JP6379318B1 - 成膜装置及び成膜方法並びに太陽電池の製造方法 - Google Patents

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Abstract


【課題】複数の基板保持器を用いる通過型の成膜装置において、基板の両面に良質な透明導電酸化物層を効率良く形成するとともに、装置の小型化及び構成の簡素化を達成しうるヘテロ接合型太陽電池の製造技術を提供する。
【解決手段】単一の真空雰囲気が形成される真空槽２内に、基板保持器１１に保持された基板１０の第１面上に第１の透明導電酸化物層の成膜を行うスパッタ手段４Ｔを有する第１の成膜領域４と、基板保持器１１に保持された基板１０の第２面上に第２の透明導電酸化物層の成膜を行う反応性プラズマ蒸着手段５Ｒを有する第２の成膜領域５とを設ける。鉛直面に対する投影形状が一連の環状となるように形成された搬送経路に沿って複数の基板保持器１１を搬送して第１及び第２の成膜領域４、５を通過させ、基板１０の両面上に透明導電酸化物層を形成する。
【選択図】 図１

Description

本発明は、真空中で基板の一方の面へ、スパッタリングによって成膜を行い、他方の面に反応性プラズマ蒸着によって成膜を行う成膜装置の技術に関し、特にヘテロ接合型太陽電池用の基板の両面上に透明導電酸化物層を形成する技術に関する。
近年、クリーンで安全なエネルギー源として太陽電池が実用化されているが、その中でも、ヘテロ接合型の太陽電池に注目が集まっている。
ヘテロ接合型太陽電池は、単結晶シリコン太陽電池と比較して変換効率が高く、また、アモルファスシリコン層を用いているため、シリコンの使用量を減らすことができる等の利点がある。
近年、ヘテロ接合型太陽電池セルとしては、基板の両面に受光面を有する構造のものが提案されている。
このような構造のヘテロ接合型太陽電池セルを製造するには、基板の両面に透明導電酸化物層を形成しなければならない。
しかし、従来技術の構成では、基板は、ローディング位置からアンローディング位置まで、その成膜面が水平に保たれており、水平面内に構成された環状の搬送経路を移動しながら、各プロセスを行うようになっている。
その結果、このような従来技術では成膜装置の大型化及び複雑化が避けられないという問題がある。
特開２０１１−１４６５２８号公報
本発明は、このような従来の技術の課題を考慮してなされたもので、その目的とするところは、複数の基板保持器を用いる通過型の成膜装置において、基板の両面に良質な透明導電酸化物層を効率良く形成するとともに、装置の小型化及び構成の簡素化を達成しうるヘテロ接合型太陽電池の製造技術を提供することにある。
上記目的を達成するためになされた本発明は、単一の真空雰囲気が形成される真空槽と、前記真空槽内に設けられ、基板保持器に保持された基板の第１面上に第１の透明導電酸化物層の成膜を行うスパッタ手段を有する第１の成膜領域と、前記真空槽内に設けられ、前記基板保持器に保持された前記基板の第２面上に第２の透明導電酸化物層の成膜を行う反応性プラズマ蒸着手段を有する第２の成膜領域と、鉛直面に対する投影形状が一連の環状となるように形成され、前記基板保持器を搬送する搬送経路と、第１及び第２の被駆動部を有する複数の前記基板保持器を前記搬送経路に沿って搬送する基板保持器搬送機構とを備え、前記搬送経路は、導入された前記基板保持器を水平にした状態で前記搬送経路に沿って第１の搬送方向に搬送する第１の搬送部と、前記基板保持器を水平にした状態で前記搬送経路に沿って前記第１の搬送方向と反対方向の第２の搬送方向に搬送して排出する第２の搬送部と、前記基板保持器を前記第１の搬送部から前記第２の搬送部に向って折り返して搬送する搬送折り返し部とを有し、前記第１の搬送部が、前記第１及び第２の成膜領域のうち一方を通過し、かつ、前記第２の搬送部が、前記第１及び第２の成膜領域のうち他方を通過するように構成され、前記基板保持器搬送機構は、前記基板保持器の第１の被駆動部と接触して当該基板保持器を前記搬送経路に沿って駆動する複数の第１の駆動部を有し、前記搬送経路の搬送折り返し部の近傍に、前記基板保持器の第２の被駆動部と接触して当該基板保持器を前記第１及び第２の搬送方向にそれぞれ駆動する複数の第２の駆動部と、前記基板保持器の第１及び第２の被駆動部を当該基板保持器を前記第１の搬送方向から前記第２の搬送方向へ方向転換するようにそれぞれ案内して搬送するための第１及び第２の方向転換経路とを有する方向転換機構が設けられ、前記基板保持器搬送機構の第１の駆動部と前記方向転換機構の第２の駆動部とを同期して動作させ、前記基板保持器の第１及び第２の被駆動部を前記方向転換機構の第１及び第２の方向転換経路に沿ってそれぞれ案内して搬送することにより、前記基板保持器を上下関係を維持した状態で前記搬送経路の第１の搬送部から第２の搬送部に受け渡すように構成されている成膜装置である。
本発明は、前記基板保持器が、前記基板の第２面上にマスクを介して成膜を行うように構成されている成膜装置である。
本発明は、前記マスクが磁性体からなる部分を有するとともに、前記第２の成膜領域の反応性プラズマ蒸着手段に、成膜位置において前記搬送経路に対して前記基板の第１面側の近傍に前記マスクを吸着するマスク吸着手段が設けられている成膜装置である。
本発明は、前記基板保持器は、前記搬送経路に対して直交する方向に複数の基板を並べて保持するように構成されている成膜装置である。
本発明は、前記基板保持器は、前記基板の第１面側の部分に回転移動によって開閉可能な成膜用のマスクを有し、当該マスクは、基板搬入搬出室の蓋部の回転移動による開閉動作と連動するマスク開閉機構と連動して動作し、かつ、前記蓋部及び前記マスクが開いた状態において当該基板を搬入搬出可能な空間が形成されるように構成されている成膜装置である。
本発明は、上記いずれか記載の成膜装置を用いた成膜方法であって、前記搬送経路の第１の搬送部によって前記基板保持器を前記第１の成膜領域を通過するように前記搬送経路に沿って第１の搬送方向に搬送し、当該基板保持器に保持された基板の第１面上にスパッタリングによって第１の透明導電酸化物層を形成する工程と、前記搬送経路の第２の搬送部によって前記基板保持器を前記第２の成膜領域を通過するように前記搬送経路に沿って前記第１の搬送部の搬送方向と反対の第２の搬送方向に搬送し、当該基板保持器に保持された前記基板の第２面上に反応性プラズマ蒸着によって第２の透明導電酸化物層を形成する工程とを有する成膜方法である。
本発明は、上記いずれか記載の成膜装置を用いた太陽電池の製造方法であって、ｎ型結晶シリコン基板の一方の面上に、ｉ型アモルファスシリコン層及びｐ型アモルファスシリコン層が順次設けられるとともに、前記ｎ型結晶シリコン基板の他方の面上に、ｉ型アモルファスシリコン層及びｎ型アモルファスシリコン層が順次設けられた基板を用意し、前記搬送経路の第１の搬送部によって前記基板保持器を前記第１の成膜領域を通過するように前記搬送経路に沿って第１の搬送方向に搬送し、当該基板保持器に保持された基板の一方の面上にスパッタリングによって第１の透明導電酸化物層を形成する工程と、前記搬送経路の第２の搬送部によって前記基板保持器を前記第２の成膜領域を通過するように前記搬送経路に沿って前記第１の搬送部の搬送方向と反対の第２の搬送方向に搬送し、当該基板保持器に保持された前記基板の他方の面上に反応性プラズマ蒸着によって第２の透明導電酸化物層を形成する工程とを有する太陽電池の製造方法である。
本発明にあっては、単一の真空雰囲気が形成される真空槽内において、搬送経路が鉛直面に対する投影形状が一連の環状となるように形成されるとともに、複数の基板保持器を搬送経路に沿って搬送する基板保持器搬送機構を備えていることから、従来技術と比較して搬送経路が占有するスペースを大幅に削減することができ、これにより装置の大幅な省スペース化を達成することができるので、小型且つ簡素な構成の成膜装置を提供することができる。
また、本発明の搬送経路は、導入された前記基板保持器を水平にした状態で搬送経路に沿って第１の搬送方向に搬送する第１の搬送部が、第１及び第２の成膜領域のうち一方を通過し、かつ、基板保持器を水平にした状態で搬送経路に沿って第１の搬送方向と反対方向の第２の搬送方向に搬送して排出する第２の搬送部が、第１及び第２の成膜領域のうち他方を通過するように構成されている。また、基板保持器搬送機構の第１の駆動部と方向転換機構の第２の駆動部とを同期して動作させ、基板保持器の第１及び第２の被駆動部を方向転換機構の第１及び第２の方向転換経路に沿ってそれぞれ案内して搬送することにより、基板保持器を上下関係を維持した状態で搬送経路の第１の搬送部から第２の搬送部に受け渡すように構成されている。このような構成を有する本発明によれば、基板の両面に効率良く成膜が可能な通過型の成膜装置を提供することができる。
さらに、本発明においては、反応性プラズマ蒸着手段によって基板の第２面上に第２の透明導電酸化物層の成膜を行うようにしたことから、粒子の飛翔距離の小さいスパッタ膜と比較してマスクを用いたパターン成膜時の平坦性に優れ、しかも反応性プラズマ蒸着は印加電圧がスパッタリングと比較して低いため、下地層に対してダメージの少ない良質な透明導電酸化物層を形成可能な成膜装置、特にヘテロ接合型太陽電池製造装置を提供することができる。
一方、本発明において、基板保持器が、磁性体からなる部分を有するマスクを介して基板の第２面上に成膜を行うように構成され、第２の成膜領域の反応性プラズマ蒸着手段に、成膜位置において搬送経路に対して基板の第１面側の近傍にマスクを吸着するマスク吸着手段が設けられている場合には、成膜の際にマスクがマスク吸着手段の磁石の磁力によって引き寄せられて基板の第１面側に移動し、基板の第２面に密着するため、マスクを介して基板の第２面上に形成される膜の平坦性を向上させることができる。
また、本発明において、基板保持器が当該搬送方向に対して直交する方向に複数の基板を並べて保持するように構成されている場合には、例えば従来技術のような基板の搬送方向に複数の基板を並べて保持する基板保持器を搬送して成膜を行う場合と比較して、基板保持器の長さ及びこれに伴う余剰スペースを削減することができるので、真空処理装置のより省スペース化を達成することができる。
本発明に係る成膜装置の実施の形態の全体を示す概略構成図 （ａ）（ｂ）：本実施の形態における基板保持器搬送機構及び方向転換機構の基本構成を示すもので、図２（ａ）は平面図、図２（ｂ）は正面図 （ａ）〜（ｃ）：本実施の形態に用いる基板保持器の構成を示すもので、図３（ａ）は平面図、図３（ｂ）は図３（ａ）のＡ−Ａ線断面図、図３（ｃ）は図３（ｂ）の要部を示す拡大図 本実施の形態における方向転換機構の構成を示す正面図 本実施の形態の第２の成膜領域に配置される反応性プラズマ蒸着手段の構成を示す概略図 （ａ）（ｂ）：マスク吸着手段の作用を示す説明図 （ａ）〜（ｃ）：本実施の形態における透明導電酸化物層の形成方法を示す断面工程図 本実施の形態の成膜装置の動作を示す説明図（その１） 本実施の形態の成膜装置の動作を示す説明図（その２） 本実施の形態の成膜装置の動作を示す説明図（その３） （ａ）（ｂ）：本実施の形態における基板保持器搬送機構の動作を示す説明図（その１） （ａ）〜（ｃ）：本実施の形態における基板保持器搬送機構及び方向転換機構の動作を示す説明図（その１） （ａ）〜（ｃ）：本実施の形態における基板保持器搬送機構及び方向転換機構の動作を示す説明図（その２） （ａ）（ｂ）：本実施の形態における基板保持器搬送機構の動作を示す説明図（その２） 本実施の形態の成膜装置の動作を示す説明図（その４） 本実施の形態の成膜装置の動作を示す説明図（その５） 本実施の形態の成膜装置の動作を示す説明図（その６） 本実施の形態における方向転換機構の変形例を示す正面図 本実施の形態の変形例の全体を示す概略構成図 （ａ）〜（ｃ）：本変形例に用いる基板保持器の構成を示すもので、図２０（ａ）は平面図、図２０（ｂ）は図２０（ａ）のＢ−Ｂ線断面図、図２０（ｃ）は正面図 （ａ）（ｂ）：本変形例の動作を示す説明図（その１） （ａ）（ｂ）：本変形例の動作を示す説明図（その２） 本変形例の動作を示す説明図（その３）
以下、本発明の実施の形態を図面を参照して詳細に説明する。
図１は、本発明に係る成膜装置の実施の形態の全体を示す概略構成図である。
また、図２（ａ）（ｂ）は、本実施の形態における基板保持器搬送機構及び方向転換機構の基本構成を示すもので、図２（ａ）は平面図、図２（ｂ）は正面図である。
さらに、図３（ａ）〜（ｃ）は、本実施の形態に用いる基板保持器の構成を示すもので、図３（ａ）は平面図、図３（ｂ）は図３（ａ）のＡ−Ａ線断面図、図３（ｃ）は、図３（ｂ）の要部を示す拡大図である。
さらにまた、図４は、本実施の形態における方向転換機構の構成を示す正面図である。
図１に示すように、本実施の形態の成膜装置１は、真空排気装置１ａに接続された単一の真空雰囲気が形成される真空槽２を有している。
真空槽２の内部には、後述する基板保持器１１を搬送経路に沿って搬送する基板保持器搬送機構３が設けられている。
この基板保持器搬送機構３は、基板１０を保持する複数の基板保持器１１を連続して搬送するように構成されている。
ここで、基板保持器搬送機構３は、例えばスプロケット等からなり駆動機構（図示せず）から回転駆動力が伝達されて動作する同一径の円形の第１及び第２の駆動輪３１、３２を有し、これら第１及び第２の駆動輪３１、３２が、それぞれの回転軸線を平行にした状態で所定距離をおいて配置されている。
そして、第１及び第２の駆動輪３１、３２には例えばチェーン等からなる一連の搬送駆動部材３３が架け渡されている。
さらに、これら第１及び第２の駆動輪３１、３２に搬送駆動部材３３が架け渡された構造体が所定の距離をおいて平行に配置され（図２（ａ）参照）、これら一対の搬送駆動部材３３により鉛直面に対して一連の環状となる搬送経路が形成されている。
本実施の形態では、搬送経路を構成する搬送駆動部材３３のうち上側の部分に、第１の駆動輪３１から第２の駆動輪３２に向って移動して基板保持器１１を第１の搬送方向Ｐ１に搬送する往路側搬送部（第１の搬送部）３３ａが形成されるとともに、第２の駆動輪３２の周囲の部分の搬送駆動部材３３によって基板保持器１１の搬送方向を折り返して反対方向に転換する折り返し部３３ｂが形成され、さらに、搬送駆動部材３３のうち下側の部分に、第２の駆動輪３２から第１の駆動輪３１に向って移動して基板保持器１１を第２の搬送方向Ｐ２に搬送する復路側搬送部（第２の搬送部）３３ｃが形成されている。
本実施の形態の基板保持器搬送機構３は、各搬送駆動部材３３の上側に位置する往路側搬送部３３ａと、各搬送駆動部材３３の下側に位置する復路側搬送部３３ｃとがそれぞれ対向し、鉛直方向に関して重なるように構成されている。
また、基板保持器搬送機構３には、基板保持器１１を導入する基板保持器導入部３０Ａと、基板保持器１１を折り返して搬送する搬送折り返し部３０Ｂと、基板保持器１１を排出する基板保持器排出部３０Ｃが設けられている。
ここで、搬送折り返し部３０Ｂの近傍には、後述する方向転換機構４０が設けられている。
真空槽２内には、第１及び第２の成膜領域４、５が設けられている。
本実施の形態では、真空槽２内において、基板保持器搬送機構３の例えば上部に、スパッタ手段４Ｔを有する第１の成膜領域４が設けられ、基板保持器搬送機構３の例えば下部に、後述する反応性プラズマ蒸着手段５Ｒを有する第２の成膜領域５が設けられている。
本実施の形態では、上述した搬送駆動部材３３の往路側搬送部３３ａが、上記第１の成膜領域４を直線的に水平方向に通過するように構成され、復路側搬送部３３ｃが、上記第２の成膜領域５を直線的に水平方向に通過するように構成されている。
そして、搬送経路を構成するこれら搬送駆動部材３３の往路側搬送部３３ａ及び復路側搬送部３３ｃを基板保持器１１が通過する場合に、基板保持器１１に保持された複数の基板１０（図２（ａ）参照）が水平状態で搬送されるようになっている。
真空槽２内の基板保持器搬送機構３の近傍の位置、例えば第１の駆動輪３１に隣接する位置には、基板保持器搬送機構３との間で基板保持器１１を受け渡し且つ受け取るための基板搬入搬出機構６が設けられている。
本実施の形態の基板搬入搬出機構６は、昇降機構６０によって例えば鉛直上下方向に駆動される駆動ロッド６１の先（上）端部に設けられた支持部６２を有している。
本実施の形態では、基板搬入搬出機構６の支持部６２上に搬送ロボット６４が設けられ、この搬送ロボット６４上に上述した基板保持器１１を支持して基板保持器１１を鉛直上下方向に移動させ、かつ、搬送ロボット６４によって基板保持器搬送機構３との間で基板保持器１１を受け渡し且つ受け取るように構成されている。
この場合、後述するように、基板搬入搬出機構６から基板保持器搬送機構３の往路側搬送部３３ａの基板保持器導入部３０Ａに基板保持器１１を受け渡し（この位置を「基板保持器受け渡し位置」という。）、かつ、基板保持器搬送機構３の復路側搬送部３３ｃの基板保持器排出部３０Ｃから基板保持器１１を取り出す（この位置を「基板保持器取り出し位置」という。）ように構成されている。
真空槽２の例えば上部には、真空槽２内に基板１０を搬入し且つ真空槽２から基板１０を搬出するための基板搬入搬出室２Ａが設けられている。
この基板搬入搬出室２Ａは、例えば上述した基板搬入搬出機構６の支持部６２の上方の位置に連通口２Ｂを介して設けられており、例えば基板搬入搬出室２Ａの上部には、開閉可能な蓋部２ａが設けられている。
そして、後述するように、基板搬入搬出室２Ａ内に搬入された処理前の基板１０ａを基板搬入搬出機構６の支持部６２の搬送ロボット６４上の基板保持器１１に受け渡して保持させ、かつ、処理済の基板１０ｂを基板搬入搬出機構６の支持部６２の搬送ロボット６４上の基板保持器１１から例えば真空槽２の外部の大気中に搬出するように構成されている。
なお、本実施の形態の場合、基板搬入搬出機構６の支持部６２の上部の縁部に、基板１０を搬入及び搬出する際に基板搬入搬出室２Ａと真空槽２内の雰囲気を隔離するための例えばＯリング等のシール部材６３が設けられている。
この場合、基板搬入搬出機構６の支持部６２を基板搬入搬出室２Ａ側に向って上昇させ、支持部６２上のシール部材６３を真空槽２の内壁に密着させて連通口２Ｂを塞ぐことにより、真空槽２内の雰囲気に対して基板搬入搬出室２Ａ内の雰囲気を隔離するように構成されている。
図２（ａ）（ｂ）に示すように、本実施の形態の基板保持器搬送機構３の一対の搬送駆動部材３３には、それぞれ所定の間隔をおいて複数の第１の駆動部３６が搬送駆動部材３３の外方側に突出するように設けられている。
第１の駆動部３６は、例えばＪフック形状（搬送方向下流側の突部の高さが搬送方向上流側の突部の高さより低くなるような溝部が形成された形状）に形成され、以下に説明する基板保持器支持機構１８によって支持された基板保持器１１の後述する第１の被駆動軸１２と接触して当該基板保持器１１を第１又は第２の搬送方向Ｐ１、Ｐ２に駆動するように構成されている。
一対の搬送駆動部材３３の内側には、搬送する基板保持器１１を支持する一対の基板保持器支持機構１８が設けられている。
基板保持器支持機構１８は、例えば複数のローラ等の回転可能な部材からなるもので、それぞれ搬送駆動部材３３の近傍に設けられている。
本実施の形態では、搬送駆動部材３３の往路側搬送部３３ａの上方近傍に往路側基板保持器支持機構１８ａが設けられるとともに、搬送駆動部材３３の復路側搬送部３３ｃの下方近傍に復路側基板保持器支持機構１８ｃが設けられ、搬送される基板保持器１１の下面の両縁部を支持するように配置構成されている。
なお、往路側基板保持器支持機構１８ａは、後述する方向転換機構４０の第１の方向転換経路５１の進入口の近傍まで設けられ、復路側基板保持器支持機構１８ｃは、後述する方向転換機構４０の第２の方向転換経路５２の排出口の近傍まで設けられている。
本実施の形態に用いる基板保持器１１は、基板１０の両面上に成膜を行うためのもので、開口部を有するトレイ状のものからなる。
図２（ａ）及び図３（ａ）に示すように、本実施の形態の基板保持器１１は、例えば長尺矩形の平板状に形成され、その長手方向即ち第１及び第２の搬送方向Ｐ１、Ｐ２に対して直交する方向に例えば矩形状の複数の基板１０を一列に並べてそれぞれ保持する複数の保持部１４が設けられている。
ここで、各保持部１４には、基板保持器１１の上面側に、各基板１０と同等の大きさ及び形状で各基板１０の第１面（本実施の形態では上面）が例えば全面的に露出する矩形状等の開口部１５が設けられるとともに、基板保持器１１の下面側に、上記各開口部１５とそれぞれ連通し各基板１０の第２面（本実施の形態では下面）が後述のマスク１９を介して露出する矩形状等の開口部１６が設けられている。
そして、各保持部１４の開口部１５、１６の間の連続する部分に、各基板１０を載置可能な矩形枠状の凹部からなる載置部１７がそれぞれ設けられている。
これら各載置部１７は、凹部の底面が例えば基板保持器１１の上面と平行な平面状に形成され、成膜の際に各基板１０を水平に保持するように構成されている。
本発明では、特に限定されることはないが、設置面積を小さくし且つ処理能力を向上させる観点からは、一つの基板保持器１１について、本実施の形態のように、搬送方向に対して直交する方向に複数の基板１０を一列に並べてそれぞれ保持するように構成することが好ましい。
ただし、処理効率を向上させる観点からは、搬送方向に対して直交する方向に複数の基板１０を複数列に並べることも可能である。
図３（ｂ）（ｃ）に示すように、各保持部１４には、成膜時に基板１０の第２面（下面）にパターニングを行うためのマスク１９が設けられている。
本実施の形態のマスク１９は、例えば複数の直線状のマスク部材１９ａから構成されている。
ここで、各マスク部材１９ａは、例えば平行に配置され、それぞれの両端部が各保持部１４の載置部１７に設けた溝部１７ａと嵌り合い（図３（ｃ）参照）、後述するように溝部１７ａ内において載置部１７に対して垂直方向に移動可能に装着されている。
この場合、各マスク部材１９ａは、各保持部１４に装着された場合において、その上面が載置部１７の高さと面一（つらいち）となるか、あるいは載置部１７の高さより若干低くなるようにその形状及び寸法が定められている（図３（ｃ）では各マスク部材１９ａの上面が載置部１７の高さより若干低い場合が示されている）。
本実施の形態のマスク１９のマスク部材１９ａは、磁性材料を含むものからなることが好ましい。
この場合、マスク部材１９ａそのものが磁性材料からなるもののほか、磁性材料からなる部材と非磁性材料からなる部材とを組み合わせたものや、樹脂等の母材中に磁性材料を含有させたもの等が含まれる。さらに、マスク部材１９ａとしては、剛性を有するもののみならず、例えば箔体のようにそれ自体の変形によって溝部１７ａ内において載置部１７に対して垂直方向に移動可能なものも含まれる。
一方、基板保持器１１の長手方向の両端部で第１の搬送方向Ｐ１の上流側の端部に第１の被駆動軸（第１の被駆動部）１２がそれぞれ設けられ、また、第１の搬送方向Ｐ１の下流側の端部に第２の被駆動軸（第２の被駆動部）１３がそれぞれ設けられている。
これら第１及び第２の被駆動軸１２、１３は、それぞれ基板保持器１１の長手方向に延びる回転軸線を中心として断面円形状に形成されている。
本実施の形態では、第２の被駆動軸１３の長さが第１の被駆動軸１２の長さより長くなるようにその寸法が定められている。
具体的には、図２（ａ）に示すように、基板保持器１１を基板保持器搬送機構３に配置した場合に基板保持器１１の両側部の第１の被駆動軸１２が基板保持器搬送機構３の第１の駆動部３６と接触し、かつ、基板保持器１１を後述する方向転換機構４０に配置した場合に第２の被駆動軸１３が後述する第２の駆動部４６と接触するように第１及び第２の被駆動軸１２、１３の寸法が定められている。
一対の搬送駆動部材３３の第１の搬送方向Ｐ１の下流側には、同一構成の一対の方向転換機構４０が設けられている。
本実施の形態の場合、一対の方向転換機構４０は、それぞれ第１及び第２の搬送方向Ｐ１、Ｐ２に関して一対の搬送駆動部材３３の外側の位置に配置されている。
また、これら一対の方向転換機構４０は、それぞれ第１の搬送方向Ｐ１の上流側の部分が各搬送駆動部材３３の第１の搬送方向Ｐ１の下流側の部分と若干重なるように設けられている。
図４に示すように、本実施の形態の方向転換機構４０は、第１のガイド部材４１、第２のガイド部材４２、第３のガイド部材４３を有し、これら第１〜第３のガイド部材４１〜４３は、第１の搬送方向Ｐ１の上流側からこの順で配置されている。
本実施の形態では、第１〜第３のガイド部材４１〜４３は、一対の搬送駆動部材３３の外側近傍の位置にそれぞれ配置され、さらに、第１〜第３のガイド部材４１〜４３の外側近傍の位置に、後述する搬送駆動部材４５がそれぞれ配置されている。
なお、図２（ｂ）では、方向転換機構４０の一部を省略するとともに、部材の重なり関係を無視して搬送方向についての部材間の位置関係が明確になるように示されている。
図２（ａ）及び図４に示すように、第１〜第３のガイド部材４１〜４３は、例えば板状の部材からなり、それぞれ鉛直方向に向けて設けられている。
ここで、第１のガイド部材４１の第１の搬送方向Ｐ１の下流側の部分は、第１の搬送方向Ｐ１の下流側に向って凸となる曲面形状に形成され、また、第２のガイド部材４２の第１の搬送方向Ｐ１の上流側の部分は、第１の搬送方向Ｐ１の下流側に向って凹となる曲面形状に形成されている。
第１及び第２のガイド部材４１、４２は、第１のガイド部材４１の第１の搬送方向Ｐ１の下流側の部分と第２のガイド部材４２の第１の搬送方向Ｐ１の上流側の部分が同等の曲面形状に形成され、これらの部分が基板保持器１１の第１の被駆動軸１２の直径より若干大きな隙間を設けて対向するように近接配置されている。そして、この隙間によって基板保持器１１の第１の被駆動軸１２を案内する第１の方向転換経路５１が設けられている。
また、第２のガイド部材４２の第１の搬送方向Ｐ１の下流側の部分は、第１の搬送方向Ｐ１の下流側に向って凸となる曲面形状に形成され、また、第３のガイド部材４３の第１の搬送方向Ｐ１の上流側の部分は、第１の搬送方向Ｐ１の下流側に向って凹となる曲面形状に形成されている。
第２及び第３のガイド部材４２、４３は、第２のガイド部材４２の第１の搬送方向Ｐ１の下流側の部分と第３のガイド部材４３の第１の搬送方向Ｐ１の上流側の部分が同等の曲面形状に形成され、これらの部分が基板保持器１１の第２の被駆動軸１３の直径より若干大きな隙間を設けて対向するように近接配置されている。そして、この隙間によって基板保持器１１の第２の被駆動軸１３を案内する第２の方向転換経路５２が設けられている。
本実施の形態では、第２のガイド部材４２の第１の搬送方向Ｐ１の下流側の部分が、第１のガイド部材４１の第１の搬送方向Ｐ１の下流側の部分と同等の曲面形状に形成され、さらに、第３のガイド部材４３の第１の搬送方向Ｐ１の上流側の部分が、第２のガイド部材４２の第１の搬送方向Ｐ１の上流側の部分と同等の曲面形状に形成されている。
そして、このような構成により、第１の方向転換経路５１と第２の方向転換経路５２とが同等の曲面形状に形成されている。
さらに、本実施の形態では、第１及び第２の方向転換経路５１、５２の各部分の水平方向についての距離が、基板保持器１１の第１及び第２の被駆動軸１２、１３の間の距離と同等となるようにその寸法が定められている。
また、本実施の形態では、第１の方向転換経路５１の上側の開口部が基板保持器１１の第１の被駆動軸１２の進入口となっており、その高さ位置が、往路側基板保持器支持機構１８ａに支持された基板保持器１１の第２の被駆動軸１３の高さ位置より低い位置となるように構成されている（図２（ｂ）参照）。
さらに、第１の方向転換経路５１の下側の開口部が基板保持器１１の第１の被駆動軸１２の排出口となっており、その高さ位置が、復路側基板保持器支持機構１８ｃに支持された基板保持器１１の第２の被駆動軸１３の高さ位置より高い位置となるように構成されている（図２（ｂ）参照）。
また、第２の方向転換経路５２については、その上側の開口部が基板保持器１１の第２の被駆動軸１３の進入口となっており、その高さ位置が、往路側基板保持器支持機構１８ａに支持された基板保持器１１の第２の被駆動軸１３の高さ位置と同等の位置となるように構成されている（図２（ｂ）参照）。
一方、第２の方向転換経路５２の下側の開口部が基板保持器１１の第２の被駆動軸１３の排出口となっており、その高さ位置が、復路側基板保持器支持機構１８ｃに支持された基板保持器１１の第２の被駆動軸１３の高さ位置と同等の位置となるように構成されている（図２（ｂ）参照）。
本実施の形態の方向転換機構４０は、例えば一対のスプロケットと、これら一対のスプロケットに架け渡されたチェーンからなる搬送駆動部材４５を有し、この搬送駆動部材４５は鉛直面に対して一連の環状となるように構成されている。
この搬送駆動部材４５は、その折り返し部分の曲率半径が、基板保持器搬送機構３の搬送駆動部材３３の折り返し部３３ｂの曲率半径と同等となるように構成されている。
また、搬送駆動部材４５の上側の部分が第１の搬送方向Ｐ１に移動し、下側の部分が第２の搬送方向Ｐ２に移動するように駆動される。
搬送駆動部材４５には、所定の間隔をおいて複数の第２の駆動部４６が搬送駆動部材４５の外方側に突出するように設けられている。
第２の駆動部４６は、搬送駆動部材４５の外方側の部分に凹部が形成され、この凹部の縁部が基板保持器１１の第２の被駆動軸１３と接触して当該基板保持器１１を第２の方向転換経路５２に沿って支持駆動するように構成されている。
また、本実施の形態の第２の駆動部４６は、後述するように、第２の方向転換経路５２の進入口及び排出口の位置に到達した場合にその凹部側の端部が第２の方向転換経路５２から退避するように搬送駆動部材４５の経路及び第２の駆動部４６の寸法が設定されている（図２（ｂ）参照）。
本実施の形態では、後述するように、第２の駆動部４６が基板保持器搬送機構３の第１の駆動部３６と同期して動作するように基板保持器搬送機構３の搬送駆動部材３３と方向転換機構４０の搬送駆動部材４５の動作を制御する。
そして、本実施の形態では、基板保持器搬送機構３の第１の駆動部３６によって基板保持器１１を第１の搬送方向Ｐ１に駆動して第１及び第２の被駆動軸１２、１３を第１及び第２の方向転換経路５１、５２内に進入させた場合に、基板保持器１１が水平状態を保持しつつ第１及び第２の駆動部３６、４６によって第１及び第２の被駆動軸１２、１３が支持されて移動し、円滑に第１及び第２の方向転換経路５１、５２から排出されるように、第１及び第２の駆動部３６、４６、並びに、第１及び第２の方向転換経路５１、５２の形状及び寸法がそれぞれ設定されている。
一方、第１のガイド部材４１と第２のガイド部材４２の下方で第１の方向転換経路５１の排出口の近傍には、基板保持器１１を方向転換機構４０から基板保持器支持機構１８の復路側基板保持器支持機構１８ｃへ円滑に受け渡すための受け渡し部材４７が設けられている。
この受け渡し部材４７は、例えば水平方向に延びる細長の部材からなり、その第２の搬送方向Ｐ２側の端部で復路側基板保持器支持機構１８ｃの下方の位置に設けられた回転軸４８を中心として上下方向に回転移動するように構成されている。そして、受け渡し部材４７は、第１の搬送方向Ｐ１側の部分が図示しない弾性部材によって上方に付勢されている。
受け渡し部材４７の上部には、第１の方向転換経路５１の排出口の第２の搬送方向Ｐ２側の近傍の部分に、第１の方向転換経路５１と連続し、かつ、基板保持器支持機構１８の復路側基板保持器支持機構１８ｃと連続するように曲面形状に形成された受け渡し部４７ａが設けられている（図２（ｂ）参照）。
また、受け渡し部材４７の上部には、第１の搬送方向Ｐ１側の部分に、第１の搬送方向Ｐ１に向って下側に傾斜する傾斜面４７ｂが設けられている。この傾斜面４７ｂは、第２の方向転換経路５２の排出口と対向する高さ位置に設けられている。
図５は、本実施の形態の第２の成膜領域に配置される反応性プラズマ蒸着手段の構成を示す概略図である。
また、図６（ａ）（ｂ）は、マスク吸着手段の作用を示す説明図である。
図５に示すように、本実施の形態の反応性プラズマ蒸着手段５Ｒは、基板の第２面に成膜を行う成膜室２０を有している。
この成膜室２０は、必要に応じて図示しない真空排気装置に接続されるとともに、例えば酸素ガスのような反応ガスが導入されるように構成されている（図示せず）。
成膜室２０の上部には、基板を保持した基板保持器１１の搬入口２０ａと搬出口２０ｂが設けられており、上述した第１の駆動部３６により搬送経路に沿って搬送される基板保持器１１が、搬入口２０ａを介して成膜室２０内に搬入され、成膜後に搬出口２０ｂから搬出されるように構成されている。
本実施の形態では、成膜室２０内の成膜位置において搬送経路に対して基板１０の第１面側の上方近傍にマスク吸着手段７が設けられ、搬送経路に沿って第２の搬送方向Ｐ２に移動する基板保持器１１がマスク吸着手段７の下方近傍を通過するようになっている。
このマスク吸着手段７は、上述した基板保持器１１のマスク１９（マスク部材１９ａ）を吸着する磁石を有し、例えば搬送経路と平行に設けられている。
成膜室２０内の下部で例えばマスク吸着手段７の下方には、成膜材料２１を収容するハース２２がプラズマ引き込み用の磁石２３と共に設けられている。
このハース２２は、基板１０の第２面上に第２の透明導電酸化物層を形成するためのもので、接地されている。
一方、成膜室２０の外部には、プラズマガン２４が設けられている。
このプラズマガン２４は、成膜室２０の側部に設けたプラズマ導入口２０ｃの近傍に設けられ、例えばアルゴン（Ａｒ）ガスを電離して成膜室２０内に導入するものである。
プラズマガン２４は、プラズマ発生電極２５に対して負の電圧を印加し、かつ、成膜室２０内のハース２２に対して正の電圧を印加する放電電源２６に接続されている。
プラズマ発生電極２５と成膜室２０との間には、第１及び第２の空心コイル２７、２８が設けられ、これら第１及び第２の空心コイル２７、２８に対してハース２２より低い正電圧が印加されるように構成されている。
さらに、第２の空心コイル２８と成膜室２０との間には、プラズマ収束用のマグネットコイル２９が設けられている。
このような構成において、プラズマガン２４に導入されたアルゴンガスに対し、プラズマ発生電極２５とハース２２との間に電圧を印加することによって電離させると、発生したアルゴンのプラズマ５０が、第１及び第２の空心コイル２７、２８並びにマグネットコイル２９の作用によってビーム状態で成膜室２０内に導入され、磁石２３の磁力によってハース２２に導かれる。
そして、このアルゴンのプラズマ５０によって、ハース２２に収容された成膜材料２１が加熱され、昇華してイオン化する。
さらに、イオン化した成膜材料２１ａがアルゴンのプラズマ５０を通過する際に加速され、ハース２２の上方でマスク吸着手段７の下方近傍を通過する基板保持器１１に向って直線的に飛翔し、その結果、基板１０の第２面に成膜材料２１の膜が形成される。
本実施の形態では、上述したように基板保持器１１のマスク１９を吸着する磁石を有するマスク吸着手段７が、成膜位置において搬送経路に対して基板１０の第１面側の上方近傍に設けられているから、図６（ａ）（ｂ）に示すように、成膜の際に各マスク部材１９ａがマスク吸着手段７の磁石の磁力によって引き寄せられて基板１０の第１面側に移動し、その上面が基板１０の第２面に密着する。
その結果、本実施の形態によれば、マスク１９を介して基板１０の第２面上に形成される膜の平坦性を向上させることができる。
以下、本実施の形態の成膜装置１の動作及び成膜方法の例を図７〜図１７を参照して説明する。
図７（ａ）〜（ｃ）は、本実施の形態における透明導電酸化物層の形成方法を示す断面工程図である。
本実施の形態に用いる成膜前の基板１０ａは、図７（ａ）に示すように、ｎ型結晶シリコン基板１０Ａの第１面（上面）上に、ｉ型アモルファスシリコン層１０Ｂ及び例えばｐ型アモルファスシリコン層１０Ｄが順次設けられるとともに、このｎ型結晶シリコン基板１０Ａの第２面（下面）上に、ｉ型アモルファスシリコン層１０Ｃ及び例えばｎ型アモルファスシリコン層１０Ｅが順次設けられているものである。
本実施の形態では、まず、図８に示すように、基板搬入搬出機構６の支持部６２上のシール部材６３を真空槽２の内壁に密着させて真空槽２内の雰囲気に対して基板搬入搬出室２Ａ内の雰囲気を隔離した状態で、大気圧までベントした後、基板搬入搬出室２Ａの蓋部２ａを開ける。
その後、図示しない搬送ロボットを用いて処理前の基板１０ａを基板搬入搬出機構６の支持部６２の搬送ロボット６４上の基板保持器１１に装着して保持させる。
そして、図９に示すように、基板搬入搬出室２Ａの蓋部２ａを閉じて所定の圧力となるまで真空排気した後、基板搬入搬出機構６の支持部６２を上述した基板保持器受け渡し位置まで下降させ、基板保持器１１の高さが搬送駆動部材３３の往路側搬送部３３ａと同等の高さ位置となるようにする。
さらに、図１０に示すように、基板搬入搬出機構６の支持部６２に設けた搬送ロボット６４によって基板保持器１１を基板保持器搬送機構３の基板保持器導入部３０Ａに配置する。
この場合、図１１（ａ）に示すように、基板保持器１１の第１の被駆動軸１２を第１の駆動部３６の溝部内に配置されるように位置決めして往路側基板保持器支持機構１８ａ上に載置する。
この状態で、図１１（ｂ）に示すように、基板保持器搬送機構３の搬送駆動部材３３の往路側搬送部３３ａを第１の搬送方向Ｐ１に移動させる。
これにより、搬送駆動部材３３の往路側搬送部３３ａ上の第１の駆動部３６によって基板保持器１１の第１の被駆動軸１２が第１の搬送方向Ｐ１に駆動され、基板保持器１１が搬送駆動部材３３の往路側搬送部３３ａ上を搬送折り返し部３０Ｂに向って搬送される。
この動作の際、基板保持器１１に保持された成膜前の基板１０ａの第１面（上面）に対し、第１の成膜領域４を通過する際に、基板保持器１１の上方に位置するスパッタ手段４Ｔによってスパッタリングによる成膜を行う。
具体的には、図７（ｂ）に示すように、成膜前の基板１０ａのｐ型アモルファスシリコン層１０Ｄの表面に、スパッタリングによって第１の透明導電酸化物層１０Ｆを全面的に形成する。
この場合、第１の透明導電酸化物層１０Ｆの材料としては特に限定されることはないが、低抵抗で光透過性の材料である酸化インジウム系のものが好ましく、より好ましくは、酸化インジウムに、酸化チタン、酸化ジルコニウム、酸化タングステン、酸化セリウムを微量添加したものである。
図１２（ａ）〜（ｃ）並びに図１３（ａ）〜（ｃ）は、本実施の形態における基板保持器搬送機構及び方向転換機構の動作を示す説明図である。
本実施の形態では、上述した成膜工程の後、基板保持器搬送機構３の第１の駆動部３６を第１の搬送方向Ｐ１に移動させることにより、図１２（ａ）に示すように、基板保持器搬送機構３の搬送折り返し部３０Ｂに到達した基板保持器１１を更に第１の搬送方向Ｐ１に移動させ、基板保持器１１の第２の被駆動軸１３を方向転換機構４０の第２の方向転換経路５２の進入口の位置に配置する。
この場合、方向転換機構４０の第２の駆動部４６が基板保持器１１の第２の被駆動軸１３の下方に位置するように搬送駆動部材４５の動作を制御する。
そして、基板保持器搬送機構３の搬送駆動部材３３を駆動して第１の駆動部３６を第１の搬送方向Ｐ１に移動させるとともに、方向転換機構４０の搬送駆動部材４５を駆動して第２の駆動部４６を第１の搬送方向Ｐ１に移動させる。この場合、第１の駆動部３６と第２の駆動部４６の動作が同期するように制御する。
これにより、図１２（ｂ）に示すように、基板保持器１１の第１及び第２の被駆動軸１２、１３が第１及び第２の駆動部３６、４６によってそれぞれ支持駆動され、第１及び第２の方向転換経路５１、５２内を下方に向ってそれぞれ移動する。
なお、この過程においては、基板保持器１１の第１の被駆動軸１２は第１の方向転換経路５１内において同時に接触することはないが第１のガイド部材４１と第２のガイド部材４２の縁部にも接触し、また第２の被駆動軸１３は第２の方向転換経路５２内において同時に接触することはないが第２のガイド部材４２と第３のガイド部材４３の縁部にも接触するが、基板保持器１１は上下関係を維持している。
そして、第１及び第２の被駆動軸１２、１３が第１及び第２の方向転換経路５１、５２の中腹部分をそれぞれ通過した付近から、第１及び第２の被駆動軸１２、１３の搬送方向が、基板保持器１１の上下関係を維持した状態で第１の搬送方向Ｐ１と反対方向の第２の搬送方向Ｐ２にそれぞれ転換される。
なお、この過程においては、基板保持器１１の第１の被駆動軸１２は第１の方向転換経路５１内において同時に接触することはないが第１のガイド部材４１と第２のガイド部材４２の縁部にも接触し、また第２の被駆動軸１３は第２の方向転換経路５２内において同時に接触することはないが第２のガイド部材４２と第３のガイド部材４３の縁部にも接触する。
さらに、基板保持器搬送機構３の搬送駆動部材３３と方向転換機構４０の搬送駆動部材４５の駆動を継続すると、図１２（ｃ）に示すように、基板保持器１１の第１の被駆動軸１２が第１の方向転換経路５１の排出口並びに受け渡し部材４７の受け渡し部４７ａを経由して受け渡し部材４７の上方の位置に配置されるとともに、基板保持器１１の第２の被駆動軸１３が第２の方向転換経路５２の排出口の位置に配置され、その後、図１３（ａ）に示すように、基板保持器１１は、基板保持器支持機構１８の復路側基板保持器支持機構１８ｃに受け渡される。
なお、図１２（ｃ）に示す時点で方向転換機構４０の第２の駆動部４６と基板保持器１１の第２の被駆動軸１３は接触しておらず、基板保持器１１は、基板保持器搬送機構３の第１の駆動部３６と第１の被駆動軸１２との接触による駆動によって第２の搬送方向Ｐ２へ移動する。
そして、更なる基板保持器搬送機構３の搬送駆動部材３３の駆動により、図１３（ｂ）に示すように、基板保持器１１の第２の被駆動軸１３が受け渡し部材４７の傾斜面４７ｂに接触して受け渡し部材４７が下方に回転移動し、図１３（ｃ）に示すように、基板保持器１１の第２の被駆動軸１３が受け渡し部材４７の上方を通過して基板保持器１１が第２の搬送方向Ｐ２へ移動する。
なお、受け渡し部材４７は、この過程の後に図示しない弾性部材の付勢力によって元の位置に戻る。
その後、図１４（ａ）に示すように、基板保持器搬送機構３の搬送駆動部材３３の復路側搬送部３３ｃを第２の搬送方向Ｐ２に移動させ、第１の駆動部３６を同方向に駆動することにより、基板保持器１１を基板保持器排出部３０Ｃに向って搬送する。
この動作の際、基板保持器１１に保持された成膜前の基板１０ａの第２面（下面）に対し、図１０に示す第２の成膜領域５を通過する際に、基板保持器１１の下方に位置する反応性プラズマ蒸着手段５Ｒによって反応性プラズマ蒸着による成膜を行う。
具体的には、図７（ｂ）に示すｎ型アモルファスシリコン層１０Ｅの表面に、上記マスク１９を介して反応性プラズマ蒸着手段５Ｒによってパターン成膜を行い、図７（ｃ）に示す第２の透明導電酸化物層１０Ｇを形成する。これにより、成膜後の基板１０ｂを得る。
この場合、第２の透明導電酸化物層１０Ｇの材料としては特に限定されることはないが、低抵抗で光透過性の材料である酸化インジウム系のものが好ましく、より好ましくは、酸化インジウムに、酸化チタン、酸化ジルコニウム、酸化タングステン、酸化セリウムを微量添加したものである。
そして、第２の搬送方向Ｐ２に移動する基板保持器１１が基板保持器排出部３０Ｃに到達した後、搬送駆動部材３３の復路側搬送部３３ｃを第２の搬送方向Ｐ２に移動させ、第１の駆動部３６を同方向に駆動すると、復路側搬送部３３ｃの移動に伴って第１の駆動部３６が鉛直方向から傾斜した状態になるに従い、図１４（ｂ）に示すように、第１の駆動部３６と、第１の被駆動軸１２との接触が外れ、これにより基板保持器１１は推進力を失うから、図１５に示す基板搬入搬出機構６の搬送ロボット６４によって基板保持器１１を第２の搬送方向Ｐ２に移動させて第１の駆動部３６に対して離間させる。
さらに、基板搬入搬出機構６の搬送ロボット６４を用いて基板保持器１１の取り出し動作を行い、図１５に示すように、基板保持器１１を搬送ロボット６４と共に支持部６２上に配置する。
その後、図１６に示すように、基板搬入搬出機構６の支持部６２を上昇させ、支持部６２上のシール部材６３を真空槽２の内壁に密着させて真空槽２内の雰囲気に対して基板搬入搬出室２Ａ内の雰囲気を隔離した状態で、大気圧までベントを行う。
そして、図１７に示すように、基板搬入搬出室２Ａの蓋部２ａを開け、図示しない搬送ロボットを用い、成膜後の基板１０ｂを基板保持器１１から大気中に取り出す。
その後、図８に示す状態に戻り、上述した動作を繰り返すことにより、複数の成膜前の基板１０ａに対してそれぞれ両面上に上述した成膜を行う。
なお、ヘテロ接合型太陽電池の表面電極については、上述した第１及び第２の透明導電酸化物層１０Ｆ、１０Ｇ上に例えば銀ペーストをスクリーン印刷によって塗布し、焼成により形成することができる。
以上述べた本実施の形態にあっては、単一の真空雰囲気が形成される真空槽２内において、搬送経路が鉛直面に対する投影形状が一連の環状となるように形成されるとともに、複数の基板保持器１１を搬送経路に沿って搬送する基板保持器搬送機構３を備えていることから、従来技術と比較して搬送経路が占有するスペースを大幅に削減することができ、これにより装置の大幅な省スペース化を達成することができるので、小型且つ簡素な構成の成膜装置を提供することができる。
また、本実施の形態では、導入された基板保持器１１を水平にした状態で搬送経路に沿って第１の搬送方向Ｐ１に搬送する搬送駆動部材３３の往路側搬送部３３ａが第１の成膜領域４を通過し、かつ、基板保持器１１を水平にした状態で搬送経路に沿って第１の搬送方向Ｐ１と反対方向の第２の搬送方向Ｐ２に搬送して排出する搬送駆動部材３３の復路側搬送部３３ｃが第２の成膜領域５を通過するように構成されている。また、基板保持器搬送機構３の第１の駆動部３６と方向転換機構４０の第２の駆動部４６とを同期して動作させ、基板保持器１１の第１及び第２の被駆動軸１２、１３を方向転換機構４０の第１及び第２の方向転換経路５１、５２に沿ってそれぞれ案内して搬送することにより、基板保持器１１を上下関係を維持した状態で搬送駆動部材３３の往路側搬送部３３ａから復路側搬送部３３ｃに受け渡すように構成されている。このような構成を有する本実施の形態によれば、基板１０の両面に効率良く処理が可能な通過型の成膜装置を提供することができる。
さらに、本実施の形態においては、反応性プラズマ蒸着手段５Ｒによって基板１０の第２面上に例えば第２の透明導電酸化物層の成膜を行うようにしたことから、粒子の飛翔距離の小さいスパッタ膜と比較してマスクを用いたパターン成膜時の平坦性に優れ、しかも反応性プラズマ蒸着は印加電圧がスパッタリングと比較して低いため、下地層に対してダメージの少ない良質な透明導電酸化物層を形成可能な成膜装置、特にヘテロ接合型太陽電池製造装置を提供することができる。
一方、本実施の形態においては、基板保持器１１が、磁性体からなる部分を有するマスク１９を介して基板１０の第２面上に成膜を行うように構成され、第２の成膜領域５の反応性プラズマ蒸着手段５Ｒに、成膜位置において搬送経路に対して基板１０の第１面側の上方近傍にマスク吸着手段７が設けられていることから、成膜の際にマスク１９がマスク吸着手段７の磁石の磁力によって引き寄せられて基板１０の第１面側に移動し、基板１０の第２面に密着するため、マスク１９を介して基板１０の第２面上に形成される膜の平坦性を向上させることができる。
また、本実施の形態においては、基板保持器１１が当該搬送方向に対して直交する方向に複数の基板１０を並べて保持するように構成されていることから、従来技術のような基板の搬送方向に複数の基板を並べて保持する基板保持器を搬送して成膜を行う場合と比較して、基板保持器の長さ及びこれに伴う余剰スペースを削減することができるので、成膜装置のより省スペース化を達成することができる。
図１９〜図２３は、本実施の形態の変形例を示すもので、以下、上記実施の形態と対応する部分には同一の符号を付しその詳細な説明を省略する。
図１９に示す本変形例の成膜装置１Ａは、後述するように、開閉可能なマスク８を有する基板保持器１１Ａを用いるもので、このマスク８が基板搬入搬出室２Ａの蓋部２ａの動作と連動して開閉可能に構成されている。
図２０（ａ）〜（ｃ）は、本変形例に用いる基板保持器の構成を示すもので、図２０（ａ）は平面図、図２０（ｂ）は図２０（ａ）のＢ−Ｂ線断面図、図２０（ｃ）は正面図である。
さらに、図２１（ａ）（ｂ）〜図２３は、本変形例の動作を示す説明図である。
図２０（ａ）（ｂ）に示すように、本変形例に用いる基板保持器１１Ａは、その本体部１１ａに、上記実施の形態と同等の基本構成の保持部１４が設けられている。
すなわち、本変形例に用いる基板保持器１１Ａの保持部１４は、基板保持器１１Ａの上面側に、各基板１０と同等の大きさ及び形状で各基板１０の第１面（本変形例では上面）に対して成膜を行うための矩形状等の開口部１５が設けられるとともに、基板保持器１１Ａの下面側に、上記各開口部１５とそれぞれ連通し各基板１０の第２面（本変形例では下面）に成膜を行うための矩形状等の開口部１６が設けられている。
そして、各保持部１４の開口部１５、１６の間の連続する部分に、各基板１０を載置可能な矩形枠状の凹部からなる載置部１７がそれぞれ設けられている。
これら各載置部１７は、凹部の底面が例えば基板保持器１１Ａの上面と平行な平面状に形成され、成膜の際に各基板１０を水平に保持するように構成されている。
この載置部１７は、３点以上で基板１０を支持する構成にすることが好ましい。しかし、バランスを確実に保つことができれば、２点で基板１０を支持する構成を採用することもできる。
本変形例では、基板保持器１１Ａの上部、すなわち、基板１０の第１面側に成膜用のマスク８が設けられている。
このマスク８は、保持部１４の上部側に設けられた二つの開口部１５を覆う大きさで例えば矩形状に形成され、各開口部１５に対応する位置に、保持部１４の下部側に設けられた一対の開口部１６より若干小さな例えば矩形状の一対の開口部８ａが設けられている。
なお、これら一対の開口部８ａには、所定のパターンのマスク部材（図示せず）を設けることもできる。
本変形例のマスク８は、搬送方向外方側の両側の側部で且つ第１の搬送方向Ｐ１側の端部に、マスク８を開閉するための開閉機構８０がそれぞれ設けられている。
これら開閉機構８０は、搬送方向に対して直交する方向に延びる支軸８ｃがマスク８に固定され、各支軸８ｃが、基板保持器１１Ａの上面に固定された支持部材８ｄに、搬送方向に対して直交する方向に延びる回転軸を中心として回転可能に支持されている。
一方、マスク８の搬送方向外方側の両側の側部で且つ第２の搬送方向Ｐ２側の端部には、マスク８を上方に引き上げるための引き上げピン８ｂがそれぞれ固定されている。
これら引き上げピン８ｂは、搬送方向に対して直交する方向に延びる直線を通るように設けられ、それぞれの搬送方向外方側の端部が基板保持器１１Ａの本体部１１ａの搬送方向外方側の端縁部から搬送方向外方側にはみ出すように設けられている。
そして、後述する一対のマスク開閉部材９によって各引き上げピン８ｂを引き上げると、マスク８が開閉機構８０の支軸８ｃの回転軸を中心として回転移動し、その第２の搬送方向Ｐ２側の端部が上昇して開き、基板保持器１１Ａの各開口部１５、１６並びに載置部１７が露出するようになっている。
一方、図１９に示すように、本変形例では、上述したマスク８を開閉させるためのマスク開閉機構９０が、真空槽２の基板搬入搬出室２Ａ内に設けられている。
このマスク開閉機構９０は、後述するように、基板搬入搬出室２Ａの蓋部２ａと連動するように構成され、マスク８の第２の搬送方向Ｐ２側の端部を引き上げ且つ下降させて開閉させる一対の同一構成を有するマスク開閉部材９を備えている。
これら一対のマスク開閉部材９は、図示しない連結部材によって連結され、同期して動作するように構成されている。
そして、一対のマスク開閉部材９は、図２０（ｃ）に示すように、上述した一対の引き上げピン８ｂの端部間の間隔より若干短い距離をおいて配置されている。以下、適宜一つのマスク開閉部材９を例にとってマスク開閉部材９の構成及び動作を説明する。
図１９及び図２１（ａ）に示すように、マスク開閉部材９は、細長形状のフック状の部材からなる。すなわち、マスク開閉部材９は、直線状の本体部９ａと、その一方の端部に設けられた例えば釣り針状の引っ掛け部９ｂを有し、後述するように、マスク８に設けられ引き上げピン８ｂと連結可能に構成されている。
そして、マスク開閉部材９の引っ掛け部９ｂと反対側の端部が、基板搬入搬出室２Ａの蓋部２ａの下面の第２の搬送方向Ｐ２側の部分に設けられた支軸９ｄに取り付けられ、この支軸９ｄを中心として回転可能になっている。
この場合、マスク開閉部材９は、引っ掛け部９ｂの先端部を第２の搬送方向Ｐ２側に向けて配置され、搬送方向に向けられた鉛直面と平行な平面内を回転するように構成されている。
なお、本変形例の蓋部２ａは、その第１の搬送方向Ｐ１側の端部に設けられた支軸２ｂを中心として、搬送方向に向けられた鉛直面と平行な平面内を回転するように構成されている。
マスク開閉部材９の中腹部で第２の搬送方向Ｐ２側の部分には、マスク開閉部材９の鉛直方向に対する角度を規制する角度規制部９ｃが設けられ、この角度規制部９ｃは、マスク開閉部材９の本体部９ａから第２の搬送方向Ｐ２側に凸となる曲線状に突出形成されている。
一方、基板搬入搬出室２Ａ内の第２の搬送方向Ｐ２側の壁部には、上述したマスク開閉部材９の角度規制部９ｃと共にマスク開閉部材９の鉛直方向に対する角度を規制する角度規制部材９ｅが設けられている。
この角度規制部材９ｅは、基板搬入搬出室２Ａ内の第２の搬送方向Ｐ２側の壁部から第１の搬送方向Ｐ１側に突出するように形成され、マスク開閉部材９の角度規制部９ｃと当接可能な位置に設けられている。
このような構成を有する本変形例では、蓋部２ａが閉じている状態において、マスク開閉部材９の角度規制部９ｃが真空槽２内の壁部に設けられた角度規制部材９ｅに当接し、その本体部９ａが第１の搬送方向Ｐ１側に若干傾斜した状態になっている。
ここで、本変形例では、図２１（ａ）に示すように、マスク開閉部材９の引っ掛け部９ｂは、その引っ掛け部９ｂの先端部が、マスク開閉部材９の下方に位置し基板搬入搬出機構６の支持部６２の搬送ロボット６４上に載置された基板保持器１１Ａ上のマスク８の引き上げピン８ｂに対し、第１の搬送方向Ｐ１側に位置し、基板搬入搬出機構６の支持部６２を上昇させてマスク８が基板搬入搬出室２Ａ内に配置された場合であっても、マスク８の引き上げピン８ｂと干渉（接触）しないように各部材の形状及び寸法が設定されている。
このような構成を有する本変形例においては、図２１（ａ）に示す状態から、基板搬入搬出機構６の支持部６２を上昇させ、図２１（ｂ）に示すように、基板保持器１１Ａ及びマスク８を基板搬入搬出室２Ａ内に搬入する。
これにより、マスク８の引き上げピン８ｂが、マスク開閉部材９の引っ掛け部９ｂに接触することなくその上方に配置される。
次に、基板搬入搬出機構６の支持部６２を上昇させ、基板搬入搬出室２Ａ内の雰囲気を真空槽２内の雰囲気と隔離し、大気圧までベントした後、図２２（ａ）に示すように、蓋部２ａを支軸２ｂを中心として第２の搬送方向Ｐ２側の部分を上昇させ、基板搬入搬出室２Ａの開放動作を開始する。
これによりマスク開閉部材９の角度規制部９ｃの角度規制部材９ｅに対する当接が外れ、マスク開閉部材９の引っ掛け部９ｂが第２の搬送方向Ｐ２に移動するようにマスク開閉部材９が回転し、その引っ掛け部９ｂがマスク８の引き上げピン８ｂの下方に位置する。
そして、蓋部２ａの上方への回転移動を継続すると、マスク開閉機構９０の一対のマスク開閉部材９の引っ掛け部９ｂがマスク８の引き上げピン８ｂの下側部分に接触し（図２０（ｃ）参照）、図２２（ｂ）に示すように、マスク開閉部材９の引っ掛け部９ｂがマスク８の引き上げピン８ｂを引っ掛けた連結状態で上昇し、これにより引き上げピン８ｂに連結されたマスク８が支軸８ｃを中心として第２の搬送方向Ｐ２側の部分が上方する方向に回転してマスク８が開き、上述した保持部１４が露出する（図２０（ａ）（ｂ）参照）。
さらに、蓋部２ａの上方への回転移動を継続すると、図２３に示すように、マスク８が直立に近い状態まで起立し、これによりマスク８と基板搬入搬出室２Ａの壁部との距離が離れ、基板保持器１１Ａの上方に基板１０を搬入及び搬出できる空間が形成される。
その結果、図２３に示すように、図示しない搬送ロボットを用い、この空間を介して、処理前の基板１０ａを基板搬入搬出室２Ａ内の基板保持器１１Ａに保持させ、また処理済の基板１０ｂを基板保持器１１Ａから基板搬入搬出室２Ａの外部へ排出することができる。
なお、マスク８を閉じる動作は、上述した機構の説明から明らかなように、基板保持器１１Ａの蓋部２ａを閉じることで容易に行うことができる。
以上述べた本変形例においては、基板保持器１１Ａが、基板１０の第１面側であるその上部に成膜用のマスク８を有していることから、基板１０の第１面に対してマスク成膜を行うことができる。
この場合、基板保持器１１Ａに上記実施の形態のマスク１９を設ければ、基板１０の両面にマスク成膜を行うことができる。
また、本変形例のマスク８は、回転移動によって開閉可能に構成されるとともに、基板搬入搬出室２Ａの蓋部２ａと連動するマスク開閉機構９０と連動して動作し、かつ、蓋部２ａ及びマスク８が開いた状態において基板１０を搬入搬出可能な空間が形成されるように構成されていることから、基板搬入搬出室２Ａの蓋部２ａを開けるだけで基板保持器１１Ａの露出した保持部１４に対して基板１０（１０ａ、１０ｂ）の搬出入を行うことができ、その結果、基板１０の搬出入工程の簡素化を図ることができる。
さらに、本変形例のマスク８は、基板保持器１１Ａの上部（基板１０の第１面側）に設けられるとともに、基板１０の第２面側の開口部１６より若干小さな開口部８ａが設けられていることから、基板保持器１１Ａの載置部１７の面積をより小さくして基板１０の第２面側の開口部１６をできるだけ大きくすることができ、これにより基板１０の第２面側の成膜面積の最大化を図ることができるとともに、成膜材料の回り込み付着に起因する基板１０の第１面及び第２面間の短絡を防止することができる。
以上の本変形例では、カム機構（角度規制部９ｃ及び角度規制部材９ｅ）によってマスク開閉部材９を動作させるように構成したが、本発明はこれに限られず、例えば光センサによってマスク開閉部材９の位置を検出し、その結果に基づきアクチュエータを駆動してマスク開閉部材９を動作させるように構成することもできる。
なお、本発明は上述した実施の形態に限られず、種々の変更を行うことができる。
例えば上記実施の形態においては、搬送駆動部材３３のうち上側の部分を第１の搬送部である往路側搬送部３３ａとするとともに、搬送駆動部材３３のうち下側の部分を第２の搬送部である復路側搬送部３３ｃとするようにしたが、本発明はこれに限られず、これらの上下関係を逆にすることもできる。
さらに、上記実施の形態では、基板の上面を第１面とし、下面を第２面としたが、基板の下面を第１面とし、上面を第２面とすることもできる。
さらにまた、上記実施の形態では、ヘテロ接合型太陽電池用の基板の両面上に透明導電酸化物層を形成する場合を例にとって説明したが、本発明はこれに限られず、種々の基板の両面上に種々の膜を形成する場合に適用することができる。
ただし、本発明は、ヘテロ接合型太陽電池用の基板の両面上に透明導電酸化物層を形成する場合に特に有効となるものである。
また、上記実施の形態では、基板保持器搬送機構３及び方向転換機構４０について、一対のスプロケットと、これら一対のスプロケットに架け渡されたチェーンから構成するようにしたが、例えばベルトやレールを用いた環状形状の搬送駆動機構を用いることもできる。
さらに、基板保持器支持機構１８については、ローラではなくベルトやレールを用いて構成することもできる。
一方、方向転換機構４０については、上述した第１〜第３のガイド部材４１〜４３によって構成する上記実施の形態のものには限られず、以下のように変形することもできる。
例えば、図１８に示す変形例では、上記第２のガイド部材４２に対応するガイド部材４４と、上記第３のガイド部材４３に対応するガイド部材４３Ａとを有し、これら一対のガイド部材４４、４３Ａによって第１及び第２の方向転換経路が形成されるように構成されている。
ここで、ガイド部材４４は、例えば平仮名の「て」（Ｔに類似する形状）字状に形成され、その第１の搬送方向Ｐ１の上流側の部分４４ａが上記第２のガイド部材４２の第１の搬送方向Ｐ１の上流側の部分と同等の曲面形状に形成されている。
そして、上述した第１の駆動部３６によって駆動される基板保持器１１の第１の被駆動軸１２を、ガイド部材４４の第１の搬送方向Ｐ１の上流側の部分４４ａに接触させて当該部分４４ａに沿って上方から下方に案内するように構成されている。
一方、ガイド部材４３Ａは、その第１の搬送方向Ｐ１の上流側の部分４３ａが上記第３のガイド部材４３の第１の搬送方向Ｐ１の上流側の部分と同等の曲面形状に形成されている。
そして、上述した第２の駆動部４６によって駆動される基板保持器１１の第２の被駆動軸１３を、ガイド部材４３Ａの第１の搬送方向Ｐ１の上流側の部分４３ａと接触させて当該部分４３ａに沿って上方から下方に案内するように構成されている。
このような構成を有する本例によれば、上述した第１のガイド部材４１が不要になるとともに、上記第２のガイド部材４２に対応するガイド部材４４の材料を少なくすることができるので、方向転換機構４０の構成の簡素化ひいては装置構成簡素化及びコストダウンを図ることができる。
また、第１及び第２の駆動部３６、４６の形状については、上記実施の形態に限られず、基板保持器１１の第１及び第２の被駆動軸１２、１３と確実に接触して支持駆動することができる限り、種々の形状のものを採用することができる。
さらに、本発明は、上記実施の形態のように、成膜前の基板１０ａを真空槽２内に搬入し、成膜済の基板１０ｂを真空槽２から搬出する場合のみならず、成膜前の基板１０ａを基板保持器１１と共に真空槽２内に搬入し、成膜済の基板１０ｂを基板保持器１１と共に真空槽２から搬出する場合にも適用することができる。
１…成膜装置
２…真空槽
３…基板保持器搬送機構
４…第１の成膜領域
４Ｔ…スパッタ手段
５…第２の成膜領域
５Ｒ…反応性プラズマ蒸着手段
６…基板搬入搬出機構
７…マスク吸着手段
１０…基板
１１…基板保持器
１２…第１の被駆動軸（第１の被駆動部）
１３…第２の被駆動軸（第２の被駆動部）
１４…保持部
１５、１６…開口部
１７…載置部
１７ａ…溝部
１８…基板保持器支持機構
１９…マスク
１９ａ…マスク部材
３０Ａ…基板保持器導入部
３０Ｂ…搬送折り返し部
３０Ｃ…基板保持器排出部
３３…搬送駆動部材（搬送経路）
３３ａ…往路側搬送部（第１の搬送部）
３３ｂ…折り返し部
３３ｃ…復路側搬送部（第２の搬送部）
３６…第１の駆動部
４０…方向転換機構
４１…第１のガイド部材
４２…第２のガイド部材
４３…第３のガイド部材
４５…搬送駆動部材
４６…第２の駆動部
５１…第１の方向転換経路
５２…第２の方向転換経路

Claims (7)

  1. 単一の真空雰囲気が形成される真空槽と、
    前記真空槽内に設けられ、基板保持器に保持された基板の第１面上に第１の透明導電酸化物層の成膜を行うスパッタ手段を有する第１の成膜領域と、
    前記真空槽内に設けられ、前記基板保持器に保持された前記基板の第２面上に第２の透明導電酸化物層の成膜を行う反応性プラズマ蒸着手段を有する第２の成膜領域と、
    鉛直面に対する投影形状が一連の環状となるように形成され、前記基板保持器を搬送する搬送経路と、
    第１及び第２の被駆動部を有する複数の前記基板保持器を前記搬送経路に沿って搬送する基板保持器搬送機構とを備え、
    前記搬送経路は、導入された前記基板保持器を水平にした状態で前記搬送経路に沿って第１の搬送方向に搬送する第１の搬送部と、前記基板保持器を水平にした状態で前記搬送経路に沿って前記第１の搬送方向と反対方向の第２の搬送方向に搬送して排出する第２の搬送部と、前記基板保持器を前記第１の搬送部から前記第２の搬送部に向って折り返して搬送する搬送折り返し部とを有し、前記第１の搬送部が、前記第１及び第２の成膜領域のうち一方を通過し、かつ、前記第２の搬送部が、前記第１及び第２の成膜領域のうち他方を通過するように構成され、
    前記基板保持器搬送機構は、前記基板保持器の第１の被駆動部と接触して当該基板保持器を前記搬送経路に沿って駆動する複数の第１の駆動部を有し、
    前記搬送経路の搬送折り返し部の近傍に、前記基板保持器の第２の被駆動部と接触して当該基板保持器を前記第１及び第２の搬送方向にそれぞれ駆動する複数の第２の駆動部と、前記基板保持器の第１及び第２の被駆動部を当該基板保持器を前記第１の搬送方向から前記第２の搬送方向へ方向転換するようにそれぞれ案内して搬送するための第１及び第２の方向転換経路とを有する方向転換機構が設けられ、
    前記基板保持器搬送機構の第１の駆動部と前記方向転換機構の第２の駆動部とを同期して動作させ、前記基板保持器の第１及び第２の被駆動部を前記方向転換機構の第１及び第２の方向転換経路に沿ってそれぞれ案内して搬送することにより、前記基板保持器を上下関係を維持した状態で前記搬送経路の第１の搬送部から第２の搬送部に受け渡すように構成されている成膜装置。
  2. 前記基板保持器が、前記基板の第２面上にマスクを介して成膜を行うように構成されている請求項１記載の成膜装置。
  3. 前記マスクが磁性体からなる部分を有するとともに、前記第２の成膜領域の反応性プラズマ蒸着手段に、成膜位置において前記搬送経路に対して前記基板の第１面側の近傍に前記マスクを吸着するマスク吸着手段が設けられている請求項２記載の成膜装置。
  4. 前記基板保持器は、前記搬送経路に対して直交する方向に複数の基板を並べて保持するように構成されている請求項１乃至３のいずれか１項記載の成膜装置。
  5. 前記基板保持器は、前記基板の第１面側の部分に回転移動によって開閉可能な成膜用のマスクを有し、当該マスクは、基板搬入搬出室の蓋部の回転移動による開閉動作と連動するマスク開閉機構と連動して動作し、かつ、前記蓋部及び前記マスクが開いた状態において当該基板を搬入搬出可能な空間が形成されるように構成されている請求項１乃至４のいずれか１項記載の成膜装置。
  6. 請求項１乃至５のいずれか１項記載の成膜装置を用いた成膜方法であって、
    前記搬送経路の第１の搬送部によって前記基板保持器を前記第１の成膜領域を通過するように前記搬送経路に沿って第１の搬送方向に搬送し、当該基板保持器に保持された基板の第１面上にスパッタリングによって第１の透明導電酸化物層を形成する工程と、
    前記搬送経路の第２の搬送部によって前記基板保持器を前記第２の成膜領域を通過するように前記搬送経路に沿って前記第１の搬送部の搬送方向と反対の第２の搬送方向に搬送し、当該基板保持器に保持された前記基板の第２面上に反応性プラズマ蒸着によって第２の透明導電酸化物層を形成する工程とを有する成膜方法。
  7. 請求項１乃至５のいずれか１項記載の成膜装置を用いた太陽電池の製造方法であって、
    ｎ型結晶シリコン基板の一方の面上に、ｉ型アモルファスシリコン層及びｐ型アモルファスシリコン層が順次設けられるとともに、前記ｎ型結晶シリコン基板の他方の面上に、ｉ型アモルファスシリコン層及びｎ型アモルファスシリコン層が順次設けられた基板を用意し、
    前記搬送経路の第１の搬送部によって前記基板保持器を前記第１の成膜領域を通過するように前記搬送経路に沿って第１の搬送方向に搬送し、当該基板保持器に保持された基板の一方の面上にスパッタリングによって第１の透明導電酸化物層を形成する工程と、
    前記搬送経路の第２の搬送部によって前記基板保持器を前記第２の成膜領域を通過するように前記搬送経路に沿って前記第１の搬送部の搬送方向と反対の第２の搬送方向に搬送し、当該基板保持器に保持された前記基板の他方の面上に反応性プラズマ蒸着によって第２の透明導電酸化物層を形成する工程とを有する太陽電池の製造方法。
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