薄膜太阳能电池制造装置的制作方法

专利名称：薄膜太阳能电池制造装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及薄膜太阳能电池制造装置。本申请基于2008年6月6日于日本申请的特愿2008-149935号主张优先权，在此 援用其内容。
背景技术：
现在的太阳能电池，单晶Si型和多晶Si型占据大半，人们担心Si的材料不足等。 因此，近年来，制造成本低且材料不足的风险小、形成有薄膜Si层的薄膜太阳能电池的需 求升高。进而，在仅具有a-Si (非晶硅)层的现有型的薄膜太阳能电池的基础上，最近通过 层积a-Si层与μ C-Si (微晶硅)层，从而实现光电转换效率提高的叠层型薄膜太阳能电池 的需求升高。这种薄膜太阳能电池的薄膜Si层(半导体层)的成膜多使用等离子体CVD装置。 作为这种等离子体CVD装置，存在群集式PE-CVD (等离子体CVD)装置、线列型PE-CVD装置、 批次式PE-CVD装置等。如果考虑薄膜太阳能电池的转换效率，上述叠层型太阳能电池的μ C-Si层与 a-Si层相比较需要成膜约5倍左右的膜厚(1.5μπι左右)。另外，由于yc-Si层需要均勻 地形成优质的微晶膜，因此加快成膜速度也是有界限的。因此，为了进行补偿，要求通过批 处理数的增加等来提高生产率。即，要求能够实现低成膜速度且高生产能力的装置。另外，作为实现生产率的提高、并且在大型化的基板上也能够高精度地成膜的CVD 装置，具有在基板的成膜面与重力方向呈大致平行配置的状态下实施成膜的纵型CVD装 置。这种纵型CVD装置之中有具有垂设有一对用于支撑基板的支撑壁(保持器)的托架 (搬送部)的装置。各支撑壁被配设为相互大致平行的状态。托架在各支撑壁支撑基板的 状态下，沿着其面方向移动，使基板在成膜室内出入。在成膜室中设置有用于加热各基板的 加热器。该加热器被配设在搬送来的一对基板之间。另外，在成膜室的两侧壁上，在内面侧 分别配设有高频电极(阴极)。通过对该高频电极供电，供给到成膜室的成膜气体被等离子 化(例如参考专利文献1)。专利文献1 特开2002-270600号公报在上述的CVD装置中，除了成膜室以外，用于加热基板的加热室和取出在被成膜 面上形成有膜的基板的取出室等，每个成膜工序都需要房间。进而，在基板上形成多层构造 的膜时，根据各层的模形成，需要多个成膜室。此时，托架在保持使各支撑壁支撑基板的状 态下在各房间移动。在基板的成膜面上成形膜时，托架也与基板一起出入成膜室。因此，由于托架整体 在成膜室内处于暴露的状态，因此不仅是基板的成膜面，在托架上也会形成膜。当在托架上形成膜时，例如，在托架的移动等过程中形成在托架上的膜剥落，该膜 作为反应副生成物(粉末)可能会附着到基板的成膜面上。因此，在附着有该反应副生成 物(粉末)的基板的成膜面上将无法形成正常的膜。

发明内容
本发明有鉴于上述问题而产生，目的在于提供一种通过实现生产率的提高并防止 在搬送部上形成膜，从而能够提高形成在基板的成膜面上的膜的品质的薄膜太阳能电池制
造装置。为了解决上述课题达到上述目的，本发明采用以下技术方案。(1)本发明的薄膜太阳能电池制造装置，包括成膜室，在基板的成膜面上通过 CVD法形成膜；电极单元，具有施加有电压的阴极被配置在两侧的阴极单元、以及与所述 各阴极分别对置且隔开间隔距离配置的一对阳极；掩膜，覆盖所述基板的周缘部；以及排 气管道，设置在所述阴极单元的周围，在所述阴极单元与设置在所述阳极侧的所述基板之 间形成成膜空间，在所述掩膜与所述阴极单元之间形成排气通道，所述排气管道与所述成 膜空间经由所述排气通道连接，导入所述成膜空间的成膜气体通过所述排气通道从所述排 气管道排出。根据上述(1)所述的薄膜太阳能电池制造装置，在基板的被成膜面上形成膜时， 由于在阴极单元与设置在阳极的基板之间形成成膜空间，因此能够防止基板的周缘部暴露 于成膜空间，并能够防止在基板的周缘部形成膜。另外，由于在阴极单元的周围设置排气管道，因此能够从基板的周围排出成膜气 体(排气)。因此，能够提高排气效率。进一步，通过使用排气管道排气，还能够容易地回收例如在基板的被成膜面上形 成膜时产生的反应副生成物(粉末)等。此时，通过使反应副生成物(粉末)附着并堆积在 排气管道的内壁上，能够排出不含有反应副生成物(粉末)的比较清洁的成膜气体。另外， 清洁排气管道时，能够一并清洁反应副生成物(粉末)。而且，排气管道通过形成在掩膜与 阴极单元之间的排气通道与成膜空间连接，成膜气体通过该排气通道从排气管道排出。由 于通过阴极单元与基板形成成膜空间，反应副生成物(粉末)以及成膜气体从成膜空间经 由排气通道由排气管道排出，因此能够限制成膜气体和反应副生成物(粉末)向其他区域 扩散，从而能够降低成膜室内的成膜空间以外的污染。(2)所述阴极也可以是对所述基板的所述成膜面供给所述成膜气体的簇射极板。上述(2)的情况下，无需分别设置阴极与簇射极板，能够实现薄膜太阳能电池制 造装置的简化、低成本化。另外，通过将阴极作为簇射极板，成膜气体能够被均勻地导入成 膜区域(成膜空间)，并且对成膜区域均勻地施加高频电压。因此，等离子体更加均勻，能够 实现形成的膜的品质的提高。(3)所述电极单元还可以进一步具有使所述阳极相对于所述阴极接近或远离的驱 动部，通过利用所述驱动部使保持所述基板的所述阳极向着所述阴极移动，所述掩膜部覆 盖所述基板的所述周缘部。上述(3)的情况下，由于阳极沿相对于阴极单元接近或远离的方向移动，因此使 基板在成膜室内出入时，能够较大地设定阳极与阴极单元的间隙。另一方面，在基板的成膜 面上形成膜时，能够较小地设定阳极与阴极单元的间隙。因此，实现形成的膜的品质提高， 并使得基板易于出入成膜室内，而且能够提高生产率。另外，伴随着阳极的移动，能够容易 地使基板相对于阴极单元接近或远离。
进而，通过沿阴极方向移动阳极，掩膜覆盖基板的周缘部，据此防止在基板的周缘 部形成膜。因此，无需大规模构成掩膜，能够以低成本且可靠地防止基板的周缘部的膜的形 成。另外，通过掩膜覆盖基板的周缘部，能够限制成膜气体扩散到后述的基板的搬送 部(托架)和阳极所在的区域。(4)还可以进一步包括搬送部，将所述基板搬送到所述阳极与所述阴极单元之间， 所述搬送部具有与所述基板的所述成膜面抵接的第一夹持片、以及与所述基板的背面抵接 的第二夹持片，由该第一夹持片与第二夹持片夹持所述基板，所述阳极相对于所述阴极单 元接近时，所述第一夹持片远离所述第二夹持片，所述阳极相对于所述阴极单元远离时，所 述第一夹持片接近所述第二夹持片，在所述基板的所述成膜面上形成所述膜时，在比所述 搬送部的所述第一夹持片的更靠近内周侧的位置上，所述基板的周缘部被所述掩膜覆盖。上述(4)的情况下，由于使用搬送部搬送基板，因此基板能够在对每个成膜工序 设定的房间之间移动，并能够实现生产率的提高。另外，由于在基板的成膜面上形成膜时，掩膜覆盖第一夹持片，且限制成膜气体扩 散到搬送部侧，因此能够降低膜和反应副生成物附着到搬送部上。因此，能够减少搬送部的 清洁频率。另外，例如能够防止形成在搬送部上的膜剥落并附着到基板的成膜面上。所以， 能够提高形成在基板的成膜面上的膜的品质。(5)也可以通过所述掩膜部覆盖所述基板的所述周缘部，所述成膜空间所在的空 间与所述搬送部所在的空间被分离。上述(5)的情况下，能够防止成膜空间不必要的扩大。其结果是无需浪费地排出 成膜气体，能够实现制造成本的降低。另外，限制成膜气体的扩散的范围，能够防止在不需要的范围、即在基板的外缘部 和阳极上形成膜。进一步，由于掩膜与电极单元一体能够从成膜室分离，因此掩膜易于清 洁。其结果是能够提高薄膜太阳能电池制造装置的运转率。(6)在所述阳极中也可以内置有用于调整所述基板的温度的温度控制部。上述(6)的情况下，能够有效地控制基板的温度。另外，由于无需与阳极分别设置 温度控制部，因此能够实现薄膜太阳能电池制造装置的小型化。根据上述(1)所述的薄膜太阳能电池制造装置，在基板的成膜面上形成膜时，在 阴极单元与设置在阳极的基板之间形成成膜空间。因此，能够防止基板的周缘部暴露于成 膜空间，并能够防止在基板的周缘部形成膜。另外，在该成膜空间中，反应副生成物(粉末) 和成膜气体从成膜空间经由排气通道由排气管道排出。因此，能够限制成膜气体和反应副 生成物(粉末)从成膜空间向其他成膜装置内的区域扩散，从而能够降低成膜室内的成膜 空间以外的区域的污染。另外，通过使用排气管道排气，也能够容易地回收例如在基板的成膜面上形成膜 时产生的反应副生成物(粉末)等。此时，通过使反应副生成物(粉末)附着并堆积在排 气管道的内壁上，能够排出不含有反应副生成物(粉末)的比较清洁的成膜气体。进一步， 由于在基板的成膜面上形成膜时，掩膜覆盖第一夹持片，且限制成膜气体扩散到搬送部侧， 因此能够降低膜和反应副生成物附着到搬送部上。因此，能够减少搬送部的清洁频率。另 外，能够防止形成在搬送部上的膜剥落并附着到基板的成膜面上。所以，能够提高形成在基板的成膜面上的膜的品质。


图1是表示由本发明的薄膜太阳能电池制造装置制造的薄膜太阳能电池的一个 示例的概要剖视图；图2是本发明的一个实施方式中的薄膜太阳能电池制造装置的概要结构图；图3A是本实施方式的成膜室的立体图；图3B是从其他角度观察同上成膜室时的立体图；图3C是同上成膜室的侧视图；图4A是本实施方式的电极单元的立体图；图4B是从其他角度观察同上电极单元时的立体图；图4C是表示同上电极单元的变形例的图、是将其一部分分解的视图；图4D是本实施方式的电极单元的阴极单元和阳极单元的部分剖视图；图5A是本实施方式的放入取出室的立体图；图5B是从其他角度观察同上放入取出室时的立体图；图6是本实施方式的推挽机构的概要结构图；图7A是表示本实施方式的基板装卸室的概要结构的立体图；图7B是图7A中的正视图；图8是本实施方式的基板收容盒的立体图；图9是本实施方式的托架的立体图；图10是表示使用上述薄膜太阳能电池制造装置的本发明的一个实施方式中的薄 膜太阳能电池的制造方法的过程的说明图(1)；图11是表示同上薄膜太阳能电池的制造方法的接续过程的说明图(2)；图12是表示同上薄膜太阳能电池的制造方法的接续过程的说明图(3)；图13是表示同上薄膜太阳能电池的制造方法的接续过程的说明图(4)；图14是表示同上薄膜太阳能电池的制造方法的接续过程的说明图(5)；图15A是表示本实施方式的推挽机构的动作的说明图；图15B是表示本实施方式的推挽机构的动作的说明图；图16是表示使用上述薄膜太阳能电池制造装置的薄膜太阳能电池的制造方法的 接续过程的说明图(6)；图17是表示同上薄膜太阳能电池的制造方法的接续过程的说明图(7)；图18是表示同上薄膜太阳能电池的制造方法的接续过程的说明图(8)、是基板插 入到电极单元时的概要剖视图；图19是表示同上薄膜太阳能电池的制造方法的接续过程的说明图(9)；图20是表示同上薄膜太阳能电池的制造方法的接续过程的说明图(10)；图21是表示同上薄膜太阳能电池的制造方法的接续过程的说明图(11)、是基板 设置到电极单元时的部分剖视图；图22是表示同上薄膜太阳能电池的制造方法的接续过程的说明图(12)；图23是表示同上薄膜太阳能电池的制造方法的接续过程的说明图(13)；
6
图24是表示同上薄膜太阳能电池的制造方法的接续过程的说明图(14)；图25是表示同上薄膜太阳能电池的制造方法的接续过程的说明图(15)。
具体实施例方式根据图1 图25对本发明的一个实施方式中的薄膜太阳能电池制造装置进行说 明。(薄膜太阳能电池)图1是示意性地表示由本发明的薄膜太阳能电池制造装置制造的薄膜太阳能电 池100的一个示例的剖视图。如图1所示，薄膜太阳能电池100通过层积构成其表面的基 板W(例如玻璃基板等)、设置在该基板W上的透明导电膜构成的上部电极101、非晶硅构成 的顶电池102、设置在该顶电池102与后述的底电池104之间的透明导电膜构成的中间电 极103、微晶硅构成的底电池104、透明导电膜构成的缓冲层105、以及金属膜构成的背面电 极106而构成。即，薄膜太阳能电池100是非晶硅/微晶硅叠层型太阳能电池。在这种叠 层结构的薄膜太阳能电池100中，通过由顶电池102吸收短波长光，并由底电池104吸收长 波长光，能够实现发电效率的提高。顶电池102为ρ层(102p)、i层(102i)、η层(102η)三层结构，分别由非晶硅形 成。底电池104为ρ层(104p)、i层(104i)、n层(104η)三层结构，分别由微晶硅构成。在这种结构的薄膜太阳能电池100中，当包含在太阳光中的称作光子的能量粒子 撞击到i层时，通过光伏效应产生电子和空穴(hole)，电子向着η层移动，并且空穴向着ρ 层移动。通过从上部电极101和背面电极106取出该通过光伏效应产生的电子/空穴，能 够将光能转换为电能。通过在顶电池102与底电池104之间设置中间电极103，通过顶电池102到达底电 池104的光的一部分由中间电极103反射并再次入射到顶电池102侧。因此，电池的感光 度特性提高，能够实现发电效率的提高。另外，从基板W侧入射的太阳光，通过各层后，由背面电极106反射。在本实施方 式的薄膜太阳能电池100中，为了提高光能的转换效率，采用了以拉伸入射到上部电极101 的太阳光的光路的棱镜效应和光的封闭效应为目的的纹理构造。(薄膜太阳能电池制造装置)图2是本发明的一个实施方式中的薄膜太阳能电池制造装置的概要俯视图。如图 2所示，该薄膜太阳能电池制造装置10包括成膜室11，能够同时对多个基板W进行由微晶 硅构成的底电池104 (半导体层)的成膜；放入取出室13，能够同时收容搬入该成膜室11的 成膜处理前基板Wl (基板W)以及从成膜室11搬出的成膜处理后基板W2(基板W)；基板装 卸室15，将成膜处理前基板Wl和成膜处理后基板W2装卸到托架(搬送部)21 (参考图9) 上；基板装卸机器人17，用于从托架21上装卸基板W ；以及基板收容盒19，收容基板W以搬 送到其他处理室。在本实施方式中，设置有四个由成膜室11、放入取出室13以及基板装卸 室15构成的基板成膜线16。基板装卸机器人17能够在铺设于地面上的轨道18上移动。 据此，能够由一台基板装卸机器人17进行向所有的基板成膜线16传递基板W。进一步，成 膜室11与放入取出室13 —体化而构成基板成膜模块14，具有可装载于卡车的大小。图3A 图3C是成膜室的概要结构图。图3A是立体图、图3B是从与图3A不同的角度观察时的立体图、图3C是侧视图。如这些图3A 图3C所示，成膜室11形成箱型。在成膜室11的与放入取出室13 连接的第一侧面23上形成有三处搭载有基板W的托架21可通过的托架搬出入口 24。在这 些托架搬出入口 24上分别设置有开闭这些托架搬出入口 24的挡板25。关闭挡板25时，托 架搬出入口 24被密封并确保气密性。在与第一侧面23对置的第二侧面27上安装有三台 用于对基板W实施成膜的电极单元31。这些电极单元31可从成膜室11装卸。在成膜室 11的第三侧面下部28经由排气管29连接有用于对成膜室11内的空间进行真空排气的真 空泵30(参考图3C。图3A和图3B中省略图示)。图4A 图4D是电极单元31的概要结构图。图4A是立体图、图4B是从与图4A 不同的角度观察时的立体图。图4C是表示电极单元31的变形例的立体图。图4D是阴极 单元和阳极(对置电极)的部分剖视图。电极单元31可在形成于成膜室11的第二侧面27上的三处开口部26装卸(参考 图3B)。电极单元31在下部(底板部62)的四角各设置有一个车轮61，可在地面上移动。 在安装有车轮61的底板部62上沿铅直方向竖立设置有侧板部63。该侧板部63具有能够 封闭成膜室11的第二侧面27的开口部26的大小。如图4C的变形例所示，带车轮的底板部62也可以作为可与安装有阴极单元68和 阳极单元90等的侧板部63分离或连接的台车62A。在此情况下，将电极单元31连接到成 膜室11之后，能够从安装有阴极单元68和阳极单元90等的侧板部63将台车62A分离，以 作为共用的台车62A使用于其他电极单元31的移动。电极单元31的侧板部63构成成膜室11的壁面的一部分。在侧板部63的一个面 (面向成膜室11内部的面)65上设置有成膜处理时配置在基板W的两面的阳极67与阴极 单元68。本实施方式的电极单元31包括将阴极单元68夹在中间在其两侧间隔配置的一对 阳极67。而且，能够由一个电极单元31同时成膜两块基板W。成膜处理时的各基板W以与 铅直方向呈大致平行并对置的方式，分别配置在阴极单元68的两面侧。两块阳极67在与 各基板W分别对置的状态下配置在各基板W的厚度方向外侧。另外，在侧板部63的另一个面69上安装有用于驱动阳极67的驱动机构(驱动 部)71、以及实施成膜时用于对阴极单元68供电的匹配箱72。进一步，在侧板部63上形成 有对阴极单元68供给成膜气体的配管用的连接部(未图示)。在两块(一对)阳极67中内置有加热器H作为调整基板W的温度的温度控制部。 由这两块阳极67与加热器H构成阳极单元90。另外，两块阳极67、67通过设置在侧板部 63上的驱动机构71，可沿相互接近或远离的方向(水平方向)移动，从而能够控制基板W 与阴极单元68之间的间隔距离。具体而言，实施基板W的成膜前，两块阳极67、67向着阴 极单元68移动并与基板W抵接。进一步，两块阳极67、67沿接近阴极单元68的方向移动， 基板W与阴极单元68的间隔距离被调节为希望的距离。然后，进行成膜，成膜结束后，阳极 67、67沿相互远离的方向移动，阳极67与基板W相互远离，能够从电极单元31中容易地取 出基板W。进一步，阳极67经由铰链(未图示)安装在驱动机构71上。据此，在从成膜室11 拔出电极单元31的状态下，阳极67的朝向阴极单元68侧的面67A能够转动以进行开闭直 至与侧板部63的一个面65大致平行。即，阳极67在俯视中能够转动大致90° (参考图4A)。阴极单元68具有簇射极板(阴极)75、阴极中间部件76、排气管道79、以及浮游电 容体82。在阴极单元68上配置有在与各阳极67对置的面上分别形成有多个小孔(未图 示)的一对簇射极板75，成膜气体从这些小孔向基板W喷出。该簇射极板75、75形成与上 述匹配箱72电连接的阴极(高频电极)。在两块簇射极板75、75之间设置有与匹配箱72 电连接的阴极中间部件76。即，簇射极板75在与该阴极中间部件76电连接的状态下配置 在阴极中间部件76的两侧面。阴极中间部件76与簇射极板(阴极)75由导电体形成。高频经由阴极中间部件 76施加在簇射极板(阴极)75上。因此，为了产生等离子体而对两块簇射极板75、75施加 的电压为同电位且同相位。阴极中间部件76通过未图示的配线与上述匹配箱72电连接。在阴极中间部件76 与簇射极板75之间形成有空间部77。而且，成膜气体由气体供给装置(未图示)导入到该 空间部77。一对空间部77由存在于它们之间的阴极中间部件76分离，对应于各个簇射极 板75、75分别形成。因此，能够独立控制从各簇射极板75、75放出的气体的种类和放出量。 即，空间部77具有气体供给通道的作用。在本实施方式中，由于各空间部77对应于每个簇 射极板75、75分别形成，因此阴极单元68具有两条气体供给通道。在阴极单元68的周缘部在其大致全周上设置有中空状的排气管道79。在该排气 管道79上形成有用于将成膜空间81内的成膜气体和反应副生成物(粉末)导入排气管道 79排出的排气口 80。具体而言，排气口 80形成为在实施成膜时面对形成在基板W与簇射 极板75之间的成膜空间81。排气口 80沿着阴极单元68的周缘部形成有多个，从而能够在 全周上大致均勻地排气。在配置于阴极单元68的下部的排气管道79上，在向着成膜室11的面上形成有开 口部α (未图示)。通过该开口部α，从成膜空间81排出的成膜气体等向成膜室11内排 出。向成膜室11内排出的气体由设置在成膜室11的侧面下部28的排气管29向外部排出 (参考图3C)。在排气管道79与阴极中间部件76之间设置有具有电介质和/或该电介质的层积 空间的浮游电容体82。排气管道79与接地电位连接。排气管道79也执行用于防止从阴极75和阴极中 间部件76异常放电的防护框的功能。进一步，在阴极单元68的周缘部上，以覆盖从排气管道79的外周部到簇射极板 (阴极)75的外周部的部位的方式，设置有一对掩膜78。这些掩膜78覆盖设置在托架21 上的后述的夹持部59的夹持片59Α(参考图9、图21)，并且实施成膜时与夹持片59Α成为 一体以形成用于将成膜空间81内的成膜气体和反应副生成物(粉末)引导至排气管道79 的气体流动通道(排气通道)R。即，在覆盖托架21 (夹持片59Α)的掩膜78与簇射极板75 之间、以及掩膜78与浮游电容体82之间形成有气体流动通道R。在成膜室11 基板装卸室15之间铺设有多条移动轨道37，以使托架21能够在成 膜室11与放入取出室13之间、以及在放入取出室13与基板装卸室15之间移动(参考图 2)。移动轨道37在成膜室11与放入取出室13之间分离，通过关闭挡板25，托架搬出入口24被封闭。图5A和图5B是放入取出室13的概要立体图。图5A是立体图、图5B是从与图5A 不同的角度观察时的立体图。如图5A和图5B所示，放入取出室13形成箱型。第一侧面33 与成膜室11的第一侧面23确保气密性地连接。在第一侧面33上形成有三个托架21能够 插通的开口部32。与第一侧面33对置的第二侧面34与基板装卸室15连接。在第二侧面 34上形成有三处搭载基板W的托架21可通过的托架搬出入口 35。在托架搬出入口 35上 设置有能够确保气密性的挡板36。各移动轨道37在放入取出室13与基板装卸室15之间 分离，通过关闭挡板36，托架搬出入口 35被封闭。在放入取出室13中设置有用于使托架21沿着移动轨道37在成膜室11与放入取 出室13之间移动的推挽机构38。如图6所示，该推挽机构38包括卡止部48，卡止托架 21 ；一对引导部件49，设置在卡止部48的两端并与移动轨道37大致平行地配置；以及移动 装置50，用于使卡止部48沿着两个引导部件49移动。进一步，在放入取出室13内设置有用于同时收容成膜处理前基板Wl和成膜处理 后基板W2的移动机构(未图示)。该移动机构在俯视中使托架21向着与移动轨道37的铺 设方向大致正交的方向移动规定距离。在放入取出室13的第三侧面下部41，经由排气管42连接有用于对放入取出室13 内进行真空排气的真空泵43 (参考图5B)。图7A和7B是基板装卸室的概要结构图。图7A是立体图、图7B是正视图。如图 7A和图7B所示，基板装卸室15由框状体构成，与放入取出室13的第二侧面34连接。在该 基板装卸室15中，对于配置在移动轨道37上的托架21，进行成膜处理前基板Wl的安装、以 及成膜处理后基板W2的拆卸。在基板装卸室15中能够并排配置三个托架21。如图2所示，基板装卸机器人17具有驱动臂45。驱动臂45能够由其前端吸附基 板W。另外，驱动臂45能够在配置在基板装卸室15中的托架21与基板收容盒19之间移 动，能够从基板收容盒19取出成膜处理前基板W1，进而将成膜处理前基板Wl安装到配置在 基板装卸室15中的托架21上。另外，驱动臂45也能够将成膜处理前基板W2从返回基板 装卸室15的托架21上拆卸，并向基板收容盒19搬送。图8是基板收容盒19的立体图。如图8所示，基板收容盒19形成箱型，具有能够 收容多块基板W的大小。而且，在该基板收容盒19内能够在基板W的成膜面为水平的状态 下沿上下方向层积收容多块基板W。另外，在基板收容盒19下部的四角设置有脚轮47，能 够容易地向其他处理装置移动。图9是搬送基板W的托架的立体图。如图9所示，托架21包括两块能够安装基板 W的方框状的框架51。即，在一个托架21上能够安装两块基板W。两块框架51、51在其上 部通过连结部件52连结。在连结部件52的上面设置有载置在移动轨道37上的多个车轮 53。通过这些车轮53在移动轨道37上滚动，托架21能够沿着移动轨道37移动。在框架 51的下部设置有用于当托架21移动时抑制基板W摇晃的框架保持器54。在该框架保持器 54的下端与设置在各室的底面上的剖面凹状的轨道部件55配合。轨道部件55在俯视时沿 着移动轨道37配置。如果由多个辊构成框架保持器54，则能够更稳定的搬送。框架51分别具有周缘部57和夹持部59。基板W的成膜面在形成于框架51上的 开口部56露出。而且，在该开口部56的周缘部57中，夹持部59从两面侧夹持并固定基板
10W。而且，在夹持基板W的夹持部59上通过弹簧等作用有偏压力。另外，如图21所示，夹持 部59具有分别与基板W的表面WO (成膜面)和背面WU (里面)抵接的夹持片59A、59B。该 夹持片59A与夹持片59B之间的间隔距离可通过上述弹簧等可变。即，该间隔距离能够根 据阳极67的移动，沿着夹持片59A相对于夹持片59B接近或远离的方向可变(后述详细内 容)。这里，在一条移动轨道37上安装有一个托架21 (能够保持一对(两块)基板W的一 个托架21)。S卩，在由成膜室11、放入取出室13以及基板装卸室15构成的一组基板成膜线 16上安装有三个(保持三对六块基板)托架21。在本实施方式的薄膜太阳能电池制造装置10中，配置有四组上述的基板成膜线 16，由于在一个成膜室11中收容有三个托架21，因此能够大致同时对二十四块基板W进行 成膜。(薄膜太阳能电池的制造方法)下面对使用本实施方式的薄膜太阳能电池制造装置10对基板W进行成膜的方法 进行说明。在该说明中，使用一组基板成膜线16的附图，其他三组基板成膜线16也以大致 相同的流程对基板W进行成膜。首先，如图10所示，将收容有多块成膜处理前基板Wl的基板收容盒19配置在规 定的位置。接着，如图11所示，开动基板装卸机器人17的驱动臂45，从基板收容盒19中取出 一块成膜处理前基板Wl，并安装在基板装卸室15内的托架21上。此时，将沿水平方向配置 在基板收容盒19中的成膜处理前基板Wl的方向改变为铅直方向，并安装在托架21上。再 次重复该动作，在一个托架21上安装两块成膜处理前基板Wl。进一步重复该动作，在基板装卸室15内剩余的两个托架21上也分别安装成膜处 理前基板Wi。即，在该阶段安装六块成膜处理前基板Wi。接着，如图12所示，使安装有成膜处理前基板Wl的三个托架21沿着各移动轨道 37大致同时移动，收容在放入取出室13内。将托架21收容在放入取出室13之后，关闭放 入取出室13的托架搬出入口 35的挡板36。然后，使用真空泵43将放入取出室13的内部 保持在真空状态。接着，如图13所示，使用上述移动机构，分别使三个托架21沿在俯视中与铺设各 移动轨道37的方向正交的方向移动规定距离。接着，如图14所示，使成膜室11的挡板25为打开状态，使用推挽机构38使安装 有在成膜室11结束成膜的成膜处理后基板W2的托架21A移动到放入取出室13。此时，保 持成膜处理前基板Wl的托架21与保持成膜处理后基板W2的托架21A在俯视时交替排列。 而且，通过以规定时间保持该状态，蓄积在成膜处理后基板W2上的热传递到成膜处理前基 板Wl。S卩，成膜处理前基板Wl被加热。这里，说明推挽机构38的动作。这里，对使成膜室11内的托架21A向放入取出室 13内移动时的动作进行说明。如图15A所示，使安装有成膜处理后基板W2的托架21A卡止在推挽机构38的卡 止部48上。而且，使安装在卡止部48上的移动装置50的移动臂58摇动。此时，移动臂58 的长度可变。这样，卡止托架21A的卡止部48在引导部件49的引导下移动，如图15B所示， 托架21A从成膜室11向放入取出室13内移动。通过如此构成，不需要在成膜室11内设置用于驱动托架2IA的驱动源。接着，如图16所示，通过上述移动机构使托架21和托架21A沿与移动轨道37正 交的方向移动，使保持成膜处理前基板Wl的托架21分别移动到各个移动轨道37的位置。接着，如图17所示，使用推挽机构38使保持成膜处理前基板Wl的各托架31移动 到成膜室11内，移动完成后关闭挡板25。成膜室11内保持在真空状态。此时，安装在各 托架21上的成膜处理前基板Wl沿着它们的面方向移动，在成膜室11内，以成膜处理前基 板Wl的表面WO与铅直方向呈大致平行的方式插入在阳极67与阴极单元68之间(参考图 18)。接着，如图18和图19所示，通过上述驱动机构71使两块阳极67沿相互接近的方 向移动，并使阳极67抵接到成膜处理前基板Wl的背面WU上。如图20所示，进一步驱动驱动机构71时，成膜处理前基板Wl以被阳极67推压的 方式向着阴极单元68侧移动。进一步，使成膜处理前基板Wl移动直到成膜处理前基板Wl 与阴极单元68的簇射极板75的间隙达到规定距离(成膜距离)。该成膜处理前基板Wl与 阴极单元68的簇射极板75的间隙(成膜距离)在5 15mm的范围内，例如可以为5mm的程度。此时，与成膜处理前基板Wl的表面WO侧抵接的托架21的夹持部59的夹持片59A， 伴随着成膜处理前基板Wl的移动(阳极67的移动)，向着远离夹持片59B的方向移位。此 时，成膜处理前基板Wl被夹持在阳极67与夹持片59A之间。阳极67向着远离阴极单元68 的方向移动时，由于在夹持片59A上作用有未图示的弹簧等的复原力，因此该夹持片59A向 着夹持片59B侧移位。成膜处理前基板Wl向着阴极单元侧68移动时，基板W与掩膜78抵接，在该时刻 阳极67的移动停止(参考图21)。如图21所示，掩膜78覆盖基板W的外缘部，并形成为与基板W的外缘部贴紧。成 膜空间81由掩膜78、阴极单元68的簇射极板75、以及成膜处理前基板Wl (基板W)形成。S卩，通过掩膜78与基板W抵接，成膜空间81与托架21和搬送装置所在的腔室内 的空间被分离。进而，掩膜78与基板W的接触面(抵接面)构成作为密封部86，成膜气体 不会从这些掩膜78与基板W之间泄漏。据此，限制成膜气体扩散的范围，能够抑制在不需 要的范围的成膜。其结果是能够缩小清洁范围，并减少清洁频率，因此提高该薄膜太阳能电 池制造装置10的运转率。成膜处理前基板Wl的移动通过其外缘部与掩膜78抵接而停止。因此，掩膜78与 簇射极板75的间隙以及掩膜78与浮游电容体82的间隙、即气体流动通道R的厚度方向的 流动通道尺寸，设定为使成膜处理前基板Wl与阴极单元68的间隙为规定距离。作为其他方式，通过将掩膜78经由弹性体安装在排气管道79上，也能够通过驱动 机构71的行程任意变更基板W与簇射极板(阴极)75的距离。在上述实施方式中，掩膜78 与基板W抵接，但是也可以以空出限制成膜气体通过的微小间隔的方式配置掩膜78与基板 I接着，从阴极单元68的簇射极板75喷出成膜气体，并启动匹配箱72，对阴极单元 68的阴极76施加电压。据此，在成膜空间81中产生等离子体，对成膜处理前基板Wl的表 面WO实施成膜。此时，通过内置在阳极67中的加热器H(例如电热线、恒温液体流动通道等)，成膜处理前基板Wl被加热到希望的温度。阳极67在成膜处理前基板Wl达到希望的温度时停止加热。但是，当对簇射极板(阴极)75施加电压以在成膜空间81中产生等离子体时，随着时间的经过，由于来自等离 子体的热量输入，即使停止阳极67的加热，成膜处理前基板Wl的温度也可能上升高于希望 的温度。此时，也能够使阳极67执行用于冷却温度过度上升的成膜处理前基板Wl的放热 板的功能。因此，成膜处理前基板Wl无论成膜处理时间经过多长时间均被调整为希望的温 度。在一次成膜处理工序中进行多层成膜时，能够通过在每个规定时间切换供给的成 膜气体材料而实施。在成膜中和成膜后，成膜空间81的气体和反应副生成物(粉末)经由气体流动通 道R，由形成在阴极单元68的周缘部的排气口 80向排气管道79流入。其中，向排气管道 79流入的气体，通过配置在阴极单元68的下部的排气管道79的开口部α，从设置在成膜 室11的侧面下部28的排气管29向外部排出。另一方面，实施成膜时产生的反应副生成物 (粉末)通过附着并堆积在排气管道79的内壁面上从而能够回收并处理。在成膜室11内的所有电极单元31中，执行与上述的处理相同的处理，因此能够对 全部六块基板同时实施成膜处理。而且，成膜处理结束时，通过驱动机构71使两块阳极67沿相互远离的方向移动， 成膜处理后基板W2和框架51(夹持片59Α)回到原来的位置(参考图19)。S卩，当成膜结 束，到达移动托架21的阶段时，掩膜78从夹持片59Α的露出面85脱离。通过进一步使阳极67沿相互远离的方向移动，成膜处理后基板W2与阳极67远离 (参考图18)。接着，如图22所示，打开成膜室11的挡板25，使用推挽机构38使各托架21向放 入取出室13内移动。此时，放入取出室13内被排气，并已经配置有安装了接下来将要成膜 的成膜处理前基板Wl的托架21Β。而且，在放入取出室13内成膜处理后基板W2蓄积的热 量向成膜处理前基板Wl传递，成膜处理后基板W2的温度降低。接着，如图23所示，使各托架21Β向成膜室11内移动后，通过上述移动机构使各 托架21回到移动轨道37的位置。接着，如图24所示，关闭挡板25后，使放入取出室13内为大气压，打开挡板36，并 使各托架21向基板装卸室15内移动。接着，如图25所示，在基板装卸室15内通过基板装卸机器人17将各成膜处理后 基板W2从各托架21上拆卸，并向基板收容盒19移动。所有成膜处理后基板W2的拆卸完 成后，使基板收容盒19移动到下一工序的场所，成膜处理结束。因此，根据上述的实施方式，由于使用托架21搬送基板W，因此基板W能够在每个 成膜工序中在成膜室11、放入取出室13、以及基板装卸室15之间连续移动，能够实现生产
率的提高。另外，在基板W的成膜面即表面WO上形成膜时，由阴极单元68、基板W、以及掩膜 78形成成膜空间81，因此能够防止阳极67和托架21被暴露于成膜空间81。再有，在基板W的表面WO上形成膜时，基板W的外缘部被掩膜78覆盖，搬送基板 W时，基板与掩膜78分离。如此，在移动基板W的过程中无需同时移动托架21与掩膜78，因此能够防止形成在掩膜78上的膜剥离并附着到基板W的表面WO上。所以，能够提高形 成在基板W的表面WO上的膜的品质。另外，通过驱动机构71使阳极67移动，伴随着阳极67的移动，使夹持片59A远离 夹持片59B并与掩膜78抵接。即，利用阳极67的移动，由掩膜78覆盖托架21的夹持片 59A的露出面85。因此，能够使设置在阴极单元68的周缘部的掩膜78的结构简单化。进一步，将较难移动的阴极单元68配设在两个基板W之间、即配设在成膜室11内 的大致中央。另一方面，将较易移动的阳极67配设在两个基板W的外侧、即配置在成膜室 11的侧面侧。而且，通过由驱动机构71能够移动阳极67，控制基板W与阴极单元68的间 隔距离。因此，与移动阴极单元68时相比较，能够抑制薄膜太阳能电池制造装置10的复杂 化，能够降低薄膜太阳能电池制造装置10的制造成本。另外，设置在托架21上的夹持部59具有与基板W的表面WO和背面WU抵接的夹持 片59A、59B。该夹持片59A、59B的间隔距离能够通过弹簧等可变，即根据阳极37的移动，夹 持片59A可沿着相对于夹持片59B接近或远离的方向移动。因此，伴随着阳极67的移动， 能够容易地使基板W相对于阴极单元68接近或远离。进一步，由于掩膜78形成为可覆盖托架21中的夹持片59A的形状即可，因此能够 使掩膜78进一步小型化、简单化。而且，由于成膜空间81由被掩膜78覆盖的夹持片59A、阴极单元68的簇射极板 75、以及成膜处理前基板Wl (基板W)形成，因此能够防止成膜空间81不必要的扩大。其结 果是无需浪费地排出成膜气体，能够实现制造成本的降低。另外，在阴极单元68的周缘部在其大致全周上设置有中空状的排气管道79。据 此，能够从基板W的全周排出成膜气体(排气)。因此，能够提高排气效率。另外，通过使用排气管道79排气，也能够容易地回收例如在实施成膜时产生的反 应副生成物(粉末)等。该反应副生成物(粉末)通过附着在排气管道79的内壁面从而 能够回收并处理。因此，能够使从设置在成膜室U的侧面下部28的排气管29向外部排出 的成膜气体处于不含有反应副生成物(粉末)的比较清洁的状态。进而，清洁排气管道79 时，能够一并清洁反应副生成物(粉末)。进一步，由掩膜78、簇射极板75和浮游电容体82形成将喷出到基板W上的成膜气 体引导至排气管道79的气体流动通道R(参考图21)。由阴极单元68、基板W以及掩膜78 形成成膜空间81，反应副生成物(粉末)和成膜气体从成膜空间81经由气体流动通道(排 气通道)R由排气管道79排出。因此，能够限制成膜气体和反应副生成物(粉末)向其他 区域扩散，并能够降低成膜室11内的成膜空间81以外的污染。实施成膜时，通过驱动机构71使两块阳极67沿相互接近的方向移动，阳极67与 成膜处理前基板Wl的背面WU抵接。进一步，驱动驱动机构71能够使成膜处理前基板Wl以 被阳极67推压的方式向着阴极单元68侧移动。而且，阳极67内置加热器H，由该阳极67 与加热器H构成阳极单元90。因此，实施成膜时，由于阳极67与基板W之间不存在任何物 质，因此能够有效地加热基板W。另外，由于无需另行设置加热器H，因此能够实现薄膜太阳 能电池制造装置10的小型化。另外，簇射极板75、75为与匹配箱72连接的阴极(高频电极)。因此，无需分别设 置阴极与簇射极板75，能够实现薄膜太阳能电池制造装置10的简化、低成本化。另外，通过将阴极作为簇射极板75，成膜气体能够被均勻地导入成膜区域(成膜空间81内)，并且能 够对成膜区域均勻地施加高频电压。因此，等离子体更加均勻。进一步，通过掩膜78与基板W抵接，成膜空间81与托架21和搬送装置所在的腔 室内的空间被分离。进一步，掩膜78与基板W的接触面(抵接面)构成作为密封部86，成 膜气体不会从这些掩膜78与基板W之间泄漏。据此，限制成膜气体的扩散的范围，防止在 不需要的范围、即在阳极67和基板W的外缘部上形成膜。进一步，由于掩膜78与电极单元 31 一体能够从成膜室11分离，因此掩膜78易于清洁。其结果是能够提高薄膜太阳能电池 制造装置10的运转率。此外，本发明的技术范围并不限定于上述实施方式，在不脱离本发明的宗旨的范 围内，包括对上述实施方式施加各种变更的内容。即，由实施方式列举的具体的形状和结构 等仅为一个示例，可以适当变更。进一步，在上述实施方式中，对以下情况进行了说明，即基板W在与铅直方向呈大 致平行的状态下分别对置配置在阴极单元68的两面侧，两块阳极67与各基板W分别对置 配置在各基板W的厚度方向外侧，在阴极单元68上设置掩膜78。但是，并不限于此，也可以 在具有阳极67的阳极单元90的两面侧分别配置基板W，在这些基板W的外侧配设一对阴极 单元68，分别在阴极76上设置掩膜78。
0151]符号说明0152]10薄膜太阳能电池制造装置0153]11成膜室0154]21托架(搬送部)0155]59夹持部0156]59A夹持片(第一夹持片)0157]59B夹持片(第二夹持片)0158]67阳极0159]68阴极单元0160]71驱动机构(驱动部)0161]75簇射极板兼阴极0162]76阴极中间部件0163]78掩膜0164]79排气管道0165]80排气口0166]81成膜空间0167]82浮游电容体0168]85露出面(暴露的部位)0169]86密封部0170]102顶电池(膜)0171]104底电池(膜)0172]H加热器(温度控制部)0173]R气体流动通道(排气通道)
W基板
Wl成膜处理前基板
W2成膜处理后基板
WO表面(被成膜面)
WU背面(里面)
权利要求
1.一种薄膜太阳能电池制造装置，其特征在于，包括 成膜室，在基板的成膜面上通过CVD法形成膜；电极单元，具有施加有电压的阴极被配置在两侧的阴极单元、以及与所述各阴极分别 对置且隔开间隔距离配置的一对阳极； 掩膜，覆盖所述基板的周缘部；以及 排气管道，设置在所述阴极单元的周围，在所述阴极单元与设置在所述阳极侧的所述基板之间形成成膜空间， 在所述掩膜与所述阴极单元之间形成排气通道， 所述排气管道与所述成膜空间经由所述排气通道连接， 导入所述成膜空间的成膜气体通过所述排气通道从所述排气管道排出。
2.根据权利要求1所述的薄膜太阳能电池制造装置，其特征在于，所述阴极是对所述 基板的所述成膜面供给所述成膜气体的簇射极板。
3.根据权利要求1或2所述的薄膜太阳能电池制造装置，其特征在于，所述电极单元进 一步具有使所述阳极相对于所述阴极接近、远离的驱动部，通过利用所述驱动部使保持所述基板的所述阳极向着所述阴极移动，所述掩膜部覆盖 所述基板的所述周缘部。
4.根据权利要求3所述的薄膜太阳能电池制造装置，其特征在于，进一步包括搬送部， 将所述基板搬送到所述阳极与所述阴极单元之间，所述搬送部具有与所述基板的所述成膜面抵接的第一夹持片、以及与所述基板的背面 抵接的第二夹持片，由该第一夹持片与第二夹持片夹持所述基板，所述阳极相对于所述阴极单元接近时，所述第一夹持片远离所述第二夹持片， 所述阳极相对于所述阴极单元远离时，所述第一夹持片接近所述第二夹持片， 在所述基板的所述成膜面上形成所述膜时，在比所述搬送部的所述第一夹持片的更靠 近内周侧的位置上，所述基板的周缘部被所述掩膜覆盖。
5.根据权利要求3或4所述的薄膜太阳能电池制造装置，其特征在于，通过所述掩膜部 覆盖所述基板的所述周缘部，所述成膜空间所在的空间与所述搬送部所在的空间被分离。
6.根据权利要求1至5中的任一项所述的薄膜太阳能电池制造装置，其特征在于，在所 述阳极中内置有用于调整所述基板的温度的温度控制部。
全文摘要
本发明的薄膜太阳能电池制造装置包括成膜室，在基板的成膜面上通过CVD法形成膜；电极单元，具有施加有电压的阴极被配置在两侧的阴极单元、以及与所述各阴极分别对置且隔开间隔距离配置的一对阳极；掩膜，覆盖所述基板的周缘部；以及排气管道，设置在所述阴极单元的周围，在所述阴极单元与设置在所述阳极侧的所述基板之间形成成膜空间，在所述掩膜与所述阴极单元之间形成排气通道，所述排气管道与所述成膜空间经由所述排气通道连接，导入所述成膜空间的成膜气体通过所述排气通道从所述排气管道排出。
文档编号H01L21/205GK101999173SQ200980112428
公开日2011年3月30日 申请日期2009年6月4日 优先权日2008年6月6日
发明者冈山智彦, 小形英之, 杉山哲康, 松本浩一, 栗原広行, 桥本征典, 森冈和, 清水康男, 若松贞次, 若森让治, 重田贵司, 野口恭史 申请人:株式会社爱发科