JPH06244118A - マイクロ波プラズマｃｖｄ法により大面積の機能性堆積 膜を連続的に形成する方法及び装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 （修正有） 【目的】 大面積に亘って均一に、且つ高速で機能性堆
積膜を形成することを可能にするマイクロ波プラズマＣ
ＶＤ方法及び装置を提供すること。 【構成】 マイクロ波エネルギーをマイクロ波の進行方
向に対して平行な方向に放射させるようにしたマイクロ
波アプリケーター手段より放射されたマイクロ波の電界
方向と全面的に直交することはなく、前記マイクロ波の
進行方向に延在する複数の仕切り板で構成されるプラズ
マ制御手段を介して前記マイクロ波エネルギーを放射さ
せて、マイクロ波プラズマを成膜空間内で生起せしめる
構成を包含するマイクロ波プラズマＣＶＤ方法及び装
置。 【効果】 連続して安定に且つ均一にマイクロ波放電が
維持でき、それが故に長尺の帯状部材上に長時間連続し
て、安定した特性の機能性堆積膜を堆積形成できる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、大面積に亘って均
一なマイクロ波プラズマを生起させ、これにより引き起
こされるプラズマ反応により、原料ガスを分解、励起さ
せることによって大面積の機能性堆積膜を連続的に形成
する方法及び装置に関する。

【０００２】更に詳しくは、前記原料ガスの利用効率を
飛躍的に高め、且つ高速で均一性の良い機能性堆積膜を
大面積に亘って連続的に形成することができる方法及び
装置であって、具体的には光起電力素子等の大面積薄膜
半導体デバイスの量産化を低コストで実現させ得るもの
である。

【０００３】

【従来技術の説明】近年、全世界的に電力需要が急激に
増大し、そうした需要をまかなうべく電力生産が活発化
するに及んで環境汚染の問題が深刻化して来ている。因
に、火力発電に代替する発電方式として期待され、すで
に実用期に入ってきている原子力発電においては、チェ
ルノブイリ原子力発電所事故に代表されるように重大な
放射能汚染が人体に被害を与えると共に自然環境を侵す
事態が発生し、原子力発電の今後の普及が危ぶまれ、現
実に原子力発電所の新設を禁止する法令を定めた国さえ
出て来ている。

【０００４】又、火力発電にしても増大する電力需要を
まかなう上から石炭、石油に代表される化石燃料の使用
量は増加の一途をたどり、それにつれて排出される二酸
化炭素の量が増大し、大気中の二酸化炭素等の温室効果
ガス濃度を上昇させ、地球温暖化現象を招き、地球の年
平均気温は確実に上昇の一途をたどっており、ＩＥＡ
（Ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ Ｅｎｅｒｇｙ Ａｇｅ
ｎｃｙ）では２００５年までに二酸化炭素の排出量を２
０％削減することを提言している。こうした背景のある
一方、開発途上国における人口増加、そして、それに伴
う電力需要の増大は必至であり、先進諸国における今後
更なる生活様式のエレクトロニクス化の促進による人口
一人当りの電力消費量の増大と相まって、電力供給問題
は地球規模で検討されねばならない状況になってきてい
る。

【０００５】このような状況下で、太陽光を利用する太
陽電池による発電方式は、前述した放射能汚染や地球温
暖化などの問題を惹起することはなく、また、太陽光は
地球上至るところに降り注いでいるためエネルギー源の
偏在が少なく、さらには、複雑な大型の設備を必要とせ
ず比較的高い発電効率が得られる等、今後の電力需要の
増大に対しても、環境破壊を引き起こすことなく対応で
きるクリーンな発電方式として注目を集め、実用化に向
けて様々な研究開発がなされている。

【０００６】ところで、太陽電池を用いる発電方式につ
いては、それを電力需要を賄うものとして確立させるた
めには、使用する太陽電池が、光電変換効率が十分に高
く、特性安定性に優れたものであり、且つ大量生産し得
るものであることが基本的に要求される。因に、一般的
な家庭において必要な電力を賄うには、一世帯あたり３
ｋＷ程度の出力の太陽電池が必要とされるところ、その
太陽電池の光電変換効率がたとえば１０％程度であると
すると、必要な出力を得るための前記太陽電池の面積は
３０ｍ²程度となる。そして、例えば十万世帯の家庭に
おいて必要な電力を供給するには３，０００，０００ｍ
²といった面積の太陽電池が必要となる。

【０００７】こうしたことから、容易に入手できるシラ
ン等の気体状の原料ガスを使用し、これをグロー放電分
解して、ガラスや金属シート等の比較的安価な基板上に
アモルファスシリコン等の半導体薄膜を堆積させること
により作製できる太陽電池が、量産性に富み、単結晶シ
リコン等を用いて作製される太陽電池に比較して低コス
トで生産ができる可能性があるとして注目され、その製
造方法について各種の提案がなされている。

【０００８】太陽電池を用いる発電方式にあっては、単
位モジュールを直列又は並列に接続し、ユニット化して
所望の電流、電圧を得る形式が採用されることが多く、
各モジュールにおいては断線やショートが生起しないこ
とが要求される。加えて、各モジュール間の出力電圧や
出力電流のばらつきのないことが重要である。こうした
ことから、少なくとも単位モジュールを作製する段階で
その最大の特性決定要素である半導体層そのものの特性
均一性確保されていることが要求される。そして、モジ
ュール設計をし易くし、且つモジュール組立工程の簡略
化できるようにする観点から大面積に亘って特性均一性
の優れた半導体堆積膜が提供されることが太陽電池の量
産性を高め、生産コストの大幅な低減を達成せしめるに
ついて要求される。

【０００９】太陽電池については、その重要な構成要素
たる半導体層は、いわゆるｐｎ接合、ｐｉｎ接合等の半
導体接合がなされている。それらの半導体接合は、導電
型の異なる半導体層を順次積層したり、一導電型の半導
体層中に異なる導電型のドーパントをイオン打込み法等
によって打込んだり、熱拡散によって拡散させたりする
ことにより達成される。この点を、前述した注目されて
いるアモルファスシリコン等の薄膜半導体を用いた太陽
電池についてみると、その作製においては、ホスフィン
（ＰＨ₃），ジボラン（Ｂ₂Ｈ₆）等のドーパントとなる
元素を含む原料ガスを主原料ガスであるシラン等に混合
してグロー放電分解することにより所望の導電型を有す
る半導体膜が得られ、所望の基板上にこれらの半導体膜
を順次積層形成することによって容易に半導体接合が達
成できることが知られている。そしてこのことから、ア
モルファスシリコン系の太陽電池を作製するについて、
その各々の半導体層形成用の独立した成膜室を設け、該
成膜室にて各々の半導体層の形成を行う方法が提案され
ている。

【００１０】因に、米国特許第４，４００，４０９号明
細書には、ロール・ツー・ロール（Ｒｏｌｌ ｔｏ Ｒ
ｏｌｌ）方式を採用した連続プラズマＣＶＤ装置が開示
されている。この装置によれば、複数のグロー放電領域
を設け、所望の幅の十分に長い可撓性の基板を、該基板
が前記各グロー放電領域を順次貫通する経路に沿って配
置し、前記各グロー放電領域において必要とされる導電
型の半導体層を堆積形成しつつ、前記基板をその長手方
向に連続的に搬送せしめることによって、半導体接合を
有する素子を連続形成することができるとされている。
なお、該明細書においては、各半導体層形成時に用いる
ドーパントガスが他のグロー放電領域へ拡散、混入する
のを防止するにはガスゲートが用いられている。具体的
には、前記各グロー放電領域同志を、スリット状の分離
通路によって相互に分離し、さらに該分離通路に例えば
Ａｒ，Ｈ₂等の掃気用ガスの流れを形成させる手段が採
用されている。こうしたことからこのロール・ツー・ロ
ール方式は、半導体素子の量産に適する方式であると言
えよう。

【００１１】しかしながら、前記各半導体層の形成はＲ
Ｆ（ラジオ周波数）を用いたプラズマＣＶＤ法によって
行われるところ、連続的に形成される膜の特性を維持し
つつその膜堆積速度の向上を図るにはおのずと限界があ
る。即ち、例えば膜厚が高々５０００Åの半導体層を形
成する場合であっても相当長尺で、大面積にわたって常
時所定のプラズマを生起し、且つ該プラズマを均一に維
持する必要がある。ところが、そのようにするについて
は可成りの熟練を必要とし、その為に関係する種々のプ
ラズマ制御パラメーターを一般化するのは困難である。
また、用いる成膜用原料ガスの分解効率及び利用効率は
高くはなく、生産コストを引き上げる要因の一つともな
っている。

【００１２】また他に、特開昭６１−２８８０７４号公
報には、改良されたロール・ツー・ロール方式を用いた
堆積膜形成装置が開示されている。この装置において
は、反応容器内に設置されたフレキシブルな連続シート
状基板の一部にホロ様たるみ部を形成し、この中に前記
反応容器とは異なる活性化空間にて生成された活性種及
び必要に応じて他の原料ガスを導入し熱エネルギーによ
り化学的相互作用をせしめ、前記ホロ様たるみ部を形成
しているシート状基板の内面に堆積膜を形成することを
特徴としている。このようにホロ様たるみ部の内面に堆
積を行うことにより、装置のコンパクト化が可能とな
る。さらに、あらかじめ活性化された活性種を用いるの
で、従来の堆積膜形成装置に比較して成膜速度を早める
ことができる。

【００１３】ところが、この装置はあくまで熱エネルギ
ーの存在下での化学的相互作用による堆積膜形成反応を
利用したものであり、更なる成膜速度の向上を図るに
は、活性種の導入量及び熱エネルギーの供給量を増やす
ことが必要であるが、熱エネルギーを大量且つ均一に供
給する方法や、反応性の高い活性種を大量に発生させて
反応空間にロスなく導入する方法にも限界がある。

【００１４】一方、最近注目されているのが、マイクロ
波を用いたプラズマプロセスである。マイクロ波は周波
数帯が短いため従来のＲＦを用いた場合よりもエネルギ
ー密度を高めることが可能であり、プラズマを効率良く
発生させ、持続させることに適している。例えば、米国
特許第４，５１７，２２３号明細書及び同第４，５０
４，５１８号明細書には、低圧下でのマイクロ波グロー
放電プラズマ内で小面積の基体上に薄膜を堆積形成させ
る方法が開示されているが、該方法によれば、低圧下で
のプロセス故、膜特性の低下の原因となる活性種のポリ
マリゼーションを防ぎ高品質の堆積膜が得られるばかり
でなく、プラズマ中でのポリシラン等の粉末の発生を抑
え、且つ、堆積速度の飛躍的向上が図れるとされてはい
るものの、大面積に亘って均一な堆積膜形成を行うにあ
たっての具体的開示はなされていない。

【００１５】米国特許第４，７２９，３４１号明細書に
は、一対の放射型導波管アプリケーターを用いた高パワ
ープロセスによって、大面積の円筒形基体上に光導電性
半導体薄膜を堆積形成させる低圧マイクロ波プラズマＣ
ＶＤ法及び装置が開示されているが、大面積基体として
は円筒形の基体、即ち、電子写真用光受容体としてのド
ラムに限られており、大面積且つ長尺の基体への適用は
なされていない。また、堆積膜の製造工程はバッチ式で
あって、一回の仕込みで形成される堆積膜の量は限られ
ており、大面積の基板上に大量に堆積膜を連続して形成
する方法に関する開示はない。

【００１６】ところで、マイクロ波を用いたプラズマは
マイクロ波の波長が短いためエネルギーの不均一性が生
じやすく大面積化に対しては、解決されねばならない問
題点が種々残されている。例えば、マイクロ波エネルギ
ーの均一化に対する有効な手段として遅波回路の利用が
あるが、該遅波回路にはマイクロ波アプリケーターの横
方向への距離の増加に伴いプラズマへのマイクロ波結合
の急激な低下が生じるといった独特の問題点を有してい
る。

【００１７】そこで、この問題点を解決する手段とし
て、被処理体と遅波回路との距離を変える基体の表面近
傍でのエネルギー密度を均一にする方法が試みられてい
る。例えば、米国特許第３，８１４，９８３号明細書及
び同第４，５２１，７１７号明細書には、そうした方法
が開示されている。そして前者においては、基体に対し
てある角度に遅波回路を傾斜させる必要性があることが
記載されているが、プラズマに対するマイクロ波エネル
ギーの伝達効率は満足のゆくものではない。また、後者
にあっては、基体とは平行な面内に、非平行に２つの遅
波回路を設けることが開示されている。即ち、マイクロ
波アプリケーターの中央に垂直な平面同志が、被処理基
板に平行な面内で、且つ基板の移動方向に対して直角な
直線上で互いに交わるように配置することが望ましいこ
と、そして２つのアプリケーター間の干渉を避けるた
め、アプリケーター同志を導波管のクロスバーの半分の
長さだけ基体の移動方向に対して横にずらして配設する
ことのそれぞれが開示されている。

【００１８】また、プラズマの均一性（即ち、エネルギ
ーの均一性）を保持するようにするについての提案がい
くつかなされている。それらの提案は、例えば、ジャー
ナル・オブ・バキューム・サイエンス・テクノロジィー
（Ｊｏｕｒｎａｌ ｏｆ Ｖａｃｕｕｍ Ｓｃｉｅｎｃ
ｅ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ）Ｂ−４（１９８６年１月〜
２月）２９５頁−２９８頁及び同誌のＢ−４（１９８６
年１月〜２月）１２６頁−１３０頁に記載された報告に
見られる。これらの報告によれば、マイクロ波プラズマ
・ディスク・ソース（ＭＰＤＳ）と呼ばれるマイクロ波
リアクタが提案されている。即ち、プラズマは円板状あ
るいはタブレット状の形をなしていて、その直径はマイ
クロ波周波数の関数となっているとしている。そしてそ
れら報告は次のような内容を開示している。即ち、ま
ず、プラズマ・ディスク・ソースをマイクロ波周波数に
よって変化させることができるという点にある。ところ
が、２．４５ＧＨｚで作動できるように設計したマイク
ロ波プラズマ・ディスク・ソースにおいては、プラズマ
の閉じ込め直径はたかだか１０ｃｍ程度であり、プラズ
マ体積にしてもせいぜい１１８ｃｍ³程度であって、大
面積化とは到底言えない。また、前記報告は、９１５Ｍ
Ｈｚという低い周波数で作動するように設計したシステ
ムでは、周波数を低くすることで約４０ｃｍのプラズマ
直径、及び２０００ｃｍ³のプラズマ体積が与えられる
としている。前記報告は更に、より低い周波数、例え
ば、４００ＭＨｚで作動させることにより１ｍを超える
直径まで放電を拡大できるとしている。ところがこの内
容を達成する装置となると極めて高価な特定のものが要
求される。

【００１９】即ち、マイクロ波の周波数を低くすること
で、プラズマの大面積化は達成できるが、このような周
波数域での高出力のマイクロ波電源は一般化されてはい
なく、入手困難であり入手でき得たとしても極めて高価
である。そしてまた、周波数可変式の高出力のマイクロ
波電源は更に入手困難である。

【００２０】同様に、マイクロ波を用いて高密度プラズ
マを効率的に生成する手段として、空胴共振器の周囲に
電磁石を配置し、ＥＣＲ（電子サイクロトロン共鳴）条
件を成立させる方法が特開昭５５−１４１７２９号公報
及び特開昭５７−１３３６３６号公報等により提案され
ており、また学会等ではこの高密度プラズマを利用して
各種の半導体薄膜が形成されることが多数報告されてお
り、すでにこの種のマイクロ波ＥＣＲプラズマＣＶＤ装
置が市販されるに至っている。

【００２１】ところが、これらのＥＣＲを用いた方法に
おいては、プラズマの制御に磁石を用いているため、マ
イクロ波の波長に起因するプラズマの不均一性に、更
に、磁界分布の不均一性も加わって、大面積の基板上に
均一な堆積膜を形成するのは技術的に困難とされてい
る。また、大面積化のため装置を大型化する場合には、
おのずと用いる電磁石も大型化し、それに伴う重量及び
スペースの増大、また、発熱対策や大電流の直流安定化
電源の必要性等実用化に対しては解決されねばならない
問題が種々残されている。

【００２２】更に、形成される堆積膜についても、その
特性は従来のＲＦプラズマＣＶＤ法にて形成されるもの
と比較して同等と言えるレベルには至っておらず、ま
た、ＥＣＲ条件の成立する空間で形成される堆積膜とＥ
ＣＲ条件外のいわゆる発散磁界空間で形成される堆積膜
とでは特性及び堆積速度が極端に異なるため、特に高品
質、均一性が強く要求される半導体デバイスの作製に適
している方法とは言えない。

【００２３】前述の米国特許第４，５１７，２２３号明
細書及び同第４，７２９，３４１号明細書では、高密度
のプラズマを得るについては、非常に低い圧力を維持す
る必要性があることが開示されている。即ち、堆積速度
を早めたり、ガス利用効率を高めるためには低圧下での
プロセスが必要不可欠であるとしている。しかしなが
ら、高堆積速度、高ガス利用効率、高パワー密度及び低
圧の関係を維持するには、前述の特許に開示された遅波
回路及び電子サイクロトロン共鳴法のいずれをしても十
分とは言えないものである。

【００２４】また、マイクロ波を用いた場合には、成膜
空間へのマイクロ波導入手段近傍に比較的強いプラズマ
領域が生成するため、該マイクロ波導入手段への堆積膜
の付着率が高く、そして付着量の増加とともに成膜空間
内へのマイクロ波の透過量の減衰が生じ、長時間安定し
て放電を維持し続けることが困難となることがしばしば
である。

【００２５】この様な問題点解決の手段としての提案
が、特開平３−１１０７９８、３−１１１５７７、３−
１２２２７３等にされている。いずれも基本的な概念の
提案はあるものの実使用状態での条件の最適化はなされ
ておらず更なる検討が必要である。特に、低圧にて安定
してマイクロ波プラズマを維持させるための条件につい
ては具体的開示はない。また、マイクロ波の電界方向と
フィンとが直交することが必須条件であるとしている
が、種々のマイクロ波モードを用いるにあたってはフィ
ンの工作精度やセッティングの精度にも限界があり、実
用化上の問題点は種々残されているのが現状である。

【００２６】従って、上述したマイクロ波手段の持つ種
々の問題点を解決した新規なマイクロ波プラズマプロセ
スの早期提供が望まれている。

【００２７】ところで、薄膜半導体は前述した太陽電池
用の用途の他にも、液晶ディスプレイの画素を駆動する
ための薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）や密着型イメージセ
ンサー用の光電変換素子及びスイッチング素子等大面積
又は長尺であることが必要な薄膜半導体デバイス作製用
にも好適に用いられ、前記画像入出力装置用のキーコン
ポーネントとして一部実用化されているが、均一性良く
高速で大面積化できる新規な堆積膜形成法の提供によっ
て、更に広く一般に普及されるようになることが期待さ
れている。

【００２８】

【発明の目的】本発明は、上述のごとき従来の薄膜半導
体デバイス形成方法及び装置における諸問題を克服し
て、大面積に亘って均一に、且つ高速で機能性堆積膜を
形成する新規な方法及び装置を提供することを目的とす
るものである。本発明の他の目的は、帯状部材上に連続
して高品質の機能性堆積膜を形成する方法及び装置を提
供することにある。

【００２９】本発明の更なる目的は、堆積膜形成用の原
料ガスの利用効率を飛躍的に高めると共に、薄膜半導体
デバイスの量産化を低コストで実現し得る方法及び装置
を提供することにある。本発明の更に別の目的は、大面
積、大容積に亘ってほぼ均一なマイクロ波プラズマを生
起させる方法及び装置を提供することにある。本発明の
更に別の目的は、マイクロ波アプリケーター手段近傍に
生起するマイクロ波プラズマを制御するための方法及び
装置を提供することにある。

【００３０】本発明の更なる目的は、マイクロ波アプリ
ケーター手段に設けられたマイクロ波透過性部材への堆
積膜の付着量を減らすことで長時間安定してマイクロ波
放電を維持できる方法及び装置を提供することにある。
本発明の更に別の目的は、比較的幅広で長尺の基板上に
連続して安定性良く、高効率で高い光電変換効率の光起
電力素子を形成するための新規な方法及び装置を提供す
るものである。

【００３１】

【発明の構成・効果】本発明者らは、従来の薄膜半導体
デバイス形成装置における上述の諸問題を解決し、前記
本発明の目的を達成すべく鋭意研究を重ねたところ、帯
状部材を湾曲開始端形成用の支持・搬送用ローラー湾曲
部形成用の支持・搬送用リング、及び湾曲終了端形成用
の支持・搬送用ローラーを介し、前記支持・搬送用ロー
ラー同志の間には隙間を残して湾曲させ、前記帯状部材
を側壁とした柱状の成膜室を形成し、前記成膜室の両端
面にはマイクロ波エネルギーをマイクロ波の進行方向に
対して平行な方向に放射させるようにしたマイクロ波ア
プリケーター手段を対向して一対配設し、更に、前記成
膜室内に堆積膜形成用の原料ガスを導入し、前記一対の
支持・搬送用ローラー同志の間に残された間隙より排気
して前記成膜室内の圧力を所定の減圧下に保持し、前記
マイクロ波アプリケーター手段よりマイクロ波エネルギ
ーを前記側壁とほぼ平行に放射せしめたところ、前記成
膜空間内において前記帯状部材の幅方向にほぼ均一なマ
イクロ波プラズマを生起できるという知見を得た。

【００３２】本発明は、上述の知見に基づき更に検討を
重ねた結果完成に至ったものであり、下述するところを
骨子とするマイクロ波プラズマＣＶＤ法により大面積の
機能性堆積膜を連続的に形成する方法及び装置を包含す
る。

【００３３】本発明の方法は、次のとおりのものであ
る。即ち、長手方向に帯状部材を連続的に移動せしめな
がら、その中途で前記移動する帯状部材を側壁とする柱
状の成膜空間を形成し、該成膜空間内にガス供給手段を
介して堆積膜形成用原料ガスを導入し、同時に、マイク
ロ波エネルギーをマイクロ波の進行方向に対して平行な
方向に放射させるようにしたマイクロ波アプリケーター
手段より、該マイクロ波アプリケーター手段に近接して
設けた、前記マイクロ波アプリケーター手段より放射さ
れたマイクロ波の電界方向と全面的に直交することはな
く、前記マイクロ波の進行方向に延在する複数の仕切り
板で構成されるプラズマ制御手段を介して前記マイクロ
波エネルギーを放射させて、マイクロ波プラズマを前記
成膜空間内で生起せしめ、前記マイクロ波プラズマに曝
される前記側壁を構成し連続的に移動する前記帯状部材
の表面上に堆積膜を形成せしめることを特徴とするマイ
クロ波プラズマＣＶＤ法により大面積の機能性堆積膜を
連続的に形成する方法である。

【００３４】本発明の方法においては、前記移動する帯
状部材はその中途において、湾曲開始端形成手段と湾曲
終了端形成手段とを用いて、前記湾曲開始端形成手段と
前記湾曲終了端形成手段との間に前記帯状部材の長手方
向に間隙を残して該帯状部材を湾曲させて前記成膜空間
の側壁を成すようにされる。そして、前記帯状部材を側
壁として形成される柱状の成膜空間の両端面のうち、片
側又は両側に配設される、少なくとも１つ以上の前記マ
イクロ波アプリケーター手段及び該マイクロ波アプリケ
ーター手段に近接して設けたプラズマ制御手段を介し
て、前記マイクロ波エネルギーを前記成膜空間内に放射
させるようにする。

【００３５】また、前記マイクロ波アプリケーター手段
及び前記プラズマ制御手段は前記端面に垂直方向に配設
し、前記マイクロ波エネルギーを前記側壁と平行な方向
に放射させるようにする。本発明の方法においては、前
記マイクロ波エネルギーを前記マイクロ波アプリケータ
ー手段の先端部分に設けられたマイクロ波透過性部材及
びマイクロ波透過性部材に近接して設けたプラズマ制御
手段を介して放射させるようにする。そして、前記マイ
クロ波透過性部材にて前記マイクロ波アプリケーター手
段と前記成膜空間との気密を保持させるようにする。更
に、前記プラズマ制御手段は３０ｍＴｏｒｒ以下の圧力
にて使用される。また、本発明の方法においては、前記
プラズマ制御手段により、マイクロ波プラズマを前記マ
イクロ波透過性部材の近傍には生起させず、前記成膜空
間内のみに生起せしめるようにする。一方、前記マイク
ロ波透過性部材と前記プラズマ制御手段との近傍より補
助原料ガスを導入するようにするが、前記補助原料ガス
としては、それ自身では堆積膜を形成することのないガ
スを用いるようにする。

【００３６】また、前記マイクロ波アプリケーター手段
を、前記両端面おいて互いに対向して配設させる場合に
は、一方のマイクロ波アプリケーター手段より放射され
るマイクロ波エネルギーが他方のマイクロ波アプリケー
ター手段にて受信されないように配置する。

【００３７】本発明の方法において、前記柱状の成膜空
間内に放射されたマイクロ波エネルギーは、前記成膜空
間外へ漏洩しないようにする。また、前記成膜空間内に
導入された堆積膜形成用原料ガスは、前記湾曲開始端形
成手段と前記湾曲終了端形成手段との間で前記帯状部材
の長手方向に残された間隙より排気するようにする。

【００３８】更には、本発明の装置は、連続して移動す
る帯状部材上にマイクロ波プラズマＣＶＤ法により機能
性堆積膜を連続的に形成する装置であって、前記帯状部
材をその長手方向に連続的に移動させながら、その中途
で湾曲させるための湾曲部形成手段を介して、前記帯状
部材を側壁にして形成され、その内部を実質的に真空に
保持し得る柱状の成膜室を有し、前記成膜室内にマイク
ロ波プラズマを生起させるための、マイクロ波エネルギ
ーをマイクロ波の進行方向に対して平行な方向に放射さ
せるようにしたマイクロ波アプリケーター手段と、該マ
イクロ波アプリケーター手段に近接して設けた、前記マ
イクロ波アプリケーター手段より放射されたマイクロ波
の電界方向と全面的に直交することはなく、前記マイク
ロ波の進行方向に延在する複数の仕切り板で構成される
プラズマ制御手段と、前記成膜室内を排気する排気手段
と、前記成膜室内に堆積膜形成用原料ガスを導入するた
めのガス供給手段と、前記帯状部材を加熱及び／又は冷
却するための温度制御手段とを備えていて、前記帯状部
材の前記マイクロ波プラズマに曝される側の表面上に、
連続して堆積膜を形成するようにしたことを特徴とする
大面積の機能性堆積膜を連続的に形成する装置である。

【００３９】本発明の装置において、前記湾曲部形成手
段は、少なくとも一組以上の、湾曲開始端形成手段と湾
曲終了端形成手段とで構成され、前記湾曲開始端形成手
段と前記湾曲終了端形成手段とを、前記帯状部材の長手
方向に間隙を残して配設される。なお、前記湾曲部形成
手段は、少なくとも一対の支持・搬送用ローラーと支持
・搬送用リングとで構成され、前記一対の支持・搬送用
ローラーは前記帯状部材の長手方向に間隙を残して平行
に配設される。

【００４０】本発明の装置において、前記帯状部材を側
壁として形成される柱状の成膜室の両端面のうち片側又
は両側に、少なくとも１つ以上の前記マイクロ波アプリ
ケーター手段及び該マイクロ波アプリケーター手段に近
接して設けたプラズマ制御手段が配設される。そして、
前記マイクロ波アプリケーター手段及び前記プラズマ制
御手段は、前記端面に垂直方向に配設される。本発明の
装置において、前記マイクロ波アプリケーター手段の先
端部分には、前記成膜室と前記マイクロ波アプリケータ
ー手段との気密分離を行い、且つ、前記マイクロ波アプ
リケーターから放射されるマイクロ波エネルギーを前記
成膜室内へ透過せしめるマイクロ波透過性部材が配設さ
れる。

【００４１】本発明の装置において、前記マイクロ波ア
プリケーター手段には方形及び／又は楕円導波管を介し
てマイクロ波エネルギーが伝送される。そして、前記マ
イクロ波アプリケーター手段を前記成膜室の両端面にお
いて互いに対向して配設させる場合には、前記マイクロ
波アプリケーター手段に接続される前記方形及び／又は
楕円導波管の長辺を含む面同志、長軸を含む面同志、又
は長辺を含む面と長軸を含む面同志が互いに平行となら
ないよう配設される。また、前記方形及び／又は楕円導
波管の長辺を含む面及び／又は長軸を含む面と、前記一
対の支持搬送用ローラーの中心軸を含む面とのなす角度
が垂直とならないよう配設される。

【００４２】本発明の装置において、前記プラズマ制御
手段は導波管構造を成しており、前記導波管構造は、そ
の内部におけるマイクロ波の進行方向に平行に設けられ
た複数の仕切り板によって分割されている。

【００４３】そして、前記複数の仕切り板の互いの距離
は等しいか、又は互いの距離の差が２倍以内であり、又
前記複数の仕切り板の互いの距離に対する、そのマイク
ロ波の進行方向の長さの比が２０以上である。また、前
記マイクロ波アプリケーター手段と前記プラズマ制御手
段とに近接して設けるようにする。

【００４４】以下、本発明者らが本発明を完成させるに
あたり行った実験について詳しく説明する。

【００４５】

【実験】本発明の装置を用いて、帯状部材上に機能性堆
積膜を均一に形成するための、マイクロ波プラズマの生
起条件について種々実験を行ったので、以下に詳述す
る。

【００４６】

【実験１】本実験例においては、後述する装置例２で示
す装置を用い、また、後述する製造例１で説明する手順
でマイクロ波プラズマを生起させ、一対の導波管１１
１，１１２の取り付け角度の違いによるマイクロ波プラ
ズマの安定性及びマイクロ波の成膜室外への漏洩度等に
ついて検討を行った。なお、プラズマ制御手段として
は、表１に示すタイプＮｏ．１の構成のものを用いた。
なお、アプリケーター手段１０７，１０８とプラズマ制
御手段１１７，１１８との距離は夫々５ｍｍとした。図
９に方形導波管１１１，１１２の取り付け角度の説明用
の模式的断面概略図を示した。実線で示した方形導波管
１１１と点線で示した方形導波管とは成膜室１１６の両
端面に対向して配設されたマイクロ波アプリケーター
（不図示）に接続されており、例えば、方形導波管１１
１は図面手前側、方形導波管１１２は奥側に配設されて
いる。Ｏは湾曲形状の中心であり、Ａ−Ａ′は支持・搬
送用ローラー１０２と１０３との中心軸を含む面を表わ
しており、これに垂直な面をＨ−Ｈ′とする。そして、
方形導波管１１１の長辺を含む面に平行な面Ｂ−Ｂ′と
Ｈ−Ｈ′とのなす角度をθとし、これを方形導波管１１
１の取り付け角度とする。また、方形導波管１１２の長
辺を含む面に平行な面Ｃ−Ｃ′とＨ−Ｈ′とのなす角度
をθ₂とし、これを方形導波管１１２の取り付け角度と
する。ここで、方形導波管１１１，１１２の取り付け角
度θ₁，θ₂が各々１８０°を超える場合には、１８０°
以下の場合のＨ−Ｈ′に対する対称配置となる故、その
配置関係は１８０°以下の場合と同等である。勿論、θ
₁とθ₂とは相互に入れ替えても、対向している故、やは
り配置関係は同等である。

【００４７】本発明において、支持・搬送用ローラー１
０２，１０３とで限定される帯状部材の湾曲端間距離を
間隙Ｌと定義する。表１に示すマイクロ波プラズマ放電
条件にて、表３に示す種々のθ₁，θ₂の組み合わせ条件
におけるマイクロ波プラズマの安定性等について実験、
評価を行った。

【００４８】なお、マイクロ波の漏洩度は支持・搬送用
ローラー１０２，１０３の間隙部分より５ｃｍ程度離れ
た場所にマイクロ波検知器を設けて評価を行った。評価
結果は表３に示すとおりであった。

【００４９】これらの結果から、マイクロ波アプリケー
ターへの方形導波管の取り付け角度を変えることによっ
て、マイクロ波プラズマの安定性及びマイクロ波の成膜
室外への漏洩度が大きく変化することが判った。具体的
には、θ₁及び／又はθ₂が０°の場合には、マイクロ波
の漏れ量が最も大きく、放電状態も不安定であり、１５
°程度ではマイクロ波の漏れ量が小さくはなるものの、
放電状態は不安定である。また、３０°以上では、マイ
クロ波の漏れは無くなり放電状態は安定した。ただし、
θ₁とθ₂とがなす角度が０°又は１８０°即ち、方形導
波管の長辺を含む面が互いに平行な配置となる場合に
は、マイクロ波の漏れ量にかかわらず、発振異常による
電源ノイズが大きくなり、放電が不安定になる。なお、
この放電実験においては帯状部材１０１を静止させた場
合及び１．２ｍ／ｍｉｎの搬送スピードで搬送させた場
合とで行ったが、両者において放電の安定性については
特に差異は認められなかった。また、５０時間以上の連
続放電後にもマイクロ波透過性部材の成膜室側の表面上
には堆積膜の形成はほとんど行われなかった。

【００５０】更に、マイクロ波プラズマ放電条件のう
ち、原料ガスの種類及び流量、マイクロ波電力、湾曲形
状の内直径、成膜室内圧、及びプラズマ制御手段の構
成、寸法等種々変化させた場合においても方形導波管の
配置に起因するマイクロ波の漏れ量及び放電安定性等に
ついて特に差異は認められなかった。また、プラズマ制
御手段を表１、タイプＮｏ．６のものに変えて同様の実
験を行ったところ、全く同様の結果が得られた。

【００５１】

【実験例２】本実験例においては、実験例１と同様、装
置例２で示した装置、及び表１に示すタイプＮｏ．２の
構成のプラズマ制御手段を用い、図９で示した支持・搬
送用ローラー１０２，１０３の間隙Ｌを変化させたとき
のマイクロ波プラズマの安定性及び膜厚分布への影響等
について検討を行った。なお、アプリケーター手段１０
７，１０８とプラズマ制御手段１１７，１１８との距離
は夫々０ｍｍとした。

【００５２】間隙Ｌについては表４に示した範囲で種々
変化させて各々約１０分間の放電を行った。その他のマ
イクロ波プラズマ放電条件については表２に示したのと
同様とし、方形導波管の取り付け角度θ₁，θ₂は共に４
５°に配置した。ただし、成膜室圧力の変化は、排気ポ
ンプの能力は特に調整せず、間隙Ｌを大きくすることに
よってコンダクタンスが大きくなったために生じたもの
である。なお、帯状部材１０１の表面温度が３５０℃と
なるように温度制御機構１０６ａ〜ｅを動作させ、帯状
部材の搬送速度は７０ｃｍ／ｍｉｎとした。表４に、放
電状態、膜厚分布等を評価した結果を示した。

【００５３】なお、放電状態は目視にて、膜厚分布につ
いては、針ステップ式膜厚計にて帯状部材の幅方向につ
いて１０点ずつ、長手方向には２０ｃｍごとに測定し、
その分布を評価した。

【００５４】これらの結果から、排気ポンプの能力調整
は行わず、間隙Ｌを変化させることによって、成膜室内
の圧力が変化し、それにともない形成される堆積膜の膜
厚分布が、特に帯状部材の幅方向について顕著に変化す
ることが判った。また、方形導波管の取り付け角度を実
験例１においてマイクロ波の漏れが起こらなかった配置
にしても、間隙Ｌを大きくしすぎた場合には、やはりマ
イクロ波漏れが生ずることが判った。そして、間隙Ｌか
らのマイクロ波漏れが少なくなるのは間隙Ｌの寸法をマ
イクロ波の波長の好ましくは１／２波長以下、より好ま
しくは１／４波長以下としたときであった。なお、帯状
部材の長手方向での膜厚分布は、帯状部材を搬送してい
る限り良好であった。

【００５５】作製した試料の中で堆積速度が速く、膜厚
分布が良好であった試料Ｎｏ．４の堆積速度は約１００
Å／ｓｅｃであった。また、用いた原料ガスの総流量に
対して、帯状部材上に堆積された膜の量より計算される
原料ガス利用効率は約９５％であった。また、放電が安
定した試料Ｎｏ．３〜５の条件の場合には５０時間の連
続放電後にも、マイクロ波透過性部材の成膜室側の表面
上に堆積膜の形成はほとんど行われなかった。更に、マ
イクロ波プラズマ放電条件のうち、マイクロ波電力、湾
曲形状の内直径、及びプラズマ制御手段の構成、寸法等
について種々変化させた場合においても、間隙Ｌの大き
さに起因する膜厚分布及び放電安定性等については特に
差異は認められなかった。

【００５６】

【実験例３】本実験例においては、実験例１と同様、装
置例２で示した装置及び、表１に示すタイプＮｏ．３の
構成のプラズマ制御手段を用い、形成される湾曲形状の
内直径を変化させたときのマイクロ波プラズマの安定
性、膜厚分布等について検討を行った。湾曲形状の内直
径については表５に示した範囲で種々変化させた以外
は、表２に示したマイクロ波プラズマ放電条件と同様と
し、また、方形導波管の取り付け角度θ₁，θ₂は共に４
５°に配置した。なお、アプリケーター手段１０７，１
０８とプラズマ制御手段１１７，１１８との距離は夫々
２０ｍｍとした。また、放電時間は各々１０分間とし、
帯状部材の表面温度は実験例２と同様３５０℃とした。
また、帯状部材の搬送速度は７０ｃｍ／ｍｉｎとした。
表５に、放電状態、膜厚分布等を評価した結果を示し
た。

【００５７】なお、放電状態は目視にて、膜厚分布につ
いては、針ステップ式膜厚計にて帯状部材の幅方向につ
いて１０点ずつ、長手方向には２０ｃｍごとに測定し、
その分布を評価した。これらの結果から、他の放電条件
は変えず、湾曲形状の内直径を変化させることによって
放電状態が変わり、形成される堆積膜の膜厚分布が、特
に帯状部材の幅方向について顕著に変化することが判っ
た。なお、帯状部材長手方向での膜厚分布は、帯状部材
を搬送している限り良好であった。また、放電が安定し
た試料Ｎｏ．１０〜１２の場合には、５０時間の連続放
電後にも、マイクロ波透過性部材の成膜室側の表面上に
堆積膜の形成はほとんど行われなかった。

【００５８】更に、マイクロ波プラズマ放電条件のう
ち、マイクロ波電力、成膜室内の圧力、及びプラズマ制
御手段の構成、寸法等について種々変化させた場合にお
いても、湾曲形状の内直径に起因する膜厚分布及び放電
安定性等については特に差異は認められなかった。

【００５９】

【実験例４】本実験例においては、実験例１と同様、装
置例２で示した装置及び、表１に示すタイプＮｏ．４の
構成のプラズマ制御手段を用い、成膜室内の圧力は一定
とし、原料ガス流量、マイクロ波電力を種々変化させた
ときのマイクロ波プラズマの安定性等について検討を行
った。なお、アプリケーター手段１０７，１０８とプラ
ズマ制御手段１１７，１１８との距離は３０ｍｍとし
た。成膜室圧力、原料ガス流量、及びマイクロ波電力に
ついては、表６に示した範囲で種々変化させた以外は、
表２に示したマイクロ波プラズマ放電条件と同様とし、
また、方形導波管の取り付け角度θ₁，θ₂は共に６０
°、６０°に配置した。表６に、放電状態を評価した結
果を示した。ここで、◎は放電安定、○は微小のチラツ
キはあるが、ほぼ放電安定、△はややチラツキはあるが
使用可能なレベルで放電安定の状態を表わしている。い
ずれの場合においても、マイクロ波電力を下げたり、成
膜室圧力を下げたり、原料ガスとしてのＨ₂の流量を増
やしたりした場合には放電が不安定となるか、放電が生
起しなくなるほぼ限界値を表わしている。従って、逆に
マイクロ波電力を上げたり、成膜室圧力を上げたり、原
料ガスとしてのＳｉＨ₄の流量を増やしたりした場合に
は放電はより安定な状態となることが判った。

【００６０】なお、この放電実験においては帯状部材１
０１を静止させた場合及び１．２ｍ／ｍｉｎの搬送スピ
ードで搬送させた場合とで行ったが、両者において放電
の安定性等については特に差異は認められなかった。ま
た、放電状態が安定した夫々の条件にて、５０時間の連
続放電を行った後においても、マイクロ波透過性部材の
成膜室側の表面上に堆積膜の形成はほとんど行われなか
った。また、プラズマ制御手段の構成を変えた場合には
正常な放電を維持できる成膜室圧力、原料ガス流量、及
びマイクロ波電力の範囲が変化したので、実験例６〜８
にて詳しく説明する。

【００６１】

【実験例５】本実験例においては、実験例１と同様、装
置例２で示した装置及び、表１に示すタイプＮｏ．５の
構成のプラズマ制御手段を用い、帯状部材の幅寸法を変
えたときの、マイクロ波プラズマの制御性、安定性及び
膜厚分布への影響等について検討を行った。帯状部材の
幅寸法については表７に示した範囲で種々変化させて、
各々１０分間の放電を行った。その他のマイクロ波プラ
ズマ放電条件については表２に示したのと同様とし、方
形導波管の種類はＥＩＡＪ，ＷＲＩ−３２に変え、取り
付け角度θ₁，θ₂は共に６０°、６０°となるよう配置
した。そして、帯状部材の表面温度は実験例２と同様３
５０℃とし、搬送速度は１００ｃｍ／ｍｉｎとした。

【００６２】なお、試料〓１５〜１７についてはマイク
ロ波アプリケーターは片側のみ、試料Ｎｏ．１８〜２１
については対向して一対配設した。表７に放電状態、膜
厚分布等を評価した結果を示した。評価方法は実験例２
と同様とした。また、プラズマ制御性については、後述
する実験例６と同様の評価を行った。これらの結果か
ら、帯状部材の幅寸法が変わることにより、マイクロ波
プラズマの制御性、安定性及び膜厚分布が変化すること
が判った。そして、片側からのマイクロ波電力の供給の
みではマイクロ波プラズマの安定性が欠けたり、膜厚分
布が大きくなる場合においても、マイクロ波アプリケー
ターを対向して一対設けることによっていずれも改善さ
れることが判った。また、放電状態が安定した夫々の条
件にて、５０時間の連続放電を行った後においても、マ
イクロ波透過性部材の成膜室側の表面上に堆積膜の形成
はほとんど行われなかった。また、マイクロ波プラズマ
放電条件のうち、原料ガスの種類及び流量、マイクロ波
電力、成膜室内圧、及びプラズマ制御手段の構成、寸法
等種々変化させた場合においては、それぞれのパラメー
ター変化によってマイクロ波プラズマの制御性、安定性
及び膜厚分布が影響を受けることが判った。

【００６３】

【実験例６】本実験例においては、後述する装置例７
（図６）で示す装置にて、表１に示したタイプＮｏ．１
のプラズマ制御手段を用いその構成要素のうち、プラズ
マ制御手段の全長Ｌ、アプリケーター手段とプラズマ制
御手段との距離ｌ及びプラズマ制御手段の内部の分割数
Ｎを変化させたときのマイクロ波プラズマ放電条件及び
プラズマの生起位置、制御性、安定性等について検討を
行った。方形導波管の取り付け角度θ₁，θ₂は共に４５
°に配置し、帯状部材の表面温度は３５０℃とした。な
お、マイクロ波プラズマ放電条件範囲は表２に示した条
件を基準として、マイクロ波電力を増減させ、その時の
プラズマ状態を目視にて観察評価を行った。

【００６４】表８に放電状態を評価した結果を示した。
ここで、◎は広いマイクロ波プラズマ放電条件範囲にて
アプリケーター手段近傍にはプラズマを生起させること
なく、成膜空間内のみにプラズマを生起させることがで
きた場合、○はある特定のマイクロプラズマ生起条件範
囲にてアプリケーター手段近傍にはプラズマを生起させ
ることなく、成膜空間内のみにプラズマを生起させるこ
とができた場合、△はアプリケーター手段近傍からプラ
ズマを離すことはできるがその状態は不安定であり、た
とえば放電がチラつく場合、×はどのプラズマ生起条件
にてもアプリケーター手段近傍からプラズマを離すこと
ができなかったり、全く放電が生起しなかった場合を表
わしている。

【００６５】これらの結果から、プラズマ制御手段の全
長Ｌ、アプリケーター手段とプラズマ制御手段との距離
ｌ及びプラズマ制御手段の内部の分割数Ｎの組合せが最
適化されることによって、アプリケーター手段近傍には
プラズマを生起させることなく、成膜空間内のみにプラ
ズマを生起させることができることがわかった。本放電
実験は帯状部材１０１を静止させた場合及び、１．２ｍ
／ｍｉｎの搬送スピードで搬送させた場合とで行った
が、両者において放電の安定性等については特に差異は
認められなかった。また、放電状態が安定した夫々の条
件にて５０時間の連続放電を行った後においても、マイ
クロ波透過性部材の成膜室側の表面上に堆積膜の形成は
行われなかった。

【００６６】

【実験７】本実験例においては、実験例６での代表的条
件にて更に、成膜室内の圧力も変化させてマイクロ波プ
ラズマ条件及びプラズマの生起位置、制御性、安定性等
について検討を行った。

【００６７】具体的には、表１に示すタイプＮｏ．１の
プラズマ制御手段にて全長Ｌが１２２ｍｍ、分割数Ｎが
２０のものを用い、距離ｌを１０ｍｍに設定し、成膜室
内の圧力を排気ポンプの排気コンダクタンスを変化させ
ることで０．５ｍＴｏｒｒから１００ｍＴｏｒｒまで種
々変化させ、そして、所定の圧力においてアプリケータ
ー手段近傍にはプラズマを生起させることなく、成膜空
間内のみにプラズマを生起させることができる最小のマ
イクロ波電力の値（実際には、一対のマイクロ波アプリ
ケーターから同一のマイクロ波電力を導入させている
が、その片側から導入されるマイクロ波電力の値で表わ
すことにする。）を求め、これを放電維持最小マイクロ
波電力（Ｗ）と定めて縦軸にとり、横軸に成膜室内の圧
力（ｍＴｏｒｒ）をとってこれらの関係を図１５に示し
た。

【００６８】また、距離ｌを２０ｍｍ、３０ｍｍ及び４
０ｍｍに変えて上述と同様の実験を行った結果も図１５
中にまとめて示した。もちろん、マイクロ波電力を変化
させても放電そのものが生起しなかったり、アプリケー
ター近傍にはプラズマを生起させることなく、成膜空間
内のみにプラズマを生起させることができなかったり、
プラズマは生起しても不安定だったりした場合には、そ
れらの条件設定値は図１５中には記載されていない。ま
た、成膜室内の圧力が１００ｍＴｏｒｒを越える場合に
は帯状部材上に形成される堆積膜の幅方向の膜厚分布が
大きく実用には適さないので検討は行わなかった。

【００６９】これらの結果から、おおよそ次のことが判
った。すなわち、成膜室内の圧力を低くするにつれて所
望のプラズマ制御を行うのに必要なマイクロ波電力は増
加し、更に０．５ｍＴｏｒｒ程度まで圧力を低下させて
大電力を放射させると、プラズマ制御手段近傍で異常放
電等が発生し、プラズマは不安定となり、ついには電力
を導入しても放電は生起しなくなった。なお、アプリケ
ーター近傍にプラズマが生起するかしないかは、プラズ
マ制御手段の寸法及び設置位置等の条件によって変化し
た。一方、成膜室内の圧力を高くするにつれて所望のプ
ラズマ制御を行うのに必要なマイクロ波電力は減少する
ものの、比較的アプリケーター近傍にプラズマが生起し
易くなった。また、成膜室内の圧力が数１０ｍＴｏｒｒ
程度と比較的高い場合には、放電維持最小電力の２〜３
倍以上の大電力を放射させた場合には、やはりプラズマ
制御手段近傍で異常放電が発生したり、所望のプラズマ
制御が行われなくなった。

【００７０】本放電実験は帯状部材１０１を静止させた
場合及び、１．２ｍ／ｍｉｎの搬送スピードで搬送させ
た場合とで行ったが、両者において放電の安定性等につ
いては特に差異は認められなかった。また、プラズマ制
御手段を全長Ｌが６１ｍｍ，９１．５ｍｍ及び１５２．
５ｍｍのもの及びタイプＮｏ．２，Ｎｏ．３の夫々に変
えた場合においても図１５とほぼ同様の傾向が得られ
た。更に、放電状態が安定した夫々の条件にて５０時間
の連続放電を行った後においても、マイクロ波透過性部
材の成膜室側の表面上に堆積膜の形成はほとんど行われ
なかった。

【００７１】

【実験８】本実験例においては、実験例７にて更にプラ
ズマ制御手段の分割数Ｎを変化させた時の検討を行っ
た。具体的には、表１に示したタイプＮｏ．１のプラズ
マ制御手段にて全長Ｌが１２２ｍｍで、分割数Ｎを４か
ら２４まで変化させたものを夫々用い距離ｌを１０ｍｍ
に設定して、実験例７と同様のプラズマ生起条件の評価
を行った。

【００７２】図１６に得られた関係を示した。また他の
条件は変えず、距離ｌのみを２０ｍｍ，３０ｍｍ及び４
０ｍｍに変えた場合、プラズマ制御手段の全長Ｌを６１
ｍｍ，９１．５ｍｍ及び１５２．５ｍｍに変えた場合、
及びタイプＮｏ．２，Ｎｏ．３の夫々に変えた場合にお
いても、ほぼ図１６に示したのと同様の傾向が得られ
た。

【００７３】これらの結果から、おおよそ次のことが判
った。すなわち、成膜室内の圧力を低くするにつれて所
望のプラズマ制御を行うのに必要なマイクロ波電力は増
加し、更に、０．５ｍＴｏｒｒ程度まで圧力を低下させ
て大電力を放射させると、プラズマ制御手段近傍で異常
放電等が発生し、プラズマは不安定となり、ついには電
力を導入しても放電は生起しなくなった。なお、アプリ
ケーター近傍にプラズマが生起するかしないかは、プラ
ズマ制御手段の寸法及び設置位置等の条件によって変化
した。一方、成膜室内の圧力を高くするにつれて所望の
プラズマ制御を行うのに必要なマイクロ波電力は減少す
るものの、比較的アプリケーター近傍にプラズマが生起
し易くなった。また、成膜室内の圧力が数１０ｍＴｏｒ
ｒ程度と比較的高い場合には、放電維持最小電力の２〜
３倍以上の大電力を放射させた場合には、やはりプラズ
マ制御手段近傍で異常放電が発生したり、所望のプラズ
マ制御が行われなくなった。

【００７４】本実験は帯状部材１０１を静止させた場
合、及び１．２ｍ／ｍｉｎの搬送スピードで搬送させた
場合とで行ったが、両者において放電の安定性等につい
ては特に差異は認められなかった。また、放電状態が安
定した夫々の条件にて５０時間の連続放電を行った後に
おいても、マイクロ波透過性部材の成膜室側の表面上に
堆積膜の形成はほとんど行われなかった。

【００７５】

【実験結果の概要】本発明の方法及び装置において、マ
イクロ波プラズマの安定性、均一性、制御性等は、例え
ばマイクロ波アプリケーターの形状及びそれに接続され
る導波管の種類及び配置、成膜時の成膜室内の圧力、マ
イクロ波電力、マイクロ波プラズマの閉じ込めの程度、
放電空間の体積及び形状、そして用いるプラズマ制御手
段の構成、寸法等種々のパラメーターが複雑にからみ合
って維持されているので、単一のパラメーターのみで最
適条件を求めるのは困難であるが、本実験結果より、お
およそ次のような傾向及び条件範囲が判った。

【００７６】成膜室の圧力に関しては、好ましくは１．
５ｍＴｏｒｒ乃至１００ｍＴｏｒｒ、より好ましくは３
ｍＴｏｒｒ乃至５０ｍＴｏｒｒであることが判った。マ
イクロ波電力に関しては、好ましくは２５０×２Ｗ乃至
３０００×２Ｗ、より好ましくは３００×２Ｗ乃至１０
００×２Ｗであることが判った。湾曲形状の内直径に関
しては、好ましくは７ｃｍ乃至４５ｃｍ、より好ましく
は８ｃｍ乃至３５ｃｍであることが判った。また、帯状
部材の幅に関しては対向する一対のマイクロ波アプリケ
ーターを用いた場合には、好ましくは６０ｃｍ程度、よ
り好ましくは５０ｃｍ程度で幅方向の均一性が得られる
ことが判った。

【００７７】また、マイクロ波プラズマ領域からのマイ
クロ波の漏れ量が大きくなるとマイクロ波プラズマの安
定性を欠くことが判り、帯状部材の湾曲端同志の間隙Ｌ
は好ましくはマイクロ波の１／２波長以下、より好まし
くは１／４波長以下に設定されることが望ましいことが
判った。

【００７８】更に、本発明の方法及び装置において、マ
イクロ波プラズマをマイクロ波アプリケーターの先端部
分に設けられたマイクロ波透過性部材の近傍には生起さ
せず、成膜空間内のみに生起させるように制御するに
は、例えば表１に示した構成のプラズマ制御手段を前記
マイクロ波透過性部材の近傍０乃至５０ｍｍの位置に配
設し、所定のマイクロ波電力を導入すれば良い。そし
て、所望のプラズマ制御が行われない場合には、前記プ
ラズマ制御手段の構成のうち、全長Ｌ、分割数Ｎ、及び
距離ｌ、また成膜室内の圧力、導入するマイクロ波電力
の値、マイクロ波アプリケーター間の距離等を適宜変化
させることで所望のプラズマ制御が行われる条件を設定
すれば良いことが判った。そして、プラズマ制御が良好
に行われた場合には前記マイクロ波透過性部材の成膜室
側の表面には、長時間の放電後にもほとんど堆積膜の形
成が行われないことが判った。

【００７９】以下、前述の［実験］により判明した事実
をもとに本発明の方法及び装置について更に詳しく説明
する。

【００８０】本発明の方法において、前記移動する帯状
部材の中途において、湾曲開始端形成手段と湾曲終了端
形成手段とを用いて前記帯状部材を湾曲させて形成され
る柱状の成膜空間の側壁の大部分は、前記移動する帯状
部材で形成されるが、前記湾曲開始端形成手段と前記湾
曲終了端形成手段との間には前記帯状部材の長手方向に
間隙が残されるようにする。

【００８１】そして、本発明の方法において、前記柱状
の成膜空間内にてマイクロ波プラズマを均一に生起させ
閉じ込めるには、前記帯状部材にて形成される側壁と平
行な方向に、前記成膜空間の両端面のうち片側又は両側
よりマイクロ波エネルギーを放射させ、前記成膜空間内
にマイクロ波エネルギーを閉じ込めるようにする。前記
帯状部材の幅が比較的狭い場合には、片側からマイクロ
波エネルギーを放射させるだけでも前記成膜空間内に生
起するマイクロ波プラズマの均一性は保たれるが、前記
帯状部材の幅が、例えばマイクロ波の波長の１波長を超
えるような場合には、両側からマイクロ波エネルギーを
放射させるのが、マイクロ波プラズマの均一性を保つ上
で好ましい。

【００８２】もちろん、前記成膜空間内で生起するマイ
クロ波プラズマの均一性は、前記成膜空間内にマイクロ
波エネルギーが充分に伝送される必要があり、前記柱状
の成膜空間はいわゆる導波管に類する構造とされるのが
望ましい。また、堆積膜形成時にプラズマ電位を制御す
るためにバイアス電圧を印加する場合には、前記成膜空
間の内壁面は、所望の電流密度のバイアス電流が流れる
のに必要な導電性を有することが望ましい。そのために
はまず、前記帯状部材は導電性の材料で構成されること
が好ましいが、少なくとも前記成膜空間に向いている側
の面に導電処理が施されていることが必要である。

【００８３】本発明の方法において、前記マイクロ波プ
ラズマのプラズマ電位を制御するには、バイアス印加手
段を前記成膜空間内に生起するプラズマに少なくともそ
の一部分が接するように配設するのが望ましい。前記バ
イアス印加手段は成膜空間内に堆積膜形成用原料ガスを
導入するためのガス供給手段を兼ねても良く、又、前記
ガス供給手段とは別に設けられた単数本又は複数本のバ
イアス棒であっても良い。前者の場合においては、バイ
アス電圧がガス供給手段を介して原料ガスボンベ、流量
制御系、配管等のいわゆるガス供給系に印加されて感
電、制御系の破損等の事故が発生しないように、該ガス
供給系とバイアス電圧の印加される前記ガス供給とはそ
の中途において絶縁分離されていることが望ましい。そ
して、その絶縁分離される位置は前記成膜空間に近接し
ていることが好ましい。

【００８４】前記ガス供給手段を兼ねるバイアス印加手
段が前記マイクロ波プラズマに接する少なくとも一部に
は、前記バイアス電圧が印加されるように導電処理が施
されていることが望ましいが、プラズマ加熱等により変
形、破損、溶断等が発生しないようにその材質は配慮さ
れる必要がある。具体的には高融点金属又は高融点セラ
ミックスの上に高融点金属をコーティング処理して構成
するようにすることが望ましい。また、前記ガス供給手
段を兼ねるバイアス印加手段が前記成膜空間内に配設さ
れる位置は、前記マイクロ波プラズマがほぼ均一な導体
として作用しているが故、前記マイクロ波プラズマに接
して配設されている限り特に限定されないが、異常放電
の発生等を抑える上で前記帯状部材の内表面からは好ま
しくは１０ｍｍ以上、より好ましくは２０ｍｍ以上離し
て配設するのが望ましい。

【００８５】一方、後者の場合においては、前記バイア
ス棒を構成する材質及びその配設される位置等について
は前述のバイアス印加手段がガス供給手段を兼ねる場合
と同様に配慮される。ただし、前記ガス供給手段は誘電
体で構成させることが、異常放電の発生の抑制や、均一
なプラズマ電位を前記成膜空間内で形成させる上で好ま
しいが、バイアス印加電圧が比較的低い場合等において
は、特にその材質については制限されることはない。

【００８６】本発明の方法において、前記バイアス棒又
はガス供給手段を兼ねるバイアス印加手段が単数本配設
される場合には、バイアス電圧として直流、脈流及び交
流電圧を単独又は夫々を重畳させて印加させることが望
ましく、前記バイアス棒が複数本配設される場合には、
夫々に同電圧又は異なる電圧の直流電圧を印加させても
良く、又、直流、脈流及び交流電圧のそれぞれを単独又
は重畳させて印加させても良い。複数種のバイアス電圧
を印加させることにより、プラズマ電位の制御範囲が広
がるばかりでなく、プラズマの安定性、再現性及び膜特
性の向上、欠陥の発生の抑制等が図られる。

【００８７】前記交流電圧としては、好ましくは正弦
波、方形波、三角波、パルス波、及びこれらを重畳させ
た波形等を挙げることができる。又、脈流電圧として
は、好ましくは前記交流電圧を半波整流又は全波整流し
た波形、及びランプ波等を挙げることができる。更に、
前記バイアス電圧の直流電圧又は最大振幅電圧は、形成
される堆積膜の諸特性及び欠陥の発生率等との兼ね合い
にて適宜設定されるが、プラズマの生起開始時から堆積
膜の形成開始及び終了時までの間において一定に保たれ
ていても良いが、形成される堆積膜の特性制御や欠陥発
生の抑制を図る上で連続的又は適宜の周期で変化させる
ことが好ましい。特に、スパーク等の異常放電が発生し
た場合には、バイアス電圧の急激な変動が起こるので、
電気的にこれを検知し、直ちにバイアス電圧を低下させ
るか、又は一時中断させて、再び所定のバイアス電圧に
復帰させることが、堆積膜の欠陥発生等を抑制する上で
好ましい。もちろん、これらの工程は手動にて行っても
良いが、自動制御回路をバイアス印加手段の制御回路中
に設けることが堆積膜の歩留り向上の上で好ましい。

【００８８】本発明の方法において、前記バイアス印加
手段は前記帯状部材を兼ねても良い。この場合には、前
記成膜空間内に接地電極を設けるようにする。そして、
前記接地電極は前記ガス供給手段を兼ねても良い。

【００８９】また、本発明の方法において、前記移動す
る帯状部材を前記湾曲開始端形成手段と湾曲終了端形成
手段とを用いて湾曲させて形成される柱状の成膜空間の
両端面の形成としては、前記成膜空間内に放射されたマ
イクロ波エネルギーがほぼ均一に前記成膜空間内に伝送
されるようにされるのが好ましく、円形状、楕円形状、
方形状、多角形状に類似する形であってほぼ対称な形で
比較的滑らかな湾曲形状であることが望ましい。もちろ
ん、前記湾曲開始端形成手段と前記湾曲終了端形成手段
との間に前記帯状部材の長手方向に残された間隙部分に
おいては、前記端面形状は不連続となる場合がある。

【００９０】更には、本発明の方法において、前記成膜
空間内でのマイクロ波エネルギーの伝送を効率良く行う
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、前記マイクロ波アプリケーター手段
中でのマイクロ波の伝送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モード、ＴＥ₁₁モー
ド、ｅＨ₁モード、ＴＭ₁₁モード、ＴＭ₀₁モード等を挙
げることができるが、好ましくはＴＥ₁₀モード、ＴＥ₁₁
モード、ｅＨ₁モードが用いられる。これらの伝送モー
ドは単一でも、複数組み合わせて用いられても良い。ま
た、前記マイクロ波アプリケーター手段へは上述の伝送
モードが伝送可能な導波管を介してマイクロ波エネルギ
ーが伝送される。更に、前記マイクロ波エネルギーは、
前記マイクロ波アプリケーター手段の先端部分に設けら
れた気密性を有するマイクロ波透過性部材及び、該マイ
クロ波透過性部材に近接して設けたプラズマ制御手段を
介して前記成膜空間内へ放射される。

【００９１】本発明の方法において、マイクロ波アプリ
ケーター手段中を進行するマイクロ波の電界方向と、プ
ラズマ制御手段中を進行するマイクロ波の電界方向とは
一致するようにプラズマ制御手段を配設するのが好まし
いが、一致しない場合でも適宜のプラズマ生起条件を選
択することによって所望のプラズマ制御を行うことがで
きる。

【００９２】本発明の方法において、前記成膜空間には
前記湾曲開始端形成手段と湾曲終了端形成手段との間に
間隙が残されていて、該間隙から前記原料ガスが排気さ
れ、前記成膜空間内が所定の減圧状態に保持されるよう
にするが、前記間隙の寸法は充分な排気コンダクタンス
が得られると同時に、前記成膜空間内に放射されたマイ
クロ波エネルギーが前記成膜空間外へ漏洩しないように
特別配慮される必要がある。具体的には、マイクロ波ア
プリケーター手段及びプラズマ制御手段中を進行するマ
イクロ波の電界方向と、前記湾曲開始端形成手段として
の支持・搬送用ローラーの中心軸と前記湾曲終了端形成
手段としての支持・搬送用ローラーの中心軸とを含む面
とが互いに平行とならないように前記マイクロ波アプリ
ケーター手段を配設するようにする。

【００９３】そして、複数個の前記マイクロ波アプリケ
ーター手段よりプラズマ制御手段を介して前記成膜空間
内にマイクロ波エネルギーを放射させる場合には、各々
のマイクロ波アプリケーター手段及びプラズマ制御手段
について前述のごとく配慮される必要がある。

【００９４】更に、前記湾曲開始端形成手段と湾曲終了
端形成手段との間に残された間隙の、前記帯状部材の長
手方向の開口幅の最大寸法はマイクロ波の波長の好まし
くは１／２波長以下、より好ましくは１／４波長以下と
するのが望ましい。

【００９５】本発明の方法において、複数個の前記マイ
クロ波アプリケーター手段及びプラズマ制御手段を互い
に対向させて配設させる場合には、一方のマイクロ波ア
プリケーター手段よりプラズマ制御手段を介して放射さ
れたマイクロ波エネルギーを、他方のマイクロ波アプリ
ケーター手段が受信し、受信されたマイクロ波エネルギ
ーが前記他方のマイクロ波アプリケーター手段に接続さ
れているマイクロ波電源にまで達して、該マイクロ波電
源に損傷を与えたり、マイクロ波の発振に異常を生ぜし
める等の悪影響を及ぼすことのないように特別配慮され
る必要がある。具体的には、前記マイクロ波アプリケー
ター手段及びプラズマ制御手段中を進行するマイクロ波
の電界方向同志が互いに平行とならないように前記マイ
クロ波アプリケーター及びプラズマ制御手段を配設する
ようにする。

【００９６】特に、マイクロ波アプリケーター手段中を
進行するマイクロ波の電界方向とプラズマ制御手段中を
進行するマイクロ波の電界方向とが一致していない場合
には、プラズマ制御手段中を進行するマイクロ波の電界
方向同志が互いに平行とならないように、プラズマ制御
手段を配設するようにする。

【００９７】本発明の方法において、前記成膜空間の両
端面のうち片側のみからマイクロ波エネルギーを放射さ
せる場合には、他方の端面からのマイクロ波エネルギー
の漏洩がないようにすることが必要であり、前記端面を
導電性部材で密封したり、穴径が用いるマイクロ波の波
長の好ましくは１／２波長以下、より好ましくは１／４
波長以下の金網、パンチングボードなどで覆うことが望
ましい。

【００９８】本発明の方法において、前記成膜空間内に
放射されたマイクロ波エネルギーは、前記成膜空間内に
導入される原料ガスの種類にもよるが、前記成膜空間内
の圧力に強い相関を持ちながら、且つ、前記マイクロ波
アプリケーターの先端部分に設けられたマイクロ波透過
性部材からの距離の増大と共に著しく減少する傾向を示
す。従って、比較的幅広の帯状部材を用いた場合におい
て、幅方向に対して均一なマイクロ波プラズマを生起さ
せるには、前記成膜空間内の圧力を十分に低く保持し、
前記成膜空間の両端面より、少なくとも一対以上のマイ
クロ波アプリケーター手段を介してマイクロ波エネルギ
ーを前記成膜空間内に放射させるのが望ましい。

【００９９】本発明の方法において、前記マイクロ波ア
プリケーター手段及びプラズマ制御手段は放射するマイ
クロ波エネルギーの進行方向が、前記帯状部材で形成さ
れる成膜空間の側壁に対してほぼ平行となるように、前
記成膜空間の端面に対して垂直に配設するのが望まし
い。また、前記マイクロ波アプリケーター手段及びプラ
ズマ制御手段は前記側壁からほぼ等距離の位置に配設さ
れるのが望ましいが、前記側壁の湾曲形状が非対称であ
る場合等においては特に配設される位置は制限されるこ
とはない。もちろん、複数のマイクロ波アプリケーター
手段及びプラズマ制御手段が対向して配設される場合に
おいてもそれらの中心軸は同一線上にあっても、なくて
も良い。

【０１００】本発明の方法において、前記帯状部材にて
形成される湾曲形状は、その中で生起されるマイクロ波
プラズマの安定性、均一性を保つ上で常に一定の形状が
保たれることが好ましく、前記帯状部材は前記湾曲開始
端形成手段及び前記湾曲終了端形成手段によってシワ、
たるみ、横ずれ等が生ぜぬように支持されるのが望まし
い。そして、前記湾曲開始端形成手段及び前記湾曲終了
端形成手段に加えて、湾曲形状を保持するための支持手
段を設けても良い。具体的には前記湾曲した帯状部材の
内側又は外側に所望の湾曲形状を連続的に保持するため
の支持手段を設ければ良い。前記湾曲した帯状部材の内
側に前記支持手段を設ける場合には、堆積膜の形成され
る面に対して接触する部分をできるだけ少なくするよう
に配慮する。例えば、前記帯状部材の両端部分に前記支
持手段を設けるのが好ましい。

【０１０１】前記帯状部材としては、前記湾曲形状を連
続的に形成できる柔軟性を有するものを用い、湾曲開始
端、湾曲終了端及び中途の湾曲部分においては滑らかな
形状を形成させることが望ましい。前記成膜空間内にガ
ス供給手段により導入された堆積膜形成用原料ガスは、
効率良く前記成膜空間外に排気され前記成膜空間内は前
記マイクロ波プラズマが均一に生起される程度の圧力に
保たれるようにする。

【０１０２】本発明の方法において、マイクロ波プラズ
マをマイクロ波アプリケーターの先端部分に設けられた
マイクロ波透過性部材の近傍には生起させず、成膜空間
内のみに生起させるようにプラズマ制御手段を用いる。
該プラズマ制御手段の機能としては、マイクロ波アプリ
ケーターから放射されたマイクロ波エネルギーを、その
内部においては減衰量を最小限に留めつつ、効率良く成
膜空間内に伝播させ、且つ、その内部及び近接する空
間、特にマイクロ波アプリケーターとの間に残された空
間においてプラズマを生起させない程度にマイクロ波電
力を分割せしめることが望ましい。そのような具体的方
法としては、所定の長さの導波管の内部を、マイクロ波
の進行方向にほぼ平行に設けられた仕切り板にて数個の
導波路に分割したものを、前記マイクロ波透過性部材の
近傍、且つ成膜室との間に設けることが挙げられる。マ
イクロ波アプリケーター手段から放射されるマイクロ波
エネルギーを効率良くプラズマ制御手段へ伝播させるに
は、前記仕切り板の面が、マイクロ波アプリケーター手
段中を進行するマイクロ波の電界方向に対して垂直にな
るようにプラズマ制御手段を配設すれば良い。

【０１０３】前記導波管のマイクロ波の進行方向に対す
る垂直断面の形状としては円形、方形、楕円等を挙げる
ことができ、また、その口径サイズは用いるマイクロ波
アプリケーターの口径サイズにほぼ等しいことが望まし
い。プラズマ制御手段としての前記導波管の内部は前記
仕切り板によって数個の導波路に分割されるが、分割さ
れる数及びそれらの間隔は、用いる導波管の口径サイ
ズ、長さ及びその内部を伝播するマイクロ波電力、そし
て設置される位置等によって適宜調整される。これらの
パラメーターは有機的に結びついており、一概に最適条
件を定義することは困難である。しかし、前記導波管内
部に仕切り板によって形成された前記導波路内部におい
ては、マイクロ波プラズマが生起しない程度に充分にマ
イクロ波電力が分割されていることが必要であり、例え
ばマイクロ波アプリケーターより放射されるマイクロ波
エネルギーが比較的小さい場合には分割数は少なく、逆
に大きい場合には分割数は多く設定される。このように
前記導波管内部が分割されることで、形成される導波路
内でのプラズマ損失が大きくなり、又伝播するマイクロ
波電力も小さくなるのでプラズマは該導波路内部でより
維持されにくくなる。

【０１０４】本発明の方法において、前記導波管内に設
けられる前記仕切り板は前記アプリケーター手段内を進
行するマイクロ波の電界方向に対して夫々ほぼ垂直に、
且つ等間隔で配置されることが望ましいが、形成される
夫々の導波路の内部においてプラズマが生起したり、マ
イクロ波の伝播に減衰が生じたりしない範囲であれば間
隔は等しくなくとも良く、又互いに平行でなくとも良
い。しかし、それらの互いの距離の差は、２倍以内であ
ることが望ましい。本発明の方法において、マイクロ波
透過性部材の成膜室側の表面上に、更に堆積膜を形成し
にくくするには、前記マイクロ波透過性部材と前記プラ
ズマ制御との間に、それ自身では堆積膜を形成すること
がない補助原料ガスを導入することが好ましい。

【０１０５】前記補助原料ガスの具体例としては、Ｈ
ｅ，Ａｒ，Ｎｅ，Ｋｒ，Ｘｅ等の希ガス、Ｈ₂，Ｎ₂，Ｏ
₂，ＨＦ，ＮＨ₃，ＮＯ，Ｎ₂Ｏ等のガスを挙げることが
でき、これらは１種類又は２種類以上混合して使用する
ことができる。中でもＨｅ，Ａｒ，Ｈ₂等がより好適な
ものとして挙げることができる。本発明の方法におい
て、前記導波管を構成する材質としてはその内部でのマ
イクロ波エネルギーの伝播時の減衰量を最小限に留める
ために、導波管の表面でのオーム損失が小さいものが好
ましく用いられる。具体的には、Ａｌ，Ａｇ，Ａｕ，真
ちゅう，ステンレススチール等の金属類及びそれらの合
金、又は石英，アルミナ，窒化ケイ素等のガラス又はセ
ラミックスの表面に前記金属類が鍍金，蒸着，溶射処理
等されたもの等が挙げられる。

【０１０６】本発明の方法において、プラズマ制御手段
とマイクロ波アプリケーター手段との中心軸は、マイク
ロ波アプリケーター手段から放射されるマイクロ波エネ
ルギーがプラズマ制御手段へ対称性、及び効率良く放射
され、更に該プラズマ制御手段を介して成膜室内へ均一
性、及び効率良く放射されるために、互いに一致してい
ることが望ましい。又、プラズマ制御手段とマイクロ波
アプリケーター手段とのマイクロ波の進行方向に垂直な
断面の形状及び面積が互いに類似していることが望まし
く、特にプラズマ制御手段の断面積がより大きいことが
望ましい。本発明の方法において用いられるプラズマ制
御手段の全長Ｌは、用いるマイクロ波の１／４波長以上
であれば所望の機能を生ぜしめることができるが、プラ
ズマ制御手段内でのマイクロ波エネルギーの減衰を最小
限に留めるため、仕切り板の互いの距離の好ましくは２
倍以上５０倍以内、より好ましくは５倍以上３０倍以内
であることが望ましい。

【０１０７】本発明の方法において用いられるプラズマ
制御手段は、好ましくは０．１ｍＴｏｒｒ〜５００ｍＴ
ｏｒｒ、より好ましくは０．５ｍＴｏｒｒ〜１００ｍＴ
ｏｒｒ、最適には１ｍＴｏｒｒ〜５０ｍＴｏｒｒにおい
て用いられる。本発明の方法において、プラズマ制御手
段を構成する仕切り板は、マイクロ波アプリケーター手
段より放射されたマイクロ波の電界方向とすべてが直交
して設置される必要はなく、部分的に直交していなくと
も充分にその機能を果たすことができる。すなわち、マ
イクロ波アプリケーターから放射されるマイクロ波の電
界がすべて平行である場合には一つのプラズマ制御手段
の内で仕切り板が湾曲していたり、仕切り板が平行であ
る場合にはプラズマ制御手段全体を傾斜させていても良
く、あるいは、マイクロ波の電界が湾曲している場合に
は、プラズマ制御手段の内で仕切り板がすべて平行であ
っても良い。

【０１０８】本発明の方法において、前記柱状の成膜空
間内においてマイクロ波プラズマを均一に安定して生
起、維持させるためには、前記成膜空間の形状及び容
積、前記成膜空間内に導入する原料ガスの種類及び流
量、前記成膜空間内の圧力、前記成膜空間内へ放射され
るマイクロ波エネルギー量、マイクロ波の整合、及びバ
イアス印加電圧等について各々最適な条件があるもの
の、これらのパラメーターは相互に有機的に結びついて
おり、一概に定義されるものではなく、適宜好ましい条
件を設定するのが望ましい。即ち、本発明の方法によれ
ば、帯状部材を側壁とした成膜空間を形成し、且つ、該
成膜空間の側壁を構成する前記帯状部材を連続的に移動
せしめると共に、前記成膜空間の側壁を構成する帯状部
材の幅方向に対してほぼ均一にマイクロ波エネルギーを
放射せしめるようにマイクロ波アプリケーター手段及び
プラズマ制御手段を配置し、マイクロ波プラズマの生起
・維持条件、及びバイアス印加条件を調整・最適化する
ことによって、大面積にわたって高品質の機能性堆積膜
を連続して、均一性及び再現性良く形成することができ
る。

【０１０９】本発明の方法が従来の堆積膜形成方法から
客観的に区別される点は、成膜空間を柱状とし、その側
壁が連続的に移動しつつも、構造材としての機能を果た
し、且つ、堆積膜形成用の基板又は支持体をも兼ねるよ
うにした点にある。ここで、構造材としての機能とは、
特に、成膜用の雰囲気空間すなわち成膜空間と成膜用に
は関与しない雰囲気空間とを物理的、化学的に隔離する
機能であって、具体的には、例えば、ガス組成及びその
状態の異なる雰囲気を形成したり、ガスの流れる方向を
制限したり、更には、圧力差の異なる雰囲気を形成した
りする機能を意味するものである。

【０１１０】即ち、本発明の方法は、前記帯状部材を湾
曲させて柱状の成膜空間の側壁を形成し、他の残された
壁面、すなわち両端面及び前記側壁の一部に残された間
隙のうちのいずれかの箇所より、堆積膜形成用の原料ガ
ス及びマイクロ波エネルギーを前記成膜空間内に供給
し、また、排気させることによって、マイクロ波プラズ
マを前記成膜空間内に閉じ込め、前記側壁を構成する帯
状部材上に機能性堆積膜を形成せしめるものであり、前
記帯状部材そのものが成膜空間を成膜用には関与しない
外部雰囲気空間から隔離するための構造材としての重要
な機能を果たしているとともに、堆積膜形成用の基板又
は支持体として用いることができる。従って、前記帯状
部材を側壁として構成される成膜空間の外部の雰囲気
は、前記成膜空間内とは、ガス組成及びその状態、圧力
等について相当異なる状態となっている。

【０１１１】一方、従来の堆積膜形成方法においては堆
積膜形成用の基板又は支持体は、堆積膜を形成するため
の成膜空間内に配設され、専ら、該成膜空間にて生成す
る例えば堆積膜形成用の前駆体等を堆積させる部材とし
てのみ機能するものであり、本発明の方法におけるよう
に前記成膜空間を構成する構造材として機能させるもの
ではない。また、従来法であるＲＦプラズマＣＶＤ法、
スパッタリング法等においては、前記堆積膜形成用の基
板又は支持体は放電の生起、維持のための電極を兼ねる
ことはあるがプラズマの閉じ込めは不充分であり、成膜
用には関与しない外部雰囲気空間との隔離は不充分であ
って、構造材として機能しているとは言い難い。

【０１１２】一方、本発明の方法は、機能性堆積膜形成
用の基板又は支持体として機能し得る帯状部材を前記成
膜空間の側壁として用い、前記構造材としての機能を発
揮せしめると共に、前記帯状部材上への機能性堆積膜の
連続形成をも可能にするものである。本発明の方法にお
いて、前記帯状部材を用いて柱状空間の側壁を形成し、
該柱状空間内にマイクロ波エネルギーを前記帯状部材の
幅方向にほぼ均一に放射させて、前記柱状空間内にマイ
クロ波を閉じ込めることによって、マイクロ波エネルギ
ーは効率良く前記柱状空間内で消費されて、均一なマイ
クロ波プラズマが生起され、形成される堆積膜の均一性
も高まる。更には、前記マイクロ波プラズマに曝される
側壁を構成する帯状部材を絶えず連続的に移動させ、前
記成膜空間外へ排出させることによって、前記帯状部材
上に、その移動方向に対して均一性の高い堆積膜を形成
することができる。

【０１１３】本発明の方法においては、前記帯状部材で
成膜空間を形成し、該成膜空間内でのみ堆積膜を形成せ
しめるように、前記成膜空間外におけるガス組成及びそ
の状態は前記成膜空間内とは異なるように条件設定す
る。例えば、前記成膜空間外のガス組成については、堆
積膜形成には直接関与しないようなガス雰囲気としても
良いし、前記成膜空間から排出される原料ガスを含んだ
雰囲気であっても良い。また、前記成膜空間内にはマイ
クロ波プラズマが閉じ込められているのはもちろんであ
るが、前記成膜空間の外部には前記マイクロ波プラズマ
が漏洩しないようにすることが、プラズマの安定性、再
現性の向上や不要な箇所への膜堆積を防ぐ上でも有効で
ある。具体的には前記成膜空間の内外で圧力差をつけた
り、電離断面積の小さいいわゆる不活性ガス、Ｈ₂ガス
等の雰囲気を形成したり、あるいは、積極的に前記成膜
空間内からマイクロ波の漏洩が起こらないような手段を
設けることが有効である。マイクロ波の漏洩防止手段と
しては、前記成膜空間の内外を結ぶ間隙部分を導電性部
材で密封したり、穴径が好ましくは用いるマイクロ波の
１／２波長以下、より好ましくは１／４波長以下の金
網、パンチングボードで覆っても良く、また、前記成膜
空間の内外を結ぶ間隙の最大寸法がマイクロ波の波長の
好ましくは１／２波長以下、より好ましくは１／４波長
以下とするのが望ましい。また、前記成膜空間の外での
圧力を前記成膜空間内の圧力に比較して非常に低く設定
するか又は逆に高く設定することによっても、前記成膜
空間外でマイクロ波プラズマが生起しないような条件設
定ができる。

【０１１４】このように、前記帯状部材に成膜空間を構
成する構造材としての機能をもたせることに、本発明の
方法の特徴があり、従来の堆積膜形成方法とは区別さ
れ、更に多大な効果をもたらす。

【０１１５】以下、本発明のマイクロ波プラズマＣＶＤ
装置の構成及び特徴点について更に詳細に順を追って記
載する。

【０１１６】本発明の装置によれば、マイクロ波プラズ
マ領域を移動しつつある帯状部材で閉じ込めることによ
り、前記マイクロ波プラズマ領域内で生成した堆積膜形
成に寄与する前駆体を高い収率で基板上に捕獲し、更に
は堆積膜を連続して帯状部材上に形成できるため、堆積
膜形成用原料ガスの利用効率を飛躍的に高めることがで
きる。更には、本発明のマイクロ波アプリケーター手段
及びプラズマ制御手段を介して、前記成膜空間内に均一
なマイクロ波プラズマが生起されるため、前記帯状部材
の幅方向に形成される堆積膜の均一性が優れているのは
もちろんのこと、前記帯状部材を前記マイクロ波アプリ
ケーター手段の長手方向に対してほぼ垂直方向に連続的
に搬送することにより、前記帯状基体の長手方向に形成
される堆積膜の均一性にも優れたものとなる。また、本
発明の装置によれば、長時間の連続放電においてもマイ
クロ波導入手段を構成するマイクロ波透過性部材上に堆
積膜が形成されず、従ってマイクロ波の透過量に変化、
減衰が生ずることがなくなるため、連続して安定に均一
性良くマイクロ波放電が維持できるため、長尺の帯状部
材上に長時間連続して、安定した特性の機能性堆積膜を
堆積形成でき、また、界面特性の優れた積層デバイスを
作製することができる。

【０１１７】本発明の装置において好適に用いられる帯
状部材の材質としては、マイクロ波プラズマＣＶＤ法に
よる機能性堆積膜形成時に必要とされる温度において変
形、歪みが少なく、所望の強度を有し、また、導電性を
有するものであることが好ましく、具体的には、ステン
レススチール、アルミニウム及びその合金、鉄及びその
合金、銅及びその合金等の金属の薄板及びその複合体、
及びそれらの表面に異種材質の金属薄膜をスパッタ法、
蒸着法、鍍金法等により表面コーティング処理を行った
もの。又、ポリイミド、ポリアミド、ポリエチレンテレ
フタレート、エポキシ等の耐熱性樹脂性シート又はこれ
らとガラスファイバー、カーボンファイバー、ホウ素フ
ァイバー、金属繊維等との複合体の表面に金属単体又は
合金、及び透明導電性酸化物（ＴＣＯ）等を鍍金、蒸
着、スパッタ、塗布等の方法で導電性処理を行ったもの
が挙げられる。また、前述の構成の帯状部材の導電性処
理面上にＳｉＯ₂，Ｓｉ₃Ｎ₄，Ａｌ₂Ｏ₃，ＡｌＮ、及び
前述の耐熱性樹脂等の絶縁性薄膜を一部形成させたもの
を用いることもできる。

【０１１８】また、前記帯状部材の厚さとしては、前記
搬送手段による搬送時に形成される湾曲形状が維持され
る強度を発揮する範囲内であれば、コスト、収納スペー
ス等を考慮して可能な限り薄い方が望ましい。具体的に
は、好ましくは０．０１ｍｍ乃至５ｍｍ、より好ましく
は０．０２ｍｍ乃至２ｍｍ、最適には０．０５ｍｍ乃至
１ｍｍであることが望ましいが、比較的金属等の薄板を
用いた方が厚さを薄くしても所望の強度が得られやす
い。また、前記帯状部材の幅寸法については、前記マイ
クロ波アプリケーター手段を用いた場合においてその長
手方向に対するマイクロ波プラズマの均一性が保たれ、
且つ、前記湾曲形状が維持される程度であることが好ま
しく、具体的には好ましくは５ｃｍ乃至１０ｃｍ、より
好ましくは１０ｃｍ乃至８０ｃｍであることが望まし
い。

【０１１９】更に、前記帯状部材の長さについては、特
に制限されることはなく、ロール状に巻き取られる程度
の長さであっても良く、長尺のものを溶接等によって更
に長尺化したものであっても良い。

【０１２０】本発明の装置において、前記帯状部材を連
続的に湾曲させながら支持・搬送する手段としては、搬
送時に前記帯状部材がたるみ、シワ、横ズレ等を生ずる
ことなく、その湾曲した形状を一定に保つことが必要で
ある。例えば、所望の湾曲形状を有する支持・搬送用リ
ングを少なくとも一対設け、該支持・搬送用リングにて
前記帯状部材の好ましくは両端を支持し、またその形状
に沿わせて湾曲させ、更に前記帯状部材の長手方向に設
けられた少なくとも一対の湾曲開始端形成手段及び湾曲
終了端形成手段としての支持・搬送用ローラーにて絞り
込み、ほぼ柱状に湾曲させ、更に前記支持・搬送用リン
グ及び支持・搬送用ローラーの少なくとも一方に駆動力
を与えて、湾曲形状を維持しつつ前記帯状部材をその長
手方向に搬送せしめる。なお、前記支持・搬送用リング
にて前記帯状部材を支持・搬送する方法としては単なる
滑り摩擦のみによっても良いし、あるいは前記帯状部材
にスプロケット穴等の加工を施し、又前記支持・搬送用
リングについてもその周囲に鋸刃状の突起を設けたいわ
ゆるギア状のものも用いたりしても良い。

【０１２１】前記支持・搬送用リングの形状について
は、湾曲形状を形成するにあたり、好ましくは円形状で
あることが望ましいが、楕円状、方形状、多角形状であ
っても連続的に一定してその形状を保つ機構を有するも
のであれば特に支障はない。搬送速度を一定に保つこと
が、前記湾曲形状にたるみ、シワ、横ズレ等を生ぜしめ
ることなく搬送する上で重要なポイントとなる。従っ
て、前記支持・搬送機構には前記帯状部材の搬送速度の
検出機構及びそれによるフィードバックのかけられた搬
送速度調整機構が設けられることが望ましい。また、こ
れらの機構は半導体デバイスを作製する上での膜厚制御
に対しても多大な効果をもたらす。

【０１２２】また、前記支持・搬送用リングはその目的
上プラズマに曝される程度の差はあれ、マイクロ波プラ
ズマ領域内に配設されることとなる。従って、マイクロ
波プラズマに対して耐え得る材質、すなわち耐熱性、耐
腐食性等に優れたものであることが望ましく、又、その
表面には堆積膜が付着し、長時間の堆積操作時には該付
着膜が剥離、飛散し、形成しつつある堆積膜上に付着し
て、堆積膜のピンホール等の欠陥発生の原因となり、結
果的には作製される半導体デバイスの特性悪化や歩留り
低下の原因となるので、前記堆積膜の付着係数が低い材
質もしくは付着しても相当の膜厚まで強い付着力を保持
し得る材質及び表面形状のもので構成されることが望ま
しい。具体的材質としては、ステンレススチール、ニッ
ケル、チタン、バナジウム、タングステン、モリブデ
ン、ニオブ及びその合金を用いて加工されたもの、また
はその表面にアルミナ、石英、マグネシア、ジルコニ
ア、窒化ケイ素、窒化ホウ素、窒化アルミニウム等のセ
ラミックス材料を溶射法、蒸着法、スパッタ法、イオン
プレーティング法、ＣＶＤ法等によりコーティング処理
したもの、または前記セラミックス材料の単体もしくは
複合体で成形加工したもの等を挙げることができる。ま
た、表面形状としては鏡面加工、凹凸加工等堆積される
膜の応力等を考慮して適宜選択される。

【０１２３】前記支持・搬送用リングに付着した堆積膜
は剥離、飛散等が発生する以前に除去されることが好ま
しく、真空中にてドライエッチング又は分解後ウェット
エッチング、ビーズブラスト等の化学的、物理的手法に
よって除去されることが望ましい。前記支持・搬送用ロ
ーラーは、前記支持・搬送用リングに比較して前記帯状
部材に接触する面積は大きく設計されるので、前記帯状
部材との熱交換率は大きい。従って、該支持・搬送用ロ
ーラーで前記帯状部材の温度が極端に上昇又は低下する
ことのないように適宜温度調整がなされる機構を有する
ものであることが望ましい。しかるに、少なくとも一対
以上設けられる支持・搬送用ローラーの設定温度が異な
るということもあり得る。更に、前記支持・搬送用ロー
ラーには前記帯状部材の搬送張力検出機構が内蔵される
ことも搬送速度を一定に保持する上で効果的である。

【０１２４】更に、前記支持・搬送用ローラーには前記
帯状部材の搬送時のたわみ、ねじれ、横ずれ等を防ぐた
めにクラウン機構が設けられることが好ましい。本発明
において形成される湾曲形状は、前記アプリケーター手
段の先端部分を一部包含するように柱状に形成される。
前記帯状部材を側壁として形成される柱状の成膜室の両
端面の形状としては、ほぼ円形状、楕円状、方形状、多
角形状等であって、且つ前記マイクロ波アプリケーター
手段及びプラズマ制御手段が配設される位置は、ほぼ前
記形状の中心付近であることが、前記成膜室内に均一に
マイクロ波プラズマを生起せしめ、形成される堆積膜の
均一性を高める上で望ましい。

【０１２５】また、前記湾曲部分の端面の内径はマイク
ロ波の伝送モード及びマイクロ波プラズマ領域の体積を
決定し、実質的には前記帯状部材が搬送中に前記マイク
ロ波プラズマ領域に曝される時間と相関して形成される
堆積膜の膜厚が決定され、且つ、前記帯状部材の幅寸法
と相関して前記成膜室の内表面積に対する前記側壁の面
積比が決まり堆積膜形成用原料ガスの利用効率が決定さ
れる。そして、前記マイクロ波プラズマ領域において、
安定したマイクロ波プラズマを維持するためのマイクロ
波電力密度（Ｗ／ｃｍ³）は用いられる原料ガスの種類
及び流量、圧力、マイクロ波アプリケーターのマイクロ
波の放射、伝達能力、プラズマ制御手段の形状及び配設
位置、マイクロ波プラズマ領域の絶対体積等の相関によ
って決まり、一概に定義することは困難である。

【０１２６】本発明の装置において、前記成膜室内で堆
積される膜の膜厚を制御する方法としては、堆積速度を
変化させたり、帯状部材の搬送速度を変化させる以外
に、前記側壁の一部分を覆い隠すような基板カバーを挿
入しても良い。前記帯状部材を太陽電池用の基板として
用いる場合には、該帯状部材が金属等の電気導電性であ
る場合には直接電流取り出し用の電極としても良いし、
合成樹脂等の電気絶縁性である場合には堆積膜の形成さ
れる側の表面にＡｌ，Ａｇ，Ｐｔ，Ａｕ，Ｎｉ，Ｔｉ，
Ｍｏ，Ｗ，Ｆｅ，Ｖ，Ｃｒ，Ｃｕ，ステンレス，真ちゅ
う，ニクロム，ＳｎＯ₂，Ｉｎ₂Ｏ₃，ＺｎＯ，ＳｎＯ₂−
Ｉｎ₂Ｏ₃（ＩＴＯ）等のいわゆる金属単体又は合金、及
び透明導電性酸化物（ＴＣＯ）を鍍金、蒸着、スパッタ
等の方法であらかじめ表面処理を行って電流取り出し用
の電極を形成しておくことが望ましい。また、素子分離
の工程を容易にさせる目的で、一部絶縁膜を形成させて
おいても良い。

【０１２７】もちろん、前記帯状部材が金属等の電気導
電性のものであっても、長波長光の基板表面上での反射
率を向上させたり、基板材質と堆積膜との間での構成元
素の相互拡散を防止したり短絡防止用の干渉層とする等
の目的で異種の金属層等を前記基板上の堆積膜が形成さ
れる側に設けても良い。又、前記帯状部材が比較的透明
であって、該帯状部材の側から光入射を行う層構成の太
陽電池とする場合には前記透明導電性酸化物や金属薄膜
等の導電性薄膜をあらかじめ堆積形成しておくことが望
ましい。

【０１２８】また、前記帯状部材の表面性としてはいわ
ゆる平滑面であっても、微小の凹凸面であっても良い。
微小の凹凸面とする場合にはその凹凸形状は球状、円錐
状、角錐状等であって、且つその最大高さ（Ｒ_max）は
好ましくは５００Å乃至５０００Åとすることにより、
該表面での光反射が乱反射となり、該表面での反射光の
光路長の増大をもたらす。

【０１２９】本発明の装置におけるマイクロ波アプリケ
ーター手段は、マイクロ波電源より供給されるマイクロ
波エネルギーを前記成膜室内に放射して、前記ガス導入
手段から導入される堆積膜形成用原料ガスをプラズマ化
し維持させることができる構造を有するものである。具
体的には、マイクロ波伝送用導波管の先端部分に前記マ
イクロ波透過性部材を、気密保持が可能な状態に取り付
けたものが好ましく用いられる。そして前記マイクロ波
アプリケーター手段は前記マイクロ波伝送用導波管と同
一規格のものであっても良いし、他の規格のものであっ
ても良い。また、前記マイクロ波アプリケーター手段中
でのマイクロ波の伝送モードは、前記成膜室内でのマイ
クロ波エネルギーの伝送を効率良く行わせしめ、且つ、
マイクロ波プラズマを安定して生起・維持・制御せしめ
る上で、単一モードとなるように前記マイクロ波アプリ
ケーターの寸法・形状等が設計されるのが望ましい。但
し、複数モードが伝送されるようなものであっても、使
用する原料ガス、圧力、マイクロ波電力等のマイクロ波
プラズマ生起条件を適宜選択することによって使用する
こともできる。単一モードとなるように設計される場合
の伝送モードとしては、例えばＴＥ₁₀モード、ＴＥ₁₁モ
ード、ｅＨ₁モード、ＴＭ₁₁モード、ＴＭ₀₁モード等を
挙げることができるが、好ましくはＴＥ₁₀モード、ＴＥ
₁₁モード、ｅＨ₁モードが選択される。そして、前記マ
イクロ波アプリケーター手段には、上述の伝送モードが
伝送可能な導波管が接続され、好ましくは該導波管中の
伝送モードと前記マイクロ波アプリケーター手段中の伝
送モードとは一致させるのが望ましい。

【０１３０】前記導波管の種類としては、使用されるマ
イクロ波の周波数帯（バンド）及びモードによって適宜
選択され、少なくともそのカットオフ周波数は使用され
る周波数よりも小さいものであることが好ましく、具体
的にはＪＩＳ，ＥＩＡＪ，ＩＥＣ，ＪＡＮ等の規格の方
形導波管、円形導波管、又は楕円導波管等の他、２．４
５ＧＨｚのマイクロ波用の自社規格として、方形の断面
の内径で幅９６ｍｍ×高さ２７ｍｍのもの等を挙げるこ
とができる。

【０１３１】前記マイクロ波透過性部材は前記マイクロ
波アプリケーター手段の先端部分に設けられ、前記成膜
室内の真空雰囲気と前記マイクロ波アプリケーター手段
の設置されている外気とを分離し、その内外間に存在し
ている圧力差に耐え得るような構造に設計される。具体
的には、そのマイクロ波の進行方向に対する断面形状が
好ましくは円形、方形、楕円形の平板、ベルジャー状、
ダブレット状、円錐状とされるのが望ましい。

【０１３２】また、前記マイクロ波透過性部材のマイク
ロ波の進行方向に対する厚さは、ここでのマイクロ波の
反射が最小に抑えられるように用いる材質の誘電率を考
慮して、設計されるのが望ましく、例えば平板状である
ならばマイクロ波の波長の１／２波長にほぼ等しくされ
るのが好ましい。更に、その材質としては、マイクロ波
アプリケーター手段から放射されるマイクロ波エネルギ
ーを最小の損失で前記成膜室内へ透過させることがで
き、また、前記成膜室内への大気の流入が生じない気密
性の優れたものが好ましく、具体的には石英、アルミ
ナ、窒化ケイ素、ベリリア、マグネシア、ジルコニア、
窒化ホウ素、炭化ケイ素等のガラス又はファインセラミ
ックス等が挙げられる。また、前記マイクロ波透過性部
材はマイクロ波エネルギー及び／又はプラズマエネルギ
ーによる加熱によって熱劣化（ヒビ割れ、破壊）等を起
こすことを防止するため均一に冷却されることが好まし
い。

【０１３３】具体的な冷却手段としては、前記マイクロ
波透過性部材の大気側の面に向けて吹きつけられる冷却
空気流であってもよいし、前記マイクロ波アプリケータ
ー手段そのものを冷却空気、水、オイル、フレオン等の
冷却媒体にて冷却し、前記マイクロ波アプリケーター手
段に接する部分を介して前記マイクロ波透過性部材を冷
却しても良い。前記マイクロ波透過性部材を充分に低い
温度まで冷却することで、比較的高いパワーのマイクロ
波エネルギーを前記成膜室内へ導入しても、発生する熱
によって前記マイクロ波透過性部材にひび割れ等の破壊
を生じさせることなく、高電子密度のプラズマを生起す
ることができる。

【０１３４】本発明の装置において、マイクロ波アプリ
ケーター手段の先端部分に設けられたマイクロ波透過性
部材近傍でプラズマを生起させることなく、且つ成膜空
間内にマイクロ波エネルギーを効率良く放射し、均一な
マイクロ波プラズマを該成膜空間内に生起せしめるため
に設けられるプラズマ制御手段は、前記マイクロ波透過
性部材の成膜空間側の面に近接して配設される。

【０１３５】以下、図面を用いてその形状及び配設位置
等についての具体例を説明するが、本発明の装置におけ
るプラズマ制御手段はこれらに限定されるわけではな
い。

【０１３６】図３乃至図５に本発明の装置におけるマイ
クロ波アプリケーター手段とプラズマ制御手段との配置
関係及びプラズマ制御手段の形状を示す模式的概略図を
示した。なお、図３及び図５ではアプリケーター手段は
省略されている。図３乃至図５に示す例は、プラズマ制
御手段の外観が夫々、ほぼ円柱状、角柱状及び楕円柱状
である場合の典型例であり、図中の同じ番号の部材は同
じ機能をもつものを表わしている。マイクロ波アプリケ
ーター３０６の外筒３０７の先端部分に設けられたマイ
クロ波透過性部材３０８の成膜空間側の面に近接して、
距離ｌにて長さＬのプラズマ制御手段３０１が夫々配置
されている。

【０１３７】プラズマ制御手段３０１は、夫々側壁３０
２及び複数枚の仕切り板３０３にて構成される、一種の
導波管構造を成している。すなわち、複数の仕切り板３
０３にて複数の導波路３０４が形成されている。また、
マイクロ波透過性部材３０８とプラズマ制御手段３０１
との間には補助原料ガス供給パイプ３０５が挿入されて
おり、不図示のガス供給手段よりＨｅ，Ａｒ，Ｎｅ，Ｋ
ｒ，Ｘｅ等の希ガス、Ｈ₂，Ｎ₂，Ｏ₂，ＨＦ，ＮＨ₃，Ｎ
Ｏ，Ｎ₂Ｏ等のそれ単独では堆積膜を形成することがな
いガスが一種類又は複数種類混合されて導入される。

【０１３８】仕切り板３０３はアプリケーター手段３０
６中を進行するマイクロ波の電界方向に対して夫々ほぼ
直交して配置されることが望ましく、更に、互いの間隔
は等しいことが望ましいが、個々の導波路３０４内にお
いてプラズマが生起したり、マイクロ波の伝播に減衰が
生じたりしない範囲であれば特に制限されることはな
い。また、複数の仕切り板３０３にて分割されて形成さ
れる導波路の個数Ｎは個々の導波路内においてプラズマ
が生起したり、マイクロ波の伝送に減衰が生じたりしな
い範囲において適宜決定される。

【０１３９】プラズマ制御手段３０１とマイクロ波アプ
リケーター手段３０６とはマイクロ波の進行方向におけ
る中心軸が互いに一致し、またマイクロ波の進行方向に
垂直な断面の形状及び面積が互いに類似していること
が、マイクロ波アプリケーター手段からマイクロ波エネ
ルギーがプラズマ制御手段へ対称性、及び効率良く放射
され、該プラズマ制御手段を介して更に成膜空間内に均
一性、及び効率良くマイクロ波エネルギーが放射される
上で好ましい。ただし、前記中心軸のズレが多少生じて
も所望のプラズマ制御を行うことはできる。プラズマ制
御手段の長さＬは、用いるマイクロ波の１／４波長以上
であれば特に制限はないがプラズマ制御手段内でのマイ
クロ波の減衰を最小限に留め、又装置の全体構成を省ス
ペース化する点で、用いるマイクロ波の好ましくは２波
長以下、より好ましくは１波長以下であることが望まし
い。

【０１４０】また、マイクロ波アプリケーター手段３０
６の先端部からプラズマ制御手段３０１までの距離ｌ
は、マイクロ波アプリケーター手段から放射されるマイ
クロ波エネルギーをプラズマ制御手段へ効率よく導き、
またこの間でプラズマが生起しない条件にて決定される
が、好ましくは５０ｍｍ以下、より好ましくは４０ｍｍ
以下に設定される。そして、この最適条件はプラズマ制
御手段の長さＬ、プラズマ制御手段内の導波路の個数
Ｎ、成膜空間内の圧力及びマイクロ波の投入電力等に相
関して決定される。

【０１４１】本発明の装置において用いられるプラズマ
制御手段を構成する材質としては、比較的耐熱性があっ
て、温度上昇時に変形、歪みが少なく、導電性を有する
ものであることが好ましく、具体的にはＡｌ，Ｎｉ，Ｔ
ｉ，Ｖ，Ｗ，Ｍｏ，Ｎｂ，Ｆｅ，Ｃｒ，Ａｇ，Ａｕ，Ｐ
ｔ，ステンレススチール，真ちゅう等のいわゆる金属単
体又は合金、あるいは石英、アルミナ、窒化ケイ素、ベ
リリア、マグネシア、ジルコニア、窒化ホウ素、炭化ケ
イ素等のガラス又はセラミックス等の表面に前記金属単
体又は合金をコーティングしたものが挙げられる。ま
た、これらの材料の板厚はその断面でのマイクロ波の反
射を抑え、かつプラズマ制御手段が空間的に占める割合
を最小限に留めるために可能な限り薄い方が良い。

【０１４２】本発明の装置において、マイクロ波電源よ
り供給されるマイクロ波エネルギーは、前記マイクロ波
アプリケーター手段を介して効率良く前記成膜室内へ放
射されるため、いわゆるマイクロ波アプリケーターに起
因する反射波に関する問題は回避しやすく、マイクロ波
回路においてはスリースタブチューナー又はＥ−Ｈチュ
ーナー等のマイクロ波整合回路を用いなくとも比較的安
定した放電を維持することが可能であるが、放電開始前
や放電開始後でも異常放電等により強い反射波を生ずる
ような場合にはマイクロ波電源の保護のために前記マイ
クロ波整合回路を設けることが望ましい。

【０１４３】本発明の装置において、前記成膜室には前
記湾曲開始端形成手段と湾曲終了端形成手段との間に間
隙が残されていて、該間隙から前記原料ガスを排気し、
前記成膜室内が所定の減圧状態に保持されるようにする
が、前記間隙の寸法は充分な排気コンダクタンスが得ら
れると同時に、前記成膜室内に放射されたマイクロ波エ
ネルギーが前記成膜室外へ漏洩しないように設計される
必要がある。具体的には、マイクロ波アプリケーター手
段及びプラズマ制御手段中を進行するマイクロ波の電界
方向と、前記湾曲開始端形成手段としての支持・搬送用
ローラーの中心軸と前記湾曲終了端形成手段としての支
持・搬送用ローラーの中心軸とを含む面とが互いに平行
とならないように前記マイクロ波アプリケーター手段及
びプラズマ制御手段を配設する。すなわち、前記マイク
ロ波アプリケーター手段に接続される前記導波管の長辺
又は長軸を含む面と前記一対の支持・搬送用ローラーの
中心軸を含む面とが平行とならないように、前記導波管
を配設させる。

【０１４４】そして、複数個の前記マイクロ波アプリケ
ーター手段及びプラズマ制御手段を介して前記成膜室内
にマイクロ波エネルギーを放射させる場合には、各々の
マイクロ波アプリケーター手段について前述のごとく配
設されることが必要である。また、マイクロ波アプリケ
ーター手段中を進行するマイクロ波の電界方向とプラズ
マ制御手段中を進行するマイクロ波の電界方向Ｌが一致
していない場合には、プラズマ制御手段中を進行するマ
イクロ波の電界方向同志が互いに平行とならないよう
に、プラズマ制御手段を配設するようにする。

【０１４５】更に、前記湾曲開始端形成手段と湾曲終了
端形成手段との間に残された間隙の、前記帯状部材の長
手方向の開口幅の最大寸法は該間隙からのマイクロ波エ
ネルギーの漏洩を防止する上で、マイクロ波の波長の好
ましくは１／２波長以下、より好ましくは１／４波長以
下とするのが望ましい。

【０１４６】本発明の装置において、複数個の前記マイ
クロ波アプリケーター手段及びプラズマ制御手段を互い
に対向させて配設させる場合には、一方のマイクロ波ア
プリケーター手段及びプラズマ制御手段より放射された
マイクロ波エネルギーを、他方のマイクロ波アプリケー
ター手段及びプラズマ制御手段が受信し、受信されたマ
イクロ波エネルギーが前記他方のマイクロ波アプリケー
ター手段に接続されているマイクロ波電源にまで達し
て、該マイクロ波電源に損傷を与えたり、マイクロ波の
発振に異常を生ぜしめる等の悪影響を及ぼすことのない
ように配置する必要がある。具体的には、前記マイクロ
波アプリケーター手段中を進行するマイクロ波の電界方
向同志が互いに平行とならないように前記マイクロ波ア
プリケーター手段を配設する。すなわち、前記マイクロ
波アプリケーター手段に接続される前記導波管の長辺又
は長軸を含む面とが互いに平行とならないように前記導
波管を配設する。

【０１４７】本発明の装置において、前記成膜室の両端
面のうち片側のみからマイクロ波エネルギーを放射させ
る場合には、他方の端面からのマイクロ波エネルギーの
漏洩がないようにすることが必要であり、前記端面を導
電性部材で密封したり、穴径が用いるマイクロ波の波長
の好ましくは１／２波長以下、より好ましくは１／４波
長以下の金網、パンチングボードなどで覆うことが望ま
しい。

【０１４８】本発明の装置において用いられるマイクロ
波電源から供給されるマイクロ波周波数は、好ましくは
民生用に用いられている２．４５ＧＨｚが挙げられる
が、他の周波数帯のものであっても比較的入手し易いも
のであれば用いることができる。また、安定した放電を
得るには発振様式はいわゆる連続発振であることが望ま
しく、そのリップル幅が、使用出力領域において、好ま
しくは３０％以内、より好ましくは１０％以内であるこ
とが望ましい。本発明の方法及び装置において連続形成
される機能性堆積膜としては非晶質、結晶質を問わず、
Ｓｉ，Ｇｅ，Ｃ等いわゆるＩＶ族半導体薄膜、ＳｉＧ
ｅ，ＳｉＣ，ＳｉＳｎ等いわゆるＩＶ族合金半導体薄
膜、ＧａＡｓ，ＧａＰ，ＧａＳｂ，ＩｎＰ，ＩｎＡｓ等
いわゆるＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体薄膜、及びＺｎＳ
ｅ，ＺｎＳ，ＺｎＴｅ，ＣｄＳ，ＣｄＳｅ，ＣｄＴｅ等
いわゆるＩＩ−ＶＩ族化合物半導体薄膜等が挙げられ
る。

【０１４９】本発明の方法及び装置において用いられる
前記機能性堆積膜形成用原料ガスとしては、上述した各
種半導体薄膜の構成元素の水素化物、ハロゲン化物、有
機金属化合物等で前記成膜室内へ好ましくは気体状態で
導入できるものが選ばれ使用される。もちろん、これら
の原料化合物は１種のみならず、２種以上混合して使用
することもできる。又、これらの原料化合物はＨｅ，Ｎ
ｅ，Ａｒ，Ｋｒ，Ｘｅ，Ｒｎ等の希ガス、及びＨ₂，Ｈ
Ｆ，ＨＣｌ等の希釈ガスと混合して導入されても良い。
また、連続形成される前記半導体薄膜は価電子制御及び
禁制帯幅制御を行うことができる。具体的には価電子制
御剤又は禁制帯幅制御剤となる元素を含む原料化合物を
単独で、又は前記堆積膜形成用原料ガス又は前記希釈ガ
スに混合して前記成膜室内へ導入してやれば良い。

【０１５０】

【装置例】以下、図面を用いて本発明の具体的装置例を
挙げて説明するが、本発明はこれらの装置例によって何
ら限定されるものではない。

【０１５１】

【装置例１】図１に本発明のマイクロ波プラズマＣＶＤ
装置の模式的透視概略図を示した。１０１は帯状部材で
あり、支持・搬送用ローラー１０２，１０３及び支持・
搬送用リング１０４，１０５によって円柱状に湾曲した
形状を保ちながら、図中矢印（→）方向に搬送され成膜
室１１６を連続的に形成する。１０６ａ乃至１０６ｅは
帯状部材１０１を加熱又は冷却するための温度制御機構
であり、各々独立に温度制御がなされる。本装置例にお
いて、マイクロ波アプリケーター１０７，１０８及びプ
ラズマ制御手段１１７，１１８は各々一対ずつ対向して
設けられており、マイクロ波アプリケーター１０７，１
０８の先端部分にはマイクロ波透過性部材１０９，１１
０が各々設けられていて、また、方形導波管１１１，１
１２が各々支持・搬送用ローラーの中心軸を含む面に対
してその長辺を含む面が垂直とならぬよう、且つ、お互
いに長辺を含む面が平行とならぬように配設されてい
る。また、仕切り板１１９，１２０が夫々方形導波管１
１１，１１２の取り付け角度と同じ角度となるようにプ
ラズマ制御手段１１７，１１８が配設されている。なお
図１において、説明のためにマイクロ波アプリケーター
１０７、プラズマ制御手段１１７、及びガス導入管１２
１は支持・搬送用リング１０４から切り離した状態を示
してあるが、堆積膜形成時には、図中矢印方向に配設さ
れる。

【０１５２】１１３は堆積膜形成用原料ガス導入管、１
２１，１２２は補助原料ガス導入管、１１４は排気管で
あり不図示の排気ポンプに接続されている。１１５ａ，
１１５ｂは隔離通路であり、本発明の装置を他の成膜手
段を含む容器等との接続を行うときに設けられる。支持
・搬送用ローラー１０２，１０３には、搬送送度検出機
構、張力検出調整機構（いずれも不図示）が内蔵され、
帯状部材１０１の搬送送度を一定に保たれるとともに、
その湾曲形状が一定に保たれる。導波管１１１，１１２
には不図示のマイクロ波電源が接続されている。

【０１５３】図２にマイクロ波アプリケーター手段１０
７，１０８を具体的に説明するための断面模式図を示し
た。２００はマイクロ波アプリケーターであり、図中左
側矢印方向から不図示のマイクロ波電源より方形導波管
２０８を介してマイクロ波が伝送される。

【０１５４】２０１，２０２はマイクロ波透過性部材で
あり、メタルシール２１２及び固定用リング２０６を用
いて、内筒２０４、外筒２０５に固定されており、真空
シールがされている。また内筒２０４と外筒２０５との
間には冷却媒体２０９が流れるようになっており、一方
の端はＯリング２１０でシールされていて、マイクロ波
アプリケーター２００全体を均一に冷却するようになっ
ている。冷却媒体２０９としては、水、フレオン、オイ
ル、冷却空気等が好ましく用いられる。マイクロ波透過
性部材２０１にはマイクロ波整合用円板２０３ａ，２０
３ｂが固定されている。外筒２０５には溝２１１の加工
されたチョークフランジ２０７が接続されている。ま
た、２１３，２１４は冷却空気の導入孔、及び／又は排
出孔であり、アプリケーター内部を冷却するために用い
られる。

【０１５５】本装置例において、内筒２０４の内側の形
状は円筒状であり、その内直径及びマイクロ波の進行方
向の長さは導波管としての機能を果たすように設計され
る。すなわち、その内直径は、カットオフ周波数が用い
るマイクロ波の周波数よりも小さく、且つ、複数モード
が立たない範囲で可能な限り大きく、また、長さについ
ては好ましくはその内部において定在波がたたないよう
な長さに設計されるのが望ましい。もちろん、前記内筒
２０４の内側の形状は角柱状であっても良い。

【０１５６】なお、本装置例では図３に示した構成のプ
ラズマ制御手段を具備しているが、もちろん図４又は図
５に示した構成のいずれのプラズマ制御手段を具備して
も良い。

【０１５７】

【装置例２】本装置例では、装置例１で示した装置を隔
離容器中に配設した場合を挙げることができる（不図
示）。隔離容器の形状としては、装置例１で示した各構
成治具を内蔵できるものであれば、特に制限はないが、
立方体状、直方体状の他円筒状等のものが好適に用いら
れる。また、成膜室１１６と隔離容器との間に残された
空間には補助ガス導入管が設けられ、該空間での放電防
止用の圧力調整用の希ガス、Ｈ₂ガス等が導入される。
また、前記空間は成膜室１１６の排気用ポンプで同時に
排気されても良く、また、独立の排気ポンプが接続され
ていても良い。

【０１５８】

【装置例３】本装置例では、装置例１において、マイク
ロ波アプリケーターを角柱状のものに変え、プラズマ制
御手段を図４に示したものに変えた以外は同様の構成の
ものを挙げることができる。角柱状のマイクロ波アプリ
ケーターの断面寸法は、用いる導波管の寸法と同じでも
良いし、異なっていても良い。また、用いるマイクロ波
の周波数に対して、複数モードが立たない範囲で可能な
限り大きくするのが望ましい。

【０１５９】

【装置例４】本装置例では、装置例２において、装置例
３で用いた角柱状のマイクロ波アプリケーター手段を用
いた以外は同様の構成としたものを挙げることができ
る。

【０１６０】

【装置例５，６】本装置例では、装置例１及び２におい
て、円筒状マイクロ波アプリケーター手段のかわりに、
楕円柱状マイクロ波アプリケーター手段を用いた以外は
同様の構成としたものを挙げることができる。

【０１６１】

【装置例７】本装置例では、図６に示したごとく、装置
例２で示した堆積膜形成用のマイクロ波プラズマＣＶＤ
装置に帯状部材１０１の送り出し及び巻き取り用の真空
容器４０１及び４０２をガスゲート４２１及び４２２を
用いて接続した装置を挙げることができる。

【０１６２】なお、本装置例では図３に示した構成のプ
ラズマ制御手段を具備しているが、もちろん図４又は図
５に示した構成のいずれのプラズマ制御手段を具備して
も良い。４００は隔離容器、４０３は帯状部材の送り出
し用ボビン、４０４は帯状部材の巻き取り用ボビンであ
り、図中矢印方向に帯状部材が搬送される。もちろんこ
れは逆転させて搬送することもできる。また、真空容器
４０１，４０２中には帯状部材の表面保護用に用いられ
る合紙の巻き取り、及び送り込み手段を配設しても良
い。前記合紙の材質としては、耐熱性樹脂であるポリイ
ミド系、テフロン系、ポリエステル系、ポリエチレン
系、及びグラスウール等、又はこれらの表面に金属をコ
ーティングしたものが好ましく用いられる。４０６，４
０７は張力調整及び帯状部材の位置出しを兼ねた搬送用
ローラーである。４１２，４１３は帯状部材の予備加熱
又は冷却用に用いられる温度調整機構である。４０７，
４０８，４０９は排気量調整用のスロットルバルブ、４
１０，４１１，４２０は排気管であり、それぞれ不図示
の排気ポンプに接続されている。４１４，４１５は圧力
計、又、４１６，４１７はゲートガス導入管、４１８，
４１９はゲートガス排気管であり、不図示の排気ポンプ
によりゲートガス及び／又は堆積膜形成用原料ガスが排
気される。

【０１６３】

【装置例８】本装置例では、図７に示したごとく、装置
例７で示した装置に、更に２台の本発明のマイクロ波プ
ラズマＣＶＤ法による堆積膜形成装置の内蔵された隔離
容器４００−ａ，４００−ｂを両側に接続して、積層型
デバイスを作製できるように構成したものを挙げること
ができる。なお、本装置例においては隔離容器４００，
４００ａ，４００ｂ中には図３に示した構成のプラズマ
制御手段を具備した例を示したが、各々の隔離容器中に
は図４又は図５に示した構成のいずれのプラズマ制御印
加手段を具備しても良い。

【０１６４】図中ａ及びｂの符号をつけたものは、基本
的には隔離容器４００中で用いられたものと同様の効果
を有する機構である。５０１，５０２，５０３，５０４
は各々ガスゲート、５０５，５０６，５０７，５０８は
各々ゲートガス導入管、５０９，５１０，５１１，５１
２は各々ゲートガス排気管、５１３はガス導入管であ
る。

【０１６５】

【装置例９，１０】装置例７及び８においてマイクロ波
アプリケーター２０１を装置例３又は４で用いた角柱状
のマイクロ波アプリケーターに変えた以外は同様の構成
としたものを挙げることができる。

【０１６６】

【装置例１１，１２】装置例７及び８においてマイクロ
波アプリケーターを装置例５又は６で用いた楕円柱状の
マイクロ波アプリケーターに変えた以外は同様の構成と
したものを挙げることができる。

【０１６７】

【装置例１３】本装置例では図８に示したごとく、装置
例７で示した装置に、更に２台の従来法であるＲＦプラ
ズマＣＶＤ装置を両側に接続して、積層型デバイスを作
製できるように構成したものを挙げることができる。な
お、本装置例では隔離容器４００中には図３に示した構
成のプラズマ制御手段を具備しているが、もちろん図４
又は図５に示した構成のいずれのプラズマ制御手段を具
備しても良い。

【０１６８】ここで、６０１，６０２は真空容器、６０
３，６０４はＲＦ印加用カソード電極、６０５，６０６
はガス導入管兼ヒーター、６０７，６０８は基板加熱用
ハロゲンランプ、６０９，６１０はアノード電極、６１
１，６１２は排気管である。

【０１６９】

【装置例１４，１５】本装置例では、装置例１及び２で
示した装置において、比較的幅の狭い帯状部材を用いた
場合として、マイクロ波アプリケーターを成膜室の片側
一方の端面のみに配設したものを挙げることができる。
ただし、この場合にはもう一方の端面にはマイクロ波漏
洩防止用の金網、パンチングボード、金属薄板等が設け
られる。

【０１７０】

【その他の装置例】例えば、装置例８において、堆積膜
形成用の隔離容器４００，４００−ａ，４００−ｂ中
に、上述した種々の形状のマイクロ波アプリケーターを
組み合わせて取り付けた装置。また、装置例８で示した
装置を２連又は３連接続した装置、及び前述のＲＦプラ
ズマＣＶＤ法による堆積膜形成手段を混在させて接続し
た装置等を挙げることができる。

【０１７１】また、装置例１又は２で示した装置におい
て、成膜室の両端面に２対又はそれ以上のマイクロ波ア
プリケーターを配設し、より大きなマイクロ波プラズマ
領域を形成させ、帯状部材の搬送送度は変えず、比較的
厚膜の機能性堆積膜を形成できるようにした装置等を挙
げることができる。

【０１７２】本発明の方法及び装置によって好適に製造
される半導体デバイスの一例として太陽電池が挙げられ
る。その層構成として、典型的な例を模式的に示す図を
図１１乃至図１４に示す。図１１に示す例は、支持体９
０１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及
び集電電極９０７をこの順に堆積形成した光起電力素子
９００である。なお、本光起電力素子では透明電極９０
６の側より光の入射が行われることを前提としている。

【０１７３】図１２に示す例は、透光性の支持体９０１
上に透明電極９０６、ｐ型半導体層９０５、ｉ型半導体
層９０４、ｎ型半導体層９０３及び下部電極９０２をこ
の順に堆積形成した光起電力素子９００ｅである。本光
起電力素子では透光性の支持体９０１の側より光の入射
が行われることを前提としている。

【０１７４】図１３に示す例は、バンドギャップ及び／
又は層厚の異なる２種の半導体層をｉ層として用いたｐ
ｉｎ接合型光起電力素子９１１，９１２を２素子積層し
て構成されたいわゆるダブル型光起電力素子９１３であ
る。９０１は支持体であり、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９０
５、ｎ型半導体層９０８、ｉ型半導体層９０９、ｐ型半
導体層９１０、透明電極９０６及び集電電極９０７がこ
の順に積層形成され、本光起電力素子では透明電極９０
６の側より光の入射が行われることを前提としている。

【０１７５】図１４に示す例は、バンドギャップ及び／
又は層厚の異なる３種の半導体層をｉ層として用いたｐ
ｉｎ接合型光起電力素子９２０，９２１，９２３を３素
子積層して構成された、いわゆるトリプル型光起電力素
子９２４である。９０１は支持体であり、下部電極９０
２、ｎ型半導体層９０３、ｉ型半導体層９０４、ｐ型半
導体層９０５、ｎ型半導体層９１４、ｉ型半導体層９１
５、ｐ型半導体層９１６、ｎ型半導体層９１７、ｉ型半
導体層９１８、ｐ型半導体層９１９、透明電極９０６及
び集電電極９０７がこの順に積層形成され、本光起電力
素子では透明電極９０６の側より光の入射が行われるこ
とを前提としている。なお、いずれの光起電力素子にお
いてもｎ型半導体層とｐ型半導体層とは目的に応じて各
層の積層順を入れ変えて使用することもできる。

【０１７６】

【製造例】以下、本発明のマイクロ波プラズマＣＶＤ装
置を用いての具体的製造例を示すが、本発明はこれらの
製造例によって何ら限定されるものではない。

【０１７７】

【製造例１】装置例７で示した連続式マイクロ波プラズ
マＣＶＤ装置（図６）を用い、アモルファスシリコン膜
の連続堆積を行った。まず、基板送り出し機構を有する
真空容器４０１に、充分に脱脂、洗浄を行ったＳＵＳ４
３０ＢＡ製帯状基板（幅４５ｃｍ×長さ７００ｍ×厚さ
０．１２７ｍｍ）の巻きつけられたボビン４０３をセッ
トし、該基板１０１をガスゲート４２１及び隔離容器４
００中の搬送機構を介して、更にガスゲート４２２を介
し、基板巻き取り機構を有する真空容器４０２まで通
し、たるみのない程度に張力調整を行った。

【０１７８】そこで、各真空容器４０１，４０２及び隔
離容器４００を不図示のロータリポンプで荒引きし、次
いで不図示のメカニカルブースターポンプを起動させ１
０^-3Ｔｏｒｒ付近まで真空引きした後、更に温度制御機
構１０６ａ，１０６ｂを用いて、帯状部材１０１の表面
温度を３５０℃に保持しつつ、不図示の油拡散ポンプ
（バリアン製ＨＳ−３２）にて５×１０^-6Ｔｏｒｒ以下
まで真空引きした。なお、マイクロ波アプリケーターの
形状、プラズマ制御手段及び湾曲形状等の条件を表９に
示した。

【０１７９】十分に脱ガスが行われた時点で、ニッケル
製のガス導入管１１３より、ＳｉＨ₄３８０ｓｃｃｍ，
ＳｉＦ₄４ｓｃｃｍ，Ｈ₂３００ｓｃｃｍを導入し、前記
油拡散ポンプに取り付けられたスロットルバルブの開度
を調整して隔離容器４００内の圧力を５ｍＴｏｒｒに保
持した。圧力が安定したところで、不図示の２．４５Ｇ
Ｈｚ仕様のマイクロ波電源より、実効パワーで０．６ｋ
Ｗ×２のマイクロ波を対向して一対設けられたアプリケ
ーター１０７，１０８より成膜室内に放射させた。直ち
に、導入された原料ガスはプラズマ化し、プラズマ領域
を形成し、該プラズマ領域は支持・搬送用ローラー１０
２，１０３の間隙より隔離容器側に漏れ出ることはなか
った。また、マイクロ波の漏れも検出されなかった。

【０１８０】そこで、支持・搬送用ローラー１０２，１
０３及び支持・搬送用リング１０４，１０５（いずれも
駆動機構は不図示）を起動し、前記基板１０１の搬送ス
ピードが８０ｃｍ／ｍｉｎとなるように制御した。搬送
を開始してもプラズマは安定しており、バイアス電圧、
電流ともに変化はなかった。なお、ガスゲート４２１，
４２２はゲートガス導入管４１６，４１７よりゲートガ
スとしてＨ₂ガスを４００ｓｃｃｍ流し、排気孔４１
８，４１８より不図示の油拡散ポンプで排気し、ガスゲ
ート内圧は２ｍＴｏｒｒとなるように制御した。

【０１８１】搬送を開始してから３０分間、連続して堆
積膜の形成を行った。なお、長尺の基板を用いているた
め、本製造例の終了後、引き続き他の堆積膜の形成を実
施し、すべての堆積終了後、基板を冷却して取り出し、
本製造例において形成された帯状部材上の堆積膜膜厚分
布を幅方向及び長手方向について測定したところ５％以
内に納まっており、堆積速度は平均９５Å／ｓｅｃであ
った。また、その一部を切り出し、ＦＴ−ＩＲ（パーキ
ン・エルマー社製１７２０Ｘ）を用い反射法により赤外
吸収スペクトルを測定したところ、２０００ｃｍ^-1及び
６３０ｃｍ^-1に吸収が認められ、ａ−Ｓｉ：Ｈ：Ｆ膜に
特有の吸収パターンであった。更に、ＲＨＥＥＤ（ＪＥ
Ｍ−１００ＳＸ、日本電子製）により膜の結晶性を評価
したところ、ハローで、非晶質であることが判った。ま
た、金属中水素分析計（ＥＭＧＡ−１１００、堀場製作
所製）を用いて膜中水素量を定量したところ２０±２ａ
ｔｏｍｉｃ％であった。

【０１８２】更に、帯状部材上に堆積形成されたアモル
ファスシリコン膜を約５ｃｍ²の領域にわたって機械的
に剥離させてその体積を測定し、ひき続き、ＥＳＲ装置
（ＪＥＳ−ＲＥ２Ｘ、日本電子製）にてスピン密度を測
定したところ、３×１０¹⁵ｓｐｉｎｓ／ｃｍ³であり、
欠陥の少ない膜であることが判った。また、前記帯状部
材の他の部分より１ｃｍ×１ｃｍの試料片を任意に５ヶ
所切り出し、反応性スパッタリング装置（自社内製品）
にセットしてアモルファスシリコン膜の堆積された面上
に１５００ÅのＩＴＯ（Ｉｎ₂Ｏ₃＋ＳｎＯ₂）膜を堆積
した。そして、この試料片をＣＰＭ（Ｃｏｎｓｔａｎｔ
Ｐｈｏｔｏｃｕｒｒｅｎｔ Ｍｅｔｈｏｄ）装置（自
社内製装置）にセットし、ＩＴＯ膜側から光入射を行っ
てアーバック裾（Ｕｒｂａｃｈ Ｔａｉｌ）の傾きを測
定したところ、４６±１ｍｅＶで、欠陥の少ない膜であ
ることが判った。

【０１８３】

【製造例２】製造例１において実施した堆積膜形成工程
にひき続き、用いた原料ガスの導入を止め、隔離容器４
００の内圧を５×１０^-6Ｔｏｒｒ以下まで真空引きした
後、ガス導入管１１３より、ＳｉＨ₄２６０ｓｃｃｍ，
ＧｅＨ₄１４０ｓｃｃｍ，ＳｉＦ₄６ｓｃｃｍ，Ｈ₂６０
０ｓｃｃｍを導入し、内圧を７ｍＴｏｒｒに保持し、マ
イクロ波電力を０．９ｋＷ×２とし、搬送速度を５０ｃ
ｍ／ｍｉｎとした以外は同様の堆積膜形成条件でアモル
ファスシリコンゲルマニウム膜の連続堆積を行った。

【０１８４】本製造例及び他の製造例終了後、基板を冷
却して取り出し、本製造例において形成された堆積膜の
膜厚分布を幅方向及び長手方向について測定したとこ
ろ、５％以内に納まっており、堆積速度は平均１０１Å
／ｓｅｃであった。また、その一部を切り出し、ＦＴ−
ＩＲ（パーキン・エルマー社製１７２０Ｘ）を用い反射
法により赤外吸収スペクトルを測定したところ、２００
０ｃｍ^-1、１８８０ｃｍ^-1及び６３０ｃｍ^-1に吸収が認
められ、ａ−ＳｉＧｅ：Ｈ：Ｆ膜に特有の吸収パターン
であった。更に、ＲＨＥＥＤ（ＪＥＭ−１００ＳＸ、日
本電子製）により膜の結晶性を評価したところ、ハロー
で、非晶質であることが判った。また、金属中水素分析
計（ＥＭＧＡ−１１００、堀場製作所製）を用いて膜中
水素量を定量したところ１３±２ａｔｏｍｉｃ％であっ
た。更に、帯状部材上に堆積形成されたアモルファスシ
リコンゲルマニウム膜を約５ｃｍ²の領域にわたって機
械的に剥離させてその体積を測定し、ひき続き、ＥＳＲ
装置（ＪＥＳ−ＲＥ２Ｘ、日本電子製）にてスピン密度
を測定したところ５×１０¹⁵ｓｐｉｎｓ／ｃｍ³であ
り、欠陥の少ない膜であることが判った。

【０１８５】また、前記帯状部材の他の部分より１ｃｍ
×１ｃｍの試料片を任意に５ヶ所切り出し、反応性スパ
ッタリング装置（自社内製品）にセットしてアモルファ
スシリコンゲルマニウム膜の堆積された面上に１５００
ÅのＩＴＯ（Ｉｎ₂Ｏ₃＋ＳｎＯ₂）膜を堆積した。そし
て、この試料片をＣＰＭ（Ｃｏｎｓｔａｎｔ Ｐｈｏｔ
ｏｃｕｒｒｅｎｔ Ｍｅｔｈｏｄ）装置（自社内製装
置）にセットし、ＩＴＯ膜側から光入射を行ってアーバ
ック裾（Ｕｒｂａｃｈ Ｔａｉｌ）の傾きを測定したと
ころ５５±１ｍｅＶで、欠陥の少ない膜であることが判
った。

【０１８６】

【製造例３】製造例２において実施した堆積膜形成工程
にひき続き、用いた原料ガスの導入を止め、隔離容器４
００の内圧を５×１０^-6Ｔｏｒｒ以下まで真空引きした
後、ガス導入管１１３より、ＳｉＨ₄３００ｓｃｃｍ，
ＣＨ₄４０ｓｃｃｍ，ＳｉＦ₄７ｓｃｃｍ，Ｈ₂６００ｓ
ｃｃｍを導入し、内圧を２２ｍＴｏｒｒに保持し、マイ
クロ波電力を１．５ｋＷ×２とした以外は製造例１と同
様の堆積膜形成条件でアモルファスシリコンカーバイド
膜の連続堆積を行った。

【０１８７】本製造例及び他の製造例終了後、基板を冷
却して取り出し、本製造例において形成された堆積膜の
膜厚分布を幅方向及び長手方向について測定したとこ
ろ、５％以内に納まっており、堆積速度は平均８０Å／
ｓｅｃであった。

【０１８８】また、その一部を切り出し、ＦＴ−ＩＲ
（パーキン・エルマー社製１７２０Ｘ）を用い、反射法
により赤外吸収スペクトルを測定したところ、２０８０
ｃｍ^-1，１２５０ｃｍ^-1，９６０ｃｍ^-1，７７７ｃｍ^-1
及び６６０ｃｍ^-1に吸収が認められ、ａ−ＳｉＣ：Ｈ：
Ｆ膜に特有の吸収パターンであった。更に、ＲＨＥＥＤ
（ＪＥＭ−１００ＳＸ、日本電子製）により膜の結晶性
を評価したところ、ハローで、非晶質であることが判っ
た。また、金属中水素分析計（ＥＭＧＡ−１１００、堀
場製作所製）を用いて膜中水素量を定量したところ１５
±２ａｔｏｍｉｃ％であった。

【０１８９】更に、帯状部材上に堆積形成されたアモル
ファスシリコンカーバイド膜を約５ｃｍ²の領域にわた
って機械的に剥離させてその体積を測定し、ひき続き、
ＥＳＲ装置（ＪＥＳ−ＲＥ２Ｘ、日本電子製）にてスピ
ン密度を測定したところ７．８×１０¹⁵ｓｐｉｎｓ／ｃ
ｍ³であり、欠陥の少ない膜であることが判った。ま
た、前記帯状部材の他の部分より１ｃｍ×１ｃｍの試料
片を任意に５ヶ所切り出し、反応性スパッタリング装置
（自社内製品）にセットしてアモルファスシリコンカー
バイド膜の堆積された面上に１５００ÅのＩＴＯ（Ｉｎ
₂Ｏ₃＋ＳｎＯ₂）膜を堆積した。そして、この試料片を
ＣＰＭ（Ｃｏｎｓｔａｎｔ Ｐｈｏｔｏｃｕｒｒｅｎｔ
Ｍｅｔｈｏｄ）装置（自社内製装置）にセットし、Ｉ
ＴＯ膜側から光入射を行ってアーバック裾（Ｕｒｂａｃ
ｈ Ｔａｉｌ）の傾きを測定したところ５６±１ｍｅＶ
で、欠陥の少ない膜であることが判った。

【０１９０】

【製造例４】製造例３において実施した堆積膜形成工程
にひき続き、用いた原料ガスの導入を止め、隔離容器４
００の内圧を５×１０^-6Ｔｏｒｒ以下まで真空引きした
後、ガス導入管１１３より、ＳｉＨ₄１６０ｓｃｃｍ，
ＢＦ₃（１％Ｈ₂希釈）２０ｓｃｃｍ，ＳｉＦ₄１５ｓｃ
ｃｍ，Ｈ₂５００ｓｃｃｍを導入し、内圧を７ｍＴｏｒ
ｒに保持し、マイクロ波電力を１．０ｋＷ×２とした以
外は製造例１と同様の堆積膜形成条件でｐ型の微結晶シ
リコン膜の連続堆積を行った。

【０１９１】本製造例及び他の製造例終了後、基板を冷
却して取り出し、本製造例において形成された堆積膜の
膜厚分布を幅方向及び長手方向について測定したとこ
ろ、５％以内に納まっており、堆積速度は平均４０Å／
ｓｅｃであった。また、その一部を切り出し、ＦＴ−Ｉ
Ｒ（パーキン・エルマー社製１７２０Ｘ）を用い反射法
により赤外吸収スペクトルを測定したところ、２１００
ｃｍ^-1及び６３０ｃｍ^-1に吸収が認められ、μＣ−Ｓ
ｉ：Ｈ：Ｆ膜に特有の吸収パターンであった。更に、Ｒ
ＨＥＥＤ（ＪＥＭ−１００ＳＸ、日本電子製）により膜
の結晶性を評価したところ、リング状で、無配向の多結
晶質であることが判った。また、金属中水素分析計（Ｅ
ＭＧＡ−１１００、堀場製作所製）を用いて膜中水素量
を定量したところ４．２±１ａｔｏｍｉｃ％であった。
更に、帯状部材上に堆積形成された膜について、５ｍｍ
×５ｍｍの試料片を任意に５ヶ所切り出し、その表面状
態を超高分解能、低加速ＦＥ−ＳＥＭ（日立製作所Ｓ−
９００型）にて観察したところ、膜表面は平滑であり、
異常突起の発生はほとんど認められなかった。

【０１９２】

【製造例５】製造例４において実施した堆積膜形成工程
にひき続き、用いた原料ガスの導入を止め、隔離容器４
００の内圧を５×１０^-6Ｔｏｒｒ以下まで真空引きした
後、ガス導入管１１３より、ＳｉＨ₄２５０ｓｃｃｍ，
ＰＨ₃（１％Ｈ ₂希釈）２０ｓｃｃｍ，ＳｉＦ₄３ｓｃｃ
ｍ，Ｈ₂１２０ｓｃｃｍを導入し、内圧を６．５ｍＴｏ
ｒｒに保持し、マイクロ波電力を０．７ｋＷ×２とした
以外は製造例１と同様の堆積膜形成条件でｎ型のアモル
ファスシリコン膜の連続堆積を行った。

【０１９３】本製造例及び他の製造例終了後、基板を冷
却して取り出し、本製造例において形成された堆積膜の
膜厚分布を幅方向及び長手方向について測定したとこ
ろ、５％以内に納まっており、堆積速度は平均５８Å／
ｓｅｃであった。また、その一部を切り出し、ＦＴ−Ｉ
Ｒ（パーキン・エルマー社製１７２０Ｘ）を用い反射法
により赤外吸収スペクトルを測定したところ、２０００
ｃｍ^-1及び６３０ｃｍ^-1に吸収が認められ、ａ−Ｓｉ：
Ｈ：Ｆ膜に特有の吸収パターンであった。更に、ＲＨＥ
ＥＤ（ＪＥＭ−１００ＳＸ、日本電子製）により膜の結
晶性を評価したところ、ハローで、非晶質であることが
判った。また、金属中水素分析計（ＥＭＧＡ−１１０
０、堀場製作所製）を用いて膜中水素量を定量したとこ
ろ２０±２ａｔｏｍｉｃ％であった。

【０１９４】更に、帯状部材上に堆積形成された膜につ
いて、５ｍｍ×５ｍｍの試料片を任意に５ヶ所切り出
し、その表面状態を超高分解能、低加速ＦＥ−ＳＥＭ
（日立製作所Ｓ−９００型）にて観察したところ、膜表
面は平滑であり、異常突起の発生はほとんど認められな
かった。製造例５までの成膜工程の終了後、プラズマ制
御手段を取り外し、マイクロ波アプリケーターの成膜室
側のマイクロ波透過性部材（アルミナセラミックス）の
表面を観察したところ、ほとんど堆積膜の付着は認めら
れなかった。また、すべての成膜工程を通してプラズマ
は安定して生起、維持されていた。

【０１９５】

【製造例６】製造例１において、ＳＵＳ４３０ＢＡ製帯
状基板のかわりに、堆積膜の形成される側の面にＡｌ膜
を２μｍ蒸着した（うち、その一部には巾７０μｍ、長
さ１０ｍｍのくし型ギャップを幅及び長手方向に２０ｃ
ｍごとに形成した。）ＰＥＴ（ポリエチレンテレフタレ
ート）製帯状基板（幅４５ｃｍ×長さ１００ｍ×厚さ
０．９ｍｍ）を用い、基板表面温度を２００℃とした以
外は、全く同様の操作にてアモルファスシリコン膜の連
続堆積を行った。

【０１９６】基板を冷却後取り出し、まず、膜厚分布を
幅方向及び長手方向について測定したところ５％以内に
納まっており、堆積速度は平均９５Å／ｓｅｃであっ
た。また、その一部を切り出し、ＦＴ−ＩＲ（パーキン
・エルマー社製１７２０Ｘ）を用い、リファレンス透過
法により赤外吸収スペクトルを測定したところ、２００
０ｃｍ^-1及び６３０ｃｍ^-1に吸収が認められ、ａ−Ｓ
ｉ：Ｈ：Ｆ膜に特有の吸収パターンであった。また、２
０００ｃｍ^-1付近のＳｉ−Ｈに帰属される吸収から膜中
水素量を定量したところ、２３±２ａｔｏｍｉｃ％であ
った。更に、ＲＨＥＥＤ（ＪＥＭ−１００ＳＸ、日本電
子製）により、膜の結晶性を評価したところ、ハロー
で、非晶質であることが判った。

【０１９７】また、あらかじめ形成してあるギャップ電
極のうち２０箇所をランダムに切り出し、それぞれにつ
いてＡＭ−１光（１００ｍＷ／ｃｍ²）照射下での光電
流値、及び暗中での暗電流値をＨＰ４１４０Ｂを用いて
測定し、明導電率σｐ（Ｓ／ｃｍ）、及び暗導電率σｄ
（Ｓ／ｃｍ）を求めたところ、それぞれ（３．６±０．
５）×１０^-5Ｓ／ｃｍ及び（１．１±０．５）×１０
^-11Ｓ／ｃｍの範囲内に納まっていた。また、この試料
片をＣＰＭ（Ｃｏｎｓｔａｎｔ Ｐｈｏｔｏｃｕｒｒｅ
ｎｔ Ｍｅｔｈｏｄ）装置（自社内製装置）にセット
し、ＩＴＯ膜から光入射を行ってアーバック裾（Ｕｒｂ
ａｃｈ Ｔａｉｌ）の傾きを測定したところ４８±１ｍ
ｅＶで、欠陥の少ない膜であることが判った。

【０１９８】

【製造例７】本製造例においては、図１１の断面模式図
に示す層構成のｐｉｎ型光起電力素子を装置例８で示し
た図７の連続堆積膜形成装置を用いて作製した。該光起
電力素子は、基板９０１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９０
５、透明電極９０６及び集電電極９０７をこの順に堆積
形成した光起電力素子９００である。なお、本光起電力
素子では透明電極９０６の側より光の入射が行われるこ
とを前提としている。まず、製造例１で用いたのと同様
のＳＵＳ４３０ＢＡ製帯状基板を連続スパッタ装置にセ
ットし、Ａｇ（９９．９９％）電極をターゲットとして
用いて４０００ÅのＡｇ薄膜を、また連続してＺｎＯ
（９９．９９％）電極をターゲットとして用いて０．９
μｍのＺｎＯ薄膜をスパッタ蒸着し、下部電極９０２を
形成した。

【０１９９】ひき続き、該下部電極９０２の形成された
帯状基板を装置例８（図６）で示した連続堆積膜形成装
置にセットした。この時の隔離容器４００内における基
板の湾曲形状等の条件を表１０に示す。また、隔離容器
４００−ａ，４００−ｂにおいては、表１１に示す堆積
膜形成条件でｎ型ａ−Ｓｉ：Ｈ：Ｆ膜及びｐ⁺型μｃ−
Ｓｉ：Ｈ：Ｆ膜の形成を行った。まず、各々の成膜室内
でマイクロ波プラズマを生起させ、放電等が安定したと
ころで帯状部材１０１を搬送スピード８０ｃｍ／ｍｉｎ
で図中左側から右側方向へ搬送させ、連続して、ｎ，
ｉ，ｐ型半導体層を積層形成した。

【０２００】帯状部材１０１の全長に亘って半導体層を
積層形成した後、冷却後取り出し、更に、連続モジュー
ル化装置にて３５ｃｍ×７０ｃｍの太陽電池モジュール
を連続作製した。作製した太陽電池モジュールについ
て、ＡＭ１．５（１００ｍＷ／ｃｍ²）光照射下にて特
性評価を行ったところ、光電変換効率で８．４％以上が
得られ、更にモジュール間の特性のバラツキは５％以内
に納まっていた。また、ＡＭ１．５（１００ｍＷ／ｃｍ
²）光の５００時間連続照射後の光電変換効率の初期値
に対する変化率を測定したところ９．５％以内に納まっ
た。更に、ショート等による欠陥発生率をプラズマ制御
手段を用いずに形成した太陽電池モジュールの場合と比
較したところ、５０％以上向上していた。これらのモジ
ュールを接続して３ｋＷの電力供給システムを作製する
ことができた。

【０２０１】

【製造例８】本製造例では、製造例７で作製したｐｉｎ
型光起電力素子において、ｉ型半導体層としてのａ−Ｓ
ｉ：Ｈ：Ｆ膜のかわりにａ−ＳｉＧｅ：Ｈ：Ｆ膜を用い
た例を示す。ａ−ＳｉＧｅ：Ｈ：Ｆ膜の形成は、搬送速
度を１２５ｃｍ／ｍｉｎ、帯状部材の表面温度を３８０
℃とした以外は製造例２で行ったのと同様の操作及び方
法で行い、他の半導体層形成及びモジュール化工程は製
造例７と同様の操作及び方法で行い、太陽電池モジュー
ルを作製した。作製した太陽電池モジュールについて、
ＡＭ１．５（１００ｍＷ／ｃｍ²）光照射下にて特性評
価を行ったところ、光電変換効率で７．５％以上が得ら
れ、更にモジュール間の特性のバラツキは５％以内に納
まっていた。

【０２０２】また、ＡＭ１．５（１００ｍＷ／ｃｍ²）
光の５００時間連続照射後の光電変換効率の初期値に対
する変化率を測定したところ９．５％以内に納まった。
更に、ショート等による欠陥発生率をプラズマ制御手段
を用いずに形成した太陽電池モジュールの場合と比較し
たところ、５０％以上向上していた。これらのモジュー
ルを接続して３ｋＷの電力供給システムを作製すること
ができた。

【０２０３】

【製造例９】本製造例では、製造例７で作製したｐｉｎ
型光起電力素子において、ｉ型半導体層としてのａ−Ｓ
ｉ：Ｈ：Ｆ膜のかわりにａ−ＳｉＣ：Ｈ：Ｆ膜を用いた
例を示す。ａ−ＳｉＣ：Ｈ：Ｆ膜の形成は、搬送速度を
７０ｃｍ／ｍｉｎ、帯状部材の表面温度を３３０℃、と
した以外は製造例３で行ったのと同様の操作及び方法で
行い、他の半導体層形成及びモジュール化工程は製造例
７と同様の操作及び方法で行い、太陽電池モジュールを
作製した。作製した太陽電池モジュールについて、ＡＭ
１．５（１００ｍＷ／ｃｍ²）光照射下にて特性評価を
行ったところ、光電変換効率で６．５％以上が得られ、
更にモジュール間の特性のバラツキは５％以内に納まっ
ていた。

【０２０４】また、ＡＭ１．５（１００ｍＷ／ｃｍ²）
光の５００時間連続照射後の光電変換効率の初期値に対
する変化率を測定したところ９．５％以内に納まった。
更に、ショート等による欠陥発生率をプラズマ制御手段
を用いずに形成した太陽電池モジュールの場合と比較し
たところ、５０％以上向上していた。これらのモジュー
ルを接続して３ｋＷの電力供給システムを作製すること
ができた。

【０２０５】

【製造例１０】本製造例では、図１３に示す層構成の光
起電力素子を作製した。作製にあたっては、図７に示す
装置において隔離容器４００−ａ，４００，４００−ｂ
と同様の構成の隔離容器４００−ａ′，４００′，４０
０−ｂ′をこの順でガスゲートを介して更に接続させた
装置（不図示）を用いた。なお、帯状部材としては製造
例１で用いたのと同様の材質及び処理を行ったものを用
い、下部素子は製造例８で、上部素子は製造例７で作製
したのと同様の層構成とし、各半導体層の堆積膜作製条
件は表１２及び表１３に示した。モジュール化工程は製
造例７と同様の操作及び方法で行い、太陽電池モジュー
ルを作製した。

【０２０６】作製した太陽電池モジュールについて、Ａ
Ｍ１．５（１００ｍＷ／ｃｍ²）光照射下にて特性評価
を行ったところ、光電変換効率で１０．５％以上が得ら
れ、更にモジュール間の特性のバラツキは５％以内に納
まっていた。また、ＡＭ１．５（１００ｍＷ／ｃｍ²）
光の５００時間連続照射後の光電変換効率の初期値に対
する変化率を測定したところ９％以内に納まった。更
に、ショート等による欠陥発生率をプラズマ制御手段を
用いずに形成した太陽電池モジュールの場合と比較した
ところ、５０％以上向上していた。これらのモジュール
を接続して３ｋＷの電力供給システムを作製することが
できた。

【０２０７】

【製造例１１】本製造例では、図１３に示す層構成の光
起電力素子を作製した。作製にあたっては、図７に示す
装置において隔離容器４００−ａ，４００，４００−ｂ
と同様の構成の隔離容器４００−ａ′，４００′，４０
０−ｂ′をこの順でガスゲートを介して更に接続させた
装置（不図示）を用いた。なお、帯状部材としては製造
例１で用いたのと同様の材質及び処理を行ったものを用
い、下部素子は製造例７で、上部素子は製造例９で作製
したのと同様の層構成とし、各半導体層の堆積膜作製条
件は表１４及び表１５に示した。モジュール化工程は製
造例７と同様の操作及び方法で行い、太陽電池モジュー
ルを作製した。

【０２０８】作製した太陽電池モジュールについて、Ａ
Ｍ１．５（１００ｍＷ／ｃｍ²）光照射下にて特性評価
を行ったところ、光電変換効率で１０．２％以上が得ら
れ、更にモジュール間の特性のバラツキは５％以内に納
まっていた。また、ＡＭ１．５（１００ｍＷ／ｃｍ²）
光の５００時間連続照射後の光電変換効率の初期値に対
する変化率を測定したところ９％以内に納まった。更
に、ショート等による欠陥発生率をプラズマ制御手段を
用いずに形成した太陽電池モジュールの場合と比較した
ところ、５０％以上向上していた。これらのモジュール
を接続して３ｋＷの電力供給システムを作製することが
できた。

【０２０９】

【製造例１２】本製造例では、図１４に示す層構成の光
起電力素子を作製した。作製にあたっては、図７に示す
装置において隔離容器４００−ａ，４００，４００−ｂ
と同様の構成の隔離容器４００−ａ′，４００′，４０
０−ｂ′，４００−ａ″，４００″，４００−ｂ″をこ
の順でガスゲートを介して更に接続させた装置（不図
示）を用いた。なお、帯状部材としては製造例１で用い
たのと同様の材質及び処理を行ったものを用い、下部素
子は製造例８で、中間素子は製造例７、上部素子は製造
例９で作製したのと同様の層構成とし、各半導体層の堆
積膜作製条件は表１６乃至表１８に示した。モジュール
化工程は製造例７と同様の操作及び方法で行い、太陽電
池モジュールを作製した。作製した太陽電池モジュール
について、ＡＭ１．５（１００ｍＷ／ｃｍ²）光照射下
にて特性評価を行ったところ、光電変換効率で１１．５
％以上が得られ、更にモジュール間の特性のバラツキは
５％以内に納まっていた。

【０２１０】また、ＡＭ１．５（１００ｍＷ／ｃｍ²）
光の５００時間連続照射後の光電変換効率の初期値に対
する変化率を測定したところ８．５％以内に納まった。
更に、ショート等による欠陥発生率をプラズマ制御手段
を用いずに形成した太陽電池モジュールの場合と比較し
たところ、５０％以上向上していた。これらのモジュー
ルを接続して３ｋＷの電力供給システムを作製すること
ができた。

【０２１１】

【製造例１３】本製造例では、図１４に示す層構成の光
起電力素子を作製した。作製にあたっては、図８に示す
装置において隔離容器６０１，４００，６０２と同様の
構成の成膜用の真空容器及び隔離容器６０１′，４０
０′，６０２′，６０１″，４００″，６０２″をこの
順でガスゲートを介して更に接続させた装置（不図示）
を用いた。なお、ガスゲート内の基板面とガスゲート内
面とのギャップは１ｍｍとなるような構造とした。な
お、帯状部材としては製造例１で用いたのと同様の材質
及び処理を行ったものを用い、下部素子は製造例８で、
中間素子は製造例７、上部素子は製造例９で作製したの
と同様の層構成とし、各半導体層の堆積膜作製条件は表
１９乃至表２１に示した。モジュール化工程は製造例７
と同様の操作及び方法で行い、太陽電池モジュールを作
製した。

【０２１２】作製した太陽電池モジュールについて、Ａ
Ｍ１．５（１００ｍＷ／ｃｍ²）光照射下にて特性評価
を行ったところ、光電変換効率で１１．５％以上が得ら
れ、更にモジュール間の特性のバラツキは５％以内に納
まっていた。また、ＡＭ１．５（１００ｍＷ／ｃｍ²）
光の５００時間連続照射後の光電変換効率の初期値に対
する変化率を測定したところ８．５％以内に納まった。
更に、ショート等による欠陥発生率をバイアス電圧を印
加させずに形成した太陽電池モジュールの場合と比較し
たところ、５０％以上向上していた。これらのモジュー
ルを接続して３ｋＷの電力供給システムを作製すること
ができた。

【０２１３】

【表１】

【０２１４】

【表２】

【０２１５】

【表３】

【０２１６】

【表４】

【０２１７】

【表５】

【０２１８】

【表６】

【０２１９】

【表７】

【０２２０】

【表８】

【０２２１】

【表９】

【０２２２】

【表１０】

【０２２３】

【表１１】

【０２２４】

【表１２】

【０２２５】

【表１３】

【０２２６】

【表１４】

【０２２７】

【表１５】

【０２２８】

【表１６】

【０２２９】

【表１７】

【０２３０】

【表１８】

【０２３１】

【表１９】

【０２３２】

【表２０】

【０２３３】

【表２１】

【０２３４】

【発明の効果の概要】本発明の方法によれば、成膜空間
の側壁を構成する帯状部材を連続的に移動せしめると共
に、前記成膜空間の側壁を構成する帯状部材の幅方向、
且つマイクロ波の進行方向に対して平行な方向にマイク
ロ波エネルギーを放射せしめるマイクロ波アプリケータ
ー手段を具備させ、前記成膜空間内にマイクロ波プラズ
マを閉じ込めることによって、大面積の機能性堆積膜を
連続して、均一性良く形成することができる。また、本
発明の方法によれば、プラズマの生起する位置を適宜制
御することによって、所望の特性を有し、欠陥の少ない
高品質の機能性堆積膜を長時間連続して効率良く高い歩
留りで形成することができる。

【０２３５】本発明の方法及び装置により、マイクロ波
プラズマを前記成膜空間内に閉じ込めることにより、マ
イクロ波プラズマの安定性、再現性が向上すると共に堆
積膜形成用原料ガスの利用効率を飛躍的に高めることが
できる。更に、前記帯状部材を連続して搬送させること
によって、湾曲の形状、長さ、及び搬送スピードを種々
変化させることによって任意の膜厚の堆積膜を大面積に
亘り均一性良く、連続して堆積形成できる。本発明の方
法及び装置によれば、比較的幅広で、且つ長尺の帯状部
材の表面上に連続して均一性良く機能性堆積膜を形成で
きる。従って、特に大面積太陽電池の量産機として好適
に用いることができる。また、放電を止めることなく、
連続して堆積膜が形成できるため、積層型デバイス等を
作製するときには良好な界面特性が得られる。また、低
圧下での堆積膜形成が可能となり、ポリシラン粉の発生
を抑えられ、また、活性種のポリマリゼーション等も抑
えられるので欠陥の減少及び、膜特性の向上、膜特性の
安定性の向上等が図れる。

【０２３６】従って、稼動率、歩留りの向上が図れ、安
価で高効率の太陽電池を量産化することが可能となる。
更に、本発明の方法及び装置によって作製された太陽電
池は光電変換効率が高く、且つ、長期に亘って特性劣化
の少ないものとなる。

【図面の簡単な説明】

【図１】図１は、本発明のマイクロ波プラズマＣＶＤ装
置の模式的概略図である。

【図２】図２は、本発明におけるマイクロ波アプリケー
ター手段の概略図である。

【図３】図３は、本発明におけるプラズマ制御手段とマ
イクロ波アプリケーター手段との配置関係を示す模式的
説明図である。

【図４】図４は、本発明におけるプラズマ制御手段の一
例を示す模式的説明図である。

【図５】図５は、本発明におけるプラズマ制御手段の他
の例を示す模式的説明図である。

【図６】図６は、本発明の連続式マイクロ波プラズマＣ
ＶＤ装置の一例の全体概略図である。

【図７】図７は、本発明の連続式マイクロ波プラズマＣ
ＶＤ装置の他の例の全体概略図である。

【図８】図８は、本発明の連続式マイクロ波プラズマＣ
ＶＤ装置の更なる例の全体概略図である。

【図９】図９は、本発明における方形導波管の取り付け
角度を説明するための断面模式図である。

【図１０】図１０は、本発明により作製できるショット
キー接合型ダイオードの断面模式図である。

【図１１】図１１は、本発明により作製できるシングル
セルタイプのｐｉｎ型光起電力素子の断面模式図であ
る。

【図１２】図１２は、本発明により作製できるシングル
セルタイプのｐｉｎ型光起電力素子の断面模式図であ
る。

【図１３】図１３は、本発明により作製できるダブルセ
ルタイプのｐｉｎ型光起電力素子の断面模式図である。

【図１４】図１４は、本発明により作製できるトリプル
セルタイプのｐｉｎ型光起電力素子の断面模式図であ
る。

【図１５】図１５は、実験例７において得られた結果か
らする放電維持最小マイクロ波電力と成膜室内の圧力と
の関係を示すグラフである。

【図１６】図１６は、実験例８において得られた結果を
グラフ化して示したものである。

【符号の説明】

１０１，１１０１ 帯状部材 １０２，１０３，１１０２ 搬送用ローラー １０４，１０５ 搬送用リング １０６ａ〜ｅ 温度制御機構 １０７，１０８ マイクロ波アプリケーター １０９，１１０ マイクロ波透過性部材 １１１，１１２ 方形導波管 １１３，１１０３ ガス導入管を兼ねるバイアス印加管 １１４ 排気管 １１５ａ，ｂ 隔離通路 １１６ 成膜室 １１７，１１０９ 絶縁性継手 １１８，１１１０ ガス供給管 １１９，１１０７，１１０８ バイアス印加用電源 １２０ 導線 ２００ マイクロ波アプリケーター ２０１，２０２ マイクロ波透過性部材 ２０３ａ，ｂ マイクロ波整合用円板 ２０４ 内筒 ２０５ 外筒 ２０６ 固定用リング ２０７ チョークフランジ ２０８ 方形導波管 ２０９ 冷却媒体 ２１０ Ｏリング ２１１ 溝 ２１２ メタルシール ２１３，２１４ 冷却空気導入・排出孔 ３０１ プラズマ制御手段 ３０２ 側壁 ３０３ 仕切り板 ３０４ 導波路 ３０５ 補助原料ガス供給パイプ ３０６ マイクロ波アプリケーター ３０７ 外筒 ３０８ マイクロ波透過性部材 ４０１，４０２，６０１，６０２ 真空容器 ４０３ 送り出し用ボビン ４０４ 巻き取り用ボビン ４０５，４０６ 搬送用ローラー ４０７，４０８，４０９ スロットルバルブ ４１０，４１１，４１８，４１９，４２０ 排気孔 ４１２，４１３ 温度調整機構 ４１４，４１５ 圧力計 ４１６，４１７，５０５，５０６，５０７，５０８ ゲ
ートガス導入管 ４２１，４２２，５０１，５０２，５０３，５０４ ガ
スゲート ５０９，５１０，５１１，５１２ ゲートガス排気管 ４１３ ガス導入管 ６０３，６０４ カソード電極 ６０５，６０６ ガス導入管 ６０７，６０８ ハロゲンランプ ６０９，６１０ アノード電極 ６１１，６１２ 排気管 ８０１，９０１ 支持体 ８０２，９０２ 下部電極 ８０３，９０３，９０８，９１４，９１７ ｎ型半導体
層 ８０４，９０４，９０９，９１５，９１８ ｉ型半導体
層 ８０５ 金属層 ８０６，８０７ 電流取り出し用端子 ９００，９００′，９１１，９１２，９２０，９２１，
９２３ ｐｉｎ接合型光 起電力素子 ９０５，９１０，９１６，９１９ ｐ型半導体層 ９０６ 上部電極 ９０７ 集電電極 ９１３ ダブル型光起電力素子 ９２４ トリプル型光起電力素子

Claims (27)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 長手方向に帯状部材を連続的に移動せし
   めながら、その中途で前記移動する帯状部材を側壁とす
   る柱状の成膜空間を形成し、 該成膜空間内にガス供給手段を介して堆積膜形成用原料
   ガスを導入し、同時に、マイクロ波エネルギーをマイク
   ロ波の進行方向に対して平行な方向に放射させるように
   したマイクロ波アプリケーター手段より、該マイクロ波
   アプリケーター手段に近接して設けた、前記マイクロ波
   アプリケーター手段より放射されたマイクロ波の電界方
   向と全面的に直交することはなく、前記マイクロ波の進
   行方向に延在する複数の仕切り板で構成されるプラズマ
   制御手段を介して前記マイクロ波エネルギーを放射させ
   て、マイクロ波プラズマを前記成膜空間内で生起せし
   め、前記マイクロ波プラズマに曝される前記側壁を構成
   し連続的に移動する前記帯状部材の表面上に堆積膜を形
   成せしめることを特徴とするマイクロ波プラズマＣＶＤ
   法により大面積の機能性堆積膜を連続的に形成する方
   法。
2. 【請求項２】 前記移動する帯状部材の中途において、
   湾曲開始端形成手段と湾曲終了端形成手段とを用いて、
   前記湾曲開始端形成手段と前記湾曲終了端形成手段との
   間に前記帯状部材の長手方向に間隙を残して該帯状部材
   を湾曲させて前記成膜空間の側壁を形成する請求項１に
   記載の大面積の機能性堆積膜を連続的に形成する方法。
3. 【請求項３】 前記帯状部材を側壁として形成される柱
   状の成膜空間の両端面のうち、片側又は両側に配設され
   る、少なくとも１つ以上の前記マイクロ波アプリケータ
   ー手段及び該マイクロ波アプリケーター手段に近接して
   設けたプラズマ制御手段を介して、前記マイクロ波エネ
   ルギーを前記成膜空間内に放射させる請求項１に記載の
   大面積の機能性堆積膜を連続的に形成する方法。
4. 【請求項４】 前記マイクロ波アプリケーター手段及び
   前記プラズマ制御手段を前記端面に垂直方向に配設し、
   前記マイクロ波エネルギーを前記側壁と平行な方向に放
   射させる請求項３に記載の大面積の機能性堆積膜を連続
   的に形成する方法。
5. 【請求項５】 前記マイクロ波エネルギーを前記マイク
   ロ波アプリケーター手段の先端部分に設けられたマイク
   ロ波透過性部材及び該マイクロ波透過性部材に近接して
   設けたプラズマ制御手段を介して放射させるようにする
   請求項１に記載の大面積の機能性堆積膜を連続的に形成
   する方法。
6. 【請求項６】 前記マイクロ波透過性部材にて、前記マ
   イクロ波アプリケーター手段と、前記成膜空間との気密
   を保持させるようにする請求項５に記載の大面積の機能
   性堆積膜を連続的に形成する方法。
7. 【請求項７】 前記プラズマ制御手段は３０ｍＴｏｒｒ
   以下の圧力にて使用される請求項５に記載の大面積の機
   能性堆積膜を連続的に形成する方法。
8. 【請求項８】 前記プラズマ制御手段により、マイクロ
   波プラズマを前記マイクロ波透過性部材の近傍には生起
   させず、前記成膜空間内にのみ生起せしめるようにする
   請求項５に記載の大面積の機能性堆積膜を連続的に形成
   する方法。
9. 【請求項９】 前記マイクロ波透過性部材と前記プラズ
   マ制御手段との近傍より補助原料ガスを導入するように
   する請求項５に記載の大面積の機能性堆積膜を連続的に
   形成する方法。
10. 【請求項１０】 前記補助原料ガスとしては、それ自身
    では堆積膜を形成することのないガスを用いるようにす
    る請求項９に記載の大面積の機能性堆積膜を連続的に形
    成する方法。
11. 【請求項１１】 前記マイクロ波アプリケーター手段
    を、前記両端面において互いに対向して配設させる場合
    には、一方のマイクロ波アプリケーター手段より放射さ
    れるマイクロ波エネルギーが他方のマイクロ波アプリケ
    ーター手段にて受信されないように配置する請求項５に
    記載の大面積の機能性堆積膜を連続的に形成する方法。
12. 【請求項１２】 前記柱状の成膜空間内に放射されたマ
    イクロ波エネルギーが、前記成膜空間外へ漏洩しないよ
    うにする請求項１に記載の大面積の機能性堆積膜を連続
    的に形成する方法。
13. 【請求項１３】 前記成膜空間内に導入された堆積膜形
    成用原料ガスを、前記湾曲開始端形成手段と前記湾曲終
    了端形成手段との間で前記帯状部材の長手方向に残され
    た間隙より排気するようにする請求項１に記載の大面積
    の機能性堆積膜を連続的に形成する方法。
14. 【請求項１４】 連続して移動する帯状部材上にマイク
    ロ波プラズマＣＶＤ法により機能性堆積膜を連続的に形
    成する装置であって、前記帯状部材をその長手方向に連
    続的に移動させながら、その中途で湾曲させるための湾
    曲部形成手段を介して、前記帯状部材を側壁にして形成
    され、その内部を実質的に真空に保持し得る柱状の成膜
    室を有し、前記成膜室内にマイクロ波プラズマを生起さ
    せるための、マイクロ波エネルギーをマイクロ波の進行
    方向に対して平行な方向に放射させるようにしたマイク
    ロ波アプリケーター手段と、該マイクロ波アプリケータ
    ー手段に近接して設けた、前記マイクロ波アプリケータ
    ー手段より放射されたマイクロ波の電界方向と全面的に
    直交することはなく、前記マイクロ波の進行方向に延在
    する複数の仕切り板で構成されるプラズマ制御手段と、
    前記成膜室内を排気する排気手段と、前記成膜室内に堆
    積膜形成用原料ガスを導入するためのガス供給手段と、
    前記帯状部材を加熱及び／又は冷却するための温度制御
    手段とを備えていて、前記帯状部材の前記マイクロ波プ
    ラズマに曝される側の表面上に、連続して堆積膜を形成
    するようにしたことを特徴とする大面積の機能性堆積膜
    を連続的に形成する装置。
15. 【請求項１５】 前記湾曲部形成手段を、少なくとも一
    組以上の、湾曲開始端形成手段と湾曲終了端形成手段と
    で構成し、前記湾曲開始端形成手段と前記湾曲終了端形
    成手段とを、前記帯状部材の長手方向に間隙を残して配
    設する請求項１４に記載の大面積の機能性堆積膜を連続
    的に形成する装置。
16. 【請求項１６】 前記湾曲部形成手段が、少なくとも一
    対の支持・搬送用ローラーと支持・搬送用リングとで構
    成され、前記一対の支持・搬送用ローラーは前記帯状部
    材の長手方向に間隙を残して平行に配設されている請求
    項１５に記載の大面積の機能性堆積膜を連続的に形成す
    る装置。
17. 【請求項１７】 前記帯状部材を側壁として形成される
    柱状の成膜室の両端面のうち片側又は両側に、少なくと
    も１つ以上の前記マイクロ波アプリケーター手段及び該
    マイクロ波アプリケーター手段に近接して設けたプラズ
    マ制御手段を配設する請求項１４に記載の機能性堆積膜
    を連続的に形成する装置。
18. 【請求項１８】 前記マイクロ波アプリケーター手段及
    び前記プラズマ制御手段を前記端面に垂直方向に配設す
    る請求項１７に記載の大面積の機能性堆積膜を連続的に
    形成する装置。
19. 【請求項１９】 前記マイクロ波アプリケーター手段の
    先端部分には、前記成膜室と前記マイクロ波アプリケー
    ター手段との気密分離を行い、且つ、前記マイクロ波ア
    プリケーターから放射されるマイクロ波エネルギーを前
    記成膜室内へ透過せしめるマイクロ波透過性部材が配設
    される請求項１４に記載の大面積の機能性堆積膜を連続
    的に形成する装置。
20. 【請求項２０】 前記マイクロ波アプリケーター手段に
    は方形及び／又は楕円導波管を介してマイクロ波エネル
    ギーが伝送される請求項１７に記載の大面積の機能性堆
    積膜を連続的に形成する装置。
21. 【請求項２１】 前記マイクロ波アプリケーター手段を
    前記成膜室の両端面において互いに対向して配設させる
    場合には、前記マイクロ波アプリケーター手段に接続さ
    れる前記方形及び／又は楕円導波管の長辺を含む面同
    志、長軸を含む面同志、又は長辺を含む面と長軸を含む
    面同志が互いに平行とならないよう配設する請求項２０
    に記載の大面積の機能性堆積膜を連続的に形成する装
    置。
22. 【請求項２２】 前記方形及び／又は楕円導波管の長辺
    を含む面及び／又は長軸を含む面と、前記一対の支持・
    搬送用ローラーの中心軸を含む面とのなす角度が垂直と
    ならないよう配設する請求項２１に記載の大面積の機能
    性堆積膜を連続的に形成する装置。
23. 【請求項２３】 前記プラズマ制御手段は導波管構造を
    成している請求項１４に記載の大面積の機能性堆積膜を
    連続的に形成する装置。
24. 【請求項２４】 前記導波管構造は、その内部における
    マイクロ波の進行方向に平行に設けられた複数の仕切り
    板によって分割されている請求項２３に記載の大面積の
    機能性堆積膜を連続的に形成する装置。
25. 【請求項２５】 前記複数の仕切り板の互いの距離は等
    しいか、又は互いの距離の差が２倍以内である請求項２
    ４に記載の大面積の機能性堆積膜を連続的に形成する装
    置。
26. 【請求項２６】 前記複数の仕切り板の互いの距離に対
    する、そのマイクロ波の進行方向の長さの比が５乃至３
    ０である請求項２４に記載の大面積の機能性堆積膜を連
    続的に形成する装置。
27. 【請求項２７】 前記マイクロ波アプリケーター手段と
    前記プラズマ制御手段とに近接して、補助原料ガス供給
    手段を設けた請求項１４に記載の大面積の機能性堆積膜
    を連続的に形成する装置。