(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板の表面にプラズマの生成を伴う真空成膜法によって成膜を行なうに際し、
前記真空成膜法による成膜に先立って、加熱処理と、前記加熱処理後のプラズマ処理とを行なう脱ガス処理を行ない、かつ、前記プラズマ処理を行なう処理室において水素ガス量検出し、検出される水素ガス量が所定量以下となるように、前記加熱処理の条件を制御することを特徴とする機能性フィルム製造方法。
【請求項２】
前記プラズマ処理を行なう処理室において検出される水素ガス分圧／プラズマガス分圧の比が、０．０１以下となるように、前記加熱処理条件を制御する請求項１に記載の機能性フィルム製造方法。
【請求項３】
前記真空成膜法が反応性スパッタリングである請求項１または２に記載の機能性フィルム製造方法。
【請求項４】
前記プラズマ処理を行なう処理室において、質量分析法もしくはプラズマ発光分析法によって、前記水素ガス量の検出を行なう請求項１〜３のいずれかに記載の機能性フィルム製造方法。
【請求項５】
長尺な基板を長手方向に搬送しつつ前記基板の表面にプラズマの生成を伴う真空成膜法によって成膜を行なう成膜室と、前記成膜室の上流に配置され、前記基板を長手方向に搬送しつつ前記基板の脱ガス処理を行なう脱ガス処理部とを有し、
かつ、前記脱ガス処理部は、前記基板に加熱処理を行なう加熱処理室、および、前記加熱処理室の下流に配置され、前記基板にプラズマ処理を行なうプラズマ処理室を有し、さらに、前記プラズマ処理室は、処理室内における水素ガス量を検出する検出手段を有し、前記加熱処理室は、この検出手段による水素ガス量が所定量以下となるように、前記基板の加熱処理条件を制御することを特徴とする機能性フィルム製造装置。
【請求項６】
検出手段は、前記プラズマ処理室内における水素ガス分圧およびプラズマガス分圧を検出するものであり、前記加熱処理室は、この水素ガス分圧／プラズマガス分圧の比が、０．０１以下となるように、前記基板の加熱処理条件を制御する請求項５に記載の機能性フィルム製造装置。
【請求項７】
前記成膜室は反応性スパッタリングによって、前記基板の表面に成膜を行なうものである請求項５または６に記載の機能性フィルム製造装置。
【請求項８】
前記検出手段は、質量分析法もしくはプラズマ発光分析法によって、前記プラズマ処理室内の水素ガス放出量の検出を行なう請求項５〜７のいずれかに記載の機能性フィルム製造装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、基板表面に真空成膜法によって成膜を行なう機能性フィルムの製造に関し、詳しくは、成膜室内で放出されるアウトガスによる悪影響を大幅に低減して、品質の良好な機能性フィルムを安定して製造できる機能性フィルム製造方法および機能性フィルム製造装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
光学素子、液晶ディスプレイや有機ＥＬディスプレイなどの表示装置、半導体装置、薄膜太陽電池など、各種の装置に、ガスバリアフィルム、保護フィルム、光学フィルタや反射防止フィルム等の光学フィルムなど、各種の機能性フィルム（機能性シート）が利用されている。
また、これらの機能性フィルムの製造に、スパッタリングやプラズマＣＶＤ等の真空成膜法による成膜（薄膜形成）が利用されている。
【０００３】
真空成膜法によって、効率良く、高い生産性を確保して成膜を行なうためには、長尺な基板に連続的に成膜を行なうのが好ましい。
このような成膜方法を実施する設備として、長尺な基板（ウェブ状の基板）をロール状に巻回してなる供給ロールと、成膜済の基板をロール状に巻回する巻取りロールとを用いる、いわゆるロール・トゥ・ロール(Roll to Roll)の成膜装置が知られている。このロール・トゥ・ロールの成膜装置は、プラズマＣＶＤによって基板に成膜を行なう成膜室を通過する所定の経路で、供給ロールから巻取りロールまで長尺な基板を挿通し、供給ロールからの基板の送り出しと、巻取りロールによる成膜済基板の巻取りとを同期して行いつつ、成膜室において、搬送される基板に連続的に成膜を行なう。
【０００４】
ところで、このような長尺な基板への真空成膜法による連続成膜において、基板や真空チャンバ内壁などから放出される水分などのガス（アウトガス）は、成膜のプロセスに大きな影響を与える。
例えば、反応性スパッタリングで酸化膜を形成する場合には、主たるアウトガスである水分（Ｈ2Ｏ）は、分解して酸素となって、反応ガスとしても作用してしまう。そのため、アウトガスの量に応じて、膜の酸化の進行状態（酸化度）も変動してしまう。アウトガスによる影響は、特に、酸化アルミニウム(Ａｌ2Ｏ3)膜のように、僅かな酸化度の変化で膜組成や膜の色が大きく変化してしまう場合には、大きな問題となる。
【０００５】
このような不都合を回避するために、一般的に、基板の脱ガスを目的として、成膜前に基板の加熱処理を行なう。すなわち、成膜に先立って基板を加熱し、基板に含まれる水分等のアウトガスとなる成分を除去する。ロール・トゥ・ロールの装置であれば、例えば、成膜室の上流に加熱処理室を設け、基板を長手方向に搬送しつつ、加熱処理することで、脱ガスを行なう。
しかしながら、アウトガスの量は一定であるわけではなく、例えば、基板の種類や保管状態、成膜装置の大気開放時間、成膜装置内に配置される防着板の状態、成膜装置の設置環境等によって大きく変動する。また、長尺な基板を用いるロール・トゥ・ロールの装置では、長手方向で基板の状態が異なる場合も多く、すなわち、アウトガスの放出量は、基板の長手方向に分布が有る。
【０００６】
そのため、一定の処理条件では、脱ガス処理が不十分な場合も、多々、有る。
逆に、常時、十分な脱ガス処理を行なうためには、脱ガス処理の時間を長くする必要があり、生産性の低下の一因となる。特に、ロール・トゥ・ロールの装置では、基板の搬送速度を、成膜ではなく脱ガス処理に合わせて遅くする必要があり、生産性の低下の問題は大きい。
【０００７】
このような問題点を解決する方法も、各種、提案されている。
例えば、特許文献１には、反応性スパッタリングにおいて、成膜中に、真空チャンバ内のアルゴンガスと酸素ガス（反応ガス）の量を質量分析器等で検出して、真空チャンバ内におけるアルゴンガス：酸素ガスの比が一定となるように、酸素ガスの供給量を制御する方法が開示されている。
また、特許文献２には、反応性スパッタリングにおいて、放電電源の制御を低電力制御にすると共に、スパッタリングの放電電圧が一定になるように、放電電圧をフィードバックして反応ガス導入量を制御する方法が開示されている。さらに、特許文献３には、同じく反応性スパッタリングにおいて、プラズマ中における酸素の発光線の強度を測定することで、真空チャンバ内の酸素割合を検出し、酸素割合が一定になるように、酸素ガスの導入量を制御する方法が開示されている。
【０００８】
【特許文献１】特開２０００−１０９９７３号公報
【特許文献２】特開２００２−３２２５６１号公報
【特許文献３】特開２００７−１２３７０１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
前述の各特許文献に開示される方法によれば、反応性スパッタリングにおいて、アウトガスに起因する反応ガスによる影響を制御して、基板への成膜を行なうことができる。
しかしながら、このようなアウトガスに対応する反応ガスの制御を行なっても、基板の種類や状態、プラズマの発生状況によっては、アウトガスの悪影響を大きく受けてしまい、適正な製品を得ることが出来ない場合も多い。特に、ガスバリア膜のような高い緻密性がの求められる用途では、放電圧力を低くして成膜を行なうので、アウトガスの影響は大きく、改善が望まれている。
【００１０】
本発明の目的は、前記従来技術の問題点を解決することにあり、反応性スパッタリング等のプラズマの生成を伴う真空成膜法を用いて基板の表面に成膜を行なう機能性フィルムの製造において、基板の種類や状態、強度などのプラズマの状態によらず、アウトガスの悪影響を大幅に低減することができ、適正な製品を安定して製造することを可能にする機能性フィルム製造方法および製造装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
前記目的を達成するために、本発明の機能性フィルム製造方法は、基板の表面にプラズマの生成を伴う真空成膜法によって成膜を行なうに際し、前記真空成膜法による成膜に先立って、加熱処理と、前記加熱処理後のプラズマ処理とを行なう脱ガス処理を行ない、かつ、前記プラズマ処理を行なう処理室において水素ガス量検出し、検出される水素ガス量が所定量以下となるように、前記加熱処理の条件を制御することを特徴とする機能性フィルム製造方法を提供する。
【００１２】
このような本発明の機能性フィルム製造方法において、前記プラズマ処理を行なう処理室において検出される水素ガス分圧／プラズマガス分圧の比が、０．０１以下となるように、前記加熱処理条件を制御するのが好ましく、また、前記真空成膜法が反応性スパッタリングであるのが好ましく、さらに、前記プラズマ処理を行なう処理室において、質量分析法もしくはプラズマ発光分析法によって、前記水素ガス量の検出を行なうのが好ましい。
【００１３】
また、本発明の機能性フィルム製造装置は、長尺な基板を長手方向に搬送しつつ前記基板の表面にプラズマの生成を伴う真空成膜法によって成膜を行なう成膜室と、前記成膜室の上流に配置され、前記基板を長手方向に搬送しつつ前記基板の脱ガス処理を行なう脱ガス処理部とを有し、かつ、前記脱ガス処理部は、前記基板に加熱処理を行なう加熱処理室、および、前記加熱処理室の下流に配置され、前記基板にプラズマ処理を行なうプラズマ処理室を有し、さらに、前記プラズマ処理室は、処理室内における水素ガス量を検出する検出手段を有し、前記加熱処理室は、この検出手段による水素ガス量が所定量以下となるように、前記基板の加熱処理条件を制御することを特徴とする機能性フィルム製造装置を提供する。
【００１４】
このような本発明の機能性フィルム製造装置において、検出手段は、前記プラズマ処理室内における水素ガス分圧およびプラズマガス分圧を検出するものであり、前記加熱処理室は、この水素ガス分圧／プラズマガス分圧の比が、０．０１以下となるように、前記基板の加熱処理条件を制御するのが好ましく、また、前記成膜室は反応性スパッタリングによって、前記基板の表面に成膜を行なうものであるのが好ましく、さらに、前記検出手段は、質量分析法もしくはプラズマ発光分析法によって、前記プラズマ処理室内の水素ガス放出量の検出を行なうのが好ましい。
【発明の効果】
【００１５】
上記構成を有する本発明は、成膜中に基板から放出されるアウトガスを低減するために、成膜に先立って行なわれる脱ガス処理において、加熱処理の後にプラズマ処理を行なって、プラズマ処理で放出される水素ガス量を検出し、この水素ガス量が所定量以下になるように、加熱処理の条件を水素ガス量に応じてフィードバック制御する。
本発明者らの検討によれば、アウトガスとしての水素ガスは、水素原子やラジカルとなって基板を攻撃して損傷し、また、成膜する膜中に取り込まれて膜密度の低減や膜内欠陥等の原因となる。従って、本発明によれば、脱ガス処理によって、成膜中にアウトガスとして放出される水素ガス量を所定量以下にできるので、前記水素ガスに起因する悪影響を大幅に低減して、適正な機能性フィルムを安定して製造することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
以下、本発明の機能性フィルム製造方法および機能性フィルム製造装置について、添付の図面に示される好適例を基に、詳細に説明する。
【００１７】
図１に、本発明の機能性フィルム製造方法を実施する本発明の機能性フィルム製造装置の一例を概念的に示す。
【００１８】
図１に示す機能性フィルム製造装置１０（以下、製造装置１０とする）は、反応性スパッタリングによって基板Ｚの表面に目的とする機能を発現する膜を成膜（形成）して、機能性フィルムを製造するもので、供給室１２と、脱ガス部１４と、成膜室１６と、巻取り室１８とを有して構成される。
このような製造装置１０は、長尺な基板Ｚ（フィルム原反）をロール状に巻回してなる基板ロール２０から基板Ｚを送り出し、長手方向に搬送しつつ成膜して、成膜した基板Ｚをロール状に巻き取る、前述のいわゆるロール・トゥ・ロール(Roll to Roll)による成膜を行なう装置である。
【００１９】
供給室１２は、回転軸２４と、ガイドローラ２６と、真空排気手段２８とを有する。
製造装置１０において、長尺な基板Ｚ巻回してなる基板ロール２０は、供給室１２の回転軸２４に装填される。
回転軸２４に基板ロール２０が装填されると、基板Ｚは、供給室１２から、脱ガス部１４および成膜室１６を通り、巻取り室１８の巻取り軸２５に至る所定の搬送経路を通される（送通される）。製造装置１０においては、基板ロール２０からの基板Ｚの送り出しと、巻取り軸２５における機能性フィルム１０の巻き取りとを同期して行なって、長尺な基板Ｚを所定の搬送経路で長手方向に搬送しつつ、基板Ｚに、脱ガス処理を連続的に行い、また、反応性スパッタリングによる成膜を連続的に行なう。
【００２０】
本発明において、成膜を行なう基板Ｚには、特に限定はなく、ＰＥＴフィルム等の各種の樹脂フィルム、アルミニウムシートなどの各種の金属シートなど、プラズマの生成を伴う真空成膜法（気相堆積法）による成膜が可能なものであれば、ガスバリアフィルム、光学フィルム、保護フィルムなどの各種の機能性フィルムに利用されている各種の基板（ベースフィルム）が、全て利用可能である。
また、基板Ｚは、基材となる樹脂フィルムや金属シート等の表面に、保護層、接着層、光反射層、遮光層、平坦化層、緩衝層、応力緩和層等の、各種の機能を発現する、無機物や有機物等からなる各種の層が形成されているものであってもよい。
【００２１】
供給室１２においては、図示しない駆動源によって回転軸２４を図中時計方向に回転して、基板ロール２０から基板Ｚを送り出し、ガイドローラ２６によって所定の経路を案内して、基板Ｚを、隔壁７４に設けられたスリット７４ａから脱ガス部１４（加熱処理室３０）に送る。
また、図示例の製造装置１０においては、好ましい態様として、供給室１２にも真空排気手段２８を設けている。供給室１２に真空排気手段２８を設け、成膜中は、後述する加熱処理室３０の真空度と同じ真空度とすることにより、供給室１２が、加熱処理室３０における減圧（すなわち加熱処理）に影響を与えることを防止している。
【００２２】
真空排気手段２８には、特に限定はなく、ターボポンプ、メカニカルブースターポンプ、ロータリーポンプなどの真空ポンプ、さらには、クライオコイル等の補助手段、到達真空度や排気量の調整手段等を利用する、真空成膜装置に用いられている公知の（真空）排気手段が、各種、利用可能である。この点に関しては、後述する他の真空排気手段も同様である。
【００２３】
なお、本発明においては、全ての室に真空排気手段を設けるのに限定はされず、供給室１２や巻取り室１８（あるいはさらに、加熱処理で減圧しない場合には加熱処理室３０）等、処理として真空排気が不要な室には、真空排気手段は設けなくてもよい。但し、隣接する室が真空排気を行なう場合には、隣接する室の真空度に与える影響を小さくするために、スリット７４ａ等の基板Ｚが通過する部分を可能な限り小さくし、あるいは、室と室との間にサブチャンバを設け、このサブチャンバ内を減圧してもよい。
また、全室に真空排気手段を有する図示例の製造装置１０においても、スリット７４ａ等の基板Ｚが通過する部分を可能な限り小さくするのが好ましい。
【００２４】
脱ガス部１４は、成膜室１６における成膜に先立って、成膜中に基板Ｚから放出されるアウトガス（放出ガス）となる物質を基板Ｚから除去する、いわゆる脱ガス処理を行なう部位である。
本発明において、脱ガス部１４は、加熱処理室３０とプラズマ処理室３２とを有する。
【００２５】
前述のように、基板Ｚは、供給室１２と加熱処理室３０とを隔離する隔壁７４に形成されたスリット７４ａから、加熱処理室３０に搬送される。
加熱処理室３０は、基板Ｚを搬送しつつ加熱することにより、基板Ｚに含まれるアウトガスとなる物質（主に水分）を除去（脱ガス）する部位である。図示例において、加熱処理室３０は、真空排気手段３４と、ガイドローラ３６ａ，３６ｂおよび３６ｃと、加熱手段３８ａおよび３８ｂと、脱ガス制御手段４０とを有する。
【００２６】
加熱処理室３０は、真空排気手段３４によって、所定の真空度に減圧されている。
加熱処理室３０において、供給室１２から搬送された基板Ｚは、まず、ガイドローラ３６ａによって下方に案内され、次いで、ガイドローラ３６ｂによって上方に案内され、さらに、ガイドローラ３６ｃによってプラズマ処理室３２に搬送される、略Ｕ字状の搬送経路で搬送される。
このＵ字状の搬送経路の下方に向かう経路において、加熱手段３８ａによって加熱され、さらに、上方に向かう経路において、加熱手段３８ｂによって加熱され、脱ガス処理を行なわれる。
【００２７】
なお、加熱手段３８ａおよび３８ｂには、特に限定はなく、赤外線ヒータのような非接式の加熱手段等、真空膜法における脱ガス処理に利用される全ての加熱手段が利用可能である。また、非接触式の加熱手段以外にも、基板Ｚに接触する部材（例えばガイドローラ３６ｂなど）に、ヒータや温媒循環手段等の加熱手段を設けて基板Ｚを加熱する、接触式の加熱手段も好適に利用可能である。
また、加熱処理における真空度や加熱温度（加熱処理を行なう温度範囲）にも、特に、限定はなく、基板Ｚの耐熱性等に応じて、適宜、設定すればよい。
【００２８】
この加熱手段３８ａおよび３８ｂによる加熱、および、真空排気手段３４による真空排気は、脱ガス制御手段４０によって制御（コントロール）される。
脱ガス制御手段４０は、後述するプラズマ処理室３２の水素ガス検出手段５４による水素ガス量の検出結果に応じて、加熱手段３８ａおよび３８ｂによる加熱、および、真空排気手段３４による真空排気（加熱処理室３０における減圧度）を制御する。この点に関しては、後に詳述する。
なお、脱ガス制御手段４０は、水素ガス検出手段５４による水素ガス量の検出結果に応じて、加熱および真空排気の両方を制御するのに限定はされず、何れか一方の条件は固定として、他方のみを水素ガス量に応じて制御するものであってもよい。
【００２９】
加熱処理室３０で加熱処理された基板Ｚは、加熱処理室３０とプラズマ処理室３２とを隔離する隔壁７６に形成されたスリット７６ａから、プラズマ処理室３２に搬送される。
プラズマ処理室３２は、加熱処理によって脱ガスされた基板Ｚにプラズマ処理を行なうと共に、プラズマ処理室３２における水素ガスの量を検出する部位である。
図示例において、プラズマ処理室３２は、搬送ローラ対４２ａおよび４２ｂと、カソード４６と、高周波電源４８と、ガス供給手段５０と、真空排気手段５２と、前記水素ガス検出手段５４とを有して構成される。
【００３０】
プラズマ処理室３２におけるプラズマ処理は、基本的に、真空成膜によって成膜を行なう各種の機能性フィルム等の製造で行なわれる、通常のプラズマ処理と同様でよい。
ずなわち、真空排気手段５２によってプラズマ処理室３２内を排気すると共に、ガス供給手段５０によってアルゴンガス等のプラズマガス（放電ガス）をプラズマ処理室３２内に導入して、プラズマ処理室３２内を所定の真空度にし、かつ、高周波電源４８からカソード４６に所定の電力を供給して放電させることによって、プラズマ処理室３２内にプラズマを生成して、搬送ローラ対４２ａおよび４２ｂ（供給室１２から巻取り室１８に向かって）によって搬送される基板Ｚに、プラズマ処理を施す。
【００３１】
カソード４６、高周波電源４８、および、ガス供給手段５０は、いずれも、各種のプラズマ処理装置で利用されている公知のものを用いればよい。
さらに、プラズマ処理条件にも、特に限定はなく、基板Ｚの種類や搬送速度等に応じて、適宜、設定すればよい。しかしながら、好ましくは、後段の成膜室１６における成膜中のプラズマの状態に応じて、プラズマ処理室３２内におけるプラズマの状態が、この成膜室１６でのプラズマの状態に近くなるように、より好ましくは略等しくなるように、プラズマ処理条件を設定する。
【００３２】
ここで、プラズマ処理室３２は、水素ガス検出手段５４を有する。水素ガス検出手段５４は、プラズマ処理室３２内の水素ガスの量を検出するものである。
本発明の製造装置１０においては、この水素ガス検出手段５４によって検出される水素ガスの量が、予め設定した所定量以下となるように、上流の加熱処理室３０における加熱処理条件を制御（フィードバック制御）する。
本発明は、このような構成を有することにより、成膜中に放出されるアウトガスによる悪影響を、より好適に排除して、適正な機能性フィルムを安定して製造することを可能にしている。
【００３３】
前述のように、真空成膜法を利用する機能性フィルムの製造においては、成膜中に、基板、真空チャンバ内壁、防着板等から放出される水分等のアウトガスが、成膜に悪影響を与える。特に、ガスバリア膜のように、緻密な膜を成膜する際には、低い圧力での成膜を行なうために、アウトガスによる影響は大きい。
アウトガスの放出を低減するために、成膜に先立って脱ガス処理が行なわれている。しかしながら、アウトガスの放出は、基板の種類や保管状態、真空チャンバの開放時間、防着板の状態等に応じて変化する。また、ロール・トゥ・ロールの装置では、基板の長手方向でも、アウトガスの放出が異なる。そのため、一定条件で脱ガス処理を行なったのでは、十分な脱ガス処理を行なうことができない。
【００３４】
このような問題点を解決するために、特許文献１〜３に示されるように、反応性スパッタリングにおいて、成膜室内の酸素量、プラズマの発光、放電電圧等を検出して、この検出結果に応じて、成膜室に供給する酸素の量を制御することが知られている。
これらの方法によれば、アウトガスに起因する酸素の影響は排除できる。しかしながら、これらの方法では、基板の種類や基板の状態、成膜中のプラズマの状態によっては、不適正な製品が製造されてしまう、ロール・トゥ・ロールの装置で基板の長手方向で製品品質にムラが生じてしまう、等の不都合が、生じてしまう場合が、多々、有る。
【００３５】
本発明者らは、この問題を解決するために、鋭意検討を重ねた結果、この品質低下の原因が、アウトガスとしての水素ガスであることを見出した。
真空成膜において、成膜中に基板から放出されるアウトガスは、主に水分（Ｈ2Ｏ）である。水分は、プラズマ中で分解されて、酸素ガスと水素ガスになる。この水素が、成膜する膜中に取り込まれてしまい、これが膜密度の変化や膜内欠陥の原因となる。さらに水素ガスは、プラズマ中で分解されて水素原子や水素ラジカルとなって、基板を攻撃する。その結果、基板の表面性状が悪化してしまい、基板の表面に成膜される膜の性能や特性が低下してしまう。
このような水素による悪影響は、ガスバリア膜のように、高い緻密性が要求される膜では、特に大きな問題となる。
【００３６】
水素は、プラズマに曝されて初めて生成され、さらに、水素の生成はプラズマの状態によっても異なるので、水分量から水素量を定量することは出来ない。そのため、加熱処理によって水分量を低減する脱ガス処理では、水素による悪影響を十分に排除することは出来ない。言い換えると、脱ガス処理における到達真空度管理や加熱温度管理では、プラズマ中で生成される水素による悪影響を十分に排除することはできない。
また、アウトガスに起因する酸素の悪影響は、前記特許文献１〜３に開示される方法で、大幅に低減することが可能である。しかしながら、放電発光や電圧検知等に応じて酸素供給量を制御する、これらの方法では、水素ガスによる悪影響は排除できない。
そのため、基板の種類、基板の状態、プラズマの状態によって、成膜中に放出される水素ガス量も大きく変動してしまい、その結果、前述のように、成膜する膜質が劣化してしまい、また、図示例のようなロール・トゥ・ロールの装置では、基板の長手方向で膜質が変動してしまう。
【００３７】
これに対し、本発明においては、プラズマの生成を伴う真空成膜法によって、機能性フィルムを製造するに際し、成膜前の脱ガス処理として加熱処理とプラズマ処理とを併用することにより脱ガス処理の効率を向上すると共に、プラズマ処理室３２において、水素ガス量を検出して、プラズマ処理室３２内の水素ガス量が所定量以下となるように、上流の加熱処理室３０における加熱処理条件（真空度および／または温度）を調整する。
より具体的には、成膜中と同様のプラズマ中であり、かつ、プラズマ中であるが為にアウトガスとしての水素ガスも生成されるプラズマ処理室３２において、水素ガス量を検出し、その検出結果に応じて、加熱処理室３０における加熱処理条件を調整して、プラズマ処理室３２内における水素ガス量を所定量以下とする。すなわち、加熱処理によって、アウトガスとしての水素ガスとなる水分を、確実に所定量以下とする。
従って、本発明によれば、プラズマの生成を伴う成膜を行なう成膜室１６内で生成される水素ガス量も、大幅に低減することができる。その結果、基板Ｚへの成膜中に水素ガスが与える悪影響を十分に排除して、基板Ｚの種類、基板Ｚの状態、成膜中のプラズマの状態等によらず、適正な機能性フィルムを安定して製造することが可能となり、また、ロール・トゥ・ロールの装置では、基板Ｚの長手方向の膜質も高品質で一定なものとできる。
【００３８】
本発明において、水素ガス検出手段５４には、特に限定はなく、公知の真空中やプラズマ中での水素ガス検出手段が、全て利用可能である。
一例として、質量分析法（Ｑ−ｍａｓｓ）によって水素ガス量を検出する検出手段、および、プラズマによる水素の発光強度の測定（プラズマ発光分析法）によって水素ガス量を検出する検出手段が好ましく例示される。
【００３９】
また、プラズマ処理室３２内の水素ガス量を所定量以下とするための、水素ガス量の検出結果に応じた加熱処理条件の制御方法（フィードバック制御方法）にも、特に限定はなく、各種の方法が利用可能である。
例えば、質量分析法を利用する場合であれば、予め、実験やシミュレーション等によって、質量分析における水素のピーク強度の閾値を設定しておき、水素のピーク強度が、この閾値以下となるように、加熱処理条件（加熱および／または真空排気）を制御する方法が例示される。あるいは、ピーク強度に変えて、水素のイオン電流を用いてもよい。
【００４０】
一例として、質量分析器で測定される水素のピーク強度が閾値に近づいたら（あるいは、測定値と閾値との差が所定量以下となったら）、加熱処理室３０における加熱処理条件を強くし（脱ガス力を向上し）、逆に、測定される水素のピーク強度が閾値から離れたら、加熱処理条件を弱くする。あるいは、ピーク強度の閾値を段階的に設定し、かつ、各閾値と加熱処理条件との関係をテーブル化しておいて、測定されたピーク強度に応じて、このテーブルを用いて加熱処理条件を制御してもよい。
ロール・トゥ・ロールの装置では、基板Ｚから放出さるアウトガスの放出状態が急激に変化することは、極めて稀であり、通常、アウトガスの放出状態が変化する際には、緩やかに放出量が増加しあるいは減少する。従って、このような加熱処理条件の制御方法で、好適に、プラズマ処理室３２内の水素ガス量を所定量以下に維持することが可能である。
【００４１】
また、プラズマ発光分析を利用する場合であれば、一例として、同様に実験やシミュレーション等によって水素のプラズマ発光強度の閾値を設定しておき、測定される水素の発光強度が閾値以下となるように、先と同様に、加熱処理条件を制御してもよい。
【００４２】
好ましくは、質量分析やプラズマ発光分析によって、水素分圧およびアルゴンガスなどのプラズマガス分圧を検出し、水素分圧／プラズマガス分圧の比が、予め設定した閾値以下となるように、先と同様に加熱処理条件を制御する。
この水素分圧／プラズマガス分圧の比の閾値には、特に限定はないが、０．０１が好ましい。プラズマ処理室３２において、水素分圧／プラズマガス分圧の比が０．０１以下となるように加熱処理室３０における処理条件を調整することにより、成膜中における水素による悪影響を大幅に排除して、より高品質な製品を、より安定して製造することが可能となる。
【００４３】
製造装置１０において、プラズマ処理室３２でプラズマ処理された基板Ｚは、プラズマ処理室３２と成膜質１６とを隔離する隔壁８０のスリット８０ａから、成膜室１６に搬送される。
なお、本発明においては、プラズマ処理室３２の下流に第２の加熱処理室を設け、基板Ｚのプラズマ処理を行なった後に、再度、基板Ｚの加熱処理を行なって、その後、成膜室１６に基板Ｚを搬送するようにしてもよい。
【００４４】
成膜室１６は、基板Ｚの表面に、反応性スパッタリングによって膜を成膜するもので、ガイドローラ５６ａおよび５６ｂと、ドラム５８と、ガス導入手段６０と、カソード６２と、高周波電源６４と、真空排気手段６８とを有して構成される。
成膜室１６は、一般的な反応性スパッタリングによる成膜を行なうものである。従って、ガス導入手段６０、カソード６２、および、高周波電源６４は、反応性スパッタリングによる成膜装置で利用されている、通常のものでよい。また、カソード６２は、ターゲットＴｇの保持手段を兼ねており、基板Ｚを成膜位置に位置させるドラム５８に対面して配置される。
【００４５】
成膜室１６のドラム５８は、中心線を中心に図中反時計方向に回転する円筒状の部材である。供給室１２から供給され、ガイドローラ５６ａによって所定の経路に案内された基板Ｚは、ドラム５８の周面の所定領域に掛け回されて、ドラム５８に支持／案内されつつ、所定の搬送経路を搬送される。
この搬送中に、真空排気手段６８によって排気すると共に、ガス供給手段６０から、反応ガスを導入して成膜室１６内を所定の真空度とし、さらに、高周波電源６４からカソード６２に所定の電力を投入することにより、基板Ｚの表面に、反応性スパッタリングによって成膜を行なう。
【００４６】
なお、ドラム５８は、対向電極としても作用するように、接地（アース）されてもよく、あるいは高周波電源等の電源に接続されてもよい。
また、図示例においては、ドラム５８に対面するカソード６２は、１つであるが、ドラム５８による基板Ｚの搬送方向に、複数のカソード（成膜手段）を配置してもよい。
【００４７】
本発明において、基板Ｚへの成膜方法は、反応性スパッタリングに限定はされず、反応ガスを利用しない通常のスパッタリング、プラズマＣＶＤ等、プラズマの生成を伴う成膜方法であれば、各種の方法が利用可能である。
中でも、アウトガスとしての水素ガスに起因する基板Ｚの損傷や膜質劣化等を抑止できるという本発明の効果が好適に得られる等の点で、図示例のような反応性スパッタリングは、好適に利用される。
【００４８】
本発明の製造方法において、成膜する膜には、特に限定はなく、プラズマの生成を伴う真空成膜法によって成膜可能なものであれば、製造する機能性フィルムに応じた、各種の無機物の膜が利用可能である。
また、成膜する膜の厚さにも、特に限定はなく、成膜する膜および機能性フィルムに要求される性能に応じて、必要な膜厚を、適宜、決定すればよい。
【００４９】
例えば、機能性フィルムとして、ガスバリアフィルム（水蒸気バリアフィルム）を製造する際には、窒化ケイ素膜、酸化アルミニウム膜、酸化ケイ素膜等を成膜すればよい。
また、機能性フィルムとして、有機ＥＬディスプレイや液晶ディスプレイのような表示装置など、各種のデバイスや装置の保護フィルムを製造する際には、酸化ケイ素膜等を成膜すればよい。
さらに、機能性フィルムとして、光反射防止フィルム、光反射フィルム、各種のフィルタ等の光学フィルムを製造する際には、目的とする光学特性を有する、あるいは発現する材料からなる膜を成膜すればよい。
中でも特に、緻密な膜が要求されるために、低い真空度での成膜を行なう必要があり、そのためアウトガスによる悪影響も大きいガスバリアフィルムの製造には、最適である。
【００５０】
ドラム５８に支持／搬送されつつ、反応性スパッタリングによる成膜を行なわれた基板Ｚすなわち機能性フィルムは、成膜室１６と巻取り室１８とを隔離する隔壁８２に形成されたスリット８２ａから、巻取り室１８に搬送される。
巻取り室１８に搬送された基板Ｚは、ガイドローラ７０によって所定経路を案内されて、巻取り軸２５に搬送され、巻取り軸２５によってロール状に巻回され機能性フィルムロールとして、次の工程に供される。また、図示例の製造装置１０は、好ましい態様として、巻取り室１８にも真空排気手段７２が配置され、成膜中は、巻取り室１８も、成膜室１６における成膜圧力に応じた真空度に減圧される。
【００５１】
図１に示す製造装置１０は、加熱処理室３０の下流にプラズマ処理室３２を設け、プラズマ処理室３２による水素ガス量の検出結果に応じて、加熱処理室３０における加熱処理条件を制御する、フィードバック制御を行なうものであるが、逆に、先にプラズマ処理を行なっても、アウトガスとしての水素ガスによる悪影響を大幅に低減して、適正な機能性フィルムを安定して製造することができる。
すなわち、加熱処理に先立って、プラズマ処理を行なって、プラズマ処理室内における水素ガス量を測定し、水素ガス量の測定結果に応じて、プラズマ処理後に行なう加熱処理における加熱処理条件を制御する。例えば、予め、実験やシミュレーション等によって、プラズマ処理室内における水素ガス量（水素ガス量の検出手段による検出結果）と、この水素ガス量に対応する適正な加熱処理条件とを調べ、両者の関係をテーブル化しておき、成膜中は、プラズマ処理室で検出された水素ガス量に応じて、このテーブルを用いて加熱処理条件を設定する。
【００５２】
この方法によれば、図示例のような長尺な基板を用いるロール・トゥ・ロールの装置のみならず、シート状の基板のように短尺な基板に成膜を行なう装置にも、好適に対応することが可能となる。
すなわち、加熱処理条件を設定するための、プラズマ処理および水素ガス量の測定は、加熱処理の前後のいずれで行なっても、好適な効果を得ることができる。
特に、プラズマ処理および水素ガス量の測定は、加熱処理の前後の両方で行なうのが、より好ましい。この際には、一例として、加熱処理前のプラズマ処理での水素ガス量の測定結果に応じて、加熱処理条件を設定し、加熱処理後のプラズマ処理での水素ガス量の測定結果をフィードバックして、さらに加熱処理条件を高精度に制御／調整する方法が例示される。
【００５３】
以上、本発明の機能性フィルムの製造方法および機能性フィルム製造装置について詳細に説明したが、本発明は、上記実施例に限定はされず、本発明の要旨を逸脱しない範囲において、各種の改良や変更を行なってもよいのは、もちろんである。
【実施例】
【００５４】
以下、本発明の具体的実施例を挙げ、本発明を、より詳細に説明する。
【００５５】
［実施例］
図１に示す製造装置１０を用いて、幅が１０００ｍｍ、厚さが１００μｍの長尺なＰＥＴフィルム（ポリエチレンテレフタレートフィルム）に、脱ガス処理（加熱処理およびプラズマ処理）を行なった後、反応性スパッタリングによって厚さ５０ｎｍの酸化アルミニウム膜を成膜して、長さ１０００ｍのガスバリアフィルムを作製した。
【００５６】
加熱処理室３０は、加熱手段３８ａおよび３８ｂとして赤外線ヒータを用い、加熱処理距離（加熱手段と対面する長さ）は、１ｍとした。
加熱処理は、加熱手段３８ａおよび３８ｂによる加熱温度を８０℃を基準として、後述するように、プラズマ処理室３２における水素ガス量の測定結果に応じて加熱温度を調整することで行なった。なお、加熱処理室３０の真空度は、１×１０-4Ｐａで一定とした。
また、供給室１２も、真空度が１×１０-4Ｐａとなるように、真空排気手段２８を駆動した。
【００５７】
プラズマ処理室３２におけるプラズマ処理は、プラズマガスとしてアルゴンガスを用い、流量は８００ｓｃｃｍとした。さらに、プラズマ処理の処理圧力は０．５Ｐａ、カソード４６への投入電力は１０００Ｗとした。
また、水素ガス検出手段４０として、質量分析計（Ｑ−ｍａｓｓ  Balzers社製、ＱＭＳ２００）を用いた。
【００５８】
本例においては、質量分析計による測定結果から、プラズマ処理室３２内における水素ガス分圧／アルゴンガス分圧の比（以下、ガス分圧比とする）を測定し、このガス分圧比が常に０．０１以下となるように、脱ガス制御手段４０によって、加熱処理室３０の加熱手段３８ａおよび３８ｂによる加熱温度を調整した。
具体的には、ガス分圧比が上昇して、０．００９以上となったら、加熱温度を基準温度（前記８０℃）よりも１０℃上昇し、それでガス分圧比の上昇が止まった場合には、その温度を維持し、ガス分圧比の上昇が止まらない場合は、さらに、温度を１０℃上昇することを繰り返した。また、ガス分圧比が降下して、０．００９以下となったら、加熱温度を基準温度に戻した。
その結果、酸化アルミニウムを成膜された基板Ｚの全域に渡って、プラズマ処理中にプラズマ処理室３２内におけるガス分圧比が０．０１を超えることは無かった。
【００５９】
成膜室１６では、ターゲット（Ｔｇ）として金属アルミニウムを、反応ガスとして酸素ガスを、プラズマガスとしてアルゴンガスを用いた。酸素ガスの流量は２００ｓｃｃｍ、アルゴンガスの流量は４００ｓｃｃｍとした。
また、カソード６２への投入電力は２ｋＷ、成膜圧力は１．５×１０-1Ｐａとした。なお、巻取り室１８も真空度が１．５×１０-1Ｐａとなるように、真空排気手段８０を駆動した。
【００６０】
作製した長さ１０００ｍのガスバリアフィルムについて、１００ｍ間隔でサンプリングを行い、Ｃａ法によって、４０℃／相対湿度９０％における水蒸気透過率を測定した。
その結果、全てのサンプルにおいて、水蒸気透過率が０．０５ｇ／ｍ2／ｄａｙ以下であった。
【００６１】
［比較例］
加熱処理室３０における加熱温度を８０℃（基準温度）で一定とした以外には、前記実施例と全く同様にして、長さ１０００ｍのガスバリアフィルムを作製した。
実施例と全く同様にサンプリングを行い、水蒸気透過率を測定した。
その結果、水蒸気透過率が０．０５ｇ／ｍ2／ｄａｙを超えるサンプルが、５点存在した。また、その中３点は、水蒸気透過率が０．０８ｇ／ｍ2／ｄａｙを超えていた。
以上の結果より、本発明の効果は明らかである。
【図面の簡単な説明】
【００６２】
【図１】本発明の機能性フィルムの製造方法を実施する本発明の機能性フィルム製造装置の一例を概念的に示す図である。
【符号の説明】
【００６３】
１０  （機能性フィルム）製造装置
１２  供給室
１４  脱ガス部
１６  成膜室
１８  巻取り室
２０  基板ロール
２４  回転軸
２５  巻取り軸
２６，３６ａ，３６ｂ，５６ａ，５６ｂ，７０  ガイドロール
２８，３４，５２，６８，８０  真空排気手段
３０  加熱処理室
３２  プラズマ処理室
３８ａ，３８ｂ  加熱手段
４０  脱ガス制御手段
４２ａ，４２ｂ  搬送ローラ対
４６，６２  カソード
４８，６４  高周波電源
５０，６０  ガス供給手段
５４  水素ガス検出手段
５８  ドラム
【図１】
0005014243.tif 000002