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JP2011060899A - Apparatus for manufacturing thin film solar cell - Google Patents

Apparatus for manufacturing thin film solar cell Download PDF

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JP2011060899A JP2009207169A JP2009207169A JP2011060899A JP 2011060899 A JP2011060899 A JP 2011060899A JP 2009207169 A JP2009207169 A JP 2009207169A JP 2009207169 A JP2009207169 A JP 2009207169A JP 2011060899 A JP2011060899 A JP 2011060899A
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substrate
chamber
film
solar cell
film forming
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JP2009207169A
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Japanese (ja)
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Yasuo Shimizu
康男 清水
Katsuhiko Mori
勝彦 森
Koichi Matsumoto
浩一 松本
Takenao Miyatani
武尚 宮谷
Kazu Morioka
和 森岡
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Ulvac Inc
Original Assignee
Ulvac Inc
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Publication date
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Abstract

【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】真空中で基板に所望の膜を成膜する成膜室１１と、成膜室に第一開閉部を介して固定された仕込・取出室と、仕込・取出室と第二開閉部を介して固定され、キャリアに対して基板を脱着する基板脱着室と、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ガスを噴射可能な複数のガス噴出口１５７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が接続されている。
【選択図】図６A thin-film solar cell manufacturing apparatus that is excellent in productivity and manufacturing cost, can achieve high throughput, and can prevent a decrease in conversion efficiency as a thin-film solar cell.
A film forming chamber for depositing a desired film on a substrate in a vacuum, a charging / unloading chamber fixed to the film forming chamber via a first opening / closing portion, a charging / unloading chamber, and a second opening / closing And a carrier for holding the substrate so that the film-forming surface is substantially parallel to the direction of gravity, and a substrate loading / unloading chamber. A thin-film solar cell manufacturing apparatus configured such that a plurality of carriers can be carried in and out in parallel with the film chamber, and can be simultaneously formed on a plurality of substrates held by the plurality of carriers in the film formation chamber A supply pipe 151 having a plurality of gas outlets 157 capable of injecting gas to a by-product adhering to the film formation chamber, and a nitrogen gas supply source 158 for supplying nitrogen gas to the supply pipe are provided. It is connected.
[Selection] Figure 6

Description

本発明は、薄膜太陽電池製造装置に関するものである。   The present invention relates to a thin-film solar cell manufacturing apparatus.

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。   Current solar cells are mostly single-crystal Si and polycrystalline Si-types, but there is a concern about the shortage of Si materials. In recent years, the thin-film Si layer has a low manufacturing cost and a low risk of material shortage. There is an increasing demand for thin film solar cells in which are formed. Furthermore, in addition to the conventional thin-film solar cell having only an a-Si (amorphous silicon) layer, recently, a tandem type that improves the conversion efficiency by laminating an a-Si layer and a μc-Si (microcrystal silicon) layer. There is an increasing demand for thin film solar cells.

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。   In order to form a thin film Si layer (semiconductor layer) of this thin film solar cell, a plasma CVD apparatus is often used. As the plasma CVD apparatus, a single wafer PE-CVD (plasma CVD) apparatus or an inline PE-CVD apparatus is used. There is a batch type PE-CVD apparatus.

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。   Here, in consideration of the conversion efficiency as a thin film solar cell, the μc-Si layer of the tandem solar cell needs to secure a film thickness (about 1.5 μm) about five times that of the a-Si layer. There is. In addition, since it is necessary to form a high-quality microcrystal layer uniformly for the μc-Si layer, there is a limit to increasing the film formation speed, so the productivity is improved by increasing the number of batch processes. It is demanded to make it. That is, there is a demand for an apparatus that realizes a high throughput at a low film formation rate.

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。   Further, a CVD apparatus has been proposed that can form a high-quality thin film and that is intended to reduce manufacturing costs and maintenance costs (see, for example, Patent Document 1). The CVD apparatus of Patent Document 1 includes a substrate (substrate) delivery / dispensing device, a film forming chamber group that can store a plurality of substrates, a moving chamber, and a chamber moving device. The chamber entrance is provided with an airtight shutter, and the storage chamber entrance of the moving chamber is always open. In order to deposit a film on the substrate, the movement chamber is moved to the position of the substrate delivery / dispensing device by the chamber moving device, and the substrate carrier is transferred to the moving chamber side. Further, the moving chamber is joined to the film forming chamber by the chamber moving device, the substrate carrier is moved to the film forming chamber, and the film is formed on the substrate.

特開２００５−１３９５２４号公報JP 2005-139524 A

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。 By the way, in the CVD apparatus of Patent Document 1, in order to form a thin film Si layer on the substrate, the transfer chamber is joined to the film formation chamber, the inside of the transfer chamber is evacuated, and then the shutter of the film formation chamber is opened. Open and transfer the substrate carrier from the transfer chamber to the deposition chamber. Thereafter, the substrate is heated in a film formation chamber, and a thin film Si layer is formed on the substrate by plasma CVD. After the film formation is completed, the substrate is cooled, and the substrate is transported to another processing chamber. Therefore, although a plurality of substrates can be formed simultaneously, forming a thin film Si layer on the substrate requires many steps in addition to the film formation time on the substrate, thereby realizing high throughput. In order to achieve this, it is necessary to increase the number of CVD apparatuses to be installed, but there are limits to the realization in consideration of the installation area of the apparatus and cost effectiveness. In addition, since it is necessary to exhaust the gas after joining the transfer chamber to the film formation chamber, there is a case in which leakage from the junction occurs or the exhaust time is prolonged. In addition, since the number of transfer chambers is smaller than the number of film forming chambers, the carrier replacement time may affect the operating rate of the entire apparatus.
In addition, when the substrate is continuously formed in the film formation chamber, powdery by-products generated during the film formation adhere to various portions in the film formation chamber. If the by-product adheres to the substrate during the subsequent film formation, there arises a problem that the conversion efficiency as a thin film solar cell is lowered.

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。   Therefore, the present invention has been made in view of the above-described circumstances, and is excellent in productivity and manufacturing cost, can achieve high throughput, and prevents a decrease in conversion efficiency as a thin film solar cell. An apparatus for manufacturing a thin film solar cell that can be used is provided.

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ガスを噴射可能な複数のガス噴出口を有する供給管と、該供給管に窒素ガスを供給する窒素ガス供給源が接続されていることを特徴としている。   The invention described in claim 1 includes a film forming chamber for forming a desired film on a substrate in a vacuum, a charging / extracting chamber that is fixed to the film forming chamber through a first opening / closing portion and can be evacuated. A substrate detaching chamber for detaching the substrate with respect to a carrier configured to be fixed to the loading / unloading chamber and the second opening / closing portion and capable of holding the substrate; And a carrier that is held so as to be substantially parallel to the substrate, and the substrate desorption chamber and the preparation / removal chamber are configured such that a plurality of the carriers can be arranged in parallel, and the preparation / removal chamber and the preparation / removal chamber The plurality of carriers can be transferred into and out of the film formation chamber in parallel, and film formation can be performed simultaneously on the plurality of substrates held by the plurality of carriers in the film formation chamber. A thin-film solar cell manufacturing apparatus, which is attached to the film forming chamber A supply tube having a plurality of gas ejection ports capable inject gas to product is characterized in that the nitrogen gas supply source for supplying nitrogen gas to the supply pipe is connected.

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。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。 According to the first aspect of the present invention, a plurality of carriers can be arranged in parallel in the substrate desorption chamber and the loading / unloading chamber, and the plurality of carriers can be carried in and out of the film forming chamber. In addition, since a plurality of substrates held by the plurality of carriers can be simultaneously formed, production efficiency can be improved. That is, high throughput can be realized even when processing at a low film formation rate is performed.
In addition, by holding the substrate on the carrier so that the film-forming surface of the substrate is substantially parallel to the direction of gravity, the area required for the substrate to move in the device can be reduced, so the device can be reduced in size. In addition, many devices can be arranged in the same installation area as the conventional one. Therefore, the number of substrates that can be formed simultaneously can be increased, and productivity can be improved. In addition, when a film is formed in a vertical state so that the film formation surface of the substrate is substantially parallel to the direction of the center of gravity, by-products (particles) generated during film formation are deposited on the film formation surface of the substrate. Can be suppressed. Therefore, a high-quality semiconductor layer can be formed on the substrate.
Furthermore, a nitrogen gas supply source and a supply pipe are provided, and by-products attached to various places in the deposition chamber can be blown away to move the by-products to a desired position (for example, the bottom surface) in the deposition chamber. Therefore, even when the film is continuously formed on the substrate, it is possible to prevent the by-product from adhering to the film formation surface of the substrate, and to prevent the conversion efficiency of the thin film solar cell from being lowered. it can.

請求項２に記載した発明は、前記供給管に、前記副生成物を除去可能なクリーニングガスを供給するクリーニングガス供給源が接続されていることを特徴としている。   The invention described in claim 2 is characterized in that a cleaning gas supply source for supplying a cleaning gas capable of removing the by-products is connected to the supply pipe.

請求項２に記載した発明によれば、成膜室内に副生成物が浮遊している状態で、クリーニングガス供給源から成膜室内にクリーニングガスを供給することにより、副生成物を効率よく除去することができる。   According to the second aspect of the present invention, the by-product is efficiently removed by supplying the cleaning gas from the cleaning gas supply source to the film-forming chamber while the by-product is floating in the film-forming chamber. can do.

請求項３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。   The invention described in claim 3 is characterized in that the nitrogen gas can be injected above a position where the substrate is disposed in the film forming chamber.

請求項３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。   According to the invention described in claim 3, since the by-product most likely to adhere to the film formation surface of the substrate during film formation of the substrate is attached to a member located above the substrate, By configuring so that nitrogen gas can be injected to the position, it is possible to more reliably prevent the by-product from adhering to the film formation surface of the substrate.

請求項４に記載した発明は、前記供給管に、異なる方向を向いた複数の前記ガス噴出口が設けられていることを特徴としている。   The invention described in claim 4 is characterized in that the supply pipe is provided with a plurality of gas outlets facing different directions.

請求項４に記載した発明によれば、成膜室内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。   According to the invention described in claim 4, it is possible to inject nitrogen gas directly onto the by-product adhering to every location in the film forming chamber. Therefore, it is possible to effectively and reliably prevent the by-product from adhering to the film formation surface of the substrate.

請求項５に記載した発明は、前記供給管に、前記成膜室の内壁方向を向いた複数の前記ガス噴出口が設けられていることを特徴としている。   The invention described in claim 5 is characterized in that the supply pipe is provided with a plurality of gas outlets facing the inner wall direction of the film forming chamber.

請求項５に記載した発明によれば、成膜室の内壁に付着した副生成物に対して窒素ガスを直接噴射することができるため、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。   According to the fifth aspect of the present invention, since nitrogen gas can be directly injected to the by-product attached to the inner wall of the film formation chamber, the by-product adheres to the film formation surface of the substrate. Can be prevented more reliably.

請求項６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ガスを噴出するよう前記ガス噴出口が設けられていることを特徴としている。   The invention described in claim 6 includes an electrode unit having a cathode electrode and anode electrodes installed on both sides of the cathode electrode, and the gas is supplied to the supply pipe from above, below, left and right in the direction of the electrode unit. The gas ejection port is provided so as to be ejected.

請求項６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。   According to the sixth aspect of the present invention, it is possible to inject nitrogen gas directly onto the by-product attached to every part of the electrode unit. Therefore, it is possible to effectively and reliably prevent the by-product from adhering to the film formation surface of the substrate.

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。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。 According to the present invention, a plurality of carriers can be arranged in parallel in the substrate desorption chamber and the loading / unloading chamber, and the plurality of carriers can be carried in and out of the film forming chamber. Since a plurality of substrates held by a carrier can be formed at the same time, production efficiency can be improved. That is, high throughput can be realized even when processing at a low film formation rate is performed.
In addition, by holding the substrate on the carrier so that the film-forming surface of the substrate is substantially parallel to the direction of gravity, the area required for the substrate to move in the device can be reduced, so the device can be reduced in size. In addition, many devices can be arranged in the same installation area as the conventional one. Therefore, the number of substrates that can be formed simultaneously can be increased, and productivity can be improved. In addition, when a film is formed in a vertical state so that the film formation surface of the substrate is substantially parallel to the direction of the center of gravity, by-products (particles) generated during film formation are deposited on the film formation surface of the substrate. Can be suppressed. Therefore, a high-quality semiconductor layer can be formed on the substrate.
Furthermore, a nitrogen gas supply source and a supply pipe are provided, and by-products attached to various places in the deposition chamber can be blown away to move the by-products to a desired position (for example, the bottom surface) in the deposition chamber. Therefore, even when the film is continuously formed on the substrate, it is possible to prevent the by-product from adhering to the film formation surface of the substrate, and to prevent the conversion efficiency of the thin film solar cell from being lowered. it can.

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。It is a schematic sectional drawing of the thin film solar cell in embodiment of this invention. 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。It is a schematic block diagram of the thin film solar cell manufacturing apparatus in embodiment of this invention. 本発明の実施形態における成膜室の斜視図である。It is a perspective view of the film-forming chamber in the embodiment of the present invention. 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。It is a perspective view from another angle of the film-forming chamber in the embodiment of the present invention. 本発明の実施形態における成膜室の側面図である。It is a side view of the film-forming chamber in the embodiment of the present invention. 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。It is a perspective view (perspective view) of the film-forming chamber in the embodiment of the present invention. 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。It is a perspective view (side view) of the film-forming chamber in the embodiment of the present invention. 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。It is a perspective view (front view seen from the preparation / extraction chamber side) of the film-forming chamber in the embodiment of the present invention. 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。It is a perspective view of the electrode unit in the embodiment of the present invention. 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。It is a perspective view from another angle of the electrode unit in the embodiment of the present invention. 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。It is a partial exploded perspective view of the electrode unit in the embodiment of the present invention. 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。It is a fragmentary sectional view of a cathode unit and an anode unit of an electrode unit in an embodiment of the present invention. 本発明の実施形態における仕込・取出室の斜視図である。It is a perspective view of the preparation and taking-out chamber in the embodiment of the present invention. 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。It is a perspective view from another angle of the preparation / extraction chamber in the embodiment of the present invention. 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。It is a schematic block diagram of the push-pull mechanism in embodiment of this invention. 本発明の実施形態における基板脱着室の斜視図である。It is a perspective view of the board | substrate removal chamber in embodiment of this invention. 本発明の実施形態における基板脱着室の正面図である。It is a front view of the board | substrate removal chamber in embodiment of this invention. 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。It is a perspective view of the substrate accommodation cassette in the embodiment of the present invention. 本発明の実施形態におけるキャリアの斜視図である。It is a perspective view of the carrier in the embodiment of the present invention. 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。It is explanatory drawing (1) which shows the process of the manufacturing method of the thin film solar cell in embodiment of this invention. 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。It is explanatory drawing (2) which shows the process of the manufacturing method of the thin film solar cell in embodiment of this invention. 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。It is explanatory drawing (3) which shows the process of the manufacturing method of the thin film solar cell in embodiment of this invention. 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。It is explanatory drawing (4) which shows the process of the manufacturing method of the thin film solar cell in embodiment of this invention. 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。It is explanatory drawing (5) which shows the process of the manufacturing method of the thin film solar cell in embodiment of this invention. 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。It is explanatory drawing (1) which shows the motion of the push-pull mechanism in embodiment of this invention. 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。It is explanatory drawing (2) which shows the motion of the push-pull mechanism in embodiment of this invention. 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。It is explanatory drawing (6) which shows the process of the manufacturing method of the thin film solar cell in embodiment of this invention. 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。It is explanatory drawing (7) which shows the process of the manufacturing method of the thin film solar cell in embodiment of this invention. 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。It is explanatory drawing (8) which shows the process of the manufacturing method of the thin film solar cell in embodiment of this invention, and is a schematic sectional drawing when a board | substrate is inserted in the electrode unit. 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。It is explanatory drawing (9) which shows the process of the manufacturing method of the thin film solar cell in embodiment of this invention. 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。It is explanatory drawing (10) which shows the process of the manufacturing method of the thin film solar cell in embodiment of this invention. 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。It is explanatory drawing (11) which shows the process of the manufacturing method of the thin film solar cell in embodiment of this invention, and is a fragmentary sectional view when a board | substrate is set to the electrode unit. 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。It is explanatory drawing (12) which shows the process of the manufacturing method of the thin film solar cell in embodiment of this invention. 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。It is explanatory drawing (13) which shows the process of the manufacturing method of the thin film solar cell in embodiment of this invention. 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。It is explanatory drawing (14) which shows the process of the manufacturing method of the thin film solar cell in embodiment of this invention. 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。It is explanatory drawing (15) which shows the process of the manufacturing method of the thin film solar cell in embodiment of this invention. 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。It is a schematic block diagram which shows another aspect of the thin film solar cell manufacturing apparatus in embodiment of this invention. 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。It is a schematic block diagram which shows another arrangement | positioning method of the thin film solar cell manufacturing apparatus in embodiment of this invention. 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。It is a schematic block diagram which shows another arrangement | positioning method of the thin film solar cell manufacturing apparatus in embodiment of this invention.

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３９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。 A thin-film solar cell manufacturing apparatus according to an embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS.
(Thin film solar cell)
FIG. 1 is a cross-sectional view of a thin film solar cell. As shown in FIG. 1, a thin film solar cell 100 includes a substrate W constituting a surface, an upper electrode 101 made of a transparent conductive film provided on the substrate W, a top cell 102 made of amorphous silicon, a top An intermediate electrode 103 made of a transparent conductive film provided between the cell 102 and a bottom cell 104 described later, a bottom cell 104 made of microcrystalline silicon, a buffer layer 105 made of a transparent conductive film, and a back surface made of a metal film The electrode 106 is laminated. That is, the thin film solar cell 100 is an a-Si / microcrystal Si tandem solar cell. In the thin film solar cell 100 having such a tandem structure, power generation efficiency can be improved by absorbing short wavelength light by the top cell 102 and long wavelength light by the bottom cell 104.

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。   The three-layer structure of the p layer (102p), i layer (102i), and n layer (102n) of the top cell 102 is formed of amorphous silicon. Further, the three-layer structure of the p-layer (104p), i-layer (104i), and n-layer (104n) of the bottom cell 104 is composed of microcrystal silicon.

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。   In the thin-film solar cell 100 thus configured, when energetic particles called photons contained in sunlight hit the i layer, electrons and holes are generated due to the photovoltaic effect, and the electrons are n layers and the holes are Move toward the p-layer. Electrons generated by the photovoltaic effect can be taken out by the upper electrode 101 and the back electrode 106, and light energy can be converted into electric energy.

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。   In addition, 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 is again returned to the top cell 102 side. Incident light improves the sensitivity characteristics of the cell and contributes to improved power generation efficiency.

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。   Moreover, the sunlight which entered from the glass substrate W side passes through each layer, and is reflected by the back surface electrode 106. In order to improve the conversion efficiency of light energy, the thin-film solar cell 100 employs a texture structure for the purpose of a prism effect that extends the optical path of sunlight incident on the upper electrode 101 and a light confinement effect.

（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。 (Thin film solar cell manufacturing equipment)
FIG. 2 is a schematic configuration diagram of a thin-film solar cell manufacturing apparatus. As shown in FIG. 2, the thin-film solar cell manufacturing apparatus 10 can form a bottom cell 104 (semiconductor layer) made of microcrystalline silicon on a plurality of substrates W simultaneously using a CVD method. And a loading / unloading chamber 13 that can simultaneously accommodate the pre-deposition substrate W1 carried into the deposition chamber 11 and the post-deposition substrate W2 unloaded from the deposition chamber 11, and a carrier 21 (FIG. 19), a substrate removal chamber 15 for removing the substrate W (the substrate W1 before film formation and the substrate W2 after the film formation), and a substrate removal robot (drive mechanism) 17 for removing the substrate W from the carrier 21. And a substrate accommodation cassette (conveying means) 19 for accommodating the substrate W for conveyance with another processing step. In the present embodiment, four substrate film forming lines 16 each including a film forming chamber 11, a loading / unloading chamber 13 and a substrate desorbing chamber 15 are provided. Further, the substrate removal robot 17 can move on the rails 18 laid on the floor surface, and the substrate removal robot 17 can deliver the substrate W to all the substrate deposition lines 16. It has become. Further, the process module 14 constituted by the film forming chamber 11 and the preparation / removal chamber 13 is integrated and formed in a size that can be loaded on a truck.

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。   3 to 5 are schematic configuration diagrams of the film forming chamber, FIG. 3 is a perspective view, FIG. 4 is a perspective view from an angle different from FIG. 3, and FIG. As shown in FIGS. 3 to 5, the film forming chamber 11 is formed in a box shape. On the side surface 23 connected to the preparation / removal chamber 13 of the film forming chamber 11, three carrier carry-in / out ports 24 through which the carrier 21 on which the substrate W is mounted can be formed. The carrier loading / unloading port 24 is provided with a shutter (first opening / closing portion) 25 for opening and closing the carrier loading / unloading port 24. When the shutter 25 is closed, the carrier carry-in / out port 24 is closed with airtightness secured. Three electrode units 31 for forming a film on the substrate W are attached to the side surface 27 facing the side surface 23. The electrode unit 31 is configured to be detachable from the film forming chamber 11. Further, an exhaust pipe 29 for evacuating the film forming chamber 11 is connected to a through hole 28 formed in the lower part of the side surface of the film forming chamber 11, and a vacuum pump 30 is provided in the exhaust pipe 29. Yes.

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。   6 to 8 are perspective views of the film forming chamber, FIG. 6 is a perspective view, FIG. 7 is a side view, and FIG. 8 is a front view seen from the side 23 side. As shown in FIGS. 6 to 8, the film forming chamber 11 is provided with a nitrogen gas supply means 150 for injecting nitrogen gas into the film forming chamber 11. The nitrogen gas supply means 150 is connected to a nitrogen gas supply source 158 provided outside, a nitrogen gas introduction pipe 159 disposed between the nitrogen gas supply source 158 and the film forming chamber 11, and the nitrogen gas introduction pipe 159. Nitrogen gas supply pipe 151 to be provided.

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第３供給配管１５１ｃおよび第４供給配管１５１ｄと、を有している。   The nitrogen gas supply pipe 151 is laid in the film forming chamber 11. The first supply pipe 151 a and the second supply pipe 151 b for injecting nitrogen gas above the film forming chamber 11, A third supply pipe 151c and a fourth supply pipe 151d for injecting nitrogen gas downward are provided.

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。   The first supply pipe 151 a extends from a connection flange 152 provided on the upper surface of the film forming chamber 11, and is disposed along the traveling direction of the carrier 21 above the film forming chamber 11.

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。   The second supply pipe 151b is extended from a connection flange 153 provided on the upper surface of the film forming chamber 11 in the same manner as the first supply pipe 151a, and is arranged above the film forming chamber 11 along the traveling direction of the carrier 21. It is installed. The second supply pipe 151 b is arranged at substantially the same height as the first supply pipe 151 a, and is arranged at a position facing the first supply pipe 151 a through the electrode unit 31.

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。   The third supply pipe 151 c extends from a connection flange 155 provided on the upper surface of the film forming chamber 11 to a position not interfering with the electrode flange 31 toward the lower portion of the film forming chamber 11. The carrier 21 is disposed along the traveling direction.

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。   Similarly to the third supply pipe 151c, the fourth supply pipe 151d extends from a connection flange 155 provided on the upper surface of the film formation chamber 11 to a position where it does not interfere with the electrode flange 31 toward the lower portion of the film formation chamber 11. Below the inside of the film chamber 11, it is disposed along the traveling direction of the carrier 21. Further, the fourth supply pipe 151d is arranged at a position facing the third supply pipe 151c with the electrode unit 31 interposed therebetween.

第１供給配管１５１ａ〜第４供給配管１５１ｄには、ガス噴出口１５７がそれぞれ複数形成されている。ガス噴出口１５７は、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適宜上下左右方向が定められている。   A plurality of gas outlets 157 are formed in each of the first supply pipe 151a to the fourth supply pipe 151d. The gas outlet 157 is appropriately defined in the vertical and horizontal directions so as to be directed to a position where by-products (particles) on the inner wall of the electrode unit 31 and the film forming chamber 11 are likely to adhere.

図９〜図１２は電極ユニット３１の概略構成図であり、図９は斜視図、図１０は図９とは別の角度からの斜視図、図１１は電極ユニット３１の一部分解斜視図、図１２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９〜図１２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。   9 to 12 are schematic configuration diagrams of the electrode unit 31, FIG. 9 is a perspective view, FIG. 10 is a perspective view from a different angle from FIG. 9, and FIG. 11 is a partially exploded perspective view of the electrode unit 31. 12 is a partial cross-sectional view of the cathode unit and the anode unit. As shown in FIGS. 9 to 12, the electrode unit 31 is configured to be detachable from three openings 26 formed on the side surface 27 of the film forming chamber 11 (see FIG. 4). The electrode unit 31 is provided with a wheel 61 at a lower portion and is configured to be movable on the floor surface. Further, a side plate portion 63 is erected in the vertical direction on the bottom plate portion 62 to which the wheels 61 are attached. The side plate portion 63 has a size that closes the opening 26 on the side surface 27 of the film forming chamber 11.

図１１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。   As shown in FIG. 11, the bottom plate portion 62 with the wheels 61 may have a cart structure that can be separated from and connected to the electrode unit 31. With the separable carriage structure as described above, after the electrode unit 31 is connected to the film forming chamber 11, the carriage can be separated and used as a common carriage for movement of the other electrode units 31.

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。   That is, the side plate portion 63 forms a part of the wall surface of the film forming chamber 11. An anode unit 90 and a cathode unit 68 positioned on both surfaces of the substrate W when the film is formed are provided on one surface (surface facing the inside of the film forming chamber 11) 65 of the side plate portion 63. In the electrode unit 31 of this embodiment, anode units 90 are arranged on both sides of the cathode unit 68 so as to be spaced apart from each other, so that two substrates W can be formed simultaneously with one electrode unit 31. ing. Therefore, the substrate W is disposed opposite to both sides of the cathode unit 68 in a state where the film formation surface is substantially parallel to the gravity direction, and the two anode units 90 are disposed on the outer side in the thickness direction of each substrate W. Each substrate W is disposed in a state of being opposed to each other. The anode unit 90 includes a plate-like anode 67 and a heater H built in the anode unit 90.

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。   Further, on the other surface 69 of the side plate portion 63, a driving device 71 for driving the anode unit 90, a matching box 72 for supplying power to the cathode intermediate member 76 of the cathode unit 68 when performing film formation, Is attached. 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.

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。   The anode unit 90 includes a heater H as temperature control means for controlling the temperature of the substrate W. Further, the two anode units 90 and 90 are configured to be movable in a direction (horizontal direction) approaching and separating from each other by a driving device 71 provided on the side plate portion 63, and the separation distance between the substrate W and the cathode unit 68 is increased. It can be controlled. Specifically, when the film formation of the substrate W is performed, the two anode units 90, 90 move in the direction of the cathode unit 68 and come into contact with the substrate W, and further move in a direction close to the cathode unit 68. The separation distance between the substrate W and the cathode unit 68 is adjusted to a desired distance. Thereafter, film formation is performed, and the anode units 90 and 90 are moved away from each other after film formation, so that the substrate W can be easily taken out from the electrode unit 31.

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９参照）。   Furthermore, the anode unit 90 is attached to the driving device 71 via a hinge (not shown), and the anode unit 90 (anode 67) side of the anode unit 90 (anode 67) in a state where the electrode unit 31 is pulled out from the film forming chamber 11. This surface 67A can be rotated (opened) until it becomes substantially parallel to one surface 65 of the side plate portion 63. That is, the anode unit 90 can be rotated by approximately 90 ° in plan view (see FIG. 9).

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。   The cathode unit 68 includes a shower plate 75 (= cathode), a cathode intermediate member 76, an exhaust duct 79, and a floating capacitance body 82.

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。   The cathode unit 68 is provided with a shower plate 75 in which a plurality of small holes (not shown) are formed on the surface facing the anode unit 90 (anode 67), so that a film forming gas can be ejected toward the substrate W. It is like that. Furthermore, the shower plates 75 and 75 are cathodes (high frequency electrodes) connected to the matching box 72. A cathode intermediate member 76 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, and the high frequency is applied to the shower plate (cathode) 75 via the cathode intermediate member 76. For this reason, a voltage having the same potential and the same phase for generating plasma is applied to the two shower plates 75 and 75.

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。   The cathode intermediate member 76 is connected to the matching box 72 by wiring (not shown). A space 77 is formed between the cathode intermediate member 76 and the shower plate 75, and a film forming gas is supplied to the space 77 from a gas supply device (not shown). The space 77 is separated by the cathode intermediate member 76 and is formed separately for each shower plate 75, 75 so that the gas discharged from each shower plate 75, 75 is independently controlled. It is configured. That is, the space 77 has a role of a gas supply path. In this embodiment, since the space portion 77 is formed separately corresponding to each shower plate 75, 75, the cathode unit 68 has two gas supply paths. Become.

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の成膜ガスや反応副生成物（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。   Further, a hollow exhaust duct 79 is provided on the peripheral edge of the cathode unit 68 over substantially the entire circumference. The exhaust duct 79 is formed with an exhaust port 80 for exhausting the film forming gas and reaction byproducts (particles) in the film forming space 81. Specifically, an exhaust port 80 is formed facing a film formation space 81 formed between the substrate W and the shower plate 75 when performing film formation. A plurality of 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. In addition, an opening (not shown) is formed in a surface 83 of the exhaust duct 79 facing the inside of the film forming chamber 11 in the lower part of the cathode unit 68, and exhausted film forming gas and the like are discharged into the film forming chamber 11. It can be done. The gas discharged into the film forming chamber 11 is exhausted to the outside through an exhaust pipe 29 provided in a through hole 28 formed at the lower side of the film forming chamber 11. In addition, a stray capacitance body 82 having a dielectric and / or a laminated space is provided between the exhaust duct 79 and the cathode intermediate member 76. 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.

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１９、図３２参照）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。   Further, a mask 78 is provided on the peripheral portion of the cathode unit 68 so as to cover a portion from the outer peripheral portion of the exhaust duct 79 to the outer peripheral portion of the shower plate 75 (= cathode). The mask 78 covers a clamping piece 59A (see FIGS. 19 and 32) of a clamping part 59 (described later) provided on the carrier 21, and forms a film integrally with the clamping piece 59A when the film is formed. A gas flow path R for guiding the deposition gas and particles in the space 81 to the exhaust duct 79 is formed. That is, the gas flow path R is formed between the carrier 21 (the holding piece 59 </ b> A) and the shower plate 75 and between the exhaust duct 79.

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。   By providing such an electrode unit 31, two gaps are formed between the anode unit 90 into which the substrate W is inserted and the cathode unit 68 in one electrode unit 31. Therefore, two substrates W can be formed simultaneously with one electrode unit 31.

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。   Further, the substrate W is disposed between the anode unit 90 and the cathode unit 68, and the anode unit 90 (anode 67) abuts on the substrate W and adjusts the separation distance between the substrate W and the cathode unit 68. Since the thin film Si layer is formed on the substrate W by the plasma CVD method, the gap between the substrate W and the cathode unit 68 must be set to about 5 to 15 mm, but the anode 67 is moved. By making it possible, the separation distance between the anode 67 and the cathode unit 68 can be adjusted before and after film formation. Therefore, the substrate W can be easily taken in and out. Further, it is possible to prevent the substrate W from coming into contact with and damaging the anode 67 or the cathode unit 68 when the substrate W is taken in or out. Further, since the anode 67 and the substrate W can be brought into contact with each other, the film is formed while the substrate W is heated by the heater H. However, the heat of the heater H can be effectively transferred to the substrate W. Therefore, high quality film formation can be performed.

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。   Furthermore, since the electrode unit 31 is configured to be detachable from the film forming chamber 11, the cathode unit 68 and the anode unit 90 of the electrode unit 31 need to be regularly maintained for removal of deposited byproducts. Maintenance can be easily performed. In addition, if a spare electrode unit 31 is prepared, even if the electrode unit 31 is removed from the film forming chamber 11 for maintenance, the spare electrode unit 31 is attached instead to perform maintenance without stopping the production line. be able to. Therefore, production efficiency can be improved. As a result, high throughput can be achieved even when a low-rate semiconductor layer is formed on the substrate W.

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。   Note that a cleaning gas supply unit 160 capable of supplying fluorine radicals used for cleaning the inside of the film forming chamber 11 may be provided in the film forming chamber 11. The cleaning gas supply unit 160 includes, for example, a cleaning gas introduction pipe 161 branched from the nitrogen gas introduction pipe 159, a cleaning gas provided in the cleaning gas introduction pipe 161, and a radical source that generates fluorine radicals. A gas supply source 162. In this case, a valve (not shown) such as a three-way valve is provided at a branch point between the nitrogen gas introduction pipe 159 and the cleaning gas introduction pipe 161 so that nitrogen gas is supplied into the film forming chamber 11 or cleaning gas is supplied. You can choose whether to supply. By periodically supplying fluorine radicals into the film forming chamber 11 by the cleaning gas supply means 160, the by-product deposited in the film forming chamber 11 and the fluorine radicals chemically react with each other, and the by-products are It can be removed efficiently. The cleaning gas introduction pipe 161 may be directly connected to the film forming chamber 11 without branching from the nitrogen gas introduction pipe 159.

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。   Returning to FIG. 2, the moving rail 37 is formed between the film formation chamber 11 and the preparation / removal chamber 13 and between the preparation / removal chamber 13 and the substrate removal chamber 15 so that the carrier 21 can move. -It is laid between the substrate removal chambers 15. The moving rail 37 is separated between the film formation chamber 11 and the preparation / removal chamber 13, and the carrier carry-in / out port 24 can be sealed by closing the shutter 25.

図１３、図１４は仕込・取出室１３の概略構成図であり、図１３は斜視図、図１４は図１３とは別の角度からの斜視図である。図１３、図１４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。   FIGS. 13 and 14 are schematic configuration diagrams of the preparation / removal chamber 13, FIG. 13 is a perspective view, and FIG. 14 is a perspective view from an angle different from FIG. As shown in FIGS. 13 and 14, the preparation / removal chamber 13 is formed in a box shape. The side surface 33 is connected to the side surface 23 of the film forming chamber 11 while ensuring airtightness. An opening 32 through which three carriers 21 can be inserted is formed on the side surface 33. A side surface 34 facing the side surface 33 is connected to the substrate desorption chamber 15. On the side surface 34, three carrier carry-in / out ports 35 through which the carrier 21 on which the substrate W is mounted can pass are formed. The carrier carry-in / out port 35 is provided with a shutter (second opening / closing portion) 36 that can ensure airtightness. The moving rail 37 is separated between the loading / unloading chamber 13 and the substrate detaching chamber 15, and the carrier carry-in / out port 35 can be sealed by closing the shutter 36.

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１５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。   The preparation / removal chamber 13 is provided with a push-pull mechanism 38 for moving the carrier 21 along the moving rail 37 between the film formation chamber 11 and the preparation / removal chamber 13. As shown in FIG. 15, the push-pull mechanism 38 includes a locking portion 48 for locking the carrier 21, and 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 the guide member 49 are provided.

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。   Further, in the preparation / removal chamber 13, in order to simultaneously accommodate the pre-deposition substrate W1 and the post-deposition substrate W2, the carrier 21 is a predetermined distance in a direction substantially orthogonal to the laying direction of the moving rail 37 in plan view. A moving mechanism (not shown) for moving is provided. An exhaust pipe 42 for evacuating the inside of the preparation / removal chamber 13 is connected to the lower side surface 41 of the preparation / removal chamber 13, and a vacuum pump 43 is provided in the exhaust pipe 42.

図１６、図１７は基板脱着室の概略構成図であり、図１６は斜視図、図１７は正面図である。図１６、図１７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。   16 and 17 are schematic configuration diagrams of the substrate desorption chamber, FIG. 16 is a perspective view, and FIG. 17 is a front view. As shown in FIGS. 16 and 17, the substrate removal chamber 15 is formed in a frame shape and is connected to the side surface 34 of the preparation / removal chamber 13. In the substrate desorption chamber 15, the substrate W <b> 1 before film formation can be attached to the carrier 21 disposed on the moving rail 37, and the substrate W <b> 2 after film formation can be removed from the carrier 21. . The substrate removal chamber 15 is configured such that three carriers 21 can be arranged in parallel.

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。   The substrate removal robot 17 has a drive arm 45 (see FIG. 2), and can adsorb the substrate W to the tip of the drive arm 45. The drive arm 45 can drive 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 removes the substrate removal chamber. The operation of attaching the pre-deposition substrate W1 to the carrier (first carrier) 21 disposed on the substrate 15, and the post-deposition substrate W2 are removed from the carrier (second carrier) 21 that has returned to the substrate desorption chamber 15, It can be conveyed to the storage cassette 19.

図１８は基板収容カセット１９の斜視図である。図１８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。   FIG. 18 is a perspective view of the substrate storage cassette 19. As shown in FIG. 18, the substrate storage cassette 19 is formed in a box shape and has a size capable of storing a plurality of substrates W. The substrate W can be accommodated by stacking a plurality of layers in the vertical direction with the film formation surface substantially parallel to the horizontal direction. Further, a caster 47 is provided at the lower part of the substrate storage cassette 19 so that it can be moved to another processing apparatus. In the substrate storage cassette 19, a plurality of film formation surfaces of the substrate W may be stored in the left-right direction in a state of being substantially parallel to the gravity direction.

図１９はキャリアの斜視図である。図１９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。   FIG. 19 is a perspective view of the carrier. As shown in FIG. 19, the carrier 21 has two frame-like 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 integrated by a connecting member 52 at the upper part thereof. Further, a wheel 53 placed on the moving rail 37 is provided above the connecting member 52, and the carrier 21 can move when the wheel 53 rolls on the moving rail 37. Further, a frame holder 54 is provided at the lower part of the frame 51 in order to suppress the shaking of the substrate W when the carrier 21 moves, and the tip of the frame holder 54 is a cross section provided on the bottom surface of each chamber. The concave rail member 55 is fitted. The rail member 55 is arranged in a direction along the moving rail 37 in plan view. If the frame holder 54 is composed of a plurality of rollers, more stable conveyance is possible.

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３２参照）、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。   Each of the frames 51 has a peripheral edge 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, and the holding portion 59 can hold and fix the substrate W from both sides at the peripheral portion 57 of the opening 56. It is like that. And the urging | biasing force by a spring etc. has acted on the clamping part 59 which is clamping the board | substrate W. FIG. Further, the sandwiching portion 59 has sandwiching pieces 59A and 59B that come into contact with the front surface WO (film formation surface) and the back surface WU (back surface) of the substrate W (see FIG. 32). The separation distance can be changed via a spring or the like, that is, the holding piece 59A can move along the direction of approaching or moving away from the holding piece 59B in accordance with the movement of the anode unit 90 (anode 67). (Details will be described later). Here, one carrier 21 (one carrier capable of holding a pair (two) of substrates) is mounted on one moving rail 37. That is, the carrier 21 of 3 pieces (3 to 6 board | substrate holding | maintenance) is attached to the set of thin film solar cell manufacturing apparatuses 10. FIG.

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。   And in the thin film solar cell manufacturing apparatus 10 of this embodiment, since the four board | substrate film-forming lines 16 comprised by the film-forming room | chamber 11 mentioned above, the preparation / taking-out chamber 13, and the board | substrate removal | desorption room | chamber 15 are arrange | positioned and comprised. , 24 substrates W can be formed almost simultaneously.

（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２０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。 (Method for manufacturing thin film solar cell)
Next, a method for forming a film on the substrate W using the thin-film solar cell manufacturing apparatus 10 of the present embodiment will be described. In this description, the drawing of one substrate film forming line 16 is used, but the other three substrate film forming lines 16 also form the substrate in substantially the same flow.
As shown in FIG. 20, a substrate storage cassette 19 that stores a plurality of substrates W1 before film formation is placed at a predetermined position.

図２１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。   As shown in FIG. 21, the driving arm 45 of the substrate removal robot 17 is moved to take out one pre-deposition substrate W1 from the substrate accommodation cassette 19, and the pre-deposition substrate W1 is placed in the substrate desorption chamber 15. It is attached to the carrier 21. At this time, the pre-deposition substrate W1 arranged in the horizontal direction in the substrate accommodating cassette 19 is attached to the carrier 21 while changing its direction in the vertical direction. This operation is repeated once, and two substrates W1 before film formation are attached to one carrier 21. Further, this operation is repeated to attach the pre-deposition substrate W1 to the remaining two carriers 21 installed in the substrate removal chamber 15 respectively. That is, six substrates W1 before film formation are attached at this stage.

図２２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。   As shown in FIG. 22, the three carriers 21 to which the pre-deposition substrate W <b> 1 is attached are moved substantially simultaneously along the moving rail 37 and accommodated in the preparation / removal chamber 13. After the carrier 21 is 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. Thereafter, the inside of the preparation / removal chamber 13 is kept in a vacuum state using the vacuum pump 43.

図２３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。   As shown in FIG. 23, the three carriers 21 are moved by a predetermined distance (half pitch) using a moving mechanism in a direction orthogonal to the direction in which the moving rail 37 is laid in a plan view. The predetermined distance is a distance where one carrier 21 is located between the adjacent moving rails 37, 37.

図２４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。   As shown in FIG. 24, the shutter 25 of the film formation chamber 11 is opened, and the carrier 21A to which the post-deposition substrate W2 attached after film formation in the film formation chamber 11 is pushed to the loading / unloading chamber 13 The pull mechanism 38 is used for movement. At this time, the carrier 21 and the carrier 21A are alternately arranged in parallel in a plan view. By holding 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 pre-deposition substrate W1 is heated.

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２５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２６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。 Here, the movement of the push-pull mechanism 38 will be described. Here, the movement when the carrier 21A located in the film formation chamber 11 is moved to the preparation / removal chamber 13 will be described.
As shown in FIG. 25, 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. Then, the moving arm 58 of the moving device 50 attached to the locking portion 48 is swung. At this time, the length of the moving arm 58 is variable. Then, the locking portion 48 locked with the carrier 21A moves so as to be guided by the guide member 49, and moves into the preparation / removal chamber 13 as shown in FIG. That is, the carrier 21 </ b> A is moved from the film formation chamber 11 to the preparation / removal chamber 13. With this configuration, a driving source for driving the carrier 21 </ b> A in the film forming chamber 11 becomes unnecessary. The carrier in the preparation / removal chamber 13 can be moved to the film formation chamber 11 by making the movement opposite to the above movement.

図２７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。   As shown in FIG. 27, 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 unprocessed substrate W <b> 1 is moved to a position along the moving rail 37.

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。窒素ガスは、窒素ガス供給源１５８から窒素ガス導入管１５９を経由して、窒素ガス供給管１５１に供給される。そして、窒素ガスをガス噴出口１５７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。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。また、窒素ガスを成膜室１１内に噴射している際に、成膜室１１のシャッタ２５は開けていてもよいし、閉めていてもよい。
なお、窒素ガスをガス噴出口１５７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。 Here, in the present embodiment, the carrier 21A to which the post-deposition substrate W2 is attached and the carrier 21 to which the pre-deposition substrate W1 is arranged in the preparation / removal chamber 13, that is, film formation In a state where there is no carrier (substrate) in the chamber 11, nitrogen gas is injected into the film forming chamber 11 by the nitrogen gas supply means 150. Nitrogen gas is supplied to the nitrogen gas supply pipe 151 from the nitrogen gas supply source 158 via the nitrogen gas introduction pipe 159. Then, by blowing nitrogen gas from the gas outlet 157, by-products (particles) adhering to the inner wall of the electrode unit 31 and the film forming chamber 11 are blown off and retained in the lower part of the film forming chamber 11. This nitrogen gas injection may be performed for each batch or periodically for several batches. Further, when the nitrogen gas is sprayed into the film forming chamber 11, the shutter 25 of the film forming chamber 11 may be opened or closed.
In addition, in a state where nitrogen gas is injected from the gas outlet 157 and the by-product is flowing into the film forming chamber 11, fluorine radicals are supplied into the film forming chamber 11 by the cleaning gas supply means 160, thereby generating a by-product. You may make it remove a thing.

図２８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２９参照）。   As shown in FIG. 28, the carrier 21 holding the unprocessed substrate W1 is moved to the film forming chamber 11 using the push-pull mechanism 38, and the shutter 25 is closed after the movement is completed. The film forming chamber 11 is kept in a vacuum state. At this time, the pre-deposition substrate W1 attached to the carrier 21 is vertically aligned in the film formation chamber 11 so that the surface WO is substantially parallel to the gravity direction between the anode unit 90 and the cathode unit 68. It inserts in the state along (refer FIG. 29).

図２９、図３０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。   As shown in FIGS. 29 and 30, the two anode units 90 of the electrode unit 31 are moved toward each other by the driving device 71, so that the anode unit 90 (anode 67) and the back surface WU of the substrate W1 before film formation are formed. And abut.

図３１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。   As shown in FIG. 31, when the driving device 71 is further driven, the pre-deposition substrate W <b> 1 moves toward the cathode unit 68 so as to be pushed by the anode 67. Then, the gap between the pre-deposition substrate W1 and the shower plate 75 of the cathode unit 68 is moved to a predetermined distance (deposition distance). The gap (film formation distance) between the pre-deposition substrate W1 and the shower plate 75 of the cathode unit 68 is 5 to 15 mm, for example, about 5 mm.

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。   At this time, 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 film formation processing is displaced as the substrate W1 (anode unit 90) before film formation processing moves. It has become. When the anode unit 90 moves in a direction away from the cathode unit 68, a restoring force such as a spring acts on the holding piece 59A and is displaced toward the holding piece 59B side. ing. At this time, the pre-deposition substrate W1 is sandwiched between the anode 67 and the sandwiching piece 59A.

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３２参照）。   When the pre-deposition substrate W1 moves toward the cathode unit 68, the holding piece 59A comes into contact with the mask 78, and the movement of the anode unit 90 stops at this point (see FIG. 32).

ここで、図３２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。   Here, as shown in FIG. 32, the mask 78 is formed so as to cover the surface of the holding piece 59A and the outer edge portion of the substrate W, and is formed so as to be in close contact with the holding edge 59A or the outer edge portion of the substrate W. Has been. That is, the mating surface of the mask 78 and the holding piece 59A or the outer edge portion of the substrate W has a role of a sealing surface, and from between the mask 78 and the outer edge portion of the holding piece 59A or the substrate W. The film forming gas hardly leaks to the anode 67 side. Thereby, the range in which the film forming gas spreads is limited, and it is possible to suppress the unnecessary range from being formed. As a result, the cleaning range can be narrowed and the cleaning frequency can be reduced, and the operating rate of the apparatus is improved.

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。
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。 Further, since the movement of the substrate W1 before the film formation process is stopped when the outer edge portion of the substrate W comes into contact with the mask 78, the gap between the mask 78, the shower plate 75, and the exhaust duct 79, that is, the gas. The channel height in the thickness direction of the channel R is set so that the gap between the pre-deposition substrate W1 and the cathode unit 68 is a predetermined distance.
As another form, the distance between the substrate W and the shower plate 75 (= cathode) can be arbitrarily changed by the stroke of the drive mechanism 71 by attaching the mask to the exhaust duct 79 via an elastic body. Although the case where the mask 78 and the substrate W are in contact with each other has been described above, the mask 78 and the substrate W may be arranged with a minute interval that restricts the passage of the film forming gas.

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。   In this state, 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 shower plate (= cathode) 75 of the cathode unit 68, thereby forming the film forming space. Plasma is generated in 81 to form a film on the surface WO of the substrate W1 before film formation. At this time, the substrate W1 before film formation is heated to a desired temperature by the heater H built in the anode 67.

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。 Here, the anode unit 90 stops heating when the pre-deposition substrate W1 reaches a desired temperature. However, when a voltage is applied to the cathode unit 68, plasma is generated in the film formation space 81. As time elapses, even if the anode unit 90 stops heating due to heat input from the plasma, the temperature of the substrate W1 before the film formation process may rise above a desired temperature. In this case, the anode unit 90 can also function as a heat radiating plate for cooling the pre-deposition substrate W1 whose temperature has increased excessively. Therefore, the substrate W1 before the film formation process is held at a desired temperature regardless of the elapsed time of the film formation process time.
Note that when a plurality of layers are formed in a single film formation process, the film forming gas material to be supplied can be switched every predetermined time.

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。   During and after film formation, the gas and by-products in the film formation space 81 are exhausted from the exhaust port 80 formed in the peripheral portion of the cathode unit 68, and the exhausted gas passes through the gas flow path R. The film forming chamber 11 passes through an opening (an opening formed in the surface 83 of the exhaust duct 79 in the lower part of the cathode unit 68 facing the inside of the film forming chamber 11) from the exhaust duct 79 at the peripheral edge of the cathode unit 68. It exhausts to the exterior from the exhaust pipe 29 provided in the through-hole 28 formed in the side lower part. Note that most of by-products (particles) generated during film formation can be collected and disposed by adhering to 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, it is possible to perform film formation on six substrates simultaneously. Further, in the present embodiment, even if a by-product cannot be collected in the exhaust duct 79 and a by-product adheres to the inner wall of the electrode unit 31 or the film-forming chamber 11, the by-product is blown off by the nitrogen gas supply unit 150. 11 can be reliably prevented from adhering to the surface WO of the substrate W1 during the film formation.

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３０、図３２参照）。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２９参照）。   When film formation is completed, the two anode units 90 are moved away from each other by the driving device 71, and the substrate W2 and the frame 51 (clamping piece 59A) after film formation are returned to their original positions (see FIG. 30 and FIG. 32). Further, by moving the anode unit 90 in the direction of separating, the substrate W2 after the film formation process and the anode unit 90 are separated (see FIG. 29).

図３３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、この状態で、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。   As shown in FIG. 33, the shutter 25 of the film formation chamber 11 is opened, and the carrier 21 is moved to the preparation / removal chamber 13 using the push-pull mechanism 38. At this time, the loading / unloading chamber 13 is evacuated, and the carrier 21B to which the substrate W1 before film formation to be formed next is attached is already positioned. Then, the heat stored in the substrate W2 after the film forming process is transferred to the substrate W1 before the film forming process in the preparation / removal chamber 13, and the temperature of the substrate W2 after the film forming process is lowered. In addition, when inject | pouring nitrogen gas for every batch, nitrogen gas is injected in the film-forming chamber 11 again by the nitrogen gas supply means 150 in this state.

図３４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。   As shown in FIG. 34, after the carrier 21 </ b> B has moved into the film forming chamber 11, the carrier 21 is returned to the position on the moving rail 37 by the moving mechanism.

図３５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。   As shown in FIG. 35, after the shutter 25 is closed and the substrate W2 after film formation is lowered to a predetermined temperature, the shutter 36 is opened and the carrier 21 is moved to the substrate desorption chamber 15.

図３６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。   As shown in FIG. 36, the substrate W2 after film formation is removed from the carrier 21 by the substrate removal robot 17 in the substrate removal chamber 15 and transferred to the substrate storage cassette 19. When the removal of the substrate W2 after all the film formation processes is completed, the process is completed by moving the substrate storage cassette 19 to the place of the next process.

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。   According to the thin-film solar cell manufacturing apparatus 10 of the present embodiment, the carrier 21 that holds the substrate W1 before film formation carried into the film formation chamber 11 and the substrate after film formation carried out from the film formation chamber 11 are retained. Since the carrier 21 (21A) in which W2 is held can be simultaneously accommodated in the preparation / removal chamber 13, the evacuation process of the preparation / removal chamber 13 can be reduced. Therefore, productivity can be improved. Further, when the substrate W1 before the film forming process and the substrate W2 after the film forming process are simultaneously accommodated in the preparation / removal chamber 13, the heat stored in the substrate W2 after the film forming process is heated before the film forming process. Heat is transferred to the substrate W1 and heat exchange is performed. That is, a heating process that is normally performed after the substrate W1 before the film forming process is accommodated in the film forming chamber 11, and a cooling process that is normally performed before the substrate W2 after the film forming process is carried out from the loading / unloading chamber 13 are performed. Can be omitted. As a result, productivity can be improved and equipment used in the conventional heating process / cooling process can be canceled, so that the manufacturing cost can be reduced.

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。   In addition, a plurality of carriers 21 (21A) holding the substrate W1 before the film forming process and carriers 21 (21A) holding the substrate W2 after the film forming process can be simultaneously stored in the preparation / removal chamber 13, so The substrates W can be formed at the same time, and productivity can be improved. Further, since the plurality of carriers 21 carried into the film forming chamber 11 and the plurality of carriers 21 (21A) carried out from the film forming chamber 11 can be simultaneously accommodated in the preparation / removal chamber 13, the preparation / removal chamber The number of vacuum evacuation processes of 13 can be further reduced, and productivity can be further improved.

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。   In addition, since the film formation surface of the substrate W is set up in the vertical direction so as to be substantially parallel to the gravity direction, the thin film solar cell can be moved and formed in the thin film solar cell manufacturing apparatus 10. The area required for the substrate W to move in the manufacturing apparatus 10 can be reduced, the apparatus can be miniaturized, and many apparatuses can be arranged in the same installation area as the conventional one. Therefore, the number of substrates W that can be simultaneously formed can be increased, and productivity can be improved. Further, when the film is formed with the substrate W standing in the vertical direction, it is possible to suppress the by-products (particles) generated during the film formation from being deposited on the film formation surface of the substrate W. Therefore, a high-quality semiconductor layer can be formed on the substrate W.

また、窒素ガス供給手段１５０により、窒素ガスをガス噴出口１５７から噴出させて成膜室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。   Further, the nitrogen gas supply means 150 causes the nitrogen gas to be ejected from the gas ejection port 157 to blow off the by-products adhering to the various portions in the film forming chamber 11 so as to be in a desired position (for example, the bottom surface) in the film forming chamber 11. Can be moved to. Therefore, even if film formation is continuously performed on the substrate W, it is possible to prevent the by-product from adhering to the surface WO of the substrate W, and to prevent a decrease in conversion efficiency as a thin film solar cell. it can.

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。   In addition, since the carrier 21 can hold a plurality (two) of substrates W, a plurality of substrates W can be simultaneously formed in one carrier 21, and productivity can be further improved. Furthermore, since a plurality of carriers 21 can be simultaneously transferred to the film forming chamber 11, the processing speed can be further increased.

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。   In addition, since a plurality of (four sets) process modules 14 each having one film forming chamber 11 connected to one charging / unloading chamber 13 are provided and these process modules 14 are arranged in parallel, the substrate W on which films can be formed simultaneously. Therefore, even when a low-rate film is formed on the substrate W, a high throughput can be realized. Further, by integrating the apparatus as the process module 14, it is possible to reduce the apparatus installation time (production line start-up time) when building the manufacturing line in a factory or the like. Furthermore, when the film forming chamber 11 is maintained, it is not necessary to stop the entire production line by performing maintenance for each process module 14. Therefore, it is possible to minimize a decrease in production efficiency during maintenance.

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。   Further, since the substrate removal chamber 15 includes the substrate removal robot 17 that performs the operation of attaching the substrate W1 before the film formation process to the carrier 21 and the operation of removing the substrate W2 after the film formation process from the carrier 21, The substrate W can be efficiently detached and contributed to the improvement of productivity.

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。   Since the substrate storage cassette 19 configured to accommodate the substrate W and to be transported to another processing step is provided, the substrate W can be efficiently transported to another processing step. It can contribute to improvement of property.

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。   Note that the present invention is not limited to the above-described embodiment, and includes various modifications made to the above-described embodiment without departing from the spirit of the present invention. That is, the specific shapes, configurations, and the like given in the embodiment are merely examples, and can be changed as appropriate.

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３７参照）。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。   For example, in the present embodiment, a case where one preparation / extraction chamber is connected to one film formation chamber has been described. However, a plurality of film formation chambers 11 are arranged in parallel with respect to one large preparation / extraction chamber 113. A connected process module 114 may be provided so that the carrier can move in the preparation / removal chamber 113 (see FIG. 37). By configuring in this way, the substrate attached to the carrier can move in the loading / unloading chamber 113, so that different film forming materials can be supplied in each film forming chamber, so that the film forming material can be supplied to the substrate. A plurality of different layers can be formed more efficiently.

また、薄膜太陽電池製造装置の配置構成を図３８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。   Further, the arrangement of the thin-film solar cell manufacturing apparatus may be as shown in FIG. In this example, modules including a film forming chamber 11, a loading / unloading chamber 13, and a substrate removing chamber 15 are radially installed on the substrate removing robot 17. With this configuration, it is possible to eliminate time for the substrate removal robot to move on the rail. That is, the operation time of the substrate removal robot can be shortened and the tact time can be shortened.

また、薄膜太陽電池製造装置の配置構成を図３９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。   Moreover, you may make it the arrangement structure of a thin film solar cell manufacturing apparatus like FIG. In this example, modules comprising a film forming chamber 11, a preparation / removal chamber 13, and a substrate desorbing chamber 15 are installed on both sides of the substrate demounting robot 17. With this configuration, it is possible to save space and shorten the operation time of the substrate removal robot.

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。   Further, in this embodiment, the configuration is such that one substrate removal robot is arranged and the substrate is detached, but two substrate removal robots are arranged, one for exclusive use for substrate attachment and the other for substrate removal. It may be dedicated. Further, two drive arms may be provided in one substrate removal robot, and two substrates may be attached and detached at the same time.

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。   Furthermore, in this embodiment, although the case where the 1st supply piping 151a-the 4th supply piping 151d were provided as the nitrogen gas supply means 150 was demonstrated, even if it does not provide the 3rd supply piping 151c and the 4th supply piping 151d. Good. That is, it is sufficient that at least nitrogen gas can be injected above the position where the substrate W is disposed in the film forming chamber 11. With this configuration, the by-product most likely to adhere to the surface WO of the substrate W during film formation of the substrate W, that is, adheres to a member (such as the electrode unit 31) located above the substrate W. Nitrogen gas can be reliably injected to the by-product. Therefore, it is possible to more reliably prevent the by-product from adhering to the surface WO of the substrate W.

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（プロセスモジュール） 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） 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） １５７…ガス噴出口 １５８…窒素ガス供給源 １６２…クリーニングガス供給源   DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 ... Thin-film solar cell manufacturing apparatus (deposition apparatus) 11 ... Deposition chamber 13 ... Preparation / removal chamber 14 ... Substrate deposition module (process module) 15 ... Substrate desorption chamber 17 ... Substrate desorption robot (drive mechanism) 19 ... Substrate Storage cassette (conveying means) 21 ... carrier (first carrier, second carrier) 25 ... shutter (first opening / closing part) 36 ... shutter (second opening / closing part) 104 ... bottom cell (desired film) W ... substrate W1 ... composition Substrate before film processing W2 ... Substrate after film formation processing 150 ... Nitrogen gas supply means 151 ... Nitrogen gas supply pipe (supply pipe) 157 ... Gas outlet 158 ... Nitrogen gas supply source 162 ... Cleaning gas supply source

Claims (6)

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ガスを噴射可能な複数のガス噴出口を有する供給管と、該供給管に窒素ガスを供給する窒素ガス供給源が接続されていることを特徴とする薄膜太陽電池製造装置。 A deposition chamber for depositing a desired film on a substrate in a vacuum;
A charging / extracting chamber that is fixed to the film forming chamber via a first opening / closing portion and can be evacuated;
A substrate detachment chamber for detaching the substrate from a carrier fixed to the preparation / removal chamber and the second opening / closing portion and configured to hold the substrate;
A carrier for holding the substrate so that the film-forming surface is substantially parallel to the direction of gravity, and
The substrate desorption chamber and the preparation / removal chamber are configured such that a plurality of the carriers can be arranged in parallel,
Between the charging / unloading chamber and the film forming chamber, the plurality of carriers can be loaded / unloaded in parallel,
A thin-film solar cell manufacturing apparatus capable of simultaneously forming a film on the plurality of substrates held by the plurality of carriers in the film formation chamber,
A supply pipe having a plurality of gas injection ports capable of injecting gas to the by-product adhering to the film formation chamber and a nitrogen gas supply source for supplying nitrogen gas to the supply pipe are connected. An apparatus for manufacturing a thin-film solar cell. 前記供給管に、前記副生成物を除去可能なクリーニングガスを供給するクリーニングガス供給源が接続され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。   The thin film solar cell manufacturing apparatus according to claim 1, wherein a cleaning gas supply source that supplies a cleaning gas capable of removing the by-products is connected to the supply pipe. 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または２に記載の薄膜太陽電池製造装置。   3. The thin-film solar cell manufacturing apparatus according to claim 1, wherein the nitrogen gas is configured to be jetable above a position where the substrate is disposed in the film forming chamber. 前記供給管に、異なる方向を向いた複数の前記ガス噴出口が設けら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。   The thin-film solar cell manufacturing apparatus according to any one of claims 1 to 3, wherein the supply pipe is provided with a plurality of the gas jet ports facing in different directions. 前記供給管に、前記成膜室の内壁方向を向いた複数の前記ガス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。   5. The thin-film solar cell manufacturing apparatus according to claim 1, wherein the supply pipe is provided with a plurality of the gas jet ports facing an inner wall direction of the film forming chamber. 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ガスを噴出するよう前記ガス噴出口が設けられていることを特徴とする請求項１〜５のいずれかに記載の薄膜太陽電池製造装置。 An electrode unit having a cathode electrode and anode electrodes installed on both sides of the cathode electrode;
The thin film solar cell manufacturing apparatus according to any one of claims 1 to 5, wherein the gas outlet is provided in the supply pipe so as to eject the gas from above and below and from the left and right in the direction of the electrode unit. .
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
TWI493075B (en) * 2013-06-25 2015-07-21 史那精密股份有限公司 Thin film deposition apparatus having supply unit

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH08115879A (en) * 1994-10-13 1996-05-07 Toshiba Corp Semiconductor manufacturing equipment
JP2001131753A (en) * 1999-11-09 2001-05-15 Kanegafuchi Chem Ind Co Ltd Cleaning method for plasma CVD apparatus
JP2003258058A (en) * 2002-02-27 2003-09-12 Anelva Corp Operation method of substrate processing equipment
JP2004335601A (en) * 2003-05-02 2004-11-25 Ishikawajima Harima Heavy Ind Co Ltd Substrate transfer equipment for thin film forming equipment

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH08115879A (en) * 1994-10-13 1996-05-07 Toshiba Corp Semiconductor manufacturing equipment
JP2001131753A (en) * 1999-11-09 2001-05-15 Kanegafuchi Chem Ind Co Ltd Cleaning method for plasma CVD apparatus
JP2003258058A (en) * 2002-02-27 2003-09-12 Anelva Corp Operation method of substrate processing equipment
JP2004335601A (en) * 2003-05-02 2004-11-25 Ishikawajima Harima Heavy Ind Co Ltd Substrate transfer equipment for thin film forming equipment

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
TWI493075B (en) * 2013-06-25 2015-07-21 史那精密股份有限公司 Thin film deposition apparatus having supply unit

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