JP6076144B2

JP6076144B2 - 搬送製膜装置

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Publication number: JP6076144B2
Application number: JP2013046764A
Authority: JP
Inventors: 豊治寺田; 酒井　博史; 博史酒井; 正晃河杉
Original assignee: Toray Engineering Co Ltd
Current assignee: Toray Engineering Co Ltd
Priority date: 2013-03-08
Filing date: 2013-03-08
Publication date: 2017-02-08
Anticipated expiration: 2033-03-08
Also published as: JP2014173135A

Description

本発明は、搬送中の薄板長尺体の基材上に処理を行って基材の表面に製膜する搬送製膜装置に関するものであり、特にロールトゥロールタイプで基材の表面に薄膜を形成する搬送製膜装置に関する。

太陽電池モジュールとして、複数枚の短冊状の太陽電池セルを短手方向（幅方向）に並べて接合したスラット構造型のものが知られている（例えば、特許文献１参照）この太陽電池セルは、金属材料からなる一定幅の基材上に、下部導電膜（Ａｇ、ＺｎＯ等）、光電変換膜（アモルファスシリコン等）及び上部導電膜（ＩＴＯ等）等の薄膜を形成する処理（製膜処理）を行ってこれらが積層されて形成されている。この下部導電膜、光電変換膜、上部導電膜は、各チャンバー内でスパッタやＣＶＤ法等により形成されている。

最近では、基材を無駄なく使用できること、製膜処理速度が各製膜チャンバでの製膜レートに依存しないというメリットが得られることから、ロールトゥロールタイプの搬送製膜装置において、チャンバ内に回転軸が互いに傾斜した２つのローラを配置したネルソンロールを設け、このネルソンロールの間に基材を所定間隔で複数回架け渡して、製膜処理による製膜処理が連続的に実行されて、所定の膜厚になるような製膜装置が提案されている（例えば、特願２０１１−２７０４６５）。

このネルソンロールを用いたロールトゥロールタイプの搬送製膜装置は、例えば図１２に示すように、送出リールＢと、巻取リールＣと、複数の製膜処理部Ｄとを備えており、送出リールＢに巻回された基材Ａが複数の製膜処理部Ｄを通過することにより基材Ａ上に所定の薄膜が順次製膜される。そして、最終的に巻取リールＣに巻き取られることにより、すべての製膜処理が完了した製膜基材Ａが巻回された状態で形成される。そして、得られた製膜基材Ａは、切断工程、接合工程を経ることにより、スラット構造型の太陽電池モジュールが形成される。

ここで、製膜処理部Ｄに用いられるネルソンロールＥは、例えば、図１３に示すように、円筒形状の主ロール部Ｆと副ロール部Ｇとを有している。主ロール部Ｆは、その回転軸ｆ（主ロール軸）が基材Ａの搬送方向に対して垂直に配置されており、副ロール部Ｇは、その回転軸ｇ（副ロール軸）が主ロール部Ｆの回転軸ｆに対して所定角度傾斜させて配置されている。すなわち、副ロール軸方向に延びる円筒形状の副ロール部Ｇは、その全体が所定角度傾斜させた状態で、主ロール部Ｆ及び副ロール部Ｇの外周面がそれぞれ対向するように配置されている。この主ロール部Ｆと副ロール部Ｇに、基材Ａが複数回交互に架け渡されることにより、主ロール部Ｆと副ロール部Ｇとの間を基材Ａが所定間隔で複数列走行するようになっている。そして、基材Ａが複数列走行する部分（基材並走部）には、製膜材料供給部Ｈが対向して配置されており、この製膜材料供給部Ｈから特定の原料ガスが供給されることにより、基材Ａ上に所定の薄膜が形成されるようになっている。

このような搬送製膜装置によって基材Ａ上に薄膜を形成すると、原料ガスが基材Ａの側面に回り込んで薄膜が形成されてしまうことにより、形成された薄膜（上部導電膜）と基板Ａとが導通（ショート）し、太陽電池セルが発電しないという問題が生じる場合がある。そのため、基材Ａの幅方向両端部に非製膜領域を形成し、両端部に薄膜が形成されるのを抑えている。ここで、図１４は、基材Ａ上に非製膜領域を形成するためのネルソンロールＥを概略的に示す図であり、図１４（ａ）は、マスクテープＪと基材Ａとの位置関係を示す図であり、図１４（ｂ）は、図１４（ａ）をα方向から見た図である。この図１４に示すように、マスク用副ロール部Ｋが主ロール部Ｆに対向して配置され、このマスク用副ロール部Ｋと主ロール部ＦとにマスクテープＪが複数回交互に架け渡されている。すなわち、一定幅の１本のマスクテープＪが基材並走部を走行する基材Ａと隣の基材Ａとの間を走行し、かつ、マスクテープＪが両基材Ａの幅方向両端部に当接して走行するように構成されている。そして、１本のマスクテープＪが主ロール部Ｆ上の基材Ａ同士の間とマスク用副ロール部Ｋとに複数回交互に架け渡されることにより、主ロール部上の基材Ａの幅方向両端部がマスクテープＪで覆われる状態が形成される。そして、この状態で製膜材料供給部Ｈと対向させて走行させることにより、基材Ａの幅方向両端部に一定幅の非製膜領域が基材Ａの長手方向に亘って形成することができる（例えば特願２０１２−０７５０９３）。

特開２００９−０１０３５５号公報

しかし、上記製膜搬送装置では、基材Ａの幅方向両端部に安定して非製膜領域を形成するのが困難であるという問題があった。すなわち、主ロール部Ｆと副ロール部Ｇとに架け渡される基材Ａは、主ロール部Ｆと副ロール部Ｇとの距離、角度等により、基材並走部における隣同士の基材Ａのピッチが不均一な状態で安定して走行する。具体的には、図１５（ａ）に示すように、基材並走部を形成する基材Ａの軸方向ピッチが、一方端側に向かって徐々に小さくなる状態で基材Ａの走行が安定する。このような基材Ａのピッチ状態では、一定幅のマスクテープＪでマスクすることができない。すなわち、幅を基材Ａの大きいピッチにあわせたマスクテープＪを使用すると、基材Ａのピッチが小さくなる部分では、基材Ａの幅方向両端部に形成される非製膜領域が大きくなってしまい、幅を基材Ａの小さいピッチにあわせたマスクテープＪを使用すると、基材Ａのピッチが大きくなる部分では、基材Ａの幅方向両端部に当接することができない（図１５（ｂ）参照）。すなわち、基材Ａに幅方向両端部に一定幅の非製膜領域を長手方向に亘って安定して形成するのは困難であった。

本発明は上記問題を鑑みてなされたものであり、ネルソンロールを用いた製膜搬送装置において、ネルソンロールで形成される基材並走部のピッチが不均一であっても、基材の幅方向両端部に安定して非製膜領域を形成することができる搬送製膜装置を提供することを目的としている。

上記課題を解決するために本発明の搬送製膜装置は、薄板長尺体の基材を送出リール部から巻取リール部に連続的に搬送し、搬送中の基材にチャンバ内で所定の処理を行って、基材の表面に薄膜を形成する搬送製膜装置であって、前記チャンバ内には、回転可能な２つのロールを対向して配置されたネルソンロールが設けられ、このネルソンロールの２つのロールの外周面に前記基材が軸方向に所定の間隔で複数回巻き付けられることにより前記基材が複数列並んだ基材並走部が形成されており、前記基材並走部における基材の幅方向両端部がそれぞれ独立したマスクテープで覆われることにより基材上に非製膜領域を形成しつつ薄膜を形成し、前記ネルソンロールは、中心軸が搬送方向に直交するように配置される主ロールと、中心軸が主ロールに対してねじれの位置に配置される副ロールとを有しており、前記マスクテープは、前記主ロールと、この主ロールに対してねじれの位置に配置されるマスク側副ロールとに架け渡されており、前記マスクテープは、前記主ロールに複数回巻付けられて、前記主ロールの外周面上で基材並走部を形成して走行する基材の幅方向両端部を覆うことを特徴としている。

上記搬送製膜装置によれば、基材の幅方向両端部をそれぞれ独立したマスクテープで覆うため、基材並走部のピッチが不均一であっても安定して非製膜領域を形成することができる。すなわち、マスクテープがそれぞれ独立しており、基材並走部を走行する基材の両端部の位置に合わせてマスクテープを設けることができるため、基材のピッチに合わせてマスクテープを当接させて基材の幅方向両端部に非製膜領域を形成することができる。すなわち、従来のように、１本のマスクテープを隣り合う基材同士の間に配置して隣同士の基材の幅方向端部を覆う構成に比べて、基材の幅方向両端部にマスクテープを精度よく配置することができるため、基材並走部のピッチが不均一であっても、マスクテープを基材の幅方向両端部に当接させて基材の幅方向両端部に安定して非製膜領域を形成することができる。そして、マスク用副ロールと主ロールとがネルソンロールの関係になるため、基材とマスクテープとを走行させつつ、基材の幅方向両端部にマスクテープを配置させることができる。

また、前記マスクテープは、それぞれ独立した供給源を有しており、それぞれの供給源から供給されたマスクテープが、基材に当接しつつ基材と共に前記ネルソンロールに巻回されて走行することにより、ネルソンロールの外周面上で基材並走部を形成する基材の幅方向両端部を覆う構成にしてもよい。

この構成によれば、マスクテープが基材と共に走行しつつ、基材の幅方向両端部を覆って非製膜領域を形成するため、静止したマスクテープを使用する場合に比べて、基材とマスクテープとが擦れ合うことによりパーティクルが発生したり、基材に形成された薄膜が損傷するのを抑えることができる。

本発明の搬送製膜装置によれば、ネルソンロールを用いた製膜搬送装置において、ネルソンロールで形成される基材並走部のピッチが不均一であっても、基材の幅方向両端部に安定して非製膜領域を形成することができる。

本発明の一実施形態における搬送製膜装置を示す図である。上記搬送製膜装置の製膜処理部を拡大した図である。ネルソンロールの概略図であり、（ａ）は、図２におけるＡ方向から見た図であり、（ｂ）は、図２におけるＢ方向から見た図である。ロールの外周面の基材並走部に対向して材料供給部が配置された状態を示す図であり、（ａ）は、５列の基材に製膜する場合の例であり、（ｂ）は、２列の基材に製膜する場合の例である。上記搬送製膜装置のマスク機構を有する製膜処理部を拡大した図である。図５におけるネルソンロールの概略図であり、（ａ）は、図５におけるＡ方向から見た図であり、（ｂ）は、図５におけるＢ方向から見た図である。マスクテープを用いた製膜処理後の基材を示す説明図である。（ａ）は、太陽電池モジュールを示す図であり、（ｂ）は太陽電池セルを示す図である。外周面に基材走行溝を形成した主ロール部の断面図である。ネルソンロールの機能を用いずにマスクテープを供給する形態を示す図であり、（ａ）は搬送方向と直交する方向から見た図であり、（ｂ）は（ａ）におけるＡ方向から見た図である。ネルソンロールの機能を用いずにマスクテープを供給する他の形態を示す図である。従来の搬送製膜装置を示す図である。ネルソンロールを示す図である。ネルソンロールにマスクテープを供給する例を示す図である。ネルソンロールにおける基材とマスクテープの位置関係を示す図であり、（ａ）は、ネルソンロール上の基材が安定して走行している状態を示す図であり、（ｂ）は、安定走行している基材にマスクテープが供給された状態を示す図である。

次に、本発明の搬送製膜装置の実施の形態について説明する。ここで、図１は、本実施形態における搬送製膜装置全体を示す概略図であり、図２、図５は、製膜処理部の主要構成を示す図である。なお、本実施形態では、太陽電池モジュールの製膜形成に適用した例として説明する。

図１、図２に示すように、搬送製膜装置は、送出リール部１０と、巻取リール部２０と、製膜処理部３０とを有しており、送出リール部１０に巻回された基材２が製膜処理部３０を通過することにより基材２上に太陽電池セル４を形成する表面処理が行われ（製膜処理が行われ）、巻取リール部２０に巻き取られることにより、ロール状の太陽電池セル母材４’が形成される。すなわち、送出リール部１０から巻取リール部２０に基材２が連続的に搬送される、いわゆるロールトゥロールにより、基材２上に太陽電池に必要な薄膜が積層されて太陽電池セル母材４’が形成される。この太陽電池セル母材４’は、後工程である切断工程により、図８（ｂ）に示す短冊状の太陽電池セル４が形成され、さらに接合工程を経ることにより、太陽電池セル４同士が短手方向に配列して接合された太陽電池モジュール１が形成される（図８（ａ））。

なお、本実施形態では、送出リール部１０側を上流側とし、基材２が処理される後工程側、すなわち、巻取リール部２０側を下流側として説明を進めることにする。

送出リール部１０は、基材２を下流側に供給するためのものである。送出リール部１０は、基材２を巻き付ける送出ロール１１を有しており、この送出ロール１１を駆動制御することにより基材２を送り出すことができるようになっている。すなわち、図示しない制御装置により送出ロール１１の回転が制御されることにより、基材２の送出量を増加及び減少させることができる。具体的には、基材２が下流側から引張力を受けた状態で送出ロール１１を回転させることにより基材２が下流側に送り出され、適宜、送出ロール１１にブレーキをかけることにより基材２が撓むことなく一定速度で送り出されるようになっている。

ここで、基材２は、薄板の長尺体であり、厚み０．０１ｍｍ〜０．２ｍｍ幅５ｍｍ〜５０ｍｍの平板形状を有する長尺体が適用される。また、材質として、特に限定しないが、ステンレス、銅等が好適に用いられる。

巻取リール部２０は、供給された基材２を巻き取るものである。巻取リール部２０は、送出リール部１０と同様に、巻取ロール２１を有しており、この巻取ロール２１を駆動制御することにより基材２を巻き取ることができるようになっている。すなわち、図示しない制御装置により巻取ロール２１の回転が制御されることにより、基材２の巻取量を増加及び減少させることができる。具体的には、巻取ロール２１の回転が調節されることにより、送り出された基材２が撓むのを抑えつつ、逆に基材２が必要以上の張力がかからないように巻き取られるようになっている。そして、本実施形態では、送出リール部１０を出た基材２が一定速度で搬送され、巻取リール部２０に巻き取られるように駆動制御されている。なお、これら送出リール部１０と巻取リール部２０は、真空環境を形成するチャンバー（破線で示す）内に配置されている。

製膜処理部３０は、基材２上に太陽電池に必要な薄膜を形成する（製膜する）ためのものであり、本実施形態では、複数の製膜処理部３０が設けられている。本実施形態では、複数の製膜処理部３０が、送出リール部１０と巻取リール部２０との間に直線状に配置されており、送出リール部１０から送り出された基材２が各製膜処理部３０を走行して通過することにより基材２上に順次薄膜が形成される。すなわち、基材２側から下部電極層３ａ、光電変換層３ｂ、上部電極層３ｃ等の薄膜がこの順に製膜され、太陽電池セル母材４’が形成されるようになっている（図８（ｂ）参照）。

ここで、本実施形態における製膜処理部３０には、図２に示す薄膜を形成する製膜処理部３０ａと、薄膜が形成されない非製膜領域を形成するための図５に示すマスク機構Ｍを有する製膜処理部３０ｂとが設けられている。すなわち、基材２上に下部電極層３ａ、光電変換層３ｂ、を製膜処理部３０ａを通過させることにより形成した後、同様にして上部電極層３ｃを形成すると、薄膜を形成する原料ガスが基材２の側面に回り込み、基材２の側面に薄膜が形成されることにより、下部導電膜３ａと上部導電膜３ｃとが短絡することになる。これを防止するため、上部電極層３ｃの形成は、マスク機構Ｍを有する製膜処理部３０ｂを通過させて行われる。すなわち、マスク機構Ｍにより、基材２の幅方向両端部にマスクが行われ、この状態で上部電極層３ｃが形成される。ここで、図７は、マスク機構Ｍにより上部導電膜３ｃの一部が形成されない非製膜領域Ｓを形成した成膜処理後の基材２を示す説明図である。なお、以下の説明では、製膜処理部３０において、マスク機構Ｍのない製膜処理部３０ａとマスク機構Ｍを有する製膜処理部３０ｂとを区別なく指す場合は、単に製膜処理部３０と呼ぶこととする。

製膜処理部３０は、ＣＶＤ、スパッタ、又は蒸着装置等で構成されており、図２、図５に示すように、チャンバー３１と、このチャンバー３１に収容されるネルソンロール５と材料供給部６とを有している。チャンバー３１は、その内部を真空環境に保つものである。そして、真空環境に保たれたチャンバー３１内に材料供給部６から特定の原料ガス（薄膜を形成する材料）が供給されることにより基材２上に所定の薄膜が形成される。チャンバー３１には、入口部３１ａと出口部３１ｂが形成されており、上流側から搬送される基材２が入口部３１ａからチャンバー３１内に供給され、チャンバー３１内で製膜処理された後、出口部３１ｂを通じて下流側に搬送される。これら入口部３１ａと出口部３１ｂとは、基材２が通過可能にシールされており、基材２が搬送により走行した場合でも、各チャンバー３１は各薄膜を形成するのに適切な真空度に保たれているようになっている。

材料供給部６は、基材２上に薄膜を形成するための材料を供給するためのものである。材料供給部６は、薄膜の原材料である原料ガスを噴出する噴出部（不図示）を有している。そして、噴出部から噴出した原料ガスがプラズマ雰囲気で分解され基材２上に堆積することにより所定の薄膜が形成される。この材料供給部６は、噴出部が基材並走部２ａと対向した状態で設けられている。図２の例では、主ロール部５１の外周面５１ａに形成された基材並走部２ａと対向した状態で設けられている。具体的には、基材並走部２ａの複数の基材２に対して１つの材料供給部６が共通に設けられており、これら基材並走部２ａの複数の基材２に対向する位置に配置されている。これにより、これら複数の基材２に所定の薄膜が形成される。

ネルソンロール５は、材料供給部６に対向して配置され、基材２を複数列並んだ状態の基材並走部２ａを形成するものである。ここで、図３は、ネルソンロールの概略図であり、図３（ａ）は、図２におけるＡ方向から見た図であり、図３（ｂ）は、図２におけるＢ方向から見た図である。ネルソンロール５は、円筒状に形成された主ロール部５１と副ロール部５２とを有しており、これらが所定の距離をおいて配置されている。そして、この主ロール部５１及び副ロール部５２に基材２が交互に架け渡され、１本の基材２が軸方向に所定間隔をおいて複数列並んだ状態の基材並走部２ａを形成して走行している。

主ロール部５１は、基材２の搬送方向に対して直交する状態で配置されるロールである。主ロール部５１は、一方向に延びる主ロール軸５３（回転軸）を有しており、この主ロール軸５３が上流側から搬送される基材２の搬送方向と直交する状態で配置されている。この主ロール軸５３には図示しないサーボモータが連結されており、サーボモータを駆動制御することにより主ロール軸５３を軸回りに回転及び停止できるようになっている。

また、主ロール部５１は、略円筒形状を有しており、その外周面５１ａに沿って基材２が搬送される。具体的には、搬送された基材２が主ロール部５１の外周面５１ａに沿って走行した後、副ロール部５２を経て、再度主ロール部５１の外周面５１ａに沿って走行するというように、主ロール部５１と副ロール部５２とに基材２が交互に架け渡されることにより、主ロール部５１の外周面５１ａには基材２が軸方向に所定間隔で並んだ基材並走部２ａが形成される。すなわち、サーボモータにより主ロール部５１が回転駆動されると、主ロール部５１の外周面５１ａには、１本の基材２が軸方向に複数列並んだ状態で主ロール部５１の回転に合わせて走行するようになっている。

副ロール部５２は、主ロール部５１に対向して配置されるロールである。副ロール部５２は、副ロール軸５４（回転軸）を有しており、主ロール軸５３に対して所定角度傾斜させて設けられている。具体的には、主ロール部５１と副ロール部５２との位置関係は、この主ロール軸５３と副ロール軸５４とがねじれの位置関係になるように配置されている。このねじれの位置関係とは、それぞれの回転軸が、互いに平行でなく、かつ、交わっていない場合をいい、回転軸同士が同一平面上にない状態をいう。すなわち、副ロール軸５４は、上流側から製膜処理部３０ｂに搬送される基材２の搬送方向と直交する平面内で主ロール軸５３に対して傾斜する姿勢で設けられ、主ロール部５１及び副ロール部５２の互いの外周面５１ａ、５２ａが対向するように配置されている（図３（ａ）参照）。

そして、これら主ロール部５１及び副ロール部５２には、供給された基材２がこれらの外周面５１ａ、５２ａに複数回巻き付けられており、基材並走部２ａが形成される。具体的には、チャンバー３１内に供給された基材２が主ロール部５１の外周面５１ａに沿って巻き付けられ、次に、副ロール部５２の外周面５１に沿って巻き付けられる。そして、再度、主ロール部５１の外周面５１ａに沿って巻き付けられるが、すでに巻き付けられた基材２とは軸方向に所定間隔を置いた位置に巻き付けられ、次に副ロール部５２の外周面５２ａにもすでに巻き付けられた基材２とは軸方向に所定間隔を置いた位置に巻き付けられるというように、主ロール部５１の外周面５１ａと副ロール部５２の外周面５２ａとに軸方向に所定間隔を置いた状態で交互に巻き付けられる。これにより、主ロール部５１の外周面５１ａ、及び、副ロール部５２の外周面５２ａ、さらには、主ロール部５１と副ロール部５２に架け渡される部分には、基材２がその走行方向と直交する方向に所定間隔置いた状態で複数列並んだ状態の基材並走部２ａが形成される。したがって、この基材並走部２ａに対向して材料供給部６を配置すれば、基材２を走行させることにより、１本の基材２であっても材料供給部６を複数回通過させることができる。

そして、主ロール部５１と副ロール部５２の位置関係と副ロール部５２の傾斜角度を調節することにより、主ロール部５１及び副ロール部５２が軸回りに回転し、基材２を下流側に走行させることができる。すなわち、主ロール部５１の回転軸と副ロール部５２の回転軸とがねじれの位置関係になるように、主ロール部５１と副ロール部５２とを配置することによって、外周面５１ａ、５２ａ上の基材２を軸方向にずれるのを抑えて安定して走行させることができる。具体的には、主ロール部５１及び副ロール部５２が軸回りに回転すると、主ロール部５１及び副ロール部５２の外周面５１ａ、５２ａ上の基材２は、安定して走行できる位置まで外周面５１ａ、５２ａ上を軸方向に僅かに移動する。そして、基材２の走行が安定する位置まで移動すると、軸方向にずれることなく、ほぼその位置で走行する。なお、安定走行状態では、基材２は、主ロール部５１及び副ロール部５２の外周面上において、軸方向一方側に偏った位置で走行する。すなわち、基材並走部２ａにおける基材２のピッチが、軸方向一方側に向かって小さくなる（又は大きくなる）状態で基材２が走行する。

ここで、図４は、主ロール部５１の外周面５１ａの基材並走部２ａに対向して材料供給部６が配置された状態を示す図であり、図４（ａ）は、５列の基材２に製膜する場合の例であり、図４（ｂ）は、２列の基材に製膜する場合の例である。なお、この図では、便宜上、基材２同士が等間隔で走行している状態を示している。また、図４において基材２に付された番号は、基材２の列数を表しており、例えば４番は、基材２が供給される側から数えて４番目に位置しており、外周面に沿って巻き付けられる回数が４周目であることを示している。このように、材料供給部６と対向する基材並走部２ａの基材２の列数を調節することにより、形成される薄膜の膜厚を調節することができる。

図４（ａ）を例として説明すると、基材並走部２ａの４列の基材２に共通して材料供給部６が設けられている。このように基材並走部２ａと材料供給部６が配置された状態で、材料供給部６から原料ガスを供給しつつ基材２を走行させると、プラズマ雰囲気で分解された製膜材料が４列の基材２に対して積層される。すなわち、供給される基材２が外周面５１ａに巻き付けられて材料供給部６と対向して走行する（２番の位置で材料供給部６を通過する）ことにより、１層目の薄膜が形成される。そして、主ロール部５１及び副ロール部５２を回転させて基材２が走行すると、再度、材料供給部６を通過することにより（３番の位置で材料供給部６を通過することにより）、２層目の薄膜が形成され、２番の位置で形成された１層目の薄膜上に２層目の薄膜が形成される。同様にして主ロール部５１及び副ロール部５２を回転させて基材２を走行させることにより、複数回、材料供給部６を通過し、最終的に５番の位置を通過するまでに製膜が４回行われる。これにより、基材２は、２列目から５列目の位置で製膜される薄膜が順次基材２の表面から順に積層される。仮に、図４（ｂ）の例のように、基材並走部２ａの２列の基材２に共通して材料供給部６を設けた場合には、基材２上に２列目と３列目の位置で製膜される薄膜が順次基材２に積層される。すなわち、材料供給部６と対向させる基材並走部２ａの基材２の列数によって製膜される膜厚を調節することができる。

また、基材２に製膜される薄膜は、基材２の幅方向に亘ってほぼ均一厚さで形成される。すなわち、図４に示すように、基材並走部２ａの複数の基材と材料供給部６とが、材料供給部６の中心線を対称軸ｔとして線対称に配置されていることにより、基材２の幅方向に亘ってほぼ均一厚さの薄膜を形成することができる。

そして、本実施形態では、材料供給部６に対向する基材並走部２ａの複数の基材２が４列に設定されているが、この列数（巻き付け回数）を調節することで薄膜の厚さを調節することができる。具体的には、列数を２列に設定した場合には、基材２が材料供給部６を２回通過するため、２回分の薄膜が積層される。一方、列数を１０列に設定した場合には、基材２が材料供給部６を１０回通過するため、１０回分の薄膜が積層される。すなわち、列数を少なく設定することにより、基材２に形成される膜厚を薄く形成することができ、列数を多く設定することにより、基材２に形成される膜厚を厚く形成することができる。

また、製膜処理部３０ｂには、マスク機構Ｍが設けられている。このマスク機構Ｍにより、基材２に形成される薄膜の幅方向両端部に薄膜が形成されない非製膜領域Ｓ（図７参照）が形成される。ここで、図５は、製膜処理部３０ｂの主要部を示す図であり、図６は、製膜処理部３０ｂのネルソンロールの概略図であり、図６（ａ）は、図５におけるＡ方向から見た図であり、図６（ｂ）は、図５におけるＢ方向から見た図である。本実施形態の製膜処理部３０ｂでは、上流側の製膜処理部３０ａを経ることにより下部電極層３ａ、光電変換層３ｂが形成された基材２の幅方向両端部にマスクテープ７が当接することにより、幅方向中央部分のみに上部電極層３ｃが形成され、幅方向両端部に上部電極層３ｃが形成されない非製膜領域Ｓが形成される。すなわち、非製膜領域Ｓでは光電変換層３ｂが最上位面として形成される。

マスク機構Ｍは、マスクテープ７をロールトゥロールで基材並走部２ａに供給されるように構成されており、マスク送出リール部７１とマスク巻取リール部７２とマスク副ロール部７３とを有している。そして、マスク送出リール部７１から供給されるマスクテープ７が主ロール部５１とマスク副ロール部７３とに複数回架け渡されることにより、基材２の幅方向両端部をマスクし、最終的にマスクテープ７がマスク巻取リール部７２に巻き取られるようになっている。具体的には、マスク送出リール部７１からマスクテープ７が２本供給されるようになっており、供給された２本のマスクテープ７が基材並走部２ａを走行する基材２の幅方向両端部に当接し、基材２の走行に同調してマスクテープ７が走行する。すなわち、材料供給部６に対向する基材並走部２ａの基材２の幅方向両端部それぞれにマスクテープ７が当接し、基材２の走行と共にマスクテープ７が当接しつつ走行することにより、基材２の幅方向両端部分がマスクされ、基材２の幅方向中央部分に上部電極層３ｃが形成され、幅方向両端部に非製膜領域Ｓが形成されるようになっている。

マスク送出リール部７１は、マスクテープ７を供給するためのものである。マスク送出リール部７１は、マスクテープ７を巻付けるマスク送出ロール７１ａを有しており、このマスク送出ロール７１ａを駆動制御することによりマスクテープ７を送り出せるようになっている。このマスク送出ロール７１ａは、図６に示すようにチャンバ３１上に２つ設けられており、これらのマスク送出ロール７１ａからそれぞれ独立してマスクテープ７が送り出せるようになっている。すなわち、２条のマスクテープ７が基板並走部２ａに送り出せるようになっており、図示しない制御装置によりマスク送出ロール７１ａの回転がそれぞれ独立して制御されることにより、基材２の走行に合わせて２条のマスクテープ７が送出されるようになっている。

マスク巻取リール部７２は、マスクテープ７を巻き取るものである。マスク巻取リール部７２は、マスク巻取ロール７２ａを有しており、このマスク巻取ロール７２ａを駆動制御することによりマスクテープ７を巻き取ることができるようになっている。すなわち、図示しない制御装置によりマスク巻取ロール７２ａの回転が制御されることにより、マスクテープ７の巻取量を増加及び減少させることができる。このマスク巻取ロール７２ａは、マスク送出ロール７１ａに応じてチャンバ３１上に２つ設けられており、２条のマスクテープ７がそれぞれ独立して巻取られるようになっている。なお、これらマスク送出リール部７１及びマスク巻取リール部７２は、主ロール部５１が配置されるチャンバーとは別のチャンバー（破線で示す）内に配置されており、真空環境下でマスクテープ７を送出し、巻き取ることができるようになっている。

マスク副ロール部７３は、副ロール部５２と同様に、円筒状のロールであり、主ロール部５１に対向して傾斜させて配置されている。マスク副ロール部７３は、回転軸７４を有しており、主ロール軸５３に対して所定角度傾斜させて設けられている。すなわち、主ロール部５１とマスク副ロール部７３との位置関係は、主ロール軸５３とマスク副ロール軸とが上述のねじれの位置関係になるように配置されており、上流側から製膜処理部３０ｂに搬送される基材２の搬送方向と直交する平面内で主ロール軸５３に対して傾斜する姿勢で設けられている。これにより、主ロール部５１とマスク副ロール部７３とはネルソンロールの機能が発揮できるようになっている。

そして、このマスク副ロール部７３及び主ロール部５１には、マスクテープ７がこれらの外周面７３ａ、５１ａに複数回巻付けられている。具体的には、マスク送出リール部７１から供給されたマスクテープ７は、基材２の幅方向端部に当接する。すなわち、図６に示すように、２条のマスクテープ７は、それぞれが主ロール部５１の外周面５１ａに形成される基材並走部２ａの最端部に位置する基材２の幅方向端部に当接し、基材２の幅方向両端部を覆うように走行する。そして、そのまま主ロール部５１の外周面５１ａに沿って基材２と共に巻付けられ、次に、マスク副ロール部７３の外周面７３ａに沿って巻き付けられる。このとき、基材２は主ロール部５１から副ロール部５２に巻付けられるため、マスク副ロール部７３では、２条のマスクテープ７が巻付けられる。そして、再度、マスクテープ７は、すでに副ロール部５２を経由して先の基材２とは軸方向に所定間隔を置いて巻付けられた基材２の幅方向両端部に当接して主ロール部に巻付けられる。すなわち、２条のマスクテープ７は、それぞれが主ロール部５１の外周面５１ａに形成される基材並走部２ａの最端部から２番目に走行する基材２の幅方向端部に当接し、基材２の幅方向両端部を覆うように走行する。そして、この主ロール部５１及びマスク副ロール部７３は、それぞれがネルソンロールの関係を構成しているため、２条のマスクテープ７それぞれの走行位置は、一度、主ロール部５１とマスク副ロール部７３とに架け渡されることによって設定された走行位置から、時間とともに軸方向にずれていく現象が抑えられ、２条のマスクテープ７は、それぞれ安定して走行することができる。

ここで、基材２は、軸方向一方側に偏った状態で基材並走部２ａを形成する。すなわち、主ロール部５１の外周面５１ａ上を走行する基材２は、安定走行する位置に僅かにずれるため、マスクテープ７は、基材２が安定走行する位置で基材２の幅方向両端部を覆う必要がある。したがって、マスクテープ７は、基材２が安定走行位置に落ち着いた状態まで条件出しを行って停止させ、停止した基材２の幅方向両端部にマスクテープ７を配置して設定することにより、軸方向一方側に偏った状態で走行する基材２の幅方向両端部を覆うことができる。また、主ロール部５１とマスク副ロール部７３の距離、傾斜角度等の関係から、基材２が安定走行する位置を算出し、その算出した位置に基材２を配置し、次いでマスクテープ７を基材２の幅方向両端部に配置した後に、基材２及びマスクテープ７を走行させてもよい。

このようにして、主ロール部５１、ひいては、基材２の基材並走部２ａを形成する基材２の幅方向両端部を２条のマスクテープ７が覆うようにして基材２及びマスクテープ７が同調して走行することにより、材料供給部６に対向する基材並走部２ａでは、基材２の幅方向中央部分に上部電極層３ｃが形成され、基材２の幅方向両端部に非製膜領域Ｓが形成される。

このように、上記実施形態における搬送製膜装置によれば、基材２の幅方向両端部をそれぞれ独立したマスクテープ７で覆うため、基材並走部２ａのピッチが不均一であっても軸方向にずれることなく安定して非製膜領域Ｓを形成することができる。すなわち、マスクテープ７がそれぞれ独立しており、基材並走部２ａを走行する基材の幅方向両端部の位置に合わせてマスクテープ７を設けることができるため、基材２のピッチに合わせてマスクテープ７を当接させて基材２の幅方向両端部に非製膜領域Ｓを形成することができる。すなわち、従来のように、１本のマスクテープ７を隣り合う基材２同士の間に配置して隣同士の基材２の幅方向端部を覆う構成に比べて、基材２の幅方向両端部にマスクテープ７を精度よく配置することができるため、基材並走部２ａのピッチが不均一であっても、マスクテープ７を基材２の幅方向両端部に当接させて基材２の幅方向両端部に長手方向に亘って安定して非製膜領域Ｓを形成することができる。

また、上記実施形態では、材料供給部６に対向する主ロール部５１の外周面５１ａが１本の円筒状の均一な外周面５１ａで形成されている例について説明したが、主ロール部５１の外周面５１ａに基材２が走行する基材走行溝５１ｂと、マスク走行溝５１ｃとが形成されているものであってもよい。すなわち、図９に示すように、主ロール部５１の外周面には、基材２が安定走行する位置を算出して形成された基材走行溝５１ｂと、マスク走行溝５１ｃとが形成されている。基材走行溝５１ｂは、主ロール部５１の外周面５１ａに形成される凹溝であり、ほぼ基材２の幅方向寸法に形成されている。この基材走行溝５１ｂ内に基材２が走行するようになっている。また、マスク走行溝５１ｃは、基材走行溝５１ｂを走行する基材２に対し、マスクテープ７の幅寸法から非製膜領域Ｓを形成するのに必要な位置にマスクテープ７が走行するようにマスク走行溝５１ｃの縁５１ｄが形成されている。すなわち、製膜処理時に基材２とマスクテープ７とが走行すると、安定して走行する基材２に対し、マスクテープ７の移動が縁５１ｄに規制されるため、基材２の幅方向両端部に安定して非製膜領域Ｓを形成することができる。これにより、上記実施形態のように、材料供給部６に対向する主ロール部５１の外周面５１ａが１本の円筒状の外周面５１ａで形成されており、その外周面５１ａ上を走行する基材２が安定走行する位置を条件出しを行った後に配置する、もしくは、計算上の基材２の安定走行位置を算出してマスクテープ７を配置する場合に比べて、基材２とマスクテープ７との配置を行う段取りの時間を短縮させることができる。

また、上記実施形態では、マスクテープ７を主ロール部５１とマスク副ロール部７３とに架け渡すことにより、マスクテープ７についてもネルソンロールの機能を使用する例について説明したが、マスクテープ７はネルソンロールの構成を有しないものであってもよい。すなわち、図１０に示すように、基材２が走行する主ロール部５１と材料供給部６との間に、複数のマスクテープ７を配置し製膜処理を行うものであってもよい。具体的には、主ロール部５１における基材並走部２ａの非製膜領域Ｓを形成する位置に、供給源が独立したマスクテープ７を複数配置する。すなわち、複数組のマスク送出リール部７１とマスク巻取リール部７２とを基材２の走行方向に配置し、マスク送出リール部７１から供給されるマスクテープ７が基材２の幅方向両端部に当接するように調節する。そして、複数組のマスク送出リール部７１とマスク巻取リール部７２を駆動制御することにより、基材２の走行に合わせてマスクテープ７を走行させる。これにより、基材２の幅方向両端部がマスクテープ７で覆われることにより、基材２の中央部分に薄膜が形成され、幅方向両端部に非製膜領域Ｓを形成することができる。なお、図１０の構成とほぼ同様であるが、図１１に示すように、マスク送出リール部７１から供給されるマスクテープ７を主ロール部５１の一部に巻回して形成するものであってもよい。すなわち、主ロール部５１上で基材並走部２ａを形成する基材２の幅方向両端部にマスクテープ７を当接させて形成するものであってもよい。この構成であれば、図１０の構成に比べて、マスクテープ７を主ロール部５１の外周面５１ａに当接させることにより、外周面５１ａ上の基材２に圧接させることができるため、マスクテープ７と基材２との間に隙間が形成されにくくなり、原料ガスの回り込みによる不要な位置への薄膜の形成を抑えることができる。

また、上記実施形態では、マスクテープ７が基材２に合わせて走行する例について説明したが、パーティクルの問題や、形成された薄膜とマスクテープ７との接触が問題ない場合には、マスクテープ７を停止させて製膜処理を行ってもよい。

２基材
２ａ基材並走部
５ネルソンロール
７マスクテープ
１０送出リール部
２０巻取リール部
３０製膜処理部
５１主ロール部
５２副ロール部
５３主ロール軸
５４副ロール軸
７１マスク送出リール部
７２マスク巻取リール部
７３マスク副ロール部

Claims

薄板長尺体の基材を送出リール部から巻取リール部に連続的に搬送し、搬送中の基材にチャンバ内で所定の処理を行って、基材の表面に薄膜を形成する搬送製膜装置であって、
前記チャンバ内には、回転可能な２つのロールを対向して配置されたネルソンロールが設けられ、このネルソンロールの２つのロールの外周面に前記基材が軸方向に所定の間隔で複数回巻き付けられることにより前記基材が複数列並んだ基材並走部が形成されており、
前記基材並走部における基材の幅方向両端部がそれぞれ独立したマスクテープで覆われることにより基材上に非製膜領域を形成しつつ薄膜を形成し、
前記ネルソンロールは、中心軸が搬送方向に直交するように配置される主ロールと、中心軸が主ロールに対してねじれの位置に配置される副ロールとを有しており、前記マスクテープは、前記主ロールと、この主ロールに対してねじれの位置に配置されるマスク側副ロールとに架け渡されており、前記マスクテープは、前記主ロールに複数回巻付けられて、前記主ロールの外周面上で基材並走部を形成して走行する基材の幅方向両端部を覆うことを特徴とする搬送製膜装置。
前記マスクテープは、それぞれ独立した供給源を有しており、それぞれの供給源から供給されたマスクテープが、基材に当接しつつ基材と共に前記ネルソンロールに巻回されて走行することにより、ネルソンロールの外周面上で基材並走部を形成する基材の幅方向両端部を覆うことを特徴とする請求項１に記載の搬送製膜装置。