JP2010018888A - Ｃｖｄ装置及びｃｖｄ方法 - Google Patents

Abstract

【課題】埃や生成物が残留する懸念がなく、高品質の薄膜を形成させることが可能であり、かつ製造コストやメンテナンスコストが低いＣＶＤ装置を開発する。
【解決手段】基体受取・払出し装置２と、成膜チャンバー群３と、移動用チャンバー５及びチャンバー移動装置３２によって構成される。成膜チャンバー１５の成膜室出入口には気密性を有するシャッターが設けられているが、移動用チャンバー５の収納室出入口は常時開放である。チャンバー移動装置３２によって基体受取・払出し装置２の位置に移動用チャンバー５が移動し、基体キャリア７２を、移動用チャンバー５側に移送する。またチャンバー移動装置３２によって移動用チャンバー５を成膜チャンバー１５と接合し、基体キャリア７２を、成膜チャンバー１５に移動させる。
【選択図】図１

Description

本発明は、プラズマＣＶＤ(Chemical Vapor Deposition) 等のＣＶＤ作業に使用される装置に関するものである。また本発明は、ＣＶＤ方法に関するものである。

本発明のＣＶＤ装置及びＣＶＤ方法は、太陽電池等の光電変換装置を製造する場合に好適である。

無尽蔵に降り注ぐ太陽エネルギーを使用して発電することができ、且つ排気ガスを排出することなくクリーンであり、さらに放射能を放出するといった危険がなく安全であることから、太陽電池が注目を集めている。

太陽電池は、ガラス基板（基体）の上に半導体層を積層したものであり、具体例としてガラス基板上にシリコン系のｐ層、ｉ層及びｎ層を成膜して積層したものが知られている。

またこれらのシリコン系半導体層の成膜には、プラズマＣＶＤ法が活用されることが多い。

ここでプラズマＣＶＤ法とは、成膜室を高真空に減圧し、原料ガスを成膜室に供給した後、グロー放電又はアーク放電によって原料ガスを分解し、成膜室内に設置された基板上に薄膜を形成させる技術である。

プラズマＣＶＤ法を行うための装置および具体的な作業方法としては、下記の特許文献に開示がある。

特許文献１，２に開示のプラズマＣＶＤ装置は、加熱等の前処理用のチャンバー、成膜用のチャンバー、冷却等の後処理用のチャンバーといった基体に所定の加工を行う工程別のプロセスチャンバーと、基体を搬送する移動用チャンバーを備えるものである。

特許文献１，２に開示のプラズマＣＶＤ装置では、プロセスチャンバーとして、２基の前処理チャンバーと、多数の成膜用チャンバーと、２基の後処理用チャンバーが並べて配置されている。そして各プロセスチャンバーの列の上部に移動用チャンバーが配備されている。移動用チャンバーは、搬送手段によって任意のプロセスチャンバーの上部に移動することができる。

特許文献１，２に開示されたプラズマＣＶＤ装置では、各チャンバーの基体出し入れ用の開口に、仕切りシャッターが設けられている。

すなわち特許文献１，２に記載のプラズマＣＶＤ装置で採用するプロセスチャンバーでは、内部に基体を出し入れするための開口部が設けられているが、各開口に仕切りシャッターが設けられている。この仕切りシャッターは、気密性を有するものであり、仕切りシャッターを閉じて内部の空気を排気することにより、プロセスチャンバー内を真空状態にすることができる。

また特許文献１，２に記載のプラズマＣＶＤ装置では、移動用チャンバーにも同様の仕切りシャッターが設けられている。

特許文献１，２に記載のプラズマＣＶＤ装置では、プロセスチャンバーおよび移動用チャンバーの全てに減圧装置が接続されている。

また特許文献１では、移動用チャンバーのシャッター部分についても減圧装置が接続され、特許文献２では、プロセスチャンバーのシャッター部分についても減圧装置が接続されている。

次に、特許文献１，２に記載のプラズマＣＶＤ装置を使用して成膜を行う場合の作業工程について説明する。

特許文献１，２に記載のプラズマＣＶＤ装置を使用して成膜を行う場合、最初に第１の前処理チャンバーに基体を投入する。すなわち第１の前処理チャンバーの仕切りシャッターを開いて基体を投入する。そして続いて仕切りシャッターを閉じ、内部の空気を排気して真空状態にする。さらに続いて前処理チャンバーに内蔵されたヒータ等によって基体を加熱する。

この作業と平行して移動用チャンバーでは、仕切りシャッターを閉じて内部の空気を排気し、真空状態にしておく。

前述した第１の前処理チャンバーにおける基体の加熱作業が終了すると、移動用チャンバーを第１前処理チャンバーの真上に移動させ、移動用チャンバーを第１前処理チャンバーに接続する。そして両者の仕切りシャッター間を減圧する。

その後、移動用チャンバーの仕切りシャッター及び第１前処理チャンバーの仕切りシャッターを共に開き、第１前処理チャンバー内の基体を移動用チャンバー側に移動させる。

基体の移動が完了すると、移動用チャンバーの仕切りシャッター及び第１前処理チャンバーの仕切りシャッターを共に閉じる。そして移動用チャンバーを移動して隣接する第２前処理チャンバーの上に移動用チャンバーを停止し、移動用チャンバーを第２前処理チャンバーに接続し、両者の仕切りシャッター間を減圧し、移動用チャンバーの仕切りシャッター及び第２前処理チャンバーの仕切りシャッターを共に開いて移動用チャンバー内の基体を第２前処理チャンバーに移動させる。

こうして移動用チャンバーを使用して基体を順送りに各プロセスチャンバーに移動させ、各プロセスチャンバーによって所定の作業を行って成膜作業を完了させる。

特公昭６３−１２１３８号公報 特開平４−３２９８８３号公報

ところで、太陽電池等に使用する光電変換装置をＣＶＤ法によって製造する場合には、塵や埃は厳禁である。そのためこれらはクリーンルーム内で製造されるが、たとえクリーンルームと言えども僅かに埃や塵が存在する。

またプラズマＣＶＤ法による場合は、基体以外の部分にも薄膜と類似成分の生成物が出来るが、これらの生成物が剥離する等によって塵が生じることもある。

これらの塵等は、厳重に除去する対策が取られているが、仕切りシャッターの合わせ面やシール面にこれらの塵等が挟み込まれる危険性があり、これらの部位に紛れ込んだ塵等を除去することは極めて困難である。

一方、従来技術のプラズマＣＶＤ装置では、前記した様に移動用チャンバーにも仕切りシャッターが設けられている。移動用チャンバーに取り付けられた仕切りシャッターは、プロセスチャンバーの仕切りシャッターに比べて開閉頻度が高く、塵や生成物が噛み込み易い。そのため従来技術のプラズマＣＶＤ装置によると、移動用チャンバーの仕切りシャッターに噛み込んだ塵や生成物が基体の移動の際や移動用チャンバーを移動させる際に剥離し、基体の表面に付着して悪影響を与える懸念があった。

また移動用チャンバーの仕切りシャッターに塵や生成物が噛み込むと、シャッターのシール性能が低下し、移動用チャンバー内の真空度が下がる。移動用チャンバーは各プロセスチャンバーに接続されるので、移動用チャンバーの真空度の低下はプロセスチャンバー内の真空度の低下にも結びつく。

このように移動用チャンバーの仕切りシャッターに塵や生成物が噛み込むと、移動用チャンバーやプロセスチャンバー内の真空度が低下し、装置の安定稼働が損なわれ、稼働率が低下する懸念があった。

またさらに前記した様に移動用チャンバーに取り付けられる仕切りシャッターは頻繁に開閉されるために、シールが傷みやすく、シールの取り替えといった定期的なメンテナンスが必要である。

しかし前記した様に移動用チャンバーに取り付けられる仕切りシャッターは大型であるため、メンテナンス作業は容易ではない。

さらに加えて、従来技術のプラズマＣＶＤ装置では、移動用チャンバー及びプロセスチャンバーの仕切りシャッターを開いた際に、両チャンバー内の真空度を維持する必要から両仕切りシャッターの間に残留する空気を排気する必要があるが、このための配管が複雑であり、仕切りシャッターのメンテナンスをさらに困難にしている。

また移動用チャンバーに取り付ける仕切りシャッターは大型かつ高精度のものが要求されるために高価であり、装置全体の製作費用が嵩むという問題もあった。

そこで本発明は、従来技術の上記した問題点に注目し、埃や生成物が残留する懸念がなく、高品質の薄膜を形成させることが可能であり、かつ製造コストやメンテナンスコストが低いＣＶＤ装置の開発を課題とするものである。

また加えて本発明は、同様の課題を解決するＣＶＤ法を提供することを課題とするものである。

そして上記した課題を解決するための請求項１に記載の発明は、所定形状の基体に対して薄膜を成膜するＣＶＤ装置において、複数の成膜チャンバーと、１以上の移動用チャンバーを備え、前記成膜チャンバーは基体に成膜する成膜室と、当該成膜室に基体を出し入れする成膜室出入口を備え、前記成膜室出入口には気密性を有するシャッターが設けられ、前記成膜室には成膜室側減圧装置が接続されており、前記移動用チャンバーは基体を収納する収納室と、当該収納室に基体を出し入れする収納室出入口を有し、前記収納室出入口は、常時開放であるか又は気密性を有しない閉塞部材が設けられており、前記収納室には収納室側減圧装置が接続されており、前記成膜チャンバーは定位置に固定され、前記移動用チャンバーは移動可能であり、移動用チャンバーを移動してその収納室出入口を成膜チャンバーの成膜室出入口に気密的に接合可能であり、成膜室出入口のシャッターを閉じた状態で収納室側減圧装置によって前記シャッターと収納室によって閉塞される空間を減圧し、その後に前記シャッターを開いて移動用チャンバー側の基体を成膜チャンバーの成膜室に移送可能であることを特徴とするＣＶＤ装置である。

本発明で採用する移動用チャンバーは、収納室に基体を出し入れする収納室出入口を有するが、当該収納室出入口は、常時開放であるか又は気密性を有しない閉塞部材が設けられているに過ぎず、従来の様な気密性を有する仕切りシャッターは無い。

そのため従来技術で懸念された様な、シャッターのシール部等に塵や生成物が噛み込む問題はない。

また本発明で採用する移動用チャンバーは、従来の様な気密性を有する仕切りシャッターが無いから、製造コストが低く、メンテナンスも容易である。

さらに本発明では、移動用チャンバーを移動してその収納室出入口を成膜チャンバーの成膜室出入口に気密的に接合し、成膜室出入口のシャッターを閉じた状態で、成膜室出入口のシャッターと収納室によって閉塞される空間を減圧するから、成膜室出入口のシャッターを開いても成膜用チャンバー内の真空状態は維持される。

移動用チャンバーは一基でもよいが複数であってもよい、移動用チャンバーを複数にした場合は、一つの移動用チャンバーがトラブルにより故障しても、稼働率を下げることなく、生産を続けることができる。一基の移動用チャンバーが移動中、他の移動用チャンバーは、干渉しないポジションに待機させておくのがよい。

また、移動チャンバーを２以上とし、シーケンシャルに移動ポジションを管理することによって、より高い生産性を確保することも可能となる。

また同様の課題を解決するための方法に関する発明は、複数の成膜チャンバーと１以上の移動用チャンバーを備えたＣＶＤ装置を使用し、所定形状の基体に薄膜を成膜するＣＶＤ方法であって、前記成膜チャンバーは基体に成膜する成膜室と、当該成膜室に基体を出し入れする成膜室出入口を備え、前記成膜室出入口には気密性を有するシャッターが設けられ、前記成膜室には成膜室側減圧装置が接続されており、前記移動用チャンバーは基体を収納する収納室と、当該収納室に基体を出し入れする収納室出入口を有し、前記収納室には収納室側減圧装置が接続されており、前記成膜チャンバーは定位置に固定され、前記移動用チャンバーは移動可能であり、成膜チャンバーのシャッターが閉じられた状態において移動用チャンバーを移動してその収納室出入口を成膜チャンバーの成膜室出入口に気密的に接合し、成膜室出入口のシャッターを閉じた状態のままで収納室側減圧装置によって前記シャッターと収納室によって閉塞される空間を減圧し、その後に前記シャッターを開いて移動用チャンバー側の基体を成膜チャンバーの成膜室に移送し、成膜室内において基体に所定の成膜を行うことを特徴とするＣＶＤ方法である。

本発明のＣＶＤ方法では、移動用チャンバーを移動してその収納室出入口を成膜チャンバーの成膜室出入口に気密的に接合し、成膜室出入口のシャッターを閉じた状態で成膜室出入口のシャッターと収納室によって閉塞される空間を減圧するから、成膜室出入口のシャッターを開いても成膜用チャンバー内の真空状態は維持される。

また請求項３に記載の発明は、複数の成膜チャンバーと１以上の移動用チャンバーを備えたＣＶＤ装置を使用し、所定形状の基体に薄膜を成膜するＣＶＤ方法であって、前記成膜チャンバーは基体に成膜する成膜室と、当該成膜室に基体を出し入れする成膜室出入口を備え、前記成膜室出入口には気密性を有するシャッターが設けられ、前記成膜室には成膜室側減圧装置が接続されており、前記移動用チャンバーは基体を収納する収納室と、当該収納室に基体を出し入れする収納室出入口を有し、前記収納室出入口は、常時開放であるか又は気密性を有しない閉塞部材が設けられており、前記収納室には収納室側減圧装置が接続されており、前記成膜チャンバーは定位置に固定され、前記移動用チャンバーは移動可能であり、成膜チャンバーのシャッターが閉じられた状態において移動用チャンバーを移動してその収納室出入口を成膜チャンバーの成膜室出入口に気密的に接合し、成膜室出入口のシャッターを閉じた状態のままで収納室側減圧装置によって前記シャッターと収納室によって閉塞される空間を減圧し、その後に前記シャッターを開いて移動用チャンバー側の基体を成膜チャンバーの成膜室に移送し、成膜室内において基体に所定の成膜を行うことを特徴とするＣＶＤ方法である。

本発明のＣＶＤ方法で採用する移動用チャンバーでは、収納室出入口は、常時開放であるか又は気密性を有しない閉塞部材が設けられているに過ぎず、従来の様な気密性を有する仕切りシャッターは無いので、シャッターのシール部等に塵や生成物が噛み込む問題はない。

また成膜室出入口のシャッターを開いても、成膜用チャンバー内の真空状態は維持される。

また請求項４に記載の発明は、成膜チャンバーにおける成膜工程が終了した時、あるいは成膜工程の終了に先立って、移動用チャンバーを移動してその収納室出入口を成膜チャンバーの成膜室出入口に気密的に接合し、成膜室出入口のシャッターを閉じた状態のままで収納室側減圧装置によって前記シャッターと収納室によって閉塞される空間を減圧し、その後に前記シャッターを開いて成膜チャンバー側の基体を移動用チャンバー側に移送し、前記シャッターを閉じた後に移動用チャンバーの収納室に空気その他の気体を導入して収納室内の気圧を外圧と均衡させ、移動用チャンバーの収納室出入口を成膜チャンバーの成膜室出入口から切り離し、移動用チャンバーを移動して内部の収納された成膜後の基体を所定の位置に運搬することを特徴とする請求項２又は３に記載のＣＶＤ方法である。

本発明のＣＶＤ方法では、成膜チャンバーにおける成膜工程が終了した時、あるいは成膜工程の終了に先立って、移動用チャンバーを移動してその収納室出入口を成膜チャンバーの成膜室出入口に気密的に接合する。そして成膜室出入口のシャッターを閉じた状態のままで収納室側減圧装置によって前記シャッターと収納室によって閉塞される空間を減圧する。そのため成膜室出入口のシャッターを開いても成膜用チャンバー内の真空状態は維持される。

そして本発明では、成膜室出入口のシャッターを開いて成膜チャンバー側の基体を移動用チャンバー側に移送し、成膜室出入口のシャッターを閉じる。その後、移動用チャンバーの収納室に空気その他の気体を導入して収納室内の気圧を外圧と均衡させ、さらにその後に、移動用チャンバーの収納室出入口を成膜チャンバーの成膜室出入口から切り離すので、移動用チャンバーと成膜チャンバーの切り離しに要する力が小さい。また成膜室出入口のシャッターを閉じた後に移動用チャンバーの収納室に空気等を導入するので、成膜用チャンバー内の真空状態は維持される。

また請求項５に記載のＣＶＤ方法は、移動用チャンバーには収納室内に収納された基体を加熱する基体加熱手段が設けられており、収納室側減圧装置によって前記シャッターと収納室によって閉塞される空間を減圧した後、前記加熱手段によって基体を加熱することを特徴とする請求項２乃至４のいずれかに記載のＣＶＤ方法である。

本発明のＣＶＤ方法で使用する移動用チャンバーは、基体を加熱する基体加熱手段を有するものである。そのため本発明のＣＶＤ方法で使用する移動用チャンバーは、基体の移動機能と加熱機能を併せ持つので、別個の前処理用チャンバーを省略することができる。また本発明のＣＶＤ方法ではチャンバー内を減圧した後に基体の加熱を行うので、品質の悪化がない。すなわち大気状態で基体の加熱を行うと、基板表面に酸化膜が形成され、品質が劣化するが、本発明のＣＶＤ方法ではチャンバー内を減圧した後に基体の加熱を行うので、基板表面に酸化膜ができず、高品質の薄膜を形成せさることができる。

収納室側減圧装置は移動用チャンバーに取り付けられた真空ポンプであることが望ましい（請求項６）。

本発明の構成によると、移動用チャンバーと移動用チャンバーを真空引きする真空ポンプは一緒に移動することとなる。

一般に、プロセスを行うチャンバーに基体を挿入するには、ローディングチャンバーが必要であり、ローディングチャンバーを真空引きする真空ポンプが必要である。本来であれば、各成膜チャンバ毎にローディングチャンバが必要であり、各ローディングチャンバ毎に真空ポンプが必要となる。

これに対して、本発明では、移動用チャンバが共通のローディングチャンバとして機能する。そして本発明では、収納室側減圧装置は移動用チャンバーに取り付けられた真空ポンプであるから、真空ポンプは一つでよい。

そのため本発明によると、真空ポンプの総数が少なく、設備コストが小さい。またメンテナンスに要する時間も少ない。

成膜チャンバーは成膜室出入口を同一方向に向けた状態で横列に配置されることが望ましい。この場合には、移動用チャンバーはその収納室出入口を前記成膜室出入口に対して対向する向きに向けて配置されることとなる。また移動用チャンバーは成膜チャンバーの列方向と、成膜チャンバーに対して近接・離反方向に移動可能であることが推奨される（請求項７）。

本発明の様に、成膜チャンバーを列状に配置する構成を採用すると、将来の増設に対する拡張性がある。すなわち増設毎に成膜チャンバを列状に増設し、チャンバ数毎に移動チャンバの稼働距離を増やすだけで増設が可能となる。

太陽電池の製造に本発明のＣＶＤ方法を採用する場合は、基体として平板状のガラスが使用される。ここで基体として平板状のものを使用する場合には、移動用チャンバーの収納室内には基体が複数収納され、各基体は平行に並べて縦置され、移動用チャンバーの収納室内の基体は、面方向に直線移動して成膜チャンバーの成膜室に移送されることが望ましい（請求項８）。

この様に複数の基体を平行に並べて縦置し、面方向に直線移動して成膜チャンバーの成膜室に移送することにより、大量の基体に同時に成膜を施すことができる。

また同様の作用効果を有する請求項９に記載の発明は、成膜チャンバーは、プラズマＣＶＤによる成膜機能を備え、成膜チャンバーの成膜室には複数の面状のヒータ及び面状の電極が所定の間隔を設けて平行に並べて縦置きされ、基体は平板状であり、移動用チャンバーの収納室内には基体が複数収納され、各基体は所定の間隔を設けて平行に並べて縦置され、移動用チャンバーの収納室内の基体は、面方向に直線移動して成膜チャンバーの成膜室に移送され、各基体は、ヒータと電極の間に挿入されることを特徴とする請求項２乃至８のいずれかに記載のＣＶＤ方法である。

本発明のＣＶＤ方法では、成膜チャンバーの成膜室には複数の面状のヒータ及び面状の電極が所定の間隔を設けて平行に並べて縦置きされている。そして各基体は、ヒータと電極の間に挿入される。そのため大量の基体に同時に成膜を施すことができる。

また請求項１０に記載の発明は、各成膜チャンバーにおいて、基体に多層の成膜が行われることを特徴とする請求項２乃至９のいずれかに記載のＣＶＤ方法である。

本発明のＣＶＤ方法では、移動用チャンバーを成膜チャンバーに接続する度に、移動用チャンバー側の減圧と大気開放を繰り返すので、移動用チャンバーと成膜チャンバーとの接続頻度は極力少ないほうが望ましい。そこで本発明では、前記した様に各成膜チャンバーにおいて、基体に多層の成膜が行われることとした。

また本発明では、複数の成膜チャンバーが同一のシーケンスにより同一の生産を実施することとなるので、成膜チャンバーを共通仕様で作成可能である。そのため成膜チャンバーの製造コストの低下を図ることができる。

また例えば太陽電池を製造する場合の様に、ガラス基板上にｐ層、ｉ層及びｎ層を成膜する場合であれば、３基の成膜チャンバを必要としていたが、一つの成膜チャンバで実施することによりチャンバの基数そのものを減らすこともできる。さらにチャンバに付属された真空ポンプ、ガス流量制御装置、高周波電源、高周波電極、基板ヒータ、基板搬送機構、計測システムなどの付属物の数量も減少するから、全体としての設備費用を大幅に下げる事ができる。

また、各成膜チャンバーのメンテナンス周期を同じとし、メンテナンスのタイミングを各成膜チャンバ毎にずらす様な構成を採用すれば、メンテナンスを行っている他のチャンバは生産活動をすることが可能であることから、メンテナンスによって稼働率の低下を招くことがない。さらにメンテナンスを少人数で行うことができ、一回に要するメンテナンス時間も短縮する事ができる。

本発明のＣＶＤ装置は、埃や生成物が基体に付着する懸念が少なく、高品質の薄膜を形成させることができる効果がある。また本発明のＣＶＤ装置は、埃や生成物の噛み込みによるシール性の低下を未然に防止することができ、装置の真空気密度を高く保つことが可能である。そのため装置を安定的に稼働することができる効果があり、装置の稼働率が高い。さらに本発明のＣＶＤ装置は、製造コストやメンテナンスコストが低いという効果がある。

本発明のＣＶＤ方法についても同様であり、高品質の薄膜を形成させることができる効
果があり、装置は製造コストやメンテナンスコストが低いという効果がある。

本発明の実施形態のＣＶＤ装置を移動用チャンバー側から見た全体斜視図である。 本発明の実施形態のＣＶＤ装置で採用する移動用チャンバーを収納室出入口側から見た斜視図である。 本発明の実施形態のＣＶＤ装置のレイアウト及び概略的な動作を説明する概念図である。 基体受取・払出し装置、成膜チャンバー及び移動用チャンバーに装備された基体移動装置の要部の斜視図である。 成膜チャンバーの内部構造を示す斜視図である。 成膜チャンバーの成膜室出入口に設けられるシャッターの例を示す斜視図である。 成膜チャンバーの成膜室出入口に設けられるシャッターの例を示す斜視図である。 成膜チャンバーの成膜室出入口に設けられるシャッターの例を示す斜視図である。 成膜チャンバーの内部構造を示す一部破断平面断面図である。 成膜チャンバーに内蔵される電極の断面斜視図である。 移動用チャンバーの内部を示す斜視図である。 チャンバー移動装置の断面図である。 チャンバー本体の内部構造を示す平面断面図である。 本発明の実施形態で使用する基体キャリアの斜視図である。 図１４の基体キャリアの分解斜視図である。 移動用チャンバーと成膜チャンバーが接合した状態を示す外観斜視図である。 移動用チャンバーから成膜チャンバーに基体キャリアが移動する状態を示す移動用チャンバーと成膜チャンバーの一部破断斜視図である。 移動用チャンバーと成膜チャンバーのフランジの接合状態を示す断面図である。 移動用チャンバーから成膜チャンバーに基体キャリアが移動する状態を示す移動用チャンバーと成膜チャンバーの平面断面図である。

以下さらに本発明の実施形態について説明する。

図１は、本発明の実施形態のＣＶＤ装置を移動用チャンバー５側から見た全体斜視図である。図２は、本発明の実施形態のＣＶＤ装置で採用する移動用チャンバー５及びチャンバー移動装置１２を収納室出入口１６側から見た斜視図である。図３は、本発明の実施形態のＣＶＤ装置のレイアウト及び概略的な動作を説明する概念図である。図４は、基体受取・払出し装置２、成膜チャンバー１５及び移動用チャンバー５に装備された基体移動装置の要部の斜視図である。

図１において、１は本発明の実施形態のＣＶＤ装置を示す。本実施形態のＣＶＤ装置１は、ガラス製の基体４６に半導体層を成膜するものである。本実施形態のＣＶＤ装置１は、大きく分けて、基体受取・払出し装置２と、成膜チャンバー群３と、移動用チャンバー５及びチャンバー移動装置３２によって構成される。

順次説明すると、基体受取・払出し装置２は、図１の様にベース部材４に基体移動装置８が５基設けられたものである。

それぞれの基体移動装置８は、たとえば図４に示す様な構造をしている。すなわち基体移動装置８は、高さの低いリブ１０が平行に２本延びており、その間にガイド溝１１が形成されている。またガイド溝１１の中にはピニオンギア１２が一定間隔をあけて複数設けられている。ピニオンギア１２は、図示しない動力によって回転する。

成膜チャンバー群３を構成する成膜チャンバー１５は、いずれも同一の構造をしたものである。図５は、成膜チャンバー１５の内部構造を示す斜視図である。図６〜図８は、成膜チャンバー１５の成膜室出入口１６に設けられるシャッターの例を示す斜視図である。図９は、成膜チャンバー１５の内部構造を示す一部破断平面断面図である。図１０は、成膜チャンバー１５に内蔵される電極２５の断面斜視図である。

成膜チャンバー１５の外観形状は、図１、５に示すように天面、底面、左右側面、裏面の６面が囲まれた箱状であり、正面には長方形の成膜室出入口１６が設けられている。成膜室出入口１６の開口端にはフランジ１７が設けられている。

フランジ１７は、成膜室出入口１６と相似形であって、長方形であるが、その４隅の内の対向する２角に穴２０が設けられている。

成膜室出入口１６には、気密性を備えたシャッター１８が設けられている。

シャッター１８は、スライド型ゲートバルブと称されるものが採用されており、図５の矢印に示すように扉状の部材１４が矢印の方向にスライドする。

シャッター１８の構造は限定されるものではなく、仕切り弁型のシャッターの他、バタフライ弁型のシャッター等が採用可能である。

すなわち成膜室出入口１６に設けられる気密性を備えたシャッター１８は、たとえば図６に示すような板体１９が平行移動して成膜室出入口１６を開閉する形式のものや、図７に示すようなヒンジ状の部分があってウイング状に開閉する形式のもの、或いは図８に示すような多数の板状の部材２１が回転するものが知られている。

成膜チャンバー１５の内部は、図９に示すようにプラズマＣＶＤ法によって基体４６に成膜する成膜室２２となっている。そしてその内部には、図５，図９に示すように６基のヒータ２３ａ，ｂ，ｃ，ｄ，ｅ，ｆと、５基の電極２５ａ，ｂ，ｃ，ｄ，ｅが設けられている。すなわち図５、図９で細長方形として図示されているのがヒータ２３であり、太い長方形として図示されているのが電極２５である。

ヒータ２３ａ，ｂ，ｃ，ｄ，ｅ，ｆは、いずれも板状の面ヒータであるが、その内部構造は、公知のプラズマＣＶＤに使用されるものと同一であり、たとえば板体の内部にシーズヒータが埋め込まれたものや、板面状のセラミックヒータ、或いはハロゲンランプが面状に配置されたもの等を採用することができる。

６基のヒータ２３ａ，ｂ，ｃ，ｄ，ｅ，ｆの内、両端部のヒータ２３ａ，２３ｆは、成膜室２２側面の内壁２４ａ，２４ｂに取り付けられている。他のヒータ２３ｂ，ｃ，ｄは、所定の間隔を開けて成膜室２２内に平行に縦置きされている。

一方、電極２５ａ，ｂ，ｃ，ｄ，ｅは、図１０に示すように枠体２６の両面にシャワープレート２７が取り付けられたものである。

枠体２６にはガスパイプ３１が接続されており、図示しない原料ガス供給源に接続されている。また枠体２６には、マッチング回路（ＭＢＸ）を介して高周波交流電源に接続されている。

電極２５ａ，ｂ，ｃ，ｄ，ｅは前記した６基のヒータ２３ａ，ｂ，ｃ，ｄ，ｅ，ｆの間に平行に縦置きされている。なお本実施形態では、各電極２５ａ，ｂ，ｃ，ｄ，ｅは、いずれも成膜室２２の天面から垂下されて縦置きされており、成膜室２２の底面と各電極２５ａ，ｂ，ｃ，ｄ，ｅの間には隙間がある。

前記したように、電極２５ａ，ｂ，ｃ，ｄ，ｅが６基のヒータ２３ａ，ｂ，ｃ，ｄ，ｅ，ｆの間に縦設された結果、成膜室２２の内部は、図９に示すように、側面のヒータ２３ａ、電極２５ａ、ヒータ２３ｂ，電極２５ｂ，ヒータ２３ｃ，電極２５ｃ，ヒータ２３ｄ，電極２５ｄ，ヒータ２３ｅ，電極２５ｅ及び対向側面のヒータ２３ｆが順に平行に立設された状態となっている。

また成膜室２２の内部には、前記した基体受取・払出し装置２と同様の基体移動装置２９が設けられている（図５参照 他の図については図示を省略）。基体移動装置２９の数は、前記した基体受取・払出し装置２と同一であり、その間隔も基体受取・払出し装置２と同一である。

成膜室２２の内部では、図５に示すように各基体移動装置８のガイド溝１１内に電極２５ａ〜２５ｅが位置する。

また図５に示すように、成膜室２２には弁３３を介して真空ポンプ（成膜室側減圧装置）３４が接続されている。

次に移動用チャンバー５及びチャンバー移動装置３２について説明する。

図１１は、移動用チャンバー５の内部を示す斜視図である。図１２は、チャンバー移動装置３２の断面図である。図１３は、移動用チャンバー５の内部構造を示す平面断面図である。

移動用チャンバー５は、図２に示すように天面、底面、左右側面、裏面の６面が囲まれた箱状であり、正面には長方形の収納室出入口３５が設けられている。収納室出入口３５の開口端にはフランジ３７が設けられている。

収納室出入口３５及びフランジ３７の大きさ及び形状は、前記した成膜チャンバー１５の成膜室出入口１６およびフランジ１７と等しい。

ただし、成膜チャンバー１５のフランジ１７では、その４隅の内の対向する２角に穴２０が設けられていたが、移動用チャンバー５のフランジ３７では、相当する位置にピン４０が設けられている。ピン４０はテーパー状である。

またフランジ３７にはオーリング４１が装着されている。

オーリング４１の断面形状は、図１８の様に等脚状の台形である。またオーリング４１を装着する溝４２の断面についても台形形状であり、オーリング４１は、短辺側が溝４２から突出している。オーリング４１の断面形状は、台形状であることが推奨されるが、正方形等の他の多角形でもよく、通常の円形断面であってもよい。

移動用チャンバー５の収納室出入口３５には、これを遮蔽する部材が無く、収納室出入口３５は常に開放されている。

移動用チャンバー５の内部は、図１１に示すように基体４６を収納する収納室４７となっている。

収納室４７の内部には、前記した基体受取・払出し装置２及び成膜室２２と同様に基体移動装置４９（図２、図１３参照）が設けられている。基体移動装置４９の数は、前記した基体受取・払出し装置２及び成膜室２２のそれと同一であり、その間隔も基体受取・払出し装置２等と同一である。

また移動用チャンバー５の収納室４７内には、６基のヒータ４３ａ，ｂ，ｃ，ｄ，ｅ，ｆが設けられている。６基のヒータ４３ａ，ｂ，ｃ，ｄ，ｅ，ｆの構造は、前記した成膜チャンバー１５の成膜室２２に配された６基のヒータ２３ａ，ｂ，ｃ，ｄ，ｅ，ｆと同様である。移動用チャンバー５内の６基のヒータ４３ａ，ｂ，ｃ，ｄ，ｅ，ｆの位置関係についても成膜チャンバー１５の成膜室２２に配された６基のヒータ２３ａ，ｂ，ｃ，ｄ，ｅ，ｆと同一である。

本実施形態で採用する移動用チャンバー５は、従来必須であったシャッターが無い。そのため従来技術で懸念された様なシャッターに対する塵の噛み込みは起こりえない。

また本実施形態で採用する移動用チャンバー５は、従来必須であったシャッターが無いので製作費が安い。

チャンバー移動装置３２は、横列方向と、前後方向に移動用チャンバー５を移動させるものであり、図１、図２、図１２の様に横列方向の移動はレール５０に沿って行われ、前後方向には直線ガイド５１に沿って行われる。

すなわちチャンバー移動装置３２は、横列方向に延びる一対のレール５０を有する。レール５０は、公知の列車用レールと同様の断面形状をしている。レール５０は、床面に設けられたまくら木５４に公知のタイプレート等によって接続されている。

そしてレール５０の間には、図１、図２の様に長尺のラック５２が歯面を横方向に向けて取り付けられている。

またレール５０の端部には、図２の様にストッパ５３が取り付けられている。ストッパ５３は、後記する移動台車５５の暴走を阻止するものであり、公知のショックアブゾーバが内蔵されている。

そしてレール５０には図１、図２、図１２の様に移動台車５５が載置されている。移動台車５５は、ベース板６０の下面に４個の車輪６１が設けられたものである。本実施形態では、車輪６１は、自由回転を許すものであり、車輪６１は、レール５０に載置されている。

またベース板６０の一部には、張出部６２があり、ギャードモータ等の低速回転する電動機６３が設けられている。電動機６３は、回転軸（図示せず）がベース板６０の下面側に突出された状態で取り付けられており、回転軸にはピニオンギア６５が取り付けられている。そしてピニオンギア６５は、レール５０の間に設けられたラック５２と係合としている。

したがって電動機６３を回転すると、ピニオンギア６５が回転し、ラック５２から受ける反力によって移動台車５５が自走する。なお本実施形態では、後記する様に移動台車５５に真空ポンプ４４が搭載されており、一般的に真空ポンプ４４は振動に弱いので、移動台車５５は急加速や急減速が無いように設計するべきである。一つの目安として、移動台車５５の加速度は、０．２５ｍ／秒秒以下であることが望ましい。より推奨される加速度の限界は、０．１５ｍ／秒秒である。定常速度は、０．５ｍ／秒（望ましくは０．３５ｍ／秒）以下であることが望ましい。

移動台車５５のベース板６０の上面には、前記した直線ガイド５１が設けられている。直線ガイド５１は平行に二列設けられ、その方向は、床面のレール５０に対して直行する。

前記した直線ガイド５１の上には、移動板６７が設けられている。そして前記した移動用チャンバー５は、図２，図１２の様に移動板６７に固定されている。

また移動板６７の正面側（移動用チャンバーの収納室出入口３５側）の辺であって、その中央には、移動側ブラケット部６８（図２、図１２参照）が設けられている。移動側ブラケット部６８は移動板６７の下面側に突出する板体である。

一方、ベース板６０の上面側には、図１２に示すように固定側ブラケット部７０が設けられている。そして前記した固定側ブラケット部７０と移動側ブラケット部６８の間には、油圧又は空気圧シリンダー７１が取り付けられている。そのためシリンダー７１のロッドを伸縮させると、ベース板６０上の移動板６７が直線ガイド５１に沿ってレール５０と直行する方向に直線移動し、移動板６７に載置された移動チャンバー５が前後方向（成膜チャンバー１５に対して近接・離反方向）に直線移動する。

また移動板６７には図示しない真空ポンプ４４（図３，１１に図示。図１，２には作図の都合上、図示を省略。）が搭載されている。真空ポンプ４４は、収納室側減圧装置として機能し、図３，１１の様に移動用チャンバー５の収納室４７に接続されている。

次に、基体４６を運搬する基体キャリア７２について説明する。図１４は、本発明の実施形態で使用する基体キャリア７２の斜視図である。図１５は、図１４の基体キャリア７２の分解斜視図である。

基体キャリア７２は、細長い台車に二枚の枠体７７を対向して立設した様な形状をしている。すなわち基体キャリア７２は、直方体のキャリアベース７３を有し、その両側に合計８個の車輪７５が設けられている。またキャリアベース７３の底面には、ラック７６が取り付けられている。

キャリアベース７３の上面側の長辺部には、二枚の枠体７７が平行に対向して設けられている。枠体７７どうしの間は空隙７４となっている。すなわちキャリアベース７３と二枚の枠体７７によって上向きの「コ」の字形状をなしている。

枠体７７は、図１４，１５の様に、正方形の開口７８が２個設けられたものであり、当該開口７８の周囲にクリップ８０が多数設けられている。

基体キャリア７２の枠体７７には、図１５に示すように基体４６たるガラス基板が取り付けられ、この二者をクリップ８０が押さえている。

したがって、基体４６たるガラス基板の露出面は、対向する枠体７７の内側を向いている。

次に、本実施形態のＣＶＤ装置の全体的なレイアウトを説明する。

本実施形態のＣＶＤ装置では、図１、図３の様に、成膜チャンバー群３を構成する４個の成膜チャンバー１５がいずれも成膜室出入口１６を同一方向に向けた状態で横列に配置されている。また基体受取・払出し装置２は、成膜チャンバー群３と並んだ位置にある。

成膜チャンバー群３を構成する４個の成膜チャンバー１５及び基体受取・払出し装置２は、いずれも床面にしっかりと固定されており、動かない。

そして図１、図２の様にチャンバー移動装置３２のレール５０が、成膜チャンバー群３及び基体受取・払出し装置２の正面側に沿って設置されており、前記した様に移動台車５５を介して移動用チャンバー５がレール５０に載置されている。移動用チャンバー５の収納室出入口３５は、成膜チャンバー１５の成膜室出入口１６に対して対向する方向を向いている。

本実施形態では、チャンバー移動装置３２の電動機６３を回転すると、移動台車５５が自走し、移動用チャンバー５は、成膜チャンバー群３の列方向に移動する。

またチャンバー移動装置３２のシリンダー７１を伸縮させると、移動用チャンバー５は、成膜チャンバー１５に対して近接・離反方向に移動する。

次に、本実施形態のＣＶＤ装置を使用したＣＶＤ方法について説明する。

図１６は、移動用チャンバー５と成膜チャンバー１５が接合した状態を示す外観斜視図である。図１７は、移動用チャンバー５から成膜チャンバー１５に基体キャリア７２が移動する状態を示す移動用チャンバー５と成膜チャンバー１５の一部破断斜視図である。図１８は、移動用チャンバー５と成膜チャンバー１５のフランジの接合状態を示す断面図である。図１９は、移動用チャンバー５から成膜チャンバー１５に基体キャリア７２が移動する状態を示す移動用チャンバー５と成膜チャンバー１５の平面断面図である。

本実施形態のＣＶＤ方法の準備段階として、成膜チャンバー群３を構成する４個の成膜チャンバー１５の成膜室２２内を減圧する。具体的には、成膜室出入口１６のシャッター１８を閉じ、真空ポンプ（成膜室側減圧装置）３４を起動すると共に、弁３３を開いて成膜室２２内の空気を排気する。また基体４６を基体キャリア７２に取り付けておく。

本実施形態のＣＶＤ方法では、最初に、基体受取・払出し装置２に基体キャリア７２をセットする。具体的には、基体キャリア７２を基体受取・払出し装置２に載置し、基体受取・払出し装置２の基体移動装置８のガイド溝１１間に基体キャリア７２の車輪７５を嵌め込む。この時、基体キャリア７２の底面に設けられたラック７６が基体受取・払出し装置２に設けられた基体移動装置８のピニオンギア１２と係合する。

そして以下の一連の作業工程は、図示しない制御装置によって自動的に行われる。

すなわち図示しない制御装置によって基体受取・払出し装置２、移動用チャンバー５及び成膜チャンバー群３が有機的に動作し、基体４６にシリコン系のｐ層、ｉ層及びｎ層を成膜する。

具体的に説明すると、基体キャリア７２を基体受取・払出し装置２に載置すると、基体受取・払出し装置２の位置に移動用チャンバー５が移動する。すなわちチャンバー移動装置３２の電動機６３が回転し、移動台車５５がレール５０上を自走し、移動用チャンバー５は、成膜チャンバー群３の列方向に移動して基体受取・払出し装置２の前で停止する。なお位置決めは、電動機６３の回転数をカウントする方策や、公知のリミットスイッチを設けることによって行われる。

そして基体受取・払出し装置２に設けられた基体移動装置８のピニオンギア１２、及び移動用チャンバー５の基体移動装置４９のピニオンギア１２が回転する。ここで、基体キャリア７２の底面に設けられたラック７６が基体受取・払出し装置２に設けられた基体移動装置８のピニオンギア１２と係合しているから、基体受取・払出し装置２に設けられたピニオンギア１２を回転させると基体キャリア７２が前進し、移動用チャンバー５側に移動する。ここで本実施形態で採用する移動用チャンバー５では、移動用チャンバー５の収納室出入口３５に開口を遮蔽する部材が無く、収納室出入口３５は常に開放されているので、移動用チャンバー５側に移動した基体キャリア７２は、移動用チャンバー５側に入り込む。また本実施形態で採用する移動用チャンバー５は、従来必須であったシャッターが無いのでシャッターに噛み込まれた塵等が基体４６側に落下する懸念はない。

そして前記した様に、移動用チャンバー５の基体移動装置４９のピニオンギア１２も回転しているから、基体キャリア７２のラック７６は、移動用チャンバー５側のピニオンギア１２と係合し、基体キャリア７２は移動用チャンバー５の収納室４７内に引き込まれる。

本実施形態では、基体受取・払出し装置２に５列の基体移動装置８が設けられ、基体受取・払出し装置２には５基の基体キャリア７２がセットされているが、基体受取・払出し装置２に設けられた基体移動装置８の数及び間隔等と、移動用チャンバー５側の基体移動装置４９の数及び間隔等が同一であるから、基体受取・払出し装置２にセットされた５基の基体キャリア７２は、全て移動用チャンバー５側に移動し、その収納室４７内に納まる。

なお、５基の基体キャリア７２の移動は、一度に行っても良く、順に行ってもよい。後記する移動用チャンバー５から成膜チャンバーへの基体キャリア７２の移動、成膜チャンバーから移動用チャンバー５への基体キャリア７２の移動、及び移動用チャンバー５から基体受取・払出し装置２への基体キャリア７２の移動についても同様であり、一斉に行っても良く、個別に行ってもよい。

基体受取・払出し装置２にセットされた５基の基体キャリア７２が、全て移動用チャンバー５側に移動し、基体受取・払出し装置２上に基体キャリア７２が無くなれば、再度基体キャリア７２を基体受取・払出し装置２に補充する。この補充作業は、多くの場合、作業者の手作業によって行われる。

全ての基体キャリア７２が移動用チャンバー５側に移動したことが確認されると、移動用チャンバー５が再度横列方向に移動し、隣接する位置の成膜チャンバー１５の前で停止する。

続いて移動用チャンバー５のシリンダー７１が伸び、移動用チャンバーが成膜チャンバー１５に対して近接する向に移動する。

そしてついには、図１６、図１７の様に移動用チャンバー５の先端が成膜チャンバー１５の先端と当接する。

すなわち移動用チャンバー５の収納室出入口３５が、成膜チャンバー１５の成膜室出入口１６と合致し、移動用チャンバー５のフランジ３７が、成膜チャンバー１５のフランジ１７と合致して移動用チャンバー５のフランジ３７が、成膜チャンバー１５のフランジ１７を押しつける。

なお本実施形態では、成膜チャンバー１５のフランジ１７に二個の穴２０が設けられ、移動用チャンバー５のフランジ３７の相当する位置にピン４０が設けられているので、移動用チャンバー５の先端が成膜チャンバー１５の先端と当接する際に移動用チャンバー５側のピン４０が成膜チャンバー１５側の穴２０に入り、フランジ１７，３７の位置のずれを修正する。

また前記した様に移動用チャンバー５のフランジ３７にはオーリング４１が装着されているので、フランジ１７とフランジ３７は、気密性を確保した状態で接合される。特に本実施形態では、オーリング４１の断面形状が台形であるから、図１８に示すようにオーリング４１の先端部と成膜チャンバー１５側のフランジ３７との接触面積が大きく、気密性が高い。また多少の異物が混入しても気密性は確保される。

前記した様に成膜チャンバー１５の成膜室出入口１６には気密性を備えたシャッター１８が設けられているので、移動用チャンバー５においては、図１９（ａ）の様に収納室４７と、成膜チャンバー１５のシャッター１８とによって囲まれた閉塞空間８５が形成される。

移動用チャンバー５のフランジ３７と成膜チャンバー１５のフランジ１７が完全に結合されたことが確認されると、真空ポンプ（収納室側減圧装置）４４を起動すると共に弁４９を開き、前記した収納室４７と、成膜チャンバー１５のシャッター１８とによって囲まれた閉塞空間８５から空気を排気し、減圧して真空にする。

そして前記した閉塞空間が所定の真空度に達すると、移動用チャンバー５の収納室４７内に設けられた６基のヒータ４３ａ，ｂ，ｃ，ｄ，ｅ，ｆを昇温し、内部の基体４６を加熱昇温する。ここで本実施形態のＣＶＤ方法ではチャンバー内を減圧した後に基体の加熱を行うので、基板表面に酸化膜ができず、高品質の薄膜を形成せさることができる。

基体４６が所定の温度になったことが確認されると、成膜チャンバー１５のシャッター１８が開かれる。ここで成膜チャンバー１５の成膜室２２は、先に高真空状態となっているが、前記した様に収納室４７と、成膜チャンバー１５のシャッター１８とによって囲まれた閉塞空間８５から空気を排気して当該部分も真空状態であるから、成膜チャンバー１５のシャッター１８を開いても成膜室２２内の真空度は維持される。

そしてシャッター１８が完全に開いたことが確認されると、移動用チャンバー５側の基体移動装置４９のピニオンギア１２、及び成膜チャンバー１５の成膜室２２内に設けられた基体移動装置２９のピニオンギア１２を回転させる。なお今回のピニオンギア１２の回転方向は、基体キャリア７２を移動用チャンバー５側に移動させる場合とは逆である。

前記した様に基体キャリア７２の底面に設けられたラック７６が移動用チャンバー５側に設けられた基体移動装置４９のピニオンギア１２と係合しているから、移動用チャンバー５側に設けられたピニオンギア１２を回転させると基体キャリア７２が収納室出入口３５側に進む。すなわち基体キャリア７２は、移動用チャンバー５側から、成膜チャンバー１５の成膜室２２側に進み、成膜チャンバー１５の成膜室２２に入り込む。そして前記した様に、成膜チャンバー１５側の基体移動装置２９のピニオンギア１２も回転しているから、基体キャリア７２のラック７６は、成膜チャンバー１５側のピニオンギア１２と係合し、基体キャリア７２は成膜チャンバー１５の成膜室２２内に引き込まれる。

基体キャリア７２を成膜チャンバー１５の成膜室２２に入れる際においても、本実施形態で採用する移動用チャンバー５は、従来必須であったシャッターが無いのでシャッターに噛み込まれた塵等が基体４６側に落下する懸念はない。

成膜室２２内は、図９に示すようにプラズマＣＶＤ法によって基体に成膜する成膜室２２となっており、６基のヒータ２３ａ，ｂ，ｃ，ｄ，ｅ，ｆと、５基の電極２５ａ，ｂ，ｃ，ｄ，ｅが設けられている。成膜室２２の内部では、各基体移動装置８のガイド溝１１内に電極２５ｅが位置する。そして前記した様に電極２５ａ，ｂ，ｃ，ｄ，ｅは成膜室２２天面から垂下されて縦置きされており、成膜室２２の底面と各電極２５ａ，ｂ，ｃ，ｄ，ｅの間には隙間がある。

基体キャリア７２のラック７６は、成膜チャンバー１５側のピニオンギア１２と係合するから、基体キャリア７２は成膜チャンバー１５の成膜室２２内に引き込まれ、基体キャリア７２の車輪は、ガイド溝１１内を走行して成膜室２２に進入するが、このとき、図１７に示すように基体キャリア７２の長方形のキャリアベース７３は、各電極２５ａ，ｂ，ｃ，ｄ，ｅの下部に設けられた隙間に入り込み、基体キャリア７２の枠体７７は、各電極２５ａ，ｂ，ｃ，ｄ，ｅの両脇に入り込む。

また成膜室２２の内部には６基のヒータ２３ａ，ｂ，ｃ，ｄ，ｅ，ｆがあり、各電極２５ａ，ｂ，ｃ，ｄ，ｅとヒータ２３ａ，ｂ，ｃ，ｄ，ｅ，ｆは互い違いに配されているから、各基体４６は、いずれもヒータ２３と電極２５の間に挿入される。

すなわち移動用チャンバー５の収納室４７内には基体４６が複数収納され、各基体４６は所定の間隔を設けて平行に並べて縦置きされていたが、移動用チャンバー５の収納室４７内の基体４６は、面方向に直線移動して成膜チャンバー１５の成膜室２２に移送され、各基体４６は、ヒータ２３と電極２５の間に挿入される。

基体キャリア７２の全てが成膜チャンバー１５の成膜室２２内に移動し、それぞれ所定の位置に配置されたことが確認されると成膜チャンバー１５のシャッター１８を閉じる。そして成膜チャンバー１５の成膜室２２内において、基体キャリア７２の基体４６にシリコン半導体が成膜される。

すなわち電極２５ａ，ｂ，ｃ，ｄ，ｅの枠体２６内に原料ガスを供給すると共に電極２５ａ，ｂ，ｃ，ｄ，ｅに高周波交流を印加し、電極２５ａ，ｂ，ｃ，ｄ，ｅと基体キャリア７２の間にグロー放電を発生させて原料ガスを分解し、縦置きされた基体４６の表面上に薄膜を形成させる。

そして本実施形態では、一つの成膜チャンバー１５の成膜室２２内で、太陽電池を構成する各薄膜層を形成させる。すなわち太陽電池は、ｐ層、ｉ層及びｎ層の各半導体層が積層されたものであるが、本実施形態では、一つの成膜チャンバー１５の成膜室２２内で、ｐ層、ｉ層及びｎ層の各半導体層を順次積層して行く。

また成膜チャンバー１５内で成膜工程が実行されてる間に、基体キャリア７２が排出されて空状態となり且つ減圧状態の移動用チャンバー５に大気が導入され、収納室４７内の圧力を外気圧と均衡化させる。

そして収納室４７内と外気との圧力差が解消すると、チャンバー移動装置３２のシリンダー７１を縮め、移動用チャンバー５が成膜チャンバー１５から離れる方向に移動する。すなわち接合状態であった、移動用チャンバー５を成膜チャンバー１５から分離する。なお本実施形態では、収納室４７を大気開放してから移動用チャンバー５を成膜チャンバー１５から分離するので、移動用チャンバー５に大気圧がかからず、移動用チャンバー５の移動は容易である。

そして移動用チャンバー５の電動機６３を再度回転させ、移動用チャンバー５の移動台車５５をレール５０に沿って自走させて成膜チャンバーの列方向に移動し、基体受取・払出し装置２の前で再度停止させる。

その後は、先の工程と同様に基体受取・払出し装置２にセットされた基体キャリア７２を移動用チャンバー５の収納室に移動させ、移動用チャンバー５の移動台車５５をレール５０に沿って自走させて二番目の成膜チャンバー１５の前で停止し、シリンダー７１を伸ばして移動用チャンバー５を前進させ移動用チャンバー５の先端を成膜チャンバー１５の先端と当接させる。そして移動用チャンバー５の収納室出入口３５が、成膜チャンバー１５の成膜室出入口１６と合致し、移動用チャンバー５のフランジ３７が、成膜チャンバー１５のフランジ１７と合致した状態で移動用チャンバー５のフランジ３７を、成膜チャンバー１５のフランジ１７に押しつける。

その後に真空ポンプ４４によって、収納室４７と成膜チャンバー１５のシャッター１８とによって囲まれた閉塞空間８５を減圧し、ヒータ４３ａ，ｂ，ｃ，ｄ，ｅ，ｆによって内部の基体４６を加熱昇温する。

その後に成膜チャンバー１５のシャッター１８を開いて移動用チャンバー５内の基体キャリア７２を成膜チャンバー１５の成膜室２２に移動させ、シャッター１８を閉じて成膜を行う。

こうして次々に４基の成膜チャンバー１５に基体４６を挿入し、各成膜チャンバー１５内でｐ層、ｉ層及びｎ層の各半導体層を積層する。

そして積層工程が終了した成膜チャンバー１５から順次基体キャリア７２を運び出し、基体受取・払出し装置２に戻す。

本実施形態では、この戻し作業についても、移動用チャンバー５を使用する。

すなわち４基の成膜チャンバー１５の中で全ての成膜作業が終了したものがある場合、あるいは成膜作業か終盤に差しかかったものがある場合は、移動用チャンバー５を内蔵せずに空状態の移動用チャンバー５を当該成膜チャンバー１５に接続する。すなわち移動用チャンバー５の移動台車５５をレール５０に沿って自走させて成膜作業が終了した成膜チャンバー１５の前で停止し、移動用チャンバー５を前進させて移動用チャンバー５の先端を成膜チャンバー１５の先端と当接させ、移動用チャンバー５のフランジ３７を、成膜チャンバー１５のフランジ１７に押しつける。

その後に真空ポンプ４４によって収納室４７と、成膜チャンバー１５のシャッター１８とによって囲まれた閉塞空間８５を減圧する。

そしてシャッター１８を開き、成膜が終了した基体４６を成膜チャンバー１５側から移動用チャンバー５側に移動させる。すなわち成膜チャンバー１５及び移動用チャンバー５の基体移動装置８のピニオンギア１２を先の場合とは逆に回転させ、基体キャリア７２を成膜チャンバー１５の成膜室出入口１６側に移動させ、さらに移動用チャンバー５の収納室４７側に基体キャリア７２を引き込む。

すべての基体キャリア７２が移動用チャンバー５側に移動したことが確認されると、シャッター１８を閉じ、移動用チャンバー５に大気が導入される。

そして収納室４７内と外気との圧力差が解消すると、移動用チャンバー５のシリンダー７１を縮め、移動用チャンバー５を成膜チャンバー１５から離れる方向に移動させ、移動用チャンバー５を成膜チャンバー１５から分離する。そしてチャンバー移動装置３２の電動機６３を再度回転させ、移動台車５５をレール５０に沿って自走させて成膜チャンバー５の列方向に移動し、基体受取・払出し装置２の前で再度停止させる。

そして移動用チャンバー５内の基体移動装置８、及び基体受取・払出し装置２の基体移動装置８のピニオンギア１２を回転させ、移動用チャンバー５内の基体キャリアを基体受取・払出し装置２側に移動させる。

以下、この工程を繰り返し、基体４６に薄膜を積層する作業を行う。

こうして成膜され製造された太陽電池は、塵等による不良が少なく歩留りが高い。また膜が均質であって高性能である。

また本実施形態のＣＶＤ装置では、前記した様に成膜チャンバー１５を列状に配置し、チャンバー移動装置３２のレール５０を、成膜チャンバー１５の前に敷設した。本実施形態の様に、成膜チャンバー１５を列状に配置する構成を採用すると、将来の増設に対する拡張性があり推奨される。すなわち新しい成膜チャンバ１５を横に並べ、これに合わせてレール５０を延長することにより、生産能力の増強を図ることができる。

以上説明した実施形態では、一つの成膜チャンバー１５の成膜室２２内で、ｐ層、ｉ層及びｎ層の各半導体層を順次積層して行く構成を開示したが、本発明は、この方策に限定されるものではなく、複数の成膜チャンバー１５を使用して各層を成膜してもよい。

ただし、複数の成膜チャンバー１５を使用して各層を成膜する方策によると、移動用チャンバー５を各成膜チャンバー１５に接続する頻度が増える。本発明では、移動用チャンバー５を各成膜チャンバー１５に接続する度に移動用チャンバー５の収納室を減圧する必要があり、この工程に時間がかかる。そのため複数の成膜チャンバー１５を使用して各層を成膜する方策は、一連の成膜工程に要する時間が延びる懸念がある。

以上説明した実施形態では、一台の基体受取・払出し装置２で基体のセットと払出しを行ったが、受け取り専用の装置と払出し専用の装置を別々に設けてもよい。

また以上説明した実施形態では、移動用チャンバーが自走式の移動台車を備え、ラックとピニオンとの嵌合によって移動用チャンバーが所定の位置に走行する構成を採用したが、シリンダーのロッドで移動台車を移動させる構成や、チェーン、ワイヤー等の索体で移動台車を引く構成を採用することもできる。前後方向（成膜チャンバーに対して近接・離反方向）の移動手段についても同様である。

成膜チャンバーの配置レイアウトは、本実施形態の様な横一列構成が推奨されるが、環状に配置したり、立体的なレイアウトを採用することもできる。すなわち成膜チャンバーを横列方向に並べるだけではなく、高さ方向にも積み上げ、面状に配置する。この様な構成を採用する場合は、移動用チャンバーは、立体倉庫の様にＸＹＺ方向に移動させることとなる。

また上記した実施形態では、移動側チャンバーを成膜チャンバーに押しつけることだけによって移動側チャンバーと成膜チャンバーの気密性を確保したが、何らかのクランプ機構を補助的に活用してもよい。

また移動用チャンバー５の収納室出入口は、上記した実施形態の様に何らのシャッターも有しない構造が推奨されるが、暖簾や簾の様な簡単な覆いや気密性の保持を目的としない閉塞部材を設けてもよい。

上記した実施形態では、移動用チャンバー５は一基であったけれども、移動用チャンバー５を複数を有するものであってもよい。移動用チャンバー５を複数にした場合は、一つの移動用チャンバー５がトラブルにより故障しても、稼働率を下げることなく、生産を続けることができる。通常、一基の移動用チャンバー５が移動中、他の移動用チャンバー５は、干渉しないポジションに待機させておく。

また、移動チャンバを２以上とし、シーケンシャルに移動ポジションを管理することによって、より高い生産性を確保することも可能である。

また上記した実施形態では、移動用チャンバー５側に真空ポンプを搭載した。これに対して成膜チャンバー１５側の真空ポンプ（成膜室側減圧装置）３４を利用して移動用チャンバー５内を減圧することも可能である。

この構成を採用する場合には、成膜チャンバー１５のシャッター１８よりも外側の部分に真空ポンプ３４の配管を接続することとなる。そして移動用チャンバー５を成膜チャンバー１５に接続した後、バルブ切り換え等の手段により、成膜チャンバー１５側の真空ポンプ３４を利用して移動用チャンバー５内を減圧する。

しかしながらこの方策によると、真空ポンプ３４から成膜チャンバー１５のシャッター１８の外側に至る配管が長くなり、配管の容積が大きくなる。そのため所定の到達真空度に至るまでの時間が多く掛かるので、前述の実施形態の様に移動用チャンバー５側に真空ポンプを搭載する構成が推奨される。

１ ＣＶＤ装置
２ 基体受取・払出し装置
３ 成膜チャンバー群
５ 移動用チャンバー
８ 基体移動装置
１６ 成膜室出入口
１７ フランジ
１８ シャッター
２３ａ〜２３ｆ ヒータ
２５ａ〜２５ｅ 電極
３２ チャンバー移動装置
３５ 収納室出入口
３７ フランジ
４１ オーリング
４３ａ〜４３ｆ ヒータ
４６ 基体
４７ 収納室
５０ レール
５１ 直線ガイド
５２ ラック
５５ 移動台車
７１ シリンダー
７２ 基体キャリア７

Claims (10)

1. 所定形状の基体に対して薄膜を成膜するＣＶＤ装置において、複数の成膜チャンバーと、１以上の移動用チャンバーを備え、前記成膜チャンバーは基体に成膜する成膜室と、当該成膜室に基体を出し入れする成膜室出入口を備え、前記成膜室出入口には気密性を有するシャッターが設けられ、前記成膜室には成膜室側減圧装置が接続されており、前記移動用チャンバーは基体を収納する収納室と、当該収納室に基体を出し入れする収納室出入口を有し、前記収納室出入口は、常時開放であるか又は気密性を有しない閉塞部材が設けられており、前記収納室には収納室側減圧装置が接続されており、前記成膜チャンバーは定位置に固定され、前記移動用チャンバーは移動可能であり、移動用チャンバーを移動してその収納室出入口を成膜チャンバーの成膜室出入口に気密的に接合可能であり、成膜室出入口のシャッターを閉じた状態で収納室側減圧装置によって前記シャッターと収納室によって閉塞される空間を減圧し、その後に前記シャッターを開いて移動用チャンバー側の基体を成膜チャンバーの成膜室に移送可能であることを特徴とするＣＶＤ装置。
2. 複数の成膜チャンバーと１以上の移動用チャンバーを備えたＣＶＤ装置を使用し、所定形状の基体に薄膜を成膜するＣＶＤ方法であって、前記成膜チャンバーは基体に成膜する成膜室と、当該成膜室に基体を出し入れする成膜室出入口を備え、前記成膜室出入口には気密性を有するシャッターが設けられ、前記成膜室には成膜室側減圧装置が接続されており、前記移動用チャンバーは基体を収納する収納室と、当該収納室に基体を出し入れする収納室出入口を有し、前記収納室には収納室側減圧装置が接続されており、前記成膜チャンバーは定位置に固定され、前記移動用チャンバーは移動可能であり、成膜チャンバーのシャッターが閉じられた状態において移動用チャンバーを移動してその収納室出入口を成膜チャンバーの成膜室出入口に気密的に接合し、成膜室出入口のシャッターを閉じた状態のままで収納室側減圧装置によって前記シャッターと収納室によって閉塞される空間を減圧し、その後に前記シャッターを開いて移動用チャンバー側の基体を成膜チャンバーの成膜室に移送し、成膜室内において基体に所定の成膜を行うことを特徴とするＣＶＤ方法。
3. 複数の成膜チャンバーと１以上の移動用チャンバーを備えたＣＶＤ装置を使用し、所定形状の基体に薄膜を成膜するＣＶＤ方法であって、前記成膜チャンバーは基体に成膜する成膜室と、当該成膜室に基体を出し入れする成膜室出入口を備え、前記成膜室出入口には気密性を有するシャッターが設けられ、前記成膜室には成膜室側減圧装置が接続されており、前記移動用チャンバーは基体を収納する収納室と、当該収納室に基体を出し入れする収納室出入口を有し、前記収納室出入口は、常時開放であるか又は気密性を有しない閉塞部材が設けられており、前記収納室には収納室側減圧装置が接続されており、前記成膜チャンバーは定位置に固定され、前記移動用チャンバーは移動可能であり、成膜チャンバーのシャッターが閉じられた状態において移動用チャンバーを移動してその収納室出入口を成膜チャンバーの成膜室出入口に気密的に接合し、成膜室出入口のシャッターを閉じた状態のままで収納室側減圧装置によって前記シャッターと収納室によって閉塞される空間を減圧し、その後に前記シャッターを開いて移動用チャンバー側の基体を成膜チャンバーの成膜室に移送し、成膜室内において基体に所定の成膜を行うことを特徴とするＣＶＤ方法。
4. 成膜チャンバーにおける成膜工程が終了した時、あるいは成膜工程の終了に先立って、移動用チャンバーを移動してその収納室出入口を成膜チャンバーの成膜室出入口に気密的に接合し、成膜室出入口のシャッターを閉じた状態のままで収納室側減圧装置によって前記シャッターと収納室によって閉塞される空間を減圧し、その後に前記シャッターを開いて成膜チャンバー側の基体を移動用チャンバー側に移送し、前記シャッターを閉じた後に移動用チャンバーの収納室に空気その他の気体を導入して収納室内の気圧を外圧と均衡させ、移動用チャンバーの収納室出入口を成膜チャンバーの成膜室出入口から切り離し、移動用チャンバーを移動して内部の収納された成膜後の基体を所定の位置に運搬することを特徴とする請求項２又は３に記載のＣＶＤ方法。
5. 移動用チャンバーには収納室内に収納された基体を加熱する基体加熱手段が設けられており、収納室側減圧装置によって前記シャッターと収納室によって閉塞される空間を減圧した後、前記加熱手段によって基体を加熱することを特徴とする請求項２乃至４のいずれかに記載のＣＶＤ方法。
6. 収納室側減圧装置は移動用チャンバーに取り付けられた真空ポンプであることを特徴とする請求項２乃至５のいずれかに記載のＣＶＤ方法。
7. 成膜チャンバーは成膜室出入口を同一方向に向けた状態で横列に配置され、移動用チャンバーはその収納室出入口を前記成膜室出入口に対して対向する向きに向けて配置され、さらに移動用チャンバーは成膜チャンバーの列方向と、成膜チャンバーに対して近接・離反方向に移動可能であることを特徴とする請求項２乃至６のいずれかに記載のＣＶＤ方法。
8. 基体は平板状であり、移動用チャンバーの収納室内には基体が複数収納され、各基体は平行に並べて縦置され、移動用チャンバーの収納室内の基体は、面方向に直線移動して成膜チャンバーの成膜室に移送されることを特徴とする請求項２乃至７のいずれかに記載のＣＶＤ方法。
9. 成膜チャンバーは、プラズマＣＶＤによる成膜機能を備え、成膜チャンバーの成膜室には複数の面状のヒータ及び面状の電極が所定の間隔を設けて平行に並べて縦設され、基体は平板状であり、移動用チャンバーの収納室内には基体が複数収納され、各基体は所定の間隔を設けて平行に並べて縦置され、移動用チャンバーの収納室内の基体は、面方向に直線移動して成膜チャンバーの成膜室に移送され、各基体は、ヒータと電極の間に挿入されることを特徴とする請求項２乃至８のいずれかに記載のＣＶＤ方法。
10. 各成膜チャンバーにおいて、基体に多層の成膜が行われることを特徴とする請求項２乃至９のいずれかに記載のＣＶＤ方法。

Images