JP2003173980A - 熱触媒体内蔵カソード型ｐｅｃｖｄ装置、それを用いて作製した光電変換装置並びにその製造方法、および熱触媒体内蔵カソード型ｐｅｃｖｄ法、それを用いるｃｖｄ装置、その方法により形成した膜並びにその膜を用いて形成したデバイス - Google Patents
熱触媒体内蔵カソード型ｐｅｃｖｄ装置、それを用いて作製した光電変換装置並びにその製造方法、および熱触媒体内蔵カソード型ｐｅｃｖｄ法、それを用いるｃｖｄ装置、その方法により形成した膜並びにその膜を用いて形成したデバイスInfo
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- JP2003173980A JP2003173980A JP2002038686A JP2002038686A JP2003173980A JP 2003173980 A JP2003173980 A JP 2003173980A JP 2002038686 A JP2002038686 A JP 2002038686A JP 2002038686 A JP2002038686 A JP 2002038686A JP 2003173980 A JP2003173980 A JP 2003173980A
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- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E10/00—Energy generation through renewable energy sources
- Y02E10/50—Photovoltaic [PV] energy
Abstract
(57)【要約】
【課題】 Ｓｉ系薄膜を高速かつ高品質に低コストで製
膜することができる熱触媒体内蔵カソード型ＰＥＣＶＤ
装置及びそれを用いて作製する光電変換装置及びその製
造方法を提供することを目的とする。 【解決手段】 高周波電源に接続された複数のガス噴出
穴を有するシャワー電極から水素ガスとＳｉ系ガスを噴
出させて被製膜基板上に製膜する熱触媒体内蔵カソード
型ＰＥＣＶＤ装置において、前記水素ガスの導入経路
は、前記Ｓｉ系ガスの導入経路とは前記シャワー電極を
通過するまで分離されており、かつ前記シャワー電極よ
りも上流側の前記水素ガスの導入経路に直流電源に接続
された熱触媒体が配設されており、前記シャワー電極と
被製膜基板との間の距離が３ｃｍ以下であって、前記シ
ャワー電極の隣接する２つのガスの噴出穴間の距離は、
前記シャワー電極と前記被製膜基板との間の距離以下で
あることを特徴とする。
膜することができる熱触媒体内蔵カソード型ＰＥＣＶＤ
装置及びそれを用いて作製する光電変換装置及びその製
造方法を提供することを目的とする。 【解決手段】 高周波電源に接続された複数のガス噴出
穴を有するシャワー電極から水素ガスとＳｉ系ガスを噴
出させて被製膜基板上に製膜する熱触媒体内蔵カソード
型ＰＥＣＶＤ装置において、前記水素ガスの導入経路
は、前記Ｓｉ系ガスの導入経路とは前記シャワー電極を
通過するまで分離されており、かつ前記シャワー電極よ
りも上流側の前記水素ガスの導入経路に直流電源に接続
された熱触媒体が配設されており、前記シャワー電極と
被製膜基板との間の距離が３ｃｍ以下であって、前記シ
ャワー電極の隣接する２つのガスの噴出穴間の距離は、
前記シャワー電極と前記被製膜基板との間の距離以下で
あることを特徴とする。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は熱触媒体内蔵カソー
ド型ＰＥＣＶＤ装置及びそれを用いて作製した光電変換
装置及びその製造方法に関し、特に薄膜Ｓｉ系太陽電池
に代表される光電変換装置におけるＳｉ系薄膜を高速で
高品質に製膜できる熱触媒体内蔵カソード型ＰＥＣＶＤ
装置及びそれを用いて作製した光電変換装置及びその製
造方法に関する。また、本発明は大面積成膜が可能な熱
触媒体内蔵カソード型ＰＥＣＶＤ法、その方法を実施す
るＣＶＤ装置、その方法により形成した膜、及びその膜
を用いて形成したデバイスに関する。
ド型ＰＥＣＶＤ装置及びそれを用いて作製した光電変換
装置及びその製造方法に関し、特に薄膜Ｓｉ系太陽電池
に代表される光電変換装置におけるＳｉ系薄膜を高速で
高品質に製膜できる熱触媒体内蔵カソード型ＰＥＣＶＤ
装置及びそれを用いて作製した光電変換装置及びその製
造方法に関する。また、本発明は大面積成膜が可能な熱
触媒体内蔵カソード型ＰＥＣＶＤ法、その方法を実施す
るＣＶＤ装置、その方法により形成した膜、及びその膜
を用いて形成したデバイスに関する。
【０００２】
【従来の技術および発明が解決しようとする課題】結晶
質Ｓｉ膜の高速で高品質な製膜は、特に薄膜Ｓｉ系太陽
電池の低コスト化に必要不可欠である。結晶質Ｓｉ膜の
低温製膜法としては、大別してＰＥＣＶＤ法とＣａｔ−
ＣＶＤ法とがある。ともに比較的低温度で結晶質Ｓｉ膜
が得られる利点があり、これまでに活発な研究開発がな
されてきた。
質Ｓｉ膜の高速で高品質な製膜は、特に薄膜Ｓｉ系太陽
電池の低コスト化に必要不可欠である。結晶質Ｓｉ膜の
低温製膜法としては、大別してＰＥＣＶＤ法とＣａｔ−
ＣＶＤ法とがある。ともに比較的低温度で結晶質Ｓｉ膜
が得られる利点があり、これまでに活発な研究開発がな
されてきた。
【０００３】また、薄膜Ｓｉ系太陽電池の高効率化に
は、例えば、水素化アモルファスＳｉ膜（以下ａ−Ｓ
ｉ：Ｈ膜とも表記する）と結晶質Ｓｉ膜を用いてタンデ
ム型などの多接合型太陽電池とすることが有効である
が、この場合のａ−Ｓｉ：Ｈ膜の形成においても、ＰＥ
ＣＶＤ法とＣａｔ−ＣＶＤ法は共に、比較的低温度下で
の高速・高品質製膜技術として有望である。
は、例えば、水素化アモルファスＳｉ膜（以下ａ−Ｓ
ｉ：Ｈ膜とも表記する）と結晶質Ｓｉ膜を用いてタンデ
ム型などの多接合型太陽電池とすることが有効である
が、この場合のａ−Ｓｉ：Ｈ膜の形成においても、ＰＥ
ＣＶＤ法とＣａｔ−ＣＶＤ法は共に、比較的低温度下で
の高速・高品質製膜技術として有望である。
【０００４】なお、大面積デバイスの代表格である太陽
電池への応用にあたっては、高速・高品質製膜技術に加
えて、大面積にわたって均一な膜質・膜厚分布を実現し
うる大面積製膜技術の開発も不可欠である。
電池への応用にあたっては、高速・高品質製膜技術に加
えて、大面積にわたって均一な膜質・膜厚分布を実現し
うる大面積製膜技術の開発も不可欠である。
【０００５】図８に従来のＰＥＣＶＤ装置を、図９に従
来のＣａｔ−ＣＶＤ装置を示す。図８中の８００はシャ
ワーヘッド、８０１はガス導入口、８０２はガス噴出
口、８０３はプラズマ空間、８０４はプラズマ生成用電
極、８０５は高周波電源、８０６は被製膜基体、８０７
は基板加熱ヒーター、８０８はガス排気用真空ポンプで
ある。また、図９中の９００はシャワーヘッド、９０１
はガス導入口、９０２はガス噴出口、９０３は活性ガス
空間、９０４は熱触媒体、９０５は熱触媒体の加熱用電
源、９０６は被製膜基体、９０７は基板加熱ヒーター、
９０８はガス排気用真空ポンプである。
来のＣａｔ−ＣＶＤ装置を示す。図８中の８００はシャ
ワーヘッド、８０１はガス導入口、８０２はガス噴出
口、８０３はプラズマ空間、８０４はプラズマ生成用電
極、８０５は高周波電源、８０６は被製膜基体、８０７
は基板加熱ヒーター、８０８はガス排気用真空ポンプで
ある。また、図９中の９００はシャワーヘッド、９０１
はガス導入口、９０２はガス噴出口、９０３は活性ガス
空間、９０４は熱触媒体、９０５は熱触媒体の加熱用電
源、９０６は被製膜基体、９０７は基板加熱ヒーター、
９０８はガス排気用真空ポンプである。
【０００６】しかしながら、これらの従来技術には以下
に述べる問題点がある。すなわち、従来のＲＦ周波数の
電源を用いたＰＥＣＶＤ法では、高速な製膜条件でＳｉ
膜を結晶化させるには充分な活性水素の供給が必要であ
るが、このためには水素希釈率を上げたり、高周波パワ
ーを上げる必要がある。水素希釈率を上げるとＳｉＨ 4
等の原料ガスの分圧が下がるので製膜速度の増大とは逆
行し、また高周波パワーが増大すると電子密度が上昇し
て原料ガスの分解が促進されて製膜速度が増大するが、
同時に電子温度が上昇するので、イオン衝撃が増大する
とともに、高次シランの生成量が増大し、膜質の高品質
化には逆行する。
に述べる問題点がある。すなわち、従来のＲＦ周波数の
電源を用いたＰＥＣＶＤ法では、高速な製膜条件でＳｉ
膜を結晶化させるには充分な活性水素の供給が必要であ
るが、このためには水素希釈率を上げたり、高周波パワ
ーを上げる必要がある。水素希釈率を上げるとＳｉＨ 4
等の原料ガスの分圧が下がるので製膜速度の増大とは逆
行し、また高周波パワーが増大すると電子密度が上昇し
て原料ガスの分解が促進されて製膜速度が増大するが、
同時に電子温度が上昇するので、イオン衝撃が増大する
とともに、高次シランの生成量が増大し、膜質の高品質
化には逆行する。
【０００７】ここで高次シランとは、本明細書中では、
ＳｉnＨmの気体分子式において、ｎがせいぜい５程度ま
でのものとする。ただしｎがさらに大きなＳｉnＨm気体
分子が存在しないわけではなく、気相中に存在するＳｉ
Ｈ2分子などとの重合反応や、特にプラズマ中ではプラ
スイオンとマイナス帯電分子との合体反応を繰り返えせ
ば、数１０ｎｍオーダーサイズまでのクラスターや、そ
れ以上のサイズのパーティクル（いわゆる粉体）も生成
される。もちろんこれらのクラスターや粉体の生成は膜
の高品質化に逆行するマイナス因子である。
ＳｉnＨmの気体分子式において、ｎがせいぜい５程度ま
でのものとする。ただしｎがさらに大きなＳｉnＨm気体
分子が存在しないわけではなく、気相中に存在するＳｉ
Ｈ2分子などとの重合反応や、特にプラズマ中ではプラ
スイオンとマイナス帯電分子との合体反応を繰り返えせ
ば、数１０ｎｍオーダーサイズまでのクラスターや、そ
れ以上のサイズのパーティクル（いわゆる粉体）も生成
される。もちろんこれらのクラスターや粉体の生成は膜
の高品質化に逆行するマイナス因子である。
【０００８】このため、高電子密度でかつ低電子温度を
実現する技術として、従来のＲＦ周波数に対してさらに
高周波化をはかったＶＨＦ周波数を用いたＰＥＣＶＤ法
が近年注目を集めている（J. Meier et al, Technical
digest of 11th PVSEC (1999) p. 221, O. Vetterl et
al, Technical digest of 11th PVSEC (1999) p. 23
3）。
実現する技術として、従来のＲＦ周波数に対してさらに
高周波化をはかったＶＨＦ周波数を用いたＰＥＣＶＤ法
が近年注目を集めている（J. Meier et al, Technical
digest of 11th PVSEC (1999) p. 221, O. Vetterl et
al, Technical digest of 11th PVSEC (1999) p. 23
3）。
【０００９】プラズマ励起周波数をＶＨＦ帯以上とすれ
ば、プラズマ生成用の投入パワーを増大させることな
く、電子密度の増大が可能であるので、原料ガスの１電
子衝突分解反応の絶対量を増大させることができ、高速
製膜が可能となる。このときプラズマポテンシャルもＲ
Ｆでのそれに比べて低く保つことができるのでイオン衝
撃がより低減される結果、より高品質な製膜が可能とな
る。
ば、プラズマ生成用の投入パワーを増大させることな
く、電子密度の増大が可能であるので、原料ガスの１電
子衝突分解反応の絶対量を増大させることができ、高速
製膜が可能となる。このときプラズマポテンシャルもＲ
Ｆでのそれに比べて低く保つことができるのでイオン衝
撃がより低減される結果、より高品質な製膜が可能とな
る。
【００１０】これによってＲＦ周波数に比べてより高速
で結晶質Ｓｉ膜が得られるようになったが、さらなる高
速製膜化を図るにはやはりパワーを高めざるをえず、前
述と同様に膜質の低下の問題に行き当たる。
で結晶質Ｓｉ膜が得られるようになったが、さらなる高
速製膜化を図るにはやはりパワーを高めざるをえず、前
述と同様に膜質の低下の問題に行き当たる。
【００１１】特に、結晶質Ｓｉ膜の形成には充分な量の
原子状水素の生成が必要であり、このためにはいかにＶ
ＨＦ帯周波数を用いてもある程度のプラズマ生成用投入
パワーの増大は避けられず、やはり前記した問題の招来
を避けられなかった。
原子状水素の生成が必要であり、このためにはいかにＶ
ＨＦ帯周波数を用いてもある程度のプラズマ生成用投入
パワーの増大は避けられず、やはり前記した問題の招来
を避けられなかった。
【００１２】ＶＨＦ周波数をさらに高めることも考えら
れるが、ＶＨＦ領域に入った段階で既に大面積化に困難
が生じるので、さらなる高周波化は大面積デバイスであ
る太陽電池の大量生産には逆行する方向にある。
れるが、ＶＨＦ領域に入った段階で既に大面積化に困難
が生じるので、さらなる高周波化は大面積デバイスであ
る太陽電池の大量生産には逆行する方向にある。
【００１３】ここでプラズマ生成用パワーを上げること
なく原子状水素密度を上げる方策として、ガス流量比Ｈ
2／ＳｉＨ4を上げることが考えられるが、これではＳｉ
Ｈ4ガスの分圧が下がってしまい高速製膜には逆行する
方向にあるので、結局はプラズマ生成用パワーを増大さ
せてＳｉＨ4の分解を促進させねばならなかった。ま
た、プラズマ生成用パワーを増大させてもイオンダメー
ジを軽減できる方策として製膜圧力を上げることが考え
られるが、これでは高次シラン生成反応がかえって促進
されてしまうため粉体生成などの膜品質低減要因を排除
できなかった。
なく原子状水素密度を上げる方策として、ガス流量比Ｈ
2／ＳｉＨ4を上げることが考えられるが、これではＳｉ
Ｈ4ガスの分圧が下がってしまい高速製膜には逆行する
方向にあるので、結局はプラズマ生成用パワーを増大さ
せてＳｉＨ4の分解を促進させねばならなかった。ま
た、プラズマ生成用パワーを増大させてもイオンダメー
ジを軽減できる方策として製膜圧力を上げることが考え
られるが、これでは高次シラン生成反応がかえって促進
されてしまうため粉体生成などの膜品質低減要因を排除
できなかった。
【００１４】一方、Ｃａｔ−ＣＶＤ法（＝触媒ＣＶＤ
法；ＨＷ−ＣＶＤ法（ホットワイヤーＣＶＤ法）も同一
原理）では、結晶質Ｓｉ膜を比較的容易に高速形成で
き、大面積化についても原理的な制約がないため、近年
とみに注目を集めている（H. Matsumura, Jpn. J. App
l. Phys. 37 (1998) 3175-3187、 R. E. I. Schropp et
al,Technical digest of 11th PVSEC (1999) p. 929-93
0）。
法；ＨＷ−ＣＶＤ法（ホットワイヤーＣＶＤ法）も同一
原理）では、結晶質Ｓｉ膜を比較的容易に高速形成で
き、大面積化についても原理的な制約がないため、近年
とみに注目を集めている（H. Matsumura, Jpn. J. App
l. Phys. 37 (1998) 3175-3187、 R. E. I. Schropp et
al,Technical digest of 11th PVSEC (1999) p. 929-93
0）。
【００１５】この方法では、プラズマを用いないので、
ＰＥＣＶＤ法の場合に述べたイオン衝撃の問題は原理的
に存在せず、また粉体発生も極めて少なく、さらに原子
状水素の生成が非常に促進されるので、結晶質Ｓｉ膜の
形成を行いやすいという特長を有している。
ＰＥＣＶＤ法の場合に述べたイオン衝撃の問題は原理的
に存在せず、また粉体発生も極めて少なく、さらに原子
状水素の生成が非常に促進されるので、結晶質Ｓｉ膜の
形成を行いやすいという特長を有している。
【００１６】しかし、現状では膜質がＰＥＣＶＤ法のそ
れよりも劣るという問題がある。原因としては、熱輻射
によって製膜表面の温度が上昇すること、高次シランの
生成が促進されることなどが考えられるが、今のところ
根本的な改善の目処は立っていない。
れよりも劣るという問題がある。原因としては、熱輻射
によって製膜表面の温度が上昇すること、高次シランの
生成が促進されることなどが考えられるが、今のところ
根本的な改善の目処は立っていない。
【００１７】ＳｉＨ4ガスが熱触媒体で分解される際に
は、原子状Ｓｉと原子状Ｈとが生成され、後者の原子状
Ｈは結晶質Ｓｉ膜形成に非常に好適であるが、前者の原
子状Ｓｉは高品質Ｓｉ膜形成には好ましくないものであ
り、またこの原子状Ｓｉが気相中でＨやＨ2などと反応
することによって生じるＳｉＨやＳｉＨ2といったラジ
カルも高品質Ｓｉ膜形成には同じく好ましくない。
は、原子状Ｓｉと原子状Ｈとが生成され、後者の原子状
Ｈは結晶質Ｓｉ膜形成に非常に好適であるが、前者の原
子状Ｓｉは高品質Ｓｉ膜形成には好ましくないものであ
り、またこの原子状Ｓｉが気相中でＨやＨ2などと反応
することによって生じるＳｉＨやＳｉＨ2といったラジ
カルも高品質Ｓｉ膜形成には同じく好ましくない。
【００１８】以上の課題に対して、本発明者らはかねて
からＰＥＣＶＤ法とＣａｔ−ＣＶＤ法との融合化を検討
し、特願２０００−１３０８５８号で熱触媒体内蔵カソ
ード型ＰＥＣＶＤ装置の基本構造を開示した。すなわ
ち、プラズマＣＶＤ装置において、プラズマの発生領域
よりも上流側のガス経路にタングステンまたはタンタル
からなる熱触媒体を配設したり、ガス経路ごとに異なる
熱触媒体を配設したり、あるいは水素ガス経路のみに熱
触媒体を配設して、シャワー電極の下流側でガスを混合
するものである。しかし、そこにおいても、膜厚分布の
均一性の確保、活性水素の密度の制御方法、熱輻射の遮
断方法などさらに解決されるべき課題が残っていた。
からＰＥＣＶＤ法とＣａｔ−ＣＶＤ法との融合化を検討
し、特願２０００−１３０８５８号で熱触媒体内蔵カソ
ード型ＰＥＣＶＤ装置の基本構造を開示した。すなわ
ち、プラズマＣＶＤ装置において、プラズマの発生領域
よりも上流側のガス経路にタングステンまたはタンタル
からなる熱触媒体を配設したり、ガス経路ごとに異なる
熱触媒体を配設したり、あるいは水素ガス経路のみに熱
触媒体を配設して、シャワー電極の下流側でガスを混合
するものである。しかし、そこにおいても、膜厚分布の
均一性の確保、活性水素の密度の制御方法、熱輻射の遮
断方法などさらに解決されるべき課題が残っていた。
【００１９】また、膜の結晶性とプラズマ周波数条件と
の関係は未だ明らかにはなっていなかった。
の関係は未だ明らかにはなっていなかった。
【００２０】なお、Technical digest of 11th PVSEC
(1999) p779には、プラズマＣＶＤ装置において、水素
ガスの導入ポートの直後に熱触媒体を配置したものが開
示されている。水素ガスとシランガスの導入ポートは異
なっているが、この水素ガスとシランガスはシャワー電
極を通すものではなく、均一な膜厚分布や膜質分布を得
ることは困難である。また、触媒体はシャワー電極で製
膜空間と隔離されていないのでシランガスとの接触反応
の低減は不可能である。
(1999) p779には、プラズマＣＶＤ装置において、水素
ガスの導入ポートの直後に熱触媒体を配置したものが開
示されている。水素ガスとシランガスの導入ポートは異
なっているが、この水素ガスとシランガスはシャワー電
極を通すものではなく、均一な膜厚分布や膜質分布を得
ることは困難である。また、触媒体はシャワー電極で製
膜空間と隔離されていないのでシランガスとの接触反応
の低減は不可能である。
【００２１】したがって、この装置構成では、高品質製
膜においては好ましくない原子状Ｓｉや、それとの気相
反応生成分子である同じく高品質製膜においては好まし
くないＳｉＨやＳｉＨ2等のラジカル生成は避けられな
い。また輻射遮断構造やプラズマ生成周波数のＶＨＦ化
の概念も示されておらず高品質化は困難である。
膜においては好ましくない原子状Ｓｉや、それとの気相
反応生成分子である同じく高品質製膜においては好まし
くないＳｉＨやＳｉＨ2等のラジカル生成は避けられな
い。また輻射遮断構造やプラズマ生成周波数のＶＨＦ化
の概念も示されておらず高品質化は困難である。
【００２２】また、Technical digest of 16th EPSEC
(2000) p421には、容量結合型ＲＦプラズマＣＶＤ装置
において、熱触媒体をプラズマ空間に設置したものが開
示されているが、ガスを分離して導入するものではな
く、また導入されるガスはシャワー電極を通すものでも
ない。
(2000) p421には、容量結合型ＲＦプラズマＣＶＤ装置
において、熱触媒体をプラズマ空間に設置したものが開
示されているが、ガスを分離して導入するものではな
く、また導入されるガスはシャワー電極を通すものでも
ない。
【００２３】この装置構成では、熱触媒体をプラズマ空
間に設置してあるので被製膜基体への輻射遮断は不可能
である。
間に設置してあるので被製膜基体への輻射遮断は不可能
である。
【００２４】特許第２６９２３２６号には、触媒体と基
板との間にガスが通過できる輻射遮断部材を設置した触
媒ＣＶＤ法が開示されているが、ガスを分離して導入す
るものではなく、ＰＥＣＶＤ法によるものでもない。
板との間にガスが通過できる輻射遮断部材を設置した触
媒ＣＶＤ法が開示されているが、ガスを分離して導入す
るものではなく、ＰＥＣＶＤ法によるものでもない。
【００２５】特開平１０−３１０８６７号には、プラズ
マ発生用電極とガス導入口との間に触媒電極を備えた薄
膜形成装置が開示されているが、ガスを分離して導入す
るものではない。
マ発生用電極とガス導入口との間に触媒電極を備えた薄
膜形成装置が開示されているが、ガスを分離して導入す
るものではない。
【００２６】また、輻射遮断構造を有するものでもな
い。
い。
【００２７】特開平１１−５４４４１号には、熱触媒体
が配置される容器内に原料ガスが供給され、この容器内
部が基板と隔絶されており、ガス吹き出し口から差圧に
よりガスが基板に供給される触媒ＣＶＤ装置が開示され
ているが、ガスを分離して導入するものではなく、ＰＥ
ＣＶＤ法に関するものでもない。
が配置される容器内に原料ガスが供給され、この容器内
部が基板と隔絶されており、ガス吹き出し口から差圧に
よりガスが基板に供給される触媒ＣＶＤ装置が開示され
ているが、ガスを分離して導入するものではなく、ＰＥ
ＣＶＤ法に関するものでもない。
【００２８】特許第１９９４５２６号には、原料ガスと
この原料ガスを分解するための加熱ガスとを導入し、膜
形成する方法が開示されているが、シャワーヘッドを用
いるものではなく、また輻射遮断構造を有するものでも
ない。
この原料ガスを分解するための加熱ガスとを導入し、膜
形成する方法が開示されているが、シャワーヘッドを用
いるものではなく、また輻射遮断構造を有するものでも
ない。
【００２９】特許第１９９４５２７号には、原料ガスを
熱分解して膜形成する方法が開示されているが、原料ガ
スを熱分解しない方法ではなく、また輻射遮断構造を有
するものでもない。また、プラズマを用いるものではな
く、シャワーヘッドを用いるものでもない。
熱分解して膜形成する方法が開示されているが、原料ガ
スを熱分解しない方法ではなく、また輻射遮断構造を有
するものでもない。また、プラズマを用いるものではな
く、シャワーヘッドを用いるものでもない。
【００３０】特許第１９２７３８８号には、製膜空間に
タングステンからなるメッシュ状の活性化手段を設けて
水素を含むガスを活性化して膜堆積させる方法が開示さ
れているが、原料ガスを熱分解することなく分離導入す
る方法ではなく、輻射遮断構造を有するものでもない。
タングステンからなるメッシュ状の活性化手段を設けて
水素を含むガスを活性化して膜堆積させる方法が開示さ
れているが、原料ガスを熱分解することなく分離導入す
る方法ではなく、輻射遮断構造を有するものでもない。
【００３１】特許第２５４７７４１号には、一方の輸送
管が他方のそれを内部に配置する構造で、ＳｉＨ4とＨ2
とを分離導入する方法が開示されているが、シャワーヘ
ッドを用いるものではなく、また輻射遮断構造を有する
ものでもない。
管が他方のそれを内部に配置する構造で、ＳｉＨ4とＨ2
とを分離導入する方法が開示されているが、シャワーヘ
ッドを用いるものではなく、また輻射遮断構造を有する
ものでもない。
【００３２】特許第２９２７９４４号には、水素ガスを
成膜空間とは異なる空間で活性化して、これを原料ガス
と混合、接触させてプラズマ領域を形成し、この水素ガ
スの活性化を周期的にすることで被製膜基板がプラズマ
に間欠的・周期的に晒されるようにして膜堆積を行う方
法が開示されているが、シャワーヘッドを用いるもので
はなく、また輻射遮断構造を有するものでもない。
成膜空間とは異なる空間で活性化して、これを原料ガス
と混合、接触させてプラズマ領域を形成し、この水素ガ
スの活性化を周期的にすることで被製膜基板がプラズマ
に間欠的・周期的に晒されるようにして膜堆積を行う方
法が開示されているが、シャワーヘッドを用いるもので
はなく、また輻射遮断構造を有するものでもない。
【００３３】特開２０００−１１４２５６号には、原料
ガスに触媒を作用させて分解し、これをプラズマ処理し
て膜形成する方法が述べられているが、原料ガスを分離
導入するものではなく、またシャワーヘッドを用いるも
のでもなく、また輻射遮断構造を有するものでもない。
ガスに触媒を作用させて分解し、これをプラズマ処理し
て膜形成する方法が述べられているが、原料ガスを分離
導入するものではなく、またシャワーヘッドを用いるも
のでもなく、また輻射遮断構造を有するものでもない。
【００３４】特開２０００−３３１９４２号には、プラ
ズマ発生部から基板表面に至る近傍に設置された表面反
応機構部分を有した装置構成で膜形成する方法が開示さ
れているが、原料ガスを熱分解することなく分離導入す
るものではなく、またシャワーヘッドを用いるものでは
ない。また、熱触媒体はプラズマと基板の間にあるの
で、基板への輻射遮断は不可能である。
ズマ発生部から基板表面に至る近傍に設置された表面反
応機構部分を有した装置構成で膜形成する方法が開示さ
れているが、原料ガスを熱分解することなく分離導入す
るものではなく、またシャワーヘッドを用いるものでは
ない。また、熱触媒体はプラズマと基板の間にあるの
で、基板への輻射遮断は不可能である。
【００３５】特開２０００−３２３４２１号には、Ｓｉ
Ｈ4とＨ2とを分離導入し、ＳｉＨ4ガスはプラズマで活
性化してイオン及びラジカルを基板に照射し、Ｈ2ガス
はガス導入口に具備した加熱触媒体で活性化させて基板
に照射する方法が開示されているが、シャワーヘッドを
用いるものではなく、また輻射遮断構造を有するもので
もない。
Ｈ4とＨ2とを分離導入し、ＳｉＨ4ガスはプラズマで活
性化してイオン及びラジカルを基板に照射し、Ｈ2ガス
はガス導入口に具備した加熱触媒体で活性化させて基板
に照射する方法が開示されているが、シャワーヘッドを
用いるものではなく、また輻射遮断構造を有するもので
もない。
【００３６】特開平９−１３７２７４号には、プラズマ
空間にＳｉＨ4とＨ2とを分離導入し、Ｈ2は導入過程で
熱やプラズマなどで活性化する方法が開示されている
が、シャワーヘッドを用いるものではなく、また輻射遮
断構造を有するものでもない。
空間にＳｉＨ4とＨ2とを分離導入し、Ｈ2は導入過程で
熱やプラズマなどで活性化する方法が開示されている
が、シャワーヘッドを用いるものではなく、また輻射遮
断構造を有するものでもない。
【００３７】本発明は、このような背景のもとになされ
たものであり、Ｓｉ系薄膜を高速かつ高品質に低コスト
で製膜することができる熱触媒体内蔵カソード型ＰＥＣ
ＶＤ装置及びそれを用いて作製する光電変換装置及びそ
の製造方法を提供することを目的とする。
たものであり、Ｓｉ系薄膜を高速かつ高品質に低コスト
で製膜することができる熱触媒体内蔵カソード型ＰＥＣ
ＶＤ装置及びそれを用いて作製する光電変換装置及びそ
の製造方法を提供することを目的とする。
【００３８】また、本発明は、Ｃ系膜を高速かつ高品質
に形成する装置及びその膜の製造方法を提供することを
目的とする。
に形成する装置及びその膜の製造方法を提供することを
目的とする。
【００３９】また、本発明は、Ｓｉ系膜あるいはＣ系膜
の高速かつ高品質製膜を実現しつつ、同時に大面積にわ
たって均一膜厚かつ均質膜質で製膜することができる装
置及びその製造方法を提供することを目的とする。
の高速かつ高品質製膜を実現しつつ、同時に大面積にわ
たって均一膜厚かつ均質膜質で製膜することができる装
置及びその製造方法を提供することを目的とする。
【００４０】また、本発明は、熱触媒体内蔵カソード型
ＰＥＣＶＤ法を用いて形成した膜を用いて作製した半導
体デバイスを提供することを目的とする。
ＰＥＣＶＤ法を用いて形成した膜を用いて作製した半導
体デバイスを提供することを目的とする。
【００４１】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、請求項１に係る熱触媒体内蔵カソード型ＰＥＣＶＤ
装置では、高周波電源に接続された複数のガス噴出穴を
有するシャワー電極から水素ガスとＳｉ系ガスを噴出さ
せて被製膜基板上に製膜する熱触媒体内蔵カソード型Ｐ
ＥＣＶＤ装置において、前記水素ガスの導入経路は、前
記Ｓｉ系ガスの導入経路とは前記シャワー電極を通過す
るまで分離されており、かつ前記シャワー電極よりも上
流側の前記水素ガスの導入経路に直流電源に接続された
熱触媒体が配設されており、前記シャワー電極と被製膜
基板との間の距離が３ｃｍ以下であって、前記シャワー
電極の隣接する２つのガスの噴出穴間の距離は、前記シ
ャワー電極と前記被製膜基板との間の距離以下であるこ
とを特徴とする。
に、請求項１に係る熱触媒体内蔵カソード型ＰＥＣＶＤ
装置では、高周波電源に接続された複数のガス噴出穴を
有するシャワー電極から水素ガスとＳｉ系ガスを噴出さ
せて被製膜基板上に製膜する熱触媒体内蔵カソード型Ｐ
ＥＣＶＤ装置において、前記水素ガスの導入経路は、前
記Ｓｉ系ガスの導入経路とは前記シャワー電極を通過す
るまで分離されており、かつ前記シャワー電極よりも上
流側の前記水素ガスの導入経路に直流電源に接続された
熱触媒体が配設されており、前記シャワー電極と被製膜
基板との間の距離が３ｃｍ以下であって、前記シャワー
電極の隣接する２つのガスの噴出穴間の距離は、前記シ
ャワー電極と前記被製膜基板との間の距離以下であるこ
とを特徴とする。
【００４２】上記熱触媒体内蔵カソード型ＰＥＣＶＤ装
置では、前記水素ガスとＳｉ系ガスとが前記シャワー電
極を通過する間に混合されることが望ましい。
置では、前記水素ガスとＳｉ系ガスとが前記シャワー電
極を通過する間に混合されることが望ましい。
【００４３】また、上記熱触媒体内蔵カソード型ＰＥＣ
ＶＤ装置では、前記水素ガスの導入経路またはＳｉ系ガ
スの導入経路のうちのいずれかを選択して、ドーピング
ガスを導入できるようにすることが望ましい。
ＶＤ装置では、前記水素ガスの導入経路またはＳｉ系ガ
スの導入経路のうちのいずれかを選択して、ドーピング
ガスを導入できるようにすることが望ましい。
【００４４】また、上記熱触媒体内蔵カソード型ＰＥＣ
ＶＤ装置では、前記熱触媒体を複数設け、それぞれ独立
して加熱できるようにすることが望ましい。
ＶＤ装置では、前記熱触媒体を複数設け、それぞれ独立
して加熱できるようにすることが望ましい。
【００４５】また、上記熱触媒体内蔵カソード型ＰＥＣ
ＶＤ装置では、前記熱触媒体への電力供給を断続的ある
いは周期的にすることで熱触媒体加熱が断続的あるいは
周期的に行われるようにすることが望ましい。
ＶＤ装置では、前記熱触媒体への電力供給を断続的ある
いは周期的にすることで熱触媒体加熱が断続的あるいは
周期的に行われるようにすることが望ましい。
【００４６】また、上記熱触媒体内蔵カソード型ＰＥＣ
ＶＤ装置では、前記熱触媒体とシャワー電極との間の距
離を可変とすることが望ましい。
ＶＤ装置では、前記熱触媒体とシャワー電極との間の距
離を可変とすることが望ましい。
【００４７】また、上記熱触媒体内蔵カソード型ＰＥＣ
ＶＤ装置では、前記水素ガスの噴出穴の径とＳｉ系ガス
の噴出穴の径の大きさが異なっていることが望ましい。
ＶＤ装置では、前記水素ガスの噴出穴の径とＳｉ系ガス
の噴出穴の径の大きさが異なっていることが望ましい。
【００４８】また、上記熱触媒体内蔵カソード型ＰＥＣ
ＶＤ装置では、前記水素ガスの噴出穴の総数とＳｉ系ガ
スの噴出穴の総数が異なっていることが望ましい。
ＶＤ装置では、前記水素ガスの噴出穴の総数とＳｉ系ガ
スの噴出穴の総数が異なっていることが望ましい。
【００４９】また、上記熱触媒体内蔵カソード型ＰＥＣ
ＶＤ装置では、前記ガスの導入経路に熱触媒体を配設し
ない水素ガスの導入経路を追加して設け、この熱触媒体
を配設しない経路の水素ガス流量と前記熱触媒体を配設
した経路の水素ガス流量とを独立して制御できるように
することが望ましい。
ＶＤ装置では、前記ガスの導入経路に熱触媒体を配設し
ない水素ガスの導入経路を追加して設け、この熱触媒体
を配設しない経路の水素ガス流量と前記熱触媒体を配設
した経路の水素ガス流量とを独立して制御できるように
することが望ましい。
【００５０】また、上記熱触媒体内蔵カソード型ＰＥＣ
ＶＤ装置では、前記熱触媒体と水素ガスの噴出穴との間
に輻射遮断部材を配設することが望ましい。
ＶＤ装置では、前記熱触媒体と水素ガスの噴出穴との間
に輻射遮断部材を配設することが望ましい。
【００５１】さらに、請求項１１に係る光電変換装置で
は、上記のような熱触媒体内蔵カソード型ＰＥＣＶＤ装
置を用いて形成したＳｉ系薄膜を有することを特徴とす
る。
は、上記のような熱触媒体内蔵カソード型ＰＥＣＶＤ装
置を用いて形成したＳｉ系薄膜を有することを特徴とす
る。
【００５２】上記光電変換装置では、前記Ｓｉ系薄膜が
結晶質Ｓｉ膜であることが望ましい。
結晶質Ｓｉ膜であることが望ましい。
【００５３】また、上記光電変換装置では、前記Ｓｉ系
薄膜が結晶質Ｓｉ膜であり、その結晶成分の体積分率が
６０％以上９５％以下であることが望ましい。
薄膜が結晶質Ｓｉ膜であり、その結晶成分の体積分率が
６０％以上９５％以下であることが望ましい。
【００５４】さらに、請求項１４に係る光電変換装置の
製造方法では、前記Ｓｉ系薄膜を製膜するときの前記熱
触媒体の温度を２００℃以上２０００℃以下とすること
が望ましい。
製造方法では、前記Ｓｉ系薄膜を製膜するときの前記熱
触媒体の温度を２００℃以上２０００℃以下とすること
が望ましい。
【００５５】上記光電変換装置の製造方法では、前記Ｓ
ｉ系薄膜を製膜するときの前記水素ガスとＳｉ系ガスと
のガス流量比（Ｈ2／ＳｉＨ4）が２以上５０以下である
ことが望ましい。
ｉ系薄膜を製膜するときの前記水素ガスとＳｉ系ガスと
のガス流量比（Ｈ2／ＳｉＨ4）が２以上５０以下である
ことが望ましい。
【００５６】さらに、請求項１６に係る熱触媒体内蔵カ
ソード型ＰＥＣＶＤ法では、製膜室において被製膜基体
に対向して配置された複数のガス噴出口を有する高周波
電源に接続されたシャワーヘッドに、分子式にＳｉまた
はＣを含むガスを含んだ原料系ガスと、分子式にＳｉと
Ｃを含まないガスからなる非Ｓｉ・非Ｃ系ガスとが分離
導入され、少なくとも前記非Ｓｉ・非Ｃ系ガスの導入経
路には加熱用電源に接続された熱触媒体が配設され、前
記シャワーヘッドは前記熱触媒体から放出される輻射を
前記製膜室に置かれた被製膜基体に直達させない輻射遮
断構造を有し、前記原料系ガスと前記熱触媒体で加熱さ
れた前記非Ｓｉ・非Ｃ系ガスとは分離されたままの状態
で前記シャワーヘッドから噴出され、前記原料系ガスと
前記熱触媒体で加熱された前記非Ｓｉ・非Ｃ系ガスと
を、１３．５６ＭＨｚ以上の高周波電力を出力する前記
高周波電源によって生成されたプラズマ空間で混合して
前記被製膜基体に膜を堆積させることを特徴とする。
ソード型ＰＥＣＶＤ法では、製膜室において被製膜基体
に対向して配置された複数のガス噴出口を有する高周波
電源に接続されたシャワーヘッドに、分子式にＳｉまた
はＣを含むガスを含んだ原料系ガスと、分子式にＳｉと
Ｃを含まないガスからなる非Ｓｉ・非Ｃ系ガスとが分離
導入され、少なくとも前記非Ｓｉ・非Ｃ系ガスの導入経
路には加熱用電源に接続された熱触媒体が配設され、前
記シャワーヘッドは前記熱触媒体から放出される輻射を
前記製膜室に置かれた被製膜基体に直達させない輻射遮
断構造を有し、前記原料系ガスと前記熱触媒体で加熱さ
れた前記非Ｓｉ・非Ｃ系ガスとは分離されたままの状態
で前記シャワーヘッドから噴出され、前記原料系ガスと
前記熱触媒体で加熱された前記非Ｓｉ・非Ｃ系ガスと
を、１３．５６ＭＨｚ以上の高周波電力を出力する前記
高周波電源によって生成されたプラズマ空間で混合して
前記被製膜基体に膜を堆積させることを特徴とする。
【００５７】上記熱触媒体内蔵カソード型ＰＥＣＶＤ法
では、前記シャワーヘッドのガス噴出経路を非直線構造
にして前記輻射遮断構造を形成することが望ましい。
では、前記シャワーヘッドのガス噴出経路を非直線構造
にして前記輻射遮断構造を形成することが望ましい。
【００５８】また、上記熱触媒体内蔵カソード型ＰＥＣ
ＶＤ法では、前記熱触媒体とガス噴出口との間に輻射遮
断部材を設置して前記輻射遮断構造を形成することが望
ましい。
ＶＤ法では、前記熱触媒体とガス噴出口との間に輻射遮
断部材を設置して前記輻射遮断構造を形成することが望
ましい。
【００５９】また、上記熱触媒体内蔵カソード型ＰＥＣ
ＶＤ法では、前記輻射遮断部材は、ガス通過経路となる
多数の穴を有していることが望ましい。
ＶＤ法では、前記輻射遮断部材は、ガス通過経路となる
多数の穴を有していることが望ましい。
【００６０】また、上記熱触媒体内蔵カソード型ＰＥＣ
ＶＤ法では、前記高周波電源の周波数を２７ＭＨｚ以上
とすることが望ましい。
ＶＤ法では、前記高周波電源の周波数を２７ＭＨｚ以上
とすることが望ましい。
【００６１】また、上記熱触媒体内蔵カソード型ＰＥＣ
ＶＤ法では、前記高周波電源の周波数を４０ＭＨｚ以上
とすることが望ましい。
ＶＤ法では、前記高周波電源の周波数を４０ＭＨｚ以上
とすることが望ましい。
【００６２】また、上記熱触媒体内蔵カソード型ＰＥＣ
ＶＤ法では、前記高周波電源の周波数を６０ＭＨｚ以上
とすることが望ましい。
ＶＤ法では、前記高周波電源の周波数を６０ＭＨｚ以上
とすることが望ましい。
【００６３】また、上記熱触媒体内蔵カソード型ＰＥＣ
ＶＤ法では、前記高周波電源の周波数を８０ＭＨｚ以上
とすることが望ましい。
ＶＤ法では、前記高周波電源の周波数を８０ＭＨｚ以上
とすることが望ましい。
【００６４】また、上記熱触媒体内蔵カソード型ＰＥＣ
ＶＤ法では、前記高周波電源の周波数を１００ＭＨｚ以
上とすることが望ましい。
ＶＤ法では、前記高周波電源の周波数を１００ＭＨｚ以
上とすることが望ましい。
【００６５】また、上記熱触媒体内蔵カソード型ＰＥＣ
ＶＤ法では、前記シャワーヘッドにおける前記原料系ガ
ス噴出口と加熱された非Ｓｉ・非Ｃ系ガス噴出口との距
離は、このシャワーヘッドと前記被製膜基体との距離以
下であることが望ましい。
ＶＤ法では、前記シャワーヘッドにおける前記原料系ガ
ス噴出口と加熱された非Ｓｉ・非Ｃ系ガス噴出口との距
離は、このシャワーヘッドと前記被製膜基体との距離以
下であることが望ましい。
【００６６】また、上記熱触媒体内蔵カソード型ＰＥＣ
ＶＤ法では、前記原料系ガスと加熱された非Ｓｉ・非Ｃ
系ガスは前記シャワーヘッドを通過中に混合されること
が望ましい。
ＶＤ法では、前記原料系ガスと加熱された非Ｓｉ・非Ｃ
系ガスは前記シャワーヘッドを通過中に混合されること
が望ましい。
【００６７】また、上記熱触媒体内蔵カソード型ＰＥＣ
ＶＤ法では、前記プラズマ生成用電極たるシャワーヘッ
ドが複数あることが望ましい。
ＶＤ法では、前記プラズマ生成用電極たるシャワーヘッ
ドが複数あることが望ましい。
【００６８】また、上記熱触媒体内蔵カソード型ＰＥＣ
ＶＤ法では、前記複数のプラズマ生成用電極たるシャワ
ーヘッドは、高周波電源からの高周波電力を分配して導
入することが望ましい。
ＶＤ法では、前記複数のプラズマ生成用電極たるシャワ
ーヘッドは、高周波電源からの高周波電力を分配して導
入することが望ましい。
【００６９】また、上記熱触媒体内蔵カソード型ＰＥＣ
ＶＤ法では、前記複数のプラズマ生成用電極たるシャワ
ーヘッドにはそれぞれに高周波電源が存在することが望
ましい。
ＶＤ法では、前記複数のプラズマ生成用電極たるシャワ
ーヘッドにはそれぞれに高周波電源が存在することが望
ましい。
【００７０】また、上記熱触媒体内蔵カソード型ＰＥＣ
ＶＤ法では、前記複数のプラズマ生成用電極たるシャワ
ーヘッドに導かれる高周波電力の位相は、少なくとも隣
り合う電極間で異なることが望ましい。
ＶＤ法では、前記複数のプラズマ生成用電極たるシャワ
ーヘッドに導かれる高周波電力の位相は、少なくとも隣
り合う電極間で異なることが望ましい。
【００７１】また、上記熱触媒体内蔵カソード型ＰＥＣ
ＶＤ法では、前記プラズマ生成用電極たるシャワーヘッ
ドには周波数の異なる複数の高周波電力が投入されるこ
とが望ましい。
ＶＤ法では、前記プラズマ生成用電極たるシャワーヘッ
ドには周波数の異なる複数の高周波電力が投入されるこ
とが望ましい。
【００７２】また、上記熱触媒体内蔵カソード型ＰＥＣ
ＶＤ法では、前記プラズマ生成用電極たるシャワーヘッ
ドに投入される高周波電力の周波数は時間的に変動・変
調されていることが望ましい。
ＶＤ法では、前記プラズマ生成用電極たるシャワーヘッ
ドに投入される高周波電力の周波数は時間的に変動・変
調されていることが望ましい。
【００７３】また、上記熱触媒体内蔵カソード型ＰＥＣ
ＶＤ法では、前記プラズマは断続的に生成されることが
望ましい。
ＶＤ法では、前記プラズマは断続的に生成されることが
望ましい。
【００７４】また、上記熱触媒体内蔵カソード型ＰＥＣ
ＶＤ法では、前記被製膜基体に直流電源またはプラズマ
発生用高周波電源よりも低周波数である高周波電源を接
続してバイアス電圧を印加することが望ましい。
ＶＤ法では、前記被製膜基体に直流電源またはプラズマ
発生用高周波電源よりも低周波数である高周波電源を接
続してバイアス電圧を印加することが望ましい。
【００７５】また、上記熱触媒体内蔵カソード型ＰＥＣ
ＶＤ法では、前記熱触媒体は、少なくともその表面が、
Ｔａ、Ｗ、Ｒｅ、Ｏｓ、Ｉｒ、Ｎｂ、Ｍｏ、Ｒｕ、Ｐｔ
のうちの少なくとも１種を主成分とする金属材料からな
ることが望ましい。
ＶＤ法では、前記熱触媒体は、少なくともその表面が、
Ｔａ、Ｗ、Ｒｅ、Ｏｓ、Ｉｒ、Ｎｂ、Ｍｏ、Ｒｕ、Ｐｔ
のうちの少なくとも１種を主成分とする金属材料からな
ることが望ましい。
【００７６】また、上記熱触媒体内蔵カソード型ＰＥＣ
ＶＤ法では、前記熱触媒体はワイヤ状であることが望ま
しい。
ＶＤ法では、前記熱触媒体はワイヤ状であることが望ま
しい。
【００７７】また、上記熱触媒体内蔵カソード型ＰＥＣ
ＶＤ法では、前記熱触媒体は板状あるいはメッシュ状で
あることが望ましい。
ＶＤ法では、前記熱触媒体は板状あるいはメッシュ状で
あることが望ましい。
【００７８】また、上記熱触媒体内蔵カソード型ＰＥＣ
ＶＤ法では、前記熱触媒体は製膜時の温度以上で数分間
以上前処理されることが望ましい。
ＶＤ法では、前記熱触媒体は製膜時の温度以上で数分間
以上前処理されることが望ましい。
【００７９】また、上記熱触媒体内蔵カソード型ＰＥＣ
ＶＤ法では、前記加熱された非Ｓｉ・非Ｃ系ガスの少な
くとも一部は分解・活性化されて前記プラズマ空間に導
かれることが望ましい。
ＶＤ法では、前記加熱された非Ｓｉ・非Ｃ系ガスの少な
くとも一部は分解・活性化されて前記プラズマ空間に導
かれることが望ましい。
【００８０】また、上記熱触媒体内蔵カソード型ＰＥＣ
ＶＤ法では、前記熱触媒体の温度は１００℃以上２００
０℃以下であることが望ましい。
ＶＤ法では、前記熱触媒体の温度は１００℃以上２００
０℃以下であることが望ましい。
【００８１】また、上記熱触媒体内蔵カソード型ＰＥＣ
ＶＤ法では、前記熱触媒体の温度は２００℃以上１９０
０℃以下であることが望ましい。
ＶＤ法では、前記熱触媒体の温度は２００℃以上１９０
０℃以下であることが望ましい。
【００８２】また、上記熱触媒体内蔵カソード型ＰＥＣ
ＶＤ法では、前記熱触媒体の加熱用電源は、直流電源で
あることが望ましい。
ＶＤ法では、前記熱触媒体の加熱用電源は、直流電源で
あることが望ましい。
【００８３】また、上記熱触媒体内蔵カソード型ＰＥＣ
ＶＤ法では、前記直流電源の電力は、断続的に前記熱触
媒体に供給されることが望ましい。
ＶＤ法では、前記直流電源の電力は、断続的に前記熱触
媒体に供給されることが望ましい。
【００８４】また、上記熱触媒体内蔵カソード型ＰＥＣ
ＶＤ法では、前記熱触媒体の加熱用電源は、交流電源で
あることが望ましい。
ＶＤ法では、前記熱触媒体の加熱用電源は、交流電源で
あることが望ましい。
【００８５】また、上記熱触媒体内蔵カソード型ＰＥＣ
ＶＤ法では、前記熱触媒体を複数設けて独立に加熱する
ことが望ましい。
ＶＤ法では、前記熱触媒体を複数設けて独立に加熱する
ことが望ましい。
【００８６】また、上記熱触媒体内蔵カソード型ＰＥＣ
ＶＤ法では、前記熱触媒体を断続的あるいは周期的に加
熱することが望ましい。
ＶＤ法では、前記熱触媒体を断続的あるいは周期的に加
熱することが望ましい。
【００８７】また、上記熱触媒体内蔵カソード型ＰＥＣ
ＶＤ法では、前記熱触媒体とシャワーヘッドとの間の距
離を可変とすることが望ましい。
ＶＤ法では、前記熱触媒体とシャワーヘッドとの間の距
離を可変とすることが望ましい。
【００８８】また、上記熱触媒体内蔵カソード型ＰＥＣ
ＶＤ法では、前記原料系ガスの噴出口径と前記非Ｓｉ・
非Ｃ系ガスの噴出口径が異なることが望ましい。
ＶＤ法では、前記原料系ガスの噴出口径と前記非Ｓｉ・
非Ｃ系ガスの噴出口径が異なることが望ましい。
【００８９】また、上記熱触媒体内蔵カソード型ＰＥＣ
ＶＤ法では、前記原料系ガスの噴出口数と前記非Ｓｉ・
非Ｃ系ガスの噴出口数が異なることが望ましい。
ＶＤ法では、前記原料系ガスの噴出口数と前記非Ｓｉ・
非Ｃ系ガスの噴出口数が異なることが望ましい。
【００９０】また、上記熱触媒体内蔵カソード型ＰＥＣ
ＶＤ法では、前記非Ｓｉ・非Ｃ系ガスの導入経路は複数
あり、少なくとも１経路の非Ｓｉ・非Ｃ系ガスは熱触媒
体で加熱されることなく前記プラズマ空間に導かれるこ
とが望ましい。
ＶＤ法では、前記非Ｓｉ・非Ｃ系ガスの導入経路は複数
あり、少なくとも１経路の非Ｓｉ・非Ｃ系ガスは熱触媒
体で加熱されることなく前記プラズマ空間に導かれるこ
とが望ましい。
【００９１】また、上記熱触媒体内蔵カソード型ＰＥＣ
ＶＤ法では、前記熱触媒体で加熱されない非Ｓｉ・非Ｃ
系ガス導入経路は前記原料系ガス導入経路に合流してい
ることが望ましい。
ＶＤ法では、前記熱触媒体で加熱されない非Ｓｉ・非Ｃ
系ガス導入経路は前記原料系ガス導入経路に合流してい
ることが望ましい。
【００９２】また、上記熱触媒体内蔵カソード型ＰＥＣ
ＶＤ法では、前記非Ｓｉ・非Ｃ系ガスの導入経路の内
壁、シャワーヘッドの内壁、および輻射遮断部材の少な
くともいずれかの表面の少なくとも一部は、Ｎｉ、Ｐ
ｄ、Ｐｔのうちの少なくともいずれかを含む材料からな
ることをが望ましい。
ＶＤ法では、前記非Ｓｉ・非Ｃ系ガスの導入経路の内
壁、シャワーヘッドの内壁、および輻射遮断部材の少な
くともいずれかの表面の少なくとも一部は、Ｎｉ、Ｐ
ｄ、Ｐｔのうちの少なくともいずれかを含む材料からな
ることをが望ましい。
【００９３】また、上記熱触媒体内蔵カソード型ＰＥＣ
ＶＤ法では、前記原料系ガスの導入経路にも熱触媒体が
配設されており、該熱触媒体は原料系ガスが分解する温
度以下に制御されていることが望ましい。
ＶＤ法では、前記原料系ガスの導入経路にも熱触媒体が
配設されており、該熱触媒体は原料系ガスが分解する温
度以下に制御されていることが望ましい。
【００９４】また、上記熱触媒体内蔵カソード型ＰＥＣ
ＶＤ法では、前記原料系ガスの導入経路に配設された熱
触媒体は、原料系ガスに分子式にＳｉを含むガスが含ま
れている場合は５００℃以下に制御することが望まし
い。
ＶＤ法では、前記原料系ガスの導入経路に配設された熱
触媒体は、原料系ガスに分子式にＳｉを含むガスが含ま
れている場合は５００℃以下に制御することが望まし
い。
【００９５】また、上記熱触媒体内蔵カソード型ＰＥＣ
ＶＤ法では、前記製膜室内壁面は加熱されることが望ま
しい。
ＶＤ法では、前記製膜室内壁面は加熱されることが望ま
しい。
【００９６】また、上記熱触媒体内蔵カソード型ＰＥＣ
ＶＤ法では、前記製膜室内壁面の加熱は、製膜室内に設
置されたヒーターによって実現されることが望ましい。
ＶＤ法では、前記製膜室内壁面の加熱は、製膜室内に設
置されたヒーターによって実現されることが望ましい。
【００９７】また、上記熱触媒体内蔵カソード型ＰＥＣ
ＶＤ法では、前記原料系ガスに分子式にＳｉを含むガス
が含まれている場合は、前記製膜室内に設置されたヒー
ターの温度は５００℃以下に制御することが望ましい。
ＶＤ法では、前記原料系ガスに分子式にＳｉを含むガス
が含まれている場合は、前記製膜室内に設置されたヒー
ターの温度は５００℃以下に制御することが望ましい。
【００９８】また、上記熱触媒体内蔵カソード型ＰＥＣ
ＶＤ法では、前記ドーピングガスを前記原料ガス導入経
路または前記非Ｓｉ・非Ｃ系ガス導入経路に導入するこ
とが望ましい。
ＶＤ法では、前記ドーピングガスを前記原料ガス導入経
路または前記非Ｓｉ・非Ｃ系ガス導入経路に導入するこ
とが望ましい。
【００９９】また、上記熱触媒体内蔵カソード型ＰＥＣ
ＶＤ法では、前記触媒体の加熱用電源回路にはパスコン
デンサ（高周波阻止手段）を設置することが望ましい。
ＶＤ法では、前記触媒体の加熱用電源回路にはパスコン
デンサ（高周波阻止手段）を設置することが望ましい。
【０１００】また、上記熱触媒体内蔵カソード型ＰＥＣ
ＶＤ法では、前記被製膜基体は、平板状、もしくは円筒
状であることが望ましい。
ＶＤ法では、前記被製膜基体は、平板状、もしくは円筒
状であることが望ましい。
【０１０１】さらに、請求項６１に係るＣＶＤ装置で
は、請求項１６に記載の熱触媒体内蔵カソード型ＰＥＣ
ＶＤ法を実現できる製膜室を少なくとも１室有した複数
の真空室からなることを特徴とする。
は、請求項１６に記載の熱触媒体内蔵カソード型ＰＥＣ
ＶＤ法を実現できる製膜室を少なくとも１室有した複数
の真空室からなることを特徴とする。
【０１０２】上記ＣＶＤ装置では、前記複数の真空室に
は、少なくともｐ型膜形成用製膜室、ｉ型膜形成用製膜
室、ｎ型膜形成用製膜室が含まれ、少なくとも該ｉ型膜
形成用製膜室は熱触媒体内蔵カソード型ＰＥＣＶＤ法を
実現できる製膜室であることが望ましい。
は、少なくともｐ型膜形成用製膜室、ｉ型膜形成用製膜
室、ｎ型膜形成用製膜室が含まれ、少なくとも該ｉ型膜
形成用製膜室は熱触媒体内蔵カソード型ＰＥＣＶＤ法を
実現できる製膜室であることが望ましい。
【０１０３】また、上記ＣＶＤ装置では、前記複数の真
空室の少なくともひとつはＣａｔ−ＣＶＤ法を実現でき
る製膜室であることが望ましい。
空室の少なくともひとつはＣａｔ−ＣＶＤ法を実現でき
る製膜室であることが望ましい。
【０１０４】また、上記ＣＶＤ装置では、前記複数の真
空室の少なくともひとつはＰＥＣＶＤ法を実現できる製
膜室であることが望ましい。
空室の少なくともひとつはＰＥＣＶＤ法を実現できる製
膜室であることが望ましい。
【０１０５】また、上記ＣＶＤ装置では、前記複数の真
空室には少なくとも前室が含まれることが望ましい。
空室には少なくとも前室が含まれることが望ましい。
【０１０６】また、上記ＣＶＤ装置では、前記複数の真
空室には少なくとも前室と後室が含まれることが望まし
い。
空室には少なくとも前室と後室が含まれることが望まし
い。
【０１０７】また、上記ＣＶＤ装置では、前記複数の真
空室には少なくとも加熱室が含まれることが望ましい。
空室には少なくとも加熱室が含まれることが望ましい。
【０１０８】また、上記ＣＶＤ装置では、前記複数の真
空室は線状に連続に接続されていることが望ましい。
空室は線状に連続に接続されていることが望ましい。
【０１０９】また、上記ＣＶＤ装置では、前記複数の真
空室は少なくともひとつ存在するコア室に接続されてい
ることが望ましい。
空室は少なくともひとつ存在するコア室に接続されてい
ることが望ましい。
【０１１０】また、上記ＣＶＤ装置では、前記製膜室は
デポダウン方式であることが望ましい。
デポダウン方式であることが望ましい。
【０１１１】また、上記ＣＶＤ装置では、前記製膜室は
デポアップ方式であることが望ましい。
デポアップ方式であることが望ましい。
【０１１２】また、上記ＣＶＤ装置では、前記製膜室は
縦型であることが望ましい。
縦型であることが望ましい。
【０１１３】さらに、請求項７３に係る膜は、請求項１
６に記載の熱触媒体内蔵カソード型ＰＥＣＶＤ法によっ
て形成されたことを特徴とする。
６に記載の熱触媒体内蔵カソード型ＰＥＣＶＤ法によっ
て形成されたことを特徴とする。
【０１１４】また、上記膜では、原料系ガスには分子式
にＳｉを含んだガスは含まれるが、分子式にＣを含んだ
ガスは含まれず、非Ｓｉ・非Ｃ系ガスにはＨ2が含まれ
ることによって形成されたＳｉ系膜であることが望まし
い。
にＳｉを含んだガスは含まれるが、分子式にＣを含んだ
ガスは含まれず、非Ｓｉ・非Ｃ系ガスにはＨ2が含まれ
ることによって形成されたＳｉ系膜であることが望まし
い。
【０１１５】また、上記膜では、原料系ガスには分子式
にＳｉを含むガスと分子式にＣを含むガスが含まれ、非
Ｓｉ・非Ｃ系ガスにはＨ2が含まれることによって形成
されたＳｉ−Ｃ系膜であることが望ましい。
にＳｉを含むガスと分子式にＣを含むガスが含まれ、非
Ｓｉ・非Ｃ系ガスにはＨ2が含まれることによって形成
されたＳｉ−Ｃ系膜であることが望ましい。
【０１１６】また、上記膜では、原料系ガスには分子式
にＳｉを含むガスが含まれ、非Ｓｉ・非Ｃ系ガスにはＨ
2が含まれ、分子式にＮを含むガスは原料系ガスあるい
は非Ｓｉ・非Ｃ系ガスの少なくともいずれかに含まれる
ことによって形成されたＳｉ−Ｎ系膜であることが望ま
しい。
にＳｉを含むガスが含まれ、非Ｓｉ・非Ｃ系ガスにはＨ
2が含まれ、分子式にＮを含むガスは原料系ガスあるい
は非Ｓｉ・非Ｃ系ガスの少なくともいずれかに含まれる
ことによって形成されたＳｉ−Ｎ系膜であることが望ま
しい。
【０１１７】また、上記膜では、原料系ガスには分子式
にＳｉを含むガスが含まれ、非Ｓｉ・非Ｃ系ガスにはＯ
2が含まれることによって形成されたＳｉ−Ｏ系膜であ
ることが望ましい。
にＳｉを含むガスが含まれ、非Ｓｉ・非Ｃ系ガスにはＯ
2が含まれることによって形成されたＳｉ−Ｏ系膜であ
ることが望ましい。
【０１１８】また、上記膜では、原料系ガスには分子式
にＳｉを含むガスとＧｅを含むガスが含まれ、非Ｓｉ・
非ＣガスにはＨ2が含まれることによって形成されたＳ
ｉ−Ｇｅ系膜であることが望ましい。
にＳｉを含むガスとＧｅを含むガスが含まれ、非Ｓｉ・
非ＣガスにはＨ2が含まれることによって形成されたＳ
ｉ−Ｇｅ系膜であることが望ましい。
【０１１９】また、上記膜では、原料系ガスには分子式
にＣを含むガスが含まれ、非Ｓｉ・非ＣガスにはＨ2が
含まれることによって形成されたＣ系膜であることが望
ましい。
にＣを含むガスが含まれ、非Ｓｉ・非ＣガスにはＨ2が
含まれることによって形成されたＣ系膜であることが望
ましい。
【０１２０】さらに、請求項８０に係るデバイスでは、
請求項１６に記載の熱触媒体内蔵カソード型ＰＥＣＶＤ
法によって形成された膜を用いたことを特徴とする。
請求項１６に記載の熱触媒体内蔵カソード型ＰＥＣＶＤ
法によって形成された膜を用いたことを特徴とする。
【０１２１】上記デバイスは、光電変換装置であること
が望ましい。
が望ましい。
【０１２２】また、上記デバイスは、前記光電変換装置
が太陽電池であることが望ましい。
が太陽電池であることが望ましい。
【０１２３】また、上記デバイスは、光受容体装置であ
ることが望ましい。
ることが望ましい。
【０１２４】また、上記デバイスは、表示用装置である
ことが望ましい。
ことが望ましい。
【０１２５】
【発明の実施の形態】以下、請求項１〜１５に係る発明
の実施形態を図面１乃至図５に基づいて詳細に説明す
る。図１は、高周波電源１ａに接続された平板状のシャ
ワー電極１ｂからガスを噴出させて製膜する熱触媒体内
蔵カソード型ＰＥＣＶＤ装置１ｃを示している。
の実施形態を図面１乃至図５に基づいて詳細に説明す
る。図１は、高周波電源１ａに接続された平板状のシャ
ワー電極１ｂからガスを噴出させて製膜する熱触媒体内
蔵カソード型ＰＥＣＶＤ装置１ｃを示している。
【０１２６】高周波電源１ａの周波数としては、１３．
５ＭＨｚから１００ＭＨｚ程度までの値を用いることが
できるが、１ｍ2程度以上の大面積に製膜する場合には
６０ＭＨｚ程度以下の周波数を用いるのが望ましい。
５ＭＨｚから１００ＭＨｚ程度までの値を用いることが
できるが、１ｍ2程度以上の大面積に製膜する場合には
６０ＭＨｚ程度以下の周波数を用いるのが望ましい。
【０１２７】排気系には真空ポンプ１ｄが配設されてい
るが、膜中への排気系からの不純物混入を抑制するため
にターボ分子ポンプ等のドライ系の真空ポンプを用いる
ことが望ましい。到達真空度は少なくとも１Ｅ-3Ｐａ以
下とし、１Ｅ-4Ｐａ以下とすればより望ましい。製膜時
の圧力は１０〜１０００Ｐａ程度の範囲とする。
るが、膜中への排気系からの不純物混入を抑制するため
にターボ分子ポンプ等のドライ系の真空ポンプを用いる
ことが望ましい。到達真空度は少なくとも１Ｅ-3Ｐａ以
下とし、１Ｅ-4Ｐａ以下とすればより望ましい。製膜時
の圧力は１０〜１０００Ｐａ程度の範囲とする。
【０１２８】原料ガスには、ＳｉＨ4、Ｓｉ2Ｈ6、Ｓｉ
Ｆ4、Ｓｉ2Ｆ6、ＳｉＨ2Ｃｌ2などのＳｉ系ガス１ｅを
用い、希釈ガスには水素ガス１ｆを用いる。ドーピング
する場合は、ｐ型ドーピングガスにはＢ2Ｈ6等を用い、
ｎ型ドーピングガスにはＰＨ3等を用いる。
Ｆ4、Ｓｉ2Ｆ6、ＳｉＨ2Ｃｌ2などのＳｉ系ガス１ｅを
用い、希釈ガスには水素ガス１ｆを用いる。ドーピング
する場合は、ｐ型ドーピングガスにはＢ2Ｈ6等を用い、
ｎ型ドーピングガスにはＰＨ3等を用いる。
【０１２９】水素ガスの導入経路１ｇは、少なくともＳ
ｉ系ガスの導入経路１ｈとはシャワー電極１ｂを通過す
るまで分離されており、水素ガスの導入経路にはシャワ
ー電極１ｂよりも上流側に直流電源１ｉに接続された熱
触媒体１ｊが配設されている。熱触媒体１ｊには、タン
グステンあるいはタンタルなどの高融点金属材料を用
い、直流電流を流すことで発熱させて高温化させる。熱
触媒体の温度は２００〜２０００℃の範囲で必要に応じ
て設定できる。また、熱触媒体の形状は線状でも面状で
もよい。
ｉ系ガスの導入経路１ｈとはシャワー電極１ｂを通過す
るまで分離されており、水素ガスの導入経路にはシャワ
ー電極１ｂよりも上流側に直流電源１ｉに接続された熱
触媒体１ｊが配設されている。熱触媒体１ｊには、タン
グステンあるいはタンタルなどの高融点金属材料を用
い、直流電流を流すことで発熱させて高温化させる。熱
触媒体の温度は２００〜２０００℃の範囲で必要に応じ
て設定できる。また、熱触媒体の形状は線状でも面状で
もよい。
【０１３０】基体１ｋの温度は基体加熱ヒータ１Ｌによ
り１００〜４００℃の温度条件とし、望ましくは２００
〜３００℃とする。本装置では、熱触媒体１ｊがシャワ
ー電極１ｂを挟んで膜を形成する領域から離れた位置に
設置されているので、製膜する面への熱輻射が低く抑え
られ、基体温度を容易に制御することができる。
り１００〜４００℃の温度条件とし、望ましくは２００
〜３００℃とする。本装置では、熱触媒体１ｊがシャワ
ー電極１ｂを挟んで膜を形成する領域から離れた位置に
設置されているので、製膜する面への熱輻射が低く抑え
られ、基体温度を容易に制御することができる。
【０１３１】ここで、シャワー電極１ｂと被製膜基体１
ｋとの間の距離は３ｃｍ以下とする。シャワー電極１ｂ
と被製膜基体１ｋとの間の距離が３ｃｍを超えると２０
０Ｐａ程度以上での比較的高いガス圧力での高周波放電
が不安定となり、膜厚や膜質の均一性に問題が生じる。
ｋとの間の距離は３ｃｍ以下とする。シャワー電極１ｂ
と被製膜基体１ｋとの間の距離が３ｃｍを超えると２０
０Ｐａ程度以上での比較的高いガス圧力での高周波放電
が不安定となり、膜厚や膜質の均一性に問題が生じる。
【０１３２】また、隣接する２つの水素ガスの噴出穴１
ｍの間の距離、及び隣接する２つのＳｉ系ガスの噴出穴
１ｎの間の距離は、前記シャワー電極１ｂと基体１ｋの
間の距離以下とする。この距離を超えると膜厚及び膜質
のばらつきが無視できなくなる。具体的には、膜厚に関
しては±１５％程度以下で制御することが困難となり、
発電特性が不均一となって効率低下を招来する。また、
膜質については例えば結晶化率を±２０％程度以下で制
御できなくなり、同じく効率低下を招来する。
ｍの間の距離、及び隣接する２つのＳｉ系ガスの噴出穴
１ｎの間の距離は、前記シャワー電極１ｂと基体１ｋの
間の距離以下とする。この距離を超えると膜厚及び膜質
のばらつきが無視できなくなる。具体的には、膜厚に関
しては±１５％程度以下で制御することが困難となり、
発電特性が不均一となって効率低下を招来する。また、
膜質については例えば結晶化率を±２０％程度以下で制
御できなくなり、同じく効率低下を招来する。
【０１３３】以上によっても膜厚や膜質の均一性が不充
分な場合は、水素ガスとＳｉ系ガスがシャワー電極１ｂ
を通過する間に混合されるようにすればよい。
分な場合は、水素ガスとＳｉ系ガスがシャワー電極１ｂ
を通過する間に混合されるようにすればよい。
【０１３４】次に、Ｂ2Ｈ6やＰＨ3などのドーピングガ
ス（不図示）を混合して導入する場合、そのガスの導入
経路としては、熱触媒体が配設された水素ガスの導入経
路１ｆ、あるいは熱触媒体が配設されていないＳｉ系ガ
スの導入経路１ｈのいずれかを必要に応じて選択するこ
とができる。後者を選べば通常のＰＥＣＶＤ法と同様の
ドーピング特性を期待できるが、特にドーピング元素の
活性度を上げる必要がある場合は前者を選べばよい。た
だし前者の場合、熱触媒体に接触することで励起分解さ
れ導入経路配管内に製膜してしまう損失成分があるた
め、ドーピングガスの導入量をそれに応じて調節する必
要がある。
ス（不図示）を混合して導入する場合、そのガスの導入
経路としては、熱触媒体が配設された水素ガスの導入経
路１ｆ、あるいは熱触媒体が配設されていないＳｉ系ガ
スの導入経路１ｈのいずれかを必要に応じて選択するこ
とができる。後者を選べば通常のＰＥＣＶＤ法と同様の
ドーピング特性を期待できるが、特にドーピング元素の
活性度を上げる必要がある場合は前者を選べばよい。た
だし前者の場合、熱触媒体に接触することで励起分解さ
れ導入経路配管内に製膜してしまう損失成分があるた
め、ドーピングガスの導入量をそれに応じて調節する必
要がある。
【０１３５】本発明の熱触媒体内蔵カソード型ＰＥＣＶ
Ｄ法の最大の特長は、熱触媒体を付加したことによって
活性水素の密度を通常のＰＥＣＶＤ法よりも高めること
ができるようになった点にある。これによって水素希釈
の低い条件（シラン系ガス濃度が高い条件）や、より周
波数の低い高周波条件等の通常のＰＥＣＶＤ法だけでは
結晶化が困難な条件であっても容易に結晶化ができるよ
うになる。この結果、通常のＰＥＣＶＤ法だけの場合に
比べて、結晶質Ｓｉ膜をより高速で形成できるようにな
り、また結晶質Ｓｉ膜をより大面積に形成できるように
なる。
Ｄ法の最大の特長は、熱触媒体を付加したことによって
活性水素の密度を通常のＰＥＣＶＤ法よりも高めること
ができるようになった点にある。これによって水素希釈
の低い条件（シラン系ガス濃度が高い条件）や、より周
波数の低い高周波条件等の通常のＰＥＣＶＤ法だけでは
結晶化が困難な条件であっても容易に結晶化ができるよ
うになる。この結果、通常のＰＥＣＶＤ法だけの場合に
比べて、結晶質Ｓｉ膜をより高速で形成できるようにな
り、また結晶質Ｓｉ膜をより大面積に形成できるように
なる。
【０１３６】このとき活性水素の密度が得られる膜の膜
質や製膜速度に対して非常に重要な物理量になるが、そ
の密度の制御方法としては以下に述べるものがある。
質や製膜速度に対して非常に重要な物理量になるが、そ
の密度の制御方法としては以下に述べるものがある。
【０１３７】第１の方法は、熱触媒体の温度を制御する
方法であり、熱触媒体の温度に比例して活性水素の密度
を増減させることができる。熱触媒体の温度は２００℃
〜２０００℃の範囲で設定できる。ただし、４００℃以
下では熱触媒体を付加する効果が顕著には得られなくな
り、また１９００℃以上では触媒体や周辺部材からの不
純物の脱ガスや、触媒体の材料自体の蒸発などの問題が
生じるので、望ましくは４００℃〜１９００℃の範囲で
設定する。
方法であり、熱触媒体の温度に比例して活性水素の密度
を増減させることができる。熱触媒体の温度は２００℃
〜２０００℃の範囲で設定できる。ただし、４００℃以
下では熱触媒体を付加する効果が顕著には得られなくな
り、また１９００℃以上では触媒体や周辺部材からの不
純物の脱ガスや、触媒体の材料自体の蒸発などの問題が
生じるので、望ましくは４００℃〜１９００℃の範囲で
設定する。
【０１３８】このとき、熱触媒体の材料としてタングス
テンを用いる場合は熱触媒体の温度は１６００℃以上と
するのが望ましい。その理由は、熱触媒体１ｊは装置の
構成上は水素ガス経路のみに配設されており、水素ガス
のみと接触する場合は熱触媒体の温度の下限値に制限は
ないが、実際にはＳｉ系ガス１ｅの成分がシャワー電極
１ｂの水素ガスの噴出穴１ｍからある程度拡散して侵入
して熱触媒体１ｊと接触して反応することを避けられ
ず、１６００℃以下の温度ではタングステンがＳｉと反
応してシリサイドを形成し、熱触媒体１ｊが僅かながら
も変質してしまうからである。もちろんシリサイドが形
成されてもその程度によってはそのまま使用できるが、
触媒体の交換頻度が頻繁になる場合は、やはり触媒体の
温度を１６００℃以上にしてシリサイドが形成されるこ
とを避けることが望ましい。なお、熱触媒体の材料とし
てタンタルを用いる場合は温度条件の下限はないが、い
ずれの材料を使用するにせよ、熱触媒体の温度が１４０
０℃以下になるとＳｉが熱触媒体の表面に堆積するモー
ドになるので、１４００℃以下である程度使用した場合
には、適時、熱触媒体の温度を充分に高めて必要なら水
素ガスを流しつつ堆積したＳｉを気化させて除去する。
この処理によって熱触媒体１ｊは繰り返して使用するこ
とが可能になる。
テンを用いる場合は熱触媒体の温度は１６００℃以上と
するのが望ましい。その理由は、熱触媒体１ｊは装置の
構成上は水素ガス経路のみに配設されており、水素ガス
のみと接触する場合は熱触媒体の温度の下限値に制限は
ないが、実際にはＳｉ系ガス１ｅの成分がシャワー電極
１ｂの水素ガスの噴出穴１ｍからある程度拡散して侵入
して熱触媒体１ｊと接触して反応することを避けられ
ず、１６００℃以下の温度ではタングステンがＳｉと反
応してシリサイドを形成し、熱触媒体１ｊが僅かながら
も変質してしまうからである。もちろんシリサイドが形
成されてもその程度によってはそのまま使用できるが、
触媒体の交換頻度が頻繁になる場合は、やはり触媒体の
温度を１６００℃以上にしてシリサイドが形成されるこ
とを避けることが望ましい。なお、熱触媒体の材料とし
てタンタルを用いる場合は温度条件の下限はないが、い
ずれの材料を使用するにせよ、熱触媒体の温度が１４０
０℃以下になるとＳｉが熱触媒体の表面に堆積するモー
ドになるので、１４００℃以下である程度使用した場合
には、適時、熱触媒体の温度を充分に高めて必要なら水
素ガスを流しつつ堆積したＳｉを気化させて除去する。
この処理によって熱触媒体１ｊは繰り返して使用するこ
とが可能になる。
【０１３９】活性水素の密度を制御する第２の方法は、
熱触媒体の表面積を制御するものである。これによれば
熱触媒体の温度を下げることなく、ある温度以上に維持
したまま活性水素の密度を制御することができる。例え
ば熱触媒体１ｊとして線状のものを使う場合には、その
線長と線径を選ぶことで熱触媒体の表面積を制御するこ
とができる。実際には装置使用中に熱触媒体１ｊの線長
や線径を変えることは困難であるので、この場合は、独
立に加熱可能な熱触媒体を複数本配設しておいて（不図
示）、必要に応じて加熱する熱触媒体の数を決めれば活
性水素の密度を段階的に変えることができる。
熱触媒体の表面積を制御するものである。これによれば
熱触媒体の温度を下げることなく、ある温度以上に維持
したまま活性水素の密度を制御することができる。例え
ば熱触媒体１ｊとして線状のものを使う場合には、その
線長と線径を選ぶことで熱触媒体の表面積を制御するこ
とができる。実際には装置使用中に熱触媒体１ｊの線長
や線径を変えることは困難であるので、この場合は、独
立に加熱可能な熱触媒体を複数本配設しておいて（不図
示）、必要に応じて加熱する熱触媒体の数を決めれば活
性水素の密度を段階的に変えることができる。
【０１４０】活性水素の密度を制御する第３の方法は、
熱触媒体１ｊの加熱を断続的あるいは周期的に行う方法
である。具体的には直流電源１ｉによる直流電圧をパル
ス状に与えるなど断続的に与える機構にしたり、電力供
給を低周波の交流電源（不図示）で与えれば熱触媒体１
ｊの加熱を周期的に行うことができる。これによって単
位時間あたりの水素ガスと熱触媒体１ｊとの反応時間を
連続的に制御できるので活性水素の密度を連続的に制御
することができる。
熱触媒体１ｊの加熱を断続的あるいは周期的に行う方法
である。具体的には直流電源１ｉによる直流電圧をパル
ス状に与えるなど断続的に与える機構にしたり、電力供
給を低周波の交流電源（不図示）で与えれば熱触媒体１
ｊの加熱を周期的に行うことができる。これによって単
位時間あたりの水素ガスと熱触媒体１ｊとの反応時間を
連続的に制御できるので活性水素の密度を連続的に制御
することができる。
【０１４１】活性水素の密度を制御する第４の方法は、
熱触媒体１ｊとシャワー電極１ｂとの間の距離を可変と
するものである。活性水素には寿命があるので、この距
離を長くすればシャワー電極１ｂから放出される活性水
素の密度を減少させることができ、短くすれば増大させ
ることができる。
熱触媒体１ｊとシャワー電極１ｂとの間の距離を可変と
するものである。活性水素には寿命があるので、この距
離を長くすればシャワー電極１ｂから放出される活性水
素の密度を減少させることができ、短くすれば増大させ
ることができる。
【０１４２】活性水素の密度を制御する第５の方法は、
水素ガスの噴出穴１ｍの径とＳｉ系ガスの噴出穴１ｎの
径の大きさを別々に設計して調節したり、水素ガスの噴
出穴１ｍの総数とＳｉ系ガスの噴出穴１ｎの総数とを別
々に設計して調節するものである。水素ガスの噴出穴１
ｍの径の縮小あるいは穴総数の減少は活性水素の密度を
減少させ、水素ガスの噴出穴１ｍの径の拡大あるいは穴
総数の増大は活性水素の密度を増大させることができ
る。
水素ガスの噴出穴１ｍの径とＳｉ系ガスの噴出穴１ｎの
径の大きさを別々に設計して調節したり、水素ガスの噴
出穴１ｍの総数とＳｉ系ガスの噴出穴１ｎの総数とを別
々に設計して調節するものである。水素ガスの噴出穴１
ｍの径の縮小あるいは穴総数の減少は活性水素の密度を
減少させ、水素ガスの噴出穴１ｍの径の拡大あるいは穴
総数の増大は活性水素の密度を増大させることができ
る。
【０１４３】活性水素の密度を制御する第６の方法は、
ガスの導入経路に熱触媒体を配設しない水素ガスの導入
経路（不図示）を追加し、熱触媒体を経由する水素ガス
流量と熱触媒体を経由しない水素ガス流量とを独立して
制御できるようにする。これによって活性水素ガスと非
活性水素ガスとを任意のガス流量比で混合することがで
きるので、シャワー電極１ｂから放出された後の活性水
素の密度を連続的に制御することができる。
ガスの導入経路に熱触媒体を配設しない水素ガスの導入
経路（不図示）を追加し、熱触媒体を経由する水素ガス
流量と熱触媒体を経由しない水素ガス流量とを独立して
制御できるようにする。これによって活性水素ガスと非
活性水素ガスとを任意のガス流量比で混合することがで
きるので、シャワー電極１ｂから放出された後の活性水
素の密度を連続的に制御することができる。
【０１４４】次に、製膜された膜の品質に大きな影響を
与える因子としてＣａｔ−ＣＶＤ装置でしばしば問題と
なっていた熱触媒体１ｊからの熱輻射の問題であるが、
この熱触媒体内蔵カソード型ＰＥＣＶＤ法では熱触媒体
１ｊと基体１ｋとの間にシャワー電極１ｂが存在してい
るので、この熱輻射は大幅に低減できる。通常はシャワ
ー電極１ｂだけでも熱輻射を遮断する効果は充分にある
が、それでもなお熱輻射の影響が無視できない場合は、
シャワー電極１ｂと熱触媒体１ｊの間に熱輻射を遮断す
る部材（不図示）を設置して熱触媒体１ｊからの熱輻射
がシャワー電極１ｂより下流に直接放出されないように
すればよい。これによって熱輻射の影響がほとんど無い
高品質な膜を形成することができる。
与える因子としてＣａｔ−ＣＶＤ装置でしばしば問題と
なっていた熱触媒体１ｊからの熱輻射の問題であるが、
この熱触媒体内蔵カソード型ＰＥＣＶＤ法では熱触媒体
１ｊと基体１ｋとの間にシャワー電極１ｂが存在してい
るので、この熱輻射は大幅に低減できる。通常はシャワ
ー電極１ｂだけでも熱輻射を遮断する効果は充分にある
が、それでもなお熱輻射の影響が無視できない場合は、
シャワー電極１ｂと熱触媒体１ｊの間に熱輻射を遮断す
る部材（不図示）を設置して熱触媒体１ｊからの熱輻射
がシャワー電極１ｂより下流に直接放出されないように
すればよい。これによって熱輻射の影響がほとんど無い
高品質な膜を形成することができる。
【０１４５】次に、本発明の効果を示す実験結果につい
て述べる。なおＰＥＣＶＤ法の高周波電源の周波数は４
０ＭＨｚである。
て述べる。なおＰＥＣＶＤ法の高周波電源の周波数は４
０ＭＨｚである。
【０１４６】図２は、水素希釈率（水素ガス流量とＳｉ
系ガス流量の比：Ｈ2／ＳｉＨ4）と分光エリプソメトリ
を用いて評価した結晶化率との関係を示したものであ
る。図中のＴｃａｔは熱触媒体の温度を示す。図２から
熱触媒体の温度が高いほど、水素希釈率のより低い条件
でも高い結晶化率が得られることがわかる。これは熱触
媒体の温度に比例して活性水素の密度が増大しているた
めであると考えられる。なお、図２に示す実験結果の製
膜条件では、熱触媒体を加熱しないと非晶質Ｓｉ膜しか
得られず、結晶質Ｓｉ膜は得られない。これは熱触媒体
による活性水素の生成が膜の結晶化に非常に有効に働い
ていることを示している。本発明の効果は、Ｈ2／Ｓｉ
Ｈ4比において２以上５０以下の範囲で得ることができ
るが、望ましくは同比を５以上３５以下とすれば本発明
の効果をよりいっそう顕著に引き出すことができる。
系ガス流量の比：Ｈ2／ＳｉＨ4）と分光エリプソメトリ
を用いて評価した結晶化率との関係を示したものであ
る。図中のＴｃａｔは熱触媒体の温度を示す。図２から
熱触媒体の温度が高いほど、水素希釈率のより低い条件
でも高い結晶化率が得られることがわかる。これは熱触
媒体の温度に比例して活性水素の密度が増大しているた
めであると考えられる。なお、図２に示す実験結果の製
膜条件では、熱触媒体を加熱しないと非晶質Ｓｉ膜しか
得られず、結晶質Ｓｉ膜は得られない。これは熱触媒体
による活性水素の生成が膜の結晶化に非常に有効に働い
ていることを示している。本発明の効果は、Ｈ2／Ｓｉ
Ｈ4比において２以上５０以下の範囲で得ることができ
るが、望ましくは同比を５以上３５以下とすれば本発明
の効果をよりいっそう顕著に引き出すことができる。
【０１４７】図３は、製膜速度と結晶化率との関係を示
したものである。図３から、熱触媒体を加熱しない通常
のＰＥＣＶＤ法条件では製膜速度が６Å／ｓ（０．６ｎ
ｍ／ｓ）程度以上になると非晶質Ｓｉしか得られなくな
るのに対して、熱触媒体を加熱すると少なくとも１０Å
／ｓ（１ｎｍ／ｓ）程度までは高い結晶化率を維持でき
ることがわかる。これも熱触媒体による活性水素の生成
が膜の結晶化に非常に有効に働いていることを示してい
る。
したものである。図３から、熱触媒体を加熱しない通常
のＰＥＣＶＤ法条件では製膜速度が６Å／ｓ（０．６ｎ
ｍ／ｓ）程度以上になると非晶質Ｓｉしか得られなくな
るのに対して、熱触媒体を加熱すると少なくとも１０Å
／ｓ（１ｎｍ／ｓ）程度までは高い結晶化率を維持でき
ることがわかる。これも熱触媒体による活性水素の生成
が膜の結晶化に非常に有効に働いていることを示してい
る。
【０１４８】図４は、製膜速度と素子変換効率との関係
を示したものである。変換効率は規格化して示してあ
り、結晶化率７０％程度以上の結晶質Ｓｉ膜が得られた
もののみについて示している。図４から通常のＰＥＣＶ
Ｄ法条件では結晶質Ｓｉ膜が得られない高速な製膜条件
であっても比較的高い変換効率を維持できることがわか
る。
を示したものである。変換効率は規格化して示してあ
り、結晶化率７０％程度以上の結晶質Ｓｉ膜が得られた
もののみについて示している。図４から通常のＰＥＣＶ
Ｄ法条件では結晶質Ｓｉ膜が得られない高速な製膜条件
であっても比較的高い変換効率を維持できることがわか
る。
【０１４９】ここで、ＰＥＣＶＤ法の高周波電源の周波
数を、例えば４０ＭＨｚから６０ＭＨｚに高めれば、４
０ＭＨｚのＰＥＣＶＤ法だけでは結晶化しなかった製膜
条件でも、６０ＭＨｚのＰＥＣＶＤ法であれば結晶化さ
せることができるものがある。しかしながら、高周波電
源の周波数を高めるにしたがって波長が短くなるため、
シャワー電極面上の表面波の定在波化が避けられず、均
一な膜厚分布及び膜質分布を得ることは難しくなる。す
なわち、装置の大面積化は高周波化するほど困難になる
ので、単純な高周波化は太陽電池のような大面積デバイ
スに対しては決して望ましいとはいえない。
数を、例えば４０ＭＨｚから６０ＭＨｚに高めれば、４
０ＭＨｚのＰＥＣＶＤ法だけでは結晶化しなかった製膜
条件でも、６０ＭＨｚのＰＥＣＶＤ法であれば結晶化さ
せることができるものがある。しかしながら、高周波電
源の周波数を高めるにしたがって波長が短くなるため、
シャワー電極面上の表面波の定在波化が避けられず、均
一な膜厚分布及び膜質分布を得ることは難しくなる。す
なわち、装置の大面積化は高周波化するほど困難になる
ので、単純な高周波化は太陽電池のような大面積デバイ
スに対しては決して望ましいとはいえない。
【０１５０】また、仮にＰＥＣＶＤ法だけで高周波化し
て結晶質Ｓｉが得られるようになったとしても、さらに
Ｈ2／ＳｉＨ4比を下げたり、トータルガス流量を増大し
たりして、製膜のさらなる高速化を図っていくことにな
れば、いずれまた活性水素の生成量が不足して結晶質Ｓ
ｉが得られなくなるような製膜速度の領域が現れると予
測されるが、この場合もまた本発明の技術によって活性
水素の密度を増大することができるので、再び結晶質Ｓ
ｉが得られるようになる。
て結晶質Ｓｉが得られるようになったとしても、さらに
Ｈ2／ＳｉＨ4比を下げたり、トータルガス流量を増大し
たりして、製膜のさらなる高速化を図っていくことにな
れば、いずれまた活性水素の生成量が不足して結晶質Ｓ
ｉが得られなくなるような製膜速度の領域が現れると予
測されるが、この場合もまた本発明の技術によって活性
水素の密度を増大することができるので、再び結晶質Ｓ
ｉが得られるようになる。
【０１５１】以上、本発明によればＳｉ系薄膜を高速で
高品質に製膜することが可能になる。特に従来のＰＥＣ
ＶＤ法では結晶化が困難な水素希釈率の低い条件でも、
熱触媒体による活性水素の密度の増大によって、高品質
な結晶質Ｓｉ膜を得ることができる。また、ＰＥＣＶＤ
法だけの場合よりも低い周波数のＲＦ周波数もしくはＶ
ＨＦ周波数を用いても高い周波数のＶＨＦ周波数と同等
の品質の結晶質Ｓｉを形成することができるので、装置
の大面積化においてもより有利である。
高品質に製膜することが可能になる。特に従来のＰＥＣ
ＶＤ法では結晶化が困難な水素希釈率の低い条件でも、
熱触媒体による活性水素の密度の増大によって、高品質
な結晶質Ｓｉ膜を得ることができる。また、ＰＥＣＶＤ
法だけの場合よりも低い周波数のＲＦ周波数もしくはＶ
ＨＦ周波数を用いても高い周波数のＶＨＦ周波数と同等
の品質の結晶質Ｓｉを形成することができるので、装置
の大面積化においてもより有利である。
【０１５２】また、Ｓｉ系薄膜中の結晶成分の体積分率
が６０％以上９５％以下であるような結晶質Ｓｉ膜を太
陽電池に利用すれば、以上に述べた熱触媒体内蔵カソー
ド型ＰＥＣＶＤ法の高速で高品質な製膜特性によって、
低コストかつ高効率な薄膜結晶質Ｓｉ太陽電池を製造す
ることができる。ここで結晶成分の体積分率は６０％以
上９５％以下の範囲で調節することができる。ただし、
結晶成分の体積分率が６５％未満になると、特に長波長
光に対する分光感度特性が低下することで短絡電流密度
が低下して効率が低下する傾向が顕著になる。また、結
晶成分の体積分率が９０％を超えるようになると、結晶
粒界を不活性化するために不可欠な非晶質成分が不足
し、開放電圧特性が低下して効率が低下する傾向が顕著
になる。このため、結晶成分の体積分率は望ましくは６
５％以上９０％以下とする。
が６０％以上９５％以下であるような結晶質Ｓｉ膜を太
陽電池に利用すれば、以上に述べた熱触媒体内蔵カソー
ド型ＰＥＣＶＤ法の高速で高品質な製膜特性によって、
低コストかつ高効率な薄膜結晶質Ｓｉ太陽電池を製造す
ることができる。ここで結晶成分の体積分率は６０％以
上９５％以下の範囲で調節することができる。ただし、
結晶成分の体積分率が６５％未満になると、特に長波長
光に対する分光感度特性が低下することで短絡電流密度
が低下して効率が低下する傾向が顕著になる。また、結
晶成分の体積分率が９０％を超えるようになると、結晶
粒界を不活性化するために不可欠な非晶質成分が不足
し、開放電圧特性が低下して効率が低下する傾向が顕著
になる。このため、結晶成分の体積分率は望ましくは６
５％以上９０％以下とする。
【０１５３】なお、本実施形態では、容量結合型のＰＥ
ＣＶＤ装置を例にとって説明したが、それ以外のプラズ
マＣＶＤ装置、例えば誘導結合型プラズマＣＶＤ装置、
マイクロ波による表面波プラズマを用いたプラズマＣＶ
Ｄ装置、ＥＣＲプラズマＣＶＤ装置、ヘリコン波プラズ
マＣＶＤ装置などに応用しても同様な効果が得られるこ
とは容易に推察される。
ＣＶＤ装置を例にとって説明したが、それ以外のプラズ
マＣＶＤ装置、例えば誘導結合型プラズマＣＶＤ装置、
マイクロ波による表面波プラズマを用いたプラズマＣＶ
Ｄ装置、ＥＣＲプラズマＣＶＤ装置、ヘリコン波プラズ
マＣＶＤ装置などに応用しても同様な効果が得られるこ
とは容易に推察される。
【０１５４】次に、請求項１６〜請求項６０に係る発明
の実施形態について、図５乃至図７に基づいて説明す
る。図中、５００はシャワーヘッド、５０１は分子式に
ＳｉまたはＣを含むガスを含んだ原料系ガスの導入口、
５０２は分子式にＳｉとＣを含まないガスからなる非Ｓ
ｉ・非Ｃ系ガスの導入口、５０３は原料系ガスの導入経
路、５０４は非Ｓｉ・非Ｃ系ガス導入経路、５０５は熱
触媒体、５０６は熱触媒体５０５の加熱用電源、５０７
はプラズマ空間、５０８はプラズマ生成用電極、５０９
はプラズマ生成用の高周波電源、５１０は原料系ガス噴
出口、５１１は非Ｓｉ・非Ｃ系ガス噴出口、５１２は膜
が製膜される被製膜基体、５１３は基板加熱用ヒータ
ー、５１４はガス排気用真空ポンプである。
の実施形態について、図５乃至図７に基づいて説明す
る。図中、５００はシャワーヘッド、５０１は分子式に
ＳｉまたはＣを含むガスを含んだ原料系ガスの導入口、
５０２は分子式にＳｉとＣを含まないガスからなる非Ｓ
ｉ・非Ｃ系ガスの導入口、５０３は原料系ガスの導入経
路、５０４は非Ｓｉ・非Ｃ系ガス導入経路、５０５は熱
触媒体、５０６は熱触媒体５０５の加熱用電源、５０７
はプラズマ空間、５０８はプラズマ生成用電極、５０９
はプラズマ生成用の高周波電源、５１０は原料系ガス噴
出口、５１１は非Ｓｉ・非Ｃ系ガス噴出口、５１２は膜
が製膜される被製膜基体、５１３は基板加熱用ヒータ
ー、５１４はガス排気用真空ポンプである。
【０１５５】なお、ガス排気用真空ポンプは、膜中への
排気系からの不純物混入を抑制するためにターボ分子ポ
ンプ等のドライ系の真空ポンプを用いることが望まし
い。このとき、到達真空度は少なくとも１Ｅ-3Ｐａ以下
とし、１Ｅ-4Ｐａ以下とすればより望ましい。製膜時の
圧力は１０〜１０００Ｐａ程度の範囲とする。また、基
板加熱用ヒーター５１３による被製膜基体５１２の温度
は１００〜４００℃の温度条件とし、望ましくは１５０
〜３００℃とする。
排気系からの不純物混入を抑制するためにターボ分子ポ
ンプ等のドライ系の真空ポンプを用いることが望まし
い。このとき、到達真空度は少なくとも１Ｅ-3Ｐａ以下
とし、１Ｅ-4Ｐａ以下とすればより望ましい。製膜時の
圧力は１０〜１０００Ｐａ程度の範囲とする。また、基
板加熱用ヒーター５１３による被製膜基体５１２の温度
は１００〜４００℃の温度条件とし、望ましくは１５０
〜３００℃とする。
【０１５６】以上の装置構成によれば、分子式にＳｉま
たはＣを含むガスを含んだ原料系ガスと分子式にＳｉと
Ｃを含まないガスからなる非Ｓｉ・非Ｃ系ガスとはシャ
ワーヘッド５００からシャワー状にプラズマ生成空間５
０７に噴出されるので、上記ガスがプラズマ生成空間全
域で均一に混合された状態を容易に実現でき、大面積に
わたる均一膜厚かつ均質膜質の膜形成が可能となる。ま
た、上記原料系ガスと非Ｓｉ・非Ｃ系ガスとは分離導入
され、非Ｓｉ・非Ｃ系ガス導入経路にのみ加熱用電源５
０６に接続された金属材料からなる熱触媒体５０５を配
設しているので、原料系ガスのプラズマ空間５０７での
分解・活性化レベルとは独立に非Ｓｉ・非Ｃ系ガスの加
熱あるいは分解・活性化レベルを自由にコントロールで
き、例えば後述するようにＳｉ膜の高品質化や結晶化率
の増大が容易となる。また原料系ガスが熱触媒体５０５
で分解・活性化されることがないので高品質膜形成に好
ましくないラジカルの生成の問題や分解・活性化された
原料ガスがプラズマ空間５０７に至るまでの導入経路中
で膜堆積してしまうことによる原料ガス利用効率の低減
の問題を避けることができる。また、熱触媒体５０５を
使用する副次効果として、ガスヒーティング効果による
高次シラン生成反応の抑制も、より高品質な膜形成を可
能としている。
たはＣを含むガスを含んだ原料系ガスと分子式にＳｉと
Ｃを含まないガスからなる非Ｓｉ・非Ｃ系ガスとはシャ
ワーヘッド５００からシャワー状にプラズマ生成空間５
０７に噴出されるので、上記ガスがプラズマ生成空間全
域で均一に混合された状態を容易に実現でき、大面積に
わたる均一膜厚かつ均質膜質の膜形成が可能となる。ま
た、上記原料系ガスと非Ｓｉ・非Ｃ系ガスとは分離導入
され、非Ｓｉ・非Ｃ系ガス導入経路にのみ加熱用電源５
０６に接続された金属材料からなる熱触媒体５０５を配
設しているので、原料系ガスのプラズマ空間５０７での
分解・活性化レベルとは独立に非Ｓｉ・非Ｃ系ガスの加
熱あるいは分解・活性化レベルを自由にコントロールで
き、例えば後述するようにＳｉ膜の高品質化や結晶化率
の増大が容易となる。また原料系ガスが熱触媒体５０５
で分解・活性化されることがないので高品質膜形成に好
ましくないラジカルの生成の問題や分解・活性化された
原料ガスがプラズマ空間５０７に至るまでの導入経路中
で膜堆積してしまうことによる原料ガス利用効率の低減
の問題を避けることができる。また、熱触媒体５０５を
使用する副次効果として、ガスヒーティング効果による
高次シラン生成反応の抑制も、より高品質な膜形成を可
能としている。
【０１５７】ここで本発明の熱触媒体内蔵カソード型Ｐ
ＥＣＶＤ法に用いる装置では、シャワーヘッド５００は
熱触媒体５０５から放出される輻射を被製膜基体５１２
に直達させない輻射遮断構造を有することを特徴として
いるが、本実施例では、これを図５に示したようにシャ
ワーヘッド５００のガス噴出経路の構造で実現してい
る。これによって熱触媒体５０５から被製膜基体５１２
の表面への輻射の直達が遮断され、被製膜基体５１２の
表面温度の好ましくない上昇を抑えることができ、より
安定した膜質制御が可能となる。
ＥＣＶＤ法に用いる装置では、シャワーヘッド５００は
熱触媒体５０５から放出される輻射を被製膜基体５１２
に直達させない輻射遮断構造を有することを特徴として
いるが、本実施例では、これを図５に示したようにシャ
ワーヘッド５００のガス噴出経路の構造で実現してい
る。これによって熱触媒体５０５から被製膜基体５１２
の表面への輻射の直達が遮断され、被製膜基体５１２の
表面温度の好ましくない上昇を抑えることができ、より
安定した膜質制御が可能となる。
【０１５８】なお、この輻射遮断構造は、図６に示すよ
うな熱触媒体６０５とガス噴出口との間に輻射遮断部材
６１５を設置することで実現してもよい（これを第３の
実施例とする）。ここで輻射遮断部材６１５は輻射をプ
ラズマ空間６０７に直達させない範囲で、ガスを通過さ
せるための多数の穴を有していることが活性ガスを有効
にプラズマ空間に導くために望ましい。なお、図６中、
６００はシャワーヘッド、６０１は分子式にＳｉまたは
Ｃを含むガスを含んだ原料系ガスの導入口、６０２は分
子式にＳｉとＣを含まないガスからなる非Ｓｉ・非Ｃ系
ガス導入口、６０３は原料系ガス導入経路、６０４は非
Ｓｉ・非Ｃ系ガス導入経路、６０５は熱触媒体、６０６
は熱触媒体６０５の加熱用電源、６０７はプラズマ空
間、６０８はプラズマ生成用電極、６０９はプラズマ生
成用の高周波電源、６１０は原料系ガス噴出口、６１１
は非Ｓｉ・非Ｃ系ガス噴出口、６１２は膜が製膜される
被製膜基体、６１３は基板加熱用ヒーター、６１４はガ
ス排気用真空ポンプである。ここで図５と図６に示す装
置の違いは、輻射遮断構造に関してだけであるので、以
後特に断らない限り引き続き図５を基に説明する。
うな熱触媒体６０５とガス噴出口との間に輻射遮断部材
６１５を設置することで実現してもよい（これを第３の
実施例とする）。ここで輻射遮断部材６１５は輻射をプ
ラズマ空間６０７に直達させない範囲で、ガスを通過さ
せるための多数の穴を有していることが活性ガスを有効
にプラズマ空間に導くために望ましい。なお、図６中、
６００はシャワーヘッド、６０１は分子式にＳｉまたは
Ｃを含むガスを含んだ原料系ガスの導入口、６０２は分
子式にＳｉとＣを含まないガスからなる非Ｓｉ・非Ｃ系
ガス導入口、６０３は原料系ガス導入経路、６０４は非
Ｓｉ・非Ｃ系ガス導入経路、６０５は熱触媒体、６０６
は熱触媒体６０５の加熱用電源、６０７はプラズマ空
間、６０８はプラズマ生成用電極、６０９はプラズマ生
成用の高周波電源、６１０は原料系ガス噴出口、６１１
は非Ｓｉ・非Ｃ系ガス噴出口、６１２は膜が製膜される
被製膜基体、６１３は基板加熱用ヒーター、６１４はガ
ス排気用真空ポンプである。ここで図５と図６に示す装
置の違いは、輻射遮断構造に関してだけであるので、以
後特に断らない限り引き続き図５を基に説明する。
【０１５９】本発明の熱触媒体内蔵カソード型ＰＥＣＶ
Ｄ法に用いられる装置では、プラズマを生成させるため
の電極５０８は高周波電源５０９に接続され、この高周
波電源５０９の周波数は１３．５６ＭＨｚ以上であるこ
とを特徴としている。
Ｄ法に用いられる装置では、プラズマを生成させるため
の電極５０８は高周波電源５０９に接続され、この高周
波電源５０９の周波数は１３．５６ＭＨｚ以上であるこ
とを特徴としている。
【０１６０】図７に、原料系ガスとしてＳｉＨ4を非Ｓ
ｉ・非Ｃ系ガスとしてＨ2を用いたときの熱触媒体加熱
がある場合とない場合との高周波電源周波数と結晶性膜
が得られる最大製膜速度との関係の一例を示す。図中の
製膜条件において、例えば「１３．５６ＭＨｚ単体」
は、１３．５６ＭＨｚの高周波電源でプラズマを生成す
るが、熱触媒体の加熱は行っていない製膜条件を示し、
「１３．５６ＭＨｚ＋Ｃａｔ」は、１３．５６ＭＨｚの
高周波電源でプラズマを生成し、かつ熱触媒体の加熱を
行っている製膜条件を示している。このとき熱触媒体加
熱時の熱触媒体温度は１８００℃に固定してあり、また
高周波電源周波数以外の製膜パラメーターは、Ｈ2／Ｓ
ｉＨ4比を除いて所定の値に固定してある（Ｈ2／ＳｉＨ
4比は各製膜条件ごとにある程度の最適化を図ってい
る）。このため図７に示した「最大製膜速度」とはこの
実験条件下に限定され、絶対的な「最大製膜速度」を意
味するものではなく、上述した固定した製膜パラメータ
ーを変更すればより高速な製膜はもちろん可能である。
ｉ・非Ｃ系ガスとしてＨ2を用いたときの熱触媒体加熱
がある場合とない場合との高周波電源周波数と結晶性膜
が得られる最大製膜速度との関係の一例を示す。図中の
製膜条件において、例えば「１３．５６ＭＨｚ単体」
は、１３．５６ＭＨｚの高周波電源でプラズマを生成す
るが、熱触媒体の加熱は行っていない製膜条件を示し、
「１３．５６ＭＨｚ＋Ｃａｔ」は、１３．５６ＭＨｚの
高周波電源でプラズマを生成し、かつ熱触媒体の加熱を
行っている製膜条件を示している。このとき熱触媒体加
熱時の熱触媒体温度は１８００℃に固定してあり、また
高周波電源周波数以外の製膜パラメーターは、Ｈ2／Ｓ
ｉＨ4比を除いて所定の値に固定してある（Ｈ2／ＳｉＨ
4比は各製膜条件ごとにある程度の最適化を図ってい
る）。このため図７に示した「最大製膜速度」とはこの
実験条件下に限定され、絶対的な「最大製膜速度」を意
味するものではなく、上述した固定した製膜パラメータ
ーを変更すればより高速な製膜はもちろん可能である。
【０１６１】図７から明らかなように、熱触媒体加熱が
ある場合は加熱がない場合に比べていずれの周波数でも
より速い製膜速度まで結晶性膜が得られ、膜質に与える
熱触媒体によるＨ2の加熱・活性化効果が顕著に確認で
きる。また、このとき高周波電源周波数が大きいほどよ
り速い製膜速度まで結晶性膜が得られることも明らかで
あり、１３．５６ＭＨｚでもそれなりの効果は認められ
るが、より高品質な膜形成を行うためにはよりイオンダ
メージの少ない２７ＭＨｚ以上とする方がより好まし
く、さらには少なくとも１００ＭＨｚまでの範囲ではよ
り高周波である方がより高品質な膜形成をするためには
より好ましいことがわかる。なお、以上の熱触媒体の効
果は１００ＭＨｚまでの高周波プラズマに限るものでは
なく、１００ＭＨｚ以上の高周波プラズマにおいても同
様な効果が得られる。
ある場合は加熱がない場合に比べていずれの周波数でも
より速い製膜速度まで結晶性膜が得られ、膜質に与える
熱触媒体によるＨ2の加熱・活性化効果が顕著に確認で
きる。また、このとき高周波電源周波数が大きいほどよ
り速い製膜速度まで結晶性膜が得られることも明らかで
あり、１３．５６ＭＨｚでもそれなりの効果は認められ
るが、より高品質な膜形成を行うためにはよりイオンダ
メージの少ない２７ＭＨｚ以上とする方がより好まし
く、さらには少なくとも１００ＭＨｚまでの範囲ではよ
り高周波である方がより高品質な膜形成をするためには
より好ましいことがわかる。なお、以上の熱触媒体の効
果は１００ＭＨｚまでの高周波プラズマに限るものでは
なく、１００ＭＨｚ以上の高周波プラズマにおいても同
様な効果が得られる。
【０１６２】図５に示すシャワーヘッド５００の隣接す
る原料系ガス噴出口５１０と加熱された非Ｓｉ・非Ｃ系
ガス噴出口５１１の距離は、シャワーヘッド５００と被
製膜基体５１２間の距離以下であることが望ましい。こ
れによってガスの混合均一化がより容易となり、大面積
にわたる膜厚の均一化及び膜質の均質化をより実現しや
すくなる。なお、大面積にわたる膜厚の均一化及び膜質
の均質化をさらに促進したい場合には、原料系ガスと加
熱された非Ｓｉ・非Ｃ系ガスがシャワーヘッド５００を
通過中に混合されるようにすればよい。以上によって、
膜厚に関しては±１５％程度以下で制御することが可能
となり、また、膜質については例えば結晶化率を±２０
％程度以下で制御することが可能となる。
る原料系ガス噴出口５１０と加熱された非Ｓｉ・非Ｃ系
ガス噴出口５１１の距離は、シャワーヘッド５００と被
製膜基体５１２間の距離以下であることが望ましい。こ
れによってガスの混合均一化がより容易となり、大面積
にわたる膜厚の均一化及び膜質の均質化をより実現しや
すくなる。なお、大面積にわたる膜厚の均一化及び膜質
の均質化をさらに促進したい場合には、原料系ガスと加
熱された非Ｓｉ・非Ｃ系ガスがシャワーヘッド５００を
通過中に混合されるようにすればよい。以上によって、
膜厚に関しては±１５％程度以下で制御することが可能
となり、また、膜質については例えば結晶化率を±２０
％程度以下で制御することが可能となる。
【０１６３】プラズマ生成用電極５０８は複数あること
が望ましい。それは前述したように膜質を向上させるに
はより高周波であるほど望ましいが、一方で大面積化の
困難度は増してしまい、このときには電極５０８の分割
複数化が有効であるからである。このとき、複数のプラ
ズマ生成用電極５０８への高周波電力の供給は、高周波
電源からの高周波電力を分配して実現してもよいし、複
数のプラズマ生成用電極５０８のそれぞれに高周波電源
５０９を設置・接続するようにしてもよい。また、この
とき、複数のプラズマ生成用電極５０８に導かれる高周
波電力の位相を、少なくとも隣り合う電極間で異なるよ
うにすればより均一なプラズマ生成が可能となり大面積
にわたる膜厚・膜質の均一製膜には効果的である。
が望ましい。それは前述したように膜質を向上させるに
はより高周波であるほど望ましいが、一方で大面積化の
困難度は増してしまい、このときには電極５０８の分割
複数化が有効であるからである。このとき、複数のプラ
ズマ生成用電極５０８への高周波電力の供給は、高周波
電源からの高周波電力を分配して実現してもよいし、複
数のプラズマ生成用電極５０８のそれぞれに高周波電源
５０９を設置・接続するようにしてもよい。また、この
とき、複数のプラズマ生成用電極５０８に導かれる高周
波電力の位相を、少なくとも隣り合う電極間で異なるよ
うにすればより均一なプラズマ生成が可能となり大面積
にわたる膜厚・膜質の均一製膜には効果的である。
【０１６４】また、大面積にわたる膜厚・膜質の均一製
膜を実現する別の方法としては、プラズマ生成用電極５
０８に周波数の異なる複数の高周波電力を投入すること
によって、異なる空間的密度分布を持つ複数のプラズマ
を重ね合わせる方法がある。さらに別の方法としては、
高周波電力周波数を時間的に変動・変調させて、プラズ
マの空間密度分布を時間的に変動させて、その時間平均
をとる方法がある。
膜を実現する別の方法としては、プラズマ生成用電極５
０８に周波数の異なる複数の高周波電力を投入すること
によって、異なる空間的密度分布を持つ複数のプラズマ
を重ね合わせる方法がある。さらに別の方法としては、
高周波電力周波数を時間的に変動・変調させて、プラズ
マの空間密度分布を時間的に変動させて、その時間平均
をとる方法がある。
【０１６５】なお、プラズマを例えばパルス変調するな
どして断続的に生成させるようにすれば連続生成の場合
に比べて粉体の生成・成長を抑えることができ膜品質向
上に有効な場合がある。
どして断続的に生成させるようにすれば連続生成の場合
に比べて粉体の生成・成長を抑えることができ膜品質向
上に有効な場合がある。
【０１６６】次に、被製膜基体に直流電源またはプラズ
マ生成用高周波電源５０９よりも低周波数である高周波
電源を接続して被製膜基体５１２にバイアス電圧を印加
できるようにすれば、被製膜基体５１２へのイオン衝突
の程度を制御することができ、被製膜基体５１２の製膜
前の表面の清浄処理や製膜中の適度なイオン衝撃による
膜質制御に有効である。
マ生成用高周波電源５０９よりも低周波数である高周波
電源を接続して被製膜基体５１２にバイアス電圧を印加
できるようにすれば、被製膜基体５１２へのイオン衝突
の程度を制御することができ、被製膜基体５１２の製膜
前の表面の清浄処理や製膜中の適度なイオン衝撃による
膜質制御に有効である。
【０１６７】熱触媒体５０５は、少なくともその表面が
金属材料からなるが、この金属材料はより好ましくは高
融点金属材料であるＴａ、Ｗ、Ｒｅ、Ｏｓ、Ｉｒ、Ｎ
ｂ、Ｍｏ、Ｒｕ、Ｐｔのうちの少なくとも１種を主成分
とするような金属材料からなることが望ましい。また、
この熱触媒体５０５としては、通常、金属材料をワイヤ
状にしたものを用いることが多いが、特にワイヤ状に限
るものではなく、板状、メッシュ状のものも用いること
ができる。なお、熱触媒体材料たる金属材料中に膜形成
にあたって好ましくない不純物が含まれている場合に
は、熱触媒体５０５を製膜に使用する前に、予め製膜時
の加熱温度以上の温度で数分間以上予備加熱すれば、不
純物低減に効果的である。
金属材料からなるが、この金属材料はより好ましくは高
融点金属材料であるＴａ、Ｗ、Ｒｅ、Ｏｓ、Ｉｒ、Ｎ
ｂ、Ｍｏ、Ｒｕ、Ｐｔのうちの少なくとも１種を主成分
とするような金属材料からなることが望ましい。また、
この熱触媒体５０５としては、通常、金属材料をワイヤ
状にしたものを用いることが多いが、特にワイヤ状に限
るものではなく、板状、メッシュ状のものも用いること
ができる。なお、熱触媒体材料たる金属材料中に膜形成
にあたって好ましくない不純物が含まれている場合に
は、熱触媒体５０５を製膜に使用する前に、予め製膜時
の加熱温度以上の温度で数分間以上予備加熱すれば、不
純物低減に効果的である。
【０１６８】上記非Ｓｉ・非Ｃ系ガスは熱触媒体５０５
で加熱されてプラズマ空間５０７に導かれるのである
が、一部は熱触媒体５０５で分解・活性化され、その程
度は熱触媒体温度に比例する。例えばＨ2ガスは、圧力
にもよるが熱触媒体温度が約１０００℃を超えるあたり
から分解反応による原子状Ｈの生成が顕著になってく
る。この原子状Ｈは上記したようにＳｉ膜の結晶化促進
に非常に効果的に作用する。なお熱触媒体５０５の温度
が約１０００℃以下であって原子状Ｈの生成がそれほど
顕著ではなく結晶化促進効果があまり期待できない温度
条件であっても、熱触媒体５０５を使用するという副次
効果としてのガスヒーティング効果により高次シラン生
成反応が抑制されるので、高品質な水素化アモルファス
シリコン膜の形成にはやはり効果的である。ただし熱触
媒体５０５の温度は最低でも１００℃以上、より好まし
くは２００℃以上とするのが上記効果を得るためには望
ましい。２００℃以上とすることでガスヒーティングの
効果をより顕著に得ることができる。なお、最高温度と
しては、２０００℃以下、より好ましくは１９００℃以
下とする。１９００℃以上では触媒体や周辺部材からの
不純物の脱ガスや、触媒体の材料自体の蒸発などの問題
が生じはじめるからである。
で加熱されてプラズマ空間５０７に導かれるのである
が、一部は熱触媒体５０５で分解・活性化され、その程
度は熱触媒体温度に比例する。例えばＨ2ガスは、圧力
にもよるが熱触媒体温度が約１０００℃を超えるあたり
から分解反応による原子状Ｈの生成が顕著になってく
る。この原子状Ｈは上記したようにＳｉ膜の結晶化促進
に非常に効果的に作用する。なお熱触媒体５０５の温度
が約１０００℃以下であって原子状Ｈの生成がそれほど
顕著ではなく結晶化促進効果があまり期待できない温度
条件であっても、熱触媒体５０５を使用するという副次
効果としてのガスヒーティング効果により高次シラン生
成反応が抑制されるので、高品質な水素化アモルファス
シリコン膜の形成にはやはり効果的である。ただし熱触
媒体５０５の温度は最低でも１００℃以上、より好まし
くは２００℃以上とするのが上記効果を得るためには望
ましい。２００℃以上とすることでガスヒーティングの
効果をより顕著に得ることができる。なお、最高温度と
しては、２０００℃以下、より好ましくは１９００℃以
下とする。１９００℃以上では触媒体や周辺部材からの
不純物の脱ガスや、触媒体の材料自体の蒸発などの問題
が生じはじめるからである。
【０１６９】なお、熱触媒体５０５の加熱用電源５０６
としては、通常、直流電源を用いるのが簡便であるが、
交流電源を用いても支障はない。また直流電源を用いる
場合、後述するように非Ｓｉ・非Ｃ系ガスの加熱あるい
は分解・活性化の程度を制御するために、直流電力を断
続的に熱触媒体５０５に供給するようにもできる。
としては、通常、直流電源を用いるのが簡便であるが、
交流電源を用いても支障はない。また直流電源を用いる
場合、後述するように非Ｓｉ・非Ｃ系ガスの加熱あるい
は分解・活性化の程度を制御するために、直流電力を断
続的に熱触媒体５０５に供給するようにもできる。
【０１７０】ここで、上記したＨ2に代表される非Ｓｉ
・非Ｃ系ガスの加熱あるいは分解・活性化の程度を上記
した熱触媒体５０５の温度で制御すること以外の方法で
実現する方法としては、以下に述べるものがある。
・非Ｃ系ガスの加熱あるいは分解・活性化の程度を上記
した熱触媒体５０５の温度で制御すること以外の方法で
実現する方法としては、以下に述べるものがある。
【０１７１】第１の方法は、熱触媒体５０５の表面積を
制御するものである。これによれば熱触媒体５０５の温
度を下げることなく、ある温度以上に維持したまま非Ｓ
ｉ・非Ｃ系ガスの加熱あるいは分解・活性化の程度を制
御することができる。例えば熱触媒体５０５として線状
のものを使う場合には、その線長と線径を選ぶことで熱
触媒体５０５の表面積を制御することができる。実際に
は装置使用中に熱触媒体５０５の線長や線径を変えるこ
とは困難であるので、この場合は、独立に加熱可能な熱
触媒体５０５を複数本配設しておいて（不図示）、必要
に応じて加熱する熱触媒体５０５の数を決めれば非Ｓｉ
・非Ｃ系ガスの加熱あるいは分解・活性化の程度を段階
的に変えることができる。
制御するものである。これによれば熱触媒体５０５の温
度を下げることなく、ある温度以上に維持したまま非Ｓ
ｉ・非Ｃ系ガスの加熱あるいは分解・活性化の程度を制
御することができる。例えば熱触媒体５０５として線状
のものを使う場合には、その線長と線径を選ぶことで熱
触媒体５０５の表面積を制御することができる。実際に
は装置使用中に熱触媒体５０５の線長や線径を変えるこ
とは困難であるので、この場合は、独立に加熱可能な熱
触媒体５０５を複数本配設しておいて（不図示）、必要
に応じて加熱する熱触媒体５０５の数を決めれば非Ｓｉ
・非Ｃ系ガスの加熱あるいは分解・活性化の程度を段階
的に変えることができる。
【０１７２】第２の方法は、熱触媒体５０５の加熱を断
続的あるいは周期的に行う方法である。具体的には加熱
用電源５０６の電力をパルス状に与えるなど断続的に与
える機構にしたり、低周波の交流電源で与えれば熱触媒
体５０５の加熱を周期的に行うことができる。これによ
って単位時間あたりの非Ｓｉ・非Ｃ系ガスと熱触媒体５
０５との反応時間を連続的に制御できるので非Ｓｉ・非
Ｃ系ガスの加熱あるいは分解・活性化の程度を連続的に
制御することができる。
続的あるいは周期的に行う方法である。具体的には加熱
用電源５０６の電力をパルス状に与えるなど断続的に与
える機構にしたり、低周波の交流電源で与えれば熱触媒
体５０５の加熱を周期的に行うことができる。これによ
って単位時間あたりの非Ｓｉ・非Ｃ系ガスと熱触媒体５
０５との反応時間を連続的に制御できるので非Ｓｉ・非
Ｃ系ガスの加熱あるいは分解・活性化の程度を連続的に
制御することができる。
【０１７３】第３の方法は、熱触媒体５０５とシャワー
ヘッド５００の非Ｓｉ・非Ｃ系ガス噴出口５１１との間
の距離を可変とするものである。分解・活性化された非
Ｓｉ・非Ｃ系ガスには寿命があるので、この距離を長く
すれば非Ｓｉ・非Ｃ系ガス噴出口５１１から放出される
非Ｓｉ・非Ｃ系ガスの分解・活性化の程度を減少させる
ことができ、短くすれば増大させることができる。
ヘッド５００の非Ｓｉ・非Ｃ系ガス噴出口５１１との間
の距離を可変とするものである。分解・活性化された非
Ｓｉ・非Ｃ系ガスには寿命があるので、この距離を長く
すれば非Ｓｉ・非Ｃ系ガス噴出口５１１から放出される
非Ｓｉ・非Ｃ系ガスの分解・活性化の程度を減少させる
ことができ、短くすれば増大させることができる。
【０１７４】第４の方法は、非Ｓｉ・非Ｃ系ガス噴出口
５１１の口径と原料系ガス噴出口５１０の口径を別々に
設計して調節したり、非Ｓｉ・非Ｃ系ガス噴出口５１１
の総数と原料系ガス噴出口５１０の総数とを別々に設計
して調節するものである。非Ｓｉ・非Ｃ系ガス噴出口５
１１の口径の縮小あるいは口総数の減少は加熱あるいは
分解・活性化された非Ｓｉ・非Ｃ系ガスのプラズマ空間
５０７への噴出量を減少させ、非Ｓｉ・非Ｃ系ガス噴出
口５１１の口径の拡大あるいは口総数の増大は加熱ある
いは分解・活性化された非Ｓｉ・非Ｃ系ガスのプラズマ
空間５０７への噴出量を増大させることができる。
５１１の口径と原料系ガス噴出口５１０の口径を別々に
設計して調節したり、非Ｓｉ・非Ｃ系ガス噴出口５１１
の総数と原料系ガス噴出口５１０の総数とを別々に設計
して調節するものである。非Ｓｉ・非Ｃ系ガス噴出口５
１１の口径の縮小あるいは口総数の減少は加熱あるいは
分解・活性化された非Ｓｉ・非Ｃ系ガスのプラズマ空間
５０７への噴出量を減少させ、非Ｓｉ・非Ｃ系ガス噴出
口５１１の口径の拡大あるいは口総数の増大は加熱ある
いは分解・活性化された非Ｓｉ・非Ｃ系ガスのプラズマ
空間５０７への噴出量を増大させることができる。
【０１７５】第５の方法は、ガスの導入経路に熱触媒体
５０５を配設しない非Ｓｉ・非Ｃ系ガスの導入経路（不
図示）を追加し、熱触媒体５０５を経由する非Ｓｉ・非
Ｃ系ガス流量と熱触媒体５０５を経由しない非Ｓｉ・非
Ｃ系ガス流量とを独立して制御できるようにするもので
ある。これによって加熱あるいは分解・活性化された非
Ｓｉ・非Ｃ系ガスと加熱されない非Ｓｉ・非Ｃ系ガスと
を任意のガス流量比で混合することができるようになる
ので、シャワーヘッド５００からプラズマ空間５０７に
放出される加熱あるいは分解・活性化された非Ｓｉ・非
Ｃ系ガスの密度を連続的に変化させることができる。こ
こで、加熱されない非Ｓｉ・非Ｃ系ガス導入経路は原料
系ガス導入経路５０３に合流させてもよい。
５０５を配設しない非Ｓｉ・非Ｃ系ガスの導入経路（不
図示）を追加し、熱触媒体５０５を経由する非Ｓｉ・非
Ｃ系ガス流量と熱触媒体５０５を経由しない非Ｓｉ・非
Ｃ系ガス流量とを独立して制御できるようにするもので
ある。これによって加熱あるいは分解・活性化された非
Ｓｉ・非Ｃ系ガスと加熱されない非Ｓｉ・非Ｃ系ガスと
を任意のガス流量比で混合することができるようになる
ので、シャワーヘッド５００からプラズマ空間５０７に
放出される加熱あるいは分解・活性化された非Ｓｉ・非
Ｃ系ガスの密度を連続的に変化させることができる。こ
こで、加熱されない非Ｓｉ・非Ｃ系ガス導入経路は原料
系ガス導入経路５０３に合流させてもよい。
【０１７６】次に、非Ｓｉ・非Ｃ系ガス導入経路５０４
における、ガス配管内壁、シャワーヘッド５００の内
壁、輻射遮断部材６１５の少なくともいずれかの表面の
少なくとも一部は、Ｎｉ、Ｐｄ、Ｐｔのうちの少なくと
もいずれかを含む材料からなっていることが望ましい。
これらの金属元素は例えばＨ2などのガス分子の解離を
促進する触媒作用があるので、分解・活性化された非Ｓ
ｉ・非Ｃ系ガスが前記部材表面で再結合して失活してし
まう確率を下げることができる。
における、ガス配管内壁、シャワーヘッド５００の内
壁、輻射遮断部材６１５の少なくともいずれかの表面の
少なくとも一部は、Ｎｉ、Ｐｄ、Ｐｔのうちの少なくと
もいずれかを含む材料からなっていることが望ましい。
これらの金属元素は例えばＨ2などのガス分子の解離を
促進する触媒作用があるので、分解・活性化された非Ｓ
ｉ・非Ｃ系ガスが前記部材表面で再結合して失活してし
まう確率を下げることができる。
【０１７７】原料系ガス導入経路５０３にも熱触媒体
（不図示）が配設されていることが、上記ガスヒーティ
ング効果を促進する上で望ましい。ただし、この熱触媒
体による原料系ガスの分解が生じないように、この熱触
媒体の温度は原料系ガスが分解する温度以下に制御され
るようにする。例えば原料ガスとしてＳｉＨ4を使う場
合は上記温度は５００℃以下、望ましくは４００℃以下
にする。
（不図示）が配設されていることが、上記ガスヒーティ
ング効果を促進する上で望ましい。ただし、この熱触媒
体による原料系ガスの分解が生じないように、この熱触
媒体の温度は原料系ガスが分解する温度以下に制御され
るようにする。例えば原料ガスとしてＳｉＨ4を使う場
合は上記温度は５００℃以下、望ましくは４００℃以下
にする。
【０１７８】なお、上記ガスヒーティング効果を促進す
る別の方法としては、製膜室内壁面を加熱する方法があ
る。具体的には、製膜室内にヒーター（不図示）を設置
すればこの製膜室内壁面の加熱を実現することができ
る。ここで、原料系ガスに分子式にＳｉを含むガスが含
まれている場合は、上記ヒーターの温度は５００℃以
下、望ましくは４００℃以下とする。
る別の方法としては、製膜室内壁面を加熱する方法があ
る。具体的には、製膜室内にヒーター（不図示）を設置
すればこの製膜室内壁面の加熱を実現することができ
る。ここで、原料系ガスに分子式にＳｉを含むガスが含
まれている場合は、上記ヒーターの温度は５００℃以
下、望ましくは４００℃以下とする。
【０１７９】ドーピングガスを供給する場合は、このド
ーピングガスを原料系ガス導入経路５０３または非Ｓｉ
・非Ｃ系ガス導入経路５０４に導入することができる。
このとき、ｐ型ドーピングガスにはＢ2Ｈ6等を用い、ｎ
型ドーピングガスにはＰＨ3等を用いることができる。
ーピングガスを原料系ガス導入経路５０３または非Ｓｉ
・非Ｃ系ガス導入経路５０４に導入することができる。
このとき、ｐ型ドーピングガスにはＢ2Ｈ6等を用い、ｎ
型ドーピングガスにはＰＨ3等を用いることができる。
【０１８０】触媒体加熱用電源５０６の回路にはパスコ
ンデンサ（不図示）を設置することが望ましい。これに
よって高周波電源５０９からの高周波成分の進入を阻止
することができ、安定した製膜をより確実に実現するこ
とができる。
ンデンサ（不図示）を設置することが望ましい。これに
よって高周波電源５０９からの高周波成分の進入を阻止
することができ、安定した製膜をより確実に実現するこ
とができる。
【０１８１】被製膜基体５１２としては、例えば太陽電
池などのデバイスの場合は平板状のものを用いることが
できるし、例えば感光ドラムなどのデバイスの場合は円
筒状などの非平板状のものを用いることができる。
池などのデバイスの場合は平板状のものを用いることが
できるし、例えば感光ドラムなどのデバイスの場合は円
筒状などの非平板状のものを用いることができる。
【０１８２】次に、請求項６１〜請求項７２に係るＣＶ
Ｄ装置の実施形態を説明する。この熱触媒体内蔵カソー
ド型ＰＥＣＶＤ法を実現するＣＶＤ装置の構成は、熱触
媒体内蔵カソード型ＰＥＣＶＤ法を実現できる製膜室を
少なくとも１室有した複数の真空室からなるＣＶＤ装置
とする。
Ｄ装置の実施形態を説明する。この熱触媒体内蔵カソー
ド型ＰＥＣＶＤ法を実現するＣＶＤ装置の構成は、熱触
媒体内蔵カソード型ＰＥＣＶＤ法を実現できる製膜室を
少なくとも１室有した複数の真空室からなるＣＶＤ装置
とする。
【０１８３】この複数の真空室には、少なくともｐ型膜
形成用製膜室、ｉ型膜形成用製膜室、ｎ型膜形成用製膜
室が含まれ、少なくともこのｉ型膜形成用製膜室は熱触
媒体内蔵カソード型ＰＥＣＶＤ法を実現できる製膜室で
あることが望ましい。
形成用製膜室、ｉ型膜形成用製膜室、ｎ型膜形成用製膜
室が含まれ、少なくともこのｉ型膜形成用製膜室は熱触
媒体内蔵カソード型ＰＥＣＶＤ法を実現できる製膜室で
あることが望ましい。
【０１８４】また、複数の真空室の少なくともひとつは
Ｃａｔ−ＣＶＤ法を実現できる製膜室であることが望ま
しい。これによって例えばＣａｔ−ＣＶＤ法による水素
化アモルファスシリコン膜の高速・高品質製膜が可能と
なり、例えばタンデム型太陽電池のトップセルの光活性
層にこの水素化アモルファスシリコン膜を使用すること
が可能となるなど、多層膜形成時の組み合わせ自由度を
上げることができる。Ｃａｔ−ＣＶＤ法による水素化ア
モルファスシリコン膜は、ＰＥＣＶＤ法によるそれより
も低水素濃度とすることができることが知られており、
より光吸収特性に優れたより小さい光学的バンドギャッ
プ特性を実現することができる。また、水素化アモルフ
ァスシリコンの長年の課題である光劣化特性も低く抑え
ることができるという利点もある。
Ｃａｔ−ＣＶＤ法を実現できる製膜室であることが望ま
しい。これによって例えばＣａｔ−ＣＶＤ法による水素
化アモルファスシリコン膜の高速・高品質製膜が可能と
なり、例えばタンデム型太陽電池のトップセルの光活性
層にこの水素化アモルファスシリコン膜を使用すること
が可能となるなど、多層膜形成時の組み合わせ自由度を
上げることができる。Ｃａｔ−ＣＶＤ法による水素化ア
モルファスシリコン膜は、ＰＥＣＶＤ法によるそれより
も低水素濃度とすることができることが知られており、
より光吸収特性に優れたより小さい光学的バンドギャッ
プ特性を実現することができる。また、水素化アモルフ
ァスシリコンの長年の課題である光劣化特性も低く抑え
ることができるという利点もある。
【０１８５】また、複数の真空室の少なくともひとつは
ＰＥＣＶＤ法を実現できる製膜室であることが望まし
い。これによって例えば酸化物透明導電膜など原子状Ｈ
の還元作用に弱い膜表面への膜堆積をこの還元作用をで
きるだけ抑制した条件で実現することができるなど、多
層膜形成時の組み合わせ自由度を上げることができる。
ＰＥＣＶＤ法を実現できる製膜室であることが望まし
い。これによって例えば酸化物透明導電膜など原子状Ｈ
の還元作用に弱い膜表面への膜堆積をこの還元作用をで
きるだけ抑制した条件で実現することができるなど、多
層膜形成時の組み合わせ自由度を上げることができる。
【０１８６】また、複数の真空室には少なくとも前室が
含まれることが製膜室を大気開放させない目的で望まし
く、さらには、複数の真空室には少なくとも前室と後室
が含まれれば生産性向上の上でより望ましい。また、複
数の真空室には少なくとも加熱室が含まれることがやは
り生産性向上の上で望ましい。
含まれることが製膜室を大気開放させない目的で望まし
く、さらには、複数の真空室には少なくとも前室と後室
が含まれれば生産性向上の上でより望ましい。また、複
数の真空室には少なくとも加熱室が含まれることがやは
り生産性向上の上で望ましい。
【０１８７】複数の真空室の配置方法であるが、複数の
真空室を線状に連続に接続配列することもできるし、複
数の真空室を少なくともひとつ存在するコア室に接続す
るようにして星型に配置することもできる。
真空室を線状に連続に接続配列することもできるし、複
数の真空室を少なくともひとつ存在するコア室に接続す
るようにして星型に配置することもできる。
【０１８８】製膜室の製膜方式であるが、横型の場合
は、実施例でも示したように被製膜基体５１２に対して
重力的に上側から製膜種を堆積させるデポダウン方式と
することもできるし、反対に被製膜基体５１２に対して
重力的に下側から製膜種を堆積させるデポアップ方式と
することもできる。前者においては被製膜基体５１２と
基板加熱用ヒーター５１３の密着性がよいので被製膜基
体５１２の全面にわたって均一な温度分布を得やすい利
点がある一方、粉体等の異物の落下付着を受けやすい課
題がある。一方、後者では逆に粉体等の異物の付着の程
度を低減できるが、被製膜基体５１２の撓みなどによる
被製膜基体５１２の全面での均一な温度分布を得にくい
という課題がある。前者あるいは後者の選択はこのよう
な利点・不利点を勘案して選択すればよい。
は、実施例でも示したように被製膜基体５１２に対して
重力的に上側から製膜種を堆積させるデポダウン方式と
することもできるし、反対に被製膜基体５１２に対して
重力的に下側から製膜種を堆積させるデポアップ方式と
することもできる。前者においては被製膜基体５１２と
基板加熱用ヒーター５１３の密着性がよいので被製膜基
体５１２の全面にわたって均一な温度分布を得やすい利
点がある一方、粉体等の異物の落下付着を受けやすい課
題がある。一方、後者では逆に粉体等の異物の付着の程
度を低減できるが、被製膜基体５１２の撓みなどによる
被製膜基体５１２の全面での均一な温度分布を得にくい
という課題がある。前者あるいは後者の選択はこのよう
な利点・不利点を勘案して選択すればよい。
【０１８９】これら２つの要素を比較的良好に同時成立
させる方法として、製膜室を縦型とする方法がある。縦
型とすることで、横型デポダウン方式よりは粉体当の異
物の付着は受けにくく、また横型デポアップ方式よりは
被製膜基体全面での均一な温度分布を得やすくすること
ができる。
させる方法として、製膜室を縦型とする方法がある。縦
型とすることで、横型デポダウン方式よりは粉体当の異
物の付着は受けにくく、また横型デポアップ方式よりは
被製膜基体全面での均一な温度分布を得やすくすること
ができる。
【０１９０】次に、請求項７３に係る発明の実施形態を
説明する。請求項１６に係る熱触媒体内蔵カソード型Ｐ
ＥＣＶＤ法によれば、高速で高品質な、しかも大面積に
わたって膜厚・膜質ともに均一性の高い膜形成が可能と
なるのであるが、具体的には以下に述べるＳｉ系膜ある
いはＣ系膜についてその効果が顕著に発揮される。
説明する。請求項１６に係る熱触媒体内蔵カソード型Ｐ
ＥＣＶＤ法によれば、高速で高品質な、しかも大面積に
わたって膜厚・膜質ともに均一性の高い膜形成が可能と
なるのであるが、具体的には以下に述べるＳｉ系膜ある
いはＣ系膜についてその効果が顕著に発揮される。
【０１９１】第１の例は、原料系ガスには分子式にＳｉ
を含んだガスは含まれるが、分子式にＣを含んだガスは
含まれず、非Ｓｉ・非Ｃ系ガスにはＨ2が含まれること
によって形成されたＳｉ系膜である。具体的には、例え
ば原料系ガスにはＳｉＨ4を、非Ｓｉ・非Ｃ系ガスには
Ｈ2を用いると、上述した理由で高品質な水素化アモル
ファスシリコン膜や高品質な結晶質シリコン膜を、高速
で、しかも大面積にわたって膜厚・膜質の均一性が高い
状態で形成することができる。
を含んだガスは含まれるが、分子式にＣを含んだガスは
含まれず、非Ｓｉ・非Ｃ系ガスにはＨ2が含まれること
によって形成されたＳｉ系膜である。具体的には、例え
ば原料系ガスにはＳｉＨ4を、非Ｓｉ・非Ｃ系ガスには
Ｈ2を用いると、上述した理由で高品質な水素化アモル
ファスシリコン膜や高品質な結晶質シリコン膜を、高速
で、しかも大面積にわたって膜厚・膜質の均一性が高い
状態で形成することができる。
【０１９２】第２の例は、原料系ガスには分子式にＳｉ
を含むガスと分子式にＣを含むガスが含まれ、非Ｓｉ・
非Ｃ系ガスにはＨ2が含まれることによって形成された
Ｓｉ−Ｃ系膜である。具体的には、例えば原料系ガスに
はＳｉＨ4とＣＨ4を、非Ｓｉ・非Ｃ系ガスにはＨ2を用
いると、上述した理由で高品質な水素化アモルファスシ
リコンカーバイド膜や高品質な結晶質シリコンカーバイ
ド膜を、高速で、しかも大面積にわたって膜厚・膜質の
均一性が高い状態で形成することができる。
を含むガスと分子式にＣを含むガスが含まれ、非Ｓｉ・
非Ｃ系ガスにはＨ2が含まれることによって形成された
Ｓｉ−Ｃ系膜である。具体的には、例えば原料系ガスに
はＳｉＨ4とＣＨ4を、非Ｓｉ・非Ｃ系ガスにはＨ2を用
いると、上述した理由で高品質な水素化アモルファスシ
リコンカーバイド膜や高品質な結晶質シリコンカーバイ
ド膜を、高速で、しかも大面積にわたって膜厚・膜質の
均一性が高い状態で形成することができる。
【０１９３】第３の例は、原料系ガスには分子式にＳｉ
を含むガスが含まれ、非Ｓｉ・非Ｃ系ガスにはＨ2が含
まれ、分子式にＮを含むガスは原料系ガスあるいは非Ｓ
ｉ・非Ｃ系ガスの少なくともいずれかに含まれることに
よって形成されたＳｉ−Ｎ系膜である。具体的には、例
えば原料系ガスにはＳｉＨ4を、非Ｓｉ・非Ｃ系ガスに
はＨ2を、Ｎを含むガスとしてＮＨ3を用いると、上述し
た理由で高品質な水素化アモルファスシリコン窒化膜や
高品質な結晶質シリコン窒化膜を、高速で、しかも大面
積にわたって膜厚・膜質の均一性が高い状態で形成する
ことができる。
を含むガスが含まれ、非Ｓｉ・非Ｃ系ガスにはＨ2が含
まれ、分子式にＮを含むガスは原料系ガスあるいは非Ｓ
ｉ・非Ｃ系ガスの少なくともいずれかに含まれることに
よって形成されたＳｉ−Ｎ系膜である。具体的には、例
えば原料系ガスにはＳｉＨ4を、非Ｓｉ・非Ｃ系ガスに
はＨ2を、Ｎを含むガスとしてＮＨ3を用いると、上述し
た理由で高品質な水素化アモルファスシリコン窒化膜や
高品質な結晶質シリコン窒化膜を、高速で、しかも大面
積にわたって膜厚・膜質の均一性が高い状態で形成する
ことができる。
【０１９４】次に、第４の例は、原料系ガスには分子式
にＳｉを含むガスが含まれ、非Ｓｉ・非Ｃ系ガスにはＯ
2が含まれることによって形成されたＳｉ−Ｏ系膜であ
る。具体的には、例えば原料系ガスにはＳｉＨ4と必要
ならＨ2を、非Ｓｉ・非Ｃ系ガスにはＯ2と必要ならＨｅ
やＡｒを用いると、上述した理由で高品質なアモルファ
スシリコン酸化膜や高品質な結晶質シリコン酸化膜を、
高速で、しかも大面積にわたって膜厚・膜質の均一性が
高い状態で形成することができる。
にＳｉを含むガスが含まれ、非Ｓｉ・非Ｃ系ガスにはＯ
2が含まれることによって形成されたＳｉ−Ｏ系膜であ
る。具体的には、例えば原料系ガスにはＳｉＨ4と必要
ならＨ2を、非Ｓｉ・非Ｃ系ガスにはＯ2と必要ならＨｅ
やＡｒを用いると、上述した理由で高品質なアモルファ
スシリコン酸化膜や高品質な結晶質シリコン酸化膜を、
高速で、しかも大面積にわたって膜厚・膜質の均一性が
高い状態で形成することができる。
【０１９５】次に、第５の例は、原料系ガスには分子式
にＳｉを含むガスとＧｅを含むガスが含まれ、非Ｓｉ・
非ＣガスにはＨ2が含まれることによって形成されたＳ
ｉ−Ｇｅ系膜である。具体的には、例えば原料系ガスに
はＳｉＨ4とＧｅＨ4を、非Ｓｉ・非Ｃ系ガスにはＨ2を
用いると、上述した理由で高品質な水素化アモルファス
シリコンゲルマニウム膜や高品質な結晶質シリコンゲル
マニウム膜を、高速で、しかも大面積にわたって膜厚・
膜質の均一性が高い状態で形成することができる。
にＳｉを含むガスとＧｅを含むガスが含まれ、非Ｓｉ・
非ＣガスにはＨ2が含まれることによって形成されたＳ
ｉ−Ｇｅ系膜である。具体的には、例えば原料系ガスに
はＳｉＨ4とＧｅＨ4を、非Ｓｉ・非Ｃ系ガスにはＨ2を
用いると、上述した理由で高品質な水素化アモルファス
シリコンゲルマニウム膜や高品質な結晶質シリコンゲル
マニウム膜を、高速で、しかも大面積にわたって膜厚・
膜質の均一性が高い状態で形成することができる。
【０１９６】次に、第６の例は、原料ガスには分子式に
Ｃを含むガスが含まれ、非Ｓｉ・非ＣガスにはＨ2が含
まれることによって形成されたＣ系膜である。具体的に
は、例えば原料系ガスにはＣＨ4と必要であれば微量の
Ｏ2を、非Ｓｉ・非Ｃ系ガスにはＨ2を用いると、上述し
た理由で高品質なアモルファスカーボン膜や高品質な結
晶質カーボン膜を、高速で、しかも大面積にわたって膜
厚・膜質の均一性が高い状態で形成することができる。
具体的には、ダイヤモンド膜やダイヤモンドライクカー
ボン膜などの製膜を行うことができる。
Ｃを含むガスが含まれ、非Ｓｉ・非ＣガスにはＨ2が含
まれることによって形成されたＣ系膜である。具体的に
は、例えば原料系ガスにはＣＨ4と必要であれば微量の
Ｏ2を、非Ｓｉ・非Ｃ系ガスにはＨ2を用いると、上述し
た理由で高品質なアモルファスカーボン膜や高品質な結
晶質カーボン膜を、高速で、しかも大面積にわたって膜
厚・膜質の均一性が高い状態で形成することができる。
具体的には、ダイヤモンド膜やダイヤモンドライクカー
ボン膜などの製膜を行うことができる。
【０１９７】次に、請求項８０に係る発明の実施形態を
説明する。請求項１６に係る熱触媒体内蔵カソード型Ｐ
ＥＣＶＤ法で形成した膜をデバイスに使用すれば、以下
に挙げるようなデバイスを高性能かつ低コストで製造す
ることができる。
説明する。請求項１６に係る熱触媒体内蔵カソード型Ｐ
ＥＣＶＤ法で形成した膜をデバイスに使用すれば、以下
に挙げるようなデバイスを高性能かつ低コストで製造す
ることができる。
【０１９８】第１のデバイス例は、光電変換装置であ
り、本発明の熱触媒体内蔵カソード型ＰＥＣＶＤ法によ
る膜を光活性層に用いれば高性能な特性を、高速製膜、
すなわち低コストで実現することができる。特に光電変
換装置の代表格である太陽電池においては、本発明の熱
触媒体内蔵カソード型ＰＥＣＶＤ法の高速・高品質・大
面積製膜特性が充分に発揮されて高効率かつ低コストな
薄膜太陽電池を製造することができる。太陽電池以外で
も、例えばフォトダイオードやイメージセンサやＸ線パ
ネルなどの光電変換機能を有する装置でも同様な効果を
もちろん得ることができる。
り、本発明の熱触媒体内蔵カソード型ＰＥＣＶＤ法によ
る膜を光活性層に用いれば高性能な特性を、高速製膜、
すなわち低コストで実現することができる。特に光電変
換装置の代表格である太陽電池においては、本発明の熱
触媒体内蔵カソード型ＰＥＣＶＤ法の高速・高品質・大
面積製膜特性が充分に発揮されて高効率かつ低コストな
薄膜太陽電池を製造することができる。太陽電池以外で
も、例えばフォトダイオードやイメージセンサやＸ線パ
ネルなどの光電変換機能を有する装置でも同様な効果を
もちろん得ることができる。
【０１９９】第２のデバイス例は、光受容体装置であ
り、本発明の熱触媒体内蔵カソード型ＰＥＣＶＤ法によ
る膜を光受容層に用いれば高性能な特性を、高速製膜、
すなわち低コストで実現することができる。特に感光ド
ラムにおけるシリコン系膜に用いると効果的である。
り、本発明の熱触媒体内蔵カソード型ＰＥＣＶＤ法によ
る膜を光受容層に用いれば高性能な特性を、高速製膜、
すなわち低コストで実現することができる。特に感光ド
ラムにおけるシリコン系膜に用いると効果的である。
【０２００】第３のデバイス例は、表示用装置であり、
本発明の熱触媒体内蔵カソード型ＰＥＣＶＤ法による膜
を駆動膜に用いれば高性能な特性を、高速製膜、すなわ
ち低コストで実現することができる。特にＴＦＴにおけ
るアモルファスシリコン膜や多結晶シリコン膜に用いる
と効果的である。ＴＦＴ以外でも、例えばイメージセン
サ、Ｘ線パネルなどの表示機能を持つ装置でも同様な効
果をもちろん得ることができる。
本発明の熱触媒体内蔵カソード型ＰＥＣＶＤ法による膜
を駆動膜に用いれば高性能な特性を、高速製膜、すなわ
ち低コストで実現することができる。特にＴＦＴにおけ
るアモルファスシリコン膜や多結晶シリコン膜に用いる
と効果的である。ＴＦＴ以外でも、例えばイメージセン
サ、Ｘ線パネルなどの表示機能を持つ装置でも同様な効
果をもちろん得ることができる。
【０２０１】
【発明の効果】以上のように、請求項１に係る熱触媒体
内蔵カソード型ＰＥＣＶＤ装置では、水素ガスの導入経
路とＳｉ系ガスの導入経路とはシャワー電極を通過する
まで分離されており、かつ水素ガスの導入経路にはシャ
ワー電極よりも上流側に直流電源に接続された熱触媒体
が配設されており、このシャワー電極と被製膜基板との
間の距離が３ｃｍ以下で、シャワー電極の隣接する２つ
のガス噴出穴の距離をシャワー電極と被製膜基板との距
離以下にしたことから、高速で高品質なＳｉ系薄膜を製
膜することが可能になる。
内蔵カソード型ＰＥＣＶＤ装置では、水素ガスの導入経
路とＳｉ系ガスの導入経路とはシャワー電極を通過する
まで分離されており、かつ水素ガスの導入経路にはシャ
ワー電極よりも上流側に直流電源に接続された熱触媒体
が配設されており、このシャワー電極と被製膜基板との
間の距離が３ｃｍ以下で、シャワー電極の隣接する２つ
のガス噴出穴の距離をシャワー電極と被製膜基板との距
離以下にしたことから、高速で高品質なＳｉ系薄膜を製
膜することが可能になる。
【０２０２】特に、従来のＰＥＣＶＤ法では結晶化が困
難な水素希釈率の低い条件でも、熱触媒体による活性水
素の密度の増大によって、高品質な結晶質Ｓｉ膜を得る
ことができる。
難な水素希釈率の低い条件でも、熱触媒体による活性水
素の密度の増大によって、高品質な結晶質Ｓｉ膜を得る
ことができる。
【０２０３】また、ＰＥＣＶＤ法だけの場合よりも低い
ＲＦ周波数もしくはＶＨＦ周波数を用いても高いＶＨＦ
周波数と同等の品質の結晶質Ｓｉを形成することができ
るので、装置の大面積化においてもより有利である。
ＲＦ周波数もしくはＶＨＦ周波数を用いても高いＶＨＦ
周波数と同等の品質の結晶質Ｓｉを形成することができ
るので、装置の大面積化においてもより有利である。
【０２０４】また、請求項１１の光電変換装置によれ
ば、上述のような熱触媒体内蔵カソード型ＰＥＣＶＤ装
置を用いてＳｉ系薄膜を形成することから、高速で高品
質かつ大面積製膜が可能となるため、製造コストを大幅
に低減することができる。
ば、上述のような熱触媒体内蔵カソード型ＰＥＣＶＤ装
置を用いてＳｉ系薄膜を形成することから、高速で高品
質かつ大面積製膜が可能となるため、製造コストを大幅
に低減することができる。
【０２０５】さらに、請求項１４の光電変換装置の製造
方法によれば、Ｓｉ系薄膜を製膜するときの熱触媒体の
温度を２００℃以上２０００℃以下とすることから、Ｐ
ＥＣＶＤ法単体では結晶化が不可能な高速製膜条件でも
容易に結晶化させることができる。
方法によれば、Ｓｉ系薄膜を製膜するときの熱触媒体の
温度を２００℃以上２０００℃以下とすることから、Ｐ
ＥＣＶＤ法単体では結晶化が不可能な高速製膜条件でも
容易に結晶化させることができる。
【０２０６】また、請求項１６に係る熱触媒体内蔵カソ
ード型ＰＥＣＶＤ法によれば、分子式にＳｉまたはＣを
含むガスを含んだ原料系ガスと分子式にＳｉとＣを含ま
ないガスからなる非Ｓｉ・非Ｃ系ガスの水素ガスとが分
離導入され、これらのガスを分離したままの状態でシャ
ワー状に噴出できるシャワーヘッドを有し、少なくとも
非Ｓｉ・非Ｃ系ガス導入経路には加熱用電源に接続され
た金属材料からなる熱触媒体が配設され、該熱触媒体で
加熱された非Ｓｉ・非Ｃ系ガスと前記原料系ガスとをプ
ラズマが生成されている空間で混合させ、前記シャワー
ヘッドは前記熱触媒体から放出される輻射を前記被製膜
基体に直達させない輻射遮断構造を有しており、また前
記プラズマを生成させるための電極に接続された高周波
電源の周波数は１３．５６ＭＨｚ以上としたので、高品
質膜を高速でしかも大面積にわたって均一膜厚でかつ均
質膜質で被製膜基体に製膜することができる。
ード型ＰＥＣＶＤ法によれば、分子式にＳｉまたはＣを
含むガスを含んだ原料系ガスと分子式にＳｉとＣを含ま
ないガスからなる非Ｓｉ・非Ｃ系ガスの水素ガスとが分
離導入され、これらのガスを分離したままの状態でシャ
ワー状に噴出できるシャワーヘッドを有し、少なくとも
非Ｓｉ・非Ｃ系ガス導入経路には加熱用電源に接続され
た金属材料からなる熱触媒体が配設され、該熱触媒体で
加熱された非Ｓｉ・非Ｃ系ガスと前記原料系ガスとをプ
ラズマが生成されている空間で混合させ、前記シャワー
ヘッドは前記熱触媒体から放出される輻射を前記被製膜
基体に直達させない輻射遮断構造を有しており、また前
記プラズマを生成させるための電極に接続された高周波
電源の周波数は１３．５６ＭＨｚ以上としたので、高品
質膜を高速でしかも大面積にわたって均一膜厚でかつ均
質膜質で被製膜基体に製膜することができる。
【０２０７】また、請求項７３に係る熱触媒内蔵カソー
ド型ＰＥＣＶＤ法で形成した膜を用いれば、低コストで
高効率な薄膜Ｓｉ系太陽電池に代表される光電変換装置
等の半導体デバイスを作製することができる。
ド型ＰＥＣＶＤ法で形成した膜を用いれば、低コストで
高効率な薄膜Ｓｉ系太陽電池に代表される光電変換装置
等の半導体デバイスを作製することができる。
【図１】請求項１に係る発明の装置を示す図である。
【図２】請求項１に係る発明の装置を用いて形成した膜
の水素希釈率と結晶性の関係を示す図である。
の水素希釈率と結晶性の関係を示す図である。
【図３】請求項１に係る発明の装置を用いて形成するシ
リコン膜の成膜速度と結晶性の関係を示す図である。
リコン膜の成膜速度と結晶性の関係を示す図である。
【図４】請求項１に係る発明の装置を用いて形成するシ
リコン膜の成膜速度と素子変換効率の関係を示す図であ
る。
リコン膜の成膜速度と素子変換効率の関係を示す図であ
る。
【図５】請求項１６に係る発明の方法を実現する装置を
示す図である。
示す図である。
【図６】請求項１６に係る発明の方法を実現する他の装
置を示す図である。
置を示す図である。
【図７】請求項１６に係る発明の効果を示す実験結果の
一例である。
一例である。
【図８】従来の方法を示す図である。
【図９】従来の他の方法を示す図である。
１ａ：高周波電源、１ｂ：シャワー電極、１ｄ：真空ポ
ンプ、１ｇ：水素ガスの導入経路、１ｈ：Ｓｉ系ガスの
導入経路、１ｉ：直流電源、１ｊ：熱触媒体、１ｋ：基
板、１Ｌ：加熱ヒータ、１ｍ：水素ガスの噴出穴、１
ｎ：Ｓｉ系ガスの噴出穴
ンプ、１ｇ：水素ガスの導入経路、１ｈ：Ｓｉ系ガスの
導入経路、１ｉ：直流電源、１ｊ：熱触媒体、１ｋ：基
板、１Ｌ：加熱ヒータ、１ｍ：水素ガスの噴出穴、１
ｎ：Ｓｉ系ガスの噴出穴
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フロントページの続き
(72)発明者 古茂田 学
滋賀県八日市市蛇溝町長谷野1166番地の６
京セラ株式会社滋賀八日市工場内
(72)発明者 樋口 永
滋賀県八日市市蛇溝町長谷野1166番地の６
京セラ株式会社滋賀八日市工場内
Ｆターム(参考） 4K030 AA06 AA14 AA17 BA29 BA44
FA01 FA03 JA03 JA10 JA18
KA14 KA17 LA16
5F045 AA08 AB01 AB02 AB04 AB06
AB07 AB32 AB33 AC01 AC11
AC12 AC16 AC17 BB01 BB09
CA13 DP02 EB02 EF05 EH14
EK05
5F051 AA05 BA12 BA14 CA16 CA40
(54)【発明の名称】 熱触媒体内蔵カソード型ＰＥＣＶＤ装置、それを用いて作製した光電変換装置並びにその製造方
法、および熱触媒体内蔵カソード型ＰＥＣＶＤ法、それを用いるＣＶＤ装置、その方法により形
成した膜並びにその膜を用いて形成したデバイス
Claims (84)
- 【請求項１】 高周波電源に接続された複数のガス噴出
穴を有するシャワー電極から水素ガスとＳｉ系ガスを噴
出させて被製膜基板上に製膜する熱触媒体内蔵カソード
型ＰＥＣＶＤ装置において、前記水素ガスの導入経路
は、前記Ｓｉ系ガスの導入経路とは前記シャワー電極を
通過するまで分離されており、かつ前記シャワー電極よ
りも上流側の前記水素ガスの導入経路に直流電源に接続
された熱触媒体が配設されており、前記シャワー電極と
被製膜基板との間の距離が３ｃｍ以下であって、前記シ
ャワー電極の隣接する２つのガス噴出穴間の距離は、前
記シャワー電極と前記被製膜基板との間の距離以下であ
ることを特徴とする熱触媒体内蔵カソード型ＰＥＣＶＤ
装置。 - 【請求項２】 前記水素ガスとＳｉ系ガスとが前記シャ
ワー電極を通過する間に混合されることを特徴とする請
求項１に記載の熱触媒体内蔵カソード型ＰＥＣＶＤ装
置。 - 【請求項３】 前記水素ガスの導入経路またはＳｉ系ガ
スの導入経路のうちのいずれかを選択してドーピングガ
スを導入できるようにしたことを特徴とする請求項１に
記載の熱触媒体内蔵カソード型ＰＥＣＶＤ装置。 - 【請求項４】 前記熱触媒体を複数設け、それぞれ独立
して加熱できるようにしたことを特徴とする請求項１に
記載の熱触媒体内蔵カソード型ＰＥＣＶＤ装置。 - 【請求項５】 前記熱触媒体が断続的あるいは周期的に
加熱されるようにしたことを特徴とする請求項１に記載
の熱触媒体内蔵カソード型ＰＥＣＶＤ装置。 - 【請求項６】 前記熱触媒体とシャワー電極との間の距
離を変更できるようにしたことを特徴とする請求項１に
記載の熱触媒体内蔵カソード型ＰＥＣＶＤ装置。 - 【請求項７】 前記水素ガスの噴出穴の径とＳｉ系ガス
の噴出穴の径の大きさが異なっていることを特徴とする
請求項１に記載の熱触媒体内蔵カソード型ＰＥＣＶＤ装
置。 - 【請求項８】 前記水素ガスの噴出穴の総数とＳｉ系ガ
スの噴出穴の総数が異なっていることを特徴とする請求
項１に記載の熱触媒体内蔵カソード型ＰＥＣＶＤ装置。 - 【請求項９】 前記ガスの導入経路に熱触媒体を配設し
ない水素ガスの導入経路を追加して設け、この熱触媒体
を配設しない経路の水素ガス流量と前記熱触媒体を配設
した経路の水素ガス流量とを独立して制御できるように
したことを特徴とする請求項１に記載の熱触媒体内蔵カ
ソード型ＰＥＣＶＤ装置。 - 【請求項１０】 前記熱触媒体と水素ガスの噴出穴との
間に輻射遮断部材を配設したことを特徴とする請求項１
に記載の熱触媒体内蔵カソード型ＰＥＣＶＤ装置。 - 【請求項１１】 請求項１〜１０のいずれかに記載の熱
触媒体内蔵カソード型ＰＥＣＶＤ装置を用いて形成した
Ｓｉ系薄膜を有する光電変換装置。 - 【請求項１２】 前記Ｓｉ系薄膜が結晶質Ｓｉ膜である
ことを特徴とする請求項１１に記載の光電変換装置。 - 【請求項１３】 前記Ｓｉ系薄膜が結晶質Ｓｉ膜であ
り、その結晶成分の体積分率が６０％以上９５％以下で
あることを特徴とする請求項１１または請求項１２に記
載の光電変換装置。 - 【請求項１４】 前記Ｓｉ系薄膜を製膜するときの前記
熱触媒体の温度を２００℃以上２０００℃以下としたこ
とを特徴とする光電変換装置の製造方法。 - 【請求項１５】 前記Ｓｉ系薄膜を製膜するときの前記
水素ガスとＳｉ系ガスとのガス流量比（Ｈ2／ＳｉＨ4）
が２以上５０以下であることを特徴とする請求項１４に
記載の光電変換装置の製造方法。 - 【請求項１６】 製膜室において被製膜基板に対向して
配置された複数のガス噴出口を有する高周波電源に接続
されたシャワーヘッドに、分子式にＳｉまたはＣを含む
ガスを含んだ原料系ガスと、分子式にＳｉとＣを含まな
いガスからなる非Ｓｉ・非Ｃ系ガスとが分離導入され、
少なくとも前記非Ｓｉ・非Ｃ系ガスの導入経路には加熱
用電源に接続された熱触媒体が配設され、前記シャワー
ヘッドは前記熱触媒体から放出される輻射を前記製膜室
に置かれた被製膜基体に直達させない輻射遮断構造を有
し、前記原料系ガスと前記熱触媒体で加熱された前記非
Ｓｉ・非Ｃ系ガスとは分離されたままの状態で前記シャ
ワーヘッドから噴出され、前記原料系ガスと前記熱触媒
体で加熱された前記非Ｓｉ・非Ｃ系ガスとを、１３．５
６ＭＨｚ以上の高周波電力を出力する前記高周波電源に
よって生成されたプラズマ空間で混合して前記被製膜基
体に膜を堆積させる熱触媒体内蔵カソード型ＰＥＣＶＤ
法。 - 【請求項１７】 前記シャワーヘッドのガス噴出経路を
非直線構造にして前記輻射遮断構造を形成したことを特
徴とする請求項１６に記載の熱触媒体内蔵カソード型Ｐ
ＥＣＶＤ法。 - 【請求項１８】 前記熱触媒体とガス噴出口との間に輻
射遮断部材を設置して前記輻射遮断構造を形成したこと
を特徴とする請求項１６に記載の熱触媒体内蔵カソード
型ＰＥＣＶＤ法。 - 【請求項１９】 前記輻射遮断部材は、ガス通過経路と
なる多数の穴を有していることを特徴とする請求項１８
に記載の熱触媒体内蔵カソード型ＰＥＣＶＤ法。 - 【請求項２０】 前記高周波電源の周波数を２７ＭＨｚ
以上としたことを特徴とする請求項１６に記載の熱触媒
体内蔵カソード型ＰＥＣＶＤ法。 - 【請求項２１】 前記高周波電源の周波数を４０ＭＨｚ
以上としたことを特徴とする請求項１６に記載の熱触媒
体内蔵カソード型ＰＥＣＶＤ法。 - 【請求項２２】 前記高周波電源の周波数を６０ＭＨｚ
以上としたことを特徴とする請求項１６に記載の熱触媒
体内蔵カソード型ＰＥＣＶＤ法。 - 【請求項２３】 前記高周波電源の周波数を８０ＭＨｚ
以上としたことを特徴とする請求項１６に記載の熱触媒
体内蔵カソード型ＰＥＣＶＤ法。 - 【請求項２４】 前記高周波電源の周波数を１００ＭＨ
ｚ以上としたことを特徴とする請求項１６に記載の熱触
媒体内蔵カソード型ＰＥＣＶＤ法。 - 【請求項２５】 前記シャワーヘッドにおける前記原料
系ガス噴出口と加熱された非Ｓｉ・非Ｃ系ガス噴出口と
の距離は、このシャワーヘッドと前記被製膜基体との距
離以下であることを特徴とする請求項１６に記載の熱触
媒体内蔵カソード型ＰＥＣＶＤ法。 - 【請求項２６】 前記原料系ガスと加熱された非Ｓｉ・
非Ｃ系ガスは前記シャワーヘッドを通過中に混合される
ことを特徴とする請求項１６に記載の熱触媒体内蔵カソ
ード型ＰＥＣＶＤ法。 - 【請求項２７】 前記プラズマ生成用電極たるシャワー
ヘッドが複数あることを特徴とする請求項１６に記載の
熱触媒体内蔵カソード型ＰＥＣＶＤ法。 - 【請求項２８】 前記複数のプラズマ生成用電極たるシ
ャワーヘッドは、高周波電源からの高周波電力を分配し
て導入することを特徴とする請求項２７に記載の熱触媒
体内蔵カソード型ＰＥＣＶＤ法。 - 【請求項２９】 前記複数のプラズマ生成用電極たるシ
ャワーヘッドにはそれぞれに高周波電源が存在すること
を特徴とする請求項２７に記載の熱触媒体内蔵カソード
型ＰＥＣＶＤ法。 - 【請求項３０】 前記複数のプラズマ生成用電極たるシ
ャワーヘッドに導かれる高周波電力の位相は、少なくと
も隣り合う電極間で異なることを特徴とする請求項２７
に記載の熱触媒体内蔵カソード型ＰＥＣＶＤ法。 - 【請求項３１】 前記プラズマ生成用電極たるシャワー
ヘッドには周波数の異なる複数の高周波電力が投入され
ることを特徴とする請求項１６に記載の熱触媒体内蔵カ
ソード型ＰＥＣＶＤ法。 - 【請求項３２】 前記プラズマ生成用電極たるシャワー
ヘッドに投入される高周波電力の周波数は時間的に変動
・変調されていることを特徴とする請求項１６に記載の
熱触媒体内蔵カソード型ＰＥＣＶＤ法。 - 【請求項３３】 前記プラズマは断続的に生成されるこ
とを特徴とする請求項１６に記載の熱触媒体内蔵カソー
ド型ＰＥＣＶＤ法。 - 【請求項３４】 前記被製膜基体に直流電源またはプラ
ズマ発生用高周波電源よりも低周波数である高周波電源
を接続してバイアス電圧を印加することを特徴とする請
求項１６に記載の熱触媒体内蔵カソード型ＰＥＣＶＤ
法。 - 【請求項３５】 前記熱触媒体は、少なくともその表面
が、Ｔａ、Ｗ、Ｒｅ、Ｏｓ、Ｉｒ、Ｎｂ、Ｍｏ、Ｒｕ、
Ｐｔのうちの少なくとも１種を主成分とする金属材料か
らなることを特徴とする請求項１６に記載の熱触媒体内
蔵カソード型ＰＥＣＶＤ法。 - 【請求項３６】 前記熱触媒体はワイヤ状であることを
特徴とする請求項１６に記載の熱触媒体内蔵カソード型
ＰＥＣＶＤ法。 - 【請求項３７】 前記熱触媒体は板状あるいはメッシュ
状であることを特徴とする請求項１６に記載の熱触媒体
内蔵カソード型ＰＥＣＶＤ法。 - 【請求項３８】 前記熱触媒体は製膜時の温度以上で数
分間以上前処理されることを特徴とする請求項１６に記
載の熱触媒体内蔵カソード型ＰＥＣＶＤ法。 - 【請求項３９】 前記加熱された非Ｓｉ・非Ｃ系ガスの
少なくとも一部は分解・活性化されて前記プラズマ空間
に導かれることを特徴とする請求項１６に記載の熱触媒
体内蔵カソード型ＰＥＣＶＤ法。 - 【請求項４０】 前記熱触媒体の温度は１００℃以上２
０００℃以下であることを特徴とする請求項１６に記載
の熱触媒体内蔵カソード型ＰＥＣＶＤ法。 - 【請求項４１】 前記熱触媒体の温度は２００℃以上１
９００℃以下であることを特徴とする請求項４０に記載
の熱触媒体内蔵カソード型ＰＥＣＶＤ法。 - 【請求項４２】 前記熱触媒体の加熱用電源は、直流電
源であることを特徴とする請求項１６に記載の熱触媒体
内蔵カソード型ＰＥＣＶＤ法。 - 【請求項４３】 前記直流電源の電力は、断続的に供給
されることを特徴とする請求項４２に記載の熱触媒体内
蔵カソード型ＰＥＣＶＤ法。 - 【請求項４４】 前記熱触媒体の加熱用電源は、交流電
源であることを特徴とする請求項１６に記載の熱触媒体
内蔵カソード型ＰＥＣＶＤ法。 - 【請求項４５】 前記熱触媒体を複数設けて独立に加熱
することを特徴とする請求項１６に記載の熱触媒体内蔵
カソード型ＰＥＣＶＤ法。 - 【請求項４６】 前記熱触媒体を断続的あるいは周期的
に加熱することを特徴とする請求項１６に記載の熱触媒
体内蔵カソード型ＰＥＣＶＤ法。 - 【請求項４７】 前記熱触媒体とシャワーヘッドとの間
の距離を可変としたことを特徴とする請求項１６に記載
の熱触媒体内蔵カソード型ＰＥＣＶＤ法。 - 【請求項４８】 前記原料系ガスの噴出口径と前記非Ｓ
ｉ・非Ｃ系ガスの噴出口径が異なることを特徴とする請
求項１６に記載の熱触媒体内蔵カソード型ＰＥＣＶＤ
法。 - 【請求項４９】 前記原料系ガスの噴出口数と前記非Ｓ
ｉ・非Ｃ系ガスの噴出口数が異なることを特徴とする請
求項１６に記載の熱触媒体内蔵カソード型ＰＥＣＶＤ
法。 - 【請求項５０】 前記非Ｓｉ・非Ｃ系ガスの導入経路は
複数あり、少なくとも１経路の非Ｓｉ・非Ｃ系ガスは熱
触媒体で加熱されることなく前記プラズマ空間に導かれ
ることを特徴とする請求項１６に記載の熱触媒体内蔵カ
ソード型ＰＥＣＶＤ法。 - 【請求項５１】 前記熱触媒体で加熱されない非Ｓｉ・
非Ｃ系ガス導入経路は前記原料系ガス導入経路に合流し
ていることを特徴とする請求項５０に記載の熱触媒体内
蔵カソード型ＰＥＣＶＤ法。 - 【請求項５２】 前記非Ｓｉ・非Ｃ系ガスの導入経路の
内壁、シャワーヘッドの内壁、および輻射遮断部材の少
なくともいずれかの表面の少なくとも一部は、Ｎｉ、Ｐ
ｄ、Ｐｔのうちの少なくともいずれかを含む材料からな
ることを特徴とする請求項１６に記載の熱触媒体内蔵カ
ソード型ＰＥＣＶＤ法。 - 【請求項５３】 前記原料系ガスの導入経路にも熱触媒
体が配設されており、該熱触媒体は原料系ガスが分解す
る温度以下に制御されていることを特徴とする請求項１
６に記載の熱触媒体内蔵カソード型ＰＥＣＶＤ法。 - 【請求項５４】 前記原料系ガスの導入経路に配設され
た熱触媒体は、原料系ガスに分子式にＳｉを含むガスが
含まれている場合は５００℃以下に制御することを特徴
とする請求項５３に記載の熱触媒体内蔵カソード型ＰＥ
ＣＶＤ法。 - 【請求項５５】 前記製膜室内壁面は加熱されることを
特徴とする請求項１６に記載の熱触媒体内蔵カソード型
ＰＥＣＶＤ法。 - 【請求項５６】 前記製膜室内壁面の加熱は、製膜室内
に設置されたヒーターによって実現されることを特徴と
する請求項５５に記載の熱触媒体内蔵カソード型ＰＥＣ
ＶＤ法。 - 【請求項５７】 前記原料系ガスに分子式にＳｉを含む
ガスが含まれている場合は、前記製膜室内に設置された
ヒーターの温度を５００℃以下に制御することを特徴と
する請求項５６に記載の熱触媒体内蔵カソード型ＰＥＣ
ＶＤ法。 - 【請求項５８】 前記ドーピングガスを前記原料ガス導
入経路または前記非Ｓｉ・非Ｃ系ガス導入経路に導入す
ることを特徴とする請求項１６に記載の熱触媒体内蔵カ
ソード型ＰＥＣＶＤ法。 - 【請求項５９】 前記触媒体の加熱用電源回路にはパス
コンデンサ（高周波阻止手段）を設置したことを特徴と
する請求項１６に記載の熱触媒体内蔵カソード型ＰＥＣ
ＶＤ法。 - 【請求項６０】 前記被製膜基体は、平板状、もしくは
円筒状であることを特徴とする請求項１６に記載の熱触
媒体内蔵カソード型ＰＥＣＶＤ法。 - 【請求項６１】 請求項１６に記載の熱触媒体内蔵カソ
ード型ＰＥＣＶＤ法を実現できる製膜室を少なくとも１
室有した複数の真空室からなることを特徴とするＣＶＤ
装置。 - 【請求項６２】 前記複数の真空室には、少なくともｐ
型膜形成用製膜室、ｉ型膜形成用製膜室、ｎ型膜形成用
製膜室が含まれ、少なくとも該ｉ型膜形成用製膜室は熱
触媒体内蔵カソード型ＰＥＣＶＤ法を実現できる製膜室
であることを特徴とする請求項６１に記載のＣＶＤ装
置。 - 【請求項６３】 前記複数の真空室の少なくともひとつ
はＣａｔ−ＣＶＤ法を実現できる製膜室であることを特
徴とする請求項６１に記載のＣＶＤ装置。 - 【請求項６４】 前記複数の真空室の少なくともひとつ
はＰＥＣＶＤ法を実現できる製膜室であることを特徴と
する請求項６１に記載のＣＶＤ装置。 - 【請求項６５】 前記複数の真空室には少なくとも前室
が含まれることを特徴とする請求項６１に記載のＣＶＤ
装置。 - 【請求項６６】 前記複数の真空室には少なくとも前室
と後室が含まれることを特徴とする請求項６１に記載の
ＣＶＤ装置。 - 【請求項６７】 前記複数の真空室には少なくとも加熱
室が含まれることを特徴とする請求項６１に記載のＣＶ
Ｄ装置。 - 【請求項６８】 前記複数の真空室は線状に連続に接続
されていることを特徴とする請求項６１に記載のＣＶＤ
装置。 - 【請求項６９】 前記複数の真空室は少なくともひとつ
存在するコア室に接続されていることを特徴とする請求
項６１に記載のＣＶＤ装置。 - 【請求項７０】 前記製膜室はデポダウン方式であるこ
とを特徴とする請求項６１に記載のＣＶＤ装置。 - 【請求項７１】 前記製膜室はデポアップ方式であるこ
とを特徴とする請求項６１に記載のＣＶＤ装置。 - 【請求項７２】 前記製膜室は縦型であることを特徴と
する請求項６１に記載のＣＶＤ装置。 - 【請求項７３】 請求項１６に記載の熱触媒体内蔵カソ
ード型ＰＥＣＶＤ法によって形成されたことを特徴とす
る膜。 - 【請求項７４】 前記膜は、原料系ガスには分子式にＳ
ｉを含んだガスは含まれるが、分子式にＣを含んだガス
は含まれず、非Ｓｉ・非Ｃ系ガスにはＨ2が含まれるこ
とによって形成されたＳｉ系膜であることを特徴とする
請求項７３に記載の膜。 - 【請求項７５】 前記膜は、原料系ガスには分子式にＳ
ｉを含むガスと分子式にＣを含むガスが含まれ、非Ｓｉ
・非Ｃ系ガスにはＨ2が含まれることによって形成され
たＳｉ−Ｃ系膜であることを特徴とする請求項７３に記
載の膜。 - 【請求項７６】 前記膜は、原料系ガスには分子式にＳ
ｉを含むガスが含まれ、非Ｓｉ・非Ｃ系ガスにはＨ2が
含まれ、分子式にＮを含むガスは原料系ガスあるいは非
Ｓｉ・非Ｃ系ガスの少なくともいずれかに含まれること
によって形成されたＳｉ−Ｎ系膜であることを特徴とす
る請求項７３に記載の膜。 - 【請求項７７】 前記膜は、原料系ガスには分子式にＳ
ｉを含むガスが含まれ、非Ｓｉ・非Ｃ系ガスにはＯ2が
含まれることによって形成されたＳｉ−Ｏ系膜であるこ
とを特徴とする請求項７３に記載の膜。 - 【請求項７８】 前記膜は、原料系ガスには分子式にＳ
ｉを含むガスとＧｅを含むガスが含まれ、非Ｓｉ・非Ｃ
ガスにはＨ2が含まれることによって形成されたＳｉ−
Ｇｅ系膜であることを特徴とする請求項７３に記載の
膜。 - 【請求項７９】 前記膜は、原料系ガスには分子式にＣ
を含むガスが含まれ、非Ｓｉ・非ＣガスにはＨ2が含ま
れることによって形成されたＣ系膜であることを特徴と
する請求項７３に記載の膜。 - 【請求項８０】 前記請求項１６に記載の熱触媒体内蔵
カソード型ＰＥＣＶＤ法によって形成された膜を用いた
ことを特徴とするデバイス。 - 【請求項８１】 前記デバイスが光電変換装置であるこ
とを特徴とする請求項８０に記載のデバイス。 - 【請求項８２】 前記光電変換装置が太陽電池であるこ
とを特徴とする請求項８１に記載のデバイス。 - 【請求項８３】 前記デバイスが光受容体装置であるこ
とを特徴とする請求項８０に記載のデバイス。 - 【請求項８４】 前記デバイスが表示用装置であること
を特徴とする請求項８０に記載のデバイス。
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