(57)【要約】【課題】成膜時のエネルギー消費を抑えつつ従来と同様に成膜が可能な成膜方法および成膜装置を提供する。【解決手段】複数のゾーンＺ１，Ｚ２，Ｚ３に仕切り配置された成膜室１００を少なくとも備え、成膜室１００内において、長尺の基材２０５上に原子層堆積法による薄膜を形成する成膜装置１であって、複数のゾーンＺ１，Ｚ２，Ｚ３は、個別にガスを導入および／または排気する機構と、基材２０５を複数のゾーンＺ１，Ｚ２，Ｚ３における隣接するゾーンを順次複数回通過させる搬送機構と、を有し、複数のゾーンＺ１，Ｚ２，Ｚ３のうち、成膜用ガスを導入する第１ゾーンＺ１の温度および／または反応性ガスを導入する第３ゾーンＺ３の温度を調整する温度制御機構を備え、温度制御機構は、第１ゾーンＺ１の温度および／または第３ゾーンＺ３の温度を独立に制御可能である。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくとも成膜室内を複数のゾーンに仕切り配置し、該成膜室内において、長尺の基材上に原子層堆積法による薄膜を形成する成膜方法であって、
前記複数のゾーンのそれぞれに、個別にガスを導入および／または排気する機構と、前記基材を前記複数のゾーンにおける隣接するゾーンを順次複数回通過させる搬送機構と、を設け、
前記複数のゾーンのうち、成膜用ガスを導入する第一のゾーンの温度と反応性ガスを導入する第二のゾーンの温度を独立して温度制御することを特徴とする成膜方法。
【請求項２】
前記第一のゾーンと前記第二のゾーンの間に、不活性ガスを導入する第三のゾーンを設けることを特徴とする請求項１に記載の成膜方法。
【請求項３】
前記第二のゾーンにおける温度を、前記第一のゾーンにおける温度よりも低くすることを特徴とする請求項１または２に記載の成膜方法。
【請求項４】
前記第二のゾーンにおいて、温度制御を行わないことを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の成膜方法。
【請求項５】
前記第二のゾーンにおいて、加熱を行わないことを特徴とする請求項４に記載の成膜方法。
【請求項６】
前記成膜室に異なる成膜用ガスを導入する前記第一のゾーンを２つ以上設ける場合、それぞれの第一のゾーンにおける温度を、それぞれの第一のゾーンに導入する成膜用ガスの種類に応じた温度に調整することを特徴とする請求項１〜５のいずれか１項に記載の成膜方法。
【請求項７】
前記第一のゾーンを２つ以上設ける場合、前記第一のゾーンの間に前記第二のゾーンを有し、前記第一のゾーンと前記第二のゾーンの間に前記第三のゾーンを有することを特徴とする請求項６に記載の成膜方法。
【請求項８】
複数のゾーンに仕切り配置された成膜室を少なくとも備え、該成膜室内において、長尺の基材上に原子層堆積法による薄膜を形成する成膜装置であって、
前記複数のゾーンは、個別にガスを導入および／または排気する機構と、前記基材を前記複数のゾーンにおける隣接するゾーンを順次複数回通過させる搬送機構と、を有し、
前記複数のゾーンのうち、成膜用ガスを導入する第一のゾーンの温度および／または反応性ガスを導入する第二のゾーンの温度を調整する温度制御機構を備え、
前記温度制御機構は、前記第一のゾーンの温度および／または前記第二のゾーンの温度を独立に制御可能であることを特徴とする成膜装置。
【請求項９】
前記第一のゾーンと前記第二のゾーンの間に、不活性ガスを導入する第三のゾーンを有することを特徴とする請求項８に記載の成膜装置。
【請求項１０】
前記成膜室に異なる成膜用ガスを導入する前記第一のゾーンを２つ以上設ける場合、それぞれの第一のゾーンの前記温度制御機構は、それぞれの第一のゾーンの温度を独立に制御することを特徴とする請求項８または９に記載の成膜装置。
【請求項１１】
前記第一のゾーンのみに、温度を独立に制御可能な温度制御機構を備えることを特徴とする請求項８〜１０のいずれか１項に記載の成膜装置。
【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および成膜装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
成膜方法としては、原子層堆積法が提案されている。原子層堆積法は、ＡＬＤ（Ａｔｏｍｉｃ  Ｌａｙｅｒ  Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）法とも呼ばれ、基材表面に吸着した物質を、その表面において化学反応させることにより、原子レベルで１層ずつ成膜していく方法である。ＡＬＤ法では、前駆体（プリカーサーとも言う。）と呼ばれる活性に富んだガスと反応性ガスを交互に用い、基材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。なお、ＡＬＤ法では、反応性ガスも前駆体と呼ばれることがあるが、本明細書では、発明を明確にするために、前駆体（成膜用ガス）と反応性ガスとをそれぞれ区別して呼称する。
【０００３】
ＡＬＤ法では、表面吸着により基材表面がある種のガス（前駆体）で覆われると、それ以上そのガス（前駆体）が吸着しない自己制限（ｓｅｌｆ−ｌｉｍｉｔｉｎｇ）効果を利用し、基材表面に前駆体が１層吸着したところで、未反応の前駆体を排気する。これを１サイクルとし、このサイクルを繰り返して、１サイクルで１層ずつ積み上げて、薄膜を成長させる。従って、ＡＬＤ法では、薄膜が二次元的に成長する。
【０００４】
表面吸着には、一般には熱が必要となる。分子間力による物理吸着とは異なり、ＡＬＤ法で利用される吸着は、前駆体の基材表面への化学吸着である。化学吸着は、吸着物（前駆体）と被吸着物（基材）の間で電子の授受が行われる、いわゆる化学結合である。そのため、化学吸着では、活性化エネルギーが必要である。通常、ＡＬＤ法では、成膜室を加熱することによって、活性化エネルギーを賄う。基材表面において、化学結合可能な部分がなくなれば、吸着物（前駆体）はそれ以上吸着しなくなる。これが前述の自己制限効果である。成膜室の加熱は、分子間力による弱い物理吸着を抑制する効果も生じる。
【０００５】
また、成膜室の加熱は、基材表面への前駆体の吸着の工程に続く、反応性ガスによる酸化または還元の工程における活性化エネルギーの供給源として効果的に利用できる。一方、現在、熱ではなく、プラズマを利用した活性化法も広く用いられるようになってきている。
【０００６】
ＡＬＤ法は、成膜欠陥が少ないことが特徴であり、様々な分野への応用が期待されている。
【０００７】
このＡＬＤ法において、１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方法および成膜装置が提案されている。時間分割型の成膜方法および成膜装置では、１サイクル内で、前駆体の供給、停止および排気の工程、反応性ガスの供給、停止および排気の工程、場合によってはパージガスの供給、停止および排気の工程、を繰り返して、原子レベルで１層ずつ薄膜を成長させていくことから、成膜速度が遅いという課題がある。
【０００８】
このため、ＡＬＤ法において、成膜室をいくつかのゾーン（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、各ゾーン間で基材を行き来させる空間分割型と呼ばれる成膜方法および成膜装置が提案されている（例えば、特許文敵１、２参照）。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。
【０００９】
空間分割型のＡＬＤ法では、例えば、成膜室の内部においてフレキシブル基板を所定の搬送路に沿って搬送し、各ゾーン間でフレキシブル基板を行き来させることが行われる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１０】
【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】
【００１１】
しかし、大きな基材に成膜しようとすると、大きな成膜室が必要となる。また、大きな成膜室を一様に加熱しようとすると、大電力が必要となり、エネルギー消費量が大きくなってしまう。また、大きな成膜室を均一に加熱するためには、多くのヒーターと細分化された高度な温度制御機構が必要になるため、成膜装置が複雑かつ高価になってしまう。
【００１２】
本発明は、上記課題に鑑みてなされたものであり、成膜時のエネルギー消費量を低減し、余分な加熱機構や温度制御機構を省略し、簡素化することができる成膜方法および成膜装置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】
【００１３】
上記課題を解決するため、本発明の一態様に係る成膜方法は、少なくとも成膜室内を複数のゾーンに仕切り配置し、該成膜室内において、長尺の基材上に原子層堆積法による薄膜を形成する成膜方法であって、前記複数のゾーンのそれぞれに、個別にガスを導入および／または排気する機構と、前記基材を前記複数のゾーンにおける隣接するゾーンを順次複数回通過させる搬送機構と、を設け、前記複数のゾーンのうち、成膜用ガスを導入する第一のゾーンの温度と反応性ガスを導入する第二のゾーンの温度を独立して温度制御することを特徴とする。
【００１４】
上記本発明の一態様に係る成膜方法において、前記第一のゾーンと前記第二のゾーンの間に、不活性ガスを導入する第三のゾーンを設けてもよい。
【００１５】
上記本発明の一態様に係る成膜方法において、前記第二のゾーンにおける温度を、前記第一のゾーンにおける温度よりも低くしてもよい。
【００１６】
上記本発明の一態様に係る成膜方法において、前記第二のゾーンにおいて、温度制御を行わなくてもよい。
【００１７】
上記本発明の一態様に係る成膜方法において、前記第二のゾーンにおいて、加熱を行わなくてもよい。
【００１８】
上記本発明の一態様に係る成膜方法において、前記成膜室に異なる成膜用ガスを導入する前記第一のゾーンを２つ以上設ける場合、それぞれの第一のゾーンにおける温度を、それぞれの第一のゾーンに導入する成膜用ガスの種類に応じた温度に調整してもよい。
【００１９】
上記本発明の一態様に係る成膜方法において、前記第一のゾーンを２つ以上設ける場合、前記第一のゾーンの間に前記第二のゾーンを有し、前記第一のゾーンと前記第二のゾーンの間に前記第三のゾーンを有してもよい。
【００２０】
また、本発明の一態様に係る成膜装置は、複数のゾーンに仕切り配置された成膜室を少なくとも備え、該成膜室内において、長尺の基材上に原子層堆積法による薄膜を形成する成膜装置であって、前記複数のゾーンは、個別にガスを導入および／または排気する機構と、前記基材を前記複数のゾーンにおける隣接するゾーンを順次複数回通過させる搬送機構と、を有し、前記複数のゾーンのうち、成膜用ガスを導入する第一のゾーンの温度および／または反応性ガスを導入する第二のゾーンの温度を調整する温度制御機構を備え、前記温度制御機構は、前記第一のゾーンの温度および／または前記第二のゾーンの温度を独立に制御可能であることを特徴とする。
【００２１】
上記本発明の一態様に係る成膜装置において、前記第一のゾーンと前記第二のゾーンの間に、不活性ガスを導入する第三のゾーンを有してもよい。
【００２２】
上記本発明の一態様に係る成膜装置において、前記成膜室に異なる成膜用ガスを導入する前記第一のゾーンを２つ以上設ける場合、それぞれの第一のゾーンの前記温度制御機構は、それぞれの第一のゾーンの温度を独立に制御してもよい。
【００２３】
上記本発明の一態様に係る成膜装置において、前記第一のゾーンのみに、温度を独立に制御可能な温度制御機構を備えてもよい。
【発明の効果】
【００２４】
本発明によれば、成膜用ガスおよび／または反応性ガスが基材に吸着する工程で温度制御を行うため、成膜時のエネルギー消費量を低減し、余分な加熱機構や温度制御機構を省略し、簡素化することができる成膜方法および成膜装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２５】
【図１】本発明の第１実施形態に係る成膜装置の成膜室の断面図である。
【図２】本発明の第１実施形態に係る成膜装置の図１に示すＩ−Ｉ’に沿う断面図である。
【図３】本発明の第２実施形態に係る成膜装置の成膜室の断面図である。
【図４】本発明の第２実施形態に係る成膜装置の図３に示すＩＩ−ＩＩ’に沿う断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２６】
以下、図面を参照して本発明を適用した実施形態について詳細に説明する。なお、以下の説明で用いる図面は、本発明の実施形態の構成を説明するためのものであり、図示される各部の大きさや厚さや寸法等は、実際の成膜装置の寸法関係とは異なる場合がある。また、本発明の実施形態は、以下に記載する実施形態に限定されるものではなく、当業者の知識に基づいて設計の変更などの変形を加えることも可能であり、そのような変形が加えられた実施形態も本発明の実施形態の範囲に含まれる。
【００２７】
［第１実施形態］
以下、本発明の第１実施形態に係る成膜装置および成膜方法について、図１および図２を参照して説明する。
【００２８】
「成膜装置」
図１は、第１実施形態に係る成膜装置１の成膜室１００を示す断面図であり、成膜室１００内部の正面視の構成を示す。図２は、図１に示すＩ−Ｉ’線に沿う断面図であり、成膜室１００内の側面視の構成を示す。
【００２９】
図１および図２において、説明のために、適宜構成を拡大、縮小または省略して示している。
【００３０】
図１および図２に示す成膜装置１は、原子層堆積法（ＡＬＤ：Ａｔｏｍｉｃ  Ｌａｙｅｒ  Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）を用いて、長尺の基材上に薄膜を形成する空間分割型のＡＬＤ成膜装置である。図１および図２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、基材を巻き取ったりする機構はここでは省略している。また、図１および図２では、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容易に想定できる機構も省略しており、本発明を説明およ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，Ｚ２，Ｚ３に単一の成膜用ガス（前駆体）またはパージガスを供給して、各ゾーンＺ１，Ｚ２，Ｚ３間に基材を往来させて目的の堆積物を得るタイプの空間分割型ＡＬＤ成膜装置である。
【００３１】
本実施形態では、基材として、一定の幅（Ｙ方向寸法）Ｗ１および厚みｔ１を有し、可撓性を有する（フレキシブルな）長尺の基材２０５を用いる。基材２０５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２０５の厚みは、特に限定されないが、例えば、１０μｍ以上１０００μｍ以下である。
【００３２】
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，Ｚ２，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長尺の基材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。
【００３３】
成膜装置１は、複数のゾーンに仕切り配置された成膜室１００を少なくとも備える。言い換えれば、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板２０５を搬送する搬送ガイドロール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。
【００３４】
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。
【００３５】
成膜室１００内には、Ｚ方向において２か所に、ＸＹ面に沿う面をなす隔壁２１１，２１２がそれぞれ設けられている。一方の隔壁２１１は第１ゾーンＺ１と第２ゾーンＺ２とを区画し、他方の隔壁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。
【００３６】
成膜室１００は、成膜用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。
【００３７】
第１ゾーンＺ１に導入される成膜用ガスは、目的の堆積材料に合せて適宜選択される。例えば、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、成膜用ガスとしてはトリメチルアルミニウムなどが用いられる。
【００３８】
第３ゾーンＺ３に導入される反応性ガスは、目的の堆積材料に合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、原子状酸素などが用いられる。これらのガスは、プラズマ電極２０３によって活性化され、先だって第１ゾーンＺ１において基材２０５に吸着した成膜用ガスからなる前駆体層と反応して、目的の堆積材料からなる原子層が１層形成される。ここでは、反応性ガスの活性化の方法としてプラズマを示したが、反応性ガスと成膜用ガスとの組み合わせによって熱反応を用いる場合には、別途、第３ゾーンＺ３に加熱機構を設けるなどして、第３ゾーンＺ３を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には、第３ゾーンＺ３を加熱しないこともある。
【００３９】
第２ゾーンＺ２に導入されるパージガスとしては、不活性ガスが用いられる。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。
【００４０】
隔壁２１１，２１２には、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、５往復半する走行経路Ｐに対応して１１個の通過口２１１ａ，２１２ａがそれぞれ形成されている。
【００４１】
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、ジグザグ形状をなしている。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。
【００４２】
成膜用ガスは、第１ゾーンＺ１に導入ロ（図示無し）から導入され、第１ゾーンＺ１の排気口（図示無し）から排気される。導入口および排気口はゾーン内に複数あってもよい。
【００４３】
第１ゾーンＺ１には、成膜室１００の内壁および隔壁２１１に沿って加熱機構３０１が備えられている。本実施形態では、加熱機構３０１が成膜室１００の内側に備えられているが、第１ゾーンＺ１を加熱できればよいので、加熱機構３０１を成膜室１００の外側に配置して熱伝導によって成膜室壁面を通して第１ゾーンＺ１を加熱する構成であってもよい。
【００４４】
加熱機構３０１における加熱手段は特に限定されない。加熱機構３０１としては、ランプヒーターや電熱線ヒーターなど、公知の加熱機構が用いられる。ただし、加熱機構３０１の劣化防止のためには、第１ゾーンＺ１に導入する成膜用ガスと加熱機構３０１が反応または相互作用しないことが望ましい。第１ゾーンＺ１内での温度を均一にするために、必要に応じて温度制御機構を設けてもよい。また、複数の加熱機構３０１を設けて、それぞれを独立に制御することにより、第１ゾーンＺ１内における温度均一性を図ることもできる。本実施形態では、加熱機構３０１が温度制御機構を兼ね備えている。
【００４５】
第２ゾーンＺ２または第３ゾーンＺ３には加熱機構を設けなくてもよい。これにより、成膜装置１を簡素化することができる。また、加熱機構３０１は、第１ゾーンＺ１のみに設置すればよい。第２ゾーンＺ２および第３ゾーンＺ３は意図的に加熱しなくてもよいため、加熱機構３０１を第１ゾーンＺ１のみに設置した場合、使用する電力量を低減することができる。従って、前述のように本実施形態では、第１ゾーンＺ１のみに加熱機構３０１が備えられている。なお、本記述は第１ゾーンＺ１から熱伝導または輻射によって伝わる熱を排除するものではない。
【００４６】
成膜用ガスを導入および／または排気する機構を有する第一のゾーンと第一のゾーンとは異なる第二のゾーンにて、成膜時の温度を互いに異なる温度に調整し、第二のゾーンにおける成膜時の温度を、第一のゾーンにおける成膜時の温度よりも低くすることにより、成膜用ガスが基材に吸着する能力を妨げることなく、成膜装置の簡素化および／または消費電力の削減の効果が得られる。成膜室１００内に複数の第一のゾーンおよび第二のゾーンがあってもよい。本実施形態では、第一のゾーンが第１ゾーンＺ１に該当し、第二のゾーンが第２ゾーンＺ２および第３ゾーンＺ３に該当する。
【００４７】
反応性ガスは、第３ゾーンＺ３に導入ロ（図示無し）から導入され、第３ゾーンＺ３の排気口（図示無し）から排気される。導入口および排気口は第３ゾーン内に複数あってもよい。
【００４８】
なお、第１ゾーンＺ１に導入された成膜用ガスまたは第３ゾーンＺ３に導入された反応性ガスは、それぞれ排気口（図示無し）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および第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および第３ゾーンＺ３にそれぞれ導入される成膜用ガスおよび反応性ガスは、第２ゾーンＺ２に拡散し難い条件下に推持されている。そのため、第２ゾーンＺ２には、別途、パージガスとして、例えば、ヘリウム、アルゴン、窒素、二酸化炭素などの不活性なガスを導入してもよい。
【００４９】
本実施形態では、搬送ガイドロール２０１を第１ガイドロール２０１、搬送ガイドロール２０２を第２ガイドロール２０２とも言う。第１ガイドロール２０１および第２ガイドロール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ガイドロール２０１および第２ガイドロール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ガイドロール２０１および第２ガイドロール２０２は、それぞれ６つずつＸ方向に並んで設けられている。第１ガイドロール２０１および第２ガイドロール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。
【００５０】
Ｘ方向において、隣接する第１ガイドロール２０１の中間位置にそれぞれ対向する位置に、第２ガイドロール２０２が配置されている。すなわち、Ｘ方向に関して、第１ガイドロール２０１と第２ガイドロール２０２は交互に位置している。第１ガイドロール２０１および第２ガイドロール２０２には、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がそれぞれ設けられている。
【００５１】
Ｚ方向における両端で、第１ガイドロール２０１と第２ガイドロール２０２の外周面に交互に基材２０５が巻回されることにより、基材２０５の進行方向が変換され、すなわち、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。基材２０５は、 成膜室１００内において、第１ガイドロール２０１と第２ガイドロール２０２の外周面に交互にかけられ、ジグザグの走行経路Ｐに沿って案内され、第１ゾーンＺ１および第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。
【００５２】
基材２０５が第１ゾーンＺ１および第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。
【００５３】
「成膜方法」
以下、本実施形態に係る成膜装置１を用いた成膜方法について説明する。本実施形態に係る成膜方法は、空間分割型のＡＬＤ法であって、前駆体またはプリカーサーと呼ばれる活性に富んだ成膜用ガスと、反応性ガスとを交互に用い、基材表面における吸着と、この吸着に続く化学反応とによって、原子レベルで１層ずつ薄膜を成長させていく。
【００５４】
本実施形態に係る成膜方法は、成膜室１００の第１ゾーンＺ１の加熱機構３０１を操作して昇温して温度を調整する調整動作と、成膜室１００内にガス（成膜用ガス、反応性ガス）を導入する導入動作と、プラズマを励起して反応性ガスを活性化させる動作と、所定の走行経路Ｐに沿って基材２０５を搬送する搬送動作と、を備える。
【００５５】
調整動作として、成膜前に予め加熱機構３０１により成膜室１００の第１ゾーンＺ１の温度を所定の温度に制御・調節する。温度は、用いる成膜用ガスの種類と成膜室の形状や構造および／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に制御・調節される。
【００５６】
ガスを導入する導入動作として、真空ポンプ（図示無し）を動作させて真空引きを行うとともに、供給口（図示無し）から成膜用ガスを第１ゾーンＺ１に、不活性ガス（パージガス）を第２ゾーンＺ２に、反応性ガスを第３のゾーンＺ３にそれぞれ供給する。
【００５７】
以上により、第１ゾーンＺ１、第２ゾーンＺ２および第３ゾーンＺ３のそれぞれにガスが導入されるとともに、各ゾーンにおけるガスの濃度、圧力およびガスの分布が調整される。なお、第２ゾーンＺ２内の圧力は、第１ゾーンＺ１内の圧力や第３ゾーンＺ３内の圧力より高く保つように設定する。これにより、第１ゾーンＺ１および第３ゾーンＺ３にそれぞれ導入される成膜用ガスおよび反応性ガスが、第２ゾーンＺ２に拡散し難い条件下に推持される。
【００５８】
搬送動作として、図示していない供給ロール、回収ロールおよび複数のガイドロールを回転動作させる。基材２０５は、成膜室１００の一端側に設けられた供給室から基材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しながら移動する。
【００５９】
基材２０５の搬送方向における一部分に着目すると、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。このとき、成膜用ガスが第１ゾーンＺ１に導入されているので、基材２０５が第１ゾーンＺ１を通過する際に、成膜用ガスが基材２０５の両面に吸着する。
【００６０】
なお、第１ゾーンＺ１における基材２０５の搬送速度は、第１ゾーンＺ１を基材２０５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。なお、飽和吸着時間とは、基材２０５の両面に化学吸着する成膜用ガスの量が飽和するまでの時間である。
【００６１】
続いて、基材２０５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２０５に吸着した余剰の成膜用ガスは気化し、パージされる。第２ゾーンＺ２における基材２０５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。
【００６２】
その後、基材２０５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。
【００６３】
第３ゾーンＺ３には、反応性ガスが導入されており、かつプラズマ電極２０３によってプラズマが励起されている。そのため、基材２０５が第３ゾーンＺ３を通過する間に、基材２０５の両面に吸着した成膜用ガス吸着物のうちプラズマ電極２０３に面した側が、反応性ガスと反応し、目的の薄膜が形成される。
【００６４】
第３ゾーンＺ３で成膜用ガス吸着物と反応性ガスが反応した後、基材２０５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。
【００６５】
第３ゾーンＺ３における基材２０５の搬送速度は、第３ゾーンＺ３を基材２０５が通過する時間が、成膜用ガス吸着物と反応性ガスの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。
【００６６】
その後、フレキシブル基板２０５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。
【００６７】
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２０５上に堆積される。この１サイクルを複数回繰り返すことにより、基材２０５の片方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。所望の膜厚の原子層堆積膜が形成された後、基材２０５は、回収ロール（図示無し）により巻き取られる。
【００６８】
なお、前述の１サイクルを複数回繰り返す際、基材２０５の搬送速度は、基材２０５が前述の第１ゾーンＺ１、第２ゾーンＺ２および第３ゾーンＺ３を通過するために必要な時間と、基材２０５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。
【００６９】
本実施形態に係る成膜装置１およ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、成膜用ガスが導入される第１ゾーンＺ１と反応性ガスが導入される第３ゾーンＺ３にて、成膜時の温度を互いに異なる温度に調整し、第３ゾーンＺ３における成膜時の温度を、第１ゾーンＺ１における成膜時の温度よりも低くすることにより、成膜にかかる全体の消費エネルギーを低減することができる。基材２０５への成膜用ガスの吸着が生じるのは、成膜用ガスが供給される第１ゾーンＺ１のみであるから、第１ゾーンＺ１のみ、すなわち、成膜室１００の一部のみを加熱・温度調整することで、成膜用ガスを吸着させる本来の効果は充分に得られる。従って、従来の成膜方法のように成膜室全体を加熱したり、温度制御したりしなくてよい。
【００７０】
また、前述の成膜装置１において、加熱機構３０１（前述のように、本実施形態では加熱機構３０１は温度制御機構を兼ね備える）を第１ゾーンＺ１に対してのみ設置したことにより、ヒーター、配線、その他を含め、設備構成の簡素化が図れるとともに、その分設備の小型化が図れる。
【００７１】
［第２実施形態］
以下、本発明の第２実施形態に係る成膜装置および成膜方法について、図３および図４を参照して説明する。
【００７２】
「成膜装置」
図３は、第２実施形態に係る成膜装置２の成膜室１００を示す断面図であり、成膜室１００内部の正面視の構成を示す。図４は、図３に示すＩＩ−ＩＩ’線に沿う断面図であり、成膜室１００内の側面視の構成を示す。
【００７３】
図３および図４において、説明のために、適宜構成を拡大、縮小または省略して示している。第２実施形態において、特に説明していない部分は、前述の第１実施形態の説明を踏襲する。
【００７４】
図３および図４に示す成膜装置２は、原子層堆積法（ＡＬＤ：Ａｔｏｍｉｃ  Ｌａｙｅｒ  Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）を用いて、長尺の基材上に薄膜を形成する空間分割型のＡＬＤ成膜装置である。図３および図４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、図３および図４では、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容易に想定できる事柄も省略しており、本発明を説明およ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２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，Ｚ２，Ｚ３，Ｚ４，Ｚ５に単一の成膜用ガス（前駆体）またはパージガスを供給して、各ゾーンＺ１，Ｚ２，Ｚ３，Ｚ４，Ｚ５間に基材を往来させて目的の堆積物を得るタイプの空間分割型ＡＬＤ成膜装置である。 
【００７５】
成膜装置２は、その内部に複数のゾーンＺ１，Ｚ２，Ｚ３，Ｚ４，Ｚ５を有する成膜室１００と、所定の走行経路Ｐに沿って基材２０５を搬送する搬送ガイドロール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。 
【００７６】
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。
【００７７】
成膜室１００内には、Ｚ方向において４か所に、ＸＹ面に沿う面をなす隔壁２１１，２１２，２１３，２１４がそれぞれ設けられている。第１の隔壁２１１は第１ゾーンＺ１と第２ゾーンＺ２とを区画し、第２の隔壁２１２は第２ゾーンＺ２と第３ゾーンＺ１３とを区画する。同様に第３の隔壁２１３は第３ゾーンＺ３と第４ゾーンＺ４を区画し、第４の隔壁２１４は第４ゾーンＺ４と第５ゾーンＺ５を区画する。この隔壁２１１，２１２，２１３，２１４によって、成膜室１００内がＺ方向に５分割されている。
【００７８】
成膜室１００は、成膜用ガスが導入および／または排気される第一のゾーンが２か所と、反応性ガスが導入される第二のゾーンが１か所と、に区画される。
【００７９】
すなわち、成膜室１００は、第１成膜用ガス（第１前駆体）が導入される第１真空気室を形成する第１ゾーンＺ１と、第２成膜用ガス（第２前駆体）が導入される第５真空気室を形成する第５ゾーンＺ５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、第３ゾーンＺ３と第５ゾーンＺ５との間に介在するとともに、パージガスが導入される第４真空気室を形成する第４ゾーンＺ４と、に区画される。
【００８０】
第１ゾーンＺ１に導入される第１成膜用ガスは、目的の堆積材料に合せて適宜選択される。例えば、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、第１成膜用ガスとしてはトリメチルアルミニウムなどが用いられる。第５ゾーンＺ５に導入される第２成膜用ガスは、目的の堆積材料に合せて適宜選択される。第２成膜用ガスは、第１成膜用ガスと同一の成膜用ガであってもよいし、異なる成膜用ガであってもよい。
【００８１】
第３ゾーンＺ３に導入される反応性ガスは、目的の堆積材料に合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、原子状酸素などが用いられる。これらガスは、プラズマ電極２０３によって活性化され、先だって第１ゾーンＺ１または第５ゾーンＺ５において基材２０５に吸着した第１成膜用ガスまたは第２成膜用ガスからなる前駆体層と反応して、目的の堆積材料からなる原子層が１層形成される。ここでは、反応性ガスの活性化の方法としてプラズマを示したが、反応性ガスと成膜用ガスとの組み合わせによって熱反応を用いる場合には、別途、第３ゾーンＺ３に加熱機構を設けるなどして、第３ゾーンＺ３を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には、第３ゾーンＺ３を加熱しないこともある。
【００８２】
第２ゾーンＺ２または第４ゾーンＺ４に導入されるパージガスとしては、不活性ガスが用いられる。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。
【００８３】
第１ゾーンＺ１には、成膜室１００内壁および隔壁２１１に沿って加熱機構３０１が備えられている。本実施形態では、加熱機構３０１が成膜室１００の内側に備えられているが、第１ゾーンＺ１を加熱できればよいので、加熱機構３０１を成膜室１００の外側に配置して熱伝導によって成膜室壁面を通して第１ゾーンＺ１を加熱する構成であってもよい。
【００８４】
第５ゾーンＺ５には、成膜室１００内壁および隔壁２１４に沿って加熱機構３０２が備えられている。本実施形態では、加熱機構３０２が成膜室１００の内側に備えられているが、第５ゾーンＺ５を加熱できればよいので、加熱機構３０２を成膜室１００の外側に配置して熱伝導によって成膜室壁面を通して第５ゾーンＺ５を加熱する構成であってもよい。
【００８５】
加熱機構３０１，３０２における加熱手段は特に限定されない。加熱機構３０１としては、ランプヒーターや電熱線ヒーターなど、公知の加熱機構が用いられる。加熱機構３０１と加熱機構３０２は、同一のものでなくてもよい。また、加熱機構３０１と加熱機構３０２は、同一の機構（方式）でなくてもよい。ただし、加熱機構３０１，３０２の劣化防止のためには、第１ゾーンＺ１に導入する第１成膜用ガスおよび第５ゾーンＺ５に導入する第２成膜用ガスと、加熱機構３０１，３０２とが反応または相互作用しないことが望ましい。第１ゾーンＺ１および第５ゾーンＺ５内での温度を均一にするために、必要に応じて温度制御機構を設けてもよい。また、複数の加熱機構３０１，３０２を設けて、それぞれを独立に制御することにより、第１ゾーンＺ１および第５ゾーンＺ５内における温度均一性を図ることもできる。本実施形態では、加熱機構３０１，３０２が温度制御機構を兼ね備えている。
【００８６】
加熱機構３０１と加熱機構３０２には、異なる温度を設定することができる。
【００８７】
反応性ガスは、第３ゾーンＺ３に導入ロ（図示無し）から導入され、第３ゾーンＺ３の排気口（図示無し）から排気される。導入口および排気口は第３ゾーン内に複数あってもよい。
【００８８】
なお、第１ゾーンＺ１および第５ゾーンＺ５に導入された成膜用ガス、または、第３ゾーンＺ３に導入された反応性ガスは、それぞれ排気口（図示無し）を通じて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および第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に導入される第１成膜用ガスおよび第３ゾーンＺ３に導入される反応性ガスは、第２ゾーンＺ２に拡散し難い条件下に維持されている。同様に、第４ゾーンＺ４内の圧力は、第３ゾーンＺ３および第５ゾーンＺ５の圧力より高く保たれている。このため、第５ゾーンＺ５に導入される第２成膜用ガスおよび第３ゾーンＺ３に導入される反応性ガスは、第４ゾーンＺ４に拡散し難い条件下に維持されている。そのために、第２ゾーンＺ２および第４ゾーンＺ４には、別途、パージガスとして、例えば、ヘリウム、アルゴン、窒素、二酸化炭素などの不活性なガスを導入してもよい。
【００８９】
「成膜方法」
以下、本実施形態に係る成膜装置２を用いた成膜方法について説明する。本実施形態において、特に説明していない部分は、前述の第１実施形態の説明を踏襲する。
【００９０】
本実施形態に係る成膜方法は、成膜室１００の第１ゾーンＺ１の加熱機構３０１を換作して昇温し温度を調整する調整動作と、第５ゾーンＺ５の加熱機構３０２を操作して昇温し温度を調整する調整動作と、成膜室１００内にガスを導入する導入動作と、プラズマを励起して反応性ガスを活性化させる動作と、所定の走行経路Ｐに沿って基材２０５を搬送する搬送動作と、を備える。
【００９１】
調整動作として、成膜前に予め加熱機構３０１により成膜室１００の第１ゾーンＺ１の温度を所定の温度に制御・調節する。同様に、加熱機構３０２により成膜室１００の第５ゾーンＺ５の温度を所定の温度に制御・調節する。温度は、用いる成膜用ガスの種類と成膜室の形状や構造および／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に制御・調節される。ここで重要なのは、第１ゾーンＺ１と第５ゾーンＺ５で設定する温度を互いに異なる値とすることができる点である。例えば、第１ゾーンＺ１と第５ゾーンＺ５のそれぞれに互いに異なる成膜用ガスを用いる場合、最適な温度はそれぞれ異なることがある。本実施形態の成膜装置および成膜方法を用いることによって、それぞれの成膜用ガスに最適な温度にて成膜することが可能になる。
【００９２】
ガスを導入する導入動作として、真空ポンプ（図示無し）を動作させて真空引きを行うとともに、供給口（図示無し）から第１成膜用ガスを第１ゾーンＺ１に、不活性ガス（パージガス）を第２ゾーンＺ２に、反応性ガスを第３のゾーンＺ３に、不活性ガス（パージガス）を第４ゾーンＺ４に、第２成膜用ガスを第５ゾーンＺ５に、それぞれ供給する。
【００９３】
以上により、第１ゾーンＺ１、第２ゾーンＺ２、第３ゾーンＺ３、第４ゾーンＺ４および第５ゾーンＺ５のそれぞれにガスが導入されるとともに、各ゾーンにおけるガスの濃度、圧力およびガスの分布が調整される。なお、第２ゾーンＺ２内の圧力は、第１ゾーンＺ１内の圧力や第３ゾーンＺ３内の圧力より高く保つように設定し、また、第４ゾーンＺ４内の圧力は、第３ゾーンＺ３内の圧力や第５ゾーンＺ５内の圧力より高く保つように設定する。
【００９４】
搬送動作として、図示していない供給ロール、回収ロールおよび複数のガイドロールを回転動作させる。基材２０５は、成膜室１００の一端側に設けられた供給室から基材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，Ｚ４，Ｚ５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しながら移動する。
【００９５】
基材２０５の搬送方向における一部分に着目すると、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。このとき、第１成膜用ガスが第１ゾーンＺ１に導入されているので、基材２０５が第１ゾーンＺ１を通過する際に、第１成膜用ガスが基材２０５の両面に吸着する。
【００９６】
なお、第１ゾーンＺ１における基材２０５の搬送速度は、第１ゾーンＺ１を基材２０５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。
【００９７】
続いて基材２０５は隔壁２１１に設けられた通過口を通って第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２０５に吸着した余剰の第１成膜用ガスは気化し、パージされる。第２ゾーンＺ２における基材２０５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。
【００９８】
その後、基材２０５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に設けた通過口を介して、第３ゾーンＺ３に搬送される。
【００９９】
第３ゾーンＺ３には、反応性ガスが導入されており、かつプラズマ電極２０３によってプラズマが励起されている。そのため、基材２０５が第３ゾーンＺ３を通過する間に、基材２０５の両面に吸着した第１成膜用ガス吸着物のうちプラズマ電極２０３に面した側が、反応性ガスと反応し、目的の薄膜が形成される。
【０１００】
第３ゾーンＺ３で第１成膜用ガス吸着物と反応性ガスが反応した後、基材２０５は、第３ゾーンＺ３と第４ゾーンＺ４との間に配置された仕切りの隔壁２１３に設けた通過口を介して、第４ゾーンＺ４に搬送される。
【０１０１】
第３ゾーンＺ３における基材２０５の搬送速度は、第３ゾーンＺ３を基材２０５が通過する時間が、第１成膜用ガス吸着物と反応性ガスの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。
【０１０２】
その後、基材２０５は、第４ゾーンＺ４と第５ゾーンＺ５との間に配置された仕切りの隔壁２１４に設けた通過口を介して、第５ゾーンＺ５に搬送される。
【０１０３】
このとき、第２成膜用ガスが第５ゾーンＺ５に導入されているので、基材２０５が第５ゾーンＺ５を通過する際に、第２前駆体が基材２０５の両面に吸着する。
【０１０４】
なお、第５ゾーンＺ５における基材２０５の搬送速度は、第５ゾーンＺ５を基材２０５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。
【０１０５】
続いて、基材２０５は隔壁２１４に設けられた別の通過口を通って第４ゾーンＺ４に搬送される。そして、走行経路Ｐに沿って第４ゾーンＺ４を通過する間に、基材２０５に吸着した余剰の第２成膜用ガスは気化し、パージされる。第４ゾーンＺ４における基材２０５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。
【０１０６】
その後、基材２０５は、第４ゾーンＺ４と第３ゾーンＺ３との間に配置された仕切りの隔壁２１３に設けた別の通過口を介して、第３ゾーンＺ３に搬送される。
【０１０７】
第３ゾーンＺ３には、反応性ガスが導入されており、かつプラズマ電極２０３によってプラズマが励起されている。そのため、基材２０５が第３ゾーンＺ３を通過する間に、基材２０５の両面に吸着した第２成膜用ガス吸着物のうちプラズマ電極２０３に面した側が、反応性ガスと反応し、目的の薄膜が形成される。
【０１０８】
第３ゾーンＺ３で第２成膜用ガス吸着物と反応性ガスが反応した後、基材２０５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を介して、第２ゾーンＺ２に搬送される。
【０１０９】
第３ゾーンＺ３における基材２０５の搬送速度は、第３ゾーンＺ３を基材２０５が通過する時間が、第２成膜用ガス吸着物と反応性ガスの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。
【０１１０】
その後、基材２０５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に設けた別の通過口を介して、再度、第１ゾーンＺ１に搬送される。
【０１１１】
以上の工程は、厳密には原子層堆積の２サイクルであり、この２サイクルの工程によって２つの原子層が基材２０５上に堆積される。この２サイクルを複数回繰り返すことにより、基材２０５の片方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。所望の膜厚の原子層堆積膜が形成された後、基材２０５は、回収ロール（図示無し）により巻き取られる。
【０１１２】
なお、前述の２サイクルを複数回繰り返す際、基材２０５の搬送速度は、基材２０５が前述の第１ゾーンＺ１、第２ゾーンＺ２、第３ゾーンＺ３、第４ゾーンＺ４および第５ゾーンＺ５を通過するために必要な時間と、基材２０５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。
【０１１３】
本実施形態に係る成膜装置２および成膜方法によれば、前述の第１実施形態で得られる効果に加え、以下のような効果が得られる。
【０１１４】
すなわち、成膜用ガスを導入および／または排気する機構を有する複数の第一のゾーンとして第１ゾーンＺ１と第５ゾーンＺ５を設け、加熱および温度制御機構を第１ゾーンＺ１および第５ゾーンＺ５に対してのみ設置したことで、第１成膜用ガスが導入される第１ゾーンＺ１と第２成膜用ガスが導入される第５ゾーンＺ５をそれぞれ独立して温度設定／制御することができる。従来の成膜装置では、成膜室全体を加熱・温度制御していたため、複数の成膜用ガス導入ゾーンがあっても、高い温度を要求するゾーンに合わせて温度設定する必要があった。本実施形態では、成膜用ガスが導入されるゾーンのみを個別に加熱／温度制御できるため、第１ゾーンＺ１には第１成膜用ガスに最適な温度を、第５ゾーンＺ５には第２成膜用ガスに最適な温度を設定できる。これにより、全体として成膜に必要なエネルギーを低減することができるばかりでなく、加熱／温度制御システムも必要最小限でよいため、設備自体も簡素化できる。
【０１１５】
なお、本発明は前述の実施形態に限定されるものではない。前述の実施形態では、一例としてウェブコーティング方式を採用し、基材２０５を対象とした例を示したが、これに限定されるものではない。例えば、基材２０５だけでなく、成膜対象となる基材を、連続搬送できるようなフレキシブルなシートまたは一部がフレシキブルとなるようなトレイに載せて搬送／連続成膜する方式であってもよい。
【０１１６】
なお、本発明は前述の実施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前述の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。
【実施例】
【０１１７】
以下、本発明に係る実施例を説明する。
【０１１８】
＜実施例１＞
以下、本発明の第１実施形態に係る成膜方法について実施例を示す。
図１に示した成膜装置１において、図示しない基材供給室に基材である幅３００ｍｍ、厚さ１００μｍのＰＥＴフィルムをセットし、そのフィルムを図１に示したように成膜室１００に通し、図示しない回収室のロールへと渡した。
次に、供給室、成膜室１００および回収室を真空引きした。
【０１１９】
本実施例では、加熱機構３０１が、公知の表面被覆タイプのニクロム線ヒーターから構成される加熱機構であって、成膜室１００の内部に設置されている。加熱機構３０１は、成膜室１００の外部に配置され、成膜室１００の内部のヒーターなどに接続された温度制御機構を含む。その温度制御機構を操作して第１ゾーンＺ１の温度が７５℃になるように制御した。なお、第２ゾーンＺ２と第３ゾーンＺ３にも同様の加熱機構は備わっているが、ここではヒーターに電力を投入せず温度計測するためのみに活用した。
第２ゾーンＺ２にパージガスとして窒素ガスの供給を開始し、第３のゾーンＺ３に反応性ガスとして酸素ガスの供給を開始した。
【０１２０】
続いて、第１ゾーンＺ１に導入される成膜用ガスとして、トリメチルアルミニウムの供給を開始した。
この時、各ガスの流量を制御する機構のコンダクタンスと、各ガスの排気を制御する機構のコンダクタンスとをそれぞれ調整して、第２ゾーンＺ２の圧力を、第１ゾーンＺ１内の圧力や第３ゾーンＺ３内の圧力より高く保つようにした。ただし、その差は極僅かであるため、圧力差を検出するには精密で高精度な圧力計を用い、使用前に厳密に校正されている必要がある。
【０１２１】
なお、前記ガスの導入口は、成膜室１００のそれぞれのローラーに対応する位置へローラーの数の分だけ設けられている。前記ガスの排気口は、第１ゾーンＺ１と第３ゾーンＺ３にそれぞれ１箇所ずつ設けられている。
第３ゾーンＺ３でプラズマ電極２０３に電圧を印加し、グロー放電を開始した。
毎分１ｍの速度でＰＥＴフィルムの搬送を開始し、これにより、ＰＥＴフィルムの表面への成膜を開始した。
成膜完了直後、第２ゾーンＺ２の壁面の一部は５１℃、第３ゾーンＺ３の壁面の一部は５５℃であった。第３ゾーンＺ３の温度が比較的高いのは、プラズマからの熱による影響があるものと考えられる。
比較として、第２ゾーンＺ２と第３ゾーンＺ３も７５℃に加熱して同様の成膜を行ったが、作製された膜の膜厚および膜質に差は見られなかった。したがって、第２ゾーンＺ２と第３ゾーンＺ３の温度を、第１ゾーンＺ１の温度よりも低く制御して成膜を行っても、ＰＥＴフィルムの表面に、十分な膜厚および膜質の膜を成膜することができることが分かった。
【０１２２】
＜実施例２＞
以下、本発明の第２実施形態に係る成膜方法について実施例を示す。
図３に示した成膜装置２において、図示しない基材供給室に基材である幅３００ｍｍ、厚さ１００μｍのＰＥＴフィルムをセットし、そのフィルムを図２に示したように成膜室１００に通し、図示しない回収室のロールへと渡した。
次に、供給室、成膜室１００および回収室を真空引きした。
【０１２３】
本実施例では、加熱機構３０１および加熱機構３０２が、公知の表面被覆タイプのニクロム線ヒーターから構成される加熱機構であって、成膜室１００の内部に設置されている。加熱機構３０１および加熱機構３０２は、成膜室１００の外部に配置され、成膜室１００の内部のヒーターなどに接続された温度制御機構を含む。その温度制御機構を操作して第１ゾーンＺ１の温度が７５℃になるように制御し、同様に第５ゾーンＺ５を６０℃になるように制御した。なお、第２ゾーンＺ２、第３ゾーンＺ３および第４ゾーンＺ４にも同様の加熱機構は備わっているが、ここではヒーターに電力を投入せず温度計測するためのみに活用した。
第２ゾーンＺ２および第４ゾーンＺ４にパージガスとして窒素ガスの供給を開始し、第３のゾーンＺ３に反応性ガスとして酸素ガスの供給を開始した。
【０１２４】
続いて、第１ゾーンＺ１に導入される第１成膜用ガスとして、トリメチルアルミニウムの供給を開始した。
この時、各ガスの流量を制御する機構のコンダクタンスと、各ガスの排気を制御する機構のコンダクタンスとをそれぞれ調整して、第２ゾーンＺ２および第４ゾーンＺ４の圧力を、第１ゾーンＺ１内の圧力、第３ゾーンＺ３内の圧力および第５ゾーンＺ５内の圧力より高く保つようにした。ただし、その差は極僅かであるため、圧力差を検出するには精密で高精度な圧力計を用い、使用前に厳密に校正されている必要がある。
【０１２５】
なお、前記ガスの導入口は、成膜室１００のそれぞれのローラーに対応する位置へローラーの数の分だけ設けられている。前記ガスの排気口は、第１ゾーンＺ１、第３ゾーンＺ３および第５ゾーンＺ５にそれぞれ１箇所ずつ設けられている。
第３ゾーンＺ３でプラズマ電極２０３に電圧を印加し、グロー放電を開始した。
毎分１ｍの速度でＰＥＴフィルムの搬送を開始し、これにより、ＰＥＴフィルムの表面への成膜を開始した。
成膜完了直後、第２ゾーンＺ２の壁面の一部は５０℃、第３ゾーンＺ３の壁面の一部は５５℃、第４ゾーンＺ４の壁面の一部は４８℃であった。
比較として、第２ゾーンＺ２、第３ゾーンＺ３および第４ゾーンＺ４も７５℃に加熱して同様の成膜を行ったが、作製された膜の膜厚および膜質に差は見られなかった。したがって、第２ゾーンＺ２、第３ゾーンＺ３および第４ゾーンＺ４の温度を、第１ゾーンＺ１および第５ゾーンＺ５の温度よりも低く制御して成膜を行っても、ＰＥＴフィルムの表面に、十分な膜厚および膜質の膜を成膜することができることが分かった。
【０１２６】
なお、本発明は前述の実施形態および実施例に限定されるものではない。前述の実施形態では、一例としてウェブコーティング方式を採用し、基材２０５を対象とした例を示したが、これに限定されるものではない。例えば、基材２０５だけでなく、成膜対象となる基材を、連続搬送できるようなフレキシブルなシートまたは一部がフレシキブルとなるようなトレイに載せて搬送／連続成膜する方式であってもよい。
【０１２７】
また、本発明は前述の実施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前述の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。
【産業上の利用可能性】
【０１２８】
本発明の成膜方法および成膜装置により、薄い巻取り状の基材にも連続的に成膜を行い、緻密な薄膜を形成することができ、金銀糸に用いられる金属光沢フィルム、食品包装のガスバリアフィルム、フィルムコンデンサーの電極、反射防止などの光学フィルムの製造方法として利用できる。
【符号の説明】
【０１２９】
１・・・ＡＬＤ成膜装置（成膜装置）
２・・・ＡＬＤ成膜装置（成膜装置）
１００・・・成膜室
２０１，２０２・・・ガイドロール（ガイド部）
２０３・・・プラズマ電極
２０５・・・基材
２１１，２１２，２１３，２１４・・・隔壁
２１１ａ，２１２ａ・・・通過口
３０１，３０２・・・加熱機構
Ｚ１，Ｚ２，Ｚ３，Ｚ４，Ｚ５・・・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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