JP2009057632A - 薄膜積層体の製造装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 帯状可撓性基板の幅方向を鉛直方向に向けながら、基板を水平方向に長い距離にわたり搬送しても、基板の鉛直方向における位置を精度高く維持することができる薄膜積層体の製造装置を提供する。
【解決手段】 帯状可撓性基板１の幅方向が鉛直方向になるようにして、基板を水平方向に搬送する基板搬送手段２３、５１と、この基板の搬送方向に沿って連続して配列され、基板の表面に成膜を行う複数の成膜室４２ａ〜４２ｍと、これら複数の成膜室のそれぞれの間に配置され、基板の鉛直方向上側の端部を挟む複数対のグリップローラ４４ａ〜４４ｍとを備えた薄膜積層体の製造装置において、これら複数対のグリップローラが、各ローラの回転方向を、基板１の搬送方向に対して上方に傾けて設置されている。
【選択図】 図２

Description

本発明は、帯状可撓性基板上に複数の薄膜を形成して、薄膜光電変換素子などの薄膜積層体を製造する装置に関する。

半導体薄膜などの薄膜積層体の基板には、通常、高剛性の基板が用いられている。しかしながら、例えば太陽電池等に使用される光電変換素子の基板には、軽量で取り扱いが容易であるといった利便性や、大量生産によるコスト低減のため、樹脂などの可撓性基板も用いられている。

このような可撓性基板を用いて薄膜積層体を製造する装置として、連続して配列された複数の成膜室に、帯状の可撓性基板を通し、各成膜室で停止した状態の前記基板の表面上に成膜し、次いでこの基板を次の成膜室の位置まで搬送する操作を繰り返し、前記基板の上に複数の異なる性質の薄膜を積層するという成膜装置が開発されている（例えば、特許文献１を参照）。
特開２００５−７２４０８号公報

このような成膜装置では、帯状可撓性基板の幅方向を水平方向に保持して、基板を水平方向に搬送して成膜を行うタイプと、帯状可撓性基板の幅方向を鉛直方向に保持して、基板を水平方向に搬送して成膜を行うタイプなどがある。後者のタイプは、前者のタイプに比べ、基板表面が汚染されにくい等の利点があるが、成膜室の数が多くなると、重力や基板の伸びにより、基板の表面に皺が発生したり、基板が幅方向に蛇行したり、下方へ垂れ下がったりするという問題がある。

このような問題を解消するため、多数配列された成膜室のうちの中央に位置する２室の成膜室の間に中間室を配置し、ここで基板の幅方向の全面にわたって基板表面と接触する側端位置制御（ＥＰＣ）ローラを設けることが提案されている。しかしながら、通常、成膜は比較的に高い温度で行われることから、このようなステンレス製のＥＰＣローラを成膜室の間に配置すると、基板が急冷され、皺が発生するなどの問題がある。

そこで本発明は、上記の問題点に鑑み、帯状可撓性基板の幅方向を鉛直方向に向けながら、基板を水平方向に長い距離にわたり搬送しても、基板の表面に皺が発生したり、基板が幅方向に蛇行したり、下方へ垂れ下がったりせずに、基板の鉛直方向における位置を精度高く維持することができる薄膜積層体の製造装置を提供することを目的とする。

上記の目的を達成するために、本発明は、帯状可撓性基板の表面に複数の薄膜を積層して薄膜積層体を製造する装置であって、前記基板の幅方向が鉛直方向になるようにして、前記基板を水平方向に搬送する基板搬送手段と、前記基板の搬送方向に沿って連続して配列され、前記基板の表面に成膜を行う複数の成膜室と、前記複数の成膜室のそれぞれの間に配置され、前記基板の鉛直方向上側の端部を挟む複数対のグリップローラとを備えており、前記複数対のグリップローラが、各ローラの回転方向を、前記基板の搬送方向に対して上方に傾けて設置されていることを特徴とするものである。

このように、複数の成膜室のそれぞれの間に、帯状可撓性基板の鉛直方向上側の端部を挟む少なくとも一対のグリップローラを配置し、これら複数対のグリップローラを、各ローラの回転方向が、帯状可撓性基板の搬送方向に対して上方に傾くように設置することで、帯状可撓性基板が水平方向に搬送される際に、基板を上方に持ち上げる力が発生する。よって、帯状可撓性基板が複数の成膜室の間を長い距離にわたって搬送されても、基板に皺が発生したり、基板が幅方向に蛇行したり、基板が下方へ垂れ下がったりするのを防ぐことができ、帯状可撓性基板の鉛直方向における位置を精度高く維持することができる。

本発明に係る薄膜積層体の製造装置は、前記複数の成膜室の間に配列され、前記基板の鉛直方向下側の端部を挟む複数対のグリップローラを更に備えることが好ましく、前記下側の端部を挟む複数対のグリップローラは、各ローラの回転方向を、前記基板の搬送方向に対して下方に傾けて設置されていることが好ましい。また、前記複数の成膜室のうちの中央に位置する２室の成膜室の間において、前記上側の端部を挟む対のグリップローラが、連続して２対以上設置されていることが好ましい。さらに、前記複数の成膜室のうち、前記基板の搬送方向の最後尾に位置する成膜室の後において、前記上側の端部を挟む対のグリップローラと、前記下側の端部を挟む対のグリップローラとが、連続して２対以上それぞれ設置されていることが好ましい。

上述したように、本発明によれば、帯状可撓性基板の幅方向を鉛直方向に向けながら、基板を水平方向に長い距離にわたり搬送しても、基板の表面に皺が発生したり、基板が幅方向に蛇行したり、下方へ垂れ下がったりせずに、基板の鉛直方向における位置を精度高く維持できる薄膜積層体の製造装置を提供することができる。

以下、添付図面を参照して、本発明に係る薄膜積層体の製造装置について、更に詳細に説明する。なお、ここでは、薄膜積層体の具体的な構成について特に言及しないが、本発明は、例えば、太陽電池用の光電変換素子や、有機ＥＬ等の半導体薄膜などの薄膜積層体の製造に適用することができる。

図１は、本発明に係る薄膜積層体の製造装置の一実施の形態を模式的に示す平面図である。図２は、図１のII−II線から見た正面図である。なお、図面はデフォルメされており、実物を縮尺通りに描いたものではない。

図１及び図２に示すように、この薄膜光電変換素子の製造装置は、帯状可撓性基板１を送り出す巻出部１０と、帯状可撓性基板１を巻出部から成膜部へと搬送する巻出側駆動部２０と、帯状可撓性基板１上に複数の薄膜を積層する成膜部４０と、帯状可撓性基板１の側端の位置を制御する側端位置制御部５０と、帯状可撓性基板１を成膜部から巻取部へと搬送する巻取側駆動部６０と、薄膜積層体が形成された帯状可撓性基板１を巻き取る巻取部７０とから主に構成されている。なお、帯状可撓性基板１は、その幅方向が鉛直方向を向きながら、水平方向へと搬送される。

巻出部１０には、帯状可撓性基板がロール状に巻かれた原反から、帯状可撓性基板１を送り出す巻出コア１１と、巻出コア１１から送り出された帯状可撓性基板１の張力を検出する張力検出ローラ１３と、補助ローラ１２が設けられている。これら巻出コア１１、補助ローラ１２及び張力検出ローラ１３は、軸方向が鉛直方向になるようにそれぞれ設置されている。なお、以下に説明する各ローラも、特に言及しない限り、軸方向が鉛直方向になるように設置されている。

巻出側駆動部２０には、帯状可撓性基板１を巻出部１０から成膜部４０へと搬送するために回転駆動する巻出側フィルム駆動ローラ２１と、この駆動時の帯状可撓性基板１の張力を検出する張力検出ローラ２２と、帯状可撓性基板１の進行方向を９０度変えて成膜部４０へと送る補助ローラ２３が設けられている。

成膜部４０には、帯状可撓性基板１の表面上に順次、薄膜を積層するために、複数の成膜室４２ａ〜４２ｍが、一直線上に配列されている。また、これら成膜室４２ａ〜４２ｍの基板入口の手前側には、それぞれ、帯状可撓性基板１を挟む一対のグリップローラ４４ａ〜４４ｍが設けられている。グリップローラ４４は、図２に示すように、帯状可撓性基板１の鉛直方向上側の端部と、下側の端部の両方に配置されている。また、グリップローラ４４は、詳しくは後述するが、図２に示すように、水平に対して斜めに設置されている。

図中には、１３室の成膜室４２ａ〜４２ｍを示したが、これら複数の成膜室のほぼ中央の位置に、すなわち第７成膜室４２ｇと第８成膜室４２ｈとの間に、連続して複数対のグリップローラ４６ａ、４６ｂが設けられている。また、最後の成膜室、すなわち第１３成膜室４２ｍの基板出口の外側にも、連続して複数対のグリップローラ４６ｃ、４６ｄが設けられている。これら連続して複数対に設けたグリップローラ４６も、図２に示すように、帯状可撓性基板１の鉛直方向上側の端部と、下側の端部の両方に配置されている。連続したグリップローラ間の距離は、５０〜２００ｍｍ離すことが好ましい。

側端位置制御部５０には、成膜部４０から出てきた帯状可撓性基板１の側端の位置を検出する蛇行検出ローラ５１と、帯状可撓性基板１の鉛直方向、すなわち幅方向の蛇行を防ぐための側端位置制御（ＥＰＣ）ローラ５２が設けられている。蛇行検出ローラ５１又は蛇行検出センサは、必要により、基板１の搬送経路に適宜設けることができる。ＥＰＣローラ５２は、帯状可撓性基板１の幅よりも広いローラ面を有している。この側端位置制御部５０により、基板１の鉛直方向における位置（搬送高さ）の誤差を補正することができる。なお、このような側端位置制御部は、通常、巻出側駆動部２０と成膜部４０の間や、成膜部４０の中央に位置する２室の成膜室４２ｇ、４２ｈの間にも設けられているが、本実施の形態では、成膜室４２の各間にグリップローラ４４を設けたことで、成膜部４０における基板１の蛇行が規制されることから、これらの位置の側端位置制御部は不要である。

巻取側駆動部６０には、帯状可撓性基板１を成膜部４０から巻取部７０へと搬送するために回転駆動する巻取側フィルム駆動ローラ６３と、この駆動時の帯状可撓性基板１の張力を制御するための張力検出ローラ６２と、側端位置制御部５０から帯状可撓性基板１を受け取る補助ローラ６１が設けられている。

巻取部７０には、薄膜積層体が形成された帯状可撓性基板１をロール状に巻き取る巻取コア７１と、巻き取り時の帯状可撓性基板１の張力を検出する張力検出ローラ７３と、補助ローラ７２が設けられている。

次に、成膜室４２の構造についてより詳細に説明する。帯状可撓性基板の表面上に複数の異なる性質の薄膜を積層することから、各成膜室の構造は、形成する薄膜の種類によって異なるが、ここでは、プラズマＣＶＤによってアモルファスシリコン層を成膜する成膜室について説明する。その他の種類の薄膜を形成する場合であっても、成膜室内を気密状態にするのであれば、同様の構造を採用することができる。

図３（ａ）は、図１に示した成膜室４２を模式的に拡大した断面平面図である。また、図３（ｂ）は、図３（ａ）のＢ−Ｂ線から見た正面図である。図３に示すように、帯状可撓性基板１の両面側には、それぞれ断面コの字形状の成膜室の壁８０ａ、８０ｂが配置されている。これら壁８０は、成膜する際に、壁の先端部が基板１の表面に密着するまで可動する構成となっている。壁８０の先端部には、成膜室４２内を気密状態にするためのシール材（図示省略）が取り付けられている。

成膜室４２の内部空間には、帯状可撓性基板１を挟んで対向するように、高電圧電極８１と、基板ヒータを備えた接地電極８２とが設置されている。成膜室４２には、成膜室内を排気して真空雰囲気にする排気管８３が設けられている。また、成膜室４２には、高電圧電極８１と接地電極８２との間で生ずるプラズマによって分解して薄膜を形成するためのシラン等の反応ガスを導入する導入管（図示省略）が設けられている。

高電圧電極８１と接地電極８２の幅方向の長さは、図３（ｂ）に示すように、帯状可撓性基板１の両端に薄膜を形成しない余白ができるように、基板１の幅よりも短くなっている。そして、この余白の部分で基板１を挟むように、基板１の上側と下側にそれぞれ一対のグリップローラ４４が配置されている。このように薄膜を形成しない余白の部分をグリップローラ４４で挟むことで、基板１の薄膜が形成される部分に皺が生じたり、形成した薄膜が損傷したりするのを防ぐことができる。

また、上側のグリップローラ４４、４６は、ローラの回転方向を、帯状可撓性基板１の搬送方向（すなわち水平方向）に対して上方に傾けて設置されている。このように、上側のグリップローラ４４、４６の回転方向と、帯状可撓性基板１の搬送方向との間に角度θ_Ｕをつけることで、帯状可撓性基板１が水平方向に搬送される際に、基板１を上方に持ち上げる力が発生し、基板１の鉛直方向における位置を精度高く維持することができる。特に、中央に位置する２つの成膜室の間に連続して複数設けたグリップローラ４６ａ、４６ｂは、基板１の質量を支持するとともに、基板１の搬送高さを基準となる初期の高さまで確実に戻すことができる。また、最後の成膜室の後に連続して複数設けたグリップローラ４６ｃ、４６ｄも、上記と同様に、基板の質量支持と搬送高さの確実な回復を行うことができる。角度θ_Ｕは０．１°〜６°が好ましく、１°〜６°がより好ましい。角度θ_Ｕが大きい程、基板１を持ち上げる力は高くなるが、角度θ_Ｕが６°を超えるか又はローラ自身の静止摩擦力を超えると、基板１を持ち上げる力はほとんど向上しなくなる。

下側のグリップローラ４４、４６は、ローラの回転方向を、帯状可撓性基板１の搬送方向（すなわち水平方向）に対して下方に傾けて設置されている。このように、下側のグリップローラ４４、４６の回転方向と、帯状可撓性基板１の搬送方向との間に角度θ_Ｌをつけることで、帯状可撓性基板１が水平方向に搬送される際に、基板１の表面に皺が発生するのをより防ぐことができる。角度θ_Ｌは０．１〜６°が好ましく、１°〜６°がより好ましい。θ_Ｕとθ_Ｌは同じ角度でもよいし、異なる角度でもよい。

次に、グリップローラ４４とその付属装置の構成について説明する。図４は、上側のグリップローラとその付属装置の一例を模式的に示す斜視図である。図５は、図４のグリップローラとその付属装置の正面図である。図４及び図５に示すように、グリップローラ４４は、ローラ固定用軸９１の下端にそれぞれ回転可能に固定されている。一方のローラ固定用軸９１の上端は、ローラ固定部９２の下面に固定されており、他方のローラ固定用軸９１の上端は、ローラ可動部９３の下面に固定されている。

ローラ固定部９２の上面には、回転支持部９４が設けられ、ローラ可動部９３の上面には、コの字形のハンドル部９５の一端が設けられている。ハンドル部９５の他端は、回転支持部９４とヒンジ９６を支点に回転可能に固定されている。そして、ヒンジ９６を支点にローラ可動部９３を回転させることで、グリップローラ４４間で基板１を挟んだり、グリップローラ４４間の距離を離したりできるように構成されている。回転支持部９４とハンドル部９５の他端側とは、引張りバネで結ばれており、グリップローラ４４間で基板１を挟んだ状態のときに、引張りバネの長さが一番短くなるよう構成されている。

帯状可撓性基板１に対するグリップローラ４４の加圧力は、引張りバネの強さにより調整可能である。

ハンドル部９５の他端側には、レバー９８の一端が、ヒンジ９７を支点に回転可能に取り付けられている。ヒンジ９７の回転軸は、ヒンジ９６の回転軸に対して垂直になっている。ローラ固定部９２は、固定用板９０の表面に固定されており、この固定用板９０の表面には、バー９９が突出して設けられている。このバー９９は、ヒンジ９６を支点にしてハンドル９５を回転させた時のレバー９８の他端の軌道に位置している。すなわち、バー９９は、レバー９８の他端と接触して、ハンドル９５の回転を妨げる位置にある。また、ヒンジ９７を支点にしてレバー９８を回転させ、レバー９８の他端をバー９９から逃がした場合には、ハンドル９５が自由に回転できるように構成されている。

なお、グリップローラ４４は、図５に示すように、ローラの回転方向を、帯状可撓性基板１の搬送方向に対して上方に傾けて設置されている。ローラの回転方向と基板の搬送方向との間の角度θ_Ｕは、ある一定の角度に固定されていても良いし、成膜中にも角度を変えることができるようなっていても良い。角度θ_Ｕを変える場合は、グリップローラ４４の回転軸の中心点８８を支点にして、角度調整を行うように構成することが好ましい。中心点８８を支点にすることで、基板１に皺が発生したり、基板１が蛇行したりすることを防ぐことができる。特に、連続して複数対上側に配置されたグリップローラ４６を角度調整できるようにすることが好ましい。これにより基板１の搬送高さを、基準となる初期の高さに精度高く調整することができる。

上側のグリップローラとその付属装置の構成について説明してきたが、下側のグリップローラとその付属装置も、上下が逆になるが、同様の構成にすることができる。また、連続して複数対設けたグリップローラも、同様の構成にすることができる。グリップローラは、基板との接触面がシリコンゴムやフッ素ゴム等の耐熱性ゴム、ＰＴＦＥやポリイミド等の合成樹脂で作られていることが好ましい。また、ステンレスや鉄にクロムめっきを施した素材であっても所定の性能が得られる。

さらに、本装置には、帯状可撓性基板１の搬送および停止、並びに各成膜室４２の壁８０の移動を制御する制御手段（図示省略）が設けられている。この制御手段は、必要により、帯状可撓性基板１の蛇行の程度に応じて、グリップローラ４４、４６の角度θ_Ｕ、θ_Ｌを変化させる制御を行うことができる。

以上の構成によれば、先ず、巻出側および巻取側の駆動部２０、６０によって、複数の成膜室４２ａ〜４２ｍ内を通る帯状可撓性基板１を、巻出コア１１から巻取コア７１への方向に水平に搬送する。成膜を行う際は、駆動ローラ２１、６３の回転を止めて帯状可撓性基板１を停止した状態にし、今度は、各成膜室４２ａ〜４２ｍの壁６０を基板１と密着するまで移動させて、成膜室内を気密状態にする。そして、各成膜室内で帯状可撓性基板１の表面に薄膜を形成する。

成膜後、成膜室の壁６０を元の位置に戻し、気密状態を解除する。再び、駆動ローラ２１、６３を回転させて、帯状可撓性基板１を隣の成膜室の位置まで搬送する。そして、停止した状態の帯状可撓性基板１に対し、再び各成膜室内を気密状態にして、成膜を行う。このように帯状可撓性基板１の搬送と成膜を繰り返し行うことで、帯状可撓性基板１の表面に薄膜積層体を製造することができる。

帯状可撓性基板１は、第１成膜室４２ａから第１３成膜室４２ｍまでの長い距離を移動するが、帯状可撓性基板１を、この区間の両端に位置する巻出側駆動部２０の補助ローラ２３と側端位置制御部５０の蛇行検出ローラ５１とでしか支えない場合は、重力や基板の伸びにより下方に垂れ下がったり、基板の幅方向に蛇行したりするという問題がある。本実施の形態によれば、第１から第１３成膜室４２ａ〜４２ｍの各基板入口の手前側に設けたグリップローラ４４ａ〜４４ｍで、帯状可撓性基板１の上側端部を挟んでいることから、下方に垂れ下がるのを防ぐことができ、また、基板１が第１成膜室４２ａから第１３成膜室４２ｍまでの長い距離を移動しても、蛇行や皺の発生を防ぐことができる。

特に、基板１の鉛直方向上側の各グリップローラ４４ａ〜４４ｍは、ローラの回転方向を、帯状可撓性基板１の搬送方向に対して上方に傾けて設置しているので、帯状可撓性基板１を上方に持ち上げる強い力が発生する。よって、基板１を２０ｍの距離にわたって搬送しても、基板１の鉛直方向の蛇行を±２．５ｍｍ程度に抑えることができる。

なお、図１では、複数の成膜室４２ａ〜４２ｍの中央に位置する２つの成膜室４２ｇ、４２ｈの間と、最後尾に位置する成膜室４２ｍの後に、それぞれ、グリップローラ４６を連続して複数設けたが、本発明はこれに限定されず、中央のみ又は最後尾のみにグリップローラ４６を連続して複数設けることもできる。

最後尾のみにグリップローラ４６を連続して複数設けることで、複数の成膜室４２ａ〜４２ｍを通過する帯状可撓性基板１の各成膜室における高さの変化（搬送プロファイル）を微調整することができる。また、最後尾のみにグリップローラ４６を連続して複数設けることで、最後の成膜室４２ｍから基板１を受け取るロール（図１に示す構成の場合、蛇行検出ローラ５１）への入射角を調整することができるので、簡易ＥＰＣとしての機能を有する。

また、基板の搬送と停止を繰り返すステッピングロール方式の成膜装置について説明してきたが、本発明は、帯状可撓性基板の幅方向を鉛直方向に向けながら、基板を水平方向に長距離にわたって搬送する装置であれば、ステッピングロール方式に限らず、広く適用することができる。

（実施例１：基板の持ち上げ力の測定試験）
上述した図４及び図５に示す構造のグリップローラを用いて、帯状可撓性基板の持ち上げ力を測定する試験を行った。グリップローラにはシリコンゴム製のものを用いた。また、基板には、カプトンフィルムを用いた。グリップローラの基板に対する加圧力は、４．４Ｎ、８．９Ｎ、１６．３Ｎと変化させた。また、各加圧力において、グリップローラの回転方向の角度θを、０〜７°まで１°ずつ変化させた。持ち上げ力は、搬送前に、基板を基準レベルまで引っ張り上げた時の基板を持上げている力を予め測定しておき、搬送開始後、基板の高さが安定した場合の上向き方向の力の変化量を測定することで求めた。

試験の結果、どの加圧力でも、ローラの回転方向の角度θが０°の場合は、持ち上げ力は０Ｎであったが、加圧力が１６．３Ｎと高い場合、角度θを１°大きくする毎に、持ち上げ力が大幅に上昇し、角度θが６°で約１３Ｎまで上昇した。一方、加圧力が４．４Ｎと低い場合、角度θを１°大きくする毎に、持ち上げ力は上昇したが、角度θを６°にしても、約３Ｎまでしか上昇しなかった。加圧力が８．９Ｎの場合、角度θを６°にしても、約６Ｎまでしか上昇しなかった。また、いずれの加圧力でも、角度θが６°と７°とで、持ち上げ力の上昇はほとんど見られなかった。

（実施例２：基板の蛇行の測定試験）
図６及び図７に示す実験装置を用いて、帯状可撓性基板の鉛直方向の蛇行を定量的に測定する試験を行った。図６に示す実験装置は、側端位置制御部が成膜部の巻出側にある点と、成膜室がない点を除いて、図１及び図２に示す装置と基本的な構成は同じである。図６に示す実験装置には、上下のグリップローラ（θ_Ｕ、θ_Ｌともに１°）をそれぞれ９セット設置するとともに、これらの中間の位置および最後の位置に、上のみのグリップローラ（θ_Ｕは１．５°）をそれぞれ連続で２セット設置した。これらグリップローラが設置された区間、すなわち、ＥＰＣ蛇行センサが付いたローラとフィードローラとの間は、２０ｍの長さにした。また、図７に示す実験装置は、中間の位置および最後の位置に、上記の上のみのグリップローラを設置せずに、中間の位置に、３本のＥＰＣローラからなる中間室を設置した点を除いて、図６の実験装置と同じ構成とした。

（Ａ：基板の素材の影響）
図６の実験装置に帯状可撓性基板としてカプトンフィルムを使用した場合の結果を、図８に示す。図８のグラフに示すように、基板はほとんど蛇行せず、基板が基準位置から変位した量は±２．５ｍｍ以内におさまった。また、図７の実験装置にカプトンフィルムを使用した場合の結果を図９に示す。この中間室を設けた図７の実験装置の結果も、基準位置からの変位量が±２．５ｍｍ以内であった。このように、中間室を設けていない図６の実験装置は、中間室を設けた図７の実験装置と同様に、基板の蛇行がほとんど発生しなかった。

図６の実験装置に帯状可撓性基板としてアモルファスシリコン製膜フィルムを使用した場合の結果を、図１０に示す。図１０のグラフに示すように、アモルファスシリコン製膜フィルムでもほとんど蛇行せず、基準位置からの変位量は±２．５ｍｍ以内におさまった。また、図７の実験装置にアモルファスシリコン製膜フィルムを使用した場合の結果を図１１に示す。この中間室を設けた図７の実験装置の結果も、基準位置からの変位量はほぼ±２．５ｍｍ以内であった。このように、アモルファスシリコン製膜フィルムを使用しても、中間室を設けていない図６の実験装置は、中間室を設けた図７の実験装置と同様に、基板の蛇行がほとんど発生しなかった。

（Ｂ：最後尾のグリップローラの効果その１）
図１２に示す実験装置を用いて、帯状可撓性基板の鉛直方向の蛇行を定量的に測定する試験を行った。この実施例では、成膜室の直線ライン後にターン室とスパッタ室が追加されるライン構成となっている。直線ラインにはロールによる支持はなく、グリップローラのみで支持する構成になっている。グリップローラとしては、各成膜室のために上下にグリップローラＧＲ１〜ＧＲ１５を設置したともに、その最後尾のグリップローラＧＲ１５とターン室手前のロールＲ２との間に、上下に２対のグリップローラＧＲ１９、２０をそれぞれ連続して設置した。これら２対のグリップローラＧＲ１９、２０は、ロールＲ２から６０ｍｍ、８０ｍｍの位置にそれぞれ設置した。また、スパッタ室用に上下に３対のグリップローラＧＲ１６〜１８を設置した。持ち上げに使用しないグリップローラＧＲ１〜５、１１〜１５は、加圧力を１５Ｎ、θ_Ｕを１°として搬送を開始した。支持部のグリップローラＧＲ６〜１０は、加圧力を１５Ｎ、θ_Ｕを２．５°とした。帯状可撓性基板としてはカプトンフィルムを使用した。

このような条件において、最後尾の２対のグリップローラＧＲ１９、２０を、θ_Ｕ＝１°、θ_Ｌ＝１°からθ_Ｕ＝１°、θ_Ｌ＝２．５°さらに３．５°と変更した際の基板の変位量の結果を、図１３に示す。また、主なグリップローラにおける搬送ステップ毎の基板の変位量の結果を、図１４に示す。

図１３、図１４に示すように、最後尾の２対のグリップローラＧＲ１９、２０の下側グリップローラの傾斜角度を大きくすることで、中心付近のグリップローラＧＲ８における基板の搬送位置が下降することが確認でき、直線ライン後半部分の搬送位置を調整可能であることがわかった。また、傾斜角度を変更してから数ｍの搬送量で効果が確認できたことから、短時間または短スパンでの修正が可能であることがわかった。さらに搬送プロファイルの調整を支持部全てのグリップローラを調整する場合、５箇所の調整に４０分程度かかっていたが、最後尾の２対のグリップローラＲ１９、２０を設けることで、１つ若しくは２つの調整でプロファイルを調整できるため、作業時間を大幅に短縮可能であることがわかった。

図１５に、最後尾の２対のグリップローラＧＲ１９、２０の傾斜角度に対するターン室手前のロールＲ２における基板の変位量の結果を示す。図１５に示すように、フィルムの位置が基準位置より高い場合は、最後尾の２対のグリップローラＧＲ１９、２０の下側の傾斜角度を大きくすることで、フィルムを引き下げる効果があることが確認された。また、ロールＲ２へのフィルムの入射角度を、ロールＲ２直前に設置したグリップローラＧＲ１９、２０により調整できるため、ロールＲ２上での搬送位置を調整できる。

（Ｃ：最後尾のグリップローラの効果その２）
図１２の実験装置において、最後尾の２対のグリップローラの一方または両方を使用しなかった場合についても同様に、基板の変位量を測定した。その結果を図１６に示す。なお、持ち上げに使用しないグリップローラＧＲ１〜５、１１〜１５は、加圧力を１５Ｎ、θ_Ｕを１°として搬送を開始した。支持部のグリップローラＧＲ６〜１０については、加圧力を１５Ｎ、θ_Ｕを１．５°とした。また、最後尾の２対のグリップローラＧＲ１９、２０を使用した場合も、一対のグリップローラＧＲ１９のみを使用した場合も、どちらもθ_Ｕ＝６°、θ_Ｌ＝１°とした。帯状可撓性基板としてはカプトンフィルムを使用した。

図１６に示すように、最後尾の２対のグリップローラＧＲ１９、２０を全く使用しない場合、下降する搬送プロファイルであったが、一対のグリップローラＧＲ１９を使用した場合には、小さいながら搬送プロファイルの上昇が確認できた。さらに最後尾の２対のグリップローラＧＲ１９、２０を使用した場合は、ほぼ平坦な搬送プロファイルが得られた。このように、複数のグリップローラを連続して設置することで大きな効果が得られることがわかる。

本発明に係る薄膜積層体の製造装置の一実施の形態を模式的に示す平面図である。 図１のII−II線から見た正面図である。 （ａ）は、図１に示す成膜室を模式的に拡大した断面平面図であり、（ｂ）は、（ａ）のＢ−Ｂ線から見た正面図である。 グリップローラとその付属装置の一例を模式的に示す斜視図である。 図４のグリップローラとその付属装置の正面図である。 実施例２の試験に用いた実験装置を模式的に示す平面図である。 実施例２の試験に用いた別の実験装置を模式的に示す平面図である。 図６の実験装置にカプトンフィルムを使用した際の試験結果を示すグラフである。 図７の実験装置にカプトンフィルムを使用した際の試験結果を示すグラフである。 図６の実験装置にアモルファスシリコン製膜フィルムを使用した際の試験結果を示すグラフである。 図７の実験装置にアモルファスシリコン製膜フィルムを使用した際の試験結果を示すグラフである。 実施例２Ｂ、Ｃの試験に用いた実験装置を模式的に示す平面図である。 図１２の実験装置で最後尾のグリップローラの傾斜角度を変えた場合の試験結果を示すグラフである。 図１２の実験装置で最後尾のグリップローラの傾斜角度を変えた場合の試験結果を示すグラフである。 図１２の実験装置で最後尾のグリップローラの傾斜角度を変えた場合の試験結果を示すグラフである。 図１２の実験装置で最後尾のグリップローラの数を変えた場合の試験結果を示すグラフである。

符号の説明

１ 帯状可撓性基板
１０ 巻出部
１１ 巻出コア
１２ 補助ローラ
１３ 張力検出ローラ
２０ 巻出側駆動部
２１ 巻出側フィルム駆動ローラ
２２ 張力検出ローラ
２３ 補助ローラ
４０ 成膜部
４２ 成膜室
４４、４６ グリップローラ
５０ 側端位置制御部
５１ 蛇行検出ローラ
５２ 側端位置制御ローラ
６０ 巻取側駆動部
６１ 補助ローラ
６２ 張力検出ローラ
６３ 巻取側フィルム駆動ローラ
７０ 巻取部
７１ 巻取りコア
７２ 補助ローラ
７３ 張力検出ローラ
８０ 壁
８１ 高電圧電極
８２ 接地電極
８３ 排気管
８８ 中心点
９０ 固定用板
９１ ローラ固定用軸
９２ ローラ固定部
９３ ローラ可動部
９４ 回転支持部
９５ ハンドル部
９６、９７ ヒンジ
９８ レバー
９９ バー

Claims (4)

1. 帯状可撓性基板の表面に複数の薄膜を積層して薄膜積層体を製造する装置であって、
   前記基板の幅方向が鉛直方向になるようにして、前記基板を水平方向に搬送する基板搬送手段と、
   前記基板の搬送方向に沿って連続して配列され、前記基板の表面に成膜を行う複数の成膜室と、
   前記複数の成膜室のそれぞれの間に配置され、前記基板の鉛直方向上側の端部を挟む複数対のグリップローラと
   を備えており、前記複数対のグリップローラが、各ローラの回転方向を、前記基板の搬送方向に対して上方に傾けて設置されている薄膜積層体の製造装置。
2. 前記複数の成膜室の間に配列され、前記基板の鉛直方向下側の端部を挟む複数対のグリップローラを更に備えており、前記下側の端部を挟む複数対のグリップローラが、各ローラの回転方向を、前記基板の搬送方向に対して下方に傾けて設置されている請求項１に記載の薄膜積層体の製造装置。
3. 前記複数の成膜室のうちの中央に位置する２室の成膜室の間において、前記上側の端部を挟む対のグリップローラが、連続して２対以上設置されている請求項１又は２に記載の薄膜積層体の製造装置。
4. 前記複数の成膜室のうち、前記基板の搬送方向の最後尾に位置する成膜室の後において、前記上側の端部を挟む対のグリップローラと、前記下側の端部を挟む対のグリップローラとが、連続して２対以上それぞれ設置されている請求項２又は３に記載の薄膜積層体の製造装置。

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