薄膜形成装置および薄膜形成方法
【課題】真空プロセスによる薄膜形成時に見られる、基板冷却の不足を解決し、張力によるシワを抑制するための薄膜形成装置を提供すると共に、これを用いた薄膜形成方法を提供する。
【解決手段】基板１２と接する側から順に少なくとも絶縁層２１と導電層２２を有する無終端帯７に沿って基板が走行中に、薄膜形成源９から飛来する粒子によって基板上に真空中で薄膜形成を行うにあたり、導電層２２と基板１２との間に変動する電位差を付与する。
【解決手段】基板１２と接する側から順に少なくとも絶縁層２１と導電層２２を有する無終端帯７に沿って基板が走行中に、薄膜形成源９から飛来する粒子によって基板上に真空中で薄膜形成を行うにあたり、導電層２２と基板１２との間に変動する電位差を付与する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、真空中での薄膜形成を行うための薄膜形成装置および薄膜形成方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
凹凸形状を有する基板（集電体）に真空中で、蒸着法によって活物質層を形成する方法が特許文献１に開示されている。このような活物質層形成に用いる成膜装置の構成を図８に示す。真空ポンプ（１０１）によって真空排気されている真空容器（１０２）内で、巻出しロール（１０８）から巻出された基板（１１２）が成膜ロール（１０６）に沿って走行する。成膜源（１０９）と成膜ロール（１０６）との間に基板（１１２）上への蒸着物質の蒸着範囲を規制するためにマスク（１１０）を配置してある。基板は、薄膜形成領域において、成膜ロール（巡回支持体）（１０６）に支持されて走行中、成膜源（１０９）から活物質材料を蒸着することにより、基板（集電体）（１１２）上に活物質層が形成された状態で基板（１１２）を巻取りロール（１０３）に巻き取ることが出来る。必要に応じて酸素ガス等を導入して反応成膜をすることも出来る。
【０００３】
巡回支持体には、特許文献１、特許文献２にて開示されている円筒状のキャンの他に、特許文献３に開示されている無終端帯がある。無終端帯を巡回支持体に用いた薄膜形成装置の構成例を 図 ９に示 す。排気系（２０１）によって真空排気されている真空槽（２０２）中で、巻出しロール（２０８）からガイドロール（２０５）に沿って巻出された長尺基板（２１２）は、主ロール（２０６a）に沿った無終端帯（２０７）の表面に沿って走行中に活物質材料を長尺基板（２１２）上に蒸着され、巻取りロール（２０３）に巻き取られる。主ロール（２０６a）と主ロール（２０６ｂ）との間に長尺基板（２１２）上への蒸着物質の蒸着範囲を規制するために遮蔽板（２１０）を配置してある。筒状キャンを用いた場合に比べ、無終端帯（２０７）は装置を小型化することができ、遮蔽板（２１０）の開口部を広く取ることが可能となる。そのため、薄膜形成源（２０９）から飛来した粒子を薄膜形成部（２１５）にて効率良く捕捉することができる。
【０００４】
特許文献２では、薄膜形成時の基板の温度上昇を防いで、基板を所定の温度に維持するために、シリコーン樹脂あるいは比較的柔らかい金属からなる冷却支持部と、基板と冷却支持部の密着性を高める押し付け機構とを有する温度管理機構を備えたキャンを用いて、有機物シートとキャンの密着性を高める試みがなされている。さらに冷却支持部が、主に断面波形を呈した金属からなるばね部と、ばね部上に部分的に接合された外皮部により構成されている。これにより、基板として用いられる有機物シートが、押し付け機構によって張力を与えられたときに冷却支持部に密着し、十分な冷却効果が期待できることが開示されている。
【０００５】
一方、特許文献４では、基板に高い張力を加える代わりにキャンの外周面に静電チャックを設けた静電吸着体を用いることで、基板のしわ、ゆがみ、こすれ、やぶけ等の問題を発生することなく、均一に平坦性良く確実にキャンと吸着して移送することが開示されている。
【特許文献１】特開２００５−１９６９７０号公報
【特許文献２】特開２０００−１７４２６号公報
【特許文献３】特開平９−１５７８４９号公報
【特許文献４】特開２００６−１４９１５６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
基板に金属箔を用いた場合、キャン上に基板を均一に沿わせるには、非常に高い張力をかける必要がある。そのため、基板とキャンとの密着性が上がりすぎ、走行ムラやたわみが生じ、基板に対して部分的な歪を発生させる。しかし金属箔は伸びないので、このような歪を吸収できず、基板である集電体にシワが発生するという課題がある。
【０００７】
特許文献３に開示されているような、巡回支持体に無終端帯を用いた場合、基板はキャン上の曲面で無終端帯と接触してから平面状の薄膜形成部に移動するため、基板に高い張力をかけても、平面状の薄膜形成部の膜面垂直方向には、張力がかかりにくい。また基板は、図９に示すように主ロール（２０６a）上を移動する時、無終端帯より外側を移動するため、外周が無終端帯より長くなる。そのため主ロール（２０６a）と主ロール（２０６ｂ）間の平面状の薄膜形成部に移動すると基板がたるみ、無終端帯から浮いてしまう。これにより密着性が下がり、基板の冷却が困難になり、シワ、ゆがみ、こすれ、やぶけが発生する。
【０００８】
特許文献４に示されるような、従来の静電吸着法を無終端帯に適用しても、キャンから平面状の薄膜形成部に移動する時に基板が無終端帯から浮いてしまい、シワは改善されず、課題を解決することができない。
【０００９】
本発明は上記課題を解決するもので、基板の冷却の不足を解決するとともに、基板に発生するシワを抑える薄膜形成装置および薄膜形成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】
上記課題を解決するため、本発明の薄膜形成装置は、真空中で、長尺基板上に、薄膜を形成することができる薄膜形成装置であって、前記長尺基板を搬送させる搬送機構と、前記搬送中の基板表面上に、薄膜を形成する手段と、前記薄膜形成時に前記基板の裏面に接して搬送され、前記基板側から順に絶縁層、導電層が設けられ、前記導電層と前記基板との間に変動する電圧（電位差）を付与して、前記基板を静電吸着する無終端帯と、前記搬送機構と、前記薄膜を形成する手段と、前記無終端帯を収容する真空容器と、を有していることを特徴とするものである。
【００１１】
また本発明の薄膜形成方法は、真空中で、基板搬送系に沿って長尺の基板を搬送しつつ、薄膜形成源より粒子を飛来させて前記基板上に、薄膜を形成する薄膜形成法において、前記基板側から順に絶縁層、導電層が設けられた無終端帯を前記基板の裏面に接して搬送し、前記導電層と前記基板との間の電圧を高電圧状態と低電圧状態とで切り換えることにより、前記基板を前記無終端帯に静電吸着しながら、前記基板上に前記薄膜を形成することを特徴とするものである。
【発明の効果】
【００１２】
基板と無終端帯の密着性を良くすることで、基板の熱伝導性を上げて冷却効果を向上させ、基板に発生するシワを抑制し、薄膜を連続形成することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
以下、本発明を実施するための最良の形態について、図面を参照しながら説明する。
【００１４】
（実施の形態１）
図１は本発明の実施の形態１の薄膜形成装置の一例を示す模式図である。真空容器（２）は、排気ポンプ（１）によって減圧排気されている。真空容器（２）の中には、薄膜を形成する手段と、基板搬送系（18）が設置されている。薄膜を形成する手段には、薄膜形成源（９）、遮蔽板（１０）、薄膜形成部（１５）が含まれる。基板搬送系（18）には、
基板の巻出しロール（８）、複数の搬送ローラ（５）、巡回支持体としての無終端帯（７a,b）、基板の巻取りロール（３）が含まれる。
【００１５】
基板（１２）は巻出しロール（８）から巻き出され、複数の搬送ローラ（５）に沿って移動する。無終端帯（７ａ）はキャン（６）とテンションローラ（１４）によって保持されている。なお、ここで示すキャン（６）は、特許文献１のような巡回支持体としてのキャンではなく、基板と接しておらず、無終端帯と接しており、無終端帯を走行させるものである。搬送系の一部、例えば駆動用モーター等は真空容器（２）の外に配置し、回転導入端子を介して駆動力を真空容器（２）中に導入しても良い。
【００１６】
本実施形態の無終端帯（７）は、図２に示すように、基板と接触する外側から順に、絶縁層（２１）と導電層（２２）とを有する。必要に応じて、導電層（２２）の内側に無終端帯の強度を確保するための基材（２３）を備えることもできる。
【００１７】
無終端帯（７a）が有する導電層（２２）は、電源（１７）に接続され、搬送ローラ（５）の表面は接地電位（１６）に接続されている。基板（１２）を搬送系に装着することにより、搬送ローラ（５）の表面と導体である基板（12）は同電位になる。電源（１７）より無終端帯（７a）の導電層（２２）に電圧を付与することにより、導電層（２２）と基板（12）表面との間に電圧が生じる。基板（１２）が無終端帯（７a）と接して走行する際、無終端帯（７a）の絶縁層（21）を介して、無終端帯（７a）の導電層（２２）と基板との間で静電吸着力が生じる。
【００１８】
薄膜形成源（９）は、るつぼに薄膜の原料を挿入し、電子線源（図示せず）から電子を照射することにより加熱する。薄膜形成源（９）と無終端帯（７a）の間には開口部を有する遮蔽板（１０）が設置されており、薄膜形成源（９）から飛来した粒子の一部が開口部を経由して薄膜形成部（１５）にある基板（１２）上に付着して薄膜が形成される。
【００１９】
その後、真空容器（２）の上部を経由して、無終端帯（７ｂ）上にて、もう一度薄膜形成を行うことで、基板（１２）の両面に薄膜を形成することができる。薄膜形成を行った基板は搬送ローラ（５）に沿って巻取りロール（３）に巻き取られる。
【００２０】
巻出しローラ（８）および巻取りローラ（３）は、回転を制御することにより、基板の搬送速度および基板（１２）にかかる張力を制御する。一般的な真空プロセスでは、張力のみで基板（１２）と巡回支持体を接触させるため、非常に強い張力を必要とする。しかし、本発明では静電吸着力によって基板（１２）と巡回支持体を接触させるため、張力は基板（１２）と無終端帯（７a,b）が最初に接触する際の幅方向で均一が保てる程度でよく、具体的には基板幅１ｃｍあたり１００〜２００ｇｆ程度でよい。
【００２１】
導電層（２２）に電圧を印加する方法には、種々の方法を採用することができる。望ましい方法の一つは、図２に示すように、無終端帯（７）の表面で回転ロール（２５）を接触回転させる方法である。この場合の電圧付与手段には、電極端子保持部（２６）、電極端子（２７）、電極端部の回転ロール（２５）が含まれる。電極端子（２７）には、電源（１７）からの電圧が印加される。そして、その電圧は、表面が導体である回転ロール（２５）を経由して導電層（２２）に伝達される。電極端子保持部（２６）は、電極端子（２７）を保持する。無終端帯（７）表面の幅方向端部は、絶縁層（２１）が設けられておらず、導電層（２２）が露出している。この露出した端部の導電層（２２）と回転ロールが接触して導通が確保される。基板と絶縁層との接触部（２４）は、絶縁層の幅より狭くなるように設定されている。基板（１２）と露出した導電層（２２）の間で放電が発生するのを防ぐため、絶縁層（２１）を除去した部分は基板走行位置の端から１ｃｍ以上離れていることが望ましい。この場合、キャン（６）およびテンションローラ（１４）を絶縁
するなど、無終端帯（７）の導電層（２２）を接地電位から浮かせる必要があることは言うまでもない。
【００２２】
基板（１２）と導電層（２２）の間には絶縁層（２１）が存在するため、導電層（２２）に電圧を印加すると基板（１２）は、導電層の印加電位と逆位相の電子またはホールが静電吸着力によって導電層側に引き寄せられ、同位相のホールまたは電子が離されるので基板（１２）と導電層（２２）には、絶縁層を挟んで必ず逆位相の電子およびホールが向かい合う。このときの静電吸着力の大きさは、基板（１２）と導電層（２２）の電位差に由来する。基板（１２）と導電層（２２）の電位が同位相の場合、基板（１２）と導電層（２２）の電位差分の静電吸着力が働く。また逆位相の場合、基板（１２）と導電層（２２）の電位の大きいほうの絶対値分の静電吸着力が働く。
【００２３】
本発明の特徴は、基板（１２）と導電層（２２）の電圧（電位差）を変動させることである。本実施形態においては、導電層（２２）に与える電圧を時間的に変動させる。すなわち、高電圧状態と低電圧状態とで切り換える。基板（１２）と導電層（２２）の電位差を変動させる作用は、次の通りである。基板（１２）と導電層（２２）の間を高電圧状態とし、両者を密着させると、基板（１２）と走行経路が曲線部から直線部に移行する際に、基板（１２）は無終端帯（７）より外周を移動するため、無終端帯（７）より長くなる。無終端帯（７）と基板（１２）が密着していると、平面状の薄膜形成部（１５）に移動すると基板（１２）がたるみ、無終端帯（７）から浮いてしまう。そこで、基板（１２）と導電層（２２）間を低電圧状態にすると、静電吸着力が弱くなり、基板（１２）は無終端帯（７）から離れる。そのため、基板（１２）にかかる巻出しローラ（８）および巻取りローラ（３）からの制御された張力により無終端帯（７）と基板（１２）を均一に接触しなおすことができ、基板（７）の無終端帯（７）からの浮くことによって生じるシワを防ぐことができる。
【００２４】
そして再度、導電層（２２）と基板（７）間を高電圧状態にすることで基板（１２）を無終端帯（７）に吸着させ、浮きを防ぐことができる。このため基板（７）を均一に冷却することが可能になり、薄膜形成源（９）からの熱負荷による基板（７）の伸びを防止できる。また、シワ、破れも防止できる。
【００２５】
このとき、絶縁層（２１）に用いる柔軟性の樹脂の耐電圧性に限界があるため、高電圧状態の値は、１ｋＶ以上３ｋＶ以下で望ましくは、２ｋＶ程度である。また低電圧状態の値は、１００Ｖ以下で望ましくは、０Ｖである。
【００２６】
長時間にわたって導電層（２２）と基板（１２）間の低電圧状態にしたとき、基板（１２）が無終端帯（７）から離れている間、基板（１２）と無終端帯（７）の密着度が低下し、基板（１２）の冷却効果の低下につながる。そのため、電圧の変動時間を調整することにより、基板が無終端帯上を滑っている間の冷却時間を長くし、基板（１２）の温度上昇が小さいうちに再度、無終端帯（７）と基板（１２）間に電圧を付与させ、基板（１２）のシワや薄膜形成時の温度上昇を抑制することができる。
【００２７】
電圧を１ｋＶ未満に保持する時間（電圧が1kV未満になってから再び1kV以上になるまでの時間）は、連続して０．１秒以上０．５秒以下程度であることが望ましい。０．１秒未満では、基板（１２）が無終端帯（７）から離れる前に電圧が印加され、基板（１２）がキャンを通過して、平面状の薄膜形成部に移動した時生じる無終端帯（７）からの浮きを緩和することができず、シワを抑制することが困難になる。また、０．５秒以上では、基板（１２）の冷却時間が短くなり、冷却効果が低下する。また、変動する電圧を１ｋＶ以上に保持する時間（電圧が1kV以上になってから再び1kV未満になるまでの時間）は、０．５秒以上５秒以下であることが好ましい。０．５秒未満では、十分に基板（１２）を無終
端帯（７）に吸着することができず、冷却効果が低下する。５秒以上では、基板（１２）が吸着されている間にシワが入りやすくなる。
【００２８】
電圧の変動と時間の関係は、矩形波や図３に示すような直線的な変動、正弦波や図４に示すような曲線的な変動など、どのような波形をとっても問題はない。
【００２９】
本発明で使用する絶縁層（２１）は、基板（１２）との接触面積を大きくするため、柔軟性がある樹脂を用いることが望ましい。例えば、フッ素ゴム（たとえばサーコン30Q;富士高分子工業株式会社製）、天然ゴム、石油合成ゴム、シリコーンゴム（たとえば珪樹放熱タイプ；三菱樹脂株式会社製）、シリコーンゴムなどの表面を基板とのすべりを良くするテフロン（登録商標）やガラス成分を主成分とする層で覆って、絶縁層（２１）の摩擦強度を補強したもの（たとえばサーコン15GTR;富士高分子工業株式会社製、コ・サーム１T４４１;太陽金網株式会社）、熱伝導性シリコーンゴムとガラス繊維熱伝導層の一体形成品であり、強化層を持ち柔軟性と強度に優れているギャップパッド （ＧＰ１；北川工業株式会社製）、またテフロン（登録商標）、セラミック、ガラス繊維を主成分とした材料などがよい。
【００３０】
絶縁層（２１）が有する樹脂層のゴム硬度は、ＪＩＳ Ｋ ６２５３ デュロメータ硬さ試験 タイプＡ硬度で２０〜９０でかつ、厚みは１００μｍ以上５００μｍ以下であることが望ましい。
【００３１】
ゴム硬度がＪＩＳ Ｋ ６２５３ デュロメータ硬さ試験 タイプＡ硬度で９０以上では、基板（１２）がゴムにめり込み難いため接触面積が低下し、熱伝導がされ難い。ＪＩＳ Ｋ ６２５３ デュロメータ硬さ試験 タイプＡ硬度で２０以下では、ゴムの耐久性が低くため使用を繰り返すことで亀裂が入りやすく、導電層（２２）に電圧を印加したときに放電を起こしやすくなる。
【００３２】
また、厚みが１００μｍ以下では、基板（１２）と無終端帯（７）の擦れにより絶縁層（２１）が破れてしまうため、放電を起こしやすくなる。厚みが５００μｍ以上では、導電層（２２）から基板（１２）までの距離が長くなるため、静電吸着力が弱まり、冷却効果が低下する。
【００３３】
導電層（２２）は、導電性塗料（たとえばJFE-603;株式会社モリテックス製、E-3315;神東塗料株式会社製、ＭＡＣ−１１５；有限会社マックコーポレーション製）や導電性テープ（たとえばＡＬ−２５ＤＣ；住友スリーエム株式会社製、ニトホイルAT-511E;日東電工株式会社製）、グラファイトシート（たとえばEYGS182310；松下電器産業株式会社製）、金属箔（たとえばアルミニウム箔、銅箔）なども用いることができる。導電性塗料、導電性テープ、金属箔など機械的強度が低い材料を用いる場合には、必要に応じて、絶縁層（２１）、導電層（２２）に加えて、無終端帯（７）の強度を保障するための基材（２３）を無終端帯（７）の内側に設けることが望ましい。
【００３４】
なお、グラファイト導電性シートにシリコーンゴムを積層させて、導電層と絶縁層を持ち合わせるPGSグラファイトシート（たとえばEYGM121810SS；松下電器産業製）を用いることもできる。基板（２３）は、材質、厚み、表面形状によって限定されない。
【００３５】
また無終端帯（７）に電圧を印加する別の方法としては、図５に示すベアリング構造を用いて、絶縁ケース（３１）内に導電性を呈するキャン（６）またはテンションローラ（１４）の中心軸をベアリングの内輪（３３）で支持し、ベアリングの外輪（３５）を保持するベアリングケース（３２）に、電極端子（３７）をネジ（３６）止めして、テンションローラ（１４）またはキャンを接地電位から絶縁する電圧印加方法でも良い。
【００３６】
なお、導電層と基板表面との間に生じる電圧の付与は、導電層と基板の片方が接地電位であっても良く、両方とも正あるいは負の非接地電位であってもよい。導電層と基板間に印加する電圧の大きさに差があればよい。電圧があれば、基板と導電層に電位をかけるのは、同時でも別々でも相違はない。
【００３７】
本実施形態においては、搬送ローラ（５）を接地電位にして、無終端帯（７）の導電層に電圧を付与する場合について説明したが、基板（１２）に電圧を付与しても良い。基板（１２）に電圧を印加するには、複数の搬送ローラ（５）のうち１つ又は複数に電圧を付与し、他の搬送ローラ（５）は接地電位から浮かしておけばよい。図５に示すベアリング構造を用いて、絶縁ケース（３１）内に導電性を呈する搬送ローラ（５）の中心軸をベアリングの内輪（３３）で支持し、ベアリングの外輪（３５）を保持するベアリングケース（３２）を接地電位から絶縁しておき、ベアリングケース（３２）に電極端子（３７）をネジ（３６）止めする。ベアリングの外輪と内輪の間には、ベアリングボール（３４）を挟んでおく。
【００３８】
他に電極端部に板材やカーボンブラックなどからなる電極ブラシを無終端帯（７）表面で摺動させる方法や、キャン（６）やテンションローラ（１４）から電圧を印加する場合と同じく無終端帯（７）の内側に電極を接触させて電圧印加しても良い。これらの組合せはもちろんのこと、その他の方法を用いることもでき、本発明はこれらの電圧を印加する方法によって限定されない。
【００３９】
本発明の薄膜形成過程では、無終端帯（７ｂ）を経由せず、基板（１２）の片面のみに薄膜を形成しても問題はない。薄膜形成方法は、蒸着の角度に左右されず行うことができ、他にスパッタ法などで行っても良い。
【００４０】
また基板搬送経路は、他に図６に示すように、真空容器（２）を小型化するために図１より搬送ローラ（５）を減らし、成膜領域（１５）から離れた場所で基板（１２）と無終端帯（７）を接触させて、基板（１２）がキャン（６）を通過して、平面状の薄膜形成部に移動した時生じる無終端帯（７）からの浮きによるシワを防ぐことができる。しかし、図６の薄膜形成装置は、基板（１２）と無終端帯（７）がキャン（６）に接している部分が図１と比較すると長い。そのため、基板（12）がキャン（６）を通過して、平面状の薄膜形成部（１５）に移動した時生じる無終端帯（７）からの浮きが大きくなる。そこで図７に示すように、搬送補助ローラ（１１）を用いることによって、基板（１２）と無終端帯（７）が搬送補助ローラ（１１）に接している部分を短くし、浮きを緩和することができる。図６、図７の番号は図１と同様である。
（実施例）
非水電解質二次電池の負極を作成する目的で、図１に示す装置を用いて負極集電体上にＳｉ薄膜を形成した。
【００４１】
基板（１２）は、幅２８ｃｍの粗面化銅箔（ＥＸＰ−ＤＴ−ＮＣ３５μｍ；古河サーキットフォイル株式会社製）を用いた。
【００４２】
薄膜形成部（１５）の長さが４５ｃｍ程度になるよう遮蔽版（１０）の位置を調整し、黒鉛ルツボに高純度Ｓｉを投入した薄膜形成源（９）を薄膜形成部（１５）からの最短距離が４０ｃｍになる長さに設置した。真空度１０−２Ｐａ程度の減圧条件下、電子線によりＳｉを加熱溶解し、Ｓｉ溶湯の表面温度を２０００℃程度に保った。
【００４３】
基板（１２）に５ｋｇｆのテンションをかけながら、基板（１２）を毎分０．３３ｍ程度の速度で走行させて薄膜形成を行った。
【００４４】
無終端体としては、図２の構成のものを用いた。無終端帯（７）の導電層（２２）にはスチールベルト（スチールエンドレスベルト；株式会社ディムコ製）、絶縁層（２３）には硬度熱伝導性シリコーンゴムシート（CT-A；信越化学工業株式会社製）を用いた。
【００４５】
回転ロール（２５）により無終端帯の基板側から電圧を印加する方法を用いて、２ｋＶの電圧を１秒間付与後、０．２秒間電圧を０Ｖにするパターンで変動する電圧を付与した。これにより、シワを発生すること無く厚さ２０μｍ程度のＳｉ薄膜を活物質とする負極を作成することができた。
【産業上の利用可能性】
【００４６】
本発明にかかる薄膜形成装置及び薄膜形成法によれば、高容量電池活物質層を真空プロセスで形成する場合に代表される、基板の温度上昇を軽減することができ、基板の熱損傷やシワを抑制することができる。その結果、電池の信頼性や生産性等を向上することが出来る等、電池用途に限らず広く真空中での薄膜形成に用いる薄膜形成装置及び薄膜形成法として有用である。
【図面の簡単な説明】
【００４７】
【図１】本発明の実施の形態における薄膜形成装置の構成の一例を示す模式図
【図２】本発明の実施の形態における無終端帯（７）の構成および電極端子の接触による電圧印加のための電極端子の構成例を示す模式図
【図３】本発明の実施の形態における基板と無終端帯の導電層の間の電圧の時間変化を示す図
【図４】本発明の実施の形態における基板と無終端帯（７）の導電層の間の電圧の時間変化を示す図
【図５】本発明の実施の形態１におけるベアリングの構成例を示す模式図
【図６】本発明の実施の形態における薄膜形成装置の構成の一例を示す模式図
【図７】本発明の実施の形態における薄膜形成装置の構成の一例を示す模式図
【図８】従来の薄膜形成装置の構成を示す模式図
【図９】従来の薄膜形成装置の構成を示す模式図
【符号の説明】
【００４８】
１ 排気ポンプ
２ 真空容器
３ 巻取りロール
５ 搬送ローラ
６ キャン
７ａ，ｂ 無終端帯
８ 巻出しロール
９ 薄膜形成源
１０ 遮蔽板
１１ 搬送補助ローラ
１２ 基板
１４ テンションローラ
１５ 薄膜形成部
１６ 接地電位
１７ 電源
１８ 基板搬送系
２１ 絶縁層
２２ 導電層
２３ 基材
２４ 絶縁層上の基板との接触部
２５ 回転ロール
２６ 電極端子保持部
２７ 電極端子
３１ 絶縁ケース
３２ ベアリングケース
３３ ベアリング内輪
３４ ベアリングボール
３５ ベアリング外輪
３６ ネジ
３７ 電極端子
１０１ 真空ポンプ
１０２ 真空容器
１０３ 巻取りロール
１０６ 成膜ロール
１０８ 巻出しロール
１０９ 成膜源
１１０ マスク
１１２ 集電体
２０１ 排気系
２０２ 真空槽
２０３ 巻取りロール
２０５ ガイドロール
２０６a,b 主ロール
２０７ 無終端帯
２０８ 巻出しロール
２０９ 薄膜形成源
２１０ 遮蔽板
２１２ 長尺基板
２１５ 薄膜形成部
【技術分野】
【０００１】
本発明は、真空中での薄膜形成を行うための薄膜形成装置および薄膜形成方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
凹凸形状を有する基板（集電体）に真空中で、蒸着法によって活物質層を形成する方法が特許文献１に開示されている。このような活物質層形成に用いる成膜装置の構成を図８に示す。真空ポンプ（１０１）によって真空排気されている真空容器（１０２）内で、巻出しロール（１０８）から巻出された基板（１１２）が成膜ロール（１０６）に沿って走行する。成膜源（１０９）と成膜ロール（１０６）との間に基板（１１２）上への蒸着物質の蒸着範囲を規制するためにマスク（１１０）を配置してある。基板は、薄膜形成領域において、成膜ロール（巡回支持体）（１０６）に支持されて走行中、成膜源（１０９）から活物質材料を蒸着することにより、基板（集電体）（１１２）上に活物質層が形成された状態で基板（１１２）を巻取りロール（１０３）に巻き取ることが出来る。必要に応じて酸素ガス等を導入して反応成膜をすることも出来る。
【０００３】
巡回支持体には、特許文献１、特許文献２にて開示されている円筒状のキャンの他に、特許文献３に開示されている無終端帯がある。無終端帯を巡回支持体に用いた薄膜形成装置の構成例を 図 ９に示 す。排気系（２０１）によって真空排気されている真空槽（２０２）中で、巻出しロール（２０８）からガイドロール（２０５）に沿って巻出された長尺基板（２１２）は、主ロール（２０６a）に沿った無終端帯（２０７）の表面に沿って走行中に活物質材料を長尺基板（２１２）上に蒸着され、巻取りロール（２０３）に巻き取られる。主ロール（２０６a）と主ロール（２０６ｂ）との間に長尺基板（２１２）上への蒸着物質の蒸着範囲を規制するために遮蔽板（２１０）を配置してある。筒状キャンを用いた場合に比べ、無終端帯（２０７）は装置を小型化することができ、遮蔽板（２１０）の開口部を広く取ることが可能となる。そのため、薄膜形成源（２０９）から飛来した粒子を薄膜形成部（２１５）にて効率良く捕捉することができる。
【０００４】
特許文献２では、薄膜形成時の基板の温度上昇を防いで、基板を所定の温度に維持するために、シリコーン樹脂あるいは比較的柔らかい金属からなる冷却支持部と、基板と冷却支持部の密着性を高める押し付け機構とを有する温度管理機構を備えたキャンを用いて、有機物シートとキャンの密着性を高める試みがなされている。さらに冷却支持部が、主に断面波形を呈した金属からなるばね部と、ばね部上に部分的に接合された外皮部により構成されている。これにより、基板として用いられる有機物シートが、押し付け機構によって張力を与えられたときに冷却支持部に密着し、十分な冷却効果が期待できることが開示されている。
【０００５】
一方、特許文献４では、基板に高い張力を加える代わりにキャンの外周面に静電チャックを設けた静電吸着体を用いることで、基板のしわ、ゆがみ、こすれ、やぶけ等の問題を発生することなく、均一に平坦性良く確実にキャンと吸着して移送することが開示されている。
【特許文献１】特開２００５−１９６９７０号公報
【特許文献２】特開２０００−１７４２６号公報
【特許文献３】特開平９−１５７８４９号公報
【特許文献４】特開２００６−１４９１５６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
基板に金属箔を用いた場合、キャン上に基板を均一に沿わせるには、非常に高い張力をかける必要がある。そのため、基板とキャンとの密着性が上がりすぎ、走行ムラやたわみが生じ、基板に対して部分的な歪を発生させる。しかし金属箔は伸びないので、このような歪を吸収できず、基板である集電体にシワが発生するという課題がある。
【０００７】
特許文献３に開示されているような、巡回支持体に無終端帯を用いた場合、基板はキャン上の曲面で無終端帯と接触してから平面状の薄膜形成部に移動するため、基板に高い張力をかけても、平面状の薄膜形成部の膜面垂直方向には、張力がかかりにくい。また基板は、図９に示すように主ロール（２０６a）上を移動する時、無終端帯より外側を移動するため、外周が無終端帯より長くなる。そのため主ロール（２０６a）と主ロール（２０６ｂ）間の平面状の薄膜形成部に移動すると基板がたるみ、無終端帯から浮いてしまう。これにより密着性が下がり、基板の冷却が困難になり、シワ、ゆがみ、こすれ、やぶけが発生する。
【０００８】
特許文献４に示されるような、従来の静電吸着法を無終端帯に適用しても、キャンから平面状の薄膜形成部に移動する時に基板が無終端帯から浮いてしまい、シワは改善されず、課題を解決することができない。
【０００９】
本発明は上記課題を解決するもので、基板の冷却の不足を解決するとともに、基板に発生するシワを抑える薄膜形成装置および薄膜形成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】
上記課題を解決するため、本発明の薄膜形成装置は、真空中で、長尺基板上に、薄膜を形成することができる薄膜形成装置であって、前記長尺基板を搬送させる搬送機構と、前記搬送中の基板表面上に、薄膜を形成する手段と、前記薄膜形成時に前記基板の裏面に接して搬送され、前記基板側から順に絶縁層、導電層が設けられ、前記導電層と前記基板との間に変動する電圧（電位差）を付与して、前記基板を静電吸着する無終端帯と、前記搬送機構と、前記薄膜を形成する手段と、前記無終端帯を収容する真空容器と、を有していることを特徴とするものである。
【００１１】
また本発明の薄膜形成方法は、真空中で、基板搬送系に沿って長尺の基板を搬送しつつ、薄膜形成源より粒子を飛来させて前記基板上に、薄膜を形成する薄膜形成法において、前記基板側から順に絶縁層、導電層が設けられた無終端帯を前記基板の裏面に接して搬送し、前記導電層と前記基板との間の電圧を高電圧状態と低電圧状態とで切り換えることにより、前記基板を前記無終端帯に静電吸着しながら、前記基板上に前記薄膜を形成することを特徴とするものである。
【発明の効果】
【００１２】
基板と無終端帯の密着性を良くすることで、基板の熱伝導性を上げて冷却効果を向上させ、基板に発生するシワを抑制し、薄膜を連続形成することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
以下、本発明を実施するための最良の形態について、図面を参照しながら説明する。
【００１４】
（実施の形態１）
図１は本発明の実施の形態１の薄膜形成装置の一例を示す模式図である。真空容器（２）は、排気ポンプ（１）によって減圧排気されている。真空容器（２）の中には、薄膜を形成する手段と、基板搬送系（18）が設置されている。薄膜を形成する手段には、薄膜形成源（９）、遮蔽板（１０）、薄膜形成部（１５）が含まれる。基板搬送系（18）には、
基板の巻出しロール（８）、複数の搬送ローラ（５）、巡回支持体としての無終端帯（７a,b）、基板の巻取りロール（３）が含まれる。
【００１５】
基板（１２）は巻出しロール（８）から巻き出され、複数の搬送ローラ（５）に沿って移動する。無終端帯（７ａ）はキャン（６）とテンションローラ（１４）によって保持されている。なお、ここで示すキャン（６）は、特許文献１のような巡回支持体としてのキャンではなく、基板と接しておらず、無終端帯と接しており、無終端帯を走行させるものである。搬送系の一部、例えば駆動用モーター等は真空容器（２）の外に配置し、回転導入端子を介して駆動力を真空容器（２）中に導入しても良い。
【００１６】
本実施形態の無終端帯（７）は、図２に示すように、基板と接触する外側から順に、絶縁層（２１）と導電層（２２）とを有する。必要に応じて、導電層（２２）の内側に無終端帯の強度を確保するための基材（２３）を備えることもできる。
【００１７】
無終端帯（７a）が有する導電層（２２）は、電源（１７）に接続され、搬送ローラ（５）の表面は接地電位（１６）に接続されている。基板（１２）を搬送系に装着することにより、搬送ローラ（５）の表面と導体である基板（12）は同電位になる。電源（１７）より無終端帯（７a）の導電層（２２）に電圧を付与することにより、導電層（２２）と基板（12）表面との間に電圧が生じる。基板（１２）が無終端帯（７a）と接して走行する際、無終端帯（７a）の絶縁層（21）を介して、無終端帯（７a）の導電層（２２）と基板との間で静電吸着力が生じる。
【００１８】
薄膜形成源（９）は、るつぼに薄膜の原料を挿入し、電子線源（図示せず）から電子を照射することにより加熱する。薄膜形成源（９）と無終端帯（７a）の間には開口部を有する遮蔽板（１０）が設置されており、薄膜形成源（９）から飛来した粒子の一部が開口部を経由して薄膜形成部（１５）にある基板（１２）上に付着して薄膜が形成される。
【００１９】
その後、真空容器（２）の上部を経由して、無終端帯（７ｂ）上にて、もう一度薄膜形成を行うことで、基板（１２）の両面に薄膜を形成することができる。薄膜形成を行った基板は搬送ローラ（５）に沿って巻取りロール（３）に巻き取られる。
【００２０】
巻出しローラ（８）および巻取りローラ（３）は、回転を制御することにより、基板の搬送速度および基板（１２）にかかる張力を制御する。一般的な真空プロセスでは、張力のみで基板（１２）と巡回支持体を接触させるため、非常に強い張力を必要とする。しかし、本発明では静電吸着力によって基板（１２）と巡回支持体を接触させるため、張力は基板（１２）と無終端帯（７a,b）が最初に接触する際の幅方向で均一が保てる程度でよく、具体的には基板幅１ｃｍあたり１００〜２００ｇｆ程度でよい。
【００２１】
導電層（２２）に電圧を印加する方法には、種々の方法を採用することができる。望ましい方法の一つは、図２に示すように、無終端帯（７）の表面で回転ロール（２５）を接触回転させる方法である。この場合の電圧付与手段には、電極端子保持部（２６）、電極端子（２７）、電極端部の回転ロール（２５）が含まれる。電極端子（２７）には、電源（１７）からの電圧が印加される。そして、その電圧は、表面が導体である回転ロール（２５）を経由して導電層（２２）に伝達される。電極端子保持部（２６）は、電極端子（２７）を保持する。無終端帯（７）表面の幅方向端部は、絶縁層（２１）が設けられておらず、導電層（２２）が露出している。この露出した端部の導電層（２２）と回転ロールが接触して導通が確保される。基板と絶縁層との接触部（２４）は、絶縁層の幅より狭くなるように設定されている。基板（１２）と露出した導電層（２２）の間で放電が発生するのを防ぐため、絶縁層（２１）を除去した部分は基板走行位置の端から１ｃｍ以上離れていることが望ましい。この場合、キャン（６）およびテンションローラ（１４）を絶縁
するなど、無終端帯（７）の導電層（２２）を接地電位から浮かせる必要があることは言うまでもない。
【００２２】
基板（１２）と導電層（２２）の間には絶縁層（２１）が存在するため、導電層（２２）に電圧を印加すると基板（１２）は、導電層の印加電位と逆位相の電子またはホールが静電吸着力によって導電層側に引き寄せられ、同位相のホールまたは電子が離されるので基板（１２）と導電層（２２）には、絶縁層を挟んで必ず逆位相の電子およびホールが向かい合う。このときの静電吸着力の大きさは、基板（１２）と導電層（２２）の電位差に由来する。基板（１２）と導電層（２２）の電位が同位相の場合、基板（１２）と導電層（２２）の電位差分の静電吸着力が働く。また逆位相の場合、基板（１２）と導電層（２２）の電位の大きいほうの絶対値分の静電吸着力が働く。
【００２３】
本発明の特徴は、基板（１２）と導電層（２２）の電圧（電位差）を変動させることである。本実施形態においては、導電層（２２）に与える電圧を時間的に変動させる。すなわち、高電圧状態と低電圧状態とで切り換える。基板（１２）と導電層（２２）の電位差を変動させる作用は、次の通りである。基板（１２）と導電層（２２）の間を高電圧状態とし、両者を密着させると、基板（１２）と走行経路が曲線部から直線部に移行する際に、基板（１２）は無終端帯（７）より外周を移動するため、無終端帯（７）より長くなる。無終端帯（７）と基板（１２）が密着していると、平面状の薄膜形成部（１５）に移動すると基板（１２）がたるみ、無終端帯（７）から浮いてしまう。そこで、基板（１２）と導電層（２２）間を低電圧状態にすると、静電吸着力が弱くなり、基板（１２）は無終端帯（７）から離れる。そのため、基板（１２）にかかる巻出しローラ（８）および巻取りローラ（３）からの制御された張力により無終端帯（７）と基板（１２）を均一に接触しなおすことができ、基板（７）の無終端帯（７）からの浮くことによって生じるシワを防ぐことができる。
【００２４】
そして再度、導電層（２２）と基板（７）間を高電圧状態にすることで基板（１２）を無終端帯（７）に吸着させ、浮きを防ぐことができる。このため基板（７）を均一に冷却することが可能になり、薄膜形成源（９）からの熱負荷による基板（７）の伸びを防止できる。また、シワ、破れも防止できる。
【００２５】
このとき、絶縁層（２１）に用いる柔軟性の樹脂の耐電圧性に限界があるため、高電圧状態の値は、１ｋＶ以上３ｋＶ以下で望ましくは、２ｋＶ程度である。また低電圧状態の値は、１００Ｖ以下で望ましくは、０Ｖである。
【００２６】
長時間にわたって導電層（２２）と基板（１２）間の低電圧状態にしたとき、基板（１２）が無終端帯（７）から離れている間、基板（１２）と無終端帯（７）の密着度が低下し、基板（１２）の冷却効果の低下につながる。そのため、電圧の変動時間を調整することにより、基板が無終端帯上を滑っている間の冷却時間を長くし、基板（１２）の温度上昇が小さいうちに再度、無終端帯（７）と基板（１２）間に電圧を付与させ、基板（１２）のシワや薄膜形成時の温度上昇を抑制することができる。
【００２７】
電圧を１ｋＶ未満に保持する時間（電圧が1kV未満になってから再び1kV以上になるまでの時間）は、連続して０．１秒以上０．５秒以下程度であることが望ましい。０．１秒未満では、基板（１２）が無終端帯（７）から離れる前に電圧が印加され、基板（１２）がキャンを通過して、平面状の薄膜形成部に移動した時生じる無終端帯（７）からの浮きを緩和することができず、シワを抑制することが困難になる。また、０．５秒以上では、基板（１２）の冷却時間が短くなり、冷却効果が低下する。また、変動する電圧を１ｋＶ以上に保持する時間（電圧が1kV以上になってから再び1kV未満になるまでの時間）は、０．５秒以上５秒以下であることが好ましい。０．５秒未満では、十分に基板（１２）を無終
端帯（７）に吸着することができず、冷却効果が低下する。５秒以上では、基板（１２）が吸着されている間にシワが入りやすくなる。
【００２８】
電圧の変動と時間の関係は、矩形波や図３に示すような直線的な変動、正弦波や図４に示すような曲線的な変動など、どのような波形をとっても問題はない。
【００２９】
本発明で使用する絶縁層（２１）は、基板（１２）との接触面積を大きくするため、柔軟性がある樹脂を用いることが望ましい。例えば、フッ素ゴム（たとえばサーコン30Q;富士高分子工業株式会社製）、天然ゴム、石油合成ゴム、シリコーンゴム（たとえば珪樹放熱タイプ；三菱樹脂株式会社製）、シリコーンゴムなどの表面を基板とのすべりを良くするテフロン（登録商標）やガラス成分を主成分とする層で覆って、絶縁層（２１）の摩擦強度を補強したもの（たとえばサーコン15GTR;富士高分子工業株式会社製、コ・サーム１T４４１;太陽金網株式会社）、熱伝導性シリコーンゴムとガラス繊維熱伝導層の一体形成品であり、強化層を持ち柔軟性と強度に優れているギャップパッド （ＧＰ１；北川工業株式会社製）、またテフロン（登録商標）、セラミック、ガラス繊維を主成分とした材料などがよい。
【００３０】
絶縁層（２１）が有する樹脂層のゴム硬度は、ＪＩＳ Ｋ ６２５３ デュロメータ硬さ試験 タイプＡ硬度で２０〜９０でかつ、厚みは１００μｍ以上５００μｍ以下であることが望ましい。
【００３１】
ゴム硬度がＪＩＳ Ｋ ６２５３ デュロメータ硬さ試験 タイプＡ硬度で９０以上では、基板（１２）がゴムにめり込み難いため接触面積が低下し、熱伝導がされ難い。ＪＩＳ Ｋ ６２５３ デュロメータ硬さ試験 タイプＡ硬度で２０以下では、ゴムの耐久性が低くため使用を繰り返すことで亀裂が入りやすく、導電層（２２）に電圧を印加したときに放電を起こしやすくなる。
【００３２】
また、厚みが１００μｍ以下では、基板（１２）と無終端帯（７）の擦れにより絶縁層（２１）が破れてしまうため、放電を起こしやすくなる。厚みが５００μｍ以上では、導電層（２２）から基板（１２）までの距離が長くなるため、静電吸着力が弱まり、冷却効果が低下する。
【００３３】
導電層（２２）は、導電性塗料（たとえばJFE-603;株式会社モリテックス製、E-3315;神東塗料株式会社製、ＭＡＣ−１１５；有限会社マックコーポレーション製）や導電性テープ（たとえばＡＬ−２５ＤＣ；住友スリーエム株式会社製、ニトホイルAT-511E;日東電工株式会社製）、グラファイトシート（たとえばEYGS182310；松下電器産業株式会社製）、金属箔（たとえばアルミニウム箔、銅箔）なども用いることができる。導電性塗料、導電性テープ、金属箔など機械的強度が低い材料を用いる場合には、必要に応じて、絶縁層（２１）、導電層（２２）に加えて、無終端帯（７）の強度を保障するための基材（２３）を無終端帯（７）の内側に設けることが望ましい。
【００３４】
なお、グラファイト導電性シートにシリコーンゴムを積層させて、導電層と絶縁層を持ち合わせるPGSグラファイトシート（たとえばEYGM121810SS；松下電器産業製）を用いることもできる。基板（２３）は、材質、厚み、表面形状によって限定されない。
【００３５】
また無終端帯（７）に電圧を印加する別の方法としては、図５に示すベアリング構造を用いて、絶縁ケース（３１）内に導電性を呈するキャン（６）またはテンションローラ（１４）の中心軸をベアリングの内輪（３３）で支持し、ベアリングの外輪（３５）を保持するベアリングケース（３２）に、電極端子（３７）をネジ（３６）止めして、テンションローラ（１４）またはキャンを接地電位から絶縁する電圧印加方法でも良い。
【００３６】
なお、導電層と基板表面との間に生じる電圧の付与は、導電層と基板の片方が接地電位であっても良く、両方とも正あるいは負の非接地電位であってもよい。導電層と基板間に印加する電圧の大きさに差があればよい。電圧があれば、基板と導電層に電位をかけるのは、同時でも別々でも相違はない。
【００３７】
本実施形態においては、搬送ローラ（５）を接地電位にして、無終端帯（７）の導電層に電圧を付与する場合について説明したが、基板（１２）に電圧を付与しても良い。基板（１２）に電圧を印加するには、複数の搬送ローラ（５）のうち１つ又は複数に電圧を付与し、他の搬送ローラ（５）は接地電位から浮かしておけばよい。図５に示すベアリング構造を用いて、絶縁ケース（３１）内に導電性を呈する搬送ローラ（５）の中心軸をベアリングの内輪（３３）で支持し、ベアリングの外輪（３５）を保持するベアリングケース（３２）を接地電位から絶縁しておき、ベアリングケース（３２）に電極端子（３７）をネジ（３６）止めする。ベアリングの外輪と内輪の間には、ベアリングボール（３４）を挟んでおく。
【００３８】
他に電極端部に板材やカーボンブラックなどからなる電極ブラシを無終端帯（７）表面で摺動させる方法や、キャン（６）やテンションローラ（１４）から電圧を印加する場合と同じく無終端帯（７）の内側に電極を接触させて電圧印加しても良い。これらの組合せはもちろんのこと、その他の方法を用いることもでき、本発明はこれらの電圧を印加する方法によって限定されない。
【００３９】
本発明の薄膜形成過程では、無終端帯（７ｂ）を経由せず、基板（１２）の片面のみに薄膜を形成しても問題はない。薄膜形成方法は、蒸着の角度に左右されず行うことができ、他にスパッタ法などで行っても良い。
【００４０】
また基板搬送経路は、他に図６に示すように、真空容器（２）を小型化するために図１より搬送ローラ（５）を減らし、成膜領域（１５）から離れた場所で基板（１２）と無終端帯（７）を接触させて、基板（１２）がキャン（６）を通過して、平面状の薄膜形成部に移動した時生じる無終端帯（７）からの浮きによるシワを防ぐことができる。しかし、図６の薄膜形成装置は、基板（１２）と無終端帯（７）がキャン（６）に接している部分が図１と比較すると長い。そのため、基板（12）がキャン（６）を通過して、平面状の薄膜形成部（１５）に移動した時生じる無終端帯（７）からの浮きが大きくなる。そこで図７に示すように、搬送補助ローラ（１１）を用いることによって、基板（１２）と無終端帯（７）が搬送補助ローラ（１１）に接している部分を短くし、浮きを緩和することができる。図６、図７の番号は図１と同様である。
（実施例）
非水電解質二次電池の負極を作成する目的で、図１に示す装置を用いて負極集電体上にＳｉ薄膜を形成した。
【００４１】
基板（１２）は、幅２８ｃｍの粗面化銅箔（ＥＸＰ−ＤＴ−ＮＣ３５μｍ；古河サーキットフォイル株式会社製）を用いた。
【００４２】
薄膜形成部（１５）の長さが４５ｃｍ程度になるよう遮蔽版（１０）の位置を調整し、黒鉛ルツボに高純度Ｓｉを投入した薄膜形成源（９）を薄膜形成部（１５）からの最短距離が４０ｃｍになる長さに設置した。真空度１０−２Ｐａ程度の減圧条件下、電子線によりＳｉを加熱溶解し、Ｓｉ溶湯の表面温度を２０００℃程度に保った。
【００４３】
基板（１２）に５ｋｇｆのテンションをかけながら、基板（１２）を毎分０．３３ｍ程度の速度で走行させて薄膜形成を行った。
【００４４】
無終端体としては、図２の構成のものを用いた。無終端帯（７）の導電層（２２）にはスチールベルト（スチールエンドレスベルト；株式会社ディムコ製）、絶縁層（２３）には硬度熱伝導性シリコーンゴムシート（CT-A；信越化学工業株式会社製）を用いた。
【００４５】
回転ロール（２５）により無終端帯の基板側から電圧を印加する方法を用いて、２ｋＶの電圧を１秒間付与後、０．２秒間電圧を０Ｖにするパターンで変動する電圧を付与した。これにより、シワを発生すること無く厚さ２０μｍ程度のＳｉ薄膜を活物質とする負極を作成することができた。
【産業上の利用可能性】
【００４６】
本発明にかかる薄膜形成装置及び薄膜形成法によれば、高容量電池活物質層を真空プロセスで形成する場合に代表される、基板の温度上昇を軽減することができ、基板の熱損傷やシワを抑制することができる。その結果、電池の信頼性や生産性等を向上することが出来る等、電池用途に限らず広く真空中での薄膜形成に用いる薄膜形成装置及び薄膜形成法として有用である。
【図面の簡単な説明】
【００４７】
【図１】本発明の実施の形態における薄膜形成装置の構成の一例を示す模式図
【図２】本発明の実施の形態における無終端帯（７）の構成および電極端子の接触による電圧印加のための電極端子の構成例を示す模式図
【図３】本発明の実施の形態における基板と無終端帯の導電層の間の電圧の時間変化を示す図
【図４】本発明の実施の形態における基板と無終端帯（７）の導電層の間の電圧の時間変化を示す図
【図５】本発明の実施の形態１におけるベアリングの構成例を示す模式図
【図６】本発明の実施の形態における薄膜形成装置の構成の一例を示す模式図
【図７】本発明の実施の形態における薄膜形成装置の構成の一例を示す模式図
【図８】従来の薄膜形成装置の構成を示す模式図
【図９】従来の薄膜形成装置の構成を示す模式図
【符号の説明】
【００４８】
１ 排気ポンプ
２ 真空容器
３ 巻取りロール
５ 搬送ローラ
６ キャン
７ａ，ｂ 無終端帯
８ 巻出しロール
９ 薄膜形成源
１０ 遮蔽板
１１ 搬送補助ローラ
１２ 基板
１４ テンションローラ
１５ 薄膜形成部
１６ 接地電位
１７ 電源
１８ 基板搬送系
２１ 絶縁層
２２ 導電層
２３ 基材
２４ 絶縁層上の基板との接触部
２５ 回転ロール
２６ 電極端子保持部
２７ 電極端子
３１ 絶縁ケース
３２ ベアリングケース
３３ ベアリング内輪
３４ ベアリングボール
３５ ベアリング外輪
３６ ネジ
３７ 電極端子
１０１ 真空ポンプ
１０２ 真空容器
１０３ 巻取りロール
１０６ 成膜ロール
１０８ 巻出しロール
１０９ 成膜源
１１０ マスク
１１２ 集電体
２０１ 排気系
２０２ 真空槽
２０３ 巻取りロール
２０５ ガイドロール
２０６a,b 主ロール
２０７ 無終端帯
２０８ 巻出しロール
２０９ 薄膜形成源
２１０ 遮蔽板
２１２ 長尺基板
２１５ 薄膜形成部
【特許請求の範囲】
【請求項１】
真空中で、長尺基板上に、薄膜を形成することができる薄膜形成装置であって、
前記長尺基板を搬送させる搬送機構と、
前記搬送中の基板表面上に、薄膜を形成する手段と、
前記薄膜形成時に前記基板の裏面に接して搬送され、前記基板側から順に絶縁層、導電層が設けられ、前記導電層と前記基板との間に変動する電位差を付与して、前記基板を静電吸着する無終端帯と、
前記搬送機構と、前記薄膜を形成する手段と、前記無終端帯とを収容する真空容器と、
を有する薄膜形成装置。
【請求項２】
前記絶縁層の硬度がＪＩＳ Ｋ ６２５３ デュロメータ硬さ試験 タイプＡ硬度で２０〜９０であることを特徴とする請求項１記載の薄膜形成装置。
【請求項３】
前記絶縁層の厚みが１００μｍ以上５００μｍ以下あることを特徴とする請求項１記載の薄膜形成装置。
【請求項４】
前記無終端帯の絶縁層がガラス繊維、テフロン（登録商標）、シリコーンゴム、フッ素ゴム、天然ゴム、石油合成ゴムのいずれかを主成分とすることを特徴とする請求項１記載の薄膜形成装置。
【請求項５】
真空中で、基板搬送系に沿って長尺の基板を搬送しつつ、薄膜形成源より粒子を飛来させて前記基板上に、薄膜を形成する薄膜形成法において、前記基板側から順に絶縁層、導電層が設けられた無終端帯を前記基板の裏面に接して搬送し、前記導電層と前記基板との間の電圧を高電圧状態と低電圧状態とで切り換えることにより、前記基板を前記無終端帯に静電吸着しながら、前記基板上に前記薄膜を形成することを特徴とする薄膜形成法。
【請求項６】
前記高電圧状態が１ｋＶ以上３ｋＶ以下であることを特徴とする請求項５記載の薄膜形成法。
【請求項７】
前記低電圧状態が１００Ｖ以下であることを特徴とする請求項５記載の薄膜形成法。
【請求項８】
前記低電圧状態である時間が０．１秒以上０．５秒以下であることを特徴とする請求項５記載の薄膜形成法。
【請求項９】
前記高電圧状態である時間が０．５秒以上５秒以下であることを特徴とする請求項５記載の薄膜形成法。
【請求項１】
真空中で、長尺基板上に、薄膜を形成することができる薄膜形成装置であって、
前記長尺基板を搬送させる搬送機構と、
前記搬送中の基板表面上に、薄膜を形成する手段と、
前記薄膜形成時に前記基板の裏面に接して搬送され、前記基板側から順に絶縁層、導電層が設けられ、前記導電層と前記基板との間に変動する電位差を付与して、前記基板を静電吸着する無終端帯と、
前記搬送機構と、前記薄膜を形成する手段と、前記無終端帯とを収容する真空容器と、
を有する薄膜形成装置。
【請求項２】
前記絶縁層の硬度がＪＩＳ Ｋ ６２５３ デュロメータ硬さ試験 タイプＡ硬度で２０〜９０であることを特徴とする請求項１記載の薄膜形成装置。
【請求項３】
前記絶縁層の厚みが１００μｍ以上５００μｍ以下あることを特徴とする請求項１記載の薄膜形成装置。
【請求項４】
前記無終端帯の絶縁層がガラス繊維、テフロン（登録商標）、シリコーンゴム、フッ素ゴム、天然ゴム、石油合成ゴムのいずれかを主成分とすることを特徴とする請求項１記載の薄膜形成装置。
【請求項５】
真空中で、基板搬送系に沿って長尺の基板を搬送しつつ、薄膜形成源より粒子を飛来させて前記基板上に、薄膜を形成する薄膜形成法において、前記基板側から順に絶縁層、導電層が設けられた無終端帯を前記基板の裏面に接して搬送し、前記導電層と前記基板との間の電圧を高電圧状態と低電圧状態とで切り換えることにより、前記基板を前記無終端帯に静電吸着しながら、前記基板上に前記薄膜を形成することを特徴とする薄膜形成法。
【請求項６】
前記高電圧状態が１ｋＶ以上３ｋＶ以下であることを特徴とする請求項５記載の薄膜形成法。
【請求項７】
前記低電圧状態が１００Ｖ以下であることを特徴とする請求項５記載の薄膜形成法。
【請求項８】
前記低電圧状態である時間が０．１秒以上０．５秒以下であることを特徴とする請求項５記載の薄膜形成法。
【請求項９】
前記高電圧状態である時間が０．５秒以上５秒以下であることを特徴とする請求項５記載の薄膜形成法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【公開番号】特開２００９−１６１７８３（Ｐ２００９−１６１７８３Ａ）
【公開日】平成２１年７月２３日（２００９．７．２３）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００７−３３９１７０（Ｐ２００７−３３９１７０）
【出願日】平成１９年１２月２８日（２００７．１２．２８）
【出願人】（０００００５８２１）パナソニック株式会社 (73,050)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２１年７月２３日（２００９．７．２３）
【国際特許分類】
【出願日】平成１９年１２月２８日（２００７．１２．２８）
【出願人】（０００００５８２１）パナソニック株式会社 (73,050)
【Ｆターム（参考）】
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