JP2013227643A - 製膜装置 - Google Patents

Abstract

【課題】ロールツーロールタイプで長尺状の薄板基材上に所定の処理を行って基材表面に製膜する製膜装置において、ネルソンローラによる基材の搬送を円滑にし、基材の損傷や装置の故障を防止した製膜装置を提供する。
【解決手段】製膜装置１は、製膜材料供給部と、第１ローラ５１と、第２ローラ５２とを備えている。製膜材料供給部は、チャンバ内に配置され、搬送される基材２に対して所定の製膜処理を実行する。第１ローラ５１は、チャンバの外から供給される基材２を製膜材料供給部に送出し、製膜処理後の基材２をチャンバの外に排出する。第２ローラ５２は、第１ローラ５１の回転軸と所定の角度で傾斜する回転軸を有し、第１ローラ５１との間で基材２が複数回巻回されて基材２を所定の間隔で複数列整列させる。ここで、第１ローラ５１と第２ローラ５２のうち少なくとも一方が、自由回転する複数の個別ローラ５１ａ〜５１ｎに分割されている。
【選択図】図４

Description

本発明は、基材の表面に薄膜を形成するための製膜装置に関し、特に、ロールツーロールタイプで長尺状の薄板基材上に所定の処理を行って基材表面に製膜する製膜装置に関する。

太陽電池モジュールとして、複数枚の短冊状の太陽電池セルを直列に並べて接合したもの（以下、”スラット構造型”と称する）が知られている（例えば、特願２０１１−２７０４６５）。このような太陽電池モジュールに用いられる太陽電池セルは、金属材料からなる基材上に、下部導電膜（Ａｇ、ＺｎＯ等）、光電変換膜（アモルファスシリコン等）及び上部導電膜（ＩＴＯ等）の薄膜を積層したものが用いられる。下部導電膜、光電変換膜、上部導電膜は、それぞれ製膜装置の各チャンバ内において、スパッタリングやＣＶＤ（Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｖａｐｏｒ Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）法、蒸着法等によって形成される。

スラット構造型の太陽電池モジュールに用いられる太陽電池セルは、比較的厚みが薄く幅の狭い短冊状である。したがって、この種の太陽電池セルの製造には、製膜材料供給部側に基材を送出する送出ロールと、製膜処理が終了した後の製膜基材を巻き取る巻取ロールとを備えるロールツーロールタイプの製膜装置を用いることが有利である。

例えば、送出ロールと巻取ロールとの間に、第１〜第３チャンバを設け、第１〜第３チャンバにそれぞれ下部導電膜、光電変換膜、上部導電膜を製膜するための製膜材料供給部を設けるものとする。
送出ロールには、導電性材料からなるテープ状の基材が巻回状態で収納されている。送出ロールから送出される基材は、第１チャンバに導入されて、スパッタリング、蒸着法等により表面に下部導電膜が形成される。

表面に下部導電膜が形成された基材は、さらに、第２チャンバに導入されて、ＣＶＤ法、蒸着法等により、下部導電膜上にアモルファスシリコンなどの光電変換膜が形成される。
表面に下部導電膜及び光電変換膜が形成された基材は、第３チャンバに導入されて、スパッタリングにより、表面に上部導電膜が形成される。
製膜処理後の基材は、巻取ロールによって巻き取られる。

巻取ロールに巻き取られた製膜処理後の基材は、切断工程、接合工程を経て、スラット構造型の太陽電池モジュールとなる。

上述した製膜装置は、チャンバ内の所定の位置において基材を停止して製膜処理を実行し、製膜後の基材位置が次のチャンバ内の所定の位置になるように基材を搬送する。そして、製膜装置は、次のチャンバ内の所定の位置に基材を停止させ、次の製膜処理を行う。
このような製膜装置では、チャンバ間の間隙の分だけ製膜されない部分が生じることとなり、製膜されない基材部分が無駄になるという問題がある。また、このような製膜されない部分を少なくするためにはチャンバを大型化する必要がある。
また、このような製膜装置では、それぞれの膜の製膜レートに偏りがあると、その膜の製膜時間に、全体の製膜処理時間が律速されてしまうという問題がある。これを解決するために、一般に製膜レートが遅い膜、若しくは厚く積層する膜については、同じ膜を製膜するチャンバをいくつも並べることが多く、その結果、装置コストが増大するという問題があった。
このような問題点を解決するために、チャンバ内に回転軸が互いに傾斜した２つのローラを配置したネルソンローラを設け、このネルソンローラの間に基材を複数回巻回して、製膜処理による製膜処理が連続的に実行されて、所定の膜厚になるような製膜装置が提案されている（例えば、特願２０１１−２７０４６５）。

図１３は、ロールツーロールタイプの製膜装置の全体構成を示す説明図である。図１４は、製膜処理部の主要構成を示す説明図である。
製膜装置Ａは、基材送出ロールＢと、基材巻取ロールＣと、製膜処理部Ｄとを備えている。

基材送出ロールＢには、太陽電池セルの基材となる導電性の薄板長尺状の基材Ｅが巻回状態で収納されている。
基材送出ロールＢから送出される基材Ｅは、複数の製膜処理部Ｄを通過することにより、基材Ｅ上に太陽電池セルを構成するための所定の処理が連続的に実行され、基材巻取ロールＣに巻き取られる。基材巻取ロールＣに巻き取られた基材Ｅは、その表面に太陽電池セルに必要な薄膜が積層された太陽電池セル母材がロール状になったものである。

基材送出ロールＢから基材巻取ロールＣに向けて基材Ｅを搬送しながら、中間に位置する複数の製膜処理部Ｄにおいて基材Ｅに対する所定の処理を実行する。
製膜処理部Ｄは、それぞれスパッタリング又はＣＶＤ法、蒸着法等による製膜装置で構成されており、図１４に示すように、チャンバＦと、このチャンバＦ内に収容されるローラ部Ｇ及び製膜材料供給部Ｈとを備えている。

チャンバＦは、その内部を真空環境に維持するものである。真空環境に維持されたチャンバＦ内に製膜材料供給部Ｈから特定の原料ガスが供給されることにより、基材Ｅ上に所定の薄膜が形成される。

ローラ部Ｇは、第１ローラＩ、第２ローラＪを備えている。
第１ローラＩは、軸回りに回転可能であって、外周面に沿って基材Ｅを走行させる。第２ローラＪは、第１ローラＩと所定距離離間して配置されており、第１ローラＩとの間で基材Ｅが複数回巻回されることにより、第１ローラＩの外周面に位置する基材Ｅを所定の間隔で複数列整列させる。
第１ローラＩと第２ローラＪとは、それぞれの回転軸が所定の角度で傾斜しているネルソンローラを構成している。

図１５は、第１ローラＩと第２ローラＪとを外周面側方から見た説明図である。
図示した例では、第１ローラＩと第２ローラＪとの外径がほぼ同一の場合について考察している。
図１５に示すように、チャンバＦの外から供給される基材Ｅが、第１ローラＩと第２ローラＪの外周面に複数回巻回される。このとき、第１ローラＩと第２ローラＪの回転軸が傾斜していることから、所定の間隔で複数列の基材Ｅが整列状態で、第１ローラＩと第２ローラＪの外周面に巻回される。
第１ローラＩと第２ローラＪとの距離は、中央部では小さく、端部に行くに従って大きくなる。

したがって、第１ローラＩと第２ローラＪの間に巻回される複数列の基材Ｅは、それぞれ異なる距離を同一速度で搬送されることになる。
この場合、基材Ｅは、第１ローラＩ及び第２ローラＪの外周面を摺動しながら移動することとなり、基材Ｅに損傷を発生するおそれがある。また、基材Ｅの配列位置における搬送速度の差が大きくなると、第１ローラＩ、第２ローラＪが正常に回転しなくなるおそれがあり、特に、基材Ｅと第１ローラＩ、第２ローラＪとの摩擦係数が大きい場合には、装置の故障及び基材Ｅの破断を招くおそれもある。

本発明の課題は、ロールツーロールタイプで長尺状の薄板基材上に所定の処理を行って基材表面に製膜する製膜装置において、ネルソンローラによる基材の搬送を円滑にし、基材の損傷や装置の故障を防止することにある。

以下に、課題を解決するための手段として複数の態様を説明する。これら態様は、必要に応じて任意に組み合せることができる。

本発明の一見地による製膜装置は、搬送中の薄板長尺状の基材にチャンバ内において所定の処理を行って、基材の表面に薄膜を形成する製膜装置であって、製膜材料供給部と、第１ローラと、第２ローラとを備える。製膜材料供給部は、チャンバ内に配置され、搬送される基材に対して所定の製膜処理を実行する。第１ローラは、チャンバの外から供給される基材を製膜材料供給部に送出し、製膜処理後の基材をチャンバの外に排出する。第２ローラは、第１ローラの回転軸と所定の角度で傾斜する回転軸を有し、第１ローラとの間で基材が複数回巻回されて基材を所定の間隔で複数列整列させる。ここで、第１ローラと第２ローラのうち少なくとも一方が、自由回転する複数の個別ローラに分割されている。

第１ローラと第２ローラとは、回転軸が傾斜した、いわゆるネルソンローラを構成するものであり、所定の幅を有する薄板長尺状の基材を複数列整列した状態で巻回される。したがって、第１ローラ及び第２ローラに巻回される複数列の基材は、その位置に応じて搬送速度が異なる。第１ローラと第２ローラのうち、少なくとも一方は自由回転する複数の個別ローラで構成されていることから、基材の搬送速度の差分が、個別ローラの自由回転により吸収される。

よって、第１ローラと第２ローラ間に複数列整列される基材の搬送速度の差に起因して、基材が第１ローラ又は第２ローラの外周面に擦れて損傷することが防止される。

複数の個別ローラは、ローラ部に整列された基材の列と同数配列することができる。
また、第１ローラを複数の個別ローラに分割することができ、この場合、第２ローラが基材を搬送するために回転駆動されるように構成できる。
さらに、第２ローラを複数の個別ローラに分割することができる。

本発明によれば、ネルソンローラを用いてロールツーロールの製膜処理を連続的に実行する製膜装置において、ネルソンローラによる基材の搬送を円滑にし、基材の損傷や装置の故障を防止できる。

図１は、本発明の製膜装置の全体構成を示す説明図である。 図２は、製膜処理部の主要構成を示す説明図である。 図３は、第１実施形態のローラ部５を示す斜視図である。 図４は、第１実施形態の第１ローラ５１と第２ローラ５２とを上方から見た説明図である。 図５は、第２実施形態の第１ローラ５１と第２ローラ５２とを上方から見た説明図である。 図６は、第３実施形態の第１ローラ５１と第２ローラ５２とを上方から見た説明図である。 図７は、第４実施形態の第１ローラ５１と第２ローラ５２とを上方から見た説明図である。 図８は、第１実施形態のローラ部５の要部説明図である。 図９は、比較例１のローラ部の要部説明図である。 図１０は、比較例２のローラ部の要部説明図である。 図１１は、製膜処理後の基材の一例を模式的に示す説明図である。 図１２は、スラット構造の太陽電池モジュールの説明図である。 図１３は、従来例によるロールツーロールタイプの製膜装置の全体構成を示す説明図である。 図１４は、従来例による製膜処理部の主要構成を示す説明図である。 図１５は、従来例による第１ローラＩと第２ローラＪとを外周面側方から見た説明図である。

本発明の製膜装置の実施形態について、図に基づいて説明する。
（１）概要構成
図１は、本発明の製膜装置の全体構成を示す説明図である。図２は製膜処理部３０の主要構成を示す説明図である。
製膜装置１は、基材送出ロール１０と、基材巻取ロール２０と、製膜処理部３０とを備えている。

基材送出ロール１０には、太陽電池セルの基材となる導電性の薄板長尺状の基材２が巻回状態で収納されている。

基材送出ロール１０から送出される基材２は、複数の製膜処理部３０を通過することにより、基材２上に太陽電池セルを構成するための所定の処理が連続的に実行され、基材巻取ロール２０に巻き取られる。基材巻取ロール２０に巻き取られた基材２は、その表面に太陽電池セルに必要な薄膜が積層された太陽電池セル母材がロール状になったものである。

以上に述べたように、基材送出ロール１０から基材巻取ロール２０に向けて基材２を搬送しながら、中間に位置する複数の製膜処理部３０において基材２に対する所定の処理を実行する。したがって、以後、基材送出ロール１０側を上流とし、基材巻取ロール２０側を下流として説明する。

基材送出ロール１０は、基材２を下流側に供給するためのものであり、この基材送出ロール１０を制御装置（図示せず）によって回転制御することにより、基材２の送出量の調整を行う。例えば、基材２が下流側から引張力を受けた状態で基材送出ロール１０を回転させることにより、基材２が下流側に送出される。また、基材送出ロール１０に適宜ブレーキをかけることによって、基材２が撓むことなく一定速度で送出できる。

基材２は、厚み０．０１ｍｍ〜０．２ｍｍ、幅５ｍｍ〜５０ｍｍであり、ステンレス、銅などの導電性材料を薄板長尺状にしたものを用いることができる。ただし、厚さ、幅、材質については、ここに記載したものに限定されるものではない。

基材巻取ロール２０は、制御装置（図示せず）により駆動制御されることにより、基材２の巻取量を増減することができるようになっている。例えば、送出された基材２が撓むのを抑えながら、逆に基材２に必要以上の張力がかからないように、巻き取られるように構成される。本実施形態では、基材送出ロール１０から送出された基材２が一定速度で搬送され、基材巻取ロール２０に巻き取られるように駆動制御されている。

なお、これら基材送出ロール１０と基材巻取ロール２０は、それぞれ真空環境を形成するチャンバ１１ａ、１１ｂ内に配置される。

（２）製膜処理部３０
製膜処理部３０は、基材２上に太陽電池に必要な薄膜を形成するためのものである。本実施形態では、複数の製膜処理部３０が設けられている。具体的には、基材送出ロール１０と基材巻取ロール２０との間に、複数の製膜処理部３０が直線状に配置されている。基材送出ロール１０から送出された基材２が各製膜処理部３０を走行して通過する際に、基材２上に順次薄膜が形成される。

製膜処理部３０は、それぞれスパッタリング又はＣＶＤ法、蒸着法等による製膜装置で構成されており、図２に示すように、チャンバ３と、このチャンバ３内に収容されるローラ部５及び製膜材料供給部６とを備えている。

チャンバ３は、その内部を真空環境に維持するものである。真空環境に維持されたチャンバ３内に製膜材料供給部６から特定の製膜材料が供給されることにより、基材２上に所定の薄膜が形成される。なお、本実施形態では、チャンバ３を真空環境に維持しているが、真空環境でなくても製膜対象に応じた環境（例えば、大気圧環境）に維持することものであってもよい。
チャンバ３には、上流側から搬送される基材２を受け入れるための基材導入口３ａと、製膜処理後の基材２を下流側に送出するための基材導出口３ｂとが設けられている。

これら基材導入口３ａと基材導出口３ｂとは、基材２が通過可能にシールされており、基材２が搬送により走行した場合でも、各チャンバ３内は薄膜を形成するために適切な真空度を維持するように構成される。

ローラ部５は、第１ローラ５１、第２ローラ５２を備えている。
第１ローラ５１は、軸回りに回転可能であって、外周面に沿って基材２を走行させる。第２ローラ５２は、第１ローラ５１と所定距離離間して配置されており、第１ローラ５１との間で基材２が複数回巻回されることにより、第１ローラ５１の外周面に位置する基材２を所定の間隔で複数列整列させる。

第１ローラ５１と第２ローラ５２とは、それぞれの回転軸が所定の角度で傾斜しているネルソンローラを構成している。ここで、ネルソンローラは、２つのローラの回転軸が捩れの位置関係（回転軸が平行ではなく、かつ回転軸及びその延長線が交差しない位置関係）にあるものを指すこととする。

（３）ローラ部５
（３−１）第１実施形態
図３は、第１実施形態のローラ部５を示す斜視図であり、図４は、第１実施形態の第１ローラ５１と第２ローラ５２とを上方から見た説明図である。
第１ローラ５１と第２ローラ５２とは、ともに円筒形状で形成されており、それぞれ軸回りに回転可能に支持されている。図示した例では、説明の便宜上、第１ローラ５１と第２ローラ５２とが、ほぼ同一の外径を有するものを例示しているが、特にこれに限定されるものではない。

また、第２ローラ５２は、第１ローラ５１の下方に(より具体的には、真下に）所定距離離間して配置されている。第２ローラ５２の配置についても、第１ローラ５１の斜め下方、水平方向側方などに配置することが可能であり、特に限定されるものではない。
第１ローラ５１と第２ローラ５２の回転軸はそれぞれ所定角度傾斜した状態で配置される。

第１ローラ５１及び第２ローラ５２の外周面には、上流側から供給された基材２が複数回巻回されることにより、複数列の基材２が軸方向に所定間隔で整列される。
図２に示すように、第１ローラ５１の外周面に対向して製膜材料供給部６が配置されている。第１ローラ５１の外周面に複数列で整列した基材２に対して、製膜材料供給部６から製膜材料を供給することにより、基材２を走行状態で連続的に製膜処理を実行することができる。

図３，４に示すように、第１ローラ５１は、少なくともローラ部に配列される基材２の整列数と同数又はそれ以上の複数の個別ローラ５１ａ、５１ｂ、・・・５１ｎに分割されている。各個別ローラ５１ａ〜５１ｎは、１つの回転軸（図示せず）の軸回りに自由回転するものであり、外周面に当接する基材２の移動に伴って回転する。
第２ローラ５２は、基材２を搬送するために、図示しない駆動部により回転駆動される。

第１ローラ５１と第２ローラ５２の回転軸が傾斜していることから、基材２の通過する位置によって、第１ローラ５１と第２ローラ５２の距離が異なる。したがって、各個別ローラ５１ａ〜５１ｎを通過する基材２の速度はそれぞれ異なる。

この実施形態では、複数の個別ローラ５１ａ〜５１ｎがそれぞれ自由回転するように回転軸に支持されていることから、各個別ローラ５１ａ〜５１ｎが、外周面に接触する基材２の搬送速度に応じた回転速度で回転する。
したがって、基材２が第１ローラ５１又は第２ローラ５２の外周面との間で擦れ合ってストレスを生じることがなくなる。その結果、基材２の損傷や装置の故障が防止される。

（３−２）第２実施形態
図５は、第２実施形態の第１ローラ５１と第２ローラ５２とを上方から見た説明図である。
第１実施形態と同様に、第１ローラ５１と第２ローラ５２とは、ともに円筒形状で形成されており、それぞれ軸回りに回転可能に支持されている。図示した例では、説明の便宜上、第１ローラ５１と第２ローラ５２とが、ほぼ同一の外径を有するものを例示しているが、特にこれに限定されるものではない。

また、第２ローラ５２は、第１ローラ５１の下方に所定距離離間して配置されている。第２ローラ５２の配置についても、第１ローラ５１の斜め下方、水平方向側方などに配置することが可能であり、特に限定されるものではない。
第１ローラ５１と第２ローラ５２の回転軸はそれぞれ所定角度傾斜した状態で配置される。

第１ローラ５１及び第２ローラ５２の外周面には、上流側から供給された基材２が複数回巻回されることにより、複数列の基材２が軸方向に所定間隔で整列される。
図５に示すように、第２ローラ５２は、少なくともローラ部に配列される基材２の整列数と同数又はそれ以上の複数の個別ローラ５２ａ、５２ｂ、・・・５２ｎに分割されている。各個別ローラ５２ａ〜５２ｎは、１つの回転軸（図示せず）の軸回りに自由回転するものであり、外周面に当接する基材２の移動に伴って回転する。

第１ローラ５１は、基材２を搬送するために、図示しない駆動部により回転駆動される。
第１ローラ５１と第２ローラ５２の回転軸が傾斜していることから、基材２の通過する位置によって、第１ローラ５１と第２ローラ５２の距離が異なる。したがって、各個別ローラ５２ａ〜５２ｎを通過する基材２の速度はそれぞれ異なる。

この実施形態では、複数の個別ローラ５２ａ〜５２ｎがそれぞれ自由回転するように回転軸に支持されていることから、各個別ローラ５２ａ〜５２ｎが、外周面に接触する基材２の搬送速度に応じた回転速度で回転する。

したがって、基材２が第１ローラ５１又は第２ローラ５２の外周面との間で擦れ合って、ストレスを生じることがなくなる。その結果、基材２の損傷や装置の故障が防止される。

（３−３）第３実施形態
図６は、第３実施形態の第１ローラ５１と第２ローラ５２とを上方から見た説明図である。
第１実施形態と同様に、第１ローラ５１と第２ローラ５２は、ともに円筒形状で形成されており、それぞれ軸回りに回転可能に支持されている。図示した例では、説明の便宜上、第１ローラ５１と第２ローラ５２とが、ほぼ同一の外径を有するものを例示しているが、特にこれに限定されるものではない。

また、第２ローラ５２は、第１ローラ５１の下方に（より具体的には、真下に）所定距離離間して配置されている。第２ローラ５２の配置についても、第１ローラ５１の斜め下方、水平方向側方などに配置することが可能であり、特に限定されるものではない。
第１ローラ５１と第２ローラ５２の回転軸はそれぞれ所定角度傾斜した状態で配置される。

第１ローラ５１及び第２ローラ５２の外周面には、上流側から供給された基材２が複数回巻回されることにより、複数列の基材２が軸方向に所定間隔で整列される。

図６に示すように、第１ローラ５１は、少なくともローラ部に配列される基材２の整列数と同数又はそれ以上の複数の個別ローラ５１ａ、５１ｂ、・・・５１ｎに分割されている。各個別ローラ５１ａ〜５１ｎは、１つの回転軸（図示せず）の軸回りに自由回転するものであり、外周面に当接する基材２の移動に伴って回転する。

また、第２ローラ５２は、少なくともローラ部に配列される基材２の整列数と同数又はそれ以上の複数の個別ローラ５２ａ、５２ｂ、・・・５２ｎに分割されている。各個別ローラ５２ａ〜５２ｎは、１つの回転軸（図示せず）の軸回りに自由回転するものであり、外周面に当接する基材２の移動に伴って回転する。
第１ローラ５１と第２ローラ５２の回転軸が傾斜していることから、基材２の通過する位置によって、第１ローラ５１と第２ローラ５２の距離が異なる。したがって、各個別ローラ５１ａ〜５１ｎ及び５２ａ〜５２ｎを通過する基材２の速度はそれぞれ異なる。

この実施形態では、複数の個別ローラ５１ａ〜５１ｎ、５２ａ〜５２ｎがそれぞれ自由回転するように回転軸に支持されていることから、各個別ローラ５１ａ〜５１ｎ、５２ａ〜５２ｎが、外周面に接触する基材２の搬送速度に応じた回転速度で回転する。
したがって、基材２が第１ローラ５１又は第２ローラ５２の外周面との間で擦れ合って、ストレスを生じることがなくなる。その結果、基材２の損傷や装置の故障が防止される。

第３実施形態では、第１ローラ５１及び第２ローラ５２のいずれも駆動力を備えない構成を示している。したがって、チャンバ３内又はチャンバ３外に、基材２を搬送するための駆動力を伝達する駆動用ローラを設けることが好ましい。
又は、第１ローラ５１の両端に位置する個別ローラ５１ａ、５１ｎのいずれか一方又は両方を駆動制御して、基材２に対して駆動力を伝達するように構成できる。
さらに、第２ローラ５２の両端に位置する個別ローラ５２ａ、５２ｎのいずれか一方又は両方を駆動制御して、基材２に対して駆動力を伝達するように構成できる。

（３−４）第４実施形態
図７は、第４実施形態の第１ローラ５１と第２ローラ５２とを上方から見た説明図である。
第１ローラ５１と第２ローラ５２とは、ともに円筒形状で形成されており、それぞれ軸回りに回転可能に支持されている。図示した例では、説明の便宜上、第１ローラ５１と第２ローラ５２とが、ほぼ同一の外径を有するものを例示しているが、特にこれに限定されるものではない。

また、第２ローラ５２は、第１ローラ５１の下方に（より具体的には、真下に）所定距離離間して配置されている。第２ローラ５２の配置についても、第１ローラ５１の斜め下方、水平方向側方などに配置することが可能であり、特に限定されるものではない。
第１ローラ５１と第２ローラ５２の回転軸はそれぞれ所定角度傾斜した状態で配置される。

第１ローラ５１及び第２ローラ５２の外周面には、上流側から供給された基材２が複数回巻回されることにより、複数列の基材２が軸方向に所定間隔で整列される。
図７に示すように、第１ローラ５１は、複数の個別ローラ５１ａ、５１ｂ、・・・５１ｎに分割されている。各個別ローラ５１ａ〜５１ｎは、ローラ部５に配列される基材２の所定数の列が巻回されるものであって、図７に示す例では、３本の配列ごとに独立した個別ローラ５１ａ〜５１ｎが設けられる。各個別ローラ５１ａ〜５１ｎは、１つの回転軸（図示せず）の軸回りに自由回転するものであり、外周面に当接する基材２の移動に伴って回転する。

第２ローラ５２は、基材２を搬送するために、図示しない駆動部により回転駆動される。
第１ローラ５１と第２ローラ５２の回転軸が傾斜していることから、基材２の通過する位置によって、第１ローラ５１と第２ローラ５２の距離が異なる。ただし、ローラ部５に整列される基材２のうち、隣接する列に対応する第１ローラ５１と第２ローラ５２の距離は、ローラの両端と中央部の際に比して、大きく異なることはないと考えられる。

したがって、配列された基材２の数本ごとに対して、１つの個別ローラ５１ａ〜５１ｎを設けることで、基材２が第１ローラ５１又は第２ローラ５２の外周面との間で擦れ合う度合いを少なくしている。その結果、基材２の損傷や装置の故障が防止される。

（３−５）他の実施形態
第１実施形態において、第１ローラ５１の両端に位置する個別ローラ５１ａ、５１ｎのいずれか一方又は両方を駆動制御して、基材２に対して駆動力を伝達するように構成できる。
同様に、第２実施形態において、第２ローラ５２の両端に位置する個別ローラ５２ａ、５２ｎのいずれか一方又は両方を駆動制御して、基材２に対して駆動力を伝達するように構成できる。
第４実施形態の第１ローラ５１と同様に、第２ローラ５２を、基材２の複数列ごとに分割することができる。

（３−６）ローラ部５における基材２の搬送状態に関する考察
ローラ部５における基材２の搬送状態について以下に説明する。
図８は、第１実施形態のローラ部５の要部説明図である。
図示したように、第１ローラ５１は、複数の個別ローラ５１ａ、５１ｂ、５１ｃ・・・に分割されており、１つの回転軸（図示せず）の軸回りに自由回転する。
第２ローラ５２は、基材２を搬送するために、図示しない駆動部により回転駆動される。

第１ローラ５１と第２ローラ５２は、その回転軸が捩れの位置関係にあるネルソンローラを構成している。基材２は第１ローラ５１と第２ローラ５２に螺旋状態で巻回されていることから、基材２の長さ方向は、第１ローラ５１と第２ローラ５２の回転軸に直交する方向に対して所定の角度で傾斜している。したがって、第１ローラ５１の個別ローラ５１ａ、５１ｂ、５１ｃ・・・の外周面上に接する基材２は、主に第１ローラ５１の回転軸に直交する方向に引っ張られるとともに、回転軸に平行な方向に対しても引っ張られている。このことにより、基材２には、第１ローラ５１の外周面上において回転軸と平行な方向に基材２を横滑りさせる力が加わっている。

たとえば、図示したように、第２ローラ５２の外周面から第１ローラ５１の外周面に向けて通過する基材２の搬送方向を矢印Ａ方向であるとする。このとき、第１ローラ５１の個別ローラ５１ａ、５１ｂ，５１ｃ・・・の外周面に接する基材２は、それぞれ搬送方向の駆動力を受けるとともに、第１ローラ５１の回転軸に平行な方向であって、図８の左方向（矢印Ｂ方向）に基材２を横滑りさせる力を受ける。
第１ローラ５１と第２ローラ５２の回転軸が捩れの位置関係にあることから、第１ローラ５１の外周面に接する基材２には、第１ローラ５１の回転軸に平行な方向であって、図８の右方向（矢印Ｂ方向と逆方向）に基材２を横滑りさせる力が働くこととなる。このことより、搬送に伴う基材２を横滑りさせる力と、ネルソンローラにより基材２を横滑りさせる力とが相殺されて、基材２は、見かけ上第１ローラ５１の外周面上の同一位置を走行する。

したがって、第１ローラ５１と第２ローラ５２の回転軸の間隔、基材２を第１ローラ５１及び第２ローラ５２間に巻回する際の回転軸に対する傾斜角度、及び基材２の搬送速度などに応じて、第１ローラ５１の外周面上において基材２を横滑りさせる力が相殺されるように、第１ローラ５１と第２ローラの回転軸の傾斜角度を決定する。
第２ローラ５２を個別ローラ５２ａ、５２ｂ、５２ｃ・・・に分割するようにした第２実施形態の場合も同様であり、基材２を横滑りさせる力が相殺されるように、第１ローラ５１と第２ローラ２の回転軸の傾斜角度を決定する。

図９は、比較例１によるローラ部５の要部説明図である。
図９に示すものは、本発明の第１実施形態と同様に、第１ローラ５１を複数の個別ローラ５１ａ、５１ｂ、５１ｃ・・・に分割している。ただし、第１ローラ５１と第２ローラ５２はネルソンローラを構成するものではなく、個別ローラ５１ａ、５１ｂ、５１ｃ・・・の回転中心を結ぶ第１ローラ５１の中心線と、第２ローラ５２の回転軸とは、互いに平行である。また、個別ローラ５１ａ、５１ｂ、５１ｃ・・・の回転軸は、それぞれ第１ローラ５１の中心線及び第２ローラ５２の回転軸を含む面内において、第１ローラ５１の中心線に対して所定の角度で傾斜している。このことにより、第１ローラ５１の外周面と第２ローラ５２の外周面間を搬送される基材２が１ピッチずつずれるようなっている。

図９に示す例において、第２ローラ５２の外周面から第１ローラ５１の外周面に向けて通過する基材２の搬送方向を矢印Ａ方向であるとする。このとき、第２ローラ５２の外周面から第１ローラ５１の外周面に向かう基材２の搬送方向は、第１ローラ５１の各個別ローラ５１ａ、５１ｂ、５１ｃ・・・の回転軸に対して直交方向となり、基材２は第１ローラ５１の各個別ローラ５１ａ、５１ｂ、５１ｃ・・・の外周面上を滑ることなく、各個別ローラ５１ａ、５１ｂ、５１ｃ・・・を回転させながら、搬送されることとなる。

ここで、第１ローラ５１の外周面から第２ローラ５２の外周面に向けて通過する基材２の搬送方向は、個別ローラ５１ａ、５１ｂ、５１ｃ・・・の回転軸に垂直な方向に対して傾斜している。したがって、個別ローラ５１ａ、５１ｂ，５１ｃ・・・の外周面に接する基材２は、それぞれ搬送方向の駆動力を受けるとともに、第１ローラ５１の回転軸に平行な方向であって、図９の左方向（矢印Ｂ方向）に基材２を横滑りさせる力を受ける。
この比較例１では、基材２に対して働く矢印Ｂ方向の力を相殺する力が働かないことから、基材２として摩擦係数の高い材料を用いるか、あるいは基材２のテンションを高く維持することによって、基材２の搬送と一体的に個別ローラ５１ａ、５１ｂ、５１ｃ・・・を回転させる必要がある。

この場合、第１ローラ５１及び第２ローラ５２間を搬送される基材２のテンションをある程度高く維持する必要があり、基材２にかかるテンションが過大になると、基材２が損傷する、あるいは強いテンションにより第１ローラ５１及び第２ローラ５２の回転が阻害されて、搬送が不能になるおそれがある。
また、基材２のテンションを低くすると、搬送に伴う基材２を横滑りさせる力により、基材２が個別ローラ５１ａ、５１ｂ、５１ｃ・・・の外周面から横滑りして抜け落ちるおそれがある。この場合には、基材２の少なくとも裏面側の摩擦係数を高くする必要があり、基材２として用いることができる材料が限定される。
さらに、基材２の搬送方向を矢印Ａ方向と逆方向とした場合、個別ローラ５１ａ、５１ｂ、５１ｃ・・・の外周面において矢印Ｂと逆方向に基材２を横滑りさせる力が働き、基材２のテンションが大きくなる。基材２にかかるテンションが過大になると、前述と同様に、基材２が損傷する、あるいは強いテンションにより第１ローラ５１及び第２ローラ５２の回転が阻害されて、搬送が不能になるおそれがある。

図１０は、比較例２によるローラ部５の要部説明図である。
図１０に示すものは、本発明の第３実施形態と同様に、第１ローラ５１を複数の個別ローラ５１ａ、５１ｂ、５１ｃ・・・に分割し、第２ローラ５２を複数の個別ローラ５２ａ、５２ｂ、５２ｃ・・・に分割している。第１ローラ５１と第２ローラ５２はネルソンローラを構成するものではなく、個別ローラ５１ａ、５１ｂ、５１ｃ・・・の回転中心を結ぶ第１ローラ５１の中心線と、個別ローラ５２ａ、５２ｂ、５２ｃ・・・の回転中心を結ぶ第２ローラ５２の中心線とは、互いに平行である。また、個別ローラ５１ａ、５１ｂ、５１ｃ・・・の回転軸及び個別ローラ５２ａ、５２ｂ、５２ｃ・・・は、第１ローラ５１の中心線及び第２ローラ５２の中心線を含む面内において、それぞれ第１ローラ５１及び第２ローラ５２の中心線に対して所定の角度で傾斜しており、第１ローラ５１及び第２ローラ５２の外周面間を搬送される基材２が１ピッチずつずれるようになっている。

図１０に示す例において、第２ローラ５２の外周面から第１ローラ５１の外周面に向けて通過する基材２の搬送方向を矢印Ａ方向であるとする。このとき、第２ローラ５２の外周面から第１ローラ５１の外周面に向かう基材２の搬送方向は、第１ローラ５１の各個別ローラ５１ａ、５１ｂ、５１ｃ・・・及び第２ローラ５２の各個別ローラ５２ａ、５２ｂ、５２ｃ・・・の回転軸に対して直交方向となり、基材２は第１ローラ５１の各個別ローラ５１ａ、５１ｂ、５１ｃ・・・及び第２ローラ５２の各個別ローラ５２ａ、５２ｂ、５２ｃ・・・の外周面上を滑ることなく、各個別ローラを回転させながら搬送されることとなる。

ここで、第１ローラ５１の外周面から第２ローラ５２の外周面に向けて通過する基材２の搬送方向は、個別ローラ５１ａ、５１ｂ、５１ｃ・・・及び個別ローラ５２ａ、５２ｂ、５２ｃ・・・の回転軸に垂直な方向に対して傾斜している。したがって、個別ローラ５１ａ、５１ｂ，５１ｃ・・・の外周面に接する基材２は、それぞれ搬送方向の駆動力を受けるとともに、第１ローラ５１の回転軸に平行な方向であって、図１０の左方向（矢印Ｂ方向）に基材２を横滑りさせる力を受ける。個別ローラ５２ａ、５２ｂ、５２ｃ・・・の外周面に接する基材２についても、同様の横滑りさせる力を受ける。
比較例２においても、基材２に対して働く矢印Ｂ方向の力を相殺する力が働かないことから、基材２として摩擦係数の高い材料を用いるか、あるいは基材２のテンションを高く維持することによって、基材２の搬送と一体的に個別ローラ５１ａ、５１ｂ、５１ｃ・・・及び／又は個別ローラ５２ａ、５２ｂ、５２ｃ・・・を回転させる必要がある。

この場合、第１ローラ５１及び第２ローラ５２間を搬送される基材２のテンションをある程度高く維持する必要があり、基材２にかかるテンションが過大になると、基材２が損傷する、あるいは強いテンションにより第１ローラ５１及び第２ローラ５２の回転が阻害されて、搬送が不能になるおそれがある。
また、基材２のテンションを低くすると、搬送に伴う基材２を横滑りさせる力により、基材２が個別ローラ５１ａ、５１ｂ、５１ｃ・・・の外周面から横滑りして抜け落ちるおそれがある。この場合には、基材２の少なくとも裏面側の摩擦係数を高くする必要があり、基材２として用いることができる材料が限定される。

第２ローラ５２側では、搬送に伴う基材２を横滑りさせる力により、基材２を第１ローラ５１から遠ざける方向のテンションが高まるおそれがある。したがって、第２ローラ５２側において、基材２のテンションが高くなり過ぎて、基材２の損傷または第１ローラ５１及び第２ローラ５２の回転が阻害されるおそれがある。
さらに、基材２の搬送方向を矢印Ａ方向と逆方向とした場合、個別ローラ５１ａ、５１ｂ、５１ｃ・・・の外周面において矢印Ｂと逆方向に基材２を横滑りさせる力が働き、基材２のテンションが大きくなる。基材２にかかるテンションが過大になると、前述と同様に、基材２が損傷する、あるいは強いテンションにより第１ローラ５１及び第２ローラ５２の回転が阻害されて、搬送が不能になるおそれがある。
また、第２ローラ５２側では、搬送に伴う基材２を横滑りさせる力により、個別ローラ５２ａ、５２ｂ、５２ｃ・・・から基材２が抜け落ちるおそれがある。

比較例のように、第１ローラ５１と第２ローラ５２の回転軸が互いに平行である場合には、搬送に伴う横滑りが生じないように個別ローラに分割して各個別ローラの回転軸を傾斜させたとしても、基材２のテンションを高く維持する必要があり、基材２の損傷やローラの回転不良などの問題が生じるおそれがあり、基材２のテンションが足りない場合にはローラから抜け落ちるおそれがある。
これに対して、本発明の各実施形態では、第１ローラ５１と第２ローラ５２は、その回転軸がねじれの位置関係にあるネルソンローラを構成していることから、ローラの長さ方向位置による基材２の搬送速度に差があり、搬送位置に応じて基材２にかかるテンションに差が生じる。このような基材２のテンションの差を、自由回転する個別ローラ５１ａ〜５１ｎ及び／又は５２ａ〜５２ｎによって吸収し、基材２の損傷や装置の故障などを防止している。したがって、基材２に過度のテンションにより損傷することを防止できる。また、搬送に伴い基材２を横滑りさせる力は、回転軸が捩れの位置関係であるネルソンローラにより基材２の作用する力と相殺されて、過度のテンションがかかることが防止でき、また基材２がローラから脱落することを防止できる。

（４）太陽電池モジュール
図１１は、製膜処理後の基材の一例を模式的に示す説明図であり、図１２は、スラット構造の太陽電池モジュールの説明図である。
前述したような製膜処理部３０は、それぞれチャンバ３内においてスパッタリング又はＣＶＤ法、蒸着法等により、基材２上に薄膜を形成するものである。

複数のチャンバ３内において、所定の製膜処理が実行された基材２上には、図１１に示すように、下部導電膜４ａ、光電変換膜４ｂ、上部導電膜４ｃ等が積層された長尺状の太陽電池セル母材を構成している。

基材２上に下部導電膜４ａ、光電変換膜４ｂ、上部導電膜４ｃが製膜された太陽電池セル母材は、切断工程において所定の長さの太陽電池セル２１に切断される。所定の長さに切断された短冊状の太陽電池セル２１は、２つの電極２４、２５の間に複数配列されて幅方向両側部が接合され、裏面側カバー部材２２と受光面側カバー部材２３の間に充填されるＥＶＡ２６によって一体的に形成される。

（５）実施形態の作用効果
製膜装置１（製膜装置の一例）は、製膜材料供給部６（製膜材料供給部の一例）と、第１ローラ５１（第１ローラの一例）と、第２ローラ５２（第２ローラの一例）とを備えている。製膜材料供給部６は、チャンバ３（チャンバの一例）内に配置され、搬送される基材２（基材の一例）に対して所定の製膜処理を実行する。第１ローラ５１は、チャンバ３の外から供給される基材２を製膜材料供給部６に送出し、製膜処理後の基材２をチャンバ３の外に排出する。第２ローラ５２は、第１ローラ５１の回転軸と所定の角度で傾斜する回転軸を有し、第１ローラ５１との間で基材２が複数回巻回されて基材２を所定の間隔で複数列整列させる。ここで、第１ローラ５１と第２ローラ５２のうち少なくとも一方が、自由回転する複数の個別ローラ５１ａ〜５１ｎ及び／又は５２ａ〜５２ｎ（個別ローラの一例）に分割されている。

本実施形態によれば、第１ローラ５１と第２ローラ５２との間に複数回巻回される基材２を搬送しながら、製膜材料供給部６から製膜材料を供給して、所定の製膜処理を実行することができる。

このとき、第１ローラ５１、第２ローラ５２のうち少なくとも一方が、自由回転する個別ローラ５１ａ〜５１ｎ及び／又は５２ａ〜５２ｎに分割されており、第１ローラ５１及び第２ローラ５２間に配列された複数列の基材２の搬送速度の差分を吸収（ローラ上で基材２が滑る、及び個別ローラが独立して回転）して、基材２の損傷や装置の故障を防止できる。

本発明は、ロールツーロールで製膜処理を実行する製膜装置に広く適用することができる。

１ 製膜装置
２ 基材
３ チャンバ
５ ローラ部
６ 製膜材料供給部
１０ 基材送出ロール
１１ａ チャンバ
１１ｂ チャンバ
２０ 基材巻取ロール
２１ 太陽電池セル
３０ 製膜処理部
５１ 第１ローラ
５１ａ〜５１ｎ 個別ローラ
５２ 第２ローラ
５２ａ〜５２ｎ 個別ローラ

Claims (5)

1. 搬送中の薄板長尺状の基材にチャンバ内において所定の処理を行って、前記基材の表面に薄膜を形成する製膜装置であって、
   前記チャンバ内に配置され、前記搬送される基材に対して所定の製膜処理を実行する製膜材料供給部と、
   前記チャンバの外から供給される基材を前記製膜材料供給部に送出し、製膜処理後の前記基材を前記チャンバの外に排出する第１ローラと、
   前記第１ローラの回転軸と所定の角度で傾斜する回転軸を有し、前記第１ローラとの間で前記基材が複数回巻回されて前記基材を所定の間隔で複数列整列させる第２ローラと、
   を備え、前記第１ローラと前記第２ローラのうち少なくとも一方が、自由回転する複数の個別ローラに分割されている、製膜装置。
2. 前記複数の個別ローラは、前記ローラ部に整列された基材の列と同数配列される、請求項１に記載の製膜装置。
3. 前記第１ローラが前記複数の個別ローラに分割されている、請求項１又は２に記載の製膜装置。
4. 前記第２ローラが基材を搬送するために回転駆動される、請求項３に記載の製膜装置。
5. 前記第２ローラが前記複数の個別ローラに分割されている、請求項１〜４のいずれかに記載の製膜装置。

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