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脉冲激光测距接收电路与计时方法研究
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脉冲激光测距接收电路与计时方法研究
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脉冲中子全谱的采集及其中子发生器的自动控制.pdf 62页
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1------------------------------
浙江大学控制科学与工程学系
硕士学位论文 脉冲中子全谱的采集及中子发生器的自动控制
姓名：吕俊涛
申请学位级别：硕士
专业：检测技术与自动化装置
指导教师：冯冬芹
------------------------------浙江大学硕士学位论文
脉冲中子全谱的采集及中子发生器自动控制⑦
碳氧比测井是目前国内外广泛应用的套管井剩余油评价技术，但其测量中子产生的 伽马射线的范围只集中在高能区部分，不能充分利用中子的反应过程中低能部分．本文 充分分析了脉冲中子物理原理。国内外技术发展的现状，为了进行更充分的信息挖掘， 根据脉冲中子发生各种反应的物理原理，提出了集双源距碳氧比、中子寿命、脉冲中子 一中子(PNN)、能谱水流四项测井功能于一体的脉冲中子测井仪器，其中主要有全谱采集 系统、自动稳谱、中子发生器的自动控制。
本文针对脉冲中子信号测量精度低问题，分析了影响脉冲中子信号精度的影响因 素，提出来应用极零调节、脉冲成形、基线恢复等方法提高解释精度；针对井下温度的 增加，造成仪器光电倍增管的输出脉冲幅度变化造成谱线漂移的问题，设计了温度补偿
的自动稳谱系统，通过改变测量系统探测器高压来对温度变化进行补偿，使能谱峰位正 确；针对四种模式需要中子爆发采集时问的不同，设计了综合时序发生器，并结合阳极 脉冲高压开关，实现了多种时序爆发；针对中子产额不稳定及人为因素影响造成的测量 误差，分析了影响中子产额的影响因素，设计了中子发生器自动控制系统．
本文第一章介绍了本文的研究的背景及国内外相关技术的发展现状；第二章介绍了 脉冲中子全谱测井的基本原理及总体方案设计；第三章介绍探测器电路的设计，包括探 测器的选取，结构优化，信号分辨率影响因素及解决方案等；第四章介绍能谱采集电路 方案，包括综合时序发生器及自动稳谱电路的设计；第五章介绍中子发生器自动控制电 路的设计；第六章介绍了仪器室内实验及现场试验检测结果． 关键词
脉冲信号采集
脉冲中子发生器
中子爆发时序
3------------------------------⑨浙江大学硕士学位论文
脉冲中子全谱的采集及中子发生器自动控制
Asoneofthemost
residualoilevaluation
emit spectrumloggingonlymanipulatehigh-energyspectrum
gammarays the
pulsedneutrons，rather
low-energypart．Basedanalysisphysical mechanismandthetrendsof
loggingtechnology,thispresents
neutron instrumentbasedondual
ratio design
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专利名称连续形成大面积膜的微波等离子体化学汽相淀积方法及设备的制作方法
技术领域本发明涉及一种连续形成大面积实用淀积膜的方法，它通过在一大面积上维持一基本均匀的微波等离子体引起等离子体反应，由此激活并分解一形成膜的原料气体。本发明还涉及一种实现这一方法的设备。更具体地说，本发明涉及一种连续形成大面积厚度均匀的实用淀积膜的方法，这种方法显著改进了形成膜用的原料气体的利用率，并使用微波PCVD方法而提高了气体分解速度，本发明还涉及实现这种方法的设备。本发明的方法和设备能实现低成本地大量生产大面积薄膜半导体器件。例如光电器件。
近年来，为了满足不断增长的对电力的需要，发电量显著增加，而环境污染已成为严重问题。
事实上，对于被认为是能够代替火力发电系统并已在一些地方使用的核电系统来说，曾发生过由于系统发生故障引起对生物包括人的放射性污染。这就使人们害怕进一步发展核电系统，而且有些国家已禁止新建核电站。
在火电的情况下，为满足社会日益增长的对电力的需求，发电所用的以煤和石油为代表的矿物燃料的消耗量一直在日益增长，这也导致火力发电的排烟量一直在增加，因而增加了引起温室效应的气体，例如空气中的二氧化碳气的含量。这就导致出现了地球转暖的现象。事实上，地球的温度近年来一直在上升。为了防止所述的地球转暖现象CVD设备，其中利用了所谓的滚制系统(roll to roll system)。这种连续等离子体CVD设备包括多个RF辉光放电区，一个其上要形成膜的衬底板移动通过每一区。该专利说明书说此设备能借助于将衬底板移动通过各所述RF辉光放电区而在衬底板上形成具有所需导电类型的半导体膜的方式制备具有一个或多个半导体结的元件。该说明书说，在相邻辉光放电区之间提供有一气门，以防止用于某一辉光放电区的原料气体进入另一辉光放电区。更具体地说，所述多个辉光放电区由一隔离通道相互隔开，该隔离通道装有形成清洁Ar，H2等气流的装置。可以说，这种滚制等离子体CVD设备适于大量生产半导体器件。然而，这种设备在大量生产具有多个半导体结的半导体器件时会出现问题，由于半导体层是通过等离子体CVD方法利用RF能量形成的，这就限制了连续以高淀积速度形成这些半导体层同时使之具有各自的特性。即使形成一薄的例如约5000 的半导体层，也需要在一大面积上维持基本均匀的等离子体。然而，在这种滚制等离子CVD设备中，有许多关联的膜形成参数，很难统一，因此要求熟练的技术人员来操作。此外，还有一些其它未解决的问题，如形成膜用的原料气体的分解速度和利用率还不够，从而使产品不可避免地耗费大。
日本未审查专利公开说明书昭61(公开了一种滚制膜形成设备，它包括一反应室，该室含有一柔性衬底板的中空帘状部分，它是由一释放(Pay-out)机构放出，由一卷收(take-up)机构卷收。所述反应室有一由所述中空帘状部分围起的反应空间，并装有至少一个与所述反应室间隔开的激活室。此设备所进行的膜形成是通过向反应室引入在所述激活室中形成的活性物质，如果必要，还引入其它原料气而进行的，在反应室中，在热能的作用下，它们相互发生化学反应，在位于所述反应室中的中空帘状部分的内表面上形成一淀积膜。这种滚制膜形成设备与已知设备相比的优点是结构相对紧凑，形成膜的淀积速度得到改善，这是因为使用了一种活性物质。
这种由滚制膜形成设备形成的膜是利用了借助于热能的膜形成化学反应。因此，如果要提高形成的膜的淀积速度，就不仅要增加要引入反应室的活性物质的流速，而且还要增加供热量。然而，要做到这一点极为困难，因为不仅在激活室中大量生产活性物质的方式以及高速无泄漏地将活性物质引入反应室受到限制，而且向反应室均匀地大量地提供热量也受到限制。
近年来，一种利用微波辉光放电淀积的等离子体CVD方法，即微波离子CVD方法(以后称MW-CVD方法)已在工业界得到重视，因为MW-CVD方法有许多RF辉光放电淀积法所不能得到的优点，即它能提高能量密度，有效地产生等离子体，并将等离子体维持在所需的状态。
例如，美国专利说明书4，504，518和4，517，223描述了在低压条件下微波辉光放电等离子体在小面积衬底上形成薄淀积膜的过程，这两份专利说明书说明，由于在低压条件下进行此过程，任何一个过程都能以显著高的淀积速度获得高质量的淀积膜，而不仅消除了给形成的膜带来不好效应的活性物质的聚合反应，而且防止了在等离子体中形成例如聚合硅烷的粉末。然而，这两份专利都没提到在大面积上均匀淀积的问题。
美国专利4，729，341的说明书中公开了一种低压微波等离子体CVD方法及可实现这种方法的设备，其中，在高功率过程中，在一大面积的柱状衬底上利用一对辐射波导头淀积一光导半导体薄膜。但是，大面积膜的淀积原理仅限于用于电子照相光接收器的柱状衬底，其中所给出的教导不能直接用于大面积平面衬底。此外，膜形成过程要成批进行，一批中膜制品量有限。此说明书未教导在大面积平面衬底上连续淀积膜。
到目前为止，MW-PCVD方法大面积淀积膜仍存在许多要解决的问题，因为由于微波的波长短会出现微波等离子体中的微波能量不均匀。例如，有人曾试图利用一种慢微波结构中存在一固有的问题，即耦合到等离子体中的微波的快速衰减是微波头模向距离的函数。为了解决这一问题，有人建议改变慢微波结构到要加工的衬底的间隔来使能量密度在衬底表面上沿衬底移动方向变得均匀。
例如，美国专利3，814，983和4，521，717中就有这样的建议。更具体地说，前一个美国专利指出有必要将慢微波结构相对于衬底倾斜某一角度。但是，将慢微波结构倾斜反过来又导致微波能量不能充分耦合到等离子体中。
后一专利公开了两个非平行排列但与衬底平行的慢微波结构。更具体地说，最好使两慢微波头相互成一定角度，使与微波头的中线垂直的平面相交于一直线，该直线与要加工的衬底表面平行延伸，并与衬底的移动方向成直角;为了避免两慢微波头结构上的相互影响，最好将两慢微波头沿与衬底的移动方向垂直的方向移开波导头间1/2的距离。
为了提供等离子体的均匀性，更具体地说，为了提供能量的均匀性，已有许多种建议，例如J.Vac.Sci.Tech(日本真空科学技术)B-4(月)第126～130页和295～298页上就有这样的报导。这些报导描述了一种称为微波等离子体盘源(MPDS)的微波反应器，等离子体处于盘状或小片状，其直径为微波频率的函数。更具体地说，这些报导描述说，等离子体盘源可随微波频率而改变;然而，对于一个设计工作于2.45GHz正常微波功率的微波盘源，等离子体被限定的直径是约为10cm，体积最大为118cm3，这远不是大面积;对于设计工作于915MHz低频率的系统，低频源将提供等离子体直径约40cm，体积约2000cm3;在更低的频工作，如40MHz，微波盘源等离子体能够提高到超过1m的放电直径，然而，建立这样一种设备造价极高。
为了有效地利用微波提供高密度等离子体，有人提出在谐振腔周围安置电磁铁来建立电子回旋共振(ECR)条件，例如日本未审查专利公开说明书昭55(和昭57(中就提出了这样的方法。在一些学术会议上，也报告过利用高密度等离子体形成各种半导体薄膜的方法，某些能够实现这些方法的微波ECR等离子体CVD设备也已投放市场。
但是，本发明所属的这一领域的人员普遍认为，由于微波波长所引起的等离子体的非均匀性和使用磁铁控制等离子体而产生的磁场分布不均匀，技术上很难在大面积衬底上均匀形成淀积膜。为了提高微波ECR等离子体CVD设备的规格，以便进行大面积膜淀积，预先要解决许多问题，即所要用的磁铁也要增大比例，还要提供防止设备过热的装置，以及一个特殊的直流高功率调制电源等。
此外，由已知微波ECR等离子体VCD方法获得的淀积膜通常不如已知RF等离子体CVD方法获得的淀积膜的质量好。除此之外，如果用微波ECR等离子体CVD方法在一衬底上形成淀积膜，在建立ECR条件的空间上形成的膜和没有建立ECR条件的空间上形成的膜，成换句话说，在分散的磁场空间上形成的模之间，膜的淀积速度和膜的性能有显著区别。据此，微波ECR等离子体CVD方法不适于制备性能要求优异，一致性好的半导体器件。
前述美国专利4，517，223和4，729，341描述了维持低压以提供高密度等离子体的必要性。即，为了获得高的膜淀积速度和/或高气体利用率必须使用低压。
然而，前述慢微波结构和电子回旋共振方法都不足以维持高的膜淀积速度，高气体利用率，高功率密度和低压之间的关系。
综上所述，人们不断要求解决已知微波等离子体CVD方法的前述问题并提供一种改进的没有上述问题的微波等离子体CVD过程。
人们还要以低价格提供一种性能优异，均匀性好的大面积或很长的半导体薄膜，不仅能用于太阳能电池，而且可用于半导体器件，例如TFTs，用于接触图像传感器的光电转换器件，开关器件，图像输入线传感器件等。
本发明主要目的是消除上述已知微波等离子体CVD方法和设备中的问题，并提供一种改进的微波等离子体CVD方法和设备，它能以高的淀积速度在大面积衬底上均匀连续淀积一半导体膜，并能满足前述要求。
本发明的另一目的是提供一种改进的微波等离子体CVD方法和设备，它能够在大面积半导体衬底板上连续淀积高质量的半导体膜。
本发明的另一目的是提供一种改进的微波等离子体CVD方法和设备，它能以高的气体利用率和低成本大量生产薄膜半导体器件。
本发明的另一目的是提供一种改进的微波等离子体CVD方法和设备，它能在大面积和大体积上提供均匀的微波等离子体，并连续形成具有均匀厚度，稳定地显示所需特性并能用于各种半导体器件的高质量、大面积的半导体膜。
本发明的另一目的是提供一种改进的微波等离子体CVD方法和设备，它能连续稳定地在一个相对宽的长衬底上形成光电压器件，此器件能提供一高的光电转换效率和高输出。
本发明的另一目的是提供一种能稳定而重复地在大面积和大体积上将微波等离子体电位维持在均匀状态的改进的方法和装置。
本发明的另一目的是提供一种能适当控制微波等离子体于一期望状态以连续形成能均匀显示所期望特性的高质量半导体膜的改进的方法和装置。
本发明能实现上述目的，并包括一改进的微波等离子体CVD方法(以后称MW-PCVD方法)及以能实现该方法的改进的设备。
根据本发明的MW-PCVD方法包括连续移动一由释放机构沿长度方向朝卷收机构释放的衬底板;通过弯曲所述移动衬底板以在向所述卷收机构移动的路径上形成一环绕墙，建立一个筒形膜形成空间;通过气体供给装置向所述膜形成空间引入膜形成原料气体;同时利用一微波施加装置向所述膜形成空间辐射微波能量，该微波能加装置能沿与微波传播方向平行的方向辐射微波能量，以在所述膜形成空间中产生微波等离子体，从而在所述要暴露给所述微波等离子体的连续移动的圆周墙的内壁上形成一淀积膜。
本发明的MW-PCVD设备适于实现上述MW-PCVD方法，它包括一基本上封闭的筒形膜形成室，该室有一将一衬底板弯曲并凸出而形成的弯曲的圆周墙，所述底板由一释放机构释放，并由一对弯曲所述底板的装置在向一卷收装置移动的路径上沿长度方向向所述卷收机构移动;一微波施加装置能在平行于微波传播方向的方向上向所述膜形成室辐射微波能量，并在所述膜形成室中产生微波等离子体;将所述膜形成腔抽真空的装置;及向所述膜形成腔引入膜形成原料气体的装置。
在本发明中，要形成膜的衬底包括一大面积的很长的衬底板，它向一释放机构连续移动并由卷收机构卷收，所述衬底板构成一膜形成空间的圆周墙。在膜形成空间中，提供有一膜形成原料气体，并在由所述移动衬底板构成的圆周墙的宽度方向上，以及与微波传播平行的方向上由一前述微波施加装置加一微波能量，从而产生微波等离子体，并将其限制在膜形成空间中。这样，就在一大面积和很长的衬底上均匀连续地形成一所希望的高质量的半导体膜。
此外，在本发明中，稳定而可重复地产生所需状态的微波等离子体，所产生的微波等离子体的稳定状态被限制在膜形成空间中。这样，就显著提高了气体利用率。
根据本发明，通过改变由移动衬底板构成的弯曲部分的形状或长度，能在一大面积上均匀地连续地形成具有所期望厚度的高质量的半导体膜，所述衬底构成膜形成空间的环绕墙。
根据本发明，能够在大面积长衬底板上连续形成具有均匀厚度的高质量的膜，该膜能够稳定显示出所需特性。因而，能低成本地大量生产大面积太阳能电池。
根据本发明，由于不需悬浮放电就能连续形成高质量的半导体膜，因而能够大量生产接口性能优异的多层半导体器件。
根据本发明，可以在低压条件下形成膜而消除在微波等离子体中形成粉末和聚合物。因而，要得到的半导体膜的缺陷大大减少而且膜的性能和稳定性得到极大的改善。运行速度和产量都大大提高，从而能够实现大量生产具有很高光电转换率的廉价的太阳能电池。
本发明制备的太阳能电池稳定地显示出所期望的高光电转换率，即使经过长时间的重复使用也不会降低。
图1是一略图，示出了根据本发明的MW-PCVD设备的第一实施例;
图2示出了根据本发明的MW-PCVD设备的第二实施例，它是图1设备的部分改进。其中增加了一个偏压施加装置;
图3是一截面图，示出了用于本发明的微波施加器的一个实施例;
图4、图5、图6、图7、图8和图9是示意图，分别示出了根据本发明的MW-PCVD设备的整体构成;
图10用于解释本发明中矩形波导的设置角;
图11是利用本发明制备的肖特基二极管的截面图;
图12(a)到12(d)分别是由本发明制备的PIN结型光电器件结构的截面图;
图13(a)到13(j)示出了本发明衬底板加工腔中的工作情况;
图14(a)和14(b)分别示出了本发明中气体门的压力梯度;
图15(a)到15(d)分别示出了本发明中偏压施加装置的一个实施例;
图16是在本发明的实验中获得的加偏加时的电流-电压特性曲线;
图17是在本发明的实验中获得的等离子体势能变化率的曲线。
本发明的发明人为克服前述现有技术MW-PCVD方法和MW-PCVD设备中的各种问题并实现本发明的目的已作了认真的研究结果得知可以在要形成膜的大面积和长衬底上沿宽度方向提供均匀的微波等离子体。
在实验研究中，本发明的发明人已做出了一个具有圆周墙的膜形成腔，圆周墙由一板部件构成，该部件在一释放机构和一卷收机构间纵向移动。即，使一个SUS
430BA(不锈钢)板形部件卷在释放机构上。此板形部件由释放机构释放，纵向朝卷收机构移动并被卷收机构卷收。
在从释放机构向卷收机构移动的路径上，板形部件被弯曲，凸出一柱状部分，以便形成一由所述弯曲板状部件的柱状部分作为圆周墙而围成的筒形腔，这是利用一第一支撑传送辊，该辊也使板形部件在释放机构一侧弯曲，一对旋转盘，每一个都能支撑弯曲的板形部件的一侧端并传送所述板形部件，以及一个第二支撑传送辊，它也在卷收机构的旁边，用于使板形部件弯曲。在柱形腔中提供有一对微波施加装置，它们位于筒形腔的柱形空间的相对两端。每一微波施加装置都设计成能在与微波传播平行的方向上辐射微波能量。而后，将膜形成原料气体引入柱形腔的筒形空间。筒形空间的内部通过前述两辊间的间隙被抽真空，并被维持在预定的真空状态。结果发现在构成筒形圆周绕墙的板状部件的宽度方向上提供了均匀的微波等离子体。
通过进一步研究，本发明的发明人还获得了进一步的发现。
在上述情况下，一偏加施加装置向筒形空间中加一预定偏压。结果发现不仅能提供均匀的微波等离子体，而且能完全控制等离子体的势能。
本发明即是基于这些发现而进一步研究的结果。
如前所述，本发明包括一种改进的在大面积长衬底上连续形成半导体淀积膜的MW-PCVD方法和能实现该方法的改进的MW-PCVD设备。
本发明的MW-PCVD方法的第一实施例包括由一释放机构释放的一衬底板沿长度方向连续移动并由卷收机构卷收;将所述移动衬底板弯曲并凸出以在从所述释放机构向所述卷收机构移动的路径上形成一圆周墙构成的筒形部分，从而建立一基本封闭的膜形成腔;通过一送气装置将膜形成原料气体引入所述膜形成腔;与此同时，利用一辐微施加装置向所述腔中辐射微波能源，该微波施加装置能沿与微波传播方向平行的方向辐射微波能量，以在所述膜形成腔中产生微波等离子体，从而在暴露给所述微波导离子体的连续移动的圆周墙的内壁上形成淀积膜。
在本发明的MW-PCVD方法中，在弯曲并使移动的衬底板凸出以形成柱形部分时，使用了一第一弯曲装置和第二弯曲装置。也就是说，移动的衬底板在释放机构旁支撑着朝上移动中，被第一弯曲装置弯曲，在所述卷收机构旁被支撑着朝所述卷收机构移动中被第二弯曲装置再次弯曲，以建立一凸出的筒形部分作为膜形成腔的圆周墙，并在由第一弯曲装置弯曲第一弯曲部分和由第二弯曲装置弯曲的第二弯曲部分间留一空间。筒形部分的两端分别被支撑在旋转盘上。以便使筒形部分形成并维持在一所期望的形状，从而保持一具有筒形膜形成空间的所期望的筒形腔。
如此建立的筒形腔至少装有一个微波施加装置。它与筒形腔通过其侧面部分连接，把微波能量辐射入膜形成空间。在这种情况下的最佳实施例中，微波施加装置至少与筒形腔的装置。它与筒形腔通过其侧面部分连接，把微波能量辐射入膜形成空间。在这种情况下的最佳实施例中，微波施加装置至少与筒形腔的一个侧面垂直连接，使微波能量与圆周墙平行地辐射到筒形腔中。向膜形成空间辐射微波能量是通过装有微波施加装置顶部的微波透射部件进行的。在下一最佳实施例中，微波透射部件也作为筒形腔的侧壁气密地封住膜形成空间。当所述微波施加装置与筒形腔的两侧壁都连接时，它们被安置在膜形成空间的相对两端。在这种情况下，有一点很重要，即两微波施加装置排列必须使一个发出的微波能量不被另一个所接收。在任何情况下，筒形腔要做成使微波施加装置辐射到膜形成空间的微波能量不泄漏出去。
膜形成空间的抽真空是由一个前面所述的抽空装置来进行抽空的。
对于在本发明的MW-PCVD方法中使用的成膜衬底板，最好是采用一种导电衬底板或者其它对其成膜表面进行了导电性处理的衬底板。
本发明的MW-PCVD过程的第二实施例是上述第一实施例进一步包括控制在膜形成空间生成的微波等离子体电位的步骤，最好是按膜形成情况通过一个偏压加载装置对膜形成空间加一DC、AC偏压或加脉冲电流(以下称PC)偏压。该偏压加装置被提供给筒形腔体，使其至少一部分与膜形空间产生的微波等离子体相接触。
所述的偏压施加装置与微波等离子体相接触的部分最好经过导电性处理。
有可能使偏压施加装置同时起到一个膜形成原材料气体引入装置的作用。
偏压施压装置可以是一个偏置棒或者是一组偏置棒。
进一步，在本发明的MW-PCVD过程中，在膜形成空间中产生的微波等离子体的电位可以用加在构成圆筒形腔体圆周墙的衬底板的一个偏置电压来控制。在这种情况下，在膜形成空间内装入一个气体导入装置，例如一根进气管，并使之接地，这样至少其一部分与膜形成腔体产生的微波等离子体相接触。
如上所述，本发明还提供了一种适用于对上述MW-PCVD过程进行实施的MW-PCVD装置。
本发明的MW-PCVD装置的第一实施例包括至少一个实际是封闭筒形的膜形成腔体，它带有一个卷成的圆周墙，这一圆周墙是衬底板在从一个释放机构向一个卷收机构运动的途中经过卷起和撑开形成的，由一对滚筒卷压所述衬底板，所述滚筒对相互平行地安置並在它们之间的纵向留有一个预定的空隙至少一个与所述膜形成腔体两个侧表面中至少一个表面相连接的微波施加装置，它可以沿微波传播的平行方向把微波能量辐射到膜形成腔体中並在所述腔体中产生微波等离子;把膜形成原料气体引导到所述膜形成腔体内的装置;使所述衬底板加热或冷却装置。
MW-PCVD装置的第二实施例是上述第一装置实施例进一步包括对膜形成腔体加入一个偏置实施例在本发明的MW-PCVD装置中，所述用于压卷衬底板的滚筒对包括一个第一压卷滚筒和一个第二压卷滚筒。由释放机构送出的並通过卷收机构的转动纵向地向卷收机构移动的衬底板由第一滚筒压卷和撑起並在释放机构一边向上移，再由第二滚筒卷动并向着卷收机构移动，从而产生一个突起的圆筒部分成为膜形成腔体的圆周墙，同时在由第一滚筒产生的第一卷起部分与由第二滚筒产生的第二卷起部分之间留有一个预定的间隙。卷起和撑成的圆筒形部分的两个开口侧各有一个转动环，这样圆筒部分的每个侧端都压在各自的转动环上，使圆筒部分形成并保持一种理想形状，成为具有一个膜形成空间的圆筒形膜形成腔体。微波施加器装置通过侧面连接到圆筒膜形成腔体，使微波能量平行于筒形膜形成腔体圆周墙辐射到膜形成空间中。微波释放器装置包括一个由介电材料制成的微波透射窗和一个与所述微波透射窗相连接的矩形或椭圆形的波导，所述波导是从一个微波源处伸出的。这样，微波释放器装置就通过其微波透射窗口连接到圆筒形膜形成腔体的侧面，使微波透射窗口又起到一个圆筒形膜形成腔体的侧壁的作用，从而严密地封闭了所述腔体。根据这一方法，圆筒形膜形成腔体的每一个侧面都可用来放上述的微波施加器装置，在这种情况下，微波施加器装置对中的每一个都有一个如前所述的选自由一个短形波导和椭圆形波导构成的波导组的，並从一个微波源伸出的波导。这对微波施加器装置必须通过膜形成腔体的膜形成空间相对安置，从而与一个微波施加器装置相连接的波导的触发角不会与连接另一个微波施加器的波导的设置角相一致。
特别是，一个波导的含主边缘的表面、含主轴的表面或分别含主边缘与主轴的表面必须设计得不平行于另一波导的含主边缘的表面、含主轴的表面或分别含所述主边缘和主轴的表面。
一个进一步必须考虑的情况是，波导对是这样安置的;它使含上述边缘和/或主轴的表面与含上述压卷滚筒的两个中心轴的表面之间形成的夹角不会导致垂直关系。
对筒形膜形成腔体提供抽空装置，通过上述滚筒对之间的空隙来抽空膜形成空间。
在本发明的第二装置实加例中，偏压施加装置提供给筒形膜形成腔体，使至少其一部分与形成膜空间中产生的微波等离子体相接触。所述的与微波等离子相接触的偏压施加装置最好经过导电性处理。偏置电压施加装置可以是一个能加DC、AC或PC偏压的装置。偏压施加装置可以设计得能同时起到把一个膜形成原材料气体导入膜形成空间的作用。
偏压施加装置可以是一根单棒或一组偏置棒。
一种选择方案是，可以在膜形成腔体安装一个带有一根或多根进气管的导气装置，使其电接地，其中偏压加在构成膜形成腔体圆周墙的衬底板上。
下面将就为得到本发明的目的，本发明人所做的试验进行解释，下列试验旨在找到能大面积地均匀提供微波等离子体的最佳条件，以形成理想的大面积半导体膜。
试验1、在本试验中，按照以后将说明的生产例1的步骤，研究了由于一对使用“装置实施例2”的MV-PCVD装置(以后将描述)的波导111，112之间设置角的一个偏差产生的微波等离子体的稳定性以及微波从成膜腔体中泄漏的问题。
图10为关于一对矩形波导被触发的角度的图示说明。图10中，各用实线表示的矩形波导111和用虚线表示的矩形波导112连接对应的微波施加器(未示出)，它设在带有一个膜形成空间116的膜形成腔体的侧面，其中两个微波施加器通过膜形成空间相对置放。例如，在图10中，矩形波导111位于前面而矩形波导112位于后面。标志“0”代表卷起形状(即包括膜形成腔的移动的衬底板101的圆周墙)的中心位置。线A-A′代表包含一对卷动滚筒102和103间的一根中心轴的面。线H-H′代表与所述A-A′面垂直的面。由一个平行于含矩形波导主边缘面的平面B-B′与平面H-H′构成的夹角为θ1。这一角θ1被认为是矩形波导111的触发角。由一个平行于含矩形波导112的主边缘平面的平面C-C′与平面H-H′构成的夹角为θ2。这个角θ2被认为是矩形波导112的设置角。在角θ1和θ2都超过180°的情况下，矩形波导111和112是与角度小于180°的情况关于平面H-H′对称的。因而它们的配置关就与角度小于180°的情况是相同的。
类似地，当角θ1和θ2相互替换时，其配置关系不变。
在此，由滚筒102卷起来的衬底板部分和由滚筒103卷绕起来的衬底板部分之间的距离被设定为空隙L。
放电是在表1所示的条件下进行的，並如表2所示改变θ1和θ2以检查微波等离子体产生的稳定性及微波泄漏情况。
微波泄漏的检查是由一个置于上述两个滚筒102和103间的空隙前5Cm左右的微波探测器来探测的。
得到的评估结果如表2所示。根据表2所示，得出以下结论。
即，膜形成空间中产生微波等离子体的稳定性及微波向膜形成腔体外泄漏的情况，根据对照矩形波导设置的微波施加器角度的不同有很大的变化。更具体地，当角θ1或θ2为0°的情况下微波的泄漏量最大并且放电的状态极不稳定。在角θ1或θ2约为15°的情况下，虽然微波泄漏量相对很小，但放电状态仍很不稳定。在角θ1或θ2大于30°的情况下，微波不再泄漏并产生了稳定的放电。但是，当由角θ1或θ2形成的角度为180°或0°时，即两个分别含矩形波导的一个主边缘的平面相互平行时，由于反常振荡需使微波能源噪声变大，引起放电不稳定並有一定量的微波泄漏。
在衬底板不动的情况下进行了放电试验，又在衬底板以1.2m/分的速度传送的情况下进行放电试验，结果发现两种情况下的放电稳定性没有明显区别。
通过改变膜形成原料气体种类、改变膜形成原料气体的流速、改变所加的微波能量强度、改变所加的偏置电压、改变卷成的圆筒腔体的内直径、改变膜形成空间的内压来进行上述实验。然而，结果发现这些情况下的放电稳定性及微波泄漏量均没有显著区别。
试验2在本试验中，通过改变图10中的空隙L来研究使用与试验1相同的MW-PCVD装置时微波等离子体生成的稳定性及生成的膜的厚度分布。
间隙L按表3所示改变。在表1所示的每一种条件情况下，进行10分钟放电，除非膜形成腔体内部压力变化到表3所示情形以及θ1和θ2角为45°应当注意，所述内部压力並不是由抽空装置有目的地调整的，而是由于增大空隙L提高了电导而产生的。
在任何一种情况下，都启动温度控制机构106a至106e(图1)使衬底板101在膜形成空间一侧的温度控制在约250°左右，且衬底板101以35m/分的传送速度移动。
放电状态是由目测进行评估的。膜的厚度分布是通过用膜厚计来测量选定的宽度方向的10个位置以及纵向的间隔20Cm的各位置处的膜的厚度进行评估的。评估的结果如表3所示。
根据本试验得到的结果，得出下述结论，即(ⅰ)膜形成腔体内部压力可以通过改变空隙L来改变，而不用调节抽空装置，从而引起生成膜的厚度明显改变特别是位于形成膜腔体的膜形成空间的衬底板在其宽度方向的厚度分布变化;(ⅱ)即使在短形波导被设置在试验1给出的不产生微波泄漏的角度情况下，当空隙L变得相当大时，也会产生微波漏出;(ⅲ)当空隙L被理想地调节到小于1/2微波波长或更理想地调到小于 1/4 微波波长时，从空隙泄漏出的微波量可望保持很小。
还发现，只要衬底板持续地以一个固定的传送速度移动，衬底板上纵向膜的厚度分布可保持在一理想状态。
如表3所示，在本试验中获得的具有良好的评估结论的淀积膜的第3号至第5号样本中，4号样本在所有评估项中有最令人满意的结果，其淀积速率约为100A/秒。另外，根据淀积在衬底板上膜的量与送入膜形成腔体内的膜形成原料气体量之比计算出的气体利用率为55%。
进一步还发现，在放电条件中改变微波强度、改变偏压、改变圆筒(成膜腔体)结构的内部直径等会使膜的厚度分布和放电稳定性产生微小的变化，但不会影响解决空隙L的大小引起的实质性问题。
试验3在本试验中，用与试验1中相同的方式来研究改变卷筒结构(膜形成腔体)的内部直径等的情况下，微波等离子体产生的稳定性及生成膜的厚度分布。
膜形成腔体的内部直径的改变如表4所列。放电是根据表1所示条件下进行的，其中角θ1和θ2的设置角都是45°在每一种情况下，进行10分钟放电，同时使成膜空间处的衬底板的表面温度保持在250℃並使衬底板以35cm/分的传送速度移动。
放电状态是根据目视结果进行评估的。膜的厚度是根据用膜厚计来测量宽度方向选定的10个位置和纵向间隔20Cm选的各位置的膜的厚度来进行评估的。
得到的评估结果如表4所示。
根据本试验所得到的结果，可以发现如下事实即(ⅰ)当膜形成的腔体内直径改变而保持膜生成的其它放电条件不变时，放电状态会相应地改变，从而引起淀积在所述板的膜在其衬底板的宽度方向上发生显著的变化;(ⅱ)只要所述膜以恒定传送速度移动，所述膜的纵向厚度分布是令人满意的;以及(ⅲ)除其它因素外，诸如微波强度、偏置电压、膜形成空间的压力等的放电参数的变化会影响生成的膜的厚度分布並也会影响放电的稳定性。
试验4在本试验中，用与试验1中相同的方式来研究当使膜形成空间的压力保持在一个预定值时如果改变送入的膜形成料气体的流速和改变所加的微波能量强度，产生的微波等离子体的稳定性如何变化。
膜形成空间的压力及膜形成原料气体流速按表5所示进行改变。放电是在表1所示的条件下进行的，其中角θ1及θ2的设置角为60°。
所得到的评价结果如表5所示。表5中，标志“◎”表示放电保持稳定的情况;标志“0”表示放电中有微小的不平衡情况，但这时的放电情况保持在一个理想的可接受状态;标志“△”表示放电中产生了显著的不平衡性，但放电情况保持在一个实际可接受的状态。
根据所得到的结果，可发现下述事实。即(ⅰ)当加到膜形成空间的微波能量减小时，膜形成空间的压力减小，或者说H2气体(作为一种膜形成原料气体)的流速减小，放电变得不稳定或者有时会不产生放电;及(ⅱ)另一方面，当微波能量的强度提高时，所述压力上升，或者SiH4气体(作为膜形成原料气体)的流速上升、产生稳定的理想的放电。
进一步，这个放电试验还在衬底不动的情况以及衬底板以1.2m/分的速度移动的情况下进行。结果是，这两种情况之间没有显著的差别。
在本试验中，研究当以试验1同样的方式来改变衬底板的宽度时，产生微波等离子体的稳定性和生成的膜厚度分布。
衬底板宽度按表6所示改变。对于矩形波导，采用EIAJ，WR1-32型矩形波导而不用EIAJ，WR1-26型的。角θ1和θ2的触发角均为60°其余的放电条件如表1所示。在每一种情况下，进行10分钟放电，这时位于膜形成腔体中的衬底板的表面温度控制在250℃並使衬底板以50cm/分的传送速度移动。
在制备表6所示的第15至第17号的各样本情况中，只用一个施加器。
得到的关于放电状态以及膜的厚度分布的评估结果如表6所示。
根据本试验所得的结果，可发现如下事实，即(ⅰ)当衬底复板的宽度改变时，引起产生微波等离子体的稳定性变化並引起衬底板上膜的厚度分布的变化;(ⅱ)当只从膜形成腔体的一侧向成膜空间施加微波能量时，微波等离子体的产生很不稳定;及(ⅲ)当从膜形成腔体的两侧向膜形成空间施加微波能量时，上述情况(ⅱ)中引出的问题消失。
作为进一步的研究结果，可以发现改变诸如送入的膜形成原料种类、其流速、加的微波能量的强度、偏置电压、膜形成空间的压力等一些放电参数，对微波等离子体生成的稳定性以及膜的厚度分布会产生一定的影响。
试验6在本试验中，通过采用具有图5所示构造的MW-PCVD装置(后面将在“装置实施例22”中进行描述)、通过在隔绝容器500(见图5)中引入一个具有图15所示构造的偏压施加装置，来研究当在一个SUS430BA衬底板上进行膜生成並当所加的偏置电压改加在一个镍质偏压施加管1503(该管还可用来作为进气管，见图15(a)〕上时，产生微波等离子体的可控制性和对微波等离子体电位的影响以及生成的膜的质量。
DC偏压在-300V+300V的范围内以10V的间隔改变。角θ1和θ2的设置角为45°。对每一种情况，放电在表7所示条件下进行10分钟，其中位于膜形成空间的衬底板表面的温度控制在250℃，衬底板以60cm/分的传送速度移动。
首先可用普通方法来观察偏压施加管与衬底板间的电流一电压特性。
作为结果，我们得到图16中所示图表。图16中，Z轴表示施加的偏压值，Y轴为产生的偏流值。
然后，按照探针测试方法，使用一根带有直径0.3mm长3mm(暴露部分)的钨丝的探针，测出加偏压后等离子体电位Vb，从而得到等离子体电位相对于其未加偏压时电位V0的变化率△Vb(＝Vb/Vo)所得到的结果综合起来由图17中的图表示出。所述探针置子靠近膜形成空间的中央位置处，它离带有移动的衬底板的圆周墙的内壁表面有约5Cm的距离。
根据本试验得到的试验结果发现以下事实。即(ⅰ)尽管使用的放电原料气体种类及其流速会产生一定的变化，但当偏压小于-200V或大于200V时，膜形成空间中会引起放电异常(如产生火花)并且难以使放电保持在一个稳定的状态;(ⅱ)然而，当使放电条件固定，随着偏压的增大电流一电压特性表现出线性增大关系，等离子体的电位也表现出线性增大的关系;(ⅲ)通过适当地改变所加的偏压值有可能稳定地和重复地使等离子体电位控制在一个理想状态。
从含有淀积膜的衬底板切下几块尺寸为5mm×5mm的试验样本，用超高分辨率低加速的FE-SEM(S-900型的FE-SEM，日立公司产品)对它们表面状态进行观测。结果发现以下事实。即，对于所加偏压的范围为-300V到+10V条件下生成的膜，可发现几百乃至几千埃( )的明显的表面粗糙;对于所加偏压范围为10V-180V条件下生成的膜，可以发现随着所加的偏压值的增大，其表面光洁度呈改善趋势;对于所加偏压超过180V条件下生成的膜，随着偏压值的增大，膜表面呈现变糙和粗糙度加大的趋势;对于所加偏压超过200V条件下生成的膜，会伴随着出现针孔並且在其生成过程中经常出现异常的放电情况。
另外还发现下述事实，即，当所加的微波能量强度在某一预定值保持不变时，如果带有一个较大的电离截面的原料气体(如SiH4)的流速增加，则电流一电压特性的倾角变大，但如果带有一个较小的电离截面的原料气体(如H2气体)的流速增加，所述倾角变小。
比较试验1在此比较试验中，重复试验6的过程，但将原来的镍质的偏压施加管1503替换成一个新的铝质偏压施加管，该管还可起进气管的作用。
用与试验6中相同的方式观察其电流-电压特征。然而，当偏压从)伏加到+60伏时，铝的偏压施加管开始是变形，最终熔断。类似地分别用了铜和黄铜做成偏压施加管，都出现了上述问题。
进一步，分别提供了一些高熔点金属材料如不锈钢、钛、钒、钽、钼、及钨制成的偏压施加管以及铝土陶瓷材料制的偏压施加管。用上述的每一种材料的偏压施加管重复试验6的步骤。结果发现在使用不锈钢制成的偏压施加管的情况下，管子在偏压加到超过+120V开始变形并最终熔断。
对于其余的偏压施加管的情况，测量结果类似试验6得到的结果，每种情况得到的结果都没有上面所述问题。
比较试验2重复试验6的过程，但是采用0.8mm厚的聚对苯二甲酸乙酯(PET)作衬底板而不用SUS430BA薄板，进而观察电流-电压特征。结果发现无论偏压加在正侧还是负侧流过的电流值都与试验6所得的结果相似，但放电开始异常的电压约为-100V或+100V。通过目测观察其状态，得到以下事实。即，在偏压施加管与衬底板压卷滚筒之间产生了火花;这是由一种称之为起电(Charge
up)现象引起的，这不仅是因为绝缘的衬底板而且因为流入所述的导电滚筒的电流过大。
另外，用与试验6中相同的方式来观察大量生成在上述绝缘衬底板上的模样本的表面状态。结果发现，所有样本都有几百埃到几千埃( )的明显粗糙，而与加在膜生成过程中偏压的变化无关。
比较试验3重复试验6的过程，但偏压施加管1503在膜形成空间116的位置(参见图10)安排分别改为(H-H′方向、O-H方向、O-C方向及O-H′方向)的离“0”处30mm、60mm和90mm。
重复试验6的过程，但偏压施加管1503在膜形成空间116的位置安排(见图10)分别改在H-H′方向、O-H方向、O-C方向及O-H′方向，距离“0”点30mm、60mm和90mm处。
在每一种情况下观察电流-电压的特征。
对于O-H′方向，观察120mm和150mm的情况，方法与上面所述的相同。
结果，在O-H′、O-H、O-C和O-C′方向上的30mm和60mm处所得到的结果与试验6中得到的类似。在所述方向上的90mm处，尽管放电开始出现异常的电压有所不同，但除此以处所得的结果与试验6所得的结果相似。另一方面，对所有O-H′方向的120mm和150mm处的情况，膜形成原料气体未能分送入膜形成空间，因此等离子体产生得不稳。同时加偏压时没有出现偏流，并且不可能控制等离子体的电位。
试验7本试验中采用与试验6中相同的MW-PCVD装置来研究当通过偏压施加管1503加一个如表8所示波形和频率的偏压时，产生微波等离子体的可控制性以及对等离子体和生成的膜的质量所提供的影响。为了完成微波等离子体的放电从而在膜形成空间的衬底板上生成淀积膜，这里采用了与试验6中所用的条件相同的条件。
作为加入的偏压，可以通过一同轴电缆在偏压施加管1503上加入经过将HP8116A(Hewlett-Packard公司产品)函数生成件提供的众多波形输出进行放大得到电压信号、经过一高精度功率放大器放大得到电压信号、或整流电路装置输出的电压信号。
评价放电状态、等离子体电位的变化率和等离子体电位可控制性。得到的结果如表8所示。
从这些结果发现，在一个相对较宽的频带上，加某一频率的偏压会有明显的效果。
还有，改变最大的振幅电压(Vp_p)的结果与试验6中发现的趋势相似，在试验6中改变的是DV电压。同时经常出现诸如起火花这样的异常放电主要是因为增加了最大振幅电压(Vp-p)。
通过这些试验结果，得到以下事实。即，除了DC偏压外，各种偏压均可用来控制膜形成空间生成的等离子体的电位。只要适当改变电压，通过在偏压施加管上加上这样的偏压就可以很容易地、稳定地和重复地控制等离子体的电位。
试验8重复试验6的步骤，但试验6中用的偏压施加装置替换成图15(b)所示的装置，该置有一个独立地提供在膜形成腔体1501中的偏压施加棒1504，从而考察电流电压特征。
得到的结果与试验6中得到的结果相似。
并且发现以下现象。即，既使在膜形成腔体中分别独立地提供一根偏压施加棒1504和一根进气管1505的情况下〔见图15(b)〕，可以通过适当改变加在所述偏压棒上的偏压，容易地、稳定地和重复性地控制膜形成腔体产生的微波等离子体的电位。
试验9重复试验6的步骤，但试验6中用的偏压施加装置换成图15(C)中所示的构造，它包括一根接地管1505，该管能够起为膜形成腔体1501中提供的送气管的作用，从而考察电流-电压的特征。
得到的结果与试验6中得到的结果相似。
与试验6的情况比较可发现如下事实。即，当移动的衬底板与使衬底板卷起的两个旋转滚筒之间的衔接部分出现放电异常时，使放电开始异常(如起火花)的电压发生了改变;能够使生成的膜有一个光滑的表面的偏压成为负极性的，其范围是从-10V到-180V，其中等离子体保持在一个稳定状态;同时通过使用一个装入膜形成腔体的能够起进气管作用的接地管，可以容易地、稳定地和重复地控制产生的微波等离子体的电位。
试验10重复试验6的步骤，但试验6中的偏压施加装置换成了图15(d)所示的构造，它带有两个分立地安置在膜形成腔体1501中的偏压施加棒，腔体中独立地装有一个进气管1505，对这时的电流-电压特征进行考察。
在本试验中，对偏置棒1504加一DC偏压，同时对偏置棒1506加一大小为上述偏压的 1/4 的DC偏压来考察膜形成空间中产生的微波等离子体的可控性、等离子体的电位以及对生成的膜产生的影响。
得到的结果与试验6得到的结果相似，並发现下述事实。即，只出现了很微弱的放电异常，(如起火花);等离子体的稳定性得以改进;可以很容易地、稳定地和重复地控制微波等离子体的电位。
试验11在本试验中，研究的是当具有与试验7所用的同样波形和频率的偏压分别加在试验10中所用的偏压施加装置的偏置棒1504上时，微波等离子体的可控性、等离子体电位及对生成膜的影响。
在所有情况下，诸如起火花这样的放电异常出现得很微弱、异常放电开始的电压被降低、微波等离子体的稳定性有所改善，同时得到了与试验6中得到的结果类似的结果。
结果发现，在膜生成过程中，通过采用许多分立地安置在膜形成腔体内的偏压施加载棒並独立地在每个棒上加一偏压，有可能容易地、稳定地和重复地控制微波等离子体的电位。
实验12和13重复实验8和9的过程，只是在每一种情况下采用与实验7相同的偏压。
结果，所得效果与实验8和9相似。
本发明的发明者对以上实验所得结果进一步研究后有以下发现首先，在本发明的MW-PCVD方法和MW-PCVD装置中，建立能在单个参数的基础上稳定地保持微波等离子体的均匀性的最佳条件是困难的，因为在多种参数的复杂的相互关联的情况下，将保持微波等离子体的稳定性和均匀性，这些参数例如为微波施加器的形状，与所说施加器相连的波导管的种类，所说波导管的排列，膜形成时的膜形成空间的气压，微波能量，约束的微波等离子体的等级，放电空间的形状和大小，等々。
本发明的发明者已经发现某些趋势和条件，它们能达到保持微波等离子体的稳定性和均匀性的目的，以便在本发明的大面积及长衬底上连续不断地形成所需的半导体淀积膜。
也就是说，膜形成时的膜形成腔内的压力最好是在1.5m
Torr至100m
Torr之间，在3m
Torr之间则更好。
至于微波能量，最好是在250×2W至3000×2W之间，在300×2W至1000×2W之间则更好。
至于突出的及弯曲的筒形部分(即膜形成腔)的内直径，最好是在7至45cm之间，在8至35cm之间则更好。至于构成上述膜形成腔的圆周墙的基片腹板的宽度，最好为大约60cm，在一对微波施加器的情况下，大约50cm则更好。
如前所述，当从微波等离子体区域中泄漏出来的微波量变大时，在所说区域内的微波等离子体相应地变得不稳定。
因此，为了避免出现上述问题，在活动的衬底腹板的两个支撑弯曲部分之间的间隙L为一个最基本的重要因素。
由此看来，间隙L最好做成小于微波波长的 1/2 ，小于 1/4 则更好。
在本发明中，为了在膜形成时将微波等离子体的电位控制在理想状态，最好是在微波等离子体受到约束的膜形成腔内加一个偏压施加装置，并向所说偏压施加装置施加一个DC、PC(脉动电流)或具有任意波形和频率以及最大电压幅度的AC偏压。使偏压施加装置同时也作为送气装置是可能的。当然，也可以在膜形成腔内另外提供一台送气装置。
另外，还可能通过向本发明中的构成膜形成腔的园周墙的衬底腹板施加一个偏压来将微波等离子体的电位控制在理想状态。
在一个施加DC偏压的最佳实施例中，电压最好在+10V至+180V之间。这时，衬底腹板上形成的膜的特性变得非常优越。
下面更详细地说明本发明的MW-PCVD方法和MW-PCVD装置。
在本发明的MW-PCVD方法中，如前所述，由开头和末尾的支撑弯曲装置弯曲和突出移动的衬底腹板，并在两装置之间沿轴向留有一预定的间隙，由此形成膜形成腔的筒形园周壁。为了在膜形成腔中均匀地产生和约束微波等离子体，通过所说腔的一侧或两侧沿与所说腔的内壁表面平行的方向将微波能量辐射进所说的腔，使之被约束在所说的腔中。
在衬底腹板的宽度相对比较窄的情况下，即使微波能量仅仅从一侧辐射进膜形成腔，膜形成腔中产生的微波等离子体也能保持均匀状态。然而，在衬底腹板的宽度超过一个微波波长的情况下，考虑到保持微波等离子体的均匀性的需要，应该将微波能量从膜形成腔的两侧辐射进去。当然，为了将膜形成腔中产生的微波等离子体保持在一个均匀的状态下，辐射进去的微波能量就必须在膜形成腔中充分传播。这样，膜形成腔的膜形成空间需要有一个类似于波导管的结构。并且由活动衬底腹板构成的膜形成腔的园周墙的内壁要有一个合乎要求的导电率，它使得具有所需密度的电流流动。为此，衬底腹板最好由导电材料做成。在任何情况下，位于膜形成空间中的衬底腹板的表面都应该是导电的。在采用绝缘腹板作为衬底腹板的情况下，位于膜形成腔中的绝缘部件的表面要涂一层导电层。
作为弯曲和突出移动衬底形成的膜形成腔的筒形部分两侧的每一侧的形状最好是圆的。但也可以是其它合适的形状，如椭圆、矩形等。在任何情况下，圆筒形部分两侧的每一侧的形状决定构成的膜形成腔的整个形状，这样，一侧的形状和另一侧的形状需要相对平缓，彼此对称。
前面说过的移动衬底腹板的前端和末端弯曲部分间的间隙L的形状可以是均匀的，但也可以是不均匀的。
为了在膜形成空间中传播所加的微波能量并由此稳定地重复产生微波等离子体以及将微波等离子体保持并控制在一个理想的状态，微波施加器中的微波发射方式应该是单一模式。
具体说来，这种单一模式是TE10模式、TE11模式、EH1模式、TM11模式、TM01模式，等等。其中TE10模式、TE11模式和EH1模式最符合要求。
然而，使用两种或两种以上的模式也是可以的。
微波能量以上述模式经能传输所说微波能量的波导管传至微波施加装置。然后，传至微波施加装置的微波能量通过密封装在所说装置顶部的微波透射部件(它可作为膜形成腔的一个侧壁)辐射进膜形成空间，同时，经送气装置将膜形成原料气体送入膜形成空间，在那里经辐射进的微波能量的作用，膜形成原料气体分解，产生等离子体，在包括环绕膜形成空间的移动基片腹板的园周墙的内表面形成淀积膜。
利用一个包括真空泵在内的抽气装置经上述间隙L将膜形成空间抽真空，使其在膜形成时具有预定的真空度。
需要设计间隙L的大小，使其具有足够的抽空气导率，并且辐射进的微波能量又不会从膜形成腔中泄漏出去。
更详细地说，膜形成腔中装有微波施加装置，在所述微波施加装置中传播的微波电场的方向和包括始端支撑弯曲装置(以后称为始端弯曲滚轴)的中心轴和末端支撑弯曲装置(以后称为末端弯曲滚轴)的中心轴的表面，互相之间并不平行。在膜形成腔中装有多个微波施加装置的情况下，也是这样。
在始端弯曲滚轴和末端弯曲滚轴之间沿轴向形成的间隙L的最大开口宽度最好小于微波波长的 1/2 ，小于 1/4 则更好。在膜形成腔中相对装配两个微波施加装置的情况下，应该预先考虑到不要使一个微波施加装置辐射的微波能量被另一个微波施加装置吸收，并到达所说的后一个施加器的微波能量源，损坏所说的能量源，或产生相反作用，例如产生不正常的微波振荡。特别是，两个微波施加装置必须这样排列，使得在两个微波施加装置之间传播的微波电场方向互相之间不平行。
在一个单独的微波施加装置通过膜形成腔的一侧表面装入该腔的情况下，所说膜形成腔的另一侧表面必须这样构造，以便使微波能量不至于通过该表面而泄漏。
为此，另一侧表面要用导电部件密封，或用具有许多孔的金属网部件或开口的金属复盖，孔的尺寸最好小于 1/2 微波波长，小于 1/4 则更好。
对于辐射进膜形成空间的微波能量有这样一种趋势，即虽然它取决于提供的膜形成原料的种类，但当与微波透射部件(微波透射窗口)的距离增加时，所说微波能量在与膜形成空间的气压(内部压力)相互干扰时受到衰减。因此，在采用较宽的衬底腹板时，为了在衬底腹板的宽方向上产生均匀的微波等离子体，需要使内部压力保持在一个足够低的值，并且通过采用至少两个相对放置的微波施加装置从膜形成腔的两侧，将微波能量辐射进膜形成腔。在任何情况下，微波施加装置需要垂直安装在膜形成腔的侧面，以便由所说施加装置辐射进所说膜形成腔的微波能量沿平行于所说膜形成腔的园周墙的方向传播。微波施加装置应该位于膜形成腔的侧面位置，与园周墙的距离相等。
然而，在膜形成腔的弯曲的园周墙的形状不对称的情况下，对安装在膜形成腔侧面的微波施加装置的位置没有任何特殊的限制。当多个微波施加装置相对排列时，并不要求它们的中心轴在同一条直线上。
由移动衬底腹板形成的弯曲形状需要总是保持不变，不会因始端和末端弯曲滚轴而引起折皱、松动、滑向一边等，这样，产生的微波等离子体的稳定性和均匀性就能按需要保持不变。
为了固定膜形成腔的园周墙的弯曲形状，可以采用一个或一个以上的支撑装置。就这一方面的问题更详细点说，即通过在膜形成空间的边缘或/和膜形成腔的外部设置的一个或多个支撑装置来支撑构成膜形成腔园周墙的移动衬底腹板。
在膜形成空间边缘设置支撑装置的情况下，必须使支撑装置与移动衬底腹板接触的部分尽可能小，在该衬底腹板上，要形成一层膜。例如，这种支撑装置需要这样来设置，使得一个或多个支撑装置能够滑动支撑移动衬底腹板的每一个边缘部分。
至于衬底腹板，应采用这样的腹板部件，它具有充分的易弯曲性，能够被始端和末端滚轴的每一个按需要弯曲，以形成所需的突出和弯曲形状(圆筒形)，成为膜形成腔的园周墙，并能将所说圆筒形稳定地保持在一个理想的状态。
当膜形成时，由送气装置送入膜形成腔的膜形成原料气体由排气装置排出，以将膜形成空间保持在理想的压力之下。
在本发明的MW-PCVD方法中，可以通过使用一个偏压施加装置向膜形成空间施加一个偏压，从而像如前所述那样控制按要求产生的微波等离子体的电位。在这种情况下，偏压施加装置最好这样放置，至少一部分能与膜形成空间中所产生的微波等离子体接触。
也可将偏压施加装置设计成同时兼作送气装置。在这种情况下，需要将偏压施加装置的结构设计成包括一个储气容器、流速控制器、送气管道等组成的送气系统，它从电气方面与偏压施加系统绝缘，以免由于偏压施加系统产生的偏压造成对所说送气系统的损害。将两个系统绝缘的位置最好靠近膜形成空间。
在任何情况下，偏压施加装置与微波等离子体接触的那部分最好进行过导电处理，以便能通过那儿施加偏压。至于用作导电处理的材料，需要是一种不会引起变形、损害、熔断等的材料。在一个最佳实施例中，偏压施加装置那部分是通过在具有高熔点的金属或陶瓷上涂敷上一层具有高熔点的金属构成的。
在膜形成空间中放置同时也用作送气装置的偏压施加装置的情况下，对它的位置并没有什么具体限制，只要至少一部分与所产生的微波等离子体接触就行，因为微波等离子体起近似均匀导体的作用。
然而，从避免异常放电等情况出现的观点来看，理想的是将偏压施加装置置于膜形成空间中与园周墙内表面相距大于10mm、最好是大于20mm的位置。
如前所述，偏压施加装置可由单一偏压棒或若干偏压棒组成。
在任何这些情况下，对于构成偏压棒的材料和偏压棒放置在膜形成空间中的位置，应与上述兼作送气装置的偏压施加装置一样给予同样充分的考虑。至于单独安装在膜形成空间的送气装置，从避免出现异常放电和在膜形成空间中提供均匀的等离子体电位出发，最好所说送气装置是由介电材料制成的。然而，当施加一个相对低的偏压时，对构成送气装置的材料没有什么特别限制。
在单一偏压器或一个兼作送气装置的偏压施加装置被安装在膜形成空间的情况下，可以使用一个DC、PC、AC偏压或其中两个或两个以上组合成的偏压。
同样，在使用若干个偏压棒的情况下，可对这些偏压棒的每一个施加同样或不同的偏压。在这种情况下，也可以使用一个DC、PC、AC偏压或其中两个或两个以上组合成的偏压。在几种偏压一起使用的情况下，有以下理想的效果能被控制的等离子体电位范围扩大了，微波等离子体的稳定性和再生性进一步得到提高，所获得的膜的特性进一步得到改善，最后得到的膜几乎没有缺陷。
那些具有正弦波形、矩形波形、不连续波形、脉冲波形以及其中两种或两种以上的波形的组合的电压能用作AC电压。
那些具有由上述AC电压的半波整流或全波整流组成的波形、压缩波形(lump
form)等的电压能用作PC电压。
至于作为要施加的偏压的DC电压或最大幅度电压，则是取决于要形成具有理想特性的膜的条件以及在上述膜上造成缺陷的条件。上述电压可自膜形成的开始阶段直到膜形成终止的最后阶段一直保持稳定在预定值。然而，为了控制要形成的膜的特性和避免在上述膜上出现缺陷，最好是连续地或周期性地改变上述电压。当在膜形成腔内产生了异常放电如电火花时，偏压会突然改变。为了避免发生这种情况，需要在电气方面检测上述变化、降低偏压或停止施加偏压和将偏压退回到初始电平。这个过程可以人工方式进行。然而，最好是在偏压施加装置的控制电路内配上自动控制电路。
在本发明中，如前所述，偏压施加装置可以设计成这样将构成膜形成腔园周墙的衬底腹板作为上述装置。在这种情况下，在膜形成腔内装入一个接地电极。接地电极可以设计成兼作送气装置。
至于在本发明中使用的衬底腹板，如前所述，分别由导电材料制成的腹板部件或由一个在其表面涂敷了一层导电膜的绝缘部件组成的其它腹板部件可以被选择使用。在任何情况下，这样的衬底腹板需要显示出具有在膜形成时衬底腹板加热和保持的温度下保证是足够的电流密度的导电性，最佳实施例是金属腹板和半导体腹板。
为了简化将形成一层或多层半导体层的衬底腹板分成若干部分的过程，衬底腹板可带有分别在其表面包括一种绝缘材料的若干区域。
所说绝缘区域的面积比较大的情况下，当控制等离子体电位时，不在上述绝缘区域上形成膜。然而，在所说绝缘区域的面积极小的情况下，在这些小的绝缘区域会形成与在导电表面形成的膜差不多的膜。
在本发明的MW-PCVD方法中，为了稳定地产生具有理想均匀性的微波等离子体，从而在活动的衬底腹板上形成理想的半导体膜，对每一个膜形成参数都有一个最佳条件。然而，因为这些膜形成参数从组成关系来讲是非常复杂地相互关联的，这些参数如膜形成腔的形状和容积、膜形成原料气体的种类及其流速、膜形成腔的内压力、微波能量的数量、微波的匹配、偏压等，所以，很难统一这些膜形成参数。
本发明的MW-PCVD方法与已知MW-PCVD方法明显的区别点是膜形成腔的园周墙是由一个移动的衬底腹板构成的和在上述园周墙的内表面上连续地有一层膜，其中衬底腹板起膜形成腔的一个结构部件的作用。作为结构部件作用意味着在物理和化学上隔离了膜形成的大气空间，即将膜形成空间与和膜形成无关的其它大气空间隔离。更具体地说，是指形成具有不同气体成分或不同状态的大气，控制气流方向或形成不同压力的大气。
MW-PCVD方法就是在大面积和长的衬底腹板上连续地形成理想的均匀的半导体淀积膜，这是通移动该腹板建立一个筒形部分以作为膜形成腔的同时将上述基片腹板支撑弯曲和突出，膜形成腔的周围壁是由经弯曲和突出并有膜形成空间的上述衬底腹板构成的;将膜形成原料气体送入膜形成空间，同时，对上述膜形成空间施加微波能量并将膜形成空间抽空，以产生微波等离子体，约束微波等离子体与产生时相同，这样在由移动衬底腹板组成的上述园周墙的内表面连续形成上述半导体膜。这样，基本膜板本身起到结构部件的作用，将膜形成空间和与膜形成无关的空间隔离，它还起到基片的作用，在其表面形成膜。
在这方面，与膜形成空间隔离的大气处于这样一种状态，其气体成分、状态、压力等均与膜形成空间明显地不同。
另一方面，在已知的MW-PCVD方法中，要形成膜的衬底是放置在膜形成腔内的一个衬底支架上的，因此衬底起到将在膜形成腔内产生的膜形成先质淀积在其上的部件的作用。这是本发明的MW-PCVD方法与已知的MW-PCVD方法的明显不同点。
在已知的RF等离子CVD方法或测射法中，将要在其上形成膜的衬底偶尔也用作电极以产生并保持放电，但并不起充分约束等离子体的作用。在这种情况下的基片不起结构部件的作用，不像在本发明中将膜形成空间和与膜形成无关的空间充分隔离。
在本发明的MW-PCVD方法中，为了使膜形成只在膜形成空间进行，要使构成膜形成空间的园周墙的衬底腹板所形成的膜形成空间隔离的空间内的气体成份和状态与膜形成空间内的成份和状态不同。例如，膜形成空间外的空间的大气可以由不能促进膜形成的气体或包含从膜形成空间排出气体的气体组成。在膜形成时，如前所述，微波等离子体只限定在膜形成空间。在这种情况下，为了改进微波等离子体在膜形成空间的稳定性和再生性以及防止在衬底腹板以外的部分淀积上一层膜，防止上述微波等离子体泄漏到膜形成空间以外是非常重要的。为此，这样做是有效的(a)给膜形成空间的压力和膜形成空间以外的空间的压力造成差别;(b)在膜形成空间以外的空间形成由具有一个小的离子化横切面的惰性气体或H2气体或(c)有意放置防止微波等离子体从膜形成空间泄漏出来的装置。在(c)的情况下，如前所述，利用前述导电部件来封闭连接膜形成空间与膜形成空间间隙是有效的。除此之外，用前述金属网或具有若干孔的板来复盖上述空间也是有效的。
当使得膜形成空间以外的空间的压力明显地低于膜形成空间的压力或当使得前者的压力高于后者，就可以有效地避免在膜形成腔以外的空间产生微波等离子体。
按照上述MW-PCVD方法，可以在大面积和长的衬底上连续形成具有均匀厚度、良好的一致性的理想的半导体淀积膜，并且改进气体的利用率和提高的产出率。
以下就适用于本发明的MW-PCVD方法的MW-PCVD装置进行说明。
如前所述，本发明的MW-PCVD装置的基本构成包括至少有一个具有弯曲的园周墙的大体上封闭的圆筒状膜形成腔，其园周墙通过由一对用来支撑弯曲上述衬底腹板的滚轴从释放机构纵向移动到卷收机构时弯曲和突出衬底腹板构成的，该对滚轴平行放置，在纵向留出预定的空隙，该膜形成腔有一个膜形成空间;至少有一个微波施加装置，该装置至少与上述膜形成腔的两侧面中一个相连，上述微波施加装置能在与上述园周墙平行方向将微波能量辐射进膜形成空间;将上述膜形成空间抽真空的装置;将膜形成原料送入膜形成空间的装置;和加热或冷却上述衬底腹板的装置。MW-PCVD装置还可包括向膜形成空间施加偏压的装置。
在本发明的MW-PCVD装置中，在衬底腹板外部装置的结构部件作用的可以是大气。然而，在一个最佳实施例中，上述外部是由一个适当的封闭装置来封闭的，使其与外部空气隔离。具体地说，膜形成腔可以通过一个机械封闭装置利用密封圈、密封垫双曲螺旋面(helicoflex)、磁性材料等与外界空气隔离。在这种情况下，其结构要使衬底腹板能在结构性地封闭的同时连续地移动。也可以在膜形成腔的外部放置一个封闭容器，它能形成包括一种对在膜形成腔内将要形成的膜不会产生任何消极影响或只产生积极影响的稀释气体的大气。除此之外，可在膜形成腔外部放置能将上述外部抽成真空的其它封闭容器。
本发明的MW-PCVD装置可以包括水平地放置的若干个上述膜形成腔。在这种情况下，可给每个膜形成腔配上述密封容器。此外，也可以对全部膜形成腔进行上述密封。
本发明的MW-PCVD装置可包括一个或多个其它膜形成装置。在这种情况下，最好是每两个装置通过比如气体门装置连接。
在本发明的MW-PCVD装置中，可以使膜形成腔外部的压力处于减压或增压状态。然而，为了防止由移动的膜形成腔衬底腹板组成的周围壁由于膜形成腔的压力与上述腔外部的压力之间的差造成的变形，可以在膜形成腔内放置一个适当的辅助结构部件。作为这样一个辅助部件，可以是图示的用金属、陶瓷或增强塑料制成的网眼部件。在这种情况下，由上述网眼部件之一组成的辅助结构部件沿着膜形成腔园周墙内表面安装。当辅助结构网眼部件在膜形成腔内按此方式安装时，由上述网眼部件遮挡的周围壁内表面部分几乎难以接触微波等离子体，因此，只能稍微淀积上一点膜。考虑到这点，需将所说的辅助结构网眼部件设计成在园周墙内表面上不会产生上述遮挡部分。
可以将辅助结构网眼部件设计成以与衬底腹板在膜形成时移动的速度相同的速度旋转，由此在所说的衬底腹板上有目的地形成一个网眼模式。
如前所述，要在其上淀积一层膜的衬底腹板最好是在MW-PCVD工艺形成膜时的高温下既不变形也不失真，该衬底腹板有充足的强度并且是导电的。作为这样一个衬底腹板，可用如不锈钢、铝、铝合金、铁、铁合金、铜、铜合金等金属或合金制成的腹板部件，两种或数个这些金属组合制成的腹板部件，和以溅射法、蒸发法或镀膜法等对其表面涂敷一层不同金属的薄膜的任何上述腹板部件组成的腹板部件。
除这些腹板部件外，还可举出由树脂制成的抗热板，如聚酰亚胺、聚酰胺、聚乙烯对酞酸盐、环氧树脂等，或其它由上述树脂和玻璃纤维、碳纤维、硼纤维、金属纤维等组成的板，它们的表面分别以镀膜法、蒸发法、溅射法等涂敷上一层金属、合金导电膜或透明的导电氧化膜，如ITO。
具有导电表面的任何这些腹板部件可有一个包括SiO2，Si3N4，Al2O3，AlN的绝缘膜或在其部分表面的一个上述抗热区域。
从成本、储存空间等观点出发，用在本发明中的衬底腹板是越薄越好，只要它能被弯成一个具有理想强度的圆筒形以构成本发明的膜形成腔的园周墙。
通常，衬底腹板的厚度以在0.01至5mm范围内为好，在0.02至2mm内则更好，而在0.05至1mm内则最佳。
至于衬底腹板的宽度，对此应予以充分考虑在由移动衬底腹板构成周围壁的膜形成腔内，均匀的微波等离子体应按纵向(即，按移动衬底腹板的宽度方向)稳定地和反复地提供，并且圆筒形部分的形状应保持稳定。通常，其范围以5至100Cm内为好，在10至80Cm内则更好。
至于衬底的长度，没有任何特别的限定。
在本发明的MW-PCVD装置中，如前所述，基本要求是移动衬底腹板要合乎要求地弯曲和突出，以提供一个圆筒形部分作为膜形成腔的园周墙，这是通过一个能将自释放机构送来的衬底腹板首先弯曲和突出，并同时支撑地传送该衬底腹板向上的始端滚轴(以下称“始端滚轴”)和一个能将衬底腹板最终弯曲并同时支撑地将衬底腹板纵向传送到一个卷收机构的末端滚轴(以下称“末端滚轴”)，并在两个滚轴之间纵向留出一个预定宽度的间隙。
圆筒形部分的两个侧面的每一面分别被提供一个支撑传送旋转环以将圆筒形部分保持在理想状态，其中圆筒形部分的两个侧端部分之一是由两个旋转环之一以使衬底腹板在上述旋转环表面接触的方式来支撑的。衬底腹板是通过由驱动电机旋转上述两个滚轴或/和两个环来移动的。在通过两个旋转环移动衬底腹板的情况下，可以如所说的那样使用两个旋转环，可以用一对带齿的旋转环。在这种情况下，需要给衬底腹板的两侧部分提供与两个带齿的旋转环突出部分对应的孔。此外，可以将衬底腹板从两个环上滑动传送过去，而不使它们旋转。要求两个旋转环的每个都形状相同。最合乎要求的是真正的圆形。然而，它们可以是其它形状的，如椭圆形、矩形等。
在MW-PCVD装置中，为了防止衬底腹板在传输过程中发生松动、起皱、滑向一边等，保持衬底腹板的传输速度稳定是一个重要因素。为此，要提供一个检测衬底腹板运输速度的检测机构和一个根据自上述检测机构到支撑地传送机构的信号来自动控制衬底腹板的传输速度的传输速度控制机构。用这些机构控制要在衬底腹板上形成的半导体膜的厚度也是有效的。
在任何情况下，两个旋转环的每一个的放置都不可避免地在膜形成时暴露在微波等离子体之中。因此，会担心其表面也淀积上一层膜和该膜又从其转移，在由膜形成腔的移动衬底腹板组成的园周墙的内表而淀积成一层膜，这样形成的膜会带有缺陷，如针孔。因此，要求旋转环不仅具有充分的抗热能力，还要有抗腐蚀能力。还要求旋转环几乎不会在其上淀积上一层膜或能紧固住反复淀积在其上的膜而不使其转移。考虑到这一点，旋转环必需用特选材料制成以满足上述要求。
具体地说，旋转环由自以下材料中选出的材料制成，这些材料包括不锈钢、镍、钛、钒、钨、钼、铌以及两种或多种这些金属的合金。由这些材料制成的旋转环表面可通过火焰喷涂法、蒸发法、溅射法、离子注入法、CVD镀膜法等形成一涂层，它包括一种陶瓷材料，如矾土、石英、镁、二氧化锆或氮化硅。旋转环可由上述陶瓷材料中的一种或包括这些陶瓷材料的两种或多种混合制成。旋转环的表面可以是一个镜子般的表面或一个不平的表面，这取决于相关的因素，如淀积在其上的膜的应力。
要有意地在膜剥落并在膜形成腔内扩散前去掉淀积在旋转环上的膜。去掉上述膜最好通过干腐蚀或在真空条件下分解上述膜，然后，进行化学或物理处理，如湿腐蚀或小球喷净法。上述始端和末端滚轴设计成分别有与上述那对旋转环比较大的与衬底腹板接触的面积。这样，滚轴与衬底腹板的热交换效果就大。因此，必需充分考虑到移动衬底腹板不被始端和末端弯曲滚轴不合乎要求地加热和冷却。为此，要给上述滚轴配上一个合适的温度控制机构。也可以给上述滚轴配上一个合适的传送应力检测机构。为了保持滚轴的传输速度稳定，这是有效的。为了防止在由滚轴支撑地弯曲时移动衬底腹板发生倾斜、扭曲、滑向一边等情况，可给上述滚轴配上一个冠状机构。
作为膜形成腔园周墙的上述圆筒形部分的设定还包括微波施加装置的末端部分。如前所述，考虑到在膜形成腔内均匀地产生微波离子体并保证在膜形成腔园周墙内表面形成的膜的均匀性，微波施加装置最好置于圆筒形部分两个侧面之一的中心位置。
上述圆筒形部分的每一个侧面的内径决定了微波的传播方式和要提供微波等离子体的区域的容量。具体地说，在由膜形成腔的移动衬底腹板构成的园周墙内表面形成的膜的厚度取决于上述内表面在上述微波等离子区域中传输时暴露于该区域的那段时间，园周墙内表面与确定膜形成空间全部表面的面积比将由衬底腹板的宽度决定。结果，将决定气体利用率。
为了将微波等离子体保持在上述微波等离子体区域，微波功率密度(W/Cm3)将参照以下相互关系决定，这些相互关系有要用的膜形成原料气体的种类、其流速、内部压力、来自微波施加装置的微波能量的辐射状态、上述微波能量的传播能力、微波等离子体区域的绝对容量等。这样，要产生上述微波功率密度是极端困难的。
对要在膜形成腔园周墙内表面形成的膜厚度可通过用一片衬底盖板复盖部分上述内表面来进行控制。
至于用在本发明中的衬底腹板，在必要时可在其上有一导电层。例如，在连续备制一个太阳能电池的情况下，当使用用导电材料制作的衬底腹板时，没必要在其上涂敷一导电层，因为导电衬腹板本身具有作为电流输出电极的能力。然而，当使用用绝缘材料比如合成树脂制作的基片时，需要在其表面涂敷一能作为电流输出极的导电层，在本发明的MW-PCVD装置中，要在其上形成一半导体膜。这样的导电层可通过的金属电镀、蒸发或溅射方式在绝缘衬底腹板表面涂敷一导电材料而形成，这些材料是Al、Ag、Pt、Au、Ni、Ti、Mo、W、Fe、V、Cr、Cu、不锈钢、黄铜、镍铬合金、SnO2、In2O3、ZnO、SnO2-In2O3(ITO)或TCO。
在任何情况下，任何这些衬底腹板可在其表面断断续续地有一绝缘层部分，以便将产品分成若干单独的元件的操作。
为了改进在衬底表面上长波长光线的反射率，或为了避免衬底的组成部分分子与在其上形成的淀积膜在基片和淀积膜之间相互扩散，或为了防止出现短路，可在基片上加一适当的层，它由与基片组成部分分子或导电层组成部分分子不同的一种金属构成。
在制备一种光线自衬底边照射型的太阳能电池的情况下，当使用一相对透明的腹板部件作为衬底腹板时，要事先在其表面涂敷一层由上述导电氧化材料或金属构成的薄导电层。
衬底腹板可以具有均匀表面或具有细小不规则的不均匀表面。
在衬底腹板为后者的情况下，细小不规则可由若干个圆形的、圆锥形的、棱锥形的陷窝组成，其中陷窝的最大高度(Rmax)最好是在500至5000
用这样的衬底腹板制备的太阳能电池就会使光线不规则地反射，增加了在其表面被反射的光线的光路径长度。
在本发明的MW-PCVD装置中，微波施加装置的后部配有一个微波透射部件，上述微波透射部件由一个耐压结构通过膜形成腔的侧面与之牢牢地连接。具体地说，这部分的结构设计成圆形、矩形、钟形、双线形或圆锥形。
至于在要传播微波方向的上述微波透射部件的厚度，其决定应使得在透射部件处的微波反射最小，并充分注意到制成上述透射部件的介电材料的介电常数。
例如，在透射部件为平板形时，理想的厚度为微波波长的 1/2 。
构成微波透射部件的介电材料最好是能允许来自微波施加装置的微波能量以最小损耗辐射进入膜形成腔，并且密封性能极佳，能阻止空气流入膜形成腔。
这样的材料有玻璃或细陶瓷，如石英、铝矾土、氮化硅、氧化铍、氧化镁、氮化硼等。
在MW-PCVD装置中，为了防止微波透射部件由于微波能量或等离子能量而受到损害，可配上一个用于均匀地冷却上述微波透射部件的适当的机构。
可用作上述冷却机构的可以是向微波透射部件外表面吹冷风的冷却机构、或一个用冷空气、水、油或氟利昂来冷却微波透射部件的冷却微波施加装置的机构。
在这种情况下，当微波透射部件被冷却并保持在足够低的温度时，即使对膜形成腔施加相对高功率的微波能量，它也不会受到损害，其中可以合乎要求地产生高电子密度的微波等离子体。
在本发明的MW-PCVD装置中，置于膜形成空间内并与其中的微波等离子体接触的微波透射部件的表面也在反复进行膜形成时淀积上一层膜。在这种情况下，这取决于在微波透射部件表面淀积的膜的种类和特性，但通常自微波施加装置辐射的微波能量被上述淀积膜吸收或反射掉了，引起辐射入膜形成腔内的微波能量的减少。结果，有时会发生微波等离子体不能保持稳定的情况，因此，引起膜淀积率的降低，所形成的膜的特性有缺陷。为了避免发生这种情形，需要长期用干腐蚀、湿腐蚀或机械清洁装置来清洁微波透射部件。通过干腐蚀淀积在其上的膜并同时保持膜形成腔的真空，可以合乎要求地进行微波透射部件的清洁。此外，微波透射部件的清洁工作也可以以下方式进行，即，将整个包含微波透射部件的微波施加装置传送到一个与膜形成腔相连的负载锁定室，但不中断膜形成腔内的真空，微波透射部件在负载锁定室内由干腐蚀或机械清洁装置进行清洁，包含清洁过的微波透射部件的整个装置送回膜形成腔。还可以用一个新的微波透射部件替换其上有淀积膜的微波透射部件。
再者，还可以使微波透射部件保持在合乎要求的状态，不被淀积上一层膜，做法是沿着在膜形成空间内的微波透射部件表面连续地移动一张由相当于构成微波透射部件的介电材料的介电材料制造的板，以防止在上述表面淀积上一层膜，并从膜形成腔内取出已淀积上一层膜的板。
微波施加装置有这样一个结构，其作用是在合乎要求的状态下，辐射来自微波功率源的微波能量到膜形成腔，从而利用上述微波能量的作用，将送气装置提供的膜形成原料气体分解，以稳定地产生在膜形成腔移动衬底腹板构成的园周墙内表面形成半导体膜的等离子体，并在合乎要求的状态下保持等离子体的衡定。
微波施加装置的技术规格可与微波透射部件相同。事实上，微波施加装置的技术规格可不同于微波透射部件的技术规格。
关于微波施加装置的大小和形状最好设计成在上述微波施加装置中的微波传播模式为单一模式，以便使微波能量在膜形成腔内有效地传播，从而稳定地产生、保持和控制微波等离子体。
然而，在微波等离子体产生参数，如膜形成原料气体的种类、内部压力、微波功率等，经正确地确定时，可以使用若干种模式。
建立以单一模式的微波传播模式，这些模式有例如TE10模式，TE11模式、EH1模式，TM11模式和TM01模式。在这些模式中，TE10模式、TE11模式和EH1模式最为理想。能以上述模式传播微波能量的波导管与微波施加装置连接。在最佳实施例中，要使波导管中的微波传播模式与微波施加装置的模式相等。
上述波导管种类应根据要使用的微波的频带和传播模式，做出正确的决定。其截止频率最好小于要使用的频率。
可用的波导管有，如JIS、EIAJ、IEC或JAN标准的矩形波导管、圆形波导管和椭圆波导管。除此以外，可以用具有一个宽96mm、高27mm的矩形横切面的波导管。
在本发明的MW-PCVD装置中，来自微波功率源的微波经过上述微波施加装置有效地辐射进入膜形成腔，以使与所谓反射波有关的难题能理想地得到解决，并且不用如微波线路中的三短截线式调谐器或E-H调谐器这样的微波匹配电路就能保持放电的相对稳定。
然而，在担心放电开始前会引起强烈的反射波或放电开始后由异常放电引起上述强烈的反射波的情况下，最好配上上述微波匹配电路，以保护微波功率源。
在本发明的MW-PCVD装置中，膜形成腔的上述始端和末端弯曲滚轴之间留有上述空隙，经过上述空隙，通过一个排气装置将膜形成空间抽真空，以使膜形成空间在膜形成时保持在预定的压力。
上述空隙的大小需设计成有充足的排气导率并使辐射进入膜形成腔的微波能量不会从上述腔中泄漏。
具体地说，微波施加装置应这样放置包含上述始端弯曲滚轴的中心轴和上述末端弯曲滚轴的中心轴的面不与要在上述微波施加装置内传播的微波的电场方向平行，即上述波导管应这样放置包含上述波导管长边或长轴的面不与包含上述始端和末端弯曲滚轴的面平行。
即使是在使用若干个上述微波施加装置将微波能量辐射入膜形成腔的情况下，有必要将每个上述微波施加装置按上述方式放置。
如上所述，始端和末端弯曲滚轴之间的上述空隙的纵向最大宽度小于 1/2 微波波长为好，或者小于1/4微波波长则更佳。
进一步说，如果提供给膜形成腔的多个前述微波施加装置在所述腔中相对放置，那么就需要将每个装置排列成不致引起这样的问题，即一个微波施加装置所辐射的微波能量被另一个微波施加装置所接收并因而使后一个微波施加装置所接收的微波能量进入该后一个微波施加装置的微波功率源从而损坏该功率源或者引起微波功率振荡之异常。具体讲，这些微波施加装置应该这样来排列微波能量在一个微波施加装置中传播的电场方向与微波能量在另一个微波施加装置中传播的电场方向是不平行的。换句话说，和一个微波施加装置相连的、包含有波导长边(或长轴)的一个面与和另一个微波施加装置相连的、包含有波导长边(或长轴)的另一个面是不平行的。
在本发明的MW-PCVD设备中，当微波能量只通过膜形成腔的一侧面辐射入所述腔的时候，需要设计另一侧面使微波能量不会通过该侧面而泄漏出去。为此，此一侧面要用导电构件盖住，或者用象金属网那样的有孔构件盖住，或者用冲孔板盖住，该板上有许多的孔，每个孔最好小于1/2微波波长，若小于1/4微波波长则更好，这样可防止微波能量从那里泄漏到膜形成腔的外面去。
在MW-PCVD设备中，正如上面所述，能够给膜形成腔提供一个偏压施加装置以便控制等离子体的电位。
下面参考图15(a)至图15(d)阐述在本发明MW-PCVD设备中偏压施加装置的结构和配置。
图15(a)至图15(d)分别是提供给MW-PCVD设备的在图2中用数字217表示的偏压施加装置结构的剖面图。每一张图中的偏压施加装置的结构都表示图10中H-H′方向的剖视。
图15(a)表示偏压施加装置还作为送气装置的典型例子。
在图15(a)中，作为膜形成腔的园周墙的衬底腹板1501，在电气上是接地的，当用支持弯曲滚轴1502来保持它的筒形状时，此腹板被移动。数字1503是能用作送气管的偏压施加管。数字1510是一个从储气箱(图上未画出来)延伸过来的供气管，它通过一个隔离接头1509连接到偏压施加管1503。数字1507是一个产生偏压的电源，在电气上连接到偏压施加管1503。作为电源的1507，可以利用市场上能买到的直流电源(DC)或者交流电源(AC)。除了这两种电源，也可利用能够施加所选偏压的电源系统，它们可以有不同的波形和频率，例如，波形从经由精密功率放大器放大的函数发生器输出。
需要建立一个系统，该系统总是用记录仪监控偏压和偏流值并将获得的数据送到控制电路以改善微波等离子区的稳定性和再生性且控制异常放电的发生。
偏压施加管1503在膜形成腔中的安放位置没有任何特别的限制，只要偏压施加管位于能接触到所产生的微波等离子体就行。
从防止发生异常放电的观点，一个最佳实施例中，偏压施加管1503最好位于与园周墙1501的内表面相隔10mm以上的位置，相隔20mm以上更好。
因为偏压施加管1503也用于把膜形成原料气体馈送到膜形成空间中去，所以所述管需要有许多气体释放孔或者气体释放缝，它们能够均匀(最好是在轴向方向)地喷出膜形成原料气体。
至于偏压施加管1503的直径和长度可以按所提供的所需电流密度来设计。管的表面积要尽可能地小，只要能保证电流密度即可，以防止膜在其上沉积，膜上的沉积将引起对由移动衬底构成的园周墙内表面上所成膜的污染，还会引起气体利用率的减小。
图15(b)和图15(d)分别是典型结构例子的说明性示图，其中独立的偏压施加装置和独立的送气装置分别安置在膜形成腔中。
在图15(b)的情况中，装有一个偏压棒1504。在图15(d)的情况中，分别装有第一偏压棒1504和第二偏压棒1506。在两种情况的任何一种情况下都可能安装一个或多个附加的偏压棒。
在图15(d)的情况中，两个加偏压电源可以有不同的规格，也可以是相同的规格。
这两种情况的任何一种中，膜形成原料气体是通过送气管1505加到膜形成空间中去的。
送气管1505需要由绝缘材料制成，以防止异常放电并提供均匀的等离子体电位。不过，该管也能由导电材料制成，此时，必需使供气管在电气上是接地的。
图15(c)表示了一种典型例子，其中偏压加在作为膜形成腔园周墙的衬底腹板上，加偏压电源在电气上连接到衬底腹板1501上，且供气管1505由导电材料制成，在电气上接地。在这种情况下，可以使用绝缘材料制成的供气管1505并提供一个接地电极。
此时，所述供气管在膜形成腔中安放的位置没有任何特别的限制，只要该管位于能够接触到微波等离子体的位置就行。
正如上面所描述的，本发明的MW-PCVD设备可包含一个或多个其它的膜形成真空容器。在这种情况下，每个真空容器相互之间由气门装置隔离，这些气门装置允许衬底腹板在真空状态下从一个装置输送到另一个装置。在MW-PCVD设备中，膜形成腔(或真空容器)的内部需要保持这样的一种压力，其性能要接近泊松(pashen)修正曲线的最小值。因此，与本发明膜形成腔(或真空容器)相连的另一个真空容器的内部压力常常和本发明的膜形成腔(真空容器)的压力相当或较大。因此，这就要求所述气门装置起到防止在一个真空容器中的膜形成原料气体弥散到另一个真空容器中去的作用。为了设计气门装置以满足这个要求，可以利用在美国专利NO.4438723的说明中所披露的气门装置原理。在这方面特别要提出的是要求气门装置保持相对应的压力差约为106。作为排气泵，要用有高排气容量的排气泵，如油扩散泵，涡轮分子泵，机械增压泵等等。
气门装置的截面形式要求是槽形或者类似槽形。其标尺的合适设计是依据由已知电导计算方程式所获得的结果。这与所用排气泵的全长和排气容量有关。
为了有效地将一个真空容器与另一个真空容器隔离开，要求使用门气。可用作门气是稀有气体，如Ar、He、Ne、Kr、Xe、Rn等等，以及为了稀释膜形成原料的稀释气体如H2。这些门气的流动速率能够依据整个气门的电导率以及所用排气泵的排气容量(利用图14(a)或图14(b)所示的压力梯度)来确定。在图14(a)的情况下，可理解为压力最大的位于气门中心部分附近，因此，门气从中心部分向前分开流向位于两侧的各自相邻的真空容器。在图14(b)的情况下，可理解为有压力最小点位于气门中心部分附近，因此，门气随膜形成原料气体一起从相邻的真空容器通过中心部分排出。就此而论，这两种情况}