(57)【要約】  薄膜太陽電池製造装置は、減圧に排気され、ＣＶＤ法により基板に膜を形成する成膜室と、前記成膜室と第一開閉部を介して連接され、大気圧と減圧を切り替え可能な仕込・取出室と、成膜処理前の基板を保持する第一キャリアと、成膜処理後の基板を保持する第二キャリアと、を備え、前記仕込・取出室は、前記第一キャリアと前記第二キャリアとを同時に収容する。
2009148081.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
減圧に排気され、ＣＶＤ法により基板に膜を形成する成膜室と、
前記成膜室と第一開閉部を介して連接され、大気圧と減圧を切り替え可能な仕込・取出室と、
成膜処理前の基板を保持する第一キャリアと、
成膜処理後の基板を保持する第二キャリアと、を備え、
前記仕込・取出室は、前記第一キャリアと前記第二キャリアとを同時に収容する、ことを特徴とする薄膜太陽電池製造装置。
【請求項２】
前記仕込・取出室は、複数の前記第一キャリアと複数の前記第二キャリアとを交互に収容する、請求項１に記載の薄膜太陽電池製造装置。
【請求項３】
前記仕込・取出室は、前記仕込・取出室の内部が減圧の状態で、前記第一キャリアと複数の前記第二キャリアとを同時に収容する、請求項１または請求項２に記載の薄膜太陽電池製造装置。
【請求項４】
複数の前記第一キャリアと複数の前記第二キャリアの少なくとも一つは、前記仕込・取出室内において、前記成膜室への移動方向に対して略直角方向に移動可能である、請求項１〜３のいずれかに記載の薄膜太陽電池製造装置。
【請求項５】
前記第一キャリアと前記第二キャリアは、前記基板の被成膜面が重力方向と平行な縦姿勢に前記基板を保持する、請求項１〜４のいずれかに記載の薄膜太陽電池製造装置。
【請求項６】
前記第一キャリア及び前記第二キャリアは、複数の前記基板を並行かつ対向して保持する、請求項１〜５のいずれかに記載の薄膜太陽電池製造装置。
【請求項７】
前記仕込・取出室は、複数の前記第二キャリアを一括して前記成膜室から前記仕込・取出室へ移動させるキャリア移送機構を有する、請求項１〜６のいずれかに記載の薄膜太陽電池製造装置。
【請求項８】
前記キャリア移送機構は、複数の前記第一キャリアを一括して前記仕込・取出室から前記成膜室へ移動させる、請求項７に記載の薄膜太陽電池製造装置。
【請求項９】
一つの前記仕込・取出室に一つの前記成膜室が接続されたプロセスモジュールを複数備え、
複数の前記プロセスモジュールが、並列に配置されている、請求項１〜８のいずれかに記載の薄膜太陽電池製造装置。
【請求項１０】
一つの前記仕込・取出室に複数の前記成膜室が接続された、請求項１〜８のいずれかに記載の薄膜太陽電池製造装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、薄膜太陽電池製造装置に関する。
本願は、２００８年０６月０６日に、日本に出願された特願２００８−１４９９３３号に基づき優先権を主張し、その内容をここに援用する。
【背景技術】
【０００２】
現在の太陽電池には、単結晶Ｓｉ型および多結晶Ｓｉ型の太陽電池が大半を占めている。しかしながら、Ｓｉの材料不足などの原因で、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）層のみの薄膜太陽電池に加え、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、変換効率を向上したタンデム型薄膜太陽電池の要求が高まっている。【０００３】
この薄膜太陽電池の薄膜Ｓｉ層（半導体層）の成膜には、プラズマＣＶＤ装置を用いることが多い。このようなプラズマ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装置などが存在する。【０００４】
ここで、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層は、ａ−Ｓｉ層と比較して約５倍程度の膜厚（１．５μｍ程度）を成膜する必要がある。また、μｃ−Ｓｉ層は、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るため、成膜速度を速くするには限界がある。従って、バッチ処理数を増加して、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、高スループットを実現する装置が求められている。【０００５】
また、特許文献１において、高品質の薄膜を形成でき、かつ、製造コストやメンテナンスコストを低くすることができるＣＶＤ装置が提案されている。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る。成膜チャンバの成膜室の出入口には、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の出入口は、常時開放になっている。そして、基体にＳｉ層を成膜する際には、チャンバ移動装置により、移動用チャンバが基体受渡・払出し装置の位置に移動して、基体キャリアを移動用チャンバ側に移送する。また、チャンバ移動装置により移動用チャンバを成膜チャンバと接合し、基体キャリアを成膜チャンバに移動させ、基体にＳｉ層を成膜する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００５−１３９５２４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
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、移動用チャンバ内を真空状態にした後に、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。薄膜Ｓｉ層の成膜が終了した後、基体を冷却するとともに、別の処理室へ基体を搬送する。したがって、複数の基体にＳｉ層を同時に成膜することができるものの、基体に薄膜Ｓｉ層を成膜するには、基体への成膜ステップ以外にも多くの他のステップが必要である。また、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が、装置の設置面積や費用対効果を考慮すると、ＣＶＤ装置の設置台数を増やすには限界があった。
また、特許文献１の移動用チャンバには、ヒータが設けられており、成膜チャンバに基体を移動する前に予め所定の温度まで加熱している。即ち、移動用チャンバおよび成膜チャンバの両方にヒータ機能が設けられている。これにより、装置が高価になるとともに、成膜時に消費するエネルギーが大きくなるという問題があった。【０００８】
本発明は、消費エネルギーを低減でき、高生産性と、低製造コストと、高スループットとを実現することができる薄膜太陽電池製造装置を提供することに目的がある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明の第一の態様に係る薄膜太陽電池製造装置は、減圧に排気され、ＣＶＤ法により基板に膜を形成する成膜室と、前記成膜室と第一開閉部を介して連接され、大気圧と減圧を切り替え可能な仕込・取出室と、成膜処理前の基板を保持する第一キャリアと、成膜処理後の基板を保持する第二キャリアと、を備え、前記仕込・取出室は、前記第一キャリアと前記第二キャリアとを同時に収容する。
前記仕込・取出室は、複数の前記第一キャリアと複数の前記第二キャリアとを交互に収容してもよい。
前記仕込・取出室は、前記仕込・取出室の内部が減圧の状態で、前記第一キャリアと複数の前記第二キャリアとを同時に収容してもよい。
複数の前記第一キャリアと複数の前記第二キャリアの少なくとも一つは、前記仕込・取出室内において、前記成膜室への移動方向に対して略直角方向に移動可能である；構成を採用してもよい。
前記第一キャリアと前記第二キャリアは、前記基板の被成膜面が重力方向と平行な縦姿勢に前記基板を保持してもよい。
前記第一キャリア及び前記第二キャリアは、複数の前記基板を並行かつ対向して保持してもよい。
前記仕込・取出室は、複数の前記第二キャリアを一括して前記成膜室から前記仕込・取出室へ移動させるキャリア移送機構を有してもよい。
前記キャリア移送機構は、複数の前記第一キャリアを一括して前記仕込・取出室から前記成膜室へ移動させてもよい。
前記薄膜太陽電池製造装置は、一つの前記仕込・取出室に一つの前記成膜室が接続されたプロセスモジュールを複数備え、複数の前記プロセスモジュールが、並列に配置されている；構成を採用してもよい。
一つの前記仕込・取出室に複数の前記成膜室が接続されてもよい。【００１０】
前記態様によれば、成膜処理前の基板と成膜処理後の基板とを仕込・取出室に同時に収容させることができるため、仕込・取出室の真空排気工程を半減することができる。したがって、生産性を著しく向上することができる。また、仕込・取出室において、成膜処理後の基板と成膜処理前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。即ち、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と、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とを省略することができる。
結果として、加熱工程や冷却工程が不用となり、生産性を向上させ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が削減できるため、省スペース化と低コスト化を同時に達成できる。【００１１】
前記態様によれば、仕込・取出室において、第一キャリアと第二キャリアとが同時に収容される際に隣り合っているため、第二キャリアに保持された成膜処理後の基板に蓄熱されている熱が、第一キャリアに保持された成膜処理前の基板に効率よく伝熱され、確実に熱交換させることができる。【００１２】
前記態様によれば、仕込・取出室から基板を出し入れする搬送路を固定することができる。したがって、装置自体の大きさを抑えることができ、装置の設置スペースを縮減ことができる。【００１３】
前記態様によれば、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でより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、基板を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。【００１４】
前記態様によれば、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。【００１５】
前記態様によれば、プロセスモジュールを複数並列配置することで、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、低い速度で膜を基板に成膜する際にも、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として装置を一体化することで、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で、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。【００１６】
前記態様によれば、仕込・取出室内をキャリアに取り付けられた基板が移動できるため、各成膜室で異なる成膜材料を供給でき、基板に成膜材料の異なる複数の層をより効率よく成膜することができる。
【発明の効果】
【００１７】
本発明の態様によれば、成膜処理前の基板と成膜処理後の基板とを仕込・取出室に同時に収容させることができるため、仕込・取出室の真空排気工程を半減することができる。したがって、生産性を著しく向上することができる。また、その際に、仕込・取出室において、成膜処理後の基板と成膜処理前の基板とが対向した状態で同時に収容されることにより、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、熱交換が積極的に行われる。即ち、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と、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とを省略することができる。結果として、加熱工程と冷却工程とが不用となり、生産性を向上させるとともに、従来の加熱工程・冷却工程に用いた設備が削減できるため、省スペース化と低コスト化を同時に達成できる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】本発明の一実施形態に係る薄膜太陽電池の概略断面図である。
【図２】本発明の一実施形態に係る薄膜太陽電池製造装置の概略構成図である。
【図３Ａ】本発明の一実施形態に係る成膜室の斜視図である。
【図３Ｂ】本発明の一実施形態に係る成膜室の別の角度からの斜視図である。
【図３Ｃ】本発明の一実施形態に係る成膜室の側面図である。
【図４Ａ】本発明の一実施形態に係る電極ユニットの斜視図である。
【図４Ｂ】本発明の一実施形態に係る電極ユニットの別の角度からの斜視図である。
【図４Ｃ】本発明の一実施形態に係る電極ユニットの一部分解斜視図である。
【図４Ｄ】本発明の一実施形態に係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部分断面図である。
【図５Ａ】本発明の一実施形態に係る仕込・取出室の斜視図である。
【図５Ｂ】本発明の一実施形態に係る仕込・取出室の別の角度からの斜視図である。
【図６】本発明の一実施形態に係るプッシュ−プル機構の概略構成図である。
【図７Ａ】本発明の一実施形態に係る基板脱着室の概略構成の斜視図である。
【図７Ｂ】本発明の一実施形態に係る基板脱着室の概略構成の正面図である。
【図８】本発明の一実施形態に係る基板収容カセットの斜視図である。
【図９】本発明の一実施形態に係るキャリアの斜視図である。
【図１０】本発明の一実施形態に係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。
【図１１】本発明の一実施形態に係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。
【図１２】本発明の一実施形態に係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。
【図１３】本発明の一実施形態に係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。
【図１４】本発明の一実施形態に係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。
【図１５Ａ】本発明の一実施形態に係るプッシュ−プル機構の動きを示す説明図（１）である。
【図１５Ｂ】本発明の一実施形態に係るプッシュ−プル機構の動きを示す説明図（２）である。
【図１６】本発明の一実施形態に係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。
【図１７】本発明の一実施形態に係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。
【図１８】本発明の一実施形態に係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断面を示している。
【図１９】本発明の一実施形態に係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。
【図２０】本発明の一実施形態に係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。
【図２１】本発明の一実施形態に係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ときの部分断面を示している。
【図２２】本発明の一実施形態に係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。
【図２３】本発明の一実施形態に係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。
【図２４】本発明の一実施形態に係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。
【図２５】本発明の一実施形態に係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。
【図２６】本発明の一実施形態に係る薄膜太陽電池製造装置の他の態様を示す概略構成図である。
【図２７】本発明の一実施形態に係る薄膜太陽電池製造装置の他の配置方法を示す概略構成図である。
【図２８】本発明の一実施形態に係る薄膜太陽電池製造装置のさらに他の配置方法を示す概略構成図である。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
以下、本発明の実施形態に係る薄膜太陽電池製造装置について、図１〜図２８に基づいて説明する。
＜薄膜太陽電池＞
図１は、薄膜太陽電池の概略断面図である。図１に示すように、薄膜太陽電池１００には、図面の上から下への順で、薄膜太陽電池１００の表面を構成する基板Ｗと、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で構成されたトップセル１０２と、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で構成されたボトムセル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。その中、上部電極１０１は、基板Ｗに積層されている。中間電極１０３はトップセル１０２とボトムセル１０４との間に積層されている。即ち、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となっている。このようなタンデム構造の薄膜太陽電池１００では、トップセル１０２で短波長光を吸収し、ボトムセル１０４で長波長光を吸収することにより、発電効率を向上させることができる。
【００２０】
トップセル１０２は、図面の上から下への順で、ｐ層１０２ｐと、ｉ層１０２ｉと、ｎ層１０２ｎとを積層して構成された３層構造を有する。トップセル１０２のｐ層１０２ｐ、ｉ層１０２ｉ、ｎ層１０２ｎの３層構造が、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は、図面の上から下への順で、ｐ層１０４ｐと、ｉ層１０４ｉと、ｎ層１０４ｎとを積層して構成された３層構造を有する。ボトムセル１０４のｐ層１０４ｐ、ｉ層１０４ｉ、ｎ層１０４ｎの３層構造が、マイクロクリスタルシリコンで構成されている。
【００２１】
このように構成した薄膜太陽電池１００において、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層に向かって移動し、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は、上部電極１０１と裏面電極１０６とにより取り出されて、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。
【００２２】
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で反射されて再びトップセル１０２側に入射する。従って、セルの感度特性が向上され、発電効率を向上させることができる。
【００２３】
また、ガラス基板Ｗ側から入射した太陽光は、各層を通過して裏面電極１０６で反射される。薄膜太陽電池１００には、光エネルギーの変換効率を向上させるために、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とを目的としたテクスチャ構造を採用している。
【００２４】
＜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、薄膜太陽電池製造装置１０は、成膜室１１（第一室）と、基板Ｗを収容できる仕込・取出室１３（第二室）と、キャリア２１（図９参照）に対して基板Ｗを脱着する基板脱着室１５と、基板Ｗをキャリア２１から脱着するための基板脱着ロボット（駆動機構）１７と、基板Ｗを収容する基板収容カセット（搬送機構）１９と、を備える。成膜室１１は、ＣＶＤ法を用いて、複数の基板Ｗに対して、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）を同時に成膜することができる。仕込・取出室１３は、成膜室１１に搬入される成膜処理前基板Ｗ１と、成膜室１１から搬出された成膜処理後基板Ｗ２とを同時に収容することができる。基板脱着室１５は、成膜処理前基板Ｗ１と、成膜処理後基板Ｗ２とを脱着することができる。基板収容カセット１９は、基板Ｗを別の処理工程に搬送するために、基板Ｗを収容する。なお、成膜室１１と、仕込・取出室１３と、基板脱着室１５とにより、基板成膜ライン１６を構成する。本実施形態では、成膜室１１と、仕込・取出室１３と、基板脱着室１５とで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は、床面に敷設されたレール１８上を移動できる。従って、１台の基板脱着ロボット１７により、全ての基板成膜ライン１６への基板Ｗの受け渡しを行うことができる。さらに、成膜室１１と仕込・取出室１３とで構成されるプロセスモジュール１４は、一体化されており、トラックに積載可能な大きさで形成されている。
【００２５】
図３Ａ〜図３Ｃは、成膜室１１の概略構成を示す図である。その中、図３Ａは、成膜室１１の斜視図であり、図３Ｂは図３Ａと異なる角度から観察した斜視図であり、図３Ｃは成膜室１１の側面図である。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は、仕込・取出室１３と接続される側面２３を有する。この側面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を閉止したときには、キャリア搬出入口２４は気密性を確保して閉止される。成膜室１１の側面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。具体的に、図３Ｂに示したように、成膜室１１の側面２７には、３箇所の開口部２６が形成されており、電極ユニット３１は、この開口部２６に着脱可能に設置されている。また、成膜室１１の側面下部２８には、成膜室１１内を真空排気するための排気管２９が接続されており、排気管２９には真空ポンプ３０が設けられている。
【００２６】
図４Ａ〜図４Ｄは、電極ユニット３１の概略構成を示す図である。その中、図４Ａは、電極ユニット３１の斜視図であり、図４Ｂは、図４Ａと異なる角度から観察した斜視図であり、図４Ｃは、電極ユニット３１の一部分解斜視図であり、図４Ｄは、カソードユニットおよびアノードユニットの部分断面図である。図４Ａ〜図４Ｄに示したように、電極ユニット３１は、その下部に車輪６１が設けられており、この車輪６１により床面上を移動可能に構成されている。また、車輪６１が取り付けられた底板部６２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する。
図４Ｃ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・接続可能な台車構造としてもよい。このように分離可能な台車構造とすることで、電極ユニット３１を成膜室１１に接続した後は、台車を分離し、共通の台車として、分離された台車を他の電極ユニット３１の移動に使用できる。
【００２７】
即ち、側板部６３が成膜室１１の壁面の一部を成している。側板部６３の第一面（成膜室１１の内部を向く面）６５には、成膜する際に基板Ｗの両側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には、カソードユニット６８を挟んで両側に離間してアノードユニット９０がそれぞれ配置されており、一つの電極ユニット３１で２枚の基板Ｗを同時に成膜できる。したがって、基板Ｗは、重力方向と略並行するような状態で、カソードユニット６８の両面側にそれぞれ対向配置され、各基板Ｗとそれぞれ対向した状態で、２つのアノードユニット９０は、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。
【００２８】
また、側板部６３の第二面６９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、成膜する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。
【００２９】
アノードユニット９０にはヒータＨが内蔵され、ヒータＨは基板Ｗの温度を制御する温度制御手段である。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・離反する方向（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との離間距離を制御することができる。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との離隔距離を所望の距離に調節する。その後、成膜を行い、成膜終了後にアノードユニット９０，９０が互いに離反する方向に移動して、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、ヒンジ（不図示）を介して駆動装置７１に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側の面６７Ａが側板部６３の第一面６５と略平行になるまで回動できる（開く）。即ち、図４Ａにおいて点線で示したように、アノードユニット９０は平面視において略９０°回動できる。
【００３０】
カソードユニット６８は、シャワープレート７５（カソード）と、カソード中間部材７６と、排気ダクト７９と、浮遊容量体８２とを有している。
カソードユニット６８には、アノードユニット９０（アノード６７）に対向する面にそれぞれ小孔（不図示）が複数形成されたシャワープレート７５が配置されて、成膜ガスを基板Ｗに向かって噴出することができる。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の両側面に、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、プラズマ発生のための同電位・同位相の電圧が印加される。
カソード中間部材７６は、図示しない配線によりマッチングボックス７２と接続されている。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が形成されており、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。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、各シャワープレート７５，７５から放出されるガスが独立して制御される。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、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することになる。
【００３１】
また、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の成膜ガスや反応副生成物（パウダー）を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に面して排気口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排気できるように構成されている。また、排気ダクト７９は、カソードユニット６８の下部において成膜室１１内へ向いた面を有し、この成膜室１１内へ向いた面には、開口部（不図示）が形成されて、排気した成膜ガスなどを成膜室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との間には、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、設置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。
【００３２】
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（カソード）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、成膜を施す際に狭持片５９Ａと一体となって成膜空間８１の成膜ガスやパーティクルを排気ダクト７９に導くためのガス流路Ｒを形成する。すなわち、キャリア２１（狭持片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。
【００３３】
このような電極ユニット３１を設けることにより、一つの電極ユニット３１で、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に対して一つの電極ユニット３１で同時に成膜することができる。
【００３４】
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との離隔距離を調整するために移動することができる。したがって、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程度に設定しなければならないが、アノード６７を移動可能にすることで、成膜前後にアノード６７とカソードユニット６８との離隔距離を調節できる。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、アノード６７と基板Ｗとを当接させることにより、基板ＷをヒータＨで加熱しながら成膜する際、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。
【００３５】
さらに、電極ユニット３１は成膜室１１から着脱可能に構成されたため、電極ユニット３１のカソードユニット６８およびアノードユニット９０に堆積された膜を除去するなどの定期的なメンテナンスを、容易に行うことができる。また、予備の電極ユニット３１を用意しておけば、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、予備の電極ユニット３１を代わりに取り付けることで、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、低い速度で半導体層を基板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。
【００３６】
図２に戻り、移動レール３７が、成膜室１１と、仕込・取出室１３と、基板脱着室１５との間に敷設されている。この移動レール３７により、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。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。
【００３７】
図５Ａ及び図５Ｂは、仕込・取出室１３の概略構成を示す図であり、図５Ａは仕込・取出室１３の斜視図であり、図５Ｂは、図５Ａと異なる角度から観察した斜視図である。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。仕込・取出室１３の側面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。仕込・取出室１３の側面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。仕込・取出室１３の側面３３と対向する側面３４は、基板脱着室１５に接続されている。仕込・取出室１３の側面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との間で分離され、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。
【００３８】
また、仕込・取出室１３には、キャリア２１を移動レール３７に沿って成膜室１１と仕込・取出室１３との間を移動させるためのプッシュ−プル機構３８（キャリア移送機構）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をガイド部材４９に沿って移動させる移動装置５０と、を備える。
【００３９】
さらに、仕込・取出室１３内において、成膜処理前基板Ｗ１および成膜処理後基板Ｗ２を同時に収容させるために、平面視において移動レール３７の敷設方向と略直交する方向に、キャリア２１を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内を真空排気するための排気管４２が接続されており、排気管４２には真空ポンプ４３が設けられている。
【００４０】
図７Ａ及び図７Ｂは、基板脱着室１５の概略構成を示す図であり、図５Ａは、基板脱着室１５の斜視図であり、図７Ｂは、基板脱着室１５の正面図である。図７Ａ及び図７Ｂに示すように、基板脱着室１５は、フレーム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では、移動レール３７に配されているキャリア２１に対して成膜処理前基板Ｗ１を取り付けることができ、成膜処理後基板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にはキャリア２１が３個並列配置されている。
【００４１】
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の先端においては、基板Ｗを吸着することができる。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との間を駆動できる。即ち、駆動アーム４５は、基板収容カセット１９から成膜処理前基板Ｗ１を取り出し、基板脱着室１５に配されたキャリア（第一キャリア）２１に成膜処理前基板Ｗ１を取り付けることができる。更に、駆動アーム４５は、成膜処理後基板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へ成膜処理後基板Ｗ２を搬送することができる。
【００４２】
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する。基板Ｗは、その被成膜面が水平方向と略並行する状態で、上下方向に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、別の処理装置へ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、基板Ｗの被成膜面が重力方向と略並行する状態で、左右方向に複数枚収容できるようにしてもよい。
【００４３】
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を取り付けることができる額縁状のフレーム５１が２個形成されている。即ち、一つのキャリア２１に基板Ｗを２枚取り付けることができる。２個のフレーム５１，５１は、その上部における連結部材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が設けられており、移動レール３７上を車輪５３が転がることで、キャリア２１が移動できる。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、成膜室１１と、仕込・取出室１３と、基板脱着室１５と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、平面視において移動レール３７に沿う方向に配されている。フレームホルダ５４を複数のローラで構成すれば、より安定に基板Ｗを搬送することができる。
【００４４】
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に形成された開口部５６に、基板Ｗの被成膜面（表面ＷＯ）が露出され、開口部５６の周縁部５７において、挟持部５９が基板Ｗを両側から挟持して固定する。そして、基板Ｗを挟持している挟持部５９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の被成膜面である表面ＷＯおよび裏面ＷＵ（背面）に当接する狭持片５９Ａ，５９Ｂを有する（図１８、図２１参照）。この挟持片５９Ａ，５９Ｂの離隔距離は、バネなどを介して可変である。即ち、アノードユニット９０（アノード６７）の移動に応じて狭持片５９Ａが狭持片５９Ｂに対して近接・離反する方向に沿って移動することができる（詳細は後述する）。ここで、このキャリア２１は、一つの移動レール３７上に１個（１対（２枚）の基板を保持できる１個のキャリア）取り付けられている。即ち、一組の薄膜太陽電池製造装置１０には、３個（３対（６枚）基板を保持できる）のキャリア２１が取り付けられている。
【００４５】
そして、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と、仕込・取出室１３と、基板脱着室１５とで構成される基板成膜ライン１６が４つ配置構成されている。従って、２４枚の基板Ｗを略同時に成膜することができる。
【００４６】
＜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の図面を用いるが、他の三つの基板成膜ライン１６も略同一の流れで基板を成膜する。
図１０に示すように、成膜処理前基板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。
【００４７】
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から成膜処理前基板Ｗ１を一枚取り出し、成膜処理前基板Ｗ１を基板脱着室１５に設置されているキャリア２１に取り付ける。このとき、基板収容カセット１９に水平方向に配置された成膜処理前基板Ｗ１を、鉛直方向に向きを変えてキャリア２１に取り付ける。この動作をもう一度繰り返し、一つのキャリア２１に２枚目の成膜処理前基板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にも成膜処理前基板Ｗ１をそれぞれ取り付ける。即ち、この段階で６枚の成膜処理前基板Ｗ１をキャリア２１に取り付ける。
【００４８】
図１２に示すように、成膜処理前基板Ｗ１が取り付けられた３個のキャリア２１を移動レール３７に沿って略同時に移動させ、仕込・取出室１３内に収容する。仕込・取出室１３にキャリア２１を収容した後、仕込・取出室１３のキャリア搬出入口３５のシャッタ３６を閉じる。その後、真空ポンプ４３を用いて、仕込・取出室１３の内部を真空状態に保持する。
【００４９】
図１３に示すように、３個のキャリア２１を平面視において移動レール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間に位置する距離である。
【００５０】
図１４に示すように、成膜室１１のシャッタ２５を開状態にし、成膜室１１で成膜が終了した成膜処理後基板Ｗ２が取り付けられたキャリア２１Ａを仕込・取出室１３にプッシュ−プル機構３８を用いて移動させる。このとき、キャリア２１とキャリア２１Ａとが平面視において交互に並列するようになっている。そして、この状態を所定時間保持することで、成膜処理後基板Ｗ２に蓄熱されている熱が成膜処理前基板Ｗ１に伝熱される。即ち、成膜前基板Ｗ１が加熱される。
【００５１】
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、成膜処理後基板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。このとき移動アーム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に案内され且つガイド部材４９に従って移動される。図１５Ｂに示すように、係止部４８に係止されたキャリア２１Ａが、仕込・取出室１３内へ移動される。即ち、キャリア２１Ａが成膜室１１から仕込・取出室１３へ移動される。このように構成することで、キャリア２１Ａを駆動させる駆動源を、成膜室１１内に設置する必要がなくなる。なお、上述した動きの逆の動きをさせることで、仕込・取出室１３におけるキャリア１２を成膜室１１へ移動させることができる。
【００５２】
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し、処理前基板Ｗ１を保持したキャリア２１が移動レール３７に沿う位置まで移動させる。
【００５３】
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を閉状態にする。なお、成膜室１１は真空状態が保持されている。このとき、キャリア２１に取り付けられた成膜処理前基板Ｗ１は、成膜室１１内において、その表面ＷＯが重力方向と略並行する鉛直方向に沿った状態で、アノードユニット９０とカソードユニット６８との間に挿入される（図１８参照）。
【００５４】
図１８、図１９に示すように、電極ユニット３１の２つのアノードユニット９０を駆動装置７１により互いに近接する方向に移動させて、アノードユニット９０（アノード６７）と成膜処理前基板Ｗ１の裏面ＷＵとを当接させる。
【００５５】
図２０に示すように、さらに駆動装置７１を駆動させると、アノード６７に押されるように成膜処理前基板Ｗ１がカソードユニット６８側に向かって移動する。そして、成膜処理前基板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）になるまで移動させる。なお、この成膜処理前基板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。
【００５６】
このとき、成膜処理前基板Ｗ１の表面ＷＯ側に当接しているキャリア２１の挟持部５９の狭持片５９Ａは、成膜処理前基板Ｗ１（アノードユニット９０）の移動に伴って変位するようになっている。なお、アノードユニット９０がカソードユニット６８から離反する方向に向かって移動した際には、狭持片５９Ａにはバネなどの復元力が作用して狭持片５９Ｂ側に向かって変位するようになっている。この時、成膜前基板Ｗ１は、アノード６７と挟持片５９Ａとで挟持される。
【００５７】
図２１に示すように、成膜処理前基板Ｗ１がカソードユニット６８側に向かって移動すると、狭持片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。
ここで、図２１に示すように、マスク７８は、狭持片５９Ａの表面と基板Ｗの外縁部を覆うように形成されているとともに、狭持片５９Ａもしくは基板Ｗの外縁部と密接可能に形成されている。すなわち、マスク７８と狭持片５９Ａとの合わせ面もしくはマスク７８と基板Ｗの外縁部との合わせ面は、シール面の役割を有しており、これらマスク７８と狭持片５９Ａとの間もしくはマスク７８と基板Ｗの外縁部との間から、成膜ガスがアノード６７側にほとんど漏れないようになっている。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、成膜処理前基板Ｗ１の移動は、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ことになるので、マスク７８とシャワープレート７５、および排気ダクト７９との間隙から構成されたガス流路Ｒの厚さ方向の流路高さは、成膜処理前基板Ｗ１とカソードユニット６８との隙間が所定距離となるように設定されている。
別の形態として、マスクを排気ダクト７９へ弾性体を介して取り付けることによって、基板Ｗとシャワープレート７５（カソード）の距離は駆動機構７１のストロークによって任意に変更することもできる。上記では、マスク７８と基板Ｗが当接する場合を記載したが、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とが配置されても良い。
【００５８】
このような状態で、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、成膜処理前基板Ｗ１の表面ＷＯに成膜を施す。このとき、アノード６７に内蔵されているヒータＨにより成膜処理前基板Ｗ１が所望の温度に加熱される。
【００５９】
ここで、アノードユニット９０は、成膜処理前基板Ｗ１が所望の温度に達すると加熱を停止する。しかしながら、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。時間の経過に伴い、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、成膜処理前基板Ｗ１の温度が所望の温度よりも上昇する可能性がある。この場合、アノードユニット９０を、温度上昇しすぎた成膜処理前基板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、成膜処理前基板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、一度の成膜処理工程で複数の層を成膜する際には、供給する成膜ガス材料を所定時間毎に切り替えることができる。
【００６０】
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より成膜空間８１のガスやパーティクルを排気する。それとともに、排気されたガスは、ガス流路Ｒを介してカソードユニット６８の周縁部の排気ダクト７９から開口部（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）を通過し、成膜室１１の側面下部２８に設けられた排気管２９から外部に出る。なお、成膜を施す際に発生した反応副生成物（パウダー）は、排気ダクト７９の内壁面に付着させることで回収・処分できる。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を実行するため、６枚の基板に対して同時に成膜を施すことができる。
【００６１】
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を互いに離反する方向に移動させ、成膜処理後基板Ｗ２およびフレーム５１（狭持片５９Ａ）をもとの位置に戻す（図１９、図２１参照）。さらにアノードユニット９０を離反する方向に移動させることで、成膜処理後基板Ｗ２とアノードユニット９０とが離反する（図１８参照）。
【００６２】
図２２に示すように、成膜室１１のシャッタ２５を開状態にし、プッシュ−プル機構３８を用いてキャリア２１を仕込・取出室１３へ移動させる。このとき仕込・取出室１３は排気され、次に成膜される成膜処理前基板Ｗ１を取り付けたキャリア２１Ｂが既に位置されている。そして、仕込・取出室１３内で成膜処理後基板Ｗ２に蓄熱されている熱を成膜処理前基板Ｗ１へ伝熱し、成膜処理後基板Ｗ２の温度を下げる。
【００６３】
図２３に示すように、キャリア２１Ｂが成膜室１１内へ移動した後、移動機構によりキャリア２１を移動レール３７上に配置される位置まで戻す。
【００６４】
図２４に示すように、シャッタ２５を閉状態にし、成膜処理後基板Ｗ２が所定温度まで低下した後に、シャッタ３６を開状態にして、キャリア２１を基板脱着室１５へ移動させる。
【００６５】
図２５に示すように、基板脱着室１５において、基板脱着ロボット１７により成膜処理後基板Ｗ２をキャリア２１から取り外し、成膜処理後基板Ｗ２を基板収容カセット１９へ搬送する。全ての成膜処理後基板Ｗ２の取り外しが完了したら、基板収容カセット１９を次工程の場所に移動させることで、処理が終了する。
【００６６】
本実施形態の薄膜太陽電池製造装置１０によれば、成膜処理後基板Ｗ２を保持したキャリア２１（２１Ａ）と成膜処理前基板Ｗ１を保持したキャリア２１とを、仕込・取出室１３に同時に収容させることができるため、仕込・取出室１３の一連の基板成膜工程において真空排気工程を半減することができる。即ち、従来の仕込室で成膜処理前の基板を保持したキャリアを収容した段階で行う真空排気工程と、取出室で成膜処理後の基板を保持したキャリアを収容する前に行う真空排気工程と、を同時に行うことができる。したがって、生産性を著しく向上することができる。また、仕込・取出室１３において、成膜処理後基板Ｗ２と成膜処理前基板Ｗ１とが同時に収容されると、成膜処理後基板Ｗ２に蓄熱されている熱が成膜処理前基板Ｗ１に伝熱され、熱交換が積極的に行われる。即ち、成膜処理前基板Ｗ１を成膜室１１に収容した後に通常実施する加熱工程と、成膜処理後基板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とを省略することができる。結果として、加熱工程や冷却工程が不用となり、生産性が向上されるとともに、従来の加熱工程・冷却工程に用いた設備を削減できるため、省スペース化と低コスト化を同時に達成することができる。
【００６７】
また、仕込・取出室１３において、成膜処理前基板Ｗ１を搭載したキャリア２１と、成膜処理後基板Ｗ２を搭載したキャリア２１（２１Ａ）とが、平面視において交互に配置される。従って、仕込・取出室１３に、成膜処理後基板Ｗ２と成膜処理前基板Ｗ１とが同時に収容される際に、成膜処理後基板Ｗ２に蓄熱されている熱が成膜処理前基板Ｗ１に効率よく伝熱され、確実に熱交換させることができる。
【００６８】
また、仕込・取出室１３において、成膜処理前基板Ｗ１を保持したキャリア２１と成膜処理後基板Ｗ２を保持したキャリア２１（２１Ａ）とを同時に収容させるために、基板Ｗ（キャリア２１）を成膜室１１への移動方向（移動レール３７に沿う方向）に対して平面視において略直角方向に移動可能に構成した。このように構成することで、仕込・取出室１３から基板Ｗを出し入れする移動レール３７を固定することができる。即ち、ある一つのキャリア２１は、常に同じ移動レール３７に沿って各室間を移動する。したがって、装置自体の大きさを抑えることができ、装置の設置スペースを縮小することができる。
【００６９】
また、本実施形態において、基板Ｗは、鉛直方向に立てた状態（基板Ｗの被成膜面が重力方向と平行になるように配置された状態）で、薄膜太陽電池製造装置１０内の移動および成膜処理がされる。その結果、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して、装置を小型化できるとともに、従来と同じ設置面積でより多くの装置を配置することができる。したがって、同時に成膜する基板Ｗの枚数を増加させ、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。
【００７０】
また、キャリア２１が、複数（２枚）の基板Ｗを保持できるようにしたため、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。
【００７１】
さらに、成膜室１１および仕込・取出室１３が連接されたプロセスモジュール１４が、複数並列配置するように構成したため、同時に成膜できる基板Ｗの枚数を増加させることができ、低い速度で半導体層を基板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。また、プロセスモジュール１４として装置を一体化することで、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で、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。
【００７２】
尚、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。
例えば、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、図２６に示したように、一つの大きな仕込・取出室１３に対して複数の成膜室１１を並列配置させて連接したプロセスモジュール１１４を設け、その仕込・取出室内１３をキャリアが移動できるようにしてもよい。このように構成することで、仕込・取出室内をキャリアに取り付けられた基板が移動できるため、各成膜室で異なる成膜材料を供給することができる。これにより、基板に成膜材料の異なる複数の層をより効率よく成膜することができる。
また、図２７のように、薄膜太陽電池製造装置を配置してもよい。この例では、成膜室１１と、仕込・取出室１３と、基板脱着室１５とからなるモジュールが、放射状に基板脱着ロボット１７に設置される。このように構成することで、基板脱着ロボット１７がレール上を移動する時間を無くすことができる。即ち、基板脱着ロボット１７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。
さらに、図２８のように、薄膜太陽電池製造装置を配置してもよい。この例では、成膜室１１と、仕込・取出室１３と、基板脱着室１５とからなるモジュールが、基板脱着ロボット１７の両側に設置される。このように構成することで、スペースを省くことができ、かつ、基板脱着ロボットの動作時間を短縮することができる。
そして、本実施形態では、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と、成膜処理後の基板Ｗ２を保持したキャリアとが、平面視において交互になるように構成したが、交互以外の配置になるように構成してもよい。
【産業上の利用可能性】
【００７３】
本発明の実施形態によれば、通常実施する加熱工程と冷却工程とを省略することができるため、生産性を向上させるとともに、従来の加熱工程・冷却工程に用いた設備が削減できるため、省スペース化と低コスト化を同時に達成できる。
【符号の説明】
【００７４】
１０      薄膜太陽電池製造装置
１１      成膜室
１３      仕込・取出室
１４      基板成膜モジュール
１５      基板脱着室
２１      キャリア
２５      シャッタ（第一開閉部）
１０４    ボトムセル（膜）
Ｗ        基板
Ｗ１      成膜処理前基板
Ｗ２      成膜処理後基板
【図１】
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【図２】
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【図３Ａ】
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【図３Ｂ】
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【図３Ｃ】
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【図４Ａ】
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【図４Ｂ】
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【図４Ｃ】
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【図４Ｄ】
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【図５Ａ】
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【図５Ｂ】
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【図６】
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【図７Ａ】
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【図７Ｂ】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５Ａ】
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【図１５Ｂ】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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【図２６】
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【図２７】
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【図２８】
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【手続補正書】
【提出日】平成22年8月18日(2010.8.18)
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００９
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００９】
本発明の第一の態様に係る薄膜太陽電池製造装置は、減圧に排気され、ＣＶＤ法により基板に膜を形成する成膜室と、前記成膜室と第一開閉部を介して連接され、大気圧と減圧を切り替え可能な仕込・取出室と、成膜処理前の基板を保持する第一キャリアと、成膜処理後の基板を保持する第二キャリアと、を備え、前記第一キャリアと前記第二キャリアは、前記基板の被成膜面が重力方向と平行な縦姿勢に前記基板を保持し、前記仕込・取出室は、前記仕込・取出室の内部が減圧の状態で、複数の前記第一キャリアと複数の前記第二キャリアとを交互に同時に収容し、前記第一キャリアと前記第二キャリアは、前記仕込・取出室において、前記成膜室への移動方向に対して略直角方向に移動可能とされる。
前記第一キャリア及び前記第二キャリアは、複数の前記基板を平行かつ対向して保持してもよい。
前記仕込・取出室は、複数の前記第二キャリアを一括して前記成膜室から前記仕込・取出室へ移動させるキャリア移送機構を有してもよい。
前記キャリア移送機構は、複数の前記第一キャリアを一括して前記仕込・取出室から前記成膜室へ移動させてもよい。
前記薄膜太陽電池製造装置は、一つの前記仕込・取出室に一つの前記成膜室が接続されたプロセスモジュールを複数備え、複数の前記プロセスモジュールが、並列に配置されている構成を採用してもよい。
一つの前記仕込・取出室に複数の前記成膜室が接続されてもよい。
【手続補正２】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
減圧に排気され、ＣＶＤ法により基板に膜を形成する成膜室と、
前記成膜室と第一開閉部を介して連接され、大気圧と減圧を切り替え可能な仕込・取出室と、
成膜処理前の基板を保持する第一キャリアと、
成膜処理後の基板を保持する第二キャリアと、を備え、
前記第一キャリアと前記第二キャリアは、前記基板の被成膜面が重力方向と平行な縦姿勢に前記基板を保持し、
前記仕込・取出室は、前記仕込・取出室の内部が減圧の状態で、複数の前記第一キャリアと複数の前記第二キャリアとを交互に同時に収容し、
前記第一キャリアと前記第二キャリアは、前記仕込・取出室において、前記成膜室への移動方向に対して略直角方向に移動可能である、
ことを特徴とする薄膜太陽電池製造装置。
【請求項２】
前記第一キャリア及び前記第二キャリアは、複数の前記基板を平行かつ対向して保持する、請求項１に記載の薄膜太陽電池製造装置。
【請求項３】
前記仕込・取出室は、複数の前記第二キャリアを一括して前記成膜室から前記仕込・取出室へ移動させるキャリア移送機構を有する、請求項１または２に記載の薄膜太陽電池製造装置。
【請求項４】
前記キャリア移送機構は、複数の前記第一キャリアを一括して前記仕込・取出室から前記成膜室へ移動させる、請求項３に記載の薄膜太陽電池製造装置。
【請求項５】
一つの前記仕込・取出室に一つの前記成膜室が接続されたプロセスモジュールを複数備え、複数の前記プロセスモジュールが、並列に配置されている、請求項１〜４に記載の薄膜太陽電池製造装置。
【請求項６】
一つの前記仕込・取出室に複数の前記成膜室が接続された、請求項１〜５に記載の薄膜太陽電池製造装置。
【国際調査報告】
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2009148081.tif 000040
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