JPH06204138A

JPH06204138A - 薄膜形成方法および薄膜形成装置および半導体素子

Info

Publication number: JPH06204138A
Application number: JP4347537A
Authority: JP
Inventors: Toshimitsu Kariya; 俊光狩谷; Keishi Saito; 恵志斉藤
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 1992-12-28
Filing date: 1992-12-28
Publication date: 1994-07-22

Abstract

(57)【要約】【目的】基体上に薄膜を形成されてなる薄膜素子の素
子特性を従来のものより向上させ、且つ薄膜素子のスル
ープットを向上させ、薄膜素子のコストダウンを目的と
する。【構造】内部を減圧にすることができる第１の真空容
器Ａ１０１に一種以上の第１の原料ガス群を導入し、基
板１０３上に薄膜を形成するＭＷプラズマ領域１１４
と、可視光または紫外光のエネルギーによって第１の原
料ガス群を分解して生成された活性種が存在する活性領
域１１５とが互いに分離されて形成され、かつ、ＭＷプ
ラズマと活性種とを共有する共有領域１１６も形成され
た状態で、活性種領域、共有領域、ＭＷプラズマ領域に
順次沿って基体を移動させて薄膜の形成を行うことを特
徴とする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は半導体薄膜、磁性体薄
膜、絶縁体薄膜、導電性薄膜、超伝導性薄膜などの薄膜
を応用した素子を製造する技術に関し、ｐｉｎ接合、ｐ
ｎ接合などの半導体接合を有する半導体素子、例えば太
陽電池、薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）、フォトセンサ
ー、Ｘ線センサー、湿度センサーなどの大量生産技術に
関する。

【０００２】また、本発明はマイクロ波プラズマＣＶＤ
法、光ＣＶＤ法を用いて帯状基体上に連続的に薄膜を形
成する技術に関する。

【０００３】

【従来の技術】薄膜を形成する技術としては、真空蒸着
法、ＭＢＥ法、スパッタリング法、イオンプレーティン
グ法、クライスターイオンビーム蒸着法、熱ＣＶＤ法、
ＭＯＣＶＤ法、プラズマＣＶＤ法、光ＣＶＤ法、ディピ
ング法、塗布法などが挙げられる。しかし半導体薄膜、
磁性体薄膜、絶縁体薄膜、超伝導性薄膜などの薄膜を応
用した素子を大量生産するには、堆積速度が速く、しか
も素子特性が優れていることが必要である。こうした方
法のひとつとしてマイクロ波プラズマＣＶＤ法（ＭＷＰ
ＣＶＤ法）挙げられる。ＭＷＰＣＶＤ法は真空容器内部
に原料ガスを導入し、該原料ガス群にマイクロ波を照射
することによってプラズマを生起し、プラズマ内部で発
生したしたラジカルを基板上に堆積させて、薄膜を形成
する方法である。

【０００４】該ＭＷＰＣＶＤ法においてはプラズマ内部
の圧力を０．１〜３０ｍＴｏｒｒにするため、粒子の平
均自由工程は５〜３０ｃｍと長いものであり、気相反応
を極力抑えることができる。従って良質な薄膜を形成す
るためのラジカルを直接成長表面上まで飛翔させること
ができる。さらに原料ガス群をほぼ１００％分解するこ
とができるため、堆積速度は極めて高いものである。

【０００５】また、素子特性を向上させるため、基板上
に形成された薄膜の界面準位を減少させる方法として
は、まず、基板上に光ＣＶＤ法を用いて比較的堆積速度
の小さい状態で超薄膜を形成し、次いでＭＷＰＣＶＤ法
を用いて比較的堆積速度の大きい状態で同じ薄膜を形成
する方法が挙げられる。また、近年、薄膜素子に対する
素子特性の向上とコストダウンを同時に達成することが
要望されている。コストダウンを行うためには生産能力
（スループット）、すなわち薄膜の堆積速度を上げるこ
とが必要である。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記Ｍ
ＷＰＣＶＤ法を用いてスループットを上げた場合、その
大きな堆積速度の故に基体との界面に発生する内部応
力、欠陥準位などがしばしば問題となる。すなわち基体
の格子定数と薄膜の格子定数が異なる故、界面近傍では
所望の良質な薄膜が得られないという問題である。

【０００７】例えば導電性を有する基体とその上に形成
された導電性を有する薄膜は電気的に結合される訳であ
るが、該界面準位の存在によって所望の電気結合が形成
できない場合がある。また絶縁性を有する基板上に導電
性を有する薄膜を形成する場合においても、該界面準位
の存在によって薄膜を平面方向に伝導する電気の損失を
招く場合がある。また絶縁性基板上に磁性体薄膜を形成
する場合、磁性体薄膜が所望の保持力を得られないとい
う問題がある。

【０００８】また界面近傍の内部応力によって薄膜の剥
離が発生するという問題がある。また逆に界面準位を減
少させるための手段としてはＭＷＰＣＶＤ法において堆
積速度を落とす方法があるが、薄膜素子のスループット
は減少してしまうことになる。そこでスループットを落
とさずに界面準位を減少させるための手段として、ＲＦ
（高周波）ＰＣＶＤ法を用いて堆積速度の小さい状態で
基板上に超薄膜を形成し、その上にＭＷＰＣＶＤ法を用
いて薄膜を形成することが行われてきた。

【０００９】従来では、このような方法でも素子特性と
スループットは満足しうるものであったが、さらに素子
特性とスループットを向上させねばならない状況におい
ては、光ＣＶＤ法で形成された超薄膜とＭＷＰＣＶＤ法
で形成された薄膜との界面準位、内部応力が問題となっ
ており、また工程がバッチ式であるために飛躍的なスル
ープットの向上は望めるものではない。

【００１０】また、スループットを飛躍的に向上させる
方法として、帯状基板を用いて連続的に薄膜を形成する
ロール・ツー・ロール法がある。該方法は磁気テープな
どの作製する際に用いられ、基板となる樹脂フィルムを
ドラムにロール状に巻き、一方の端を別のドラムで巻き
取りながら、成長表面上に真空蒸着法で磁性体薄膜を形
成するものである。

【００１１】しかしこのようなロール・ツー・ロール法
においてさらにスループットを上げるために、真空蒸着
法の代わりにＭＷＰＣＶＤ法を用いて薄膜を形成した場
合、同様に界面準位、内部応力が問題となっている。ま
たさらにロール・ツー・ロール法においてＲＦＰＣＶＤ
法を用いて超薄膜を形成する真空装置とＭＷＰＣＶＤを
用いて薄膜を形成する真空装置を設けた場合にも、上記
のような超薄膜と薄膜との界面準位、内部応力が問題と
なり、真空装置全体が大型化し、設備投資が多大なもの
となってしまい、コストダウンは望めるものではない。

【００１２】基板が薄膜と同じ化合物から構成されてい
る場合には、基板上にＭＷＰＣＶＤ法を用いて薄膜を形
成しても上記のような界面準位、内部応力は少ないもの
であるが、該薄膜の上に別の薄膜を形成する場合、同様
にこれらの薄膜界面準位、内部応力は問題となってい
る。そこで、本発明の第１の技術的課題は、基体上に薄
膜を形成されてなる薄膜素子の素子特性を従来のものよ
り向上させ、且つ薄膜素子のスループットを向上させる
ことである。

【００１３】また、本発明の第２の技術的課題は、薄膜
素子のコストダウンを目的とするものである。また、本
発明の第３の技術的課題は、詳細には、スループットを
向上しつつ、基体との界面準位、内部応力を減少させる
ことを目的とする。さらに、薄膜を堆積する場合には、
スループットを向上しつつ、その界面準位、内部応力を
減少させることである。

【００１４】また、本発明の第４の技術的課題は、薄膜
形成方法を用いた薄膜形成装置を提供することにある。
また、本発明の第５の技術的課題は、また薄膜素子を製
造するための装置のコストダウンを図るものである。ま
た、本発明の第６の技術的課題は、薄膜形成方法を用い
て形成された薄膜素子を提供することであり、特にｐｉ
ｎ接合、ｐｎ接合などの半導体接合を有する薄膜素子を
提供することである。

【００１５】

【課題を解決するための手段】本発明による薄膜形成装
置は、一種以上の第１の原料ガス群を導入するための手
段を備えた、内部を減圧にすることができる第１の真空
容器と、マイクロ波（以下『ＭＷ』と略記する）プラズ
マを発生させるための手段と、可視光または紫外光のエ
ネルギーによって第１の原料ガス群を分解して活性種を
発生させるための手段とを有し、該第１の真空容器内に
は、ＭＷプラズマの存在する体ＭＷプラズマ領域用の空
間と、可視光または紫外光のエネルギーによって第１の
原料ガス群を分解して生成された活性種が存在する活性
領域用の空間とが互いに分離されて形成されているとと
もに、前記両空間の一部を連通するＭＷプラズマと活性
種とを共有する共有領域用の空間が形成されており、さ
らに、前記活性領域用の空間、共有領域用空間およびＭ
Ｗプラズマ領域用の空間に順次沿って基体を移動させる
ための手段を有していることを特徴とする。

【００１６】本発明による薄膜形成方法は、内部を減圧
状態にすることができる第１の真空容器の内部に一種以
上の第１の原料ガス群を導入し、該第１の真空容器内部
に、ＭＷプラズマの存在するＭＷプラズマ領域と、可視
光または紫外光のエネルギーによって第１の原料ガス群
を分解して生成された活性種が存在する活性領域とを互
いに分離して形成するとともに、ＭＷプラズマと活性種
とを共有する共有領域を形成し、前記活性領域、共有領
域およびＭＷプラズマ領域に沿って基体を順次移動させ
ながら該基体上に薄膜を形成することを特徴とする。

【００１７】また、本発明の望ましい形態は、前記活性
領域内部の圧力を前記活性領域内部の圧力よりも小さく
し、前記第１の原料ガス群の少なくとも一部は前記第１
の真空容器内を前記活性領域から前記ＭＷプラズマ領域
に向かって流れるようにして薄膜を形成することであ
る。さらに本発明の望ましい形態は、前記基体が帯状、
且つ可とう性を有し、薄膜形成中、基体の長手方向に連
続的に移動することである。

【００１８】さらに本発明の望ましい形態は、第１の真
空容器Ａの外部に、帯状基体が内部を移動することがで
きる分離通路を介して、第２の真空容器Ｂを接続し、該
分離通路の断面は基体断面とほぼ相似で、分離通路の内
壁と基体との最短距離ｄは１〜１０ｍｍ、帯状基体の移
動方向に対する長さＬはＬ＞５０×ｄなる関係を満た
し、且つ第２の真空容器Ｂでは第１の原料ガス群Ａには
含まれない原料ガスを有する一種または複数種の第２の
原料ガス群Ｂを用いて前記薄膜とは性質の異なる別の薄
膜を同一の帯状基体上に積層することである。

【００１９】さらに本発明の望ましい形態は、前記分離
通路に掃気ガスを導入し、該掃気ガスは分離通路から第
１の真空容器Ａまたは／および第２の真空容器Ｂに向か
って流れることである。さらに本発明の望ましい形態
は、前記掃気ガスは不活性ガス、第１の原料ガス群Ａを
構成するガス、第２の原料ガス群Ｂを構成するガスの中
から選ばれたガスであることである。

【００２０】さらに本発明の望ましい形態は、前記分離
通路に排気口を設け、該排気口より第１の原料ガス群Ａ
または／および第２の原料ガス群Ｂの一部を排気するこ
とである。さらに本発明の望ましい形態は、前記ＭＷプ
ラズマに導入するマイクロ波の強電界方向が基体と実質
的に平行となっていることである。

【００２１】また本発明の半導体素子は本発明の薄膜形
成方法及びその装置を用いて作製されたｐｉｎ接合また
は／およびｐｎ接合を有する半導体素子が得られる。

【００２２】

【作用】本発明の薄膜形成方法においては、基体上にイ
オン衝撃のない光ＣＶＤ法を用いて堆積速度の小さい状
態で最初の成膜を行い、その後、光ＣＶＤ法とＭＷＰＣ
ＶＤ法がともに行われている共有領域における成膜によ
り遷移層を形成し、その後、ＭＷＰＣＶＤ法を用いて堆
積速度が大きい状態で薄膜を形成するものである。従っ
て、基体との界面での格子不整合を緩和することがで
き、界面準位を減少させることができる。また該界面で
の内部応力を緩和することができるため、該界面での層
剥離を抑制することができる。また共有領域では除々に
堆積速度が大きくなっていくため、遷移層及びその両界
面では準位が極めて少ないものであり、また内部応力も
緩和されているものである。また基体表面はプラズマに
曝さらされずに薄膜の形成が行われるため、基体へのダ
メージは極めて少ないものであり、また基体の変質も極
めて少ないものである。

【００２３】また、本発明においてはＭＷＰＣＶ法を用
いているため、良質な薄膜を堆積速度が大きい状態で形
成することができる。すなわち、ＭＷＰＣＶＤ法ではプ
ラズマを生起する際の圧力が０．５〜３０ｍｍＴｏｒｒ
と低いため、気体粒子の平均自由行程は５〜３０ｃｍと
長くすることができるため、気相中での不必要な重合反
応を抑えることができ、基体上に良質膜を形成すること
ができる。またラジカルを長距離に渡って輸送すること
ができるため、大面積の基体に対して均一な薄膜を形成
することができる。またＭＷＰＣＶ法ではその堆積速度
が極めて高く（１００Ａ／ｓｅｃ以上）することができ
るため、真空容器内壁に付着している不純物がスパッタ
リングされたり、熱放出したりして形成された薄膜中に
混入される割合が極めて低いものである。また真空容器
内部に浮遊している残留ガスが分解され、不純物として
薄膜中に混入される割合も極めて低いものである。

【００２４】また本発明においては光ＣＶＤ法を用いて
最初の成膜を行うため、その界面は極めて良質なもので
ある。これはプラズマＣＶＤ法に見られるようなイオン
の衝撃がまったくなく、堆積速度が小さく、さらには光
で成長表面をアニーリングすることができるためと考え
られる。このように良好な界面を形成することにより、
薄膜素子の特性を著しく向上させることができる。例え
ばアモルファスシリコン（ａ−Ｓｉ）太陽電池において
は、光劣化を抑制することができ、アモルファスシリコ
ンＴＦＴを用いたフラットパネルディスプレイにおいて
は、その残像特性を向上させることができる。

【００２５】また本発明においてはＭＷＰＣＶＤ法を用
いて原料ガス分解するため、その分解効率は極めて高
く、１００％にも及ぶものである。従って真空容器内部
に導入した原料ガスが薄膜となって実際に利用される割
合も極めて高いものであり、プラズマ全体を基体で覆う
ような工夫をすることによって原料ガス利用効率を９０
％程度まで向上させることができる。そして原料ガス利
用効率を向上させることによって、薄膜、薄膜素子の製
造コストを低減することができるものである。またＭＷ
ＰＣＶＤ法ではその堆積速度が極めて高いため、薄膜形
成の工程時間を大幅に短縮することができ、従って、ス
ループットを高めることができ、薄膜、薄膜素子の製造
コストを低減することができるものである。

【００２６】また本発明においてはＭＷプラズマ領域と
活性領域が共有する領域があるために、従来には見られ
ない、優れた遷移層を形成することができる。その形成
に対する詳細なメカニズムは不明であるが、該領域では
光ＣＶＤが行われている活性領域での堆積速度とＭＷＰ
ＣＶＤが行われている領域での堆積速度の中間的な堆積
速度となることが確かめられた。すなわち原料ガスの分
解効率がＭＷプラズマ内部の値と活性領域内部の値の中
間的なものとなっている。また、共有領域ではプラズマ
領域でありながら、可視光または紫外光によって生成さ
れた活性種がごく僅かながら存在している。通常のＭＷ
ＰＣＶＤ法ではこのようなプラズマを生起することはで
きず、本発明の方法によって初めて実現し、従来にはな
い遷移層が得られるものと考えられる。

【００２７】このような状態のプラズマ中で形成された
遷移層はその遷移層としての機能をこれまでのもの以上
に果たすものである。すなわち上述したように、遷移層
内部と両界面での準位は極めて少ないものであり、また
遷移層内部と両界面での内部応力も十分緩和されたもの
である。さらに遷移層はＭＷプラズマ内部で形成された
薄膜を構成する元素が光ＣＶＤが行われている活性領域
内部で形成された薄膜中に熱拡散すること、および活性
領域で形成された薄膜を構成する元素がＭＷプラズマ内
部で形成された薄膜中に熱拡散することを防止するもの
である。これは共有領域においてＭＷプラズマ領域で発
生したラジカルと光ＣＶＤの活性種が気相中または成長
表面上において反応し、通常では見られない反応過程を
経て遷移層が形成され、極めて密度の高いものになって
いるためと考えられる。従ってＭＷプラズマ内部で形成
された薄膜の構成元素と活性領域内部で形成された薄膜
の構成元素の相互拡散を防止することができる。熱拡散
係数の大きい元素を構成元素とする場合、特に効果があ
る。

【００２８】また、本発明においてはそれぞれの領域に
おいてそれぞれの薄膜を形成しながら、同時に基体を移
動させるため、上記の効果がなお一層顕著になるもので
ある。すなわち、本発明では時間的な変化を空間的な変
化に単純に置き換えるばかりでなく、通常では起こりに
くい空間的薄膜形成メカニズム（例えば薄膜形成過程に
おける異方性）が関与し、遷移層はより優れたものとな
ると考えられる。また基体が常時移動しているために、
スループットは飛躍的に向上し、薄膜、薄膜素子のコス
トダウンが図れると考えられる。

【００２９】また本発明においては複数の異なる性質の
薄膜を同一真空容器内部で形成するため、複数の真空容
器、排気装置、原料ガス導入装置を使用する必要がな
く、製造装置コストを削減することができる。特に良質
な薄膜を製造するために用いる真空容器およびそれに付
随する上記の装置、ユーティリティに要するコストは多
大なものであり、該装置コストを削減することによって
薄膜、薄膜素子の大幅なコストダウンを図ることができ
る。

【００３０】また本発明は同一真空容器内部で異なる性
質を有する薄膜または異なる構成元素からなる薄膜を積
層する場合、特に効果がある。例えばアモルファスシリ
コン（ａ−Ｓｉ）からなる層とアモルファスシリコンゲ
ルマニウム（ａ−ＳｉＧｅ）からなる層を積層して光起
電力素子を作成する場合、本発明の形成方法によって形
成された遷移層は上述のごとく優れたものであるため、
作製された光起電力素子は素子特性が優れ、層剥離のな
いものである。また例えばバンドギャップの異なるａ−
Ｓｉ層を蓄積して光起電力素子を形成する場合において
も同様に効果がある。

【００３１】また本発明は比較的膜厚の厚い薄膜を形成
する場合、特に効果がある。本発明に用いる薄膜の好ま
しい膜厚の範囲は０．１〜１００μｍである。活性種領域で形成される膜の膜厚は、０．１〜１００ｎ
ｍ共有領域で形成される膜の膜厚は、０．１〜１００ｎｍＭＷ領域で形成される膜の膜厚は、１０〜１００μｍが最適である。また本発明においては真空容器内部に２
つ以上の光ＣＶＤを行う活性領域を生成してもよく、例
えば基体を第１の活性領域、ＭＷプラズマ領域、第２の
活性領域といった順序に移動させることによって、基体
との界面準位、該薄膜層と上部に形成する層との界面準
位を減少させることができ、多層構造よりなる薄膜素子
を製造する場合には特に効果がある。

【００３２】また本発明においては光ＣＶＤを実施する
活性領域の圧力をＭＷプラズマよりも大きくし、前記第
１の原料ガス群Ａの一部または全部を第１の真空容器Ａ
内をＲＦプラズマの領域からＭＷプラズマの領域に向か
って流すことによって、原料ガスを有効に利用し、製造
された薄膜、薄膜素子のコストダウンを図ることができ
る。すなわち光（ＣＶＤ）を行う活性領域で分解されず
に排気されてしまう原料ガスをＭＷプラズマ中で再利用
するものである。さらにＭＷプラズマ領域ではほぼ１０
０％原料ガスを分解することができるため、ＭＷプラズ
マを基体で覆う工夫をすれば原料ガスをほぼ１００％利
用することができる。

【００３３】本発明では上記のごとく、活性領域からＭ
Ｗプラズマ領域に向かって原料ガスを流すことによって
活性領域で分解されなかった原料ガスのほとんどをプラ
ズマ領域で分解する事ができる。また活性領域、ＭＷプ
ラズマ領域を基体で覆うことによってさらに有効に原料
ガスを利用することができる。また活性領域内部の圧力
をＭＷプラズマ内部の圧力よりも大きくすることによっ
て、原料ガスのＭＷプラズマ領域から活性領域への拡散
を防止することができる。従って第１の原料ガス群Ａの
一種の原料ガス（Ａ１）を活性化しながらＭＷプラズマ
領域へ流し、原料ガス群の別の種類の原料ガス（Ａ２）
をＭＷプラズマ領域のみに流すことによって、活性領域
では原料ガス（Ａ１）の構成元素ＣＡ１を含有する薄膜
を形成し、ＭＷプラズマ領域ではＣＡ１と原料ガス（Ａ
２）の構成元素ＣＡ２を含有する薄膜を形成することが
可能である。従ってヘテロ接合、ｐｎ接合、ｐｉ接合、
ｎｉ接合、ｐｉｎ接合を有する薄膜素子を一つの真空容
器内部で製造することも可能である。また薄膜の積層を
数回繰り返すことによって超格子構造を形成することも
できる。また例えば両方の領域においてａ−Ｓｉ：Ｈ薄
膜を形成する場合、活性領域からＭＷプラズマ領域に向
かってＳｉＨ₄ガス、Ｈ₂ガスを流すことによってそれ
ぞれの領域においてＳｉＨ₄ガス流量／Ｈ₂ガス流量を
変化させ、それぞれの領域で形成されたａ−Ｓｉ：Ｈ薄
膜内部の水素含有量を変えることができる。ａ−Ｓｉ：
Ｈ薄膜の水素含有量が多いとバンドギャップが大きくな
るため、一つの真空容器内部でヘテロ接合を有する薄膜
素子を形成することができる。また活性領域では圧力を
大きくすることによって、堆積速度をある程度大きくす
ることができる（ただしＭＷプラズマ領域での堆積速度
よりは小さい）。またＭＷプラズマでは圧力が小さいた
め、均一性の良いＭＷプラズマを生起することができ、
大面積の薄膜素子を製造することが可能である。

【００３４】また本発明においては基体は帯状、且つ可
とう性を有し、薄膜形成中、基体の長手方向に連続的に
移動させるため、飛躍的なスループットの向上をもたら
すことができる。すなわち基体が帯状、且つ可とう性を
有しているため、基体の長手方向に連続的に移動させな
がら、基体上に薄膜を形成することが可能になり、バッ
チ式では得られないほど大きな処理速度を達成すること
ができる。さらに基体が可とう性であるため、活性領
域、ＭＷプラズマ領域を基体で覆うことができ、原料ガ
ス利用効率を一層向上させることができる。また基体が
帯状、可とう性であることから、基体をロール状に巻い
た状態で保管することで、保管スペースを削減でき、ま
た輸送、取扱いが容易となる。樹脂からなる帯状、可と
う性基体に磁性体薄膜を形成して、磁気テープを製造す
る場合、特に効果がある。さらに金属からなる帯状、可
とう性基体に半導体薄膜を形成して、太陽電池を製造す
る場合、特に効果がある。

【００３５】また本発明おいては第１の真空容器Ａの外
部に、帯状基体が内部を移動することをできる分離通路
を介して、別の第２の真空容器Ｂを接続し、該分離通路
の断面は基体断面とほぼ相似で、分離通路の内壁と基体
との最短距離ｄは１〜１０ｍｍ、帯状基体の移動方向に
対する長さＬ＞５０×ｄなる関係を満たし、且つ第２の
真空容器Ｂでは前記第１の原料ガス群Ａには含まれない
原料ガスを有する、一種または複数種の第２の原料ガス
群Ｂを用いて前記薄膜とは性質の異なる別の薄膜を同一
の帯状基体上に積層することによって、積層された薄膜
から構成される薄膜素子を容易に製造することができ
る。また第２の真空容器Ｂでは同時に別の薄膜を形成す
ることができるため、薄膜素子の製造速度は極めて高い
ものである。第２の真空容器Ｂで薄膜を形成する際の形
成方法としてはＲＦＰＣＶＤ法、ＭＷＰＣＶＤ法、光Ｃ
ＶＤ法、熱ＣＶＤ法などが挙げられる。また該形成方法
によって半導体薄膜素子におけるｐｎ接合、ｐｉ接合、
ｎｉ接合、ｐｉｎ接合などを形成することができるため
は、半導体薄膜素子として太陽電池、各種センサー、フ
ラットパネルディスプレイなどをスループットが高い状
態で製造することができる。帯状基体との最短距離が１
ｍｍより小さいと、微小な振動で基体と分離通路が接触
し、基体ばかりか形成された薄膜表面にも損傷をもたら
すものである。また最短距離が１０ｍｍより大きいと第
１の原料ガス群Ａと第２の原料ガス群Ｂとの分離が困難
となり、所望の薄膜を形成することができない。

【００３６】さらにＬ＞５０×ｄなる関係を満足させる
ことにより、第１又は第２の真空容器Ａ，Ｂ群に導入さ
れる電磁波の相互作用を防止することができる。また本
発明においては分離通路に掃除気ガスを導入し、該掃気
ガスは分離通路から第１の真空容器Ａまたは／および第
２の真空容器Ｂに向かって流れることによって、第１の
真空容器Ａに導入される第１の原料ガス群Ａと第２の真
空容器Ｂに導入される第２の原料ガス群Ｂの相互拡散を
防止することができるため、良好なヘテロ接合、ｐｎ接
合、ｐｉｎ接合を形成することができる。また良好な界
面を形成することができる。すなわち分離通路と帯状基
体との最短距離は１〜１０ｍｍと小さいため、分離通路
から導入された掃気ガスは分離通路内部では粘性流とす
ることができ、掃気ガスの一部は第１の真空容器Ａに流
れ込み、他は第２の真空容器Ｂに流れ込むことによっ
て、第１の原料ガスＡが分離通路を介して第２の真空容
器Ｂに拡散したり、第２の原料ガス群Ｂが分離通路を介
して第１の真空容器Ａに拡散することを防止することが
できる。また、別の形態としては掃気ガスのほとんどす
べてが第１の真空容器Ａに流れ込む状態で、本発明の薄
膜形成方法を実施してもよい。この場合には第２の原料
ガス群Ｂも第１の真空容器Ａに流れ込むため、本形態に
おいては第２の原料ガス群Ｂは原料ガス群Ａに包含され
るような種類のガスで構成されていることが望ましい。
同様に掃気ガスのほとんどすべてが第２の真空容器Ｂに
流れ込む状態で本発明の薄膜形成方法を実施してもよ
い。この場合には第１の原料ガス群Ａも第２の真空容器
Ｂに流れ込むため、本形態においては第１の原料ガス群
Ａは第２の原料ガス群Ｂに包含されるような種類のガス
で構成されていることが望ましい。

【００３７】また本発明においては掃気ガスは不活性ガ
ス、第１の原料ガス群Ａを構成するガス、第２の原料ガ
ス群Ｂを構成するガスの中から選ばれたガスであるた
め、第１及び第２の真空容器Ａ、Ｂで形成される薄膜は
不必要な不純物が極めて少なく良好なものであり、製造
される薄膜素子は素子特性が優れたものである。また本
発明においては分離通路に排気口を設け、該排気口より
第１の原料ガス群Ａまたは／および第２の原料ガス群Ｂ
の一部を排気するため、上記と同様に第１の真空容器Ａ
内部に第２の原料ガスＢの一部が拡散したり、第２の真
空容器Ｂ内部に第１の原料ガスＡの一部が拡散したりす
ることを防止することができる。すなわち分離通路内部
では粘性流の状態となっているため、上記のような相互
拡散は起こらないと考えられる。従って、良好な接合を
形成したり、良好な界面を形成することができるため、
薄膜素子の素子特性は極めて高いものである。

【００３８】また本発明においてはＭＷプラズマに導入
するマイクロ波の強電界方向が基体とほぼ平行となって
いるため、基体または薄膜が形成された基体をマイクロ
波で直接加熱することがなく、薄膜形成中に基体温度が
急激に上昇することがないため、良好な薄膜を安定して
供給することができる。磁性体薄膜を低温で形成する場
合、特に効果がある。また基体がマイクロ波を吸収する
材料から構成される場合、マイクロ波によって基体の変
形、変質などを引き起こすことがない。従って基体の選
択範囲が広くなり、樹脂フィルム、金属フィルムなどの
安価な材料を用いることができる。

【００３９】また本発明の半導体薄膜素子は上記の薄膜
形成方法およびその装置を用いて作成されたｐｉｎ接合
または／およびｐｎ接合を有する半導体素子は、薄膜内
部に含有される不必要な不純物が極めて少ないものであ
り、また界面準位の少ない良好な界面を有するものであ
る。また本発明の半導体薄膜素子はスループットが高い
状態で製造されたものであり、コストダウンされたもの
である。

【００４０】本発明において形成される薄膜は半導体薄
膜、磁性体薄膜、絶縁体薄膜、導電性薄膜、超伝導性薄
膜などで、本発明で製造される薄膜素子はこれらの薄膜
を基体上に形成し、あるいは複数の薄膜を積層して製造
されたものである。とりわけｐｉｎ接合、ｐｎ接合など
の半導体接合を有する半導体素子、例えば太陽電池、薄
膜トランジスタＴＦＴ、フォトセンサー、Ｘ線センサ
ー、湿度センサーなどを大量に生産する場合、本発明は
有効である。また磁気テープなどを大量に生産する場
合、有効である。またさらに、プラズマＣＶＤ法を用い
て帯状基体上に連続的に薄膜を形成する場合、特に効果
がある。

【００４１】

【実施態様例】次に、本発明の実施態様例に係わる薄膜
形成方法およびその装置を図面を参照して説明する。図
１は本発明の薄膜形成方法を実施しうる薄膜形成装置の
概略図で、基本的な構成要素からなるものである。

【００４２】まず、図１の１０１は内部を減圧状態にす
ることのできる第１の真空容器Ａで排気口１０２より内
部の気体を排気することができる。１０３は基体で、図
の矢印ａの方向に移動させることができる。１０４、１
０５は基体の送り出し収納を行うカセットで、一度の薄
膜形成行程において、多くの基体上に薄膜を形成するた
めのものである。１０６は紫外光まで透過することので
きる石英窓、１０７は紫外光を出射することのできる光
源（可視光または紫外光のエネルギーによって第１の原
料ガスを分解して活性種を発生させるための手段）であ
る。１０８は原料ガス群Ａのガス導入管で、１０９は第
１の真空容器Ａの内部の圧力を調整するためのコンダク
ダンスバルブで、排気口１０２に取り付けされている。

【００４３】１１０はマイクロ波導入窓で、真空容器内
部にマイクロ波（マイクロ波を発生させるための手段）
を導入し、且つ大気圧と真空を分離することができる。
１１２はアプリケーターで導波管１１３から伝搬された
マイクロ波を拡大し、ＭＷプラズマの領域１１４を広げ
るためのものである。光ＣＶＤが行われる活性領域１１
５が窓１０６近傍まで広がり、窓の表面上に薄膜を形成
しないようにするために、窓近傍に窓掃気ガスを流すた
めの窓掃気ガス導入管を設けてある。このため窓近傍に
は活性種が存在しない不活性領域１１７が形成され、窓
表面には紫外光を吸収または反射してしまう薄膜が形成
されず、長時間にわたり活性領域を維持することができ
る。活性領域とＭＷプラズマ領域の共有領域１１６は活
性領域、ＭＷプラズマの領域に比較して小さな領域であ
る。１１７は隔壁で原料ガス群の流れを調整するもので
ある。１１８は基体を加熱するためのヒーター（ハロゲ
ンヒーター）である。

【００４４】以下に、この薄膜形成装置の使用方法の概
略を説明する。まず、大気リークしている装置の内部に
基体が格納されたカセット１０４と基体を収納するため
のカセット１０５をセットする。次に不図示の真空排気
ポンプを用いて内部を真空排気し、十分排気されたとこ
ろでヒーターを点灯させ、１０８より原料ガス群を真空
容器Ａの内部に導入し、コンダクタンスバルブ１０９を
調整して領域１１４、領域１１５の圧力が所望の圧力に
なるようにする。予め隔壁の高さを調整して、コンダク
タンスバルブを調整することで両領域の圧力が同時に所
定圧力になるようにしておくとよい。つぎに光源の電源
を入れ活性領域を生成する。つぎに不図示のマイクロ波
電源を入れ導波管、アプリケーター、マイクロ波導入窓
を通して領域１１４にマイクロ波を導入し、ＭＷプラズ
マを生起する。状態が安定したところで、基体を矢印ａ
の方向に移動させ、基体上に活性領域１１５、共有領域
１１６、ＭＷプラズマ領域１１４においてそれぞれの薄
膜を形成した後、収納カセット１０５に基体を次々に収
納する。すべての基体に薄膜を形成し終えたところで、
光源、ＭＷ電源を切って活性領域、ＭＷプラズマ領域を
消滅させ、第１の原料ガス群Ａの導入を止める。第１の
真空容器Ａ内部を十分排気したところで第１の真空容器
Ａを大気リークし、基体収納カセットを取り出し。薄膜
形成工程を終える。

【００４５】以下に各構成要素および薄膜形成条件の好
適な範囲を説明する。各形成条件は形成する薄膜および
基体の種類に依存するものであるが、おおよその範囲を
示すことにする。基体の移動速度は１〜１００ｃｍ／分
が好適な範囲である。光ＣＶＤ法を行う活性領域１１５
では基体温度は０〜６００℃、原料ガス流量は５００〜
１００００ｓｃｃｍ、圧力は０．０５から５Ｔｏｒｒ、
導入する光源の電力はコヒーレント光ではないランプの
場合０．１〜１００ｍＷ／ｃｍ²、コヒーレント光であ
るレーザー光の場合１〜１０7 Ｗ／ｃｍ²が好適な範囲
である。光源の種類としては紫外光を出射することので
きるもの、例えば低圧水銀ランプ、重水素ランプ、水銀
キセノンアークランプ、エキシマレーザー（ＸｅＣｌ、
ＫｒＦ、ＡｒＦなど）、Ｆ₂レーザー、さらにはＡｒレ
ーザー、ＣＯ₂レーザーの第２高周波を用いることもで
きる。レーザーの場合照射面積が小さいため、反射鏡の
傾きを時間変化させるなどしてレーザーの投射方向を時
間的に変化させることによって活性領域を広げることが
できる。窓１０６は紫外光を透過することのできる材質
から構成されることが望ましい。例えばＬｉＦ、ＭｇＦ
₂、ＣａＦ ₂、石英、サファイアなどが好適に用いられ
る。また窓に薄膜が形成されるのを防止するために窓に
窓掃気ガスを吹き付けることが望ましい。窓掃気ガスと
しては紫外光によって励起されないもの、あるいは励起
されても窓表面上に薄膜を形成しないものが用いられ
る。例えば不活性ガス、Ｈ₂、Ｎ₂、Ｏ₂、Ｃｌ₂、Ｂ
ｒ₂などが挙げられる。不活性領域１１７では薄膜を形
成するような活性種はほとんど存在しない。また窓掃気
ガスはそのまま排気してもよいが、活性領域内部または
共有領域またはＭＷプラズマ領域に輸送され、薄膜を形
成するための活性種とともに薄膜中に構成要素として混
入してもよい。また窓に薄膜が形されることを防止する
別の方法としては蒸気圧の小さいオイル（例えばフォン
ブリンオイルなど）などを窓に塗布しておけばよい。

【００４６】また光ＣＶＤ法において水銀増感法に代表
される２分子反応を用いて薄膜を形成してもよい。水銀
増感法の場合、水銀原子が紫外光の吸収によって励起さ
れ、この励起された水銀原子が原子ガスと衝突して、原
料ガスを活性化させるものである。これにより、低圧水
銀ランプなどの弱い光源を用いても比較的高い堆積速度
が得られる。水銀原子を真空容器内部に導入するために
は水銀を溜めた液体ボンベを原料ガス群Ａでバブリング
すればよく、導入濃度を制御するには温度を制御すれば
よい。また薄膜の堆積速度を制御する重要な形成パラメ
ーターとしては圧力が挙げられ、一般的に圧力が高いと
き堆積速度は大きくなる。

【００４７】ＭＷプラズマ領域では基体温度は０〜６０
０℃、原料ガス流量は５０〜１００００ｓｃｃｍ、圧力
は０．１〜３０Ｔｏｒｒ、導入するＭＷ電力は５０〜１
０００Ｗが好適な範囲である。マイクロ波導入窓は石
英、アルミナセラミクス、窒化ホウ素などの誘電体で構
成される。またマイクロ波導入窓の真空側近傍にルーバ
ーを設け、薄膜がマイクロ波導入窓表面に形成されるこ
とを防止してもよい。こうすることによって安定したＭ
Ｗプラズマを長時間に渡って維持することができる。ま
た場合によってはＭＷプラズマ領域内に金属製のバイア
ス棒を設置し、ＤＣ電力を印加して、プラズマ電位を調
整してもよい。この場合、スパーク放電が発生し始める
電圧まで電圧を上げることができるが、通常−３００〜
３００Ｖ程度が好ましい範囲である。ａ−Ｓｉ：Ｈなど
の非晶質シリコン系薄膜を形成する場合には３０〜２５
０Ｖ程度が好ましい。さらに該バイアス棒にＲＦ電力を
印加して、プラズマ電位を調整してもよい。この場合、
スパーク放電が発生し始める電力まで電力を上げること
ができるが、通常０〜２０００Ｗ程度が好ましい範囲で
ある。ａ−Ｓｉ：Ｈなどの非晶質シリコン系薄膜を形成
する場合には１００〜１０００Ｗ程度が好ましい。さら
にまた、ＤＣ電力とＲＦ電力を同時に印加してもよい。

【００４８】本発明の薄膜形成方法においては、第１の
真空容器Ａ内部に２つ以上の活性領域をさらにひとつ生
起させ、図１と同様にＭＷプラズマと共有する領域を有
するものであってもよい。従って基体との界面準位、Ｍ
Ｗプラズマ領域猪飼に共有領域がない状態で光ＣＶＤを
行う活性領域またはプラズマ領域を、第１の真空容器Ａ
内部に生起し、別の薄膜を形成してもよい。また真空容
器Ａ内部に真空蒸着法、スパッタリング法、イオン注入
法、ＭＯＣＶＤ法、熱拡散法、ＲＦプラズマＣＶＤ法、
クラスタイオンビーム法などの薄膜形成方法を実施する
ことができるようにして、別の薄膜を形成してもよい。
本発明において形成される半導体薄膜としては、結晶、
多結晶、微結晶、非晶質状態のＧｅ、Ｓｉ、Ｓｅ、Ｓｉ
Ｇｅ、ＡｌＳｉ、ＳｉＳｎ、ＳｉＰｂ、ＧａＡｓ、Ｇａ
ＡｌＡｓ、ＺｎＳｅ、ＺｎＴｅ、ＺｎＳ、ＣｄＳ、Ｃｄ
Ｓｅ、ＣｄＴｅ、ＡｌＰ、ＡｌＡｓ、ＡｌＳｂ、Ｇａ
Ｎ、ＧａＰ、ＧａＳｂ、ＩｎＮ、ＩｎＰ、ＩｎＡｓ、Ｉ
ｎＳｂ、ＧｅＣ、ＧｅＳｎ、ＳｎＣ、ＣｕＩｎＳｅ₂等
が挙げられ、またドーピング剤を含有させて伝導型を制
御されたものでもよい。またＨ、ハロゲン（Ｘ）を結合
させてもよく、Ｃ、Ｏ、Ｎなどの元素を含有させてもよ
い。

【００４９】また本発明において形成される絶縁性薄膜
としては、結晶、多結晶、微結晶、非晶質状態のＦｅＮ
ｉ、ＦｅＮｉＣｏ、ＰｄＮｉ、ＭｎＢｉ、ＭｎＣｕＢ
ｉ、ＴｂＦｅＯ₃、ＧｄＣｏ、ＧｄＦｅ、ＧｄＴｂＦ
ｅ、ＮｄＦｅ、ＴｂＦｅ、ＣｏＰｄ、ＳｍＦｅＯ₃、Ｇ
ｄＦｅＯ₃等が挙げられる。またＣ、Ｏ、Ｎなどの元素
を含有させてもよい。

【００５０】また本発明において形成される絶縁性薄膜
としては、炭素化合物、酸素化合物、窒素化合物、フッ
素化合物が挙げられ、結晶、多結晶、微結晶、非晶質状
態のものが使用される。炭素化合物としては、Ｃ、Ｂ₄
Ｃ、ＨｆＣ、ＭｏＣ₃、ＮｂＣ、ＳｉＣ、ＴａＣ、Ｔｉ
Ｃ、ＶＣ、ＷＣ、ＺｒＣ等が挙げられる。酸素化合物と
しては、Ｌｉ₂Ｏ、ＬｉＮｂＯ₃、ＬｉＴａＯ₃、Ｂｅ
Ｏ、ＭｇＯ、Ａｌ₂Ｏ ₃、ＳｉＯ₂、ＫＮｂＯ₃、Ｃａ
Ｏ、ＴｉＯ、ＴｉＯ₂、Ｔｉ₂Ｏ₃、ＢａＴｉＯ₃、Ｓ
ｒＴｉＯ₃、ＣａＴｉＯ₃、Ｂｉ₂ＴｉＯ₅、ＰｂＴｉ
Ｏ₃、Ｖ₂Ｏ₅、Ｃｒ₂Ｏ₃、ＭｎＯ₂、ＦｅＯ、Ｆｅ
₂Ｏ₃、Ｆｅ₃Ｏ₄、ＣｏＯ、ＮｉＯ、ＣｕＯ、Ｚｎ
Ｏ、Ｇａ₂Ｏ₃、ＳｒＺｒＯ₃、ＧｅＯ₂、Ｙ₂Ｏ₃、
ＹＡｌＯ₃、ＺｒＯ、ＺｒＯ₂、Ｎｂ₂Ｏ₅、Ｍｏ
Ｏ₃、ＣｄＯ、Ｃｄ₂ＳｎＯ₄、Ｉｎ₂Ｏ₃、Ｓｎ
Ｏ₂、Ｓｂ₂Ｏ₃、Ｌａ₂Ｏ₃、ＨｆＯ₂、Ｔａ
₂Ｏ₅、ＣｅＯ₂、Ｎｄ₂Ｏ₃、ＮｄＧａＯ₃、Ｄｙ₂
Ｏ₃、Ｈｏ₂Ｏ₃、Ｅｕ₂Ｏ₃、Ｇｄ₂Ｏ₃、Ｅｒ₂Ｏ
₃、ＷＯ₃、ＩｒＯ、ＰｂＯ、ＰｂＺｒＯ₃等が挙げら
れる。窒素化合物としてはＢＮ、ＡｌＮ、ＨｆＮ、Ｎｂ
Ｎ、ＳｉＮ、Ｓｉ₃Ｎ₄、ＴａＮ、ＴｉＮ、ＶＮ、Ｚｒ
Ｎ等が挙げられる。フッ素化合物としては、ＡｌＦ₃、
ＢａＦ ₂、ＢｉＦ₃、ＣａＦ₂、ＣｅＦ₃、ＤｙＦ₃、
ＥｒＦ₃、ＥｕＦ₃、ＨｏＦ₃、ＬａＦ₃、ＬｉＦ、Ｍ
ｇＦ₂、ＮａＦ、ＮｄＦ₃、ＰｂＦ₂、ＰｒＦ₃、Ｓｒ
Ｆ₂、ＴｂＦ₃、ＹＦ₃等が挙げられる。

【００５１】また本発明において形成される導電性薄膜
としては、酸素化合物、金属とその合金が挙げられ、結
晶、多結晶、微結晶、非晶質状態のものが使用される。
酸素化合物としてはＳｎＯ₂、Ｉｎ₂Ｏ₃、ＩＴＯ、Ｚ
ｎＯ、Ｔｉｏ₂、ＣｄＯ、Ｃｄ₂ＳｎＯ₄、Ｂｉ
₂Ｏ₃、ＭｏＯ₃、Ｎａ₂ＷＯ₃が挙げられる。金属と
してはＡｂ、Ａｌ、Ａｕ、Ｂｉ、Ｃｄ、Ｃｅ、Ｃｏ、Ｃ
ｒ、Ｃｕ、Ｄｙ、Ｅｒ、Ｅｕ、Ｆｅ、Ｇａ、Ｇｄ、Ｈ
ｆ、Ｈｏ、Ｉｎ、Ｉｒ、Ｌａ、Ｌｕ、Ｍｇ、Ｍｎ、Ｍ
ｏ、Ｎｂ、Ｎｄ、Ｎｉ、Ｐｂ、Ｐｄ、Ｐｒ、Ｐｔ、Ｓ
ｂ、Ｓｃ、Ｓｍ、Ｓｎ、Ｔａ、Ｔｂ、Ｔｅ、Ｔｉ、Ｔ
ｍ、Ｖ、Ｗ、Ｙ、Ｙｂ、Ｚｎ、Ｚｒ等が挙げられ、これ
らの合金でもよい。

【００５２】また本発明において形成される超伝導性薄
膜としては、結晶、多結晶、微結晶、非晶質状態のＹＢ
ａＣｕＯ、ＢｉＰｂＳｒＣａＣｕＯ、ＢｉＳｒＣａＣｕ
Ｏ、ＬａＳｒＣａＣｕＯ、ＢｉＳｒＶＯ、ＴＬＳｒＣａ
ＣｕＯ等が挙げられる。本発明において形成される薄膜
は上記の元素または化合物からなるが、これらの混合物
からなるが、混晶であってもよく、さらに構成元素の成
分比が膜厚方向、平面方向に変化するものであってもよ
い。さらに本発明においてこれらの薄膜を多数積層して
薄膜素子を製造することもできる。

【００５３】本発明で使用する基体は単体で構成された
ものでもよく、またあるいは支持体上に挙げた薄膜等を
単数または複数形成したものでもよい。導電性がある単
体基体材料としては、ＮｉＣｒ、ステンレス、Ａｌ、Ｃ
ｒ、Ｍｏ、Ａｕ、Ｎｂ、Ｔａ、Ｖ、Ｔｉ、Ｐｔ、Ｐｂ、
Ｓｎ、Ｆｅ等の金属または、これらの合金が挙げられ
る。これらの材料を支持体として使用するにはシート
状、あるいは帯状のシートを円筒体に巻き付けたロール
状であることが望ましい。絶縁性がある単体基体材料と
しては、ポリエステル、ポリエチレン、ポリカーボネー
ト、セルロースアセテート、ポリプロピレン、ポリ塩化
ビニル、ポリ塩化ビリニレン、ポリスチレン、ポリアミ
ド等の合成樹脂、またはガラス、セラミックス、紙など
が挙げられる。これらの材料を支持体として使用するに
はシート状、あるいは帯状のシートを円筒体に巻き付け
たロール状であることが望ましい。

【００５４】支持体上に薄膜を形成して基体とする場
合、薄膜形成方法としては真空蒸着法、スパッタリング
法、スクリーン印刷法、ディッピング法、あるいは本発
明の堆積膜形成方法等で形成する。支持体の表面形状は
平滑あるいは必要によって山の高さが最大０．１〜１．
０μｍの凹凸があってもよい。基体の厚さは柔軟性が要
求される場合には、支持体としての機能が十分発揮され
る範囲で可能な限り薄くすることができる。しかしなが
ら、支持体の製造上および取り扱い上、機械的強度の点
から、通常は１０μｍ以上とされる。

【００５５】本発明において用いられる原料ガスは所望
の薄膜の構成元素を含有する常温、常圧でガス状のもの
が望ましいが、常温で蒸気圧の大きい液体または固体で
あってもよく、さらには液体状の場合には他のガスによ
ってバブリングすることで、所望の原料ガスをボンベか
ら真空容器に輸送してもよい。また原料ガスとして薄膜
の構成元素を含有するガスと一緒に希釈ガスとして
Ｈ₂、Ｎ₂、Ｈｅ、Ａｒ、Ｎｅ、Ｘｅなどを真空容器に
導入してもよい。

【００５６】以下、非晶質シリコン（ａ−Ｓｉ：Ｈ）、
ＺｎＯ、非晶質窒化シリコン（ａ−ＳｉＮ）などの薄
膜、太陽電池、ＴＦＴ等の薄膜素子の作製、製造によっ
て本発明の薄膜形成方法を詳細に説明するが、本発明は
これらに限定されるものではない。

【００５７】

【実施例】

《実施例１》図１の薄膜形成装置を用いて半導体薄膜で
あるａ−Ｓｉ：Ｈ薄膜を形成した。光源としては低圧水
銀ランプを用い、窓掃気ガスとしてＨ₂ガスを用い、窓
として石英を用いた。まず３０×３０ｃｍ²、厚さ１ｍ
ｍのガラス基板を２０枚、アセトンとＩＰＡで超音波洗
浄し、送り出し用のカセット１０４に格納し、第１の真
空容器Ａにセットし、さらに基板収納用の空のカセット
１０５を同じくセットした。コンダクタンスバルブを全
開にして、不図示の真空排気ポンプで真空容器Ａ内部を
圧力が１×１０^-5Ｔｏｒｒになるまで真空排気し、次に
基板温度が３００℃になるようにヒーターを設定した。
基板温度が安定したところで不図示の水銀ボンベを通し
たＳｉ₂Ｈ₅ガスを５０ｓｃｃｍ、ＳｉＨ₄ガスをガス
導入１００ｓｃｃｍ導入し、窓掃気ガス導入管よりＨ₂
ガスを３００ｓｃｃｍ導入し、光源１０７の電源を入
れ、紫外光を窓１０６から第１の真空容器Ａ内部へ導入
した。この際の波長１８５ｎｍの光強度は１０ｍＷ／ｃ
ｍ²であった。さらに不図示のＭＷ電源からマイクロ波
導入窓を通してＭＷ電力（５００Ｗ）の供給を行い、Ｍ
Ｗプラズマを生起した。このときコンダクタンスバルブ
を調整して、活性領域内部の圧力が０．５Ｔｏｒｒ、Ｍ
Ｗプラズマ内部の圧力が５ｍＴｏｒｒになるようにし
た。

【００５８】そして、次にＭＷ電力の反射電力が最も少
なくなるように不図示のチューナーを調整した。プラズ
マが安定したところで、カセット１０４から基板を３０
ｃｍ／分の移動速度で活性領域とＭＷプラズマ領域に沿
って移動させ、２つの領域でａ−Ｓｉ：Ｈ薄膜を形成し
つつ、基板収納用のカセット１０５に次々に収納してい
った。すべての基板上にａ−Ｓｉ：Ｈ薄膜を形成し終わ
ったところで、ＭＷ電源、光源の電源、ヒーターを切
り、原料ガス群Ａの供給も止めた。不図示の真空排気ポ
ンプで第１の真空容器Ａの圧力が１×１０^-5Ｔｏｒｒに
なるまで真空排気し、基板温度が室温まで下がったとこ
ろで第１の真空容器Ａをリークした。カセット１０５に
収納された基板を取り出したところ、ａ−Ｓｉ：Ｈの薄
膜が形成されたいることが分かった。

【００５９】〈比較例〉共有領域１１６が存在しないで
状態でａ−Ｓｉ：Ｈ薄膜を形成した。光源を図の左方向
に移動させ、活性領域とＭＷプラズマ領域を完全分離
し、共有領域を消滅させた以外は実施例１と同様にガラ
ス基板上にａ−Ｓｉ：Ｈ薄膜を形成した。〈評価１〉形成されたａ−Ｓｉ：Ｈ薄膜を光学顕微鏡で
観察したところ、比較例１の薄膜では端部から層剥離が
僅かに発生していることが分かった。接触針式膜厚計を
用いて膜厚分布を測定したところ、どちらも基板中央の
膜厚に対して端部の膜厚は９１％程度であることが分か
った。また層剥離のない薄膜に対してバンドギャップを
分光光度計で測定したところ、実施例１、比較例１の薄
膜の平均バンドギャップはともに１．７５（ｅＶ）であ
った。次にａ−Ｓｉ：Ｈ薄膜上に膜厚０．２μｍのＣｒ
からなる１対の櫛型電極を真空蒸着法で形成し、導電率
を測定した。まずダークボックスの中で電極に１．０Ｖ
に印加し、暗導電率（σ_d）を測定した。同様に、Ｘｅ
ランプを光源とする類似太陽光（ソーラーシュミレータ
ー、１００ｍＷ／ｃｍ²、スペクトルＡＭ１．５）を用
いて光導電率（σ_d）を測定した。測定の結果、暗導電
率では実施例１のほうが小さく（σ_dj＜σ_dh）、光導電
率では実施例１のほうが大きく（σ_pj＞σ_ph）、その比
（Ｒ：σ_p／σ_d）ははるかに実施例１のほうが大きかっ
た。（Ｒ_j》Ｒ_h）。

【００６０】また一定光電流法（ＣＰＭ）を用いてａ−
Ｓｉ：Ｈの価電子帯からの準位密度を測定したところ、
実施例１のほうがはるかに少ないことが分かった。以上
の評価により本発明の薄膜形成方法が従来の薄膜形成方
法よりも優れていることが分かった。また膜厚１．０
（基板中央）μｍの薄膜を基板上に形成するために要し
た時間は実質２５分で、従来にはない高い工程処理速度
で薄膜形成工程を終えた。

【００６１】《実施例２》図１の薄膜形成装置を用いて
導電性薄膜であるＺｎＯ薄膜を形成した。該ＺｎＯ薄膜
は透明電極として用いられる。実施例１で用いたのと同
じガラス基板を１０枚、そして両面を鏡面研磨したステ
ンレス基板を１０枚、アセトンとＩＰＡで超音波洗浄
し、実施例１と同様な手順でＺｎＯからなる薄膜を１．
０μｍ形成した。その際の形成条件は基板温度が１５０
℃、加熱された液体ボンベから（ＣＨ ₃）₂Ｚｎを１０
０ｓｃｃｍ、ＮＯ₂ガスを５０ｓｃｃｍ導入し、さらに
窓掃気ガスとしてＨｅを２００ｓｃｃｍ導入した。光源
としてＡｒＦのエキシマレーザーを用い、光強度を１Ｍ
Ｗ／ｃｍ²（１９２ｎｍ）に設定し、反射鏡を用いてレ
ーザー光を第１の真空容器Ａ内部に導入し、この時反射
鏡の角度を時間変化させることによって基板全体に活性
領域が広がるようにした。その他の条件はＭＷ電力を６
００Ｗ、活性領域内部の圧力を１．０Ｔｏｒｒ、ＭＷプ
ラズマ内部の圧力を１０ｍＴｏｒｒ、基板の移動速度を
３０ｃｍ／分とした。カセット１０５に収納された基板
を取り出したところ、ＺｎＯの薄膜が形成されているこ
とが分かった。

【００６２】〈比較例２〉比較例１と同様に共有領域が
ない状態でＺｎＯ薄膜形成した。光源を図の左方向に移
動させ、活性領域とＭＷプラズマ領域を分離し、共有領
域を消滅させた以外は実施例２と同様にガラスおよびス
テンレス基板上にＺｎＯ薄膜を形成した。〈評価２〉形成されたＺｎＯ薄膜を光学顕微鏡で観察し
たところ、比較例１の薄膜では端部から層剥離が僅かに
発生していることが分かった。接触針式膜厚計を用いて
ガラス基板上に形成されたＺｎＯ薄膜の膜厚分布を測定
したところ、どちらも基板中央の膜厚に体して端部の膜
厚は９３％程度であることが分かった。また層剥離のな
いガラス基板上のＺｎＯ薄膜に対してバンドギャップを
分光光度計を用いて測定したところ、実施例２、比較例
２のＺｎＯ薄膜の平均バンドギャップはともに３．２
（ｅＶ）であった。次にステンレス基板に形成されたＺ
ｎＯ薄膜上に膜厚０．２μｍ、２ｍｍφのＣｒからなる
対向電極を真空蒸着法で形成し、ステンレス基板とこの
対向電極間に０．０１Ｖを印加し、暗導電率（σ_d）を
測定した。測定の結果、暗伝導率は実施例２のほうが大
きい（σ_dj＜σ_dh）ことが分かった。以上の結果から実
施例２の薄膜のほうが導電性薄膜、透明電極として優れ
ていることが分かった。

【００６３】以上の評価により本発明の薄膜形成方法が
従来の薄膜形成方法よりも優れていることが分かった。
また膜厚約１．０（基板中央）μｍの薄膜を基板上に形
成するために要した時間は実質２５分で、従来にはない
高い工程処理速度で薄膜形成工程を終えた。《実施例３》図１の薄膜形成装置を用いて絶縁性薄膜で
あるａ−ＳｉＮ：Ｈ薄膜を形成した。まず実施例２と同
じガラス基板を２０枚、アセトンとＩＰＡで超音波洗浄
し、実施例１と同様にして基板上にａ−ＳｉＮ：Ｈ薄膜
を形成した。形成条件としては基板温度を２００℃、ガ
ス導入管よりＳｉ₂Ｈ₆ガスを５０ｓｃｃｍ、ＮＨ₃ガ
スを１００ｓｃｃｍ導入し、窓掃気ガスとしてＡｒを１
００ｓｃｃｍ導入した。光源をＡｒＦエキシマレーザー
に交換し、出力を２Ｗ／ｃｍ²（波長１９３ｎｍ）に設
定し、実施例２と同様に反射鏡の角度を時間変化させる
ことによって基板全体に活性領域が広がるようにした。
ＭＷ電力を５００Ｗ、活性領域内部の圧力を０．７Ｔｏ
ｒｒ、ＭＷプラズマ内部の圧力が７ｍＴｏｒｒになるよ
うにし、基板の移動速度を５０ｃｍ／分とした。カセッ
ト１０５に収納された基板を取り出したところ、ａ−Ｓ
ｉＮ：Ｈの薄膜が形成されていることが分かった。

【００６４】〈比較例３〉共有領域１１６が存在しない
状態でａ−ＳｉＮ：Ｈ薄膜を形成した。光源を図の左方
向に移動させ、活性領域とＭＷプラズマ領域を分離し、
共有領域を消滅させた以外は実施例３と同様にガラス基
板上にａ−Ｓｉ：Ｈ薄膜を形成した。〈評価３〉形成されたａ−Ｓｉ：Ｈ薄膜を光学顕微鏡で
観察したところ、比較例１の薄膜端部から層剥離が僅か
に発生していることが分かった。接触針式膜厚計を用い
て膜厚分布を測定したところ、どちらも基板中央の膜厚
に対して端部の膜あたは９０％程度であることが分かっ
た。次に実施例１と同様な櫛型電極を真空蒸着法で形成
し、暗導電率（σ_d）を測定した。ダークボックスの中
で電極間にＡＣ５Ｖ（１００ｋＨｚ）を印加して、暗導
電率（σ_d）を求めたところ、実施例３のほうが小さく
（σ_dj＜σ_dh）ことが分かり、絶縁性薄膜として優れて
いることが分かった。

【００６５】以上の評価により本発明の薄膜形成方法が
従来の薄膜形成方法よりも優れていることが分かった。
また膜厚１．０（基板中央）μｍの薄膜を基板上に形成
するために要した時間は実質１５分で、従来にはない高
い形成速度で薄膜形成を終えた。《実施例４》図２に示す薄膜素子製造装置を用いて太陽
電池を製造した。該装置は帯状且つ可とう性の基板２０
７をロール状に巻き、送り出しロール２０８から巻き取
りロール２０９に向かって移動しつつ、第１の真空容器
Ａ２０１、第２の真空容器Ｂ２０２、第３の真空容器Ｃ
２０３の内部でそれぞれ異なる性質の薄膜を同時に形成
するものである。真空容器Ａ内部には２つの活性領域と
ひとつのＭＷプラズマ領域生起され、ひとつのＭＷプラ
ズマ領域２０４にふたつの活性領域２０５が共有領域２
０６を僅かに残すようにして分離されている。さらにＭ
Ｗプラズマの中心には紙面と垂直にバイアス棒２２０が
設けられ、ＤＣ電力を印加できるようにした。また第２
の及び第３の真空容器Ｂ、ＣではＲＦプラズマＣＶＤ法
を実施することができるようになっている。また真空容
器Ｄ２１０、真空容器Ｅ２１１はそれぞれ送り出しロー
ル、巻き取りロールを収納するためのものである。これ
らの真空容器は図のように配置され、各真空容器は分離
通路２１２によって接続されている。該分離通路と帯状
基板との最短距離ｄは５ｍｍ、基板の移動方向に対する
長さＬは３００ｍｍとし、Ｌ＞５０×ｄを満足するよう
にした。各分離通路には掃気ガスを導入するための導入
管２１３が接続され、掃気ガスは各真空容器に向かって
流れ、原料ガス群とともに各排気口から排気される。

【００６６】図３は該装置を用いて製造される太陽電池
３０１で、帯状の支持体３０２上にＡｇからなる反射層
３０３、その上にＺｎＯからなる透明導電層３０４、そ
の上にａ−Ｓｉ：Ｈ：Ｐからなるｎ層３０６、その上に
ａ−Ｓｉからなるｉ層３０７、その上にａ−Ｓｉ：Ｈ：
Ｂからなるｐ層３０８、その上にＩＴＯ（Ｉｎ₂Ｏ₃、Ｓ
ｎＯ₂）からなる透明電極３０９、その上にＡｇからな
る櫛型の集電電極３１０を積層して構成される。図２の
装置においては、太陽電池の素子特性を左右する最も重
要な層である図のｎ層、ｉ層、ｐ層を形成し、基板３０
５としては支持体３０２上にＡｇ反射層とＺｎＯ透明導
電層が形成されたものを用いた。

【００６７】図２の装置を用いて図３の太陽電池を製造
する手順を以下に詳細に説明する。まず基板を作製し
た。両面を鏡面研磨した３０ｃｍ×３００ｍ、厚さ０．
１ｍｍの帯状ステンレス基板をアセトンとＩＰＡで超音
波洗浄し、直径３０ｃｍのドラムに巻き付けた。次に、
一方の面にスパッタリング法で層厚０．３μｍのＡｇ反
射層と層厚２．０μｍのＺｎＯ透明導電層を形成し、基
板の作製を終えた。

【００６８】基板を巻き付けた送り出しロールを第４の
真空容器Ｄ２１０内部にセットし、各分離通路、各真空
容器内部を通して巻き取りロールを基板端部を巻き取ら
せた。基板のセットが終わったら、各コンダクタンスバ
ルブ２１４を全開にして、各真空容器に接続されている
真空排気ポンプで真空容器および分離通路内部を圧力が
１×１０^-4Ｔｏｒｒになるまで真空排気した。次に各ヒ
ーター２１５を基板温度が所定の温度になるように設定
し、基板温度が安定したら、基板を矢印の方向に１ｍ／
分の速度で移動させ、第１〜第３の真空容器Ａ、Ｂ、Ｃ
に接続された原料ガス導入管２１６から所定の原料ガス
群を導入した。この時、第１の真空容器Ａに導入する原
料ガス群は水銀の液体ボンベを通したものである。

【００６９】第１の真空容器Ａでは原料ガスの流れが活
性領域からＭＷプラズマ領域になるように工夫した。ま
た各掃気ガス導入管から掃気ガスとしてＨ₂ガスを１０
０ｓｃｃｍ導入し、窓掃気ガスとしてＨ₂ガスを１００
ｓｃｃｍ導入した。光源、窓は実施例１と同様なものを
用いた。次に実施例１と同様にして各真空容器内部に活
性領域およびＭＷプラズマ領域を生起し、さらにＲＦ電
極２２４に不図示のＲＦ電源からＲＦ電力を印加し、Ｒ
Ｆプラズマを生起した。各コンダクタンスバルブを調整
して各領域内部の圧力が所定の圧力になるようにに、第
２の真空容器Ｂではｎ層を、第１の真空容器Ａではｉ層
を、真空容器Ｃはでｐ層を形成していった。基板を巻き
終えたところで、活性領域、ＭＷプラズマを消滅させ、
原料ガス群の導入を止め、ヒーターを切った。基板が室
温まで下がったところで掃気ガスおよび窓掃気ガスの導
入を止めて、装置全体にリークし、巻き取りロールを取
り出した。ｎ層、ｉ層、ｐ層の形成条件は表１にまとめ
て記す。

【００７０】

【表１】

【００７１】次にｐ層上に真空蒸着法でＩＴＯからなる
透明電極を形成し、さらに１５×１５ｃｍ²の大きさに
切断し、透明電極上に真空蒸着法でＡｇからなる櫛型集
電電極を形成し、太陽電池の製造を終えた。〈比較例４〉共有領域２０５、２０６が存在しない状態
でｉ層を形成して、太陽電池を製造した。光源をアプリ
ケーターから離す方向に移動させ、２つの活性領域とＭ
Ｗプラズマ領域を分離し、共有領域を消滅させた以外は
実施例４と同様に太陽電池を製造した。

【００７２】〈評価４〉製造された太陽電池をランダム
に２０個抽出して評価を行った。光学顕微鏡で観察した
ところ、比較例４の薄膜では端部から層剥離が僅かに発
生していることが分かった。次に実施例１と同じソーラ
ーシュミレーター（１００ｍＷ／ｃｍ²、スペクトルＡ
Ｍ１．５）を用いて光電変換効率（η）を測定した。測
定は集電電極と基板との間に電圧を印加して、Ｖ−Ｉ曲
線をトレースすることによって得られる。その結果、光
電変換効率は実施例４のほうが大きかった（η_aj＞
η_ah）。これは比較例４の太陽電池では端部で層剥離し
ているため、素子が僅かに短絡していることがひとつの
要因である。また短絡していない太陽電池を抽出してそ
の平均光電変換効率（η_a）を求めたところ、やはり実
施例４のほうが大きかった（η_aj＞η_ah）。これはｐｉ
界面およびｎｉ界面における界面準位が減少したためだ
と考えられる。また実施例１と同様に一定光電流法（Ｃ
ＰＭ）を用いて短絡していない太陽電池のｉ層の準位密
度を測定したところ、実施例４のほうがはるかに少ない
ことが分かった。

【００７３】以上の評価により本発明の薄膜形成方法が
従来の薄膜形成方法よりも優れていることが分かった。
また１分間あたりに製造された薄膜素子の量を発生する
電力で換算すると２３Ｗ／分で、従来にはない高い製造
速度で薄膜素子を製造できた。《実施例５》図２の装置の各分離通路に接続されている
掃気ガス導入管を取り出し、代わりに排気口を接続し
た。実施例４において掃気ガスを導入する代わりに排気
口より原料ガス群の一部を排気し、各原料ガス群が相互
拡散しないようにした以外は実施例４と同様にして太陽
電池を製造した。

【００７４】〈評価５〉評価４と同様にして製造された
太陽電池をランダムに２０個抽出して評価を行った。光
学顕微鏡で観察したところ、層剥離は発生していなかっ
た。次に実施例４と同様にして光電変換効率（η）を測
定したところ、光電変換効率はほぼ同じであった。また
短絡している太陽電池はなかった。

【００７５】以上の評価により本発明の薄膜形成方法が
従来の薄膜形成方法よりも優れていることが分かった。
また１分間あたりに製造された薄膜素子の量を発生する
電力で換算すると２１Ｗ／分で、従来にはない高い製造
速度で薄膜素子を製造できた。《実施例６》ＭＷプラズマに導入するマイクロ波の強電
界方向が平行となるようにして、太陽電池を製造した。
図２の装置においてマイクロ波の進行方向を紙面表側か
ら裏側に向かう方向に変え、強電界方向が基板と平行に
なるように導波管の取付角度を調整した以外は実施例４
と同様に太陽電池を製造した。

【００７６】〈評価６〉評価４と同様にして製造された
太陽電池をランダムに２０個抽出して評価を行った。光
学顕微鏡で観察したところ、層剥離は発生していなかっ
た。次に実施例４と同様にして光電変換効率（η）を測
定したところ、光電変換効率は実施例６のほうが良かっ
た。実施例４と同様にしてＣＰＭの測定を行い、準位密
度を求めたところ、実施例４よりも僅かに少ない結果が
得られた。また短絡している太陽電池はなかった。

【００７７】《実施例７》分離通路に第１の原料ガスＡ
を構成するガスを導入して太陽電池を製造した。導入す
る掃気ガスとして各導入管からＳｉＨ₄ガスを５０ｓｃ
ｃｍ導入する以外は実施例４と同様な方法で太陽電池を
製造した。〈評価７〉評価４と同様にして製造された太陽電池をラ
ンダムに２０個抽出して評価を行った。光学顕微鏡で観
察したところ、層剥離は発生していなかった。次に実施
例４と同様にして光電変換効率（η）を測定したとこ
ろ、光電変換効率はほぼ同じであった。また短絡してい
る太陽電池はなかった。

【００７８】《実施例８》図４に示す薄膜素子製造装置
を用いて図５に示すフラットパネルディスプレイ用の液
晶駆動パネルを製造した。図５のパネルは３０×２０ｃ
ｍ²の基板に６００×４００個の画素を有するものであ
る。図４の装置は図２の装置の第１の真空容器Ａを３つ
接続したもので、本発明の薄膜形成方法を図４の第１〜
第３の真空容器Ａ、Ｂ、Ｃで実施することができる。ま
た第４及び第５の真空容器Ｄ、Ｅでは基板を送り出した
り、収納することができ、分離通路と第４及び第５の真
空容器Ｄ、Ｅも間にはゲートバルブ４２０があり、ロー
ドロック式となっている。これらの真空容器は図２と同
様な分離通路を介して接続されており、基板４０７は図
示すように、これらの真空容器および分離通路の内部を
移動することができる。基本的な使用方法は図１および
図２の装置と同様であるが、第４及び第５の真空容器
Ｄ、Ｅがロードロック式となっているため、第１〜第３
の真空容器Ａ、Ｂ、Ｃを減圧にした状態で、第４及び第
５の真空容器Ｄ、Ｅをリークし、基板のセッティングと
取り出しが可能となっている。光源４１７には低圧水銀
ランプ、窓４２４にはＬｉＦを用いた。

【００７９】図６は図５のＴＦＴを形成する際の工程を
順に説明するもので、ＴＦＴ部の断面形状を示した。工
程の概略は次のようなフローとなる。（ａ）基板上にゲート電極を形成し、フォトリソ工程に
よって台形にする。（ｂ）本発明の薄膜形成方法を用いて、ゲート絶縁層、
ｉ層、ｎ層を形成する。（ｃ）フォトリソ工程によってＴＦＴ部以外のｉ層、ｎ
層を除去（ｄ）ゲート絶縁層上に透明電極を形成する。（ｅ）ソース・ドレイン電極を形成する。（ｆ）フォトリソ工程によってソース・ドレイン電極を
分離し、ｎ層も分離する。（ｇ）保護層を形成する。

【００８０】まず、３０×２０ｃｍ²、厚さ１．０ｍｍ
のガラス基板をアセトン、ＩＰＡで超音波洗浄器、スパ
ッタリング法でＭｏ−Ｔａ合金からなる巻く厚５０ｎｍ
のゲート電極を形成し、フォリソ工程、ドライエッチン
グ（ＤＥ）工程を用いて図のように台形にパターニング
した。この際、エッチングガスとしてはＣＦ₄／Ｏ₂ガ
スを用い、流出比を時間変化させることで台形形状を形
成することができる。これで基板の作製を終えた。

【００８１】次に図４の装置を用いて（ｂ）の工程を実
施した。以下に詳細に説明する。予め、ゲートバルブ４
２０、４２１を閉じてあり、第１〜第３の真空容器Ａ、
Ｂ、Ｃは減圧にした状態となっている。まず、ゲート電
極が形成された基板を１００枚、ゲート電極が形成され
ている面を下にして第４の真空容器Ｄにセットした。次
に第４及び第５の真空容器Ｄ、Ｅを不図示の真空排気ポ
ンプで真空排気し、圧力が１×１０^-5Ｔｏｒｒとなった
ら、ゲートバルブ４２０、４２１を開け、ヒーターを設
定した。基板温度が所定の温度で安定したら、掃気ガス
としてＨｅガスを各分離通路に流し、窓掃気ガスとして
Ｈｅガスを各窓掃気ガス導入管に流し、さらに各真空容
器に原料ガス群を導入した。

【００８２】次に実施例４と同様に各真空容器内部にそ
れぞれ活性領域およびＭＷプラズマを生起し、基板を移
動速度７０ｃｍ／分で移動させた。原料ガスは水銀の液
体ボンベを通したものである。第１の真空容器Ａではａ
−ＳｉＮからなる層厚４００ｎｍのゲート絶縁層を、第
２の意真空容器Ｂではａ−Ｓｉ：Ｈからなる層厚１００
ｎｍのｉ層（活性層）を、第３の真空容器Ｃではａ−Ｓ
ｉ：Ｈ：Ｐからなる層厚４０ｎｍのｎ層（コンタクト
層）を形成した。形成条件は表２にまとめて示した。

【００８３】

【表２】

【００８４】次にｉ層とｎ層をフォトリソ工程とウェッ
トエッチング工程を用いて、図６−（ｃ）のようにパタ
ーニングした。ウェットエッチング工程にはＨＦ＋ＨＮ
Ｏ ₃＋ＣＨ₃ＣＯＯＨからなるエッチングを用いた。次
に真空蒸着法を用いてＡｌからなる膜厚４０００Ａのソ
ース・ドレイン電極を形成し、フォトリソ工程、ウェッ
トエッチング工程を用いて図６−（ｆ）のようにパター
ニングし、ソース電極とドレイン電極を分離し、さらに
ｎ層（コンタクト層）も分離した。ソース電極とドレイ
ン電極のエッチャントとしてはＨ₃ＰＯ₄＋ＨＮＯ₃を使
用し、ｎ層のエッチャントとしてはＨＦ＋ＨＮＯ₃＋Ｃ
ＨＣＯＯＨを使用した。

【００８５】次に図６−（ｇ）に示す用にａ−Ｓｉ：Ｈ
からなる層厚４００Ａの保護層を実施例３と同様にして
図１の装置で形成した。フォトリソ工程、ドライエッチ
ング工程を用いてゲートバスライン、ソースバスライン
に通ずるコンタクトホールを空けた。エッチングガスと
してはＢＣ１₃＋Ｃ１₂ガスを用いた。以上で液晶駆動パ
ネルの製造を終えた。

【００８６】〈比較例８〉比較例１と同様にすべての活
性領域をＭＷプラズマから隔離し、共有領域４０６がな
い状態でゲート絶縁層、ｉ層、ｎ層を形成シた。活性領
域とＭＷプラズマを隔離する以外は実施例８と同様にし
て液晶駆動パネルを製造した。〈評価８〉以上、製造した液晶駆動パネルのうちから任
意に１０枚づつ抽出し、ＴＦＴ素子特性を測定した。ド
レイン電圧を５．０Ｖにして、ゲート電圧として０Ｖと
２０Ｖを印加したときのドレイン電流を測定したとこ
ろ、オン・オフ比（Ｉ_vg＝２０／Ｉ_vg−０）は実施例８
のＴＦＴでは平均８×１０⁶で、比較例８のＴＦＴでは
平均２×１０⁶であった。

【００８７】以上の評価により本発明の薄膜形成方法が
従来の薄膜形成方法よりも優れていることが分かった。
また１時間あたりに製造された薄膜素子の量は１２０枚
で、従来にはない製造速度で薄膜膜素子を形成できた。

【００８８】

【発明の効果】本発明の薄膜形成方法によれば、基体上
に薄膜を形成されてなる薄膜素子の素子性を従来のもの
より向上させ、且つ薄膜素子のスループットを向上させ
ることができるものである。さらにこのことにより、薄
膜素子のコストダウンを達成することができるものであ
る。詳細には、スループットを向上しつつ、基体との界
面準位、内部応力を減少させることができる。

【００８９】さらに、本発明の薄膜形成装置によれば、
素子特性を従来のものより向上させ、且つスループット
を向上させた薄膜を製造することができるものである。
さらにこのことにより、薄膜素子のコストダウンを達成
することができるものである。

【図面の簡単な説明】

【図１】薄膜形成装置の概略図

【図２】薄膜紙素子製造装置の概略図

【図３】太陽電池の概略図

【図４】薄膜素子製造装置の概略図

【図５】液晶駆動パネルの概略図

【図６】液晶駆動パネル製造工程

【符号の説明】

１０１第１の真空容器Ａ１０２排気口１０３基板１０４、１０５カセット１０６石英窓１０７光源１０８原料ガス群Ａのガス導入管１０９コンダクダンスバルブ１１０マイクロ波導入窓１１２アプリケーター１１３導波管１１４ＭＷプラズマの領域１１５活性領域１０６窓１０９コンダクタンスバルブ１１４，１１５領域１１５活性領域１１６共有領域１１７不活性領域１１８ハロゲンヒーター２０２第２の真空容器２０３第３の真空容器２０７基板２０８送り出しロール２０９巻き取りロール２０４ＭＷプラズマ領域２０５活性領域２０６共有領域２０１第４の真空容器２１１第５の真空容器２１２分離通路２１３導入管２２０バイアス棒３０１太陽電池

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】一種以上の第１の原料ガス群を導入する
ための手段を備えた、内部を減圧にすることができる第
１の真空容器と、マイクロ波（以下『ＭＷ』当略記す
る）プラズマを発生させるための手段と、可視光または
紫外光のエネルギーによって第１の原料ガス群を分解し
て活性種を発生させるための手段とを有し、該第１の真空容器内には、ＭＷプラズマの存在するＭＷ
プラズマ領域用の空間と、可視光または紫外光のエネル
ギーによって第１の原料ガス群を分解して生成された活
性種が存在する活性領域用の空間とが互いに分離されて
形成されているとともに、前記両空間の一部を連通する
ＭＷプラズマと活性種とを共有する共有領域用の空間が
形成されており、さらに、前記活性領域用の空間、共有領域用空間および
ＭＷプラズマ領域用の空間に順次沿って基体を移動させ
るための手段を有していることを特徴とする薄膜形成装
置。
【請求項２】内部を減圧状態にすることができる第１
の真空容器の内部に一種以上の第１の原料ガス群を導入
し、該第１の真空容器内部に、ＭＷプラズマの存在する
ＭＷプラズマ領域と、可視光または紫外光のエネルギー
によって第１の原料ガス群を分解して生成された活性種
が存在する活性領域とを互いに分離して形成するととも
に、ＭＷプラズマと活性種とを共有する共有領域を形成
し、前記活性領域、共有領域およびＭＷプラズマ領域に
沿って基体を順次移動させながら該基体上に薄膜を形成
することを特徴とする薄膜形成方法。
【請求項３】前記ＭＷプラズマ領域内部の圧力を前記
活性領域内部の圧力よりも小さくし、前記第１の原料ガ
ス群の少なくとも一部は前記第１の真空容器内を前記活
性領域から前記ＭＷプラズマ領域に向かって流れるよう
にして薄膜を形成することを特徴とする請求項２記載の
薄膜形成方法。
【請求項４】前記基体は帯状、且つ可とう性を有し、
薄膜形成中、前記基体の長手方向に連続的に移動させる
ことを特徴とする請求項２又は３記載の薄膜形成方法。
【請求項５】前記第１の真空容器の外部に、帯状基体
が内部を移動することができる分離通路を介して第２の
真空容器を接続し、該分離通路の断面は基体断面と実質
的に相似であり、前記分離通路の内壁と前記基体との最
短距離ｄは１〜１０ｍｍ、帯状基体の移動方向に対する
長さＬはＬ＞５０×ｄなる関係を満たし、且つ第２の真
空容器では第１の原料ガス群には含まれない原料ガスを
有する一種または複数種の第２の原料ガス群を用いて前
記薄膜とは性質の異なる別の薄膜を同一の帯状基体上に
積層することを特徴とする請求項４記載の薄膜形成方
法。
【請求項６】前記分離通路に掃気ガスを導入し、該掃
気ガスは前記分離通路から第１の真空容器または／およ
び第２の真空容器に向かって流れるようにしたことを特
徴とする請求項５記載の薄膜形成方法。
【請求項７】前記掃気ガスは不活性ガス、第１の原料
ガス群を構成するガス、第２の原料ガス群を構成するガ
スの中から選ばれたガスであることを特徴とする請求項
６記載の薄膜形成方法。
【請求項８】前記分離通路に排気口を設け、該排気口
より第１の原料ガス群または／およびだ２の原料ガス群
の一部を排気することを特徴とする請求項５記載の薄膜
形成方法。
【請求項９】前記ＭＷプラズマに導入するマイクロ波
の強電界方向が前記基体と実質的に平行となっているこ
とを特徴とする請求項２〜８記載のいづれかの薄膜形成
方法。
【請求項１０】請求項２〜９記載のいずれかの薄膜形
成方法を用いて作製されたｐｉｎ接合または／およびｐ
ｎ接合を有することを特徴とする半導体素子。