(57)【要約】      （修正有）【課題】基材の搬送品質を低下させることなく、基材に対して幅広い温度制御域を確保することができる基材搬送ロールを提供する。【解決手段】円柱状の外形を有し、フィルム基材Ｗの表面に成膜処理を施す成膜装置に設けられてフィルム基材Ｗを搬送する成膜ロール２ａにおいて、成膜ロール２ａは、円筒又は円柱形状の軸心に沿った長手方向における中央部に形成され且つフィルム基材Ｗが接触しない中央部セグメント１３ａと、中央部セグメント１３ａの長手方向両端に形成され且つ基材が接触する端部セグメント１２ａ，１２ｂと、を備える。その上で、成膜ロール２ａは、中央部セグメント１３ａに対して温度制御を行う中央部昇降温媒体経路１５ａと、端部セグメント１２ａ，１２ｂに対して温度制御を行う両端部昇降温媒体経路１４と、を有し、両端部昇降温媒体経路１４及び両端部昇降温媒体経路１４の温度が、互いに独立に制御される。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
円柱状の外形を有し、基材の表面に成膜処理を施す成膜装置に設けられて前記基材を搬送する基材搬送ロールであって、
前記基材搬送ロールは、円筒又は円柱形状の軸心に沿った長手方向における中央部に形成され且つ基材が接触しない中央部セグメントと、前記中央セグメントの長手方向両端に形成され且つ基材が接触する端部セグメントと、を備えると共に、
前記中央部セグメントに対して温度制御を行う中央部昇降温機構と、前記端部セグメントに対して温度制御を行う両端部昇降温機構と、を有し、
前記中央部昇降温機構及び前記両端部昇降温機構が、互いに独立に前記温度制御を行うことを特徴とする基材搬送ロール。
【請求項２】
前記端部セグメントが、前記中央部セグメントよりも大きな径の円筒又は円柱形状を有すると共に、前記基材と接触しつつ該基材を搬送することを特徴とする請求項１に記載の基材搬送ロール。
【請求項３】
前記前記中央部セグメントと前記端部セグメントが、互いに分離していることを特徴とする請求項１又は２に記載の基材搬送ロール。
【請求項４】
前記中央部セグメントと前記端部セグメントが、互いに同期して回転することを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の基材搬送ロール。
【請求項５】
前記中央部セグメントが非回転であって、前記端部セグメントが回転することを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の基材搬送ロール。
【請求項６】
前記前記中央部セグメントと前記端部セグメントとの間に温度勾配を生じさせる温度勾配部を有することを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載の基材搬送ロール。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、基材の表面に成膜処理を施す成膜装置に備えられた成膜ロールなどの基材搬送ロールに関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、映像等を表示する表示デバイスの製造技術として、フィルム状の基材を円筒状のローラでガイドしながら搬送し、連続的に生産するロールツーロール方式が広く採用されている。生産装置のハード開発はもとより、成膜等プロセスの開発、基板材料の開発などが同時並行的に進められている。とりわけ、基板材料については、軽量化の観点からより薄い基板の使用の検討や、より広範囲でのプロセス温度に耐えうる材料の開発などが進められている。最近では、ガスバリア性や透光性などに優れ、樹脂と比較して高温処理も可能でありながら、樹脂フィルムと同様に曲げられる薄膜ガラス（ガラスフィルム）も開発されつつあり、従来にはない性能や特徴を有したデバイスの実現が期待されている。
【０００３】
ロールツーロール方式を採用した装置例としては、例えば特許文献１に開示されたスパッタリング装置（図１を参照）がある。このスパッタリング装置は、送り出し／巻取りチャンバを有し、その中のフィルムロールを巻き出して搬送し、成膜ロール（コーティングドラム）に巻き付けて搬送しながらスパッタ成膜を行い、再び送り出し／巻取りチャンバ内でロールに巻き取る構成となっている。成膜ロールの周辺には複数のコーティングチャンバを有し、各チャンバ内にはスパッタ蒸発源が配置されており、１回のフィルム走行で多層の皮膜が形成できる。各チャンバは真空排気ポンプを有すると共に、各コーティングチャンバ間、および送り出し／巻取りチャンバとの間には隔壁が設けられており、これらの隔壁は成膜ロールの前方に近接して配置されている。この隔壁が成膜ロールと近接（数ｍｍ程度の間隔）していることで、各コーティングチャンバ間の雰囲気の独立性を維持しており、隣り合う部屋で異なる皮膜を形成することを可能にしている。
従来から、このようなロールツーロールの連続処理は、一般に耐熱性の低い樹脂フィルムを対象に行なわれ、樹脂フィルムを熱ダメージから守るために成膜ロールは冷却されていることが多い。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００５−３３８０４７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところで近年は、良好な膜質を得るために成膜ロールの温度を上げて操業することが求められるようになりつつある。特に、ポリイミドなどの耐熱性の高い樹脂フィルムや、ロールツーロール処理も可能な１００μｍ以下の薄いガラスが開発されるにつれて、これらの耐熱性を生かすため、例えば３００℃に及ぶ高い温度が成膜ロールに求められることがある。また、金属箔に対する成膜時にはさらに高い温度を求められることもある。一方で、通常の樹脂フィルムへの処理を高速で行うために、成膜ロールを氷点下に冷却する要求もあり、成膜ロールに対する広い温度域の要求が高まっている。
【０００６】
一般に、成膜ロールでは、外径の精度や円筒度が機械加工によって確保された円筒形状のロールの外筒面を均一に昇温及び降温させることで、基材が成膜処理のプロセスに必要とされる温度となるように温度制御が行われる。このような従来の成膜ロールにおいて昇温及び降温の温度制御域を広く取った場合、以下の１）〜３）のような問題が生じる。
１）熱膨張によって成膜ロール円筒面の外径変化が数ｍｍ単位で生じて、成膜ロールの回転により制御していたフィルムの走行速度や走行距離に狂いが生じる。
【０００７】
２）成膜ロールの円筒精度が狂い、フィルムの蛇行等、搬送品質に問題が生じる。
３）特許文献１のスパッタリング装置のような狭い間隔の隔壁機構がある場合には、成膜ロールと隔壁機構の間の間隔が成膜ロールの外径変化の影響で変動して隔壁性能が変動したり、最悪の場合には、成膜ロールと隔壁が接触したりといった問題が生じる。
本発明は、上述の問題に鑑みてなされたものであり、基材の搬送品質を低下させることなく、基材に対して幅広い温度制御域を確保することができる基材搬送ロール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】
【０００８】
上記課題を解決するため、本発明の基材搬送ロールでは以下の技術的手段を講じている。
即ち、本発明の基材搬送ロールは、円柱状の外形を有し、基材の表面に成膜処理を施す成膜装置に設けられて前記基材を搬送する基材搬送ロールであって、前記基材搬送ロールは、円筒又は円柱形状の軸心に沿った長手方向における中央部に形成され且つ基材が接触しない中央部セグメントと、前記中央セグメントの長手方向両端に形成され且つ基材が接触する端部セグメントと、を備えると共に、前記中央部セグメントに対して温度制御を行う中央部昇降温機構と、前記端部セグメントに対して温度制御を行う両端部昇降温機構と、を有し、前記中央部昇降温機構及び前記両端部昇降温機構が、互いに独立に前記温度制御を行うことを特徴とする。
【０００９】
ここで、前記端部セグメントが、前記中央部セグメントよりも大きな径の円筒又は円柱形状を有すると共に、前記基材と接触しつつ該基材を搬送するとよい。
さらに、前記前記中央部セグメントと前記端部セグメントが、互いに分離しているとよい。
なお、前記中央部セグメントと前記端部セグメントが、互いに同期して回転するとよい。
【００１０】
また、前記中央部セグメントが非回転であって、前記端部セグメントが回転するとよい。
なお、前記前記中央部セグメントと前記端部セグメントとの間に温度勾配を生じさせる温度勾配部を有するとよい。
【発明の効果】
【００１１】
本発明の基材搬送ロールによれば、基材の搬送品質を低下させることなく、基材に対して幅広い温度制御域を確保することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本発明の第１実施形態による成膜装置の構成を示す概略図である。
【図２】第１実施形態による成膜装置の成膜ロールの構成を示す概略図である。
【図３】第１実施形態による成膜ロールの変形例を示す概略図である。
【図４】本発明の第２実施形態による成膜装置の成膜ロールの構成を示す概略図であり、（ａ）は、成膜装置の右方又は左方から見たときの成膜ロールの構成を示し、（ｂ）は、（ａ）におけるＡ−Ａ断面図である。
【図５】本発明の第３実施形態による成膜装置の基材搬送装置の構成を示す概略図であり、（ａ）は、成膜装置の右方又は左方から見たときの基材搬送装置の構成を示し、（ｂ）は、（ａ）におけるＢ−Ｂ断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下、図面を参照しながら、本発明の実施形態による成膜装置について説明する。なお、以下に説明する各実施形態及び図面において、成膜装置における同一の構成部材には、同一の符号及び同一の名称を付すこととする。従って、同一の符号及び同一の名称が付された構成部材については、同じ説明を繰り返さない。
［第１実施形態］
図１及び図２を参照しながら、本発明の第１実施形態による成膜装置１について説明する。図１は、本実施形態による成膜装置１の構成を示す概略図である。図２は、成膜装置１の成膜ロール(基材搬送ロール)２ａの構成を示す概略図である。
【００１４】
成膜装置１は、例えば幅１メートルほどで、厚さ数十〜数百μｍ程度の薄い樹脂又はガラス製のフィルム状の基材（フィルム基材）Ｗがロール状に巻かれた基材ロールからフィルム基材Ｗを巻き出す巻出し部３と、巻き出されたフィルム基材Ｗに対してスパッタリング法やＣＶＤ法などによる表面処理を施す表面処理工程へ搬送するフィルム基材搬送部４
と、表面処理が施されたフィルム基材Ｗを再びロール状の基材ロールとして巻き取る巻取り部５とを有している。成膜装置１は、例えば１００ｍ以上にわたる長尺のフィルム基材Ｗがロール状に巻かれた基材ロールを、巻出し部３から巻取り部５へ、いわゆるロール・ツー・ロール方式で搬送しつつフィルム基材Ｗに対して表面処理を施す装置である。
【００１５】
図１を参照しながら、本実施形態による成膜装置１の構成を説明する。
以下の説明では、図１の紙面に向かっての上下方向を成膜装置１の上下方向とし、同じく紙面に向かっての左右方向を成膜装置１の左右方向とする。また、図１の紙面貫通方向を前後方向という。
巻出し部３、フィルム基材搬送部４、及び巻取り部５を有する成膜装置１は、例えば箱形の真空チャンバ６内に設けられている。
【００１６】
真空チャンバ６は、内部が空洞の筺状に形成されており、真空チャンバ６の外部に対して内部を気密的に保持するものである。図示しないが、真空チャンバ６の下側には真空ポンプが設けられており、この真空ポンプによって真空チャンバ６の内部が低圧状態または真空状態にまで減圧される。
図１に示す真空チャンバ６内の上下方向における中央部の左側上方には、基材ロールを装着した巻出し部３が配置されている。巻出し部３は、フィルム基材Ｗの幅よりも若干全長の長い円筒状又は円柱状の巻き付け芯である巻出しコアを有しており、巻出しコアにフィルム基材Ｗを巻回することで基材ロールが形成されている。この基材ロールを成膜装置１に取り付けることで、巻出し部３となる。
【００１７】
このように基材ロールを装着した巻出し部３は、巻出し部３の回転軸が、図１の紙面に向かって垂直方向となるように真空チャンバ６内に配置されている。
図１に示す真空チャンバ６内の上下方向における中央より下側であって、巻出し部３の下方には、巻出し部３から巻き出されたフィルム基材Ｗの表面に対して、例えばスパッタリングやプラズマＣＶＤ等による表面処理（表面処理工程）を施す成膜機構部が備えられている。本実施形態では、成膜機構部の一例としてスパッタリング法によるスパッタリング成膜部７が備えられている。
【００１８】
フィルム基材搬送部４は、この表面処理工程を実施するスパッタリング成膜部７におけるフィルム基材Ｗの搬送部材を含んで構成されている。図１は、一般的なスパッタリング成膜部７の構成の一部である成膜ロール（基材搬送ロール）２ａ及びスパッタ蒸発源Ｔが示されている。
図１に示すスパッタリング成膜部７の成膜ロール２ａは、ステンレス材料等によって円筒形状状又は円柱形状に形成された円柱状の外形を有しており、曲面を形成する外周面にフィルム基材Ｗを巻き付けて搬送する基材搬送用の部材（ロール）である。成膜ロール２ａは、回転中心となる成膜ロール２ａの軸心（回転軸８）が、巻出し部３の回転中心となる軸心と略平行となるように配置されている。
【００１９】
成膜ロール２ａは、スパッタリングの条件に合わせて基材の温度を適切に昇降させる温度制御を実施するものであり、本実施形態による成膜装置１を特徴づける固有の構成を有している。成膜ロール２ａの詳細な構成については、後述する。
スパッタ蒸発源Ｔは、成膜ロール２ａで搬送されるフィルム基材Ｗと対向するように、成膜ロール２ａの左右側に配置されている。スパッタ蒸発源Ｔは、フィルム基材Ｗの表面に堆積させる成分で構成された蒸発源であり、周知のとおりグロー放電によってスパッタされた（蒸発した）成分がフィルム基材Ｗの表面へ導かれて堆積する。
【００２０】
また、図１に示す真空チャンバ６内において、図１の紙面に向かって巻出し部３の右側には、巻取り部５が配置されている。巻取り部５は、フィルム基材搬送部４を通って表面処理が施されたフィルム基材Ｗを再びロール状の基材ロールとして巻き取るものであり、巻出し部３と同様の構成及び配置となっている。
さらに、図１を参照して、成膜装置１は、巻出し部３と成膜ロール２ａとの間に第１ガイドローラ９を備えている。
【００２１】
円筒又は円柱形状の第１ガイドローラ９の回転軸は、成膜ロール２ａの回転軸８及び巻出し部３と平行であって、真空チャンバ６の左右方向において、成膜ロール２ａの左端よ
りも真空チャンバ６の中央寄り、且つ成膜ロール２ａの回転軸８寄りに配置されており、成膜ロール２ａに対して、常に一定の角度及び方向からガラスフィルムを搬送することを可能にする。
【００２２】
また、図１に示すように、成膜装置１は、巻取り部５と成膜ロール２ａとの間であって第１ガイドローラ９の右側に、第２ガイドローラ１０を備えている。第２ガイドローラ１０は、第１ガイドローラ９と同様の構成であって、第１ガイドローラ９の外径とほぼ同じ外径及び機能を有している。
図２を参照しながら、以下に、成膜ロール２ａの構成について詳細に説明する。
【００２３】
図２は、成膜ロール２ａの構成を示す概略図であり、図１に示す成膜装置１の右方又は左方から見たときの成膜ロール２ａの構成を示している。図２の紙面に向かっての上下方向は、図１に示す成膜装置１の上下方向と一致しており、図１において紙面に対して垂直方向（貫通方向）に示された成膜ロール２ａの軸心（回転軸８）は、図２において、左右方向に沿うように示されている。
【００２４】
成膜ロール２ａは、図１に示す真空チャンバ６内で前後方向に離れていて所定の位置に保持される２つのベアリング１１と、２つのベアリング１１に保持されて回転する回転軸８と、回転軸８に一体となるように設けられた２つの端部セグメント１２ａ，１２ｂと、２つの端部セグメント１２ａ，１２ｂの間に挟まれるように設けられた中央部セグメント１３ａを有している。
【００２５】
さらに、図２に示すように、成膜ロール２ａは、端部セグメント１２ａ，１２ｂの内部に破線で示す媒体経路（両端部昇降温媒体経路１４）で構成される両端部昇降温機構を有し、中央部セグメント１３ａの内部に一点鎖線で示す媒体経路（中央部昇降温媒体経路１５ａ）で構成される中央部昇降温機構を有している。
回転軸８は、一様な太さの円柱又は円筒状の部材であって、両端の近傍が２つのベアリング１１によって保持されている。従って、回転軸８は、長手方向に沿った軸心を中心に回転することが可能であり、図示しない駆動装置によって所定の回転速度で回転する。
【００２６】
このような構成の回転軸８に対して、回転軸８の長手方向の中央より右側のベアリング１１寄りには端部セグメント１２ａが設けられ、同じく長手方向の中央より左側のベアリング１１寄りには端部セグメント１２ｂが設けられている。
端部セグメント１２ａ，１２ｂは共に、フィルム基材Ｗの幅方向における端部（側部）側が巻き掛けられるのに十分な所定の厚みを有する円板状の部材である。端部セグメント１２ａ，１２ｂの径は、望まれる成膜装置１の性能に合わせて任意に決定されるが、少なくとも回転軸８より大径である。
【００２７】
端部セグメント１２ａ，１２ｂは、フィルム基材Ｗの幅方向における両端部（両側部）が巻き掛けられるのに十分で、且つフィルム基材Ｗの幅よりも狭い間隔を空けて、回転軸８に対して同軸となるように設けられている。このとき、端部セグメント１２ａ，１２ｂは、回転軸８の長手方向における中央位置に関してほぼ左右対称となる位置に設けられる。このような構成の端部セグメント１２ａ，１２ｂは、回転軸８と一体に形成されてもよいし、回転軸８に対して固定具を用いて固定されてもよい。いずれにしても、端部セグメント１２ａ，１２ｂは、回転軸８の回転に合わせて回転可能となる。
【００２８】
ここで、図２を参照すると、フィルム基材Ｗが、幅方向における中央の位置を回転軸８の長手方向における中央の位置にほぼ一致させて、フィルム基材Ｗの幅方向における両端部（両側部）によって端部セグメント１２ａ，１２ｂに巻き掛けられている状態が示されている。フィルム基材Ｗは、幅方向における両端が端部セグメント１２ａ，１２ｂ上に存在するように、端部セグメント１２ａ，１２ｂに巻き掛けられている。このように端部セグメント１２ａ，１２ｂに巻き掛けられたフィルム基材Ｗは、端部セグメント１２ａ，１２ｂの回転によって搬送される。
【００２９】
図２を参照して、中央部セグメント１３ａは、一様な太さの円柱又は円筒状であって、軸心に沿った長さが端部セグメント１２ａ，１２ｂの間隔よりも短くなるように形成された部材である。中央部セグメント１３ａの径は、端部セグメント１２ａ，１２ｂの径より小さく、端部セグメント１２ａ，１２ｂから所定の間隔を空けて、且つ回転軸８に対して
同軸となるように設けられている。このような構成の中央部セグメント１３ａは、回転軸８と一体に形成されてもよいし、回転軸８に対して固定具を用いて固定されてもよい。いずれにしても、中央部セグメント１３ａは、回転軸８の回転に合わせて回転可能となる。
【００３０】
図２に示すように、中央部セグメント１３ａの径が端部セグメント１２ａ，１２ｂの径より小さいので、端部セグメント１２ａ，１２ｂに巻き掛けられたフィルム基材Ｗと中央部セグメント１３ａとの間に空間（隙間）が形成される。従って、中央部セグメント１３ａの径は、望まれる成膜装置１の性能に合った空間がフィルム基材Ｗとの間に形成されるように任意に決定される。
【００３１】
また、中央部セグメント１３ａの軸心に沿った長さも、端部セグメント１２ａ，１２ｂと中央部セグメント１３ａとの間隔（隙間）が望まれる成膜装置１の性能に合ったものとなるように任意に決定される。さらに、中央部セグメント１３ａは、中央部セグメント１３ａの両端側で端部セグメント１２ａ，１２ｂとの間に形成される２つの間隔が、互いにほぼ等しくなるように設けられることが望ましい。これによって、中央部セグメント１３ａは、回転軸８の長手方向において、中央部セグメント１３ａの長手方向における中央の位置と、端部セグメント１２ａ，１２ｂの中間位置と、回転軸８の中央の位置とがほぼ一致する位置に設けられ、これによって、成膜ロール２ａが、回転軸８の長手方向における中央位置に関してほぼ左右対称な外形を有することとなる。
【００３２】
以上に述べたように、本実施形態における成膜ロール２ａは、中央部セグメント１３ａと端部セグメント１２ａ，１２ｂが、互いに間隔を空けて分離していると共に、回転軸８が回転することによって、回転軸８と一体に形成された又は回転軸８に固定された中央部セグメント１３ａと端部セグメント１２ａ，１２ｂとが、互いに同期して回転する構成となる。
【００３３】
両端部昇降温機構は、熱媒体油や水などの流体を温度制御媒体として循環させる管状のパイプ、又はシースヒータなどによって端部セグメント１２ａ，１２ｂの内部に設けられた両端部昇降温媒体経路１４である。
図２に破線で示すように、両端部昇降温媒体経路１４は、成膜ロール２ａの外部から導入されて右側の端部セグメント１２ａの内部に配置され、特に端部セグメント１２ａのフィルム基材Ｗが巻き掛けられる面に沿うように配置される。また、両端部昇降温媒体経路１４は、右側の端部セグメント１２ａから回転軸８を経て左側の端部セグメント１２ｂの内部にも配置され、右側の端部セグメント１２ａと同様に、端部セグメント１２ｂのフィルム基材Ｗが巻き掛けられる面に沿うように配置される。
【００３４】
このように配置された管状の両端部昇降温媒体経路１４に、加熱又は冷却された温度制御媒体を循環させることで、端部セグメント１２ａ，１２ｂのフィルム基材Ｗが巻き掛けられる面の温度が上昇又は下降し、端部セグメント１２ａ，１２ｂに巻き掛けられたフィルム基材Ｗの温度を上昇又は下降させることができる。
両端部昇降温媒体経路１４がシースヒータなどで構成されている場合、シースヒータの発熱量を変化させることで、端部セグメント１２ａ，１２ｂのフィルム基材Ｗが巻き掛けられる面の温度を上昇させ、端部セグメント１２ａ，１２ｂに巻き掛けられたフィルム基材Ｗの温度を上昇させることができる。
【００３５】
このように、両端部昇降温機構は、端部セグメント１２ａ，１２ｂのフィルム基材Ｗが巻き掛けられる面の温度を制御することで、端部セグメント１２ａ，１２ｂに巻き掛けられたフィルム基材Ｗの温度を制御するものである。
中央部昇降温機構は、熱媒体油や水などの流体を温度制御媒体として循環させる管状のパイプ、又はシースヒータなどによって中央部セグメント１３ａの内部に設けられた中央部昇降温媒体経路１５ａである。
【００３６】
図２に一点鎖線で示すように、中央部昇降温媒体経路１５ａは、成膜ロール２ａの外部から導入されて中央部セグメント１３ａの内部に配置され、特にフィルム基材Ｗと対向する面に沿うように配置される。また、中央部昇降温媒体経路１５ａは、中央部セグメント１３ａ内をフィルム基材Ｗと対向する面に沿って一巡した後に、成膜ロール２ａの外部へ導かれるように配置される。
【００３７】
このように配置された管状の中央部昇降温媒体経路１５ａに、加熱又は冷却された温度制御媒体を循環させることで、中央部セグメント１３ａのフィルム基材Ｗと対向する面の温度が上昇又は下降し、中央部セグメント１３ａと対向するフィルム基材Ｗの温度を上昇又は下降させることができる。
中央部昇降温媒体経路１５ａがシースヒータなどで構成されている場合、シースヒータの発熱量を変化させることで、中央部セグメント１３ａのフィルム基材Ｗと対向する面の温度を上昇させ、中央部セグメント１３ａと対向するフィルム基材Ｗの温度を上昇させることができる。
【００３８】
このように、中央部昇降温機構は、中央部セグメント１３ａのフィルム基材Ｗと対向する面の温度を制御することで、中央部セグメント１３ａに対向するフィルム基材Ｗの温度を制御するものである。
ところで、端部セグメント１２ａ，１２ｂに対して温度制御を行う両端部昇降温機構と中央部セグメント１３ａに対して温度制御を行う中央部昇降温機構は、互いに独立して動作する機構である。従って、両端部昇降温機構と中央部昇降温機構とが異なる温度の温度制御媒体を供給したり、両端部昇降温機構と中央部昇降温機構がシースヒータで構成されている場合にそれぞれのシースヒータの温度を別々に制御したりといった動作で、中央部セグメント１３ａと端部セグメント１２ａ，１２ｂに対して、互いに独立に温度制御を行うことができる。
【００３９】
このように、互いに間隔を空けて離れた中央部セグメント１３ａと端部セグメント１２ａ，１２ｂの温度制御を独立して別々に行うことができれば、中央部セグメント１３ａの温度を大きく上昇あるいは低下させてフィルム基材Ｗの温度を要求される温度に十分に制御しつつ、端部セグメント１２ａ，１２ｂの温度の制御範囲（温度制御域）を、端部セグメント１２ａ，１２ｂが熱膨張や熱変形を引き起こさない範囲に抑制することができる。例えば、スパッタ処理のプロセスに必要な温度となるように、中央部セグメント１３ａを高温としつつも、フィルム基材Ｗと接触する端部セグメント１２ａ，１２ｂを低温に維持することが可能となって、端部セグメント１２ａ，１２ｂの外径の変化や円筒度の悪化を回避することができる。この結果として、フィルム基材Ｗの搬送における速度精度の悪化や搬送される基材の蛇行といった基材搬送品質の低下を回避しつつ、従来の成膜ロールでは成し得なかったフィルム基材Ｗの幅広い温度制御域を確保することができる。
【００４０】
（変形例）
図３を参照して、第１実施形態の変形例について説明する。
図３は、本変形例の成膜ロール２ｂの概略構成を示しており、２つの温度勾配部１６以外は、図２に示す第１実施形態の成膜ロール２ａと同様の構成を有している。従って、図３に示す本変形例の成膜ロール２ｂは、図２に示す第１実施形態の成膜ロール２ａに温度勾配部１６を加えた構成を有しているので、以下には、温度勾配部１６について説明する。
【００４１】
温度勾配部１６は、中央部セグメント１３ａと端部セグメント１２ａ，１２ｂの間に形成された間隔（隙間）に設けられる断熱材であって、図３に向かって右側の端部セグメント１２ａと中央部セグメント１３ａの間と、同じく左側の端部セグメント１２ｂと中央部セグメント１３ａの間とに設けられる。例えばセラミック等の熱伝導率の低い断熱材で構成された温度勾配部１６は、中央部セグメント１３ａと端部セグメント１２ａ，１２ｂの間に形成された間隔に相当する厚みを有する略円板状の部材であり、成膜ロール２ｂの回転軸８に対して同心となるように設けられている。従って、２つの温度勾配部１６とも、中央部セグメント１３ａと端部セグメント１２ａ，１２ｂに密に接して中央部セグメント１３ａと端部セグメント１２ａ，１２ｂの間を断熱し、中央部セグメント１３ａと端部セグメント１２ａ，１２ｂの間に十分な温度勾配を生じさせる。
【００４２】
これによって、中央部セグメント１３ａの温度変化が大きい場合でも、端部セグメント１２ａ，１２ｂは、その温度変化の影響を受けにくくなる。従って、本変形例の成膜ロール２ｂによれば、フィルム基材Ｗのさらに幅広い温度制御域を確保することができる。
本実施形態及び上述の変形例のフィルム基材搬送部は、図１〜図３において図示しない
が、上述の構成に加えて、圧力隔壁、及びフィルム基材Ｗと中央部セグメント１３ａとの間に形成された空間（気体導入空間）に気体（ガス）を導入するガス導入機構を有している。圧力隔壁及びガス導入機構の構成について以下に説明し、さらに詳しい構成については後述する第３実施形態において説明される。
【００４３】
圧力隔壁は、中央部セグメント１３ａの基材Ｗと対向しない面と向かい合う位置に設けられ、成膜ロール（中央部セグメント１３ａ及び端部セグメント１２ａ，１２ｂ）２ａ，２ｂのフィルム基材Ｗと対向しない面を覆うように、第１ガイドローラ９と第２ガイドローラ１０の間の開口を塞ぐ部材である。
このように設けられた圧力隔壁は、端部セグメント１２ａ，１２ｂに接触するフィルム基材Ｗ、中央部セグメント１３ａ、及び端部セグメント１２ａ，１２ｂとともに、フィルム基材Ｗと中央部セグメント１３ａとの間に形成された気体導入空間をほぼ密閉した略閉空間を作り、ガス導入機構によって気体が導入された際に、当該略閉空間の内部の圧力が十分に保持されるように構成されている。
【００４４】
気体導入空間を略閉空間として構成することで、真空環境下において気体導入空間内の圧力が十分に上昇しないといった問題を回避することができる。つまり、気体導入空間内を所定の圧力に保持することが可能となり、気体導入空間内の気体を介してフィルム基材Ｗと中央部セグメント１３ａとの間の伝熱効率を向上させることが可能となる。
また、ガス導入機構は、例えば、内部が空洞となった管状のパイプで構成された部材であり、パイプ内の空洞に供給されたガスをパイプの外部に流出させるための孔が長手方向に沿って複数形成されている。このような構成を有するパイプ状のガス導入機構は、圧力隔壁と中央部セグメント１３ａの間に成膜ロール２ａ，２ｂの長手方向に沿って配置されている。
【００４５】
ガス導入機構には、ガスの供給管（ガス供給管）を介して導入ガス源が接続され、ガス供給管に設けられたニードル弁などの調整弁によりガス導入機構に供給されるガスの流量が調整される。ガス導入機構によって供給されるガスは、スパッタリング法による成膜に悪影響を及ぼさない不活性ガスなどである。
このように、本実施形態及び変形例による基材搬送装置を用いれば、両端の大径部と中央の小径部からなる２段形状を有する基材搬送ロールであっても、真空チャンバ内の圧力をスパッタリングに必要とされる程度の真空に維持しつつ、基材Ｗと基材搬送ロールとの非接触箇所にガスを供給することができる。従って、輻射熱に加えて気体分子を媒体とした熱伝達の寄与度を増加させることができ、成膜プロセスによる入熱で温度が上昇した基材Ｗから成基材搬送ロールへの伝熱効率が向上する。
【００４６】
［第２実施形態］
図４を参照して、本発明の第２実施形態について説明する。図４は、第２実施形態による成膜装置１の成膜ロール２ｃの概略構成を示している。図４（ａ）は、成膜装置１の右方又は左方から見たときの成膜ロール２ｃの構成を示し、図４（ｂ）は、図４（ａ）におけるＡ−Ａ断面図であり、成膜ロール２ｃを軸心方向に沿って見たときの成膜ロール２ｃの構成を示している。
【００４７】
本実施形態の成膜ロール２ｃは、回転軸８、端部セグメント１２ａ，１２ｂ、及び端部昇降温機構の構成が、第１実施形態の成膜ロール２ａと同様であるが、中央部セグメント１３ｂ及び中央部昇降温機構の構成が、第１実施形態の成膜ロール２ａとは異なっている。以下、本実施形態の成膜ロール２ｃにおける中央部セグメント１３ｂ及び中央部昇降温機構の構成について説明する。
【００４８】
図４に示すように、中央部セグメント１３ｂは、第１実施形態の中央部セグメント１３ａと同様の外形及び外径を有する円筒形状であり、中央に軸心に沿った貫通孔が形成されている。中央部セグメント１３ｂの貫通孔には、該貫通孔と接触することなくほぼ同軸となるように回転軸８が挿入（遊嵌）されている。従って、中央部セグメント１３ｂは、回転軸８に固定されるものではなく、また、端部セグメント１２ａ，１２ｂとの間に所定の間隔を隔てて配置されており、端部セグメント１２ａ，１２ｂにも固定されていない。従って、回転軸８の回転に伴って、フィルム基材Ｗと接触する端部セグメント１２ａ，１２
ｂは回転するが、フィルム基材Ｗと接触しない中央部セグメント１３ｂは回転しない（非回転）。このような非回転の中央部セグメント１３ｂは、端部セグメント１２ａ，１２ｂに巻き掛けられたフィルム基材Ｗと対向しない面に固定具を設けることなどによって、回転軸８に対する位置が変化しないように真空チャンバ６に固定される。
【００４９】
中央部昇降温機構は、熱媒体油や水などの流体を温度制御媒体として循環させる管状のパイプ、又はシースヒータなどによって中央部セグメント１３ｂの内部に設けられた中央部昇降温媒体経路１５ｂである。
図４（ａ）及び図４（ｂ）に一点鎖線で示すように、中央部昇降温媒体経路１５ｂは、中央部セグメント１３ｂにおいて、端部セグメント１２ａ，１２ｂに巻き掛けられたフィルム基材Ｗと対向しない面から導入されて中央部セグメント１３ｂの内部に配置され、特にフィルム基材Ｗと対向する面に沿うように配置される。中央部昇降温媒体経路１５ｂは、中央部セグメント１３ｂ内をフィルム基材Ｗと対向する面に沿って一巡した後に、中央部セグメント１３ｂの外部へ導かれるように配置される。
【００５０】
すなわち、本実施形態における中央部昇降温媒体経路１５ｂは、第１実施形態のように、回転軸８や端部セグメント１２ａ，１２ｂを通過することなく、直接中央部セグメント１３ｂの内部に導入され、また直接外部へ導かれている。
このように配置された管状の中央部昇降温媒体経路１５ｂに、加熱又は冷却された温度制御媒体を循環させることで、中央部セグメント１３ｂのフィルム基材Ｗと対向する面の温度が上昇又は下降し、中央部セグメント１３ｂと対向するフィルム基材Ｗの温度を上昇又は下降させることができる。
【００５１】
中央部昇降温媒体経路１５ｂがシースヒータなどで構成されている場合、シースヒータの発熱量を変化させることで、中央部セグメント１３ｂのフィルム基材Ｗと対向する面の温度を上昇させ、中央部セグメント１３ｂと対向するフィルム基材Ｗの温度を上昇させることができる。
本実施形態における中央部昇降温媒体経路１５ｂも、第１実施形態における中央部昇降温媒体経路１５ａと同様に、両端部昇降温機構とは連動せず独立して動作する機構である。従って、両端部昇降温機構と中央部昇降温機構とが異なる温度の温度制御媒体を供給したり、両端部昇降温機構と中央部昇降温機構がシースヒータで構成されている場合にそれぞれのシースヒータの温度を別々に制御したりといった動作で、中央部セグメント１５ｂと端部セグメント１２ａ，１２ｂに対して、互いに独立に温度制御を行うことができる。
【００５２】
なお、上述の各実施形態では、スパッタリングやプラズマＣＶＤ等の表面処理（成膜処理）を実施する成膜装置１を例示して、この成膜装置１で用いられる成膜ロール２ａ〜２ｃの特徴について説明した。しかし、本実施形態で説明した構成を有する成膜ロール２ａ〜２ｃは、フィルム状の基材を搬送する際に基材の温度を制御する必要のある装置であれば、成膜装置１に限らず様々な装置に適用できることは明らかである。
【００５３】
尚、本実施形態による成膜装置１も、第１実施形態と同様の圧力隔壁及びガス導入機構を備えている。本実施形態による成膜装置１は、圧力隔壁及びガス導入機構を備えることで、気体導入空間内を所定の圧力に保持することが可能となり、気体導入空間内の気体を介してフィルム基材Ｗと中央部セグメント１３ｂとの間の伝熱効率を向上させることが可能となる。
【００５４】
［第３実施形態］
図５を参照して、本発明の第３実施形態について説明する。図５は、第３実施形態による成膜装置１の基材搬送装置２ｄの概略構成を示している。図５（ａ）は、成膜装置１の右方又は左方から見たときの基材搬送装置２ｄの構成を示し、図５（ｂ）は、図５（ａ）におけるＢ−Ｂ断面図である。
【００５５】
本実施形態の基材搬送装置２ｄは、第１実施形態の基材搬送装置２ａとほぼ同様の構成を有しているが、中央部セグメント１３ｃと端部セグメント１２ｃ，１２ｄによって構成される成膜ロール１７における中央部セグメント１３ｃの内部を複数の領域（ゾーン）に分割し、且つ各ゾーンの温度を独立して調整できる昇降温機構を備える点が第１実施形態の基材搬送装置２ａとは異なる。以下の説明では、昇降温機構の構成について詳しく説明
する。
【００５６】
昇降温機構は、熱媒体油や水などの流体を温度制御媒体として循環させる管状のパイプ、又はシースヒータなどによって中央部セグメント１３ｃの内部に設けられた昇降温媒体経路１８である。
図５（ａ）に一点鎖線で示すように、昇降温媒体経路１８は、成膜ロール１７の外部から導入されて中央部セグメント１３ｃの内部に配置され、特に基材Ｗと対向する面に沿うように配置される。ここで、図５（ｂ）に示すように、中央部セグメント１３ｃの内部には、３つの領域（ＺＯＮＥ１〜ＺＯＮＥ３）が設けられている。昇降温媒体経路１８は、ＺＯＮＥ１〜ＺＯＮＥ３の各領域のそれぞれに互いに独立に設けられており、ＺＯＮＥ１〜ＺＯＮＥ３に設けられた昇降温媒体経路１８のそれぞれは、ＺＯＮＥ１〜ＺＯＮＥ３の各領域内で基材Ｗと対向する面に沿って一巡した後に、成膜ロール１７の外部へ導かれるように配置される。
【００５７】
ここで、本実施形態における成膜ロール１７は、端部セグメント１２ｃ，１２ｄが回転するが、中央部セグメント１３ｃは回転しない構成となっている。つまり、回転する端部セグメント１２ｃ，１２ｄによって基材Ｗは搬送されるが、中央部セグメント１３ｃは回転しない。
このように独立に配置された管状の昇降温媒体経路１８に、加熱又は冷却された温度制御媒体を循環させることで、中央部セグメント１３ｃにおけるＺＯＮＥ１〜ＺＯＮＥ３の基材Ｗと対向する各面の温度を独立に温度制御して上昇又は下降させ、中央部セグメント１３ｃと対向する基材Ｗの温度を上昇又は下降させることができる。
【００５８】
なお、本実施形態では、中央部セグメント１３ｃにＺＯＮＥ１〜ＺＯＮＥ３の３つの領域を設けたが、３つの領域に限らず、中央部セグメント１３ｃに２つの領域を設けてもよいし、４つ以上の領域を設けてもよい。望まれる基材搬送装置２ｄの特性に応じて、任意の数の領域を設けることができる。
このように、昇降温媒体経路１８で構成される昇降温機構は、中央部セグメント１３ｃの基材Ｗと対向する面の温度を複数の領域に分けて昇降させることで、中央部セグメント１３ｃに対向する基材Ｗの温度を、１つの成膜ロール１７上で複数の成膜プロセスの温度を実現するものである。
【００５９】
本実施形態の基材搬送装置２ｄを用いれば、複数の成膜プロセスの温度毎に成膜ロール１７を用いる必要がなくなるので真空チャンバの容量を小さくすることができ、ひいては成膜装置１を小型化することができる。
さらには、各領域間の断熱性を確保できれば、各領域（ＺＯＮＥ）の温度をほぼ正確に独立して制御することができる。その上で領域を細分化することで中央部セグメント１３ｃに設ける領域の数を増やすことができれば、１つの成膜ロール１７上で複数のプロセスを実現することができ、成膜装置をさらに小型化することが可能となる。
【００６０】
本実施形態の基材搬送装置２ｄは、上述の構成に加えて、圧力隔壁１９、及びフィルム基材Ｗと中央部セグメント１３ｃとの間に形成された空間（気体導入空間）に気体（ガス）を導入するガス導入機構２０を有している。以下、圧力隔壁１９及びガス導入機構２０について説明する。
図５（ａ）及び図５（ｂ）に示すように、圧力隔壁１９は、中央部セグメント１３ｃの基材Ｗと対向しない面と向かい合う位置に設けられ、成膜ロール１７（中央部セグメント１３ｃ及び端部セグメント１２ｃ，１２ｄ）のフィルム基材Ｗと対向しない面を覆うように、第１ガイドローラ９と第２ガイドローラ１０の間の開口を塞ぐ部材である。
【００６１】
このように設けられた圧力隔壁１９は、端部セグメント１２ｃ，１２ｄに接触する基材Ｗ、中央部セグメント１３ｃ、及び端部セグメント１２ｃ，１２ｄとともに、フィルム基材Ｗと中央部セグメント１３ｃとの間に形成された気体導入空間をほぼ密閉した略閉空間を作り、ガス導入機構２０によって気体が導入された際に、当該略閉空間の内部の圧力が十分に保持されるように構成されている。
【００６２】
気体導入空間を略閉空間として構成することで、真空環境下において気体導入空間内の圧力が十分に上昇しないといった問題を回避することができる。つまり、気体導入空間内
を所定の圧力に保持することが可能となり、気体導入空間内の気体を介してフィルム基材Ｗと中央部セグメント１３ｃとの間の伝熱効率を向上させることが可能となる。
詳しくは、図５に示すように、圧力隔壁１９は、第１ガイドローラ９に巻き掛けられた基材Ｗと対向する第１気密部１９ａ、第２ガイドローラ１０に巻き掛けられた基材Ｗと対向する第２気密部１９ｂ、第１気密部１９ａと第２気密部１９ｂを接続する接続部１９ｃとから構成される。なお、圧力隔壁１９の左右方向（図５（ａ）における左右方向）には、第１気密部１９ａ、第２気密部１９ｂ、接続部１９ｃの側部を覆う第１壁部１９ｄと第２壁部１９ｅが設けられている。第１壁部１９ｄは、一方の端部セグメント１２ｃの基材Ｗと対向しない面と対向するものとなっており、第２壁部１９ｅは、他方の端部セグメント１２ｄの基材Ｗと対向しない面と対向するものとなっている。
【００６３】
図５（ｂ）に示すように、第１気密部１９ａは、第１ガイドローラ９の長手方向に沿って成膜ロール１７とほぼ同じ長さを有する柱状の部材であり、第１ガイドローラ９に対向する湾曲面を有している。湾曲面は、第１ガイドローラ９に巻き掛けられた基材Ｗの湾曲に沿った形状を有しており、この湾曲面が、第１ガイドローラ９に巻き掛けられた基材Ｗから、例えば１ｍｍ程度の微少な距離だけ離れた位置に配置されている。
【００６４】
第２気密部１９ｂは、第１気密部１９ａと同様の構成及び形状を有しており、湾曲面を第２ガイドローラ１０に対向させて、第２ガイドローラ１０に巻き掛けられた基材Ｗから、例えば１ｍｍ程度の微少な距離だけ離れた位置されている。
接続部１９ｃは、第１気密部１９ａ及び第２気密部１９ｂの長手方向に沿った長さとほぼ同じ長さの平板状の部材であり、上述のように配置された第１気密部１９ａ及び第２気密部１９ｂを、第１気密部１９ａ及び第２気密部１９ｂの長手方向に沿って、成膜ロール１７（中央部セグメント１３ｃ及び端部セグメント１２ｃ，１２ｄ）のフィルム基材Ｗと対向しない面を覆うように一体につないで、第１ガイドローラ９と第２ガイドローラ１０の間の開口を塞ぐものである。
【００６５】
図５（ｂ）に示すように、第１気密部１９ａ、第２気密部１９ｂ、及び接続部１９ｃが一体につながれることで、第１ガイドローラ９と第２ガイドローラ１０の間の開口を塞ぐ蓋が設けられたともいえる。このとき、一体となった第１気密部１９ａ、第２気密部１９ｂ、及び接続部１９ｃの一端側と他端側には、開口が形成されている。圧力隔壁１９は、さらに、これら一端側の開口を塞ぐための第１壁部１９ｄ、及び他端側の開口を塞ぐための第２壁部１９ｅを有している。
【００６６】
第１壁部１９ｄは、第１ガイドローラ９と第２ガイドローラ１０の間の距離とほぼ同じ幅を有し、一体に形成された第１気密部１９ａ、第２気密部１９ｂ、及び接続部１９ｃと端部セグメント１２ｃ，１２ｄとの間に形成される開口を閉じる平板状の部材である。第１壁部１９ｄは、一方の端部セグメント１２ｃの基材Ｗと接触しない面と対向する位置に配置され、該端部セグメント１２ｃと対向する面は、端部セグメント１２ｃの外周面に沿って湾曲する湾曲面となっている。
【００６７】
また、第１壁部１９ｄは、第１ガイドローラ９から成膜ロール１７に搬送される基材Ｗに対向する面と、成膜ロール１７から第２ガイドローラ１０に搬送される基材Ｗに対向する面とが、基材Ｗの搬送方向に沿って形成されている。
第１壁部１９ｄは、これら第１ガイドローラ９及び第２ガイドローラ１０と成膜ロール１７との間で基材Ｗの搬送方向に沿って形成された面が、対向する基材Ｗから、例えば１ｍｍ程度の微少な距離だけ離れるとともに、端部セグメント１２ｃに対向する湾曲面が、端部セグメント１２ｃの外周面から、例えば１ｍｍ程度の微少な距離だけ離れる位置に配置される。
【００６８】
第２壁部１９ｅは、第１壁部１９ｄと同様の構成及び形状を有しており、一体となった第１気密部１９ａ、第２気密部１９ｂ、及び接続部１９ｃの他端側に設けられている。
図２に示すように、上述の構成を有する圧力隔壁１９によって、圧力隔壁１９と成膜ロール１７との間に空間が形成され、該空間が、端部セグメント１２ｃ，１２ｄに巻き掛けられた基材Ｗと中央部セグメント１３ｃとの間に形成される気体導入空間と連続することで、成膜ロール１７の中央部セグメント１３ｃの外周全体を包囲する一体の空間が形成さ
れる。
【００６９】
上述の構成を有する圧力隔壁１９によって、成膜ロール１７の中央部セグメント１３ｃの外周全体を包囲する空間を、真空チャンバ６内の空間からほぼ隔絶することができるので、次に説明するガス導入機構２０によって、気体導入空間の圧力を、真空チャンバ６内の圧力とは異なった圧力に調整することが可能となる。
図５に示すように、ガス導入機構２０は、例えば、内部が空洞となった管状のパイプで構成された部材であり、パイプ内の空洞に供給されたガスをパイプの外部に流出させるための孔が長手方向に沿って複数形成されている。このような構成を有するパイプ状のガス導入機構２０は、圧力隔壁１９と中央部セグメント１３ｃの間に成膜ロール１７の長手方向に沿って配置されている。
【００７０】
図５（ａ）に示すように、ガス導入機構２０には、ガスの供給管（ガス供給管）を介して導入ガス源２１が接続され、ガス供給管に設けられたニードル弁などの調整弁２２によりガス導入機構２０に供給されるガスの流量が調整される。ガス導入機構２０によって供給されるガスは、スパッタリング法による成膜に悪影響を及ぼさない不活性ガスなどである。
【００７１】
ガス導入機構２０から供給されたガスは、圧力隔壁１９と成膜ロール１７との間に形成された空間を満たすと共に、端部セグメント１２ｃ，１２ｄに巻き掛けられた基材Ｗと中央部セグメント１３ｃとの間に形成された気体導入空間に流れ込む。これによって、成膜ロール１７の中央部セグメント１３ｃの外周全体を包囲する一体の空間がガスで満たされ、減圧された真空チャンバ６内の圧力に対して、ガスで満たされた気体導入空間の圧力が高くなる。そのため、圧力隔壁１９と基材Ｗ及び端部セグメント１２ｃ，１２ｄとの間に設けられた約１ｍｍの隙間からガスが流出するが、そのガスの流出量に対するガス導入機構２０からのガスの供給量によって、ガスで満たされた気体導入空間の圧力が決定される。
【００７２】
ここで、圧力隔壁１９によって形成された中央部セグメント１３ｃの外周を包囲する空間の圧力について考察する。
例えば、巾３７０ｍｍ、直径４００ｍｍの円筒状の成膜ロール１７にフィルム状の基材Ｗを成膜ロール１７の中心角１８０度にわたって巻き掛けた状態で、基材Ｗに１０Ｎの張力を与えた場合、基材Ｗが成膜ロール１７の円筒面から受ける面圧（接触圧）は約１４０Ｐａである。ここで、張力が変化した場合、面圧は張力と比例関係である。従って、基材Ｗと成膜ロール１７の中央部セグメント１３ｃの間の気体導入空間にガスを導入（供給）する場合、気体導入空間内の圧力を、基材Ｗが成膜ロール１７から受ける面圧以下となるように導入ガス源２１及び調整弁２２を調整すれば、ガス導入機構２０から供給されたガスを、基材Ｗの接触圧によって基材Ｗと成膜ロール１７の中央部セグメント１３ｃの間の気体導入空間内に密閉することが可能となる。
【００７３】
通常、スパッタリング法による成膜プロセスでは、０．１Ｐａオーダの圧力下で実施される。０．１Ｐａにおける不活性ガスアルゴン（Ａｒ）の平均自由工程は、約７ｃｍである。この領域では、気体導入空間の隙間空間のサイズに比べて平均自由工程が十分大きく、分子流とみなして良い。平均自由工程は圧力と反比例の関係にあり、１０〜１００Ｐａの領域では、平均自由工程が０．０７〜０．７ｍｍであり、隙間空間のサイズと同等となるので、分子流から粘性流に遷移する領域とみなせる。一般に、分子流から粘性流に遷移する領域では、圧力に比例して気体分子の数が増え、気体導入空間を取り巻く壁面への衝突数も増加する。壁面間の対流による熱収支は、ミクロに見れば気体分子の衝突によるエネルギーのやり取りであり、衝突数が大きくなるほど伝達する熱量も増加する関係となる。従って、熱伝達係数は圧力比例の関係となる。
【００７４】
一方、気体導入空間の圧力を上述のように高める際、気体導入空間の周囲の圧力も同時に高くなってしまうと、スパッタリング等の成膜プロセスに影響を及ぼしてしまう。従って、気体導入空間内外の圧力差を十分に確保するために、圧力隔壁１９周囲の隙間によるコンダクタンス（流通抵抗）を適切に設計する必要があり、これによって隙間内圧力の上限が規定される。
【００７５】
例えば、図５において、第１ガイドローラ９及び第２ガイドローラ１０の直径を７４ｍｍ、第１ガイドローラ９及び第２ガイドローラ１０の幅を３７０ｍｍ、第１ガイドローラ９及び第２ガイドローラ１０と圧力隔壁１９との間隙を１ｍｍ、第１ガイドローラ９及び第２ガイドローラ１０における基材Ｗの抱き角（巻き掛け角度）を９０度とすれば、第１ガイドローラ９及び第２ガイドローラ１０と圧力隔壁１９との間隙が作るガス出口ギャップを、開口１ｍｍ×巾３７０ｍｍ、奥行き６０ｍｍ（直径７４ｍｍ円周長の１／４）の矩形スリットとしてモデル化することができる。実際には、第１ガイドローラ９及び第２ガイドローラ１０の曲率影響や、第１ガイドローラ９及び第２ガイドローラ１０の側面のギャップによる影響も生じるが、ここでは考慮しないこととする。
【００７６】
この場合のコンダクタンスは、モデル化した矩形スリットの式より０．００３[ｍ３/ｓ]程度と見積もられ、気体導入空間内の圧力を１００Ｐａ、気体導入空間の外部圧力を０Ｐａとすると、圧力隔壁１３からのガス漏れ量は１８０ｓｃｃｍ程度と見積もることができる。
このガス漏れ量に相当する量のガス量をガス導入機構２０から常時導入し、ターボ分子ポンプ（ＴＭＰ）などの排気能力が十分な高真空排気ポンプを用いれば、上記の考察は実現可能となる。気体導入空間内の圧力を高めることによって、気体導入空間内の圧力を、スパッタリング時のプロセス圧力に比べて約１００〜１０００倍に高めることが可能となり、これに対応した（分子流ならば圧力比例の）熱伝達係数の上昇を見込むことができる。
【００７７】
従って、本実施形態による基材搬送装置２ｄを用いれば、両端の大径部と中央の小径部からなる２段形状を有する基材搬送ロールであっても、真空チャンバ６内の圧力をスパッタリングに必要とされる程度の真空に維持しつつ、基材Ｗと基材搬送ロールとの非接触箇所にガスを供給することができる。従って、輻射熱に加えて気体分子を媒体とした熱伝達の寄与度を増加させることができ、成膜プロセスによる入熱で温度が上昇した基材Ｗから成膜ロール１７への伝熱効率が向上する。
【００７８】
これにより、スパッタリングなどの成膜プロセスによる基材Ｗの入熱を十分に逃がすこともでき、２段形状を有する基材搬送ロールに搬送される基材Ｗにおける、皺や折れの発生を防ぐことができる。
上述の第１実施形態〜第３実施形態で説明した基材搬送装置によれば、基材Ｗと接触する端部セグメント１２ｃ，１２ｄの温度変化を小さく抑えることで端部セグメント１２ｃ，１２ｄの外径の変化や円筒度の悪化を回避しつつ、中央部セグメント１３ｃの温度を大きく変化させることで、基材Ｗを成膜プロセスに必要な温度にすることができる。このように、端部セグメント１２ｃ，１２ｄの温度変化を小さく抑えることができる基材搬送装置であれば、エッジタブ付きのガラス基材などを成膜プロセスの対象として搬送することができる。
【００７９】
エッジタブ付きのガラス基材は、例えば、ガラス基材の長手方向に沿った両端にエッジタブと呼ばれる保護部材が取り付けられており、エッジタブは熱に弱い樹脂などで形成されていることが多い。
ガラス基材は樹脂製のフィルム基材よりも融点が高いため、ガラス基材を成膜プロセスの対象とする場合は、耐熱性の低い樹脂製のフィルム基材を成膜プロセスの対象とする場合に比べてより高い成膜温度での成膜プロセスを実施することが可能であり、その材料特性である耐熱性の高さを最大限活かした成膜を行うことが望まれる。しかし、耐熱性の低い樹脂製のエッジタブが取り付けられたエッジタブ付きガラス基材を成膜プロセスに用いる場合、樹脂製のエッジタブが変形しない程度の成膜温度で成膜プロセスを実施しなくてはならないため、ガラス基材の材料特性を最大限活かした成膜を行うことは困難である。
【００８０】
しかし、上述の各実施形態で説明した基材搬送装置によれば、耐熱性の低いエッジタブが接する端部セグメントの温度を低く保ちつつ、耐熱性の高いガラス基材を加熱する中央部セグメントの温度を高く上昇させることができるので、エッジタブの変形を抑制しつつガラス基材の耐熱性の高さを最大限活かした成膜を行うことができる。
ところで、今回開示された実施形態はすべての点で例示であって制限的なものではない
と考えられるべきである。特に、今回開示された実施形態において、明示的に開示されていない事項、例えば、動作条件や測定条件、各種パラメータ、構成物の寸法、重量、体積などは、当業者が通常実施する範囲を逸脱するものではなく、通常の当業者であれば、容易に想定することが可能な値を採用している。
【００８１】
例えば、上述の各実施形態では、スパッタリングやプラズマＣＶＤ等の表面処理（成膜処理）を実施する成膜装置１を例示して、この成膜装置１で用いられる基材搬送装置の特徴について説明した。しかし、各実施形態で説明した構成を有する基材搬送装置は、フィルム状の基材Ｗを搬送する際に基材Ｗの温度を制御する必要のある装置であれば、成膜装置１に限らず様々な装置に適用できることは明らかである。
【００８２】
また、成膜装置１内においても、基材搬送装置に限らず、基材搬送速度を決定する駆動ロールや、基材Ｗとの摩擦トルクによって基材Ｗに従動し搬送方向を変えるアイドラーなど、ロールの駆動有無によらず広く適用可能である。
【符号の説明】
【００８３】
１    成膜装置
２ａ〜２ｄ    成膜ロール(基材搬送ロール)
３    巻出し部
４    フィルム基材搬送部
５    巻取り部
６    真空チャンバ
７    スパッタリング成膜部
８    回転軸
９    第１ガイドローラ
１０    第２ガイドローラ
１１    ベアリング
１２ａ〜１２ｄ    端部セグメント
１３ａ〜１３ｃ    中央部セグメント
１４    両端部昇降温媒体経路
１５ａ，１５ｂ    中央部昇降温媒体経路
１６    温度勾配部
１７    成膜ロール
１８    昇降温媒体経路
１９    圧力隔壁
２０    ガス導入機構
２１    導入ガス源
２２    調整弁
Ｔ    スパッタ蒸発源  
Ｗ    フィルム基材
【図１】
2014122395.tif 000003
【図２】
2014122395.tif 000004
【図３】
2014122395.tif 000005
【図４】
2014122395.tif 000006
【図５】
2014122395.tif 000007