
に示す形成条件により、第１および第２の排気管3091，
3092に接続された油拡散ポンプ（不図示）を作動させな
がら、第１乃至第３のガス導入手段3061〜3063（図１８
参照）から堆積膜形成用の原料ガスを第１乃至第３の成
膜空間3021〜3023内にそれぞれ導入した。同時に、ゲー
トガスとして、流量が３００ｓｃｃｍのＨ2 ガスを、第
１および第２のゲートガス供給管323，324から第１およ
び第２のガスゲート421，422にそれそれ供給するととも
に、ゲートガスを、真空容器301 に直接接続された第１
および第２の排気管3091，3092と基板送出容器と基板巻
取容器とを介して排気した。この状態で、第１乃至第３
の成膜空間3021〜3023内の圧力を８ｍＴｏｒｒにそれぞ
れ保持した。
【０１９０】
【表７】 第１乃至第３の成膜空間3021〜3023内の圧力が安定した
ところで、第１乃至第３の導波管3041〜3043および第１
乃至第３のアプリケータ3031〜3033を介してマイクロ波
電源（不図示）より、周波数２．４５ＧＨｚのマイクロ
波を第１乃至第３の成膜空間3021〜3023内にそれぞれ導
入して、第１乃至第３の成膜空間3021〜3023内でマイク
ロ波グロー放電を生起させ、プラズマを発生させた。
【０１９１】続いて、基板送出容器から基板巻取容器に
向け（すなわち、図１７の図示矢印方向に）、帯状の長
尺基板１の移動を開始した。長尺基板１の移動速度は、
１００ｃｍ／ｍｉｎとした。１０分間にわたり、帯状の
長尺基板１を連続的に移動させつつ、帯状の長尺基板１
上に、ｉ型のａ−ＳｉＧｅ：Ｈからなる堆積膜の形成を
行った。
【０１９２】なお、帯状の長尺基板１は長さ２００ｍと
長尺であるため、実施例Ｂ１を実施したのち、帯状の長
尺基板１を堆積膜形成装置300 に装着したまま、後述す
る実施例Ｂ２〜実施例Ｂ４を連続して実施し、実施例Ｂ
１〜実施例Ｂ４で形成された堆積膜が同一の帯状の長尺
基板１上にその移動方向に対して順次出現するようにし
た。実施例Ｂ１〜実施例Ｂ４に関するすべての堆積膜の
形成が終了したら、帯状の長尺基板１を冷却させたの
ち、長尺基板１を堆積膜形成装置300 から取り出した。
【０１９３】実施例Ｂ１で形成された堆積膜について膜
厚分布を測定したところ、帯状の長尺基板１の幅方向お
よび長手方向に関し、膜厚のばらつきは５％以内に収ま
っていた。また、堆積膜の形成速度を算出したところ、
平均９５Å／ｓｅｃであった。
【０１９４】続いて、帯状の長尺基板１の、実施例Ｂ１
でａ−ＳｉＧｅ：Ｈからなる堆積膜が形成された部分に
ついて、任意に６ヶ所を選んで切り出し、２次イオン質
量分析計（ＳＩＭＳ：ＣＡＭＥＣＡ社製，ｉｍｆ−３
型）を用いて、深さ方向の元素分布を測定した。図２１
に、深さ方向の元素分布の測定結果を示す。なお、図２
１の横軸は時間を表わしているが、２次イオン質量分析
においては経過時間と深さが比例するので、図２１の横
軸を表面からの深さと考えて差し支えない。図２１よ
り、形成された堆積膜のバンドギャッププロファイル
は、図１４（Ｄ）に示したような帯状の長尺基板１の堆
積膜の表面側にバンドギャップの極小点があるものとな
っていることがわかった。また、金属中水素分析計（堀
場製作所製，ＥＭＧＡ−１１００型）を用いて、堆積膜
中の全水素を定量したところ、１６±２原子％であっ
た。
【０１９５】次に、バンドプロファイルの制御のため取
り出し時の堆積膜の膜厚を変化させないように、第１乃
至第３のアプリケータ3031〜3033の電力制御領域である
マイクロ波電力をそれぞれ３００Ｗとした他は表Ｂ１に
示した形成条件で堆積膜の堆積を行ったところ、取り出
し時の膜厚は変わらないことがわかった。また、２次イ
オン質量分析計で深さ方向の元素分布を測定したとこ
ろ、Ｇｅのイオン強度は膜厚中心付近で極大となってい
ることがわかった。
【０１９６】また、第１乃至第３のアプリケータ3031〜
3033のマイクロ波電力をそれぞれ電力制限領域の４００
Ｗ，３００Ｗ，２００Ｗとした他は表Ｂ１に示した形成
条件で堆積膜の堆積を行ったところ、取り出し時の帯状
の長尺基板１上の堆積膜の膜厚は変わらないことがわか
った。また、Ｇｅのイオン強度は堆積膜の基板側で極大
となっていることがわかった。
【０１９７】〔実施例Ｂ２〕上述した実施例Ｂ１による
堆積膜の形成が終ったのち、堆積膜形成用の原料ガスと
ゲートガスとの導入をいったん中止し、第１乃至第３の
成膜空間3021〜3023内を５×１０-6Ｔｏｒｒまでそれぞ
れ排気した。その後、実施例Ｂ１と同様に、ゲートガス
を供給し、表Ｂ２に示す形成条件で、帯状の長尺基板１
上にｉ型のａ−ＳｉＣ：Ｈからなる堆積膜を連続的に形
成した。このとき、帯状の長尺基板１の移動速度は９５
ｃｍ／ｍｉｎとした。また、堆積膜の形成中は、第１乃
至第３の成膜空間3021〜3023内の圧力を１２ｍＴｏｒｒ
にそれぞれ保持した。
【０１９８】
【表８】 実施例Ｂ１と同様に、実施例Ｂ２についての堆積膜の形
成がすべて終了したのち、実施例Ｂ２で形成された堆積
膜について、その膜厚の分布のばらつきを調べたとこ
ろ、５％以内に収まっていた。また、堆積膜の形成速度
を算出したところ、平均８０Å／ｓｅｃであった。
【０１９９】続いて、実施例Ｂ１と同様にして、実施例
Ｂ２でａ−ＳｉＣ：Ｈからなる堆積膜が形成された部分
について、任意に６ヶ所を選んで切り出し、深さ方向の
元素分布を測定した。図２２（Ａ）に、深さ方向の元素
分布の測定結果を示す。図２２（Ａ）より、形成された
堆積膜のバンドギャッププロファイルは、図１４（Ｃ）
に示したような帯状の長尺基板１の堆積膜の表面側でバ
ンドギャップが最大となり深さ方向に対して単調に減少
していくものであることがわかった。また、堆積膜中の
全水素を定量したところ、１４±２原子％であった。
【０２００】次に、バンドプロファイルの制御を行っ
た。取り出し時の堆積膜の膜厚を変化させないように、
第１乃至第３のアプリケータ3031〜3033のマイクロ波電
力をそれぞれ２００Ｗ，３００Ｗ，４００Ｗとした他は
表Ｂ２に示した形成条件で堆積膜の堆積を行うととも
に、第１乃至第３のアプリケータ3031〜3033のマイクロ
波電力をそれぞれ４００Ｗ，３００Ｗ，２００Ｗとした
他は表Ｂ２に示した形成条件で堆積膜の堆積を行った。
その結果、取り出し時の帯状の長尺基板１上の堆積膜の
膜厚は、いずれの場合にも変わらないことがわかった。
また、Ｃ- のイオン強度は、前者については図２２
（Ｂ）図示破線で示すプロファイルとなり、後者につい
ては図２２（Ｂ）図示一点鎖線で示すプロファイルとな
ることがわかった。
【０２０１】〔実施例Ｂ３〕上述した実施例Ｂ１および
実施例Ｂ２による堆積膜の形成が終ったのち、堆積膜形
成用の原料ガスとゲートガスとの導入をいったん中止
し、第１乃至第３の成膜空間3021〜3023内を５×１０-6
Ｔｏｒｒまでそれぞれ排気した。その後、実施例Ｂ１と
同様に、ゲートガスを供給し、表Ｂ３に示す形成条件
で、帯状の長尺基板１上に、不純物としてＢを含むａ−
Ｓｉ：Ｈからなる堆積膜を連続的に形成した。このと
き、帯状の長尺基板１の移動速度を９５ｃｍ／ｍｉｎと
した。また、堆積膜の形成中は、第１乃至第３の成膜空
間3021〜3023内の圧力を５ｍＴｏｒｒにそれぞれ保持し
た。
【０２０２】
【表９】 実施例Ｂ１および実施例Ｂ２と同様に、実施例Ｂ３につ
いての堆積膜の形成がすべて終了したのち、実施例Ｂ３
で形成された堆積膜についてその膜厚の分布のばらつき
を調べたところ、５％以内に収まっていた。また、堆積
膜の形成速度を算出したところ、平均１１０Å／ｓｅｃ
であった。
【０２０３】続いて、実施例Ｂ１と同様に、実施例Ｂ３
でａ−Ｓｉ：Ｈからなる堆積膜が形成された部分につい
て、任意に６ヶ所を選んで切り出し、深さ方向の元素分
布を測定した。図２３に、深さ方向の元素分布の測定結
果を示す。図２３より、形成された堆積膜のフェルミレ
ベルプロファイルは、図２０（Ｂ）に示したような帯状
の長尺基板１の堆積膜の表面側でフェルミレベルが価電
子帯に最も近づき深さ方向に単調に減少していくものと
なっていることがわかった。また、堆積膜中の全水素を
定量したところ、１８±２原子％であった。
【０２０４】次に、フェルミレベルプロファイルの制御
を行った。取り出し時の堆積膜の膜厚を変化させないよ
うに、第１乃至第３のアプリケータ3031〜3033のマイク
ロ波電力をそれぞれ２００Ｗ，３００Ｗ，４００Ｗとし
た他は表Ｂ３に示した形成条件で堆積膜の堆積を行うと
ともに、第１乃至第３のアプリケータ3031〜3033のマイ
クロ波電力をそれぞれ４００Ｗ，３００Ｗ，２００Ｗと
した他は表Ｂ３に示した形成条件で堆積膜の堆積を行っ
た。その結果、取り出し時の帯状の長尺基板１上の堆積
膜の膜厚は、いずれの場合にも変わらないことがわかっ
た。また、Ｂ-のイオン強度は、前者については図２３
図示破線で示すプロファイルとなり、後者については図
２３図示一点鎖線で示すプロファイルとなることがわか
った。
【０２０５】〔実施例Ｂ４〕上述した実施例Ｂ１〜実施
例Ｂ３による堆積膜の形成が終ったのち、堆積膜形成用
の原料ガスとゲートガスとの導入をいったん中止し、第
１乃至第３の成膜空間3021〜3023内を５×１０-6Ｔｏｒ
ｒまでそれぞれ排気した。その後、実施例Ｂ１と同様
に、ゲートガスを供給し、表Ｂ４に示す形成条件で、帯
状の長尺基板１上に、ｉ型のａ−ＳｉＧｅ：Ｈからなる
堆積膜を連続的に形成した。このとき、帯状の長尺基板
１の移動速度を９５ｃｍ／ｍｉｎとした。また、堆積膜
の形成中は、第１乃至第３の成膜空間3021〜3023内の圧
力を７ｍＴｏｒｒにそれぞれ保持した。
【０２０６】
【表１０】 実施例Ｂ１，実施例Ｂ２および実施例Ｂ３と同様に、実
施例Ｂ４についての堆積膜の形成がすべて終了したの
ち、実施例Ｂ４で形成された堆積膜についてその膜厚の
分布のばらつきを調べたところ、５％以内に収まってい
た。また、堆積膜の形成速度を算出したところ、平均９
５Å／ｓｅｃであった。
【０２０７】続いて、実施例Ｄ１と同様に、実施例Ｄ４
でａ−Ｓｉ：Ｈからなる堆積膜が形成された部分につい
て、任意に６ヶ所を選んで切り出し、深さ方向の元素分
布を測定した。図２４に、深さ方向の元素分布の測定結
果を示す。図２４より、形成された堆積膜のバンドギャ
ッププロファイルは、図１４（Ｂ）に示したような帯状
の長尺基板１の堆積膜の表面側でバンドギャップが最小
となり深さ方向に対して直線的に増大していくものであ
ることがわかった。また、堆積膜中の全水素を定量した
ところ、１５±２原子％であった。
【０２０８】次に、バンドプロファイルの制御を行っ
た。取り出し時の堆積膜の膜厚を変化させないように、
第１乃至第３のアプリケータ3031〜3033のマイクロ波電
力をそれぞれ２００Ｗ，３００Ｗ，４００Ｗとした他は
表Ｂ４に示した形成条件で堆積膜の堆積を行うととも
に、第１乃至第３のアプリケータ3031〜3033のマイクロ
波電力をそれぞれ４００Ｗ，３００Ｗ，２００Ｗとした
他は表Ｂ４に示した形成条件で堆積膜の堆積を行った。
その結果、取り出し時の帯状の長尺基板１上の堆積膜の
膜厚は、いずれの場合にも変わらないことがわかった。
また、Ｇｅ- のイオン強度は、前者については図２４図
示破線で示すプロファイルとなり、後者については図２
４図示一点鎖線で示すプロファイルとなることがわかっ
た。
【０２０９】〔実施例Ｂ５〕図１９に示した連続堆積膜
形成装置400 を用いて、図１０に示した層構成のアモル
ファスシリコン系の太陽電池200 を作成した。作成した
太陽電池200 は単一のｐｉｎ接合を有し、ｉ型半導体層
204 におけるバンドギャッププロファイルは図１４
（Ｄ）に示したものである。
【０２１０】上述した実施例Ｂ１で使用したものと同様
の、ＳＵＳ４３０ＢＡからなる帯状の長尺基板１（基板
201 ）を、連続スパッタ装置（不図示）に装着し、Ａｇ
電極（Ａｇ純度：９９．９９％）をターゲットとして、
帯状の長尺基体１上に厚さ１０００ÅのＡｇ薄膜をスパ
ッタ蒸着した。さらに、ＺｎＯ（ＺｎＯ純度：９９．９
９９％）電極をターゲットとして、厚さ１．２μｍのＺ
ｎＯ薄膜をＡｇ薄膜の上にスパッタ蒸着して、帯状の長
尺基板１上に下部電極202 を形成した。
【０２１１】続いて、下部電極202 が形成された帯状の
長尺基板１を基板送出容器410 に装着したのち、第１の
不純物層形成用真空容器420 と堆積膜形成装置430 と第
２の不純物層形成用真空容器450 とを介して基板巻取容
器450 まで帯状の長尺基板１を通した。そして、帯状の
長尺基板１がたるまないように、帯状の長尺基板１の張
力を調整したのち、実施例Ｂ１同様に、基板送出容器46
0 内と第１および第２の不純物層形成用真空容器420，4
50内と堆積膜形成装置430 内と基板巻取容器460 内とを
５×１０-6Ｔｏｒｒまでそれぞれ排気した。
【０２１２】続いて、帯状の長尺基板１を真空送出容器
410 から真空巻取容器460 に向けて連続的に移動させな
がら、帯状の長尺基板１上に、第１の不純物層形成用真
空容器420 でｎ型半導体層203 を形成し、堆積膜形成装
置30 でｉ型半導体層204 を形成し、第２の不純物層形
成用真空容器450 でｐ型半導体層205 を順次形成した。
表Ｂ８に、ｎ型半導体層203 とｐ型半導体層205 との形
成条件を示す。また、ｉ型半導体層204 の形成条件は、
実施例Ｂ１においてｉのａ−ＳｉＧｅ：Ｈからなる堆積
層を形成する場合と同じにした。ｎ型半導体層203 とｉ
型半導体層204とｐ型半導体層205 の形成は、第１およ
び第２の不純物層形成用真空容器420，450の内部と堆積
膜形成装置430 の内部とでマイクロ波グロー放電を生起
させ、グロー放電によるプラズマが安定したのち、帯状
の長尺基板１を移動速度９５ｃｍ／ｍｉｎで移動させる
ことにより行った。なお、表Ｂ５の成膜領域の長さの欄
に、第１および第２の不純物層形成用真空容器420，450
内において、マイクロ波グロー放電が発生している領域
における帯状の長尺基板１の移動方向の長さを示した。
【０２１３】
【表１１】 帯状の長尺基板１の全長（２００ｍ）のすべてにわたっ
てｎ型半導体層203 とｉ型半導体層204 とｐ型半導体層
205 とを形成したのち、帯状の長尺基板１を冷却させて
から連続堆積膜形成装置400 から取り出した。その後、
ｐ型半導体層205 上に、透明電極206 と集電電極207 と
を形成し、帯状の太陽電池200 を完成させた。
【０２１４】続いて、連続モジュール化装置（不図示）
を用いて、作成した太陽電池200 を、大きさが３６ｃｍ
×２２ｃｍの多数の太陽電池モジュールに加工した。加
工した太陽電池モジュールについて、ＡＭ値が１．５で
エネルギー密度１００ｍＷ／ｃｍ2 の疑似太陽光を用い
て特性評価を行ったところ、平均フィルファクター＝６
０％，平均光電変換効率＝７．７％であった。
【０２１５】〔比較例Ｂ１〕第１乃至第３のアプリケー
タ3031〜3033のマイクロ波電力をそれぞれ電力制限領域
の３００Ｗ，３００Ｗ，３００Ｗとしたところ、得られ
た太陽電池の膜厚は変わらず、平均フィルファクター＝
５８％および平均光電変換効率＝７．０％であった。
【０２１６】〔比較例Ｂ２〕第１乃至第３のアプリケー
タ3031〜3033のマイクロ波電力をそれぞれ電力制限領域
の４００Ｗ，３００Ｗ，２００Ｗとしたところ、得られ
た太陽電池の膜厚は変わらず、平均フィルファクター＝
５７％および平均光電変換効率＝６．９％であった。
【０２１７】実施例Ｂ５，比較例Ｂ１および比較例Ｂ２
より、第１乃至第３の成膜空間3021〜3023の堆積密度を
電力制限領域の範囲内で制御することによって、太陽電
池特性の最適化が図れることが実証された。
【０２１８】〔実施例Ｂ６〕実施例Ｂ５においては、ｉ
型半導体層204 として、ａ−ＳｉＧｅ：Ｈ堆積膜を用い
たが、本実施例では、ａ−ＳｉＧｅ：Ｈの代わりにａ−
ＳｉＣ：Ｈを用いて太陽電池を作成したのち、太陽電池
モジュールに加工した。かかるｉ型半導体層204 を実施
例Ｂ２と同様の形成条件で堆積させる以外は、形成条件
は実施例Ｂ１と同様にした。なお、ｉ型半導体層204
は、図１４（Ｃ）に示したようなバンドギャッププロフ
ァイルとなっている。
【０２１９】加工した太陽電池モジュールについて、実
施例Ｂ５と同様の特性の評価を行ったところ、平均フィ
ルファクター＝５８％および平均光電変換効率＝７．０
％であった。
【０２２０】〔比較例Ｂ３〕第１乃至第３のアプリケー
タ3031〜3033のマイクロ波電力をそれぞれ電力制限領域
の２００Ｗ，３００Ｗ，４００Ｗとしたところ、得られ
た太陽電池の膜厚は変わらず、平均フィルファクター＝
５７％および平均光電変換効率＝６．８％であった。
【０２２１】〔比較例Ｂ４〕第１乃至第３のアプリケー
タ3031〜3033のマイクロ波電力をそれぞれ電力制限領域
の４００Ｗ，３００Ｗ，２００Ｗとしたところ、得られ
た太陽電池の膜厚は変わらず、平均フィルファクター＝
５６％および平均光電変換効率＝６．６％であった。
【０２２２】実施例Ｂ６，比較例Ｂ３および比較例Ｂ４
より、第１乃至第３の成膜空間3021〜3023の堆積密度を
電力制限領域の範囲内で制御することによって、太陽電
池特性の最適化が図れることが実証された。
【０２２３】〔実施例Ｂ７〕本実施例では、ａ−ＳｉＧ
ｅ：Ｈの代わりにａ−Ｓｉ：Ｈを用いて太陽電池200 を
作成し、太陽電池モジュールに加工した。このとき、ｉ
型半導体層204 を実施例Ｂ３と同様の形成条件で堆積さ
せる以外は実施例Ｂ５と同様にして、太陽電池200 を作
成した。なお、ｉ型半導体層204 は、図２０（Ｂ）に示
したようなフェルミレベルプロファイルとなるようにし
た。
【０２２４】加工した太陽電池モジュールについて、実
施例Ｂ５と同様の特性の評価を行ったところ、平均ファ
イルファクター＝７０％および平均光電変換効率＝８．
２％以上であった。
【０２２５】〔比較例Ｂ５〕第１乃至第３のアプリケー
タ3031〜3033のマイクロ波電力をそれぞれ電力制限領域
の２００Ｗ，３００Ｗ，４００Ｗとしたところ、得られ
た太陽電池の膜厚は変わらず、平均フィルファクター＝
６９％および平均光電変換効率＝８．０％であった。
【０２２６】〔比較例Ｂ６〕第１乃至第３のアプリケー
タ3031〜3033のマイクロ波電力をそれぞれ電力制限領域
の４００Ｗ，３００Ｗ，２００Ｗとしたところ、得られ
た太陽電池の膜厚は変わらず、平均フィルファクター＝
６９％および平均光電変換効率＝８．０％であった。
【０２２７】実施例Ｂ７，比較例Ｂ５および比較例Ｂ６
より、第１乃至第３の成膜空間3021〜3023の堆積密度を
電力制限領域の範囲内で制御することによって、太陽電
池特性の最適化が図れることが実証された。
【０２２８】〔実施例Ｂ８〕図１２に示した、二組のｐ
ｉｎ接合を積層した構成のアモルファスシリコン系の太
陽電池220 を作成し、太陽電池モジュールに加工した。
作成にあたっては、二組のｐｉｎ接合を形成できるよう
に、図１９に示した連続堆積膜形成装置400の第２の不
純物層形成用真空容器450 と基板巻取容器460 との間
に、連続堆積膜形成装置400 の第１の不純物層形成用真
空容器420 ，堆積膜形成装置430 および第２の不純物層
形成用真空容器450 を順次直列に接続したものを挿入し
た構成の装置を用いた。
【０２２９】帯状の長尺基板１としては、実施例Ｂ１と
同様のものを使用した。また、二組のｐｉｎ接合のう
ち、光の入射側から遠い方の第１のｐｉｎ接合223 は実
施例Ｂ５でのｐｉｎ接合と同じ形成条件で形成し、光の
入射側に近い方の第２のｐｉｎ接合224 は実施例Ｂ７で
のｐｉｎ接合と同じ形成条件で形成した。第１および第
２のｐｉｎ接合223，224を形成したのち、実施例Ｂ５と
同様の工程により、太陽電池モジュールとした。
【０２３０】加工した太陽電池モジュールについて、実
施例Ｂ５と同様の特性の評価を行ったところ、１０．８
％以上の光電変換効率が得られ、各太陽電池モジュール
間の特性のばらつきも５％以内に収まっていた。また、
連続２００回の繰り返し曲げ試験後においても、特性の
劣化は認められず、堆積膜の剥離も起こらなかった。さ
らに、疑似太陽光を連続５００時間照射したのちの光電
変換効率の変化率は、７．８％以内に収まっていた。こ
の太陽電池モジュールを使用することにより、出力５ｋ
Ｗの電力供給システムを構成することができた。
【０２３１】〔実施例Ｂ９〕図１２に示した、二組のｐ
ｉｎ接合を積層した構成のアモルファスシリコン系の太
陽電池220 を作成し、太陽電池モジュールに加工した。
作成にあたっては、第１のｐｉｎ接合223 は実施例Ｂ７
でのｐｉｎ接合と同じ形成条件で形成し、第２のｐｉｎ
接合224 は実施例Ｂ６でのｐｉｎ接合と同じ形成条件で
形成した。また、光の入射側に近い方の第２のｐｉｎ接
合224 は、実施例Ｂ７のｐｉｎ接合と同じ形成条件で形
成したこと以外は、実施例Ｂ８と同様にした。
【０２３２】加工した太陽電池モジュールについて、実
験例Ｂ５と同様の特性の評価を行ったところ、１０．３
％以上の光電変換効率が得られ、各太陽電池モジュール
間の特性のばらつきも５％以内に収まっていた。また、
連続２００回の繰り返し曲げ試験後においても、特性の
劣化は認められず、堆積膜の剥離も起こらなかった。さ
らに、疑似太陽光を連続５００時間照射したのちの光電
変換効率の変化率は、７．８％以内に収まっていた。こ
の太陽電池モジュールを使用することにより、出力５ｋ
Ｗの電力供給システムを構成することができた。
【０２３３】（実施例Ｂ１０）図１３に示した、三組の
ｐｉｎ接合を積層した構成のアモルファスシリコン系の
太陽電池230 を作成し、太陽電池モジュールに加工し
た。作成にあたっては、三組のｐｉｎ接合を形成できる
ように、図１９に示した連続堆積膜形成装置400の第２
の不純物層形成用真空容器450 と基板巻取容器460 との
間に、連続堆積膜形成装置400 の第１の不純物層形成用
真空容器420 ，堆積膜形成装置430 ，第２の不純物層形
成用真空容器450 ，第１の不純物層形成用真空容器420
，堆積膜形成装置430 および第２の不純物層形成用真
空容器450 を順次直列に接続したものを挿入した構成の
装置を用いた。
【０２３４】帯状の長尺基板１としては、実施例Ｂ１と
同様のものを使用した。また、三組のｐｉｎ接合のう
ち、光の入射側から遠い方の第１のｐｉｎ接合233 は実
施例Ｂ５でのｐｉｎ接合と同じ形成条件で形成し、第２
のｐｉｎ接合234 は実施例Ｂ７でのｐｉｎ接合と同じ形
成条件で形成し、光の入射側に近い方の第３のｐｉｎ接
合235 は実施例Ｂ６でのｐｉｎ接合と同じ形成条件で形
成した。第１乃至第３のｐｉｎ接合233〜235を形成した
のち、実施例Ｂ８と同様の工程により、太陽電池モジュ
ールとした。
【０２３５】加工した太陽電池モジュールについて、実
験例Ｂ５と同様の特性の評価を行ったところ、１１．５
％以上の光電変換効率が得られ、各太陽電池モジュール
間の特性のばらつきも５％以内に収まっていた。また、
連続２００回の繰り返し曲げ試験後においても、特性の
劣化は認められず、堆積膜の剥離も起こらなかった。さ
らに、疑似太陽光を連続５００時間照射したのちの光電
変換効率の変化率は、７．４％以内の収まっていた。こ
の太陽電池モジュールを使用することにより、出力５ｋ
Ｗの電力供給システムを構成することができた。
【０２３６】以上、本発明の第２の堆積膜形成方法の各
実施例について、主として、アモルファスシリコン系の
太陽電池を作成する場合について説明してきたが、本発
明の第２の堆積膜形成方法は、アモルファスシリコン系
の太陽電池以外の、大面積あるいは長尺であることが要
求される薄膜半導体素子を形成する場合にも、好適に用
いられるものである。このような薄膜半導体素子とし
て、たとえば、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
サ用の光電変換素子およびスイッチング素子などが挙げ
られる。これら薄膜半導体素子は画像入出力装置の主要
な部品として使用されることが多く、本発明の第２の堆
積膜形成方法を実施することにより、画像入出力装置が
さらに広く普及することが期待されている。
【０２３７】Ｃ．第３の堆積膜形成方法および堆積膜形
成装置について 本発明の第３の堆積膜形成方法は、プラズマＣＶＤ法に
より、成膜空間を有する真空容器内で、帯状の長尺基板
上に連続的に堆積膜を形成するときに、長尺基板をその
長手方向に連続的に移動移動貫通させて、長尺基板を成
膜空間の側壁の一つとし、堆積膜の原料となる物質を複
数種類含有する原料ガスを成膜空間内に複数箇所から導
入し、成膜空間内の長尺基板の移動方向に、複数箇所か
らプラズマを生起させ、成膜空間の長尺基板の搬入側お
よび搬出側の少なくとも一方で所定の範囲にわたって堆
積膜の形成を部分的に遮断する。
【０２３８】図２５は、本発明の第３の堆積膜形成方法
が実現可能な堆積膜形成装置の一実施例を示す概略構成
図である。
【０２３９】堆積膜形成装置600 は、概ね直方体形状の
真空容器601 と、真空容器601 内に設けられた成膜容器
602 とを含む。真空容器601 と成膜容器602 とはそれぞ
れ、金属製であって、接地されている。堆積膜が形成さ
れる帯状の長尺基板１は、真空容器601 の図示左側（す
なわち、搬入側）の側壁に取り付けられた第１のガスゲ
ート621 を経て真空容器601 内に導入され、成膜容器60
2 を貫通して、真空容器601 の図示右側（すなわち、搬
出側）の側壁に取り付けられた第２のガスゲート622
（不図示）を通って真空容器601 の外に排出される。帯
状の長尺基板１は、搬入側の第１のガスゲート621 に接
続された基板送出容器（不図示）から搬出側の第２のガ
スゲートに接続された基板巻取容器（不図示）に向け
て、連続的に移動させられる。また、真空容器601 に
は、真空容器601 内を直接排気するための真空ポンプな
どの排気手段（不図示）に接続された排気管（不図示）
が取り付けられている。
【０２４０】成膜容器602 には、第１乃至第３のアプリ
ケータ6031〜6033が、成膜容器602を貫通する帯状の長
尺基板１の側面に対して垂直に、かつ、帯状の長尺基板
１の移動方向に沿って並んで取り付けられている。第１
乃至第３のアプリケータ6031〜6033は、成膜容器602 内
にマイクロ波エネルギーを導入するためのものであり、
第１乃至第３の導波管6041〜6043を介して各マイクロ波
電源（不図示）にそれぞれ接続されている。第１乃至第
３のアプリケータ6031〜6033の成膜容器602 への取り付
け部位はそれぞれ、マイクロ波を透過する材料からなる
マイクロ波導入窓（不図示）となっている。
【０２４１】成膜容器602 の底壁には、第１乃至第３の
ガス放出口6051〜6053が、貫通する帯状の長尺基板１の
膜堆積を行う面と互いに対向するように、長尺基板１の
移動方向に沿って順に設置されている。成膜室容器602
の帯状の長尺基板１の膜堆積を行わない面の側には、複
数個の赤外線ランプヒーター606 と、赤外線ランプヒー
ター606 からの放射熱を効率よく帯状の長尺基板１に集
中させるためのランプハウス607 とが設けられている。
また、赤外線ランプヒーター606 で加熱された帯状の長
尺基板１の温度を監視するための熱電対608 が、帯状の
長尺基板１に接触するように設けられている。
【０２４２】帯状の長尺基板１は、真空容器601 の搬入
側（図示左側）の側壁に設けられた第１の開口部609 か
ら導入されて、成膜容器602 を貫通したのち、真空容器
601の搬出側（図示右側）の側壁に設けられた第２の開
口部（不図示）から排出される。ここで、真空容器601
の搬出側の成膜容器602 には、複数の開口を有する遮蔽
部材610 が、帯状の長尺基板１の膜堆積を行う面に近接
し、かつ、互いに対向して設けられている。なお、遮蔽
部材610 は、帯状の長尺基板１に堆積する堆積膜の膜厚
方向に対する組成比を制御するためのものである。
【０２４３】第１のガスゲート621 には、ゲートガスを
供給するための第１のゲートガス供給管623 が接続され
ている。なお、第２のガスゲートには、ゲートガスを供
給するための第２のゲートガス供給管（不図示）が接続
されている。
【０２４４】次に、堆積膜形成装置600 の動作について
説明する。
【０２４５】堆積膜形成装置600 を貫通するように、搬
入側の第１のガスゲート621 に接続された基板送出容器
から、搬出側の第２のガスゲートに接線された基板巻取
容器にまで、帯状の長尺基板１を張り渡したのち、真空
容器601 内と成膜容器602 内とを排気手段により真空に
排気する。所定の真空度に到達したら、第１のゲートガ
ス供給管623 からゲートガスを第１のガスゲート621 に
供給するとともに、第２のゲートガス供給管からゲート
ガスを第２のガスゲートに供給する。このとき、ゲート
ガスは、主として真空容器601 に取り付けられた排気管
から排気されることになる。
【０２４６】続いて、熱電対608 の出力を監視しなが
ら、各赤外線ランプヒーター606 をそれぞれ作動させる
ことにより、帯状の長尺基板１を所定の温度まで加熱す
る。そして、原料ガス供給管（不図示）から第１乃至第
３のガス放出口6051〜6053を通して成膜容器602 内に原
料ガスを導入する。原料ガスはそれぞれ、堆積膜の原料
となる物質を複数種類含有している。また、第１乃至第
３の導波管6041〜6043を介して第１乃至第３のアプリケ
ータ6031〜6033にマイクロ波電力をそれぞれ印加する。
その後、基板送出容器内に設けられた基板送出手段（不
図示）と基板巻取容器内に設けられた基板巻取手段（不
図示）とをそれぞれ作動させて、帯状の長尺基板１を基
板送出容器から基板巻取容器に向けて連続的に移動す
る。
【０２４７】その結果、第１乃至第３のガス放出口6051
〜6053から原料ガスがそれぞれ供給されるとともに第１
乃至第３のアプリケータ6031〜6033にマイクロ波電力が
それぞれ印加されることにより、帯状の長尺基板１と第
１乃至第３ののアプリケータ6031〜6033とで挟まれた成
膜容器602 の空間においてマイクロ波グロー放電が生起
し、プラズマが発生し、原料ガスがプラズマにより分解
されて、帯状の長尺基板１上に堆積膜が形成される。こ
のとき、原料ガスが、堆積膜の原料となる物質を複数種
類含有しており、また、遮蔽部材610 の効果により、連
続的に移動している帯状の長尺基板１上に形成される堆
積膜には、膜厚方向に対して組成の分布が生じることに
なる。なお、第１乃至第３のアプリケータ6031〜6033に
印加するマイクロ波電力をそれぞれ制御することによ
り、堆積膜の膜厚方向に対する組成分布をより効果的に
形成することができる。
【０２４８】次に、図２５に示した堆積膜形成装置600
を組込んだ連続堆積膜形成装置700について、図２６を
参照して説明する。
【０２４９】連続堆積膜形成装置700 は、ｐｉｎ接合を
有する半導体素子を帯状の長基板１上に形成するのに適
したものであり、基板送出容器710 と第１の不純物形成
用真空容器720 と堆積膜形成装置730 と第２の不純物形
成用真空容器750 と基板巻取容器760 とを第１乃至第４
のガスゲート771〜774によって直列に接続した構成とな
っている。以下、連続堆積膜形成装置700 の各構成要素
について、簡単に説明する。
【０２５０】（１）基板送出容器710 基板送出容器710 は、帯状の長尺基板１を格納して基板
巻取容器760 に向けて送り出すためのものである。基板
送出容器710 には、帯状の長尺基板１が巻かれるボビン
711 が装着されており、帯状の長尺基板１を支持し搬送
するための搬送ローラ712 が設けられており、排気手段
（不図示）に接続された排気管713 が接続されている。
なお、ボビン711 には、帯状の長尺基板１を送り出すた
めの基板送出機構（不図示）が接続されている。また、
排気管713 の途中には、基板送出容器710 内の圧力を制
御するためのスロットルバルブ（不図示）が設けられて
いる。さらに、基板送出容器710 には、圧力計714 も設
けられている。
【０２５１】（２）第１の不純物層形成用真空容器720 第１の不純物層形成用真空容器720 はｐ型半導体層を形
成するためのものであり、排気管721 を介して排気手段
（不図示）に接続されている。排気管721 の途中には、
第１の不純物層形成用真空容器720 の内圧を制御するた
めのスロットルバルブ（不図示）が設けられている。帯
状の長尺基板１は、２本の搬送ローラ723 で支持され
て、第１の不純物層形成用真空容器720 内を貫通する。
第１の不純物層形成用真空容器720 内には、成膜容器72
4 と複数個の赤外線ランプヒーター725 とランプハウス
726 と熱電対727 とがそれぞれ設けられている。成膜容
器724 には、原料ガスを供給するための原料ガス放出口
（不図示）とマイクロ波を導入するためのアプリケータ
728 が設けられている。
【０２５２】（３）堆積膜形成装置730 堆積膜形成装置730 は、図２５に示した堆積膜形成装置
600 と同様の構成をしている。
【０２５３】（４）第２の不純物層形成用真空容器750 第２の不純物層形成用真空容器750 は、第１の不純物層
形成用真空容器720 と同様の構成をしている。
【０２５４】（５）基板巻取容器760 基板巻取容器760 は、堆積膜が形成された帯状の長尺基
板１を巻取るためのものであり、基板送出容器710 と同
様の構成をしている。ただし、帯状の長尺基板１を巻き
取るため、ボビン761 には、基板巻取機構（不図示）が
接続されている。
【０２５５】（６）第１乃至第４のガスゲート771〜774 第１乃至第４のガスゲート771〜774には、ゲートガスを
供給するための第１乃至第４のゲートガス供給管775〜7
78がそれぞれ接続されている。
【０２５６】次に、連続堆積膜形成装置700 の動作につ
いて、ｐｉｎ接合を有する半導体素子を形成する場合を
例として説明する。
【０２５７】帯状の長尺基板１を基板送出容器710 から
基板巻取容器760 に向けて張りわたす。その後、基板送
出容器710 内と第１の不純物形成用真空容器720 内と堆
積膜形成装置730 内と第２の不純物形成用真空容器750
と基板巻取容器760 内とをそれぞれ排気したのち、所定
の真空度に到達したら、第１乃至第４のガスゲート771
〜774内にゲートガスをそれぞれ供給する。
【０２５８】続いて、第１の不純物形成用真空容器720
内に、ｐ型半導体層を形成するための原料ガスを供給
し、また、第２の不純物形成用真空容器750 内に、ｎ型
半導体層を形成するための原料ガスを供給し、さらに、
堆積膜形成装置730 内に、ｉ型半導体層を形成するため
の原料ガスを供給する。その後、第１および第２の不純
物層形成用真空容器720，750内と堆積膜形成装置730 内
とにマイクロ波電力をそれぞれ供給するとともに、帯状
の長尺基板１を基板送出容器710 から基板巻取容器760
に向けて移動させることによって、第１および第２の不
純物層形成用真空容器720，750内と堆積膜形成装置730
内とにおいてプラズマを生起させ、帯状の長尺基板１に
堆積膜が形成する。
【０２５９】このとき、帯状の長尺基板１は第１の不純
物層形成用真空容器720 ，堆積膜形成装置730 および第
２の不純物層形成用真空容器750 と連続的に移動する
め、帯状の長尺基板１上には、ｐｉｎ接合を有する半導
体素子が形成されることになる。なお、堆積膜形成装置
730 では、上述したように、堆積膜の膜厚方向に対して
組成の分布をもたせることができるので、形成された半
導体素子のｉ型半導体層の膜厚方向に対して、バンドギ
ャップやフェルミレベルを変化させることができる。
【０２６０】次に、図２５に示した堆積膜形成装置600
の主要な構成要素について詳細に説明する。
【０２６１】（１）遮蔽部材610 遮蔽部材610 は、帯状の長尺基板１の堆積膜が形成され
る面の一部を幾何学的に連続あるいは非連続に覆うよう
に設けられる。遮蔽部材610 は、導電部材からなるもの
でもよいし、絶縁部材からなるものでもよいが、導電部
材からなるものでは、プラズマ損傷に対する耐久性の観
点から金属，半導体材料からなる部材が好適に用いられ
る。具体的には、ステンレススチール，ニッケル，チタ
ン，ニオブ，タンタル，タングステンおよびバナジウム
の表面に、鍍金，蒸着，スパッタおよび塗布などの方法
で導電処理を行ったものが挙げられる。
【０２６２】遮蔽部材610 の形状および開口長について
は、堆積膜の膜厚方向に対する組成比を所望のものとす
るように、適宜選択することができる。たとえば、バン
ドギャッププロファイルを変化させるなどのために膜厚
方向に対して組成分布を変化させる場合には、長尺基板
１の移動方向に垂直に縞状に覆うように、成膜面領域を
配置すればよい。堆積膜の端面あるいは他の種の膜との
積層である場合に、他の膜との界面の組成比を急激に変
化させるときには、成膜空間の長尺基板１の搬入側もし
くは搬出側の端部を完全に覆うように、遮蔽部材610 を
設ければよい。また、遮蔽部材610 により堆積膜の膜厚
を調節することも可能であり、遮蔽部材610 を長尺基板
１の移動方向に対して平行に設置することで、長尺基板
１の幅方向の膜厚ムラおよび膜質ムラを改善するのに用
いてもよい。遮蔽部材610 に堆積膜が付着し、これが膜
はがれなどを生じて、長尺基板１の堆積膜に悪影響を及
ぼす場合などは、遮蔽部材610 を巻き取るなどの方法を
用いてもよい。
【０２６３】遮蔽部材610 は、導電性部材からなる場合
には、成膜空間を構成する導電部材からなる側室および
成膜空間を包含する真空容器601 に対して同電位となる
ように接続してもよいし、フローティング電位となるよ
うに接続してもよい。
【０２６４】（２）帯状の長尺基板１ 帯状の長尺基板１の材質としては、マイクロ波プラズマ
ＣＶＤ法による機能性堆積膜形成時に必要とされる温度
において変形および歪みが少なく、所望の強度を有し、
また、道電性を有するものであることが好ましい。具体
的には、ステンレススチール，アルミニウムおよびその
合金、鉄およびその合金、銅およびその合金などの金属
の薄板およびその複合体、および、それらの表面に異種
材質の金属薄膜および／またはＳｉＯｚ，Ｓｉ3Ｎ4，Ａ
ｌ2Ｏ3，ＡｌＮなどの絶縁性薄膜をスパッタ法，蒸着
法，鍍金法などにより表面コーティング処理を行ったも
の、また、ポリイミド，ポリアミド，ポリエチレンテレ
フタレート，エポキシなどの耐熱性樹脂性シートまたは
これらとガラスファイバー，カーボンファイバー、ホウ
素ファイバー，金属繊維などとの複合体の表面に金属単
体または合金および透明導電性酸化物（ＴＣＯ）などを
鍍金，蒸着，スパッタ，塗布などの方法で導電性処理を
行ったものが挙げられる。
【０２６５】もちろん、帯状のの長尺基板１が金属など
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
とするなどの目的で異種の金属層などを長尺基板１上の
堆積膜が形成される側に設けてもよい。また、帯状の長
尺基板１が比較的透明であって、帯状の長尺基板１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、透
明導電性酸化物や金属薄膜などの導電性薄膜をあらかじ
め堆積形成しておくことが望ましい。
【０２６６】また、帯状の長尺基板１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
もよい。微小の凹凸面とする場合には、その凹凸形状は
球状，円錐状，角錐状などであって、かつ、その最大高
さ（Ｒｍａｘ）は、好ましくは５００Å乃至５０００Å
とすることにより、表面での光反射が乱反射となり、表
面での反射光の光路長の増大をもたらす。
【０２６７】帯状の長尺基板１の厚さとしては、搬送手
段による搬送時に要求される強度を発揮する範囲内であ
れば、コストおよび収納スペースなどを考慮すると、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０．０５ｍｍ乃至１ｍｍであるこ
とが望ましい。また、金属など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。また、帯状
の長尺基板１の幅寸法については、成膜空間内で生起さ
れたプラズマの均一性が保たれる範囲のものが好まし
く、具体的には、５ｃｍ乃至１００ｃｍ、より好ましく
は１０ｃｍ乃至８０ｃｍであることが望ましい。さら
に、帯状の長尺基板１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
ってもよく、長尺のものを溶接などによってさらに長尺
化したものであってもよい。
【０２６８】（３）第１のガスゲート621 および第２の
ガスゲート 基板送出容器および基板巻取容器と真空装置601 とを分
離独立させ、かつ、帯状の長尺基板１をそれらの中に貫
通させて連続的に搬送するためには、ガスゲート手段が
好適に用いられる。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
る堆積膜形成用の原料ガスを拡散させないことが必要で
ある。したがって、その基本概念は、米国特許第４，４
３８，７２３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、その能力はさらに改善される必要
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
ブースターポンプなどが好適に用いられる。
【０２６９】ガスゲートの断面形状としては、スリット
状またはこれに類似する形状であり、その全長および排
気ポンプの排気能力などと合わせて、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。
さらに、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、たとえば、Ａｒ，Ｈｅ，Ｎｅ，Ｋｒ，
Ｘｅ，Ｒｎなどの希ガスまたはＨ2などの堆積膜形成用
の希釈ガスが挙げられる。ゲートガスの能力などによっ
て適宜決定されるが、ガスゲートのほぼ中央部に、圧力
が最大となるポイントを設定すれば、ゲートガスはガス
ゲート中央部から両サイドの真空容器側へと流れる。一
方、ガスゲートのほぼ中央部に、圧力の最小となるポイ
ントを設定すれば、両サイドの容器から流れ込む堆積膜
用の原料ガスとともにゲートガスもガスゲート中央部か
ら排気される。したがって、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。
【０２７０】次に、本発明の第３の堆積膜形成方法の各
種実施例および各種比較例について、具体的数値をあげ
て説明する。
【０２７１】〔実施例Ｃ１〕図２５に示した堆積膜形成
装置600 を用い、搬入側の第１のガスゲート621 に基板
送出容器（不図示）を接続するとともに、搬出側の第２
のガスゲートに基板巻取容器（不図示）を接続した。な
お、基板送出容器には、帯状の長尺基板１を送り出すた
めの基板送出機構（不図示）が設けられており、また、
基板巻取容器には、帯状の長尺基板１を巻き取るための
基板巻取機構（不図示）が設けられている。
【０２７２】ステンレス（ＳＵＳ４３０ＢＡ）からなる
帯状の長尺基板１（幅３５ｃｍ×長さ１５０ｍ×厚さ
０．１２５ｍｍ）を十分に脱脂，洗浄したのち、帯状の
長尺基板１を巻いたボビン（不図示）を基板送出容器に
装着した。その後、帯状の長尺基板１を、搬入側の第１
のガスゲート621 と成膜容器602 と搬出側の第２のガス
ゲートとを介して基板巻取容器まで通したのち、張力調
整を行って、帯状の長尺基板１がたるまないようにし
た。その後、基板送出容器内と成膜容器602 内と基板巻
取容器内とをメカニカルブースターポンプ／ロータリー
ポンプ（不図示）で荒引きしたのち、油拡散ポンプ（不
図示）によって２×１０-6Torr以下の高真空までそれぞ
れ排気した。その後、各赤外線ランプヒーター606 をそ
れぞれ点灯させて、熱電対608 の出力を監視しつつ、帯
状の長尺基板１の表面温度が３００℃になるように温度
制御を行い、加熱，脱ガスを行った。
【０２７３】十分に脱ガスが行われたところで、表Ｃ１
に示す形成条件により、各排気管に接続された油拡散ポ
ンプ（不図示）を作動させながら、第１乃至第３のガス
放出口6051〜6053から堆積膜形成用の原料ガスを成膜容
器602 内にそれぞれ導入した。同時に、第１のゲートガ
ス供給管623 から第１のガスゲート621 にゲートガスと
して３００ｓｃｃｍのＨ2ガスを供給し、ゲートガスを
真空容器601 に接続された排気管と基板送出容器と基板
巻取容器とを介して排気するようにした。この状態で、
成膜容器602 内の圧力を６ｍTorrに保持した。
【０２７４】
【表１２】 成膜容器602 内の圧力が安定したところで、第１乃至第
３の導波管6041〜6043と第１乃至第３のアプリケータ60
31〜6033とを介してマイクロ波電源から周波数２．４５
GHzのマイクロ波を成膜容器602 内に導入して、成膜容
器602 内でマイクロ波グロー放電を生起させ、プラズマ
を発生させた。
【０２７５】続いて、基板送出容器から基板巻取容器の
方向に向け、帯状の長尺基板１の移動を開始した。長尺
基板１の移動速度は、１２０ｃｍ／ｍｉｎとした。１０
分間にわたり、帯状の長尺基板１を連続的に移動させつ
つ、帯状の長尺基板１上に、ｉ型のａ−ＳｉＧｅ：Ｈか
らなる堆積膜の形成を行った。
【０２７６】実施例Ｃ１で形成された堆積膜について膜
厚分布を測定したところ、帯状の長尺基板１の幅方向お
よび長手方向に関し、膜厚のばらつきは５％以内に収ま
っていた。また、堆積膜の形成速度を算出したところ、
平均１０５Å／ｓｅｃであった。
【０２７７】続いて、帯状の長尺基板１の、ａ−ＳｉＧ
Ｅ：Ｈからなる堆積膜が形成された部分について、任意
に６ヶ所を選んで切り出し、２次イオン質量分析計（Ｓ
ＩＭＳ；ＣＡＭＥＣ社製，ｉｍｆ−３型）を用いて、深
さ方向の元素分布を測定した。図２７に、深さ方向の元
素分布の測定結果を示す。なお、図２７において、横軸
は時間を表しているが、２次イオン質量分析においては
経過時間と深さとが比例するので、図２７の横軸を表面
からの深さと考えて差し支えない。図２７より、形成さ
れた堆積膜のバンドギャッププロファイルは、図１４
（Ｄ）に示したようなものとなっていることがわかっ
た。また、金属中水素分析計（堀場製作所，ＥＭＧ−１
１００型）を用いて、堆積膜中の全水素を定量したとこ
ろ、１６±２原子％であった。
【０２７８】〔実施例Ｃ２〕上述した実験例Ｃ１による
堆積膜の形成が終ったのち、堆積膜形成用の原料ガスと
ゲートガスとの導入をいったん中止し、成膜容器602 内
を５×１０-6Torrまで排気した。その後、実施例Ｃ１と
同様に、ゲートガスを供給し、表Ｃ２に示す形成条件
で、帯状の長尺基板１上に、ｉ型のａ−ＳｉＣ：Ｈから
なる堆積膜を連続的に形成した。このとき、帯状の長尺
基板１の移動速度は１００ｃｍ／ｍｉｎとした。また、
堆積膜の形成中は、成膜容器602 内の圧力を１０ｍＴｏ
ｒｒに保持した。
【０２７９】
【表１３】 実施例Ｃ１と同様に、形成された堆積膜について、その
膜厚の分布のばらつきを調べたところ、３．５％以内に
収まっていた。また、堆積膜の形成速度を算出したとこ
ろ、平均８０Å／ｓｅｃであった。
【０２８０】続いて、実施例Ｃ１と同様に、ａ−Ｓｉ
Ｃ：Ｈからなる堆積膜が形成された部分について、任意
に６ヶ所を選んで切り出し、深さ方向の元素分布を測定
した。図２８に、深さ方向の元素分布の測定結果を示
す。図２８より、形成された堆積膜のバンドギャッププ
ロファイルは、図１４（Ｃ）に示したようなものとなっ
ていることがわかった。また、堆積膜中の全水素を定量
したところ、１４±２原子％であった。
【０２８１】〔実施例Ｃ３〕実施例Ｃ１および実施例Ｃ
２の場合と同様にして、表Ｃ３に示す形成条件で、帯状
の長尺基板１上に、不純物としてＢを含むａ−ＳＩ：Ｈ
からなる堆積膜を連続的に形成した。このとき、帯状の
長尺基板１の移動速度は９５ｃｍ／ｍｉｎとした。ま
た、堆積膜の形成中は、成膜容器602 内の圧力を５ｍTo
rrに保持した。
【０２８２】
【表１４】 実施例Ｃ１および実施例Ｃ２と同様に、形成された堆積
膜の膜厚の分布のばらつきを調べたところ、５％以内に
収まっていた。また、堆積膜の形成速度を算出したとこ
ろ、平均１１０Å／ｓｅｃであった。
【０２８３】続いて、実施例Ｃ１と同様に、実施例Ｃ３
でａ−Ｓｉ：Ｈからなる堆積膜が形成された部分につい
て、任意に６ヶ所を選んで切り出し、深さ方向の元素分
布を測定した。図２９に、深さ方向の元素分布の測定結
果を示す。図２９より、形成された堆積膜のフェルミレ
ベルプロファイルは、図２０（Ｂ）に示したようなもの
となっていることがわかった。また、堆積膜中の全水素
を定量したところ、１８±２原子％であった。
【０２８４】〔実施例Ｃ４〕図２５に示した堆積膜形成
装置600 と同様の装置で、高周波電力によってプラズマ
を生起する装置を用いて、実施例Ｃ１と同様にして堆積
膜の形成を行った。このとき、帯状の長尺基板１の移動
方法，張力調整および温度制御などの方法については、
実施例Ｃ１と同じとした。成膜容器内の脱ガスが十分に
行われたところで、表Ｃ４に示す形成条件で原料ガスを
導入した。この状態で、成膜容器内の圧力が１．０Ｔｏ
ｒｒになるように調整し、圧力が安定したところで、高
周波電源から高周波導線を介して周波数１３．５６ＭＨ
ｚの高周波電力をカソードに印加することにより成膜容
器内に高周波電力を導入して、成膜容器室内で高周波グ
ロー放電を生起させ、プラズマを発生させた。
【０２８５】
【表１５】 続いて、基板送出容器から基板巻取容器へ、帯状の長尺
基板１を３００ｃｍ／ｍｉｎの速度で移動した。１０分
間にわたり、帯状の長尺基板１を連続移動しつつ、帯状
の長尺基板１上に、ｉ型のａ−ＳｉＧｅ：Ｈからなる堆
積膜の形成を行った。
【０２８６】形成された堆積膜について膜厚分布を測定
したところ、帯状の長尺基板１の幅方向および長手方向
に関し膜厚のばらつきは５％以内に収まっていた。ま
た、堆積膜の形成速度を算出したところ、平均１５Å／
ｓｅｃであった。さらに、ａ−ＳｉＧｅ；Ｈからなる堆
積膜が形成された部分について、任意に６ヶ所を選んで
切り出し、実施例Ｃ１と同様に、２次イオン質量分析計
を用いて深さ方向の元素分布を測定した。その結果、図
２７に示したものと同様の元素分布が得られ、図１４
（Ｄ）に示したものと同様のバンドギャッププロファイ
ルとなっていることがわかった。また、金属中水素分析
計を用いて堆積膜中の全水素を定量したところ、１５±
２原子％であった。
【０２８７】〔実施例Ｃ５〕図２６に示した連続堆積膜
形成装置700 を用いて、図１０に示した層構成のアモル
ファスシリコン系の太陽電池200 を作成した。この太陽
電池200 は、単一のｐｉｎ接合を有し、ｉ型半導体層20
4 におけるバンドギャッププロファイルは、図１４
（Ｄ）に示したものとした。
【０２８８】上述した実施例Ｃ１で使用したものと同様
のＳＵＳ４３０ＢＡからなる帯状の長尺基板１を、連続
スパッタ装置（不図示）に装着し、Ａｇ電極（Ａｇ純
度：９９．９９％）をターゲットとして、帯状の長尺基
板１上に、厚さ１０００ÅのＡｇ薄膜をスパッタ蒸着し
た、さらに、ＺｎＯ（ＺｎＯ純度：９９．９９９％）電
極をターゲットとして、厚さ１．２μｍのＺｎＯ薄膜を
Ａｇ薄膜の上にスパッタ蒸着し、帯状の長尺基板１上に
下部電極202 を形成した。
【０２８９】次に、下部電極202 が形成された帯状の長
尺基板１を基板送出容器710 に装着したのち、第１の不
純物層形成用真空容器720 と堆積膜形成装置730 と第２
の不純物層形成用真空容器750 とを介して基板巻取容器
760 まで帯状の長尺基板１を通した。そして、帯状の長
尺基板１がたるまないように、帯状の長尺基板１の張力
を調整した。その後、実施例Ｃ１同様に、基板送出容器
710 内と第１の不純物層形成用真空容器720 内と堆積膜
形成装置730 内と第２の不純物層形成用真空容器750 内
と基板巻取容器760 内とを５×１０-6Torrまでそれぞれ
排気した。
【０２９０】続いて、帯状の長尺基板１を真空送出容器
710 から真空巻取容器760 に向けて連続的に移動させな
がら、帯状の長尺基板１の上に、第１の不純物層形成用
真空容器720 でｎ型半導体層203 を、堆積膜形成装置73
0 でｉ型半導体層204 を、第２の不純物層形成用真空容
器750 でｐ型半導体層205 を順次形成した。このときの
ｎ型半導体層203 およびｐ型半導体層205 の形成条件は
表Ｃ５に示す通りであり、ｉ型半導体層204 の形成条件
は、実施例Ｃ１においてｉ型のａ−ＳｉＧｅ：Ｈからな
る堆積膜を形成したときの形成条件と同じにした。
【０２９１】
【表１６】 ｎ型半導体層203 ，ｉ型半導体層204 およびｐ型半導体
層205 の形成はそれぞれ、第１の不純物層形成用真空容
器720 内，堆積膜形成装置730 内および第２の不純物層
形成用真空容器750 内でマイクロ波グロー放電を生起さ
せ、グロー放電によるプラズマが安定したのち、帯状の
長尺基板１を移動速度１０５ｃｍ／ｍｉｎで移動させる
ことにより行った。
【０２９２】帯状の長尺基板１の全長（１００ｍ）のす
べてにわたってｎ型半導体層203 ，ｉ型半導体層204 お
よびｐ型半導体層205 を形成したのち、帯状の長尺基板
１を冷却させて、連続堆積膜形成装置700 から取り出し
た。その後、ｐ型半導体層205 上に、透明電極206 と集
電電極207 とを形成して、帯状の太陽電池200 を完成さ
せた。
【０２９３】続いて、連続モジュール化装置（不図示）
を用いて、作成した太陽電池200 を、大きさが３６ｃｍ
×２２ｃｍの多数の太陽電池モジュールに加工した。加
工した太陽電池モジュールについて、ＡＭ値が１．５で
エネルギー密度１００ｍＷ／ｃｍ2 の疑似太陽光を用い
て特性評価を行ったところ、７．８％以上の光電変換効
率が得られ、また、各太陽電池モジュール間の特性のば
らつきも５％以内に収まった。また、加工した太陽電池
モジュールの中から２個を抜き取り、連続２００回の繰
り返し曲げ試験を行ったところ、試験後においても特性
が劣化することはなく、堆積膜の剥離などの現象も認め
られなかった。さらに、上述したＡＭ値が１．５でエネ
ルギー密度１００ｍＷ／ｃｍ2 の疑似太陽光を連続５０
０時間照射したのちでも、光電変効率は初期値に対して
８．５％以内に収まっていた。この太陽電池モジュール
を接続することにより、出力５ｋＷの電力供給システム
を構成することができた。
【０２９４】〔実施例Ｃ６〕上述した実施例Ｃ５ではｉ
型半導体層203 としてａ−ＳｉＧｅ：Ｈ堆積膜を用いた
が、ここでは、ａ−ＳｉＧｅ：Ｈ堆積膜の代わりにａ−
ＳｉＣ：Ｈ堆積膜を用いて太陽電池200 を作成し、太陽
電池モジュールに加工した。ｉ型半導体層204 を実施例
Ｃ２と同様の形成条件で堆積させる以外は、実施例Ｃ１
と同様にした。なお、ｉ型半導体層204 は、図１４
（Ｃ）に示したようなバンドギャッププロファイルとし
た。
【０２９５】そして、加工した太陽電池モジュールにつ
いて、実施例Ｃ５と同様の特性の評価を行ったところ、
７．２％以上の光電変換効率が得られ、各太陽電池モジ
ュール間の特性のばらつきも５％以内に収まっていた。
また、連続２００回の繰り返し曲げ試験後においても特
性の劣化は認められず、堆積膜の剥離も起こらなかっ
た。さらに、連続５００時間の疑似太陽光照射ののち
も、光電変換効率の変動は初期値に対して８．５％以内
に収まっていた。この太陽電池モジュールを使用するこ
とにより、出力５ｋＷの電力供給システムを構成するこ
とができた。
【０２９６】〔実施例Ｃ７〕実施例Ｃ５ではｉ型半導体
層204 としてａ−ＳｉＧｅ：Ｈ堆積膜を用いたが、ここ
では、ａ−ＳｉＧｅ：Ｈ堆積膜の代わりにａ−Ｓｉ：Ｈ
堆積膜を用いて太陽電池200 を作成し、太陽電池モジュ
ールに加工した。ｉ型半導体層204 を実施例Ｃ３と同様
の形成条件で堆積させる以外は、実施例Ｃ１と同様にし
た。なお、ｉ型半導体層204 は、図２０（Ｂ）に示した
ようなフェルミレベルプロファイルとした。
【０２９７】そして、加工した太陽電池モジュールにつ
いて、実施例Ｃ５と同様の特性の評価を行ったところ、
８．４％以上の光電変換効率が得られ、各太陽電池モジ
ュール間の特性のばらつきも５％以内に収まっていた。
また、連続２００回の繰り返し曲げ試験後においても特
性の劣化は認められず、堆積膜の剥離も起こらなかっ
た。さらに、連続５００時間の疑似太陽光照射ののち
も、光電変換効率の変動は初期値に対して８．５％以内
に収まっていた。この太陽電池モジュールを使用するこ
とにより、出力５ｋＷの電力供給システムを構成するこ
とができた。
【０２９８】〔実施例Ｃ８〕図１２に示した、二組のｐ
ｉｎ接合を積層した構成のアモルファスシリコン系の太
陽電池220 を作成し、太陽電池モジュールに加工した。
作成にあたっては、二組のｐｉｎ接合を形成できるよう
に、図２７に示した連続堆積膜形成装置700の第２の不
純物層形成用真空容器750 と基板巻取容器760 との間
に、連続堆積膜形成装置700 の第１の不純物形成用真空
容器720 と堆積膜形成装置730 と第２の不純物層形成用
真空容器750 とを順次直列に接続したものを挿入した構
成の装置を用いた。
【０２９９】帯状の長尺基板１としては、実施例Ｃ５で
使用したものと同様のものを使用した。また、二組のｐ
ｉｎ接合のうち、光の入射側から遠い方の第１のｐｉｎ
接合223 は、実施例Ｃ６で作成した太陽電池200 のｐｉ
ｎ接合と同じ形成条件で形成し、光の入射側に近い方の
第２のｐｉｎ接合224 は、実施例Ｃ７で作成した太陽電
池200 のｐｉｎ接合と同じ形成条件で形成した。第１お
よび第２のｐｉｎ接合223，224の形成後、実施例Ｃ５と
同様の工程により、太陽電池モジュールを加工した。
【０３００】加工した太陽電池モジュールについて、実
施例Ｃ５と同様の特性の評価を行ったところ、１１．０
％以上の光電変換効率が得られ、各太陽電池モジュール
間の特性のばらつきも５％以内に収まっていた。また、
連続２００回の繰り返し曲げ試験後においても特性の劣
化は認められず、堆積膜の剥離も起こらなかった。さら
に、連続５００時間の疑似太陽光の照射ののちも、光電
変換効率の変化率は７．５％以内に収まっていた。この
太陽電池モジュールを使用することにより、出力５ｋＷ
の電力供給システムを構成することができた。
【０３０１】〔実施例Ｃ９〕図１３に示した、三組のｐ
ｉｎ接合を積層した構成のアモルファスシリコン系の太
陽電池230 を作成し、太陽電池モジュールに加工した。
作成にあたっては、三組のｐｉｎ接合を形成できるよう
に、図２７に示した連続堆積膜形成装置700の第２の不
純物層形成用真空容器750 と基板巻取容器760 との間
に、連続堆積膜形成装置700 の第１の不純物形成用真空
容器720 ，堆積膜形成装置730 ，第２の不純物層形成用
真空容器750 ，第１の不純物形成用真空容器720 ，堆積
膜形成装置730 および第２の不純物層形成用真空容器75
0 を順次直列に接続したものを挿入した構成の装置を用
いた。
【０３０２】帯状の長尺基板１としては、実施例Ｃ５で
使用したものと同様のものを使用した。また、三組のｐ
ｉｎ接合のうち、光の入射側から遠い方の第１のｐｉｎ
接合233 は、実施例Ｃ６で作成した太陽電池200 のｐｉ
ｎ接合と同じ形成条件で形成し、第２のｐｉｎ接合234
は、実施例Ｃ７で作成した太陽電池200 のｐｉｎ接合と
同じ形成条件で形成し、光の入射側に近い方の第３のｐ
ｉｎ接合235 は、実施例Ｃ６で作成した太陽電池200 の
ｐｉｎ接合と同じ形成条件で形成した。第１乃至第３の
ｐｉｎ接合233〜235の形成後、実施例Ｃ５と同様の工程
により、太陽電池モジュールを加工した。
【０３０３】加工した太陽電池モジュールについて、実
施例Ｃ５と同様の特性の評価を行ったところ、１２．０
％以上の光電変換効率が得られ、各太陽電池モジュール
間の特性のばらつきも５％以内に収まっていた。また、
連続２００回の繰り返し曲げ試験後においても特性の劣
化は認められず、堆積膜の剥離も起こらなかった。さら
に、連続５００時間の疑似太陽光の照射ののちも、光電
変換効率の変化率は７％以内に収まっていた。この太陽
電池モジュールを使用することにより、出力５ｋＷの電
力供給システムを構成することができた。
【０３０４】以上、本発明の第３の堆積膜形成方法およ
び堆積膜形成装置の各種実施例により、主として、アモ
ルファスシリコン系の太陽電池を作成する場合について
説明してきたが、本発明の第３の堆積膜形成方法および
堆積膜形成装置は、アモルファスシリコン系の太陽電池
以外の、大面積おるいは長尺であることが要求される薄
膜半導体素子を形成する場合にも、好適に用いられるも
のである。このような薄膜半導体素子として、たとえ
ば、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用の光電変
換素子，スイッチング素子などが挙げられる。これら薄
膜半導体素子は画像入出力装置の主要な部品として使用
されることが多く、本発明の第３の堆積膜形成方法およ
び堆積膜形成装置を実施することにより、これら薄膜半
導体素子を高品質で均一性よく量産できることとなり、
画像入出力装置がさらに広く普及することが期待されて
いる。
【０３０５】次に、本発明の第３の堆積膜形成方法およ
び堆積膜形成装置によって形成される、膜厚方向に対し
て組成制御された堆積膜の例について説明する。
【０３０６】このような堆積膜としては、ＳｉＧｅ，Ｓ
ｉＣ，ＧｅＣ，ＳｉＳｎ，ＧｅＳｎ，ＳｎＣなどの第IV
族合金半導体薄膜、ＧａＡｓ，ＧａＰ，ＧａＳｂ，Ｉｎ
Ｐ，ＩｎＡｓなどの第III−V族化合物半導体薄膜、Ｚｎ
Ｓｅ，ＺｎＳ，ＺｎＴｅ，ＣｄＳ，ＣｄＳｅ，ＣｄＴｅ
などの第II−VI族化合物半導体薄膜、ＣｕＡｌＳ2 ，Ｃ
ｕＡｌＳｅ2 ，ＣｕＡｌＴｅ2 ，ＣｕＩｎＳ2 ，ＣｕＩ
ｎＳｅ2 ，ＣｕＩｎＴｅ2 ，ＣｕＧａＳ2 ，ＣｕＧａＳ
ｅ2 ，ＣｕＧａＴｅ，ＡｇＩｎＳｅ2 ，ＡｇＩｎＴｅ2
などの第I−III−VI族化合物半導体薄膜、ＺｎＳｉＰ
2 ，ＺｎＧｅＡｓ 2 ，ＣｄＳｉＡｓ2 ，ＣｄＳｎＰ2 な
どの第 II−IV−V族化合物半導体薄膜、Ｃｕ2Ｏ ，Ｔｉ
Ｏ2 ，Ｉｎ2Ｏ3 ，ＳｎＯ2 ，ＺｎＯ，ＣｄＯ，Ｂｉ2Ｏ
3，ＣｄＳｎＯ4 などの酸化物半導体薄膜、およびこれ
らの半導体薄膜に価電子を制御するための価電子元素を
含有させたものをあげることができる。また、Ｓｉ，Ｇ
ｅ，Ｃなどの第IV族半導体薄膜に価電子制御元素を含有
させたものを挙げることができる。もちろん、ａ−Ｓ
ｉ：Ｈ，ａ−Ｓｉ：Ｈ：Ｆなどの非晶質半導体におい
て、水素および／またはフッ素含有量を変化させたもの
であってもよい。 上述した半導体薄膜において組成制
御を行うことにより、禁制帯幅制御，価電子制御，屈折
率制御および結晶制御などが行われる。帯状の長尺基板
上に膜厚方向に対して組成制御された堆積膜を形成させ
ることにより、電気的，光学的および機械的に優れた特
性を有する大面積の薄膜半導体デバイスを作成すること
ができる。すなわち、堆積形成された半導体層の膜厚方
向に対して禁制帯幅および／または価電子密度を変化さ
せることにより、光学的無反射面することにができ、半
導体層中への光透過率を向上させることができる。さら
には、水素含有量などを変化させることによって、構造
的変化を与えることができ、内部応力が緩和されて、基
板と密着性の高い堆積膜を形成することができる。
【０３０７】前述した堆積膜を形成するために用いられ
る堆積膜形成用の原料ガスは、所望の堆積膜の組成に応
じてその混合比が適宜調整されて、成膜空間内に導入さ
れる。
【０３０８】上述した第IV族半導体または第IV族合金半
導体薄膜を形成するために好適に用いられる周期律表第
IV族元素を含む化合物としては、Ｓｉ原子，Ｇｅ原子，
Ｃ原子，Ｓｎ原子またはＰｂ原子を含む化合物であっ
て、具体的には、ＳｉＨ4 ，Ｓｉ2Ｈ6，Ｓｉ3Ｈ8，Ｓｉ
3Ｈ6，Ｓｉ4Ｈ8，Ｓｉ5Ｈ10 などのシラン系化合物、Ｓ
ｉＦ4（ＳｉＦ2）5 ，（ＳｉＦ2）6，（ＳｉＦ2）4，Ｓ
ｉ2Ｆ6，Ｓｉ3Ｆ8，ＳｉＨＦ3 ，ＳｉＨ2Ｆ2，Ｓｉ2Ｈ2
Ｆ4 ，Ｓｉ2Ｈ3Ｆ3 ，ＳｉＣｌ4 ，（ＳｉＣｌ2）5，Ｓ
ｉＢｒ4 ，（ＳｉＢｒ2）5，Ｓｉ2Ｃｌ6，Ｓｉ2Ｂｒ
6 ，ＳｉＨＣｌ3 ，ＳｉＨＢｒ3 ，ＳｉＨＩ3 ，Ｓｉ2
Ｃｌ3Ｆ3 などのハロゲン化シラン化合物、ＧｅＨ4 ，
Ｇｅ2Ｈ6 などのゲルマン化合物、ＧｅＦ4 ，（Ｇｅ
Ｆ2）5，（ＧｅＦ2）6，（ＧｅＦ2）4，Ｇｅ2Ｆ6，Ｇｅ
3Ｆ8，ＧｅＨＦ3 ，ＧｅＨ2Ｆ2，Ｇｅ2Ｈ2Ｆ4 ，Ｇｅ2
Ｈ3Ｆ3 ，ＧｅＣｌ4 ，（ＧｅＣｌ2）5，ＧｅＢｒ4 ，
（ＧｅＢｒ2）5，Ｇｅ2Ｃｌ6，Ｇｅ2Ｂｒ6，ＧｅＨＣｌ
3 ，ＧｅＨＢｒ3 ，ＧｅＨＩ3 ，Ｇｅ2Ｃｌ3Ｆ3 などの
ハロゲン化ゲルマニウム化合物、ＣＨ4 ，Ｃ2Ｈ6，Ｃ3
Ｈ8などのメタン列炭化水素、Ｃ2Ｈ4，Ｃ3Ｈ6などのエ
チレン列炭化水素、Ｃ6Ｈ6などの環状炭化水素、ＣＦ
4 ，（ＣＦ2）5，（ＣＦ2）6，（ＣＦ2）4，Ｃ2Ｆ6，Ｃ
3Ｆ8，ＣＨＦ3 ，ＣＨ2Ｆ2，ＣＣｌ4 ，（ＣＣｌ2）5，
ＣＢｒ4 ，（ＣＢｒ2）5，Ｃ2Ｃｌ6，Ｃ2Ｂｒ6 ，ＣＨ
Ｃｌ3 ，ＣＨＩ3 ，Ｃ2Ｃｌ3Ｆ3 などのハロゲン化炭素
化合物、ＳｎＨ4 ，Ｓｎ（ＣＨ3）4などのスズ化合物、
Ｐｂ（ＣＨ3）4，Ｐｂ（Ｃ2Ｈ5）6 などの鉛化化合物な
どを挙げることができる。これらの化合物は、一種で用
いても二種以上混合して用いてもよい。
【０３０９】また、上述した第IV族半導体あるいは第IV
族合金半導体を価電子制御するために用いられる価電子
制御剤としては、ｐ型の不純物として、周期律表第 III
族の元素、たとえば、Ｂ，Ａｌ，Ｇａ，Ｉｎ，Ｔｌなど
が好適なものとして挙げられ、また、ｎ型不純物とし
て、周期律表第 V族の元素、たとえば、Ｎ，Ｐ，Ａｓ，
Ｓｂ，Ｂｉなどが好適なものとして挙げられる。特に、
Ｂ，Ｇａ，Ｐ，Ｓｂなどが好適である。ドーピングされ
る不純物の量は、要求される電気的および光学的特性に
応じて適宜決定される。このような不純物導入用の原料
物質としては、常温常圧でガス状態の、または少なくと
も膜形成条件下で容易にガス化し得るものが採用され
る。そのような不純物導入用の出発物質として、具体的
には、ＰＨ3，Ｐ2Ｈ4，ＰＦ3 ，ＰＦ5 ，ＰＣｌ3 ，Ａ
ｓＨ3 ，ＡｓＦ3 ，ＡｓＦ5 ，ＡｓＣｌ3 ，ＳｂＨ3 ，
ＳｂＦ5 ，ＢｉＨ3 ，ＢＦ3 ，ＢＣｌ3 ，ＢＢｒ3 ，Ｂ
2Ｈ6，Ｂ4Ｈ10 ，Ｂ5Ｈ9，Ｂ5Ｈ11 ，Ｂ6Ｈ10 ，Ｂ6Ｈ
12 ，ＡｌＣｌ3 などを挙げることができる。上記した
不純物元素を含む化合物は、一種用いても二種以上併用
してもよい。
【０３１０】上述した第II−VI族化合物半導体を形成す
るために用いられる、周期律表第II族元素を含む化合物
としては、具体的には、Ｚｎ（ＣＨ3）2，Ｚｎ（Ｃ
2Ｈ5）2，Ｚｎ（ＯＣＨ3）2，Ｚｎ（ＯＣ2Ｈ5）2 ，Ｃ
ｄ（ＣＨ3）2 ，Ｃｄ（Ｃ2Ｈ5） 2 ，Ｃｄ（Ｃ3Ｈ7）
2 ，Ｃｄ（Ｃ4Ｈ9）2 ，Ｈｇ（ＣＨ3）2，Ｈｇ（Ｃ
2Ｈ5）2，Ｈｇ（Ｃ6Ｈ5）2 ，Ｈｇ［Ｃ＝（Ｃ6Ｈ5）］2
などが挙げられる。また、周期律表第VI族元素を含む
化合物としては、具体的には、ＮＯ，Ｎ2Ｏ ，ＣＯ2 ，
ＣＯ，Ｈ2Ｓ ，ＳＣｌ2 ，Ｓ2Ｃｌ2，ＳＯＣｌ2 ，Ｓｅ
Ｈ2 ，ＳｅＣｌ2 ，Ｓｅ2Ｂｒ2，Ｓｅ（ＣＨ3）2，Ｓｅ
（Ｃ2Ｈ5）2 ，ＴｅＨ2 ，Ｔｅ（ＣＨ3）2，Ｔｅ（Ｃ2
Ｈ5）2 などが挙げられる。もちろん、これらの原料物
質は、一種のみならず二種以上混合して使用することも
できる。
【０３１１】第II−VI族化合物半導体を価電子制御する
ために用いられる価電子制御剤としては、周期律表第I,
III,IV,V族の元素を含む化合物などを有効なものとして
挙げることができる。具体的には、第 I族元素を含む化
合物としては、ＬｉＣ3Ｈ7，Ｌｉ（sec−Ｃ4Ｈ9），Ｌ
ｉ2Ｓ ，Ｌｉ3Ｎ などが好適なものとして挙げることが
できる。また、第 III族元素を含む化合物としては、Ｂ
Ｘ3 ，Ｂ2Ｈ6，Ｂ4Ｈ1 0 ，Ｂ5Ｈ9，Ｂ5Ｈ11 ，Ｂ6Ｈ
10 ，Ｂ（ＣＨ3）3，Ｂ（Ｃ2Ｈ5）3 ，Ｂ6Ｈ12 ，Ａｌ
Ｘ3 ，Ａｌ（ＣＨ3）2Ｃｌ，Ａｌ（ＣＨ3）3，Ａｌ（Ｏ
ＣＨ3）3，Ａｌ（ＣＨ3）Ｃｌ2，Ａｌ（Ｃ2Ｈ5）3 ，Ａ
ｌ（ＯＣ2Ｈ5）3 ，Ａｌ（ＣＨ3）3Ｃｌ3 ，Ａｌ（ｉ−
Ｃ4Ｈ9）3 ，Ａｌ（ｉ−Ｃ3Ｈ7）3 ，Ａｌ（Ｃ3Ｈ7）
3 ，Ａｌ（ＯＣ 4Ｈ9）3 ，ＧａＸ3 ，Ｇａ（ＯＣ
Ｈ3）3，Ｇａ（ＯＣ2Ｈ5）3 ，Ｇａ（ＯＣ3Ｈ7）3 ，Ｇ
ａ（ＯＣ4Ｈ9）3 ，Ｇａ（ＣＨ3）3，Ｇａ2Ｈ6，ＧａＨ
（Ｃ2Ｈ5）2 ，Ｇａ（ＯＣ2Ｈ5）（Ｃ2Ｈ5）2 ，Ｉｎ
（ＣＨ3）3，Ｉｎ（Ｃ3Ｈ7）3 ，Ｉｎ（Ｃ 4Ｈ9）3 、第
V族元素を含む化合物としては、ＮＨ3 ，ＨＮ3 ，Ｎ2
Ｈ5Ｎ3 ，Ｎ 2Ｈ4，ＮＨ4Ｎ3，ＰＸ3 ，Ｐ（ＯＣ
Ｈ3）3，Ｐ（ＯＣ2Ｈ5）3 ，Ｐ（ＯＣ3Ｈ7） 3 ，Ｐ（Ｏ
Ｃ4Ｈ9）3 ，Ｐ（ＣＨ3）3，Ｐ（Ｃ2Ｈ5）3 ，Ｐ（Ｃ3
Ｈ7）3 ，Ｐ（Ｃ4Ｈ9）3 ，Ｐ（ＳＣＮ）3 ，Ｐ2Ｈ4，
ＰＨ3 ，ＡｓＨ3 ，ＡｓＸ3 ，Ａｓ（ＯＣＨ3）3，Ａｓ
（ＯＣ2Ｈ5）3 ，Ａｓ（ＯＣ3Ｈ7）3 ，Ａｓ（ＯＣ
4Ｈ9）3 ，Ａｓ（ＣＨ3）3，Ａｓ（Ｃ2Ｈ5）3 ，Ａｓ
（Ｃ6Ｈ5）3 ，ＳｂＸ3 ，Ｓｂ（ＯＣＨ 3）3，Ｓｂ（Ｏ
Ｃ2Ｈ5）3 ，Ｓｂ（ＯＣ3Ｈ7）3 ，Ｓｂ（ＯＣ4Ｈ9）
3 ，Ｓｂ（ＣＨ3）3，Ｓｂ（Ｃ3Ｈ7）3 ，Ｓｂ（Ｃ
4Ｈ9）3 などが挙げられる。なお、Ｘは、ハロゲン元素
（Ｆ，Ｃｌ，Ｂｒ，Ｉ）を示す。もちろん、これらの原
料物質は、一種であってもよいが、二種またはそれ以上
を併用してもよい。さらに、第IV族元素を含む化合物と
しては、前述した化合物を用いることができる。
【０３１２】上述した第III−V族化合物半導体を形成す
るために用いられる周期律表第 III族元素を含む化合物
としては、第II−VI族化合物半導体を価電子制御するた
めに用いられる第 III族元素を含む化合物として上述し
たものをそのまま使用することができ、また、周期律表
第 V族元素を含む化合物としては、第II−VI族化合物半
導体を価電子制御するために用いられる第 V族元素を含
む化合物として上述したものを同様にそのまま使用する
ことができる。もちろん、これらの原料物質は、一種で
あってもよいが、二種またはそれ以上を併用してもよ
い。
【０３１３】第III− V族化合物半導体を価電子制御す
るために用いられる価電子制御剤としては、周期律表第
II,IV,VI族の元素を含む化合物などを有効なものとして
挙げることができる。このような化合物としては、上述
した第II族元素を含む化合物、上述した第IV族元素を含
む化合物、上述した第VI族元素を含む化合物をそれぞれ
使用することができる。
【０３１４】上述した各原料ガスは、Ｈｅ，Ｎｅ，Ａ
ｒ，Ｋｒ，Ｘｅなどの希ガスあるいはＨ2 ，ＨＦ，ＨＣ
ｌなどの希釈ガスと混合して、堆積膜形成装置に導入し
てもよいし、これら希ガスや希釈ガスを原料とは独立
に、堆積膜形成装置に導入するようにしてもよい。
【０３１５】本発明の第３の堆積膜形成方法および堆積
膜形成装置は、膜厚方向に対して組成の分布がある堆積
膜を、大面積の基板上に、特性にばらつきなくかつ連続
的に形成することができるので、以下のような応用があ
る。 （１）比較的幅が広くかつ長尺の基板上に、高い生産効
率で連続して安定性よく、高い光電変換効率を有する太
陽電池を形成することができる。 （２）連続して移動する帯状の長尺基板上に、膜厚方向
に対してバンドギャップが連続的に変化する半導体層を
形成することができる。 （３）連続して移動する帯状の長尺基板上に、膜厚方向
に対して価電子密度が連続的に変化する半導体層を形成
することができる。
【０３１６】
【発明の効果】本発明は、上述のとおり構成されている
ので、次の効果を奏する。
【０３１７】請求項１記載の発明は、長尺基板の温度が
上昇から下降へと変化する環境下で堆積膜の形成を行う
ことができるため、大面積の長尺基板上に、膜厚方向に
対してバンドギャップが縮小から拡大へと変化する堆積
膜を、特性のばらつきなく、かつ、連続的に形成するこ
とができる。
【０３１８】請求項２記載の発明は、マイクロ波電力が
堆積速度を制限する電力範囲でマイクロ波電力を適宜制
御することにより、帯状の長尺基板上に、最適に組成制
御された機能的堆積膜を大面積かつ高速で形成できる。
また、長尺基板からの堆積膜の剥れを抑制することがで
きる。
【０３１９】請求項３記載の発明は、たとえば、グレー
ディッドバンドギャップのｉ型ａ−ＳｉＧｅ：Ｈ層を有
する三層構造の太陽電池（Ｐ型ａ−Ｓｉ：Ｈ／ｉ型ａ−
ＳｉＧｅ：Ｈ／ｎ型ａ−Ｓｉ：Ｈ）を帯状の長尺基板上
に連続して作成する際に、ａ−ＳｉＧｅ：Ｈ層中のＧｅ
含有量を任意に制御できるため、所望のバンドギャップ
プロファイルを形成することができるなど、バンドギャ
ップを連続的に変化させるなどのために、膜厚方向に対
して連続的に組成を変化させつつ、さらに、堆積膜の端
面あるいは他の種の膜との積層である場合には他の膜と
の界面における組成制御を所望の通りに実現でき、理想
的な接合面を形成して、良好な特性の堆積膜を作成する
ことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】長尺基板の加熱方法の例を示す概略図であり、
（Ａ）はハロゲンランプを用いて長尺基板を赤外線加熱
する例を示す図、（Ｂ）は加熱ブロックを長尺基板に接
触させて長尺基板を加熱する例を示す図、（Ｃ）は加熱
ローラーを長尺基板に接触させて長尺基板を加熱する例
を示す図である。
【図２】長尺基板の冷却方法の例を示す概略図であり、
（Ａ）は長尺基板に近接して配置した水冷の冷却パイプ
を用いて長尺基板を冷却する例を示す図、（Ｂ）は水冷
の冷却ブロックを長尺基板に接触させて長尺基板を冷却
する例を示す図、（Ｃ）は水冷の冷却ローラーを長尺基
板に接触させて長尺基板を冷却する例を示す図である。
【図３】移動方向に対して上昇から下降へと直線的に変
化する基板温度分布の例を示すグラフである。
【図４】移動方向に対して上昇から下降へと直線的に変
化し、かつ、途中に温度一定の領域がある場合の温度分
布の例を示すグラフである。
【図５】移動方向に対して上昇から下降へと直線的に変
化し、かつ、途中に温度一定の領域がある場合の温度分
布の他の例を示すグラフである。
【図６】移動方向に対して上昇から下降へと非直線的に
変化する基板温度分布の例を示すグラフである。
【図７】本発明の第１の堆積膜形成方法の一実施例が実
現可能な堆積膜形成装置の構成を示す概略断面図であ
る。
【図８】本発明の第１の堆積膜形成方法の一実施例が実
現可能な他の堆積膜形成装置の構成を示す概略断面図で
ある。
【図９】図７に示した堆積膜形成装置を組み込んだ連続
堆積形成装置の構成を示す概略断面図である。
【図１０】太陽電池の層構成を説明するための図であ
る。
【図１１】太陽電池の他の層構成を説明するための図で
ある。
【図１２】いわゆるタンデム型太陽電池の層構成を説明
するための図である。
【図１３】いわゆるトリプル型太陽電池の層構成を説明
するための図である。
【図１４】ｉ型半導体層の膜厚方向のバンドギャッププ
ロファイルを示す説明図である。
【図１５】堆積膜の膜厚方向の水素元素の含有量の分布
を測定した結果を示すグラフである。
【図１６】各原料ガス流量をパラメータとして、基板上
の堆積速度とマイクロ波電力との関係を実験で求めた結
果の一例を示すグラフである。
【図１７】本発明の第２の堆積膜形成方法の一実施例が
実現可能な堆積膜形成装置の構成を示す概略断面図であ
る。
【図１８】図１７に示した各成膜空間の構成を示す概略
斜視図である。
【図１９】図１７に示した堆積膜形成装置を組み込んだ
連続堆積膜形成装置の構成を示す概略断面図である。
【図２０】ｉ型半導体層のフェルミレベルプロファイル
の具体例を示す説明図である。
【図２１】２次イオン質量分析による深さ方向の元素分
布の測定結果を示すグラフである。
【図２２】２次イオン質量分析による深さ方向の元素分
布の測定結果を示すグラフである。
【図２３】２次イオン質量分析による深さ方向の元素分
布の測定結果を示すグラフである。
【図２４】２次イオン質量分析による深さ方向の元素分
布の測定結果を示すグラフである。
【図２５】本発明の第３の堆積膜形成方法が実現可能な
堆積膜形成装置の一実施例を示す概略構成図である。
【図２６】図１２に示した堆積膜形成装置を組み込んだ
連続堆積膜形成装置の構成を示す概略構成図である。
【図２７】２次イオン質量分析による深さ方向の元素分
布の測定結果を示すグラフである。
【図２８】２次イオン質量分析による深さ方向の元素分
布の測定結果を示すグラフである。
【図２９】２次イオン質量分析による深さ方向の元素分
布の測定結果を示すグラフである。
【符号の説明】
１ 長尺基板 ２1〜２4 ハロゲンランプ ３1〜３4 加熱ブロック ４1〜４4 加熱ローラ ５1〜５4 冷却パイプ ６1〜６4 冷却ブロック ７1〜７4 冷却ローラ １０，３０，300，430，600，730 堆積膜形成装置 １１，３１，131，301，601 真空容器 １２，３２，122，132，142 放電室 １３1，１３2，３３1，３３2 基板支持ローラー １４1，１４2，３４1，３４2，1341，1342 赤外線ラ
ンプヒーター １５，３５，135 冷却パイプ １６1〜１６3，３６1〜３６3 温度制御装置 １７1〜１７4，３７1〜３７4，1371〜1374，313，608，
727，757 熱電対 １８，３８，123，138，14，3081〜3083 ガス導入管 １９，124，139，144 放電電極 ２１，２２，４１，４２，161，162，163，164，321，3
22，471〜474，621，771〜774 ガスゲート ２３，２４，４３，４４，165，166，167，168，323，3
24，475〜478，623，775〜478 ゲートガス供給管 ２５ 高周波電源 ２９1〜２９4，3031〜3033，427，457，6031〜6033，72
8，758 アプリケータ４５1〜４５4 マイクロ波電
源 ４６1〜４６4，3041〜3043，6041〜6043 導波管 ４７，3051〜3053 マイクロ波導入窓 100，400，700 連続堆積膜形成装置 110，410，710 基板送出容器 111，151，711，761 ボビン 112，152，712，752 基板搬送ローラー 113，121，141，153，3091，3092，412，462，421，45
1，713，721，752，753排気管 120 ｎ型層形成用真空容器 125，145，311，606，725，755 赤外線ランプヒータ
ー 140 ｐ型層形成用真空容器 150，460 基板巻取容器 171〜173 高周波電源 3021〜3023 成膜空間 3061〜3063 ガス導入手段 3071〜3073 排気パンチングボード 3101，3102 排気スロットルバルブ 312，607，726，756 ランプハウス 420，450，720，750 不純物層形成用真空容器 411，461 ボビン 413，463，422，452 スロットルバルブ 414，464，714，754 圧力計 415，465，428，458 ヒーター 416，466，423，453，723，753 搬送ローラ 424，454 支持リング 426，456 原料ガス導入管 602，724，754 成膜容器 6051〜6053 ガス放出口 609 開口部 610 遮断部材
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 芳里 直 東京都大田区下丸子３丁目30番２号 キヤ ノン株式会社内 (72)発明者 金井 正博 東京都大田区下丸子３丁目30番２号 キヤ ノン株式会社内

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 プラズマＣＶＤ法により、グロー放電領
    域を有する真空容器内で、長尺基板上に堆積膜を連続的
    に形成する堆積膜形成方法において、 前記真空容器内で、前記長尺基板をその長手方向に連続
    的に移動させ、 前記真空容器内の前記グロー放電領域の入口近傍で前記
    長尺基板を加熱し、 前記真空容器内の前記グロー放電領域の出口近傍で前記
    長尺基板を冷却して、該長尺基板上に前記堆積膜を形成
    することを特徴とする堆積膜形成方法。
  2. 【請求項２】 複数の成膜空間を有する真空容器内で、
    少なくとも一つ以上の前記成膜空間には一種以上のガス
    種よりなる原料ガスに補助ガスを混合して導入し、残り
    の前記成膜空間には前記原料ガスを導入するとともに、
    前記各成膜空間にマイクロ波電力を導入してプラズマを
    生起させて、長尺基板上に堆積膜を連続的に形成する堆
    積膜形成方法において、 前記各成膜空間内の圧力を５０ｍＴｏｒｒ以下とし、 前記各成膜空間内に導入する前記マイクロ波電力を、前
    記堆積膜の堆積速度を制限する範囲内でそれぞれ制御
    し、 前記長尺基板をその長手方向に連続的に移動させ、前記
    各成膜空間内を順次貫通させて、該長尺基板上に前記堆
    積膜を形成することを特徴とする堆積膜形成方法。
  3. 【請求項３】 プラズマＣＶＤ法により、成膜空間を有
    する真空容器内で、帯状の長尺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、 前記長尺基板をその長手方向に連続的に移動させ、前記
    成膜空間内を順次貫通させて、該長尺基板を該成膜空間
    の側壁の一つとし、 前記堆積膜の原料となる物質を複数種類含有する原料ガ
    スを前記成膜空間内に複数箇所から導入し、 前記成膜空間内内の前記長尺基板の移動方向に、複数箇
    所からプラズマを生起させ、 前記成膜空間の前記長尺基板の搬入側および搬出側の少
    なくとも一方で所定の範囲にわたって前記堆積膜の形成
    を部分的に遮断して、前記長尺基板上に前記堆積膜を形
    成することを特徴とする堆積膜形成方法。
  4. 【請求項４】 プラズマＣＶＤ方法により、帯状の長尺
    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、 前記長尺基板がその長手方向に連続的に移動貫通されて
    成膜空間の側壁の一つとされる成膜容器と、 該成膜容器内に設けられた、前記堆積膜の原料となる物
    質を複数種類含有する原料ガスを該成膜容器内に導入す
    る複数の原料ガス放出口と、 前記成膜容器内の前記長尺基板の移動方向に沿って順に
    設けられた、プラズマを生起させる複数の放電手段と、 前起成膜空間の前記長尺基板の搬入側および搬出側の少
    なくとも一方で所定の範囲にわたって該長尺基板の堆積
    表面に近接して設けられた、開口を有する遮蔽部材とを
    含むことを特徴とする堆積膜形成装置。
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