WO2009148117A1 - 薄膜太陽電池製造装置 - Google Patents

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康男 清水
英之 小形
松本　浩一
恭史 野口
譲治 若森
智彦 岡山
和 森岡
哲康 杉山
貴司 重田
広行 栗原
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Definitions

  • the present invention relates to a thin-film solar cell manufacturing apparatus.
  • This application claims priority based on Japanese Patent Application No. 2008-149934 filed in Japan on June 6, 2008, the contents of which are incorporated herein by reference.
  • the single crystal Si type and the polycrystalline Si type occupy most of them, but there is a concern that the Si material is insufficient. Therefore, in recent years, there has been an increasing demand for thin film solar cells having a thin film Si layer, which have a low manufacturing cost and a low risk of material shortage. Furthermore, in addition to conventional thin-film solar cells having only an a-Si (amorphous silicon) layer, recently, a photoelectric conversion efficiency has been achieved by laminating an a-Si layer and a ⁇ c-Si (microcrystal silicon) layer. There is an increasing demand for tandem thin-film solar cells with improved performance.
  • a plasma CVD apparatus is often used to form a thin film Si layer (semiconductor layer) of the thin film solar cell.
  • this type of plasma CVD apparatus there are a single-wafer PE-CVD (plasma CVD) apparatus, an in-line PE-CVD apparatus, a batch-type PE-CVD apparatus, and the like.
  • the ⁇ c-Si layer of the tandem solar cell needs to have a film thickness (about 1.5 ⁇ m) that is about 5 times that of the a-Si layer. is there.
  • the ⁇ c-Si layer needs to form a high-quality microcrystal film uniformly, there is a limit to increasing the deposition rate. Therefore, in order to compensate for this, it is required to improve productivity by increasing the number of batch processes. That is, there is a demand for an apparatus that can realize a high throughput at a low film formation rate.
  • the film is formed in a state where the film formation surface of the substrate is arranged substantially parallel to the direction of gravity.
  • a vertical CVD apparatus to be applied.
  • Some of these vertical CVD apparatuses have a carrier (conveying unit) in which a pair of support walls (holders) for supporting a substrate are vertically provided. The respective support walls are arranged so as to be substantially parallel to each other.
  • the carrier moves along the surface direction while the substrate is supported on each support wall, and transports the substrate into the film formation chamber.
  • a heater for heating each substrate is provided in the film formation chamber. The heater is disposed between the pair of substrates that have been transported.
  • high-frequency electrodes are disposed on the inner surface of both side walls of the film forming chamber.
  • the deposition gas supplied to the deposition chamber is turned into plasma (see, for example, Patent Document 1).
  • the gap between the substrate and the high-frequency electrode is set at an arbitrary interval (for example, 5 mm) in the range of about 5 to 15 mm.
  • the substrate is supported on the support wall suspended from the carrier, and the substrate is transported to the film forming chamber in this state. Therefore, in consideration of the backlash of the carrier, the gap between the substrate and the high-frequency electrode is considered. Is difficult to set to about 5 mm. If this gap becomes large, the quality of the thin film Si layer may be degraded.
  • the gap between the substrate conveyed to the film forming chamber by the carrier and the high-frequency electrode can be set to about 5 mm, the gap from the film forming chamber is very small considering the size of the apparatus. It is difficult to take out and put in. For this reason, conventionally, the back plate serving as the anode is sometimes transported integrally with the substrate, but the transport mechanism has been enlarged due to the increase in the transport target.
  • the present invention has been made in view of the above circumstances, and is a thin film solar cell that can facilitate the loading and unloading of the substrate from the film formation chamber and improve the productivity while improving the quality of the formed film.
  • the purpose is to provide manufacturing equipment.
  • the substrate is disposed such that the film formation surface of the substrate and the direction of gravity are substantially parallel, and a film is formed on the film formation surface by a CVD method.
  • An electrode unit having a cathode unit in which a cathode to which a voltage is applied is arranged on both sides, and a pair of anodes arranged opposite to and spaced apart from each of the cathodes; and supporting the substrate
  • a transfer section for transferring the substrate between the cathode and the anode facing the cathode, and the separation distance is variable.
  • the gap between the anode and the cathode unit can be set large when the substrate is taken in and out of the film formation chamber.
  • the gap between the anode and the cathode unit is set small, and as a result, the gap between the substrate and the cathode unit is set small, specifically, for example, about 5 mm. it can. For this reason, while improving the quality of the film to be formed, it is possible to easily take in and out the substrate from the film formation chamber and improve productivity. Further, it is possible to prevent the substrate from coming into contact with and damaging the anode and cathode unit when the substrate is taken in and out.
  • the electrode unit may further include a drive unit that moves the anode in a direction approaching or separating from the cathode.
  • the cathode unit that is relatively difficult to move is disposed between the two substrates, that is, approximately in the center of the film formation chamber, while two anodes that are relatively easy to move are provided. It is arranged outside the substrate, that is, near the side surface of the film forming chamber.
  • the distance between the substrate and the cathode unit is controlled by making the anode movable by the drive unit. For this reason, compared with the case where a cathode unit is moved, complication of a thin film solar cell manufacturing apparatus can be suppressed, and the manufacturing cost of this apparatus can be reduced.
  • the distance between the deposition surface of the substrate and the cathode may be controlled by moving the anode in contact with the substrate while the anode approaches the cathode.
  • the substrate and the anode are separated when the substrate is transported, and the substrate can be transported without transporting the anode. Further, when forming a film on the film formation surface of the substrate, it is possible to prevent any interposition between the anode and the substrate. For this reason, heat exchange can be efficiently performed between the substrate and the anode.
  • the cathode may be a shower plate that supplies a film forming gas to the film forming surface of the substrate.
  • the cathode unit further includes a cathode intermediate member made of a conductor; a pair of the cathodes may be connected to the cathode intermediate member.
  • the cathode unit further includes two gas supply paths; each of these gas supply paths is connected to the corresponding cathode and the flow rate of the film forming gas discharged from one of the cathodes Or the type may be controlled independently of the other.
  • An exhaust duct for exhausting the film forming gas may be disposed on the outer peripheral surface of the cathode unit.
  • the film forming gas (exhaust gas) can be exhausted from the entire circumference of the substrate. For this reason, exhaust efficiency can be improved. Further, by exhausting using an exhaust duct, for example, reaction by-products (powder) generated when a film is formed on the film formation surface of the substrate can be easily recovered. In this case, by attaching and depositing reaction by-products (powder) on the inner wall of the exhaust duct, it becomes possible to exhaust a relatively clean film-forming gas that does not contain reaction by-products (powder).
  • the transport unit includes a first clamping piece that abuts on the film-forming surface of the substrate and a second clamping piece that abuts on the back surface of the substrate; the first clamping piece and the second clamping piece
  • the first sandwiching piece is separated from the second sandwiching piece when the anode approaches the cathode unit; and the anode is separated from the cathode unit.
  • the first clamping piece may be configured to approach the second clamping piece.
  • the substrate can be easily moved closer to and away from the cathode unit as the anode moves.
  • a temperature control unit for controlling the temperature of the substrate may be incorporated in the anode.
  • the gap between the anode and the cathode unit is set. Can be set larger.
  • the gap between the anode and the cathode unit is set small, and as a result, the gap between the substrate and the cathode unit is set small, specifically, for example, set to about 5 mm. it can. For this reason, while improving the quality of the film to be formed, it is possible to facilitate loading and unloading of the substrate from the film forming chamber and improve productivity.
  • FIG. 1 is a cross-sectional view schematically showing an example of a thin film solar cell 100 manufactured by the thin film solar cell manufacturing apparatus of the present invention.
  • a thin film solar cell 100 includes a substrate W (for example, a glass substrate) constituting the surface thereof; an upper electrode 101 made of a transparent conductive film provided on the substrate W; and made of amorphous silicon.
  • the thin film solar cell 100 is an amorphous silicon / microcrystal silicon tandem solar cell. In the thin film solar cell 100 having such a tandem structure, short wavelength light is absorbed by the top cell 102 and long wavelength light is absorbed by the bottom cell 104, thereby improving power generation efficiency.
  • the top cell 102 has a three-layer structure of a p layer (102p), an i layer (102i), and an n layer (102n), and each is formed of amorphous silicon.
  • the bottom cell 104 has a three-layer structure of a p-layer (104p), an i-layer (104i), and an n-layer (104n), and each is made of microcrystal silicon.
  • the thin film solar cell 100 having such a configuration, when energetic particles called photons contained in sunlight hit the i layer, electrons and holes are generated by the photovoltaic effect, and the electrons go to the n layer. The holes move toward the p layer while moving toward the p layer. By extracting electrons / holes generated by the photovoltaic effect from the upper electrode 101 and the back electrode 106, light energy can be converted into electric energy.
  • the intermediate electrode 103 By providing the intermediate electrode 103 between the top cell 102 and the bottom cell 104, a part of the light that passes through the top cell 102 and reaches the bottom cell 104 is reflected by the intermediate electrode 103 and incident on the top cell 102 side again. To do. Therefore, the sensitivity characteristic of the cell is improved, and the power generation efficiency can be improved.
  • the sunlight incident from the substrate W side is reflected by the back electrode 106 after passing through each layer.
  • a texture structure for the purpose of a prism effect for extending the optical path of sunlight incident on the upper electrode 101 and a light confinement effect is adopted in order to improve the conversion efficiency of light energy. ing.
  • FIG. 2 is a schematic plan view of a thin-film solar cell manufacturing apparatus according to an embodiment of the present invention.
  • the thin-film solar cell manufacturing apparatus 10 includes a film formation chamber 11 in which a bottom cell 104 (semiconductor layer) made of microcrystalline silicon can be formed simultaneously on a plurality of substrates W;
  • a loading / unloading chamber 13 capable of simultaneously accommodating a pre-deposition substrate W1 (substrate W) carried into the film chamber 11 and a post-deposition substrate W2 (substrate W) unloaded from the deposition chamber 11;
  • a substrate removal chamber 15 for detaching the substrate W1 before film treatment and the substrate W2 after film formation from the carrier (transport section) 21 (see FIG.
  • a substrate removal robot 17 for detaching the substrate W from the carrier 21; And a substrate storage cassette 19 for storing W for transporting it to another processing chamber.
  • four substrate film forming lines 16 each including a film forming chamber 11, a preparation / removal chamber 13, and a substrate desorption chamber 15 are provided.
  • the substrate removal robot 17 can move on a rail 18 laid on the floor surface. As a result, the transfer of the substrate W to all the substrate film forming lines 16 can be performed by a single substrate removal robot 17.
  • the film forming chamber 11 and the loading / unloading chamber 13 are integrated to form a substrate film forming module 14, which has a size that can be loaded on a truck.
  • FIGS. 3A to 3C are schematic configuration diagrams of the film forming chamber.
  • 3A is a perspective view
  • FIG. 3B is a perspective view when viewed from an angle different from FIG. 3A
  • FIG. 3C is a side view.
  • the film forming chamber 11 is formed in a box shape.
  • Each of the carrier carry-in / out ports 24 is provided with a shutter 25 for opening and closing the carrier carry-in / out port 24.
  • the carrier carry-in / out port 24 is sealed while ensuring airtightness.
  • Three electrode units 31 for forming a film on the substrate W are attached to the second side surface 27 facing the first side surface 23. These electrode units 31 are detachable from the film forming chamber 11.
  • a vacuum pump 30 for evacuating the space in the film forming chamber 11 is connected to the lower portion 28 of the third side surface of the film forming chamber 11 via an exhaust pipe 29 (see FIG. 3C. FIG. 3A and FIG. 3). (Not shown in 3B).
  • FIG. 4A to 4D are schematic configuration diagrams of the electrode unit 31.
  • FIG. 4A is a perspective view
  • FIG. 4B is a perspective view when viewed from an angle different from FIG. 4A.
  • FIG. 4C is a perspective view showing a modification of the electrode unit 31.
  • FIG. 4D is a partial cross-sectional view of the cathode unit and the anode (counter electrode).
  • the electrode unit 31 can be attached to and detached from three openings 26 formed on the second side surface 27 of the film forming chamber 11 (see FIG. 3B).
  • the electrode unit 31 is provided with one wheel 61 at each of the four corners of the lower part (bottom plate part 62), and is movable on the floor surface.
  • the bottom plate portion 62 with the wheels 61 may be a carriage 62A that can be separated from and connected to the side plate portion 63 to which the cathode unit 68, the anode unit 90, and the like are attached.
  • the carriage 62A is separated from the side plate portion 63 to which the cathode unit 68, the anode unit 90, etc. are attached, and the other electrode unit 31 is used as a common carriage 62A. Can be used for moving.
  • the side plate portion 63 of the electrode unit 31 forms part of the wall surface of the film forming chamber 11.
  • An anode 67 and a cathode unit 68 disposed on both surfaces of the substrate W during the film forming process are provided on one surface 65 of the side plate portion 63 (a surface facing the inside of the film forming chamber 11).
  • the electrode unit 31 of the present embodiment includes a pair of anodes 67 that are spaced apart on both sides of the cathode unit 68 therebetween. Then, two substrates W can be formed simultaneously with one electrode unit 31. Each substrate W at the time of film formation is disposed on both sides of the cathode unit 68 so as to face each other substantially parallel to the vertical direction.
  • the two anodes 67 are arranged on the outer side in the thickness direction of each substrate W so as to face each substrate W.
  • a driving mechanism (driving unit) 71 for driving the anode 67 and a matching box 72 for supplying power to the cathode unit 68 during film formation are attached to the other surface 69 of the side plate portion 63. Yes. Further, a connecting portion (not shown) for piping for supplying a film forming gas to the cathode unit 68 is formed on the side plate portion 63.
  • the two (a pair) anodes 67 incorporate a heater H as a temperature control unit that controls the temperature of the substrate W. These two anodes 67 and the heater H constitute an anode unit 90.
  • the two anodes 67 and 67 can be moved in a direction (horizontal direction) approaching and separating from each other by a drive mechanism 71 provided on the side plate portion 63, and the separation between the substrate W and the cathode unit 68. The distance can be controlled. Specifically, before the deposition of the substrate W, the two anodes 67 and 67 move toward the cathode unit 68 and come into contact with the substrate W.
  • the two anodes 67 and 67 move in a direction approaching the cathode unit 68, and the separation distance between the substrate W and the cathode unit 68 is adjusted to a desired distance. Thereafter, film formation is performed, and after the film formation is completed, the anodes 67 and 67 are moved away from each other, the anode 67 and the substrate W are separated from each other, and the substrate W can be easily taken out from the electrode unit 31. Can do. Further, the anode 67 is attached to the drive mechanism 71 via a hinge (not shown).
  • the surface 67A of the anode 67 facing the cathode unit 68 is opened and closed until it is substantially parallel to the one surface 65 of the side plate portion 63. I can move. That is, the anode 67 can be rotated by approximately 90 ° in plan view (see FIG. 4A).
  • the cathode unit 68 includes a shower plate (cathode) 75, a cathode intermediate member 76, an exhaust duct 79, and a floating capacitance body 82.
  • the cathode unit 68 is provided with a pair of shower plates 75 each having a plurality of small holes (not shown) formed on the surface facing each anode 67, and the film forming gas is directed toward the substrate W from the small holes. Erupted.
  • the shower plates 75 and 75 form a cathode (high frequency electrode) electrically connected to the matching box 72.
  • a cathode intermediate member 76 that is electrically connected to the matching box 72 is provided between the two shower plates 75 and 75. That is, the shower plate 75 is disposed on both side surfaces of the cathode intermediate member 76 in a state of being electrically connected to the cathode intermediate member 76.
  • the cathode intermediate member 76 and the shower plate (cathode) 75 are formed of a conductor.
  • the high frequency is applied to the shower plate (cathode) 75 through the cathode intermediate member 76. For this reason, the voltages applied to the two shower plates 75 and 75 for generating plasma have the same potential and the same phase.
  • the cathode intermediate member 76 is electrically connected to the matching box 72 by a wiring (not shown).
  • a space 77 is formed between the cathode intermediate member 76 and the shower plate 75.
  • a film forming gas is introduced into the space 77 from a gas supply device (not shown).
  • the pair of space portions 77 are separated by a cathode intermediate member 76 interposed therebetween, and are formed separately corresponding to each shower plate 75, 75. Therefore, the flow rate and type of gas discharged from each shower plate 75, 75 can be controlled independently. That is, the space 77 has a role of a gas supply path.
  • each of the space portions 77 is formed separately corresponding to each of the shower plates 75 and 75, so the cathode unit 68 has two gas supply paths. .
  • a hollow exhaust duct 79 is provided around the entire periphery of the cathode unit 68.
  • the exhaust duct 79 is formed with an exhaust port 80 through which the film forming gas and reaction by-product (powder) in the film forming space 81 are introduced into the exhaust duct 79 and exhausted.
  • an exhaust port 80 is formed facing a film formation space 81 formed between the substrate W and the shower plate 75 when film formation is performed.
  • a plurality of the exhaust ports 80 are formed along the peripheral edge of the cathode unit 68, and are configured to be able to exhaust substantially uniformly over the entire periphery.
  • An opening ⁇ (not shown) is formed in a surface facing the film forming chamber 11 in the exhaust duct 79 disposed in the lower part of the cathode unit 68.
  • the film forming gas exhausted from the film forming space 81 is discharged into the film forming chamber 11 through the opening ⁇ .
  • the gas discharged into the film forming chamber 11 is exhausted to the outside through an exhaust pipe 29 provided in the lower side surface 28 of the film forming chamber 11 (see FIG. 3C).
  • a stray capacitance body 82 having a dielectric and / or a laminated space of the dielectric is provided.
  • the exhaust duct 79 is connected to the ground potential.
  • the exhaust duct 79 also functions as a shield frame for preventing abnormal discharge from the cathode 75 and the cathode intermediate member 76.
  • a pair of masks 78 are provided on the peripheral edge of the cathode unit 68 so as to cover a portion from the outer periphery of the exhaust duct 79 to the outer periphery of the shower plate (cathode) 75.
  • These masks 78 cover sandwiching pieces 59A (see FIGS. 9 and 21) of the sandwiching portion 59, which will be described later, provided on the carrier 21, and the deposition gas and reaction by-products (powder) in the deposition space 81. Is formed in the gas flow path R. That is, the gas flow path R is formed between the mask 78 and the shower plate 75 and between the mask 78 and the stray capacitance body 82.
  • a plurality of moving rails 37 are provided between the film forming chambers 11 and 11 so that the carrier 21 can move between the film forming chamber 11 and the loading / unloading chamber 13 and between the loading / unloading chamber 13 and the substrate removal chamber 15. It is laid between the substrate removal chambers 15 (see FIG. 2).
  • the moving rail 37 is separated between the film forming chamber 11 and the loading / unloading chamber 13, and the carrier carry-in / out port 24 is sealed by closing the shutter 25.
  • FIGS. 5A and 5B are schematic perspective views of the preparation / removal chamber 13.
  • 5A is a perspective view
  • FIG. 5B is a perspective view when viewed from an angle different from FIG. 5A.
  • the preparation / removal chamber 13 is formed in a box shape.
  • the first side surface 33 is connected to the first side surface 23 of the film forming chamber 11 while ensuring airtightness.
  • the first side surface 33 is formed with an opening 32 through which the three carriers 21 can be inserted.
  • the second side surface 34 facing the first side surface 33 is connected to the substrate desorption chamber 15.
  • the second side surface 34 is formed with three carrier carry-in / out ports 35 through which the carrier 21 on which the substrate W is mounted can pass.
  • the carrier carry-in / out port 35 is provided with a shutter 36 that can ensure airtightness.
  • Each moving rail 37 is separated between the preparation / removal chamber 13 and the substrate removal chamber 15, and the carrier carry-in / out port 35 is sealed by closing the shutter 36.
  • the preparation / removal chamber 13 is provided with a push-pull mechanism 38 for moving the carrier 21 between the film formation chamber 11 and the preparation / removal chamber 13 along the moving rail 37.
  • the push-pull mechanism 38 includes a locking portion 48 for locking the carrier 21; a pair of guides provided at both ends of the locking portion 48 and arranged substantially parallel to the moving rail 37. A member 49; and a moving device 50 for moving the locking portion 48 along both guide members 49.
  • a movement mechanism (not shown) is provided in the preparation / removal chamber 13 for simultaneously accommodating the pre-deposition substrate W1 and the post-deposition substrate W2.
  • This moving mechanism moves the carrier 21 by a predetermined distance in a direction substantially orthogonal to the laying direction of the moving rail 37 in plan view.
  • a vacuum pump 43 for evacuating the inside of the preparation / removal chamber 13 is connected to the lower portion 41 of the third side surface of the preparation / removal chamber 13 via an exhaust pipe 42 (see FIG. 5B).
  • FIGS. 7A and 7B are schematic configuration diagrams of the substrate desorption chamber.
  • 7A is a perspective view
  • FIG. 7B is a front view.
  • the substrate desorption chamber 15 is formed of a frame-like body and connected to the second side surface 34 of the preparation / removal chamber 13.
  • the attachment of the substrate W1 before the film formation process and the removal of the substrate W2 after the film formation process are performed on the carrier 21 arranged on the moving rail 37.
  • three carriers 21 can be arranged in parallel.
  • the substrate removal robot 17 has a drive arm 45.
  • the drive arm 45 can suck the substrate W at its tip. Further, the drive arm 45 can move between the carrier 21 disposed in the substrate removal chamber 15 and the substrate storage cassette 19. The drive arm 45 takes out the pre-deposition substrate W1 from the substrate storage cassette 19, and The substrate W1 before film formation can be attached to the carrier 21 disposed in the substrate desorption chamber 15. Further, the drive arm 45 can also remove the post-deposition substrate W ⁇ b> 2 from the carrier 21 that has returned to the substrate removal chamber 15 and transport it to the substrate storage cassette 19.
  • FIG. 8 is a perspective view of the substrate storage cassette 19.
  • the substrate storage cassette 19 is formed in a box shape and has a size capable of storing a plurality of substrates W.
  • a plurality of substrates W can be stacked and stored in the vertical direction with the film formation surface horizontal.
  • casters 47 are provided at the four corners below the substrate storage cassette 19 so that they can be easily moved to another processing apparatus.
  • FIG. 9 is a perspective view of a carrier for transporting the substrate W.
  • the carrier 21 includes two frame-shaped frames 51 to which the substrate W can be attached. That is, two substrates W can be attached to one carrier 21.
  • the two frames 51 and 51 are connected by a connecting member 52 at the upper part thereof.
  • a plurality of wheels 53 placed on the moving rail 37 are provided on the upper surface of the connecting member 52. These wheels 53 roll on the moving rail 37 so that the carrier 21 can move along the moving rail 37.
  • a frame holder 54 is provided below the frame 51 for suppressing the shaking of the substrate W when the carrier 21 moves.
  • the lower end of the frame holder 54 is fitted to a rail member 55 having a concave cross section provided on the bottom surface of each chamber.
  • the rail member 55 is arranged along the moving rail 37 when viewed in plan. If the frame holder 54 is composed of a plurality of rollers, more stable conveyance is possible.
  • Each frame 51 has a peripheral portion 57 and a sandwiching portion 59.
  • the film formation surface of the substrate W is exposed to the opening 56 formed in the frame 51.
  • the clamping part 59 clamps and fixes the board
  • An urging force is applied to the holding portion 59 holding the substrate W by a spring or the like.
  • the sandwiching portion 59 has sandwiching pieces 59 ⁇ / b> A and 59 ⁇ / b> B that abut on the front surface WO (film formation surface) and the back surface WU (back surface) of the substrate W, respectively.
  • the distance between the sandwiching piece 59A and the sandwiching piece 59B can be varied via the spring or the like. That is, the separation distance can be varied along the direction in which the sandwiching piece 59A approaches and separates from the sandwiching piece 59B according to the movement of the anode 67 (details will be described later).
  • one carrier 21 one carrier 21 capable of holding a pair (two) of substrates W
  • the thin-film solar cell manufacturing apparatus 10 of this embodiment four sets of the substrate film forming lines 16 described above are arranged, and three carriers 21 are accommodated in one film forming chamber 11, so that 24 substrates W are omitted. A film can be formed simultaneously.
  • the drive arm 45 of the substrate removal robot 17 is moved to take out one pre-deposition substrate W ⁇ b> 1 from the substrate storage cassette 19 and attach it to the carrier 21 in the substrate removal chamber 15.
  • the orientation of the pre-deposition substrate W1 disposed in the horizontal direction on the substrate accommodating cassette 19 is changed to the vertical direction and attached to the carrier 21.
  • This operation is repeated once, and two substrates W1 before film formation are attached to one carrier 21.
  • this operation is repeated to attach the pre-deposition substrate W1 to the remaining two carriers 21 in the substrate removal chamber 15 respectively. That is, six substrates W1 before film formation are attached at this stage.
  • the three carriers 21 to which the pre-deposition substrate W 1 is attached are moved substantially simultaneously along the respective moving rails 37 and accommodated in the preparation / removal chamber 13.
  • the shutter 36 of the carrier carry-in / out port 35 of the preparation / removal chamber 13 is closed.
  • the inside of the preparation / removal chamber 13 is kept in a vacuum state using the vacuum pump 43.
  • the three carriers 21 are respectively moved by a predetermined distance in the direction orthogonal to the direction in which each moving rail 37 is laid in a plan view.
  • the shutter 25 of the film forming chamber 11 is opened, and the carrier 21 ⁇ / b> A to which the post-deposition substrate W ⁇ b> 2 that has been formed in the film forming chamber 11 is attached is loaded and taken out. 13 is moved using a push-pull mechanism 38.
  • the carrier 21 holding the pre-film formation substrate W1 and the carrier 21A holding the post-film formation substrate W2 are alternately arranged in parallel. Then, by maintaining this state for a predetermined time, the heat stored in the substrate W2 after the film formation process is transferred to the substrate W1 before the film formation process. That is, the substrate W1 before film formation is heated.
  • the movement of the push-pull mechanism 38 will be described.
  • the movement when the carrier 21A in the film forming chamber 11 is moved into the preparation / removal chamber 13 will be described.
  • the carrier 21A to which the post-deposition substrate W2 is attached is locked to the locking portion 48 of the push-pull mechanism 38.
  • the moving arm 58 of the moving device 50 attached to the locking portion 48 is swung.
  • the length of the moving arm 58 is variable.
  • the locking portion 48 that locks the carrier 21A moves while being guided by the guide member 49, and the carrier 21A moves from the film formation chamber 11 into the preparation / removal chamber 13 as shown in FIG. 15B.
  • the carrier 21 and the carrier 21 ⁇ / b> A are moved in a direction orthogonal to the moving rail 37 by the moving mechanism, and the carrier 21 holding the substrate W ⁇ b> 1 before film formation is moved to each moving rail 37. Move to position.
  • each carrier 21 holding the pre-deposition substrate W1 is moved into the film formation chamber 11 using the push-pull mechanism 38, and the shutter 25 is closed after the movement is completed.
  • a vacuum state is maintained in the film forming chamber 11.
  • the pre-deposition substrate W1 attached to each carrier 21 moves along the surface direction thereof, and the pre-deposition process is performed between the anode 67 and the cathode unit 68 in the deposition chamber 11. It is inserted so that the surface WO of the substrate W1 is substantially parallel to the vertical direction (see FIG. 18).
  • the two anodes 67 are moved toward each other by the drive mechanism 71 so that the anodes 67 are brought into contact with the back surface WU of the substrate W1 before film formation. Make contact.
  • the pre-deposition substrate W1 moves toward the cathode unit 68 so as to be pushed by the anode 67. Further, the pre-deposition substrate W1 is moved until the gap between the pre-deposition substrate W1 and the shower plate 75 of the cathode unit 68 reaches a predetermined distance (deposition distance).
  • the gap (deposition distance) between the pre-deposition substrate W1 and the shower plate 75 of the cathode unit 68 is in the range of 5 to 15 mm, and is preferably about 5 mm, for example.
  • the holding piece 59A of the holding portion 59 of the carrier 21 that is in contact with the surface WO side of the substrate W1 before the film formation process moves along with the movement of the substrate W1 before the film formation process (movement of the anode 67). Displacement in a direction away from 59B.
  • the substrate W1 before film formation is sandwiched between the anode 67 and the sandwiching piece 59A.
  • a restoring force such as a spring (not shown) acts on the sandwiching piece 59A, so that the sandwiching piece 59A is displaced toward the sandwiching piece 59B.
  • the sandwiching piece 59A comes into contact with the mask 78, and the movement of the anode 67 stops at this point (see FIG. 21).
  • the mask 78 covers the surface of the sandwiching piece 59 ⁇ / b> A and the outer edge portion of the substrate W, and is in close contact with the sandwiching piece 59 ⁇ / b> A or the outer edge portion of the substrate W. That is, the mating surface between the mask 78 and the sandwiching piece 59A or the outer edge portion of the substrate W has a role of a sealing surface.
  • the film forming gas hardly leaks to the anode 67 side from between the mask 78 and the sandwiching piece 59A or the outer edge portion of the substrate W.
  • the range in which the film forming gas spreads is limited, and formation of a film on the unnecessary range, that is, the outer edge of the anode 67 or the substrate W can be prevented.
  • the mask 78 can be separated from the film forming chamber 11 integrally with the electrode unit 31, the mask 89 can be easily cleaned. As a result, the operating rate of the thin-film solar cell manufacturing apparatus 10 is improved.
  • the gap between the mask 78 and the shower plate 75 and the gap between the mask 78 and the exhaust duct 79, that is, the channel dimension in the thickness direction of the gas channel R are determined as follows. Is set to be a predetermined distance. As another form, the distance between the substrate W and the shower plate (cathode) 75 can be arbitrarily changed by the stroke of the drive mechanism 71 by attaching the mask 78 to the exhaust duct 79 via an elastic body. In the above-described embodiment, the mask 78 and the substrate W are in contact with each other. However, the mask 78 and the substrate W may be arranged so as to leave a minute space that restricts the passage of the film forming gas. .
  • the film forming gas is ejected from the shower plate 75 of the cathode unit 68 and the matching box 72 is activated to apply a voltage to the cathode 76 of the cathode unit 68.
  • plasma is generated in the film formation space 81 and film formation is performed on the surface WO of the substrate W1 before film formation.
  • the substrate W1 before film formation is heated to a desired temperature by a heater H (for example, a heating wire) built in the anode 67.
  • the anode 67 stops heating when the pre-deposition substrate W1 reaches a desired temperature.
  • a voltage is applied to the shower plate (cathode) 75 and plasma is generated in the film formation space 81, the film formation process is performed even if heating of the anode 67 is stopped due to heat input from the plasma over time.
  • the temperature of the front substrate W1 may rise higher than a desired temperature.
  • the anode 67 can also function as a heat sink for cooling the pre-deposition substrate W1 whose temperature has increased excessively. Therefore, the substrate W1 before the film formation process is adjusted to a desired temperature regardless of the elapsed time of the film formation process time.
  • the film forming gas material to be supplied can be switched every predetermined time.
  • gas and reaction by-products (powder) in the film formation space 81 pass through the gas flow path R to the exhaust duct 79 from the exhaust port 80 formed at the peripheral edge of the cathode unit 68. And flows in.
  • the gas that has flowed into the exhaust duct 79 passes through the opening ⁇ of the exhaust duct 79 disposed at the lower portion of the cathode unit 68, and goes to the outside from the exhaust pipe 29 provided at the lower side surface 28 of the film forming chamber 11. And exhausted.
  • reaction by-products (powder) generated during film formation can be collected and disposed by adhering and depositing on the inner wall surface of the exhaust duct 79. Since all the electrode units 31 in the film forming chamber 11 perform the same process as described above, the film forming process can be simultaneously performed on all the six substrates.
  • the two anodes 67 are moved away from each other by the drive mechanism 71, and the substrate W2 and the frame 51 (the sandwiching piece 59A) after the film forming process are returned to their original positions (FIG. 19). reference). That is, when the film formation is completed and the carrier 21 is moved, the mask 78 is detached from the exposed surface 85 of the sandwiching piece 59A. Further, by moving the anode 67 in a direction away from each other, the substrate W2 after the film formation process and the anode 67 are separated from each other (see FIG. 18).
  • the shutter 25 of the film formation chamber 11 is opened, and each carrier 21 is moved into the preparation / removal chamber 13 using a push-pull mechanism 38.
  • the inside of the preparation / removal chamber 13 is evacuated, and the carrier 21B attached with the pre-deposition substrate W1 to be formed next is already arranged.
  • the heat storage of the substrate W2 after the film formation process is transferred to the substrate W1 before the film formation process in the preparation / removal chamber 13, and the temperature of the substrate W2 after the film formation process is lowered.
  • each carrier 21B is moved into the film forming chamber 11
  • each carrier 21 is returned to the position of the moving rail 37 by the moving mechanism.
  • the substrate W2 after each film formation process is removed from each carrier 21 by the substrate removal robot 17 and moved to the substrate accommodation cassette 19 in the substrate removal chamber 15.
  • the film forming process is completed by moving the substrate storage cassette 19 to the place of the next process.
  • the anode 67 moves along the direction approaching / separating from the cathode (shower plate 75). Therefore, when the substrate W is taken in and out of the film forming chamber 11, the anode 67 is moved.
  • the gap between 67 and the cathode (shower plate 75) can be set large.
  • the gap between the pre-deposition substrate W1 and the shower plate 75 of the cathode unit 68 is reduced to a predetermined distance (film formation distance).
  • this predetermined distance can be set to about 5 mm.
  • the cathode unit 68 that is relatively difficult to move is disposed between the two substrates W, that is, approximately in the center of the film forming chamber 11.
  • the anode 67 that is relatively easy to move is arranged outside the two substrates W, that is, on the side surface inside the film forming chamber 11. Then, the anode 67 can be moved by the drive mechanism 71 to control the separation distance between the substrate W and the cathode unit 68. For this reason, compared with the case where the cathode unit 68 is moved, complication of the thin film solar cell manufacturing apparatus 10 can be suppressed, and the manufacturing cost of the thin film solar cell manufacturing apparatus 10 can be reduced.
  • the two anodes 67 of the electrode unit 31 are moved toward each other by the drive mechanism 71, and the anode 67 and the back surface WU of the substrate W1 before film formation processing are brought into contact with each other. .
  • the pre-deposition substrate W1 is moved toward the cathode unit 68 so that the driving mechanism 71 is driven and pushed by the anode 67.
  • the anode 67 incorporates a heater H, and the anode 67 and the heater H constitute an anode unit 90. For this reason, since no film is interposed between the anode 67 and the substrate W when the film is formed, the substrate W can be efficiently heated.
  • the anode 67 can be used as a heat dissipation medium for the substrate W. Therefore, it becomes possible to keep the substrate W constant at a desired temperature regardless of the elapsed time of the film formation processing time, and a higher quality film can be formed.
  • a hollow exhaust duct 79 is provided on the peripheral edge of the cathode unit 68 over substantially the entire circumference.
  • the film forming gas exhaust gas
  • exhaust efficiency can be improved.
  • reaction by-products (powder) generated during film formation can be easily recovered.
  • This reaction by-product (powder) can be collected and disposed by adhering to the inner wall surface of the exhaust duct 79. For this reason, it is possible to make the film forming gas exhausted to the outside from the exhaust pipe 29 provided in the lower side surface 28 of the film forming chamber 11 into a relatively clean state containing no reaction by-products (powder). become.
  • the clamping part 59 provided in the carrier 21 has clamping pieces 59A and 59B that come into contact with the front surface WO and the rear surface WU of the substrate W.
  • the separation distance of the sandwiching pieces 59A and 59B can be changed via a spring or the like, that is, the sandwiching piece 59A can move along the direction in which the sandwiching piece 59A approaches or approaches the sandwiching piece 59B in accordance with the movement of the anode 67. It is configured. For this reason, the substrate W can be easily moved close to and away from the cathode unit 68 as the anode 67 moves.
  • the shower plates 75 and 75 are cathodes (high frequency electrodes) connected to the matching box 72, it is not necessary to provide the cathode and the shower plate 75 separately. As a result, the thin-film solar cell manufacturing apparatus 10 can be simplified and reduced in cost.
  • the cathode unit 68 includes a shower plate (cathode) 75, a cathode intermediate member 76, an exhaust duct 79, and a stray capacitance body 82.
  • the pair of shower plates 75 are disposed on both side surfaces of the cathode intermediate member 76 in a state of being electrically connected to the cathode intermediate member 76.
  • the cathode intermediate member 76 and the shower plate (cathode) 75 are formed of a conductor, and the high frequency is applied to each shower plate (cathode) 75 via the cathode intermediate member 76. Therefore, a voltage having the same potential and the same phase for generating plasma is applied to the pair of shower plates 75 and 75.
  • the space 77 (gas supply path) is separated by the cathode intermediate member 76 and formed separately corresponding to each shower plate 75, 75. Therefore, the gas emitted from each shower plate 75, 75 can be controlled independently. For this reason, according to the use condition of the thin film solar cell manufacturing apparatus 10, the film-forming gas discharge

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Abstract

　本発明の薄膜太陽電池製造装置は、基板の成膜面と重力方向とが略並行となるように前記基板が配置され、前記成膜面にＣＶＤ法により膜を形成する成膜室と；　電圧が印加されるカソードが両側に配置されたカソードユニットと、前記各カソードのそれぞれに対向かつ離間距離を置いて配置された一対のアノードと、を有する電極ユニットと；前記基板を支持し、前記カソードとこれに対向する前記アノードとの間に前記基板を搬送する搬送部と；を有し、前記離間距離が可変である。

Description

薄膜太陽電池製造装置
　本発明は、薄膜太陽電池製造装置に関する。
　本願は、２００８年６月６日に、日本に出願された特願２００８－１４９９３４号に基づき優先権を主張し、その内容をここに援用する。
　現在の太陽電池は、単結晶Ｓｉ型および多結晶Ｓｉ型がその大半を占めているが、Ｓｉの材料不足などが懸念されている。そこで、近年では、製造コストが低くて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、ａ-Ｓｉ（アモルファスシリコン）層のみを有する従来型の薄膜太陽電池に加えて、最近では、ａ-Ｓｉ層とμｃ-Ｓｉ（マイクロクリスタルシリコン）層とを積層することにより、光電変換効率の向上を図ったタンデム型薄膜太陽電池の需要が高まっている。
　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い。この種のプラズマ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。
　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）を成膜する必要がある。また、μｃ-Ｓｉ層は、良質なマイクロクリスタル膜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も限界がある。したがって、これを補うべく、バッチ処理数の増加などにより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できる装置が求められている。
　また、生産性の向上を図ると共に、大型化する基板にも高精度に成膜可能なＣＶＤ装置として、基板の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ＣＶＤ装置がある。この縦型ＣＶＤ装置のなかには、基板を支持するための支持壁（ホルダ）が一対垂設されているキャリア（搬送部）を有するものがある。各支持壁は、互いに略並行な状態となるように配設されている。キャリアは、各支持壁に基板を支持した状態で、その面方向に沿って移動し、基板を成膜室内に搬送する。成膜室には、各基板を加熱するためのヒータが設けられている。このヒータは、搬送されてきた一対の基板の間に配設されている。また、成膜室の両側壁には、内面側に高周波電極（カソード）がそれぞれ配設されている。この高周波電極に給電することによって、成膜室に供給される成膜ガスがプラズマ化される（例えば、特許文献１参照）。
特開２００２－２７０６００号公報
　基板に薄膜Ｓｉ層を成膜する場合、基板と高周波電極との隙間を５～１５ｍｍ程度の範囲において、任意の間隔（例えば５ｍｍ）に設定する必要がある。
　しかしながら、上述の従来技術では、キャリアに垂設された支持壁に基板を支持させ、この状態で成膜室に基板を搬送するので、キャリアのガタなどを考慮すると、基板と高周波電極との隙間を５ｍｍ程度に設定するのが困難である。この隙間が大きくなると、薄膜Ｓｉ層の品質が低下してしまうおそれがある。
　また、キャリアによって成膜室に搬送されてきた基板と高周波電極との隙間を５ｍｍ程度に設定できたとしても、この隙間が装置の大きさを考えると微小であるため、成膜室からの基板の出し入れ作業が行い難い。このため、従来では、アノードとなるバックプレートを基板と一体として搬送する場合もあったが、搬送対象が大型化することにより、搬送機構が大型化していた。
　そこで、本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであり、形成される膜の品質向上を図りつつ成膜室からの基板の出し入れを容易にし、生産性を向上させることができる薄膜太陽電池製造装置の提供を目的とする。
　本発明は、上記課題を解決して係る目的を達成するために以下の手段を採用した。
　（１）本発明の薄膜太陽電池製造装置は、基板の成膜面と重力方向とが略並行となるように前記基板が配置され、前記成膜面にＣＶＤ法により膜を形成する成膜室と；電圧が印加されるカソードが両側に配置されたカソードユニットと、前記各カソードのそれぞれに対向かつ離間距離を置いて配置された一対のアノードと、を有する電極ユニットと；前記基板を支持し、前記カソードとこれに対向する前記アノードとの間に前記基板を搬送する搬送部と；を有し、前記離間距離が可変である。
　上記（１）に記載の薄膜太陽電池製造装置によれば、成膜室に基板を出し入れする際には、アノードとカソードユニットとの隙間を大きく設定できる。一方、基板の成膜面に膜を形成する際には、アノードとカソードユニットとの隙間を小さく設定し、結果的に基板とカソードユニットとの隙間を小さく、具体的には例えば５ｍｍ程度に設定できる。このため、形成される膜の品質向上を図りつつ、成膜室からの基板の出し入れを容易にし、生産性を向上させることが可能になる。
　また、基板を出し入れする際に基板がアノードやカソードユニットに接触して損傷するのを防止できる。
　（２）前記電極ユニットが、前記アノードを前記カソードに対して接近・離間する方向に移動させる駆動部をさらに有してもよい。
　上記（２）の場合、比較的移動させるのが困難なカソードユニットを２つの基板の間、つまり、成膜室の略中央に配設する一方、比較的移動させるのが容易なアノードを２つの基板の外側、つまり、成膜室の側面寄りに配置している。そして、アノードを駆動部により移動可能とすることで、基板とカソードユニットとの離間距離を制御している。このため、カソードユニットを移動させる場合と比較して、薄膜太陽電池製造装置の複雑化を抑えることができ、この装置の製造コストを低減できる。
　（３）前記アノードが前記カソードに対して接近する間に、前記基板に前記アノードが当接しながら移動することによって、前記基板の成膜面と前記カソードとの離間距離が制御されてもよい。
　上記（３）の場合、基板搬送時には基板とアノードとが分離され、アノードを搬送することなく基板を搬送できる。また、基板の成膜面に膜を形成する際に、アノードと基板との間に何ら介在させないようにできる。このため、基板とアノードとの間で効率よく熱交換を行える。
　（４）前記カソードが、前記基板の前記成膜面に対して成膜ガスを供給するシャワープレートであってもよい。
　上記（４）の場合、カソードとシャワープレートとを別個に設ける必要がなくなり、薄膜太陽電池製造装置の簡素化、及び低コスト化が図れる。
　（５）前記カソードユニットが、導電体からなるカソード中間部材をさらに有し；一対の前記カソードが前記カソード中間部材に接続されていてもよい。
　上記（５）の場合、一対のカソードをそれぞれ別個に制御することなく、容易に同電位・同位相の電圧を印加することが可能になる。このため、電圧制御装置などの構成を簡略化でき、薄膜太陽電池製造装置の低コスト化が図れる。
　（６）前記カソードユニットが、２系統のガス供給路をさらに有し；これらガス供給路のそれぞれが、対応する前記各カソードに接続され、前記各カソードの一方から放出される成膜ガスの流量や種類が他方とは独立して制御されてもよい。
　上記（６）の場合、薄膜太陽電池製造装置の使用状況に応じて各々カソードから放出される成膜ガスを独立して制御できる。そのため、各カソードとアノードとの間に配された基板に形成される膜の品質に差が表れるのを防止できる。また、各カソードとアノードとの間に配された基板に、それぞれ異なる被膜を形成することも可能になり、成膜方法のバリエーションを増大させることができる。
　（７）前記カソードユニットの外周面に、前記成膜ガスを排気する排気ダクトが配されてもよい。
　上記（７）の場合、基板の全周から成膜ガス（排ガス）を排気できる。このため、排気効率を向上させられる。
　また、排気ダクトを用いて排気させることで、例えば、基板の成膜面に膜を形成する際に発生した反応副生成物（パウダー）なども、容易に回収できる。この場合、排気ダクトの内壁に反応副生成物（パウダー）を付着・堆積させることで、反応副生成物（パウダー）を含まない比較的クリーンな成膜ガスを排気させることが可能になる。
　（８）前記搬送部が、前記基板の前記成膜面に当接する第一挟持片と、前記基板の背面に当接する第二挟持片とを有し；これら第一挟持片と第二挟持片とで前記基板が挟持され；前記アノードが前記カソードユニットに対して接近する際に、前記第一挟持片が前記第二挟持片から離間し；前記アノードが前記カソードユニットに対して離間する際に、前記第一挟持片が前記第二挟持片に接近する構成としてもよい。
　上記（８）の場合、アノードの移動に伴って、容易に基板をカソードユニットに対して接近近接・離間させることができる。
　（９）上記（１）に記載の薄膜太陽電池製造装置では、前記アノードに、前記基板の温度を制御するための温度制御部が内蔵されてもよい。
　上記（９）の場合、基板の温度を効率よく制御することが可能になる。より具体的には、基板を効率的に加熱するだけでなく、長時間の成膜処理作業に伴って基板が温まりすぎた場合などにおいて、アノードを基板の放熱媒体として用いることも可能になる。このため、成膜処理作業の時間経過に関わらず基板を所望の温度に一定に保つことが可能になり、より高品質な成膜を施すことができる。
　上記（１）に記載の薄膜太陽電池製造装置によれば、前記アノードと前記カソードとの離間距離を制御できるので、成膜室に基板を出し入れする際には、アノードとカソードユニットとの隙間を大きく設定できる。一方、基板の成膜面に膜を形成する際には、アノードとカソードユニットとの隙間を小さく設定し、結果的に基板とカソードユニットとの隙間を小さく、具体的には例えば５ｍｍ程度に設定できる。このため、形成される膜の品質向上を図りつつ、成膜室からの基板の出し入れを容易にし、生産性を向上させることが可能になる。
本発明の薄膜太陽電池製造装置で製造される薄膜太陽電池の一例を示した概略断面図である。 本発明の一実施形態に係る薄膜太陽電池製造装置の概略平面図である。 本実施形態の成膜室の斜視図である。 同成膜室を別の角度から見た場合の斜視図である。 同成膜室の側面図である。 本実施形態の電極ユニットの斜視図である。 同電極ユニットを別の角度から見た場合の斜視図である。 同電極ユニットの変形例を示す図であって、その一部を分解した斜視図である。 本実施形態の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。 本実施形態の仕込・取出室の斜視図である。 同仕込・取出室を別の角度から見た場合の斜視図である。 本実施形態のプッシュ－プル機構の概略構成図である。 本実施形態の基板脱着室の概略構成を示す斜視図である。 図７Ａにおける正面図である。 本実施形態の基板収容カセットの斜視図である。 本実施形態のキャリアの斜視図である。 上記薄膜太陽電池製造装置を用いた本発明の一実施形態に係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。 同薄膜太陽電池の製造方法の続きの過程を示す説明図（２）である。 同薄膜太陽電池の製造方法の続きの過程を示す説明図（３）である。 同薄膜太陽電池の製造方法の続きの過程を示す説明図（４）である。 同薄膜太陽電池の製造方法の続きの過程を示す説明図（５）である。 本実施形態のプッシュ－プル機構の動きを示す説明図である。 本実施形態のプッシュ－プル機構の動きを示す説明図である。 上記薄膜太陽電池製造装置を用いた薄膜太陽電池の製造方法の続きの過程を示す説明図（６）である。 同薄膜太陽電池の製造方法の続きの過程を示す説明図（７）である。 同薄膜太陽電池の製造方法の続き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。 同薄膜太陽電池の製造方法の続きの過程を示す説明図（９）である。 同薄膜太陽電池の製造方法の続きの過程を示す説明図（１０）である。 同太陽電池の製造方法の続き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。 同薄膜太陽電池の製造方法の続きの過程を示す説明図（１２）である。 同薄膜太陽電池の製造方法の続きの過程を示す説明図（１３）である。 同薄膜太陽電池の製造方法の続きの過程を示す説明図（１４）である。 同薄膜太陽電池の製造方法の続きの過程を示す説明図（１５）である。
　本発明の一実施形態に係る薄膜太陽電池製造装置について、図１～図２５に基づいて説明する。
（薄膜太陽電池）
　図１は、本発明の薄膜太陽電池製造装置で製造される薄膜太陽電池１００の一例を、模式的に示した断面図である。図１に示すように、薄膜太陽電池１００は、その表面を構成する基板Ｗ（例えばガラス基板など）と；この基板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からなるトップセル１０２と；このトップセル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からなるボトムセル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；が積層して構成されている。つまり、薄膜太陽電池１００は、アモルファスシリコン／マイクロクリスタルシリコンタンデム型太陽電池である。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で吸収するとともに、長波長光をボトムセル１０４で吸収することで、発電効率の向上を図ることができる。
　トップセル１０２は、ｐ層（１０２ｐ）、ｉ層（１０２ｉ）、ｎ層（１０２ｎ）の３層構造をなし、それぞれがアモルファスシリコンで形成されている。ボトムセル１０４は、ｐ層（１０４ｐ）、ｉ層（１０４ｉ）、ｎ層（１０４ｎ）の３層構造をなし、それぞれが、マイクロクリスタルシリコンで構成されている。
　このような構成を有する薄膜太陽電池１００では、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）とが発生し、電子はｎ層へ向かって移動するとともに、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/正孔を上部電極１０１と裏面電極１０６とから取り出すことで、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。
　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。そのため、セルの感度特性が向上し、発電効率の向上が図れる。
　また、基板Ｗ側から入射した太陽光は、各層を通過した後、裏面電極１０６で反射される。本実施形態の薄膜太陽電池１００では、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とを目的としたテクスチャ構造が採用されている。
（薄膜太陽電池製造装置）
　図２は、本発明の一実施形態に係る薄膜太陽電池製造装置の概略平面図である。図２に示すように、この薄膜太陽電池製造装置１０は、複数の基板Ｗに対して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）を同時に成膜可能な成膜室１１と；この成膜室１１に搬入される成膜処理前基板Ｗ１（基板Ｗ）、及び成膜室１１から搬出された成膜処理後基板Ｗ２（基板Ｗ）を同時に収容可能な仕込・取出室１３と；成膜処理前基板Ｗ１および成膜処理後基板Ｗ２をキャリア（搬送部）２１（図９参照）に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１７と；基板Ｗを別の処理室に搬送するために収容する基板収容カセット１９と；を備えている。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。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いる。これにより、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で行えるようになっている。さらに、成膜室１１と仕込・取出室１３とが一体化して基板成膜モジュール１４を構成しており、トラックに積載可能な大きさを有している。
　図３Ａ～図３Ｃは、成膜室の概略構成図である。図３Ａが斜視図、図３Ｂが図３Ａとは別の角度からの見た場合の斜視図、図３Ｃが側面図である。
　これら図３Ａ～図３Ｃ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と接続される第一側面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。これらキャリア搬出入口２４には、これらキャリア搬出入口２４を開閉するシャッタ２５がそれぞれ設けられている。シャッタ２５を閉じた場合、キャリア搬出入口２４は気密性を確保して封止される。第一側面２３と対向する第二側面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。これら電極ユニット３１は、成膜室１１から着脱可能である。成膜室１１の第三側面下部２８には、成膜室１１内の空間を真空排気するための真空ポンプ３０が、排気管２９を介して接続されている（図３Ｃ参照。図３Ａ及び図３Ｂでは図示略）。
　図４Ａ～図４Ｄは、電極ユニット３１の概略構成図である。図４Ａが斜視図、図４Ｂが図４Ａとは別の角度から見た場合の斜視図である。図４Ｃは、電極ユニット３１の変形例を示す斜視図である。図４Ｄが、カソードユニットおよびアノード（対向電極）の部分断面図である。
　電極ユニット３１は、成膜室１１の第二側面２７に形成された３箇所の開口部２６に着脱可能である（図３Ｂ参照）。電極ユニット３１は、下部（底板部６２）の四隅に車輪６１が１つずつ設けられており、床面上を移動可能である。車輪６１が取り付けられた底板部６２上には、側板部６３が鉛直方向に沿って立設されている。この側板部６３は、成膜室１１の第二側面２７の開口部２６を閉塞できる大きさを有している。
　図４Ｃの変形例に示すように、車輪６１付きの底板部６２は、カソードユニット６８やアノードユニット９０等が取り付けられた側板部６３と分離・接続可能な台車６２Ａとしてもよい。この場合、電極ユニット３１を成膜室１１に接続した後に、カソードユニット６８やアノードユニット９０等が取り付けられた側板部６３から台車６２Ａを分離し、共通の台車６２Ａとして、他の電極ユニット３１の移動に使用できる。
　電極ユニット３１の側板部６３は、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、成膜処理時に基板Ｗの両面に配置されるアノード６７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は、カソードユニット６８を間に挟んでその両側に離間して配置された一対のアノード６７を備えている。そして、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。成膜処理時の各基板Ｗは、鉛直方向と略並行を成して対向するように、カソードユニット６８の両面側にそれぞれ配置されている。２枚のアノード６７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。
　側板部６３の他方の面６９には、アノード６７を駆動するための駆動機構（駆動部）７１と、成膜を施す際にカソードユニット６８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。
　２枚（一対）のアノード６７には、基板Ｗの温度を制御する温度制御部として、ヒータＨが内蔵されている。これら２枚のアノード６７とヒータＨとでアノードユニット９０が構成されている。また、２枚のアノード６７，６７は、側板部６３に設けられた駆動機構７１により、互いに接近・離間する方向（水平方向）に移動可能であり、基板Ｗとカソードユニット６８との間の離間距離が制御可能である。具体的には、基板Ｗの成膜を施す前は、２枚のアノード６７，６７がカソードユニット６８に向かって移動して、基板Ｗと当接する。さらに、２枚のアノード６７，６７がカソードユニット６８に接近する方向に移動して、基板Ｗとカソードユニット６８との離間距離が、所望の距離に調節される。その後、成膜を行い、成膜終了後には、アノード６７，６７が、互いに離間する方向に移動して、アノード６７と基板Ｗとが互いに離間し、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。
　さらに、アノード６７は、駆動機構７１にヒンジ（不図示）を介して取りつけられている。これにより、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６７のカソードユニット６８側を向いた面６７Ａが、側板部６３の一方の面６５と略平行になるまで開閉するように回動できる。つまり、アノード６７は平面視において略９０°回動できるようになっている（図４Ａ参照）。
　カソードユニット６８は、シャワープレート（カソード）７５と、カソード中間部材７６と、排気ダクト７９と、浮遊容量体８２とを有している。
　カソードユニット６８には、各アノード６７と対向する面にそれぞれ小孔（不図示）が複数形成された一対のシャワープレート７５が配置されており、この小孔から成膜ガスが基板Ｗに向かって噴出される。このシャワープレート７５，７５は、前記マッチングボックス７２と電気的に接続されたカソード（高周波電極）をなしている。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と電気的に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、導電体で形成されている。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、プラズマ発生のために２枚のシャワープレート７５，７５に印加される電圧は、同電位・同位相となる。
　カソード中間部材７６は、図示しない配線によって前記マッチングボックス７２と電気的に接続されている。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が形成されている。そして、ガス供給装置（不図示）より、この空間部７７に成膜ガスが導入されるようになっている。一対の空間部７７は、これらの間に介在するカソード中間部材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ている。そのため、各シャワープレート７５、７５から放出されるガスの流量や種類を独立して制御できる。すなわち、空間部７７は、ガス供給路の役割を有している。本実施形態にあっては、各空間部７７のそれぞれが、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。
　カソードユニット６８の周縁部には、その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。この排気ダクト７９には、成膜空間８１内の成膜ガスや反応副生成物（パウダー）を排気ダクト７９に導入し排気するための排気口８０が形成されている。具体的には、成膜を施す際に基板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。
　カソードユニット６８の下部に配された排気ダクト７９には、成膜室１１へ向いた面に開口部α（不図示）が形成されている。この開口部αによって、成膜空間８１から排気された成膜ガスなどが、成膜室１１内へ排出される。成膜室１１内へ排出されたガスは、成膜室１１の側面下部２８に設けられた排気管２９より外部へ排気される（図３Ｃ参照）。
　排気ダクト７９とカソード中間部材７６の間には、誘電体および／もしくはこの誘電体の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。
　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（カソード）７５の外周部に至る部位を覆うように、一対のマスク７８が設けられている。これらマスク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９、図２１参照）を被覆すると共に、成膜空間８１内の成膜ガスや反応副生成物（パウダー）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、マスク７８とシャワープレート７５との間、およびマスク７８と浮遊容量体８２との間にガス流路Ｒが形成されている。
　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、複数本の移動レール３７が成膜室１１～基板脱着室１５間に敷設されている（図２参照）。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、シャッタ２５を閉じることで、キャリア搬出入口２４が密閉される。
　図５Ａ及び図５Ｂは、仕込・取出室１３の概略斜視図である。図５Ａが斜視図、図５Ｂが、図５Ａとは別の角度から見た場合の斜視図である。図５Ａ及び図５Ｂに示すように、仕込・取出室１３は、箱型に形成されている。第一側面３３は、成膜室１１の第一側面２３と気密性を確保して接続されている。第一側面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。第一側面３３と対向する第二側面３４は、基板脱着室１５に接続されている。第二側面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３６が設けられている。各移動レール３７は、仕込・取出室１３と基板脱着室１５との間で分離されており、シャッタ３６を閉じることで、キャリア搬出入口３５が密閉される。
　仕込・取出室１３には、移動レール３７に沿って成膜室１１と仕込・取出室１３との間でキャリア２１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６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一対のガイド部材４９と；係止部４８を両ガイド部材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。
　さらに、仕込・取出室１３内には、成膜処理前基板Ｗ１および成膜処理後基板Ｗ２を同時に収容するための移動機構（不図示）が設けられている。この移動機構は、平面視において、キャリア２１を移動レール３７の敷設方向と略直交する方向に向かって所定距離移動させる。
　仕込・取出室１３の第三側面下部４１には、仕込・取出室１３内を真空排気するための真空ポンプ４３が、排気管４２を介して接続されている（図５Ｂ参照）。
　図７Ａ及び図７Ｂは、基板脱着室の概略構成図である。図７Ａが斜視図、図７Ｂが正面図である。図７Ａ及び図７Ｂに示すように、基板脱着室１５は、枠状体からなり、仕込・取出室１３の第二側面３４に接続されている。この基板脱着室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の取り付けと、成膜処理後基板Ｗ２の取り外しが行われる。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なっている。
　図２に示すように、基板脱着ロボット１７は、駆動アーム４５を有している。駆動アーム４５は、その先端にて基板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との間で移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、さらには基板脱着室１５に配されたキャリア２１に成膜処理前基板Ｗ１を取り付けることができる。また、駆動アーム４５は、基板脱着室１５に戻ってきたキャリア２１から成膜処理後基板Ｗ２を取り外し、基板収容カセット１９へ搬送することもできる。
　図８は、基板収容カセット１９の斜視図である。図８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。そして、この基板収容カセット１９内には、基板Ｗがその成膜面を水平にした状態で上下方向に複数枚積層され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下部の四隅にはキャスター４７が設けられており、別の処理装置へと容易に移動できるようになっている。
　図９は、基板Ｗを搬送するキャリアの斜視図である。図９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を２枚備えている。つまり、一つのキャリア２１に対して２枚の基板Ｗを取り付けることができる。２枚のフレーム５１，５１は、その上部において連結部材５２により連結されている。連結部材５２の上面には、移動レール３７に載置される複数の車輪５３が設けられている。これらの車輪５３が移動レール３７上を転がることで、キャリア２１が移動レール３７に沿って移動できるようになっている。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のフレームホルダ５４が設けられている。このフレームホルダ５４の下端は、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。レール部材５５は、平面視した場合に、移動レール３７に沿って配されている。フレームホルダ５４を複数のローラで構成すれば、より安定な搬送が可能となる。
　フレーム５１は、それぞれ、周縁部５７と挟持部５９とを有している。フレーム５１に形成された開口部５６に、基板Ｗの成膜面が露出される。そして、この開口部５６の周縁部５７において、挟持部５９が基板Ｗを両面側から挟持して固定す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には、バネなどにより付勢力が働いている。また、図２１に示すように、挟持部５９は、基板Ｗの表面ＷＯ（成膜面）および裏面ＷＵ（背面）にそれぞれ当接する狭持片５９Ａ，５９Ｂを有している。これらの挟持片５９Ａと挟持片５９Ｂとの間の離間距離は、前記バネなどを介して可変可能である。つまり、この離間距離は、アノード６７の移動に応じて、挟持片５９Ａが挟持片５９Ｂに対して接近・離間する方向に沿って可変可能である（詳細は後述する）。ここで、一本の移動レール３７上には、１個のキャリア２１（１対（２枚）の基板Ｗを保持できる１個のキャリア２１）が取り付けられている。つまり、成膜室１１、仕込・取出室１３および基板脱着室１５で構成される一組の基板成膜ライン１６には、３個（３対６枚の基板が保持される）のキャリア２１が取り付けられている。
　本実施形態の薄膜太陽電池製造装置１０では、上述した基板成膜ライン１６が４組配置され、一つの成膜室１１に３個のキャリア２１が収容されるため、２４枚の基板Ｗを略同時に成膜できる。
（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。この説明においては、一組の基板成膜ライン１６の図面を用いるが、他の三組の基板成膜ライン１６も略同一の流れで基板Ｗを成膜する。
　まず、図１０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。
　続いて、図１１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を一枚取り出して、基板脱着室１５内のキャリア２１に取り付ける。この時、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の向きを鉛直方向に変えて、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内の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。
　続いて、図１２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を各移動レール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。
　続いて、図１３に示すように、３個のキャリア２１を平面視において各移動レール３７が敷設された方向と直交する方向に前記移動機構を用いてそれぞれ所定距離移動させる。
　続いて、図１４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。この時、成膜処理前基板Ｗ１を保持したキャリア２１と、成膜処理後基板Ｗ２を保持したキャリア２１Ａとが、平面視した場合、交互に並列する。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、成膜処理前基板Ｗ１が加熱される。
　ここで、プッシュ－プル機構３８の動きを説明する。ここでは、成膜室１１内のキャリア２１Ａを仕込・取出室１３内へ移動させる際の動きを説明する。
　図１５Ａに示すように、プッシュ－プル機構３８の係止部４８に対し、成膜処理後基板Ｗ２が取り付けられたキャリア２１Ａを係止させる。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。この時、移動アーム５８の長さは可変する。すると、キャリア２１Ａを係止した係止部４８が、ガイド部材４９に案内されながら移動し、図１５Ｂに示すように、キャリア２１Ａが成膜室１１から仕込・取出室１３内へと移動する。このように構成することで、キャリア２１Ａを駆動させるための駆動源を成膜室１１内に設けることが不要になる。
　続いて、図１６に示すように、キャリア２１およびキャリア２１Ａを前記移動機構により移動レール３７と直交する方向に移動させ、成膜処理前基板Ｗ１を保持したキャリア２１を、それぞれの移動レール３７の位置まで移動させる。
　続いて、図１７に示すように、プッシュ－プル機構３８を用いて成膜処理前基板Ｗ１を保持した各キャリア２１を成膜室１１内に移動させ、移動完了後にシャッタ２５を閉じる。成膜室１１内は、真空状態が保持されている。この時、各キャリア２１に取り付けられた成膜処理前基板Ｗ１は、それらの面方向に沿って移動し、成膜室１１内において、アノード６７とカソードユニット６８との間に、成膜処理前基板Ｗ１の表面ＷＯが鉛直方向と略並行を成すように挿入される（図１８参照）。
　続いて、図１８及び図１９に示すように、２枚のアノード６７を前記駆動機構７１により互いが接近する方向に移動させて、成膜処理前基板Ｗ１の裏面ＷＵに対してアノード６７を当接させる。
　図２０に示すように、さらに駆動機構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。さらに、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）になるまで成膜処理前基板Ｗ１を移動させる。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の範囲内であり、例えば５ｍｍ程度とするのがよい。
　この時、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の挟持片５９Ａは、成膜処理前基板Ｗ１の移動（アノード６７の移動）に伴って、挟持片５９Ｂから離間する方向に向かって変位する。この時、成膜処理前基板Ｗ１は、アノード６７と挟持片５９Ａとの間に挟持される。アノード６７がカソードユニット６８から離間する方向に向かって移動した際、挟持片５９Ａには、図示されないバネなどの復元力が作用するため、この挟持片５９Ａは、挟持片５９Ｂ側に向かって変位する。
　成膜処理前基板Ｗ１がカソードユニット側６８に向かって移動すると、挟持片５９Ａがマスク７８に当接し、この時点でアノード６７の移動が停止する（図２１参照）。
　図２１に示すように、マスク７８は、挟持片５９Ａの表面と基板Ｗの外縁部を覆うと共に、挟持片５９Ａもしくは基板Ｗの外縁部と密接するよう形成されている。すなわち、マスク７８と、挟持片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いる。そのため、これらマスク７８と、挟持片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、つまり、アノード６７や基板Ｗの外縁部への膜の形成を防止できる。さらに、マスク７８が電極ユニット３１と一体で成膜室１１から分離できるので、マスク８９のクリーニングが容易になる。この結果、薄膜太陽電池製造装置１０の稼働率が向上する。
　成膜処理前基板Ｗ１の移動は、その外縁部がマスク７８に当接することによって停止する。そのため、マスク７８とシャワープレート７５との間隙、およびマスク７８と排気ダクト７９との間隙、つまり、ガス流路Ｒの厚さ方向の流路寸法は、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。
　別の形態として、マスク７８を排気ダクト７９に対して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（カソード）７５の距離を、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。上記の実施形態では、マスク７８と基板Ｗとが当接するものとしたが、成膜ガスの通過を制限するような微少な間隔を空けるように、マスク７８と基板Ｗとを配置させても良い。
　続いて、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のカソード７６に電圧を印加する。これにより、成膜空間８１内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。この時、アノード６７に内蔵されているヒータＨ（例えば電熱線など）により、成膜処理前基板Ｗ１が所望の温度に加熱される。
　アノード６７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、シャワープレート（カソード）７５に電圧が印加されて成膜空間８1にプラズマが発生すると、時間の経過に伴い、このプラズマからの入熱により、アノード６７の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おそれがある。この場合、アノード６７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も機能させることができる。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調整される。
　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できる。
　成膜中および成膜後に、成膜空間８１のガスや反応副生成物（パウダー）は、ガス流路Ｒを介して、カソードユニット６８の周縁部に形成された排気口８０より排気ダクト７９へと流入する。このうち、排気ダクト７９へ流入したガスは、カソードユニット６８の下部に配された排気ダクト７９の開口部αを通過し、成膜室１１の側面下部２８に設けられた排気管２９から外部へと排気される。一方、成膜を施す際に発生した反応副生成物（パウダー）は、排気ダクト７９の内壁面に付着・堆積させることで回収・処分できる。
　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ので、６枚の基板全てに対して同時に成膜処理を施すことができる。
　そして、成膜処理が終了したら、駆動機構７１により２枚のアノード６７を互いに離間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（挟持片５９Ａ）を元の位置に戻す（図１９参照）。すなわち、成膜が終了し、キャリア２１を移動させる段階になると、挟持片５９Ａの露出面８５からマスク７８が外れる。
　さらにアノード６７を互いに離間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６７とが離間する（図１８参照）。
　続いて、図２２に示すように、成膜室１１のシャッタ２５を開き、各キャリア２１を仕込・取出室１３内へプッシュ－プル機構３８を用いて移動させる。この時、仕込・取出室１３内は排気され、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が既に配置されている。そして、仕込・取出室１３内で成膜処理後基板Ｗ２の蓄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。
　続いて、図２３に示すように、各キャリア２１Ｂを成膜室１１内へと移動させた後、前記移動機構により各キャリア２１を移動レール３７の位置まで戻す。
　続いて、図２４に示すように、シャッタ２５を閉じた後、仕込・取出室１３内を大気圧とし、シャッタ３６を開いて、各キャリア２１を基板脱着室１５内へと移動させる。
　続いて、図２５に示すように、基板脱着室１５内において各成膜処理後基板Ｗ２を基板脱着ロボット１７により各キャリア２１から取り外し、基板収容カセット１９へと移動させる。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、成膜処理が終了する。
　したがって、上述の実施形態によれば、アノード６７がカソード（シャワープレート７５）に対して接近・離間する方向に沿って移動するので、成膜室１１内に基板Ｗを出し入れする際には、アノード６７とカソード（シャワープレート７５）との隙間を大きく設定できる。一方、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、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との隙間を所定距離（成膜距離）となるように小さく設定できる。具体的には、この所定距離を５ｍｍ程度に設定できる。このため、成膜の品質向上を図りつつ、成膜室１１内からの基板Ｗの出し入れを容易にし、生産性を向上させることが可能になる。また、基板Ｗを出し入れする際に、基板Ｗがアノード６７やカソードユニット６８に接触して損傷するのを防止できる。
　さらに、比較的移動させるのが困難なカソードユニット６８を２つの基板Ｗの間、つまり、成膜室１１内の略中央に配設している。一方、比較的移動させるのが容易なアノード６７を、２つの基板Ｗの外側、つまり、成膜室１１内の側面側に配置している。そして、アノード６７を駆動機構７１により移動可能とすることで、基板Ｗとカソードユニット６８との離間距離を制御している。このため、カソードユニット６８を移動させる場合と比較して、薄膜太陽電池製造装置１０の複雑化を抑えることができ、薄膜太陽電池製造装置１０の製造コストを低減することができる。
　また、成膜を施す際は、電極ユニット３１の２枚のアノード６７を駆動機構７１により互いに接近する方向に移動させて、アノード６７と成膜処理前基板Ｗ１の裏面ＷＵとが当接される。さらに、駆動機構７１を駆動させてアノード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側に向かって移動させられる。アノード６７はヒータＨを内蔵し、これらアノード６７とヒータＨとでアノードユニット９０が構成されている。このため、成膜を施す際に、アノード６７と基板Ｗとの間に何ら介在させることがないので、効率的に基板Ｗを加熱できる。また、長時間の成膜作業に伴って基板Ｗが温まりすぎた場合であっても、アノード６７を基板Ｗの放熱媒体として用いることができる。よって、成膜処理時間の時間経過に関わらず、基板Ｗを所望の温度に一定に保つことが可能になり、より高品質な成膜を施すことができる。
　そして、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。これによって、基板Ｗの全周から成膜ガス（排ガス）を排気できる。このため、排気効率を向上させることが可能になる。
　また、排気ダクト７９を用いて排気させることで、例えば、成膜を施す際に発生した反応副生成物（パウダー）なども容易に回収できる。この反応副生成物（パウダー）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。このため、成膜室１１の側面下部２８に設けられた排気管２９から外部へと排気される成膜ガスを、反応副生成物（パウダー）を含まない比較的クリーンな状態にすることが可能になる。
　そして、キャリア２１に設けられた挟持部５９は、基板Ｗの表面ＷＯおよび裏面ＷＵに当接する狭持片５９Ａ，５９Ｂを有する。これら挟持片５９Ａ，５９Ｂの離間距離は、バネなどを介して可変可能、つまり、アノード６７の移動に応じて挟持片５９Ａが挟持片５９Ｂに対して接近近接・離間する方向に沿って移動可能に構成されている。このため、アノード６７の移動に伴って、容易に基板Ｗをカソードユニット６８に対して接近近接・離間させることができる。
　また、シャワープレート７５，７５が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）となっているので、カソードとシャワープレート７５とを別個に設ける必要がなくなる。その結果、薄膜太陽電池製造装置１０の簡素化、低コスト化を図ることが可能になる。
　さらに、カソードユニット６８は、シャワープレート（カソード）７５と、カソード中間部材７６と、排気ダクト７９と、浮遊容量体８２とを有している。一対のシャワープレート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。そして、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を介して各シャワープレート（カソード）７５に印加される。ゆえに、一対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。
　このため、一対のシャワープレート（カソード）７５，７５をそれぞれ別個に制御することなく、容易に同電位・同位相の電圧を印加することが可能になる。このため、電圧制御装置などの構成を簡略化することができ、薄膜太陽電池製造装置１０の低コスト化を図ることができる。
　空間部７７（ガス供給路）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ている。そのため、各シャワープレート７５、７５から放出されるガスを、独立して制御できる。このため、薄膜太陽電池製造装置１０の使用状況に応じて、各々のシャワープレート７５から放出される成膜ガスを独立して制御し、それぞれ基板Ｗの膜の品質に差が表れるのを防止できる。また、カソードユニット６８の両側に配される各基板Ｗに、それぞれ異なる被膜を形成することも可能になり、成膜方法のバリエーションを増大させることができる。
　なお、本発明の技術範囲は、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。
　１０　薄膜太陽電池製造装置
　１１　成膜室
　２１　キャリア（搬送部）
　５９　挟持部
　５９Ａ　挟持片（第一挟持片）
　５９Ｂ　挟持片（第二挟持片）
　６７　アノード
　６８　カソードユニット
　７１　駆動機構（駆動部）
　７５　シャワープレート兼カソード
　７６　カソード中間部材
　７７　空間部（ガス供給路）
　７９　排気ダクト
　８０　排気口
　８１　成膜空間
　８２　浮遊容量体
　　Ｈ　ヒータ（温度制御部）
　　Ｒ　ガス流路
　　Ｗ　基板
　Ｗ１　成膜処理前基板
　Ｗ２　成膜処理後基板
　ＷＯ　表面（成膜面）
　ＷＵ　裏面（背面）

Claims (9)

  1. 　基板の成膜面と重力方向とが略並行となるように前記基板が配置され、前記成膜面にＣＶＤ法により膜を形成する成膜室と；
    　電圧が印加されるカソードが両側に配置されたカソードユニットと、前記各カソードのそれぞれに対向かつ離間距離を置いて配置された一対のアノードと、を有する電極ユニットと；
    　前記基板を支持し、前記カソードとこれに対向する前記アノードとの間に前記基板を搬送する搬送部と；
    を有し、
    　前記離間距離が可変である
    ことを特徴とする薄膜太陽電池製造装置。
  2. 　前記電極ユニットが、前記アノードを前記カソードに対して接近・離間する方向に移動させる駆動部をさらに有す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。
  3. 　前記アノードが前記カソードに対して接近する間に、前記基板に前記アノードが当接しながら移動することによって、前記基板の成膜面と前記カソードとの離間距離が制御されることを特徴とする請求項２に記載の薄膜太陽電池製造装置。
  4. 　前記カソードが、前記基板の前記成膜面に対して成膜ガスを供給するシャワープレートであることを特徴とする請求項１乃至３の何れか１項に記載の薄膜太陽電池製造装置。
  5. 　前記カソードユニットが、導電体からなるカソード中間部材をさらに有し；
    　一対の前記カソードが前記カソード中間部材に接続されている；
    ことを特徴とする請求項４に記載の薄膜太陽電池製造装置。
  6. 　前記カソードユニットが、２系統のガス供給路をさらに有し；
    　これらガス供給路のそれぞれが、対応する前記各カソードに接続され、前記各カソードの一方から放出される成膜ガスの流量や種類が他方とは独立して制御される；
    ことを特徴とする請求項４に記載の薄膜太陽電池製造装置。
  7. 　前記カソードユニットの外周面に、前記成膜ガスを排気する排気ダクトが配されていることを特徴とする請求項４に記載の薄膜太陽電池製造装置。
  8. 　前記搬送部が、前記基板の前記成膜面に当接する第一挟持片と、前記基板の背面に当接する第二挟持片とを有し；
    　これら第一挟持片と第二挟持片とで前記基板が挟持され；
    　前記アノードが前記カソードユニットに対して接近する際に、前記第一挟持片が前記第二挟持片から離間し；
    　前記アノードが前記カソードユニットに対して離間する際に、前記第一挟持片が前記第二挟持片に接近する
    ことを特徴とする請求項１乃至７の何れか１項に記載の薄膜太陽電池製造装置。
  9. 　前記アノードに、前記基板の温度を制御するための温度制御部が内蔵されていることを特徴とする請求項１乃至８の何れかに記載の薄膜太陽電池製造装置。
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