(57)【要約】【課題】帯状可撓性基板を縦姿勢で搬送しつつも可撓性基板の下垂や皺の発生を広範囲に亘って抑制でき、高品質の製品を製造可能な薄膜積層体の製造装置を提供する。【解決手段】  可撓性基板（１）を、その幅方向を鉛直方向にして水平方向に搬送しながら、前記基板の表面に薄膜を積層形成する薄膜積層体の製造装置は、前記基板の上側縁部を所定の挟持圧にて挟持しつつ送出可能な複数対の上側挟持ローラ（５）と、前記基板の下側縁部を所定の挟持圧にて挟持しつつ送出可能な複数対の下側挟持ローラ（５′）と、を備え、前記複数対の上側挟持ローラは、それぞれの挟持部における回転方向が前記基板の搬送方向に対して斜上方に向かう偏角（＋θ）を有して一直線上に配列され、前記複数対の下側挟持ローラは、それぞれの挟持部における回転方向が、前記基板の搬送方向に対して斜下方に向かう偏角（−θ）を有して一直線上に配列されている。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
帯状の可撓性基板を、その幅方向を鉛直方向にして水平方向に搬送しながら、前記基板の搬送経路に設置された成膜部にて、前記基板の表面に薄膜を積層形成する薄膜積層体の製造装置において、
前記基板の上側縁部を所定の挟持圧にて挟持しつつ送出可能な複数対の上側挟持ローラと、前記基板の下側縁部を所定の挟持圧にて挟持しつつ送出可能な複数対の下側挟持ローラと、を備え、
前記複数対の上側挟持ローラは、それぞれの挟持部における回転方向が前記基板の搬送方向に対して斜上方に向かう偏角を有して一直線上に配列され、前記複数対の下側挟持ローラは、それぞれの挟持部における回転方向が、前記基板の搬送方向に対して斜下方に向かう偏角を有して一直線上に配列されていることを特徴とする薄膜積層体の製造装置。
【請求項２】
前記複数対の上側挟持ローラおよび前記複数対の下側挟持ローラは、上下各側に同数の挟持ローラが、前記基板の搬送方向に対して同位置に配設されていることを特徴とする請求項１に記載の薄膜積層体の製造装置。
【請求項３】
前記複数対の上側挟持ローラおよび前記複数対の下側挟持ローラは、各挟持ローラの配列方向に延在する共通のローラフレームに支持されていることを特徴とする請求項１または２に記載の薄膜積層体の製造装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
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。
【背景技術】
【０００２】
半導体薄膜などの薄膜積層体の基板には、通常、剛性基板が用いられるが、軽量でロールを介した取り扱いの利便性による生産性向上やコスト低減を目的として、プラスチックフィルムなどの可撓性基板が用いられる場合がある。例えば、特許文献１には、巻出しロールから供給される帯状可撓性基板（ポリイミドフィルム）を所定のピッチで間欠的に搬送しながら、前記可撓性基板の搬送方向に配列された複数の成膜ユニットで、前記可撓性基板上に性質の異なる複数の薄膜を積層形成し、製品ロールとして巻取る薄膜積層体の製造装置が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００５−７２４０８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
このような薄膜積層体の製造装置には、帯状可撓性基板の幅方向を水平方向に一致させて搬送しつつ成膜を行なうタイプと、帯状可撓性基板の幅方向を鉛直方向に一致させて搬送しつつ成膜を行なうタイプがある。後者は前者に比べて設置面積が小さく、基板表面が汚染されにくい等の利点があるが、搬送スパンが長くなると、重力に抗して搬送高さを一定に維持するのが困難になり、可撓性基板の表面に皺が発生したり、可撓性基板が垂れ下がったりする傾向が顕著になる。
【０００５】
特許文献１には、可撓性基板のステップ搬送における停止期間中に、可撓性基板の上下の側縁部を把持部材（パッド）で把持して幅方向に引張する装置が開示されている。しかし、この装置は、可撓性基板の把持と引張、解放を反復するため、可撓性基板の搬送高さを一定に維持することは困難であり、また、可撓性基板を連続的に搬送しつつ成膜を行なう連続成膜装置には実施できない。
【０００６】
そこで、可撓性基板の上下の側縁部を挟持する上側および下側挟持ローラを成膜部間に配設し、それぞれの挟持ローラの挟持部における回転方向を、可撓性基板の搬送方向に対して斜上方および斜下方に向かう偏角を有するようにして、可撓性基板の上下の側縁部に上方および下方に向かう持ち上げ力および引き下げ力を作用させ、可撓性基板の搬送高さを調整可能とした薄膜積層体の製造装置が開発されている。
【０００７】
この装置において、可撓性基板の上側縁部（下側縁部）に対する持ち上げ力（引き下げ力）は、挟持ローラの偏角と挟持圧に関連しており、偏角が一定であれば、挟持圧を大きくすることで持ち上げ力（引き下げ力）が大きくなる。この際、挟持ローラ付近では、図４に示すように、可撓性基板１が挟持ローラ５０を中心にねじられる傾向があるため、より広範囲で発生する皺や弛みを展張するために、挟持ローラを基板搬送方向に複数設置すると、個々の挟持ローラの展張作用が相互に干渉し、設備に見合った展張効果が得られないという新たな課題が生じた。
【０００８】
本発明は、上記のような問題点に鑑みてなされたものであり、その目的は、帯状可撓性基板を縦姿勢で搬送しつつも可撓性基板の下垂や皺の発生を広範囲に亘って抑制でき、高品質の製品を製造可能な薄膜積層体の製造装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記目的を達成するために、本発明は、帯状の可撓性基板を、その幅方向を鉛直方向にして水平方向に搬送しながら、前記基板の搬送経路に設置された成膜部にて、前記基板の表面に薄膜を積層形成する薄膜積層体の製造装置において、前記基板の上側縁部を所定の挟持圧にて挟持しつつ送出可能な複数対の上側挟持ローラと、前記基板の下側縁部を所定の挟持圧にて挟持しつつ送出可能な複数対の下側挟持ローラと、を備え、前記複数対の上側挟持ローラは、それぞれの挟持部における回転方向が前記基板の搬送方向に対して斜上方に向かう偏角を有して一直線上に配列され、前記複数対の下側挟持ローラは、それぞれの挟持部における回転方向が、前記基板の搬送方向に対して斜下方に向かう偏角を有して一直線上に配列されていることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１０】
本発明に係る薄膜積層体の製造装置は、上記の通り、可撓性基板の上下各側を挟持する複数の挟持ローラ（５，５′）が、基板搬送方向に対して偏角（±θ）を有して一直線上に配列されているので、展張作用の相互干渉による皺の発生が防止され、各側の隣接する挟持ローラによる展張力が同方向に連続的に作用することで、より大きな展張力を広範囲に亘って安定的に得ることができ、加熱皺のような局部的な皺の展張にも対応できる。
【００１１】
本発明において、前記複数対の上側挟持ローラおよび前記複数対の下側挟持ローラは、上下各側に同数の挟持ローラ（５，５′）が、前記基板の搬送方向に対して同位置に配設されている態様では、上述した安定的な展張力が、可撓性基板の上下各側から同位相で作用することにより、搬送方向および上下幅方向に均等に展張力を作用させることができる。
【００１２】
本発明において、前記複数対の上側挟持ローラおよび前記複数対の下側挟持ローラは、各挟持ローラの配列方向に延在する共通のローラフレーム（５５，５５′）に支持されている態様では、それぞれのローラフレームの取付け角度を調整することで、複数対の挟持ローラの偏角を一斉に設定可能となり、多数の挟持ローラが並設される場合にも、展張力の調整を容易に行なうことができる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本発明実施形態に係る製造装置の１つの成膜部示す概略側面図である。
【図２】図１のＡ−Ａ断面図である。
【図３】（ａ）は図１の要部拡大図であり、（ｂ）は（ａ）の底面図である。
【図４】１つの挟持ローラに挟持された可撓性基板の縁部における展張作用を示す概略側面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下、本発明の実施形態について図面を参照しながら詳細に説明する。
【００１５】
図１および図２は、本発明を、連続成膜方式の薄膜積層体製造装置に適用した実施形態における１つの成膜部２を示している。薄膜積層体の製造装置は、帯状の可撓性基板１（フレキシブルフィルム）を、その幅方向を鉛直方向にして水平方向に搬送しつつ、その搬送経路に沿って並設された少なくとも１つの成膜部２において可撓性基板１の表面に薄膜を積層形成するものである。
【００１６】
成膜部２の搬送方向上流側および下流側には、可撓性基板１を成膜部２に案内するガイドロール３，４が配設され、それらの搬送方向上流側および下流側には、搬送手段を構成するフィードローラやテンションローラを介して可撓性基板１の巻出し／巻取りロールが配設されている。フィードローラや巻出し／巻取りロールなどの駆動系は、往復成膜プロセスに対応すべく正逆両方向に駆動可能な駆動系が採用される。成膜部２および搬送手段は、所定の真空度に維持された真空室内に配置され、その基本構成は従来と同様であるため図示を省略する。
【００１７】
成膜部２は、プラズマＣＶＤなどの化学蒸着や、スパッタなどの物理蒸着を行なうための蒸着装置で構成され、図２に示すように、可撓性基板１を挟んでその両側に対向配置された電極２１（高周波電極またはターゲット）と、ヒータを内蔵した接地電極２２とを備えている。これら電極２１および接地電極２２は、可撓性基板１に対して所定のギャップを有して固定的に配置され、非接触で連続成膜を行なうように構成されている。
【００１８】
可撓性基板１は、搬送手段により所定の搬送張力を付与されて上記ガイドロール３，４間に張架され、かつ前記ヒータで加熱されつつ成膜部２を搬送されるため、上下幅方向中央付近で張力皺や加熱皺が生じ易いこと、自重による垂下が生じうることは既に述べた通りである。そこで、成膜部２における可撓性基板１の上下方向の位置を制御して搬送高さを一定に維持しつつ上下幅方向に展張するために、可撓性基板１の搬送経路の上下各側に、搬送方向Ｆに沿って複数（図１では上下各６対）の挟持ローラ対５，５′が並設されている。
【００１９】
上下の挟持ローラ対５，５′は、基本的に同構造であり、図２に示すように、それぞれ、可撓性基板１の上下各側縁部を挟持する固定ローラ５１および可動ローラ５２で構成されている。固定ローラ５１および可動ローラ５２は、固定側および可動側支持部材５３，５４の下端部（ローラ支軸）に、それぞれスラスト荷重を受圧できるようにベアリングを介して回転自在に支持されている。
【００２０】
固定側支持部材５３は、その中間部において上下各側に共通のローラフレーム５５（５５′）の一側に固着され、該ローラフレーム５５（５５′）の他側には、可動側支持部材５４が、軸５４ａで、固定側支持部材５３と接離する方向に揺動可能に支持されている。さらに、ローラフレーム５５から上方に延出した固定側支持部材５３および可動側支持部材５４の上端部５３ｂ，５４ｂ間には、スプリング５６（圧縮スプリング）が介装されており、該スプリング５６の弾発力により可動側支持部材５４が付勢され、可動ローラ５２が固定ローラ５１に圧接されるように構成されている。
【００２１】
また、スプリング５６の一端と、固定側支持部材５３の上端部５３ｂとの間には、調整ネジ５６ａが設けられており、該調整ネジ５６ａを回動してスプリング５６の初期変位を調整することにより、挟持ローラ対５，５′（５１，５２）の加圧力すなわち可撓性基板１に対する挟持力を調整可能である。
【００２２】
上記各挟持ローラ対５，５′は、ローラフレーム５５，５５′に対して、それぞれ軸方向が互いに平行であり、かつ、各挟持ローラ対５，５′の挟持面における回転方向が一直線上に配列されるように支持されるとともに、可撓性基板１の搬送方向Ｆに対して斜上方（５）／斜下方（５′）に向かう所定の傾斜角（偏角±θ）を有するように、中央に設けたブラケット５７，５７′を介して電極２１の固定枠部２０に取付けられている。
【００２３】
この際、ローラフレーム５５，５５′を、固定枠部２０に対して取付け角度を調整可能に取付け、各挟持ローラ対５，５′の挟持面における偏角（±θ）すなわち挟持面におけるローラ回転方向の搬送方向Ｆに対する角度を一斉に調整可能とすることが好ましい。その場合、例えば、ブラケット５７，５７′と長手方向にずれた位置でローラフレーム５５，５５′を固定可能なボルト等の固定手段と、その固定位置を、ブラケット５７，５７′を中心として上下に移動可能にする円弧孔を併用すればよい。
【００２４】
次に、上記実施形態に基づく作用について図面を参照しながら説明する。
【００２５】
連続成膜プロセスでは、可撓性基板１は、ガイドロール３，４で案内され、幅方向を鉛直方向にして図１中左に向かう搬送方向Ｆに連続的に搬送され、成膜部２において、電極２１と接地電極２２との間を通過することで、可撓性基板１の表面に所定の薄膜が形成される。この際、可撓性基板１の上下各側の縁部は、搬送方向Ｆに並設された各挟持ローラ対５，５′で挟持されつつ送出され、かつ、各挟持ローラ対の挟持面における回転方向が、それぞれ搬送方向Ｆに対して斜上方（５）／斜下方（５′）に向かう所定の偏角（±θ）を有することによって、可撓性基板１の上下各側の縁部に持ち上げ力／引き下げ力が連続的に作用し、可撓性基板１は上下幅方向に連続的に展張される。
【００２６】
特に、各挟持ローラ対５，５′の挟持面における回転方向が一直線上に配列されることによって、隣接する個々の挟持ローラ対５，５′の展張作用が相互に干渉するのが防止され、複数の挟持ローラ対５，５′により、可撓性基板１の上下各側の縁部に広範囲に亘って連続的に展張力を作用させることが可能となり、可撓性基板１を上下幅方向に無理なく展張可能となる。
【００２７】
以上、本発明の実施の形態につき述べたが、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、上記以外にも本発明の技術的思想に基づいてさらに各種の変形および変更が可能である。
【００２８】
例えば、上記各実施形態では、付勢手段として圧縮スプリング（５６）を用いる場合を示したが、固定側および可動側支持部材（５３，５４）に対する連結点を適宜変更することで、引張スプリングとして構成することもできる。また、スプリング（５６）は、コイルスプリング以外の、スパイラルスプリング、トーションスプリング、リーフスプリング等、各種スプリングに変更されても良い。さらに固定側および可動側支持部材（５３，５４）が相互に接離する形態を、直線的な摺動で代替することもできるが、効率的には揺動（枢回動）が有利である。
【００２９】
上記各実施形態では、各対の挟持ローラの一方が固定ローラである場合を示したが、挟持ローラの両方を可動ローラとすることもでき、その場合、各支持部材（５３，５４）が共にローラフレーム（５５，５５′）に揺動可能に支持される形態で実施できる。また、上記実施形態では、上下各側に６対の挟持ローラ５，５′を等間隔で並設する場合を示したが、本発明はこれに限定されるものではなく、挟持ローラ対５，５′を並設する数は適宜設定でき、かつ、２対（または複数対）を１組として近接配置した複数組毎にローラフレーム（５５，５５′）を設定してもよい。また、自重の影響を考慮すべき場合などに、上下各側に異なる偏角（±θ）を設定することもできる。
【００３０】
上記実施形態では、本発明を、可撓性基板を連続的に搬送しながら成膜処理を行なう連続成膜プロセスに実施する場合を示したが、本発明はこれに限定されるものではなく、可撓性基板を間欠的に搬送しその停止期間中に各成膜部で成膜処理を行なうステップ成膜プロセスに実施することも可能である。
【００３１】
本発明は、太陽電池用の薄膜積層体の製造装置の他に、有機ＥＬ等の半導体薄膜など、可撓性基板を用いた各種薄膜積層体の製造装置や処理装置に適用できる。
【符号の説明】
【００３２】
１  可撓性基板
２  成膜部
３，４  ガイドロール
５、５′  挟持ローラ対
２０  固定枠部
２１  電極
２２  接地電極
５１  固定ローラ
５２  可動ローラ
５３  固定側支持部材
５４  可動側支持部材
５５  ローラフレーム
５６  スプリング
５６ａ  調整ネジ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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