(57)【要約】【課題】可撓性基板に対する処理の品質に面内分布が生じることを抑制でき、かつ基板のたわみを十分に抑制できる基板処理装置を提供する。【解決手段】カソード電極１３０及びアノード電極１２０は、処理容器１１０内に互いに対抗して配置される。アノード電極１２０は、帯状の可撓性基板５０を加熱する。またアノード電極１２０の側面のうち、平面視において可撓性基板５０が搬送時に通る部分には、湾曲部１２２，１２４が設けられている。湾曲部１２２，１２４は、可撓性基板５０の搬送方向と同方向に傾斜を有し、平面視において縁が外側に凸となる方向に湾曲している。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
処理容器と、
前記処理容器内に配置され、高周波電力が入力されるカソード電極と、
前記処理容器内に前記カソード電極に対向して配置され、帯状の可撓性基板を加熱するアノード電極と、
前記処理容器に設けられ、前記可撓性基板を前記処理容器内に搬送する搬入口と、
前記処理容器に設けられ、前記可撓性基板を前記処理容器から搬出する搬出口と、
前記アノード電極の側面のうち、平面視において前記可撓性基板が搬送時に通る部分に設けられ、前記可撓性基板の搬送方向と同方向に傾斜を有し、平面視において縁が外側に凸となる方向に湾曲している湾曲部と、
を備える基板処理装置。
【請求項２】
請求項１に記載の基板処理装置において、
前記湾曲部は、前記アノード電極の側面のうち、前記可撓性基板の搬送方向における上流側の側面に設けられている基板処理装置。
【請求項３】
請求項１又は２に記載の基板処理装置において、
前記湾曲部は、前記アノード電極の側面のうち、前記可撓性基板の搬送方向における下流側の側面に設けられている基板処理装置。
【請求項４】
請求項１〜３のいずれか一つに記載の基板処理装置において、
前記アノード電極を前記可撓性基板に近づける方向及び離れる方向に移動させる移動機構を備える基板処理装置。
【請求項５】
請求項１〜４のいずれか一つに記載の基板処理装置において、
ステッピングロール方式で前記可撓性基板を処理する基板処理装置。
【請求項６】
基板処理装置を用いて帯状の可撓性基板をプラズマで処理する基板処理方法であって、
前記基板処理装置は、
処理容器と、
前記処理容器内に配置され、高周波電力が入力されるカソード電極と、
前記処理容器内に前記カソード電極に対向して配置され、帯状の可撓性基板を加熱するアノード電極と、
前記処理容器に設けられ、前記可撓性基板を前記処理容器内に搬送する搬入口と、
前記処理容器に設けられ、前記可撓性基板を前記処理容器から搬出する搬出口と、
を有しており、
前記アノード電極の側面のうち、平面視において前記可撓性基板が搬送時に通る部分に、前記可撓性基板の搬送方向と同方向に傾斜を有し、平面視において縁が外側に凸となる方向に湾曲している湾曲部を設け、
前記可撓性基板が、前記アノード電極上を経由して前記搬入口から前記搬出口まで繋がった状態で、前記カソード電極と前記アノード電極の間の空間にプラズマを発生させて前記可撓性基板を前記プラズマで処理する基板処理方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、可撓性基板を処理する基板処理方法及び基板処理装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
半導体薄膜などを形成する基板には、高剛性の基板を用いる場合が多い。しかし、例えば太陽電池に使用される光電変換素子の基板には、樹脂などの可撓性基板を用いることが増えている。可撓性基板は、軽量で取り扱いが容易であり、また、大量生産によりコストを下げることができる、というメリットがある。
【０００３】
可撓性基板に処理を行なう装置としては、例えば特許文献１に記載のように、ステッピングロール方式で可撓性基板を処理する技術がある。ステッピングロール方式は、帯状の基板を停止させた状態で、基板のうち処理室内に位置する部分に処理を行い、その後、基板を移動させて処理室内に未処理の部分を位置させる、という工程を繰り返す方法である。
【０００４】
また特許文献２には、ステッピングロール方式で可撓性基板を処理する際に、可撓性基板に搬送方向の張力を加えることが記載されている。また特許文献３には、可撓性基板をベルトコンベアで搬送することにより、可撓性基板のたわみ及び搬送時における基板のバタツキを抑制できる、と記載されている。また特許文献４には、接地電極を湾曲させることにより、可撓性基板に縦皺が発生することを抑制できる、記載されている。
【０００５】
【特許文献１】特開９−６３９７０号公報
【特許文献２】特開２００６−４５５９３号公報
【特許文献３】特開２００６−１７２９４３号公報
【特許文献４】特開２０００−２６０７１５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかし、特許文献３に記載の技術では、基板のたわみを十分に抑制することは難しかった。また特許文献４に記載の技術では、電極面を湾曲させるため、可撓性基板のうち処理される領域も湾曲してしまい、処理の品質に面内分布が生じる可能性があった。
【０００７】
本発明は上記事情に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、可撓性基板に対する処理の品質に面内分布が生じることを抑制でき、かつ基板のたわみを十分に抑制できる基板処理装置及び基板処理方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明によれば、処理容器と、
前記処理容器内に配置され、高周波電力が入力されるカソード電極と、
前記処理容器内に前記カソード電極に対向して配置され、帯状の可撓性基板を加熱するアノード電極と、
前記処理容器に設けられ、前記可撓性基板を前記処理容器内に搬送する搬入口と、
前記処理容器に設けられ、前記可撓性基板を前記処理容器から搬出する搬出口と、
前記アノード電極の側面のうち、平面視において前記可撓性基板が搬送時に通る部分に設けられ、前記可撓性基板の搬送方向と同方向に傾斜を有し、平面視において縁が外側に凸となる方向に湾曲している湾曲部と、
を備える基板処理装置が提供される。
【０００９】
本発明によれば、基板処理装置を用いて帯状の可撓性基板をプラズマで処理する基板処理方法であって、
前記基板処理装置は、
処理容器と、
前記処理容器内に配置され、高周波電力が入力されるカソード電極と、
前記処理容器内に前記カソード電極に対向して配置され、帯状の可撓性基板を加熱するアノード電極と、
前記処理容器に設けられ、前記可撓性基板を前記処理容器内に搬送する搬入口と、
前記処理容器に設けられ、前記可撓性基板を前記処理容器から搬出する搬出口と、
を有しており、
前記アノード電極の側面のうち、平面視において前記可撓性基板が搬送時に通る部分に、前記可撓性基板の搬送方向と同方向に傾斜を有し、平面視において縁が外側に凸となる方向に湾曲している湾曲部を設け、
前記可撓性基板が、前記アノード電極上を経由して前記搬入口から前記搬出口まで繋がった状態で、前記カソード電極と前記アノード電極の間の空間にプラズマを発生させて、前記可撓性基板を前記プラズマで処理する基板処理方法が提供される。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、成膜される膜の品質に面内分布が生じることを抑制でき、かつ基板のたわみを十分に抑制できる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】第１の実施形態に係る基板処理装置の構成を示す断面図である。
【図２】アノード電極の平面図である。
【図３】第２の実施形態に係る成膜装置の構成を示す図である。
【図４】実施例に係る装置の構成を示す図である。
【図５】実施例におけるたわみ量の測定点を説明する図である。
【図６】たわみ量δの測定結果を示すグラフである。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
以下、本発明の実施の形態について、図面を用いて説明する。尚、すべての図面において、同様な構成要素には同様の符号を付し、適宜説明を省略する。
【００１３】
図１は、第１の実施形態に係る基板処理装置１００の構成を示す断面図である。基板処理装置１００は、処理容器１１０、カソード電極１３０、及びアノード電極１２０を備えている。カソード電極１３０は処理容器１１０内に配置されており、高周波電源１３４から高周波電力が入力される。アノード電極１２０は、処理容器１１０内にカソード電極１３０に対向して配置され、帯状の可撓性基板５０を加熱する。アノード電極１２０はヒータ（図示せず）を有している。
【００１４】
処理容器１１０には、搬入口１１３及び搬出口１１５が設けられている、搬入口１１３は、可撓性基板５０を処理容器１１０内に搬送するために設けられており、搬出口１１５は、可撓性基板５０を処理容器１１０から搬出するために設けられている。またアノード電極１２０の側面のうち、平面視において可撓性基板５０が搬送時に通る部分には、湾曲部１２２，１２４が設けられている。湾曲部１２２，１２４は、可撓性基板５０の搬送方向と同方向に傾斜を有し、平面視において縁が外側に凸となる方向に湾曲している。
【００１５】
湾曲部１２２は、アノード電極１２０の側面のうち、可撓性基板５０の搬送方法における上流側の側面に設けられている。湾曲部１２４は、アノード電極１２０の側面のうち、可撓性基板５０の搬送方法における下流側の側面に設けられている。なお、アノード電極１２０には、湾曲部１２２，１２４のいずれか一方のみ設けられていても良い。
【００１６】
可撓性基板５０は、例えば、ポリイミド、ポリアミド、ポリイミドアミド、ポリエチレンナフタレート（ＰＥＮ）、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）、ポリエーテルイミド（ＰＥＩ）、ポリエーテルエーテルケトン（ＰＥＥＫ）、及びポリエーテルスルホン（ＰＥＳ）などの絶縁性の基板である。そして基板処理装置１００は、ステッピングロール方式で可撓性基板５０を処理する装置である。ここで行われる処理は、例えばプラズマＣＶＤ法による成膜処理、スパッタリング法による成膜処理、又はエッチング処理である。
【００１７】
アノード電極１２０は、移動機構１４０によって可撓性基板５０に近づく方向（図中上方向）及び可撓性基板５０から離れる方向（図中下方向）に移動することができる。また搬送口１１３及び搬出口１１５には、それぞれゲート１１２，１１４が設けられている。ゲート１１２，１１４は処理容器１１０内で処理が行なわれるときは閉じている。処理容器１１０内で処理が行なわれるとき、移動機構１４０は、アノード電極１２０の上面を、ゲート１１２，１１４に位置する可撓性基板５０より高く位置させる。これにより、アノード電極１２０の上面及び湾曲部１２２，１２４の上面には、可撓性基板５０が接触する。なおアノード電極１２０のうち処理が行なわれる領域は、平坦になっているため、可撓性基板５０のうち処理が行なわれる部分は平坦になっている。
【００１８】
図２は、アノード電極１２０の平面図である。上記したようにアノード電極１２０の湾曲部１２２，１２４は、平面視において、縁が外側に凸となる方向に湾曲している。湾曲部１２２，１２４において最も凸となっている部分は、可撓性基板５０の幅方向の中心線Ａ−Ａ´と重なっている。湾曲部１２２，１２４の凸部の大きさＬは、例えば可撓性基板５０の幅の０．１５％以上５％以下である。なお、湾曲部１２２，１２４において最も凸となっている部分は、可撓性基板５０の幅方向の中心線Ａ−Ａ´と重なっていなくてもよい。
【００１９】
次に、図１及び図２に示した基板処理装置を用いて可撓性基板５０を処理する方法について説明する。まず、移動機構１４０を用いてアノード電極１２０を図１中下方に移動させ、アノード電極１２０の上面の高さを搬入口１１３及び搬出口１１５より低くする。次いで、搬入口１１３のゲート１１２及び搬出口１１５のゲート１１４を開放し、可撓性基板５０を搬入口１１３から搬出口１１５まで通す。この状態において、可撓性基板５０は搬入口１１３から搬出口１１５に繋がっている。
【００２０】
その後、搬入口１１３のゲート１１２及び搬出口１１５のゲート１１４を閉じる。また、移動機構１４０を用いてアノード電極１２０を図１中上方に移動させ、アノード電極１２０の上面を、ゲート１１２，１１４における可撓性基板５０より高く位置させる。これにより、アノード電極１２０の上面は、湾曲部１２２，１２４の上面も含め、可撓性基板５０に接触する。アノード電極１２０はヒータにより加熱されているため、可撓性基板５０はアノード電極１２０により加熱される。
【００２１】
次いで、カソード電極１３０からプロセスガスを導入し、かつ高周波電源１３４からカソード電極１３０に高周波電力を入力する。これにより、カソード電極１３０とアノード電極１２０の間の空間にプラズマが発生し、可撓性基板５０がプラズマにより処理される。
【００２２】
その後、ゲート１１２，１１４を開放する。また、移動機構１４０を用いてアノード電極１２０を図１中下方に移動させ、アノード電極１２０の上面を、ゲート１１２，１１４における可撓性基板５０より低く位置させる。次いで、可撓性基板５０を移動し、上記した処理を繰り返す。
【００２３】
次に、本実施形態における作用及び効果について説明する。本実施形態によれば、可撓性基板５０はアノード電極１２０により加熱される。このとき、可撓性基板５０は熱膨張し、可撓性基板５０にしわが生じる可能性がある。これに対してアノード電極１２０の側面には湾曲部１２２，１２４が設けられている。湾曲部１２２，１２４は、平面視において可撓性基板５０が搬送時に通る部分に設けられている。湾曲部１２２，１２４は、可撓性基板５０の搬送方向と同方向に傾斜を有し、平面視において縁が外側に凸となる方向に湾曲している。このため、可撓性基板５０が熱膨張しても、この熱膨張は、湾曲部１２２，１２４において可撓性基板５０が引き伸ばされることにより吸収される。従って、可撓性基板５０のうちアノード電極１２０上に位置する部分には、しわが生じにくい。
【００２４】
また、アノード電極１２０を湾曲させる必要がないため、可撓性基板５０のうち処理が行なわれる領域は湾曲しない。従って、可撓性基板５０に対する処理の品質に面内分布が生じることを抑制できる。
【００２５】
図３は、第２の実施形態に係る成膜装置の構成を示す図である。この成膜装置は、成膜室１０２，１０４，１０６、基板送出部１５０、及び基板巻取部１５２を備えている。
【００２６】
基板送出部１５０は、ロール状に巻かれた可撓性基板５０を保持しており、成膜室１０２，１０４，１０６に可撓性基板５０を送り出す。成膜室１０２，１０４，１０６は、可撓性基板５０に光電変換層の成膜処理を行う。例えば、成膜室１０２は第１導電型（例えばｎ型）の微結晶シリコン層を成膜し、成膜室１０４は真性型の微結晶シリコン層（ｉ型微結晶シリコン層）を成膜し、成膜室１０６は第２導電型（例えばｐ型）の微結晶シリコン層を成膜する。基板巻取部１５２は、成膜室１０２，１０４，１０６で成膜処理された可撓性基板５０をロール状に巻き取る。この例において、光電変換層は微結晶シリコン層であるが、アモルファスシリコン層であっても良いし、他の半導体層であってもよい。  
【００２７】
なお、成膜室１０２，１０４，１０６の構成は、第１の実施形態に示した基板処理装置１００の構成と同様である。
【００２８】
本実施形態によれば、成膜室１０２，１０４，１０６のアノード電極には、第１の実施形態と同様に湾曲部が設けられている。このため、可撓性基板５０が熱膨張しても、この熱膨張はアノード電極の湾曲部によって吸収される。従って、可撓性基板５０のうちアノード電極上に位置する部分には、しわが生じにくい。
【００２９】
また、アノード電極を湾曲させる必要がないため、可撓性基板５０のうち処理が行なわれる領域は湾曲しない。従って、可撓性基板５０に対する処理の品質に面内分布が生じることを抑制できる。
【００３０】
従って、高品質の光電変換層を形成することができる。
【００３１】
以上、図面を参照して本発明の実施形態について述べたが、これらは本発明の例示であり、上記以外の様々な構成を採用することもできる。
【００３２】
（実施例）
図４に示す装置を用いて、アノード電極１２０の側面に湾曲部１２２，１２４を設けることの効果を確認した。この装置は、湾曲部１２２，１２４に相当する湾曲部材２１８と、湾曲部を設けないアノード電極１２０の側面に相当する基板支持部材２０８の間に、可撓性基板５０を張り渡すものである。基板支持部材２０８と湾曲部材２１８の中心間隔は、２５０ｍｍとした。また、可撓性基板５０としては、幅が３００ｍｍのポリイミドフィルムに、シリコン膜を数十ｎｍほど成膜したフィルムを使用した。
【００３３】
可撓性基板５０の両端は、ロール２０２、２１２に固定されている。ロール２０２と基板支持部材２０８の間には、可撓性基板５０を下方から支持する基板支持部材２０４が設けられており、ロール２１２と湾曲部材２１８の間には、可撓性基板５０を下方から支持する基板支持部材２１４が設けられている。基板支持部材２０４，２０８の間に位置する可撓性基板５０には、重り２０６が載置されており、基板支持部材２１４と湾曲部材２１８の間に位置する可撓性基板５０には、重り２１６が載置されている。重り２０６，２１６の重量を、それぞれ１．５ｋｇとした。
【００３４】
そして、基板支持部材２０８と湾曲部材２１８の間の中央部分に位置する可撓性基板５０について、基板支持部材２０８と湾曲部材２１８の上面から可撓性基板５０の上面までの距離を、可撓性基板５０のたわみ量δと定義し、たわみ量δの幅方向の分布を測定した。
【００３５】
なお、たわみ量δの幅方向の分布は、図５に示すように、可撓性基板５０の幅方向の端部から１０ｍｍの部分を起点として、２５ｍｍ間隔で測定した。この測定を、湾曲部材２１８の凸部の大きさＬ（図２参照）を０ｍｍ、６ｍｍ、及び１５ｍｍそれぞれの場合で行なった。
【００３６】
図６は、たわみ量δの測定結果を示すグラフである。測定点が０ｃｍ〜１５．０ｃｍの間では、凸部の大きさＬが６ｍｍ及び１５ｍｍのいずれの場合においても、凸部の大きさＬが０ｃｍの場合（つまり湾曲部を設けない場合）と比較して、たわみ量δが改善されていた。ただし、凸部の大きさＬが１５ｍｍの場合は、測定点が１７．５ｃｍになると、たわみ量δが凸部の大きさＬが０ｃｍの場合と比較して大きくなった。このことから、たわみ量δには最適値が存在し、この最適値はフィルムの幅、アノード電極の面積、可撓性基板５０の張力などによって変わることがわかった。
【符号の説明】
【００３７】
５０ 可撓性基板
１００ 基板処理装置
１０２ 成膜室
１０４ 成膜室
１０６ 成膜室
１１０ 処理容器
１１２  ゲート
１１３ 搬入口
１１４ ゲート
１１５ 搬出口
１１５ ゲート
１２０ アノード電極
１２２ 湾曲部
１２４ 湾曲部
１３０ カソード電極
１３４ 高周波電源
１４０ 移動機構
１５０ 基板送出部
１５２ 基板巻取部
２０２ ロール
２０４ 基板支持部材
２０６  重り
２０８ 基板支持部材
２１２ ロール
２１４ 基板支持部材
２１６ 重り
２１８ 湾曲部材
【図１】
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【図２】
2011063846.tif 000004
【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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