JP2015203120A - 成膜装置及びベースフィルムの搬送方法 - Google Patents

Abstract

【課題】本発明の課題は、ベースフィルムの搬送に起因する膜欠陥が少ない成膜装置及びベースフィルムの搬送方法を提供することである。【解決手段】成膜装置Ａは、長尺のベースフィルム１をロール体から巻き出して搬送し、当該ベースフィルム１上にＡＬＤ法により成膜を行って巻き取る成膜装置であって、巻き出したベースフィルム１の幅方向の両端を把持して搬送し、ベースフィルム１を巻き取る前にベースフィルム１を解放する搬送機構３０を備え、搬送機構３０が、ベースフィルム１を巻き出してから巻き取るまでの間、把持したベースフィルム１を解放することなく、連続してベースフィルム１を搬送する。【選択図】図１

Description

本発明は、成膜装置及びベースフィルムの搬送方法に関する。具体的には、ベースフィルムの搬送に起因して、当該ベースフィルム上に原子堆積法により形成された膜に生じる欠陥が少ない成膜装置及び当該成膜装置におけるベースフィルムの搬送方法に関する。

従来、ベースフィルム上に機能性層として無機膜が形成された機能性フィルムが広く利用されている。
食品、医薬品、電子デバイス等の包装材として用いられているガスバリアー性フィルムも、機能性フィルムの１つである。ガスバリアー性フィルムは、ベースフィルム上に形成されたガスバリアー層が、大気中の水、酸素等のガスを遮蔽して内容物の劣化を防ぐ。

無機膜を緻密な薄膜として形成できる方法の１つとして、原子層堆積（ＡＬＤ：Atomic Layer Deposition）法が知られている。ＡＬＤ法は、異なる原料を交互に供給し、それぞれの原料を反応させる成膜処理を複数サイクル繰り返し、１サイクルごとに原子層を１層ずつ堆積させて薄膜を形成する方法である。

ＡＬＤ法により成膜する場合、それぞれ異なる原料が供給される反応室内を行き来するようにベースフィルムを搬送し、複数サイクルの成膜処理を繰り返すことにより、ロール・トゥ・ロール（roll to roll）によって成膜することも可能である。ベースフィルムの搬送にローラーを用いることもできるが、ベースフィルム上の膜の損傷を避けるため、クリップ等の把持具によりベースフィルムの端部を把持する搬送機構を用いることもできる（例えば、特許文献１参照）。

しかしながら、上記特許文献１によれば、ベースフィルムを巻き出してから巻き取るまでの間に複数の搬送機構が配置され、各搬送機構間でベースフィルムを受け渡して搬送している。受け渡し回数が多いほど、各搬送機構の間でベースフィルムの搬送位置を正確に同期させることが難しくなり、受け渡し時のベースフィルムのキャッチに失敗する可能性も増えるため、連続生産の安定性が低くなる。

また、ベースフィルムの把持と解放を繰り返すと、成膜時に把持具等に付着した余分な膜成分がベースフィルム上の膜に付着し、膜表面に凹凸を生じさせることがある。凹凸が大きいと、ベースフィルムの巻き取り時に加わる圧力によって膜が破壊され、膜欠陥が生じる。膜成分だけでなく、ベースフィルム内部からの析出物等の異物が膜上に付着することもある。また、ＡＬＤ法では、複数サイクルの成膜処理によって異物上にさらに膜成分が堆積するため、膜中に異物が混入して膜性能を低下させる原因となる。

膜厚が十分に厚ければ、このような膜欠陥を減らすことができるが、ＡＬＤ法は１サイクルの成膜処理により形成できる膜厚が非常に薄いため、異物等の影響が及ばない程度の膜厚を得るためには成膜装置の巨大化が避けられず、現実的な対策ではない。

特許第５２０６９０８号公報

本発明は上記問題及び状況に鑑みてなされ、その解決課題は、ベースフィルムの搬送に起因する膜欠陥が少ない成膜装置及びベースフィルムの搬送方法を提供することである。

上記課題を解決すべく、上記問題の原因等について検討する過程において、ベースフィルムを搬送するために成膜中にベースフィルムの把持及び解放を繰り返すと、成膜中の膜上に余分な膜成分や異物が付着しやすく、膜欠陥が増えることが判明した。本発明者らは、ベースフィルムを把持及び解放する回数を減らすことにより、膜欠陥の原因となる異物の付着を抑えることができると考え、本発明に至った。
すなわち、本発明に係る課題は、以下の手段によって解決される。

１．長尺のベースフィルムをロール体から巻き出して搬送し、当該ベースフィルム上に原子層堆積法により成膜を行って巻き取る成膜装置であって、
巻き出した前記ベースフィルムの幅方向の両端を把持して搬送し、前記ベースフィルムを巻き取る前に前記ベースフィルムを解放する搬送機構を備え、
前記搬送機構が、前記ベースフィルムを巻き出してから巻き取るまでの間、把持した前記ベースフィルムを解放することなく、連続して前記ベースフィルムを搬送することを特徴とする成膜装置。

２．前記搬送機構が、前記ベースフィルムの幅方向が重力方向と一致するように、前記ベースフィルムを搬送することを特徴とする第１項に記載の成膜装置。

３．前記搬送機構が、前記ベースフィルムの幅方向の両端のうち、少なくとも重力方向上側に位置する一端を把持して搬送することを特徴とする第２項に記載の成膜装置。

４．前記ベースフィルムを解放してから、前記ベースフィルムを巻き取るまでの間に位置するテンションローラーを備え、当該テンションローラーにより巻き取り時に前記ベースフィルムに加わる張力を調整することを特徴とする第１項から第３項までのいずれか一項に記載の成膜装置。

５．前記ベースフィルムの厚さが、１０〜１００μｍの範囲内にあることを特徴とする第１項から第４項までのいずれか一項に記載の成膜装置。

６．前記原子層堆積法により、ベースフィルム上にガスバリアー層として無機膜を形成することを特徴とする第１項から第５項までのいずれか一項に記載の成膜装置。

７．長尺のベースフィルムをロール体から巻き出して搬送し、原子層堆積法により成膜が行われた当該ベースフィルムを巻き取るベースフィルムの搬送方法であって、
巻き出した前記ベースフィルムの幅方向の両端を把持して搬送し、前記ベースフィルムを巻き取る前に前記ベースフィルムを解放する搬送機構により、前記ベースフィルムを巻き出してから巻き取るまでの間、把持した前記ベースフィルムを解放することなく、連続して前記ベースフィルムを搬送することを特徴とするベースフィルムの搬送方法。

８．前記搬送機構により、前記ベースフィルムの幅方向が重力方向と一致するように、前記ベースフィルムを搬送することを特徴とする第７項に記載のベースフィルムの搬送方法。

９．前記搬送機構により、前記ベースフィルムの幅方向の両端のうち、少なくとも重力方向上側に位置する一端を把持して搬送することを特徴とする第８項に記載のベースフィルムの搬送方法。

１０．前記ベースフィルムを解放してから、前記ベースフィルムを巻き取るまでの間に配置されたテンションローラーにより、巻き取り時に前記ベースフィルムに加わる張力を調整することを特徴とする第７項から第９項までのいずれか一項に記載のベースフィルムの搬送方法。

１１．前記ベースフィルムの厚さが、１０〜１００μｍの範囲内にあることを特徴とする第７項から第１０項までのいずれか一項に記載のベースフィルムの搬送方法。

１２．前記原子層堆積法により、ガスバリアー層として無機膜が形成されたベースフィルムを搬送することを特徴とする第７項から第１１項までのいずれか一項に記載のベースフィルムの搬送方法。

本発明の上記手段により、ベースフィルムの搬送に起因する膜欠陥が少ない成膜装置及びベースフィルムの搬送方法を提供できる。

本発明の効果の発現機構又は作用機構は明確になっていないが、以下のように推察される。
ベースフィルムを巻き出してから巻き取るまでの間、ベースフィルムを把持して搬送する搬送機構が、把持したベースフィルムを解放することなく、連続してベースフィルムを搬送するため、成膜中の把持及び解放を避けることができる。搬送機構の把持具等に付着した余分な膜成分や、ベースフィルム内部からの析出物等が、把持及び解放時に浮遊して成膜中の膜に付着することを抑えることができるため、膜表面の凹凸による膜破壊、異物の混入等による膜欠陥を減らすことができたと推察される。

本実施の形態に係る成膜装置の概略構成を示す正面図 搬送機構の概略構成を示す斜視図 テンションローラーを備えた成膜装置の概略構成を示す正面図 非接触型のテンションローラーを示す斜視図 保護層形成部を備えた成膜装置の概略構成を示す正面図 ベースフィルムの幅方向が重力方向と一致するように搬送する成膜装置を重力方向上側から表す上面図 図６に示す成膜装置により搬送されるベースフィルムの斜視図 複数の搬送機構によりベースフィルムの把持及び解放を繰り返して搬送する成膜装置の正面図

本発明の成膜装置は、長尺のベースフィルムをロール体から巻き出して搬送し、当該ベースフィルム上に原子層堆積法により成膜を行って巻き取る成膜装置であって、巻き出した前記ベースフィルムの幅方向の両端を把持して搬送し、前記ベースフィルムを巻き取る前に前記ベースフィルムを解放する搬送機構を備え、前記搬送機構が、前記ベースフィルムを巻き出してから巻き取るまでの間、把持した前記ベースフィルムを解放することなく、連続して前記ベースフィルムを搬送することを特徴とする。この特徴は請求項１から請求項１２までの各請求項に係る発明に共通の技術的特徴である。

本発明の実施態様としては、余分な膜成分、異物等の堆積を防ぐ観点から、ベースフィルムの幅方向が重力方向と一致するように、前記ベースフィルムを搬送することもできる。
この場合、前記ベースフィルムの幅方向の両端のうち、少なくとも重力方向上側に位置する一端を把持して搬送することが、搬送の安定性の観点から好ましい。

また、前記搬送機構が、前記ベースフィルムを解放してから、前記ベースフィルムを巻き取るまでの間に位置するテンションローラーを備え、当該テンションローラーにより巻き取り時に前記ベースフィルムに加わる張力を調整することが、把持型の搬送の安定性を向上させる観点から、好ましい。

また、前記ベースフィルムの厚さが、１０〜１００μｍの範囲内にあること、前記原子層堆積法により、ベースフィルム上にガスバリアー層として無機膜を形成することが、無機膜の膜欠陥を減らし、高いガスバリアー性が得られるため、好ましい。

本発明のベースフィルムの搬送方法は、長尺のベースフィルムをロール体から巻き出して搬送し、原子層堆積法により成膜が行われた当該ベースフィルムを巻き取るベースフィルムの搬送方法であって、巻き出した前記ベースフィルムの幅方向の両端を把持して搬送し、前記ベースフィルムを巻き取る前に前記ベースフィルムを解放する搬送機構により、前記ベースフィルムを巻き出してから巻き取るまでの間、把持した前記ベースフィルムを解放することなく、連続して前記ベースフィルムを搬送することを特徴としている。

本発明のベースフィルムの搬送方法の好ましい態様は、上述した成膜装置と同様であるので、説明を省略する。

以下、本発明とその構成要素及び本発明を実施するための形態について詳細な説明をする。
なお、本願において、「〜」は、その前後に記載される数値を下限値及び上限値として含む意味で使用する。

〔成膜装置〕
図１は、本実施の形態の成膜装置Ａの概略構成を示している。
成膜装置Ａは、長尺のベースフィルム１のロール体を巻き出して搬送し、ベースフィルム１上に原子層堆積（ＡＬＤ：Atomic Layer Deposition）法により成膜を行って巻き取る。
ＡＬＤ法は、ベースフィルム上に２種以上の原料を交互に供給し、各原料を反応させる成膜処理を複数サイクル繰り返し、１サイクルごとに原子層（実際には化合物の分子層であり得る。）を１層ずつ堆積させて薄膜を形成する方法である。ＡＬＤ法であれば、ＡＬＤ法の１種であるＰＥＡＬＤ（Plasma Enhanced ALD）法、熱ＡＬＤ法等を用いることもできる。
以下、ＰＥＡＬＤ法を用いる場合の成膜装置Ａの構成を説明する。

成膜装置Ａは、図１に示すように、２つの原料供給部２１及び２２と、改質処理部２３とを備えている。各原料供給部２１及び２２と改質処理部２３は、真空ポンプ等によって真空圧下に調整されている。原料供給部２１及び２２と改質処理部２３のそれぞれのチャンバーＣ１〜Ｃ３には、各チャンバーＣ１〜Ｃ３内をベースフィルム１が通過できるように、ベースフィルム１の搬送経路上に開口が設けられている。

原料供給部２１及び２２は、形成する膜の原料をガス状にしてそれぞれのチャンバーＣ１及びＣ２内へ供給する。原料は、前駆体とも呼ばれる。
チャンバーＣ１においては、ベースフィルム１の表面に原料供給部２１により供給された原料が吸着し、チャンバーＣ２においては、ベースフィルム１の表面に原料供給部２２により供給された原料が吸着する。

改質処理部２３は、原料供給部２１及び２２により供給される原料の改質用ガスをチャンバーＣ３内に供給する。また、改質処理部２３は、改質用ガスに電圧を印加してプラズマＰを生成する。改質用ガスとしては、例えば酸素ガス、窒素ガス等の原料供給部２１及び２２により供給される原料との反応性が高い活性ガスが挙げられる。改質処理部２３は、プラズマＰにより、各原料供給部２１及び２２によりベースフィルム１上に吸着した原料の酸化、窒化等の改質処理を行う。

原料供給部２１及び２２により供給される原料を第１原料とし、改質処理部２３により用いられる改質用ガスを第２原料とすると、形成する膜に応じて第１原料及び第２原料を選択することができる。
無機膜を形成する場合、第１原料としては、アルミニウム（Ａｌ）、チタン（Ｔｉ）、ケイ素（Ｓｉ）、ジルコニウム（Ｚｒ）、ハフニウム（Ｈｆ）、ランタン（Ｌａ）、ニオブ（Ｎｂ）、タンタル（Ｔａ）、マグネシウム（Ｍｇ）、亜鉛（Ｚｎ）等の金属元素を含有する金属化合物を用いることができる。無機膜は、当該第１原料を改質処理して得られた金属酸化物、金属窒化物等の金属化合物を含有し得る。

例えば、改質処理により酸化アルミニウム（Ａｌ_２Ｏ_３）、窒化アルミニウム等の金属化合物を含有する無機膜を形成する場合、第１原料としてはアルミニウムを含み、気化できるアルミニウム化合物であれば特に制限はない。そのようなアルミニウム化合物としては、例えば塩化アルミニウム（Ａｌ_２Ｃｌ_６）、トリメチルアルミニウム（Ａｌ（ＣＨ_３）_３）、トリエチルアルミニウム（ＴＥＡ）、トリクロロアルミニウム等が挙げられる。

改質処理により酸化ケイ素（ＳｉＯ_２）、窒化ケイ素（ＳｉＮ）等の金属化合物を含有する無機膜を形成する場合、第１原料としてはトリシラン（Ｓｉ_３Ｈ_８）、ジシラン（Ｓｉ_２Ｈ_６）、モノシラン（ＳｉＨ_４）の他、モノクロロシラン（ＳｉＨ_３Ｃｌ）、ジクロロシラン（ＳｉＨ_２Ｃｌ_２）、ヘキサクロロジシラン（Ｓｉ_２Ｃｌ_６）、テトラクロロシラン（ＳｉＣｌ_４）、トリクロロシラン（ＳｉＨＣｌ_３）等のクロロシラン系、テトラキスジメチルアミノシラン（Ｓｉ［Ｎ（ＣＨ_３）２］_４）、トリスジメチルアミノシラン（Ｓｉ［Ｎ（ＣＨ_３）_２］_３Ｈ）、ビスジエチルアミノシラン（Ｓｉ［Ｎ（Ｃ_２Ｈ_５）_２］_２Ｈ_２）、ビスターシャリーブチルアミノシラン（ＳｉＨ_２［ＮＨ（Ｃ_４Ｈ_９）］_２）等のアミノシラン系、Ｓｉ（ＯＣ_２Ｈ_５）_４、ＳｉＨ_２Ｃｌ_２、Ｓｉ（ＮＯ_３）_４等が挙げられる。

改質処理により酸化チタン（ＴｉＯ_２）、窒化チタン、炭窒化チタン等の金属化合物を含有する無機膜を形成する場合、第１原料としてはＴｉＦ_４、四塩化チタン（ＴｉＣｌ_４）、ＴｉＢｒ_４、ＴｉＩ_４、テトラキスジメチルアミノチタン（［（ＣＨ_３）_２Ｎ］_４Ｔｉ）、テトラキスジエチルアミノチタンＴｉ［Ｎ（Ｃ_２Ｈ_５）_２］_４、Ｔｉ［Ｎ（Ｃ_２Ｈ_５ＣＨ_３）］_４、チタン（ＩＶ）イソプロポキシド（Ｔｉ［（ＯＣＨ）（ＣＨ_３）_２］_４）が挙げられる。

第２原料としては、第１原料を酸化する場合は水（Ｈ_２Ｏ）、酸素、オゾン（Ｏ_３）、メタノール、エタノール等を用いることができる。第１原料を窒化する場合は窒素、アンモニア（ＮＨ_３）等を用いることができる。これらのガスに、水素（Ｈ_２）ガスを併用してもよい。

無機膜をガスバリアー層として形成する場合には、ガスバリアー性を高める観点から、無機膜が、酸化アルミニウム、酸化チタン、酸化ケイ素、酸化ジルコニウム、酸化亜鉛、酸化マグネシウム（ＭｇＯ）、酸化ハフニウム（ＨｆＯ_２）、酸化ランタン（Ｌａ_２Ｏ_３）等の金属酸化物を含有することが好ましい。トリメチルアルミニウム、四塩化チタン等を第１原料とする酸化アルミニウム、酸化チタンは、分子量の大きさが膜の凹凸の補修に適しており、カバレッジ性が高まることから、特に好ましい。

各チャンバーＣ１〜Ｃ３は、不活性ガスの供給及び排気が行われるチャンバーＣ４内に配置されている。ベースフィルム１上の余剰の第１原料又は第２原料は、不活性ガスとともに排気され除去される。
不活性ガスは、第１原料又は第２原料との反応性が低いガスをいう。使用できる不活性ガスとしては、例えば希ガス等が挙げられ、第１原料又は第２原料との反応性が低いのであれば、窒素ガス等も使用することができる。

成膜時には、ベースフィルム１を原料供給部２１に搬送し、ガス状の第１原料を供給すると、ベースフィルム１の表面に第１原料が吸着する。その後、ベースフィルム１を改質処理部２３に搬送し、第２原料のガスを供給してプラズマＰを生成し、ベースフィルム１の表面に吸着した第１原料を改質処理することにより、膜を形成する。さらに、ベースフィルム１を原料供給部２２に搬送し、第１原料を供給すると膜上にさらに第１原料が吸着するので、改質処理部２３に搬送して当該第１原料を改質処理することにより、膜を堆積させる。なお、ベースフィルム１は、チャンバーＣ４を通過して原料供給部２１及び２２、改質処理部２３のそれぞれに搬送されるので、余剰の第１原料及び第２原料はチャンバーＣ４において除去される。
原料供給部２１及び２２により同じ原料を供給する場合は、上記手順により２サイクルの成膜処理を行うことができる。異なる原料を供給する場合は、上記手順により１サイクルの成膜処理を行うことができる。

成膜装置Ａは、ベースフィルム１の搬送手段として、図１に示すように、ベースフィルム１を巻き出すアンワインダー１１と、巻き取るワインダー１５と、搬送機構３０とを備えている。
成膜装置Ａは、アンワインダー１１によりベースフィルム１を巻き出し、搬送機構３０により改質処理部２３を経由して原料供給部２１と原料供給部２２に繰り返し搬送する。そして、膜が形成されたベースフィルム１をワインダー１５により巻き取る。

搬送機構３０は、巻き出されたベースフィルム１の幅方向の両端を開始位置Ｓｐにおいて把持して搬送し、ベースフィルム１が巻き取られる前の終了位置Ｅｐにおいてベースフィルム１を解放する。ベースフィルム１の幅方向とは、ベースフィルム１の長さ方向と直交する方向である。
搬送機構３０は、ベースフィルム１が巻き出されてから巻き取られるまでの間、把持したベースフィルム１を解放することなく、連続してベースフィルム１を搬送する。

ベースフィルム１としては、フィルム状の樹脂、ガラス、金属等を用いることができる。なかでも、樹脂が好ましく、透明性が高い樹脂であることが好ましい。ベースフィルム１として用いることができる樹脂としては、例えばメタクリル酸エステル、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）、ポリアリレート、ポリスチレン（ＰＳ）、ポリイミド（ＰＩ）等が挙げられる。

ベースフィルム１の厚さは特に限定されないが、１０μｍ以上であると搬送機構３０による把持が容易となる。一方、膜の損傷を避けるためには、非接触型のローラーを使用したローラー搬送も可能であるが、厚さが１００μｍ以下のベースフィルム１をローラー搬送すると、フィルムの剛性不足により搬送不良が生じやすい。そのため、厚さが１００μｍ以下のベースフィルム１に対しては、把持型の搬送機構３０が有効となる。

ベースフィルム１の幅方向の長さは、０．１〜３．０ｍの範囲内であることが好ましく、０．５〜２．０ｍの範囲内であることがより好ましい。この範囲内であれば、搬送機構３０の設計及びメンテナンスが容易であり、真空圧下に調整する時間も長引かず生産性が向上する。

図２は、搬送機構３０の概略構成を示している。
搬送機構３０は、図２に示すように、１対のチェーン３１、複数のスプロケット３２、複数のクリップ３３等を備えて構成されている。
搬送機構３０は、複数のクリップ３３によりベースフィルム１を把持し、複数のスプロケット３２の回転によってチェーン３１を移動させることにより、ベースフィルム１を搬送することができる。

１対のチェーン３１は、複数のスプロケット３２に架け渡され、各スプロケット３２の回転によって移動する無端状のチェーンである。１対のチェーン３１が架け渡される位置は、ベースフィルム１の幅方向の両端の位置に対応するように調整されている。各チェーン３１は、開始位置Ｓｐから終了位置Ｅｐまでの間、図１に示すようにベースフィルム１の搬送経路に沿って移動し、終了位置Ｅｐ以降は開始位置Ｓｐまで戻る周回経路に沿って移動する。
複数のスプロケット３２は、ベースフィルム１の搬送経路と周回経路のそれぞれに沿って配置されている。
複数のクリップ３３は、ベースフィルム１の把持具であり、１対のチェーン３１のそれぞれに一定間隔で取り付けられている。

なお、把持具をベースフィルム１の搬送経路と周回経路に沿って移動させることができるのであれば、搬送機構３０は上述した構成に限られず、レールとレール上を走行する把持具等から構成されてもよい。

〔ベースフィルムの搬送方法〕
搬送機構３０は、図１に示すように、アンワインダー１１により巻き出されたベースフィルム１を、複数のクリップ３３により開始位置Ｓｐにおいて把持し、ワインダー１５により巻き取られる前の終了位置Ｅｐにおいてベースフィルム１を解放する。開始位置Ｓｐから終了位置Ｅｐまでの間、複数のクリップ３３はベースフィルム１を解放すること無く、同じクリップ３３が同じ個所を連続して把持する。
終了位置Ｅｐを通過後、ベースフィルム１を解放した複数のクリップ３３は周回経路上を移動して、開始位置Ｓｐに至るとベースフィルム１を把持する。

以上のように、本実施の形態の成膜装置Ａは、長尺のベースフィルム１をロール体から巻き出して搬送し、当該ベースフィルム１上にＡＬＤ法により成膜を行って巻き取る成膜装置であって、巻き出したベースフィルム１の幅方向の両端を把持して搬送し、ベースフィルム１を巻き取る前にベースフィルム１を解放する搬送機構３０を備えている。搬送機構３０は、ベースフィルム１を巻き出してから巻き取るまでの間、把持したベースフィルム１を解放することなく、連続してベースフィルム１を搬送する。

成膜装置Ａによれば、成膜中にベースフィルム１を把持及び解放を行わないため、クリップ３３等に付着した余分な膜成分や異物等が把持及び解放時に浮遊して成膜中の膜に付着することを抑えることができる。その結果、ＡＬＤ法により形成する膜厚を厚くすることなく、膜表面の凹凸による膜破壊、膜中への異物の混入等の膜欠陥を減らすことができる。

〔変形例１〕
上記成膜装置Ａが、ベースフィルム１の搬送手段の１つとして、ベースフィルム１を解放した後、ベースフィルム１を巻き取るまでの間に位置するテンションローラーをさらに備え、当該テンションローラーにより巻き取り時にベースフィルム１に加わる張力を調整することもできる。これにより、把持型の搬送機構３０による搬送の安定性を向上させることができる。

図３は、ベースフィルム１の張力を調整する場合の成膜装置Ｂ１の概略構成を示している。
成膜装置Ｂ１は、搬送機構３０によりベースフィルム１を解放した後、ベースフィルム１を巻き取るまでの間に位置するテンションローラー１２を備えていること以外は、図１に示す成膜装置Ａと構成が同じである。図３において、成膜装置Ａと同じ構成部分には同じ符号が付されている。

テンションローラー１２は、ベースフィルム１を挟持して搬送する１対のローラーである。ワインダー１５の巻き取りによってベースフィルム１に強い張力が加わると、搬送機構３０の搬送が不安定になる場合がある。この場合でも、テンションローラー１２がベースフィルム１を挟持することによって、テンションローラー１２より搬送経路下流のベースフィルム１に加わる張力を減らすことができ、搬送機構３０の搬送を安定させることができる。

テンションローラー１２は、ベースフィルム１上に形成された膜の損傷を避けるため、膜と非接触でベースフィルム１を搬送する非接触型のローラーであることが好ましい。
非接触型のテンションローラー１２としては、例えば図４に示すように、軸方向の中央部よりも両端部の直径が大きくなるように軸方向において段差が設けられたローラーを用いることができる。このようなローラーによれば、ベースフィルム１の幅方向両端のみを挟持して、膜に接触することなくベースフィルム１を搬送することができる。

〔変形例２〕
上記成膜装置Ｂ１が、ベースフィルム１上の膜の損傷を保護するため、膜上に保護層を形成するようにしてもよい。
図５は、保護層を形成する場合の成膜装置Ｂ２の概略構成を示している。
成膜装置Ｂ２は、保護層形成部４０をさらに備えていること以外は、成膜装置Ｂ１と構成が同じである。図５において、成膜装置Ｂ１と同じ構成部には同じ符号が付されている。

保護層の材料としては、膜上に形成できる材料であれば特に制約はなく、金属酸化物、ポリマー材料等を適用できるが、炭素含有ポリマーが好ましく、なかでも硬化性樹脂が特に好ましい。硬化性樹脂としては特に制限されず、熱硬化性樹脂、活性エネルギー線硬化性樹脂等が挙げられるが、成形が容易なことから、活性エネルギー線硬化性樹脂が好ましい。活性エネルギー線硬化性樹脂とは、紫外線又は電子線のような活性エネルギー線照射により架橋反応等を経て硬化する樹脂をいう。活性エネルギー線硬化樹脂としては紫外線硬化性樹脂や電子線硬化性樹脂等が代表的なものとして挙げられるが、なかでも、電子線照射によって硬化する電子線硬化性樹脂が好ましい。

上記硬化性樹脂を用いる場合、図５に示すように硬化性樹脂の塗布装置４１及び硬化装置４２により保護層形成部４０を構成することができる。
塗布装置４１は、硬化性樹脂をベースフィルム１の膜上に塗布する。塗布方法としては、真空圧下でも塗布が可能な蒸着法が好ましい。硬化装置４２は、熱線、活性エネルギー線を照射して塗膜を硬化させて、保護層を形成する。

図５は、真空圧下において保護層を形成する場合の保護層形成部４０の設置例を示しているが、保護層を大気圧下において形成することもできる。大気圧下において保護層を形成する場合、真空圧から大気圧へ調整する圧力調整部を介して、大気圧下に設けられた保護層形成部４０へベースフィルム１を搬送するようにすればよい。
大気圧下にある保護層形成部４０の保護層の形成方法としては、スプレー法、ダイ塗布法等の湿式塗布法、蒸着法等を用いることができる。

〔変形例３〕
上記成膜装置Ａ、Ｂ１及びＢ２において、ベースフィルム１を熱処理した後、ＡＬＤ法による成膜を行うようにしてもよい。熱処理は、ベースフィルム１を加熱することにより、ベースフィルム１中の水分を減らして酸化の進行を減らす処理である。ガスバリアー層を形成する場合には、あらかじめベースフィルム１を熱処理することにより、ガスバリアー性を高めることができる。
具体的には、原料供給部２１、２２及び改質処理部２３からなる成膜ゾーンの前に、熱処理ゾーンを設け、ロール体から巻き出されたベースフィルム１を熱処理ゾーンに搬送した後、成膜ゾーンに搬送するようにするか、熱処理用の別のラインで処理されたベースフィルム１のロール体をアンワインダー１１にセットするようにすればよい。
熱処理の処理温度は、５０〜１５０℃の範囲内であることが好ましい。

〔他の実施の形態〕
成膜中の膜への余分な膜成分、異物等の付着を防ぐ観点からは、ベースフィルム１の幅方向が重力方向と一致するように、ベースフィルム１を搬送することが好ましい。
図６は、ベースフィルム１の幅方向が重力方向と一致するように、ベースフィルム１を搬送する場合の成膜装置Ｃの概略構成を重力方向上側から表している。成膜装置Ｃは、搬送中のベースフィルム１の幅方向の向きが異なること以外は、図１に示す成膜装置Ａと構成が同じである。よって、図６において成膜装置Ａと同じ構成部分には同じ符号が付されている。

図６に示すように、成膜装置Ｃのアンワインダー１１及びワインダー１５において、ベースフィルム１のロール体はベースフィルム１の幅方向が重力方向と直交するように配置されていることが好ましい。これにより、重力によるロール体の巻きずれを防ぐことができる。

搬送機構３０は、ロール体から巻き出されたベースフィルム１の幅方向の一端を重力方向下側に搬送して、ベースフィルム１の幅方向を重力方向に一致させる。搬送機構３０は、そのままベースフィルム１を搬送し、巻き取り前にベースフィルム１の重力方向下側の一端を重力方向上側に搬送して他端と重力方向の高さを合わせる。
このように、ベースフィルム１の幅方向を重力方向に一致させて搬送することにより、余分な膜成分や異物等が重力によりベースフィルム１から落下しやすくなり、ベースフィルム１の膜上への異物の付着を効果的に抑えることができる。

成膜装置Ｃにおいて、搬送機構３０は、ベースフィルム１の幅方向の両端を把持してもよいし、両端のうち、重力方向上側に位置する一端のみを把持して搬送してもよい。
図７は、一端のみを把持して搬送する場合のベースフィルム１の斜視図である。
図７に示すように、一端のみを把持する場合、両端を把持するクリップ３３の搬送位置のずれによるベースフィルム１のゆがみが生じず、搬送の制御が容易である。

なお、成膜装置Ｃにおいても、上述したテンションローラー１２、保護層形成部４０を設けてもよい。

以下、実施例をあげて本発明を具体的に説明するが、本発明はこれらに限定されるものではない。なお、実施例において「部」又は「％」の表示が用いられるが、特に断りが無い限り「質量部」又は「質量％」を表す。

〔ガスバリアー性フィルム１〕
ガスバリアー性フィルムのベースフィルムとして、厚さ５０μｍのテイジン（登録商標）テトロン（登録商標）フィルムＫＤＬ８Ｗ（テイジンデュポンフィルム社製）を用意した。
次に、図１に示す成膜装置Ａにより上記ベースフィルム上にガスバリアー層として厚さ１０ｎｍの酸化アルミニウム膜を形成し、ガスバリアー性フィルム１を得た。

具体的な成膜条件は、次のとおりである。
（成膜条件）
第１原料：トリメチルアルミニウム
第１原料の吸着時間：２．０秒
第１原料が供給されたチャンバー内の圧力：９０Ｐａ
改質用ガス：酸素ガス
改質処理の処理時間：０．５秒
改質用ガスが供給されたチャンバー内の圧力：９０Ｐａ
パージに使用した不活性ガス：窒素ガス
パージ時間：４．０秒
不活性ガスが供給されたチャンバー内の圧力：１００Ｐａ
酸化アルミニウム膜の堆積速度：０．１ｎｍ／サイクル
ベースフィルムの温度：１００℃

〔ガスバリアー性フィルム２〕
ガスバリアー性フィルム１の製造において、図１に示す成膜装置Ａを図６に示す成膜装置Ｃに代えてガスバリアー層を形成したこと以外は、ガスバリアー性フィルム１と同様にしてガスバリアー性フィルム２を製造した。

〔ガスバリアー性フィルム３〕
ガスバリアー性フィルム１の製造において、図１に示す成膜装置Ａを図５に示す成膜装置Ｂ２に代えてガスバリアー層を形成し、ガスバリアー層上に保護層をさらに形成したこと以外は、ガスバリアー性フィルム１と同様にしてガスバリアー性フィルム３を製造した。
成膜装置Ｂ２においては、保護層を蒸着法により次のようにして形成した。
トリプロピレングリコールジアクリレートを気化させた蒸気をベースフィルム上に導入し、トリプロピレングリコールジアクレート分子をガスバリアー層上に堆積させて蒸着膜を形成した。蒸気の導入時間を調整して最終的な保護層の厚さを１μｍとした。その後、蒸着膜に電子線を照射して硬化させることにより、保護層が得られた。

〔ガスバリアー性フィルム４〕
ガスバリアー性フィルム３の製造において、保護層を大気圧下において形成したこと以外は、ガスバリアー性フィルム３と同様にしてガスバリアー性フィルム４を製造した。
ガスバリアー性フィルム３の製造において、保護層を次のようにして形成した。
ガスバリアー層の形成後、ベースフィルムを圧力調整室へ搬送し、ベースフィルムの圧力環境を真空圧下から大気圧へ調整した。調整後、ベースフィルムのガスバリアー層上にトリプロピレングリコールジアクレートをスロットダイにより塗布して、塗布膜を形成した。さらに、塗布膜に電子線を照射して硬化させることにより、保護層を得た。得られた保護層の厚さは３μｍであった。

〔ガスバリアー性フィルム５〕
ガスバリアー性フィルム１の製造において、ガスバリアー層を成膜する前にベースフィルムを熱処理したこと以外は、ガスバリアー性フィルム１と同様にしてガスバリアー性フィルム５を製造した。
熱処理の処理温度は１２０℃であり、処理時間は３０分であった。また、チャンバー内の圧力は１００Ｐａであった。

〔ガスバリアー性フィルム２１〕
ガスバリアー性フィルム１の製造において、図１に示す成膜装置Ａを図８に示す成膜装置Ｋに代えてガスバリアー層を形成したこと以外は、ガスバリアー性フィルム１と同様にしてガスバリアー性フィルム２１を製造した。
図８に示すように、成膜装置Ｋは、ベースフィルム１の搬送経路上に複数の搬送機構５０を備え、各搬送機構５０間でベースフィルム１を次々と受け渡すようにして、ベースフィルム１を搬送する。すなわち、ベースフィルム１を巻き出してから巻き取るまでの間、各搬送機構５０はベースフィルム１の把持と解放を繰り返している。

〔評価〕
各ガスバリアー性フィルム１〜５及び２１を巻き取り、得られたロール体から再度フィルムを巻き出した。フィルム先端から１０ｍ巻き出した位置から長さ方向に１０ｍ間隔で３点のガスバリアー性を評価した。幅方向の位置は、幅手中央部分とした。得られた３点の評価値のうちの最小値と平均値を求めた。
その後、各ガスバリアー性フィルム１〜５及び２１をさらに巻き出して、フィルム先端から１０００ｍ巻き出した位置から長さ方向に１０ｍ間隔で３点のガスバリアー性を評価した。幅方向の位置は、幅手中央部分とした。得られた３点の評価値のうちの最小値と平均値を求めた。

ガスバリアー性は、特開２００５−２８３５６１号公報等に記載のカルシウム腐食法にしたがって次のようにして評価した。
各ガスバリアー性フィルム１〜５及び２１の測定箇所を３０ｍｍ四方の範囲で切り出して試料を作製した。各試料のガスバリアー層上の９か所に、マスクを用いてカルシウム（Ｃａ）を蒸着させ、１２ｍｍ四方のカルシウム膜を形成した。次に、カルシウム膜を被覆するようにガスバリアー層上の全面にアルミニウムを蒸着させ、アルミニウム膜によりカルシウム膜を封止した。カルシウム膜及びアルミニウム膜は、真空蒸着装置ＪＥＥ−４００（日本電子社製）を用いて、真空状態を保って連続して形成した。

次に、真空状態を解除し、速やかに乾燥窒素ガス雰囲気下へ移し、アルミニウム膜上に紫外線硬化型樹脂Ｔ４７０／ＵＲ７１３４（ナガセケムテックス製）を塗布し、その上に厚さ０．２ｍｍの石英ガラスを配置した。石英ガラス越しに紫外線を照射し、紫外線硬化型樹脂を硬化させて、評価用セルを作製した。
得られた各ガスバリアー性フィルム１〜５及び２１の評価用セルを、温度６０℃・相対湿度９０％ＲＨに調整した恒温恒湿オーブンYamato Humidic ChamberＩＧ４７Ｍ内に１２０時間連続で保存した。

保存時間Ｔ（ｈ）がＴ＝０及びＴ＝１２０である場合の評価用セルを撮影して得られた各画像から、カルシウムの腐食領域を画像処理により抽出した。抽出した腐食領域の面積から、腐食に要した水蒸気量を、水蒸気透過量として、下記式により算出した。

水蒸気透過量（ｇ／ｍ^２・２４ｈ）＝Ｘ×１８×２×（１０^４／Ａ）×（２４／Ｔ）
上記式において、Ｘはカルシウムが水と反応して生成された水酸化カルシウムのモル量を表し、Ｘ＝（δ×ｄ_０×α×ｄ_２）／Ｍ_２で表される。
Ａは、カルシウム層の面積（ｃｍ^２）を表す。
δは、カルシウム層の腐食領域の面積（ｃｍ^２）を表す。ｄ_０は、カルシウム層の厚さ（ｃｍ）を表す。αはカルシウム層の厚さの補正係数であり、１＜α≦（Ｍ_２／ｄ_２）／（Ｍ_１／ｄ_１）の範囲内で決定される。ｄ_１は、カルシウムの密度（ｇ／ｃｍ^３）を表し、ｄ_２は、水酸化カルシウムの密度（ｇ／ｃｍ^３）を表す。Ｍ_１は、カルシウムの分子量を表し、Ｍ_２は水酸化カルシウムの分子量を表す。

Ｔ＝０及びＴ＝１２０である場合に求められた各水蒸気透過量から、高温高湿下に保存する前後における水蒸気透過量の変化率を、水蒸気透過度として下記式により求めた。
水蒸気透過度（ｇ／ｍ^２・２４ｈ）
＝（Ｔ＝０の場合の水蒸気透過量）／（Ｔ＝１２０の場合の水蒸気透過量）

得られた水蒸気透過度（ｇ／ｍ^２・２４ｈ）を、高温高湿下でのガスバリアー性として下記のようにランク評価した。
５：０．０００１未満
４：０．０００１以上０．００１０未満
３：０．００１０以上０．０１００未満
２：０．０１００以上０．１０００未満
１：０．１０００以上

下記表１は、評価結果を示している。

表１に示すように、巻き出しから巻き取りまでベースフィルムを解放することなく連続して把持し、搬送する成膜装置Ａ、Ｂ２及びＣによれば、１０００ｍ巻き取った後でも、ほとんど変化の無い高いガスバリアー性が得られている。一方、複数の搬送機構によりベースフィルムの把持と解放を繰り返し、ベースフィルムの搬送が非連続である成膜装置Ｋによれば、巻き取り長さが長くなると、ガスバリアー性が低下してしまっている。これは、把持と解放の繰り返しによりガスバリアー層に異物が付着し、異物を噛み込んだ状態で巻き取ることで膜欠陥が生じたためと推察できる。

Ａ 成膜装置
１１ アンワインダー
１５ ワインダー
２１、２２ 原料供給部
２３ 改質処理部
３０ 搬送機構
３１ チェーン
３２ スプロケット
３３ クリップ
Ｂ１ 成膜装置
１２ テンションローラー
Ｂ２ 成膜装置
４０ 保護層形成部
４１ 塗布装置
４２ 硬化装置

Claims (12)

1. 長尺のベースフィルムをロール体から巻き出して搬送し、当該ベースフィルム上に原子層堆積法により成膜を行って巻き取る成膜装置であって、
   巻き出した前記ベースフィルムの幅方向の両端を把持して搬送し、前記ベースフィルムを巻き取る前に前記ベースフィルムを解放する搬送機構を備え、
   前記搬送機構が、前記ベースフィルムを巻き出してから巻き取るまでの間、把持した前記ベースフィルムを解放することなく、連続して前記ベースフィルムを搬送することを特徴とする成膜装置。
2. 前記搬送機構が、前記ベースフィルムの幅方向が重力方向と一致するように、前記ベースフィルムを搬送することを特徴とする請求項１に記載の成膜装置。
3. 前記搬送機構が、前記ベースフィルムの幅方向の両端のうち、少なくとも重力方向上側に位置する一端を把持して搬送することを特徴とする請求項２に記載の成膜装置。
4. 前記ベースフィルムを解放してから、前記ベースフィルムを巻き取るまでの間に位置するテンションローラーを備え、当該テンションローラーにより巻き取り時に前記ベースフィルムに加わる張力を調整することを特徴とする請求項１から請求項３までのいずれか一項に記載の成膜装置。
5. 前記ベースフィルムの厚さが、１０〜１００μｍの範囲内にあることを特徴とする請求項１から請求項４までのいずれか一項に記載の成膜装置。
6. 前記原子層堆積法により、ベースフィルム上にガスバリアー層として無機膜を形成することを特徴とする請求項１から請求項５までのいずれか一項に記載の成膜装置。
7. 長尺のベースフィルムをロール体から巻き出して搬送し、原子層堆積法により成膜が行われた当該ベースフィルムを巻き取るベースフィルムの搬送方法であって、
   巻き出した前記ベースフィルムの幅方向の両端を把持して搬送し、前記ベースフィルムを巻き取る前に前記ベースフィルムを解放する搬送機構により、前記ベースフィルムを巻き出してから巻き取るまでの間、把持した前記ベースフィルムを解放することなく、連続して前記ベースフィルムを搬送することを特徴とするベースフィルムの搬送方法。
8. 前記搬送機構により、前記ベースフィルムの幅方向が重力方向と一致するように、前記ベースフィルムを搬送することを特徴とする請求項７に記載のベースフィルムの搬送方法。
9. 前記搬送機構により、前記ベースフィルムの幅方向の両端のうち、少なくとも重力方向上側に位置する一端を把持して搬送することを特徴とする請求項８に記載のベースフィルムの搬送方法。
10. 前記ベースフィルムを解放してから、前記ベースフィルムを巻き取るまでの間に配置されたテンションローラーにより、巻き取り時に前記ベースフィルムに加わる張力を調整することを特徴とする請求項７から請求項９までのいずれか一項に記載のベースフィルムの搬送方法。
11. 前記ベースフィルムの厚さが、１０〜１００μｍの範囲内にあることを特徴とする請求項７から請求項１０までのいずれか一項に記載のベースフィルムの搬送方法。
12. 前記原子層堆積法により、ガスバリアー層として無機膜が形成されたベースフィルムを搬送することを特徴とする請求項７から請求項１１までのいずれか一項に記載のベースフィルムの搬送方法。