JPH03264676A

JPH03264676A - 連続堆積膜形成装置

Info

Publication number: JPH03264676A
Application number: JP5990090A
Authority: JP
Inventors: Masahiro Kanai; 正博金井
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 1990-03-13
Filing date: 1990-03-13
Publication date: 1991-11-25

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】［産業上の利用分野］本発明は、機能性膜、殊に半導体デバイス、光起電力素
子、薄膜導体素子、画像入力用のラインセンサー、撮像
デバイス、電子写真感光体デバイスなどの用途に有用な
半導体堆積膜を連続形成するのに好適な連続堆積膜形成
装置に関する。

［従来の技術］従来、機能性膜、殊に半導体薄膜は所望される電気的、
物理的特性や用途の諸点に鑑みて相応の成膜方法が採用
されている。

例えば、プラズマＣＶＤ法、反応性スパッタリング法、
イオンブレーティング法、光ＣＶＤ法、熱ＣＶＤ法、Ｍ
ＯＣＶＤ法、ＭＢＥ法などが試みられており、これらの
うちいくつがの方法が半導体デバイスを形成する上で至
適なものとして採用され商用化されている。

中でも、プラズマＣＶＤ法による生産装置が最も一般的
に採用されており、たとえば、大面積のアモルファスシ
リコン太陽電池の生産に於いては多室分離形成方式また
はロール・ツー・ロール方式のいずれかによる生産が主
に行われている。しかしながら、生産された太陽電池の
光電変換効率は、実験室で試作された小面積のアモルフ
ァスシリコン太陽電池のそれに比較してかなり低下する
。その理由として、多室分離形成方式に於いては、高周
波放電用電極の大面積化に伴い堆積膜形成時のプラズマ
の安定性、均一性が維持できなくなること及び、堆積膜
形成用の成膜室が大型化される為、成膜室壁等からの不
純物除去が困難となり、堆積膜中に取り込まれる不純物
量が増加すること等が挙げられる。一方、ロール・ツー
・ロール方式による太陽電池では、多室分離形成方式に
よるものと比較して、光電変換効率の低下率はかなり改
善されているが、基体が摺動する為プラズマの安定性が
欠ける、各堆積膜形成室間のガスの相互拡散等の問題点
が挙げられる。

更に、生産効率の点から多室分離形成方式ではプラズマ
の安定性、均一性を維持する為の放電用電極の大きさに
は制限があり、−回の仕込みで生産される太陽電池の面
積にも限度がある。又、基板の搬送時には隣接した成膜
室間に於いて毎回原料ガスの真空排気、圧力の均一化、
基体温度の調整、原料ガス導入量の安定化、放電開始に
伴うマツチング調整等を繰り返せねばならず生産コスト
の低減は困難であり、再現性の維持に於いても多大の工
程管理が必要である。

また、一般にプラズマＣＶＤ法によって得られる堆積膜
の電気的、物理的特性は半導体デバイスを形成する上で
十分満足されているとは言えず、また、その堆積膜の形
成時のプラズマの安定性、再現性に於いても欠ける場合
があり、時には生産収率を大きく低下させる要因の一つ
ともなっている。

ここで従来用いられているマイクロ波プラズマ生成法に
ついて述べる。第１１図にその模式的装置構成断面図を
示す。

第１１図に示すごとく、該装置はマイクロ波によるプラ
ズマ生成室】１０３と、プラズマによる成膜室１１０４
とで構成されており、プラズマ生成室ＩＪ０３と成膜室
１１０４とは金属メツシュ１１０９で仕切られており、
マイクロ波及び荷電粒子が直接成膜室１１０４に入り込
まぬようそれらの透過が制限されている。プラズマ生成
室１１０３は、空洞共振器の構造とされており、方形導
波管１１０１を伝播してきたマイクロ波は、石英（Ｓｉ
Ｏ□）、アルミナ・セラミックス（Ａｌ□０３）、テフ
ロン等の誘電体で構成されたマイクロ波導入窓１１０２
を介してプラズマ生成室１１０３に導入される。成膜室
１１０４内には被処理体保持具１１０８上に被処理体１
１０７が配置されており、ガス供給管１１０５、及び、
プラズマ生成室１１０３及び成膜室１１０４を排気する
ための排気口１１０６が備えられている。

上記の構成のマイクロ波プラズマ生成装置を作動させる
と、方形導波管１１旧からプラズマ生成室１１０３内に
マイクロ波が導入され、ガス導入口１１１０から導入さ
れた水素ガス等は前記マイクロ波の電界エネルギーによ
りプラズマ化し、多くの励起状態の水素原子を生成する
。成膜室１１０４内には金属メツシュ１１０９を介して
励起状態の水素原子が導入され、ガス導入管１１０５よ
り供給されたガスと衝突して化学反応を生起し、被処理
体１１０７上に堆積膜形成を行うことができる。

しかしながら、上記構成の従来のマイクロ波プラズマ生
成装置を用いた場合、方形導波管１１０１と空洞共振器
であるプラズマ生成室１１０３とを締結すると、入力イ
ンピーダンスが整合しないため、マイクロ波の電界エネ
ルギーは大部分が反射され、有効なエネルギー利用が行
われないという問題がある。

この問題の１つの解決法として、２．４５ＧＨｚ程度の
マイクロ波を用いることにより、高密度プラズマを効率
的に生成する手段として、空洞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、特開昭５７
−１３３６３６号等で提案され、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
ことが報告されており、すでにこの種のマイクロ波プラ
ズマＣＶＤ装置が市販されるに至っているのが実状であ
る。

しかし、この方法においては、８７５ガウスという磁束
密度が必要とされるので、装置はかなり大型で重いもの
となってしまう。また、通常真空中で空洞共振器となる
ように設計されているので、放電によりプラズマが生成
すると、プラズマの屈折率が１より小さくなるため、も
はや空洞共振器ではなくなってしまうという問題もある
（電気学会線「放電ハンドブック」第４部第２章Ｐ２９
８）。また電磁石で静磁場を作る場合、コイル線材の加
熱により電流が変化するため、その変化を抑えてＥＣＲ
条件（すなわち８７５ガウスの磁束密度）を安定して作
るにはかなりの時間を必要とするばかりでなく、その間
にＥＣＲ条件からはずれるとマイクロ波の吸収率は低下
してしまい、安定するまでの間、電界エネルギーの利用
効率を上げることが困難であるという問題もある。

さらに、ＥＣＲを用いたマイクロ波プラズマＣＶＤ装置
に於いては、ＥＣＲ条件を成立させるためにプラズマ生
産室内の圧力は約１Ｏ−３Ｔｏｒｒ以下に保つ必要があ
り、堆積膜形成時の圧力に制約を受けること、あるいは
この程度の圧力下ではガス分子の平均自由行程が長く（
〜１ｍ）なり堆積膜形成用の原料ガスがマイクロ波導入
窓近傍まで拡散し、分散、反応してマイクロ波導入窓や
空洞共振器内壁に堆積膜が付着し放電が不安定となった
り、付着した膜の剥離、飛散によって基体上の堆積膜の
汚染が生ずる。また、プラズマ生成室内で発生したプラ
ズマは配置された電磁石の発散磁界に沿って成膜室内ま
で発散し、基板は比較的高密度の該プラズマに曝される
こととなる。従って、形成される堆積膜は荷電粒子等の
ダメージを受けやすく、膜特性の向上に限界が生じたり
、半導体デバイス形成のプロセスとして堆積膜を積層す
る行程に於いては、該荷電粒子等のダメージにより界面
特性の低下が生じ、半導体デバイスの特性向上が図れな
い等の問題点が指摘されている。

一方、上記ＥＣＲ方式とは別に、先に述べた従来技術の
持つ問題点を解決するための技術として、特開昭６０−
４１０４７号公報にはα，ＨβＲ−ＣＶＤ法（Ｈｙｄｒ
ｏｇｅｎ　Ｒａｄｉｃａｌ　Ａｓ５ｉｓｔｅｄ　ＣＶＤ
法）によって高品質の■族半導体膜を堆積形成するにあ
たって、膜堆積速度を高めて該膜の生産性の飛躍的向上
をはかる方法が開示されている。

しかしながら、このＨＲ−’ＣＶ　Ｄ法に於いては、励
起状態の水素原子（水素ラジカル）が、堆積膜の形成に
関し、その膜特性及び均一性の制御に重要な役割を果し
ているが、該励起状態の水素原子を堆積膜形成時に多量
に且つ均一に、そしてその励起状態を制御して堆積膜形
成時の化学反応を制御し、堆積膜の特性を任意に安定し
て制御する方法については十分な検討がなされておらず
改良の余地が残されている。

本発明はＨＲ−ＣＶＤ法において適切な制御を行うこと
により、ＥＣＲ法によらずにマイクロ波のエネルギー利
用効率を高め、上述のごとき従来の堆積膜形成法におけ
る諸問題を克服して、高品質の半導体デバイスを形成す
るのに有効な機能性堆積膜を連続して均一性良くそして
、安定して、再現性良く形成するのに好適な連続堆積膜
形成装置を提供することを目的とするものである。

［課題を解決するための手段］本発明者らは、従来の堆積膜形成法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、マイクロ波立体回路中に複数のインピー
ダンス整合回路を一体化した空洞共振器内にプラズマ生
成室を設け、水素ガス又は水素ガスと希ガスとの混合ガ
スを用いマイクロ波プラズマ放電を行ったところ、安定
して再現性良く効率的に任意の励起状態の水素原子を供
給できるという知見を得た。

本発明の堆積膜形成法は、上述の知見に基づき更に検討
を重ねた結果完成せしめたものであり、その骨子とする
ところは、帯状の基体上に連続して堆積膜を形成する為
の連続堆積膜形成装置に於いて、成膜室、該帯状基体の
収納容器、および該成膜室と多孔性金属薄膜を介して接
続されたマイクロ波立体回路からなり、該収納容器は該
成膜室１を挟んで一対設けられ、該成膜室とそれぞれの該収納容
器とはスリット状の連通孔で連通し、一方の該収納容器
から他方の該収納容器へ該連通孔および該成膜室を通っ
て該基体を搬送する基体搬送手段を有し、該収納容器に
は該収納容器内の圧力を該成膜室内の圧力より高く維持
する為の希ガス導入手段が設けられ、該マイクロ波立体
回路は該成膜室と接続された空洞共振器および該空洞共
振器に接続されたマイクロ波導波管で構成され、該空洞
共振器内にはマイクロ波透過性ベルジャーと該多孔性金
属薄膜により画成される、堆積膜形成用の原料となる化
合物と相互作用を生ずる励起状態の水素原子の供給源と
してのマイクロ波プラズマ生成室が設けられ、かつ該マ
イクロ波立体回路中に複数のインピーダンス整合回路が
設けられたことを特徴とする連続堆積膜形成装置にある
。

本発明の装置においては、発光分光分析法により前記水
素原子の励起状態であるＨ　　α，Ｈβの発α　　　　
　　　Ｂ光強度を測定する励起状態測定手段が前記空洞共振器に
設けられ、該発光強度の強度比を所望の値２とするべく空洞共振器内へのマイクロ波投入パワー、イ
ンピーダンス整合条件、水素ガス流量又は水素ガスと希
ガスとの混合流量比、全圧力のうちいずれか一種以上を
制御することにより該水素原子の励起状態を制御する励
起状態制御手段を有することが好ましい。

上記測定手段は通常の分光分析手段を用いることができ
る。

上記制御手段は前記測定手段からの情報に基き前記した
各条件を手動又は自動で制御する。

また、前記インピーダンス整合回路の１つが空洞共振器
内に設けられた空洞長可変プランジャーであり、その他
のインピーダンス整合回路が、前記マイクロ波導波管と
前記空洞共振器との接続部に設けられた絞り、Ｅ−Ｈチ
ューナーおよびスリースタブチューナーから選ばれるこ
とが好ましい。

また本発明の装置において、前記基体搬送手段が、前記
帯状の基体を前記多孔性金属薄板面の水平軸に対し３０
’以内の角度で且つ該多孔性金属薄板面より１００ｍｍ
以内の位置を移動させるよう構成され、且つ、堆積膜形
成用の原料となる化合物を気体状態で、あるいは前記成
膜室とは別に設けられた活性化室であらかじめ励起した
状態で導入するために該多孔性金属薄板と該基体との間
に配置されたガス吹き出し手段を有することが好ましい
。

上記範囲の角度および位置を実現するには、例えばロー
ラな適宜配置し、ローラに基体を添わせて移動させるこ
とにより基体の位置を調節すれば良く、またこれに代わ
る如何なる手段を用いても良い。

さらには、前記スリット状の連通孔の開孔率を前記成膜
室内と前記収納容器内との圧力差に応じて変化させる手
段を有するとよい。

また前記成膜室及び一対の収納容器に各々独立の排気装
置を設置するとよい。装置の大きさによらず高品質の膜
を安定して形成することができるからである。

本発明の連続堆積膜形成法によれば、所望の半導体堆積
膜を連続形成するに際して、成膜空間内へ堆積膜形成用
の原料となる化合物を気体状態あるいは活性化状態で導
入し、これとは別に励起状態を制御された水素原子とを
導入し、化学反応せしめることによって基体上に半導体
薄膜が形成されるが、水素原子の励起状態を適宜制御す
ることにより該半導体薄膜の結晶性、含有水素量等を安
定して再現性良く制御できる。

本発明における原子状水素の励起状態とは、水素ガス又
は水素ガスと希ガスとの混合ガスのマイクロ波プラズマ
において観察される発光から決定されるものであって、
具体的にはマイクロ波プラズマからの発光を発光分光分
析法にて測定し、原子状水素（Ｈ″）の発光ラインのう
ちα，Ｈβに帰属される６５６ｎｍ及びＨに帰属される
４８６ｎｍの発光ラインに着目し、その強度比をもって
励起状態が決定され、所望の強度比となる様前記空洞共
振器内へのマイクロ波投入パワー、インピーダンス整合
条件、水素ガス流量又は水素ガスと希ガスとの混合流量
比、全圧力のうちいずれか一種以上　５のパラメーターを制御するとよい。

本発明に於いて、水素原子の励起状態を制御するにはα
，Ｈβ／Ｈの強度比が好ましくは１／】〜α　　　　　
　β １０００／Ｉ、より好ましくは１０／ｌ〜５００／ｌに
制御されるのが望ましい。

前記強度比の範囲に於いて、特に基板の種類及び基板温
度の組み合わせが膜質等を決定する要因であって、これ
らを適宜組み合わせることにより所望の膜質及び膜特性
の堆積膜が形成される。

従って、本発明に於いては前記強度比を測定し得る感度
を有する発光分光光度計を用いることが望ましい。

本発明に於いて、マイクロ波プラズマのモニター位置は
全ガスの流れ方向に対し、堆積膜形成用原料化合物のガ
ス吹き出し手段の上流側に設けることにより、これには
実質的に堆積膜の形成は成されず、成膜開始から終了ま
で安定してモニターすることが出来る。上記モニターは
通常の（発光）光度計でよい。

本発明に於いて、励起状態の水素原子を生成さ　６せる為には、水素ガス又は水素ガスと希ガスとの混合ガ
スが用いられる。水素ガスのみではマイクロ波プラズマ
が安定しなかったり、プラズマが生起しない場合には希
ガスを適宜混合させることが効果的である。

本発明に於いて用いられる希ガスとしては、）１ｅ、　
Ｎｅ、　Ａｒ、　Ｋｒ、　Ｘｅ、　Ｒｎが好適なものと
して挙げられる。

本発明に於いて連続形成される半導体堆積膜としては、
Ｓｊ、　Ｇｅ、　Ｃ等所謂■族半導体、５ｉＧｅＳｉＣ
，５ｉＳｎ等所謂■族合金半導体、ＧａＡｓ、　ＧａＰ
。

ＧａＳｂ、　ＩｎＰ、　ＩｎＡｓ等所謂ｍ−ｖ族化合物
半導体、及びＺｎ５ｅ、　ＺｎＳ、　ＺｎＴｅ、　Ｃｄ
Ｓ、　ＣｄＳｅ、　ＣｄＴｅ等所謂ＩＩ−ＶＩ族化合物
半導体等が挙げられる。

本発明に於いて用いられる堆積膜形成用原料化合物とし
ては、上述した半導体堆積膜の構成元素の水素化物、ハ
ロゲン化物、有機金属化合物等て成膜空間内へ好ましく
は気体状態で導入されるものが選ばれる。

勿論、これらの原料化合物１種のみならず２種以上混合
して使用することも出来る。

また、形成される半導体薄膜は価電子制御及び禁制帯幅
制御を行うことが出来る。具体的には価電子制御剤又は
禁制帯幅制御剤となる原料化合物を堆積膜形成用原料化
合物又は水素ガスに混合して成膜空間内へ導入してやれ
ば良い。

本発明では、空洞共振器をプラズマの有無又はプラズマ
密度によらず空洞共振器として動作し得る構造とし、該
空洞共振器内にプラズマ生成室となるベルジャーを配設
し、ＴＭモードを励振させる。

具体的には、空洞共振器構造に於いて、インピーダンス
整合回路として空洞長可変プランジャーな設け、且つ例
えば円形や方形等の導波管と円筒空洞共振器の軸を直交
するように締結すれば良い。更にインピーダンス整合回
路として、前記空洞長可変プランジャーとの組み合わせ
において、方形導波管と空洞共振器との接続部に設けら
れた絞り、Ｅ−Ｈチューナーおよびスリースタブチュー
ナーからのうちから少なくとも１つを採用することが好
ましい。

空洞共振器内に配設されるプラズマ生成の為のベルジャ
ーは、マイクロ波透過性を有するが、気密性保持が可能
な材料、例えば石英（Ｓｉ２０）、アルミナ・セラミッ
クス（Ａ１２０３）、窒化ホウ素（ＢＮ）　、窒化珪素
（ＳｉＪ４）、炭化珪素（ＳｉＣ）、ベリリア（Ｂｅｄ
）、マグネシア（ＭｇＯ）、ジルコニア（Ｚｒ０２）等
の所謂ニューセラミックスで形成される。

空洞長可変プランジャーは該ベルジャーに対し、マイク
ロ波導入側の、すなわち大気側に設けられる。従って、
大気中で空洞長を変えることによりインピーダンス整合
が行える為、プラズマの有無、又はプラズマ密度等の変
化による空洞共振条件の変化に対し容易に空洞長を調整
でき、再現性良く、安定してマイクロ波プラズマ生起さ
せることができる。

本発明に於いて、前記ベルジャーと成膜空間との間に設
けられる多孔性金属薄板は、空洞共振条件を成立させる
為の端面板としての役割りを有す　９るが故に孔径は使用マイクロ波の管内波長（λ）に対し
好ましくはλ／２以下、最適にはλ／４以下であること
が望ましい。

多孔性金属薄板の形状としては、金網状、丸もしくは多
角形の穴加工を施した薄い金属板状等が挙げられ、その
構成材料としては、ＡＩ、　Ｆｅ、　Ｎｉ。

Ｔｉ　　Ｍｏ　　Ｗ　　Ｐｔ、　Ａｕ、　Ａｇ、ステン
レス等所謂金属単体又は合金で構成されても良く、ある
いはメツキ、スパッタ、蒸着等により前述した金属等の
表面処理がなされたガラス、セラミックスあるいは金属
の複合体であっても良い。

更に、多孔性金属薄板はベルジャ−内で生成した励起状
態の水素原子を効率良く、均一に成膜空間内へ導入させ
る為に穴径及び分布を変化させることが好ましい。この
ときの全開口率は好ましくは１０％以上、より好ましく
は２０％以上、最適に３０％以上であることが望ましい
。

本発明に於いて用いられる帯状の基体として！」、導電
性の有無にかかわらず、ロール状に巻き取ることの出来
る引張り強度及び基体の厚さを有　０するものが好適に使用される。

該帯状の基体は、堆積膜形成用の成膜室を挟んで一対設
けられた収納容器の間を送り出し、巻き取り機構により
一定の速度で移動させる。帯状基体の収納容器内の圧力
は、成膜室に導入される原料ガス等の拡散侵入による堆
積膜形成前後の基体の汚染を防ぐ為に成膜室内の圧力よ
り高く設定されることが有効である。

具体的には、収納容器内に成膜室内で起っている化学反
応に影響を与えない希ガスを導入し、該希ガス成膜室内
へ流入できるスリット状の連通孔を成膜室と収納容器と
の間に設け、圧力差を生じる様希ガスの導入量、成膜室
と収納容器とに設けられた排気装置の排気能力、及びス
リットの開孔率を適宜調整する。

収納容器内への原料ガスの拡散、侵入の程度は収納容器
内のガス成分を質量分析計にて測定することによって確
認される。

以下に、本発明を実施するのに好適な堆積膜形成装置の
典型例を説明するが、本発明は該堆積膜形成装置にのみ
限定されるものではない。

第１図は、本発明を実施するにあたり好適な堆積膜形成
装置の模式的断面概略図である。

第１図に於いて、１０８は円筒型空洞共振器であり、マ
イクロ波プラズマ生成室となるベルジャー１０９、多孔
性金属薄板１３１、空洞長可変プランジャー１１０、方
形導波管１１４、絞り１４０及び真空シール用０リング
１１６が主部品として設けられている。１１１はりん青
銅製バネでプランジャー１１０と円筒型空洞共振器１０
８との接触を良好にする為に設けられ、異常放電を防止
している。空洞長゛可変プランジャー１１０はモーター
１１３及び変速ギア１１２によって、ベルジャー１０９
に向かって移動させることができる。１１５はＥ−Ｈチ
ューナー又はスリースタブチューナーであり、本発明に
於けるマイクロ波立体回路を構成するインピーダンス整
合回路の１つを構成し、他のインピーダンス整合回路の
１つである空洞長可変プランジャー１１０と対で、イン
ピーダンス整合に用いられる。絞り１４０は同様にイン
ピーダンス整合回路の１つであり、空洞長可変プランジ
ャー１１０と対で用いられる。

絞り１４０は方形導波管１１４と円筒型空洞共振器１０
８との接続部に上下一対設けられており、各々独立に円
筒型空洞共振器１０８の上下方向に円筒面に沿ってスラ
イド出来る様になっており、不図示のりん青銅製バネに
より円筒型空洞共振器１０８との接触が保たれている。

ガス導入管１１８からの水素ガス又は水素ガスと希ガス
との混合ガスの吹き出し穴は多孔性金属薄板を通ってベ
ルジャー１０９内に向けられており、ベルジャー１０９
内に導入された水素ガス等は空洞共振器１０８内に投入
されたマイクロ波によりプラズマ化され、励起状態の水
素原子等を生成し、多孔性金属薄板１３１を通じて成膜
空間１３５内に導入される。成膜空間内の圧力は圧力計
１３２により測定される。

成膜空間１３５内に於いて、堆積膜形成用原料ガス吹き
出しパイプ１１９が帯状基体１０１及び多孔性金属薄板
１３１との間に配設されてい　３る。

＋２０ａは必要に応し、ガス供給パイプ１２１より導入
された堆積膜形成用原料ガスをあらかじめ活性化する為
に用いられる活性化空間であり、その周囲には熱、光、
放電等の活性化エネルギー発生手段１２０ｂが設けられ
ている。

成膜空間１３５内に導入された堆積膜形成用原料ガス等
は図面上方向に不図示の排気ポンプにより、圧力調整用
スロットルバルブ１２８、メイン排気管に１２９を通っ
て排気される。

１３６はマイクロ波プラズマモニター用に設けられたポ
ートであり、集光用プローブ１３７が接続されている。

集光用プローブ１３７には石英ファイバー１３８が接続
され、更に不図示の分光器に接続され、発光分光分析が
行われる。

１０５は成膜室であり、その両側に一対の収納容器（Ａ
）１０６及び収納容器（Ｂ）１０７が配設されていて、
各々はスリット１３９ａ、　ｂで連通している構造とな
っている。帯状基体１０１は送り出し機構１０２より送
り出され支持用ローラー１０４ａ、　ｂに　４よって支持され、巻き取り機構１０３により巻き取られ
る。その間帯状基体１０１は前加熱機構＋２３ａ、にて
加熱され、成膜用加熱機構１２２にて所望の温度に保持
され、冷却機構１２３ｂにて冷却され巻き取られる。な
お、帯状基体１０１の進行方向によっては、送り出し機
構１０２と巻き取り機構１０３とは、また、前加熱機構
１２３ａと冷却機構１２３ｂとはその機構を各々逆の目
的で動作させることができる。

１２４ａ、　ｂは希ガス導入用パイプであり、ここから
導入された希ガスはその一部は排気調整用スロットルバ
ルブ１２５ａ、　ｂ及び排気管１２６．１２７を介して
不図示の排気ポンプにより排気され、残りの希ガスはス
リット１３９ａ、　ｂより成膜室１０５内に導入される
。１３３．１３４は圧力計であり、収納容器（Ａ）　１
０６、収納容器（Ｂ）１０７内の圧力をモニターし、そ
の値により排気調整用スロットルバルブ１２５ａ、　ｂ
の開度が調整される。１３０は成膜用加熱機構１２２へ
の電力供給用導線である。

本発明に於いて、連続して形成される堆積膜の基体上で
の膜厚及び膜特性の均一化を図るために、帯状基体の配
設されるべき多孔性金属薄板からの距離及び角度、及び
収納容器への希ガスの導入量、スリットの開孔率等の条
件を、まず、ＩＶ族族環導体あるａ−３ｉ：Ｈ：Ｆ膜を
第１図に示す連続堆積膜形成装置を用い、帯状基体を静
止させた状態で形成し、検討したところ以下に述べる結
果を得た。なお、本検討は、堆積膜の形成時には帯状基
体は静止させているが、ある条件での堆積膜形成後は帯
状基体を真空保持のまま一部巻き取り、ひき続き新しい
条件でまだ堆積膜の形成されていない帯状基体の一部に
堆積膜を形成させるといった手順で、−巻の帯状基体を
セット後は真空状態を破らず連続して行うことが出来、
実験検討効率は非常に高い。

本発明に於いて用いられるマイクロ波透過性のベルジャ
ーの、基体面に平行な面での断面形状は、マイクロ波の
励振モード（ＴＭモード）からして円形であることが好
ましいが、帯状の基体上に連続して均一に堆積膜を形成
させるには、第２図かられかる様に、ベルジャー断面の
帯状基体１０１上への投影面２０１に対して、幅Ｗの帯
状基体が図中矢印方向へ移動する場合には、帯状基体の
幅Ｗに相関して、帯状基体が投影面２０１を通過する距
離は帯状基体の中央部ではし、端部ではβと連続して変
化している。また、図中斜線部２０２ａ及び２０２ｂで
示した部分には基体が存在しない為堆積膜形成時には有
効堆積膜形成面積に対する損失部分であり、やはり帯状
基体の幅Ｗに相関している。

従って、帯状基体の幅Ｗを適切に選択するとともに、中
央部（Ｂ、　Ｂ’、　Ｂ’”）及び端部（Ａ、　Ａ’、
　Ａ”。

ｃ、　ｃ”、　ｃ”）での堆積速度を制御することが望
ましい。これは例えば中央部と端部における前記投影面
を通過する距離が等しくなるよう、多孔性金属薄板の孔
の分布パターンを変更することや多孔性金属薄板に窓を
設けることで行なえる。

具体的には、第１表に、投影面２０１の直径Ｌ＝１００
としたときの各個を示す。

　７第１表　８Ｕユ（帯状基体と多孔性金属薄板との距離）第３図に示
す堆積膜形成用の原料化合物吹き出し手段（第１図では
１１９に相当）を用い検討を行った。３０１ａ、　ｂは
帯状基体３０４の移動方向（図中矢印方向）に対して垂
直方向から堆積膜形成用の原料化合物を導入する為に設
けられた一対のガス導入パイプであり、ガス供給管３０
２ａ、　ｂから供給された原料化合物はガス吹き出し孔
３０３ａ、　ｂより吹き出される。

第４図に収納容器と成膜室との間に設けたスリットの模
式図を示す。４０１は帯状基体１０１及び収納容器内へ
導入された希ガスが通過する有効スリット部分であり、
その巾ｄは、４０３ａ、　ｂで示す上、下スリット巾調
整板の設定位置ｄ＋、ｄｚによって決定される。検討１
乃至３においてはｄ＝１０ｍｍで帯状基体表面及び裏面
から上、下スリット中調整板４０３ａ、　ｂまでは等間
隔とした。

本検討では基体と多孔性金属薄板との間隔を変数として
堆積膜を形成し、そのときの堆積速度を調へた。

第５図は、帯状基体と多孔性金属薄板との距離に対する
、形成された堆積膜の堆積速度の関係を示した典型的な
例であり、○印を結んで得られた曲線ａは第２表に示す
成膜条件によって形成された堆積膜のうち、第２図中×
印Ｂの位置を測定して得られ、・印を結んで得られた曲
線すは×印Ａの位置を測定して得られた。

第５図かられかる様に、帯状基体と多孔性金属薄板との
距離が増加するにつれて、堆積速度は２０〜３０ｍｍ程
度までは増加ないしは飽和傾向を示し、その後急激な減
少傾向を示す。また１００ｍｍを超えた所では堆積膜の
形成はほとんど認められなかった。

また、第２図中×印Ａ、　Ａ”、　Ａ”間及びＢ、　Ｂ
Ｂ”間及びｃ、　ｃ’、　ｃ”間での膜厚分布は±５％
以内であった。

次に、第６図中の曲線Ｃに、帯状基体と多孔性金属薄板
との距離が３０ｍｍの時の帯状基体上のＡ−Ｃ点までの
堆積速度の変化の典型例を示した。第１表に示した関係
から類推して中央部（Ｂ）と端部（Ａ、　Ｃ）との堆積
速度差を更に改善することによって、帯状基体を移動さ
せた場合に膜厚の均一性が図れるものと思われる。

これらの関係は他の成膜条件に於いても、はぼ同じ傾向
を示した。

１第２表２扶…ノ（帯状基体と多孔性金属薄板面との角度）検討１
と同様の堆積膜形成条件で、多孔性金属薄板の水平面に
対する帯状基体の角度を変化させ堆積速度の変化に検討
した。角度の変更は支持用ローラの位置を変化させるこ
とによって行った。

第７図に典型例として、帯状基体と多孔性金属薄板との
距離が４０闘の場合に於いて、第２図に示す帯状基体上
に形成される堆積膜のＡ’、　Ａ、　Ａ”間の堆積速度
の差（曲線ｇ、△印）及びＢ’、Ｂ、Ｂ”間の堆積速度
の差（曲線ｆ、ム印）を示した。これかられかる様に帯
状基体と多孔性金属薄板との角度が３０’を越えた所か
ら急激に膜厚分布が増大している。この関係は帯状基体
と多孔性金属薄板との距離を変化させたり、他の成膜条
件に於いてもほぼ同じ傾向を示した。

（支）…Ａ　（希ガス導入量と圧力差）検討１と同様の
堆積膜形成条件で、収納容器への希ガスの導入量及び収
納容器と成膜室との圧力差を変化させ、第２図に示した
Ａ、　Ｂ、　Ｃ間の堆膜速度の分布について検討した。

第６図中に、収納容器への希ガスであるＡｒの導入量は
同じままで、圧力差を０．０ＩＴｏｒｒとした時を曲線
ｄ、圧力差を０．０５Ｔｏｒｒとした時を曲線ｅで示し
た。

また、第８図に収納容器と成膜室との圧力差は同じまま
で、希ガスであるＡｒの導入量を２００ｓｃｃｍとした
時の関係を曲線Ｉ、３００　ｓｃｃｍとした時の関係を
曲線ｊで示した。なお、帯状基体の移動方向での膜厚分
布は±５％以内であった。

以上の検討結果から、希ガスの導入量又は収納容器と成
膜室との圧力差を適宜調整することによって任意の膜厚
分布を得ることができることがわかった。

仇討Ａ　（スリット巾）本検討においてはスリット巾の変化による膜厚分布の変
化について検討した。

成膜条件は検討１と同様に設定した場合に於いて、圧力
差を変化させずスリット巾を広げた時には相対的に収納
容器から成膜室への希ガスの導入量が増加するので、そ
の時の膜厚分布の傾向は堆積速度の絶対値はやや異なる
が、検討３で示した第７図中曲線ｇと同様の傾向を示し
た。また、圧力差を変化させずスリット巾を狭めた時に
は、堆積速度の絶対値はやや異なるが曲線ｆと同様の傾
向を示した。

なお、帯状基体の移動方向での膜厚分布は±５％以内で
あった。

更に、希ガスの導入量は変化させず単にスリット巾を変
化させた時には、検討３で示した圧力差の変化の時の傾
向と堆積速度の絶対値はやや異なるが同様の傾向であっ
た。

以上、検討１乃至４までの結果より、本発明に於いては
、帯状基体と多孔性金属薄板との距離は１００ｍｍ以下
、より好ましくは６０ｍｍ以下とし、且つ、帯状基体と
多孔性金属薄板面との角度は好ましくは３０’以内、よ
り好ましくは２０°以内に設定することが所望の膜厚分
布に納める上で望ましい条件と定めた。

更に、膜厚分布及び膜特性の均一性を高める為に、本発
明に於いては、堆積膜形成用の原料化合５物のガス吹き出し手段の検討を行った。

本発明において好適に使用される圧力領域は流体工学で
言う粘性流と分子流との中間に位置する中間流領域であ
り、分子流領域におけるコンダクタンス計算式を用いる
ことはできない。従って、本発明に於いてはガス吹き出
し手段に設けられるガス吹き出し穴の穴径、間隔につい
て着目し以下に述べる実験を行った。

１肘ｊ　（穴径変化）第２表に示した成膜条件にて、帯状基体位置を多孔性金
属薄板面から５０ｍｍとした。ガス吹き出し手段として
は、穴径の変化以外は第３図に示したものと同様の形状
とし、ガス供給管３０２ａ、　ｂに最も近いガス吹き出
し孔から下流側に向かってその穴径を次第に増加させた
ものを用いた。第９図には、該穴径の増加率を０〜８０
％に変化させて製作したガス吹き出し手段の各々を用い
て形成した堆積膜のうち、第２図に於けるＸ印の点Ｂ’
、Ｂ、Ｂ”の間の膜厚分布の変化を示した。

３　にの結果かられかる様に、穴径増加率が０〜４０％程度ま
では膜厚分布が改善されるが、４０％を越えると逆に膜
厚分布は大きくなり、６０％以上に於いては同一穴径の
場合（穴径増加率Ｏ％）よりも膜厚分布はさらに増大す
ることが認められた。この傾向は、他の成膜条件に於い
てもほぼ同様であった。

従って、本発明に於いては、穴径増加率は０〜５０％、
好ましくは、２０〜４０％とするのが望ましい。

波射ｌ　（穴間隔変化）次に、上述と同様の成膜条件で、穴間隔の減少率につい
て検討した。ガス吹き出し手段としては、穴間隔の変化
以外は第３図に示したものと同様の形状とし、ガス供給
管３０２ａ、　ｂに最も近い一対のガス吹き出し孔の間
隔を基準に次第に減少させたものを用いた。第１０図に
は、該穴間隔の減少率を０〜７０％に変化させて製作し
たガス吹き出し手段の各々を用いて形成した堆積膜のう
ち、第２図に於けるＸ印の点Ｂ’、　Ｂ、　Ｂ”の間の
膜厚分布の変化を示した。

この結果から、穴間隔減少率が０〜４０％程度までは膜
厚分布が改善されるが、４０％を越えると逆に膜厚分布
は大きくなり、５０％以上に於いては、同−穴間隔（穴
間隔減少率Ｏ％）の場合よりも膜厚分布はさらに増大す
ることが認められた。この傾向は、他の成膜条件に於い
てもほぼ同様であった。

従って、本発明、に於いては、穴間隔減少率は０〜５０
％、好ましくは、２０〜４０％とするのが望ましい。

本発明に於いて、水素ガス又は水素ガスと希ガスとの混
合ガスのマイクロ波プラズマが安定して生起される条件
及び堆積膜形成用の原料化合物及び価電子制御し得る化
合物の選択される種類及び状態、そして所望される堆積
膜の特性等から成膜時における成膜空間の内圧は適宜決
定されるが、１００〜Ｉ　Ｘ　１０−’Ｔｏｒｒ、好ま
しくは１０〜５Ｘ１０−’Ｔｏｒｒ、最適には１〜Ｉ　
Ｘ　１Ｏ−３Ｔｏｒｒとされるのが望ましい。

本発明の装置によれば、非晶質、結晶質を問わず任意の
結晶性の基板上に所望の結晶性を有する堆積膜を形成す
ることができる。

本発明に於いて、安定して空洞共振条件を成立させる上
で、マイクロ波発振機における発振様式は連続発振で、
そのリップル中が３０％以内、好ましくは１０％以内で
あることが望ましい。

本発明の装置によれば、励起状態の水素原子を、マイク
ロ波立体回路中に２つのインピーダンス整合回路と一体
化した空洞共振器を用いたマイクロ波プラズマにより、
制御性良く、安定して再現性良く生成でき、該励起状態
の水素原子と堆積膜形成用の原料化合物との反応制御性
が著しく向上し、また、所望の結晶性及び水素含有量等
の特　９性を有する半導体堆積膜を連続して均一性良く、高効率
で再現性良く形成できる。

［実施例］以下に、本発明の連続堆積膜形成装置を用いての具体的
実施例を説明する。

なお、本発明は本実施例によってのみ限定されるもので
はない。

夫旗勇ユまず、第１図に示した連続堆積膜形成装置にて幅１５０
ｍｍ、長さ３０ｍ１厚さ０．２５ｍｍのステンレススチ
ールホイル製の帯状基体を送り出し機構１０２及び巻き
取り機構１０３に載置し、帯状基体１０１と多孔性金属
薄板１３１とが平行（基体が薄板面の水平軸に対し０°
）かつその間隔が４０ｍｍとなる様、支持用ローラー１
０４ａ、ｂの位置を調整し前加熱機構１２３ａを４００
℃、成膜用加熱機構１２２を２８０　’Ｃに加熱しなが
ら、１時開成膜室１０５、収納容器（Ａ）　１０６．　
（Ｂ）　１０７内を１Ｏ−６Ｔｏｒｒ程度に減圧した。

冷却機構は必要に応じて動作させる。

　０そこで、ガス導入管１１８からは水素ガス１０１００５
ｃ％Ａｒガス１００　ｓｃｃｍの混合ガスを、希ガス導
入用バイブ１２４ａ、　ｂからはＡｒガスを各々１００
　ｓｅｃｍを同時にゆっくりと導入し、成膜室内の圧力
が０．０２５Ｔｏｒｒ　、収納容器（Ａ）　１０６．　
（Ｂ）　１０７内の圧力が０、０５Ｔｏｒｒとなる様、
スロットルバルブ１２５ａ、　ｂ。

１２８の各々開度を調整した。この時、スリット１３９
ａ　ｂのスリット巾は８ｍｍとした。流量、圧力が安定
した所で、不図示の連続発振式マイクロ波発振機（リッ
プル巾５％以内）より方形導波管１１４を介して、マイ
クロ波を空洞共振器１０８内に導入した。直ちに、空洞
長可変プランジャー１１０をモーター１１３及び変速ギ
ア１１２にて動作し、不図示のマイクロ波立体回路中に
設置されたパワーモニター（マイクロ波のパワーを計測
する手段）によって計測される反射電力／入射電力の比
が最も小さくなる位置に調整し、更に、絞り１４０の開
度を調整して反射電力／入射電力の比が最も小さくなる
位置にした。再び空洞長可変プランジャー１１０の位置
、校り１４０の開度を微調する操作を繰り返し、反射電
力／入射電力の比が最も小さく、且つ入射電力−反射電
力で表される実効入射電力の値が３００Ｗとなるよう調
整した。チューナー１１５は必ずしも調整する必要はな
い。

この時点で、ボート１３６から観測されるマイクロ波プ
ラズマにおける励起状態の水素原子からの発光ラインＨ
／Ｈの強度比は１００であっα　　　　　　　β た。

多孔性金属薄板１３１にはＡＩ製全口径φ１８０ｍｍ、
φ８ｍｍの穴が一様に分布した開口率５５％のパンチン
グボードな用いた。ガス吹き出しリング１１９は第３図
に示す構成で、３０３ａ、　ｂに相当する穴径は１．２
ｍｍとし、穴径増加率は３０％のものを用いた。

マイクロ波プラズマが安定した時点で直ちに、不図示の
ガスボンベから堆積膜形成用原料ガスとしての５ｊ２Ｆ
ｅガス３　ｓｃｃｍ及びＳｉＨ＜ガス１２　ｓｃｃｍを
ガス供給管１２１を通じて、ガス吹き出しパイプ１１９
より成膜空間１３５へ導入した。この時、成膜空間１３
５内の圧力は０．０２５Ｔｏｒｒを保つ様に自動圧力コ
ントローラーで制御した。

直ちに、帯状基体を搬送速度１．２ｃｍ／　ｓｅｃで搬
送させ、２０分間で帯状基体上にシリコン堆積膜を形成
した。

得られたシリコン堆積膜について、帯状基体上での膜厚
及び膜厚分布を測定したところ、帯状基体の幅及び長手
方向に於いて、３００人±１０人であり、非常に良好な
膜厚分布であった。

また、このシリコン堆積膜について電子線回折法（ＲＨ
ＥＥＤ）により結晶性を評価したところ、ハローであり
、非晶質構造であることがわかった。

更に、ＦＴ−ＩＲを用いた高感度反射測定法により赤外
吸収スペクトルを測定したところ、２０００ｃ＋Ｎ　’
及び６３０ｃｍ−’にのみ吸収が認められた。

また、ＳＩＭＳによりＨ含有量を定量したところ１０ａ
ｔｏｍｉｃ％であった。

夫巖旦ス実施例１に於いて、ステンレススチールホイル製帯状基
体のかわりに同一寸法のＰＥＴ（ポリエ　３チレンテレフタレート）フィルムを用い、前加熱機構１
２３ａを２５０℃、成膜用加熱機構１２２を２２０℃に
加熱した以外は同様の操作にてシリコン堆積膜を形成し
た。

得られた堆積膜について、帯状基体上での膜厚分布をラ
ンダムに測定したところ±３％程度に納まっていた。

続いて、このシリコン堆積膜の形成された帯状基体のう
ち成膜初期、中期、後期に相当する所で各５ケ所をラン
ダムに切り出し、各試料を真空蒸着器に入れ、抵抗加熱
法によりＡＩのギヤツブ巾２５０　ＬＬｍのくし形電極
を蒸着し、電気伝導率（σ）を測定したところ、σＰ／
σ、＝４〜６×１０５　（ａｐはＡ　Ｍ　−１１００ｍ
ｗ／ｃｍ２照射下での値、σ６は暗導電率）の範囲に納
まっていた。

夫族烈１実施例１に於いて、堆積膜形成用原料ガスを５ｉ２Ｆａ
のみで１５ｓｅｃｍとし、ガス供給パイプ１２１上に設
けられた石英管で構成された活性化空間＋２０ａを、活
性化エネルギー発生手段としての赤外　４線加熱炉１２０ｂにより７００℃に加熱した状態で導入
した。更に、ガス導入管１１８からは水素ガスｌ　５　
Ｑ　３ｃｃｍ、　Ａｒガス５０　ｓｅｃｍを導入し、マ
イクロ波投入パワーは、４００Ｗとした以外は同様の操
作でシリコン堆積膜を形成した。

成膜時のＨ／Ｈの強度比は７５であつ β だ。

また、結晶性をＲＨＥＥＤにより評価したところ多結晶
化していることがわかった。ＦＴ−Ｉ　Ｒを用いた高感
度反射測定法により赤外吸収スペクトルを測定したとこ
ろ、２１００ｃｍ−’及び６３０ｃｍ−’にのみ吸収が
認められた。また、ＳＩＭＳによりＨ含有量を定量した
ところ３　ａｔｏｍｉｃ％であった。

夫施１実施例１に於いて、堆積膜形成用原料ガスを５ｉＪ６／
　ＳｉＨ４のかわりに、不図示のガスボンベ及びバブリ
ング装置からα，Ｈβｅガスをキャリアーガスとして３
０　ｓｃｃｍでＧａ（ＣＨ３）３／Ｚｎ（ＣＨ３）２＝
　１０’　／　１混合液をバブリングし、また、ＡｓＨ
３ガスを１８３ＣＣｍで各々のガスを混合し、ガス供給
パイプ１２１を通して、ガス吹き出しパイプ１１９より
成膜空間１３５へ導入した。なお、Ｚｎ　（ＣＬ）　３
はドーパントとしての作用を有する。更に、ガス導入管
１１８からは）１２ガス１０１００５ｃ及び１−１ｅガ
ス１２０ｓｃｃｍの混合ガスを、希ガス導入用パイプ１
２４ａ、　ｂからはＨｅガスを各々８０　ｓｅｃｍを導
入した以外は実施例１と同様の操作で堆積膜の形成を行
った。

成膜時のＨ／Ｈの強度比は９５であっ α　　　　　　０た。

得られた堆積膜について、帯状基体上での膜厚分布をラ
ンダムに測定したところ、±３％程度に納まっていた。

また、Ｘ線回折法及びＲＨＥＥＤにより結晶性を評価し
たところ粒径的２μｍの多結晶質であることがわかった
。

又、ランダムに３ケ所切り出しＳＩＭＳにて組成分析を
行ったところ、各試料ともＧａ　：　Ａｓの原子組成比
は１：１であって化学量論的な関係を満たしα，Ｈβ含
有量は４　ａｔｏｍｉｃ％であった。

夫施廻ｊ実施例４に於いて、堆積膜形成用原料ガスをＧａ　（Ｃ
Ｈ３）　３／　Ｚｎ　（ＣＨ３）　２、ＡｓＨ３のかわ
りに、不図示のガスボンベ及びバブリング装置からＨｅ
ガスをキャリアーガスとして２５　ｓｃｃｍでＺｎ　（
ｃ）１．）　２／　ＬｉＣ３Ｈ７１０’／１混合液をバ
ブリングし、また、ＳｅＬガスを１２　ｓｅｃｍで各々
のガスを混合し導入した以外は同様の操作で堆積膜を形
成した。

なお、ＬｉＣ３Ｈ７はドーパントとしての作用を有する
。

また、Ｘ線回折法及びＲＨＥＥＤにより結晶性を評価し
たところ粒径的１．５μｍの多結晶質であることがわか
った。

又、ランダムに３ケ所切り出しＳＩＭＳにて組成分析を
行ったところ、各試料ともＺｎ：Ｓｅの原子　７組成比は１：１であって化学量論的な関係を満たしα，
Ｈβ含有量は３．６ａｔｏｍｉｃ％であった。

夫巖炭ｌまず、実施例１で用いたのと同じ寸法のステンレススチ
ールホイル製帯状基体の表面に連続スパッタ装置にてＡ
ｇを２０００人蒸着した。

この帯状基体を実施例１と同様の装置構成及び操作で第
１図に示す連続堆積膜形成装置にセットし、真空引き、
加熱を行った。

そこで、ガス導入管１１８からは水素ガス１２０ｓｅｃ
ｍ、　Ａｒガス８０　ｓｃｃｍの混合ガスを、希ガス導
入用パイプ１２４ａ、　ｂからはＡｒガスを各々８０　
ｓｅｃｍを同時にゆっくりと導入し、成膜室内の圧力を
０．０２Ｔｏｒｒ、収納容器（Ａ）、（Ｂ）との圧力差
は０．０５Ｔｏｒｒとした。スリット１３９ａ、　ｂの
スリット巾は７ｍｍとした。マイクロ波投入パワーは２
５０Ｗとした。

ひき続き、堆積膜形成用原料ガスとしてＳｉ）ｌａｍ２
ガス１５ｓｃｃｍ及びドーピングガスとしてＳｉＦ４ガ
スで］０００ｐｐｍに希釈されたＰＦ５ガスを１０１０
５ｅガス吹き出しパイプ１１９より成膜空間１３５へ導
　８入した。

直ちに帯状基体を１．５ｃｍ／　ｓｅａで搬送させ、Ａ
ｇのコーティングされたステンレススチールホイルの面
上に連続して約３５０人のｎ型のａ−３ｉ　（Ｈ，Ｆ）
膜を形成した。

次に、Ｓｉｔ”４て希釈したＰＦ５ガスの供給を止め一
旦１Ｏ−６Ｔｏｒｒ程度に真空引きし、５ｉＨ２Ｆｚガ
スの流量を６０　ｓｃｃｍ、　Ｈ２ガスの流量を８０　
ｓｅｃｍとした以外は同様の成膜条件とし、搬送方向を
逆転させ、搬送速度を０．３ｃｍ／　ｓｅｃとしてノン
ドープのａ　−３ｉ　（Ｈ３Ｐ）をｎ型のａ−３ｉ（Ｈ
，Ｆ）上に３５００人積層形成した。

次に、５ｉＨＪｚの流量を１０１０５ｅ、及びドーピン
グガスとしての５ＩＦ４ガスて２５００ｐｐｍに希釈さ
れたＢＰ３ガスを１５ｓｅｃｍでガス吹き出しパイプ１
１９より成膜空間１３５へ導入した。またα，Ｈβ２ガ
ス２５０ｓｃｃｍ、　Ａｒガス３０　ｓｃｃｍの混合ガ
スをガス導入管１１８より導入した以外は同様の成膜条
件とし、再び搬送方向を逆転させ搬送速度を２．２ｃｍ
／ｓｅｃとして、Ｐ＋型のａ　−Ｓｉ　（Ｈ，Ｆ）をノ
ンドープのａ−５ｉ（Ｈ，Ｆ）上に２００人積層形成し
た。

次いで、上記方法で得られた１巻のＰＩＮ型のａ−３ｉ
（Ｈ，Ｆ）積層膜を用い、ロール・ツー・ロール（Ｒｏ
ｌｌ　Ｔｏ　Ｒｏｌｌ）連続モジュール化装置にて１２
ｃｍＸ　２５ｃｍの太陽電池モジュールを作製した。

ＩＴＯ膜側よりＡ　Ｍ　１　（１００ｍＷ／　ｃｍ２）
光照射を行ったところ、光電変換効率で９％以上が得ら
れ、モジュール間の特性のバラツキは±５％以内に納ま
った。

Ｘ鳳炭ユ実施例６に於いて、ノンドープのａ−３ｉ（Ｈ，Ｆ）に
代えてａ　−５ｉＧｅ　（Ｈ，Ｆ）を形成した。

ノンドープのａ　−５ｉＧｅ　（Ｉ（、Ｆ）膜は５ｉ８
２Ｆ２ガスの流量を５０　ｓｅｃｍとし、更にＳｉＦ４
で２％に希釈したＧｅＦ４ガスを５　ｓｅｃｍ混合して
導入した以外は同様の成膜条件で形成した。

実施例６と同様の操作にて太陽電池モジュールを作製、
評価したところ、光電変換効率で８５％以上が得られ、
モジュール間の特性のバラツキは±５％以内に納まった
。

［発明の効果コ本発明の連続堆積膜形成装置によれば、所望の結晶性及
び水素含有量等の特性を有する、高品質の半導体堆積膜
を連続して均一性良く、高効率で再現性良く形成するこ
とができる。

また、水素原子の励起状態や原料化合物の導入量や励起
状態を制御することによって容易に膜質の制御が安定し
て、再現性が向上する。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の連続堆積膜形成装置の１例の模式的断
面図、第２図はベルジャー断面と帯状基体との位置関係
を模式的に表わした図、第３図はガス吹き出し手段と帯
状基体との位置関係を模式的に表わした図、第４図は本
発明に於いて用いられるスリットの模式図、第５図は本
発明に於いて得られた帯状基体と多孔性金属薄板との距
離に対する堆積速度の関係を示した図、第６図は本発明
に於いて得られた帯状基体上での堆積速度の分布を示し
た図、第７図は本発明に於いて得られた帯１状基体と多孔性金属薄板面との角度に対する堆積速度差
の関係を示した図、第８図は本発明に於いて得られた希
ガスの導入量を変化させた時の帯状基体上での堆積速度
の分布を示した図、第９図は本発明に於いて用いられる
ガス吹き出しパイプの穴径増加率に対する帯状基体上の
３点間の膜厚分布の関係を示した図、第１０図は本発明
に於いて用いられるガス吹き出しパイプの穴間隔減少率
に対する帯状基体上の３点間の膜厚分布の関係を示した
図、第１１図は従来のマイクロ波プラズマＣＶＤ装置の
模式的装置構成断面図である。０１：帯状基体　　　　１０２：送り出し機構０３二巻
き取り機構　１０４ａ、　ｂ　：支持用ローラー０５：
成膜室　　　　　１０６：収納容器（Ａ）。０７：収納容器（Ｂ）　　　　１０８：円筒型空洞共振
器０９、ベルジャー１０　　空洞長可変プランジャー１１　　りん青銅製バネ　１１２：変速ギア１３・モー
ター　　　　　１１４・方形導波管１５　　ヂューナ−
１１６０リング　２１１７：ガス導入パイプ　１１８コガス導入管１１９：
ガス吹き出しパイプ１２０ａ　：活性化空間１２０ｂ　：活性化エネルギー発生手段１２１：ガス供
給パイプ　１２２：成膜用加熱機構１２３ａ　：前加熱
機構　　　１２３ｂ　：冷却機構１２４ａ、　ｂ　：希
ガス導入用パイプ１２５ａ、　ｂ　：排気調整用スロッ
トバルブ１２６．１２７　：排気管１２８：圧力調整用スロットバルブ１２９：メイン排気管　　１３０・導線１３１：多孔性
金属薄板　１３２．１３３．１３４　：圧力計１３５：
成膜空間　　　　　１３６：ボート１３７：集光用プロ
ーブ　１３８：石英ファイバー１３９ａｂニスリツト２０１：ベルジャー断面の投影面２０２ａ、　ｂ　：損失部分　　　３０１ａ、　ｂ　：
ガス導入バイブ３０２ａ、　ｂ　：ガス供給管　　３０
３ａ、　ｂ　：ガス吹き出し孔４０１：有効スリット部
分４０３ａ、　ｂ　ニスリット巾調整板０１：方形導波管　　　１１０２：マイクロ波導入窓０
３・プラズマ生成室　１１０４　：成膜室０５．１１１
０　：ガス供給管

Claims

【特許請求の範囲】

１．帯状の基体上に連続して堆積膜を形成する為の連続
堆積膜形成装置に於いて、成膜室、該帯状基体の収納容器、および該成膜室と多孔
性金属薄膜を介して接続されたマイクロ波立体回路から
なり、該収納容器は該成膜室を挟んで一対設けられ、該成膜室
とそれぞれの該収納容器とはスリット状の連通孔で連通
し、一方の該収納容器から他方の該収納容器へ該連通孔およ
び該成膜室を通って該基体を搬送する基体搬送手段を有
し、該収納容器には該収納容器内の圧力を該成膜室内の圧力
より高く維持する為の希ガス導入手段が設けられ、該マイクロ波立体回路は該成膜室と接続された空洞共振
器および該空洞共振器に接続されたマイクロ波導波管で
構成され、該空洞共振器内にはマイクロ波透過性ベルジャーと該多
孔性金属薄膜により画成される、堆積膜形成用の原料と
なる化合物と相互作用を生ずる励起状態の水素原子の供
給源としてのマイクロ波プラズマ生成室が設けられ、か
つ該マイクロ波立体回路中に複数のインピーダンス整合回
路が設けられたことを特徴とする連続堆積膜形成装置。
２．発光分光分析法により前記水素原子の励起状態であ
るＨ＿α，Ｈ＿βの発光強度を測定する励起状態測定手
段が前記空洞共振器に設けられ、該発光強度の強度比を
所望の値とするべく空洞共振器内へのマイクロ波投入パ
ワー、インピーダンス整合条件、水素ガス流量又は水素
ガスと希ガスとの混合流量比、全圧力のうちいずれか一
種以上を制御することにより該水素原子の励起状態を制
御する励起状態制御手段を有することを特徴とする請求
項１に記載の装置。
３．前記インピーダンス整合回路の１つが空洞共振器内
に設けられた空洞長可変プランジャーであり、その他の
インピーダンス整合回路が、前記マイクロ波導波管と前
記空洞共振器との接続部に設けられた絞り、Ｅ−Ｈチュ
ーナーおよびスリースタブチューナーから選ばれること
を特徴とする請求項１または２に記載の装置。
４．前記基体搬送手段が、前記帯状の基体を前記多孔性
金属薄板面の水平軸に対し３０゜以内の角度で且つ該多
孔性金属薄板面より１００ｍｍ以内の位置を移動させる
よう構成され、且つ、堆積膜形成用の原料となる化合物
を気体状態で、あるいは前記成膜室とは別に設けられた
活性化室であらかじめ励起した状態で導入するために該
多孔性金属薄板と該基体との間に配置されたガス吹き出
し手段を有することを特徴とする請求項１乃至３のいず
れか１項に記載の装置。
５．前記スリット状の連通孔の開孔率を前記成膜室内と
前記収納容器内との圧力差に応じて変化させる手段を有
することを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項に
記載の装置。
６．前記成膜室及び一対の収納容器には各々独立の排気
装置が設置されていることを特徴とする請求項１乃至５
のいずれか１項に記載の装置。