(57)【要約】【課題】可撓性基板とアース電位の枠体との間に生じる異常放電を確実に抑制することができる薄膜製造装置を提供する。【解決手段】成膜用真空室１３に可撓性基板１を搬送し、搬送された可撓性基板１を挟んで一対の挟持部材３３，５４を相対移動可能に配設し、前記一対の挟持部材３３，５４の何れか一方に接地電極２２を配設し、他方に高電圧電極２１を配設し、前記成膜用真空室１３内に成膜室５を形成する挟持機構と、前記一対の挟持部材３３，５４を相対移動可能に駆動するアクチュエータ２４とを備え、前記挟持機構の前記一対の挟持部材３３，５４に、前記可撓性基板１の挟持状態で、当該可撓性基板の成膜面を囲むシール部材５２，３３１が配設されると共に、前記シール部材の外側で前記可撓性基板１に接触して当該可撓性基板をアース電位とするアース電位接触子５６を設けた構成とする。【選択図】図２
2010196144.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
壁体にて外界と隔離された成膜用真空室と、
前記成膜用真空室に可撓性基板を搬送する搬送手段と、
該搬送手段によって搬送される前記可撓性基板を挟んで対向し、相対移動可能な一対の挟持部材を有し、前記一対の挟持部材の何れか一方に前記可撓性基板に接触する板状の接地電極を配設し、他方に前記接地電極に対向する板状の高電圧電極を配設し、前記一対の挟持部材を、前記可撓性基板を挟持する挟持位置及び当該可撓性基板の挟持を解放する解放位置間に相対移動可能に構成し、前記成膜用真空室内に成膜室を形成する挟持機構と、
前記一対の挟持部材を相対移動するアクチュエータとを備え、
前記挟持機構の前記一対の挟持部材に、前記可撓性基板の挟持状態で、当該可撓性基板の成膜面を囲むシール部材が配設されると共に、前記シール部材の外側で前記可撓性基板に接触して当該可撓性基板をアース電位とするアース電位接触子を設けたこと
を特徴とする薄膜製造装置。
【請求項２】
前記アース電位接触子は、前記高電圧電極を配設した挟持部材に配設されていることを特徴とする請求項１に記載の薄膜製造装置。
【請求項３】
前記アース電位接触子は導電性を有する弾性体で構成されていることを特徴とする請求項１又は２に記載の薄膜製造装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は薄膜製造装置に関し、特に、薄膜光電変換素子の製造方法に適用して好適なものである。
【背景技術】
【０００２】
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。
【０００３】
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。さらに、一つの薄膜光電変換素子製造装置での成膜効率を上げるために、複数の可撓性基板を並行して搬送し、それぞれの可撓性基板面上に成膜することも知られている。
【０００４】
図４は、従来の薄膜製造装置の概略構成を示す平面断面図、図５（ａ）は、図４の薄膜製造装置の成膜時の成膜室部分の概略構成を拡大して示す断面図、図５（ｂ）は、図４の薄膜製造装置の基板搬送時の成膜室部分の概略構成を拡大して示す断面図である。
図４および図５において、薄膜製造装置には、送り室１１、予備真空室１２、成膜用真空室１３および巻き取り室１４が設けられている。そして、送り室１１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１４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１３は、内部を外気と隔離する壁体１５にて覆われ、成膜用真空室１３内には、高電圧電極２１および接地電極２２が設けられている。ここで、高電圧電極２１は、各可撓性基板１に対して一つずつ備えられ、高電圧電極２１に対して接地電極２２がそれぞれ対向配置されている。また、接地電極２２には、可撓性基板１を加熱するヒータ２３が内蔵されている。
【０００５】
また、成膜用真空室１３の壁体１５の外側には、接地電極２２を駆動するアクチュエータ２４が設けられている。ここで、高電圧電極２１は蓋状で、高電圧電極２１の端面にシールブロック８が設けられている。そして、アクチュエータ２４は、接地電極２２を駆動し、高電圧電極２１の端面にシールブロック８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５を形成することができる。
【０００６】
また、高電圧電極２１の背面側は、絶縁材料よりなる排気ブロック９を介して連結され、二つの成膜室５に対して共通に一つの真空排気口７２が備えられている。そして、排気ブロック９は、シール部材９１を介して高電圧電極２１と密着し、排気ブロック９に開けられた排気口７２および高電圧電極２１の背面の開口２５を介して排気系に接続されることで、各成膜室５を一括して成膜圧力に保つことができる。
【０００７】
そして、搬入ロール２から引き出された可撓性基板１は予備真空室１２を経て成膜用真空室１３に搬送され、高電圧電極２１と接地電極２２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２１と接地電極２２との間に可撓性基板１が保持されると、アクチュエータ２４は、接地電極２２を駆動することにより、高電圧電極２１の端面にシールブロック８を介して可撓性基板１を密着させ、成膜室５を形成する。そして、排気口７２を介して成膜室５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５内に導入し、高電圧電極２１と接地電極２２との間に高周波を印加することにより、成膜室５内にプラズマ６を発生させ、プラズマＣＶＤにて成膜室５内の可撓性基板１の面上にａ−Ｓｉ系の薄膜を形成する。なお、二つの成膜室５の間は、排気ブロック９により電気絶縁されているため、成膜室５毎にプラズマ６の制御を行うことができる。
【０００８】
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２４にて接地電極２２を矢印４１のように上下に数十ｍｍだけ移動させることにより、接地電極２２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８およびシール部材９１に接触させないようにして可撓性基板１を矢印４２の方向に搬送し、巻き取り室１４内の搬出ロール３にて巻き取ることができる。
【０００９】
ここで、可撓性基板１の面上にａ−Ｓｉ系の薄膜を安定して形成するためには、高電圧電極２１の端面にシールブロック８を介して可撓性基板１を密着させることにより、成膜室５の気密性を保ち、成膜室５に導入された反応ガスが漏れ出さないようにすることが必要である。このため、成膜に必要な成膜室５の気密性能を得るために、成膜用真空室１３の大気開放時に接地電極２２の面合わせが行われる。
こうした構造では、歪みのために気密が得られない可能性がある。さらには、シールドブロック８が小さいと高電圧電極２１と可撓性基板１との間で異常放電が生じやすい。
【００１０】
上記問題点を解決するために、本出願人は、成膜用信空室と外界との圧力差に起因する壁体の歪中心に形成された固定体の連通穴を壁体の貫通穴に童心に位置合わせを行い、固定体の平面に垂直な２対の対向する基準面を構成するガイド体に勘合されたレールに沿って支持体を駆動することにより、伸縮体を伸縮させながら枠体の端面に可撓性基板を密着させ、成膜室を形成するようにした薄膜製造装置を提案している（例えば、特許文献２参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１１】
【特許文献１】特開平９−３６４５号公報
【特許文献２】特開２００７−３１１４１７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１２】
上記特許文献２に記載の従来例にあっては、成膜用信空室と外界との圧力差に起因する壁体の歪み中心に対して点対称になる位置で接地電極を支持しながら、成膜用真空室内に成膜室を形成することができるものであり、面合わせの精度が改善されるとともに、高電圧電極と基板との間に、枠体および間隔材が設けられ、枠体がシールドブロックとの間で固定されているため、異常放電は生じにくくなっている。
しかしながら、可撓性基板は絶縁性を有するため、放電により生じる電流は、基板表面と基板保持電極との間に形成される容量を介して基板保持電極側に流れる。ただし、可撓性基板表面を高周波電流が流れ易いため、アース電位の枠体との間には異常放電が生じ、可撓性基板が破壊されるなどの未解決の課題がある。
そこで、本発明は、上述した従来例の未解決の課題に着目してなされたものであり、可撓性基板とアース電位の枠体との間に生じる異常放電を確実に抑制することができる薄膜製造装置を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
上述した課題を解決するために、請求項１記載の薄膜製造装置によれば、壁体にて外界と隔離された成膜用真空室と、前記成膜用真空室に可撓性基板を搬送する搬送手段と、該搬送手段によって搬送される前記可撓性基板を挟んで対向し、相対移動可能な一対の挟持部材を有し、前記一対の挟持部材の何れか一方に前記可撓性基板に接触する板状の接地電極を配設し、他方に前記接地電極に対向する板状の高電圧電極を配設し、前記一対の挟持部材を、前記可撓性基板を挟持する挟持位置及び当該可撓性基板の挟持を解放する解放位置間に相対移動可能に構成し、前記成膜用真空室内に成膜室を形成する挟持機構と、前記一対の挟持部材を相対移動するアクチュエータとを備え、前記挟持機構の前記一対の挟持部材に、前記可撓性基板の挟持状態で、当該可撓性基板の成膜面を囲むシール部材が配設されると共に、前記シール部材の外側で前記可撓性基板に接触して当該可撓性基板をアース電位とするアース電位接触子を設けたことを特徴とする。
【００１４】
また、請求項２記載の薄膜製造装置によれば前記アース電位接触子は、前記高電圧電極を配設した挟持部材に配設されていることを特徴とする。
【００１５】
また、請求項３記載の薄膜製造装置によれば、前記アース電位接触子は導電性を有する弾性体で構成されていることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１６】
本発明によれば、相対移動可能な一対の挟持部材で可撓性基板の成膜部を挟持したり、開放したりすることができ、挟持状態で、可撓性基板の成膜面を囲むシール部材によって成膜室を形成し、その外側に配設しりアース電位接触を可撓性基板に接触させたので、可撓性基板をアース電位とすることができ、異常放電を抑制して安定した成膜を行うことができるという効果が得られる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】本発明の一実施形態に係る薄膜製造装置の概略構成を示す平面断面図である。
【図２】図１のＡ−Ａ´線で切断した要部を拡大して示す横断面図である。
【図３】アース接触子の他の構成を示す拡大図である。
【図４】従来の薄膜製造装置の概略構成を示す平面断面図である。
【図５】図４の薄膜製造装置の概略構成を拡大して示す図であって、（ａ）は成膜時の成膜室部分の概略構成を拡大して示す断面図、（ｂ）は基板搬送時の成膜室部分の概略構成を拡大して示す断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
以下、本発明の実施形態に係る薄膜製造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薄膜製造装置の概略構成を示す平面断面図、図２は、図１のＡ−Ａ´線で切断した横断面図である。
図１および図２において、薄膜製造装置１００には、送り室１１、成膜用真空室１３および巻き取り室１４が設けられている。そして、送り室１１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１４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１３は、内部を外気と隔離する壁体１５にて覆われ、成膜用真空室１３内には、高電圧電極２１および接地電極２２が設けられている。ここで、高電圧電極２１は、各可撓性基板１に対して一つずつ備えられ、高電圧電極２１に対して接地電極２２がそれぞれ対向配置されている。
【００１９】
また、高電圧電極２１の背面側は、絶縁材料よりなる排気ブロック９を介して連結され、各排気ブロック９には真空排気口７２が備えられている。また、高電圧電極２１には、電気絶縁性およびシール性を兼ね備えた間隔材５３を介して導電性の固定挟持部材５４がねじ止めにて固定され、排気ブロック９と高電圧電極２１の周囲には、断面Ｔ字上の導電性のシールドブロック５７が配置され、ねじ止めにて固定挟持部材５４に固定されている。
【００２０】
そして、接地電位に固定された壁体１５にシールドブロック５７を接続することにより、固定挟持部材５４を接地することができ、これら接地電位に固定されたシールドブロック５７および固定挟持部材５４にて高電圧電極２１を囲むことで、他の成膜室５の高電圧電極２１に印加された高周波に起因するノイズを遮蔽することができる。また、シールドブロック５７には給電体６０が貫挿されるとともに、高電圧電極２１の背面側中央部には突出部２１ａが形成され、高電圧電極２１は、突出部２１ａを介して給電体６０の一端に接続されている。
ここで、固定挟持部材５４は、搬送される可撓性基板１に内側から対向しており、可撓性基板１の上下の側縁から所定距離だけ内側位置に対向する方形の開口５４ａが形成され、間隔材５３にも開口５４ａに対応する方形の開口５３ａが形成されている。これら開口５３ａ及び５４ａによって成膜室５が形成される。
【００２１】
また、固定挟持部材５４の開口５４ａを形成する内壁から所定距離外側の可撓性基板１に対向する位置に図２で拡大図示するように例えばＯリングで構成されるシール部材５２が方形環状に配設され、同様に間隔材５３との対向面にも例えばＯリングで構成されるシール部材５５が配設され、さらに高電圧電極２１の間隔材５３との対向面にも例えばＯリングで構成されるシール部材５５が配設されている。
【００２２】
また、固定挟持部材５４のシール部材５２の外側に、可撓性基板１の成膜面の外周部に接触する導電性を有する弾性部材で構成されるアース電位接触子５６が配設されている。このアース電位接触子５６は、可撓性基板１の表面に接触したときに、その表面を傷つけないように先端が円弧状に形成されている。なお、アース電位接触子５６としては、導電性を有する弾性部材で構成する場合に代えて、図３に示すように、弾性を有する湾曲板ばね材で構成するようにしてもよい。
【００２３】
また、接地電極２２には、可撓性基板１を加熱するヒータ２３および可撓性基板１の温度を計測する熱電対２６が内蔵され、接地電極２２は、固定挟持部材５４の接触面と平行が保たれるようにして、可動挟持部材３３にて把持されている。ここで、可動挟持部材３３は、例えば、アルミニウムなどの導電性の部材から構成することができ、接地電極２２を内部にねじ止め可能な器状とすることができる。そして、可動挟持部材３３は、成膜用真空室１３に挿入されるとともに、可撓性基板１と接触する端面には、前述した固定挟持部材５４のシール部材５２と対向する位置にシール部材３３１が配置されている。
【００２４】
また、壁体１５の外面には固定体３１が設置され、固定体３１には、壁体１５の貫通穴を介して成膜用真空室１３に連通する連通穴が形成されている。ここで、壁体１５の貫通穴および固定体３１の連通穴は、成膜用真空室１３と外界との圧力差に起因する壁体１５の歪中心を通るように形成されている。そして、固定体３１の連通穴を壁体１５の貫通穴に同心に位置合わせを行い、シール部材３１１を介して成膜用真空室１３と気密が保たれるようにして壁体１５にねじ止めされている。
【００２５】
また、固定体３１上には、固定体３１の平面に垂直な２対の対向する基準面を構成するガイド体３２が設けられ、ねじ止めにて固定体３１に固定されている。ここで、ガイド体３２の基準面は、壁体１５の歪中心に対して実質的に点対称になる位置に配置されている。例えば、ガイド体３２の基準面は、壁体１５の歪中心を基準に等分振り分けし、壁体１５の歪中心に対して同心円上に配置することができる。
【００２６】
さらに、固定体３１上には、ガイド体３２の基準面に嵌合され、可撓性基板１の成膜面を接地電極２２にて挟み込む挟持位置と可撓性基板１から離間する解放位置との間で可動挟持部材３３を案内するレール３４が設けられるとともに、レール３４による案内方向に沿って可動挟持部材３３を解放位置側に付勢する伸縮体３５が設けられている。
ここで、伸縮体３５は、ガイド体３２の内周面に形成された凹状溝と、可動挟持部材３３に連接された凹状溝に係合する突条とで構成されている。可動挟持部材３３が直進性よく平行移動できるようにするためには、リニアガイド等の直動機構やボールスプライン等を適用することができる。
【００２７】
また、伸縮体３５は、例えば、ステンレスなどで構成されたばね性の部材を用いることができ、例えば竹の子ばねのように可動挟持部材３３を内部に貫挿可能な伸縮性の筒状とすることができる。そして、伸縮体３５の端部は、シール部材３５１、３５２をそれぞれ介して固定体３１および可動挟持部材３３に固定されている。
さらに、成膜用真空室１３の壁体１５の外側には、可動挟持部材３３を駆動するアクチュエータ２４が設けられている。そして、アクチュエータ２４は、可動挟持部材３３を挟持位置及び解放位置間で駆動し、挟持位置で固定挟持部材５４の端面にシール部材５２および３３１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５を形成することができる。
【００２８】
そして、排気ブロック９は高電圧電極２１と密着し、排気ブロック９に開けられた排気口７２を介して排気系に接続されることで、各成膜室５を一括して成膜圧力に保つことができる。
【００２９】
そして、薄膜製造装置１００では、可動挟持部材３３をアクチュエータ２４によって解放位置に移動させた状態で、送り室１１から引き出された幅方向を鉛直方向とした２列の可撓性基板１を成膜用真空室１３に並行して搬送し、可撓性基板１を一旦停止させ、次いでアクチュエータ２４によって可動挟持部材３３を挟持位置に移動させる。このため、可動挟持部材３３及び固定挟持部材５４で可撓性基板１をシール部材５２および３３１を介して挟持し、気密性のある成膜室５を形成することができる。この状態で、可撓性基板１の成膜面上にプラズマＣＶＤにて成膜を行い、その後、アクチュエータ２４の作動を停止させて可動挟持部材３３を伸縮体３５によって解放位置に復帰させて可撓性基板１を解放してから巻き取り室１４に搬送することで、スッテピングロール方式にて成膜を行うことができる。
【００３０】
すなわち、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１３に搬送され、高電圧電極２１と接地電極２２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２１と接地電極２２との間に可撓性基板１が保持されると、アクチュエータ２４は、レール３４に沿って可動挟持部材３３を駆動することにより、伸縮体３５を収縮させながら固定挟持部材５４の端面に可撓性基板１を密着させ、成膜室５を形成する。これにより、外界との気密性を保ちながら、可動挟持部材３３にて把持された接地電極２２を倒れおよび傾きなく、しかも直進性よく移動させて可撓性基板１を挟み込ませることができる。
【００３１】
ここで、壁体１５の貫通穴および固定体３１の連通穴は、成膜用真空室１３と外界との圧力差に起因する壁体１５の歪中心を通るように形成することで、外界と成膜用真空室１３との圧力差に起因して壁体１５に歪が発生した場合においても、壁体１５の湾曲状の歪と同方向に固定体３１、可動挟持部材３３および伸縮体３５を動かすことができ、大気開放時に調整された可動挟持部材３３の接触面との面合わせ精度を維持することが可能となることから、成膜室５の気密性を良好に保つことができる。
【００３２】
そして、成膜用真空室１３内に成膜室５が形成されると、排気口７２を介して成膜室５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５内に導入し、高電圧電極２１と接地電極２２との間に高周波を印加することにより、成膜室５内にプラズマを発生させ、プラズマＣＶＤにて成膜室５内の可撓性基板１の面上にａ−Ｓｉ系の薄膜を形成する。
【００３３】
この可撓性基板１を挟持した成膜時には、固定挟持部材５４に形成したアース電位接触子５６が可撓性基板１の接地電極２２とは反対側の面に接触しており、このアース電位接触子５６を介して可撓性基板１を固定挟持部材５４と同等のアース電位に保持することができるので、高周波電源から可撓性基板１に対して流れた高周波電流がシールドブロック５７およびマッチングボックス８０を介して高周波電源側に流れることが可能となる。このため、可撓性基板１と固定挟持部材５４との間に異常放電が生じることを確実に防止することができ、異常放電によって可撓性基板１が破壊されることを確実に防止することができる。この結果、可撓性基板１に安定して成膜することが可能となる。大面積の成膜装置用に大電力を投入しても異常放電を抑制することができる。
【００３４】
この場合、アース電位接触子５６を可撓性基板１に接触する先端部を湾曲形状とすることにより、可撓性基板１を傷つけることを防止することができる。また、アース電位接触子５６を図３に示すように板ばね部材で構成する場合には、この板ばね部材で可撓性基板１を抑えることになり、安定して高周波が流れ易い経路を形成することができるため、望ましい。
【００３５】
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２４にて可動挟持部材３３を上下に数十ｍｍだけ移動させることにより、可動挟持部材３３に抑えられていた可撓性基板１を解放し、可撓性基板１を搬送しながら、巻き取り室１４内の搬出ロール３にて巻き取ることができる。
これにより、成膜用真空室１３と外界との圧力差に起因する壁体１５の歪中心に対して点対称になる位置で接地電極２２を支持しながら、成膜用真空室１３内に成膜室５を形成することができる。
【００３６】
なお、上記実施形態においては、可撓性基板１の外側に可動挟持部材３３を配置し、内側に固定挟持部材５４を配置する場合について説明したが、これに限定されるものではなく、可撓性基板１の外側に固定挟持部材を配置し、内側に可動挟持部材を配置するようにしてもよい。また、可動挟持部材３３と固定挟持部材５４とで挟持機構を構成する場合に限らず、固定挟持部材５４に代えて可動挟持部材を配設するようにしてもよく、要は２つの挟持部材が相対移動して可撓性基板１を挟持する挟持状態と解放状態とを得ることができればよいものである。
【００３７】
また、上記実施形態においては、接地電極２２と固定挟持部材５４とは非接触状態である場合について説明したが、これに限定されるものではなく、接地電極２２及び固定挟持部材５４の一方に、挟持状態において他方に対して可撓性基板１の外側で接触するアース電位接触子を設けて、固定挟持部材５４のアースに対する導通を強化するようにしてもよい。
また、上記実施形態においては、可撓性基板１を２系統搬送する場合について説明したが、これに限定されるものではなく、可撓性基板１を１系統又は３系統以上搬送するようにしてもよい。
【産業上の利用可能性】
【００３８】
本発明の薄膜製造装置は、ａ−Ｓｉなどの薄膜光電変換素子の製造方法に好適に利用することができ、特に、長尺の可撓性基板上に複数の層が形成される薄膜素子の製造方法に広く用いることができる。
【符号の説明】
【００３９】
１…可搬性基板
２…搬入ロール
３…搬出ロール
５…成膜室
８…シールブロック
９…排気ブロック
１１…送り室
１３…成膜用真空室
１４…巻き取り室
１５…壁体
３１…固定体
５２、３１１、３３１、３５１、３５２、９１…シール部材
３２…ガイド体
３３…可動挟持部材
３４…レール
３５…伸縮体
２１…高電圧電極
２１ａ…突出部
２２…接地電極
２３…ヒータ
２４…アクチュエータ
２６…熱電対
５３…間隔材
５４…固定挟持部材
５６…アース電位接触子
５７…シールドブロック
６０…給電体
７０…排気口
１００…薄膜製造装置
【図１】
2010196144.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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