添付図面を参照して、本発明による放電� ��極、薄膜製造装置及び太陽電池の製造方法� ��以下に説明する。

 [第1の実施例]
 まず、本発明の第1実施例による薄膜製造装 置の構成について説明する。図4は、本発明� �第1実施例による薄膜製造装置の概略構成の� ��面断面図である。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、� ��電電極3、防着板4、支持部7、高周波給電伝� ��路12(12a、12b)、整合器13(13a、13b)、高真空排� �部19、低真空排気部17、台18を備えている。� �お、本図において、ガス供給に関する構成� �省略されている。

 製膜室6は、真空容器であり、その内部で基 板8上に膜が形成される。製膜室6は、台18上� �保持されている。
 対向電極2は、基板8を保持するための保持� �(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� ��(例示:接地側)となる。対向電極2の一方の面 は均熱板5の表面に密接するように保持され� �おり、製膜時に他方の面は、基板8の表面と� ��接するように基板を保持する。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� �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する ように、接触している対向電極2の温度を均� �化する機能を有する。非磁性で熱伝導性の� �い材料で製造されており、セルフクリーニ� �グ実施時のフッ素への耐食性があることが� �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� ��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� �媒体を流したり、温度制御されたヒーター� �組み込むことで、自身で温度を制御するこ� �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の側面に対して略平行となるよう� �保持する。そして、製膜時、均熱板5、対向� ��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� ��続された給電点54とから、それぞれ高周波� �力を受電する。製膜時、対向電極2(例示:接� �側)に対向する電極(例示:高周波電力投入側)� ��なる。放電電極3と対向電極2との間の放電� �発生するプラズマにより基板8に膜が製膜さ� ��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4の場合、製膜室6の内側にお� ��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の側面から内側へ放電� �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� ��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と絶縁的に結合され、製� �室6の側面に対して略平行となるように放電� ��極3を保持する。

 整合器13(13a、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(14a、14b)を介して� �周波電力が供給され、高周波給電伝送路12(12 a、12b)を介して放電電極3へ送電する。
 例えば、熱媒体供給装置(図示されず)から� �媒体供給管15bを介して整合器13bに熱媒体が� �給され、高周波給電伝送路12b、給電点54を介 して放電電極3へ供給される。その後、放電� �極3から給電点53、高周波給電伝送路12aを介� �て熱媒体が受け取られ、熱媒体供給管15aを� �して熱媒体供給装置へ送出される。熱媒体� �温度は熱媒体供給装置で制御され(例示:計測 温度と設定値との差に基づくPID制御)、放電� �極3の温度は所望の温度に保たれることが出� ��る。この場合、下側の整合器13bから上側の� ��合器13aへ向って熱媒体を流すことが好まし� ��。滞留箇所や未到達の箇所が発生すること� ��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(12a、12b)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 伝送する。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は製膜室6の壁面との間でOリン� �等を用いて真空シールされている。高周波� �電伝送路12は、一方を放電電極3に、他方を� �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� ��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� ��る高真空排気用の真空ポンプと開閉弁とを� ��む。低真空排気部17は、製膜室6内の気体を� ��気する粗引き排気用の真空ポンプと開閉弁� ��を含む。
 台18は、製膜室6を保持している。内部に低� ��空排気部17を含む領域を有する。台18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。� �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°上に向くようにする。 基板8を垂直から僅かに傾けることは、基板8� ��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� �ことが出来て好ましい。

 図5は、本発明の第1実施例による薄膜製� �装置の構成の一部を示す部分斜視図である� �図中に矢印で方向を示す。放電電極3は、梯� ��状の電極を備える。本実施例では8個の梯子 状電極としての放電電極3a~3hを備える。ただ� ��、梯子状電極の数は、この数に限定される� ��のではなく、高周波を均一に給電してプラ� ��マを均一化できることと、製作が容易であ� ��ように適切な数を選定できる。また放電電� ��3を1個の梯子状電極で構成しても良い。放� �電極3a~3hの各々は、互いに略平行にX方向へ� �びる二本の横構造20と、二本の横構造20の間� ��設けられ、X方向に略垂直なY方向へ互いに� �平行に延びる複数の縦構造21とを備える。Z� �向は、X方向及びY方向に略垂直である。

 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� �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� ��れぞれ設けられている。高周波給電伝送路1 2に対してOリング等を用いることにより、製� ��室6は真空シールされている。図5では、放� �電極3aに関する整合器13、高周波給電伝送路1 4、高周波給電伝送路12、熱媒体供給環15及び� ��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� ��に原料ガス配管16bが接続され、原料ガス配� ��16bから原料ガスを供給される。放電電極3a~3 hの各々は、供給された原料ガスを、図中の� �印に示す方向、すなわち基板8の方向へその� ��面から放出する。
 ただし、第1実施例において、整合器13aと高 周波給電伝送路14aと整合器13bと高周波給電伝 送路14bとの組を8つ用意し、その8組により放� ��電極3a~3hへ電力供給が行われているが、8組� ��限定されない。放電電極の数に対応して給� ��点を設けてもよいし、或いは8未満の組で給 電が行われてもよい。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� ��る。

 図6は、本発明の第1実施例による薄膜製造� �置における高周波電力の供給に関する構成� �示す概略ブロック図である。薄膜製造装置1� ��、電源部60を備える。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� ��波(RF)発振器64、高周波(RF)発振器65、切り替� ��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(R F)信号を発生して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� ��ーズシフターを用いて、高周波を位相変調� ��る。高周波(RF)発振器65は、例えば58.5MHzの高 周波(RF)信号を発生して、切り替えスイッチ66 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、高周波を位相変調する。 また、その周波数を例えば58.5MHzから59.9MHz、� ��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� �らの高周波信号を受け、これらを切り替え� �RFアンプ63に供給する。ファンクションジェ� ��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からの高周波信号の切り替え� �際し、これらの高周波信号の時間割合、す� �わちデューティ比を変化させる。RFアンプ62� ��びRFアンプ63は、供給された高周波信号を増 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の高周波信 号を発生してこれをRFアンプ62、切り替えス� �ッチ66に送り、高周波発振器65は例えば58.5MHz の高周波信号を発生して切り替えスイッチ66� ��送る。この切り替えスイッチ66は、高周波� �振器64から送られてきた60MHzの高周波信号と� ��周波発振器65から送られてきた58.5MHzの高周� ��信号とを一定サイクルで切り替え、RFアン� �63に送る。そのためRFアンプ62は、60MHzの高周 波電力を給電点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 電力を給電点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の高周波信号と高周波発� ��器65から送られてきた58.5MHzの高周波信号と� ��切り替えを、ファンクションジェネレータ6 7からの信号に基づいて行う。ファンクショ� �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、高周波信号の 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� ��ターにより、RFアンプ62及び切り替えスイッ チ66のいずれか一方へ送る高周波信号を、他� ��へ送る高周波信号より位相をシフトする。� ��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� ��に変動可能である。

 ただし、放電電極3a~3hは、それぞれ個別� �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� �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� �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� �記載されているとおりである。この構成及� �動作により、放電電極3での定在波等で生じ� ��プラズマ発生状況の不均一などを防止し、� ��面積での製膜分布をより均一とすることが� ��きる。

 図7A~図7Cは、本発明の第1実施例による放� ��電極の構成を示す平面図及び断面図である� ��図7Aは、図5のBB線に沿った放電電極3aの断面 を示す。図7Bは、図7Aの放電電極3aの一つのAA� ��に沿った縦断面を示す。図7Cは、図7Aの放電 電極3aの一つの下側から見た平面を示す。放� ��電極3(3a)の複数の縦構造21(21a)の各々は、ガ� ��パイプ収容空間36が内部に設けられた電極� �体35と、ガスパイプ収容空間36に収容された� ��スパイプ41と、多孔体40とを備えている。XYZ 方向は、図5の場合と同じである。

 電極本体35の縦方向の一方の端部35aは一方� �横構造20に、電極本体35の他方の端部35bは他� ��の横構造20に接続されている。一方横構造20 は高周波給電伝送路12aに、他方の横構造20は� ��周波給電伝送路12bに接続されている。
 電極本体35は、+Z方向への開口部38と、ガス� ��イプ収容空間36と開口部38の間に設けられて ガスパイプ収容空間36と開口部38とを連絡す� �ガス拡散路37と、ガス拡散路37を挟むように� ��置された一対の熱媒体流通路34とを備えて� �る。一方の熱媒体流通路34はガス拡散路37の+ X側に配置され、他方の熱媒体流通路34はガス 拡散路37の-X側に配置されている。多孔体40は 、開口部38を閉じており、開口部38側から反� �側へと多孔体40をZ方向に貫通する多数のガ� �噴出孔40aが設けられている。ここで、ガス� �イプ収容空間36、ガス拡散路37、開口部38、� �び多孔体40は、この順番でZ方向に配列され� �多孔体40が最も+Z側である。製膜時には、多� ��体40の+Z側に対向電極2に保持された基板8が� ��置される。

 熱媒体流通路34、ガスパイプ収容空間36、 ガス拡散路37、及び開口部38は、電極本体35の 内部において、電極本体35の一方の端部35aか� ��他方の端部35bまでY方向へ延びる空間である 。多孔体40も端部35aから端部35bまでY方向へ延 びている。ガスパイプ収容空間36はY方向に延 びる中心軸S36を有している。

 ガスパイプ41は、ガスパイプ収容空間36内 で端部35aから端部35bまでY方向に延びるパイ� �本体42と、パイプ本体42の両端の各々に接続� ��れた管端部43とを備えている。管端部43は、 ガスパイプ収容空間36が端部35a又は端部35bに� ��いて開口した開口部から突き出している。� ��スパイプ41は、パイプ本体42及び管端部43の� ��部をY方向に貫通する内部空間としてのガス 流通路41aを備えている。パイプ本体42は、ガ� ��流通路41aに面したパイプ内側面42aからパイ� ��外側面42bへ貫通したノズル孔42cを備えてい� ��。管端部43には環状溝43aが設けられている� �ガスパイプ41はY方向に延びる中心軸S41を有� �ている。

 電極本体35は、ガスパイプ収容空間36に面 する電極内側面39を備えている。電極内側面3 9は、パイプ外側面42bとの間に隙間を有して� �イプ外側面42bと対向している。電極内側面39 は、ガス拡散路37の反対側の部分としての電� ��内側面第1部分39aと、ガス拡散路37側の部分� ��しての電極内側面第2部分39bとを備えている 。電極内側面第1部分39a及び電極内側面第2部� ��39bは、Y方向に延びている。

 横構造20は、横構造20の-Z側の部分として� ��ヘッダ30と、横構造20の+Z側の部分としての� ��部33とを備えている。ヘッダ30及び基部33は� ��X方向に延びている。基部33は、複数の電極� ��体35とそれぞれの端部35a(又は端部35b)におい て接続している。基部33及び電極本体35は、� �体型に形成されていても良い。基部33には、 熱媒体流通路34’が設けられている。熱媒体� ��通路34’は、基部33の内部をX方向に延びる� �間であり、複数の電極本体35の各々の熱媒体 流通路34と連絡している。一方の横構造20の� �媒体流通路34’は熱媒体供給管15aと連絡し、 他方の横構造20の熱媒体流通路34’は熱媒体� �給管15bと連絡している。

 ヘッダ30には、凹部31と、ガス流通路32と� ��設けられている。凹部31は、横構造20に接続 される複数の縦構造21aと同数、したがって、 電極本体35やガスパイプ41と同数が設けられ� �いる(図12参照)。凹部31は、底面31a及び側壁� �31bを備えている。ガス流通路32は、ヘッダ30� ��内部をX方向に延びる空間であり、凹部31の� ��々と連絡している。一方の横構造20のガス� �通路32は原料ガス配管16aと連絡し、他方の横 構造20のガス流通路32は原料ガス配管16bと連� �している。ヘッダ30は、管端部43が凹部31に� �入されるように、電極本体35の端部35a(又は� �部35b)に対して取りつけられる。このとき、� ��状溝43aに配置されたOリング49によって管端� ��43とヘッダ30の間がシールされる。Oリング49 の材質としては、耐ガス性、耐高温性に優れ たカルレッツ(登録商標)が好適に用いられる� ��ヘッダ30は、複数の電極本体35に対してボル ト48で取りつけられている。したがってヘッ� ��30は、複数の電極本体35及び基部33に対して� ��脱可能である。

 放電電極3aは、製膜時の圧力が高い微結� �太陽電池の製造に適するように、基板8上の� ��ス分布を均一にするための多孔体40を用い� �構造となっている。この場合、ノズル孔42c� �メンテナンスのために放電電極3aを分割可能 とすると、放電電極3aの製造コストが増加し� ��ちである。放電電極3aにおいては、ヘッダ30 を電極本体35から取り外すことで、ガスパイ� ��41を中心軸S41に平行な方向に取り出してノ� �ル孔42cのメンテナンスを行うことが可能で� �る。このような構造により、放電電極3aの製 造コストを低く抑えることが可能である。ま た、ガスパイプ41はブラスト洗浄が不要であ� ��、メンテナンスコストが抑制される。

 ガス流通路41aは、その一端が一方の横構� ��20の凹部31及びガス流通路32を介して原料ガ� ��配管16aと連絡し、その他端が他方の横構造2 0の凹部31及びガス流通路32を介して原料ガス� ��管16bと連絡している。原料ガス配管16a及び� ��料ガス配管16bから供給された製膜用の原料� ��スがガス流通路41aを流通する。ガス流通路4 1aを流通するガスは、ノズル孔42cから噴出す� ��。

 図7Aにおいては、ノズル孔42cから噴出し� �ガスの流れが矢印で示されている。ノズル� �42cは、適当な間隔でY方向に配設された小孔� ��あり、ガス流通路41aから電極内側面39に向� �って略均一にガスが噴出する。ノズル孔42c� �ら噴出したガスは、パイプ外側面42bと電極� �側面39とに挟まれた隙間空間をY方向に拡散� �ながらガス拡散路37に流入する。ガスは、ガ ス拡散路37をY方向に拡散しながら+Z方向に移� ��して開口部38に達する。ここで、開口部38の 流路幅(X方向)はガス拡散路37の流路幅(X方向)� ��りも広いため、ガスは開口部38をX方向に拡� ��しながら多孔体40に達する。ガスは、ガス� �出孔40aから基板8と放電電極3aとの間の空間� �と噴出される。多孔体40は、縦構造21aの基板 8側の面の大部分を覆うように設けられてい� �。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、多 孔体40は、図7に示されるようにZ方向の厚さ� �比較的薄い多孔板でもよいが、Z方向の厚さ� ��比較的厚く、より細かい孔がより多数存在� ��るブロックにより構成されても良い。ここ� ��、ノズル孔42cが電極内側面を向いており、� ��ス拡散路37を向いていないため、ノズル孔42 cから噴き出したガスがガス拡散路37に到達す るまでの移動距離が長く、ガスは移動する間 に移動方向が変化する。この結果、パイプ外 側面42bと電極内側面39に挟まれた隙間空間に� ��いてガスの拡散が促進される。ノズル孔42c� ��、電極内側面第1部分39aを向いていることが 特に好ましいが、電極内側面第2部分39bを向� �ている場合にもガスの移動距離と移動方向� �変化とがある程度は確保される。

 多孔体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� ��)の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。そのような金属は、アルミニウ ム材(アルミニウム又はアルミニウム合金)に� ��示される。電極本体35も同様であることが� �ましい。
 ガス噴出孔40aの形状は不問であり、円形以� ��に楕円や四角形、三角形、星型などの適宜� ��形状が使用可能である。ガス噴出孔40aから� ��電電極3(放電電極3a)と基板8(又は対向電極2)� ��の間の空間に放出されたガスは、製膜のた� ��の反応やセルフクリーニングのための反応� ��寄与し、反応生成ガスを生じる。隣り合う� ��構造21aとの隙間空間22は、反応に寄与しな� �った残りのガスや生成した他のガスを排気� �る通路となる。排気が隙間空間22からも行わ れるので、基板8上への均一な製膜が可能と� �る。
 ノズル孔42cが基板8とは反対の方向(-Z方向)� �ガスを噴出するため、ノズル孔42cから基板8� ��でのガス流路は距離が長く且つ曲がってい� ��。そのため、基板8に到達するまでにガスが 十分拡散して基板8上でのガスの流量分布及� �濃度分布が均一化される。

 熱媒体流通路34は、一端が一方の横構造20 の熱媒体流通路34’を介して熱媒体供給管15a� ��、他端が他方の横構造20を介して熱媒体供� �管15bに接続されている。熱媒体流通路34に温 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35を所望の温度に制御すること� ��出来る。ここでは、一本の電極本体35に二� �の熱媒体流通路34が示されているが、熱媒体 流通路34は一本でも三本以上でも良い。また� ��放電電極と対向電極との間に印加される電� ��が小さく、温度制御が特に必要ない場合は� ��須ではない。

 図8は、図7Aから7Cに示す放電電極のパイプ� �体42周辺を示す透過図である。ノズル孔42cは ノズルピッチLでY方向に沿ってパイプ本体42� �配設されている。
 パイプ本体42が円筒管、且つ、ノズル孔42c� �円形の場合、ノズル孔42cのノズル径dは、式( 1): 
 5<{π(D/2) ² }/{π(d/2) ² ×N}
を満たすように決定される。ここで、Dはパ� �プ本体42の内径D、Nは一本のパイプ本体42に� �けられたノズル孔42cの数である。式(1)は、� �イプ本体42の流路断面積S1が、一本のパイプ� ��体42に設けられたノズル孔42cの総噴出し面� �S2の5倍よりも大きいことを表している。

 図9は、放電電極3aについて断面積比と流量� ��布の関係を示すグラフである。縦軸が流量� ��布を表し、横軸が断面積比S1/S2を表してい� �。図9に示された流量分布は、パイプ本体42� �設けられた複数のノズル孔42cの各々から噴� �する流量の最大値及び最小値の平均値から� �ずれを表し、式:
 流量分布=(流量の最大値-流量の最小値)/2/流 量の平均値
で定義される。流量分布は、断面積比S1/S2が� ��少すると増加し、断面積比S1/S2が5を越えて� ��少すると流量分布が急激に増加する。した� ��って、断面積比S1/S2を5より大きくすること� ��重要である。断面積比S1/S2が5より大きい場� ��には、流量分布が5%未満に抑制される。こ� �は、断面積比S1/S2が大きい場合には、ガス流 通路41aの中心軸S41に沿うガスの圧力分布が均 一になり、複数のノズル孔42cから均一にガス が噴出されるためである。
 ここで、流路断面積S1及び総噴出し面積S2の それぞれは、ガスの分子が通過可能であるた めに正でなければならないから、式(1)は式(1� ��):
 0<{π(d/2) ² ×N}/{π(D/2) ² }<1/5
のように表すことも可能である。

 なお、パイプ本体42は四角筒管や楕円筒� �であっても良く、ノズル孔42cは四角形や楕� �であっても良い。この場合も、パイプ本体42 の流路断面積S1と一本のパイプ本体42に設け� �れたノズル孔42cの総噴出し面積S2とが、式(1� ��)の関係を満たすことで、複数のノズル孔42c から均一にガスが噴出される。

 また、ノズル孔42cが円形の場合、パイプ外� ��面42bと電極内側面39との隙間距離wは、式(2):
 2wL>π(d/2) ²
を満たすように決定される。ここで、dはノ� �ル孔42cのノズル径d、LはノズルピッチLであ� �。式(2)は、一つのノズル孔42cに対応してい� �パイプ外側面42bと電極内側面39の間の隙間空 間の流路断面積(2wL)が、一つのノズル孔42cの� ��出し面積Sよりも大きいことを表している。 式(2)が満たされる場合には、ノズル孔42cを噴 き出したガスは、パイプ外側面42bと電極内側 面39との隙間空間をガス拡散路37へと移動す� �過程でノズル孔42cの噴出し流速よりも流速� �小さくなり、多孔体40から噴き出されるガス のX方向に沿う分布が均一になる。

 ここで、流路断面積(2wL)及び一つのノズル� �42cの噴出し面積Sのそれぞれは、ガスの分子� ��通過可能であるために正でなければならな� ��から、式(2)は式(2’):
 0<{π(d/2) ² }/(2wL)<1
のように表すことも可能である。

 ここで、ノズル孔42cは円形に限定されず、� ��角形や楕円であっても良い。この場合も、� ��つのノズル孔42cに対応しているパイプ外側� ��42bと電極内側面39の間の隙間空間の流路断� �積(2wL)と一つのノズル孔42cの噴出し面積Sと� �、式(2’)の関係を満たすことで、ノズル孔42 cから噴出したガスが均一に拡散する。
 なお、隙間距離wの上限は放電電極3aの大さ� ��より制限される。

 図10A,10Bは、図7A~7Cに示す放電電極のパイ� ��本体42周辺を示す透過図である。図10A,10Bに� ��隙間距離wを一定に保つためにパイプ外側面 42bと電極内側面39との間に配置されたスペー� ��44が示されている。図10Aに示されたスペー� �44は、環形状をしており、パイプ外側面42bの 全周にわたり設けられている。一方、図10Bに 示されたスペーサ44は、パイプ外側面42bの周� ��に等角度間隔で設けられた突起部である。� ��ペーサ44は適当な間隔でY方向に沿って設け� ��れている。スペーサ44は一本のパイプ本体42 に複数個、例えば4~5個設けられる。スペーサ 44は、図10A、10Bに示されるようにパイプ外側� ��42bに設けられても良いが、電極内側面39に� �けられても良い。

 図11は、放電電極3aについて、ガスパイプと 電極の中心軸のずれと流量分布の関係を示し ている。縦軸は流量分布を表している。横軸 は、図7Bに示された中心軸S36と中心軸S41との� ��心軸S36に垂直なずれと、中心軸S36及びS41が� ��なっているときの隙間距離wとの比を表して いる。ここで、ずれが分子、隙間距離wが分� �である。図11に示された流量分布は、多孔体 40に設けられた複数のガス噴出孔40aの各々か� ��噴出する流量の最大値及び最小値の平均値� ��らのずれを表し、式:
 流量分布=(流量の最大値-流量の最小値)/2/流 量の平均値
で定義される。図11においては、比が大きい� ��ど、流量分布が大きい。比が25%より小さい� ��合には、流量分布が5%未満に抑制される。
 したがって、スペーサ44は、中心軸S36と中� �軸S41との中心軸S36に垂直なずれが中心軸S36� �びS41が重なっているときの隙間距離wの25%を� ��える前に、電極内側面39に当接するように� �イプ外側面42bに設けられていることが好ま� �い。例えば、スペーサ44のパイプ外側面42bか らの高さは、中心軸S36及びS41が重なっている ときの隙間距離wの75%以上100%未満の範囲であ� ��ことが好ましい。

 スペーサ44が電極内側面39に設けられる場 合には、スペーサ44は、中心軸S36と中心軸S41� ��の中心軸S36に垂直なずれが中心軸S36及びS41� ��重なっているときの隙間距離wの25%を超える 前に、パイプ外側面42bに当接するように設け られていることが好ましい。例えば、スペー サ44の電極内側面39からの高さは、中心軸S36� �びS41が重なっているときの隙間距離wの75%以� ��100%未満の範囲であることが好ましい。

 ガスパイプ41を電極本体35の材質と同じアル ミニウム材(アルミニウム又はアルミニウム� �金)とすることで、熱膨張によりパイプ外側� ��42bと電極内側面39の間の隙間空間が狭くな� �ことが防がれる。また、ガスパイプ41に非磁 性のステンレス鋼を選定することでコストダ ウンを図ることも可能である。非磁性のステ ンレス鋼は、SUS304及びSUS316に例示される。ス テンレス鋼としたのはセルフクリーニング実 施時のフッ素への耐食性を考慮したものであ り、非磁性としたのはプラズマに対応するた めである。ここで、SUS304の線膨張率17×10 ^-6 は、アルミニウム材の線膨張率24×10 ^-6 に近いため、熱膨張によりパイプ外側面42bと 電極内側面39の間の隙間空間が狭くなること� ��防がれる。
 管端部43とヘッダ30の間をシールするOリン� �49は、図7Bに示されるように管端部43に設け� �れた環状溝43aに配置されてもよいが、図13に 示されるように側壁面31bに設けられた環状溝 31cに配置されてもよい。図13に示される構成� ��おいては、底面31aと環状溝31cとの距離L1が10 mmより長いことが好ましい。距離L1は、管端� �43が凹部31に挿入される方向の距離である。� ��スパイプ41は、一辺が1m以上の基板8に製膜� �るために、長さが1m以上のものが用いられる 。したがって、ガスパイプ41と電極本体35の� �伸び差が発生した場合であっても、ガスパ� �プ41が歪んだり、シール部からのガス漏れが おきたりしないようにするために、距離L1を1 0mmより長く設定することが好ましい。距離L1� ��10mmより長く設定することで±5mm程度のガス� ��イプ41の伸び縮みを吸収することが可能で� �る。このように距離L1を設定することは、ガ スパイプ41と電極本体35の材質が異なる場合� �特に有効である。

 図14A、14Bは、ガスパイプ41のノズル孔42c� �向きを合わせるためのキー構造を示してい� �。図14Bは、図7Bに示すキー構造を示す透過図 である。パイプ外側面42bには環状のスペーサ 44が設けられ、スペーサ44にはキー溝44aが設� �られている。電極本体35には、電極内側面39� ��らガスパイプ収容空間36に突き出すように� �ー45が設けられている。ガスパイプ41がガス� ��イプ収容空間36に挿入されると、キー45とキ ー溝44aとが嵌合し、ノズル孔42cが多孔体40の� ��対側を向くように、すなわち電極内側面第1 部分39aを向くように、ノズル孔42cの向きが規 定される。

 キー構造は、図14Aに示される構造をとっ� ��も良い。この場合のキー構造は、管端部43� �外側面に設けられたキー45と、側壁面31bに設 けられたキー溝31dとを備えている。ここで、 環状溝43aはキー45よりも先端側に配置されて� ��る。ヘッダ30を電極本体35に対して取りつけ ると、管端部43が凹部31に挿入される。この� �き、キー45がキー溝31dに嵌合し、ノズル孔42c が多孔体40の反対側を向くように、すなわち� ��極内側面第1部分39aを向くように、ノズル孔 42cの向きが規定される。

 ノズル孔42cの向きを合わせる他の方法とし� ��は、管端部43にノズル孔42cの向きを示すア� �マーク50を付ける方法もある(図12参照)。
 さらに、ノズル孔42cの向きを合わせやすく� ��るために、ガスパイプ41を四角筒管や楕円� �管としてもよい。図15Aは、パイプ本体42を四 角筒管とし、ガスパイプ収容空間36の断面形� ��を四角とした場合を示している。図15Bは、� ��イプ本体42を楕円筒管とし、ガスパイプ収� �空間36の断面形状を楕円とした場合を示して いる。なお、図15Cに示されるように、パイプ 本体42の断面形状とガスパイプ収容空間36の� �面形状は対応していなくても良い。図15Aか� �15Cに示されるようなパイプ本体42及びガスパ イプ収容空間36の形状についても、既述のキ� ��構造やスペーサ44が適用され得る。図15Aか� �15Cにおいては、熱媒体流通路34は省略されて いる。

 次に、本発明の太陽電池の製造方法につ� ��て説明する。ここでは、上記に示した放電� ��極及び薄膜製造装置を用いて、シリコン系� ��膜の太陽電池を製造する場合を説明する。� ��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� ��、微結晶シリコン又はアモルファスシリコ� ��を例とする。

 ステップ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� �トガラスで、基板端面は破損防止にコーナ� �面取りやR面取り加工されていることが望ま� ��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� �う熱CVD装置にて約500℃で形成されている。� �ンデム型太陽電池において微結晶シリコン� �をボトム電池層として製膜する際は、基板8� ��は透明導電膜とアモルファスシリコン太陽� ��池層(p層、i層、n層)が形成されている。そ� �後、製膜室6を所定の真空度(例示:10 ^-6 Pa)にする。対向電極2の温度は、例えば200℃� �一定となるように均熱板5を温度制御されて� ��る。基板-電極間距離は、2mmから15mmが例示� �れ、例えば、5mmが膜厚や膜質の分布が均一� �、かつ高速製膜を行う上で好適である。
 ステップ2:
 製膜用のガスを、原料ガス配管16a、ガス流� ��路32、凹部31、ガス流通路41a、ノズル孔42c、 パイプ外側面42bと電極内側面39の間の隙間空� ��、ガス拡散路37、開口部38、多孔体40(複数の 孔40a)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、ガス噴出孔40aを介� �て供給され、隙間空間22から排出される。
 ステップ3:
 整合器13の出力側のインピーダンスの整合� �とりながら、出力側に接続された高周波給� �伝送路12を介して放電電極3へ所定の高周波� �力を供給する。これにより、放電電極3と対� ��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� �リコン薄膜を形成する場合、高周波電力及� �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� �シリコン薄膜を形成する場合、高周波電力� �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。
 ステップ4:
 製膜前から製膜終了まで、高周波給電伝送� ��12の内部に設けられた熱媒体供給管を介し� �、放電電極3の内部に設けられた熱媒体流通� ��34へ熱媒体を流通させる。それにより、放� �電極3の温度を制御する。電極本体35の温度� �、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35の温度は、� ��膜時の基板加熱温度とプラズマ投入電力と� ��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� �リ変形が抑制されるように制御される。
 ステップ5:
 p層シリコン薄膜、i層シリコン薄膜、及びn� ��シリコン薄膜のそれぞれについて、上記の� ��テップ1からステップ4を繰り返す。
 ステップ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� ��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を用いなくて 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� ��スシリコン太陽電池、又は微結晶シリコン� ��陽電池を一つ製造する例を示している。し� ��し、本発明がこの例に限定されるものでは� ��く、アモルファスシリコン太陽電池と微結� ��シリコン太陽電池とを各1層~複数層に積層� �せた多接合型太陽電池のような他の種類の� �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� ��基板上に製造された、基板とは反対側から� ��が入射する型の太陽電池にも同様に適用可� ��である。

 複数のガス噴出孔40aを+Z方向へ送出された� �スは、基板8へ向かいプラズマ生成に寄与し� ��つ、一部は隣り合う縦構造21aの下へ移動す� ��が、多くは隣り合う縦構造21aとの隙間空間2 2から排出されると考えられる。ガスを供給� �る複数のガス噴出孔40a(多孔体40)とガスを排� ��する隙間空間22とが近接しているため、プ� �ズマ中のガス滞在時間が短くなる。それに� �り、良好な膜質を有する膜の生成を阻害す� �ナノクラスターの成長や膜内への取り込み� �抑制することが可能となる。
 本発明の放電電極3では、隣り合う縦構造21a 同士の隙間空間22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、多孔体40として平板の板状体またはブ� ��ックを用いているので、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� �より、プラズマの生成をより均一化するこ� �がで、膜厚及び膜質をより均一化すること� �可能となる。
 以上のように、本発明により、基板と電極� ��の間の距離を狭くし、製膜圧力を高くして� ��膜する場合でも、膜厚分布や膜質分布の発� ��を抑制することが出来る。そして、膜厚分� ��や膜質分布の発生を抑制しながら高速製膜� ��より生産性を向上することが可能となる。

 [第2実施例]
 次に、本発明の第2実施例による薄膜製造装 置の構成について説明する。本実施例では、 放電電極3の構成が第1実施例と異なっている� ��
 本発明の第2実施例による薄膜製造装置の構 成、本発明の第2実施例による薄膜製造装置� �おける高周波電力の供給に関する構成につ� �ては、図4、から図6に示す第1実施例の場合� �同様である。したがって、それらの説明を� �略する。

 図16は、本発明の第2実施例による放電電� ��の一つの縦構造の横断面(図5のBB断面)を示� �ている。XYZ方向は、図5の場合と同じである� ��第2実施例における縦構造21(21a’)は、第1実� ��例における縦構造21(21a)において、電極本体 35が+Z側の部分である電極本体第1部分46と-Z側 の部分である電極本体第2部分47とに分割可能 となっている。ここで、電極本体第1部分46と 基部33とが一体型とされ、基部33とヘッダ30と が一体型とされ、ガスパイプ41とヘッダ30と� �一体型とされている。すなわち、第2実施例� ��おける放電電極3aは、多孔体40、電極本体第 1部分46、基部33、ヘッダ30及びガスパイプ41を 含む構造に対して電極本体第2部分47が着脱可 能となっている点を除いて第1実施例におけ� �放電電極3aと同様である。図16においては、� ��媒体流通路34は省略されている。

 電極本体第1部分46は、開口部38と、ガス� �散路37と、電極内側面第2部分39bとを備えて� �る。多孔体40は開口部38を閉じている。電極� ��体第2部分47は、電極内側面第1部分39aを備え ている。電極本体第2部分47は電極本体第1部� �46に対してボルト48で着脱可能に取りつけら� ��る。電極本体第2部分47が電極本体第1部分46� ��取りつけられると、電極本体35の内部空間� �してのガスパイプ収容空間36が形成される。 ガスパイプ収容空間36は、電極本体第1部分46� ��電極本体第2部分47とに挟まれた空間であり� ��パイプ本体42を収容している。

 第2実施例における太陽電池の製造方法にお いては、放電電極として図16に記載のものを� ��用するほかは、第1実施例と同様であるので 、その説明を省略する。
 第2実施例における放電電極3aは、分割可能� ��なっているためにノズル孔42cのメンテナン� ��が容易である。

 [第3実施例]
 次に、本発明の第3実施例による薄膜製造装 置の構成について説明する。本実施例では、 放電電極3の構成が第1実施例、及び第2実施例 と異なっている。
 本発明の第3実施例による薄膜製造装置の構 成、本発明の第3実施例による薄膜製造装置� �おける高周波電力の供給に関する構成につ� �ては、図4から図6に示す第1実施例の場合と� �様である。したがって、それらの説明を省� �する。

 図17は、本発明の第3実施例における放電� ��極の横断面(図5のBB断面)を示している。XYZ� �向は、図5の場合と同じである。第3の実施例 における放電電極3aの複数の縦構造21(21b)の各 々は、+Z側の部分である電極本体71と、-Z側の 部分であるガスブロック76と、多孔体40と同� �の多孔体40’とを備えている。電極本体71及� ��ガスブロック76の各々は、一方の端部を一� �の横構造20に、他方の端部を他方の横構造20� ��接続される。一方の横構造20は高周波給電� �送路12aに、他方の横構造20は高周波給電伝送 路12bに接続されている。

 電極本体71は、基板8が保持される対向電� ��2に向かって開口する開口部72と、開口部72� �反対側に配置された取付部73と、開口部72及� ��取付部73の間に設けられて開口部72と連絡す るガス拡散路74と、ガス拡散路74が取付部73に おいて開口した開口部75と、ガス拡散路74を� �むように配置された一対の熱媒体流通路80と を備えている。一方の熱媒体流通路80はガス� ��散路74の+X側に配置され、他方の熱媒体流通 路80はガス拡散路74の-X側に配置されている。 多孔体40’は、開口部72を閉じており、開口� �72側から反対側へと多孔体40’をZ方向に貫通 するガス噴出孔40a’が設けられている。ここ で、取付部73、ガス拡散路74、開口部72及び多 孔体40’は、この順番でZ方向に配列され、多 孔体40’が最も+Z側である。製膜時には、多� �体40’の+Z側に対向電極2に保持された基板8� �配置される。開口部72、ガス拡散路74、及び� ��媒体流通路80は、電極本体71の内部において 、電極本体71の一方の端部から他方の端部ま� ��Y方向に延びる空間である。熱媒体流通路80� ��、一方の端部が熱媒体供給管15aに接続し、� ��方の端部が熱媒体供給管15bに接続し、熱媒� ��が流通する。開口部75及び多孔体40’も電極 本体71の一方の端部から他方の端部までY方向 に延びている。取付部73は、電極本体71の一� �の端部から他方の端部までY方向に延びる凹� ��状の溝である。開口部75は、この溝の底面� �開口している。

 ガスブロック76は、ガス流通路77と、取付 部78と、ガス流通路77と取付部78の間に配置さ れてガス流通路77と連絡するとともに取付部7 8において開口したノズル孔79とを備えている 。ガス流通路77、ノズル孔79、取付部78は、こ の順番でZ方向に配列され、取付部78が最も+Z� ��である。ガス流通路77は、ガスブロック76の 内部において、ガスブロック76の一方の端部� ��ら他方の端部までY方向に延びる空間である 。ガス流通路77は、一方の端部が原料ガス配� ��16aと連絡し、他方の端部が原料ガス配管16b� ��連絡し、ガスが流通する。ノズル孔79は、Z� ��向に延びており、適当な間隔でY方向に沿っ て配設されている。取付部78は、ガスブロッ� ��76の一方の端部から他方の端部までY方向に� ��びる凸形状の畝である。ノズル孔79は、こ� �畝の頂面に開口している。

 ガスブロック76は、取付部73と取付部78が� ��合するように、電極本体71に取りつけられ� �。ガスブロック76は電極本体71にボルト48で� �定されるから、ガスブロック76の電極本体71� ��の取り付けは着脱可能である。ガスブロッ� ��76が電極本体71に取りつけられた状態におい ては、取付部73の底面と取付部78の頂面とが� �着し、ノズル孔79がガス拡散路74と連絡する� ��

 図17においては、ガスの流れが矢印で示� �れている。原料ガス配管16a、ガス流通路77、 ノズル孔79を介してガス拡散路74に噴出した� �スは、ガス拡散路74をY方向に拡散しながら+Z 方向に移動して開口部72に達する。ここで、� ��口部72の流路幅(X方向)はガス拡散路74の流路 幅(X方向)よりも広いため、ガスは開口部72をX 方向に拡散しながら多孔体40’に達する。ガ� ��は、ガス噴出孔40a’から基板8と放電電極3a� ��の間の空間へと噴出される。多孔体40’は� �縦構造21bの基板8側の面の大部分を覆うよう� ��設けられている。対向電極2上の基板8へガ� �を概ね均等に供給することが出来る。

 また、多孔体40’は、図17に示されるように Z方向の厚さが比較的薄い多孔板でもよいが� �Z方向の厚さが比較的厚く、より細かい孔が� ��り多数存在するブロックにより構成されて� ��良い。多孔体40’により、より均等に基板8� ��ガスを供給することができる。
 多孔体40’は、非磁性材料で熱伝導性が良� �、セルフクリーニング(反応性イオンエッチ� ��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。そのような金属は、アルミニ ウム材(アルミニウム又はアルミニウム合金)� ��例示される。電極本体71及びガスブロック76 も同様であることが好ましい。

 ガス噴出孔40a’の形状は不問であり、円形� ��外に楕円や四角形、三角形、星型などの適� ��な形状が使用可能である。ガス噴出孔40a’� ��ら放電電極3(放電電極3a)と基板8(又は対向電 極2)との間の空間に放出されたガスは、製膜� ��ための反応やセルフクリーニングのための� ��応に寄与し、反応生成ガスを生じる。隣り� ��う縦構造21bとの隙間空間22は、反応に寄与� �なかった残りのガスや生成した他のガスを� �気する通路となる。排気が隙間空間22からも 行われるので、基板8上への均一な製膜が可� �となる。
 ガス流通路77の流路断面積は、一本のガス� �通路77に連絡しているノズル孔79の総噴出し� ��積の5倍よりも大きいことが好ましい。この ようにすることで複数のノズル孔79から均一� ��ガスが噴出される。

 第3実施例における太陽電池の製造方法にお いては、放電電極として図17に記載のものを� ��用するほかは、第1実施例と同様であるので 、その説明を省略する。
 なお、第3実施例においては、電極本体71側� ��嵌合構造である取付部73が凹構造、ガスブ� �ック76側の嵌合構造である取付部78が凸構造� ��なっているが、この凹凸が逆であってもよ� ��。

 第3実施例における放電電極3aは、製膜時の� ��力が高い微結晶太陽電池の製造に適するよ� ��に、基板8上のガス分布を均一にするための 多孔体40’を用いる構造となっている。第3の 実施例における放電電極3aについても、ガス� ��ロック76及び電極本体71が分割可能であるか ら、ノズル孔79のメンテナンスが容易である� ��
 また、第1及び第2実施例における放電電極3a は、第3実施例における放電電極3aのように高 い加工精度が要求される嵌合構造を有しない から、製造コストが低減される。