(57)【要約】【課題】基材からのアウトガスが機能膜の性能を低減させることを防ぐことができる薄膜形成方法および成膜基材を提供する。【解決手段】基材２に真空成膜法により機能膜を形成する薄膜形成方法であり、基材２の表面に第１のバッファ層８１を形成する第１のバッファ層形成工程と、第１のバッファ層８１の表面に第１のバッファ層８１よりも密度が高い第１の機能層９１を形成する第１の機能層形成工程と、を有し、第１のバッファ層形成工程では、少なくとも一部において第１の機能層形成工程における成膜温度以上の成膜温度で第１のバッファ層８１を形成する。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
基材に真空成膜法により機能膜を形成する薄膜形成方法であり、
基材の表面に第１のバッファ層を形成する第１のバッファ層形成工程と、
前記第１のバッファ層の表面に前記第１のバッファ層よりも密度が高い第１の機能層を形成する第１の機能層形成工程と、
を有し、
前記第１のバッファ層形成工程では、少なくとも一部において前記第１の機能層形成工程における成膜温度以上の成膜温度で前記第１のバッファ層を形成することを特徴とする、薄膜形成方法。
【請求項２】
前記第１のバッファ層と同じ材料を用いて前記第１の機能層の表面に前記第１の機能層よりも密度が低い第２のバッファ層を形成する第２のバッファ層形成工程をさらに有し、前記第２のバッファ層形成工程における成膜温度は前記第１の機能層形成工程における成膜温度よりも低いことを特徴とする、請求項１に記載の薄膜形成方法。
【請求項３】
前記第１のバッファ層工程では、少なくとも前記第１のバッファ層の形成が完了する段階における成膜温度は前記第１の機能層形成工程における成膜温度よりも低いことを特徴とする、請求項１もしくは２のいずれかに記載の薄膜形成方法。
【請求項４】
前記基材は樹脂から形成されることを特徴とする、請求項１から３のいずれかに記載の薄膜形成方法。
【請求項５】
前記第１のバッファ層および前記第２のバッファ層は水素および炭素を含有することを特徴とする、請求項１から４のいずれかに記載の薄膜形成方法。
【請求項６】
基材と、
基材の表面に形成された薄膜である第１のバッファ層と、
前記第１のバッファ層の表面に形成された前記第１のバッファ層よりも密度が高い薄膜である第１の機能層と、
材料が前記第１のバッファ層と同じであり、前記第１の機能層の表面に形成された薄膜である第２のバッファ層と、
を備えた成膜基材であり、
前記第１のバッファ層および前記第２のバッファ層は水素および炭素を含有し、前記第１のバッファ層の水素濃度は前記第２のバッファ層の水素濃度よりも低く、前記第１のバッファ層の炭素濃度は前記第２のバッファ層の炭素濃度よりも高いことを特徴とする、成膜基材。
【請求項７】
前記第１のバッファ層の水素濃度は、３０ａｔ％以上４５ａｔ％以下であり、
前記第２のバッファ層の水素濃度は、４５ａｔ％以上６０ａｔ％以下であり、
前記第１のバッファ層の炭素濃度は、２５ａｔ％以上４０ａｔ％以下であり、
前記第２のバッファ層の炭素濃度は、１５ａｔ％以上２５ａｔ％以下であることを特徴とする、請求項６に記載の成膜基材。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、真空成膜法を利用して帯状の基材上に所定の機能を有する機能膜を形成するための薄膜形成方法、および所定の機能を有する機能膜が形成された成膜基材に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年では、プラスチックフィルムなどの製品の表面に薄膜である機能膜をコーティングすることによって製品の機能を高める手法が他分野にわたって用いられている。プラスチックフィルムに酸化防止、水分浸入防止等を目的としたバリア膜を形成したバリアフィルムがその一例であり、その他透明導電膜、反射防止膜なども基材上に成膜されうる。
【０００３】
このような成膜基材は、たとえば下記特許文献１に示すような薄膜形成装置によって形成されている。この薄膜形成装置では、真空成膜法の一種であるプラズマＣＶＤ法により機能膜が基材に形成される。具体的には、真空チャンバ内に供給された機能膜の原料ガスがプラズマによって分解され、この分解された原料ガスが基材上に堆積することにより、機能膜が形成される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００１−３０３２４９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかし、上記の薄膜形成装置による薄膜形成方法では、基材上に形成された機能膜の性能が低下する可能性があった。具体的には、機能膜を形成する工程においてプラズマによって基材が加熱されるため、基材からアウトガスが発生する可能性があり、このアウトガスが基材上に形成中である機能膜に混入し、その結果機能膜の性能を低下させるおそれがあった。
【０００６】
本発明は、上記の問題点を鑑みてなされたものであり、基材からのアウトガスが機能膜の性能を低減させることを防ぐことができる薄膜形成方法および成膜基材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】
【０００７】
上記課題を解決するために本発明の薄膜形成方法は、基材に真空成膜法により機能膜を形成する薄膜形成方法であり、基材の表面に第１のバッファ層を形成する第１のバッファ層形成工程と、前記第１のバッファ層の表面に前記第１のバッファ層よりも密度が高い第１の機能層を形成する第１の機能層形成工程と、を有し、前記第１のバッファ層形成工程では、少なくとも一部において前記第１の機能層形成工程における成膜温度以上の成膜温度で前記第１のバッファ層を形成することを特徴としている。
【０００８】
上記薄膜形成方法によれば、第１のバッファ層形成工程では、少なくとも一部において第１の機能層形成工程における成膜温度以上の成膜温度で第１のバッファ層を形成することにより、第１の機能層形成工程における成膜温度以上の成膜温度で第１のバッファ層を形成している最中に基材からアウトガスが積極的に発生するため、第１の機能層形成工程が開始する時点で基材からはアウトガスが出尽くした状態を形成することができ、その結果、基材からのアウトガスが第１の機能層の性能を低減させることを防ぐことができる。
【０００９】
また、前記第１のバッファ層と同じ材料を用いて前記第１の機能層の表面に前記第１の機能層よりも密度が低い第２のバッファ層を形成する第２のバッファ層形成工程をさらに有し、前記第２のバッファ層形成工程における成膜温度は前記第１の機能層形成工程における成膜温度よりも低いことが好ましい。
【００１０】
こうすることにより、熱による成膜基材へのダメージを最小限にしつつ、バッファ層と機能層とが交互に積層された成膜基材を形成することができる。
【００１１】
また、前記第１のバッファ層工程では、少なくとも前記第１のバッファ層の形成が完了する段階における成膜温度は前記第１の機能層形成工程における成膜温度よりも低くても良い。
【００１２】
こうすることにより、第１の機能層の機能が低減することをさらに防ぐことができる。
【００１３】
また、前記基材は樹脂から形成されていると良い。
【００１４】
このような基材からは多量のアウトガスが発生する可能性があるため、本発明の薄膜形成方法が好適に用いられうる。
【００１５】
また、前記第１のバッファ層および前記第２のバッファ層は水素および炭素を含有していても良い。
【００１６】
このような場合、第１のバッファ層と第２のバッファ層とで組成に大きな差が生じる。
【００１７】
また、上記課題を解決するために本発明の成膜基材は、基材と、基材の表面に形成された薄膜である第１のバッファ層と、前記第１のバッファ層の表面に形成された前記第１のバッファ層よりも密度が高い薄膜である第１の機能層と、材料が前記第１のバッファ層と同じであり、前記第１の機能層の表面に形成された薄膜である第２のバッファ層と、を備えた成膜基材であり、前記第１のバッファ層および前記第２のバッファ層は水素および炭素を含有し、前記第１のバッファ層の水素濃度は前記第２のバッファ層の水素濃度よりも低く、前記第１のバッファ層の炭素濃度は前記第２のバッファ層の炭素濃度よりも高いことを特徴としている。
【００１８】
上記成膜基材によれば、第１のバッファ層の形成時に基材からのアウトガスが出尽くしている可能性が高く、第１の機能層の機能が低減することを防ぐことができる。
【００１９】
また、前記第１のバッファ層の水素濃度は、３０ａｔ％以上４５ａｔ％以下であり、前記第２のバッファ層の水素濃度は、４５ａｔ％以上６０ａｔ％以下であり、前記第１のバッファ層の炭素濃度は、２５ａｔ％以上４０ａｔ％以下であり、前記第２のバッファ層の炭素濃度は、１５ａｔ％以上２５ａｔ％以下であると良い。
【００２０】
このような場合、第１の機能層の機能が低減することを防ぐことができると同時に、熱による成膜基材へのダメージを最小限にしつつ、バッファ層と機能層とが交互に積層された成膜基材が形成される。
【発明の効果】
【００２１】
本発明の薄膜形成方法および成膜基材によれば、基材からのアウトガスが機能膜の性能を低減させることを防ぐことができる。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】本発明の一実施形態における薄膜形成方法を行うための薄膜形成装置を表す概略図である。
【図２】本発明の一実施形態における成膜基材を表す概略図である。
【図３】本発明の薄膜形成方法の実施例１を表すフロー図である。
【図４】本発明の薄膜形成方法の実施例２を表すフロー図である。
【図５】本発明の薄膜形成方法の実施例３を表すフロー図である。
【図６】本発明の成膜基材における第１のバッファ層と第２のバッファ層の組成を示すグラフである。
【図７】本発明の他の実施形態における成膜基材を表す概略図である。
【発明を実施するための形態】
【００２３】
本発明に係る実施の形態を図面を用いて説明する。
【００２４】
図１は、本発明の一実施形態における薄膜形成装置１の概略図であり、正面図である。
【００２５】
薄膜形成装置１は、基材上に表面処理を行って薄膜を形成するためのものであり、例えば、可撓性を有するプラスチックフィルム上に酸化防止、水分浸入防止を目的としたバリア膜を形成し、食品用の保護フィルム、フレキシブル太陽電池等に使用される。具体的には、フレキシブル太陽電池の場合には、プラスチックフィルム等の帯状基材上に各電極層及び光電変換層等で構成される太陽電池セルが形成された後、薄膜形成装置１により太陽電池セル上に薄膜を複数層形成してバリア膜を形成する。これにより、太陽電池セルに水分の浸入が効果的に防止され、酸化耐久特性に優れたフレキシブル太陽電池を形成することができる。
【００２６】
この薄膜形成装置１は、基材２を送り出す巻出しロール３と、供給された基材２を巻き取る巻取りロール４と、巻出しロール３と巻取りロール４との間に配置されるメインロール５と、メインロール５を収容するメインロールチャンバ６と、薄膜を形成する成膜チャンバ７とを有しており、巻出しロール３から送り出された基材２をメインロール５の外周面５１に沿わせて搬送させつつ、各成膜チャンバ７を通過させることにより、基材２上に薄膜が形成され、巻取りロール４で巻き取られるようになっている。
【００２７】
巻出しロール３および巻取りロール４はそれぞれ略円筒形状の芯部３１および芯部４１を有しており、これら芯部３１および芯部４１には基材２が巻き付けられ、これら芯部３１および芯部４１を回転駆動させることにより、基材２を送り出し、または巻き取ることができる。すなわち、巻出しロール３および巻取りロール４によっていわゆるロールトゥロール搬送が行われ、図示しない制御装置により芯部３１および芯部４１の回転が制御されることにより、基材２の送り出し速度もしくは巻き取り速度を増加及び減少させることができる。具体的には、基材２が下流側にある芯部４１から引張力を受けた状態で上流側にある芯部３１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、芯部３１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。また、芯部４１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して巻き取ることができるようになっている。
【００２８】
ここで、基材２は、一方向に延びる薄板状の長尺体であり、厚み０．０１ｍｍ〜０．２ｍｍ  幅５ｍｍ〜１６００ｍｍ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、たとえばＰＥＴ（ｐｏｌｙｅｔｈｙｌｅｎｅ  ｔｅｒｅｐｈｔｈａｌａｔｅ）などの樹脂フィルムが好適に用いられる。
【００２９】
このように、上記の巻出しロール３と巻取りロール４とが一対となり、一方が基材２を送り出し、他方が前記送り出し速度と同じ巻き取り速度で基材２を巻き取ることによって、基材２にかかる張力を所定の値で維持しながら基材２を搬送することが可能である。
【００３０】
また、芯部３１と芯部４１の回転方向が逆転することにより、基材２の搬送方向が反転する。図１に矢印で示す搬送方向（メインロール５が反時計回りに回転して基材２を搬送する方向）から搬送方向が反転した場合、上記とは逆に芯部４１が巻出し側となり芯部３１が巻取り側となる。そして、所定の時間毎に基材２の搬送方向が反転しながら成膜が行われることにより、薄膜形成装置１内で基材２が往復しながら成膜が行われる。
【００３１】
メインロール５は、巻出しロール３と巻取りロール４との間に配置されており、それぞれの芯部３１および芯部４１よりも大径の略円筒形状に形成されている。メインロール５の外周面５１は、周方向に曲率が一定の曲面で形成されており、図示しない制御装置により駆動制御され、回転する。巻出しロール３と巻取りロール４は、このメインロール５の回転動作に応じて回転が制御され、これにより、巻出しロール３から送り出された基材２は、所定の張力が負荷された状態でメインロール５の外周面５１に沿って搬送される。すなわち、メインロール５の外周面５１に基材２が沿った状態で巻出しロール３および巻取りロール４がメインロール５の回転に応じて基材２の搬送に連動するように回転することにより、基材２は、基材２全体が張った状態で、その表面が成膜部７それぞれに対向する姿勢で巻出しロール３から巻取りロール４へ搬送されるようになっている。
【００３２】
このように基材２が張った状態で搬送され、基材２が搬送されながら成膜部７によって成膜されることにより、成膜時の基材２のばたつきを防ぐことができ、基材２に積層される薄膜の膜厚精度が向上するとともに基材２のばたつきによるパーティクルの発生を防ぐことができる。また、メインロール５の曲率半径を大きくすることにより、基材２がより平坦に近い状態で支持されながら成膜が行われるため、成膜後の基材２に反りが生じることを防ぐことができると同時に、基材２と成膜部７内のプラズマ電極７２との距離が略均一となり、均一な膜厚の薄膜を形成しやすくなる。なお、成膜時の基材２の搬送速度は、４０〜５０ｍ／分にも及ぶ。
【００３３】
また、メインロール５から巻取りロールまでの張力を巻出しロールからメインロール５までの張力よりも若干高くすることにより、メインロール５上で基材２をさらにぴったりと張り付かせることができる。
【００３４】
メインロールチャンバ６は、メインロール５を収容してチャンバ内の圧力を一定に保持するために周囲をカバーに囲まれた空間である。メインロールチャンバ６は、薄膜形成装置１の外装を形成するカバーのほかに間仕切り部６１を有し、この間仕切り部６１によりメインロールチャンバ６と後述の成膜チャンバ７とが薄膜形成装置１内で仕切られている。この間仕切り部６１によって、メインロール５の外周部５１に沿って搬送される基材２の一部のみが成膜チャンバ７にさらされる形態をとる。
【００３５】
また、本実施形態におけるメインロールチャンバ６を形成する奥行き方向（図１におけるＹ軸方向）のカバーは、図示はしないが基材２の幅方向（Ｙ軸方向）の端部に近接するように設けられている。
【００３６】
また、本実施形態では成膜チャンバ７側にのみ真空ポンプ７１が設けられ、真空ポンプ７１が作動することにより成膜チャンバ７とともにメインロールチャンバ６も減圧される形態をとっているが、メインロールチャンバ６側にも真空ポンプが設けられていても良い。
【００３７】
なお、メインロールチャンバ６にも真空ポンプが設けられる場合、成膜チャンバ７で発生したパーティクルが成膜チャンバ７の外に巻き上がることを防止するために、メインロールチャンバ６内の圧力は成膜チャンバ７内の圧力よりも高圧になるように設定されていることが好ましい。
【００３８】
なお、本実施形態では、巻出しロール３及び、巻取りロール４がメインロールチャンバ６内に収容されているが、これらをメインロールチャンバ６の外に設ける構成であってもよい。ただし、本実施形態のようにこれらをメインロールチャンバ６内に設けることによって、基材２や成膜後の基材２（成膜基材）を大気に曝すことから保護することができる。
【００３９】
成膜チャンバ７は、真空成膜法の一種であるプラズマＣＶＤ（Ｃｈｅｍｉｃａｌ  Ｖａｐｏｒ  Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）法により基材２上に薄膜を形成する手段である。この成膜チャンバ７は、チャンバ内を減圧する真空ポンプ７１と、プラズマを発生させるための高電圧を印加するプラズマ電極７２と、基材２に形成する薄膜の原料となる原料ガスをチャンバ内に供給する原料ガス供給部７３と、を有している。また、本実施形態では、プラズマの原料であるプラズマ形成ガスも、原料ガス供給部７３から供給される。
【００４０】
この成膜チャンバ７では、真空ポンプ７１により成膜チャンバ７内が減圧されて原料ガス供給部７３からプラズマ形成ガスが供給された状態でプラズマ電極７２に電圧が印加されることにより、プラズマ電極７２の近傍でプラズマが発生し、成膜チャンバ７内がプラズマ雰囲気となる。このようにプラズマ雰囲気となった状態において、原料ガス供給部７３から原料ガスが供給されることにより、原料ガスがこのプラズマにより分解され（活性化され）、成膜チャンバ７と対向する基材２の膜形成面に薄膜を形成する。
【００４１】
また、本実施形態では、減圧による成膜チャンバ７内の圧力を制御する図示しない圧力制御機構がさらに設けられており、原料ガスが供給される前に所定の圧力になるまで、真空ポンプ７１によって成膜チャンバ７内が減圧される。なお、本実施形態では、成膜部７の内部が１０−２Ｐａ以下になるまで減圧された後、原料ガスが供給される。そして、原料ガスが供給されることにより成膜部７の内部が０．５Ｐａ〜３．０Ｐａ程度になった状態下で成膜が行われる。
【００４２】
また、本実施形態ではメインロール５に対向するように４つの成膜チャンバ７（成膜チャンバ７ａ乃至７ｄ）が並ぶように設けられており、巻出しロール３、巻取りロール４、メインロール５などが回転することによって基材２が搬送されながら各成膜チャンバ７による成膜が行われることにより、基材２には成膜チャンバ７ａ、成膜チャンバ７ｂ、成膜チャンバ７ｃ、成膜チャンバ７ｄによる薄膜の形成が順に実施される。また、巻出しロールと巻取りロールの役割が交代し、基材の搬送方向が逆転した場合は、基材２には成膜チャンバ７ｄ、成膜チャンバ７ｃ、成膜チャンバ７ｂ、成膜チャンバ７ａによる薄膜の形成が順に実施される。なお、４つの成膜チャンバ７ともに上記真空ポンプ７１、プラズマ電極７２、および原料ガス供給部７３を有しているが、作図の都合上、図１では成膜チャンバ７ｂが有する真空ポンプ７１、プラズマ電極７２、および原料ガス供給部７３にのみ符号が付されている。
【００４３】
プラズマ電極７２は、メインロール５の幅方向（Ｙ軸方向）に延びる略Ｕ字形状を有しており、図１には、略Ｕ字形状のプラズマ電極７２の略直線状の部分の断面のみが示されている。また、プラズマ電極７２の端部には、図示しない高周波電源が接続されている。
【００４４】
また、プラズマ電極７２の折り返し部分は成膜チャンバ７の外側に位置するように形成されており、プラズマ電極７２の略直線状の部分のみがメインロール５上の基材２と対向するようになっている。
【００４５】
また、プラズマ電極７２は、メインロール５と対向する方向に開口を有する電極カバー７４に囲まれている。成膜中は成膜チャンバ７は減圧状態ではあるが、この電極カバー７４によって、プラズマ電極７２の近傍に供給されたプラズマ形成ガスが拡散することが抑えられ、プラズマの形成および維持を容易にしている。
【００４６】
原料ガス供給部７３は、成膜チャンバ７内のメインロール５の近傍に設けられた、メインロール５の幅方向（Ｙ軸方向）に延びるパイプ状の部材であり、薄膜形成装置１の外の図示しない原料ガス供給手段と配管を経由して接続されている。また、原料ガス供給部７３には、Ｙ軸方向に複数の開口が設けられており、メインロール５上の基材２の膜形成面の近傍に対し、基材２の幅方向（Ｙ軸方向）にわたって略均一に原料ガスが供給される。
【００４７】
また、本実施形態では、原料ガス供給部７３は薄膜形成装置１の外の図示しないプラズマ形成ガス供給手段とも配管を経由して接続されており、上記の通りプラズマ形成ガスも原料ガス供給部７３から成膜チャンバ７内のプラズマ電極７２の近傍へ供給される。
【００４８】
ここで、本実施形態では原料ガスはたとえばＨＭＤＳ（ヘキサメチルジシラザン）ガスである。ＨＭＤＳガスはケイ素および炭素を含んでおり、プラズマ形成ガスとしてアルゴンガス、窒素ガスなどが供給されることにより、密着性の高い炭化ケイ素（ＳｉＣ）系の薄膜が形成され、また、プラズマ形成ガスとして酸素ガスが供給されることにより、緻密でバリア性の高いＳｉＯ２膜が形成される。
【００４９】
次に、以上の構成を有する薄膜形成装置１を用いて行う本発明の薄膜形成方法について説明する。
【００５０】
まず、本発明の一実施形態における成膜基材のイメージを図２に示す。
【００５１】
本実施形態では、基材２上に炭化ケイ素系薄膜とＳｉＯ２膜とが交互に積層されることにより、基材２にバリア膜という機能膜が形成され、成膜基材となる。
【００５２】
この実施形態において、ＳｉＯ２膜は上記の通りバリア性が高く、バリア膜のバリア性という機能に大きく関与する膜である。
【００５３】
これに対し、炭化ケイ素系薄膜は、ＳｉＯ２膜よりも密度が低いため、ＳｉＯ２膜よりもバリア性は低く、バリア膜のバリア性にはほとんど関与しないため、ＳｉＯ２膜と比較して組成に厳密な制限は無い。その代わり、上記の通り密着性が高く、この炭化ケイ素系薄膜を基材２とＳｉＯ２膜との間、およびＳｉＯ２膜とＳｉＯ２膜との間に形成させることにより、バリア性が高いだけでなくフレキシブル性が高いバリア膜が形成される。
【００５４】
ここで、本説明では、ＳｉＯ２膜のように機能膜の機能に関与する層を機能層、炭化ケイ素系薄膜のように機能層よりも密度が低く機能膜全体の密着力を高めるための層をバッファ層と呼ぶ。
【００５５】
基材２上にはまずバッファ層が形成され、その上に機能層、バッファ層、機能層、の順に積層される。本説明では、図２に示すように基材２上に直接形成されるバッファ層を第１のバッファ層８１、第１のバッファ層８１の上に形成される機能層を第１の機能層９１、第１の機能層９１の上に形成されるバッファ層を第２のバッファ層８２、第２のバッファ層８２の上に形成される機能層を第２の機能層９２、第２の機能層９２の上に形成されるバッファ層を第３のバッファ層８３、第３のバッファ層８３の上に形成される機能層を第３の機能層９３と呼ぶ。なお、図２はバッファ層と機能層とを３層ずつ積層させた例であるが、積層数は３層ずつとは限らず、１層ずつであっても４層以上ずつであっても構わない。
【００５６】
ここで、機能層であるＳｉＯ２膜は、原料ガスになるべく高いエネルギーを与えて分解することにより純度の高いＳｉＯ２膜を形成することができることから、比較的高い成膜温度（具体的には、６０℃〜１２０℃）にて成膜が行われる。なお、本発明における成膜温度とは、真空成膜時に加熱された基材２の温度と定義する。この成膜温度は、たとえばプラズマ電極への投入パワー、基材２の搬送速度、メインロール５の温度などにより調節することが可能である。
【００５７】
一方、一部のバッファ層の組成では、高温で成膜することによって黄ばみが生じるなど膜の透明性に悪影響が生じるものもあるため、基本的には比較的低い成膜温度（具体的には、０℃〜５０℃）にて成膜が行われる。したがって、基本的にはバッファ層を形成する際の成膜温度は機能層を形成する際の成膜温度よりも低い。
【００５８】
図３に、本発明の薄膜形成方法の実施例１を表すフロー図を示す。ここでは、バッファ層および機能層は図２の通り３層ずつ形成するものとして説明する。
【００５９】
まず、基材２上に第１のバッファ層８１を形成する（ステップＳ１）。なお、この第１のバッファ層８１を形成する工程を本説明では第１のバッファ層形成工程と呼ぶ。
【００６０】
次に、第１のバッファ層８１の上に第１の機能層９１を形成する（ステップＳ２）。なお、機能層を成膜する際の成膜温度を成膜温度Ｔ０とする。また、この第１の機能層９１を形成する工程を本説明では第１の機能層形成工程と呼ぶ。
【００６１】
次に、第１の機能層９１の上に第２のバッファ層８２を形成する（ステップＳ３）。なお、この第２のバッファ層８２を形成する工程を本説明では第２のバッファ層形成工程と呼ぶ。
【００６２】
次に、第２のバッファ層８２の上に第２の機能層９２を形成する（ステップＳ４）。
【００６３】
次に、第２の機能層９２の上に第３のバッファ層８３を形成する（ステップＳ５）。
【００６４】
最後に、第３のバッファ層８３の上に第３の機能層９３を形成し（ステップＳ６）、基材２へのバリア膜の形成が完了する。
【００６５】
ここで、本発明では、第１の機能層９１を形成した後に形成するバッファ層、すなわち、第２のバッファ層８２および第３のバッファ層８３を形成する際の成膜温度は機能層の成膜温度（成膜温度Ｔ０）よりも低い成膜温度（成膜温度Ｔ１）であるのに対し、第１の機能層９１を形成するより前に形成するバッファ層、すなわち、第１のバッファ層８１の成膜温度は少なくとも一部において成膜温度Ｔ０以上の成膜温度Ｔ２としている。なお、実施例１では、第１のバッファ層８１全体を成膜温度Ｔ２の条件下で形成している。
【００６６】
第１のバッファ層形成工程では少なくとも一部において第１の機能層形成工程における成膜温度以上の成膜温度で第１のバッファ層８１を形成する理由を以下に示す。
【００６７】
基材２は、加熱されることによりアウトガスが発生する可能性がある。たとえば、基材２が水分などを含んでいた場合、この基材２が成膜時に加熱されると水分が蒸発し、アウトガスとして基材２の表面に発生する。
【００６８】
このアウトガスが機能膜に混入した場合、機能膜の純度が低減し、機能膜に求められる機能が低減するおそれがある。
【００６９】
ここで、第１のバッファ層形成工程が最初から最後まで第１の機能層形成工程における成膜温度よりも低い成膜温度で実施された場合、第１の機能層形成工程において基材２が第１のバッファ層形成工程で到達した成膜温度よりもさらに加熱された際に、基材２から新たにアウトガスが発生して第１の機能層９１の純度が低下する可能性がある。
【００７０】
これに対し、本実施例では第１のバッファ層形成工程での成膜温度Ｔ２を第１の機能層形成工程での成膜温度Ｔ０以上とすることにより、第１のバッファ層形成工程内で基材２からアウトガスを出尽くさせることができ、第１の機能層形成工程において基材２からアウトガスが発生することを防ぐことができる。すなわち、第１の機能膜９１の機能が低減することを防ぐことができる。
【００７１】
なお、この場合、第１のバッファ層８１にはアウトガスが混入する可能性があるが、バッファ層は機能膜の機能にはほとんど関与しない層であるため、機能膜の機能に支障をきたさない。
【００７２】
次に、本発明の薄膜形成方法の実施例２を表すフロー図を図４に示す。
【００７３】
この実施形態では、第１のバッファ層形成工程において、まずは第１の機能層形成工程における成膜温度（成膜温度Ｔ０）以上の成膜温度（成膜温度Ｔ２）で成膜を実施し（ステップＳ１Ａ）、その後、成膜温度Ｔ０よりも低い成膜温度（成膜温度Ｔ１）で成膜を実施することにより（ステップＳ１Ｂ）、１つの第１のバッファ層８１を形成している。
【００７４】
前述の通り、一部のバッファ層の組成では、高温で成膜することによって膜の透明性に悪影響が生じるものもある。また、高い成膜温度で形成されたバッファ層は応力が増大し、このバッファ層の応力に起因する基材２の反りが大きくなる可能性がある。このような場合は、本実施例のように、第１のバッファ層８１全体を高温で成膜させることはせずに基材２からアウトガスを出尽くさせるために必要な最小限の時間のみ成膜温度を高くする、すなわち、第１のバッファ層８１の一部のみ高温で成膜させることが好ましい。
【００７５】
ここで、本実施例では、第１のバッファ層形成工程の少なくとも最後は低温で成膜を行っている。成膜温度が低い第１のバッファ層８１の方が第１の機能層９１との密着性が向上する場合、このように第１のバッファ層形成工程の最後は低温で成膜を行うことが好ましい。
【００７６】
次に、本発明の薄膜形成方法の実施例３を表すフロー図を図５に示す。
【００７７】
本実施例では、第１のバッファ層形成工程において、まず第１の機能膜形成工程における成膜温度Ｔ０よりも低い成膜温度（成膜温度Ｔ１）で成膜を実施し（ステップＳ１ａ）、次に成膜温度Ｔ０以上の成膜温度（成膜温度Ｔ２）で成膜を実施し（ステップＳ１ｂ）、次に成膜温度Ｔ０よりも低い成膜温度（成膜温度Ｔ１）で成膜を実施することにより（ステップＳ１ｃ）、１つの第１のバッファ層８１を形成している。
【００７８】
成膜温度が低い第１のバッファ層８１の方が基材２および第１の機能層９１との密着性が向上する場合、また、高温のプラズマにより基材２がエッチングや酸化などのダメージを受ける可能性がある場合、このように第１のバッファ層形成工程の最初と最後は低温で成膜を行うことが好ましい。
【００７９】
次に、上記実施例１乃至３によって得られた成膜基材のバリア性を以下の表１に示す。ここで、比較例として、第１のバッファ層形成工程を第１の機能膜形成工程における成膜温度Ｔ０よりも低い成膜温度（成膜温度Ｔ１）で実施した成膜基材のバリア性を併記している。
【００８０】
【表１】
2020125515.tif 000003
【００８１】
いずれの実施例においても、比較例よりもバリア性が大きく向上している。これは、前述の通り第１のバッファ層形成工程において基材２のアウトガスが出尽くされ、第１の機能膜９１の純度が向上したためであると考えられる。
【００８２】
次に、上記実施例１の薄膜形成方法によって得られた成膜基材中の第１のバッファ層８１と第２のバッファ層８２の組成を図６に示す。図６のグラフにおいて、ハッチングを有さない方が第１のバッファ層８１の組成を表すグラフであり、ハッチングを有する方が第２のバッファ層８２の組成を表すグラフである。
【００８３】
図６が示す通り、成膜温度に差がある第１のバッファ層８１と第２のバッファ層８２において、水素と炭素の含有率に大きな差があり、第１のバッファ層８１の水素濃度は第２のバッファ層８２の水素濃度よりも低く、第１のバッファ層８１の炭素濃度は第２のバッファ層８２の炭素濃度よりも高い。
【００８４】
このように第１のバッファ層８１と第２のバッファ層８２との間で水素濃度および炭素濃度に差が生じる要因として、比較的高い成膜温度で成膜した場合には脱水縮合反応が促進されて水素が膜中に残りにくくなる一方、炭素に関しては炭化が進むため膜中に残りやすいことが考えられる。すなわち、第１のバッファ層８１と第２のバッファ層８２において、第１のバッファ層８１の水素濃度は第２のバッファ層８２の水素濃度よりも低く、第１のバッファ層８１の炭素濃度は第２のバッファ層８２の炭素濃度よりも高いという特徴がある場合は、第１のバッファ層８１の成膜温度は第２のバッファ層８２の成膜温度よりも高いことが推定され、第１のバッファ層８１の形成時に基材２からアウトガスを充分放出させることができている。
【００８５】
また、第１のバッファ層８１の水素濃度は、３０ａｔ％以上４５ａｔ％以下であり、第２のバッファ層８２の水素濃度は、４５ａｔ％以上６０ａｔ％以下であり、第１のバッファ層８１の炭素濃度は、２５ａｔ％以上４０ａｔ％以下であり、第２のバッファ層８２の炭素濃度は、１５ａｔ％以上２５ａｔ％以下であると良い。
【００８６】
このような場合、第１の機能層９１の機能が低減することを防ぐことができると同時に、熱による成膜基材へのダメージを最小限にしつつ、バッファ層と機能層とが交互に積層された成膜基材が形成される。
【００８７】
以上の薄膜形成方法および成膜基材により、基材からのアウトガスが機能膜の性能を低減させることを防ぐことが可能である。
【００８８】
ここで、本発明の薄膜形成方法および成膜基材は、図示する形態に限らず本発明の範囲内において他の形態のものであってもよい。たとえば、本説明ではバリア膜が機能膜に相当する実施形態を示したが、これに限らず、透明導電膜、反射防止膜などその他の機能膜の形成をするために本発明の薄膜形成方法が用いられても良い。
【００８９】
また、本説明では薄膜の形成にプラズマＣＶＤ法を用いているが、それに限らず熱を伴って基材が膨張する可能性がある真空成膜法であれば、たとえば触媒化学気相成長法（Ｃａｔ  ＣＶＤ）のようなその他のＣＶＤ法、もしくはスパッタ法、蒸着法といったその他の真空成膜法の場合であっても本発明の薄膜形成方法が好適に用いられる。
【００９０】
また、上記の説明では基材はＰＥＴフィルムとしているが、これに限らずＰＥＮフィルムなど他の樹脂フィルムであっても良い。また、樹脂フィルムに限らず、アウトガスの発生のおそれがあるものであれば、金属フィルムなどでも良い。
【００９１】
また、図２で示した実施例では成膜対象である基材２は単層のフィルムであるが、それに限らず、図７に示すように基材２がフィルム本体２１上にコーティング層２２が形成されたものであっても構わない。コーティング層２２は、たとえば平坦化層やアンダーコート層などであって液状材料が塗布、乾燥されて形成されたものであり、真空・加熱環境下でフィルム本体２１よりもアウトガスを多く発生させるおそれがある。このような場合にも、本発明が好適に用いられうる。
【符号の説明】
【００９２】
１  薄膜形成装置
２  基材
３  巻出しロール
４  巻取りロール
５  メインロール
６  メインロールチャンバ
７  成膜チャンバ
７ａ  成膜チャンバ
７ｂ  成膜チャンバ
７ｃ  成膜チャンバ
７ｄ  成膜チャンバ
２１  フィルム本体
２２  コーティング層
３１  芯部
４１  芯部
５１  外周面
６１  間仕切り部
７１  真空ポンプ
７２  プラズマ電極
７３  原料ガス供給部
７４  電極カバー
８１  第１のバッファ層
８２  第２のバッファ層
８３  第３のバッファ層
９１  第１の機能層
９２  第２の機能層
９３  第３の機能層
【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】
2020125515.tif 000008
【図６】
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【図７】
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