(57)【要約】【課題】  投入電力を効率的に使用して基板を加熱させることができる真空処理装置を提供すること。【解決手段】  真空状態とされるとともに、内部に透明導電膜（ＴＣＯ膜）８ａが形成された基板８が配置されるチャンバ２１ａを備え、チャンバ２１ａ内に、基板８を加熱するヒータ７０と、基板８に対して、ヒータ７０とは反対側の位置に設けられた黒色輻射板７２とを備え、ヒータ７０から発せられた輻射光線のうち、基板８を透過した一部の波長の輻射光線により、黒色輻射板７２が加熱される。【選択図】    図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
大気圧より減圧した状態でガラス基板を処理するチャンバを備え、該チャンバ内に、該ガラス基板を加熱するヒータと、該ガラス基板に対して前記ヒータとは反対側に設けられた黒色輻射板とを備え、前記ヒータから発せられた輻射光線のうち、主として前記ガラス基板を透過した光により、前記黒色輻射板が加熱される、真空処理装置。
【請求項２】
前記ガラス基板の少なくとも一部の表面には透明導電膜が形成されていて、前記ヒータが発する輻射光線のうち、赤外線域にあるもっとも放射強度が高いピーク波長が、前記透明導電膜によって８０％以上反射されない波長である、請求項１に記載の真空処理装置。
【請求項３】
前記ピーク波長は、１．５μｍ以上で３．０μｍ以下である、請求項２に記載の真空処理装置。
【請求項４】
前記黒色輻射板に対して前記ガラス基板とは反対側の位置に反射板が設けられている、請求項１から３のいずれかに記載の真空処理装置。
【請求項５】
前記基板に対面する側が前記黒色輻射板であり、前記黒色輻射板の裏側が前記反射板である、両方の機能を保有した同一の板材を有する、請求項４に記載の真空処理装置。
【請求項６】
前記チャンバの内側壁面に、前記ヒータ、ガラス基板、および黒色輻射板を取り囲む範囲のうちで、少なくとも一部に反射板が設けられている、請求項１から５のいずれかに記載の真空処理装置。
【請求項７】
前記ヒータに対して前記ガラス基板と反対側の位置に、第２の黒色輻射板が設けられた、請求項１から６のいずれかに記載の真空処理装置。
【請求項８】
請求項１から７のいずれかに記載の真空処理装置を用いて製作された太陽電池。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は真空処理装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
光に反応して発電する太陽電池が知られている。その一つとして、アモルファスシリコンや微結晶シリコンの発電層を大型の基板に製膜した薄膜シリコン太陽電池が知られている。このような太陽電池を製造する場合、大型の基板（例示：１ｍ×１ｍ以上）の全面に渡って均一な薄膜シリコンを製膜することが重要である。その場合、薄膜シリコン製膜装置に搬入する基板を製膜温度付近まで予熱するにあたり基板の全面において、基板温度を均一に昇温する必要がある。しかも処理に要するタクトタイムが延長されないように短時間で急速昇温をする必要がある。そこで、製膜室に隣接するロード室にて、発熱密度が大きい赤外線ランプ型のヒータ（以下ＩＲヒータと呼ぶ。）を用いて基板を加熱している。
【特許文献１】特開平６−２６０４２２号公報
【特許文献２】特開２００５−２３１９１０号公報
【特許文献３】特開平３−２７４２７５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかしながら、薄膜シリコン系太陽電池用の基板は透明導電膜（ＴＣＯ膜）が形成されていて、従来のＩＲヒータによる透明導電膜（ＴＣＯ膜）付きガラス基板加熱では、所定時間内における基板の昇温速度や加熱温度の改善に限界があった。このため、温度計測試験と熱的解析を実施したところ、ハロゲン光源による輻射加熱を主体にした投入電力のうち約２０％しか基板加熱に寄与しないことが判明した。これは、透明導電膜（ＴＣＯ膜）付ガラス基板の加熱は基板支持部材の影響を受けずに全体を均一に加熱するために透明導電膜（ＴＣＯ膜）側に光源を設置して実施しており、透明導電膜（ＴＣＯ膜）の反射とガラスの光吸収波長特性に対してＩＲヒータからの放出波長域が合致していないためである。この状況で更に基板の加熱昇温特性を改善するには、大容量のＩＲヒータを用いる必要があり、装置の大型化とコストアップに課題がある。
一方特許文献１にある、長波長型ヒータはガラス板への吸熱特性は改善されるが急速加熱するための発熱密度が不十分であると共に高価であり、特許文献２の遠赤外線放射体は構造が複雑で高価であり、特許文献３のヒータは雰囲気温度上昇を抑制する為にパルス光化する構成のため複雑で高価になる。さらには、いずれの特許文献のヒータにおいても透明導電膜（ＴＣＯ膜）の吸熱・反射特性を考慮した構造ではない状況にある。
【０００４】
本発明は上記事情に鑑みてなされたものであり、大型基板においても投入電力を効率的に使用して基板を急速に均一に加熱させることができる真空処理装置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】
【０００５】
請求項１に記載の真空処理装置は、大気圧より減圧した状態でガラス基板を処理するチャンバを備え、該チャンバ内に、該ガラス基板を加熱するヒータと、該ガラス基板に対して前記ヒータとは反対側に設けられた黒色輻射板とを備え、前記ヒータから発せられた輻射光線のうち、主として前記ガラス基板を透過した光により、前記黒色輻射板が加熱されることを特徴とする。
【０００６】
ヒータから発せられた輻射光線は、赤外線域の波長のものが直接ガラス基板を加熱するが、１．５μｍ以下の波長光は多くがガラス基板を透過し、これ以上の波長においても一部の波長はガラス基板を透過する。本発明においては、主としてガラス基板を透過した輻射光線を利用して黒色輻射板を加熱する。すなわち、本発明は、黒色輻射板は単にヒータから発せられた赤外線を長波長に変換するものではなく、ガラス基板を透過した短波長側の光をガラス基板により吸収可能な波長に変換するためのものである。ガラス基板を通過しない輻射光で、真空処理室の内部構造物で反射されて黒色輻射板を加熱する輻射光もあるが、ガラス基板とヒータと黒色輻射板との位置関係から、前記ガラス基板を透過した輻射光線が前記黒色輻射板の加熱の大部分に寄与する。
このように、黒色輻射板からの輻射熱によりガラス基板が加熱される。黒色輻射板はヒータ、例えば、ＩＲヒータによって加熱されることで、ガラス基板に吸収されやすい波長の赤外線が放出されることが好ましい。より詳細には、２．８μｍ以上、より好ましくは３．０μｍ以上の波長であり、エネルギーの高い短波長側の赤外線が放出されることが望ましい。また、略４μｍの赤外線が放出されるように、黒色輻射板を略４００℃に加熱することが望ましい。本構成により、黒色輻射板からの輻射によりガラス基板が裏側（ヒータとは逆の面）から加熱される。
ここで、赤外線とは、近赤外線、中赤外線、遠赤外線を含むものであり、その波長は、およそ０．８μｍから１００μｍ程度の電磁波が対象となる。
【０００７】
請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の真空処理装置において、前記ガラス基板の少なくとも一部の表面に透明導電膜（ＴＣＯ膜）が形成されていて、前記ヒータが発する輻射光線のうち、赤外線域にあるもっとも放射強度が高いピーク波長が、前記透明導電膜（ＴＣＯ膜）によって８０％以上反射されない波長であることを特徴とする。
【０００８】
より具体的には、透明導電膜（ＴＣＯ膜）により反射されない波長として、３．０μｍ以下の波長が好ましく、より好ましくは２．８μｍ以下の波長とする。透明導電膜（ＴＣＯ膜）が形成されたガラス基板に吸収可能な波長として、１．５μｍ以上が好ましい。ＩＲヒータの照射波長のうちもっとも放射強度が高いピークは、発熱線径や長さを変更することで制御可能である。本発明により、透明導電膜（ＴＣＯ膜）に反射される割合が小さくなり、投入電力のガラス基板加熱寄与率が向上する。
また、透明導電膜（ＴＣＯ膜）によって反射される波長の光には、透明導電膜（ＴＣＯ膜）の入射光側の表面からの反射が主体的となるものの、一部は透明導電膜（ＴＣＯ膜）とガラス基板との界面からの反射もあり、この両方を含むものである。
【０００９】
請求項４に記載の発明は、請求項１から３のいずれかに記載の真空処理装置において、前記黒色輻射板に対して前記ガラス基板と反対側の位置に反射板が設けられていることを特徴とする。
【００１０】
本発明により、チャンバ壁面に逃げる熱量が減少し、黒色輻射板の温度を上昇させることができる。これによりガラス基板への伝熱が上昇する。黒色輻射板の温度が上昇することにより、より短波長側を放出可能となり、ガラス基板への加熱寄与率が向上する。
なお、反射板は周囲構造物の輻射率よりも低くなるように輻射率は０．２以下が望ましく、さらに反射板表面温度を高く保ちチャンバ壁面へ逃げる熱量を低減するために、反射板を２重以上設けてもよい。
【００１１】
請求項５に記載の発明は、請求項４に記載の真空処理装置において、前記ガラス基板に対面する側が前記黒色輻射板であり、前記黒色輻射板の裏側が前記反射板である、両方の機能を保有した板材を有することを特徴とする。
【００１２】
例えば、一枚の金属板（ＳＵＳ材等）のガラス基板側の片側を陽極酸化法等で黒色輻射面とし、裏側を磨き加工等して反射面とする。これにより部品点数が減少し、部品本体のコストダウンに加えて、追加部品の表面積が減少するのでチャンバ内部構造物表面からの脱ガス量を抑制して真空排気速度の低減が抑えられる。
【００１３】
請求項６に記載の発明は、請求項１から５のいずれかに記載の真空処理装置において、前記チャンバの内側壁面に、前記ヒータ、ガラス基板、および黒色輻射板を取り囲む範囲のうちで、少なくとも一部に反射板が設けられていることを特徴とする。
【００１４】
これによりチャンバ壁面に逃げる熱量が減少し、黒色輻射板の温度をより上昇させることができる。これによりガラス基板への伝熱量が上昇する。黒色輻射板の温度が上昇することにより、より短波長側の赤外線を放出可能となり、ガラス基板への加熱寄与率が向上する。
また、チャンバ内壁周囲から反射光線により、ガラス基板の均一な温度分布への加熱に効果がある。特に、透明導電膜（ＴＣＯ膜）から反射される波長（略３．０μｍ以上）をチャンバ内壁周囲から反射させることで、黒色輻射板に入射させる。これにより、ガラス基板加熱効率を上げることが可能となる。
【００１５】
請求項７に記載の発明は、請求項１から６のいずれかに記載の真空処理装置において、前記ヒータに対して前記ガラス基板と反対側の位置に、第２の黒色輻射板が設けられたことを特徴とする。
【００１６】
特に、第２の黒色輻射板は透明導電膜（ＴＣＯ膜）に吸収されずに通過して、ガラス基板で一部吸収可能な波長であり、しかも透明導電膜（ＴＣＯ膜）で反射が少ない波長（２．５μｍ〜３．０μｍ）で輻射することが好ましい。本発明により、ガラス基板を表面側と裏面側の全体から加熱でき、さらにガラス基板へ入熱する赤外線量がより均一化してガラス基板がより均一な温度分布となり、ガラス基板加熱効率が向上する。これに加えてさらにガラス基板面に対して交差する方向に延在する面（横側）にも設置してもよい。
【発明の効果】
【００１７】
本発明に係る真空処理装置によれば、黒色輻射板によりガラス基板を裏面からも加熱することにより、投入電力を効率的に使用してガラス基板を短時間でより均一に加熱することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
［第１実施形態］
図１は、シリコン太陽電池等の半導体を製造する際に、基板（ガラス基板）８にシリコン膜の製膜を行う薄膜製造装置（真空処理装置）１である。なお、基板８とはガラス板の片側面に透明導電膜（ＴＣＯ膜）が形成されたガラス基板を示す。符号６は製膜室で、大気がほとんど混入することなく大気圧より減圧した状態を維持して高品質な製膜処理が可能であり、符号２１は大気下にある基板８を基板搬送装置（不図示）を用いて製膜室６に対して搬入する際に、製膜室６との間を介するロード室、符号２２は基板８を製膜室６から搬出するアンロード室である。基板８は、ガラス板８ｂの片側面に透明導電膜（ＴＣＯ膜）８ａが形成されている。透明導電膜（ＴＣＯ膜）８ａの上にさらにシリコン系薄膜による光電変換層（ｐ層、ｉ層、ｎ層を積層したもの）が形成されている場合もあるが、ＩＲヒータから放射される１．５μｍ以上の輻射光に対してシリコン薄膜による光電変換層の吸収はほとんど無いので、片側面に透明導電膜（ＴＣＯ膜）８ａが形成された基板８とほぼ同様な光吸収・反射特性を示す。製膜室６、ロード室２１およびアンロード室２２は、それぞれチャンバ６ａ、２１ａ、２２ａを備え、これらチャンバ６ａ、２１ａ、２２ａは、それぞれ粗引きポンプ２３ａ，２３ｂ、２３ｃおよびターボ分子ポンプ２４ａ，２４ｂ、２４ｃによって真空引きされることで、高真空状態とされる。また各チャンバはゲート弁２５で仕切られ各チャンバでの圧力設定が可能である。また、装置全体は制御装置１００により制御される。
【００１９】
図２に製膜室６の構造について示した。製膜室６内には、対向電極２、均熱板５、均熱板保持機構１１、放電電極３、防着板４、支持部７、高周波給電伝送路１２、整合器１３、高真空排気部３１、低真空排気部３５、台３７を具備する。なお、本図において、ガス供給に関する構成は省略している。
【００２０】
製膜室６は、真空容器であり、その内部で基板８に微結晶シリコンｉ層など製膜する。製膜室６は、台３７上でｚ方向（鉛直方向）に対してθ＝７°〜１２°傾けて保持されている。このため、対向電極２の基板８の製膜処理面が、ｚ方向に対して７°〜１２°上に向く。基板８を垂直から僅かに傾けることは、装置の設置スペースの増加を抑えながら基板８の自重を利用して少ない手間で基板８を保持し、更に基板８と対向電極２の密着性を向上して基板８の温度分布と電位分布を均一化することが出来て好ましい。
【００２１】
対向電極２は、放電電極３に対向する電極（例示：接地側）となる。対向電極２は、一方の面を均熱板５の表面に密接し、製膜時に他方の面を基板８の表面と密接する。均熱板（対向電極を温度制御する手段）５は、内部に温度制御された熱媒体を循環したり、または温度制御されたヒータを組み込むことで、自身の温度を制御して、全体が概ね均一な温度を有し、接触している対向電極２の温度を均一化及び制御する機能を有する。
【００２２】
均熱板保持機構１１は、均熱板５および対向電極２を製膜室６の側面（図２の右側）に対して略平行となるように保持する。製膜時は、均熱板５、対向電極２および基板８を、放電電極３へ近づける。
【００２３】
図３はロード室２１である。本装置においては、ロード室２１のチャンバ２１ａ内に、酸化錫膜（ＳｎＯ２）を主成分とする、厚さ５００〜８００ｎｍの透明導電膜（ＴＣＯ膜）８ａ（図６参照）が形成された基板８が設置され、基板８に対向して設けられたＩＲヒータ７０により加熱される。ＩＲヒータ７０は基板８が均一温度分布に加熱されるよう、基板８のサイズよりも少し大きな輻射光線の放射領域を持つことが好ましい。チャンバ２１ａ内には、図示しない基板搬送装置により搬入した基板８を所定の位置で支持する基板支持枠７１、前記のＩＲヒータ７０、該基板８に対して前記ＩＲヒータ７０とは反対側に位置し、基板支持枠７１と基板８との間に設けられた黒色輻射板７２と、が設けられている。
【００２４】
ＩＲヒータ７０は、簡易に入手できるハロゲン型ＩＲヒータを使用することができ、放出する輻射光線により基板８が加熱される構成となっている。ＩＲヒータ７０から放出された波長の一部は、基板８に吸収されずに透過する。基板８のガラス板８ｂおよび透明導電膜（ＴＣＯ膜）８ａはＩＲヒータ７０により放出される輻射光線の波長域に対して以下の概略特性を有する。
【００２５】
１．５μｍ未満の波長は、透明導電膜（ＴＣＯ膜）８ａやガラス板８ｂを透過する。
１．５〜２．５μｍの波長は、一部が透明導電膜（ＴＣＯ膜）８ａに吸収され、透明導電膜（ＴＣＯ膜）８ａが加熱される。一部が吸収されずガラス板８ｂを透過する。
２．５μｍ以下の波長は、ガラス板８ｂを透過する。
２．５μｍ以上の波長は、ガラス板８ｂに一部が吸収される。
２．５μｍ〜３．０μｍの波長は、透明導電膜（ＴＣＯ膜）８ａとガラス板８ｂに一部が吸収され、一部が吸収されず透過する。
３．０μｍ以上の波長は、透明導電膜（ＴＣＯ膜）８ａに反射される。
【００２６】
図４はガラス板の吸収係数である。１．５μｍ以下の短い波長の多くはガラス板およびＴＣＯ膜に吸収されずに透過する。２．５μｍ以上の長い波長ではガラス板に吸収されやすいことがわかる。
【００２７】
図５はＳｎＯ２を主成分とする透明導電膜（ＴＣＯ膜）の吸収率と反射率である。フッ素などのドーピング率や膜厚で数値は多少変動するが、３．０μｍ以上の波長では、透明導電膜（ＴＣＯ膜）による反射が多い。１．５μｍ以上で３．０μｍ以下の波長では、透明導電膜（ＴＣＯ膜）による反射が少なく、吸収されにくいことがわかる。
【００２８】
したがって、透明導電膜（ＴＣＯ膜）８ａ面側からＩＲヒータ７０で基板８を加熱する際は、１．５μｍ以上で３．０μｍ以下の波長が基板加熱に有効に利用される。また２．５μｍ以上で３．０μｍ以下の波長は透明導電膜（ＴＣＯ膜）８ａによる反射が少なく、基板８での吸収が高いので好ましい。
一方、透明導電膜（ＴＣＯ膜）８ａ面と反対のガラス面側からＩＲヒータ７０で基板８を加熱する際は、３．０μｍ以下の波長の制限を受けずに、１．５μｍ以上の波長が基板加熱に有効に利用できる。しかしながら、基板支持枠７１により基板８に温度分布が発生して、大型基板を均一温度分布に加熱する構造に適さない。このため、黒色輻射板７２を用いた新しい構造が好ましい。
【００２９】
黒色輻射板７２は、基板支持枠７１のほぼ全体を覆う寸法であり、図３に示したように、基板８は黒色輻射板７２とＩＲヒータ７０との間に設置される。黒色輻射板７２は、加熱されることで、基板８に吸収されやすい波長の赤外線が放出される。本実施形態では、少なくとも２．５μｍ以上、好ましくは３．０μｍ以上の波長であるとともに、エネルギーの高い短波長側の赤外線を放出するように加熱される。黒色輻射板７２は、基板８を透過した輻射光線によって好ましくは４００℃以上に加熱される。黒色輻射板７２は、略４００℃に加熱することにより、略４．０μｍの波長を主とする輻射光が基板８に対して放射されるようになり、図４に示したように基板８に吸収されやすい。
【００３０】
黒色輻射板７２の材料は、例えばＳＵＳ３０４等の通常の耐久性のよい真空材料を使用し、この表面に陽極酸化法などを用いて約１μｍの酸化膜を形成することで、黒体に近い高い輻射率を有する黒色（例えば輻射率０．８以上）とする。黒色輻射板７２は真空にて脱ガスが少なく５００℃程度の高温でも安定していることが望ましく、陽極酸化法に限らずに、表面形状をＩＲヒータ７０の光源の波長以下となるように細かい凹凸を設けた形状としたり、ジルコニア系の黒いセラミックス材を溶射やスラリコートなどで金属板に塗布してもよい。
【００３１】
このように構成された本実施形態の真空処理装置では、ＩＲヒータ７０により加熱を行なうと、図６に示したように、
輻射光線の波長が３．０μｍ以上、詳細には２．８μｍ以上では、透明導電膜（ＴＣＯ膜）８ａに反射され、
２．５〜３．０μｍでは、透明導電膜（ＴＣＯ膜）８ａとガラス板８ｂに一部が吸収されて透明導電膜（ＴＣＯ膜）８ａとガラス板８ｂを加熱し、一部が透過し、
１．５μｍ以下では、透明導電膜（ＴＣＯ膜）８ａとガラス板８ｂを透過し、
１．５〜２．５μｍでは、透明導電膜（ＴＣＯ膜）８ａに一部が吸収されて透明導電膜（ＴＣＯ膜）８ａを加熱し、一部が透明導電膜（ＴＣＯ膜）８ａとガラス板８ｂを透過する。
基板８を一部が透過した１．５〜３．０μｍの波長、およびほとんどが透過した１．５μｍ以下の波長の輻射光線は、黒色輻射板７２を加熱する。これにより、黒色輻射板７２からは少なくとも波長２．５μｍ以上、好ましくは２．８μｍ以上、より好ましくは３．０μｍ以上の遠赤外線を主とする輻射光が放射され、基板８を背後から加熱する。
【００３２】
このように、基板８を透過した波長は、黒色輻射板７２により低コストで長波長変換が行なわれる。すなわち、ガラス板８ｂに吸収されやすい波長に変換することで、ＩＲヒータ７０による基板８の加熱効率を向上するとともに、チャンバ２１ａへ逃げる熱量を抑制し、ＩＲヒータへ投入電力量やチャンバ壁面（特にＯリングなどでシールする部分）を冷却する冷却水流量を削減してランニングコストの低減が可能である。
また、基板８の両面にＩＲヒータを設置することなく基板８の両面を加熱することが可能となり、基板表裏の温度差を小さくできるので、基板８の表裏温度差による反り変形発生を抑制し、急速加熱の高い熱流束のもとで基板８が脱落することなく、基板支持枠７１で安定して支持できる。特に基板８の板厚が厚い場合（例えば薄膜型太陽電池スーパーストレート用の４ｍｍ等）に反り防止の効果が有意義である。
これにより、熱解析の結果、ＩＲヒータ７０の投入電力の基板加熱への寄与率が２２％から２７％へと改善されることが確認された。
なお、透明導電膜（ＴＣＯ膜）８ａの形成されていないガラス単体基板（ガラス板８ｂのみ）においても、基板表裏方向からの有効な波長の輻射光線による加熱が行われるので、従来型の黒色輻射板７２のないＩＲヒータ加熱システムよりも、好ましい基板加熱が行われる。
【００３３】
［第２実施形態］
従来の薄膜製造装置で透明導電膜（ＴＣＯ膜）８ａ側からＩＲヒータ７０で基板８を加熱する場合においては、ＩＲヒータ７０から放出される波長のうち、３．０μｍ以上は透明導電膜（ＴＣＯ膜）８ａでの反射が多くなるため有効利用されていないことが判明した。そこで、本実施形態においては、ＩＲヒータ７０の放出ピーク波長が、透明導電膜（ＴＣＯ膜）８ａによる反射が少ない波長となるものを使用する。すなわち、放出する輻射光線のもっとも放射強度の高いピーク波長を１．５μｍ以上で３μｍ以下、好ましくは２．８μｍ以下とする。透明導電膜（ＴＣＯ膜）８ａとガラス板８ｂでの吸収量を増加するには、２．５μｍ以上で２．８μｍ以下が更に好ましい。放出ピーク波長は、ＩＲヒータ７０の発熱線径や長さを変更することで制御可能である。発熱線径を太くすると、波長が長くなり、細くすると波長が短くなる。発熱線長を長くすると波長が長くなり、短くすると波長が短くなる。
他の構成は上記第１実施形態と同様であるため重複した説明を省略する。
【００３４】
これにより、透明導電膜（ＴＣＯ膜）８ａにより反射される割合を減少させ、透明導電膜（ＴＣＯ膜）８ａおよび基板８を透過した波長が上記第１実施形態のように黒色輻射板７２により長波長へ反射され、基板加熱に有効に利用される。これにより、投入電力の基板加熱は熱解析の結果、寄与率２２％から３６％程度にさらに改善することが確認された。なお、放出輻射光線のピーク波長は、透明導電膜（ＴＣＯ膜）の特性や膜厚に合わせて適宜変更できることは言うまでもない。
【００３５】
［第３実施形態］
上記各実施形態に対して、黒色輻射板７２の厚さを以下のように制限してもよい。なお、他の構成は上記各実施形態と同様であるため、説明を省略する。
【００３６】
黒色輻射板７２への輻射伝熱量は次式で表される。
Ｑ（ヒータ→基板）＝ＡｏＦｏεｏεｓσ［（Ｔｏ／１００）＾４−（Ｔｓ／１００）＾４］
Ｑ（黒色輻射板→基板）＝ＡｂＦｂεｓεｂσ［（Ｔｂ／１００）＾４−（Ｔｓ／１００）＾４］
Ａｏ：ＩＲヒータ面積、Ａｓ：基板面積、Ａｂ：黒色輻射板面積
Ｆｏ，Ｆｓ，Ｆｂ：形態係数
εｏ，εｓ，εｂ：輻射率
σ：ステファンボルツマン係数
Ｔｏ：ＩＲヒータ温度、Ｔｓ：基板温度、Ｔｂ：黒色輻射板温度
【００３７】
したがって、基板８への入熱量は黒色輻射板７２の温度が高いほど多くなり高速加熱が可能となる。また黒色輻射板７２の輻射率：εｂは温度が高いほど大きくなるので、さらに基板加熱に有利となる。
【００３８】
τ時間後に黒色輻射板温度Ｔｂは、
（Ｔｂ’−Ｔｗ）／（Ｔｏ−Ｔｗ）＝Ｅｘｐ（−ｈＡ／（ＣＭ）×τ）
Ｔｂ’：非定常黒色輻射板温度、Ｔｏ：ＩＲヒータの温度、Ｔｗ：黒色輻射板冷却側温度（チャンバ壁面と仮定）
Ｃ：黒色輻射板比熱、Ｍ：黒色輻射板質量、ｈＡ：熱伝達率×伝熱面積＝伝熱率
【００３９】
したがって、黒色輻射板温度（Ｔｂ’）が速く上昇するには、伝熱率：ｈＡの増加はもちろんであるが、黒色輻射板７２の比熱（Ｃ）や質量（Ｍ）の低減が効果がある。このため、ＳＵＳ３０４を使用する場合は薄い方が望ましく、例えば厚さ０．１〜０．５ｍｍの箔板を使用する。なお、ＳＵＳをアルミニウムに変更すればＣＭを約半分にして温度上昇を高速化することができるものの、５００℃程度の耐力がなく、基板加熱温度を高くする場合は使用限界がある。
【００４０】
このように、黒色輻射板７２の厚さを薄く設定することにより、黒色輻射板温度が速やかに上昇し、基板８の加熱も迅速に行なわれる。
【００４１】
［第４実施形態］
図７に示したように、黒色輻射板７２と基板支持枠７１との間に、反射板７３を設ける。反射板７３は、不図示の締結手段等により、黒色輻射板７２との接触熱伝達を低減するために、ワッシャ等を介して黒色輻射板７２とは隙間を隔てて設けられる。反射板７３の素材としてはアルミやアルミ合金（例えばＡ５０５２）や磨いたステンレス材やニッケル材等の反射率が高いものを使用する。より好ましくは、酸化による黒色変化がないため、アルミ合金箔やニッケル箔がよい。他の構成は上記各実施形態と同様であるため、説明を省略する。
【００４２】
これにより、黒色輻射板７２からチャンバ壁面Ｔｗへ逃げる熱が反射板７３により反射し、黒色輻射板７２を加熱して黒色輻射板７２の温度を上昇させる。これにより、輻射率を向上させ、基板８への伝熱を上昇させる。特に黒色輻射板７２の温度が上昇することで、より短波長側（高エネルギー）の輻射光線を放出可能となり、基板８の加熱寄与率が上昇する。
なお、反射板７３は、周囲構造物（例えばＳＵＳ材）の輻射率より低くなるように、滑らかな表面性状のＳＵＳ材の輻射率相当である０．２以下であることが望ましい。さらにチャンバ壁面への熱が逃げることを抑制するには、反射板７３の表面温度を高く保つとともに、反射板７３の熱伝達率を低下させるために、反射板７３を２重以上設けてもよい。これによりさらに上記効果を効率的に発揮することができる。
【００４３】
［第５実施形態］
上記第４実施形態の反射板７３を、前記基板８に対面する側が黒色輻射板７２であり、黒色輻射板７２の裏側が前記反射板である、両方の機能を保有した同一の板材となる構造としてもよい。すなわち、一枚の金属板（前述のＳＵＳ等）の基板８側の片側の面を陽極酸化法等で黒色輻射面（黒色輻射板７２）とし、基板８と反対側の面を磨き加工等して反射面（反射板７３）とする。これにより部品点数が減少し、部品本体のコストダウンに加えて、追加部品表面積が減少するので脱ガス量を抑制して真空排気速度の低減が抑えられる。
【００４４】
［第６実施形態］
図８に示したように、チャンバ２１ａの内側の壁面に、前記ＩＲヒータ７０、基板８、および黒色輻射板７２を取り囲む範囲のうちで、少なくとも一部分には反射板７４を設ける。反射板７４は、チャンバ２１ａの内壁各面に隙間を設けて、チャンバ２１ａの内壁各面との接触熱伝達を低減できるよう設けられ、不図示の真空排気口、基板搬送のためのＧＶ弁等のスペース等を除いた位置に設ける。反射板７４は上記第４実施形態における反射板７３と同じ材料のものを使用可能である。なお、他の構成は上記各実施形態と同様であるため、説明を省略する。
【００４５】
これによりチャンバ２１ａ壁面に逃げる熱量が減少し、黒色輻射板７２の温度を上昇させることができる。これにより基板８への伝熱量が上昇する。黒色輻射板７２の温度が上昇することにより、よりエネルギーの大きな短波長側の輻射光を放出可能となり、基板８への吸熱が多くなり、加熱寄与率が向上する。特に、透明導電膜（ＴＣＯ膜）８ａに反射される波長（２．８μｍ以上）を反射板７４により反射させることで、黒色輻射板７２に入射させる。これにより、基板加熱効率を上げることが可能となる。
また、基板８を加熱する輻射光線は、ＩＲヒータから直接到達したもの以外に黒色輻射板７２と反射板７４からの輻射光線が利用されるので、基板８の温度分布をより均一にする効果がある。
【００４６】
なお、上記第４実施形態のように黒色輻射板７２の背面方向に反射板７３を設ける場合には、さらに外側のチャンバ２１ａ内面に反射板７４を設ける必要はない。
【００４７】
［第７実施形態］
図９に示したように、ＩＲヒータ７０の背後（ＩＲヒータ７０に対して基板８とは反対側の位置）に、第２の黒色輻射板７５を設ける。なお、ＩＲヒータ７０の背後に反射板７４を設け、この反射板とＩＲヒータ７０との間に反射板７４とは別体として第２の黒色輻射板７５を設けてもよいし、反射板７４のヒータ側表面を黒色輻射面としてもよい。これにより、基板８へ入熱する赤外線量がより均一化してより均一な温度分布となり、基板加熱効率が向上する。さらに、これに加えてＩＲヒータ７０の基板面に対して交差する方向に延在する面（横側面）に黒色輻射板を設置してもよい。なお、他の構成は上記各実施形態と同様であるため、説明を省略する。
【００４８】
第２の黒色輻射板７５が反射する輻射光線は１．５以上３μｍ以下の長波長光線とし、基板８を全体から加熱できるようにする。これにより、基板８の加熱効率を向上させるとともに、基板の温度分布を均一化することができる。
【図面の簡単な説明】
【００４９】
【図１】薄膜製造装置の概略構成図である。
【図２】同薄膜製造装置が備える製膜室の断面図である。
【図３】前記薄膜製造装置が備えるロード室の斜視図である。
【図４】基板の吸収係数を示した図である。
【図５】透明導電膜（ＴＣＯ膜）の吸収率・反射率を示した図である。
【図６】基板が透過または吸収する波長を示した模式図である。
【図７】本発明の第４実施形態に係る薄膜製造装置のロードロック室を示した斜視図である。
【図８】本発明の第６実施形態に係る薄膜製造装置のロードロック室を示した斜視図である。
【図９】本発明の第７実施形態に係る薄膜製造装置のロードロック室を示した斜視図である。
【符号の説明】
【００５０】
１  薄膜製造装置（真空処理装置）
８  基板
８ａ  透明導電膜（ＴＣＯ膜）
８ｂ  ガラス板
２１  ロード室
２１ａ  チャンバ
７０  ＩＲヒータ
７１  基板支持枠
７２  黒色輻射板
７３  反射板
７４  反射板
７５  第２の黒色輻射板
【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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【図７】
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【図８】
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【図９】
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