JPH06192839A - 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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JPH06192839A
JPH06192839A JP34773892A JP34773892A JPH06192839A JP H06192839 A JPH06192839 A JP H06192839A JP 34773892 A JP34773892 A JP 34773892A JP 34773892 A JP34773892 A JP 34773892A JP H06192839 A JPH06192839 A JP H06192839A
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明 酒井
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直 芳里
Yutaka Echizen
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Hideichiro Sugiyama
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Abstract

(57)【要約】 【目的】大面積の基板上に、高品質の堆積膜を連続かつ
特性のばらつきなく形成できるようにする。 【構成】各マイクロ波アプリケータ１０９から導入さ
れるマイクロ波によって生ずるプラズマに接するように
複数のバイアス電極１１１を配置し、バイアス電流が一
定になるように、マイクロ波電力を制御する。バイア
ス電極の端部の誘電体窓に対向する部分に円盤を設け
る。成膜容器端部にバイアス電極を設ける。成膜容器
内に付着する堆積物の影響を受けることなくバイアス電
流が基板のみに流れ込むようにする。あるいは成膜空
間を壁によって複数の成膜空間に分割する、の少なくと
も１つのことを実施する。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、プラズマＣＶＤ法によ
る堆積膜形成方法および堆積膜形成装置に関し、特に、
各種の機能性堆積膜を大面積の基板上に連続的に形成す
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、全世界的に電力需要が急激に増大
し、電力生産が活発になっているが、それにしたがい、
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。こうした中で、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、太陽光という資源の偏在も少ない
ので、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、光電変換効率が十分に高
く、特性や安定性に優れ、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。この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製された太陽電池
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、電圧を得るようにすることが多く、各単位モジュ
ールにおいては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、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製する段階で、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、モジュールの設計を容易にし、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
ン系太陽電池の作製においては、ホスフィン(ＰＨ3)や
ジボラン(Ｂ2Ｈ6)などのドーパントとなる元素を含む原
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
を作製するにあたっては、各々の半導体層に対応して独
立した成膜室を設け、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
池の作製に適したプラズマ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、複数のグロー放電領
域を設け、長尺の帯状の基板を、その基板が各グロー放
電領域を順次貫通する経路に沿って配置し、必要とされ
る導電型の半導体層をそれぞれのグロー放電領域で堆積
形成しつつ、帯状の基板をその長手方向に連続的に搬送
させるものである。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ようにな
っている。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、混入することを防ぐため、それぞれのグロー
放電領域をガスゲートと呼ばれるスリット状の分離通路
によって相互に分離し、さらにこの分離通路に例えばＡ
ｒ,Ｈ2などの掃気用ガスの流れを形成するようになって
いる。こうした構成とすることにより、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−Ｓ
ｉＣ:Ｈ,ａ−ＳｉＣ:Ｆ,ａ−ＳｉＣ:Ｈ:ＦなどのIV族合
金半導体をｉ型（真性）半導体層と使用する場合に、光
の入射側から、このｉ型半導体層の禁制体幅（バンドギ
ャップ：Ｅg opt）を膜厚方向に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
見出されている（20th IEEE PVSC, 1988,"A Novel Desi
gn for Amorphous Silicon Solar Cells", S. Guha, J.
Yang, et al.）。
【０００８】また、半導体デバイス、電子写真用感光デ
バイス、画像入力用ラインセンサ、撮像デバイスやその
他の各種のエレクトロニクス素子、あるいは光学素子に
対しても、アモルファス半導体、例えば水素および／ま
たはハロゲン（フッ素、塩素など）で補償されたアモル
ファスシリコンなどの堆積膜が提案され、このうちのい
くつかは実用に供されている。こうした堆積膜もプラズ
マＣＶＤ法で形成されるのが一般的である。すなわち、
直流、高周波あるいはマイクロ波グロー放電によって原
料ガスを分解し、ガラス、石英、耐熱性合成樹脂フィル
ム、ステンレス鋼、アルミニウムなどの材質である基板
上に薄膜状の堆積膜を形成する方法により形成されてい
る。
【０００９】ここで、プラズマＣＶＤ法についてさらに
詳しく説明する。プラズマＣＶＤ法とは、電磁波などの
エネルギーを特定物質に加えて放電させることにより、
特定物質を化学的に活性なラジカルとし、さらに、ラジ
カルを基板あるいは基体に接触させることにより、基板
上へ堆積膜を形成させる方法をいう。そして、プラズマ
ＣＶＤ装置とは、プラズマＣＶＤ法を実施するために設
計，製作された装置をいう。
【００１０】従来、プラズマＣＶＤ装置は、成膜ガス導
入口および排気口を有する真空容器である成膜室と、成
膜室に成膜ガス導入口を介して成膜ガスを供給するガス
供給手段と、成膜室内の成膜ガスを成膜ガス排気口を介
して排出するガス排出手段と、成膜室に供給された成膜
ガスを解離させるための電磁波などのエネルギーを供給
するエネルギー供給手段と、堆積膜形成用の基板を成膜
室内へ搬送する基板搬送手段とから構成されている。
【００１１】ところで、プラズマＣＶＤ法はラジカルの
強い活性に依拠するものであり、ラジカルの生成密度や
基板の温度などを適宜選択することにより所望の堆積膜
形成を行うものであるが、プラズマＣＶＤ法において処
理速度を高めたり、大面積に亘って均一な堆積膜形成を
する上で必要なことは、ラジカルを大面積に亘って均一
かつ大量に生成させるプラズマ条件の選択である。
【００１２】従来、成膜ガスを解離させるためのエネル
ギーとしては、１３.５６ＭＨｚの高周波（ＲＦ）が使
用されていたが、近年、より波長の短い２.４５ＧＨｚ
のマイクロ波を用いることにより、高密度プラズマを効
率的に生成することができ、プラズマＣＶＤ法において
堆積膜形成速度の向上が図れる可能性があることから、
マイクロ波を用いたプラズマＣＶＤ法が注目され、その
ためのプラズマＣＶＤ装置が数多く提案されている。例
えば上述したような各種エレクトロニクス素子、光学素
子などに用いる素子材料としてのアモルファスシリコン
（以下、「ａ−Ｓｉ」と記す。）を所望の基板上にマイ
クロ波プラズマＣＶＤ装置が各種提案されている。
【００１３】例えば、特公昭58-49295、特公昭59-4399
1、実公昭62-36240の各公報などには、方形または同軸
導波管にガス管を貫入させるかあるいは接触させてプラ
ズマを正規させるものが示されている。この種の装置と
しては、図ｊ１に示されるものを代表的なものとして挙
げることができる。この装置は、概略、真空系、排気
系、マイクロ波導入系で構成されるものである。
【００１４】図４６において、真空系は、反応容器９８
１と、ガス輸送管９８２を介して接続した内径４０ｍｍ
程度のマイクロ波透過性の管９８３（例えば石英管）あ
るいは窓とで構成されている。管９８３（あるいは窓）
は第１のガス導入管９８２と接続し、同時にマイクロ波
導波管９８４と直交している。そして反応容器９８１内
には、第２のガス導入管（不図示）が接続され、この第
２のガス導入管から導入されるガス（例えばシランガ
ス）は、排気管９８５とポンプ９８６とによって構成さ
れる排気系から排気されるようになっている。この装置
にあっては、第１のガス導入管９８２から導入されるガ
ス（酸素ガスあるいは窒素ガス）は、マイクロ波電源９
８７から投入されたマイクロ波電力により解離する。マ
イクロ波電力による放電に際しては、摺動短絡板（プラ
ンジャー）９８８を動かしてマイクロ波の入力インピー
ダンスの整合をとり得るようになっている。かくして生
成するプラズマ中のラジカルが、前記第２のガス導入管
を介して導入されるシランガスなどと反応し、基板９８
９上にＳｉＯ2やＳｉＮなどの膜が形成されることとな
る。またこの装置により、光導電性材料や光起電力材料
も数十Å／秒という速い堆積速度で成膜することが可能
である。
【００１５】また、米国特許第4517223号明細書や米国
特許第4504518号明細書には、低圧下でのマイクロ波グ
ロー放電プラズマ内で小面積の基板上に薄膜を堆積形成
させる方法が開示されている。この方法では、低圧下で
のプロセスであるため、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
るだけではなく、プラズマ中でのポリシランなどの粉末
の発生を抑え、かつ、堆積速度の飛躍的向上が図れると
されている。一方、米国特許第4729341号明細書には、
一対の放射型導波管アプリケータ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。
【００１６】マイクロ波プラズマＣＶＤ法を用いて大面
積に均質な堆積なくを形成するためには、マイクロ波パ
ワーや原料ガスの空間的密度（濃度）分布を制御して、
均質なプラズマを生起、維持しなければならない。ま
た、ロール・ツー・ロール方式すなわち基板移動成膜方
式においては、堆積膜の膜厚方向に組成分布を持たせる
ためには、空間的組成分布を有するプラズマになるよう
制御する必要がある。
【００１７】このようなプラズマを生起・維持するため
には、反応容器（堆積膜形成容器）に複数のマイクロ波
導入手段を設け、これらマイクロ波導入手段から反応容
器に放射伝播するマイクロ波のエネルギー分布を制御
し、あるいは、複数のガス供給手段を設けて反応容器内
の原料ガスの濃度分布を調整することが行なわれる。均
質なプラズマを長時間にわたって維持するためには、反
応容器に供給されるマイクロ波エネルギーを一定に維持
する必要がある。マイクロ波エネルギーを一定に維持す
る方法としては、マイクロ波の進行波エネルギーと反射
波エネルギーとをそれぞれモニターし、進行波エネルギ
ーから反射波エネルギーを減じることによって実効的な
供給エネルギーを求め、この供給エネルギーが一定にな
るように制御を行なう方法がある。しかし、進行波と反
射波のモニターはマイクロ波電源から反応容器に至る途
中の導波管上で行なわれるので、反応容器への実際の供
給エネルギーを正確に求めることができないという問題
点がある。一方、反応容器内のプラズマパラメータを探
針によってモニターし、各パラメータ値が一定となるよ
うにマイクロ波電源からのマイクロ波エネルギーを制御
する方法もある。しかし、複数のマイクロ波導入手段を
有する大面積のマイクロ波プラズマＣＶＤ装置では、マ
イクロ波相互の干渉があるため、大面積にわたってプラ
ズマをモニターして一様なプラズマを維持するのは困難
である。
【００１８】以上の述べたような公知のプラズマＣＶＤ
法と基板を移動させながら成膜を行なう基板移動成膜法
とを組み合わせた、移動成膜式マイクロ波プラズマＣＶ
Ｄ装置が各種提案されており、代表的には図４７に示す
ようなものである。図４７において、スリット状開口部
９５４,９５５を介して直列に接続された３個の成膜容
器９５１〜９５３は、それぞれ真空気密構造をなしてい
る。各スリット状開口部９５４,９５５には、成膜容器
９５１〜９５３間で互いに原料ガスの混入を抑えるため
に、不活性ガスを噴射するゲートガス導入手段（不図
示）がそれぞれ設けられている。スリット状開口部９５
４,９５５の具体例としては、米国特許出願番号204,493
号などに記載されているガスゲートが挙げられる。これ
ら各成膜容器９５１〜９５３およびスリット状開口部９
５４,９５５を貫通するようにして長尺の帯状の基板９
５６が配置されている。基板９５６は、長手方向に連続
的に搬送可能なものであって、繰り出し室９７４内に設
けられた繰り出しローラ９５７から繰り出され、巻き取
り室９７５内に設けられた巻き取りローラ９５８に巻き
取られるようになっている。繰り出し室９７４と巻き取
り室９７５は、それぞれ排気装置９７６,９７７に連通
している。
【００１９】各成膜容器９５１〜９５３は、それぞれ、
排気口９６８〜９７０を介して排気装置９７１〜９７３
に連通している。また、各成膜容器９５１〜９５３に
は、基板９５６を加熱するためのランプヒータ９５９〜
９６１と誘電体窓９６５〜９６７が設けられている。各
誘電体窓９６５〜９６７は、マイクロ波電力を成膜容器
内に効率よく透過しかつ真空気密を保持し得るような材
料、例えば石英ガラス、アルミナセラミックスなどで形
成されている。この誘電体窓９６５〜９６７の成膜容器
外側には、マイクロ波の伝送路であって主として金属製
である導波管（不図示）が接続され、整合アイソレータ
（不図示）を介してマイクロ波電源（不図示）に接続さ
れている。さらに、図示左右の２個の成膜容器９５１,
９５３には原料ガス供給管９６２,９６３が設けられ、
図示中央の成膜容器９５２には原料ガス供給管を兼ねバ
イアス電圧を印加するためのバイアス電圧印加棒９６４
が設けられている。
【００２０】こうした従来のマイクロ波プラズマＣＶＤ
装置による堆積膜形成は以下のようにして行なわれる。
すなわち排気装置９７１〜９７３により、それぞれ成膜
容器９５１〜９５３内を排気して所望の圧力に調整す
る。次いでランプヒータ９５９〜９６１に通電して、基
板９５６の温度を膜堆積に好適な温度に加熱保持する。
このとき基板９５６は、繰り出しローラ９５７から巻き
取りローラ９５８へと好適な速度で搬送されている。原
料ガス供給管９６２,９６３と原料ガス供給管を兼ねた
バイアス電圧印加棒９６４を介して、例えばｐｉｎ構造
の光起電力素子を形成する場合であれば、それぞれ、シ
ラン（ＳｉＨ4）ガスとジボラン（Ｂ2Ｈ6）ガスの混合
ガスなど、シランガスなど、シランガスとホスフィン
（ＰＨ3）ガスの混合ガスなどを成膜容器９５１〜９５
３に導入し、またバイアス印加棒９６４により適当な直
流バイアス電圧を印加する。それと同時平行的にマイク
ロ波電源（不図示）を作動させて周波数５００ＭＨｚ以
上の好ましくは２.４５ＧＨｚのマイクロ波を発生さ
せ、そのマイクロ波を導波管（不図示）を通じ誘電体窓
９６５〜９６７を介して成膜容器９５１〜９５３内にそ
れぞれ導入する。かくして成膜容器９５１〜９５３内の
原料ガスはマイクロ波のエネルギーにより励起されて解
離し、基板９５６の表面にｐ型半導体層、ｉ型半導体
層、ｎ型半導体層と順次堆積膜が形成されることにな
る。
【００２１】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら上述した
従来の堆積膜形成方法では、例えば電子写真感光体や太
陽電池などのように大面積の基板上に堆積膜を大量に連
続して安定に形成することが難しく、かつコストも高い
ものとなっていた。また、膜厚方向に連続的に組成が変
化する大面積の堆積膜を均一に形成することが困難であ
るという問題点もある。
【００２２】すなわち、上述したようにマイクロ波エネ
ルギーを一定に保つための制御方法が不十分であり、大
量の堆積膜を均一に形成することが難しい。また、１辺
の長さが３００ｍｍを越えるような大面積の部材を作成
する場合、反応容器（成膜容器）は概ね１０リットル以
上の容量となる。この反応容器内にシランやゲルマン
（ＧｅＨ4）などの原料ガスを導入して圧力を５〜２０m
Torrとしグロー放電を生起させる場合、必要となるマイ
クロ波電力は２〜４ｋＷ程度であった。そこでグロー放
電の生起を容易にするため、点火用のアーク放電を起こ
す機構を反応容器内に設けるという提案がなされている
（特開昭59-158323）。しかしながらこの場合、アーク
放電用の電極がスパッタされて堆積膜中に不純物として
混入し、堆積膜の電気的特性を劣化させるという新たな
問題点を生じていた。グロー放電の生起を容易にする別
の方法として、磁場とマイクロ波との相互作用により電
子サイクロトロン共鳴（ＥＣＲ）を起こさせる方法も一
般に知られているが（特公昭63-67332）、この場合も直
径１５０ｍｍ以上の大面積にわたって均一な磁場を形成
するには膨大な装置コストを必要とし、経済性において
甚だ不十分であった。
【００２３】さらに、上述のロール・ツー・ロール方式
による堆積膜形成方法では、帯状の基板を連続的に移動
させながら堆積膜を形成するので、基板がグロー放電領
域を通過する間に成膜が行なわれる。したがって堆積膜
の膜厚は、堆積速度とグロー放電領域の通過速度とによ
って比較的容易に制御することができる。一方、膜厚方
向に組成分布を持たせるためには、基板が連続的に移動
しているので、グロー放電領域内の膜形成雰囲気につい
て、基板の移動方向に分布を持たせる必要がある。しか
し、原料ガスの組成、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、再現性よくこ
のような分布を持たせることは困難である。基板を固定
させておく方式の堆積膜形成方法においても、堆積膜の
均一性が損なわれるという理由により、膜形成雰囲気に
分布を持たせることは行なわれていない。
【００２４】ａ−Ｓｉなどのアモルファス系堆積膜を形
成する場合、マイクロ波電力のほかに基板にバイアス電
圧による電界を加えることで堆積膜の特性が向上する場
合があることが知られている。しかし、移動成膜式マイ
クロ波プラズマＣＶＤ装置における最適なバイアス印加
方法は見い出されていない。図４８は、従来の装置にお
けるバイアス電界のかかり方を示す模式図である。ここ
では、成膜容器９４３のほぼ中央に、帯状の基板９４１
の表面に対して平行にかつ基板９４１の長手方向に対し
て垂直に延びるバイアス印加棒９４２が設けられてい
る。そして図中の矢印は電界を示している。この図から
明らかなように、成膜容器９４３の端部付近（図示区間
Ｌ）とそれ以外の場所とでは基板９４１に加わる電界の
大きさが変化し、このために基板９４１の搬送の過程で
印加される電界が変化することになる。特に、成膜容器
９４３に入った直後と出る直前にある基板（図示区間Ｌ
にあるとき）に対しては、成膜容器９４１のほぼ中央部
にある基板と比べ、直流バイアスのかかり方が極度に弱
まってしまう。このことにより、成膜容器９４１の端部
付近で形成される堆積膜の特性は、成膜容器９４１の中
央部で形成される堆積膜の特性よりも劣ることになる。
例えば、ｐｉｎ型光起電力素子の形成に当ってバイアス
電圧を印加しながらｉ層の成膜を行なう場合、ｐ層とｉ
層との界面、あるいはｉ層とｎ層との界面で特性の悪い
ｉ層が堆積されることになり、光起電力素子としての特
性を大きく低下させることになる。
【００２５】さらにまたマイクロ波によって生起するプ
ラズマでは、プラズマにバイアス電圧を印加することに
よりプラズマ電位を制御することが可能であるが、長時
間の連続成膜において安定して高品質の堆積膜を形成す
るに当っては、解決しなければならない問題点が種々残
されている。具体的には、マイクロ波プラズマにバイア
ス電圧を印加することにより所望の品質の堆積膜を比較
的大面積にわたって成膜することができるが、バイアス
電圧を印加することによるバイアス電流は、その流れる
壁面の状態に非常に敏感であり、バイアス電流の安定性
が堆積膜の特性を大きく左右することになる。例えば、
マイクロ波プラズマを用いたロール・ツー・ロール方式
による堆積膜形成方法では、成膜容器の一面を構成する
帯状の基板を連続的に移動させながら、所望の膜厚の堆
積膜をこの基板上に形成させる一方、固定されている成
膜容器の内壁には堆積膜が大量に付着することになる。
その結果、例えばバイアス印加棒などによってバイアス
電圧を印加する場合、バイアス電流の流れ込む壁面の状
態すなわち導電性は、移動しつつある基板上では一定で
あるが、成膜容器を構成する壁面上では大きく変化して
くる。この状態で成膜容器内に供給されるマイクロ波エ
ネルギーとバイアス電圧とを一定とすると、見かけ上バ
イアス電流値は一定にはなるが、実際には基板に流れ込
むバイアス電流が増加し、成膜容器の壁面に流れ込むバ
イアス電流が減少することになる。したがって、基板上
に堆積される膜の膜質はバイアス電流の変化に伴い大き
く変化してしてしまい、連続して一定の特性を有する堆
積膜を再現性よく形成することは困難である。
【００２６】また、上述のロール・ツー・ロール方式に
よる堆積膜形成方法では、マイクロ波プラズマ領域中に
帯状の基板を通過させるため、プラズマ領域を取り囲む
成膜容器にスリット状の穴を設け、この穴に基板を通す
ようになっている。このため、この穴の部分において基
板と成膜容器との間に隙間が生じ、マイクロ波プラズマ
や原料ガスそのものがこの隙間を通して漏れ易く、安定
して膜形成雰囲気を維持することが困難である。
【００２７】本発明の目的は、高品質の堆積膜を大面積
の基板上に、連続かつ特性にばらつきなく、安定して再
現性よく形成することのできる堆積膜形成方法と堆積膜
形成装置とを提供することにある。膜厚方向に組成が変
化しない堆積膜のみならず、膜厚方向に組成の分布があ
る堆積膜も、連続かつ特性にばらつきなく、安定して再
現性よく形成することのできるようにすることも目的で
ある。
【００２８】
【課題を解決するための手段】第１の発明の堆積膜形成
方法は、複数のマイクロ波導入手段を備え真空排気可能
な成膜容器を使用し、マイクロ波プラズマＣＶＤ法によ
り大面積の基板上に堆積膜を形成する堆積膜形成方法に
おいて、前記各マイクロ波導入手段から前記成膜容器内
に放射伝播されるマイクロ波エネルギーによって生起す
るプラズマの内部に、または前記プラズマに接するよう
に、複数の電極を配置し、前記電極の各々にバイアス電
圧を印加し、前記電極を流れるバイアス電流の値が一定
値を維持するように、前記マイクロ波導入手段から前記
成膜容器内に放射伝播されるマイクロ波エネルギーの強
度を制御する。
【００２９】第２の発明の堆積膜形成方法は、複数のマ
イクロ波導入手段を備え真空排気可能な成膜容器を使用
し、マイクロ波プラズマＣＶＤ法により大面積の基板上
に堆積膜を形成する堆積膜形成方法において、前記各マ
イクロ波導入手段から前記成膜容器内に放射伝播される
マイクロ波エネルギーによって生起するプラズマの内部
に、または前記プラズマに接するように、複数の探針を
配置し、前記各探針のフローティング電位を測定し、前
記フローティング電位の値が一定値を維持するように、
前記マイクロ波導入手段から前記成膜容器内に放射伝播
されるマイクロ波エネルギーの強度を制御する。
【００３０】第３の発明の堆積膜形成方法は、マイクロ
波電源に接続する方形導波管と一端が前記方形導波路に
接続する円形導波管と前記円形導波管の他端に設けられ
た円形誘電体窓とから少なくともなるマイクロ波導入手
段と、基板に対向する開口部を備え前記マイクロ波導入
手段からマイクロ波が導入される放電容器とを有する堆
積膜形成装置を使用し、前記基板上に堆積膜を形成する
堆積膜形成方法において、前記円形誘電体窓の表面に垂
直であってかつ前記マイクロ波の進行方向および前記基
板の表面に平行な部分を有するＴ字形の棒状部と、前記
棒状部の先端部に設けられ前記誘電体窓の表面に平行で
ある円板部とからなるバイアス電極を前記放電容器内に
設け、前記マイクロ波の波長をλとするとき前記円板の
直径φが、λ／１０≦φ≦λ／６を満たすようにする。
【００３１】第４の発明の堆積膜形成装置は、基板に対
向する開口部を有する放電容器と、前記放電容器にマイ
クロ波を導入するマイクロ波導入手段とを有し、前記マ
イクロ波導入手段が、少なくとも、マイクロ波電源に接
続する方形導波管と、一端が前記方形導波路に接続する
円形導波管と、前記円形導波管の他端に設けられた円形
誘電体窓とからなる堆積膜形成装置において、前記円形
誘電体窓の表面に垂直であってかつ前記マイクロ波の進
行方向および前記基板の表面に平行な部分を有するＴ字
形の棒状部と、前記棒状部の先端部に設けられ前記誘電
体窓の表面に平行である円板部とからなるバイアス電極
が前記放電容器内に設けられ、前記マイクロ波の波長を
λとするとき、前記円板の直径φが、λ／１０≦φ≦λ
／６を満たすことを特徴とする堆積膜形成装置。
【００３２】第５の発明の堆積膜形成方法は、真空排気
可能な成膜容器と、前記成膜容器内に基板を連続的に通
過させるための基板搬送手段と、前記成膜容器の側壁両
側に設けられ前記基板を通過させるためのスリット状開
口部と、前記成膜容器内にマイクロ波を導入するマイク
ロ波導入手段と、前記成膜容器に取り付けられた複数の
バイアス電圧印加手段とを有する堆積膜形成装置を使用
し、マイクロ波プラズマＣＶＤ法により前記基板上に堆
積膜を形成する堆積膜形成方法において、前記バイアス
電圧印加手段のうち１つ以上を、前記スリット状開口部
から５０ｍｍ以内の位置に設ける。
【００３３】第６の発明の堆積膜形成装置は、真空排気
可能な成膜容器と、前記成膜容器内に基板を連続的に通
過させるための基板搬送手段と、前記成膜容器の側壁両
側に設けられ前記基板を通過させるためのスリット状開
口部と、前記成膜容器内にマイクロ波を導入するマイク
ロ波導入手段と、前記成膜容器に取り付けられた複数の
バイアス電圧印加手段とを有し、マイクロ波プラズマＣ
ＶＤ法により前記基板上に堆積膜を形成する堆積膜形成
装置において、前記バイアス電圧印加手段のうち１つ以
上が、前記スリット状開口部から５０ｍｍ以内の位置に
設けられている。
【００３４】第７の発明の堆積膜形成方法は、プラズマ
ＣＶＤ法により長尺の基板上に連続的に堆積膜を形成す
る堆積膜形成方法において、真空容器の内部に、前記基
板を立体の一面とし前記立体の他の面が電気絶縁体から
なる放電容器を形成し、前記放電容器の内部に、前記放
電容器とは電気的に絶縁されたバイアス印加手段を設置
し、前記真空容器内において前記基板の長手方向に前記
基板を連続的に搬送しながら、かつ前記バイアス印加手
段によって前記基板に対してバイアス電圧を印加しなが
ら、前記放電容器内に放電エネルギーと原料ガスとを導
入して前記放電容器内にプラズマを生成させ、前記基板
の表面に堆積膜を形成させる。
【００３５】第８の発明の堆積膜形成装置は、真空排気
可能な成膜容器を有し、プラズマＣＶＤ法により長尺の
基板上に連続的に堆積膜を形成する堆積膜形成装置にお
いて、前記真空容器内に設けられ、実質的に内壁の一部
を構成しつつ前記基板がその長手方向に連続的に移動可
能に通過する放電容器と、前記放電容器の前記基板が貫
通する部分に前記基板に近接させて取り付けられた、放
電エネルギーとプラズマとの前記放電容器からの漏洩を
防止する接地されたガード電極と、前記放電容器内に設
けられ、前記放電容器とは電気的に絶縁されたバイアス
印加手段と、前記放電容器内に放電エネルギーを導入す
る放電手段とを有し、前記放電容器を構成する内壁であ
って前記プラズマに接する部分のうち、前記基板以外の
部分が電気絶縁体で構成されている。
【００３６】第９の発明の堆積膜形成方法は、プラズマ
ＣＶＤ法により長尺の基板上に連続的に堆積膜を形成す
る堆積膜形成方法において、真空容器の内部に、前記基
板を立体の一面とし前記立体の他の面が導電性部材から
なる放電容器を形成し、前記真空容器内において前記基
板の長手方向に前記基板を連続的に搬送しながら、かつ
前記真空容器とは電気的に絶縁された状態で前記導電性
部材にバイアス電圧を印加しながら、前記放電容器内に
放電エネルギーと原料ガスとを導入して前記放電容器内
にプラズマを生成させ、前記基板の表面に堆積膜を形成
させる。
【００３７】第１０の発明の堆積膜形成装置は、真空排
気可能な成膜容器を有し、プラズマＣＶＤ法により長尺
の基板上に連続的に堆積膜を形成する堆積膜形成装置に
おいて、前記真空容器内に設けられ、実質的に内壁の一
部を構成しつつ前記基板がその長手方向に連続的に移動
可能に通過する放電容器と、前記放電容器の前記基板が
貫通する部分に前記基板に近接させて取り付けられた、
放電エネルギーとプラズマとの前記放電容器からの漏洩
を防止する接地されたガード電極と、前記放電容器内に
放電エネルギーを導入する放電手段と、バイアス電源と
を有し、前記放電容器を構成する内壁であって前記プラ
ズマに接する部分のうち、前記基板以外の部分が全て導
電性部材で構成され、前記導電性部材は前記真空容器か
らは電気的に絶縁されかつ前記バイアス電源によってバ
イアス電圧を印加できる。
【００３８】第１１の発明の堆積膜形成方法では、帯状
の基板をその長手方向に連続的に移動させながら、前記
基板が側壁の一面となる柱状の成膜空間に堆積膜形成用
の原料ガスを導入し、同時に前記成膜空間へマイクロ波
エネルギーを導入させてマイクロ波プラズマを前記成膜
空間内に生起させ、前記基板の前記成膜空間側の表面上
に堆積膜を形成させる堆積膜形成方法において、前記成
膜空間が壁によって分離されて複数の小成膜空間によっ
て構成され、組成制御を行なって前記堆積膜を形成す
る。
【００３９】
【作用】
《第１および第２の発明》第１および第２の発明では、
成膜容器内に形成されるマイクロ波プラズマをモニター
し、プラズマパラメータが一定になるように成膜容器内
に放射伝播されるマイクロ波パワーを制御するので、安
定したプラズマを長時間維持することができる。すなわ
ち第１の発明では、プラズマの内部あるいはプラズマに
接するように複数の電極を設け、各電極にバイアス電圧
を印加し、そのときのバイアス電流が一定の値を保つよ
うにマイクロ波パワーを制御することにより、プラズマ
を一定に状態に維持することができる。また第２の発明
では、プラズマの内部あるいはプラズマに接するように
複数の探針を設け、これら探針のフローティング電位が
一定の値を保つようにマイクロ波パワーを制御すること
により、プラズマを一定に状態に維持することができ
る。
【００４０】複数のマイクロ波導入手段が設けられてい
る場合、各マイクロ波導入手段ごとにバイアス電極や探
針を設けることにより、各マイクロ波導入手段にそれぞ
れ対応して生起するプラズマを独立して制御することが
可能となり、大面積のプラズマを一定の状態に維持する
ことができる。この場合、これらバイアス電極や探針
は、成膜容器内においてマイクロ波導入手段の正面もし
くはマイクロ波の伝播方向と平行に設けることで、特定
のマイクロ波導入手段に対応したプラズマの状態を、他
のマイクロ波導入手段に対応したプラズマからの影響を
受けることなく、モニターすることができる。
【００４１】《第３および第４の発明》第３および第４
の発明は、本出願人による特開平3-30419、特開平3-219
081の各公報に記載された発明をさらに発展させ、以下
の２つの知見をもとに完成させたものである。 ［知見１］…マイクロ波の進行方向に対して、放電容器
内外のインタフェース部分となる誘電体窓の前後に反射
面を設け定在波を形成させれば、簡単で経済的な構造で
放電生起が容易になる。 ［知見２］…放電生起後のマイクロ波の反射を抑制して
実効電力を上昇させ、同時にスパークの発生も抑制すれ
ば、高速度で安定な成膜が可能になる。
【００４２】本発明者らがこれら知見を空洞共振器に適
用したものは、特開平1-100273、特開平1-100274、特開
平1-198467の各公報に開示されている。ここで本発明の
作用についてさらに詳しく説明する。ここで、「方形導
波管と円形導波管の変換部」を「変換面１」、「バイア
ス電極の円盤部」を「端面１」、「誘電体窓と放電容器
の境界面」を「境界面１」、「マイクロ波の反射波」を
「反射波」ということにする。すなわち、変換面１がマ
イクロ波の進行方向に関して誘電体窓の手前の反射面に
相当し、端面１と境界面１とが誘電体窓の先方の反射面
に相当する。
【００４３】まず、［知見２］に関する放電生起後の反
射抑制について説明する。ここで放電生起後に生じた
「プラズマと誘電体窓との境界面」を「境界面２」とい
うことにする。放電生起後の状態では、マイクロ波電力
の多くがプラズマに吸収されるため、プラズマにそれぞ
れ接触している端面１および境界面１は、マイクロ波の
反射面としては機能しなくなる。したがって、マイクロ
波の反射を抑制するため、境界面２と変換面１とでそれ
ぞれ生じた２つの反射波が互いに打ち消し合うようにす
ることが望ましい。
【００４４】ここで、この２つの反射波を互いに打ち消
し合う方法について説明する。境界面２で生ずる反射波
の強度は、プラズマ密度と誘電体窓の材質に依存する。
プラズマ密度は、ガス種・ガス流量・放電炉内圧力・投
入するマイクロ波電力で決まり、これら諸量は所望する
堆積膜の膜質・特性と深く関係しているため調節は事実
上できない。したがって、上記反射波を打ち消すために
は、変換面１の構造を調節することが必要である。境界
面２からの反射波が小さい場合は、変換面１を電磁ホー
ンいわゆるテーパー管にすればよい。境界面２からの反
射波が大きい場合には、構造上の工夫が必要であり、そ
の場合の反射波を抑制する方法について以下に説明す
る。
【００４５】一般に、マグネトロンから放射されたマイ
クロ波は、方形導波管、円形導波路を介して放電容器に
給電される。方形導波管に接続される円形導波管の径
は、方形導波管の外接円より大きい方がマイクロ波の伝
送には好都合である。そして、変換面１からの反射波の
強度は、方形導波管・円形導波管の内寸を決めると一義
的に決まる。したがって、境界面２からの反射波に対し
て変換面１の反射波を同一振幅で位相がπだけずれるよ
うにすればよい。このように位相を調節するには、いわ
ゆるチューナーを設ければよい。
【００４６】チューナーには、内部チューナーと外部チ
ューナーがある。外部チューナーはＥＨチューナー、ス
タブ・チューナーなどが例示でき、内部チューナーは絞
りやマッチング・ポストなどが知られている。これらの
チューナーのひとつを採用して、上記のような境界面２
からの反射面が大きい場合であっても、打ち消すことが
できる。換言すれば、プラズマ界面でインピーダンスの
整合が悪い場合であっても、変換面１近傍でインピーダ
ンスを整合させることができる。
【００４７】次に、［知見２］に関する放電生起後のス
パーク抑制について説明する。本発明の装置は、バイア
ス電極に正のバイアス電圧を印加し、放電容器の壁面お
よび基板を接地することにより、プラズマ中のイオンが
基板に向かって加速されるように構成されている。そし
て、このバイアス電圧は、所望の堆積膜の膜質を得るよ
うに最適化されている。この最適化されたバイアス電圧
は、所望する堆積膜の種類や必要とされる機能（例え
ば、光起電力や光導電性、絶縁性など）に応じて異な
る。このバイアス電圧が高い場合、マイクロ波電力によ
るグロー放電生起後に間欠的なスパークが発生すること
が多い。本発明者らは、この種のスパークを抑制するに
は、バイアス電極端部の表面積を大きくすればよいこと
を見い出した。以下に、本発明者らがバイアス電極端部
の形状を変えながら行なった実験（比較実験例１〜７）
の結果について説明する。 ［比較実験例１〜７］実験は後述の実施例２で図８を用
いて示した放電容器２０５を用いて行なった。ここで、
実験の共通条件は次の通りである。
【００４８】
【表１】 実験の手順は、まず、３４０ｓｃｃｍのＳｉＨ4を放電
容器２０５内に流しながら定格出力３ｋＷのマイクロ波
電源から一方のマイクロ波アプリケーター２１３に１．
３ｋＷ程度のマイクロ波電力を投入して、放電を開始さ
せる。そして他方のマイクロ波アプリケーター２１３に
も同様にマイクロ波電力を投入し、放電させる。次に、
バイアス電極２０６に８０Ｖの直流バイアス電圧を印加
し、そのときのバイアス電流値をモニターして放電の安
定性を調べる。放電が安定した時点で、表１に示す条件
に設定する。この状態を３０分間連続して、帯状の基板
２０１上にａ−Ｓｉ膜を成膜した場合のスパークの発生
状況とバイアス電流値を以下の表２に示す。
【００４９】
【表２】
【００５０】表２から明らかな通り、［バイアス電極両
端に円盤あり」で円盤の外径φが、λ／１０≦φ≦λ／
６の場合にスパークが起こらないことが判明した。ここ
でλはマイクロ波の波長である。また、比較実験例２と
３の場合について、放電容器の内圧と放電維持電力との
関係を調べた。その結果を図４９に示す。ここで放電容
器の内圧は、放電後の値であり、また放電維持電力と
は、対向する２つのマイクロ波アプリケーターから放電
容器内に投入されるマイクロ波電力を徐々に減少させた
場合の、放電の発光が不安定となる直前のマイクロ波電
力の総和である。なお、この関係は、バイアス電圧を印
加しない条件で測定した。この図４９において、各比較
実験例に対応する曲線の右上に領域が、それぞれの比較
実験例での放電維持可能領域である。また図中の◎印は
堆積膜の膜質などから要求される典型的な成膜条件であ
る。
【００５１】これら各曲線と◎印で示した成膜条件の位
置関係をみると、比較実験例１の曲線の境界ぎりぎりの
ところに成膜条件が位置していることがわかる。したが
って、所望とする成膜条件に対して、放電維持可能領域
の境界となる曲線が図の左下に位置するようバイアス電
極の形状を最適化すればよい。次に、［知見１］に関す
る定在波の形成による放電生起の容易さについて説明す
る。
【００５２】前述の方形導波管・円形導波管・円形誘電
体窓を介して放電容器内にマイクロ波電力を投入する場
合、上記の変換面１、端面１、境界面１の間に定在波が
形成されることによって、マイクロ波電力によるグロー
放電が生起しやすい状況となる。このとき、端面１の反
射波の強度があるレベル以上でないと放電開始は困難と
なる。
【００５３】本発明の装置においては、端面１の反射波
の強度を大きく維持するため、誘電体窓表面に平行な方
向のバイアス電極の断面積が、誘電体窓の最近接部分に
おいて比較的大きくなるよう設計されている。具体的に
は、棒状のバイアス電極の誘電体窓に近い端部に、誘電
体窓表面に平行になるよう円盤が設けられている。 《第５および第６の発明》第５および第６の発明では、
バイアス電圧印加手段のうちの１つ以上をスリット状開
口部から５０ｍｍ以内の位置に設けてあるので、帯状の
基板に対し、成膜空間中央部と成膜空間端部近くとの両
方で好適なバイアス電圧を加えることが可能となる。そ
の結果、連続的に搬送される帯状の基板に対して、成膜
空間の入口付近から出口付近にわたって、良好な特性を
持つ堆積膜を形成することが可能となった。このことに
より、光起電力素子などのような多層構造の堆積膜を形
成する場合、その特性に重大な影響を与える界面での膜
質を低下させることがなくなり、良質の堆積膜を形成で
きるようになる。これにより、光起電力素子の場合であ
れば、特性が向上する。
【００５４】さらに本発明においては、隣接する２つの
成膜空間を結ぶゲート部近辺に、あるいは成膜空間と基
板の繰り出し室または巻き取り室を結ぶゲート部近辺に
バイアス印加手段が設置されているので、ここに印加さ
れるバイアス電界の作用により、荷電粒子が一方の成膜
空間から他方の成膜空間に侵入したり、隣接する成膜空
間から不純物が混入したりすることを防ぐことができ
る。すなわち、バイアス印加手段はシールド効果を合わ
せ持っていることになる。
【００５５】バイアス印加手段に加えられるバイアス電
圧は、直流であっても交流であってもよい。さらに交流
バイアスに場合には、正弦波であっても矩形波であって
も鋸歯状波であってもよく、その周波数は数Ｈｚから数
十ＭＨｚまでのものを用いることができる。複数のバイ
アス印加手段を用いて発生させる電界強度は、使用する
原料ガスの種類などによっても異なるが、１５Ｖ／ｃｍ
以上５００Ｖｃｍ以下が好ましく、３０Ｖ／ｃｍ以上１
５０Ｖ／ｃｍ以下がより好ましい。このような範囲の電
界強度であれば、成膜速度の向上および膜の電気的特性
の向上がより一層認められる。
【００５６】次に、バイアス印加手段の設置位置を検討
するため、基板表面にアモルファスシリコン単層膜を形
成し、成膜容器端部の成膜容器側壁から基板表面に平行
で成膜容器中央方向に向けた距離に対するその単層膜の
暗導電率の分布を測定した。図５０は、この測定に使用
した実験装置の構成を示す模式断面図である。まず、こ
のアモルファスシリコン単層膜の形成方法を説明する。
一面が開口した直方体形状の成膜容器９９４に対して、
帯状の基板９９１が成膜容器９９４の開口部を覆うよう
に延びている。成膜容器９９４のほぼ中央には、基板９
９１の表面に対して平行かつ基板９９１の長手方向に対
して垂直に延び原料ガス導入管を兼ねたバイアス印加棒
９９５が設けられている。そして、基板９９１の長手方
向に沿って成膜容器９９４の両端部には、絶縁体９９３
を介してバイアス印加電極９９２が、基板９９１に近接
するように設けられている。また成膜容器９９４には図
示しないマイクロ波導入手段が設けられている。この装
置を用いて、マイクロ波プラズマＣＶＤ法により、直流
バイアスを印加して基板９９１上にアモルファスシリコ
ン単層膜を形成した。
【００５７】図５１は、形成したアモルファスシリコン
単層膜の暗導電率の測定結果を示す図である。横軸は成
膜容器の端部から基板に平行に成膜容器の中央部に向け
て測定した距離である。この図から明らかなように、バ
イアス印加手段は、成膜容器端部の成膜容器側壁から、
好ましくは０〜５０ｍｍの間、より好ましくは０〜３０
ｍｍの間、さらに好ましくは０〜２０ｍｍの間の位置に
設けることが望ましい。
【００５８】本発明において、堆積膜形成時の基板の温
度はいずれの温度であって有効であるが、２０℃以上５
００℃以下が好ましく、５０℃以上４５０℃以下がさら
に好ましい。また本発明において、マグネトロンなどの
マイクロ波電源から成膜容器までのマイクロ波の伝送路
としては、導波管もしくは同軸ケーブルを用いることが
できる。また、成膜容器内への導入方法として、１ない
し複数の誘電体窓から導入する、あるいは成膜容器内に
アンテナを設ける方法がある。このとき誘電体窓の材質
としては、特に限定されるものではいが、例えば、アル
ミナ、窒化アルミニウム、窒化ケイ素、炭化ケイ素、酸
化ケイ素、酸化ベリリウム、ポリテトラフルオロエチレ
ン、ポリスチレンなどのマイクロ波の損失の少ない材料
が好適に用いられる。
【００５９】《第７および第８の発明》第７および第８
の発明では、基板の立体の一面としこの立体の他の面が
電気絶縁体で構成された放電容器を形成し、この放電容
器とは電気的に絶縁されたバイアス印加手段によりバイ
アス電圧を印加するので、バイアス電流は基板のみに流
れ込み、放電容器の他の内壁面には流れ込まない。した
がって、基板以外の内壁面に大量の堆積膜が形成された
としても、バイアス電流に変化を生じることはなくな
り、絶えず安定して高品質の堆積膜を基板上に連続的に
形成することが可能となる。この場合、形成される堆積
膜の種類によらず最適のバイアス電圧を印加し、一定の
バイアス電流を流すことができる。
【００６０】マイクロ波エネルギーにより放電を生起さ
せる場合、マイクロ波が電気絶縁体を透過し、導電体を
透過しないことにより、放電容器内にマイクロ波エネル
ギーの閉じ込めが可能となるよう、放電容器の壁面のプ
ラズマに接する部分は絶縁性部材で構成し、プラズマに
接しない外側は導電性部材で構成するのが好ましい。例
えば、絶縁性部材と導電性部材とを２枚重ね合わせもよ
く、あるいは、絶縁性部材の片面を導電化処理してもよ
く、また、導電性部材の片面を絶縁化処理してもよい。
【００６１】絶縁性部材としては、具体的には、アルミ
ナ、石英、窒化ケイ素、酸化ベリリウム、酸化マグネシ
ウム、酸化ジルコニウム、窒化ホウ素、炭化ケイ素など
のセラミックスまたはガラス、あるいは、ポリイミド、
ポリアミド、ポリエチレンテレフタレート、エポキシ樹
脂などの耐熱性合成樹脂などが挙げられる。導電性部材
としては、具体的には、Ａｌ,Ａｇ,Ｐｔ,Ａｕ,Ｎｉ,Ｔ
ｉ,Ｍｏ,Ｗ,Ｆｅ,Ｖ,Ｃｒ,Ｃｕ，ステンレス鋼，真鍮，
ニクロム，ＳｎＯ2,Ｉｎ2Ｏ3,ＺｎＯ,ＳｎＯ2−Ｉｎ2Ｏ
3（ＩＴＯ）などのいわゆる金属単体または合金、およ
び導電性酸化物などが挙げられる。導電性部材の形状
は、マイクロ波が透過しないように、板状、パンチング
プレート状、メッシュ状、ハニカム状、薄膜状であるこ
とが望ましく、さらに、パンチングプレートなどで開口
がある場合にはその開口径は、用いるマイクロ波の波長
の好ましくは１／２以下、より好ましくは１／４以下で
あることが望ましい。
【００６２】絶縁性部材の導電化処理、または導電性部
材の絶縁化処理の方法としては、スパッタリング法、蒸
着法、ＣＶＤ法、メッキ法、塗布法などの表面コーティ
ング法が挙げられる。放電容器内でのマイクロ波エネル
ギーの伝送を効率よく行なうとともにマイクロ波プラズ
マを安定して生起、維持、制御するためには、マイクロ
波の伝搬モードは単一モードであることが望ましい。具
体的にはＴＥ10,ＴＥ11,ＥＨ1,ＴＭ11,ＴＭ01の各モー
ドを挙げることができる。これらの伝搬モードは単一で
も、複数組み合わせて用いてもよい。
【００６３】マイクロ波エネルギーは所望のマイクロ波
導入手段を介して放電容器内へ放射されるが、マイクロ
波導入手段の先端には、一般的に、気密性を有するマイ
クロ波透過性部材（誘電体窓）が設けられている。この
マイクロ波透過性部材としては、上述の絶縁性部材とし
て挙げられたものが好適に使用することができる。複数
のマイクロ波導入手段により放電容器内にマイクロ波エ
ネルギーを放射する場合には、マイクロ波導入手段が相
互にマイクロ波エネルギーを受信して干渉することがな
いように、各マイクロ波導入手段の配置を考慮する必要
がある。具体的には、それぞれのマイクロ波導入手段か
ら放射されるマイクロ波の電界方向が、互いに平行とな
らないようにすることが望ましい。
【００６４】また、基板が放電容器を通過する部分から
放電エネルギーや生成したプラズマあるいは原料ガスが
漏洩しないように、この部分において、接地されたガー
ド電極を基板に近接させて設けるようにするとよい。ガ
ード電極と基板との間の距離は、例えば、放電エネルギ
ーが高周波（代表的には１３.５６ＭＨｚ）の場合に
は、生成するプラズマ中のダークスペース（グロー放電
の暗部）の長さと同程度かそれ以下にするのが望まし
い。放電エネルギーがマイクロ波（代表的には２.４５
ＧＨｚ）の場合には、好ましくはマイクロ波の波長の１
／４以下、より好ましくは１／２０以下とするとよい。
ガード電極の基板と対向する部分の、基板の移動方向に
沿った長さは、基板とガード電極との間の距離の５倍以
上とすることが好ましく、１０倍以上とすることがより
好ましい。もちろん、ガード電極は、基板の横幅方向の
全幅に対応させて設けることが望ましい。
【００６５】さらに第７および第８の発明では、形成さ
れる堆積膜の膜厚方向に組成分布を設けることが可能と
なる。この場合、堆積膜の原料となる物質を複数種類含
有する原料ガスの流れを、基板の移動方向と平行な方向
に形成し、基板の移動方向に複数個配置された放電手段
のそれぞれに放電エネルギーを印加してプラズマを生起
させる。このようにすれば、基板の移動方向に対して成
膜条件が変化していることになり、基板の移動方向に関
して異なる場所では、形成される堆積膜の組成が異なる
ことになる。一方、基板は連続的に移動していて、堆積
膜も連続的に形成、成長しているから、結果として、基
板上に形成される堆積膜は、膜厚方向に組成が変化する
ことになる。
【００６６】堆積膜の原料となる物質を複数種類含有す
る原料ガスの流れを、基板の移動方向と平行な方向に形
成するには、基板に対向してこの基板の横幅方向に均一
に原料ガスを放出する原料ガス放出手段を設け、さらに
この原料ガスを基板の横幅方向に関し均一に排気する原
料ガス排気手段を設ければよい。原料ガス放出手段と原
料ガス排気手段とは、対で設けることが望ましいが、１
つの原料ガス放出手段に対し、基板の移動方向にそって
順方向側および逆方向側の２ヶ所に原料ガス排気手段を
設けるようにしてもよい。また、原料ガス放出手段と原
料ガス排気手段の対を多数設けることも可能である。こ
の場合、基板の移動方向に関し、ある部分ではこの移動
方向と同じ向きに原料ガスが流れ、またある部分ではこ
の移動方向と逆の向きに原料ガスが流れるようにされ、
すなわち原料ガスの流れが基板の移動方向に対して順方
向であるか逆方向であるかを適宜組み合わせるようにさ
れる。
【００６７】原料ガス放出手段には、原料ガスを真空容
器内に放出するためのガス放出孔が設けられる。このガ
ス放出孔の形状は、スリット状、円形状、楕円状、スポ
ンジ状、メッシュ状などいずれの形状であってもよく、
またガス放出孔の個数はいくつであってもよいが、基板
の横幅方向に対して均一にガスが放出されるように工夫
される必要がある。この場合、真空容器の内圧や原料ガ
スの流量によってその程度は異なるが、基板の横幅方向
の端部付近に対応するガス放出孔から放出されるガスの
量を多くするようにガス放出孔の径を調整することが望
ましく、このようにすることにより、結果として、基板
の移動方向と平行な原料ガスの流れを達成することがで
きる。
【００６８】一方、原料ガス排気手段には、原料ガスを
吸引するためのガス排気孔が設けられる。このガス排気
孔の形状は、スリット状、円形状、楕円状、スポンジ
状、メッシュ状などいずれの形状であってもよく、また
ガス排気孔の個数はいくつであってもよいが、基板の横
幅方向に対して均一にガスが排気されるように工夫され
る必要がある。この場合、真空容器の内圧や原料ガスの
流量によってその程度は異なるが、基板の横幅方向の端
部付近に対応するガス排気孔に吸引されるガスの量を多
くするようにガス排気孔の径を調整することが望まし
く、このようにすることにより、結果として、基板の移
動方向と平行な原料ガスの流れを達成することができ
る。
【００６９】原料ガスは、堆積膜の原料となる物質を複
数種類含有するが、これら原料となる各物質のプラズマ
による分解、堆積効率は、それぞれ異なっていることが
望ましく、このようにすることによって、基板の移動方
向に沿った成膜条件の変化の度合が大きいものとなる。
また、この分解、堆積効率は、プラズマを発生させるた
めの放電エネルギーの種類や放電条件（例えば、放電電
力、放電周波数）や、真空容器内での原料ガスの流量、
流速、圧力、原料ガスを希釈するための希釈ガスの有無
などによって、種々に変化させることができる。
【００７０】《第９および第１０の発明》第９および第
１０の発明では、基板の立体の一面としこの立体の他の
面が導電性部材で構成された放電容器を形成し、この導
電性部材にバイアス電圧を印加するので、バイアス電流
は放電容器から基板へと流れることになる。この場合、
バイアス電流の流れ込む先は基板だけであり、基板以外
の内壁面に大量の堆積膜が形成されたとしても、バイア
ス電流に変化を生じることはなくなり、絶えず安定して
高品質の堆積膜を基板上に連続的に形成することが可能
となる。この場合、形成される堆積膜の種類によらず最
適のバイアス電圧を印加し、一定のバイアス電流を流す
ことができる。
【００７１】導電性部材としては、具体的には、Ａｌ,
Ａｇ,Ｐｔ,Ａｕ,Ｎｉ,Ｔｉ,Ｍｏ,Ｗ,Ｆｅ,Ｖ,Ｃｒ,Ｃ
ｕ，ステンレス鋼，真鍮，ニクロム，ＳｎＯ2,Ｉｎ
2Ｏ3,ＺｎＯ,ＳｎＯ2−Ｉｎ2Ｏ3（ＩＴＯ）などのいわ
ゆる金属単体または合金、および導電性酸化物などが挙
げられる。導電性部材の形状は、マイクロ波が透過しな
いように、板状、パンチングプレート状、メッシュ状、
ハニカム状、薄膜状であることが望ましく、さらに、パ
ンチングプレートなどで開口がある場合にはその開口径
は、用いるマイクロ波の波長の好ましくは１／２以下、
より好ましくは１／４以下であることが望ましい。
【００７２】放電容器内でのマイクロ波エネルギーの伝
送を効率よく行なうとともにマイクロ波プラズマを安定
して生起、維持、制御するためには、マイクロ波の伝搬
モードは単一モードであることが望ましい。具体的には
ＴＥ10,ＴＥ11,ＥＨ1,ＴＭ11,ＴＭ01の各モードを挙げ
ることができる。これらの伝搬モードは単一でも、複数
組み合わせて用いてもよい。
【００７３】マイクロ波エネルギーは所望のマイクロ波
導入手段を介して放電容器内へ放射されるが、マイクロ
波導入手段の先端には、一般的に、気密性を有するマイ
クロ波透過性部材（誘電体窓）が設けられている。この
マイクロ波透過性部材としては、上述の絶縁性部材とし
て挙げられたものが好適に使用することができる。複数
のマイクロ波導入手段により放電容器内にマイクロ波エ
ネルギーを放射する場合には、マイクロ波導入手段が相
互にマイクロ波エネルギーを受信して干渉することがな
いように、各マイクロ波導入手段の配置を考慮する必要
がある。具体的には、それぞれのマイクロ波導入手段か
ら放射されるマイクロ波の電界方向が、互いに平行とな
らないようにすることが望ましい。
【００７４】また、基板が放電容器を通過する部分から
放電エネルギーや生成したプラズマあるいは原料ガスが
漏洩しないように、この部分において、接地されたガー
ド電極を基板に近接させて設けるようにするとよい。ガ
ード電極と基板との間の距離は、例えば、放電エネルギ
ーが高周波（代表的には１３.５６ＭＨｚ）の場合に
は、生成するプラズマ中のダークスペース（グロー放電
の暗部）の長さと同程度かそれ以下にするのが望まし
い。放電エネルギーがマイクロ波（代表的には２.４５
ＧＨｚ）の場合には、好ましくはマイクロ波の波長の１
／４以下、より好ましくは１／２０以下とするとよい。
ガード電極の基板と対向する部分の、基板の移動方向に
沿った長さは、基板とガード電極との間の距離の５倍以
上とすることが好ましく、１０倍以上とすることがより
好ましい。もちろん、ガード電極は、基板の横幅方向の
全幅に対応させて設けることが望ましい。
【００７５】さらに第９および第１０の発明では、形成
される堆積膜の膜厚方向に組成分布を設けることが可能
となる。この場合、第７および第８の発明と同様に、堆
積膜の原料となる物質を複数種類含有する原料ガスの流
れを、基板の移動方向と平行な方向に形成し、基板の移
動方向に複数個配置された放電手段のそれぞれに放電エ
ネルギーを印加してプラズマを生起させる。そしてこの
ような原料ガスの流れを形成するために使用される原料
ガス放出手段、原料ガス排気手段の構成も、上述の第７
および第８の発明の場合と同様である。
【００７６】《第１１の発明》第１１の発明では、基板
上への堆積膜の形成が行なわれる成膜空間を複数の小成
膜空間に分割して構成するので、これら小成膜空間にそ
れぞれ独立して堆積膜の原料ガスおよびマイクロ波エネ
ルギーを導入してプラズマを生起できる。したがって、
小成膜空間ごとに、組成の異なった堆積膜を形成するた
めの良好な成膜条件を設定できる。帯状の基板の移動方
向に対して小成膜空間の成膜条件を堆積膜の組成が徐々
に変化するように設定すれば、基板が連続的に移動しか
つ堆積膜も連続的に形成、成長しているから、結果とし
て、基板上に形成される堆積膜は、膜厚方向に組成が階
段状に変化することになる。
【００７７】隣接する小成膜空間を分離する壁に原料ガ
スの透過を許すような適当な開口を設けると、隣接する
小成膜空間の間で原料ガスおよびプラズマの相互拡散が
起こり、移動する帯状の基板上に形成される堆積膜の組
成は、前述した階段状の変化部分を滑らかに接続したも
のとなる。この壁に設けられる開口の開口率を大きくし
すぎると、相互拡散が激しくなり各小成膜空間での良好
な成膜条件を維持できなくなる。また、開口率を小さく
すると、相互拡散が少なくなって、膜厚方向の組成変化
がより明瞭な階段状変化を示すようになる。組成変化を
滑らかにする必要がある場合には、成膜空間を分割して
得られる小成膜空間の数を増やすことも有効である。
【００７８】これら小成膜空間には、堆積膜形成用の原
料ガスを導入する原料ガス放出手段が設けられる。原料
ガス放出手段には、原料ガスを小成膜空間内に放出する
ためのガス放出孔が設けられている。このガス放出孔の
形状は、スリット状、円形状、楕円状、スポンジ状、メ
ッシュ状などいずれの形状であってもよく、またガス放
出孔の個数はいくつであってもよいが、この小成膜空間
内で基板の横幅方向および移動方向に対して堆積膜の形
成速度および膜質が均一となるように原料ガスが放出さ
れるように工夫される必要がある。
【００７９】また、これら小成膜空間には、原料ガスを
排気する原料ガス排気手段が設けられる。原料ガス排気
手段には、原料ガスを吸引するためのガス排気孔が設け
られる。このガス排気孔の形状は、スリット状、円形
状、楕円状、スポンジ状、メッシュ状などいずれの形状
であってもよく、またガス排気孔の個数はいくつであっ
てもよいが、基板の横幅方向に対して均一にガスが排気
されるように工夫される必要がある。マイクロ波エネル
ギーがガス排気孔から外部に漏洩しないように、ガス排
気孔の開口面積は小さくするとよい。開口部の幅は、好
ましくはマイクロ波の波長の１／４以下、より好ましく
は１／２０以下である。
【００８０】さらに、小成膜空間には、それぞれマイク
ロ波エネルギーをその小成膜空間に導入するマイクロ波
導入手段が設けられる。マイクロ波エネルギーは、柱状
の小成膜空間の面であって基板表面とは垂直である面か
ら、帯状の基板に平行かつ基板の横幅方向に放射、伝搬
されるようにするの好ましい。このマイクロ波エネルギ
ーは、マイクロ波電源から導波管を介してマイクロ波導
入手段に伝達され、このマイクロ波導入手段の先端に設
けられたマイクロ波透過性部材（誘電体窓）を透過して
小成膜空間内に放射、伝搬される。マイクロ波透過性部
材は、大気圧下にある導波管内と減圧下にある成膜空間
とを気密分離するためのものである。
【００８１】成膜空間が形成される真空容器内には、成
膜空間を通過する帯状の基板の温度を調整するために、
基板をはさんで成膜空間と対向するようにして、ヒータ
が設けられる。基板の温度を小成膜空間ごとに独立して
設定できるように、各小成膜空間のそれぞれに対応して
ヒータの発熱量を独立に調整できるようにするとよい。
また一般に、成膜空間を実質的に画定することになる成
膜容器が真空容器内に設けられるが、基板がこの成膜容
器を貫通することとなるスリット状の開口部から放電エ
ネルギーやプラズマが漏洩しないように、これらの部分
における開口面積は極力狭くするとよい。開口の狭い方
の幅は、好ましくはマイクロ波の波長の１／４以下、よ
り好ましくは１／２０以下である。また、電磁シールド
材を用いてもよい。
【００８２】《本発明の方法および装置によって形成さ
れる堆積膜の例》以上、第１〜第１１の発明について説
明したが、ここで本発明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堆積膜の例について説明す
る。このような堆積膜としては、Ｓｉ,Ｇｅ,ＣなどのIV
族半導体薄膜およびこれに価電子制御元素を含有させた
ものが代表として挙げられる。このほか、ＳｉＧｅ,Ｓ
ｉＣ,ＧｅＣ,ＳｉＳｎ,ＧｅＳｎ,ＳｎＣなどのIV族合金
半導体薄膜、ＧａＡｓ,ＧａＰ,ＧａＳｂ,ＩｎＰ,ＩｎＡ
ｓなどの III−Ｖ族化合物半導体薄膜、ＺｎＳｅ,Ｚｎ
Ｓ,ＺｎＴｅ,ＣｄＳ,ＣｄＳｅ,ＣｄＴｅなどのII−VI族
化合物半導体薄膜、ＣｕＡｌＳ2,ＣｕＡｌＳｅ2,ＣｕＡ
ｌＴｅ2,ＣｕＩｎＳ2,ＣｕＩｎＳｅ2,ＣｕＩｎＴｅ2,Ｃ
ｕＧａＳ2,ＣｕＧａＳｅ2,ＣｕＧａＴｅ,ＡｇＩｎＳ
ｅ2,ＡｇＩｎＴｅ2などのＩ−III−VI族化合物半導体薄
膜、ＺｎＳｉＰ2,ＺｎＧｅＡｓ2,ＣｄＳｉＡｓ2,ＣｄＳ
ｎＰ2などのII−IV−Ｖ族化合物半導体薄膜、Ｃｕ2Ｏ,
ＴｉＯ2,Ｉｎ2Ｏ3,ＳｎＯ2,ＺｎＯ,ＣｄＯ,Ｂｉ2Ｏ3,Ｃ
ｄＳｎＯ4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出来る。もちろん、これら
の薄膜半導体は、非晶質（アモルファス）、多結晶、微
結晶、単結晶のいずれの結晶性のものであってもよい。
また、膜厚方向に組成を変化させた堆積膜の例として、
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
させたものである。
【００８３】前述の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。
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ＳｉＨ
4,Ｓｉ2Ｈ6,Ｓｉ3Ｈ8,Ｓｉ3Ｈ6,Ｓｉ4Ｈ8,Ｓｉ5Ｈ10等
のシラン系化合物、ＳｉＦ4,(ＳｉＦ2)5,(ＳｉＦ2)6,
(ＳｉＦ2)4,Ｓｉ2Ｆ6,Ｓｉ3Ｆ8,ＳｉＨＦ3,ＳｉＨ2Ｆ2,
Ｓｉ2Ｈ2Ｆ4,Ｓｉ2Ｈ3Ｆ3,ＳｉＣｌ4,(ＳｉＣｌ2)5,Ｓ
ｉＢｒ4,(ＳｉＢｒ2)5,Ｓｉ2Ｃｌ6,Ｓｉ2Ｂｒ6,ＳｉＨ
Ｃｌ3,ＳｉＨＢｒ3,ＳｉＨＩ3,Ｓｉ2Ｃｌ3Ｆ3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,(ＧｅＦ2)6,(Ｇｅ
Ｆ2)4,Ｇｅ2Ｆ6,Ｇｅ3Ｆ8,ＧｅＨＦ3,ＧｅＨ2Ｆ2,Ｇｅ2
Ｈ2Ｆ4,Ｇｅ2Ｈ3Ｆ3,ＧｅＣｌ4,(ＧｅＣｌ2)5,ＧｅＢｒ
4,(ＧｅＢｒ2)5,Ｇｅ2Ｃｌ6,Ｇｅ2Ｂｒ6,ＧｅＨＣｌ3,
ＧｅＨＢｒ3,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,Ｃ 3Ｈ6などのエチレン列炭化
水素、Ｃ6Ｈ6などの環状炭化水素、ＣＦ4,(ＣＦ2)5,(Ｃ
Ｆ2)6,(ＣＦ2)4,Ｃ2Ｆ6,Ｃ3Ｆ8,ＣＨＦ3,ＣＨ2Ｆ2,ＣＣ
ｌ4,(ＣＣｌ2)5,ＣＢｒ4,(ＣＢｒ2)5,Ｃ2Ｃｌ6,Ｃ2Ｂｒ
6,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、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１種で用いても２種以
上混合して用いても良い。
【００８４】また、上述の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、例えば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、周期律表第Ｖ族の元
素、例えば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,Ｇａ,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、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,ＰＣ
ｌ3,ＡｓＨ3,ＡｓＦ3,ＡｓＦ5,ＡｓＣｌ3,ＳｂＨ3,Ｓｂ
Ｆ5,ＢｉＨ3,ＢＦ3,ＢＣｌ3,ＢＢｒ3,Ｂ2Ｈ6,Ｂ4Ｈ10,
Ｂ5Ｈ9,Ｂ5Ｈ11,Ｂ6Ｈ10,Ｂ6Ｈ12,ＡｌＣｌ3などを挙げ
ることが出来る。上記の不純物元素を含む化合物は、１
種用いても２種以上併用してもよい。
【００８５】上述の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(ＣＨ3)2,Ｃｄ(Ｃ2Ｈ
5)2,Ｃｄ(Ｃ3Ｈ7)2,Ｃｄ(Ｃ4Ｈ9)2,Ｈｇ(ＣＨ3)2,Ｈｇ
(Ｃ2Ｈ5)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,ＳＣｌ
2,Ｓ2Ｃｌ2,ＳＯＣｌ2,ＳｅＨ2,ＳｅＣｌ2,Ｓｅ2Ｂｒ2,
Ｓｅ(ＣＨ3)2,Ｓｅ(Ｃ2Ｈ5)2,ＴｅＨ2,Ｔｅ(ＣＨ3)2,Ｔ
ｅ(Ｃ2Ｈ5)2などが挙げられる。もちろん、これらの原
料物質は１種のみならず２種以上混合して使用すること
も出来る。
【００８６】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Ｉ族元素を含む化
合物としては、ＬｉＣ3Ｈ7,Ｌｉ(sec-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、III族元素を含む化合物としては、ＢＸ3,Ｂ2Ｈ6,
Ｂ4Ｈ10,Ｂ5Ｈ9,Ｂ5Ｈ11,Ｂ6Ｈ10,Ｂ(ＣＨ3)3,Ｂ(Ｃ2Ｈ
5)3,Ｂ6Ｈ12,ＡｌＸ3,Ａｌ(ＣＨ3)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(ＯＣ4Ｈ9)3,Ｇａ
Ｘ3,Ｇａ(ＯＣＨ3)3,Ｇａ(ＯＣ2Ｈ5)3,Ｇａ(ＯＣ
3Ｈ7)3,Ｇａ(ＯＣ4Ｈ9)3,Ｇａ(ＣＨ3)3,Ｇａ2Ｈ6,Ｇａ
Ｈ(Ｃ2Ｈ5)2,Ｇａ(ＯＣ2Ｈ5)(Ｃ2Ｈ5)2,Ｉｎ(ＣＨ3)3,
Ｉｎ(Ｃ3Ｈ7)3,Ｉｎ(Ｃ4Ｈ9)3、Ｖ族元素を含む化合物
としてはＮＨ3,ＨＮ3,Ｎ2Ｈ5Ｎ3,Ｎ2Ｈ4,ＮＨ4Ｎ3,ＰＸ
3,Ｐ(ＯＣＨ3)3,Ｐ(ＯＣ2Ｈ5)3,Ｐ(ＯＣ 3Ｈ7)3,Ｐ(ＯＣ
4Ｈ9)3,Ｐ(ＣＨ3)3,Ｐ(Ｃ2Ｈ5)3,Ｐ(Ｃ3Ｈ7)3,Ｐ(Ｃ4Ｈ
9)3,Ｐ(ＳＣＮ)3,Ｐ2Ｈ4,ＰＨ3,ＡｓＨ3,ＡｓＸ3,Ａｓ
(ＯＣＨ3)3,Ａｓ(ＯＣ2Ｈ5)3,Ａｓ(ＯＣ3Ｈ7)3,Ａｓ(Ｏ
Ｃ4Ｈ9)3,Ａｓ(ＣＨ3)3,Ａｓ(Ｃ2Ｈ5)3,Ａｓ(Ｃ6Ｈ5)3,
ＳｂＸ3,Ｓｂ(ＯＣＨ3)3,Ｓｂ(ＯＣ2Ｈ5)3,Ｓｂ(ＯＣ3
Ｈ7)3,Ｓｂ(ＯＣ4Ｈ9)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１種であってもよいが、２種またはそれ以上
を併用してもよい。さらに、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出来る。
【００８７】上述の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、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、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１種であってもよ
いが、２種またはそれ以上を併用してもよい。
【００８８】この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
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II族元素を含む化合物、上述したIV族元素を含む化
合物、上述した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。
【００８９】上述した各原料ガスは、Ｈｅ,Ｎｅ,Ａｒ,
Ｋｒ,Ｘｅなどの希ガス、あるいはＨ 2,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。また、
これら半導体薄膜の堆積膜を形成する場合、堆積膜のバ
ンドギャップ幅を変化させるなどの特性改善ガスとし
て、Ｎ2 ,ＮＨ3などの窒素原子を含む分子、Ｏ2,ＮＯ2
などの酸素原子を含む分子、ＣＨ4,Ｃ2Ｈ6,Ｃ2Ｈ4,Ｃ2
Ｈ2,Ｃ3Ｈ8などの炭化水素、ＳｉＦ4,Ｓｉ2Ｆ6,ＧｅＦ4
などのフッ化物、またはこれらの混合ガスが挙げられ
る。
【００９０】本発明においては、堆積膜の膜厚方向に制
御された組成分布を形成することが可能であるが、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、結晶制御などが
行われる。帯状の基板上に膜厚方向に組成制御された堆
積膜を形成させることにより、電気的、光学的、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
製することが出来る。すなわち、堆積形成された半導体
層の膜厚方向に禁制帯幅及び／又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、基板との密着性の
高い堆積膜を形成することができる。
【００９１】本発明において堆積膜の形成される基板と
しては、特にその材質が限定されるものではないが、例
えば、Ａｌ,Ｃｒ,Ｍｏ,Ａｕ,Ｉｎ,Ｎｂ,Ｔｅ,Ｖ,Ｔｉ,
Ｐｔ,Ｐｄなどの金属、これらの合金やステンレス鋼、
表面を導電処理したポリカーボネートなどの合成樹脂、
ガラス、セラミックス、紙などが通常使用される。 《太陽電池の構成例》本発明の堆積膜形成方法および堆
積膜形成装置を用いて好適に製造される半導体デバイス
の一例として、光起電力素子すなわち太陽電池がある。
その層構成として典型的なものであるアモルファスシリ
コン系太陽電池について、図５２(a)〜(d)を用いて説明
する。
【００９２】図５２(a)に示した太陽電池は、基板９０
１の上に、下部電極９０２、ｎ型半導体層９０３、ｉ型
半導体層９０４、ｐ型半導体層９０５、透明電極９０６
が順次積層され、さらに透明電極９０６の上に格子状の
集電電極９０７が形成された構造となっている。この太
陽電池は、透明電極９０６の側から光が入射されること
を前提としたものである。なお、下部電極９０２は、各
半導体層９０３〜９０５をはさんで透明電極９０６に対
向する電極のことである。
【００９３】図５２(b)に示した太陽電池は、基板９０
１が透光性のものであって、この基板９０１の側から光
が入射するものであり、基板９０１の上に、透明電極９
０６、ｐ型半導体層９０５、ｉ型半導体層９０４、ｎ型
半導体層９０３、下部電極９０２が順次積層された構成
となっている。以上の各太陽電池は、ｐｉｎ接合を１組
のみ有するものであったが、入射光の利用効率を向上さ
せるため、２組のｐｉｎ接合を積層させることが行なわ
れる。図５２(c)は２組のｐｉｎ接合を有する太陽電池
（いわゆるタンデム型太陽電池）の構成を示すものであ
り、この太陽電池は、基板９０１の上に、下部電極９０
２、第１のｐｉｎ接合９１１、第２のｐｉｎ接合９１
２、透明電極９０６、集電電極９０７が順次積層された
構成となっている。光は、透明電極９０６の側から入射
する。各ｐｉｎ接合９１１,９１２は、もちろん、ｎ型
半導体層９０３、ｉ型半導体層９０４、ｐ型半導体層９
０５が積層した構造であるが、ｉ型半導体層９０４につ
いては、光電変換効率を向上させるために、第１および
第２のｐｉｎ接合９１１,９１２のそれぞれによってバ
ンドギャップや膜厚を異ならせることが行なわれる。
【００９４】さらに、光電変換効率を向上させるため、
３組のｐｉｎ接合を積層させることが行なわれる。図５
２(d)は３組のｐｉｎ接合を有する太陽電池（いわゆる
トリプル型太陽電池）の構成を示すものであり、この太
陽電池は、基板９０１の上に、下部電極９０２、第１の
ｐｉｎ接合９１１、第２のｐｉｎ接合９１２、第３のｐ
ｉｎ接合９１３、透明電極９０６、集電電極９０７が順
次積層された構成となっている。光は、透明電極９０６
の側から入射する。この太陽電池においても、光電変換
効率の向上のため、ｉ型半導体層９０４のバンドギャッ
プや膜厚は、各ｐｉｎ接合９１１〜９１３のそれぞれに
おいて異なるようにされる。
【００９５】次に、上述した太陽電池の各構成要素の詳
細について説明する。なお、図５２(a)〜(d)に示した各
太陽電池においては、ｎ型半導体層９０３とｐ型半導体
層９０５とを比較すると、ｐ型半導体層９０５の方が光
入射側に位置するようになっているが、ｎ型半導体層９
０３の方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。
【００９６】まず、基板９０１について説明する。この
太陽電池において使用される基板９０１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、また電気絶縁性のものであって
もよい。基板９０１は透光性のものであっても、また非
透光性のものであってもよいが、基板９０１の側より光
入射が行われる場合には、もちろん透光性であることが
必要である。具体的には、本発明の各実施例で使用され
るような帯状の基板を挙げることができる。帯状の基板
を用いることにより、本発明の方法および装置によって
太陽電池を基板上に連続的に形成でき、太陽電池の軽量
化、強度向上、運搬スペースの低減などを図ることがで
きる。
【００９７】次に、太陽電池から電力を取り出すための
電極について説明する。この太陽電池では、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９０２、透明電極９０６、集電電極９
０７を挙げることができる。（ただし、ここでいう透明
電極９０６とは光の入射側に設けられたものを示し、下
部電極９０２とは各半導体層９０３〜９０５をはさんで
透明電極９０６に対向して設けられたものを示すことと
する。）これらの電極について以下に詳しく説明する。 （ｉ） 下部電極９０２ 下部電極９０２としては、上述した基板９０１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
射する面が異なるので（たとえば基板９０１が金属など
の非透光性の材料である場合には、図５２(a)で示した
ように、透明電極９０６側から光を照射する。）、その
設置される場所が異なる。
【００９８】具体的には、図５２(a),(c),(d)のような
層構成の場合には、電流取り出し用の電極として、基板
９０１とｎ型半導体層９０３との間に、下部電極９０２
が設けられる。なお、基板９０１が導電性である場合に
は、この基板９０１が下部電極９０２を兼ねることがで
きるので、下部電極９０２を省略することができる。た
だし、基板９０１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、下部電極９０２を設置してもよい。
【００９９】図５２(b)の場合には、透光性の基板９０
１が用いられており、基板９０１の側から光が入射され
るので、電流取り出しおよび光反射用の目的で、下部電
極９０２が、基板９０１と対向し各半導体層９０３〜９
０５をはさんで設けられている。下部電極９０２の材料
としては、Ａｇ,Ａｕ,Ｐｔ,Ｎｉ,Ｃｒ,Ｃｕ,Ａｌ,Ｔｉ,
Ｚｎ,Ｍｏ,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、
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９０２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。
【０１００】下部電極９０２とｎ型半導体層９０３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
９０２を構成する金属元素がｎ型半導体層９０３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９０３〜９０５に生じたピンホー
ルなどの欠陥による、下部電極９０２と透明電極９０６
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内に閉じ込めるな
どのことを挙げることができる。 （ii） 透明電極９０６ 透明電極９０６は、太陽や白色蛍光灯などからの光を各
半導体層９０３〜９０５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、電気的には太陽電池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(Ｉｎ2Ｏ
3＋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。透明電極は、図５２(a),(c),(d)に示す太
陽電池においてはｐ型半導体層９０５の上に積層され、
図５２(b)に示す太陽電池においては基板９０１の上に
積層されるものであるため、相互の密着性の良いものを
選ぶことが必要である。透明電極９０６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、スプレー法などを用いることができ、所望
に応じて適宜選択される。 (iii) 集電電極９０７ 集電電極９０７は、透明電極９０６の表面抵抗値を実効
的に低減させる目的で、透明電極９０６の上に格子状に
設けられる。集電電極９０７の材料としては、Ａｇ,Ｃ
ｒ,Ｎｉ,Ａｌ,Ａｇ,Ａｕ,Ｔｉ,Ｐｔ,Ｃｕ,Ｍｏ,Ｗなど
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、各半導
体層９０３〜９０５へ入射する光量が十分に確保される
よう、その形状および面積は適宜設計される。
【０１０１】たとえば、その形状は太陽電池の受光面に
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。次に、ｎ型半導体層９０３、ｉ型半導体
層９０４、ｐ型半導体層９０５について説明する。 （ｉ） ｉ型半導体層９０４ ｉ型半導体層９０４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−ＳｉＣ:
Ｈ,ａ−ＳｉＣ:Ｆ,ａ−ＳｉＣ:Ｈ:Ｆ,ａ−ＳｉＧｅ:Ｈ,
ａ−ＳｉＧｅ:Ｆ,ａ−ＳｉＧｅ:Ｈ:Ｆ,poly−Ｓｉ:Ｈ,p
oly−Ｓｉ:Ｆ,poly−Ｓｉ:Ｈ:ＦなどのIV族半導体材料
およびびIV族合金系半導体材料が挙げられる。このほ
か、II−VI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。
【０１０２】ｉ型半導体層９０４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持たせることが行なわれ
る。図５３(a)〜(d)に、ｉ型半導体層９０４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）の具体例を示した。図中→印は光の入射側を表わし
ている。
【０１０３】図５３(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９０４中において、バンドギャ
ップが一定のものである。図５３(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９０４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る。バンドギャップの形状をこの
ようにすることにより、曲線因子（Fill Factor;ＦＦ）
の改善に効果がある。図５３(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（Ｖ oc）の改善に効果がある。図５３(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５３
(b)と(c)とを組み合わせて両者の効果を同時に得ること
ができるものである。このようにバンドギャップに変化
を持たせるためには、異なる半導体を組み合せればよ
い。例えば、ａ−Ｓｉ:Ｈ（Ｅg opt＝１.７２ｅＶ）とａ
−ＳｉＧｅ:Ｈ（Ｅg opt＝１.４５ｅＶ）とを組み合せる
と、図５３(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９０４を作製することが出来る。また、
ａ−ＳｉＣ:Ｈ（Ｅg opt＝２.０５ｅＶ）とａ−Ｓｉ:Ｈ
（Ｅg opt＝１.７２ｅＶ）とを用いて、図５３(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９０４
を作製することが出来る。
【０１０４】また、ｉ型半導体層９０４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９０４のフェルミ
レベルに変化を持たせることができる。バンドギャップ
プロファイルが図５３(a)に示したものである（すなわ
ちバンドギャップが変化しない）ｉ型半導体層９０４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）の具体例を図５４(a)〜(d)に示した。図
中→印は光の入射側を表わしている。
【０１０５】図５４(a)は、不純物の添加を行なわない
ｉ型半導体層９０４のフェルミレベルプロファイルであ
る。これに対し、図５４(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
レベルが伝導帯に寄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５４(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５
４(b)の場合と同様の効果がある。図５４(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。
これらはバンドギャップが一定の場合を例示している
が、図５３(b)〜(d)に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
とが出来る。
【０１０６】これらの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製することが出
来る。特に、これらの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５２(c),
(d)に示した、いわゆるタンデム型またはトリプル型の
太陽電池のｉ型半導体層９０４に適用されるのが望まし
い。 （ii） ｐ型半導体層９０５およびｎ型半導体層９０３ ｐ型半導体層９０５あるいはｎ型半導体層９０３は、前
述したｉ型半導体層９０４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。
【０１０７】
【実施例】次に本発明の実施例について、図面を参照し
て説明する。 《実施例１》 （実施例１−１）図１は、本発明の１番目の実施例での
堆積膜形成方法の実施に使用される堆積膜形成装置の構
成を示す要部破断斜視図である。帯状の基板を移動しな
がら堆積膜を形成するロールツーロール方式に適用され
る。金属製の堆積膜形成容器１０１は、不図示の真空容
器内に接地されて設けられている。堆積膜が形成される
長尺の帯状の基板１０２は、図面左側から、堆積膜形成
容器１０２の左側すなわち搬入側の側壁１０３に設けら
れたスリットを通って堆積膜形成容器１０１を貫通し、
堆積膜形成容器の図示右側の側壁１０３に設けられたス
リットを通って外部に排出されるようになっている。
【０１０８】基板１０２は、堆積膜形成容器１０１の搬
入側に接続された不図示の基板送り出し容器から、堆積
膜形成容器１０１の搬出側に接続された不図示の基板巻
取り容器に向けて、連続的に移動させられるようになっ
ている。堆積膜形成容器１０１内には、プラズマが生成
される柱状の成膜空間１０７が形成される。また基板１
０２は、成膜空間１０７を外周面の一部をなしている。
堆積膜形成容器１０１には、基板１０２と平行に、４台
のマイクロ波アプリケーター１０９が基板１０２の移動
方向に沿って等間隔に並ぶように取り付けられている。
各マイクロ波アプリケーター１０９は成膜空間１０７に
マイクロ波エネルギーを導入するためのものであり、図
示しないマイクロ波電源に一端が接続された導波管１１
０の他端にそれぞれ接続されている。各マイクロ波アプ
リケーター１０９の堆積膜形成容器１０１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
イクロ波導入窓となっていて、マイクロ波電源から供給
されたマイクロ波エネルギーを成膜空間１０７に放射す
るようになっている。堆積膜形成容器１０１の底面に
は、原料ガスを放出するガス放出手段１０８が取り付け
られている。ガス放出手段１０８は、成膜空間１０７に
向けて開口した多数のガス放出孔を有し、真空容器の外
のガスボンベ（不図示）などの原料ガス供給源に接続さ
れたガス供給管の一端に接続されている。
【０１０９】堆積膜形成容器１０１の背面側すなわちマ
イクロ波アプリケータ１０９に対向する側の側壁１０６
には、円形の開口が多数設けられ、ここから成膜空間１
０７内のガスが排出されるようになっている。この開口
は、マイクロ波の漏洩がないように、直径は３〜５ｍｍ
となっている。堆積膜形成容器１０１の外部に排出され
たガスは、真空容器（不図示）に接続された排気管から
不図示の真空ポンプに排出される。
【０１１０】基板１０２をはさんで成膜空間１０７の反
対側には、多数の赤外線ランプヒーター１１２と、これ
らの赤外線ランプヒーター１１２からの放射熱を効率よ
く基板１０２に集中させるためのランプハウス１１３が
設けられている。赤外線ランプヒーター１１２で加熱さ
れた基板１０２の温度を監視するための熱電対１３５
が、この基板１０２に接するように、設けられている。
【０１１１】成膜空間１０７に対し、堆積膜形成容器１
０１の背面側の側壁１０６から、バイアス電圧を印加す
るためのロッド状の金属製のバイアス電極１１１が挿
入、固定されている。バイアス電極１１１はマイクロ波
アプリケーター１０９の中心軸上の正面に位置決めされ
ている。バイアス電極１１１には、後述するように、真
空容器の外部の電源から直流もしくは交流（低周波〜高
周波）のバイアス電圧が印加されるようになっている。
【０１１２】図２は、図１に示した堆積膜形成容器１０
１における、マイクロ波電源から供給されるマイクロ波
電力の制御系統図を示したものである。成膜空間１０７
内に設置された各バイアス電極１１１は、バイアス電極
１１１ごとに設けられたバイアス印加電源１１７から、
それぞれバイアス電圧を印加されるようになっている。
バイアス印加電源１１７は直流電源であっても交流（低
周波〜高周波）電源であってもよい。成膜空間１０７で
マイクロ波プラズマ放電が生起しているときにバイアス
電極１１１を流れる電流を測定するための電流計１１６
が、バイアス電極１１１ごとに設けられている。電流計
１１６での測定結果は、バイアス電極１１１ごとに設け
られたマイクロ波コントローラ１１８に、それぞれ送ら
れるようになっている。マイクロ波コントローラー１１
８は、測定された電流値と、あらかじめ設定しておいた
電流値とを比較して、バイアス電極１１１を流れる電流
値が設定値と等しくなるように、マイクロ波電源１１５
に対してマイクロ波発振強度の増減するための制御信号
を出力する。このマイクロ波電源１１５は、マイクロ波
アプリケータ１０９ごとに設けられている。
【０１１３】次に、図１および図２を用いて説明した堆
積膜形成装置の動作を説明する。基板１０２はボビンに
巻かれて、基板送り出し容器（不図示）に装着される。
基板送り出し容器（不図示）から、堆積膜形成容器１０
１の設けられた真空容器（不図示）を通して、堆積膜形
成容器に対して基板送り出し容器と反対側に設置された
基板巻取り容器（不図示）にまで、基板１０２を張り渡
す。基板送り出し容器と真空容器、真空容器と基板巻取
り容器の間は、ゲートガスが導入されるように構成され
たガスゲート（不図示）によりそれぞれ接続されてい
る。
【０１１４】次に、基板巻出し容器、真空容器、基板巻
取り容器をそれぞれ排気し、所定の真空度に到達した
ら、各ガスゲートにゲートガスを供給する。ゲートガス
は、主として真空容器に取付けられた排気管（不図示）
から排気されることになる。さらに、基板送り出し容器
内に設けられた基板送り出し手段（不図示）と、基板巻
取り容器内に設けられた基板巻取り手段（不図示）とを
作動させ、基板１０２を基板送り出し容器から基板巻取
り容器に向けて連続的に移動させる。
【０１１５】続いて、熱電対１３５の出力を監視しなが
ら赤外線ランプヒーター１１２を作動させることによ
り、基板１０２を所定の温度にまで加熱する。ガス放出
手段１０８から、原料ガスを堆積膜形成容器１０１内に
放出させる。ガス放出手段１０８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複数種類含有
している。また、導波管１１０を介してマイクロ波電力
をマイクロ波アプリケーター１０９に印加する。そして
各バイアス印加電源１１７からバイアス電極１１１に直
流１００Ｖをバイアス電圧を印加する。
【０１１６】このようにすることにより、堆積膜形成容
器１０１内において、壁面と基板１０２とマイクロ波ア
プリケーター１０９とで囲まれた空間（成膜空間１０
７）にガス放出手段１０８から原料ガスが放出される。
マイクロ波アプリケーター１０９にマイクロ波電力が印
加されているので、成膜空間１０７内において、マイク
ロ波グロー放電が生起し、原料ガスがプラズマに分解さ
れ、基板１０２上に堆積膜が形成される。
【０１１７】このとき各マイクロ波コントローラ１１８
は、電流計１１６を介して、対応するバイアス電極１１
１に流れるバイアス電流値を読み込む。マイクロ波コン
トローラー１１８にはあらかじめ所望のバイアス電流値
が設定されているので、マイクロ波コントローラー１１
８は、バイアス電流測定値とバイアス電流設定値とを比
較して、両者の差分に対応して、マイクロ波発振電源１
１５にマイクロ波発振強度を増減するための制御信号を
出力する。すなわち、「バイアス電流測定値」−「バイ
アス電流設定値」＜０の場合には、マイクロ波出力を増
加する制御信号が出力され、これにしたがってマイクロ
波電源１１５は出力を増加させる。一方、「バイアス電
流測定値」−「バイアス電流設定値」＞０の場合には、
マイクロ波出力を減少させる制御信号が出力され、こに
にしたがってマイクロ波電源１１５はマイクロ波出力を
減少させる。上記のようにして、マイクロ波電源１１５
からのマイクロ波出力は、バイアス電流が設定値に維持
されるように制御される。なお、４台のマイクロ波アプ
リケーター１０９から成膜空間１０７に放射されるマイ
クロ波エネルギーは、上述のようにそれぞれ別個のマイ
クロ波コントローラ１１８により制御される。 （実験１−１）ここで、上述の堆積膜形成容器１０１お
よびマイクロ波コントローラ１１８を用いて堆積膜を形
成した場合における、堆積膜の一様性、安定性およびプ
ラズマの安定性を調べた結果について説明する。
【０１１８】この堆積膜形成容器１０１を用い、長さ２
００ｍ、幅１２ｃｍのＳＵＳ４３０ＢＡステンレス製の
帯状の基板１０２を１.３ｍ／分の速度で長手方向に移
動させ、この基板１０２上に堆積膜を形成した。成膜空
間１０７は、基板１０２の長手方向に９０ｃｍ、幅方向
に１６ｃｍ、縦方向（基板１０２に垂直な方向）に１５
ｃｍの角柱状の空間である。各マイクロ波アプリケータ
ー１０９間の間隔は２２０ｍｍであり、各バイアス電極
１１１の直径は１０ｍｍであり、成膜空間１０７にＳｉ
Ｈ4を２００（ｓｃｃｍ）×４（箇所）＝８００（ｓｃ
ｃｍ）、Ｈ2を１００（ｓｃｃｍ）×４（箇所）＝４０
０（ｓｃｃｍ）の原料ガスを導入した。成膜空間１０７
の圧力は５ｍＴｏｒｒであり、基板１０２は３００℃と
なるように加熱した。そしてバイアス電流がそれぞれ
１.２Ａ（設定値）となるようにマイクロ波電力を制御
し、２.５時間にわたって成膜を行なった。
【０１１９】図３は、成膜中のバイアス電流値の変化、
および成膜空間１０７を移動させて形成した堆積膜の膜
厚を測定した結果を示す図である。図から明らかなよう
に、バイアス電流が一定に維持されたプラズマのもとで
安定した堆積膜の形成が行なわれた。 （実施例１−２）上述の実施例１−１では、複数のバイ
アス電極を設けてバイアス電流を測定することによって
マイクロ波電力の制御がなされていたが、複数のバイア
ス電極の代りに複数の探針（プローブ）を設け、各探針
でのフローティング電位を測定してマイクロ波電力の制
御をなすことも可能である。
【０１２０】図４は、図２と同様のマイクロ波電力の制
御系統図であるが、バイアス電極の代りに探針１４１を
使用する点で異なっている。この探針１４１は、図１に
示される堆積膜形成容器１０１において、バイアス電極
１１１の代りに、バイアス電極１１１と同様に取り付け
られている。したがって探針１４１は、成膜空間１０７
内に形成されるプラズマと接触することになる。各探針
１４１の電位（フローティング電位）は、探針１４１ご
とに設けられた電圧計１１９で測定され、マイクロ波コ
ントローラ１１８に伝達される。マイクロ波コントロー
ラー１１８には予め所望のフローティング電位が設定さ
れており、マイクロ波コントローラー１１８は、図２に
示した場合と同様に、フローティング電位の測定値と設
定値とを比較して、比較結果に対応してマイクロ波電源
１１５に対してマイクロ波発振出力の制御信号を伝達す
る。「フローティング電位測定値」−「フローティング
電位設定値」＜０の場合には、マイクロ波発振電源１５
からのマイクロ波出力は増加し、「フローティング電位
測定値」−「フローティング電位設定値」＞０の場合に
は、減少する。
【０１２１】このようにして、フローティング電位が設
定値に維持されるように、マイクロ波電源１１５からの
マイクロ波出力が制御される。なお、４台のマイクロ波
アプリケーター１０９から成膜空間１０７に放射される
マイクロ波エネルギーは、それぞれ別個の探針１４１お
よびマイクロ波コントローラ１１８によって制御される
から、大面積のプラズマを一定の状態に安定して維持す
ることができる。 （実験１−２）ここで、上述の堆積膜形成容器１０１を
用い、図４に示した制御系統図にしたがって堆積膜を形
成した場合における、堆積膜の一様性、安定性およびプ
ラズマの安定性を調べた結果について説明する。
【０１２２】長さ２００ｍのＳＵＳ４３０ＢＡステンレ
ス製の帯状の基板１０２を１.３ｍ／分の速度で移動さ
せながら堆積膜を形成した。成膜空間１０７に導入する
原料ガスはＳｉＨ4を２５（ｓｃｃｍ）×４（箇所）＝
１００（ｓｃｃｍ）、Ｈ2を２００（ｓｃｃｍ）×４
（４箇所）＝８００（ｓｃｃｍ）とした。成膜空間１０
７の圧力は２０ｍＴｏｒｒとし、基板１０２は３００℃
になるように加熱した。フローティング電位が１２Ｖ
（設定値）となるようにマイクロ波パワーを制御して、
２.５時間にわたって成膜を行なった。
【０１２３】図５は、成膜中のフローティング電位の変
化と、基板１０２を成膜空間１０７を移動させて形成し
た堆積膜についてその膜厚を測定した結果とを示す。こ
の図から明らかなように、フローティング電位が一定に
維持されたプラズマのもとで、安定した堆積膜の形成が
行なわれた。 （実施例１−３）上述の実施例１−１ではバイアス電極
の形状は棒状であったが、バイアス電極の形状はこれに
限られるものではない。図６は、平行平板型のバイアス
電極を有する、本発明の方法を適用した堆積膜形成装置
の断面図である。
【０１２４】図６に示す堆積膜形成装置は、概ね直方体
形状の真空容器１５２と、真空容器１５２内に設けられ
た堆積膜形成容器１５３とからなる。真空容器１５２
は、排気管１３１を介して図示しない排気手段により排
気されるようになっている。排気管１３１の途中には、
コンダクタンスバルブ１３２が設けられている。堆積膜
形成容器１５３は、上面の全面が開口した概ね直方体形
状の容器である。堆積膜の形成される長尺の帯状の基板
１０２は、真空容器１５２の図示左側すなわち搬入側の
側壁に取り付けられたガスゲート１２６を経てこの真空
容器１５２内に導入され、堆積膜形成容器１５３に対向
する位置を通り、真空容器１５２の図示右側すなわち搬
出側の側壁に取り付けられたガスゲート１２６を通って
真空容器１５２の外部に排出されるようになっている。
各ガスゲート１２６には、ゲートガスを供給するための
ゲートガス供給管１２８が接続されている。基板１０２
は、図示左から右へと連続的に移動させられるようにな
っているが、このとき真空容器１５２内において、堆積
膜形成容器１５３の開口面に対してわずかの間隔を開け
つつ平行に移動する。基板１０２と堆積膜形成容器１５
３の開口面との間隔を一定に保つため、基板１０２を保
持するマグネットローラ１３０が真空容器１５２内に設
けられている。
【０１２５】堆積膜形成容器１５３の側壁には、上述の
実施例１−１と同様に基板１０２の移動方向に沿って３
個のマイクロ波アプリケータ１０９が取り付けられてい
る。各マイクロ波アプリケータ１０９は、マイクロ波電
源１１５（図２）に導波管（不図示）を介して接続され
ている。また各マイクロ波アプリケータ１０９の堆積膜
形成容器１５３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となって
いる。さらに堆積膜形成容器１５３内に原料ガスを導入
するための原料ガス導入管（不図示）が設けられてい
る。基板１０２の進行方向に関し前端側と後端側になる
堆積膜形成容器１５３の側壁は、それぞれ金網１２５で
構成されており、堆積膜形成容器１５３の排気が排気管
１３１を介して容易に行なえるようになっている。
【０１２６】堆積膜形成容器１５３の底面には、基板１
０２に対向するようにして、３個の平板状のバイアス電
極１２２が取り付けられている。各バイアス電極１２２
は、それぞれマイクロ波アプリケータ１０９に対応して
設けられているものであって、相互に絶縁体１２４で電
気的に絶縁されている。各バイアス電極１２２は、ぞれ
ぞれケーブル１２３を介してバイアス印加電源１１７に
接続されている。
【０１２７】また、基板１０２をはさんで堆積膜形成容
器１５３の開口面に対向するようにして、多数の赤外線
ランプヒータ１１２と、赤外線ランプヒータ４０７から
の放射熱を効率良く基板に１０２に集中させるためのリ
フレクタ１１３が設けられている。この堆積膜形成装置
では、実施例１−１と同様に、各バイアス電極１２２を
流れるバイアス電流がモニターされ、電流値に応じてマ
イクロ波アプリケータ１０９から導入されるマイクロ波
電力が制御されるようになっている。したがって、大面
積の基板１０２上に安定して形成できることになる。
【０１２８】（実施例１−４）実施例１−１では堆積膜
形成容器１０１の一方の側壁にのみマイクロ波アプリケ
ータ１０９が取り付けられていたが、他方の側壁にもマ
イクロ波アプリケータを取り付け、両者が対向するよう
にすることもできる。図７は、このような堆積膜形成装
置の構成を示す要部破断斜視図である。
【０１２９】堆積膜形成容器１０１ａには、円柱状のマ
イクロ波アプリケーター１０９が、帯状の基板１０２に
平行に、基板１０２の移動方向に沿って、４組並んでい
る。この組は、対向する２個のマイクロ波アプリケータ
１０９によって構成されている。すなわち、堆積膜形成
容器１０１ａの側壁のうち基板１０２の移動方向に延び
る側壁の一方（側壁１０５）に、組を構成するマイクロ
波アプリケータ１０９の一方が取り付けられ、側壁１０
５に対向する側壁すなわち背面側の側壁１０６に他方の
マイクロ波アプリケータ１０９が取り付けられているこ
とになる。
【０１３０】対向するマイクロ波アプリケーター１０９
の中心軸上には、Ｔ字ロッド状のバイアス電極１３４が
設けられている。バイアス電極１３４は、Ｔ字の根元の
部分で、堆積膜形成容器１０１ａの底壁１０４に固定さ
れている。このバイアス電極１３４には、外部の直流ま
たは交流のバイアス電源からバイアス電位が印加され、
これによって基板１０２にバイアス電圧が印加されるこ
とになる。またバイアス電極１３４は中空の管になって
おり、真空容器の外部から堆積膜形成用の原料ガスが供
給され、表面に多数開いた小孔から成膜空間１０７内に
原料ガスが放出されるようになっている。成膜空間１０
７内のガスは、堆積膜形成容器１０１ａの底壁１０４に
設けられた多数の孔から外部に排出されるようになって
いる。
【０１３１】この実施例では、対向する２個のマイクロ
波アプリケーター１０９から放射されるマイクロ波エネ
ルギーによって生起するプラズマをバイアス電極１３４
によってモニターする。バイアス電極１３４は、対向す
るマイクロ波アプリケーター１０９の中心軸上にあって
両マイクロ波アプリケーター１０９の間にあるから、生
成するプラズマと当然に接触している。そしてバイアス
電流を一定にするように、前述の実施例１−１〜１−３
と同様に、マイクロ波電源のマイクロ波発振出力を制御
する。このとき、対向する２台のマイクロ波アプリケー
ター１０９に供給するマイクロ波エネルギーの比を予め
設定して制御してもよい。
【０１３２】この実施例では対向するマイクロ波アプリ
ケータ間にバイアス電極を配置したが、バイアス電極の
代りにフローティング電位を計測する探針を設けてもよ
い。また、原料ガスをバイアス電極から成膜空間に供給
することに限定されるものではない。 《実施例２》 （実施例２−１）次に、本発明の２番目の実施例につい
て説明する。図８は、本発明の２番目の実施例での堆積
膜形成方法の実施に使用されるマイクロ波プラズマＣＶ
Ｄ装置の構成を示す透視概略図である。図９は、図８を
部分的に抜き出した説明図である。このマイクロ波プラ
ズマＣＶＤ装置２００は、可撓性に富んだ帯状の基板２
０１に対して連続的に成膜を行なうためのものである。
【０１３３】このマイクロ波プラズマＣＶＤ装置２００
は、排気可能な不図示の真空容器と、この真空容器内に
設けられる放電容器２０５とを有している。放電容器２
０５は、上面を基板２０１で実質的に構成された概ね直
方体形状の容器である。放電容器２０５の側壁のうち基
板２０１の搬送方向に平行な側壁には、マイクロ波導入
用の開口２０７がそれぞれ設けられている。この開口２
０７には、後述するマイクロ波アプリケータ２１３が挿
入される。
【０１３４】不図示のマイクロ波電源は、方形導波管２
０２、円形導波管２０３、円形誘電体窓２０４で構成さ
れるマイクロ波アプリケーター２１３を介して、放電容
器１０５に接続されている。円形導波管２０３は、ほぼ
方形導波管２０２の外接円となるように、内径が選ばれ
ている。また、円形誘電体窓２０４は、その実効的な厚
さがλ／２（λはマイクロ波の波長）となっている。円
形誘電体窓２０４の材質は、アルミナ・セラミックス、
石英、酸化ベリリウムなどマイクロ波の吸収の小さい
（すなわち、誘電正接（tan δ）が小さい）ものが望ま
しい。さらに、開口２０７とマイクロ波アプリケーター
２１３とが接触する箇所においては、復元力をもつリン
青銅製のスパイラル状ワイヤーをＥＭＩシールド部材２
１１として使用して電気的接触をとることが望ましい。
【０１３５】基板２０１としては、金属などマイクロ波
の反射体が選択される。ここで基板２０１の幅は放電容
器２０５の幅よりも一般に小さいため間隙が生じ、この
感激からマイクロ波およびプラズマが放電容器２０５の
外部に漏洩することになる。このことは、放電容器２
０５内部の圧力制御、放電の安定維持、放電開始の
容易さ、安全性およびメンテナンス性の観点から好
ましくない。そこで図示した装置では、この間隙の部分
にマイクロ波漏洩防止板２１２ａ,２１２ｂを設置し、
上記の不都合を回避している。
【０１３６】図８においては、放電容器２０５のサイズ
は、例えば２２０（Ｄ）×１４０（Ｈ）×４００（Ｗ）
［単位ｍｍ］であって、３５０ｍｍ幅の基板２０１に対
応できる。この基板２０１に対してその幅方向に均一な
成膜を行うため、図８に示す通り、放電容器２０５の幅
方向の両端に対向するように２つのマイクロ波アプリケ
ーター２１３を配置し、マイクロ波電力密度が放電容器
２０５内で均一になるよう成膜条件が設定されている。
この対向する２つのマイクロ波アプリケーター２１３
は、その対称軸を一致させ、同時に対称軸が基板２０１
と平行になるよう開口２０７を介して配置される。そし
てこの対称軸上にバイアス電極２０６を配置する。バイ
アス電極２０６は、絶縁ブッシュ２２１を介して放電容
器２０５に固定されている。このバイアス電極２０６は
Ｔ字形の棒状構造であって、円形誘電体窓２０４近傍の
バイアス電極２０６端部には、図９に示すように、円盤
２２２が取り付けられている。バイアス電極２０６は、
直流もしくは交流のバイアス電源２０８に接続されてい
る。円盤２２２の直径φは、マイクロ波の波長をλとす
るとき、λ／１０≦φ≦λ／６を満たしている。
【０１３７】放電容器２０５に成膜用の原料ガスを導入
するために、放電容器２０５の底面部にガス導入ノズル
２０９が設けられている。底面にガス導入ノズル２０９
を設けるのは、放電容器２０５内にあってガス導入ノズ
ル２０９と基板２０１との距離を最大にして、原料ガス
の拡散を促進させ、基板２０１上に形成される堆積膜の
幅方向の膜質および膜厚の均一性を良好とするものであ
る。
【０１３８】この放電容器２０５に導入された成膜ガス
は、マイクロ波電力で解離して所望の堆積膜と反応生成
ガスとになり、その反応生成ガスは、ガス排気口２１０
を介して不図示の真空ポンプによって排気される。この
ガス排気口２１０は、放電容器２０５の側壁面上に多数
設けられた孔である。すなわちこのマイクロ波プラズマ
ＣＶＤ装置２００では、放電容器２０５の底面部より成
膜用の原料ガスが導入され、反応生成ガスは放電容器２
０５の両側面上に設けられた多数のガス排気口２１０を
介して換気される。
【０１３９】基板２０１は、不図示の搬送機構によっ
て、図８中の左上から右下方向へ搬送されている。この
とき、基板２０１を搬送するための搬送ローラーは、基
板２０１の非成膜面側のみに接触することが望ましい。
そのためには、米国特許4,485,125号公報に提案されて
いるように、基板２０１をカテナリー状に徐々に湾曲さ
せて適当な張力を加えればよい。これについては図１０
を参照して説明する。
【０１４０】図１０は、図８に示したものと同様のマイ
クロ波プラズマＣＶＤ装置２２９を組み込んだ連続堆積
膜形成装置２３０の構成を示す図である。この連続堆積
膜形成装置２３０は、ｐｉｎ接合を有する半導体素子を
帯状の基板２６４上に形成するのに適したものであり、
基板送り出し容器２３１、第１のドープ層形成用真空容
器２３２、マイクロ波プラズマＣＶＤ装置２２９、第２
のドープ層形成用真空容器２３３、基板巻取り容器２３
４を４個のガスゲート２１０〜２１３によって直列に接
続した構成となっている。ガスゲート２４０〜２４３
は、各真空容器に導入された異なる成膜ガスが隣接する
真空容器に拡散しないするためのものでり、ガス分離機
能を生みだすために、ガス導入管２５４〜２５７が接続
されこれを介して分離用ガスが流されている。分離用の
ガスの流量は、隣接する真空容器間の圧力差・ガスゲー
トの寸法・分離用ガス種・クロスコンタミネーション許
容量・真空ポンプの性能などに依存するので、適宜調整
することが望ましい。
【０１４１】基板送り出し容器２３１は、帯状の基板２
６４を格納して基板巻取り容器２３４に向けて送り出す
ためのものであり、基板２６４が巻かれるボビン２６３
が装着される。また、基板送り出し容器２３１には、図
示しない排気手段に接続された排気管２５８が取り付け
られている。さらに、基板送り出し容器２３１には、圧
力計２４４、基板２６４を支持、搬送するため搬送ロー
ラ２６６が設けられている。なお、ボビン２６３には、
基板２６４を送り出すための、図示しない基板送り出し
機構が接続されている。
【０１４２】第１および第２のドープ層形成用真空容器
２３２,２３３は、同一の構造であって、ラジオ周波数
の高周波によるプラズマＣＶＤ法によって、ｐ型あるい
はｎ型の半導体層を形成するためのものである。各ドー
プ層形成用真空容器２３２,２３３には、成膜室２７９,
２８１を有し、図示しない排気手段に接続された排気管
２５９,２６１がそれぞれ取り付けられている。各成膜
室２７９,２８１には、それぞれ、真空計２４５,２４
９、高周波電源２７７,２７８に接続されたカソード電
極２３８,２３９、原料ガスを導入するためのガス導入
管２５１,２５３、基板２６４を加熱するための温度制
御機構２３５,２３７が設けられている。さらに、第１
のドープ層形成用真空容器２３２の両端部には、基板２
６４を支持するための搬送ローラ２６７,２６８が設け
られ、同様に第２のドープ層形成用真空容器２３３にも
搬送ローラ２７４,２７５が設けられている。
【０１４３】マイクロ波プラズマＣＶＤ装置２２９は、
図８に示したマイクロ波プラズマＣＶＤ装置２００を３
台直列に接続して共通の真空容器に格納した構成であ
る。すなわち、図８の装置における放電容器２０５を成
膜室２８０とし、３個の成膜室２８０を隣接するように
してつなげてある。当然のことながら各成膜室２８０に
は、例えば周波数２.４５ＭＨｚのマイクロ波電力が投
入され、かつガス導入管２５２を介して原料ガスが供給
されている。さらに、各成膜室２８０をまたがって移動
する基板２６４を保持するための搬送ローラ２６９〜２
７３と、基板２６４を加熱するための温度制御機構２３
６が設けられている。また、各成膜室２８０ごとに、真
空計２４６〜２４８がそれぞれ設けられている。
【０１４４】基板巻取り容器２３４は、堆積膜が形成さ
れた帯状の基板２６４を巻取るためのものであり、基板
送り出し容器２３１と同様の構成である。すなわち、排
気管２６２を介して排気され、搬送ローラ２７６と真空
計２５０とボビン２６５を有している。ただし基板２６
４を巻取るため、ボビン２６５には、図示しない基板巻
取り機構が接続されるようになっている。
【０１４５】以上、この連続堆積膜形成装置２３０の構
成について説明したが、マイクロ波プラズマＣＶＤ装置
２２９を始めとする各真空容器には不図示の真空ポンプ
がそれぞれ接続され、各真空容器内を独立に真空にする
ことが可能であり、各真空容器内の圧力も真空計２４４
〜２５０の信号をモニターすることによって自動的に制
御される。
【０１４６】基板２６４は、基板巻取りボビン２６５を
基板巻取り容器２３４の外部より駆動することによって
矢印の方向に搬送される。このとき、基板繰出しボビン
２６３に適宜制動力を加えることにより、基板の送り出
し容器２３１と基板巻取り容器２３４の間にある基板２
６４の張力を制御することができる。図１０に示される
ように、基板２６４は、各搬送ローラ２６６〜２７６に
よって支持されることにより、成膜面側を外側にして湾
曲して基板送り出し容器２３１から基板巻取り容器２３
４にまではりわたされるようになっている。このように
して移動する基板３６４は、各ドープ層形成用真空容器
２３２,２３３やマイクロ波プラズマＣＶＤ装置２２９
において、所望の膜質の堆積膜を形成するため温度制御
機構２３５〜２３７によって所定の温度に保たれる。各
真空容器内に導入された成膜ガスは、高周波電力あるい
はマイクロ波によって解離させられ、所望する堆積膜と
反応生成ガスに分解される。この反応生成ガスは、前述
のガスゲートの分離用ガスと共に、排気管２５９〜２６
１を介して不図示の真空ポンプで排気される。本装置に
おいては、各ドープ層形成用真空容器２３２,２３３で
は周波数１３.５６ＭＨｚのＲＦプラズマＣＶＤ法によ
って堆積膜を形成しているが、もちろん、マイクロ波プ
ラズマＣＶＤ法を用いてもよい。
【０１４７】次に、この連続堆積膜形成装置２３０の動
作について説明する。連続堆積膜形成装置２３０の動作
は、概ね、次の手順にしたがって行われる。 (1) 所定の洗浄を完了した基板２６４の取付け (2) 大気中での基板２６４の搬送、搬送確認および搬送
停止 (3) 各真空容器の排気 (4) 成膜ガスの成膜室２７９〜２８１内への導入 (5) 基板２６４の温度制御 (6) 高周波あるいはマイクロ波による放電（成膜工程そ
の１） (7) 基板２６４の搬送（成膜工程その２） (8) 基板２６４の冷却および搬送停止 (9) 成膜ガスの導入停止 (10)成膜室２７９〜２８１の窒素リーク (11)基板２６４の取出し 以下、上記(1)〜(11)の各手順について詳しく説明す
る。
【０１４８】 (1) 所定の洗浄を完了した基板２６４の取付け 送り出し側のボビン２６３に巻付けられた基板２６４を
所定の位置に取付け、ボビン２６３を繰出しながら、各
ガスゲート２４０〜２４３、各ドープ層形成用真空容器
２３２,２３３、マイクロ波プラズマＣＶＤ装置２２９
の各上蓋を全て開き、この順に基板２６４を通す。そし
て、巻取り側のボビン２６５に基板２６４の端部を固定
して、このボビン２６５で基板２６４が巻取られるよう
準備する。このとき、搬送ローラー２６６〜２７６は全
て、基板２６４の非成膜面に接触していることを確認す
る。
【０１４９】 (2) 大気中での基板２６４の搬送（搬送確認） 基板２６４の取付けが完了したら、大気中において、基
板巻取り機構（不図示）および搬送ローラー２６６〜２
７６などの支持・搬送手段によって連続的に支障なく帯
状基板２６４を搬送できるか否か確認する。ここでこの
支持・搬送手段は、前進機能と後進機能とを兼備するこ
とが望ましく、また基板２６４繰出し量の表示器を具備
することが望ましい。基板２６４を支障なく搬送できる
ことを確認した後、基板２６４の繰出し量の表示器を監
視しながら、基板２６４を初期設定位置まで戻して、そ
の位置で停止させる。
【０１５０】(3) 各真空容器の排気 基板２６４を内蔵した各真空容器すなわち各ガスゲート
２４０〜２４３、各ドープ層形成用真空容器２３２,２
３３、マイクロ波プラズマＣＶＤ装置２２９の上蓋を閉
じ、真空ポンプを用いて、基板送り出し容器２３１、各
ドープ層形成用真空容器２３２,２３３、マイクロ波プ
ラズマＣＶＤ装置２２９および基板巻取り容器２２４容
器内の排気を行う。ロータリーポンプおよびメカニカル
ブースタポンプで粗引きした後、油拡散ポンプで本引き
するという手順で、真空容器内部の各成膜室２７９〜２
８１の圧力が、２×１０-5Ｔｏｒｒに達するまで連続的
に排気を行う。
【０１５１】 (4) 成膜ガスの成膜室２７９〜２８１内への導入 ガスボンベ（不図示）からステンレス製のパイプ（不図
示）を介してガスの混合およびガス流量の精密制御を行
うミキシングパネル（不図示）にガスを導き、ミキシン
グパネル内のマスフローコントローラ（不図示）で所定
の流量に制御された成膜ガスをガス導入管２５１〜２５
３を介して成膜室２７９〜２８１内へ導入する。このと
き、成膜室２７９〜２８１内の圧力が５×１０-3Ｔｏｒ
ｒ前後になるように、油拡散ポンプの排気能力および排
気管の排気コンダクタンスをあらかじめ選択するか、あ
るいはこの排気能力および排気コンダクタンスに余裕を
もたせ、自動圧力調整器などで圧力を制御する。
【０１５２】(5) 基板２６４の温度制御 成膜ガスを流しながら、温度制御機構２３５〜３２３７
で基板２６４を所定の温度にする。ここで、ＲＦ（ラジ
オ周波数）を用いたプラズマＣＶＤ装置（各ドープ層形
成用真空容器２３２,２３３）に比べてマイクロ波プラ
ズマＣＶＤ装置２２９では、電子密度および電子温度が
ともに高いため、プラズマからの熱で基板２６４の温度
が上昇しやすい。また、投入するマイクロ波電力に応じ
て、基板２６４の平衡温度が決まる。例えば、基板２６
４として幅４３０ｍｍの材質ＳＵＳ４３０ＢＡ（ブライ
トアニール）のものを用い、成膜室３８０の寸法を２２
０Ｄ×１４０Ｈ×４００Ｗ［単位ｍｍ］とし、ＳｉＨ4
を２７０ｓｃｃｍ流しながら内圧５×１０-3Ｔｏｒｒで
成膜を行なった場合の基板２６４の平衡温度は、表３に
示す通りである。
【０１５３】
【表３】 表３に示した平衡温度と同じかまたはそれ以上の温度を
基板２６４の所望の成膜温度とすることができる。した
がって、基板２６４の材質、表面処理、成膜室の寸法、
ガス流量、成膜室内の圧力が異なる場合には、適宜同様
にして帯状基板２６４の平衡温度を測定することによ
り、基板２６４の所望の成膜温度を設定することができ
る。
【０１５４】(6) 高周波あるいはマイクロ波による放電
（成膜工程その１） ＲＦ（ラジオ周波数）電源またはマイクロ波電源から高
周波を発信させ、同軸ケーブルまたは導波管を介して成
膜室２７９〜２８１内にＲＦ電力またはマイクロ波電力
を投入する。そして成膜室２７９〜２８１内に放電を生
起させて、その結果生ずるラジカルを利用して成膜室２
７９〜２８１内の基板２６４の表面に均一な堆積膜を形
成する。
【０１５５】(7) 基板２６４の搬送（成膜工程その２） 前述した「高周波またはマイクロ波による放電」により
成膜が開始され、放電で生ずるプラズマ発光が安定な状
態に達した後、基板２６４の表面上に広く堆積膜を形成
させるため、基板２６４を搬送する。その搬送速度は、
堆積膜の膜厚、堆積速度および成膜室２８０の幅で決ま
る。すなわち、堆積膜の膜厚が２０００Å、堆積速度が
１００Å／ｓｅｃの場合、成膜室２８０内の滞留時間が
２０００÷１００＝２０ｓｅｃであればよい。したがっ
て、図８に示すような１個のマイクロ波の放電容器２０
５が１個で成膜する場合、搬送速度は、 ２２０ｍｍ÷２０ｓｅｃ＝１１ｍｍ／ｓｅｃ ＝６６ｃｍ／ｍｉｎ≒０．７ｍ／ｍｉｎ となる。一方、図１０に示すように３個の放電容器２０
５で堆積速度２０Å／ｓｅｃで膜厚２０００Åを成膜す
る場合、搬送速度は ２２０ｍｍ×３÷１００＝６．６ｍｍ／ｓｅｃ ≒０．４ｍ／ｍｉｎ とすればよい。以上のような搬送速度で基板２６４を連
続的に搬送することにより、基板２６４の表面上に広く
所望の堆積膜を形成することができる。
【０１５６】(8) 基板２６４の冷却および搬送停止 前述のように基板２６４を搬送しながら連続的に堆積膜
を形成し、送り出し側のボビン２６３に巻付けられた基
板２６４の残量がほとんどなくなったら、基板２６４の
搬送、マイクロ波放電および温度制御を停止する。ここ
で、ボビン２６３に巻付けられた基板２６４の残量を検
知するためには、前述した基板２６４の繰出し長表示器
やボビン２６３の外径検知などを用いればよい。また、
成膜が完了した基板２６４を真空容器外部に取出すため
には、予め基板２６４を冷却しなければならない。この
冷却による堆積膜の剥離を防止するためには、徐冷する
ことが望ましく、マイクロ波放電を止めた後も暫く成膜
ガスを流しておく。
【０１５７】(9) 成膜ガスの導入停止 成膜ガスを５分程度流した後、成膜ガスの導入を停止し
てＨｅガスを５００ｓｃｃｍ程度の流量で流す。基板２
６４の表面温度が７０℃程度になったところで、Ｈｅガ
スの導入を停止した後、残留ガスを排気して成膜室２７
９〜２８１内の圧力が２×１０-5Ｔｏｒｒに達するまで
排気を続ける。
【０１５８】(10)成膜室２７９〜２８１の窒素リーク 成膜室２７９〜２８１内の圧力を２×１０-5Ｔｏｒｒか
ら大気圧に戻すために、乾燥窒素を成膜室２７９〜２８
１内に導入し、成膜室２７９〜２８１内の圧力が大気圧
になったことをブルドン管式圧力計（不図示）で確認し
た後、各不純物形成用真空容器２３２,２３３とマイク
ロ波プラズマＣＶＤ装置２９９の蓋を開き、成膜が完了
した基板２６４を取出す。
【０１５９】(11)基板２６４の取出し 基板２６４の取出し方法は、概ね次の２通りである。 (a) １ロール分の基板２６４を全て巻取り側のボビン２
６５に巻取り、繰出し側のボビン２６３を空にした後、
両方のボビン２６３,２６５を取出す。 (b) 繰出し側のボビン２６３に未だ残量があるときに
は、基板２６４を切断し、繰出し側のボビン２６３を別
の基板で巻かれている繰出し用のボビン２６３と交換し
て、新規の基板２６４の端部と切断された基板２６４の
切断部とを接合する。そして、この接合線が巻き取り側
のボビン２６５近傍にくるまで新規の基板２６４を搬送
した後、再びこの接合線で基板２６４を切断する。切断
後に、成膜後の基板２６４が巻取られたボビン２６５を
取出し、別の巻取り用のボビン２６５を取付ける。
【０１６０】この２通りの取出し方法のいずれがよいか
は、装置の長さや円筒状の成膜室の数によるため、適宜
選択することが望ましい。 （製造例２−１）次に、図１０に示した示した連続堆積
膜形成装置２３０を用いて、アモルファスシリコン膜の
連続堆積を行った例を説明する。マイクロ波電力を投入
する手段としては、図９に示したものを用いた。成膜手
順は上述の通りであり、成膜条件を表４に示す通りであ
る。
【０１６１】
【表４】 このようにして得られた堆積膜について、膜厚のばらつ
き（膜厚分布）、堆積速度、赤外吸収スペクトル、ＲＨ
ＥＥＤ（反射高エネルギー電子回折）および膜中の量の
定量とを行なった。その結果を表５に示す。なお膜厚分
布は、１ｍ間隔で２８点の膜厚を測定し、そのばらつき
から調べた。
【０１６２】
【表５】 なお、赤外吸収スペクトルの測定には反射型ＦＴ−ＩＲ
装置（パーキン・エルマー社製、１７２０Ｘ）を用い、
ＲＨＥＥＤの測定には日本電子製ＪＥＭ−１００ＳＸ、
水素の定量には金属中水素分析計（堀場製作所製、ＥＭ
ＧＡ−１１００）を用いた。 （製造例２−２）製造例２−１と同じ装置を同じ手順で
操作し、ＳｉＨ4 ガスを流量１５０ｓｃｃｍで、ＧｅＨ
4 ガスを流量１２０ｓｃｃｍで、Ｈｅガスを流量８０ｓ
ｃｃｍで成膜室２８０内にそれぞれ導入し、成膜室２８
０内部の圧力を１１ｍＴｏｒｒに保持し、マイクロ波の
実効電力１.３ｋＷで成膜する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（ａ−Ｓｉ
Ｇｅ：Ｈ）膜の連続堆積を行った。そして、製造例２−
１と同様に、基板２６４を取出して各種測定を行った。
その結果は表５に示すとおりであり、ａ−ＳｉＧｅ：Ｈ
膜特有の吸収パターンが認められた。
【０１６３】（実施例２−２）上述の実施例２−１には
種々の変形実施例が可能である。図１１は、基板がΩ字
状に湾曲しながら搬送される例を示している。可撓性に
富む帯状の基板２９１は、搬送ローラ２９２で進路を曲
げられ、搬送リング２９３ａ,２９３ｂに両端を支えら
れながら円筒状の成膜室２９４すなわち放電容器を形成
し、再び搬送ローラー２９５で進路を曲げられもとの進
路に戻る。このように基板２９１で形成された成膜室２
９４は、その両端部からマイクロ波アプリケータ２１３
が挿入され、成膜室２９４内部でマイクロ波プラズマ放
電が生起するようになっている。さらに、上述の実施例
２−１の場合と同様に、対向するマイクロ波アプリケー
タ２１３間に、バイアス電極２０６が配置されている。
【０１６４】この装置では、基板２９１のプラズマにさ
らされる面が円筒面であり、バイアス電極２０６がその
中心軸上に置かれているため、バイアス電界が対称に作
用し、より均一な成膜が行える。この装置の動作は、図
８に示したものの動作と本質的に同じなので、説明を省
略する。 （実施例２−３）図８に示したものでは放電容器２０５
の形状が角型であったが、図１２に示したものでは、断
面がＵ字型の放電容器２９７が使用されている。
【０１６５】堆積膜が形成される基板（不図示）は、放
電容器２９７の開口部に沿って、放電容器２９７の長手
方向とは直角の方向に移動する。放電容器２９７の長手
方向の両端には、マイクロ波導入用の開口２９８が設け
られ、ここにマイクロ波アプリケータ２１３が挿入され
るようになっている。実施例２−１の場合と同様に、対
向するマイクロ波アプリケータ２１３の間に、バイアス
電極２０６が設けられている。
【０１６６】この装置では、開口２９８とマイクロ波ア
プリケーター１１３との電気的接触には、アルミ環２９
９をＥＭＩシールド２１１（図８）の代用として使用し
ている。マイクロ波プラズマＣＶＤ法の場合、６０Å／
ｓｅｃ〜１００Å／ｓｅｃという高速の堆積速度で成膜
が行われ、放電容器２９７の壁面上にも同じ速度で堆積
膜が形成される。したがって、その堆積膜を除去するた
め、放電容器２９７が着脱容易である必要がある。そこ
でＥＭＩシールドに比べて着脱容易であるアルミ環２９
９をマイクロ波漏洩防止のために設けてある。この装置
の動作も図８に示したものと本質的に変わるところはな
い。
【０１６７】（実施例２−４）以上の実施例２−１〜２
−３では帯状の基板上に堆積膜を形成していたが、バイ
アス電極の形状の工夫によって良質な堆積膜を得る本発
明の手法は、円筒形の基体上に堆積膜を形成する場合に
も有効である。図１３に示すものは、円筒形の基体１８
５の上に堆積膜を形成する装置の概略断面図である。
【０１６８】真空気密可能な堆積膜形成容器１８１の側
面には排気管１８４が一体的に形成され、排気管１８４
の他端は図示しない真空ポンプに接続されている。堆積
膜形成容器１８１の上面と下面の中央部にはそれぞれマ
イクロ波アプリケータ１８３が取り付けられている。マ
イクロ波アプリケータ１８３の先端側は、誘電体窓１８
２となっている。堆積膜形成容器１８１の中心部を取り
囲むように、堆積膜の形成される６本の円筒状の基体１
８５が相互に平行になるように配置されている。基体１
８５はそれぞれ回転軸１８８によって保持され、かつそ
の内部には同軸状に円筒状の発熱体１８７が配設されて
おり、この発熱体１８７によって内部から加熱されるよ
うになっている。回転軸１８８は、堆積膜形成容器１８
１に対して回転自在に取り付けられ、一端が減速ギア１
９０を介して基体１８５回転用のモータ１８９に接続し
ている。
【０１６９】堆積膜形成容器１８１内の各基体１８５と
各誘電体窓１８２とで囲まれた部分が成膜空間１８６で
あり、各マイクロ波アプリケータ１８３からのマイクロ
波によって、この成膜空間１８６にマイクロ波グロー放
電が生起する。放電空間１８６の中央部に、基体１８５
と平行に、バイアス電極１９１が設けられている。バイ
アス電極１９１は、上述の実施例２−１〜２−３と同様
に、対向するマイクロ波アプリケータ１８３の中心軸上
に設けられ、かつ先端の誘電体窓１８５に対向する部分
には、円盤が設けられている。バイアス電極１９１は、
外部のバイアス電源１９２に接続されている。またバイ
アス電極１９１は中空の管状構造であって、多数のガス
放出孔を有し、成膜空間１８６に原料ガスを放出するガ
ス放出手段をも兼ね、図示しない原料ガス供給源にも接
続されている。
【０１７０】この堆積膜形成装置は、金属製の基体１８
５の上に比較的抵抗の高いあるいは絶縁性の堆積膜を形
成する場合に特に有効である。従来のこの種の堆積膜形
成装置では、基体の上端部あるいは下端部からしばしば
スパーク（火花放電）が飛ぶことがあったが、図１３に
示すような構成とすることにより、スパーク発生頻度が
減り、安定した放電が得られるようになる。
【０１７１】《実施例３》次に、本発明の３番目の実施
例について説明する。図１４は、本発明の３番目の実施
例での堆積膜形成方法の実施に使用されるマイクロ波プ
ラズマＣＶＤ装置の構成を示す図である。図１４におい
て、スリット状開口部３０４,３０５を介して直列に接
続された３個の成膜容器３０１〜３０３は、それぞれ真
空気密構造をなしている。各スリット状開口部３０４,
３０５には、成膜容器３０１〜３０３間で互いに原料ガ
スの混入を抑えるために、不活性ガスを噴射するゲート
ガス導入手段（不図示）がそれぞれ設けられている。ス
リット状開口部３０４,３０５の具体例としては、米国
特許出願番号204,493号などに記載されているガスゲー
トが挙げられる。これら各成膜容器３０１〜３０３およ
びスリット状開口部３０４,３０５を貫通するようにし
て長尺の帯状の基板３０６が配置されている。基板３０
６は、長手方向に連続的に搬送可能なものであって、送
り出し室３２４内に設けられた接地された送り出しロー
ラ３０７から繰り出され、巻取り室３２５内に設けられ
た巻取りローラ３０８に巻取られるようになっている。
送り出し室３２４と巻取り室３２５は、それぞれ排気装
置３２６,３２７に連通している。
【０１７２】各成膜容器３０１〜３０３は、それぞれ、
排気口３１８〜３２０を介して排気装置３２１〜３２３
に連通している。また、各成膜容器３０１〜３０３に
は、基体３０６を加熱するためのランプヒータ３０９〜
３１１と誘電体窓３１５〜３１７が設けられている。各
誘電体窓３１５〜３１７は、マイクロ波電力を成膜容器
内に効率よく透過しかつ真空気密を保持し得るような材
料、例えば石英ガラス、アルミナセラミックスなどで形
成されている。この誘電体窓３１５〜３１７の成膜容器
外側には、マイクロ波の伝送路であって主として金属製
である導波管（不図示）が接続され、整合アイソレータ
（不図示）を介してマイクロ波電源（不図示）に接続さ
れている。さらに、図示左右の２個の成膜容器３０１,
３０３には原料ガス供給管３１２,３１３が設けられ、
図示中央の成膜容器３０２には原料ガス供給管を兼ねバ
イアス電圧を印加するためのバイアス電圧印加棒３１４
が設けられている。
【０１７３】直列に接続された成膜容器３０１〜３０３
のうち中央の成膜容器３０２には、図示しない直流バイ
アス電源に接続されたバイアス印加用の電極３２８,３
２９が設けられている。図１５は、この成膜容器３０２
の要部を拡大して示す模式図である。成膜容器３０２と
ガスゲート３０４,３０５との接続部は、基板３０６の
幅より長い直角状の稜部となっているが、この稜部に断
面が逆Ｌ字型の絶縁体３３０,３３１が取り付けられ、
この絶縁体３３０,３３１に電極３２８,３２９が取り付
けられている。絶縁体３３０,３３１は、各稜部を覆う
ように、基板３０６の幅方向に延びており、このため電
極３２８,３２９は基板３０６の幅方向に延びてかつこ
の基板３０６に近接している。このとき、電極３２８,
３２９と、成膜容器３０２の端部の側壁との距離は、約
２０ｍｍ以下となっている。なお、この成膜容器３０２
におけるバイアス電圧印加棒３１４は、貫通孔を有する
Ｔ字型の中空の管によって構成されている。
【０１７４】このマイクロ波プラズマＣＶＤ装置による
堆積膜形成は以下のようにして行なわれる。すなわち排
気装置３２１〜３２３により、それぞれ成膜容器３０１
〜３０３内を排気して所望の圧力に調整する。次いでラ
ンプヒータ３０９〜３１１に通電して、基板３０６の温
度を膜堆積に好適な温度に加熱保持する。このとき基板
３０６は、送り出しローラ３０７から巻き取りローラ３
０８へと好適な速度で搬送されている。原料ガス供給管
３１２,３１３と原料ガス供給管を兼ねたバイアス電圧
印加棒３１４を介して、例えばｐｉｎ構造の光起電力素
子を形成する場合であれば、それぞれ、シラン（ＳｉＨ
4）ガスとジボラン（Ｂ2Ｈ6）ガスの混合ガスなど、シ
ランガスなど、シランガスとホスフィン（ＰＨ3）ガス
の混合ガスなどを成膜容器３０１〜３０３に導入する。
中央の成膜容器３０２（ｐｉｎ構造の光起電力素子を製
造する場合であれば、ｉ型半導体層を形成するための成
膜容器）については、バイアス印加棒３１４と各電極３
２８,３２９のそれぞれに適当な直流バイアスを印加す
る。この場合、電極３２８,３２９に加えられるバイア
スの電位は等しくなっているが、相互に異ならせるよう
にしてもよい。さらに、それと同時平行的にマイクロ波
電源（不図示）を作動させて周波数５００ＭＨｚ以上の
好ましくは２.４５ＧＨｚのマイクロ波を発生させ、そ
のマイクロ波を導波管（不図示）を通じ誘電体窓３１５
〜３１７を介して成膜容器３０１〜３０３内にそれぞれ
導入する。かくして成膜容器３０１〜３０３内の原料ガ
スはマイクロ波のエネルギーにより励起されて解離し、
基板３０６の表面にｐ型半導体層、ｉ型半導体層、ｎ型
半導体層と順次堆積膜が形成されることになる。
【０１７５】この装置では、成膜空間の端部付近に好適
なバイアス電圧を印加することが可能となるので、連続
的に搬送される基板３０６に対し、成膜容器３０２の入
口付近から出口付近にわたって、良好な特性を持つ堆積
膜を形成することが可能となった。上述のようにｐｉｎ
構造の光起電力素子を製造する場合、ｉ型半導体層の特
性が向上して、光起電力素子として優れた特性を持つも
のを製造できるようになる。さらに、電極３２８,３２
９のシールド効果により、隣接する成膜容器間の荷電粒
子の相互拡散などが抑止され、より良好な堆積膜が得ら
れることになる。
【０１７６】次に、本実施例について行なった実験につ
いて、具体的に数値を挙げて説明する。 （実験例３−１）図１４に示した堆積膜形成装置を用い
て、上述の図５２(a)に示した層構成のｐｉｎ型アモル
ファスシリコン太陽電池を連続的に作成した。基板９０
１としては、ＳＵＳ４３０ＢＡ製の帯状の基板を用い、
下部電極９０２としてはアルミニウムとクロムの２層構
成のものを用いた。ｎ型半導体層９０３はｎ型アモルフ
ァスシリコン（ｎ−Ｓｉ）層で、ｉ型半導体層９０４は
ｉ型アモルファスシリコン（ａ−Ｓｉ）層で、ｐ型半導
体層９０５はｐ型微結晶シリコン（ｐ型μｘ−Ｓｉ）層
でそれぞれ構成した。また、透明電極９０６としてはＩ
ＴＯ（Ｉｎ2Ｏ3＋ＳｎＯ2）膜を使用し、集電電極９０
７としてはアルミニウムを使用した。
【０１７７】まず、ステンレス製の帯状の基板（基板９
０１）を十分に洗浄、脱脂したのち、連続式真空蒸着装
置（不図示）を用いてＡｌとＣｒを連続蒸着し、下部電
極９０２を形成した。下部電極９０２までが形成された
帯状の基板を図１４に示す装置に、下部電極９０２の形
成された面が図中下を向くように装着し、表６に示す成
膜条件で、ｎ型半導体層９０３（ｎ−Ｓｉ層；膜厚３０
０Å）、ｉ型半導体層９０４（ｉ−Ｓｉ層；膜厚４００
０Å）、ｐ型半導体層９０５（ｐ型μｘ−Ｓｉ層；膜厚
１００Å）の順に堆積膜を連続して積層形成した。この
とき、ｉ型半導体層９０４を形成する成膜容器３０２に
おいて、バイアス電圧印加棒３１４には８０Ｖの直流バ
イアスを印加した。また、各電極３２８,３２９に印加
する直流バイアス電圧は、０Ｖから５０Ｖまで１０Ｖ刻
みで変化させ、それぞれの直流バイアスの条件ごとに太
陽電池を作成した。なお、ｎ型半導体層９０３とｐ型半
導体層９０５にそれぞれ対応する成膜容器３０１,３０
３では、直流バイアス電圧の印加を行なっていない。ｎ
型半導体層９０３、ｉ型半導体層９０４、ｐ型半導体層
９０５の成膜速度は、それぞれ２０Å／ｓ、１００Å／
ｓ、６Å／ｓであり、電極３２８,３２９に印加した直
流バイアスの値とは無関係であった。
【０１７８】
【表６】
【０１７９】そして、ｐ型半導体層９０５の上に、ＩＴ
Ｏ膜を蒸着して透明電極９０６を形成し、Ａｌを蒸着し
て集電電極９０７を形成し、さらに表面保護層（不図
示）として樹脂を塗布し、太陽電池を完成させた。この
ようにして得られた太陽電池について、ＡＭ値が１.５
であるソーラーシミュレータからの１００ｍＷ／ｃｍ2
の擬似太陽光を照射し、光電変換効率を求めた。図１６
は、ｉ型半導体層９０４形成用の成膜容器３０２におけ
る電極３２８,３２９に対する直流バイアスの値と光電
変換効率との関係を示すグラフである。
【０１８０】これらの結果から、成膜容器３０２端部に
設置した電極３２８,３２９から直流バイアスを印加し
た方が、印加しない場合に比べ、光電変換効率が向上し
た。これは、成膜容器３０２端部付近の基板３０６に不
足していた電界が補われたことで、陽イオンがその部分
の基板３０６表面に衝突しアニール効果が増加して、堆
積膜界面での膜質が向上したためと考えられる。この効
果は、直流バイアスが２０Ｖのときにほぼ最大に達し、
４０Ｖまではやや減少するものの直流バイアスを印加し
ない場合に比べ光電変換効率は高かった。これは、基板
に対する陽イオンの衝突が過剰になり、衝突による膜中
のダングリングボンドの発生のなどの構造破壊による劣
化の影響が無視できなくなるためと考えられる。４０Ｖ
を越える直流バイアスを印加するとスパークが多発し、
放電が安定しなかった。
【０１８１】また、堆積膜形成中の各成膜容器３０１〜
３０３内の不純物濃度を光イオン化質量分析計（ＵＬＶ
ＡＣ社製、ＭＳＱ−４００型）によって測定した。成膜
容器３０２の電極３２８,３２９に直流バイアスを印加
しなかった場合には、他の成膜容器から混入した原料ガ
スが１０2ｐｐｍのオーダーで検出されたのに対し、直
流バイアスを１０Ｖ以上印加した場合には、他の成膜容
器から混入した原料ガスの濃度は１０ｐｐｍのオーダー
であった。このことより、電極３２８,３２９への直流
バイアスの印加によって、成膜容器間の原料ガスの混入
を抑えられることが確かめられた。 （実験例３−２）ｉ型半導体層９０４を膜厚３０００Å
のｉ型アモルファスＳｉＣ（ｉ−ＳｉＣ）層とし、ｐ型
半導体層９０５を膜厚１００Åのｉ型微結晶ＳｉＣ（ｐ
型μｘ−ＳｉＣ）層としたこと以外は実験例３−１と同
様にして、太陽電池を作成した。作成時の成膜条件は表
７に示すとおりであり、また、ｉ型半導体層９０４に対
応する成膜容器３０２において、各電極３２８,３２９
に加える直流バイアス電圧を０Ｖから５０Ｖまで１０Ｖ
刻みで変えて太陽電池を作成したことも同様である。
【０１８２】その結果、ｎ型半導体層９０３、ｉ型半導
体層９０４、ｐ型半導体層９０５の成膜速度は、それぞ
れ１３Å／ｓ、７５Å／ｓ、４Å／ｓであり、電極１２
８,１２９に印加した直流バイアスの値とは無関係であ
った。また、実験例３−１と同様にして作成した太陽電
池の光電変換効率を測定したところ、電極３２８,３２
９に直流バイアスを印加した方が、印加しない場合に比
べ、光電変換効率が高かった。直流バイアスの値と光電
変換効率との関係も実験例３−１と同様のものであっ
て、値２０Ｖで光電変換効率が最大となり、４０Ｖに向
けて徐々に光電変換効率が低下した。
【０１８３】
【表７】
【０１８４】さらに、ＡＭ値１.５、エネルギー密度１
００ｍＷ／ｃｍ2の擬似太陽光に５００時間連続して照
射したのちの光電変換効率を測定したところ、初期値
（擬似太陽光を照射する前の値）に比べ変化は９％以内
に納まり、変化率への直流バイアス値による影響は認め
られなかった。 （実験例３−３）図１４に示す堆積膜形成装置では、巻
き出し室３２４と巻き取り室３２５の間に、３個の成膜
容器３０１〜３０３が直列に設けられているが、この３
個の成膜容器３０１〜３０３をさらに反復して設けた構
成の堆積膜形成装置（成膜容器は合計６個）を使用し、
図５２(c)に示すタンデム構成の太陽電池を作成した。
【０１８５】基板９０１としてはステンレス製の帯状基
材、下部電極５０２としてはアルミニウム引出し電極と
銀反射層の２層で構成されるものを使用した。第１のｐ
ｉｎ接合９１１において、ｎ型半導体層９０３としてｎ
型アモルファスシリコン（ｎ−Ｓｉ）層を使用し、ｉ型
半導体層９０４としてｉ型アモルファスシリコンゲルマ
ニウム（ｉ−ＳｉＧｅ）層を用い、ｐ型半導体層９０５
としてｐ型微結晶シリコン（ｐ型μｘ−Ｓｉ）層を使用
した。第２のｐｉｎ接合９１２において、ｎ型半導体層
９０３としてｎ型アモルファスシリコン（ｎ−Ｓｉ）層
を使用し、ｉ型半導体層９０４としてｉ型アモルファス
シリコン（ｉ−Ｓｉ）層を用い、ｐ型半導体層９０５と
してｐ型微結晶シリコン（ｐ型μｘ−Ｓｉ）層を使用し
た。
【０１８６】各層の成膜条件は表８に示すとおりであ
り、実験例２−１と同様の手順によって太陽電池を作成
した。第１および第２のｐｉｎ結合９１１,９１２にお
けるｉ型半導体層９０４の堆積に使用する成膜容器は、
実験例３−１における成膜容器３０２と同様にものとし
て、成膜中に直流バイアス電圧を印加するようにした。
第２のｐｉｎ接合９１２側のｉ型半導体層９０３（ｉ−
Ｓｉ層）に対しては、実験例３−１の結果より、バイア
ス印加棒３１４に印加する直流バイアスを８０Ｖとし、
各電極３２８,３２９に印加する直流バイアス電圧を２
０Ｖとした。第１のｐｉｎ接合９１１側のｉ型半導体層
９０４（ｉ−ＳｉＧｅ層）に対しては、バイアス印加棒
３１４に加える直流バイアスを９０Ｖとし、電極３２
８,３２９に印加する直流バイアスを０Ｖから５０Ｖま
で１０Ｖ刻みで変化させてそれぞれ太陽電池を作成し
た。
【０１８７】
【表８】
【０１８８】その結果、第１のｐｉｎ接合９１１につい
て、ｎ型半導体層９０３、ｉ型半導体層９０４、ｐ型半
導体層９０５の成膜速度は、それぞれ１３Å／ｓ、７５
Å／ｓ、４Å／ｓであり、第２のｐｉｎ接合９１２につ
いて、ｎ型半導体層９０３、ｉ型半導体層９０４、ｐ型
半導体層９０５の成膜速度は、それぞれ１１Å／ｓ、１
２５Å／ｓ、４Å／ｓであり、いずれも電極３２８,３
２９に印加した直流バイアスの値とは無関係であった。
また、実験例３−１と同様に光電変換効率を測定したと
ころ、第１のｐｉｎ接合側９１１のｉ型半導体層９０４
（ｉ−ＳｉＧｅ層）の堆積に際して電極３２８,３２９
に直流バイアスを印加したものの方が、印加しないもの
に比べ、光電変換効率が向上した。また、直流バイアス
の値と光電変換効率との関係についても、実験例３−１
や３−２と同様の傾向が認められた。
【０１８９】さらに、ＡＭ値１.５、エネルギー密度１
００ｍＷ／ｃｍ2の擬似太陽光に５００時間連続して照
射したのちの光電変換効率を測定したところ、初期値
（擬似太陽光を照射する前の値）に比べ変化は９％以内
に納まり、変化率への直流バイアス値による影響は認め
られなかった。 《実施例４》図１７は、本発明の一実施例の堆積膜形成
方法の実施に使用される堆積膜形成装置の構成を示す概
略断面図、図１８は図１７に示す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。
【０１９０】図１７に示す堆積膜形成装置４００は、概
ね直方体形状であって図示しない排気手段によって排気
可能な真空容器４０１と、この真空容器４０１内に設け
られた成膜容器４０２とからなる。成膜容器４０２は、
上面の全面が開口した概ね直方体形状の容器である。成
膜容器４０２の側壁および底壁は、電気絶縁性の材料か
らなる内壁４０２ａと金属からなる外壁４０２ｂとによ
る２重構造となっており、外壁４０２ｂは接地されてい
る。堆積膜の形成される長尺の帯状の基板４０４は、真
空容器４０１の図示左側すなわち搬入側の側壁に取り付
けられたガスゲート４１２を経てこの真空容器４０１内
に導入され、成膜容器４０２に対向する位置を通り、真
空容器４０１の図示右側すなわち搬出側の側壁に取り付
けられたガスゲート４１２を通って真空容器４０１の外
部に排出されるようになっている。各ガスゲート４１２
には、ゲートガスを供給するためのゲートガス供給管４
１３が接続されている。そして、基板４０４は、搬入側
のガスゲート４１２に接続された基板送り出し容器（不
図示）から、搬出側のガスゲート４１２に接続された基
板巻取り容器（不図示）に向けて、連続的に移動させら
れるようになっている。このとき真空容器４０１内にお
いて、基板４０４は、成膜容器４０２の開口面に対して
わずかの間隔を開けつつ平行に移動する。基板４０４と
成膜容器４０２の開口面との間隔を一定に保つため、基
板４０４を保持するマグネットローラ４１４が真空容器
４０１内に設けられている。
【０１９１】成膜容器４０２の側壁のうち基板４０４の
移動方向に沿って延びる側壁には、片側について２個、
合計４個のアプリケータ４０５が取り付けられている。
アプリケータ４０５は成膜容器４０２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、図示しないマイ
クロ波電源に導波管（不図示）を介して接続されてい
る。また各アプリケータ４０５の成膜容器４０２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となっている。さらに成膜容器
４０２内に原料ガスを導入するための原料ガス導入管が
設けられている。両側の側壁にそれぞれ設けられたアプ
リケータ４０５は、相互に向い合って設けられている。
そして、対向するアプリケータ４０５を結ぶようにし
て、基板４０４の表面に対して平行に延びるバイアス棒
４０６が設けられている。バイアス棒４０６は図示しな
いバイアス電圧印加手段に接続されており、成膜時に基
板４０４に対してバイアス電位を加えるためのものであ
る。
【０１９２】基板４０４をはさんで成膜容器４０２の開
口面に対向するようにして、多数の赤外線ランプヒータ
４０７と、赤外線ランプヒータ４０７からの放射熱を効
率良く基板に４０４に集中させるためのリフレクタ４１
６が設けられている。これら赤外線ランプヒータ４０７
とリフレクタ４１６とによって、成膜中の基板４０４を
加熱する基板ヒートゾーン４０９が構成される。さら
に、この基板ヒートゾーン４０９の上流側（搬入側）に
は、成膜される直前の基板４０４を予備加熱するための
プレヒートゾーン４１０が設けられている。プレヒート
ゾーン４１０の構成は基板ヒートゾーン４０９と同様で
ある。予備加熱中および成膜中の基板４０４の温度を監
視するための熱電対４１１が、基板４０４に接触するよ
うに、プレヒートゾーン４１０と基板ヒートゾーン４０
９のそれぞれに設けられている。
【０１９３】帯状の基板４０４は、成膜容器４０２に対
向しながら移動するわけであるが、成膜容器４０２の両
端部には、それぞれ成膜容器４０２の外側に向って、基
板４０４の表面に近接して対向するガード電極４０８が
設けられている。ガード電極４０８は成膜容器４０２の
外壁４０２ａと電気的に接続されており、結果として接
地電位にある。ガード電極４０８は、成膜容器４０２か
らの、放電エネルギーや生成したプラズマの漏洩を防ぐ
ためのものである。
【０１９４】次に、この堆積膜形成装置４００の動作に
ついて説明する。まず、堆積膜形成装置４００を貫通す
るように、搬入側のガスゲート４１２に接続された基板
送り出し容器（不図示）から、搬出側のガスゲート４１
２に接続された基板巻取り容器（不図示）にまで、帯状
の基板１０４を張りわたし、真空容器４０１、成膜容器
４０２内を真空に排気する。所定の真空度に到達した
ら、各ゲートガス供給管４１３からゲートガスを各ガス
ゲート４１２に供給する。ゲートガスは、主として、真
空容器４０１に取り付けられた排気管（不図示）から排
気されることになる。
【０１９５】続いて、熱電対４１１の出力を監視しなが
ら、プレヒートゾーン４１０と基板ヒートゾーンの赤外
線ランプヒーター４０７を作動させることにより、基板
４０４を所定の温度にまで加熱する。そして原料ガス供
給管（不図示）から、堆積膜の原料となる物質を含む原
料ガスを成膜容器４０２内に放出させる。また、マイク
ロ波電力を各アプリケータ４０５に印加し、バイアス電
圧を各バイアス棒４０６に印加する。さらに、基板送り
出し容器（不図示）内に設けられた基板送り出し手段
（不図示）と、基板巻取り容器（不図示）内に設けられ
た基板巻取り手段（不図示）とを作動させ、基板４０４
を基板送り出し容器から基板巻取り容器に向けて連続的
に移動させる。
【０１９６】このようにすることにより、成膜容器４０
２と基板４０４とではさまれた空間（成膜空間）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基板４０４上
に堆積膜が形成される。このとき、バイアス棒４０６に
よってバイアス電圧が印加されているので、バイアス電
流が流れることになるが、上述のように成膜容器４０２
の内壁４０２ａは電気絶縁性の材料からなるので、成膜
容器４０２にバイアス電流が流れ込むことはない。した
がって、バイアス電流はバイアス棒４０６から基板４０
４にのみ流れ込むことになる。これにより、成膜の進行
とともに成膜容器４０２の内壁に大量の堆積膜が形成さ
れたとしても、この堆積膜にはバイアス電流は流れ込ま
ないから、バイアス電流の変化は起こらないことにな
る。よって、絶えず安定して高品質の堆積膜を基板４０
４上に連続して形成することが可能となる。なお、ガー
ド電極４０８が設けられているので、成膜容器４０２か
らのマイクロ波エネルギーやプラズマの漏洩は起こらな
い。
【０１９７】次に、図１７に示した堆積膜形成装置４０
０を組み込んだ連続堆積膜形成装置４５０について、図
１８により説明する。この連続堆積膜形成装置４５０
は、ｐｉｎ接合を有する半導体素子を帯状の基板４０４
上に形成するのに適したものであり、基板送り出し容器
４５１、第１の真空容器４５２、図１７に示した堆積膜
形成装置４００、第２の真空容器４５４、基板巻取り容
器４５５を４個のガスゲート４１２によって直列に接続
した構成となっている。各ガスゲート４１２には、それ
ぞれゲートガスを供給するためのゲートガス供給管４１
３が接続されている。
【０１９８】基板送り出し容器４５１は、基板４０４を
格納して基板巻取り容器４５５に向けて送り出すための
ものであり、基板４０４が巻かれるボビン４５６が装着
されるようになっている。基板送り出し容器４５１に
は、図示しない排気手段に接続された排気管（不図示）
が取り付けられている。さらに、基板送り出し容器４５
１には、基板４０４を支持、搬送するためステアリング
ローラ４５７と、間紙ローラ４５８が設けられている。
基板４０４の損傷を防ぐため、ボビン４０６に基板４０
４を巻くとき、一般に間紙が基板４０４とともに巻き込
まれ、基板４０４の隣接する巻き層間に間紙が存在する
ようになっている。この間紙ローラ４５８は、基板４０
４をボビン４５６から巻き出したために不要となった間
紙を巻き取るためのものである。なお、ボビン４５６に
は、基板４０４を送り出すための、図示しない基板送り
出し機構が接続されている。
【０１９９】第１および第２の真空容器４５２,４５４
は、同一の構造であって、ｐ型あるいはｎ型の半導体層
を形成するためのものである。各真空容器４５２,４５
４は、図１７の堆積膜形成装置４００と同様の構成であ
るが、マイクロ波を導入するためのアプリケータ４０５
が、１対ずつしか設けられていない点で相違する。ここ
でアプリケータの対とは、成膜容器４０２の側壁に相互
に向い合って設けられている２個のアプリケータ４０５
のことを意味する。
【０２００】基板巻取り容器４０５は、堆積膜が形成さ
れた帯状の基板４０４を巻取るためのものであり、基板
送り出し容器２０１と同様の構成である。ただし基板４
０４を巻取るため、ボビン４５６には図示しない基板巻
取り機構が接続され、さらに間紙ローラ４５８はボビン
４５６巻き取られる基板４０４に対して間紙を供給する
ようになっている。
【０２０１】次に、この連続堆積膜形成装置４５０の動
作について、ｐｉｎ接合を有する半導体素子を形成する
場合を中心にして、説明する。まず、帯状の基板４０４
を基板送り出し容器４５１から基板巻取り容器４５５に
向けて張りわたす。続いて、基板送り出し容器４５１、
各真空容器４５２,４５４、堆積膜形成装置４００、基
板巻取り容器４５５を排気し、所定の真空度に到達した
ら、各ガスゲート４１２にゲートガスを供給する。
【０２０２】次に、各真空容器４５２,４５４に、ｐ型
あるいはｎ型の半導体層を形成するための原料ガスを供
給し、堆積膜形成装置４００にｉ型の半導体層を形成す
るための原料ガスを供給し、さらに各真空容器４５２,
４５４、堆積膜形成装置４００にマイクロ波電力を供給
し、基板４０４の基板送り出し容器４５１から基板巻取
り容器４５５に向けた移動を開始させることによって、
これら各真空容器４５２,４５４、堆積膜形成装置４０
０においてプラズマが生起し、基板４０４の上に堆積膜
が形成する。基板４０４は、第１の真空容器４５２、堆
積膜形成装置４００、第２の真空容器４５４と連続的に
移動しているので、基板４０４の上にｐｉｎ接合を有す
る半導体素子が形成されることになる。
【０２０３】次に、本実施例についての実験結果につい
て説明する。 （実験例４−１）図１７に示した堆積膜形成装置４００
を用い、搬入側のガスゲート４１２、搬出側のガスゲー
ト４１２に、それぞれ基板送り出し容器（不図示）、基
板巻取り容器（不図示）を接続した。この基板送り出し
容器と基板巻取り容器には、帯状の基板４０４を繰り出
す基板送り出し機構（不図示）と、基板１０４を巻取る
基板巻取り機構（不図示）が、それぞれ設けられてい
る。
【０２０４】まず、ステンレス(SUS304BA)からなる基板
４０４（幅４０cm×長さ２００m×厚さ０.１２５mm）を
十分に脱脂、洗浄し、基板送り出し容器にこの基板４０
４を巻いたボビン（不図示）を装着し、基板４０４を、
搬入側のガスゲート４１２、真空容器４０１および搬出
側のガスゲート４１２を介し、基板巻取り容器まで通
し、基板４０４がたるまないように張力調整を行なっ
た。そして、基板送り出し容器（不図示）、真空容器４
０１、成膜容器４０２、基板巻取り容器（不図示）のそ
れぞれを、不図示のメカニカルブースターポンプ／ロー
タリーポンプで荒引きし、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排気した。その
のち、各赤外線ランプヒーター４０７を点灯させ、各熱
電対４１１の出力を監視しつつ、基板４０４の表面温度
が３００℃になるように温度制御を行ない、加熱、脱ガ
スを行なった。
【０２０５】十分に脱ガスが行なわれたところで、表９
に示す条件により、不図示の油拡散ポンプ（不図示）を
作動させながら、原料ガス導入管（不図示）から堆積膜
形成用の原料ガスを成膜容器内に導入した。同時に、各
ゲートガス供給管４１３より、各ガスゲート４１２に、
ゲートガスとして、それぞれ流量が３００sccmのＨ2ガ
スを供給し、このゲートガスを、真空容器４０１に直接
接続された排気管（不図示）と基板送り出し容器（不図
示）と基板巻取り容器（不図示）とを介して、排気する
ようにした。この状態で、成膜容器４０２内の圧力をそ
れぞれ８mTorrに保持するようにした。
【０２０６】
【表９】 成膜容器４０２内の圧力が安定したところで、各アプリ
ケータ４０５を介して、不図示のマイクロ波電源より、
周波数２.４５GHzのマイクロ波を成膜容器４０２内に導
入した。この結果、成膜空間内でマイクロ波グロー放電
が生起し、プラズマが発生したが、各ガード電極４０８
の部分からのマイクロ波およびプラズマの漏洩は認めら
れなかった。また、成膜容器４０２内においてマイクロ
波グロー放電の発生する領域の大きさは、入射されるマ
イクロ波の電力あるいは原料ガスの種類、流量によって
変化するので、この領域の大きさを目視によって観察
し、基板１０４の移動方向の長さとしてこの領域の大き
さを求めた。その結果を表９の成膜領域の長さの欄に示
した。
【０２０７】次に、基板送り出し容器（不図示）から基
板巻取り容器（不図示）の方向に向け、すなわち図１７
の図示矢印方向に、基板４０４の移動を開始した。この
ときの移動速度は、１００cm/minであった。１０分間に
わたり、基板４０４を連続的に移動させつつ、基板４０
４の上に、ｉ型のａ−ＳｉＧｅ:Ｈからなる堆積膜の形
成を行なった。なお、基板４０４は、長さ２００ｍと長
尺であるので、この実験例４−１を実施した後、帯状の
基板４０４を堆積膜形成装置４００に装着したまま、後
述の各実験例４−２〜４−４を連続して実施し、同一の
基板４０４の上に各実験例４−１〜４−４で形成された
堆積膜が、基板４０４上にその移動方向に対し、順次出
現するようにした。実験例４−１〜４−４に関する全て
の堆積膜の形成が終了したら、基板４０４を冷却させて
堆積膜形成装置４００から取り出した。
【０２０８】この実験例４−１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、基板４０４の幅方向お
よび長手方法に関し、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。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。
【０２０９】（実験例４−２）上述の実験例４−１によ
る堆積膜の形成が終ったら、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４０２
を５×１０-6Torrまで排気した。続いて、実験例４−１
と同様に、ゲートガスを供給し、表１０に示す条件で、
基板４０４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、基板４０４の移動速度
を９５cm/minとした。また、成膜容器４０２の内圧は、
堆積膜の形成中、１４mTorrに保持するようにした。
【０２１０】
【表１０】 実験例４−１と同様に、実験例４−１〜４−４について
の堆積膜の形成がすべて終了した後、この実験例４−２
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％以内に収まっており、堆積膜の
形成速度は平均８０Å/secと算出された。堆積膜中の全
水素を定量したところ、１４±２原子％であった。
【０２１１】（実験例４−３）上述の各実験例４−１、
４−２による堆積膜の形成が終ったら、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４０２を５×１０ -6Torrまで排気した。続いて、実
験例４−１と同様に、ゲートガスを供給し、表１１に示
す条件で、基板４０４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、基板４０４の移動速度を９５cm/minとした。また、
堆積膜の形成中、成膜容器４０２の内圧を４mTorrに保
持するようにした。
【０２１２】
【表１１】 実験例４−１と同様に、実験例４−１〜４−４について
の堆積膜の形成がすべて終了した後、この実験例４−３
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％以内に収まっており、堆積膜の
形成速度は平均１１０Å/secと算出された。堆積膜中の
全水素を定量したところ、１８±２原子％であった。
【０２１３】（実験例４−４）上述の各実験例４−１〜
４−３による堆積膜の形成が終ったら、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４０２を５×１０ -6Torrまで排気した。続いて、実
験例４−１と同様に、ゲートガスを供給し、表１２に示
す条件で、基板４０４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、基板４０
４の移動速度を９５cm/minとした。また、堆積膜の形成
中、成膜容器４０２の内圧を７mTorrに保持するように
した。
【０２１４】
【表１２】 実験例４−１と同様に、実験例４−１〜４−４について
の堆積膜の形成がすべて終了した後、この実験例４−４
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％以内に収まっており、堆積膜の
形成速度は平均９５Å/secと算出された。堆積膜中の全
水素を定量したところ、１５±２原子％であった。
【０２１５】《実施例５》次に、本発明の５番目の実施
例について説明する。図１９に示す堆積膜形成装置５０
０は、概ね直方体形状であって金属製の真空容器５０１
と、この真空容器５０１内に設けられた第１、第２の成
膜容器５０２,５０３とからなる。第１の成膜容器５０
２は、上面の全面が開口した概ね直方体形状の容器であ
って、側壁および底壁が、電気絶縁性の材料からなる内
壁５４６と金属からなる外壁５４５による２重構造とな
っており、外壁５４５は接地されている。第２の成膜容
器５０３も、同様の形状であって、電気絶縁性の内壁５
４８と金属からなり接地された外壁５４７との２重構造
になっている。堆積膜が形成される長尺の帯状の基板５
０４は、真空容器５０１の図示左側すなわち搬入側の側
壁に取り付けられたガスゲート５２９を経てこの真空容
器５０１内に導入され、第１および第２の成膜容器５０
２,５０３のそれぞれについて開口面に対し近接しつつ
対向し、真空容器５０１の図示右側すなわち搬出側の側
壁に取り付けられたガスゲート５３０を通って真空容器
５０１の外部に排出されるようになっている。各ガスゲ
ート５２９,５３０には、それぞれゲートガスを供給す
るためのゲートガス供給管５３５,５３６が接続されて
いる。基板５０４は、搬入側のガスゲート５２９に接続
された基板送り出し容器（不図示）から、搬出側のガス
ゲート５３０に接続された基板巻取り容器（不図示）に
向けて、連続的に移動させられるようになっている。ま
た、真空容器５０１には、この真空容器５０１を直接排
気するための排気管５３９が取り付けられ、この排気管
５３９は、真空ポンプなどの図示しない排気手段に接続
されている。
【０２１６】第１の成膜容器５０２には、この第１の成
膜容器５０２に対向しながら通過する基板５０４に対向
するように、第１、第２のアプリケータ５０５,５０６
が、基板５０４の移動方向に沿って並ぶように、取り付
けられている。各アプリケータ５０５,５０６は、第１
の成膜容器５０２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、図示しないマイクロ波電源に一端が
接続された導波管５１１,５１２の他端が、それぞれ接
続されている。各アプリケータ５０５,５０６の第１の
成膜容器５０２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５０８,
５０９となっている。さらに第１の成膜容器５０２内に
は、基板５０４の表面と平行にかつ基板５０４の移動方
向に対して垂直に延びる複数のバイアス棒５４３が設け
られている。このバイアス棒５４３は、成膜中の基板５
０４にバイアス電位を印加するためのものであって、図
示しないバイアス電源印加手段に接続されている。
【０２１７】また、第１の成膜容器５０２の搬出側すな
わち図示右側の側壁には、原料ガスを放出する第１のガ
ス放出器５１４が取り付けられ、搬入側すなわち図示左
側の側壁には、排気管５１６が第１のガス放出器５１５
に対向するように取り付けられている。第１のガス放出
器５１４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（不図示）が設けられている。第１のガス放
出器５１４は、ガスボンベなどの図示しない原料ガス供
給源に接続されたガス供給管５３１の一端が取り付けら
れている。一方、排気管５１６は、接続管５１８を介し
て、真空ポンプなどの図示しない排気手段に接続されて
いる。排気管５１６の第１の成膜容器５０２への取り付
け部には、排気流量の調整と、マイクロ波エネルギーの
漏洩の防止とを行なうための金網５２０が取り付けられ
ている。
【０２１８】第１の成膜容器５０２の、基板５０４をは
さんで第１、第２のアプリケータ５０５,５０６の反対
側にくる部分には、多数の赤外線ランプヒーター５２４
と、これらの赤外線ランプヒーター５２４からの放射熱
を効率よく基板５０４に集中させるためのランプハウス
５２２が設けられている。また、赤外線ランプヒーター
５２４で加熱された基板５０４の温度を監視するための
熱電対５３７が、この基板５０４に接触するように、設
けられている。
【０２１９】第２の成膜容器５０３は、第１の成膜容器
５０２とほぼ同様の構成であり、基板５０４に対向する
ように、第３のアプリケータ５０７が取り付けられてい
る。第３のアプリケータ５０７には、図示しないマイク
ロ波電源に接続された導波管５１３が接続され、また第
３のアプリケータ５０７の第２の成膜容器５０３への取
り付け部分はマイクロ波導入窓５１０となっている。さ
らに、図示しないバイアス電圧印加手段に接続された複
数のバイアス棒５４４が、第２の成膜容器５０３内に設
けられている。
【０２２０】第２の成膜容器５０３の搬入側の側壁に
は、第２のガス放出器５１５が取り付けられ、第２のガ
ス放出器５１５は、図示しない原料ガス供給源と原料ガ
ス供給管５３２によって接続されている。また、第２の
成膜容器５０３の搬出側の側壁には、第２のガス放出器
５１５に対向するように、排気管５１７が取り付けら
れ、この排気管５１７は、接続管５１９を介して、図示
しない排気手段に接続されている。排気管５１７の第２
の成膜容器５０３への取り付け部には、金網５２１が設
けられている。さらに、第２の成膜容器５０３には、第
１の成膜容器５０２と同様に、赤外線ランプヒーター５
２５とランプハウス５２３と熱電対５３８とが設けられ
ている。
【０２２１】基板５０４は、まず第１の成膜容器５０２
にその搬入側（図示左側）から接近し、第１の成膜容器
５０２の開口面上を通過し、その搬出側（図示右側）か
ら遠ざかり、続いて第２の成膜容器５０３にその搬入側
から接近し、第２の成膜容器５０３の開口面上を通過
し、そしてその搬出側から遠ざかるようになっている。
第１の成膜容器５０２の搬入側の側壁、第２の成膜容器
５０３の排出側の側壁には、それぞれガード電極５２
６,５２７が設けられている。また、第１の成膜容器５
０２の搬出側と第２の成膜容器５０３の搬入側とは隣接
しているので、これら相互を連結するようにガード電極
５２８が設けられている。これら各ガード電極５２６〜
５２８は、各成膜容器５０２,５０３の外側に向かっ
て、帯状の基板５０４の表側の面に（各アプリケータ５
０５〜５０７に対向する側の面）近接し対向して設けら
れ、かつ図示しない接地手段により接地されている。こ
れら各ガード電極５２６〜５２８は、各成膜容器５０
２,５０３からの、放電エネルギーや生成したプラズマ
の漏洩を防止するためのものである。
【０２２２】次に、この堆積膜形成装置５００の動作に
ついて説明する。まず、堆積膜形成装置５００を貫通す
るように、搬入側のガスゲート５２９に接続された基板
送り出し容器（不図示）から、搬出側のガスゲート５３
０に接続された基板巻取り容器（不図示）にまで、帯状
の基板５０４を張りわたし、各排気管５１６,５１８,５
３９を通じて、真空容器５０１、各成膜容器５０２,５
０３内を真空に排気する。所定の真空度に到達したら、
各ゲートガス供給管５３５,５３６からゲートガスを各
ガスゲート５２９,５３０に供給する。ゲートガスは、
主として、真空容器５０１に取り付けられた排気管５３
９から排気されることになる。
【０２２３】続いて、熱電対５３７の出力を監視しなが
ら、赤外線ランプヒーター５２４を作動させることによ
り、基板５０４を所定の温度にまで加熱する。そして、
各原料ガス供給管５３１,５３２から第１、第２のガス
放出器５１４,５１５のそれぞれに原料ガスを供給し、
原料ガスを各成膜容器５０２,５０３内に放出させる。
各ガス放出器５１４,５１５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複数種類含有して
いる。また、各導波管５１１〜５１３を介してマイクロ
波電力を各アプリケータ５０５〜５０７に印加する。ま
た、各バイアス棒５４３,５４４には、バイアス電位を
印加する。
【０２２４】さらに、基板送り出し容器（不図示）内に
設けられた基板送り出し手段（不図示）と、基板巻取り
容器（不図示）内に設けられた基板巻取り手段（不図
示）とを作動させ、基板５０４を基板送り出し容器から
基板巻取り容器に向けて連続的に移動させる。このよう
にすることにより、第１の成膜容器５０２と基板５０４
とではさまれた空間（第１の成膜空間５３３）におい
て、原料ガスが第１のガス放出器５１４から排気管５１
６に向けて流れ、すなわち基板５０４の移動方向と逆方
向に流れる。さらに第１、第２のアプリケータ５０５,
５０６にマイクロ波電力が印加されているので、第１の
成膜空間５３３内において、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
解されて基板５０４上に堆積膜が形成される。このと
き、原料ガスが基板５０４の移動方向とは逆方向に流れ
るので、基板５０４の移動方向の位置によって堆積膜の
形成条件が異なることになり、かつ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いるので、連続的に
移動している基板５０４上に形成される堆積膜には、膜
厚方向に組成の分布が生じることになる。このとき、バ
イアス棒５４３によってバイアス電圧が印加されている
ので、バイアス電流が流れることになるが、上述のよう
に成膜容器５０２の内壁５４６は電気絶縁性の材料から
なるので、成膜容器５０２にバイアス電流が流れ込むこ
とはない。したがって、バイアス電流はバイアス棒５４
３から基板５０４にのみ流れ込むことになる。これによ
り、成膜の進行とともに成膜容器５０２の内壁に大量の
堆積膜が形成されたとしても、この堆積膜にはバイアス
電流は流れ込まないから、バイアス電流の変化は起こら
ないことになる。よって、絶えず安定して高品質の堆積
膜を基板５０４上に連続して形成することが可能とな
る。
【０２２５】第１、第２のアプリケータ５０５,５０６
に印加するマイクロ波の電力をそれぞれ制御することに
より、より効果的に堆積膜の膜厚方向の組成分布を形成
することができる。ガード電極５２６,５２８が設けら
れているので、第１の成膜容器５０２からのマイクロ波
エネルギーやプラズマの漏洩は起こらない。第２の成膜
容器５０３についても、第１の成膜容器５０２と同様
に、第２のガス放出器５１５に原料ガスを供給し、第３
のアプリケータ５０７にマイクロ波電力を印加し、バイ
アス棒５４４にバイアス電圧を印加することにより、基
板５０４と第３のアプリケータ５０７とにはさまれた空
間（第２の成膜空間５３４）でプラズマが発生し、基板
５０４上に堆積膜が形成される。この場合も、第２の成
膜容器５０３の内壁に大量の堆積膜が形成されたとして
も、バイアス電流は安定しており、堆積膜の品質が低下
することはない。この堆積膜においても、膜厚方向に組
成の分布が生じている。
【０２２６】基板５０４は、第１の成膜容器５０２から
第２の成膜容器５０３に向けて連続的に移動しているか
ら、第１の成膜容器５０２で形成された堆積膜の上に、
第２の成膜容器５０３で形成される堆積膜が積層される
ことになる。堆積膜の各成膜容器５０２,５０３で形成
された部分は、それぞれ膜厚方向に組成の分布が生じて
いるので、堆積膜全体としてみたときも、膜厚方向に組
成の分布が生じていることになる。
【０２２７】次に、図１９に示した堆積膜形成装置５０
０を組み込んだ連続堆積膜形成装置５５０について、図
２０により説明する。この連続堆積膜形成装置５５０
は、ｐｉｎ接合を有する半導体素子を帯状の基板５０４
上に形成するのに適したものであり、基板送り出し容器
５５１、第１の不純物形成用真空容器５５２、堆積膜形
成装置５００、第２の不純物形成用真空容器５５３、基
板巻取り容器５５４を４個のガスゲート５６１,５２９,
５３０,５６２によって直列に接続した構成となってい
る。各ガスゲート５６１,５２９,５３０,５６２には、
それぞれゲートガスを供給するためのゲートガス供給管
５６３,５３５,５３６,５６４がそれぞれ接続されてい
る。
【０２２８】基板送り出し容器５５１は、帯状の基板５
０４を格納して基板巻取り容器５５４に向けて送り出す
ためのものであり、基板５０４が巻かれるボビン５７１
が装着されるようになっている。また、基板送り出し容
器５５１には、図示しない排気手段に接続された排気管
５７２が取り付けられ、この排気管５７２の途中には、
基板送り出し容器５５１内の圧力を制御するためのスロ
ットルバルブ５７３が設けられている。さらに、基板送
り出し容器５５２には、圧力計５７４、基板５０４を加
熱するためのヒーター５７５、基板５０４を支持、搬送
するため搬送ローラ５７６が設けられている。なお、ボ
ビン５７１には、基板５０４を送り出すための、図示し
ない基板送り出し機構が接続されている。
【０２２９】第１、第２の不純物層形成用真空容器５５
２,５５３は、同一の構造であって、ｐ型あるいはｎ型
の半導体層を形成するためのものである。各不純物層形
成用真空容器５５２,５５３には、図示しない排気手段
に接続された排気管５８０が取り付けられ、この排気管
５８０の途中には、不純物層形成用真空容器５５２,５
５３の内圧を制御するためのスロットルバルブ５８１が
設けられている。基板５０４は、２本の搬送ローラ５８
２で支持され、さらにその横幅方向の端部が支持リング
５８３に支持されることにより、不純物層形成用真空容
器５５２,５５３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ようになっている。そして、この
円筒状の空間の中心部には、原料ガス導入管５８４が設
けられ、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５８５が設けられている。このアプリケータ５８５
は、図示しないマイクロ波電源に接続されている。さら
に基板５０４を加熱するためのヒーター５８６が、各不
純物層形成用真空容器５５２,５５３内に設けられてい
る。
【０２３０】基板巻取り容器５５４は、堆積膜が形成さ
れた基板５０４を巻取るためのものであり、基板送り出
し容器５５１と同様の構成である。ただし基板５０４を
巻取るため、ボビン５７１には、図示しない基板巻取り
機構が接続されるようになっている。次に、この連続堆
積膜形成装置５５０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中心にして、説明する。
【０２３１】まず、基板５０４を基板送り出し容器５５
１から基板巻取り容器５５４に向けて張りわたす。続い
て、基板送り出し容器５５１、各不純物形成用真空容器
５５２,５５３、堆積膜形成装置５００、基板巻取り容
器５５４を排気し、所定の真空度に到達したら、各ガス
ゲート５６１,５２９,５３０,５６２にゲートガスを供
給する。
【０２３２】次に、各不純物層形成用真空容器５５２,
５５３に、ｐ型あるいはｎ型の半導体層を形成するため
の原料ガスを供給し、堆積膜形成装置５００にｉ型の半
導体層を形成するための原料ガスを供給し、さらに各不
純物層形成用真空容器５５２,５５３、堆積膜形成装置
５００にマイクロ波電力を供給し、基板５０４の基板送
り出し容器５５１から基板巻取り容器５５４に向けた移
動を開始させることによって、これら各不純物層形成用
真空容器５５２,５５３、堆積膜形成装置５００におい
てプラズマが生起し、基板５０４の上に堆積膜が形成す
る。当然のことであるが、堆積膜形成装置５００につい
ては、バイアス電圧も供給する。基板５０４は、第１の
不純物層形成用真空容器５５２、堆積膜形成装置５０
０、第２の不純物層形成用真空容器５５３と連続的に移
動しているので、基板５０４の上にｐｉｎ接合を有する
半導体素子が形成されることになる。このとき、堆積膜
形成装置５００では、上述のように堆積膜の膜厚方向に
組成の分布を持たせることができるので、形成された半
導体素子においては、ｉ型の半導体層の膜厚方向に、例
えば、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。
【０２３３】次に、本実施例についての実験結果につい
て説明する。 （実験例５−１）図１９に示した堆積膜形成装置５００
を用い、搬入側のガスゲート５２９、搬出側のガスゲー
ト５３０に、それぞれ基板送り出し容器（不図示）、基
板巻取り容器（不図示）を接続した。この基板送り出し
容器と基板巻取り容器には、基板５０４を繰り出す基板
送り出し機構（不図示）と、基板５０４を巻取る基板巻
取り機構（不図示）が、それぞれ設けられている。
【０２３４】まず、ステンレス(SUS304BA)からなる基板
５０４（幅４０cm×長さ２００m×厚さ０.１２５mm）を
十分に脱脂、洗浄し、基板送り出し容器にこの基板５０
４を巻いたボビン（不図示）を装着し、基板５０４を、
搬入側のガスゲート５２９、第１、第２の成膜容器５０
２,５０３および搬出側のガスゲート５３０を介し、基
板巻取り容器まで通し、基板５０４がたるまないように
張力調整を行なった。そして、基板送り出し容器（不図
示）、真空容器５０１、各成膜容器５０２,５０３、基
板巻取り容器（不図示）のそれぞれを、不図示のメカニ
カルブースターポンプ／ロータリーポンプで荒引きし、
油拡散ポンプ（不図示）によって５×１０-6Torr以下の
高真空にまで排気した。そののち、各赤外線ランプヒー
ター５２４,５２５を点灯させ、各熱電対５３６,５３７
の出力を監視しつつ、基板５０４の表面温度が３００℃
になるように温度制御を行ない、加熱、脱ガスを行なっ
た。
【０２３５】十分に脱ガスが行なわれたところで、表１
３に示す条件により、各排気管５１６,５１７に接続さ
れた油拡散ポンプ（不図示）を作動させながら、各ガス
放出器５１４,５１５から堆積膜形成用の原料ガスを各
成膜容器５０２,５０３内に導入した。同時に、各ゲー
トガス供給管５３５,５３６より、各ガスゲート５２９,
５３０に、ゲートガスとして、それぞれ流量が３００sc
cmのＨ2ガスを供給し、このゲートガスを、真空容器５
０１に直接接続された排気管５３８と基板送り出し容器
（不図示）と基板巻取り容器（不図示）とを介して、排
気するようにした。この状態で、第１、第２の成膜容器
５０２,５０３内の圧力をそれぞれ８mTorr,６mTorrに保
持するようにした。
【０２３６】
【表１３】 各成膜容器５０２,５０３内の圧力が安定したところ
で、各導波管５１１〜５１３、各アプリケータ５０５〜
５０７を介して、不図示のマイクロ波電源より、周波数
２.４５GHzのマイクロ波を各成膜容器５０２,５０３内
に導入した。この結果、各成膜空間５３３,５３４内で
マイクロ波グロー放電が生起し、プラズマが発生した
が、各ガード電極５２６〜５２８の部分からの、マイク
ロ波およびプラズマの漏洩は認められなかった。また、
各成膜容器５０２,５０３内においてマイクロ波グロー
放電の発生する領域の大きさは、入射されるマイクロ波
の電力あるいは原料ガスの種類、流量によって変化する
ので、この領域の大きさを目視によって観察し、基板５
０４の移動方向の長さとしてこの領域の大きさを求め
た。その結果を表１３の成膜領域の長さの欄に示した。
【０２３７】次に、基板送り出し容器（不図示）から基
板巻取り容器（不図示）の方向に向け、すなわち図１９
の図示矢印方向に、基板５０４の移動を開始した。この
ときの移動速度は、１００cm/minであった。１０分間に
わたり、基板５０４を連続的に移動させつつ、帯状の基
板５０４の上に、ｉ型のａ−ＳｉＧｅ:Ｈからなる堆積
膜の形成を行なった。
【０２３８】なお、基板５０４は、長さ２００ｍと長尺
であるので、この実験例５−１を実施した後、基板５０
４を堆積膜形成装置５００に装着したまま、後述の各実
験例５−２〜５−４を連続して実施し、同一の帯状の基
板５０４の上に各実験例５−１〜５−４で形成された堆
積膜が、基板５０４上にその移動方向に対し、順次出現
するようにした。実験例５−１〜５−４に関する全ての
堆積膜の形成が終了したら、基板５０４を冷却させて堆
積膜形成装置５００から取り出した。
【０２３９】この実験例５−１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、基板５０４の幅方向お
よび長手方法に関し、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。次に、基板５０４の、この実
験例５−１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ヶ所を選んで切りだし、２
次イオン質量分析計（ＳＩＭＳ）（ＣＡＭＥＣＡ社製、
ｉｍｆ−３型）を用い、深さ方向の元素分布を測定し
た。その結果、図２１に示した深さ方向分布が得られ、
図５３(d)に示した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（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。なお、図２１において、横軸は時間で表さ
れているが、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。
【０２４０】（実験例５−２）上述の実験例５−１によ
る堆積膜の形成が終ったら、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、第２の成
膜容器５０２,５０３をそれぞれ５×１０-6Torrまで排
気した。続いて、実験例５−１と同様に、ゲートガスを
供給し、表１４に示す条件で、基板５０４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、基板５０４の移動速度を９５cm/minとした。ま
た、第１、第２の成膜容器５０２,５０３の内圧は、堆
積膜の形成中、それぞれ１４mTorrおよび１２mTorrに保
持するようにした。
【０２４１】
【表１４】 実験例５−１と同様に、実験例５−１〜５−４について
の堆積膜の形成がすべて終了した後、この実験例５−２
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％以内に収まっており、また、堆
積膜の形成速度は平均８０Å/secであると算出された。
【０２４２】次に、実験例５−１と同様に、この実験例
５−２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ヶ所を選んで切りだし、深さ方向
の元素分布を測定した。その結果、図２２に示した深さ
方向分布が得られ、図５３(c)に示したのと同様のバン
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、堆積膜中の全水素を定量したところ、１４±２原
子％であった。
【０２４３】（実験例５−３）上述の各実験例５−１、
５−２による堆積膜の形成が終ったら、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、第２の成膜容器５０２,５０３をそれぞれ５×１０
-6Torrまで排気した。続いて、実験例５−１と同様に、
ゲートガスを供給し、表１５に示す条件で、基板５０４
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、基板５０４の移動速
度を９５cm/minとした。また、堆積膜の形成中、第１、
第２の成膜容器５０２,５０３の内圧をそれぞれ４mTorr
および５mTorrに保持するようにした。
【０２４４】
【表１５】 実験例５−１と同様に、実験例５−１〜５−４について
の堆積膜の形成がすべて終了した後、この実験例５−３
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％以内に収まっており、また、堆
積膜の形成速度は平均１１０Å/secであると算出され
た。
【０２４５】次に、実験例５−１と同様に、この実験例
５−３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ヶ所を選んで切りだし、深さ方向の
元素分布を測定した。その結果、図２３に示した深さ方
向分布が得られ、図５４(b)に示したのと同様のフェル
ミレベルプロファイル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。
【０２４６】（実験例５−４）上述の各実験例５−１〜
５−３による堆積膜の形成が終ったら、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、第２の成膜容器５０２,５０３をそれぞれ５×１０
-6Torrまで排気した。続いて、実験例５−１と同様に、
ゲートガスを供給し、表１６に示す条件で、基板５０４
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、基板５０４の移動速度を９５cm
/minとした。また、堆積膜の形成中、第１、第２の成膜
容器５０２,５０３の内圧をそれぞれ７mTorrおよび９mT
orrに保持するようにした。
【０２４７】
【表１６】 実験例５−１と同様に、実験例５−１〜５−４について
の堆積膜の形成がすべて終了した後、この実験例５−４
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％以内に収まっており、また、堆
積膜の形成速度は平均９５Å/secであると算出された。
【０２４８】次に、実験例５−１と同様に、この実験例
５−４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ヶ所を選んで切りだし、深さ方
向の元素分布を測定した。その結果、図２４に示した深
さ方向分布が得られ、図５３(b)に示したのと同様のバ
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、堆積膜中の全水素を定量したところ、１５±
２原子％であった。
【０２４９】（実験例５−５）図２０に示す連続堆積膜
形成装置５５０を用い、図５２(a)に示した層構成のア
モルファスシリコン系太陽電池を作製した。このアモル
ファスシリコン太陽電池は、単一のｐｉｎ接合を有し、
ｉ型半導体層９０４におけるバンドギャッププロファイ
ルは図５３(d)に示したものとなっている。
【０２５０】まず、上述の実験例５−１で使用したのと
同様の、ＳＵＳ４３０ＢＡからなる基板５０４を、不図
示の連続スパッタ装置に装着し、Ａｇ電極（Ａｇ純度：
９９.９９％）をターゲットとして、基板５０４の上に
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、基板５０４の上に下部電極９０２
を形成した。すなわち帯状の基板５０４がアモルファス
太陽電池の基板９０１となっている。
【０２５１】下部電極９０２の形成された基板５０４
を、基板送り出し容器５５１に装着し、第１の不純物層
形成用真空容器５５２、堆積膜形成装置５００、第２の
不純物層形成用真空容器５５３を介し、基板巻取り容器
５５４まで通した。そして、基板５０４がたるまないよ
うに、基板５０４の張力を調整し、実験例５−１同様
に、各不純物層形成用真空容器５５２,５５３、堆積膜
形成装置５００、基板送り出し容器５５１、基板巻取り
容器５５４を５×１０-6Torrまで排気した。
【０２５２】続いて、基板５０４を真空送り出し容器５
５１から真空巻取り容器５５４に向けて連続的に移動さ
せながら、この基板５０４の上に、第１の不純物層形成
用真空容器５５２でｎ型半導体層９０３を、堆積膜形成
装置５００でｉ型半導体層９０４を、第２の不純物層形
成用真空容器５５３でｐ型半導体層９０５を順次形成す
るようにした。ｎ型半導体層９０３とｐ型半導体層９０
５の形成の条件は、表１７に示すとおりであり、ｉ型半
導体層８０４の形成条件は、実験例５−１においてｉ型
ａ−ＳｉＧｅ:Ｈからなる堆積層を形成する場合と同じ
にした。各半導体層９０３〜９０５の形成は、それぞれ
の不純物層形成用真空容器５５２、５５３の内部と堆積
膜形成装置５００の内部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ら、帯状の
基板５０４を移動速度９５cm/minで移動させることによ
り行なった。なお、各不純物層形成用真空容器５５２,
５５３内において、マイクロ波グロー放電が発生してい
る領域の、帯状の基板５０４の移動方向の長さを表１７
の成膜領域の長さの欄に示した。
【０２５３】
【表１７】 基板５０４の全長（２００ｍ）のすべてにわたって、各
半導体層９０３〜９０５が形成されたら、帯状の基板５
０４を冷却させてから連続堆積膜形成装置５５０から取
り出し、ｐ型半導体層９０５の上に、さらに、透明電極
９０６と集電電極９０７とを形成し、帯状の太陽電池を
完成させた。
【０２５４】次に、連続モジュール化装置（不図示）を
用いて、作製した太陽電池を、大きさが３６ｃｍ×２２
ｃｍの多数の太陽電池モジュールに加工した。作製した
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
行なったところ、光電変換効率で７.８％以上が得ら
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、作製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
試験を行なったところ、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たか
った。さらに、上述のＡＭ値が１.５でエネルギー密度
１００mw/cm2の疑似太陽光に連続して５００時間照射し
たのちにおいても、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。
【０２５５】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作製することが
できた。 （実験例５−６）実験例５−５においては、ｉ型半導体
層９０４として、ａ−ＳｉＧｅ:Ｈ堆積膜を用いたが、
ここではａ−ＳｉＧｅ:Ｈのかわりにａ−ＳｉＣ:Ｈを用
いて太陽電池を作製し、太陽電池モジュールに加工し
た。このｉ型半導体層９０４を実験例５−２と同様の条
件で堆積させる以外は実験例５−５と同様にした。な
お、このｉ型半導体層９０４は、図５３(c)に示すよう
なバンドギャッププロファイルとなっている。
【０２５６】そして、作製した太陽電池モジュールにつ
いて、実験例５−５と同様の特性の評価を行なったとこ
ろ、光電変換効率で７.２％以上が得られ、さらに各太
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
を作製することができた。
【０２５７】（実験例５−７）実験例５−５において
は、ｉ型半導体層９０４として、ａ−ＳｉＧｅ:Ｈ堆積
膜を用いたが、ここではａ−ＳｉＧｅ:Ｈのかわりにａ
−Ｓｉ:Ｈを用いて太陽電池を作製し、太陽電池モジュ
ールに加工した。このｉ型半導体層９０４を実験例５−
３と同様の条件で堆積させる以外は実験例５−５と同様
にした。なお、このｉ型半導体層９０４は、図５４(b)
に示すようなフェルミレベルプロファイルとなってい
る。
【０２５８】そして、作製した太陽電池モジュールにつ
いて、実験例５−５と同様の特性の評価を行なったとこ
ろ、光電変換効率で８.４％以上が得られ、さらに各太
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
を作製することができた。
【０２５９】（実験例５−８）図５２(c)に示す、２組
のｐｉｎ接合を積層した構成のアモルファスシリコン系
太陽電池を作製し、太陽電池モジュールに加工した。作
製にあたっては、２組のｐｉｎ接合を形成できるよう
に、図２０に示す連続堆積膜形成装置５５０の第２の不
純物層形成用真空容器５５３と基板巻取り容器５５４と
の間に、この連続堆積膜形成装置５５０の第１の不純物
層形成用真空容器５５２、堆積膜形成装置５００、第２
の不純物層形成用真空容器５５３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。
【０２６０】基板５０４としては、実験例５−１で使用
したのと同様のものを使用し、２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９１１
は、上述の実験例５−５でのｐｉｎ接合と同じ条件で形
成し、光の入射側に近い方の第２のｐｉｎ接合９１２
は、実験例５−７のｐｉｎ接合と同じ条件で形成した。
第１、第２のｐｉｎ接合９１１,９１２の形成後、実験
例５−５と同様の工程により、太陽電池モジュールとし
た。
【０２６１】作製した太陽電池モジュールについて、実
験例５−５と同様の特性の評価を行なったところ、光電
変換効率で１１.０％以上が得られ、さらに各太陽電池
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
のちの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作製することができ
た。
【０２６２】（実験例５−９）図５２(c)に示す、２組
のｐｉｎ接合を積層した構成のアモルファスシリコン系
太陽電池を作製し、太陽電池モジュールに加工した。作
製にあたっては、第１のｐｉｎ接合９１１を上述の実験
例５−７でのｐｉｎ接合と同じ条件で形成し、第２のｐ
ｉｎ接合９１２をは実験例５−６のｐｉｎ接合と同じ条
件で形成したこと以外は、実験例５−８と同様にした。
【０２６３】作製した太陽電池モジュールについて、実
験例５−５と同様の特性の評価を行なったところ、光電
変換効率で１０.５％以上が得られ、さらに各太陽電池
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
のちの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作製することができ
た。
【０２６４】（実験例５−１０）図５２(d)に示す、３
組のｐｉｎ接合を積層した構成のアモルファスシリコン
系太陽電池を作製し、太陽電池モジュールに加工した。
作製にあたっては、３組のｐｉｎ接合を形成できるよう
に、図２０に示す連続堆積膜形成装置５５０の第２の不
純物層形成用真空容器５５３と基板巻取り容器５５４と
の間に、この連続堆積膜形成装置５５０の第１の不純物
層形成用真空容器５５２、堆積膜形成装置５００、第２
の不純物層形成用真空容器５５３、第１の不純物層形成
用真空容器５５２、堆積膜形成装置５００、第２の不純
物層形成用真空容器５５３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。
【０２６５】帯状の基板５０４としては、実験例５−１
で使用したのと同様のものを使用し、３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９１
１は、上述の実験例５−５でのｐｉｎ接合と同じ条件で
形成し、第２のｐｉｎ接合９１２は、実験例５−７のｐ
ｉｎ接合と同じ条件で形成し、光の入射側に位置する第
３のｐｉｎ接合９１３は、実験例５−６のｐｉｎ接合と
同じ条件で形成した。各ｐｉｎ接合９１１〜９１３の形
成後、実験例５−５と同様の工程により、太陽電池モジ
ュールとした。
【０２６６】作製した太陽電池モジュールについて、実
験例５−５と同様の特性の評価を行なったところ、光電
変換効率で１２.０％以上が得られ、さらに各太陽電池
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
のちの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作製することができた。
【０２６７】《実施例６》図２５は、本発明の６番目の
実施例の堆積膜形成方法の実施に使用される堆積膜形成
装置の構成を示す概略断面図、図２６は図２５に示す堆
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２５に示す堆積膜形成装置６
００は、概ね直方体形状であって図示しない排気手段に
よって排気可能な真空容器６０１と、この真空容器６０
１内に設けられた成膜容器６０２と、成膜容器６０２内
に設けられたカゴ状であって金属製のパンチングボード
６１５とからなる。成膜容器６０２は、上面の全面が開
口した概ね直方体形状の容器である。成膜容器６０２の
側壁および底壁は、電気絶縁性の材料からなる内壁６０
２ａと金属からなる外壁６０２ｂとによる２重構造とな
っており、外壁６０２ｂは接地されている。パンチング
ボード６１５は、概ね成膜容器６０２の内壁６０２ａに
沿って設けられているが、後述するアプリケータ６０５
に対応する位置には設けられておらず、また成膜容器６
０２の開口面に対応する部分にも設けられていない。堆
積膜の形成される長尺の帯状の基板６０４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
たガスゲート６１２を経てこの真空容器６０１内に導入
され、成膜容器６０２すなわちパンチングボード６１５
に対向する位置を通り、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ガスゲート６１２を
通って真空容器６０２の外部に排出されるようになって
いる。各ガスゲート６１２には、ゲートガスを供給する
ためのゲートガス供給管６１３が接続されている。そし
て、基板６０４は、搬入側のガスゲート６１２に接続さ
れた基板送り出し容器（不図示）から、搬出側のガスゲ
ート６１２に接続された基板巻取り容器（不図示）に向
けて、連続的に移動させられるようになっている。この
とき真空容器６０１内において、基板６０４は、成膜容
器６０２の開口面に対してわずかの間隔を開けつつ平行
に移動する。基板６０４と成膜容器６０２の開口面との
間隔を一定に保つため、基板６０４を保持するマグネッ
トローラ６１４が真空容器内に設けられている。
【０２６８】成膜容器６０２の側壁のうち基板６０４の
移動方向に沿って延びる側壁には、片側について２個、
合計４個のアプリケータ６０５が取り付けられている。
アプリケータ６０５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、図示しないマイ
クロ波電源に導波管（不図示）を介して接続されてい
る。また各アプリケータ６０５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となっている。さらに成膜容器
６０２内に原料ガスを導入するための原料ガス導入管が
設けられている。両側の側壁にそれぞれ設けられたアプ
リケータ６０５は、相互に向い合って設けられている。
【０２６９】パンチングボード６１５は、導線６１７を
介してバイアス電源６０６に接続されている。パンチン
グボード６１５にバイアス電圧を印加することにより、
基板６０４に対してバイアス電位を印加できることにな
る。基板６０４をはさんで成膜容器６０２の開口面に対
向するようにして、多数の赤外線ランプヒータ６０７
と、赤外線ランプヒータ６０７からの放射熱を効率良く
基板に６０４に集中させるためのリフレクタ６１６が設
けられている。これら赤外線ランプヒータ６０７とリフ
レクタ６１６とによって、成膜中の基板６０４を加熱す
る基板ヒートゾーン６０９が構成される。さらに、この
基板ヒートゾーン６０９の上流側（搬入側）には、成膜
される直前の基板６０４を予備加熱するためのプレヒー
トゾーン６１０が設けられている。プレヒートゾーン６
１０の構成は基板ヒートゾーン６０９と同様である。予
備加熱中および成膜中の基板６０４の温度を監視するた
めの熱電対６１１が、基板６０４に接触するように、プ
レヒートゾーン６１０と基板ヒートゾーン６０９のそれ
ぞれに設けられている。
【０２７０】帯状の基板６０４は、成膜容器６０２に対
向しながら移動するわけであるが、成膜容器６０２の両
端部には、それぞれ成膜容器６０２の外側に向って、基
板６０４の表面に近接して対向するガード電極６０８が
設けられている。ガード電極６０８は成膜容器６０２の
外壁６０２ａと電気的に接続されており、結果として接
地電位にある。ガード電極６０８は、成膜容器６０２か
らの、放電エネルギーや生成したプラズマの漏洩を防ぐ
ためのものである。
【０２７１】次に、この堆積膜形成装置６００の動作に
ついて説明する。まず、堆積膜形成装置６００を貫通す
るように、搬入側のガスゲート６１２に接続された基板
送り出し容器（不図示）から、搬出側のガスゲート６１
２に接続された基板巻取り容器（不図示）にまで、帯状
の基板６０４を張りわたし、真空容器６０１、成膜容器
６０２内を真空に排気する。所定の真空度に到達した
ら、各ゲートガス供給管６１３からゲートガスを各ガス
ゲート６１２に供給する。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（不図示）から排
気されることになる。
【０２７２】続いて、熱電対６１１の出力を監視しなが
ら、プレヒートゾーン６１０と基板ヒートゾーンの赤外
線ランプヒーター６０７を作動させることにより、基板
６０４を所定の温度にまで加熱する。そして原料ガス供
給管（不図示）から、堆積膜の原料となる物質を含む原
料ガスを成膜容器６０２内に放出させる。また、マイク
ロ波電力を各アプリケータ６０５に印加し、バイアス電
圧をパンチングボード６１５に印加する。さらに、基板
送り出し容器（不図示）内に設けられた基板送り出し手
段（不図示）と、基板巻取り容器（不図示）内に設けら
れた基板巻取り手段（不図示）とを作動させ、帯状の基
板６０４を基板送り出し容器から基板巻取り容器に向け
て連続的に移動させる。
【０２７３】このようにすることにより、パンチングボ
ード６１５と基板６０４とではさまれた空間（成膜空
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基板
６０４上に堆積膜が形成される。このとき、バイアス電
源６０６によってバイアス電圧がパンチングボード６１
５に印加されているので、パンチングボード６１５から
基板６０４に向ってバイアス電流が流れることになる。
この場合、実質的に成膜容器６０２の内壁面を構成する
パンチングボード６１５全体がバイアス電極となってい
るので、基板６０４以外に流れ込むバイアス電流はな
く、成膜の進行とともに成膜容器６０２の内壁に大量の
堆積膜が形成されたとしても、この堆積膜にはバイアス
電流は流れ込まないから、バイアス電流の変化は起こら
ないことになる。よって、絶えず安定して高品質の堆積
膜を基板６０４上に連続して形成することが可能とな
る。なお、ガード電極６０８が設けられているので、成
膜容器６０２からのマイクロ波エネルギーやプラズマの
漏洩は起こらない。
【０２７４】次に、図２５に示した堆積膜形成装置６０
０を組み込んだ連続堆積膜形成装置６５０について、図
２６により説明する。この連続堆積膜形成装置６５０
は、ｐｉｎ接合を有する半導体素子を帯状の基板６０４
上に形成するのに適したものであり、基板送り出し容器
６５１、第１の真空容器６５２、図２５に示した堆積膜
形成装置６００、第２の真空容器６５４、基板巻取り容
器６５５を４個のガスゲート６１２によって直列に接続
した構成となっている。各ガスゲート６１２には、それ
ぞれゲートガスを供給するためのゲートガス供給管６１
３が接続されている。
【０２７５】基板送り出し容器６５１は、帯状の基板６
０４を格納して巻取りチャンバー６５５に向けて送り出
すためのものであり、基板６０４が巻かれるボビン６５
６が装着されるようになっている。基板送り出し容器６
５１には、図示しない排気手段に接続された排気管（不
図示）が取り付けられている。さらに、基板送り出し容
器６５１には、基板６０４を支持、搬送するためステア
リングローラ６５７と、間紙ローラ６５８が設けられて
いる。基板６０４の損傷を防ぐため、ボビン６５６に基
板６０４を巻くとき、一般に間紙が基板６０４とともに
巻き込まれ、基板６０４の隣接する巻き層間に間紙が存
在するようになっている。この間紙ローラ６５８は、基
板６０４をボビン６５６から巻き出したために不要とな
った間紙を巻き取るためのものである。なお、ボビン６
５６には、基板６０４を送り出すための、図示しない基
板送り出し機構が接続されている。
【０２７６】第１および第２の真空容器６５２,６５４
は、同一の構造であって、ｐ型あるいはｎ型の半導体層
を形成するためのものである。各真空容器６５２,６５
４は、図２５の堆積膜形成装置６００と同様の構成であ
るが、マイクロ波を導入するためのアプリケータ６０５
が、１対ずつしか設けられていない点で相違する。ここ
でアプリケータの対とは、成膜容器６０２の側壁に相互
に向い合って設けられている２個のアプリケータ６０５
のことを意味する。
【０２７７】基板巻取り容器６５５は、堆積膜が形成さ
れた帯状の基板６０４を巻取るためのものであり、基板
送り出し容器６５１と同様の構成である。ただし基板６
０４を巻取るため、ボビン６５６には図示しない基板巻
取り機構が接続され、さらに間紙ローラ６５８はボビン
６５６巻き取られる基板６０４に対して間紙を供給する
ようになっている。
【０２７８】次に、この連続堆積膜形成装置６５０の動
作について、ｐｉｎ接合を有する半導体素子を形成する
場合を中心にして、説明する。まず、帯状の基板６０４
を基板送り出し容器６５１から基板巻取り容器６５５に
向けて張りわたす。続いて、基板送り出し容器６５１、
各真空容器６５２,６５４、堆積膜形成装置６００、巻
取りチャンバ６５５を排気し、所定の真空度に到達した
ら、各ガスゲート６１２にゲートガスを供給する。
【０２７９】次に、各真空容器６５２,６５４に、ｐ型
あるいはｎ型の半導体層を形成するための原料ガスを供
給し、堆積膜形成装置６００にｉ型の半導体層を形成す
るための原料ガスを供給し、さらに各真空容器６５２,
６５４、堆積膜形成装置６００にマイクロ波電力を供給
し、基板６０４の基板送り出し容器６５１から基板巻き
取り容器６５５に向けた移動を開始させることによっ
て、これら各真空容器６５２,６５４、堆積膜形成装置
６００においてプラズマが生起し、基板６０４の上に堆
積膜が形成する。基板６０４は、第１の真空容器６５
２、堆積膜形成装置６００、第２の真空容器６５４と連
続的に移動しているので、基板６０４の上にｐｉｎ接合
を有する半導体素子が形成されることになる。
【０２８０】次に、本実施例についての実験結果につい
て説明する。 （実験例６−１）図２５に示した堆積膜形成装置６００
を用い、搬入側のガスゲート６１２、搬出側のガスゲー
ト６１２に、それぞれ基板送り出し容器（不図示）、基
板巻取り容器（不図示）を接続した。この基板送り出し
容器と基板巻取り容器には、帯状の基板６０４を繰り出
す基板送り出し機構（不図示）と、基板６０４を巻取る
基板巻取り機構（不図示）が、それぞれ設けられてい
る。
【０２８１】まず、ステンレス(SUS304BA)からなる基板
６０４（幅４０cm×長さ２００m×厚さ０.１２５mm）を
十分に脱脂、洗浄し、基板送り出し容器にこの基板６０
４を巻いたボビン（不図示）を装着し、基板６０４を、
搬入側のガスゲート６１２、真空容器６０１および搬出
側のガスゲート６１２を介し、基板巻取り容器まで通
し、基板６０４がたるまないように張力調整を行なっ
た。そして、基板送り出し容器（不図示）、真空容器６
０１、成膜容器６０２、基板巻取り容器（不図示）のそ
れぞれを、不図示のメカニカルブースターポンプ／ロー
タリーポンプで荒引きし、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排気した。その
のち、各赤外線ランプヒーター６０７を点灯させ、各熱
電対６１１の出力を監視しつつ、基板６０４の表面温度
が３００℃になるように温度制御を行ない、加熱、脱ガ
スを行なった。
【０２８２】十分に脱ガスが行なわれたところで、表１
８に示す条件により、不図示の油拡散ポンプ（不図示）
を作動させながら、原料ガス導入管（不図示）から堆積
膜形成用の原料ガスを成膜容器内に導入した。同時に、
各ゲートガス供給管６１３より、各ガスゲート６１２
に、ゲートガスとして、それぞれ流量が３００sccmのＨ
2ガスを供給し、このゲートガスを、真空容器６０１に
直接接続された排気管（不図示）と基板送り出し容器
（不図示）と基板巻取り容器（不図示）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
力をそれぞれ８mTorrに保持するようにした。
【０２８３】
【表１８】 成膜容器６０２内の圧力が安定したところで、各アプリ
ケータ６０５を介して、不図示のマイクロ波電源より、
周波数２.４５GHzのマイクロ波を成膜容器６０２内に導
入した。この結果、成膜空間内でマイクロ波グロー放電
が生起し、プラズマが発生したが、各ガード電極６０８
の部分からのマイクロ波およびプラズマの漏洩は認めら
れなかった。また、成膜容器６０２内においてマイクロ
波グロー放電の発生する領域の大きさは、入射されるマ
イクロ波の電力あるいは原料ガスの種類、流量によって
変化するので、この領域の大きさを目視によって観察
し、基板６０４の移動方向の長さとしてこの領域の大き
さを求めた。その結果を表１８の成膜領域の長さの欄に
示した。
【０２８４】次に、基板送り出し容器（不図示）から基
板巻取り容器（不図示）の方向に向け、すなわち図２５
の図示矢印方向に、基板６０４の移動を開始した。この
ときの移動速度は、１００cm/minであった。１０分間に
わたり、基板６０４を連続的に移動させつつ、基板６０
４の上に、ｉ型のａ−ＳｉＧｅ:Ｈからなる堆積膜の形
成を行なった。なお、基板６０４は、長さ２００ｍと長
尺であるので、この実験例６−１を実施した後、帯状の
基板６０４を堆積膜形成装置６００に装着したまま、後
述の各実験例６−２〜６−４を連続して実施し、同一の
基板６０４の上に各実験例６−１〜６−４で形成された
堆積膜が、基板６０４上にその移動方向に対し、順次出
現するようにした。実験例６−１〜６−４に関する全て
の堆積膜の形成が終了したら、基板６０４を冷却させて
堆積膜形成装置６００から取り出した。
【０２８５】この実験例６−１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、基板６０４の幅方向お
よび長手方法に関し、膜厚のばらつきは５％以内に収ま
っていた。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。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。
【０２８６】（実験例６−２）上述の実験例６−１によ
る堆積膜の形成が終ったら、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
を５×１０-6Torrまで排気した。続いて、実験例６−１
と同様に、ゲートガスを供給し、表１９に示す条件で、
基板６０４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、基板６０４の移動速度
を９５cm/minとした。また、成膜容器６０２の内圧は、
堆積膜の形成中、１４mTorrに保持するようにした。
【０２８７】
【表１９】 実験例６−１と同様に、実験例６−１〜６−４について
の堆積膜の形成がすべて終了した後、この実験例６−２
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％以内に収まっており、堆積膜の
形成速度は平均８０Å/secであると算出された。堆積膜
中の全水素を定量したところ、１４±２原子％であっ
た。
【０２８８】（実験例６−３）上述の各実験例６−１、
６−２による堆積膜の形成が終ったら、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を５×１０ -6Torrまで排気した。続いて、実
験例６−１と同様に、ゲートガスを供給し、表２０に示
す条件で、基板６０４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、基板６０４の移動速度を９５cm/minとした。また、
堆積膜の形成中、成膜容器６０２の内圧を４mTorrに保
持するようにした。
【０２８９】
【表２０】 実験例６−１と同様に、実験例６−１〜６−４について
の堆積膜の形成がすべて終了した後、この実験例６−３
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％以内に収まっており、堆積膜の
形成速度は平均１１０Å/secと算出された。堆積膜中の
全水素を定量したところ、１８±２原子％であった。
【０２９０】（実験例６−４）上述の各実験例６−１〜
６−３による堆積膜の形成が終ったら、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を５×１０ -6Torrまで排気した。続いて、実
験例６−１と同様に、ゲートガスを供給し、表２１に示
す条件で、基板６０４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、基板６０
４の移動速度を９５cm/minとした。また、堆積膜の形成
中、成膜容器６０２の内圧を７mTorrに保持するように
した。
【０２９１】
【表２１】 実験例６−１と同様に、実験例６−１〜６−４について
の堆積膜の形成がすべて終了した後、この実験例６−４
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％以内に収まっており、堆積膜の
形成速度は平均９５Å/secと算出された。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。
【０２９２】（実験例６−５）図２６に示す連続堆積膜
形成装置６５０を用い、図５２(a)に示した層構成のア
モルファスシリコン系太陽電池を作製した。このアモル
ファスシリコン太陽電池は、単一のｐｉｎ接合を有し、
ｉ型半導体層９０４におけるバンドギャッププロファイ
ルは図５３(a)に示したものとなっている。
【０２９３】まず、上述の実験例６−１で使用したのと
同様の、ＳＵＳ４３０ＢＡからなる基板６０４を、不図
示の連続スパッタ装置に装着し、Ａｇ電極（Ａｇ純度：
９９.９９％）をターゲットとして、基板６０４の上に
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、基板６０４の上に下部電極９０２
を形成した。
【０２９４】次に、下部電極９０２の形成された基板６
０４を、基板送り出し容器６５１に装着し、第１の真空
容器６５２、堆積膜形成装置６００、第２の真空容器６
５４を介し、巻取りチャンバ６５５まで通した。そし
て、基板６０４がたるまないように、基板６０４の張力
を調整し、実験例６−１同様に、各真空容器６５２,６
５４、堆積膜形成装置６００、基板送り出し容器６５
１、基板巻取り容器６５５を５×１０-6Torrまで排気し
た。
【０２９５】続いて、基板６０４を基板送り出し容器６
５１から基板巻取り容器６５５に向けて連続的に移動さ
せながら、この基板６０４の上に、第１の真空容器６５
２でｎ型半導体層９０３を、堆積膜形成装置６００でｉ
型半導体層９０４を、第２の真空容器６５４でｐ型半導
体層９０５を順次形成するようにした。ｎ型半導体層９
０３とｐ型半導体層９０５の形成の条件は、表２２に示
すとおりであり、ｉ型半導体層９０４の形成条件は、実
験例６−１においてｉ型ａ−ＳｉＧｅ:Ｈからなる堆積
層を形成する場合と同じにした。各半導体層９０３〜９
０５の形成は、それぞれの真空容器６５２,６５４の内
部と堆積膜形成装置６００の内部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
ら、基板６０４を移動速度９５cm/minで移動させること
により行なった。なお、各真空容器６５２,６５４内に
おいて、マイクロ波グロー放電が発生している領域の、
基板６０４の移動方向の長さを表２２の成膜領域の長さ
の欄に示した。
【０２９６】
【表２２】 基板６０４の全長（２００ｍ）のすべてにわたって、各
半導体層９０３〜９０５が形成されたら、基板６０４を
冷却させてから連続堆積膜形成装置６５０から取り出
し、ｐ型半導体層９０５の上に、さらに、透明電極９０
６と集電電極９０７とを形成し、帯状の太陽電池を完成
させた。
【０２９７】次に、連続モジュール化装置（不図示）を
用いて、作製した太陽電池を、大きさが３６ｃｍ×２２
ｃｍの多数の太陽電池モジュールに加工した。作製した
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
行なったところ、光電変換効率で７.８％以上が得ら
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、作製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
試験を行なったところ、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たか
った。さらに、上述のＡＭ値が１.５でエネルギー密度
１００mw/cm2の疑似太陽光に連続して５００時間照射し
たのちにおいても、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。
【０２９８】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作製することが
できた。 《実施例７》次に本発明の７番目の実施例について説明
する。図２７に示す堆積膜形成装置７００は、概ね直方
体形状であって金属製の真空容器７０１と、この真空容
器７０１内に設けられた第１、第２の成膜容器７０２,
７０３と、第１、第２の成膜容器７０２,７０３内にそ
れぞれ設けられたカゴ状であって金属製のパンチングボ
ード７４３,７４５からなる。
【０２９９】第１の成膜容器７０２は、上面の全面が開
口した概ね直方体形状の容器であって、パンチングボー
ド７４３は、概ね第１の成膜容器７０２の内壁に沿って
設けられているが、後述する第１および第２アプリケー
タ７０５,７０６に対応する位置には設けられておら
ず、また第１の成膜容器７０２の開口面に対応する部分
にも設けられていない。第２の成膜容器７０３も同様の
形状である。パンチングボード７４５は、概ね第２の成
膜容器７０３の内壁に沿って設けられているが、後述す
る第３のアプリケータ７０７に対応する位置には設けら
れておらず、また第２の成膜容器７０３の開口面に対応
する部分にも設けられていない。
【０３００】堆積膜が形成される長尺の帯状の基板７０
４は、真空容器７０１の図示左側すなわち搬入側の側壁
に取り付けられたガスゲート７２９を経てこの真空容器
７０１内に導入され、第１および第２の成膜容器７０
２,７０３のそれぞれについて開口面に対し近接しつつ
対向し、真空容器７０１の図示右側すなわち搬出側の側
壁に取り付けられたガスゲート７３０を通って真空容器
７０１の外部に排出されるようになっている。各ガスゲ
ート７２９,７３０には、それぞれゲートガスを供給す
るためのゲートガス供給管７３５,７３６が接続されて
いる。基板７０４は、搬入側のガスゲート７２９に接続
された基板送り出し容器（不図示）から、搬出側のガス
ゲート７３０に接続された基板巻取り容器（不図示）に
向けて、連続的に移動させられるようになっている。ま
た、真空容器７０１には、この真空容器７０１を直接排
気するための排気管７３９が取り付けられ、この排気管
７３９は、真空ポンプなどの図示しない排気手段に接続
されている。
【０３０１】第１の成膜容器７０２には、この第１の成
膜容器７０２に対向しながら通過する基板７０４に対向
するように、第１、第２のアプリケータ７０５,７０６
が、基板７０４の移動方向に沿って並ぶように、取り付
けられている。各アプリケータ７０５,７０６は、第１
の成膜容器７０２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、図示しないマイクロ波電源に一端が
接続された導波管７１１,７１２の他端が、それぞれ接
続されている。各アプリケータ７０５,７０６の第１の
成膜容器７０２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７０８,
７０９となっている。
【０３０２】これらパンチングボード７４３,７４５
は、それぞれバイアス電源７４４,７４６に接続されて
いる。パンチングボード７４３,７４５にバイアス電圧
を印加することにより、成膜中の基板７０４に対してバ
イアス電位を印加できることになる。また、第１の成膜
容器７０２の搬出側すなわち図示右側の側壁には、原料
ガスを放出する第１のガス放出器７１４が取り付けら
れ、搬入側すなわち図示左側の側壁には、排気管７１６
が第１のガス放出器７１５に対向するように取り付けら
れている。第１のガス放出器７１４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（不図示）が設け
られている。第１のガス放出器７１４は、ガスボンベな
どの図示しない原料ガス供給源に接続されたガス供給管
７３１の一端が取り付けられている。一方、排気管７１
６は、接続管７１８を介して、真空ポンプなどの図示し
ない排気手段に接続されている。排気管７１６の第１の
成膜容器７０２への取り付け部には、排気流量の調整
と、マイクロ波エネルギーの漏洩の防止とを行なうため
の金網７２０が取り付けられている。
【０３０３】第１の成膜容器７０２の、基板７０４をは
さんで第１、第２のアプリケータ７０５,７０６の反対
側にくる部分には、多数の赤外線ランプヒーター７２４
と、これらの赤外線ランプヒーター７２４からの放射熱
を効率よく基板７０４に集中させるためのランプハウス
７２２が設けられている。また、赤外線ランプヒーター
７２４で加熱された基板７０４の温度を監視するための
熱電対７３７が、この基板７０４に接触するように、設
けられている。
【０３０４】第２の成膜容器７０３は、第１の成膜容器
７０２とほぼ同様の構成であり、基板７０４に対向する
ように、第３のアプリケータ７０７が取り付けられてい
る。第３のアプリケータ７０７には、図示しないマイク
ロ波電源に接続された導波管７１３が接続され、また第
３のアプリケータ７０７の第２の成膜容器７０３への取
り付け部分はマイクロ波導入窓７１０となっている。さ
らに、図示しないバイアス電圧印加手段に接続された複
数のバイアス棒７４４が、第２の成膜容器７０３内に設
けられている。
【０３０５】第２の成膜容器７０３の搬入側の側壁に
は、第２のガス放出器７１５が取り付けられ、第２のガ
ス放出器７１５は、図示しない原料ガス供給源と原料ガ
ス供給管７３２によって接続されている。また、第２の
成膜容器７０３の搬出側の側壁には、第２のガス放出器
７１５に対向するように、排気管７１７が取り付けら
れ、この排気管７１７は、接続管７１９を介して、図示
しない排気手段に接続されている。排気管７１７の第２
の成膜容器７０３への取り付け部には、金網７２１が設
けられている。さらに、第２の成膜容器７０３には、第
１の成膜容器７０２と同様に、赤外線ランプヒーター７
２５とランプハウス７２３と熱電対７３８とが設けられ
ている。
【０３０６】基板７０４は、まず第１の成膜容器７０２
にその搬入側（図示左側）から接近し、第１の成膜容器
７０２の開口面上を通過してパンチングボード７４３に
対向し、第１の成膜容器７０２の搬出側（図示右側）か
ら遠ざかり、続いて第２の成膜容器７０３にその搬入側
から接近し、第２の成膜容器７０３の開口面上を通過し
てパンチングボード７４３に対向し、そして第２の成膜
容器７０３の搬出側から遠ざかるようになっている。第
１の成膜容器７０２の搬入側の側壁、第２の成膜容器７
０３の排出側の側壁には、それぞれガード電極７２６,
７２７が設けられている。また、第１の成膜容器７０２
の搬出側と第２の成膜容器７０３の搬入側とは隣接して
いるので、これら相互を連結するようにガード電極７２
８が設けられている。これら各ガード電極７２６〜７２
８は、各成膜容器７０２,７０３の外側に向かって、帯
状の基板７０４の表側の面に（各アプリケータ７０５〜
７０７に対向する側の面）近接し対向して設けられ、か
つ図示しない接地手段により接地されている。これら各
ガード電極７２６〜７２８は、各成膜容器７０２,７０
３からの、放電エネルギーや生成したプラズマの漏洩を
防止するためのものである。
【０３０７】次に、この堆積膜形成装置７００の動作に
ついて説明する。まず、堆積膜形成装置７００を貫通す
るように、搬入側のガスゲート７２９に接続された基板
送り出し容器（不図示）から、搬出側のガスゲート７３
０に接続された基板巻取り容器（不図示）にまで、帯状
の基板７０４を張りわたし、各排気管７３９,７１６,７
１８を通じて、真空容器７０１、各成膜容器７０２,７
０３内を真空に排気する。所定の真空度に到達したら、
各ゲートガス供給管７３５,７３６からゲートガスを各
ガスゲート７２９,７３０に供給する。ゲートガスは、
主として、真空容器７０１に取り付けられた排気管７３
９から排気されることになる。
【０３０８】続いて、熱電対７３７の出力を監視しなが
ら、赤外線ランプヒーター７２４を作動させることによ
り、基板７０４を所定の温度にまで加熱する。そして、
各原料ガス供給管７３１,７３２から第１、第２のガス
放出器７１４,７１５のそれぞれに原料ガスを供給し、
原料ガスを各成膜容器７０２,７０３内に放出させる。
各ガス放出器７１４,７１５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複数種類含有して
いる。また、各導波管７１１〜７１３を介してマイクロ
波電力を各アプリケータ７０５〜７０７に印加する。ま
た、各バイアス棒７４３,７４４には、バイアス電位を
印加する。
【０３０９】さらに、基板送り出し容器（不図示）内に
設けられた基板送り出し手段（不図示）と、基板巻取り
容器（不図示）内に設けられた基板巻取り手段（不図
示）とを作動させ、基板７０４を基板送り出し容器から
基板巻取り容器に向けて連続的に移動させる。このよう
にすることにより、第１の成膜容器７０２と基板７０４
とではさまれた空間（第１の成膜空間７３３）におい
て、原料ガスが第１のガス放出器７１４から排気管７１
６に向けて流れ、すなわち基板７０４の移動方向と逆方
向に流れる。さらに第１、第２のアプリケータ７０５,
７０６にマイクロ波電力が印加されているので、第１の
成膜空間７３３内において、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
解されて基板７０４上に堆積膜が形成される。このと
き、原料ガスが基板７０４の移動方向とは逆方向に流れ
るので、基板７０４の移動方向の位置によって堆積膜の
形成条件が異なることになり、かつ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いるので、連続的に
移動している基板７０４上に形成される堆積膜には、膜
厚方向に組成の分布が生じることになる。このとき、パ
ンチングボード７４３によってバイアス電圧が印加され
ているので、バイアス電流が流れることになる。上述の
ように、パンチングボード７４３は第１の成膜容器７０
２の内壁に沿って設けられているので、実質的に第１の
成膜空間７３３は、パンチングボード７４３と基板７０
４にのみ囲まれていることになる。したがって、バイア
ス電流はパンチングボード７４３から基板７０４にのみ
流れ込むことになる。すなわち基板７０４以外に流れ込
むバイアス電流はなく、成膜の進行とともに第１の成膜
容器７０２の内壁などに大量の堆積膜が形成されたとし
ても、この堆積膜にはバイアス電流は流れ込まないか
ら、バイアス電流の変化は起こらないことになる。よっ
て、絶えず安定して高品質の堆積膜を基板７０４上に連
続して形成することが可能となる。
【０３１０】第１、第２のアプリケータ７０５,７０６
に印加するマイクロ波の電力をそれぞれ制御することに
より、より効果的に堆積膜の膜厚方向の組成分布を形成
することができる。ガード電極７２６,７２８が設けら
れているので、第１の成膜容器７０２からのマイクロ波
エネルギーやプラズマの漏洩は起こらない。第２の成膜
容器７０３についても、第１の成膜容器７０２と同様
に、第２のガス放出器７１５に原料ガスを供給し、第３
のアプリケータ７０７にマイクロ波電力を印加し、パン
チングボード７４５にバイアス電圧を印加することによ
り、基板７０４と第３のアプリケータ７０７とにはさま
れた空間（第２の成膜空間７３４）でプラズマが発生
し、基板７０４上に堆積膜が形成される。この場合も、
第２の成膜容器７０３の内壁などに大量の堆積膜が形成
されたとしても、バイアス電流は安定しており、堆積膜
の品質が低下することはない。この堆積膜においても、
膜厚方向に組成の分布が生じている。
【０３１１】基板７０４は、第１の成膜容器７０２から
第２の成膜容器７０３に向けて連続的に移動しているか
ら、第１の成膜容器７０２で形成された堆積膜の上に、
第２の成膜容器７０３で形成される堆積膜が積層される
ことになる。堆積膜の各成膜容器７０２,７０３で形成
された部分は、それぞれ膜厚方向に組成の分布が生じて
いるので、堆積膜全体としてみたときも、膜厚方向に組
成の分布が生じていることになる。
【０３１２】次に、図２７に示した堆積膜形成装置７０
０を組み込んだ連続堆積膜形成装置７５０について、図
２８により説明する。この連続堆積膜形成装置７５０
は、ｐｉｎ接合を有する半導体素子を帯状の基板７０４
上に形成するのに適したものであり、上述の実施例５で
図２０を用いて説明した連続堆積膜形成装置５５０にお
ける堆積膜形成装置５００をこの実施例の堆積膜形成装
置７００で置き換えた構成となっている。したがって、
基板送り出し容器５５１、第１の不純物形成用真空容器
５５２、堆積膜形成装置５５０、第２の不純物形成用真
空容器５５３、基板巻取り容器５５４を４個のガスゲー
ト５６１,７２９,７３０,５６２によって直列に接続し
た構成となっている。各ガスゲート５６１,７２９,７３
０,５６２には、それぞれゲートガスを供給するための
ゲートガス供給管５６３,７３５,７３６,５６４がそれ
ぞれ接続されている。またこの連続堆積膜形成装置７５
０の動作は、上述の実施例５での連続堆積膜形成装置５
５０の動作と同様である。
【０３１３】次に、本実施例についての実験結果につい
て説明する。 （実験例７−１）図２７に示した堆積膜形成装置７００
を用い、搬入側のガスゲート７２９、搬出側のガスゲー
ト７３０に、それぞれ基板送り出し容器（不図示）、基
板巻取り容器（不図示）を接続した。この基板送り出し
容器と基板巻取り容器には、基板７０４を繰り出す基板
送り出し機構（不図示）と、基板７０４を巻取る基板巻
取り機構（不図示）が、それぞれ設けられている。
【０３１４】まず、ステンレス(SUS304BA)からなる基板
７０４（幅４０cm×長さ２００m×厚さ０.１２５mm）を
十分に脱脂、洗浄し、基板送り出し容器にこの基板７０
４を巻いたボビン（不図示）を装着し、基板７０４を、
搬入側のガスゲート７２９、第１、第２の成膜容器７０
２,７０３および搬出側のガスゲート７３０を介し、基
板巻取り容器まで通し、基板７０４がたるまないように
張力調整を行なった。そして、基板送り出し容器（不図
示）、真空容器７０１、各成膜容器７０２,７０３、基
板巻取り容器（不図示）のそれぞれを、不図示のメカニ
カルブースターポンプ／ロータリーポンプで荒引きし、
油拡散ポンプ（不図示）によって５×１０-6Torr以下の
高真空にまで排気した。そののち、各赤外線ランプヒー
ター７２４,７２５を点灯させ、各熱電対７３６,７３７
の出力を監視しつつ、基板７０４の表面温度が３００℃
になるように温度制御を行ない、加熱、脱ガスを行なっ
た。
【０３１５】十分に脱ガスが行なわれたところで、表２
３に示す条件により、各排気管７１６,７１７に接続さ
れた油拡散ポンプ（不図示）を作動させながら、各ガス
放出器７１４,７１５から堆積膜形成用の原料ガスを各
成膜容器７０２,７０３内に導入した。同時に、各ゲー
トガス供給管７３５,７３６より、各ガスゲート７２９,
７３０に、ゲートガスとして、それぞれ流量が３００sc
cmのＨ2ガスを供給し、このゲートガスを、真空容器７
０１に直接接続された排気管７３８と基板送り出し容器
（不図示）と基板巻取り容器（不図示）とを介して、排
気するようにした。この状態で、第１、第２の成膜容器
７０２,７０３内の圧力をそれぞれ８mTorr,６mTorrに保
持するようにした。
【０３１６】
【表２３】 各成膜容器７０２,７０３内の圧力が安定したところ
で、各導波管７１１〜７１３、各アプリケータ７０５〜
７０７を介して、不図示のマイクロ波電源より、周波数
２.４５GHzのマイクロ波を各成膜容器７０２,７０３内
に導入した。この結果、各成膜空間７３３,７３４内で
マイクロ波グロー放電が生起し、プラズマが発生した
が、各ガード電極７２６〜７２８の部分からの、マイク
ロ波およびプラズマの漏洩は認められなかった。また、
各成膜容器７０２,７０３内においてマイクロ波グロー
放電の発生する領域の大きさは、入射されるマイクロ波
の電力あるいは原料ガスの種類、流量によって変化する
ので、この領域の大きさを目視によって観察し、基板７
０４の移動方向の長さとしてこの領域の大きさを求め
た。その結果を表２３の成膜領域の長さの欄に示した。
【０３１７】次に、基板送り出し容器（不図示）から基
板巻取り容器（不図示）の方向に向け、すなわち図２７
の図示矢印方向に、基板７０４の移動を開始した。この
ときの移動速度は、１００cm/minであった。１０分間に
わたり、基板７０４を連続的に移動させつつ、帯状の基
板７０４の上に、ｉ型のａ−ＳｉＧｅ:Ｈからなる堆積
膜の形成を行なった。
【０３１８】なお、基板７０４は、長さ２００ｍと長尺
であるので、この実験例７−１を実施した後、基板７０
４を堆積膜形成装置７００に装着したまま、後述の各実
験例７−２〜７−４を連続して実施し、同一の帯状の基
板７０４の上に各実験例７−１〜７−４で形成された堆
積膜が、基板７０４上にその移動方向に対し、順次出現
するようにした。実験例７−１〜７−４に関する全ての
堆積膜の形成が終了したら、基板７０４を冷却させて堆
積膜形成装置７００から取り出した。
【０３１９】この実験例７−１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、基板７０４の幅方向お
よび長手方法に関し、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。次に、基板７０４の、この実
験例７−１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ヶ所を選んで切りだし、２
次イオン質量分析計（ＳＩＭＳ）（ＣＡＭＥＣＡ社製、
ｉｍｆ−３型）を用い、深さ方向の元素分布を測定し
た。その結果、図２９に示した深さ方向分布が得られ、
図５３(d)に示した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（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。なお、図２９において、横軸は時間で表さ
れているが、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２９の横軸を表面からの深さ
と考えて差し支えない。
【０３２０】（実験例７−２）上述の実験例７−１によ
る堆積膜の形成が終ったら、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、第２の成
膜容器７０２,７０３をそれぞれ５×１０-6Torrまで排
気した。続いて、実験例７−２と同様に、ゲートガスを
供給し、表２４に示す条件で、基板７０４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、基板７０４の移動速度を９５cm/minとした。ま
た、第１、第２の成膜容器７０２,７０３の内圧は、堆
積膜の形成中、それぞれ１４mTorrおよび１２mTorrに保
持するようにした。
【０３２１】
【表２４】 実験例７−１と同様に、実験例７−１〜７−４について
の堆積膜の形成がすべて終了した後、この実験例７−２
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％以内に収まっており、また、堆
積膜の形成速度は平均８０Å/secであると算出された。
【０３２２】次に、実験例７−１と同様に、この実験例
７−２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ヶ所を選んで切りだし、深さ方向
の元素分布を測定した。その結果、図３０に示した深さ
方向分布が得られ、図５３(c)に示したのと同様のバン
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、堆積膜中の全水素を定量したところ、１４±２原
子％であった。
【０３２３】（実験例７−３）上述の各実験例７−１、
７−２による堆積膜の形成が終ったら、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、第２の成膜容器７０２,７０３をそれぞれ５×１０
-6Torrまで排気した。続いて、実験例７−１と同様に、
ゲートガスを供給し、表２５に示す条件で、基板７０４
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、基板７０４の移動速
度を９５cm/minとした。また、堆積膜の形成中、第１、
第２の成膜容器７０２,７０３の内圧をそれぞれ４mTorr
および５mTorrに保持するようにした。
【０３２４】
【表２５】 実験例７−１と同様に、実験例７−１〜７−４について
の堆積膜の形成がすべて終了した後、この実験例３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％以内に収まっており、また、堆積膜
の形成速度は平均１１０Å/secであると算出された。
【０３２５】次に、実験例７−１と同様に、この実験例
７−３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ヶ所を選んで切りだし、深さ方向の
元素分布を測定した。その結果、図３１に示した深さ方
向分布が得られ、図５４(b)に示したのと同様のフェル
ミレベルプロファイル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。
【０３２６】（実験例７−４）上述の各実験例７−１〜
７−３による堆積膜の形成が終ったら、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、第２の成膜容器７０２,７０３をそれぞれ５×１０
-6Torrまで排気した。続いて、実験例７−１と同様に、
ゲートガスを供給し、表２６に示す条件で、基板７０４
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、基板７０４の移動速度を９５cm
/minとした。また、堆積膜の形成中、第１、第２の成膜
容器７０２,７０３の内圧をそれぞれ７mTorrおよび９mT
orrに保持するようにした。
【０３２７】
【表２６】 実験例７−１と同様に、実験例７−１〜７−４について
の堆積膜の形成がすべて終了した後、この実験例７−４
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％以内に収まっており、また、堆
積膜の形成速度は平均９５Å/secであると算出された。
【０３２８】次に、実験例７−１と同様に、この実験例
７−４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ヶ所を選んで切りだし、深さ方
向の元素分布を測定した。その結果、図３２に示した深
さ方向分布が得られ、図５３(b)に示したのと同様のバ
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、堆積膜中の全水素を定量したところ、１５±
２原子％であった。
【０３２９】（実験例７−５）図２８に示す連続堆積膜
形成装置７５０を用い、図５２(a)に示した層構成のア
モルファスシリコン系太陽電池を作製した。このアモル
ファスシリコン太陽電池は、単一のｐｉｎ接合を有し、
ｉ型半導体層９０４におけるバンドギャッププロファイ
ルは図５３(d)に示したものとなっている。
【０３３０】まず、上述の実験例７−１で使用したのと
同様の、ＳＵＳ４３０ＢＡからなる帯状の基板７０４
を、不図示の連続スパッタ装置に装着し、Ａｇ電極（Ａ
ｇ純度：９９.９９％）をターゲットとして、基板７０
４の上に厚さ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Ａ
ｇ薄膜の上にスパッタ蒸着し、基板７０４の上に下部電
極９０２を形成した。
【０３３１】次に、下部電極９０２の形成された基板７
０４を、基板送り出し容器５５１に装着し、第１の不純
物層形成用真空容器５５２、堆積膜形成装置７００、第
２の不純物層形成用真空容器５５３を介し、基板巻取り
容器５５４まで通した。そして、基板７０４がたるまな
いように、基板７０４の張力を調整し、実験例７−１同
様に、各不純物層形成用真空容器５５２,５５３、堆積
膜形成装置７００、基板送り出し容器５５１、基板巻取
り容器５５４を５×１０-6Torrまで排気した。
【０３３２】続いて、基板７０４を真空送り出し容器５
５１から真空巻取り容器５５４に向けて連続的に移動さ
せながら、この基板７０４の上に、第１の不純物層形成
用真空容器５５２でｎ型半導体層９０３を、堆積膜形成
装置７００でｉ型半導体層９０４を、第２の不純物層形
成用真空容器５５３でｐ型半導体層９０５を順次形成す
るようにした。ｎ型半導体層９０３とｐ型半導体層９０
５の形成の条件は、表２７に示すとおりであり、ｉ型半
導体層９０４の形成条件は、実験例７−１においてｉ型
ａ−ＳｉＧｅ:Ｈからなる堆積層を形成する場合と同じ
にした。各半導体層９０３〜９０５の形成は、それぞれ
の不純物層形成用真空容器５５２、５５３の内部と堆積
膜形成装置７００の内部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ら、基板７
０４を移動速度９５cm/minで移動させることにより行な
った。なお、各不純物層形成用真空容器５５２,５５３
内において、マイクロ波グロー放電が発生している領域
の、基板７０４の移動方向の長さを表２７の成膜領域の
長さの欄に示した。
【０３３３】
【表２７】 基板７０４の全長（２００ｍ）のすべてにわたって、各
半導体層９０３〜９０５が形成されたら、基板７０４を
冷却させてから連続堆積膜形成装置７５０から取り出
し、ｐ型半導体層９０５の上に、さらに、透明電極９０
６と集電電極９０７とを形成し、帯状の太陽電池を完成
させた。
【０３３４】次に、連続モジュール化装置（不図示）を
用いて、作製した太陽電池を、大きさが３６ｃｍ×２２
ｃｍの多数の太陽電池モジュールに加工した。作製した
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
行なったところ、光電変換効率で７.８％以上が得ら
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、作製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
試験を行なったところ、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たか
った。さらに、上述のＡＭ値が１.５でエネルギー密度
１００mw/cm2の疑似太陽光に連続して５００時間照射し
たのちにおいても、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。
【０３３５】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作製することが
できた。 （実験例７−６）実験例７−５においては、ｉ型半導体
層９０４として、ａ−ＳｉＧｅ:Ｈ堆積膜を用いたが、
ここではａ−ＳｉＧｅ:Ｈのかわりにａ−ＳｉＣ:Ｈを用
いて太陽電池を作製し、太陽電池モジュールに加工し
た。このｉ型半導体層９０４を実験例７−２と同様の条
件で堆積させる以外は実験例７−と同様にした。なお、
このｉ型半導体層９０４は、図５３(c)に示すようなバ
ンドギャッププロファイルとなっている。
【０３３６】そして、作製した太陽電池モジュールにつ
いて、実験例７−５と同様の特性の評価を行なったとこ
ろ、光電変換効率で７.２％以上が得られ、さらに各太
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
を作製することができた。
【０３３７】（実験例７−７）実験例７−５において
は、ｉ型半導体層４０４として、ａ−ＳｉＧｅ:Ｈ堆積
膜を用いたが、ここではａ−ＳｉＧｅ:Ｈのかわりにａ
−Ｓｉ:Ｈを用いて太陽電池を作製し、太陽電池モジュ
ールに加工した。このｉ型半導体層９０４を実験例７−
３と同様の条件で堆積させる以外は実験例７−５と同様
にした。なお、このｉ型半導体層９０４は、図５４(b)
に示すようなフェルミレベルプロファイルとなってい
る。
【０３３８】そして、作製した太陽電池モジュールにつ
いて、実験例７−５と同様の特性の評価を行なったとこ
ろ、光電変換効率で８.４％以上が得られ、さらに各太
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
を作製することができた。
【０３３９】（実験例７−８）図５２(c)に示す、２組
のｐｉｎ接合を積層した構成のアモルファスシリコン系
太陽電池を作製し、太陽電池モジュールに加工した。作
製にあたっては、２組のｐｉｎ接合を形成できるよう
に、図２８に示す連続堆積膜形成装置７５０の第２の不
純物層形成用真空容器５５３と基板巻取り容器５５４と
の間に、この連続堆積膜形成装置７５０の第１の不純物
層形成用真空容器５５２、堆積膜形成装置７００、第２
の不純物層形成用真空容器５５３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。
【０３４０】基板７０４としては、実験例７−１で使用
したのと同様のものを使用し、２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９１１
は、上述の実験例７−５でのｐｉｎ接合と同じ条件で形
成し、光の入射側に近い方の第２のｐｉｎ接合９１２
は、実験例７−７のｐｉｎ接合と同じ条件で形成した。
第１、第２のｐｉｎ接合９１１,９１２の形成後、実験
例７−５と同様の工程により、太陽電池モジュールとし
た。
【０３４１】作製した太陽電池モジュールについて、実
験例７−５と同様の特性の評価を行なったところ、光電
変換効率で１１.０％以上が得られ、さらに各太陽電池
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
のちの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作製することができ
た。
【０３４２】（実験例７−９）図５２(c)に示す、２組
のｐｉｎ接合を積層した構成のアモルファスシリコン系
太陽電池を作製し、太陽電池モジュールに加工した。作
製にあたっては、第１のｐｉｎ接合９１１を上述の実験
例７−７でのｐｉｎ接合と同じ条件で形成し、第２のｐ
ｉｎ接合９１２をは実験例７−６のｐｉｎ接合と同じ条
件で形成したこと以外は、実験例７−８と同様にした。
【０３４３】作製した太陽電池モジュールについて、実
験例５と同様の特性の評価を行なったところ、光電変換
効率で１０.５％以上が得られ、さらに各太陽電池モジ
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
の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作製することができた。
【０３４４】（実験例７−１０）図５２(d)に示す、３
組のｐｉｎ接合を積層した構成のアモルファスシリコン
系太陽電池を作製し、太陽電池モジュールに加工した。
作製にあたっては、３組のｐｉｎ接合を形成できるよう
に、図２８に示す連続堆積膜形成装置７５０の第２の不
純物層形成用真空容器５５３と基板巻取り容器５５４と
の間に、この連続堆積膜形成装置７５０の第１の不純物
層形成用真空容器５５２、堆積膜形成装置７００、第２
の不純物層形成用真空容器５５３、第１の不純物層形成
用真空容器５５２、堆積膜形成装置７００、第２の不純
物層形成用真空容器５５３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。
【０３４５】帯状の基板７０４としては、実験例７−１
で使用したのと同様のものを使用し、３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９１
１は、上述の実験例７−５でのｐｉｎ接合と同じ条件で
形成し、第２のｐｉｎ接合９１２は、実験例７−７のｐ
ｉｎ接合と同じ条件で形成し、光の入射側に位置する第
３のｐｉｎ接合９１３は、実験例７−６のｐｉｎ接合と
同じ条件で形成した。各ｐｉｎ接合９１１〜９１３の形
成後、実験例７−５と同様の工程により、太陽電池モジ
ュールとした。
【０３４６】作製した太陽電池モジュールについて、実
験例７−５と同様の特性の評価を行なったところ、光電
変換効率で１２.０％以上が得られ、さらに各太陽電池
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
のちの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作製することができた。
【０３４７】《実施例８》図３３は、本発明の実施例８
の堆積膜形成方法の実施に使用される堆積膜形成装置の
構成を示す概略図であり、図３４は主要な内部構成を立
体図として示したものである。図３３および３４に示さ
れる堆積膜形成装置８９１は、概ね直方体形状の金属製
の真空容器８００と、この真空容器内に設けられた成膜
容器８０１とからなる。
【０３４８】堆積膜が形成される長尺の帯状の基板８０
４は、真空容器８００の図示左側すなわち搬入側の側壁
に取り付けられたガスゲート８０３を経て、この真空容
器８００内に導入され、成膜容器８０１内の成膜空間８
０２を貫通し、真空容器８００の図示右側すなわち搬出
側の側壁に取り付けられたガスゲート８０５を通って、
真空容器８００内の外部に排出されるようになってい
る。
【０３４９】各ガスゲート８０３,８０５には、それぞ
れゲートガスを供給するためのゲートガス供給管８０
６,８０７が接続されている。基板８０４は、搬入側の
ガスゲート８０３に接続された基板送り出し容器（不図
示）から搬出側のガスゲート８０５に接続された基板巻
き取り容器（不図示）に向けて、連続的に移動させられ
るようになっている。また、真空容器８００には、この
真空容器８００内を直接排気するための排気管８０８が
取り付けられ、この排気管８０８は、バルブ８０８ａを
介して真空ポンプなどの図示しない排気手段に接続され
ている。
【０３５０】成膜容器８０１は、導電性部材で構成され
た柱状の構造をし、基板８０４は成膜容器８０１を形成
する壁面の一部をなしている。プラズマが実質的に形成
される空間である成膜空間８０２は、成膜容器８０１内
に、基板８０４に接して形成される。この成膜空間８０
２は、基板８０４に垂直にかつ幅方向に設置した金属製
の壁（すなわち分離壁、仕切壁）８０９によって、複数
の小成膜空間８１０に分割されている。各小成膜空間８
１０には、基板８０４と垂直な成膜容器８０１の側面か
ら、マイクロ波アプリケータ８１１が、基板８０４の移
動方向に沿って並ぶように、取り付けられている。各マ
イクロ波アプリケータ８１１は、成膜空間８０２内にマ
イクロ波エネルギーを放射、伝達させるためのものであ
り、図示しないマイクロ波電源に一端が接続された導波
管８１２の他端が、それぞれ接続されている。
【０３５１】成膜容器８０１においては、この成膜容器
８０１を貫通する帯状の基板８０４に垂直であって、マ
イクロ波アプリケータ８１１と対向する排気面８１９か
ら原料ガスが排気される。排気面８１９はメッシュもし
くはパンチングボードで形成され、マイクロ波エネルギ
ーの漏洩を防いでいる。成膜容器８０１には、基板８０
４と平行にかつ基板８０４の幅方向に延びた、ロッド状
の原料ガス放出手段８１４が設けられている。原料ガス
放出手段８１４に表面には、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。原料ガス放出手段
８１４は、成膜容器８０１の外部において、ガスボン
ベ、マスフローコントローラなどの図示しない原料ガス
供給源に接続された原料ガス供給管８１５の一端と、絶
縁ガイシ８２１を介して接続されている。小成膜空間８
１０のそれぞれは、少なくともひとつの原料ガス放出手
段８１４が設けられ、堆積膜形成用の原料ガスが供給さ
れるようになっている。この原料ガス放出手段８１４
は、金属製であって、直流もしくは交流のバイアス電圧
を印加するためのバイアス電極も兼ねている。バイアス
電極を兼ねるため原料ガス放出手段８１４には、バイア
ス供給線８２２を介して、真空容器８００の外部のバイ
アス電源（不図示）から直流もしくは交流のバイアスを
印加することができるようになっている。
【０３５２】帯状の基板８０４をはさんで成膜空間８０
２の反対側には、多数の赤外線ランプヒータ８１６と、
これらの赤外線ランプヒータ８１６からの放射熱を効率
良く基板８０４に集中させるためのランプハウス８１７
が設けられている。赤外線ランプヒータ８１６で加熱さ
れた基板８０４の温度を監視するための熱電対８１８
が、基板８０４に接触するように設けられている。
【０３５３】次に、この堆積膜形成装置８９１の動作に
ついて説明する。まず、堆積膜形成装置８９１を貫通す
るように、搬入側のガスゲート８０３に接続された基板
送り出し容器（不図示）から、搬出側のガスゲート８０
５に接続された基板巻き取り容器（不図示）にまで、例
えばＳＵＳ４０３ＢＡからなる帯状の基板８０４を張り
渡し、排気管８０８を通じて真空容器８０１および成膜
空間８０２内を排気する。所定の真空度圧力に到達した
ら、各ゲートガス供給管８０６,８０７からゲートガス
を各ガスゲート８０３,８０５に供給する。ゲートガス
は、主として真空容器８０１に取り付けられた排気管８
０８から排気されることになる。
【０３５４】次に、基板送り出し容器（不図示）内に設
けられた基板送り出し手段（不図示）と、基板巻き取り
容器（不図示）内に設けられた基板巻き取り手段（不図
示）とを作動させ、基板８０４を基板送り出し容器から
基板巻き取り容器に向けて連続的に移動させる。そし
て、熱電対８１８の出力を監視しながら赤外線ランプヒ
ータ８１６を作動させることにより、基板８０４を所定
の温度にまで加熱する。各原料ガス供給管８１５から原
料ガス放出手段８１４に原料ガスを供給し、各小成膜空
間８１０内に放出させる。各原料ガス放出手段８１４に
供給される原料ガスは、それぞれ、堆積膜の原料となる
物質を複数種類含有している。
【０３５５】次に、各導波管８１２を介してマイクロ波
電源からマイクロ波電力を各マイクロ波アプリケータ８
１１に供給して、成膜空間８０２内にマイクロ波グロー
放電を生起させた。放電が生起するまでは基板８０４や
その他成膜容器８０２を構成する壁面はマイクロ波の反
射体となるので、効率良くマイクロ波エネルギーを成膜
空間８０２内に蓄積でき、容易に放電を生起させること
ができる。放電生起後、例えば直流＋９０Ｖのバイアス
電圧を原料ガス放出手段８１４に印加する。
【０３５６】以上の動作により、原料ガスが成膜空間８
０２内で分解し、連続的に移動しつつある基板８０４上
に堆積膜が形成される。この堆積膜形成装置８９１で
は、各小成膜空間８１０では、原料ガスの種類、供給
量、マイクロ波パワー、バイアス電圧、圧力を適当に選
択することにより、堆積膜の形成条件を変えることがで
きる。その結果、連続的に移動している基板８０４に形
成される堆積膜には、膜厚方向に組成の分布が生じるこ
とになる。各小成膜空間８１０を分離する壁８０９（仕
切板）の開口率を調整することにより、膜厚方向に生じ
る組成の傾斜角度を変えることができる。
【０３５７】成膜空間を小成膜空間に分離して大面積の
機能製堆積膜を連続的に形成する方法を適用した堆積膜
形成装置は、図３３および図３４に示しただけのもので
はない。図３５〜図３７に、他の堆積膜形成装置の成膜
容器の例を示す。図３５に示したものでは、成膜容器８
０１ａの背面壁８１９ａから成膜容器８０１ａ内のガス
を排気するようになっている。また、原料ガス放出手段
とバイアス電極とが各小成膜空間ごとに別個に設けられ
ている。すなわち成膜容器８０１ａの底面壁に原料ガス
放出手段８１３が設けられ、原料ガスは原料ガス放出手
段８１３のガスは小さな多数の開口から各小成膜空間８
１０に放出されるようになっている。これに対しバイア
ス電極８２０は、基板８０４と平行にかつ基板８０４の
幅方向に延びたロッド状の部材であって、成膜容器８０
１ａに取り付けられている。
【０３５８】図３６に示した成膜容器８０１ｂでは、マ
イクロ波アプリケータ８１１が、帯状の基板８０４と平
行に、かつ基板８０４の幅方向に対向して成膜容器８０
１ｂに設置されている。バイアス電極を兼ねた原料ガス
放出手段８１４が、対向したマイクロ波アプリケータ８
１１の中心軸上に基板８０４と平行に設置されている。
小成膜空間８１０内の原料ガスは、成膜容器８０１ｂの
基板８０４の移動方向両端の壁面８１９ｂから外部に排
出される。また、各小成膜空間８１０を分離する壁８０
９はパンチングボードで形成され、両隣の小成膜空間に
ガスの相互拡散が可能となっている。
【０３５９】図３７に示した成膜容器８０１ｃは、図３
６に示した成膜容器８０１ｂにおいて、各小成膜空間８
１０内の原料ガスの排気方向を基板８０４と対向する成
膜容器８０１ｃの底面にしたものである。したがって成
膜容器８０１ｃの底面壁には多数の小さい開口が設けら
れている。次に、図３３に示した堆積膜形成装置８９１
を組み込んだ連続堆積膜形成装置８５０について、図３
８により説明する。
【０３６０】この連続堆積膜形成装置８５０は、ｐｉｎ
接合を有する半導体素子を帯状の基板８０４上に形成す
るのに適したものであり、基板送り出し容器８５１、第
１の不純物形成用真空容器８５２、堆積膜形成装置８９
１、第２の不純物形成用真空容器８５３、基板巻取り容
器８５４を４個のガスゲート８６１,８０３,８０５,８
６２によって直列に接続した構成となっている。各ガス
ゲート８６１,８０３,８０５,８６２には、それぞれゲ
ートガスを供給するためのゲートガス供給管８６３,８
０６,８０７,８６４がそれぞれ接続されている。
【０３６１】基板送り出し容器８５１は、基板８０４を
格納して基板巻取り容器８５４に向けて送り出すための
ものであり、基板８０４が巻かれるボビン８６５が装着
されるようになっている。また、基板送り出し容器８５
１には、図示しない排気手段に接続された排気管８６６
が取り付けられ、この排気管８６６の途中には、基板送
り出し容器８５１内の圧力を制御するためのスロットル
バルブ８６７が設けられている。さらに、基板送り出し
容器８５１には、圧力計８６８、基板８０４を加熱する
ためのヒーター８６９、基板８０４を支持、搬送するた
め搬送ローラ８７０が設けられている。なお、ボビン８
６５には、基板８０４を送り出すための図示しない基板
送り出し機構が接続されている。
【０３６２】第１および第２の不純物層形成用真空容器
８５２,８５３は、同一の構造であって、ｐ型あるいは
ｎ型の半導体層を形成するためのものである。各不純物
層形成用真空容器８５２,８５３には、図示しない排気
手段に接続された排気管８７１,８７２が取り付けら
れ、この排気管８７１,８７２の途中には、不純物層形
成用真空容器８５２,８５３の内圧を制御するためのス
ロットルバルブ８７３,８７４が設けられている。各不
純物層形成用真空容器８５２,８５３は、マイクロ波プ
ラズマＣＶＤ法による連続堆積膜形成装置であり、その
内部には、直方体状の成膜容器８７５,８７６がそれぞ
れ設けられている。この成膜容器８７５,８７６は、小
成膜空間に分割されていないことを除けば上述の堆積膜
形成装置８９１での成膜容器と同様のものであり、内部
の成膜空間にプラズマを生起させ、移動する基板８０４
上に堆積膜を形成するものである。成膜容器８７５,８
７６内には、堆積膜形成用原料ガスを導入するための原
料ガス放出手段８７７,８７８と、マイクロ波エネルギ
ーを導入するためのマイクロ波アプリケータ８７９,８
８０が設けられている。さらに各不純物層形成用真空容
器８５２,８５３内には、堆積膜形成中の基板８０４を
加熱するヒータ８８１,８８２と、基板８０４を搬送す
るための搬送ローラ８２５が設けられている。
【０３６３】堆積膜形成装置８９１は、成膜空間８０２
が７つの小成膜空間８１０に分割されている。基板巻取
り容器８５４は、堆積膜が形成された基板８０４を巻取
るためのものであり、基板送り出し容器８５１と同様の
構成である。ただし帯状の基板８０４を巻取るため、ボ
ビン８８３には、図示しない基板巻取り機構が接続され
るようになっている。
【０３６４】次に、この連続堆積膜形成装置８５０の動
作について、ｐｉｎ接合を有する半導体素子を形成する
場合を中心にして、説明する。まず、基板８０４を基板
送り出し容器８５１から基板巻取り容器８５４に向けて
たるまないように張力をかけてカテナリー曲線状に張り
わたす。張り渡した基板８０５は各真空容器内に設置さ
れた搬送ローラ８２５に裏面（堆積膜が形成されない
面）が接触している。続いて、基板送り出し容器８５
１、各不純物形成用真空容器８５２,８５３、堆積膜形
成装置８９１、基板巻取り容器８５４を排気し、所定の
真空度に到達したら、各ガスゲート８６１,８０３,８０
５,８６２にゲートガスを供給する。
【０３６５】次に、各不純物層形成用真空容器３０２,
３０３に、ｐ型あるいはｎ型の半導体層を形成するため
の原料ガスを供給し、堆積膜形成装置８９１にｉ型の半
導体層を形成するための原料ガスを供給し、さらに各不
純物層形成用真空容器８５２,８５３、堆積膜形成装置
８９１にマイクロ波電力を供給し、基板８０４の基板送
り出し容器８５１から基板巻取り容器８５４に向けた移
動を開始させることによって、これら各不純物層形成用
真空容器８５２,８５３、堆積膜形成装置８９１におい
てプラズマが生起し、基板８０４の上に堆積膜が形成す
る。基板８０４は、第１の不純物層形成用真空容器８５
２、堆積膜形成装置８９１、第２の不純物層形成用真空
容器８５３と連続的に移動しているので、基板８０４の
上にｐｉｎ接合を有する半導体素子が形成されることに
なる。このとき、堆積膜形成装置８９１では、上述のよ
うに堆積膜の膜厚方向に組成の分布を持たせることがで
きるので、形成された半導体素子においては、ｉ型の半
導体層の膜厚方向に、例えば、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。
【０３６６】次に、本実施例について行なった実験結果
について、具体的数値を挙げて説明する。なお、ここで
述べる各実験例は、上記の「作用」欄で図５２〜図５４
を用いて説明したアモルファスシリコン系太陽電池ある
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、本実施例の堆積膜形成方法を適用
したものである。ここでｉ型半導体層のバンドギャップ
プロファイルあるいはフェルミレベルプロファイルにつ
いてさらに詳しく説明すると、これらのプロファイルは
上述の図５３あるいは図５４に示されるように、連続的
かつ滑らかに変化することが望ましい。しかし、堆積膜
のバンドギャップあるいはフェルミレベルの変化に対し
てその最適な堆積膜形成条件（例えばガス種混合比、マ
イクロ波パワー、圧力、基板温度など）も変化するた
め、最適な堆積膜形成条件を維持したままバンドギャッ
ププロファイルおよびフェルミレベルプロファイルの連
続的制御を行なうことは容易ではない。本実施例では、
成膜空間を複数の小成膜空間に分割することにより、図
３９(a)〜(c)および図４１(a)に示したように近似的に
階段状にこれらバンドギャップやフェルミレベルを変化
させることにした。
【０３６７】また、小成膜空間を分離する壁を通して原
料ガスの相互拡散を生じさせることも可能であり、この
ようにすることによって、良好な堆積膜形成条件を維持
しつつ、バンドギャップおよびフェルミレベルの階段状
の変化部分を図４０(a)〜(c)および図４１(b)に示した
ように滑らかに接続することを可能とした。 （実験例８−１）図３３に示した堆積膜形成装置８９１
を用い、搬入側のガスゲート８０３、搬出側のガスゲー
ト８０５に、それぞれ基板送り出し容器（不図示）、基
板巻取り容器（不図示）を接続した。この基板送り出し
容器と基板巻取り容器には、帯状の基板を繰り出す基板
送り出し機構（不図示）と、帯状の基板を巻取る基板巻
取り機構（不図示）が、それぞれ設けられている。ただ
し、堆積膜形成装置８９１の成膜空間は７つの小成膜空
間８１０に分割した。小成膜空間８１０を分離する壁８
０９は、原料ガスの相互拡散が起こらないように、開口
のない板とした。
【０３６８】まず、ステンレス(SUS304BA)からなる帯状
の基板８０４（幅２０cm×長さ２００m×厚さ０.１２５
mm）を十分に脱脂、洗浄し、基板送り出し容器にこの基
板８０４を巻いたボビン（不図示）を装着し、基板８０
４を、搬入側のガスゲート８０３、成膜容器８０１およ
び搬出側のガスゲート８０５を介し、基板巻取り容器ま
で通し、基板８０４がたるまないように張力調整を行な
った。そして、基板送り出し容器（不図示）、真空容器
８００、成膜容器８０１、基板巻取り容器（不図示）の
それぞれを、不図示のメカニカルブースターポンプ／ロ
ータリーポンプで荒引きし、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排気した。そ
ののち、赤外線ランプヒーター８１６を点灯させ、熱電
対８１８の出力を監視しつつ、基板８０４の表面温度が
３００℃になるように温度制御を行ない、加熱、脱ガス
を行なった。
【０３６９】十分に脱ガスが行なわれたところで、表２
８に示す条件により、排気管８０８に接続された油拡散
ポンプ（不図示）を作動させながら、各ガス放出手段８
１４から堆積膜形成用の原料ガスを各小成膜容器８１０
内に導入した。同時に、各ゲートガス供給管８０６,８
０７より、各ガスゲート８０３,８０５に、ゲートガス
とし、それぞれ流量が３００sccmのＨ2ガスを供給し、
真空容器８００に直接接続された排気管８０８と基板送
り出し容器（不図示）と基板巻取り容器（不図示）とを
介してこのゲートガス、排気するようにした。この状態
で、成膜容器８０１内の圧力を６mTorrに保持するよう
にした。
【０３７０】
【表２８】
【０３７１】成膜容器８０１内の圧力が安定したところ
で、各導波管８１２、各マイクロ波アプリケータ８１１
を介して、不図示のマイクロ波電源より周波数２.４５
ＧＨｚのマイクロ波を成膜容器８０１内に導入した。こ
の結果、成膜空間８０２の各小成膜空間８１０内でマイ
クロ波グロー放電が生起し、プラズマが発生した。次
に、基板送り出し容器（不図示）から基板巻取り容器
（不図示）の方向に向け、すなわち図３３の図示矢印方
向に、基板８０４の移動を開始した。このときの移動速
度は、１００cm/minであった。１０分間にわたり、基板
８０４を連続的に移動させつつ基板８０４の上に、ｉ型
のａ−ＳｉＧｅ:Ｈからなる堆積膜の形成を行なった。
堆積膜の形成が終了したら、基板８０３を冷却させて堆
積膜形成装置８９１から取り出した。
【０３７２】この実験例８−１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、基板８０４の幅方向お
よび長手方法に関し、膜厚のばらつきは５％以内に収ま
っていた。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。次に、基板８０４の、この実験例
８−１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ヶ所を選んで切りだし、２次イ
オン質量分析計（ＳＩＭＳ）（ＣＡＭＥＣＡ社製、ｉｍ
ｆ−３型）を用い、深さ方向の元素分布を測定した。そ
の結果、図４２に示した深さ方向分布が得られ、図３９
(c)に示した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
（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。なお、図４２において、横軸は時間で表されてい
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４２の横軸を表面からの深さと考え
て差し支えない。
【０３７３】（実験例８−２）上述の実験例８−１に用
いた堆積膜形成装置８９１の７つの小成膜空間８１０を
分離する壁８０９の開孔率を２５％として、原料ガスの
相互拡散をある程度可能とした。その他の装置構成は実
験例８−１と変えずに、実験例８−１と同様の条件にて
基板８０４上に堆積膜を形成した。
【０３７４】この実験例８−２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％
以内に収まっており、また、堆積膜の形成速度は平均８
０Å/secであると算出された。次に、実験例８−１と同
様に、この実験例８−２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
切りだし、深さ方向の元素分布を測定した。その結果、
図４３に示した深さ方向分布が得られ、図４０(c)に示
した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。隣接する小成膜空間で形成される堆
積膜のバンドギャップのつながりは連続的となった。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。
【０３７５】（実験例８−３）実験例８−２と同様にゲ
ートガスを供給し、表２９に示す条件で、基板８０４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、基板８０４の移動速度を９５cm/minと
した。また、成膜容器８０１の内圧は、堆積膜の形成
中、１２mTorrに保持するようにした。
【０３７６】
【表２９】
【０３７７】堆積膜の形成が終了した後、この実験例８
−３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％以内に収まっており、ま
た、堆積膜の形成速度は平均８０Å/secであると算出さ
れた。また、実験例８−１と同様に、この実験例８−３
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ヶ所を選んで切りだし、深さ方向の元素
分布を測定した。その結果、図４４に示した深さ方向分
布が得られ、図４０(b)に示した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、
堆積膜中の全水素を定量したところ、１４±２原子％で
あった。
【０３７８】（実験例８−４）実験例２と同様にして、
表３０に示す条件で、基板８０４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、基板８０４の移動速度を９５cm/minとし
た。また、堆積膜の形成中、成膜容器８０１の内圧を５
mTorrに保持するようにした。
【０３７９】
【表３０】
【０３８０】堆積膜の形成が終了した後、この実験例８
−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％以内に収まっており、ま
た、堆積膜の形成速度は平均１１０Å/secであると算出
された。実験例８−１と同様に、この実験例８−４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ヶ所を選んで切りだし、深さ方向の元素分布を
測定した。その結果、図４５に示した深さ方向分布が得
られ、図４１(b)に示したのと同様のフェルミレベルプ
ロファイル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。
【０３８１】（実験例８−５）図３８に示す連続堆積膜
形成装置８５０を用い、図５２(a)に示した層構成のア
モルファスシリコン系太陽電池を作製した。堆積膜形成
装置８９１内の成膜空間８０２は７つの小成膜空間８１
０に分割し、小成膜空間８１０を分離する壁は開口のな
い板とした。このアモルファスシリコン太陽電池は、単
一のｐｉｎ接合を有し、ｉ型半導体層４０４におけるバ
ンドギャッププロファイルは図４０(c)に示したものと
なっている。
【０３８２】まず、上述の実験例１で使用したのと同様
の、ＳＵＳ４３０ＢＡからなる帯状の基板８０４を、不
図示の連続スパッタ装置に装着し、Ａｇ電極（Ａｇ純
度：９９．９９％）をターゲットとして、基板８０４の
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、基板８０４の上に下部電極９０
２を形成した。
【０３８３】次に、下部電極９０２の形成された基板８
０４を、基板送り出し容器８５１に装着し、第１の不純
物層形成用真空容器８５２、堆積膜形成装置８９１、第
２の不純物層形成用真空容器８５３を介し、基板巻取り
容器８５４まで通した。そして、基板８０４がたるまな
いようにその張力を調整し、実験例８−１と同様に、各
不純物層形成用真空容器８５２,８５３、堆積膜形成装
置８９１、基板送り出し容器８５１、基板巻取り容器８
５４を５×１０-6Torrまで排気した。
【０３８４】続いて、基板８０４を基板送り出し容器８
５１から基板巻取り容器３８５４に向けて連続的に移動
させながら、この基板８０４の上に、第１の不純物層形
成用真空容器８５２でｎ型半導体層９０３を、堆積膜形
成装置８９１でｉ型半導体層９０４を、第２の不純物層
形成用真空容器８５３でｐ型半導体層９０５を順次形成
するようにした。ｎ型半導体層９０３とｐ型半導体層９
０５の形成の条件は、表３１に示すとおりであり、ｉ型
半導体層９０４の形成条件は、実験例８−１においてｉ
型ａ−ＳｉＧｅ:Ｈからなる堆積層を形成する場合と同
じにした。各半導体層９０３〜９０５の形成は、各不純
物層形成用真空容器８５２,８５３の内部と堆積膜形成
装置８９１の内部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ら、基板８０４を
移動速度９５cm/minで移動させることにより行なった。
なお、各不純物層形成用真空容器８５２,８５３内にお
いて、マイクロ波グロー放電が発生している領域の、基
板８０４の移動方向の長さを表３１の成膜領域の長さの
欄に示した。
【０３８５】
【表３１】 基板８０４の全長（２００ｍ）のすべてにわたって、各
半導体層９０３〜９０５が形成されたら、基板８０４を
冷却させてから連続堆積膜形成装置８５０から取り出
し、ｐ型半導体層９０５の上に、さらに、透明電極９０
６と集電電極９０７とを形成し、帯状の太陽電池を完成
させた。
【０３８６】次に、連続モジュール化装置（不図示）を
用いて、作製した太陽電池を、大きさが３６ｃｍ×２０
ｃｍの多数の太陽電池モジュールに加工した。作製した
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
行なったところ、光電変換効率で７.０％以上が得ら
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、作製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
試験を行なったところ、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たか
った。上述のＡＭ値が１.５でエネルギー密度１００mw/
cm2の疑似太陽光に連続して５００時間照射したのちに
おいても、光電変換効率の変動は、初期値に対して１
０.０％以内に収まっていた。
【０３８７】この太陽電池モジュールを接続することに
より、出力２.５ｋＷの電力供給システムを作製するこ
とができた。 （実験例８−６）上述の実験例８−５に用いた連続堆積
膜形成装置８５０において、堆積膜形成装置８９１の７
つの小成膜空間８１０を分離する壁８０９の開孔率を２
５％として、原料ガスの相互拡散をある程度可能とし
た。ｉ型半導体層９０４を実験例８−２と同様の条件で
堆積させること以外は実験例８−５と同様にして太陽電
池を作成し、太陽電池モジュールに加工した。なお、ｉ
型半導体層９０４は図４０(c)に示すようなバンドギャ
ッププロファイルとなっている。
【０３８８】そして、作製した太陽電池モジュールにつ
いて、実験例８−５と同様の特性の評価を行なったとこ
ろ、光電変換効率で８.０％以上が得られ、さらに各太
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
を作製することができた。
【０３８９】（実験例８−７）実験例８−５,８−６に
おいては、ｉ型半導体層９０４としてａ−ＳｉＧｅ:Ｈ
堆積膜を用いたが、ここではａ−ＳｉＧｅ:Ｈのかわり
にａ−ＳｉＣ:Ｈを用いて太陽電池を作製し、太陽電池
モジュールに加工した。このｉ型半導体層９０４を実験
例８−３と同様の条件で堆積させる以外は実験例８−５
と同様にした。なお、このｉ型半導体層９０４は、図４
０(b)に示すようなバンドギャッププロファイルとなっ
ている。
【０３９０】そして、作製した太陽電池モジュールにつ
いて、実験例８−５と同様の特性の評価を行なったとこ
ろ、光電変換効率で７.２％以上が得られ、さらに各太
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
を作製することができた。
【０３９１】（実験例８−８）実験例８−５,８−６に
おいては、ｉ型半導体層９０４としてａ−ＳｉＧｅ:Ｈ
堆積膜を用いたが、ここではａ−ＳｉＧｅ:Ｈのかわり
にａ−Ｓｉ:Ｈを用いて太陽電池を作製し、太陽電池モ
ジュールに加工した。このｉ型半導体層９０４を実験例
８−４と同様の条件で堆積させる以外は実験例５と同様
にした。なお、このｉ型半導体層９０４は、図４１(b)
に示すようなフェルミレベルプロファイルとなってい
る。
【０３９２】そして、作製した太陽電池モジュールにつ
いて、実験例８−５と同様の特性の評価を行なったとこ
ろ、光電変換効率で８.４％以上が得られ、さらに各太
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２.５ｋＷの電力供給シス
テムを作製することができた。
【０３９３】（実験例８−９）図５２(c)に示す、２組
のｐｉｎ接合を積層した構成のアモルファスシリコン系
太陽電池を作製し、太陽電池モジュールに加工した。作
製にあたっては、２組のｐｉｎ接合を形成できるよう
に、図３８に示す連続堆積膜形成装置８５０の第２の不
純物層形成用真空容器８５３と基板巻取り容器８５４と
の間に、この連続堆積膜形成装置８５０の第１の不純物
層形成用真空容器８５２、堆積膜形成装置８９１、第２
の不純物層形成用真空容器８５３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。
【０３９４】帯状の基板８０４としては、実験例８−１
で使用したのと同様のものを使用し、２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９１
１は、上述の実験例８−６でのｐｉｎ接合と同じ条件で
形成し、光の入射側に近い方の第２のｐｉｎ接合９１２
は、実験例８−８のｐｉｎ接合と同じ条件で形成した。
第１および第２のｐｉｎ接合９１１,９１２の形成後、
実験例８−６と同様の工程により、太陽電池モジュール
とした。
【０３９５】作製した太陽電池モジュールについて、実
験例５と同様の特性の評価を行なったところ、光電変換
効率で１１.０％以上が得られ、さらに各太陽電池モジ
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
の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２.５ｋＷの電力供給システムを作製することができ
た。
【０３９６】（実験例８−１０）図５２(c)に示す、２
組のｐｉｎ接合を積層した構成のアモルファスシリコン
系太陽電池を作製し、太陽電池モジュールに加工した。
作製にあたっては、第１のｐｉｎ接合９１１を上述の実
験例８−８でのｐｉｎ接合と同じ条件で形成し、第２の
ｐｉｎ接合９１２をは実験例８−７のｐｉｎ接合と同じ
条件で形成したこと以外は、実験例８−９と同様にし
た。
【０３９７】作製した太陽電池モジュールについて、実
験例８−５と同様の特性の評価を行なったところ、光電
変換効率で１０.５％以上が得られ、さらに各太陽電池
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
のちの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２.５ｋＷの電力供給システムを作製することがで
きた。
【０３９８】（実験例８−１１）図５２(d)に示す、３
組のｐｉｎ接合を積層した構成のアモルファスシリコン
系太陽電池を作製し、太陽電池モジュールに加工した。
作製にあたっては、３組のｐｉｎ接合を形成できるよう
に、図３８に示す連続堆積膜形成装置８５０の第２の不
純物層形成用真空容器８５３と基板巻取り容器８５４と
の間に、この連続堆積膜形成装置８５０の第１の不純物
層形成用真空容器８５２、堆積膜形成装置８９１、第２
の不純物層形成用真空容器８５３、第１の不純物層形成
用真空容器８５２、堆積膜形成装置８９１、第２の不純
物層形成用真空容器８５３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。
【０３９９】基板８０４としては、実験例８−１で使用
したのと同様のものを使用し、３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９１１
は、上述の実験例８−６でのｐｉｎ接合と同じ条件で形
成し、第２のｐｉｎ接合９１２は、実験例８−８のｐｉ
ｎ接合と同じ条件で形成し、光の入射側に位置する第３
のｐｉｎ接合９１３は、実験例８−７のｐｉｎ接合と同
じ条件で形成した。各ｐｉｎ接合９１１〜９１３の形成
後、実験例８−６と同様の工程により、太陽電池モジュ
ールとした。
【０４００】作製した太陽電池モジュールについて、実
験例８−５と同様の特性の評価を行なったところ、光電
変換効率で１２.０％以上が得られ、さらに各太陽電池
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
のちの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２.５ｋＷの電力供給システムを作製することができ
た。
【０４０１】以上、第１１の発明の実施例について、主
として、アモルファスシリコン系太陽電池を作製する場
合について説明してきたが、本発明は、アモルファスシ
リコン系太陽電池以外の、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、例えば、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。
【０４０２】
【発明の効果】以上説明したように請求項１に記載され
た発明は、成膜容器内に生成するプラズマの内部にまた
はこのプラズマに接するように、複数の電極を設置し、
これら電極の各々に電圧を印加して、バイアス電流が一
定になるようにマイクロ波エネルギーの強度を制御する
ことにより、一様でかつ安定な大面積プラズマを長時間
にわたって維持できるようになり、所望の空間的分布を
持った大面積プラズマを安定して維持できるようになる
という効果がある。
【０４０３】請求項２に記載された発明は、成膜容器内
に生成するプラズマの内部にまたはこのプラズマに接す
るように、複数の探針を設置し、これら探針のフローテ
ィング電位を測定して、フローティング電位が一定にな
るようにマイクロ波エネルギーの強度を制御することに
より、一様でかつ安定な大面積プラズマを長時間にわた
って維持できるようになり、所望の空間的分布を持った
大面積プラズマを安定して維持できるようになるという
効果がある。
【０４０４】請求項３ないし４に記載された発明は、バ
イアス電極の端部形状を工夫することにより、大面積用
のマイクロ波プラズマＣＶＤ装置において、高品質であ
って均一な膜質を有する部材を大量に高速度にかつ安定
して経済的に形成できるようになるという効果がある。
請求項５ないし６に記載された発明は、複数のバイアス
電圧印加手段のうち１つ以上をスリット状開口部から５
０ｍｍ以内の位置に設けることにより、成膜容器端部で
のバイアス電界の強度が改善され、形成される堆積膜の
特性が向上するという効果がある。
【０４０５】請求項７ないし１０に記載された発明は、
基板の立体の一面としこの立体の他の面が電気絶縁体で
構成された放電容器を形成し、この放電容器とは電気的
に絶縁されたバイアス印加手段によりバイアス電圧を印
加することにより、バイアス電流は基板のみに流れ込
み、放電容器の他の内壁面には流れ込まなくなるので、
バイアス電流に変化を生じることはなくなり、絶えず安
定して高品質の堆積膜を基板上に連続的に形成すること
が可能となるという効果がある。さらに、堆積膜の原料
となる物質を複数種類含有する原料ガスの流れを、基板
の移動方向と平行な方向に形成し、基板の移動方向に沿
って複数の放電手段を設けることにより、膜厚方向に組
成分布を有する良質の堆積膜を形成できるという効果が
ある。
【０４０６】請求項１１ないし１４に記載された発明
は、基板の立体の一面としこの立体の他の面が導電性部
材で構成された放電容器を形成し、この導電性部材にバ
イアス電圧を印加することにより、バイアス電流の流れ
込む先は基板だけとなって、大量のの堆積膜が形成され
たとしてもバイアス電流に変化を生じることはなくな
り、絶えず安定して高品質の堆積膜を基板上に連続的に
形成することが可能となるという効果がある。さらに、
堆積膜の原料となる物質を複数種類含有する原料ガスの
流れを、基板の移動方向と平行な方向に形成し、基板の
移動方向に沿って複数の放電手段を設けることにより、
膜厚方向に組成分布を有する良質の堆積膜を形成できる
という効果がある。
【０４０７】請求項１５ないし１７に記載された発明
は、移動成膜式マイクロ波プラズマＣＶＤ法において、
壁で分離された複数の小成膜空間によって成膜空間を構
成し、組成制御を行なうことにより、大面積の組成制御
された機能性堆積膜を連続して再現性よく形成でき、ま
た、大面積のプラズマの制御性、安定性が向上して、大
面積にわたって一様なプラズマを生起することが可能と
なり、膜厚方向で組成の一様な堆積膜の形成を容易に行
なえるようになるという効果がある。また、連続して移
動する帯状の部材上に、任意のバンドギャッププロファ
イルを有する機能性堆積膜を連続して形成できるように
なるという効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の１番目の実施例で使用される堆積膜形
成装置の構成を示す要部破断斜視図である。
【図２】図１に示した堆積膜形成容器におけるマイクロ
波電力の制御系統図である。
【図３】成膜中のバイアス電流値の変化と堆積膜の膜厚
とを示す特性図である。
【図４】バイアス電極の代りに探針を用いた場合の制御
系統図である。
【図５】成膜中のバイアス電流値の変化と堆積膜の膜厚
とを示す特性図である。
【図６】実施例１−３での堆積膜形成装置の構成を示す
要部破断斜視図である。
【図７】実施例１−４での堆積膜形成装置の構成を示す
要部破断斜視図である。
【図８】２番目の実施例でのマイクロ波プラズマＣＶＤ
装置の透視概略図である。
【図９】図８の装置のバイアス電極近傍の部分拡大図で
ある。
【図１０】図８の装置を組み込んだ連続堆積膜形成装置
の構成を示す図である。
【図１１】基板がΩ字型に湾曲して搬送される変形実施
例を示す透視概略図である。
【図１２】断面がＵ字型の放電容器を使用する変形実施
例を示す透視概略図である。
【図１３】円筒形の基体上に堆積膜を形成する変形実施
例を示す模式断面図である。
【図１４】３番目の実施例でのマイクロ波プラズマＣＶ
Ｄ装置の構成を示す図である。
【図１５】成膜容器の要部を拡大して示す透視概略図で
ある。
【図１６】バイアス電圧と光電変換効率との関係を示す
特性図である。
【図１７】４番目の実施例での堆積膜形成装置の構成を
示す模式断面図である。
【図１８】図１７の装置を組み込んだ連続堆積膜形成装
置の構成を示す図である。
【図１９】５番目の実施例での堆積膜形成装置の構成を
示す模式断面図である。
【図２０】図１９の装置を組み込んだ連続堆積膜形成装
置の構成を示す図である。
【図２１】２次イオン質量分析の結果を示す特性図であ
る。
【図２２】２次イオン質量分析の結果を示す特性図であ
る。
【図２３】２次イオン質量分析の結果を示す特性図であ
る。
【図２４】２次イオン質量分析の結果を示す特性図であ
る。
【図２５】６番目の実施例での堆積膜形成装置の構成を
示す模式断面図である。
【図２６】図２５の装置を組み込んだ連続堆積膜形成装
置の構成を示す図である。
【図２７】７番目の実施例での堆積膜形成装置の構成を
示す模式断面図である。
【図２８】図２７の装置を組み込んだ連続堆積膜形成装
置の構成を示す図である。
【図２９】２次イオン質量分析の結果を示す特性図であ
る。
【図３０】２次イオン質量分析の結果を示す特性図であ
る。
【図３１】２次イオン質量分析の結果を示す特性図であ
る。
【図３２】２次イオン質量分析の結果を示す特性図であ
る。
【図３３】８番目の実施例での堆積膜形成装置の構成を
示す模式断面図である。
【図３４】図３３の堆積膜形成装置の成膜容器の構成を
示す要部破断斜視図である。
【図３５】図３４とは別の構成の成膜容器を示す要部破
断斜視図である。
【図３６】図３４および図３５とは別の構成の成膜容器
を示す要部破断斜視図である。
【図３７】さらに別の構成の成膜容器を示す要部破断斜
視図である。
【図３８】図３３の装置を組み込んだ連続堆積膜形成装
置の構成を示す図である。
【図３９】(a)〜(c)はｉ型半導体層のバンドギャッププ
ロファイルを示す図である。
【図４０】(a)〜(c)はｉ型半導体層のバンドギャッププ
ロファイルを示す図である。
【図４１】(a),(b)はｉ型半導体層のフェルミレベルプ
ロファイルを示す図である。
【図４２】２次イオン質量分析の結果を示す特性図であ
る。
【図４３】２次イオン質量分析の結果を示す特性図であ
る。
【図４４】２次イオン質量分析の結果を示す特性図であ
る。
【図４５】２次イオン質量分析の結果を示す特性図であ
る。
【図４６】従来のマイクロ波プラズマＣＶＤ装置の構成
を示す模式断面図である。
【図４７】従来の移動成膜式マイクロ波プラズマＣＶＤ
装置の構成を示す模式断面図である。
【図４８】従来のマイクロ波プラズマＣＶＤ装置におけ
るバイアス電界のかかり方を示す模式図である。
【図４９】放電容器の内圧と放電維持電力との関係を示
す特性図である。
【図５０】バイアス印加手段の設置位置を検討するため
に使用した実験装置の構成を示す模式断面図である。
【図５１】成膜容器端部からの距離と暗導電率との関係
を示す特性図である。
【図５２】(a)〜(d)はそれぞれ太陽電池の構成を示す概
略断面図である。
【図５３】(a)〜(d)はｉ型半導体層のバンドギャッププ
ロファイルを示す図である。
【図５４】(a)〜(d)はｉ型半導体層のフェルミレベルプ
ロファイルを示す図である。
【符号の説明】
101,400,500,600,700,891 堆積膜形成装置 102,201,264,291,306,404,504,604,704,804 基板 107,802 成膜空間 108 ガス放出手段 109,183,213,811 マイクロ波アプリケータ 110,812 導波管 111,122,134,191,206,820 バイアス電極 115 マイクロ波電源 116 電流計 117 バイアス印加電源 118 マイクロ波コントローラ 119 電圧計 126,240〜243,412,529,530,561,562,612,729,730,803,8
05 ガスゲート 141 探針 152,401,501,601,701,800 真空容器 153,181 堆積膜形成容器 185 基体 192,208,606,744,746 バイアス電源 200,229 マイクロ波プラズマＣＶＤ装置 202 方形導波管 203 円形導波管 204 円形誘電体窓 205,297 放電容器 209 ガス導入ノズル 222 円盤 230,450,550,650,850 連続堆積膜形成装置 231,451,551,651,851 基板送り出し容器 232 第１のドープ層形成用真空容器 233 第２のドープ層形成用真空容器 234,455,554,655,854 基板巻取り容器 301〜303,402,602,801,801a,801b,801c 成膜容器 312,313,815 原料ガス供給管 314 バイアス電圧印加棒 315〜317 誘電体窓 328,329 電極 330,331 絶縁体 402a,546,602a 内壁 402b,545,602b 外壁 405,585,605 アプリケータ 406,543,544 バイアス棒 408,526〜528 ガード電極 452,652 第１の真空容器 454,654 第２の真空容器 502,702 第１の成膜容器 503,703 第２の成膜容器 505,705 第１のアプリケータ 506,706 第２のアプリケータ 507,707 第３のアプリケータ 514,714 第１のガス放出器 515,715 第２のガス放出器 533,733 第１の成膜空間 534,734 第２の成膜空間 552,852 第１の不純物層形成用真空容器 553,853 第２の不純物層形成用真空容器 615 パンチングボード 809 壁 810 小成膜空間 814 原料ガス供給手段
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 酒井 明 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 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 越前 裕 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 杉山 秀一郎 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 (17)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 複数のマイクロ波導入手段を備え真空排
    気可能な成膜容器を使用し、マイクロ波プラズマＣＶＤ
    法により大面積の基板上に堆積膜を形成する堆積膜形成
    方法において、 前記各マイクロ波導入手段から前記成膜容器内に放射伝
    播されるマイクロ波エネルギーによって生起するプラズ
    マの内部に、または前記プラズマに接するように、複数
    の電極を配置し、 前記電極の各々にバイアス電圧を印加し、 前記電極を流れるバイアス電流の値が一定値を維持する
    ように、前記マイクロ波導入手段から前記成膜容器内に
    放射伝播されるマイクロ波エネルギーの強度を制御する
    ことを特徴とする堆積膜形成方法。
  2. 【請求項２】 複数のマイクロ波導入手段を備え真空排
    気可能な成膜容器を使用し、マイクロ波プラズマＣＶＤ
    法により大面積の基板上に堆積膜を形成する堆積膜形成
    方法において、 前記各マイクロ波導入手段から前記成膜容器内に放射伝
    播されるマイクロ波エネルギーによって生起するプラズ
    マの内部に、または前記プラズマに接するように、複数
    の探針を配置し、 前記各探針のフローティング電位を測定し、 前記フローティング電位の値が一定値を維持するよう
    に、前記マイクロ波導入手段から前記成膜容器内に放射
    伝播されるマイクロ波エネルギーの強度を制御すること
    を特徴とする堆積膜形成方法。
  3. 【請求項３】 マイクロ波電源に接続する方形導波管と
    一端が前記方形導波路に接続する円形導波管と前記円形
    導波管の他端に設けられた円形誘電体窓とから少なくと
    もなるマイクロ波導入手段と、基板に対向する開口部を
    備え前記マイクロ波導入手段からマイクロ波が導入され
    る放電容器とを有する堆積膜形成装置を使用し、前記基
    板上に堆積膜を形成する堆積膜形成方法において、 前記円形誘電体窓の表面に垂直であってかつ前記マイク
    ロ波の進行方向および前記基板の表面に平行な部分を有
    するＴ字形の棒状部と、前記棒状部の先端部に設けられ
    前記誘電体窓の表面に平行である円板部とからなるバイ
    アス電極を前記放電容器内に設け、 前記マイクロ波の波長をλとするとき前記円板の直径φ
    が、 λ／１０≦φ≦λ／６ を満たすようにすることを特徴とする堆積膜形成方法。
  4. 【請求項４】 基板に対向する開口部を有する放電容器
    と、前記放電容器にマイクロ波を導入するマイクロ波導
    入手段とを有し、前記マイクロ波導入手段が、少なくと
    も、マイクロ波電源に接続する方形導波管と、一端が前
    記方形導波路に接続する円形導波管と、前記円形導波管
    の他端に設けられた円形誘電体窓とからなる堆積膜形成
    装置において、 前記円形誘電体窓の表面に垂直であってかつ前記マイク
    ロ波の進行方向および前記基板の表面に平行な部分を有
    するＴ字形の棒状部と、前記棒状部の先端部に設けられ
    前記誘電体窓の表面に平行である円板部とからなるバイ
    アス電極が前記放電容器内に設けられ、 前記マイクロ波の波長をλとするとき、前記円板の直径
    φが、 λ／１０≦φ≦λ／６ を満たしていることを特徴とする堆積膜形成装置。
  5. 【請求項５】 真空排気可能な成膜容器と、前記成膜容
    器内に基板を連続的に通過させるための基板搬送手段
    と、前記成膜容器の側壁両側に設けられ前記基板を通過
    させるためのスリット状開口部と、前記成膜容器内にマ
    イクロ波を導入するマイクロ波導入手段と、前記成膜容
    器に取り付けられた複数のバイアス電圧印加手段とを有
    する堆積膜形成装置を使用し、マイクロ波プラズマＣＶ
    Ｄ法により前記基板上に堆積膜を形成する堆積膜形成方
    法において、 前記バイアス電圧印加手段のうち１つ以上を、前記スリ
    ット状開口部から５０ｍｍ以内の位置に設けることを特
    徴とする堆積膜形成方法。
  6. 【請求項６】 真空排気可能な成膜容器と、前記成膜容
    器内に基板を連続的に通過させるための基板搬送手段
    と、前記成膜容器の側壁両側に設けられ前記基板を通過
    させるためのスリット状開口部と、前記成膜容器内にマ
    イクロ波を導入するマイクロ波導入手段と、前記成膜容
    器に取り付けられた複数のバイアス電圧印加手段とを有
    し、マイクロ波プラズマＣＶＤ法により前記基板上に堆
    積膜を形成する堆積膜形成装置において、 前記バイアス電圧印加手段のうち１つ以上が、前記スリ
    ット状開口部から５０ｍｍ以内の位置に設けられている
    ことを特徴とする堆積膜形成装置。
  7. 【請求項７】 プラズマＣＶＤ法により長尺の基板上に
    連続的に堆積膜を形成する堆積膜形成方法において、 真空容器の内部に、前記基板を立体の一面とし前記立体
    の他の面が電気絶縁体からなる放電容器を形成し、前記
    放電容器の内部に前記放電容器から電気的に絶縁された
    バイアス印加手段を設置し、 前記真空容器内において前記基板の長手方向に前記基板
    を連続的に搬送しながら、かつ前記バイアス印加手段に
    よって前記基板に対してバイアス電圧を印加しながら、 前記放電容器内に放電エネルギーと原料ガスとを導入し
    て前記放電容器内にプラズマを生成させ、前記基板の表
    面に堆積膜を形成させることを特徴とする堆積膜形成方
    法。
  8. 【請求項８】 放電容器内に放電エネルギーを導入する
    ための放電手段が基板の長手方向に沿って複数個設けら
    れ、放電エネルギーを前記放電容器内に導入しつつ前記
    放電容器内において前記基板の移動方向と平行な方向に
    堆積膜の原料となる物質を複数種含有する原料ガスの流
    れを形成しながら、前記各放電手段のそれぞれに放電エ
    ネルギーを印加する請求項７記載の堆積膜形成方法。
  9. 【請求項９】 真空排気可能な成膜容器を有し、プラズ
    マＣＶＤ法により長尺の基板上に連続的に堆積膜を形成
    する堆積膜形成装置において、 前記真空容器内に設けられ、実質的に内壁の一部を構成
    しつつ前記基板がその長手方向に連続的に移動可能に通
    過する放電容器と、 前記放電容器の前記基板が貫通する部分に前記基板に近
    接させて取り付けられた、放電エネルギーとプラズマと
    の前記放電容器からの漏洩を防止する接地されたガード
    電極と、 前記放電容器内に設けられ、前記放電容器とは電気的に
    絶縁されたバイアス印加手段と、 前記放電容器内に放電エネルギーを導入する放電手段と
    を有し、 前記放電容器を構成する内壁であって前記プラズマに接
    する部分のうち、前記基板以外の部分が電気絶縁体で構
    成されていることを特徴とする堆積膜形成装置。
  10. 【請求項１０】 放電手段が基板の長手方向に沿って複
    数個設けられ、堆積膜の原料となる物質を複数種含有す
    る原料ガスを放電容器内に導入する原料ガス放出手段を
    有し、前記放電容器内で前記基板の移動方向と平行な方
    向に前記原料ガスの流れが形成される請求項９記載の堆
    積膜形成装置。
  11. 【請求項１１】 プラズマＣＶＤ法により長尺の基板上
    に連続的に堆積膜を形成する堆積膜形成方法において、 真空容器の内部に、前記基板を立体の一面とし前記立体
    の他の面が導電性部材からなる放電容器を形成し、 前記真空容器内において前記基板の長手方向に前記基板
    を連続的に搬送しながら、かつ前記真空容器とは電気的
    に絶縁された状態で前記導電性部材にバイアス電圧を印
    加しながら、 前記放電容器内に放電エネルギーと原料ガスとを導入し
    て前記放電容器内にプラズマを生成させ、前記基板の表
    面に堆積膜を形成させることを特徴とする堆積膜形成方
    法。
  12. 【請求項１２】 放電容器内に放電エネルギーを導入す
    るための放電手段が基板の長手方向に沿って複数個設け
    られ、放電エネルギーを前記放電容器内に導入しつつ前
    記放電容器内において前記基板の移動方向と平行な方向
    に堆積膜の原料となる物質を複数種含有する原料ガスの
    流れを形成しながら、前記各放電手段のそれぞれに放電
    エネルギーを印加する請求項１１記載の堆積膜形成方
    法。
  13. 【請求項１３】 真空排気可能な成膜容器を有し、プラ
    ズマＣＶＤ法により長尺の基板上に連続的に堆積膜を形
    成する堆積膜形成装置において、 前記真空容器内に設けられ、実質的に内壁の一部を構成
    しつつ前記基板がその長手方向に連続的に移動可能に通
    過する放電容器と、 前記放電容器の前記基板が貫通する部分に前記基板に近
    接させて取り付けられた、放電エネルギーとプラズマと
    の前記放電容器からの漏洩を防止する接地されたガード
    電極と、 前記放電容器内に放電エネルギーを導入する放電手段
    と、 バイアス電源とを有し、 前記放電容器を構成する内壁であって前記プラズマに接
    する部分のうち、前記基板以外の部分が全て導電性部材
    で構成され、前記導電性部材は前記真空容器からは電気
    的に絶縁されかつ前記バイアス電源によってバイアス電
    圧を印加できることを特徴とする堆積膜形成装置。
  14. 【請求項１４】 放電手段が基板の長手方向に沿って複
    数個設けられ、堆積膜の原料となる物質を複数種含有す
    る原料ガスを放電容器内に導入する原料ガス放出手段を
    有し、前記放電容器内で前記基板の移動方向と平行な方
    向に前記原料ガスの流れが形成される請求項１０記載の
    堆積膜形成装置。
  15. 【請求項１５】 帯状の基板をその長手方向に連続的に
    移動させながら、前記基板が側壁の一面となる柱状の成
    膜空間に堆積膜形成用の原料ガスを導入し、同時に前記
    成膜空間へマイクロ波エネルギーを導入させてマイクロ
    波プラズマを前記成膜空間内に生起させ、前記基板の前
    記成膜空間側の表面上に堆積膜を形成させる堆積膜形成
    方法において、 前記成膜空間が壁によって分離されて複数の小成膜空間
    によって構成され、組成制御を行なって前記堆積膜を形
    成することを特徴とする堆積膜形成方法。
  16. 【請求項１６】 各小成膜空間に導入されるマイクロ波
    エネルギーの強度および堆積膜形成用原料ガスの組成
    が、前記小成膜空間ごとにそれぞれ独立に制御される請
    求項１５に記載の堆積膜形成方法。
  17. 【請求項１７】 小成膜空間を分離する壁を通して堆積
    膜形成用原料ガスの相互拡散が可能であるようにした請
    求項１５に記載の堆積膜形成方法。
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