JPH0590178A

JPH0590178A - 機能性堆積膜の連続形成方法及び連続形成装置

Info

Publication number: JPH0590178A
Application number: JP3277183A
Authority: JP
Inventors: Akira Sakai; 明酒井; Masahiro Kanai; 正博金井; Yasushi Fujioka; 靖藤岡; Toshihito Yoshino; 豪人吉野; Shotaro Okabe; 正太郎岡部; Sunao Yoshisato; 直芳里
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 1991-09-27
Filing date: 1991-09-27
Publication date: 1993-04-09

Abstract

(57)【要約】【目的】大面積、大容量に亘り均一にマイクロ波によ
る加熱領域を生起させる方法及び装置を提供すること
で、連続して安定性よく、高効率で、光電変換効率の高
い結晶性光起電力素子を形成し得る機能性堆積膜の連続
形成方法及び装置を提供することを目的とする。【構成】堆積膜が形成された帯状部材１０１を連続的
に移動せしめながら、その途中で該帯状部材を側壁とす
る柱状の処理空間１１６を形成し、該処理空間にマイク
ロ波アプリケーター手段１０７，１０８によりマイクロ
波エネルギーを放射させることにより前記処理空間１１
６の堆積膜の形成された側壁の加熱処理を行うマイクロ
波加熱工程を含む機能性堆積膜の連続形成方法及び装置
であって、前記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により前記マイクロ波エネルギーを
前記処理空間に放射することを特徴とする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、機能性堆積膜の連続形
成方法及び形成装置に係わり、大面積に亘って均一なマ
イクロ波加熱領域を生起させ、これにより引き起される
固相成長反応により、予め形成された堆積膜を高品質化
させることによって大面積に亘って機能性堆積膜を連続
的に形成することが可能な機能性堆積膜の連続形成方法
及び装置に関する。より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
得る方法及び装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】近年、環境問題について世界的に注意が
注がれている。化石燃料による環境汚染、温暖化現象、
原子力発電の安全性の問題などから、地球にやさしくク
リーンなエネルギーの供給が望まれており、自然エネル
ギーを利用した、風力、潮力、地熱、太陽光発電に期待
が向けられている。中でも太陽光を利用した太陽電池に
よる発電方法は、太陽光が地球上いたるところに降り注
ぎ、エネルギー源の偏在が少なく、更に複雑な大型の設
備を必要としないことからより注目を集め盛んに研究開
発がなされている。太陽電池は、その重要な構成要素た
る半導体層に、いわゆるｐｎ接合、ｐｉｎ接合等の半導
体接合が形成されている。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。

【０００３】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（Ｐ
Ｈ₃）、ジボラン（Ｂ₂Ｈ₆）の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形成
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。

【０００４】因に米国特許４，４００，４０９号特許明
細書には、ロール・ツー・ロール（ＲｏｌｌｔｏＲ
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。

【０００５】しかしながら、以上の各半導体層の形成は
ＲＦ（ラジオ周波数）を用いたプラズマＣＶＤ法によっ
て行われているため、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。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、所定のプラズマを相当長尺で、
大面積にわたって常時生起し、且つ該プラズマを均一に
維持する必要がある。ところが、そのようにするにはか
な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低
く、生産コストを引き上げる要因の一つともなってい
る。

【０００６】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起こせしめ、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。

【０００７】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。しかし、熱エネルーギーを大量且つ
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は限界があ
る。

【０００８】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。

【０００９】例えば、米国特許４，５１７，２２３号明
細書及び同第４，５０４，５１８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。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
図れるとされている。しかしながら、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。

【００１０】一方、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ＣＶＤ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。

【００１１】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。

【００１２】ところが、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、基体の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。

【００１３】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。そこで、こ
の問題点を解決する方策として例えば、米国特許第３，
８１４，９８３号明細書及び同第４，５２１，７１７号
明細書に開示されているように、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。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
して配置することのそれぞれが開示されている。

【００１４】ところで、大面積太陽電池の構成部材とし
てアモルファスシリコンに代わり、安定性に秀れた結晶
の研究が近年行われている。通産省指導によるサンシャ
イン計画の中で、ＣＶＤ法によって堆積したアモルファ
スシリコン膜にＰＨ₃をドーピングし、５５０℃〜６０
０℃の低温で１０時間から２０時間加熱炉でアニールす
ることで結晶化を図っているがその結果として粒径１．
５μｍ程度、電子のＨａｌｌ移動度約２００ｃｍ²／ｖ
・ｓを得るに至り、長波長吸収太陽電池の期待がもたれ
ているものの、大面積化に対しはアニール炉の大型化に
よる設備投資額の増大の問題、アニールプロセス時間の
増加による生産性及びコストへの懸案が今後解決せねば
ならない技術的問題点となっている。

【００１５】また、膜厚が１０００Å〜２０００Åの薄
膜においてはレーザーアニールによる良質な結晶化が誘
起できることが報告されている（Ｓ．Ｕｓｕｉ，Ｍａｔ
ｅｒｉａｌＲｅｓｅａｒｃｈＳｙｍｐｏｓｉｕｍ
Ｐｒｏｃｅｄｉｎｇｓ，Ｖｏｌ７１（１９８６）Ｐ
Ｐ．４３５）。しかしながら、レーザービームのスポッ
ト径の小ささからの大面積処理への適用の問題、また、
レーザー光の吸収深度が浅いため、比較的厚い１μｍ〜
２０μｍの薄膜を一度に加熱処理するには不適当であ
る。

【００１６】半導体薄膜を熱処理する手段としては、上
述の赤外線照射による加熱炉及びレーザーアニールの他
にも、主に磁性材料の加熱に適した誘導加熱などが挙げ
られる。また、高周波照射による加熱手段として、特に
水分を多量に含む、木材などの乾燥用として、マイクロ
波による加熱法が挙げられるが、大面積かつ均一なマイ
クロ波の形成手段をもたずに、木材中に含有する水分の
誘電率の高さに起因するマイクロ波エネルギーの高吸収
を利用し、水分の効率的な蒸発をもたらしたものであ
る。大面積に亘って誘電率の低い半導体薄膜をマイクロ
波放射で加熱処理するためには、マイクロ波エネルギー
の大面積でかつ均一化に対する積極的な取り組みが必要
である。

【００１７】従って、現在、上述したマイクロ波放射手
段の持つ種々の問題点を解決した新規なマイクロ波導入
プロセスの早期提供が望まれている。

【００１８】そしてまた、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用
に好適に用いられ、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、高品質で均一性良
く高速度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。

【００１９】

【発明が解決しようとする課題】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ことが可能な新規な方法及び装
置を提供することを目的とする。即ち、大面積、大容積
に亘って均一にマイクロ波による加熱領域を生起させる
方法及び装置を提供することで連続して安定性良く、高
効率で光電変換効率の高い結晶性光起電力素子を形成し
得る機能性堆積膜の連続形成方法及び装置を提供するこ
とを目的とする。

【００２０】

【課題を解決するための手段及び作用】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問題点
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帯状部材
を湾曲させ、前記帯状部材を側壁とした柱状の処理空間
を形成し、前記処理空間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、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、前記処理空間内において前記帯状部材の
幅方向にほぼ均一な加熱領域を生起し得るという知見を
得た。

【００２１】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加熱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。

【００２２】請求項１の連続形成方法は、堆積膜の形成
された帯状部材を連続的に移動せしめながら、その途中
で前記移動する帯状部材を側壁とする柱状の処理空間を
形成し、同時にマイクロ波エネルギーをマイクロ波アプ
リケーター手段より、該マイクロ波エネルギーを放射さ
せて、連続的に移動する前記帯状部材の表面上に形成さ
れた堆積膜を加熱せしめるマイクロ波加熱法であって前
記マイクロ波エネルギーをマイクロ波の進行方向に対し
て平行な方向に前記アプリケーター手段より放射させる
ようにしたことを特徴とする。

【００２３】請求項２の形成方法は、前記移動する帯状
部材はその途中において、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処理空間の
側壁を成すようにすることを特徴とする。

【００２４】請求項３の形成方法は、前記帯状部材を側
壁として形成される柱状の処理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を介して、前記マイクロ波
エネルギーを前記処理空間内に放射させるようにするこ
とを特徴とする。

【００２５】請求項４の形成方法は、前記マイクロ波ア
プリケーター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
せるようにすることを特徴とする。

【００２６】請求項５の形成方法は、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
分に設けられたマイクロ波透過性部材を介して放射させ
るようにすることを特徴とする。

【００２７】請求項６の形成方法は、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
処理空間との気密を保持することを特徴とする。

【００２８】請求項７の形成方法は、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
することを特徴とする。

【００２９】請求項８の形成方法は、前記柱状の処理空
間内に放射されたマイクロ波エネルギーは、前記処理空
間外へ漏洩しないようにすることを特徴とする。

【００３０】また。請求項１１の連続形成装置は、連続
して移動する帯状部材上にマイクロ波加熱法により機能
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、その途中
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
保持し得る柱状の処理室を有し、前記処理室内にマイク
ロ波加熱領域を生起させるための、マイクロ波エネルギ
ーを放射させるようにしたマイクロ波アプリケーター手
段と前記処理室内を排気する排気手段と、前記処理室内
に処理用ガスを導入するための手段を備えていて、前記
連続的に移動する帯状部材の前記マイクロ波エネルギー
に曝される側の表面上に、堆積膜が予め形成されていて
前記マイクロ波エネルギーをマイクロ波進行方向と平行
な方向に前記アプリケーター手段より放射させるように
したことを特徴とする。

【００３１】請求項１２は、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ていることを特徴とする。

【００３２】請求項１３の形成装置は、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
・搬送用リングとで形成され、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
に配設されていることを特徴とする。

【００３３】請求項１４の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処理室の両端面
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が配設されていることを特徴
とする。

【００３４】請求項１５の形成装置は、前記マイクロ波
アプリケーター手段は、前記端面に垂直方向に配設され
ていることを特徴とする。

【００３５】請求項１６の本発明の装置は、前記マイク
ロ波アプリケーター手段の先端部分には、前記処理室と
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処理室内へ透過せしめる
マイクロ波透過性部材が配設されていることを特徴とす
る。

【００３６】請求項１７の本発明の装置は、前記帯状部
材の少なくとも一方の面には、導電性処理が施されるこ
とを特徴とする。

【００３７】請求項１８の本発明の装置は、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ことを特徴
とする。

【００３８】請求項１９の形成装置は、前記マイクロ波
アプリケーター手段を前記処理室の両端面において互い
に対向して配設される場合には、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
配設されたことを特徴とする。

【００３９】請求項２０の形成装置は、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たことを特徴
とする。

【００４０】以下、本発明者が発明を完成するに当たり
行った実験を説明する。本実験では、図１〜４に示した
本発明の装置を用いて帯状部材上の堆積膜を均一に熱処
理するためのマイクロ波加熱条件について検討した。

【００４１】（実験例１）第１の実験例においては、図
１に示した装置の一対の導波管１１１，１１２の取り付
け角度の違いによるマイクロ波加熱について検討を行っ
た。

【００４２】図３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。

【００４３】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処理室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、たとえば、方形導波管１１１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１０
２と１０３との中心軸を含む面を表しており、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θ₁とし、これを方形導波管１１１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１８
０°以下の場合と同等である。勿論、θ₁とθ₂とは相
互に入れ替えても、対向している故、はやり配置関係は
同等である。

【００４４】また、支持・搬送用ローラー１０２及び１
０３とで限定される帯状部材の湾曲端間距離を間隙Ｌと
する。

【００４５】表１に示すマイクロ波加熱条件にて、表２
に示す種々の値のθ₁とθ₂を組み合わせた条件でマイ
クロ波加熱の安定性等について実験、評価を行った。

【００４６】

【表１】なお、マイクロ波の漏洩度は支持・搬送用ローラー１０
２，１０３の間隙部分より５ｃｍ程離れた場所にマイク
ロ波探知器を設けて評価を行った。

【００４７】評価結果は表２に示すとおりであった。

【００４８】

【表２】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
波加熱による帯状部材の面内温度分布が大きく変化する
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、マイ
クロ波加熱による帯状部材の面内温度分布も最も大きく
１５°程度ではマイクロ波の漏れ量が小さくはなるもの
の、帯状部材上ａ−Ｓｉ（アモルファスシリコン）温度
の到達温度は２００℃〜４００℃程度である。また、３
０°以上では、マイクロ波の漏れは無くなり到達温度は
６００℃と高くまた安定した。ただし、θ₁とθ₂とが
なす角度が０°又は１８０°すなわち、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、帯状部材の面内温度分布が最大になる。

【００４９】なお、この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行ったが、両者において帯状部材の
面内温度分布については特に差異は認められなかった。

【００５０】また、１１３よりＨ₂２０ｓｃｃｍ導入し
処理室内圧を４ｍＴｏｒｒにして同様の実験を行ったと
ころ、帯状部材の面内温度分布及び到達温度については
特に差異は認められなかった。

【００５１】（実験例２）次に、第２の実験例において
は、実験例１と同様の構成のマイクロ波プラズマＣＶＤ
装置を用いて作製される帯状部材上にアモルファスシリ
コン薄膜を堆積し、更に実験例１で説明したマイクロ波
加熱装置でのアニール実験を行った。

【００５２】図４に示した装置のガス管１１３ａよりＳ
ｉＨ₄１００ｓｃｃｍを導入し、表３に示すマイクロ波
プラズマ条件にて帯状部材上にアモルファスシリコン薄
膜を堆積した。

【００５３】まず、基体送り出し機構を有する真空容器
３０１に、十分に脱脂、洗浄を行ったＳＵＳ４３０ＢＡ
製帯状基体（幅４５ｃｍ×長さ２００ｍ×厚さ０．２５
ｍｍ）の巻きつけられたボビン３０３をセットし、該基
体１０１をガスゲート４０１及び隔離容器３００ａ、３
００及び−３００ｂ中の搬送機構を介して、更にガスゲ
ート４０２，４０３，及び４０４を介し、基体巻き取り
機構を有する真空容器３０２まで通し、たるみのない程
度に張力調整を行った。

【００５４】そこで、各真空容器３０１，３０２及び隔
離容器３００ａ，３００及び３００ｂ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１０^-3Ｔｏｒｒ付近まで真空引き
した後、更に温度制御機構１０６ａを用いて、帯状部材
の表面温度を２８０℃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。

【００５５】なお、作製条件マイクロ波アプリケーター
の形状、及び湾曲形状等の条件を表３に示した。

【００５６】

【表３】十分に脱ガスが行われた時点で、ガス導入管１１３ａよ
り、堆積膜形成用原料ガスを導入し、前記油拡散ホンプ
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３００ａ内の圧力を８ｍＴｏｒｒに保持した。圧
力が安定したことろで、不図示の２．４５ＧＨ_Z仕様の
マイクロ波電源より、実効パワーで０．５５ｋＷ×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１
０７ａ，１０８ａ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１０２
ａ，１０３ａ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。

【００５７】そこで、支持・搬送用ローラー１０２ａ，
１０３ａ及び支持・搬送用リング１０４ａ，１０５ａ
（いずれも駆動機構は不図示）を起動し、前記基体１０
１の搬送スピードが１．２ｍ／ｍｉｎとなるように制御
した。

【００５８】なお、ガスゲート４０１，４０２，４０
３，４０４にはゲートガス導入管４０５，４０６，４０
７，４０８よりゲートガスとしてＨ₂ガスを５００ｓｃ
ｃｍ流し、排気孔４０９，４１０，４１１，４１２より
不図示の油拡散ポンプで排気し、ガスゲート内圧は１ｍ
Ｔｏｒｒとなるように制御した。

【００５９】続いて実験例１で説明した条件の中で、ア
プリケーター１０７及び１０８のなす角度θ₁，θ₂を
各々３０°，３０°とし、その他のマイクロ波放出条件
は表４と同じにした。

【００６０】

【表４】この様に処理して得られた帯状部材を巻き取り用ボビン
３０４に巻き取りスロットルバルブ３０９ａ，３０９及
び３０９ｂを全開にし真空容器３０２を大気圧に戻し、
巻き取り用ボビン３０４を取り出す。次に巻き取り用ボ
ビン３０４の幅方向及び長手方向にサンプルを任意に５
ｍｍ角に切り出し、ラマン散乱分光法により結晶性を評
価したところ５２０ｃｍ^-1に鋭いＴＯモードの散乱ピー
クを有する多結晶シリコンであることがわかった。その
ピークの半値幅を算出したところ６．５ｃｍ^-1であり、
帯状部材幅方向及び長手方向でのバラツキは６．４〜
６．６ｃｍ^-1の範囲であり、バラツキが少ないことがわ
かった。さらに透過型電子顕微鏡観察により、得られた
結晶の平均粒径は２μｍ程度と大きく、またバラツキは
小さく、帯状部材の幅方向及び長手方向において均一で
あることがわかった。以上の実験例１及び２の結果か
ら、本発明の方法及び装置おいて、マイクロ波導入時の
処理室からの漏洩を少なくし、効率的に帯状部材を加熱
するためには相互のアプリケーターの角度が不ぞろいの
方が良く、処理室は真空状態であってもまた、Ｈ₂など
のガスを導入しても帯状部材の面内分布に影響はないこ
とがわかった。

【００６１】またマイクロ波プラズマ法によってＳＵＳ
製の帯状部材に予めアモルファスシリコン薄膜を堆積し
ておき、マイクロ波を放射することで帯状部材の幅方向
及び長手方向について、結晶性のバラツキの少ないアニ
ールが実現できることがわかった。

【００６２】以上の実験により判明した事実をもとに本
発明の堆積膜の連続形成方法についてより詳細に述べ
る。

【００６３】本発明の方法において、前記柱状の処理空
間１１６内にてマイクロ波加熱を均一に生起させるに
は、前記帯状部材１０１にて形成される側壁と平行な方
向に、前記成膜室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、前記処理空間内にマイク
ロ波エネルギーを閉じ込めるようにする。

【００６４】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
記処理空間１１６内に生起するマイクロ波加熱の均一性
は保たれるが、前記帯状部材１０１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
加熱領域の均一性を保つ上で好ましい。

【００６５】勿論、前記処理空間内で生起するマイクロ
波加熱の均一性は、前記処理空間内にマイクロ波エネル
ギーが十分に伝送される必要があり、前記柱状の処理空
間はいわゆる導波管に類する構造とされるのが好まし
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、少なくともその片面が導
電処理を施されたものであっても良い。

【００６６】また、本発明の方法おいて、前記移動する
帯状部材１０１を前記湾曲開始端形成手段１０２と湾曲
終了端形成手段１０３とを用いて湾曲させて形成される
柱状の処理空間１１６の両端面の形成としては、前記処
理空間内に放射されたマイクロ波エネルギーがほぼ均一
に前記処理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。勿論、前記湾曲開始端形成手段１０２
と前記湾曲終了端形成手段１０３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。

【００６７】更には、本発明の方法において、前記処理
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、マイクロ波加熱を安定して生起、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２０
０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。

【００６８】また、前記マイクロ波アプリケーター手段
２００へは上述の伝送モードが伝送可能な導波管２０８
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２０２を介して前記処理空間１１６内へ
放射される。

【００６９】本発明の方法において、前記処理空間には
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、該間隙から前記処理用ガスが排気
され、前記処理空間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Ｌは十分な排気コンダク
タンスが得られると同時に、前記処理空間内に放射され
たマイクロ波エネルギーが前記処理空間外へ漏洩しない
ように特別配慮される必要がある。

【００７０】具体的には、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、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。そ
して、複数個の前記マイクロ波アプリケーター手段を介
して前記処理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につ
いて前述のごとく配慮される必要がある。

【００７１】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Ｌ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。

【００７２】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
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
ーターを配設するようにする。

【００７３】本発明の方法において、前記処理空間の両
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。

【００７４】本発明において、前記帯状部材に予め形成
される堆積膜としては、半導体材料、金属材料、及び絶
縁材料のいずれでも良く、無機材料、有機材料のいずれ
でも構わない。また単一成分のみで構成されている必要
はなく、これら複数の成分から成る混合物でも構わな
い。構造については、アモルファス、マイクロクリスタ
ル、多結晶、単結晶のいずれの場合においても適用可能
である。作製法の観点からは、ＲＦ及びＤＣプラズマＣ
ＶＤ法、スパッタリング法及び反応性スパッタリング
法、光ＣＶＤ法、熱ＣＶＤ法、ＭＯＣＶＤ法、ＭＢＥ
法、ＨＲ−ＶＣＤ法、マイクロ波ＣＶＤ法等の気相反応
による堆積膜形成法でも、また溶液状の物質より固体と
して析出させる液相成長法でもさらに熱線・電子線、イ
オン線、放射線、レーザー光線等の固相成長法でもまた
これらの組み合わせでも構わない。さらに電気化学反応
による電解重合による析出法で形成されるものでも構わ
ない。

【００７５】さらにマイクロ波加熱処理に先立ち、予め
形成される堆積膜中にマイクロ波が加熱処理によって結
晶粒を制御する目的で添加物を適当な比率で導入しても
良く、また、その濃度分布を適宜調整し、粒径制御を行
うことも可能である。

【００７６】また、半導体の価電子制御用の不純物原子
の活性化手段として本発明のマイクロ波加熱法は有効で
ある。

【００７７】本発明における処理用ガスとは、帯状部内
上に予め形成してある堆積膜にマイクロ波エネルギーを
放射加熱する際に、該堆積膜の構造化及び欠陥の不活性
化を促進する目的で導入されるものであって該堆積膜中
へ拡散しやすいものが好適であり、具体的には不活性ガ
スのＨｅ、Ａｒ、Ｘｅ、Ｋｒ、Ｒｎなどが挙げられ、ま
たＨ₂、Ｆ₂、Ｃ１₂、Ｏ₂など適宜選択することがで
きる。

【００７８】さらに本発明における処理用ガスとは、ガ
ス導入手段１１３により処理空間１６内に導入され、前
記マイクロ波エネルギーの一部分を吸収し、分解励起さ
れていてもよく、未分解でガス温度が上昇していてもよ
く、また、処理空間を構成する帯状部材１０１がマイク
ロ波加熱されこの熱エネルギーを吸収して分解励起及び
ガス温度上昇の状態でも、構わない。

【００７９】本発明においてはマイクロ波エネルギーの
強度を変化させることで前記帯状部材上に堆積された薄
膜の膜厚方向のアニールの深度を制御することをも可能
である。

【００８０】以下、本発明装置の構成及び特徴をより詳
細に記載する。

【００８１】本発明の装置によればマイクロ波加熱領域
が移動しつつある帯状部材で閉じ込められていることに
より、前記マイクロ波エネルギーが堆積膜が形成されて
いる帯状部材を効率的に加熱処理することができる。

【００８２】更には、本発明のマイクロ波アプリケータ
ー手段を用いて、前記処理空間１１６内に均一なマイク
ロ波加熱領域が生起されるため、前記帯状部材１０１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勿
論のこと、前記帯状部材を前記マイクロ波アプリケータ
ー手段１０７，１０８の長手方向に対してほぼ垂直方向
に連続的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処理装置となる。

【００８３】また、本発明の装置によれば、連続して安
定に均一性良く加熱処理が維持できるため、長尺の帯状
部材上に連続して、安定した特性の機能性堆積膜を処理
形成でき、結晶粒界の界面特性等の優れたデバイスを作
製することができる。

【００８４】本発明の装置において、前記帯状部材を構
造材として機能させるにあたり、前記処理室の外部は大
気であっても良いが、前記処理室内への大気の流入によ
って、形成される機能性堆積膜の特性に影響を及ぼす場
合には適宜の大気流入防止手段を設ければ良い。具体的
にはＯリング、ガスケット、ヘリコフレックス、磁性流
体等を用いた機械的封止構造とするか、又は、処理形成
される堆積膜の特性に影響が少ないかあるいは効果的な
希釈ガス雰囲気、又は適宜の真空雰囲気を形成するため
の隔離容器を周囲に配設することが望ましい。前記機械
的封止構造とする場合には、前記帯状部材が連続的に移
動しながら封止状態を維持できるように特別配慮される
必要がある。本発明の装置と他の複数の堆積膜形成手段
を連結させて、前記帯状部材上に連続して堆積膜を積層
させる場合には、ガスゲート手段等を用いて各装置を連
結させるのが望ましい。

【００８５】本発明の装置において、前記処理室の外部
の圧力は減圧状態でも加圧状態でも良いが、前記処理室
内との圧力差によって前記帯状部材が大きく変形するよ
うな場合には適宜の補助構造材を前記処理室内に配設す
れば良い。該補助構造材としては、前記処理室の側壁と
ほぼ同一の形状を、適宜の強度を有する金属、セラミッ
ク又は強化樹脂等で構成される線材、薄板等で形成した
ものであることが望ましい。

【００８６】本発明の方法及び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、マイクロ波加熱による
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及び／またはＳｉ
Ｏ₂，Ｓｉ₃Ｎ₄，Ａｌ₂Ｏ₃，ＡｌＮ等の絶縁性薄膜をス
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
金属単体または合金、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。

【００８７】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。

【００８８】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加熱領域の均一性が
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１００
ｃｍ、より好ましくは１０ｃｍ乃至８０ｃｍであること
が望ましい。

【００８９】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。

【００９０】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。

【００９１】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。

【００９２】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。

【００９３】

【実施例】以下、本発明についての具体的な実施例を示
すが、本発明はこれらの実施例によって何ら限定される
ものではない。

【００９４】（実施例１）実験例１及び２で示した連続
式マイクロ波加熱装置を用い、結晶シリコン製光起電力
素子を作製した。光起電力素子の構成の模式図を図５
（Ａ）に示す。該光起電力素子は、基体５０１上にｎ型
半導体層５０２，Ｐ型半導体層５０３，透明電極５０４
及び集電電極５０５をこの順に堆積形成した光起電力素
子５００である。なお、本光起電力素子では透明電極５
０４より光の入射が行われることを前提としている。

【００９５】まず、基体送り出し機構を有する真空容器
３０１に、十分に脱脂、洗浄を行ったＳＵＳ４３０ＢＡ
製帯状基体（幅４５ｃｍ×長さ２００ｍ×厚さ０．２５
ｍｍ）の巻きつけられたボビン３０３をセットし、該基
体１０１をガスゲート４０１及び隔離容器３０３ａ，３
００及び３００ｂ中の搬送機構を介して、更にガスゲー
ト４０２，４０３及び４０４を介し、基体巻き取り機構
を有する真空容器３０２まで通し、たるみのない程度に
張力調整を行った。

【００９６】そこで、各真空容器３０１，３０２及び隔
離容器３００ａ，３００及び３００ｂ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１０^-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、帯状部材の表面温度を２８０℃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５×１
０^-6Ｔｏｒｒ以下まで真空引きした。

【００９７】なお、作製条件、マイクロ波アプリケータ
ーの形状、及び湾曲形状等の条件は、ＳｉＨ₄に代えて
ＳｉＨ₄／ＰＨ₃の混合ガスとした他は表３と同一とし
た。

【００９８】十分に脱ガスが行われた時点で、ガス導入
管１１３ａより、堆積膜形成用原料ガスＳｉＨ₄１００
ｓｃｃｍ（ＰＨ₃／１００ｐｐｍ）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３００ａ内の圧力を８ｍＴｏｒｒに保持
した。圧力が安定したところで、不図示の２．４５ＧＨ
ｚ仕様のマイクロ波電源より、実行パワーで０．８５ｋ
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１０７ａ，１０８ａ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
１０２ａ，１０３ａ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。

【００９９】なお、ガスゲート４０１，４０２，４０
３，４０４にはゲートガス導入管４０５，４０６，４０
７，４０８よりゲートガスとしてＨ₂ガスを５００ｓｃ
ｃｍ流し、排気孔４０９，４１０，４１１，４１２より
不図示の油拡散ポンプで排気し、ガスゲート内圧は１ｍ
Ｔｏｒｒとなるよう制御した。

【０１００】続いて実験１及び実験２で説明した条件で
隔離室３００内のアプリケーター１０７及び１０８のな
す角度θ₁，θ₂を各３０°，３０°としてその他のマイ
クロ波加熱条件は表４と同じにした。

【０１０１】隔離容器の３００ｂ内に配設されたガス導
入管１１３ｂより堆積膜形成用原料ガスＳｉＨ₄１ｓｃ
ｃｍ（ＢＦ₃２００ｐｐｍ）を導入し不図示の油拡散ポ
ンプに取り付けられたスロットルバルプ３０９ｂの開度
を調整して隔離容器３００ｂの圧力を８ｍＴｏｒｒに保
持した。圧力が安定したことろで、不図示の２．４５Ｇ
Ｈ_Z仕様マイクロ波電源より、実行パワーで０．５５ｋ
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１０７ｂ，１０８ｂ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
１０２ｂ，１０３ｂ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。

【０１０２】そこで１０２ｂ，１０３ｂ及び支持・搬送
用リング１０４ｂ，１０５ｂ（いずれも駆動機構は不図
示）を起動し、前記基体１０１の搬送スピードが１．２
ｍ／ｍｉｎで図中左側から右側方向へ搬送させ連続して
ｎ，ｐ型半導体層を積層形成した。なお、Ｐ層作製の隔
離容器３００ｂのマイクロ波アプリケーターの形状及び
湾曲形状等の条件は表３と同一である。

【０１０３】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。

【０１０４】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７．２％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。

【０１０５】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１％以内に納まった。

【０１０６】これらのモジュールを接続して５ｋＷの電
力供給システムを作製することができた。

【０１０７】（実施例２）本実施例では、実施例１で作
製した結晶シリコン光起電力素子に対して、長波長感度
を向上させる目的で結晶シリコンゲルマニウム光起動電
力素子を作製した。ガス導入管１１３ａより堆積膜形成
用原料ガスＳｉＨ₄８０ｓｃｃｍ、ＧｅＨ₄２０ｓｃｃ
ｍ、ＰＨ₃１００ｐｐｍを導入した。また、処理室への
マイクロ波パワーを実施例１の１ｋＷ×２から０．９ｋ
Ｗ×２へと減らした。その他の作製条件は実施例１と同
一として各半導体層を形成した。

【０１０８】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。

【０１０９】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７．０％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。

【０１１０】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１％以内に納まった。

【０１１１】これらのモジュールを接続して５ｋＷの電
力供給システムを作製することができた。

【０１１２】（実施例３）実施例１で作製した結晶シリ
コン光起電力素子のより高い光電変換効率及び安定性を
得るために、帯状基体上にＺｎＯ膜を形成したものを用
いた。

【０１１３】まず、実施例１及び実施例２で用いたのと
同様のＳＵＳ４３０ＢＡ帯状基体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１０００ÅのＡｇ薄膜を、また連続してＺｎＯ
（９９．９９９％）電極をターゲットとして用いて１．
２μｍのＺｎＯ薄膜をスパッタ蒸着し、下部電極５０
１’を形成した。（図５（Ｂ）参照）ひき続き、該下部
電極５０１’の形成された帯状基体を図４で示した連続
堆積膜形成装置に、実施例１で行ったのと同様の要領で
セットした。

【０１１４】ガス導入管１１３ａより堆積膜形成用原料
ガスＳｉＨ₄１００ｓｃｃｍＰＨ₃１００ｐｐｍを導入し
た。その他作製条件を実施例１と同一にして各半導体層
を形成した。

【０１１５】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７．８％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。

【０１１６】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０．９％以内に納まった。

【０１１７】これらのモジュールを接続して５ｋＷの電
力供給システムを作製することができた。

【０１１８】（実施例４）本実施例では、ＲＥによるプ
ラズマＣＶＤ法でｎ型アモルファスシリコン層を続いて
Ｐ型のアモルファスＳｉＣを同様の手法で堆積した後、
本発明のマイクロ波加熱法によりマイクロ波パワーを低
く押えることで表面のＳｉＣ層のみをマイクロクリスタ
ル化し、大面積で連続製膜による光起電力素子を作製し
た。

【０１１９】図６は、本実施例に用いる作製装置の断面
模式図である。隔離容器６０１及び６０２はＲＦプラズ
マＣＶＤ炉となっている。他の搬送系、マイクロ波加熱
装置は図４と同様の構成となっている。隔離容器６０１
ではｎアモルファスシリコン層を３０００Å（搬送速度
１５ｃｍ／ｍｉｎ）また、隔離容器６０２ではｐ⁺アモ
ルファスＳｉＣ層を２００Å（搬送速度１５ｃｍ／ｍｉ
ｎ）堆積させる。

【０１２０】まず、基体送り出し機構を有する真空容器
３０１に、十分に脱脂、洗浄を行ったＳＵＳ４３０ＢＡ
製帯状基体（幅４５ｃｍ×長さ２００ｍ厚さ０．２５ｍ
ｍ）の巻きつけられたボビン３０３をセットし、該基体
１０１をガスゲート４０１及び隔離容器６０１，６０
２，及び３００中の搬送機構を介して、更にガスゲート
４０２，４０３及び４０４を介し、基体巻き取り機構を
有する真空容器３０２まで通し、たるみのない程度に張
力調整を行った。

【０１２１】そこで、各真空容器３０１，３０２及び隔
離容器６０１，６０２及び３００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１０^-3Ｔｏｒｒ付近まで真空引きした
後、更にハロゲンランプ６０７，６０８を用いて、帯状
部材の表面温度を２８０℃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^-4Ｔｏ
ｒｒ以下まで真空引きした。

【０１２２】ガス導入管６０５及び６０６よりＳｉＨ₄
５０ｓｃｃｍ，Ｈ₂３５０ｓｃｃｍ及びＣＨ₄１ｓｃｃ
ｍ，ＳｉＨ₄２ｓｃｃｍ，Ｂ₂Ｈ₆３００ｐｐｍをそれぞ
れ導入した。成膜室圧力はそれぞれ０．９５Ｔｏｒｒに
なるよう不図示の排気スロットルバルブを調整して行っ
た。ＲＦパワーをそれぞれ１００Ｗ及び３Ｗとした。

【０１２３】マイクロ波加熱のための処理室である隔離
容器３００は主として実験１及び実験２で説明した条件
でアプリケーター１０７及び１０８のなす角度θ₁，θ₂
を各々３０°，３０°とし，マイクロ波パワーを２００
Ｗとした。

【０１２４】なお、ガスゲート４０１，４０２，４０
３，４０４にはゲートガス導入管４０５，４０６，４０
７，４０８よりゲートガスとしてＨ₂ガスを５００ｓｃ
ｃｍ流し排気孔４０９，４１０，４１１，４１２より不
図示の油拡散ポンプで排気し、ガスゲート内圧は１ｍＴ
ｏｒｒとなるよう制御した。

【０１２５】まず、各々の成膜室内でＲＦ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１５ｃｍ／ｍｉｎで図中左側から右側方向へ
搬送させ、連続して、ｎ^-，ｐ⁺型半導体層を堆積形成し
た。

【０１２６】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、反射型高速電子線回
折像を観察したところ、ハローとリングの混在したパタ
ーンでｐ⁺のＳｉＣ層はマイクロクリスタル化している
ことがわかった。勿論、マイクロ波加熱処理を行わなか
った同様の構成即ちｎ^-アモルファスシリコンｐ⁺アモル
ファスＳｉＣの積層膜の観察ではハローパターンとなり
はっきりとした差が見られた。

【０１２７】また、ＨＦ，ＨＮＯ₃，ＣＨ₃ＣＯＯＨ，Ｈ
₂Ｏの混合液によるウェットエッチングを行ないマイク
ロクリスタルｐ⁺ＳｉＣの表面をエッチングして行きそ
の都度反射高速電子線回折像を観察したことろマイクロ
クリスタルｐ⁺ＳｉＣ層２００Åまではハーロとリング
の混在したパターンでそれ以下のアモルファスシリコン
ｎ^-層では、ハローパターンであることが確認できた。

【０１２８】また本発明ではマイクロ波のパワーを適宜
選択することでこのマイクロクリスタル化する膜厚方向
の分布を制御することも可能である。

【０１２９】この様にして得られる帯状部材１０１上の
アモルファスＳｉｎ^-層／マイクロクリスタルＳｉＣｐ⁺
層を帯状部材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。

【０１３０】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７．２％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。

【０１３１】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。

【０１３２】これらのモジュールを接続して５ｋＷの電
力供給システムを作製することができた。

【０１３３】

【発明の効果】本発明による、大面積かつ均一なマイク
ロ波加熱手段の考案により、薄膜半導体のアニール時間
の大幅な短縮をもたらした。具体的にはアモルファスシ
リコンのアニールには、１０時間程度をかけて結晶化さ
せ結晶シリコン太陽電池を作製していたが、本発明によ
れば、１分程度のマイクロ波照射で、同様のアニーニ効
果が得られる。

【０１３４】さらに大面積かつ均一な加熱手段により従
来より考案されていたレーザーアニールに比べて一度に
加熱処理が可能な領域は飛躍的に拡大することができ、
低コスト大面積の光起電力素子の量産化が可能となる。

【０１３５】また本発明によればマイクロ波パワーを適
宜調整することで膜厚方向のアニールの深度を制御する
ことも可能となる。

【０１３６】以上のことから、高効率で光電変換効率の
高い結晶性光起電力素子を連続して安定性良く、形成し
得る機能性堆積膜の連続形成方法及び装置を提供するこ
とが可能となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明のマイクロ波加熱装置の斜視図である。

【図２】本発明のマイクロ波アプリケーター手段の概略
図である。

【図３】本発明の導波管の取り付け角度を説明するため
の断面概略図である。

【図４】本発明の機能性堆積膜の連続形成装置の１例を
示す全体概略図である。

【図５】（Ａ）及び（Ｂ）は本発明において作製される
光起電力素子の断面概略図である。

【図６】本発明の機能性堆積膜の連続形成装置の他の１
例を示す全体概略図である。

【符号の説明】

１０１帯状部材１０２，１０３搬送用ローラー１０４，１０４ａ，１０４ｂ，１０５，１０５ａ，１０
５ｂ搬送用リング１０６，１０６ａ，１０６ｂ温度制御機構１０７，１０７ａ，１０７ｂ，１０８，１０８ａ，１０
８ｂ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１１３，１１３ａ，１１３ｂガス導入管１１４排気管１１５隔離通路１１６処理室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，２０３ｂ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２１０Ｏリング２１１溝２１１メタルシール２１３，２１４冷却空気導入・排出孔３００，３００ａ，３００ｂ隔離容器３０１，３０２，５０１，５０２真空容器３０３送り出し用ボビン３０４巻き取り用ボビン３０５，３０６搬送用ローラー３０７，３０８，３０９，３０９ａ、３０９ｂスロッ
トルバルブ３１０，３１１，４０９，４１０，４１１，４１２排
気孔３１２，３１３温度調節機構３１４，３１５圧力計３２０，３２０ａ，３２０ｂ排気管４０５，４０６，４０７，４０８ゲートガス導入管４０１，４０２，４０３，４０４ガスゲート４０９，４１０，４１１，４１２ゲートガス排気管５００光起電力素子５０１支持体５０１’ 下部電極５０２ｎ型半導体層５０３Ｐ型半導体層５０４透明導電膜５０５上部電極６０１，６０２隔離容器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。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者吉野豪人東京都大田区下丸子３丁目30番２号キヤノン株式会社内 (72)発明者岡部正太郎東京都大田区下丸子３丁目30番２号キヤノン株式会社内 (72)発明者芳里直東京都大田区下丸子３丁目30番２号キヤノン株式会社内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】堆積膜が形成された帯状部材を連続的に
移動せしめながら、その途中で該帯状部材を側壁とする
柱状の処理空間を形成し、該処理空間にマイクロ波アプ
リケーター手段によりマイクロ波エネルギーを放射させ
ることにより前記処理空間の堆積膜の形成された側壁の
加熱処理を行うマイクロ波加熱工程を含む機能性堆積膜
の連続形成方法であって、前記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により前記マイクロ
波エネルギーを前記処理空間に放射することを特徴とす
る機能性堆積膜の連続形成方法。
【請求項２】前記移動する帯状部材の途中において、
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
を湾曲させて前記処理空間の側壁を形成する請求項１に
記載の機能性堆積膜の連続形成方法。
【請求項３】前記帯状部材を側壁として形成される柱
状の処理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
ー手段を介して、前記マイクロ波エネルギーを前記処理
空間内に放射させる請求項１または２に記載の機能性堆
積膜の連続形成方法。
【請求項４】前記マイクロ波アプリケーター手段を前
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
機能性堆積膜の連続形成方法。
【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
ロ波透過性部材を介して放射させるようにする請求項１
乃至４のいずれか１項に記載の機能性堆積膜の連続形成
方法。
【請求項６】前記マイクロ波アプリケーター手段と、
前記処理空間との気密を前記マイクロ波透過性部材によ
り保持させるようにする請求項５に記載の機能性堆積膜
の連続形成方法。
【請求項７】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３乃至
６のいずれか１項に記載の機能性堆積膜の連続形成方
法。
【請求項８】前記柱状の処理空間内に放射されたマイ
クロ波エネルギーが、前記処理空間外へ漏洩しないよう
にする請求項１乃至７のいずれか１項に記載の機能性堆
積膜の連続形成方法。
【請求項９】前記処理空間に処理用ガスを導入し該処
理用ガスを、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乃至８のいずれか１
項に記載の機能性堆積膜の連続形成方法。
【請求項１０】前記帯状部材の少なくとも一方の面に
は導電処理を施すようにする請求項１乃至９のいずれか
１項に記載の機能性堆積膜の連続形成方法。
【請求項１１】長手方向に連続的に移動する帯状部材
上にマイクロ波を放射することを特徴とする堆積膜の連
続形成装置であって、前記帯状部材をその長手方向に連
続的に移動させる手段と、該帯状部材を湾曲させ該帯状
部材を側壁として内部を実質的に真空に保持し得る柱状
の処理室を形成するための湾曲部形成手段と、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のエネル
ギーを放射させ前記処理室内にマイクロ波加熱領域を生
起させるためのマイクロ波アプリケーターと、前記処理
室を排気するための排気手段と、前記処理室に処理用ガ
スを導入するためのガス導入手段とから構成されること
を特徴とする機能性堆積膜の連続形成装置。
【請求項１２】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
配設した請求項１１に記載の機能性堆積膜の連続形成装
置。
【請求項１３】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ている請求
項１１または１２に記載の機能性堆積膜の連続形成装
置。
【請求項１４】前記帯状部材を側壁として形成される
柱状の処理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を配設
する請求項１１乃至１３のいずれか１項に記載の機能性
堆積膜の連続形成装置。
【請求項１５】前記マイクロ波アプリケーター手段は
前記処理室の前記端面に垂直方向に配設された請求項１
４に記載の機能性堆積膜の連続形成装置。
【請求項１６】前記マイクロ波アプリケーター手段の
先端部分には、前記処理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、かつ、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
記処理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１１乃至１５のいずれか１項に記載の機能
性堆積膜の連続形成装置。
【請求項１７】前記帯状部材の少なくとも一方の面に
導電性処理が施される請求項１１乃至１６のいずれか１
項に記載の機能性堆積膜の連続形成装置。
【請求項１８】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１１乃至１７のいずれか１項に
記載の機能性堆積膜の連続形成装置。
【請求項１９】前記マイクロ波アプリケーター手段を
前記処理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１８
に記載の機能性堆積膜の連続形成装置。
【請求項２０】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１８または１９に記載の機能
性堆積膜の連続形成装置。