JPH11243060A - 高周波プラズマ処理方法、並びにそれを用いた高周波プラズマ処理装置、光起電力素子及び電子写真感光体 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 プラズマの安定性および制御性に優れた高周
波プラズマ処理方法を提供する。 【解決手段】 高周波を供給する高周波電源２０１の出
力電力を定格最高出力電力の４０％以上の大きさとし、
かつ、出力電力の一部分を高周波の伝送経路上に存在す
る電力消費体２０５に吸収させながら、電力消費体２０
５に消費されない電力部分の少なくとも一部分を用いて
被処理体の処理を行う。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、高周波により生起
したプラズマを用い、エッチングや薄膜形成など、被処
理体への処理を行う方法に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】高周波により生起したプラズマは、エッ
チングや薄膜形成等の被処理体への処理を行うのに広く
用いられている。従来的な処理方法の構成の一例を挙げ
ると、図１のようになる。即ち、高周波電源１０１より
出力された電力Ｐｉｎは整合器１０２によりインピーダ
ンス整合が成され、反射成分が最小となる条件のもと
で、処理室１０３に電力Ｐｉｎ’が投入されていた。

【０００３】高周波電源の出力電力を効率的に、かつ、
安定的に処理室に投入するための方法は、いくつか知ら
れている。例えば、特開平８−１６２２９１号公報で
は、整合回路と処理室の間に電力検出回路を挿入し、前
記電力検出回路の出力を高周波電源に負帰還をかけるこ
とで、給電系の損失を補償し、処理室に投入される電力
を所望値に保持させるプラズマの処理装置を開示してい
る。

【０００４】また、プラズマの生起と維持を連続的に、
かつ、安定的に行うための方法もいくつか知られてい
る。例えば、特開平６−１１９８９８号公報では、整合
回路を不整合とした状態で、電子ビームをトリガーとし
てプラズマを生起させ、その後、整合回路を反射電力が
最小となるように調整する方法が開示されている。ま
た、特開平９−１６１９９４号公報では、可変周波数発
振回路を用い、プラズマの生起前後で、速やかにインピ
ーダンス整合がとれるように用いる周波数を切り替える
方法が開示されている。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】生起したプラズマの安
定性向上や、プラズマ生起後に速やかに処理に好適な定
常状態に移行するための方法に関しては、前述のような
方法が知られていた。しかし、発明者の行ってきた一連
の検討結果から、現実の高周波電源を使用して高周波プ
ラズマ処理を行う際には、これまで注意が払われていな
かった次の点にも留意することが必要であることが明ら
かになってきた。その留意点とは、現実の高周波電源で
は、各高周波電源に固有の定格最高出力があるという事
実に関わるものである。

【０００６】一般に、高周波電源を定格最高出力よりも
遥かに低い（例えば１０％以下）範囲で用いると、出力
電力の波形は、リップル成分やノイズ成分が相対的に多
く含まれることを回避するのが困難となる。

【０００７】リップル成分やノイズ成分が相対的に多く
含まれる高周波電力により生起したプラズマを用いてエ
ッチングを行うと、エッチング速度の制御や、エッチン
グの均一性、再現性などに悪影響を及ぼす結果となる。

【０００８】また、リップル成分やノイズ成分が相対的
に多く含まれる高周波電力により生起したプラズマを用
いて薄膜形成を行う場合には、薄膜形成速度の制御や、
形成膜の膜厚の均一性、再現性などに悪影響を及ぼす結
果となる。とりわけ、光学的、電気的に敏感な特性を有
する半導体薄膜、中でもシリコン系膜（非晶質シリコン
膜、非晶質シリコンゲルマニウム膜、非晶質シリコンカ
ーバイド膜などに代表される非晶質膜、及び微結晶シリ
コン膜、微結晶シリコンゲルマニウム膜、微結晶シリコ
ンカーバイド膜などに代表される微結晶膜を含む）を形
成する際には、リップル成分やノイズ成分は形成膜の特
性に多大な影響を与えることになるため、リップル成分
やノイズ成分を抑制した、安定度の高い高周波出力を用
いることが必須となる。

【０００９】リップル成分やノイズ成分を相対的に小さ
くするには、高周波電源の定格最大出力付近で用いるこ
とが好ましい。しかし、従来、高周波電源の定格最大出
力付近の出力を用いて処理を行う場合、各処理に好適な
投入電力に応じて、必要な高周波電源を複数用いる必要
が生じるという不都合があった。比較的大きな定格最大
出力の高周波電源を用い、出力が安定する高出力領域の
電力を出力させながら、電源出力レベルを低下させず
に、任意の大きさの電力を波形安定度の良好な状態でプ
ラズマに投入したいという要求があった。

【００１０】ところで、プラズマ生起前にはトリガー用
の過大な電力を投入し、プラズマ生起後は、所望の投入
電力の大きさまで電力を低下させることが、しばしば行
われる。この場合、プラズマ生起後に、所望の投入電力
の大きさまで電力を低下させることで、相対的にリップ
ル成分やノイズ成分が多くなり、場合によっては、プラ
ズマの放電が維持できなくなるということも起こり得
た。この場合も、比較的大きな定格最大出力の高周波電
源を用い、出力が安定する高出力領域の電力を投入して
プラズマを生起した後、電源出力レベルを低下させず
に、任意の大きさの電力を、波形安定度の良好な状態で
プラズマに投入したいという要求があった。

【００１１】本発明が解決しようとしている課題は上記
の問題点と深く関わる。即ち、高周波電源をリップル成
分やノイズ成分が相対的に少ない（波形安定度の良好
な）、高い出力領域で用いながら、プラズマ処理に好適
な任意の大きさの電力をプラズマに投入させる方法を提
供しようというものである。

【００１２】

【課題を解決するための手段】本発明者の検討結果よ
り、高周波電源は、十分に高い出力領域、具体的には定
格最大出力の４０％以上で用いることで、リップル成分
やノイズ成分が相対的に少ない（波形安定度の良好な）
出力電力が得られる。本発明では、高周波電源を、十分
に高い出力領域で用いることで、リップル成分やノイズ
成分が相対的に少ない（波形安定度の良好な）出力電力
を得、その上で、過剰な電力部分を高周波伝送上に存在
する電力消費体に消費させることで、プラズマ処理に必
要となる電力部分のみをプラズマに投入するという手段
を講じる。これにより、上述の問題を解決するものであ
る。

【００１３】即ち、請求項１に係る発明は、高周波によ
り生起したプラズマを用いて被処理体への処理を行う高
周波プラズマ処理方法であって、高周波を供給する高周
波電源の出力電力を定格最高出力電力の４０％以上の大
きさとし、かつ、出力電力の一部分を高周波の伝送経路
上に存在する電力消費体に吸収させながら、電力消費体
に消費されない電力部分の少なくとも一部分を用いて被
処理体の処理を行うことを特徴とする高周波プラズマ処
理方法である。

【００１４】請求項２に係る発明は、出力電力を電力分
割器を用いて分割することによって、出力電力の一部分
を電力消費体に吸収させることを特徴とする請求項１に
記載の高周波プラズマ処理方法である。

【００１５】請求項３に係る発明は、電力分割器に進入
する電力の大きさ（Ｐ）、実質的にプラズマに投入され
る電力の大きさ（Ｐｉｎ’）が、０．０５＜Ｐｉｎ’／
Ｐ＜０．９５なる関係を有することを特徴とする請求項
２に記載の高周波プラズマ処理方法である。

【００１６】請求項４に係る発明は、出力電力を高周波
の伝送経路上にある整合器を調整することによって、出
力電力の一部分を電力消費体に吸収させることを特徴と
する請求項１に記載の高周波プラズマ処理方法である。

【００１７】請求項５に係る発明は、整合器に進入する
電力の大きさ（Ｐ）、実質的にプラズマに投入される電
力の大きさ（Ｐｉｎ’）が、０．０５＜Ｐｉｎ’／Ｐ＜
０．９５なる関係を有することを特徴とする請求項４に
記載の高周波プラズマ処理方法である。

【００１８】請求項６に係る発明は、プラズマ生起前
に、プラズマ維持時よりも大きな電力を投入することに
よってプラズマの生起を行うことを特徴とする請求項１
〜５に記載の高周波プラズマ処理方法である。

【００１９】請求項７に係る発明は、被処理体上にシリ
コン系膜を形成することを特徴とする請求項１〜６に記
載の高周波プラズマ処理方法である。

【００２０】請求項８に係る発明は、高周波の周波数が
１３．５６〜２４５０ＭＨｚ、形成圧力が０．００１〜
３．０ｔｏｒｒ、実質的にプラズマに投入される高周波
の電力密度が０．００１〜１．０ｗ／ｃｍ³であること
を特徴とする請求項１〜７に記載の高周波プラズマ処理
方法である。

【００２１】請求項９に係る発明は、高周波の周波数が
１３．５６〜５０ＭＨｚ、形成圧力が０．０５〜３．０
ｔｏｒｒであることを特徴とする請求項８に記載の高周
波プラズマ処理方法である。

【００２２】請求項１０に係る発明は、高周波の周波数
が５０〜２００ＭＨｚ、形成圧力が０．１〜０．５ｔｏ
ｒｒであることを特徴とする請求項８に記載の高周波プ
ラズマ処理方法である。

【００２３】請求項１１に係る発明は、高周波の周波数
が２００〜５５０ＭＨｚ、形成圧力が０．０１〜０．３
ｔｏｒｒであることを特徴とする請求項８に記載の高周
波プラズマ処理方法である。

【００２４】請求項１２に係る発明は、高周波の周波数
が５５０〜２４５０ＭＨｚ、形成圧力が０．００１〜
０．１ｔｏｒｒであることを特徴とする請求項８に記載
の高周波プラズマ処理方法である。

【００２５】請求項１３に係る発明は、請求項１〜請求
項１２に記載の高周波プラズマ処理方法を用いて被処理
体への処理を行うことを特徴とする高周波プラズマ処理
装置である。

【００２６】請求項１４に係る発明は、請求項１〜請求
項１２に記載の高周波プラズマ処理方法により形成され
たシリコン系膜を有することを特徴とする光起電力素子
である。

【００２７】請求項１５に係る発明は、ロール・ツー・
ロール法により帯状基体上に連続的に形成されたシリコ
ン系膜を有することを特徴とする請求項１４に記載の光
起電力素子である。

【００２８】請求項１６に係る発明は、シリコン系膜が
ｉ型半導体層であることを特徴とする請求項１４または
１５に記載の光起電力素子である。

【００２９】請求項１７に係る発明は、請求項１〜請求
項１２に記載の高周波プラズマ処理方法により形成され
たシリコン系膜を有することを特徴とする電子写真感光
体である。

【００３０】

【発明の実施の形態】図２は、本発明の処理方法の一例
を示す図である。

【００３１】図２において、高周波電源２０１は、リッ
プル成分やノイズ成分が相対的に少ない（波形安定度の
良好な）、高い出力領域（定格最大出力の４０％以上）
で用いられている。高周波電源２０１の出力Ｐは電力分
割器２０４に進入すると、整合器２０２に向かう電力部
分Ｐｉｎと電力消費体２０５に向かう電力部分Ｐ’に分
割される。整合器２０２は、反射電力Ｐｒが最小となる
ように整合調整がなされている。整合器２０２を出た電
力Ｐｉｎ’は処理室２０３に投入され、プラズマの生起
やプラズマの放電維持に利用される。Ｐｒ及び伝送経路
上での電力損失を無視して議論すると、処理室のプラズ
マに投入される電力Ｐｉｎ’は、次式で記述される。

【００３２】 Ｐｉｎ’＝Ｐｉｎ＝Ｐ−Ｐ’・・・（１） 電力消費体２０５で消費される電力Ｐ’は電力分割器２
０４を制御することで、変化させることが可能である。
従って、プラズマに投入される電力Ｐｉｎ’は、高周波
電源２０１の出力Ｐを変化させることなく、電力分割器
２０４の制御によって、Ｐよりも小さい任意の値に制御
できるのである。

【００３３】次に、より現実的な例として、高周波電源
２０１の出力Ｐにノイズ成分Ｎが重畳されている場合に
ついて考えてみる。即ち、（１）式のＰはＰ＋Ｎ・・・
（２）に置換される。また、Ｐに対する、Ｐ’の割合を
Ｘと定義すると、 Ｐ’＝ＰＸ・・・（３） （３）式を（１）式に代入すると、 Ｐｉｎ’＝Ｐｉｎ＝Ｐ−ＰＸ＝Ｐ（１−Ｘ）・・・（４） （２）式より（４）式のＰをＰ＋Ｎに置換すると、 Ｐｉｎ’＝Ｐｉｎ＝（Ｐ＋Ｎ）（１−Ｘ）＝Ｐ（１−Ｘ）＋Ｎ（１−Ｘ）・・ ・（５） ここで、Ｐ（１−Ｘ）とは、ＮがないときのＰｉｎに等
しい。また、Ｎ（１−Ｘ）はＮよりも小さな値となる。
（５）式の意味するところを換言すれば、次のようにな
る。即ち、図２の構成によれば、高周波電源２０１の出
力Ｐにノイズ成分が含まれている場合でも、プラズマに
投入される電力Ｐｉｎ’ではノイズ成分の低減が実現さ
れているというものである。

【００３４】図３は本発明の処理方法の他の例を示す図
である。

【００３５】図３において、高周波電源３０１は、リッ
プル成分やノイズ成分が相対的に少ない（波形安定度の
良好な）、高い出力領域（定格最大出力の４０％以上）
で用いられている。高周波電源３０１の出力Ｐは単向器
３０４を経て、整合器３０２にＰｉｎとして進入する。
整合器３０２は、反射電力Ｐｒが最小とならないよう、
意図的に整合調整を最適位置から外している。反射電力
Ｐｒは単向器３０４に帰還した後、電力消費体３０５に
て消費される。伝送経路上での電力損失を無視して議論
すると、処理室のプラズマに投入される電力Ｐｉｎ’は
次のように記述される。

【００３６】 Ｐｉｎ’＝Ｐｉｎ−Ｐｒ＝Ｐ−Ｐｒ・・・（６） 電力消費体３０５で消費される電力Ｐｒは整合器３０２
を制御することで、変化させることが可能である。従っ
て、プラズマに投入される電力Ｐｉｎ’は、高周波電源
３０１の出力Ｐを変化させることなく、整合器３０２の
制御によって、Ｐよりも小さい任意の値に制御できるの
である。

【００３７】次に、図２の場合同様、現実的な例とし
て、高周波電源３０１の出力Ｐにノイズ成分Ｎが重畳さ
れている場合について考えてみる。即ち、（６）式のＰ
はＰ＋Ｎ・・・（７）に置換される。Ｐｉｎに対する、
Ｐｒの割合をＹと定義すると、 Ｐｒ＝Ｐｉｎ・Ｙ＝ＰＹ・・・（８） （８）式を（６）式に代入すると、 Ｐｉｎ’＝Ｐ−ＰＹ＝Ｐ（１−Ｙ）・・・（９） （７）式より（９）式のＰをＰ＋Ｎに置換すると、 Ｐｉｎ’＝Ｐｉｎ＝（Ｐ＋Ｎ）（１−Ｙ）＝Ｐ（１−Ｙ）＋Ｎ（１−Ｙ）・・ ・（１０） ここで、Ｐ（１−Ｙ）とは、ＮがないときのＰｉｎに等
しい。また、Ｎ（１−Ｙ）はＮよりも小さな値となる。
（１０）式の意味するところを換言すれば、次のように
なる。即ち、図３の構成によっても、図２の場合と同
様、高周波電源３０１の出力Ｐにノイズ成分が含まれて
いる場合でも、プラズマに投入される電力Ｐｉｎ’では
ノイズ成分の低減が実現されているというものである。

【００３８】以上の議論では、単純化のため、伝送経路
上での電力損失を無視し、プラズマ処理に不要な電力部
分は、電力消費体で消費されるとした。しかし、本発明
の本質に基づけば、電力消費体は、伝送経路を形成する
いかなる部分に存在していても良いのである。例えば、
伝送ケーブルや整合器、電力分割器、ケーブル接続部分
などは、場合によっては、本発明における電力消費体に
相当するものと考えて差しつかえない。

【００３９】

【実施例】以下、本発明によるプラズマ処理方法及び装
置、素子を具体例を挙げて詳細に説明するが、本発明は
これらによって何ら限定されるものではない。

【００４０】［高周波電源の安定性に関して］まず、従
来的な方法を用いて高周波プラズマ処理を行った場合
の、高周波電源の安定性について調べた。１３．５６〜
２４５０ＭＨｚの周波数範囲にある高周波電源につい
て、各々の定格最高出力電力をＰｍａｘと定義し、出力
電力の割合（Ｐ／Ｐｍａｘ）を変化させて、高周波電源
の安定性がどのように変化するか調べた。結果を表１に
示す。

【００４１】

【表１】

【００４２】因みに、表１でいう高周波電源の安定性
は、プラズマに投入される高周波電力のノイズ成分やリ
ップル成分の割合の大小、プラズマのちらつきの頻度や
程度、処理の再現性や、処理の精度などを総合的に考慮
して、判定したものである。

【００４３】表１の結果より、１３．５６〜２４５０Ｍ
Ｈｚの範囲にあるいずれの高周波電源においても、定格
最高出力に近い領域で使用することが、高周波電源の安
定性という観点から有利であることがわかる。特に、Ｐ
／Ｐｍａｘが４０％以上の領域では、１３．５６〜２４
５０ＭＨｚの範囲にあるいずれの高周波電源において
も、優れた安定性が得られることがわかる。

【００４４】［装置］図５に示す装置を用いてｉ型のシ
リコン系膜（非晶質シリコン膜、非晶質シリコンゲルマ
ニウム膜、非晶質シリコンカーバイド膜などに代表され
る非晶質膜、及び微結晶シリコン膜、微結晶シリコンゲ
ルマニウム膜、微結晶シリコンカーバイド膜などに代表
される微結晶膜を含む）の形成を行った。

【００４５】基板５０１は、形成装置内壁上部に保持さ
れ、ヒータ５０２により所望の温度となるよう加熱され
ている。原料ガスはガス導入管５０３及びバルブ５０４
を通して形成室５０７内部へと導入される。原料ガスは
いずれも超高純度に精製された、ＳｉＨ₄ガス、ＧｅＨ₄
ガス、ＣＨ₄ガスおよびＨ₂ガスを用いた。高周波は電極
５０５および電力導入窓５０６のいずれか一方、場合に
よっては両方から導入される。図５では高周波電源およ
び伝送経路などは省略してあるが、１３．５６〜１００
０ＭＨｚの範囲の高周波は電極５０５より、また、１０
００〜２４５０ＭＨｚの範囲の高周波は電力導入窓５０
６より、形成室５０７に導入した。

【００４６】本発明の方法を用いた装置は、ｐｉｎ型光
起電力素子の光電変換層（ｉ型層）の形成に好適に用い
ることができる。

【００４７】以下の実施例では、前記装置により形成し
たｉ型層を用いたｐｉｎ型光起電力素子の作製例につい
て述べる。ｐｉｎ型光起電力素子の構成の詳細及び作製
例は以下の通りである。

【００４８】［ｐｉｎ型光起電力素子の構成の詳細］図
４は光起電力素子の模式的説明図で、ｐｉｎ型である。
図４において、光起電力素子は、基体４０１、光反射層
４０２、ｎ型層４０３、ｉ型層４０４、ｐ型層４０５、
透明電極４０６、および集電電極４０７から構成され
る。

【００４９】（基体４０１）基体は導電性材料単体で構
成されたものでもよく、絶縁性材料または導電性材料で
構成された支持体上に導電層を形成したものであっても
よい。

【００５０】導電性材料としては、例えば、めっき鋼
板、ＮｉＣｒ、ステンレス、Ａｌ、Ｃｒ、Ｍｏ、Ａｕ、
Ｎｂ、Ｔａ、Ｖ、Ｔｉ、Ｐｔ、Ｐｂ、Ｓｎ等の金属また
は、これらの合金があげられる。これらの材料を支持体
として使用するには、シート状、あるいは長尺状のシー
トを円筒状に巻きつけたロール状、あるいは円筒体であ
ることが望ましい。

【００５１】絶縁性材料としては、ポリエステル、ポリ
エチレン、ポリカーボネート、セルロースアセテート、
ポリプロピレン、ポリ塩化ビニル、ポリ塩化ビニリデ
ン、ポリスチレン、ポリアミド等の合成樹脂、または、
ガラス、セラミックス、紙などが挙げられる。これらの
材料を支持体として使用するには、シート状、あるいは
長尺状のシートを円筒状に巻きつけたロール状、あるい
は円筒体であることが望ましい。これらの絶縁性支持体
は、少なくともその一方の表面に導電層を形成し、該導
電層を形成した表面上に本発明の半導体層を形成する。

【００５２】例えばガラスであれば、表面上にＮｉＣ
ｒ、Ａｌ、Ａｇ、Ｃｒ、Ｍｏ、Ｉｒ、Ｎｂ、Ｔａ、Ｖ、
Ｔｉ、Ｐｔ、Ｐｂ、Ｉｎ₂Ｏ₃、ＩＴＯ、ＺｎＯ等の材料
またはその合金からなる導電層を形成し、ポリエステル
フィルム等の合成樹脂シートであれば表面上にＮｉＣ
ｒ、Ａｌ、Ｃｒ、Ａｇ、Ｐｂ、Ｍｏ、Ａｕ、Ｎｂ、Ｔ
ａ、Ｖ、Ｔｉ、Ｐｔ等の材料またはその合金からなる導
電層を形成し、ステンレスであればＮｉＣｒ、Ａｌ、Ａ
ｇ、Ｃｒ、Ｍｏ、Ｉｒ、Ｎｂ、Ｔａ、Ｖ、Ｔｉ、Ｐｔ、
ＰｂＩｎ₂Ｏ₃、ＩＴＯ、ＺｎＯ等の材料またはその合金
からなる導電層を形成する。形成方法としては真空蒸着
法、スパッタリング法、スクリーン印刷法が挙げられ
る。

【００５３】支持体の表面形状は、平滑あるいは山の高
さが最大０．１〜１．０μｍの凹凸（テクスチャー化）
あることが望ましい。例えば、ステンレス基板の表面を
テクスチャー化する１つの方法として、被処理基板を酸
性溶液をもちいたエッチング処理が挙げられる。

【００５４】基板の厚さは所望通りの光起電力素子を形
成しえるように適宜決定するが光起電力素子としての柔
軟性が要求される場合には、支持体としての機能が十分
発揮される範囲で可能な限り薄くすることが出来る。し
かしながら、支持体の製造上および取り扱い上、機械的
強度の点から、通常１０μｍとされる。

【００５５】（光反射層４０２）本発明の光起電力素子
における望ましい基板形態としては、上記基体４０１上
に、Ａｇ、Ａｌ、Ｃｕ、ＡｌＳｉ、ＣｕＭｇ等の可視光
から近赤外で反射率の高い金属からなる導電層である光
反射層を形成することである。光反射層は真空蒸着法、
スパッタリング法等、水溶液からの電解析出法で形成す
るのが適している。光反射層としてのこれらの金属の層
厚としては１０ｎｍから５０００ｎｍが適した層厚とし
て挙げられる。

【００５６】本発明の光起電力素子における更に望まし
い基板形態としては、光反射層上にＺｎＯ、ＳｎＯ₂、
Ｉｎ₂Ｏ₃、ＩＴＯ、ＴｉＯ₂、ＣｄＯ、Ｃｄ₂ＳｎＯ₄、
Ｂｉ₂Ｏ₃、ＭｏＯ₃、ＮａｘＷＯ₃等からなる透明導電層
を形成することである。

【００５７】透明導電層の形成方法としては、真空蒸着
法、スパッタリング法、電解析出法、ＣＶＤ法、スプレ
ー法、スピンオン法、ディッピング法等が適した方法と
して挙げられる。

【００５８】また、層厚は、該層の屈折率により最適な
層厚は異なるが、好ましい層厚の範囲としては５０ｎｍ
〜１０μｍが挙げられる。

【００５９】更に、透明導電層をテクスチャー化するに
は、例えば、スパッタリング法においては、該層の形成
温度を２００℃以上とすれば良い。また、いずれの形成
方法においても、該膜形成後に弱酸により表面をエッチ
ングするのも、テクスチャー化の効果を高める点で有効
である。

【００６０】（ドーピング層（ｎ型層４０３，ｐ型層４
０５））ドーピング層の母材は非晶質シリコン系あるい
は微結晶シリコン系半導体から構成される。

【００６１】非晶質（ａ−と略記する）シリコン系半導
体としては、ａ−Ｓｉ：Ｈ、ａ−ＳｉＣ：Ｈ、ａ−Ｓｉ
Ｏ：Ｈ、ａ−ＳｉＮ：Ｈ、ａ−ＳｉＣＯ：Ｈ、ａ−Ｓｉ
ＯＮ：Ｈ、ａ−ＳｉＮＣ：Ｈ、ａ−ＳｉＣＯＮ：Ｈ等が
挙げられる。

【００６２】微結晶（μｃ−と略記する）シリコン系半
導体としては、μｃ−Ｓｉ：Ｈ、μｃ−ＳｉＣ：Ｈ、μ
ｃ−ＳｉＯ：Ｈ、μｃ−ＳｉＮ：Ｈ、μｃ−ＳｉＣＯ：
Ｈ、μｃ−ＳｉＯＮ：Ｈ、μｃ−ＳｉＮＣ：Ｈ、μｃ−
ＳｉＣＯＮ：Ｈ等が挙げられる。

【００６３】母材は微結晶シリコンを含有した非晶質シ
リコン系半導体であってもよい。

【００６４】伝導型をｐ型またはｎ型にするために導入
される価電子制御剤の導入量は、１０００ｐｐｍ〜１０
％が好ましい範囲として挙げられる。

【００６５】水素（Ｈ、Ｄ）及びフッ素は未結合手を補
償する働きをし、ドーピング効率を向上させるものであ
る。水素及びフッ素含有量は０．１〜３０ａｔ％が最適
値として挙げられる。特にドーピング層が微結晶シリコ
ンを含有する場合、０．０１〜１０ａｔ％が最適量とし
て挙げられる。

【００６６】炭素、酸素、窒素原子の導入量は０．１ｐ
ｐｍ〜２０％、微量に含有させる場合には０．１ｐｐｍ
〜１％が好適な範囲である。

【００６７】また、電気特性としては活性化エネルギー
が０．２ｅＶ以下のものが好ましく、比抵抗としては１
００Ωｃｍ以下のものが好ましく、１Ωｃｍ以下が最適
である。

【００６８】光起電力素子に適したｐ型層またはｎ型層
の堆積方法は、ＲＦプラズマＣＶＤ法、ＶＨＦプラズマ
ＣＶＤ法、マイクロ波ＣＶＤ法である。特にＲＦプラズ
マＣＶＤ法でｐ型層またはｎ型層の堆積を行う場合、堆
積室内の基板温度は、１００〜４００℃、内圧は、０．
１〜１０Ｔｏｒｒ、ＲＦパワーは、０．０５〜１．０Ｗ
／ｃｍ³、堆積速度は０．０１〜３ｎｍ／ｓｅｃが最適
条件として挙げられる。

【００６９】原料ガスとしては、シリコンを含有しガス
化し得る化合物、例えば、ＳｉＨ₄、Ｓｉ₂Ｈ₆、Ｓｉ
Ｆ₄、ＳｉＦＨ₃、ＳｉＦ₂Ｈ₂、ＳｉＦ₃Ｈ、ＳｉＨ₃Ｄ、
ＳｉＦＤ₃、ＳｉＦ₂Ｄ₂、ＳｉＤ₃Ｈ、Ｓｉ₂Ｄ₃Ｈ₃等が
挙げられ、こららに価電子制御をするための不純物、た
とえばｎ型用にはＢ₂Ｈ₆やＢＦ₃などのホウ素化合物、
ｐ型用にはＰＨ₃等のリン化合物等を添加して用いるこ
とができる。

【００７０】また、前記ガス化し得る化合物をＨ₂、Ｈ
ｅ、Ｎｅ、Ａｒ、Ｘｅ、Ｋｒ等のガスで適宜希釈して堆
積室に導入してもよい。特に微結晶半導体やａ−Ｓｉ
Ｃ：Ｈ等の光吸収が少ないかバンドギャップが広い層を
堆積する場合は、水素ガスで２〜１００倍に原料ガスを
希釈し、ＲＦパワーは比較的高いパワーを導入するのが
好ましいものである。周波数が０．１ＧＨｚ以下のＲＦ
を用いた高周波プラズマＣＶＤ法の場合は、１３．５６
ＭＨｚ近傍の周波数が好適である。ｐ型層またはｎ型層
を０．１ＧＨｚ以上のＶＨＦ〜マイクロ波周波数を用い
た高周波プラズマＣＶＤ法で形成する場合、堆積室内の
基板温度は１００〜４００℃、内圧は０．５〜１００ｍ
Ｔｏｒｒ、高周波パワーは０．０１〜１ｗ／ｃｍ³の範
囲にあるのが好適である。

【００７１】（ｉ型層４０４）本発明の光起電力素子に
おいて、ｉ層は光励起キャリアを発生、輸送する最も重
要な層である。形成条件等の詳細については、後の作製
例で述べる。

【００７２】（透明電極４０６）透明電極としては、イ
ンジウム酸化物（Ｉｎ₂Ｏ₃）、スズ酸化物（ＳｎＯ₂、
ＩＴＯ（Ｉｎ₂Ｏ₃−ＳｎＯ₃）が適した材料であり、こ
れらの材料にフッ素を含有させても良い。

【００７３】透明電極の堆積にはスパッタリング法また
は真空蒸着法が最適な堆積方法である。

【００７４】スパッタリング法で堆積する場合、金属タ
ーゲット、あるいは酸化物ターゲット等のターゲットを
適宜組みあわせて用いられる。スパッタリング法で堆積
する場合、基板温度は重要な因子であって、２０〜６０
０℃が好ましい温度範囲として挙げられる。また、スパ
ッタリング用のガスとして、Ａｒガス等の不活性ガスが
挙げられる。また前記不活性ガスに酸素ガス（Ｏ₂）を
必要に応じて添加することも好ましい。特に金属をター
ゲットにしている場合、酸素ガス（Ｏ₂）は必須のもの
である。

【００７５】さらに前記不活性ガス等によってターゲッ
トをスパッタリングする場合、放電空間の圧力は効果的
にスパッタリングを行うために、０．１〜５０ｍＴｏｒ
ｒが好ましい範囲として挙げられる。透明電極の堆積速
度は、放電空間内の圧力や放電圧力に依存し、最適な堆
積速度としては、０．０１〜１０ｎｍ／ｓｅｃの範囲で
ある。

【００７６】真空蒸着法において透明電極を堆積するの
に適した蒸着源としては、金属スズ、金属インジウムス
ズ、インジウム−スズ合金等が挙げられる。また透明電
極を堆積する時の基板温度としては２５〜６００℃の範
囲が適した範囲である。さらに、酸素ガス（Ｏ₂）を導
入し、圧力が５×１０^-5Ｔｏｒｒ〜９×１０^-4Ｔｏｒｒ
の範囲で堆積することが好ましい。この範囲で酸素を導
入することによって蒸着源から気化した前記金属が気相
中の酸素と反応して良好な透明電極が堆積される。上記
条件による透明電極の好ましい堆積速度の範囲として
は、０．０１〜１０ｎｍ／ｓｅｃである。堆積速度が
０．０１ｎｍ／ｓｅｃ未満であると生産性が低下し１０
ｎｍ／ｓｅｃより大きくなると粗な膜となり透過率、導
電率や密着性の上からは好ましくない。

【００７７】透明電極の層厚は、反射防止膜の条件を満
たすような条件に堆積するのが好ましいものである。具
体的な層厚としては５０〜５００ｎｍが好ましい範囲と
して挙げられる。

【００７８】（集電電極４０７）光起電力層であるｉ型
層４０４により多くの光を入射させ、発生したキャリア
を効率よく電極に集めるためには、集電電極の形（光の
入射方向から見た形）、及び材質は重要である。通常、
集電電極の形は櫛型が使用され、その線幅、線数など
は、光起電力素子の光入射方向からみた形状および大き
さ、集電電極の材質などによって決定される。線幅は通
常、０．１ｍｍ〜５ｍｍ程度である。

【００７９】集電電極の材質としては、Ｆｅ、Ｃｒ、Ｎ
ｉ、Ａｕ、Ｔｉ、Ｐｄ、Ａｇ、Ａｌ、Ｃｕ、ＡｌＳｉ、
Ｃ（グラファイト）等が用いられ、通常、比抵抗の小さ
い、Ａｇ、Ｃｕ、Ａｌ、Ｃｒ、Ｃなどの金属、あるいは
これらの合金が適している。

【００８０】集電電極の層構造としては単一の層からな
るものであってもよいし、さらには複数の層からなるも
のであってもよい。

【００８１】これらの金属は、真空蒸着法、スパッタリ
ング法、メッキ法、印刷法等で形成するのが好ましい。
層厚としては１０ｎｍ〜０．５ｍｍが適している。

【００８２】真空蒸着法で形成する場合、集電電極形状
をなしたマスクを透明電極上に密着させ、真空中で所望
の金属蒸着源を電子ビームまたは抵抗加熱で蒸発させ、
透明電極上に所望の金属蒸着源を電子ビームまたは抵抗
加熱で蒸発させ、透明電極上に所望の形状をした集電電
極を形成する。

【００８３】スパッタリング法で形成する場合、種電電
極形状をなしたマスクを透明電極上に密着させ、真空中
にＡｒガスを導入し、所望の金属スパッタリングターゲ
ットにＤＣを印加し、グロー放電を発生させることによ
って、金属をスパッタさせ、透明電極上に所望の形状を
した集電電極を形成する。

【００８４】印刷法で形成する場合には、Ａｇペース
ト、Ａｌペースト、あるいはカーボンペーストをスクリ
ーン印刷機で印刷する。

【００８５】以上ｐｉｎ構造の光起電力素子について説
明したが、ｐｉｎｐｉｎ構造やｐｉｎｐｉｎｐｉｎ構造
などのｐｉｎ構造を積層した光起電力素子、あるいはｎ
ｉｐ構造やｎｉｐｎｉｐ構造やｎｉｐｎｉｐｎｉｐ構造
等のｎｉｐ構造を積層した光起電力素子についても適用
出来るものである。

【００８６】（光起電力素子の作製方法）図５に示す形
成装置を用いて図４の構成をした光起電力素子を作製す
る方法について説明する。

【００８７】まず、基板の作製を行った。としての厚さ
０．５ｍｍ、５０×５０ｍｍ²のステンレス板（基体４
０１）をアセトンとイソプロピルアルコールに浸漬して
超音波洗浄を行った後、温風乾燥させた。ＤＣマグネト
ロンスパッタ法を用い、形成温度３００℃でテクスチャ
リング構造を有する膜厚０．８μｍのＡｇ（光反射層４
０２）を堆積させ、続いて形成温度３００℃でテクスチ
ャリング構造を有する膜厚４．０μｍのＺｎＯの透明導
電膜を堆積した。

【００８８】次に、堆積装置を用いてＺｎＯ透明導電膜
上にｐｉｎ層を形成した。ｎ型層４０３は、水素を含有
する微結晶シリコンであり、不図示の形成装置をもちい
て、表２の条件でＲＦ法により約２００Å堆積した。ｉ
型層４０４は、非晶質シリコンゲルマニウムの場合は表
３に示す条件で、微結晶シリコンの場合は表４に示す条
件で、図５の形成装置を用いて形成した。ｐ型層４０５
は、水素を含有する微結晶シリコンであり、不図示の形
成装置をもちい、表６の条件でＲＦ法により約１００Å
堆積した。

【００８９】

【表２】

【００９０】

【表３】

【００９１】

【表４】

【００９２】

【表５】

【００９３】続いて、透明電極４０６として、ＩＴＯを
抵抗加熱を用いた真空蒸着法により、約６００Å堆積し
た。さらに、集電電極４０７として、Ａｕを電子ビーム
を用いた真空蒸着法により約８０００Å堆積した。

【００９４】＜実施例１＞ （比較例１−１）図１に示す従来的構成（処理室１０３
は図５における形成室５０７に相当）で、高周波電源及
び伝送経路を構成した。高周波電源には定格最高出力
１．５ｋＷ、周波数２４５０ＭＨｚのマイクロ波電源を
用い、表３に示す条件でｉ型非晶質シリコンゲルマニウ
ムの形成を行った。形成膜は、前述した図４に示すｐｉ
ｎ型光起電力素子のｉ型層に用い、素子の変換効率を調
ベることによって、形成膜の品質評価を行った。

【００９５】（実施例１−１）図２に示す本発明による
構成（処理室２０３は図５における形成室５０７に相
当）で、高周波電源及び伝送経路を構成し、表３に示す
条件でｉ型非晶質シリコンゲルマニウムの形成を行っ
た。本例では高周波電源の出力Ｐを定格最高出力（１．
５ｋＷ）に等しくした上で、電力分割器２０４を制御す
ることにより、プラズマヘの投入電力Ｐｉｎ’を変化さ
せた。

【００９６】（実施例１−２）図３に示す本発明による
構成（処理室３０３は図５における形成室に相当）で、
高周波電源及び伝送経路を構成し、表３に示す条件でｉ
型非晶質シリコンゲルマニウムの形成を行った。本例で
は高周波電源の出力Ｐを定格最高出力（１．５ｋＷ）に
等しくした上で、整合器３０２を制御することにより、
プラズマヘの投入電力Ｐｉｎ’を変化させた。

【００９７】（比較結果）プラズマの安定性に関しての
比較結果を表６に掲げる。

【００９８】

【表６】

【００９９】比較例１−１では、定格最高出力に対する
プラズマヘの投入電力の割合（Ｐｉｎ’／Ｐｍａｘ）が
４０％よりも小さい領域で、プラズマの安定性の低下が
見られた。表１の結果に照らし合わせると、このプラズ
マの安定性の低下は電源本体の安定性が低下したことに
起因するものと考えられる。実際、Ｐｉｎ’／Ｐｍａｘ
が２０％以下の領域で生起したプラズマはチラツキや放
電切れなどが発生し易く、形成した薄膜の品質も良好と
はいえなかった。

【０１００】一方、本発明を適用した実施例１−１で
は、Ｐｉｎ’／Ｐｍａｘは、プラズマの生起が可能な範
囲のほば全域で、良好なプラズマの安定性が得られた。
とりわけ、Ｐｉｎ’／Ｐｍａｘが５〜９５％の範囲で
は、非常に良好なプラズマ安定性が得られている。本発
明を適用した実施例１−２においても、同様の結果が得
られている。

【０１０１】本発明の効果をさらに詳細に調べるため、
比較例１−１、実施例１−１〜２で形成したｉ型非晶質
シリコンゲルマニウム膜を光電変換層に応用したｐｉｎ
型光起電力素子を作製した。いずれの例の場合も、ｉ型
層形成のためのプラズマ投入電力Ｐｉｎ’は３００ｗで
ある。これは、Ｐｉｎ’／Ｐｍａｘ＝２０％に相当す
る。作製した太陽電池の変換効率の比較を、比較例１−
１を基準に相対値で示すと表７のようになる。

【０１０２】

【表７】

【０１０３】実施例１−１及び実施例１−２では、いず
れも比較例１−１よりも優れた変換効率が得られてお
り、本発明の有効性が再度確かめられた。表６より、ｐ
ｉｎ’／Ｐｍａｘ＝２０％におけるプラズマの安定性
は、比較例１−１では不良、実施例１−１及び１−２で
は、非常に良好となっている。表７における変換効率向
上は、プラズマの安定性と深く関わるものと考えられ
る。

【０１０４】＜実施例２＞被処理体の処理を行うに当た
っては、プラズマの存在しない状態からプラズマを生起
し、各種条件を制御して処理に好適な定常状態のプラズ
マを得るというプロセスが必要である。プラズマを生起
するには、トリガーが必要となる。定常状態よりも過大
な投入電力を用いることが有効なトリガーとなり得るこ
とは、広く知られている。

【０１０５】しかしながら、従来的な方法によれば、プ
ラズマ生起後は、トリガーとしての過剰電力は不要なも
のとなり、処理に好適な大きさまで、電源の出力電力を
低下させていた。この場合、たとえ、トリガー用の過剰
電力が、用いられる高周波電源の安定出力範囲にあった
としても、その後の定常状態の電力が、高周波電源の不
安定出力範囲に該当することがあった。本発明は、こう
した問題にも効果を奏するものである。

【０１０６】例として、比較例１−１、実施例１−１〜
２の場合について説明する。前述のように、比較例１−
１、実施例１−１〜２のいずれも、ｉ型層の形成の投入
電力はＰｉｎ’３００ｗである。ｉ型層を形成するため
に用いるプラズマの生起には、いずれも、６００ｗ以上
の投入電力が必要であった。６００ｗは、Ｐｉｎ’／Ｐ
ｍａｘ＝４０％に相当し、定常状態で用いる場合にはプ
ラズマの安定度が非常に良好の範囲にある。しかし、Ｐ
ｉｎ’／Ｐｍａｘは、プラズマ生起後、いずれの比較例
の場合も２０％まで低下させる必要がある。

【０１０７】比較例１−１では、プラズマの安定性が不
良領域にまで低下させなければならないという不都合が
生じた。一方、実施例１−１及び１−２では、どちらも
Ｐｉｎ’／Ｐｍａｘ＝２０％は、プラズマの安定度が非
常に良好に範囲にあり、比較例１−１のような不都合は
生じない。即ち、本発明によれば、プラズマ生起前に、
プラズマ維持時よりも大きな電力を投入することによっ
てプラズマの生起を行うプラズマ生起の方法にも好適に
用いることができるのである。

【０１０８】＜実施例３＞本発明のプラズマ処理方法
は、エッチングや膜形成など、広い範囲にわたる応用が
可能であるが、とりわけ、光学的、電気的に敏感な構造
を有する半導体薄膜の形成においては、著しい効果を発
揮する。半導体薄膜の中でも、光起電力素子や電子写真
感光体などの光電変換層や薄膜トランジスターに応用さ
れるシリコン系膜（非晶質シリコン膜、非晶質シリコン
ゲルマニウム膜、非晶質シリコンカーバイド膜などに代
表される非晶質膜、及び微結晶シリコン膜、微結晶シリ
コンゲルマニウム膜、微結晶シリコンカーバイド膜など
に代表される微結晶膜を含む）は、形成条件の精度や制
御性が強く求められるものであり、本発明が非常に好適
に応用できるものである。

【０１０９】プラズマを用いてシリコン系膜を形成する
場合、高周波の周波数が１３．５６〜２４５０ＭＨｚの
範囲にあり、かつ、形成圧力が０．００１〜３．０ｔｏ
ｒｒの範囲にあり、かつ、実質的にプラズマに投入され
る高周波の電力密度が０．００１〜１．０ｗ／ｃｍ³の
範囲にあることが好ましい条件範囲として挙げられる。
その根拠は、これらの条件範囲では、高周波電源の入手
が容易であり、また、電源本体や電力伝送系の物理的大
きさが人間工学的に扱いやすいという点に加え、比較的
容易に良質のプラズマが生起できるからである。本発明
の方法は、前記の条件範囲において、従来の方法よりも
優れた効果を発揮できる。尤も、これらの条件範囲のお
いてシリコン系膜を形成する場合でも、周波数範囲に応
じて最適となる圧力範囲を適切に選んだ方が、より良質
の薄膜が得られるという点で好ましい。

【０１１０】本発明の有効性、及び、周波数範囲に応じ
て最適となる圧力範囲を確かめるための実験を行った。
結果を以下に述べる。尚、実施例３−１−１〜実施例３
−４−２において、従来の方法とは図１に示す方法を、
本発明の方法とは図２に示す方法（ただし、Ｐ／Ｐｍａ
ｘ＝９５％、Ｐｉｎ’／Ｐ＝５０％）をいう。

【０１１１】（実施例３−１−１）圧力を１．０ｔｏｒ
ｒに固定して形成したｉ型の微結晶シリコン膜をｐｉｎ
型光起電力素子のｉ層に用い、周波数を変化させ、ｐｉ
ｎ型光起電力素子の変換効率の変化を調べた。従来の方
法による場合と本発明による場合の結果を、比較して図
６（ａ）に示す。本発明の方が従来よりも優れた変換効
率が得られており、特に、１３．５６ＭＨｚ〜５０ＭＨ
ｚの範囲で良好な効率が得られた。

【０１１２】（実施例３−１−２）続いて、周波数を２
７ＭＨｚに固定して形成したｉ型の微結晶シリコン膜を
ｐｉｎ型光起電力素子のｉ層に用い、圧力を変化させ、
ｐｉｎ型光起電力素子の変換効率の変化を調べた。従来
の方法による場合と本発明による場合の結果を、比較し
て図６（ｂ）に示す。本発明の方が従来よりも優れた変
換効率が得られており、特に、０．０５〜３．０ｔｏｒ
ｒの範囲で良好な効率が得られた。

【０１１３】（実施例３−２−１）圧力を０．３ｔｏｒ
ｒに固定して形成したｉ型の微結晶シリコン膜をｐｉｎ
型光起電力素子のｉ層に用い、周波数を変化させ、ｐｉ
ｎ型光起電力素子の変換効率の変化を調べた。従来の方
法による場合と本発明による場合の結果を、比較して図
７（ａ）に示す。本発明の方が従来よりも優れた変換効
率が得られており、特に、５０ＭＨｚ〜２００ＭＨｚの
範囲で良好な効率が得られた。

【０１１４】（実施例３−２−２）続いて、周波数を１
０５ＭＨｚに固定して形成したｉ型の微結晶シリコン膜
をｐｉｎ型光起電力素子のｉ層に用い、圧力を変化さ
せ、ｐｉｎ型光起電力素子の変換効率の変化を調べた。
従来の方法による場合と本発明による場合の結果を、比
較して図７（ｂ）に示す。本発明の方が従来よりも優れ
た変換効率が得られており、特に、０．１〜０．５ｔｏ
ｒｒの範囲で良好な効率が得られた。

【０１１５】（実施例３−３−１）圧力を０．１ｔｏｒ
ｒに固定して形成したｉ型の微結晶シリコン膜をｐｉｎ
型光起電力素子のｉ層に用い、周波数を変化させ、ｐｉ
ｎ型光起電力素子の変換効率の変化を調べた。従来の方
法による場合と本発明による場合の結果を、比較して図
８（ａ）に示す。本発明の方が従来よりも優れた変換効
率が得られており、特に、２００〜５５０ＭＨｚの範囲
で良好な効率が得られた。

【０１１６】（実施例３−３−２）続いて、周波数を５
５０ＭＨｚに固定して形成したｉ型の微結晶シリコン膜
をｐｉｎ型光起電力素子のｉ層に用い、圧力を変化さ
せ、ｐｉｎ型光起電力素子の変換効率の変化を調べた。
従来の方法による場合と本発明による場合の結果を、比
較して図８（ｂ）に示す。本発明の方が従来よりも優れ
た変換効率が得られており、特に、０．０１〜０．３ｔ
ｏｒｒの範囲で良好な効率が得られた。

【０１１７】（実施例３−４−１）圧力を０．０１ｔｏ
ｒｒに固定して形成したｉ型の微結晶シリコン膜をｐｉ
ｎ型光起電力素子のｉ層に用い、周波数を変化させ、ｐ
ｉｎ型光起電力素子の変換効率の変化を調べた。従来の
方法による場合と本発明による場合の結果を、比較して
図９（ａ）に示す。本発明の方が従来よりも優れた変換
効率が得られており、特に、５５０〜２４５０ＭＨｚの
範囲で良好な効率が得られた。

【０１１８】（実施例３−４−２）続いて、周波数を２
４５０ＭＨｚに固定して形成したｉ型の微結晶シリコン
膜をｐｉｎ型光起電力素子のｉ層に用い、圧力を変化さ
せ、ｐｉｎ型光起電力素子の変換効率の変化を調べた。
従来の方法による場合と本発明による場合の結果を、比
較して図９（ｂ）に示す。本発明の方が従来よりも優れ
た変換効率が得られており、特に、０．００１〜０．１
ｔｏｒｒの範囲で良好な効率が得られた。

【０１１９】以上、代表例として本発明の方法をｉ型の
微結晶シリコン膜に用いたｐｉｎ型光起電力素子につい
て説明したが、もちろん、本発明はこれに限定されるも
のではない。

【０１２０】本発明の方法により形成したシリコン系膜
（非品質シリコン膜、非晶質シリコンゲルマニウム膜、
非晶質シリコンカーバイド膜などに代表される非晶質
膜、及び微結晶シリコン膜、微結晶シリコンゲルマニウ
ム膜、微結晶シリコンカーバイド膜などに代表される微
結晶膜を含む）は、光起電力素子、電子写真感光体、薄
膜トランジスターなどにも好適に応用が可能で、従来の
方法によるものよりも、いずれも優れた特性を発揮する
のである。

【０１２１】＜実施例４＞本発明の処理方法を用いて形
成したシリコン系膜（非晶質シリコン膜、非晶質シリコ
ンゲルマニウム膜、非晶質シリコンカーバイド膜などに
代表される非晶質膜、及び微結晶シリコン膜、微結晶シ
リコンゲルマニウム膜、微結晶シリコンカーバイド膜な
どに代表される微結晶膜を含む）は、従来の方法による
ものよりも優れた特性を有する。これらの膜はロール・
ツー・ロール法を用い帯状基体上に連続的に形成するこ
とにも好適である。

【０１２２】本発明による、ｉ型層に微結晶シリコンを
用いたｐｉｎ型光起電力素子は、ロール・ツー・ロール
装置を用いてｐｉｎシングル構造として形成すること
も、形成室の数を減らし、装置コストを低減できるとい
う観点から好ましい。また、本発明によるｐｉｎ型光起
電力素子は、非晶質シリコンセルに比べ、長波長領域の
光感度に優れていることから、上部に非晶質シリコンセ
ルを積層することで、さらに光電変換効率を向上させる
ことが可能となる。

【０１２３】図１０は下部に本発明による微結晶シリコ
ンセル、上部に従来的な非晶質シリコンセルを連続的に
積層するための、ロール・ツー・ロール装置の一例であ
る。ステンレス等の帯状基体（ウエブ１００３）は供給
ローラ１００１から送り出され、１００４〜１００９の
各形成室を通過した後、巻取ローラ１００２に巻き取ら
れる。

【０１２４】形成室Ｎ１（１００４）および形成室Ｎ２
（１００７）では、ＳｉＨ₄、ＰＨ₃、Ｈ₂などの原料ガ
スを用い、ＲＦ−ＣＶＤ法によって、ｎ型微結晶シリコ
ン膜が形成される。また、形成室Ｐ１（１００６）およ
び形成室Ｐ２（１００９）では、ＳｉＨ₄、ＢＦ₃、Ｈ₂
などの原料ガスを用い、ＲＦ−ＣＶＤ法によって、ｐ型
微結晶シリコン膜が形成される。また、形成室Ｉ１（１
００５）では、ＳｉＨ₄、Ｈ₂等の原料ガスを用い、ＲＦ
−ＣＶＤ法によって、ｉ型微結晶シリコン膜が形成され
る。さらに、形成室Ｉ２（１００８）では、ＳｉＨ₄、
Ｈ₂等の原料ガスを用い、ＲＦ−ＣＶＤ法によって、ｉ
型非晶質シリコン膜が形成される。

【０１２５】図１０の装置を用いて下部に微結晶シリコ
ンセル、上部に非晶質シリコンセルを連続的に形成した
ダブルセルを形成した。比較のため、形成室Ｉ１（１０
０５）への高周波電力投入方法を本発明による図２の方
法（ただし、Ｐ／Ｐｍａｘ＝９０％、Ｐｉｎ’／Ｐ＝２
０％）により行った場合と、従来的な図１の方法で行っ
た場合について調べた。その結果を表８に示す。

【０１２６】

【表８】

【０１２７】本発明の方法により作製したダブルセルの
方が、従来的な方法により作製したダブルセルよりも優
れており、ロール・ツー・ロール法においても、本発明
は効果を発揮することが確かめられた。

【０１２８】＜実施例５＞これまで述べたように、シリ
コン系膜（非晶質シリコン膜、非晶質シリコンゲルマニ
ウム膜、非晶質シリコンカーバイド膜などに代表される
非晶質膜、及び微結晶シリコン膜、微結晶シリコンゲル
マニウム膜、微結晶シリコンカーバイド膜などに代表さ
れる微結晶膜を含む）は、従来の方法によるものよりも
優れた特性を有する。これらの膜は電子写真感光体に応
用することも好適である。

【０１２９】本発明による図２の方法（ただし、Ｐ／Ｐ
ｍａｘ＝９０％、Ｐｉｎ’／Ｐ＝８０％）、及び、従来
的な図１の方法を用いて、非晶質シリコン系の電子写真
感光体の作製を行った。非品質シリコン系の電子写真感
光体の作製は、１３．５６〜２４５０ＭＨｚの範囲の高
周波を用いて行った。その結果を表９に示す。

【０１３０】

【表９】

【０１３１】本発明の方法を用いることにより、帯電
能、感度、耐久性のいずれの点でも非常に良好な特性の
電子写真感光体が得られた。また、本発明の方法により
作製した電子写真感光体を応用して得られた電子写真画
像は、従来よりも優れたものが得られた。電子写真感光
体の作製に応用した場合でも、本発明が効果を発揮する
ことが確かめられた。

【０１３２】

【発明の効果】本発明による高周波プラズマ処理方法に
よれば、プラズマの安定性および制御性に優れた高周波
プラズマ処理を実現できるという効果がある。

【０１３３】また、本発明による高周波プラズマ処理方
法によって、被処理体のエッチングを行う場合には、エ
ッチング速度の制御や、エッチングの均一性、再現性な
どに優れた処理を実現できるという効果がある。

【０１３４】また、本発明による高周波プラズマ処理方
法によって、被処理体への薄膜形成を行う場合には、薄
膜形成速度の制御や、形成膜の膜厚の均一性、再現性な
どに優れた処理を実現できる。とりわけ、光学的、電気
的に敏感な特性を有する半導体薄膜、中でもシリコン系
膜（非晶質シリコン膜、非晶質シリコンゲルマニウム
膜、非晶質シリコンカーバイド膜などに代表される非晶
質膜、及び微結晶シリコン膜、微結晶シリコンゲルマニ
ウム膜、微結晶シリコンカーバイド膜などに代表される
微結晶膜を含む）の形成においては、形成膜の品質を著
しく向上できるという効果がある。

【０１３５】また、本発明による高周波プラズマ処理方
法を用いて作製した光起電力素子、電子写真感光体、薄
膜トランジスター等の素子は従来よりも優れた性能のも
のが得られるという効果がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】従来の処理方法を示す図である。

【図２】本発明の処理方法の一例を示す図である。

【図３】本発明の処理方法の他の例を示す図である。

【図４】本発明の光起電力素子の一例を示す図である。

【図５】本発明の処理装置の一例を示す図である。

【図６】実施例３の結果を示すグラフである。

【図７】実施例３の結果を示すグラフである。

【図８】実施例３の結果を示すグラフである。

【図９】実施例３の結果を示すグラフである。

【図１０】ロール・ツー・ロール装置を示す図である。

【符号の説明】

４０１ 基体 ４０２ 光反射層 ４０３ ｎ型層 ４０４ ｉ型層 ４０５ ｐ型層 ４０６ 透明電極 ４０７ 集電電極 ５０１ 基板 ５０２ ヒータ ５０３ ガス導入管 ５０４ バルブ ５０５ 電極 ５０６ 電力導入窓 ５０７ 形成室 １００１ 供給ローラ １００２ 巻取ローラ １００３ ウエブ １００４ 形成室Ｎ１ １００５ 形成室Ｉ１ １００６ 形成室Ｐ１ １００７ 形成室Ｎ２ １００８ 形成室Ｉ２ １００９ 形成室Ｐ２ １００１、１０１２〜１０１５ ＲＦ電源 １０１１ ＶＨＦ電源

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁶ 識別記号 ＦＩ Ｈ０５Ｈ 1/46 Ｈ０１Ｌ 31/04 Ｖ

Claims (17)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 高周波により生起したプラズマを用いて
   被処理体への処理を行う高周波プラズマ処理方法であっ
   て、高周波を供給する高周波電源の出力電力を定格最高
   出力電力の４０％以上の大きさとし、かつ、出力電力の
   一部分を高周波の伝送経路上に存在する電力消費体に吸
   収させながら、電力消費体に消費されない電力部分の少
   なくとも一部分を用いて被処理体の処理を行うことを特
   徴とする高周波プラズマ処理方法。
2. 【請求項２】 出力電力を電力分割器を用いて分割する
   ことによって、出力電力の一部分を電力消費体に吸収さ
   せることを特徴とする請求項１に記載の高周波プラズマ
   処理方法。
3. 【請求項３】 電力分割器に進入する電力の大きさ
   （Ｐ）、プラズマに投入される電力の大きさ（Ｐｉ
   ｎ’）が、０．０５＜Ｐｉｎ’／Ｐ＜０．９５なる関係
   を有することを特徴とする請求項２に記載の高周波プラ
   ズマ処理方法。
4. 【請求項４】 出力電力を高周波の伝送経路上にある整
   合器を調整することによって、出力電力の一部分を電力
   消費体に吸収させることを特徴とする請求項１に記載の
   高周波プラズマ処理方法。
5. 【請求項５】 整合器に進入する電力の大きさ（Ｐ）、
   プラズマに投入される電力の大きさ（Ｐｉｎ’）が、
   ０．０５＜Ｐｉｎ’／Ｐ＜０．９５なる関係を有するこ
   とを特徴とする請求項４に記載の高周波プラズマ処理方
   法。
6. 【請求項６】 プラズマ生起前に、プラズマ維持時より
   も大きな電力を投入することによってプラズマの生起を
   行うことを特徴とする請求項１〜５に記載の高周波プラ
   ズマ処理方法。
7. 【請求項７】 被処理体上にシリコン系膜を形成するこ
   とを特徴とする請求項１〜６に記載の高周波プラズマ処
   理方法。
8. 【請求項８】 高周波の周波数が１３．５６〜２４５０
   ＭＨｚ、形成圧力が０．００１〜３．０ｔｏｒｒ、プラ
   ズマに投入される高周波の電力密度が０．００１〜１．
   ０ｗ／ｃｍ³であることを特徴とする請求項７に記載の
   高周波プラズマ処理方法。
9. 【請求項９】 高周波の周波数が１３．５６〜５０ＭＨ
   ｚ、形成圧力が０．０５〜３．０ｔｏｒｒであることを
   特徴とする請求項８に記載の高周波プラズマ処理方法。
10. 【請求項１０】 高周波の周波数が５０〜２００ＭＨ
    ｚ、形成圧力が０．１〜０．５ｔｏｒｒであることを特
    徴とする請求項８に記載の高周波プラズマ処理方法。
11. 【請求項１１】 高周波の周波数が２００〜５５０ＭＨ
    ｚ、形成圧力が０．０１〜０．３ｔｏｒｒであることを
    特徴とする請求項８に記載の高周波プラズマ処理方法。
12. 【請求項１２】 高周波の周波数が５５０〜２４５０Ｍ
    Ｈｚ、形成圧力が０．００１〜０．１ｔｏｒｒであるこ
    とを特徴とする請求項８に記載の高周波プラズマ処理方
    法。
13. 【請求項１３】 請求項１〜請求項１２に記載の高周波
    プラズマ処理方法を用いて被処理体への処理を行うこと
    を特徴とする高周波プラズマ処理装置。
14. 【請求項１４】 請求項１〜請求項１２に記載の高周波
    プラズマ処理方法により形成されたシリコン系膜を有す
    ることを特徴とする光起電力素子。
15. 【請求項１５】 ロール・ツー・ロール法により帯状基
    体上に連続的に形成されたシリコン系膜を有することを
    特徴とする請求項１４に記載の光起電力素子。
16. 【請求項１６】 シリコン系膜がｉ型半導体層であるこ
    とを特徴とする請求項１４または１５に記載の光起電力
    素子。
17. 【請求項１７】 請求項１〜請求項１２に記載の高周波
    プラズマ処理方法により形成されたシリコン系膜を有す
    ることを特徴とする電子写真感光体。