JP5280441B2 - 成膜装置 - Google Patents

Description

本発明は、成膜装置に関する。
本願は、２００８年６月６日に出願された特願２００８−１４９９３８号に基づき優先権を主張し、その内容をここに援用する。

現在の太陽電池に用いられている材料においては、単結晶Ｓｉ型および多結晶Ｓｉ型の材料により大半が占められており、Ｓｉの材料不足などが懸念されている。
そこで、近年では、製造コストが低く、材料不足のリスクが小さい薄膜Ｓｉ層が形成された薄膜太陽電池の需要が高まっている。
さらに、従来型のａ−Ｓｉ（アモルファスシリコン）層のみを有する従来の薄膜太陽電池に加えて、最近ではａ−Ｓｉ層とμｃ−Ｓｉ（マイクロクリスタルシリコン）層とを積層することにより変換効率の向上を図るタンデム型薄膜太陽電池の需要が高まっている。

この薄膜太陽電池の薄膜Ｓｉ層（半導体層）の成膜工程においては、プラズマＣＶＤ装置を用いることが多い。プラズマＣＶＤ装置としては、枚葉式ＰＥ−ＣＶＤ（プラズマＣＶＤ）装置、インライン型ＰＥ−ＣＶＤ装置、バッチ式ＰＥ−ＣＶＤ装置などが知られている。

薄膜太陽電池の変換効率を考慮すると、上記タンデム型太陽電池のμｃ−Ｓｉ層の膜厚としては、ａ−Ｓｉ層と比較して約５倍程度の膜厚（１．５μｍ程度）を確保する必要がある。また、μｃ−Ｓｉ層を得るために良質なマイクロクリスタル層を均一に形成する必要があり、成膜速度を増加させてマイクロクリスタル層を形成することは、成膜工程の限界がある。そのため、例えば、バッチ処理数を増加させて、生産性を向上させることが求められている。すなわち、低成膜速度で、かつ、高スループットで成膜処理を実現する装置が求められている。

また、高品質の薄膜を形成でき、かつ、製造コスト又はメンテナンスコストを低くすることを目的としたＣＶＤ装置が提案されている（例えば、特許文献１参照）。特許文献１のＣＶＤ装置は、基体（基板）受渡・払出し装置と、複数の基体を収納可能な成膜チャンバ群と、移動用チャンバと、チャンバ移動装置とで構成されている。また、成膜チャンバの成膜室出入口には気密性を有するシャッタが設けられ、移動用チャンバの収納室出入口は常時開放している。そして、基体に成膜を施すには、チャンバ移動装置により基体受渡・払出し装置の位置に移動用チャンバが移動し、基体キャリアを移動用チャンバに移送する。また、チャンバ移動装置により、移動用チャンバと成膜チャンバとを接合し、基体キャリアを成膜チャンバに移動させ、基体に成膜している。

特開２００５−１３９５２４号公報

ところで、特許文献１のＣＶＤ装置において、基体に薄膜Ｓｉ層を成膜するには、移動用チャンバを成膜チャンバに接合し、移動用チャンバ内が真空状態となるように減圧した後に、成膜チャンバのシャッタを開け、基体キャリアを移動チャンバから成膜チャンバへと移送する。その後、成膜チャンバ内で基体を加熱し、プラズマＣＶＤ法により基体に薄膜Ｓｉ層を成膜する。成膜終了後、基体を冷ますとともに、成膜チャンバとは異なる処理室へと基体が搬送される。したがって、複数の基体に同時に成膜を施すことができるが、基体に薄膜Ｓｉ層を成膜するには、基体に成膜するための時間以外にも、多くのステップを行うための時間が必要である。そのため、高スループットを実現するためにはＣＶＤ装置の設置台数を増やす必要がある。しかしながら、装置の設置面積又は費用対効果を考慮すると、高スループットを実現するには限界があった。また、移動用チャンバを成膜チャンバに接合してからチャンバ内を減圧する必要があるため、接合部からリークが発生したり、減圧に要する時間が長くなる場合があった。また、移動用チャンバの数が成膜チャンバの数に比べて少ないことから、キャリアの入れ替え時間が全体の装置の稼働率に影響する場合があった。

そこで、本発明は、上述の事情に鑑みてなされたものであり、生産性又は製造コスト面に優れ、かつ、高スループットを実現することができる成膜装置を提供する。

本発明の第１様態の成膜装置は、真空中で複数の基板に、同時に所望の膜を成膜することが可能な成膜室と；前記成膜室の側面に設けられた第一開閉部に接続され、真空雰囲気となるように内部を減圧可能な仕込・取出室と；前記仕込・取出室の、前記第一開閉部が設けられている面とは反対の面に設けられた第二開閉部と；を含み、前記キャリア又は前記基板は前記第二開閉部を通って前記仕込・取出室に搬入・搬出され、前記仕込・取出室に複数の前記キャリアを収容することが可能であり、前記基板と、前記基板の成膜面と重力方向とが略平行となるように前記基板を保持し、車輪を備えたキャリアとが、前記仕込・取出室と前記成膜室との間において、並列に搬入・搬出され、前記仕込室・取出室に設けられ、前記成膜室と前記仕込・取出室との間で、前記車輪が移動レール上を転がることにより、前記キャリアを前記移動レールに沿って移動させるプッシュ―プル機構と；一つの前記仕込・取出室に対して、一つの成膜室が連接されて構成されたプロセスモジュールを複数備える。

上記構成を有する成膜装置によれば、仕込・取出室に複数のキャリアが並列に配置可能に構成されるとともに、成膜室に複数のキャリアを搬入又は成膜室から複数のキャリアを搬出することができ、前記複数のキャリアに保持された複数の基板を同時に成膜することができるため、生産効率を向上することができる。つまり、低成膜速度の処理を行う場合でも高スループットを実現することができる。
また、キャリアに基板の成膜面と重力方向とが略並行となるように基板を保持することで、装置内を基板が移動するのに必要な面積を縮小することができる。このため、装置を小型化できるとともに、従来と同じ設置面積の中に多くの装置を配置することができる。したがって、同時に成膜することができる基板枚数を増加させることができ、生産性を向上することができる。また、基板の成膜面が重力方向と略並行となるように鉛直方向に立てた状態で成膜すると、成膜時に発生するパーティクルが基板の成膜面上に堆積するのを抑制することができる。したがって、基板に高品質な半導体層を成膜することができる。

本発明の第２様態の成膜装置は、真空中で複数の基板に、同時に所望の膜を成膜することが可能な成膜室と；前記成膜室の側面に設けられた第一開閉部に接続され、真空雰囲気となるように内部を減圧可能な仕込・取出室と；前記仕込・取出室の側面に設けられた第二開閉部に接続され、前記基板を保持可能なキャリアに対して前記基板を脱着する基板脱着室と；を含む。更に、本発明の第２様態の成膜装置においては、前記基板と、前記基板の成膜面と重力方向とが略平行となるように前記基板を保持するキャリアとが、前記成膜室と前記仕込・取出室との間、および前記仕込・取出室と前記基板脱着室との間において、並列に搬入・搬出され、前記基板脱着室内に複数の前記キャリアが並列に配置される。
上記構成を有する成膜装置によれば、基板脱着室及び仕入・取出室に複数のキャリアが並列に配置可能に構成されるとともに、成膜室に複数のキャリアを搬入又は成膜室から複数のキャリアを搬出することができ、前記複数のキャリアに保持された複数の基板を同時に成膜することができるため、生産効率を向上することができる。つまり、低成膜速度の処理を行う場合でも高スループットを実現することができる。
また、キャリアに基板の成膜面と重力方向とが略平行となるように基板を保持することで、装置内を基板が移動するのに必要な面積を縮小することができるため、装置を小型化できるとともに、従来と同じ設置面積の中に多くの装置を配置することができる。したがって、同時に成膜することができる基板枚数を増加させることができ、生産性を向上することができる。また、基板の成膜面が重力方向と略平行となるように鉛直方向に立てた状態で成膜すると、成膜時に発生するパーティクルが基板の成膜面上に堆積するのを抑制することができる。したがって、基板に高品質な半導体層を成膜することができる。

本発明の第２態様の成膜装置においては、前記基板脱着室、前記仕込・取出室、及び前記成膜室を一組とする複数のプロセスモジュールと；複数の前記基板脱着室に共通しており、前記基板を搬入・搬出する駆動機構と；を含むことが好ましい。
上記構成を有する成膜装置によれば、プロセスモジュールを複数配置することで、同時に成膜できる基板の枚数をさらに増加させることができるため、膜を基板に低レートで成膜する際にも、高スループットを実現することができる。このとき、基板脱着室と基板収納カセットとの間における基板の受け渡しを駆動機構が行うので、生産効率をさらに向上することができる。また、プロセスモジュールとして装置が一体化されているので、製造ラインを工場などに構築する際の装置の設置時間（製造ラインの立ち上げ時間）を短縮することができる。さらに、成膜室のメンテナンスをする際に、プロセスモジュール毎にメンテナンスを行うことが可能となり、製造ライン全体を停止させる必要がなくなる。したがって、メンテナンス時の生産効率の低下を最小限に抑えることができる。

本発明の第２態様の成膜装置においては、前記プロセスモジュールが並列に配置され、前記駆動機構が移動部を有することが好ましい。
上記構成を有する成膜装置によれば、複数のプロセスモジュールを並列に配置するので、同時に成膜できる基板の枚数をさらに増加させることができる。このため、膜を基板に低レートで成膜する際にも、高スループットを実現することができる。このとき、基板脱着室と基板収納カセットとの間における基板の受け渡しを行う駆動機構が移動部によって移動されるので、一台の駆動機構を複数のモジュールで共用することができ、コストダウンを図ることができる。また、プロセスモジュールとして装置が一体化されているので、製造ラインを工場などに構築する際の装置の設置時間（製造ラインの立ち上げ時間）を短縮することができる。さらに、成膜室のメンテナンスをする際に、プロセスモジュール毎にメンテナンスを行うことが可能となり、製造ライン全体を停止させる必要がなくなる。したがって、メンテナンス時の生産効率の低下を最小限に抑えることができる。

本発明の第２様態の成膜装置においては、前記成膜室と前記仕込・取出室と前記基板脱着室とからなるモジュールは、前記駆動機構から放射状に延在するように設置されていることが好ましい。
上記構成を有する成膜装置によれば、駆動機構が移動部により移動することなく、複数のプロセスモジュールに対して基板の受け渡しをすることができる。したがって、駆動機構の動作時間を短縮して、タクトタイムを短縮することができる。

本発明の第１態様又は第２態様の成膜装置においては、一つの前記仕込・取出室に一つの前記成膜室が連接して構成されたプロセスモジュールを複数含むことが好ましい。この成膜装置においては、前記プロセスモジュールが並列配置されている。
上記構成を有する成膜装置によれば、複数のプロセスモジュールを並列に配置することで、同時に成膜できる基板の枚数をさらに増加させることができる。このため、膜を基板に低レートで成膜する際にも、高スループットを実現することができる。このとき、基板脱着室と基板収納カセットとの間における基板の受け渡しを行う駆動機構を複数のモジュールで共用することでコストダウンを図ることができる。また、プロセスモジュールとして装置が一体化されているので、製造ラインを工場などに構築する際の装置の設置時間（製造ラインの立ち上げ時間）を短縮することができる。さらに、成膜室のメンテナンスをする際に、プロセスモジュール毎にメンテナンスを行うことが可能となり、製造ライン全体を停止させる必要がなくなる。したがって、メンテナンス時の生産効率の低下を最小限に抑えることができる。

本発明の第１態様又は第２態様の成膜装置においては、一つの前記仕込・取出室に複数の前記成膜室がそれぞれ連接され、前記複数の成膜室が並列配置されているプロセスモジュールを含むことが好ましい。
上記構成を有する成膜装置によれば、仕込・取出室内においてキャリアに取り付けられた基板が移動できる。このため、複数の成膜室の各々において異なる成膜材料が供給されている場合には、複数の成膜室の間で基板が仕込・取出室を通じて搬送され、種類の異なる成膜材料が基板に順次積層される。これによって、多層構造を有する基板を効率よく成膜することができる。

本発明の第２様態の成膜装置においては、一つの前記仕込・取出室に一つの前記成膜室が連接して構成されたプロセスモジュールと；前記基板を前記プロセスモジュールに搬入・搬出する駆動機構と；を含むことが好ましい。この成膜装置においては、前記プロセスモジュールと前記基板脱着室とからなるモジュールは、前記駆動機構から放射状に延在するように設置されている。
上記構成を有する成膜装置によれば、複数のプロセスモジュールを配置することで、同時に成膜できる基板の枚数をさらに増加させることができるため、膜を基板に低レートで成膜する際にも、高スループットを実現することができる。このとき、基板脱着室と基板収納カセットとの間における基板の受け渡しを駆動機構が行うので、生産効率をさらに向上することができる。また、プロセスモジュールとして装置が一体化されているので、製造ラインを工場などに構築する際の装置の設置時間（製造ラインの立ち上げ時間）を短縮することができる。さらに、成膜室のメンテナンスをする際に、プロセスモジュール毎にメンテナンスを行うことが可能となり、製造ライン全体を停止させる必要がなくなる。したがって、メンテナンス時の生産効率の低下を最小限に抑えることができる。
また、プロセスモジュールが駆動機構から放射状に延在するように設置されているので、移動部によって駆動機構を移動させる必要がなく、複数のプロセスモジュールに対して基板の受け渡しをすることができる。したがって、駆動機構の動作時間を短縮して、タクトタイムを短縮することができる。

本発明の第１態様又は第２態様の成膜装置においては、前記キャリアは、複数の前記基板を保持可能であることが好ましい。
上記構成を有する成膜装置によれば、一つのキャリアにおいて複数の基板を同時に成膜することができるため、生産性をさらに向上することができる。

本発明の第１態様又は第２態様の成膜装置においては、一又は二の前記キャリアは、二枚の前記基板の成膜面が対向するように前記基板を保持可能であることが好ましい。
上記構成を有する成膜装置によれば、二枚の基板の間から成膜材料を供給することにより、二枚の基板を同時に成膜させることができる。したがって、生産性の向上に寄与できる。

本発明の第１態様又は第２態様の成膜装置においては、前記基板を収容するとともに、前記基板を前記成膜装置の外部に搬送可能である搬送部を含むことが好ましい。
上記構成を有する成膜装置によれば、前記成膜装置の外部、例えば、成膜処理以外の処理工程が行なわれる装置に対し、搬送部を用いることによって基板の搬送を効率よく行うことができるため、生産性の向上に寄与できる。

本発明の第１態様又は第２態様の成膜装置においては、前記成膜室は、前記基板にＣＶＤ法によりマイクロクリスタルシリコンを成膜する成膜部を有することが好ましい。
上記構成を有する成膜装置によれば、複数の基板に対して同時にマイクロクリスタルシリコンを成膜することができるため、低成膜速度の処理であるマイクロクリスタルシリコンの成膜処理を行う場合でも、高スループットを実現することができる。

本発明の第１態様又は第２態様の成膜装置においては、前記仕込・取出室は、前記成膜室に搬入される前の基板が保持された第一キャリアと、前記成膜室から搬出された後の基板が保持された第二キャリアと、を同時に収容可能であることが好ましい。
上記構成を有する成膜装置によれば、成膜室に搬入される成膜処理前の基板が保持された第一キャリアと、成膜室から搬出された成膜処理後の基板が保持された第二キャリアとを仕込・取出室に同時に収容させることができるため、仕込・取出室内の雰囲気を真空雰囲気又は大気雰囲気に切り替える工程の数を減らすことができる。したがって、生産性を向上することができる。さらに、仕込・取出室において、成膜処理前の基板と成膜処理後の基板とが同時に収容されると、成膜処理後の基板に蓄熱されている熱が成膜処理前の基板に伝熱され、熱交換が行われる。つまり、成膜処理前の基板を成膜室に収容した後に通常実施する加熱工程、および、成膜処理後の基板を仕込・取出室から搬出する前に通常実施する冷却工程を省略することができる。結果として、生産性を向上することができるとともに、従来の加熱工程・冷却工程に用いていた設備を取り止めることができるため、製造コストを低減することができる。

本発明の第１態様又は第２態様の成膜装置においては、前記成膜室は、複数の電極ユニットを有することが好ましい。この成膜装置においては、前記電極ユニットは、電圧が印加されるカソードを有し、前記カソードが両側に配置されたカソードユニットと；前記カソードユニットの両側に配置された前記カソードと離間して対向するアノードを有する一対のアノードユニットと；を含む。この成膜装置においては、前記キャリアは、前記基板が前記カソードに対向するように前記基板を保持可能であり、前記カソードと前記アノードとの間に前記基板を挿入可能である。
上記構成を有する成膜装置によれば、一つのカソードユニットの両側に基板を配置することができるため、一つの電極ユニットで２枚の基板を同時に成膜することができる。したがって、生産性を向上することができる。

本発明の第１態様又は第２態様の成膜装置においては、前記電極ユニットは、前記成膜室から引出可能又は前記成膜室に挿入可能であることが好ましい。
上記構成を有する成膜装置によれば、カソードとアノードとを有する電極ユニットを成膜室から容易に分離させることができる。このため、電極ユニット単体でメンテナンス作業を行うことができ、作業スペースを大きく確保することが可能になる。よって、メンテナンス作業の負担を軽減することが可能になる。
また、成膜室から分離させた電極ユニット単体で、各電極間の距離の調節や、例えば、各電極にダミーロードを接続して各電極のインピーダンスの調整などを行うことが可能になる。このため、薄膜太陽電池製造装置を稼動するにあたって必要なさまざまな調整をオフラインで行うことができる。

本発明の第１態様又は第２態様の成膜装置においては、前記電極ユニットは、前記カソードと前記アノードとの間隔を変更する駆動装置を有することが好ましい。
上記構成を有する成膜装置によれば、アノードがカソードユニットに対して近接する方向又は離れる方向に移動するので、成膜室に基板を出し入れする際には、アノードとカソードユニットとの隙間を大きく設定できる。一方、基板の成膜面に膜を形成する際には、アノードとカソードユニットとの隙間を小さく設定し、結果的に基板とカソードユニットとの隙間を小さく、具体的には５ｍｍ程度に設定することができる。このため、形成される膜の品質向上を図りつつ、成膜室に対して基板を容易に出し入れすることができ、生産性を向上させることが可能になる。
また、基板を出し入れする際に、基板がアノード又はカソードユニットに接触して損傷するのを防止することができる。
さらに、比較的移動させるのが困難なカソードユニットを２枚の基板の間、つまり、成膜面を向かい合わせて配置された２枚の基板の間に配置している。また、比較的移動させるのが容易なアノードを２枚の基板の外側、つまり、成膜面を向かい合わせて配置された２枚の基板の外側に配置している。そして、駆動装置によりアノードを移動することが可能であるので、基板とカソードユニットとの距離を制御している。このため、カソードユニットを移動させる場合と比較して薄膜太陽電池製造装置の複雑化を抑えることができ、製造コストを低減することができる。

本発明によれば、仕込・取出室に複数のキャリアが並列に配置可能に構成されるとともに、成膜室に複数のキャリアを搬入又は成膜室から複数のキャリアを搬出することができ、前記複数のキャリアに保持された複数の基板を同時に成膜することができるため、生産効率を向上することができる。つまり、低成膜速度の処理を行う場合でも高スループットを実現することができる。
また、キャリアに基板の成膜面と重力方向とが略並行となるように基板を保持することで、装置内を基板が移動するのに必要な面積を縮小することができるため、装置を小型化できるとともに、従来と同じ設置面積の中に多くの装置を配置することができる。したがって、同時に成膜することができる基板枚数を増加させることができ、生産性を向上することができる。また、基板の成膜面が重力方向と略並行となるように鉛直方向に立てた状態で成膜すると、成膜時に発生するパーティクルが基板の成膜面上に堆積するのを抑制することができる。したがって、基板に高品質な半導体層を成膜することができる。

本発明の実施形態における薄膜太陽電池を示す概略断面図である。 本発明の実施形態における薄膜太陽電池製造装置を示す概略構成図である。 本発明の実施形態における成膜室を示す斜視図である。 本発明の実施形態における成膜室を別の角度から見た斜視図である。 本発明の実施形態における成膜室を示す側面図である。 本発明の実施形態における電極ユニットを示す斜視図である。 本発明の実施形態における電極ユニットを別の角度から見た斜視図である。 本発明の実施形態における電極ユニットの一部を示す分解斜視図である。 本発明の実施形態における電極ユニットのカソードユニットおよびアノードユニットの一部分を示す断面図である。 本発明の実施形態における仕込・取出室を示す斜視図である。 本発明の実施形態における仕込・取出室を別の角度から見た斜視図である。 本発明の実施形態におけるプッシュ−プル機構を示す概略構成図である。 本発明の実施形態における基板脱着室の概略構成を示す斜視図である。 本発明の実施形態における基板脱着室の概略構成を示す正面図である。 本発明の実施形態における基板収容カセットを示す斜視図である。 本発明の実施形態におけるキャリアを示す斜視図である。 本発明の実施形態における薄膜太陽電池の製造方法の過程を示す説明図（１）である。 本発明の実施形態における薄膜太陽電池の製造方法の過程を示す説明図（２）である。 本発明の実施形態における薄膜太陽電池の製造方法の過程を示す説明図（３）である。 本発明の実施形態における薄膜太陽電池の製造方法の過程を示す説明図（４）である。 本発明の実施形態における薄膜太陽電池の製造方法の過程を示す説明図（５）である。 本発明の実施形態におけるプッシュ−プル機構の動きを示す説明図である。 本発明の実施形態におけるプッシュ−プル機構の動きを示す説明図である。 本発明の実施形態における薄膜太陽電池の製造方法の過程を示す説明図（６）である。 本発明の実施形態における薄膜太陽電池の製造方法の過程を示す説明図（７）である。 本発明の実施形態における薄膜太陽電池の製造方法の過程を示す説明図（８）であり、基板が電極ユニットに挿入されたときの概略構成を示す断面図である。 本発明の実施形態における薄膜太陽電池の製造方法の過程を示す説明図（９）である。 本発明の実施形態における薄膜太陽電池の製造方法の過程を示す説明図（１０）である。 本発明の実施形態における薄膜太陽電池の製造方法の過程を示す説明図（１１）であり、基板が電極ユニットにセットされた構成を部分的に示す断面図である。 本発明の実施形態における薄膜太陽電池の製造方法の過程を示す説明図（１２）である。 本発明の実施形態における薄膜太陽電池の製造方法の過程を示す説明図（１３）である。 本発明の実施形態における薄膜太陽電池の製造方法の過程を示す説明図（１４）である。 本発明の実施形態における薄膜太陽電池の製造方法の過程を示す説明図（１５）である。 本発明の実施形態における薄膜太陽電池製造装置の第１の変形例を示す概略構成図である。 本発明の実施形態における薄膜太陽電池製造装置の第２の変形例を示す概略構成図である。 本発明の実施形態における薄膜太陽電池製造装置の第３の変形例を示す概略構成図である。

本発明の実施形態に係る薄膜太陽電池製造装置（成膜装置）について、図１〜図２８に基づいて説明する。
（薄膜太陽電池）
図１は、本発明の薄膜太陽電池製造装置によって製造される薄膜太陽電池１００の概略断面図である。
図１に示すように、薄膜太陽電池１００は、その表面を構成し、ガラスからなる基板Ｗと；この基板Ｗ上に設けられた透明導電膜からなる上部電極１０１と；アモルファスシリコンからなるトップセル１０２と；このトップセル１０２と後述するボトムセル１０４との間に設けられた透明導電膜からなる中間電極１０３と；マイクロクリスタルシリコンからなるボトムセル１０４と；透明導電膜からなるバッファ層１０５と；金属膜からなる裏面電極１０６とが積層されている。
つまり、薄膜太陽電池１００は、ａ−Ｓｉ／マイクロクリスタルＳｉタンデム型太陽電池である。
このようなタンデム構造を有する薄膜太陽電池１００では、短波長光をトップセル１０２で吸収するとともに、長波長光をボトムセル１０４で吸収することで発電効率の向上を図ることができる。

トップセル１０２のｐ層（１０２ｐ）、ｉ層（１０２ｉ）、ｎ層（１０２ｎ）の３層構造は、アモルファスシリコンで形成されている。
また、ボトムセル１０４のｐ層（１０４ｐ）、ｉ層（１０４ｉ）、ｎ層（１０４ｎ）の３層構造は、マイクロクリスタルシリコンで構成されている。

このような構成を有する薄膜太陽電池１００においては、太陽光に含まれる光子というエネルギー粒子がｉ層に当たると、光起電力効果により、電子と正孔（ｈｏｌｅ）が発生し、電子はｎ層に向かって移動するとともに、正孔はｐ層に向かって移動する。
この光起電力効果により発生した電子／正孔を上部電極１０１と裏面電極１０６とにより取り出すことで、光エネルギーを電気エネルギーに変換することができる。

また、トップセル１０２とボトムセル１０４との間に中間電極１０３を設けることにより、トップセル１０２を通過してボトムセル１０４に到達する光の一部が中間電極１０３で反射して再びトップセル１０２に入射するため、セルの感度特性が向上し、発電効率の向上に寄与する。

また、基板Ｗに入射した太陽光は、各層を通過した後、裏面電極１０６によって反射される。
薄膜太陽電池１００においては、光エネルギーの変換効率を向上させるために、また、上部電極１０１に入射した太陽光の光路を伸ばすプリズム効果と、光の閉じ込め効果を得るために形成されたテクスチャ構造を採用している。

（薄膜太陽電池製造装置）
図２は薄膜太陽電池製造装置の概略構成図である。
図２に示すように、本発明の成膜装置である薄膜太陽電池製造装置１０は、成膜室１１と、仕込・取出室１３と、基板脱着室１５と、基板脱着ロボット（駆動機構）１７と、基板収容カセット（搬送部）１９と、を含む。
成膜室１１は、複数の基板Ｗに対して同時にマイクロクリスタルシリコンで構成されたボトムセル１０４（半導体層）を、ＣＶＤ法を用いて成膜する。
仕込・取出室１３は、成膜室１１に搬入される処理前基板Ｗ１と、成膜室１１から搬出された処理後基板Ｗ２とを同時に収容する。
以下の説明において「処理前基板」とは、成膜処理が施される前の基板を意味し、「処理後基板」とは、成膜処理が施された後の基板を意味する。
基板脱着室１５おいては、処理前基板Ｗ１がキャリア２１（図９参照）に取り付けられたり、処理後基板Ｗ２がキャリア２１から取り外されたりする。
基板脱着ロボット１７は、基板Ｗをキャリア２１に取り付けたり、キャリア２１から取り外したりする。
基板収容カセット１９は、薄膜太陽電池製造装置１０とは異なる別の処理室に基板Ｗを搬送する際に用いられ、基板Ｗを収容する。
なお、本実施形態の薄膜太陽電池製造装置１０においては、成膜室１１、仕込・取出室１３および基板脱着室１５によって構成される基板成膜ライン１６が４つ設けられている。
また、基板脱着ロボット１７には、床面に敷設されたレール１８上で基板脱着ロボット１７を移動させるための移動部が設けられている。この構成により、基板脱着ロボット１７がレール１８上で移動し、全ての基板成膜ライン１６への基板Ｗの受け渡し工程が１台の基板脱着ロボット１７によって行なわれる。また、図２に示すように、一つの仕込・取出室１３に対して一つの成膜室１１が連接されて構成された複数のプロセスモジュール１４が配列する方向（基板成膜ライン１６に直交する方向）にレール１８が延びている。基板脱着ロボット１７は、移動部が駆動することによって、このレール１８が延在する方向に沿って移動する。
さらに、基板成膜モジュール１４は、成膜室１１と仕込・取出室１３とが一体化して構成されており、運搬用のトラックに積載可能な大きさを有する。

図３Ａ〜図３Ｃは、成膜室１１の概略構成図であり、図３Ａは斜視図、図３Ｂは図３Ａとは別の角度から見た斜視図、図３Ｃは側面図である。
図３Ａ〜図３Ｃに示すように、成膜室１１は箱型に形成されている。成膜室１１の仕込・取出室１３に接続される側面２３には、基板Ｗが搭載されたキャリア２１が通過可能なキャリア搬出入口２４が３箇所形成されている。また、キャリア搬出入口２４にはキャリア搬出入口２４を開閉するシャッタ（第一開閉部）２５が設けられている。シャッタ２５を閉止した時には、キャリア搬出入口２４は気密性を確保して閉止される。側面２３と対向する側面２７には、基板Ｗに成膜を施すための電極ユニット（成膜部）３１が３基取り付けられている。電極ユニット３１は、成膜室１１から着脱可能に構成されている。また、成膜室１１の側面下部２８には成膜室１１内が真空雰囲気となるように減圧するための排気管２９が接続されており、排気管２９には真空ポンプ３０が接続されている。

図４Ａ〜図４Ｄは、電極ユニット３１の概略構成図であり、図４Ａは斜視図、図４Ｂは図４Ａとは別の角度からの斜視図、図４Ｃは電極ユニット３１の変形例を示す斜視図、図４Ｄはカソードユニットおよびアノードユニットを部分的に示した断面図である。また、図５はカソードの平面図である。電極ユニット３１は、成膜室１１の側面２７に形成された３箇所の開口部２６に着脱可能である（図３Ｂ参照）。電極ユニット３１は、下部の四隅に車輪６１が１つずつ設けられており、床面上を移動可能である。車輪６１が取り付けられた底板部６２上には、側板部６３が鉛直方向に立設されている。この側板部６３は、成膜室１１の側面２７の開口部２６を閉塞する大きさを有している。図４Ｃの変形例に示すように、車輪６１付の底板部６２は、電極ユニット３１と分離・接続可能な台車６２Ａであってもよい。この場合、電極ユニット３１を成膜室１１に接続した後に、電極ユニット３１から台車６２Ａを分離することができる。これにより、複数の台車を用いずに、台車６２Ａを共通に用いて、電極ユニット３１の各々を移動することができる。

側板部６３は、成膜室１１の壁面の一部を成している。
側板部６３の一方の面（成膜室１１の内部を向く面、第１面）６５には、成膜を施す際に基板Ｗの両面に位置するアノードユニット９０と、カソードユニット６８とが設けられている。本実施形態の電極ユニット３１は、カソードユニット６８を間に挟み、カソードユニット６８の両側に離間して配置された一対のアノードユニット９０を含む。この電極ユニット３１においては、一つの電極ユニット３１を用いて２枚の基板Ｗを同時に成膜できる。したがって、成膜処理時の基板Ｗは、重力方向（鉛直方向）と略並行となるように、カソードユニット６８の両側にそれぞれ対向配置されている。２つのアノードユニット９０は、各基板Ｗに対向した状態で、各基板Ｗの厚さ方向外側に配置されている。なお、アノードユニット９０は、板状のアノード６７とアノードユニット９０に内蔵されたヒータＨとで構成されている。

また、側板部６３の他方の面６９（第２面）には、アノードユニット９０を駆動させるための駆動装置７１と、成膜を施す際にカソードユニット６８のカソード中間部材７６に給電するためのマッチングボックス７２と、が取り付けられている。さらに、側板部６３には、カソードユニット６８に成膜ガスを供給する配管用の接続部（不図示）が形成されている。

アノードユニット９０には、基板Ｗの温度を制御する温度制御部として、ヒータＨが内蔵されている。また、２つのアノードユニット９０，９０は側板部６３に設けられた駆動装置７１により、互いに近接する方向又は離れる方向（水平方向）に移動可能に構成され、基板Ｗとカソードユニット６８との距離を制御可能である。具体的には、基板Ｗの成膜を施す際には２つのアノードユニット９０，９０がカソードユニット６８に近接する方向に移動して基板Ｗと当接し、さらに、カソードユニット６８に近接する方向に移動して基板Ｗとカソードユニット６８との距離を所望に調節する。その後、成膜を行い、成膜終了後にアノードユニット９０，９０が互いに離間する方向に移動する。このように、駆動装置７１が設けられているので、基板Ｗを電極ユニット３１から容易に取り出すことができる。
さらに、アノードユニット９０は、駆動装置７１にヒンジ（不図示）を介して取りつけられており、電極ユニット３１を成膜室１１から引き抜いた状態で、アノードユニット９０（アノード６７）のカソードユニット６８に対向する面６７Ａが側板部６３の一方の面６５と略平行になるまで回動できる（開く）。つまり、アノードユニット９０は、底板部６２の鉛直方向から見て略９０°回動できるように構成されている（図４Ａ参照）。

カソードユニット６８は、シャワープレート７５（＝カソード）、カソード中間部材７６、排気ダクト７９、浮遊容量体８２、及び給電ポイント８８を有している。カソードユニット６８には、ユニット９０（アノード６７）と対向する面であって、カソードユニット６８の両側に、シャワープレート７５が配置されている。シャワープレート７５には、小孔（不図示）が複数形成されており、成膜ガスを基板Ｗに向かって噴出する。さらに、シャワープレート７５，７５は、マッチングボックス７２と接続されたカソード（高周波電極）である。２枚のシャワープレート７５，７５の間には、マッチングボックス７２と接続されたカソード中間部材７６が設けられている。すなわち、シャワープレート７５は、カソード中間部材７６の両側に、このカソード中間部材７６と電気的に接続された状態で配置されている。カソード中間部材７６とシャワープレート（カソード）７５とは導電体で形成され、高周波はカソード中間部材７６を介してシャワープレート（カソード）７５に印加される。このため、２枚のシャワープレート７５，７５には、プラズマを発生するための同電位・同位相の電圧が印加される。
カソード中間部材７６とマッチングボックス７２とは、図示しない配線により接続されている。カソード中間部材７６とシャワープレート７５との間には空間部７７が形成されている。空間部７７は、カソード中間部材７６で分離され、それぞれのシャワープレート７５，７５毎に対応して別々に形成されている。即ち、カソードユニット６８には、一対の空間部７７が形成されている。
ガス供給装置（不図示）よりこの空間部７７に成膜ガスが供給されると、各シャワープレート７５，７５からガスが放出される。すなわち、空間部７７は、ガス供給路の役割を有している。この実施形態においては、空間部７７がそれぞれのシャワープレート７５、７５毎に対応して別々に形成されているので、カソードユニット６８は、２系統のガス供給路を有している。これによって、ガスの種類、ガスの流量、ガスの混合比等が系統毎に独立して制御される。

さらに、カソードユニット６８の周縁部には略全周に亘って中空状の排気ダクト７９が設けられている。
排気ダクト７９には、成膜空間８１の成膜ガス又は反応副生成物（パウダー）を吸引して除去する（排気する）ための排気口８０が形成されている。
具体的には、成膜を施す際の基板Ｗとシャワープレート７５との間に形成される成膜空間８１に連通するように排気口８０が形成されている。
排気口８０は、カソードユニット６８の周縁部に沿って複数形成されており、全周に亘って略均等に成膜ガス又は反応副生成物（パウダー）を吸引して除去できるように構成されている。
また、カソードユニット６８の下部における排気ダクト７９の成膜室１１内へ向いた面には開口部（不図示）が形成されている。排気口８０を通じて除去された成膜ガス等は、この開口部を介して成膜室１１内へ排出することができる。
成膜室１１内へ排出されたガスは、成膜室１１の側面下部２８に設けられた排気管２９より外部へ排気される。
また、排気ダクト７９とカソード中間部材７６の間には、誘電体および／もしくは積層空間を有する浮遊容量体８２が設けられている。排気ダクト７９は、接地電位に接続されている。排気ダクト７９は、カソード７５およびカソード中間部材７６からの異常放電を防止するためのシールド枠としても機能する。

さらに、カソードユニット６８の周縁部には、排気ダクト７９の外周部からシャワープレート７５の外周部に至る部位を覆うようにマスク７８が設けられている。
このマスク７８は、キャリア２１に設けられた後述する挟持部５９の挟持片５９Ａ（図９、図２１参照）を被覆するとともに、成膜を施す際に挟持片５９Ａと一体となって成膜空間８１の成膜ガス又はパーティクルを排気ダクト７９に導くためのガス流路Ｒを形成している。すなわち、キャリア２１（挟持片５９Ａ）とシャワープレート７５との間、および排気ダクト７９との間にガス流路Ｒが形成されている。

このように電極ユニット３１が構成されているので、一つの電極ユニット３１において、基板Ｗが挿入されるアノードユニット９０とカソードユニット６８との隙間が２箇所形成される。したがって、２枚の基板Ｗを一つの電極ユニット３１で同時に成膜することができる。

また、アノードユニット９０とカソードユニット６８との間に基板Ｗが配され、アノードユニット９０（アノード６７）は、基板Ｗと当接するとともに、基板Ｗとカソードユニット６８との距離を調整するために移動可能である。このため、基板Ｗに薄膜Ｓｉ層をプラズマＣＶＤ法により成膜する際には、基板Ｗとカソードユニット６８との隙間を５〜１５ｍｍ程度に設定する必要があるが、アノード６７が移動可能であるので、成膜前後にアノード６７とカソードユニット６８との距離を調節できる。したがって、基板Ｗの出し入れを容易にすることができる。また、基板Ｗを出し入れする際に基板Ｗがアノード６７またはカソードユニット６８に接触して損傷するのを防止することができる。さらに、成膜の際には基板ＷをヒータＨで加熱しながら成膜する。上記の構成によれば、アノード６７と基板Ｗとを当接させることができるため、そのヒータＨの熱を効果的に基板Ｗに伝熱することができる。したがって、高品質な成膜を施すことができる。

さらに、電極ユニット３１のカソードユニット６８及びアノードユニット９０においては、これらに堆積した膜の除去などのために定期的にメンテナンスする必要がある。上記のように、電極ユニット３１が成膜室１１から着脱可能に構成されているため、容易にメンテナンスを行うことができる。また、予備の電極ユニット３１を用意している場合、メンテナンスのために成膜室１１から電極ユニット３１を取り外しても、メンテナンスが必要な電極ユニット３１の代わりに、予備の電極ユニット３１を成膜室１１に取り付けることができる。この場合、製造ラインを停止させずにメンテナンスをすることができる。したがって、生産効率を向上することができる。結果として、低レートの半導体層を基板Ｗに成膜する際にも、高スループットを実現することができる。

図２に戻り、成膜室１１と仕込・取出室１３との間、および、仕込・取出室１３と基板脱着室１５との間をキャリア２１が移動できるように、移動レール３７が成膜室１１と基板脱着室１５との間に敷設されている。
なお、移動レール３７は、成膜室１１と仕込・取出室１３との間で分離され、キャリア搬出入口２４はシャッタ２５を閉じることで密閉可能である。

図５Ａ及び図５Ｂは、仕込・取出室１３の概略構成図であり、図５Ａは斜視図、図５Ｂは図５Ａとは別の角度からの斜視図である。
図５Ａ及び図５Ｂに示すように、仕込・取出室１３は、箱型に形成されている。
側面３３は成膜室１１の側面２３と気密性を確保して接続されている。
側面３３には３つのキャリア２１が挿通可能な開口部３２が形成されている。
側面３３と対向する側面３４は基板脱着室１５に接続されている。
側面３４には基板Ｗが搭載されたキャリア２１が通過可能なキャリア搬出入口３５が３箇所形成されている。
キャリア搬出入口３５には気密性を確保できるシャッタ（第二開閉部）３６が設けられている。なお、移動レール３７は仕込・取出室１３と基板脱着室１５の間で分離され、キャリア搬出入口３５はシャッタ３６を閉じることで密閉可能である。

また、仕込・取出室１３には、移動レール３７に沿って成膜室１１と仕込・取出室１３との間でキャリア２１を移動させるためのプッシュ−プル機構３８が設けられている。
図６に示すように、このプッシュ−プル機構３８は、キャリア２１を係止するための係止部４８と；係止部４８の両端に設けられ、移動レール３７と略平行に配された一対のガイド部材４９と；係止部４８を両ガイド部材４９に沿って移動させるための移動装置５０と；を含む。

さらに、仕込・取出室１３内においては、処理前基板Ｗ１および処理後基板Ｗ２を同時に収容するために、キャリア２１を平面視（仕込・取出室１３が設置される面を鉛直方向から見て）において移動レール３７の敷設方向と略直交する方向に所定距離移動させるための移動機構（不図示）が設けられている。
そして、仕込・取出室１３の側面下部４１には、仕込・取出室１３内が真空雰囲気となるように減圧するための排気管４２が接続されており、排気管４２には真空ポンプ４３が接続されている。

図７Ａ及び図７Ｂは基板脱着室の概略構成図であり、図７Ａは斜視図、図７Ｂは正面図である。
図７Ａ及び図７Ｂに示すように、基板脱着室１５は、枠状に形成されており、仕込・取出室１３の側面３４に接続されている。
基板脱着室１５においては、移動レール３７に配されているキャリア２１に対して処理前基板Ｗ１を取り付けることができ、処理後基板Ｗ２をキャリア２１から取り外すことができる。
基板脱着室１５には、３体のキャリア２１が並列して配置できるように構成されている。

基板脱着ロボット１７は、駆動アーム４５を有しており（図２参照）、駆動アーム４５の先端に基板Ｗを吸着する吸着部を有する。
また、駆動アーム４５は、基板脱着室１５に配されたキャリア２１と基板収容カセット１９との間を駆動する。具体的に、駆動アーム４５は、基板収容カセット１９から処理前基板Ｗ１を取り出して、基板脱着室１５に配されたキャリア（第一キャリア）２１に処理前基板Ｗ１を取り付けることができ、処理後基板Ｗ２を基板脱着室１５に戻ってきたキャリア（第二キャリア）２１から取り外し、基板収容カセット１９へ搬送することができる。

図８は基板収容カセット１９の斜視図である。
図８に示すように、基板収容カセット１９は、箱型に形成されており、基板Ｗを複数枚収容可能な大きさを有している。
基板収容カセット１９内においては、基板Ｗの成膜面を水平にした状態で、上下方向に基板Ｗが複数枚積層して収容される。
また、基板収容カセット１９の下部にはキャスター４７が設けられており、薄膜太陽電池製造装置１０とは異なる別の処理装置（薄膜太陽電池製造装置１０の外部）へと移動することができる。なお、基板収容カセット１９においては、基板Ｗの成膜面と重力方向とが略並行となるように、基板収容カセット１９の水平方向に複数の基板Ｗを収容してもよい。

図９は、キャリア２１の斜視図である。図９に示すように、キャリア２１は、基板Ｗを搬送するために用いられ、基板Ｗを取り付けることができる額縁状のフレーム５１を２つ有する。つまり、一つのキャリア２１において、基板Ｗを２枚取り付けることができる。２つのフレーム５１，５１は、その上部において連結部材５２により一体化されている。
また、連結部材５２の上方には、移動レール３７に載置される車輪５３が設けられている。移動レール３７上を車輪５３が転がることにより、キャリア２１が移動レール３７に沿って移動可能である。
また、フレーム５１の下部には、キャリア２１が移動する際に基板Ｗの揺れを抑制するためにフレームホルダ５４が設けられている。フレームホルダ５４の先端は各室の底面上に設けられた断面凹状のレール部材５５（図１８参照）に嵌合されている。なお、レール部材５５は平面視（レール部材５５が設置される面を鉛直方向から見て）において移動レール３７に沿う方向に配されている。
また、フレームホルダ５４が複数のローラで構成されていれば、更に安定してキャリア２１を搬送することが可能となる。

フレーム５１はそれぞれ、開口部５６と、周縁部５７と、挟持部５９とを有している。フレーム５１に基板Ｗが搭載された場合に、開口部５６においては基板Ｗの成膜面が露出される。また、開口部５６の周縁部５７と、挟持部５９とによって、基板Ｗの両面が挟持され、基板Ｗはフレーム５１に固定される。そして、基板Ｗを挟持している挟持部５９には、バネなどによる付勢力が働いている。
また、挟持部５９は、基板Ｗの表面ＷＯ（成膜面）および裏面ＷＵ（背面）に当接する挟持片５９Ａ，５９Ｂを有している（図２１参照）。この挟持片５９Ａ，５９Ｂの距離は、バネなどを介して可変可能、つまり、アノードユニット９０（アノード６７）の移動に応じて挟持片５９Ａが挟持片５９Ｂに対して近接する方向又は離れる方向に沿って移動可能に構成されている（詳細は後述する）。
ここで、一つの移動レール３７上には、１体のキャリア２１が取り付けられている。即ち、一対（２枚）の基板を保持できる１体のキャリア２１が、一つの移動レール３７上に取り付けられている。つまり、一つの成膜室１１においては、３体のキャリア２１が取り付けられ、即ち、３対（６枚）の基板が保持される。

本実施形態の薄膜太陽電池製造装置１０では、上述した成膜室１１，仕込・取出室１３，及び基板脱着室１５によって構成される基板成膜ライン１６が４つ配置構成され（図２参照）、一つの成膜室に３つのキャリア２１が収容されるため（図３Ａ及び図３Ｂ参照）、２４枚の基板Ｗを略同時に成膜することができる。

（薄膜太陽電池の製造方法）
次に、本実施形態の薄膜太陽電池製造装置１０を用いて、基板Ｗに成膜する方法を説明する。なお、この説明においては、一つの基板成膜ライン１６の図面を用いて説明するが、他の三つの基板成膜ライン１６においても略同様に方法により基板に成膜する。
まず、図１０に示すように、処理前基板Ｗ１を複数枚収容した基板収容カセット１９を所定の位置に配置する。

次に、図１１に示すように、基板脱着ロボット１７の駆動アーム４５を動かして、基板収容カセット１９から処理前基板Ｗ１を一枚取り出し、処理前基板Ｗ１を基板脱着室１５内に設置されていたキャリア２１に取り付ける。この時、基板収容カセット１９において水平方向に配置された処理前基板Ｗ１の配置方向は、鉛直方向に変わり、処理前基板Ｗ１がキャリア２１に取り付けられる。この動作をもう一度繰り返し、一つのキャリア２１に２枚の処理前基板Ｗ１を取り付ける。
さらに、この動作を繰り返して、基板脱着室１５に設置されている残り二つのキャリア２１にも処理前基板Ｗ１をそれぞれ取り付ける。つまり、この段階で処理前基板Ｗ１が６枚取り付けられる。

続いて、図１２に示すように、処理前基板Ｗ１が取り付けられた３個のキャリア２１は、移動レール３７に沿って略同時に移動し、仕込・取出室１３内に収容される。仕込・取出室１３にキャリア２１が収容された後、仕込・取出室１３のキャリア搬出入口３５のシャッタ３６が閉じる。
その後、仕込・取出室１３の内部を、真空ポンプ４３を用いて真空状態に保持する。

その後、図１３に示すように、平面視（仕込・取出室１３が設置される面を鉛直方向から見て）において、３個のキャリア２１を移動レール３７が敷設された方向と直交する方向に移動機構を用いてそれぞれ所定距離（半ピッチ）移動させる。なお、この所定距離とは、一つのキャリア２１が隣接する移動レール３７，３７の間に移動する距離である。

次に、図１４に示すように、成膜室１１のシャッタ２５を開き、成膜室１１で成膜が終了した処理後基板Ｗ２が取り付けられたキャリア２１Ａを仕込・取出室１３内にプッシュ−プル機構３８を用いて移動させる。
この時、処理前基板Ｗ１が取り付けられたキャリア２１と、処理後基板Ｗ２が取り付けられたキャリア２１Ａとが平面視において並列して配置される。
そして、この状態を所定時間保持することで、処理後基板Ｗ２に蓄熱されている熱が処理前基板Ｗ１に伝熱される。つまり、成膜前基板Ｗ１が加熱される。

ここで、プッシュ−プル機構３８の動きを説明する。なお、ここでは成膜室１１内に位置しているキャリア２１Ａを仕込・取出室１３へ移動させる際の動きを説明する。
図１５Ａに示すように、プッシュ−プル機構３８の係止部４８に、処理後基板Ｗ２が取り付けられたキャリア２１Ａを係止する。そして、係止部４８に取り付けられている移動装置５０の移動アーム５８を揺動させる。この時、移動アーム５８の長さは可変する。すると、キャリア２１Ａが係止された係止部４８は、ガイド部材４９に案内されながら移動し、図１５Ｂに示すように、仕込・取出室１３内へと移動する。つまり、キャリア２１Ａは、成膜室１１から仕込・取出室１３へと移動される。
このような構成によれば、キャリア２１Ａを駆動させるための駆動源（駆動機構）を成膜室１１内に設けることが不要になる。
なお、上記のようにキャリアを搬送するための動作に対し、逆動作によってプッシュ−プル機構３８がキャリアを搬送することにより、仕込・取出室１３のキャリアを成膜室１１へ移動することができる。

次に、図１６に示すように、キャリア２１およびキャリア２１Ａを移動機構により移動レール３７と直交する方向に移動させ、処理前基板Ｗ１を保持した各キャリア２１を各々の移動レール３７の位置まで移動させる。

続いて、図１７に示すように、プッシュ−プル機構３８を用いて処理前基板Ｗ１を保持したキャリア２１を成膜室１１に移動させ、移動完了後に、シャッタ２５を閉める。なお、成膜室１１内は、真空状態に保持されている。
この時、キャリア２１に取り付けられた処理前基板Ｗ１は、その面に平行な方向に沿って移動し、成膜室１１内において、アノードユニット９０とカソードユニット６８との間に、表面ＷＯが重力方向と略並行となるように鉛直方向に沿った状態で挿入される（図１８参照）。

次に、図１８，図１９に示すように、駆動装置７１により、電極ユニット３１の２つのアノードユニット９０が互いに近接する方向に、アノードユニット９０を移動させて、アノードユニット９０（アノード６７）と処理前基板Ｗ１の裏面ＷＵとを当接させる。

更に、図２０に示すように、駆動装置７１を駆動させると、アノード６７に押されるように処理前基板Ｗ１がカソードユニット６８に向かって移動する。
更に、処理前基板Ｗ１とカソードユニット６８のシャワープレート７５との隙間が所定距離（成膜距離）になるまで、処理前基板Ｗ１を移動させる。
なお、この処理前基板Ｗ１とカソードユニット６８のシャワープレート７５との隙間（成膜距離）は５〜１５ｍｍで、例えば５ｍｍ程度である。

この時、処理前基板Ｗ１の表面ＷＯに当接しているキャリア２１の挟持部５９の挟持片５９Ａは、処理前基板Ｗ１の移動（アノードユニット９０の移動）に伴って、挟持片５９Ｂから離れる方向に変位する。この時、成膜前基板Ｗ１は、アノード６７と挟持片５９Ａとによって挟持される。なお、アノードユニット９０がカソードユニット６８から離れる方向に移動した際には、挟持片５９Ａにはバネなどの復元力が作用するため、挟持片５９Ａは、挟持片５９Ｂに向かって移動する。

処理前基板Ｗ１がカソードユニット６８に向かって移動すると、挟持片５９Ａがマスク７８に当接し、この時点でアノードユニット９０の移動が停止する（図２１参照）。
図２１に示すように、マスク７８は、挟持片５９Ａの表面と基板Ｗの外縁部を覆うと共に、挟持片５９Ａもしくは基板Ｗの外縁部と密接するように形成されている。成膜空間８１は、マスク７８と、カソードユニット６８のシャワープレート７５と、処理前基板Ｗ１（基板Ｗ）とにより形成される。すなわち、マスク７８と、挟持片５９Ａもしくは基板Ｗの外縁部との合わせ面はシール部８６として機能する。この構成により、マスク７８と挟持片５９Ａとの間又はマスク７８と基板Ｗの外縁部との間からアノード６７側に成膜ガスが漏れることが防止されている。これにより、成膜ガスが広がる範囲が制限され、不要な範囲が成膜されることを抑制することができる。これによりクリーニング範囲を狭くすること、およびクリーニング頻度を減少させることができ、装置の稼働率が向上する。

また、処理前基板Ｗ１の移動は、挟持片５９Ａもしくは基板Ｗの外縁部がマスク７８に当接することによって停止するので、マスク７８とシャワープレート７５との間隙、及びマスク７８と排気ダクト７９との間隙、つまり、ガス流路Ｒの厚さ方向（シャワープレート７５の平面に対して鉛直方向）の流路高さは、処理前基板Ｗ１とカソードユニット６８との隙間が所定の距離となるように設定されている。
また、本実施形態の変形例として、マスクを排気ダクト７９に弾性体を介して取り付けることによって、基板とシャワープレート７５（＝カソード）との距離を駆動装置７１のストロークによって任意に変更する構造を採用することができる。
上記の実施形態では、マスク７８と基板Ｗとが当接する場合を述べたが、成膜ガス通過の通過を制限するような微少な間隔を空けてマスク７８と基板Ｗとが配置されてもよい。

上記のように基板Ｗを配置させた状態で、カソードユニット６８のシャワープレート７５から成膜ガスを噴出させるとともに、マッチングボックス７２を起動させてカソードユニット６８のシャワープレート（＝カソード）７５に電圧を印加することで、成膜空間８１にプラズマを発生させ、処理前基板Ｗ１の表面ＷＯに成膜する。このとき、アノード６７に内蔵されているヒータＨにより処理前基板Ｗ１が所望の温度に加熱される。

ここで、アノードユニット９０は処理前基板Ｗ１が所望の温度に達すると加熱を停止する。カソードユニット６８に電圧が印加されることによって、成膜空間８１にプラズマが発生する。時間の経過に伴うプラズマからの入熱により、アノードユニット９０が加熱を停止しても処理前基板Ｗ１の温度が所望の温度よりも上昇してしまう虞がある。この場合、アノードユニット９０を、温度上昇しすぎた処理前基板Ｗ１を冷却するための放熱板として機能させることもできる。したがって、処理前基板Ｗ１は成膜処理時間の時間経過に関わらず所望の温度に保持される。
なお、シャワープレート７５から供給される成膜ガス材料を所定時間毎に切り替えることにより、一度の成膜処理工程において複数の層を基板Ｗ上に成膜することができる。

また、成膜中および成膜後に、カソードユニット６８の周縁部に形成された排気口８０を通じて、成膜空間８１内のガス又はパーティクルは吸引され除去される（排気）。具体的には、成膜空間８１内のガス又は反応副生成物は、ガス流路Ｒと排気口８０とを介して、カソードユニット６８の周縁部の排気ダクト７９に排気される。その後、ガス又は反応副生成物（パウダー）は、カソードユニット６８の下部における排気ダクト７９の成膜室１１内へ向いた面に形成された開口部を通過する。更に、ガス又は反応副生成物は、成膜室１１の側面下部２８に設けられた排気管２９から成膜室１１の外部へと排気される。
なお、成膜を施す際に発生した反応副生成物を排気ダクト７９の内壁面に付着・堆積させることにより、この反応副生成物は、回収及び処分される。
成膜室１１内の全ての電極ユニット３１において、上述した処理と同じ処理が実行されるため、６枚の基板に対して同時に成膜することができる。

そして、成膜が終了したら、駆動装置７１により２つのアノードユニット９０が互いに離れる方向にアノードユニット９０を移動させ、処理後基板Ｗ２およびフレーム５１（挟持片５９Ａ）を元の位置に戻す（図１９、図２１参照）。更に、アノードユニット９０が互いに離れる方向にアノードユニット９０を移動させることで、処理後基板Ｗ２がアノードユニット９０から離れる（図１８参照）。

次に、図２２に示すように、成膜室１１のシャッタ２５を開き、キャリア２１を仕込・取出室１３へプッシュ−プル機構３８を用いて移動させる。
このとき仕込・取出室１３内は、真空状態に維持されており、次に成膜される処理前基板Ｗ１を取り付けたキャリア２１Ｂが既に配置されている。
そして、仕込・取出室１３内で処理後基板Ｗ２に蓄熱されている熱を処理前基板Ｗ１へ伝熱し、処理後基板Ｗ２の温度を下げる。

続いて、図２３に示すように、各キャリア２１Ｂが成膜室１１内に移動された後、上記の移動機構により、各キャリア２１を移動レール３７の位置に戻す。

次に、図２４に示すように、シャッタ２５を閉じた後、処理後基板Ｗ２が所定温度まで低下した後に、シャッタ３６を開いて、キャリア２１を基板脱着室１５へと移動させる。

次に、図２５に示すように、基板脱着室１５において、処理後基板Ｗ２を基板脱着ロボット１７によりキャリア２１から取り外し、基板収容カセット１９へと搬送する。全ての処理後基板Ｗ２の取り外しが完了したら、基板収容カセット１９を次工程が行なわれる場所（装置）まで移動させることで、成膜処理が終了する。

本実施形態の薄膜太陽電池製造装置１０によれば、成膜室１１に搬入される成膜処理前の基板Ｗ１が保持されたキャリア２１と成膜室１１から搬出された成膜処理後の基板Ｗ２が保持されたキャリア２１（２１Ａ）とを仕込・取出室１３に同時に収容させることができる。このため、仕込・取出室内の雰囲気を真空雰囲気又は大気雰囲気に切り替える工程の数を減らすことができる。したがって、生産性を向上することができる。さらに、仕込・取出室１３において、成膜処理前の基板Ｗ１と成膜処理後の基板Ｗ２とが同時に収容されると、成膜処理後の基板Ｗ２に蓄熱されている熱が成膜処理前の基板Ｗ１に伝熱され、熱交換が行われる。つまり、成膜処理前の基板Ｗ１を成膜室１１に収容した後に通常実施する加熱工程、及び成膜処理後の基板Ｗ２を仕込・取出室１３から搬出する前に通常実施する冷却工程を省略することができる。結果として、生産性を向上することができるとともに、従来の加熱工程・冷却工程に用いていた設備を取り止めることができるため、製造コストを低減することができる。

また、仕込・取出室１３において、成膜処理前の基板Ｗ１を保持したキャリア２１および成膜処理後の基板Ｗ２を保持したキャリア２１（２１Ａ）をそれぞれ複数個同時に収容することができるため、複数の基板Ｗを同時に成膜することができ、生産性を向上することができる。また、仕込・取出室１３において、成膜室１１に搬入される複数のキャリア２１と成膜室１１から搬出された複数のキャリア２１（２１Ａ）を同時に収容することができるため、仕込・取出室内の雰囲気を真空雰囲気又は大気雰囲気に切り替える工程の数をさらに減らすことができ、生産性をさらに向上させることができる。

また、基板Ｗの成膜面と重力方向とが略並行となるように鉛直方向に基板Ｗを立てた状態で、基板Ｗを薄膜太陽電池製造装置１０内で移動させ、成膜することができるため、薄膜太陽電池製造装置１０内を基板Ｗが移動するのに必要な面積を縮小することができる。従って、装置を小型化できるとともに、従来と同じ設置面積の中に多くの装置を配置することができる。したがって、同時に成膜することができる基板Ｗの枚数を増加させることができ、生産性を向上することができる。また、基板Ｗを鉛直方向に立てた状態で基板Ｗに成膜すると、成膜時に発生するパーティクルが基板Ｗの成膜面上に堆積するのを抑制することができる。したがって、基板Ｗに高品質な半導体層を成膜することができる。

また、キャリア２１が、複数（２枚）の基板Ｗを保持できるため、一つのキャリア２１において複数の基板Ｗを同時に成膜することができ、生産性をさらに向上することができる。さらに、成膜室１１に複数のキャリア２１を同時に搬送できるため、さらに処理速度を上げることができる。

また、図２に示すように、一つの仕込・取出室１３に対して一つの成膜室１１が連接されて構成されたプロセスモジュール１４を複数（４組）設け、このプロセスモジュール１４が並列して配置されている。このため、同時に成膜できる基板Ｗの枚数をさらに増加させることができる。従って、低レートの膜を基板Ｗに成膜する際にも、高スループットを実現することができる。また、プロセスモジュール１４として装置が一体化されているので、製造ラインを工場などに構築する際の装置の設置時間（製造ラインの立ち上げ時間）を短縮することができる。さらに、成膜室１１のメンテナンスをする際に、プロセスモジュール１４毎にメンテナンスを行うことが可能となり、製造ライン全体を停止させる必要がなくなる。したがって、メンテナンス時の生産効率の低下を最小限に抑えることができる。

さらに、基板脱着室１５において、基板脱着ロボット１７が、キャリア２１に成膜処理前の基板Ｗ１を取り付ける作業及びキャリア２１から成膜処理後の基板Ｗ２を取り外す作業を行うため、キャリア２１に対して効率よく基板Ｗを脱着することができ、生産性の向上に寄与できる。

そして、基板Ｗを収容するとともに、薄膜太陽電池製造装置１０とは異なる別の処理装置に向けて搬送可能に構成された基板収容カセット１９が設けられているため、別の処理工程に対しての基板Ｗを効率よく搬送することができるため、生産性の向上に寄与できる。

なお、本発明の技術範囲は、上述した実施形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲において、上述した実施形態に種々の変更を加えたものを含む。すなわち、実施形態で挙げた具体的な形状や構成等は一例にすぎず、適宜変更が可能である。
本実施形態では一つの成膜室に一つの仕込・取出室を連接した場合の説明をしたが、例えば、変形例１〜３に述べる装置構成を採用してもよい。
（変形例１）
図２６は、薄膜太陽電池製造装置の変形例１を示す概略構成図である。
図２６に示すように、薄膜太陽電池製造装置は、一つの大きな仕込・取出室に対して複数の成膜室が連接するように構成されたプロセスモジュール１１４を有する。ここで、複数の成膜室は、並列して配置されている。また、仕込・取出室内においてキャリアが移動できるようにプロセスモジュール１１４が構成されてもよい。この構成によれば、仕込・取出室内においてキャリアに取り付けられた基板が移動できる。このため、複数の成膜室の各々において異なる成膜材料が供給されている場合（各成膜室において異なる膜が形成される場合）には、複数の成膜室の間で基板が仕込・取出室を通じて搬送され、種類の異なる成膜材料が基板に順次積層される。これによって、多層構造を有する基板を効率よく成膜することができる。
（変形例２）
図２７は、薄膜太陽電池製造装置の変形例２を示す概略構成図である。
図２７に示すように、薄膜太陽電池製造装置においては、基板脱着ロボット１７から、成膜室１１、仕込・取出室１３、基板脱着室１５からなるモジュールが放射状に延在するように設置されている。このような構成においては、基板脱着ロボットがレール上を移動する時間を無くすことができる。つまり、基板脱着ロボットの動作時間を短縮して、タクトタイムを短縮することができる。
（変形例３）
図２８は、薄膜太陽電池製造装置の変形例３を示す概略構成図である。
図２８に示すように、薄膜太陽電池製造装置においては、基板脱着ロボット１７の両側、即ち、基板脱着ロボット１７の移動方向（レールの延在方向）の両側に、成膜室１１、仕込・取出室１３、基板脱着室１５からなるモジュールが設置されている。このような構成においては、省スペース、かつ、基板脱着ロボットの動作時間の短縮を図ることができる。
本実施形態では一台の基板脱着ロボットを配置して基板の脱着をするように構成したが、二台の基板脱着ロボットを配置してもよい。この場合、一方の基板脱着ロボットを基板の取り付け専用として使用し、他方の基板脱着ロボットを基板の取り外し専用とて使用してもよい。また、一台の基板脱着ロボットに二本の駆動アームを設け、二枚の基板を同時に取り付け、取り外しをするように構成された基板脱着ロボットを採用してもよい。

以上詳述したように、本発明は、生産性又は製造コスト面に優れ、かつ、高スループットを実現することができる成膜装置に有用である。

１０…薄膜太陽電池製造装置（成膜装置） １１…成膜室 １３…仕込・取出室 １４…基板成膜モジュール（プロセスモジュール） １５…基板脱着室 １７…基板脱着ロボット（駆動機構） １９…基板収容カセット（搬送部） ２１…キャリア（第一キャリア、第二キャリア） ２５…シャッタ（第一開閉部） ３６…シャッタ（第二開閉部） １０４…ボトムセル（所望の膜） Ｗ…基板 Ｗ１…成膜処理前の基板 Ｗ２…成膜処理後の基板

Claims (15)

1. 成膜装置であって、
   真空中で複数の基板に、同時に所望の膜を成膜することが可能な成膜室と；
   前記成膜室の側面に設けられた第一開閉部に接続され、真空雰囲気となるように内部を減圧可能な仕込・取出室と；
   前記仕込・取出室の、前記第一開閉部が設けられている面とは反対の面に設けられた第二開閉部と；
   を含み、
   前記キャリア又は前記基板は前記第二開閉部を通って前記仕込・取出室に搬入・搬出され、
   前記仕込・取出室に複数の前記キャリアを収容することが可能であり、
   前記基板と、前記基板の成膜面と重力方向とが略平行となるように前記基板を保持し、車輪を備えたキャリアとが、前記仕込・取出室と前記成膜室との間において、並列に搬入・搬出され、
   前記仕込室・取出室に設けられ、前記成膜室と前記仕込・取出室との間で、前記車輪が移動レール上を転がることにより、前記キャリアを前記移動レールに沿って移動させるプッシュ―プル機構と；
   一つの前記仕込・取出室に対して、一つの成膜室が連接されて構成されたプロセスモジュールを複数備える、ことを特徴とする成膜装置。
2. 成膜装置であって、
   真空中で複数の基板に、同時に所望の膜を成膜することが可能な成膜室と；
   前記成膜室の側面に設けられた第一開閉部に接続され、真空雰囲気となるように内部を減圧可能な仕込・取出室と；
   前記仕込・取出室の側面に設けられた第二開閉部に接続され、前記基板を保持可能なキャリアに対して前記基板を脱着する基板脱着室と；
   を含み、
   前記基板と、前記基板の成膜面と重力方向とが略平行となるように前記基板を保持するキャリアとが、前記成膜室と前記仕込・取出室との間、および前記仕込・取出室と前記基板脱着室との間において、並列に搬入・搬出され、
   前記基板脱着室内に複数の前記キャリアが並列に配置され、
   前記基板脱着室、前記仕込・取出室、および前記成膜室を一組とする複数のプロセスモジュールと、
   複数の前記基板脱着室に共通した、前記基板を搬入・搬出する駆動機構とを備える、
   ことを特徴とする成膜装置。
3. 請求項２に記載の成膜装置であって、
   前記プロセスモジュールが並列に配置され、前記駆動機構が移動部を有することを特徴とする成膜装置。
4. 請求項２に記載の成膜装置であって、
   前記成膜室と前記仕込・取出室と前記基板脱着室とからなるモジュールは、前記駆動機構から放射状に延在するように設置されていることを特徴とする成膜装置。
5. 請求項１又は請求項２に記載の成膜装置であって、
   一つの前記仕込・取出室に一つの前記成膜室が連接して構成されたプロセスモジュールを複数含み、
   前記プロセスモジュールが並列配置されていることを特徴とする成膜装置。
6. 請求項１又は請求項２に記載の成膜装置であって、
   一つの前記仕込・取出室に複数の前記成膜室が連接され、前記複数の成膜室が並列配置されているプロセスモジュールを含むことを特徴とする成膜装置。
7. 請求項２に記載の成膜装置であって、
   一つの前記仕込・取出室に一つの前記成膜室が連接して構成されたプロセスモジュールと；
   前記基板を前記プロセスモジュールに搬入・搬出する駆動機構と；
   を含み、
   前記プロセスモジュールと前記基板脱着室とからなるモジュールは、前記駆動機構から放射状に延在するように設置されていることを特徴とする成膜装置。
8. 請求項１又は請求項２に記載の成膜装置であって、
   前記キャリアは、複数の前記基板を保持可能であることを特徴とする成膜装置。
9. 請求項１又は請求項２に記載の成膜装置であって、
   一又は二の前記キャリアは、二枚の前記基板の成膜面が対向するように前記基板を保持可能であることを特徴とする成膜装置。
10. 請求項１又は請求項２に記載の成膜装置であって、
    前記基板を収容するとともに、前記基板を前記成膜装置の外部に搬送可能である搬送部を含むことを特徴とする成膜装置。
11. 請求項１又は請求項２に記載の成膜装置であって、
    前記成膜室は、前記基板にＣＶＤ法によりマイクロクリスタルシリコンを成膜する成膜部を有することを特徴とする成膜装置。
12. 請求項１又は請求項２に記載の成膜装置であって、
    前記仕込・取出室は、前記成膜室に搬入される前の基板が保持された第一キャリアと、前記成膜室から搬出された後の基板が保持された第二キャリアと、を同時に収容可能であることを特徴とする成膜装置。
13. 請求項１又は請求項２に記載の成膜装置であって、
    前記成膜室は、複数の電極ユニットを有し、
    前記電極ユニットは、
    電圧が印加されるカソードを有し、前記カソードが両側に配置されたカソードユニットと；
    前記カソードユニットの両側に配置された前記カソードと離間して対向するアノードを有する一対のアノードユニットと；
    を含み、
    前記キャリアは、前記基板が前記カソードに対向するように前記基板を保持可能であり、前記カソードと前記アノードとの間に前記基板を挿入可能であることを特徴とする成膜装置。
14. 請求項１３に記載の成膜装置であって、
    前記電極ユニットは、前記成膜室から引出可能又は前記成膜室に挿入可能であることを特
    徴とする成膜装置。
15. 請求項１３又は請求項１４に記載の成膜装置であって、
    前記電極ユニットは、前記カソードと前記アノードとの間隔を変更する駆動装置を有することを特徴とする成膜装置。

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