JP2819030B2 - マイクロ波プラズマｃｖｄ法により大面積の機能性堆積膜を連続的に形成する方法及び装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔発明の属する技術分野〕 本発明は、大面積に亘って均一なマイクロ波プラズマ
を生起させ得る新規なマイクロ波エネルギー供給装置を
用い、これにより引き起されるプラズマ反応により、原
料ガスを分解、励起させることによって大面積の機能性
堆積膜を連続的に形成する方法及び装置に関する。

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

〔従来技術の説明〕

近年、全世界的に電力需要が急激に増大し、そうした
需要をまかなうべく電力生産が活発化するに及んで環境
汚染の問題が深刻化して来ている。

因に、火力発電に代替する発電方式として期待され、
すでに実用期に入ってきている原子力発電においては、
チェルノブイリ原子力発電所事故に代表されるように重
大な放射能汚染が人体に被害を与えると共に自然環境を
侵す事態が発生し、原子力発電の今後の普及が危ぶま
れ、現実に原子力発電所の新設を禁止する法令を定めた
国さえ出て来ている。

又、火力発電にしても増大する電力需要をまかなう上
から石炭、石油に代表される化石燃料の使用量は増加の
一途をたどり、それにつれて排出される二酸化炭素の量
が増大し、大気中の二酸化炭素等の温室効果ガス濃度を
上昇させ、地球温暖化現象を招き、地球の年平均気温は
確実に上昇の一途をたどっており、IEA（International
Energy Agency）では2005年までに二酸化炭素の排出量
を20％削減することを提言している。

こうした背景のある一方、開発途上国における人口増
加、そして、それに伴う電力需要の増大は必至であり、
先進諸国における今後更なる生活様式のエレクトロニク
ス化の促進による人口一人当りの電力消費量の増大と相
まって、電力供給問題は地球規模で検討されねばならな
い状況になってきている。

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

ところで、太陽電池を用いる発電方式については、そ
れを電力需要を賄うものとして確立させるためには、使
用する太陽電池が、光電変換効率が充分に高く、特性安
定性に優れたものであり、且つ大量生産し得るものであ
ることが基本的に要求される。

因に、一般的な家庭において必要な電力を賄うには、
一世帯あたり3kW程度の出力の太陽電池が必要とされる
ところ、その太陽電池の光電変換効率が例えば10％程度
であるとすると、必要な出力を得るための前記太陽電池
の面積は30m²程度となる。そして、例えば十万世帯の家
庭において必要な電力を供給するには3,000,000m²とい
った面積の太陽電池が必要となる。

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

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

太陽電池については、その重要な構成要素たる半導体
層は、いわゆるpn接合、pin接合等の半導体接合がなさ
れている。それらの半導体接合は、導電型の異なる半導
体層を順次積層したり、一導電型の半導体層中に異なる
導電型のドーパントをイオン打込み法等によって打込ん
だり、熱拡散によって拡散させたりすることにより達成
される。

この点を、前述した注目されているアモルファスシリ
コン等の薄膜半導体を用いた太陽電池についてみると、
その作製においては、ホスフィン（PH₃），ジボラン（B
₂H₆）等のドーパントとなる元素を含む原料ガスを主原
料ガスであるシラン等に混合してグロー放電分解するこ
とにより所望の導電型を有する半導体膜が得られ、所望
の基板上にこれらの半導体膜を順次積層形成することに
よって容易に半導体接合が達成できることが知られてい
る。そしてこのことから、アモルファスシリコン系の太
陽電池を作製するについて、その各々の半導体層形成用
の独立した成膜室を設け、該成膜室にて各々の半導体層
の形成を行う方法が提案されている。

因に、米国特許第4,400,409号明細書には、ロール・
ツー・ロール（Roll to Roll）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。

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

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

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

一方、最近注目されているのが、マイクロ波を用いた
プラズマプロセスである。マイクロ波は周波数帯が短い
ため従来のRFを用いた場合よりもエネルギー密度を高め
ることが可能であり、プラズマを効率良く発生させ、持
続させることに適している。

例えば、米国特許第4,517,223号明細書及び同第4,50
4,518号明細書には、低圧下でのマイクロ波グロー放電
プラズマ内で小面積の基体上に薄膜を堆積形成させる方
法が開示されているが、該方法によれば、低圧下でのプ
ロセス故、膜特性の低下の原因となる活性種のポリマリ
ゼーションを防ぎ高品質の堆積膜が得られるばかりでな
く、プラズマ中でのポリシラン等の粉末の発生を抑え、
且つ、堆積速度の飛躍的向上が図れるとされてはいるも
のの、大面積に亘って均一な堆積膜形成を行うにあたっ
ての具体的開示はなされていない。

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。

ところで、マイクロ波を用いたプラズマはマイクロ波
の波長が短いためエネルギーの不均一性が生じやすく大
面積化に対しては、解決されねばならない問題点が種々
残されている。

例えば、マイクロ波エネルギーの均一化に対する有効
な手段として遅波回路の利用があるが、該遅波回路には
マイクロ波アプリケーターの横方向への距離の増加に伴
いプラズマへのマイクロ波結合の急激な低下が生じると
いった独特の問題点を有している。そこで、この問題点
を解決する手段として、被処理体と遅波回路との距離を
変える基体の表面近傍でのエネルギー密度を均一にする
方法が試みられている。例えば、米国特許第3,814,983
号明細書及び同第4,521,717号明細書には、そうした方
法が開示されている。そして前者においては、基体に対
してある角度に遅波回路を傾斜させる必要性があること
が記載されているが、プラズマに対するマイクロ波エネ
ルギーの伝達効率は満足のゆくものではない。また、後
者にあっては、基体とは平行な面内に、非平行に２つの
遅波回路を設けることが開示されている。即ち、マイク
ロ波アプリケーターの中央に垂直な平面同志が、被処理
基板に平行な面内で、且つ基板の移動方向に対して直角
な直線上で互いに交わるように配置することが望ましい
こと、そして２つのアプリケーター間の干渉を避けるた
め、アプリケーター同志を導波管のクロスバーの半分の
長さだけ基体の移動方向に対して横にずらして配設する
ことのそれぞれが開示されている。

また、プラズマの均一性（即ち、エネルギーの均一
性）を保持するようにするについての提案がいくつかな
されている。それらの提案は、例えば、ジャーナル・オ
ブ・バキューム・サイエンス・テクノロジィー（Journa
l of Vacuum Science Technology）Ｂ−４（1986年１月
〜２月）295頁−298頁および同誌のＢ−４（1986年１月
〜２月）126頁−130頁に記載された報告に見られる。こ
れらの報告によれば、マイクロ波プラズマ・ディスク・
ソース（MPDS）と呼ばれるマイクロ波リアクタが提案さ
れている。即ち、プラズマは円板状あるいはタブレット
状の形をなしていて、その直径はマイクロ波周波数の関
数となっているとしている。そしてそれら報告は次のよ
うな内容を開示している。即ち、まず、プラズマ・ディ
スク・ソースをマイクロ波周波数によって変化させるこ
とができるという点にある。ところが、2.45GHzで作動
できるように設計したマイクロ波プラズマ・ディスク・
ソースにおいては、プラズマの閉じ込め直径はたかだか
10cm程度であり、プラズマ体積にしてもせいぜい118cm³
程度であって、大面積化とは到底言えない。また、前記
報告は、915MHzという低い周波数で作動するように設計
したシステムでは、周波数を低くすることで約40cmのプ
ラズマ直径、及び2000cm³のプラズマ体積が与えられる
としている。前記報告は更に、より低い周波数、例え
ば、400MHzで作動させることにより1mを超える直径まで
放電を拡大できるとしている。ところがこの内容を達成
する装置となると極めて高価な特定のものが要求され
る。

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

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

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

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

前述の米国特許第4,517,223号明細書及び同第4,729,3
41号明細書では、高密度のプラズマを得るについては、
非常に低い圧力を維持する必要性があることが開示され
ている。即ち、堆積速度を早めたり、ガス利用効率を高
めるためには低圧下でのプロセスが必要不可欠であると
している。しかしながら、高堆積速度、高ガス利用効
率、高パワー密度及び低圧の関係を維持するには、前述
の特許に開示された遅波回路及び電子サイクロトロン共
鳴法のいずれをしても十分とは言えないものである。

従って、上述したマイクロ波手段の持つ種々の問題点
を解決した新規なマイクロ波アプリケーターの早期提供
が必要とされている。

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

〔発明の目的〕

本発明は、上述のごとき従来の薄膜半導体デバイス形
成方法及び装置における諸問題を克服して、大面積に亘
って均一に、且つ高速で高品質の機能性堆積膜を形成す
る新規な方法及び装置を提供することを目的とするもの
である。

本発明の他の目的は、帯状部材上に連続して高品質の
機能性堆積膜を形成する方法及び装置を提供することに
ある。

本発明の更なる目的は、堆積膜形成用の原料ガスの利
用効率を飛躍的に高めると共に、薄膜半導体デバイスの
量産化を低コストで実現し得る方法及び装置を提供する
ことにある。

本発明の更に別の目的は、大面積、大容積に亘ってほ
ぼ均一なマイクロ波プラズマを生起することを可能にす
るマイクロ波アプリケーターを提供することにある。

本発明の更に別の目的は、大面積、大容積に亘って生
起させたマイクロ波プラズマのプラズマ電位を均一に再
現性良く、安定して制御する方法及び装置を提供するこ
とにある。

本発明の更なる目的は、マイクロ波プラズマのプラズ
マ電位を制御することにより、高品質で特性均一性に優
れた機能性堆積膜を形成させるための新規な方法及び装
置を提供することにある。

本発明の更に別の目的は、比較的幅広で長尺の基板上
に連続して安定性良く、高効率で高い光電変換効率の光
起電力素子を形成するための新規な方法及び装置を提供
するものである。

〔発明の構成・効果〕

本発明者らは、従来の薄膜半導体デバイス形成装置に
おける上述の諸問題を解決し、前記本発明の目的を達成
すべく鋭意研究を重ねたところ、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垂直な一方向に指向性
をもたせて放射又は伝達させるようにしたマイクロ波ア
プリケーター手段を、マイクロ波透過性部材で包含さ
せ、且つその内周壁には前記マイクロ波アプリケーター
手段を接触させないようにした状態で成膜室中に突入さ
せ、前記成膜室内に堆積膜形成用の原料ガスを導入し
て、所定の圧力に保ち、前記マイクロ波アプリケーター
手段にマイクロ波電源よりマイクロ波を供給し、更に、
前記帯状部材とは分離して配設したバイアス印加手段に
バイアス電圧を印加せしめたところ、前記成膜室内にお
いて、前記アプリケーター手段の長手方向に均一なマイ
クロ波プラズマを生起でき、且つそのプラズマ電位を制
御し得るという知見を得た。

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

本発明の方法は次のとおりのものである。即ち、長手
方向に帯状部材を移動せしめ、その中途で前記帯状部材
上を側壁とする成膜空間を形成し、該形成された成膜空
間内にガス供給手段を介して堆積膜形成用原料ガスを導
入し、同時に、マイクロ波エネルギーをマイクロ波の進
行方向に対して垂直な一方向に均一に放射又は伝達させ
るようにしたマイクロ波アプリケーター手段により、該
マイクロ波エネルギーを該成膜空間内の該帯状部材に向
けて放射又は伝達させてマイクロ波プラズマを該成膜空
間内に生起せしめ、前記マイクロ波プラズマのプラズマ
電位を制御しながら、該マイクロ波プラズマに曝される
前記側壁を構成する該帯状部材上に堆積膜を形成するこ
とを特徴とするマイクロ波プラズマCVD法による堆積膜
形成方法である。

本発明の方法においては、前記移動する帯状部材は、
その中途において、湾曲開始端形成手段と湾曲終了端形
成手段とを用いて、前記湾曲開始端形成手段と前記湾曲
終了端形成手段との間に前記帯状部材の長手方向に間隙
を残して該帯状部材を湾曲させて前記成膜空間の側壁を
成すようにされる。

そして、前記湾曲開始端形成手段と前記湾曲終了端形
成手段との間に前記帯状部材の長手方向に残された間隙
よりマイクロ波エネルギーを前記成膜空間内に放射又は
伝達するようにしても良いし、或いは、前記帯状部材を
側壁として形成される柱状の成膜空間の両端面のうちい
ずれか一方より、前記成膜空間内に前記マイクロ波アプ
リケーター手段を突入させてマイクロ波エネルギーを前
記成膜空間内に放射又は伝達するようにしても良い。

本発明の方法においては、前記プラズマ電位は、前記
帯状部材から分離されたバイアス印加手段を介して制御
するようにする。

そして、前記バイアス印加手段は、少なくともその一
部分が前記マイクロ波プラズマに接するように配設し、
前記バイアス印加手段にバイアス電圧を印加させるよう
にするが、前記バイアス印加手段の前記マイクロ波プラ
ズマに接する少なくとも一部分には導電処理を施すよう
にする。

更に、前記バイアス電圧としては直流、脈流及び／又
は交流が好適に用いられる。

本発明の方法においては、前記バイアス印加手段は前
記ガス供給手段を兼ねるようにしても良いし、前記ガス
供給手段から分離して配設するようにしても良い。

そして、前記バイアス印加手段は、単数又は複数のバ
イアス棒で構成させるようにする。

本発明の方法においては、前記プラズマ電位は前記帯
状部材に印加するバイアス電圧によって制御するように
しても良く、前記ガス供給手段は接地電位とし、少なく
ともその一部分が前記マイクロ波プラズマに接するよう
に配設するようにする。

そして、前記ガス供給手段の前記マイクロ波プラズマ
に接する少なくとも一部分には導電処理を施すようにす
る。

本発明の方法において、前記マイクロ波アプリケータ
ー手段より放射又は伝達されるマイクロ波エネルギー
は、前記成膜空間と前記アプリケーター手段との間に設
けられたマイクロ波透過性部材を介して前記成膜空間内
に放射又は伝達するようにする。

前記マイクロ波透過性部材には接触させない範囲で、
前記マイクロ波アプリケーター手段を前記帯状部材の幅
方向とほぼ平行となるように近接させて配設し、前記柱
状の成膜空間内にマイクロ波エネルギーを放射又は伝達
するようにする。

前記マイクロ波アプリケーター手段からは、前記帯状
部材の幅方向とほぼ同じ長さに均一にマイクロ波エネル
ギーを放射又は伝達するようにする。

前記マイクロ波アプリケーター手段は、前記マイクロ
波透過性部材を介して、前記成膜空間内に生起するマイ
クロ波プラズマから分離するようにする。

本発明の方法において、前記柱状の成膜空間内に放射
又は伝達されたマイクロ波エネルギーは、前記成膜空間
外へ漏洩しないようにする。

本発明の方法において、前記帯状部材の前記マイクロ
波プラズマに曝される側の面には少なくとも導電処理を
施すようにする。

更に、本発明の装置は、次のとおりのものである。即
ち、長手方向に帯状部材を移動せしめ、その中途で前記
帯状部材上に堆積膜を形成する堆積膜形成装置であっ
て、該帯状部材を支持するため長手方向にそれらの間に
所定の空間を空けて互いに平行に配されているローラー
の組によって送り出し機構から巻き取り機構に長手方向
に移動する途中に設けられ、該帯状部材が壁として機能
して形成される成膜空間を形成するため該帯状部材を支
持する成膜空間形成手段、マイクロ波の進行方向に対し
て垂直な一方向に指向性を持たせて該成膜空間内に配さ
れる該帯状部材に向けてマイクロ波エネルギーを導入し
て前記成膜空間内にマイクロ波プラズマを発生するた
め、該成膜空間に接続されたマイクロ波アプリケーター
手段、前記成膜空間内に生起された該マイクロ波プラズ
マから前記アプリケーター手段を分離するための分離手
段、前記成膜空間内部を排気するための排気手段、前記
成膜空間内に堆積膜形成原料ガスを導入するためのガス
供給手段、前記マイクロ波プラズマのプラズマ電位を制
御するためのバイアス電圧を印加するためのバイアス印
加手段、前記帯状部材を加熱あるいは冷却するための温
度制御手段、及び該マイクロ波プラズマのプラズマ電位
を制御するためのバイアス印加手段を有することを特徴
とする堆積膜形成装置である。

本発明の装置において、前記湾曲部形成手段は、少な
くとも一組以上の、湾曲開始端形成手段と湾曲終了端形
成手段とで構成され、前記湾曲開始端形成手段と前記湾
曲終了端形成手段とを、前記帯状部材の長手方向に間隙
を残して配設される。

なお、前記湾曲部形成手段は、少なくとも一対の支持
・搬送用ローラーと支持・搬送用リングとで構成され、
前記一対の支持・搬送用ローラーは前記帯状部材の長手
方向に間隙を残して平行に配設される。

本発明の装置において、前記バイアス印加手段を前記
帯状部材から分離して配設する。

そして、前記バイアス印加手段は、少なくともその一
部分が前記マイクロ波プラズマに接するように配設し、
前記バイアス印加手段にバイアス電圧を印加させるよう
にするが、前記バイアス印加手段の前記マイクロ波プラ
ズマに接する少なくとも一部分には導電処理が施され
る。

更に、前記バイアス電圧としては、直流、脈流及び／
又は交流が好適に用いられる。

本発明の装置において、前記バイアス印加手段は前記
ガス供給手段を兼ねても良いし、前記ガス供給手段から
分離して配設されても良い。

前記バイアス印加手段は単数又は複数のバイアス棒で
構成される。

本発明の装置において、前記バイアス印加手段は前記
帯状部材を兼ねて配設する場合には、前記ガス供給手段
を接地し、少なくともその一部分が前記マイクロ波プラ
ズマに接するように配設する。

そして、前記ガス供給手段の前記マイクロ波プラズマ
に接する少なくとも一部分には導電処理を施す。

本発明の装置において、前記分離手段は、前記湾曲開
始端形成手段と前記湾曲終了端形成手段との間に残され
た間隙にほぼ平行に近接させ、且つ、前記成膜室の外側
に配設しても良いし、前記帯状部材を側壁として形成さ
れる柱状の成膜室の両端面のうちいずれか一方より、前
記成膜室内に前記帯状部材の幅方向とほぼ平行に突入さ
せても良い。

また、前記分離手段は、ほぼ円筒形であっても良い
し、又は、ほぼ半円筒形であっても良い。

一方、前記マイクロ波アプリケーター手段は、前記分
離手段の周壁から隔てて、且つ、前記分離手段の内部に
包含されるように配設させる。

本発明の装置において、前記分離手段には、冷却手段
が設けられており、該冷却手段としては、前記分離手段
の内周面に沿って流れる空気流である。

また、前記冷却手段は、前記分離手段の内部に配設さ
れ前記分離手段との間に冷却媒体を流すことが出来る導
管構造とすべく、前記分離手段と同心状に構成されても
良い。

本発明の装置において、前記マイクロ波アプリケータ
ー手段はマイクロ波伝送用導波管であり、該導波管に
は、その長手方向にほぼ均一に前記成膜室内へマイクロ
波エネルギーをマイクロ波の進行方向に対して垂直な一
方向に指向性をもたせて放射するために、実質的に方形
の孔が開けてある。

なお、前記方形の孔は、前記導波管の片面に少なくと
も１つ以上開けられており、この孔よりマイクロ波が放
射される構造となっている。

また、前記方形の孔を複数開ける場合には、これらの
孔を前記導波管の長手方向に間隔を隔てて配設する。

また、前記方形の孔は、単一で縦横比の大きい長方形
であっても良く、その寸法は、マイクロ波の１波長より
も大きい寸法で前記方形導波管の長手方向のほぼ全体の
幅及び長さにほぼ等しくする。

そして、前記方形の孔より、前記導波管の長手方向に
対して、放射されるマイクロ波の少なくとも１波長以上
の長さでマイクロ波エネルギーを均一に放射する構成と
する。

また、前記方形の孔からほぼ均一な密度でマイクロ波
エネルギーを前記マイクロ波アプリケーターの全長に亘
って確実に放射するように、前記方形の孔にはシャッタ
ー手段が設けられる。

本発明の装置において、前記帯状部材を湾曲させて形
成する柱状の成膜室内に前記マイクロ波プラズマを閉じ
込める構成とする。

本発明の装置において、前記帯状部材の前記マイクロ
波プラズマに曝される側の面には、少なくとも導電性処
理が施される。

更に、本発明の装置は、連続して移動する帯状部材上
にマイクロ波プラズマCVD法により機能性堆積膜を連続
的に形成する装置であって、前記帯状部材をその長手方
向に連続的に移動させながら、その中途で湾曲させるた
めの湾曲部形成手段を介して、前記帯状部材を側壁にし
て形成され、その内部を実質的に真空に保持し得る柱状
の成膜室を有し、前記成膜室内にマイクロ波プラズマを
生起させるための、エバネッセント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垂直な一方向に指向
性をもたせて伝達させるようにしたマイクロ波アプリケ
ーター手段と、前記マイクロ波アプリケーター手段か
ら、マイクロ波の進行方向に対して垂直な一方向に指向
性をもって伝達されるエバネッセントマイクロ波エネル
ギーを、前記成膜室内に透過せしめ、且つ、該エバネッ
セントマイクロ波エネルギーによって前記成膜室内に生
起したマイクロ波プラズマから前記マイクロ波アプリケ
ーター手段を分離するための分離手段と、前記成膜室内
を排気する排気手段と、前記成膜室内に堆積膜形成用原
料ガスを導入するためのガス供給手段と、前記マイクロ
波プラズマのプラズマ電位を制御するためのバイアス印
加手段と、前記帯状部材を加熱及び／又は冷却するため
の温度制御手段とを備えていて、前記帯状部材の前記マ
イクロ波プラズマに曝される側の表面上に、連続して堆
積膜を形成するようにしたことを特徴とする機能性堆積
膜の連続形成装置である。

本発明の装置において、前記マイクロ波アプリケータ
ー手段は、細長い遅波回路導波管であって、前記成膜室
内へ該遅波回路導波管はその長手方向にほぼ均一にエバ
ネッセント・マイクロ波エネルギーを伝達するようなは
しご状の構造を有する。

また、前記はしご状構造の長さは前記帯状部材の幅方
向の長さにほぼ等しくする。

そして、前記はしご状構造より、その長手方向に伝達
されるマイクロ波の少なくとも１波長以上の長さでエバ
ネッセントマイクロ波エネルギーを均一に伝達する構造
とする。

〔実験〕

本発明の装置を用いて、帯状部材上に高品質の機能性
堆積膜を均一に形成するための、マイクロ波プラズマの
生起条件及び帯状部材と分離手段との相対的位置関係等
について検討するため、種々実験を行ったので、以下に
詳述する。

実験例１〜９ 本実験例においては、後述する装置例１で示す構成の
装置において、搬送用リング104,105の側を排気孔と
し、不図示の排気ポンプに接続し、第１表に示す種々の
導波管及び孔加工寸法のマイクロ波アプリケーターを用
い、また、第２表に示すマイクロ波プラズマ放電条件に
て、プラズマの安定性等について実験、評価を行った。
評価結果を第３表に示す。なお、この放電実験において
は帯状部材101を静止させた場合及び1.2m/minの搬送ス
ピードで搬送させた場合とで行ったが、両者において放
電の安定性については特に差異は認められなかった。

実験例10〜18 本実験例においては、後述する装置例５で示す構成の
装置において、帯状部材とマイクロ波アプリケーターと
の配置を第５図（ｂ）のごとく配置した装置を用い、第
１表に示した種々の導波管及び孔加工寸法のマイクロ波
アプリケーターを用い、また、第４表に示すマイクロ波
プラズマ放電条件にて、プラズマの安定性等について実
験、評価を行った。

評価結果を第５表に示す。なお、この放電実験におい
ては帯状部材101を静止させた場合及び1.2m/minの搬送
スピードで搬送させた場合とで行ったが、両者において
放電の安定性については特に差異は認められなかった。

実験例19〜28 本実験例においては、後述する装置例３で示す構成の
装置において、搬送用リング104,105の側を排気孔と
し、不図示の排気ポンプに接続し、第６表に示す種々の
導波管及び孔、シャッター加工寸法のものを用い、ま
た、第２表に示すマイクロ波プラズマ放電条件にて、プ
ラズマの安定性等について実験、評価を行った。評価結
果を第７表に示す。なお、この放電実験においては帯状
部材101を静止させた場合及び1.2m/minの搬送スピード
で搬送させた場合とで行ったが、両者において放電の安
定性については特に差異は認められなかった。

実験例29〜38 本実験例においては、後述する装置例７で示す構成の
装置において、第６表に示した種々の導波管及び孔、シ
ャッター加工寸法のマイクロ波アプリケーターを用い、
また、第４表に示すマイクロ波プラズマ放電条件にて、
プラズマの安定性等について実験、評価を行った。評価
結果を第８表に示す。なお、この放電実験においては、
帯状部材を静止させた場合及び1.2m/minの搬送スピード
で搬送させた場合とで行ったが、両者において放電の安
定性について特に差異は認められなかった。

実験例39 本実験例においては、後述する装置例12（第７図）で
示す装置にて、隔離容器400内に第13図（Ａ）に示した
構成のバイアス印加手段を具備させ、ニッケル製のガス
導入管を兼ねるバイアス印加管1303への直流バイアス印
加電圧を変化させたときのマイクロ波プラズマの制御
性、プラズマ電位及び膜質への影響等について検討を行
った。

バイアス印加電圧を、−300Vから＋300Vまで10Vきざ
みで変化させた以外は、第２表に示したのと同様のマイ
クロ波プラズマ放電条件にてプラズマを生起させた。な
お、マイクロ波アプリケーターはNo.11のものを用い
た。また、帯状部材の表面温度は250℃とし、搬送速度
は60cm/minとした。また、各バイアス電圧を印加してか
らは10分間放電を維持させるようにした。

第14図にＸ軸にバイアス印加電圧、Ｙ軸にバイアス電
流値をとり、バイアス印加時におけるバイアス印加管と
帯状部材との間の電流−電圧特性を求めた結果を示す。

同時に、直径0.3mm、長さ3mm（露出部分）のタングス
テン線を用いたシングルプローブを用いた探針法によ
り、バイアス印加時のプラズマ電位V_bを測定し、バイア
スを印加させない時のプラズマ電位V₀に対する変化率Δ
V_b（＝V_b/V₀）を求めた結果を第15図に示す。なお、前
記シングルプローブは前記帯状部材の湾曲部分のほぼ中
央、且つ内表面よりほぼ5cmの所に配設した。

これらの結果において、放電用の原料ガスの種類や流
量によって変化はあるものの、概ねバイアス電圧を−22
0V以下、又は＋220V以上とした場合には、成膜室内でス
パーク等の異常放電が発生し、安定した放電状態の維持
は困難であった。

しかしながら、マイクロ波プラズマの放電条件が一定
の時にはバイアス電圧の増加にともない電流−電圧特性
はほぼ増加傾向の直線関係を示し、プラズマ電位もバイ
アス電圧の増加とともに増加傾向を示すことが判った。
即ち、バイアス電圧を変化させることでプラズマ電位を
容易に安定して、再現性良く制御することができた。

引き続き、帯状部材としてのSUS430BA薄板上に堆積形
成された膜について5mm×5mmの試料片を切り出し、その
表面状態を超高分解能、低加速FE−SEM（日立製作所Ｓ
−900型）にて観察したところ、バイアス電圧が−300V
乃至＋10Vの範囲では数百Å〜数千Å程度の表面荒れが
目立ったが、＋10V乃至＋200Vの範囲ではほぼバイアス
電圧の増加に伴って膜表面が平滑化していく傾向が認め
られた。そして、＋200Vを超えた範囲では膜表面が再び
荒れ始め、特に＋220Vを超えて異常放電の多発した試料
表面にはピンホールの発生も認められた。

また、マイクロ波電力が一定の条件下ではSiH₄等の電
離断面積の大きい原料ガスの流量比が増加するのに伴
い、電流−電圧特性の傾きは大きくなり、一方、H₂等の
電離断面積の小さい原料ガスの流量比が増加するのに伴
い、電流−電圧特性の傾きは小さくなることが判った。

比較実験例１ 実験例39において、ガス導入管を兼ねるバイアス印加
管1303をニッケル製のものからアルミニウム製のものに
変えた以外は同様の条件で電流−電圧特性を測定した。
ところが、バイアス印加電圧を0Vから＋70V程度まで上
昇させていった所、バイアス印加管1303は変形を始め、
ついには溶断してしまうという現象が認められた。更
に、バイアス印加管1303を銅性、真ちゅう製のものに変
えて同様の測定を行ったところ、やはり前述と同様の現
象が認められた。これらに対し、バイアス印加管1303を
ステンレス・スチール製、チタン製、バナジウム製、ニ
オブ製、タンタル製、モリブデン製、タングステン製等
の高融点金属製、及びアルミナ・セラミックス管の表面
にニッケル溶射を800μｍ行ったものに変えて同様の測
定を行ったところ、ステンレス・スチール製のものを用
いた場合にはバイアス印加電圧が＋130Vを超えるあたり
で変形が認められ、やはりついには溶断してしまった以
外は、他の材質のものを用いた場合にはほぼ実験例39で
得られたのと同様の測定結果が得られ、特に変形等の現
象も認められなかった。

比較実験例２ 実験例39において、帯状部材としてのSUS430BA薄板を
PET（ポリエチレンテレフタレート）製シート（厚さ0.8
mm）に変えた以外は同様の条件で電流−電圧特性を測定
した。ところが、バイアス印加電圧を正又は負のいずれ
の側に印加しても流れる電流値は、実験例39で得られた
のとほぼ同等の値を示したものの、成膜室内での異常放
電の開始電圧が−110V又は＋110V程度であった。目視に
よりその状態を観察した所、スパークは前記バイアス印
加管と帯状部材の支持・搬送用ローラーとの間で生じて
おり、このスパークは用いた帯状部材が絶縁性故チャー
ジアップ現象を示し、成膜室内にてバイアス印加管以外
では唯一導電性部材にて構成されている前記支持・搬送
用ローラーに過剰の電流が流れているためであることが
判った。

また、堆積形成された膜の表面状態を実験例39で行っ
たのと同様の方法にて観察、評価したところ、膜表面は
バイアス印加電圧の違いによらず数百Å〜数千Å程度の
表面荒れが生じたままであった。

比較実験例３ 実験例39において、成膜室内に配設されるガス導入管
を兼ねるバイアス印加管1303の位置を、成膜室のほぼ中
心軸近く（第５図（ａ）、Ｏの位置）から、第５図
（ａ）中のOH′、OH、OA、OA′の方向へ30mm、60mm、90
mmと30mmずつずらせた以外は、同様の条件で電流−電圧
特性を測定した。なお、OA′方向へは120mm、150mmの場
合も同様に測定を行った。

その結果、OH′、OH、OA、OA′方向へ30mm、60mmずら
せた場合には実験例39と全く同様の結果が得られた。90
mmずらせた場合には、スパーク等の異常放電の開始電圧
がやや変化するものの、それ以外はやはり実験例39と同
様の結果が得られた。一方OA′方向へ120mm、150mmずら
せた場合においては、そもそも成膜室内への原料ガスの
供給が十分に行われないために、プラズマが安定して生
起しないのと相まって、バイアス電圧を印加してもバイ
アス電流はほとんど流れず、プラズマ電位の制御は実施
困難であることが判った。

実験例40 本実験例においては、実験例39で用いた構成の装置を
用い、第９表に示す種々の波形及び周波数条件のバイア
ス電圧をバイアス印加管1303に印加させたときのマイク
ロ波プラズマの制御性、プラズマ電位及び膜質への影響
等について検討を行った。なお、マイクロ波プラズマ放
電条件等は実験例39と同様とした。

バイアス電圧はファンクション・ジェネレータ（ヒュ
ーレット・パッカード社製HP8116A）で発生させた種々
の波形出力を精密電力増幅器（エヌエフ回路ブロック社
製4500シリーズ及び特注品）にて増幅させたもの、又は
自作の整流回路装置にて出力させたものを同軸ケーブル
を介して、バイアス印加管1303に印加させた。

放電の状況、プラズマ電位の変化率、膜表面観察等に
より、プラズマ電位の制御性について評価を行った結果
を第９表中に示す。これらの結果より、比較的広い周波
数範囲においてバイアス電圧を印加することによる効果
が認められることが判った。

更に、バイアス電圧の周波数を固定して最大振幅電圧
を種々変化させた場合には、ほぼ実験例39と同様の傾
向、即ち、直流電圧を変化させたときと同様の傾向が認
められ、特に、最大振幅電圧の増加によりスパーク等の
異常放電の発生頻度が増加した。

これらの結果より、バイアス印加管に直流電圧以外の
種々のバイアス電圧を印加させた場合においても、該バ
イアス電圧を変化させることでプラズマ電位を容易に、
安定して、再現性良く制御できることが判った。

実験例41 本実験例においては、バイアス印加手段を第13図
（Ｂ）に示した構成に変えた以外は実験例39と同様の条
件で電流−電圧特性を測定した。

その結果、実験例39とほぼ同様の結果が得られ、ガス
導入管1305とバイアス棒1304とが独立に配設されていて
もバイアス電圧を変化させることでプラズマ電位を容易
に、安定して、再現性良く制御できることが判った。

実験例42 本実験例においては、バイアス印加手段を第13図
（Ｃ）に示した構成に変えた以外は実験例39と同様の条
件で電流−電圧特性を測定した。

その結果、スパーク等の異常放電の開始電圧がやや変
化し、その時には特に成膜室内の支持・搬送用リングと
帯状部材との接触部分での異常放電の発生が認められた
以外は、ほぼ実験例39と同様の結果が得られた。ただ
し、膜表面が平滑化するバイアス電圧は、実験例39の場
合と全く逆の極性、即ち、−10V乃至−180Vの範囲であ
った。勿論、この電圧範囲内においてはプラズマは安定
していた。

従って、帯状部材にバイアス電圧を印加し、成膜室内
にガス導入管を兼ねるアース棒1305を配設することでプ
ラズマ電位を容易に、安定して、再現性良く制御できる
ことが判った。

実験例43 本実験例においては、バイアス印加手段を第13図
（Ｄ）に示した構成に変え、バイアス棒1304には実験例
41と同様の条件で直流バイアス電圧を印加し、これとは
独立にバイアス棒1306にはバイアス棒1304に印加した直
流電圧1/4の電圧を印加したときのマイクロ波プラズマ
の制御性、プラズマ電位及び膜質への影響等について検
討を行った。なお、マイクロ波プラズマ放電条件等は実
験例39と同様とした。

その結果、スパーク等の異常放電の発生頻度が減少
し、プラズマの安定性が向上した以外はほぼ実験例39と
同様の結果が得られた。

従って、成膜質内に複数のバイアス棒を配設し、夫々
独立にバイアス電圧を印加させることで、プラズマ電位
を容易に、安定して再現性よく制御できることが判っ
た。

実験例44 本実験例においては、実験例43にてバイアス棒1304に
印加するバイアス電圧を直流電圧に変えて、実験例40で
実施したのと同様の種々の波形及び周波数のバイアス電
圧を印加させたときのマイクロ波プラズマの制御性、プ
ラズマ電位及び膜質への影響等について検討を行った。
なお、マイクロ波プラズマ放電条件等は実験例39と同様
とした。

その結果、スパーク等の異常放電の発生頻度が減少
し、また、異常放電の開始電圧もやや低下し、プラズマ
の安定性が向上した以外はほぼ実験例39と同様の結果が
得られた。

従って、成膜室内に複数のバイアス棒を配設し、夫々
独立にバイアス電圧を印加させることで、プラズマ電位
を容易に、安定して、再現性よく制御できることが判っ
た。

実験例45、46 実験例41及び42において、実験例40で実施したのと同
様のバイアス電圧を印加させた実験を行った所、ほぼ実
験例41及び42で得られたのと同様の効果が認められた。

比較実験例４〜７ 実験例2,7,21及び25において、第２表に示したマイク
ロ波プラズマ放電条件のうち、他の条件は変えず第10表
に示すように圧力のみを種々変化させて、その時のプラ
ズマの状態を安定性、均一性等の観点で評価した。評価
について、最も安定した状態が得られた場合を◎、やや
安定性、均一性に欠けるものの実用上問題のない場合を
○、安定性、均一性に欠け実用上問題のある場合を△、
全く放電をしなかったり、異常放電等があって実用的で
ない場合を×としてそれぞれランクづけし、第９表中に
それらの評価結果を示した。

これらからわかるように、比較的広い圧力範囲におい
て安定して、均一なマイクロ波プラズマが形成されるこ
とがわかる。

なお、これらの結果は前記帯状部材が静止している場
合でも、1.5m/minの搬送速度で搬送している時でも特に
変化は認められなかった。

比較実験例８〜11 実験例2,7,21及び25において、第２表に示したマイク
ロ波プラズマ放電条件のうち、他の条件は変えず第11表
に示すようにマイクロ波電力のみを種々変化させて、そ
の時のプラズマの状態を安定性、均一性等の観点で評価
し、最も安定した状態が得られた場合を◎、やや安定
性、均一性に欠けるものの実用上問題のない場合を○、
安定性、均一性に欠け実用上問題のある場合を△、全く
放電をしなかったり、異常放電等があって実用的でない
場合を×としてランクづけし、第11表中にそれらの評価
結果を示した。

これらからわかるように、比較的広いマイクロ波電力
範囲において安定して、均一なマイクロ波プラズマが形
成されることがわかる。

なお、これらの結果は前記帯状部材が静止している場
合でも、1.5m/minの搬送速度で搬送している時でも特に
変化は認められなかった。

比較実験例12〜15 実験例2,7,21及び25において、第２表に示したマイク
ロ波プラズマ放電条件のうち、他の条件は変えず第12表
に示すようにL₁,L₂のみを種々変化させて、その時のプ
ラズマの状態を安定性、均一性等の観点で評価し、最も
安定した状態が得られた場合を◎、やや安定性、均一性
に欠けるものの実用上問題のない場合を○、安定性、均
一性に欠け実用上問題のある場合を△、全く放電をしな
かったり、異常放電等があって実用的でない場合を×と
してランクづけし、第12表中にそれらの評価結果を示し
た。

これらからわかるように、L₁,L₂の少なくとも一方が
マイクロ波の波長の1/4波長よりも大きい場合にはマイ
クロ波プラズマがチラついたり、マイクロ波の漏れが大
きくなるが、いずれも1/4波長以下である場合において
は安定して、均一なマイクロ波プラズマが形成されるこ
とがわかる。

なお、これらの結果は前記帯状部材が静止している場
合でも、1.5m/minの搬送速度で搬送している時でも特に
変化は認められなかった。

比較実験例16〜19 実験例2,7,21及び25において、第２表に示したマイク
ロ波プラズマ放電条件のうち、他の条件は変えず第13表
に示すようにL₃のみを種々変化させて、その時のプラズ
マの状態を安定性、均一性等の観点で評価し、最も安定
した状態が得られた場合を◎、やや安定性、均一性に欠
けるものの実用上問題のない場合を○、安定性、均一性
に欠け実用上問題のある場合を△、全く放電をしなかっ
たり、異常放電等があって実用的でない場合を×として
ランクづけし、第13表中にそれらの評価結果を示した。

これらからわかるように、L₃がマイクロ波の波長の1/
2波長以下では放電が不安定となるが、1/2波長以上にお
いては安定して、均一なマイクロ波プラズマが形成され
ることがわかる。

ただし、L₁,L₂を1/4波長よりも大きく且つ、L₃が大き
すぎる場合には、マイクロ波の漏れが大きく、放電も不
安定であった。

なお、これらの結果は前記帯状部材が静止している場
合でも、1.5m/minの搬送速度で搬送している時でも特に
変化は認められなかった。

比較実験例20〜23 実験例2,7,21及び25において、第２表に示したマイク
ロ波プラズマ放電条件のうち、他の条件は変えず第14表
に示すように湾曲形状の内直径のみを種々変化させて、
その時のプラズマの状態を安定性、均一性等の観点で評
価し、最も安定した状態が得られた場合を◎、やや安定
性、均一性に欠けるものの実用上問題のない場合を○、
安定性、均一性に欠け実用上問題のある場合を△、全く
放電をしなかったり、異常放電等があって実用的でない
場合を×としてランクづけし、第14表中にそれらの評価
結果を示した。

これらからわかるように、比較的大きな内直径まで安
定して、均一なマイクロ波プラズマが形成されることが
わかる。

なお、これらの結果は前記帯状部材が静止している場
合でも、1.5m/minの搬送速度で搬送している時でも特に
変化は認められなかった。

比較実験例24〜27 実験例11,18,30及び37において、第４表に示したマイ
クロ波プラズマ放電条件のうち、他の条件は変えず第15
表に示すように圧力のみを種々変化させて、その時のプ
ラズマの状態を安定性、均一性等の観点で評価し、最も
安定した状態が得られた場合を◎、やや安定性、均一性
に欠けるものの実用上問題のない場合を○、安定性、均
一性に欠け実用上問題のある場合を△、全く放電をしな
かったり、異常放電等があって実用的でない場合を×と
してランクづけし、第15表中にそれらの評価結果を示し
た。

これらからわかるように、比較的広い圧力範囲におい
て安定して、均一なマイクロ波プラズマが形成されるこ
とがわかる。

なお、これらの結果は前記帯状部材が静止している場
合でも、1.5m/minの搬送速度で搬送している時でも特に
変化は認められなかった。

比較実験例28〜31 実験例11,18,30及び37において、第４表に示したマイ
クロ波プラズマ放電条件のうち、他の条件は変えず第16
表に示すようにマイクロ波電力のみを種々変化させて、
その時のプラズマの状態を安定性、均一性等の観点で評
価し、最も安定した状態が得られた場合を◎、やや安定
性、均一性に欠けるものの実用上問題のない場合を○、
安定性、均一性に欠け実用上問題のある場合を△、全く
放電をしなかったり、異常放電等があって実用的でない
場合を×としてランクづけし、第16表中にそれらの評価
結果を示した。

これらからわかるように、比較的広いマイクロ波電力
範囲において安定して、均一なマイクロ波プラズマが形
成されることがわかる。

なお、これらの結果は前記帯状部材が静止している場
合でも、1.5m/minの搬送速度で搬送している時でも特に
変化は認められなかった。

比較実験例32〜35 実験例11,18,30及び37において、第４表に示したマイ
クロ波プラズマ放電条件のうち、他の条件は変えず第17
表に示すようにL₄のみを種々変化させて、その時のプラ
ズマの状態を安定性、均一性等の観点で評価し、最も安
定した状態が得られた場合を◎、やや安定性、均一性に
欠けるものの実用上問題のない場合を○、安定性、均一
性に欠け実用上問題のある場合を△、全く放電をしなか
ったり、異常放電等があって実用的でない場合を×とし
てランクづけし、第17表中にそれらの評価結果を示し
た。

これらからわかるように、L₄がマイクロ波の波長のほ
ぼ1/2波長以下の範囲において安定して、均一なマイク
ロ波プラズマが形成されることがわかる。

なお、これらの結果は前記帯状部材が静止している場
合でも、1.5m/minの搬送速度で搬送している時でも特に
変化は認められなかった。

比較実験例36〜39 実験例11,18,30及び37において、第４表に示したマイ
クロ波プラズマ放電条件のうち、他の条件は変えず第18
表に示すように湾曲形状の内直径のみを種々変化させ
て、その時のプラズマの状態を安定性、均一性等の観点
で評価し、最も安定した状態が得られた場合を◎、やや
安定性、均一性に欠けるものの実用上問題のない場合を
○、安定性、均一性に欠け実用上問題のある場合を△、
全く放電をしなかったり、異常放電等があって実用的で
ない場合を×としてランクづけし、第18表中にそれらの
評価結果を示した。

これらからわかるように、内直径が分離手段の直径の
ほぼ５倍の寸法までの範囲において安定して、均一なマ
イクロ波プラズマが形成されることがわかる。

なお、これらの結果は前記帯状部材が静止している場
合でも、1.5m/minの搬送速度で搬送している時でも特に
変化は認められなかった。

比較実験例40〜43 実験例１及び40において、マイクロ波領域閉じ込め用
のパンチングボードをSUS316L製の薄板の表面にアルミ
ナ溶射を行ったものに変えた以外は、他の放電条件は変
えず、プラズマの安定性等について同様の評価を行った
ところ、いずれも特に差異は認められなかった。

実験結果の概要 本発明の方法及び装置において、マイクロ波プラズマ
の安定性、均一性等は、例えばマイクロ波アプリケータ
ーの種類及び形状、成膜時の成膜室内の圧力、マイクロ
波電力、マイクロ波プラズマの閉じ込めの程度、放電空
間の体積及び形状等種々のパラメーターが複雑にからみ
合って維持されているので、単一のパラメーターのみで
最適条件を求めるのは困難であるが、本実験結果より、
おおよそ次のような傾向及び条件範囲が判った。

圧力に関しては、好ましくは１〜3mTorr乃至200〜500
mTorr、より好ましくは３〜10mTorr乃至100〜200mTorr
であることが判った。マイクロ波電力に関しては、好ま
しくは300〜700W乃至3000〜5000W、より好ましくは300
〜700W乃至1500〜3000Wであることが判った。更に、湾
曲形状の内直径に関しては、分離手段の外周壁のマイク
ロ波プラズマ領域に曝される長さの好ましくは５倍程
度、より好ましくは４倍程度の範囲に条件設定されるこ
とによってほぼ安定して、均一なマイクロ波プラズマが
維持されることが判った。

また、マイクロ波プラズマ領域からのマイクロ波エネ
ルギーの漏れ量が大きくなるとプラズマの安定性を欠く
ことが判り、帯状部材の湾曲端及び分離手段のいずれか
で形成される隙間は好ましくはマイクロ波の1/2波長以
下、より好ましくは1/4波長以下に設定されることが望
ましいことが判った。

更に、本発明の方法及び装置において、マイクロ波プ
ラズマのプラズマ電位を制御するには、プラズマの閉じ
込められた成膜室内にバイアス電圧印加手段を設け、該
バイアス印加手段に種々の直流電圧、又は脈流、交流電
圧にて種々の波形、周波数、及び最大振幅電圧のバイア
ス電圧を印加させることが望ましいことが判った。ま
た、前記バイアス電圧印加手段はガス導入管を兼ねても
良く、あるいはガス導入管とは別に設けられたバイアス
棒でも良いことが判った。そして、前記帯状部材にバイ
アス電圧を印加させてもほぼ同様にプラズマ電位の制御
ができることが判った。前記バイアス電圧が直流電圧で
ある場合には、膜特性の改善を図る目安としてその電圧
を好ましくは＋10V乃至＋200Vとするのが望ましいこと
が判った。

以下、前述の〔実験〕により判明した事実をもとに本
発明の方法及び装置について更に詳しく説明する。

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

本発明の方法において、前記成膜空間の内壁面は、所
望の電流密度のバイアス電流が流れるのに必要な導電性
を有することが望ましい。そのためにはまず、前記帯状
部材は導電性の材料で構成されることが好ましいが、少
なくとも前記成膜空間に向いている側の面に導電処理が
施されていることが必要である。

本発明の方法において、前記マイクロ波プラズマのプ
ラズマ電位を制御するには、バイアス印加手段を前記成
膜空間内に生起するプラズマに少なくともその一部分が
接するように配設するのが望ましい。前記バイアス印加
手段は成膜空間内に堆積膜形成用原料ガスを導入するた
めのガス供給手段を兼ねても良く、又、前記ガス供給手
段とは別に設けられた単数本又は複数本のバイアス棒で
あっても良い。

前者の場合においては、バイアス電圧がガス供給手段
を介して原料ガスボンベ、流量制御系、配管等のいわゆ
るガス供給系に印加されて感電、制御系の破損等の事故
が発生しないように、該ガス供給系とバイアス電圧の印
加される前記ガス供給とはその中途において絶縁分離さ
れていることが望ましい。そして、その絶縁分離される
位置は前記成膜空間に近接していることが好ましい。

前記ガス供給手段を兼ねるバイアス印加手段が前記マ
イクロ波プラズマに接する少なくとも一部には、前記バ
イアス電圧が印加されるように導電処理が施されている
ことが望ましいが、プラズマ加熱等により変形、破損、
溶断等が発生しないようにその材質は配慮される必要が
ある。具体的には高融点金属又は高融点セラミックスの
上に高融点金属をコーティング処理して構成するように
することが望ましい。

また、前記ガス供給手段を兼ねるバイアス印加手段が
前記成膜空間内に配設される位置は、前記マイクロ波プ
ラズマがほぼ均一な導体として作用しているが故、前記
マイクロ波プラズマに接して配設されている限り特に限
定されないが、異常放電の発生等を抑える上で前記帯状
部材の内表面からは好ましくは10mm以上、より好ましく
は20mm以上離して配設するのが望ましい。

一方、後者の場合においては、前記バイアス棒を構成
する材質及びその配設される位置等については前述のバ
イアス印加手段がガス供給手段を兼ねる場合と同様に配
慮される。ただし、前記ガス供給手段は誘電体で構成さ
せることが、異常放電の発生の抑制や、均一なプラズマ
電位を前記成膜空間内で形成させる上で好ましいが、バ
イアス印加電圧が比較的低い場合等においては、特にそ
の材質については制限されることはない。

本発明の方法において、前記バイアス棒又はガス供給
手段を兼ねるバイアス印加手段が単数本配設される場合
には、バイアス電圧として直流、脈流及び交流電圧を単
独又は夫々を重畳させて印加させることが望ましく、前
記バイアス棒が複数本配設される場合には、夫々に同電
圧又は異なる電圧の直流電圧を印加させても良く、又、
直流、脈流及び交流電圧のそれぞれを単独又は重畳させ
て印加させても良い。複数種のバイアス電圧を印加させ
ることより、プラズマ電位の制御範囲が広がるばかりで
なく、プラズマの安定性、再現性及び膜特性の向上、欠
陥の発生の抑制等が図られる。前記交流電圧としては、
好ましくは正弦波、方形波、三角波、パルス波、及びこ
れらを重畳させた波形等を挙げることができる。又、脈
流電圧としては、好ましくは前記交流電圧を半波整流又
は全波整流した波形、及びランプ波等を挙げることがで
きる。更に、前記バイアス電圧の直流電圧又は最大振幅
電圧は、形成される堆積膜の諸特性及び欠陥の発生率等
との兼ね合いにて適宜設定されるが、プラズマの生起開
始時から堆積膜の形成開始及び終了時までの間において
一定に保たれていても良いが、形成される堆積膜の特性
制御や欠陥発生の抑制を図る上で連続的又は適宜の周期
で変化させることが好ましい。特に、スパーク等の異常
放電が発生した場合には、バイアス電圧の急激な変動が
起こるので、電気的にこれを検知し、直ちにバイアス電
圧を低下させるか、又は一時中断させて、再び所定のバ
イアス電圧に復帰させることが、堆積膜の欠陥発生等を
抑制する上で好ましい。勿論、これらの工程は手動にて
行っても良いが、自動制御回路をバイアス印加手段の制
御回路中に設けることが堆積膜の歩留り向上の上で好ま
しい。

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

本発明の方法において、前記帯状部材は導電性材料、
又は、絶縁性材料の表面に導電性処理を施したもので構
成するようにするが、少なくとも堆積膜形成時に前記帯
状部材が加熱保持される温度において、十分な電流密度
が確保される導電率を有する材料にて構成されることが
必要である。具体的にはいわゆる金属、半導体等を挙げ
ることができる。また、前記帯状部材上には素子分離の
工程を容易にさせる等の目的で一部絶縁性部材で構成さ
れる領域を設けておいても良い。一方、前記絶縁性部材
で構成される領域の面積が大きい場合には、その領域に
おいてはプラズマ電位を制御された堆積膜の形成は行わ
れないが、微小面積である場合には導電性部材上に形成
される膜とほぼ同じ特性を有する膜が形成される。

そして、本発明の方法において、前記柱状の成膜空間
内にてマイクロ波プラズマを均一に生起させるには、前
記帯状部材の幅方向に均一にマイクロ波エネルギーを放
射又は伝達し得るマイクロ波アプリケーター手段を、前
記柱状の成膜空間内の両端面のいずれか一方より、前記
帯状部材の幅方向とほぼ平行に突入させるか、又は、前
記湾曲開始端形成手段と前記湾曲終了端形成手段との間
に長手方向に残された間隙とほぼ平行に近接させて配設
するのが望ましい。前記マイクロ波アプリケーター手段
からはマイクロ波の進行方向に対して垂直な一方向に指
向性をもたせてマイクロ波エネルギーが放射又は伝達さ
せるようにするが、いずれの場合においても、前記柱状
の成膜空間内に放射又は伝達されたマイクロ波エネルギ
ーは前記側壁を構成する帯状部材にて反射、散乱され前
記成膜空間内に一様に充満し、同時にガス供給手段にて
導入された堆積膜形成用原料ガスに効率よく吸収される
ため、均一なマイクロ波プラズマを形成させることがで
きる。

ただし、前記マイクロ波プラズマを安定して、再現性
良く生起させるためには、前記成膜空間内にマイクロ波
エネルギーを効率よく放射又は伝達させ、且つマイクロ
波エネルギーが前記成膜空間内からの漏洩が生じないよ
うに配慮する必要がある。

たとえば、前者の場合においては、前記アプリケータ
ー手段の突入されていない一方の端面及び前記帯状部材
の湾曲開始端形成手段と湾曲終了端形成手段との間に前
記帯状部材の長手方向に残された間隙等からのマイクロ
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、前記端面及び前記間隙等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。

前記成膜空間内にマイクロ波アプリケーター手段を突
入させるにあたり、該マイクロ波アプリケーター手段は
前記側壁からほぼ等距離の位置に配設されることが望ま
しいが、前記側壁の湾曲形状が非対称である場合等にお
いては特に配設される位置は制限されることはない。

また、後者の場合においては、マイクロ波エネルギー
が前記マイクロ波アプリケーター手段から指向性をもっ
て放射又は伝達される方向は、前記帯状部材の湾曲開始
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
に向いていることが必要である。そして、マイクロ波エ
ネルギーを効率良く前記柱状の成膜空間内に放射又は伝
達せしめるには、前記湾曲開始端形成手段と湾曲終了端
形成手段との間に残された間隙の前記帯状部材の長手方
向の開口幅の最小の寸法はマイクロ波の波長の好ましく
は1/4波長以上、より好ましくは1/2波長以上とするのが
望ましい。

また、前記間隙と前記マイクロ波アプリケーター手段
が配設される間隔を大きくしすぎた場合には前記成膜空
間内へのマイクロ波エネルギーの放射又は伝達量が減少
すると共に、放射又は伝達されたマイクロ波エネルギー
の閉じ込めが不十分となる場合がある。

ただし、前記マイクロ波エネルギーの放射又は伝達方
向と前記開口幅、及び前記間隙と前記マイクロ波アプリ
ケーター手段との間隔とは前記柱状の成膜空間内へマイ
クロ波エネルギーを効率良く供給する上で重要な意味を
持っているが相互に関係しあっているので最も効率が上
げられるように適宜調整、配置するのが好ましい。

なお、前記柱状の成膜空間の両端面からはマイクロ波
の漏洩がないように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、パンチングボード等で
覆うことが望ましい。

本発明の方法において、前記移動する帯状部材を前記
湾曲開始端形成手段と湾曲終了端形成手段とを用いて湾
曲させて形成される柱状の成膜空間の両端面の形状とし
ては、前記成膜空間内に放射又は伝達されたマイクロ波
エネルギーがほぼ均一に該成膜空間内に充満するように
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
端形成手段と前記湾曲終了端形成手段との間に前記帯状
部材の長手方向に残された間隙部分においては、前記端
面形状は不連続となる場合がある。

本発明の方法において、前記湾曲開始端形成手段と湾
曲終了端形成手段とは前記移動する帯状部材の長手方向
に少なくとも２ヶ所配設され、前記帯状部材を湾曲せし
め、該湾曲した帯状部材を側壁とした柱状の成膜空間が
形成される。湾曲形状は、その中で生起されるマイクロ
波プラズマの安定性、均一性を保つ上で常に一定の形状
が保たれることが好ましく、前記帯状部材は前記湾曲開
始端形成手段及び前記湾曲終了端形成手段によってシ
ワ、たるみ、横ずれ等が生ぜぬように支持されるのが望
ましい。そして、前記湾曲開始端形成手段及び前記湾曲
終了端形成手段に加えて、湾曲形状を保持するための支
持手段を設けても良い。具体的には前記湾曲した帯状部
材の内側又は外側に所望の湾曲形状を連続的に保持する
ための支持手段を設ければ良い。前記湾曲した帯状部材
の内側に前記支持手段を設ける場合には、堆積膜の形成
される面に対して接触する部分をできるだけ少なくする
ように配慮する。例えば、前記帯状部材の両端部分に前
記支持手段を設けるのが好ましい。

前記帯状部材としては、前記湾曲形状を連続的に形成
できる柔軟性を有するものを用い、湾曲開始端、湾曲終
了端及び中途の湾曲部分においては滑らかな形状を形成
させることが望ましい。

前記成膜空間内にガス供給手段により導入された堆積
膜形成用原料ガスは、効率良く前記成膜空間外に排気さ
れ前記成膜空間内は前記マイクロ波プラズマが均一に生
起される程度の圧力に保たれるようにするが、特にその
排気される方向について制限はない。しかし、その排気
孔においては、その箇所からのマイクロ波の漏洩がな
く、且つ、原料ガスの排気は効率良くなされるように配
慮される必要がある。勿論、複数の排気孔より原料ガス
の排気がなされる場合には、前記成膜空間内でのガスの
拡散、流型等がほぼ均一になされるようにするのが好ま
しく、排気孔の数を制限したりしても良い。

前記柱状の成膜空間内においてマイクロ波プラズマを
均一に安定して生起、維持させるためには、前記成膜空
間の形状及び容積、前記成膜空間内に導入する原料ガス
の種類及び流量、前記成膜空間内の圧力、前記成膜空間
内へ放射又は伝達されるマイクロ波エネルギー量、マイ
クロ波の整合、及びバイアス印加電圧等について各々最
適な条件があるものの、これらのパラメーターは相互に
有機的に結びついており、一概に定義されるものではな
く、適宜好ましい条件を設定するのが望ましい。

本発明の方法によれば、帯状部材を側壁とした成膜空
間を形成し、且つ、該成膜空間の側壁を構成する前記帯
状部材を連続的に移動せしめると共に、前記成膜空間の
側壁を構成する帯状部材の幅方向に対して均一にマイク
ロ波エネルギーを放射又は伝達せしめるマイクロ波アプ
リケーター手段を具備させ、マイクロ波プラズマの生起
・維持条件及びバイアス印加条件を調整、最適化するこ
とによって、大面積にわたって高品質の機能性堆積膜を
連続して、均一性及び再現性良く形成することができ
る。

また、本発明の方法によれば、プラズマ電位を適宜制
御することによって、所望の特性を有し、欠陥の少ない
高品質の機能性堆積膜を連続して効率良く高い歩留りで
形成することができる。

本発明の方法が従来の堆積膜形成方法から客観的に区
別される点は、成膜空間を柱状とし、その側壁が連続的
に移動しつつ、構造材としての機能を果たし、且つ、堆
積膜形成用の支持体をも兼ねるようにした点にある。

ここで、構造材としての機能とは、特に、成膜用の雰
囲気空間すなわち成膜空間と成膜用には関与しない雰囲
気空間とを物理的、化学的に隔離する機能であって、具
体的には、例えば、ガス組成及びその状態の異なる雰囲
気を形成したり、ガスの流れる方向を制限したり、更に
は、圧力差の異なる雰囲気を形成したりする機能を意味
するものである。

即ち、本発明の方法は、前記帯状部材を湾曲させて柱
状の成膜空間の側壁を形成し、他の残された壁面、すな
わち両端面及び前記側壁の一部に残された間隙のうちの
いずれかの箇所より、堆積膜形成用の原料ガス及びマイ
クロ波エネルギーを前記成膜空間内に供給し、また、排
気させることによって、マイクロ波プラズマを前記成膜
空間内に閉じ込め、前記側壁を構成する帯状部材上に機
能性堆積膜を形成せしめるものであり、前記帯状部材そ
のものが成膜空間を成膜用には関与しない外部雰囲気空
間から隔離するための構造材としての重要な機能を果た
しているとともに、堆積膜形成用の支持体として用いる
こともできる。

従って、前記帯状部材を側壁として構成される成膜空
間の外部の雰囲気は、前記成膜空間内とは、ガス組成及
びその状態、圧力等について相当異なる状態となってい
る。

一方、従来の堆積膜形成方法においては堆積膜形成用
の支持体は、堆積膜を形成するための成膜空間内に配設
され、専ら、該成膜空間にて生成する例えば堆積膜形成
用の前駆体等を堆積させる部材としてのみ機能するもの
であり、本発明の方法におけるように前記成膜空間を構
成する構造材として機能させるものではない。

また、従来法であるRFプラズマCVD法、スパッタリン
グ法等においては、前記堆積膜形成用の基板又は支持体
は放電の生起、維持のための電極を兼ねることはあるが
プラズマの閉じ込めは不十分であり、成膜用には関与し
ない外部雰囲気空間との隔離は不十分であって、構造材
として機能しているとは言い難い。

一方、本発明の方法は、機能性堆積膜形成用の支持体
として機能し得る帯状部材を前記成膜空間の側壁として
用い、前記構造材としての機能を発揮せしめると共に、
前記帯状部材上への機能性堆積膜の連続形成をも可能に
するものである。

本発明の方法において、前記帯状部材を用いて柱状の
成膜空間の側壁を形成し、該柱状の成膜空間内にマイク
ロ波エネルギーを前記帯状部材の幅方向に均一に放射又
は伝達させて、前記柱状の成膜空間内にマイクロ波を閉
じ込めることによって、マイクロ波エネルギーは効率良
く前記柱状の成膜空間内で消費されて、均一なマイクロ
波プラズマが生起され、形成される堆積膜の均一性も高
まる。更には、前記マイクロ波プラズマに曝される側壁
を構成する帯状部材を絶えず連続的に移動させ、前記成
膜空間外へ排出させることによって、前記帯状部材上
に、その移動方向に対して均一性の高い堆積膜を形成す
ることができる。

勿論、前記帯状部材が相当幅広のものであっても、前
記マイクロ波アプリケーター手段からのマイクロ波エネ
ルギーの放射又は伝達量がその長手方向に均一に保たれ
る限り対応できる。

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

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

本発明の方法において、前記マイクロ波アプリケータ
ー手段から用いる帯状部材の幅方向の長さに対して少な
くともほぼ均一にマイクロ波の進行方向に対して垂直な
一方向に指向性をもたせてマイクロ波エネルギーを放射
又は伝達させるには漏れ波式又は遅波回路式のうちいず
れかの方式が好適に採用される。いずれの方式において
もマイクロ波の放射又は伝達量はマイクロ波の進行方向
に対して均一となるように配慮する。また、前記マイク
ロ波アプリケーター手段は、前記成膜空間内に生起する
マイクロ波プラズマから、マイクロ波透過性部材にて分
離する。こうすることによって、前記マイクロ波アプリ
ケーター手段から放射又は伝達されるマイクロ波エネル
ギーは外部環境の変化によらずその長手方向に均一に保
たれる。例えば、前記分離手段の外周壁上に堆積膜が堆
積しマイクロ波の絶対透過量が変化するような場合にお
いても、少なくとも長手方向でのマイクロ波プラズマの
均一性は保たれるわけであり、更に、前記分離手段を均
一に効率良く冷却できる構造とすることによって局部的
なマイクロ波の透過の不均一性をも回避できる。また、
前記分離手段の冷却さえ十分に行われるならば、相当の
高パワープロセスにも対応できる方法となる。

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

本発明の装置によれば、マイクロ波プラズマ領域を移
動しつつある帯状部材で閉じ込めることにより、前記マ
イクロ波プラズマ領域内で生成した堆積膜形成に寄与す
る前駆体を高い収率で帯状部材上に捕獲し、更には堆積
膜を連続して帯状部材上に形成できるため、堆積膜形成
用原料ガスの利用効率を飛躍的に高めることができる。

更には、本発明のマイクロ波アプリケーター手段を用
いることにより、前記マイクロ波アプリケーター手段の
長手方向に生起するマイクロ波プラズマの均一性が高め
られているため、前記帯状部材の幅方向に形成される堆
積膜の均一性が優れているのは勿論のこと、前記帯状部
材を前記マイクロ波アプリケーター手段の長手方向に対
してほぼ垂直方向に連続的に搬送することにより、前記
帯状基体の長手方向に形成される堆積膜の均一性にも優
れたものとなる。

また、本発明の装置によれば、連続して安定に均一性
良く放電が維持できるため、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堆積形成でき、界面
特性の優れた積層デバイスを作製することができる。

また、本発明のマイクロ波アプリケーター手段を用
い、その孔径や開口率を種々変化させることにより、長
手方向に亘って均一性の高いマイクロ波プラズマを生起
させることができる。

更には、本発明の装置によれば、バイアス印加手段に
適宜のバイアス電圧を単独又は重畳させて印加させるこ
とにより、所望のプラズマ電位を制御することができ
る。そして、そのことにより、高品質で欠陥の少ない機
能性堆積膜を連続して効率良く、高い歩留りで再現性良
く形成することができる。

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、前記成膜室の外部は大気であって
も良いが、前記成膜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、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。また、本発明の装置のみを複数連結させる
場合には、各装置において成膜室は独立した成膜雰囲気
となっているため、前記隔離容器は単一でも良いし、各
々の装置に設けても良い。

本発明の装置において、前記成膜室の外部の圧力は減
圧状態でも加圧状態でも良いが、前記成膜室内との圧力
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成膜室内に配設すれば良い。
該補助構造材としては、前記成膜室の側壁とほぼ同一の
形状を、適宜の強度を有する金属、セラミックス又は強
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。また、該補助構造材の前記マイクロ
波プラズマに曝されない側の面に対向する前記帯状部材
上は、実質的に該補助構造材の影となる故堆積膜の形成
はほとんどなされないので前記補助構造材の前記帯状部
材上への投影面積は可能な限り小さくなるように設計さ
れるのが望ましい。

また、該補助構造材を前記帯状部材に密着させ、且つ
前記帯状部材の搬送速度に同期させて回転又は移動させ
ることにより、前記補助構造材上に施されたメッシュパ
ターン等を前記帯状部材上に形成させることもできる。

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

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。前記帯状部材の幅寸法については、本
発明のマイクロ波アプリケーター手段を用いる限りその
長手方向に対するマイクロ波プラズマの均一性が保たれ
るので特に制限はないが、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200cm、より好ましくは10cm乃至150cmであることが望
ましい。

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。

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

前記支持・搬送用リングの形状については、好ましく
は湾曲形状を形成するにあたり、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。

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

前記支持・搬送用リングに付着した堆積膜は剥離、飛
散等が発生する以前に除去されることが好ましく、真空
中にてドライエッチング又は分解後ウェットエッチン
グ、ビーズブラスト等の化学的、物理的手法によって除
去されることが望ましい。

前記支持・搬送用ローラーは、前記支持・搬送用リン
グに比較して前記帯状部材に接触する面積は大きく設計
されるので、前記帯状部材との熱交換率は大きい。従っ
て、該支持・搬送用ローラーで前記帯状部材の温度が極
端に上昇又は低下することのないように適宜温度調整が
なされる機構を有するものであることが望ましい。しか
るに、少なくとも一対以上設けられる支持・搬送用ロー
ラーの設定温度が異なるということもあり得る。更に、
前記支持・搬送用ローラーには前記帯状部材の搬送張力
検出機構が内蔵されることも搬送速度を一定に保持する
上で効果的である。

更に、前記支持・搬送用ローラーには前記帯状部材の
搬送時のたわみ、ねじれ、横ずれ等を防ぐためにクラウ
ン機構が設けられることが好ましい。

本発明において形成される湾曲形状は、前記分離手段
に近接するか、もしくは前記分離手段を包含するように
柱状に形成される。

前記帯状部材を側壁として形成される柱状の成膜室の
両端面の形状としては、ほぼ円形状、楕円状、方形状、
多角形状等であって、且つ前記マイクロ波アプリケータ
ー手段の中心軸に対してほぼ対称形であることが、堆積
膜の均一性を高める上で望ましい。また、前記湾曲部分
の長さはマイクロ波プラズマ領域の体積を決定し、実質
的には前記帯状部材が搬送中に前記マイクロ波プラズマ
領域に曝される時間と相関して形成される堆積膜の膜厚
を決定し、且つ、前記分離手段の前記マイクロ波プラズ
マに曝される周囲長との比において堆積膜形成用原料ガ
スの利用効率が決定される。従って、前記湾曲部分の長
さは前記分離手段の周囲長の好ましくは５倍以内、より
好ましくは４倍以内に設定されることが望ましい。そし
て、前記マイクロ波プラズマ領域において、安定したマ
イクロ波プラズマを維持するためのマイクロ波電力密度
（W/cm³）は用いられる原料ガスの種類及び流量、圧
力、マイクロ波アプリケーターのマイクロ波の放射、伝
達能力、及びマイクロ波プラズマ領域の絶対体積等の相
関によって決まり、一概に定義することは困難である。

本発明の装置において、前記成膜室内で堆積される膜
の膜厚を制御するためには、前記側壁の一部分を覆い隠
すような基板カバーを挿入させるのが好ましい。

本発明の装置において、前記帯状部材が湾曲して柱状
を形成しなくとも、前記マイクロ波アプリケーターの孔
手段の向いている側に対向して水平又はやや湾曲した形
状で搬送されても特にマイクロ波プラズマの放電条件等
について支障をきたすようなことはない。

前記帯状部材を太陽電池用の基板として用いる場合に
は、該帯状部材が金属等の電気導電性である場合には直
接電流取り出し用の電極としても良いし、合成樹脂等の
電気絶縁性である場合には堆積膜の形成される側の表面
にAl,Ag,Pt,Au,Ni,Ti,Mo,W,Fe,V,Cr,Cu,ステンレス，真
ちゅう，ニクロム,SnO₂,In₂O₃,ZnO,SnO₂−In₂O₃（ITO）
等のいわゆる金属単体又は合金、及び透明導電性酸化物
（TCO）を鍍金、蒸着、スパッタ等の方法であらかじめ
表面処理を行って電流取り出し用の電極を形成しておく
ことが望ましい。また、素子分離の工程を容易にさせる
目的で、一部絶縁膜を形成させておいても良い。

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

また、前記帯状部材の表面性としてはいわゆる平滑面
であっても、微小の凹凸面であっても良い。微小の凹凸
面とする場合にはその凹凸形状は球状、円錐状、角錐状
等であって、且つその最大高さ（Rmax）が好ましくは50
0Å乃至5000Åとすることにより、該表面での光反射が
乱反射となり、該表面での反射光の光路長の増大をもた
らす。

本発明の装置における前記分離手段は、前記成膜室に
近接又は突入して配設され、前記成膜室内にマイクロ波
エネルギーを放射又は伝達するためのマイクロ波アプリ
ケーター手段をその内側に包含する構造を有するもので
ある。従って、前記成膜室内の真空雰囲気と前記マイク
ロ波アプリケーター手段の設置されている外気とを分離
し、その内外間に存在している圧力差に耐え得るような
構造に設計される。具体的には、好ましくは円筒形又は
半円筒形であることが望ましく、他に全体的に滑らかな
曲面をもつ形状のものであってもよい。

また、前記分離手段の周壁の厚さは、用いられる材質
によって多少の差はあるが、概ね好ましくは0.5mm乃至5
mmであることが望ましい。その材質としては、マイクロ
波アプリケーター手段から放射又は伝達されるマイクロ
波エネルギーを最小の損失で前記成膜室中へ透過させる
ことができ、また、前記成膜室内への大気の流入が生じ
ない気密性の優れたものが好ましく、具体的には石英、
アルミナ、窒化ケイ素、ベリリア、マグネシア、ジルコ
ニア、窒化ホウ素、炭化ケイ素等のガラス又はファイン
セラミックス等が挙げられる。

前記分離手段が円筒形又は半円筒形である場合にはそ
の直径（内径）は、用いられるマイクロ波アプリケータ
ー手段がその内側に包含され且つ該マイクロ波アプリケ
ーター手段が前記分離手段の内周壁に接することがない
必要最低限の寸法に設定されることが望ましい。

また、前記分離手段において、前記マイクロ波アプリ
ケーター手段が挿入される側と反対側の端部にはマイク
ロ波閉じ込め手段もしくはダミーロードを設けることが
望ましい。前者の場合においては前記帯状部材の端部か
ら突出している部分のほとんどを金属、金網等の導電性
部材で覆い、アースすることが好ましく、特に高パワー
レベルでマイクロ波の整合に不都合が生じる可能性があ
る場合には、後者の手段を設けることが好ましい。

更に、前記分離手段において、前記マイクロ波アプリ
ケーター手段が挿入される側に突出している部分につい
ても金属、金網等の導電性部材で覆い、前記導波管及び
前記隔離容器等にアースすることが安全上好ましい。

また、前記分離手段はマイクロ波エネルギー及び／又
はプラズマエネルギーによる加熱によって熱劣化（ヒビ
割れ、破壊）等を起こすことを防止するため均一に冷却
されることが好ましい。

具体的には、前記冷却手段は前記分離手段の内周面に
沿って流れる空気流であってもよいし、前記分離手段と
ほぼ相似の形状で、前記分離手段の内部に同心状に形成
された囲いで前記分離手段との間に導管を構成し、該導
管に水、オイル、フレオンのような冷却流体を流すもの
であっても良い。

一方、本発明の円筒形等の前記分離手段は、普通の遅
波回路式マイクロ波アプリケーターと一緒に使用しても
よく、その場合、前記遅波回路式マイクロ波アプリケー
ターから伝送されるマイクロ波エネルギーはエバネッセ
ント波を介して前記成膜室内に結合するようになってい
る。このことにより、薄い肉厚の分離手段を利用し、該
分離手段を充分に低い温度まで冷却することで、比較的
高いパワーのマイクロ波エネルギーを前記成膜室内へ導
入しても、発生する熱によって前記分離手段にひび割れ
等の破壊を生じさせることなく、高電子密度のプラズマ
を生起することができる。

また、本発明の装置において、前記分離手段の外周面
のうち少なくともマイクロ波プラズマ領域に接している
部分には、前記帯状部材上と同様膜堆積が起こる。従っ
て、堆積する膜の種類、特性にもよるが、該堆積膜によ
って前記マイクロ波アプリケーター手段から放射、伝達
されるマイクロ波エネルギーが吸収又は反射等され、前
記帯状部材によって形成される成膜室内へのマイクロ波
エネルギーの放射、伝達量が減少し、放電開始直後に比
較して著しくその変化量が増大した場合には、マイクロ
波プラズマの維持そのものが困難になるばかりでなく、
形成される堆積膜の堆積速度の減少や特性等の変化を生
じることがある。このような場合には、前記分離手段に
堆積される膜をドライエッチング、ウェットエッチン
グ、又は機械的方法等により除去すれば初期状態を復元
できる。特に、真空状態を維持したまま堆積膜の除去を
行う方法としてはドライエッチングが好適に用いられ
る。また、前記分離手段を真空保持のまま回転させ、マ
イクロ波プラズマに曝された部分をマイクロ波プラズマ
領域外へ移動させ、前記マイクロ波プラズマ領域とは異
なる領域で、堆積した膜を除去し、再びマイクロ波プラ
ズマ領域まで回転させて用いるといった連続的手法を採
用することもできる。更には、前記分離手段の外周面に
沿って、該分離手段とほぼ同等のマイクロ波透過性を有
する材質からなるシートを連続的に送ることによって、
該シートの表面上に堆積膜を付着、形成させ、前記マイ
クロ波プラズマ領域外へ排出するといった手法を採用す
ることもできる。

本発明におけるマイクロ波アプリケーター手段は、マ
イクロ波電源より供給されるマイクロ波エネルギーを前
記成膜室の内部に放射して、前記ガス導入手段から導入
される堆積膜形成用原料ガスをプラズマ化し維持させる
ことができる構造を有するものである。具体的には、末
端部が開口端となっている導波管が好ましく用いられ
る。該導波管としては、具体的には、円形導波管、方形
導波管、楕円導波管等のマイクロ波伝送用導波管を挙げ
ることができる。ここでは開口端とされることにより前
記導波管の末端部において定在波がたつことを防止でき
る。一方、前記導波管の末端部は閉口端であっても特に
支障をきたすことはない。

本発明の装置において、マイクロ波アプリケーター用
として好適に用いられる円形導波管の寸法としては、使
用されるマイクロ波の周波数帯（バンド）及びモードに
よって適宜設計される。設計にあたっては、前記円形導
波管内での伝送ロスが少なく、又、なるべく多重モード
が発生しないように配慮されることが好ましく、具体的
には、EIAJ規格円形導波管等の他、2.45GHz用の自社規
格として、内直径90mm,100mmのもの等を挙げることがで
きる。

なお、マイクロ波電源からのマイクロ波の伝送は比較
的入手し易い、方形導波管を使用することが好ましい
が、マイクロ波アプリケーターとして用いられる前記円
形導波管への変換部ではマイクロ波エネルギーの伝送ロ
スを最小限に抑えることが必要であり、具体的には電磁
ホーンタイプの方形、円形変換用導波管を用いることが
好ましい。

また、本発明において、マイクロ波アプリケーター用
として好適に用いられる方形導波管の種類としては、使
用されるマイクロ波の周波数帯（バンド）及びモードに
よって適宜選択され、少なくともそのカットオフ周波数
は使用される周波数よりも小さいものであることが好ま
しく、具体的にはJIS,EIAJ,IEC,JAN等の規格品の他、2.
45GHz用の自社規格として、方形の断面の内径で幅96mm
×高さ27mmのもの等を挙げることができる。

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

前記導波管にはマイクロ波エネルギーを放射するため
の孔手段がその片面に少なくとも１つ以上開けられてお
り、これらの孔手段はマイクロ波エネルギーを均一に放
射できるような寸法及び間隔で開けられていることが必
要であるが、各々はそろっていても、そろっていなくて
も良い。具体的な寸法等については後述する実験例にお
いて開示される。

前記導波管に開けられる孔手段の形状は実質的に方形
であることが望ましく、前記導波管の末端部近傍より長
手方向に複数個所望の間隔で開けられている場合には、
そのうちのいくつかを開けたり、閉じたりすることによ
って、用いる前記帯状部材の幅方向に均一なマイクロ波
プラズマを生起させる。この時、放射されるマイクロ波
エネルギーは前記導波管の長手方向に対して放射される
マイクロ波の少なくとも１波長以上の長さで、好ましく
は前記帯状基板の幅方向にほぼ等しく均一に放射される
ことが望ましい。

また、前記孔手段が１つだけ開けられている場合には
方形の縦横比が大きく、前記導波管の長手方向にマイク
ロ波の１波長よりも大きい寸法でほぼ全体の幅、長さに
亘って開けられるのが望ましい。そして、長手方向に放
射されるマイクロ波エネルギーの均一性を高めるため
に、その開口度を調整するためのシャッター手段が設け
られる。該シャッター手段の形状は短冊状、細長い台形
状、及び短冊又は細長い台形からその一辺上の一部を半
月状に切り欠いた形状等で、前記導波管の表面形状に沿
ったものであることが望ましく、その材質としては金属
又は導電処理された樹脂が好ましい。そして、その端部
は前記孔手段のマイクロ波電源に近い側の角付近に設け
られた連結部に固定され、そこを支点として開口度が調
整されるが、所望の条件出し終了後はマイクロ波プラズ
マの安定性向上のため固定されても良い。

前記縦横比の大きい孔手段を用いる場合には、長い辺
の長さが、用いる前記帯状部材の幅方向の長さにほぼ等
しいことが望ましい。

更に、前記シャッター手段は前記連結部のみで前記導
波管にアースされることが望ましく、前記導波管と前記
シャッター手段とは前記連結部以外の所では絶縁手段に
て絶縁されていることが好ましい。なお、付加的に前記
シャッター手段と前記方形導波管との間に接触子を設け
た場合には、これはアース接触子となる。

上述した孔手段を用いたマイクロ波アプリケーター手
段はいわゆる「漏れ波」タイプのマイクロ波放射構造で
ある。

一方、本発明においてはマイクロ波アプリケーター手
段として遅波回路式のものを用いても良い。遅波回路を
用いた場合にはマイクロ波エネルギーの大部分はエバネ
ッセント波を介して伝達される。従って、マイクロ波エ
ネルギーはマイクロ波構造に対して横方向の距離の増大
に伴いプラズマに結合する量が急激に減少するという欠
点を有するが、本発明においてはプラズマ領域から前記
マイクロ波アプリケーターを分離することによってこの
欠点を解決することができる。

本発明の装置において、プラズマ電位を制御するため
に設けられるバイアス印加手段は前記成膜室内に生起す
るプラズマに少なくともその一部分が接するように配設
される。以下、図面を用いてその配置等についての典型
例を具体的に説明するが、本発明の装置におけるバイア
ス印加手段はこれらに限定されるわけではない。

第13図（Ａ）乃至第13図（Ｄ）に、第１図に示した本
発明の装置の、第５図（ａ）に示した断面模式図中のH
H′方向での側断面模式図を示した。これらの図面にお
いては主要構成部材のみを示してある。

第13図（Ａ）に示す例は、バイアス印加手段がガス供
給手段を兼ねる場合の典型例であり、帯状部材1301は接
地され、支持・搬送用ローラー1302によって湾曲形状が
保たれながら搬送されている。1303はガス導入管を兼ね
るバイアス印加管であり、ガス供給管1310と絶縁性継手
1309にて接続されている。そして、ガス導入管を兼ねる
バイアス印加管1303にはバイアス印加用電源1307にて発
生させたバイアス電圧が印加される。該バイアス印加用
電源1307としては、市販されている直流安定化電源、交
流電源、高周波電源等の他、種々の波形及び周波数を有
するバイアス電圧を印加させるために、例えばファンク
ション・ジェネレーターにて発生させた波形出力を精密
電力増幅器にて増幅させる電源システムを自作して用い
ることができる。バイアス印加電圧及びバイアス電流値
は記録計等にて絶えずモニターすることが好ましく、プ
ラズマの安定性、再現性の向上や異常放電の発生を抑制
するための制御回路にそのデータを取り込むようにする
ことが望ましい。

バイアス印加管1303が前記成膜室内に配設される位置
は、前記マイクロ波プラズマに該バイアス印加管1303が
接して配設される限り特に限定されることはないが、異
常放電の発生等を抑える上で、前記帯状部材1301の内表
面から好ましくは10mm以上、より好ましくは20mm以上離
して配設されるのが望ましい。

バイアス印加管1303はガス導入管を兼ねるのでその周
方向、特に長手方向には均一に原料ガスが放出されるよ
うな孔又はスリットが開けられているのが望ましい。ま
た、その管径及び管長については、所望の電流密度が確
保されるように設計されるが、その表面積は前記電流密
度が確保される限り小さくさせることが好ましい。それ
により、表面に堆積膜が形成されることによる原料ガス
の利用効率の低下及び堆積した膜の剥がれ、飛散による
帯状部材上に形成される堆積膜の欠陥発生率の増大を抑
制することができる。また、本構成とすることにより原
料ガスの分解効率のより一層の向上も図れる。

第13図（Ｂ）及び第13図（Ｄ）に示す例は、ガス供給
手段とバイアス印加手段とを各々独立に設ける場合の典
型例であり、第13図（Ｂ）にはバイアス棒1304が１本、
第13図（Ｄ）にはバイアス棒1304及び第２バイアス棒13
06が設けられている例を示したが、所望により更に別の
バイアス棒を追加配設しても良い。

1307,1308は各々バイアス印加用電源であり、その仕
様は全く同じであっても良いし、各々独立のバイアス電
圧が印加できるように異なった仕様のものであっても良
い。原料ガスはガス導入管1305を介して前記成膜室内に
導入される。バイアス棒1304及び第２バイアス棒は各々
耐熱性金属、例えばステンレススチール、ニッケル、チ
タン、バナジウム、ニオブ、タンタル、モリブデン、タ
ングステン等で構成される棒状又は管状のものを用いる
ことが好ましい。管状構造とすることによって、その中
に冷却媒体を流してバイアス棒の異常発熱等を抑えるこ
とができる。また、これらの配設される位置は前記バイ
アス印加管1303の場合とほぼ同様である。

ガス導入管1305は異常放電の発生の抑制や、均一なプ
ラズマ電位を形成させる上で誘電体で構成させることが
好ましいが、導電性であって接地されていても支障なく
用いることもできる。

第13図（Ｃ）に示す例は、帯状部材にバイアス電圧を
印加させる場合の典型例であり、帯状部材1301にバイア
ス印加用電源1307が接続されている。そして、ガス導入
管1305は導電性部材で構成され、且つ接地されている。
なお、ガス導入管1305を誘電体で構成し、これとは別に
接地電極を設けても良い。前記ガス導入管1305の配設さ
れる位置はプラズマに接している限り、特に制限はな
い。

本発明の装置において前記成膜室及び／又は隔離容器
を他の成膜手段を有する真空容器と真空雰囲気を分離独
立させ、且つ、前記帯状部材をそれらの中を貫通させて
連続的に搬送するにはガスゲート手段が好適に用いられ
る。本発明の装置において前記成膜室及び／又は隔離容
器内は修正パッシェン曲線の最小値付近の動作に必要な
程度の低圧に保たれるのが望ましいため、前記成膜室及
び／又は隔離容器に接続される他の真空容器内の圧力と
しては少なくともその圧力にほぼ等しいか又はそれより
も高い圧力となるケースが多い。従って、前記ガスゲー
ト手段の能力としては前記各容器間に生じる圧力差によ
って、相互に使用している堆積膜形成用原料ガスを拡散
させない能力を有することが必要である。従って、その
基本概念は米国特許第4,438,723号明細書に開示されて
いるガスゲート手段を採用することができるが、更にそ
の能力は改善される必要がある。具体的には、最大10⁶
倍程度の圧力差に耐え得ることが必要であり、排気ポン
プとしては排気能力の大きい油拡散ポンプ、ターボ分子
ポンプ、メカニカルブースターポンプ等が好適に用いら
れる。また、ガスゲートの断面形状としてはスリット状
又はこれに類似する形状であり、その全長及び用いる排
気ポンプの排気能力等と合わせて、一般のコンダクタン
ス計算式を用いてそれらの寸法が計算、設計される。更
に、分離能力を高めるためにゲートガスを併用すること
が好ましく、例えばAr,He,Ne,Kr,Xe,Rn等の希ガス又はH
₂等の堆積膜形成用希釈ガスが挙げられる。ゲートガス
流量としてはガスゲート全体のコンダクタンス及び用い
る排気ポンプの能力等によって適宜決定されるが、概ね
第６図（ａ），（ｂ）に示したような圧力勾配を形成す
るようにすれば良い。第６図（ａ）において、ガスゲー
トのほぼ中央部に圧力の最大となるポイントがあるた
め、ゲートガスはガスゲート中央部から両サイドの真空
容器側へ流れ、第６図（ｂ）においてはガスゲートのほ
ぼ中央部に圧力の最小となるポイントがあるため、両サ
イドの容器から流れ込む堆積膜形成用原料ガスと共にゲ
ートガスもガスゲート中央部から排気される。従って両
者の場合において両サイドの容器間での相互のガス拡散
を最小限に抑えることができる。実際には、質量分析計
を用いて拡散してくるガス量を測定したり、堆積膜の組
成分析を行うことによって最適条件を決定する。

本発明の装置において、前記ガスゲート手段によっ
て、前記隔離容器と接続される他の真空容器中に配設さ
れる堆積膜形成手段としては、RFプラズマCVD法、スパ
ッタリング法及び反応性スパッタリング法、イオンプレ
ーティング法、光CVD法、熱CVD法、MOCVD法、MBE法そし
てHR−CVD法等いわゆる機能性堆積膜形成用に用いられ
る方法を実現するための手段を挙げることができる。そ
して、勿論本発明のマイクロ波プラズマCVD法及び類似
のマイクロ波プラズマCVD法の手段を接続することも可
能であり、所望の半導体デバイス作製のため適宜手段を
選択し、前記ガスゲート手段を用いて接続される。

本発明の装置において用いられるマイクロ波電源から
供給されるマイクロ波周波数は、好ましくは民生用に用
いられている2.45GHzが挙げられるが、他の周波数帯の
ものであっても比較的入手し易いものであれば用いるこ
とができる。また、安定した放電を得るには発振様式は
いわゆる連続発振であることが望ましく、そのリップル
幅が、使用出力領域において、好ましくは30％以内、よ
り好ましくは10％以内であることが望ましい。

本発明の装置において、前記成膜室及び／又は隔離容
器を大気に曝すことなく連続して堆積膜形成を行うこと
は、形成される堆積膜の特性安定上、不純物の混入を防
止できるため有効である。ところが、用いられる帯状部
材の長さは有限であることから、これを溶接等の処理に
より接続する操作を行うことが必要である。具体的に
は、前記帯状部材の収納された容器（送り出し側及び巻
き取り側）に近接して、そのような処理室を設ければ良
い。

以下、図面を用いて具体的処理方法について説明す
る。

第12図（その１）（ｉ）図乃至第12（その４）（ｘ）
図は、前記帯状部材処理室の概略及び帯状部材等の成膜
時の作動を説明するための模式図を示した。

第12図において、1201aは帯状部材の送り出し側に設
けられた帯状部材処理室（Ａ）、1201bは帯状基体の巻
き取り側に設けられた帯状部材処理室（Ｂ）であり、そ
の内部にはバイトン製ローラー1207a,1207b,切断刃1208
a,1208b、溶接治具1209a,1209bが収納されている。

即ち、第12図（その１）（ｉ）は、通常成膜時の状態
であり、帯状部材1202が図中矢印方向に移動していて、
ローラー1207a、切断刃1208a、及び溶接治具1209aは帯
状部材1202に接触していない。1210は帯状部材収納容器
（不図示）との接続手段（ガスゲート）、1211は真空容
器（不図示）との接続手段（ガスゲート）である。

第12図（その１）（ii）は、１巻の帯状部材への成膜
工程が終了した後、新しい帯状部材と交換するための第
１工程を示している。まず、帯状部材1202を停止させ、
ローラー1207aを図中点線で示した位置から矢印方向へ
移動させ帯状部材1202及び帯状部材処理室1201aの壁と
密着させる。この状態で帯状部材収納容器と成膜室とは
気密分離される。次に、切断刃1208aを図中矢印方向に
動作させ帯状部材1202を切断する。この切断刃1208aは
機械的、電気的、熱的に帯状部材1202に切断できるもの
のうちのいずれかにより構成される。

第12図（その１）（iii）では、切断分離された帯状
部材1203が帯状部材収納容器側へ巻き取られる様子を示
している。

上述した切断及び巻き取り工程は帯状部材収納容器内
は真空状態又は大気圧リーク状態のいずれかで行われて
も良い。

第12図（その２）（iv）では、新しい帯状部材1204が
送り込まれ、帯状部材1202と接続される工程を示してい
る。帯状部材1204と1202とはその端部が接せられ溶接治
具1209aにて溶接接続される。

第12図（その２）（ｖ）では帯状部材収納容器（不図
示）内を真空排気し、十分成膜室との圧力差が少なくな
った後、ローラー1207aを帯状部材1202及び帯状部材処
理室（Ａ）1201aの壁から離し、帯状部材1202,1204を巻
き取っている状態を示している。

次に、帯状部材の巻き取り側での動作を説明する。

第12図（その３）（vi）は、通常成膜時の状態である
が、各治具は第12図（その１）（ｉ）で説明したのとほ
ぼ対称に配置されている。

第12図（その３）（vii）は、１巻の帯状部材への成
膜工程が終了した後、これを取り出し、次の成膜工程処
理された帯状部材を巻き取るための空ボビンと交換する
ための工程を示している。

まず、帯状部材1202を停止させ、ローラー1207bを図
中点線で示した位置から矢印方向へ移動させ、帯状部材
1202及び帯状部材処理室1201bの壁と密着させる。この
状態で帯状部材収納容器と成膜室とは気密分離される。
次に、切断刃1208bを図中矢印方向に動作させ、帯状部
材1202を切断する。この切断刃1208bは機械的、電気
的、熱的に帯状基体1202を切断できるもののうちのいず
れかにより構成される。

第12図（その３）（viii）では、切断分離された成膜
工程終了後の帯状部材1205が帯状部材収納容器側へ巻き
取られる様子を示している。

上述した切断及び巻き取り工程は帯状部材収納容器内
は真空状態又は大気圧リーク状態のいずれかで行われて
も良い。

第12図（その４）（ix）では、新しい巻き取りボビン
に取り付けられている予備巻き取り用帯状部材1206が送
り込まれ、帯状部材1202と接続される工程を示してい
る。予備巻き取り用帯状部材1206と帯状部材1202とはそ
の端部が接せられ、溶接治具1209bにて溶接接続され
る。

第12図（その４）（Ｘ）では、帯状部材収納容器（不
図示）内を真空排気し、十分成膜室との圧力差が少なく
なった後、ローラー1207bを帯状部材1202及び帯状部材
処理室（Ｂ）1201bの壁から離し、帯状部材1202,1206を
巻き取っている状態を示している。

本発明の方法及び装置において連続形成される機能性
堆積膜としては非晶質、結晶質を問わず、Si,Ge,C等い
わゆるIV族半導体薄膜、SiGe,SiC,SiSn等いわゆるIV族
合金半導体薄膜、GaAs,GaP,GaSb,InP,InAs等いわゆるII
I−Ｖ族化合物半導体薄膜、及びZnSe,ZnS,ZnTe,CdS,CdS
e,CdTe等いわゆるII−VI族化合物半導体薄膜等が挙げら
れる。

本発明の方法及び装置において用いられる前記機能性
堆積膜形成用原料ガスとしては、上述した各種半導体薄
膜の構成元素の水素化物、ハロゲン化物、有機金属化合
物等で前記成膜質内へ好ましくは基体状態で導入できる
ものが選ばれ使用される。

勿論、これらの原料化合物は１種のみならず、２種以
上混合して使用することもできる。又、これらの原料化
合物はHe,Ne,Ar,Kr,Xe,Rn等の希ガス、及びH₂,HF,HCl等
の希釈ガスと混合して導入されても良い。

また、連続形成される前記半導体薄膜は価電子制御及
び禁制帯幅制御を行うことができる。具体的には価電子
制御剤又は禁制帯幅制御剤となる元素を含む原料化合物
を単独で、又は前記堆積膜形成用原料ガス又は前記希釈
ガスに混合して前記成膜室内へ導入してやれば良い。

前記堆積膜形成用原料ガス等は、前記帯状部材で形成
される柱状の成膜室内に配設されたその先端部に単一又
は複数のガス放出孔を有するガス導入管、又はガス導入
管を兼ねるバイアス管より、前記柱状の成膜室内に均一
に放出され、マイクロ波エネルギーによりプラズマ化さ
れ、マイクロ波プラズマ領域を形成する。前記ガス導入
管、又はガス導入管を兼ねるバイアス管を構成する材質
としてはマイクロ波プラズマ中で損傷を受けることがな
く、前述した機能を有するものが好適に用いられる。具
体的にステンレススチール、ニッケル、チタン、ニオ
ブ、タンタル、タングステン、バナジウム、モリブデン
等耐熱性金属及びこれらをアルミナ、窒化ケイ素、石英
等のセラミックス上に溶射処理等したもの、そして、ア
ルミナ、窒化ケイ素、石英等のセラミックス単体、及び
複合体で構成されるもの等を挙げることができる。

本発明の装置において、前記ガス導入管より前記柱状
の成膜室内に導入された堆積膜形成用原料ガスはその一
部又は全部が分解して堆積膜形成用の前駆体を発生し、
堆積膜形成が行われるが、未分解の原料ガス、又は分解
によって異種の組成のガスとなったものはすみやかに前
記柱状の成膜室外に排気される必要がある。ただし、排
気孔面積を必要以上に大きくすると、該排気孔よりのマ
イクロ波エネルギーの漏れが生じ、プラズマの不安定性
の原因となったり、他の電子機器、人体等への悪影響を
及ぼすこととなる。従って、以下に述べる３通りの方法
により排気孔を設けることが望ましい。（ｉ）前記帯状
部材を湾曲させる際に用いられる支持・搬送用リングの
うち最も端に設けられるものの両側面にメッシュ又はパ
ンチングボードを設け、ここからのガス排気は可能とす
るが、マイクロ波の漏洩は防止する。ただし、前記メッ
シュ又はパンチングボードの穴径は前記柱状の成膜室内
外での圧力差を生ぜしめ、且つ、マイクロ波の漏洩を防
止するようなサイズであることが望ましい。具体的には
１つあたりの穴の最大径で好ましくは使用されるマイク
ロ波の波長の1/2波長以下、より好ましくは1/4波長以下
で、開口率は好ましくは80％以下、より好ましくは60％
以下であることが望ましい。勿論、この時前記帯状部材
の湾曲開始端と湾曲終了端との間隙、又は帯状部材の湾
曲開始端及び湾曲終了端と前記分離手段との外周壁とで
形成される隙間（スリット）より同時に排気されても良
いが、その間隔はマイクロ波の漏洩防止上、使用される
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波長以下であることが望ましい。（ii）前記
帯状部材を湾曲させる際に用いられる支持・搬送用リン
グのうち最も端に設けられるものの両側面に薄板を設
け、ここからのガス排気及びマイクロ波の漏洩はないよ
うにする。そして、前記帯状部材の湾曲開始端と湾曲終
了端との間隙、又は帯状部材の湾曲端と前記分離手段の
外周壁とで形成される隙間（スリット）のみからガス排
気を行う。ただし、その間隔はマイクロ波の漏洩防止
上、使用され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波長以下であることが望まし
い。（iii）前記支持・搬送用リングの両側面に（ｉ）
及び（ii）に記載のメッシュ又はパンチングボード、及
び薄板のいずれか１つずつ設ける。すなわち（ｉ）と
（ii）の両者を合わせた方法が挙げられる。前記メッシ
ュ、パンチングボード、薄板ともに前記支持・搬送用リ
ングと同様の材質及び表面処理を施されたものであるこ
とが望ましい。

〔装置例〕

以下、図面を用いて本発明の具体的装置例を挙げて本
発明の装置について説明するが、本発明はこれによって
何ら限定されるものではない。

装置例１ 第１図に本発明のマイクロ波プラズマCVD装置の模式
的概略図を示した。

101は帯状部材であり、支持・搬送用ローラー102,103
及び支持・搬送用リング104,105によって円柱状に湾曲
した形状を保ちながら、図中矢印方向に搬送される。10
6,107は帯状部材101を加熱又は冷却するための温度制御
機構である。

108はマイクロ波アプリケーターであり、分離手段109
によって、マイクロ波プラズマ領域113から分離されて
いる。110はマイクロ波漏洩防止用金属筒、111はマイク
ロ波漏洩防止用金網、112はガス導入管を兼ねるバイア
ス印加管である。114,115はマイクロ波漏洩防止用金網
であり、マイクロ波プラズマ領域113は、帯状部材101の
湾曲部分を側壁とした成膜室内に閉じ込められている。
マイクロ波プラズマ領域113内は不図示の排気装置によ
り、分離手段109と搬送用ローラー102,103との間隙、及
び／又はマイクロ波漏洩防止用金網114,115を介して排
気される。

ガス導入管を兼ねるバイアス印加管112には導線119を
介して、バイアス印加用電源118にて発生させたバイア
ス電圧が印加される。又、ガス導入管を兼ねるバイアス
印加管112は絶縁性継手116を介してガス供給管117とは
絶縁分離されている。

帯状部材101は接地されるが、前記柱状の成膜室の側
壁部分のほぼ全面にわたり均一に接地されることが好ま
しく、支持・搬送用ローラー102,103、支持・搬送用リ
ング104,105、及び前記帯状部材101の側壁に接触する電
気ブラシ（不図示）等を介して接地されるのが望まし
い。

第２図にマイクロ波アプリケーター108として用いら
れるマイクロ波アプリケーター手段201の具体的概略図
を示した。

円形導波管202は末端部203を有し、その片面には複数
の（ここでは例えば５個）間隔をおいて配置された孔20
4乃至208が開けられていて、図中矢印方向からマイクロ
波が進行して来る。ここでは一例として孔205は導波管2
02と同様の材質の蓋で塞いだ様子を示している。このよ
うにいくつかの孔を開けたり、閉じたりすることによっ
て導波管202の長手方向に放射されるマイクロ波エネル
ギーの均一化がなされる。

なお、本装置例では第13図（Ａ）に示した構成のバイ
アス印加手段を具備しているが、もちろん、第13図
（Ｂ）乃至第13図（Ｄ）に示した構成のいずれのバイア
ス印加手段を具備しても良い。

装置例２ 本装置例では、装置例１で示した装置を隔離容器中に
配設した場合の装置例を挙げることができる。第４図に
その模式的概略図を示した。400は隔離容器であり、そ
の内部は排気孔419より不図示の排気ポンプを用いて真
空にすることができる。401,402は固定用フランジであ
り、隔離容器400の両壁を貫いて突出している分離手段1
09を固定している。固定用フランジ401,402は隔離容器4
00と同様ステンレス鋼のような適当な耐腐蝕性材料で作
製されているのが好ましく、隔離容器400とは着脱自在
の構造であることが好ましい。固定用フランジ401は連
結フランジ404に取り付けられている。連結フランジ404
は隔離容器400の側壁に直接取り付けられており、ここ
では円筒形の分離手段109の外周面とほぼ同じ広がりを
もつ開口部405が開けられ、前記分離手段109が挿入でき
るようになっている。また、固定用フランジ401には少
なくとも２本のＯリング406,407が取り付けられ、隔離
容器400内の真空雰囲気を外気から分離している。ここ
で、Ｏリング406,407の間には冷却用溝408が設けてあ
り、これを通って例えば水のような冷媒を循環させ、Ｏ
リング406,407を均一に冷却することができる。Ｏリン
グ用の材質としては例えばバイトン等の100℃以上の温
度にてその機能を果たすものが好ましく用いられる。こ
こで、Ｏリングの配設される位置としてはマイクロ波プ
ラズマ領域から十分に離れた所が好ましく、このことに
よりＯリングが高温で損傷を受けないようにすることが
できる。

110は金属筒であり、その開口端部409には金網111が
取り付けられ、また、アース用フィンガー410によっ
て、前記固定用フランジ401と電気的接触を保ち、これ
らの構造によってマイクロ波エネルギーの外部への漏洩
を防止している。金網111は分離手段109の冷却用空気が
流れ出る役割をも有している。なお、開口端部409には
マイクロ波吸収用のダミーロードを接続しても良い。こ
れは特に高パワーレベルでのマイクロ波エネルギーの漏
洩が起こるような場合に有効である。

隔離容器400には、先に説明した固定用フランジ401の
取り付けられた側壁と対向する側壁に分離手段と同様に
固定するための固定用フランジ402が取り付けられてい
る。411は連結フランジ、412は開口部、413,414はＯリ
ング、415は冷却用溝、416は金属筒、417はアース用フ
ィンガーである。418は連結板であり、マイクロ波アプ
リケーター手段108とマイクロ波電源と方形、円形変換
用導波管403との連結を行うとともに、ここでのマイク
ロ波エネルギーの洩れのない構造であることが好まし
く、例えばチョークフランジ等を挙げることができる。
更に、方形、円形変換用導波管403は方形導波管421と接
続フランジ420を介して接続されている。

第５図（ａ）には、本装置例における帯状部材101の
搬送機構の側断面図を模式的に示した。

ここでの配置は、分離手段109の外周面に少なくとも
２ヶ所の近接点を有し、円形導波管202に開けられた孔2
08の向いている側に対してほぼ円柱状に湾曲させた場合
を示してある。円筒状を保持するために支持・搬送用ロ
ーラー102,103及び支持・搬送用リング104（105）が用
いられている。ここで、支持・搬送用リング104（105）
の幅は、用いる帯状部材の幅に対してできるだけ比率の
小さいものを用いることが、基板上に堆積される膜の有
効利用率を高めることとなる。何故なら、基板上に堆積
するべき膜がこの支持・搬送用リング104（105）に堆積
してしまうからである。

また、支持・搬送用リング104,105の両側面にはマイ
クロ波プラズマ領域の閉じ込め用の金網又は薄板501,50
1′が（片側は不図示）取り付けられていることが好ま
しく、そのメッシュ径は用いられ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
で、且つ、この面からの排気がなされる場合には、原料
ガスの透過が確保できる程度のものであることが望まし
い。

また、基板温度制御機構106,107は帯状部材101がマイ
クロ波プラズマ領域を通過する間、その温度を一定に保
つためのものであり、加熱及び／又は冷却のいずれも可
能な手段であることが望ましい。又、該基板温度制御機
構は熱交換効率を高めるために、直接帯状部材に接する
構造であっても良い。一般的に、マイクロ波プラズマに
曝されるところは温度上昇がしやすく、用いる帯状部材
の種類、厚さによってその上昇の程度が変わるので適宜
制御される必要がある。

更に、分離手段109の外周面と帯状部材101との近接点
における間隔L₁及びL₂は、ここからのマイクロ波エネル
ギーの漏洩を防止し、マイクロ波プラズマ領域を湾曲形
状内に閉じ込めるために少なくとも放射されるマイクロ
波の波長の1/2波長よりも短く設定されるのが好まし
い。ただし、前記帯状部材101の湾曲開始端と湾曲終了
端との間隔L₃はマイクロ波アプリケーター201から放射
されるマイクロ波エネルギーが前記帯状部材101で形成
される湾曲形状領域内へ効率良く放射されるために、放
射されるマイクロ波の波長の1/4波長よりも長く設定さ
れることが望ましい。

前記孔208から放射されるマイクロ波エネルギーは指
向性をもって該孔208の向いている側に対してほぼ垂直
方向に放射されるので、その放射方向は少なくとも前記
間隔L₃の方にほぼ垂直に向いていることが好ましい。

ガス導入管を兼ねるバイアス印加管112には、ほぼ均
一にガス放出が行われる配置及び穴径で孔が開けられて
いる。また、ガス導入管を兼ねるバイアス印加管が前記
湾曲形状内に設置される位置はプラズマに接する範囲内
であれば特に制限されることはない。

なお、本装置例では第13図（Ａ）に示した構成のバイ
アス印加手段を具備しているが、もちろん、第13図
（Ｂ）乃至第13図（Ｄ）に示した構成のいずれのバイア
ス印加手段を具備しても良い。

装置例３ 次に、第１図に示した装置において、第３図（ａ）に
示したマイクロ波アプリケーター手段301を用いた場合
を挙げることができる。

円形導波管302には、開口端303及び一つの細長い方形
の孔304が加工されていて、図中矢印方向よりマイクロ
波が進行して来る。該孔304は用いるマイクロ波の１波
長よりも大きく、円形導波管302の片面のほぼ全面にわ
たって開けられている。開口端303は定在波がたつこと
を避けるために設けてあるが、シールされていても特に
支障はない。この構造とすることによってマイクロ波エ
ネルギーを孔304の全面から放射させることができる
が、特にマイクロ波電源に近い側の孔の端でマイクロ波
エネルギーの集中度は最大となる。従って、連結部305
によって円形導波管302に取り付けた少なくとも１つの
シャッター306を用いてその集中度を調整することがで
きる。該シャッター306の好ましい形状としては第３図
（ｂ）乃至（ｄ）に示すごとく短冊状、台形状、及び短
冊又は台形の一辺上を半月状等に切り欠いた形状等のも
のが挙げられる。

連結部305はシャッター306のマイクロ波電源に近い側
に開けられた溝307、固定用ピン308で構成される。ま
た、前記孔304の周囲にはガラス又はテフロン等で作製
された絶縁体309が配設されている。これらは、シャッ
ター306が連結部305でのみ導波管302と接触させるため
である。ここで、一部シャッター306と導波管302との間
に接触子を設けた場合にはこれはアーク接触子となる。

なお、本装置例では第13図（Ａ）に示した構成のバイ
アス印加手段を具備しているが、もちろん、第13図
（Ｂ）乃至第13図（Ｄ）に示した構成のいずれのバイア
ス印加手段を具備しても良い。

装置例4,5 本装置例においては、装置例１及び２において第５図
（ｂ）に示した側断面図のごとく、帯状部材101と分離
手段109とを配置にした場合を挙げることができる。

ここでの配置は、分離手段109の外周面に沿って帯状
部材101を同心状に湾曲させた場合を示している。ここ
で支持・搬送用リング104,105の両側面には、マイクロ
波プラズマ領域の閉じ込め用の金網502,502′（片側は
不図示）が取り付けられているのが好ましく、そのメッ
シュは用いられ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波長以下で、且つ原料ガス
の透過が確保できる程度のものであることが望ましい。

更に、帯状部材101の湾曲開始端と湾曲終了端におけ
る前記帯状部材101の面間隔L4は、ここからのマイクロ
波エネルギーの漏洩を防止し、マイクロ波プラズマ領域
を湾曲形状内に閉じ込めるために少なくとも放射される
マイクロ波の波長の1/2波長よりも短く設定されること
が必要である。

なお、前記分離手段109と前記帯状部材101との相対的
配置は同心状であることが好ましいが、前記分離手段10
9が前記帯状部材101の湾曲形状内に包まれて配置される
限り放射されるマイクロ波エネルギーは前記湾曲形状内
に閉じ込められるため特に支障はなく、また、孔208の
向けられる方向は特に限定されない。

また、ガス導入管を兼ねるバイアス印加管112は前記
分離手段109と前記帯状部材101とで囲まれる領域内に生
起するマイクロ波プラズマに接するように配置されるこ
とが望ましい。

なお、本装置例では第13図（Ａ）に示した構成のバイ
アス印加手段を具備しているが、もちろん、第13図
（Ｂ）乃至第13図（Ｄ）に示した構成のいずれのバイア
ス印加手段を具備しても良い。

装置例6,7 装置例4,5において、マイクロ波アプリケーター201
を、装置例２で用いたマイクロ波アプリケーター301に
変えた以外は同様の構成としたものを挙げることができ
る。

装置例８〜11 装置例1,2,4及び５において、マイクロ波アプリケー
ター201を不図示の遅波回路式のマイクロ波アプリケー
ターを用いた以外は同様の構成のものを挙げることがで
きる。

装置例12 本装置例では、第７図に示したごとく、装置例２で示
した堆積膜形成用のマイクロ波プラズマCVD装置に帯状
部材101の送り出し及び巻き取り用の真空容器701及び70
2をガスゲート721及び722を用いて接続した装置を挙げ
ることができる。

なお、本装置例では第13図（Ａ）に示した構成のバイ
アス印加手段を具備しているが、もちろん、第13図
（Ｂ）乃至第13図（Ｄ）に示した構成のいずれのバイア
ス印加手段を具備しても良い。

703は帯状部材の送り出し用ボビン、704は帯状部材の
巻き取り用ボビンであり、図中矢印方向に帯状部材が搬
送される。もちろんこれは逆転させて搬送することもで
きる。706,707は張力調整及び帯状部材の位置出しを兼
ねた搬送用ローラーである。712,713は帯状部材の予備
加熱又は冷却用に用いられる温度調整機構である。707,
708,709は排気量調整用のスロットルバルブ、710,711,7
20は排気管であり、それぞれ不図示の排気ポンプに接続
されている。714,715は圧力計、また、716,717はゲート
ガス導入管、718,719はゲートガス排気管であり、不図
示の排気ポンプによりゲートガス及び／又は堆積膜形成
用原料ガスが排気される。723は帯状部材101を側壁とし
た成膜室である。

装置例13 本装置例では、第８図に示したごとく、装置例12で示
した装置に、更に２台の本発明のマイクロ波プラズマCV
Dによる堆積膜形成用の隔離容器400−ａ、400−ｂを両
側に接続して、積層型デバイスを作製できるように構成
したものを挙げることができる。

なお、本装置例においては隔離容器400中には第13図
（Ａ）に示した構成のバイアス印加手段を具備し、隔離
容器400a,400b中には第13図（Ｂ）に示した構成のバイ
アス印加手段を具備した例を示したが、各々の隔離容器
中には第13図（Ａ）乃至第13図（Ｄ）に示した構成のい
ずれのバイアス印加手段を具備しても良い。

図中ａ及びｂの符号をつけたものは、基本的には隔離
容器400中で用いられたものと同様の効果を有する機構
である。

801,802,803,804は各々ガスゲート、805,806,807,808
は各々ゲートガス導入管、809,810,811,812は各々ゲー
トガス排気管である。

装置例14,15 装置例12及び13においてマイクロ波アプリケーター20
1を装置例３で用いたマイクロ波アプリケーター301に変
えた以外は同様の構成としたものを挙げることができ
る。

装置例16,17 装置例12及び13においてマイクロ波アプリケーター20
1を不図示の遅波回路式のマイクロ波アプリケーターを
用いた以外は同様の構成のものを挙げることができる。

装置例18 本装置例では第９図に示したごとく、装置例12で示し
た装置に、更に２台の従来法であるRFプラズマCVD装置
を両側に接続して、積層型デバイスを作製できるように
構成したものを挙げることができる。

なお、本装置例では隔離容器400中には第13図（Ａ）
に示した構成のバイアス印加手段を具備しているが、も
ちろん、第13図（Ｂ）乃至第13図（Ｄ）に示した構成の
いずれのバイアス印加手段を具備しても良い。

ここで、901,902は真空容器、903,904はRF印加用カソ
ード電極、905,906はガス導入管兼ヒーター、907,908は
基板加熱用ハロゲンランプ、909,910はアノード電極、9
11,912は排気管である。

その他の装置例 例えば装置例13において、堆積膜形成用の隔離容器40
0,400−a,400−ｂ中に、上述した種々のマイクロ波アプ
リケーターを組み合わせて取り付けた装置。

また、装置例13で示した装置を２連又は３連接続した
装置、及び前述のRFプラズマCVD法による堆積膜形成手
段を混在させて接続した装置等を挙げることができる。

また、装置例12及び13で前記帯状部材とマイクロ波ア
プリケーターの配置を装置例４及び５で挙げたのと同様
の配置とした装置、等を挙げることができる。

本発明の方法及び装置によって好適に製造される半導
体デバイスの一例として太陽電池が挙げられる。その層
構成として、典型的な例を模式的に示す図を第11図
（Ａ）乃至（Ｄ）に示す。

第11図（Ａ）に示す例は、支持体1101上に下部電極11
02、ｎ型半導体層1103、ｉ型半導体層1104、ｐ型半導体
層1105、透明電極1106及び集電電極1107をこの順に堆積
形成した光起電力素子1100である。なお、本光起電力素
子では透明電極1106の側より光の入射が行われることを
前提としている。

第11図（Ｂ）に示す例は、透光性の支持体1101上に透
明電極1106、ｐ型半導体層1105、ｉ型半導体層1104、ｎ
型半導体層1103及び下部電極1102をこの順に堆積形成し
た光起電力素子1100′である。本光起電力素子では透光
性の支持体1101の側より光の入射が行われることを前提
としている。

第11図（Ｃ）に示す例は、バンドギャップ及び／又は
層厚の異なる２種の半導体層をｉ層として用いたpin接
合型光起電力素子1111,1112を２素子積層して構成され
たいわゆるタンデム型光起電力素子1113である。1101は
支持体であり、下部電極1102、ｎ型半導体層1103、ｉ型
半導体層1104、ｐ型半導体層1105、ｎ型半導体層1108、
ｉ型半導体層1109、ｐ型半導体層1110、透明電極1106及
び集電電極1107がこの順に積層形成され、本光起電力素
子では透明電極1106の側より光の入射が行われることを
前提としている。

第11図（Ｄ）に示す例は、バンドギャップ及び／又は
層厚の異なる３種の半導体層をｉ層として用いたpin接
合型光起電力素子1120,1121,1123を３素子積層して構成
された、いわゆるトリプル型光起電力素子1124である。
1101は支持体であり、下部電極1102、ｎ型半導体層110
3、ｉ型半導体層1104、ｐ型半導体層1105、ｎ型半導体
層1114、ｉ型半導体層1115、ｐ型半導体層1116、ｎ型半
導体層1117、ｉ型半導体層1118、ｐ型半導体層1119、透
明電極1106及び集電電極1107がこの順に積層形成され、
本光起電力素子では透明電極1106の側より光の入射が行
われることを前提としている。

なお、いずれの光起電力素子においてもｎ型半導体層
とｐ型半導体層とは目的に応じて各層の積層順を入れ変
えて使用することもできる。

以下、これらの光起電力素子の構成について説明す
る。

支持体 本発明において用いられる支持体1101は、フレキシブ
ルであって湾曲形状を形成し得る材質のものが好適に用
いられ、導電性のものであっても、また電気絶縁性のも
のであってもよい。さらには、それらは透光性のもので
あっても、また非透光性のものであってもよいが、支持
体1101の側より光入射が行われる場合には、もちろん透
光性であることが必要である。

具体的には、本発明において用いられる前記帯状部材
を挙げることができ、該基板を用いることにより、作製
される太陽電池の軽量化、強度向上、運搬スペースの低
減等が図れる。

電極 本発明の光起電力素子においては、当該素子の構成形
態により適宜の電極が選択使用される。それらの電極と
しては、下部電極、上部電極（透明電極）、集電電極を
挙げることができる。（ただし、ここでいう上部電極と
は光の入射側に設けられたものを示し、下部電極とは半
導体層を挟んで上部電極に対向して設けられたものを示
すこととする。） これらの電極について以下に詳しく説明する。

（ｉ）下部電極 本発明において用いられる下部電極1102としては、上
述した支持体1101の材料が透光性であるか否かによっ
て、光起電力発生用の光を照射する面が異なる故（たと
えば支持体1101が金属等の非透光性の材料である場合に
は、第11図（Ａ）で示したごとく透明電極1106側から光
起電力発生用の光を照射する。）、その設置される場所
が異なる。

具体的には、第11図（Ａ），（Ｃ）及び（Ｄ）のよう
な層構成の場合には支持体1101とｎ型半導体層1103との
間に設けられる。しかし、支持体1101が導電性である場
合には、該支持体が下部電極を兼ねることができる。た
だし、支持体1101が導電性であってもシート抵抗値が高
い場合には、電流取り出し用の低抵抗の電極として、あ
るいは支持体面での反射率を高め入射光の有効利用を図
る目的で電極1102を設置してもよい。

第11図（Ｂ）の場合には透光性の支持体1101が用いら
れており、支持体1101の側から光が入射されるので、電
流取り出し及び当該電極での光反射用の目的で、下部電
極1102が支持体1101と対向して半導体層を挟んで設けら
れている。

また、支持体1101として電気絶縁性のものを用いる場
合には電流取り出し用の電極として、支持体1101とｎ型
半導体層1103との間に下部電極1102が設けられる。

電極材料としては、Ag,Au,Pt,Ni,Cr,Cu,Al,Ti,Zn,Mo,
W等の金属又はこれらの合金が挙げられ、これ等の金属
の薄膜を真空蒸着、電子ビーム蒸着、スパッタリング等
で形成する。また、形成された金属薄膜は光起電力素子
の出力に対して抵抗成分とならぬように配慮されねばな
らず、シート抵抗値として好ましくは50Ω以下、より好
ましくは10Ω以下であることが望ましい。

下部電極1102とｎ型半導体層1103との間に、図中には
示されていないが、導電性酸化亜鉛等の拡散防止層を設
けても良い。該拡散防止層の効果としては電極1102を構
成する金属元素がｎ型半導体層中へ拡散するのを防止す
るのみならず、若干の抵抗値をもたせることで半導体層
を挟んで設けられた下部電極1102と透明電極1106との間
にピンホール等の欠陥で発生するショートを防止するこ
と、及び薄膜による多重干渉を発生させ入射された光を
光起電力素子内に閉じ込める等の効果を挙げることがで
きる。

（ii）上部電極（透明電極） 本発明において用いられる透明電極1106としては太陽
や白色蛍光灯等からの光を半導体層内に効率良く吸収さ
せるために光の透過率が85％以上であることが望まし
く、さらに、電気的には光起電力素子の出力に対して抵
抗成分とならぬようにシート抵抗値は100Ω以下である
ことが望ましい。このような特性を備えた材料としてSn
O₂,In₂O₃,ZnO,CdO,Cd₂SnO₄,ITO（In₂O₃＋SnO₂）などの
金属酸化物や、Au,Al,Cu等の金属を極めて薄く半透明状
に成膜した金属薄膜等が挙げられる。透明電極は第11図
（Ａ），（Ｃ），（Ｄ）においてはｐ型半導体層1105層
の上に積層され、第11図（Ｂ）においては基板1101の上
に積層されるものであるため、互いの密着性の良いもの
を選ぶことが必要である。これらの作製方法としては、
抵抗加熱蒸着法、電子ビーム加熱蒸着法、スパッタリン
グ法、スプレー法等を用いることができ所望に応じて適
宜選択される。

（iii）集電電極 本発明において用いられる集電電極1107は、透明電極
1106の表面抵抗値を低減させる目的で透明電極1106上に
設けられる。電極材料としてはAg,Cr,Ni,Al,Ag,Au,Ti,P
t,Cu,Mo,W等の金属またはこれらの合金の薄膜が挙げら
れる。これらの薄膜は積層させて用いることができる。
また、半導体層への光入射光量が十分に確保されるよ
う、その形状及び面積が適宜設計される。

たとえば、その形状は光起電力素子の受光面に対して
一様に広がり、且つ受光面積に対してその面積は好まし
くは15％以下、より好ましくは10％以下であることが望
ましい。

また、シート抵抗値としては、好ましくは50Ω以下、
より好ましくは10Ω以下であることが望ましい。

ｉ型半導体層 本光起電力素子において好適に用いられるｉ型半導体
層を構成する半導体材料としては、Ａ−Si:H,A−Si:F,A
−Si:H:F,A−SiC:H,A−SiC:F,A−SiC:H:F,A−SiGe:H,A
−SiGe:F,A−SiGe:H:F,poly−Si:H,poly−Si:F,poly−S
i:H:F等いわゆるIV族及びIV族合金系半導体材料の他、I
I−VI族及びIII−Ｖ族のいわゆる化合物半導体材料等が
挙げられる。

ｐ型半導体層及びｎ型半導体層 本光起電力素子において好適に用いられるｐ型又はｎ
型半導体層を構成する半導体材料としては、前述したｉ
型半導体層を構成する半導体材料に価電子制御剤をドー
ピングすることによって得られる。

〔製造例〕

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

製造例１ 装置例12で示した連続式マイクロ波プラズマCVD装置
（第７図）を用い、アモルファスシリコン膜の連続堆積
を行った。なお、マイクロ波アプリケーターはNo.13の
タイプのものを用いた。

まず、基板送り出し機構を有する真空容器701に、十
分に脱脂、洗浄を行ったSUS430BA製帯状基板（幅60cm×
長さ100m×厚さ0.2mm）の巻きつけられたボビン703をセ
ットし、該帯状部材101をガスゲート721及び隔離容器40
0中の搬送機構を介して、更にガスゲート722を介し、基
板巻き取り機構を有する真空容器702まで通し、たるみ
のない程度に張力調整を行った。帯状部材の湾曲形状等
の条件を第19表に示した。

そこで、各真空容器701,702及び隔離容器400を不図示
のロータリポンプで荒引きし、次いで不図示のメカニカ
ルブースターポンプを起動させ10^-3Torr付近まで真空引
きした後、更に温度制御機構106,107を用いて、帯電部
材101の表面温度を250℃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。

十分に脱ガスが行われた時点で、ニッケル製のガス導
入管を兼ねるバイアス印加管112より、SiH₄ 550sccm、S
iF₄ 8sccm、H₂ 40sccm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成膜室
723内の圧力を85mTorrに保持した。この時、隔離容器40
0内の圧力は1.5mTorrであった。圧力が安定した所で、
不図示のマイクロ波電源より、実効パワーで1.7kWのマ
イクロ波をアプリケーター301より放射させた。直ち
に、導入された原料ガスはプラズマ化し、マイクロ波プ
ラズマ領域を形成し、該マイクロ波プラズマ領域は搬送
用リング104,105の側面に取り付けられた金網501,501′
（線径1mm、間隔5mm）から真空容器側に漏れ出ることは
なく、また、マイクロ波の漏れも検出されなかった。

そこで、バイアス印加用電源118より＋90Vの直流電圧
を導線119を介してガス導入管を兼ねるバイアス印加管1
12に印加させたところ、7.5Aのバイアス電流が流れ、目
視によるとプラズマの輝度が若干増した。

そこで、支持・搬送用ローラー102,103及び支持・搬
送用リング104,105（いずれも駆動機構は不図示）を起
動し、前記帯状部材102の搬送スピードが1.2m/minとな
るように制御した。搬送を開始してもプラズマは安定し
ており、バイアス電圧、電流ともに変化はなかった。

なお、ガスゲート721,722にはゲートガス導入管716,7
17よりゲートガスとしてH₂ガスを50sccm流し、排気孔71
8、718より不図示の油拡散ポンプで排気し、ガスゲート
内圧は1mTorrとなるように制御した。

搬送を開始してから30分間、連続して堆積膜の形成を
行った。なお、長尺の帯状部材を用いているため、本製
造例の終了後、引き続き他の堆積膜の形成を実施し、す
べての堆積終了後、前記帯状部材を冷却して取り出し、
本製造例において形成された帯状部材上の堆積膜膜厚分
布を幅方向及び長手方向について測定したところ５％以
内に納まっており、堆積速度は平均86Å/secであった。
また、その一部を切り出し、FT−IR（パーキン・エルマ
ー社製1720X）を用い反射法により赤外吸収スペクトル
を測定したところ、2000cm^-1及び630cm^-1に吸収が認め
られａ−Si:H:F膜に特有の吸収パターンであった。更
に、RHEED（JEM−100SX、日本電子製）により膜の結晶
性を評価したところ、ハローで、非晶質であることが判
った。また、金属中水素分析計（EMGA−1100、堀場製作
所製）を用いて膜中水素量を定量した所23±2atomic％
であった。

更に、帯状部材上に堆積形成されたアモルファスシリ
コン膜を約5cm²の領域にわたって機械的に剥離させてそ
の体積を測定し、ひき続き、ESR装置（JES−RE2X、日本
電子製）にてスピン密度を測定したところ2.8×10¹⁵spi
ns/cm³であり、欠陥の少ない膜であることが判った。

また、前記帯状部材の他の部分より1cm×1cmの試料片
を任意に５ヶ所切り出し、反応性スパッタリング装置
（自社内製品）にセットしてアモルファスシリコン膜の
堆積された面上に1500ÅのITO（In₂O₃＋SnO₂）膜を堆積
した。そして、この試料片をCPM（Constant Photocurre
nt Method）装置（自社内製装置）にセットし、ITO膜側
から光入射を行ってアーバック裾（Urbach Tail）の傾
きを測定したところ49±1meVで、欠陥の少ない膜である
ことが判った。

製造例２ 製造例１において実施した堆積膜形成工程にひき続
き、用いた原料ガスの導入を止め、隔離容器400の内圧
を５×10^-6Torr以下まで真空引きした後、ガス導入管を
兼ねるバイアス印加管112より、SiH₄ 160sccm、GeH₄ 13
0sccm、SiF₄ 5sccm、H₂ 25sccmを導入し、成膜室723の
内圧を14.5mTorrに保持し、マイクロ波アプリケーター
をNo.11とし、マイクロ波電力を0.95kWとした以外は同
様の堆積膜形成条件でアモルファスシリコンゲルマニウ
ム膜の連続堆積を行った。

なお、バイアス印加用電源118より＋50Vの直流電圧を
導線119を介してガス導入管を兼ねるバイアス印加管112
に印加させたところ、7.1Aのバイアス電流が流れ、目視
によるとプラズマの輝度が若干増した。

本製造例及び他の製造例終了後、基板を冷却して取り
出し、本製造例において形成された堆積膜の膜厚分布を
幅方向及び長手方向について測定したところ、５％以内
に納まっており、堆積速度は平均40Å/secであった。

また、その一部を切り出し、FT−IR（パーキン・エル
マー社製1720X）を用い反射法により赤外吸収スペクト
ルを測定したところ、2000cm^-1、1880cm^-1及び630cm^-1
に吸収が認められａ−SiGe:H:F膜に特有の吸収パターン
であった。更に、RHEED（JEM−100SX、日本電子製）に
より膜の結晶性を評価したところ、ハローで、非晶質で
あることが判った。また、金属中水素分析計（EMGA−11
00、堀場製作所製）を用いて膜中水素量を定量したとこ
ろ15±2atomic％であった。

更に、帯状部材上に堆積形成されたアモルファスシリ
コンゲルマニウム膜を約5cm²の領域にわたって機械的に
剥離させてその体積を測定し、ひき続き、ESR装置（JES
−RE2X、日本電子製）にてスピン密度を測定したところ
4.4×10¹⁵spins/cm³であり、欠陥の少ない膜であること
が判った。

また、前記帯状部材の他の部分より1cm×1cmの試料片
を任意に５ヶ所切り出し、反応性スパッタリング装置
（自社内製品）にセットしてアモルファスシリコンゲル
マニウム膜の堆積された面上に1500ÅのITO（In₂O₃＋Sn
O₂）膜を堆積した。そして、この試料片をCPM（Constan
t Photocurrent Method）装置（自社内製装置）にセッ
トし、ITO膜側から光入射を行ってアーバック裾（Urbac
h Tail）の傾きを測定したところ53±1meVで、欠陥の少
ない膜であることが判った。

製造例３ 製造例１において実施した堆積膜形成工程にひき続
き、用いた原料ガスの導入を止め、隔離容器400の内圧
を５×10^-6Torr以下まで真空引きした後、ガス導入管を
兼ねるバイアス印加管112より、SiH₄ 260sccm、CH₄ 38s
ccm、SiF₄ 5sccm、H₂ 80sccmを導入し、成膜室723の内
圧を24mTorrに保持した以外は同様の堆積膜形成条件で
アモルファスシリコンカーバイド膜の連続堆積を行っ
た。

なお、バイアス印加用電源119より＋60Vの直流電圧を
導線120を介してガス導入管を兼ねるバイアス印加管113
に印加させたところ、7.3Aのバイアス電流が流れ、目視
によるとプラズマの輝度が若干増した。

本製造例及び他の製造例終了後、帯状部材を冷却して
取り出し、本製造例において形成された堆積膜の膜厚分
布を幅方向及び長手方向について測定したところ、５％
以内に納まっており、堆積速度は平均43Å/secであっ
た。

また、その一部を切り出し、FT−IR（パーキン・エル
マー社製1720X）を用い、反射法により赤外吸収スペク
トルを測定したところ、2080cm^-1、1250cm^-1、960c
m^-1、777cm^-1及び660cm^-1に吸収が認められａ−SiC:H:F
膜に特有の吸収パターンであった。更に、RHEED（JEM−
100SX、日本電子製）により膜の結晶性を評価したとこ
ろ、ハローで、非晶質であることが判った。また、金属
中水素分析計（EMGA−1100、堀場製作所製）を用いて膜
中水素量を定量したところ13±2atomic％であった。

更に、帯状部材上に堆積形成されたアモルファスシリ
コンカーバイド膜を約5cm²の領域にわたって機械的に剥
離させてその体積を測定し、ひき続き、ESR装置（JES−
RE2X、日本電子製）にてスピン密度を測定したところ7.
9×10¹⁵spins/cm³であり、欠陥の少ない膜であることが
判った。

また、前記帯状部材の他の部分より1cm×1cmの試料片
を任意に５ヶ所切り出し、反応性スパッタリング装置
（自社内製品）にセットしてアモルファスシリコンカー
バイト膜の堆積された面上に1500ÅのITO（In₂O₃＋Sn
O₂）膜を堆積した。そして、この試料片をCPM（Constan
t Photocurrent Method）装置（自社内製装置）にセッ
トし、ITO膜側から光入射を行ってアーバック裾（Urbac
h Tail）の傾きを測定したところ55±1meVで、欠陥の少
ない膜であることが判った。

製造例４ 製造例１において実施した堆積膜形成工程にひき続
き、用いた原料ガスの導入を止め、隔離容器400の内圧
を５×10^-6Torr以下まで真空引きした後、ガス導入管を
兼ねるバイアス印加管112より、SiH₄ 270sccm、BF₃（30
00ppm H₂希釈）55sccm、SiF₄ 48sccm、H₂ 45sccmを導入
し、成膜室723の内圧を19mTorrに保持し、マイクロ波ア
プリケーターをNo.3とし、マイクロ波電力を2.8kWにし
た以外は同様の堆積膜形成条件でｐ型の微結晶シリコン
膜の連続堆積を行った。

なお、バイアス印加用電源119より＋125Vの直流電圧
を導線120を介してガス導入管を兼ねるバイアス印加管1
13に印加させたところ、8.6Aのバイアス電流が流れ、目
視によるとプラズマの輝度が若干増した。

本製造例及び他の製造例終了後、基板を冷却して取り
出し、本製造例において形成された堆積膜の膜厚分布を
幅方向及び長手方向について測定したところ、５％以内
に納まっており、堆積速度は平均42Å/secであった。

また、その一部を切り出し、FT−IR（パーキン・エル
マー社製1720X）を用い反射法により赤外吸収スペクト
ルを測定したところ、2100cm^-1及び630cm^-1に吸収が認
められμＣ−Si:H:F膜に特有の吸収パターンであった。
更に、RHEED（JEM−100SX、日本電子製）により膜の結
晶性を評価したところ、リング状で、無配向の多結晶質
であることが判った。また、金属中水素分析計（EMGA−
1100、堀場製作所製）を用いて膜中水素量を定量したと
ころ４±1atomic％であった。

更に、帯状部材上に堆積形成された膜について、5mm
×5mmの試料片を任意に５ヶ所切り出し、その表面状態
を超高分解能、低加速FE−SEM（日立製作所Ｓ−900型）
にて観察したところ、膜表面は平滑であり、異常突起の
発生はほとんど認められなかった。

製造例５ 製造例１において実施した堆積膜形成工程にひき続
き、用いた原料ガスの導入を止め、隔離容器400の内圧
を５×10^-6Torr以下まで真空引きした後、ガス導入管10
5より、SiH₄ 380sccm、PH₃（１％H₂希釈）32sccm、SiF₄
5sccm、H₂ 25sccmを導入し、成膜室723の内圧を11mTor
rに保持し、マイクロ波電力を1.1kWとした以外は同様の
堆積膜形成条件でｎ型のアモルファスシリコン膜の連続
堆積を行った。

なお、バイアス印加用電源118より＋90Vの直流電圧を
導線119を介してガス導入管を兼ねるバイアス印加管112
に印加させたところ、7.1Aのバイアス電流が流れ、目視
によるとプラズマの輝度が若干増した。

本製造例及び他の製造例終了後、帯状部材を冷却して
取り出し、本製造例において形成された堆積膜の膜厚分
布を幅方向及び長手方向について測定した所、５％以内
に納まっており、堆積速度は平均60Å/secであった。

また、その一部を切り出し、FT−IR（パーキン・エル
マー社製1720X）を用い反射法により赤外吸収スペクト
ルを測定したところ、2000cm^-1及び630cm^-1に吸収が認
められ、ａ−Si:H:F膜に特有の吸収パターンであった。
更に、RHEED（JEM−100SX、日立電子製）により膜の結
晶性を評価したところ、ハローで、非晶質であることが
判った。また、金属中水素分析計（EMGA−1100、堀場製
作所製）を用いて膜中水素量を定量したところ22±2ato
mic％であった。

更に、帯状部材上に堆積形成された膜について、5mm
×5mmの試料片を任意に５ヶ所切り出し、その表面状態
を超高分解能、低加速FE−SEM（日立製作所Ｓ−900型）
にて観察したところ、膜表面は平滑であり、異常突起の
発生はほとんど認められなかった。

製造例６ 製造例１において、SUS430BA製帯状基板のかわりに、
堆積膜の形成される側の面にAl膜を２μｍ蒸着した（う
ち、その一部には巾70μｍ、長さ10mmのくし型ギャップ
を幅及び長手方向に20cmごとに形成した。）PET（ポリ
エチレンテレフタレート）製帯状基板（幅60cm×長さ10
0m×厚さ0.8mm）を用い、基板表面温度を210℃とした以
外は、全く同様の操作にてアモルファスシリコン膜の連
続堆積を行った。

なお、バイアス印加用電源118より＋90Vの直流電圧を
導線119を介してガス導入管を兼ねるバイアス印加管112
に印加させたところ、7.0Aのバイアス電流が流れ、目視
によるとプラズマの輝度が若干増した。

基板を冷却後取り出し、まず、膜厚分布を幅方向及び
長手方向について測定したところ５％以内に納まってお
り、堆積速度は平均84Å/secであった。また、その一部
を切り出し、FT−IR（パーキン・エルマー社製1720X）
を用い、リファレンス透過法により赤外吸収スペクトル
を測定したところ、2000cm^-1及び630cm^-1に吸収が認め
られ、ａ−Si:H:F膜に特有の吸収パターンであった。ま
た、2000cm^-1付近のSi−Ｈに帰属される吸収から膜中水
素量を定量したところ、23±2atomic％であった。

更に、RHEED（JEM−100SX、日本電子製）により、膜
の結晶性を評価したところ、ハローで、非晶質であるこ
とが判った。

また、あらかじめ形成してあるギャップ電極のうち20
箇所をランダムに切り出し、それぞれについてAM−１光
（100mW/cm²）照射下での光電流値、及び暗中での暗電
流値をHP4140Bを用いて測定し、明導電率σｐ（S/c
m）、及び暗導電率σｄ（S/cm）を求めたところ、それ
ぞれ（5.5±0.5）×10^-5S/cm及び（1.5±0.5）×10^-11S
/cmの範囲内に納まっていた。

また、この試料片をCPM（Constant Photocurrent Met
hod）装置（自社内製装置）にセットし、ITO膜側から光
入射を行ってアーバック裾（Urbach Tail）の傾きを測
定したところ、51±1meVで、欠陥の少ない膜であること
が判った。

製造例７〜11 製造例１〜５の製造条件において、バイアス印加電圧
を第20表に示す条件に変えた以外は同様の操作及びプラ
ズマ生起条件等にて、各堆積膜の形成を行った。

形成された堆積膜の評価を、製造例１〜５と同様の方
法にて行った結果を総合して、第20表中に示したが、い
ずれの場合においても異常放電は発生せずプラズマは安
定しており、良好な特性の膜が得られた。

製造例12〜16 製造例１〜５の製造条件において、第２のバイアス棒
に印加するバイアス印加電圧を第21表に示す条件に変え
た以外は同様の操作及びプラズマ生起条件等にて、各堆
積膜の形成を行った。なお、バイアス印加方法は第13図
（Ｄ）に示した方法にて、第１のバイアス棒にはいずれ
の場合も＋30Vを印加した。

形成された堆積膜の評価を、製造例１〜５と同様の方
法にて行った結果を総合して、第21表中に示したが、い
ずれの場合においても異常放電は発生せずプラズマは安
定しており、良好な特性の膜が得られた。

製造例17 本製造例においては、第10図の断面模式図に示す層構
成のショットキー接合型ダイオードを第７図に示す装置
を用いて、作製した。

ここで、1001は基板、1002は下部電極、1003はn⁺型半
導体層、1004はノンドープの半導体層、1005は金属層、
1006,1007は電流取り出し用端子である。

まず、製造例１で用いたのと同様のSUS430BA製帯状部
材101を連続スパッタ装置にセットし、Cr（99.98％）電
極をターゲットとして用いて、1500ÅのCr薄膜を堆積
し、下部電極1002を形成した。

ひき続き、該帯状部材101を装置例12で示した第７図
の連続堆積膜形成装置の真空容器701中の送り出し用ボ
ビン703にセットし、Cr薄膜の堆積された面を下側に向
けた状態で隔離容器400を介して、真空容器702中の巻き
取り用ボビン704にその端部を巻きつけ、たるみのない
よう張力調整を行った。

なお、本製造例における基板の湾曲形状等の条件は第
19表に示したのと同様とし、マイクロ波アプリケーター
は製造例１と同様のNo.13のタイプのものを用いた。

その後、不図示の排気ポンプにて、各真空容器の排気
管709,710,711を介して、製造例１と同様の荒引き、高
真空引き操作を行った。この時、基板表面温度は250℃
となるよう、温度制御機構106,107により制御した。

十分に脱ガスが行われた時点で、ガス導入管を兼ねる
バイアス印加管112より、SiH₄ 340sccm、SiF₄ 5sccm、P
H₃/H₂（１％H₂希釈）55sccm、H₂ 25sccmを導入し、スロ
ットルバルブ709の開度を調整して、成膜室723の内圧を
11mTorrに保持し、圧力が安定したところで、直ちに不
図示のマイクロ波電源より1.8kWのマイクロ波をアプリ
ケーター301より放射させた。プラズマが生起したと同
時に＋80Vの直流バイアス電圧を印加させたところ、7.8
Aのバイアス電流が流れた。プラズマが安定したところ
で搬送を開始し、53cm/minの搬送スピードで図中左側か
ら右側方向へ搬送しつつ５分間の堆積操作を行った。こ
れにより、n⁺半導体層1003としてのn⁺型ａ−Si:H:F膜が
下部電極1002上に形成される。

なお、この間ガスゲート721,722にはゲートガスとし
てH₂を50sccm流し、排気孔718より不図示の排気ポンプ
で排気し、ガスゲート内圧は2mTorrとなるように制御し
た。

マイクロ波の供給及び原料ガスの導入を止め、また、
帯状部材101の搬送を止めてから隔離容器400の内圧を５
×10^-6Torr以下まで真空引きした後、再びガス導入管を
兼ねるバイアス印加管112より、SiH₄ 360sccm、SiF₄ 10
sccm、H₂ 45sccmを導入し、スロットルバルブ709の開度
を調整して、成膜室723の内圧を7.5mTorrに保持し、圧
力が安定したところで、直ちに不図示のマイクロ波電源
より1.7kWのマイクロ波をアプリケーター301より放射さ
せた。プラズマが生起したのと同時に＋80Vの直流のバ
イアス電圧を印加させたところ、6.8Aのバイアス電流が
流れた。プラズマが安定したところで搬送を開始し、56
cm/minの搬送スピードで図中右側から左側方向へ逆転搬
送しつつ、5.2分間の堆積操作を行った。これにより、n
⁺型ａ−Si:H:F膜上にノンドープの半導体層1004として
のａ−Si:H:F膜が積層形成される。

すべての堆積操作終了後、マイクロ波の供給、原料ガ
スの供給を止め、帯状部材101の搬送を止め、十分に隔
離容器400内の残留ガスの排気を行い、帯状部材を冷却
後取り出した。

該帯状部材の10箇所をランダムにφ5mmのパーマロイ
製マスクを密着させ、金属層1005としてのAu薄膜を電子
ビーム蒸着法にて80Å蒸着した。続いて、ワイヤボンダ
ーにて電流取り出し用端子1006,1007をボンディング
し、HP4140Bを用いてダイオード特性を評価した。

その結果、ダイオード因子ｎ＝1.08±0.05、±1Vでの
整流比約６桁と良好なダイオード特性を示した。

製造例18 本製造例においては、第11図（Ａ）の断面模式図に示
す層構成のpin型光起電力素子を装置例13で示した第８
図の連続堆積膜形成装置を用いて作製した。

該光起電力素子は、基板1101上に下部電極1102、ｎ型
半導体層1103、ｉ型半導体層1104、ｐ型半導体層1105、
透明電極1106及び集電電極1107をこの順に堆積形成した
光起電力素子1100である。なお、本光起電力素子では透
明電極1106の側より光の入射が行われることを前提とし
ている。

まず、製造例６で用いたのと同様のPET製帯状部材101
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１μ
ｍのZnO薄膜をスパッタ蒸着し、下部電極1102を形成し
た。

ひき続き、該下部電極1002の形成された帯状部材101
を第８図に示した連続堆積膜形成装置に、製造例17で行
ったのと同様の要領でセットした。この時の隔離容器40
0内における基板の湾曲形状等の条件を第22表に示す。

また、隔離容器400−a,400−ｂにおいては、第23表に
示す堆積膜形成条件でｎ型ａ−Si:H:F膜及びp⁺型μｃ−
Si:H:F膜の形成を行った。

まず、真空容器でマイクロ波プラズマを生起させ、放
電等が安定したところで帯状部材101を搬送スピード47c
m/minで図中左側から右側方向へ搬送させ、連続して、
n,i,p型半導体層を積層形成した。

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
40cm×80cmの太陽電池モジュールを連続作製した。

作製した太陽電池モジュールについて、AM1.5（100mW
/cm²）光照射下にて特性評価を行ったところ、光電変換
効率で8.6％以上が得られ、更にモジュール間の特性の
バラツキは５％以内に納まっていた。

また、AM1.5（100mW/cm²）光の500時間連続照射後の
光電変換効率の初期値に対する変化率を測定したところ
9.5％以内に納まった。

更に、ショート等による欠陥発生率をバイアス電圧を
印加させずに形成した太陽電池モジュールの場合と比較
したところ、20％以上向上していた。

これらのモジュールを接続して3kWの電力供給システ
ムを作製することができた。

製造例19 本製造例では、製造例18で作製したpin型光起電力素
子において、ｉ型半導体層としてのａ−Si:H:F膜のかわ
りにａ−SiGe:H:F膜を用いた例を示す。

ａ−SiGe:H:F膜の形成は、搬送速度を50cm/min、バイ
アス電圧を方形波（1kHz）、180V_P-Pとした以外は製造
例２で行ったのと同様の成膜条件で行い、他の半導体層
形成及びモジュール化工程は製造例18と同様の操作及び
方法で行い、太陽電池モジュールを作製した。

作製した太陽電池モジュールについて、AM1.5（100mW
/cm²）光照射下にて特性評価を行ったところ、光電変換
効率で7.6％以上が得られ、更にモジュール間の特性の
バラツキは５％以内に納まっていた。

また、AM1.5（100mW/cm²）光の500時間連続照射後の
光電変換効率の初期値に対する変化率を測定したところ
9.5％以内に納まった。

更に、ショート等による欠陥発生率をバイアス電圧を
印加させずに形成した太陽電池モジュールの場合と比較
したところ、20％以上向上していた。

これらのモジュールを接続して3kWの電力供給システ
ムを作製することができた。

製造例20 本製造例では、製造例18で作製したpin型光起電力素
子において、ｉ型半導体層としてのａ−Si:H:F膜のかわ
りにａ−SiC:H:F膜を用いた例を示す。

ａ−SiC:H:F膜の形成は、搬送速度を43cm/min、バイ
アス電圧を正弦波（500Hz）、170V_P-Pとした以外は製造
例３で行ったのと同様の操作及び方法で行い、他の半導
体層形成及びモジュール化工程は製造例18と同様の操作
及び方法で行い、太陽電池モジュールを作製した。

作製した太陽電池モジュールについて、AM1.5（100mW
/cm²）光照射下にて特性評価を行ったところ、光電変換
効率で6.7％以上が得られ、更にモジュール間の特性の
バラツキは５％以内に納まっていた。

また、AM1.5（100mW/cm²）光の500時間連続照射後の
光電変換効率の初期値に対する変化率を測定したところ
9.5％以内に納まった。

更に、ショート等による欠陥発生率をバイアス電圧を
印加させずに形成した太陽電池モジュールの場合と比較
したところ、20％以上向上していた。

これらのモジュールを接続して3kWの電力供給システ
ムを作製することができた。

製造例21 本製造例では、第11図（Ｃ）に示す層構成の光起電力
素子を作製した。作製にあたっては、第８図に示す装置
において隔離容器400−a,400,400−ｂと同様の構成の隔
離容器400−ａ′,400′,400−ｂ′をこの順でガスゲー
トを介して更に接続させた装置（不図示）を用いた。

なお、帯状部材としては製造例１で用いたのと同様の
材質及び処理を行ったものを用い、下部素子1111は製造
例19で、上部素子1112は製造例18で作製したのと同様の
層構成とし、各半導体層の堆積膜作製条件は第24表に示
した。モジュール化工程は製造例18と同様の操作及び方
法で行い、太陽電池モジュールを作製した。

作製した太陽電池モジュールについて、AM1.5（100mW
/cm²）光照射下にて特性評価を行ったところ、光電変換
効率で10.3％以上が得られ、更にモジュール間の特性の
バラツキは５％以内に納まっていた。

また、AM1.5（100mW/cm²）光の500時間連続照射後の
光電変換効率の初期値に対する変化率を測定したところ
９％以内に納まった。

更に、ショート等による欠陥発生率をバイアス電圧を
印加させずに形成した太陽電池モジュールの場合と比較
したところ、20％以上向上していた。

これらのモジュールを接続して3kWの電力供給システ
ムを作製することができた。

製造例22 本製造例では、第11図（Ｃ）に示す層構成の光起電力
素子を作製した。作製にあたっては、第８図に示す装置
において隔離容器400−a,400,400−ｂと同様の構成の隔
離容器を400−ａ′,400′,400−ｂ′をこの順でガスゲ
ートを介して更に接続させた装置（不図示）を用いた。

なお、帯状部材としては製造例１で用いたのと同様の
材質及び処理を行ったものを用い、下部素子1111は製造
例18で、上部素子1112は製造例20で作製したのと同様の
層構成とし、各半導体層の堆積膜作製条件は第25表に示
した。モジュール化工程は製造例18と同様の操作及び方
法で行い、太陽電池モジュールを作製した。

作製した太陽電池モジュールについて、AM1.5（100mW
/cm²）光照射下にて特性評価を行ったところ、光電変換
効率で10.4％以上が得られ、更にモジュール間の特性の
バラツキは５％以内に納まっていた。

また、AM1.5（100mW/cm²）光の500時間連続照射後の
光電変換効率の初期値に対する変化率を測定したところ
９％以内に納まった。

更に、ショート等による欠陥発生率をバイアス電圧を
印加させずに形成した太陽電池モジュールの場合と比較
したところ、20％以上向上していた。

これらのモジュールを接続して3kWの電力供給システ
ムを作製することができた。

製造例23 本製造例では、第11図（Ｄ）に示す層構成の光起電力
素子を作製した。作製にあたっては、第８図に示す装置
において隔離容器400−a,400,400−ｂと同様の構成の隔
離容器400−ａ′,400′,400−ｂ′,400−ａ″,400″,40
0−ｂ″をこの順でガスゲートを介して更に接続させた
装置（不図示）を用いた。

なお、帯状部材としては製造例１で用いたのと同様の
材質及び処理を行ったものを用い、下部素子1120は製造
例19で、中間素子1121は製造例18、上部素子1123は製造
例20で作製したのと同様の層構成とし、各半導体層の堆
積膜作製条件は第26表に示した。モジュール化工程は製
造例18と同様の操作及び方法で行い、太陽電池モジュー
ルを作製した。

作製した太陽電池モジュールについて、AM1.5（100mW
/cm²）光照射下にて特性評価を行ったところ、光電変換
効率で10.7％以上が得られ、更にモジュール間の特性の
バラツキは５％以内に納まっていた。

また、AM1.5（100mW/cm²）光の500時間連続照射後の
光電変換効率の初期値に対する変化率を測定したところ
8.5％以内に納まった。

更に、ショート等による欠陥発生率をバイアス電圧を
印加させずに形成した太陽電池モジュールの場合と比較
したところ、20％以上向上していた。

これらのモジュールを接続して3kWの電力供給システ
ムを作製することができた。

〔発明の効果の概要〕 本発明の方法によれば、成膜空間の側壁を構成する帯
状部材を連続的に移動せしめると共に、前記成膜空間の
側壁を構成する帯状部材の幅方向に、マイクロ波の進行
方向に対して垂直な一方向に指向性をもたせて均一にマ
イクロ波エネルギーを放射又は伝達せしめるマイクロ波
アプリケーター手段を具備させ、前記成膜空間内にマイ
クロ波プラズマを閉じ込めることによって、大面積の機
能性堆積膜を連続して、均一性良く形成することができ
る。

また、本発明の方法によれば、プラズマ電位を適宜制
御することによって、所望の特性を有し、欠陥の少ない
高品質の機能性堆積膜を連続して効率良く高い歩留りで
形成することができる。

本発明の方法及び装置により、マイクロ波プラズマを
前記成膜空間内に閉じ込め、プラズマ電位を制御するこ
とにより、マイクロ波プラズマの安定性、再現性が向上
すると共に堆積膜形成用原料ガスの利用効率を飛躍的に
高めることができる。更に、前記帯状部材を連続して搬
送させることによって、湾曲の形状、長さ、及び搬送ス
ピードを種々変化させることによって任意の膜厚の堆積
膜を大面積に亘り均一性よく、連続して堆積形成でき
る。

本発明の方法及び装置によれば、比較的幅広で、且つ
長尺の帯状部材の表面上に連続して均一性良く機能性堆
積膜を形成できる。従って、特に大面積太陽電池の量産
機として好適に用いることができる。

また、放電を止めることなく、連続して堆積膜が形成
できるため、積層型デバイス等を作製するときには良好
な界面特性が得られる。

また、低圧下での堆積膜形成が可能となり、ボリシラ
ン粉の発生を抑えられ、また、活性種のポリマリゼーシ
ョン等も抑えられるので欠陥の減少及び、膜特性の向
上、膜特性の安定性の向上等が図れる。

従って、稼動率、歩留りの向上が図れ、安価で高効率
の太陽電池を量産化することが可能となる。

更に、本発明の方法及び装置によって作製された太陽
電池は光電変換効率が高く、且つ、長期に亘って特性劣
化の少ないものとなる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明のマイクロ波プラズマCVD装置の模式
的概略図である。第２図及び第３図（ａ）乃至（ｄ）
は、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。第４図は、本発明のマイクロ波プラズマCVD装置
の横断面の模式的概略図である。第５図（ａ），（ｂ）
は本発明における帯状部材の搬送機構の側断面図を模式
的に示した図である。第６図は、本発明におけるガスゲ
ート手段の圧力勾配を模式的に示した図である。第７図
乃至第９図は、本発明の連続式マイクロ波プラズマCVD
装置の１例の全体概略図である。第10図は、本発明にお
いて作製されたショットキー接合型ダイオードの断面模
式図である。第11図（Ａ）乃至（Ｄ）は、本発明におい
て作製されたpin型光起電力素子（シングル、タンデ
ム、トリプル）の断面模式図である。第12図（ｉ）乃至
（Ｘ）は、帯状部材の処理方法を説明するための図であ
る。第13図は、バイアス印加手段の典型的配置を示す図
である。第14図は、本発明の実験例において得られたバ
イアス電圧印加時の電流−電圧特性図である。第15図
は、本発明の実験例において得られたバイアス電圧印加
時のプラズマ電位の変化率を示した図である。 第１乃至13図の夫々について、 101,1301……帯状部材、102,103,1302……支持・搬送用
ローラー、104,105……支持・搬送用リング、106,107…
…温度制御機構、108……マイクロ波アプリケーター、1
09……分離手段、110,416……金属筒、111……金網、11
2,1303……ガス導入管を兼ねるバイアス印加管、113…
…マイクロ波プラズマ領域、114,115……マイクロ波漏
洩防止用金網、116,1309……絶縁性継手、117,1310……
ガス供給管、118,1307,1308……バイアス印加用電源、1
19……導線、201,301……マイクロ波アプリケーター、2
02,302……円形導波管、203……末端部、204,205,206,2
07,208,304……孔、303……開口端、305……連結部、30
6……シャッター、307……溝、308……固定用ピン、309
……絶縁体、400……隔離容器、401,402……固定用フラ
ンジ、403……方形、円形変換用導波管、404,411……連
結フランジ、405,412……開口部、406,407,413,414……
Ｏリング、408,415……冷却用溝、409……開口端部、41
0,417……アース用フィンガー、418……連結板、419…
…排気孔、420……接続フランジ、421……方形導波管、
501,501′,502,502′……金網、701,702,901,902……真
空容器、703……送り出し用ボビン、704……巻き取り用
ボビン、705,706……搬送用ローラー、707,708,709……
スロットルバルブ、710,711,718,719,720……排気孔、7
12,713……温度調整機構、714,715……圧力計、716,71
7,805,806,807,808……ゲートガス導入管、721,722,80
1,802,803,804……ガスゲート、723……成膜室、809,81
0,811,812……ゲートガス排気管、903,904……カソード
電極、905,906……ガス導入管、907,908……ハロゲンラ
ンプ、909,910……アノード電極、911,912……排気管、
1001,1101……支持体、1002,1102……下部電極、1003,1
103,1108,1114,1117……ｎ型半導体層、1004,1104,110
9,1115,1118……ｉ型半導体層、1005……金属層、1006,
1007……電流取り出し用端子、1100,1100′,1111,1112,
1120,1121,1123……pin接合型光起電力素子、1105,111
0,1116,1119……ｐ型半導体層、1106……上部電極、110
7……集電電極、1113……タンデム型光起電力素子、112
4……トリプル型光起電力素子、1201a……帯状部材処理
室（Ａ）、1201b……帯状部材処理室（Ｂ）、1202,120
3,1204,1205,1206……帯状部材、1207a,1207b……ロー
ラー、1208a,1208b……切断刃、1209a,1209b……溶接治
具、1210,1211,1212,1213……接続手段、1304,1306……
バイアス棒、1305……ガス導入管。

Claims (48)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】長手方向に帯状部材を移動せしめ、その中
   途で前記帯状部材上を側壁とする成膜空間を形成し、該
   形成された成膜空間内にガス供給手段を介して堆積膜形
   成用原料ガスを導入し、同時に、マイクロ波エネルギー
   をマイクロ波の進行方向に対して垂直な一方向に均一に
   放射又は伝達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、該マイクロ波エネルギーを該成膜空間内
   の該帯状部材に向けて放射又は伝達させてマイクロ波プ
   ラズマを該成膜空間内に生起せしめ、前記マイクロ波プ
   ラズマのプラズマ電位を制御しながら、該マイクロ波プ
   ラズマに曝される前記側壁を構成する該帯状部材上に堆
   積膜を形成することを特徴とするマイクロ波プラズマCV
   D法による堆積膜形成方法。
2. 【請求項２】前記帯状部材の中途において、湾曲開始端
   形成手段と湾曲終了端形成手段とを用いて、前記湾曲開
   始端形成手段と前記湾曲終了端形成手段との間に、前記
   帯状部材の長手方向に間隙を残して該帯状部材を湾曲さ
   せて前記成膜空間の側壁を形成する請求項１に記載の堆
   積膜形成方法。
3. 【請求項３】前記湾曲開始端形成手段と前記湾曲終了端
   形成手段との間に前記帯状部材の長手方向に残された間
   隙よりマイクロ波エネルギーを前記成膜空間内に放射又
   は伝達させる請求項２に記載の堆積膜形成方法。
4. 【請求項４】前記帯状部材を側壁として形成される成膜
   空間の対向する両側面のうちのいずれか一方より、前記
   成膜空間内に前記マイクロ波アプリケーター手段を突入
   させてマイクロ波エネルギーを前記成膜空間内に放射又
   は伝達させる請求項１に記載の堆積膜形成方法。
5. 【請求項５】前記プラズマ電位は、前記帯状部材から分
   離されたバイアス手段を介して制御される請求項１に記
   載の堆積膜形成方法。
6. 【請求項６】前記バイアス印加手段を少なくともその一
   部分が前記マイクロ波プラズマに接するように配設し、
   前記バイアス印加手段にバイアス電圧を印加させる請求
   項５に記載の堆積膜形成方法。
7. 【請求項７】前記バイアス印加手段の前記マイクロ波プ
   ラズマに接する少なくとも一部分には導電処理が施され
   ている請求項６に記載の堆積膜形成方法。
8. 【請求項８】前記バイアス電圧は直流、脈流又は交流で
   ある請求項６に記載の堆積膜形成方法。
9. 【請求項９】前記バイアス印加手段は前記ガス供給手段
   を兼ねている請求項６に記載の堆積膜形成方法。
10. 【請求項１０】前記バイアス印加手段は前記ガス供給手
    段から分離して配設されている請求項６に記載の堆積膜
    形成方法。
11. 【請求項１１】前記バイアス印加手段は、単数又は複数
    のバイアス棒で構成されている請求項10に記載の堆積膜
    形成方法。
12. 【請求項１２】前記プラズマ電位は前記帯状部材に印加
    するバイアス電位によって制御される請求項１に記載の
    堆積膜形成方法。
13. 【請求項１３】前記ガス供給手段は接地電位とし、少な
    くともその一部分が前記マイクロ波プラズマに接するよ
    うに配設されているされている請求項12に記載の堆積膜
    形成方法。
14. 【請求項１４】前記ガス供給手段の前記マイクロ波プラ
    ズマに接する少なくとも一部分は導電処理が施されてい
    る請求項13に記載の堆積膜形成方法。
15. 【請求項１５】前記マイクロ波アプリケーター手段より
    放射又は伝達されるマイクロ波エネルギーを、前記成膜
    空間と前記アプリケーター手段との間に設けられたマイ
    クロ波エネルギーを透過するとともに、前記成膜空間内
    と外気とを分離する分離手段を介して前記成膜空間内に
    放射又は伝達させる請求項１に記載の堆積膜形成方法。
16. 【請求項１６】前記分離手段には接触させない範囲で、
    前記マイクロ波アプリケーター手段を前記帯状部材の幅
    方向とほぼ平行となるように近接させて配設し、前記成
    膜空間内にマイクロ波エネルギーを放射又は伝達させる
    請求項15に記載の堆積膜形成方法。
17. 【請求項１７】前記マイクロ波アプリケーター手段から
    は、前記帯状部材とほぼ同じ長さに均一なマイクロ波エ
    ネルギーを放射又は伝達させる請求項16に記載の堆積膜
    形成方法。
18. 【請求項１８】前記マイクロ波アプリケーター手段を、
    前記分離手段を介して、前記成膜空間内に生起するマイ
    クロ波プラズマから分離させる請求項17に記載の堆積膜
    形成方法。
19. 【請求項１９】前記成膜空間内に放射又は伝達されたマ
    イクロ波エネルギーが、前記成膜空間外へ漏洩しないよ
    うにされている請求項１に記載の堆積膜形成方法。
20. 【請求項２０】前記帯状部材の前記マイクロ波プラズマ
    に曝される側の面には少なくとも導電処理が施されてい
    る請求項１に記載の堆積膜形成方法。
21. 【請求項２１】長手方向に帯状部材を移動せしめ、その
    中途で前記帯状部材上に堆積膜を形成する堆積膜形成装
    置であって、該帯状部材を支持するため長手方向にそれ
    らの間に所定の空間を空けて互いに平行に配されている
    ローラーの組によって送り出し機構から巻き取り機構に
    長手方向に移動する途中に設けられ、該帯状部材が壁と
    して機能して形成される成膜空間を形成するため該帯状
    部材を支持する成膜空間形成手段、マイクロ波の進行方
    向に対して垂直な一方向に指向性を持たせて該成膜空間
    内に配される該帯状部材に向けてマイクロ波エネルギー
    を導入して前記成膜空間内にマイクロ波プラズマを発生
    するため、該成膜空間に接続されたマイクロ波アプリケ
    ーター手段、前記成膜空間内に生起された該マイクロ波
    プラズマから前記アプリケーター手段を分離するための
    分離手段、前記成膜空間内部を排気するための排気手
    段、前記成膜空間内に堆積膜形成原料ガスを導入するた
    めのガス供給手段、前記マイクロ波プラズマのプラズマ
    電位を制御するためのバイアス電圧を印加するためのバ
    イアス印加手段、前記帯状部材を加熱あるいは冷却する
    ための温度制御手段、及び該マイクロ波プラズマのプラ
    ズマ電位を制御するためのバイアス印加手段を有するこ
    とを特徴とする堆積膜形成装置。
22. 【請求項２２】前記成膜空間形成手段は前記ローラーの
    組と該ローラーの間に配された支持搬送リングからなる
    請求項21に記載の堆積膜形成装置。
23. 【請求項２３】前記ローラーは前記帯状部材を湾曲させ
    る湾曲部形成手段を構成し、該湾曲部形成手段を、少な
    くとも一組以上の、湾曲開始端形成手段と湾曲終了端形
    成手段とで構成し、前記湾曲開始端形成手段と前記湾曲
    終了端形成手段との間に前記成膜空間が設けられる請求
    項21に記載の堆積膜形成装置。
24. 【請求項２４】前記ローラーの組は少なくとも一対の支
    持・搬送用ローラーを有し、該ローラーは湾曲部形成手
    段を構成するとともに、該湾曲部形成手段は支持・搬送
    用リングを有する請求項23に記載の堆積膜形成装置。
25. 【請求項２５】前記バイアス印加手段は前記帯状部材か
    ら分離して配設されている請求項21に記載の堆積膜形成
    装置。
26. 【請求項２６】前記バイアス印加手段の少なくとも一部
    が前記マイクロ波プラズマに接するように配設されてい
    る請求項25に記載の堆積膜形成装置。
27. 【請求項２７】前記バイアス手段の、前記マイクロ波プ
    ラズマに接する部分に導電処理が施されている請求項26
    に記載の堆積膜形成装置。
28. 【請求項２８】前記バイアス電圧を供給するバイアス電
    圧供給手段を有し、該バイアス電圧を供給する手段は直
    流、脈流又は交流電圧を発生する請求項26に記載の堆積
    膜形成装置。
29. 【請求項２９】前記バイアス印加手段はガス供給手段の
    一部である請求項26に記載の堆積膜形成装置。
30. 【請求項３０】前記バイアス印加手段は前記ガス供給手
    段から分離して配設される請求項26に記載の堆積膜形成
    装置。
31. 【請求項３１】前記バイアス印加手段は複数のバイアス
    棒を有する請求項30に記載の堆積膜形成装置。
32. 【請求項３２】前記バイアス印加手段は一つのバイアス
    棒を有する請求項30に記載の堆積膜形成装置。
33. 【請求項３３】前記バイアス印加手段は帯状部材を兼ね
    る請求項21に記載の堆積膜形成装置。
34. 【請求項３４】前記ガス供給手段が接地され、少なくと
    も該ガス供給手段の一部が前記帯マイクロ波プラズマに
    接するように配されている請求項21に記載の堆積膜形成
    装置。
35. 【請求項３５】前記分離手段を、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に残された間隙にほ
    ぼ平行に近接させ、且つ、前記成膜室の外側に配設した
    請求項23に記載の堆積膜形成装置。
36. 【請求項３６】前記分離手段が、前記成膜空間の側面の
    うちいずれか一方より前記成膜室内に前記帯状部材の幅
    方向とほぼ平行となるように突入されている請求項21に
    記載の堆積膜形成装置。
37. 【請求項３７】前記分離手段がほぼ円筒形である請求項
    21に記載の堆積膜形成装置。
38. 【請求項３８】前記分離手段がほぼ半円筒形である請求
    項21に記載の堆積膜形成装置。
39. 【請求項３９】前記マイクロ波アプリケーター手段を、
    前記分離手段の周壁から隔てて、且つ前記分離手段の内
    側に包含されるように配設した請求項37に記載の堆積膜
    形成装置。
40. 【請求項４０】前記分離手段には、冷却手段が設けられ
    ている請求項21に記載の堆積膜形成装置。
41. 【請求項４１】前記冷却手段は、前記分離手段の内周面
    に沿って流れる空気流である請求項40に記載の堆積膜形
    成装置。
42. 【請求項４２】前記分離手段には、冷却手段が設けら
    れ、該冷却手段は、前記分離手段の内部に配設され前記
    分離手段との間に冷却媒体を流すことが出来る導管構造
    とすべく、前記分離手段と同心円状に構成される請求項
    37に記載の堆積膜形成装置。
43. 【請求項４３】前記マイクロ波アプリケーター手段はマ
    イクロ波伝送用導波管であり、該導波管には、その長手
    方向にほぼ均一にマイクロ波エネルギーをマイクロ波の
    進行方向に対して垂直な一方向に指向性を持たせて均一
    に放射するために、実質的に方形の孔があけられている
    請求項21に記載の堆積膜形成装置。
44. 【請求項４４】前記方形の孔は、前記導波管の片面に少
    なくとも１つ以上あけられており、この孔よりマイクロ
    波が放射される構造とする請求項43に記載の堆積膜形成
    装置。
45. 【請求項４５】前記方形の孔は、前記導波管の長手方向
    に間隔を隔てて配設されている請求項43に記載の堆積膜
    形成装置。
46. 【請求項４６】前記方形の孔は、マイクロ波の１波長よ
    りも大きく且つ成膜空間に対応した空間すべてにわたっ
    て設けられた長方形とされている請求項44に記載の堆積
    膜形成装置。
47. 【請求項４７】前記方形の孔に対応してシャッター手段
    を有する請求項46に記載の堆積膜形成装置。
48. 【請求項４８】前記マイクロ波はエバネッセントマイク
    ロ波を含む請求項21に記載の堆積膜形成装置。