(57)【要約】【課題】チャンバ間での移送時に基板の取り付け／取り外しを行う必要がない薄膜製造装置を提供する。【解決手段】基板上に複数積層された薄膜を製造する装置であって、開口部を有する複数の成膜室１３１〜１３６と、前記開口部を閉鎖するように該開口部に装着可能な板状部材３３及びと該装着時に前記成膜室内に位置する該板状部材の面に前記基板を固定する基板固定機構３４とを有する基板保持機構３０Ｂと、前記複数の成膜室１３１〜１３６の前記開口部の間で前記基板保持機構３０Ｂを移動させる移動機構３０Ａと、を備える。この装置では基板を基板保持機構３０Ｂで保持したままで順次成膜室を移動させることができるため、移送時に基板の取り付け／取り外しを行う必要がない。それにより製造効率を向上させると共に装置の故障を少なくすることができる。【選択図】図１
2009267260.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の薄膜が積層された薄膜積層体を基板上に作製する装置であって、
a) それぞれ開口部を有する複数の成膜室と、
b) 前記開口部を閉鎖するように該開口部に装着可能な板状部材と、該板状部材の該装着時に前記成膜室側を向く面に設けられた、前記基板を固定する基板固定手段、とを有する基板保持手段と、
c) 前記複数の成膜室の前記開口部の間で前記基板保持手段を移動させる移動手段と、
を備えることを特徴とする薄膜製造装置。
【請求項２】
前記移動手段が、
前記基板保持手段を各成膜室の近傍に順次移動させる第１移動手段と、
各成膜室の近傍において前記基板保持手段を該成膜室の前記開口部に装着させ、及び該開口部から脱離させるように前記基板保持手段を移動させる第２移動手段と、
を有することを特徴とする請求項１に記載の薄膜製造装置。
【請求項３】
前記成膜室が内部にプラズマ生成手段を備え、
前記基板固定手段が、前記板状部材が前記開口部に装着された状態において複数の基板が前記プラズマ生成手段を取り囲むように、該複数の基板を固定することを特徴とする請求項３に記載の薄膜製造装置。
【請求項４】
前記複数の成膜室と別に設けられた基板取付室と、
前記基板取付室の壁面に設けられ、前記板状部材により閉鎖可能な取付室開口部と、
前記基板取付室内に設けられ、前記取付室開口部を閉鎖した時に基板を前記基板固定手段に装着することが可能な位置に該基板を仮保持する取付時仮保持手段と、
前記基板取付室内に基板を搬入して前記取付時仮保持手段に該基板を装着する搬入手段と、
を有する基板取付手段を備えることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の薄膜製造装置。
【請求項５】
前記取付時仮保持手段が、2n（nは2以上の自然数）枚の基板を2n角形状に仮保持するものであって、該2n角形に垂直な軸を中心に（360/n）°毎に回動し、
前記搬入手段が、前記取付時仮保持手段が（360/n）°回動する毎に前記基板を該仮装着手段に２枚同時に装着する、
ことを特徴とする請求項４に記載の薄膜製造装置。
【請求項６】
前記複数の成膜室と別に設けられた基板取り外し室と、
前記基板取り外し室の壁面に設けられ、前記板状部材により閉鎖可能な取り外し室開口部と、
前記基板取り外し室内に設けられ、前記取り外し室開口部を閉鎖した時に、基板固定手段に装着されている基板を該基板固定手段から取り外して該基板を仮保持する取り外し時仮保持手段と、
前記取り外し時仮保持手段から前記基板を取り外して前記基板取り外し室外に搬出する搬出手段と、
を有する基板取り外し手段を備えることを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載の薄膜製造装置。
【請求項７】
前記取り外し時仮保持手段が、2n（nは2以上の自然数）枚の基板を2n角形状に仮保持するものであって、該2n角形に垂直な軸を中心に（360/n）°毎に回動し、
前記搬出手段が、前記取付時仮保持手段が（360/n）°回動する毎に前記基板を該仮装着手段から２枚同時に取り外す、
ことを特徴とする請求項６に記載の薄膜製造装置。
【請求項８】
複数の前記成膜室のうちの３室がそれぞれ、p型半導体層の成膜室、真性半導体層の成膜室、及びn型半導体層の成膜室であることを特徴とする、請求項１〜７のいずれかに記載の薄膜製造装置を用いた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、複数の薄膜が積層された薄膜積層体を製造するための装置に関する。この装置は薄膜太陽電池の製造に好適に用いることができるものである。
【背景技術】
【０００２】
太陽電池の一種に、p型半導体層（p層）、真性半導体層（i層）及びn型半導体層（n層）がこの順で積層されたpin型薄膜太陽電池がある。近年、太陽電池の需要の増加に伴いバルクのシリコン結晶が入手困難となってきたため、バルクシリコン結晶を使用する必要のないpin型薄膜太陽電池の注目度が増している。
【０００３】
pin型薄膜太陽電池は、初期の頃にはp層、i層及びn層を同一のチャンバ内で順に成膜することにより作製されていた。特許文献１には、ホウ素原子がドープされたアモルファスシリコンカーバイドから成るp層と、アモルファスシリコンから成るi層と、リン原子がドープされたアモルファスシリコンから成るn層から成るpin型薄膜太陽電池の各層を同一のチャンバ内で順に成膜することが記載されている。この装置では１つの層を作製した後にチャンバ内に残った原料ガスを完全に除去することが難しいため、作製されたpin型薄膜太陽電池の各層に他の層の原料が混入するおそれがある。
【０００４】
一方、特許文献２には、p層、i層及びn層を異なるチャンバ内で成膜する太陽電池の製造装置が記載されている。この装置では、p層形成チャンバ、i層形成チャンバ及びn層形成チャンバが直線状に配置されており、この順、又はその逆の順で基板が移送される。この移送の際に、移送前のチャンバ内の基板ホルダから基板を取り外す作業、及び、移送後のチャンバの基板ホルダに基板を取り付ける、という作業が行われるため、時間のロスが生じる。また、基板の取り付け／取り外しのための装置は、コストアップの要因になるうえ、複雑な機械的機構を有するため故障が生じやすい、という問題がある。
【０００５】
このような問題は薄膜太陽電池を製造する際に限らず、トランジスタやダイオード等、ドーピング原子がドープされた薄膜を有する物を製造する際にも同様に生じる。
【０００６】
【特許文献１】特開昭57-095677号公報（第3頁右上欄20行目〜左下欄13行目、図1）
【特許文献２】特開2004-221427号公報（[0039]、図1）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本発明が解決しようとする課題は、チャンバ間での移送時に基板の取り付け／取り外しを行う必要がなく、それにより製造効率を向上させると共に故障が少ない薄膜製造装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記課題を解決するために成された本発明に係る薄膜製造装置は、複数の薄膜が積層された薄膜積層体を基板上に製造する装置であって、
a) それぞれ開口部を有する複数の成膜室と、
b) 前記開口部を閉鎖するように該開口部に装着可能な板状部材と、該板状部材の該装着時に前記成膜室側を向く面に設けられた、前記基板を固定する基板固定手段、とを有する基板保持手段と、
c) 前記複数の成膜室の前記開口部の間で前記基板保持手段を移動させる移動手段と、
を備えることを特徴とする。
【０００９】
本発明に係る薄膜製造装置では、基板を基板保持手段に保持したままの状態で、基板保持手段が複数の成膜室を順次移動することで薄膜の積層体が製造される。そのため、成膜室毎に基板の取り付け／取り外しのための装置を設ける必要がない。これにより、基板の取り付け／取り外しによる時間のロスが少なくなると共に、装置のコストが抑えられ、更には装置の故障が少なくなる。
【００１０】
成膜時には、成膜室の開口部は板状部材により閉鎖される。そのため、薄膜の品質低下の原因となる不要なガスなどが成膜室内に侵入することや、成膜室内の原料ガスなどが外部に漏れることを防ぐことができる。
【００１１】
本発明に係る薄膜製造装置において、
前記移動手段が、
前記基板保持手段を各成膜室の近傍に順次移動させる第１移動手段と、
各成膜室の近傍において前記基板保持手段を該成膜室の前記開口部に装着させ、及び該開口部から脱離させるように前記基板保持手段を移動させる第２移動手段と、
を有する、
ようにすることができる。これにより、比較的単純な移動を組み合わせて基板保持手段を所定の位置に移動させることができるため、移動手段の構成を単純化することができ、故障を少なくすることができる。
【００１２】
上記薄膜製造装置において、
前記成膜室が内部にプラズマ生成手段を備え、
前記基板固定手段が、前記板状部材が前記開口部に装着された状態において複数の基板が前記プラズマ生成手段を取り囲むように、該基板を固定する、
という構成を採ることができる。これにより、複数の基板に対して同時に且つ均一に堆積処理を施すことができる。
【００１３】
上記薄膜製造装置は、
前記複数の成膜室と別に設けられた基板取付室と、
前記基板取付室の壁面に設けられ、前記板状部材により閉鎖可能な取付室開口部と、
前記基板取付室内に設けられ、前記取付室開口部を閉鎖した時に基板を前記基板固定手段に装着することが可能な位置に該基板を仮保持する取付時仮保持手段と、
前記基板取付室内に基板を搬入して前記取付時仮保持手段に該基板を装着する搬入手段と、
を有する基板取付手段を備えることができる。
【００１４】
また、上記薄膜製造装置は、
前記複数の成膜室と別に設けられた基板取り外し室と、
前記基板取り外し室の壁面に設けられ、前記板状部材により閉鎖可能な取り外し室開口部と、
前記基板取り外し室内に設けられ、前記取り外し室開口部を閉鎖した時に、基板固定手段に装着されている基板を該基板固定手段から取り外して該基板を仮保持する取り外し時仮保持手段と、
前記取り外し時仮保持手段から前記基板を取り外して前記基板取り外し室外に搬出する搬出手段と、
を有する基板取り外し手段を備えることもできる。
【００１５】
前記基板取付手段は、
前記取付時仮保持手段が、2n（nは2以上の自然数）枚の基板を2n角形状に仮保持するものであって、該2n角形に垂直な軸を中心に（360/n）°毎に回動し、
前記搬入手段が、前記取付時仮保持手段が（360/n）°回動する毎に前記基板を該仮装着手段に２枚同時に装着する、
ようにすることができる。これにより、n角形状に配置される基板のうち互いに向かい合う２枚は平行になるため、それら２枚の基板を、互いにぶつかることなく平行に、同時に基板取付室に搬入することができる。
【００１６】
同様に、前記基板取り外し手段は、
前記取り外し時仮保持手段が、2n（nは2以上の自然数）枚の基板を2n角形状に仮保持するものであって、該2n角形に垂直な軸を中心に（360/n）°毎に回動し、
前記搬出手段が、前記取付時仮保持手段が（360/n）°回動する毎に前記基板を該仮装着手段から２枚同時に取り外す、
ようにすることができる。これにより、基板取付手段の場合と同様の理由により、２枚の基板を、互いにぶつかることなく平行に、同時に基板取り外し室から搬出することができる。
【発明の効果】
【００１７】
本発明により、基板上に複数積層された薄膜を製造する際に、成膜室（チャンバ）間で基板を移送する度に基板を基板台から取り外し／基板台に取り付ける必要がなくなる。これにより、取り付け／取り外しによる時間のロスが生じることを防ぐことができるため、薄膜の製造効率が高まる。それに伴い、装置の構成を単純化することができるため、コストを抑えることができるうえ、故障を少なくすることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
以下、図１〜図１０を用いて、薄膜太陽電池の製造装置を例として本発明に係る薄膜製造装置の実施例を説明する。
【実施例】
【００１９】
図１に、本実施例の薄膜製造装置１０の概略側面図を示す。この薄膜製造装置１０は、基板Ｓ上にタンデム型薄膜太陽電池を作製するための装置である。ここで、薄膜製造装置１０の説明の前に、図２を用いてタンデム型薄膜太陽電池９０について説明する。タンデム型薄膜太陽電池９０は、第１のp型半導体層９１、第１の真性半導体層９２、第１のn型半導体層９３、第２のp型半導体層９４、第２の真性半導体層９５及び第２のn型半導体層９６の６層の薄膜から成る積層体を第１電極９７及び第２電極９８で挟んだ構造を有する。このうち第２の真性半導体層９５のみはシリコンの多結晶から成り、それ以外の各層はシリコン（真性半導体）のアモルファス又はホウ素（p型半導体）若しくはリン（n型半導体）がドープされたシリコンのアモルファスから成る。このように、真性半導体層にアモルファスと多結晶の双方を用いることにより、いずれか一方のみを用いた場合よりも広い波長帯の光のエネルギーを吸収することができる。
【００２０】
薄膜製造装置１０は基板取付室１１、予熱室１２、第１〜第６成膜室１３１〜１３６の６つの成膜室、クリーニング室１４、冷却室１５、基板取り外し室１６及び搬送室１７を有する。搬送室１７以外の各室（以下、「上部各室」とする）はいずれも搬送室１７の上に設けられており、上部各室と搬送室１７の間は開口部により連通している。上部各室及び搬送室１７内は排気装置（図示せず）により十分低い圧力に維持される。
【００２１】
第１成膜室１３１は第１のp型半導体層９１を、第２成膜室１３２は第１の真性半導体層９２を、第３成膜室１３３は第１のn型半導体層９３を、第４成膜室１３４は第２のp型半導体層９４を、第５成膜室１３５は第２の真性半導体層９５を、第６成膜室１３６は第２のn型半導体層９６を、それぞれ作製するための成膜室である。予熱室１２は成膜前に基板を予熱するために、クリーニング室１４は成膜後に各薄膜及び基板及びをクリーニングするために、冷却室１５は成膜及びクリーニング後に各薄膜及び基板を冷却するために、それぞれ用いられる。
【００２２】
搬送室１７内には下壁１７３の上にレール１７１が敷かれていると共に、レール１７１上に移動機構３０Ａが載置されている。移動機構３０Ａの上には基板保持機構３０Ｂが設けられている。なお、図１では移動機構３０Ａ及び基板保持機構３０Ｂを１組のみ示したが、レール１７１上に複数組の移動機構３０Ａ・基板保持機構３０Ｂを載置することもできる。
【００２３】
図３に、上部各室の一例として第１成膜室１３１の縦断面図を示すと共に、移動機構３０Ａ・基板保持機構３０Ｂの縦断面図を示す。また、図４に第１成膜室１３１の上面図を、図５に基板保持機構３０Ｂの上面図を、それぞれ示す。
【００２４】
まず、第１成膜室１３１について説明する。
第１成膜室１３１は、搬送室１７の上壁１７２の上に設けられた、内部を真空に保持することが可能な直方体状の真空容器２１を有する。また、真空容器２１の下壁は搬送室上壁１７２を兼ねており、この下壁には開口部２２が設けられている。このような構成により、真空容器２１内と搬送室１７内は開口部２２を通して連通している。開口部２２には、開口部２２を塞ぐように後述の板状部材３３を装着することができる。また、搬送室上壁１７２の下面であって開口部２２の横の位置に、板状部材３３を開口部２２に装着する際に板状部材３３を固定するための板状部材固定具２３が設けられている。板状部材固定具２３は縦方向の軸材２３１と、軸材２３１を中心に回動する横長の板２３２から成り、板状部材３３で開口部２２を下側から覆った状態で横長板２３２を回動させて板状部材３３の下面を押さえつけることにより板状部材３３を固定するものである。
【００２５】
第１成膜室１３１は、真空容器２１の上壁の内壁面中央から真空容器２１内に突出するように設けられたアンテナ支持部２４と、アンテナ支持部２４に複数個取り付けられた高周波アンテナ２５を有する。アンテナ支持部２４は直方体形状をなしており、内部は空洞となっている。各高周波アンテナ２５は線状の導体を「コ」の字状に曲げた矩形の平面状アンテナであり、インピーダンス整合器２８を介して高周波電源２９に並列に接続されている。
【００２６】
真空容器２１内には、プラズマ生成ガス供給管２６１、主原料ガス供給管２６２、及びドーピングガス供給管２６３が設けられている。このうちプラズマ生成ガス供給管２６１は真空容器２１の上壁及びアンテナ支持部２４の内部を通り、開口端２６１Ａが真空容器２１内に向けてアンテナ支持部２４の壁に設けられたものである。主原料ガス供給管２６２及びドーピングガス供給管２６３は共に、真空容器２１の壁を通って真空容器２１内に延びており、真空容器２１内の管壁に多数の孔が設けられている。プラズマ生成ガス供給管２６１の開口端２６１Ａ、主原料ガス供給管２６２の孔２６２Ａ及びドーピングガス供給管２６３の孔２６３Ａはそれぞれ、プラズマ生成ガス（本実施例では水素ガス）、主原料ガス（シリコン原子を含むガス）及びドーピングガス（ホウ素原子を含むガス）を真空容器２１内に供給するガス供給口となる。これらガス供給口は、高周波アンテナ２５から近い順にプラズマ生成ガス供給口２６１Ａ、主原料ガス供給口２６２Ａ、ドーピングガス供給口２６３Ａの順に配置される。
【００２７】
真空容器２１の４つの側壁の内面には、基板Ｓを加熱するためのヒータ２７が設けられている。成膜時には、基板Ｓはドーピングガス供給口２６３Ａとヒータ２７の間に配置される。
【００２８】
第３成膜室１３３、第４成膜室１３４及び第６成膜室１３６は第１成膜室１３１と同じ構成を有する。このうち第４成膜室１３４ではドーピングガス供給口２６３Ａからホウ素原子を含むガス（第１成膜室１３１の場合と同様）が、第３成膜室１３３及び第６成膜室１３６ではドーピングガス供給口２６３Ａからリン原子を含むガスが、それぞれ真空容器２１内に供給される。また、第２成膜室１３２、第５成膜室１３５及びクリーニング室１４は、ドーピングガス供給管２６３が設けられていないが、それ以外は第１成膜室１３１と同じ構成を有する。予熱室１２は真空容器２１、板状部材固定具２３及びヒータ２７を有する。冷却室１５は真空容器２１及び板状部材固定具２３を有する。
【００２９】
移動機構３０Ａについて説明する。
移動機構３０Ａはレール１７１上に載置された台車３１と、台車３１上に設けられた昇降装置３２とを備える。台車３１はレール１７１上を横方向に移動することにより、基板保持機構３０Ｂを第１〜第６成膜室１３１〜１３６その他の上部各室の近傍に順次移動させるものである。昇降装置３２は、第１〜第６成膜室１３１〜１３６その他の上部各室の近傍において、パンタグラフ機構により基板保持機構３０Ｂを昇降させることにより、基板保持機構３０Ｂを開口部２２等に装着させ又は脱離させるように移動させるものである。台車３１は前記第１移動手段に、昇降装置３２は前記第２移動手段に、それぞれ相当する。これら台車３１の移動操作及び昇降装置３２による昇降操作は外部制御装置より接続される動力線と信号線を含むケーブル（図示省略）を利用して制御される。
【００３０】
基板保持機構３０Ｂについて説明する。
基板保持機構３０Ｂは板状部材３３及び基板固定機構３４を備える。板状部材３３は開口部２２を覆うのに十分な面積を有し、開口部２２を下側から覆った状態で上述のように板状部材固定具２３により固定することができる。基板固定機構３４は、１枚の基板Ｓに対して２個の基板固定具を１対として設けられ、１枚の長方形の基板Ｓの４つの角のうちの２つが基板固定具に差し込まれることで基板Ｓを立設させるものである。基板固定機構３４は、上から見て４枚の基板Ｓを正方形状に並ぶように、板状部材３３の上面に４対、設けられている。また、板状部材３３の上面には、全ての基板固定具を囲むように１個のシール材３５が設けられている。
【００３１】
本実施例の薄膜製造装置１０の動作を説明する。
まず、台車３１が基板取付室１１の下に移動し、昇降装置３２が基板保持機構３０Ｂを上昇させることにより、板状部材３３が基板取付室１１の開口部を覆うように搬送室上壁１７２に押し当てられる。この時、シール材３５が搬送室上壁１７２に密着するため、板状部材３３が開口部を覆っている間中、基板取付室１１内の気密性が保持される。次に、基板取付室１１は後述の動作により、ガラス製の基板Ｓを４枚、基板固定機構３４に取り付ける。基板Ｓの表面には予め、ＣＶＤ法あるいはスパッタリング法により光透過性のある導電膜からなる第１電極９７が形成されている。
【００３２】
次に、昇降装置３２が基板保持機構３０Ｂを基板取付室１１の開口部から降下させ、台車３１が予熱室１２の下まで移動し、更に昇降装置３２が基板保持機構３０Ｂを上昇させることにより、板状部材３３が予熱室１２の開口部を覆うように基板保持機構３０Ｂを移動させる。予熱室１２内において、ヒータ２７は基板Ｓを所定の温度まで加熱する。
【００３３】
次に、昇降装置３２が基板保持機構３０Ｂを開口部から降下させ、台車３１が第１成膜室１３１の下に移動し、昇降装置３２が基板保持機構３０Ｂを上昇させることにより、板状部材３３が第１成膜室１３１の開口部を覆うように基板保持機構３０Ｂを移動させる。この状態で、板状部材固定具２３は板状部材３３を開口部に固定する。基板取付室１１の場合と同様に、シール材３５は搬送室上壁１７２に密着するため、基板取付室１１内の気密性が保持される。このように板状部材３３が固定された時、４枚の基板Ｓは高周波アンテナ２５を正方形状に取り囲むように配置される（図４）。
【００３４】
第１成膜室１３１では、プラズマ生成ガス供給口２６１Ａから水素ガスが、主原料ガス供給口２６２Ａからシランガスが、ドーピングガス供給口２６３Ａからジボランガスが、それぞれ真空容器２１内に供給される。それと共に、高周波アンテナ２５には高周波電力が投入される。これにより、水素ガスが電離してプラズマが生成され、そのプラズマによりシランガス及びジボランガスが分解してシリコンを含む活性種及びホウ素を含む活性種が生成される。これらシリコンを含む活性種及びホウ素を含む活性種が基板Ｓの表面に堆積することにより、第１のp型半導体層９１が成膜される。この成膜処理の間、ヒータ２７は基板Ｓを所定の温度範囲内に保つように加熱する。所定時間が経過した時に高周波電力の投入を停止すると共にシランガス及びジボランガスの供給を停止し、第１のp型半導体層９１の成膜を終了する。成膜を終了した後、水素ガスの供給を停止する。そして、板状部材固定具２３は板状部材３３の固定を解除し、昇降装置３２は基板保持機構３０Ｂを降下させる。
【００３５】
その後、移動機構３０Ａが基板保持機構３０Ｂを第１成膜室１３１から第６成膜室１３６まで順次移動させながら、各成膜室で第１成膜室１３１の場合と同様の処理を行うことにより、第２成膜室１３２は第１の真性半導体層９２を、第３成膜室１３３は第１のn型半導体層９３を、第４成膜室１３４は第２のp型半導体層９４を、第５成膜室１３５は第２の真性半導体層９５を、第６成膜室１３６は第２のn型半導体層９６を、それぞれ成膜する。その際、ドーピングガスは第２成膜室１３２及び第５成膜室１３５では使用されず、第３成膜室１３３及び第６成膜室１３６ではホスフィンガスが使用され、第４成膜室１３４では第１成膜室１３１と同様にジボランガスが使用される。なお、第５成膜室１３５以外の成膜室ではアモルファスの薄膜が生成されるのに対して、第５成膜室１３５では高周波アンテナ２５に投入する電力を他の成膜室よりも大きくすることにより多結晶の薄膜が成膜される。
【００３６】
以上のように第１成膜室１３１〜第６成膜室１３６において６層の薄膜が成膜された後、移動機構３０Ａはこれまでの各成膜室での動作と同様の動作により、基板保持機構３０Ｂをクリーニング室１４の開口部に移動させる。そして、クリーニング室１４内において、プラズマ生成ガス供給口２６１ＡからNF3ガスが供給され、高周波アンテナ２５に高周波電力が投入されることにより、NF3ガスのプラズマが生成される。このプラズマにより基板保持機構３０Ｂがクリーニングされる。このクリーニング処理後、台車３１及び昇降装置３２はこれまでと同様の動作により基板保持機構３０Ｂを冷却室１５の開口部に移動させる。冷却室１５内において基板Ｓ及び基板Ｓ上の各薄膜は自然冷却される。
【００３７】
最後に、台車３１及び昇降装置３２はこれまでと同様の動作により基板保持機構３０Ｂを基板取り外し室１６の開口部に移動させる。基板取り外し室１６内において、後述の動作により基板Ｓを基板固定機構３４から取り外す。これにより、４枚１組の基板Ｓに対する薄膜製造装置１０での操作は終了する。その後、通常の蒸着装置により、第２のn型半導体層９６の上に第２電極９８か形成される。
【００３８】
ここまでは１組の移動機構３０Ａ及び基板保持機構３０Ｂのみに着目して説明したが、実際には複数組の移動機構３０Ａ及び基板保持機構３０Ｂを並行して使用することができる。即ち、１組目の移動機構３０Ａ及び基板保持機構３０Ｂが基板取り外し室１６に到達する前に、２組目の移動機構３０Ａ及び基板保持機構３０Ｂを基板取付室１１から出発させることができる。
【００３９】
上記実施例では基板保持機構３０Ｂに基板Ｓを正方形状に４枚取り付ける例を示したが、例えば、基板保持機構３０Ｂを上から見て、基板Ｓを例えば正六角形状あるいは正八角形状に取り付けるように、基板固定機構３４を板状部材３３表面に設けることも可能である。その場合には、基板保持機構３０Ｂが成膜室の開口部に取り付けられた際の基板Ｓの位置に合わせて、主原料ガス供給管２６２やドーピングガス供給管２６３の位置なども適宜変更する。
【００４０】
本実施例の薄膜製造装置１０では、基板Ｓを基板保持機構３０Ｂの基板固定機構３４に固定したままの状態で、基板保持機構３０Ｂを順次第１成膜室１３１〜第６成膜室１３６に移動させるため、成膜室間を移動する毎に基板Ｓを基板保持具に取り付け、及び基板保持具から取り外す必要がない。そのため、処理時間を短縮することができる。また、各成膜室間の移動には台車３１及びパンタグラフ機構から成る昇降装置３２のみという、比較的単純な構成の装置を用いるため、コストを削減することができると共に、故障の発生を少なくすることができる。更に、本実施例の薄膜製造装置１０では４枚の基板Ｓに対して同時に成膜処理を行うことができるため、１枚ずつ処理する場合よりも生産効率を高めることができる。
【００４１】
次に、基板取付室１１及び基板取り外し室１６の構成を説明する。基板取付室１１と基板取り外し室１６は一部を除いて同様の構成を有する。以下では、基板取付室１１と基板取り外し室１６が相違する点を特記する他は、基板取付室１１の構成を例として説明する。
【００４２】
図７に、基板取付室１１の縦断面図を示す。基板取付室１１は、搬送室上壁１７２を兼ねた下壁を有する円筒状あるいは2n（nは2以上の自然数）角形状の真空容器（基板取付室、基板取り外し室）４１と、下壁に設けられ搬送室１７と真空容器４１を連通させる下壁開口部（取付室開口部）４２を有する。また、真空容器４１の側壁のうちの１つには、側壁開口部４４が設けられている。下壁開口部４２及び側壁開口部４４にはそれぞれ下壁ゲート４２１及び側壁ゲート４４１が設けられており、これら開口部はこれらゲートにより密閉／開放することができる。また、真空容器４１には、搬送室１７等とは独立に内部を真空引きするための真空ポンプ４５が接続されている。
【００４３】
真空容器４１内の上部には、基板仮保持機構４６が設けられている。図８に、基板仮保持機構４６の下面図を示す。基板仮保持機構４６は、上下方向の軸を中心に90°（360°/4）ずつ回動する回動板４６１と、回動板４６１の下面に設けられた４個の基板把持具４６２を有する。基板把持具４６２は、基板Ｓを立てた状態で把持し、且つ把持した基板Ｓを開放することができるものである。基板把持具４６２は、例えば、１対の部材を基板Ｓに垂直な方向に接近させて基板Ｓを挟むことにより把持し、その逆の方向に部材を移動させることで基板Ｓを開放するように構成することができる。４個の基板把持具４６２の位置は、板状部材３３を下壁開口部４２に固定した時に、把持した基板Ｓが基板固定機構３４の基板固定具に挿入されるように設定されている。以下、４個の基板把持具４６２を下面図上で時計回りに順に第１基板把持具４６２Ａ、第２基板把持具４６２Ｂ、第３基板把持具４６２Ｃ、第４基板把持具４６２Ｄと呼ぶ。
【００４４】
真空容器４１の側部には、基板Ｓを立てた状態で、真空容器４１外から側壁開口部４４を通して真空容器４１内に搬入する搬入装置４７Ａを有する。なお、基板取り外し室１６では、真空容器４１の側部には、基板Ｓを立てた状態で、真空容器４１内から側壁開口部４４を通して真空容器４１外に搬出する搬出装置４７Ｂが設けられる。
【００４５】
基板取付室１１における基板の取り付けの動作を説明する。
まず、下壁ゲート４２１を閉鎖した状態で側壁ゲート４４１を開放し、搬入装置４７Ａにより基板Ｓを２枚、立てた状態で並行にして真空容器４１内に搬入する。そして、図９(a)に示すように、これら２枚のうちの一方の基板Ｓを第１基板把持具４６２Ａに把持させ、他方の基板Ｓを第３基板把持具４６２Ｃに把持させる。次に、回動板４６１を下面図で見て反時計回りに90°回動させた後、先程と同様にして搬入装置４７Ａにより基板Ｓを２枚、真空容器４１内に搬入する。この回動操作により、回動前に第１基板把持具４６２Ａがあった位置に第２基板把持具４６２Ｂが、第３基板把持具４６２Ｃがあった位置に第４基板把持具４６２Ｄが、それぞれ存在するため、搬入された２枚の基板Ｓは第２基板把持具４６２Ｂ及び第４基板把持具４６２Ｄに把持される。
【００４６】
このように４枚の基板Ｓを基板仮保持機構４６に仮装着させた後、側壁ゲート４４１を閉鎖し、真空ポンプ４５により真空容器４１内を真空引きする。その後、下壁ゲート４２１を開放し、昇降装置３２により基板保持機構３０Ｂを下方から下壁開口部４２に装着する。これにより、基板仮保持機構４６に仮装着された基板Ｓは基板固定機構３４の基板固定具に差し込まれる（図１０）。その後、基板把持具４６２が基板Ｓを開放することにより、基板Ｓを完全に基板保持機構３０Ｂに移すことができる。
【００４７】
基板取り外し室１６における基板の取り外しの動作を説明する。
まず、下壁ゲート４２１及び側壁ゲート４４１を閉鎖した状態で真空ポンプ４５により真空容器４１内を搬送室１７内と同程度の圧力まで真空引きする。次に、下壁ゲート４２１を開放し、昇降装置３２により基板保持機構３０Ｂを下方から下壁開口部（取り外し室開口部）４２に装着する。これにより、基板固定機構３４の基板固定具に差し込まれている基板Ｓは基板把持具４６２により把持可能な位置に配置される。次に基板把持具４６２は基板Ｓを把持し、その後、昇降装置３２は基板保持機構３０Ｂを下降させる。これにより、基板Ｓは基板固定機構３４の基板固定具から外れ、基板仮保持機構４６に仮装着された状態となる。
【００４８】
次に、下壁ゲート４２１を閉鎖し、側壁ゲート４４１を開放する。そして、搬出装置４７Ｂはアームを真空容器４１内に挿入し、第２基板把持具４６２Ｂ及び第４基板把持具４６２Ｄに把持された２枚の基板Ｓをこのアームにより把持する。次に、第２基板把持具４６２Ｂ及び第４基板把持具４６２Ｄは、把持していた基板Ｓを開放する。そして、搬出装置４７Ｂはアームに把持された２枚の基板Ｓを真空容器４１外に搬出する。次に、回動板４６１を下面図で見て反時計回りに90°回動させた後、先程と同様にして搬入装置４７Ａにより、第１基板把持具４６２Ａ及び第３基板把持具４６２Ｃに把持されていた２枚の基板Ｓを真空容器４１内に搬出する。
【００４９】
本実施例の基板取付室１１及び基板取り外し室１６はいずれも、基板を２枚同時に基板仮保持機構４６に仮装着させることができ、効率よく基板を基板保持機構３０Ｂに取り付け／基板保持機構３０Ｂから取り外しすることができる。これは、基板保持機構３０Ｂに保持される基板Ｓが2n枚、即ち偶数枚であって、それらの基板が正方形状あるいは正n角形状に配置されていることにより、２枚の基板を平行にして互いに位置的に干渉しないように搬出入することができることによる。即ち、本実施例のように基板を４枚用いる場合に限らず、基板を偶数枚用いる場合にも同様に、効率的に基板の取り付け／取り外しを行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【００５０】
【図１】本発明の一実施例に係る薄膜製造装置１０の概略側面図。
【図２】本実施例により作製される薄膜太陽電池の一例を示す縦断面図。
【図３】第１成膜室１３１、移動機構３０Ａ及び基板保持機構３０Ｂの縦断面図。
【図４】第１成膜室１３１の上面図。
【図５】基板保持機構３０Ｂの上面図。
【図６】基板保持機構３０Ｂを上昇させた状態を示す、第１成膜室１３１、移動機構３０Ａ及び基板保持機構３０Ｂの縦断面図。
【図７】基板取付室１１の縦断面図。
【図８】基板仮保持機構４６の下面図。
【図９】基板Ｓを仮装着する際の基板仮保持機構４６の下面図。
【図１０】仮装着した基板Ｓを基板保持機構３０Ｂに保持させる際の基板取付室１１及び基板保持機構３０Ｂの縦断面図。
【符号の説明】
【００５１】
１０…薄膜製造装置
１１…基板取付室
１２…予熱室
１３１…第１成膜室
１３２…第２成膜室
１３３…第３成膜室
１３４…第４成膜室
１３５…第５成膜室
１３６…第６成膜室
１４…クリーニング室
１５…冷却室
１６…基板取り外し室
１７…搬送室
１７１…レール
１７２…搬送室上壁
１７３…搬送室下壁
２１…真空容器
２２…開口部
２３…板状部材固定具
２３１…軸材
２３２…横長板
２４…アンテナ支持部
２５…高周波アンテナ
２６１…プラズマ生成ガス供給管
２６１Ａ…プラズマ生成ガス供給口
２６２…主原料ガス供給管
２６２Ａ…主原料ガス供給口
２６３…ドーピングガス供給管
２６３Ａ…ドーピングガス供給口
２７…ヒータ
２８…インピーダンス整合器
２９…高周波電源
３０Ａ…移動機構
３０Ｂ…基板保持機構
３１…台車
３２…昇降装置
３３…板状部材
３４…基板固定機構
３５…シール材
４１…真空容器
４２…下壁開口部
４２１…下壁ゲート
４４…側壁開口部
４４１…側壁ゲート
４５…真空ポンプ
４６…基板仮保持機構
４６１…回動板
４６２…基板把持具
４６２Ａ…第１基板把持具
４６２Ｂ…第２基板把持具
４６２Ｃ…第３基板把持具
４６２Ｄ…第４基板把持具
４７Ａ…搬入装置
４７Ｂ…搬出装置
９０…タンデム型薄膜太陽電池
９１…第１のp型半導体層
９２…第１の真性半導体層
９３…第１のn型半導体層
９４…第２のp型半導体層
９５…第２の真性半導体層
９６…第２のn型半導体層
９７…第１電極
９８…第２電極
【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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