JP4625397B2 - 放電電極、薄膜製造装置及び太陽電池の製造方法 - Google Patents

Description

本発明は、放電電極、薄膜製造装置及び太陽電池の製造方法に関し、特にプラズマを用いて基板や製膜済みの基板に処理や製膜室内のクリーニング処理を行う放電電極、薄膜製造装置及び太陽電池の製造方法に関する。

アモルファスシリコン太陽電池や微結晶シリコン太陽電池、ＴＦＴ（Ｔｈｉｎ Ｆｉｌｍ Ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ）などで用いる薄膜を製造する薄膜製造装置では、生産効率の向上等の面から基板の大面積化が進められている。そのような大面積基板（例示：１ｍ×１ｍ以上）の製膜を行う場合、高周波プラズマを用いる方法が有用である。高周波プラズマを用いる場合、単なる平行平板型の製膜装置ではなく、梯子型電極を用いた製膜方法が有効である。そのよう製膜方法の従来技術として、例えば、特開２００２−３２２５６３号公報のラダー電極を用いた技術がある。

微結晶層を含む多接合型（タンデム型）太陽電池のコストダウンのためには、発電層である微結晶ｉ層が数μｍとアモルファスシリコンi層の５から１０倍の膜厚と厚いため、高速で製膜することが必要である。高速な製膜により高品質な発電層を形成するためには、基板−電極間距離を狭くし、製膜圧力を高くするという高圧狭ギャップ法の適用が必要である。（例えば特開２００５−１５０３１７号公報）図１は、上記の従来技術に高圧狭ギャップ法を適用した場合における電極の断面と、電極の形状変化に対応した局所領域での製膜速度分布との関係を示す図である。上半分の図は、製膜に関わる構成の一部の断面を示す。下半分の図は、その構成と膜厚との関係を示す。縦軸は膜厚、横軸は基板上の位置を示す。製膜装置のラダー状の放電電極１０３は、円筒状の複数の電極１２１ａを備える。複数の電極１２１ａは、対向電極（図示されず）上の基板１０８と向かい合っている。電極１２１ａは、内部のガス流通管１３１に製膜ガスを流しながら、その一部を複数のガス噴出し孔１３７から送出する。放電電極１０３と対向電極との間に印加される電力により、プラズマを発生させ製膜ガスが分解され基板１０８に膜が形成される。しかし、高圧狭ギャップ法では、放電電極１０３の局所構造に起因した膜厚の分布が生じる。すなわち、図に示されるように、電極１２１ａから近い領域の膜厚は厚く、遠い領域の膜厚は薄くなる。このような膜厚の分布により、電池性能に分布が発生する。

図２は、従来技術に高圧狭ギャップ法を適用した場合における電極の断面と製膜速度分布との関係を示す図である。基板−電極間距離は、例えば５ｍｍである。この場合、電極１２１ｂの構造が図１の電極１２１ａと異なる。すなわち、電極１２１ｂは、直方体の棒状である。電極１２１ｂは、ガス流通管１３１の製膜ガスをガス噴出し孔１３２とガス拡散路１３４を介して複数の溝１３７から送出する。このとき、電極１２１ｂの基板１０８側の面は、基板１０８の表面と平行な平面である。図３は、図２の電極を用いて製膜した場合における電極形状変化に対応する局所領域での製膜速度の分布を示すグラフである。縦軸は製膜速度で、２．５ｎｍ／ｓの製膜速度を１．０として正規化して表示している。横軸は基板上の計測位置番号で、各点は等間隔で計測したものである。評価した電極本体３０aの基準としたガス噴出し孔１３２に対応する基板位置を計測点番号：０としている。グラフ中のＡ１、Ａ２及びＡ３は、図２におけるＡ１、Ａ２及びＡ３に対応している。このＡ１、Ａ２及びＡ３での製膜速度（ほぼ膜厚の傾向と同等）を比較してみると、製膜圧力が低い場合（例：６５０Ｐａ）よりも、製膜圧力が高い場合（例：９５０Ｐａ、１３００Ｐａ）には、Ａ３の製膜速度が低下して、製膜速度分布＝膜厚分布が大きくなることがわかる。加えて、図示しないが膜質、例えば、微結晶シリコンの場合ではラマン散乱の強度比：Ｉ（５２０ｃｍ^−１）／Ｉ（４８０ｃｍ^−１）にも分布が生じる。すなわち、Ａ１の原料ガス濃度（特にＳｉＨ_４ガス濃度）が高い領域においては強度比が小さくアモルファス的であり、Ａ２、Ａ３の原料ガス濃度がＡ１とは変化した領域においては強度比が大きく微結晶的になる。このような膜厚や膜質の分布により、電池性能に分布が発生する。

以上のことから、高圧狭ギャップ法を用いるために、放電電極の局所構造の適正化する技術が望まれる。高圧狭ギャップ法で用いるためのラダー状の放電電極の局所構造として、製膜ガスの流れ及びプラズマの分布を考慮し、膜質分布及び膜厚分布の発生を抑制させる技術が求められる。

関連する技術として特開２００１−９３８４３号公報に、プラズマＣＶＤ装置およびシリコン系薄膜光電変換装置の製造方法が開示されている。このプラズマＣＶＤ装置は、反応容器と、第１電極と、第２電極と、ガス供給手段と、電源とを具備する。反応容器は、排気部材を有する。第１電極は、前記反応容器内に配置され、被処理基板を保持する。第２電極は、前記反応容器内に前記第１電極に対向して配置され、中空状である。ガス供給手段は、前記第２電極内に反応ガスを供給する。電源は、前記第２電極に電力を印加する。前記中空状の第２電極は、ガス吹き出し板と、分散板とを有する。ガス吹き出し板は、前記第１電極の前面に配置された多数のガス吹き出し穴が開口されている。分散板は、このガス吹き出し板の背面に配置され、前記各ガス吹き出し穴の内周付近の複数箇所にそれぞれガスを吹き込むための複数のガス流通孔が開口されている。かつ前記ガス吹き出し穴に前記ガス流通孔からのガス流れを変えるためのガス流路変更部を形成している。この技術は、製膜ガスが基板の周囲からしか排出されない。そのため、基板が大面積の場合、膜質の均一性が維持できない恐れがある。

特開２００２−３２２５６３号 特開２００５−１５０３１７号 特開２００１−９３８４３号

本発明の目的は、膜質分布の改善と製膜速度の向上にあたり、基板と電極との間の距離を狭くし、製膜圧力を高くして製膜する場合でも、膜厚分布や膜質分布の発生を抑制することが可能な放電電極、薄膜製造装置及び太陽電池の製造方法を提供することにある。

本発明の他の目的は、膜厚分布や膜質分布の発生を抑制しながら高速製膜による生産性の向上が可能な放電電極、薄膜製造装置及び太陽電池の製造方法を提供することにある。

以下に、発明を実施するための最良の形態で使用される番号・符号を用いて、課題を解決するための手段を説明する。これらの番号・符号は、特許請求の範囲の記載と発明を実施するための最良の形態との対応関係を明らかにするために括弧付きで付加されたものである。ただし、それらの番号・符号を、特許請求の範囲に記載されている発明の技術的範囲の解釈に用いてはならない。

本発明の放電電極は、放電電極（３）と前記放電電極に対向する対向電極（２）とを備える薄膜製造装置用の前記放電電極（３）である。二本の横電極（２０）と複数の縦電極（２１）とを具備する。二本の横電極（２０）は、互いに略平行に第１方向（Ｘ）へ伸びる。複数の縦電極（２１）は、前記二本の横電極（２０）の間に設けられ、互いに略平行に前記第１方向（Ｘ）に略垂直な第２方向（Ｙ）へ伸びる。前記複数の縦電極（２１）の各々は、電極本体（３０）と、ガス流通路（３１）と、ガス分散部（４０／４８）と、ガス拡散路（３４）とを備える。電極本体（３０）は、一方の端部を一方の前記横電極（２０）に、他方の端部を他方の前記横電極（２０）に接続されている。ガス流通路（３１）は、前記電極本体（３０）の内部において前記第２方向（Ｙ）へ伸び、ガスが流通可能である。ガス分散部（４０／４８）は、前記電極本体（３０）の外面において前記第２方向（Ｙ）へ伸び、前記ガス流通路（３１）を流通する前記ガスを外部へ分散させ、前記対向電極（２）と略平行な方向へ前記ガスを送出するように可能な複数の孔（４３／４５）を有する。ガス拡散路（３４）は、前記電極本体（３０）の内部において前記第２方向（Ｙ）へ伸び、前記ガスが流通可能なように一側面を前記ガス流通路（３１）の外周面に設けたガス噴出し孔（３２）に、他の一側面を前記ガス分散部（４０）に接する。前記ガス噴出し孔（３２）は、前記ガス流通路（３１）からガスが略均一に噴出すように設けられており、通常の製膜条件においてはφ０．２〜φ１．０ｍｍの孔が５〜３０ｍｍの間隔で設けられている。
本発明では、ガスを分散可能な複数の孔（４３／４５）を介して、ガスを対向電極（２）と略平行な方向へ送出するので、ガスを送出する孔（４３／４５）と基板（８）との距離が近い場合でも、ガスをより均一に基板（８）上へ導入することができ、基板（８）に対してガスをより均等に広く行き渡らせることができる。加えて、二本の横電極（２０）と複数の縦電極（２１）とで構成される梯子状電極を用いているので、縦電極（２１）間の隙間領域（２９）から効率的に製膜に不要となったガスを排出することができる。従って、基板（８）の製膜面を均一に製膜に有効な原料ガスで覆い、高品質膜を高速で均一に製膜することが出来る。

上記の放電電極において、前記ガス分散部（４０）は、前記電極本体（３０）の前記対向電極側の第１外面を覆う板状体である。前記ガス分散部（４０）と前記ガス拡散路（３４）とが接する部分の断面積は、前記ガス噴出し孔（３２）と前記ガス拡散路（３４）とが接する部分の断面積よりも大きい。本発明によれば、ガス分散部（４０）へガスを行き渡らせ、ガスの濃度分布を均一にすることができる。

上記の放電電極において、前記ガス拡散路（３４）は、前記電極本体（３０）における前記第１方向（Ｘ）での中心としての第１中心に沿って設けられている。前記ガス分散部（４０）は、前記電極本体（３０）の前記対向電極側の第１外面において、前記第１中心の所定領域（３８）の両側に、前記第１方向（Ｘ）に伸び、前記第２方向（Ｙ）に並んだ互いに平行な複数の溝（４１）を備える。前記複数の溝（４１）の各々は、一端が前記複数の孔（４３）を介して前記ガス拡散路（３４）に接続し、他端が前記電極本体（３０）の側面に達して前記電極本体（３０）間の隙間空間（２９）に接続する。なお、前記ガス噴出し孔（３２）は、前記電極本体（３０）における前記第１方向（Ｘ）での中心としての第１中心に沿って設けられている。
本発明では、対向電極（２）と略平行な方向へ送出されたガスが溝（４１）に沿って対向電極（２）へ向かう方向へ広がり拡散するので、ガスの濃度分布をより均一にすることができる。

上記の放電電極において、前記電極本体（３０）の第１外面と隣り合う前記電極本体（３０）の第１外面との間に前記第２方向（Ｙ）へ伸びるように設けられ、前記隙間空間（２９）のうちの前記対向電極側を覆う蓋部（３９）を更に具備する。前記複数の溝（４１）の各々は、前記他端が複数の排気孔（４４）を介して前記隙間空間（２９）に接続する。
本発明では、対向電極（２）側の隙間空間（２９）が蓋部（３９）で覆われているので、放電電極のプラズマ側の面がより平坦となり、プラズマをより均一に安定的にすることができる。

上記の放電電極において、前記ガス噴出し孔（３２）と前記ガス拡散路（３４）は、前記ガス分散部（４８）側において、前記電極本体（３０）における前記第１方向（Ｘ）での中心としての第１中心に沿って所定の間隔で設けられている。前記ガス分散部（４８）は、前記電極本体（３０）の前記第１方向（Ｘ）側の一方の側面から他方の側面へ貫通し、かつ、前記ガス拡散路（３４）と接続するように、前記第１方向（Ｘ）に伸び、前記第２方向（Ｙ）に並んだ複数の流路（４７）を備える。
本発明では、ガスが隙間空間（２９）を介して拡散などにより基板（８）上へ導入されるので、必要な量のガスは隙間空間（２９）を対向電極（２）側へ向い、不要な量のガスは隙間空間（２９）を排出側へ向かうことができる。すなわち、必要な量のガスだけを基板上に供給することができる。

上記の放電電極において、前記複数の縦電極（２１）の各々は、前記電極本体（３０）間の隙間空間のうち前記対向電極（２）側の隙間の一部を少なくするように設けられた連続した突起２８を備える。
本発明では、隙間空間に連続した突起（２８）を張り出させることで、放電電極（３）の全面に均一のプラズマ分布を生成すると同時に、排気コンダクタンスを小さくして均一に排気することが可能となる。

上記の放電電極において、前記複数の縦電極（２１）の各々は、前記電極本体（３０）の内部において前記第２方向（Ｙ）へ伸び、熱媒体が流通可能な熱媒体流通路（３３）を備える。
本発明では、熱媒体により放電電極の温度を所望の温度に制御することができる。

本発明の薄膜製造装置は、製膜室（６）と、前記製膜室（６）内に設けられた上記各項に記載の放電電極（３）と、前記製膜室（６）内に設けられ、前記放電電極に対向する対向電極（２）とを具備する。

上記課題を解決するために、本発明は、薄膜製造装置を用いた太陽電池の製造方法である。ここで、前記薄膜製造装置は、製膜室（６）と前記製膜室（６）内に設けられた放電電極（３）と、前記製膜室（６）内に設けられ、前記放電電極に対向する対向電極（２）とを備える。前記放電電極（３）は、互いに略平行に第１方向（Ｘ）へ伸びる二本の横電極（２０）と、前記二本の横電極（２０）の間に設けられ、互いに略平行に前記第１方向（Ｘ）に略垂直な第２方向（Ｙ）へ伸びる複数の縦電極（２１）とを備える。前記複数の縦電極（２１）の各々は、一方の端部を一方の前記横電極（２０）に、他方の端部を他方の前記横電極（２０）に接続された電極本体（３０）と、前記電極本体（３０）の内部において前記第２方向（Ｙ）へ伸び、ガスが流通可能なガス流通路（３１）と、前記電極本体（３０）の外面において前記第２方向（Ｙ）へ伸び、前記ガス流通路（３１）を流通する前記ガスを外部へ分散させ、前記対向電極（２）と略平行な方向へ前記ガスを送出するように複数の孔（４３／４５）を有するガス分散部（４０／４８）と、電極本体（３０）の内部において、前記ガス流通路（３１）外周に所定の間隔で前記第２方向（Ｙ）に並んで設けた複数のガス噴出し孔（３２）と、前記電極本体（３０）の内部において前記第２方向（Ｙ）へ伸び、前記ガスが流通可能なように一側面を前記ガス流通路（３１）に接し、前記ガスが流通可能なように他の一側面を前記ガス分散部（４０）に接するガス拡散路（３４）とを含む。前記太陽電池の製造方法は、（ａ）前記対向電極（２）に基板を保持する工程と、（ｂ）前記製膜室（６）内に前記ガス流通路（３１）、前記ガス噴出し孔（３２）と前記ガス拡散路（３４）及び前記ガス分散部（４０／４８）を介して製膜用の前記ガスを導入する工程と、（ｃ）前記ガスを導入しながら、前記放電電極（３）と前記対向電極（２）との間に電力を印加して、前記基板上に太陽電池用の薄膜を形成する工程とを具備する。

上記の太陽電池の製造方法において、前記ガス分散部（４０）は、前記電極本体（３０）の前記対向電極側の第１外面を覆う板状体である。前記ガス分散部（４０）と前記ガス拡散路（３４）とが接する第１部分の断面積は、前記ガス噴出し孔（３２）と前記ガス拡散路（３４）とが接する第２部分の断面積よりも大きい。前記（ｂ）工程は、（ｂ１）前記ガスを、前記第２部分から前記第１部分へ空間的に広がりながら、前記複数の穴（４３）を介して前記製膜室（６）へ導入する工程を備える。

上記の太陽電池の製造方法において、前記ガス噴出し孔（３２）と前記ガス拡散路（３４）は、前記電極本体（３０）における前記第１方向（Ｘ）での中心としての第１中心に沿って設けられている。前記ガス分散部（４０）は、前記電極本体（３０）の前記対向電極側の第１外面において、前記第１中心の所定領域の両側に、前記第１方向（Ｘ）に伸び、前記第２方向（Ｙ）に並んだ互いに平行な複数の溝（４１）を備える。前記複数の溝（４１）の各々は、一端が前記複数の孔（４３）を介して前記ガス拡散路（３４）に接続し、他端が前記電極本体（３０）の側面に達して前記電極本体（３０）間の隙間空間（２９）に接続している。前記（ｂ）工程は、（ｂ２）前記ガスを、前記ガス噴出し孔（３２）と前記ガス拡散路（３４）から前記複数の孔（４３）及び前記複数の溝（４１）を介して前記製膜室（６）へ導入する工程を備える。

上記の太陽電池の製造方法において、前記電極本体（３０）の第１外面と隣り合う前記電極本体（３０）の第１外面との間に前記第２方向（Ｙ）へ伸びるように設けられ、前記隙間空間（２９）のうちの前記対向電極側を覆う蓋部（３９）を更に具備する。前記複数の溝（４１）の各々は、前記他端が複数の排気孔（４４）を介して前記隙間空間（２９）に接続する。前記（ｂ２）工程は、（ｂ２１）前記ガスを、前記複数の排気孔（４４）を介して前記対向電極（２）のある側から排出する工程を含む。

上記の太陽電池の製造方法において、前記ガス拡散路（３４）は、前記ガス分散部（４８）側において、前記電極本体（３０）における前記第１方向（Ｘ）での中心としての第１中心に沿って所定の間隔で設けられている。前記ガス分散部（４８）は、前記電極本体（３０）の前記第１方向（Ｘ）側の一方の側面から他方の側面へ貫通し、かつ、前記ガス拡散路（３４）と接続するように、前記第１方向（Ｘ）に伸び、前記第２方向（Ｙ）に並んだ複数の流路（４７）を備えている。前記（ｂ）工程は、（ｂ３）前記ガスを、前記ガス噴出し孔（３２）と前記ガス拡散路（３４）から前記複数の流路（４７）及び前記複数の孔（４５）を介して前記製膜室（６）へ導入する工程を備える。

上記の太陽電池の製造方法において、前記複数の縦電極（２１）の各々は、前記電極本体（３０）の内部において前記第２方向（Ｙ）へ伸び、熱媒体が流通可能な熱媒体流通路（３６）を備えている。前記太陽電池の製造方法は、（ｄ）製膜中に、前記基板の温度が所定の温度範囲に収まるように、温度制御された前記熱媒体を前記熱媒体流通路（３３）へ流通させる工程を更に具備する。熱媒体の流通により、前記製膜室（６）内の熱バランスを適正化させて、基板（８）に発生する表裏温度差を抑制して基板のソリ変形を防止する。

上記の放電電極において、前記複数の縦電極（２１）の各々は、前記電極本体（３０）間の隙間空間のうち前記対向電極（２）側の隙間の一部を少なくするように設けられた連続した突起２８を備える。

本発明により、基板と電極との間の距離を狭くし、製膜圧力を高くして製膜する場合でも、膜厚分布や膜質分布の発生を抑制することが出来る。そして、膜厚分布や膜質分布の発生を抑制しながら高速製膜により生産性を向上することが可能となる。

以下、本発明の放電電極、薄膜製造装置及び太陽電池の製造方法の実施の形態に関して、添付図面を参照して説明する。

（第１の実施の形態）
まず、本発明の薄膜製造装置の第１の実施の形態の構成について説明する。図４は、本発明の薄膜製造装置の第１の実施の形態の構成を示す概略図である。薄膜製造装置１の側面から見た図である。薄膜製造装置１は、製膜室６、対向電極２、均熱板５、均熱板保持機構１１、放電電極３、防着板４、支持部７、高周波給電伝送路１２、整合器１３、高真空排気部１９、低真空排気部１７、台１８を具備する。なお、本図において、ガス供給に関する構成は省略している。

製膜室６は、真空容器であり、その内部で基板８に膜を製膜する。製膜室６は、台１８上に保持されている。

対向電極２は、基板８を保持可能な保持手段（図示されず）を有する金属製の板である。対向電極２は、製膜時、放電電極３に対向する電極（例示：接地側）となる。対向電極２は、一方の面を均熱板５の表面に密接するように保持されている。そして、製膜時に他方の面を基板８の表面と密接する。均熱板５及び基板８と密接することで、均熱板５と基板８との間の熱交換を容易に行い、基板８全体を均一な温度にすることができる。

均熱板５は、全体が概ね均一な温度を有し、接触している対向電極２の温度を均一化する機能を有する。非磁性で熱伝導性の良い材料で製造されていて、セルフクリーニング実施時のフッ素への耐食性があることが望ましく、アルミ合金やインコネルなどのＮｉ合金が例示される。対向電極２の表面が均熱板５の表面に接触したとき、均熱板５が熱の経路となり、その部材の温度分布を緩和することができる。均熱板５は、内部に温度制御された熱媒体を流したり、温度制御されたヒーターを組み込むことで、自身で温度を制御することも可能である。

均熱板保持機構１１は、均熱板５及び対向電極２を製膜室６の側面（図１の右側）に対して略平行となるように保持する。そして、製膜時、均熱板５、対向電極２及び基板８を、放電電極３へ近づける。

放電電極３は、複数の梯子状の電極に分割され形成されている。高周波給電伝送路１２ａが接続された給電点５３と、高周波給電伝送路１２ｂが接続された給電点５４とから、それぞれ高周波電力を受電する。製膜時、対向電極２（例示：接地側）に対向する電極（例示：高周波電力投入側）となる。放電電極３と対向電極２との間の放電で発生するプラズマにより基板８に膜が製膜される。

防着板４は、接地され、プラズマの広がる範囲を抑えることにより、膜が製膜される範囲を制限する。図１の場合、製膜室６の内側における防着板４の後ろ側（基板８と反対の側）の壁に膜が製膜されないようにしている。

支持部７は、製膜室６の側面（図１の左側）から内側へ放電電極３に対して垂直に延びている。防着板４に結合し、放電電極３における対向電極２と反対側の空間を覆うように防着板４を保持する。それと共に、放電電極３と絶縁的に結合し、製膜室６の側面（図１の左側）に対して略平行となるように放電電極３を保持する。

整合器１３（上側及び下側のうちの一方を整合器１３ａ、他方を整合器１３ｂ）は、出力側のインピーダンスを整合可能である。図示されない高周波電源から高周波給電伝送路１４（整合器１３ａに接続する方を高周波給電伝送路１４ａ、整合器１３ｂに接続する方を高周波給電伝送路１４ｂ）を介して高周波電力を供給され、高周波給電伝送路１２を介して放電電極３へ送電する。

整合器１３は、更に、例えば、熱媒体供給装置（図示されず）から熱媒体供給管１５ｂ（整合器１３ｂに接続する方）を介して熱媒体を供給され、高周波給電伝送路１２ｂを介して放電電極３（給電点５４側）へ供給する。そして、放電電極３（給電点５３側）から高周波給電伝送路１２ａを介して熱媒体を受け取り、熱媒体供給管１５ａを介して熱媒体供給装置へ送出する。熱媒体の温度を熱媒体供給装置で制御する（例示：計測温度と設定値との差に基づくＰＩＤ制御）ことで、放電電極３の温度を所望の温度にすることが出来る。この場合、下側の整合器１３ｂから上側の整合器１３ａへ向って熱媒体を流すことが好ましい。滞留箇所や未到達の箇所が発生することなく、熱媒体を放電電極３内に行き渡らせることができる。

高周波給電伝送路１２は、例えば、その円管の中心部分に設けられた細管を用いて熱媒体を通し、その周辺部を用いて電力を給電し、その外側を製膜室６の壁面との間でＯリング等を用いて真空シールをする。又は、この逆でも良い。更に、熱媒体用の専用の配管を設けても良い。

高周波給電伝送路１２（整合器１３ａに接続する方を高周波給電伝送路１２ａ、整合器１３ｂに接続する方を高周波給電伝送路１２ｂ）は、一方を放電電極３に、他方を整合器１３に、それぞれ電気的に接続されている。整合器１３から供給される高周波電力を放電電極３へ供給する。

高真空排気部１９は、製膜室６内の気体を排気する高真空排気用の真空ポンプと開閉弁とを含む。低真空排気部１７は、製膜室６内の気体を排気する粗引き排気用の真空ポンプと開閉弁とを含む。

台３７は、製膜室６を保持している。内部に低真空排気部１７を含む領域を有する。台３７は、製膜室６をｚ方向（鉛直方向）に対してθ＝７°〜１２°傾けて保持する。より好ましくは約１０°傾ける。それにより、対向電極２の基板８に接する表面が、ｚ方向に対して７°〜１２°上に向くようする。基板８を垂直から僅かに傾けることは、基板８の自重を利用して少ない手間で基板８を保持するとともに、製膜室６の設置面積を少なくすることが出来て好ましい。

図５は、本発明の薄膜製造装置の第１の実施の形態の構成の一部を示す部分斜視図である。図中に矢印でＸＹＺ方向を示す。放電電極３は、梯子状の電極を備える。本実施の形態では８個の梯子状電極としての放電電極３ａ〜３ｈを備える。ただし、梯子状電極の数は、この数に限定されるものではなく、高周波を均一に給電してプラズマを均一化できることと、製作が容易であることから適切な数を選定できる。また放電電極３を１個の梯子状電極で構成しても良い。放電電極３ａ〜３ｈの各々は、互いに略平行にＸ方向へ伸びる二本の横電極２０と、二本の横電極２０の間に設けられ、互いに略平行にＸ方向に略垂直なＹ方向へ伸びる複数の縦電極２１とを備える。

放電電極３ａ〜３ｈの各々に対して、整合器１３ａ、高周波給電伝送路１４ａ、高周波給電伝送路１２ａ、熱媒体供給管１５ａ及び原料ガス配管１６ａが給電点５３側にそれぞれ設けられ、整合器１３ｂ、高周波給電伝送路１４ｂ、高周波給電伝送路１２ｂ、熱媒体供給管１５ｂ及び原料ガス配管１６ｂが給電点５４側にそれぞれ設けられていて、製膜室６の壁面との間でＯリング等を用いて真空シールをする。ただし、図５では、放電電極３ａに関する整合器１３、高周波給電伝送路１４、高周波給電伝送路１２、熱媒体供給管１５及び原料ガス配管１６についてのみ示している。

放電電極３ａ〜３ｈの各々は、給電点５３近傍に原料ガス配管１６ａが接続され、原料ガス配管１６ａから原料ガスが供給される。同様に、給電点５４近傍に原料ガス配管１６ｂが接続され、原料ガス配管１６ｂから原料ガスを供給される。放電電極３ａ〜３ｈの各々は、供給された原料ガスを、図中の矢印に示す方向、すなわち基板８の方向へその表面から放出する。

ただし、第１の実施形態において８分割した放電電極３ａ〜３ｈへの電力供給を、８個に限定することはない。８個未満の整合器１３ａ及び高周波給電伝送路１４ａと整合器１３ｂ及び高周波給電伝送路１４ｂとの組みで行うことも可能である。その場合、その組の数に対応するように、放電電極３ａ〜３ｈを組み分けする。

図６は、本発明の薄膜製造装置の第１の実施の形態における高周波電力の供給に関する構成を示す概略ブロック図である。薄膜製造装置１は、更に、電源部６０を具備する。電源部６０は、ＲＦアンプ（高周波電源Ａ）６２、ＲＦアンプ（高周波電源Ｂ）６３、高周波（ＲＦ）発振器６４、高周波（ＲＦ）発振器６５、切り替えスイッチ６６、ファンクションジェネレータ６７を備える。

高周波（ＲＦ）発振器６４は、例えば６０ＭＨｚの高周波（ＲＦ）を発振してＲＦアンプ６２と切り替えスイッチ６６とへ送信する。その際、内部に有するフェーズシフターを用いて、いずれかの高周波を位相変調する。高周波（ＲＦ）発振器６５は、例えば５８．５ＭＨｚの高周波（ＲＦ）を発振して、切り替えスイッチ６６へ送信する。その際、その周波数を例えば５８．５ＭＨｚから５９．９ＭＨｚ、あるいは６０．１ＭＨｚから６１．５ＭＨｚのように変動させる。切り替えスイッチ６６は、高周波発振器６４、６５からの高周波を受け、これらを切り替えてＲＦアンプ６３に供給する。ファンクションジェネレータ６７は、切り替えスイッチ６６による高周波発振器６４、６５からの高周波の切り替えに際し、これらの高周波の時間割合、すなわちデューティ比を変化させる。ＲＦアンプ６２及びＲＦアンプ６３は、供給された高周波を増幅して出力することにより、高周波電源として機能する。

高周波発振器６４は、例えば６０ＭＨｚの高周波を発振してこれをＲＦアンプ６２、切り替えスイッチ６６に送り、高周波発振器６５は例えば５８．５ＭＨｚの高周波を発振して切り替えスイッチ６６に送る。そしてこの切り替えスイッチ６６は、高周波発振器６４から送られてきた６０ＭＨｚと高周波発振器６５から送られてきた５８．５ＭＨｚの高周波とを一定サイクルで切り替え、ＲＦアンプ６３に送る。そのためＲＦアンプ６２は、６０ＭＨｚの高周波を給電点５３に給電し、ＲＦアンプ６３は、一定サイクルで切り替わる６０ＭＨｚと５８．５ＭＨｚの高周波を給電点５４に給電する。

切り替えスイッチ６６は、高周波発振器６４から送られてきた６０ＭＨｚの高周波と高周波発振器６５から送られてきた５８．５ＭＨｚの高周波との切り替えを、ファンクションジェネレータ１７からの信号で変化させる。ファンクションジェネレータ６７は、ガス圧やガス種などのガス条件に対応した信号により、高周波の切り替えの時間割合すなわちデューティ比を変化させる。高周波発振器６４は、フェーズシフターにより、ＲＦアンプ６２及び切り替えスイッチ６６のいずれかに一方へ送る高周波を、他方へ送る高周波とは位相をずらせられるようにしてある。高周波発振器６５は、その発振周波数を例えば５８．５ＭＨｚから５９．９ＭＨｚ、あるいは６０．１ＭＨｚから６１．５ＭＨｚのように変動可能に構成してある。

ただし、放電電極３ａ〜３ｈは、それぞれ個別の８個の電源部６０から電力を供給されても良い。あるいは、放電電極３ａ〜３ｈは、８個未満の電源部６０から供給されても良い。その場合、その電源部６０の数に対応するように、放電電極３ａ〜３ｈを組み分けする。また、放電電極３を１個の梯子状電極で構成して、１個の電源部６０から電力を供給しても良い。

この動作の詳細は、特開２００２−３２２５６３号公報のとおりである。この構成及び動作により、放電電極３での定在波等で生じるプラズマ発生状況の不均一などを防止し、大面積でのプラズマ発生状況をより均一とすることができる。

図７は、本発明の放電電極の第１の実施の形態の構成を示す平面図及び断面図である。図７（ａ）は、図５のＢＢ断面のうちの放電電極３ａを示す。図７（ｂ）は、図７（ａ）の放電電極３ａうちの一つをその図７（ａ）における下側から見た平面を示す。図７（ｃ）は、図７（ａ）の放電電極３ａうちの一つにおけるガスの流れを模式的に示す。放電電極３（３ａ）の複数の縦電極２１（２１ａ）の各々は、電極本体３０ａ、ガス流通路３１、ガス分散部３６、ガス拡散路３４、３５、ガス噴出し孔３２、及び熱媒体流通管３３を含む。ＸＹＺ方向は、図５の場合と同じである。

電極本体３０ａは、一方の端部を一方の横電極２０に、他方の端部を他方の横電極２０に接続されている。一方の横電極２０は高周波給電伝送路１２ａに、他方の横電極２０は高周波給電伝送路１２ｂに接続されている。

ガス流通路３１は、電極本体３０ａの内部において、電極本体３０ａの一方の端部から他方の端部までＹ方向へ伸びる管（空間）である。一端を原料ガス配管１６ａに、他端を原料ガス配管１６ｂに接続されている。その内部を製膜用のガスが流通可能である。

ガス拡散路３４、３５は、電極本体３０ａの内部において、電極本体３０ａの一方の端部から他方の端部までＹ方向へ伸びる空間である。ガス噴出し孔３２は適当な間隔で小孔が多数設けられていて、ガス流通路３１からガス拡散路３４、３５へ向って略均一にガスが噴出する。ガス噴出し孔の孔径は例えばφ０．３ｍｍである。＋Ｚ方向（ガス分散部３６の方向）について、ガス流通路３１側から順にガス噴出し孔３２、ガス拡散路３４、ガス拡散路３５である。ガス噴出し孔３２は、一側面をガス流通路３１に、他の一側面をガス拡散路３４にそれぞれガス流通可能に接している。ガス拡散路３４は、一側面をガス噴出し孔３２に、他の一側面をガス拡散路３５にそれぞれガス流通可能に接している。ガス拡散路３５は、一側面をガス流通路３４に、他の一側面をガス分散部３６にそれぞれ流通可能に接している。これにより、ガス流通路３１のガスが、ガス噴出し孔３２を経て、ガス拡散路３４、３５において、Ｙ方向へ流通しながら、＋Ｚ方向へも拡散し、ガス分散部３６へ達することが出来る。ガス分散部３６とガス拡散路３５とが接する部分の断面積は、ガス拡散路３４とガス噴出し孔３２とが接する部分の断面積よりも大きい。また、ガス拡散路３４の長さと幅は、ガス拡散が効果的に行われるとともに、電極本体３０ａのサイズが大きくなりすぎないように、その長さと幅の比が２から５程度に選定される。同様に、ガス拡散路３５の長さと幅は、ガス拡散路３４の長さとガス拡散路３５の長さを合計したものが、ガス拡散路３５の幅以上になるように選定される。

ガス分散部３６は、電極本体３０ａの対向電極２側の外表面において、電極本体３０ａの一方の端部から他方の端部までＹ方向へ伸びる板状体または多孔体である。ガス流通路３１を流通するガスが外部（基板８の表面）へ分散可能な貫通した複数の孔３７を有する。ガス分散部３６は、電極本体３０ａの外面の大部分を覆うように設けられている。これにより、対向電極２上の基板８へガスを概ね均等に供給することが出来る。また、ガス分散部３６は、より細かい孔が多数存在する多孔体により構成されても良い。多孔体により、より均等に基板８へガスを供給することができる。

ガス分散部３６は、非磁性材料で熱伝導性が良く、セルフクリーニング（反応性イオンエッチング）に実施時にフッ素耐性のある金属が好ましい。また、溶接が容易な金属であることがより好ましい。そのような金属の一つは、アルミ合金に例示される。電極本体３０ａも同様であることが好ましい。

複数の孔３７を例えば円とする。その場合、孔３７の直径は、例えば、０．３ｍｍ以上３．０ｍｍ以下である。０．３ｍｍ未満の場合、流速が速くなり、基板８上の孔直下の領域とそうでない領域とで膜質に分布が発生しやすくなる。３．０ｍｍより大きい場合、ガスが通りやすくなり、基板８上のガス噴出し孔３２直下の領域とそうでない領域とで膜質に分布が発生しやすくなる。なお、孔の形状は不問であり、円形以外に楕円や四角形、三角形、星型などの適宜な形状が使用可能である。

さらに、ガス分散部３６の面積に占める複数の孔３７の面積の割合（複数の孔３７の開口率）は、５％以上５０％以下が好ましい。５％未満の場合、基板８上の孔直下の領域とそうでない領域とで膜質に分布が発生しやすくなる。５０％より大きい場合、基板８上のガス噴出し孔３２直下の領域とそうでない領域とで膜質に分布が発生しやすくなる。

熱媒体流通管３３は、電極本体３０ａの内部において、Ｙ方向へ伸び、熱媒体が流通可能である。一端を熱媒体供給管１５ａに、他端を熱媒体供給管１５ｂに接続されている。温度を制御された熱媒体を流通させることにより、電極本体３０ａを所望の温度に制御することが出来る。ここでは、二本の熱媒体流通管２５を示しているが、一本でも三本以上でも良い。隣り合う縦電極２１ａとの隙間空間２９は、ガスの残りや生成した他のガスを排気する通路となる。隙間空間２９が狭すぎると排気コンダクタンスが減少しすぎてガス流れが不均一となり易く、隙間空間２９が広いと隣り合う電極２１ａとの間でプラズマ分布が生じやすく好ましくない。隙間空間２９は２ｍｍから４ｍｍが例示される。また、対向電極２側の外表面側に連続した突起２８を設けても良い。連続した突起２８を設けることで、放電電極３の全面に均一のプラズマ分布を生成し排気コンダクタンスを小さくして均一に排気することが出来る。隣り合う縦電極の突起２８どうしの間の隙間は１ｍｍから２ｍｍが例示される。

次に、本発明の太陽電池の製造方法について説明する。ここでは、上記に示した放電電極及び薄膜製造装置を用いて、シリコン系薄膜の太陽電池を製造する場合を説明する。

ただし、シリコン系とは、シリコン（Ｓｉ）やシリコンカーバイド（ＳｉＣ）やシリコンゲルマニウム（ＳｉＧｅ）を含む。ここでは、シリコン系薄膜として、微結晶シリコン又はアモルファスシリコンを例とする。

（１）ガラスのような透光性の基板８を薄膜製造装置１へ導入し、対向電極２にセットする。基板８は、例えば、１．４ｍ×１．１ｍ、板厚４ｍｍのソーダフロートガラスで、基板端面は破損防止にコーナー面取りやＲ面取り加工されていることが望ましい。基板８の表面には酸化錫膜を主成分とする透明導電膜を約５００ｎｍから８００ｎｍの膜厚となるよう熱ＣＶＤ装置にて約５００℃で形成されている。多接合型（タンデム型）太陽電池において微結晶シリコン層をボトム電池層として製膜する際は、基板８には透明導電膜とアモルファスシリコン太陽電池層（ｐ層、i層、ｎ層）が形成されている。その後、製膜室６を所定の真空度（例示：１０^−６Ｐａ）にする。対向電極２の温度は、例えば２００℃で一定となるように均熱板５を温度制御されている。基板−電極間距離は、２ｍｍから１５ｍｍが例示され、例えば、５ｍｍである。
（２）製膜用のガスを、原料ガス配管１６ａ、ガス流通路３１、ガス噴出し孔３２、ガス拡散路３４、３５及びガス分散部３６（複数の孔３７）を介して放電電極３と基板８との間に供給する。微結晶シリコン薄膜又はアモルファスシリコン薄膜を形成する場合、ガスは、例えば、Ｈ_２＋ＳｉＨ_４（ＳｉＨ_４分圧：２〜２０％）である。ただし、ｐ層やｎ層を形成する場合には、更にドーパントを加えたガスとする。製膜圧力の範囲は、例えば、微結晶シリコン薄膜を形成する場合、８００〜１８００Ｐａであり、アモルファスシリコン薄膜を形成する場合、２００〜６００Ｐａである。ガスは、孔３７を介して供給され、隙間空間２９から排出される。
（３）整合器１３の出力側のインピーダンスの整合をとりながら、出力側に接続された高周波給電伝送路１２を介して放電電極３へ所定の高周波電力を供給する。これにより、放電電極３と対向電極２との間にガスのプラズマが発生し、基板８上にシリコン薄膜が製膜される。微結晶シリコン薄膜を形成する場合、高周波電力及び基板温度と膜厚は、例えば、１Ｗ／ｃｍ^２及び２００℃と１．５μｍから３μｍである。アモルファスシリコン薄膜を形成する場合、高周波電力及び基板温度と膜厚は、例えば、０．２Ｗ／ｃｍ^２及び２００℃と約３００ｎｍである。
（４）製膜前から製膜終了まで、高周波給電伝送路１２の内部に設けられた熱媒体供給管２０を介して、放電電極３の内部に設けられた熱媒体流通管２５へ熱媒体を流通させる。それにより、放電電極３の温度を制御する。電極本体３０ａの温度は、例えば５０℃から１８０℃の間の適切な温度に制御される。すなわち、電極本体３０ａの温度は、製膜時の基板加熱温度とプラズマ投入電力と製膜室６から排出される熱の熱バランスにおいて、基板８の表裏温度差により発生する基板ソリ変形が抑制されるように制御される。
（５）ｐ層シリコン薄膜、ｉ層シリコン薄膜、及びｎ層シリコン薄膜のそれぞれについて、上記の（１）から（４）を繰り返す。
（６）その後、ｎ層上に銀やアルミニウムによる裏面導電膜をスパッタリング装置で形成して、太陽電池が製造される。

なお、ｐ層シリコン薄膜、ｉ層シリコン薄膜、及びｎ層シリコン薄膜をそれぞれ異なる製膜室６で形成しても良い。更には異なる薄膜製造装置で形成しても良い。また、必要に応じて各層の間に他の薄膜を形成しても良い。そのような他の膜や透明導電膜、裏面導電膜については、本発明の薄膜製造装置用いなくても良い。また、特に記載していないが、太陽電池として直列集積構造するために、途中工程にＹＡＧレーザーなどを用いた膜のエッチング工程を実施する。

上記の太陽電池の製造方法では、アモルファスシリコン太陽電池、又は微結晶シリコン太陽電池を一つ製造する例を示している。しかし、本発明がこの例に限定されるものではなく、アモルファスシリコン太陽電池と微結晶シリコン太陽電池とを各１層〜複数層に積層させた多接合型太陽電池のような他の種類の薄膜太陽電池にも同様に適用可能である。

更に、本発明は、金属基板のような非透光性基板上に製造された、基板とは反対側から光が入射する型の太陽電池にも同様に適用可能である。

複数の孔３７を＋Ｚ方向へ送出されたガスは、基板８へ向かいプラズマ生成に寄与しつつ、一部は隣り合う縦電極２１ａの下へ移動するが、多くは隣り合う縦電極２１ａとの隙間から排出されると考えられる。ガスを供給する複数の孔３７（ガス分散部３６）とガスを排出する縦電極２１ａ間の隙間とが近接しているため、プラズマ中のガス滞在時間が短くなる。それにより、良好な膜質を有する膜の生成を阻害するナノクラスターの成長や膜内への取り込みを抑制することが可能となる。

図８は、図７の電極を用いて製膜した場合における製膜速度の分布を示すグラフである。縦軸は製膜速度で、２．５ｎｍ／ｓの製膜速度を１．０として正規化して表示している。横軸は基板上の計測位置番号で、各点は等間隔で計測したものである。評価した電極本体３０aの基準としたガス噴出し孔３２に対応する基板位置を計測点番号：０としている。グラフ中のＢ１、Ｂ２及びＢ３は、図７（ａ）におけるＢ１、Ｂ２及びＢ３に対応している。このＢ１、Ｂ２及びＢ３での製膜速度（ほぼ膜厚の傾向と同等）を従来技術（図２及び図３）の場合と比較すると、製膜圧力に関わらず、製膜速度分布＝膜厚分布が小さくなっていることがわかる。加えて、製膜速度そのものも大きくなっていることがわかる。更に、図示しないが膜質、例えば、微結晶シリコンの場合ではラマン散乱の強度比：Ｉ（５２０ｃｍ^−１）／Ｉ（４８０ｃｍ^−１）の分布が小さくなり、Ｂ１、Ｂ２及びＢ３のいずれにおいても強度比の値が３から５以上と大きく微結晶的となった。このように、高圧力条件下での製膜速度（膜厚）分布は、従来技術の場合と比較して、大幅に改善している。

局所的な膜厚分布及び膜質分布は、ガスを供給する部分（例：ガス分散部３６）からガスを排気する部分（例：隣り合う縦電極２１ａ同士の隙間）にかけて、ガスが消費され濃度分布（特にＳｉＨ_４ガス濃度）が発生すること、および、隣り合う縦電極２１ａ同士の隙間でガス流速が早くなるとともにプラズマが弱い部分で原料ガスの分解が低下すること、の二つの要因で発生するものと推測される。

本発明の放電電極３では、ガス分散部３６を電極本体３０の外面の大部分を覆うように設けていること、及び、孔３７の大きさ及び開口率を適正な範囲にしていることにより、ガスの供給部分を広げつつ、ガスの供給を均一化することができる。それにより、ガス濃度分布の発生を抑制することができ、膜厚及び膜質をより均一化することが可能となる。

本発明の放電電極３では、隣り合う縦電極２１ａ同士の隙間空間２９を電極−基板距離よりも小さくして、例えば２ｍｍから４ｍｍと狭く構成するとともに、ガス分散部３６として平板の板状体または多孔体を用いているので、放電電極３の対向電極２側がほぼ平坦とすることが出来る。それにより、プラズマの生成をより均一化することがで、膜厚及び膜質をより均一化することが可能となる。

以上のように、本発明により、基板と電極との間の距離を狭くし、製膜圧力を高くして製膜する場合でも、膜厚分布や膜質分布の発生を抑制することが出来る。そして、膜厚分布や膜質分布の発生を抑制しながら高速製膜により生産性を向上することが可能となる。

（第２の実施の形態）
次に、本発明の薄膜製造装置の第２の実施の形態の構成について説明する。本実施の形態では、放電電極３の構成が第１の実施の形態と異なっている。

図４、図５に示す本発明の薄膜製造装置の第２の実施の形態の構成、図６に示す本発明の薄膜製造装置の第２の実施の形態における高周波電力の供給に関する構成については、第１の実施の形態の場合と同様である。したがって、それらの説明を省略する。

図９は、本発明の放電電極の第２の実施の形態の構成を示す斜視図である。放電電極３を対向電極２と反対の側から見ている。ＸＹＺ方向は、図５の場合と同じである。放電電極３（３ａ）の複数の縦電極２１（２１ｂ）の各々は、電極本体３０ｂ、ガス流通路３１、ガス分散部４０、ガス拡散路３２、３４、及び熱媒体流通管３３を含む。

電極本体３０ｂは、一方の端部を一方の横電極２０に、他方の端部を他方の横電極２０に接続されている。一方の横電極２０は高周波給電伝送路１２ａに、他方の横電極２０は高周波給電伝送路１２ｂに接続されている。

ガス流通路３１は、電極本体３０ｂの内部において、電極本体３０ｂの一方の端部から他方の端部までＹ方向へ伸びる管（空間）である。一端を原料ガス配管１６ａに、他端を原料ガス配管１６ｂに接続されている。その内部を製膜用のガスが流通可能である。

ガス噴出し孔３２はガス流通路３１のＺ方向に適当な間隔で設けてある。ガス拡散路３４は、電極本体３０ｂの内部において、電極本体３０ｂの一方の端部から他方の端部までＹ方向へ伸びる空間である。ガス噴出し孔３２、ガス拡散路３４は、電極本体３０ｂのガス分散部４０側において、電極本体３０ｂにおけるＸ方向での中心に沿って設けられている。Ｚ方向（ガス分散部４０の方向）について、ガス流通路３１側から順にガス噴出し孔３２、ガス拡散路３４である。ガス噴出し孔３２は、一側面をガス流通路３１に、他の一側面をガス拡散路３４にそれぞれガス流通可能に接している。ガス拡散路３４は、一側面をガス噴出し孔３２に、他の一側面をガス分散部４０にそれぞれ流通可能に接している。これにより、ガス流通路３１のガスが、ガス噴出し孔３２で略均一に噴出されて、ガス拡散路３４において、Ｙ方向へ流通しながら、Ｚ方向へも拡散し、ガス分散部４０へ達することが出来る。

ガス分散部４０は、電極本体３０ｂの対向電極２側においてＹ方向へ伸びる外表面の領域である。ガス分散部４０は、電極本体３０ｂにおけるＸ方向での中心の所定領域３８の両側でＸ方向に伸びかつＹ方向に並んだ互いに平行な複数の溝４１と、隣り合う溝４１の間の凸領域４２とを備えている。所定領域３８は、ガス拡散路３４の対向電極２側を覆うように設けられている。

溝４１は、一端の下部が所定領域３８において孔４３を介してガス拡散路３４に接続している。孔４３は、ガス拡散路３４のＸ方向側面の＋Ｚ方向の端に設けられている。溝４１は、他端が電極本体３０ｂのＸ方向側面に達して電極本体３０ｂ間の隙間空間２９に接続している。ガス流通路３１を流通するガスは、ガス噴出し孔３２、ガス拡散路３４を介し、複数の溝４１の一端に設けられた複数の孔４３から、複数の溝４１に沿って外部へ分散可能である。孔４３は、対向電極２側へ広がりながら対向電極２と略平行な方向へガスを送出する。そのガスの一部及び生成したガスは、隙間空間２９から排出される。これにより、対向電極２上の基板８へガスを概ね均等に供給するとともに、原料ガスの濃度分布をより均一にすることが出来る。

ガス分散部４０は、非磁性材料で熱伝導性が良く、セルフクリーニング（反応性イオンエッチング）実施時のフッ素耐性のある金属が好ましい。また、溶接が容易な金属であることがより好ましい。そのような金属の一つは、アルミ合金に例示される。電極本体３０ｂも同様であることが好ましい。また、ガス分散部４０は、電極本体３０ｂと一体であっても良い。

複数の孔４３を例えば正方形とする。その場合、孔４３の一辺は、例えば、１．０ｍｍ以上５．０ｍｍ以下である。１．０ｍｍ（断面積１．０ｍｍ^２）未満の場合、流速が速くなり、基板８側へ広がるガスの分布が大きくなり、基板８上における溝４１の一方の端の領域と他方の端の領域とで膜質に分布が発生しやすくなる。５．０ｍｍ（断面積２５ｍｍ^２）より大きい場合、ガスが通りやすくなるが溝４１の他方の端の領域にまでガスが送出されにくいこと、およびプラズマの分布が発生するために、基板８上における溝４１直下の領域とそうでない領域とで膜質に分布が発生しやすくなる。なお、孔の形状は不問である。

さらに、ガス分散部４０の対向電極２側の面積に対する複数の孔４３の面積の割合は、５％以上４０％以下が好ましい。５％未満の場合、対向電極２側の面積に対して溝４１の通路面積が少ないために溝４１付近とそうでない領域とで膜質に分布が発生しやすくなる。さらに、流速が早く基板８側へ広がるガスの分布が大きくなり、基板８上における溝４１の一方の端の領域と他方の端の領域とで膜質に分布が発生しやすくなる。４０％より大きい場合、溝４１部分のプラズマ分布の影響のために基板８上における溝４１直下の領域とそうでない領域とで膜質に分布が発生しやすくなる。これにより、孔４３と溝４１のサイズとピッチが選定され、孔４３を幅１ｍｍ×深さ５ｍｍ、溝４３ピッチを５ｍｍから１５ｍｍとすることが例示される。

熱媒体流通管３３は、電極本体３０ｂの内部において、Ｙ方向へ伸び、熱媒体が流通可能である。一端を熱媒体供給管１５ａに、他端を熱媒体供給管１５ｂに接続されている。温度を制御された熱媒体を流通させることにより、電極本体３０ｂを所望の温度に制御することが出来る。ここでは、二本の熱媒体流通管２５を示しているが、一本でも三本以上でも良い。

図１０は、本発明の放電電極の第２の実施の形態の構成を示す他の斜視図である。放電電極３を対向電極２の側から見ている。ＸＹＺ方向は、図９の場合と同じである。溝４１は、一端の下部が所定領域３８側面の孔４３を介してガス拡散路３４に接続している。溝４１は、他端が電極本体３０ｂの側面に達して電極本体３０ｂ間の隙間空間２９に接続している。

図１１は、本発明の放電電極の第２の実施の形態の構成を示す平面図である。放電電極３を対向電極２の側から見ている。矢印は、ガスの流れを示している。ガスは、所定領域３８側面の孔４３から略Ｘ方向へ向かって、溝４１に沿って送出される。そして、Ｙ方向や＋Ｚ方向へ広がりながら、対向電極２と放電電極３との間の空間を移動する。このとき、対向電極２と放電電極３との間に電力が供給されている場合、そのガスはプラズマを生成し、膜を形成する。そのガスの残りや生成した他のガスは、隙間空間２９を通り、放電電極３の裏側（対向電極２と向かい合う側と反対の側）へ排出される。

次に、本発明の太陽電池の製造方法については、放電電極として、図９〜図１１に記載のものを使用するほかは、第１の実施の形態と同様であるので、その説明を省略する。

複数の孔４３をＸ方向へ送出されたガスは、＋Ｚ方向及びＹ方向へも広がりながら基板８と放電電極３との間のプラズマ生成に寄与しつつ、一部は隣り合う縦電極２１ｂと基板８との間へ移動するが、多くは隣り合う縦電極２１ｂとの隙間空間２９から排出されると考えられる。ガスを供給する複数の孔４３（ガス分散部４０）とガスを排出する縦電極２１ｂ間の隙間空間２９とが近接しているため、プラズマ中のガス滞在時間が短くなる。それにより、良好な膜質を有する膜の生成を阻害するナノクラスターの成長と膜内への取り込みを抑制することが可能となる。

図１２は、図９〜図１１の電極を用いて製膜した場合における製膜速度の分布を示すグラフである。縦軸は製膜速度で、２．５ｎｍ／ｓの製膜速度を１．０として正規化して表示している。横軸は基板の計測位置番号で、各点は等間隔で計測したものである。評価にあたり基準とした電極の隙間空間２９の中心に対応する基板位置を計測点番号：０としている。グラフ中のＣ１、Ｃ２及びＣ３は、図９及び図１１におけるＣ１、Ｃ２及びＣ３に対応している。このＣ１、Ｃ２及びＣ３での製膜速度（ほぼ膜厚の傾向と同等）を従来技術（図２及び図３）の場合と比較すると、製膜圧力に関わらず、製膜速度分布＝膜厚分布が小さくなっていることがわかる。加えて、製膜速度そのものも大きくなっていることがわかる。更に、図示しないが膜質、例えば、微結晶シリコンの場合ではラマン散乱の強度比：Ｉ（５２０ｃｍ^−１）／Ｉ（４８０ｃｍ^−１）の分布が小さくなり、Ｃ１、Ｃ２及びＣ３のいずれにおいても強度比の値が３から５以上と大きく微結晶的となった。このように、高圧力条件下での製膜速度（膜厚）分布は、従来技術の場合と比較して、大幅に改善している。

図１３は、図９〜図１１の電極を用いて製膜した場合における製膜速度の分布を示すグラフである。横軸は製膜速度で、２．５ｎｍ／ｓの製膜速度を１．０として正規化して表示している。縦軸は基板上の位置を示す。グラフ中のＤ１、及びＤ２は、図１１におけるＤ１、及びＤ２に対応している。すなわち、図１２の場合と略垂直な方向における製膜速度の分布を示している。この場合にも、図１２の場合と同様に、製膜圧力に関わらず、製膜速度分布＝膜厚分布が小さく、製膜速度そのものも大きくなっていることがわかる。更に、図示しないが、図１２の場合と同様に、膜質、例えば、微結晶シリコンの場合ではラマン散乱の強度比の分布が小さくなり、Ｄ１、及びＤ２のいずれにおいても強度比が大きく微結晶的となった。このように、高圧力条件下での製膜速度（膜厚）分布は、従来技術の場合と比較して、大幅に改善している。

本発明の放電電極３は、ガスを供給するガス分散部４０に、Ｘ方向へガスを流す孔４３、及びその孔４３に続く溝４１を有している。それにより、ガスが基板８へ直接供給されることを抑制することができる。したがって、ガスが直接基板８へ向かう場合に比較して、孔直下の領域とそれ以外の領域との間のガス濃度膜厚分布をより容易に均一にすることが出来る。加えて、ガスが溝４１に流れながら一部が溝４１の途中から基板８方向へ（プラズマ中へ）供給されるので、孔４３からガスが排気される隙間空間２９にかけてのガス濃度分布をより容易に均一にすることが可能となる。更に、ガスの排出する隙間空間２９がガスの供給する孔４３の近くにあるので、製膜中のガス交換をスムーズに行うことが出来る。それらにより、ガス濃度分布の発生を抑制することができ、膜厚及び膜質をより均一化することが可能となる。

本発明の放電電極３では、ガス分散部４０は、溝４１以外はほぼ平坦な面を有しているので、放電電極３の対向電極２側をほぼ平坦とすることが出来る。それにより、プラズマの生成をより均一化することがで、膜厚及び膜質をより均一化することが可能となる。

以上のように、本発明により、基板と電極との間の距離を狭くし、製膜圧力を高くして製膜する場合でも、膜厚分布や膜質分布の発生を抑制することが出来る。そして、膜厚分布や膜質分布の発生を抑制しながら高速製膜により生産性を向上することが可能となる。

（第３の実施の形態）
次に、本発明の薄膜製造装置の第３の実施の形態の構成について説明する。本実施の形態では、放電電極３の構成が第１の実施の形態、及び第２の実施の形態と異なっている。

図４、図５に示す本発明の薄膜製造装置の第３の実施の形態の構成、図６に示す本発明の薄膜製造装置の第３の実施の形態における高周波電力の供給に関する構成については、第１の実施の形態の場合と同様である。したがって、それらの説明を省略する。

図１４は、本発明の放電電極の第３の実施の形態の構成を示す斜視図である。放電電極３を対向電極２と反対の側から見ている。ＸＹＺ方向は、図９の場合と同じである。放電電極３（３ａ）の複数の縦電極２１（２１ｃ）の各々は、電極本体３０ｃ、ガス流通路３１、ガス分散部４０、蓋部３９、ガス拡散路３４、ガス噴出し孔３２、及び熱媒体流通管３３を含む。

本実施の形態の放電電極３（３ａ）は、隣り合う縦電極２１同士の間の隙間空間２９のうち、対向電極２側が蓋部３９で覆われている点で第２の実施の形態と異なる。その他の電極本体３０ｃ、ガス流通路３１、ガス分散部４０、ガス拡散路３４、ガス噴出し孔３２、及び熱媒体流通管３３は、第２の実施の形態の電極本体３０ｂ、ガス流通路３１、ガス分散部４０、ガス拡散路３４、ガス噴出し孔３２、及び熱媒体流通管３３と同様なのでその説明を省略する。

蓋部３９は、電極本体３０ｃの外表面と隣り合う電極本体３０ｃの外表面との間に、Ｙ方向へ伸びるように設けられている。すなわち、蓋部３９は、隙間空間２９のうちの対向電極２側を覆うように設けられている。このとき、溝４１は、他端（電極本体３０ｃの側面に達している方）が排気孔４４を介して隙間空間２９に接続している。すなわち、排気孔４４は、隙間空間２９のＸ方向側面の＋Ｚ方向の端に設けられている。

ガス流通路３１を流通するガスは、ガス拡散路３４、ガス噴出し孔３２を介し、複数の溝４１の一端に設けられた複数の孔４３から、複数の溝４１に沿って外部へ分散可能である。更に、そのガスの一部及び生成したガスは、隙間空間２９から排出される。これにより、対向電極２上の基板８へガスを概ね均等に供給することが出来る。

蓋部３９もまた、非磁性材料で熱伝導性が良く、セルフクリーニング（反応性イオンエッチング）実施時のフッ素耐性のある金属が好ましい。また、溶接が容易な金属であることがより好ましい。そのような金属の１つは、アルミ合金に例示される。また、蓋３９は、ガス分散部４０、及び、電極本体３０ｃと一体であっても良い。

排気孔４４の大きさ及び開口率は、孔４３と概ね等しいか大きいことが好ましい。小さい場合、ガスの排出が効率的に行えず、不要なガスが滞留して、膜厚や膜質の分布の原因となる可能性があるからである。

図１５は、本発明の放電電極の第３の実施の形態の構成を示す他の斜視図である。放電電極３を対向電極２の側から見ている。ＸＹＺ方向は、図１４の場合と同じである。溝４１は、一端の下部が所定領域３８側面の孔４３を介してガス拡散路３４に接続している。溝４１は、他端が電極本体３０ｃの側面に達し、その他端の下部が蓋部３９の下部の排気孔４４を介して隙間空間２９に接続している。

図１６は、本発明の放電電極の第３の実施の形態の構成を示す平面図である。放電電極３を対向電極２の側から見ている。矢印は、ガスの流れを示している。ガスは、所定領域３８側面の孔４３から略Ｘ方向へ向かって、溝４１に沿って送出される。そして、Ｙ方向や＋Ｚ方向へ広がりながら、対向電極２と放電電極３との間の空間を移動する。このとき、対向電極２と放電電極３との間に電力が供給されている場合、そのガスはプラズマを生成し、膜を形成する。そのガスの残りや生成した他のガスは、排気孔３９から隙間空間２９を通り、放電電極３の裏側（対向電極２と向かい合う側と反対の側）へ排出される。

次に、本発明の太陽電池の製造方法については、放電電極として、図１４〜図１６に記載のものを使用するほかは、第１の実施の形態と同様であるので、その説明を省略する。

複数の孔４３をＸ方向へ送出されたガスは、＋Ｚ方向及びＹ方向へも広がりながら基板８と放電電極３との間のプラズマ生成に寄与しつつ、一部は隣り合う縦電極２１ｃと基板８との間へ移動するが、多くは複数の排気孔４４を介して縦電極２１ｃとの隙間空間２９から排出されると考えられる。ガスを供給する複数の孔４３（ガス分散部４０）とガスを排出する縦電極２１ｃ間の隙間空間２９とが近接しているため、プラズマ中のガス滞在時間が短くなる。それにより、良好な膜質を有する膜の生成を阻害するナノクラスターの成長と膜内への取り込みを抑制することが可能となる。

図１７は、図１４〜図１６の電極を用いて製膜した場合における製膜速度の分布を示すグラフである。縦軸は製膜速度で、２．５ｎｍ／ｓの製膜速度を１．０として正規化して表示している。横軸は基板上の計測位置番号で、各点は等間隔で計測したものである。評価にあたり基準とした電極の隙間空間２９の中心に対応する基板位置を計測点番号：０としている。グラフ中のＥ１、Ｅ２及びＥ３は、図１４及び図１６におけるＥ１、Ｅ２及びＥ３に対応している。このＥ１、Ｅ２及びＥ３での製膜速度（ほぼ膜厚の傾向と同等）を従来技術（図２及び図３）の場合と比較すると、製膜圧力に関わらず、製膜速度分布＝膜厚分布が小さくなっていることがわかる。加えて、第１の実施形態、第２の実施形態に比べて、製膜速度そのものも大きくなっていて、正規化した製膜速度１．０を超えるものが多く、その変動幅も小さいことがわかる。更に、図示しないが膜質、例えば、微結晶シリコンの場合ではラマン散乱の強度比：Ｉ（５２０ｃｍ^−１）／Ｉ（４８０ｃｍ^−１）の分布が小さくなり、Ｅ１、Ｅ２及びＥ３のいずれにおいても強度比の値が３から５以上と大きく微結晶的となった。このように、高圧力条件下での製膜速度（膜厚）分布は、従来技術の場合と比較して、大幅に改善している。

図１８は、図１４〜図１６の電極を用いて製膜した場合における製膜速度の分布を示すグラフである。横軸は製膜速度で、２．５ｎｍ／ｓの製膜速度を１．０として正規化して表示している。縦軸は基板上の位置を示す。グラフ中のＦ１、及びＦ２は、図１６におけるＦ１、及びＦ２に対応している。すなわち、図１７の場合と略垂直な方向における製膜速度の分布を示している。この場合にも、図１７の場合と同様に、製膜圧力に関わらず、製膜速度分布＝膜厚分布が小さく、製膜速度そのものも大きくなっていることがわかる。更に、図示しないが、図１７の場合と同様に、膜質、例えば、微結晶シリコンの場合ではラマン散乱の強度比の分布が小さくなり、Ｆ１、及びＦ２のいずれにおいても強度比が大きく微結晶的となった。このように、高圧力条件下での製膜速度（膜厚）分布は、従来技術の場合と比較して、大幅に改善している。

本発明の放電電極３の場合も、第２の実施の形態と同様の効果を得ることができる。更に、隙間空間２９の対向電極２側を蓋部３９で覆っているので、放電電極３は概ね隙間無く平坦な面と近似できる。それにより、第１の実施の形態および第２の実施の形態と比べ、よりプラズマを均一にすることが出来、膜厚及び膜質をより均一化することが可能となる。

以上のように、本発明により、基板と電極との間の距離を狭くし、製膜圧力を高くして製膜する場合でも、膜厚分布や膜質分布の発生を抑制することが出来る。そして、膜厚分布や膜質分布の発生を抑制しながら高速製膜により生産性を向上することが可能となる。

図１９は、従来技術と本発明の薄膜製造装置とで、製膜圧力条件における局所領域での製膜速度の分布を比較したグラフを示す。縦軸は局所製膜速度分布を示し、横軸は製膜圧力を示す。ただし、局所製膜速度分布とは、放電電極３の一つの隙間空間２９からその隣の隙間空間２９までの縦電極２１と対向する基板８上での膜厚分布を評価したものである。

第１の実施の形態、乃至第３の実施の形態における放電電極３を用いた場合、従来技術の放電電極１０３（図２）を用いた場合と比較して、特に８００Ｐａ以上の高圧力の条件で大幅に膜厚分布が改善されていることがわかる。図示しないが、膜質分布（例示：ラマン強度比）についても同様であった。このように、本発明により、高圧狭ギャップ条件においても、膜厚分布や膜質分布の発生を抑制することが出来る。なお、図１９に記載の図は、９００Ｐａで均一となるよう設計した電極での結果であり、構造の寸法を変更することにより、更に高圧条件でも均一製膜が可能である。

（第４の実施の形態）
次に、本発明の薄膜製造装置の第４の実施の形態の構成について説明する。本実施の形態では、放電電極３の構成が第１の実施の形態、乃至第３の実施の形態と異なっている。ガス流通路３１のガスは、その一部が、ガス分散部４８から隙間空間２９を介して拡散などで基板８へ概ね均等に供給され、一方、その残り及び生成したガスが、隙間空間２９から排出される。これにより、基板８へのガスの供給を、ガス濃度勾配による拡散を用いて間接的に供給することで、ガス濃度分布の発生を抑制し、かつプラズマを均一とすることができる。

図４、図５に示す本発明の薄膜製造装置の第４の実施の形態の構成、図６に示す本発明の薄膜製造装置の第４の実施の形態における高周波電力の供給に関する構成については、第１の実施の形態の場合と同様である。したがって、それらの説明を省略する。

図２０は、本発明の放電電極の第４の実施の形態の構成を示す斜視図である。放電電極３を対向電極２と反対の側から見ている。ＸＹＺ方向は、図９の場合と同じである。放電電極３（３ａ）の複数の縦電極２１（２１ｄ）の各々は、電極本体３０ｄ、ガス流通路３１、ガス分散部４８、ガス噴出し孔３２、及び熱媒体流通管３３を含む。

電極本体３０ｄは、一方の端部を一方の横電極２０に、他方の端部を他方の横電極２０に接続されている。一方の横電極２０は高周波給電伝送路１２ａに、他方の横電極２０は高周波給電伝送路１２ｂに接続されている。

ガス流通路３１は、電極本体３０ｂの内部において、電極本体３０ｂの一方の端部から他方の端部までＹ方向へ伸びる管（空間）である。一端を原料ガス配管１６ａに、他端を原料ガス配管１６ｂに接続されている。その内部を製膜用のガスが流通可能である。

ガス噴出し孔３２は、電極本体３０ｄの内部において、電極本体３０ｄにおけるＸ方向での中心に沿って、所定の間隔で設けられていて、ガス流通路３１のガスを略均一に噴出す。ガス噴出し孔３２は、Ｚ方向（ガス分散部４８の方向）について、一側面をガス流通路３１に、他の一側面を流路４７にそれぞれガス流通可能に接している。これにより、ガス流通路３１のガスが、ガス噴出し孔３２から送出され、流路４７において、Ｙ方向へ流通しながら、＋Ｚ方向へも拡散し、ガス分散部４８へ達することが出来る。

ガス分散部４８は、電極本体３０ｄのＸ方向側方の外面においてＹ方向へ伸び、ガス流通路３１を流通するガスが外部へ分散可能な複数の孔４５を有する。ガス分散部４８は、複数の流路４７とその流路４７間を埋める中間部４６とを備える。流路４７は、電極本体３０ｄのＹ方向の途中の位置に、Ｘ方向の一方の側面から他方の側面へ貫通している。そして、所定の間隔で設けられたガス噴出し孔３２と接続するようにＹ方向に並んでいる。また、中間部４６は熱媒体流通管３３との伝熱性を向上させる効果がある。

流路４７は、ガス噴出し孔３２から供給されるガスが流通する。図２０では、一つの流露４７と接するガス噴出し孔３２の数は５個であるが、個数に制限は無く、１個でも複数個でも良い。流路４７は、電極本体３０ｄの側面に孔４５を有し、その孔４５を介してガスを外部へ分散可能である。ガスは、対向電極２と略平行な方向へ送出される。そのガスの一部は、隙間空間２９を介して拡散などで対向電極２上の基板８へガスを概ね均等に供給される。一方、そのガスの残り及び生成したガスは、隙間空間２９から排出される。基板８での製膜に直接寄与するガスは全原料ガスの数％と少ないため、隙間空間２９を介したガス拡散でも十分に製膜に必要なガスを基板８へと供給が可能である。

又、流路４７の孔４５は、隣り合う縦電極２１ｄ同士で、互い違いの位置（対向しない位置）に設けることがより好ましい。隙間空間２９へのガス供給をより均等に行うためである。流路４７の孔４５のサイズは、ガス拡散のためには、幅が大きいスリット状とすることが望ましい。但し、熱媒体流通管３３との伝熱を中間部４６が果たしていることから、流路４７の孔４５の幅はガス分散部４８のY方向長さの５０％から７０％が適当である。流路４７の孔４５の高さは狭すぎると流速が早くなりガス拡散が不十分になり易いこと、広すぎると拡散のために長い距離が必要になることから、１ｍｍから５ｍｍが適当である。

ガス分散部４８は、非磁性材料で熱伝導性が良く、セルフクリーニング（反応性イオンエッチング）実施時にフッ素耐性のある金属が好ましい。また、溶接が容易な金属であることがより好ましい。そのような金属の１つは、アルミ合金に例示される。電極本体３０ｄも同様であることが好ましい。また、ガス分散部４８は、電極本体３０ｄと一体であっても良い。

熱媒体流通管３３は、電極本体３０ｄの内部において、Ｙ方向へ伸び、熱媒体が流通可能である。一端を熱媒体供給管１５ａに、他端を熱媒体供給管１５ｂに接続されている。温度を制御された熱媒体を流通させることにより、電極本体３０ｄを所望の温度に制御することが出来る。ここでは、一本の熱媒体流通管２５を示しているが、二本以上でも良い。

図２０の例では、電極本体３０ｄは、ガス流通路３１、ガス噴出し孔３２及びガス分散部４８のある電極本体３０ｄ−１と、熱媒体流通管３３を有する電極本体３０ｄ−２とがＺ方向に重なった構成になっている。しかし、本発明がこの例に限定されることは無く、電極本体３０ｄ−２の部分を無くし（ただし、流路４７を形成できるように覆いは設ける）、熱媒体流通管３３を電極本体３０ｄ−１中に設けても良い。あるいは、電極本体３０ｄ−１と電極本体３０ｄ−２のＺ方向の位置関係、すなわち基板８との位置関係を逆にして、基板を−Ｚ側に設置しても良い。

次に、本発明の太陽電池の製造方法については、放電電極として、図２０に記載のものを使用するほかは、第１の実施の形態と同様であるので、その説明を省略する。ただし、製膜圧力の範囲は、微結晶シリコン薄膜で８００〜２６００Ｐａである。

孔４５から送出されたガスは、対向電極２側の電極面と基板８の間に生成したプラズマにより、ＳｉＨ_４などの原料ガスが消費されてガス濃度勾配が発生した場合に、それらのプラズマに向って拡散すると考えられる。そして、ガスの濃度勾配が発生しない場合には、隙間空間２９をプラズマとは反対側へ拡散し排出されることになると考えられる。すなわち、プラズマで消費された分のガスを供給する構造となるので、必要な量だけガスが供給量されることになり、ガス供給量の不均一に伴う膜厚及び膜質の分布の発生を抑制することが容易になる。

図２１は、基板上のＨ／ＳｉＨ_３の吸着量の比の分布を示すグラフである。縦軸は基板上のＨ／ＳｉＨ_３の吸着量の比であり、縦電極２１（２１ｄ）の中心位置：Ｇ１付近でのＨ／ＳｉＨ_３吸着量比を１．０として正規化してある。横軸はの解析位置番号で、各点は等間隔で示している。評価にあたり基準とした縦電極２１（２１ｄ）の中心に対応する基板位置を計測点番号：０としている。ただし、Ｈ／ＳｉＨ_３吸着量比は、微結晶の膜質を評価する指針となるラマン強度比とみなすことができる。グラフ中のＧ１、Ｇ２及びＧ３は、図２０におけるＧ１、Ｇ２及びＧ３に対応している。この図に示すように、分布は、１０％以内に収まっている。そのため、本実施の形態の放電電極を用いれば、膜質分布が均一になる。

本発明により、第２の実施の形態と同様の効果を得ることができる。加えて、本発明の放電電極３は、本発明では、ガスの供給を、ガス濃度勾配による拡散を用いて間接的に供給とすることにより、ガス濃度分布の発生を抑制し、かつプラズマが均一とすることができる。それにより、局所的な膜厚及び膜質分布の発生をより抑制することが可能となる。

本発明の放電電極３では、ガス分散部４８が隙間空間２９側に設置されるので、隙間空間２９以外はほぼ平坦な面を有しているので、放電電極３の対向電極２側をほぼ平坦とすることが出来る。それにより、プラズマの生成をより均一化することがで、膜厚及び膜質をより均一化することが可能となる。

以上のように、本発明により、基板と電極との間の距離を狭くし、製膜圧力を高くして製膜する場合でも、膜厚分布や膜質分布の発生を抑制することが出来る。そして、膜厚分布や膜質分布の発生を抑制しながら高速製膜を行い、生産性を向上することが可能となる。

上記の各実施の形態では、本発明の放電電極及び薄膜製造装置について、薄膜シリコン系太陽電池に使用する場合について説明している。しかし、本発明がこの例に限定されるものではない。プラズマＣＶＤ法で成膜する場合には、他の種類の膜の製造であっても本発明を同様に利用することができる。また、原料ガスが複数有り、局所的なガス濃度分布が発生する場合には、特に有効である。その場合にも、大面積基板における高圧狭ギャップでの高速製膜で、膜厚分布や膜質分布の発生を抑制することができる。また、本発明の放電電極及び薄膜製造装置について、ＮＦ_３ガスなどを用いたセルフクリーニングにおいても有効である。製膜と同様に均一なガス供給ができるため、ＮＦ３ガスの分解効率の向上とクリーニングの均一性を向上することが可能となる。

図１は、上記の従来技術に高圧狭ギャップ法を適用した場合における電極の断面と製膜速度分布との関係を示す図である。 図２は、従来技術に高圧狭ギャップ法を適用した場合における電極の断面と製膜速度分布との関係を示す図である。 図３は、図２の電極を用いて製膜した場合における製膜速度の分布を示すグラフである。 図４は、本発明の薄膜製造装置の実施の形態の構成を示す概略図である。 図５は、本発明の薄膜製造装置の実施の形態の構成の一部を示す部分斜視図である。 図６は、本発明の薄膜製造装置の実施の形態における高周波電力の供給に関する構成を示す概略ブロック図である。 図７は、本発明の放電電極の第１の実施の形態の構成を示す平面図及び断面図である。 図８は、図７の電極を用いて製膜した場合における製膜速度の分布を示すグラフである。 図９は、本発明の放電電極の第２の実施の形態の構成を示す斜視図である。 図１０は、本発明の放電電極の第２の実施の形態の構成を示す他の斜視図である。 図１１は、本発明の放電電極の第２の実施の形態の構成を示す平面図である。 図１２は、図９〜図１１の電極を用いて製膜した場合における製膜速度の分布を示すグラフである。 図１３は、図９〜図１１の電極を用いて製膜した場合における製膜速度の分布を示すグラフである。 図１４は、本発明の放電電極の第３の実施の形態の構成を示す斜視図である。 図１５は、本発明の放電電極の第３の実施の形態の構成を示す他の斜視図である。 図１６は、本発明の放電電極の第３の実施の形態の構成を示す平面図である。 図１７は、図１４〜図１６の電極を用いて製膜した場合における製膜速度の分布を示すグラフである。 図１８は、図１４〜図１６の電極を用いて製膜した場合における製膜速度の分布を示すグラフである。 図１９は、従来技術と本発明の薄膜製造装置とで局所製膜速度分布を比較したグラフを示す。 図２０は、本発明の放電電極の第４の実施の形態の構成を示す斜視図である。 図２１は、基板上のＨ／ＳｉＨ_３の吸着量の比の分布を示すグラフである。

符号の説明

１ 薄膜製造装置
２ 対向電極
３（３ａ〜３ｈ）、１０３ 放電電極
４ 防着板
５ 均熱板
６ 製膜室
７ 支持部
８、１０８ 基板
１０ 温度制御装置
１１ 均熱板保持機構
１１ａ 駆動部
１１ｂ 支持部
１２、１２ａ、１２ｂ 高周波給電伝送路
１３、１３ａ、１３ｂ 整合器
１４、１４ａ、１４ｂ 高周波給電伝送路熱
１５、１５ａ、１５ｂ 媒体供給管
１６、１６ａ、１６ｂ 原料ガス配管
１７ 低真空排気部
１８ 台
１９ 高真空排気部
２０ 横電極
２１、２１ａ、２１ｂ、２１ｃ、２１ｄ 縦電極
２８ 突起
２９ 隙間空間
３０、３０ａ、３０ｂ、３０ｃ、３０ｄ 電極本体
３１、１３１ ガス流通路
３２、１３２，１３７ ガス噴出し孔
３４、３５、１３４ ガス拡散路
３３ 熱媒体流通路
３８ 所定領域
３９ 蓋部
３６、４０、４８ ガス分散部
４１ 溝
４２ 凸領域
３７、４３、４５、１３７ 孔
４４ 排気孔
４６ 中間部
４７ 流路
５３、５４ 給電点
６０ 電源部
６２ ＲＦアンプ（高周波電源Ａ）
６３ ＲＦアンプ（高周波電源Ｂ）
６４ 高周波（ＲＦ）発振器
６５ 高周波（ＲＦ）発振器
６６ 切り替えスイッチ
６７ ファンクションジェネレータ
７１ 放電電極原料ガス流通管
７３ 原料ガス拡散部
７４ 原料ガス分散部
１２１ａ、１２１ｂ 電極

Claims (15)

1. 放電電極と前記放電電極に対向する対向電極とを備える薄膜製造装置用の前記放電電極であって、
   互いに略平行に第１方向へ伸びる二本の横電極と、
   前記二本の横電極の間に設けられ、互いに略平行に前記第１方向に略垂直な第２方向へ伸びる複数の縦電極と
   を具備し、
   前記複数の縦電極の各々は、
   一方の端部を一方の前記横電極に、他方の端部を他方の前記横電極に接続された電極本体と、
   前記電極本体の内部において前記第２方向へ伸び、ガスが流通可能なガス流通路と、
   前記電極本体の外面において前記第２方向へ伸び、前記ガス流通路を流通する前記ガスを外部へ分散させ、前記対向電極と略平行な方向へ前記ガスを送出するように複数の孔を有するガス分散部と、
   前記電極本体の内部において前記第２方向へ伸び、前記ガスが流通可能なように一側面を前記ガス流通路の外周に設けたガス噴出し孔に、他の一側面を前記ガス分散部に接するガス拡散路と
   を備える放電電極。
2. 請求項１に記載の放電電極において、
   前記ガス分散部は、前記電極本体の前記対向電極側の第１外面を覆う板状体であり、
   前記ガス分散部と前記ガス拡散路とが接する部分の断面積は、前記ガス流通路と前記ガス拡散路とが接する部分の断面積よりも大きい放電電極。
3. 請求項２に記載の放電電極において、
   前記ガス拡散路は、
   前記電極本体における前記第１方向での中心としての第１中心に沿って設けられ、
   前記ガス分散部は、
   前記電極本体の前記対向電極側の第１外面において、前記第１中心の所定領域の両側に、前記第１方向に伸び、前記第２方向に並んだ互いに平行な複数の溝を備え、
   前記複数の溝の各々は、一端が前記複数の孔を介して前記ガス拡散路に接続し、他端が前記電極本体の側面に達して前記電極本体間の隙間空間に接続する放電電極。
4. 請求項３に記載の放電電極において、
   前記電極本体の第１外面と隣り合う前記電極本体の第１外面との間に前記第２方向へ伸びるように設けられ、前記隙間空間のうちの前記対向電極側を覆う蓋部を更に具備し、
   前記複数の溝の各々は、前記他端が複数の排気孔を介して前記隙間空間に接続する放電電極。
5. 請求項１に記載の放電電極において、
   前記ガス拡散路は、
   前記ガス分散部側において、前記電極本体における前記第１方向での中心としての第１中心に沿って所定の間隔で設けられ、
   前記ガス分散部は、
   前記電極本体の前記第１方向側の一方の側面から他方の側面へ貫通し、かつ、前記ガス拡散路と接続するように、前記第１方向に伸び、前記第２方向に並んだ複数の流路を備える放電電極。
6. 請求項１乃至５のいずれか一項に記載の放電電極において、
   前記複数の縦電極の各々は、
   前記電極本体間の隙間空間のうち前記対向電極側の隙間の一部を少なくするように設けられた連続した突起を備える放電電極。
7. 請求項１乃至６のいずれか一項に記載の放電電極において、
   前記複数の縦電極の各々は、
   前記電極本体の内部において前記第２方向へ伸び、熱媒体が流通可能な熱媒体流通路を備える放電電極。
8. 製膜室と、
   前記製膜室内に設けられ、請求項１乃至７のいずれか一項に記載の放電電極と、
   前記製膜室内に設けられ、前記放電電極に対向する対向電極と
   を具備する薄膜製造装置。
9. 請求項８に記載の薄膜製造装置を用いた太陽電池の製造方法であって、
   ここで、前記薄膜製造装置は、
   製膜室と
   前記製膜室内に設けられた放電電極と、
   前記製膜室内に設けられ、前記放電電極に対向する対向電極と
   を備え、
   前記放電電極は、
   互いに略平行に第１方向へ伸びる二本の横電極と、
   前記二本の横電極の間に設けられ、互いに略平行に前記第１方向に略垂直な第２方向へ伸びる複数の縦電極と
   を備え、
   前記複数の縦電極の各々は、
   一方の端部を一方の前記横電極に、他方の端部を他方の前記横電極に接続された電極本体と、
   前記電極本体の内部において前記第２方向へ伸び、ガスが流通可能なガス流通路と、
   前記電極本体の外面において前記第２方向へ伸び、前記ガス流通路を流通する前記ガスを外部へ分散させ、前記対向電極と略平行な方向へ前記ガスを送出するように複数の孔を有するガス分散部と、
   前記電極本体の内部において、前記ガス流通路外周に所定の間隔で前記第２方向に並んで設けた複数のガス噴出し孔と、
   前記電極本体の内部において前記第２方向へ伸び、前記ガスが流通可能なように一側面を前記複数のガス噴出し孔に接し、前記ガスが流通可能なように他の一側面を前記ガス分散部に接するガス拡散路と
   を含み、
   前記太陽電池の製造方法は、
   （ａ）前記対向電極に基板を保持する工程と、
   （ｂ）前記製膜室内に前記ガス流通路、前記ガス噴出し孔、前記ガス拡散路及び前記ガス分散部を介して製膜用またはクリーニング用の前記ガスを導入する工程と、
   （ｃ）前記ガスを導入しながら、前記放電電極と前記対向電極との間に電力を印加して、前記基板上に太陽電池用の薄膜を形成する工程と
   を具備する太陽電池の製造方法。
10. 請求項９に記載の太陽電池の製造方法において、
    前記ガス分散部は、前記電極本体の前記対向電極側の第１外面を覆う板状体であり、
    前記ガス分散部と前記ガス拡散路とが接する第１部分の断面積は、前記ガス噴出し孔と前記ガス拡散路とが接する第２部分の断面積よりも大きく、
    前記（ｂ）工程は、
    （ｂ１）前記ガスを、前記第２部分から前記第１部分へ空間的に広がりながら、前記複数の穴を介して前記製膜室へ導入する工程を備える太陽電池の製造方法。
11. 請求項９に記載の太陽電池の製造方法において、
    前記ガス噴出し孔と前記ガス拡散路とは、
    前記電極本体における前記第１方向での中心としての第１中心に沿って設けられ、
    前記ガス分散部は、
    前記電極本体の前記対向電極側の第１外面において、前記第１中心の所定領域の両側に、前記第１方向に伸び、前記第２方向に並んだ互いに平行な複数の溝を備え、
    前記複数の溝の各々は、一端が前記複数の孔を介して前記ガス拡散路に接続し、他端が前記電極本体の側面に達して前記電極本体間の隙間空間に接続し、
    前記（ｂ）工程は、
    （ｂ２）前記ガスを、前記ガス噴出し孔と前記ガス拡散路とから前記複数の孔及び前記複数の溝を介して前記製膜室へ導入する工程を備える太陽電池の製造方法。
12. 請求項１１に記載の太陽電池の製造方法において、
    前記電極本体の第１外面と隣り合う前記電極本体の第１外面との間に前記第２方向へ伸びるように設けられ、前記隙間空間のうちの前記対向電極側を覆う蓋部を更に具備し、
    前記複数の溝の各々は、前記他端が複数の排気孔を介して前記隙間空間に接続し、
    前記（ｂ２）工程は、
    （ｂ２１）前記ガスを、前記複数の排気孔を介して前記対向電極のある側から排出する工程を含む太陽電池の製造方法。
13. 請求項９に記載の太陽電池の製造方法において、
    前記ガス拡散路は、
    前記ガス分散部側において、前記電極本体における前記第１方向での中心としての第１中心に沿って所定の間隔で設けられ、
    前記ガス分散部は、
    前記電極本体の前記第１方向側の一方の側面から他方の側面へ貫通し、かつ、前記ガス拡散路と接続するように、前記第１方向に伸び、前記第２方向に並んだ複数の流路を備え、
    前記（ｂ）工程は、
    （ｂ３）前記ガスを、前記ガス噴出し孔（３２）と前記ガス拡散路とから前記複数の流路及び前記複数の孔を介して前記製膜室へ導入する工程を備える太陽電池の製造方法。
14. 請求項９乃至１３のいずれか一項に記載の太陽電池の製造方法において、
    前記複数の縦電極の各々は、
    前記電極本体の内部において前記第２方向へ伸び、熱媒体が流通可能な熱媒体流通路を備え、
    前記太陽電池の製造方法は、
    （ｄ）製膜中に、前記基板の温度が所定の温度範囲に収まるように、温度制御された前記熱媒体を前記熱媒体流通路へ流通させる工程を更に具備する太陽電池の製造方法。
15. 請求項９乃至１４のいずれか一項に記載の太陽電池の製造方法において、
    前記複数の縦電極の各々は、
    前記電極本体間の隙間空間のうち前記対向電極側の隙間の一部を少なくするように設けられた連続した突起を備える太陽電池の製造方法。

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