(57)【要約】【課題】加工精度、組み立て精度の累積による電極表面の反りや熱膨張による変形による影響を軽減し得る薄膜製造装置を提供する。【解決手段】この薄膜製造装置は、高周波電極部材８が、電極基部８ｂと、この電極基部８ｂの上部を覆う電極本体８ａと、成膜室で可撓性基板の薄膜が成膜される一面に離間して対向する電極本体８ａの面の平坦性を調整する平坦性調整機構３０とを備え、この平坦性調整機構３０は、電極基部８ｂと電極本体８ａとの間に介装された圧縮コイルばね３２を有し、この圧縮コイルばね３２のばね力により電極基部８ｂ上方に電極本体８ａを離間状態で支持することにより、高周波電極８表面の平坦性を調整する。【選択図】図５
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
内部を真空保持して成膜するための成膜室と、該成膜室内に長尺な可撓性基板を長手方向に搬送して所定の張力が作用した状態で位置させる基板搬送機構と、前記成膜室で前記可撓性基板の前記薄膜が成膜される一面に離間して対向配置される接地電極部材と、前記成膜室で前記可撓性基板の他面に圧接される高周波電極部材と、前記可撓性基板に対向した前記接地電極部材と前記高周波電極部材とに所定の電位差を発生させる電圧印加機構と、前記高周波電極部材を所定温度に発熱させる電極加熱機構とを備え、前記可撓性基板の一面に前記成膜室で薄膜を成膜する薄膜製造装置であって、
前記高周波電極部材は、電極基部と、この電極基部の上部を覆う電極本体と、前記成膜室で前記可撓性基板の薄膜が成膜される一面に離間して対向する前記電極本体の面の平坦性を調整する平坦性調整機構とを備え、該平坦性調整機構は、前記電極基部と前記電極本体との間に介装された圧縮コイルばねを有し、該圧縮コイルばねのばね力により前記電極基部上方に前記電極本体を離間状態で支持することにより、電極表面の平坦性を調整することを特徴とする薄膜製造装置。
【請求項２】
前記平坦性調整機構は、前記高周波電極部材の電極本体と電極基部との離間距離を調整する離隔距離調整部材を有することを特徴とする請求項１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、長尺形状の可撓性基板の一面に成膜室で薄膜を成膜する薄膜製造装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
現在、薄膜光電変換素子の製造において、例えば、アモルファスシリコン（ａ−Ｓｉ）を主原料とする光電変換層を、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形成することは生産性の点で優れている。
このような光電変換層をはじめとして、薄膜光電変換素子には複数の層が形成される。長尺の可撓性基板上に複数層を形成するための薄膜製造装置の方式としては、例えばステッピングロール方式がある。ステッピングロール方式は、成膜室内で可撓性基板を一旦停止させて成膜した後、成膜の終わった可撓性基板部分をその成膜室から次の成膜室へと送り出す方式である（例えば特許文献１参照）。
【０００３】
また、成膜にはプラズマＣＶＤ（Chemical  Vapor  Deposition）法が広く用いられている。プラズマＣＶＤ法を用いたステッピングロール方式の場合、成膜室開放−基板の１フレーム移動−成膜室封止−原料ガス導入−圧力制御−放電開始−放電終了−原料ガス停止−ガス引き−成膜室開放、の一連の操作が繰り返される。ステッピングロール方式の成膜は、隣接する成膜室とのガス相互拡散がない点や、装置がコンパクトになるといった点で優れている。
【０００４】
ところで、平行平板型プラズマＣＶＤ装置による成膜において、図６（ｂ）に示すように、接地電極１１０に圧接した可撓性基板２０に均一な膜厚および膜質の薄膜を形成するための条件の一つとして、電圧印加機構である高電圧電源１０７に接続された高周波電極１０８と接地電極１１０との対向距離Ｔが一定であることが重要である。例えば、電極（平板部）１０８，１１０の寸法が、高さ１０００×幅３００×奥行き５０（ｍｍ）であり、高周波電極１０８と接地電極１１０との間の対向距離Ｔが１０ｍｍの場合、その対向距離Ｔの平行度は±０．５ｍｍ以内が必要である。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２０１０−１７４２８８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
ここで、通常、プラズマＣＶＤ装置を用いて薄膜を形成する場合、真空状態で接地電極１１０を１５０〜２５０℃程度にヒータ１０９で加熱して成膜を行なう。その際、高周波電極１０８は接地電極１１０による輻射熱やプラズマ放電時の熱により変形し、その表面の平坦性が損なわれる。また、同様に接地電極１１０も熱によって変形し、その表面の平坦性が損なわれ、その結果、両電極間の平行度が損なわれ、可撓性基板２０に均一な膜厚および膜質の薄膜を形成することが困難となる。
【０００７】
そこで、従来は、高周波電極１０８と接地電極１１０との間に、対向距離調整部材１３０を挟み込み（図６（ｂ）参照）、電極間距離を調整していた。しかしながら、高周波電極１０８と接地電極１１０との間に対向距離調整部材１３０を挟み込むことで電極間距離を調整する方法では、両電極が固定された構造なので、各部品の加工精度、組み立て精度の累積による電極表面の反りや熱膨張による変形による影響を軽減する上で不十分であった。
そこで、本発明は、このような問題点に着目してなされたものであって、加工精度や組み立て精度の累積による電極表面の反りや熱膨張による変形による影響を軽減して、可撓性基板の表面に薄膜を良好な品質で成膜し得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】
【０００８】
上記課題を解決するために、本発明は、内部を真空保持して成膜するための成膜室と、該成膜室内に長尺な可撓性基板を長手方向に搬送して所定の張力が作用した状態で位置させる基板搬送機構と、前記成膜室で前記可撓性基板の前記薄膜が成膜される一面に離間して対向配置される接地電極部材と、前記成膜室で前記可撓性基板の他面に圧接される高周波電極部材と、前記可撓性基板に対向した前記接地電極部材と前記高周波電極部材とに所定の電位差を発生させる電圧印加機構と、前記高周波電極部材を所定温度に発熱させる電極加熱機構とを備え、前記可撓性基板の一面に前記成膜室で薄膜を成膜する薄膜製造装置であって、前記高周波電極部材は、電極基部と、この電極基部の上部を覆う電極本体と、前記成膜室で前記可撓性基板の薄膜が成膜される一面に離間して対向する前記電極本体の面の平坦性を調整する平坦性調整機構とを備え、該平坦性調整機構は、前記電極基部と前記電極本体との間に介装された圧縮コイルばねを有し、該圧縮コイルばねのばね力により前記電極基部上方に前記電極本体を離間状態で支持することにより、電極表面の平坦性を調整することを特徴とする。
ここで、本発明に係る薄膜製造装置において、前記平坦性調整機構が、前記高周波電極部材の電極本体と電極基部との離間距離を調整する離隔距離調整部材を有することは好ましい。
【発明の効果】
【０００９】
本発明に係る薄膜製造装置によれば、高周波電極部材が、成膜室で可撓性基板の薄膜が成膜される一面に離間して対向する面の平坦性を調整する平坦性調整機構を有するので、加工精度、組み立て精度の累積による電極表面の反りや熱膨張による変形による影響を軽減することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】本発明に係る薄膜製造装置の一実施形態の正面図である。
【図２】図１の平面図である。
【図３】図１の要部の拡大図であり、同図（ａ）は成膜室が開放状態の図であり、同図（ｂ）は、成膜室が封止状態の図である。
【図４】本発明に係る高周波電極部材の平面図である。
【図５】同図（ａ）は図４でのＺ−Ｚ断面図であり、（ｂ）は同図（ａ）でのＡ部拡大図である。
【図６】同図（ａ）は従来の高周波電極部材の平面図であり、（ｂ）は同図（ａ）でのＹ−Ｙ断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下、本発明に係る平行平板型プラズマＣＶＤ薄膜製造装置の一実施形態について、図面を適宜参照しつつ説明する。なお、この例はステッピングロール方式を採用した薄膜製造装置の例である。
図１および図２に示すように、この薄膜製造装置１は、可撓性基板２０にａ−Ｓｉなどの薄膜を形成するための成膜室として、複数のプラズマＣＶＤ室２（この例では３箇所）と、可撓性基板２０の給送ロール３および巻取りロール４とを有している。給送ロール３および巻取りロール４が設けられる部屋並びに各プラズマＣＶＤ室２は真空容器となっており、各部屋は、それぞれ仕切弁５によって仕切られている。
可撓性基板２０には搬送方向に常に一定張力が掛かっている。この可撓性基板２０は、給送ロール３から送り出されて各プラズマＣＶＤ室２を通って所定の成膜処理が施され、巻取りロール４に巻き取られていくようになっている。
【００１２】
プラズマＣＶＤ室２には、電圧印加機構である高電圧電源７に接続された高周波電極部材８と、ヒータ９を内蔵した接地電極部材１０とが対向して配置されている。成膜時には、接地電極部材１０が可撓性基板２０を可撓性基板面に対して垂直方向から押え、これにより、可撓性基板２０は接地電極部材１０に接触する。
上述の構成において、この薄膜製造装置１では、高周波電極部材８への高周波電圧の印加により成膜空間にプラズマが発生し、図示しない導入管から導入された原料ガスが分解され、可撓性基板２０に、ａ−Ｓｉなどの薄膜が形成されるようになっている。
【００１３】
ここで、上述の薄膜製造装置１の要部構造を、図３ないし図５に基づいて、さらに詳細に説明する。
まず、図３（ａ）に示すように、成膜室であるプラズマＣＶＤ室２は、断続的に搬送されてくる可撓性基板２０の後面側および前面側に函状の上部成膜室２１と下部成膜室２２が対向配置されている。下部成膜室２２には高電圧電源７に接続された高周波電極部材８が、上部成膜室２１にはヒータ９を内蔵した接地電極部材１０が設けられている。
【００１４】
一方、成膜時には、図３（ｂ）に示すように、上部成膜室２１が下部成膜室２２側へ前進し、可撓性基板２０が接地電極部材１０に押えられて下部成膜室２２の開口側の端面に取り付けられたシール材２２ａに接触する。これにより、下部成膜室２２と可撓性基板２０によって排気管２３に連通する気密に密閉された成膜空間が形成される。高周波電極部材８に高周波電圧が印加されると、成膜空間にプラズマが発生し、図示しない導入管から導入された原料ガスが分解され、可撓性基板２０にａ−Ｓｉ膜などが形成される。
【００１５】
ここで、この高周波電極部材８は、図５に示すように、高電圧電源７が接続される下方の電極基部８ｂと、この電極基部８ｂの上部を覆うように配置される電極本体８ａとを有する。さらに、この高周波電極部材８は、プラズマＣＶＤ室２で可撓性基板２０の薄膜が成膜される一面に離間して対向する高周波電極部材８の面の平坦性を調整する平坦性調整機構３０を有している。
【００１６】
詳しくは、図４に示すように、高周波電極部材８は、平面視が矩形状をなすが、その長手方向の中央およびその左右に対称に離間した位置の計３箇所に、平坦性調整機構３０を設けている。図５に示すように、電極基部８ｂは、その中央およびその左右に対称に離間した位置の計３箇所に（図４参照）、円筒状のボス８ｔがそれぞれ立設されており、各ボス８ｔ内に圧縮コイルばね３２がそれぞれ装入されている。この例では、ボス８ｔが圧縮コイルばね３２を支持する支持部となっている。
【００１７】
また、各ボス８ｔの底面には、ボス８ｔと同軸に雌ねじ８ｎがそれぞれ設けられている。一方、電極本体８ａには、各ボス８ｔに対向する位置それぞれに、段付き貫通穴８ｐが形成されている。そして、この段付き貫通穴８ｐの上方から支持ボルト３１が圧縮コイルばね３２に同軸に装通され、この支持ボルト３１先端の雄ねじが上記雌ねじ８ｎに螺合され、圧縮コイルばね３２の両端を非固定状態のまま拘束している。
各平坦性調整機構３０は、上記のような構成により、高周波電極部材８に圧縮コイルばね３２を内蔵しており、この圧縮コイルばね３２のばね力により電極本体８ａをいわば「浮いた」状態にして電極基部８ｂ上方に電極本体８ａを離間状態（離間距離Ｄ）で支持している。
また、支持ボルト３１は、対向方向の離間距離Ｄを調整する離隔距離調整部材となっており、雌ねじ８ｎに螺合する螺合量を変えることによって、離間距離Ｄを所定の範囲で任意に調整することができる。
【００１８】
次に、この薄膜製造装置の作用・効果について説明する。
上述のように、この薄膜製造装置１によれば、高周波電極部材８が、電極基部８ｂと、この電極基部８ｂの上部を覆う電極本体８ａと、成膜室で可撓性基板の薄膜が成膜される一面に離間して対向する電極本体８ａの面の平坦性を調整する平坦性調整機構３０とを備え、この平坦性調整機構３０が、電極基部８ｂと電極本体８ａとの間に介装された圧縮コイルばね３２を有し、この圧縮コイルばね３２のばね力により電極基部８ｂ上方に電極本体８ａを離間状態で支持することにより、高周波電極部材８全面を拘束状態で支持していた従来の構造に比べて、電極本体８ａ部分と接地電極部材１０との対向方向での自由度が得られるので、高周波電極部材８表面の平坦性を調整することができる。よって、加工精度や組み立て精度の累積による電極表面の反りや熱膨張による変形を矯正することができる。
【００１９】
また、支持ボルト３１は、対向方向の離間距離Ｄを調整する離隔距離調整部材となっており、雌ねじ８ｎに螺合する螺合量を変えることによって、離間距離Ｄを任意に調整することができるので、これによって、高周波電極部材８表面の平坦性をより好適に調整可能である。
なお、本発明に係る薄膜製造装置は、上記実施形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しなければ種々の変形が可能なことは勿論である。
例えば、本発明の平坦性調整機構３０に加え、従来の技術（高周波電極部材と接地電極部材との間に対向距離調整部材を挟み込む方法（図６（ｂ）参照））を併用してもよい。これにより、高周波電極部材８と接地電極部材１０との距離をより一定に保つことができる。
【００２０】
また、上記実施形態の平坦性調整機構３０では、距離Ｄを調整する離隔距離調整部材として支持ボルト３１を有する例で説明したが、例えば圧縮コイルばね３２の両端を、電極本体８ａおよび電極基部８ｂそれぞれに直接固定することで、支持ボルト３１を省略可能である。しかし、分解・組み付けを容易とし、ねじ部の螺合量を変えることによって、対向方向の距離Ｄを調整可能とし、さらに、電極本体８ａをより「浮いた」状態とするために、圧縮コイルばね３２の両端を非固定状態にして支持する上では、本実施形態の支持ボルト３１等の離隔距離調整部材を有する構成が好ましい。
また、例えば上記実施形態は、本発明に係る平行平板型プラズマＣＶＤ薄膜製造装置の一実施形態としてステッピングロール方式を例に説明したが、これに限らず、成膜室を連続的に移動して可撓性基板上に連続的に成膜していくロールツーロール方式の薄膜製造装置に対して、本発明の平坦性調整機構を採用してもよい。
【符号の説明】
【００２１】
１    薄膜製造装置
２    プラズマＣＶＤ室（成膜室）
３    給送ロール
４    巻取りロール
５    仕切弁
７    高電圧電源
８    高周波電極部材
９    ヒータ
１０    接地電極部材
２０    可撓性基板
２１    上部成膜室  ２２    下部成膜室
２３    排気管
３０    平坦性調整機構
３１    支持ボルト
【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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