(57)【要約】【課題】原子層堆積装置において、剛性が小さいフレキシブル基材を用いても、良好な原子層堆積層が形成できるようにする。【解決手段】原子層堆積装置１は、巻き出し室１０と、巻き取り室３０と、フレキシブル基材２が通過可能かつ互いに対向する開口部５０ａを有する２つの隔壁５０を含む複数の壁部によって囲まれて形成され、巻き出し室１０と巻き取り室３０との間に複数設けられた反応室２０と、反応室２０のうち少なくとも１つにおいて、フレキシブル基材２の移動経路上であって移動経路の中央までの距離よりも隔壁５０までの距離の方が小さくなる位置にてフレキシブル基材２をその厚さ方向に支持するガイドローラー５１と、を備える。【選択図】図１
2019160940.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
フレキシブル基材に原子層堆積法により原子層を形成する原子層堆積装置であって、
前記フレキシブル基材が巻き出される巻き出し室と、
前記原子層が形成された前記フレキシブル基材が巻き取られる巻き取り室と、
前記フレキシブル基材が通過可能かつ互いに対向する開口部を有する２つの隔壁を含む複数の壁部によって囲まれて形成され、前記巻き出し室と前記巻き取り室との間に複数設けられた反応室と、
前記反応室のうち少なくとも１つにおいて、前記フレキシブル基材の移動経路上であって前記移動経路の中央までの距離よりも前記隔壁までの距離の方が小さくなる位置にて前記フレキシブル基材を前記フレキシブル基材の厚さ方向に支持する支持機構と、
を備える、
原子層堆積装置。
【請求項２】
前記支持機構は、
前記開口部を通過する前記フレキシブル基材の一方の表面に当接するガイド部材からなる、
請求項１に記載の原子層堆積装置。
【請求項３】
前記ガイド部材は、前記フレキシブル基材の移動方向に回転可能に支持されたローラーからなる、
請求項２に記載の原子層堆積装置。
【請求項４】
前記支持機構は、
前記フレキシブル基材にガスを噴射することによって、前記フレキシブル基材を前記厚さ方向に支持する、
請求項１に記載の原子層堆積装置。
【請求項５】
前記支持機構は、
前記フレキシブル基材の一方の表面に当接可能に設けられた搬送ベルトと、
前記移動経路の中央までの距離よりも前記隔壁までの距離の方が小さくなる位置にて前記フレキシブル基材と反対側から前記搬送ベルトに当接する搬送ベルトガイドローラーと、
を備え、
前記搬送ベルトガイドローラーと前記搬送ベルトとの当接位置と重なる部位で、前記フレキシブル基材が前記厚さ方向に支持される、
請求項１に記載の原子層堆積装置。
【請求項６】
前記開口部は、
前記隔壁から前記反応室に向かって延びるガイド壁を有する
請求項１〜５のいずれか１項に記載の原子層堆積装置。
【請求項７】
前記支持機構は、３以上設けられ、
前記支持機構によって、前記フレキシブル基材の移動経路が折れ線状に変化する折れ線状搬送部が形成されている、
請求項１〜６のいずれか１項に記載の原子層堆積装置。
【請求項８】
第１前駆体を含むガスが収容された第１供給部と、
前記第１供給部と接続された第１供給管と、
パージガスが収容された第２供給部と、
前記第２供給部と接続された第２供給管と、
第２前駆体を含むガスが収容された第３供給部と、
前記第３供給部と接続された第３供給管と、
前記反応室にそれぞれ接続された排気管と、
ガスの供給条件を調整する供給調整部と、
をさらに備え、
前記反応室のそれぞれには、前記第１供給管、前記第２供給管、および前記第３供給管の少なくとも１つが接続されており、
前記反応室の少なくとも１つには、前記供給調整部を介して、前記第１供給管、前記第２供給管、および前記第３供給管のうち少なくとも２つが接続されている、
請求項１〜７のいずれか１項に記載の原子層堆積装置。
【請求項９】
フレキシブル基材に原子層堆積法により原子層を形成する原子層堆積方法であって、
前記フレキシブル基材が巻き出すことと、
前記フレキシブル基材が通過可能かつ互いに対向する開口部を有する２つの隔壁を含む複数の壁部によって囲まれて形成され、前記原子層を形成するための反応が行われる複数の反応室に、前記開口部を通して、前記巻き出された前記フレキシブル基材を搬送することと、
前記原子層が形成された前記フレキシブル基材を巻き取ることと、
前記複数の反応室のうち少なくとも１つにおいて、前記フレキシブル基材の移動経路上であって前記移動経路の中央までの距離よりも前記隔壁までの距離の方が小さくなる位置にて前記フレキシブル基材を前記フレキシブル基材の厚さ方向に支持することと、
を含む、
原子層堆積方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、原子層堆積装置および原子層堆積方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
基材表面に薄膜を形成する方法として、原子層堆積法（Ａｔｏｍｉｃ  Ｌａｙｅｒ  Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ、以下、「ＡＬＤ」）が知られている。ＡＬＤ法には、時間分割（Ｔｅｍｐｏｒａｌ）ＡＬＤ（以下、「ＴＡＬＤ」）と、空間分割（Ｓｐａｔｉａｌ）ＡＬＤ（以下、「ＳＡＬＤ」）と、が知られている。以下では、ＳＡＬＤ、ＴＡＬＤを行うことができる装置は、それぞれ、ＳＡＬＤ装置、ＴＡＬＤ装置と称される。
ＴＡＬＤでは、反応容器内の一定領域でＡＬＤサイクルが繰り返される。このため、１つの基材に対する全ＡＬＤサイクルが終了するまでは、他の基材への薄膜形成が行えない。
これに対して、ＳＡＬＤでは、反応容器内の複数の空間に種々のガス雰囲気が形成される。種々のガス雰囲気内においては、ＡＬＤサイクルの一部が行われる。基材は、複数の空間を移動することによって、順次、各ガス雰囲気の作用を受ける。このため、基材上では、ＡＬＤサイクルに対応する複数の空間を通過する間に、１サイクルのＡＬＤサイクルが行われる。このように、ＳＡＬＤでは、基材の移動方向に沿って、複数のＡＬＤサイクル工程が並行して行われる。このため、ＳＡＬＤの方が、ＴＡＬＤよりも処理能力を向上できる。
【０００３】
例えば、特許文献１に記載のＳＡＬＤ装置では、反応容器内に、前駆体物質が供給される前駆体物質ゾーンと、不活性ガスが供給される分離ゾーンと、が交互に配置されている。基材は、前駆体物質ゾーンおよび分離ゾーンを順次通過するように渦巻き状の経路に沿って移動される。
例えば、特許文献２に記載のＳＡＬＤ装置の第１例では、反応容器内に、多数の反応室が直列に配置されている。各反応室には、種々の前駆体ガスとパージガスとが、必要に応じて供給可能である。基材は、反応室を順次通過するように直線状の経路に沿って移動される。
例えば、特許文献２に記載のＳＡＬＤ装置の第２例では、反応容器内に、多数の反応室がマトリクス状に配置されている。各反応室には、種々の前駆体ガスとパージガスとが、必要に応じて供給可能である。基材は、各反応室を順次通過するように、蛇行経路を描いて移動される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特許第５８２８８９５号公報
【特許文献２】特開２０１７−１０６０５２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、上記のような従来のＳＡＬＤ装置には、以下のような問題がある。
ＳＡＬＤ装置では、成膜対象の基材が反応容器内で隔壁によって仕切られた空間を通過していく。このため、隔壁には基材が通過する通路が貫通している。通路は、隣り合う空間内のガスが移動しにくくなるように、できるだけ狭いことが好ましい。
しかし、通路が狭くなりすぎると、基材の移動時のたわみ振動（面外振動）によって、基材が通路と接触してしまう可能性がある。基材における成膜面が通路と接触すると、原子層堆積層に傷などの欠陥が生じる可能性がある。
特に、基材の厚さが薄くなると、引っ張り強度が小さくなる。このため、基材にあまり大きな張力がかけられないため、基材のたわみ振動の振幅も大きくなりやすい。基材の厚さが薄くなると、基材が通路と接触した際のダメージもより大きくなる。
これに対して、通路の開口面積を大きくすることも考えられるが、この場合には、隣の空間に流出する前駆体ガスの量が多くなる。この場合、前駆体ガスの分圧を維持することが困難になるため、前駆体ガスによる反応が不充分になる可能性がある。
さらには、隣の空間に流出する前駆体ガスは、隣の空間を超えて他の前駆体ガスが供給される空間に侵入する可能性もある。この場合には、侵入した前駆体ガスによって、他の前駆体ガスによる反応プロセスが乱される。この結果、他の前駆体ガスによる反応が不充分になる可能性がある。
このため、剛性が小さいフレキシブル基材を用いても、良好な原子層堆積層が形成できる原子層堆積層装置および原子層堆積方法が強く求められている。
【０００６】
本発明は、上記のような問題に鑑みてなされたものであり、剛性が小さいフレキシブル基材を用いても、良好な原子層堆積層が形成できる原子層堆積層装置および原子層堆積方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】
【０００７】
上記の課題を解決するために、本発明の第１の態様の原子層堆積装置は、フレキシブル基材に原子層堆積法により原子層を形成する原子層堆積装置であって、前記フレキシブル基材が巻き出される巻き出し室と、前記原子層が形成された前記フレキシブル基材が巻き取られる巻き取り室と、前記フレキシブル基材が通過可能かつ互いに対向する開口部を有する２つの隔壁を含む複数の壁部によって囲まれて形成され、前記巻き出し室と前記巻き取り室との間に複数設けられた反応室と、前記反応室のうち少なくとも１つにおいて、前記フレキシブル基材の移動経路上であって前記移動経路の中央までの距離よりも前記隔壁までの距離の方が小さくなる位置にて前記フレキシブル基材を前記フレキシブル基材の厚さ方向に支持する支持機構と、を備える。
【０００８】
上記第１の態様の原子層堆積装置においては、前記支持機構は、前記開口部を通過する前記フレキシブル基材の一方の表面に当接するガイド部材からなってもよい。
【０００９】
上記第１の態様の原子層堆積装置においては、前記ガイド部材は、前記フレキシブル基材の移動方向に回転可能に支持されたローラーからなってもよい。
【００１０】
上記第１の態様の原子層堆積装置においては、前記支持機構は、前記フレキシブル基材にガスを噴射することによって、前記フレキシブル基材を前記厚さ方向に支持してもよい。
【００１１】
上記第１の態様の原子層堆積装置においては、前記支持機構は、前記フレキシブル基材の一方の表面に当接可能に設けられた搬送ベルトと、前記移動経路の中央までの距離よりも前記隔壁までの距離の方が小さくなる位置にて前記フレキシブル基材と反対側から前記搬送ベルトに当接する搬送ベルトガイドローラーと、を備え、前記搬送ベルトガイドローラーと前記搬送ベルトとの当接位置と重なる部位で、前記フレキシブル基材が前記厚さ方向に支持されてもよい。
【００１２】
上記第１の態様の原子層堆積装置においては、前記開口部は、前記隔壁から前記反応室に向かって延びるガイド壁を有してもよい。
【００１３】
上記第１の態様の原子層堆積装置においては、前記支持機構は、３以上設けられ、前記支持機構によって、前記フレキシブル基材の移動経路が折れ線状に変化する折れ線状搬送部が形成されていてもよい。
【００１４】
上記第１の態様の原子層堆積装置においては、第１前駆体を含むガスが収容された第１供給部と、前記第１供給部と接続された第１供給管と、パージガスが収容された第２供給部と、前記第２供給部と接続された第２供給管と、第２前駆体を含むガスが収容された第３供給部と、前記第３供給部と接続された第３供給管と、前記反応室にそれぞれ接続された排気管と、ガスの供給条件を調整する供給調整部と、をさらに備え、前記反応室のそれぞれには、前記第１供給管、前記第２供給管、および前記第３供給管の少なくとも１つが接続されており、前記反応室の少なくとも１つには、前記供給調整部を介して、前記第１供給管、前記第２供給管、および前記第３供給管のうち少なくとも２つが接続されていてもよい。
【００１５】
本発明の第２の態様の原子層堆積方法は、フレキシブル基材に原子層堆積法により原子層を形成する原子層堆積方法であって、前記フレキシブル基材が巻き出すことと、前記フレキシブル基材が通過可能かつ互いに対向する開口部を有する２つの隔壁を含む複数の壁部によって囲まれて形成され、前記原子層を形成するための反応が行われる複数の反応室に、前記開口部を通して、前記巻き出された前記フレキシブル基材を搬送することと、前記原子層が形成された前記フレキシブル基材を巻き取ることと、前記複数の反応室のうち少なくとも１つにおいて、前記フレキシブル基材の移動経路上であって前記移動経路の中央までの距離よりも前記隔壁までの距離の方が小さくなる位置にて前記フレキシブル基材を前記フレキシブル基材の厚さ方向に支持することと、を含む。
【発明の効果】
【００１６】
本発明の原子層堆積装置および原子層堆積方法によれば、剛性が小さいフレキシブル基材を用いても、良好な原子層堆積層が形成できる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】本発明の第１の実施形態の原子層堆積装置の一例の内部構造を示す正面視の模式図である。
【図２】本発明の第１の実施形態の原子層堆積装置の一例を示す平面視の模式図である。
【図３】図１におけるＡ部の模式的な拡大図である。
【図４】図３におけるＢ視図である。
【図５】本発明の第１の実施形態の原子層堆積装置の制御系の構成を示すブロック図である。
【図６】本発明の第１の実施形態の原子層堆積装置の動作説明図である。
【図７】本発明の第１の実施形態の原子層堆積装置の作用を説明する模式図である。
【図８】本発明の第１の実施形態の原子層堆積装置の動作説明図である。
【図９】本発明の第２の実施形態の原子層堆積装置の一例の内部構造を示す正面視の模式図である。
【図１０】本発明の第３の実施形態の原子層堆積装置の一例の内部構造を示す正面視の模式図である。
【図１１】図１０におけるＣ視の内部構造を示す模式図である。
【図１２】本発明の第３の実施形態の原子層堆積装置の動作説明図である。
【図１３】本発明の第３の実施形態の原子層堆積装置の作用を説明する模式図である。
【図１４】本発明の第３の実施形態の変形例（第１変形例）の原子層堆積装置の主要部の構成を示す模式図である。
【図１５】本発明の第４の実施形態の原子層堆積装置の一例の内部構造を示す正面視の模式図である。
【図１６】本発明の第５の実施形態の原子層堆積装置の主要部の構成を示す模式図である。
【図１７】本発明の第６の実施形態の原子層堆積装置の主要部の構成を示す模式図である。
【図１８】本発明の第７の実施形態の原子層堆積装置の一例の内部構造を示す正面視の模式図である。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
以下では、本発明の実施形態について添付図面を参照して説明する。すべての図面において、実施形態が異なる場合であっても、同一または相当する部材には同一の符号を付し、共通する説明は省略する。
【００１９】
［第１の実施形態］
本発明の第１の実施形態の原子層堆積装置について説明する。
図１は、本発明の第１の実施形態の原子層堆積装置の一例の内部構造を示す正面視の模式図である。図２は、本発明の第１の実施形態の原子層堆積装置の一例を示す平面視の模式図である。図３は、図１におけるＡ部の模式的な拡大図である。図４は、図３におけるＢ視図である。図５は、本発明の第１の実施形態の原子層堆積装置の制御系の構成を示すブロック図である。
【００２０】
図１に示す本実施形態の原子層堆積装置１は、フレキシブル基材２の表面上に、ＳＡＬＤを用いて原子層を堆積して薄膜を形成する装置である。原子層堆積装置１において、フレキシブル基材２は、ロール・ツー・ロール（Ｒｏｌｌ  ｔｏ  Ｒｏｌｌ、ＲＴＲ）方式で搬送される。
フレキシブル基材２としては、ロール状に巻き取り可能な適宜のフィルム材料が用いらえる。フレキシブル基材２の材質は、ＳＡＬＤによって薄膜形成可能材料から、薄膜形成の目的に応じて適宜選択できる。例えば、原子層堆積装置１によって薄膜形成可能なフレキシブル基材２の材質の例としては、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）、ポリエチレンナフタレート（ＰＥＮ）、ポリイミド（ＰＩ）、シクロオレフィンポリマー（ＣＯＰ）等が挙げられる。
【００２１】
フレキシブル基材２の厚さは、１２μｍ以上２５０μｍ以下であってもよい。
フレキシブル基材２がＲＴＲ方式で搬送される場合、フレキシブル基材２の厚さが薄くなるほど、搬送時の振動によって、フレキシブル基材２が励振される。このため、フレキシブル基材２のたわみ振動または波打ちが激しくなりやすい。フレキシブル基材２のたわみ振動あるいは波打ちが激しくなると、フレキシブル基材２が搬送路に近接する部材とこすれて原子層が傷ついたり剥離したりする可能性がある。
このような理由で、ＲＴＲ方式による従来のＳＡＬＤでは、あまり薄肉のフレキシブル基材２が用いられることはない。しかし、本実施形態の原子層堆積装置１では、後述するように、フレキシブル基材２の搬送時のこすれを抑制できるため、例えば、１２μｍ以上５０μｍ以下のような薄肉のフレキシブル基材２が用いられてもよい。
【００２２】
原子層堆積装置１は、巻き出し室１０と、巻き取り室３０と、反応室２０と、を備える。
【００２３】
巻き出し室１０は、ロール体のフレキシブル基材２を収容する。巻き出し室１０は、巻き出しロール１１を備える。巻き出しロール１１には、原子層の形成対象であるフレキシブル基材２がロール状に巻かれて配置される。巻き出しロール１１が回転されると、フレキシブル基材２が後述する反応室２０に送り出される（巻き出される）。
巻き出し室１０には、必要に応じて、フレキシブル基材２にプラズマ処理を行うためのグロー放電ユニット（図示略）などが設けられてもよい。巻き出し室１０において、フレキシブル基材２にプラズマ処理が施される場合、水酸基などの官能基の導入によって、フレキシブル基材２において前駆体の吸着サイト密度を高くすることができる。
【００２４】
巻き取り室３０は、巻き取りロール３１を備える。巻き取りロール３１が回転されると、後述する反応室２０から出てきたフレキシブル基材２が巻き取りロール３１に巻き取られる。
巻き出しロール１１および巻き取りロール３１は、フレキシブル基材２に弛み等が生じにくいように同調して回転駆動される。回転駆動のための駆動源（図示略）は、巻き出しロール１１および巻き取りロール３１の一方に設けられてもよいし、両方に設けられてもよい。
本実施形態では、巻き出しロール１１と巻き取りロール３１との間のフレキシブル基材２は、重力による弛みを除いて、略水平に張られる。フレキシブル基材２は、巻き出しロール１１から巻き取りロール３１に向かって、水平方向に搬送される。
【００２５】
巻き取り室３０には、必要に応じて、図示略のオーバーコートユニット、インターリーフユニットなどの後処理用の装置が設けられてもよい。
例えば、オーバーコートユニットは、フレキシブル基材２が巻き取りロール３１に巻き取られる前に、フレキシブル基材２上に形成された薄膜層を保護するオーバーコートを行う。
例えば、インターリーフユニットは、フレキシブル基材２が巻き取りロール３１に巻き取られる前に、フレキシブル基材２の間に例えば、保護フィルム（合紙）などのインターリーフシートを挿入する。
【００２６】
反応室２０は、１サイクル以上のＡＬＤをＳＡＬＤによって実行できるように、複数設けられている。このため、各反応室２０は、ＳＡＬＤに必要な各ステップに対応して設けられる。反応室２０の室数は特に限定されない。
反応室２０は、巻き出し室１０と巻き取り室３０との間に配列されている。
図１には、一例として、９室の反応室２０が直列に配列されている。
以下では、反応室２０を互いに区別する必要がある場合には、第ｋ反応室Ｒｋ（ただし、ｋ＝１，…，９）のように表す。符号ｋは、巻き出し室１０から巻き取り室３０に向かって昇順に付される。例えば、図１に示す例では、巻き出し室１０に隣接して、第１反応室Ｒ１が配置されている。巻き取り室３０には、第９反応室Ｒ９が隣接している。第ｎ反応室Ｒｎと、第（ｎ＋１）反応室Ｒｎ＋１と、は、互いに隣接している（ただし、ｎ＝１，…，８）。
以下では、特にｋの値が指定されることなく「第ｋ反応室Ｒｋ」と記載された場合には、ｋ＝１，…，９のすべてを表す。
【００２７】
原子層堆積装置１において、巻き出し室１０、各反応室２０、および巻き取り室３０は、隔壁５０によって仕切られている。以下では、巻き出し室１０、各反応室２０、および巻き取り室３０のうち、隔壁５０を間に挟んで互いに隣接する２室を、特に隔壁５０に関する「隣接室」と称する場合がある。
各隔壁５０には、隣接する室の方向に矩形状の開口部５０ａが貫通している。開口部５０ａは、フレキシブル基材２が通過可能な大きさを有する。このため、巻き出し室１０、各反応室２０、および巻き取り室３０は各開口部５０ａによって互いに連通している。
本実施形態では、各開口部５０ａは、フレキシブル基材２の移動経路を内側に含むように、水平方向における同一平面に沿って整列している。すなわち、互いに隣接する隔壁５０における各開口部５０ａは、水平方向において互いに対向している。
開口部５０ａの周辺の詳細構成は後述される。
【００２８】
図２に示すように、各反応室２０には、それぞれ、第１供給管２１、第２供給管２２、および第３供給管２３が接続されている。第１供給管２１、第２供給管２２、および第３供給管２３は、ＡＬＤの各ステップの実行に用いるガスを反応室２０に供給するために設けられている。第１供給管２１からは、第１前駆体を含むガス（以下、「第１前駆体ガス」と称する場合がある。）が供給される。第２供給管２２からは、パージガスが供給される。第３供給管２３からは、第２前駆体を含むガス（以下、「第２前駆体ガス」と称する場合がある。）が供給される。
以下では、簡単のため、第１前駆体（ガス）および第２前駆体（ガス）をまとめて、前駆体（ガス）と称する場合がある。
各第１供給管２１は、供給方向における上流側で一つに合流し、第１供給部２６に接続されている。第１供給部２６には、第１前駆体ガスが収容されている。
各第２供給管２２は、供給方向における上流側で一つに合流し、第２供給部２７に接続されている。第２供給部２７には、パージガスが収容されている。
各第３供給管２３は、供給方向における上流側で一つに合流し、第３供給部２８に接続されている。第３供給部２８には、第２前駆体ガスが収容されている。
【００２９】
各第１供給管２１は、それぞれ開閉のいずれかに切り替え可能なバルブ３１ａ（調整供給部）と、ガスの質量流量を測定するマスフローメーター３２ａ（調整供給部）とを有する。各マスフローメーター３２ａは、各バルブ３１ａと各反応室２０との間に設けられている。
同様に、各第２供給管２２は、バルブ３１ｂ（調整供給部）と、マスフローメーター３２ｂ（調整供給部）とを有する。さらに、各第３供給管２３は、バルブ３１ｃ（調整供給部）と、マスフローメーター３２ｃ（調整供給部）とを有する。バルブ３１ｂ、３１ｃは、バルブ３１ａと同様な構成を有する。マスフローメーター３２ｂ、３２ｃは、マスフローメーター３２ａと同様な構成を有する。
【００３０】
各反応室２０において、第１供給管２１、第２供給管２２、および第３供給管２３が接続された側壁部２０ａと反対側の側壁部２０ａには、それぞれ排気管２４が接続されている。
排気管２４は、接続された反応室２０内のガスを反応室２０の外部に排気する。各排気管２４は、排気方向における下流側で一つに合流し、排気用のポンプ２５に接続されている。
各排気管２４は、開閉のいずれかに切り替え可能なバルブ３６と、バルブ３６と各反応室２０との間に設けられたコンダクタンス可変バルブ３７とをそれぞれ有する。
【００３１】
図１、２では図示が省略されているが、原子層堆積装置１は、各反応室２０の雰囲気温度をそれぞれ独立に調整できるヒータを備えている。
【００３２】
次に、各開口部５０ａの周辺の詳細構成について説明する。
図３に示すように、各開口部５０ａの上端部には、各隔壁５０に関する隣接室に向かって、ガイド壁５０ｂが突出している。
ガイド壁５０ｂは、図４に示すように、開口部５０ａの幅方向（図３における奥行き方向）の全体にわたって形成されている。ガイド壁５０ｂは、開口部５０ａを通過するフレキシブル基材２との間に水平方向および開口部５０ａの長手幅方向に延びる隙間を形成している。ガイド壁５０ｂとフレキシブル基材２との間の隙間は、各隣接室間のガスの流通の流通路を規制する目的で設けられている。
ガイド壁５０ｂとフレキシブル基材２との間の隙間は、１ｍｍ以上２０ｍｍ以下であってもよい。ガイド壁５０ｂとフレキシブル基材２との間の隙間は、５ｍｍ以上１０ｍｍ以下であることがより好ましい。
ガイド壁５０ｂの隔壁５０からの突出長さは、１ｍｍ以上５０ｍｍ以下であってもよい。ガイド壁５０ｂの隔壁５０からの突出長さは、１ｍｍ以上２０ｍｍ以下であることがより好ましい。
ガイド壁５０ｂの隔壁５０からの突出方向の先端部は、後述するガイドローラー５１の上側の頂部の位置を超えないことがより好ましい。
【００３３】
図３に示すように、各反応室２０において、ガイドローラー５１（支持機構、ガイド部材、ローラー）が配置されている。ガイドローラー５１は、開口部５０ａを通過するフレキシブル基材２の下面に当接するガイド部材である。
ガイドローラー５１は、フレキシブル基材２の搬送方向に直交する方向（図３における図示奥行き方向）に延びている。
図４に示すように、ガイドローラー５１の両端部には、回転軸５１ａが延出している。
ガイドローラー５１は、反応室２０内に設けられた支持部材５２によって、ガイドローラー５１の中心軸線回りに回転可能に支持されている。
本実施形態では、支持部材５２は、開口部５０ａの幅方向の外側の隔壁５０から立設された板状部材と、板状部材に設けられた軸受と、によって形成されている。ただし、支持部材５２の配置位置は、反応室２０の内部であれば、特に限定されない。例えば、支持部材５２は、各反応室２０における側壁部２０ａ（壁部）に設けられていてもよい。
【００３４】
図３に示すように、ガイドローラー５１は、各隔壁５０の近傍に配置されている。ここで、各隔壁５０の近傍とは、各隔壁５０の対向方向における反応室２０の中心軸線Ｃと、各隔壁５０との間において、より隔壁５０に近い位置である。例えば、隔壁５０と中心軸線Ｃとの距離がｄ１、隔壁５０からガイドローラー５１の回転軸５１ａまでの距離がｄ２の場合、ｄ２／ｄ１は、０以上１／２未満である。ｄ２／ｄ１は、０以上１／１０以下であることがより好ましい。
ただし、本実施形態では、ガイドローラー５１は、開口部５０ａに進入しないように配置されている。すなわち、ガイドローラー５１の半径をｒとすると、ｄ２＞ｒである。このため、各隣接室には、隔壁５０を間に挟んで、距離２×ｄ２だけ離間した２本のガイドローラー５１が配置されている。
隔壁５０を間に挟んで対向する各ガイドローラー５１の対向間隔は、広がるほど各ガイドローラー５１間のフレキシブル基材２に弛みが大きくなる。弛みが大きくなると、搬送時の励振による垂直方向のたわみ振動、波打ちなども大きくなりやすい。このため、距離ｄ２は、できるだけ短い方がよい。
【００３５】
開口部５０ａを通過するフレキシブル基材２は、隔壁５０の近傍の各ガイドローラー５１によって下方から支持されている。フレキシブル基材２の搬送中は、フレキシブル基材２に張力が発生しているため、フレキシブル基材２は、ガイドローラー５１に上方から押し付けられる。フレキシブル基材２は、搬送中、ガイドローラー５１の上側の頂部とは密着した状態である。
このため、各ガイドローラー５１の上側の頂部の高さは、開口部５０ａを通過するフレキシブル基材２の支持高さを規定する。
ガイドローラー５１は、ガイドローラー５１の上側の頂部と、ガイド壁５０ｂとの間の隙間が、１ｍｍ以上２０ｍｍ以下になるように配置されてもよい、ガイドローラー５１は、ガイドローラー５１の上側の頂部と、ガイド壁５０ｂとの間の隙間が、５ｍｍ以上１０ｍｍ以下になるように配置されることがより好ましい。
【００３６】
図５に示すように、原子層堆積装置１は、装置全体の制御を行う制御部４０と、制御部４０に接続されたインターフェース部４５とを備える。
制御部４０は、後述するインターフェース部４５から送出される条件入力または制御部４０に記憶された条件に基づいて、原子層堆積装置１の動作を制御する。
制御部４０は、各反応室２０に配置された、バルブ３１ａ、３１ｂ、３１ｃ、マスフローメーター３２ａ、３２ｂ、３２ｃ、バルブ３６、およびコンダクタンス可変バルブ３７と電気的に接続されている。制御部４０は、上述の各バルブの開閉と、開度と、を反応室２０ごとに独立して制御可能である。
同様に、各反応室２０には、ヒータ３８が取り付けられている。各ヒータ３８は、制御部４０と電気的に接続されている。ヒータ３８の構成は特に限定されない。例えば、ヒータ３８は、各反応室２０の温度を常温（２０℃）から２００℃程度までの範囲で変更できる構成が用いられてもよい。
制御部４０は、ヒータ３８の温度制御によって、各反応室２０内の温度を独立して制御することが可能である。
さらに、制御部４０は、排気管２４に接続されたポンプ２５とも電気的に接続されている。制御部４０は、ポンプ２５の動作を制御することによって、排気管２４からの排気量を制御することが可能である。
【００３７】
制御部４０の装置構成は、例えば、ＣＰＵ、メモリ、入出力インターフェース、外部記憶装置などからなるコンピュータおよび制御用のハードウェアの少なくとも一方からなる。例えば、制御部４０の制御動作は、上述のような制御を行う適宜の制御プログラムをコンピュータが実行することによって実現されてもよい。制御部４０の制御動作は、制御用のハードウェアによって実現されてもよい。
【００３８】
インターフェース部４５は、原子層堆積装置１によるＳＡＬＤを実行するための条件入力が行われる装置部分である。インターフェース部４５は、入力された条件を制御部４０に送出する。
インターフェース部４５から行われる条件入力の例としては、例えば、使用する前駆体ガスおよびパージガスの種類、各反応室の温度や導入されるガスの種類、分圧、流量等のガス条件、フレキシブル基材２の搬送速度等が挙げられる。
インターフェース部４５の装置構成としては、例えば、キーボード、操作パネルなどが用いられてもよい。
【００３９】
次に、本実施形態の原子層堆積装置１の動作について、本実施形態の原子層堆積方法を中心として説明する。
図６は、本発明の第１の実施形態の原子層堆積装置の動作説明図である。図７は、本発明の第１の実施形態の原子層堆積装置の作用を説明する模式図である。図８は、本発明の第１の実施形態の原子層堆積装置の動作説明図である。
【００４０】
まず、準備工程が行われる。準備工程では、フレキシブル基材２のロール体が、巻き出し室１０における巻き出しロール１１に取り付けられる。ロール体におけるフレキシブル基材２の巻き出し端部は、第１反応室Ｒ１の開口部５０ａに進入させられる。フレキシブル基材２は、同様にして、第２反応室Ｒ２から第９反応室Ｒ９の各開口部５０ａに順に挿通される。第９反応室Ｒ９の開口部５０ａから巻き取り室３０の入った巻き出し端部は、巻き取り室３０の巻き取りロール３１に取り付けられる。
フレキシブル基材２の巻き出し端部は、フレキシブル基材２に張力が発生するように巻き取りロール３１に巻き付けられる。
【００４１】
各開口部５０ａを通過するフレキシブル基材２は、各ガイドローラー５１に上方から当接する。フレキシブル基材２は、各ガイドローラー５１間で張架される。フレキシブル基材２は、各ガイドローラー５１の上側に押し付けられる。フレキシブル基材２は、搬送中、ガイドローラー５１の上側の頂部とは密着した状態である。
【００４２】
準備工程では、ＳＡＬＤにおいて使用する前駆体ガスおよびパージガスも準備される。例えば、酸化アルミニウムの原子層堆積を行う場合、例えば、トリメチルアルミニウム（ＴＭＡ）、窒素が、それぞれ第１前駆体、パージガスとして用いられてもよい。第２前駆体ガスとしては、例えば、Ｈ２Ｏのガスが用いられてもよい。
第１前駆体および第２前駆体として、それぞれ、ＴＭＡおよびＨ２Ｏが用いられる場合、通常は室温でも供給部では十分なガス圧が得られる。
【００４３】
さらに、準備工程では、使用者がインターフェース部４５を用いて原子層堆積装置１の動作に関する条件を入力する。入力される条件としては、例えば、使用する第１前駆体ガス、第２前駆体ガス、およびパージガスの種類、各反応室の温度や導入されるガスの種類、分圧、流量等のガス条件、フレキシブル基材２の搬送速度等が挙げられる。
インターフェース部４５は、入力された条件を制御部４０に送出する。制御部４０は、インターフェース部４５から送られた条件を原子層堆積装置１の制御条件として設定する。
ただし、使用する前駆体ガスおよびパージガスの種類や条件等が、固定である場合、または、前回の操業時と同一である等の理由で、条件が既に制御部４０に与えられている場合には、インターフェース部４５を介した条件入力は省略されてもよい。
以上が終了すると、準備工程が終了する。
【００４４】
準備工程が終了した後、薄膜形成工程が行われる。
まず、薄膜形成工程では、まず、制御部４０がポンプ２５を作動させることによって、各反応室２０の排気が行われる。各反応室２０は真空状態にされる。
この後、制御部４０は、第ｋ反応室Ｒｋの温度がそれぞれ予め設定された範囲になるように、ヒータ３８を動作させる。ヒータ３８の制御としては、例えば、公知のフィードバック制御等が用いられてもよい。
各第ｋ反応室Ｒｋの温度は、フレキシブル基材２の耐熱性、前駆体の反応性と前駆体の耐熱性（熱分解温度）等を考慮して選定される。例えば、フレキシブル基材２の材質がＰＥＴの場合、耐熱性は１２０℃以下とされるため、第ｋ反応室Ｒｋの温度は、それぞれ１００℃前後に設定される。第ｋ反応室Ｒｋの温度が１００℃であっても、ＴＭＡとＨ２Ｏを使用するＡＬＤでは反応が進行する。
【００４５】
この後、制御部４０は、第ｋ反応室Ｒｋにそれぞれ接続されたバルブ３１ａ、３１ｂ、３１ｃ、バルブ３６、およびコンダクタンス可変バルブ３７を開閉制御し、第ｋ反応室Ｒｋの内部状態を設定に基づいて調節する。
例えば、反応室２０内に第１前駆体ガスまたは第２前駆体ガスが供給される場合、制御部４０は、反応室２０に接続された第１供給管２１のバルブ３１ａまたは第３供給管２３のバルブ３１ｃを開放する。この状態で、制御部４０は、対応するマスフローメーター３２ａまたはマスフローメーター３２ｃの値を参照しつつ、対応する排気管２４のバルブ３６およびコンダクタンス可変バルブ３７を調整する。このようにして、反応室２０からの排気速度が調整される。排気速度に応じて、反応室２０内のガスが排気管２４から排気される。
一方、第１供給管２１または第３供給管２３からは、第１前駆体ガスまたは第２前駆体ガスが、反応室２０内に供給される。
このようにして、反応室２０内に、第１前駆体ガスまたは第２前駆体ガスが予め設定されたガス条件になるように反応室２０内に満たされる。
例えば、反応室２０内にパージガスが供給される場合、制御部４０は、反応室２０に接続された第２供給管２２のバルブ３１ｂと、排気管２４のバルブ３６と、を開放する。この状態で、制御部４０は、対応するマスフローメーター３２ｂの値を参照しつつ、対応する排気管２４のコンダクタンス可変バルブ３７を調整して排気速度を調整する。このようにして、反応室２０内がパージガスで満たされ、かつパージガスのガス条件が設定された範囲に調節される。
【００４６】
制御部４０が行う上述の制御によって、第ｋ反応室Ｒｋ内の雰囲気は、割り当てられたＡＬＤのステップに必要な暴露条件に調節される。
例えば、図６に示す例では、第１反応室Ｒ１、第３反応室Ｒ３、第５反応室Ｒ５、第７反応室Ｒ７、および第９反応室Ｒ９にパージガスが供給される。第２反応室Ｒ２および第６反応室Ｒ６には第１前駆体ガスが供給される。第４反応室Ｒ４および第８反応室Ｒ８、には第２前駆体ガスが供給される。図６では、各反応室２０の内部が、供給されるガスの種類ごとに同じ模様に描かれている。
【００４７】
例えば、薄膜として酸化アルミニウム層を形成する場合、上述のように、第１前駆体としてはＴＭＡ、第２前駆体としてはＨ２Ｏ、パージガスとしては窒素ガス、がそれぞれ用いられてもよい。
【００４８】
第ｋ反応室Ｒｋ内の雰囲気の調整が完了した状態で、フレキシブル基材２が巻き出し室１０から巻き取り室３０に向かって予め決められた搬送速度で搬送される。
フレキシブル基材２が各反応室２０を通過する際、フレキシブル基材２に対して、各反応室２０に割り当てられたＳＡＬＤの各ステップが実行される。この結果、フレキシブル基材２がＡＬＤの１サイクルに対応する各反応室２０を通過するごとに、フレキシブル基材２には、第１前駆体および第２前駆体に対応した物質からなる原子層が堆積される。原子層堆積が終了したフレキシブル基材２は、順次巻き取りロール３１に巻き取られる。
例えば、第ｋ反応室Ｒｋにおける雰囲気が上述のように調節されている場合、フレキシブル基材２が、第１反応室Ｒ１から第９反応室Ｒ９まで順次一方向に搬送されると、ＡＬＤが２サイクル行われる。このため、フレキシブル基材２の表面に２サイクルのＡＬＤに対応する酸化アルミニウムの薄膜が形成される。
【００４９】
原子層堆積装置１におけるＳＡＬＤでは、フレキシブル基材２は、開口部５０ａの内部を通過して搬送される。本実施形態では、フレキシブル基材２は、隔壁５０の近傍において、ガイドローラー５１で支持された状態で搬送される。
例えば、図７に示すように、１つの反応室２０を仕切る図示左側の隔壁５０の近傍には、ガイドローラー５１として、ガイドローラー５１Ａ、５１Ｂが配置されている。図示右側の隔壁５０の近傍には、ガイドローラー５１として、ガイドローラー５１Ｃ、５１Ｄが配置されている。
反応室２０の内側において対向するガイドローラー５１Ｂ、５１Ｃの間のフレキシブル基材２は、２×（ｄ１−ｄ２）のスパンでガイドローラー５１Ｂ、５１Ｃによって張架されている。
これに対して、隔壁５０を間に挟んで対向するガイドローラー５１Ａ、５１Ｂ（５１Ｃ、５１Ｄ）の間のフレキシブル基材２は、２×ｄ２（＜２×（ｄ１−ｄ２））のスパンでガイドローラー５１Ａ、５１Ｂ（５１Ｃ、５１Ｄ）によって張架されている。
スパン間における弛みは、スパンの３乗に比例し、フレキシブル基材２の厚さの３乗に反比例する。
【００５０】
このため、スパンが大きいガイドローラー５１Ｂ、５１Ｃ間では、フレキシブル基材２の弛みも大きいため、フレキシブル基材２が搬送時に励振されやすくなる。
例えば、ガイドローラー５１Ｂ、５１Ｃのスパン間において、二点鎖線で模式的に示すように、垂直方向へのたわみ振動と、波打ちと、が発生する可能性がある。このようなたわみ振動の振幅および波打ち量は、フレキシブル基材２の厚さが薄くなるほど、ガイドローラー５１Ｂ、５１Ｃのスパンが大きくなるほど、それぞれ大きくなる。
ただし、フレキシブル基材２とガイドローラー５１Ｂ、５１Ｃとの接触部はたわみ振動の節になっているため、両端部の変位は０である。
このようなたわみ振動および波打ちが大きい部位に、フレキシブル基材２と接触する部材があると、フレキシブル基材２に堆積した原子層が破損したり、剥離したりする可能性がある。
本実施形態では、ガイドローラー５１Ｂ、５１Ｃのスパン間は、反応室２０の内部であり、フレキシブル基材２と接触可能な部材は存在しない。
【００５１】
一方、例えば、ガイドローラー５１Ａ、５１Ｂのスパン間には、ガイド壁５０ｂが対向している。しかし、ガイドローラー５１Ａ、５１Ｂのスパンは、ガイドローラー５１Ｂ、５１Ｃのスパンに比べて小さいため、格段に弛みが小さくなり、搬送時に励振されても、たわみ振動の振幅および波打ちも格段に小さくなる。このため、開口部５０ａを通過するフレキシブル基材２がガイド壁５０ｂと接触して原子層が破損することが防止される。
さらに、たわみ振動の振幅および波打ちが格段に小さくなることによって、ガイド壁５０ｂとフレキシブル基材２との間の隙間を狭めることが可能になる。ガイド壁５０ｂとフレキシブル基材２との間の隙間が小さくなると、反応室２０の内部のガスが、隣接する反応室２０に移動しにくくなる。このため、反応室２０のガスが、隣接室のさらに隣の反応室２０に進入して混ざり合うことも防止できる。
【００５２】
本実施形態の原子層堆積装置１では、第ｋ反応室Ｒｋに、それぞれ第１供給管２１、第２供給管２２、および第３供給管２３が接続されている。このため、原子層堆積装置１では、制御部４０の制御によって、第ｋ反応室Ｒｋを、第１または第２前駆体の反応空間とすること、およびパージの空間とすることのいずれも可能である。
このため、原子層堆積装置１は、様々な前駆体の組み合わせやサイクル構成に好適に対応することができるため、多機能で汎用性が高い装置になっている。
【００５３】
さらに、第ｋ反応室Ｒｋに設けられた第１供給管２１、第２供給管２２、および第３供給管２３には、それぞれバルブ３１ａ、３１ｂ、３１ｃおよびマスフローメーター３２ａ、３２ｂ、３２ｃが設けられている。さらに、第ｋ反応室Ｒｋに設けられた各排気管２４には、バルブ３６およびコンダクタンス可変バルブ３７が設けられている。
このため、第ｋ反応室Ｒｋのガス条件は、制御部４０によって独立して設定可能である。この結果、例えば同じガスが導入される反応室２０であっても、何回目のサイクルであるか等により、分圧や流量等を異ならせてそれぞれ異なるガス条件に調節することができる。この結果、ＳＡＬＤにおける各ステップの暴露条件を容易に調節し、ＡＬＤによる成膜を好適に行うことができる。
【００５４】
例えば、本実施形態の原子層堆積装置１によれば、反応の吸着速度が大きく異なる複数の前駆体が使用される場合、吸着反応の遅い前駆体の反応室を連続する配置をとる方法と、吸着反応の遅い前駆体の分圧を高く設定する方法とが、適宜選択できる。
原子層堆積装置１では、各反応室２０に供給する前駆体ガス、パージガスの圧力、流量、反応室２０からの排気速度が調整されることによって、ＳＡＬＤの性能（例えば、薄膜の品質）と、ＳＡＬＤの処理能力と、を両立できる。
さらに、前駆体の分圧を原子層の成長段階に合わせて調整することで、成膜する原子賞の単位面積当たりの前駆体の消費量を低減することができる。特に、前駆体が貴金属（例えば、Ｐｔ（白金）など）、レアアース（例えば、インジウムなど）のように、高価な元素を含む前駆体を使用する場合には、薄膜形成の製造コストが低減される。
【００５５】
さらに、原子層堆積装置１のメリットとして、ＳＡＬＤの各ステップを行う時間も容易に調節することができるという点が挙げられる。
例えば、図８には、図６において第１反応室Ｒ１に供給されるパージガスが、第１前駆体ガスに変更された場合の例が示されている。
図８に示す態様では、図６同様、一回の搬送でＡＬＤの２サイクルが行われるが、１回目のサイクルにおいて、第１反応室Ｒ１および第２反応室Ｒ２を通過する間、第１前駆体の反応ステップが続く。このため、１回目のサイクルにおける第１前駆体の反応ステップの時間は、図６の態様の２倍になる。
このように、原子層堆積装置１においては、第ｋ反応室Ｒｋごとのガス条件を異ならせることができるだけでなく、ＡＬＤの各ステップの暴露時間の調節も容易に行うことができる。
例えば、フレキシブル基材２が高分子フィルムの場合、表面における分子鎖が露出することによって微細な凹凸が形成されている。このような表面に原子層を堆積すると、一部の原子層が凹部に埋もれてしまうため、１層目の原子層が良好に堆積できない可能性がある。このため、１層目の原子層を形成する際に、第１前駆体の暴露時間を長く設定することが特に有効である。
【００５６】
以上説明したように、本実施形態の原子層堆積装置１および原子層堆積装置１を用いた本実施形態の原子層堆積方法によれば、剛性が小さいフレキシブル基材を用いても、良好な原子層堆積層が形成できる。
【００５７】
［第２の実施形態］
次に、本発明の第２の実施形態の原子層堆積装置について説明する。
図９は、本発明の第２の実施形態の原子層堆積装置の一例の内部構造を示す正面視の模式図である。
【００５８】
図９に示すように、本実施形態の原子層堆積装置１Ａは、上記第１の実施形態の原子層堆積装置１に、搬送ベルト６０（支持機構、ガイド部材）追加されて構成されている。
以下、上記第１の実施形態と異なる点を中心に説明する。
【００５９】
搬送ベルト６０は、各ガイドローラー５１（支持機構、ガイド部材、搬送ベルトガイドローラー）と、駆動ローラー６１と、テンションローラー６２と、に掛け回されている。
搬送ベルト６０は、フレキシブル基材２の搬送路においては、各ガイドローラー５１に上方から当接している。フレキシブル基材２の搬送路においては、搬送ベルト６０は、ガイドローラー５１の上側の頂部の間に上側から当接している。搬送ベルト６０は、フレキシブル基材２の搬送路上では、ガイドローラー５１で規定される高さに搬送ベルト６０の厚さを加算した位置にて、フレキシブル基材２を下方から支持している。フレキシブル基材２の搬送路上では、原子層を堆積するフレキシブル基材２の表面と反対側の表面は搬送ベルト６０によって下方から支持されている。
【００６０】
駆動ローラー６１は、巻き取りロール３１に配置されたガイドローラー５１の下方の巻き取りロール３１内に配置されている。駆動ローラー６１は、各反応室２０に共通の底面部２０ｂ（壁部）よりも下方の位置に配置されている。
駆動ローラー６１は、図示略の駆動モーターに連結されている。駆動ローラー６１は、図示略の駆動モーターによって、搬送ベルト６０を搬送駆動する。搬送ベルト６０は、駆動ローラー６１によって、フレキシブル基材２の搬送速度に同速度で、同方向に回転駆動される。
【００６１】
テンションローラー６２は、巻き出しロール１１に配置されたガイドローラー５１の下方の巻き出しロール１１内に配置されている。テンションローラー６２は、底面部２０ｂよりも下方の位置において、駆動ローラー６１と対応する位置に配置されている。
テンションローラー６２は、図示略の付勢手段によって、搬送ベルト６０の外側に向けて付勢されている。
このため、搬送ベルト６０は、各ガイドローラー５１と、駆動ローラー６１と、テンションローラー６２と、によって、略矩形状に張られている。駆動ローラー６１とテンションローラー６２とによって張られた部位における搬送ベルト６０は、各反応室２０の底面部２０ｂと、原子層堆積装置１の底面部１ａとの間に形成された搬送ベルト挿通部１ｂに配置されている。搬送ベルト挿通部１ｂは、巻き出しロール１１および巻き取りロール３１に連通している。
【００６２】
搬送ベルト６０の材質は、各反応室２０に供給されるガスおよび各反応室２０の温度に対する耐性を有している可撓性材料であれば特に限定されない。例えば、搬送ベルト６０としては、スチール等の金属ベルト、ＥＰＲ（Ｅｔｈｙｌｅｎｅ  Ｐｒｏｐｙｌｅｎｅ  Ｒｕｂｂｅｒ）等の耐熱ゴムベルトなどが用いられてもよい。特に、耐熱性とエンドレス加工の点で、搬送ベルト６０の材質としては、テフロン（登録商標）コーティングガラスクロスが用いられることがより好ましい。
【００６３】
原子層堆積装置１Ａでは、フレキシブル基材２が、各ガイドローラー５１に下方から支持された搬送ベルト６０によって、厚さ方向に支持されている。このため、本実施形態における搬送ベルト６０は、フレキシブル基材２の一方の表面に当接可能に設けられている。開口部５０ａを通過するフレキシブル基材２の一方の表面に当接するガイド部材を構成している。
本実施形態における各ガイドローラー５１は、フレキシブル基材２と反対側から搬送ベルト６０に当接する搬送ベルトガイドローラーを構成している。
本実施形態における各ガイドローラー５１は、隔壁５０に対して上記第１の実施形態と同様、フレキシブル基材２の移動経路の中央までの距離よりも隔壁５０までの距離の方が小さくなる位置に配置されている。
このため、本実施形態におけるフレキシブル基材２は、搬送ベルトガイドローラーと搬送ベルトとの当接位置と重なる部位で、厚さ方向に支持されている。
本実施形態において、搬送ベルト６０、各ガイドローラー５１、駆動ローラー６１、およびテンションローラー６２は、フレキシブル基材２の移動経路上であって移動経路の中央までの距離よりも隔壁５０までの距離の方が小さくなる位置にてフレキシブル基材２をその厚さ方向に支持する支持機構を構成している。
搬送ベルト６０の内側には、搬送ベルト６０の張力を調整するため、ダンサーロール（図示略）が配置されてもよい。
【００６４】
このような構成を有する原子層堆積装置１Ａでは、上記第１の実施形態と同様にして、フレキシブル基材２が各反応室２０内に搬送されることによって、フレキシブル基材２の表面にＳＡＬＤによる原子層が形成される。
【００６５】
ただし、本実施形態のように、ベルトで基材を支持して搬送する機構では、ベルトに原子層堆積が形成されると、堆積層の剥離によりベルトから異物（粉塵）が発生する恐れがある。ベルトへの堆積を抑制する一例として、プラズマ支援原子層堆積法（ＰＥ−ＡＬＤ、Ｐｌａｓｍａ  Ｅｎｈａｎｃｅｄ  Ａｔｏｍｉｃ  Ｌａｙｅｒ  Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）の利用が挙げられる。基材に吸着した前駆体の酸化や窒化のプラズマを被コート面のみに暴露することで、ベルトへの堆積を抑制できる。
本実施形態において、プラズマ支援原子層堆積法を行うためのプラズマ電極が適宜の反応室に設けられてもよい。
【００６６】
本実施形態の原子層堆積装置１Ａおよび原子層堆積装置１Ａを用いた本実施形態の原子層堆積方法によれば、上記第１の実施形態と同様、剛性が小さいフレキシブル基材を用いても、良好な原子層堆積層が形成できる。
特に、本実施形態によれば、フレキシブル基材２の支持面が、搬送ベルト６０の表面によって支持される。搬送ベルト６０に張力が付与されることによって、ガイドローラー５１間の搬送ベルト６０の弛みは、上記第１の実施形態におけるフレキシブル基材２の弛みの大きさよりも小さくすることが可能である。
さらに、本実施形態では、フレキシブル基材２が搬送ベルト６０によって全面的に支持されるため、搬送ベルト６０とフレキシブル基材２との相対移動が生じる際に、広範囲に摩擦力が作用しやすくなる。このため、フレキシブル基材２に振動が発生しても、搬送ベルト６０との摩擦力によって、振動が減衰しやすい。このため、フレキシブル基材２が搬送ベルト６０の表面に沿ってより安定的に搬送されやすくなる。
【００６７】
［第３の実施形態］
次に、本発明の第３の実施形態の原子層堆積装置について説明する。
図１０は、本発明の第３の実施形態の原子層堆積装置の一例の内部構造を示す正面視の模式図である。図１１は、図１０におけるＣ視の内部構造を示す模式図である。
【００６８】
図１０に示すように、本実施形態の原子層堆積装置１Ｂは、上記第１の実施形態の原子層堆積装置１と、同様、巻き出し室１０、複数の反応室２０、および巻き取り室３０を備える。
ただし、本実施形態では、反応室２０の室数と、巻き出し室１０、複数の反応室２０、および巻き取り室３０の配列とは、上記第１の実施形態と異なっている。
さらに、本実施形態では、上記第１の実施形態における隔壁５０、ガイドローラー５１に代えて、隔壁７０、ガイドローラー７１（支持機構、ガイド部材、ローラー）を備える。
以下、上記第１の実施形態と異なる点を中心に説明する。
【００６９】
本実施形態における巻き出し室１０および巻き取り室３０は、水平方向に互いに隣り合って配置されている。巻き取り室３０は、巻き出し室１０の右側に配置されている。
図１０に示す例では、巻き出し室１０と巻き取り室３０とは、隔壁７３によって隔てられている。ただし、巻き出し室１０および巻き取り室３０は、隔壁７３における図示略の貫通口によって互いに連通していてもよい。
【００７０】
本実施形態における反応室２０は、３６室設けられている。このため、巻き出し室１０と巻き取り室３０との間には、巻き出し室１０から巻き取り室３０に向かって、第ｍ反応室Ｒｍ（ただし、ｍ＝１，…，３６）が添字ｍの昇順に配列されている。以下では、特にｍの値が指定されることなく「第ｍ反応室Ｒｍ」と記載された場合には、ｍ＝１，…，３６のすべてを表す。
【００７１】
第１反応室Ｒ１〜第３反応室Ｒ３は、巻き出し室１０の下側にこの順に配置されている。巻き出し室１０と第１反応室Ｒ１とは隔壁７０によって仕切られている。第１反応室Ｒ１〜第３反応室Ｒ３の隣接室同士も、それぞれ、同様な隔壁７０によって仕切られている。
さらに、本実施形態では、後述する他の反応室２０における隣接室同士も、すべて同様な隔壁７０によって仕切られている。
各隔壁７０には、それぞれ開口部７０ａが基材の搬送方向と平行に貫通している。開口部７０ａは、少なくともフレキシブル基材２が挿通可能な矩形状の開口形状を有する。
巻き出しロール１１から下方に巻き出されたフレキシブル基材２は、鉛直方向の搬送路に沿って移動される。フレキシブル基材２は、巻き出し室１０から第３反応室Ｒ３まで、鉛直方向に重なる各隔壁７０の開口部７０ａを通して、鉛直下方に延びている。
【００７２】
第４反応室Ｒ４は、第３反応室Ｒ３の水平方向左側に配置されている。
第３反応室Ｒ３の内部には、ガイドローラー７５が設けられている。ガイドローラー７５は、第３反応室Ｒ３の上側の隔壁７０における開口部７０ａから内部に進入したフレキシブル基材２の移動経路を水平方向左側に転換する。
隔壁７０の開口部７０ａにおけるフレキシブル基材２のたわみ振動の大きさが低減されるためには、ガイドローラー７５は、隔壁７０の近傍に配置されることがより好ましい。
ここで、ガイドローラー７５が隔壁７０の近傍にあるとは、上記第１の実施形態と同様、ｄ２／ｄ１（いずれも図示略）が、０以上１／２未満であることをいう。ただし、ｄ２は上記第１の実施形態と同様、隔壁７０の中心からガイドローラー７５の回転軸までの距離で定義され、ｄ１は、第３反応室Ｒ３内のフレキシブル基材２の搬送経路長の半分と定義される。この場合、ｄ２／ｄ１は、０以上１／１０以下であることがより好ましい。図１０に示す例では、ガイドローラー７５は、第４反応室Ｒ４との間の隔壁７０の近傍に配置されている。
さらに、第２反応室Ｒ２との間の隔壁７０の開口部７０ａにおけるたわみ振動を抑制したい場合には、第２反応室Ｒ２との間の隔壁７０の近傍にももう一本のガイドローラー７５を配置されてもよい。
【００７３】
第５反応室Ｒ５〜第８反応室Ｒ８は、第４反応室Ｒ４から水平方向左側に進むにつれて、上側に斜め４５度に延びる直線上に、この順に配列されている。
第９反応室Ｒ９〜第１２反応室Ｒ１２は、第８反応室Ｒ８から鉛直方向上側に延びる直線上に、この順に配列されている。
第１３反応室Ｒ１３〜第１６反応室Ｒ１６は、第１２反応室Ｒ１２から水平方向右側に進むにつれて、上側に斜め４５度に延びる直線上に、この順に配列されている。
第１７反応室Ｒ１７〜第２０反応室Ｒ２０は、第１６反応室Ｒ１６から水平方向右側に延びる直線上に、この順に配列されている。
第２１反応室Ｒ２１〜第２４反応室Ｒ２４は、第２０反応室Ｒ２０から水平方向右側に進むにつれて、下側に斜め４５度に延びる直線上に、この順に配列されている。
第２５反応室Ｒ２５〜第２８反応室Ｒ２８は、第２４反応室Ｒ２４から鉛直方向下側に延びる直線上に、この順に配列されている。
第２９反応室Ｒ２９〜第３２反応室Ｒ３２は、第２８反応室Ｒ２８から水平方向左側に進むにつれて、下側に斜め４５度に延びる直線上に、この順に配列されている。
第３３反応室Ｒ３３、第３４反応室Ｒ３４は、第３２反応室Ｒ３２から水平方向左側に延びる直線上に、この順に配列されている。第３３反応室Ｒ３４は、第３反応室Ｒ３と隔壁７３を間に挟んで隣り合っている。
第３５反応室Ｒ３５、第３６反応室Ｒ３６は、第３４反応室Ｒ３４から鉛直方向上側に延びる直線上に、この順に配列されている。第３５反応室Ｒ３５、第３６反応室Ｒ３６は、第２反応室Ｒ２、第１反応室Ｒ２と隔壁７３を間に挟んで隣り合っている。
第３６反応室Ｒ３６は、隔壁７０を間に挟んで巻き取り室３０と隣り合っている。第３６反応室Ｒ３６と、第２反応室Ｒ２、第１反応室Ｒ２と隔壁７３を間に挟んで隣り合っている。
【００７４】
第３４反応室Ｒ３４〜第３６反応室Ｒ３６は、巻き取り室３０の下側において、この順に配置されている。巻き取り室３０と第３６反応室Ｒ３６とは、隔壁７０によって仕切られている。隔壁７０には、少なくともフレキシブル基材２が挿通可能な矩形状の開口部７０ａが貫通している。
第３４反応室Ｒ３４の内部には、ガイドローラー７６が設けられている。ガイドローラー７６は、第３４反応室Ｒ３４の左側の隔壁７０における開口部７０ａから内部に進入したフレキシブル基材２の移動経路を鉛直方向上側に転換する。
隔壁７０の開口部７０ａにおけるフレキシブル基材２のたわみ振動の大きさが低減されるためには、ガイドローラー７６は、ガイドローラー７５と同様、隔壁７０の近傍に配置されることがより好ましい。
第３４反応室Ｒ３４から巻き取り室３０に向かって鉛直上側に延びるフレキシブル基材２は、鉛直方向の搬送路に沿って移動される。フレキシブル基材２は、第３４反応室Ｒ３４から巻き取り室３０まで、鉛直方向に重なる各隔壁７０の開口部７０ａを通して、鉛直上方に延びている。
【００７５】
このような配置により、第３反応室Ｒ３〜第３４反応室Ｒ３４は、正面視正八角形状に配置されている。巻き出し室１０および巻き取り室３０は、第３反応室Ｒ３〜第３４反応室Ｒ３４が形成する八角形の中心部に配置されている。第５反応室Ｒ５〜第３３反応室Ｒ３３における各隔壁７０は、八角形の中心部から外側に向かって対向間隔が広がる放射状に配置されている。
八角形の各頂角に対応する位置の隔壁７０には、フレキシブル基材２の移動経路を転換するガイドローラー７１が、開口部７０ａの内部に配置されている。本実施形態では、一例として、ガイドローラー７１の中心軸線は、隔壁７０の厚さ方向の中心を通る平面と同一平面に配置されている。このため、ガイドローラー７１が配置される開口部７０ａの短手方向の開口量は、ガイドローラー７１の外径よりも大きい。
ただし、ガイドローラー７１は、フレキシブル基材２の内側から外側に向かって支持しているため、フレキシブル基材２の搬送中に、開口部７０ａにおけるフレキシブル基材２はガイドローラー７１に密着した状態で搬送される。このため、フレキシブル基材２と開口部７０ａとの間の隙間は、フレキシブル基材２のたわみ振動および波打ちを考慮することなく、適宜設定することができる。例えば、フレキシブル基材２と開口部７０ａとの間の隙間は、１ｍｍ以上２０ｍｍ以下であってもよい。
このような開口部７０ａを有する隔壁７０は、第４反応室Ｒ４と第５反応室Ｒ５との間、第８反応室Ｒ８と第９反応室Ｒ９との間、第１２反応室Ｒ１２と第１３反応室Ｒ１３との間、第１６反応室Ｒ１６と第１７反応室Ｒ１７との間、第２０反応室Ｒ２０と第２１反応室Ｒ２１との間、第２４反応室Ｒ２４と第２５反応室Ｒ２５との間、第２８反応室Ｒ２８と第２９反応室Ｒ２９との間、および第３２反応室Ｒ３２と第３３反応室Ｒ３３との間の隔壁７０である。
【００７６】
原子層堆積装置１Ｂでは、巻き出しロール１１から巻き出されたフレキシブル基材２は、鉛直下方に延びて、ガイドローラー７５によって水平方向左側に屈曲される。
さらに、フレキシブル基材２は、第４反応室Ｒ４から第３３反応室Ｒ３３までの間に配置された８本のガイドローラー７１によって、正面視正八角形状に屈曲されている。
第３２反応室Ｒ３２と第３３反応室Ｒ３３との間のガイドローラー７１によって水平方向左側に屈曲されたフレキシブル基材２は、第３４反応室Ｒ３４の内部に配置されたガイドローラー７６によって、鉛直上方に屈曲された後、巻き取りロール３１によって巻き取られる。
【００７７】
原子層堆積装置１Ｂにおいて、ガイドローラー７１が配置されていない開口部７０ａは、フレキシブル基材２が開口部７０ａの内縁部にこすれることなく通過できる大きさに開口していればよい。ガイドローラー７１が配置されていない開口部７０ａの大きさは、開口部７０ａを通過するフレキシブル基材２に発生し得るたわみ振動および波打ちに対する余裕を考慮して適宜設定される。たわみ振動および波打ちの大きさは、ガイドローラー７１等のフレキシブル基材２を張架するローラーのスパン、フレキシブル基材２の剛性、およびフレキシブル基材２に付与される張力等の条件から、シミュレーション、実験などによって決めることができる。
本実施形態では、３４室の反応室２０が八角形状に配列されているため、一対のガイドローラー７１のスパン間には、４つの反応室２０および３つの隔壁７０が配置されている。このため、例えば、フレキシブル基材２の移動経路に沿って互いに対向するガイドローラー７１のスパン間に３４室の反応室２０が直線的に配置された配置に比べると、開口部７０ａの開口量が格段に低減されることが可能になる。
各ガイドローラー７１のスパンは、原子層堆積装置１Ｂの外径が同じであれば、反応室２０の多角形配列における多角形の角数が多いほど短くなる。このため、原子層堆積装置１Ｂにおいて、反応室２０が配列される多角形形状の角数は、九以上であってもよい。さらに、原子層堆積装置１Ｂにおいて、反応室２０が配列される多角形形状の角数は、七以下であってもよい。
【００７８】
このように、反応室２０を正面視多角形状に配置することによって、同数の反応室２０が正面視直線状に配置される場合に比べて、原子層堆積装置１Ｂの設置面積を低減することができる。
【００７９】
第ｍ反応室Ｒｍには、原子層を形成するフレキシブル基材２の表面に対向するように、プラズマ電極７２が配置されてもよい。図１０に示す例では、プラズマ電極７２は、第ｊ反応室Ｒｊ（ただし、ｊ＝３、７、１１、１５、１９、２３、２７、３１、３５）に配置されている。各プラズマ電極７２は、ガイドローラー７１等のローラー間に張架されたフレキシブル基材２において、ローラーとの当接面と反対側の表面に、対向して配置されている。
【００８０】
各ガイドローラー７１の回転軸７１ａは、上記第１の実施形態と同様の支持部材５２によって支持されていてもよい。ただし、本実施形態では、一例として、図１１に示すように、各ガイドローラー７１の回転軸７１ａは、支持部材７４によって回転可能に支持されている。支持部材７４は、反応室２０の各側壁部２０ａに設けられている。
【００８１】
図１１に、第１７反応室Ｒ１７〜第２２反応室Ｒ２２の例で示すように、本実施形態における各反応室２０には、上記第１の実施形態と同様、それぞれ、第１供給管２１、第２供給管２２、および第３供給管２３が接続されている。
各第１供給管２１は、供給方向における上流側で一つに合流し、上記第１の実施形態と同様の第１供給部２６に接続されている。
各第２供給管２２は、供給方向における上流側で一つに合流し、上記第１の実施形態と同様の第２供給部２７に接続されている。
各第３供給管２３は、供給方向における上流側で一つに合流し、上記第１の実施形態と同様の第３供給部２８に接続されている。
【００８２】
さらに、上記第１の実施形態と同様、各第１供給管２１は、バルブ３１ａと、マスフローメーター３２ａとを有する。各第２供給管２２は、バルブ３１ｂと、マスフローメーター３２ｂとを有する。各第３供給管２３は、バルブ３１ｃと、マスフローメーター３２ｃとを有する。
各反応室２０において、第１供給管２１、第２供給管２２、および第３供給管２３が接続された側壁部２０ａと反対側の側壁部２０ａには、上記第１の実施形態と同様、それぞれ排気管２４が接続されている。各排気管２４は、上記第１の実施形態と同様、排気方向における下流側で一つに合流し、排気用のポンプ２５に接続されている。さらに、各排気管２４は、上記第１の実施形態と同様、バルブ３６と、コンダクタンス可変バルブ３７とをそれぞれ有する。
さらに、図１０、１１では図示が省略されているが、原子層堆積装置１Ｂは、上記第１の実施形態と同様、ヒータ３８を備えている。
【００８３】
図５に示すように、原子層堆積装置１Ｂは、上記第１の実施形態と同様、制御部４０と、インターフェース部４５とを備える。
【００８４】
次に、本実施形態の原子層堆積装置１Ｂの動作について、本実施形態の原子層堆積方法を中心として説明する。
図１２は、本発明の第３の実施形態の原子層堆積装置の動作説明図である。図１３は、本発明の第３の実施形態の原子層堆積装置の作用を説明する模式図である。
【００８５】
まず、上記第１の実施形態と同様に準備工程が行われる。ただし、本実施形態における準備工程は、巻き出しロール１１から巻き出されたフレキシブル基材２が、ガイドローラー７５と、８本のガイドローラー７１と、ガイドローラー７６と、に掛け回された後、巻き取りロール３１に巻き取られる点が上記第１の実施形態と異なる。フレキシブル基材２は、ガイドローラー７５、各ガイドローラー７１、およびガイドローラー７６によって、正面視八角形状に張架される。
巻き出しロール１１とガイドローラー７５との間、ガイドローラー７６と巻き取りロール３１との間では、フレキシブル基材２は、鉛直方向に張架されるため、重力による面外の弛みは発生しない。第９反応室Ｒ９〜第１２反応室Ｒ１２の間、および第２５反応室Ｒ２５〜第２８反応室Ｒ２８の間の鉛直方向の移動経路でも同様である。
【００８６】
準備工程が終了した後、本実施形態の薄膜形成工程が行われる。
例えば、原子層堆積装置１Ｂでは、薄膜として酸化アルミニウム層を形成する場合、第１前駆体としてはＴＭＡ、第２前駆体としてはＯ２、パージガスとしては窒素ガス、がそれぞれ用いられてもよい。
本実施形態では、上記第１の実施形態と同様、第ｍ反応室Ｒｍに設けられた第１供給管２１、第２供給管２２、および第３供給管２３には、それぞれバルブ３１ａ、３１ｂ、３１ｃおよびマスフローメーター３２ａ、３２ｂ、３２ｃが設けられている。さらに、第ｍ反応室Ｒｍに設けられた各排気管２４には、バルブ３６およびコンダクタンス可変バルブ３７が設けられている。
このため、本実施形態の各反応室２０においても、ガス種、ガス条件などは、必要に応じて、適宜の設定が可能である。
【００８７】
［設定例１］
下記［表１］に、各反応室２０のガス種と、ガス条件と、の一例が記載されている。
【００８８】
【表１】
2019160940.tif 000003
【００８９】
［表１］において、「反応室番号」は、第ｊ反応室Ｒｊにおける添字ｊを表す。１Ｔｏｏｒは、１０１．３２５／７６０Ｐａ（＝１ｍｍＨｇ）で定義された圧力である。「暴露量」の単位Ｌは、ラングミュアーである。１Ｌは、１Ｔｏｒｒ×ｓｅｃである。
［表１］に示す例では、第ｊ反応室Ｒｊ（ｊ＝１，５，９，１３，１７，２１，２５，２９，３３）には、第１前駆体ガスとして、ＴＭＡが供給される。この場合、第１前駆体ガスの暴露量を調整するため、第１反応室Ｒ１、第５反応室Ｒ５、第９反応室Ｒ９のＴＭＡ分圧は、それぞれ、１Ｔｏｒｒ、０．８Ｔｏｒｒ、０．６Ｔｏｒｒとされる。第１前駆体ガスが供給されるその他の反応室２０のＴＭＡ分圧は、０．４Ｔｏｒｒとされる。
第ｊ反応室Ｒｊ（ｊ＝３，７，１１，１５，１９，２３，２７，３１，３５）には、第２前駆体ガスとして、酸素（Ｏ２）ガスが供給される。第ｊ反応室Ｒｊ（ｊ＝３、７、１１、１５、１９、２３、２７、３１、３５）には、プラズマ電極７２が配置されているため、成膜時に酸素プラズマが発生される。
第ｊ反応室Ｒｊ（ｊ＝２，４，６，８，１０，１２，１４，１６，１８，２０，２２，２４，２６，２８，３０，３２，３４，３６）には、パージガスとして、窒素ガスが供給される。
図１２には、第１７反応室Ｒ１７〜第２２反応室Ｒ２２における上述のガス種の設定が、模式的に示されている。
【００９０】
このようなガス条件が設定される場合、例えば、各反応室２０におけるフレキシブル基材２の搬送長さが、０．３ｍ、フレキシブル基材２の搬送速度が３６ｍ／ｍｉｎとされてもよい。この場合、フレキシブル基材２の各反応室２０における滞在時間は、０．５ｓｅｃである。
【００９１】
反応室２０のガス条件が［表１］に示されるように設定されることによって、フレキシブル基材２は、第１前駆体ガス（ＴＭＡ）、パージガス（窒素）、第２前駆体ガス（酸素プラズマ）、およびパージガス（窒素）にこの順に暴露される。第１前駆体ガス雰囲気下では、フレキシブル基材２にＴＭＡが吸着する。パージガス雰囲気では、フレキシブル基材２に物理吸着しているＴＭＡが除去される。第２前駆体ガス雰囲気では、酸素プラズマ暴露によって化学吸着したＴＭＡが酸化される。
原子層堆積装置１Ｂにおいて、フレキシブル基材２が巻き出し室１０から巻き取り室３０に移動する間に、上述のようなＡＬＤが７サイクル行われる。このため、フレキシブル基材２の表面に７サイクルのＡＬＤに対応する酸化アルミニウムの薄膜が形成される。
【００９２】
［設定例２］
本実施形態の原子層堆積装置１Ｂにおいても、各反応室２０のガス種、ガス条件などを適宜設定すれば、ＴＭＡ分圧をあまり大きくすることなく、ＴＭＡの暴露量を容易に増大させることができる。
下記［表２］に、このような設定の一例が記載されている。
【００９３】
【表２】
2019160940.tif 000004
【００９４】
［表２］に示す例では、第ｊ反応室Ｒｊ（ｊ＝１〜９，１３，１７，２１，２５，２９，３３）には、第１前駆体ガスとして、ＴＭＡが供給される。特に、第１反応室Ｒ１〜第９反応室Ｒ９には、すべてＴＭＡが供給される。この場合、第１前駆体ガスの暴露量を調整するため、第１反応室Ｒ１〜第９反応室Ｒ９のＴＭＡ分圧は、１Ｔｏｒｒとされる。第ｊ反応室Ｒｊ（ｊ＝１３，１７，２１，２５，２９，３３）のＴＭＡ分圧は、０．４Ｔｏｒｒとされる。
第ｊ反応室Ｒｊ（ｊ＝３，７，１１，１５，１９，２３，２７，３１，３５）には、第２前駆体ガスとして、Ｈ２Ｏガスが供給される。
第ｊ反応室Ｒｊ（ｊ＝２，４，６，８，１０，１２，１４，１６，１８，２０，２２，２４，２６，３４，３６）には、パージガスとして、窒素ガスが供給される。
各反応室２０におけるフレキシブル基材２の搬送長さ、フレキシブル基材２の搬送速度、および滞在時間は、［表１］の例と同様である。
【００９５】
このようなガス条件が設定される場合、フレキシブル基材２には、０．５×１０６ＬのＴＭＡが第１反応室Ｒ１から第９反応室Ｒ９まで９ステップ連続で４．５秒間（＝０．５秒×９）暴露される。これにより、フレキシブル基材２の内部へのＴＭＡの浸透量が増加するため、より確実にフレキシブル基材２の表面に、ＴＭＡを飽和吸着させることができる。
このようなガス条件によれば、フレキシブル基材２と酸化アルミニウム原子層堆積層との界面に緻密な層が形成されやすくなる。
【００９６】
［設定例３］
さらに、本実施形態の原子層堆積装置１Ｂにおいては、混合酸化物の堆積も可能である。
下記［表３］に、このような設定の一例が記載されている。
【００９７】
【表３】
2019160940.tif 000005
【００９８】
［表３］に示す例では、第ｊ反応室Ｒｊ（ｊ＝１，３，５，７，９，１１，１３，１７，２１，２５，２９，３３）には、第１前駆体ガスとして、ＴＭＡが供給される。ＴＭＡ分圧は、第ｊ反応室Ｒｊ（ｊ＝１，３，５，７，９，１１）では１Ｔｏｒｒ、第ｊ反応室Ｒｊ（ｊ＝１３，１７，２１，２５，２９，３３）では、０．４Ｔｏｒｒとされる。
第ｊ反応室Ｒｊ（ｊ＝１５，１９，２３，２７，２９，３１，３５）には、第１前駆体ガスとして、塩化チタン（ＩＶ）（ＴｉＣｌ４）が供給される。ＴｉＣｌ４分圧は、１Ｔｏｒｒとされる。
ＴＭＡは、酸化アルミニウムを堆積するための第１前駆体である。これに対して、ＴｉＣｌ４は、酸化チタンを堆積するための第１前駆体である。
【００９９】
これら２種の第１前駆体に対応する第２前駆体としては酸素が用いられる。ただし、本実施形態では、第２前駆体はパージガスに含まれる。
具体的には、第ｊ反応室Ｒｊ（ｊ＝２，４，６，８，１０，１２，１４，１６，１８，２０，２２，２４，２６，２８，３０，３２，３４，３６）に、窒素および二酸化炭素（ＣＯ２）の混合ガスが供給されるとともに、Ｎ２＋ＣＯ２プラズマが発生される。このため、本設定例の場合には、第ｊ反応室Ｒｊ（ｊ＝２，４，６，８，１０，１２，１４，１６，１８，２０，２２，２４，２６，２８，３０，３２，３４，３６）にプラズマ電極７２が設けられている。
このように、窒素および二酸化炭素の混合ガスは、パージガスとしての機能と、プラズマによって第１前駆体の酸化を行う機能とを兼ねている。このため、窒素および二酸化炭素の混合ガスは、パージガスであるとともに第２前駆体である酸素を含んでいる。
【０１００】
このようなガス条件が設定されることによって、フレキシブル基材２に対して、第１前駆体ガス（ＴＭＡ）の暴露と、パージおよび酸化と、が繰り返されることによって、フレキシブル基材２に酸化アルミニウムが堆積される。さらに、フレキシブル基材２に対して、第１前駆体ガス（ＴｉＣｌ４）の暴露と、パージおよび酸化と、が繰り返されることによって、フレキシブル基材２に酸化チタンが堆積される。
この結果、原子層堆積装置１Ｂにおいて、フレキシブル基材２が巻き出し室１０から巻き取り室３０に移動する間に、上述のようなＡＬＤサイクルを受ける結果、フレキシブル基材２の表面に酸化アルミニウムと酸化チタンとの混合酸化物の薄膜が形成される。
【０１０１】
図１３に示すように、原子層堆積装置１ＢにおけるＳＡＬＤでは、フレキシブル基材２は、開口部７０ａの内部を通過して搬送される。本実施形態では、フレキシブル基材２は、多角形状の移動経路の屈曲部において、ガイドローラー７１で多角形の内側から支持された状態で搬送される。各ガイドローラー７１は、開口部７０ａに設けられているため、ガイドローラー７１に掛け回されたフレキシブル基材２は、ガイドローラー７１に当接している。このため、フレキシブル基材２に振動が発生しても、ガイドローラー７１との接触部は、振動の節になる。このため、フレキシブル基材２は、移動経路の屈曲部において、開口部７０ａとこすれる可能性が抑制される。
例えば、第１８反応室Ｒ１８〜第２１反応室Ｒ２１のように、直線状の移動経路では、フレキシブル基材２にたわみ振動、波打ちなどが発生すると、フレキシブル基材２の面外変位の大きさによっては、フレキシブル基材２が開口部７０ａとこすれる可能性がある。しかし、ガイドローラー７１のスパンが適正に設定されることによって、フレキシブル基材２の面外変位は、開口部７０ａの短手方向の大きさの範囲内に抑えられる。
【０１０２】
さらに、原子層堆積装置１Ｂでは、第１の実施形態と同様、第ｍ反応室Ｒｍのガス条件は、制御部４０によって独立に設定可能である。この結果、ＳＡＬＤにおける各ステップの暴露条件を容易に調節し、ＡＬＤによる成膜を好適に行うことができる。
【０１０３】
以上説明したように、本実施形態の原子層堆積装置１Ｂおよび原子層堆積装置１Ｂを用いた本実施形態の原子層堆積方法によれば、剛性が小さいフレキシブル基材を用いても、良好な原子層堆積層が形成できる。
【０１０４】
［第１変形例］
次に、上記第３の実施形態の変形例（第１変形例）の原子層堆積装置について説明する。
図１４は、本発明の第３の実施形態の変形例（第１変形例）の原子層堆積装置の主要部の構成を示す模式図である。
【０１０５】
図１４に主要部の構成を示すように、本変形例の原子層堆積装置１Ｃは、上記第３の実施形態の原子層堆積装置１Ｂにおける各隔壁７０の開口部７０ａの内部にそれぞれガイドローラー７１が設けられた点が上記第３の実施形態と異なる。本変形例では、各ガイドローラー７１の中心軸線は、それぞれに対応する隔壁７０の厚さ方向の中心を通る平面と同一平面に配置されている。
以下、上記第３の実施形態と異なる点を中心に説明する。
【０１０６】
本変形例によれば、上記第３の実施形態と同様にして、ＳＡＬＤが行える。
さらに、本変形例では、各開口部７０ａにおいて、フレキシブル基材２は、ガイドローラー７１に当接した状態で移動される。このため、フレキシブル基材２に振動が発生しても、各開口部７０ａの内部で、フレキシブル基材２とガイドローラー７１との接触部が振動の節になる。この結果、フレキシブル基材２が、移動中に各開口部７０ａとこすれることがより確実に防止される。
以上説明したように、本変形例の原子層堆積装置１Ｃおよび原子層堆積装置１Ｃを用いた本変形例の原子層堆積方法によれば、剛性が小さいフレキシブル基材を用いても、良好な原子層堆積層が形成できる。
【０１０７】
［第４の実施形態］
次に、本発明の第４の実施形態の原子層堆積装置について説明する。
図１５は、本発明の第４の実施形態の原子層堆積装置の一例の内部構造を示す正面視の模式図である。
【０１０８】
図１５に示すように、本実施形態の原子層堆積装置１Ｄは、上記第１の実施形態の原子層堆積装置１と同様、巻き出し室１０、複数の反応室２０、および巻き取り室３０を備える。
ただし、本実施形態では、反応室２０の室数と、巻き出し室１０、複数の反応室２０、および巻き取り室３０の配列とは、上記第１の実施形態と異なっている。
さらに、本実施形態では、上記第１の実施形態における隔壁５０、ガイドローラー５１に代えて、上記第３の実施形態と同様、隔壁７０、ガイドローラー７１（支持機構、ガイド部材、ローラー）を備える。ただし、本実施形態のガイドローラー７１は、上記第１変形例と同様に、各隔壁７０の開口部７０ａの内部に設けられている。
以下、上記第１および第３の実施形態、ならびに上記第１変形例と異なる点を中心に説明する。
【０１０９】
本実施形態における巻き出し室１０および巻き取り室３０は、水平方向に互いに隣り合って配置されている。巻き取り室３０は、巻き出し室１０の右側に配置されている。ただし、巻き出し室１０および巻き取り室３０は、水平方向に互いに離間して配置されている。
【０１１０】
本実施形態における反応室２０は、４０室設けられている。このため、巻き出し室１０と巻き取り室３０との間には、巻き出し室１０から巻き取り室３０に向かって、第ｎ反応室Ｒｎ（ただし、ｎ＝１，…，４０）が添字ｎの昇順に配列されている。図１５は見易さのため、一部の符号Ｒｎは省略されている。
以下では、特にｎの値が指定されることなく「第ｎ反応室Ｒｎ」と記載された場合には、ｎ＝１，…，４０のすべてを表す。
本実施形態では、第ｎ反応室Ｒｎは、正面視において、下方に開口する略Ｃ字状に配列されている。
【０１１１】
第１反応室Ｒ１、第２反応室Ｒ２は、巻き出し室１０の下側にこの順に配置されている。巻き出し室１０と第１反応室Ｒ１とは、隔壁７０によって仕切られている。隔壁７０には、開口部７０ａが基材の搬送方向と平行に貫通している。開口部７０ａには、上記第１変形例と同様に、ガイドローラー７１が配置されている。
本実施形態では、他の反応室２０における隣接室同士も、すべて同様な隔壁７０によって仕切られている。各隔壁７０には、それぞれ開口部７０ａが貫通している。
巻き出しロール１１から下方に巻き出されたフレキシブル基材２は、鉛直方向の搬送路に沿って移動される。フレキシブル基材２は、巻き出し室１０から第２反応室Ｒ２まで、鉛直方向に重なる各隔壁７０の開口部７０ａを通して、鉛直下方に延びている。
【０１１２】
第２反応室Ｒ２の内部には、ガイドローラー８１が設けられている。ガイドローラー８１は、第２反応室Ｒ２に進入したフレキシブル基材２の移動経路を水平方向左側に転換する。
【０１１３】
第３反応室Ｒ３〜第８反応室Ｒ８は、第２反応室Ｒ２から水平方向左側に延びる直線上に、この順に配列されている。
第９反応室Ｒ９〜第１３反応室Ｒ１３は、第８反応室Ｒ８から鉛直方向上側に延びる直線上に、この順に配列されている。
第１４反応室Ｒ１４〜第２７反応室Ｒ２７は、第１３反応室Ｒ１３から水平方向右側に延びる直線上に、この順に配列されている。
第２９反応室Ｒ２９〜第３３反応室Ｒ３３は、第２８反応室Ｒ２８から鉛直方向下側に延びる直線上に、この順に配列されている。
第３４反応室Ｒ３４〜第３９反応室Ｒ３９は、第３３反応室Ｒ３３から水平方向左側に延びる直線上に、この順に配列されている。第３９反応室Ｒ３９は、第２反応室Ｒ２と水平方向に対向している。
第３９反応室Ｒ３９は、第４０反応室Ｒ４０を間に挟んで、巻き取り室３０と対向している。第４０反応室Ｒ４０と巻き取り室３０とは、開口部７０ａを有する隔壁７０によって仕切られている。
【０１１４】
このような配置によって、第２反応室Ｒ２、第８反応室Ｒ８、第１３反応室Ｒ１３、第２８反応室Ｒ２８、第３３反応室Ｒ３３、および第３９反応室Ｒ３９は、反応室２０の配列の角部に位置している。
第８反応室Ｒ８、第１３反応室Ｒ１３、第２８反応室Ｒ２８、第３３反応室Ｒ３３、および第３９反応室Ｒ３９の内部には、第２反応室Ｒ２と同様、フレキシブル基材２の移動経路を屈曲させるために、フレキシブル基材２が掛け回されるガイドローラー８１がそれぞれ設けられている。
【０１１５】
本実施形態では、さらに、各反応室２０を通過するフレキシブル基材２の移動経路の一部が折れ線状になっている。
第２反応室Ｒ２と第８反応室Ｒ８との間の各ガイドローラー７１は、正面視において、フレキシブル基材２の移動経路が下側に凸の弓形の折れ線を描くように、配置されている。
第１３反応室Ｒ１３と第２８反応室Ｒ２８との間の各ガイドローラー７１は、正面視において、フレキシブル基材２の移動経路が上側に凸の弓形の折れ線を描くように、配置されている。
第３３反応室Ｒ３３と第３９反応室Ｒ３９との間の各ガイドローラー７１は、正面視において、フレキシブル基材２の移動経路が下側に凸の弓形の折れ線を描くように、配置されている。
すなわち、図１５に示す原子層堆積装置１Ｄでは、第２反応室Ｒ２と第８反応室Ｒ８との間、第１３反応室Ｒ１３と第２８反応室Ｒ２８との間、および第３３反応室Ｒ３３と第３９反応室Ｒ３９との間に形成されたフレキシブル基材２の移動経路は、折れ線状に変化する折れ線状搬送部である。
このように、本実施形態では、水平方向に並んだ反応室２０の内部を通るフレキシブル基材２の移動経路は、全体としてＣ字状の移動経路において、外側に凸の折れ線状である。この結果、折れ線状の移動経路では、互いに隣接するガイドローラー７１によって、フレキシブル基材２が確実に張架されるため、フレキシブル基材２がより確実にガイドローラー７１に当接できる。このため、これらの略水平な移動経路では、フレキシブル基材２のたわみ振動がより確実に低減される。
【０１１６】
フレキシブル基材２における鉛直方向の移動経路においても、水平方向と同様にして、移動経路が外側に凸の折れ線状とされてもよい。
ただし、鉛直方向における移動では、重力はフレキシブル基材２の面内方向に作用する。このため、水平方向の搬送とは異なり、フレキシブル基材２には重力による弛みが発生しないため、弛みに起因するたわみ振動も励起されにくい。
そこで、本実施形態では、一例として、巻き出し室１０と第２反応室Ｒ２との間、第８反応室Ｒ８と第１３反応室Ｒ１３との間、第２９反応室Ｒ２９と第３３反応室Ｒ３３との間、および第３９反応室Ｒ３９と巻き取り室３０との間におけるガイドローラー７１、８１は、それぞれ鉛直方向に直線状に延びる移動経路を形成するように配置されている。
【０１１７】
このように、本実施形態では、反応室２０が屈曲した直線的に配列されることによって、フレキシブル基材２の移動経路が屈曲されるとともに、直線的に並んだ各反応室２０内で、フレキシブル基材２の移動経路が折れ線状に屈曲されている場合の例になっている。
このため、反応室２０の配列が単純化されていても、反応室２０が角数の多い多角形状に配列されているのと、同様な効果が得られる。
この結果、フレキシブル基材２の移動経路が長くなっても、移動経路におけるフレキシブル基材２のこすれを容易かつ確実に防止することが可能になる。
【０１１８】
本実施形態の原子層堆積装置１Ｄにおいても、上記第１の実施形態等と同様、各反応室２０に供給するガス種、ガス条件などを適宜設定することによって、様々な前駆体の組み合わせやサイクル構成に好適に対応することができる。
【０１１９】
以上説明したように、本実施形態の原子層堆積装置１Ｄおよび原子層堆積装置１Ｄを用いた本実施形態の原子層堆積方法によれば、剛性が小さいフレキシブル基材を用いても、良好な原子層堆積層が形成できる。
【０１２０】
［第５の実施形態］
次に、本発明の第５の実施形態の原子層堆積装置について説明する。
図１６は、本発明の第５の実施形態の原子層堆積装置の主要部の構成を示す模式図である。
【０１２１】
図１６に主要部の構成を示すように、本実施形態の原子層堆積装置１Ｅは、上記第１変形例の原子層堆積装置１Ｃまたは上記第４の実施形態の原子層堆積装置１Ｄにおける各隔壁７０に、ガイド壁７０ｂが設けられて構成される。
以下、上記第１変形例または上記第４の実施形態と異なる点を中心に説明する。
【０１２２】
ガイド壁７０ｂは、各開口部７０ａにおいて、フレキシブル基材２を間に挟んで、ガイドローラー７１と対向する内縁部から、各隔壁７０に関する隣接室に向かって突出している。ガイド壁７０ｂは、上記第１の実施形態におけるガイド壁５０ｂのように、正面視において隔壁７０に対して垂直に交差する垂直方向に延びていてもよい。ガイド壁７０ｂは、隔壁７０の垂直方向から傾斜した平板状でもよい。ガイド壁７０ｂは、湾曲板でもよい。
図１６に示すガイド壁７０ｂは、ガイドローラー７１に当接するフレキシブル基材２の表面に略沿う略円筒面状の湾曲板で構成されている。ガイド壁７０ｂは、フレキシブル基材２の表面に略沿う山形状の湾曲板で構成されてもよい。
このようなガイド壁７０ｂが設けられることによって、ガイド壁７０ｂとフレキシブル基材２との間に、フレキシブル基材２の移動方向に延びる隙間が、開口部７０ａの長手幅方向に渡って形成されている。
フレキシブル基材２とガイド壁７０ｂとの隙間の大きさは、上記第１の実施形態におけるフレキシブル基材２とガイド壁５０ｂとの間の隙間の大きさと同様であってもよい。
【０１２３】
ガイドローラー７１に当接した部位におけるフレキシブル基材２は、たわみ振動の節になるため、ガイド壁７０ｂとフレキシブル基材２との間がある程度狭くても、フレキシブル基材２は、移動中にガイド壁７０ｂとの接触を抑制することができる。
ガイド壁７０ｂによって、このような隙間が形成されることで、反応室２０の内部のガスが、隣接する反応室２０に移動しにくくなる。このため、反応室２０のガスが、隣接室のさらに隣の反応室２０に進入して混ざり合うことも防止できる。
【０１２４】
本実施形態の原子層堆積装置１Ｅは、ガイド壁７０ｂによって、隣接室同士のガスの混合がより低減される以外は、上記第１変形例または上記第４の実施形態と同様にしてＳＡＬＤを行うことができる。
【０１２５】
以上説明したように、本実施形態の原子層堆積装置１Ｅおよび原子層堆積装置１Ｅを用いた本実施形態の原子層堆積方法によれば、剛性が小さいフレキシブル基材を用いても、良好な原子層堆積層が形成できる。
【０１２６】
［第６の実施形態］
次に、本発明の第６の実施形態の原子層堆積装置について説明する。
図１７は、本発明の第６の実施形態の原子層堆積装置の主要部の構成を示す模式図である。
【０１２７】
図１７に主要部の構成を示すように、本実施形態の原子層堆積装置１Ｆでは、上記第５の実施形態の原子層堆積装置１Ｅの各ガイドローラー７１に代えて、支持機構９０Ａ、９０Ｂを備える。原子層堆積装置１Ｆでは、原子層堆積装置１Ｅにおける各ガイド壁７０ｂは削除されている。
以下、上記第５の実施形態と異なる点を中心に説明する。
【０１２８】
支持機構９０Ａ、９０Ｂは、それぞれ、開口部７０ａの上端および下端において互いに対向して設けられている。支持機構９０Ａ、９０Ｂは、互いに異なる構成および形状を有していてもよい。本実施形態では、一例として、支持機構９０Ａ、９０Ｂは、互いに同様の構成を有している場合の例で説明する。ただし、支持機構９０Ａ、９０Ｂは、図示における水平面を対称面とする面対称な形状を有している。
【０１２９】
支持機構９０Ａ、９０Ｂは、開口部７０ａを通過するフレキシブル基材２に鉛直上方および下方から支持用ガスＧを噴射することによって、フレキシブル基材２を支持機構９０Ａ、９０Ｂの中間部に非接触支持する装置部分である。
支持機構９０Ａ、９０Ｂは、それぞれ、ガス噴射口部９０ａと、ガイド壁９０ｂと、を備える。
【０１３０】
ガス噴射口部９０ａは、開口部７０ａに通過するフレキシブル基材２に支持用ガスＧを噴射する凹状部である。本実施形態では、ガス噴射口部９０ａは、矩形状断面を有する溝が開口部７０ａの長手方向に延びて構成されている。ただし、ガス噴射口部９０ａの形状は、フレキシブル基材２に支持用ガスＧを安定して噴射できる形状であれば、矩形溝には限定されない。例えば、半円状溝、三角形溝などであってもよい。さらに、ガス噴射口部９０ａは、開口部７０ａの長手方向において、互いに離間して複数設けられていてもよい。
支持機構９０Ａにおけるガス噴射口部９０ａは、隔壁７０の厚さ方向の中心軸線上に、開口を下方に向けて、開口部７０ａの上端に固定されている。支持機構９０Ｂにおけるガス噴射口部９０ａは、隔壁７０の厚さ方向の中心軸線上に、開口を上方に向けて、開口部７０ａの下端に固定されている。
【０１３１】
各ガス噴射口部９０ａの開口と反対側の底部には、支持用ガスＧをガス噴射口部９０ａに供給する支持用ガス供給管９１が接続されている。
各支持用ガス供給管９１には、支持用ガスＧを給送する支持用ガス供給源（図示略）が接続されている。
支持用ガスＧとしては、各反応室２０に流入しても、各反応室２０で行われるＡＬＤステップを阻害しない適宜のガスが用いられる。例えば、支持用ガスＧは、各反応室２０に供給されるガス種に応じて、第１前駆体ガス、パージガス、および第２前駆体ガスの少なくとも１種が用いられてもよい。
【０１３２】
各ガス噴射口部９０ａの開口端からは、ガイド壁９０ｂが、各隔壁７０に関する隣接室に向かって突出している。ガイド壁９０ｂの形状は、平板状でもよいし、湾曲板状でもよい。
鉛直方向において、互いに対向するガイド壁９０ｂの間の間隔は、支持用ガスＧの流速に応じて、浮上支持されたフレキシブル基材２とガイド壁９０ｂとの間に、支持用ガスＧによる適正な流体圧が形成されるように設定される。支持用ガスＧによるガス流によって、ガイド壁９０ｂとフレキシブル基材２との間に適正な流体圧が発生することによって、フレキシブル基材２は、ガイド壁９０ｂの中間部において、ガイド壁９０ｂと接触することなく浮上支持される。
【０１３３】
本実施形態の原子層堆積装置１Ｆは、フレキシブル基材２が支持機構９０Ａ、９０Ｂによって各開口部７０ａで、浮上支持される以外は、原子層堆積装置１Ｅと同様にしてＳＡＬＤを行うことができる。
【０１３４】
以上説明したように、本実施形態の原子層堆積装置１Ｅおよび原子層堆積装置１Ｅを用いた本実施形態の原子層堆積方法によれば、剛性が小さいフレキシブル基材を用いても、良好な原子層堆積層が形成できる。
【０１３５】
［第７の実施形態］
次に、本発明の第７の実施形態の原子層堆積装置について説明する。
図１８は、本発明の第７の実施形態の原子層堆積装置の一例の内部構造を示す正面視の模式図である。
【０１３６】
図１８に示すように、本実施形態の原子層堆積装置１Ｇは、上記第２の実施形態の原子層堆積装置１Ａの搬送ベルト６０に代えて、搬送ベルト６０Ａ、６０Ｂ（支持機構、ガイド部材）を備える。さらに、原子層堆積装置１Ｇには、駆動ローラー６１、テンションローラー６２、およびプラズマ電極７２が追加されている。
以下、上記第２の実施形態と異なる点を中心に説明する。
【０１３７】
搬送ベルト６０Ａは、巻き出し室１０および第１反応室Ｒ１〜第４反応室Ｒ４に配置されたガイドローラー５１と、第５反応室Ｒ５において第４反応室Ｒ４側に配置されたガイドローラー５１と、駆動ローラー６１と、テンションローラー６２と、に掛け回されている。このような掛け回しが行われるため、第５反応室Ｒ５における底面部２０ｂには、第５反応室Ｒ５において第４反応室Ｒ４側に配置されたガイドローラー５１から鉛直下方に延びる搬送ベルト６０Ａを挿通する開口部が形成されている。
搬送ベルト６０Ａに掛け回されるテンションローラー６２は、上記第２の実施形態と同様の位置に配置されている。搬送ベルト６０Ａに掛け回される駆動ローラー６１は、第５反応室Ｒ５における底面部２０ｂの下方において、テンションローラー６２と水平方向に対向する位置に配置されている。駆動ローラー６１には、開口部に挿通する搬送ベルト６０Ａが、底面部２０ｂの下方で掛け回されている。
搬送ベルト６０Ａは、上記第２の実施形態の搬送ベルト６０同様な材料からなる。
【０１３８】
搬送ベルト６０Ｂは、第５反応室Ｒ５において第６反応室Ｒ６側に配置されたガイドローラー５１と、第６反応室Ｒ６〜第９反応室Ｒ９および巻き取り室３０に配置されたガイドローラー５１と、駆動ローラー６１と、テンションローラー６２と、に掛け回されている。このような掛け回しが行われるため、第５反応室Ｒ５における底面部２０ｂには、第５反応室Ｒ５において第６反応室Ｒ６側に配置されたガイドローラー５１から鉛直下方に延びる搬送ベルト６０Ｂを挿通する開口部が形成されている。
搬送ベルト６０Ｂに掛け回される駆動ローラー６１は、上記第２の実施形態と同様の位置に配置されている。搬送ベルト６０Ｂに掛け回されるテンションローラー６２は、第５反応室Ｒ５における底面部２０ｂの下方において、駆動ローラー６１と水平方向に対向する位置に配置されている。テンションローラー６２には、開口部に挿通する搬送ベルト６０Ｂが、底面部２０ｂの下方で掛け回されている。
搬送ベルト６０Ｂは、上記第２の実施形態の搬送ベルト６０同様な材料からなる。
【０１３９】
本実施形態におけるプラズマ電極７２は、プラズマ支援原子層堆積法を行うために設けられてもよい。図１８に示す例では、プラズマ電極７２は、第３反応室Ｒ３および第８反応室Ｒ８において、フレキシブル基材２の上方において、フレキシブル基材２と対向する位置に配置されている。
【０１４０】
本実施形態の原子層堆積装置１Ｇによれば、搬送ベルト６０Ａ、６０Ｂがそれぞれ駆動ローラー６１によって同期して駆動される。これにより、フレキシブル基材２が、巻き出し室１０から巻き取り室３０まで搬送される。このため、本実施形態の原子層堆積装置１Ｇでは、上記第２の実施形態と同様にして、フレキシブル基材２が各反応室２０内に搬送されることによって、フレキシブル基材２の表面にＳＡＬＤによる原子層が形成される。
特に本実施形態では、第３反応室Ｒ３および第８反応室Ｒ８におけるプラズマ電極７２によって、プラズマ支援原子層堆積法が行われる。このため、搬送ベルト６０Ａ、６０Ｂにおける原子層堆積が抑制される。
【０１４１】
本実施形態の原子層堆積装置１Ｇおよび原子層堆積装置１Ｇを用いた本実施形態の原子層堆積方法によれば、上記第２の実施形態と同様、剛性が小さいフレキシブル基材を用いても、良好な原子層堆積層が形成できる。
特に本実施形態では、フレキシブル基材２が、搬送ベルト６０Ａ、６０Ｂによって搬送されるため、第２の実施形態と、反応室２０の数、搬送距離が同一でも、搬送ベルト６０Ａ、６０Ｂの長さが搬送ベルト６０よりも短くなる。このため、長尺の搬送ベルトが容易に入手しにくい場合に、容易に装置を構成することができる。
【０１４２】
なお、上記各実施形態および変形例の説明では、ＡＬＤのサイクル数の具体例に基づいて、原子層堆積装置の動作が説明された。しかし、各原子層堆積装置の反応室２０の室数およびＡＬＤサイクル数の設定は、上述の例に限定されることはない。
【０１４３】
上記各実施形態および変形例の説明では、支持機構における接触式のガイド部材は、ローラーの場合の例で説明された。しかし、フレキシブル基材２との摩擦係数が低い部材であれば、ローラー以外の固定部材でもよい。例えば、支持部材は、回転しない丸棒、湾曲板などで構成されてもよい。
【０１４４】
上記各実施形態および変形例の説明では、支持機構が開口部を有するすべての隔壁または一部の隔壁の近傍に設けられた例で説明された。支持機構は、必要に応じて、反応室のうち少なくとも１つに設けられていればよい。
【０１４５】
上記第２の実施形態では、搬送ベルト６０が駆動ローラー６１によって駆動される場合の例で説明した。しかし、搬送ベルト６０がフレキシブル基材２の移動によって容易にフレキシブル基材２とともに移動する場合には、駆動ローラー６１による駆動は省略されてもよい。
【０１４６】
以上、本発明の好ましい各実施形態および変形例を説明したが、本発明はこれらの実施形態および変形例に限定されることはない。本発明の趣旨を逸脱しない範囲で、構成の付加、省略、置換、およびその他の変更が可能である。
例えば、上記第１の実施形態における各ガイドローラー５１を用いた支持機構は、上記第３の実施形態等におけるガイドローラー７１を用いた支持機構、あるいは、上記第６の実施形態における支持機構９０Ａ、９０Ｂに置き換えられてもよい。
また、本発明は前述した説明によって限定されることはなく、添付の特許請求の範囲によってのみ限定される。
【符号の説明】
【０１４７】
１、１Ａ、１Ｂ、１Ｃ、１Ｄ、１Ｅ、１Ｆ  原子層堆積装置
２  フレキシブル基材
１０  巻き出し室
２０  反応室
２１  第１供給管
２２  第２供給管
２３  第３供給管
２４  排気管
２５  ポンプ
２６  第１供給部
２７  第２供給部
２８  第３供給部
３０  巻き取り室
３１ａ、３１ｂ、３１ｃ  バルブ（調整供給部）
３２ａ、３２ｂ、３２ｃ  マスフローメーター（調整供給部）
３７  コンダクタンス可変バルブ
３８  ヒータ
４０  制御部
５０、７０  隔壁（壁部）
５０ａ、７０ａ  開口部
５０ｂ、７０ｂ、９０ｂ  ガイド壁
５１  ガイドローラー（支持機構、ガイド部材、ローラー、搬送ベルトガイドローラー）
５１Ａ、５１Ｂ、５１Ｃ、５１Ｄ、７１  ガイドローラー（支持機構、ガイド部材、ローラー）
６０、６０Ａ、６０Ｂ  搬送ベルト
６１  駆動ローラー
６２  テンションローラー
７２  プラズマ電極
９０ａ  ガス噴射口部
９０Ａ、９０Ｂ  支持機構
９１  支持用ガス供給管
Ｇ  支持用ガス
Ｒｋ  第ｋ反応室
Ｒｍ  第ｍ反応室
Ｒｎ  第ｎ反応室
【図１】
2019160940.tif 000006
【図２】
2019160940.tif 000007
【図３】
2019160940.tif 000008
【図４】
2019160940.tif 000009
【図５】
2019160940.tif 000010
【図６】
2019160940.tif 000011
【図７】
2019160940.tif 000012
【図８】
2019160940.tif 000013
【図９】
2019160940.tif 000014
【図１０】
2019160940.tif 000015
【図１１】
2019160940.tif 000016
【図１２】
2019160940.tif 000017
【図１３】
2019160940.tif 000018
【図１４】
2019160940.tif 000019
【図１５】
2019160940.tif 000020
【図１６】
2019160940.tif 000021
【図１７】
2019160940.tif 000022
【図１８】
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