成膜装置
【課題】基板の一面と他面にそれぞれ機能膜を効率よく成膜することが可能な成膜装置を提供する。
【解決手段】キャリア３５はフレーム４１を備えている。フレーム４１は、支持した基板Ｗの一面Ｗａ側、および他面Ｗｂ側をそれぞれ露出させる開口（開口部）４１ａ，４１ｂがそれぞれ形成されている。フレーム４１の一端には、キャリア３５をアノードとして機能させるためのアノード接点４３が設けられている。キャリア３５は、第一成膜室（プロセス室）や第二成膜室（プロセス室）において、アノード接点４３を介して接地側に電気的に接続され、アノードして機能する。
【解決手段】キャリア３５はフレーム４１を備えている。フレーム４１は、支持した基板Ｗの一面Ｗａ側、および他面Ｗｂ側をそれぞれ露出させる開口（開口部）４１ａ，４１ｂがそれぞれ形成されている。フレーム４１の一端には、キャリア３５をアノードとして機能させるためのアノード接点４３が設けられている。キャリア３５は、第一成膜室（プロセス室）や第二成膜室（プロセス室）において、アノード接点４３を介して接地側に電気的に接続され、アノードして機能する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、成膜装置に関し、詳しくは基板の両面に効率よく機能膜を成膜する技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
太陽光エネルギーを利用して発電する太陽電池は、化石燃料の代替技術として期待される発電システムであり、地球環境を保全できる観点からもその生産量を急速に増加させる傾向にあり、積極的に種々の構造・構成のものが開発されている。その中でも、結晶シリコン（Ｓｉ）系の太陽電池は、その光電変換効率などの性能や製造コストの優位性などにより最も一般的に用いられている。
【０００３】
結晶シリコン系太陽電池における光電変換素子は、受光面に電極を有しないバックコンタクト構造、単結晶シリコンと非晶質シリコンとのヘテロ接合を利用したｐｉｎ構造等、各種の構造によって変換効率の向上が図られている。
【０００４】
そして近年、半導体接合特性を改善することによって光電変換効率の向上を可能とする、いわゆるヘテロ接合型の太陽電池が知られている。
ヘテロ接合型の太陽電池は、一導電型（例えば、ｎ型）の結晶系半導体基板と他導電型（例えば、ｐ型）の非晶質系半導体層とからなる半導体接合の間に、実質的に真性の非晶質系半導体層が介挿される（例えば、特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２０１０−３４１６２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
特許文献１に記載されたようなヘテロ接合型の太陽電池を製造する場合、基板の一面と他面にそれぞれ半導体層（機能層）を成膜する必要がある。このため、基板の被成膜面が重力方向と略並行を成すように配置された状態で成膜を施す縦型成膜装置を用いて、基板の両面に効率よく半導体層を成膜する成膜装置が求められている。
【０００７】
本発明は上記課題を解決するためになされたものであり、基板の一面と他面にそれぞれ機能膜を効率よく成膜することが可能な成膜装置を提供する。
【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、本発明は次のような成膜装置を提供する。
即ち、本発明の成膜装置は、減圧下において基板を処理するプロセス室と、前記プロセス室内において前記基板を縦型支持して搬送するキャリアと、を少なくとも有する成膜装置であって、
前記キャリアは、前記プロセス室においてアノード電極として機能するとともに、前記基板の周縁部を保持し、かつ、該基板の両面を露呈させる開口部を備えたことを特徴とする。
【０００９】
前記プロセス室が、独立した成膜空間を備えた個別の成膜室から構成される場合、前記成膜室にはそれぞれ、第一空間と、第二空間とが配されており、前記第一空間内において前記基板の一面に対して成膜処理が行われ、前記第二空間内において前記基板の他面に対して成膜処理が行われるように、前記第一空間と前記第二空間に各々、カソード電極が配置されたことを特徴とする。
【００１０】
前記プロセス室が、１つの成膜室から構成され、該成膜室内に第一空間と、第二空間とが配されており、前記第一空間内において前記基板の一面に対して成膜処理が行われ、前記第二空間内において前記基板の他面に対して成膜処理が行われるように、前記第一空間と前記第二空間に各々、カソード電極が配置されたことを特徴とする。
【００１１】
前記プロセス室が、１つの成膜室から構成され、該成膜室内において前記基板の一面とともに、前記基板の他面に対して同時に成膜処理が行われるように、カソード電極が配置されたことを特徴とする。
【００１２】
前記カソード電極は平板状を成し、該カソード電極の表裏両面にそれぞれ、前記基板の被成膜面側が向くように前記キャリアが個別に配置され、１つの基板保持体を構成していることを特徴とする。
【００１３】
前記プロセス室は、前記基板保持体を複数、同時に収容可能であることを特徴とする。
【００１４】
前記プロセス室が、成膜室として機能する場合、成膜空間にある前記キャリアの近傍に、前記基板の温度制御手段を更に設けたことを特徴とする。
【００１５】
前記プロセス室が、成膜室として機能する場合、成膜空間とは異なる位置に、前記基板の温度制御手段を更に設けたことを特徴とする。
【００１６】
前記プロセス室が、成膜室として機能する場合、前記成膜室に連通し、該成膜室の前段に位置する別のプロセス室が配され、前記別のプロセス室内に、前記基板の温度制御手段を更に設けたことを特徴とする。
【００１７】
前記プロセス室の前段に前記基板の仕込室を、該プロセス室の後段に該基板の取出室を配置したことを特徴とする。
【００１８】
前記プロセス室の前段に前記基板の仕込／取出室を配置したことを特徴とする。
【００１９】
前記仕込室、前記取出室、又は前記仕込／取出室に、前記キャリアから前記基板を着脱する該基板の交換手段を更に備えたことを特徴とする。
【００２０】
前記基板はシリコンウェーハであり、前記プロセス室は太陽電池を構成する機能層を前記基板に成膜することを特徴とする。
【発明の効果】
【００２１】
本発明の成膜装置によれば、基板の一面を露出させる一方の開口と、基板の他面を露出させる他方の開口を備え、かつ成膜室においてアノード電極として機能するキャリアを用いて基板の両面に成膜を行うことによって、基板の両面に効率よく光学機能層を成膜することが可能になる。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】本発明の成膜装置によって製造される太陽電池の一例を示す断面図である。
【図２】本発明の成膜装置の第一実施形態を示す斜視図である。
【図３】キャリアを示す斜視図である。
【図４】キャリアを示す断面図である。
【図５】第一成膜室を示す断面図である。
【図６】第二成膜室を示す断面図である。
【図７】本発明の成膜装置の第二実施形態を示す断面図である。
【図８】本発明の成膜装置の第三実施形態を示す斜視図である。
【図９】本発明の成膜装置の第四実施形態を示す斜視図である。
【図１０】本発明の成膜装置の第五実施形態を示す斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【００２３】
以下、本発明に係る成膜装置について、図面に基づき説明する。なお、本実施形態は発明の趣旨をより良く理解させるために、一例を挙げて説明するものであり、特に指定のない限り、本発明を限定するものではない。また、以下の説明で用いる図面は、本発明の特徴をわかりやすくするために、便宜上、要部となる部分を拡大して示している場合があり、各構成要素の寸法比率などが実際と同じであるとは限らない。
【００２４】
（太陽電池）
まず最初に、本発明の成膜装置を用いて基板に成膜する光学薄膜を用いた太陽電池の一例について説明する。
図１は、太陽電池の一構成例を模式的に示す断面図である。
この太陽電池１は、光を受光する受光面１αと該受光面１αと対向する裏面１βとの間で光電変換機能を発現する基板１０を具備する結晶太陽電池であって、基板１０は、ｐ型若しくはｎ型の単結晶又は多結晶シリコンからなる平板状の基板であり、基板の受光面側に配され、基板と逆又は同導電型の非晶質又は微結晶シリコンからなる第一半導体層１１と、基板１０の他面側に配され、第一半導体層１１と逆導電型の非晶質又は微結晶シリコンからなる第二半導体層１２と、を備える。
【００２５】
また、基板１０の一面１０ａと前記第一半導体層１１との間、および基板１０の他面（裏面）１０ｂと前記第二半導体層１２との間には、それぞれｉ型のアモルファスシリコン（ｉ−ａ−Ｓｉ）２０が形成されている。
【００２６】
さらに、太陽電池１は、透明導電膜１３、第一電極１４、透明導電膜１５、第二電極１６、および反射膜１７を備えている。
基板１０は、結晶性を有する半導体基板であり、例えば５０μｍ〜２００μｍの厚さを有する、ｐ型若しくはｎ型の単結晶又は多結晶シリコン（Ｓｉ）からなる基板を用いることができる。このような基板には、引き上げ法により形成される単結晶シリコンのインゴットから切り出された単結晶シリコンウェーハ、鋳造技術により形成される多結晶シリコンのインゴットから切り出された多結晶シリコンウェーハ等を利用することができる。
【００２７】
基板１０の一面１０ａには、基板１０と逆又は同導電型の非晶質又は微結晶シリコン（マイクロクリスタルシリコン）からなる第一半導体層１１が配されている。
例えば基板１０にｎ型シリコンからなる基板を用いる場合、第一半導体層１１は、ｐ型のアモルファスシリコン（ｐ−ａ−Ｓｉ）、ｐ型の微結晶シリコン（ｐ−μｃ−Ｓｉ）、ｎ型のアモルファスシリコン（ｎ−ａ−Ｓｉ）、ｎ型の微結晶シリコン（ｎ−μｃ−Ｓｉ）からなる。
【００２８】
また、基板１０の他面１０ｂには、第一半導体層１１と逆導電型の非晶質又は微結晶シリコンからなる第二半導体層１２が配されている。
例えば第一半導体層１１がｐ型の場合、第二半導体層１２は、ｎ型のアモルファスシリコン（ｎ−ａ−Ｓｉ）又はｎ型の微結晶シリコン（ｎ−μｃ−Ｓｉ）からなる。
【００２９】
第一半導体層１１の受光面側には透明導電膜１３が配され、透明導電膜１３上にくし型に形成された第一電極１４が配されている。
透明導電膜１３は、太陽光を透過する光透過性を有した導電材料により形成されている。太陽電池１に向けて太陽光が照射されるとき、透明導電膜１３を透過した太陽光は一面１０ａに到達し、基板１０の一面１０ａは太陽光を受光する受光面として機能する。
【００３０】
第一電極１４は太陽電池１の構造やプロセス設計に応じて選択される導電材料により形成されている。このような第一電極１４の構成材料としては、例えば電力損失を抑えるべく選択されるアルミニウム、銀等の低抵抗材料を用いることができる。
【００３１】
また、第二半導体層１２の裏面１β側には透明導電膜１５が配され、透明導電膜１５上にくし型に形成された第二電極１６が配されている。透明導電膜１５の構成材料としては、例えば、酸化亜鉛、酸化スズ、酸化スズインジウム（ＩＴＯ）等を用いることができる。
【００３２】
第二電極１６は太陽電池１の構造やプロセス設計に応じて選択される導電材料により形成されている。このような第二電極１６の構成材料としては、例えば電力損失を抑えるべく選択されるアルミニウム、銀等の低抵抗材料を用いることができる。
【００３３】
太陽電池１は、一面１α側から太陽光を受けるとき、受光面から入射した太陽光は、第一半導体層１１を透過して、さらに基板１０及び第二半導体層１２にも進入する。次いで、基板１０の各部に吸収された光は、キャリアである電子や正孔を生成する。そして、生成されたキャリアは、基板１０と第二半導体層１２との接合部であるｐｎ接合あるいはヘテロ接合部の電位勾配に従って、第一半導体層１１と第二半導体層１２とに分離される。このようにして分離されたキャリアは、第一電極１４及び第二電極１６から収集されることにより、電気エネルギーに変換される。すなわち、基板１０に吸収された光は、基板１０の光電変換機能によって、電気エネルギーに変換される。
【００３４】
［第一実施形態］
図２は、本発明の成膜装置の概要を示す斜視図である。
成膜装置（インライン成膜装置）３０は、複数の基板Ｗに対して同時に、例えば微結晶シリコン（マイクロクリスタルシリコン）膜を成膜可能な第一成膜室（プロセス室）３１、および第二成膜室（プロセス室）３２と、第一成膜室３１に搬入される基板Ｗ（以下、成膜処理前基板という）を収容可能な仕込室３３と、第二成膜室３２から搬出された基板Ｗ（以下成膜処理後基板という）を収容可能な取出室３４とを備えている。仕込室３３は第一成膜室３１の前段に配され、取出室３４は第二成膜室３２の後段に配される。
【００３５】
また、仕込室３３から第一成膜室３１、第二成膜室３２を経て取出室３４に至る一連の成膜ラインを、基板Ｗを保持して移動するキャリア３５を備えている。更に、仕込室３３と第一成膜室３１との間、第一成膜室３１と第二成膜室３２との間、第二成膜室３２と取出室３４との間、および仕込室３３と外部との間、取出室３４と外部との間には、それぞれ、仕切りバルブ３６が形成されている。これら仕切りバルブ３６は、各室どうしの間、または仕込室３３と取出室３４との間を気密に区画する。
【００３６】
更に、仕込室３３および取出室３４に隣接して着脱装置（交換手段）３７ａ，３７ｂが配されている。着脱装置（交換手段）３７ａは、成膜処理前基板Ｗを複数枚収容可能な基板カセット３８から基板Ｗを取り出し、キャリア３５に保持させ、このキャリア３５を仕込室３３に挿入する。また、着脱装置（交換手段）３７ｂは、成膜処理後基板Ｗを保持しているキャリア３５を取出室３４から取り出し、キャリア３５から成膜処理後基板Ｗを取り外して基板カセット３９に収容させる。
【００３７】
（キャリア）
図３は、基板を保持するキャリアを示す斜視図である。また、図４は、図３におけるＡ−Ａ線での断面図である。
キャリア３５は基板Ｗを縦型支持して搬送するためのものであって、基板Ｗの周縁領域（エッジ領域）を支持する断面凹状のフレーム４１を備えている。このフレーム４１は、支持した基板Ｗの一面（被成膜面）Ｗａ側、および他面（被成膜面）Ｗｂ側をそれぞれ露出させる開口（開口部）４１ａ，４１ｂがそれぞれ形成されている。なお、フレーム４１は、基板Ｗを脱着可能なように、例えば、開口４１ａ側が開放可能に形成されている。
【００３８】
鉛直方向に沿って基板Ｗを支持するキャリア３５は、上部に形成された吊下部材４２によって、吊下搬送される。仕込室３３から第一成膜室（プロセス室）３１、第二成膜室（プロセス室）３２を経て取出室３４に至る一連の成膜ラインには、この吊下部材４２と係合してキャリア３５を移動可能に支持するレール（図示略）が配されている。
【００３９】
フレーム４１の一端には、第一成膜室（プロセス室）３１や第二成膜室（プロセス室）３２において、キャリア３５をアノードとして機能させるためのアノード接点４３が設けられている。キャリア３５は、第一成膜室３１や第二成膜室３２において、アノード接点４３を介して接地側に電気的に接続され、アノードして機能する。
【００４０】
なお、フレーム４１の下部には、キャリア３５が移動する際の揺れを抑制するために、更に突起を形成し、成膜ライン側にもこの突起と係合するレールなどを形成することも好ましい。
【００４１】
（成膜室（プロセス室））
図５は、第一成膜室（プロセス室）を示す断面図である。
第一成膜室（プロセス室）３１は、箱型のチャンバー（耐圧筐体）５１を備え、一方が仕切りバルブ３６を介して仕込室３３に接続され、他方が仕切りバルブ３６を介して第二成膜室（プロセス室）３２に接続される（図２参照）。
【００４２】
この実施形態における第一成膜室（プロセス室）３１は、チャンバー５１の内部が第一空間（第一成膜空間）とされる。そして、このチャンバー５１の内部に、例えば２つのキャリア３５，３５からなるユニット（キャリアユニット）を収容可能とされ、それぞれのキャリア３５を吊下するための２本のレール５６が、チャンバー５１の上部内部に形成されている。レール５６は、例えば仕込室３３から連続して延在している。
【００４３】
チャンバー５１の内部中央付近には、例えば平板状のカソードユニット（カソード電極）５２が配されている。カソードユニット５２は、全体が平板状を成し、シャワープレート５３、成膜ガス供給ダクト５４、および排気ダクト５５を有している。
【００４４】
シャワープレート５３は、カソードユニット（カソード電極）５２の表裏両面にそれぞれ配置され、アノードして機能するキャリア３５に保持された基板Ｗの被成膜面側向くようになっている。シャワープレート５３，５３には、それぞれ複数の小孔５３ａが形成されており、この小孔５３ａから、キャリア３５に支持された基板Ｗに向けて成膜ガスが噴出されるようになっている。
【００４５】
成膜ガス供給ダクト５４は、成膜ガス供給装置（不図示）と接続されている。この成膜ガス供給ダクト５４から基板Ｗに堆積させる光学機能膜の成分とキャリアガスとを含む成膜ガスが供給される。
排気ダクト５５には、排気ポンプ（不図示）が接続され、この排気ポンプを介してチャンバー５１内の成膜ガスや反応副生成物（パウダー）をチャンバーの外部に排気する。
【００４６】
第一成膜室（プロセス室）３１には、成膜時にはカソードユニット（カソード電極）５２を挟むように２つのキャリア３５，３５がレール５６に吊下された状態で配され、１つのユニットを構成している。これら２つのキャリア３５，３５は、それぞれフレーム４１に形成された一方の開口（開口部）４１ａがカソードユニット５２に臨む。これによって、それぞれのキャリア３５，３５に支持された成膜処理前基板Ｗのうち、一面（被成膜面）Ｗａ側がカソードユニット５２のシャワープレート５３と対面するように露出される。
【００４７】
また、この第一成膜室（プロセス室）３１に配されたキャリア３５，３５は、フレーム４１に形成されたアノード接点４３がアノード側配線５７に接続される。これによって、第一成膜室３１に配されたキャリア３５，３５は、アノード接点４３を介して接地側に電気的に接続され、成膜時においてカソードユニット（カソード電極）５２と対向するアノードして機能する。
なお、この第一成膜室（プロセス室）３１は、カソードユニット５２の表裏両面にそれぞれ、基板Ｗの一面（被成膜面）Ｗａ側が向くように複数のキャリア３５，３５からなる１つの基板保持体を複数、同時に収容可能とすることも好ましい。
【００４８】
第一成膜室３１に配されたキャリア３５，３５の他方の開口（開口部）４１ｂ側には、それぞれヒータユニット（温度制御手段）５８ａ，５８ｂが設けられている。このヒータユニット（温度制御手段）５８ａ，５８ｂは、成膜時において、それぞれキャリア３５，３５に支持された成膜処理前基板Ｗの他面Ｗｂ側から、成膜処理前基板Ｗを所定の成膜温度まで加熱する。
なお、このようなヒータユニット（温度制御手段）を第一成膜室（プロセス室）３１に設けずに、例えば、第一成膜室（プロセス室）３１の前段側に予備加熱ユニット（温度制御手段）を配し、予め所定の成膜温度まで加熱した基板を第一成膜室（プロセス室）に導入して成膜する構成であっても良い。
【００４９】
図６は、第二成膜室（プロセス室）を示す断面図である。
第二成膜室（プロセス室）３２は、箱型のチャンバー（耐圧筐体）６１を備え、一方が仕切りバルブ３６を介して第一成膜室（プロセス室）３１に接続され、他方が仕切りバルブ３６を介して取出室３４に接続される（図２参照）。
【００５０】
この実施形態における第二成膜室（プロセス室）３２は、チャンバー６１の内部が第二空間（第二成膜空間）とされる。そして、このチャンバー６１の内部に、複数、例えば２つのキャリア３５，３５からなるユニット（キャリアユニット）を収容可能とされ、それぞれのキャリア３５を吊下するための２本のレール６６が、チャンバー６１の上部内部に形成されている。レール６６は、例えば第一成膜室（プロセス室）３１のレール５６から一連のレールとして接続されている。
【００５１】
チャンバー６１の内部中央付近には、ヒータユニット（温度制御手段）６８ａ，６８ｂが形成されている。このヒータユニット（温度制御手段）６８ａ，６８ｂは、成膜時において、それぞれキャリア３５，３５に支持された基板Ｗの一面（被成膜面）Ｗａ側から、基板Ｗを所定の成膜温度まで加熱する。
【００５２】
第二成膜室３２に配されたキャリア３５，３５の他方の開口４１ｂ側には、それぞれカソードユニット（カソード電極）６２ａ，６２ｂが配されている。カソードユニット６２ａ，６２には、それぞれシャワープレート６３、成膜ガス供給ダクト６４、および排気ダクト６５が形成されている。
【００５３】
第二成膜室（プロセス室）３２は、成膜時には２つのカソードユニット（カソード電極）６２の内側にキャリア３５，３５がレール６６に吊下された状態で配される。これら２つのキャリア３５，３５は、それぞれフレーム４１に形成された他方の開口４１ｂがそれぞれカソードユニット６２ａ，６２ｂに臨む。これによって、それぞれのキャリア３５，３５に支持された基板Ｗ（一面側が成膜処理済の基板）のうち、他面Ｗｂ側がカソードユニット６２ａ，６２ｂのシャワープレート６３と対面するように露出される。
【００５４】
また、この第二成膜室（プロセス室）３２に配されたキャリア３５，３５は、フレーム４１に形成されたアノード接点４３がアノード側配線６７，６７に接続される。これによって、第二成膜室３２に配されたキャリア３５，３５は、アノード接点４３を介して接地側に電気的に接続され、成膜時においてカソードユニット（カソード電極）６２ａ，６２ｂとそれぞれ対向するアノードして機能する。
【００５５】
なお、カソードユニット６２ａ，６２ｂのキャリア３５，３５と対面しない側には、例えば、ダミープレートＤを設置しておくことが好ましい。
【００５６】
（仕込室：取出室）
図２に示すように、仕込室３３は、仕切りバルブ３６を介して第一成膜室（プロセス室）３１に接続され、また、取出室３４は、仕切りバルブ３６を介して第二成膜室（プロセス室）３２に接続される。
これら仕込室３３，取出室３４は、例えば箱型のチャンバ７１からなり、外部との間に、それそれ仕切りバルブ３６，３６が形成されている。
【００５７】
なお、これら、仕込室３３、第一成膜室（プロセス室）３１、第二成膜室（プロセス室）３２、および取出室３４は、それぞれ真空ポンプ（不図示）に接続されており、それぞれのチャンバー５１，６１，７１，７１内を減圧下（真空状態）に保つことができる。
【００５８】
以上のような構成の成膜装置の作用を説明する。
成膜装置（インライン成膜装置）３０を用いて、複数の基板Ｗに対して光学機能膜を成膜する際には、まず、着脱装置（交換手段）３７ａによって基板カセット３８から成膜処理前基板Ｗを取り出し、キャリア３５，３５に保持させる。そして、基板Ｗを保持したキャリア３５，３５を仕込室３３に挿入する。この時、一方のキャリア３５に支持された基板Ｗの一面（被成膜面）Ｗａと、他方のキャリア３５に支持された基板Ｗの一面（被成膜面）Ｗａとが互いに対面するように、キャリア３５，３５を仕込室３３に挿入する。そして、仕込室３３内を真空環境にする。
【００５９】
仕込室３３に挿入されたキャリア３５，３５は、仕切りバルブ３６を経て第一成膜室（プロセス室）３１に移動する。第一成膜室３１に配されたキャリア３５，３５は、アノード接点４３がアノード側配線５７に接続される。そして、ヒータユニット（温度制御手段）５８ａ，５８ｂによって、キャリア３５，３５にそれぞれ支持された基板Ｗが所定の成膜温度まで加熱される。
【００６０】
同時に、カソードユニット（カソード電極）５２に成膜ガスが供給されるとともに、カソードユニット（カソード電極）５２と、アノードとして機能するキャリア３５，３５との間に所定の高周波電圧が印加される。これによって、シャワープレート５３と基板Ｗの一面（被成膜面）Ｗａとの間の成膜空間Ｐには、成膜ガスのプラズマが形成され、基板Ｗの一面（被成膜面）Ｗａに成膜材料が堆積する。そして、基板Ｗの一面（被成膜面）Ｗａには光学機能膜、例えば太陽電池を構成する微結晶シリコン層が形成される。
【００６１】
第一成膜室３１で一面（被成膜面）Ｗａ側に光学機能膜が成膜された基板Ｗを保持したキャリア３５，３５は、次に仕切りバルブ３６を経て第二成膜室（プロセス室）３２に移動する。第二成膜室３１に配されたキャリア３５，３５は、アノード接点４３がアノード側配線６７に接続される。そして、ヒータユニット（温度制御手段）６８ａ，６８ｂによって、キャリア３５，３５にそれぞれ支持された基板Ｗが所定の成膜温度まで加熱される。
【００６２】
同時に、カソードユニット（カソード電極）６２ａ，６２ｂに成膜ガスが供給されるとともに、カソードユニット（カソード電極）６２ａ，６２ｂと、アノードとして機能するキャリア３５，３５との間に所定の高周波電圧が印加される。これによって、シャワープレート６３，６３と基板Ｗの一面（被成膜面）Ｗａとの間の成膜空間Ｐには、成膜ガスのプラズマが形成され、基板Ｗの他面Ｗｂに成膜材料が堆積する。そして、基板Ｗの他面（被成膜面）Ｗｂには光学機能膜、例えば太陽電池を構成する微結晶シリコン層が形成される。
【００６３】
第一成膜室３１で一面（被成膜面）Ｗａ側に、また、第二成膜室３１で他面（被成膜面）Ｗｂ側にそれぞれ光学機能膜が成膜された基板Ｗを保持したキャリア３５，３５は、仕切りバルブ３６を経て取出室３４に移動する。そして、取出室３４内を大気圧下にした後、着脱装置（交換手段）３７ｂによってキャリア３５を取出室３４から取り出し、キャリア３５から成膜処理後基板Ｗを取り外して基板カセット３９に収容する。
【００６４】
以上のような成膜装置によれば、基板Ｗの一面Ｗａを露出させる一方の開口４１ａと、基板Ｗの他面Ｗｂを露出させる他方の開口４１ｂを備え、かつ成膜室においてアノード電極として機能するキャリアを用いて基板の両面に成膜を行うことによって、基板の両面に効率よく光学機能層を成膜することが可能になる。
【００６５】
［第二実施形態］
図７は、本発明の第二実施形態における成膜装置を構成する成膜室（プロセス室）を示す断面図である。
この第二実施形態における成膜室（プロセス室）１００では、１つの基板Ｗに対して、その一面（被成膜面）Ｗａ側と他面（被成膜面）Ｗｂ側に対して同時に成膜可能な構成となっている。
成膜室（プロセス室）１００は、箱型のチャンバー（耐圧筐体）１０１を備え、中央部分に基板Ｗを保持したキャリア３５が配される。キャリア３５は、例えばレール１０６によって吊下される。
【００６６】
キャリア３５の一方の開口（開口部）４１ａ側には、カソードユニット（カソード電極）１０２ａが配されている。また、キャリア３５の他方の開口（開口部）４１ｂ側には、カソードユニット（カソード電極）１０２ｂが配されている。
これによって、キャリア３５，３５に支持された基板Ｗの一面Ｗａ側がカソードユニット１０２ａと対面するように露出される。また、基板Ｗの他面Ｗｂ側がカソードユニット１０２ｂと対面するように露出される。
【００６７】
また、この成膜室（プロセス室）１００に配されたキャリア３５は、フレーム４１に形成されたアノード接点４３がアノード側配線１０７に接続される。これによって、成膜室１００に配されたキャリア３５は、アノード接点４３を介して接地側に電気的に接続され、成膜時においてカソードユニット（カソード電極）１０２ａ，１０２ｂとそれぞれ対向するアノードして機能する。
【００６８】
このような構成の成膜室（プロセス室）１００では、成膜時にカソードユニット（カソード電極）１０２ａ，１０２ｂに成膜ガスが供給されるとともに、カソードユニット（カソード電極）１０２ａ，１０２ｂと、アノードとして機能するキャリア３５との間に所定の高周波電圧が印加される。
【００６９】
これによって、カソードユニット１０２ａと基板Ｗの一面Ｗａとの間の成膜空間Ｐ１、およびカソードユニット１０２ｂと基板Ｗの他面Ｗｂとの間の成膜空間Ｐ２に、それぞれ成膜ガスのプラズマが形成され、基板Ｗの一面Ｗａおよび他面Ｗｂにそれぞれ成膜材料が堆積する。よって、基板Ｗの一面Ｗｂおよび他面Ｗｂに光学機能膜を同時に成膜することができる。
【００７０】
［第三実施形態］
図８は、本発明の第三実施形態におけるキャリアを示す斜視図である。
第三実施形態におけるキャリア１１０は、複数の基板Ｗ、例えば円形のウェーハを複数枚縦型支持して搬送するためのものであって、複数の基板Ｗを鉛直方向に沿って複数枚並べた状態で支持するフレーム１１１を備えている。このフレーム１１１は、支持した複数の基板Ｗの一面側、および他面側をそれぞれ露出させる開口１１２ａ，１１２ｂがそれぞれ形成されている。
【００７１】
このようなキャリア１１０を用いれば、複数の基板Ｗ、例えば円形のウェーハの両面に、一括して光学機能膜を効率的に成膜することが可能になる。
【００７２】
［第四実施形態］
図９は、本発明の第四実施形態における成膜装置を示す斜視図である。
この実施形態の成膜装置（インターバック成膜装置）１２０は、基板Ｗに対して光学機能膜を成膜可能な第一成膜室（プロセス室）１２１、および第二成膜室（プロセス室）１２２と、第一成膜室１２１の前段に隣接して配される仕込／取出室（Ｌ／ＵＬ室）１２３とを備えている。
【００７３】
また、仕込／取出室（Ｌ／ＵＬ室）１２３に隣接して着脱装置（交換手段）１２７が配されている。着脱装置（交換手段）１２７は、成膜処理前基板Ｗを複数枚収容可能な基板カセット１２８から基板Ｗを取り出し、キャリア３５に保持させ、このキャリア３５を仕込／取出室（Ｌ／ＵＬ室）１２３に挿入する。また、成膜処理後基板Ｗを保持しているキャリア３５を仕込／取出室（Ｌ／ＵＬ室）１２３から取り出し、キャリア３５から成膜処理後基板Ｗを取り外して基板カセット１２９に収容させる。
【００７４】
図１に示す成膜装置３０が、仕込室３３から第一成膜室（プロセス室）３１、第二成膜室（プロセス室）３２を経て取出室３４に向けて一方方向に基板Ｗを保持したキャリア３５を移動させつつ成膜処理を行う（インライン）方式であったのに対して、この実施形態の成膜装置１２０は、仕込／取出室（Ｌ／ＵＬ室）１２３に成膜処理前基板Ｗを保持したキャリア３５を挿入し、第一成膜室（プロセス室）１２１、および第二成膜室（プロセス室）１２２で、基板Ｗの一面および他面にそれぞれ成膜を行った後、再び仕込／取出室（Ｌ／ＵＬ室）１２３に向けてキャリア３５を逆行させ、仕込／取出室（Ｌ／ＵＬ室）１２３からキャリア３５を取り出す、いわゆるインターバック方式となっている。
【００７５】
［第五実施形態］
図１０は、本発明の第五実施形態における成膜装置を示す斜視図である。
この実施形態の成膜装置（インライン成膜装置）１３０は、複数の基板Ｗに対して光学機能膜を成膜可能な成膜室１３１、成膜室１３１に搬入される基板Ｗを収容可能な仕込室１３３と、成膜室１３１から搬出された基板Ｗを収容可能な取出室１３４とを備えている。
【００７６】
成膜室１３１を構成するチャンバー１３２の内部は、第一空間１３１ａと、第二空間１３１ａに区画され、例えば、シャッターＳによって開閉可能な構成とされている。このうち、第一空間１３１ａでは基板Ｗの一面Ｗａ側に、また、第二空間１３１ｂでは基板Ｗの他面Ｗｂ側に、それぞれ成膜を行う。
【００７７】
更に、仕込室１３３および取出室１３４に隣接して着脱装置（交換手段）１３７ａ，１３７ｂが配されている。着脱装置１３７ａは、成膜処理前基板Ｗを複数枚収容可能な基板カセット１３８から基板Ｗを取り出し、キャリア３５に保持させ、このキャリア３５を仕込室１３３に挿入する。また、着脱装置１３７ｂは、成膜処理後基板Ｗを保持しているキャリア３５を取出室１３４から取り出し、キャリア３５から成膜処理後基板Ｗを取り外して基板カセット１３９に収容させる。
【００７８】
この実施形態の成膜装置１３０によれば、１つの成膜室１３１の内部を第一空間１３１ａと第二空間１３１ａとに区画して、それぞれ基板Ｗの一面Ｗａ側と他面Ｗｂ側に成膜を行うことによって、成膜室や仕切りバルブの数を少なくすることができ、より一層、小型でかつ効率的な成膜が可能な成膜装置を実現できる。
【符号の説明】
【００７９】
３０ 成膜装置、３１ 第一成膜室（プロセス室）、３２ 第二成膜室（プロセス室）、３５ キャリア、４１ａ 一方の開口、４１ｂ 他方の開口、４３ アノード接点、５２ カソードユニット（カソード電極）。
【技術分野】
【０００１】
本発明は、成膜装置に関し、詳しくは基板の両面に効率よく機能膜を成膜する技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
太陽光エネルギーを利用して発電する太陽電池は、化石燃料の代替技術として期待される発電システムであり、地球環境を保全できる観点からもその生産量を急速に増加させる傾向にあり、積極的に種々の構造・構成のものが開発されている。その中でも、結晶シリコン（Ｓｉ）系の太陽電池は、その光電変換効率などの性能や製造コストの優位性などにより最も一般的に用いられている。
【０００３】
結晶シリコン系太陽電池における光電変換素子は、受光面に電極を有しないバックコンタクト構造、単結晶シリコンと非晶質シリコンとのヘテロ接合を利用したｐｉｎ構造等、各種の構造によって変換効率の向上が図られている。
【０００４】
そして近年、半導体接合特性を改善することによって光電変換効率の向上を可能とする、いわゆるヘテロ接合型の太陽電池が知られている。
ヘテロ接合型の太陽電池は、一導電型（例えば、ｎ型）の結晶系半導体基板と他導電型（例えば、ｐ型）の非晶質系半導体層とからなる半導体接合の間に、実質的に真性の非晶質系半導体層が介挿される（例えば、特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２０１０−３４１６２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
特許文献１に記載されたようなヘテロ接合型の太陽電池を製造する場合、基板の一面と他面にそれぞれ半導体層（機能層）を成膜する必要がある。このため、基板の被成膜面が重力方向と略並行を成すように配置された状態で成膜を施す縦型成膜装置を用いて、基板の両面に効率よく半導体層を成膜する成膜装置が求められている。
【０００７】
本発明は上記課題を解決するためになされたものであり、基板の一面と他面にそれぞれ機能膜を効率よく成膜することが可能な成膜装置を提供する。
【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、本発明は次のような成膜装置を提供する。
即ち、本発明の成膜装置は、減圧下において基板を処理するプロセス室と、前記プロセス室内において前記基板を縦型支持して搬送するキャリアと、を少なくとも有する成膜装置であって、
前記キャリアは、前記プロセス室においてアノード電極として機能するとともに、前記基板の周縁部を保持し、かつ、該基板の両面を露呈させる開口部を備えたことを特徴とする。
【０００９】
前記プロセス室が、独立した成膜空間を備えた個別の成膜室から構成される場合、前記成膜室にはそれぞれ、第一空間と、第二空間とが配されており、前記第一空間内において前記基板の一面に対して成膜処理が行われ、前記第二空間内において前記基板の他面に対して成膜処理が行われるように、前記第一空間と前記第二空間に各々、カソード電極が配置されたことを特徴とする。
【００１０】
前記プロセス室が、１つの成膜室から構成され、該成膜室内に第一空間と、第二空間とが配されており、前記第一空間内において前記基板の一面に対して成膜処理が行われ、前記第二空間内において前記基板の他面に対して成膜処理が行われるように、前記第一空間と前記第二空間に各々、カソード電極が配置されたことを特徴とする。
【００１１】
前記プロセス室が、１つの成膜室から構成され、該成膜室内において前記基板の一面とともに、前記基板の他面に対して同時に成膜処理が行われるように、カソード電極が配置されたことを特徴とする。
【００１２】
前記カソード電極は平板状を成し、該カソード電極の表裏両面にそれぞれ、前記基板の被成膜面側が向くように前記キャリアが個別に配置され、１つの基板保持体を構成していることを特徴とする。
【００１３】
前記プロセス室は、前記基板保持体を複数、同時に収容可能であることを特徴とする。
【００１４】
前記プロセス室が、成膜室として機能する場合、成膜空間にある前記キャリアの近傍に、前記基板の温度制御手段を更に設けたことを特徴とする。
【００１５】
前記プロセス室が、成膜室として機能する場合、成膜空間とは異なる位置に、前記基板の温度制御手段を更に設けたことを特徴とする。
【００１６】
前記プロセス室が、成膜室として機能する場合、前記成膜室に連通し、該成膜室の前段に位置する別のプロセス室が配され、前記別のプロセス室内に、前記基板の温度制御手段を更に設けたことを特徴とする。
【００１７】
前記プロセス室の前段に前記基板の仕込室を、該プロセス室の後段に該基板の取出室を配置したことを特徴とする。
【００１８】
前記プロセス室の前段に前記基板の仕込／取出室を配置したことを特徴とする。
【００１９】
前記仕込室、前記取出室、又は前記仕込／取出室に、前記キャリアから前記基板を着脱する該基板の交換手段を更に備えたことを特徴とする。
【００２０】
前記基板はシリコンウェーハであり、前記プロセス室は太陽電池を構成する機能層を前記基板に成膜することを特徴とする。
【発明の効果】
【００２１】
本発明の成膜装置によれば、基板の一面を露出させる一方の開口と、基板の他面を露出させる他方の開口を備え、かつ成膜室においてアノード電極として機能するキャリアを用いて基板の両面に成膜を行うことによって、基板の両面に効率よく光学機能層を成膜することが可能になる。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】本発明の成膜装置によって製造される太陽電池の一例を示す断面図である。
【図２】本発明の成膜装置の第一実施形態を示す斜視図である。
【図３】キャリアを示す斜視図である。
【図４】キャリアを示す断面図である。
【図５】第一成膜室を示す断面図である。
【図６】第二成膜室を示す断面図である。
【図７】本発明の成膜装置の第二実施形態を示す断面図である。
【図８】本発明の成膜装置の第三実施形態を示す斜視図である。
【図９】本発明の成膜装置の第四実施形態を示す斜視図である。
【図１０】本発明の成膜装置の第五実施形態を示す斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【００２３】
以下、本発明に係る成膜装置について、図面に基づき説明する。なお、本実施形態は発明の趣旨をより良く理解させるために、一例を挙げて説明するものであり、特に指定のない限り、本発明を限定するものではない。また、以下の説明で用いる図面は、本発明の特徴をわかりやすくするために、便宜上、要部となる部分を拡大して示している場合があり、各構成要素の寸法比率などが実際と同じであるとは限らない。
【００２４】
（太陽電池）
まず最初に、本発明の成膜装置を用いて基板に成膜する光学薄膜を用いた太陽電池の一例について説明する。
図１は、太陽電池の一構成例を模式的に示す断面図である。
この太陽電池１は、光を受光する受光面１αと該受光面１αと対向する裏面１βとの間で光電変換機能を発現する基板１０を具備する結晶太陽電池であって、基板１０は、ｐ型若しくはｎ型の単結晶又は多結晶シリコンからなる平板状の基板であり、基板の受光面側に配され、基板と逆又は同導電型の非晶質又は微結晶シリコンからなる第一半導体層１１と、基板１０の他面側に配され、第一半導体層１１と逆導電型の非晶質又は微結晶シリコンからなる第二半導体層１２と、を備える。
【００２５】
また、基板１０の一面１０ａと前記第一半導体層１１との間、および基板１０の他面（裏面）１０ｂと前記第二半導体層１２との間には、それぞれｉ型のアモルファスシリコン（ｉ−ａ−Ｓｉ）２０が形成されている。
【００２６】
さらに、太陽電池１は、透明導電膜１３、第一電極１４、透明導電膜１５、第二電極１６、および反射膜１７を備えている。
基板１０は、結晶性を有する半導体基板であり、例えば５０μｍ〜２００μｍの厚さを有する、ｐ型若しくはｎ型の単結晶又は多結晶シリコン（Ｓｉ）からなる基板を用いることができる。このような基板には、引き上げ法により形成される単結晶シリコンのインゴットから切り出された単結晶シリコンウェーハ、鋳造技術により形成される多結晶シリコンのインゴットから切り出された多結晶シリコンウェーハ等を利用することができる。
【００２７】
基板１０の一面１０ａには、基板１０と逆又は同導電型の非晶質又は微結晶シリコン（マイクロクリスタルシリコン）からなる第一半導体層１１が配されている。
例えば基板１０にｎ型シリコンからなる基板を用いる場合、第一半導体層１１は、ｐ型のアモルファスシリコン（ｐ−ａ−Ｓｉ）、ｐ型の微結晶シリコン（ｐ−μｃ−Ｓｉ）、ｎ型のアモルファスシリコン（ｎ−ａ−Ｓｉ）、ｎ型の微結晶シリコン（ｎ−μｃ−Ｓｉ）からなる。
【００２８】
また、基板１０の他面１０ｂには、第一半導体層１１と逆導電型の非晶質又は微結晶シリコンからなる第二半導体層１２が配されている。
例えば第一半導体層１１がｐ型の場合、第二半導体層１２は、ｎ型のアモルファスシリコン（ｎ−ａ−Ｓｉ）又はｎ型の微結晶シリコン（ｎ−μｃ−Ｓｉ）からなる。
【００２９】
第一半導体層１１の受光面側には透明導電膜１３が配され、透明導電膜１３上にくし型に形成された第一電極１４が配されている。
透明導電膜１３は、太陽光を透過する光透過性を有した導電材料により形成されている。太陽電池１に向けて太陽光が照射されるとき、透明導電膜１３を透過した太陽光は一面１０ａに到達し、基板１０の一面１０ａは太陽光を受光する受光面として機能する。
【００３０】
第一電極１４は太陽電池１の構造やプロセス設計に応じて選択される導電材料により形成されている。このような第一電極１４の構成材料としては、例えば電力損失を抑えるべく選択されるアルミニウム、銀等の低抵抗材料を用いることができる。
【００３１】
また、第二半導体層１２の裏面１β側には透明導電膜１５が配され、透明導電膜１５上にくし型に形成された第二電極１６が配されている。透明導電膜１５の構成材料としては、例えば、酸化亜鉛、酸化スズ、酸化スズインジウム（ＩＴＯ）等を用いることができる。
【００３２】
第二電極１６は太陽電池１の構造やプロセス設計に応じて選択される導電材料により形成されている。このような第二電極１６の構成材料としては、例えば電力損失を抑えるべく選択されるアルミニウム、銀等の低抵抗材料を用いることができる。
【００３３】
太陽電池１は、一面１α側から太陽光を受けるとき、受光面から入射した太陽光は、第一半導体層１１を透過して、さらに基板１０及び第二半導体層１２にも進入する。次いで、基板１０の各部に吸収された光は、キャリアである電子や正孔を生成する。そして、生成されたキャリアは、基板１０と第二半導体層１２との接合部であるｐｎ接合あるいはヘテロ接合部の電位勾配に従って、第一半導体層１１と第二半導体層１２とに分離される。このようにして分離されたキャリアは、第一電極１４及び第二電極１６から収集されることにより、電気エネルギーに変換される。すなわち、基板１０に吸収された光は、基板１０の光電変換機能によって、電気エネルギーに変換される。
【００３４】
［第一実施形態］
図２は、本発明の成膜装置の概要を示す斜視図である。
成膜装置（インライン成膜装置）３０は、複数の基板Ｗに対して同時に、例えば微結晶シリコン（マイクロクリスタルシリコン）膜を成膜可能な第一成膜室（プロセス室）３１、および第二成膜室（プロセス室）３２と、第一成膜室３１に搬入される基板Ｗ（以下、成膜処理前基板という）を収容可能な仕込室３３と、第二成膜室３２から搬出された基板Ｗ（以下成膜処理後基板という）を収容可能な取出室３４とを備えている。仕込室３３は第一成膜室３１の前段に配され、取出室３４は第二成膜室３２の後段に配される。
【００３５】
また、仕込室３３から第一成膜室３１、第二成膜室３２を経て取出室３４に至る一連の成膜ラインを、基板Ｗを保持して移動するキャリア３５を備えている。更に、仕込室３３と第一成膜室３１との間、第一成膜室３１と第二成膜室３２との間、第二成膜室３２と取出室３４との間、および仕込室３３と外部との間、取出室３４と外部との間には、それぞれ、仕切りバルブ３６が形成されている。これら仕切りバルブ３６は、各室どうしの間、または仕込室３３と取出室３４との間を気密に区画する。
【００３６】
更に、仕込室３３および取出室３４に隣接して着脱装置（交換手段）３７ａ，３７ｂが配されている。着脱装置（交換手段）３７ａは、成膜処理前基板Ｗを複数枚収容可能な基板カセット３８から基板Ｗを取り出し、キャリア３５に保持させ、このキャリア３５を仕込室３３に挿入する。また、着脱装置（交換手段）３７ｂは、成膜処理後基板Ｗを保持しているキャリア３５を取出室３４から取り出し、キャリア３５から成膜処理後基板Ｗを取り外して基板カセット３９に収容させる。
【００３７】
（キャリア）
図３は、基板を保持するキャリアを示す斜視図である。また、図４は、図３におけるＡ−Ａ線での断面図である。
キャリア３５は基板Ｗを縦型支持して搬送するためのものであって、基板Ｗの周縁領域（エッジ領域）を支持する断面凹状のフレーム４１を備えている。このフレーム４１は、支持した基板Ｗの一面（被成膜面）Ｗａ側、および他面（被成膜面）Ｗｂ側をそれぞれ露出させる開口（開口部）４１ａ，４１ｂがそれぞれ形成されている。なお、フレーム４１は、基板Ｗを脱着可能なように、例えば、開口４１ａ側が開放可能に形成されている。
【００３８】
鉛直方向に沿って基板Ｗを支持するキャリア３５は、上部に形成された吊下部材４２によって、吊下搬送される。仕込室３３から第一成膜室（プロセス室）３１、第二成膜室（プロセス室）３２を経て取出室３４に至る一連の成膜ラインには、この吊下部材４２と係合してキャリア３５を移動可能に支持するレール（図示略）が配されている。
【００３９】
フレーム４１の一端には、第一成膜室（プロセス室）３１や第二成膜室（プロセス室）３２において、キャリア３５をアノードとして機能させるためのアノード接点４３が設けられている。キャリア３５は、第一成膜室３１や第二成膜室３２において、アノード接点４３を介して接地側に電気的に接続され、アノードして機能する。
【００４０】
なお、フレーム４１の下部には、キャリア３５が移動する際の揺れを抑制するために、更に突起を形成し、成膜ライン側にもこの突起と係合するレールなどを形成することも好ましい。
【００４１】
（成膜室（プロセス室））
図５は、第一成膜室（プロセス室）を示す断面図である。
第一成膜室（プロセス室）３１は、箱型のチャンバー（耐圧筐体）５１を備え、一方が仕切りバルブ３６を介して仕込室３３に接続され、他方が仕切りバルブ３６を介して第二成膜室（プロセス室）３２に接続される（図２参照）。
【００４２】
この実施形態における第一成膜室（プロセス室）３１は、チャンバー５１の内部が第一空間（第一成膜空間）とされる。そして、このチャンバー５１の内部に、例えば２つのキャリア３５，３５からなるユニット（キャリアユニット）を収容可能とされ、それぞれのキャリア３５を吊下するための２本のレール５６が、チャンバー５１の上部内部に形成されている。レール５６は、例えば仕込室３３から連続して延在している。
【００４３】
チャンバー５１の内部中央付近には、例えば平板状のカソードユニット（カソード電極）５２が配されている。カソードユニット５２は、全体が平板状を成し、シャワープレート５３、成膜ガス供給ダクト５４、および排気ダクト５５を有している。
【００４４】
シャワープレート５３は、カソードユニット（カソード電極）５２の表裏両面にそれぞれ配置され、アノードして機能するキャリア３５に保持された基板Ｗの被成膜面側向くようになっている。シャワープレート５３，５３には、それぞれ複数の小孔５３ａが形成されており、この小孔５３ａから、キャリア３５に支持された基板Ｗに向けて成膜ガスが噴出されるようになっている。
【００４５】
成膜ガス供給ダクト５４は、成膜ガス供給装置（不図示）と接続されている。この成膜ガス供給ダクト５４から基板Ｗに堆積させる光学機能膜の成分とキャリアガスとを含む成膜ガスが供給される。
排気ダクト５５には、排気ポンプ（不図示）が接続され、この排気ポンプを介してチャンバー５１内の成膜ガスや反応副生成物（パウダー）をチャンバーの外部に排気する。
【００４６】
第一成膜室（プロセス室）３１には、成膜時にはカソードユニット（カソード電極）５２を挟むように２つのキャリア３５，３５がレール５６に吊下された状態で配され、１つのユニットを構成している。これら２つのキャリア３５，３５は、それぞれフレーム４１に形成された一方の開口（開口部）４１ａがカソードユニット５２に臨む。これによって、それぞれのキャリア３５，３５に支持された成膜処理前基板Ｗのうち、一面（被成膜面）Ｗａ側がカソードユニット５２のシャワープレート５３と対面するように露出される。
【００４７】
また、この第一成膜室（プロセス室）３１に配されたキャリア３５，３５は、フレーム４１に形成されたアノード接点４３がアノード側配線５７に接続される。これによって、第一成膜室３１に配されたキャリア３５，３５は、アノード接点４３を介して接地側に電気的に接続され、成膜時においてカソードユニット（カソード電極）５２と対向するアノードして機能する。
なお、この第一成膜室（プロセス室）３１は、カソードユニット５２の表裏両面にそれぞれ、基板Ｗの一面（被成膜面）Ｗａ側が向くように複数のキャリア３５，３５からなる１つの基板保持体を複数、同時に収容可能とすることも好ましい。
【００４８】
第一成膜室３１に配されたキャリア３５，３５の他方の開口（開口部）４１ｂ側には、それぞれヒータユニット（温度制御手段）５８ａ，５８ｂが設けられている。このヒータユニット（温度制御手段）５８ａ，５８ｂは、成膜時において、それぞれキャリア３５，３５に支持された成膜処理前基板Ｗの他面Ｗｂ側から、成膜処理前基板Ｗを所定の成膜温度まで加熱する。
なお、このようなヒータユニット（温度制御手段）を第一成膜室（プロセス室）３１に設けずに、例えば、第一成膜室（プロセス室）３１の前段側に予備加熱ユニット（温度制御手段）を配し、予め所定の成膜温度まで加熱した基板を第一成膜室（プロセス室）に導入して成膜する構成であっても良い。
【００４９】
図６は、第二成膜室（プロセス室）を示す断面図である。
第二成膜室（プロセス室）３２は、箱型のチャンバー（耐圧筐体）６１を備え、一方が仕切りバルブ３６を介して第一成膜室（プロセス室）３１に接続され、他方が仕切りバルブ３６を介して取出室３４に接続される（図２参照）。
【００５０】
この実施形態における第二成膜室（プロセス室）３２は、チャンバー６１の内部が第二空間（第二成膜空間）とされる。そして、このチャンバー６１の内部に、複数、例えば２つのキャリア３５，３５からなるユニット（キャリアユニット）を収容可能とされ、それぞれのキャリア３５を吊下するための２本のレール６６が、チャンバー６１の上部内部に形成されている。レール６６は、例えば第一成膜室（プロセス室）３１のレール５６から一連のレールとして接続されている。
【００５１】
チャンバー６１の内部中央付近には、ヒータユニット（温度制御手段）６８ａ，６８ｂが形成されている。このヒータユニット（温度制御手段）６８ａ，６８ｂは、成膜時において、それぞれキャリア３５，３５に支持された基板Ｗの一面（被成膜面）Ｗａ側から、基板Ｗを所定の成膜温度まで加熱する。
【００５２】
第二成膜室３２に配されたキャリア３５，３５の他方の開口４１ｂ側には、それぞれカソードユニット（カソード電極）６２ａ，６２ｂが配されている。カソードユニット６２ａ，６２には、それぞれシャワープレート６３、成膜ガス供給ダクト６４、および排気ダクト６５が形成されている。
【００５３】
第二成膜室（プロセス室）３２は、成膜時には２つのカソードユニット（カソード電極）６２の内側にキャリア３５，３５がレール６６に吊下された状態で配される。これら２つのキャリア３５，３５は、それぞれフレーム４１に形成された他方の開口４１ｂがそれぞれカソードユニット６２ａ，６２ｂに臨む。これによって、それぞれのキャリア３５，３５に支持された基板Ｗ（一面側が成膜処理済の基板）のうち、他面Ｗｂ側がカソードユニット６２ａ，６２ｂのシャワープレート６３と対面するように露出される。
【００５４】
また、この第二成膜室（プロセス室）３２に配されたキャリア３５，３５は、フレーム４１に形成されたアノード接点４３がアノード側配線６７，６７に接続される。これによって、第二成膜室３２に配されたキャリア３５，３５は、アノード接点４３を介して接地側に電気的に接続され、成膜時においてカソードユニット（カソード電極）６２ａ，６２ｂとそれぞれ対向するアノードして機能する。
【００５５】
なお、カソードユニット６２ａ，６２ｂのキャリア３５，３５と対面しない側には、例えば、ダミープレートＤを設置しておくことが好ましい。
【００５６】
（仕込室：取出室）
図２に示すように、仕込室３３は、仕切りバルブ３６を介して第一成膜室（プロセス室）３１に接続され、また、取出室３４は、仕切りバルブ３６を介して第二成膜室（プロセス室）３２に接続される。
これら仕込室３３，取出室３４は、例えば箱型のチャンバ７１からなり、外部との間に、それそれ仕切りバルブ３６，３６が形成されている。
【００５７】
なお、これら、仕込室３３、第一成膜室（プロセス室）３１、第二成膜室（プロセス室）３２、および取出室３４は、それぞれ真空ポンプ（不図示）に接続されており、それぞれのチャンバー５１，６１，７１，７１内を減圧下（真空状態）に保つことができる。
【００５８】
以上のような構成の成膜装置の作用を説明する。
成膜装置（インライン成膜装置）３０を用いて、複数の基板Ｗに対して光学機能膜を成膜する際には、まず、着脱装置（交換手段）３７ａによって基板カセット３８から成膜処理前基板Ｗを取り出し、キャリア３５，３５に保持させる。そして、基板Ｗを保持したキャリア３５，３５を仕込室３３に挿入する。この時、一方のキャリア３５に支持された基板Ｗの一面（被成膜面）Ｗａと、他方のキャリア３５に支持された基板Ｗの一面（被成膜面）Ｗａとが互いに対面するように、キャリア３５，３５を仕込室３３に挿入する。そして、仕込室３３内を真空環境にする。
【００５９】
仕込室３３に挿入されたキャリア３５，３５は、仕切りバルブ３６を経て第一成膜室（プロセス室）３１に移動する。第一成膜室３１に配されたキャリア３５，３５は、アノード接点４３がアノード側配線５７に接続される。そして、ヒータユニット（温度制御手段）５８ａ，５８ｂによって、キャリア３５，３５にそれぞれ支持された基板Ｗが所定の成膜温度まで加熱される。
【００６０】
同時に、カソードユニット（カソード電極）５２に成膜ガスが供給されるとともに、カソードユニット（カソード電極）５２と、アノードとして機能するキャリア３５，３５との間に所定の高周波電圧が印加される。これによって、シャワープレート５３と基板Ｗの一面（被成膜面）Ｗａとの間の成膜空間Ｐには、成膜ガスのプラズマが形成され、基板Ｗの一面（被成膜面）Ｗａに成膜材料が堆積する。そして、基板Ｗの一面（被成膜面）Ｗａには光学機能膜、例えば太陽電池を構成する微結晶シリコン層が形成される。
【００６１】
第一成膜室３１で一面（被成膜面）Ｗａ側に光学機能膜が成膜された基板Ｗを保持したキャリア３５，３５は、次に仕切りバルブ３６を経て第二成膜室（プロセス室）３２に移動する。第二成膜室３１に配されたキャリア３５，３５は、アノード接点４３がアノード側配線６７に接続される。そして、ヒータユニット（温度制御手段）６８ａ，６８ｂによって、キャリア３５，３５にそれぞれ支持された基板Ｗが所定の成膜温度まで加熱される。
【００６２】
同時に、カソードユニット（カソード電極）６２ａ，６２ｂに成膜ガスが供給されるとともに、カソードユニット（カソード電極）６２ａ，６２ｂと、アノードとして機能するキャリア３５，３５との間に所定の高周波電圧が印加される。これによって、シャワープレート６３，６３と基板Ｗの一面（被成膜面）Ｗａとの間の成膜空間Ｐには、成膜ガスのプラズマが形成され、基板Ｗの他面Ｗｂに成膜材料が堆積する。そして、基板Ｗの他面（被成膜面）Ｗｂには光学機能膜、例えば太陽電池を構成する微結晶シリコン層が形成される。
【００６３】
第一成膜室３１で一面（被成膜面）Ｗａ側に、また、第二成膜室３１で他面（被成膜面）Ｗｂ側にそれぞれ光学機能膜が成膜された基板Ｗを保持したキャリア３５，３５は、仕切りバルブ３６を経て取出室３４に移動する。そして、取出室３４内を大気圧下にした後、着脱装置（交換手段）３７ｂによってキャリア３５を取出室３４から取り出し、キャリア３５から成膜処理後基板Ｗを取り外して基板カセット３９に収容する。
【００６４】
以上のような成膜装置によれば、基板Ｗの一面Ｗａを露出させる一方の開口４１ａと、基板Ｗの他面Ｗｂを露出させる他方の開口４１ｂを備え、かつ成膜室においてアノード電極として機能するキャリアを用いて基板の両面に成膜を行うことによって、基板の両面に効率よく光学機能層を成膜することが可能になる。
【００６５】
［第二実施形態］
図７は、本発明の第二実施形態における成膜装置を構成する成膜室（プロセス室）を示す断面図である。
この第二実施形態における成膜室（プロセス室）１００では、１つの基板Ｗに対して、その一面（被成膜面）Ｗａ側と他面（被成膜面）Ｗｂ側に対して同時に成膜可能な構成となっている。
成膜室（プロセス室）１００は、箱型のチャンバー（耐圧筐体）１０１を備え、中央部分に基板Ｗを保持したキャリア３５が配される。キャリア３５は、例えばレール１０６によって吊下される。
【００６６】
キャリア３５の一方の開口（開口部）４１ａ側には、カソードユニット（カソード電極）１０２ａが配されている。また、キャリア３５の他方の開口（開口部）４１ｂ側には、カソードユニット（カソード電極）１０２ｂが配されている。
これによって、キャリア３５，３５に支持された基板Ｗの一面Ｗａ側がカソードユニット１０２ａと対面するように露出される。また、基板Ｗの他面Ｗｂ側がカソードユニット１０２ｂと対面するように露出される。
【００６７】
また、この成膜室（プロセス室）１００に配されたキャリア３５は、フレーム４１に形成されたアノード接点４３がアノード側配線１０７に接続される。これによって、成膜室１００に配されたキャリア３５は、アノード接点４３を介して接地側に電気的に接続され、成膜時においてカソードユニット（カソード電極）１０２ａ，１０２ｂとそれぞれ対向するアノードして機能する。
【００６８】
このような構成の成膜室（プロセス室）１００では、成膜時にカソードユニット（カソード電極）１０２ａ，１０２ｂに成膜ガスが供給されるとともに、カソードユニット（カソード電極）１０２ａ，１０２ｂと、アノードとして機能するキャリア３５との間に所定の高周波電圧が印加される。
【００６９】
これによって、カソードユニット１０２ａと基板Ｗの一面Ｗａとの間の成膜空間Ｐ１、およびカソードユニット１０２ｂと基板Ｗの他面Ｗｂとの間の成膜空間Ｐ２に、それぞれ成膜ガスのプラズマが形成され、基板Ｗの一面Ｗａおよび他面Ｗｂにそれぞれ成膜材料が堆積する。よって、基板Ｗの一面Ｗｂおよび他面Ｗｂに光学機能膜を同時に成膜することができる。
【００７０】
［第三実施形態］
図８は、本発明の第三実施形態におけるキャリアを示す斜視図である。
第三実施形態におけるキャリア１１０は、複数の基板Ｗ、例えば円形のウェーハを複数枚縦型支持して搬送するためのものであって、複数の基板Ｗを鉛直方向に沿って複数枚並べた状態で支持するフレーム１１１を備えている。このフレーム１１１は、支持した複数の基板Ｗの一面側、および他面側をそれぞれ露出させる開口１１２ａ，１１２ｂがそれぞれ形成されている。
【００７１】
このようなキャリア１１０を用いれば、複数の基板Ｗ、例えば円形のウェーハの両面に、一括して光学機能膜を効率的に成膜することが可能になる。
【００７２】
［第四実施形態］
図９は、本発明の第四実施形態における成膜装置を示す斜視図である。
この実施形態の成膜装置（インターバック成膜装置）１２０は、基板Ｗに対して光学機能膜を成膜可能な第一成膜室（プロセス室）１２１、および第二成膜室（プロセス室）１２２と、第一成膜室１２１の前段に隣接して配される仕込／取出室（Ｌ／ＵＬ室）１２３とを備えている。
【００７３】
また、仕込／取出室（Ｌ／ＵＬ室）１２３に隣接して着脱装置（交換手段）１２７が配されている。着脱装置（交換手段）１２７は、成膜処理前基板Ｗを複数枚収容可能な基板カセット１２８から基板Ｗを取り出し、キャリア３５に保持させ、このキャリア３５を仕込／取出室（Ｌ／ＵＬ室）１２３に挿入する。また、成膜処理後基板Ｗを保持しているキャリア３５を仕込／取出室（Ｌ／ＵＬ室）１２３から取り出し、キャリア３５から成膜処理後基板Ｗを取り外して基板カセット１２９に収容させる。
【００７４】
図１に示す成膜装置３０が、仕込室３３から第一成膜室（プロセス室）３１、第二成膜室（プロセス室）３２を経て取出室３４に向けて一方方向に基板Ｗを保持したキャリア３５を移動させつつ成膜処理を行う（インライン）方式であったのに対して、この実施形態の成膜装置１２０は、仕込／取出室（Ｌ／ＵＬ室）１２３に成膜処理前基板Ｗを保持したキャリア３５を挿入し、第一成膜室（プロセス室）１２１、および第二成膜室（プロセス室）１２２で、基板Ｗの一面および他面にそれぞれ成膜を行った後、再び仕込／取出室（Ｌ／ＵＬ室）１２３に向けてキャリア３５を逆行させ、仕込／取出室（Ｌ／ＵＬ室）１２３からキャリア３５を取り出す、いわゆるインターバック方式となっている。
【００７５】
［第五実施形態］
図１０は、本発明の第五実施形態における成膜装置を示す斜視図である。
この実施形態の成膜装置（インライン成膜装置）１３０は、複数の基板Ｗに対して光学機能膜を成膜可能な成膜室１３１、成膜室１３１に搬入される基板Ｗを収容可能な仕込室１３３と、成膜室１３１から搬出された基板Ｗを収容可能な取出室１３４とを備えている。
【００７６】
成膜室１３１を構成するチャンバー１３２の内部は、第一空間１３１ａと、第二空間１３１ａに区画され、例えば、シャッターＳによって開閉可能な構成とされている。このうち、第一空間１３１ａでは基板Ｗの一面Ｗａ側に、また、第二空間１３１ｂでは基板Ｗの他面Ｗｂ側に、それぞれ成膜を行う。
【００７７】
更に、仕込室１３３および取出室１３４に隣接して着脱装置（交換手段）１３７ａ，１３７ｂが配されている。着脱装置１３７ａは、成膜処理前基板Ｗを複数枚収容可能な基板カセット１３８から基板Ｗを取り出し、キャリア３５に保持させ、このキャリア３５を仕込室１３３に挿入する。また、着脱装置１３７ｂは、成膜処理後基板Ｗを保持しているキャリア３５を取出室１３４から取り出し、キャリア３５から成膜処理後基板Ｗを取り外して基板カセット１３９に収容させる。
【００７８】
この実施形態の成膜装置１３０によれば、１つの成膜室１３１の内部を第一空間１３１ａと第二空間１３１ａとに区画して、それぞれ基板Ｗの一面Ｗａ側と他面Ｗｂ側に成膜を行うことによって、成膜室や仕切りバルブの数を少なくすることができ、より一層、小型でかつ効率的な成膜が可能な成膜装置を実現できる。
【符号の説明】
【００７９】
３０ 成膜装置、３１ 第一成膜室（プロセス室）、３２ 第二成膜室（プロセス室）、３５ キャリア、４１ａ 一方の開口、４１ｂ 他方の開口、４３ アノード接点、５２ カソードユニット（カソード電極）。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
減圧下において基板を処理するプロセス室と、前記プロセス室内において前記基板を縦型支持して搬送するキャリアと、を少なくとも有する成膜装置であって、
前記キャリアは、前記プロセス室においてアノード電極として機能するとともに、前記基板の周縁部を保持し、かつ、該基板の両面を露呈させる開口部を備えたことを特徴とする成膜装置。
【請求項２】
前記プロセス室が、独立した成膜空間を備えた個別の成膜室から構成される場合、前記成膜室にはそれぞれ、第一空間と、第二空間とが配されており、前記第一空間内において前記基板の一面に対して成膜処理が行われ、前記第二空間内において前記基板の他面に対して成膜処理が行われるように、前記第一空間と前記第二空間に各々、カソード電極が配置されたことを特徴とする請求項１に記載の成膜装置。
【請求項３】
前記プロセス室が、１つの成膜室から構成され、該成膜室内に第一空間と、第二空間とが配されており、前記第一空間内において前記基板の一面に対して成膜処理が行われ、前記第二空間内において前記基板の他面に対して成膜処理が行われるように、前記第一空間と前記第二空間に各々、カソード電極が配置されたことを特徴とする請求項１に記載の成膜装置。
【請求項４】
前記プロセス室が、１つの成膜室から構成され、該成膜室内において前記基板の一面とともに、前記基板の他面に対して同時に成膜処理が行われるように、カソード電極が配置されたことを特徴とする請求項１に記載の成膜装置。
【請求項５】
前記カソード電極は平板状を成し、該カソード電極の表裏両面にそれぞれ、前記基板の被成膜面側が向くように前記キャリアが個別に配置され、１つの基板保持体を構成していることを特徴とする請求項２に記載の成膜装置。
【請求項６】
前記プロセス室は、前記基板保持体を複数、同時に収容可能であ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】
前記プロセス室が、成膜室として機能する場合、成膜空間にある前記キャリアの近傍に、前記基板の温度制御手段を更に設けたことを特徴とする請求項１ないし６のいずれか一項記載の成膜装置。
【請求項８】
前記プロセス室が、成膜室として機能する場合、成膜空間とは異なる位置に、前記基板の温度制御手段を更に設けたことを特徴とする請求項１ないし６のいずれか一項記載の成膜装置。
【請求項９】
前記プロセス室が、成膜室として機能する場合、前記成膜室に連通し、該成膜室の前段に位置する別のプロセス室が配され、前記別のプロセス室内に、前記基板の温度制御手段を更に設けたことを特徴とする請求項１ないし６のいずれか一項記載の成膜装置。
【請求項１０】
前記プロセス室の前段に前記基板の仕込室を、該プロセス室の後段に該基板の取出室を配置したことを特徴とする請求項１ないし９のいずれか１項記載の成膜装置。
【請求項１１】
前記プロセス室の前段に前記基板の仕込／取出室を配置したことを特徴とする請求項１ないし９のいずれか１項記載の成膜装置。
【請求項１２】
前記仕込室、前記取出室、又は前記仕込／取出室に、前記キャリアから前記基板を着脱する該基板の交換手段を更に備えたことを特徴とする請求項１ないし１１のいずれか１項記載の成膜装置。
【請求項１３】
前記基板はシリコンウェーハであり、前記プロセス室は太陽電池を構成する機能層を前記基板に成膜することを特徴とする請求項１ないし１２いずれか１項記載の成膜装置。
【請求項１】
減圧下において基板を処理するプロセス室と、前記プロセス室内において前記基板を縦型支持して搬送するキャリアと、を少なくとも有する成膜装置であって、
前記キャリアは、前記プロセス室においてアノード電極として機能するとともに、前記基板の周縁部を保持し、かつ、該基板の両面を露呈させる開口部を備えたことを特徴とする成膜装置。
【請求項２】
前記プロセス室が、独立した成膜空間を備えた個別の成膜室から構成される場合、前記成膜室にはそれぞれ、第一空間と、第二空間とが配されており、前記第一空間内において前記基板の一面に対して成膜処理が行われ、前記第二空間内において前記基板の他面に対して成膜処理が行われるように、前記第一空間と前記第二空間に各々、カソード電極が配置されたことを特徴とする請求項１に記載の成膜装置。
【請求項３】
前記プロセス室が、１つの成膜室から構成され、該成膜室内に第一空間と、第二空間とが配されており、前記第一空間内において前記基板の一面に対して成膜処理が行われ、前記第二空間内において前記基板の他面に対して成膜処理が行われるように、前記第一空間と前記第二空間に各々、カソード電極が配置されたことを特徴とする請求項１に記載の成膜装置。
【請求項４】
前記プロセス室が、１つの成膜室から構成され、該成膜室内において前記基板の一面とともに、前記基板の他面に対して同時に成膜処理が行われるように、カソード電極が配置されたことを特徴とする請求項１に記載の成膜装置。
【請求項５】
前記カソード電極は平板状を成し、該カソード電極の表裏両面にそれぞれ、前記基板の被成膜面側が向くように前記キャリアが個別に配置され、１つの基板保持体を構成していることを特徴とする請求項２に記載の成膜装置。
【請求項６】
前記プロセス室は、前記基板保持体を複数、同時に収容可能であ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】
前記プロセス室が、成膜室として機能する場合、成膜空間にある前記キャリアの近傍に、前記基板の温度制御手段を更に設けたことを特徴とする請求項１ないし６のいずれか一項記載の成膜装置。
【請求項８】
前記プロセス室が、成膜室として機能する場合、成膜空間とは異なる位置に、前記基板の温度制御手段を更に設けたことを特徴とする請求項１ないし６のいずれか一項記載の成膜装置。
【請求項９】
前記プロセス室が、成膜室として機能する場合、前記成膜室に連通し、該成膜室の前段に位置する別のプロセス室が配され、前記別のプロセス室内に、前記基板の温度制御手段を更に設けたことを特徴とする請求項１ないし６のいずれか一項記載の成膜装置。
【請求項１０】
前記プロセス室の前段に前記基板の仕込室を、該プロセス室の後段に該基板の取出室を配置したことを特徴とする請求項１ないし９のいずれか１項記載の成膜装置。
【請求項１１】
前記プロセス室の前段に前記基板の仕込／取出室を配置したことを特徴とする請求項１ないし９のいずれか１項記載の成膜装置。
【請求項１２】
前記仕込室、前記取出室、又は前記仕込／取出室に、前記キャリアから前記基板を着脱する該基板の交換手段を更に備えたことを特徴とする請求項１ないし１１のいずれか１項記載の成膜装置。
【請求項１３】
前記基板はシリコンウェーハであり、前記プロセス室は太陽電池を構成する機能層を前記基板に成膜することを特徴とする請求項１ないし１２いずれか１項記載の成膜装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【公開番号】特開２０１３−７２１３２（Ｐ２０１３−７２１３２Ａ）
【公開日】平成２５年４月２２日（２０１３．４．２２）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−２１４３６７（Ｐ２０１１−２１４３６７）
【出願日】平成２３年９月２９日（２０１１．９．２９）
【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２５年４月２２日（２０１３．４．２２）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年９月２９日（２０１１．９．２９）
【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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