(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の連続した真空容器内にプラズマを生起させ、帯状基板をその長手方向に連続的に移動させながら、該基板上に連続的に堆積膜を形成する堆積膜形成方法において、
放電容器の開口部を、堆積速度分布の測定に基づいて、基板幅方向における堆積膜厚のむらが減少するように形状を設定した開口調整板で開口調整して、成膜を行う堆積膜形成方法であって、
放電空間の前記帯状基板の搬送方向をＸ方向、
放電空間の前記帯状基板の面内で且つ搬送方向に垂直な方向をＹ方向、
放電空間内の帯状基板膜堆積面が通過する任意の点（ｘi，ｙj）において測定された前記帯状基板への膜の堆積速度をｄ（ｘi，ｙj）、
（但し、ｉ＝１，２，…，ｍ、ｊ＝１，２，…，ｎ、ここでｍ，ｎは共に３以上）
基板搬送速度をｖ、
理想的な堆積膜厚をδとした上で、
放電空間上のｙ＝ｙjにおけるＸ方向での堆積速度分布を前記ｄ（ｘi，ｙj）から二次曲線で近似し、下記（１）式を得、
ｄj（ｘ，ｙj）＝ｄj（ｖｔ，ｙj）＝ａjｔ2＋ｂjｔ＋ｃj  （∵ｘ＝ｖｔ、ｔは時間）       …（１）
さらに、放電空間上のｙ＝ｙjにおける堆積膜厚δj（ｘ，ｙj）が前記δとなるように下記（２）式を得、
【数１】
0004794741.tif 000035
上記（１）式を（２）式に代入し、これを満たす点Ａj（ｖｔj1，ｙj），点Ｂj（ｖｔj2，ｙj）を求め、
それぞれ３点以上の点Ａj及びＢjからそれぞれの近似曲線として下記（３）及び（４）式を得、
ｘ＝Ｆ1（ｙ）  …（３）
ｘ＝Ｆ2（ｙ）  …（４）
（３）式を満たす曲線および（４）式を満たす曲線が、それぞれ放電容器の開口部のＸ方向の両端部となるように設定し、放電容器の開口部を開口調整して帯状基板の堆積領域を制限することを特徴とする堆積膜形成方法。
【請求項２】
放電空間のＸ方向の中心位置から前記点Ａj（ｖｔj1，ｙj）と前記点Ｂj（ｖｔj2，ｙj）までの距離が等しくなるように、点Ａj（ｖｔj1，ｙj）及び点Ｂj（ｖｔj2，ｙj）を求めることを特徴とする請求項１に記載の堆積膜形成方法。
【請求項３】
前記開口調整板の形状は、帯状基板の幅方向堆積速度分布から求められる前記点Ａj（ｖｔj1，ｙj）を通る弧および前記点Ｂj（ｖｔj2，ｙj）を通る弧が、放電容器の開口部のＸ方向の両端部の形状となるように設定し、放電容器の開口部を開口調整して帯状基板の堆積領域を制限することを特徴とする請求項１又は２に記載の堆積膜形成方法。
【請求項４】
前記開口調整板の形状が、帯状基板の幅方向堆積速度分布から求められる開口形状の±１０％以内になるように設定されることを特徴とする請求項１〜３のいずれか一項に記載の堆積膜形成方法。
【請求項５】
前記開口調整板の形状が、堆積膜の帯状基板の幅方向における膜厚分布のむらが１０％以内になるように設定されることを特徴とする請求項１〜４のいずれか一項に記載の堆積膜形成方法。
【請求項６】
前記堆積膜が、マイクロ波プラズマＣＶＤ法により形成されることを特徴とする請求項１〜５のいずれか一項に記載の堆積膜形成方法。
【請求項７】
複数の放電容器内をロール状に巻かれた状態から引き出された帯状基板が連続的に移動して再びロール状に巻かれるロール・ツー・ロール方式を採用することを特徴とする請求項１〜６のいずれか一項に記載の堆積膜形成方法。
【請求項８】
複数の連続した真空容器内にプラズマを生起させ、帯状基板を長手方向に連続的に移動させながら、該基板上に連続的に堆積膜を形成する堆積膜形成装置において、
放電容器の開口部に、堆積速度分布の測定に基づいて、基板幅方向における堆積膜厚のむらが減少するように形状を設定した開口調整板を設ける堆積膜形成装置であって、
放電空間の前記帯状基板の搬送方向をＸ方向、
放電空間の前記帯状基板の面内で且つ搬送方向に垂直な方向をＹ方向、
放電空間内の帯状基板膜堆積面が通過する任意の点（ｘi，ｙj）において測定された前記帯状基板への膜の堆積速度をｄ（ｘi，ｙj）、
（但し、ｉ＝１，２，…，ｍ、ｊ＝１，２，…，ｎ、ここでｍ，ｎは共に３以上）
基板搬送速度をｖ、
理想的な堆積膜厚をδとした上で、
放電空間上のｙ＝ｙjにおけるＸ方向での堆積速度分布を前記ｄ（ｘi，ｙj）から二次曲線で近似し、下記（１）式を得、
ｄj（ｘ，ｙj）＝ｄj（ｖｔ，ｙj）＝ａjｔ2＋ｂjｔ＋ｃj  （∵ｘ＝ｖｔ、ｔは時間）       …（１）
さらに、放電空間上のｙ＝ｙjにおける堆積膜厚δj（ｘ，ｙj）が前記δとなるように下記（２）式を得、
【数２】
0004794741.tif 000036
上記（１）式を（２）式に代入し、これを満たす点Ａj（ｖｔj1，ｙj），点Ｂj（ｖｔj2，ｙj）を求め、
それぞれ３点以上の点Ａj及びＢjからそれぞれの近似曲線として下記（３）及び（４）式を得、
ｘ＝Ｆ1（ｙ）  …（３）
ｘ＝Ｆ2（ｙ）  …（４）
（３）式を満たす曲線および（４）式を満たす曲線が、それぞれ放電容器の開口部のＸ方向の両端部となるように設定し、放電容器の開口部に帯状基板の堆積領域を制限するための開口調整板を設置することを特徴とする堆積膜形成装置。
【請求項９】
放電空間のＸ方向の中心位置から前記点Ａj（ｖｔj1，ｙj）と前記点Ｂj（ｖｔj2，ｙj）までの距離が等しくなるように、点Ａj（ｖｔj1，ｙj）及び点Ｂj（ｖｔj2，ｙj）を求めることを特徴とする請求項８に記載の堆積膜形成装置。
【請求項１０】
前記開口調整板の形状は、帯状基板の幅方向堆積速度分布から求められる前記点Ａj（ｖｔj1，ｙj）を通る弧および前記点Ｂj（ｖｔj2，ｙj）を通る弧が、放電容器の開口部のＸ方向の両端部の形状となるように設定し、放電容器の開口部に帯状基板の堆積領域を制限するための開口調整板を設置することを特徴とする請求項８又は９に記載の堆積膜形成装置。
【請求項１１】
前記開口調整板の形状を、帯状基板の幅方向堆積速度分布から求められる開口調整板の形状の±１０％以内になるような形状を有する開口調整板を設置することを特徴とする請求項８〜１０のいずれか一項に記載の堆積膜形成装置。
【請求項１２】
前記堆積膜の帯状基板の幅方向における膜厚分布のむらを１０％以内になるような形状を有する開口調整板を設置することを特徴とする請求項８〜１１のいずれか一項に記載の堆積膜形成装置。
【請求項１３】
前記堆積膜は、マイクロ波プラズマＣＶＤ装置により形成されることを特徴とする請求項８〜１２のいずれか一項に記載の堆積膜形成装置。
【請求項１４】
複数の放電容器内をロール状に巻かれた状態から引き出された帯状基板が連続的に移動して再びロール状に巻かれるロール・ツー・ロール方式の装置として形成することを特徴とする請求項８〜１３のいずれか一項に記載の堆積膜形成装置。
【請求項１５】
複数の連続した真空容器内にプラズマを生起させ、帯状基板をその長手方向に連続的に移動させながら、該基板上に連続的に堆積膜を形成する堆積膜形成方法において、
放電空間の前記帯状基板の搬送方向をＸ方向、
放電空間の前記帯状基板の面内で且つ搬送方向に垂直な方向をＹ方向、
放電空間内の帯状基板膜堆積面が通過する任意の点（ｘi，ｙj）において測定された前記帯状基板への膜の堆積速度をｄ（ｘi，ｙj）、
（但し、ｉ＝１，２，…，ｍ、ｊ＝１，２，…，ｎ、ここでｍ，ｎは共に３以上）
基板搬送速度をｖ、
理想的な堆積膜厚をδとした上で、
放電空間上のｙ＝ｙjにおけるＸ方向での堆積速度分布を前記ｄ（ｘi，ｙj）から二次曲線で近似し、下記（１）式を得、
ｄj（ｘ，ｙj）＝ｄj（ｖｔ，ｙj）＝ａjｔ2＋ｂjｔ＋ｃj  （∵ｘ＝ｖｔ、ｔは時間）        …（１）
さらに、放電空間上のｙ＝ｙjにおける堆積膜厚δj（ｘ，ｙj）が前記δとなるように下記（２）式を得、
【数３】
0004794741.tif 000037
上記（１）式を（２）式に代入し、これを満たす点Ａj（ｖｔj1，ｙj），点Ｂj（ｖｔj2，ｙj）を求め、
それぞれ３点以上の点Ａj及びＢjからそれぞれの近似曲線として下記（３）及び（４）式を得、
ｘ＝Ｆ1（ｙ）  …（３）
ｘ＝Ｆ2（ｙ）  …（４）
さらに上記（３）式及び（４）式に基づいて定められる下記不等式（５）及び（６）を得、
１．１Ｆ1（ｙ）−０．１Ｆ2（ｙ）≦Ｘ≦０．９Ｆ1（ｙ）＋０．１Ｆ2（ｙ）      …（５）
０．９Ｆ2（ｙ）＋０．１Ｆ1（ｙ）≦Ｘ≦１．１Ｆ2（ｙ）−０．１Ｆ1（ｙ）      …（６）
（５）式を満たす曲線および（６）式を満たす曲線が、それぞれ放電容器の開口部のＸ方向の両端部となるように設定し、放電容器の開口部を開口調整して帯状基板の堆積領域を制限することを特徴とする堆積膜形成方法。
【請求項１６】
放電空間のＸ方向の中心位置から前記点Ａj（ｖｔj1，ｙj）と前記点Ｂj（ｖｔj2，ｙj）までの距離が等しくなるように、点Ａj（ｖｔj1，ｙj）及び点Ｂj（ｖｔj2，ｙj）を求めることを特徴とする請求項１５に記載の堆積膜形成方法。
【請求項１７】
複数の連続した真空容器内にプラズマを生起させ、帯状基板をその長手方向に連続的に移動させながら、該基板上に連続的に堆積膜を形成する堆積膜形成装置において、
放電空間の前記帯状基板の搬送方向をＸ方向、
放電空間の前記帯状基板の面内で且つ搬送方向に垂直な方向をＹ方向、
放電空間内の帯状基板膜堆積面が通過する任意の点（ｘi，ｙj）において測定された前記帯状基板への膜の堆積速度をｄ（ｘi，ｙj）、
（但し、ｉ＝１，２，…，ｍ、ｊ＝１，２，…，ｎ、ここでｍ，ｎは共に３以上）
基板搬送速度をｖ、
理想的な堆積膜厚をδとした上で、
放電空間上のｙ＝ｙjにおけるＸ方向での堆積速度分布を前記ｄ（ｘi，ｙj）から二次曲線で近似し、下記（１）式を得、
ｄj（ｘ，ｙj）＝ｄj（ｖｔ，ｙj）＝ａjｔ2＋ｂjｔ＋ｃj  （∵ｘ＝ｖｔ、ｔは時間）        …（１）
さらに、放電空間上のｙ＝ｙjにおける堆積膜厚δj（ｘ，ｙj）が前記δとなるように下記（２）式を得、
【数４】
0004794741.tif 000038
上記（１）式を（２）式に代入し、これを満たす点Ａj（ｖｔj1，ｙj），点Ｂj（ｖｔj2，ｙj）を求め、
それぞれ３点以上の点Ａj及びＢjからそれぞれの近似曲線として下記（３）及び（４）式を得、
ｘ＝Ｆ1（ｙ）  …（３）
ｘ＝Ｆ2（ｙ）  …（４）
さらに上記（３）式及び（４）式に基づいて定められる下記不等式（５）及び（６）を得、
１．１Ｆ1（ｙ）−０．１Ｆ2（ｙ）≦Ｘ≦０．９Ｆ1（ｙ）＋０．１Ｆ2（ｙ）      …（５）
０．９Ｆ2（ｙ）＋０．１Ｆ1（ｙ）≦Ｘ≦１．１Ｆ2（ｙ）−０．１Ｆ1（ｙ）      …（６）
（５）式を満たす曲線および（６）式を満たす曲線が、それぞれ放電容器の開口部のＸ方向の両端部となるように設定し、放電容器の開口部を開口調整して帯状基板の堆積領域を制限することを特徴とする堆積膜形成装置。
【請求項１８】
放電空間のＸ方向の中心位置から前記点Ａj（ｖｔj1，ｙj）と前記点Ｂj（ｖｔj2，ｙj）までの距離が等しくなるように、点Ａj（ｖｔj1，ｙj）及び点Ｂj（ｖｔj2，ｙj）を求めることを特徴とする請求項１７に記載の堆積膜形成装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、プラズマＣＶＤ法により、長尺の基板上に連続的に堆積膜を形成する堆積膜形成方法および堆積膜形成装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、帯状基板の表面上に薄膜を連続して形成する堆積膜形成装置としては、例えばロール・ツー・ロール（Ｒｏｌｌ  ｔｏ  Ｒｏｌｌ）方式を採用した連続プラズマＣＶＤ法による堆積膜形成装置が知られており、米国特許第４，４００，４０９号に開示されている。
【０００３】
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帯状基板が順次貫通する経路に沿って各グロー放電領域を配置し、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、上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大面積の素子を連続的に形成することができるとされている。こうしたことから、このロール・ツー・ロール方式は大面積の半導体素子の量産に適する方法といえる。
【０００４】
従来のＣＶＤ法においては、原料ガスを分解し堆積膜を形成するためのグロー放電プラズマ励起手段として高周波（具体的にはＲＦ）放電が広く用いられてきた。その一方で、近年、マイクロ波を用いたプラズマプロセスが注目されている。
【０００５】
マイクロ波は、従来のＲＦを用いた場合に比較して周波数が高いため、エネルギー密度を高めることが可能であり、プラズマを効率よく発生させ、持続させることに適している。
【０００６】
例えば、米国特許第４，５１７，２２３号明細書及び同第４，５０４，５１８号明細書には、低圧下でのマイクロ波グロー放電プラズマ内で小面積の基板上に薄膜を堆積形成させる方法が開示されているが、マイクロ波によれば、ＲＦに比較して低圧下での放電が可能で、膜特性の低下の原因となる活性種のポリマリゼイションを防ぎ、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押え、かつ堆積速度の飛躍的向上が図れるとされている。
【０００７】
半導体接合素子、例えば太陽電池の量産化には、ロール・ツー・ロール方式を採用した連続プラズマＣＶＤ法による堆積膜形成装置の堆積領域の大面積化が必要不可欠である。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
従来のマイクロ波ＣＶＤ法およびＲＦプラズマＣＶＤ法を用いた装置により作製された堆積膜は、堆積速度の増加や放電領域の拡大に伴い、幅方向に大きなばらつきを生じる。
【０００９】
また、その堆積速度は、プラズマを発生させるための放電エネルギーの種類や放電条件（例えば、放電電力、放電周波数）や真空容器内での原料ガスの流量、流速、圧力などによって大きく変化し、原料ガスの濃度分布やプラズマ密度分布の変化については考慮されておらず、大面積の堆積領域に均一な膜厚と膜質を有する堆積膜が形成できないという問題がある。
【００１０】
例えば、マイクロ波プラズマＣＶＤ法において、太陽電池セルとしての特性を追求する場合、マイクロ波電力を小さく、ＲＦバイアス導入電力を大きくすることが必要である。しかしながら、この条件により得られた堆積膜の堆積膜厚分布は、マイクロ波導入部からの距離に対して分布が生じ、その堆積膜厚はマイクロ波導入部の距離が大きくなるにつれて薄くなる。
【００１１】
こうしたプラズマＣＶＤ法を大面積の堆積膜に適用する場合、任意の成膜条件にわたって、大面積の均一な膜厚と膜質を有する堆積膜を得ることは難しい。
【００１２】
以上のように、従来のロール・ツー・ロール方式による半導体積層膜の連続形成装置では、高速成膜が可能なマイクロ波プラズマＣＶＤ法によって形成した場合に、光起電力素子の特性に基板幅方向におけるむらを生じ易いという問題点がある。
【００１３】
本発明の目的は、上記の課題に鑑み、膜厚むら及び膜質むらのない半導体層を堆積して、特性むらのない光起電力素子を得ることができる堆積膜形成方法および堆積膜形成装置を提供することにある。
【００１４】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成すべく、本発明の堆積膜形成方法は、複数の連続した真空容器内にプラズマを生起させ、帯状基板をその長手方向に連続的に移動させながら、この基板上に連続的に堆積膜を形成する堆積膜形成方法において、放電容器の開口部を、堆積速度分布の測定に基づいて、基板幅方向における堆積膜厚のむらが減少するように形状を設定した開口調整板で開口調整して、成膜を行うものである。
【００１５】
上記堆積膜形成方法において、
放電空間の前記帯状基板の搬送方向をＸ方向、
放電空間の前記帯状基板の面内で且つ搬送方向に垂直な方向をＹ方向、
放電空間内の帯状基板膜堆積面が通過する任意の点（ｘi，ｙj）において測定された前記帯状基板への膜の堆積速度をｄ（ｘi，ｙj）、
（但し、ｉ＝１，２，…，ｍ、ｊ＝１，２，…，ｎ、ここでｍ，ｎは共に３以上）
基板搬送速度をｖ、
理想的な堆積膜厚をδとした上で、
放電空間上のｙ＝ｙjにおけるＸ方向での堆積速度分布を前記ｄ（ｘi，ｙj）から二次曲線で近似し、下記（１）式を得、
ｄj（ｘ，ｙj）＝ｄj（ｖｔ，ｙj）＝ａjｔ2＋ｂjｔ＋ｃj  （∵ｘ＝ｖｔ、ｔは時間）        …（１）
さらに、放電空間上のｙ＝ｙjにおける堆積膜厚δj（ｘ，ｙj）が前記δとなるように下記（２）式を得、
【００１６】
【数５】
0004794741.tif 000002
上記（１）式を（２）式に代入し、これを満たす点Ａj（ｖｔj1，ｙj），点Ｂj（ｖｔj2，ｙj）を求め、
それぞれ３点以上の点Ａj及びＢjからそれぞれの近似曲線として下記（３）及び（４）式を得、
ｘ＝Ｆ1（ｙ）  …（３）
ｘ＝Ｆ2（ｙ）  …（４）
（３）式を満たす曲線および（４）式を満たす曲線が、それぞれ放電容器の開口部のＸ方向の両端部（基板搬送方向の両端部にあたる曲線）となるように設定し、放電容器の開口部を開口調整して帯状基板の堆積領域を制限する。
【００１７】
また、放電空間のＸ方向の中心位置から前記点Ａj（ｖｔj1，ｙj）と前記点Ｂj（ｖｔj2，ｙj）までの距離が等しくなるように、点Ａj（ｖｔj1，ｙj）及び点Ｂj（ｖｔj2，ｙj）を求めることが好ましい。
また、上記開口調整板の形状は、帯状基板の幅方向堆積速度分布から求められる前記点Ａj（ｖｔj1，ｙj）を通る弧および前記点Ｂj（ｖｔj2，ｙj）を通る弧が、放電容器の開口部のＸ方向の両端部の形状となるように設定し、放電容器の開口部を開口調整して帯状基板の堆積領域を制限することが好ましい。
【００１８】
さらに、上記開口調整板の形状が、帯状基板の幅方向堆積速度分布から求められる開口形状の±１０％以内になるように設定されることが好ましい。
【００１９】
そして、開口調整板の形状が、堆積膜の帯状基板の幅方向における膜厚分布のむらが１０％以内になるように設定されることが好ましい。
【００２０】
また、上記堆積膜が、マイクロ波プラズマＣＶＤ法により形成されることが好ましい。
【００２１】
さらに、複数の放電容器内をロール状に巻かれた状態から引き出された帯状基板が連続的に移動して再びロール状に巻かれるロール・ツー・ロール方式を採用することが好ましい。
【００２２】
一方、本発明の堆積膜形成装置は、複数の連続した真空容器内にプラズマを生起させ、帯状基板を長手方向に連続的に移動させながら、該基板上に連続的に堆積膜を形成する堆積膜形成装置において、放電容器の開口部に、堆積速度分布の測定に基づいて、基板幅方向における堆積膜厚のむらが減少するように形状を設定した開口調整板を設けるものである。
【００２３】
上記堆積膜形成装置において、
放電空間の前記帯状基板の搬送方向をＸ方向、
放電空間の前記帯状基板の面内で且つ搬送方向に垂直な方向をＹ方向、
放電空間内の帯状基板膜堆積面が通過する任意の点（ｘi，ｙj）において測定された前記帯状基板への膜の堆積速度をｄ（ｘi，ｙj）、
（但し、ｉ＝１，２，…，ｍ、ｊ＝１，２，…，ｎ、ここでｍ，ｎは共に３以上）
基板搬送速度をｖ、
理想的な堆積膜厚をδとした上で、
放電空間上のｙ＝ｙjにおけるＸ方向での堆積速度分布を前記ｄ（ｘi，ｙj）から二次曲線で近似し、下記（１）式を得、
ｄj（ｘ，ｙj）＝ｄj（ｖｔ，ｙj）＝ａjｔ2＋ｂjｔ＋ｃj  （∵ｘ＝ｖｔ、ｔは時間）        …（１）
さらに、放電空間上のｙ＝ｙjにおける堆積膜厚δj（ｘ，ｙj）が前記δとなるように下記（２）式を得、
【００２４】
【数６】
0004794741.tif 000003
上記（１）式を（２）式に代入し、これを満たす点Ａj（ｖｔj1，ｙj），点Ｂj（ｖｔj2，ｙj）を求め、
それぞれ３点以上の点Ａj及びＢjからそれぞれの近似曲線として下記（３）及び（４）式を得、
ｘ＝Ｆ1（ｙ）  …（３）
ｘ＝Ｆ2（ｙ）  …（４）
（３）式を満たす曲線および（４）式を満たす曲線が、それぞれ放電容器の開口部のＸ方向の両端部となるように設定し、放電容器の開口部に帯状基板の堆積領域を制限するための開口調整板を設置する。
【００２５】
また、放電空間のＸ方向の中心位置から前記点Ａj（ｖｔj1，ｙj）と前記点Ｂj（ｖｔj2，ｙj）までの距離が等しくなるように、点Ａj（ｖｔj1，ｙj）及び点Ｂj（ｖｔj2，ｙj）を求めることが好ましい。
また、上記開口調整板の形状は、帯状基板の幅方向堆積速度分布から求められる前記点Ａj（ｖｔj1，ｙj）を通る弧および前記点Ｂj（ｖｔj2，ｙj）を通る弧が、放電容器の開口部のＸ方向の両端部の形状となるように設定し、放電容器の開口部に帯状基板の堆積領域を制限するための開口調整板を設置することが好ましい。
【００２６】
さらに、上記開口調整板の形状を、帯状基板の幅方向堆積速度分布から求められる開口調整板の形状の±１０％以内になるような形状を有する開口調整板を設置することが好ましい。
【００２７】
そして、上記堆積膜の帯状基板の幅方向における膜厚分布のむらを１０％以内になるような形状を有する開口調整板を設置することが好ましい。
【００２８】
また、上記堆積膜は、マイクロ波プラズマＣＶＤ装置により形成されることが好ましい。
【００２９】
さらに、複数の放電容器内をロール状に巻かれた状態から引き出された帯状基板が連続的に移動して再びロール状に巻かれるロール・ツー・ロール方式の装置として形成することが好ましい。
【００３０】
プラズマＣＶＤ法を用いた堆積膜形成方法では、成膜領域を拡大するために放電空間を広げた場合、堆積膜の膜厚に分布が生じる。また、マイクロ波電力の導入方法や堆積膜の成膜条件により、その分布は大きく変化する。例えば、マイクロ波電力を１方向から導入した場合と２方向から導入した場合とでは、堆積速度分布は大きく異なる。
【００３１】
本発明では、堆積速度分布を測定し、基板幅方向における堆積膜厚が均一になるように、開口調整板の形状を定める。開口調整板を放電容器の開口部に設けることにより、基板と放電領域を遮断し、帯状基板上に堆積する領域を制限することができる。この方法により、大面積にわたって均一な膜厚を有する堆積膜を形成することができる。
【００３２】
さらに、堆積膜の成膜条件を最適化するために、成膜条件を変更した場合においても、その都度開口調整板の形状を再決定することにより、均一な膜厚を有する堆積膜を形成することができる。
【００３３】
具体的に、開口調整板の形状を、帯状基板の幅方向堆積速度分布から求められる開口形状の±１０％以内に設定する方法としては、開口部の両端部の曲線が、前述したｘ＝Ｆ1（ｙ）及びｘ＝Ｆ2（ｙ）から±１０％以内ずれるように設定することが考えられる。
【００３４】
具体的には、開口部の一端の曲線が、
【００３５】
【数７】
0004794741.tif 000004
で表される領域内に存在するようにし、
開口部の他端の曲線が
【００３６】
【数８】
0004794741.tif 000005
で表される領域内に存在するようにする。
【００３７】
そこで本発明は、複数の連続した真空容器内にプラズマを生起させ、帯状基板をその長手方向に連続的に移動させながら、該基板上に連続的に堆積膜を形成する堆積膜形成方法において、
放電空間の前記帯状基板の搬送方向をＸ方向、
放電空間の前記帯状基板の面内で且つ搬送方向に垂直な方向をＹ方向、
放電空間内の帯状基板膜堆積面が通過する任意の点（ｘi，ｙj）において測定された前記帯状基板への膜の堆積速度をｄ（ｘi，ｙj）、
（但し、ｉ＝１，２，…，ｍ、ｊ＝１，２，…，ｎ、ここでｍ，ｎは共に３以上）
基板搬送速度をｖ、
理想的な堆積膜厚をδとした上で、
放電空間上のｙ＝ｙjにおけるＸ方向での堆積速度分布を前記ｄ（ｘi，ｙj）から二次曲線で近似し、下記（１）式を得、
ｄj（ｘ，ｙj）＝ｄj（ｖｔ，ｙj）＝ａjｔ2＋ｂjｔ＋ｃj  （∵ｘ＝ｖｔ、ｔは時間）        …（１）
さらに、放電空間上のｙ＝ｙjにおける堆積膜厚δj（ｘ，ｙj）が前記δとなるように下記（２）式を得、
【００３８】
【数９】
0004794741.tif 000006
上記（１）式を（２）式に代入し、これを満たす点Ａj（ｖｔj1，ｙj），点Ｂj（ｖｔj2，ｙj）を求め、
それぞれ３点以上の点Ａj及びＢjからそれぞれの近似曲線として下記（３）及び（４）式を得、
ｘ＝Ｆ1（ｙ）  …（３）
ｘ＝Ｆ2（ｙ）  …（４）
さらに上記（３）式及び（４）式に基づいて定められる下記不等式（５）及び（６）を得、
１．１Ｆ1（ｙ）−０．１Ｆ2（ｙ）≦Ｘ≦０．９Ｆ1（ｙ）＋０．１Ｆ2（ｙ）      …（５）
０．９Ｆ2（ｙ）＋０．１Ｆ1（ｙ）≦Ｘ≦１．１Ｆ2（ｙ）−０．１Ｆ1（ｙ）      …（６）
（５）式を満たす曲線および（６）式を満たす曲線が、それぞれ放電容器の開口部のＸ方向の両端部となるように設定し、放電容器の開口部を開口調整して帯状基板の堆積領域を制限することを特徴とする堆積膜形成方法を提供する。
【００３９】
また、本発明は、複数の連続した真空容器内にプラズマを生起させ、帯状基板をその長手方向に連続的に移動させながら、該基板上に連続的に堆積膜を形成する堆積膜形成装置において、
放電空間の前記帯状基板の搬送方向をＸ方向、
放電空間の前記帯状基板の面内で且つ搬送方向に垂直な方向をＹ方向、
放電空間内の帯状基板膜堆積面が通過する任意の点（ｘi，ｙj）において測定された前記帯状基板への膜の堆積速度をｄ（ｘi，ｙj）、
（但し、ｉ＝１，２，…，ｍ、ｊ＝１，２，…，ｎ、ここでｍ，ｎは共に３以上）
基板搬送速度をｖ、
理想的な堆積膜厚をδとした上で、
放電空間上のｙ＝ｙjにおけるＸ方向での堆積速度分布を前記ｄ（ｘi，ｙj）から二次曲線で近似し、下記（１）式を得、
ｄj（ｘ，ｙj）＝ｄj（ｖｔ，ｙj）＝ａjｔ2＋ｂjｔ＋ｃj  （∵ｘ＝ｖｔ、ｔは時間）        …（１）
さらに、放電空間上のｙ＝ｙjにおける堆積膜厚δj（ｘ，ｙj）が前記δとなるように下記（２）式を得、
【００４０】
【数１０】
0004794741.tif 000007
上記（１）式を（２）式に代入し、これを満たす点Ａj（ｖｔj1，ｙj），点Ｂj（ｖｔj2，ｙj）を求め、
それぞれ３点以上の点Ａj及びＢjからそれぞれの近似曲線として下記（３）及び（４）式を得、
ｘ＝Ｆ1（ｙ）  …（３）
ｘ＝Ｆ2（ｙ）  …（４）
さらに上記（３）式及び（４）式に基づいて定められる下記不等式（５）及び（６）を得、
１．１Ｆ1（ｙ）−０．１Ｆ2（ｙ）≦Ｘ≦０．９Ｆ1（ｙ）＋０．１Ｆ2（ｙ）      …（５）
０．９Ｆ2（ｙ）＋０．１Ｆ1（ｙ）≦Ｘ≦１．１Ｆ2（ｙ）−０．１Ｆ1（ｙ）      …（６）
（５）式を満たす曲線および（６）式を満たす曲線が、それぞれ放電容器の開口部のＸ方向の両端部となるように設定し、放電容器の開口部を開口調整して帯状基板の堆積領域を制限することを特徴とする堆積膜形成装置を提供する。
【００４１】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の好適な実施の形態を添付図面に基づいて詳細に説明するが、本発明はこれらの実施の形態に限られない。
【００４２】
本発明は、上述のように、帯状基板をその長手方向に連続的に搬送して基板表面に機能性堆積膜を形成する装置において、放電容器の開口部に設けた開口調整板より、帯状基板と放電領域を遮断し、帯状基板上に堆積する領域を制御することを可能にしたものである。
【００４３】
これにより、従来のプラズマＣＶＤ法による堆積膜形成方法の大きな課題である放電空間の拡大による堆積膜の大面積化と同時に、帯状基板上に堆積する膜の膜厚および膜質分布を均一化が可能になる。
【００４４】
本発明で使用した堆積膜形成装置について、図面を参照して説明する。本発明で使用した装置は、図２に示す従来のロール・ツー・ロール方式の連続プラズマＣＶＤ装置である。
【００４５】
図２において、堆積膜形成装置は、基本的には帯状基板の巻き出し室２０１、高周波プラズマＣＶＤ法によるｎ型半導体層真空容器２０２、ｉ型半導体層真空容器２０３、ｉ型半導体層真空容器２０４、ｐ型半導体層真空容器２０５、内部に２個の放電容器２０７ａ、２０７ｂを有するマイクロ波プラズマＣＶＤ法によるｉ型半導体層真空容器２０６、および帯状基板の巻き取り室２０８から構成されており、各真空容器２０２〜２０６の間はそれぞれガスゲート２０９によって接続されている。
【００４６】
本発明の装置において、帯状基板２１０は巻き出し室２０１内のボビン２１１から巻き出され、巻き取り室２０８内のボビン２１２に巻き取られるまでにガスゲート２０９で接続された５基の真空容器２０２〜２０６を通過しながら移動させられ、その間に基板表面にｎｉｐ構造の半導体の堆積膜が形成される。
【００４７】
各真空容器２０２〜２０６には、基板を加熱する加熱ヒータ２１３、不図示のガス供給手段から供給される成膜ガスを放電容器内へ導入するガス導入管２１４、導入ガスを加熱するガス加熱ヒータ２１５、不図示の排気手段により放電容器を排気する排気管２１６および排気調整バルブ２１７が設けられている。なお、巻き出し室２０１および巻き取り室２０８にも、排気管２１６および排気調整バルブ２１７が設けられている。
【００４８】
マイクロ波ＣＶＤ法を用いる真空容器２０６内の放電領域２１８には、放電容器２０７ａ、２０７ｂの開口部に帯状基板の堆積膜厚分布を制御するために開口調整板２１９を設置し、マイクロ波発振器２２０から導波管２２１を通して、放電容器内の成膜ガスにエネルギーを与えて放電を生起するためのマイクロ波電力を供給するアプリケータ２２２と、プラズマにＲＦ発振器２２７からＲＦ電力を印加するバイアス棒２２３とが設けられ、供給された原料ガスを分解して堆積膜の形成が行われる。
【００４９】
ＲＦプラズマＣＶＤ法を用いる真空容器２０２〜２０５内の放電領域２２４には、原料ガスにＲＦ電力を印加するカソード２２５が設けられ、ＲＦプラズマＣＶＤ法による堆積膜の形成が行われる。
【００５０】
ガスゲート２０９は、各真空容器を分離独立させ、帯状基板２１０を各放電領域の中を貫通させ、連続的に搬送する目的で設けたものである。ゲートガス導入管２２６からゲートガスを導入し、隣り合う真空容器の原料ガスが混合すること防ぐことにより、異なる組成の良質な堆積膜を多層形成することができる。
【００５１】
このような堆積膜形成装置を用いて、本発明の堆積膜形成方法は実施される。すなわち、本発明の堆積膜形成方法は、複数の連続した真空容器内にプラズマを生起させ、帯状基板をその長手方向に連続的に移動させながら、該基板上に連続的に堆積膜を形成する堆積膜形成方法であり、放電容器の開口部を、堆積速度分布の測定に基づいて、基板幅方向における堆積膜厚のむらが減少するように形状を設定した開口調整板で開口調整して成膜を行う。
【００５２】
具体的には、放電空間の前記帯状基板の搬送方向をＸ方向、
放電空間の前記帯状基板の面内で且つ搬送方向に垂直な方向をＹ方向、
放電空間内の帯状基板膜堆積面が通過する任意の点（ｘi，ｙj）において測定された前記帯状基板への膜の堆積速度をｄ（ｘi，ｙj）、
（但し、ｉ＝１，２，…，ｍ、ｊ＝１，２，…，ｎ、ここでｍ，ｎは共に３以上）
基板搬送速度をｖ、
理想的な堆積膜厚をδとする。
ここで放電空間上のｙ＝ｙjにおけるＸ方向での堆積速度分布を前記ｄ（ｘi，ｙj）から二次曲線で近似して、
ｄj（ｘ，ｙj）＝ｄj（ｖｔ，ｙj）＝ａjｔ2＋ｂjｔ＋ｃj  （∵ｘ＝ｖｔ、ｔは時間）        …（１）
とする。一方、放電空間上のｙ＝ｙjにおける堆積膜厚δj（ｘ，ｙj）が前記δとなるようにするためには、
【００５３】
【数１１】
0004794741.tif 000008
を満たすｔj1からｔj2までの間、膜堆積を行うこととなる。
そこで、上記（１）式を（２）式に代入し、これを満たす点Ａj（ｖｔj1，ｙj），点Ｂj（ｖｔj2，ｙj）を得ることができる。つまり、点Ａjから点Ｂjまでの間堆積を行うことにより堆積膜厚をおおむねとすることができる。
そして、それぞれのｊについて点Ａjから点Ｂjを求め、これらの点のＹ方向における分布をそれぞれ例えば二次曲線で近似すると、
点Ａj（３点以上）から近似により導かれる二次曲線は、
ｘ＝Ｆ1（ｙ）  …（３）
点Ｂj（３点以上）から近似により導かれる二次曲線は、
ｘ＝Ｆ2（ｙ）  …（４）
となる。
次に、（３）式を満たす曲線および（４）式を満たす曲線が、それぞれ放電容器の開口部の両端部となるように設定し、放電容器の開口部を開口調整して帯状基板の堆積領域を制限することにより、基板の搬送方向と垂直な方向の全ての部分で、膜厚がおおむねδとなるような膜形成条件（開口調整条件）が得られる。
【００５４】
本発明において、（３）式を満たす曲線および（４）式を満たす曲線が、それぞれ放電容器の開口部の両端部となるように設定するとは、帯状基板上に存在するこれらの曲線を、基板面と垂直な方向に所定の距離（公知の距離を採用することが可能）だけ離れた位置に、例えば開口調整板の端部が存在するように設定することを意味する。
【００５５】
尚、上記（１）及び（２）式から点Ａj（ｖｔj1，ｙj）及び点Ｂj（ｖｔj2，ｙj）を求めるに際しては、前提条件として例えば、放電空間のＸ方向の中心位置から点Ａj（ｖｔj1，ｙj）と点Ｂj（ｖｔj2，ｙj）までの距離が等しくなるように設定したり、点Ａj（ｖｔj1，ｙj）もしくは点Ｂj（ｖｔj2，ｙj）の一方のＸ方向の位置（即ちｖｔj1もしくはｖｔj2）を固定して他方のＸ方向の位置を求めることで行うことができる。この場合、上記の前提条件は、予め測定された堆積速度およびその分布等を考慮して適宜選択することができ、以下で説明する各実施例においては、堆積速度が大きく且つそのばらつきが小さい領域で膜堆積を行うべく、放電空間のＸ方向の中心位置から点Ａj（ｖｔj1，ｙj）と点Ｂj（ｖｔj2，ｙj）までの距離が等しくなるように設定している。
また、開口調整板の形状は、帯状基板の幅方向堆積速度分布から求められる前記点Ａj（ｖｔj1，ｙj）を通る弧および前記点Ｂj（ｖｔj2，ｙj）を通る弧が、放電容器の開口部の両端部の形状となるように設定し、放電容器の開口部を開口調整して帯状基板の堆積領域を制限する。
【００５６】
さらに、開口調整板の形状が、帯状基板の幅方向堆積速度分布から求められる開口形状の±１０％以内になるように設定されることが好ましい。この場合の具体的な設定方法は前述した（５）式（６）式で表すことができる。
【００５７】
この堆積膜はプラズマＣＶＤ法により形成され、特にマイクロ波プラズマＣＶＤ法により形成されることが好ましい。
【００５８】
また、開口調整板の形状が、堆積膜の帯状基板の幅方向における膜厚分布のむらが１０％以内になるように設定されることが好ましい。
【００５９】
堆積膜の形成を連続的に行うには、複数の放電容器内をロール状基板が連続的に移動するロール・ツー・ロール方式を採用することが好ましい。
【００６０】
すなわち、本発明では、堆積速度分布を測定し、基板幅方向における堆積膜厚が均一になるように、開口調整板の形状を定める。開口調整板を放電容器の開口部に設けることにより、基板と放電領域を遮断し、帯状基板上に堆積する領域を制限することができる。この方法により、大面積にわたって均一な膜厚を有する堆積膜を形成することができる。
【００６１】
さらに、堆積膜の成膜条件を最適化するために、成膜条件を変更した場合においても、その都度開口調整板の形状を再決定することにより、均一な膜厚を有する堆積膜を形成することができる。
【００６２】
放電容器の開口部に堆積膜厚分布を制御するための開口調整板を設けず、堆積する領域の制限を行わないで、放電容器の開口部全域にわたって堆積膜を形成すると、その堆積膜厚速度は大きな分布をもつ。なぜなら、マイクロ波電力導入部からの距離が離れるにつれて堆積速度分布は小さくなる傾向があり、堆積速度分布はその堆積膜形成装置のマイクロ波電力の導入方法によって、特徴的な分布が現れる。
【００６３】
例えば、図１に示すような方法でマイクロ波電力を４個のアプリケータ１０１を用いてマイクロ波電力の導入を行った場合、両端部と比較して中心部の堆積速度が小さい分布となる。このような堆積速度分布にあわせて、図１に示すような形状の開口調整板１０２を放電容器の開口部に設けることにより、放電容器開口部に膜厚分布に応じた開口部１０３を形成し、帯状基板１０４上に均一な膜厚および膜質を有する堆積膜を得ることが可能になる。
【００６４】
また、特性を向上させるために、成膜条件を変更させた場合においても、開口調整板の形状を変更することで均一な膜厚を有する堆積膜を形成することが可能となる。
【００６５】
【実施例】
以下、本発明の堆積膜形成方法および堆積膜形成装置について具体的実施例を示すが、本発明はこれらの実施例によって何ら限定されるものではない。
【００６６】
（実施例１）
図２に示した堆積膜形成装置を用いて、本発明の堆積膜形成方法について、手順にしたがって説明する。まず、本実験では、マイクロ波ＣＶＤ法を用いて作製するｉ層の堆積膜の堆積速度分布を調べた。図２の堆積膜形成装置では、４個のアプリケータ２２２を用いてマイクロ波電力の導入を行っている。作製条件を表１に示す。
【００６７】
【表１】
0004794741.tif 000009
【００６８】
基板送り出し機構を有する真空容器２０１に、十分脱脂、洗浄を行ったステンレス帯状基板（ＳＵＳ４３０、幅３５０ｍｍ×長さ３００ｍ×厚さ０．２ｍｍ）２１０の巻き付けられたボビン２１１をセットし、帯状基板をガスゲート２０９、ｎ型半導体層真空容器２０２、ｉ型半導体層真空容器２０３、ｉ型半導体層真空容器２０６、ｉ型半導体層真空容器２０４、ｐ型半導体層真空容器２０５を順次介して、帯状基板の巻き取り室２０８まで通し、弛みの無い程度に張力調整を行った。各真空容器内は、不図示の排気装置で１．３×１０-4Ｐａ（１×１０-6Ｔｏｒｒ）まで減圧した。
【００６９】
まず、放電容器２０７ａ、２０７ｂには、それぞれの放電容器の開口部に堆積膜厚分布を制御するための開口調整板２１９は設けずに、放電容器２０７ａ、２０７ｂの開口部全域にわたって堆積膜を形成し、堆積速度分布を測定した。
【００７０】
成膜時の加熱処理として、ガスゲート２０９にゲートガス導入管２２６から、ゲートガスとしてＨ2をそれぞれ１０００ｓｃｃｍを導入し、基板加熱用ヒータ２１３により、帯状基板２１０を３００℃に加熱した。
【００７１】
原料ガスをガス導入管２１４から各放電容器に導入し、帯状基板を１２７０ｍｍ／ｍｉｎの速度で搬送させ、マイクロ波発振器２２０およびＲＦ発振器２２７から放電容器内にマイク口波電力およびＲＦ電力を印加して、成膜領域にプラズマ放電を生起し、帯状基板上にｉ型のアモルファスシリコン膜を形成した。
【００７２】
放電状態の安定を確認した後、搬送を止めて静止サンプルを作製した。分光器により得られた堆積膜の堆積速度を測定した。また、幅方向の分布を評価するため、堆積速度は図３に示すように帯状基板の中央部（Ｃ）および両端部（Ｆ、ＦＣ、ＲＣ、Ｒ）の５点、基板搬送方向に１０点の合計５０点を測定した。その結果を、表２および図４に示す。なお、表２中Ｐｏｓｉｔｉｏｎが３０〜１１０ｍｍの点は放電容器２０７ａ中にあり、Ｐｏｓｉｔｉｏｎが２５０〜３３０ｍｍの点は放電容器２０７ｂ中にある。
【００７３】
【表２】
0004794741.tif 000010
【００７４】
表２および図４から分かるように、得られた堆積膜の堆積速度は帯状基板幅方向および搬送方向に一定ではなく、帯状基板２１０を搬送させながら堆積させた場合、総堆積膜厚は幅方向に大きな分布を生じた。
【００７５】
堆積速度分布の結果をもとに、左右２つの放電容器ごとに開口調整板の形状を決定した。
【００７６】
まず初めに、放電空間Ａについて求めた。
放電空間の帯状基板の搬送方向をＸ方向、
放電空間の帯状基板の面内で且つ搬送方向に垂直な方向をＹ方向、
放電空間内の帯状基板膜堆積面が通過する任意の点（ｘi，ｙj）において測定された前記帯状基板への膜の堆積速度をｄ（ｘi，ｙj）、
基板搬送速度をｖ＝１２７０（ｍｍ／ｍｉｎ）
理想的な堆積膜厚δ＝３００（Å）
とする。
【００７７】
先ず、放電空間上のｙ1＝１７５（ｍｍ），ｘP1≦ｘ1≦ｘQ1における堆積膜厚をδ1（ｘ，ｙ1）
開口調整板を設けなかった時の放電空間の搬送方向の幅Ｌ＝１４０
ｘP1＋ｘQ1＝１４０  （この式は放電空間の中心線からみてｘP1，ｘQ1を対称とするために設定したものであり、必須ではない）
として、
ｄ1（ｘ，ｙ1）＝ｄ1（ｖｔ，ｙ1）＝−４．２ｔ2＋２７ｔ＋２４  （∵ｘ＝ｖｔ）
【００７８】
【数１２】
0004794741.tif 000011
（１）式を満たす（ｔ，ｙ1）＝Ａ1（０．２８，１７５），Ｂ1（６．３２，１７５）
∴（ｘ，ｙ）＝Ａ1（６．０，１７５），Ｂ1（１３４，１７５）
【００７９】
次に、放電空間上のｙ2＝３５（ｍｍ），ｘP2≦ｘ2≦ｘQ2における堆積膜厚をδ（ｘ，ｙ2）
開口調整板を設けなかった時の放電空間の搬送方向の幅Ｌ＝１４０
ｘP2＋ｘQ2＝１４０  （この式は放電空間の中心線からみてｘP2，ｘQ2を対称とするために設定したものであり、必須ではない）
として、
ｄ2（ｘ，ｙ2）＝ｄ2（ｖｔ，ｙ2）＝−５．０ｔ2＋３２ｔ＋３７  （∵ｘ＝ｖｔ）
【００８０】
【数１３】
0004794741.tif 000012
（１）’式を満たす（ｔ，ｙ2）＝Ａ2（０．８５，３５），Ｂ2（５．７５，３５）
∴（ｘ，ｙ）＝Ａ2（１８，３５），Ｂ2（１２２，３５）
【００８１】
次に、放電空間上のｙ3＝３１５（ｍｍ），ｘP3≦ｘ3≦ｘQ3における堆積膜厚をδ（ｘ，ｙ3）
開口調整板を設けなかった時の放電空間の搬送方向の幅Ｌ＝１４０
ｘP3＋ｘQ3＝１４０  （この式は放電空間の中心線からみてｘP3，ｘQ3を対称とするために設定したものであり、必須ではない）
として、
ｄ3（ｘ，ｙ3）＝ｄ3（ｖｔ，ｙ3）＝−５．２ｔ2＋３３ｔ＋３５  （∵ｘ＝ｖｔ）
【００８２】
【数１４】
0004794741.tif 000013
（１）”式を満たす（ｔ，ｙ3）＝Ａ3（０．７８，３１５），Ｂ3（５．８２，３１５）
∴（ｘ，ｙ）＝Ａ3（１７，３１５），Ｂ3（１２３，３１５）
【００８３】
点Ａ1，Ａ2，Ａ3を通る二次曲線  ｘ＝Ｆ1（ｙ）＝５．９×１０-4ｙ2−０．２１ｙ＋２４…（２）
点Ｂ1，Ｂ2，Ｂ3を通る二次曲線  ｘ＝Ｆ2（ｙ）＝−５．９×１０-4ｙ2＋０．２１＋１１６…（３）
【００８４】
同様に、放電空間Ｂについて求める。
基板搬送速度をｖ＝１２７０（ｍｍ／ｍｉｎ）
理想的な堆積膜厚δ＝３００（Å）
とする。
【００８５】
先ず、放電空間上のｙ1＝１７５（ｍｍ），ｘP1≦ｘ1≦ｘQ1における堆積膜厚をδ1（ｘ，ｙ1）
開口調整板を設けなかった時の放電空間の搬送方向の幅Ｌ＝１４０
ｘP1＋ｘQ1＝１４０  （この式は放電空間の中心線からみてｘP1，ｘQ1を対称とするために設定したものであり、必須ではない）
として、
ｄ1（ｘ，ｙ1）＝ｄ1（ｖｔ，ｙ1）＝−４．７ｔ2＋３１ｔ＋１９  （∵ｘ＝ｖｔ）
【００８６】
【数１５】
0004794741.tif 000014
（１）式を満たす（ｔ，ｙ1）＝Ａ1（０．２９，１７５），Ｂ1（６．３１，１７５）
∴（ｘ，ｙ）＝Ａ1（６．１，１７５），Ｂ1（１３３．９，１７５）
【００８７】
次に、放電空間上のｙ2＝３５（ｍｍ），ｘP2≦ｘ2≦ｘQ2における堆積膜厚をδ（ｘ，ｙ2）
開口調整板を設けなかった時の放電空間の搬送方向の幅Ｌ＝１４０
ｘP2＋ｘQ2＝１４０  （この式は放電空間の中心線からみてｘP2，ｘQ2を対称とするために設定したものであり、必須ではない）
として、
ｄ2（ｘ，ｙ2）＝ｄ2（ｖｔ，ｙ2）＝−５．０ｔ2＋３４ｔ＋３１  （∵ｘ＝ｖｔ）
【００８８】
【数１６】
0004794741.tif 000015
（１）’式を満たす（ｔ，ｙ2）＝Ａ2（０．８３，３５），Ｂ2（５．７７，３５）
∴（ｘ，ｙ）＝Ａ2（１７．６，３５），Ｂ2（１２２．４，３５）
【００８９】
次に、放電空間上のｙ3＝３１５（ｍｍ），ｘP3≦ｘ3≦ｘQ3における堆積膜厚をδ（ｘ，ｙ3）
開口調整板を設けなかった時の放電空間の搬送方向の幅Ｌ＝１４０
ｘP3＋ｘQ3＝１４０  （この式は放電空間の中心線からみてｘP3，ｘQ3を対称とするために設定したものであり、必須ではない）
として、
ｄ3（ｘ，ｙ3）＝ｄ3（ｖｔ，ｙ3）＝−５．６ｔ2＋３８ｔ＋２５  （∵ｘ＝ｖｔ）
【００９０】
【数１７】
0004794741.tif 000016
（１）”式を満たす（ｔ，ｙ3）＝Ａ3（０．７７，３１５），Ｂ3（５．８３，３１５）
∴（ｘ，ｙ）＝Ａ3（１６．３，３１５），Ｂ3（１２３．７，３１５）
【００９１】
点Ａ1，Ａ2，Ａ3を通る二次曲線  ｘ＝Ｆ1（ｙ）＝５．９×１０-4ｙ2−０．２１ｙ＋２４…（２）
点Ｂ1，Ｂ2，Ｂ3を通る二次曲線  ｘ＝Ｆ2（ｙ）＝−５．９×１０-4ｙ2＋０．２１＋１１６…（３）
【００９２】
得られた曲線から、図１に示すような堆積領域１０３の幅方向の分布をもたせた開口調整板１０２を使用して、帯状基板１０４の堆積膜厚分布の制御を行い、ｎｉｐ型のシングルセルを作製した。
【００９３】
ガス導入までの工程は実験１と同様に行い、帯状基板を１２７０ｍｍ／ｍｉｎの速度で搬送させ、マイクロ波発振器２２０およびＲＦ発振器２２７から放電容器内にマイクロ波電力およびＲＦ電力を印可して、成膜領域にプラズマ放電を生起し、帯状基板上にｎｉｐ型のアモルファスシリコン膜を形成した。
【００９４】
形成されたｎｉｐ型のアモルファスシリコン膜上に、透明電極としてＩＴＯ（Ｉｎ2Ｏ3＋ＳｎＯ2）を真空蒸着により７０ｎｍ蒸着し、さらに集電電極として、Ａｌを真空蒸着にて２μｍ蒸着し、光起電力素子を作製した。得られた光起電力素子のＣ−Ｖ特性からｉ層の膜厚分布を評価した。得られた堆積膜の膜厚分布を、表３に示す。
【００９５】
【表３】
0004794741.tif 000017
【００９６】
得られた堆積膜厚は幅方向に均一であり、その堆積膜厚のむらが、０から１０％以内に押さえられることが分かった。
【００９７】
次に、図５に示すようなｎｉｐｎｉｐｎｉｐ型のトリプルセルを形成することが可能なロール・ツー・ロールプラズマＣＶＤ装置を用いて、トリプルセルを作製した。成膜条件を表４に示す。
【００９８】
【表４】
0004794741.tif 000018
【００９９】
基板送り出し機構を有する真空容器５０１に、上記のステンレス帯状基板（ＳＵＳ４３０）の代わりに、下部電極として、スパッタリング法によりアルミニウム薄膜（０．２μｍ）およびＺｎＯ薄膜（１．２μｍ）を蒸着したステンレス帯状基板（ＳＵＳ４３０）５０２の巻き付けられたボビン５０３をセットし、上記実験と同様に帯状基板をガスゲート５０４、ｎ型半導体層真空容器５０５、５０６、５０７、ｉ型半導体層真空容器５０８、５０９、マイクロ波プラズマ法による第２のｉ型半導体層真空容器５１０、５１１、ＲＦプラズマＣＶＤ法によるｉ型半導体層真空容器５１２、５１３、５１４、ｉ型半導体層真空容器５１５、５１６、ｐ型半導体層真空容器５１７、５１８、５１９を介して、帯状基板の巻き取り室５２０まで通し、弛みの無い程度に張力調整を行った。各真空容器５０５〜５１９を不図示の排気装置で、１．３×１０-4Ｐａ（１×１０-6Ｔｏｒｒ）まで減圧した。
【０１００】
マイクロ波プラズマ法によるｉ型半導体層放電容器５２１、５２２には、それぞれの開口部に帯状基板５０２の堆積膜厚分布を制御するために、図１に示すような開口調整板１０２が設けられている。これにより堆積領域１０３は限定される。
【０１０１】
成膜時の加熱処理として、ガスゲートにゲートガス導入管から、ゲートガスとしてＨ2をそれぞれ１０００ｓｃｃｍ導入し、基板加熱用ヒータにより、帯状基板を３００℃に加熱した。
【０１０２】
原料ガスをガス導入管から各放電容器に導入し、帯状基板を１２７０ｍｍ／ｍｉｎの速度で搬送させ、マイクロ波発振器、高周波発振器から各放電容器内に電力を印加して、成膜領域にプラズマ放電を生起し、帯状基板上にｎｉｐｎｉｐｎｉｐ型のアモルファスシリコン膜を形成した。
【０１０３】
帯状基板の１ロール分を搬送させた後、すべてのプラズマ、すべてのガスの供給、すべてのランプヒータの通電、搬送を停止した。次に放電容器リーク用の窒素（Ｎ2）ガスを放電容器に導入し、大気圧に戻して巻き取り用ボビンに巻き取られた帯状基板を取り出した。
【０１０４】
形成されたｎｉｐｎｉｐｎｉｐ型のアモルファスシリコン膜上に、透明電極としてＩＴＯ（Ｉｎ2Ｏ3＋ＳｎＯ2）を真空蒸着により７０ｎｍ蒸着し、さらに集電電極として、Ａｌを真空蒸着にて２μｍ蒸着し、光起電力素子を作製した。
【０１０５】
形成された太陽電池の評価はスペクトル感度特性およびＡＭ値１．５、エネルギー密度１００ｍＷ／ｃｍ2の擬似太陽光を照射したときの光電変換効率ηを測定することにより評価した。また、幅方向の分布を評価するため、スペクトル感度特性および光電変換効率は帯状基板の幅方向の中央部（Ｃ）および両端部（Ｆ、ＦＣ、ＲＣ、Ｒ）の５点を測定した。その結果を表５に示す。
【０１０６】
【表５】
0004794741.tif 000019
【０１０７】
また、３５０ｍｍ×２４０ｍｍの大きさの太陽電池を作製し、基板全体の効率を評価した。その結果を表６に示す。
【０１０８】
【表６】
0004794741.tif 000020
【０１０９】
表５および表６から明らかなように、開口調整板により、総堆積膜厚のむらが１０％以内に押さえられることにより、その相対感度および光電変換効率のむらが押さえられることが判った。また、光電変換効率のむらが押さえられることにより、光起電力素子の基板幅方向全体の光電変換効率が向上させることが可能であること判った。
【０１１０】
（比較例１）
本比較例では、実施例１が図１に示したような開口調整板１０２を用いて成膜したのに対して、幅方向に開口長が均一な図６に示す開口調整板６０１を用いた。その他の成膜条件は、実施例１と同様とした。本比較例では、マイクロ波電力を初め、その他の成膜条件は表１に示すように設定し作製した。
【０１１１】
得られた堆積膜の幅方向膜厚分布は、表３に示すような結果になった。得られた堆積膜の膜厚分布のむらは、１０％より大きいことが判った。
【０１１２】
実施例１と同様に、帯状基板上にｎｉｐｎｉｐｎｉｐ型のアモルファスシリコン膜を形成した。ｎ型層上に、透明電極としてＩＴＯ（Ｉｎ2Ｏ3＋ＳｎＯ2）を真空蒸着により７０ｎｍ蒸着し、さらに集電電極として、Ａｌを真空蒸着にて２μｍ蒸着し、光起電力素子を作製した。
【０１１３】
形成された光起電力素子の評価はスペクトル感度特性およびＡＭ値１．５、エネルギー密度１００ｍＷ／ｃｍ2の擬似太陽光を照射したときの光電変換効率ηを測定することにより評価した。
【０１１４】
その結果を表５に示す。また、３５０ｍｍ×２４０ｍｍの大きさの光起電力素子を作製し、基板幅方向全体の効率を評価した。その結果を表６に示す。
【０１１５】
開口調整板６０１を用いた場合、堆積膜厚のむらが１０％より大きかった。堆積膜厚のむらにより、光電変換効率のむらが生じ、その結果、光起電力素子の基板幅方向全体の光電変換効率を向上させるには至らなかった。
【０１１６】
（実施例２）
本実施例では、実施例１が図２に示したような４個のアプリケータ２２２用いて、マイクロ波電力を導入してｉ層を成膜したのに対し、図７に示すように、１個のアプリケータ７０１用いて、マイクロ波電力を導入してｉ層を成膜した場合の実施例を述べる。成膜条件は、表１に示すように設定して作製した。なお、図７において、７０２は開口部調整板、７０３は堆積領域、７０４は帯状基板である。
【０１１７】
実施例１に示した手順にしたがって、各真空容器に帯状基板（ＳＵＳ４３０）を通し、不図示の排気装置により１．３×１０-4Ｐａ（１×１０-6Ｔｏｒｒ）まで減圧した後、放電を生起し、帯状基板上にｉ型のアモルファスシリコン膜を形成する。放電容器２０７ａ、２０７ｂには、それぞれの放電容器の開口部に堆積膜厚分布を制御するための開口調整板２１９は設けず、放電容器２０７ａ、２０７ｂの開口部全域にわたって堆積膜を形成させる。放電状態の安定を確認した後、搬送を止めて静止サンプルを作製した。
【０１１８】
また、幅方向の分布を評価するため、堆積速度は図３に示すように帯状基板の中央部（Ｃ）および両端部（Ｆ、Ｒ）の３点、基板搬送方向に７点の合計２１点を分光器により、堆積速度を測定した。得られた堆積膜の堆積速度分布の結果を表７および図８に示す。
【０１１９】
【表７】
0004794741.tif 000021
【０１２０】
表７および図８から分かるように、得られた堆積膜の堆積速度は基板幅方向および搬送方向に一定ではなく、帯状基板２１０を搬送させて堆積させた場合、その総堆積膜厚は、幅方向に大きな分布を生じた。
【０１２１】
その堆積速度分布の測定を基づいて、開口調整板の形状を決定した。
放電空間の帯状基板の搬送方向をＸ方向、
放電空間の帯状基板の面内で且つ搬送方向に垂直な方向をＹ方向、
放電空間内の帯状基板膜堆積面が通過する任意の点（ｘi，ｙj）において測定された前記帯状基板への膜の堆積速度をｄ（ｘi，ｙj）、
基板搬送速度をｖ＝１２７０（ｍｍ／ｍｉｎ）
理想的な堆積膜厚δ＝７００（Å）
とする。
【０１２２】
先ず、放電空間上のｙ1＝６０（ｍｍ），ｘP1≦ｘ1≦ｘQ1における堆積膜厚をδ1（ｘ，ｙ1）
開口調整板を設けなかった時の放電空間の搬送方向の幅Ｌ＝２５０
ｘP1＋ｘQ1＝２５０  （この式は放電空間の中心線からみてｘP1，ｘQ1を対称とするために設定したものであり、必須ではない）
として、
ｄ1（ｘ，ｙ1）＝ｄ1（ｖｔ，ｙ1）＝−１．２ｔ2＋１６ｔ＋３５  （∵ｘ＝ｖｔ）
【０１２３】
【数１８】
0004794741.tif 000022
（１）式を満たす（ｔ，ｙ1）＝Ａ1（２．８，６０），Ｂ1（９．０，６０）
∴（ｘ，ｙ）＝Ａ1（５９，６０），Ｂ1（１９１，６０）
【０１２４】
次に、放電空間上のｙ2＝２０（ｍｍ），ｘP2≦ｘ2≦ｘQ2における堆積膜厚をδ（ｘ，ｙ2）
開口調整板を設けなかった時の放電空間の搬送方向の幅Ｌ＝２５０
ｘP2＋ｘQ2＝２５０  （この式は放電空間の中心線からみてｘP2，ｘQ2を対称とするために設定したものであり、必須ではない）
として、
ｄ2（ｘ，ｙ2）＝ｄ2（ｖｔ，ｙ2）＝−１．３ｔ2＋１９ｔ＋２９  （∵ｘ＝ｖｔ）
【０１２５】
【数１９】
0004794741.tif 000023
（１）’式を満たす（ｔ，ｙ2）＝Ａ2（０．９１，３５），Ｂ2（１０．８９，３５）
∴（ｘ，ｙ）＝Ａ2（１９，２０），Ｂ2（２３１，２０）
【０１２６】
次に、放電空間上のｙ3＝１００（ｍｍ），ｘP3≦ｘ3≦ｘQ3における堆積膜厚をδ（ｘ，ｙ3）
開口調整板を設けなかった時の放電空間の搬送方向の幅Ｌ＝２５０
ｘP3＋ｘQ3＝２５０  （この式は放電空間の中心線からみてｘP3，ｘQ3を対称とするために設定したものであり、必須ではない）
として、
ｄ3（ｘ，ｙ3）＝ｄ3（ｖｔ，ｙ3）＝−５．２ｔ2＋３３ｔ＋３５  （∵ｘ＝ｖｔ）
【０１２７】
【数２０】
0004794741.tif 000024
（１）”式を満たす（ｔ，ｙ3）＝Ａ3（０．３５，１００），Ｂ3（１１．４５，１００）
∴（ｘ，ｙ）＝Ａ3（１７，１００），Ｂ3（１２３，１００）
【０１２８】
点Ａ1，Ａ2，Ａ3を通る二次曲線  ｘ＝Ｆ1（ｙ）＝２．６×１０-2ｙ2−５．２ｙ−９４…（２）
点Ｂ1，Ｂ2，Ｂ3を通る二次曲線  ｘ＝Ｆ2（ｙ）＝−５．９×１０-4ｙ2＋６．０ｙ＋１０７…（３）
【０１２９】
得られた曲線から、開口調整板の形状を決定し、図７に示すような堆積領域７０３の幅方向の分布をもたせた開口調整板７０２を使用して、帯状基板７０４の堆積膜厚分布を制御を行い、ｎｉｐ型のシングルセルを作製した。ガス導入までの行程は実験１と同様に行い、帯状基板７０４を１２７０ｍｍ／ｍｉｎの速度で搬送させ、マイクロ波発振器２２０およびＲＦ発振器２２７から放電容器内にマイクロ波電力およびＲＦ電力を印可して、成膜領域にプラズマ放電を生起し、帯状基板上にｎｉｐ型のアモルファスシリコン膜を形成した。
【０１３０】
形成されたｎｉｐ型のアモルファスシリコン膜上に、透明電極としてＩＴＯ（Ｉｎ2Ｏ3＋ＳｎＯ2）を真空蒸着により７０ｎｍ蒸着し、さらに集電電極として、Ａｌを真空蒸着にて２μｍ蒸着し、光起電力素子を作製した。得られた光起電力素子のＣ−Ｖ特性からｉ層の膜厚分布を評価した。得られた堆積膜の膜厚分布を、表８に示す。
【０１３１】
【表８】
0004794741.tif 000025
【０１３２】
得られた堆積膜厚は幅方向に均一であり、その堆積膜厚のむらが、１０％以内に押さえられることが判った。
【０１３３】
次に、図５に示すようなｎｉｐｎｉｐｎｉｐ型のトリプルセルを形成することが可能なロール・ツー・ロールプラズマＣＶＤ装置を用いて、トリプルセルを作製した。成膜条件を表４に示す。
【０１３４】
基板送り出し機構を有する真空容器５０１に、ステンレス帯状基板（ＳＵＳ４３０）の代わりに、下部電極として、スパッタリング法によりアルミニウム薄膜（０．２μｍ）およびＺｎＯ薄膜（１．２μｍ）を蒸着したステンレス帯状基板（ＳＵＳ４３０）５０２の巻き付けられたボビン５０３をセットし、上記実験と同様に帯状基板をガスゲート５０４、ｎ型半導体層真空容器５０５、５０６、５０７、ｉ型半導体層真空容器５０８、５０９、マイクロ波プラズマ法によるｉ型半導体層真空容器５１０、５１１、ＲＦプラズマＣＶＤ法によるｉ型半導体層真空容器５１２、５１３、５１４、ｉ型半導体層真空容器５１５、５１６、ｐ型半導体層真空容器５１７、５１８、５１９、を介して、帯状基板の巻き取り室５２０まで通し、弛みの無い程度に張力調整を行った。各真空容器５０５〜５１９を不図示の排気装置で、１．３×１０-4Ｐａ（１×１０-6Ｔｏｒｒ）まで減圧した。
【０１３５】
マイクロ波プラズマ法によるｉ型半導体層放電容器５２１、５２２には、それぞれの開口部に帯状基板５０２の堆積膜厚分布を制御するために、図１に示すような開口調整板１０２が設けられている。これにより堆積領域１０３は限定される。
【０１３６】
成膜時の加熱処理として、ガスゲートにゲートガス導入管から、ゲートガスとしてＨ2をそれぞれ１０００ｓｃｃｍを導入し、基板加熱用ヒータにより、帯状基板を３００℃に加熱した。
【０１３７】
原料ガスをガス導入管から各放電容器に導入し、帯状基板を１２７０ｍｍ／ｍｉｎの速度で搬送させ、マイクロ波発振器、高周波発振器から各放電容器内に電力を印加して、成膜領域にプラズマ放電を生起し、帯状基板上にｎｉｐｎｉｐｎｉｐ型のアモルファスシリコン膜を形成した。
【０１３８】
帯状基板の１ロール分を搬送させた後、すべてのプラズマ、すべてのガスの供給、すべてのランプヒータの通電、搬送を停止した。次に放電容器リーク用の窒素（Ｎ2）ガスを放電容器に導入し、大気圧に戻して巻き取り用ボビンに巻き取られた帯状基板を取り出した。
【０１３９】
形成されたｎｉｐｎｉｐｎｉｐ型のアモルファスシリコン膜上に、透明電極としてＩＴＯ（Ｉｎ2Ｏ3＋ＳｎＯ2）を真空蒸着により７０ｎｍ蒸着し、さらに集電電極として、Ａｌを真空蒸着にて２μｍ蒸着し、光起電力素子を作製した。
【０１４０】
形成された光起電力素子の評価はスペクトル感度特性およびＡＭ値１．５、エネルギー密度１００Ｗ／ｃｍ2の擬似太陽光を照射したときの光電変換効率ηを測定することにより評価した。
【０１４１】
また、幅方向の分布を評価するため、スペクトル感度特性および光電変換効率は帯状基板の幅方向の中央部（Ｃ）および両端部（Ｆ、Ｒ）の３点を測定した。その結果を表９に示す。
【０１４２】
【表９】
0004794741.tif 000026
【０１４３】
また、３５０ｍｍ×２４０ｍｍの大きさの光起電力素子を作製し、基板幅方向全体の効率を評価した。その結果を表１０に示す。
【０１４４】
【表１０】
0004794741.tif 000027
【０１４５】
表９および表１０から明らかなように、開口調整板により、総堆積膜厚のむらが５％以内に押さえられることにより、その相対感度および光電変換効率のむらが押さえられることが判った。また、光電変換効率のむらが押さえられることにより、光起電力素子の基板幅方向全体の光電変換効率が向上させることが可能であること判った。
【０１４６】
（比較例２）
本比較例では、実施例２が図７に示した開口調整板７０２を用いて成膜したのに対して、幅方向に開口長が均一な図９に示す開口調整板９０１を用いた。その他の成膜条件は、実施例２と同様とした。本比較例では、マイクロ波電力をはじめ、その他の成膜条件は表１に示すように設定し作製した。なお、図９において、９０２はアプリケータ、９０３は堆積領域、９０４は帯状基板である。
【０１４７】
得られた堆積膜の幅方向膜厚分布は、表８に示す結果になった。得られた堆積膜の膜厚分布のむらは、１０％より大きいことが判った。
【０１４８】
実施例２と同様に、帯状基板上にｎｉｐｎｉｐｎｉｐ型のアモルファスシリコン膜を形成した。ｎ型層上に、透明電極としてＩＴＯ（Ｉｎ2Ｏ3＋ＳｎＯ2）を真空蒸着により７０ｎｍ蒸着し、さらに集電電極として、Ａｌを真空蒸着にて２μｍ蒸着し、光起電力素子を作製した。
【０１４９】
形成された光起電力素子の評価はスペクトル感度特性およびＡＭ値１．５、エネルギー密度１００ｍＷ／ｃｍ2の擬似太陽光を照射したときの光電変換効率ηを測定することにより評価した。
【０１５０】
その結果を表９に示す。また、３５０ｍｍ×２４０ｍｍの大きさの光起電力素子を作製し、基板幅方向全体の効率を評価した。その結果を表１０に示す。
【０１５１】
開口調整板９０１を用いた場合、堆積膜厚のむらが１０％より大きかった。堆積膜厚のむらにより、光電変換効率のむらが生じ、その結果、光起電力素子の基板幅方向全体の光電変換効率を向上させるには至らなかった。
【０１５２】
（実施例３）
本実施例では、実施例１が図２に示したような４個のアプリケータ２２２用いて、マイクロ波電力を導入してｉ層を成膜したのに対し、図１０に示すように、２個のアプリケータ１００１用いて、マイクロ波電力を導入してｉ層を成膜した場合の実施例を述べる。成膜条件は、表１に示すように設定し作製した。なお、図１０において、１００２は開口部調整板、１００３は堆積領域、１００４は帯状基板である。
【０１５３】
実施例１に示した手順にしたがって、各真空容器にステンレス帯状基板（ＳＵＳ４３０）を通し、不図示の排気装置により１．３×１０-4Ｐａ（１×１０-6Ｔｏｒｒ）まで減圧した後、放電を生起し、帯状基板上にｉ型のアモルファスシリコン膜を形成した。放電容器２０７ａ、２０７ｂには、それぞれの放電容器の開口部に堆積膜厚分布を制御するための開口調整板２１９は設けず、放電容器２０７ａ、２０７ｂの開口部全域にわたって堆積膜を形成される。放電状態の安定を確認したのち、搬送を止めて静止サンプルを作製した。
【０１５４】
また、幅方向の分布を評価するため、堆積速度は図３に示すように帯状基板の中央部（Ｃ）および両端部（Ｆ、Ｒ）の３点、基板搬送方向に５点の合計１５点を分光器により、堆積速度を測定した。得られた堆積膜の堆積速度分布の結果を表１１および図１１に示す。
【０１５５】
【表１１】
0004794741.tif 000028
【０１５６】
表１１および図１１から分かるように得られた堆積膜の堆積速度は基板幅方向および搬送方向に一定ではなく、帯状基板２１０を搬送させて堆積させた場合、その総堆積膜厚は、幅方向に大きな分布を生じる。
【０１５７】
その堆積速度分布の測定に基づいて、開口調整板の形状を決定した。
放電空間の帯状基板の搬送方向をＸ方向、
放電空間の帯状基板の面内で且つ搬送方向に垂直な方向をＹ方向、
放電空間内の帯状基板膜堆積面が通過する任意の点（ｘi，ｙj）において測定された前記帯状基板への膜の堆積速度をｄ（ｘi，ｙj）、
基板搬送速度をｖ＝１２７０（ｍｍ／ｍｉｎ）
理想的な堆積膜厚δ＝６００（Å）
とする。
【０１５８】
先ず、放電空間上のｙ1＝１７５（ｍｍ），ｘP1≦ｘ1≦ｘQ1における堆積膜厚をδ1（ｘ，ｙ1）
開口調整板を設けなかった時の放電空間の搬送方向の幅Ｌ＝２４０
ｘP1＋ｘQ1＝２４０  （この式は放電空間の中心線からみてｘP1，ｘQ1を対称とするために設定したものであり、必須ではない）
として、
ｄ1（ｘ，ｙ1）＝ｄ1（ｖｔ，ｙ1）＝−０．９３ｔ2＋１０．５ｔ＋３８．９  （∵ｘ＝ｖｔ）
【０１５９】
【数２１】
0004794741.tif 000029
（１）式を満たす（ｔ，ｙ1）＝Ａ1（０．４３，１７５），Ｂ1（１０．８７，１７５）
∴（ｘ，ｙ）＝Ａ1（９，１７５），Ｂ1（２３１，１７５）
【０１６０】
次に、放電空間上のｙ2＝３５（ｍｍ），ｘP2≦ｘ2≦ｘQ2における堆積膜厚をδ（ｘ，ｙ2）
開口調整板を設けなかった時の放電空間の搬送方向の幅Ｌ＝２４０
ｘP2＋ｘQ2＝２４０  （この式は放電空間の中心線からみてｘP2，ｘQ2を対称とするために設定したものであり、必須ではない）
として、
ｄ2（ｘ，ｙ2）＝ｄ2（ｖｔ，ｙ2）＝−１．４５ｔ2＋１６．９ｔ＋３２．１  （∵ｘ＝ｖｔ）
【０１６１】
【数２２】
0004794741.tif 000030
（１）’式を満たす（ｔ，ｙ2）＝Ａ2（０．８０，３５），Ｂ2（１０．５，３５）
∴（ｘ，ｙ）＝Ａ2（１７，３５），Ｂ2（２２３，３５）
【０１６２】
次に、放電空間上のｙ3＝３１５（ｍｍ），ｘP3≦ｘ3≦ｘQ3における堆積膜厚をδ（ｘ，ｙ3）
開口調整板を設けなかった時の放電空間の搬送方向の幅Ｌ＝２４０
ｘP3＋ｘQ3＝２４０  （この式は放電空間の中心線からみてｘP3，ｘQ3を対称とするために設定したものであり、必須ではない）
として、
ｄ3（ｘ，ｙ3）＝ｄ3（ｖｔ，ｙ3）＝−５．２ｔ2＋３３ｔ＋３５  （∵ｘ＝ｖｔ）
【０１６３】
【数２３】
0004794741.tif 000031
（１）”式を満たす（ｔ，ｙ3）＝Ａ3（１．０５，３１５），Ｂ3（１０．２５，３１５）
∴（ｘ，ｙ）＝Ａ3（２３，３１５），Ｂ3（２１７，３１５）
【０１６４】
点Ａ1，Ａ2，Ａ3を通る二次曲線  ｘ＝Ｆ1（ｙ）＝５．６×１０-4ｙ2−０．１７ｙ＋２２…（２）
点Ｂ1，Ｂ2，Ｂ3を通る二次曲線  ｘ＝Ｆ2（ｙ）＝−５．６×１０-4ｙ2＋０．１７ｙ＋２１８…（３）
【０１６５】
得られた曲線から、開口調整板の形状を決定し、図１０に示すような堆積領域１００３の幅方向の分布をもたせた開口調整板１００２を使用して、帯状基板１００４の堆積膜厚分布を制御を行い、ｎｉｐ型のシングルセルを作製した。ガス導入までの工程は実験１と同様に行い、帯状基板１００４を１２７０ｍｍ／ｍｉｎの速度で搬送させ、マイクロ波発振器２２０およびＲＦ発振器２２７から放電容器内にマイクロ波電力およびＲＦ電力を印可して、成膜領域にプラズマ放電を生起し、帯状基板上にｎｉｐ型のアモルファスシリコン膜を形成した。
【０１６６】
形成されたｎｉｐ型のアモルファスシリコン膜上に、透明電極としてＩＴＯ（Ｉｎ2Ｏ3＋ＳｎＯ2）を真空蒸着により７０ｎｍ蒸着し、さらに集電電極として、Ａｌを真空蒸着にて２μｍ蒸着し、光起電力素子を作製した。得られた光起電力素子のＣ−Ｖ特性からｉ層の膜厚分布を評価した。得られた堆積膜の膜厚分布を、表１２に示す。
【０１６７】
【表１２】
0004794741.tif 000032
【０１６８】
得られた堆積膜厚は幅方向に均一であり、その堆積膜厚のむらが、１０％以内に押さえられることが分かった。
【０１６９】
次に、図５に示すようなｎｉｐｎｉｐｎｉｐ型のトリプルセルを形成することが可能なロール・ツー・ロールプラズマＣＶＤ装置を用いて、トリプルセルを作製した。成膜条件を表４に示す。
【０１７０】
基板送り出し機構を有する真空容器５０１に、ステンレス帯状基板（ＳＵＳ４３０）の代わりに、下部電極として、スパッタリング法によりアルミニウム薄膜（０．２μｍ）およびＺｎＯ薄膜（１．２μｍ）を蒸着したステンレス帯状基板（ＳＵＳ４３０）５０２の巻き付けられたボビン５０３をセットし、上記実験と同様に帯状基板をガスゲート５０４、ｎ型半導体層真空容器５０５、５０６、５０７、ｉ型半導体層真空容器５０８、５０９、マイクロ波プラズマ法によるｉ型半導体層真空容器５１０、５１１、ＲＦプラズマＣＶＤ法によるｉ型半導体層真空容器５１２、５１３、５１４、ｉ型半導体層真空容器５１５、５１６、ｐ型半導体層真空容器５１７、５１８、５１９、を介して、帯状基板の巻き取り室５２０まで通し、弛みの無い程度に張力調整を行った。各真空容器５０５〜５１９を不図示の排気装置で、１．３×１０-4Ｐａ（１×１０-6Ｔｏｒｒ）まで減圧した。
【０１７１】
マイクロ波プラズマ法によるｉ型半導体層放電容器５２１、５２２には、それぞれの開口部に帯状基板５０２の堆積膜厚分布を制御するために、図１に示すような開口調整板１０２が設けられている。これにより堆積領域１０３は限定される。
【０１７２】
成膜時の加熱処理として、ガスゲートにゲートガス導入管から、ゲートガスとしてＨ2をそれぞれ１０００ｓｃｃｍ導入し、基板加熱用ヒータにより、帯状基板を３００℃に加熱した。
【０１７３】
原料ガスをガス導入管から各放電容器に導入し、帯状基板を１２７０ｍｍ／ｍｉｎの速度で搬送させ、マイクロ波発振器、高周波発振器から各放電容器内に電力を印加して、成膜領域にプラズマ放電を生起し、帯状基板上にｎｉｐｎｉｐｎｉｐ型のアモルファスシリコン膜を形成した。
【０１７４】
帯状基板の１コール分を搬送させた後、すべてのプラズマ、すべてのガスの供給、すべてのランプヒータの通電、搬送を停止した。次に、放電容器リーク用の窒素（Ｎ2）ガスを放電容器に導入し、大気圧に戻して巻き取り用ボビンに巻き取られた帯状基板を取り出した。
【０１７５】
形成されたｎｉｐｎｉｐｎｉｐ型のアモルファスシリコン膜上に、透明電極としてＩＴＯ（Ｉｎ2Ｏ3＋ＳｎＯ2）を真空蒸着により７０ｎｍ蒸着し、さらに集電電極として、Ａｌを真空蒸着にて２μｍ蒸着し、光起電力素子を作製した。
【０１７６】
形成された光起電力素子の評価はスペクトル感度特性およびＡＭ値１．５、エネルギー密度１００ｍＷ／ｃｍ2の擬似太陽光を照射したときの光電変換効率ηを測定することにより評価した。また、幅方向の分布を評価するため、スペクトル感度特性および光電変換効率は帯状基板の幅方向の中央部（Ｃ）および両端部（Ｆ、Ｒ）の３を測定した。その結果を表１３に示す。
【０１７７】
【表１３】
0004794741.tif 000033
【０１７８】
また、３５０ｍｍ×２４０ｍｍの大きさの光起電力素子を作製し、光起電力素子の基板幅方向全体の効率を評価した。その結果を表１４に示す。
【０１７９】
【表１４】
0004794741.tif 000034
【０１８０】
表１３および表１４から明らかなように、開口調整板により、総堆積膜厚のむらが１０％以内に押さえられることにより、その相対感度および光電変換効率のむらが押さえられることが判った。また、光電変換効率のむらが押さえられることにより、光起電力素子の基板幅方向全体の光電変換効率が向上させることが可能であること判った。
【０１８１】
（比較例３）
本比較例では、実施例３が図１０に示した開口調整板１００２を用いて成膜したのに対して、幅方向に開口長が均一な図１２に示す開口調整板１２０１を用いた。その他の成膜条件は、実施例３と同様とした。本比較例では、マイクロ波電力をはじめ、その他の成膜条件は表１に示すように設定し作製した。なお、図１２において、１２０２はアプリケータ、１２０３は堆積領域、１２０４は帯状基板である。
【０１８２】
得られた堆積膜の幅方向膜厚分布は、表１２に示す結果になった。得られた堆積膜の膜厚分布のむらは、１０％より大きいことが判った。
【０１８３】
実施例３と同様に、帯状基板上にｎｉｐｎｉｐｎｉｐ型のアモルファスシリコン膜を形成した。ｎ型層上に、透明電極としてＩＴＯ（Ｉｎ2Ｏ3＋ＳｎＯ2）を真空蒸着により７０ｎｍ蒸着し、さらに集電電極として、Ａｌを真空蒸着にて２μｍ蒸着し、光起電力素子を作製した。
【０１８４】
形成された光起電力素子の評価はスペクトル感度特性およびＡＭ値１．５、エネルギー密度１００ｍＷ／ｃｍ2の擬似太陽光を照射したときの光電変換効率ηを測定することにより評価した。その結果を表１３に示す。
【０１８５】
また、３５０ｍｍ×２４０ｍｍの大きさの光起電力素子を作製し、基板幅方向全体の効率を評価した。その結果を表１４に示す。
【０１８６】
上記開口調整板１２０１を用いた場合、堆積膜厚のむらが１０％より大きかった。堆積膜厚のむらにより、光電変換効率のむらが生じ、その結果、光起電力素子の基板幅方向全体の光電変換効率を低下させる結果となった。
【０１８７】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明の堆積膜形成方法および堆積膜形成装置によれば、帯状基板と放電領域を一部遮るように、放電容器開口部に開口調整板を設置することで、堆積膜の幅方向膜厚分布を改善し、堆積膜の諸特性の均一化が可能となる。この結果、均一性が高く、特性の良好な大面積の光起電力素子およびそのデバイスを提供することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の帯状基板幅方向の膜厚分布を均一化するように、放電容器の開口部に開口調整板を設けた実施例１の概念図である。
【図２】本発明の実施例において、シングルセル作製のために用いたロール・ツー・ロール型プラズマＣＶＤ装置の模式的概略図である。
【図３】本発明の実施例において、幅方向むらの評価を行った場所を示す図である。
【図４】本発明の実施例における静止サンプルの堆積速度分布を示す図である。
【図５】本発明の実施例において、トリプルセル作製のために用いたロール・ツー・ロール型プラズマＣＶＤ装置の模式的概略図である。
【図６】比較例１における開口調整板の模式的概念図である。
【図７】本発明の帯状基板幅方向の膜厚分布を均一化するように、放電容器の開口部に開口調整板を設けた実施例２の概念図である。
【図８】実施例２における静止サンプルの堆積速度分布を示す図である。
【図９】比較例２における開口調整板の模式的概念図である。
【図１０】本発明の帯状基板幅方向の膜厚分布を均一化するように、放電容器の開口部に開口調整板を設けた実施例３の概念図である。
【図１１】実施例３における静止サンプルの堆積速度分布を示す図である。
【図１２】比較例３における開口調整板の模式的概念図である。
【符号の説明】
１０１  アプリケータ
１０２  開口調整板
１０３  堆積領域
１０４  帯状基板
２０１  基板送出し容器
２０２  ｎ型半導体層真空容器
２０３  ｉ型半導体層真空容器
２０４  ｉ型半導体層真空容器
２０５  ｐ型半導体層真空容器
２０６  ｉ型半導体層真空容器
２０７ａ  ｉ型半導体層放電容器
２０７ｂ  ｉ型半導体層放電容器
２０８  基板巻き取り容器
２０９  ガスゲート
２１０  帯状基板
２１１  送出しボビン
２１２  基板巻き取りボビン
２１３  加熱ヒータ
２１４  ガス導入管
２１５  ガス加熱ヒータ
２１６  ガス排気管
２１７  排気調整バルブ
２１８  マイクロ波放電領域
２１９  開口調整板
２２０  マイクロ波発振器
２２１  導波管
２２２  アプリケータ
２２３  ＲＦバイアス棒
２２４  ＲＦ放電領域
２２５  カソード
２２６  ゲートガス導入管
２２７  ＲＦ発振器
５０１  基板送出し容器
５０２  帯状基板
５０３  送出しボビン
５０４  ガスゲート
５０５  ｎ型半導体層真空容器
５０６  ｎ型半導体層真空容器
５０７  ｎ型半導体層真空容器
５０８  ｉ型半導体層真空容器
５０９  ｉ型半導体層真空容器
５１０  マイクロ波プラズマ法によるｉ型半導体層真空容器
５１１  マイクロ波プラズマ法によるｉ型半導体層真空容器
５１２  ＲＦプラズマＣＶＤ法によるｉ型半導体層真空容器
５１３  ＲＦプラズマＣＶＤ法によるｉ型半導体層真空容器
５１４  ＲＦプラズマＣＶＤ法によるｉ型半導体層真空容器
５１５  ｉ型半導体層真空容器
５１６  ｉ型半導体層真空容器
５１７  ｐ型半導体層真空容器
５１８  ｐ型半導体層真空容器
５１９  ｐ型半導体層真空容器
５２０  基板巻き取り容器
５２１  マイクロ波プラズマＣＶＤ法によるｉ型半導体層放電容器
５２２  マイクロ波プラズマＣＶＤ法によるｉ型半導体層放電容器
６０１  開口調整板
６０２  アプリケータ
６０３  堆積領域
６０４  帯状基板
７０１  アプリケータ
７０２  開口調整板
７０３  堆積領域
７０４  帯状基板
９０１  開口調整板
９０２  アプリケータ
９０３  堆積領域
９０４  帯状基板
１００１  アプリケータ
１００２  開口調整板
１００３  堆積領域
１００４  帯状基板
１２０１  開口調整板
１２０２  アプリケータ
１２０３  堆積領域
１２０４  帯状基板
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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