(57)【要約】【課題】従来のプラズマＣＶＤ装置及び方法では、基板の表面と裏面に同時に薄膜を形成することができないので、それを可能とする装置と方法を得ること。光電変換効率に優れたヘテロ接合バックコンタクト型構造の太陽電池のアモルファスシリコン系薄膜を、シリコン基板の両面に、同時に製膜可能なプラズマＣＶＤ装置及びプラズマＣＶＤ法を得ること。【解決手段】非接地電極と接地電極からなる一対の電極を有するプラズマＣＶＤ装置で、該一対の電極にそれぞれ原料ガス噴出孔を配置し、該一対の電極の略中間に、基板と略一致した形状の貫通孔を有する誘電体で製作された基板保持手段を配置し、該貫通孔を塞ぐように基板を載置してプラズマを生成させ、該基板の両面に製膜するようにしたことを特徴とする。【選択図】図１
2017226924.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
排気系を備えた反応容器と、前記反応容器に原料ガスを供給する原料ガス供給手段と、互いに対向して設置された非接地電極と接地電極から成る少なくとも一対の電極と、前記一対の電極に高周波電力を供給し前記一対の電極間に高周波プラズマを発生させる電力供給手段と、被製膜基板が載置される基板保持手段とを有し、前記非接地電極と前記接地電極は、それぞれ原料ガスを噴出する複数の原料ガス噴出孔を備え、前記基板保持手段は、誘電体で構成され、前記被製膜基板と略一致した形状を有する貫通孔を少なくとも１以上有するとともに、前記一対の電極の略中間に配置されることを特徴とするプラズマＣＶＤ装置。
【請求項２】
前記基板保持手段は、略平板形の誘電体で構成されることを特徴とする請求項１に記載のプラズマＣＶＤ装置。
【請求項３】
前記貫通孔の開口の周辺に、前記被製膜基板を保持するための基板保持部が設けられることを特徴とする請求項１あるいは請求項２に記載のプラズマＣＶＤ装置。
【請求項４】
前記非接地電極に前記電力供給手段から電力を供給するための少なくとも１以上の第１の給電点を設け、前記接地電極に前記電力供給手段から電力を供給するための少なくとも１以上の第２の給電点を設け、前記電力供給手段から前記第１の給電点と前記第２の給電点に供給される電力の電圧の位相差が１８０°であることを特徴とする請求項１から請求項３のいずれか１項に記載のプラズマＣＶＤ装置。
【請求項５】
前記電力供給手段は、高周波電源、インピーダンス整合器、平衡不平衡変換器、第１及び第２の同軸ケーブル、第１及び第２の真空用電流導入端子、第１及び第２の真空用同軸ケーブル及び第１及び第２の導電体で構成され、前記平衡不平衡変換器の一方の出力端子は、第１の同軸ケーブル、第１の真空用電流導入端子、第１の真空用同軸ケーブル及び第１の導電体を介して第１の給電点に接続され、他方の出力端子は、第２の同軸ケーブル、第２の真空用電流導入端子、第２の真空用同軸ケーブル及び第２の導電体を介して第２の給電点に接続されるとともに、前記第１及び第２の真空用同軸ケーブルの外皮導体同士が少なくともそれぞれの両端部で短絡されていることを特徴とする請求項１から請求項４のいずれか１項に記載のプラズマＣＶＤ装置。
【請求項６】
前記高周波電源の出力の周波数は、３０ＭＨｚ〜３００ＭＨｚの範囲にあることを特徴とする請求項５に記載のプラズマＣＶＤ装置。
【請求項７】
前記第１及び第２の真空用同軸ケーブルの外皮導体を磁性体で覆い、かつ、電気的に短絡させるようにしたことを特徴とする請求項５あるいは請求項６に記載のプラズマＣＶＤ装置。
【請求項８】
前記非接地電極の前記第１の給電点に対向する前記非接地電極の端部に、キャパシタンスを調整する位相調整器と電気的に接続するための少なくとも１以上の第１の接続点を設け、前記接地電極の第２の給電点に対向する前記接地電極の端部に、前記キャパシタンスを調整する位相調整器と電気的に接続するための少なくとも１以上の第２の接続点を設け、前記第１の接続点及び前記第２の接続点と前記位相調整器を導電体で接続し、前記位相調整器により前記電力供給手段から前記第１の給電点と前記第２の給電点に供給される電力の前記非接地電極の端部及び前記接地電極の端部における反射波の位相を調整するようにしたことを特徴とする請求項４から請求項７のいずれか１項に記載のプラズマＣＶＤ装置。
【請求項９】
請求項１から請求項８までのいずれか１項に記載のプラズマＣＶＤ装置によって形成される薄膜を含んでなることを特徴とする結晶シリコン系太陽電池。
【請求項１０】
排気系を備えた反応容器と、前記反応容器に原料ガスを供給する原料ガス供給手段と、互いに対向して設置された非接地電極と接地電極から成る少なくとも一対の電極と、前記一対の電極に高周波電力を供給し前記一対の電極間に高周波プラズマを発生させる電力供給手段と、被製膜基板が載置される基板保持手段とを備えたプラズマＣＶＤ装置を用いるプラズマＣＶＤ方法において、
前記被製膜基板と略一致した形状を有する貫通孔を少なくとも１以上有し、前記貫通孔の開口の周辺に、前記被製膜基板を保持するための基板保持部が設けられた誘電体製の基板保持手段を用意し、前記誘電体製の基板保持手段を前記非接地電極と前記接地電極の略中間領域に配置し、前記誘電体製の基板保持手段に被製膜基板を載置して、前記非接地電極に備えられた複数の原料ガス噴出孔と前記接地電極に備えられた複数の原料ガス噴出孔から原料ガスを噴出させて、所定の条件でプラズマを生成し、前記被製膜基板の両面に薄膜を堆積させるようにしたことを特徴とするプラズマＣＶＤ法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、プラズマＣＶＤ装置並びに結晶シリコン系太陽電池及びこれを作製するプラズマＣＶＤ法に関する。特に、バックコンタクト型結晶シリコン系太陽電池及びヘテロ接合バックコンタクト型結晶シリコン系太陽電池などに利用されるアモルファスシリコン系薄膜を形成するプラズマＣＶＤ装置並びに結晶シリコン系太陽電池及びこれを作製するプラズマＣＶＤ法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年、結晶シリコン系太陽電池の光電変換効率の更なる向上及び製造コストの更なる低減を目指した研究開発が盛んに行われており、光電変換効率の高いヘテロ接合バックコンタクト型太陽電池の最適構造の創出及びそれを製造可能な低コストの製造プロセスの構築が試みられている。
製造プロセスを要素技術の観点で見ると、発電効率を決定する要素である３つの性能、即ち、セルの開放電圧Ｖｏｃ（Ｖ）と、短絡電流密度Ｊｓｃ（ｍＡ／ｃｍ２）と、曲線因子（％）の向上に関し、優れた特徴を有するパッシベーション膜の形成に関わるプラズマＣＶＤ装置及びプラズマＣＶＤ法が注目されている。
【０００３】
例えば、非特許文献１及び２には、次のことが記載されている。即ち、プラズマＣＶＤによりシリコン基板の表面や裏面にｉ型アモルファスシリコン膜やＳｉＮｘ膜を形成すると、基板表面に存在する欠陥密度を激減させる。基板表面に存在する欠陥密度が激減すると、光吸収により生成されたキャリア（正孔・電子）の欠陥密度による再結合が防止され、光電変換効率を大幅に向上させることができる。
しかしながら、現状のＲＦプラズマＣＶＤ装置、即ち、電極形状が平行平板型で、電源周波数が１３．５６ＭＨｚである容量結合型プラズマＣＶＤ装置によるｉ型アモルファスシリコン膜やＳｉＮｘ膜等のパッシベーション膜の形成では、ＲＦプラズマの特徴（電子温度が高いこと、プラズマ電位が高いこと）に起因するシリコン基板へのイオン衝撃が大きいために、充分なパッシベーション効果が得られない、という問題を抱えている。なお、シリコン基板へのイオン衝撃によるイオンダメージは、基板表面の欠陥密度を増大させるので、パッシベーション効果が発揮されない。
したがって、シリコン基板の表面や裏面に形成されるパッシベーション膜の機能を有するｉ型アモルファスシリコン膜やＳｉＮｘ膜の製膜には、イオンダメージの少ないプラズマＣＶＤ装置の創出が必要、かつ、重要である。
なお、プラズマ励起周波数がＶＨＦ帯域（３０ＭＨｚ〜３００ＭＨｚ）であるＶＨＦプラズマＣＶＤは電子温度が低く、プラズマ電位が低いので、基板に与えるイオンダメージは、ＲＦプラズマＣＶＤに比べて、格段に小さいということは、一般に知られている。
【０００４】
結晶シリコン系太陽電池の代表的構造を、図１５（多結晶シリコン太陽電池）及び図１６（ヘテロ接合バックコンタクト型太陽電池）に示す。
図１５に示す太陽電池は、結晶シリコン太陽電池の典型的な構造であり、例えば、特許文献２に記載されている。図１５に示す多結晶シリコン太陽電池において、ｐ型多結晶シリコン基板１００の表面に形成されたｎ型拡散層１０２、ｐ型多結晶シリコン基板１００とｎ型拡散層１０２の間に形成されたｐｎ接合、ｐ型多結晶シリコン基板１００の裏面に形成されたｐ＋型裏面電界層１０３、ｎ型拡散層１０２の上に形成された反射防止膜１０４、例えば窒化シリコン膜（ＳｉＮｘ）、ｐ型多結晶シリコン基板１００の裏面に形成されたパッシベーション膜１０６、例えば窒化シリコン膜（ＳｉＮｘ）及びシリコン基板１００の両面に形成された電力取り出し用の電極１０５を有する。なお、反射防止膜１０４及びパッシベーション膜１０６はパッシベーション効果を有する。
図１５に示す構造の多結晶シリコン太陽電池の製造において、プラズマＣＶＤは、パッシベーション膜１０６、例えば窒化シリコン膜（ＳｉＮｘ）及び反射防止膜１０４、例えば窒化シリコン膜（ＳｉＮｘ）、の製膜に利用される。
【０００５】
なお、図１５に示すパッシベーション膜１０６、例えば、窒化シリコン膜（ＳｉＮｘ）及び反射防止膜１０４、例えば、窒化シリコン膜（ＳｉＮｘ）の膜を、同時に製膜できれば、即ち、両面の同時製膜ができれば、製膜の工程が１つ減ることから、太陽電池の製造時間が短縮され、かつ、プラズマＣＶＤ装置が１つ減らせることから、製造コストの低減に貢献できるのであるが、従来技術において、基板１００の両面への同時製膜ができない。
【０００６】
図１６は、ヘテロ接合バックコンタクト型太陽電池の典型的な構造を示す。この構造は、例えば、特許文献１に示されている。図１６において、ｎ型単結晶シリコン基板２００の表面を受光面とし、裏面にヘテロ接合領域と集電電極部が配置されている。
前記ｎ型結晶シリコン基板２００の受光面側の表面２０９は凹凸形状になっている。前記凹凸形状を有する表面２０９に、ｉ型アモルファスシリコン膜（厚み、例えば、約１０ｎｍ）２０１と、光反射防止膜（例えば、ＳｉＮｘ、厚み、例えば、約７０ｎｍ）２０２がその順に形成されている。前記単結晶シリコン基板２００の裏面の所定の領域に、ｉ型アモルファスシリコン膜（厚み、例えば、約１５ｎｍ）２０１、ｐ型アモルファスシリコン膜（厚み、例えば、約１０ｎｍ）２０３、第１の透明電極（例えば、ＩＴＯ、ＳｎＯ２、ＺｎＯなど、厚み、例えば、約７０ｎｍ）２０４及びｐ型電極（厚み、例えば、約２００ｎｍ）２０５がこの順に形成されている。なお、ここで、ｎ型結晶シリコン基板２００上に堆積されたｉ型アモルファスシリコン膜２０１、ｐ型アモルファスシリコン膜２０３及び第１の透明電極２０４から成る積層領域をヘテロ接合領域と呼ぶ。
ヘテロ接合領域の隣には、絶縁溝２１０を隔てて、ｉ型アモルファスシリコン膜（厚み、例えば、約１５ｎｍ）２０１が形成され、ｉ型アモルファスシリコン膜２０１の上にｎ型アモルファスシリコン膜（厚み、例えば、約２０ｎｍ）２０６、第２の透明電極（例えば、ＩＴＯ、ＳｎＯ２、ＺｎＯなど、厚み、例えば、約７０ｎｍ）２０７及びｎ型電極（厚み、例えば、約２００ｎｍ）２０８がこの順に形成されている。なお、ここで、ヘテロ接合領域以外の領域をｎ領域と呼ぶ。
図１６に示す構造のヘテロ接合バックコンタクト型太陽電池の製造において、プラズマＣＶＤは、ｉ型アモルファスシリコン膜２０１、ｐ型アモルファスシリコン膜２０３、ｎ型アモルファスシリコン膜２０６、及び反射防止膜２０２、例えば、窒化シリコン膜（ＳｉＮｘ）、の製膜に利用される。
【０００７】
なお、図１６に示すｎ型結晶シリコン基板２００の表面及び裏面のｉ型アモルファスシリコン膜２０１の膜を、同時に製膜できれば、即ち、両面の同時製膜ができれば、製膜の工程が１工程減ることから、太陽電池の製造時間が短縮され、かつ、プラズマＣＶＤ装置が１つ減らせることから、製造コストの低減に貢献できるのであるが、従来技術において、基板２００の両面への同時製膜ができない。
【０００８】
プラズマＣＶＤによる基板の表面と裏面への同時製膜に関し、特許文献２に記載の技術がある。しかしながら、特許文献２に記載の技術は、以下に示す問題があり、実用サイズ（基板サイズ１０ｃｍｘ１０ｃｍ程度以上）の結晶シリコン系太陽電池用のアモルファスシリコン薄膜の形成には、利用できない。
【０００９】
特許文献２に、次のことが記載されている。即ち、真空チャンバーと、前記真空チャンバー内で交互に対向配置されたアノード電極板およびカソード電極板と、前記両電極板に高周波を印加して両電極間に高周波プラズマを発生させる高周波電源と、を備え、前記アノード電極板、カソード電極板の両方または一方の被成膜基板を載置する領域に、前記被成膜基板に略一致した形状を呈し、前記被成膜基板の両面を前記高周波プラズマに曝す開口部を少なくとも１以上有し、前記開口部で前記被成膜基板を載置する面と反対側に面する部分に所望のパターン形状に対応した遮蔽領域が設けられていることを特徴とするプラズマＣＶＤ装置、である。
【００１０】
特許文献２に記載の装置構成を、図１１に示す。図１１の装置構成に関し、特許文献２に、次のことが記載されている。
即ち、図１１において、成膜用材料ガスを封入したガスボンベ３０１からガス供給コントローラ３０２を通して所望の流量に制御された材料ガスがガス供給ノズル３０３を経て真空チャンバー３０４内に導入される。真空排気系３１１により所望の真空度まで減圧した真空チャンバー３０４内に導入された材料ガスは、高周波電源３０９により端部アノード電極板３５０及び中央部カソード電極板３５１に供給され、一方の端部カソード電極板３６０及び中央部アノード電極板３６１の間で発生する高周波プラズマによってプラズマ分解され、被成膜基板３０８の成膜に供される。
また、特許文献２に、上記アノード電極板及び上記カソード電極板について、次に示す記載がある。
即ち、図１２に示すように、中央部アノード電極板３５１及び中央部カソード電極板３６１のような電極板３１３には開口部３１４が設けられている。かかる開口部を塞ぐように載置された被成膜基板３０８では、図１３（ａ）、（ｂ）に示すように、１回の成膜プロセスで表面側には被成膜基板３０８の全面に薄膜３１５が形成され、さらに裏面側にも開口部３１４に対応した形状で薄膜３１６が形成される。
【００１１】
しかしながら、特許文献２には、上記端部アノード電極板３５０と上記カソード電極板３６１の間隔ｄ、製膜時の圧力ｐ、開口３１４の大きさＤ、基板のサイズＳについては、一切記載されていない。また、一様なプラズマの生成条件である一対の電極の間隔ｄと開口の大きさＤについての関係についても、一切、記載されていない。
特許文献２に記載のプラズマＣＶＤ装置は、周知のとおり、容量結合型プラズマＣＶＤ装置であるので、プラズマ発生条件は、パッシェンの法則（Paschen則）に従う。即ち、電極間の距離をｄ、圧力をｐ、印加電力の周波数をｆ、プラズマ発生時の印加電力の電圧をｖとすると、ｖ＝ｆ（ｐ・ｄ、ｆ・ｄ）で表わされる。この式は、プラズマ発生時の電力の電圧ｖは、圧力ｐと電極間距離ｄの積ｐｄと、電源周波数ｆと電極間距離ｄの積ｆｄにより決定され、かつ、プラズマが安定して発生する電圧に最適値が存在する、ということを意味する。
即ち、電極間隔ｄが大幅に異なる２つの領域を有する特許文献２に記載の装置では、一様なプラズマの生成はできない。
即ち、一対の電極が平行平板電極ではなく、一方の電極に開口が設けられると、その開口を有する領域とその開口がない領域のプラズマ発生条件は、全く異なる条件になる。即ち、前記開口を有する領域でのｐｄ積と、前記開口が無い領域のｐｄ積は、まったく異なる値になる。その結果、一対の電極間に、一様な強さのプラズマは発生できない。一様な強さのプラズマが発生できないということは、一様な製膜速度が得られないということであり、成膜される薄膜の厚みの分布が著しく悪いということを意味する。
【００１２】
即ち、特許文献２に記載のプラズマＣＶＤ装置では、基板の両面に、厚み分布が一様な薄膜は形成できない、ということである。厚み分布が悪い薄膜は、結晶系太陽電池の製造には使用できない。
【００１３】
特許文献２に記載のプラズマＣＶＤ装置の一対の電極の間の電気力線を、模式的に図１４に示す。図１４において、開口部の領域と開口部でない領域での電気力線の分布は全く異なっている。開口部の領域では電気力線の単位面積当たり本数が少なく、開口部のない領域では開口部の領域よりも、電気力線の数が多い。開口部でない領域の電界は強く、開口部の領域の電界は弱いことを意味している。このことは、一様な強さのプラズマが発生されないということを、示している。
一様な強さのプラズマが発生できないということは、薄膜形成の際に、一様な製膜速度が得られないということであり、成膜される薄膜の厚みの分布が著しく悪いということを意味する。即ち、厚み分布が一様な薄膜は形成できない、ということである。
なお、一般的に、一様な強さのプラズマを発生させるには、一対の電極間の電界が、一様な強さであること、が必須である。
【００１４】
更に、特許文献２に記載のプラズマＣＶＤ装置では、材料ガスは電極の一方の端部側から供給され、電極間を通り、他方の端部側から排気されている。
周知の通り、プラズマＣＶＤの製膜室での材料ガスの流れは、成膜する膜の品質を決定する要因の一つである。材料ガスのプラズマ領域の滞留時間が長くなれば、プラズマで分解された材料ガスはプラズマ気相中での反応が進み、膜質は低下する。例えば、材料ガスが、ＳｉＨ４の場合、プラズマにより、ＳｉＨ３、ＳｉＨ２、ＳｉＨ、Ｓｉ、Ｈに分解される。そして、材料ガスのプラズマ領域の滞留時間が長くなれば、化学的に活性であるＳｉＨ２、ＳｉＨ、Ｓｉ、Ｈが材料ガスＳｉＨ４と反応し、高次シラン（パウダー、微粒子、シリコン重合体あるいはダスト）を発生させる。その結果、形成される膜の品質（欠陥密度、屈折率、密度、光特性等）が極端に低下する。即ち、上記電界の不均一性に起因する薄膜の厚みの不均一性の問題の他に、膜質の不均一性の問題を抱えている。
また、前記材料ガスのプラズマ領域の滞留時間に起因する問題は、材料ガスの供給側に設置された基板に形成される薄膜の品質と、排気側に設置された基板に形成される薄膜の品質が異なることから、ガス流れの上流側の基板と下流側の基板のパッシベーション効果が異なる。その結果、製造される太陽電池の性能に大幅なバラツキが発生する、という問題を抱えている。
【００１５】
以上説明したように、特許文献２に記載のプラズマＣＶＤ装置及びプラズマＣＶＤ法は、電界分布の不均一に起因する膜厚みの不均一化という問題と、原料ガスの流れに起因する膜質の不均一化という問題があり、実用に供せられない、と言える。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１６】
【特許文献１】特開２００８−８５３７４
【特許文献２】特許４４９６４０１
【００１７】
【非特許文献１】神岡武文、立花福久、大下祥雄、結晶シリコン太陽電池におけるパッシベーション技術、Ｊ．Ｐｌａｓｍａ  Ｆｕｓｉｏｎ  Ｒｅｓ．Ｖｏｌ．９１，Ｎｏ．５（２０１５），３５４−３５９．
【非特許文献２】近藤道雄、藤原裕之、斎藤忠、シリコン系太陽電池の高効率化・量産化を担うプラズマ技術の最前線、Ｊ．Ｐｌａｓｍａ  Ｆｕｓｉｏｎ  Ｒｅｓ．Ｖｏｌ．８５，Ｎｏ．８（２００９），４９９−５０８．
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１８】
結晶系シリコン太陽電池の分野では、例えば、ｉ型アモルファスシリコンや窒化シリコン（ＳｉＮｘ）等のパッシベーション膜あるいは反射防止膜を基板の両面に、同時に製膜し、工程数を削減し、製造コストの低減を図りたいというニーズがあるが、従来技術ではそれに対応できない、という課題がある。
特に、ヘテロ接合バックコンタクト型構造の太陽電池の製造において、アモルファスシリコン系の薄膜を作製する工程が数多くあることから、ｉ型アモルファスシリコン膜、ｐ
型アモルファスシリコン、ｎ型アモルファスシリコン及びパッシベーション膜等の高品質化と、両面製膜が可能なプラズマＣＶＤに対する強いニーズがあるが、従来技術ではそれに対応できない、という課題がある。
そこで、本発明は、シリコン基板の表面と裏面にいろいろの薄膜を形成するプラズマＣＶＤ装置並びに結晶シリコン系太陽電池及びこれを作製するプラズマＣＶＤ法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１９】
上述した課題を解決するための本発明の第１の発明は、排気系を備えた反応容器と、前記反応容器に原料ガスを供給する原料ガス供給手段と、互いに対向して設置された非接地電極と接地電極から成る少なくとも一対の電極と、前記一対の電極に高周波電力を供給し前記一対の電極間に高周波プラズマを発生させる電力供給手段と、被製膜基板が載置される基板保持手段とを有し、前記非接地電極と前記接地電極は、それぞれ原料ガスを噴出する複数の原料ガス噴出孔を備え、前記基板保持手段は、誘電体で構成され、前記被製膜基板と略一致した形状を有する貫通孔を少なくとも１以上有するとともに、前記一対の電極の略中間に配置されることを特徴とするプラズマＣＶＤ装置。
【００２０】
第２の発明は、第１の発明において、前記基板保持手段は、略平板形の誘電体で構成されることを特徴とするプラズマＣＶＤ装置。
【００２１】
第３の発明は、第１あるいは第２の発明において、前記貫通孔の開口の周辺に、前記被製膜基板を保持するための基板保持部が設けられることを特徴とするプラズマＣＶＤ装置。
装置。
【００２２】
第４の発明は、第１から第３の発明のいずれか一つの発明において、前記非接地電極に前記電力供給手段から電力を供給するための少なくとも１以上の第１の給電点を設け、前記接地電極に前記電力供給手段から電力を供給するための少なくとも１以上の第２の給電点を設け、前記電力供給手段から前記第１の給電点と前記第２の給電点に供給される電力の電圧の位相差が１８０°であることを特徴とするプラズマＣＶＤ装置。
【００２３】
第５の発明は、第１から第４の発明のいずれか一つの発明において、前記電力供給手段は、高周波電源、インピーダンス整合器、平衡不平衡変換器、第１及び第２の同軸ケーブル、第１及び第２の真空用電流導入端子、第１及び第２の真空用同軸ケーブル及び第１及び第２の導電体で構成され、前記平衡不平衡変換器の一方の出力端子は、第１の同軸ケーブル、第１の真空用電流導入端子、第１の真空用同軸ケーブル及び第１の導電体を介して第１の給電点に接続され、他方の出力端子は、第２の同軸ケーブル、第２の真空用電流導入端子、第２の真空用同軸ケーブル及び第２の導電体を介して第１の給電点に接続されるとともに、前記第１及び第２の真空用同軸ケーブルの外皮導体同士が少なくともそれぞれの両端部で短絡されていることを特徴とするプラズマＣＶＤ装置。
【００２４】
第６の発明は、第５の発明において、前記高周波電源の出力の周波数が、３０ＭＨｚ〜３００ＭＨｚの範囲にあることを特徴とするプラズマＣＶＤ装置。
【００２５】
第７の発明は、第５あるいは第６の発明において、前記第１及び第２の真空用同軸ケーブルの外皮導体を磁性体で覆い、かつ、電気的に短絡させるようにしたことを特徴とするプラズマＣＶＤ装置。
【００２６】
第８の発明は、第４から第７のいずれか一つの発明において、前記非接地電極の前記第１の給電点に対向する前記非接地電極の端部に、キャパシタンスを調整する位相調整器と電気的に接続するための少なくとも１以上の第１の接続点を設け、前記接地電極の第２の給電点に対向する前記接地電極の端部に、前記キャパシタンスを調整する位相調整器と電気的に接続するための少なくとも１以上の第２の接続点を設け、前記第１の接続点及び前記第２の接続点と前記位相調整器を導電体で接続し、前記位相調整器により前記電力供給手段から前記第１の給電点と前記第２の給電点に供給される電力の前記非接地電極の端部及び前記接地電極の端部における反射波の位相を調整するようにしたことを特徴とするプラズマＣＶＤ装置。
【００２７】
第９の発明は、第１から第８の発明のいずれか一つの発明のプラズマＣＶＤ装置によって形成される薄膜を含んでなることを特徴とする結晶シリコン系太陽電池。
【００２８】
第１０の発明は、排気系を備えた反応容器と、前記反応容器に原料ガスを供給する原料ガス供給手段と、互いに対向して設置された非接地電極と接地電極から成る少なくとも一対の電極と、前記一対の電極に高周波電力を供給し前記一対の電極間に高周波プラズマを発生させる電力供給手段と、被製膜基板が載置される基板保持手段とを備えたプラズマＣＶＤ装置を用いるプラズマＣＶＤ方法において、前記被製膜基板と略一致した形状を有する貫通孔を少なくとも１以上有し、前記貫通孔の開口の周辺に、前記被製膜基板を保持するための基板保持部が設けられた誘電体製の基板保持手段を用意し、前記誘電体製の基板保持手段を前記非接地電極と前記接地電極の略中間領域に配置し、前記誘電体製の基板保持手段に被製膜基板を載置して、前記非接地電極に備えられた複数の原料ガス噴出孔と前記接地電極に備えられた複数の原料ガス噴出孔から原料ガスを噴出させて、所定の条件でプラズマを生成し、前記被製膜基板の両面に薄膜を堆積させるようにしたことを特徴とするプラズマＣＶＤ法。
【発明の効果】
【００２９】
本発明により、従来困難視されていたプラズマＣＶＤによる基板両面の同時製膜が可能になる、という効果を奏する。光電変換効率に優れたヘテロ接合バックコンタクト型構造の太陽電池のアモルファスシリコン系薄膜を、シリコン基板の両面に、同時に製膜可能なプラズマＣＶＤ装置及びプラズマＣＶＤ法が得られたので、製膜工程を削減することが可能となり、製造コストの低減に貢献できるという、効果を奏する。また、プラズマＣＶＤ装置の設置台数を削減可能となり、装置導入費用の削減に、貢献できる、という効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【００３０】
【図１】図１は、本発明の第１の実施形態に係わるプラズマＣＶＤ装置の構成を示す模式的な装置構成図である。
【図２】図２は、本発明の第１の実施形態に係わるプラズマＣＶＤ装置に用いられる非接地電極を示す模式図である。なお、図２（ａ）は模式的な外観図、図２（ｂ）は平面図である。
【図３】図３は、本発明の第１の実施形態に係わるプラズマＣＶＤ装置に用いられる基板保持手段の構造の第１の具体例を示す模式図である。
【図４】図４は、本発明の第１の実施形態に係わるプラズマＣＶＤ装置に用いられる基板保持手段の構造の第１の具体例を示す断面図である。
【図５】図５は、本発明の第１の実施形態に係わるプラズマＣＶＤ装置に用いられる基板保持手段の構造の第２の具体例を示す模式図である。
【図６】図６は、本発明の第１の実施形態に係わるプラズマＣＶＤ装置の構成部材である非接地電極と接地電極に電力が供給された際に発生する電気力線を示す模式図である。
【図７】図７は、本発明の第１の実施形態に係わるプラズマＣＶＤ装置を用いて製膜された基板の表面の膜（ａ）と裏面の膜（ｂ）の説明図である。
【図８】図８は、本発明の第２の実施形態に係わるプラズマＣＶＤ装置及びプラズマＣＶＤ法に関わる説明図である。
【図９】図９は、本発明の第３の実施形態に係わるプラズマＣＶＤ装置の構成を示す模式的な装置構成図である。
【図１０】図１０は、本発明の第３の実施形態に係わるプラズマＣＶＤ装置におけるプラズマ発光の強さの分布を示す模式図である。
【図１１】図１１は、特許文献２に記載のプラズマＣＶＤ装置の構成を示す模式的構成図である。
【図１２】図１２は、特許文献２に記載の中央部アノード電極板及び中央部カソード電極板の模式的構成図である。
【図１３】図１３は、特許文献２に記載のプラズマＣＶＤ装置で形成された薄膜の説明図である。
【図１４】図１４は、特許文献２に記載のプラズマＣＶＤ装置のアノード電極板とカソード電極板の間に発生する電気力線の説明図である。
【図１５】図１５は、多結晶シリコン太陽電池の典型的な構造を説明するための模式的構造図である。
【図１６】図１６は、ヘテロ接合バックコンタクト型太陽電池の典型的な構造を説明するための模式的構造図である。
【発明を実施するための形態】
【００３１】
以下、本発明を実施するための形態について、図面を参照しながら説明する。各図において、同様の部材には同一の符号を付し、重複する説明は省略する。
なお、本発明は以下の記述に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲において、適宜変更可能である。また、以下に示す図面は、説明の便宜上、各部材の縮尺が、実際と異なる場合がある。また、各図面間においても、縮尺が、実際と異なる場合がある。
【００３２】
（第１の実施形態）
本発明の第１の実施形態に係わるプラズマＣＶＤ装置及びプラズマＣＶＤ法について説明する。先ず、プラズマＣＶＤ装置の構成について説明する。
図１は、本発明の第１の実施形態に係わるプラズマＣＶＤ装置の構成を示す模式的な装置構成図である。図２は、本発明の第１の実施形態に係わるプラズマＣＶＤ装置に用いられる非接地電極を示す模式図である。なお、図２（ａ）は模式的な外観図、図２（ｂ）は平面図である。図３は、本発明の第１の実施形態に係わるプラズマＣＶＤ装置に用いられる基板保持手段の構造の第１の具体例を示す模式図である。図４は、本発明の第１の実施形態に係わるプラズマＣＶＤ装置に用いられる基板保持手段の構造の第１の具体例を示す断面図である。図５は、本発明の第１の実施形態に係わるプラズマＣＶＤ装置に用いられる基板保持手段の構造の第２の具体例を示す模式図である。図６は、本発明の第１の実施形態に係わるプラズマＣＶＤ装置の構成部材である非接地電極と接地電極に電力が供給された際に発生する電気力線を示す模式図である。なお、非接地電極と接地電極に供給される電力は高周波であるので、時間的に変動するが、ここに示される電気力線はある瞬間の状態を示している。図７は、本発明の第１の実施形態に係わるプラズマＣＶＤ装置を用いて製膜された基板の表面の膜（ａ）と裏面の膜（ｂ）の説明図である。
【００３３】
図１及び図２において、符号１は反応容器である。反応容器１は、気密性を有し、後述の図示しない第１及び第２の真空ポンプ９ａ、９ｂで排気することにより、真空到達度は２．６６〜３．９９ｘ１０−５Ｐａ（２〜３ｘ１０−７Ｔｏｒｒ）程度になる。また、反応容器１の内壁は不純物の付着が無く、プラズマＣＶＤに適用可能な仕様を満たしている。符号２は非接地電極である。非接地電極２は、後述の第１の原料ガス噴出孔６ａ、後述の第１の排気孔４ａ及び後述の図示しない第１の基板加熱ヒータ１９ａを備えている。
符号３は接地電極である。接地電極３は接地されている。また、接地電極３は後述の第２の原料ガス噴出孔６ｂ、後述の第２の排気孔４ｂ及び後述の図示しない第２の基板加熱ヒータ１９ｂを備えている。
符号４ａは、非接地電極２に備えられた第１の排気孔である。第１の排気孔４ａは後述の図示しない第１の真空ポンプ９ａ及び図示しない第１の圧力計１８ａと連携して、反応容器１の内部の圧力を所定の値に保持するように、排気する。なお、ここでは、原料ガス流量が１００ｓｃｃｍ〜１，５００ｓｃｃｍ程度であれば、圧力１．３３Ｐａ〜１，３００Ｐａ（０．０１Ｔｏｒｒ〜１０Ｔｏｒｒ）程度の範囲で任意の圧力を制御可能である。  符号４ｂは、接地電極３に備えられた第２の排気孔である。第２の排気孔４ｂは後述の図示しない第２の真空ポンプ９ｂ及び図示しない第２の圧力計１８ｂと連携して、反応容器１の内部の圧力を所定の値に保持するように、排気する。なお、ここでは、原料ガス流量が１００ｓｃｃｍ〜１，５００ｓｃｃｍ程度であれば、圧力１．３３Ｐａ〜１，３００Ｐａ（０．０１Ｔｏｒｒ〜１０Ｔｏｒｒ）程度の範囲で任意の圧力を制御可能である。
ここでは、真空ポンプとして、第１及び第２の真空ポンプ９ａ、９ｂの２台を用いているが、１台にしても良い。また、圧力計として、第１及び第２の圧力計１８ａ、１８ｂの２個を用いているが、１個にしても良い。
符号５ａは第１の原料ガス供給管である。第１の原料ガス供給管５ａは、図示しない第１の原料ガス供給源３０ａと後述の原料ガス噴出孔６ａを連結する。符号５ｂは第２の原料ガス供給管である。第２の原料ガス供給管５ｂは、図示しない第２の原料ガス供給源３０ｂと後述の原料ガス噴出孔６ｂを連結する。
符号６ａは第１の原料ガス噴出孔である。第１の原料ガス噴出孔６ａは、多数配置され、図示しない第１の原料ガス供給源３０ａから供給される原料ガスを反応容器１の内部に噴出する。符号６ｂは第２の原料ガス噴出孔である。第２の原料ガス噴出孔６ｂは、多数配置され、図示しない第２の原料ガス供給源３０ｂから供給される原料ガスを反応容器１の内部に噴出する。
【００３４】
図１及び図２において、符号９ａは図示しない第１の真空ポンプである。第１の真空ポンプ９ａは後述の図示しない圧力計１８ａと連携して、反応容器１内部の非接地電極２近くの圧力を所定の値に維持するように、排気する。符号９ｂは図示しない第２の真空ポンプである。第２の真空ポンプ９ｂは後述の図示しない圧力計１８ｂと連携して、反応容器１内部の接地電極３近くの圧力を所定の値に維持するように、排気する。
符号１９ａは図示しない基板加熱ヒータである。基板加熱ヒータ１９ａは非接地電極２の表面に取り付けられ、後述の基板の温度を所定の値に調整する。符号１９ｂは図示しない基板加熱ヒータである。基板加熱ヒータ１９ｂは接地電極３の表面に取り付けられ、後述の基板の温度を所定の値に調整する。
符号２０ａは第１の排気管である。第１の排気管２０ａは、図示しない第１の真空ポンプ９ａと第１の排気孔４ａを連結する。符号２０ｂは第２の排気管である。第２の排気管２０ｂは、図示しない第２の真空ポンプ９ｂと第１の排気孔４ｂを連結する。
符号２５は絶縁材である。絶縁材２５は非接地電極２を電気的に絶縁する。絶縁材２５により、非接地電極２５は非接地の状態に維持される。
符号３０ａは、図示しない第１の原料ガス供給源である。第１の原料ガス供給源３０ａは、プラズマＣＶＤに必要なガスを必要な流量で供給できる。ここでは、ＳｉＨ４、Ｈ２、ＮＨ３、Ｎ２を、それぞれ、１００ｓｃｃｍ〜１５００ｓｃｃｍの範囲で、任意に供給できる。符号３０ｂは、図示しない第２の原料ガス供給源である。第１の原料ガス供給源３０ｂは、プラズマＣＶＤに必要なガスを必要な流量で供給できる。ここでは、ＳｉＨ４、Ｈ２、ＮＨ３、Ｎ２を、それぞれ、１００ｓｃｃｍ〜１５００ｓｃｃｍの範囲で、任意に供給できる。
【００３５】
図１おいて、符号１０は高周波電源である。高周波電源１０は、ＶＨＦ帯域（３０ＭＨｚ〜３００ＭＨｚ）の周波数の正弦波電力を出力０．１ＫＷ〜２ＫＷの範囲で出力できる。なお、高周波電源１０は、周波数を１３．５６ＭＨｚに変更可能である。符号１１はインピーダンス整合器である。インピーダンス整合器１１は、高周波電源１０の出力を、後述の電力分配器１２、同軸ケーブル１３ａ、１３ｂ、真空用同軸型電流導入端子１４ａ、１４ｂ、真空用同軸ケーブル１５ａ、１５ｂ及び第１及び第２の導電体１７ａ、１７ｂを介して、非接地電極２及び接地電極３に供給する際に、進行波に対してその反射波が１〜２％以下になるように調整する。なお、インピーダンス整合器１１に付属の調整器１１ａで自動的に調整することができる。
【００３６】
図１において、符号１２は電力分配器である。電力分配器１２は入力された電力を２以上に分配し、かつ、分配した電力の位相の調整ができる。ここでは、電力分配器１２として２分配型を用い、２つの出力の電圧の位相差を１８０°に設定する。即ち、高周波電源１０からインピーダンス整合器１１を介して電力分配器１２に供給された電力は２つに分配され、分配された電力の電圧の位相差は１８０°である。
電力分配器１２の一方の出力端子は、後述の第１の同軸ケーブル１３ａ、後述の第１の真空用同軸型電流導入端子１４ａ、後述の第１の真空用同軸ケーブル１５ａ、第１の導電体１７ａを介して、非接地電極２に接続される。
電力分配器１２の他方の出力端子は、後述の第２の同軸ケーブル１３ｂ、後述の第２の真空用同軸型電流導入端子１４ｂ、後述の第２の真空用同軸ケーブル１５ｂ、第２の導電体１５ｂを介して、接地電極３に接続される。
なお、電力分配器１２の２つの出力端子から出力される電力の電圧の位相差を、１８０°に設定すると、同軸ケーブルを用いる高周波プラズマＣＶＤ装置において発生する高周波電力の漏洩電流の抑制という効果がある。その結果、反応容器１の内壁での局部放電が防止され、一対の電極２、３間でのプラズマの安定化が可能である。
また、電力分配器１２に代えて、平衡不平衡変換器を用いても良い。平衡不平衡変換器の入力端子に、不平衡伝送路である同軸ケーブルを接続して電力を供給すると、その出力端子から、入力された電力を２分割して、出力される。その２つの電力の電圧の位相差は１８０°である。
【００３７】
図１において、符号１３ａは、第１の同軸ケーブルであり、電力分配器１２から送信された電力を後述の第１の真空用同軸型電流導入端子１４ａに送電する。なお、第１の同軸ケーブル１３ａの長さは、後述の第２の同軸ケーブル１３ｂの長さと略同じである。符号１３ｂは、第２の同軸ケーブルであり、電力分配器１２から送信された電力を後述の第２の真空用同軸型電流導入端子１４ｂに送電する。
符号１５ａは、第１の真空用同軸型ケーブルである。第１の真空用同軸型ケーブル１５ａは、第１の真空用同軸型電流導入端子１４ｂから供給された電力を第１の導電体１７ａを介して、後述の非接地電極２に設けられた第１の給電点１６ａに送電する。符号１５ｂは第２の真空用同軸ケーブルである。第２の真空用同軸ケーブル１５ｂは、第２の真空用同軸型電流導入端子１４ｂから供給された電力を第２の導電体１７ｂを介して、後述の接地電極３に設けられた第２の給電点１６ｂに送電する。
符号１７ａは第１の導電体で、第１の真空用同軸ケーブル１５ａと後述の第１の給電点１６ａを接続する。符号１７ｂは第２の導電体で、第２の真空用同軸ケーブル１５ｂと後述の第２の給電点１６ｂを接続する。
符号１６ａは第１の給電点である。第１の給電点１６ａは、非接地電極２の端部に設けられ、第１の導電体１７ａを介して、第１の真空用同軸ケーブル１５ａに接続されており、第１の真空用同軸型電流導入端子１４ａ、第１の同軸ケーブル１３ａ、電力分配器１２、インピーダンス整合器１１を介して高周波電源１０に接続されている。
符号１６ｂは第２の給電点である。第２の給電点１６ｂは、接地電極３の端部に設けられ、第２の導電体１７ｂを介して、第２の真空用同軸ケーブル１５ｂに接続されており、第２の真空用同軸型電流導入端子１４ｂ、第２の同軸ケーブル１３ｂ、電力分配器１２、インピーダンス整合器１１を介して高周波電源１０に接続されている。
なお、ここで、第１及び第２の真空用同軸型電流導入端子１４ａ、１４ｂにそれぞれに接続される第１及び第２の真空用同軸ケーブル１５ａ、１５ｂと第１及び第２の導電体１７ａ、１７ｂを纏めて、真空用電力伝送体と呼ぶ。
【００３８】
図１、図３及び図４において、符号８は基板保持手段である。基板保持手段８には、被製膜基板２２が載置される。基板保持手段８は、略平板形の誘電体で構成される。前記誘電体は、例えば、石英ガラス、セラミックス、高純度アルミナ、高純度窒化珪素、シリコン、炭化ケイ素等であればよい。ここでは、例えば、石英ガラスを用いる。
【００３９】
基板保持手段８の構造は、例えば、図３に示すように、被製膜基板２２と略一致した形状の貫通孔２６を有し、その開口の周辺にコーナー部座繰り２７が設けられる。なお、コーナー部座繰り２７は、被製膜基板２２の設定に便利であるが、設けなくても良い。また、前記貫通孔２６の形状は、プラズマに曝さないように遮蔽マスクを設ける際に、前記遮蔽マスクの設定に都合の良い形状にしても良い。
また、基板保持手段８の構造を、例えば、図５に示すように、貫通孔２６の形状を長方形とし、その短辺を被製膜基板２２の一方の辺の長さと略一致させ、その長辺を前記被製膜基板２２の他方の辺の長さの複数倍に略一致させたもの、でもよい。なお、前記長辺に座繰り２７ａを設けてもよい。
符号７は、基板保持手段を保持する基板棚である。基板棚７は、反応容器１の内壁に固定され、基板保持手段８を保持する。基板棚７は、基板保持手段８に載置された被製膜基板２２が前記非接地電極２と接地電極３の略中間領域に位置するように、配置される。
【００４０】
被製膜基板２２を反応容器１の中に搬入、あるいは搬出する際には、図示しない基板搬入搬出扉を開閉して行う、基板の温度調整は、図示しない第１及び第２の基板加熱ヒータ１９ａ、１９ｂを用いる。
製膜が終了して、反応容器１から基板を搬出する際には、反応容器１の外壁に付属している図示しないリーク弁を開にして、反応容器１内の圧力を大気圧に戻す。
【００４１】
次に、図１〜図５に示したプラズマＣＶＤ装置を用いて、結晶系太陽電池のパッシベーション膜であるｉ型アモルファスシリコン膜を例に取り、その製膜方法について説明する。
なお、電極サイズ、電極間隔、電力供給手段の条件、即ち、高周波電源１０の周波数、その出力、非接地電極と接地電極のサイズ及び電極間隔等の電力供給手段の条件と、原料ガスの条件と、ｉ型アモルファスシリコン膜の製膜速度、膜質、膜厚分布との関係を、予め、把握して、そのデータから最適な条件を選定するのが好ましい。
ここでは、例えば、電極サイズを５０ｃｍｘ６０ｃｍ、電極間隔を４ｃｍ、高周波電源１０の周波数を６０ＭＨｚとして、後述するように、出力６００Ｗを供給する。電力密度は０．２Ｗ／ｃｍ２である。
【００４２】
先ず、基板保持手段８、例えば、図３及び図４に示す構造を有する基板保持手段８に被製膜基板２２を載置する。被製膜基板２２が載置された基板保持手段８を、図示しない基板搬入搬出扉を開けて、反応容器１内に有る基板棚７に設置する。そして、図示しない基板搬入搬出扉を閉める。
次に、第１及び第２の真空ポンプ９ａ、９ｂを稼働して、反応容器１の内部の圧力を真空到達度、例えば、２．６６Ｐａ（２ｘ１０−７Ｔｏｒｒ）程度まで下げる。次に、公知のプラズマＣＶＤ法によるｉ型アモルファスシリコン膜の形成の手順に従って製膜を行う。
ここでは、例えば、水素希釈率５０％で、シランガスと水素の混合ガスの流量を３００ｓｃｃｍ、圧力を２６．６Ｐａ（０．２Ｔｏｒｒ）とする。この条件で、第１及び第２の原料ガス供給源３０ａ、３０ｂから、シランガスと水素の混合ガスを、所定の流量で反応容器１の内部に供給する。供給されたシランガスと水素の混合ガスは、第１及び第２の原料ガス噴出孔６ａ、６ｂから噴出する。
次に、被製膜基板２２の温度が所定の温度に保持されていることを確認する。ここでは、例えば、１８０℃とする。
次に、反応容器１の内部の圧力が所定の条件で一定に維持されたことを確認して、所要の圧力に。ここでは、例えば、５２．５Ｐａ（０．４Ｔｏｒｒ）に設定し、一定に維持する。
次に電力供給手段から、第１及び第２の給電点１６ａ、１６ｂに電力を供給する。即ち、高周波電源１０、インピーダンス整合器１１、電力分配器１２、第１及び第２の同軸ケーブル１３ａ、１３ｂ、第１及び第２の真空用同軸型電流導入端子１４ａ、１４ｂ、第１及び第２の真空用同軸ケーブル１５ａ、１５ｂ、第１及び第２の導電体１７ａ、１７ｂから成る電力供給手段から、第１及び第２の給電点１６ａ、１６ｂに電力６００Ｗを供給する。
【００４３】
電力供給手段から非接地電極２と接地電極３に高周波電力が供給されると、一対の電極間に電界が発生し、プラズマが発生する。本発明の第１の実施形態に係わるプラズマＣＶＤ装置を用いる場合、一対の電極間の電界分布は一様になる。その様子を模式的に図６に示す。図６の矢印は電気力線を示す。一対の電極間に誘電体を入れると、前記一対の電極間の静電容量は誘電体無しの場合より大きくなるが、誘電体が板ガラスであれば、高周波プラズマの発生という観点からは問題はない。なお、シリコン系薄膜太陽電池製造におけるＶＨＦプラズマＣＶＤによるアモルファスシリコン系膜の形成において、一対の平行平板電極の間に、厚み約５ｍｍのガラス基板を設置して一様なプラズマを生成し、一様な厚みの膜が形成される。
図６に示す一対の電極の場合、一対の電極２、３間に、被製膜基板２２が載置された誘電体製の基板支持手段８が挿入されているが、被製膜基板２２がシリコンであることと、被製膜基板２２が載置された状態での誘電体製の基板支持手段８の断面形状が略平板形である。したがって、被製膜基板２２が載置された状態での誘電体製の基板支持手段８が、電気力線を大幅に曲げたり、電気力線の本数に変化を与えたりしない。その結果、非接地電極２と接地電極３間の電界はほぼ一様であり、一様なプラズマが生成される。
プラズマが発生すると、原料ガスが分解されて、主として、ＳｉＨ３ラジカルが基板に堆積する。その結果、被製膜基板２２には一様な厚み分布を有するｉ型アモルファスシリコン膜が形成される。
次に、上記製膜において所定の時間が、経過したら、高周波電源１０の出力を落としてゼロにする。そして、第１及び第２の原料ガス供給源３０ａ、３０ｂのバルブを閉にして原料ガスの供給をストップする。
その後、一旦、反応容器１内部の圧力を真空到達度、例えば、２．６６Ｐａ（２ｘ１０−７Ｔｏｒｒ）程度まで下げる。そして、図示しないリークバルブを開いて、反応容器１の内部に大気をいれる。反応容器１内部が大気圧になったら、図示しない基板搬入搬出扉を開けて、被製膜基板２２が載置された基板保持手段８を取り出す。
【００４４】
取り出された被製膜基板２２を見ると、その基板の非接地電極２側の面には、図７（ａ）の２２−ａのように、基板２２の全面にｉ型アモルファスシリコン膜が形成されている。他方、被製膜基板２２の接地電極３側の面には、図７（ｂ）の２２−ｂのように、コーナー部座繰り２７で遮蔽された部分を除き、基板全面にｉ型アモルファスシリコン膜が形成されている。
なお、コーナー座繰り部２７部に接した部分にｉ型アモルファスシリコン膜が形成されていないのは、コーナー座繰り２７による遮蔽効果によるものである。また、太陽電池のフィンガー電極模様の製膜を行う際には、予め、その模様の遮蔽マスクを用意し、そのマスクで被製膜基板を覆った状態で、上述の手順でプラズマを生成させればよい。
【００４５】
以上説明したように、本発明の第１の実施形態に係わるプラズマＣＶＤ装置を用いると基板の両面に、同時に、プラズマＣＶＤによる製膜が可能である。この基板両面に、同時に、プラズマＣＶＤによる製膜が可能という機能は、太陽電池産業分野での製造コスト低減に多大の効果を発揮できる。
例えば、上記基板両面へのｉ型アモルファスシリコン膜の同時製膜方法を、図１６に示されるヘテロ接合バックコンタクト型構造の太陽電池の基板の表面と裏面へのｉ型アモルファスシリコン膜を形成する工程に応用すれば、従来の工程から１工程減らすことが可能というメリットが発生する。即ち、従来は、シリコン基板の表面にｉ型アモルファスシリコン膜を形成する工程と、その裏面にｉ型アモルファスシリコン膜を形成する工程の２工程が必要であるが、本発明の第１の実施形態に係わるプラズマＣＶＤ装置を用いたプラズマＣＶＤ法によれば、１工程で製膜できる。これは、プラズマＣＶＤ装置の必要台数が１台減るということと、製膜工程に要する作業時間が約半分に減るという、意味を持つ。即ち、製造コストの低減に効果を奏する。
また、図１５に示される多結晶系太陽電池の基板の表面と裏面に窒化シリコン膜（ＳｉＮｘ）を形成する工程に応用すれば、従来の工程から１工程減らすことが可能というメリットが発生する。即ち、従来は、シリコン基板の表面にＳｉＮｘ膜を形成する工程と、その裏面にＳｉＮｘ膜を形成する工程の２工程が必要であるが、本発明の第１の実施形態に係わるプラズマＣＶＤ装置を用いたプラズマＣＶＤ法によれば、１工程で製膜できる。これは、プラズマＣＶＤ装置の必要台数が１台減るということと、製膜工程に要する作業時間が約半分に減るという、意味を持つ。即ち、製造コストの低減に効果を奏する。
【００４６】
ところで、一般的に用いられているプラズマＣＶＤ装置において、電力供給手段の出力端子の伝送線路の形態は非平衡型であり、受電側の一対の電極側は平衡伝送線路型であるために、電力の受け渡しの領域で、電流漏洩という現象が発生する（グランドループによる電流漏洩とも呼ばれている）。この現象は同軸ケーブルを使う電力伝送回路の分野では、一般に、知られていることである。なお、この漏洩電流が発生すると、グランドループと呼ばれる電気回路が、電力供給手段を構成する装置間で形成する回路と、別に形成されるので、反応容器１の内壁が等電位でなく、そして接地条件が不安定になる。その結果、一対の電極以外の領域で局部放電が起こり、一対の電極間のプラズマも不安定になる。
本発明の第１の実施形態に係わるプラズマＣＶＤ装置では、上述したように、この漏洩電流の発生を抑制するための一つの手段として、一対の電極に供給する電圧の位相差を１８０°に設定する方法が採用した。
上記本発明の第１の実施形態に係わるプラズマＣＶＤ装置では、図１に示す電力供給手段の装置構成おいて、電力分配器１２の２つの出力端子から出力される電力の電圧の位相差を１８０°に設定し、第１及び第２の給電点１６ａ、１６ｂに、第１及び第２の同軸ケーブル１３ａ、１３ｂ、第１及び第２の真空用同軸型電流導入端子１４ａ、１４ｂ、第１及び第２の真空用同軸ケーブル１５ａ、１５ｂ、第１及び第２の導電体１７ａ、１７ｂを介して電力を供給する。第１及び第２の給電点１６ａ、１６ｂに供給される電圧の位相差が１８０°であるので、平衡伝送回路と同じ電流の流れを実現できる、即ち、上記グランドループと呼ばれる電気回路の発生を抑制可能である。その結果、漏洩電流に起因する局部放電などはおこらない、という効果を奏する。
【００４７】
（第２の実施形態）
次に、本発明の第２の実施形態に係わるプラズマＣＶＤ装置及びプラズマＣＶＤ法について、図８を用いて説明する。なお、本発明の第１の実施形態に係わるプラズマＣＶＤ装置及びプラズマＣＶＤ法に関する説明に用いた図１ないし図７も参照する。
【００４８】
図８は、本発明の第２の実施形態に係わるプラズマＣＶＤ装置及びプラズマＣＶＤ法に関わる説明図である。なお、図８は、基板保持手段８に被製膜基板が２枚重ねて載置されている状況を示している。
【００４９】
第２の実施形態では、第１の実施形態と同様に、図１に示す構造を有するプラズマＣＶＤ装置を用いた製膜方法を用いるが、第１の実施形態と異なる点は、基板保持手段８に被製膜基板を２枚重ねて載置することにある。
なお、本発明は以下の記述に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲において、適宜変更可能である。また、以下に示す図面は、説明の便宜上、各部材の縮尺が、実際と異なる場合がある。また、各図面間においても、縮尺が、実際と異なる場合がある。
【００５０】
先ず、図８に示すように、基板保持手段８に、２枚の基板３５、３６を重ねて載置するが、ここでは、説明の便宜上、２枚の基板として、反射防止膜（ＳｉＮｘ）が一方の面に形成され、他方の面が被製膜面であるという、基板を用いる。
図８において、符号３５は第１の反射防止膜付のシリコン基板である。第１の反射防止膜付のシリコン基板３５は、その表面にｉ型アモルファスシリコン膜と窒化シリコン（ＳｉＮｘ）膜がこの順に形成されている。符号３６は第２の反射防止膜付のシリコン基板である。第２の反射防止膜付のシリコン基板３６は、その表面にｉ型アモルファスシリコン膜と窒化シリコン（ＳｉＮｘ）膜がこの順に形成されている。
なお、図１６に示すヘテロ接合バックコンタクト型構造の太陽電池の製造では、シリコン基板の一方の面にｉ型アモルファスシリコン膜と窒化シリコン（ＳｉＮｘ）膜がこの順に形成されている状態で、他方の面にｉ型アモルファスシリコン膜を形成する工程がある。
【００５１】
第１の反射防止膜付のシリコン基板３５と第２の反射防止膜付のシリコン基板３６を窒化シリコン（ＳｉＮｘ）膜が付いた面同士が接するように重ねる。そして、その２枚を図８に示すように、基板保持手段８に載置する。なお、図８には基板２枚ｘ２セットを示しているが、一対の電極サイズニに対応して、セット数を増大してよい。
次に、被製膜基板３５、３６の２枚が重ねて載置された基板保持手段８を、図示しない基板搬入搬出扉を開けて、反応容器１内に有る基板棚７に設置する。そして、図示しない基板搬入搬出扉を閉める。
次に、第１及び第２の真空ポンプ９ａ、９ｂを稼働して、反応容器１内部の圧力を真空到達度、例えば、２．６６Ｐａ（２ｘ１０−７Ｔｏｒｒ）程度まで下げる。次に、公知のプラズマＣＶＤ法によるｉ型アモルファスシリコン膜の形成法を参考に、次の手順で製膜を行う。
ここでは、例えば、水素希釈率５０％で、シランガスと水素の混合ガスの流量を３００ｓｃｃｍ、圧力を２６．６Ｐａ（０．２Ｔｏｒｒ）とする。この条件で、第１及び第２の原料ガス供給源３０ａ、３０ｂから、シランガスと水素の混合ガスを、所定の流量で反応容器１の内部に供給する。供給されたシランガスと水素の混合ガスは、第１及び第２の原料ガス噴出孔６ａ、６ｂから噴出する。
次に、被製膜基板３５、３６の温度が所定の温度に保持されていることを確認する。ここでは、例えば、１８０℃とする。
次に、反応容器１の内部の圧力が所定の条件で一定に維持されていることを確認して、ここでは、例えば、圧力２６．６Ｐａ（０．２Ｔｏｒｒ）に設定し、一定になるように制御する。
次に電力供給手段から、第１及び第２の給電点１６ａ、１６ｂに電力を供給する。即ち、高周波電源１０、インピーダンス整合器１１、電力分配器１２、第１及び第２の同軸ケーブル１３ａ、１３ｂ、第１及び第２の真空用同軸型電流導入端子１４ａ、１４ｂ、第１及び第２の真空用同軸ケーブル１５ａ、１５ｂ、第１及び第２の導電体１７ａ、１７ｂから成る電力供給手段から、第１及び第２の給電点１６ａ、１６ｂに電力を供給する。
なお、電力供給手段の条件は、予め、次のように選定するのが好ましい。即ち、高周波電源１０の周波数、その出力、非接地電極と接地電極のサイズ及び電極間隔等の電力供給手段の条件と、上記原料ガスの条件と、ｉ型アモルファスシリコン膜の製膜速度、膜質、膜厚分布との関係を予め、把握して、そのデータから最適な条件を選定するのが好ましい。
ここでは、例えば、電極サイズを５０ｃｍｘ６０ｃｍ、電極間隔を４ｃｍ、高周波電源１０の周波数を６０ＭＨｚとして、出力６００Ｗを供給する。なお、電力密度は、０．２Ｗ／ｃｍ２である。
【００５２】
電力供給手段から非接地電極２と接地電極３に所定の高周波電力が供給されると、一対の電極間には電界が発生し、プラズマが発生する。プラズマが発生すると、原料ガスが分解されて、主として、ＳｉＨ３ラジカルが基板に堆積する。その結果、被製膜基板３５、３６には一様な厚み分布を有するｉ型アモルファスシリコン膜が形成される。
次に、上記製膜条件での所定の製膜時間が経過したら、高周波電源１０の出力を落としてゼロにする。そして、第１及び第２の原料ガス供給源３０ａ、３０ｂのバルブを閉にして原料ガスの供給をストップする。
その後、一旦、反応容器１内部の圧力を真空到達度、例えば、２．６６Ｐａ（２ｘ１０−７Ｔｏｒｒ）程度まで下げる。そして、図示しないリークバルブを開いて、反応容器１の内部に大気を入れる。反応容器１の内部が大気圧になったら、図示しない基板搬入搬出扉を開けて、被製膜基板３５、３６が載置された基板保持手段８を取り出す。
【００５３】
取り出された被製膜基板３５、３６を見ると、基板３５の製膜面には、図７（ａ）の２２−ａのように、基板全面にｉ型アモルファスシリコン膜が形成されている。他方、被製膜基板３６の製膜面には、図７（ｂ）の２２−ｂのように、コーナー座繰り部２７に接した部分を除いて、基板３６の全面にｉ型アモルファスシリコン膜が形成されている。
なお、コーナー座繰り部２７部に接した部分にｉ型アモルファスシリコン膜が形成されていないのは、コーナー座繰り２７による遮蔽効果によるものである。また、太陽電池のフィンガー電極模様の製膜を行う際には、予め、その模様の遮蔽マスクを用意し、そのマスクで被製膜基板を覆って状態で、上述の要領でプラズマを生成させればよい。
【００５４】
以上説明したように、本発明の第２の実施形態に係わるプラズマＣＶＤ装置を用いた製膜方法によれば、２枚重ね基板のそれぞれの一方の面に、同時に、いろいろの薄膜のプラズマＣＶＤによる製膜が可能である。
この２枚重ね基板のそれぞれの一方の面に、同時に、プラズマＣＶＤによる製膜が可能という機能は、ヘテロ接合バックコンタクト型構造の太陽電池産業分野での製造コスト低減に多大の効果を発揮できる。即ち。図１６に示されるヘテロ接合バックコンタクト型構造の太陽電池の基板の裏面へのｉ型アモルファスシリコン膜を形成する工程に応用すれば、基板の処理枚数を従来の２倍に増大することが可能というメリットが発生する。即ち、製造コストの低減という効果を奏する。また、従来の技術では、２台のプラズマＣＶＤ装置が必要であった製膜工程に、本発明の第２の実施形態に係わるプラズマＣＶＤ装置を利用すれば、１台の装置で対応できる。その結果、太陽電池製造ラインに導入するプラズマＣＶＤ装置の費用を削減可能という効果を奏する。
【００５５】
（第３の実施形態）
次に、本発明の第３の実施形態に係わるプラズマＣＶＤ装置及びプラズマＣＶＤ法について、図９及び図１０を用いて説明する。なお、本発明の第１及び第２の実施形態に係わるプラズマＣＶＤ装置及びプラズマＣＶＤ法に関する説明に用いた図１ないし図８も参照する。
図９は、本発明の第３の実施形態に係わるプラズマＣＶＤ装置の構成を示す模式的な装置構成図である。図１０は、本発明の第３の実施形態に係わるプラズマＣＶＤ装置におけるプラズマ発光の強さの分布を示す模式図である。
【００５６】
先ず、本発明の第３の実施形態に係わるプラズマＣＶＤ装置の構成について、説明する。  なお、電極サイズ及び電極間隔について、特に制約はなく任意に選べるが、ここでは、例えば、電極サイズを５０ｃｍｘ６０ｃｍ、電極間隔を４ｃｍとする。
図９において、符号３７は短絡用導電体である。短絡用導電体３７は、第１及び第２の同軸ケーブル１３ａ、１３ｂのそれぞれの端部の外皮導体同士を電気的に短絡する。符号３８は、磁性体である。磁性体３８は、第１及び第２の真空用同軸ケーブル１５ａ、１５ｂの外皮導体同士を電気的に短絡する。なお、ここでは、磁性性として、鉄を使う。ニッケルでもよい。
短絡用導電体３７は、第１の同軸ケーブル１３ａの外皮導体と、第１の真空用同軸型電流導入端子１４ａの外皮導体と、第１の真空用同軸ケーブル１５ａの外皮導体と、磁性体３８と、第２の真空用同軸ケーブル１５ｂの外皮導体と、第２の真空用同軸型電流導入端子１４ｂの外皮導体と、第２の同軸ケーブル１３ｂの外皮導体とを組み合わせて、電気的に導通した環状の閉ループを形成する。この閉ループにより、第１及び第２の真空用同軸型電流導入端子１４ａ、１４ｂの真空側端部近傍及び第１及び第２の真空用同軸ケーブル１５ａ、１５ｂで発生する漏洩電流による局部放電が抑制される。
また、磁性体３８は第１及び第２の真空用同軸ケーブル１５ａ、１５ｂから漏れる磁場を閉じ込めるので、漏洩磁場による局部放電が抑制される。
なお、ここで、第１及び第２の真空用同軸型電流導入端子１４ａ、１４ｂにそれぞれに接続される第１及び第２の真空用同軸ケーブル１５ａ、１５ｂと第１及び第２の導電体１７ａ、１７ｂを纏めて、真空用電力伝送体と呼ぶ。
【００５７】
符号４０は位相調整器である。位相調整器４０は、後述の第３及び第４の同軸ケーブル４１ａ、４１ｂ、第３及び第４の真空用同軸型電流導入端子４２ａ、４２ｂ、第３及び第４の真空用同軸ケーブル４３ａ、４３ｂ、第３及び第４の導電体４４ａ、４４ｂ、及び第１及び第２の接続点４５ａ、４５ｂと組み合わせて用いることにより、第１及び第２の給電点から伝搬してくる電力波の非接地電極２及び接地電極３の端部における反射波の位相を調整する機能を有する。
即ち、第１及び第２の給電点からそれぞれ第１及び第２の接続点の方向へ伝搬して来る電力波の非接地電極２の端部及び接地電極３の端部での反射波の位相は、非接地電極２及び接地電極３の端部近傍のキャパシタンスの影響を受けるが、前記キャパシタンスと位相調整器４０に内臓の可変キャパシタンス（容量可変型コンデンサー）を連動させ、前記可変キャパシタンスを調整することにより、前記反射波の位相を調整する。
符号４２ａ、４２ｂは、第３及び第４の真空用同軸型電流導入端子である。符号４１ａ、４１ｂは第３及び第４の同軸ケーブルで、それぞれ、位相調整器４０と第３及び第４の真空用同軸型電流導入端子を接続する。符号４３ａ、４３ｂは、それぞれ、第３及び第４の真空用同軸ケーブルで、それぞれ、第３及び第４の真空用同軸型電流導入端子と、後述の第３及び第４の導電体４４ａ、４４ｂを接続する。符号４４ａ、４４ｂはそれぞれ、第３及び第４の導電体である。第３の導電体は、第３の真空用同軸型電流導入端子と第１の接続点を接続する。第４の導電体は、第４の真空用同軸型電流導入端子と第２の接続点を接続する。
符号４５ａは第１の接続点である。第１の接続点４５ａは、第１の給電点に対向した非接地電極２の端部に配置される。符号４５ｂは第２の接続点である。第１の接続点４５ｂは、第２の給電点に対向した接地電極２の端部に配置される。第１の接続点４５ａ及び第２の接続点４５ｂは、前記位相調整器４０による前記反射波の位相調整に用いられる。
【００５８】
次に、図１６に示すヘテロ接合バックコンタクト型構造の太陽電池の製造において、シリコン基板の表面及び裏面に形成するパッシベーション膜であるｉ型アモルファスシリコン膜の製膜工程を、例として、その製膜方法について説明する。
【００５９】
先ず、基板保持手段８、例えば、図３及び図４に示す構造を有する基板保持手段８に被製膜基板２２を載置する。被製膜基板２２が載置された基板保持手段８を、図示しない基板搬入搬出扉を開けて、反応容器１内に有る基板棚７に設置する。そして、図示しない基板搬入搬出扉を閉める。
次に、第１及び第２の真空ポンプ９ａ、９ｂを稼働して、反応容器１内部の圧力を真空到達度、例えば、２．６６Ｐａ（２ｘ１０−７Ｔｏｒｒ）程度まで下げる。
次に、予め、図９に示すプラズマＣＶＤ装置において、一様な強さのプラズマを生成するための準備を行う。なお、この準備は、以下に示す製膜条件を変更しない限り、一度行うだけでよい。
この準備において、高周波電源１０、インピーダンス整合器１１、電力分配器１２、第１及び第２の同軸ケーブル１３ａ、１３ｂ、導電体３７、第１及び第２の真空用同軸型電流導入端子１４ａ、１４ｂ、第１及び第２の真空用同軸ケーブル１５ａ、１５ｂ、磁性体３８、第１及び第２の導電体１７ａ、１７ｂから成る電力供給手段から、第１及び第２の給電点１６ａ、１６ｂに電力を供給しつつ、位相調整器４０、第３及び第４の同軸ケーブル４１ａ、４１ｂ、第３及び第４の真空用同軸型電流導入端子４２ａ、４２ｂ、第３及び第４の真空用同軸ケーブル４３ａ、４３ｂ、第３及び第４の導電体４４ａ、４４ｂ、第１及び第２の接続点４５ａ、４５ｂからなる電力反射波調整器の調整を行う。
【００６０】
製膜条件は、公知の知見を参考する。ここでは、例えば、水素希釈率５０％で、シランガスと水素の混合ガスの流量を３００ｓｃｃｍ、圧力を２６．６Ｐａ（０．２Ｔｏｒｒ）とする。この条件で、第１及び第２の原料ガス源３０ａ、３０ｂから、シランガスと水素の混合ガスを、所定の流量で反応容器１の内部に供給する。供給されたシランガスと水素の混合ガスは、第１及び第２の原料ガス噴出孔６ａ、６ｂから噴出する。
次に、被製膜基板２２の温度が所定の温度に維持されていることを確認する。ここでは、例えば、１８０℃とする。
【００６１】
次に、反応容器１の内部の圧力が所定の条件で一定に維持されたことを確認して、ここでは、例えば、圧力２６．６Ｐａ（０．２Ｔｏｒｒ）に設定し、一定に維持する。
次に、高周波電源１０、インピーダンス整合器１１、電力分配器１２、第１及び第２の同軸ケーブル１３ａ、１３ｂ、導電体３７、第１及び第２の真空用同軸型電流導入端子１４ａ、１４ｂ、第１及び第２の真空用同軸ケーブル１５ａ、１５ｂ、磁性体３８、第１及び第２の導電体１７ａ、１７ｂから成る電力供給手段から、第１及び第２の給電点１６ａ、１６ｂに電力を供給する。なお、前記電力の第１の給電点１６ａにおける電圧と第２の給電点１６ｂにおける電圧の位相差は、１８０°である。
次に、反応容器１に付属している図示しないプラズマ観測窓から、プラズマ発光の状況を観察する。観察の際に見えるプラズマ発光の分布Ｉ（ｘ）は、一対の電極に供給される電力とその反射波との干渉により定在波が発生するので、その定在波に応じた形になる。プラズマ発光分布の大まかな形は、一般に、次式で表される。すなわち、給電点からの距離をｘ、使用電力の波長をλ（プラズマ中の波長で、真空中の波長より短い）として、
Ｉ（ｘ）＝ｃｏｓ２（２πｘ／λ＋θ）                                          
である。上式の位相θを、位相調整器４０、第３及び第４の同軸ケーブル４１ａ、４１ｂ、第３及び第４の真空用同軸型電流導入端子４２ａ、４２ｂ、第３及び第４の真空用同軸型ケーブル４３ａ、４３ｂ、第３及び第４の導電体４４ａ、４４ｂ、第１及び第２の接続点４５ａ、４５ｂからなる電力反射波調整器で反射波の位相を調整する。位相調整器４０の可変キャパシタンス（容量可変型コンデンサー）を適度に調整すれば、プラズマ発光の一様な部分が一対の電極２、３の中央部に略一致するような状態が得られる。
上記プラズマ発光観察による反射波の位相調整の状況を、具体的に次に示す。プラズマ発光分布が、例えば、位相調整前に、図１０に示すＰＸの状態であるものを、位相調整器４０の可変キャパシタンスの調整により、左右に移動させることができる。ここでは、プラズマ発光の最大値が一対の電極の中央部に略一致するように位相調整器４０の可変キャパシタンスを調整する。その結果、例えば、図９に示すＰＯのようなプラズマ発光状態が得られる。
【００６２】
なお、例えば、電源周波数が６０ＭＨｚ（真空中の波長λ＝５．０ｍ）であれば、プラズマ中の波長λは、波長短縮率λ／λ０＝０．６５程度の場合、約３．２５ｍであるので、ｃｏｓ２（２πｘ／λ＋θ）の平坦部をλ／８〜λ／６程度の範囲と見ると、ほぼ均一な強さのプラズマの領域は、直径４０ｃｍｘ４０程度ないし５０ｃｍｘ５０ｃｍ程度である。
【００６３】
ただし、上記のほぼ均一な強さのプラズマの領域は、直径４０ｃｍｘ４０程度ないし５０ｃｍｘ５０ｃｍ程度である、ということは、単なる具体例であって、電源周波数が６０ＭＨｚ（真空中の波長λ＝５．０ｍ）のプラズマの均一領域の制約を意味しない。それは、図９に示す構成を有するプラズマＣＶＤ装置を用いる場合であって、均一なプラズマの領域を拡大する手段はいくつかあることが知られている。
例えば、給電点の数を増やすだけで、容易に、均一なプラズマの領域を拡大することができる。また、給電電力の位相を変調するだけで、容易に、均一なプラズマの領域を拡大することができる。
【００６４】
次に、高周波電源１０の出力を落としてゼロにする。そして、第１及び第２の原料ガス源３０ａ、３０ｂのバルブを閉にして原料ガスの供給をストップする。
その後、一旦、反応容器１内部の圧力を真空到達度、例えば、２．６６Ｐａ（２ｘ１０−７Ｔｏｒｒ）程度まで下げる。そし、図示しないリークバルブを開いて、反応容器１内部に大気をいれる。反応容器１の内部が大気圧になったら、図示しない基板搬入搬出扉を開けて、被製膜基板２２が載置された基板保持手段８を取り出す。
【００６５】
以上で、図８に示すプラズマＣＶＤ装置における一様な発光分布を有するプラズマ生成ための準備は終了である。即ち、位相調整器４０を用いたプラズマ発光分布の一様性を確保できた。
次に、図９に示すプラズマＣＶＤ装置による製膜を行う。製膜条件は公知の知見を参考にする。
【００６６】
先ず、シリコン基板２２を図３及び図４に示すように、基板保持手段８に載置する。
次に、被製膜基板２２が載置された基板保持手段８を、図示しない基板搬入搬出扉を開けて、反応容器１内に有る基板棚７に設置する。そして、図示しない基板搬入搬出扉を閉める。
次に、第１及び第２の真空ポンプ９ａ、９ｂを稼働して、反応容器１内部の圧力を真空到達度、例えば、２．６６Ｐａ（２ｘ１０−７Ｔｏｒｒ）程度まで下げる。次に、プラズマＣＶＤ法によるｉ型アモルファスシリコン膜の形成の手順に従って製膜を行う。
ここでは、例えば、水素希釈率５０％で、シランガスと水素の混合ガスの流量を３００ｓｃｃｍ、圧力２６．６Ｐａ（０．２Ｔｏｒｒ）とする。この条件で、第１及び第２の原料ガス供給源３０ａ、３０ｂから、シランガスと水素の混合ガスを、所定の流量で反応容器１の内部に供給する。供給されたシランガスと水素の混合ガスは、第１及び第２の原料ガス噴出孔６ａ、６ｂから噴出する。
次に、被製膜基板２２の温度が所定の温度に保持されていることを確認する。ここでは、例えば、１８０℃とする。
次に、反応容器１の内部の圧力が所定の条件で一定に維持されたことを確認する。ここでは、圧力２６．６Ｐａ（０．２Ｔｏｒｒ）一定になるように制御する。
次に、高周波電源１０の周波数を６０ＭＨｚとして、出力６００Ｗを供給する。なお、電力密度は、０．２Ｗ／ｃｍ２である
電力供給手段から非接地電極２と接地電極３に所定の高周波電力が供給されると、一対の電極間に電界が発生し、プラズマが発生する。プラズマが発生すると、原料ガスが分解されて、主として、ＳｉＨ３ラジカルが基板に堆積する。その結果、被製膜基板２２に一様な厚みを有するｉ型アモルファスシリコン膜が形成される。
次に、上記製膜条件での所定の製膜時間が経過したら、高周波電源１０の出力を落としてゼロにする。そして、第１及び第２の原料ガス供給源３０ａ、３０ｂのバルブを閉にして原料ガスの供給をストップする。
その後、一旦、反応容器１内部の圧力を真空到達度、例えば、２．６６Ｐａ（２ｘ１０−７Ｔｏｒｒ）程度まで下げる。そして、図示しないリークバルブを開いて、反応容器１の内部に大気をいれる。反応容器１の内部が大気圧になったら、図示しない基板搬入搬出扉を開けて、被製膜基板２２が載置された基板保持手段８を取り出す。
【００６７】
取り出された被製膜基板２２を見ると、その基板の非接地電極２側の面には、図７（ａ）の２２−ａのように、基板全面にｉ型アモルファスシリコン膜が形成されている。他方、被製膜基板２２の接地電極３側の面には、図７（ｂ）の２２−ｂのように、コーナー座繰り部２７に接した部分を除いて、基板２２の全面にｉ型アモルファスシリコン膜が形成されている。
なお、コーナー座繰り部２７部に接した部分にｉ型アモルファスシリコン膜が形成されていないのは、コーナー座繰り２７による遮蔽効果によるものである。また、太陽電池のフィンガー電極模様の製膜を行う際には、予め、その模様の遮蔽マスクを用意し、そのマスクで被製膜基板を覆って状態で、上述の要領でプラズマを生成させればよい。
【００６８】
以上説明したように、本発明の第３の実施形態に係わるプラズマＣＶＤ装置を用いることにより、ＶＨＦプラズマの場合において、プラズマの強さがほぼ一様である領域を用いて製膜が可能となる。即ち、位相調整器４０を用いて、プラズマの均一性を確保しているので、得られる薄膜の厚み分布の一様性が優れている。さらに、電源周波数をＶＨＦ帯域の６０ＭＨｚにしているので、基板へのイオンダメージがＲＦプラズマＣＶＤに比べて格段に抑制されるというメリットを有する。その結果、ＲＦプラズマＣＶＤに比べて、被製膜基板へのイオンダメージが抑制されることから、品質の高いパッシベーション膜が得られるという効果がある。
また、従来技術では困難視されている基板両面への、同時製膜が可能である従来の技術では、基板の表面と裏面にｉ型アモルファスシリコン膜を製膜する場合、薄膜の製膜工程が２回必要である。これに対して、本発明の第３の実施形態に係わるプラズマＣＶＤ装置及び方法を用いると、基板の両面の製膜が１工程で製膜が可能である。
この基板両面に、同時に、プラズマＣＶＤによる製膜が可能という機能は、太陽電池産業分野において、製造コストの低減に多大の効果を奏する。
上記基板両面へのｉ型アモルファスシリコン膜の同時、製膜方法を、図１６に示されるヘテロ接合バックコンタクト型構造の太陽電池の基板の表面と裏面へのｉ型アモルファスシリコン膜形成の工程に応用すれば、工程数を１／２倍に減少させることが可能というメリットが発生する。即ち、生産性向上、あるいは生産コストの低減に貢献できるという効果がある。
【符号の説明】
【００６９】
１・・・反応容器、
２・・・非接地電極、
３・・・接地電極、
４ａ・・・第１の排気孔、
４ｂ・・・第２の排気孔、
５ａ・・・第１の原料ガス供給管、
５ｂ・・・第２の原料ガス供給管、
６ａ・・・第１の原料ガス噴出孔、
６ｂ・・・第２の原料ガス噴出孔、
７・・・基板保持手段を保持する基板棚、
８・・・基板保持手段、
１０・・・高周波電源、
１１・・・インピーダンス整合器、
１２・・・電力分配器、平衡非平衡変換器、
１３ａ、１３ｂ・・・同軸ケーブル、
１４ａ、１４ｂ・・・真空用同軸型電流導入端子、
１５ａ、１５ｂ・・・真空用同軸ケーブル、
１６ａ・・・第１の給電点、
１６ｂ・・・第２の給電点、
１７ａ、１７ｂ・・・導電体、
２０ａ、２０ｂ・・・排気管、
２２、３５、３６・・・被製膜基板、
２６・・・貫通孔、
２７・・・コーナー部座繰り、
２２−ａ、２２−ｂ・・・ｉ型アモルファスシリコン膜、
３７・・・導電体、
３８・・・磁性体、
４０・・・位相調整器、
４１ａ、４１ｂ・・・同軸ケーブル、
４２ａ、４２ｂ・・・真空用同軸型電流導入端子、
４３ａ、４３ｂ・・・真空用同軸ケーブル、
４４ａ、４４ｂ・・・導電体、
４５ａ・・・第１の接続点、
４５ｂ・・・第２の接続点。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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