(57)【要約】【課題】薄いフレキシブル基材の搬送中に折れや皺が発生することを抑制しつつ、フレキシブル基材上に薄膜を形成できる薄膜形成法及び薄膜形成装置を提供する。【解決手段】一形態にかかる薄膜形成方法及び薄膜形成装置は、フィルム基材（フレキシブル基材）に相当の厚みを有するキャリアフィルムを貼り合わせて搬送しながら成膜する薄膜形成方法及び薄膜形成装置であって、該キャリアフィルムは成膜装置内で回収且つ再使用されることを特徴とする。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
前駆体を導入及び／または排気する機構を有する一つまたは複数の第一のゾーンと、それ以外の一つまたは複数の第二のゾーンとを成膜室に設け、フィルム基材に前記第一のゾーン及び前記第二のゾーンを通過させて原子層堆積法によってフィルム基材上に薄膜を形成する薄膜形成方法において、
前記成膜室を具備する真空容器内で前記フィルム基材をキャリアフィルムに貼り合わせる工程と、
前記フィルム基材を貼り合わせた前記キャリアフィルムを搬送しながら前記フィルム基材上に薄膜を形成する工程と、
薄膜形成後に前記フィルム基材から前記キャリアフィルムを剥離する工程と、を含み、
前記フィルム基材から剥離した前記キャリアフィルムは前記真空容器内で一連の成膜の最中に再使用されることを特徴とする、成膜方法。
【請求項２】
前記キャリアフィルムの両面のうち、少なくとも使用時に前記フレキシブル基材と接する片面が粘着性を有することを特徴とする、請求項１に記載の薄膜形成方法。
【請求項３】
前記キャリアフィルムはループ状であることを特徴とする、請求項１または２に記載の薄膜形成方法。
【請求項４】
前記キャリアフィルム貼り合わせ及び剥離の工程は、真空下で実施されることを特徴とする、請求項１〜３のいずれかに記載の薄膜形成方法。
【請求項５】
前記キャリアフィルムの厚さが１００μｍ以上であることを特徴とする、請求項１〜４のいずれかに記載の薄膜形成方法。
【請求項６】
前記キャリアフィルムの搬送において、使用時にキャリアフィルムの一部が接するローラーのうち一つまたは複数または全部のローラーに動力源を接続し、搬送時に該ローラーを駆動することを特徴とする、請求項１〜５のいずれかに記載の薄膜形成方法。
【請求項７】
前記ループ状のキャリアフィルムから前記フィルム基材を剥離する部分と、前記ループ状のキャリアフィルムに前記フィルム基材の別の部位を貼り合わせる部分との間において、前記キャリアフィルムにテンションを掛けることを特徴とする、請求項３に記載の薄膜形成方法。
【請求項８】
前駆体を導入または／及び排気する機構を有する一つまたは複数の第一のゾーンと、それ以外の一つまたは複数の第二のゾーンとを成膜室に設け、フィルム基材に前記第一のゾーン及び前記第二のゾーンを通過させて原子層堆積法によってフィルム基材上に薄膜を形成する薄膜形成装置において、
前記成膜室を具備する真空容器内で前記フィルム基材の一部をキャリアフィルムの一部に貼り合わせる機構と、
前記フィルム基材を貼り合わせた前記キャリアフィルムを搬送しながら前記フィルム基材上に薄膜を形成する機構と、
薄膜形成後に前記フィルム基材から前記キャリアフィルムを剥離する機構と、
前記フィルム基材を剥離した前記キャリアフィルムを前記真空容器内でループさせて再度前記フィルム基材の別の部位に貼り合わせる機構と、を含むことを特徴とする、薄膜形成装置。
【請求項９】
前記ループ状のキャリアフィルムから前記フィルム基材を剥離する部分と、前記ループ状のキャリアフィルムに前記フィルム基材の別の部位を貼り合わせる部分との間において、前記キャリアフィルムにテンションを掛けるための機構を含むことを特徴とする、請求項８に記載の薄膜形成装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、空間分割型の原子層堆積法を用いた成膜方法及び成膜装置に関する。特に薄いフィルム基材上にロールツーロールで薄膜を形成する方法及び装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
薄膜を形成する方法の一つとして、原子層堆積法が提案されている。ＡＬＤ（ＡＬＤ：Ａｔｏｍｉｃ  Ｌａｙｅｒ  Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）法とも呼ばれる原子層堆積法は、基板表面に吸着した物質を化学変化させることで、原子レベルで１層ずつ成膜していく方法である。前駆体（プリカーサーともいう）と呼ばれる活性に富んだガスと反応性ガスとを交互に用い、基板表面における吸着と当該吸着に続く化学反応によって原子レベルで１層ずつ薄膜を成長させていく。反応性ガスもＡＬＤ法では前駆体と呼ばれることがある。
【０００３】
ＡＬＤ法では、成膜欠陥が少ないことが特徴であり、様々な分野に応用が期待されている。
【０００４】
このＡＬＤ法において、一つの成膜室内で前駆体の供給と排気を繰り返す時間分割型と呼ばれる成膜装置及び成膜方法が提案されている。時間分割型の成膜装置及び成膜方法では、１サイクル内で前駆体ガスの供給、停止、排気と、反応性ガスの供給、停止、排気と、場合によってはパージガスの供給、停止、排気とを繰り返し１層ずつ原子レベルの薄膜を成長させていくことから、成膜速度が遅いという問題がある。
【０００５】
成膜室を幾つかのゾーン（領域）に分割しそれぞれのゾーンには単一の前駆体またはパージガスを供給して、各ゾーン間で基板を行き来させるタイプの空間分割型もまた提案されている（例えば特許文献１及び２）。この空間分割型のＡＬＤ法により成膜速度は大きく改善される。
【０００６】
空間分割型のＡＬＤ法では、一例として、成膜室の内部においてフレキシブル基材を所定の搬送路に沿って搬送し、各ゾーン間を行き来させることが行われる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】国際公開第２００７／１１２３７０号
【特許文献２】特表２０１２−５１１１０６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかし上記のような空間分割型でフレキシブル基材上に成膜をしようとすると、基材のフィルムが薄い場合には搬送中に基材が折れたり基材に皺が発生したりして、基材の搬送が困難になる。これは基材が薄くなると基材の剛性が低下するためであり、基材幅が大きな基材では特に取り扱いが困難になる。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明はかかる課題の解決のために成されたものであり、薄いフレキシブル基材の搬送中に折れや皺が発生することを抑制しつつ、フレキシブル基材上に薄膜を形成できる薄膜形成法及び薄膜形成装置を提供することを目的とする。
【００１０】
より具体的には、本発明に係る薄膜形成方法は、前駆体を導入及び／または排気する機構を有する一つまたは複数の第一のゾーンと、それ以外の一つまたは複数の第二のゾーンとを成膜室に設け、フィルム基材に第一のゾーン及び第二のゾーンを通過させて原子層堆積法によってフィルム基材上に薄膜を形成するものであって、成膜室を具備する真空容器内でフィルム基材をキャリアフィルムに貼り合わせる工程と、フィルム基材を貼り合わせたキャリアフィルムを搬送しながらフィルム基材上に薄膜を形成する工程と、薄膜形成後にフィルム基材からキャリアフィルムを剥離する工程と、を含み、フィルム基材から剥離したキャリアフィルムは真空容器内で一連の成膜の最中に再使用されることを特徴とする。
【００１１】
また、本発明に係る薄膜形成装置は、前駆体を導入または／及び排気する機構を有する一つまたは複数の第一のゾーンと、それ以外の一つまたは複数の第二のゾーンとを成膜室に設け、フィルム基材に第一のゾーン及び第二のゾーンを通過させて原子層堆積法によってフィルム基材上に薄膜を形成するものであって、成膜室を具備する真空容器内でフィルム基材の一部をキャリアフィルムの一部に貼り合わせる機構と、フィルム基材を貼り合わせたキャリアフィルムを搬送しながらフィルム基材上に薄膜を形成する機構と、薄膜形成後にフィルム基材からキャリアフィルムを剥離する機構と、フィルム基材を剥離したキャリアフィルムを真空容器内でループさせて再度フィルム基材の別の部位に貼り合わせる機構と、を含むことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、薄いフレキシブル基材の搬送中に折れや皺が発生することを抑制しつつ、フレキシブル基材上に薄膜を形成できる薄膜形成法及び薄膜形成装置を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本発明の実施形態にかかる成膜装置の成膜室の概略断面図であって、バンド状のキャリアフィルムの一部にフレキシブル基材を貼り合わせた様子を示す図。
【図２】本発明の実施形態にかかる成膜装置の成膜室の概略断面図であって、バンド状のキャリアフィルムを配置した図。
【図３】図１の成膜装置の切断線Ｉ−Ｉ’に沿う断面図。
【図４】本発明の別の実施形態にかかる成膜装置の成膜室の概略断面図。
【図５】本発明の別の実施形態にかかる成膜装置の成膜室の概略断面図。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
[実施形態]
以下、本発明の実施形態（以下第１実施形態）にかかる成膜装置及び成膜方法について、図１乃至図３を参照して説明する。
【００１５】
図１及び図２は、第１実施形態に係る成膜装置１の成膜室１００を示す概略断面図であり、成膜室１００内部の正面視の構成を示す。図１は、フレキシブル基材２０５を、キャリアフィルム３０１を用いて搬送している状態を示し、図２は、フレキシブル基材２０５を供給していない状態を示す。図３は図１中の切断線Ｉ−Ｉ’に沿う概略断面図であり、成膜室１００内の側面視の構成を示す。
【００１６】
各図において説明のため、適宜構成を拡大、縮小または省略して示している。
【００１７】
図１乃至図３に示す成膜装置１は、原子層堆積法（ＡＬＤ：Ａｔｏｍｉｃ  Ｌａｙｅｒ  Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）を用いて、基材上に薄膜を形成する空間分割型のＡＬＤ成膜装置１である。図１乃至図３では成膜室１００のみを図示しており、通常成膜装置として必要な基材を巻き出したり巻き取ったりする機構はここでは省略している。また真空ポンプやローラーの駆動装置など、実施の当事者であれば実施に際して必要であると容易に想定できる機構も省略しており、本発明を説明及び実施するに当たって必要な情報のみを簡潔に図示している。成膜装置１は、成膜室１００の内部が複数に分割され、それぞれのゾーンＺ１〜Ｚ３のいずれかまたは複数に前駆体たはパージガスを供給して、各ゾーンＺ１〜Ｚ３間で基材を往来させるタイプの空間分割型ＡＬＤ成膜装置である。
【００１８】
本実施形態では、基材として、一定の幅（Ｙ方向寸法）Ｗ１及び厚みｔ１を有するフレキシブル基材２０５を用いる。基材の材料は、特に限定されないが、例えばプラスチックフィルム、プラスチックシート、金属箔、金属シート、紙、不織布等の可撓性の材料から選択される。基材の厚みは、特に限定されないが、１μｍ以上１０００μｍ以下の厚みを有する基材が用いられる。後述するキャリアフィルム３０１と貼り合わせて搬送するため、後述する貼り合わせる段階と剥離する段階で破れや変形などが生じない程度の剛性が要求される。
【００１９】
被成膜基材となるフレキシブル基材２０５は、その幅に対して厚みが小さい可撓性を有するシートであり、成膜室１００の一端側に設けられた供給室（図示無し）から供給され、成膜室１００の他端側に設けられた回収室（図示無し）に向かって、分割された複数のゾーンＺ１からＺ３間を複数回往復する走行経路Ｐに沿って移動する。搬送の方式としては、ロール状に巻回されたシート状のフレキシブル基材２０５を、供給ロール（図示無し）から巻き出し、搬送しながら成膜を行い、別の回収ロール（図示無し）に巻き取る、いわゆるロールツーロール方式を用いる。
【００２０】
図１及び図２に示すように、成膜装置１は、その内部に複数のゾーンＺ１、Ｚ２、Ｚ３を有する成膜室１００と、所定の走行経路Ｐに沿ってフレキシブル基材２０５を搬送する搬送ガイドローラー２０１、２０２と、各部の動作を制御する制御部（図示無し）と、を備えている。
【００２１】
成膜室１００は、それぞれ矩形状に形成された上下壁、側壁を備え、これらの壁で囲まれた直方体状の内部空間を形成している。
【００２２】
成膜室１００内には、Ｚ方向において２か所に、ＸＹ面に沿う面を成す隔壁２１１、２１２がそれぞれ設けられている。隔壁２１１は第１ゾーンＺ１と第２ゾーンＺ２とを区画し、隔壁２１２は第２ゾーンＺ２と第３ゾーンＺ３とを区画する。この隔壁２１１、２１２によって、成膜室１００内がＺ方向に３分割されている。
【００２３】
成膜室１００は、第１前駆体ガスが導入される第１真空気室を形成する第１ゾーンＺ１と、反応性ガスが導入される第３真空気室を形成する第３ゾーンＺ３と、第１ゾーンＺ１と第３ゾーンＺ３との間に介在するとともにパージガスが導入される第２真空気室を形成する第２ゾーンＺ２と、に区画される。
【００２４】
第１ゾーンＺ１に導入される第１前駆体は、目的の堆積材料にあわせて適宜選択される。例えばフレキシブル基材２０５に堆積される材料（目的の堆積材料）が酸化アルミニウムの場合は、トリメチルアルミニウムやジメチルアルミニウムイソプロポキシド（ＤＭＡＩ）や三塩化アルミニウムなどが使用される。使用する前駆体の種類や要求する薄膜の品質などによっては成膜室を適宜加熱してもよい。加熱機構は図示していないが、成膜室全体または各ゾーンを個別に加熱／温度制御する機構を備えることができる。
【００２５】
第３ゾーンＺ３に導入される反応性ガスは、目的の堆積材料にあわせて適宜選択される。例えば、目的の堆積材料が酸化アルミニウムの場合は、水、オゾン、過酸化水素、酸素、二酸化炭素、などが使用される。本実施形態ではこれらガスは第３ゾーンＺ３に設置されるプラズマ電極２０３によって励起されるプラズマによって活性化され、先だって第１ゾーンＺ１においてフレキシブル基材２０５に吸着した前駆体層と反応して、目的の堆積材料がフレキシブル基材２０５上に１原子層形成される。プラズマ励起の手段の一つとしてＤＣ電源を用いたＤＣグロー放電があるが、これ以外にもパルス化したＤＣ電源や中波（ＭＦ）の電源を用いることもできるほか、各電極間で同期を取ることによって高周波（ＲＦ）電源を用いることもできる。ここでは活性化の方法としてプラズマによる方法を示したが、前駆体ガスとの組み合わせによって熱反応を用いる場合は別途第３のゾーンＺ３に加熱機構を設けるなどして第３のゾーンＺ３を特に加熱するなどしてもよい。反応性の高い反応性ガスを用いる場合は第３のゾーンＺ３を加熱しないこともある。
【００２６】
第２ゾーンＺ２に導入されるパージガスとして、不活性ガスを用いる。不活性ガスとしては、ヘリウム、アルゴン、窒素、二酸化炭素等から適宜選択されたガスが用いられる。前述の前駆体や反応性ガスに対して不活性であればよいので、必ずしもここで挙げたガスにとらわれる必要は無い。ここでいう不活性とは、常温、または、活性化など特殊な条件を用いない状態では、単に混合しただけでは反応しない事を意味する。
【００２７】
本実施形態では、前述の前駆体を導入または／及び排気する機構を有する一つまたは複数の第一のゾーンは第１ゾーンＺ１及び第３ゾーンＺ３に対応し、それ以外の第二のゾーンは第２ゾーンＺ２に対応する。
【００２８】
隔壁２１１、２１２には、フレキシブル基材２０５が通過するためのスリット状の通過口２１１ａ、２１２ａが複数形成されている。通過口２１１ａ、２１２ａは隔壁２１１、２１２をＺ方向に貫通する。本実施形態では、フレキシブル基材２０５の走行経路Ｐは５往復半分であり、隔壁２１１、２１２には、この走行経路Ｐに対応して１０個の通過口２１１ａ，２１２ａがそれぞれ形成されている。
【００２９】
走行経路Ｐは、第１ゾーンＺ１と第３ゾーンＺ３においてそれぞれ折り返される湾曲経路と、第１ゾーンＺ１の湾曲経路と第３ゾーンＺ３の湾曲経路との間を接続するとともにＺ方向に沿う直線経路とを、それぞれＸ方向に複数並列して備え、ジグザグ形状を成している。走行経路Ｐは第１ゾーンＺ１と第３ゾーンＺ３の間を複数回往復することで、第１ゾーンＺ１、第２ゾーンＺ２、第３ゾーンＺ３、を順に通過した後再び第２ゾーンＺ２に戻る１サイクルを、複数回繰り返す。
【００３０】
前駆体ガスは第１ゾーンＺ１の導入口（図示無し）から導入され、第１ゾーンＺ１の排気口２２０（図３参照）から排気される。導入口及び排気口はゾーン内に複数あってもよい。
【００３１】
第２ゾーンＺ２には不活性ガスが導入口（図示無し）から導入される。導入口はゾーン内に複数あってもよい。
【００３２】
第３ゾーンＺ３には反応性ガスが導入口（図示無し）から導入され、第３ゾーンＺ３の排気口２２１（図３参照）から排気される。導入口及び排気口はゾーン内に複数あってもよい。
【００３３】
なお、第１ゾーンＺ１及び第３ゾーンＺ３に導入された前駆体ガスまたは反応性ガスは、それぞれ排気口（図３参照）を通じ真空ポンプによって排気される。第２ゾーンＺ２内の圧力は、第１ゾーンＺ１及び第３ゾーンＺ３の圧力より高く保たれている。このため、第１ゾーンＺ１及び第３ゾーンＺ３にそれぞれ導入される第１前駆体ガス及び反応性ガスは、第２ゾーンＺ２に拡散しにくい条件下に維持されている。
【００３４】
第１ガイドローラー２０１及び第２ガイドローラー２０２は、円柱状または円筒状であって、Ｙ方向に沿う回転軸を有している。第１ガイドローラー２０１及び第２ガイドローラー２０２は、成膜室１００内のＺ方向両端部分において、それぞれＸ方向に複数並列に配置されている。本実施形態では、第１ガイドローラー２０１及び第２ガイドローラー２０２はそれぞれ５つずつＸ方向に並べて設けられている。第１ガイドローラー２０１及び第２ガイドローラー２０２の回転軸はその端部が成膜室１００の側壁に回転可能に支持されている。
【００３５】
Ｘ方向において、隣接する第１ガイドローラー２０１の中間位置にそれぞれ対向する位置に、第２ガイドローラー２０２が配置されている。すなわち、Ｘ方向に関して、第１ガイドローラー２０１と第２ガイドローラー２０２は交互に位置している。第１ガイドローラー２０１及び第２ガイドローラー２０２には、フレキシブル基材２０５の例えば幅方向の両端部をクリップで挟持するクリップ式挟持機構などがそれぞれ設けられている。
【００３６】
Ｚ方向における両端で、第１ガイドローラー２０１と第２ガイドローラー２０２の外周面に交互にフレキシブル基材２０５が転回されることで、フレキシブル基材２０５の進行方向が変換され、すなわちフレキシブル基材２０５が湾曲して折り返される。従って、Ｘ方向において隣り合う走行経路Ｐ同士の進行方向は逆方向となる。フレキシブル基材２０５は、成膜室１００内において、第１ガイドローラー２０１の外周面と第２ガイドローラー２０２の外周面とにより交互に折り返され、ジグザグの走行経路Ｐに沿って案内され、第１ゾーンＺ１及び第３ゾーンＺ３をそれぞれ複数回通過するように往復しながら搬送される。
【００３７】
フレキシブル基材２０５が第１ゾーンＺ１及び第３ゾーンＺ３を通過する回数、すなわち往復数は、所望の膜厚を得るために必要な原子層をフレキシブル基材２０５の表面に堆積することができるサイクル数と同数に設計されている。
【００３８】
キャリアフィルム３０１は、薄くて搬送が困難なフレキシブル基材２０５を補強する目的で設置するものであるから、搬送に際して充分な剛性を有している必要がある。従ってある程度の厚みが要求され、概ね５０μｍ以上の厚みのものが用いられるが、１００μｍ以上あるとトラブル無く搬送が可能になる。成膜の段階で膜質に影響を及ぼさない限り、キャリアフィルム３０１の材質は問わない。従って特に限定されないが、例えばプラスチックフィルム、プラスチックシート、金属箔、金属シート、紙、不織布等の可撓性の材料から選択される。激しい脱ガスを発生させないもの、前駆体曝露で劣化しないもの、プラズマ曝露で変質しないもの、などが好適である。
【００３９】
キャリアフィルム３０１の面のうち一方の面は一連の工程の中でフレキシブル基材２０５と接することになる。キャリアフィルム３０１の面のうちフレキシブル基材２０５と接する面は、粘着性を有することが望ましい。これによりフレキシブル基材２０５をしっかり保持し搬送を容易にすることができる。粘着性は、フレキシブル基材２０５を保持するのに充分であって且つ分離する際は容易に分離できる程度の粘着性が好ましい。
【００４０】
キャリアフィルム３０１はフレキシブル基材２０５の搬送経路Ｐに沿って設置される。その起点と終点とが接続され、成膜室内で循環（ループ）する構造をとる。すなわち、キャリアフィルム３０１はバンドとなる。
【００４１】
張力制御ローラー３０５は円柱状または円筒状であって、Ｙ方向に沿う回転軸を有している。張力制御ローラー３０５はキャリアフィルム３０１のバンドに張力を掛けてバンドを張るための機構の一部であり、別途図示しないコントローラーで張力制御ローラー３０５の軸の位置または該ローラーの径が制御される。ローラーの径を制御する方法としては、ローラー内部からの構造物の突出などが一例として挙げられる。
【００４２】
図示しない供給ロールから巻き出されたフレキシブル基材２０５は第１ガイドローラー２０１のうちの最初の一つでキャリアフィルム３０１と出会い、互いに貼り合わせられる。この時、ここでは図示していないが、ニップローラーを使用して両フィルムを挟み込む様にして貼り合わせてもよい。
【００４３】
気体の噛み込みを防ぐため、貼り合わせは真空下で行われる。真空とは、気体の圧力が大気圧よりも低い状態と定義される。
【００４４】
本実施形態では第１ゾーンＺ１で貼り合わせを実施しているが、別途貼り合わせ専用のゾーンを設けて貼り合わせを実施してもよい。その場合、差動排気などを設けて当該のゾーンのガス圧を更に低く設定すると好適である。
【００４５】
フレキシブル基材２０５とキャリアフィルム３０１とは貼り合わされたまま搬送され、薄膜形成が成されたのち、本例では両者は第２ガイドローラー２０２のうちの最後のローラーの所でフレキシブル基材２０５とキャリアフィルム３０１とへ分離（剥離）される。分離したフレキシブル基材２０５は成膜室を出て図示しない回収ロールへ巻き取られる。一方、同時に分離されたキャリアフィルム３０１はキャリアフィルム３０１専用の複数のガイドローラー３０６で転回されて最終的に再び第１ガイドローラー２０１のうちの最初の一つへ戻り、以後この工程が繰り返される。すなわち、一旦貼り合わされて搬送されたキャリアフィルムは成膜室内でループして再利用される。
【００４６】
ガイドローラー３０６は円柱状または円筒状であって、Ｙ方向に沿う回転軸を有している。
【００４７】
ガイドローラー３０６には必要に応じて動力源を接続するなどして駆動を掛けることもできる。駆動を掛けることによって、キャリアフィルム３０１の走行が安定化され、搬送時にキャリアフィルム３０１を引っ張る力を低減することができる。これにより搬送中のフレキシブル基材２０５の張力制御を行い易くなり、フレキシブル基材２０５に折れや皺が入ることを低減することができる。駆動はキャリアフィルム専用のガイドローラー３０６だけでなく第１のガイドローラー２０１や第２のガイドローラー２０２に付加的にまたは排他的に掛けてもよい。
【００４８】
成膜は、一例として次のように行われる。
【００４９】
成膜室１００にはキャリアフィルム３０１が図２に示した様に成膜室１００内でループする様に張られ、張力制御ローラー３０５によって適切な張り具合に調整される。その後フレキシブル基材２０５を図１の様に設置し、真空引きを行う。この時成膜室に存在する部分のフレキシブル基材２０５はリード部となり製品には向かない。
【００５０】
必要に応じて成膜室全体または各ゾーンを所望の温度に加熱する。温度は、用いる前駆体の種類と成膜室の形状や構造及び／または材質などによって左右されるため、規定することは妥当ではなく、それぞれの実施状況にしたがって適宜適切な温度が使用される。
【００５１】
第１ゾーンＺ１に所望の前駆体を供給し、第３ゾーンＺ３に所望の反応性ガスを供給する。第２ゾーンＺ２には不活性ガスを供給する。この時、第１ゾーンＺ１及び第３ゾーンＺ３に設置された排気口（図３参照）の開口度をそれぞれ調整するとともに第２ゾーンＺ２に供給する不活性ガスの流量を調整して、第２ゾーンＺ２のガス圧または供給流量が第１ゾーンＺ１及び第３ゾーンＺ３よりも高い状態をつくる。
【００５２】
次いで第３ゾーンＺ３に設置したプラズマ電極２０３に電力を供給し放電を開始する。
【００５３】
図示していない供給ロール、回収ロール、及び複数のガイドローラー２０１、２０２、３０６、及び張力制御ローラー３０５を回転動作させる。これにより、図示しない供給ロールからフレキシブル基材２０５が巻き出され、図示しない回収ロールへフレキシブル基材２０５が巻き取られる。
【００５４】
この時、フレキシブル基材２０５は、成膜室１００の一端側に設けられた供給室からフレキシブル基材２０５を供給する成膜室１００の他端側に設けられた回収室に向かって、分割された複数のゾーンＺ１、Ｚ２、Ｚ３間を複数回往復するジグザグ状の走行経路Ｐに沿って、厚み方向に撓み変形させながら移動する。
【００５５】
フレキシブル基材２０５の搬送方向における一部分に着目すると、フレキシブル基材２０５は、供給ロールから巻出され、まず、第１ゾーンＺ１に搬送される。
【００５６】
この時、フレキシブル基材２０５はガイドローラー２０１でキャリアフィルム３０１と出会い、互いに貼り合わされてフレキシブル基材２０５にキャリアフィルム３０１が貼り合わせられた状態の基材３０２となる（以降、基材３０２と呼称する）。なおこの時、第１前駆体が第１ゾーンＺ１に導入されているので、基材３０２が第１ゾーンＺ１を通過する際に、第１前駆体が基材３０２の両面に吸着する。
【００５７】
なお、第１ゾーンＺ１における基材３０２の搬送速度は、第１ゾーンＺ１を基材３０２が通過する時間が飽和吸着時間より長くなるように、飽和吸着時間と通過距離とから算出される。
【００５８】
続いて基材３０２は隔壁２１１に設けられた通過口２１１ａを通って第２ゾーンＺ２に搬送される。そして、走行経路Ｐに沿って第２ゾーンＺ２を通過する間に、基材３０２に吸着した余剰の第１前駆体は気化し、パージされる。第２ゾーンＺ２における基材３０２の搬送速度は、充分なパージ時間が得られるように、通過距離から算出される。
【００５９】
その後、基材３０２は、第２ゾーンＺ２と第３ゾーンＺ３との間に配置された仕切りの隔壁２１２に設けた通過口２１２ａを介して、第３ゾーンＺ３に搬送される。
【００６０】
第３ゾーンＺ３には、反応性ガスが導入されており、且つ電力印加されたプラズマ電極２０３によってプラズマが励起されているため、基材３０２が第３ゾーンＺ３を通過する間に、基材３０２の両面に吸着した第１前駆体吸着物のうちプラズマ電極側の面に、第１前駆体吸着物が反応性ガスと反応し目的の薄膜が形成される。
【００６１】
第３ゾーンＺ３で第１前駆体吸着物と反応性ガスが反応した後、基材３０２は、第３ゾーンＺ３と第２ゾーンＺ２との間に配置された仕切りの隔壁２１２に設けた別の通過口２１２ａを介して、再度、第２ゾーンＺ２に搬送される。
【００６２】
第３ゾーンＺ３における基材３０２の搬送速度は、第３ゾーンＺ３を基材３０２が通過する時間が反応時間より長くなるように、反応時間と通過距離とから算出される。
【００６３】
その後、基材３０２は、第２ゾーンＺ２と第１ゾーンＺ１との間に配置された仕切りの隔壁２１１に設けた通過口２１１ａを介して、再度第１ゾーンＺ１に搬送される。
【００６４】
以上の工程が、原子層堆積の１サイクルであり、この１サイクルの工程によって１つの原子層が基材３０２上の特にフレキシブル基材２０５側に堆積される。この１サイクルを複数回繰り返すことにより、基材３０２のフレキシブル基材２０５側の表面に所望の膜厚の原子層堆積膜を形成することができる。
【００６５】
なお、上記１サイクルを複数回繰り返す際、基材３０２の搬送速度は、前述の第１ゾーンＺ１、第２ゾーンＺ２、及び第３ゾーンＺ３において基材３０２を曝すために必要な時間と、基材３０２が各ゾーンを通過する通過距離とから算出した搬送速度の中から一番低い速度に設定される。
【００６６】
所望の膜厚の原子層堆積膜が形成された後、基材３０２は、第３ゾーンＺ３に設置された複数のガイドローラー２０２のうちの一つにおいて、フレキシブル基材２０５とキャリアフィルム３０１とに分離され、その後分離されたフレキシブル基材２０５は成膜室１００を出て回収ロール（図示無し）により巻き取られる。同様に分離されたキャリアフィルム３０１はキャリアフィルム専用のガイドローラー３０６によって転回され、仕切りの隔壁に設けた通過口２１２ａ、２１１ａを通って第１ゾーンＺ１へ入り、ガイドローラー２０１のうちの最初の一つで再びフレキシブル基材２０５の別の部分と出会って貼り合わされることによりループして再利用される。
【００６７】
本実施形態にかかる成膜装置１及び成膜方法によれば、以下のような効果が得られる。すなわち、キャリアフィルム３０１をフレキシブル基材２０５に貼り合わせて搬送することにより、フレキシブル基材２０５が薄い基材であっても折れや皺の発生を抑制し無理なく搬送が可能になると同時に、キャリアフィルム３０１をバンド状にして成膜室内で循環させて再利用することによりキャリアフィルム３０１の使用量を削減することができる。
【００６８】
また、キャリアフィルム３０１の一方の面に適度な粘着性を持たせることで、フレキシブル基材２０５への貼り合わせが容易になる。また、貼り合わせを真空下で行う事により気体の噛み込みを低減する事ができる。また、キャリアフィルム３０１を１００μｍ以上の厚みとすることで貼り合わせ及び搬送を容易に実施できる。
【００６９】
また、使用時にキャリアフィルム３０１の一部が接するガイドローラーを駆動することで、キャリアフィルム３０１の走行が安定化され、搬送時にキャリアフィルム３０１を引っ張る力を低減することができる。これにより搬送中のフレキシブル基材２０５の張力制御を行い易くなり、フレキシブル基材２０５に折れや皺が入ることを低減することができる。
【００７０】
また、張力制御ローラー３０５によりループ構造（バンド状）のキャリアフィルム３０５に張力を掛けることで、フレキシブル基材２０５との貼り合わせ及びフレキシブル基材２０５からの剥離を容易に行うことができ、且つキャリアフィルム３０１の空回りを防止することができる。
【００７１】
なお、本発明は上記実施の形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲で種々変形実施可能である。また、各部の具体的構成や材質等は上記実施形態に例示したものに限られるものではなく適宜変更可能である。
【００７２】
例えば、図４に示す別のＡＬＤ成膜装置２は、パージガスを供給する第０ゾーンＺ０を新たに設け、ガイドローラー２０１のうちの一つを第０ゾーンＺ０へ配置したものである。これにより成膜装置の使用中であっても貼り合わせ前にフレキシブル基材２０５が前駆体に触れることがないため、キャリアフィルム３０１に持たせた粘着性をさらに永く維持することができる。
【００７３】
また、図５に示す別のＡＬＤ成膜装置３は、成膜室１００の第２ゾーンＺ２に新たにガイドローラー３０７を設け、フレキシブル基材２０５を成膜室１００の第２ゾーンＺ２へ導入してガイドローラー３０７で転回すると同時にキャリアフィルム３０１とフレキシブル基材２０５とを貼り合わせるものである。これにより、本実施形態ではキャリアフィルム３０１も成膜装置３の使用中においてフレキシブル基材２０５との貼り合わせ前に前駆体に触れることがないため、キャリアフィルム３０１に持たせた粘着性をさらにより永く維持することができる。
【産業上の利用可能性】
【００７４】
本発明はＡＬＤ法により基材を搬送しながら基材上に高品質薄膜を作製する工程において、薄いフレキシブル基材にも薄膜を形成できると同時に消耗品である支持（キャリア）フィルムの使用量を削減する事ができ、生産コスト低減に貢献する。
【００７５】
本発明に係る原子層堆積法を用いた成膜方法及び成膜装置によって製造された薄膜付きフィルムは、使用する材料や構成によって異なるが、ガスバリアフィルム、断熱フィルム、電磁波遮蔽フィルム、絶縁フィルム、誘電フィルム、導電性フィルムなどに適用できる。
【符号の説明】
【００７６】
１…ＡＬＤ成膜装置（成膜装置）、
２…ＡＬＤ成膜装置（成膜装置）、
３…ＡＬＤ成膜装置（成膜装置）、
１００…成膜室、
２０１、２０２…ガイドローラー（ガイド部）、
２０３…プラズマ電極、
２０５…フレキシブル基材（被成膜基材）、
２１１、２１２…隔壁
２１１ａ、２１２ａ…通過口、
２２０、２２１…排気口、
３０１…キャリアフィルム、
３０２…フレキシブル基材にキャリアフィルムが貼り合わせられた状態の基材、
３０５…張力制御ローラー、
３０６…キャリアフィルム専用のガイドローラー、
３０７…ガイドローラー、
Ｚ０、Ｚ１、Ｚ２、Ｚ３…ゾーン、
Ｐ…走行経路。
【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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