JPH0878341A

JPH0878341A - 半導体膜の作製装置及びその作製方法

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Publication number: JPH0878341A
Application number: JP6213082A
Authority: JP
Inventors: Yutaka Echizen; 裕越前; Hiroto Yamaguchi; 裕人山口
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 1994-09-06
Filing date: 1994-09-06
Publication date: 1996-03-22

Abstract

(57)【要約】【目的】放電の安定性が高い半導体膜の作製装置及び
その作製方法を提供する。【構成】半導体膜の作製装置において、該成膜室の側
壁にはマイクロ波導入窓を、該マイクロ波導入窓にはマ
イクロ波透過性部材を、該マイクロ波透過性部材の周囲
には密着させた冷却手段を、該冷却手段の周囲のうち少
なくとも成膜室内部に露出した全ての部分には密着配置
した断熱部材を設けた。また、半導体膜の作製方法にお
いて、マイクロ波を導入するために用いるマイクロ波透
過性部材の表面のうち、プラズマに晒される部分の表面
温度を、冷却手段により前記半導体膜の結晶化温度より
低く維持し、かつ、前記冷却手段の影響を遮断する断熱
構造体を、前記マイクロ波透過性部材に密着配置して、
加熱手段により前記マイクロ波透過性部材以外の成膜室
の内壁面温度Ｔ℃を、１００℃≦Ｔ≦［基板の成膜温
度］の範囲で維持する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、半導体膜の作製装置及
びその作製方法に係る。より詳細には、高速成膜した場
合に、異常放電や放電停止が無く、安定した放電を長時
間持続可能な半導体膜の作製装置及びその作製方法に関
する。特に、電気抵抗の温度依存性がある半導体膜、例
えば、アモルファス・シリコン（「ａ−Ｓｉ：Ｈ」と略
記）やアモルファス・シリコンゲルマニウム（「ａ−Ｓ
ｉＧｅ：Ｈ」と略記）等の薄膜から形成する太陽電池作
製に好適に適用される。

【０００２】

【従来の技術】最近、半導体素子の高性能化・低価格化
への要求から、プラズマＣＶＤ装置においても、高速成
膜・連続安定放電・大面積化が要請されている。

【０００３】特に、高速成膜の観点から、マイクロ波プ
ラズマＣＶＤ法が注目されている。その特長は、以下の
３点である。（ａ）従来のＲＦよりも周波数が高いため、マイクロ波
はプラズマの電子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・持続させることができる。（ｂ）従来のＣＶＤ装置よりも低圧（１０^-4Ｔｏｒｒ
台）でのプラズマ発生が可能である。（ｃ）ａ−Ｓｉ：Ｈ膜を形成する場合、ポリシラン等の
粉末の発生を抑えながら、高速成膜が可能である。

【０００４】上述した特長を有する装置としては、例え
ば、特公昭５４−０３３４４号公報に記載されたいわゆ
るＣＤＥ（ケミカルドライエッチング）装置をＣＶＤ法
に応用したもの（「ＣＤＥ装置」と略記）を挙げること
ができる。

【０００５】図４は、ＣＤＥ装置の一例であり、マグネ
トロン４１、アイソレーター４２、電力計４３、チュー
ナー４４、原料ガス導入管４５、放電管４６、成膜室４
７、基板４８、真空ポンプ４９及び原料ガス５０により
構成される。該放電管４６は、マイクロ波の進行方向に
直交する導波管を貫通して配置される。

【０００６】上記のＣＤＥ装置を用いた成膜方法につい
て、以下に手順を説明する。（１）原料ガス導入管４５を介して、所定量の原料ガス
５０を放電管４６内部に導入する。（２）真空ポンプ４９で排気することにより、放電管４
６内部を所定の圧力に保つ。（３）マグネトロン４１より、アイソレーター４２、電
力計４３、チューナー４４、放電管４６を介して、原料
ガスにマイクロ波電力を投入する。その結果、放電管４
６の内部にプラズマを発生させる。（４）上記（３）のプラズマ発生後、電力計４３を用い
て所定のマイクロ波電力に設定し、予熱された基板４８
の表面上に成膜を行う。

【０００７】また、上述した特長を有する別の装置とし
ては、例えば、特公昭６２−４３３３５号公報に記載さ
れた、いわゆるＥＣＲ（電子サイクロトロン共鳴）プラ
ズマ付着装置を挙げることができる。このＥＣＲ装置に
おいては、マイクロ波導入窓を備えた円筒空洞共振器の
周囲に電磁石を同心に配置し、数ｍＴｏｒｒの圧力で高
速プラズマ処理を行う。このプラズマ中の電子は、磁場
によるサイクロトロン運動をするため、前記ＣＤＥ装置
よりもかなり低い圧力で動作が可能である。

【０００８】しかしながら、前記ＣＤＥ装置で、ａ−Ｓ
ｉ：Ｈ、ａ−ＳｉＧｅ：Ｈ等の半導体膜を形成すると次
のような問題を生ずる。（１）放電管の材質が石英の場合、放電管内壁に付着し
た半導体膜が結晶化し、マイクロ波電力をほとんど反射
し放電は維持できなくなる。（「反射損」の問題）（２）放電管の材質がアルミナ・セラミックスの場合、
前記内壁に付着した半導体膜とアルミナ・セラミックス
管自体がマイクロ波電力を吸収し急激な昇温で該セラミ
ック管が破損又は亀裂を生ずる。（「吸収損」の問題）一方、前記ＥＣＲ装置で、ａ−Ｓｉ：Ｈ、ａ−ＳｉＧ
ｅ：Ｈ等の半導体膜を形成すると次のような問題を生ず
る。（１）上記のＣＤＥ装置における２つの問題が、マイク
ロ波導入窓において発生する。（２）空洞共振器内部に半導体膜が付着することで、放
電が不安定になったり、放電開始が不可能になる。

【０００９】ところで、前者のマイクロ波電力の反射損
・吸収損の問題を解決するため、放電管或いはマイクロ
波導入窓を冷却する方法が提案されている。その例とし
て、特開昭６３−１３０７８４号公報、特開昭６３−２
３１８３８号公報等が挙げられるが、このような対策後
も放電安定性の問題は解消されない場合が多い。従っ
て、放電の安定性を確保する技術の開発が望まれてい
た。

【００１０】

【発明が解決しようとする課題】本発明は、マイクロ波
プラズマＣＶＤ法において、ａ−Ｓｉ：Ｈ、ａ−ＳｉＧ
ｅ：Ｈ等の半導体膜を高速成膜した場合、異常放電や放
電停止が無く、安定した放電を長時間持続可能な半導体
膜の作製方法及び作製装置を提供することを目的とす
る。

【００１１】

【課題を解決するための手段】本発明の半導体膜の作製
装置は、マイクロ波プラズマＣＶＤ法を用いた、真空容
器と該真空容器に内蔵した成膜室からなる二重チャンバ
ー方式である半導体膜の作製装置において、該成膜室の
側壁にはマイクロ波導入窓を、該マイクロ波導入窓には
マイクロ波透過性部材を、該マイクロ波透過性部材の周
囲には密着させた冷却手段を、該冷却手段の周囲のうち
少なくとも成膜室内部に露出した全ての部分には密着配
置した断熱部材を設けたことを特徴とする。

【００１２】本発明の半導体膜の作製方法は、マイクロ
波プラズマＣＶＤ法を用いた、電気抵抗が温度依存性を
示す半導体膜の作製方法において、マイクロ波を導入す
るために用いるマイクロ波透過性部材の表面のうち、プ
ラズマに晒される部分の表面温度を、冷却手段により前
記半導体膜の結晶化温度より低く維持し、かつ、前記冷
却手段の影響を遮断する断熱構造体を、前記マイクロ波
透過性部材に密着配置して、加熱手段により前記マイク
ロ波透過性部材以外の成膜室の内壁面温度Ｔ℃を、１０
０℃≦Ｔ≦［基板の成膜温度］の範囲で維持することを
特徴とする。

【００１３】

【作用】まず、本発明者は、電気抵抗の温度依存性のあ
る半導体膜（ａ−Ｓｉ：Ｈやａ−ＳｉＧｅ：Ｈ等）をプ
ラズマＣＶＤ法で製造する場合、マイクロ波導入窓のみ
冷却する効果について検討した。しかし、下述の通りマ
イクロ波導入窓の単なる冷却だけでは上記問題解決に至
らないという知見を得た。すなわち、冷却能力を上げて
マイクロ波導入窓の前記反射損や吸収損を緩和させる
と、以下のような問題が起ることが判明した。（１）半導体膜が付着した成膜室の内壁まで冷却される
と放電が生起しにくい。（２）グロー放電中に瞬間的なアーク放電（スパーク）
や放電切れが多発する。（３）一旦放電が切れると再放電が困難になる。

【００１４】そこで、発明者は、上記の知見からさらに
研究を重ねて、マイクロ波を導入するために用いるマ
イクロ波透過性部材の表面のうち、プラズマに晒される
部分の表面温度と、マイクロ波透過性部材以外の成膜
室の内壁面温度Ｔ℃とを適宜制御することにより、前記
反射損で説明した状況を回避し、前記吸収損で説明した
状況を大幅に改善することが可能であることを見いだし
た。

【００１５】

【実施態様例】以下に本発明の実施態様例を説明する。

【００１６】（マイクロ波プラズマＣＶＤ法）ある気体
（常温以下に沸点のある物質）を一あるいは数種類、容
器の中に入れて高温にすると、気体の種類によって反応
が生じ、蒸気圧の低い物質が生成する。これが気相成長
（Chemical Vapor Deposition，ＣＶＤと略記される）
といわれる薄膜成長の過程であり、この成長方法を利用
した成膜法が、ＣＶＤ法である。

【００１７】さらに、ＣＶＤ装置に放電を行わせる装置
（例えば、１３．５６ＭＨｚの高周波電源）を組み合わ
せた装置を用いて、上記の気体をプラズマ化することに
より、低温でも薄膜の形成を可能とした方法が、プラズ
マＣＶＤ法である。

【００１８】また、１３．５６ＭＨｚの高周波電源の代
わりに、さらに高い周波数の電磁波を用いれば、電極間
距離を小さくすることができ、従ってより小さな容器で
放電を行わせることができる。この周波数として、２．
５４ＧＨｚを用いて行うＣＶＤをマイクロ波プラズマＣ
ＶＤ法という。

【００１９】（真空容器と該真空容器に内蔵した成膜室
からなる二重チャンバー方式）本発明における真空容器
と該真空容器に内蔵した成膜室からなる二重チャンバー
方式としては、例えば、図３に示したｉ層形成容器３５
２が挙げられる。ｉ層形成容器３５２は、帯状基体が貫
通している真空容器と、該真空容器に内蔵した成膜室か
ら構成されている。図３の場合、成膜室の一面は、上記
の帯状基体がその役割を果たす構造となっており、帯状
基体がその長手方向に移動することで、帯状基体の片面
上には所望の薄膜を形成することができる。

【００２０】図１は、上記の成膜室を示す模式的分解斜
視図である。ここでは内部を理解しやすくするため、所
定の位置からずらしたり、破断したり一部省略して描い
た部分がある。

【００２１】図１において、１０１は帯状基板、１０２
は成膜室（太線で表示）、１０３はマイクロ波アプリケ
ーター、１０４は方形導波管、１０５は円形導波管、１
０６はマイクロ波導入窓、１０７は冷却ジャケット、１
０８は断熱部材、１０９はバイアス電圧印加電極（以下
バイアス電極と略記）、１１０は直流安定化電源、１１
１はガス導入パイプ、１１２はガス導入口、１１３はガ
ス溜り、１１４はガス吹出板、１１５はガス・ノズル、
１１６はガス排気口、１１７はマイクロ波漏洩防止板、
１１８は防着板、１１９は圧力測定孔である。上記部品
は、概ねビスやボルトで固定されている。

【００２２】（マイクロ波導入窓）本発明におけるマイ
クロ波導入窓としては、例えば、図２に示したものが挙
げられる。図２は、マイクロ波導入窓１０６の模式的分
解斜視図である。

【００２３】図２において、２０１〜２０４は冷却ジャ
ケット、２０５〜２１４は冷媒通路、２１５は貫通孔、
２１６はネジ孔、２１７はマイクロ波透過部材、２１８
は断熱構造である。

【００２４】（冷却手段）本発明における冷却手段とし
ては、例えば、図２に示した冷却ジャケット２０１〜２
０４が挙げられる。

【００２５】図２において、各冷却ジャケット内部には
冷媒の通路が穿孔されており、冷却ジャケット２０２〜
２０４はほとんど同一の構造である。但し、冷却ジャケ
ット２０４は、冷媒通路２０９から２１０の間の部分に
細長い溝が形成されている点が他と異なる。冷却ジャケ
ット２０１には、成膜室外部から冷媒を送り込み再び成
膜室外部へ送り返すための継手が設けられている。ま
た、冷却ジャケット２０１の表面のうち冷却ジャケット
２０４に圧接する部分は、予め穿孔した冷媒通路を塞い
で盲構造にしている。

【００２６】図２において、冷媒通路２０５〜２１４に
は、Ｏリング及びＯリング溝が設けてある。そして貫通
孔２１５を介してネジをネジ孔２１６に締結することに
より、Ｏリングを圧迫して、隣接する冷却ジャケット間
の冷媒通路が水密構造となる。このような構造にするこ
とにより、冷媒は冷媒通路２０５から番号順に２０９に
到達し、前記の細長い溝を介して流れる方向を反転し
て、冷媒通路２１０から番号順に２１４に到達する。こ
のような流路構成でマイクロ波透過性部材２１７を冷却
する。

【００２７】図２において、マイクロ波透過部材２１７
のプラズマに晒される表面の温度を所望の半導体膜の結
晶化温度以下に冷却する条件は以下の通りである。

【００２８】マイクロ波透過部材及び冷却ジャケット
２０１〜２０４の材質の熱伝導率が高い。マイクロ波透過部材と冷却ジャケット２０１〜２０４
との熱的接触が良好である。

【００２９】また、冷却ジャケットは、マイクロ波反射
部材の一部であり、成膜室外部にマイクロ波が漏洩する
のを防止する機能も有する必要がある。

【００３０】従って、冷却ジャケットの材質としては、
例えば、アルミニウムや銅・銀等の金属が好ましい。

【００３１】さらに前記の熱的接触を良好とするために
は、それぞれの接触面に傷や歪みがなく平面度が良いこ
と、ゴミ等の異物を接触面に夾まないこと、シリコング
リスやアルミホイル等を接触面に介在させること等を実
施すれば良い。

【００３２】（マイクロ波透過性部材）本発明における
マイクロ波透過性部材としては、例えば、熱伝導率が高
く、マイクロ波の吸収率が小さい、即ち誘電正接ｔａｎ
δ（タンデルタ）が小さい材質を選ぶ。また同時に、熱
衝撃破壊係数の大きい材質が望ましい。例えば、Ｂｅ
Ｏ，Ａｌ₂ Ｏ₃ ，ＡｌＮ，ＢＮ等のセラミックスが挙げ
られる。そして、その冷却能力はマイクロ波導入窓内部
で発生する熱量、流入する熱量、外部へ逃げる熱量を勘
案する。この内部で発生する熱量は、導入するマイクロ
波電力とマイクロ波導入窓の誘電正接ｔａｎδ（タンデ
ルタ）で決まる。また、この流入する熱量は、原料ガス
の解離反応で生ずる熱量とバイアス電圧印加によるイオ
ン照射とで決まる。さらに、この外部へ逃げる熱の伝達
経路は、そのほとんどがマイクロ波導入窓と機械的に接
触している部分であり、熱伝導の形をとる。従って、前
記冷却能力は実験的に決めるのが、簡単である。

【００３３】（断熱部材）本発明における断熱部材とし
ては、例えば、図２に示した断熱構造体２１８が挙げら
れる。断熱構造体２１８は、冷却ジャケット２０１〜２
０４及び冷媒通路２０５・２１４と冷却ジャケット２０
１とを連結するパイプに施されている。断熱構造体２１
８は、内部に公知の断熱材を入れたり、境界面を増やし
たり（部品数を増やす）、熱的接触面積を減らしたりし
て、通過可能な熱量を絞り込む機能、すなわち熱的コン
ダクタンスを低下させる機能を有する必要がある。図２
に示した断熱構造体２１８の場合は、２段構造であり、
それぞれが熱伝導率の良くないステンレス鋼の折曲げ品
であり、そのバネ性で１段目は冷却ジャケットに、２段
目は１段目に圧接している。

【００３４】（半導体膜）本発明における半導体膜とし
ては、例えば、アモルファス構造を有するＳｉ系薄膜が
挙げられる。特に、太陽電池に代表される光起電力素子
を作製する場合は、ａ−Ｓｉ：Ｈやａ−ＳｉＧｅ：Ｈ等
の薄膜を用いた、ｐｉｎ接合からなる構造体を形成す
る。また、発電効率を上げるため、上記ｐｉｎ接合を多
段に積層して設ける場合もある。

【００３５】（マイクロ波を導入するために用いるマイ
クロ波透過性部材の表面のうち、プラズマに晒される部
分の表面温度を、冷却手段により前記半導体膜の結晶化
温度より低く維持）「マイクロ波を導入するために用い
るマイクロ波透過性部材の表面のうち、プラズマに晒さ
れる部分の表面温度を、冷却手段により前記半導体膜の
結晶化温度より低く維持する」とは、例えば、ａ−Ｓ
ｉ：Ｈやａ−ＳｉＧｅ：Ｈを成膜した場合、マイクロ波
導入窓に付着した膜が、結晶化により膜応力が強くなっ
てマイクロ波導入窓を破損させたり、テスターで電気抵
抗が測定できる程（数オームから数百キロオーム）低抵
抗な膜となってマイクロ波電力を全反射させたりする問
題を回避するために必要な条件である。プラズマＣＶＤ
法においては、水素の混合比や導入するガス流量、マイ
クロ波電力、圧力等の成膜条件により結晶化温度はある
領域を形成する。いずれにしても、結晶化に伴う上記の
マイクロ波導入窓の破損やマイクロ波電力の全反射を回
避するには、適当な冷却手段によって結晶化を抑制する
ことが望ましい。

【００３６】（前記マイクロ波透過性部材以外の成膜室
の内壁面温度Ｔ℃を、１００℃≦Ｔ≦［基板の成膜温
度］の範囲で維持）前記マイクロ波透過性部材以外の成
膜室の内壁面温度Ｔとしては、放電開始を容易にするた
めに下限値が決まる。この放電開始とは、放電が中断し
た後、再放電する場合も含む。また、上記の所定温度Ｔ
の上限値は、基板の精密な温度管理のために必要であ
る。特に、ロールツーロール方式のような熱容量の小さ
い帯状基板を連続的に一方向に搬送させる場合に重要で
ある。その理由は、成膜室に入る直前で該帯状基板は最
適な成膜温度に調整されているため、成膜室壁面から熱
放射があると成膜室の出口側に近いほど、該帯状基板の
温度が上昇してしまうためである。

【００３７】以下では、本発明で使用した成膜装置に関
するその他の主要部品について説明する。

【００３８】（アプリケーター）本発明におけるアプリ
ケーターとしては、例えば、図２に示したアプリケータ
１０３が挙げられる。

【００３９】アプリケーター１０３を構成する円形導波
管１０５の内径は、大略方形導波管１０４の外接円とな
るように選ばれている。例えば、円形導波管の内径をφ
９８〜φ１０１ｍｍ、方形導波管の内寸を９６×２７ｍ
ｍまたは１０９．２×５４．６ｍｍ、７２×３４ｍｍと
すれば良い。２つのアプリケーター１０３は対向して配
置させ、互いの回転軸（以下、Ｘ軸とする）が一致する
ように配置する。ここでＸ軸は、帯状基板１０１とほぼ
平行である。そしてＸ軸の帯状基板への射影は、帯状基
板の搬送方向（以下、Ｙ軸とする）とほぼ直交する。さ
らにＸ軸は、角柱状成膜室１０２の側壁と平行である。

【００４０】また、このアプリケーター１０３を構成す
る方形導波管１０４において、マイクロ波は、方形ＴＥ
₁₀（＝Ｈ₁₀）モードで伝搬し、同じく円形導波管１０５
において、円形ＴＥ₁₁（＝Ｈ₁₁）モードで伝搬する。さ
らに、マイクロ波透過部材２１７の形状によってモ−ド
は変換され、高次モードを含んだ複雑なものとなる。

【００４１】一方、偏波面に関しては、方形導波管１０
４、円形導波管１０５ではいずれも直線偏波であるが、
マイクロ波透過部材２１７の形状によっては複雑な様相
を呈する場合がある。

【００４２】また、本実施例において、アプリケータ１
０３にマイクロ波電力を導入する２台のマイクロ波発振
機（不図示）は、連続発振でリップル率３％未満のもの
で、２．４５ＧＨｚのマイクロ波を発振する。この２台
のマイクロ波発振機には、それぞれ適宜導波管を介在さ
せて、発振機側からアイソレーター、方向性結合器（電
力計）、チューナー、アプリケーター１０３の順に接続
されている。そして、マイクロ波電力は前記電力計を監
視しながら各マイクロ波発振機から各アプリケーター１
０３を通って成膜室１０２の両側から投入される。

【００４３】（円形誘電体窓）本発明における円形誘電
体窓としては、例えば、図２に示したアプリケータ１０
３に内蔵される円形誘電体窓（不図示）が挙げられる。
この場合、円形誘電体窓は、マイクロ波導入と真空封止
の２つの機能を有する。このマイクロ波導入による円形
誘電体窓の熱劣化（ヒビ割れ、破壊）を防止するため、
均一に冷却されることが好ましい。具体的には、円形誘
電体窓の大気側の面に冷却空気を吹き付けて直接冷却し
ても良いし、水・フレオン等の冷媒を流してアプリケー
ター１０３を冷却し、円形誘電体窓とアプリケーターと
の熱伝導で間接的に冷却しても良い。

【００４４】この円形誘電体窓がプラズマに曝される場
合、その材質としては、熱衝撃破壊係数＝大、熱膨
張率＝小、マイクロ波電力の吸収（ε_rｔａｎδ）＝
小、機械的強度＝大、イオン再結合係数＝小、プ
ラズマへの耐久性がある、φ１００ｍｍ以上の製作が
可能、比較的安価、等の条件を満足しなければなら
ず、特に、ａ−Ｓｉ：Ｈ膜を形成する場合には、熱伝
導率が良好という条件が追加される。具体的な材質とし
ては、例えばＡｌ₂Ｏ₃，ＢｅＯ，ＭｇＯ，ＺｒＯ，Ｓｉ
Ｎ，ＳｉＣ，ＢＮ等のファイン・セラミックスや石英が
挙げられる。

【００４５】また、円形誘電体窓は１枚構成でも、本出
願人が提案したような密着した２枚構成でも良い（特開
昭６３−１４５７８１号公報）。

【００４６】（バイアス電極）本発明におけるバイアス
電極としては、例えば、図２に示したＸ軸上にＴ字形の
棒状構造であるバイアス電極１０９が挙げられる。この
場合、バイアス電極１０９端部と円形誘電体窓９０１と
の距離は１０〜５５ｍｍが好ましい。距離が３０ｍｍの
場合のバイアス電極主要部の寸法は、φ１２ｍｍ×長さ
４２０ｍｍである。

【００４７】このバイアス電極１０９は、成膜室１０２
の底面を貫通し、電気的に該底面と絶縁されている。ま
た、このバイアス電極１０９には、不図示の真空容器の
外部で直流安定化電源１１０または高周波電源を接続す
る。特に、成膜室１０２を貫通する部分では、同軸とな
るよう金属スリーブを設け、該金属スリーブとバイアス
電極１０９とを絶縁し、異常放電を防止する。成膜室１
０２の外部で、かつ真空容器の内部に相当する位置で
は、必要に応じて同軸にしたり、銅箔で引き廻したりし
てＥＭＩシールドを設ける。

【００４８】このバイアス電極１０９にバイアス電圧を
印加することにより、成膜中の帯状基板１０１に引きつ
けられるイオンのエネルギーを制御する。そしてそのイ
オン量は、バイアス電流で監視する。

【００４９】このバイアス電極１０９の材質は、グロー
放電状態で使用する場合に堆積膜を汚染しないものであ
れば何でも良い。例えば、ＳＵＳ、Ｎｉ等が好適であ
る。

【００５０】（帯状基体）本発明における帯状基体とし
ては、例えば、図１に示したものが挙げられる。帯状基
板１０１は、マイクロ波の反射体であって、直方体状の
成膜室１０２の上蓋を構成している。ここで、前記帯状
基板１０１の幅は、成膜室１０２のＸ軸方向の長さより
も小さいため、成膜室１０２の端部にはマイクロ波及び
プラズマ漏洩を妨げるマイクロ波漏洩防止板１１７が設
置されている。このマイクロ波漏洩防止板１１７の機能
は、成膜室内の圧力を高め、放電生起を容易にする、
プラズマの漏洩を防ぎ、放電を安定させる、マイク
ロ波の漏洩を防ぎ、安全性を確保する、ことである。

【００５１】本実施例において、角柱状の成膜室１０２
のサイズは、２２０ｍｍ（Ｄ）×１４０ｍｍ（Ｈ）×４
８０ｍｍ（Ｗ）であって、４００ｍｍ幅の帯状基板１０
１に対応できる。

【００５２】この帯状基板の幅方向に均一な成膜を行う
ため、ガス流及びバイアス電圧の印加が均一になるよう
構成されている。

【００５３】この成膜室１０２に原料ガスを均一に導入
する手段として、ガス導入パイプ１１１、ガス導入口１
１２、ガス吹出板１１４、ガス・ノズル１１５を備えて
いる。ガスの流れとしては、ガス・ノズル１１５で上向
きに吹出された原料ガスが不図示の真空ポンプの作用に
より成膜室１０２の側壁である多孔板上のガス排気口１
１６を介して成膜室１０２の外部に排出される。また、
ガス排気口１１６から真空ポンプまでの間に、排気コン
ダクタンス可変機構（不図示）が設置されている。

【００５４】本実施例において、帯状基板１０１は、図
３に示す搬送機構で搬送される。特に、搬送ローラー
（図３の３３６〜３４６参照）は帯状基板１０１の非成
膜面（図では上面）のみに接触させる。具体的には、米
国特許第４，４８５，１２５号公報で提案されたものと
同様に、強磁性体（例えばＳＵＳ４３０等のフェライト
系ステンレス）の帯状基板１０１の上面にマグネット・
ローラーを密着させ、その磁力で帯状基板１０１をカテ
ナリー（懸垂線）状に吊り下げる。この場合、最小の張
力で搬送可能となる。

【００５５】この帯状基板の吊下げ形状は、張力を強く
して帯状基板や搬送ローラーが変形したり、後述するス
テアリング機構が働かなくなる限界値以内であれば、カ
ージオイドの一部でも、最速降下線でも、円弧でも良
い。

【００５６】また、マグネット・ローラーには、内部に
永久磁石が複数個組み込まれている。該永久磁石は、帯
状基板の温度に比べてキューリー点が高くかつ強磁性体
の帯状基板を貫通した磁力線がプラズマに影響しない程
度の磁力を有する。

【００５７】（防着板）本発明における防着板として
は、例えば、図１に示したものが挙げられる。防着板１
１８は、成膜室１０２の両側に、成膜室１０２に帯状基
板１０１が入る直前、及び帯状基板１０１が成膜室１０
２から出た直後の位置に設けられる。尚、図１では前者
のみを図示した。

【００５８】この防着板１１８の作用は、成膜室１０２
以外の周辺領域において、帯状基板１０１上に堆積膜を
形成させないことである。実際には、ガス排気口１１６
から排出されたガスに含まれる僅かなラジカルにより成
膜室１０２の外部においても帯状基板１０１上に堆積膜
が形成される。この堆積膜は膜厚としてはかなり薄い
が、後述するロール・ツー・ロール型成膜装置で多層膜
を形成する場合、電気特性を左右する界面に相当する部
分であり、精密な膜質の制御が必要である。従って、膜
質の制御が困難な成膜室１０２外部で堆積膜が形成され
るのを防止する必要がある。

【００５９】防着板１１８は、このような機能を有する
部品である。従って、このような機能を有する限り、防
着板１１８の形状は制約がない。例えば、図１のように
平板でも良いし、曲面でも折り曲げられた板でも良い。
特に、放電時の圧力１０ｍＴｏｒｒ未満で高速成膜のた
め１．５ｓｌｍ以上のガスを流す場合には、排気コンダ
クタンスが大きい必要があるので、防着板１１８の形状
は、平板が好ましい。防着板の寸法は、成膜条件やガス
排気口１１６、排気開口（不図示）等の寸法に依存する
ので適宜調整する。

【００６０】また、成膜室内において、防着板１１８と
対向する面に設けられた１１９は圧力測定孔であり、該
孔はパイプを介して真性半導体層形成容器３５２（図３
参照）を貫通して絶対圧力計と接続されている。

【００６１】以下では、本発明で使用した成膜装置に関
して、図３に基づいて説明する。

【００６２】（ロール・ツー・ロール型プラズマＣＶＤ
装置）本発明におけるロール・ツー・ロール型プラズマ
ＣＶＤ装置としては、例えば、図３に示したものが挙げ
られる。以下、ｉ型半導体層をｉ層、ドープ半導体層を
ドープ層と略記する。

【００６３】図３において、３０１は基板送出し容器、
３０２は第１ドープ層形成容器、３０３は第２ドープ層
形成容器、３０４は基板巻取容器、３０５〜３０９は温
度制御機構、３１０〜３１３はガスゲート、３１４〜３
２０は真空計、３２１〜３２７はガス導入管、３２８〜
３３２はガス排気口、３３３は繰出しボビン、３３４は
帯状基板、３３５は巻取りボビン、３３６〜３４６は搬
送ローラー、３４７、３４８は高周波発振機、３４９〜
３５１は成膜室、３５２はｉ層形成容器である。

【００６４】図３のロール・ツー・ロール型プラズマＣ
ＶＤ装置３００は、概ね成膜室、原料ガス導入手段、ガ
ス分離手段、排気手段、搬送手段、電力投入手段、基板
温度調整手段で構成されている。そして、このロール・
ツー・ロール型プラズマＣＶＤ装置３００は、ｐｉｎ型
の光起電力素子のシングル・セルの半導体薄膜を形成で
きる。

【００６５】（成膜室）本発明における成膜室として
は、例えば、図３に示した成膜室３５０が挙げられる。
成膜室３５０は、図１で示した成膜室１０２を３個並設
した構造である。また、成膜室３４９、３５１は不図示
のＲＦプラズマＣＶＤ反応炉である。これらの成膜室３
４９〜３５１では、内部の圧力を真空計３１４〜３２０
で監視する。

【００６６】成膜室３４９、３５１に導入される高周波
電力の周波数１３．５６ＭＨｚまたは１００ｋＨｚのも
のが用いられる。ここで高周波電源３４７、３４８は上
記周波数に限定されるものではなく、５０ｋＨｚ〜１０
ＧＨｚまでいずれのものでも良い。但し、上記周波数以
外のものを用いる場合は、成膜条件は適宜調整が必要で
ある。特に、５０ＭＨｚ以上の周波数を選択する場合、
圧力は５〜２０ｍＴｏｒｒが望ましい。

【００６７】また、成膜室３５０に導入するマイクロ波
も、周波数がマイクロ波帯で連続発振の低リップル型の
ものであれば特に制約されない。

【００６８】（ウェブ・ゲート）本発明におけるウェブ
・ゲートとしては、例えば、図３に示したものが挙げら
れる。ウェブ・ゲートとは、帯状基板を上下からエラス
トマーで挟み込んで真空封止する角形開口のゲート・バ
ルブに類似した機構である。このウェブ・ゲートは、帯
状基板の交換や成膜室の保守のために有用である。

【００６９】特に、トリプル型光起電力素子を製造する
９個の成膜室を有する装置のように、多数の成膜室を具
備しその保守のタイミングが時間的にズレる場合に、大
気開放して装置の稼働率を下げるのを防止する効果があ
る。具体的に述べると、大気開放するには、帯状基板冷
却、乾燥窒素導入、大気開放という手続を必要とする。
一方、再度成膜するには、真空引き、原料ガス導入、帯
状基板加熱及び予備成膜という別の手続きを必要とし、
結局のところこれら一連の手続きの実施には、５〜６時
間を要してしまう。これらの一連の手続きが、成膜室毎
に異なるタイミングで実行することになると、連続的な
一貫生産は望めず、その結果、生産の歩留りが低下して
しまう。

【００７０】このウェブ・ゲートの寸法は、帯状基板の
幅より広い開口をもつ構造で、帯状基板を通過させ易け
れば良い。

【００７１】このウェブ・ゲートは、帯状基板の厚さが
０．３ｍｍ以下であれば通常のフッ素ゴムをエラストマ
ーとして使用することで、低い漏洩量で真空封止でき
る。また、該エラストマーはフッ素ゴムに限定されるわ
けではないが、弾力性があって漏洩量が低いこと、帯状
基板端部で損傷しないこと、ウェブ・ゲートの繰り返し
開閉に対して漏洩量が増大しないことという条件を満足
する必要がある。

【００７２】このウェブ・ゲートの配置は、図３のガス
ゲート３１０、３１３に隣接させる位置に一対、また、
ガスゲート３１１、３１２に隣接させる位置に一対設け
ることが望ましい。即ち前者は帯状基板のロールの交換
のための配置であり、後者はｉ層形成容器内部の保守の
ための配置である。ここで、第１ドープ層形成容器及び
第２ドープ層形成容器では成膜速度が低く、ｉ層形成容
器３５２の成膜速度が速いため、ｉ層形成容器３５２の
保守の頻度を上げ、同時に生産の歩留りの低下を抑える
ことができるようにした。

【００７３】（帯状基板の搬送）本発明における帯状基
板の搬送としては、例えば、図３に示したものが挙げら
れる。帯状基板３３４は、その一端を巻取りボビン３３
５に固定され、巻取りボビン３３５を基板巻取容器３０
４の外部から駆動することによって搬送される。帯状基
板３３４の張力は、繰出しボビン３３３に搬送方向と逆
向きの力を作用させて発生させる。その手段としては、
基板送り出し容器３０１の外部からクラッチを介して作
用させれば良い。クラッチとしては、パウダー・クラッ
チが好ましい。

【００７４】次に、図３のロール・ツー・ロール型プラ
ズマＣＶＤ装置３００を用いた光起電力素子の作製方法
を工程順に説明する。

【００７５】（工程１：所定の洗浄を完了した帯状基板
の取付）繰出しボビン３３３に巻付けられた帯状基板を
所定の位置に取付け、繰出しボビン３３３を繰出しなが
ら、ガスゲート３１０、第１ドープ層形成容器、ガスゲ
ート３１１、マイクロ波プラズマＣＶＤ装置、ガスゲー
ト３１２、第２ドープ層形成容器３０３、ガスゲート３
１３の各上蓋を総て開き、この順に帯状基板を通す。そ
して、巻取りボビン３３５に帯状基板の端部を固定し
て、巻取りボビン３３５で帯状基板が巻き取れるよう準
備する。このとき、搬送ローラー３３６〜３４６は総
て、帯状基板の非成膜面に接触していることを確認す
る。

【００７６】（工程２：大気中の帯状基板の搬送、搬送
確認および搬送停止）帯状基板の取付けが完了したら、
大気中において、巻取りボビン回転機構（不図示）およ
び支持搬送ローラー駆動機構（不図示）などの帯状基板
駆動手段で連続的に支障なく帯状基板を搬送するか否か
を確認する。ここで、帯状基板駆動手段は、前進機能と
後進機能とを兼備することが望ましく、また、帯状基板
繰出し量の表示器を具備することが望ましい。

【００７７】帯状基板を支障なく搬送できることが確認
されたのち、帯状基板繰出し量の表示器をモニターしな
がら、帯状基板を初期設定位置まで戻して、その位置で
停止させる。

【００７８】（工程３：帯状基板及び搬送手段を内蔵し
た真空容器の排気）帯状基板及び搬送手段を内蔵した各
真空容器の上蓋を閉じ、各真空ポンプで各真空容器内の
排気を行う。特に、成膜室３５０については、ロータリ
ーポンプおよびメカニカル・ブースター・ポンプで１０
^-3Ｔｏｒｒ付近まで粗引した後、油拡散ポンプで本引す
るという手順で成膜室内部の圧力が６×１０^-6Ｔｏｒｒ
に達するまで連続的に排気する。

【００７９】（工程４：原料ガスの成膜室への導入）ガ
スボンベ（不図示）からステンレス製のパイプ（不図
示）を介してガスの混合およびガス流量の精密制御を行
うミキシングパネル（不図示）にガスを導き、ミキシン
グパネル内のマスフローコントローラー（不図示）で所
定の流量に制御された原料ガスをガス導入管３２１〜３
２３を介して成膜室３４９〜３５１へ導入する。このと
き成膜室３４９〜３５１の圧力が所定の値になるよう
に、真空ポンプの排気能力および排気管の排気コンダク
タンスを予め選択しておく。

【００８０】（工程５：帯状基板の温度制御）原料ガス
を流しながら、温度制御機構（不図示）で帯状基板を所
定の温度にする。ここで、ＲＦを用いたプラズマＣＶＤ
装置に比べてマイクロ波プラズマＣＶＤ装置では、電子
密度および電子温度がともに高いためプラズマからの熱
で帯状基板の温度が上昇しやすい。また、温度制御機構
を作動させない状態では投入するマイクロ波電力に応じ
て、帯状基板の平衡温度が決まる。たとえば、表１の条
件の場合の平衡温度は表２に示す通りである。

【００８１】

【表１】

【００８２】

【表２】表２に示す平衡温度と比べて所望の温度が異なる場合
は、前記温度制御機構を作動させて所定値に管理でき
る。

【００８３】従って、帯状基板の材質及び表面処理法、
成膜室の大きさ、ガス流量、ガス混合比、成膜室の圧
力、バイアス電圧、マイクロ波、電力等の条件が異なる
場合も、同様に平衡温度を測定し温度制御機構の性能を
最適化すれば帯状基板の温度を所定値に管理できる。

【００８４】（工程６：高周波による放電［成膜工程そ
の１］）ＲＦ電源またはマイクロ波電源から高周波を発
振させ、胴軸ケーブルまたは導波管を介して成膜室３４
９〜３５１内にＲＦ電力またはマイクロ波電力を投入す
る。そして、成膜室３４９〜３５１内部に導入された原
料ガスを該電力で電離する。その結果生ずるラジカルの
作用で帯状基板の成膜室３４９〜３５１の各内部に相当
する部位に、均一な堆積膜を形成する。ＲＦ電力、マイ
クロ波電力いずれの場合も、電離後の状態で反射電力が
入射電力の２０％以下となるようチューナーで調整す
る。

【００８５】また、成膜室３５０の内部構造は図２の通
りであり、３本のバイアス電極１０９に、直流バイアス
電圧を印加する。

【００８６】（工程７：帯状基板の搬送［成膜工程その
２］）前記（工程６）での放電で生ずるプラズマ発光及
びバイアス電流が安定な状態に達した後、帯状基板上に
連続的に堆積膜を形成するため帯状基板を搬送する。そ
の搬送速度は、所望の堆積膜の膜厚、堆積速度及び成膜
室内の滞留時間で決定する。例えば、所望の堆積膜の膜
厚が２００ｎｍ、堆積速度が１０ｎｍ／ｓｅｃの場合、
前記滞留時間ｔは、ｔ＝２００（ｎｍ）÷１０（ｎｍ／ｓｅｃ）＝２０（ｓｅｃ）となる。従って、図１に示す搬送方向の幅２００ｍｍの
放電炉１個で成膜する場合、搬送速度Ｖ₁は、Ｖ₁＝２００（ｍｍ）÷２０（ｓｅｃ）＝１０（ｍｍ／
ｓｅｃ）＝０．６（ｍ／ｍｉｎ）となる。

【００８７】一方、図２に示す前記幅２００ｍｍの放電
炉３個で成膜する場合、搬送速度Ｖ₂は、同様の計算
で、Ｖ₂＝３０（ｍｍ／ｓｅｃ）＝１．８（ｍ／ｍｉｎ）となる。逆に膜厚を減らしたい場合は、放電炉の幅を狭
く設計するか、放電炉に絞りを設けて実効的な開口幅を
狭くすれば良い。勿論、成膜速度を遅くしても良いし、
滞留時間を短縮しても良い。いずれにしても、所望の膜
質が得られるように、膜厚・堆積速度・放電炉の幅・滞
留時間等を適宜選択すれば良い。

【００８８】（工程８：帯状基板の冷却および搬送停
止）前述のように帯状基板を搬送しながら連続的に堆積
膜を形成し、繰出しボビンに巻付けられた帯状基板の残
量がほとんど無くなったら、帯状基板の搬送、高周波放
電および温度制御を停止する。ここで、繰出しボビンに
巻付けられた帯状基板の残量検知手段としては、前述し
た帯状基板の繰出し長表示器や繰出しボビンの外径検知
などを用いればよい。また、成膜が完了した帯状基板を
大気中に取出すためには、予め帯状基板を冷却しなけれ
ばならない。この冷却による堆積膜の剥離を防止するた
めには、徐冷することが望ましく、高周波放電を止めた
のちも暫く原料ガスを流しておく。

【００８９】（工程９：原料ガスの導入停止）原料ガス
を５分程度流したのち、原料ガスの導入を停止して、不
活性（Ｈｅ）ガスを２００ｓｃｃｍ程度の流量で流す。
帯状基板の表面温度が７０℃程度になったところで不活
性ガスの導入を停止したのち、残留ガスを排気して成膜
室の圧力が２×１０^-5Ｔｏｒｒに達するまで排気を続け
る。

【００９０】（工程１０：真空容器の窒素リーク）成膜
室３４９〜３５１の圧力を２×１０^-5Ｔｏｒｒから大気
圧に戻すために、乾燥窒素を成膜室３４９〜３５１に導
入し、成膜室３４９〜３５１の圧力が大気圧になったこ
とをブルドン管式圧力計（不図示）で確認したのち、真
空容器３０２、３０３、１００の蓋を開け、成膜が完了
した帯状基板を大気中に取出す。

【００９１】（工程１１：帯状基板の取出し）帯状基板
の取出し方法は、概ね次の２通りである。

【００９２】（ａ）１ロール分の帯状基板をすべて巻取
りボビンに巻取り、繰出しボビンを空にしたのち、巻取
りボビンと繰出しボビンとを取出す。

【００９３】（ｂ）繰出しボビン３３５にまだ残留があ
るときには、帯状基板を繰出しボビン近くで切断し、繰
出しボビンを別の帯状基板が巻かれている繰出しボビン
と交換して、新規の帯状基板の端部と、切断され残され
た帯状基板の切断部とを接合する。そして、この接合線
が巻取りボビン近傍にくるまで新規の帯状基板を搬送し
たのち、再びこの接合線で帯状基板を切断する。切断
後、成膜後の帯状基板が巻取られた巻取りボビンを取出
し、別の巻取りボビンを取付ける。

【００９４】この２通りの取出し方法のいずれがよいか
は、装置の長さや成膜室の数によるため、適宜選択する
ことが望ましい。

【００９５】以上の手順に従い、大面積の光起電力素子
を安定して形成することが可能となる。

【００９６】

【実施例】以下に実施例を挙げて本発明をより詳細に説
明するが、本発明がこれら実施例に限定されることはな
い。

【００９７】（実施例１）図３に示したロール・ツー・
ロール型プラズマＣＶＤ装置を用い、上述した断熱構造
体を有する冷却手段の効果を調べた。

【００９８】以下では、実験の方法について説明する。

【００９９】（成膜室内壁の温度観測方法）マイクロ波
導入窓を水冷しながら、成膜室の外壁に密着させたシー
スヒーターにより成膜室の内壁の温度を上昇させた。こ
の内壁温度は電磁シールドで被覆された２本の熱電対で
監視した。そのうち１本はマイクロ波導入窓付近、他の
１本は成膜室のほぼ中央の底板にそれぞれビスで固定し
た。前者の温度をＴ₁、後者をＴ₂とした。これらの熱電
対は、成膜室の壁の貫通孔を通りプラズマＣＶＤ装置の
外部に置かれた温度表示計に接続した。

【０１００】（放電の生起方法）以下の手順で放電を実
施した。ＳｉＨ₄ガス：４００ｓｃｃｍ、Ｈ₂ガス：２００ｓｃ
ｃｍを流し成膜室内部の圧力を約８ｍＴｏｒｒとする。前記シースヒーターで内壁を所定の温度とする。マイクロ波電力を成膜室に投入し、放電を生起させ
る。バイアス電極に直流１２０Ｖを印加する。放電状態を観察する。

【０１０１】表３は、上述した実験方法において観測さ
れた、成膜室内壁の温度と、放電状態との関係である。

【０１０２】

【表３】

【０１０３】（比較例１）本例では、実施例１の断熱構
造体を有する装置に代えて、マイクロ波導入窓の冷却手
段がマイクロ波導入窓及び成膜室と密着した構造である
装置を用いた。

【０１０４】他の点は実施例１と同様とした。

【０１０５】本例では、表４の結果が得られた。

【０１０６】

【表４】表３および表４の結果から、マイクロ波導入窓付近の温
度Ｔ₁も、成膜室のほぼ中央の底板の温度Ｔ₂も１００℃
以上とした場合にのみ、放電状態が安定したことが分か
る。従って、成膜室の内壁面温度Ｔは、１００℃以上に
維持することが重要と判断した。

【０１０７】また、基板の成膜温度は、形成する半導体
膜の特性を決めている。従って、成膜室の内壁面温度Ｔ
は、基板の成膜温度以下とする必要がある。

【０１０８】上述の結果、成膜室の内壁面温度Ｔは、１
００℃≦Ｔ≦［基板の成膜温度］の範囲で用いる必要が
ある。

【０１０９】（実施例２）本例では、実施例１における
成膜室の内壁の加熱方法を、次のように変更した。即
ち、シースヒーターによる加熱のみで内壁を所定の温度
にする（実施例１）のではなく、シースヒーターによる
加熱と、Ａｒプラズマに曝されることによる加熱とで内
壁を所定の温度にする（実施例２）。具体的には以下の
手順で実施した。

【０１１０】（１）アルゴンガスを５００ｓｃｃｍ流
し、成膜室内部の圧力を約８００ｍＴｏｒｒとする。（２）前記シースヒーターで内壁を８０℃まで加熱す
る。（３）マイクロ波電力を成膜室に投入し、アルゴン放電
を生起させる。（４）バイアス電極に直流４０Ｖを印加する。（５）Ｔ₁＝１００℃に達したとき、アルゴンガスを止
める。（６）マイクロ波電力を停止する。（７）ＳｉＨ₄ガス：４００ｓｃｃｍ、Ｈ₂ガス：２００
ｓｃｃｍを流し、成膜室内部の圧力を約８ｍＴｏｒｒと
する。（８）マイクロ波電力を成膜室に投入し、放電を生起さ
せる。（９）バイアス電極に直流１２０Ｖを印加する。（１０）放電状態を観察する。

【０１１１】上記実験の結果、５００Ｗ×２で５時間に
亘り放電が安定し、結晶化に伴うマイクロ波導入窓の破
損やマイクロ波電力の全反射は発生しなかった。また、
この結果は、実施例１の場合と同じであり、加熱方法に
よらないことが分かった。

【０１１２】上述した３つの実験結果から、マイクロ波
プラズマＣＶＤ法で電気抵抗の温度依存性がある半導体
膜を、高速で連続的に安定して形成するには、（１）マ
イクロ波導入窓のプラズマに晒される表面の温度を前記
半導体膜の結晶化温度より低く維持し、かつ、（２）成
膜室の内壁面温度Ｔを、１００℃≦Ｔ≦［基板の成膜温
度］に維持することが重要であると判断した。

【０１１３】（実施例３）本例では、図３に示す装置を
用いて、ｐｉｎ型光起電力素子を作製した。

【０１１４】該光起電力素子は、基板上に下部電極、ｎ
型半導体層、ｉ型半導体層、ｐ型半導体層（以下「ｎ
層」、「ｉ層」、「ｐ層」と略記する）、透明電極及び
集電電極をこの順に堆積形成した光起電力素子である。
なお、本光起電力素子では透明電極の側より光の入射が
行われることを前提としている。

【０１１５】まず、十分に脱脂、洗浄を行ったＳＵＳ４
３０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１００
０Å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約２μｍのＺｎＯ薄
膜をスパッタ蒸着し、下部電極を形成した。

【０１１６】ひき続き、該下部電極の形成された帯状基
板を図３に示したロール・ツー・ロール型プラズマＣＶ
Ｄ装置３００の基板送り出し容器３０１中の繰出しボビ
ン３３３にセットし、下部電極１２０２を下側に向けた
状態で第１ドープ層形成容器３０２、ｉ層形成容器３５
２、第２ドープ層形成容器３０３を介して、基板巻取り
容器３０４中の巻取ボビン３３５にその端部を巻きつ
け、たるまないように張力を調整した。

【０１１７】また、第１ドープ層形成容器３０２及び第
２ドープ層形成容器３０３においては、ｎ型ａ−Ｓｉ：
Ｈ膜、ｐ型μｃ−Ｓｉ：Ｈ：Ｆ膜を形成した。前記（工
程１）〜（工程１１）の手順に従い、表５に示す成膜条
件で放電を生起させた。

【０１１８】

【表５】放電安定後に帯状基板を搬送速度１２７ｃｍ／ｍｉｎ
（＝５０ｉｎｃｈ／ｍｉｎ）で搬送し、連続してｎ、
ｉ、ｐ型半導体層を積層形成した。帯状基板３３４の全
長約３００ｍに亘って半導体層を形成するのが完了した
ら、装置の運転を停止する。そして帯状基板３３４を徐
冷した後、大気中に取り出した。その中から約３時間後
の光起電力素子を選び連続モジュール装置で、３５ｃｍ
×７０ｃｍの太陽電池モジュールを作製した。

【０１１９】このモジュ−ルをＡＭ１．５（１００ｍＷ
／ｃｍ²）の光照射下で、光電変換効率を測定した。そ
の結果、帯状基板のいずれの位置においても８．３％以
上の変換効率が得られた。

【０１２０】（実施例４）本例では、実施例３のｐｉｎ
接合が１組であるのに代えて、ｐｉｎ接合を２組とし
た。一般に、２組のｐｉｎ接合を有する光起電力素子の
ことを、タンデムスタック型ｐｉｎ光起電力素子と呼
ぶ。表６に構成を示した装置を用いて作製した。ここ
で、トップ・セルとボトム・セルの光学バンドギャップ
Ｅｇは異なるものとした。但し、本起電力素子では、透
明電極１２０６側より光の入射が行われることを前提と
している。

【０１２１】

【表６】また、該光起電力素子の作製手順は、（成膜例１）と同
様に行い、（ｎ層、ｉ層、ｐ層）までの一連の部分を２
回くり返した。そして連続モジュール装置で、３５ｃｍ
×７０ｃｍの太陽電池モジュールを作製した。ここで、
（工程１）〜（工程１１）で用いた成膜条件を表７及び
表８に記す。

【０１２２】

【表７】

【０１２３】

【表８】このモジュ−ルをＡＭ１．５（１００ｍＷ／ｃｍ²）の
光照射下で、光電変換効率を測定した。その結果、帯状
基板のいずれの位置においても９．３％以上の変換効率
が得られた。

【０１２４】（実施例５）本例では、実施例３のｐｉｎ
接合が１組であるのに代えて、ｐｉｎ接合を３組とし
た。一般に、３組のｐｉｎ接合を有する光起電力素子の
ことを、トリプルスタック型ｐｉｎ光起電力素子と呼
ぶ。ここではボトム・セルとミドル・セルとはほぼ同じ
光学バンドギャプで、トップセルとは異なるものとし
た。装置は、表６の基板送り出し容器とボトム・セルの
ｎ層形成容器との間に、図３の３１０から３１３に至る
構造物が挿入されたものを使用した。

【０１２５】また、該光起電力素子の作製手順は、実施
例３と同様にして、（ｎ層、ｉ層、ｐ層）までの一連の
部分を合計３回くり返した。そして連続モジュ−ル装置
で、３５ｃｍ×７０ｃｍの太陽電池モジュ−ルを作製し
た。この作製手順中で用いた成膜条件を表９、表１０に
記す。

【０１２６】

【表９】

【０１２７】

【表１０】このモジュ−ルをＡＭ１．５（１００ｍＷ／ｃｍ²）の
光照射下で、光電変換効率を測定した。その結果、帯状
基板のいずれの位置においても１０％以上の変換効率が
得られた。

【０１２８】

【発明の効果】

（請求項１）以上説明したように、請求項１に係る発明
によれば、異常放電や放電切れが無い安定した放電を長
時間持続することが可能な半導体膜の作製装置がえられ
る。その結果、生産性の高い半導体膜の作製装置を提供
することができる。

【０１２９】（請求項２）請求項２に係る発明によれ
ば、マイクロ波透過部材におけるマイクロ波の吸収損や
反射損を緩和したため、マイクロ波電力が有効利用でき
る半導体膜の作製方法がえられる。

【図面の簡単な説明】

【図１】実施例１に係るプラズマＣＶＤ装置の成膜室を
示す模式的分解斜視図である。

【図２】実施例１に係るプラズマＣＶＤ装置のマイクロ
波導入窓を示す模式的分解斜視図である。

【図３】実施例１に係るロール・ツー・ロール型プラズ
マＣＶＤ装置の模式的断面図である。

【図４】従来例に係るマイクロ波プラズマＣＶＤ装置の
概略図である。

【符号の説明】

１０６マイクロ波導入窓、１０７，２０１〜２０４冷却ジャケット、２０５〜２１４冷媒通路、２１７マイクロ波透過部材、２１８断熱構造。

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】マイクロ波プラズマＣＶＤ法を用いた、
真空容器と該真空容器に内蔵した成膜室からなる二重チ
ャンバー方式である半導体膜の作製装置において、該成膜室の側壁にはマイクロ波導入窓を、該マイクロ波導入窓にはマイクロ波透過性部材を、該マイクロ波透過性部材の周囲には密着させた冷却手段
を、該冷却手段の周囲のうち少なくとも成膜室内部に露出し
た全ての部分には密着配置した断熱部材を設けたことを
特徴とする半導体膜の作製装置。
【請求項２】マイクロ波プラズマＣＶＤ法を用いた、
電気抵抗が温度依存性を示す半導体膜の作製方法におい
て、マイクロ波を導入するために用いるマイクロ波透過性部
材の表面のうち、プラズマに晒される部分の表面温度
を、冷却手段により前記半導体膜の結晶化温度より低く
維持し、かつ、前記冷却手段の影響を遮断する断熱構造体を、前
記マイクロ波透過性部材に密着配置して、加熱手段により前記マイクロ波透過性部材以外の成膜室
の内壁面温度Ｔ℃を、１００℃≦Ｔ≦［基板の成膜温度］の範囲で維持することを特徴とする半導体膜の作製方
法。