JP2008031505A - 成膜装置および成膜方法 - Google Patents

Abstract

【課題】しわの発生を抑制しつつ、鉛直面内に立てて搬送される可撓性基板の撓みや位置ズレを修正することが可能な成膜装置を提供する。
【解決手段】可撓性基板１の進行方向を調整するウェブエッジガイド装置２１を成膜室６ａ、６ｂ、・・・、６ｎの下流側に配置し、ウェブエッジガイド装置２１は、可撓性基板１の進入方向に対して垂直な面に沿って可撓性基板１を幅方向全体に渡って旋回させることにより、可撓性基板１の進行方向を調整する。
【選択図】 図１

Description

本発明は成膜装置および成膜方法に関し、特に、縦型搬送される可撓性基板のウェブエッジガイド方法に適用して好適なものである。

薄膜光電変換素子を生産性よく製造する方法として、長尺の高分子材料あるいはステンレス鋼などの金属からなる可撓性基板上に、ａ−Ｓｉを主材料とした光電変換層を含む各層を形成する方法がある。ここで、長尺の可撓性基板上に複数の層を成膜する方式として、各成膜室内を移動する可撓性基板上に成膜するロールツーロール方式と、成膜室内で停止させた可撓性基板上に成膜した後、成膜の終わった可撓性基板部分を成膜室外へ送り出すステッピングロール方式とがある。

従来のこの種の成膜装置では、可撓性基板面を水平にして搬送が行われるが、装置の設置スペースを節減するために、可撓性基板面を鉛直にして搬送する方法が提案されている。ここで、鉛直面内に立てて可撓性基板を搬送する場合、可撓性基板の自重により下方への撓みや位置ズレが発生し、成膜パターンのズレの原因となる。このため、特許文献１、２には、可撓性基板に密着したロールを可撓性基板と平行な面内において上方に回動させ、斜め上方に向かう外力を可撓性基板に作用させることにより、可撓性基板の搬送時の撓みや位置ズレを防止する方法が開示されている。
特許第２９０２９４４号公報 特許第３２０８６３９号公報

しかしながら、特許文献１、２に開示された方法では、可撓性基板の搬送時の撓みや位置ズレを防止するため、２本のロールで可撓性基板を挟み込みながら、可撓性基板を斜め上方に強制的に持ち上げるので、ロールのグリップ力が可撓性基板に斜め上方に作用し、可撓性基板にしわが発生しやすいという問題があった。
そこで、本発明の目的は、しわの発生を抑制しつつ、鉛直面内に立てて搬送される可撓性基板の撓みや位置ズレを修正することが可能な成膜装置および成膜方法を提供することである。

上述した課題を解決するために、請求項１記載の成膜装置によれば、可撓性基板をその幅方向が鉛直面内となるように立てて搬送する搬送手段と、前記可撓性基板を間にして互いに対向配置された少なくとも１対の電極と、前記電極に対して上流側または下流側に配置され、前記可撓性基板の進入方向に対して垂直な面に沿って前記可撓性基板を幅方向全体に渡って旋回させることにより、前記可撓性基板の進行方向を基板面に沿って調整するウェブエッジガイド装置とを備えることを特徴とする。

また、請求項２記載の成膜装置によれば、前記ウェブエッジガイド装置は、前記可撓性基板の一部を引き出す固定ローラと、前記固定ローラにて引き出された部分に巻き付けられたガイドローラとを備え、前記固定ローラにて引き出された可撓性基板が前記ガイドローラに進入する方向に対して垂直な面に旋回平面を設定するとともに、前記ガイドローラの入側の中央に旋回中心を設定し、前記旋回中心を中心軸として前記ガイドローラを前記旋回平面に沿って旋回させることにより、前記可撓性基板の進行方向を基板面に沿って調整することを特徴とする。

また、請求項３記載の成膜装置によれば、前記固定ローラおよび前記ガイドローラは前記可撓性基板の入側と出側にそれぞれ設けられていることを特徴とする。
また、請求項４記載の成膜方法によれば、壁体にて外界と隔離された成膜用真空室に可撓性基板を搬送する工程と、前記可撓性基板の成膜面が蓋状に挟み込まれるように挟持部材を駆動することにより、前記成膜用真空室内に成膜室を形成する工程と、前記成膜室内に反応ガスを導入しながら、前記成膜室内にプラズマを発生させることにより、前記可撓性基板の成膜面に成膜を行う工程と、前記可撓性基板の進入方向に対して垂直な面に沿って前記可撓性基板を幅方向全体に渡って旋回させることにより、前記可撓性基板の進行方向を基板面に沿って調整する工程とを備えることを特徴とする。

以上説明したように、本発明によれば、可撓性基板の進入方向に対して垂直な面に沿って可撓性基板を幅方向全体に渡って旋回させることにより、可撓性基板の入側と出側で共に可撓性基板がひねられるようにしながら、可撓性基板の進行方向を調整することができる。このため、可撓性基板の進行方向を調整する際に、可撓性基板の両耳端のテンションの差を小さくすることができ、片張りになるのを防止することが可能となる。この結果、しわの発生を抑制しつつ、鉛直面内に立てて搬送される可撓性基板の撓みや位置ズレを修正することが可能となり、可撓性基板の自重により下方への撓みや位置ズレが発生した場合においても、成膜パターンのズレを低減することができる。

以下、本発明の実施形態に係る成膜装置について図面を参照しながら説明する。
図１は、本発明の一実施形態に係る成膜装置の概略構成を示す平面断面図である。
図１において、成膜装置には、送り室４、ｎ（ｎは正の整数）個の成膜用真空室１０ａ、１０ｂ、・・・、１０ｎおよび巻き取り室５が設けられている。そして、送り室４内には二つの搬入ロール２が収容されるとともに、巻き取り室５には、二つの搬出ロール３が収容されている。ここで、成膜用真空室１０ａ、１０ｂ、・・・、１０ｎには、内部を外気と隔離する壁体７ａ、７ｂ、・・・、７ｎがそれぞれ設けられ、成膜用真空室１０ａ、１０ｂ、・・・、１０ｎ内には、高電圧電極８ａ、８ｂ、・・・、８ｎおよび接地電極９ａ、９ｂ、・・・、９ｎがそれぞれ設けられている。ここで、高電圧電極８ａ、８ｂ、・・・、８ｎは、各可撓性基板１１に対してそれぞれ一つずつ備えられ、高電圧電極８ａ、８ｂ、・・・、８ｎに対して接地電極９ａ、９ｂ、・・・、９ｎがそれぞれ対向配置されている。

また、各成膜用真空室１０ａ、１０ｂ、・・・、１０ｎの壁体７ａ、７ｂ、・・・、７ｎの外側には、接地電極９ａ、９ｂ、・・・、９ｎをそれぞれ駆動するアクチュエータ１３ａ、１３ｂ、・・・、１３ｎが設けられている。ここで、高電圧電極８ａ、８ｂ、・・・、８ｎは蓋状で、高電圧電極８ａ、８ｂ、・・・、８ｎの端面にシールブロックがそれぞれ設けられている。そして、アクチュエータ１３ａ、１３ｂ、・・・、１３ｎは、接地電極９ａ、９ｂ、・・・、９ｎをそれぞれ駆動し、高電圧電極８ａ、８ｂ、・・・、８ｎの端面にシールブロックを介して可撓性基板１を密着させることにより、気密に保つことのできる成膜室６ａ、６ｂ、・・・、６ｎをそれぞれ形成することができる。

また、高電圧電極８ａ、８ｂ、・・・、８ｎの背面側は、絶縁材料よりなる排気ブロック１１ａ、１１ｂ、・・・、１１ｎを介してそれぞれ連結され、１対の成膜室６ａ、６ｂ、・・・、６ｎに対して共通に一つの真空排気口１２ａ、１２ｂ、・・・、１２ｎがそれぞれ備えられている。そして、排気ブロック１１ａ、１１ｂ、・・・、１１ｎは、シール材を介して高電圧電極８ａ、８ｂ、・・・、８ｎとそれぞれ密着し、排気ブロック１１ａ、１１ｂ、・・・、１１ｎにそれぞれ開けられた真空排気口１２ａ、１２ｂ、・・・、１２ｎを介して排気系に接続されることで、各成膜室６ａ、６ｂ、・・・、６ｎを一括して成膜圧力に保つことができる。

また、成膜室６ａ、６ｂ、・・・、６ｎの下流側には、可撓性基板１の進行方向を基板面に沿って調整するウェブエッジガイド装置２１が配置されている。ここで、ウェブエッジガイド装置２１は、可撓性基板１の進入方向に対して垂直な面に沿って可撓性基板１を幅方向全体に渡って旋回させることにより、可撓性基板１の進行方向を基板面に沿って調整することができる。
なお、ウェブエッジガイド装置２１は、成膜室６ａ、６ｂ、・・・、６ｎの上流側にも配置してもよいし、成膜室６ａ、６ｂ、・・・、６ｎの個数ｎが複数の場合には、成膜室６ａ、６ｂ、・・・、６ｎの間に配置してもよい。

図２（ａ）は、本発明の一実施形態に係るウェブエッジガイド装置の概略構成を示す斜視図、図２（ｂ）は、本発明の一実施形態に係るウェブエッジガイド装置の概略構成を示す平面断面図、図２（ｃ）は本発明の一実施形態に係るウェブエッジガイド装置の概略構成を示す側面図である。
図２において、ウェブエッジガイド装置２１には、可撓性基板１の一部を引き出す固定ローラ２１ａ、２１ｄと、固定ローラ２１ａ、２１ｄにて引き出された部分に巻き付けられたガイドローラ２１ｂ、２１ｃが設けられている。ここで、固定ローラ２１ａ、２１ｄは可撓性基板１の入側と出側にそれぞれ立てて配置され、ガイドローラ２１ｂ、２１ｃは可撓性基板１の入側と出側にそれぞれ立てて配置されている。また、固定ローラ２１ａ、２１ｄは可撓性基板１の搬送方向に沿って所定間隔だけ隔てて配置されるとともに、ガイドローラ２１ｂ、２１ｃは可撓性基板１の搬送方向に沿って所定間隔だけ隔てて配置され、固定ローラ２１ａ、２１ｄとガイドローラ２１ｂ、２１ｃは、可撓性基板１が長手方向に直角に進路をそれぞれ変えるように配置されている。また、固定ローラ２１ａとガイドローラ２１ｂにおける可撓性基板１の入側と出側の距離Ｌ１と、ガイドローラ２１ｃと固定ローラ２１ｄにおける可撓性基板１の入側と出側の距離Ｌ２とが等しくなるように、固定ローラ２１ａとガイドローラ２１ｂとの間隔およびガイドローラ２１ｃと固定ローラ２１ｄとの間隔が設定されている。

また、ガイドローラ２１ｂ、２１ｃの上端は連結部材２２ａにて連結されるとともに、ガイドローラ２１ｂ、２１ｃの下端は連結部材２２ｂにて連結され、ガイドローラ２１ｂ、２１ｃは、旋回中心Ｃを中心軸として旋回平面Ｐに沿って一体的に旋回することができる。ここで、旋回中心Ｃはガイドローラ２１ｂの入側の中央に設定するとともに、旋回平面Ｐは可撓性基板１がガイドローラ２１ｂに進入する方向に対して垂直な面に設定することができる。

そして、図１において、搬入ロール２から引き出された可撓性基板１は成膜用真空室１０ａ、１０ｂ、・・・、１０ｎに搬送され、高電圧電極８ａ、８ｂ、・・・、８ｎと接地電極９ａ、９ｂ、・・・、９ｎとの間に保持された状態で一旦停止される。そして、高電圧電極８ａ、８ｂ、・・・、８ｎと接地電極９ａ、９ｂ、・・・、９ｎとの間に可撓性基板１が保持されると、アクチュエータ１３ａ、１３ｂ、・・・、１３ｎは、接地電極９ａ、９ｂ、・・・、９ｎをそれぞれ駆動することにより、高電圧電極８ａ、８ｂ、・・・、８ｎの端面にシールブロックを介して可撓性基板１を密着させ、成膜室６ａ、６ｂ、・・・、６ｎをそれぞれ形成する。そして、真空排気口１２ａ、１２ｂ、・・・、１２ｎをそれぞれ介して成膜室６ａ、６ｂ、・・・、６ｎ内を排気しながら、ａ−Ｓｉ系の薄膜を形成するための反応ガスを成膜室６ａ、６ｂ、・・・、６ｎ内に導入し、高電圧電極８ａ、８ｂ、・・・、８ｎと接地電極９ａ、９ｂ、・・・、９ｎとの間に電圧を印加することにより、成膜室６ａ、６ｂ、・・・、６ｎ内にプラズマを発生させ、プラズマＣＶＤにて成膜室６ａ、６ｂ、・・・、６ｎ内の可撓性基板１の面上にａ−Ｓｉ系の薄膜を一括形成する。

そして、可撓性基板１の面上の成膜が終了した後、アクチュエータ１３ａ、１３ｂ、・・・、１３ｎにて接地電極９ａ、９ｂ、・・・、９ｎをそれぞれ数十ｍｍだけ移動させることにより、接地電極９ａ、９ｂ、・・・、９ｎに抑えられていた可撓性基板１を解放する。そして、シールブロックおよびシール材に接触させないようにして可撓性基板１を搬送し、ウェブエッジガイド装置２１を介して巻き取り室５内に搬入することにより、ａ−Ｓｉ系の薄膜が成膜された可撓性基板１を搬出ロール３にて巻き取ることができる。

ここで、ウェブエッジガイド装置２１は、プロセスライン上を走る可撓性基板１のウエブエッジ（耳端）をセンサにて検出し、その検出結果に基づいて、旋回中心Ｃを中心軸として旋回平面Ｐに沿ってガイドローラ２１ｂ、２１ｃを一体的に旋回させることにより、可撓性基板１の進行方向を基板面に沿って調整することができる。
これにより、可撓性基板１の自重により下方への撓みや位置ズレが発生した場合においても、可撓性基板１の入側と出側で共に可撓性基板１がひねられるようにしながら、可撓性基板１の走行位置を常に正常な位置に修正することができる。このため、可撓性基板１の進行方向を調整する際に、可撓性基板１の両耳端のテンションの差を小さくすることができ、片張りになるのを防止することが可能となることから、しわの発生を抑制しつつ、鉛直面内に立てて搬送される可撓性基板１の撓みや位置ズレを防止することが可能となる。

図３は、本発明の一実施形態に係るウェブエッジガイド装置のその他の例を示す平面断面図である。
図２の実施形態では、固定ローラ２１ａ、２１ｄとガイドローラ２１ｂ、２１ｃは、可撓性基板１が長手方向に直角に進路をそれぞれ変えるように配置する方法について示したが、図３（ａ）に示すように、固定ローラ２１ａ、２１ｄにて可撓性基板１が長手方向に直角に進路を変えられるとともに、ガイドローラ２１ｂにて可撓性基板１が長手方向に鈍角を成して進路を変えられ、ガイドローラ２１ｃにて可撓性基板１が長手方向に鋭角を成して進路を変えられるように、固定ローラ２１ａ、２１ｄとガイドローラ２１ｂ、２１ｃとを配置するようにしてもよい。あるいは、図３（ｂ）に示すように、固定ローラ２１ａ、２１ｄにて可撓性基板１が長手方向に直角に進路を変えられるとともに、ガイドローラ２１ｂにて可撓性基板１が長手方向に鋭角を成して進路を変えられ、ガイドローラ２１ｃにて可撓性基板１が長手方向に鈍角を成して進路を変えられるように、固定ローラ２１ａ、２１ｄとガイドローラ２１ｂ、２１ｃとを配置するようにしてもよい。
また、図３（ｃ）に示すように、ガイドローラ２１ｂ、２１ｃとの間にガイドローラ２１ｅを配置するようにしてもよいし、２つのガイドローラ２１ｂ、２１ｃの代わりに、固定ローラ２１ａ、２１ｄの間の間隔に対応して直径Ｄが設定された１つのガイドローラ２１ｆを用いるようにしてもよい。

本発明の一実施形態に係る成膜装置の概略構成を示す平面断面図である。 図２（ａ）は、本発明の一実施形態に係るウェブエッジガイド装置の概略構成を示す斜視図、図２（ｂ）は、本発明の一実施形態に係るウェブエッジガイド装置の概略構成を示す平面断面図、図２（ｃ）は本発明の一実施形態に係るウェブエッジガイド装置の概略構成を示す側面図である。 本発明の一実施形態に係るウェブエッジガイド装置のその他の例を示す平面断面図である。

符号の説明

１ 可搬性基板
２ 搬入ロール
３ 搬出ロール
４ 送り室
５ 巻き取り室
６ａ、６ｂ、・・・、６ｎ 成膜室
７ａ、７ｂ、・・・、７ｎ 壁体
８ａ、８ｂ、・・・、８ｎ 高電圧電極
９ａ、９ｂ、・・・、９ｎ 接地電極
１０ａ、１０ｂ、・・・、１０ｎ 成膜用真空室
１１ａ、１１ｂ、・・・、１１ｎ 排気ブロック
１２ａ、１２ｂ、・・・、１２ｎ 真空排気口
１３ａ、１３ｂ、・・・、１３ｎ アクチュエータ
２１ ウェブエッジガイド装置
２１ａ、２１ 固定ローラ
２１ｂ、２１ｃ、２１ｅ、２１ｆ ガイドローラ
２２ａ、２２ｂ 連結部材

Claims (4)

1. 可撓性基板をその幅方向が鉛直面内となるように立てて搬送する搬送手段と、
   前記可撓性基板を間にして互いに対向配置された少なくとも１対の電極と、
   前記電極に対して上流側または下流側に配置され、前記可撓性基板の進入方向に対して垂直な面に沿って前記可撓性基板を幅方向全体に渡って旋回させることにより、前記可撓性基板の進行方向を基板面に沿って調整するウェブエッジガイド装置とを備えることを特徴とする成膜装置。
2. 前記ウェブエッジガイド装置は、
   前記可撓性基板の一部を引き出す固定ローラと、
   前記固定ローラにて引き出された部分に巻き付けられたガイドローラとを備え、
   前記固定ローラにて引き出された可撓性基板が前記ガイドローラに進入する方向に対して垂直な面に旋回平面を設定するとともに、前記ガイドローラの入側の中央に旋回中心を設定し、前記旋回中心を中心軸として前記ガイドローラを前記旋回平面に沿って旋回させることにより、前記可撓性基板の進行方向を基板面に沿って調整することを特徴とする請求項１記載の成膜装置。
3. 前記固定ローラおよび前記ガイドローラは前記可撓性基板の入側と出側にそれぞれ設けられていることを特徴とする請求項２記載の成膜装置。
4. 壁体にて外界と隔離された成膜用真空室に可撓性基板を搬送する工程と、
   前記可撓性基板の成膜面が蓋状に挟み込まれるように挟持部材を駆動することにより、前記成膜用真空室内に成膜室を形成する工程と、
   前記成膜室内に反応ガスを導入しながら、前記成膜室内にプラズマを発生させることにより、前記可撓性基板の成膜面に成膜を行う工程と、
   前記可撓性基板の進入方向に対して垂直な面に沿って前記可撓性基板を幅方向全体に渡って旋回させることにより、前記可撓性基板の進行方向を基板面に沿って調整する工程とを備えることを特徴とする成膜方法。

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