(57)【要約】【課題】基板ホルダに保持された被処理基板の両面に対して良好に成膜処理を行うことができる成膜装置及び基板ホルダを提供する。【解決手段】基板ホルダ１１が、被処理基板Ｓの収容される凹部２１の底面部分に、被処理基板Ｓの表面を露出する開口部２２を備えると共に、被処理基板Ｓの外周縁部に当接して被処理基板Ｓを支持する支持部２３を備え、且つ支持部２３の外表面は、その先端側が被処理基板Ｓに向かって傾斜する傾斜面２４となっている構成とし、被処理基板Ｓは、この基板ホルダ１１に保持された状態で処理部５０に搬送されて被処理基板Ｓの両面に対する成膜処理が行われるようにする。【選択図】図４
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
被処理基板を水平方向に保持する基板ホルダと、該基板ホルダに保持された状態で前記被処理基板の両面に対して成膜処理を行う処理部と、を備える成膜装置であって、
前記基板ホルダは、前記被処理基板が収容される凹部の底面部分に、前記被処理基板の表面を露出する開口部を備えると共に、前記被処理基板の外周縁部に当接して当該被処理基板を支持する支持部を備え、且つ前記支持部の外表面は、その先端側が前記被処理基板に向かって傾斜する傾斜面となっており、
前記被処理基板は、前記基板ホルダに保持された状態で前記処理部内に搬送されて当該被処理基板の両面に対する成膜処理が行われることを特徴とする成膜装置。
【請求項２】
請求項１に記載の成膜装置において、
前記支持部の前記傾斜面は、前記凹部に収容された前記被処理基板の表面に対する傾斜角度が３０°以下となっていることを特徴とする成膜装置。
【請求項３】
請求項１又は２に記載の成膜装置において、
前記処理部は、前記被処理基板の一方面側に対して成膜処理を行う第１の処理室と、前記被処理基板の他方面に対して成膜処理を行う第２の処理室と、を含むことを特徴とする成膜装置。
【請求項４】
請求項３に記載の成膜装置において、
前記第１の処理室と、前記第２の処理室とが、バッファ室を介して接続されていることを特徴とする成膜装置。
【請求項５】
被処理基板の両面に成膜処理を行う成膜装置に用いられ、前記被処理基板を水平方向に保持した状態で搬送される基板ホルダであって、
前記被処理基板が収容される凹部の底面部分に、前記被処理基板の表面を露出する開口部を備えると共に、前記被処理基板の外周縁部に当接して当該被処理基板を支持する支持部を備え、
前記支持部の外表面は、その先端側が前記被処理基板に向かって傾斜する傾斜面となっていることを特徴とする基板ホルダ。
【請求項６】
請求項５に記載の基板ホルダにおいて、
前記支持部の前記傾斜面は、前記凹部に収容された前記被処理基板の表面に対する傾斜角度が３０°以下となっていることを特徴とする基板ホルダ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、被処理基板の両面に対して成膜処理を行う成膜装置及びそれに用いられる基板ホルダに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、被処理基板の表面に対する薄膜等の成膜（成膜処理）を行う成膜装置としては、例えば、枚葉式のものとインライン式のものがある。インライン式の成膜装置においては、被処理基板が基板ホルダに保持された状態で装置内を搬送されるものがある。そしてこのようなタイプの成膜装置では、基板ホルダに保持されたままの状態で被処理基板に対する成膜処理が行われる。
【０００３】
例えば、太陽電池を構成する電極膜等の各種薄膜は、スパッタリング装置等の成膜装置によって成膜されている。例えば、バルク型の太陽電池のように、基板（基材）の両面にそれぞれ電極膜が形成されているものの場合、基板の両面の電極膜はそれぞれ別工程で形成されていた。具体的には、基板の一方面側に電極膜を形成した後、その基板の向きを反転させ再度成膜を行うことで、基板の他方面に電極膜を形成していた。
【０００４】
ここで、例えば、プラズマＣＶＤ装置においては、基板ホルダによって水平方向に保持された基板（基材）の両面に対して薄膜を同時に形成するものが提案されている（例えば、特許文献１参照）。
【０００５】
そして、太陽電池の電極膜の成膜に用いられるスパッタリング装置等の成膜装置においても、基板ホルダによって水平方向に保持された基板の両面に対して電極膜を同時に形成することが考えられる。このように基板の両面に対して電極膜を同時に形成することができれば、太陽電池の製造効率が大幅に向上することができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００６−３１６２９９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、基板ホルダによって基板を適切に保持しておかなければ、基板の両面に対して電極膜等の薄膜を良好に成膜することができないという問題がある。例えば、電極膜の中央部と周縁部とで電極膜の膜厚にバラツキが生じるといった問題が発生する虞がある。
【０００８】
なおこのような問題は、太陽電池を構成する電極膜だけでなく、他の薄膜を基板の両面に形成する際にも同様に生じる虞がある。
【０００９】
本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであり、基板ホルダに保持された被処理基板の両面に対して良好に成膜処理を行うことができる成膜装置及び基板ホルダ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】
【００１０】
上記課題を解決する本発明の第１の態様は、被処理基板を水平方向に保持する基板ホルダと、該基板ホルダに保持された状態で前記被処理基板の両面に対して成膜処理を行う処理部と、を備える成膜装置であって、前記基板ホルダは、前記被処理基板が収容される凹部の底面部分に、前記被処理基板の表面を露出する開口部を備えると共に、前記被処理基板の外周縁部に当接して当該被処理基板を支持する支持部を備え、且つ前記支持部の外表面は、その先端側が前記被処理基板に向かって傾斜する傾斜面となっており、前記被処理基板は、前記基板ホルダに保持された状態で前記処理部内に搬送されて当該被処理基板の両面に対する成膜処理が行われることを特徴とする成膜装置にある。
【００１１】
かかる第１の態様では、基板ホルダに保持された基板の一方面（上面）側は完全に露出されているため、成膜処理により基板の全面に略均一な膜厚で薄膜が形成される。また基板の他方面（下面）側は、開口部で露出された部分に薄膜が形成される。その際、支持部の先端部の表面が傾斜面となっていることで、被処理基板の全面に亘って略均一な膜厚の薄膜が形成される。
【００１２】
本発明の第２の態様は、第１の態様の成膜装置において、前記支持部の前記傾斜面は、前記凹部に収容された前記被処理基板の表面に対する傾斜角度が３０°以下となっていることを特徴とする成膜装置にある。
【００１３】
かかる第２の態様では、基板の他方面側に形成される薄膜の膜厚がより確実に均一化される。
【００１４】
本発明の第３の態様は、第１又は２の態様の成膜装置において、前記処理部は、前記被処理基板の一方面側に対して成膜処理を行う第１の処理室と、前記被処理基板の他方面に対して成膜処理を行う第２の処理室と、を含むことを特徴とする成膜装置にある。
【００１５】
かかる第３の態様では、基板の各面に対して成膜処理を行うための第１及び第２の処理室を備えることで、基板の温度上昇を抑制して基板の各面に対する成膜処理を良好に実施することができる。
【００１６】
本発明の第４の態様は、第３の態様の成膜装置において、前記第１の処理室と、前記第２の処理室とが、バッファ室を介して接続されていることを特徴とする成膜装置にある。
【００１７】
かかる第４の態様では、基板の温度上昇をより確実に抑制して、基板の各面に対する成膜処理をさらに良好に実施することができる。
【００１８】
本発明の第５の態様は、被処理基板の両面に成膜処理を行う成膜装置に用いられ、前記被処理基板を水平方向に保持した状態で搬送される基板ホルダであって、前記被処理基板が収容される凹部の底面部分に、前記被処理基板の表面を露出する開口部を備えると共に、前記被処理基板の外周縁部に当接して当該被処理基板を支持する支持部を備え、前記支持部の外表面は、その先端側が前記被処理基板に向かって傾斜する傾斜面となっていることを特徴とする基板ホルダにある。
【００１９】
かかる第５の態様では、基板ホルダに保持された被処理基板の一方面（上面）側は完全に露出されているため、成膜装置によって被処理基板の全面に略均一な膜厚で薄膜を形成できる。被処理基板の他方面（下面）側には、開口部で露出された部分に薄膜が形成されるが、支持部の先端部の表面が傾斜面となっていることで、薄膜の膜厚は被処理基板の全面に亘って略均一化される。
【００２０】
本発明の第６の態様は、第５の態様の基板ホルダにおいて、前記支持部の前記傾斜面は、前記凹部に収容された前記被処理基板の表面に対する傾斜角度が３０°以下となっていることを特徴とする基板ホルダにある。
【００２１】
かかる第６の態様では、成膜装置によって被処理基板の両面に薄膜を形成する際に、基板の他方面側に形成される薄膜の膜厚をより確実に均一化することができる。
【発明の効果】
【００２２】
かかる本発明では、被処理基板の両面に対して薄膜を略均一な膜厚で良好に形成することができる。本発明を、例えば、太陽電池を構成する電極膜の製造に適用することで、電極膜を極めて良好に形成することができると共に、太陽電池の製造効率を大幅に向上することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【図１】本発明の一実施形態に係る成膜装置の全体構成を示す概略図である。
【図２】本発明の一実施形態に係る真空成膜室の構成を示す概略図である。
【図３】本発明の一実施形態に係る基板ホルダの概略斜視図である。
【図４】本発明の一実施形態に係る基板ホルダの要部を示す断面図である。
【図５】本発明の一実施形態に係る基板ホルダの変形例を示す断面図である。
【図６】本発明の一実施形態に係る処理部の変形例を示す概略図である。
【発明を実施するための形態】
【００２４】
以下、本発明の実施形態について図面を参照して詳細に説明する。
【００２５】
図１に示すように、本実施形態に係る成膜装置１０は、いわゆる水平搬送型の成膜装置であり被処理基板Ｓを略水平方向に保持する基板ホルダ１１を備え、例えば、太陽電池の製造に用いられて被処理基板（基材）Ｓの表面に電極膜等の薄膜を形成する。
【００２６】
またこの成膜装置は、いわゆるインライン方式の成膜装置であり、基板ホルダ１１の搬送方向上流側（図中左側）から順に、ロードロック室１２と、加熱室１３と、処理部５０を構成する真空成膜室１４と、搬送室１５と、アンロード室１６とを備える。またロードロック室１２の上流側及びアンロード室１６の下流側、並びにロードロック室１２と、加熱室１３と、真空成膜室１４と、搬送室１５との間にはそれぞれゲートバルブ１７が設けられており、ロードロック室１２、加熱室１３、真空成膜室１４、搬送室１５及びアンロード室１６はそれぞれ図示しない排気手段（真空ポンプ等）を備え、内部を真空状態に保つことができるように構成されている。
【００２７】
このような成膜装置１０では、まず被処理基板Ｓが保持された基板ホルダ１１をロードロック室１２の上流側のゲートバルブ１７を開いてロードロック室１２に搬送し、ゲートバルブ１７を閉じてロードロック室１２を排気した後に、ロードロック室１２の下流側のゲートバルブ１７を開いて加熱室１３へ基板ホルダ１１を搬送する。加熱室１３において各種ヒータ（例えば、シースヒータ）により基板ホルダ１１に保持された被処理基板Ｓを所定温度まで加熱する。その後、基板ホルダ１１を真空成膜室１４内に搬送して、スパッタリング法により被処理基板Ｓの表面に薄膜、例えば、太陽電池を構成する電極膜等を形成する。その後、基板ホルダ１１は搬送室１５を経由してアンロード室１６に搬送される。アンロード室１６に基板ホルダ１１が搬送されると、ベントガスが導入されてアンロード室１６が大気圧に戻される。そして、アンロード室１６が大気圧に戻った後、アンロード室１６の下流側のゲートバルブ１７から基板ホルダ１１が外部に取り出される。
【００２８】
ここで、本発明に係る成膜装置１０の真空成膜室１４は、基板ホルダ１１に保持された被処理基板Ｓの両面に対して薄膜を形成できるように構成されている。本実施形態では、図２に示すように、真空成膜室１４の天井面及び床面のそれぞれに、ターゲット保持部１８（１８Ａ，１８Ｂ）によってスパッタリングターゲット１９（１９Ａ，１９Ｂ）が保持されている。なお各ターゲット保持部１８は、高周波電源２０が接続されて各スパッタリングターゲット１９に電圧を印加できるように構成されている。
【００２９】
つまり本実施形態では、真空成膜室１４は室内に搬送された基板ホルダ１１（被処理基板Ｓ）の各面に対向するように二つのスパッタリングターゲット１９を備えており、被処理基板Ｓの両面に対して同時に電極膜を形成することができるように構成されている。
【００３０】
また成膜装置１０が備える基板ホルダ１１には、図３及び図４に示すように、本実施形態では、複数枚の被処理基板Ｓを保持可能に構成されている。すなわち基板ホルダ１１は、被処理基板Ｓが収容される複数の凹部２１が形成されている。各凹部２１の底面部には被処理基板Ｓの表面を露出する開口部２２が形成されている。開口部２２の周囲部には、被処理基板Ｓの他方面側の外周縁部に当接して被処理基板Ｓを支持する支持部２３が設けられている。すなわち開口部２２が形成された凹部２１の底面部分の一部が支持部２３となっている。この支持部２３は、被処理基板Ｓを支持すると共に、被処理基板Ｓの周縁部に電極膜が存在しない非成膜領域を形成するためのマスクとしての役割も果たす。
【００３１】
したがって、基板ホルダ１１の凹部２１に収容された被処理基板Ｓは、その一方面側（上面側）の全面が露出され、他方面側（下面側）については、開口部２２に対向する部分が露出される。つまり真空成膜室１４内において成膜処理が行われると、被処理基板Ｓの一方面側には全面に亘って電極膜１００が形成され、被処理基板Ｓの他方面側には開口部２２に対向する領域のみに電極膜１０１が形成される。
【００３２】
ところで、太陽電池の発電効率は被処理基板Ｓの両面に形成された電極膜１００，１０１の面積に応じて高くなる。このため、被処理基板Ｓの他方面側にもできるだけ広い範囲に電極膜１０１を形成することが好ましい。したがって成膜装置１０が電極膜１００，１０１を成膜するものである場合、基板ホルダ１１の支持部２３は、被処理基板Ｓを支持できる程度に極力小さく形成されていることが好ましい。一方で被処理基板Ｓの縁部は全周に亘って支持部２３によって覆われている必要がある。被処理基板Ｓの縁部が露出されていると、被処理基板Ｓの一方面に側形成される電極膜１００と他方面側に形成される電極膜１０１とが被処理基板Ｓの端面部分で接続される虞があるためである。
【００３３】
また本発明では、支持部２３の外表面は、その先端側が被処理基板Ｓに向かって傾斜する傾斜面２４となっている。この支持部２３の傾斜面２４は、具体的には、凹部２１に収容された被処理基板Ｓの表面に対する傾斜角度θが３０°以下となっている。
【００３４】
これにより、被処理基板Ｓの他方面側に形成される電極膜１０１を、その面内方向で略均一な膜厚で形成することができる。支持部２３の傾斜面２４の傾斜角度θが大きくなると、電極膜１０１の周縁部の膜厚が、中央部の膜厚よりも薄くなってしまう虞がある。しかしながら、支持部２３の傾斜面２４の傾斜角度θが３０°以下となっていることで電極膜１０１を略均一な膜厚で形成することができる。
【００３５】
ちなみに、支持部の傾斜面の傾斜角度θが２０°，３０°，４５°である基板ホルダを用いて、ＩＴＯからなる電極膜を成膜し、その表面の写真から電極膜の膜厚状態を確認した。その結果、傾斜角度θが４５°のものでは膜厚の変化を視認できたが、傾斜角度θが２０°，３０°のものでは電極膜の周縁部における膜厚の変化を視認することはできなかった。
【００３６】
以上のように本発明によれば、被処理基板Ｓの両面に対して電極膜１００，１０１等の薄膜を比較的容易に且つ良好に形成することができる。
【００３７】
なお本実施形態では、基板ホルダ１１の凹部２１は被処理基板Ｓの厚さと略同一深さで形成されているが、被処理基板Ｓの厚さよりも深く形成されていてもよい。ただし、その場合には、図５に示すように、凹部２１の開口縁部にも、支持部２３と同様に、所定角度で傾斜する傾斜面２５が形成されていることが好ましい。これにより被処理基板Ｓの一方面側に電極膜１００等の薄膜を均一な膜厚で形成できる。
【００３８】
また本実施形態では、成膜装置１０として、処理部５０を構成する一つの真空成膜室１４を備え、この真空成膜室１４内で被処理基板Ｓの両面に同時に電極膜１００，１０１を形成するものを例示したが、処理部５０の構成はこれに限定されるものではない。
【００３９】
被処理基板Ｓに対して成膜処理を行う処理部５０は、例えば、図６（ａ）に示すように、第１の真空成膜室２６と、第２の真空成膜室２７とを備えるようにしてもよい。第１の真空成膜室２６には、その天井面にターゲット保持部１８Ａによってスパッタリングターゲット１９Ａが保持されている。一方、第２の真空成膜室２７には、その床面にターゲット保持部１８Ｂによってスパッタリングターゲット１９Ｂが保持されている。つまり処理部５０は、第１の真空成膜室２６によって被処理基板Ｓの一方面側への成膜処理を行い、第２の真空成膜室２７で被処理基板Ｓの他方面側への成膜処理を行うものであってもよい。
【００４０】
これにより、電極膜等の薄膜を成膜する成膜処理時の過剰な温度上昇を抑制することができ、被処理基板Ｓの両面に対して電極膜等の薄膜をより良好に形成することができる。
【００４１】
また図６（ｂ）に示すように、これら第１の真空成膜室２６と第２の真空成膜室２７とを、バッファ室２８を介して接続することで、さらに成膜処理時の過剰な温度上昇を抑制してもよい。これにより、被処理基板Ｓの両面に対して電極膜等の薄膜をさらに良好に形成することができる。
【００４２】
以上、本発明の実施形態について説明したが、勿論、本発明は上述の実施形態に限定されるものではなく、その趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更が可能なものである。
【００４３】
例えば、上述の実施形態では、基板ホルダ１１として複数枚の被処理基板Ｓを保持した構成を例示したが、勿論、基板ホルダ１１は１枚の被処理基板Ｓを保持するものであってもよい。
【符号の説明】
【００４４】
１０  成膜装置
１１  基板ホルダ
１２  ロードロック室
１３  加熱室
１４  真空成膜室
１５  搬送室
１６  アンロード室
１７  ゲートバルブ
１８  ターゲット保持部
１９  スパッタリングターゲット
２０  高周波電源
２１  凹部
２２  開口部
２３  支持部
２４，２５  傾斜面
２６  第１の真空成膜室
２７  第２の真空成膜室
２８  バッファ室
５０  処理部
１００，１０１  電極膜
Ｓ  被処理基板
【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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