(57)【要約】【課題】薄膜太陽電池等のデバイスの製造に用いる帯状基板の変形を防止する。【解決手段】  帯状の可撓性基板をその基板の材質のガラス転移点以上の温度に到達させながら、可撓性基板の長手方向の第１の縦張力と幅方向の第１の横張力とを同時に印加する変形処理工程Ｓ１０２を含む薄膜太陽電池の製造方法。その後に、第１の温度を超えない第２の温度に到達させながら張力を印加する、加熱および張力印加を伴う処理工程Ｓ１１４等が行われる。可撓性基板の製造方法や、可撓性基板の処理装置としても実現される。第１の横張力の少なくとも一部は、可撓性基板を両面から挾むようになっているローラー対の幅方向端部の両方に少なくとも一対ずつの組になるように有している張力印加手段によって印加されると好ましい。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
帯状の可撓性基板の第１の部分を該可撓性基板の材質のガラス転移点以上の第１の温度に到達させながら、該可撓性基板の前記第１の部分に対して、該可撓性基板の長手方向の第１の縦張力と該可撓性基板の幅方向の第１の横張力とを印加する変形処理工程と、
該変形処理工程より後に、前記第１の部分として変形処理された範囲に含まれる前記可撓性基板の第２の部分を前記第１の温度を超えない第２の温度に到達させながら、該可撓性基板の該第２の部分に対して張力を印加する、加熱および張力印加を伴う処理工程と
を含む
薄膜太陽電池の製造方法。
【請求項２】
前記変形処理工程において、前記第１の部分に対して、前記第１の縦張力と前記第１の横張力とが同時に印加される
請求項１に記載の薄膜太陽電池の製造方法。
【請求項３】
前記変形処理工程における前記第１の横張力の少なくとも一部は、前記可撓性基板を両面から挾むようになっているローラー対を該可撓性基板の幅方向端部の両方に少なくとも一対ずつの組になるように有している張力印加手段によって印加され、
前記変形処理工程が、前記可撓性基板を長手方向に搬送しながら行われ、
前記第１の部分として変形処理された範囲が前記可撓性基板の長手方向に延びている、
請求項１に記載の薄膜太陽電池の製造方法。
【請求項４】
前記ローラー対をなすローラーが互いに平行な回転軸を有して回転自在にされており、
該回転軸は、前記可撓性基板の搬送方向に直交する向きから偏向角を有するように傾けて配置されており、
前記変形処理工程において、前記ローラー対のそれぞれが、長手方向へ搬送される前記可撓性基板に連れて前記回転軸回りに回転される当該対をなすローラーによって該可撓性基板の幅方向端部を引っ張ることにより、前記ローラー対の前記組によって前記第１の横張力の前記少なくとも一部が生成される、
請求項３に記載の薄膜太陽電池の製造方法。
【請求項５】
前記変形処理工程が、
前記可撓性基板の前記第１の部分を、互いに対向して配置される第１対のヒーターの間隙に通過させて前記第１の温度に到達させる第１の副工程と、
前記第１対のヒーターによって前記第１の温度に到達している前記可撓性基板の前記第１の部分に対して、前記第１の横張力の少なくとも一部を印加する第２の副工程と
を含むものである、
請求項１に記載の薄膜太陽電池の製造方法。
【請求項６】
前記張力印加手段が、
前記第１対のヒーターの間隙に搬送されてゆく前記可撓性基板を挟む第１組のローラー対と、
前記第１対のヒーターの間隙から搬送されてくる前記可撓性基板を挟む第２組のローラー対と
を備えており、
前記第１の横張力の前記少なくとも一部が、前記第１組および前記第２組のローラー対によって、前記可撓性基板の前記第１の部分に印加されることにより、前記第１の副工程と前記第２の副工程とが行われる、
請求項５に記載の薄膜太陽電池の製造方法。
【請求項７】
前記変形処理工程が、前記可撓性基板の前記第１の部分を、互いに対向して配置される第２対のヒーターの間隙に通過させる第３の副工程をさらに含み、
該第３の副工程が前記第２の副工程より後に行われる、
請求項５に記載の薄膜太陽電池の製造方法。
【請求項８】
前記張力印加手段が、
前記第１対のヒーターの間隙に搬送されてゆく前記可撓性基板を挟む第１組のローラー対と、
前記第１対のヒーターの間隙から搬送されてくる前記可撓性基板を挟み、前記第２対のヒーターの間隙に搬送されてゆく前記可撓性基板を挟む第２組のローラー対と、
前記第２対のヒーターの間隙から搬送されてくる前記可撓性基板を挟む第３組のローラー対と
を備えており、
前記第１の横張力の前記少なくとも一部が、前記第１組および前記第２組のローラー対によって前記可撓性基板の前記第１の部分に印加されることにより、前記可撓性基板の前記第１の部分に印加されて前記第１の副工程と前記第２の副工程とが行われ、
前記第１の横張力の少なくとも他の一部が、前記第２組および前記第３組のローラー対によって前記可撓性基板の前記第１の部分に印加されることにより、前記第３の副工程が行われる、
請求項７に記載の薄膜太陽電池の製造方法。
【請求項９】
前記変形処理工程が、前記可撓性基板または該可撓性基板上の膜のパターンを形成するいずれかの工程より前に行われる、
請求項１乃至請求項８のいずれか１項に記載の薄膜太陽電池の製造方法。
【請求項１０】
前記変形処理工程が、前記可撓性基板を前記ガラス転移点未満の温度に冷却する冷却工程をさらに含む、
請求項１乃至請求項９のいずれか１項に記載の薄膜太陽電池の製造方法。
【請求項１１】
前記加熱および張力印加を伴う処理工程における前記第２の部分に対する張力が、前記可撓性基板の長手方向の第２の縦張力と該可撓性基板の幅方向の第２の横張力とを含んでおり、
前記第２の縦張力が前記第１の縦張力以下であり、前記第２の横張力が前記第１の横張力以下である
請求項１乃至請求項１０のいずれか１項に記載の薄膜太陽電池の製造方法。
【請求項１２】
前記加熱および張力印加を伴う処理工程が、平行平板電極対の間隙に前記可撓性基板を配置または通過させて成膜を行う容量結合型プラズマＣＶＤ成膜法による成膜工程である、
請求項１乃至請求項１１のいずれか１項に記載の薄膜太陽電池の製造方法。
【請求項１３】
前記加熱および張力印加を伴う処理工程が、容量結合型プラズマＣＶＤ成膜法によるステッピングロール法の成膜工程である、
請求項１２に記載の薄膜太陽電池の製造方法。
【請求項１４】
前記加熱および張力印加を伴う処理工程が、容量結合型プラズマＣＶＤ成膜法によるロール・ツー・ロール法の成膜工程である、
請求項１２に記載の薄膜太陽電池の製造方法。
【請求項１５】
前記平行平板電極対の電極間隔が２０ｍｍ以下にされている、
請求項１２乃至請求項１４のいずれか１項に記載の薄膜太陽電池の製造方法。
【請求項１６】
前記加熱および張力印加を伴う処理工程が、前記可撓性基板の前記第２の部分を真空中において加熱することによって行われる可撓性基板の脱ガス処理工程である、
請求項１に記載の薄膜太陽電池の製造方法。
【請求項１７】
帯状の可撓性基板の第１の部分を該可撓性基板の材質のガラス転移点以上の第１の温度に到達させながら、該可撓性基板の前記第１の部分に対して、該可撓性基板の長手方向の第１の縦張力と該可撓性基板の幅方向の第１の横張力とを印加する変形処理工程
を含み、
該変形処理工程における前記第１の温度が、該変形処理工程を経て後に行われる処理工程において張力が印加されて加熱される際の前記可撓性基板の第２の部分の到達温度である第２の温度よりも高くされており、該第２の部分は、前記第１の部分として変形処理された範囲に含まれる前記可撓性基板の部分である、
可撓性基板の製造方法。
【請求項１８】
前記変形処理工程において、前記第１の部分に対して、前記第１の縦張力と前記第１の横張力とが同時に印加される
請求項１７に記載の可撓性基板の製造方法。
【請求項１９】
前記変形処理工程における前記第１の横張力の少なくとも一部は、前記可撓性基板を両面から挾むようになっているローラー対を該可撓性基板の幅方向端部の両方に少なくとも一対ずつの組になるように有している張力印加手段によって印加され、
前記変形処理工程が前記可撓性基板を長手方向に搬送しながら行われ、
前記第１の部分として変形処理された範囲が前記可撓性基板の長手方向に延びている、
請求項１７に記載の可撓性基板の製造方法。
【請求項２０】
前記変形処理工程が、
前記可撓性基板の前記第１の部分を、互いに対向して配置される第１対のヒーターの間隙に通過させて前記第１の温度に到達させる第１の副工程と、
前記第１対のヒーターによって前記第１の温度に到達している前記可撓性基板の前記第１の部分に対して、前記第１の横張力の少なくとも一部を印加する第２の副工程と
を含むものである、
請求項１７に記載の可撓性基板の製造方法。
【請求項２１】
前記変形処理工程が、前記可撓性基板の前記第１の部分を、互いに対向して配置される第２対のヒーターの間隙に通過させる第３の副工程をさらに含み、
該第３の副工程が前記第２の副工程より後に行われる、
請求項２０に記載の可撓性基板の製造方法。
【請求項２２】
前記変形処理工程が、前記可撓性基板を前記ガラス転移点以下の温度に冷却する第４の副工程をさらに含む、
請求項１７乃至請求項２１のいずれか１項に記載の可撓性基板の製造方法。
【請求項２３】
帯状の可撓性基板の第１の部分を該可撓性基板の材質のガラス転移点以上の第１の温度に到達させるための加熱手段と、
該可撓性基板の該第１の部分に対して、前記可撓性基板の長手方向の第１の縦張力と該可撓性基板の幅方向の第１の横張力とを印加するための張力印加手段と
を備えてなり、
前記加熱手段と張力印加手段とによる変形における前記第１の温度が、後に行われる処理工程において張力が印加されて加熱される際の前記可撓性基板の第２の部分の到達温度である第２の温度よりも高くされており、該第２の部分は、前記第１の部分として変形処理された範囲に含まれる前記可撓性基板の部分である、
可撓性基板の処理装置。
【請求項２４】
前記張力印加手段が、前記第１の部分に対して、前記第１の縦張力と前記第１の横張力とを同時に印加するものである
請求項２３に記載の可撓性基板の処理装置。
【請求項２５】
前記可撓性基板の長手方向に該可撓性基板を搬送するための搬送手段をさらに有しており、
前記張力印加手段が、前記可撓性基板を両面から挾むようになっているローラー対を該可撓性基板の幅方向端部の両方に少なくとも一対ずつの組になるように有しており、
前記張力印加手段によって、前記可撓性基板に前記第１の横張力の少なくとも一部が印加され、
前記変形が前記搬送手段による前記可撓性基板を搬送しながら行われ、
前記第１の部分として変形処理された範囲が前記可撓性基板の長手方向に延びている、
請求項２３に記載の可撓性基板の処理装置。
【請求項２６】
前記ローラー対をなすローラーが互いに平行な回転軸を有して回転自在にされており、
該回転軸は、前記可撓性基板の搬送方向に直交する向きから偏向角を有するように傾けて配置されており、
前記ローラー対のそれぞれが、前記搬送手段によって長手方向へ搬送される前記可撓性基板に連れて前記回転軸回りに回転される当該対をなすローラーによって該可撓性基板の幅方向端部を引っ張ることにより、前記第１の横張力の少なくとも一部が生成される、
請求項２５に記載の可撓性基板の処理装置。
【請求項２７】
前記加熱手段が、前記可撓性基板の前記第１の部分を通過させて前記第１の温度に到達させるための間隙をおいて互いに対向して配置される第１対のヒーターを備えており、
前記張力印加手段が、該第１対のヒーターによって前記第１の温度に到達している前記可撓性基板の前記第１の部分に対して、前記第１の横張力の少なくとも一部を印加するものである、
請求項２３に記載の可撓性基板の処理装置。
【請求項２８】
前記張力印加手段が、
前記第１対のヒーターの間隙に搬送されてゆく前記可撓性基板を挟む第１組のローラー対と、
前記第１対のヒーターの間隙から搬送されてくる前記可撓性基板を挟む第２組のローラー対と
を備えており、
前記第１の横張力の前記少なくとも一部が、前記第１組および前記第２組のローラー対によって、前記可撓性基板の前記第１の部分に印加される、
請求項２７に記載の可撓性基板の処理装置。
【請求項２９】
前記第１対のヒーターが、前記可撓性基板の両方の幅方向端部を超えて延びている、
請求項２７または請求項２８に記載の可撓性基板の処理装置。
【請求項３０】
前記加熱手段が、前記可撓性基板の前記第１の部分を通過させるための間隙をおいて互いに対向して配置される第２対のヒーターを備えており、
前記可撓性基板の前記第１の部分に対する前記第２対のヒーターによる加熱処理が、当該第１の部分に対する前記張力印加手段による前記第１の横張力の少なくとも一部の印加処理より後に行われる、
請求項２７に記載の可撓性基板の処理装置。
【請求項３１】
前記加熱および張力印加を伴い後に行われる処理工程が、平行平板電極対の間隙に前記可撓性基板を配置または通過させて成膜を行う容量結合型プラズマＣＶＤ成膜法による成膜工程である
請求項２３乃至請求項３０のいずれか１項に記載の可撓性基板の処理装置。
【請求項３２】
前記加熱および張力印加を伴い後に行われる処理工程が、前記可撓性基板の前記第２の部分を真空中において加熱することによって行われる可撓性基板の脱ガス処理工程である
請求項２３に記載の可撓性基板の処理装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、薄膜太陽電池および可撓性基板の製造方法ならびに可撓性基板の処理装置に関する。特に、本発明は、長尺形状すなわち帯状の可撓性基板を用いる薄膜太陽電池および可撓性基板の製造方法ならびに可撓性基板の処理装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、薄膜光電変換素子を生産性よく製造する手法として、例えば高分子材料を素材とする可撓性基板を長尺形状すなわち帯状のフィルムとなるように成形した後、その帯状の可撓性基板上に、アモルファスシリコン（ａ−Ｓｉ）やマイクロクリスタルシリコン等を主材料とした光電変換層を含む各層を形成する手法が広く用いられている。また、例えば有機ＥＬ（エレクトロ・ルミネッセンス）表示装置や液晶表示装置などの表示装置において、シリコンを利用するトランジスタなどの能動素子を帯状に成形された可撓性基板上に形成する手法が検討されている。上述の帯状の可撓性基板上に多層構造の膜または層を効率よく成膜して電気・電子デバイス（部品装置）の生産性を高める手法の一つに、複数の成膜室を備える成膜装置を用いる手法がある。
【０００３】
複数の成膜室を備える成膜装置を用いる場合の成膜処理の一つの手法として、ステッピングロール法が知られている。このステッピングロール法においては、まず、列をなすように配列された複数の成膜室を通すようにして帯状の可撓性基板が配置される。そして、帯状の可撓性基板のある部分をある成膜室内に配置して静止させ、その静止状態のまま、可撓性基板の表面またはその可撓性基板上に形成された膜の表面の上に成膜が行われる。その成膜が完了すると、成膜が終わった部分はその成膜室から搬出されて、配列された次の成膜室に搬入される。このステッピングロール法では、通常、可撓性基板を搬送する際には複数の成膜室において一斉に搬送が行われる。搬送と成膜が繰り返される結果、帯状の基板には目的の層構造が形成される。したがって、このような装置の例示的な稼働態様では、複数存在するある成膜室のすべてにおいて一斉に基板を停止させて成膜処理を行う成膜期間と、すべての成膜室の成膜処理を停止して基板を次の成膜室へと搬送する搬送期間とが繰り返し設けられることになる。
【０００４】
複数の成膜室を備える成膜装置を用いる場合の他の成膜処理の手法として、ロール・ツー・ロール法も知られている。この方式においては、ロール状に準備された帯状の可撓性基板が各成膜室内を横切って通過するように基板が搬送されながら、すなわち、基板が停止されることなく成膜処理が施されてゆく。このロール・ツー・ロール法においても、複数の成膜室を通過する帯状の可撓性基板上に、各成膜室において目的の膜が順次形成されてゆく。
【０００５】
上述したような従来の手法を薄膜太陽電池の製造に用いるものがいくつか提案されている。例えば、ステッピングロール法の１つの具体的構成が、特許文献１（特開平１１−１４５０６０号公報）に開示されている。また、ロール・ツー・ロール法の例示的な構成が、特許文献２（特許３２５５９０３号公報）および特許文献３（特開平１０−２２５１８号公報）に開示されている。
【０００６】
図５は、帯状の可撓性基板を用いてデバイスを作製する工程として、薄膜太陽電池を製造する場合に行われる従来の製造手法における処理手順の概略を示すフローチャートである。従来の薄膜太陽電池の製造手法においては、まず、基板に第１群の貫通孔と、その後の位置合わせの基準となる孔（マークホールと呼ぶ）とを形成する貫通孔形成処理Ｓ１０４が行われる。その後、基板に電極を形成する電極形成処理（Ｓ１０８）の直前に脱ガス処理Ｓ１０６が実施される。これは、基板に吸着して放散されるガス成分を除去し、形成される層または膜中への不純物が混入することを抑制するための処理である。電極形成処理Ｓ１０８によって基板に電極を形成した後、レーザーによるパターニング処理Ｓ１１０が行われる。その後、第２群の貫通孔の形成の処理Ｓ１１２が行われてから、薄膜シリコン、透明電極であるインジウムスズ酸化物（ＩＴＯ）層、およびニッケル電極層等の薄膜を形成する成膜処理Ｓ１１４が実施される。そして最後に、レーザーによるパターニング処理Ｓ１１６が行われる。なお、この製造手法においては、成膜処理Ｓ１１４として、ステッピングロール法およびロール・ツー・ロール法の両方の成膜処理を採用することができる。いずれにしても、この従来の製造手法は、電極形成処理Ｓ１０８および成膜処理Ｓ１１４を利用して必要な膜が形成される少なくとも一つの工程を含む。併せて、この従来の製造手法は、貫通孔形成処理（Ｓ１０４、Ｓ１１２）およびレーザーパターニング処理（Ｓ１１０、Ｓ１１６）といった工程によってパターンを形成する少なくとも一つの工程を含む。これらの工程には、基板それ自体に穴を空けることによって、または、基板上に形成した膜の形成される面内の範囲や形状を規定することによってパターンを形成する工程が含まれる。このようにして、目的とする膜に目的とするパターンが形成され、薄膜太陽電池における必要な構成が実現する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開平１１−１４５０６０号公報
【特許文献２】特許３２５５９０３号明細書
【特許文献３】特開平１０−２２５１８号公報
【特許文献４】特開平１０−１５６８６号公報
【特許文献５】特開２００５−０７２４０８号公報
【特許文献６】特開２００９−５９７７２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
帯状の可撓性基板を用いて薄膜太陽電池などの部品装置を作製する場合には、可撓性基板特有のいくつかの技術課題を克服することが求められる。その課題のひとつに基板の伸縮に関連するものがある。
【０００９】
可撓性基板の伸縮に関する課題は、帯状の可撓性基板を用いる部品装置の製造プロセスの場合、主として、各工程の途中において基板に加わる熱や基板に作用する力、とりわけ張力に起因して生じる。図５に示した従来の手法においては、脱ガス処理Ｓ１０６、電極形成処理Ｓ１０８、および成膜処理Ｓ１１４においてそのような熱と張力とが加えられる。可撓性基板に対し、熱がかかった状態で不均一な張力が加えられたり、不均一な熱がかかった状態で張力が加えられたりすると、可撓性基板が不均一に塑性変形してしまう。そのような不均一な塑性変形が生じると、可撓性であるが故に基板が部分的に平面から変位し、例えば図６に示すような凸部４１１が可撓性基板１に形成されることになる。なお、図６は、成膜処理Ｓ１１４を経た後の可撓性基板１の一部の様子を示す説明図である。また、図６（ａ）は基板を基板面に向かってみた平面図であり、図６（ｂ）は基板を側面からみた側面図である。このような凸部４１１は、成膜処理Ｓ１１４による熱が基板から放散するにつれて縮小するものの、基板の材質が示す塑性変形のヒステリシス性のために可撓性基板が一様な温度になっても凸部４１１が残留する。
【００１０】
このような凸部４１１が生じた状態でその後の工程を実施すると、薄膜太陽電池を作製する場合、作製後の太陽電池に電気的な短絡（ショート）を生じさせる。その典型的なメカニズムは、まず凸部４１１が形成されることによって、基板に皺（シワ）が生じる。そのような皺は、帯状の可撓性基板を巻き取ってロール状にする際に基板の折れ曲がりの原因となる。その折れ曲がりの部分おいては、太陽電池として動作させるための光電変換層が破断したり下層の電極が露出したりしているため、結果として、作製後の太陽電池における電気的な短絡につながる。
【００１１】
ここに記載したような凸部は、さらに別の問題も生じさせる。すなわち、前述のような凸部が生じると基板の各部の高さが一定しないため、後のレーザーによるパターニング処理Ｓ１１６においてレーザー光の焦点が合わずに集電用のラインの分離が不完全になる。この場合には、典型的には、単位太陽電池の間に短絡が生じる。ここで、このような事態に対処しうる手法として、例えば特許文献４（特開平１０−１５６８６号公報）には、基板の面内方向に張力が加わることによって可撓性基板を固定してパターニング処理を実行することが提案されている。しかし、張力が加わるだけでは基板に形成された図６のような凸部４１１を抑制することは困難となることがある。そのような場合、必要な範囲の全域において加工用のレーザーの焦点を合わせることはできず、分離不良、すなわち、電気的に絶縁されるべき個別の薄膜太陽電池（単位太陽電池）の間に短絡が生じてしまう。
【００１２】
また、短絡などの動作上の問題にまで発展しない場合であっても、基板の熱膨張によって凸部が生じると、成膜される可撓性基板の表面と高周波電極との間の距離が変化するために、成膜工程において基板上に成膜される膜の厚みや膜質の均一性が低下してしまう。その結果、作製される部品装置が薄膜太陽電池であれば、光電変換素子の光電変換効率などの特性が低下し、部品装置としての十分な性能が達成されなくなる。つまり、基板の熱膨張が生じると、膜厚や膜質の均一性が確保できず、良好な条件での成膜を均一に実現することができない。
【００１３】
特に、薄膜太陽電池等の部品装置を製造するために帯状の可撓性基板を用いる場合には、剛性のある基板（いわゆる枚様式の基板）を採用する場合と比較して、上述のステッピングロール法やロール・ツー・ロール法などの生産性を高めやすい手法に見合った高い生産性が期待されている。これらのステッピングロール法やロール・ツー・ロール法等においては、生産性を高める目的の下、帯状の基板に対して各層を順次形成するためにそれぞれの層を形成するための個別の成膜室（成膜処理部）を膜の積層配置の順に並べて複数配列する成膜装置が用いられる。この場合、基板は、そのように配列された各層のための成膜室の間を帯状の長手方向に搬送されて順次移動される。このため、ステッピングロール法やロール・ツー・ロール法においては、基板の搬送のタイミングの間に各成膜室にて必要な層を形成するため、必然的に、成膜処理の成膜速度（成膜レート）を高めるための強い要求がある。そのため、例えば、成膜装置にプラズマＣＶＤ法を採用する場合の電極間距離を短くするなどといった成膜速度を重視した条件設定が行われる。このような場合、上述のように基板に生じた凸部の高さは、わずかな高さのものであっても相対的な変化量として大きくなってしまう。その結果、電極間距離が狭められた条件において形成される膜の膜厚や膜質に大きな影響を与えやすい。逆に言えば、基板の平面性を高めることによって初めて、上述のステッピングロール法やロール・ツー・ロール法などの潜在的な高い生産性が発揮される。
【００１４】
また、基板の伸縮による不均一な塑性変形は、それが凸部を生じさせるほど甚だしくない場合であっても面内のひずみとして残ることとなる。このようなひずみは、基板の各領域または各部分の間の相対的な位置精度を低下させてしまう。このため、このひずみはその後の処理において種々の不具合を生じさせる。その不具合を例示すれば、貫通孔形成処理Ｓ１０４において形成されるマークホールの位置または多数形成される個々の貫通孔の相対的な位置が互いにずれてしまう。また、貫通孔形成処理Ｓ１０４において形成されるこれらの孔と貫通孔形成Ｓ１１２において形成される貫通孔との相対的な位置がずれてしまう場合もある。さらには、レーザーによるパターニング処理（Ｓ１１０、Ｓ１１６）において多数形成されるパターニングラインの位置が、それまでに形成された孔の位置とずれることもある。これらの事態を防止して最終的に作製される太陽電池などの部品装置を正常に動作させるためには、基板の伸縮量は所定の許容量の範囲内に抑制されなければならない。
【００１５】
この基板自体の伸縮による形状の変化をより具体的に説明する。図７にステッピングロール法を用いる成膜手法の、ある態様において用いられる成膜装置と基板の位置関係を示している。また、図８は、図７に示した装置を用いて製造される太陽電池において可撓性基板に生じる面内のひずみの状況を模式的に示す説明図であり、可撓性基板の基板面に向かう方向から見た基板の図である。
【００１６】
図７に示した成膜装置には、内蔵ヒーター４０８Ｈを有するヒーター電極４０８Ａと、それに対して一定の距離だけ離間するように対向して配置され、高周波電源（図示しない）が接続される高周波電極４０８Ｃとが備えられる。成膜処理は、これらの電極の間に配置される可撓性基板１（「基板１」）のうち高周波電極４０８Ｃに向かう面に施される。図７（ａ）および図７（ｂ）は、ともに、基板１、ヒーター電極４０８Ａおよび高周波電極４０８Ｃを切断する位置における製造装置および基板の断面図である。なお、図７（ａ）は、基板が搬送される際の位置関係を示し、図７（ｂ）は、基板に成膜が行われる際の位置関係を示す。搬送の際（図７（ａ））には、成膜室の壁をなす成膜室シェル４１２Ａおよび成膜室シェル４１２Ｂの間には間隙が設けられているため、基板１が移動可能になる。これに対して成膜処理の際（図７（ｂ））には、成膜室シェル４１２Ａおよび４１２Ｂの間が互いに近づけられて、基板１が成膜室シェル４１２Ａおよび４１２Ｂそれぞれのシール部４１２Ｓの間に挟まれる。
【００１７】
ここで、成膜処理の際には、基板１には張力が生じるようにされている。すなわち、基板１に対して、図７（ｂ）に示すように、ヒーター電極４０８Ａが、成膜面の反対の面となる背面から、基板１に押しつけられる。この際、シール部４１２Ｓや、または適当な把持手段（図示しない）を用いることにより、基板１には張力が作用している。これらの張力とヒーター電極４０８Ａの面の形状の作用によって、成膜処理中において基板１の形状も平坦に維持される。その際、基板面内の温度変化は、ヒーター電極４０８Ａによって抑制される。このときにヒーター電極４０８Ａが基板に対して押しつけられる押し込み距離は、成膜室シェル４１２Ａおよび４１２Ｂのシール部４１２Ｓとヒーター電極４０８Ａの面との位置関係によって定まる。その押し込み距離の値は、例えば１〜２ｍｍ程度である（図７（ｂ））。この際に基板１に作用する張力は、ヒーター電極４０８Ａと基板１との位置関係にも依存するため一様とはならない。さらに、基板１のうち加熱されるのはヒーター電極４０８Ａに接する部分４１４（図８（ａ））のみとなる。これらの作用によって、図７に示した従来の装置を利用して成膜処理を実行すると基板には不均一な伸縮、つまり形状のひずみが生じる。
【００１８】
例えば、成膜前に図８（ａ）の部分４１４として示される部分にヒーター電極４０８Ａが押しつけられる場合、この部分４１４は、成膜の際の熱と応力の影響によって、例えば図８（ｂ）に示す部分４１６のようにひずんでしまう。このひずみは、基板が成膜処理の際の温度の影響によって高い温度になっている場合にも生じるが、冷却されて基板が一様な温度となっても一定程度残留する。これは、基板自体が、塑性変形してしまうためである。
【００１９】
実際に生じるひずみにはさらに複雑なものもある。実際の成膜装置では、図７に示した成膜室シェル４１２Ａと高周波電極４０８Ｃとの間、または、成膜室シェル４１２Ｂとヒーター電極４０８Ａとの間の位置関係をみると、機械的なバックラッシュなどの影響から、成膜室シェル４１２Ａおよび４１２Ｂのシール部４１２Ｓとヒーター電極４０８Ａとがごくわずかながら傾斜してしまうことがある。このような場合、図７（ｂ）に示した押し込み距離は基板１の周囲に渡って一定とならない。そのような傾斜があると、部分４１４は、図８（ｃ）に示す部分４１８のように台形の成分を含むようにひずむこととなる。なお、図８（ｂ）および図８（ｃ）に示したようなひずみまたは伸縮が生じると、ヒーター電極が当接する部分４１４の範囲の内部の領域においてもひずみが生じる。
【００２０】
ステッピングロール法においてこのような基板の変形を防止することを目的として、ヒーター電極の押しつけによる機械的な接触に頼らず、成膜処理の際の可撓性基板の平面性を高めることができる対応策の一つが特許文献５（特開２００５−０７２４０８号公報）に提案されている。その手法では、可撓性基板に対して幅方向の引っ張り力を印加しながら成膜が行われる。この対応策を図９に基づいて説明する。
【００２１】
図９は、ステッピングロール法において、特許文献５に提案されている従来の対応策によって基板の平面性を高める手法を用いる成膜装置の構成を示す構成図である。また、図９（ａ）は、基板の面に向かう向きからみた構成図であり、図９（ｂ）は、図９（ａ）のＡ−Ａ’線における断面図である。図９（ａ）に示す構成の成膜装置において成膜処理の際には、基板１はグリッパ５０７（特許文献５において、保持機構部）により引っ張られている。このとき、基板１の部分５１４には、グリッパ５０７による張力が印加されるとともに、内蔵ヒーター５０８Ｈによる熱が加えられる。電極が押しつけられていない状態の基板１は、張力が印加されるために、図７（ｂ）のようにヒーター電極５０８Ａと電極５０８Ｃの間隙の空間において平坦性が確保されている。この際、他の部分よりも温度が上昇して伸びやすくなっているため、この部分５１４に平坦性を確保するために必要な張力は強いものとなる。これに対応するため、この従来の対応策のまま基板に加える張力を大きくすると、成膜処理中の基板１には、その端部のうちグリッパ５０７によって把持される付近のみに引張り応力が集中して加わることとなる。その結果、基板１には局所的な塑性変形によるひずみが残留し、皺が生じる。結局、単に張力を増大させるのみでは、高い精度で基板の平面性を確保することは難しい。むしろ、張力を増大させることによって、作製後の太陽電池において膜厚方向の短絡を生じさせてしまったり、基板の高さが変わりレーザー光の焦点が合わずにラインの分離が不完全になり単位太陽電池の間が短絡してしまったりする問題が生じてしまう。
【００２２】
以上に説明した各事情はロール・ツー・ロール法による成膜手法においても同様である。ロール・ツー・ロール法による成膜手法においては、可撓性基板が搬送されながら成膜処理が行われても基板の搬送に支障を生じさせないよう、基板の配置はヒーター電極に接触しない位置とされる。このため、幅方向の端部においてはヒーター電極からの熱が逃げやすく、可撓性基板の各部分を幅方向にみると熱や張力の影響は均一になりにくい。結果として、可撓性基板には図１０に示すように平面形状からの変位が生じて凸部５１１が形成されてしまう。なお、図１０はロール・ツー・ロール法による成膜処理を経た可撓性基板１の一部の様子を示す説明図である。また、図１０（ａ）は基板を基板面に向かってみた平面図であり、図１０（ｂ）は基板を基板の搬送方向からみた側面図である。そして、上述のステッピングロールの場合と同様に、搬送される基板に成膜処理の段階で強い張力を印加することによって生じた凸部５１１は、皺となって太陽電池などの短絡にも発展する。
【００２３】
以上のように、帯状の可撓性基板に不均一な伸縮や変形が生じることによって起きうる電気的な短絡、膜厚や膜質の不均一性、または、基板の伸縮による位置精度の不足という各問題は、基板に対して張力を印加するのみでは対処できない。本出願の発明者の知る限り、このような状況に対する適切な対処法はこれまでに提案されていない。
【００２４】
特に、基板の平面からの変位の許容量を成膜装置における具体的数値例によって示すために、太陽電池を作製する場合の一例として、幅１０００ｍｍの帯状の可撓性基板の面のうちの高周波電極に向かう面に光電変換層を成膜する場合を説明する。ここで、このような場合において、膜の厚みや膜質の均一性を必要なレベルにするための基板の平面内での変形量の許容量を例示してみる。例えば、基板にヒーター電極を押し込んで接触させることによって成膜する図７に示すような成膜手法を採用する場合、１ｍあたりの変形量の換算値としては±１ｍｍ程度（±０．１％）とされる。同様の許容量は、例えば、ヒーター電極を基板に接触させずに成膜する図８に示すような成膜手法を採用する場合、同様の換算値として±５ｍｍ程度（±０．５％）とされる。可撓性基板を用いてこのような部品装置を作製するためには、高い寸法安定性を実現することが求められている。
【課題を解決するための手段】
【００２５】
本出願の発明者は、帯状の可撓性基板において、上述のような皺や凸部の発生を抑制するとともに、上述の高い寸法安定性または寸法精度を実現しうる手法の開発に鋭意取り組んだ。その結果、例えば成膜処理や脱ガス処理など、可撓性基板に対して熱が加えられた状態で張力も印加される処理工程がデバイスを作製する工程のいずれかの段階に存在する場合には、その処理工程よりも前に基板に対して熱と張力を印加しておく事前の処理（変形処理）を行うことが有効であることを本願発明者は見いだした。とりわけ、この変形処理としては、デバイスを作製する工程において基板が到達する温度の条件や加えられる張力の方向に合わせた温度や張力の条件を用いることが特に有用である。そのような変形処理を行うことによって、デバイスを作製する工程における成膜処理や脱ガス処理などの処理工程における基板の平面からの変位が防止されるばかりか、高い寸法精度が実現される。本発明は以上の知見に基づいて創出された。
【００２６】
すなわち、本発明のある態様においては、帯状の可撓性基板の第１の部分を該可撓性基板の材質のガラス転移点以上の第１の温度に到達させながら、該可撓性基板の前記第１の部分に対して、該可撓性基板の長手方向の第１の縦張力と該可撓性基板の幅方向の第１の横張力とを印加する変形処理工程と、該変形処理工程より後に、前記第１の部分として変形処理された範囲に含まれる前記可撓性基板の第２の部分を前記第１の温度を超えない第２の温度に到達させながら、該可撓性基板の該第２の部分に対して張力を印加する、加熱および張力印加を伴う処理工程とを含む薄膜太陽電池の製造方法が提供される。
【００２７】
本発明は可撓性基板の製造方法としても実施することができる。すなわち、本発明のある態様においては、帯状の可撓性基板の第１の部分を該可撓性基板の材質のガラス転移点以上の第１の温度に到達させながら、該可撓性基板の前記第１の部分に対して、該可撓性基板の長手方向の第１の縦張力と該可撓性基板の幅方向の第１の横張力とを印加する変形処理工程を含み、該変形処理工程における前記第１の温度が、該変形処理工程を経て後に行われる処理工程において張力が印加されて加熱される際の前記可撓性基板の第２の部分の到達温度である第２の温度よりも高くされており、該第２の部分は、前記第１の部分として変形処理された範囲に含まれる前記可撓性基板の部分である、可撓性基板の製造方法が提供される。
【００２８】
さらに、本発明は可撓性基板の処理装置として実施することもできる。すなわち、本発明のある態様においては、帯状の可撓性基板の第１の部分を該可撓性基板の材質のガラス転移点以上の第１の温度に到達させるための加熱手段と、該可撓性基板の該第１の部分に対して、前記可撓性基板の長手方向の第１の縦張力と該可撓性基板の幅方向の第１の横張力とを印加するための張力印加手段とを備えてなり、前記加熱手段と張力印加手段とによる変形における前記第１の温度が、後に行われる処理工程において張力が印加されて加熱される際の前記可撓性基板の第２の部分の到達温度である第２の温度よりも高くされており、該第２の部分は、前記第１の部分として変形処理された範囲に含まれる前記可撓性基板の部分である、可撓性基板の処理装置が提供される。
【００２９】
本発明の各態様において、変形処理工程とは、少なくとも可撓性基板の第１の部分に対してガラス転移点以上の温度に到達させた状態において張力を印加する処理をいう。その限りにおいて、各態様の可撓性基板に対する変形処理工程は、基板の変形を伴うような処理も、また、伴わないような処理をも含む。
【００３０】
なお、可撓性基板の第１の部分とは、可撓性基板のうち、上述の変形処理工程において処理の対象とされることによって加熱されながら張力が印加される可撓性基板の領域または部分であって、その変形処理工程よりも後に、加熱されつつ張力が印加される別の処理の対象となる基板の領域または部分を包含するように設定される領域または部分をいう。ここで、当該別の処理の対象となる領域または部分を、本発明の各態様において第２の部分という。このため、本発明における可撓性基板の第１の部分とは、第１の部分として変形処理された範囲が、後に加熱されつつ張力が印加される別の処理が予定されているような可撓性基板の第２の部分を結果として包含することとなるように設定される基板の領域または部分である。この際、第１の部分の形状は特段限定されない。一例として、変形処理工程が、成膜処理のロール・ツー・ロール法による処理のように連続的に帯状の可撓性基板を搬送して行われる処理である場合の第１の部分としては、ある厚みを有する帯状の可撓性基板において、基板の幅を超えない幅と、基板の長尺方向の任意の長さとを有するような矩形の底面を有し、基板の厚み分だけの厚みを持つ部分を採用することができる。この例のような連続的に帯状の可撓性基板を搬送してゆく場合の第１の部分は、例えば可撓性基板が帯状の長手方向に搬送されるにつれて移動してゆくことができる。これに応じて、第１の部分として変形処理された範囲に包含されるように第２の部分が選択されることにより、変形処理工程によって前処理を行った領域または部分を対象とした処理を後の工程において実行することが可能となる。
【００３１】
基板の材質のガラス転移点またはガラス転移温度（以下、「ガラス転移点」という）の決定手法は、基板の材質または基板それ自体を測定対象の測定片として用い、温度を制御または変化させて機械的特性を検知して決定されるＴＭＡ（Thermo Mechanical Analysis：熱機械分析）法を採用することができる。これ以外にも、基板が単層であればその基板を構成する材料、多層であればいずれかの層を構成する材料に対して、ＤＳＣ（示差走査熱量測定）法による熱容量測定を実施して決定したり、ＤＭＡ（Dynamic Mechanical Analysis：動的粘弾性分析）法によって決定することもできる。さらに、ここに記載した以外の任意の手法によって決定されたガラス転移を特徴付ける温度を本発明の各態様のガラス転移点として用いることもできる。なお、本発明におけるガラス転移点は、典型的には、ガラス転移が生じる温度域の下限温度と上限温度のほぼ中間の値とする。これ以外にも、ガラス転移が生じる温度域の下限温度や上限温度それ自体も本発明のガラス転移点として採用することができる。さらに、より実際的な決定手法として、変形処理工程を行う前の可撓性基板が、例えば基板の製造ロット毎にガラス転移点がばらついてしまうような性質の基板である場合には、統計処理を用いることもできる。すなわち、上述のいずれかの測定法および決定法にしたがって可撓性基板のサンプルに対してガラス転移点のサンプル温度を定め、そのサンプル温度から算出される統計量（平均値、標準偏差等）を得て、対象の基板のばらつきが考慮されたガラス転移点を決定することもできる。このようなガラス転移点以上の温度である第１の温度において、可撓性基板は、それより低い温度のときに比べて小さい弾性率を示し、同じ張力に対してもより大きな伸び量を示す。
【００３２】
以上のような各態様の作用を具体的に説明する。基板の変形すなわち張力による伸び量は、典型的には、図１１に示すＴＭＡ（Thermo Mechanical Analysis：熱機械分析）法による測定結果により説明される。図１１は、ある一定の張力を印加した状態で基板を室温程度（ここでは３０℃）から加熱してゆき、その後冷却するような熱履歴を与えた場合の基板の伸び量の特性を示すグラフである。このグラフにおいては、横軸に基板の温度、縦軸に伸び量をプロットしており、最高到達温度をいくつか変更した場合の伸び量の特性が、曲線２５０として一つのグラフに示されている。この基板の素材では、ガラス転移が起こる温度域の下限は約２７０℃である。
【００３３】
まず、基板が３０℃から加熱されてゆくと、温度の上昇に伴って経路２５２に沿う矢印Ａに示すように基板の伸び量は増加してゆく。その伸び量は、２５０℃のときに０．３％程度である。２５０℃つまりガラス転移が起こる温度域の下限に達しない温度からそのまま基板を冷却すると、基板の伸び量は、矢印Ｂに示すように再び経路２５２を逆にたどってゆく。この場合には、基板には弾性変形のみが起きており、３０℃となったときの基板の伸び量（塑性変形量）はほぼ０．００％に戻る。つまり、基板の伸び量は温度履歴に対してヒステリシスをほとんど示さない。
【００３４】
しかし、基板が３０℃から加熱されて例えば３２０℃すなわちガラス転移が生じる温度域にまで到達すると、その基板は再び冷却しても経路２５２をたどることはなく、矢印Ｃに示すように経路２５４をたどってゆく。つまり、ガラス転移を始めた後は、塑性変形によって基板の形状が不可逆に変形してしまう。この場合、塑性変形量（３０℃となったときの基板の伸び量）はほぼ０．１０％となり、伸び量が温度履歴に対してヒステリシスを示すこととなる。以上のようなヒステリシスは、基板が過去に経験した温度と、その温度履歴の際に印加されている張力によって決まる。このように、ガラス転移に最初に到達する基板は、昇温時には経路２５２に沿って変化してゆく。したがって、例えば、最高到達温度が３４０℃のときには、加熱時には経路２５２に沿って変化し、冷却時には矢印Ｄに示すように経路２５６をたどり、同様に最高到達温度が３５０℃のときには、加熱時には経路２５２に沿って変化し、冷却時には矢印Ｅに示すように経路２５８をたどる。
【００３５】
このため、基板に成膜等の際に部分的に熱が加わり、その際に張力も加えられていると、加熱される部分がガラス転移するような条件となって塑性変形し、加熱されない部分はガラス転移する温度に達せず、弾性変形することとなる。そのため、部分的に基板の伸び量が大きくなって、図６に示したような凸部が生じる。また、温度が低下しても、塑性変形した部分の伸び量は大きくなったままとなる。
【００３６】
次に、一旦ガラス転移が起こって塑性変形した後の、二回目以降の加熱の際の基板の挙動（「塑性変形後の挙動」という）について説明する。例えば張力が印加されて到達温度が３４０℃まで一旦加熱された基板が冷却され、経路２５６にしたがって塑性変形量が定まるとする。この場合、３０℃での基板の伸び量は約０．３０％である。その状態で次に同じ張力が印加されつつ基板が加熱されると、それ以降、基板は矢印Ｆに示すように再び経路２５６をたどり、その際の到達温度が３４０℃以下である限り、その後の冷却時にも基板の伸び量は経路２５６上の変化となる。このように、最初にある温度（第１の温度）までの温度において張力によって塑性変形すると、その塑性変形後の挙動において、第１の温度以下の温度では基板が大きく塑性変形することはない。
【００３７】
これに対して、もし二回目以降の加熱の際にそれまでの到達温度の最高温度を超えると、基板の伸び量は、その二回目の加熱による到達温度にしたがった挙動となる。例えば、張力が印加されて最初の加熱によって３０℃から３４０℃まで加熱されて経路２５６上をたどるように一旦冷却され、その後に到達温度を３５０℃となるように二回目の加熱しその後に二回目の冷却を行う場合を説明する。この場合、二回目の加熱および冷却の際には、３４０℃までの加熱時には矢印Ｆのように経路２５６をたどってゆき、その後矢印Ｇのように経路２５２たどって３５０℃に達してから、今度は矢印Ｅのように経路２５８をたどることとなる。このように、ある一定の強さの張力が印加された条件での基板の伸び量は、過去の温度履歴にしたがって塑性変形量が定まる。
【００３８】
したがって、本発明の上述の各態様においては、変形処理工程より後に行われる加熱および張力印加を伴う処理工程、すなわち、例えば、電極を形成する工程、成膜処理工程、および、それらのために基板からの不要なガスを排出させる脱ガス処理などにおける基板の到達温度を代表して第２の温度とすると、この第２の温度は、変形処理工程の基板の到達温度である第１の温度を超えない温度とされる。
【００３９】
なお、特許文献６（特開２００９−５９７７２号公報）には、基板の塑性変形の防止手法が提案されている。この手法においては、第１の熱処理を行うとこによって、その後に行われる基板への穴あけ加工処理、電極形成処理、パターニング処理および成膜処理を行う際の加熱処理時の塑性変形を抑制し、成膜処理時の位置ずれなどの寸法精度の低下が抑制される。しかし、上述の図１１に基づいて説明した知見や、特許文献６に開示されるような知見をそのまま適用しようとしても、実際の工程においては、繰り返し加熱および冷却される過程において常に同一の張力が維持されることがまれであるという問題点がある。さらに、上述の特許文献６は、第１の熱処理の際には基板の長手方向の張力を印加することのみを想定している。
【００４０】
しかし、本出願の発明者の検討によれば、上述の温度の関係を満たす変形処理工程において基板の長手方向および幅方向において張力を印加しておくことにより、後に行われる加熱および張力印加を伴う処理工程において、基板の到達温度（第２の温度）を変形処理工程における第１の温度よりも低くすることと相まって、基板の長手方向および幅方向において基板が大きく伸びることはないことが明らかとなった。これは、基板が不均一な温度となる場合や、また、基板に不均一な張力がかかる場合であっても同様である。
【００４１】
以上のような本発明の各態様によれば、基板を搬送する際に基板に凸部が生じることや、それによって基板が折れることを防止することができる。そのため、例えば、内蔵ヒーターを有する接地電極（ヒーター電極）と高周波電極との間の距離が例えば２０ｍｍとされるような成膜レートが高められた容量結合型プラズマＣＶＤ成膜装置を用いることによって薄膜太陽電池の光電変換層の成膜処理が実用可能なものとなる。すなわち、ステッピングロール法による成膜手法やロール・ツー・ロール法による成膜手法の実用性が高まる。これにより、可撓性基板を用いる部品装置を高い生産性によって生産することが可能となる。
【発明の効果】
【００４２】
本発明のいくつかの態様によれば、パターニングプロセスにおける皺の生成が抑制され、巻取時等に基板が折れる事態が防止されるとともに、例えば太陽電池といった電気・電子部品装置の製造歩留まりを高めることができる。
【図面の簡単な説明】
【００４３】
【図１】本発明の第１実施形態における太陽電池の製造方法の処理の概略を示すフローチャートである。
【図２】本発明の第１実施形態に関する変形処理工程を可撓性基板に施す処理装置の構造を示す構成図であり、図２（ａ）は基板面に垂直な方向からみた場合の当該装置の構成を示す構成図、図２（ｂ）は基板面の幅方向みた場合の当該装置の構成を示す構成図である。
【図３】本発明の第１実施形態において成膜処理を行う成膜装置の構造を示す構成図であり、図３（ａ）は基板面に垂直な方向からみた場合の当該装置の構成を示す構成図、図３（ｂ）は基板面の幅方向みた場合の当該装置の構成を示す構成図である。
【図４】本発明の第１実施形態において成膜処理を行う成膜装置の構造を示す構成図であり、図４（ａ）は基板面に垂直な方向からみた場合の当該装置の構成を示す構成図、図４（ｂ）は基板面の幅方向みた場合の当該装置の構成を示す構成図である。
【図５】従来の太陽電池の製造方法の処理の概略を示すフローチャートである。
【図６】従来の処理における成膜処理の際の基板の状態を示す模式図である。
【図７】従来の太陽電池の製造手法において用いられる成膜装置により可撓性基板を平坦にするための構成を示す断面図。
【図８】従来の太陽電池の製造手法において用いられる成膜装置により生じる可撓性基板の面内のひずみの状況を模式的に示す説明図であり、基板面に向かう方向からみた基板の図である。図８（ａ）は、ヒーター電極が押しつけられることとなる領域を示しており、図８（ｂ）は、当該領域が熱と張力によって変形した形状を示しており、図８（ｃ）は、ヒーター電極が傾斜して押しつけられたことによって変形した当該領域を示している。
【図９】従来のステッピングロール法による太陽電池の製造手法における成膜装置の構成を示す構成図である。
【図１０】従来の処理における成膜処理の際の基板の状態を示す模式図である。
【図１１】可撓性基板の加熱および冷却による伸び量の変化を示す特性図である。
【発明を実施するための形態】
【００４４】
以下、本発明の実施形態について説明する。以下の説明に際し特に言及がない限り、全図にわたり共通する部分または要素には共通する参照符号が付されている。また、図中、各実施形態の要素のそれぞれは、必ずしも互いの縮尺比を保って示されてはいない。
【００４５】
＜第１実施形態＞
図１は、本発明の第１実施形態に関わる太陽電池の製造方法において実行される処理の概略を示すフローチャートである。また、図２は、本発明の第１実施形態に関する変形処理工程を可撓性基板に施す処理装置１００の構造を示す構成図である。このうち、図２（ａ）は基板面に垂直な方向からみた場合の当該装置の構成を示す構成図であり、図２（ｂ）は基板面の幅方向みた場合の当該装置の構成を示す構成図である。
【００４６】
本実施形態において用いる帯状の可撓性基板１（以下、「基板１」という）としては、例えば厚さ５０μｍ、幅１０００ｍｍの形状の長尺のポリイミド基板を採用することができる。このポリイミド基板のガラス転移点は２７０℃である。基板として採用しうる他の材質としては、ポリアミド、ポリイミドアミド、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）、ポリエチレンナフタレート（ＰＥＮ）、ポリエーテルイミド（ＰＥＩ）、ポリエーテルエーテルケトン（ＰＥＥＫ）、各種の液晶ポリマーなどが含まれる。基板の材質の選択は、主として加工時の温度を考慮した寸法精度、耐熱温度、使用温度を勘案した上で行われる。また、基板の厚みの選択には、膜の応力による基板の変形、およびコストなどが勘案される。
【００４７】
次に本実施形態において実行される処理を説明する。本実施形態においては、まず、加熱処理装置１００（図２）を用いて加熱状態において引張り応力を基板に印加する処理（変形処理工程、図１、Ｓ１０２）を行う。その後、その基板に貫通孔形成処理Ｓ１０４を施し、電極形成処理Ｓ１０８が行われる。その電極形成処理Ｓ１０８の直前には、膜に吸着する各種の汚染ガスを除去し、形成される層または膜中への不純物が混入することを抑制するために脱ガス処理Ｓ１０６を実施する。電極が形成されると、レーザーによるパターニング処理Ｓ１１０を行い、貫通孔形成処理Ｓ１１２が再度行われる。さらに光電変換を行うシリコン層、透明電極であるインジウムスズ酸化物（ＩＴＯ）層、ニッケル電極層等の薄膜を形成する成膜処理Ｓ１１４を行う。この成膜処理Ｓ１１４は、後述するように、例えば図３に示す成膜処理装置２００において行われる。最後にレーザーによるパターニング処理Ｓ１１６を行って太陽電池を作製する。なお、上述の脱ガス処理Ｓ１０６以外にも、各層を形成する処理それぞれの直前に、必要に応じて随時加熱脱ガス処理を行う。また、成膜処理Ｓ１１４は複数の層を順次形成する工程を含んでいる。
【００４８】
次に、本実施形態における変形処理工程（図１、Ｓ１０２）である加熱処理装置１００（図２）による処理を詳細に説明する。長尺形状すなわち帯状の基板１は巻物状またはロール状に巻かれて準備されている。この帯状の基板１は、巻出部２から送出されてヒーター４の間隙の空間を通って巻取部３によって巻き取られてゆく。ヒーター４は、互いに間隙を設けて対向するようにされている第1対のヒーター４２Ａおよび４２Ｂ（以下、集合的に「第1対のヒーター４２」という）と、第２対のヒーター４４Ａおよび４４Ｂ（同、「第２対のヒーター４４」）とを有している。帯状の基板１は、巻出部２から送出されて巻取部３に到達するまで搬送される間に、まず、第1対のヒーター４２によって加熱され、次に、第２対のヒーター対４４によって加熱される。このヒーター４は、シーズヒーター、セラミックヒーター、赤外線ヒーターを含む任意のヒーターであり、基板１をできるだけ均一に加熱することができるような配置とされる。
【００４９】
また、基板１には、その長尺方向すなわち長手方向の張力（第１の縦張力）が、巻出部２および巻取部３によって印加される。加えて、その搬送中の基板１には、基板の幅方向の張力（第１の横張力）も加えられる。この幅方向の張力の印加は、基板の幅方向の両端部に対してグリップローラー列（張力印加手段）５によって搬送されつつ行われる。この幅方向の張力（横張力）の印加のメカニズムは次のようなものである。
【００５０】
グリップローラー列５は、基板１の両端部に組をなして配置されるグリップローラーの組５２、５４および５６を有している。このうち、グリップローラー組５２は、基板の両面にそれぞれが配置される小径ローラー５２Ａおよび５２Ｂの対を有している。同様に、グリップローラー組５４および５６も、それぞれ、小径ローラー５４Ａおよび５４Ｂの対ならびに小径ローラー５６Ａおよび５６Ｂの対を有している。これらを代表して、以下、グリップローラー組５６（小径ローラー５６Ａおよび５６Ｂ）を用いてその構造を説明する。なお、図２（ｂ）においては、基板１の幅方向の一方の端部のみの小径ローラー５６Ａおよび５６Ｂを記載している。
【００５１】
グリップローラー組５６において対をなしている径ローラー５６Ａおよび５６Ｂのそれぞれの回転軸は、小径ローラー５６Ａおよび５６Ｂの周面によって基板端部を厚み方向に挟むために、互いに近づく向きに付勢されている。こうして、グリップローラー組５６の小径ローラー５６Ａおよび５６Ｂによる対は、それぞれのローラーの周面と基板の両側の表面との摩擦によって基板の端部を把持している。この小径ローラー５６Ａおよび５６Ｂは回転自在にされており、回転駆動力によって駆動されていない。このため、小径ローラー５６Ａおよび５６Ｂは、基板１が搬送されるのに伴って、把持している基板１の端部をそれ自体の回転軸に垂直な向きに移動させるように案内しようとする。
【００５２】
ここで、加熱処理装置１００におけるグリップローラー組５６の小径ローラー５６Ａ、５６Ｂの回転軸の向きは、長手方向に搬送される基板の搬送方向に直交する向きから偏向角θだけ傾けるようにされている。この偏向角θの具体的な値は例えば１°〜１０°程度であり、偏向角θの向きは、グリップローラー組５６の小径ローラー５６Ａおよび５６Ｂが基板を把持しながら案内する際に、基板１の幅方向の両端部を引っ張る向きに張力を及ばせるように定められている。これにより、小径ローラー５６Ａおよび５６Ｂが基板を案内しようとする線速度ベクトルＶＲの向きは、巻出部２から巻取部３に基板１が向かうベクトルＶＦからその偏向角θ分だけ傾けられている。このような構成のグリップローラー組５６を用いて実際に基板１を搬送すると、搬送される基板１はベクトルＶＦの方向に移動するため、基板の両端部を案内するグリップローラー組５６の小径ローラー５６Ａおよび５６Ｂは、スリップを伴いながら回転する。つまり、グリップローラー組５６は、基板１の両側の端部を摩擦によって把持しつつ、その端部に対して引っ張る張力を作用させる。なお、このように張力を及ぼす作用は、基板１の幅方向の両端部に組をなして配置されるグリップローラー組５６のうちの少なくとも一方の端部に配置されるもののみに偏向角を与えることによって発揮される。基板の幅方向の両端部に配置されるグリップローラー組５６の両端部のものに対して図２（ａ）に示したような互いに逆向きの偏向角を与えることは、基板の搬送が安定するため、さらに好ましい構成となる。グリップローラー列５に属する各グリップローラー組５２および５４のそれぞれは、ここに説明したグリップローラー組５６と同様の構成とされる。
【００５３】
以上のような変形処理工程Ｓ１０２において、帯状の基板１には、例えば、搬送方向に１００Ｎ、幅方向に１６０Ｎの張力を加え、基板１の到達温度（第1の温度）を３５０℃となるようにして、ヒーター４による加熱量および搬送速度を調整する。なお、幅方向の張力は、グリップローラー列５に属するグリップローラー組５２、５４および５６が基板１に作用させる張力の合計値である。変形処理工程Ｓ１０２における上述の基板の幅方向中央部分の到達温度３５０℃は、搬送方向のみの張力（例えば４０〜９０Ｎのいずれか）の印加を伴う脱ガス処理Ｓ１０６における最高到達温度（例えば３００〜３４０℃のいずれか）よりも高くされている。
【００５４】
さらに、変形処理工程Ｓ１０２と後の成膜工程Ｓ１１４との間で温度と張力の関係をみても、変形処理工程Ｓ１０２の際の基板の幅方向中央部分の到達温度（３５０℃）は、成膜工程Ｓ１１４における到達温度（例えば３００〜３４０℃のいずれか）よりも高い。これに加えて、変形処理工程Ｓ１０２の際の張力（搬送方向に１００Ｎ、幅方向に１６０Ｎ）は、それぞれ、成膜工程Ｓ１１４の張力（例えば搬送方向に４０〜９０Ｎ、幅方向に９０〜１５０Ｎ）よりも大きい。本実施形態においては、変形処理工程において可撓性基板の幅方向中央部分が到達する温度（第１の温度）は、後の工程において張力の印加を伴う工程において到達することとなる温度（第２の温度）に比べて同じとされるか、または、高い温度となるようにされる。これにより、本実施形態においては、変形処理工程Ｓ１０２より後に行われる工程において基板に不均一な変形が生じることを回避することができる。
【００５５】
以上のような本実施形態の変形処理工程において基板１に施される処理をより詳細に理解するには、可撓性基板において基板の一部となるような領域または部分（第１の部分）を想定することが有用である。図２（ａ）には、ここで想定する領域を領域６２として基板１に明示している。なお、領域６２は、長尺状の基板１の一部の領域であるため、基板１の搬送に伴って、位置６４Ａ、６４Ｂ、６４Ｃ、６４Ｄ、６４Ｅ（いずれも加熱処理装置１００に対して固定された位置）へと移動してゆく。なお、その領域６２は、基板１が巻出部２に完全に巻取られているときにはロール状の基板の内部に巻取られており、搬送後は巻取部３に巻取られてゆく。
【００５６】
次に、基板１の搬送によって領域６２が位置６４Ａ〜Ｅを順に移動する際に領域６２に作用する熱と張力について説明する。領域６２は、位置６４Ａ〜Ｅのいずれの位置にあるときにも、巻出部２および巻取部３による長手方向の張力（縦張力）を受けている。この縦張力に加えて、領域６２は位置６４Ａ〜Ｅのいずれの位置にあるときにも、各位置に対応して（横張力）を受ける。まず、位置６４Ａにあるときには、領域６２は主としてグリップローラー組５２による幅方向の張力を受ける。その後、第１のヒーター対４２のヒーター４２Ａとヒーター４２Ｂとの間に位置するときには、領域６２は加熱されて領域６２の温度が上昇してゆく。変形処理工程Ｓ１０２のための温度条件は、ヒーター４２Ａとヒーター４２Ｂとの間において領域６２の温度が第１の温度に到達した時点または位置を過ぎると成立する。その位置を位置６４Ｂとする。位置６４Ｂにおいては、領域６２はグリップローラー組５２による横張力とグリップローラー組５４による横張力を受けている。このときに受けている横張力の合力が所定の値を超えていて、縦張力（巻出部２および巻取部３による長手方向の張力）も所定の値を超えていれば、変形処理工程Ｓ１０２のための張力の条件が成立する。温度条件と張力の条件がともに満たされた位置または時点が、領域６２にとっての変形処理工程Ｓ１０２の開始の位置または時点となる。
【００５７】
その後、ヒーター４２Ａとヒーター４２Ｂとの間を通り過ぎた位置（位置６４Ｃ）に達した領域６２には、主としてグリップローラー組５４による横張力が印加される。この位置または時点での領域６２が第１の温度を維持しているかどうかは、搬送速度、第1対のヒーター４２の具体的形状や配置、動作条件等を含む種々の条件に依存する。もし領域６２が第１の温度を維持していて、グリップローラー組５４から作用される張力が所定の値を超えていれば、位置６４Ｃにおいても本実施形態の変形処理工程Ｓ１０２は継続していることとなる。これに対して、もし領域６２の温度が第１の温度を維持していなければ、第１の温度を維持できなくなった時点または位置において本実施形態の変形処理工程Ｓ１０２は停止または休止していることとなる。
【００５８】
以上のような領域６２の処理の位置またはタイミングの状況は、領域６２と第1対のヒーター４２との位置関係に関連して成立するものである。これに類似の関係は領域６２がさらに搬送されてゆく第２対のヒーター４４との位置関係においても成立する。すなわち、位置６４Ｄにおいては、領域６２はグリップローラー組５４とグリップローラー組５６によって横張力を受けるため、位置６４Ｄにおいて本実施形態における変形処理工程Ｓ１０２が実行されるように第２対のヒーター４４の動作条件を設定することが可能となる。このとき、変形処理工程Ｓ１０２が第1対のヒーター４２と第２対のヒーター４４との処理で連続した処理となるような動作態様も、また、これらの間すなわち位置６４Ｃにおいて一旦休止または中断し、第２対のヒーター４４によって再開されるような動作態様も本実施形態において採用することができる。
【００５９】
以上のようにして領域６２が位置６４Ｅの位置まで到達すると、領域６２の温度は低下してゆく。領域６２の温度が低下することによって第１の温度を維持できなくなると、変形処理工程Ｓ１０２は終了する。明らかなように、領域６２と同様に変形処理工程Ｓ１０２を経た基板１の範囲は、巻取部３に巻取られた基板１において、図２（ａ）に示した幅６６の範囲に広がり、また、領域６２の幅と同じ幅で基板１の長手方向に延びていることとなる。成膜処理工程等の後の工程において処理対象とされる部分（第２の部分）は、上述の幅６６によって示される範囲、すなわち、第１の部分として変形処理工程Ｓ１０２を経た基板１の範囲から、適宜選択される。なお、領域６２を用いた上述の説明は、変形処理工程Ｓ１０２による動作または処理を説明するためのものであり、本発明の各態様における「第１の部分」の具体的形状は図２（ａ）に示した例示の形状には限定されない。領域６２は、上述の本発明の各態様における「第１の部分」の一例であり、変形処理工程Ｓ１０２が有効に実行される範囲を示す一例である。さらに、上述の説明は、領域６２が基板１に他と区別可能な明確な領域として存在することを意図するものではない。  
【００６０】
以上の基板１の搬送される部分である領域６２（第１の部分）に対する変形処理工程Ｓ１０２における各要素の動作をより詳細に説明すれば、その第１の部分は、まず、互いに対向して配置され第1対のヒーター４２をなすヒーター４２Ａとヒーター４２Ｂとの間隙を通過してゆき、その際に、第１の温度に到達する（第１の副工程）。第1対のヒーター４２によって第１の部分が第１の温度に到達しながら、その第１の部分には、搬送方向に対して直交する向きの張力が印加される（第２の副工程）。基板の幅方向となっているこの張力は、図２（ａ）の構成においては、第1対のヒーター４２をなすヒーター４２Ａとヒーター４２Ｂの間隙にある第１の部分に対してグリップローラー組５２および５４によって印加される。この張力は、第１の部分に印加される幅方向の張力（第１の横張力）の少なくとも一部となっている。
【００６１】
ここで、変形処理工程Ｓ１０２において搬送されている状態の基板のである領域６２（第１の部分）が第１の温度に達するタイミングまたは位置（例えば位置６４Ｂ）と、その基板１に対して張力を作用させるタイミングまたは位置との間の関係は任意である。一例を挙げれば、第1対のヒーター４２によって第１の温度またはそれを超える温度に到達した後に、領域６２（第１の部分）が第1の温度を下回らない間に、例えばグリップローラー組５４によって基板の幅方向の張力（第１の横張力の少なくとも一部）を印加し、長手方向の張力（第１の縦張力）が、巻出部２および巻取部３によって印加されることは本実施形態に含まれる。別の例としては、基板の温度が第1の温度に到達する前のタイミングまたは位置において、グリップローラー組５２による張力を作用させておいて、その後に温度が目的の温度に到達するようなタイミングまたは位置関係も本実施形態に含まれる。このようなタイミングまたは位置関係は、基板の搬送速度、ヒーター４の発熱量または間隙の距離、グリップローラー列５の各組のグリップローラーの具体的な配置によって定められる。
【００６２】
したがって、本実施形態の好ましい態様としては、特に、グリップローラー列５（張力印加手段）が、第1対のヒーター４２の間隙に搬送されてゆく基板１を挟むグリップローラー組５２（第１組のローラー対）と、第1対のヒーター４２の間隙から搬送されてくる基板１を挟むグリップローラー組５４（第２組のローラー対）とを備えており、第１の横張力の少なくとも一部が、グリップローラー組５２および５４によって、基板１の領域６２（第１の部分）に印加されることにより、第１の副工程と第２の副工程とが行われる。ここで、基板中の張力による引っ張り応力が到達する範囲は様々な条件に影響されるが、その条件の一つにグリップローラー列５のグリップローラー組５２、５４および５６の具体的な配置にも依存する。そのため、一例として、図２（ａ）に示したように、グリップローラー列５には、第1対のヒーター４２の入口側にグリップローラー組５２、出口側にグリップローラー組５４、というように、ヒーターの対の入口側と出口側に一組ずつローラー組を配置しておく。これによって、例えば、第1対のヒーター４２Ａおよび４２Ｂの間隙である位置６４Ｂに到達する基板の領域６２（第１の部分）に横張力を適切に印加することができる。ここで、第1対のヒーター４２Ａおよび４２Ｂの入口側（第１組）に設けたグリップローラー組５２からの張力が最も強く作用するタイミングまたは位置は、第1対のヒーター４２Ａおよび４２Ｂによる基板の温度が十分に上昇していない位置、つまり、第１の温度到達していない位置（例えば位置６４Ａ）となる場合がある。そのような場合であっても、例えば、第1対のヒーター４２Ａおよび４２Ｂの間隙のうち、入口と出口と間の中央部分（例えば位置６４Ｂ）において出基板の温度が最も高くなるような動作条件において、基板に作用する幅方向の張力を一様にする作用があるため、基板の入口側に設けたグリップローラー組５２は、基板の出口側に設けたグリップローラー組５４とともに、基板に対して変形処理工程を有効に作用させるための第１の横張力の少なくとも一部を印加する作用を有する。なお、上述の張力が最も強く作用するタイミングや位置は、グリップローラー組５２および５４の具体的な配置に依存して定まることとなる。
【００６３】
さらに本実施形態においては、図２に示したように第1対のヒーター４２Ａおよび４２Ｂが基板１の両方の幅方向端部を超えて延びているように、加熱処理装置１００が構成されている。この場合には、第1対のヒーター４２Ａおよび４２Ｂによって第１の温度に到達させる基板の領域６２（第１の部分）を幅方向に、すなわち幅６６を広げることができる。このため、後に成膜処理等の対象領域となる領域または部分（第２の部分）をも広げることが可能となって、同じ幅の可撓性基板を用いても、より広い製品領域を確保することが容易になる。すなわち、基板１の両方の幅方向端部を超えて延びるような第1対のヒーター４２Ａ、４２Ｂを採用することによって、その基板に成膜した膜を利用する部品装置の生産効率を高めることが可能となる。処理装置の構成としてみた場合には、第1対のヒーター４２Ａ、４２Ｂの間隙にグリップローラーを配置する代わりに、第1対のヒーター４２Ａ、４２Ｂの入口側と出口側に分けてグリップローラーの組を配置する図２に示したような構成は有用である。というのは、このようにヒーター４を構成することによって、グリップローラー列５の各組のグリップローラーに対して第1対のヒーター４２Ａ、４２Ｂによる熱の影響が及ぶことが防止されるためである。
【００６４】
さらに、図２に記載されるように、ヒーター４は、第２対のヒーター４４をなすヒーター４４Ａとヒーター４４Ｂを有していて、それらの間隙に、第1対のヒーター４２の間隙を通過した基板を通過させることも処理装置１００の好ましい一形態である。このように構成すると、一つには、第1対のヒーター４２の間隙を通過した基板の領域６２（第１の部分）を、第２対のヒーター４４によって再び加熱することが可能となり、例えば基板の温度が第１の温度から低下してしまうことが防止される効果を生じ、また、第１の温度から低下した基板を第１の温度以上に再加熱するようにも動作させることができることとなる。
【００６５】
図２に示したように、第２対のヒーター４４を用いる場合のグリップローラー列５の構成は、第1対のヒーター４２の間隙に搬送されてゆく基板１を挟むグリップローラー組５２（１組のローラー対）と、第1対のヒーター４２の間隙から搬送されてくる基板１を挟み、第２対のヒーター４４の間隙に搬送されてゆく基板１を挟むグリップローラー組５４（第２組のローラー対）と、第２対のヒーター４４の間隙から搬送されてくる基板１を挟むグリップローラー組５６（第３組のローラー対）とを備えるようにすることもできる。この場合には、第１の温度に到達した基板の領域６２（第１の部分）に第１の横張力の少なくとも一部を作用させることが、グリップローラー組５２および５４によって行われることによって上述の第１の副工程と第２の副工程とが行われる。また、グリップローラー組５４および５６によって基板１の領域６２（第１の部分）に第１の横張力の少なくとも他の一部が印加される工程（第３の副工程）が行われる。
【００６６】
また、変形処理工程の最後の段階として基板１をガラス転移点未満の温度に冷却する冷却工程をさらに含むことが好適である。ガラス転移点未満の温度に冷却するためには、例えば図２においてグリップローラー組５６から巻取部３までの距離を広げることによって、基板が通過する際に基板からの熱を周囲に放散させることによって冷却することができる。別例として、冷却ローラー（図示しない）を用いることによって、例えば図２においてグリップローラー組５６から巻取部３までに搬送される基板１から伝導によって熱を奪う構成とすることもできる。この場合、冷却ローラーを複数の冷却ローラーによって構成し、冷却ローラーのそれぞれを基板１の幅方向に渡って延びるような構成とすることによって、冷却ローラーに対して基板１の幅方向のすべての範囲から伝導により熱を奪うようにすることができる。この際、複数の冷却ローラーの具体的な配置を工夫することによって、適切に基板１を冷却することができる。例えば、基板１の急冷を避けるために、基板が搬送されて移動する順に各冷却ローラーの周面において基板に接触する周面上の距離を増大させてゆくように配置することが有用である。
【００６７】
以上のような変形処理工程において加熱しながら基板に対して張力を印加することにより、その変形処理工程以降のプロセスにおいて熱や張力が印加される際に生じうる基板の不均一な変形すなわちひずみを防止することができる。
【００６８】
変形処理工程変形処理工程Ｓ１０２を完了すると、次に、金型による打ち抜き処理によって第１群の貫通孔を形成する貫通孔形成処理Ｓ１０４を基板１に施す。そして、電極を形成する処理Ｓ１０８の直前に、真空加熱によって基板１の脱ガス処理Ｓ１０６を行う。この脱ガス処理Ｓ１０６における基板の最高到達温度は例えば３００〜３４０℃のいずれかから選ばれる。次いで、基板１の両面上にＡｇ基板を形成し、さらにその一方の面のＡｇ電極上にＺｎＯからなる透明電極を形成する（Ｓ１０８）。脱ガス処理Ｓ１０６と電極の形成処理Ｓ１０８の際には、基板１に対して長手方向のみに、例えば４０〜９０Ｎから選ばれる張力が印加される。電極の形成処理Ｓ１０８における基板１の最高到達温度は、脱ガス処理Ｓ１０６の温度より低い温度にされる。更にレーザーにより電極を分離させるパターニング処理Ｓ１１０を実行し、そして、第２群の貫通孔を形成する（Ｓ１１２）。
【００６９】
その後、光電変換層の成膜処理Ｓ１１４を実施する。本実施形態における光電変換層の成膜処理は、特許文献１（特開平１１−１４５０６０号公報）において従来の成膜装置（薄膜製造装置）として開示されるステッピングロール法の手法にしたがって行う。ここでは、プラズマＣＶＤ法およびスパッタ法による成膜を行うことができる成膜装置を用いて、貫通孔の形成処理Ｓ１１２まで完了した基板１において、電極形成処理Ｓ１０８によって形成された一方の面のＡｇ／ＺｎＯからなる電極上に成膜処理を行う。図３は、本実施形態において成膜処理を行う成膜装置２００の構造を部分的に示す構成図である。なお、図３においては、例示のために、プラズマＣＶＤ法によって成膜処理を行う二つの成膜処理部分のみを示しており、より多くの成膜処理部を有するような構成の実際の成膜処理装置には、このような成膜処理部分が繰りかえされるように多数備えられている。図３（ａ）は成膜装置２００を基板１の基板面に垂直な方向からみた構成図であり、また、図３（ｂ）は成膜装置２００を基板１の基板面に含まれる方向からみた構成図である。
【００７０】
この成膜処理Ｓ１１４を実行する際には、巻出部２０２に準備した基板１を長手方向に搬送し、成膜処理を行って、成膜処理が行われた後の基板１を巻取部２０３に巻取ってゆく。巻出部２０２と巻取部２０３とを用いることによって、基板１には張力を印加しておく。基板１が平面から変位して膜の厚みの面内分布や膜材質の成分の面内分布が生じることを防止するため、図３に示すように基板の両側に設けた保持部材の列２０７を用いて基板を挟み込んで把持し、張力を印加しながら成膜処理を行う。保持部材の列２０７には、第１組、第２組および第３組の保持部材２７２、２７４および２７６が含まれていて、第１組〜第３組の保持部材２７２〜２７６の各組は、基板１の幅方向端部を把持して引っ張るようになっている。図示しないが、成膜装置２００には、第１組〜第３組の保持部材２７２〜２７６を通じて基板１に張力を作用させるための支持機構が備えられている。基板１に作用する張力は、長手方向（搬送方向）の張力（第２の縦張力）は４０〜９０Ｎから選ばれる張力であり、主として、保持部材の列２０７と、巻出部２０２および巻取部２０３の搬送のトルクとによって印加される。また、幅方向の張力（第２の横張力）は９０〜１４０Ｎ程度であり、保持部材の列２０７によって印加される。このように、保持部材の列２０７によって基板に印加される張力は、縦方向も幅方向も、変形処理工程中に印加されるそれぞれの張力の値（それぞれ、１００Ｎおよび１６０Ｎ）よりも弱くなるようにされている。この際、保持部材の列２０７によって基板に印加される張力は、図１０に関連して上述したような、張力を増大させることのみによって基板の平面性を確保する従来の対処法と比べても、小さくすることができる。このように、本実施形態においては、このような条件によって成膜処理を行うように、変形処理工程Ｓ１０２の幅方向の張力（第１の横張力）の値が調整されていることが好ましい。このためには、変形処理工程Ｓ１０２における幅方向の張力は、例えば、偏向角θ（図２（ａ））を変更して調整することができる。
【００７１】
本実施形態における成膜処理Ｓ１１４は、基板１に作用させる張力の設定以外、従来の容量結合型プラズマＣＶＤ法による成膜とほぼ同様の工程によって実行される。具体的には、平行平板電極の対２０８は電極２８２Ａおよび２８２Ｃの電極対２８２と電極２８４Ａおよび２８４Ｃの電極対２８４とを有しており、これらの電極対２８２および２８４が、減圧状態で導入した原料ガスのプラズマを励起するために用いられる。各電極対においては、電極２８２Ａおよび２８４Ａが接地される。これらの電極２８２Ａおよび２８４Ａには、基板を加熱するための内蔵ヒーター２８２Ｈおよび２８４Ｈが備えられている。また、基板１から離間される高周波電極２８２Ｃおよび２８４Ｃには高周波電力が印加される。本実施形態における高周波電力は、放電周波数を２７ＭＨｚとする。これに代えて、成膜プロセスや装置上の種々の要因を勘案して１３．５６ＭＨｚ、４０ＭＨｚなど他の周波数を選択することもできる。また太陽電池を構成する各層に合わせて成膜処理に用いる原料ガスの組成が変更される。図３においては図示していないが、成膜装置２００は、減圧や原料ガス導入のための公知のポンプや配管を備えており、また、適当な成膜室を備えるようにも構成されている。なお、成膜装置２００においては、図９に関連して説明した従来の対処法とは異なり、電極２８２Ａおよび２８４Ａは、成膜時に基板１に対して押しつけられない。また、本実施形態においては、成膜処理は基板に対して熱と張力とを印加しながら実行される。また、成膜処理のための電極間の距離は、対をなす電極２８２Ａと電極２８２Ｃとの間隙の距離が２０ｍｍとなるようにされる。このような成膜装置２００を用いることよって、巻出部２０２に準備した基板１を長手方向に搬送し、成膜処理を行って、成膜処理が行われた後の基板１を巻取部２０３に巻取ってゆく。
【００７２】
本実施形態における変形処理工程（図１、Ｓ１０２）を行うことにより、成膜装置２００を用いると、成膜処理の段階においても基板の平面性が維持されるため、例えば図６に示したような基板の平面からの変位すなわち凸部４１１は生じにくくなり、基板の平面性が低下することによる巻取部２０３における基板の折れは発生しない。また、上述のように電極間の距離が比較的狭い２０ｍｍという条件を採用して基板１に成膜処理を行うため、変形処理工程を実行する本実施形態の手法はとりわけ有効である。というのは、電極間の距離が比較的狭い条件では、基板１と電極８Ｃとの間の空間となる成膜空間における基板のわずかな凸部や凹部であっても、膜厚や膜質の均一性に大きく影響することから、基板の平面からの変位を抑制して平面性を高めることによって膜厚や膜質の均一性が大幅に高まるためである。
【００７３】
以上のように、実際の脱ガス処理Ｓ１０６や成膜工程Ｓ１１４において用いられるような温度および張力の条件においては、基板の長手方向および幅方向のそれぞれの向きにおける張力が、変形処理時と同じか弱い場合（その方向の張力が全く印加されない場合を含む）には、長手方向および幅方向のいずれの向きの伸び量も抑制される。つまり、上述した変形処理工程Ｓ１０２の後に印加される可能性のある温度は、変形処理工程Ｓ１０２の基板の到達温度を超えず、また、上述した変形処理工程Ｓ１０２の後に印加される張力は、長手方向および幅方向のいずれの方向についても、変形処理工程Ｓ１０２のそれぞれの向きの張力を超えない。このような処理を用いる本実施形態においては、その変形処理工程の後に加熱され張力が印加される処理工程である脱ガス処理Ｓ１０６、電極形成処理Ｓ１０８および成膜処理Ｓ１１４における基板の皺や折れの発生が抑制され、貫通孔形成処理Ｓ１０４以降の寸法も安定する。
【００７４】
なお、上述した変形処理工程Ｓ１０２において巻出部２から巻取部３に到達するまでの位置または期間の領域６２には、長手方向の張力（縦張力）が常時印加されている。これに対して、幅方向の張力（横張力）は、搬送に伴って領域６２が移動してゆく各位置に設けられる張力印加手段によって各位置において印加されている。つまり、上述の変形処理工程Ｓ１０２において横張力が印加される時には縦張力も同時に印加されている。しかし、上述した構成とは異なる態様によって縦張力を印加することも本実施形態として実施することができる。そのため、搬送中の基板に常時縦張力が印加されなくとも、変形処理工程を実施することができる。したがって、本実施形態においては、横張力の印加のタイミングにおいて縦張力が同時に印加されていることが必須とはされず、逆に、縦張力の印加のタイミングにおいて横張力が同時に印加されていることもまた必須とはされない。基板に実際に縦張力と横張力とが作用される限り、縦張力と横張力との印加のタイミングは任意である。このような場合であっても変形処理工程によって実際に縦張力と横張力が基板に作用したことは確認することができる。例えば、図１１に示したＴＭＡ法による測定を、基板の長手方向と幅方向に対してそれぞれ実行することによって、変形処理工程の履歴を方向毎に推定することが可能となる。
【００７５】
＜第１実施形態：変形例＞
また別の成膜のための装置構成として、図４に示すロール・ツー・ロール法による成膜処理装置３００を用いて成膜を行う手法においても、本実施形態の変形処理工程（図１、Ｓ１０２）を採用することが有用である。成膜処理装置３００においては、平行平板電極の対４０８を用いて成膜が実行される。平行平板電極の対４０８には電極３８２Ａおよび３８２Ｃの電極対および電極３８４Ａおよび３８４Ｃを有しており、これらの電極対が、減圧状態で導入した原料ガスのプラズマを励起するために用いられる。各電極対においては、電極３８２Ａおよび３８４Ａが接地され、電極３８２Ｃおよび３８４Ｃに高周波電力が印加される。基板１は、電極３８２Ａおよび３８４Ａに接することなくそれらの近傍を搬送されてゆく。この際、電極３８２Ａおよび３８４Ａに備えられる内蔵ヒーター３８２Ｈおよび３８４Ｈによって基板１は成膜に適する温度に加熱され、その到達温度が３２０℃とされる。電極３８２Ｃおよび３８４Ｃには、高周波電力が投入され、減圧状態として導入した原料ガスがプラズマ化される。ロール・ツー・ロール法による成膜処理装置３００の場合には基板が静止されない状態で連続的に成膜を行うため、ステッピングロール法の成膜装置２００の保持部材２０７（図３）のような基板の静止を前提として基板を挟むような機構を用いることができない。そこで、成膜処理装置３００では、図２と同様に小径ロールを用いるグリップローラー列３０５を用いる。
【００７６】
具体的には、成膜装置３００のグリップローラー列３０５は、基板１の両端部に組をなして配置されるグリップローラー組３５２、３５４および３５６を有しており、これらの各グリップローラー組は、基板の両面にそれぞれが配置される小径ローラーの対を有している。小径ローラーの構成は図２の加熱処理装置１００のものと同様である。各小径ローラーには、長手方向に搬送される基板の搬送方向に直交する向きから偏向角δだけ傾けるようにされていて、その偏向角δに伴うスリップによって基板１に張力を生じさせる。その張力の生成機構についても、加熱処理装置１００と同様である。ここで、この偏向角δは、例えば、加熱処理装置１００のグリップローラー５６等の偏向角θと同一の角度かまたは小さい角度にされていて、これによって、基板１に成膜の際に生じる幅方向の張力（第２の横張力）は、加熱処理装置１００において印加される幅方向の張力（第１の横張力）と同一かまたは弱くされる。さらに、成膜装置３００による処理において基板１に作用する長手方向の張力（第２の縦張力）も、巻出部３０２と巻取部３０３のトルクによって調整される。すなわち、この長手方向の張力は、加熱処理装置１００において巻出部２と巻取部３によって印加される長手方向の張力（第１の縦張力）と同一かまたは弱くなるように設定される。
【００７７】
なお、成膜時に基板１をグリップローラー列３０５の小径ローラーによって把持する位置は、張力を弱くしても基板の平坦性を維持しうることから、より基板の端部に近づけることができる。具体的には、例えば変形処理工程Ｓ１０２を実施しない場合に端部から２０ｍｍ内側の位置を把持するようにグリップローラー列３０５の小径ローラーを配置していた場合に、変形処理工程Ｓ１０２を実施する場合には、基板の端部から１０ｍｍの位置となるように、すなわち、より外側とすることができる。これにより、把持されて基板に影響が残る位置を従来に比べて基板のより外側に限定することが可能となる。
【００７８】
以上のように、本実施形態においては、基板に変形処理工程を施すことによって、その後の工程において基板が変形することによる悪影響を防止している。具体的には、このように、変形処理工程Ｓ１０２の段階において基板１を塑性変形させることによって、成膜工程Ｓ１１４の際に基板が塑性変形することによる基板の寸法ひずみすなわち寸法精度の悪化が抑制される。
【００７９】
なお、上述の変型例を含めて、本実施形態の変形処理工程は、ステッピングロール法またはロール・ツー・ロール法のいずれの成膜処理と組み合わせる場合においても、平行平板電極を用いる容量結合型プラズマＣＶＤ法による成膜処理のみならず、他の任意の手法の成膜処理に対しても適用することができる。この成膜処理には、表面波プラズマＣＶＤ成膜装置やＥＣＲプラズマＣＶＤ成膜装置、触媒プラズマＣＶＤ成膜装置、ＩＣＰプラズマＣＶＤ成膜装置等の各種のプラズマＣＶＤ法や、スパッタ法によって長尺または帯状の可撓性基板に何らかの膜を成膜する成膜手法を含む。また、上述の変型例を含めて、本実施形態の変形処理工程は、ステッピングロール法またはロール・ツー・ロール法のいずれの成膜処理と組み合わせる場合においても、成膜処理によって成膜される光電変換層の膜としては、アモルファスシリコン、マイクロクリスタルシリコン、アモルファスのシリコン・ゲルマニウム等、任意の構成の多層または単層の膜とすることができる。さらには、単接合のみならず、これらの各種の構成の層を組み合わせた多接合（いわゆるタンデム構成）の光電変換層を採用することも本実施形態の好ましい一例である。そして、これらの手法によって事後的に成膜されることが予定されている任意の可撓性基板や、基板自体や基板のいずれかの面上に成膜した膜に何らかのパターンを形成して位置あわせが行われることが予定されているような任意の可撓性基板対しても、本実施形態の変形処理工程を適用することにより、基板の製造方法として、または、基板の処理装置として実施することもができる。
【００８０】
［実施例１］
次に、本実施形態に即して作製した薄膜太陽電池の実施例について説明する。図２に示す加熱処理装置を用いて５０μｍ厚、幅１ｍの形状のポリイミド基板に対して変形処理工程（図１、Ｓ１０２）を施した。
【００８１】
この変形処理工程Ｓ１０２において、基板１には、搬送方向に１００Ｎ、幅方向に１６０Ｎの張力を加え、基板１の到達温度が３５０℃となるようにヒーター４による加熱量および搬送速度を調整した。
【００８２】
その後、図１のフローチャートに示すようにして貫通孔を形成し（Ｓ１０４）、脱ガス処理Ｓ１０６、電極形成処理Ｓ１０８およびレーザーによるパターニング処理Ｓ１１０を行った後、再度貫通孔を形成した（Ｓ１１２）。そして、図３に示す成膜処理装置２００を用いるステッピングロール法によって、光電変換を行うシリコン層、透明電極であるインジウムスズ酸化物（ＩＴＯ）層等の薄膜を形成する成膜処理Ｓ１１４を行った。この際、薄膜シリコンは、ここでは、大略、基板（電極）側からｎ層／ｉ層／ｐ層の順に積層されているような積層構成を有する単位積層構造を２単位分積層して有するような、いわゆるタンデム構成とした。すなわち、まず、ｎ層／マイクロクリスタルシリコンによるｉ層／ｐ層という概略構成を有する下層積層単位を、基板の最高到達温度が２００℃となるようにして約２μｍ厚となるように形成した。その下層積層単位の最表面の上にて、ｎ層／アモルファスシリコンによるｉ層／ｐ層という概略構成を有する上層積層単位を、基板の到達最高温度を３００〜３４０℃の範囲のいずれかの温度にして約３００ｎｍ厚となるように形成した。この成膜処理Ｓ１１４において印加された張力は、搬送方向に４０〜９０Ｎのうちの一の張力とし、幅方向に９０〜１４０Ｎの一の張力とした。その後に、再度レーザーによるパターニング処理Ｓ１１６を行って太陽電池を作製した。
【００８３】
このように、変形処理工程Ｓ１０２において作用させた張力（搬送方向に１００Ｎ、幅方向に１６０Ｎ）を、後の各処理において基板に作用する最大の張力（搬送方向に最大で９０Ｎ程度、幅方向に最大で１４０Ｎ程度）のそれぞれの方向のものよりも大きくなるようにした。また、変形処理工程における処理温度（最高到達温度３５０℃）は、後の各処理において基板が到達する温度（脱ガス処理Ｓ１０６の際の基板の最高到達温度が最高で３４０℃程度）よりも高くなるようにした。
【００８４】
以上の工程によって作製した太陽電池の実施例１のサンプルは、製造工程全体の性質を検討するために多数のサンプルを作製した。その結果、実施例１のサンプルには、基板の折れが原因となったリークなどの不良セルは生じなかった。また、実施例１のサンプルの作製中には、製造工程における基板の寸法精度も測定した。その結果、基板の両端部に設けたマークホールの伸び量から基板１ｍあたりに換算された伸び量によって寸法精度を測定したところ、その伸び量は最大０．５ｍｍであった。
【００８５】
比較のため、変形処理工程（図１、Ｓ１０２）を行わず、実施例１のサンプルと同様の工程によって太陽電池を作製し比較例１のサンプルを多数作製した。この比較例１のサンプルにおいては、基板には皺が生じ、その皺は基板を搬送したり巻取る際に折れが生じた。また、その基板を用いてレーザーによるパターニング処理Ｓ１１６を行う際には、レーザー光の焦点を合わせられない部分が多発した。このようにして多数作製された太陽電池においては、作製された単位太陽電池の８割がその内部においてリークするとともに、単位太陽電池間の電気的な分離を行えないものも続出した。この比較例１のサンプルにおいても寸法精度を測定するために、基板の長さの伸び量を測定した。その量は、実施例１のサンプルの作製中の基板と同様に測定したところ、基板１ｍあたりの伸び量は最大２．０ｍｍであった。
【００８６】
［実施例２］
さらに、実施例１と同様にして変形処理工程（図１、Ｓ１０２）を行い、その後、図４に示す成膜処理装置３００を用いるロール・ツー・ロール法によって成膜処理を実行して太陽電池の実施例２のサンプルを作製した。この実施例２のサンプルを作製する途中の基板において測定した寸法精度は、基板１ｍあたりの伸び量は最大０．５ｍｍであり、作製された太陽電池にも不良セルは含まれなかった。
【００８７】
これに対し、比較のため、変形処理工程（図１、Ｓ１０２）以外は実施例２のサンプルと同様の工程によって太陽電池を多数作製し、比較例２のサンプルとした。比較例２のサンプルを作製する途中における基板の寸法精度は、基板１ｍあたりの伸び量として１．５ｍｍであった。また、比較例２の単位太陽電池の内部においては６割がリークするとともに、単位太陽電池の間で分離することができないものが数多くみられた。
【００８８】
以上のように、本発明の実施形態にしたがって作製された薄膜太陽電池の各実施例においては、薄膜形成プロセスの初期段階で長尺の可撓性基板に対して、加熱された状態で搬送方向および幅方向に張力を印加しながら行う変形処理工程を施すことによって、それ以降の後のプロセスにおける局所的な基板の伸びによる寸法精度の低下が防止され、さらにその伸縮にともなう平面形状からの変位してしまう不具合が抑制された。
【００８９】
＜第１実施形態：その他の変形例＞
本実施形態は明示的に示した上述の各態様以外の実施形態によって実施することができる。例えば、図３の成膜処理装置２００を基板にヒーター電極または接地電極を押しつけて成膜を実施するステッピングロール法による成膜装置とし、図４においては、基板を電極から離間させて搬送するロール・ツー・ロール法による成膜装置としたが、成膜法は、例えば、基板に対して電極を押しつけて行うステッピングロール法による成膜法を採用することもできる。この場合には、従来と比べて同じ電極の押し込み距離、同じ張力を採用しても、変形処理工程Ｓ１０２を施すことよって、後の工程における不均一な伸縮を防止することが可能となる。
【００９０】
さらなる変形例として、本実施形態において説明した変形処理工程は、ステッピングロール法による成膜ステップ毎の処理と、ロール・ツー・ロール法による連続処理との両者を組み合わせたような成膜手法に用いる可撓性基板の処理として用いることも可能である。これらの処理においても変形処理工程を行うことによって基板に凸部が生じたり、基板が折れたり、または基板のひずみによって寸法精度が悪化するといった問題を回避することができる。
【００９１】
また、これまでの説明においては、主として薄膜太陽電池を製造する場合の実施形態として本発明の実施形態を説明したが、本発明の実施形態は、薄膜太陽電池の製造やそれを用いる電力機器の用途のみに有用なものではない。薄膜太陽電池以外にも、例えば、有機ＥＬ表示装置や液晶表示装置などの表示装置、ＩＣ（集積回路）カードなどのプラスティックカード、フレキシブル基板などの電子回路基板など、種々の電気機器や電子機器に用いる可撓性基板のために、上述の変形処理工程が利用され得る。変形処理工程のための条件、例えば、第１の温度や、第１の縦張力および第1の横張力は、その基板に対して後に与えられるまたは作用される張力や温度（第２の温度）を勘案して決定される。このような処理を経た基板は、可撓性を有するような基板であっても、凸部を生じさせにくい基板となったり、基板に折れも生じさせにくい基板となったり、また、寸法精度が良好な基板となる。したがって、これらの用途においても、変形処理工程を経た可撓性基板は、例えば薄膜太陽電池の製造に関連してステッピングロール法として説明したような静止と搬送とを交互に処理する手法を採用する製造工程において、工程上の不具合を防止することができる。同様に、そのような可撓性基板は、ロール・ツー・ロール法として説明したような搬送しながら処理する手法を採用する製造工程においても、工程上の不具合を防止することができる。さらに、変形処理工程を経た基板は、その変形処理工程より後に、基板をガイドするために基板に触れる搬送ロールを用いる工程や、基板を保管するためにロール状に巻く工程、または、基板に穿孔することにより、もしくは、基板のある面に形成した膜の形状を制御することにより何らかのパターンを形成するパターニング工程、といったいずれかの工程が行われるような任意の製造工程のための基板として適したものとなる。
【００９２】
以上、本発明のいくつかの実施形態を具体的に説明した。上述の各実施形態は、発明を説明するために記載されたものであり、本出願の発明の範囲は、特許請求の範囲の記載に基づいて定められるべきものである。また、各実施形態の他の組合せを含む本発明の範囲内に存在する変形例もまた、特許請求の範囲に含まれるものである。
【産業上の利用可能性】
【００９３】
本発明は、薄膜太陽電池などの部品装置を作製するために長尺形状または帯状の可撓性基板を用いる方法または装置を提供することにより、そのような可撓性基板を利用して製造される部品装置を一部に含むような電力機器または電気機器の普及または高性能化に大きく貢献する。
【符号の説明】
【００９４】
１００  加熱処理装置
２００、３００  成膜装置
１  可撓性基板
２、２０２、３０２  巻出部
３、２０３、３０３  巻取部
４  ヒーター
４２、４４  ヒーター対
５、３０５  グリップローラー列
５２、５４、５６、３５２、３５４、３５６  グリップローラー組
５２Ａ、５２Ｂ、５４Ａ、５４Ｂ、５６Ａ、５６Ｂ  小径ローラー
２０７、５０７  保持部材
２８２、２８４、３０８、４０８、５０８  電極対
２８２Ａ、２８４Ａ、３８２Ａ、３８４Ａ、４０８Ａ、５０８Ａ  ヒーター（接地）電極
２８２Ｃ、２８４Ｃ、３８２Ｃ、３８４Ｃ、４０８Ｃ、５０８Ｃ  高周波電極
２８２Ｈ、２８４Ｈ、３８２Ｈ、３８４Ｈ、４０８Ｈ、５０８Ｈ  内蔵ヒーター
６２  領域（第１の部分）
６４Ａ、６４Ｂ、６４Ｃ、６４Ｄ、６４Ｅ  位置
６６  幅
４１２  成膜室
４１４、４１６、４１８  ヒーター電極当接部分
４１１、５１１  基板の凸部
５１４  温度上昇部分
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
2011171483.tif 000011
【図１０】
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【図１１】
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