JP5109301B2 - Film forming apparatus and film forming method - Google Patents
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Description
本発明は成膜装置および成膜方法に関し、特に、縦型搬送される可撓性基板のウェブエッジガイド方法に適用して好適なものである。 The present invention relates to a film forming apparatus and a film forming method, and is particularly suitable for application to a web edge guide method for a flexible substrate that is vertically conveyed.
薄膜光電変換素子を生産性よく製造する方法として、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、a−Siを主材料とした光電変換層を含む各層を形成する方法がある。ここで、長尺の可撓性基板上に複数の層を成膜する方式として、各成膜室内を移動する可撓性基板上に成膜するロールツーロール方式と、成膜室内で停止させた可撓性基板上に成膜した後、成膜の終わった可撓性基板部分を成膜室外へ送り出すステッピングロール方式とがある。 As a method for producing a thin film photoelectric conversion element with high productivity, each layer including a photoelectric conversion layer mainly composed of a-Si is formed on a flexible substrate made of a long polymer material or a metal such as stainless steel. There is a way to do it. Here, as a method of forming a plurality of layers on a long flexible substrate, a roll-to-roll method of forming a film on a flexible substrate moving in each film formation chamber, and a stop in the film formation chamber are used. There is a stepping roll method in which after forming a film on a flexible substrate, the flexible substrate portion after film formation is sent out of the film formation chamber.
従来のこの種の成膜装置では、可撓性基板面を水平にして搬送が行われるが、装置の設置スペースを節減するために、可撓性基板面を鉛直にして搬送する方法が提案されている。ここで、鉛直面内に立てて可撓性基板を搬送する場合、可撓性基板の自重により下方への撓みや位置ズレが発生し、成膜パターンのズレの原因となる。このため、特許文献1、2には、可撓性基板に密着したロールを可撓性基板と平行な面内において上方に回動させ、斜め上方に向かう外力を可撓性基板に作用させることにより、可撓性基板の搬送時の撓みや位置ズレを防止する方法が開示されている。
しかしながら、特許文献1、2に開示された方法では、可撓性基板の搬送時の撓みや位置ズレを防止するため、2本のロールで可撓性基板を挟み込みながら、可撓性基板を斜め上方に強制的に持ち上げるので、ロールのグリップ力が可撓性基板に斜め上方に作用し、可撓性基板にしわが発生しやすいという問題があった。
そこで、本発明の目的は、しわの発生を抑制しつつ、鉛直面内に立てて搬送される可撓性基板の撓みや位置ズレを修正することが可能な成膜装置および成膜方法を提供することである。
However, in the methods disclosed in
SUMMARY OF THE INVENTION Accordingly, an object of the present invention is to provide a film forming apparatus and a film forming method capable of correcting the deflection and misalignment of a flexible substrate that is conveyed while standing in a vertical plane while suppressing the generation of wrinkles. It is to be.
上述した課題を解決するために、請求項1記載の成膜装置によれば、壁体にて外界と隔離された成膜用真空室と、該成膜用真空室の内部に互いに対向配置された少なくとも1対の電極と、前記成膜用真空室の一端側に形成された送り室から前記電極の間に可撓性基板をその幅方向が鉛直面内となるように立てて送り出す搬入ロールと、前記電極の間を通過した可撓性基板を前記成膜用真空室の他端側に形成された巻き取り室で巻き取る搬出ロールと、前記可撓性基板の進行方向を基板面に沿って調整するウェブエッジガイド装置とを備え、前記ウェブエッジガイド装置は、前記電極と前記搬出ロールとの間に互いに離間して鉛直に配置された2つの固定ローラと、前記可撓性基板の進行方向が前記固定ローラとの間で直角に変化するように前記2つの固定ローラの間に配置されたガイドローラとを備え、前記2つの固定ローラのうち電極側に位置する固定ローラにて引き出された可撓性基板が前記ガイドローラに進入する方向に対して垂直な面に旋回平面を設定するとともに、前記ガイドローラの入側の中央に旋回中心を設定し、前記旋回中心を中心軸として前記ガイドローラを前記旋回平面に沿って旋回させることにより、前記可撓性基板の進行方向を基板面に沿って調整することを特徴とする In order to solve the above-described problem, according to the film forming apparatus of the first aspect, the film forming vacuum chamber isolated from the outside by the wall and the film forming vacuum chamber are disposed to face each other. A carry-in roll for feeding a flexible substrate upright between the at least one pair of electrodes and a feed chamber formed at one end of the vacuum chamber for film formation so that the width direction is in a vertical plane. A take-out roll for winding the flexible substrate that has passed between the electrodes in a winding chamber formed on the other end side of the film-forming vacuum chamber, and a traveling direction of the flexible substrate on the substrate surface A web edge guide device that adjusts along the web edge guide device, wherein the web edge guide device includes two fixed rollers that are vertically spaced apart from each other between the electrode and the carry-out roll, and the flexible substrate. Before the direction of travel changes at right angles to the fixed roller And a placed guide roller between the two fixed rollers, with respect to the direction in which the flexible substrate drawn at a fixed roller which is positioned on the electrode side of the two fixed rollers enters the guide rollers A swivel plane is set on a vertical plane, a swivel center is set at the center on the entrance side of the guide roller, and the guide roller is swung along the swivel plane with the swivel center as a central axis. The traveling direction of the flexible substrate is adjusted along the substrate surface.
また、請求項2記載の成膜方法によれば、壁体にて外界と隔離された成膜用真空室と、該成膜用真空室の内部に互いに対向配置された少なくとも1対の電極と、前記成膜用真空室の一端側に形成された送り室から前記電極の間に可撓性基板をその幅方向が鉛直面内となるように立てて送り出す搬入ロールと、前記電極の間を通過した可撓性基板を前記成膜用真空室の他端側に形成された巻き取り室で巻き取る搬出ロールと、前記可撓性基板の進行方向を基板面に沿って調整するウェブエッジガイド装置とを備え、前記ウェブエッジガイド装置が、前記電極と前記搬出ロールとの間に互いに離間して鉛直に配置された2つの固定ローラと、前記可撓性基板の進行方向が前記固定ローラとの間で直角に変化するように前記2つの固定ローラの間に配置されたガイドローラとを有する成膜装置を用いて前記可撓性基板の表面に成膜する方法であって、前記成膜用真空室に可撓性基板を搬送する工程と、前記電極の間に前記可撓性基板が挟み込まれるように前記電極の一方を駆動することにより、前記成膜用真空室内に成膜室を形成する工程と、前記成膜室内に反応ガスを導入しながら、前記成膜室内にプラズマを発生させることにより、前記可撓性基板の成膜面に成膜を行う工程と、前記2つの固定ローラのうち電極側に位置する固定ローラにて引き出された可撓性基板が前記ガイドローラに進入する方向に対して垂直な面に旋回平面を設定するとともに、前記ガイドローラの入側の中央に旋回中心を設定し、前記旋回中心を中心軸として前記ガイドローラを前記旋回平面に沿って旋回させることにより、前記可撓性基板の進行方向を基板面に沿って調整する工程とを備えたことを特徴とする。
According to the film forming method of
以上説明したように、本発明によれば、可撓性基板の進入方向に対して垂直な面に沿って可撓性基板を幅方向全体に渡って旋回させることにより、可撓性基板の入側と出側で共に可撓性基板がひねられるようにしながら、可撓性基板の進行方向を調整することができる。このため、可撓性基板の進行方向を調整する際に、可撓性基板の両耳端のテンションの差を小さくすることができ、片張りになるのを防止することが可能となる。この結果、しわの発生を抑制しつつ、鉛直面内に立てて搬送される可撓性基板の撓みや位置ズレを修正することが可能となり、可撓性基板の自重により下方への撓みや位置ズレが発生した場合においても、成膜パターンのズレを低減することができる。 As described above, according to the present invention, the flexible substrate can be inserted by turning the flexible substrate over the entire width direction along a plane perpendicular to the entrance direction of the flexible substrate. The traveling direction of the flexible substrate can be adjusted while the flexible substrate is twisted on both the side and the exit side. For this reason, when adjusting the advancing direction of the flexible substrate, the difference in tension between the two ear ends of the flexible substrate can be reduced, and it becomes possible to prevent the substrate from becoming one-sided. As a result, it is possible to correct the flexure and misalignment of the flexible substrate that is transported upright in the vertical plane while suppressing the occurrence of wrinkles. Even when the deviation occurs, the deviation of the film formation pattern can be reduced.
以下、本発明の実施形態に係る成膜装置について図面を参照しながら説明する。
図1は、本発明の一実施形態に係る成膜装置の概略構成を示す平面断面図である。
図1において、成膜装置には、送り室4、n(nは正の整数)個の成膜用真空室10a、10b、・・・、10nおよび巻き取り室5が設けられている。そして、送り室4内には二つの搬入ロール2が収容されるとともに、巻き取り室5には、二つの搬出ロール3が収容されている。ここで、成膜用真空室10a、10b、・・・、10nには、内部を外気と隔離する壁体7a、7b、・・・、7nがそれぞれ設けられ、成膜用真空室10a、10b、・・・、10n内には、高電圧電極8a、8b、・・・、8nおよび接地電極9a、9b、・・・、9nがそれぞれ設けられている。ここで、高電圧電極8a、8b、・・・、8nは、各可撓性基板11に対してそれぞれ一つずつ備えられ、高電圧電極8a、8b、・・・、8nに対して接地電極9a、9b、・・・、9nがそれぞれ対向配置されている。
Hereinafter, a film forming apparatus according to an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings.
FIG. 1 is a plan sectional view showing a schematic configuration of a film forming apparatus according to an embodiment of the present invention.
1, the film forming apparatus is provided with a feed chamber 4, n (n is a positive integer) number of film forming
また、各成膜用真空室10a、10b、・・・、10nの壁体7a、7b、・・・、7nの外側には、接地電極9a、9b、・・・、9nをそれぞれ駆動するアクチュエータ13a、13b、・・・、13nが設けられている。ここで、高電圧電極8a、8b、・・・、8nは蓋状で、高電圧電極8a、8b、・・・、8nの端面にシールブロックがそれぞれ設けられている。そして、アクチュエータ13a、13b、・・・、13nは、接地電極9a、9b、・・・、9nをそれぞれ駆動し、高電圧電極8a、8b、・・・、8nの端面にシールブロックを介して可撓性基板1を密着させることにより、気密に保つことのできる成膜室6a、6b、・・・、6nをそれぞれ形成することができる。
In addition, actuators for driving the
また、高電圧電極8a、8b、・・・、8nの背面側は、絶縁材料よりなる排気ブロック11a、11b、・・・、11nを介してそれぞれ連結され、1対の成膜室6a、6b、・・・、6nに対して共通に一つの真空排気口12a、12b、・・・、12nがそれぞれ備えられている。そして、排気ブロック11a、11b、・・・、11nは、シール材を介して高電圧電極8a、8b、・・・、8nとそれぞれ密着し、排気ブロック11a、11b、・・・、11nにそれぞれ開けられた真空排気口12a、12b、・・・、12nを介して排気系に接続されることで、各成膜室6a、6b、・・・、6nを一括して成膜圧力に保つことができる。
In addition, the back sides of the
また、成膜室6a、6b、・・・、6nの下流側には、可撓性基板1の進行方向を基板面に沿って調整するウェブエッジガイド装置21が配置されている。ここで、ウェブエッジガイド装置21は、可撓性基板1の進入方向に対して垂直な面に沿って可撓性基板1を幅方向全体に渡って旋回させることにより、可撓性基板1の進行方向を基板面に沿って調整することができる。
なお、ウェブエッジガイド装置21は、成膜室6a、6b、・・・、6nの上流側にも配置してもよいし、成膜室6a、6b、・・・、6nの個数nが複数の場合には、成膜室6a、6b、・・・、6nの間に配置してもよい。
Moreover, the web
The web
図2(a)は、本発明の一実施形態に係るウェブエッジガイド装置の概略構成を示す斜視図、図2(b)は、本発明の一実施形態に係るウェブエッジガイド装置の概略構成を示す平面断面図、図2(c)は本発明の一実施形態に係るウェブエッジガイド装置の概略構成を示す側面図である。
図2において、ウェブエッジガイド装置21には、可撓性基板1の一部を引き出す固定ローラ21a、21dと、固定ローラ21a、21dにて引き出された部分に巻き付けられたガイドローラ21b、21cが設けられている。ここで、固定ローラ21a、21dは可撓性基板1の入側と出側にそれぞれ立てて配置され、ガイドローラ21b、21cは可撓性基板1の入側と出側にそれぞれ立てて配置されている。また、固定ローラ21a、21dは可撓性基板1の搬送方向に沿って所定間隔だけ隔てて配置されるとともに、ガイドローラ21b、21cは可撓性基板1の搬送方向に沿って所定間隔だけ隔てて配置され、固定ローラ21a、21dとガイドローラ21b、21cは、可撓性基板1が長手方向に直角に進路をそれぞれ変えるように配置されている。また、固定ローラ21aとガイドローラ21bにおける可撓性基板1の入側と出側の距離L1と、ガイドローラ21cと固定ローラ21dにおける可撓性基板1の入側と出側の距離L2とが等しくなるように、固定ローラ21aとガイドローラ21bとの間隔およびガイドローラ21cと固定ローラ21dとの間隔が設定されている。
2A is a perspective view showing a schematic configuration of a web edge guide device according to an embodiment of the present invention, and FIG. 2B is a schematic configuration of a web edge guide device according to an embodiment of the present invention. FIG. 2C is a side sectional view showing a schematic configuration of a web edge guide device according to an embodiment of the present invention.
In FIG. 2, the web
また、ガイドローラ21b、21cの上端は連結部材22aにて連結されるとともに、ガイドローラ21b、21cの下端は連結部材22bにて連結され、ガイドローラ21b、21cは、旋回中心Cを中心軸として旋回平面Pに沿って一体的に旋回することができる。ここで、旋回中心Cはガイドローラ21bの入側の中央に設定するとともに、旋回平面Pは可撓性基板1がガイドローラ21bに進入する方向に対して垂直な面に設定することができる。
Further, the upper ends of the
そして、図1において、搬入ロール2から引き出された可撓性基板1は成膜用真空室10a、10b、・・・、10nに搬送され、高電圧電極8a、8b、・・・、8nと接地電極9a、9b、・・・、9nとの間に保持された状態で一旦停止される。そして、高電圧電極8a、8b、・・・、8nと接地電極9a、9b、・・・、9nとの間に可撓性基板1が保持されると、アクチュエータ13a、13b、・・・、13nは、接地電極9a、9b、・・・、9nをそれぞれ駆動することにより、高電圧電極8a、8b、・・・、8nの端面にシールブロックを介して可撓性基板1を密着させ、成膜室6a、6b、・・・、6nをそれぞれ形成する。そして、真空排気口12a、12b、・・・、12nをそれぞれ介して成膜室6a、6b、・・・、6n内を排気しながら、a−Si系の薄膜を形成するための反応ガスを成膜室6a、6b、・・・、6n内に導入し、高電圧電極8a、8b、・・・、8nと接地電極9a、9b、・・・、9nとの間に電圧を印加することにより、成膜室6a、6b、・・・、6n内にプラズマを発生させ、プラズマCVDにて成膜室6a、6b、・・・、6n内の可撓性基板1の面上にa−Si系の薄膜を一括形成する。
In FIG. 1, the
そして、可撓性基板1の面上の成膜が終了した後、アクチュエータ13a、13b、・・・、13nにて接地電極9a、9b、・・・、9nをそれぞれ数十mmだけ移動させることにより、接地電極9a、9b、・・・、9nに抑えられていた可撓性基板1を解放する。そして、シールブロックおよびシール材に接触させないようにして可撓性基板1を搬送し、ウェブエッジガイド装置21を介して巻き取り室5内に搬入することにより、a−Si系の薄膜が成膜された可撓性基板1を搬出ロール3にて巻き取ることができる。
Then, after the film formation on the surface of the
ここで、ウェブエッジガイド装置21は、プロセスライン上を走る可撓性基板1のウエブエッジ(耳端)をセンサにて検出し、その検出結果に基づいて、旋回中心Cを中心軸として旋回平面Pに沿ってガイドローラ21b、21cを一体的に旋回させることにより、可撓性基板1の進行方向を基板面に沿って調整することができる。
これにより、可撓性基板1の自重により下方への撓みや位置ズレが発生した場合においても、可撓性基板1の入側と出側で共に可撓性基板1がひねられるようにしながら、可撓性基板1の走行位置を常に正常な位置に修正することができる。このため、可撓性基板1の進行方向を調整する際に、可撓性基板1の両耳端のテンションの差を小さくすることができ、片張りになるのを防止することが可能となることから、しわの発生を抑制しつつ、鉛直面内に立てて搬送される可撓性基板1の撓みや位置ズレを防止することが可能となる。
Here, the web
As a result, even when a downward deflection or misalignment occurs due to the weight of the
図3は、本発明の一実施形態に係るウェブエッジガイド装置のその他の例を示す平面断面図である。
図2の実施形態では、固定ローラ21a、21dとガイドローラ21b、21cは、可撓性基板1が長手方向に直角に進路をそれぞれ変えるように配置する方法について示したが、図3(a)に示すように、固定ローラ21a、21dにて可撓性基板1が長手方向に直角に進路を変えられるとともに、ガイドローラ21bにて可撓性基板1が長手方向に鈍角を成して進路を変えられ、ガイドローラ21cにて可撓性基板1が長手方向に鋭角を成して進路を変えられるように、固定ローラ21a、21dとガイドローラ21b、21cとを配置するようにしてもよい。あるいは、図3(b)に示すように、固定ローラ21a、21dにて可撓性基板1が長手方向に直角に進路を変えられるとともに、ガイドローラ21bにて可撓性基板1が長手方向に鋭角を成して進路を変えられ、ガイドローラ21cにて可撓性基板1が長手方向に鈍角を成して進路を変えられるように、固定ローラ21a、21dとガイドローラ21b、21cとを配置するようにしてもよい。
また、図3(c)に示すように、ガイドローラ21b、21cとの間にガイドローラ21eを配置するようにしてもよいし、2つのガイドローラ21b、21cの代わりに、固定ローラ21a、21dの間の間隔に対応して直径Dが設定された1つのガイドローラ21fを用いるようにしてもよい。
FIG. 3 is a plan sectional view showing another example of the web edge guide device according to the embodiment of the present invention.
In the embodiment of FIG. 2, the fixing
Further, as shown in FIG. 3C, a
1 可搬性基板
2 搬入ロール
3 搬出ロール
4 送り室
5 巻き取り室
6a、6b、・・・、6n 成膜室
7a、7b、・・・、7n 壁体
8a、8b、・・・、8n 高電圧電極
9a、9b、・・・、9n 接地電極
10a、10b、・・・、10n 成膜用真空室
11a、11b、・・・、11n 排気ブロック
12a、12b、・・・、12n 真空排気口
13a、13b、・・・、13n アクチュエータ
21 ウェブエッジガイド装置
21a、21 固定ローラ
21b、21c、21e、21f ガイドローラ
22a、22b 連結部材
DESCRIPTION OF
Claims (2)
前記ウェブエッジガイド装置は、前記電極と前記搬出ロールとの間に互いに離間して鉛直に配置された2つの固定ローラと、前記可撓性基板の進行方向が前記固定ローラとの間で直角に変化するように前記2つの固定ローラの間に配置されたガイドローラとを備え、前記2つの固定ローラのうち電極側に位置する固定ローラにて引き出された可撓性基板が前記ガイドローラに進入する方向に対して垂直な面に旋回平面を設定するとともに、前記ガイドローラの入側の中央に旋回中心を設定し、前記旋回中心を中心軸として前記ガイドローラを前記旋回平面に沿って旋回させることにより、前記可撓性基板の進行方向を基板面に沿って調整することを特徴とする成膜装置。 A film forming vacuum chamber isolated from the outside by a wall, at least one pair of electrodes disposed opposite to each other inside the film forming vacuum chamber, and formed on one end side of the film forming vacuum chamber A carry-in roll that feeds the flexible substrate between the electrodes from the feed chamber so that the width direction thereof is in the vertical plane, and the flexible substrate that has passed between the electrodes are disposed in the vacuum chamber for film formation. A carry-out roll wound up in a winding chamber formed on the other end side, and a web edge guide device that adjusts the traveling direction of the flexible substrate along the substrate surface,
The web edge guide device includes : two fixed rollers that are vertically spaced apart from each other between the electrode and the carry-out roll; and a moving direction of the flexible substrate is perpendicular to the fixed roller. And a guide roller arranged between the two fixed rollers so as to change, and a flexible substrate drawn out by the fixed roller located on the electrode side of the two fixed rollers enters the guide roller. A turning plane is set on a plane perpendicular to the direction of rotation, a turning center is set at the center of the entrance side of the guide roller, and the guide roller is turned along the turning plane with the turning center as a central axis. Accordingly, the film forming apparatus adjusts the traveling direction of the flexible substrate along the substrate surface.
前記成膜用真空室に可撓性基板を搬送する工程と、
前記電極の間に前記可撓性基板が挟み込まれるように前記電極の一方を駆動することにより、前記成膜用真空室内に成膜室を形成する工程と、
前記成膜室内に反応ガスを導入しながら、前記成膜室内にプラズマを発生させることにより、前記可撓性基板の成膜面に成膜を行う工程と、
前記2つの固定ローラのうち電極側に位置する固定ローラにて引き出された可撓性基板が前記ガイドローラに進入する方向に対して垂直な面に旋回平面を設定するとともに、前記ガイドローラの入側の中央に旋回中心を設定し、前記旋回中心を中心軸として前記ガイドローラを前記旋回平面に沿って旋回させることにより、前記可撓性基板の進行方向を基板面に沿って調整する工程とを備えたことを特徴とする成膜方法。 A film forming vacuum chamber isolated from the outside by a wall, at least one pair of electrodes disposed opposite to each other inside the film forming vacuum chamber, and formed on one end side of the film forming vacuum chamber A carry-in roll that feeds the flexible substrate between the electrodes from the feed chamber so that the width direction thereof is in the vertical plane, and the flexible substrate that has passed between the electrodes are disposed in the vacuum chamber for film formation. An unloading roll wound up in a winding chamber formed on the other end side, and a web edge guide device that adjusts the traveling direction of the flexible substrate along the substrate surface, the web edge guide device comprising the electrode And two fixed rollers that are vertically spaced apart from each other and the carry-out roll, and the two fixed rollers so that the advancing direction of the flexible substrate changes at right angles to the fixed roller. Film forming apparatus having a guide roller disposed between A method of forming a film on the surface of the flexible substrate using,
Transporting a flexible substrate to the vacuum chamber for film formation ;
Forming a film formation chamber in the film formation vacuum chamber by driving one of the electrodes so that the flexible substrate is sandwiched between the electrodes ;
Forming a film on the film-forming surface of the flexible substrate by generating a plasma in the film-forming chamber while introducing a reactive gas into the film-forming chamber;
A turning plane is set on a plane perpendicular to the direction in which the flexible substrate drawn out by the fixed roller located on the electrode side of the two fixed rollers enters the guide roller, and the guide roller is inserted. set the turning center in the middle of the side, by pivoting along the front Symbol guide roller to the pivot plane as the central axis of the pivot, to adjust the traveling direction of the flexible substrate along the substrate surface A film forming method comprising the steps of:
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