(57)【要約】      （修正有）【課題】外部リークをより少なくして真空状態を維持することができ、ロール交換時に巻き出し室や巻取り室を素早く大気圧状態に戻し、ロール交換後も素早く真空状態に戻すことができるフィルム製造装置を提供する。【解決手段】フィルム製造装置１は、巻き出し手段６、巻き取り手段７、３つの反応室４Ａ、４Ｂ、４Ｃ、フィルム搬送路５より構成され、フィルムが通過する少なくとも一の開口部を有する反応室内に配置され、かつ、開口部には、該フィルムを挟みながら封止することにより真空室を密封可能とする弁体を有するバルブ機構１１〜１６が具備されている。【選択図】図１
2011127183.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
シール材が形成された弁体を有するゲートバルブであって、前記シール材は、前記弁体の弁座と接触する場所に複数本配置されていることを特徴とするゲートバルブ。
【請求項２】
巻き出し手段と、巻き取り手段と、この間の必要部に設けられた移送ローラを有するフィルム搬送手段を、連通する真空槽内にそれぞれ配置し、
長尺のフィルムを前記巻き出し手段にセットされたフィルムロールから巻き出して、前記フィルム搬送手段で移送しつつ、前記巻き取り手段で巻き上げる間に、前記真空槽内に配置された処理手段により、該フィルムに処理を施して所定の機能を備えたフィルムを製造するフィルム製造装置において、
前記巻き出し手段、前記巻き取り手段、及び、前記処理手段は、前記真空槽内で形成される、前記フィルムが通過する少なくとも一の開口部を有する真空室内に配置され、かつ、前記開口部には、該フィルムを挟みながら封止することにより前記真空室を密封可能とする弁体を有するバルブ機構が具備され、
さらに、前記バルブ機構の前記弁体は、前記フィルムを挟みながら前記開口部に接して密封するシール材を有し、前記シール材は、複数本配置されていることを特徴とするフィルム製造装置。
【請求項３】
前記開口部を通過する前記フィルムは、該開口部に配置されたシール材と前記弁体とに挟まれることを特徴とする請求項２に記載のフィルム製造装置。
【請求項４】
前記バルブ機構は、ゲートバルブであることを特徴とする請求項２又は請求項３の何れかの一項に記載のフィルム製造装置。
【請求項５】
請求項２に記載のフィルム製造装置を用意する工程と、前記巻き出し手段にフィルムロールをセットしてフィルムを巻き出す工程と、前記処理手段を有する真空室でバルブ機構である複数本のシート材を配置するゲートバルブを動作させて、前記フィルムをそれで挟みながら該真空室を密封にして所定の機能を付与するための前記処理を該フィルムに施す工程と、前記巻き取り手段で前記フィルムを巻き上げる工程を有することを特徴とするフィルム製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、フィルム、例えば、薄膜太陽電池の基材をなすフィルムあるいは、電子ペーパー（紙）あるいは有機ＥＬのフィルム基板あるいは、真空成膜法が適用される連続したフィルムの搬送時に気密を保持する装置に使用されるゲートバルブ（ゲート弁）、特にフィルム搬送時に基材フィルムをシール部分で挟み込んだ状態で気密を保持するゲートバルブ、このゲートバルブを使用したフィルム製造装置、及び、フィルム製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
フィルムの巻き出しロールを収納する部屋（以下、ロール巻き出し室という）と、フィルムの巻き取りロールを収納する部屋（以下、ロール巻き取り室という）と、これら二つの部屋の間を連通する搬送路があり、その搬送路の途中に設けられたフィルムに成膜処理を施す成膜室及びフィルム搬送装置で構成されているフィルム製造装置がよく知られている。
【０００３】
例えば、特開２００６-１０４４９４号公報（特許文献１）では、ロール巻き出し室とロール巻き取り室は共用されている。  
【０００４】
これらのフィルム製造装置の中で、特開２０００−２６１０１５号公報（特許文献２）には、成膜室の前後に中間室が具備されており、その成膜室と中間室の間を仕切るためにゲートバルブが設けられ、フィルムをシール部分で挟み込みつつ閉じることにより、全成膜室は隔離されることが開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００６−１０４４９４号公報
【特許文献２】特開２０００−２６１０１５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
通常、フィルムのロール巻き出し室、フィルムのロール巻き取り室、これら二つの部屋の間を連通する搬送路があり、その搬送路の途中に設けられた成膜室およびフィルム搬送装置で構成されているフィルム製造装置にあっては、装置全体を大気圧に戻して巻き出しロールあるいは巻き取りロール等の交換作業が行われていた。
【０００７】
この手法によると、ロール交換のために加熱ＯＦＦ、ベント、ローラ交換、真空引き、加熱ＯＮ、そして生産開始という段取りが必要になるために作業時間として１〜２日要してしまい装置稼動率を下げる原因となっていた。
また、装置を構成する部品に不具合が発生した時に、装置全体を止めなければならず、装置稼動率を下げる原因となっていた。
【０００８】
また、中間室と成膜室とを隔離するためにゲートバルブを設けること、あるいは巻き出し室と成膜室、成膜室と巻き取り室の間にフィルムが貫通した状態で、シール部分で挟み込む型のゲートバルブを配置することが提案されているが、これらの手法によると極微量のリーク発生のおそれがあり、真空状態を維持することが困難であるという問題がある。
【０００９】
本発明は、外部リークをより少なくして真空状態を維持することができ、頻度の高いロール交換時に素早くロール巻き出し室や、ロール巻き取り室を大気圧力状態に戻すことができ、ロール交換後も素早く真空状態に戻すことができ、かつ、フィルムを挟み込んだまま気密を保持できるゲートバルブ、それを備えたフィルム製造装置、及び、フィルム製造方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記目的を達成するための本発明のゲートバルブは、その弁体にシール材が形成され、シール材は、弁体の弁座と接触する場所に複数本配置されていることを特徴とする。
【００１１】
また、上記目的を達成するための本発明のフィルム製造装置は、巻き出し手段と、巻き取り手段と、この間の必要部に設けられた移送ローラを有するフィルム搬送手段を、連通する真空槽内にそれぞれ配置し、長尺のフィルムを前記巻き出し手段にセットされたフィルムロールから巻き出して、フィルム搬送手段で移送しつつ、巻き取り手段で巻き上げる間に、真空槽内に配置された処理手段により、該フィルムに処理を施して所定の機能を備え、巻き出し手段、巻き取り手段、及び、処理手段は、真空槽内で形成される、フィルムが通過する少なくとも一の開口部を有する真空室内に配置され、かつ、開口部には、該フィルムを挟みながら封止することにより真空室を密封可能とする弁体を有するバルブ機構が具備され、さらに、バルブ機構の弁体は、フィルムを挟みながら開口部に接して密封するシール材を有し、シール材は、複数本配置されていることを特徴とする。
【００１２】
また、上記目的を達成するための本発明のフィルム製造方法は、上記のフィルム製造装置を用意する工程と、巻き出し手段にフィルムロールをセットしてフィルムを巻き出す工程と、処理手段を有する真空室でバルブ機構である複数本のシート材を配置するゲートバルブを動作させて、フィルムをそれで挟みながら該真空室を密封にして所定の機能を付与するための処理を該フィルムに施す工程と、巻き取り手段でフィルムを巻き上げる工程を有することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によれば、フィルムを挟み込んだ状態で各部屋間のリークをより少なくして真空状態を維持することができ、頻度の高いロール交換時に素早くロール巻き出し室や、ロール巻き取り室を大気圧力状態に戻すことができ、ロール交換後も素早く真空状態に戻すことができ、かつ、フィルムを挟み込んだまま気密を保持することができる。
【００１４】
本発明は、このようなゲートバルブを各部屋間に組み込むことによって各部屋を独立に排気及びベントコントロールを可能とし、ロール交換時においては成膜室の真空度が低下しない状態と、あるいは成膜室を大気圧力に戻す時にはロール巻き出し室、ロール巻き取り室屋の真空度が低下しない状態を可能とすることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】本発明の実施形態に係るフィルム製造装置の概略図である。
【図２】本発明の実施形態に係るフィルム製造装置に使用されるゲートバルブの概略図であり、（ａ）はフィルムを挟む前の状態、（ｂ）はバルブ本体側にも２本のシール材が配置されている場合、（ｃ）はフィルムを挟んだ状態、（ｄ）はバルブ本体側にも平型シール材が配置されている場合である。
【図３】（ａ）は本発明の実施形態に係るフィルム製造装置に使用されるゲートバルブのフィルムの移送方向からみた（正面の）概略図であり、（ｂ）はシール材の概略図である。
【図４】本発明の別の実施形態に係るフィルム製造装置の概略図である。
【図５】本発明の実施形態に係るフィルム製造方法の説明に用いるCIGS太陽電池の模式図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
以下、発明を実施するための形態について図面を参照して説明する。
なお、以下に説明する部材、配置等は本発明を具体化した一例であって、本発明を限定するものではなく、本発明の趣旨に沿って各種改変できることは勿論である。
【００１７】
図1から図３は、本発明の実施形態を示し、図1は本発明に係るフィルム製造装置の全体を示す概略図、図２、３は、本発明に係るフィルム製造装置に使用するゲートバルブの構成を示す概略図である。
【００１８】
図１において、本発明に係るフィルム製造装置１は、巻き出しロール８を収納する部屋であるロール巻き出し部屋２、巻き取りロール９を収納する部屋であるロール巻き取り部屋３、３つの反応室４A、４B、４C(以下、合わせて符号４とすることがある)、フィルム搬送路５から構成され、ロール巻き出し部屋２には、ロール巻き出し機６、ロール巻き取り部屋３にはロール巻き取り機７が設けられる。
【００１９】
ロール巻き出し部屋２とロール巻き取り部屋３とはフィルム搬送路５で連通され、フィルム搬送路５の途中に成膜室となる４が設けられる。この反応室４は成膜室に限定されず、各種の真空処理室を採用することができる。
【００２０】
各反応室４の前後の搬送路５には、後述するゲートバルブ１１と１２、１３と１４、１５と１６が設けられる。図1に示す例にあたっては、上流（ロール巻き出し機６側）から下流への一連のものとなっている（符合３０はフィルム１０の移送方向）が、図４に示す本発明の別の実施形態に係るフィルム製造装置にあるように、フィルム１０をロール巻き出し部屋２とロール巻き取り部屋３とを一体として、一体とされた部屋と反応室４との間にゲートバルブを設けた構成としても良い(符号３４はロールの回転方向)。
【００２１】
ロール巻き出し部屋２、ロール巻き取り部屋３、反応室４のそれぞれにはベント・真空引き手段(真空ポンプ)１７が接続される。
【００２２】
反応室４での成膜、あるいは各種の処理機構については周知であり、いくつもの従来技術が採用されるところである。
【００２３】
ロール巻き出し機６に巻かれたロール８は、ロール巻き出し機６によって繰り出され、各ゲートバルブ、各反応室および搬送路５をフィルム１０に示すようにして貫通し、ロール巻き取り機７に巻き取られて巻き取りロール９となる。
【００２４】
図２から図３は、図１に示す本発明の実施形態に係るフィルム製造装置に使用されるゲートバルブ１１、１２、１３、１４、１５及び１６の詳細構成を示す。
ゲートバルブ１１、１２、１３、１４、１５及び１６は同一構成としてあり、従ってその内の１つが図２から図３に示してある。
ここでは、ゲートバルブ１１を例にとって説明する。
【００２５】
ゲートバルブ１１は、箱状のバルブ本体１８を備える。バルブ本体１８は、一般的に箱状のバルブ本体１８とメンテナンス用の底板２５からなり、各部品間にはパッキング２４などが設けてあり、リークを防止している。
バルブ本体１８は、例えば、箱状の各面を板状の別部品とし、ネジなどで接合することによる製作も可能であり、本発明はバルブ本体の作製方法についてなんら制限を加えるものではない。
【００２６】
箱状のバルブ本体１８には、フィルム通過窓(貫通孔)として内部空間１９、２６がフィルム貫通方向に向けて形成してある。内部空間１９、２６内には、弁体２２がシール材２０を伴って配設されており、弁体２２を支持しているシャフト２３は、例えばシリンダなどの駆動機構で上下する（上方へは符号３１）。
【００２７】
フィルム１０をバルブ本体１８と挟み込みシールするシール材２０は、挟みこむ部分のみ複数本構造であることを特徴とし、図２及び図３では、フィルム１０を挟み込む部分のシール材２０が２本の場合の例である。
【００２８】
シール材は、例えば、ＦＫＭ(ＶＩＴＯＮ)(登録商標)が使用可能である。フィルムの粘着性・硬さ、装置側での処理(プロセス)時の熱入力などで熱を持つことを考慮して適宜材料を選択する。また、シール材は図２（ｂ）のようにバルブ本体１８内面側（以下、本体内面１８０という）にシール材２７として設けられてもよい。
【００２９】
内部空間１９、２６間を遮断する場合は、図２（c）のように、例えば、不図示のシリンダ駆動に接続されたシャフト２３を上方へ移動させることにより、弁体２２のシール材２０と本体内面１８０のシール面との間にフィルム１０を挟み込む（このとき同時に、バルブ本体１８の符号１８１の箇所もシールする）。
【００３０】
その際、図３（ａ）に示すように、弁体２２のフィルムより長い直線部にてフィルム１０を領域３３で挟み込む（符号３２は弁体２２の移動方向）。シール材２０の形状は、図３（ｂ）のようにフィルム１０を挟み込む直線部を複数本としている（図３（ｂ）では２本の場合の例）。
【００３１】
対向面の本体内面１８０にシール材２７を配置してもかまわない。本体内面１８０側のシール材２７は、図２（ｂ）のように弁体２２側に取り付けたシール材２０の複数本に対応する数(図２の場合２本)でも良いし、シール材２０全てをカバーできる平型シール材図２dのようにしてもかまわない。
【００３２】
このように、フィルム１０を実質的に多重シールすることになり、シール性を改善し真空保持性能をよくすることができる。
【００３３】
また、フィルム１０の端部による個々のシール材への傷付きの影響を小さくすることができる。また、本体内面１８０側へシール材を用いることにより、フィルム１０による本体内面１８０側においてシール面の傷付きなどのダメージを与える可能性が小さくなる。また、本体内面１８０側にシール材２７を用いることにより、フィルム１０への傷付きの可能性が小さくなる。  
【００３４】
図１において、ゲートバルブ１１、１２、１３、１４、１５及び１６には図２から図３に示したゲートバルブが使用される。
各ゲートバルブ１１、１２、１３、１４、１５及び１６はそれぞれ独立に制御可能であり、各反応室４の前後に設けたゲートバルブ１１、１２とゲートバルブ１３、１４とゲートバルブ１５、１６をペアで制御することができる。
【００３５】
ロール巻き出し機６のロールを交換する場合には、ゲートバルブ１１が使用され、ロール巻き取り機７の巻き取りロール９を交換する場合には、ゲートバルブ１６が使用される。    各反応室４を他の反応室からの遮断、あるいはロール巻き出し部屋２、ロール巻き取り部屋３からの遮断にあたってはペアとされたゲートバルブ１１、１２、ゲートバルブ１３、１４、ゲートバルブ１５、１６をそれぞれ使用することができる。
【００３６】
このような状態においてロール巻き出し部屋２、ロール巻き取り部屋３および反応室４を各独立にベント・真空引き手段１７によって真空処理することができる。
【００３７】
以上のように、本実施例によるゲートバルブを組み込むことで、各反応室等を独立でき、ローラ交換時に、ロール巻き出し部屋、又は、ロール巻き取り部屋のみを真空破壊すればよく、例えば、順次、加熱OFF ⇒ ベント ⇒ ローラ交換 ⇒ 真空引き ⇒ 加熱ON ⇒ 生産開始とすることでローラ交換を短時間で済ませることができる。
【００３８】
また、不具合時においても、該当するチャンバーのみを真空破壊すればよい。
さらに、シール部分を多重化することにより、シール性と真空性能の改善、及び、シール部の長寿命化が可能となる。  
【００３９】
図５は、代表的なＣｕ−Ｉｎ−Ｇａ−Ｓｅ（以下、ＣＩＧＳという）系化合物太陽電池の断面の模式図である。
【００４０】
符号１１１は、基板としての樹脂又はステンレス、アルミアルミニウム等のフィルム、符号１１２は、裏面電極であるＭｏ層、符号１１３は、起電部であるＣＩＧＳ化合物層、符号１１４は、例えばＣｄＳよりなるバッファ層、符号１１５は、窓層であるＡＺＯ層である。
【００４１】
この太陽電池について、本発明に係るフィルム製造装置を用いたフィルム製造方法の一例を説明する。
【００４２】
フィルム１１１上に裏面電極であるＭｏ層１１２をスパッタリング法で成膜した後に光吸収層を形成する。光吸収層であるＣＩＧＳ化合物層１１３は、例えば、ＣｕＧａ合金＋Ｉｎの２層積層の後、Ｈ２Ｓｅのガス雰囲気中で高温アニールを施して得た多結晶化合物である。バッファ層１１４としてのＣｄＳは、例えばケミカルバスデポジション方式で成膜する。
【００４３】
最後に、窓層であるＡＺＯ層１１５をスパッタリング法で成膜する。このうちスパッタリング法で成膜する工程に適用する場合、例えば、窓層はＡＺＯ単層膜であるが、ＺｎＯ＋ＡＺＯなどの二層積層膜を形成してもよい。
【００４４】
その場合は、図１で示したフィルム製造装置と同様の構成を有する装置で２室の反応室を配置した装置で製造可能であり、例えば、図１において、符号４AにＺｎＯスパッタリング成膜室、符号４BにＡＺＯスパッタリング成膜室を用いるとよい。
裏面電極のＭｏ層１１２についても図１で示したフィルム製造装置で成膜可能であり、例えば、符号４Aに下地のＴｉ膜、符号４Bに第一のＭｏ層膜、４Cに第二のＭｏ層成膜室を用いるとよい。
【００４５】
当該スパッタリング装置を用いることによって、巻出しロールを交換する際には、フィルム製造装置全てをベントすることなく、本発明によるゲートバルブにより、フィルムを貫通させたまま密封し、ロール巻き出し室だけをベントし、巻き出しロールを交換し、貫通させた状態のフィルムに接続させる。
【００４６】
巻き取りロールを交換する場合も同様に、本発明によるゲートバルブにより、フィルムを貫通させたまま密封し、ロール巻き取り室だけをベントし、巻き取りロールを交換し、貫通させた状態のフィルムに接続させる。
【００４７】
このように、反応室（成膜室）を大気解放することなく、ロールの交換が可能となり、フィルム密封部分からのリークも最小限に抑えられ、反応室の汚染を回避でき高い歩留まりを確保することができる。
【００４８】
実施例として上述した以外にもフィルム製造装置は、ロールtoロール装置で装置生産するような大表示面積の画像表示装置の生産にも工程に適用することができる。大表示面積の画像表示装置としては、フィルム基材の液晶ディスプレイ、有機蛍光ディスプレイ（有機ＥＬディスプレイ）、タッチパネル等を挙げることができる。
また、上述したスパッタリング装置以外にも、ＰＥ-ＣＶＤ装置、プラズマエッチング処理装置など、真空処理装置であれば反応室の方式は問わない。
【符号の説明】
【００４９】
１  フィルム製造装置
２  ロール巻き出し部屋
３  ロール巻き取り装置
４  反応室（４A、４B、４C）
５  フィルム搬送路
６  ロール巻き出し機
７  ロール巻き取り機
８  巻き出しロール
９  巻き取りロール
１０  フィルム
１１、１２、１３、１４、１５、１６  ゲートバルブ
１７  ベント、粗引き
１８  バルブ本体
１９  内部空間（貫通孔）
２０  シール材
２２  弁体
２３  シャフト
２４  パッキング
２５  底板
２６  内部空間
２７  シール材  
３０  フィルムの移送方向
３２  弁体の移動方向
３３  領域
３４  ロールの回転方向
１１１  フィルム
１１２  Ｍｏ層
１１３  ＣＩＧＳ化合物層
１１４  バッファ層
１１５  ＡＺＯ層
１８０  本体内面
１８１  シール箇所
【図１】
2011127183.tif 000003
【図２】
2011127183.tif 000004
【図３】
2011127183.tif 000005
【図４】
2011127183.tif 000006
【図５】
2011127183.tif 000007