薄膜太陽電池製造装置
【課題】生産性や製造コスト面に優れ、かつ、高スループットを実現することができるとともに、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薄膜太陽電池製造装置を提供する。
【解決手段】成膜室１１と、仕込・取出室と、基板脱着室と、基板を被成膜面が重力方向と略並行を成すように保持するキャリアと、を備え、仕込・取出室と成膜室との間で、複数のキャリアが並列に搬入・搬出可能に構成され、成膜室で、複数のキャリアに保持された複数の基板に同時に成膜を行うことができる薄膜太陽電池製造装置であって、成膜室内に付着している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１７０を有する供給管１５１と、供給管に窒素ガスを供給する窒素ガス供給源１５８と、が設けられ、窒素ガス噴射機構には、供給管に対して回転しながら窒素ガスを噴射する噴射口が形成されている。
【解決手段】成膜室１１と、仕込・取出室と、基板脱着室と、基板を被成膜面が重力方向と略並行を成すように保持するキャリアと、を備え、仕込・取出室と成膜室との間で、複数のキャリアが並列に搬入・搬出可能に構成され、成膜室で、複数のキャリアに保持された複数の基板に同時に成膜を行うことができる薄膜太陽電池製造装置であって、成膜室内に付着している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１７０を有する供給管１５１と、供給管に窒素ガスを供給する窒素ガス供給源１５８と、が設けられ、窒素ガス噴射機構には、供給管に対して回転しながら窒素ガスを噴射する噴射口が形成されている。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、薄膜太陽電池製造装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
現在の太陽電池は単結晶Ｓｉ型および多結晶Ｓｉ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（マイクロクリスタルシリコン）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Ｓｉ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】
ここで、薄膜太陽電池としての変換効率を考慮すると、上記タンデム型太陽電池のμｃ−Ｓｉ層はａ−Ｓｉ層と比較して約５倍程度の膜厚（１．５μｍ程度）を確保する必要がある。また、μｃ−Ｓｉ層は、良質なマイクロクリスタル層を均一に形成する必要があるため、成膜速度を速くするには限界があることから、バッチ処理数の増加などを行って生産性を向上させることが求められている。すなわち、低成膜速度で、かつ、高スループットを実現する装置が求められている。
【０００５】
また、高品質の薄膜を形成でき、かつ、製造コストやメンテナンスコストを低くすることを目的としたＣＶＤ装置が提案されている（例えば、特許文献１参照）。特許文献１のＣＶＤ装置は、基体（基板）受渡・払出し装置と、複数の基体を収納可能な成膜チャンバ群と、移動用チャンバと、チャンバ移動装置とで構成され、成膜チャンバの成膜室出入口には気密性を有するシャッタが設けられ、移動用チャンバの収納室出入口は常時開放になっている。そして、基体に成膜を施すには、チャンバ移動装置により基体受渡・払出し装置の位置に移動用チャンバが移動し、基体キャリアを移動用チャンバ側に移送する。また、チャンバ移動装置により移動用チャンバを成膜チャンバと接合し、基体キャリアを成膜チャンバに移動させ、基体に成膜するものである。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００５−１３９５２４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
ところで、特許文献１のＣＶＤ装置において、基体に薄膜Ｓｉ層を成膜するには、移動用チャンバを成膜チャンバに接合し、移動用チャンバ内を真空状態にした後に、成膜チャンバのシャッタを開け、基体キャリアを移動チャンバから成膜チャンバへと移送する。その後、成膜チャンバ内で基体を加熱し、プラズマＣＶＤ法により基体に薄膜Ｓｉ層を成膜する。成膜終了後、基体を冷ますとともに、別の処理室へと基体を搬送するという手順で行われる。したがって、複数の基体に同時に成膜を施すことができるものの、基体に薄膜Ｓｉ層を成膜するには、基体への成膜時間以外にも多くのステップが必要であり、高スループットを実現するためには、ＣＶＤ装置の設置台数を増やす必要があるが、装置の設置面積や費用対効果を考慮すると実現するには限界があった。また、移動用チャンバを成膜チャンバに接合してから排気する必要があるため、接合部からのリークが発生したり、排気時間が長時間化したりする場合があった。また、移動用チャンバの数が成膜チャンバの数に対して少ないことから、キャリアの入れ替え時間が全体の装置の稼働率に影響する場合があった。
また、成膜室内において連続して基板の成膜を行うと、成膜時に生成される粉状の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。
【０００８】
そこで、本発明は、上述の事情に鑑みてなされたものであり、生産性や製造コスト面に優れ、かつ、高スループットを実現することができるとともに、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薄膜太陽電池製造装置を提供するものである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
請求項１に記載した発明は、真空中で基板に所望の膜を成膜する成膜室と、該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、該仕込・取出室と第二開閉部を介して固定され、前記基板を保持可能に構成されたキャリアに対して前記基板を脱着する基板脱着室と、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するキャリアと、を備え、前記基板脱着室および前記仕込・取出室には、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、前記仕込・取出室と前記成膜室との間で、前記複数のキャリアが並列に搬入・搬出可能に構成され、前記成膜室で、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ができる薄膜太陽電池製造装置であって、前記成膜室内に付着している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供給管と、該供給管に前記窒素ガスを供給する窒素ガス供給源と、が設けられ、前記窒素ガス噴射機構には、前記供給管に対して回転しながら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している。
【００１０】
請求項１に記載した発明によれば、基板脱着室および仕込・取出室に複数のキャリアが並列に配置可能に構成されるとともに、成膜室に対して該複数のキャリアを搬出入することができ、該複数のキャリアに保持された複数の基板を同時に成膜することができるため、生産効率を向上することができる。つまり、低成膜速度の処理を行う場合でも高スループットを実現することができる。
また、キャリアに基板の被成膜面が重力方向と略並行を成すように基板を保持することで、装置内を基板が移動するのに必要な面積を縮小することができるため、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、基板の被成膜面が重心方向と略並行となるように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、基板に高品質な半導体層を成膜することができる。
さらに、窒素ガス供給源および供給管を設け、成膜室内の各所に付着した副生成物を窒素ガスで吹き飛ばして成膜室内の所望の位置（例えば、底面）に副生成物を移動させることができる。また、このとき窒素ガスが噴射する噴射口が回転するため、窒素ガスをより広範囲に効率よく噴射することができ、副生成物を効果的に吹き飛ばして処理することができる。したがって、基板に対して連続的に成膜を行っても、副生成物が基板の被成膜面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。
【００１１】
請求項２に記載した発明は、前記窒素ガス噴射機構は、前記供給管に接続される第１配管と、該第１配管と軸方向を共通にするとともに前記第１配管に対して回転可能に接続された第２配管と、該第２配管と軸方向が直交するとともに前記第２配管に接続された第３配管と、該第３配管の軸方向両端部に配され前記噴射口を有する噴射口部材と、を備え、二つの前記噴射口から前記窒素ガスが噴射されたときに、前記第１配管に対して前記第２配管が回転するように、前記二つの噴射口の噴射方向が異なる方向を向いていることを特徴としている。
【００１２】
請求項２に記載した発明によれば、窒素ガス噴射機構に設けられた二つの噴射口の噴射方向が異なる方向を向くように配置されているため、窒素ガスを所望の流量供給することにより、噴射口が回転しながら窒素ガスが噴射される。したがって、窒素ガスを広範囲に亘って噴射することができ、副生成物を効果的に吹き飛ばして処理することができる。
【００１３】
請求項３に記載した発明は、前記窒素ガス噴射機構は、前記供給管に接続される第１配管と、該第１配管と軸方向を共通にするとともに前記第１配管に対して回転可能に接続された第２配管と、該第２配管と軸方向が直交するとともに前記第２配管に接続された第３配管と、該第３配管の軸方向両端部に配され前記噴射口を有する噴射口部材と、を備え、二つの前記噴射口部材には、前記噴射口とは異なる窒素ガス排出孔がそれぞれ形成されており、前記二つの窒素ガス排出孔から前記窒素ガスが排出されたときに、前記第１配管に対して前記第２配管が回転するように、前記二つの窒素ガス排出孔の噴射方向が異なる方向を向いていることを特徴としている。
【００１４】
請求項３に記載した発明によれば、窒素ガス噴射機構に設けられた二つの噴射口部材に窒素ガス排出孔を形成し、該窒素ガス排出孔の噴射方向が異なる方向を向くように配置されているため、窒素ガスを所望の流量供給することにより、噴射口が回転しながら窒素ガスが噴射される。したがって、窒素ガスを広範囲に亘って噴射することができ、副生成物を効果的に吹き飛ばして処理することができる。
【００１５】
請求項４に記載した発明は、前記窒素ガスが、前記成膜室内における前記基板が配される位置の上方に噴射可能に構成されていることを特徴としている。
【００１６】
請求項４に記載した発明によれば、基板の成膜時に基板の被成膜面に付着する可能性が一番高い副生成物は、基板の上方に位置する部材に付着しているため、その位置に窒素ガスを噴射できるように構成することにより、副生成物が基板の被成膜面に付着するのをより確実に防止することができる。
【００１７】
請求項５に記載した発明は、カソード電極と、該カソード電極の両側に設置されたアノード電極と、を有する電極ユニットを備え、前記供給管に、前記電極ユニット方向へ上下および左右から前記窒素ガスを噴出するよう前記噴出口が設けられていることを特徴としている。
【００１８】
請求項５に記載した発明によれば、電極ユニットのあらゆる箇所に付着する副生成物に対して、直接窒素ガスを噴射することができる。したがって、副生成物が基板の被成膜面に付着するのを効果的に、かつ、確実に防止することができる。
【発明の効果】
【００１９】
本発明によれば、基板脱着室および仕込・取出室に複数のキャリアが並列に配置可能に構成されるとともに、成膜室に対して該複数のキャリアを搬出入することができ、該複数のキャリアに保持された複数の基板を同時に成膜することができるため、生産効率を向上することができる。つまり、低成膜速度の処理を行う場合でも高スループットを実現することができる。
また、キャリアに基板の被成膜面が重力方向と略並行を成すように基板を保持することで、装置内を基板が移動するのに必要な面積を縮小することができるため、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、基板の被成膜面が重心方向と略並行となるように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、基板に高品質な半導体層を成膜することができる。
さらに、窒素ガス供給源および供給管を設け、成膜室内の各所に付着した副生成物を窒素ガスで吹き飛ばして成膜室内の所望の位置（例えば、底面）に副生成物を移動させることができる。また、このとき窒素ガスが噴射する噴射口が回転するため、窒素ガスをより広範囲に効率よく噴射することができ、副生成物を効果的に吹き飛ばして処理することができる。したがって、基板に対して連続的に成膜を行っても、副生成物が基板の被成膜面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。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【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】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４１】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４２】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】
【００２１】
本発明の実施形態に係る薄膜太陽電池製造装置について、図１〜図４２に基づいて説明する。
（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。
【００２２】
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。
【００２３】
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。
【００２４】
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。
【００２５】
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１０１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。
【００２６】
（薄膜太陽電池製造装置）
図２は薄膜太陽電池製造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。
【００２７】
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。
【００２８】
ここで、図６〜図８は成膜室の透視図であり、図６は斜視図、図７は側面図、図８は側面２３側から見た正面図である。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。
【００２９】
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。
【００３０】
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。
【００３１】
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。
【００３２】
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。
【００３３】
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。
【００３４】
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。
【００３５】
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。
【００３６】
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。
【００３７】
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。
【００３８】
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。
【００３９】
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。
【００４０】
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。
【００４１】
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。
【００４２】
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。
【００４３】
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。
【００４４】
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。
【００４５】
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。
【００４６】
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）。
【００４７】
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。
【００４８】
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。
【００４９】
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。
【００５０】
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。
【００５１】
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。
【００５２】
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。
【００５３】
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。
【００５４】
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。
【００５５】
なお、成膜室１１内をクリーニングするために使用するフッ素ラジカルを供給可能なクリーニングガス供給手段１６０を成膜室１１に設けてもよい。クリーニングガス供給手段１６０は、例えば、窒素ガス導入管１５９から途中で分岐されたクリーニングガス導入管１６１と、クリーニングガス導入管１６１に設けられフッ素ガス供給源およびフッ素ラジカルを生成するラジカル源を有するクリーニングガス供給源１６２と、を備えている。なお、この場合は窒素ガス導入管１５９とクリーニングガス導入管１６１との分岐箇所には三方弁などのバルブ（不図示）が設けられ、成膜室１１内に窒素ガスを供給するかクリーニングガスを供給するかを選択できるようになっている。クリーニングガス供給手段１６０によりフッ素ラジカルを成膜室１１内に定期的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とフッ素ラジカルとが化学反応して、副生成物を効率よく除去することができる。なお、クリーニングガス導入配管１６１は、窒素ガス導入管１５９から分岐させずに、直接成膜室１１内に接続してもよい。
【００５６】
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。
【００５７】
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。
【００５８】
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。
【００５９】
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。
【００６０】
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。
【００６１】
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。
【００６２】
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。
【００６３】
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。
【００６４】
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。
【００６５】
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。
【００６６】
（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。
【００６７】
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。
【００６８】
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。
【００６９】
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。
【００７０】
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。
【００７１】
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。
【００７２】
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。
【００７３】
ここで、本実施形態では、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。
【００７４】
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（パーティクル）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、パーティクルを除去する。
【００７５】
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、略同時にパーティクル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。
【００７６】
ここで、本実施形態では、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、各所に付着したパーティクルを効果的に吹き飛ばして、処理することができる。
【００７７】
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。
【００７８】
なお、窒素ガスを噴射口１７５から噴射して副生成物が成膜室１１内に舞っている状態で、クリーニングガス供給手段１６０によりフッ素ラジカルを成膜室１１内に供給して、副生成物を除去するようにしてもよい。
【００７９】
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との間に表面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）。
【００８０】
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。
【００８１】
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。
【００８２】
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。
【００８３】
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）。
【００８４】
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。
【００８５】
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。
【００８６】
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。
【００８７】
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。
【００８８】
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。
【００８９】
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。なお、成膜を施す際に発生した副生成物（パーティクル）の多くは排気ダクト７９の内壁面に付着させることで回収・処分できるようになっている。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、本実施形態では、排気ダクト７９に回収できず、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。
【００９０】
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）。
【００９１】
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。
【００９２】
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。
【００９３】
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。
【００９４】
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。
【００９５】
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。
【００９６】
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。
【００９７】
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。
【００９８】
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。
【００９９】
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。
【０１００】
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。
【０１０１】
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。
【０１０２】
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。
【０１０３】
尚、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。
【０１０４】
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４０参照）。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。
【０１０５】
また、薄膜太陽電池製造装置の配置構成を図４１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。
【０１０６】
また、薄膜太陽電池製造装置の配置構成を図４２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。
【０１０７】
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。
【０１０８】
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。
【符号の説明】
【０１０９】
１０…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
【技術分野】
【０００１】
本発明は、薄膜太陽電池製造装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
現在の太陽電池は単結晶Ｓｉ型および多結晶Ｓｉ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（マイクロクリスタルシリコン）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Ｓｉ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】
ここで、薄膜太陽電池としての変換効率を考慮すると、上記タンデム型太陽電池のμｃ−Ｓｉ層はａ−Ｓｉ層と比較して約５倍程度の膜厚（１．５μｍ程度）を確保する必要がある。また、μｃ−Ｓｉ層は、良質なマイクロクリスタル層を均一に形成する必要があるため、成膜速度を速くするには限界があることから、バッチ処理数の増加などを行って生産性を向上させることが求められている。すなわち、低成膜速度で、かつ、高スループットを実現する装置が求められている。
【０００５】
また、高品質の薄膜を形成でき、かつ、製造コストやメンテナンスコストを低くすることを目的としたＣＶＤ装置が提案されている（例えば、特許文献１参照）。特許文献１のＣＶＤ装置は、基体（基板）受渡・払出し装置と、複数の基体を収納可能な成膜チャンバ群と、移動用チャンバと、チャンバ移動装置とで構成され、成膜チャンバの成膜室出入口には気密性を有するシャッタが設けられ、移動用チャンバの収納室出入口は常時開放になっている。そして、基体に成膜を施すには、チャンバ移動装置により基体受渡・払出し装置の位置に移動用チャンバが移動し、基体キャリアを移動用チャンバ側に移送する。また、チャンバ移動装置により移動用チャンバを成膜チャンバと接合し、基体キャリアを成膜チャンバに移動させ、基体に成膜するものである。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００５−１３９５２４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
ところで、特許文献１のＣＶＤ装置において、基体に薄膜Ｓｉ層を成膜するには、移動用チャンバを成膜チャンバに接合し、移動用チャンバ内を真空状態にした後に、成膜チャンバのシャッタを開け、基体キャリアを移動チャンバから成膜チャンバへと移送する。その後、成膜チャンバ内で基体を加熱し、プラズマＣＶＤ法により基体に薄膜Ｓｉ層を成膜する。成膜終了後、基体を冷ますとともに、別の処理室へと基体を搬送するという手順で行われる。したがって、複数の基体に同時に成膜を施すことができるものの、基体に薄膜Ｓｉ層を成膜するには、基体への成膜時間以外にも多くのステップが必要であり、高スループットを実現するためには、ＣＶＤ装置の設置台数を増やす必要があるが、装置の設置面積や費用対効果を考慮すると実現するには限界があった。また、移動用チャンバを成膜チャンバに接合してから排気する必要があるため、接合部からのリークが発生したり、排気時間が長時間化したりする場合があった。また、移動用チャンバの数が成膜チャンバの数に対して少ないことから、キャリアの入れ替え時間が全体の装置の稼働率に影響する場合があった。
また、成膜室内において連続して基板の成膜を行うと、成膜時に生成される粉状の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。
【０００８】
そこで、本発明は、上述の事情に鑑みてなされたものであり、生産性や製造コスト面に優れ、かつ、高スループットを実現することができるとともに、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薄膜太陽電池製造装置を提供するものである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
請求項１に記載した発明は、真空中で基板に所望の膜を成膜する成膜室と、該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、該仕込・取出室と第二開閉部を介して固定され、前記基板を保持可能に構成されたキャリアに対して前記基板を脱着する基板脱着室と、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するキャリアと、を備え、前記基板脱着室および前記仕込・取出室には、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、前記仕込・取出室と前記成膜室との間で、前記複数のキャリアが並列に搬入・搬出可能に構成され、前記成膜室で、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ができる薄膜太陽電池製造装置であって、前記成膜室内に付着している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供給管と、該供給管に前記窒素ガスを供給する窒素ガス供給源と、が設けられ、前記窒素ガス噴射機構には、前記供給管に対して回転しながら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している。
【００１０】
請求項１に記載した発明によれば、基板脱着室および仕込・取出室に複数のキャリアが並列に配置可能に構成されるとともに、成膜室に対して該複数のキャリアを搬出入することができ、該複数のキャリアに保持された複数の基板を同時に成膜することができるため、生産効率を向上することができる。つまり、低成膜速度の処理を行う場合でも高スループットを実現することができる。
また、キャリアに基板の被成膜面が重力方向と略並行を成すように基板を保持することで、装置内を基板が移動するのに必要な面積を縮小することができるため、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、基板の被成膜面が重心方向と略並行となるように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、基板に高品質な半導体層を成膜することができる。
さらに、窒素ガス供給源および供給管を設け、成膜室内の各所に付着した副生成物を窒素ガスで吹き飛ばして成膜室内の所望の位置（例えば、底面）に副生成物を移動させることができる。また、このとき窒素ガスが噴射する噴射口が回転するため、窒素ガスをより広範囲に効率よく噴射することができ、副生成物を効果的に吹き飛ばして処理することができる。したがって、基板に対して連続的に成膜を行っても、副生成物が基板の被成膜面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。
【００１１】
請求項２に記載した発明は、前記窒素ガス噴射機構は、前記供給管に接続される第１配管と、該第１配管と軸方向を共通にするとともに前記第１配管に対して回転可能に接続された第２配管と、該第２配管と軸方向が直交するとともに前記第２配管に接続された第３配管と、該第３配管の軸方向両端部に配され前記噴射口を有する噴射口部材と、を備え、二つの前記噴射口から前記窒素ガスが噴射されたときに、前記第１配管に対して前記第２配管が回転するように、前記二つの噴射口の噴射方向が異なる方向を向いていることを特徴としている。
【００１２】
請求項２に記載した発明によれば、窒素ガス噴射機構に設けられた二つの噴射口の噴射方向が異なる方向を向くように配置されているため、窒素ガスを所望の流量供給することにより、噴射口が回転しながら窒素ガスが噴射される。したがって、窒素ガスを広範囲に亘って噴射することができ、副生成物を効果的に吹き飛ばして処理することができる。
【００１３】
請求項３に記載した発明は、前記窒素ガス噴射機構は、前記供給管に接続される第１配管と、該第１配管と軸方向を共通にするとともに前記第１配管に対して回転可能に接続された第２配管と、該第２配管と軸方向が直交するとともに前記第２配管に接続された第３配管と、該第３配管の軸方向両端部に配され前記噴射口を有する噴射口部材と、を備え、二つの前記噴射口部材には、前記噴射口とは異なる窒素ガス排出孔がそれぞれ形成されており、前記二つの窒素ガス排出孔から前記窒素ガスが排出されたときに、前記第１配管に対して前記第２配管が回転するように、前記二つの窒素ガス排出孔の噴射方向が異なる方向を向いていることを特徴としている。
【００１４】
請求項３に記載した発明によれば、窒素ガス噴射機構に設けられた二つの噴射口部材に窒素ガス排出孔を形成し、該窒素ガス排出孔の噴射方向が異なる方向を向くように配置されているため、窒素ガスを所望の流量供給することにより、噴射口が回転しながら窒素ガスが噴射される。したがって、窒素ガスを広範囲に亘って噴射することができ、副生成物を効果的に吹き飛ばして処理することができる。
【００１５】
請求項４に記載した発明は、前記窒素ガスが、前記成膜室内における前記基板が配される位置の上方に噴射可能に構成されていることを特徴としている。
【００１６】
請求項４に記載した発明によれば、基板の成膜時に基板の被成膜面に付着する可能性が一番高い副生成物は、基板の上方に位置する部材に付着しているため、その位置に窒素ガスを噴射できるように構成することにより、副生成物が基板の被成膜面に付着するのをより確実に防止することができる。
【００１７】
請求項５に記載した発明は、カソード電極と、該カソード電極の両側に設置されたアノード電極と、を有する電極ユニットを備え、前記供給管に、前記電極ユニット方向へ上下および左右から前記窒素ガスを噴出するよう前記噴出口が設けられていることを特徴としている。
【００１８】
請求項５に記載した発明によれば、電極ユニットのあらゆる箇所に付着する副生成物に対して、直接窒素ガスを噴射することができる。したがって、副生成物が基板の被成膜面に付着するのを効果的に、かつ、確実に防止することができる。
【発明の効果】
【００１９】
本発明によれば、基板脱着室および仕込・取出室に複数のキャリアが並列に配置可能に構成されるとともに、成膜室に対して該複数のキャリアを搬出入することができ、該複数のキャリアに保持された複数の基板を同時に成膜することができるため、生産効率を向上することができる。つまり、低成膜速度の処理を行う場合でも高スループットを実現することができる。
また、キャリアに基板の被成膜面が重力方向と略並行を成すように基板を保持することで、装置内を基板が移動するのに必要な面積を縮小することができるため、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、基板の被成膜面が重心方向と略並行となるように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、基板に高品質な半導体層を成膜することができる。
さらに、窒素ガス供給源および供給管を設け、成膜室内の各所に付着した副生成物を窒素ガスで吹き飛ばして成膜室内の所望の位置（例えば、底面）に副生成物を移動させることができる。また、このとき窒素ガスが噴射する噴射口が回転するため、窒素ガスをより広範囲に効率よく噴射することができ、副生成物を効果的に吹き飛ばして処理することができる。したがって、基板に対して連続的に成膜を行っても、副生成物が基板の被成膜面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。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【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】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４１】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４２】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】
【００２１】
本発明の実施形態に係る薄膜太陽電池製造装置について、図１〜図４２に基づいて説明する。
（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。
【００２２】
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。
【００２３】
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。
【００２４】
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。
【００２５】
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１０１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。
【００２６】
（薄膜太陽電池製造装置）
図２は薄膜太陽電池製造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。
【００２７】
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。
【００２８】
ここで、図６〜図８は成膜室の透視図であり、図６は斜視図、図７は側面図、図８は側面２３側から見た正面図である。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。
【００２９】
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。
【００３０】
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。
【００３１】
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。
【００３２】
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。
【００３３】
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。
【００３４】
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。
【００３５】
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。
【００３６】
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。
【００３７】
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。
【００３８】
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。
【００３９】
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。
【００４０】
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。
【００４１】
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。
【００４２】
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。
【００４３】
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。
【００４４】
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。
【００４５】
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。
【００４６】
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）。
【００４７】
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。
【００４８】
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。
【００４９】
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。
【００５０】
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。
【００５１】
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。
【００５２】
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。
【００５３】
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。
【００５４】
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。
【００５５】
なお、成膜室１１内をクリーニングするために使用するフッ素ラジカルを供給可能なクリーニングガス供給手段１６０を成膜室１１に設けてもよい。クリーニングガス供給手段１６０は、例えば、窒素ガス導入管１５９から途中で分岐されたクリーニングガス導入管１６１と、クリーニングガス導入管１６１に設けられフッ素ガス供給源およびフッ素ラジカルを生成するラジカル源を有するクリーニングガス供給源１６２と、を備えている。なお、この場合は窒素ガス導入管１５９とクリーニングガス導入管１６１との分岐箇所には三方弁などのバルブ（不図示）が設けられ、成膜室１１内に窒素ガスを供給するかクリーニングガスを供給するかを選択できるようになっている。クリーニングガス供給手段１６０によりフッ素ラジカルを成膜室１１内に定期的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とフッ素ラジカルとが化学反応して、副生成物を効率よく除去することができる。なお、クリーニングガス導入配管１６１は、窒素ガス導入管１５９から分岐させずに、直接成膜室１１内に接続してもよい。
【００５６】
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。
【００５７】
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。
【００５８】
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。
【００５９】
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。
【００６０】
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。
【００６１】
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。
【００６２】
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。
【００６３】
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。
【００６４】
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。
【００６５】
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。
【００６６】
（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。
【００６７】
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。
【００６８】
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。
【００６９】
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。
【００７０】
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。
【００７１】
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。
【００７２】
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。
【００７３】
ここで、本実施形態では、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。
【００７４】
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（パーティクル）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、パーティクルを除去する。
【００７５】
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、略同時にパーティクル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。
【００７６】
ここで、本実施形態では、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、各所に付着したパーティクルを効果的に吹き飛ばして、処理することができる。
【００７７】
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。
【００７８】
なお、窒素ガスを噴射口１７５から噴射して副生成物が成膜室１１内に舞っている状態で、クリーニングガス供給手段１６０によりフッ素ラジカルを成膜室１１内に供給して、副生成物を除去するようにしてもよい。
【００７９】
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との間に表面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）。
【００８０】
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。
【００８１】
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。
【００８２】
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。
【００８３】
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）。
【００８４】
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。
【００８５】
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。
【００８６】
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。
【００８７】
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。
【００８８】
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。
【００８９】
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。なお、成膜を施す際に発生した副生成物（パーティクル）の多くは排気ダクト７９の内壁面に付着させることで回収・処分できるようになっている。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、本実施形態では、排気ダクト７９に回収できず、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。
【００９０】
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）。
【００９１】
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。
【００９２】
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。
【００９３】
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。
【００９４】
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。
【００９５】
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。
【００９６】
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。
【００９７】
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。
【００９８】
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。
【００９９】
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。
【０１００】
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。
【０１０１】
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。
【０１０２】
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。
【０１０３】
尚、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。
【０１０４】
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４０参照）。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。
【０１０５】
また、薄膜太陽電池製造装置の配置構成を図４１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。
【０１０６】
また、薄膜太陽電池製造装置の配置構成を図４２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。
【０１０７】
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。
【０１０８】
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。
【符号の説明】
【０１０９】
１０…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
【特許請求の範囲】
【請求項１】
真空中で基板に所望の膜を成膜する成膜室と、
該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、
該仕込・取出室と第二開閉部を介して固定され、前記基板を保持可能に構成されたキャリアに対して前記基板を脱着する基板脱着室と、
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するキャリアと、を備え、
前記基板脱着室および前記仕込・取出室には、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、
前記仕込・取出室と前記成膜室との間で、前記複数のキャリアが並列に搬入・搬出可能に構成され、
前記成膜室で、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ができる薄膜太陽電池製造装置であって、
前記成膜室内に付着している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供給管と、該供給管に前記窒素ガスを供給する窒素ガス供給源と、が設けられ、
前記窒素ガス噴射機構には、前記供給管に対して回転しながら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薄膜太陽電池製造装置。
【請求項２】
前記窒素ガス噴射機構は、前記供給管に接続される第１配管と、該第１配管と軸方向を共通にするとともに前記第１配管に対して回転可能に接続された第２配管と、該第２配管と軸方向が直交するとともに前記第２配管に接続された第３配管と、該第３配管の軸方向両端部に配され前記噴射口を有する噴射口部材と、を備え、
二つの前記噴射口から前記窒素ガスが噴射されたときに、前記第１配管に対して前記第２配管が回転するように、前記二つの噴射口の噴射方向が異なる方向を向いていることを特徴とする請求項１に記載の薄膜太陽電池製造装置。
【請求項３】
前記窒素ガス噴射機構は、前記供給管に接続される第１配管と、該第１配管と軸方向を共通にするとともに前記第１配管に対して回転可能に接続された第２配管と、該第２配管と軸方向が直交するとともに前記第２配管に接続された第３配管と、該第３配管の軸方向両端部に配され前記噴射口を有する噴射口部材と、を備え、
二つの前記噴射口部材には、前記噴射口とは異なる窒素ガス排出孔がそれぞれ形成されており、
前記二つの窒素ガス排出孔から前記窒素ガスが排出されたときに、前記第１配管に対して前記第２配管が回転するように、前記二つの窒素ガス排出孔の噴射方向が異なる方向を向いていることを特徴とする請求項１または２に記載の薄膜太陽電池製造装置。
【請求項４】
前記窒素ガスが、前記成膜室内における前記基板が配される位置の上方に噴射可能に構成されていることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の薄膜太陽電池製造装置。
【請求項５】
カソード電極と、該カソード電極の両側に設置されたアノード電極と、を有する電極ユニットを備え、
前記供給管に、前記電極ユニット方向へ上下および左右から前記窒素ガスを噴出するよう前記噴出口が設けられていることを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載の薄膜太陽電池製造装置。
【請求項１】
真空中で基板に所望の膜を成膜する成膜室と、
該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、
該仕込・取出室と第二開閉部を介して固定され、前記基板を保持可能に構成されたキャリアに対して前記基板を脱着する基板脱着室と、
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するキャリアと、を備え、
前記基板脱着室および前記仕込・取出室には、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、
前記仕込・取出室と前記成膜室との間で、前記複数のキャリアが並列に搬入・搬出可能に構成され、
前記成膜室で、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ができる薄膜太陽電池製造装置であって、
前記成膜室内に付着している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供給管と、該供給管に前記窒素ガスを供給する窒素ガス供給源と、が設けられ、
前記窒素ガス噴射機構には、前記供給管に対して回転しながら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薄膜太陽電池製造装置。
【請求項２】
前記窒素ガス噴射機構は、前記供給管に接続される第１配管と、該第１配管と軸方向を共通にするとともに前記第１配管に対して回転可能に接続された第２配管と、該第２配管と軸方向が直交するとともに前記第２配管に接続された第３配管と、該第３配管の軸方向両端部に配され前記噴射口を有する噴射口部材と、を備え、
二つの前記噴射口から前記窒素ガスが噴射されたときに、前記第１配管に対して前記第２配管が回転するように、前記二つの噴射口の噴射方向が異なる方向を向いていることを特徴とする請求項１に記載の薄膜太陽電池製造装置。
【請求項３】
前記窒素ガス噴射機構は、前記供給管に接続される第１配管と、該第１配管と軸方向を共通にするとともに前記第１配管に対して回転可能に接続された第２配管と、該第２配管と軸方向が直交するとともに前記第２配管に接続された第３配管と、該第３配管の軸方向両端部に配され前記噴射口を有する噴射口部材と、を備え、
二つの前記噴射口部材には、前記噴射口とは異なる窒素ガス排出孔がそれぞれ形成されており、
前記二つの窒素ガス排出孔から前記窒素ガスが排出されたときに、前記第１配管に対して前記第２配管が回転するように、前記二つの窒素ガス排出孔の噴射方向が異なる方向を向いていることを特徴とする請求項１または２に記載の薄膜太陽電池製造装置。
【請求項４】
前記窒素ガスが、前記成膜室内における前記基板が配される位置の上方に噴射可能に構成されていることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の薄膜太陽電池製造装置。
【請求項５】
カソード電極と、該カソード電極の両側に設置されたアノード電極と、を有する電極ユニットを備え、
前記供給管に、前記電極ユニット方向へ上下および左右から前記窒素ガスを噴出するよう前記噴出口が設けられていることを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載の薄膜太陽電池製造装置。
【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】
【公開番号】特開２０１１−１１９３９６（Ｐ２０１１−１１９３９６Ａ）
【公開日】平成２３年６月１６日（２０１１．６．１６）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００９−２７４５８８（Ｐ２００９−２７４５８８）
【出願日】平成２１年１２月２日（２００９．１２．２）
【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６月１６日（２０１１．６．１６）
【国際特許分類】
【出願日】平成２１年１２月２日（２００９．１２．２）
【出願人】（０００２３１４６４）株式会社アルバック (1,740)
【Ｆターム（参考）】
[ Back to top ]