(57)【要約】      （修正有）【課題】成膜の安定性を高めることができる原子層堆積装置及び原子層堆積方法を提供する。【解決手段】原子層堆積装置１００は、ロール・ツー・ロールで搬送される基材の第１の面を支持しつつ、前記基材の搬送方向を第１の方向から前記第１の方向とは非平行な第２の方向へ変換するように構成された第１のガイドローラ１１Ａと、前記基材の前記第１の面を支持しつつ、前記基材の搬送方向を前記第２の方向から前記第２の方向とは非平行な第３の方向へ変換するように構成された第２のガイドローラ１１Ｂと、前記第１のガイドローラと前記第２のガイドローラとの間に配置され、前記基材の前記第１の面とは反対側の第２の面に対向し、原子層堆積のための原料ガスを前記第２の面に向けて吐出するように構成された第１のヘッド１２Ａとを具備する。【選択図】図１
2013082959.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ロール・ツー・ロールで搬送される基材の第１の面を支持しつつ、前記基材の搬送方向を第１の方向から前記第１の方向とは非平行な第２の方向へ変換するように構成された第１のガイドローラと、
前記基材の前記第１の面を支持しつつ、前記基材の搬送方向を前記第２の方向から前記第２の方向とは非平行な第３の方向へ変換するように構成された第２のガイドローラと、
前記第１のガイドローラと前記第２のガイドローラとの間に配置され、前記基材の前記第１の面とは反対側の第２の面に対向し、自己停止反応成膜のための原料ガスを前記第２の面に向けて吐出するように構成された少なくとも１つの第１のヘッドと
を具備する自己停止反応成膜装置。
【請求項２】
請求項１に記載の自己停止反応成膜装置であって、
前記第１のヘッドは、複数種の原料ガスを個々に吐出することが可能な複数のヘッド部を含む前記第２の方向に平行なガス吐出面を有し、前記第１のガイドローラと前記第２のガイドローラとの間で前記第２の面に１原子層以上の薄膜を形成する
自己停止反応成膜装置。
【請求項３】
請求項１に記載の自己停止反応成膜装置であって、
前記基材を挟んで前記第１のヘッドと対向するように配置され、前記基材を所定温度に加熱することが可能なヒータユニットをさらに具備する
自己停止反応成膜装置。
【請求項４】
請求項３に記載の自己停止反応成膜装置であって、
前記ヒータユニットは、所定温度に加熱された流体を前記基材の前記第２の面に向けて噴出するように構成された噴出部を有する
自己停止反応成膜装置。
【請求項５】
請求項１に記載の自己停止反応成膜装置であって、
前記第１の面を支持しつつ、前記基材の搬送方向を前記第３の方向から前記第３の方向とは非平行な第４の方向へ変換するように構成された第３のガイドローラと、
前記第２のガイドローラと前記第３のガイドローラとの間に配置され、前記基材の前記第２の面に対向し、自己停止反応成膜のための原料ガスを前記第２の面に向けて吐出するように構成された第２のヘッドとをさらに具備する
自己停止反応成膜装置。
【請求項６】
請求項１に記載の自己停止反応成膜装置であって、
前記第１のヘッドは、前記第１のガイドローラと前記第２のガイドローラとの間に配置された複数の第１のヘッドを含む
自己停止反応成膜装置。
【請求項７】
ロール・ツー・ロールで搬送される基材の第１の面を支持しつつ、前記基材の搬送方向を段階的に変化させるように配列された複数の第１のガイドローラを含む第１のローラ群と、
前記複数の第１のガイドローラのうち所定の複数の第１のガイドローラの間にそれぞれ配置され、前記基材の前記第１の面とは反対側の第２の面に対向し、自己停止反応成膜のための原料ガスを前記第２の面に向けて吐出するように構成された複数の第１のヘッドと
を具備する自己停止反応成膜装置。
【請求項８】
請求項７に記載の自己停止反応成膜装置であって、
前記基材の前記第２の面を支持しつつ、前記基材の搬送方向を段階的に変化させるように配列された複数の第２のガイドローラを含む第２のローラ群と、
前記複数の第２のガイドローラのうち所定の複数の第２のガイドローラの間にそれぞれ配置され、前記基材の前記第１の面に対向し、自己停止反応成膜のための原料ガスを前記第１の面に向けて吐出するように構成された複数の第２のヘッドとをさらに具備する
自己停止反応成膜装置。
【請求項９】
請求項８に記載の自己停止反応成膜装置であって、
前記第１のローラ群と前記第２のローラ群との間に配置され、前記基材の前記第１の面及び前記第２の面を除塵するための処理ユニットをさらに具備する
自己停止反応成膜装置。
【請求項１０】
請求項７に記載の自己停止反応成膜装置であって、
前記第１のローラ群へ前記基材を供給するための巻出しローラと、
前記第１のローラ群から送出される前記基材を巻き取るための巻取りローラとをさらに具備する
自己停止反応成膜装置。
【請求項１１】
請求項１０に記載の自己停止反応成膜装置であって、
前記巻出しローラと前記第１のローラ群との間に配置され、前記基材の第１の面を除塵するための処理ユニットをさらに具備する
自己停止反応成膜装置。
【請求項１２】
請求項７に記載の自己停止反応成膜装置であって、
前記第１のローラ群と前記複数の第１のヘッドとを収容するチャンバをさらに具備する
自己停止反応成膜装置。
【請求項１３】
ロール・ツー・ロールで搬送される基材の第１の面を複数のガイドローラで支持しつつ、搬送方向が段階的に変化するように前記基材を搬送し、
前記複数のガイドローラのうち所定の複数のガイドローラの間にそれぞれ配置された複数のヘッドから自己停止反応成膜のための原料ガスを吐出することで、前記基材の前記第１の面とは反対側の第２の面に１原子層以上の薄膜を順次成膜する
自己停止反応成膜方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本技術は、原子層堆積（ＡＬＤ：Atomic Layer Deposition）法あるいは分子層堆積（ＭＬＤ：Molecular Layer Deposition）法を用いて成膜する自己停止反応成膜装置及び自己停止反応成膜方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
薄膜形成技術の一つとして、原子層堆積法（ＡＬＤ法）が知られている。ＡＬＤ法は、反応ガスの連続した化学反応により薄膜を形成する技術である。ＡＬＤ法では通常、前駆体ガスと呼ばれる２種類の反応ガス（原料ガス）が使用される。各々の前駆体ガスは、基材表面に別々に曝されることで基材表面と反応し、１サイクルにつき１原子層単位で薄膜を形成する。したがって、基材表面において各前駆体ガスを繰り返し反応させることで、所定厚みの薄膜が形成されることになる。
【０００３】
ＡＬＤ法を用いた成膜装置として、例えば、ロール・ツー・ロール方式の成膜装置が知られている。例えば下記特許文献１には、周面にポリマー基板が巻き付けられる回転可能なドラムと、このドラムの周囲に沿って配置されポリマー基板上に原料ガスを吐出する複数のＡＬＤ源とを備えた原子層堆積装置が記載されている。また下記特許文献２には、複数のロール部材を含む基材の搬送機構と、上記複数のロール部材に各々対向して配置され、ＡＬＤを行うための前駆体ガスを上記基材に対して局所的に出力可能な複数のヘッド部とを備えた成膜装置が記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特表２００７−５２２３４４号公報
【特許文献２】特開２０１１−１３７２０８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
特許文献１，２に記載のように原料ガスの供給源としてＡＬＤ源あるいはヘッド部を用いる成膜装置においては、複数種の原料ガスが相互に混合しないように、上記ＡＬＤ源あるいはヘッド部と基材表面との間に一定の微細なクリアランスを確保する必要がある。
【０００６】
しかしながら上記特許文献１，２に記載の成膜装置においては、上記ＡＬＤ源あるいはヘッド部は、ドラムあるいはロール部材の円弧状の周面に対向するように配置されているため、基材表面との間に一定のクリアランスを形成することができない。このため上記成膜装置においては安定した成膜が困難であるという問題がある。
【０００７】
以上のような事情に鑑み、本技術の目的は、成膜の安定性を高めることができる自己停止反応成膜装置及び自己停止反応成膜方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記目的を達成するため、本技術の一形態に係る自己停止反応成膜装置は、第１のガイドローラと、第２のガイドローラと、少なくとも１つの第１のヘッドとを具備する。
上記第１のガイドローラは、ロール・ツー・ロールで搬送される基材の第１の面を支持しつつ、上記基材の搬送方向を第１の方向から上記第１の方向とは非平行な第２の方向へ変換するように構成される。
上記第２のガイドローラは、上記基材の上記第１の面を支持しつつ、上記基材の搬送方向を上記第２の方向から上記第２の方向とは非平行な第３の方向へ変換するように構成される。
上記第１のヘッドは、上記第１のガイドローラと上記第２のガイドローラとの間に配置され、前記基材の上記第１の面とは反対側の第２の面に対向し、自己停止反応成膜のための原料ガスを上記第２の面に向けて吐出するように構成される。
【０００９】
上記自己停止反応成膜装置において、基材は、その第１の面を第１のガイドローラと第２のガイドローラとにより支持され、第１のガイドローラと第２のガイドローラとの間において直線的に架け渡される。一方、第１のヘッドは、第１のガイドローラと第２のガイドローラとの間に配置されることで、基材に平面的に対向する。これにより基材と第１のヘッドとの間のクリアランスを一定に保つことができるため、基材の第２の面に原子層あるいは分子層を安定して形成することが可能となる。
【００１０】
第１のガイドローラと第２のガイドローラとの間に配置される第１のヘッドの数は単数でもよいし、複数でもよい。第１のヘッドは、それ単独で原子層の堆積に必要な複数のガス種を吐出するように構成されてもよいし、原子層あるいは分子層の堆積に必要な複数のガス種を個々に吐出する複数のヘッド部を組み合わせて構成されてもよい。
【００１１】
例えば上記第１のヘッドは、複数種の原料ガスを個々に吐出することが可能な複数のヘッド部を含む上記第２の方向に平行なガス吐出面を有してもよい。この場合、上記第１のヘッドは、第１のガイドローラと第２のガイドローラとの間で上記第２の面に１原子層以上の薄膜を形成する。
これにより、基材上に１原子層以上の薄膜を安定に形成することができる。
【００１２】
上記自己停止反応成膜装置は、ヒータユニットをさらに具備してもよい。上記ヒータユニットは、基材を挟んで第１のヘッドと対向するように配置され、基材を所定温度に加熱することが可能に構成される。
これにより基材の成膜領域を所定の成膜温度に安定に加熱できるため、原子層あるいは分子層の膜質を高めることができる。
【００１３】
ヒータユニットの構成は特に限定されず、伝導、対流あるいは放射によって基材を加熱できる構成であればよい。例えば上記ヒータユニットは、所定温度に加熱された流体を基材の第２の面に向けて噴出するように構成された噴出部を有する。これにより基材の成膜領域を加熱しつつ、流体の圧力で基材の弛みを抑え、基材と第１のヘッドとの間に所定のクリアランスを安定に維持することができる。
【００１４】
上記自己停止反応成膜装置は、第３のガイドローラと、第２のヘッドとをさらに具備してもよい。
上記第３のガイドローラは、上記第１の面を支持しつつ、基材の搬送方向を上記第３の方向から上記第３の方向とは非平行な第４の方向へ変換するように構成される。
上記第２のヘッドは、第２のガイドローラと第３のガイドローラとの間に配置され、基材の上記第２の面に対向し、自己停止反応成膜のための原料ガスを上記第２の面に向けて吐出するように構成される。
【００１５】
上記構成において、第２のヘッドは、第１のヘッドから吐出される原料ガスと同一のガスを吐出するように構成されてもよいし、第１のヘッドから吐出される原料ガスとは異なるガスを吐出するように構成されてもよい。すなわち第２のヘッドは、第１のヘッドで形成される原子層あるいは分子層と同一材料の原子層あるいは分子層を形成するためのものであってもよいし、第１のヘッドで形成される原子層あるいは分子層とは異なる材料の原子層あるいは分子層を形成するためのものであってもよい。
【００１６】
一方、本技術の他の形態に係る自己停止反応成膜装置は、第１のローラ群と、複数の第１のヘッドとを具備する。
上記第１のローラ群は、ロール・ツー・ロールで搬送される基材の第１の面を支持しつつ、上記基材の搬送方向を段階的に変化させるように配列された複数の第１のガイドローラを含む。
上記複数の第１のヘッドは、複数の第１のガイドローラのうち所定の複数の第１のガイドローラの間にそれぞれ配置され、基材の第１の面とは反対側の第２の面に対向し、自己停止反応成膜のための原料ガスを上記第２の面に向けて吐出するように構成される。
【００１７】
上記自己停止反応成膜装置において、基材は、その第１の面を複数の第１のガイドローラにより支持され、これら第１のガイドローラ各々の間において直線的に架け渡される。一方、複数の第１のヘッドは、複数の第１のガイドローラ各々の間にそれぞれ配置されることで、基材の第２の面に平面的に対向する。これにより基材と第１のヘッド各々との間に所定のクリアランスを安定に確保することができるため、基材の第２の面に原子層あるいは分子層を安定して形成することが可能となる。また、複数の第１のヘッドで原子層あるいは分子層を順次形成するため、生産性を向上させることができる。
【００１８】
上記自己停止反応成膜装置は、第２のローラ群と、複数の第２のヘッドとをさらに具備してもよい。
上記第２のローラ群は、基材の第２の面を支持しつつ、基材の搬送方向を段階的に変化させるように配列された複数の第２のガイドローラを含む。
上記複数の第２のヘッドは、複数の第２のガイドローラのうち所定の複数の第２のガイドローラの間にそれぞれ配置され、基材の第１の面に対向し、自己停止反応成膜のための原料ガスを上記第１の面に向けて吐出するように構成される。
これにより、基材の第１の面だけでなく第２の面にも原子層あるいは分子層を形成することができる。
【００１９】
この場合、処理ユニットをさらに具備してもよい。上記処理ユニットは、基材の第１の面及び第２の面を除塵するためのものであり、第１のローラ群と第２のローラ群との間に配置される。
これにより、基材の第１の面および第２の面を清浄化することができるため、基材の両面に高品質な原子層あるいは分子層を安定して形成することができる。
【００２０】
上記自己停止反応成膜装置は、第１のローラ群へ基材を供給するための巻出しローラと、第１のローラ群から送出される基材を巻き取るための巻取りローラとをさらに具備してもよい。
これにより基材の連続成膜が可能となるため、生産性を向上させることができる。
【００２１】
上記自己停止反応成膜装置は、第１のローラ群と複数の第１のヘッドとを収容するチャンバをさらに具備してもよい。
これにより基材の成膜雰囲気を自由に調整することができる。チャンバ内は大気でもよいし減圧雰囲気でもよい。あるいはチャンバ内は、所定の不活性ガス雰囲気に置換されてもよい。
【００２２】
本技術の一形態に係る自己停止反応成膜方法は、ロール・ツー・ロールで搬送される基材の第１の面を複数のガイドローラで支持しつつ、搬送方向が段階的に変化するように基材を搬送することを含む。
上記複数のガイドローラのうち所定の複数のガイドローラの間にそれぞれ配置された複数のヘッドから自己停止反応成膜のための原料ガスを吐出することで、基材の第１の面とは反対側の第２の面に１原子層以上の薄膜が順次成膜される。
【００２３】
上記自己停止反応成膜方法において、基材は、その第１の面を複数のガイドローラにより支持され、複数のガイドローラ各々の間において直線的に架け渡される。一方、複数のヘッドは、複数のガイドローラ各々の間にそれぞれ配置されることで、基材の第２の面に平面的に対向する。これにより基材と各ヘッドとの間に所定のクリアランスを安定に確保することができるため、基材の第２の面に原子層あるいは分子層を安定して形成することが可能となる。また、複数のヘッドで原子層あるいは分子層を順次形成するため、生産性を向上させることができる。
【発明の効果】
【００２４】
以上のように、本技術によれば、基材に原子層あるいは分子層を安定して形成することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２５】
【図１】本技術の第１の実施形態に係る自己停止反応成膜装置の概略構成図である。
【図２】上記自己停止反応成膜装置におけるガイドローラによる基材の搬送経路を示す模式図である。
【図３】上記自己停止反応成膜装置におけるＡＬＤヘッドと基材との関係を示す模式図である。
【図４】上記自己停止反応成膜装置におけるヒータユニットの構成を示す概略断面図である。
【図５】上記ＡＬＤヘッドを用いた自己停止反応成膜方法を説明する概略工程図である。
【図６】上記自己停止反応成膜装置によって作製されたフィルムデバイスの一構成例を示す概略断面図である。
【図７】本技術の第２の実施形態に係る自己停止反応成膜装置の概略構成図である。
【図８】上記自己停止反応成膜装置によって作製されたフィルムデバイスの一構成例を示す概略断面図である。
【図９】本技術の第３の実施形態に係る自己停止反応成膜装置の概略構成図である。
【図１０】本技術の第４の実施形態に係る自己停止反応成膜装置の概略構成図である。
【図１１】本技術の実施形態の変形例を説明する要部概略図である。
【発明を実施するための形態】
【００２６】
以下、本技術に係る実施形態を、図面を参照しながら説明する。以下の実施形態では、自己停止反応成膜装置として原子層堆積（ＡＬＤ）装置を例に挙げて説明する。
【００２７】
＜第１の実施形態＞
図１は、本技術の第１の実施形態に係る原子層堆積装置の概略構成図である。図１においてＸ軸及びＹ軸は相互に直交する水平方向を示し、Ｚ軸は鉛直方向を示している。本実施形態では、ロール・ツー・ロール方式で搬送される基材の一方の面に原子層を堆積させる原子層堆積装置及び原子層堆積方法を説明する。
【００２８】
［原子層堆積装置の全体構成］
本実施形態の原子層堆積装置１００は、第１のチャンバ１０１と、第２のチャンバ１０２と、第３のチャンバ１０３とを有する。第１のチャンバ１０１には、ガイドローラ、ＡＬＤヘッド等を含む成膜部Ｃ１１が収容される。第２のチャンバ１０２には、成膜部Ｃ１１へ基材Ｆを供給する巻出しローラ等を含む巻出し部Ｃ１２が収容される。第３のチャンバ１０３には、成膜部Ｃ１１から基材Ｆを巻き取る巻取りローラ等を収容する巻取り部Ｃ１３が収容される。第１のチャンバ１０１と第２及び第３のチャンバ１０２，１０３との間には基材Ｆを通過させるための開口が形成されている。
【００２９】
第１〜第３のチャンバ１０１〜１０３はそれぞれ図示しない真空ポンプによって内部を排気されることが可能に構成されている。第１〜第３のチャンバ１０１〜１０３は共通の真空ポンプで排気されてもよいし、個別に接続された複数の真空ポンプによって各々排気されてもよい。
【００３０】
原子層堆積装置１００は、第１〜第３のチャンバ１０１〜１０３に窒素やアルゴン等の所定のプロセスガスを導入することが可能なガス導入ラインを有し、各チャンバを所定のガス雰囲気に維持することが可能に構成されている。
【００３１】
基材Ｆは、所定幅に裁断されたフレキシブル性を有する長尺のプラスチックフィルム又はシートで構成される。プラスチックフィルムとしては、例えば、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）、ポリカーボネート（ＰＣ）、ポリエーテルサルフォン（ＰＥＳ）、ポリスチレン（ＰＳ）、アラミド、トリアセチルセルロース（ＴＡＣ）、シクロオレフィンポリマー（ＣＯＰ）、ポリメチルメタクリレート（ＰＭＭＡ）などの透光性を有するフィルムが挙げられる。基材Ｆは、プラスチックフィルムに限られず、アルミニウム、ステンレス鋼、チタン等の金属フィルムや、ガラスフィルム等が採用されてもよい。
【００３２】
［成膜部］
（ガイドローラ）
成膜部Ｃ１１は、ロール・ツー・ロール方式で搬送される基材Ｆの第１の面を支持しつつ、基材Ｆの搬送方向を段階的に変化させるように配列された複数のガイドローラ１１Ａ，１１Ｂ，１１Ｃ，１１Ｄを有する。ガイドローラ１１Ａ〜１１Ｄは、基材Ｆの裏面Ｆｂ（第１の面）を支持する回転可能なロール部材で構成され、基材Ｆの搬送方向を段階的に変化させるように配列される。ガイドローラ１１Ａ〜１１Ｄは、Ｘ軸方向に軸心を有する円筒形状を有している。
【００３３】
図２は、ガイドローラ１１Ａ〜１１Ｄによる基材Ｆの搬送経路を示す模式図である。ガイドローラ１１Ａは、成膜部Ｃ１１において基材Ｆの搬送方向に関して最上流側に位置し、巻出し部Ｃ１２から供給される基材Ｆの搬送方向をＤ１からＤ２方向へ変換する。ガイドローラ１１Ｂは、ガイドローラ１１Ａの直下流側に位置し、基材Ｆの搬送方向をＤ２からＤ３方向へ変換する。ガイドローラ１１Ｃは、ガイドローラ１１Ｂの直下流側に位置し、基材Ｆの搬送方向をＤ３からＤ４方向へ変換する。ガイドローラ１１Ｄは、ガイドローラ１１Ｃの直下流側に位置し、基材Ｆの搬送方向をＤ４からＤ５方向へ変換して、基材Ｆを巻取り部Ｃ１３へ送出する。
【００３４】
ここで、Ｄ１方向とＤ２方向、Ｄ２方向とＤ３方向、Ｄ３方向とＤ４方向、及び、Ｄ４方向とＤ５方向は、それぞれ相互に非平行な関係とされる。これにより、各ガイドローラ１１Ａ〜１１Ｄにおける基材フィルムＦの抱き角に応じて定まる張力を基材フィルムＦに付与し、隣り合う複数のガイドローラ間において基材フィルムＦの直線的な搬送姿勢を得ることができる。
【００３５】
ガイドローラ１１Ａ〜１１Ｄの配列間隔は特に限定されず、基材フィルムＦの自重で基材フィルムＦの直線的な搬送姿勢が損なわれない程度に設定される。ガイドローラ１１Ａ〜１１Ｄ各々における基材Ｆの抱き角も特に限定されず、例えば１度以上であればよい。
【００３６】
ガイドローラ１１Ａ〜１１Ｄはそれぞれ独立した回転駆動源を備えるが、独自の駆動源を備えないフリーローラで構成されてもよい。ガイドローラ１１Ａ〜１１Ｄが各々個別に駆動可能に構成されることで、各ガイドローラ間において基材Ｆの張力を最適化することが可能である。駆動方式は特に限定されず、速度制御でもよいしトルク制御でもよい。基材Ｆと接触するガイドローラ１１Ａ〜１１Ｄの周面は、典型的には金属材料で形成されるが、これに限られず絶縁材料等で構成されてもよい。
【００３７】
成膜部Ｃ１１において基材Ｆの走行をガイドするガイドローラの数は上述の例に限られず、さらに複数のガイドローラが用いられてもよい。
【００３８】
（ＡＬＤヘッド）
成膜部Ｃ１１は、基材Ｆに原子層を堆積させるための複数のＡＬＤヘッド１２Ａ，１２Ｂ，１２Ｃをさらに有する。ＡＬＤヘッド１２Ａ〜１２Ｃは、基材Ｆの搬送方向に沿って順次配置され、基材Ｆの表面Ｆａ（第２の面）に原子層堆積のための各種原料ガスを吐出可能に構成される。
【００３９】
原料ガスの種類は、形成される薄膜の種類に応じて設定される。本実施形態では、基材Ｆの表面Ｆａに酸化アルミニウム（Ａｌ2Ｏ3）の原子層が形成される。この場合、第１の前駆体ガスと第２の前駆体ガスとが用いられる。第１の前駆体ガスとしては、例えばＴＭＡ（トリメチルアルミニウム；（ＣＨ3）3Ａｌ）等が挙げられる。第２の前駆体ガスとしては、例えば水（Ｈ2Ｏ）が挙げられる。その他、パージガスとして窒素（Ｎ2）等が用いられる。
【００４０】
なお、これらの前駆体ガスとしては、この他にも、例えば以下の材料を用いることができる。
ビス（テル−ブチルイミノ）ビス（ジメチルアミノ）タングステン（ＶＩ）；（（ＣＨ3）3ＣＮ）2Ｗ（Ｎ（ＣＨ3）2）2、
トリス（テル−ブトキシ）シラノール；（（ＣＨ3）3ＣＯ）3ＳｉＯＨ、
ジエチル亜鉛；（Ｃ2Ｈ5）2Ｚｎ、
トリス（ジエチルアミド）（テル−ブチルイミド）タンタル（Ｖ）；（ＣＨ3）3ＣＮＴａ（Ｎ（Ｃ2Ｈ5）2）3、
トリス（テル−ペントキシ）シラノール；（ＣＨ3ＣＨ2Ｃ（ＣＨ3）2Ｏ）3ＳｉＯＨ、
トリメチル（メチルシクロペンタジエニル）白金（ＩＶ）；Ｃ5Ｈ4ＣＨ3Ｐｔ（ＣＨ3）3、
ビス（エチルシクロペンタジエニル）ルテニウム（ＩＩ）；Ｃ7Ｈ9ＲｕＣ7Ｈ9、
（３−アミノプロピル）トリエトキシシラン；Ｈ2Ｎ（ＣＨ2）3Ｓｉ（ＯＣ2Ｈ5）3、
四塩化珪素；ＳｉＣｌ4、
四塩化チタン；ＴｉＣｌ4、
チタン（ＩＶ）イソプロポキシド；Ｔｉ［（ＯＣＨ）（ＣＨ3）2］4、
テトラキス（ジメチルアミド）チタン（ＩＶ）；［（ＣＨ3）2Ｎ］4Ｔｉ、
テトラキス（ジメチルアミド）ジルコニウム（ＩＶ）；［（ＣＨ3）2Ｎ］4Ｚｒ、
トリス［Ｎ，Ｎ−ビス（トリメチルシリル）アミド］イットリウム；［［（ＣＨ3）3Ｓｉ］2］Ｎ）3Ｙ
【００４１】
ＡＬＤヘッド１２Ａは、ガイドローラ１１Ａとガイドローラ１１Ｂとの間に配置され、ガイドローラ１１Ａからガイドローラ１１Ｂへ向かって搬送される基材Ｆの表面Ｆａに酸化アルミニウムの原子層を形成する。ＡＬＤヘッド１２Ｂは、ガイドローラ１１Ｂとガイドローラ１１Ｃとの間に配置され、ガイドローラ１１Ｂからガイドローラ１１Ｃへ向かって搬送される基材Ｆの表面Ｆａに酸化アルミニウムの原子層を形成する。そしてＡＬＤヘッド１２Ｃは、ガイドローラ１１Ｃとガイドローラ１１Ｄとの間に配置され、ガイドローラ１１Ｃからガイドローラ１１Ｄへ向かって搬送される基材Ｆの表面Ｆａに酸化アルミニウムの原子層を形成する。以下、各ＡＬＤヘッド１２Ａ〜１２Ｃによって成膜される原子層を「ＡＬＤ膜」とも称する。
【００４２】
図３は、ＡＬＤヘッド１２Ａと基材Ｆとの関係を示す模式図である。ＡＬＤヘッド１２Ａは、原料ガスとして第１の前駆体ガス、第２の前駆体ガス、パージガスを含む各種原料ガスを吐出するガス吐出面１２０を有する。ガス吐出面１２０は略平坦な面で形成されており、基材Ｆの表面Ｆａに対向して配置されている。ＡＬＤヘッド１２Ａは、ガス吐出面１２０がＤ２方向に走行する基材Ｆの表面Ｆａに平行となるように配置されることで、ガス吐出面１２０と基材表面Ｆａとの間に所定の間隙（クリアランス）Ｇを形成している。間隙Ｇの大きさは特に限定されず、例えば２ｍｍに設定される。
【００４３】
ガス吐出面１２０には、各種原料ガスを吐出する複数の吐出口１２ｓ（ヘッド部）が形成されている。これらの吐出口１２ｓは、基材Ｆの搬送方向に沿って配列された複数のスリットで構成されており、例えば、第１の前駆体ガスを吐出する第１のスリット、パージガスを吐出する第２のスリット、第２の前駆体ガスを吐出する第３のスリット、パージガスを吐出する第４のスリットがその順で基材Ｆの搬送方向に配列されている。これらの原料ガスは、各スリットから常時吐出されてもよいし、個別に吐出時間が調整されてもよい。また、ガス同士の混合を防止する目的で、吸引用のスリットがガス吐出面１２０の適宜の位置に設けられてもよい。
【００４４】
ガス吐出面１２０に形成される上記第１〜第４のスリットの組は単数でもよいが、本実施形態ではガス吐出面１２０に上記第１〜第４のスリットからなる組が複数繰り返し配列されている。これにより単一のＡＬＤヘッド１２Ａで多層の原子層からなるＡＬＤ膜を形成することが可能となり、生産性を高めることができる。
【００４５】
他のＡＬＤヘッド１２Ｂ，１２Ｃもまた、上述したＡＬＤヘッド１２Ａと同様の構成を有している。ＡＬＤヘッド１２Ｂは、そのガス吐出面がＤ３方向に走行する基材Ｆの表面Ｆａに平行となるように配置されている。ＡＬＤヘッド１２Ｃは、そのガス吐出面がＤ４方向に走行する基材Ｆの表面Ｆａに平行となるように配置されている。ＡＬＤヘッド１２Ｂ，１２Ｃと基材Ｆとの間隙Ｇの大きさは、ＡＬＤヘッド１２Ａと基材Ｆとの間隙Ｇの大きさと同様に設定されてもよいし、これとは異なる値に設定されてもよい。また、ＡＬＤヘッド１２Ｂ，１２Ｃは、ＡＬＤヘッド１２Ａと同一の原料ガスを吐出して酸化アルミニウムからなるＡＬＤ膜を形成するように構成されているが、これに限られず、異なる材料からなるＡＬＤ膜を形成するようにしてもよい。
【００４６】
ＡＬＤヘッドの数は上述の例に限られず、例えば目的とする厚みのＡＬＤ膜が得られるようにＡＬＤヘッドの数を適宜設定することができる。
【００４７】
（ヒータユニット）
成膜部Ｃ１１は、基材Ｆを所定温度に加熱するための複数のヒータユニット１３Ａ，１３Ｂ，１３Ｃをさらに有する。ヒータユニット１３Ａ〜１３Ｃは、ガイドローラ１１Ａ〜１１Ｄの各々の間にそれぞれ配置され、基材Ｆの裏面Ｆｂにそれぞれ対向している。ヒータユニット１３Ａ〜１３Ｃは、基材Ｆを挟んでＡＬＤヘッド１２Ａ〜１２Ｃにそれぞれ対向するように配置されることで、各ＡＬＤヘッド１２Ａ〜１２Ｃに対向する基材Ｆの成膜領域を個々に加熱する。
【００４８】
ヒータユニット１３Ａ〜１３Ｃの構成は特に限定されず、加熱方式に応じて適宜の構成が採用可能である。本実施形態では、チャンバ１０１の内部が所定圧の窒素ガス雰囲気に維持されており、ヒータユニット１３Ａ〜１３Ｃには、図４に示すように所定温度に加熱された温風を基材Ｆの裏面Ｆｂに向けて噴出する機構が採用されている。
【００４９】
図４は、ヒータユニット１３Ａの構成を示す概略断面図である。他のヒータユニット１３Ｂ，１３Ｃもヒータユニット１３Ａと同一の構成を有している。ヒータユニット１３Ａは、ヒータ１３１、ファン１３２等を収容する筐体１３３を有する。筐体１３３には、チャンバ１０１内の窒素ガスを吸い込むための吸込み口１３４と、当該窒素ガスを噴出する複数の噴出口１３５とを有する。ヒータユニット１３Ａは、ファン１３２の回転により吸込み口１３４から窒素ガスを筐体１３３の内部に吸引し、ヒータ１３１で所定温度に加熱した窒素を噴出口１３５から基材裏面Ｆｂへ向けて噴出する。基材Ｆの加熱温度は特に限定されず、例えば２００℃とされる。
【００５０】
上記構成のヒータユニット１３Ａ〜１３Ｃによれば、基材Ｆを所定温度に加熱できるだけでなく、噴出される流体（窒素）の圧力によって基材Ｆの弛みを防止することができる。これにより、基材Ｆの弛みによる間隙Ｇの変動を防止することができる。また、窒素ガスの噴出圧によって基材ＦとＡＬＤヘッド１２Ａ〜１２Ｃとの間隙Ｇを所望の値に設定するようにしてもよい。
【００５１】
［供給部］
巻出し部Ｃ１２は、基材Ｆを巻き出す巻出しローラ１４と、成膜前の基材Ｆに前処理を施す前処理ユニット１５とを有する。
【００５２】
巻出しローラ１４は、回転数制御が可能な駆動源を有しており、基材Ｆを成膜部Ｃ１１に向けて所定のライン速度（搬送速度）で連続的に送出する。巻出し部Ｃ１２は、巻出しローラ１４から供給された基材Ｆの走行をガイドする単数又は複数のガイドローラをさらに有してもよい。巻出し部Ｃ１２は、成膜部Ｃ１１のガイドローラ１１Ａに対して基材ＦをＤ１方向に沿って供給する。
【００５３】
前処理ユニット１５は、表面処理部１５１、除塵・除電処理部１５２、ＵＶ（紫外線）硬化樹脂吐出部１５３、ＵＶ照射部１５４、予熱部１５５等を有し、作製するべきデバイスの種類（層構造）、処理条件等に応じて使い分けられる。例えば水蒸気バリアフィルムを作製する場合には、酸化アルミニウムからなるＡＬＤ膜の下地として、基材Ｆの表面ＦａにＵＶ樹脂層が形成される。
【００５４】
［回収部］
一方、巻取り部Ｃ１３は、成膜後の基材Ｆに後処理を施す後処理ユニット１６と、基材Ｆを巻き取る巻取りローラ１７とを有する。
【００５５】
巻取りローラ１７は、回転数制御が可能な駆動源を有しており、成膜部Ｃ１１から基材Ｆを所定のライン速度で連続的に巻き取る。巻取り部Ｃ１３は、成膜部Ｃ１１のガイドローラ１１Ｄから搬送された基材Ｆの走行をガイドする単数又は複数のガイドローラをさらに有してもよい。
【００５６】
後処理ユニット１６は、予熱部１６１、ＵＶ硬化樹脂吐出部１６２、ＵＶ照射部１６３、除塵・除電処理部１６４、表面処理部１６５等を有し、作製するべきデバイスの種類（層構造）、処理条件等に応じて使い分けられる。例えば水蒸気バリアフィルムを作製する場合には、酸化アルミニウムからなるトップコートとして、ＡＬＤ膜の上にＵＶ樹脂層が形成される。除塵・除電処理部１６４は、巻取り前に基材Ｆを除塵あるいは除電して、巻き崩れを防止するために適用される。予熱部１６１及び表面処理部１６５は、例えば、基材Ｆの巻取り後、巻取りローラ１７を巻出しローラとして駆動し、成膜部Ｃ１１へ基材Ｆを再供給する場合に適用される。
【００５７】
［制御部］
なお原子層堆積装置１００は、成膜部Ｃ１１、巻出し部Ｃ１２及び巻取り部Ｃ１３の各部の駆動を制御する制御部１０４（図１）を有する。制御部１０４は、典型的にはコンピュータで構成され、巻出しローラ１４、ガイドローラ１１Ａ〜１１Ｄ、巻取りローラ１７の回転駆動、ＡＬＤヘッド１２Ａ〜１２Ｃのガス吐出、ヒータユニット１３Ａ〜１３Ｃの温度調節あるいは流体噴出圧等をそれぞれ制御する。
【００５８】
［原子層堆積方法］
次に、上述の原子層堆積装置１００を用いた原子層堆積方法について説明する。
【００５９】
第１〜第３のチャンバ１０１〜１０３の内部は、所定圧に調圧された窒素ガス雰囲気に維持される。原子層堆積装置１００は、巻出しローラ１４と巻取りローラ１７との間において基材Ｆを所定の搬送速度で搬送しつつ、巻出し部Ｃ１２において所定の前処理を施し、成膜部Ｃ１１においてＡＬＤ膜を形成し、巻取り部Ｃ１３において所定の後処理を施す。以下、成膜部Ｃ１１における成膜処理を主として説明する。
【００６０】
原子層堆積装置１００は、基材Ｆの裏面Ｆｂを複数のガイドローラ１１Ａ〜１１Ｄで支持しつつ、図２に示すように搬送方向が段階的に変化するように基材Ｆを搬送する。これにより、隣り合うガイドローラ１１Ａ〜１１Ｄの間において基材Ｆに所定の張力が付与され、直線的な搬送姿勢を安定に保持することができる。
【００６１】
ヒータユニット１３Ａ〜１３Ｃは、所定温度に加熱した窒素を基材Ｆの裏面Ｆｂに吹き付けることで、基材Ｆを所定温度（例えば２００℃）に加熱する。また、基材Ｆの裏面Ｆｂに一定の流体圧を作用させることで、基材Ｆの走行時のバタツキを抑制し、基材Ｆの走行姿勢の安定性が高められる。
【００６２】
ＡＬＤヘッド１２Ａ〜１２Ｃはそれぞれ、基材Ｆの表面Ｆａに第１の前駆体ガス、パージガス、第２の前駆体ガス及びパージガスを順に吐出することで、酸化アルミニウムからなるＡＬＤ層を形成する。図５（Ａ）〜（Ｄ）に、ＡＬＤヘッド１２ａによるＡＬＤ層の成膜プロセスを概略的に示す。
【００６３】
図５（Ａ）に示すように、基材Ｆの表面が第１の前駆体ガス（例えばＴＭＡ）Ｐ１に曝されると、第１の前駆体ガスＰ１が基材Ｆの表面に吸着されることで、第１の前駆体ガスＰ１からなる第１の前駆体層Ｌ１が基材Ｆの表面に形成される。次いで図５（Ｂ）に示すように、基材Ｆの表面がパージガスＰ０に曝され、基材Ｆの表面に残存する未結合の前駆体ガスＰ１が除去される。パージガスＰ０としては、酸化アルミニウムのＡＬＤ層を形成する場合、窒素やアルゴンが用いられるが、これ以外にも、水素、酸素、二酸化炭素等がパージガスとして用いられ得る。
【００６４】
続いて図５（Ｃ）に示すように基材Ｆの表面が第２の前駆体ガス(例えばＨ2Ｏ)Ｐ２に曝される。第２の前駆体ガスＰ２は基材Ｆの表面に吸着され、第１の前駆体層Ｌ１の上に第２の前駆体ガスＰ２からなる第２の前駆体層Ｌ２が形成される。その結果、第１の前駆体層Ｌ１と第２の前駆体層Ｌ２との相互の化学反応によって、酸化アルミニウムの単分子層Ｌ３が形成される。その後、図５（Ｄ）に示すようにパージガスＰ０が再び基材Ｆの表面に供給され、基材Ｆの表面に残存する未結合の前駆体ガスＰ２が除去される。
【００６５】
ＡＬＤヘッド１２ａの通過時に以上の処理が複数サイクル繰り返されることで、基材Ｆの表面Ｆａに酸化アルミニウムの多原子層からなるＡＬＤ層Ｌａが形成される。本実施形態によれば、反応による成膜過程において表面化学反応の自己停止機構が作用するため、一原子層レベルの均一なレイヤーコントロールが可能になり、高膜質かつ段差被覆性の高い膜を基材Ｆの表面に形成することができる。また、基材Ｆが各ＡＬＤヘッド１２Ａ〜１２Ｃの下を通過する毎に上記処理が複数回繰り返されるため、成膜効率を高めることができる。このような処理を実行するＡＬＤヘッドが複数設けられているため、目的とする厚みのＡＬＤ層を容易に形成することができる。
【００６６】
本実施形態においてＡＬＤヘッド１２Ａ〜１２Ｃは、ガイドローラ１１Ａ〜１１Ｄの各々の間に配置されているため、ＡＬＤヘッド１２Ａ〜１２Ｃ各々のガス吐出面１２０を直線的に搬送される基材Ｆの表面Ｆａにそれぞれ平面的に対向配置させることが可能となる。これにより基材表面Ｆａとガス吐出面１２０との間に形成される間隙（クリアランス）Ｇを一定に保つことができ、ＡＬＤ層の成膜安定性を高めることができる。また、複数のＡＬＤヘッド１２Ａ〜１２Ｃが基材Ｆの搬送方向に関して直列的に配列されているため、生産性の向上を図ることができる。
【００６７】
また本実施形態によれば、基材Ｆの成膜面（表面Ｆａ）がガイドローラ１１Ａ〜１１Ｄに接触しない構造であるため、成膜層（ＡＬＤ層）にキズが付いたりダストが付着したりすることを回避することができる。これにより高品質のＡＬＤ層を安定に形成することができる。
【００６８】
さらに本実施形態によれば、第１〜第３のチャンバ１０１〜１０３が別々のチャンバで構成されているため、成膜条件に合わせて成膜部Ｃ１１、巻出し部Ｃ１２及び巻取り部Ｃ１３をそれぞれ異なる雰囲気に調整することができる。これにより作製するべきデバイスの種類に応じて処理条件の設定自由度を高めることができる。
【００６９】
［フィルムデバイス］
図６は、原子層堆積装置１００によって作製されるフィルムデバイスの一構成例を示す概略断面図である。図示するフィルムデバイスＦＤ１は、基材Ｆの表面に、下地層（アンダーコート層）Ｒ１と、ＡＬＤ層Ｌａ，Ｌｂ，Ｌｃと、保護層（トップコート層）Ｒ２とが順に形成された積層構造を有する。
【００７０】
下地層Ｒ１は、巻出し部Ｃ１２においてＵＶ硬化樹脂吐出部１５３及びＵＶ照射部１５４を通過することで形成されたＵＶ硬化樹脂で構成される。ＡＬＤ層Ｌａは、成膜部Ｃ１１においてＡＬＤヘッド１２Ａを通過することで形成された酸化アルミニウムの多原子層である。同様に、ＡＬＤ層Ｌｂ，ＬｃはそれぞれＡＬＤヘッド１２Ｂ，１２Ｃを通過することで形成された酸化アルミニウムの多原子層である。保護層Ｒ２は、巻取り部Ｃ１３においてＵＶ硬化樹脂吐出部１６２及びＵＶ照射部１６３を通過することで形成されたＵＶ硬化樹脂で構成される。このような構成のフィルムデバイスは、例えば水蒸気バリアフィルムとして適用可能である。
【００７１】
＜第２の実施形態＞
図７は、本技術の第２の実施形態に係る原子層堆積装置の概略構成図である。本実施形態では、第１の実施形態の構成および作用と同様な部分についてはその説明を省略または簡略化し、第１の実施形態と異なる部分を中心に説明する。
【００７２】
原子層堆積装置２００は、第１のチャンバ２０１と、第２のチャンバ２０２と、第３のチャンバ２０３とを有する。第１のチャンバ２０１には、ガイドローラ、ＡＬＤヘッド等を含む成膜部Ｃ２１が収容される。第２のチャンバ２０２には、成膜部Ｃ２１へ基材Ｆを供給する巻出しローラ等を含む巻出し部Ｃ２２が収容される。第３のチャンバ２０３には、成膜部Ｃ２１から基材Ｆを巻き取る巻取りローラ等を収容する巻取り部Ｃ２３が収容される。第１のチャンバ２０１と第２及び第３のチャンバ２０２，２０３との間には基材Ｆを通過させるための開口が形成されている。本実施形態に係る成膜部Ｃ２１は、ロール・ツー・ロール方式で搬送される基材の両面に原子層を堆積させる。
【００７３】
成膜部Ｃ２１は、第１のローラ群２１０と、第１のローラ群２１０の直下流側に配置された第２のローラ群２２０とを有する。第１のローラ群２１０は、ロール・ツー・ロールで搬送される基材Ｆの裏面Ｆｂを支持しつつ、基材Ｆの搬送方向を段階的に変化させるように配列された複数のガイドローラ２１Ａ，２１Ｂ，２１Ｃを含む。第２のローラ群２２０は、基材Ｆの表面Ｆａを支持しつつ、基材Ｆの搬送方向を段階的に変化させるように配列された複数のガイドローラ２１Ｄ，２１Ｅ，２１Ｆを含む。
【００７４】
ガイドローラ２１Ａ〜２１Ｆは、上述の第１の実施形態において説明したガイドローラ１１Ａ〜１１Ｄと同様の構成を有するので、ここではそれらの詳細な説明は省略する。
【００７５】
成膜部Ｃ２１は、複数のＡＬＤヘッド２２Ａ，２２Ｂ，２２Ｃ，２２Ｄを有する。ＡＬＤヘッド２２Ａは、ガイドローラ２１Ａとガイドローラ２１Ｂとの間に配置され、ＡＬＤヘッド２２Ｂは、ガイドローラ２１Ｂとガイドローラ２１Ｃとの間に配置される。ＡＬＤヘッド２２Ａ，２２Ｂは、基材Ｆの表面Ｆａに一定の間隙（クリアランス）を介して対向し、基材表面ＦａにＡＬＤ層を形成するための各種原料ガスを吐出する。
【００７６】
一方、ＡＬＤヘッド２２Ｃは、ガイドローラ２１Ｄとガイドローラ２１Ｅとの間に配置され、ＡＬＤヘッド２２Ｄは、ガイドローラ２１Ｅとガイドローラ２１Ｆとの間に配置される。ＡＬＤヘッド２２Ａ，２２Ｂは、基材Ｆの表面Ｆａに一定の間隙（クリアランス）を介して対向し、基材表面ＦａにＡＬＤ層を形成するための各種原料ガスを吐出する。
【００７７】
ＡＬＤヘッド２２Ａ〜２２Ｄは、上述の第１の実施形態において説明したＡＬＤヘッド１２Ａ〜１２Ｃと同様の構成を有するので、ここではそれらの詳細な説明は省略する。
【００７８】
成膜部Ｃ２１は、複数のヒータユニット２３Ａ、２３Ｂ，２３Ｃ，２３Ｄを有する。ヒータユニット２３Ａ〜２３Ｄは、基材Ｆを挟んでＡＬＤヘッド２２Ａ〜２２Ｄと対向するようにそれぞれ配置されている。ヒータユニット２３Ａ〜２３Ｄは、上述の第１の実施形態において説明したヒータユニット１３Ａ〜１３Ｃと同様の構成を有するので、ここではそれらの詳細な説明は省略する。
【００７９】
成膜部Ｃ２１は、基材Ｆの両面を表面処理する処理ユニット２８をさらに有する。処理ユニット２８は、第１のローラ群２１０と第２のローラ群２２０との間における基材Ｆの搬送経路上に設置される。本実施形態において処理ユニット２８は、ガイドローラ２１Ｃとガイドローラ２１Ｄとの間を搬送される基材Ｆを挟むように配置された一対の処理部２８ａ，２８ｂを有する。
【００８０】
一方の処理部２８ａは基材Ｆの表面Ｆａに対向し、他方の処理部２８ｂは基材Ｆの裏面Ｆｂに対向する。処理部２８ａ，２８ｂは、基材Ｆの表面Ｆａ及び裏面Ｆｂに付着したダストの除去、あるいはこれらに帯電した電荷の除去機能を有する。処理部２８ａ，２８ｂの構成は特に限定されず、例えばコロナ処理等の放電機構等であってもよい。これにより基材表面Ｆａの成膜処理時に付着したダスト等を除去できるため、基材裏面Ｆｂの成膜処理を適正に行うことができる。
【００８１】
巻出し部Ｃ２２及び巻取り部Ｃ２３は、上述の第１の実施形態と同様の構成を有する。本実施形態において前処理ユニット２５及び後処理ユニット２６は、例えば、基材Ｆの両面にＵＶ樹脂層を形成するために基材Ｆの両面側にＵＶ硬化樹脂吐出部が設置される点で第１の実施形態と異なる。
【００８２】
以上のように構成される本実施形態の原子層堆積装置２００においても、上述の第１の実施形態と同様の作用を得ることができる。また本実施形態によれば、ロール・ツー・ロールで搬送される基材Ｆの両面に所定厚みのＡＬＤ膜を成膜することができる。
【００８３】
図８は、原子層堆積装置２００によって作製されるフィルムデバイスの一構成例を示す概略断面図である。図示するフィルムデバイスＦＤ２は、基材Ｆの表面Ｆａに下地層（アンダーコート層）Ｒ１と、ＡＬＤ層Ｌａ，Ｌｂと、保護層（トップコート層）Ｒ２とがそれぞれ順に形成された積層構造を有し、裏面Ｆｂに下地層Ｒ１と、ＡＬＤ層Ｌｃ，Ｌｄと、保護層Ｒ２とが順に形成された積層構造を有する。
【００８４】
下地層Ｒ１は、巻出し部Ｃ２２において形成されたＵＶ硬化樹脂で構成される。ＡＬＤ層Ｌａ，Ｌｂは、成膜部Ｃ２１においてＡＬＤヘッド２２Ａ、２２Ｂを通過することで形成された酸化アルミニウムの多原子層である。同様に、ＡＬＤ層Ｌｃ，ＬｄはそれぞれＡＬＤヘッド２２Ｃ，２２Ｄを通過することで形成された酸化アルミニウムの多原子層である。保護層Ｒ２は、巻取り部Ｃ２３において形成されたＵＶ硬化樹脂で構成される。このような構成のフィルムデバイスは、例えば水蒸気バリアフィルムとして適用可能である。
【００８５】
＜第３の実施形態＞
図９は、本技術の第３の実施形態に係る原子層堆積装置の概略構成図である。本実施形態では、第１の実施形態の構成および作用と同様な部分についてはその説明を省略または簡略化し、第１の実施形態と異なる部分を中心に説明する。
【００８６】
本実施形態の原子層堆積装置３００は、第１のチャンバ３０１と、第２のチャンバ３０２とを有する。第１のチャンバ３０１には、ガイドローラ、ＡＬＤヘッド等を含む成膜部Ｃ３１が収容される。第２のチャンバ３０２には、成膜部Ｃ３１へ基材Ｆを供給する巻出しローラ、成膜部Ｃ３１から基材Ｆを巻き取る巻取りローラ等を収容する巻出し・巻取り部Ｃ３２が収容される。第１のチャンバ３０１と第２のチャンバ３０２との間には基材Ｆを通過させるための開口が形成されている。本実施形態に係る成膜部Ｃ３１は、ロール・ツー・ロール方式で搬送される基材の一方の面に原子層を堆積させる。
【００８７】
成膜部Ｃ３１は、ロール・ツー・ロールで搬送される基材Ｆの裏面Ｆｂを支持しつつ、基材Ｆの搬送方向を段階的に変化させるように配列された複数のガイドローラ３１Ａ，３１Ｂ，３１Ｃ，３１Ｄ，３１Ｅ，３１Ｆを含む。本実施形態において複数のガイドローラ３１Ａ〜３１Ｆは、第１のチャンバＣ１内においてほぼ環状の基材搬送経路を形成するように配列されている。ガイドローラ３１Ａ〜３１Ｆは、上述の第１の実施形態において説明したガイドローラ１１Ａ〜１１Ｄと同様の構成を有するので、ここではそれらの詳細な説明は省略する。
【００８８】
成膜部Ｃ３１は、複数のＡＬＤヘッド３２Ａ，３２Ｂ，３２Ｃ，３２Ｄ，３２Ｅを有する。ＡＬＤヘッド３２Ａは、ガイドローラ３１Ａとガイドローラ３１Ｂとの間に配置され、ＡＬＤヘッド３２Ｂは、ガイドローラ３１Ｂとガイドローラ３１Ｃとの間に配置される。ＡＬＤヘッド３２Ｃは、ガイドローラ３１Ｃとガイドローラ３１Ｄとの間に配置され、ＡＬＤヘッド３２Ｄは、ガイドローラ３１Ｄとガイドローラ３１Ｅとの間に配置される。そして、ＡＬＤヘッド３２Ｅは、ガイドローラ３１Ｅとガイドローラ３１Ｆとの間に配置される。
【００８９】
ＡＬＤヘッド３２Ａ〜３２Ｅは、基材Ｆの表面Ｆａに一定の間隙（クリアランス）を介して対向し、基材表面ＦａにＡＬＤ層を形成するための各種原料ガスを吐出する。ＡＬＤヘッド３２Ａ〜３２Ｅは、上述の第１の実施形態において説明したＡＬＤヘッド１２Ａ〜１２Ｃと同様の構成を有するので、ここではそれらの詳細な説明は省略する。
【００９０】
成膜部Ｃ３１は、複数のヒータユニット３３Ａ、３３Ｂ，３３Ｃ，３３Ｄ，３３Ｅを有する。ヒータユニット３３Ａ〜３３Ｅは、基材Ｆを挟んでＡＬＤヘッド３２Ａ〜３２Ｅと対向するようにそれぞれ配置されている。ヒータユニット３３Ａ〜３３Ｅは、上述の第１の実施形態において説明したヒータユニット１３Ａ〜１３Ｃと同様の構成を有するので、ここではそれらの詳細な説明は省略する。
【００９１】
巻出し・巻取り部Ｃ３２は、巻出しローラ１４と、前処理ユニット３５と、後処理ユニット３６と、巻取りローラ１７とを有する。前処理ユニット３５及び後処理ユニット３６は、第１の実施形態において説明した前処理ユニット１５及び後処理ユニット１６と同様の構成を有する。
【００９２】
以上のように構成される本実施形態の原子層堆積装置３００においても、上述の第１の実施形態と同様の作用を得ることができる。また本実施形態によれば、巻出しローラ１４及び巻取りローラ１７が共通のチャンバ３０２内に収容されているため、装置全体の小型化あるいは真空排気系の構成の簡素化を図ることができる。
【００９３】
＜第４の実施形態＞
図１０は、本技術の第４の実施形態に係る原子層堆積装置の概略構成図である。本実施形態では、第１の実施形態の構成および作用と同様な部分についてはその説明を省略または簡略化し、第１の実施形態と異なる部分を中心に説明する。
【００９４】
本実施形態の原子層堆積装置４００は、第１のチャンバ４０１と、第２のチャンバ４０２とを有する。第１のチャンバ４０１には、ガイドローラ、ＡＬＤヘッド等を含む成膜部Ｃ４１が収容される。第２のチャンバ４０２には、成膜部Ｃ４１へ基材Ｆを供給する巻出しローラ、成膜部Ｃ４１から基材Ｆを巻き取る巻取りローラ等を収容する巻出し・巻取り部Ｃ４２が収容される。第１のチャンバ４０１と第２のチャンバ４０２との間には基材Ｆを通過させるための開口が形成されている。本実施形態に係る成膜部Ｃ４１は、ロール・ツー・ロール方式で搬送される基材Ｆの両面に原子層を堆積させる。
【００９５】
成膜部Ｃ４１は、第１のローラ群と、上記第１のローラ群の直下流側に配置された第２のローラ群とを有する。上記第１のローラ群は、ロール・ツー・ロールで搬送される基材Ｆの裏面Ｆｂを支持しつつ、基材Ｆの搬送方向を段階的に変化させるように配列された複数のガイドローラ４１Ａ，４１Ｂ，４１Ｃを含む。上記第２のローラ群は、基材Ｆの表面Ｆａを支持しつつ、基材Ｆの搬送方向を段階的に変化させるように配列された複数のガイドローラ２１Ｄ，２１Ｅ，２１Ｆを含む。
【００９６】
ガイドローラ４１Ａ〜４１Ｆは、上述の第１の実施形態において説明したガイドローラ１１Ａ〜１１Ｄと同様の構成を有するので、ここではそれらの詳細な説明は省略する。
【００９７】
成膜部Ｃ４１は、複数のＡＬＤヘッド４２Ａ，４２Ｂ，４２Ｃ，４２Ｄを有する。ＡＬＤヘッド４２Ａは、ガイドローラ４１Ａとガイドローラ４１Ｂとの間に配置され、ＡＬＤヘッド４２Ｂは、ガイドローラ４１Ｂとガイドローラ４１Ｃとの間に配置される。ＡＬＤヘッド４２Ｃは、ガイドローラ４１Ｄとガイドローラ４１Ｅとの間に配置され、ＡＬＤヘッド４２Ｄは、ガイドローラ４１Ｅとガイドローラ４１Ｆとの間に配置される。
【００９８】
ＡＬＤヘッド４２Ａ，４２Ｂは、基材Ｆの表面Ｆａに一定の間隙（クリアランス）を介して対向し、基材表面ＦａにＡＬＤ層を形成するための各種原料ガスを吐出する。一方、ＡＬＤヘッド４２Ｃ，４２Ｄは、基材Ｆの裏面Ｆｂに一定の間隙（クリアランス）を介して対向し、基材裏面ＦｂにＡＬＤ層を形成するための各種原料ガスを吐出する。ＡＬＤヘッド４２Ａ〜４２Ｅは、上述の第１の実施形態において説明したＡＬＤヘッド１２Ａ〜１２Ｃと同様の構成を有するので、ここではそれらの詳細な説明は省略する。
【００９９】
成膜部Ｃ４１は、複数のヒータユニット４３Ａ、４３Ｂ，４３Ｃ，４３Ｄを有する。ヒータユニット４３Ａ〜４３Ｄは、基材Ｆを挟んでＡＬＤヘッド４２Ａ〜４２Ｄと対向するようにそれぞれ配置されている。ヒータユニット４３Ａ〜４３Ｄは、上述の第１の実施形態において説明したヒータユニット１３Ａ〜１３Ｃと同様の構成を有するので、ここではそれらの詳細な説明は省略する。
【０１００】
成膜部Ｃ４１は、基材Ｆの両面を表面処理する処理ユニット４８をさらに有する。処理ユニット４８は、ガイドローラ４１Ｃとガイドローラ４１Ｄとの間における基材Ｆの搬送経路上に設置される。本実施形態において処理ユニット４８は、第１の実施形態において説明した処理ユニット２８と同様の構成を有するので、ここではその詳細な説明は省略する。
【０１０１】
巻出し・巻取り部Ｃ４２は、巻出しローラ１４と、前処理ユニット４５と、後処理ユニット４６と、巻取りローラ１７とを有する。前処理ユニット４５及び後処理ユニット４６は、第２の実施形態において説明した前処理ユニット２５及び後処理ユニット２６と同様の構成を有する。
【０１０２】
以上のように構成される本実施形態の原子層堆積装置４００においても、上述の第１の実施形態と同様の作用を得ることができる。また本実施形態によれば、ロール・ツー・ロールで搬送される基材Ｆの両面に所定厚みのＡＬＤ膜を成膜することができる。さらに本実施形態によれば、巻出しローラ１４及び巻取りローラ１７が共通のチャンバ４０２内に収容されているため、装置全体の小型化あるいは真空排気系の構成の簡素化を図ることができる。
【０１０３】
以上、本技術の実施形態について説明したが、本技術は上述の実施形態にのみ限定されるものではなく、本技術の要旨を逸脱しない範囲内において種々変更を加え得ることは勿論である。
【０１０４】
例えば以上の実施形態では、自己停止反応成膜装置として原子層堆積装置を例に挙げて説明したが、これに限られず、分子層堆積（ＭＬＤ）装置にも本技術は適用可能である。分子層堆積装置は、原子層堆積装置と同様の動作原理（自己停止反応）で薄膜を形成する装置であり、プリカーサ（原料ガス）の違いにより成膜される材料が異なる。典型的には、有機物の分子層の成膜に当該分子層堆積装置が用いられる。
【０１０５】
また以上の実施形態では、成膜部に設置されるガイドローラやＡＬＤヘッドの数は上述の例に限られず、装置の大きさ等に応じて適宜変更可能である。また以上の実施形態では、隣り合うガイドローラ間にＡＬＤヘッドが一つずつ配置されたが、例えば図１１に示すようにガイドローラ５１Ａ，５１Ｂ間に複数のＡＬＤヘッド５２Ａ，５２Ｂ，５２Ｃが配置されてもよい。この場合、ヒータユニット５３は、図示のように各ＡＬＤヘッド５２Ａ〜５２Ｃに対して共通に配置されてもよいし、各々に対して個別に配置されてもよい。
【０１０６】
また以上の実施形態では、ヒータユニットとして、所定温度に加熱された窒素ガスを基材に噴出することで基材を加熱する対流方式を採用したが、ヒータユニットを直接基材に接触させて熱伝導により基材を加熱してもよい。また、成膜チャンバ内が真空雰囲気である場合は、赤外線ランプ等を用いた放射加熱方式が採用されてもよい。なお、ヒータユニットを使用する代わりに、チャンバ全体を恒温槽で構成してもよい。
【０１０７】
さらに、ＡＬＤヘッドと基材との間に形成される間隙（クリアランス）を自動で保持あるいは調整できる機構が設けられてもよい。当該機構としては、例えば、ガイドローラの回転速度、ヒータユニットから噴出される流体の噴出圧が調整対象とされてもよい。あるいは上記とは別途の機械的、静電的手段が採用されてもよい。
【０１０８】
さらに以上の実施形態では、基材Ｆの片面あるいは両面に形成される薄膜として水蒸気バリア膜を例に挙げて説明したが、これ以外にも、各種デバイスの表面保護膜（酸化防止膜）、電極膜やバリアメタル膜等の金属膜、高誘電率膜や低誘電率膜等の誘電体膜、圧電膜、グラフェン膜、カーボンナノチューブ膜、非水電解質二次電池用セパレータの表面層の形成等にも、本技術は適用可能である。
【０１０９】
なお、本技術は以下のような構成も採ることができる。
（１）ロール・ツー・ロールで搬送される基材の第１の面を支持しつつ、前記基材の搬送方向を第１の方向から前記第１の方向とは非平行な第２の方向へ変換するように構成された第１のガイドローラと、
前記基材の前記第１の面を支持しつつ、前記基材の搬送方向を前記第２の方向から前記第２の方向とは非平行な第３の方向へ変換するように構成された第２のガイドローラと、
前記第１のガイドローラと前記第２のガイドローラとの間に配置され、前記基材の前記第１の面とは反対側の第２の面に対向し、自己停止反応成膜のための原料ガスを前記第２の面に向けて吐出するように構成された少なくとも１つの第１のヘッドと
を具備する自己停止反応成膜装置。
（２）上記（１）に記載の自己停止反応成膜装置であって、
前記第１のヘッドは、複数種の原料ガスを個々に吐出することが可能な複数のヘッド部を含む前記第２の方向に平行なガス吐出面を有し、前記第１のガイドローラと前記第２のガイドローラとの間で前記第２の面に１原子層以上の薄膜を形成する
自己停止反応成膜装置。
（３）上記（１）又は（２）に記載の自己停止反応成膜装置であって、
前記基材を挟んで前記第１のヘッドと対向するように配置され、前記基材を所定温度に加熱することが可能なヒータユニットをさらに具備する
自己停止反応成膜装置。
（４）上記（３）に記載の自己停止反応成膜装置であって、
前記ヒータユニットは、所定温度に加熱された流体を前記基材の前記第２の面に向けて噴出するように構成された噴出部を有する
自己停止反応成膜装置。
（５）上記（１）〜（４）のいずれか一つに記載の自己停止反応成膜装置であって、
前記第１の面を支持しつつ、前記基材の搬送方向を前記第３の方向から前記第３の方向とは非平行な第４の方向へ変換するように構成された第３のガイドローラと、
前記第２のガイドローラと前記第３のガイドローラとの間に配置され、前記基材の前記第２の面に対向し、自己停止反応成膜のための原料ガスを前記第２の面に向けて吐出するように構成された第２のヘッドとをさらに具備する
自己停止反応成膜装置。
（６）上記（１）〜（５）のいずれか一つに記載の自己停止反応成膜装置であって、
前記第１のヘッドは、前記第１のガイドローラと前記第２のガイドローラとの間に配置された複数の第１のヘッドを含む
自己停止反応成膜装置。
（７）ロール・ツー・ロールで搬送される基材の第１の面を支持しつつ、前記基材の搬送方向を段階的に変化させるように配列された複数の第１のガイドローラを含む第１のローラ群と、
前記複数の第１のガイドローラのうち所定の複数の第１のガイドローラの間にそれぞれ配置され、前記基材の前記第１の面とは反対側の第２の面に対向し、自己停止反応成膜のための原料ガスを前記第２の面に向けて吐出するように構成された複数の第１のヘッドと
を具備する自己停止反応成膜装置。
（８）上記（７）に記載の自己停止反応成膜装置であって、
前記基材の前記第２の面を支持しつつ、前記基材の搬送方向を段階的に変化させるように配列された複数の第２のガイドローラを含む第２のローラ群と、
前記複数の第２のガイドローラのうち所定の複数の第２のガイドローラの間にそれぞれ配置され、前記基材の前記第１の面に対向し、自己停止反応成膜のための原料ガスを前記第１の面に向けて吐出するように構成された複数の第２のヘッドとをさらに具備する
自己停止反応成膜装置。
（９）上記（８）に記載の自己停止反応成膜装置であって、
前記第１のローラ群と前記第２のローラ群との間に配置され、前記基材の前記第１の面及び前記第２の面を除塵するための処理ユニットをさらに具備する
自己停止反応成膜装置。
（１０）上記（７）に記載の自己停止反応成膜装置であって、
前記第１のローラ群へ前記基材を供給するための巻出しローラと、
前記第１のローラ群から送出される前記基材を巻き取るための巻取りローラとをさらに具備する
自己停止反応成膜装置。
（１１）上記（１０）に記載の自己停止反応成膜装置であって、
前記巻出しローラと前記第１のローラ群との間に配置され、前記基材の第１の面を除塵するための処理ユニットをさらに具備する
自己停止反応成膜装置。
（１２）上記（７）に記載の自己停止反応成膜装置であって、
前記第１のローラ群と前記複数の第１のヘッドとを収容するチャンバをさらに具備する
自己停止反応成膜装置。
（１３）ロール・ツー・ロールで搬送される基材の第１の面を複数のガイドローラで支持しつつ、搬送方向が段階的に変化するように前記基材を搬送し、
前記複数のガイドローラのうち所定の複数のガイドローラの間にそれぞれ配置された複数のヘッドから自己停止反応成膜のための原料ガスを吐出することで、前記基材の前記第１の面とは反対側の第２の面に１原子層以上の薄膜を順次成膜する
自己停止反応成膜方法。
【符号の説明】
【０１１０】
１１Ａ〜１１Ｄ，２１Ａ〜２１Ｆ，３１Ａ〜３１Ｆ，４１Ａ〜４１Ｆ…ガイドローラ
１２Ａ〜１２Ｃ，２２Ａ〜２２Ｄ，３２Ａ〜３２Ｅ，４２Ａ〜４２Ｄ…ＡＬＤヘッド
１３Ａ〜１３Ｃ，２３Ａ〜２３Ｄ，３３Ａ〜３３Ｅ，４３Ａ〜４３Ｄ…ヒータユニット
１４…巻出しローラ
１７…巻取りローラ
２８，４８…処理ユニット
１００，２００，３００，４００…原子層堆積装置
１４０…ガス吐出面
Ｃ１１，Ｃ２１，Ｃ３１，Ｃ４１…成膜部
Ｆ…基材
【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】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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