(57)【要約】【課題】生産性を向上させる薄膜太陽電池製造装置、薄膜太陽電池の製造方法および薄膜太陽電池を提供する。【解決手段】基板を処理する第１処理装置と、複数の基板を一括処理する第２処理装置と、第１処理装置と第２処理装置との間に配設され、複数の基板を収容して搬送できるカセットを複数保管可能なカセットラック８とを備えている。また、第１処理装置とカセットとの間で基板を搬送する第１搬送部と、カセットラック８へのカセットの搬入、および、カセットラック８からのカセットの搬出を行なう第２搬送ロボット１４と、カセットラック８と第２処理装置との間でカセットを搬送する第１搬送ロボット２１とを備えている。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板を処理する第１処理装置と、
複数の基板を一括処理する第２処理装置と、
前記第１処理装置と前記第２処理装置との間に配設され、複数の基板を収容して搬送できるカセットを複数保管可能なカセットラックと、
前記第１処理装置とカセットとの間で基板を搬送する第１搬送部と、
前記カセットラックへのカセットの搬入、および、前記カセットラックからのカセットの搬出を行なう第２搬送部と、
前記カセットラックと前記第２処理装置との間でカセットを搬送する第３搬送部と
を備える、薄膜太陽電池製造装置。
【請求項２】
複数の前記第１処理装置から第１製造ラインが構成されている、請求項１に記載の薄膜太陽電池製造装置。
【請求項３】
複数の前記第１製造ラインを備える、請求項２に記載の薄膜太陽電池製造装置。
【請求項４】
前記複数の第１製造ラインは、基板が前記カセットラックに搬送されていく上流側第１製造ラインと、前記カセットラックから基板が搬送されてくる下流側第１製造ラインとを含む、請求項３に記載の薄膜太陽電池製造装置。
【請求項５】
前記上流側第１製造ラインは、洗浄装置および第１レーザ加工装置を含み、
前記下流側第１製造ラインは、第２レーザ加工装置、スパッタリング装置、第３レーザ加工装置、レーザトリミング加工装置、逆バイアス処理装置、特性検査装置およびランク振分搬出装置を含む、請求項４に記載の薄膜太陽電池製造装置。
【請求項６】
複数の前記第２処理装置から第２製造ラインが構成されている、請求項１から５のいずれかに記載の薄膜太陽電池製造装置。
【請求項７】
前記第２製造ラインに含まれる前記複数の第２処理装置のそれぞれの基板処理枚数が同一である、請求項６に記載の薄膜太陽電池製造装置。
【請求項８】
複数の前記第２製造ラインを備える、請求項７に記載の薄膜太陽電池製造装置。
【請求項９】
前記カセットの基板収容枚数は、前記第２製造ラインに含まれる前記複数の第２処理装置のそれぞれの基板処理枚数の公倍数である、請求項７または８に記載の薄膜太陽電池製造装置。
【請求項１０】
前記第２処理装置が半導体薄膜を形成する成膜装置である、請求項１から９のいずれかに記載の薄膜太陽電池製造装置。
【請求項１１】
前記カセットラックが複数のカセット保管領域に分割され、
前記複数のカセット保管領域は、前記第１搬送部から基板が収容されたカセットを優先的に保管する第１カセット保管領域と、前記第２処理装置から搬出されたカセットを優先的に保管する第２カセット保管領域とを少なくとも含み、
前記複数のカセット保管領域の中から選択したカセット保管領域に、前記第２搬送部によりカセットを搬送させる制御部を備える、請求項１から１０のいずれかに記載の薄膜太陽電池製造装置。
【請求項１２】
前記第１処理装置と前記第２処理装置とが、それぞれ前記カセットラックの異なる側面に配置されている、請求項１から１１のいずれかに記載の薄膜太陽電池製造装置。
【請求項１３】
基板を１枚ずつ処理する第３処理装置と、
カセットと前記第３処理装置の間で双方向に基板を搬送する第４搬送部と
を備えた、請求項１から１２のいずれかに記載の薄膜太陽電池製造装置。
【請求項１４】
基板を一連の処理から切り離して前記カセットから取出して外部に搬出すること、および、基板を外部から搬入して前記カセットに収容することの、少なくとも一方が可能な外部搬送部を備えた、請求項１から１３のいずれかに記載の薄膜太陽電池製造装置。
【請求項１５】
請求項１から１４のいずれかに記載の薄膜太陽電池製造装置を用いる、薄膜太陽電池の製造方法。
【請求項１６】
基板を第１処理装置にて処理する第１製造工程と、
前記第１製造工程後に複数の基板を収容して搬送できるカセットに基板を収容する第１搬送工程と、
前記第１搬送工程後に複数のカセットを保管できるカセットラックにカセットを搬送する第２搬送工程と、
前記第２搬送工程後に第３搬送部にて複数の基板を一括処理する第２処理装置にカセットを搬送する第３搬送工程と、
前記第３搬送工程後に前記第２処理装置にて基板を処理する第２製造工程と、
を備える、薄膜太陽電池の製造方法。
【請求項１７】
請求項１５または１６に記載の薄膜太陽電池の製造方法を用いて製造された、薄膜太陽電池。
【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し、また、薄膜太陽電池製造装置を用いる薄膜太陽電池の製造方法およびそれによって製造された薄膜太陽電池に関する。
【背景技術】
【０００２】
薄膜太陽電池の製造方法においては、ガラス基板上に透明電極層、光電変換層および裏面電極層を成膜しつつ、各層においてレーザエッチングを行なうことにより薄膜セルを集積化している。集積化した薄膜セルをエチレン酢酸ビニルコポリマー（ＥＶＡ）からなる接着シートとバックシートとで覆い、端子箱を設置することにより薄膜太陽電池が製造される。
【０００３】
薄膜太陽電池の製造システムを開示した先行文献として特許文献１および特許文献２がある。特許文献１に記載された薄膜太陽電池製造システムにおいては、基板搬入装置より搬入されたガラス基板が、基板洗浄器、管理器、透明電極成膜装置および基板洗浄器で処理された後、基板搬送器によってクリーンルーム内へ搬送される。
【０００４】
次に、基板は、レーザエッチング装置、基板洗浄器、アモルファスシリコン膜成膜装置（プラズマＣＶＤ(Chemical Vapor Deposition)装置）、レーザエッチング装置、裏面電極成膜装置、基板洗浄器、裏面レーザエッチング装置において処理されることにより、基板上に薄膜セルが集積化され、発電検査装置で製品良否を判定した後、基板バッファ装置にて一時保管される。
【０００５】
その後、基板搬送器によって一般雰囲気へ搬送された基板は、膜研磨装置、基板洗浄器、レイアップ装置、ラミネータ装置、パネル化装置、端子台取付装置および発電検査装置の各装置において処理され、性能別仕分保管庫において性能別に仕分けられる。このような工程を経て、薄膜太陽電池パネルが製造される。
【０００６】
特許文献１に記載された製造システムにおいては、各工程の処理装置はＳ字状に並べられ、処理装置同士の間は基板搬送器により接続されている。薄膜太陽電池製造システムにおいては、各処理装置の処理タクトの違いおよびメンテナンスに伴う基板処理停止期間などのタクトタイムの差を吸収するバッファとして、基板を一時的に保管する基板カセットが一部の工程の処理装置の出入り口に設けられている。基板カセットにおいては、基板が水平に格納保管されている。基板カセットは、天井クレーンにより搬送される。また、特許文献１に記載された製造システムにおいては、プラズマＣＶＤ装置前の基板洗浄器の出口、プラズマＣＶＤ装置後のレーザエッチング装置の出口および発電検査装置の後に、基板を一時的に保管する基板バッファ装置が設けられている。
【０００７】
特許文献２に記載された薄膜太陽電池システムは、第１共通基板保管ラックと第２共通基板保管ラックと薄膜太陽電池製造工程を行なう複数の処理装置とから構成されている。複数の処理装置は、第１共通基板保管ラックと第２共通基板保管ラックとの間の領域に、基板の搬出部および搬入部のいずれか一方が第１共通基板保管ラックに面し、他方が第２共通基板保管ラックに面するように配置されている。
【０００８】
基板の処理順を制御する基板処理制御装置によって、複数の処理装置への基板の搬入出が制御され、同様に、第１共通基板保管ラックおよび第２共通基板保管ラックへの基板搬入出が制御される。第１共通基板保管ラックおよび第２共通基板保管ラックは、複数の処理装置に共用され、製造工程の処理順に従わずに基板を保管する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００９】
【特許文献１】特開２００５−２３５９０４号公報
【特許文献２】特開２００９−１４７２６６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
特許文献１に記載された薄膜太陽電池製造システムにおいては、複数の基板を一括処理できる、いわゆるバッチ処理装置を含む場合の具体的な構成は示されていない。基板を一枚ずつ搬送する特許文献１の製造システムにバッチ処理装置を含めた場合、バッチ処理装置前後でボトルネックが発生し、薄膜太陽電池製造システムの生産効率が悪化する恐れがある。
【００１１】
特許文献２に記載された薄膜太陽電池製造システムにおいては、複数の基板を一括処理できる、いわゆるバッチ処理装置を含む場合の具体的な構成は示されていない。特許文献２の処理装置がバッチ処理装置を含む場合、共通基板保管ラックからの基板搬送が１枚ずつであることから基板搬送にボトルネックが発生し、薄膜太陽電池製造システムの生産効率が悪化する恐れがある。
【００１２】
本発明は上記の問題点に鑑みなされたものであって、生産性を向上させる薄膜太陽電池製造システム、薄膜太陽電池の製造方法および薄膜太陽電池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】
【００１３】
本発明に基づく薄膜太陽電池製造装置は、基板を処理する第１処理装置と、複数の基板を一括処理する第２処理装置と、第１処理装置と第２処理装置との間に配設され、複数の基板を収容して搬送できるカセットを複数保管可能なカセットラックとを備えている。また、薄膜太陽電池製造装置は、第１処理装置とカセットとの間で基板を搬送する第１搬送部と、カセットラックへのカセットの搬入、および、カセットラックからのカセットの搬出を行なう第２搬送部と、カセットラックと第２処理装置との間でカセットを搬送する第３搬送部とを備えている。
【発明の効果】
【００１４】
本発明によれば、薄膜太陽電池の生産性を向上することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】本発明の実施形態１に係る薄膜太陽電池製造装置の構成を模式的に示す図である。
【図２】同実施形態に係る薄膜太陽電池製造装置の工程フローと各工程における基板の搬送形態を示す図である。
【図３】表面導電層形成後の基板の構成を示す断面図である。
【図４】洗浄後の基板の構成を示す断面図である。
【図５】半導体薄膜積層後の基板の構成を示す断面図である。
【図６】第２レーザ加工装置によるパターニング後の基板の構成を示す断面図である。
【図７】スパッタ後の基板の構成を示す断面図である。
【図８】第３レーザ加工装置によるパターニング後の基板の構成を示す断面図である。
【図９】同実施形態に係るカセットの構造を示す斜視図である。
【図１０】同実施形態のバッファストッカを模式的に示す平面図である。
【図１１】図１０のカセットラックをＸＩ−ＸＩ線矢印方向から見た断面図である。
【図１２】本発明の実施形態２に係る薄膜太陽電池製造装置の構成を模式的に示す図である。
【図１３】同実施形態の変形例の第１基板搬送ラインを模式的に示す図である。
【図１４】同実施形態に係る薄膜太陽電池製造装置の工程フローと各工程における基板の搬送形態および変形例の搬送形態とを示す図である。
【図１５】表面導電層形成後の基板の構成を示す断面図である。
【図１６】洗浄後の基板の構成を示す断面図である。
【図１７】第２半導体薄膜積層後の基板の構成を示す断面図である。
【図１８】第２レーザ加工装置によるパターニング後の基板の構成を示す断面図である。
【図１９】スパッタ後の基板の構成を示す断面図である。
【図２０】第３レーザ加工装置によるパターニング後の基板の構成を示す断面図である。
【図２１】同実施形態のバッファストッカの構成を模式的に示す平面図である。
【図２２】本発明の実施形態３に係る薄膜太陽電池製造装置の構成を模式的に示す図である。
【図２３】第１処理装置とバッファストッカとの接続方法を説明する図である。
【図２４】同実施形態に係る薄膜太陽電池製造装置の工程フローと各工程における基板の搬送形態および変形例の搬送形態とを示す図である。
【図２５】表面導電層形成後の基板の構成を示す断面図である。
【図２６】洗浄後の基板の構成を示す断面図である。
【図２７】第２半導体薄膜積層後の基板の構成を示す断面図である。
【図２８】第２レーザ加工装置によるパターニング後の基板の構成を示す断面図である。
【図２９】スパッタ後の基板の構成を示す断面図である。
【図３０】第３レーザ加工装置によるパターニング後の基板の構成を示す断面図である。
【図３１】同実施形態における第７ポートの変形例を模式的に示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
以下、本発明に基づいた実施形態１における薄膜太陽電池製造装置、薄膜太陽電池の製造方法および薄膜太陽電池について図を参照して説明する。以下の実施形態の説明においては、図中の同一または相当部分には同一符号を付して、その説明は繰返さない。
【００１７】
なお、本明細書における薄膜太陽電池製造装置は、複数の装置からなるいわゆる薄膜太陽電池の製造ラインおよび製造システムを含む概念である。
実施形態１
図１は、本発明の実施形態１に係る薄膜太陽電池製造装置の構成を模式的に示す図である。図１に示すように、本実施形態に係る薄膜太陽電池製造装置１は、大別すると、基板が一枚ずつ搬送されて複数の第１処理装置にて順次処理される上流側第１製造ラインである第１基板搬送ライン５と、複数の基板を収容して一括に基板を搬送可能とする複数のカセットを一時保管するカセットラック８を含むバッファストッカ１５と、基板がカセットに収容されて搬送される第２製造ラインであるカセット搬送ライン４３と、下流側第１製造ラインである第２基板搬送ライン４２とから構成されている。薄膜太陽電池製造装置１は、基板を一枚または複数枚ずつ順次複数の処理装置において一連に処理することにより薄膜太陽電池を製造するシステムである。
【００１８】
ここで、薄膜太陽電池の基板としては、６００ｍｍ×１２００ｍｍ角、１０００ｍｍ×１４００ｍｍ角、１００８ｍｍ×１２１０ｍｍ角など、各辺６００ｍｍ〜１４００ｍｍ程度の大型のガラス基板を用いるが、好ましくは各辺が１０００ｍｍ以上の基板を用いる。
【００１９】
第１基板搬送ライン５とバッファストッカ１５とは、基板を第１処理装置から搬出してカセットに収容、または、基板をカセットから取出して第１処理装置に搬入する、第１搬送部である第１搬送コンベア７により接続されている。バッファストッカ１５とカセット搬送ライン４３とは、カセットを第２処理装置に搬入、および、カセットを第２処理装置から搬出する、第３搬送部である第１搬送ロボット２１により接続されている。バッファストッカ１５と第２基板搬送ライン４２とは、第１搬送部である第２搬送コンベア３５により接続されている。
【００２０】
第１基板搬送ライン５においては、外部より製造ラインに基板を搬入する基板搬入装置２の後に、基板を搬送しつつ処理可能な第１処理装置である、第１洗浄装置３、第１レーザ加工装置４、第２洗浄装置１０５およびレーザ加工後検査装置１０６がこの順番で直列に接続されている。基板搬入装置２より第１製造ライン内に搬入された基板は、図示しない搬送機構により搬送方向６に一枚ずつ搬送され、上記の直列に接続された複数の第１処理装置によって順次処理される。本実施形態においては、レーザ加工後検査装置１０６が第１基板搬送ライン５の基板搬送方向の最も下流側に配置された第１処理装置である。レーザ加工後検査装置１０６にて処理された基板は、レーザ加工後検査装置１０６から第１搬送コンベア７によりバッファストッカ１５に搬送される。
【００２１】
なお、本明細書において処理装置とは、被処理物である基板に対して加工、加熱などの具体的に影響を与える処理を行なうものに限定されず、たとえば、検査結果によって基板の処理方法などを分岐させるような処理を行なう検査装置を含む概念のものである。
【００２２】
ここで、レーザ加工後検査装置１０６は、第１レーザ加工装置４にて加工された基板を検査処理する装置である。レーザ加工後検査装置１０６は、レーザで加工されたパターンが正常か否かを検査する加工パターン検査部を備えているが、他にも表面の異物検査、表面欠陥検査または膜ムラなどを検査する検査部を備えていてもよい。よって、レーザ加工後検査装置１０６が複数の異なる検査部を備え、一台で複数種の検査ができる検査装置として構成されていてもよい。
【００２３】
第１基板搬送ライン５を構成する装置は、基板が搬入される搬入口と基板が搬出される搬出口とが別々に設けられ、基板が各装置内を通過しつつ処理される、いわゆるインライン方式の処理装置である。また、第１基板搬送ライン５においては、インライン方式の処理装置が直列に接続されている。第１基板搬送ライン５は、基板搬送方向における上流側に配置された第１処理装置の搬出口と、下流側に配置された第１処理装置の搬入口との間を、基板が搬送コンべアなどの直線的な搬送装置により順次搬送される、インライン方式の搬送ラインとして構成されている。
【００２４】
本実施形態の第１基板搬送ライン５は、複数の第１処理装置を上記の順番で直列に接続した構成であるが、上記構成に限定されず、第１基板搬送ライン５を構成する第１処理装置の数、種類および接続順番は、製造する薄膜太陽電池のプロセスによって適宜変更することができる。
【００２５】
バッファストッカ１５においては、レーザ加工後検査装置１０６から搬出された基板が搬送されてくる第１ポート９が設けられている。第１ポート９は、基板を収容するカセットが配置される場所である。カセットは、内部に基板を水平に載置して収容することができる。本実施形態においては、カセットの基板収容枚数は６枚であるが、カセットの基板収容枚数はこれに限らない。第１搬送コンベア７は、レーザ加工後検査装置１０６より一枚ずつ基板を搬出して第１ポート９に配置されているカセットに収容する。
【００２６】
バッファストッカ１５の中心部には、カセットを複数保管可能なカセットラック８が設けられている。レーザ加工後検査装置１０６および第２レーザ加工装置３７と第１成膜装置２２〜２５との間に、カセットラック８が配設されている。バッファストッカ１５には、カセットをバッファストッカ１５内で搬送する第２搬送部である第２搬送ロボット１４が配置されている。第２搬送部は、カセットをカセットラック８に搬入、および、カセットをカセットラック８から搬出する。カセットラック８の周囲には、第２搬送ロボット１４の通路１３が形成されている。第２搬送ロボット１４は、カセットラック８の周囲の位置からカセットラック８の周囲の他の位置にカセットラック８を経由せずにカセットを移動可能である。
【００２７】
なお、本明細書において、通路１３は一つの第２搬送ロボット１４を持つ一続きの通路として示しているが、この構成に限定されず、例えば、カセットラック８の各周辺に対しそれぞれ別の通路１３が設けられていてもよい。また、各通路１３が複数の第２搬送ロボット１４を備えていてもよい。
【００２８】
第１ポート９において基板を収容されたカセットは、第２搬送ロボット１４により搬送方向１６に搬送されてカセットラック８内に一時保管される。このとき、カセットにカセットの基板収容枚数である６枚の基板が収容された状態でカセットラック８内に一時保管されることが好ましい。このようにすることにより、基板の搬送を効率的に行なうことができるとともに、基板を収容するカセットの数を減少させることができる。ただし、装置トラブルなどにより基板を収容できない事態が発生した場合には、カセットに空きがある状態でカセットがカセットラック８に一時保管されてもよい。
【００２９】
本実施形態においては、カセット搬送ライン４３は、複数の基板を一括処理可能な第２処理装置を４台備えている。第２処理装置は、半導体薄膜の成膜を行なう成膜装置である。第１成膜装置２２〜２５は並列に４台配置されているが、成膜装置の台数はこれに限らない。
【００３０】
本実施形態においては、第１成膜装置２２〜２５は、２枚の基板を装置内で水平方向に載置して一括してシリコン系半導体薄膜を基板上に積層することができるプラズマＣＶＤ装置である。ただし、第１成膜装置２２〜２５が一括処理できる基板の枚数および積層できる薄膜種はこれに限らず、また、基板の設置方向においても水平方向に限らず、基板を鉛直方向に設置できる装置であってもよい。カセット搬送ライン４３においては、搬送方向３４に示すように、第１搬送ロボット２１によりカセットが、第１成膜装置２２〜２５のそれぞれに任意に搬送される。
【００３１】
ここで、カセット搬送ライン４３を構成する第２処理装置においては、カセットが搬入される搬入口と基板が搬出される搬出口とが略同じ位置にあり、搬入されたカセットから複数の基板を処理部に収納して一括処理し、その後、カセットに処理が完了した基板を戻す、いわゆるバッチ方式の処理装置として構成されている。カセット搬送ライン４３においては、一つの第１搬送ロボットに全ての第２処理装置が接続されている。カセット搬送ライン４３は、第１搬送ロボットが複数の第２処理装置へカセットを割り振って搬送し、かつ、第１搬送ロボットが各第２処理装置からカセットを回収する、いわゆるクラスタ方式の搬送ラインとして構成されている。
【００３２】
第１成膜装置２２には、カセットを搬入および搬出されるカセットポート２６が設けられている。カセットポート２６に搬入されたカセットから基板を取出して第１成膜装置２２内に搬入することができ、また、第１成膜装置２２から基板を搬出してカセットポート２６に搬入されたカセットに基板を収容することができる、基板出入部３０が設けられている。
【００３３】
第１成膜装置２３には、カセットを搬入および搬出されるカセットポート２７が設けられている。カセットポート２７に搬入されたカセットから基板を取出して第１成膜装置２３内に搬入することができ、また、第１成膜装置２３から基板を搬出してカセットポート２７に搬入されたカセットに基板を収容することができる、基板出入部３１が設けられている。
【００３４】
第１成膜装置２４には、カセットを搬入および搬出されるカセットポート２８が設けられている。カセットポート２８に搬入されたカセットから基板を取出して第１成膜装置２４内に搬入することができ、また、第１成膜装置２４から基板を搬出してカセットポート２８に搬入されたカセットに基板を収容することができる、基板出入部３２が設けられている。
【００３５】
第１成膜装置２５には、カセットを搬入および搬出されるカセットポート２９が設けられている。カセットポート２９に搬入されたカセットから基板を取出して第１成膜装置２５内に搬入することができ、また、第１成膜装置２５から基板を搬出してカセットポート２９に搬入されたカセットに基板を収容することができる、基板出入部３３が設けられている。
【００３６】
バッファストッカ１５においては、第１成膜装置２２〜２５から搬出されたカセットが搬送されてくる第２ポート１０が設けられている。第２ポート１０は、カセットが配置される場所である。カセットラック８において一時保管されていたカセットは、第２搬送ロボット１４により第２ポート１０に搬送される。第２ポート１０に搬送されたカセットは、第１搬送ロボット２１により、第１成膜装置２２〜２５のいずれかに搬送される。
【００３７】
たとえば、第１成膜装置２２にカセットを搬送する場合、カセットは、カセットポート２６に搬入される。カセットポート２６に搬入されたカセットから基板出入部３０により、基板が２枚取出されて第１成膜装置２２内に搬入される。
【００３８】
第１成膜装置２２内において処理された２枚の基板は、基板出入部３０により第１成膜装置２２から搬出されてカセット内に収容される。本実施形態において、このカセットの基板収容枚数は６枚であり、処理された基板をカセット内に収容した後、未処理の基板がカセット内に残っている場合には、基板出入部３０により未処理の基板が２枚まで第１成膜装置２２内に搬入される。第１成膜装置２２内において処理された基板は、基板出入部３０により第１成膜装置２２から取出されてカセット内に収容される。上記工程をカセット内の基板全てが処理完了するまで繰返す。
【００３９】
カセットの基板収容枚数が、第１成膜装置２２の基板処理枚数の整数倍である場合、第１成膜装置２２で基板処理枚数ずつ処理した際に、カセット内に第１成膜装置２２の基板処理枚数以下である端数の基板が残らないようにすることができる。
【００４０】
たとえば、本実施形態において、第１成膜装置２２の基板処理枚数である２枚に対して、カセットの基板収容枚数が３倍である６枚にされており、第１成膜装置２２に搬入されたカセットから２枚ずつ３回に分けて処理を行なうことで、第１成膜装置２２の処理能力を毎回の処理で最大限に発揮させることができる。また、端数が発生しないようにカセットに基板を満杯に収容した状態で搬送を行なうことにより、基板の搬送効率を向上することができる。
【００４１】
その結果、第１成膜装置２２への基板の投入完了時とカセットの搬送開始時との同期を図ることが可能となり、第１成膜装置２２が基板処理している間に、未処理の基板を収容したカセットを搬送してくることができる。よって、カセット搬送回数を削減しつつ、基板を効率よく搬送して処理することができる。また、第１成膜装置２２において基板処理枚数の基板を毎回処理することができるため、装置の稼動効率を向上することができる。
【００４２】
処理済みの基板を収容したカセットは、カセットポート２６から第１搬送ロボット２１により第２ポート１０に搬送され、さらに、第２搬送ロボット１４により搬送されてカセットラック８に収納される。このように、カセットラック８と第２ポート１０との間において、搬送方向１８に示すようにカセットが搬送される。
【００４３】
本実施形態においては、バッファストッカ１５は、基板を一枚ずつ搬送する第４搬送部である第３搬送コンベア１１１により薄膜検査装置１０９と接続されている。第３搬送コンベア１１１は、第１搬送コンベア７および第２搬送コンベア３５とは、カセットラック８を挟んで反対側に設けられている。バッファストッカ１５においては、薄膜検査装置１０９から搬出された基板が搬送されてくる第３ポート１１０が設けられている。
【００４４】
本実施形態においては、第３処理装置である検査処理装置として、半導体薄膜の膜厚を検査する薄膜検査装置１０９を設けたが、これに限らず、たとえば、異物検査、膜ムラ検査、外観検査、膜質検査を行なう検査装置を設けてもよい。薄膜検査装置１０９は、半導体薄膜成膜後検査装置であり、膜厚検査部、表面膜厚分布検査部、結晶化率検査部および表面欠陥検査部の少なくともいずれかを含む。
【００４５】
第１成膜装置２２〜２５により処理された基板は、カセットに収容されて第１搬送ロボット２１によりバッファストッカ１５の第２ポート１０に搬送される。第２ポート１０に搬送されたカセットは、第２搬送ロボット１４によりカセットラック８内に搬送される。その後、第２搬送ロボット１４によりカセットラック８から第３ポート１１０にカセットが搬送方向１１２に搬送される。
【００４６】
第３ポート１１０に搬送されたカセットから第３搬送コンベア１１１により基板が一枚ずつ薄膜検査装置１０９に搬送される。薄膜検査装置１０９において検査された基板は、第３搬送コンベア１１１により第３ポート１１０に搬送される。このとき、膜厚不良と判断された基板は、不良基板用のカセットに搬入されて除外され、良品と判断された基板のみが第３ポート１１０に配置されているカセットに搬入される。
【００４７】
良品と判断された基板を収容したカセットは、第２搬送ロボット１４により搬送方向１１３に搬送されてカセットラック８に搬入される。バッファストッカ１５においては、第２レーザ加工装置３７に搬入される基板が収容されたカセットが配置される第４ポート１１が設けられている。カセットは、第２搬送ロボット１４により、カセットラック８から搬出されて第４ポート１１に搬送される。
【００４８】
第２基板搬送ライン４２においては、第２レーザ加工装置３７、スパッタリング装置３８、第３レーザ加工装置３９、特性検査装置４０およびランク振分搬出装置４１が直列に配置されている。基板搬送方向の最も上流側に配置された第１処理装置である第２レーザ加工装置３７に搬入された基板は、図示しない搬送機構により搬送方向３６に一枚ずつ搬送される。第２レーザ加工装置３７には、バッファストッカ１５から第２搬送コンベア３５により基板が搬入される。
【００４９】
第２基板搬送ライン４２を構成する装置は、基板が搬入される搬入口と基板が搬出される搬出口とが別々に設けられ、基板が各装置内を通過しつつ処理される、いわゆるインライン方式の処理装置である。また、第２基板搬送ライン４２においては、インライン方式の処理装置が直列に接続されている。第２基板搬送ライン４２は、基板搬送方向における上流側に配置された第１処理装置の搬出口と、下流側に配置された第１処理装置の搬入口との間を、基板が搬送コンべアなどの直線的な搬送装置により順次搬送される、インライン方式の搬送ラインとして構成されている。
【００５０】
バッファストッカ１５においては、第２レーザ加工装置３７に基板が搬入される第４ポート１１が設けられている。第４ポート１１は、カセットが配置される場所である。薄膜検査装置１０９により検査されて良品と判断された基板を収容してカセットラック８に一時保管されているカセットは、第２搬送ロボット１４により搬送方向１９に搬送されて第４ポート１１に配置される。第４ポート１１に配置されたカセットから第２搬送コンベア３５により一枚ずつ取出された基板が、第２レーザ加工装置３７に搬入される。
【００５１】
第４ポート１１に配置されたカセットから全ての基板が取出された後、空になったカセットは第２搬送ロボット１４により搬送方向２０に搬送されてカセットラック８に一時保管される。さらに、空のカセットは、カセットラック８から第２搬送ロボット１４により第１ポート９に搬送される。このように、基板の搬送が効率よく行なわれるように、バッファストッカ１５内においてカセットの一時保管と搬送とが図示しない制御部によって制御されている。
【００５２】
本実施形態においては、一つのカセットラックにて基板バッファストッカを構成しているので、特許文献１や特許文献２のように２箇所の基板バッファストッカを備える製造システムよりもストッカ数を削減でき、工場内のスペースを有効利用できる。また、カセットラック内では基板をカセット単位で管理することにより、特許文献２に記載の共通バッファストッカのように基板一枚単位で管理する場合に比べて、管理数が低減でき、搬送回数も低減できることより、効率の良い製造装置を実現できる。従って、本実施形態においては、一括で処理する基板枚数が異なる装置を組合わせた薄膜太陽電池製造装置の生産効率を向上できる。
【００５３】
本実施形態においては、第１処理装置である第１レーザ加工装置４および第２レーザ加工装置３７と第２処理装置である第１成膜装置２２〜２５とは、カセットラック８の異なる側面に対向して配置されている。このようにすることにより、バッファストッカ１５の特定の側面側に第１成膜装置２２〜２５を集中的に配置することができる。その結果、第１成膜装置２２〜２５に必要となる高電力供給配線、多種のプロセスガス供給配管、真空ポンプ配管、排気配管および排気除害装置などの用力に係わる配線と配管との配設が冗長になることを抑制でき、工場システムの簡単化および省スペース化を図れる。
【００５４】
バッファストッカを境界にして、特殊ガスを使用する半導体薄膜積層工程とそれ以外の工程が行なわれるエリアを分けることができる。半導体薄膜積層工程が行われるエリアには、安全性の確保から、クリーン度の他にガス漏洩監視や湿度コントロールなど特殊な環境や設備が要求される。一方、半導体薄膜積層工程以外が行われるエリアにおいては、別の工程管理基準により監視が必要なエリアが含まれる場合があり、監視区域を整理することにより工場ユーティリティ設備の効率化が図れる。また、特殊な技能をもつ作業者が必要となるエリアを限定することができるため、労働環境管理上も有利である。このようなライン構成にすることにより、特殊な管理区域を限定することができるため、工場建設コストおよび運営コストを削減できる。
【００５５】
本実施形態においては、バッファストッカ１５は、基板を一連の処理から切り離して、カセットラック８に一時保管されたカセットから取出して外部に搬出、および、基板を外部から搬入してカセットに収容する外部搬送部である第４搬送コンベア４４により外部ポート４５と接続されている。バッファストッカ１５においては、外部ポート４５から基板が搬入または外部ポート４５に基板が搬出される第５ポート１２が設けられている。第５ポート１２は、カセットが配置される場所である。
【００５６】
この構成により、テスト基板を特定の処理装置において処理する場合など、テスト基板を最初の工程から処理する必要がない場合に、テスト基板をバッファストッカ１５から途中の工程に搬送して処理することができる。具体的には、外部ポート４５から第４搬送コンベア４４により第５ポート１２に配置したカセットにテスト基板を収容する。そのカセットを第２搬送ロボット１４により、基板を所望の処理装置に搬送することが可能な第４ポート１１、第２ポート１０または第３ポート１１０に搬送する。その後は、テスト基板が所望の処理装置において処理される。
【００５７】
テスト基板を収容したカセットが第４ポート１１に搬送された場合には、搬送方向３６にテスト基板が搬送されてランク振分搬出装置４１からテスト基板が搬出される。テスト基板を収容したカセットが第２ポート１０に搬送された場合には、第１成膜装置２２〜２５で処理されたテスト基板を収容したカセットは、再度第２ポート１０に搬送される。
【００５８】
第２ポート１０に搬送されたカセットは、第２搬送ロボット１４により第５ポート１２に搬送される。第５ポート１２に搬送されたカセットからテスト基板が取出され、第４搬送コンベア４４により外部ポート４５に搬出される。本実施形態においては、外部搬送部として基板を搬送する第４搬送コンベア４４を設けたが、カセットを搬送する搬送ロボットを外部搬送部として設けてもよい。
【００５９】
以下、本実施形態の薄膜太陽電池製造装置１を用いる薄膜太陽電池の製造方法について説明する。図２は、本実施形態に係る薄膜太陽電池製造装置の工程フローと各工程における基板の搬送形態を示す図である。
【００６０】
図２に示すように、表面にＺｎＯやＳｎＯ2などの透明導電膜からなる表面導電層が堆積されたガラス基板が基板搬入装置２から一枚ずつ搬入される(Ｓ１０１)。図３は、表面導電層形成後の基板の構成を示す断面図である。図３に示すように、ガラス基板５１の上面に表面導電層５２が積層されている。ガラス基板５１は、第１洗浄装置３において洗浄される(Ｓ１０２)。
【００６１】
基板は、第１処理工程である第１レーザ加工装置４において搬送されつつパターニングされる(Ｓ１０３)。次に、ガラス基板が第２洗浄装置１０５において洗浄される(Ｓ１０４)。図４は、洗浄後の基板の構成を示す断面図である。図４に示すように、表面導電層５２の所定の位置に溝部５３が形成されている。
【００６２】
パターニング後の基板は、レーザ加工後検査装置１０６にて溝部５３の形状が正常か否か検査され、不良が発見された基板は除外される(Ｓ１０５)。レーザ加工後検査装置１０６の工程まで、基板は１枚ずつ搬送されている。検査が完了して良品と判断された基板は、第１搬送工程において第１搬送コンベア７によりバッファストッカ１５に搬送されてカセットに収容される。基板を収容したカセットは、第２搬送工程において、カセットラック８に搬入される。カセットラック８におけるカセットの一時保管がされた後、第２搬送工程において、第２搬送ロボット１４によりカセットはカセットラック８から搬出されて第２ポート１０に配置される。第３搬送工程において、カセットは、第１搬送ロボット２１により第２ポート１０から第１成膜装置２２〜２５のいずれかのカセットポート２６〜２９に搬送される。
【００６３】
本実施形態においては、第１成膜装置２２〜２５は、それぞれの一つのプロセス室において、成膜条件を随時変更することで異なる複数の半導体薄膜を積層する、いわゆるシングルチャンバのプラズマＣＶＤ装置である。ただし、第１成膜装置２２〜２５は、それぞれが一つの成膜条件の薄膜を積層する複数のプロセス室を有し、装置内の搬送ロボットによって順次異なるプロセス室に基板を移動させて処理することにより異なる複数の半導体薄膜を積層する、いわゆるマルチチャンバのプラズマＣＶＤ装置であってもよい。
【００６４】
第２処理工程において基板を複数枚ずつプラズマＣＶＤ装置で処理することにより、基板上にシリコン系半導体材料からなる半導体薄膜層が積層され、ｐ層、ｉ層およびｎ層の３層からなる光電変換層が形成される(Ｓ１０６)。図５は、半導体薄膜積層後の基板の構成を示す断面図である。図５に示すように、表面導電層５２の上方に第１光電変換層５４が形成されている。
【００６５】
半導体薄膜層を積層された基板は、カセットに再度収容され、カセットは第２ポート１０から第３ポート１１０に搬送される。第３搬送コンベア１１１により、第３ポート１１０に搬送されたカセットから基板が取出されて薄膜検査装置１０９に搬入される。第２搬送ロボット１４は、第２ポート１０から第３ポート１１０に、カセットラック８を経由せずにカセットを搬送できる。また、第２搬送ロボット１４は、第３ポート１１０に別のカセットがある場合などカセットを第３ポート１１０に搬送できないときは、一旦カセットラック８にカセットを搬入して一時保管し、第３ポート１１０が空いた時点でカセットを第３ポート１１０に搬送することもできる。
【００６６】
薄膜検査装置１０９において、基板上に形成された第１半導体薄膜層の膜厚検査が行なわれ、不良が発見された基板は除外される(Ｓ１０７)。除外された基板は、不良基板用のカセットに収容される。良品と判断された基板を収容したカセットは、第２搬送ロボット１４により、第３ポート１１０からカセットラック８に搬入される。カセットラック８において一時保管がされた後、カセットは、第２搬送ロボット１４により、カセットラック８から第４ポート１１に搬送される。Ｓ１０６からＳ１０７までの工程においては、基板はカセットに収容された状態で複数枚ずつ搬送されている。
【００６７】
第４ポート１１に配置されたカセットから第２搬送コンベア３５により基板が一枚ずつ取出されて第２レーザ加工装置３７に搬入される。基板は、第２レーザ加工装置３７においてパターニングされる(Ｓ１０８)。図６は、第２レーザ加工装置によるパターニング後の基板の構成を示す断面図である。図６に示すように、第１光電変換層５４の所定の位置に溝部５５が形成されている。
【００６８】
次に、スパッタリング装置３８において、第１光電変換層５４上にＺｎＯまたはＳｎＯ2などからなる透明導電層と、ＡｇまたはＣｕなどの金属で構成される裏面電極層とを積層する(Ｓ１０９)。図７は、スパッタ後の基板の構成を示す断面図である。図７に示すように、第１光電変換層５４の上面に透明導電層５６が形成され、透明導電層５６の上面に裏面電極層５７が形成されている。
【００６９】
その後、第３レーザ加工装置３９においてパターニングされる(Ｓ１１０)。図８は、第３レーザ加工装置によるパターニング後の基板の構成を示す断面図である。図８に示すように、裏面電極層５７から表面導電層５２の上部まで到達する溝部５８が所定の位置に形成されている。
【００７０】
次に、レーザトリミング加工装置１０７において基板周縁部の領域にある、表面導電層５２、第１光電変換層５４、透明導電層５６および裏面電極層５７のガラス基板５１上の全ての層を除去する(Ｓ１１１)。この工程により周縁部が絶縁され、薄膜太陽電池５９が製造される。
【００７１】
製造された薄膜太陽電池５９は、逆バイアス処理装置１０８によって、表面導電層５２と裏面電極層５７とを短絡させる半導体薄膜のピンホール欠陥が除去される(Ｓ１１２)。この処理によって、薄膜太陽電池５９の短絡による発電特性の低下を防止できる。
【００７２】
次に、薄膜太陽電池５９は、特性検査装置４０において特性検査が行なわれる(Ｓ１１３)。薄膜太陽電池５９は、特性検査の結果に応じて性能別にランク分けされ、ランク振分搬出装置４１によって、ランク別に異なる搬出部へ振り分けられて搬出される(Ｓ１１４)。Ｓ１０８からＳ１１４までの工程においては、基板は１枚ずつ搬送されている。
【００７３】
図９は、本実施形態に係るカセットの構造を示す斜視図である。図９に示すように、カセット６０は、内部に空間を有する直方体状の筐体６１と、基板を載置するための棚部６２とから構成されている。上述の通り、カセット６０は、ガラス基板５１を６枚収容することができる。筐体６１には、開口部６３が形成されており、開口部６３を通してガラス基板５１が出し入れされる。なお、開口部６３は１箇所に限定されず、カセット６０の対向する側面の両方に設けられていても良い。それによって、カセット６０に対して双方向から基板を出し入れする事ができるので、各搬送部の位置に合わせてカセット６０の向きを変更する為の搬送装置の動作や、その動作に必要な装置構造を簡略化できる。
【００７４】
カセット６０は上述した大きさの基板を収容できるように、筐体６１の開口部６３と奥行きのいずれか一方が基板の短辺より大きく、他方が基板の長辺より大きい必要がある。カセットの材質としては、カセット自体のサイズが大きく、複数の基板を収容した際の負荷に耐える必要があることから金属部品が主体であることが好ましい。よって、カセットは人間による搬送が困難な重量となるので、カセットの搬送は基本的に搬送ロボットが行なうこととなる。搬送ロボットのトラブルなどで緊急にカセットを搬送ロボット以外で搬送する必要が生じた場合においては、台車、クレーンおよびフォークリフトなどの重量物を運搬できる装置を使用する。
【００７５】
本実施形態においては、カセット６０においてガラス基板５１は水平に載置されているが、鉛直に載置されるようにしてもよい。薄膜太陽電池製造装置において基板を鉛直に保持して処理する処理装置が多く含まれる場合には、カセット６０において基板が鉛直に載置されるようにすることにより、カセット６０に基板を収容する際の基板の向きを変更する時間を短縮することができる。
【００７６】
図１０は、本実施形態のバッファストッカを模式的に示す平面図である。図１１は、図１０のカセットラックをＸＩ−ＸＩ線矢印方向から見た断面図である。図１０，１１に示すように、本実施形態のカセットラック８は２段になっており、一段につき６つのカセット６０を収納することができる。このように、基板を収容したカセットをカセットラック８に一時保管することにより、カセットの設置スペースを削減することができる。本実施形態においては、第２搬送ロボット１４が一つ設けられているが、複数設けられていてもよい。
【００７７】
カセット６０には識別番号が付されており、第１ポート９、第２ポート１０、第３ポート１１０、第４ポート１１およびカセットラック８などには、カセット６０の識別番号を認識するセンサーが取付けられている。そのセンサーにより認識されたカセット６０の位置情報は、図示しない制御部に送られる。バッファストッカ１５内のそれぞれのカセット６０の搬送は、この制御部により管理されている。さらに、ガラス基板５１に識別番号を付し、ガラス基板５１の搬送を制御部により管理してもよい。
【００７８】
本実施形態の構成により、第１基板搬送ライン５および第２基板搬送ライン４２とカセット搬送ライン４３との間の基板搬送をバッファストッカ１５を介在させて行なうことにより、円滑に基板搬送を行うことが可能となる。その結果、薄膜太陽電池製造装置１全体のスループットの向上を図れる。
【００７９】
また、第１基板搬送ライン５、カセット搬送ライン４３および第２基板搬送ライン４２の搬送機構がバッファストッカ１５により分割されているため、いずれかの処理装置にトラブルが発生した場合に停止する搬送機構が限定されて、問題のない搬送機構に接続されている処理装置を稼動し続けることができる。そのため、第１基板搬送ライン５、カセット搬送ライン４３および第２基板搬送ライン４２のいずれかに含まれる装置においてトラブルが発生した場合に、バッファストッカ１５のカセットラック８に一時保管されているカセットに収容されている基板を問題のないラインに投入して処理を継続できる。その結果、トラブルの発生による薄膜太陽電池製造装置１の生産性の低下を低減することが可能となる。
【００８０】
さらに、本実施形態においては、各ラインを構成する処理装置の少なくとも一方の側面を、他の装置が配置されていない開放スペースに面して配置しているため、処理装置の設備補修および設備点検などのメンテナンス時の作業性に優れている。
【００８１】
以下、本発明に基づいた実施形態２における薄膜太陽電池製造装置、薄膜太陽電池の製造方法および薄膜太陽電池について図を参照して説明する。
実施形態２
図１２は、本発明の実施形態２に係る薄膜太陽電池製造装置の構成を模式的に示す図である。図１２に示すように、本実施形態に係る薄膜太陽電池製造装置７０においては、２つのカセット搬送ラインが設けられている。他の構成については、実施形態１と同様であるため説明を繰返さない。
【００８２】
本実施形態の薄膜太陽電池製造装置７０は、第２処理装置である第１成膜装置２２，２３を含む第２製造ラインである第１カセット搬送ライン４３Ａと、第２処理装置である第２成膜装置７９，８０を含む第２製造ラインである第２カセット搬送ライン４３Ｂとを有する。第１成膜装置２２および第１成膜装置２３は、ともに同一の基板処理条件で基板を処理する。第１成膜装置２２および第１成膜装置２３は、それぞれの基板処理枚数が同一である。第１成膜装置２２，２３および第２成膜装置７９，８０は、それぞれ異なる条件の薄膜成膜を行なう成膜装置である。よって、第１成膜装置２２，２３により基板上に積層される光電変換層と、第２成膜装置７９，８０により基板上に積層される光電変換層とは互いに異なる。第２成膜装置７９および第２成膜装置８０は、それぞれの基板処理枚数が同一である。
【００８３】
バッファストッカ１５においては、第１成膜装置２２，２３から搬出されたカセットが搬送されてくる第２ポート１０とは別に、第２成膜装置７９，８０から搬出されたカセットが搬送されてくる第６ポート７５が設けられている。第６ポート７５に搬送されたカセットは、第３搬送部である第３搬送ロボット７７により、第２成膜装置７９，８０のいずれかに搬送される。
【００８４】
第１および第２カセット搬送ライン４３Ａ，４３Ｂにおいては、本実施形態においては、それぞれ２台の成膜装置が並列に配置されているが、成膜装置の台数はこれに限らない。本実施形態においては、第１成膜装置２２，２３は、２枚の基板を水平に保持して一括に処理することができるプラズマＣＶＤ装置であり、第２成膜装置７９，８０は、３枚の基板を水平に保持して一括に処理することができるプラズマＣＶＤ装置である。
【００８５】
第１カセット搬送ライン４３Ａにおいては、搬送方向３４に示すように、第１搬送ロボット２１によりカセットが、第１成膜装置２２，２３のそれぞれに任意に搬送される。第２カセット搬送ライン４３Ｂにおいては、搬送方向７８に示すように、第３搬送ロボット７７によりカセットが、第２成膜装置７９，８０のそれぞれに任意に搬送される。
【００８６】
第２成膜装置７９には、カセットの搬入および搬出が行なわれるカセットポート８１が設けられている。第２成膜装置７９には、３枚の基板を、カセットポート８１に搬入されたカセットから第２成膜装置７９内に搬入することができ、また、第２成膜装置７９からカセットポート８１に搬入されたカセットに搬出することができる、基板出入部８３が設けられている。
【００８７】
第２成膜装置８０には、カセットの搬入および搬出が行なわれるカセットポート８２が設けられている。第２成膜装置８０には、３枚の基板を、カセットポート８２に搬入されたカセットから第２成膜装置８０内に搬入することができ、また、第２成膜装置８０からカセットポート８２に搬入されたカセットに搬出することができる、基板出入部８４が設けられている。
【００８８】
バッファストッカ１５は、基板を一枚ずつ搬送する第５搬送コンベア７４により第３処理装置である薄膜検査装置７１と接続されている。薄膜検査装置７１は、半導体薄膜成膜後検査装置であり、膜厚検査部、表面膜厚分布検査部、結晶化率検査部および表面欠陥検査部の少なくともいずれかを含む。第４搬送部である第５搬送コンベア７４は、第１搬送コンベア７と第２搬送コンベア３５との間に設けられている。バッファストッカ１５においては、薄膜検査装置７１から搬出される基板を収容するカセットが配置される第７ポート７２が設けられている。
【００８９】
この構成により、第１成膜装置２２，２３および第２成膜装置７９，８０で形成した半導体薄膜の膜厚を１つの検査装置を兼用して検査することができる。本実施形態においては、半導体薄膜の膜厚を検査する薄膜検査装置７１を設けたが、これに限らず、たとえば、異物検査、膜ムラ検査、外観検査、膜質検査を行なう検査装置を設けてもよい。
【００９０】
実施形態１と同様に第１成膜装置２２，２３により半導体薄膜層を積層された基板は、カセットに収容されて第１搬送ロボット２１によりバッファストッカ１５の第２ポート１０に搬送される。第２ポート１０に搬送されたカセットは、第２搬送ロボット１４によりカセットラック８に搬入される。その後、カセットは、第２搬送ロボット１４によりカセットラック８から搬出されて第７ポート７２に搬送される。
【００９１】
第７ポート７２に搬送されたカセットから第５搬送コンベア７４により基板が一枚ずつ取出され薄膜検査装置７１に搬入される。薄膜検査装置７１において検査された基板は、第５搬送コンベア７４により第７ポート７２に搬出される。このとき、膜厚不良と判断された基板は、不良基板用のカセットに収容されて除外され、良品と判断された基板のみが第７ポート７２に配置されているカセットに収容される。
【００９２】
良品と判断された基板を収容したカセットは、第２搬送ロボット１４によりカセットラック８に搬入される。その後、カセットは、第２搬送ロボット１４によりカセットラック８から搬出されて第６ポート７５に搬送される。第６ポート７５に搬送されたカセットは、第３搬送ロボット７７により、第２成膜装置７９，８０のいずれかに搬送される。
【００９３】
たとえば、第２成膜装置７９にカセットが搬送された場合、カセットは、カセットポート８１に搬入される。カセットポート８１に搬入されたカセットから基板出入部８３により、基板が３枚取出されて第２成膜装置７９内に搬入される。
【００９４】
第２成膜装置７９内において処理された基板は、基板出入部８３により第２成膜装置７９から搬出されてカセット内に収容される。本実施形態においては、カセットは基板を６枚収容可能であり、処理された基板をカセット内に収容した後、未処理の基板がカセット内に残っている場合には、基板出入部８３によりその未処理の基板が第２成膜装置７９内に搬入される。第２成膜装置７９内において処理された基板は、基板出入部８３により第２成膜装置７９から搬出されてカセット内に収容される。
【００９５】
カセットの基板収容枚数が、第１成膜装置２２，２３において一括に処理可能な基板処理枚数と、第２成膜装置７９，８０において一括に処理可能な基板処理枚数との公倍数である場合、第１および第２成膜装置２２，２３，７９，８０においてそれぞれの基板処理枚数ずつ基板を処理した際に、第１および第２成膜装置においてカセット内にそれぞれの基板処理枚数以下である端数の基板が残らないようにすることができる。
【００９６】
たとえば、本実施形態においては、第１成膜装置２２，２３の基板処理枚数である２枚に対して、カセットの基板収容枚数が３倍である６枚にされている。基板はカセットから２枚ずつ取出されて第１成膜装置２２，２３に搬入されるため、６枚の基板は、３回に分けられて処理される。このように、第１成膜装置２２，２３の基板処理枚数ずつ毎回処理することが可能となるため、装置の処理能力を最大限に発揮させることができる。
【００９７】
また、第２成膜装置７９，８０が一括に処理可能な基板処理枚数である３枚に対して、カセットの基板収容枚数が２倍である６枚にされている。基板はカセットから３枚ずつ取出されて第２成膜装置７９，８０に搬入されるため、６枚の基板は、２回に分けられて処理される。このように、第２成膜装置７９，８０の基板処理枚数ずつ毎回処理することが可能となるため、装置の処理能力を最大限に発揮させることができる。
【００９８】
上記のように、端数が発生しないようにカセットに基板を満杯に収容した状態で搬送を行なうことにより、基板の搬送効率を向上することができる。その結果、第１成膜装置２２，２３および第２成膜装置７９，８０への基板の投入完了時とカセットの搬送開始時との同期を図ることが可能となり、第１成膜装置２２，２３および第２成膜装置７９，８０が基板処理している間に、未処理の基板を収容したカセットを搬送してくることができる。よって、カセット搬送回数を削減しつつ、基板を効率よく搬送して処理することができる。また、第１成膜装置２２，２３および第２成膜装置７９，８０において基板処理枚数の基板を毎回処理することができるため、装置の稼動効率を向上することができる。
【００９９】
本実施形態において、第１成膜装置２２，２３ではアモルファスシリコン系半導体膜で構成される光電変換層を形成し、第２成膜装置７９，８０では微結晶シリコン系半導体膜で構成される光電変換層を形成する。この場合、第２成膜装置７９，８０の処理時間の方が、第１成膜装置２２，２３の処理時間より一般的に長い。
【０１００】
上記の構成のように、第２成膜装置７９，８０の基板処理枚数を第１成膜装置２２，２３の基板処理枚数より多くすることにより、第２成膜装置７９，８０が一つのカセット内の基板全てを処理するのに必要な回数を第１成膜装置２２，２３より少なくできる。その結果、第１成膜装置２２，２３と第２成膜装置７９，８０との単位時間当たりの基板の処理能力を互いに近づけることができる。
【０１０１】
したがって、カセットの基板収容枚数が、第１カセット搬送ライン４３Ａに含まれる第１成膜装置２２，２３の基板処理枚数と第２カセット搬送ライン４３Ｂに含まれる第２成膜装置７９，８０の基板処理枚数との公倍数であることにより、それぞれの処理装置における稼働率および基板搬送効率を向上することができる。
【０１０２】
第２成膜装置７９，８０により半導体薄膜層を積層された基板は、カセットに収容されて第３搬送ロボット７７によりバッファストッカ１５の第６ポート７５に搬送される。第６ポート７５に搬送されたカセットは、第２搬送ロボット１４によりカセットラック８内に搬入される。その後、第２搬送ロボット１４によりカセットラック８から第７ポート７２にカセットが搬出される。
【０１０３】
第７ポート７２に搬送されたカセットから第５搬送コンベア７４により基板が一枚ずつ取出されて薄膜検査装置７１に搬入される。薄膜検査装置７１において検査された基板は、第５搬送コンベア７４により第７ポート７２に搬出される。このとき、膜厚不良と判断された基板は、不良基板用のカセットに収容されて除外され、良品と判断された基板のみが第７ポート７２に配置されているカセットに収容される。良品と判断された基板を収容したカセットは、第２搬送ロボット１４によりカセットラック８内に搬入される。
【０１０４】
このように、薄膜検査装置７１をカセット搬送ラインごとに配置することなく兼用で使用することにより、装置コストおよび装置の配置スペースを削減することができる。
【０１０５】
第２成膜装置７９，８０により処理された基板を収容してカセットラック８に一時保管されているカセットは、第２搬送ロボット１４により搬送方向１９に搬送されて第４ポート１１に配置される。第４ポート１１に配置されたカセットから第２搬送コンベア３５により一枚ずつ取出された基板が、第２レーザ加工装置３７に搬入される。その後、実施形態１と同様に下流側第１製造ラインである第２基板搬送ライン４２を基板が搬送されつつ処理されることにより薄膜太陽電池が製造される。
【０１０６】
図１３は、本実施形態の変形例の第１製造ラインである第１基板搬送ラインを模式的に示す図である。図１３に示すように、変形例の第１搬送ラインにおいては、基板搬入装置２、洗浄装置１１５、第１レーザ加工装置４および第１半導体薄膜を積層するプラズマＣＶＤ装置８８が直列に配置されている。基板搬入装置２に搬入された基板は、搬送機構８９により搬送方向６に一枚ずつ搬送される。
【０１０７】
変形例の洗浄装置１１５は、基板を鉛直方向に載置して一括に２枚の基板を洗浄できる装置である。基板は基板搬入装置２から搬送機構８９により水平に一枚ずつ搬送されるため、洗浄装置１１５の基板搬入部４６は、基板を鉛直方向に載置して２枚ずつ洗浄装置１１５に搬入する。
【０１０８】
第１レーザ加工装置４は、基板を水平方向に載置して一枚ずつ処理する枚葉処理装置であるため、洗浄装置１１５の基板搬出部４７は、基板を水平方向に載置して１枚ずつ搬出する。
【０１０９】
また、プラズマＣＶＤ装置８８は、基板を鉛直方向に載置して一括に２枚の基板を処理できる装置である。第１レーザ加工装置４で処理された基板は、搬送機構８９により水平に一枚ずつ搬送されるため、プラズマＣＶＤ装置８８の基板搬入部４８は、基板を鉛直方向に載置して２枚ずつプラズマＣＶＤ装置８８内に搬入する。
【０１１０】
バッファストッカ１５に配置されているカセットは、基板を水平方向に載置する構造であるため、プラズマＣＶＤ装置８８の基板搬出部４９は、基板を水平方向に載置して１枚ずつ搬出する。
【０１１１】
このように、各ラインとバッファストッカ１５とを接続する搬送部、および、各処理装置の基板搬送部は、基板の方向を鉛直方向と水平方向との任意の方向に変更できる機能を有することが好ましい。それによって、基板を水平方向で処理するラインと、鉛直方向で処理するラインとを、薄膜太陽電池製造装置内で混在して用いることができるため、薄膜太陽電池製造装置の構成の自由度を高くすることができる。
【０１１２】
以下、本実施形態の薄膜太陽電池製造装置７０を用いる薄膜太陽電池の製造方法について説明する。図１４は、本実施形態に係る薄膜太陽電池製造装置の工程フローと各工程における基板の搬送形態および変形例の搬送形態とを示す図である。
【０１１３】
図１４に示すように、表面にＺｎＯやＳｎＯ2などの透明導電膜からなる表面導電層が堆積されたガラス基板が基板搬入装置２から一枚ずつ搬入される(Ｓ２０１)。図１５は、表面導電層形成後の基板の構成を示す断面図である。図１５に示すように、ガラス基板５１の上面に表面導電層５２が積層されている。ガラス基板５１は、第１洗浄装置３において洗浄される(Ｓ２０２)。
【０１１４】
洗浄後の基板は、第１処理工程である第１レーザ加工装置４において搬送されつつパターニングされる(Ｓ２０３)。次に、ガラス基板が第２洗浄装置１０５において洗浄される(Ｓ２０４)。図１６は、洗浄後の基板の構成を示す断面図である。図１６に示すように、表面導電層５２の所定の位置に溝部５３が形成されている。
【０１１５】
パターニング後の基板は、レーザ加工後検査装置１０６にて溝部５３の形状が正常か否か検査され、不良が発見された基板は除外される(Ｓ２０５)。レーザ加工後検査装置１０６の工程まで、基板は１枚ずつ搬送されている。検査が完了して良品と判断された基板は、第１搬送工程において第１搬送コンベア７によりバッファストッカ１５に搬入されてカセットに収容される。基板を収容したカセットは、第２搬送工程において、カセットラック８に搬入される。カセットラック８における一時保管がされた後、第２搬送工程において、第２搬送ロボット１４によりカセットはカセットラック８から搬出されて第２ポート１０に搬送される。第３搬送工程において、カセットは、第１搬送ロボット２１により第１成膜装置２２，２３のいずれかのカセットポート２６，２７に搬入される。
【０１１６】
第２処理工程において基板を複数枚ずつプラズマＣＶＤ装置で処理することにより、基板上にシリコン系半導体材料からなる第１半導体薄膜層を積層され、ｐ層、ｉ層およびｎ層の３層からなる第１光電変換層が形成される(Ｓ２０６)。第１半導体薄膜層を積層された基板は、カセットに収容されて第１搬送ロボット２１によりバッファストッカ１５に搬送される。図１３に示す変形例においては、Ｓ２０１からＳ２０６までの工程において、基板は１枚ずつ搬送されている。
【０１１７】
カセットは、第２搬送ロボット１４によりカセットラック８に搬入されて一時保管された後、第２搬送ロボット１４によりカセットラック８から搬出されて第７ポート７２に搬送される。第５搬送コンベア７４により基板がカセットから取出されて薄膜検査装置７１に搬入される。薄膜検査装置７１において、基板上に形成された第１半導体薄膜層の膜厚検査が行なわれ、不良が発見された基板は除外される(Ｓ２０７)。除外された基板は、不良基板用のカセットに収容される。良品と判断された基板を収容したカセットは、カセットラック８における一時保管がされた後、第６ポート７５に搬送される。第３搬送ロボット７７により第２成膜装置７９，８０のいずれかのカセットポート８１，８２に搬入される。
【０１１８】
本実施形態においては、第２成膜装置７９，８０は、それぞれの一つのプロセス室において、成膜条件を随時変更することで異なる複数の半導体薄膜を積層する、いわゆるシングルチャンバのプラズマＣＶＤ装置である。ただし、第２成膜装置７９，８０は、それぞれが一つの成膜条件の薄膜を積層する複数のプロセス室を有し、装置内の搬送ロボットによって順次異なるプロセス室に基板を移動させて処理することにより異なる複数の半導体薄膜を積層する、いわゆるマルチチャンバのプラズマＣＶＤ装置であってもよい。
【０１１９】
第２処理工程において基板を複数枚ずつプラズマＣＶＤ装置で処理することにより、基板上にシリコン系半導体材料からなる第２半導体薄膜層を積層され、ｐ層、ｉ層およびｎ層の３層からなる第２光電変換層が形成される(Ｓ２０８)。図１７は、第２半導体薄膜積層後の基板の構成を示す断面図である。図１７に示すように、第１光電変換層５４の上方に第２光電変換層９０が形成されている。第２半導体薄膜層を積層された基板は、カセットに収容されて第３搬送ロボット７７によりバッファストッカ１５に搬送される。
【０１２０】
カセットは、第２搬送ロボット１４によりカセットラック８に搬入されて一時保管された後、第２搬送ロボット１４によりカセットラック８から搬出されて第７ポート７２に搬送される。第５搬送コンベア７４により基板がカセットから取出されて薄膜検査装置７１に搬入される。薄膜検査装置７１において、基板上に形成された第２半導体薄膜層の膜厚検査が行なわれ、不良が発見された基板は除外される(Ｓ２０９)。除外された基板は、不良基板用のカセットに収容される。良品と判断された基板を収容したカセットは、カセットラック８における一時保管がされた後、第４ポート１１に搬送される。本実施形態においては、Ｓ２０６からＳ２０９までの工程において、基板はカセットに収容された状態で複数枚ずつ搬送されている。上述の変形例においては、Ｓ２０７からＳ２０９までの工程において、基板はカセットに収容された状態で複数枚ずつ搬送されている。
【０１２１】
第４ポート１１に配置されたカセットから第２搬送コンベア３５により基板が一枚ずつ取出され、第２レーザ加工装置３７に搬入される。基板は、第２レーザ加工装置３７においてパターニングされる(Ｓ２１０)。図１８は、第２レーザ加工装置によるパターニング後の基板の構成を示す断面図である。図１８に示すように、第２光電変換層９０の上面から表面導電層５２の上面まで到達する溝部９１が所定の位置に形成されている。
【０１２２】
次に、スパッタリング装置３８において第２光電変換層９０上にＺｎＯまたはＳｎＯ2などからなる透明導電層と、ＡｇまたはＣｕなどの金属で構成される裏面電極層とを積層する(Ｓ２１１)。図１９は、スパッタ後の基板の構成を示す断面図である。図１９に示すように、第２光電変換層９０の上面に透明導電層９２が形成され、透明導電層９２の上面に裏面電極層９３が形成されている。
【０１２３】
その後、第３レーザ加工装置３９においてパターニングされる(Ｓ２１２)。図２０は、第３レーザ加工装置によるパターニング後の基板の構成を示す断面図である。図２０に示すように、裏面電極層９３から表面導電層５２の上部まで到達する溝部９４が所定の位置に形成されている。
【０１２４】
次に、レーザトリミング加工装置１０７において基板周縁部の領域にある、表面導電層５２、第１光電変換層５４、透明導電層５６および裏面電極層５７のガラス基板５１上の全ての層を除去する(Ｓ２１３)。この工程により周縁部が絶縁され、薄膜太陽電池９５が製造される。
【０１２５】
製造された薄膜太陽電池９５は、逆バイアス処理装置１０８によって、表面導電層５２と裏面電極層５７とを短絡させる半導体薄膜のピンホール欠陥が除去される(Ｓ２１４)。この処理によって、薄膜太陽電池９５の短絡による発電特性の低下を防止できる。
【０１２６】
次に、特性検査装置４０において特性検査が行なわれる(Ｓ２１５)。薄膜太陽電池９５は、特性検査の結果に応じて性能別にランク分けされ、ランク振分搬出装置４１によって、ランク別に異なる搬出部へ振り分けられて搬出される(Ｓ２１６)。本実施形態および変形例においては、Ｓ２１０からＳ２１６までの工程において、基板は１枚ずつ搬送されている。
【０１２７】
薄膜太陽電池９５は、第１光電変換層５４および第２光電変換層９０を備えている。この２種の異なる光電変換層はそれぞれ異なるエネルギーバンドギャップを持つシリコン系半導体材料で形成されていることが好ましい。エネルギーバンドギャップの異なる光電変換層を備えることにより、波長領域の異なる太陽光を光電変換することができ、変換効率の高い薄膜太陽電池を得ることができる。
【０１２８】
また、薄膜太陽電池９５は、３種以上の異なる光電変換層を備えることも可能である。この場合、異なる光電変換層はそれぞれ異なるエネルギーバンドギャップを持つシリコン系半導体材料で形成されていることが好ましく、２種の異なる光電変換層を備えた薄膜太陽電池よりも、更に広い波長領域の太陽光を光電変換することができ、更に変換効率の高い薄膜太陽電池を得ることができる。
【０１２９】
図２１は、本実施形態のバッファストッカの構成を模式的に示す平面図である。図２１に示すように、本実施形態のカセットラック８は、３つのカセット保管領域に分割されている。
【０１３０】
バッファストッカ１５には、第１ポート９、第２ポート１０、第４ポート１１、第５ポート１２および第６ポート７５および第７ポート７２が設けられており、カセットはバッファストッカ１５内においてこれらのポートとカセットラック８間を順次搬送される。バッファストッカ１５内におけるカセットの搬送径路が長くなると薄膜太陽電池製造装置の生産効率が低下する。よって、カセットの搬送径路を短くする必要があるが、そのためには、カセットラック８内におけるカセットの保管位置を制御することが好ましい。
【０１３１】
具体的には、図２１に示すようにカセットラック８を複数のカセット保管領域に分割し、第２搬送ロボット１４による搬送前にカセットが位置するポートと搬送後にカセットが位置するポートとの中間に位置する上記カセット保管領域にカセットを一時保管することが好ましい。
【０１３２】
図２１に示すように、バッファストッカ１５内におけるカセットの好適な搬送径路は、第１ポート９からカセットラック８の第１カセット保管領域８５へ搬送方向１６に搬送される。カセットラック８から第２ポート１０へ搬送方向１８Ａに搬送される。第２ポート１０からカセットラック８の第２カセット保管領域８６へ搬送方向１８Ｂに搬送される。カセットラック８から第７ポート７２へ搬送方向７１Ａに搬送される。
【０１３３】
第７ポート７２からカセットラック８の第２カセット保管領域８６へ搬送方向７１Ｂに搬送される。カセットラック８から第６ポート７５へ搬送方向７６Ａに搬送される。第６ポート７５からカセットラック８の第２カセット保管領域８６へ搬送方向７６Ｂに搬送される。カセットラック８から第７ポート７２へ搬送方向７１Ｃに搬送される。第７ポート７２からカセットラック８の第３カセット保管領域８７へ搬送方向７１Ｄに搬送される。カセットラック８から第４ポート１１へ搬送方向１９に搬送される。
【０１３４】
上記のカセット搬送と各処理装置との処理との関係を以下に示す。図１４に示す、Ｓ２０１〜Ｓ２０５工程が行なわれ、第１ポート９に配置されているカセットに基板が収容される。Ｓ２０５工程が行なわれた後、基板を収容したカセットは、カセットラック８の第１カセット保管領域８５を経て、第２ポート１０へ搬送される。Ｓ２０６工程が行なわれた後、カセットは再び第２ポート１０へ搬送され、カセットラック８の第２カセット保管領域８６を経て、第７ポート７２へ搬送される。Ｓ２０７工程が行なわれた後、再び第７ポート７２へ搬送され、カセットラック８の第２カセット保管領域８６を経て、第６ポート７５へ搬送される。Ｓ２０８工程が行なわれた後、カセットは再び第６ポート７５へ搬送され、カセットラック８の第２カセット保管領域８６を経て、第７ポート７２へ搬送される。Ｓ２０９工程が行なわれた後、再び第７ポート７２へ搬送され、カセットラック８の第３カセット保管領域８７経て、第４ポート１１へ搬送される。その後、Ｓ２１０〜Ｓ２１６工程が行なわれる。
【０１３５】
本実施形態においては、上記のように第２搬送ロボット１４を制御する制御部が備えられている。カセットラック８は複数のカセット保管領域に分割されており、第１搬送コンベア７により基板が収容されたカセットを優先的に一時保管する第１カセット保管領域８５と、第１搬送ロボット２１および第３搬送ロボット７７により第１および第２成膜装置２２，２３，７９，８０から搬出されたカセットを優先的に一時保管する第２カセット保管領域８６とを少なくとも含む。上記制御部は、カセットをカセットラック８の複数のカセット保管領域のうちのいずれに搬入すべきかを決定している。
【０１３６】
上記のようにカセットが搬送されることにより、特許文献２に記載された共通バッファストッカのように処理工程順に従わずに空きスロットに基板を保管する構成と比較して、本実施形態ではカセットの搬送径路を短くすることができ、効率の良い製造装置を提供できる。本実施形態においては、カセットラック８を３つのカセット保管領域に分割したが、分割数はこれに限られない。また、一つのカセット保管領域がカセットで満杯になっている場合は、そのカセット保管領域に隣接するカセット保管領域にカセットを一時保管することにより、カセットの搬送径路が比較的短くなるようにしてもよい。
【０１３７】
さらに、カセットラック８の全体がカセットで満杯になった場合には、バッファストッカ１５へ基板が搬入されるのを停止する自動制御を行なう。または、カセットラック８が満杯になるか満杯になりそうな場合に、音声や信号灯などでアラームを出すことにより、外部ポート４５から基板を搬出して、カセットラック８に空きをつくるように作業者に促すようにしてもよい。
【０１３８】
本実施形態は、２種類の成膜装置と１つの薄膜検査装置を備える形態であるが、上記の数量に限定されず、３種類以上の成膜装置および２つ以上の薄膜検査装置を備える形態でもよい。
【０１３９】
以下、本発明に基づいた実施形態３における薄膜太陽電池製造装置、薄膜太陽電池の製造方法および薄膜太陽電池について図を参照して説明する。
実施形態３
図２２は、本発明の実施形態３に係る薄膜太陽電池製造装置の構成を模式的に示す図である。
【０１４０】
図２２に示すように、本実施形態に係る薄膜太陽電池製造装置１００においては、２つの上流側第１製造ラインである第１基板搬送ラインと、２つの下流側第１製造ラインである第２基板搬送ラインと２種の成膜装置が設けられている。４台の成膜装置は、それぞれに設けられた第２搬送部によってバッファストッカ１５に接続されている。また、基板上に中間層を形成する薄膜積層装置１０１が一方向に基板を搬送する２つの搬送部に挟まれるように連続してバッファストッカ１５と接続されている。他の構成については、実施の形態１および２と同様であるため説明を繰返さない。
【０１４１】
本実施形態の薄膜太陽電池製造装置１００は、２つの第１基板搬送ライン５Ａ，５Ｂを有し、それに対応して、バッファストッカ１５に２つの第１ポート９が形成さている。また、第１搬送コンベア７も２つ設けられている。２つの第１基板搬送ライン５Ａ，５Ｂにおいては、同一の基板処理が行なわれている。
【０１４２】
また、薄膜太陽電池製造装置１００は、２つの第２基板搬送ライン４２Ａ，４２Ｂを有し、それに対応して、バッファストッカ１５に２つの第４ポート１１が形成さている。また、第２搬送コンベア３５も２つ設けられている。２つの第２基板搬送ライン４２Ａ，４２Ｂにおいては、同一の基板処理が行なわれている。
【０１４３】
このように、同一の基板搬送ラインを２つ設けることにより、薄膜太陽電池製造装置１００の基板処理能力を向上することができる。本実施形態においては、同一の基板搬送ラインを２つ設けたが、数はこれに限らず３つ以上設けられてもよい。
【０１４４】
本実施形態の第１成膜装置２２，２３は、上述の通り、それぞれの第１搬送ロボット２１によりバッファストッカ１５と接続されている。第２成膜装置７９，８０は、それぞれの第３搬送ロボット７７によりバッファストッカ１５と接続されている。このように、各成膜装置とバッファストッカ１５との間をそれぞれの搬送ロボットで接続することにより、１つの搬送ロボットにトラブルが発生した場合に、他の搬送ロボットに接続された成膜装置での基板の処理が停止することを防止することができる。なお、第１成膜装置２２，２３と第２成膜装置７９，８０とは、実施形態２と同様に、互いに異なる半導体薄膜を基板上に積層する装置である。
【０１４５】
バッファストッカ１５には、薄膜積層装置１０１に搬入される基板を収容したカセットが配置される第８ポート１０４が設けられている。基板上に中間層を形成する際には、カセットラック８から第８ポート１０４にカセットが搬送される。第８ポート１０４に配置されたカセットから基板が一枚ずつ取出され、第６搬送コンベア１０２により薄膜積層装置１０１に搬入される。本実施形態では、中間層として、ＺｎＯまたはＳｎＯ2などの透明導電膜からなる中間反射層が形成される。これらの中間層を形成する薄膜積層装置１０１として、基板を１枚ずつ処理するスパッタリング装置を用いた。
【０１４６】
バッファストッカ１５には、薄膜積層装置１０１から搬出された基板を収容するカセットが配置される第９ポート１１４が設けられている。薄膜積層装置１０１において中間層を形成された基板は、第７搬送コンベア１０３により一枚ずつ第９ポート１１４に搬送され、カセットに収容される。中間層を形成された基板を収容したカセットは、第２搬送ロボット１４によりカセットラック８に搬入される。
【０１４７】
上記のように、薄膜積層装置１０１は、基板が搬入される搬入口と基板が搬出される搬出口とが別であり、基板が薄膜積層装置１０１内を通過しつつ処理される、いわゆるインライン処理装置である。薄膜積層装置１０１をインライン処理装置で構成することにより、基板搬送にかかる時間を低減して、薄膜積層装置１０１の稼動効率を向上することができる。なお、インライン処理装置は、薄膜積層装置１０１に限らず、基板搬送ラインに含まれる処理装置に用いることにより同様の効果を得ることができる。
【０１４８】
図２３は、第１処理装置とバッファストッカとの接続方法を説明する図である。本実施形態においては、第１ポート９を２つ設けて、２つの第１搬送コンベア７により２つの第１レーザ加工装置４を接続している。
【０１４９】
本実施形態の第１の変形例として、図２３(Ａ)に示すように、第１ポート９を１つ設けて、１つの第１搬送コンベア７により２つの第１レーザ加工装置４を接続してもよい。第１搬送コンベア７の基板搬送能力が第１基板搬送ラインのスループットよりも高い場合、このように一つの搬送コンベアを共用することが可能である。このようにすることにより、装置コストの低減を図ることができる。
【０１５０】
本実施形態の第２の変形例として、図２３(Ｂ)に示すように、第１ポート９を１つ設けて、２つの第１搬送コンベア７により２つの第１レーザ加工装置４を接続してもよい。この場合、一つのカセットに２つの第１搬送コンベア７から基板が収容されるため、カセットに基板が収容されるまでの時間を短縮することができる。その結果、カセットの循環効率が向上し、薄膜太陽電池製造装置の生産性が向上する。
【０１５１】
本実施形態の第３の変形例として、図２３(Ｃ)に示すように、第１ポート９を２つ設けて、１つの第１搬送コンベア７により２つの第１レーザ加工装置４を接続してもよい。第１搬送コンベア７の基板搬送能力が第１基板搬送ラインのスループットよりも高い場合、このように一つの搬送コンベアを共用することが可能である。このようにすることにより、装置コストの低減を図ることができる。
【０１５２】
本実施形態の第４の変形例として、図２３(Ｄ)に示すように、第１ポート９を２つ設けて、２つの第１搬送コンベア７により２つの第１レーザ加工装置４を接続してもよい。本変形例においては、第１搬送コンベア７のそれぞれが２つの第１ポート９に接続されている。このようにすることにより、いずれかの第１搬送コンベア７がトラブルにより停止した場合にも、第１基板搬送ライン５Ａ，５Ｂの稼動を継続することができる。
【０１５３】
上記の第１処理装置とバッファストッカ１５との接続方法は、第２基板搬送ライン４２Ａ，４２Ｂに同様に適用することができる。
【０１５４】
以下、本実施形態の薄膜太陽電池製造装置１００を用いる薄膜太陽電池の製造方法について説明する。図２４は、本実施形態に係る薄膜太陽電池製造装置の工程フローと各工程における基板の搬送形態および変形例の搬送形態とを示す図である。
【０１５５】
なお、中間層にシリコン酸化物またはシリコン窒化物を含むシリコン系半導体膜層を用いる場合は、第１成膜装置２２，２３においては、基板上にｐ層、ｉ層、ｎ層を順次積層した後、連続して、シリコン酸化物およびシリコン窒化物の少なくともいずれかからなる中間層を積層できる。また、薄膜積層装置１０１の代わりに第２半導体積層装置にて中間層を積層することで、本実施形態の薄膜太陽電池を得ることもできる。このように薄膜太陽電池を製造した場合の基板搬送形態について、図２４においては変形例として示している。
【０１５６】
図２４に示すように、表面にＺｎＯやＳｎＯ2などの透明導電膜からなる表面導電層が堆積されたガラス基板が基板搬入装置２から一枚ずつ搬入される(Ｓ３０１)。図２５は、表面導電層形成後の基板の構成を示す断面図である。図２５に示すように、ガラス基板５１の上面に表面導電層５２が積層されている。ガラス基板が第１洗浄装置３において洗浄される(Ｓ３０２)。
【０１５７】
洗浄後の基板は、第１処理工程である第１レーザ加工装置４において搬送されつつパターニングされる(Ｓ３０３)。次に、ガラス基板が第２洗浄装置１０５において洗浄される(Ｓ３０４)。図２６は、洗浄後の基板の構成を示す断面図である。図２６に示すように、表面導電層５２の所定の位置に溝部５３が形成されている。
【０１５８】
パターニング後の基板は、レーザ加工後検査装置１０６にて溝部５３の形状が正常か否か検査され、不良が発見された基板は除外される(Ｓ３０５)。レーザ加工後検査装置１０６の工程まで、基板は１枚ずつ搬送されている。検査が完了して良品と判断された基板は、第１搬送工程において第１搬送コンベア７によりバッファストッカ１５に搬入されてカセットに収容される。基板を収容したカセットは、カセットラック８における一時保管がされた後、第２搬送ロボット１４によりカセットラック８から搬出されて第２ポート１０に搬送される。カセットは、第１搬送ロボット２１により第１成膜装置２２，２３のいずれかのカセットポート２６，２７に搬入される。
【０１５９】
第２処理工程において基板を複数枚ずつプラズマＣＶＤ装置で処理することにより、基板上にシリコン系半導体材料からなる第１半導体薄膜層を積層され、ｐ層、ｉ層およびｎ層の３層からなる第１光電変換層が形成される(Ｓ３０６)。第１半導体薄膜層を積層された基板は、カセットに収容されて第１搬送ロボット２１によりバッファストッカ１５に搬入される。Ｓ３０１からＳ３０５までの工程において、基板は１枚ずつ搬送されている。
【０１６０】
カセットは、第２搬送ロボット１４によりカセットラック８に搬入されて一時保管された後、第２搬送ロボット１４によりカセットラック８から搬出されて第７ポート７２に搬送される。第５搬送コンベア７４により基板がカセットから取出されて薄膜検査装置７１に搬入される。薄膜検査装置７１において、基板上に形成された第１半導体薄膜層の膜厚検査が行なわれ、不良が発見された基板は除外される(Ｓ３０７)。除外された基板は、不良基板用のカセットに収容される。良品と判断された基板を収容したカセットは、カセットラック８における一時保管がされる。本実施形態においては、Ｓ３０６からＳ３０７までの工程において、基板はカセットに収容されて複数枚ずつ搬送されている。
【０１６１】
カセットは、第２搬送ロボット１４によりカセットラック８から第８ポート１０４に搬送され、第６搬送コンベア１０２により一枚ずつ基板がカセットから取出されて薄膜積層装置１０１に搬入される。薄膜積層装置１０１において中間層を積層する(Ｓ３０８)。変形例においては、中間層は第１成膜装置２２，２３において第１光電変換層の積層に連続して積層される。本実施形態においては、Ｓ３０８の工程において、基板は１枚ずつ搬送されている。
【０１６２】
中間層を積層された基板は、第７搬送コンベア１０３により一枚ずつ搬送されて第９ポート１１４においてカセットに収容される。カセットは、第２搬送ロボット１４によりカセットラック８に搬入されて一時保管された後、第２搬送ロボット１４によりカセットラック８から搬出されて第７ポート７２に搬送される。第５搬送コンベア７４により基板がカセットから取出されて薄膜検査装置７１に搬入される。薄膜検査装置７１において、基板上に形成された中間層の膜厚検査が行なわれ、不良が発見された基板は除外される(Ｓ３０９)。除外された基板は、不良基板用のカセットに収容される。良品と判断された基板を収容したカセットは、カセットラック８において一時保管される。
【０１６３】
カセットは、第６ポート７５に搬送され、第３搬送ロボット７７により第２成膜装置７９，８０のいずれかのカセットポート８１，８２に搬入される。
【０１６４】
第２処理工程において基板を複数枚ずつプラズマＣＶＤ装置で処理することにより、基板上にシリコン系半導体材料からなる第２半導体薄膜層を積層され、ｐ層、ｉ層およびｎ層の３層からなる第２光電変換層が形成される(Ｓ３１０)。図２７は、第２半導体薄膜積層後の基板の構成を示す断面図である。図２７に示すように、表面導電層５２の上面に第１光電変換層５４が形成されている。第１光電変換層５４の上面に中間層９６が形成されている。中間層９６の上面に第２光電変換層９０が形成されている。第２半導体薄膜層を積層された基板は、カセットに収容されて第３搬送ロボット７７によりバッファストッカ１５に搬送される。
【０１６５】
カセットは、第２搬送ロボット１４によりカセットラック８に搬入されて一時保管された後、第２搬送ロボット１４によりカセットラック８から搬出されて第７ポート７２に搬送される。第５搬送コンベア７４により基板がカセットから取出されて薄膜検査装置７１に搬送される。薄膜検査装置７１において、基板上に形成された第２半導体薄膜層の膜厚検査が行なわれ、不良が発見された基板は除外される(Ｓ３１１)。除外された基板は、不良基板用のカセットに収容される。良品と判断された基板を収容したカセットは、カセットラック８における一時保管がされた後、第４ポート１１に搬送される。本実施形態においては、Ｓ３０９からＳ３１１までの工程において、基板はカセットに収容された状態で複数枚ずつ搬送されている。変形例においては、Ｓ３０６からＳ３１１までの工程において、基板はカセットに収容された状態で複数枚ずつ搬送されている。
【０１６６】
第４ポート１１に配置されたカセットから第２搬送コンベア３５により基板が一枚ずつ取出されて第２レーザ加工装置３７に搬入される。基板は、第２レーザ加工装置３７においてパターニングされる(Ｓ３１２)。図２８は、第２レーザ加工装置によるパターニング後の基板の構成を示す断面図である。図２８に示すように、第２光電変換層９０の上面から表面導電層５２の上面まで到達する溝部９７が所定の位置に形成されている。
【０１６７】
次に、スパッタリング装置３８において第２光電変換層９０上にＺｎＯまたはＳｎＯ2などからなる透明導電層と、ＡｇまたはＣｕなどの金属で構成される裏面電極層とを積層する(Ｓ３１３)。図２９は、スパッタ後の基板の構成を示す断面図である。図２９に示すように、第２光電変換層９０の上面に透明導電層９２が形成され、透明導電層９２の上面に裏面電極層９３が形成されている。
【０１６８】
その後、第３レーザ加工装置３９においてパターニングされる(Ｓ３１４)。図３０は、第３レーザ加工装置によるパターニング後の基板の構成を示す断面図である。図３０に示すように、裏面電極層９３から表面導電層５２の上部まで到達する溝部９８が所定の位置に形成されている。
【０１６９】
次に、レーザトリミング加工装置１０７において基板周縁部の領域にある、表面導電層５２、第１光電変換層５４、透明導電層５６および裏面電極層５７のガラス基板５１上の全ての層を除去する(Ｓ３１５)。この工程により周縁部が絶縁され、薄膜太陽電池５９が製造される。
【０１７０】
製造された薄膜太陽電池５９は、逆バイアス処理装置１０８によって、表面導電層５２と裏面電極層５７とを短絡させる半導体薄膜のピンホール欠陥が除去される(Ｓ３１６)。この処理によって、薄膜太陽電池５９の短絡による発電特性の低下を防止できる。
【０１７１】
次に、製造された薄膜太陽電池９９は、特性検査装置４０において特性検査が行なわれる(Ｓ３１７)。薄膜太陽電池９９は、特性検査の結果に応じて性能別にランク分けされ、ランク振分搬出装置４１によって、ランク別に異なる搬出部へ振り分けられて搬出される(Ｓ３１８)。本実施形態および変形例においては、Ｓ３１２からＳ３１８までの工程において、基板は１枚ずつ搬送されている。
【０１７２】
薄膜太陽電池９９は、第１光電変換層５４および第２光電変換層９０を備えている。この２種の異なる光電変換層はそれぞれ異なるエネルギーバンドギャップを持つシリコン系半導体材料で形成されていることが好ましい。エネルギーバンドギャップの異なる光電変換層を備えることにより、波長領域の異なる太陽光を光電変換することができ、変換効率の高い薄膜太陽電池を得ることができる。
【０１７３】
光電変換層を複数備える薄膜太陽電池においては、それらの光電変換層が直列に接続されている場合、光電変換によって発生する短絡電流密度は、各光電変換層における最も低い電流値に制限される。そのため、中間層を設けて、異なる光電変換層のそれぞれに対する光入射量を制御することで、異なる光電変換層において発生する光電流値を均等にすることができる。その結果、薄膜太陽電池全体としての変換効率を向上させることができる。
【０１７４】
図３１は、本実施形態における第７ポートの変形例を模式的に示す図である。図３１に示すように、第７ポート７２の変形例においては、４つのカセット６０Ａ〜６０Ｄが配置可能なように区切られている。第７ポート７２は、薄膜検査装置７１との間で基板が行き来するポートであるため、基板の搬送頻度が高く、効率よく基板を搬送することが重要である。
【０１７５】
第７ポート７２のうちの半分である第７ポート７２Ａ，７２Ｂのそれぞれに未検査の基板が収容されたカセット６０Ａ，６０Ｂを配置する。残りの半分である第７ポート７２Ｃ，７２Ｄのそれぞれに空のカセット６０Ｃ，６０Ｄを配置する。
【０１７６】
このようにすることにより、基板を円滑に搬送して検査することができる。具体的には、カセット６０Ａに収容されている基板を第５搬送コンベア７４により一枚ずつ薄膜検査装置７１に搬入する。基板が全て搬出されて空になったカセット６０Ａは、カセットラック８に搬入される。このとき、カセット６０Ｂには未処理の基板が収容されているため、第７ポート７２Ａに未処理の基板が収容された別のカセットが搬送されてくるまでの間は、カセット６０Ｂに収容されている基板の検査を行なうことができる。その結果、薄膜検査装置７１においては、連続して基板の検査を行なうことができる。
【０１７７】
検査後の基板は、第５搬送コンベア７４によりカセット６０Ｃに一枚ずつ搬入される。検査後の基板を収容したカセット６０Ｃは、カセットラック８に搬入される。このとき、カセット６０Ｄには基板を収容できる空きがあるため、第７ポート７２Ｃに空のカセットが搬送されてくるまでの間は、検査済みの基板をカセット６０Ｄに収容することができる。その結果、薄膜検査装置７１においては、連続して基板の検査を行なうことができる。
【０１７８】
このように、薄膜検査装置７１への基板の搬入１１６と薄膜検査装置７１からの基板の搬出１１７を継続して行なうことにより、薄膜太陽電池製造装置全体の生産性を向上することができる。
【０１７９】
本実施形態の薄膜太陽電池製造装置においては、カセットラック８を有するバッファストッカ１５を用いて、製造工程の能力変動による基板の滞留に対して、フレキシブルに低コストで対応することが可能となる。さらに、基板搬送およびカセットの一時保管に要するタクトタイムを短縮し、生産効率を高めることが可能となる。
【０１８０】
また、一つのバッファストッカ１５によって第１製造ラインである基板搬送ラインと第２製造ラインであるカセット搬送ラインとの間を円滑に基板搬送することができ、低コストおよび省スペースで効率の良い搬送制御が可能となり、薄膜太陽電池製造装置の処理能力を向上することができる。
【０１８１】
本発明により、一括で処理できる基板枚数が異なる、第１処理装置と第２処理装置との間で、効率的な基板搬送処理を行なうことができ、特に、一枚ずつ搬送される基板を処理する枚葉処理装置と複数の基板を一括に処理するバッチ処理装置との間を効率的に基板を搬送することにより生産性を向上することができる。また、基板を収容したカセットをカセットラックに収納することにより、カセットの設置スペースを削減することができる。さらに、バッファストッカにより処理装置の搬送部が分割されているため、いずれかの処理装置にトラブルが発生した場合に停止する搬送部が限定されて、問題のない搬送部に接続された処理装置を稼動し続けることができ、薄膜太陽電池製造装置の生産性の低下を低減することが可能となる。
【０１８２】
なお、今回開示した上記実施形態はすべての点で例示であって、限定的な解釈の根拠となるものではない。したがって、本発明の技術的範囲は、上記した実施形態のみによって解釈されるものではなく、特許請求の範囲の記載に基づいて画定される。また、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれる。
【符号の説明】
【０１８３】
１，７０，１００  薄膜太陽電池製造装置、２  基板搬入装置、３  第１洗浄装置、４  第１レーザ加工装置、５，５Ａ，５Ｂ  第１基板搬送ライン（上流側第１製造ライン）、６，１６，１８，１８Ａ，１８Ｂ，１９，２０，３４，３６，７１Ａ，７１Ｂ，７１Ｃ，７１Ｄ，７６Ａ，７６Ｂ，７８，１１２，１１３  搬送方向、７  第１搬送コンベア、８  カセットラック、９  第１ポート、１０  第２ポート、１１  第４ポート、１２  第５ポート、１３  通路、１４  第２搬送ロボット、１５  バッファストッカ、２１  第１搬送ロボット、２２，２３，２４，２５  第１成膜装置、３０，３１，３２，３３，８３，８４  基板出入部、３５  第２搬送コンベア、３７  第２レーザ加工装置、３８  スパッタリング装置、３９  第３レーザ加工装置、４０  特性検査装置、４１  ランク振分搬出装置、４２，４２Ａ，４２Ｂ  第２基板搬送ライン（下流側第１製造ライン）、４３  カセット搬送ライン（第２製造ライン）、４３Ａ  第１カセット搬送ライン（第２製造ライン）、４３Ｂ  第２カセット搬送ライン（第２製造ライン）、４４  第４搬送コンベア、４５  外部ポート、４６，４８  基板搬入部、４７，４９  基板搬出部、５１  ガラス基板、５２  表面導電層、５３，５５，５８，９１，９４，９７，９８  溝部、５４  第１光電変換層、５６，９２  透明導電層、５７，９３  裏面電極層、５９，９５，９９  薄膜太陽電池、６０，６０Ａ〜６０Ｄ  カセット、６１  筐体、６２  棚部、６３  開口部、７１，１０９  薄膜検査装置、７２，７２Ａ，７２Ｂ，７２Ｃ，７２Ｄ  第７ポート、７４  第５搬送コンベア、７５  第６ポート、７７  第３搬送ロボット、７９，８０  第２成膜装置、８１，８２  カセットポート、８５  第１カセット保管領域、８６  第２カセット保管領域、８７  第３カセット保管領域、８８  プラズマＣＶＤ装置、８９  搬送機構、９０  第２光電変換層、９６  中間層、１０１  薄膜積層装置、１０２  第６搬送コンベア、１０３  第７搬送コンベア、１０４  第８ポート、１０５  第２洗浄装置、１０６  レーザ加工後検査装置、１０７  レーザトリミング加工装置、１０８  逆バイアス処理装置、１１０  第３ポート、１１１  第３搬送コンベア、１１４  第９ポート、１１５  洗浄装置、１１６  搬入、１１７  搬出。
【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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【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１５】
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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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【図２９】
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【図３０】
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【図３１】
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