(57)【要約】【課題】可撓性基板の幅方向及び長手方向の皺の発生を防止して、大面積の可撓性基板でも、全面に亘って平坦性が向上し、均一な膜厚分布の安定化した薄膜が得られる薄膜光電変換素子の製造方法及び製造装置、並びに成膜装置を提供することにある。【解決手段】成膜装置１００を用いた薄膜光電変換素子の製造方法において、可撓性基板１の幅方向に張力を与えながら搬送を停止し、加熱ヒータ８を内蔵した接地電極４を可撓性基板１の裏面の非成膜面に接触させて加熱し、第１保持及び引張機構部１２Ａにより可撓性基板１の上端部近傍を挟持し、第１保持及び引張機構部１２Ａと対向した第３保持及び引張機構部１２Ｂにより可撓性基板１の上端部近傍を挟持し、第２保持及び引張機構部１２Ｃと第４保持及び引張機構部１２Ｄにより可撓性基板１の下端部近傍を挟持し、互いの対向間の距離を広げる方向に移動させて可撓性基板１を引っ張り、引っ張りながら可撓性基板１を押さえ込んで成膜を行っている。【選択図】図４
2012146912.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
可撓性基板を巻装した巻出しロールと前記可撓性基板を巻取る巻取りロールとの間で前記可撓性基板の搬送途中に設置される成膜室と、前記成膜室内において内部に加熱ヒータを有する接地電極と、前記成膜室内において高周波電源に接続される高周波電極とを備え、前記接地電極と前記高周波電極との間に前記可撓性基板を走行させて前記成膜室内で前記可撓性基板上に薄膜を成膜する薄膜光電変換素子の製造方法において、
前記可撓性基板の搬送方向に対し前記接地電極の両側に、前記可撓性基板の搬送方向と直交する前記可撓性基板の幅方向の上部一端部を挟持する第１保持及び引張機構部と、
前記可撓性基板の幅方向の下部一端部を挟持する第２保持及び引張機構部と、
前記第１保持及び引張機構部に対向した前記可撓性基板の幅方向他端部を挟持する第３保持及び引張機構部と、
前記第２保持及び引張機構部に対向した前記可撓性基板の幅方向他端部を挟持する第４保持及び引張機構部と、をそれぞれ配置し、
前記可撓性基板の搬送を停止させ、張力を与えながら、前記可撓性基板の裏面に前記接地電極を接触させて加熱し、
前記第１保持及び引張機構部と、前記第２保持及び引張機構部と、前記第３保持及び引張機構部と、前記第４保持及び引張機構部とにより前記可撓性基板の両端部近傍を挟持し、
前記第１保持及び引張機構部、前記第２保持及び引張機構部、前記第３保持及び引張機構部、前記第４保持及び引張機構部のいずれか１点を固定点とし、
この固定点と搬送方向に対向する部位に配置された前記保持及び引張機構部が前記可撓性基板の搬送方向と平行ないし一定角度以内になるように保持して引っ張り、他の前記保持及び引張機構部が互いの対向間の距離を広げる方向に可動して、前記可撓性基板を引っ張り、延伸しながら成膜することを特徴とする薄膜光電変換素子の製造方法。
【請求項２】
前記可撓性基板の対向した幅方向端部を挟持する２つの前記保持及び引張機構部のいずれかを固定とし、他の前記保持及び引張機構部は互いの対向間の距離を広げる方向に可動して、前記可撓性基板を引っ張り、延伸しながら成膜することを特徴とする請求項１に記載の薄膜光電変換素子の製造方法。
【請求項３】
可撓性基板を巻装した巻出しロールと前記可撓性基板を巻取る巻取りロールとの間で前記可撓性基板の搬送途中に設置される成膜室と、前記成膜室内において内部に加熱ヒータを有する接地電極と、前記成膜室内において高周波電源に接続される高周波電極とを備え、前記接地電極と前記高周波電極との間に前記可撓性基板を走行させて前記成膜室内で前記可撓性基板上に薄膜を成膜する薄膜光電変換素子の製造方法において、
前記可撓性基板の搬送方向に対し前記接地電極の両側に、前記可撓性基板の搬送方向と直交する前記可撓性基板の幅方向の上部一端部を挟持する第１保持及び引張機構部と、
前記可撓性基板の幅方向の下部一端部を挟持する第２保持及び引張機構部と、
前記第１保持及び引張機構部に対向した前記可撓性基板の幅方向他端部を挟持する第３保持及び引張機構部と、
前記第２保持及び引張機構部に対向した前記可撓性基板の幅方向他端部を挟持する第４保持及び引張機構部と、をそれぞれ配置し、
前記可撓性基板の搬送を停止させ、張力を与えながら、前記可撓性基板の裏面に前記接地電極を接触させて加熱し、
前記第１保持及び引張機構部と、前記第２保持及び引張機構部と、前記第３保持及び引張機構部と、前記第４保持及び引張機構部とにより前記可撓性基板の両端部近傍を挟持し、
前記第１保持及び引張機構部、前記第２保持及び引張機構部、前記第３保持及び引張機構部、前記第４保持及び引張機構部の４点が前記可撓性基板の搬送方向と平行ないし一定角度以内に保持し、前記搬送方向と対向する前記保持及び引張機構部間の距離を広げる方向に可動して、前記可撓性基板を引っ張り、延伸しながら成膜することを特徴とする薄膜光電変換素子の製造方法。
【請求項４】
前記接地電極の前記可撓性基板の搬送方向両側に配置した、前記第１保持及び引張機構部、前記第２保持及び引張機構部、前記第３保持及び引張機構部、第４保持及び引張機構部の搬送方向に沿ったいずれかの２点を搬送方向と逆方向に引っ張り、他の前記保持及び引張機構部の２点は互いの対向間距離を広げる方向に可動して、前記可撓性基板を引っ張り、延伸しながら成膜する特徴とする請求項３に記載の薄膜光電変換素子の製造方法。
【請求項５】
前記第１保持及び引張機構部、前記第２保持及び引張機構部、前記第３保持及び引張機構部、第４保持及び引張機構部の搬送方向に沿ったいずれかの２点を搬送方向に平行ないし一定角度以内になるように保持して引っ張ることを特徴とする請求項４に記載の薄膜光電変換素子の製造方法。
【請求項６】
前記第１保持及び引張機構部と前記第３保持及び引張機構部を上側に配置し、前記第２保持及び引張機構部と前記第４保持及び引張機構部を下側に配置した前記可撓性基板の垂直配置状態において、下側に配置した前記第２保持及び引張機構部または前記第４保持及び引張機構部の１点を固定点とし、他の前記保持及び引張機構部の引張り力及び引張り方向の釣り合いから、皺伸ばし張力を調整することを特徴とする請求項１または３に記載の薄膜光電変換素子の製造方法。
【請求項７】
可撓性基板を巻装した巻出しロールと前記可撓性基板を巻取る巻取りロールとの間で前記可撓性基板の搬送途中に設置される成膜室と、前記成膜室内において内部に加熱ヒータを有する接地電極と、前記成膜室内において高周波電源に接続される高周波電極とを備え、前記接地電極と前記高周波電極との間に前記可撓性基板を走行させて前記成膜室内で前記可撓性基板上に薄膜を成膜する薄膜光電変換素子の製造装置において、
前記可撓性基板を走行及び停止する際に、前記可撓性基板に張力を与える張力制御手段と、
前記可撓性基板の搬送方向に対し前記接地電極の両側に、前記可撓性基板の搬送方向と直交する前記可撓性基板の幅方向の上部一端部を挟持する第１保持及び引張機構部と、
前記可撓性基板の幅方向の下部一端部を挟持する第２保持及び引張機構部と、
前記第１保持及び引張機構部に対向した前記可撓性基板の幅方向他端部を挟持する第３保持及び引張機構部と、
前記第２保持及び引張機構部に対向した前記可撓性基板の幅方向他端部を挟持する第４保持及び引張機構部とをそれぞれ配置し、
前記可撓性基板の搬送を停止した状態で、前記張力制御手段により張力を与えながら、前記可撓性基板の裏面に前記接地電極を接触させて加熱し、前記第１保持及び引張機構部と、前記第２保持及び引張機構部と、前記第３保持及び引張機構部と、前記第４保持及び引張機構部とにより前記可撓性基板の両端部近傍を挟持するとともに、前記第１保持及び引張機構部、前記第２保持及び引張機構部、前記第３保持及び引張機構部、前記第４保持及び引張機構部を可動することにより、互いの対向間の距離を広げるように前記可撓性基板を引っ張り、延伸しながら成膜するように構成したことを特徴とする薄膜光電変換素子の製造装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、特に薄膜光電変換素子並びにその他の可撓性基板上に複数の薄膜層を成膜するような成膜装置を用い、大面積で柔軟かつ薄い可撓性基板を対象として電圧制御を行う際に必要とされる、電界強度に関わる電極間距離を均一に維持して、薄膜を製造する製造方法及び製造装置、並びに成膜装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
薄膜太陽電池は、薄型で軽量、製造コストの安さ、大面積化が容易であることなどから、今後の太陽電池の主流となると考えられており、かかる薄膜太陽電池の薄膜を製造する装置として、プラズマ化学蒸着気相法（プラズマＣＶＤ）などを利用した成膜装置がある。
この成膜装置においては、巻出しロールと巻取りロールとの間に設置された成膜室内に可撓性基板を搬送し、当該成膜室内で高周波電圧の印加により作用する電界効果にて電極間にプラズマを生成し、原材料となる物質を分解、励起することで周辺雰囲気下に存在する可撓性基板上にアモルファスシリコン膜などの半導体薄膜を成膜している。
【０００３】
特に、ａ−Ｓｉ（アモルファスシリコン）光電変換装置を用いた太陽電池の高品質な光電変換装置として、微結晶Ｓｉ系の研究開発が推進されている。微結晶Ｓｉ膜は光吸収係数が小さく、光電変換装置として膜を積層する場合は、通常２μｍ程度の膜厚が必要となり、プラズマＣＶＤ装置のタクトはＩ層の成膜速度により律速されることから、成膜速度の向上を図る必要がある。
【０００４】
また、薄膜光電変換素子の製造方法として、プラズマＣＶＤ装置の平行平板電極の電極間距離を１ｍｍ〜１ｃｍとなるように狭間隔に制御して成膜する手法がある。フィルム等の可撓性基板に成膜する場合、フィルムには張力と加熱により皺が発生することになる。  このような皺は、狭間隔の電極間距離の条件をさらに不均一にする要因であり、結果として、薄膜特性が著しく低下したり、色むらが生じて外観上の製品価値が低下したりするといった問題を生ずることになる。
【０００５】
従来、かかる問題を解決するために、例えば、可撓性基板の幅両端部をそれぞれ保持機構により挟持し、この挟持した保持機構がその間の距離が離れる方向に移動して可撓性基板の幅方向に力を与えながら延伸することによって、可撓性基板に生じた皺を伸ばし、この状態で、薄膜を形成する方法が提案されている（特許文献１参照）。
この技術は、図７に示す可撓性基板の支持方式の平面図において、プラズマＣＶＤ室２の可撓性基板１の搬送方向両側で、第１保持機構部３０によって可撓性基板１の幅方向における一端部を挟持し、第２保持機構部４０によって可撓性基板１の幅方向における他端部を挟持し、この第２保持機構部４０で挟持された他端部を引張機構部５０によって可撓性基板１の幅方向に引っ張るように構成している。すなわち、かかる技術では、第１保持機構部３０と第２保持機構部４０のいずれか片方の距離を広げる２点引張りにより、可撓性基板１の皺を伸ばすようにしている。
これにより、可撓性基板１の皺が伸ばされ、その平坦性が向上し、膜厚分布の良好な薄膜を安定して形成することが可能となる。なお、図７において、１００ａは真空容器、２ａは巻出しロール、２ｂは巻取りロールである。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【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】
【０００７】
ところで、プラズマＣＶＤ装置により成膜を行う際には、薄膜を高い精度での水平な平面に形成して維持することが必要であるが、成膜に必要な加熱による基板の伸縮が可撓性基板の形状を平面にすることを阻害している。その一方で、薄膜を製造することに関し、大面積の基板にて成膜を行うことにより生産性の向上を図るという要望がある。
しかしながら、上記従来の製造方法では、可撓性基板の幅方向の皺の除去は十分であるが、可撓性基板の長手方向の皺を確実に除去するのは困難である。このため、可撓性基板の長手方向の皺の発生による平坦性の低下及び、膜厚分布の安定化が阻害されている。
【０００８】
本発明は、このような実状に鑑みてなされたものであって、その目的は、可撓性基板の幅方向及び長手方向の皺の発生を防止して、大面積の可撓性基板でも、全面に亘って平坦性が向上し、均一な膜厚分布の安定化した薄膜が得られる薄膜光電変換素子の製造方法及び製造装置、並びに成膜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】
上記従来技術の有する課題を解決するために、本発明は、可撓性基板を巻装した巻出しロールと前記可撓性基板を巻取る巻取りロールとの間で前記可撓性基板の搬送途中に設置される成膜室と、前記成膜室内において内部に加熱ヒータを有する接地電極と、前記成膜室内において高周波電源に接続される高周波電極とを備え、前記接地電極と前記高周波電極との間に前記可撓性基板を走行させて前記成膜室内で前記可撓性基板上に薄膜を成膜する薄膜光電変換素子の製造方法において、前記可撓性基板の搬送方向に対し前記接地電極の両側に、前記可撓性基板の搬送方向と直交する前記可撓性基板の幅方向の上部一端部を挟持する第１保持及び引張機構部と、前記可撓性基板の幅方向の下部一端部を挟持する第２保持及び引張機構部と、前記第１保持及び引張機構部に対向した前記可撓性基板の幅方向他端部を挟持する第３保持及び引張機構部と、前記第２保持及び引張機構部に対向した前記可撓性基板の幅方向他端部を挟持する第４保持及び引張機構部と、をそれぞれ配置し、前記可撓性基板の搬送を停止させ、張力を与えながら、前記可撓性基板の裏面に前記接地電極を接触させて加熱し、前記第１保持及び引張機構部と、前記第２保持及び引張機構部と、前記第３保持及び引張機構部と、前記第４保持及び引張機構部とにより前記可撓性基板の両端部近傍を挟持し、前記第１保持及び引張機構部、前記第２保持及び引張機構部、前記第３保持及び引張機構部、前記第４保持及び引張機構部のいずれか１点を固定点とし、この固定点と搬送方向に対向する部位に配置された前記保持及び引張機構部が前記可撓性基板の搬送方向と平行ないし一定角度以内になるように保持して引っ張り、他の前記保持及び引張機構部が互いの対向間の距離を広げる方向に可動して、前記可撓性基板を引っ張り、延伸しながら成膜を行っている。
また、本発明において、前記可撓性基板の対向した幅方向端部を挟持する２つの前記保持及び引張機構部のいずれかを固定とし、他の前記保持及び引張機構部は互いの対向間の距離を広げる方向に可動して、前記可撓性基板を引っ張り、延伸しながら成膜している。
【００１０】
そして、本発明は、可撓性基板を巻装した巻出しロールと前記可撓性基板を巻取る巻取りロールとの間で前記可撓性基板の搬送途中に設置される成膜室と、前記成膜室内において内部に加熱ヒータを有する接地電極と、前記成膜室内において高周波電源に接続される高周波電極とを備え、前記接地電極と前記高周波電極との間に前記可撓性基板を走行させて前記成膜室内で前記可撓性基板上に薄膜を成膜する薄膜光電変換素子の製造方法において、前記可撓性基板の搬送方向に対し前記接地電極の両側に、前記可撓性基板の搬送方向と直交する前記可撓性基板の幅方向の上部一端部を挟持する第１保持及び引張機構部と、前記可撓性基板の幅方向の下部一端部を挟持する第２保持及び引張機構部と、前記第１保持及び引張機構部に対向した前記可撓性基板の幅方向他端部を挟持する第３保持及び引張機構部と、前記第２保持及び引張機構部に対向した前記可撓性基板の幅方向他端部を挟持する第４保持及び引張機構部と、をそれぞれ配置し、前記可撓性基板の搬送を停止させ、張力を与えながら、前記可撓性基板の裏面に前記接地電極を接触させて加熱し、前記第１保持及び引張機構部と、前記第２保持及び引張機構部と、前記第３保持及び引張機構部と、前記第４保持及び引張機構部とにより前記可撓性基板の両端部近傍を挟持し、前記第１保持及び引張機構部、前記第２保持及び引張機構部、前記第３保持及び引張機構部、前記第４保持及び引張機構部の４点が前記可撓性基板の搬送方向と平行ないし一定角度以内に保持し、前記搬送方向と対向する前記保持及び引張機構部間の距離を広げる方向に可動して、前記可撓性基板を引っ張り、延伸しながら成膜を行っている。
また、本発明において、前記接地電極の前記可撓性基板の搬送方向両側に配置した、前記第１保持及び引張機構部、前記第２保持及び引張機構部、前記第３保持及び引張機構部、第４保持及び引張機構部の搬送方向に沿ったいずれかの２点を搬送方向と逆方向に引っ張り、他の前記保持及び引張機構部の２点は互いの対向間距離を広げる方向に可動して、前記可撓性基板を引っ張り、延伸しながら成膜している。
さらに、本発明において、前記第１保持及び引張機構部、前記第２保持及び引張機構部、前記第３保持及び引張機構部、第４保持及び引張機構部の搬送方向に沿ったいずれかの２点を搬送方向に平行ないし一定角度以内になるように保持して引っ張っている。
【００１１】
また、本発明において、前記第１保持及び引張機構部と前記第３保持及び引張機構部を上側に配置し、前記第２保持及び引張機構部と前記第４保持及び引張機構部を下側に配置した前記可撓性基板の垂直配置状態において、下側に配置した前記第２保持及び引張機構部または前記第４保持及び引張機構部の１点を固定点とし、他の前記保持及び引張機構部の引張り力及び引張り方向の釣り合いから、皺伸ばし張力を調整している。
【００１２】
一方、本発明は、可撓性基板を巻装した巻出しロールと前記可撓性基板を巻取る巻取りロールとの間で前記可撓性基板の搬送途中に設置される成膜室と、前記成膜室内において内部に加熱ヒータを有する接地電極と、前記成膜室内において高周波電源に接続される高周波電極とを備え、前記接地電極と前記高周波電極との間に前記可撓性基板を走行させて前記成膜室内で前記可撓性基板上に薄膜を成膜する薄膜光電変換素子の製造装置において、前記可撓性基板を走行及び停止する際に、前記可撓性基板に張力を与える張力制御手段と、前記可撓性基板の搬送方向に対し前記接地電極の両側に、前記可撓性基板の搬送方向と直交する前記可撓性基板の幅方向の上部一端部を挟持する第１保持及び引張機構部と、前記可撓性基板の幅方向の下部一端部を挟持する第２保持及び引張機構部と、前記第１保持及び引張機構部に対向した前記可撓性基板の幅方向他端部を挟持する第３保持及び引張機構部と、前記第２保持及び引張機構部に対向した前記可撓性基板の幅方向他端部を挟持する第４保持及び引張機構部とをそれぞれ配置し、前記可撓性基板の搬送を停止した状態で、前記張力制御手段により張力を与えながら、前記可撓性基板の裏面に前記接地電極を接触させて加熱し、前記第１保持及び引張機構部と、前記第２保持及び引張機構部と、前記第３保持及び引張機構部と、前記第４保持及び引張機構部とにより前記可撓性基板の両端部近傍を挟持するとともに、前記第１保持及び引張機構部、前記第２保持及び引張機構部、前記第３保持及び引張機構部、前記第４保持及び引張機構部を可動することにより、互いの対向間の距離を広げるように前記可撓性基板を引っ張り、延伸しながら成膜するように構成している。
【発明の効果】
【００１３】
上述の如く、本発明に係る薄膜光電変換素子の製造方法は、可撓性基板を巻装した巻出しロールと前記可撓性基板を巻取る巻取りロールとの間で前記可撓性基板の搬送途中に設置される成膜室と、前記成膜室内において内部に加熱ヒータを有する接地電極と、前記成膜室内において高周波電源に接続される高周波電極とを備え、前記接地電極と前記高周波電極との間に前記可撓性基板を走行させて前記成膜室内で前記可撓性基板上に薄膜を成膜する成膜装置を用いて、前記可撓性基板の搬送方向に対し前記接地電極の両側に、前記可撓性基板の搬送方向と直交する前記可撓性基板の幅方向の上部一端部を挟持する第１保持及び引張機構部と、前記可撓性基板の幅方向の下部一端部を挟持する第２保持及び引張機構部と、前記第１保持及び引張機構部に対向した前記可撓性基板の幅方向他端部を挟持する第３保持及び引張機構部と、前記第２保持及び引張機構部に対向した前記可撓性基板の幅方向他端部を挟持する第４保持及び引張機構部と、をそれぞれ配置し、前記可撓性基板の搬送を停止させ、張力を与えながら、前記可撓性基板の裏面に前記接地電極を接触させて加熱し、前記第１保持及び引張機構部と、前記第２保持及び引張機構部と、前記第３保持及び引張機構部と、前記第４保持及び引張機構部とにより前記可撓性基板の両端部近傍を挟持し、前記第１保持及び引張機構部、前記第２保持及び引張機構部、前記第３保持及び引張機構部、前記第４保持及び引張機構部のいずれか１点を固定点とし、この固定点と搬送方向に対向する部位に配置された前記保持及び引張機構部が前記可撓性基板の搬送方向と平行ないし一定角度以内になるように保持して引っ張り、他の前記保持及び引張機構部が互いの対向間の距離を広げる方向に可動して、前記可撓性基板を引っ張り、延伸しながら成膜し、あるいは、前記第１保持及び引張機構部、前記第２保持及び引張機構部、前記第３保持及び引張機構部、前記第４保持及び引張機構部の４点が前記可撓性基板の搬送方向と平行ないし一定角度以内に保持し、前記搬送方向と対向する前記保持及び引張機構部間の距離を広げる方向に可動して、前記可撓性基板を引っ張り、延伸しながら成膜しているので、４箇所の保持及び引張機構部にて囲まれた領域で、隈なく可撓性基板を延伸させることが可能となる。
したがって、本発明によれば、可撓性基板の大型化のため、加熱による可撓性基板の熱膨張に起因して伸縮量が増加しても、２個の引張機構部により張力を負荷することで張力負荷の不可能な位置が存在しないことになり、均一な平面が得られることで可撓性基板の平面性を向上させることができる。しかも、可撓性基板の熱膨張による伸びに対する延伸が可能となるため、可撓性基板の熱膨張による伸びによって発生していた当該可撓性基板の緩みが抑制され、当該可撓性基板に発生していた皺状の変位を抑えることができ、膜厚の均一性が良好な薄膜を形成することができる。
【００１４】
また、本発明において、前記可撓性基板の対向した幅方向端部を挟持する２つの前記保持及び引張機構部のいずれかを固定とし、他の前記保持及び引張機構部は互いの対向間の距離を広げる方向に可動して、前記可撓性基板を引っ張り、延伸しながら成膜しているので、より一層、可撓性基板に発生した皺状の変位を抑えることができる。  
【００１５】
さらに、本発明において、前記接地電極の前記可撓性基板の搬送方向両側に配置した、前記第１保持及び引張機構部、前記第２保持及び引張機構部、前記第３保持及び引張機構部、第４保持及び引張機構部の搬送方向に沿ったいずれかの２点を搬送方向と逆方向に引っ張り、他の前記保持及び引張機構部の２点は互いの対向間距離を広げる方向に可動して、前記可撓性基板を引っ張り、延伸しながら成膜し、また、前記第１保持及び引張機構部、前記第２保持及び引張機構部、前記第３保持及び引張機構部、第４保持及び引張機構部の搬送方向に沿ったいずれかの２点を搬送方向に平行ないし一定角度以内になるように保持して引っ張っているので、引張機構部の固定部が無くなり、可撓性基板の配置に関しては慎重な張力の釣り合いは要求されるが、高い引っ張り荷重の延伸効果が得られることになる。
【００１６】
また、本発明において、前記第１保持及び引張機構部と前記第３保持及び引張機構部を上側に配置し、前記第２保持及び引張機構部と前記第４保持及び引張機構部を下側に配置した前記可撓性基板の垂直配置状態において、下側に配置した前記第２保持及び引張機構部または前記第４保持及び引張機構部の１点を固定点とし、他の前記保持及び引張機構部の引張り力及び引張り方向の釣り合いから、皺伸ばし張力を調整しているので、可撓性基板を垂直にして搬送した場合に、上部端部の手前に倒れが生じても、皺の伸ばし張力を調整することにより上部の倒れを抑制でき、修正した皺状変位の伸ばしを行うことができる。
さらに、本発明において、前記引張機構部により前記可撓性基板に延伸効果を与える前に、張力を与え停止している前記可撓性基板の裏面の非成膜面に前記接地電極を接触させて加熱し、前記可撓性基板に熱膨張分の伸びを発生した後、引っ張り荷重を与えて延伸することにより、熱膨張分にて発生していた皺状の変位を抑制する効果を得ることができる。
【００１７】
本発明に係る薄膜光電変換素子の製造装置は、可撓性基板を巻装した巻出しロールと前記可撓性基板を巻取る巻取りロールとの間で前記可撓性基板の搬送途中に設置される成膜室と、前記成膜室内において内部に加熱ヒータを有する接地電極と、前記成膜室内において高周波電源に接続される高周波電極とを備え、前記接地電極と前記高周波電極との間に前記可撓性基板を走行させて前記成膜室内で前記可撓性基板上に薄膜を成膜するものであって、前記可撓性基板を走行及び停止する際に、前記可撓性基板に張力を与える張力制御手段と、前記可撓性基板の搬送方向に対し前記接地電極の両側に、前記可撓性基板の搬送方向と直交する前記可撓性基板の幅方向の上部一端部を挟持する第１保持及び引張機構部と、前記可撓性基板の幅方向の下部一端部を挟持する第２保持及び引張機構部と、前記第１保持及び引張機構部に対向した前記可撓性基板の幅方向他端部を挟持する第３保持及び引張機構部と、前記第２保持及び引張機構部に対向した前記可撓性基板の幅方向他端部を挟持する第４保持及び引張機構部とをそれぞれ配置し、前記可撓性基板の搬送を停止した状態で、前記張力制御手段により張力を与えながら、前記可撓性基板の裏面に前記接地電極を接触させて加熱し、前記第１保持及び引張機構部と、前記第２保持及び引張機構部と、前記第３保持及び引張機構部と、前記第４保持及び引張機構部とにより前記可撓性基板の両端部近傍を挟持するとともに、前記第１保持及び引張機構部、前記第２保持及び引張機構部、前記第３保持及び引張機構部、前記第４保持及び引張機構部を可動することにより、互いの対向間の距離を広げるように前記可撓性基板を引っ張り、延伸しながら成膜するように構成しているので、上記製造方法の発明と同様の効果を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】本発明の第１実施形態に係る成膜装置を示す概略構成配置図である。
【図２】（Ａ）〜（Ｃ）は、上記第１実施形態の可撓性基板の成膜室における形成手順を示す概略断面図である。
【図３】可撓性基板の保持方式を比較して示すものであり、（Ａ）は上記第１実施形態の平面図、（Ｂ）は比較例の平面図である。
【図４】（Ａ）〜（Ｄ）は、本発明の第１実施形態における皺状変位を抑える手順を示す概略断面図である。
【図５】可撓性基板の皺状変位を比較して示すものであり、（Ａ）は上記第１実施形態の線図、（Ｂ）は比較例の線図である。
【図６】本発明の第２実施形態に係る可撓性基板の保持方式を示す平面配置図である。
【図７】従来技術における可撓性基板の保持方式を示す平面配置図である。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
以下、本発明に係る薄膜光電変換素子の製造方法及び製造装置、並びに成膜装置について、その実施の形態に基づき図面を参照しながら詳細に説明する。
【００２０】
［第１実施形態］  
図１は本発明の第１実施形態に係る成膜装置の概略構成配置図である。
図１において、可撓性基板１を巻装した巻出しロール２ａと、可撓性基板１を巻取る巻取りロール２ｂとの間であって、可撓性基板１の搬送途中には、成膜装置１００が設置されており、可撓性基板１は、２つのロール２ａ，２ｂの回転駆動により搬送されるようになっている。
成膜装置１００の成膜室（反応室）１０内には、可撓性基板１を支持し内部に基板への加熱ヒータ８を有する接地電極４と、高周波電源３ａに電気的に接続される高周波電極３とが、走行させる可撓性基板１を挟んで所定の間隔を空けて対向して配置されている。しかも、可撓性基板１への加熱ヒータ８を有する接地電極４と高周波電極３とは、お互いが平行となるように配置されている。
【００２１】
また、成膜装置１００は、接地電極４と高周波電極３を内部に収納して、成膜室１０を形成する仕切りとなる一対の押さえ枠５，６を備えている。これら押さえ枠５，６は、互いの開口部が向き合う断面コ字状に形成され、少なくとも一方の接地電極側の押さえ枠６は移動可能に構成されており、これら押さえ枠５，６の周辺部を重ね合わせることによって可撓性基板１を挟み込み、成膜室１０を分離している。
さらに、成膜装置１００の成膜室１０の外側に位置する内側壁面には、可撓性基板１の端部を挟持する端部保持機構部と、可撓性基板１を引っ張る引張機構部の機能を兼備している４個の保持及び引張機構部１２が可撓性基板１の搬送方向の上下流の出入口付近で互いに対向して配置されている。
【００２２】
図２（Ａ）〜（Ｃ）は、本発明の第１実施形態における可撓性基板１の成膜室１０の形成手順を示す概略断面図である。
可撓性基板１を搬送するときには、図２（Ａ）に示すように、接地電極４を反対側方向に引いて、接地電極４と高周波電極３とが接触しないようになっており、成膜室１０内で薄膜を形成するときには、図２（Ｂ）に示すように、加熱ヒータ８を内蔵した接地電極４をＹ１方向へ移動させることにより可撓性基板１に押し付けて、可撓性基板１を加熱して設定の温度に昇温する。次いで、後述するように、保持及び引張機構部１２により可撓性基板１に対する固定保持と張力の負荷の調整を行った後、図２（Ｃ）に示すように、押さえ枠５，６を互いに向き合うＹ２方向へ押し込めば、当該押さえ枠５，６に囲まれた成膜室１０が形成されることになる。
【００２３】
本発明の第１実施形態に係る成膜装置１００は、以上のように構成されているが、本発明はさらに、かかる成膜装置１００を用いた以下の薄膜光電変換素子の製造方法及びその製造装置に関するものである。
【００２４】
図３は、可撓性基板の保持方式を比較して示すものであり、（Ａ）は本発明の第１実施形態の平面図、（Ｂ）は比較例（例えば、特願２００９−６３５２号）の平面図であり、図３（Ａ）、（Ｂ）において、Ｘは可撓性基板１の運動方向、１ａは可撓性基板１の表面変位測定方位である。
また、図３において、１２Ａ、１２Ｂ、１２Ｃ、１２Ｄは可撓性基板１の保持及び引張機構部である。各保持及び引張機構部１２Ａ、１２Ｂ、１２Ｃ、１２Ｄは、可撓性基板１の幅端部を挟持する保持部１２Ａ１、１２Ｂ１、１２Ｃ１、１２Ｄ１と、引張機構部１２Ａ２、１２Ｂ２、１２Ｃ２、１２Ｄ２とから成り、可撓性基板１を保持するととともに、可撓性基板１に引張り作用を行うことが可能に構成されている。
【００２５】
これら保持及び引張機構部１２のうち、第１の保持及び引張機構部１２Ａは、第１の保持部１２Ａ１により可撓性基板１の幅方向一端部を挟持するものであって、第１の引張機構部１２Ａ２は可動せず可撓性基板１上に固定されている。
また、保持及び引張機構部１２のうち、第２の保持及び引張機構部１２Ｃは、第１の保持及び引張機構部１２Ａに対向して配置されており、第１の保持部１２Ａ１に対向した可撓性基板１の幅方向他端部を第２の保持部１２Ｃ１により挟持するとともに、第２の引張機構部１２Ｃ２により、図３の矢印方向の外向きの引張り荷重１２Ｃ３を可撓性基板１に与えるように構成されている。
【００２６】
さらに、保持及び引張機構部１２のうち、第３の保持及び引張機構部１２Ｂは、第１の保持及び引張機構部１２Ａから可撓性基板１の長手方向に距離Ｓ１の間隔を空けて設けられ、第３の保持部１２Ｂ１により可撓性基板１を挟持し、かつ、第３の引張機構部１２Ｂ２により、図３（Ａ）の矢印方向の引張り荷重１２Ｂ３、つまり可撓性基板１の搬送方向（矢印Ｘ方向）またはやや垂直方向に角度αを付けて、可撓性基板１を引張り、該可撓性基板１に張力を与えるように構成されている。この角度αは、後述するように±１５°以内が好適である。
そして、保持及び引張機構部１２のうち、第４の保持及び引張機構部１２Ｄは、第２の保持及び引張機構部１２Ｃから可撓性基板１の長手方向に距離Ｓ２の間隔を空けて設けられ、第４の保持部１２Ｄ１により可撓性基板１を挟持し、かつ、第４の引張機構部１２Ｄ２により、図３の矢印方向の外向きの引張り荷重１２Ｄ３を可撓性基板１に与えるように構成されている。
【００２７】
なお、本発明の第１実施形態において、第１及び第２の保持及び引張機構部１２Ａ，１２Ｃと、第３及び第４の保持及び引張機構部１２Ｂ，１２Ｄの具体的な構成は、図７に示した特許文献１の第１保持機構部３０、第２保持機構部４０及び引張機構部５０と（３０，４０，５０は、特許文献１の符号）同様な構成を有している。
【００２８】
次に、前記第１実施形態に係る成膜装置１００を用いた薄膜光電変換素子の製造方法及びその製造装置の作用効果について説明する。
図３（Ａ）は本発明の第１実施形態の基板変位を示し、図３（Ｂ）は比較例（特願２００９−６３５２号）の基板変位を示している。図３（Ａ）及び（Ｂ）のどちらにおいても、Ａ点は固定点であり、可撓性基板１の位置が固定されている。
図３（Ｂ）に示す比較例（特願２００９−６３５２号）の成膜工程では、接地電極のみが可撓性基板１の非成膜面に移動して接触しながら可撓性基板１を加熱し、特許文献１（特開２００５−７２４０８号公報）と同様に、第１保持機構部と第２保持機構部とにより可撓性基板１の両端部を挟持し、挟持しながら第１保持機構部と第２保持機構部をお互いの距離が広がる方向へ引張機構部によって移動させて可撓性基板１の両端部を基板長手方向に引っ張る。そして、押さえ枠を移動して可撓性基板１を押さえ込んで挟み、成膜室の開口部を閉じて放電空間を形成した状態で、可撓性基板１に対して成膜している。
【００２９】
図３（Ｂ）の比較例では、第１の保持及び引張機構部１２Ａにより挟持される可撓性基板１の位置が固定点であることから、第１の保持及び引張機構部１２Ａと第３の保持及び引張機構部１２Ｂとの距離Ｓ３は固定されるため、これら第１の保持及び引張機構部１２Ａ〜第３の保持及び引張機構部１２Ｂ間（距離Ｓ３）における可撓性基板１の熱伸びを延伸することはできなかった。
このため、可撓性基板１の第１の保持及び引張機構部１２Ａと第３の保持及び引張機構部１２Ｂ間の熱による伸びが長くなり、第１の保持及び引張機構部１２Ａと第３の保持及び引張機構部１２Ｂ間の距離が長くなると、可撓性基板１の熱伸びによる皺が発生することになる。この皺は、第２の保持及び引張機構部１２Ｃと第４の保持及び引張機構部１２Ｄとの間（距離Ｓ４）においても同様に、張力が負荷された方位に皺が伝播して広がり、その結果、可撓性基板１の平面性を低下させることになった。
【００３０】
一方、本発明の第１実施形態では、図３（Ａ）に示すように、第３の保持及び引張機構部１２Ｂは、第１の保持及び引張機構部１２Ａから可撓性基板１の長手方向に距離Ｓ１の間隔を空けて設けられ、可撓性基板１を挟持し、かつ図中矢印方向の引張り荷重１２Ｂ３を可撓性基板１に与えている。
すなわち、第３の保持及び引張機構部１２Ｂによる可撓性基板１の保持点Ｂにおいて、基板１の搬送方向（矢印Ｘ方向）またはやや垂直方向に角度αを付けて、第３の保持及び引張機構部１２Ｂによって可撓性基板１に張力を与えている。この角度αは、±１５°以内が好適である。
【００３１】
この張力により、可撓性基板１の両端部近傍の２箇所（第１の保持及び引張機構部１２Ａと第２の保持及び引張機構部１２Ｃ）を挟持しながら、第１の保持及び引張機構部１２Ａと第２の保持及び引張機構部１２Ｃから長手方向に距離Ｓ１、Ｓ２の間隔を空けて設けた第３の保持及び引張機構部１２Ｂと第４の保持及び引張機構部１２Ｄにより、可撓性基板１の互いの距離を広げる方向に保持しながら引っ張るので、４箇所の保持及び引張機構部１２Ａ〜１２Ｄに囲まれた領域で、隈なく可撓性基板１を延伸させることが可能となる。
本発明の第１実施形態は、図３（Ａ）の可撓性基板１の保持方式によって、可撓性基板１の皺状変位を抑制する手段を提供するものである。
【００３２】
図４（Ａ）〜（Ｄ）は、本発明の第１実施形態における皺状変位を抑える手順を示す概略断面図である。
図３に示されるような可撓性基板１の保持方式において、熱膨張により発生する可撓性基板１の皺状の変位を抑える効果を十分に得るには、既に説明した引張り荷重を可撓性基板１に与える以前に、搬送停止している可撓性基板１の長手方向に搬送張力を与えながら、加熱ヒータ８を内蔵した接地電極４を可撓性基板１の裏面の非成膜面に接触させ、熱膨張による皺状変位を発生させる加熱工程を行う手順を踏む必要がある。本発明の第１実施形態では、図３（Ａ）の可撓性基板１の保持方式において、搬送張力３０Ｎ〜１００Ｎを与えながら、加熱を行った。
【００３３】
図４（Ａ）〜（Ｄ）においては、図１及び図３（Ａ）と同様に、成膜装置１００や保持及び引張機構部１２Ａ，１２Ｂ，１２Ｃ，１２Ｄが配置構成されている。
図４（Ａ）は、可撓性基板１が成膜室１０に搬送され、張力を与えながら停止した状態を示している。この状態において、第１〜第４の保持及び引張機構部１２Ａ〜１２Ｄを構成する保持部１２Ａ１〜１２Ｄ１と引張機構部１２Ａ２〜１２Ｄ２は、可撓性基板１から離間して配置されている。
この状態で可撓性基板１の裏面の非成膜面に、加熱ヒータ８を内蔵した接地電極４を押し当て、図４（Ｂ）に示すように、接触させて加熱する。この加熱により、可撓性基板１は熱膨張して伸びが生じ、当該可撓性基板１の幅方向には、伸びを引っ張る力が作用されておらず、図４（Ｂ）に示すように、皺１３が発生する。この状態において、第１〜第４の保持及び引張機構部１２Ａ〜１２Ｄを構成する引張機構部１２Ａ２〜１２Ｄ２は、可撓性基板１に接触して配置されている。
【００３４】
この発生した皺１３を伸ばすため、図４（Ｃ）に示すように、可撓性基板１の幅端を第１〜第４の保持部１２Ａ１，１２Ｂ１，１２Ｃ１，１２Ｄ１により挟持し、最終的には図４（Ｄ）に示すように、第２の引張機構部１２Ｃ２、第３の引張機構部１２Ｂ２、第４の引張機構部１２Ｄ２により幅方向（矢印Ｚ方向）の引張り力を与えて、可撓性基板１の幅方向に発生した皺１３を伸ばし、膜厚の均一性が良好な成膜形成を可能とする。
【００３５】
なお、本発明の第１実施形態において、第１の保持及び引張機構部１２Ａは、第１の保持部１２Ａ１が可撓性基板１を挟持した状態で第１の引張機構部１２Ａ２が作動して引っ張ったりせず固定としているが、他の保持及び引張機構部１２Ｂ〜１２Ｄの引張機構部、すなわち第２の引張機構部１２Ｃ２、第３の引張機構部１２Ｂ２、第４の引張機構部１２Ｄ２との引張り力とバランスを取ることにより、第１の引張機構部１２Ａ２に引張り力を与えることは可能である。
【００３６】
このような手順を踏まずに、引張り工程を実施した後、加熱した場合は、可撓性基板１に与えている引張り荷重に沿う皺１３が発生することになり、皺状の変位を抑える効果は得られない。
【００３７】
また、可撓性基板１を垂直の状態、例えば、第１の保持及び引張機構部１２Ａと第３の保持及び引張機構部１２Ｂを上側に配置し、第２の保持及び引張機構部１２Ｃと第４の保持及び引張機構部１２Ｄを下側に配置して、垂直に搬送した場合は、可撓性基板１の自重による垂れ下がりが生じて基板自体の形状強度により下部で変形が拘束され、可撓性基板１の上部端部は手前に倒れが生じる。
この倒れは、可撓性基板１の４点の挟持点、すなわち第１の保持部１２Ａ１、第２の保持部１２Ｃ１、第３の保持部１２Ｂ１、第４の保持部１２Ｄ１のうち、固定点を１点配置する場合は下部に設置し（例えば、第２の保持部１２Ｃ１を垂直の下側に設置する）、他の３点の挟持点すなわち第１の引張機構部１２Ａ２、第３の引張機構部１２Ｂ２、第４の引張機構部１２Ｄ２の、引張り力及び引張り方向の釣り合いを取り、皺１３の伸ばし張力を調整して、上部の倒れを修正した皺１３の伸ばしを行うことが可能である。
【００３８】
したがって、本発明の第１実施形態の製造方法及び製造装置によれば、皺状変位の計測及び皺伸ばしを行っているから、可撓性基板１の大型化のため、加熱による可撓性基板１の熱膨張に起因して伸縮量が増加しても、２個（第３及び第４）の保持及び引張機構部１２Ｂ，１２Ｄの引張機構部１２Ｂ２，１２Ｄ２により、可撓性基板１の幅端に幅方向（矢印Ｚ方向）の張力を負荷することで張力負荷の不可能な位置が存在しないことになり、平面性の向上を図ることができて、可撓性基板１の熱膨張による伸びが延伸可能となる。これにより、可撓性基板１の熱膨張による伸びによって発生していた当該可撓性基板１の緩みが抑制され、当該可撓性基板１に発生していた皺状の変位を抑えることができる。また、可撓性基板１の幅方向に発生した皺１３を伸ばすことにより、膜厚の均一性が良好な成膜を形成することができる。
【００３９】
図５は、１ｍ幅の可撓性基板１を用い、第１実施形態の基板表面の皺状変位と上記比較例の基板表面の皺状変位とを比較した線図である。すなわち、図５（Ａ）は、第１実施形態における可撓性基板１の皺状変位の実測値、図５（Ｂ）は、比較例における可撓性基板１の皺状変位の実測値である。
図５から明らかなように、（Ａ）で示す本発明の第１実施形態においては、前述の方法を行ったことにより、（Ｂ）で示す比較例に比べて可撓性基板１の皺状変位が大幅に減少し、小さな変位に収まっていることが分かる。
【００４０】
［第２実施形態］
図６は、本発明の第２実施形態における可撓性基板の保持方式を示す平面配置図である。
この第２実施形態においては、可撓性基板１の第２の保持及び引張機構部１２Ｃと第４の保持及び引張機構部１２Ｄを構成する、第２の引張機構部１２Ｃ２と第４の引張機構部１２Ｄ２を上記第１実施形態と同様に外向きに対称に配置している。また、可撓性基板１の第１の保持及び引張機構部１２Ａと第３の保持及び引張機構部１２Ｂを構成する、第１の引張機構部１２Ａ２と第３の引張機構部１２Ｂ２の引張り荷重の作用方向を、可撓性基板１の幅方向線１ｃを基準に対称に配置して、該幅方向線１ｃに対称な逆方向に作用させている。すなわち、第３の引張機構部１２Ｂ２は、可撓性基板１の搬送方向（矢印Ｘ方向）またはやや垂直方向に角度αを付けて、可撓性基板１を保持して引っ張るとともに、第１の引張機構部１２Ａ２は、可撓性基板１の搬送方向（矢印Ｘ方向）と逆方向またはやや垂直方向に角度αを付けて、可撓性基板１を保持して引っ張っている。その他の構成及び配置は、上記第１実施形態と同様である。
このように、第１〜第４の保持及び引張機構部１２Ａ，１２Ｂ，１２Ｃ，１２Ｄを遊動的に配置すれば、保持及び引張機構部の固定部が無くなるため、可撓性基板１の配置に関しては慎重な張力の釣り合いを要求するが、高い引張り荷重の延伸効果が得られることになる。その他の作用効果は、上記第１実施形態と同様である。
【００４１】
また、可撓性基板１を垂直の状態で搬送した場合の倒れについても同様であり、可撓性基板１の４点の挟持点のうち、１点を固定点として下部に設置し、他の３点の挟持点の引張り力及び引張り方向の釣り合いを取り、皺１３の伸ばし張力を調整して、上部の倒れを修正した皺１３の伸ばしを行うことができる。
【００４２】
以上、本発明の実施の形態につき述べたが、本発明は既述の実施の形態に限定されるものではなく、本発明の技術的思想に基づいて各種の変更及び変形が可能である。
【符号の説明】
【００４３】
１  可撓性基板
２ａ  巻出しロール
２ｂ  巻取りロール
３  高周波電極
３ａ  高周波電源
４  接地電極
５，６  押さえ枠
８  加熱ヒータ
１０  成膜室
１２Ａ  第１の保持及び引張機構部
１２Ｂ  第３の保持及び引張機構部
１２Ｃ  第２の保持及び引張機構部
１２Ｄ  第４の保持及び引張機構部
１２Ａ１  第１の保持部
１２Ｂ１  第３の保持部
１２Ｃ１  第２の保持部
１２Ｄ１  第４の保持部
１２Ａ２  第１の引張機構部
１２Ｂ２  第３の引張機構部
１２Ｃ２  第２の引張機構部
１２Ｄ２  第４の引張機構部  
１００  成膜装置
Ｘ  可撓性基板の運動方向
【図１】
2012146912.tif 000003
【図２】
2012146912.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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【図７】
2012146912.tif 000009