成膜装置及びメンテナンス方法
【課題】シリコン膜を成膜する際に生じるポリシランを含む副生成物を、非成膜時に迅速かつ簡便に処理することが可能な成膜装置を提供すること。
【解決手段】本発明の成膜装置は、ＣＶＤ法を用いて、真空中で基板Ｗにシリコン膜を成膜する成膜室１１と、前記成膜室内にオゾン含有ガスを導入可能な第一オゾン含有ガス供給手段１８０と、を少なくとも備え、シリコン膜の成膜を終了した状態にある前記成膜室内に前記オゾン含有ガスを導入することにより、前記シリコン膜の成膜中に生成したポリシランを含む副生成物を酸化させること、を特徴とする。
【解決手段】本発明の成膜装置は、ＣＶＤ法を用いて、真空中で基板Ｗにシリコン膜を成膜する成膜室１１と、前記成膜室内にオゾン含有ガスを導入可能な第一オゾン含有ガス供給手段１８０と、を少なくとも備え、シリコン膜の成膜を終了した状態にある前記成膜室内に前記オゾン含有ガスを導入することにより、前記シリコン膜の成膜中に生成したポリシランを含む副生成物を酸化させること、を特徴とする。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、成膜装置及びメンテナンス方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
現在の太陽電池は単結晶シリコン（Ｓｉ）型および多結晶シリコン型で大半を占めているが、Ｓｉの材料不足などが懸念されており、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（微結晶シリコン）層を積層することにより変換効率の向上を図る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シリコン層（半導体層）の成膜にはプラズマＣＶＤ装置を用いることが多く、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】
しかしながら、タンデム型薄膜太陽電池の製造上の問題点は、微結晶シリコン（μｃ−Ｓｉ）発電層をＣＶＤ法を用いて成膜する際に同時に生成される副生成物である、多量のポリシラン粉の取り扱いにある。
ポリシラン粉は茶褐色粉末であり、可燃性を有するため、その取り扱いには注意を必要とする。また、成膜室内において連続して基板の成膜を行うと、副生成物が成膜室内の各所に付着する。その副生成物がその後の成膜時に基板上に付着したりすると薄膜太陽電池としての変換効率が低下してしまうなどの問題が生じる。
【０００５】
従来は、静電気防止、副生成物の飛散防止のため、成膜室のメンテナンス（クリーニング）前に副生成物に水（水蒸気）を吹き付けていた（例えば、特許文献１参照）。
しかしながら、この方法では、水（水蒸気）で副生成物がドロドロになり、除去しづらい。また、水を使うために、メンテナンス後のチャンバの立ち上げに時間がかかる、等の問題があった。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２０１０−１５５４号広報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本発明は、このような従来の実情に鑑みて考案されたものであり、シリコン膜を成膜する際に生じるポリシランを含む副生成物を、非成膜時に迅速かつ簡便に処理することが可能な成膜装置を提供することを第一の目的とする。
また、本発明は、シリコン膜を成膜する際に生じるポリシランを含む副生成物を、非成膜時に迅速かつ簡便に処理することが可能なメンテナンス方法を提供することを第二の目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明の請求項１に記載の成膜装置は、ＣＶＤ法を用いて、真空中で基板にシリコン膜を成膜する成膜室と、前記成膜室内にオゾン含有ガスを導入可能な第一オゾン含有ガス供給手段と、を少なくとも備え、前記成膜室内に前記オゾン含有ガスを導入することにより、前記シリコン膜の成膜中に生成したポリシランを含む副生成物を酸化させること、を特徴とする。
本発明の請求項２に記載の成膜装置は、請求項１において、前記基板を、被成膜面が重力方向と略並行を成すように保持可能に構成されたキャリアを、さらに備えていることを特徴とする。
本発明の請求項３に記載の成膜装置は、請求項２において、複数の前記キャリアが並列に配置可能に構成されるとともに、前記成膜室において、前記複数のキャリアに保持された複数の前記基板に同時に成膜を行うこと、を特徴とする。
本発明の請求項４に記載の成膜装置は、請求項１乃至３のいずれかにおいて、前記成膜室に第一開閉部を介して固定され、真空排気可能な仕込・取出室と、前記仕込・取出室内にオゾン含有ガスを導入可能な第二オゾン含有ガス供給手段と、をさらに備え、前記仕込・取出室内に前記オゾン含有ガスを導入することにより、該仕込・取出室内に存在する前記副生成物を酸化させること、を特徴とする。
本発明の請求項５に記載の成膜装置は、請求項１乃至４のいずれかにおいて、前記成膜室において、酸化した前記副生成物に対して窒素ガスを噴射可能な複数の窒素ガス噴射機構を有する窒素ガス供給管と、該窒素ガス供給管に前記窒素ガスを供給する窒素ガス供給源と、をさらに備え、前記窒素ガス噴射機構には、前記窒素ガスを噴射する噴射口が形成されていること、を特徴とする。
本発明の請求項６に記載の成膜装置は、請求項５において、前記噴射口は、前記窒素ガス供給管に対して回転しながら前記窒素ガスを噴射すること、を特徴とする。
本発明の請求項７に記載の成膜装置は、請求項１乃至６のいずれかにおいて、前記成膜室において、前記シリコン膜として、薄膜太陽電池の微結晶シリコン膜からなる発電層を成膜することを特徴とする。
本発明の請求項８に記載のメンテナンス方法は、ＣＶＤ法を用いて、真空の成膜空間において基板にシリコン膜の成膜を終了した後に、前記成膜空間内にオゾン含有ガスを導入して、前記シリコン成膜中に生成したポリシランを含む副生成物を酸化すること、を特徴とする。
本発明の請求項９に記載のメンテナンス方法は、請求項８において、前記成膜空間が減圧状態において、前記副生成物の酸化を行うことを特徴とする。
本発明の請求項１０に記載のメンテナンス方法は、請求項８又は９において、前記成膜空間を大気解放する前に、前記副生成物の酸化を行うことを特徴とする。
本発明の請求項１１に記載のメンテナンス方法は、請求項７乃至１０のいずれかにおいて、前記成膜空間において連続して前記シリコン膜を成膜する際に、成膜と成膜の間において、前記副生成物の酸化を行うこと、を特徴とする。
【発明の効果】
【０００９】
本発明の成膜装置では、シリコン膜の成膜を終了した状態にある成膜室内にオゾン含有ガスを導入することにより、シリコン膜の成膜中に生成したポリシランを含む副生成物を酸化させている。本発明では、ポリシランを含む副生成物をオゾン含有ガスによって酸化させており、従来のように水を使わないので、成膜室の立ち上げを早くすることができる。また、前記副生成物の酸化物は白粉状をなし、可燃性を有しないため、該酸化物を例えばバキュームクリーナーを用いて容易に除去することができる。このように本発明の成膜装置では、シリコン膜の成膜に際して生成する副生成物を、迅速かつ簡便に処理することが可能である。
また、本発明のメンテナンス方法では、シリコン膜の成膜を終了した状態にある成膜空間内にオゾン含有ガスを導入して、シリコン成膜中に生成したポリシランを含む副生成物を酸化させている。本発明では、ポリシランを含む副生成物をオゾン含有ガスによって酸化させており、従来のように水を使わないので、成膜空間の立ち上げを早くすることができる。また、前記副生成物の酸化物は白粉状をなし、可燃性を有しないため、該酸化物を例えばバキュームクリーナー等を用いて容易に除去することができる。このように本発明のメンテナンス方法では、シリコン膜の成膜に際して生成する副生成物を、迅速かつ簡便に処理することが可能である。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】本発明の実施形態における薄膜太陽電池の概略断面図である。
【図２】本発明の実施形態における薄膜太陽電池製造装置の概略構成図である。
【図３】本発明の実施形態における成膜室の斜視図である。
【図４】本発明の実施形態における成膜室の別の角度からの斜視図である。
【図５】本発明の実施形態における成膜室の側面図である。
【図６】本発明の実施形態における成膜室の透視図（斜視図）である。
【図７】本発明の実施形態における成膜室の透視図（側面図）である。
【図８】本発明の実施形態における成膜室の透視図（仕込・取出室側から見た正面図）である。
【図９】本発明の実施形態における窒素ガス噴射機構の斜視図である。
【図１０】図９のＡ−Ａ線に沿う断面図である。
【図１１】本発明の実施形態における窒素ガス噴射機構の正面図である。
【図１２】本発明の実施形態における電極ユニットの斜視図である。
【図１３】本発明の実施形態における電極ユニットの別の角度からの斜視図である。
【図１４】本発明の実施形態における電極ユニットの一部分解斜視図である。
【図１５】本発明の実施形態におけ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１６】本発明の実施形態における仕込・取出室の斜視図である。
【図１７】本発明の実施形態における仕込・取出室の別の角度からの斜視図である。
【図１８】本発明の実施形態におけるプッシュ−プル機構の概略構成図である。
【図１９】本発明の実施形態における基板脱着室の斜視図である。
【図２０】本発明の実施形態における基板脱着室の正面図である。
【図２１】本発明の実施形態における基板収容カセットの斜視図である。
【図２２】本発明の実施形態におけるキャリアの斜視図である。
【図２３】本発明の実施形態におけ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２４】本発明の実施形態におけ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２５】本発明の実施形態におけ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２６】本発明の実施形態におけ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２７】本発明の実施形態におけ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２８】本発明の実施形態におけるプッシュ−プル機構の動きを示す説明図（１）である。
【図２９】本発明の実施形態におけるプッシュ−プル機構の動きを示す説明図（２）である。
【図３０】本発明の実施形態におけ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３１】本発明の実施形態におけ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３２】本発明の実施形態におけ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図である。
【図３３】本発明の実施形態におけ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３４】本発明の実施形態におけ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３５】本発明の実施形態におけ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図である。
【図３６】本発明の実施形態におけ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３７】本発明の実施形態におけ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３８】本発明の実施形態におけ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３９】本発明の実施形態におけ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４０】大気中に取り出し放置したポリシランのＩＲスペクトルを示す図である。
【図４１】オゾン含有ガスの導入時間と、成膜室内圧力との関係を示す図である。
【図４２】ポリシランをオゾン含有ガスで酸化させたシリコン酸化物のＩＲスペクトルを示す図である。
【図４３】本発明の実施形態における薄膜太陽電池製造装置の別の態様を示す概略構成図である。
【図４４】本発明の実施形態における薄膜太陽電池製造装置の別の配置方法を示す概略構成図である。
【図４５】本発明の実施形態における薄膜太陽電池製造装置のさらに別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】
【００１１】
以下、本発明の成膜装置及びメンテナンス方法の好適な実施の形態について説明する。
なお、以下の説明では、成膜装置として、ＣＶＤ法を用いて薄膜太陽電の発電層を成膜する薄膜太陽電池製造装置を例に挙げて説明するが、本発明は以下の例に限定されるものではない。
まず、本発明の成膜装置を用いて製造される薄膜太陽電池について説明する。
【００１２】
（薄膜太陽電池）
図１は薄膜太陽電池の断面図である。図１に示すように、薄膜太陽電池１００は、表面を構成する基板Ｗと、基板Ｗ上に設けられた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、トップセル１０２と後述するボトムセル１０４との間に設けられた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。つまり、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、短波長光をトップセル１０２で、長波長光をボトムセル１０４でそれぞれ吸収することで発電効率の向上を図ることができる。
【００１３】
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。
【００１４】
このように構成した薄膜太陽電池１００は、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、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を上部電極１０１と裏面電極１０６により取り出して、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。
【００１５】
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で反射して再びトップセル１０２側に入射するため、セルの感度特性が向上し、発電効率の向上に寄与する。
【００１６】
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１
０１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を目的としたテク
スチャ構造を採用している。
【００１７】
（薄膜太陽電池製造装置）
図２は薄膜太陽電池製造装置（成膜装置）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、複数の基板Ｗに対して同時に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ＣＶＤ法を用いて成膜可能な成膜室１１と、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、を同時に収容可能な仕込・取出室１３と、キャリア２１（図１９参照）に対して基板Ｗ（成膜処理前基板Ｗ１および成膜処理後基板Ｗ２）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を別の処理工程との搬送のために収容する基板収容カセット（搬送手段）１９と、を備えている。なお、本実施形態では成膜室１１、仕込・取出室１３および基板脱着室１５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上を移動できるようになっており、全ての基板成膜ライン１６への基板Ｗの受け渡しを１台の基板脱着ロボット１７でできるようになっている。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。
【００１８】
図３〜図５は成膜室の概略構成図であり、図３は斜視図、図４は図３とは別の角度からの斜視図、図５は側面図である。図３〜図５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の仕込・取出室１３と接続される側面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。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。また、成膜室１１の側面下部に形成された貫通孔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。
【００１９】
ここで、本実施形態の薄膜太陽電池製造装置１０（成膜装置）では、前記成膜室内にオゾン（Ｏ３ ）含有ガスを導入可能な第一オゾン含有ガス供給手段１８０を備えている。そして、装置のメンテナンス時において、前記成膜室１１内に前記オゾン含有ガスを導入することにより、シリコン膜、特に微結晶シリコン（μｃ−Ｓｉ）からなる薄膜（ボトムセル１０４のｐ層（１０４ｐ）、ｉ層（１０４ｉ）、ｎ層（１０４ｎ））の成膜中に生成したポリシランを含む副生成物を酸化させ、シリコン酸化物とする。
【００２０】
図５〜図７に示すように、成膜室１１には、成膜室１１にオゾン含有ガスを導入する第一オゾン含有ガス供給手段１８０が設けられている。第一オゾン含有ガス供給手段１８０は、外部に設けられたオゾン含有ガス供給源１８８と、オゾン含有ガス供給源１８８と成膜室１１との間に配されたオゾン含有ガス導入管１８９と、を備えている。
成膜室１１内に堆積した副生成物の除去などのために定期的にメンテナンスする必要があるが、メンテナンス時において、第一オゾン含有ガス供給手段１８０によりオゾン含有ガスを成膜室１１内に供給することにより、成膜室１１内に堆積している副生成物（ポリシラン）をオゾン含有ガスにより酸化することができる。
【００２１】
この副生成物であるポリシランは、茶褐色粉末で可燃性を有するため、取り扱いに注意を必要とするが、ポリシランの酸化物であるシリコン酸化物は白色粉末をなし、可燃性を有しないため、例えばバキュームクリーナー等を用いて容易に除去することができる。このように本発明の成膜装置では、シリコン膜の成膜に際して生成する副生成物を、迅速かつ簡便に処理することが可能である。また、従来のように水を使わないので、メンテナンス終了後に成膜室１１の立ち上げを早くすることができる。
【００２２】
また、図６〜図８に示すように、成膜室１１には、成膜室１１に窒素ガスを噴射する窒素ガス供給手段１５０が設けられている。窒素ガス供給手段１５０は、外部に設けられた窒素ガス供給源１５８と、窒素ガス供給源１５８と成膜室１１との間に配された窒素ガス導入管１５９と、窒素ガス導入管１５９に接続される窒素ガス供給配管１５１と、を備えている。
【００２３】
窒素ガス供給配管１５１は、成膜室１１内に敷設されており、成膜室１１内の上方に窒素ガスを噴射するための第１供給配管１５１ａおよび第２供給配管１５１ｂと、成膜室１１内の下方に窒素ガスを噴射するための第３供給配管１５１ｃおよび第４供給配管１５１ｄと、を有している。
【００２４】
第１供給配管１５１ａは、成膜室１１の上面に設けられた接続フランジ１５２から延設され、成膜室１１内の上方において、キャリア２１の進行方向に沿って配設されている。
【００２５】
第２供給配管１５１ｂは、第１供給配管１５１ａと同じく成膜室１１の上面に設けられた接続フランジ１５３から延設され、成膜室１１内の上方において、キャリア２１の進行方向に沿って配設されている。また、第２供給配管１５１ｂは、第１供給配管１５１ａと略同一高さに配されており、電極ユニット３１を介して第１供給配管１５１ａと対向する位置に配されている。
【００２６】
第３供給配管１５１ｃは、成膜室１１の上面に設けられた接続フランジ１５５から電極フランジ３１と干渉しない位置を成膜室１１の下部へ向かって延設され、成膜室１１内の下方において、キャリア２１の進行方向に沿って配設されている。
【００２７】
第４供給配管１５１ｄは、第３供給配管１５１ｃと同じく成膜室１１の上面に設けられた接続フランジ１５５から電極フランジ３１と干渉しない位置を成膜室１１の下部へ向かって延設され、成膜室１１内の下方において、キャリア２１の進行方向に沿って配設されている。また、第４供給配管１５１ｄは、電極ユニット３１を介して第３供給配管１５１ｃと対向する位置に配されている。
【００２８】
第１供給配管１５１ａ〜第４供給配管１５１ｄには、窒素ガスを所望の方向へ噴射可能な窒素ガス噴射機構１７０が適宜配設されている。
【００２９】
図９は窒素ガス噴射機構１７０の斜視図であり、図１０は図９のＡ−Ａ線に沿う断面図であり、図１１は窒素ガス噴射機構１７０の正面図である。
図９〜図１１に示すように、窒素ガス噴射機構１７０は、第１供給配管１５１ａ〜第４供給配管１５１ｄの軸方向に対して略垂直方向に延設された第１配管１７１と、該第１配管１７１と軸方向を共通にするとともに第１配管１７１に対して回転可能に接続された第２配管１７２と、該第２配管１７２と軸方向が直交するように接続された第３配管１７３と、該第３配管１７３の軸方向両端部に配され噴射口１７５を有する噴射口部材１７６と、を備えている。また、二つの噴射口部材１７６には、噴射口１７５とは異なる窒素ガス排出孔１７７がそれぞれ形成されている。なお、第１配管１７１と第２配管１７２との間には、ベアリング１７８が介装されている。
【００３０】
ここで、窒素ガス噴射機構１７０に設けられた二つの噴射口１７５，１７５の噴射方向は、異なる方向を向くように配設されている。また、窒素ガス噴射機構１７０に設けられた二つの窒素ガス排出孔１７７，１７７の噴射方向も、異なる方向を向くように配設されている。
【００３１】
そして、これら噴射口１７５および窒素ガス排出孔１７７は、窒素ガスが噴射されたときに、第１配管１７１に対して第２配管１７２がベアリング１７８を介して回転するように、つまり回転モーメントが生じるように形成されている。
【００３２】
このように窒素ガス噴射機構１７０が構成されることで、窒素ガス供給源１５８から窒素ガスが供給されると、窒素ガスは噴射口１７５および窒素ガス排出孔１７７から噴射される。同時に、窒素ガスは噴射口１７５および窒素ガス排出孔１７７からそれぞれ異なる方向に噴射されるため、第２配管１７２、第３配管１７３および噴射口部材１７６が第１配管１７１に対して回転する。つまり、噴射口１７５が第１供給配管１５１ａ〜第４供給配管１５１ｄの軸方向に直交する軸方向を中心に、言い換えれば第１配管１７１の軸方向を中心に円を描くように回転しながら窒素ガスを噴射するため、窒素ガスを広範囲に亘って噴射することが可能となる。
【００３３】
したがって、噴射口１７５が電極ユニット３１や成膜室１１の内壁における副生成物（パーティクル）が付着しやすい位置に指向するように窒素ガス噴射機構１７０を適宜配置することで、効果的にパーティクルを処理することができる。
【００３４】
なお、噴射口１７５の噴射方向が異なっていれば、必ずしも窒素ガス排出孔１７７を設ける必要はない。逆に、窒素ガス排出孔１７７が回転モーメントを生じさせる位置に形成されていれば、必ずしも噴射口１７５の噴射方向を異なる方向に向けなくてもよい。さらに、本実施形態では一つの窒素ガス噴射機構１７０に噴射口１７５が２個設けられた場合で説明したが、噴射口１７５は１個であってもよく、また、３個以上設けてもよい。
【００３５】
図１２〜図１５は電極ユニット３１の概略構成図であり、図１２は斜視図、図１３は図１２とは別の角度からの斜視図、図１４は電極ユニット３１の一部分解斜視図、図１５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１２〜図１５に示すように、電極ユニット３１は、成膜室１１の側面２７に形成された３箇所の開口部２６に着脱可能構成されている（図４参照）。電極ユニット３１は、下部に車輪６１が設けられてお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している。
【００３６】
図１４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、他の電極ユニット３１の移動に使用できる。
【００３７】
つまり、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の一方の面（成膜室１１の内部を向く面）６５には、成膜を施す際に基板Ｗの両面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ようになっている。したがって、基板Ｗは、被成膜面が重力方向と略並行を成す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、２つのアノードユニット９０は、各基板Ｗの厚さ方向外側に各基板Ｗとそれぞれ対向した状態で配置されている。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。
【００３８】
また、側板部６３の他方の面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、成膜を施す際にカソードユニット６８のカソード中間部材７６に給電するための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。
【００３９】
アノードユニット９０には、基板Ｗの温度を制御する温度制御手段として、ヒータＨが内蔵されている。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可能にしている。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ように構成されている。
【００４０】
さらに、アノードユニット９０は、駆動装置７１にヒンジ（不図示）を介して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の一方の面６５と略平行になるまで回動できる（開く）ようになっている。つまり、アノードユニット９０は平面視において略９０°回動できるようになっている（図１１参照）。
【００４１】
カソードユニット６８は、シャワープレート７５（＝カソード）、カソード中間部材７６、排気ダクト７９、浮遊容量体８２を有している。
【００４２】
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が配置されており、成膜ガスを基板Ｗに向かって噴出できるようになっている。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。
【００４３】
カソード中間部材７６はマッチングボックス７２と図示しない配線により接続されている。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ようになっている。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ように構成されている。すなわち、空間部７７は、ガス供給路の役割を有している。この実施形態にあっては、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していることになる。
【００４４】
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の成膜ガスや副生成物（パーティクル）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、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８３には開口部（不図示）が形成されており、排気した成膜ガスなどを成膜室１１内へ排出できるようになっている。成膜室１１内へ排出されたガスは成膜室１１の側面下部に形成された貫通孔２８に設けられた排気管２９より外部へ排気されるようになっている。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、接地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。
【００４５】
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２２、図３５参照）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を形成している。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。
【００４６】
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を一つの電極ユニット３１で同時に成膜することができる。
【００４７】
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可能に構成したため、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ができるため、基板ＷをヒータＨで加熱しながら成膜するが、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。
【００４８】
さらに、電極ユニット３１を成膜室１１から着脱可能に構成したため、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は堆積した副生成物の除去などのために定期的にメンテナンスする必要があるが、容易にメンテナンスを行うことができる。また、予備の電極ユニット３１を用意しておけば、成膜室１１から電極ユニット３１をメンテナンスで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、低レートの半導体層を基板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。
【００４９】
図２に戻り、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が移動できるように移動レール３７が成膜室１１〜基板脱着室１５間に敷設されている。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。
【００５０】
図１６、図１７は仕込・取出室１３の概略構成図であり、図１６は斜視図、図１７は図１６とは別の角度からの斜視図である。図１６、図１７に示すように、仕込・取出室１３は、箱型に形成されている。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。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。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。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。
【００５１】
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が設けられている。図１８に示すように、このプッシュ−プル機構３８は、キャリア２１を係止するための係止部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ための移動装置５０と、を備えている。
【００５２】
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、キャリア２１を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。
【００５３】
さらに、本実施形態の薄膜太陽電池製造装置１０（成膜装置）では、図１７に示すように、仕込・取出室１３には、仕込・取出室１３にオゾン含有ガスを噴射する第二オゾン含有ガス供給手段１９０が設けられている。第二オゾン含有ガス供給手段１９０は、外部に設けられたオゾン含有ガス供給源１９８と、オゾン含有ガス１９８と仕込・取出室１３との間に配されたオゾン含有ガス導入管１９９と、を備えている。
仕込・取出室１３における基板Ｗの仕込・取出時において、基板Ｗ、特に成膜処理後基板Ｗ２に堆積した副生成物がこぼれ落ち、基仕込・取出室１３内に堆積する。
【００５４】
成膜室１１の場合と同様に、メンテナンス時において、第二オゾン含有ガス供給手段１９０によりオゾン含有ガスを仕込・取出室１３内に供給することにより、仕込・取出室１３内に存在している副生成物（ポリシラン）をオゾン含有ガスにより酸化することができる。ポリシランの酸化物であるシリコン酸化物は白色粉末をなし、例えばバキュームクリーナー等を用いて容易に除去することができる。従来のように水を使わないので、メンテナンス終了後に仕込・取出室１３の立ち上げを早くすることができる。
【００５５】
図１９、図２０は基板脱着室の概略構成図であり、図１９は斜視図、図２０は正面図である。図１９、図２０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ようになっている。基板脱着室１５にはキャリア２１が３個並列配置できるように構成されている。
【００５６】
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の先端に基板Ｗを吸着できるようになっている。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ようになっており、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を取り付ける作業、および成膜処理後基板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へ搬送することができるようになっている。
【００５７】
図２１は基板収容カセット１９の斜視図である。図２１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している。基板Ｗは被成膜面を水平方向と略並行を成すようにした状態で上下方向に複数枚積層して収容できるようになっている。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、別の処理装置へと移動できるようになっている。なお、基板収容カセット１９において、基板Ｗの被成膜面を重力方向と略並行を成すようにした状態で左右方向に複数枚収容できるようにしてもよい。
【００５８】
図２２はキャリアの斜視図である。図２２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。つまり、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ようになっている。２個のフレーム５１，５１は、その上部において連結部材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が移動できるようになっている。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が設けられており、フレームホルダ５４の先端は各室の底面上に設けられた断面凹状のレール部材５５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、より安定した搬送が可能となる。
【００５９】
フレーム５１はそれぞれ、周縁部５７と挟持部５９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の被成膜面が露出されるようになっており、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できるようになっている。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の表面ＷＯ（被成膜面）および裏面ＷＵ（背面）に当接する狭持片５９Ａ，５９Ｂを有しているが（図３５参照）、この挟持片５９Ａ，５９Ｂの離隔距離はバネなどを介して可変可能、つまり、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可能に構成されている（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。つまり、一組の薄膜太陽電池製造装置１０には３個（３対６枚基板保持）のキャリア２１が取り付けられている。
【００６０】
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、仕込・取出室１３および基板脱着室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ため、２４枚の基板Ｗを略同時に成膜することができるようになっている。
【００６１】
（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２３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。
【００６２】
図２４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。つまり、この段階で成膜処理前基板Ｗ１を６枚取り付ける。
【００６３】
図２５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、仕込・取出室１３の内部を、真空ポンプ４３を用いて真空状態に保持する。
【００６４】
図２６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。
【００６５】
図２７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。つまり、成膜前基板Ｗ１が加熱される。
【００６６】
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２８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に案内されるように移動し、図２９に示すように、仕込・取出室１３内へと移動する。つまり、キャリア２１Ａが成膜室１１から仕込・取出室１３へと移動される。このように構成することで、成膜室１１内にキャリア２１Ａを駆動させるための駆動源が不要になる。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のキャリアを成膜室１１へ移動させることができる。
【００６７】
図３０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。
【００６８】
このとき、成膜処理後基板Ｗ２が取り付けられたキャリア２１Ａおよび成膜処理前基板Ｗ１が取り付けられたキャリア２１が仕込・取出室１３に配置している状態、つまり、成膜室１１内にキャリア（基板）が無い状態において、窒素ガス供給手段１５０により窒素ガスを成膜室１１内に噴射する。
【００６９】
具体的には、成膜室１１内にキャリア（基板）が無い状態でシャッタ２５を一旦閉じる。その後、窒素ガス供給源１５８から窒素ガスを窒素ガス導入管１５９に供給する。窒素ガスは、窒素ガス導入管１５９を経由して、窒素ガス供給管１５１に供給される。そして、窒素ガスを窒素ガス噴射機構１７０の噴射口１７５から噴射することにより電極ユニット３１や成膜室１１の内壁に付着している副生成物（及び／又は、該副生成物の酸化物）を吹き飛ばして、成膜室１１の下部へ滞留させる。略同時に、真空ポンプ３０を駆動して成膜室１１内の排気を行い、該副生成物（及び／又は、該副生成物の酸化物）を除去する。
【００７０】
なお、成膜室１１内に窒素ガスを噴射することで、例えば、成膜室１１内の圧力を約１０Ｐａから大気圧もしくは大気圧付近（大気圧以下）まで上昇させながら、略同時に副生成物の除去を行うように構成すればよい。また、真空ポンプ３０による排気は、窒素ガスの噴射開始と略同時に始めてもよいし、窒素ガスを噴射開始してから所定時間経過後に始めてもよいし、成膜室１１内の圧力が所定圧力（例えば、１００Ｐａ）以上になった段階で始めてもよいし、成膜室１１内の圧力が最終圧になってから始めてもよい。
また、窒素ガスの噴射と真空ポンプ３０による排気とを複数回繰り返してもよい。この際、真空ポンプ３０による排気を行いながら間欠的に窒素ガスの噴射を複数回繰り返してもよい。
【００７１】
ここで、噴射口１７５が第１配管１７１の軸方向を中心に円を描くように回転しながら窒素ガスを噴射するため、窒素ガスを広範囲に亘って噴射することができる。つまり、各所に付着した副生成物（及び／又は、該副生成物の酸化物）を効果的に吹き飛ばして、処理することができる。
【００７２】
この窒素ガスの噴射は、バッチごとに行ってもよいし、数バッチごとに定期的に行ってもよい。
【００７３】
図３１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、アノードユニット９０とカソードユニット６８の間に表面ＷＯが重力方向と略並行を成すように鉛直方向に沿った状態で挿入される（図３２参照）。
【００７４】
図３２、図３３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。
【００７５】
図３４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。
【００７６】
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で挟持される。
【００７７】
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（図３５参照）。
【００７８】
ここで、図３５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もしくは基板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もしくは基板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。
【００７９】
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、つまり、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。
【００８０】
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が配置されてもよい。
【００８１】
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。
【００８２】
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してしまう虞がある。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で実施することができる。
【００８３】
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のガスや副生成物を排気するとともに、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８３に形成された開口部）を通過させて、成膜室１１の側面下部に形成された貫通孔２８に設けられた排気管２９から外部へと排気する。
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。また、電極ユニット３１や成膜室１１の内壁に副生成物が付着しても、窒素ガス供給手段１５０により副生成物を吹き飛ばして成膜室１１の下部へ移動させることができるため、成膜中に副生成物が基板Ｗ１の表面ＷＯに付着するのを確実に防止することができる。
【００８４】
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３３、図３５参照）。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３２参照）。
【００８５】
図３６に示すように、成膜室１１のシャッタ２５を開状態にし、キャリア２１を仕込・取出室１３へプッシュ−プル機構３８を用いて移動させる。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が既に位置している。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。なお、窒素ガスをバッチごとに噴射する場合は、シャッタ２５を閉状態にし、再度窒素ガス供給手段１５０により窒素ガスを成膜室１１内に噴射する。
【００８６】
図３７に示すように、キャリア２１Ｂが成膜室１１内へと移動した後、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。
【００８７】
図３８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へと移動させる。
【００８８】
図３９に示すように、基板脱着室１５において成膜処理後基板Ｗ２を基板脱着ロボット１７によりキャリア２１から取り外し、基板収容カセット１９へと搬送する。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を次工程の場所まで移動させることで、処理が終了する。
【００８９】
本実施形態の薄膜太陽電池製造装置１０によれば、成膜室１１に搬入される成膜処理前の基板Ｗ１が保持されたキャリア２１と成膜室１１から搬出された成膜処理後の基板Ｗ２が保持されたキャリア２１（２１Ａ）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の真空排気工程を減らすことができる。したがって、生産性を向上することができる。さらに、仕込・取出室１３において、成膜処理前の基板Ｗ１と成膜処理後の基板Ｗ２とが同時に収容されると、成膜処理後の基板Ｗ２に蓄熱されている熱が成膜処理前の基板Ｗ１に伝熱され、熱交換が行われる。つまり、成膜処理前の基板Ｗ１を成膜室１１に収容した後に通常実施する加熱工程、および、成膜処理後の基板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を省略することができる。結果として、生産性を向上す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を取り止めることができるため、製造コストを低減することができる。
【００９０】
また、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２１および成膜処理後の基板Ｗ２を保持したキャリア２１（２１Ａ）をそれぞれ複数個同時に収容することができるため、複数の基板Ｗを同時に成膜することができ、生産性を向上することができる。また、仕込・取出室１３において、成膜室１１に搬入される複数のキャリア２１と成膜室１１から搬出された複数のキャリア２１（２１Ａ）を同時に収容することができるため、仕込・取出室１３の真空排気工程をさらに減らすことができ、生産性をさらに向上させることができる。
【００９１】
また、基板Ｗの被成膜面が重力方向と略並行を成すように鉛直方向に立てた状態で、薄膜太陽電池製造装置１０内の移動および成膜処理ができるように構成したため、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することができ、装置を小型化できるとともに、従来と同じ設置面積の中に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Ｗの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、成膜時に発生する副生成物（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。
【００９２】
また、窒素ガス供給手段１５０により、噴射口１７５を回転させながら窒素ガスを広範囲に噴射させて成膜室１１内の各所に付着した副生成物を吹き飛ばして成膜室１１内の所望の位置（例えば、底面）に移動させることができる。したがって、基板Ｗに対して連続的に成膜を行っても、副生成物が基板Ｗの表面ＷＯに付着するのを防止することができ、薄膜太陽電池としての変換効率の低下を防ぐことができる。
【００９３】
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。
【００９４】
また、一つの仕込・取出室１３に対して一つの成膜室１１が連接されてなるプロセスモジュール１４を複数（４組）備え、このプロセスモジュール１４を並列配置させたため、同時に成膜できる基板Ｗの枚数をさらに増加させることができるため、低レートの膜を基板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。
【００９５】
さらに、基板脱着室１５において、キャリア２１に成膜処理前の基板Ｗ１を取り付ける作業及びキャリア２１から成膜処理後の基板Ｗ２を取り外す作業を行う基板脱着ロボット１７を備えたため、キャリア２１に対しての基板Ｗの脱着を効率よく行うことができ、生産性の向上に寄与することができる。
【００９６】
そして、基板Ｗを収容するとともに、別の処理工程へ搬送可能に構成された基板収容カセット１９を備えたため、別の処理工程に対しての基板Ｗの搬送を効率よく行うことができるため、生産性の向上に寄与することができる。
【００９７】
（メンテナンス方法）
次に、このような薄膜太陽電池製造装置１０（成膜装置）のメンテナンス方法について説明する。
上述したように、成膜室１１内において連続して基板にシリコン薄膜、特に微結晶シリコン（μｃ−Ｓｉ）からなる薄膜（ボトムセル１０４のｐ層（１０４ｐ）、ｉ層（１０４ｉ）、ｎ層（１０４ｎ））の成膜を行うと、成膜時に生成されるポリシランを含む粉状の副生成物が成膜室１１内の各所に付着する。その副生成物がその後の成膜時に基板Ｗ上に付着したりすると薄膜太陽電池としての変換効率が低下してしまうなどの問題が生じる。
【００９８】
そこで、定期的に、成膜室１１内の副生成物を除去するなどのメンテナンスが必要となってくるが、副生成物であるポリシランは、茶褐色粉末で可燃性を有するため、メンテナンスにおいてその取り扱いに注意を必要とする。例えば、従来は静電気防止、飛散防止のために、成膜室のメンテナンス前に副生成物に水（水蒸気）を吹き付けていたが、この方法では、副生成物がドロドロになるため除去しづらかったり、水を使うために、メンテナンス後の成膜室の再立ち上げに時間がかかる、等の問題があった。
【００９９】
これに対し、本発明では、成膜室１１（成膜空間）内にオゾン（Ｏ３ ）含有ガスを導入して、該オゾン含有ガスによって副生成物を酸化させている。
ポリシランの酸化物であるシリコン酸化物は白色粉末状をなし、可燃性を有しないため、例えばバキュームクリーナー等を用いて容易に除去することができる。また、従来のように水を使わないので、成膜室１１の立ち上げを早くすることができる。このように本発明のメンテナンス方法では、シリコン膜の成膜に際して生成する副生成物を安全、迅速かつ簡便に処理することが可能である。
以下、順に説明する。なお、本実施形態のメンテナンスは、例えば成膜室において連続して前記シリコン膜を成膜する際に、成膜と成膜の間において行うことが好ましい。
【０１００】
（ａ）まず、上述したような一連の成膜プロセスが終了した後、真空ポンプ３０を駆動して成膜室１１（成膜空間）のガスを排気する。
（ｂ）また、成膜室１１から成膜処理後基板Ｗ２を取り出す。
具体的には、成膜室１１のシャッタ２５を開状態にし、キャリア２１を仕込・取出室１３へプッシュ−プル機構３８を用いて移動させる。仕込・取出室１３内で成膜処理後基板Ｗ２の温度を下げる。成膜処理後基板Ｗ２が所定温度まで低下した後に、キャリア２１を基板脱着室１５へと移動させる。基板脱着室１５において成膜処理後基板Ｗ２を基板脱着ロボット１７によりキャリア２１から取り外す。
（ｃ）成膜室１１内の圧力が例えば１Ｐａ以下程度の減圧状態になったら、排気用のポンプ（真空ポンプ３０）をオフにする。なお、本実施形態において、副生成物の酸化は、成膜室１１を大気開放する前、成膜空間が減圧状態において行う。
【０１０１】
（ｄ）そして、第一オゾン含有ガス供給手段１８０によりオゾン含有ガスを成膜室１１内に導入する。
具体的には、成膜室１１内にキャリア（基板）が無い状態でシャッタ２５を一旦閉じる。その後、オゾン含有ガス供給源１８８からオゾン含有ガスをオゾン含有ガス導入管１８９に供給する。オゾン含有ガスは、オゾン含有ガス導入管１８９を経由して、成膜室１１内に供給される。そして、オゾン含有ガスを導入することにより電極ユニット３１や成膜室１１の内壁に付着しているが褐色粉末状の副生成物（ポリシラン）を酸化させ、白粉状のシリコン酸化物とする。
【０１０２】
オゾン含有ガスは、オゾン（Ｏ３ ）の他、例えば酸素、空気、窒素、ヘリウム等のガスを含有する。
オゾン含有ガス中、オゾン（Ｏ３ ）の濃度としては、特に限定されるものではないが、例えば、１〜１０［％］程度とする。
オゾン含有ガスの流量としては、特に限定されるものではないが、例えば、１〜５０［ｓｌｍ］とする。
また、オゾン含有ガス導入時の成膜室内圧力としては、特に限定されるものではないが、例えば、１［Ｐａ］〜副生成物の酸化終了までとする。
【０１０３】
（ｅ）副生成物（ポリシラン）の酸化が終了したら、真空ポンプ３０を駆動して成膜室１１内のオゾン含有ガスを排気する。
副生成物の酸化が終了したかどうかは、茶褐色粉末をなす副生成物（ポリシラン）が、白色粉末（シリコン酸化物）にすべて変化したことで知ることができる。
なお、副生成物の酸化が十分に進まない場合には、該副生成物に着火源を近づけることにより酸化を促進させてもよい。
（ｆ）その後、成膜室１１のシャッタ２５を開状態にし、成膜室１１を大気解放するとともに、成膜室内圧力を大気圧に戻す。
【０１０４】
（ｇ）最後に、成膜室１１を開放しクリーニングを行い、副生成物の酸化物を除去する。このクリーニングの方法としては、特に限定されるものではないが、例えば、酸化物粉末をバキュームクリーナー等により吸引除去する方法等が挙げられる。また、真空ポンプ３０を駆動して成膜室１１内の排気を行い、該酸化物を除去してもよい。
以上のような方法によれば、副生成物を、安全、迅速かつ簡便に処理することが可能である。また、従来のように水を使わないので、メンテナンス終了後の成膜室１１の再立ち上げを早くすることができる。
【０１０５】
また、成膜室１１と同様に、仕込・取出室１３においても、第二オゾン含有ガス供給手段１９０によりオゾン含有ガスを仕込・取出室１３内に供給することにより、基板Ｗの仕込・取出時において基板Ｗ、特に成膜処理後の基板Ｗ２からこぼれ落ちて、仕込・取出室１３内に存在する副生成物（ポリシラン）をオゾン含有ガスにより酸化することが好ましい。ポリシランの酸化物であるシリコン酸化物は例えばバキュームクリーナーを用いて容易に除去することができる。従来のように水を使わないので、メンテナンス終了後に仕込・取出室１３の立ち上げを早くすることができる。
【０１０６】
（実験例）
ここで、ＣＶＤ法を用いてシリコン膜を形成する際に、副生成物として生成されるポリシラン、及び、該ポリシランをオゾン含有ガスで酸化させた酸化物について、ＩＲ測定を行った実験例について説明する。
図４０は、大気に取り出し放置したポリシラン粉のＩＲスペクトルである。図４０から明らかなように、ポリシランの酸化は進んでいるが、活性なＳｉＨ結合の吸収の存在が確認される。これは、ポリシランの酸化が十分にすすんでおらず、ポリシラン粉末に可燃性が残っていることを示している。
【０１０７】
一方、成膜室内にオゾン含有ガスを導入し、ポリシランを酸化させた。
成膜終了後、減圧状態（大気開放前）にある成膜室内に、オゾン含有ガスを導入した。図４１は、オゾン含有ガス導入時間と、成膜室内圧力との関係を示す図である。オゾン含有ガス導入時の成膜室内の圧力は、１［Ｐａ］〜ポリシランの酸化終了までとした。
図４２は、ポリシランをオゾン含有ガスで酸化させたシリコン酸化物のＩＲスペクトルである。図４０、図４２から明らかなように、活性なＳｉＨ結合の吸収が無くなっている。これは、ポリシランをオゾン含有ガスにより酸化させることにより、ポリシランが完全に酸化物になっており、可燃性を有していないことを示している。
これにより、可燃性を有するポリシランを、オゾン含有ガスを用いて酸化させることにより、可燃性がなくなり、副生成物を安全に処理することができることが確認された。
【０１０８】
以上、本発明の成膜装置及びメンテナンス方法について説明してきたが、本発明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。
【０１０９】
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、一つの大きな仕込・取出室１１３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１１３内をキャリアが移動できるようにしてもよい（図４３参照）。このように構成することで、仕込・取出室１１３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るようにすることで、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。
【０１１０】
また、薄膜太陽電池製造装置の配置構成を図４４のようにしてもよい。この例では基板脱着ロボット１７に、成膜室１１、仕込・取出室１３、基板脱着室１５からなるモジュールが放射状に設置される。このように構成することで、基板脱着ロボットがレール上を移動する時間を無くすことができる。つまり、基板脱着ロボット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。
【０１１１】
また、薄膜太陽電池製造装置の配置構成を図４５のようにしてもよい。この例では基板脱着ロボット１７の両側に、成膜室１１、仕込・取出室１３、基板脱着室１５からなるモジュールが設置される。このように構成することで、省スペース、かつ、基板脱着ロボットの動作時間の短縮を図ることができる。
【０１１２】
また、本実施形態では一台の基板脱着ロボットを配置して基板の脱着をするように構成したが、二台の基板脱着ロボットを配置し、一方を基板の取り付け専用とし、他方を基板の取り外し専用としてもよい。また、一台の基板脱着ロボットに二本の駆動アームを設け、二枚の基板を同時に取り付け、取り外しをするように構成してもよい。
【０１１３】
さらに、本実施形態では、窒素ガス供給手段１５０として第１供給配管１５１ａ〜第４供給配管１５１ｄを設けた場合の説明をしたが、第３供給配管１５１ｃおよび第４供給配管１５１ｄは設けなくてもよい。つまり、少なくとも窒素ガスが成膜室１１内における基板Ｗが配される位置の上方に噴射可能に構成されていればよい。このように構成すること
により、基板Ｗの成膜時に基板Ｗの表面ＷＯに付着する可能性が一番高い副生成物、つまり、基板Ｗの上方に位置する部材（電極ユニット３１など）に付着している副生成物に対して、確実に窒素ガスを噴射することができる。したがって、副生成物が基板Ｗの表面ＷＯに付着するのをより確実に防止することができる。
【産業上の利用可能性】
【０１１４】
本発明は、ＣＶＤ法を用いて基板にシリコン膜を成膜する成膜装置及びメンテナンス方法について広く適用可能である。
【符号の説明】
【０１１５】
１ 薄膜太陽電池製造装置（成膜装置）、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、１７ 基板脱着ロボット（駆動機構）、１９ 基板収容カセット（搬送手段）、２１ キャリア（第一キャリア、第二キャリア）、２５ シャッタ（第一開閉部）、３１ 電極ユニット、３６ シャッタ（第二開閉部）、１０４ ボトムセル（所望の膜）、Ｗ 基板、Ｗ１ 成膜処理前の基板、Ｗ２ 成膜処理後の基板、１５０ 窒素ガス供給手段、１５１ 窒素ガス供給配管（供給管）、１５８ 窒素ガス供給源、１７０ 窒素ガス噴射機構、１７１ 第１配管、１７２ 第２配管、１７３ 第３配管、１７５ 噴射口、１７６ 噴射口部材、１７７ 窒素ガス排出孔、１８０ 第一オゾン含有ガス供給手段、１９０ 第二オゾン含有ガス供給手段。
【技術分野】
【０００１】
本発明は、成膜装置及びメンテナンス方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
現在の太陽電池は単結晶シリコン（Ｓｉ）型および多結晶シリコン型で大半を占めているが、Ｓｉの材料不足などが懸念されており、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（微結晶シリコン）層を積層することにより変換効率の向上を図る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シリコン層（半導体層）の成膜にはプラズマＣＶＤ装置を用いることが多く、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】
しかしながら、タンデム型薄膜太陽電池の製造上の問題点は、微結晶シリコン（μｃ−Ｓｉ）発電層をＣＶＤ法を用いて成膜する際に同時に生成される副生成物である、多量のポリシラン粉の取り扱いにある。
ポリシラン粉は茶褐色粉末であり、可燃性を有するため、その取り扱いには注意を必要とする。また、成膜室内において連続して基板の成膜を行うと、副生成物が成膜室内の各所に付着する。その副生成物がその後の成膜時に基板上に付着したりすると薄膜太陽電池としての変換効率が低下してしまうなどの問題が生じる。
【０００５】
従来は、静電気防止、副生成物の飛散防止のため、成膜室のメンテナンス（クリーニング）前に副生成物に水（水蒸気）を吹き付けていた（例えば、特許文献１参照）。
しかしながら、この方法では、水（水蒸気）で副生成物がドロドロになり、除去しづらい。また、水を使うために、メンテナンス後のチャンバの立ち上げに時間がかかる、等の問題があった。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２０１０−１５５４号広報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本発明は、このような従来の実情に鑑みて考案されたものであり、シリコン膜を成膜する際に生じるポリシランを含む副生成物を、非成膜時に迅速かつ簡便に処理することが可能な成膜装置を提供することを第一の目的とする。
また、本発明は、シリコン膜を成膜する際に生じるポリシランを含む副生成物を、非成膜時に迅速かつ簡便に処理することが可能なメンテナンス方法を提供することを第二の目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明の請求項１に記載の成膜装置は、ＣＶＤ法を用いて、真空中で基板にシリコン膜を成膜する成膜室と、前記成膜室内にオゾン含有ガスを導入可能な第一オゾン含有ガス供給手段と、を少なくとも備え、前記成膜室内に前記オゾン含有ガスを導入することにより、前記シリコン膜の成膜中に生成したポリシランを含む副生成物を酸化させること、を特徴とする。
本発明の請求項２に記載の成膜装置は、請求項１において、前記基板を、被成膜面が重力方向と略並行を成すように保持可能に構成されたキャリアを、さらに備えていることを特徴とする。
本発明の請求項３に記載の成膜装置は、請求項２において、複数の前記キャリアが並列に配置可能に構成されるとともに、前記成膜室において、前記複数のキャリアに保持された複数の前記基板に同時に成膜を行うこと、を特徴とする。
本発明の請求項４に記載の成膜装置は、請求項１乃至３のいずれかにおいて、前記成膜室に第一開閉部を介して固定され、真空排気可能な仕込・取出室と、前記仕込・取出室内にオゾン含有ガスを導入可能な第二オゾン含有ガス供給手段と、をさらに備え、前記仕込・取出室内に前記オゾン含有ガスを導入することにより、該仕込・取出室内に存在する前記副生成物を酸化させること、を特徴とする。
本発明の請求項５に記載の成膜装置は、請求項１乃至４のいずれかにおいて、前記成膜室において、酸化した前記副生成物に対して窒素ガスを噴射可能な複数の窒素ガス噴射機構を有する窒素ガス供給管と、該窒素ガス供給管に前記窒素ガスを供給する窒素ガス供給源と、をさらに備え、前記窒素ガス噴射機構には、前記窒素ガスを噴射する噴射口が形成されていること、を特徴とする。
本発明の請求項６に記載の成膜装置は、請求項５において、前記噴射口は、前記窒素ガス供給管に対して回転しながら前記窒素ガスを噴射すること、を特徴とする。
本発明の請求項７に記載の成膜装置は、請求項１乃至６のいずれかにおいて、前記成膜室において、前記シリコン膜として、薄膜太陽電池の微結晶シリコン膜からなる発電層を成膜することを特徴とする。
本発明の請求項８に記載のメンテナンス方法は、ＣＶＤ法を用いて、真空の成膜空間において基板にシリコン膜の成膜を終了した後に、前記成膜空間内にオゾン含有ガスを導入して、前記シリコン成膜中に生成したポリシランを含む副生成物を酸化すること、を特徴とする。
本発明の請求項９に記載のメンテナンス方法は、請求項８において、前記成膜空間が減圧状態において、前記副生成物の酸化を行うことを特徴とする。
本発明の請求項１０に記載のメンテナンス方法は、請求項８又は９において、前記成膜空間を大気解放する前に、前記副生成物の酸化を行うことを特徴とする。
本発明の請求項１１に記載のメンテナンス方法は、請求項７乃至１０のいずれかにおいて、前記成膜空間において連続して前記シリコン膜を成膜する際に、成膜と成膜の間において、前記副生成物の酸化を行うこと、を特徴とする。
【発明の効果】
【０００９】
本発明の成膜装置では、シリコン膜の成膜を終了した状態にある成膜室内にオゾン含有ガスを導入することにより、シリコン膜の成膜中に生成したポリシランを含む副生成物を酸化させている。本発明では、ポリシランを含む副生成物をオゾン含有ガスによって酸化させており、従来のように水を使わないので、成膜室の立ち上げを早くすることができる。また、前記副生成物の酸化物は白粉状をなし、可燃性を有しないため、該酸化物を例えばバキュームクリーナーを用いて容易に除去することができる。このように本発明の成膜装置では、シリコン膜の成膜に際して生成する副生成物を、迅速かつ簡便に処理することが可能である。
また、本発明のメンテナンス方法では、シリコン膜の成膜を終了した状態にある成膜空間内にオゾン含有ガスを導入して、シリコン成膜中に生成したポリシランを含む副生成物を酸化させている。本発明では、ポリシランを含む副生成物をオゾン含有ガスによって酸化させており、従来のように水を使わないので、成膜空間の立ち上げを早くすることができる。また、前記副生成物の酸化物は白粉状をなし、可燃性を有しないため、該酸化物を例えばバキュームクリーナー等を用いて容易に除去することができる。このように本発明のメンテナンス方法では、シリコン膜の成膜に際して生成する副生成物を、迅速かつ簡便に処理することが可能である。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】本発明の実施形態における薄膜太陽電池の概略断面図である。
【図２】本発明の実施形態における薄膜太陽電池製造装置の概略構成図である。
【図３】本発明の実施形態における成膜室の斜視図である。
【図４】本発明の実施形態における成膜室の別の角度からの斜視図である。
【図５】本発明の実施形態における成膜室の側面図である。
【図６】本発明の実施形態における成膜室の透視図（斜視図）である。
【図７】本発明の実施形態における成膜室の透視図（側面図）である。
【図８】本発明の実施形態における成膜室の透視図（仕込・取出室側から見た正面図）である。
【図９】本発明の実施形態における窒素ガス噴射機構の斜視図である。
【図１０】図９のＡ−Ａ線に沿う断面図である。
【図１１】本発明の実施形態における窒素ガス噴射機構の正面図である。
【図１２】本発明の実施形態における電極ユニットの斜視図である。
【図１３】本発明の実施形態における電極ユニットの別の角度からの斜視図である。
【図１４】本発明の実施形態における電極ユニットの一部分解斜視図である。
【図１５】本発明の実施形態におけ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１６】本発明の実施形態における仕込・取出室の斜視図である。
【図１７】本発明の実施形態における仕込・取出室の別の角度からの斜視図である。
【図１８】本発明の実施形態におけるプッシュ−プル機構の概略構成図である。
【図１９】本発明の実施形態における基板脱着室の斜視図である。
【図２０】本発明の実施形態における基板脱着室の正面図である。
【図２１】本発明の実施形態における基板収容カセットの斜視図である。
【図２２】本発明の実施形態におけるキャリアの斜視図である。
【図２３】本発明の実施形態におけ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２４】本発明の実施形態におけ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２５】本発明の実施形態におけ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２６】本発明の実施形態におけ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２７】本発明の実施形態におけ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２８】本発明の実施形態におけるプッシュ−プル機構の動きを示す説明図（１）である。
【図２９】本発明の実施形態におけるプッシュ−プル機構の動きを示す説明図（２）である。
【図３０】本発明の実施形態におけ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３１】本発明の実施形態におけ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３２】本発明の実施形態におけ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図である。
【図３３】本発明の実施形態におけ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３４】本発明の実施形態におけ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３５】本発明の実施形態におけ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図である。
【図３６】本発明の実施形態におけ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３７】本発明の実施形態におけ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３８】本発明の実施形態におけ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３９】本発明の実施形態におけ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４０】大気中に取り出し放置したポリシランのＩＲスペクトルを示す図である。
【図４１】オゾン含有ガスの導入時間と、成膜室内圧力との関係を示す図である。
【図４２】ポリシランをオゾン含有ガスで酸化させたシリコン酸化物のＩＲスペクトルを示す図である。
【図４３】本発明の実施形態における薄膜太陽電池製造装置の別の態様を示す概略構成図である。
【図４４】本発明の実施形態における薄膜太陽電池製造装置の別の配置方法を示す概略構成図である。
【図４５】本発明の実施形態における薄膜太陽電池製造装置のさらに別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】
【００１１】
以下、本発明の成膜装置及びメンテナンス方法の好適な実施の形態について説明する。
なお、以下の説明では、成膜装置として、ＣＶＤ法を用いて薄膜太陽電の発電層を成膜する薄膜太陽電池製造装置を例に挙げて説明するが、本発明は以下の例に限定されるものではない。
まず、本発明の成膜装置を用いて製造される薄膜太陽電池について説明する。
【００１２】
（薄膜太陽電池）
図１は薄膜太陽電池の断面図である。図１に示すように、薄膜太陽電池１００は、表面を構成する基板Ｗと、基板Ｗ上に設けられた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、トップセル１０２と後述するボトムセル１０４との間に設けられた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。つまり、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、短波長光をトップセル１０２で、長波長光をボトムセル１０４でそれぞれ吸収することで発電効率の向上を図ることができる。
【００１３】
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。
【００１４】
このように構成した薄膜太陽電池１００は、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、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を上部電極１０１と裏面電極１０６により取り出して、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。
【００１５】
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で反射して再びトップセル１０２側に入射するため、セルの感度特性が向上し、発電効率の向上に寄与する。
【００１６】
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１
０１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を目的としたテク
スチャ構造を採用している。
【００１７】
（薄膜太陽電池製造装置）
図２は薄膜太陽電池製造装置（成膜装置）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、複数の基板Ｗに対して同時に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ＣＶＤ法を用いて成膜可能な成膜室１１と、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、を同時に収容可能な仕込・取出室１３と、キャリア２１（図１９参照）に対して基板Ｗ（成膜処理前基板Ｗ１および成膜処理後基板Ｗ２）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を別の処理工程との搬送のために収容する基板収容カセット（搬送手段）１９と、を備えている。なお、本実施形態では成膜室１１、仕込・取出室１３および基板脱着室１５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上を移動できるようになっており、全ての基板成膜ライン１６への基板Ｗの受け渡しを１台の基板脱着ロボット１７でできるようになっている。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。
【００１８】
図３〜図５は成膜室の概略構成図であり、図３は斜視図、図４は図３とは別の角度からの斜視図、図５は側面図である。図３〜図５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の仕込・取出室１３と接続される側面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。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。また、成膜室１１の側面下部に形成された貫通孔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。
【００１９】
ここで、本実施形態の薄膜太陽電池製造装置１０（成膜装置）では、前記成膜室内にオゾン（Ｏ３ ）含有ガスを導入可能な第一オゾン含有ガス供給手段１８０を備えている。そして、装置のメンテナンス時において、前記成膜室１１内に前記オゾン含有ガスを導入することにより、シリコン膜、特に微結晶シリコン（μｃ−Ｓｉ）からなる薄膜（ボトムセル１０４のｐ層（１０４ｐ）、ｉ層（１０４ｉ）、ｎ層（１０４ｎ））の成膜中に生成したポリシランを含む副生成物を酸化させ、シリコン酸化物とする。
【００２０】
図５〜図７に示すように、成膜室１１には、成膜室１１にオゾン含有ガスを導入する第一オゾン含有ガス供給手段１８０が設けられている。第一オゾン含有ガス供給手段１８０は、外部に設けられたオゾン含有ガス供給源１８８と、オゾン含有ガス供給源１８８と成膜室１１との間に配されたオゾン含有ガス導入管１８９と、を備えている。
成膜室１１内に堆積した副生成物の除去などのために定期的にメンテナンスする必要があるが、メンテナンス時において、第一オゾン含有ガス供給手段１８０によりオゾン含有ガスを成膜室１１内に供給することにより、成膜室１１内に堆積している副生成物（ポリシラン）をオゾン含有ガスにより酸化することができる。
【００２１】
この副生成物であるポリシランは、茶褐色粉末で可燃性を有するため、取り扱いに注意を必要とするが、ポリシランの酸化物であるシリコン酸化物は白色粉末をなし、可燃性を有しないため、例えばバキュームクリーナー等を用いて容易に除去することができる。このように本発明の成膜装置では、シリコン膜の成膜に際して生成する副生成物を、迅速かつ簡便に処理することが可能である。また、従来のように水を使わないので、メンテナンス終了後に成膜室１１の立ち上げを早くすることができる。
【００２２】
また、図６〜図８に示すように、成膜室１１には、成膜室１１に窒素ガスを噴射する窒素ガス供給手段１５０が設けられている。窒素ガス供給手段１５０は、外部に設けられた窒素ガス供給源１５８と、窒素ガス供給源１５８と成膜室１１との間に配された窒素ガス導入管１５９と、窒素ガス導入管１５９に接続される窒素ガス供給配管１５１と、を備えている。
【００２３】
窒素ガス供給配管１５１は、成膜室１１内に敷設されており、成膜室１１内の上方に窒素ガスを噴射するための第１供給配管１５１ａおよび第２供給配管１５１ｂと、成膜室１１内の下方に窒素ガスを噴射するための第３供給配管１５１ｃおよび第４供給配管１５１ｄと、を有している。
【００２４】
第１供給配管１５１ａは、成膜室１１の上面に設けられた接続フランジ１５２から延設され、成膜室１１内の上方において、キャリア２１の進行方向に沿って配設されている。
【００２５】
第２供給配管１５１ｂは、第１供給配管１５１ａと同じく成膜室１１の上面に設けられた接続フランジ１５３から延設され、成膜室１１内の上方において、キャリア２１の進行方向に沿って配設されている。また、第２供給配管１５１ｂは、第１供給配管１５１ａと略同一高さに配されており、電極ユニット３１を介して第１供給配管１５１ａと対向する位置に配されている。
【００２６】
第３供給配管１５１ｃは、成膜室１１の上面に設けられた接続フランジ１５５から電極フランジ３１と干渉しない位置を成膜室１１の下部へ向かって延設され、成膜室１１内の下方において、キャリア２１の進行方向に沿って配設されている。
【００２７】
第４供給配管１５１ｄは、第３供給配管１５１ｃと同じく成膜室１１の上面に設けられた接続フランジ１５５から電極フランジ３１と干渉しない位置を成膜室１１の下部へ向かって延設され、成膜室１１内の下方において、キャリア２１の進行方向に沿って配設されている。また、第４供給配管１５１ｄは、電極ユニット３１を介して第３供給配管１５１ｃと対向する位置に配されている。
【００２８】
第１供給配管１５１ａ〜第４供給配管１５１ｄには、窒素ガスを所望の方向へ噴射可能な窒素ガス噴射機構１７０が適宜配設されている。
【００２９】
図９は窒素ガス噴射機構１７０の斜視図であり、図１０は図９のＡ−Ａ線に沿う断面図であり、図１１は窒素ガス噴射機構１７０の正面図である。
図９〜図１１に示すように、窒素ガス噴射機構１７０は、第１供給配管１５１ａ〜第４供給配管１５１ｄの軸方向に対して略垂直方向に延設された第１配管１７１と、該第１配管１７１と軸方向を共通にするとともに第１配管１７１に対して回転可能に接続された第２配管１７２と、該第２配管１７２と軸方向が直交するように接続された第３配管１７３と、該第３配管１７３の軸方向両端部に配され噴射口１７５を有する噴射口部材１７６と、を備えている。また、二つの噴射口部材１７６には、噴射口１７５とは異なる窒素ガス排出孔１７７がそれぞれ形成されている。なお、第１配管１７１と第２配管１７２との間には、ベアリング１７８が介装されている。
【００３０】
ここで、窒素ガス噴射機構１７０に設けられた二つの噴射口１７５，１７５の噴射方向は、異なる方向を向くように配設されている。また、窒素ガス噴射機構１７０に設けられた二つの窒素ガス排出孔１７７，１７７の噴射方向も、異なる方向を向くように配設されている。
【００３１】
そして、これら噴射口１７５および窒素ガス排出孔１７７は、窒素ガスが噴射されたときに、第１配管１７１に対して第２配管１７２がベアリング１７８を介して回転するように、つまり回転モーメントが生じるように形成されている。
【００３２】
このように窒素ガス噴射機構１７０が構成されることで、窒素ガス供給源１５８から窒素ガスが供給されると、窒素ガスは噴射口１７５および窒素ガス排出孔１７７から噴射される。同時に、窒素ガスは噴射口１７５および窒素ガス排出孔１７７からそれぞれ異なる方向に噴射されるため、第２配管１７２、第３配管１７３および噴射口部材１７６が第１配管１７１に対して回転する。つまり、噴射口１７５が第１供給配管１５１ａ〜第４供給配管１５１ｄの軸方向に直交する軸方向を中心に、言い換えれば第１配管１７１の軸方向を中心に円を描くように回転しながら窒素ガスを噴射するため、窒素ガスを広範囲に亘って噴射することが可能となる。
【００３３】
したがって、噴射口１７５が電極ユニット３１や成膜室１１の内壁における副生成物（パーティクル）が付着しやすい位置に指向するように窒素ガス噴射機構１７０を適宜配置することで、効果的にパーティクルを処理することができる。
【００３４】
なお、噴射口１７５の噴射方向が異なっていれば、必ずしも窒素ガス排出孔１７７を設ける必要はない。逆に、窒素ガス排出孔１７７が回転モーメントを生じさせる位置に形成されていれば、必ずしも噴射口１７５の噴射方向を異なる方向に向けなくてもよい。さらに、本実施形態では一つの窒素ガス噴射機構１７０に噴射口１７５が２個設けられた場合で説明したが、噴射口１７５は１個であってもよく、また、３個以上設けてもよい。
【００３５】
図１２〜図１５は電極ユニット３１の概略構成図であり、図１２は斜視図、図１３は図１２とは別の角度からの斜視図、図１４は電極ユニット３１の一部分解斜視図、図１５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１２〜図１５に示すように、電極ユニット３１は、成膜室１１の側面２７に形成された３箇所の開口部２６に着脱可能構成されている（図４参照）。電極ユニット３１は、下部に車輪６１が設けられてお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している。
【００３６】
図１４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、他の電極ユニット３１の移動に使用できる。
【００３７】
つまり、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の一方の面（成膜室１１の内部を向く面）６５には、成膜を施す際に基板Ｗの両面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ようになっている。したがって、基板Ｗは、被成膜面が重力方向と略並行を成す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、２つのアノードユニット９０は、各基板Ｗの厚さ方向外側に各基板Ｗとそれぞれ対向した状態で配置されている。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。
【００３８】
また、側板部６３の他方の面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、成膜を施す際にカソードユニット６８のカソード中間部材７６に給電するための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。
【００３９】
アノードユニット９０には、基板Ｗの温度を制御する温度制御手段として、ヒータＨが内蔵されている。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可能にしている。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ように構成されている。
【００４０】
さらに、アノードユニット９０は、駆動装置７１にヒンジ（不図示）を介して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の一方の面６５と略平行になるまで回動できる（開く）ようになっている。つまり、アノードユニット９０は平面視において略９０°回動できるようになっている（図１１参照）。
【００４１】
カソードユニット６８は、シャワープレート７５（＝カソード）、カソード中間部材７６、排気ダクト７９、浮遊容量体８２を有している。
【００４２】
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が配置されており、成膜ガスを基板Ｗに向かって噴出できるようになっている。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。
【００４３】
カソード中間部材７６はマッチングボックス７２と図示しない配線により接続されている。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ようになっている。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ように構成されている。すなわち、空間部７７は、ガス供給路の役割を有している。この実施形態にあっては、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していることになる。
【００４４】
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の成膜ガスや副生成物（パーティクル）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、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８３には開口部（不図示）が形成されており、排気した成膜ガスなどを成膜室１１内へ排出できるようになっている。成膜室１１内へ排出されたガスは成膜室１１の側面下部に形成された貫通孔２８に設けられた排気管２９より外部へ排気されるようになっている。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、接地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。
【００４５】
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２２、図３５参照）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を形成している。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。
【００４６】
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を一つの電極ユニット３１で同時に成膜することができる。
【００４７】
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可能に構成したため、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ができるため、基板ＷをヒータＨで加熱しながら成膜するが、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。
【００４８】
さらに、電極ユニット３１を成膜室１１から着脱可能に構成したため、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は堆積した副生成物の除去などのために定期的にメンテナンスする必要があるが、容易にメンテナンスを行うことができる。また、予備の電極ユニット３１を用意しておけば、成膜室１１から電極ユニット３１をメンテナンスで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、低レートの半導体層を基板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。
【００４９】
図２に戻り、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が移動できるように移動レール３７が成膜室１１〜基板脱着室１５間に敷設されている。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。
【００５０】
図１６、図１７は仕込・取出室１３の概略構成図であり、図１６は斜視図、図１７は図１６とは別の角度からの斜視図である。図１６、図１７に示すように、仕込・取出室１３は、箱型に形成されている。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。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。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。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。
【００５１】
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が設けられている。図１８に示すように、このプッシュ−プル機構３８は、キャリア２１を係止するための係止部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ための移動装置５０と、を備えている。
【００５２】
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、キャリア２１を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。
【００５３】
さらに、本実施形態の薄膜太陽電池製造装置１０（成膜装置）では、図１７に示すように、仕込・取出室１３には、仕込・取出室１３にオゾン含有ガスを噴射する第二オゾン含有ガス供給手段１９０が設けられている。第二オゾン含有ガス供給手段１９０は、外部に設けられたオゾン含有ガス供給源１９８と、オゾン含有ガス１９８と仕込・取出室１３との間に配されたオゾン含有ガス導入管１９９と、を備えている。
仕込・取出室１３における基板Ｗの仕込・取出時において、基板Ｗ、特に成膜処理後基板Ｗ２に堆積した副生成物がこぼれ落ち、基仕込・取出室１３内に堆積する。
【００５４】
成膜室１１の場合と同様に、メンテナンス時において、第二オゾン含有ガス供給手段１９０によりオゾン含有ガスを仕込・取出室１３内に供給することにより、仕込・取出室１３内に存在している副生成物（ポリシラン）をオゾン含有ガスにより酸化することができる。ポリシランの酸化物であるシリコン酸化物は白色粉末をなし、例えばバキュームクリーナー等を用いて容易に除去することができる。従来のように水を使わないので、メンテナンス終了後に仕込・取出室１３の立ち上げを早くすることができる。
【００５５】
図１９、図２０は基板脱着室の概略構成図であり、図１９は斜視図、図２０は正面図である。図１９、図２０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ようになっている。基板脱着室１５にはキャリア２１が３個並列配置できるように構成されている。
【００５６】
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の先端に基板Ｗを吸着できるようになっている。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ようになっており、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を取り付ける作業、および成膜処理後基板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へ搬送することができるようになっている。
【００５７】
図２１は基板収容カセット１９の斜視図である。図２１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している。基板Ｗは被成膜面を水平方向と略並行を成すようにした状態で上下方向に複数枚積層して収容できるようになっている。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、別の処理装置へと移動できるようになっている。なお、基板収容カセット１９において、基板Ｗの被成膜面を重力方向と略並行を成すようにした状態で左右方向に複数枚収容できるようにしてもよい。
【００５８】
図２２はキャリアの斜視図である。図２２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。つまり、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ようになっている。２個のフレーム５１，５１は、その上部において連結部材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が移動できるようになっている。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が設けられており、フレームホルダ５４の先端は各室の底面上に設けられた断面凹状のレール部材５５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、より安定した搬送が可能となる。
【００５９】
フレーム５１はそれぞれ、周縁部５７と挟持部５９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の被成膜面が露出されるようになっており、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できるようになっている。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の表面ＷＯ（被成膜面）および裏面ＷＵ（背面）に当接する狭持片５９Ａ，５９Ｂを有しているが（図３５参照）、この挟持片５９Ａ，５９Ｂの離隔距離はバネなどを介して可変可能、つまり、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可能に構成されている（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。つまり、一組の薄膜太陽電池製造装置１０には３個（３対６枚基板保持）のキャリア２１が取り付けられている。
【００６０】
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、仕込・取出室１３および基板脱着室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ため、２４枚の基板Ｗを略同時に成膜することができるようになっている。
【００６１】
（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２３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。
【００６２】
図２４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。つまり、この段階で成膜処理前基板Ｗ１を６枚取り付ける。
【００６３】
図２５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、仕込・取出室１３の内部を、真空ポンプ４３を用いて真空状態に保持する。
【００６４】
図２６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。
【００６５】
図２７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。つまり、成膜前基板Ｗ１が加熱される。
【００６６】
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２８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に案内されるように移動し、図２９に示すように、仕込・取出室１３内へと移動する。つまり、キャリア２１Ａが成膜室１１から仕込・取出室１３へと移動される。このように構成することで、成膜室１１内にキャリア２１Ａを駆動させるための駆動源が不要になる。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のキャリアを成膜室１１へ移動させることができる。
【００６７】
図３０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。
【００６８】
このとき、成膜処理後基板Ｗ２が取り付けられたキャリア２１Ａおよび成膜処理前基板Ｗ１が取り付けられたキャリア２１が仕込・取出室１３に配置している状態、つまり、成膜室１１内にキャリア（基板）が無い状態において、窒素ガス供給手段１５０により窒素ガスを成膜室１１内に噴射する。
【００６９】
具体的には、成膜室１１内にキャリア（基板）が無い状態でシャッタ２５を一旦閉じる。その後、窒素ガス供給源１５８から窒素ガスを窒素ガス導入管１５９に供給する。窒素ガスは、窒素ガス導入管１５９を経由して、窒素ガス供給管１５１に供給される。そして、窒素ガスを窒素ガス噴射機構１７０の噴射口１７５から噴射することにより電極ユニット３１や成膜室１１の内壁に付着している副生成物（及び／又は、該副生成物の酸化物）を吹き飛ばして、成膜室１１の下部へ滞留させる。略同時に、真空ポンプ３０を駆動して成膜室１１内の排気を行い、該副生成物（及び／又は、該副生成物の酸化物）を除去する。
【００７０】
なお、成膜室１１内に窒素ガスを噴射することで、例えば、成膜室１１内の圧力を約１０Ｐａから大気圧もしくは大気圧付近（大気圧以下）まで上昇させながら、略同時に副生成物の除去を行うように構成すればよい。また、真空ポンプ３０による排気は、窒素ガスの噴射開始と略同時に始めてもよいし、窒素ガスを噴射開始してから所定時間経過後に始めてもよいし、成膜室１１内の圧力が所定圧力（例えば、１００Ｐａ）以上になった段階で始めてもよいし、成膜室１１内の圧力が最終圧になってから始めてもよい。
また、窒素ガスの噴射と真空ポンプ３０による排気とを複数回繰り返してもよい。この際、真空ポンプ３０による排気を行いながら間欠的に窒素ガスの噴射を複数回繰り返してもよい。
【００７１】
ここで、噴射口１７５が第１配管１７１の軸方向を中心に円を描くように回転しながら窒素ガスを噴射するため、窒素ガスを広範囲に亘って噴射することができる。つまり、各所に付着した副生成物（及び／又は、該副生成物の酸化物）を効果的に吹き飛ばして、処理することができる。
【００７２】
この窒素ガスの噴射は、バッチごとに行ってもよいし、数バッチごとに定期的に行ってもよい。
【００７３】
図３１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、アノードユニット９０とカソードユニット６８の間に表面ＷＯが重力方向と略並行を成すように鉛直方向に沿った状態で挿入される（図３２参照）。
【００７４】
図３２、図３３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。
【００７５】
図３４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。
【００７６】
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で挟持される。
【００７７】
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（図３５参照）。
【００７８】
ここで、図３５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もしくは基板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もしくは基板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。
【００７９】
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、つまり、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。
【００８０】
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が配置されてもよい。
【００８１】
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。
【００８２】
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してしまう虞がある。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で実施することができる。
【００８３】
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のガスや副生成物を排気するとともに、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８３に形成された開口部）を通過させて、成膜室１１の側面下部に形成された貫通孔２８に設けられた排気管２９から外部へと排気する。
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。また、電極ユニット３１や成膜室１１の内壁に副生成物が付着しても、窒素ガス供給手段１５０により副生成物を吹き飛ばして成膜室１１の下部へ移動させることができるため、成膜中に副生成物が基板Ｗ１の表面ＷＯに付着するのを確実に防止することができる。
【００８４】
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３３、図３５参照）。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３２参照）。
【００８５】
図３６に示すように、成膜室１１のシャッタ２５を開状態にし、キャリア２１を仕込・取出室１３へプッシュ−プル機構３８を用いて移動させる。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が既に位置している。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。なお、窒素ガスをバッチごとに噴射する場合は、シャッタ２５を閉状態にし、再度窒素ガス供給手段１５０により窒素ガスを成膜室１１内に噴射する。
【００８６】
図３７に示すように、キャリア２１Ｂが成膜室１１内へと移動した後、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。
【００８７】
図３８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へと移動させる。
【００８８】
図３９に示すように、基板脱着室１５において成膜処理後基板Ｗ２を基板脱着ロボット１７によりキャリア２１から取り外し、基板収容カセット１９へと搬送する。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を次工程の場所まで移動させることで、処理が終了する。
【００８９】
本実施形態の薄膜太陽電池製造装置１０によれば、成膜室１１に搬入される成膜処理前の基板Ｗ１が保持されたキャリア２１と成膜室１１から搬出された成膜処理後の基板Ｗ２が保持されたキャリア２１（２１Ａ）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の真空排気工程を減らすことができる。したがって、生産性を向上することができる。さらに、仕込・取出室１３において、成膜処理前の基板Ｗ１と成膜処理後の基板Ｗ２とが同時に収容されると、成膜処理後の基板Ｗ２に蓄熱されている熱が成膜処理前の基板Ｗ１に伝熱され、熱交換が行われる。つまり、成膜処理前の基板Ｗ１を成膜室１１に収容した後に通常実施する加熱工程、および、成膜処理後の基板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を省略することができる。結果として、生産性を向上す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を取り止めることができるため、製造コストを低減することができる。
【００９０】
また、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２１および成膜処理後の基板Ｗ２を保持したキャリア２１（２１Ａ）をそれぞれ複数個同時に収容することができるため、複数の基板Ｗを同時に成膜することができ、生産性を向上することができる。また、仕込・取出室１３において、成膜室１１に搬入される複数のキャリア２１と成膜室１１から搬出された複数のキャリア２１（２１Ａ）を同時に収容することができるため、仕込・取出室１３の真空排気工程をさらに減らすことができ、生産性をさらに向上させることができる。
【００９１】
また、基板Ｗの被成膜面が重力方向と略並行を成すように鉛直方向に立てた状態で、薄膜太陽電池製造装置１０内の移動および成膜処理ができるように構成したため、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することができ、装置を小型化できるとともに、従来と同じ設置面積の中に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Ｗの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、成膜時に発生する副生成物（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。
【００９２】
また、窒素ガス供給手段１５０により、噴射口１７５を回転させながら窒素ガスを広範囲に噴射させて成膜室１１内の各所に付着した副生成物を吹き飛ばして成膜室１１内の所望の位置（例えば、底面）に移動させることができる。したがって、基板Ｗに対して連続的に成膜を行っても、副生成物が基板Ｗの表面ＷＯに付着するのを防止することができ、薄膜太陽電池としての変換効率の低下を防ぐことができる。
【００９３】
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。
【００９４】
また、一つの仕込・取出室１３に対して一つの成膜室１１が連接されてなるプロセスモジュール１４を複数（４組）備え、このプロセスモジュール１４を並列配置させたため、同時に成膜できる基板Ｗの枚数をさらに増加させることができるため、低レートの膜を基板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。
【００９５】
さらに、基板脱着室１５において、キャリア２１に成膜処理前の基板Ｗ１を取り付ける作業及びキャリア２１から成膜処理後の基板Ｗ２を取り外す作業を行う基板脱着ロボット１７を備えたため、キャリア２１に対しての基板Ｗの脱着を効率よく行うことができ、生産性の向上に寄与することができる。
【００９６】
そして、基板Ｗを収容するとともに、別の処理工程へ搬送可能に構成された基板収容カセット１９を備えたため、別の処理工程に対しての基板Ｗの搬送を効率よく行うことができるため、生産性の向上に寄与することができる。
【００９７】
（メンテナンス方法）
次に、このような薄膜太陽電池製造装置１０（成膜装置）のメンテナンス方法について説明する。
上述したように、成膜室１１内において連続して基板にシリコン薄膜、特に微結晶シリコン（μｃ−Ｓｉ）からなる薄膜（ボトムセル１０４のｐ層（１０４ｐ）、ｉ層（１０４ｉ）、ｎ層（１０４ｎ））の成膜を行うと、成膜時に生成されるポリシランを含む粉状の副生成物が成膜室１１内の各所に付着する。その副生成物がその後の成膜時に基板Ｗ上に付着したりすると薄膜太陽電池としての変換効率が低下してしまうなどの問題が生じる。
【００９８】
そこで、定期的に、成膜室１１内の副生成物を除去するなどのメンテナンスが必要となってくるが、副生成物であるポリシランは、茶褐色粉末で可燃性を有するため、メンテナンスにおいてその取り扱いに注意を必要とする。例えば、従来は静電気防止、飛散防止のために、成膜室のメンテナンス前に副生成物に水（水蒸気）を吹き付けていたが、この方法では、副生成物がドロドロになるため除去しづらかったり、水を使うために、メンテナンス後の成膜室の再立ち上げに時間がかかる、等の問題があった。
【００９９】
これに対し、本発明では、成膜室１１（成膜空間）内にオゾン（Ｏ３ ）含有ガスを導入して、該オゾン含有ガスによって副生成物を酸化させている。
ポリシランの酸化物であるシリコン酸化物は白色粉末状をなし、可燃性を有しないため、例えばバキュームクリーナー等を用いて容易に除去することができる。また、従来のように水を使わないので、成膜室１１の立ち上げを早くすることができる。このように本発明のメンテナンス方法では、シリコン膜の成膜に際して生成する副生成物を安全、迅速かつ簡便に処理することが可能である。
以下、順に説明する。なお、本実施形態のメンテナンスは、例えば成膜室において連続して前記シリコン膜を成膜する際に、成膜と成膜の間において行うことが好ましい。
【０１００】
（ａ）まず、上述したような一連の成膜プロセスが終了した後、真空ポンプ３０を駆動して成膜室１１（成膜空間）のガスを排気する。
（ｂ）また、成膜室１１から成膜処理後基板Ｗ２を取り出す。
具体的には、成膜室１１のシャッタ２５を開状態にし、キャリア２１を仕込・取出室１３へプッシュ−プル機構３８を用いて移動させる。仕込・取出室１３内で成膜処理後基板Ｗ２の温度を下げる。成膜処理後基板Ｗ２が所定温度まで低下した後に、キャリア２１を基板脱着室１５へと移動させる。基板脱着室１５において成膜処理後基板Ｗ２を基板脱着ロボット１７によりキャリア２１から取り外す。
（ｃ）成膜室１１内の圧力が例えば１Ｐａ以下程度の減圧状態になったら、排気用のポンプ（真空ポンプ３０）をオフにする。なお、本実施形態において、副生成物の酸化は、成膜室１１を大気開放する前、成膜空間が減圧状態において行う。
【０１０１】
（ｄ）そして、第一オゾン含有ガス供給手段１８０によりオゾン含有ガスを成膜室１１内に導入する。
具体的には、成膜室１１内にキャリア（基板）が無い状態でシャッタ２５を一旦閉じる。その後、オゾン含有ガス供給源１８８からオゾン含有ガスをオゾン含有ガス導入管１８９に供給する。オゾン含有ガスは、オゾン含有ガス導入管１８９を経由して、成膜室１１内に供給される。そして、オゾン含有ガスを導入することにより電極ユニット３１や成膜室１１の内壁に付着しているが褐色粉末状の副生成物（ポリシラン）を酸化させ、白粉状のシリコン酸化物とする。
【０１０２】
オゾン含有ガスは、オゾン（Ｏ３ ）の他、例えば酸素、空気、窒素、ヘリウム等のガスを含有する。
オゾン含有ガス中、オゾン（Ｏ３ ）の濃度としては、特に限定されるものではないが、例えば、１〜１０［％］程度とする。
オゾン含有ガスの流量としては、特に限定されるものではないが、例えば、１〜５０［ｓｌｍ］とする。
また、オゾン含有ガス導入時の成膜室内圧力としては、特に限定されるものではないが、例えば、１［Ｐａ］〜副生成物の酸化終了までとする。
【０１０３】
（ｅ）副生成物（ポリシラン）の酸化が終了したら、真空ポンプ３０を駆動して成膜室１１内のオゾン含有ガスを排気する。
副生成物の酸化が終了したかどうかは、茶褐色粉末をなす副生成物（ポリシラン）が、白色粉末（シリコン酸化物）にすべて変化したことで知ることができる。
なお、副生成物の酸化が十分に進まない場合には、該副生成物に着火源を近づけることにより酸化を促進させてもよい。
（ｆ）その後、成膜室１１のシャッタ２５を開状態にし、成膜室１１を大気解放するとともに、成膜室内圧力を大気圧に戻す。
【０１０４】
（ｇ）最後に、成膜室１１を開放しクリーニングを行い、副生成物の酸化物を除去する。このクリーニングの方法としては、特に限定されるものではないが、例えば、酸化物粉末をバキュームクリーナー等により吸引除去する方法等が挙げられる。また、真空ポンプ３０を駆動して成膜室１１内の排気を行い、該酸化物を除去してもよい。
以上のような方法によれば、副生成物を、安全、迅速かつ簡便に処理することが可能である。また、従来のように水を使わないので、メンテナンス終了後の成膜室１１の再立ち上げを早くすることができる。
【０１０５】
また、成膜室１１と同様に、仕込・取出室１３においても、第二オゾン含有ガス供給手段１９０によりオゾン含有ガスを仕込・取出室１３内に供給することにより、基板Ｗの仕込・取出時において基板Ｗ、特に成膜処理後の基板Ｗ２からこぼれ落ちて、仕込・取出室１３内に存在する副生成物（ポリシラン）をオゾン含有ガスにより酸化することが好ましい。ポリシランの酸化物であるシリコン酸化物は例えばバキュームクリーナーを用いて容易に除去することができる。従来のように水を使わないので、メンテナンス終了後に仕込・取出室１３の立ち上げを早くすることができる。
【０１０６】
（実験例）
ここで、ＣＶＤ法を用いてシリコン膜を形成する際に、副生成物として生成されるポリシラン、及び、該ポリシランをオゾン含有ガスで酸化させた酸化物について、ＩＲ測定を行った実験例について説明する。
図４０は、大気に取り出し放置したポリシラン粉のＩＲスペクトルである。図４０から明らかなように、ポリシランの酸化は進んでいるが、活性なＳｉＨ結合の吸収の存在が確認される。これは、ポリシランの酸化が十分にすすんでおらず、ポリシラン粉末に可燃性が残っていることを示している。
【０１０７】
一方、成膜室内にオゾン含有ガスを導入し、ポリシランを酸化させた。
成膜終了後、減圧状態（大気開放前）にある成膜室内に、オゾン含有ガスを導入した。図４１は、オゾン含有ガス導入時間と、成膜室内圧力との関係を示す図である。オゾン含有ガス導入時の成膜室内の圧力は、１［Ｐａ］〜ポリシランの酸化終了までとした。
図４２は、ポリシランをオゾン含有ガスで酸化させたシリコン酸化物のＩＲスペクトルである。図４０、図４２から明らかなように、活性なＳｉＨ結合の吸収が無くなっている。これは、ポリシランをオゾン含有ガスにより酸化させることにより、ポリシランが完全に酸化物になっており、可燃性を有していないことを示している。
これにより、可燃性を有するポリシランを、オゾン含有ガスを用いて酸化させることにより、可燃性がなくなり、副生成物を安全に処理することができることが確認された。
【０１０８】
以上、本発明の成膜装置及びメンテナンス方法について説明してきたが、本発明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。
【０１０９】
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、一つの大きな仕込・取出室１１３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１１３内をキャリアが移動できるようにしてもよい（図４３参照）。このように構成することで、仕込・取出室１１３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るようにすることで、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。
【０１１０】
また、薄膜太陽電池製造装置の配置構成を図４４のようにしてもよい。この例では基板脱着ロボット１７に、成膜室１１、仕込・取出室１３、基板脱着室１５からなるモジュールが放射状に設置される。このように構成することで、基板脱着ロボットがレール上を移動する時間を無くすことができる。つまり、基板脱着ロボット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。
【０１１１】
また、薄膜太陽電池製造装置の配置構成を図４５のようにしてもよい。この例では基板脱着ロボット１７の両側に、成膜室１１、仕込・取出室１３、基板脱着室１５からなるモジュールが設置される。このように構成することで、省スペース、かつ、基板脱着ロボットの動作時間の短縮を図ることができる。
【０１１２】
また、本実施形態では一台の基板脱着ロボットを配置して基板の脱着をするように構成したが、二台の基板脱着ロボットを配置し、一方を基板の取り付け専用とし、他方を基板の取り外し専用としてもよい。また、一台の基板脱着ロボットに二本の駆動アームを設け、二枚の基板を同時に取り付け、取り外しをするように構成してもよい。
【０１１３】
さらに、本実施形態では、窒素ガス供給手段１５０として第１供給配管１５１ａ〜第４供給配管１５１ｄを設けた場合の説明をしたが、第３供給配管１５１ｃおよび第４供給配管１５１ｄは設けなくてもよい。つまり、少なくとも窒素ガスが成膜室１１内における基板Ｗが配される位置の上方に噴射可能に構成されていればよい。このように構成すること
により、基板Ｗの成膜時に基板Ｗの表面ＷＯに付着する可能性が一番高い副生成物、つまり、基板Ｗの上方に位置する部材（電極ユニット３１など）に付着している副生成物に対して、確実に窒素ガスを噴射することができる。したがって、副生成物が基板Ｗの表面ＷＯに付着するのをより確実に防止することができる。
【産業上の利用可能性】
【０１１４】
本発明は、ＣＶＤ法を用いて基板にシリコン膜を成膜する成膜装置及びメンテナンス方法について広く適用可能である。
【符号の説明】
【０１１５】
１ 薄膜太陽電池製造装置（成膜装置）、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、１７ 基板脱着ロボット（駆動機構）、１９ 基板収容カセット（搬送手段）、２１ キャリア（第一キャリア、第二キャリア）、２５ シャッタ（第一開閉部）、３１ 電極ユニット、３６ シャッタ（第二開閉部）、１０４ ボトムセル（所望の膜）、Ｗ 基板、Ｗ１ 成膜処理前の基板、Ｗ２ 成膜処理後の基板、１５０ 窒素ガス供給手段、１５１ 窒素ガス供給配管（供給管）、１５８ 窒素ガス供給源、１７０ 窒素ガス噴射機構、１７１ 第１配管、１７２ 第２配管、１７３ 第３配管、１７５ 噴射口、１７６ 噴射口部材、１７７ 窒素ガス排出孔、１８０ 第一オゾン含有ガス供給手段、１９０ 第二オゾン含有ガス供給手段。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ＣＶＤ法を用いて、真空中で基板にシリコン膜を成膜する成膜室と、
前記成膜室内にオゾン含有ガスを導入可能な第一オゾン含有ガス供給手段と、を少なくとも備え、
前記成膜室内に前記オゾン含有ガスを導入することにより、前記シリコン膜の成膜中に生成したポリシランを含む副生成物を酸化させること、を特徴とする成膜装置。
【請求項２】
前記基板を、被成膜面が重力方向と略並行を成すように保持可能に構成されたキャリアを、さらに備えていることを特徴とする請求項１に記載の成膜装置。
【請求項３】
複数の前記キャリアが並列に配置可能に構成されるとともに、
前記成膜室において、前記複数のキャリアに保持された複数の前記基板に同時に成膜を行うこと、を特徴とする請求項２に記載の成膜装置。
【請求項４】
前記成膜室に第一開閉部を介して固定され、真空排気可能な仕込・取出室と、
前記仕込・取出室内にオゾン含有ガスを導入可能な第二オゾン含有ガス供給手段と、をさらに備え、
前記仕込・取出室内に前記オゾン含有ガスを導入することにより、該仕込・取出室内に存在する前記副生成物を酸化させること、を特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載の成膜装置。
【請求項５】
前記成膜室において、酸化した前記副生成物に対して窒素ガスを噴射可能な複数の窒素ガス噴射機構を有する窒素ガス供給管と、該窒素ガス供給管に前記窒素ガスを供給する窒素ガス供給源と、をさらに備え、
前記窒素ガス噴射機構には、前記窒素ガスを噴射する噴射口が形成されていること、を特徴とする請求項１乃至４のいずれかに記載の成膜装置。
【請求項６】
前記噴射口は、前記窒素ガス供給管に対して回転しながら前記窒素ガスを噴射すること、を特徴とする請求項５に記載の成膜装置。
【請求項７】
前記成膜室において、前記シリコン膜として、薄膜太陽電池の微結晶シリコン膜からなる発電層を成膜することを特徴とする請求項１乃至６のいずれかに記載の成膜装置。
【請求項８】
ＣＶＤ法を用いて、真空の成膜空間において基板にシリコン膜を成膜した後に、
前記成膜空間内にオゾン含有ガスを導入して、前記シリコン成膜中に生成したポリシランを含む副生成物を酸化すること、を特徴とするメンテナンス方法。
【請求項９】
前記成膜空間が減圧状態において、前記副生成物の酸化を行うことを特徴とする請求項８に記載のメンテナンス方法。
【請求項１０】
前記成膜空間を大気解放する前に、前記副生成物の酸化を行うことを特徴とする請求項８又は９に記載のメンテナンス方法。
【請求項１１】
前記成膜空間において連続して前記シリコン膜を成膜する際に、成膜と成膜の間において、前記副生成物の酸化を行うこと、を特徴とする請求項７乃至１０のいずれかに記載のメンテナンス方法。
【請求項１】
ＣＶＤ法を用いて、真空中で基板にシリコン膜を成膜する成膜室と、
前記成膜室内にオゾン含有ガスを導入可能な第一オゾン含有ガス供給手段と、を少なくとも備え、
前記成膜室内に前記オゾン含有ガスを導入することにより、前記シリコン膜の成膜中に生成したポリシランを含む副生成物を酸化させること、を特徴とする成膜装置。
【請求項２】
前記基板を、被成膜面が重力方向と略並行を成すように保持可能に構成されたキャリアを、さらに備えていることを特徴とする請求項１に記載の成膜装置。
【請求項３】
複数の前記キャリアが並列に配置可能に構成されるとともに、
前記成膜室において、前記複数のキャリアに保持された複数の前記基板に同時に成膜を行うこと、を特徴とする請求項２に記載の成膜装置。
【請求項４】
前記成膜室に第一開閉部を介して固定され、真空排気可能な仕込・取出室と、
前記仕込・取出室内にオゾン含有ガスを導入可能な第二オゾン含有ガス供給手段と、をさらに備え、
前記仕込・取出室内に前記オゾン含有ガスを導入することにより、該仕込・取出室内に存在する前記副生成物を酸化させること、を特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載の成膜装置。
【請求項５】
前記成膜室において、酸化した前記副生成物に対して窒素ガスを噴射可能な複数の窒素ガス噴射機構を有する窒素ガス供給管と、該窒素ガス供給管に前記窒素ガスを供給する窒素ガス供給源と、をさらに備え、
前記窒素ガス噴射機構には、前記窒素ガスを噴射する噴射口が形成されていること、を特徴とする請求項１乃至４のいずれかに記載の成膜装置。
【請求項６】
前記噴射口は、前記窒素ガス供給管に対して回転しながら前記窒素ガスを噴射すること、を特徴とする請求項５に記載の成膜装置。
【請求項７】
前記成膜室において、前記シリコン膜として、薄膜太陽電池の微結晶シリコン膜からなる発電層を成膜することを特徴とする請求項１乃至６のいずれかに記載の成膜装置。
【請求項８】
ＣＶＤ法を用いて、真空の成膜空間において基板にシリコン膜を成膜した後に、
前記成膜空間内にオゾン含有ガスを導入して、前記シリコン成膜中に生成したポリシランを含む副生成物を酸化すること、を特徴とするメンテナンス方法。
【請求項９】
前記成膜空間が減圧状態において、前記副生成物の酸化を行うことを特徴とする請求項８に記載のメンテナンス方法。
【請求項１０】
前記成膜空間を大気解放する前に、前記副生成物の酸化を行うことを特徴とする請求項８又は９に記載のメンテナンス方法。
【請求項１１】
前記成膜空間において連続して前記シリコン膜を成膜する際に、成膜と成膜の間において、前記副生成物の酸化を行うこと、を特徴とする請求項７乃至１０のいずれかに記載のメンテナンス方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図１８】
【図１９】
【図２０】
【図２１】
【図２２】
【図２３】
【図２４】
【図２５】
【図２６】
【図２７】
【図２８】
【図２９】
【図３０】
【図３１】
【図３２】
【図３３】
【図３４】
【図３５】
【図３６】
【図３７】
【図３８】
【図３９】
【図４０】
【図４１】
【図４２】
【図４３】
【図４４】
【図４５】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図１８】
【図１９】
【図２０】
【図２１】
【図２２】
【図２３】
【図２４】
【図２５】
【図２６】
【図２７】
【図２８】
【図２９】
【図３０】
【図３１】
【図３２】
【図３３】
【図３４】
【図３５】
【図３６】
【図３７】
【図３８】
【図３９】
【図４０】
【図４１】
【図４２】
【図４３】
【図４４】
【図４５】
【公開番号】特開２０１１−１６８８７０（Ｐ２０１１−１６８８７０Ａ）
【公開日】平成２３年９月１日（２０１１．９．１）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−３６４５３（Ｐ２０１０−３６４５３）
【出願日】平成２２年２月２２日（２０１０．２．２２）
【出願人】（０００２３１４６４）株式会社アルバック (1,740)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２３年９月１日（２０１１．９．１）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年２月２２日（２０１０．２．２２）
【出願人】（０００２３１４６４）株式会社アルバック (1,740)
【Ｆターム（参考）】
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