TWI526570B - 捲取成膜裝置 - Google Patents

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TWI526570B
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Description

捲取成膜裝置
本發明係關於一種使用使可捲取的可撓性基材表面連續地堆積原子層而進行成膜的原子層堆積法之捲取成膜裝置。
習知一種技術：在真空中將紙或塑膠薄膜等長尺寸可捲取的基材捲回，藉由蒸鍍或濺鍍等的成膜方法將金屬或金屬氧化物等連續地成膜。此種技術被利用作為使用於金銀絲的金屬光澤薄膜、食品包裝的氣體阻隔薄膜、薄膜電容器的電極、防止反射等的光學薄膜之製造方法。
作為氣體阻隔薄膜的用途，近幾年為了開發利用有機半導體的可撓性基材之有機EL顯示器、有機EL照明、有機太陽能電池，水蒸氣穿透率10-6[g/(m2．day)]這種氣體阻隔性高的透明氣體阻隔薄膜的商品化期望高漲。
為了回應此期望，正在研討利用原子層堆積法的捲取裝置。
原子層堆積法已知作為形成緻密薄膜的方法。由原子層堆積法特徵的優勢性觀點，原子層堆積法係於形成DRAM或TFT的絕緣膜之際所使用。
以往薄膜的堆積步驟係藉由批次處理進行，為使生產性提高而開發了同時處理複數片Si晶圓的裝置，但其生產性卻有極限。
此外，在此等批次處理裝置方面，無法對可捲取的 基材連續地進行成膜。
為解決此問題而提出了於國際公開第07/112370號(以下稱為專利文獻1)及特表2009-540122號公報(以下稱為專利文獻2)中所示的裝置。
在專利文獻1、2中出示了以原子層堆積法連續地形成薄膜的技術。
於堆積原子層的步驟中反覆複數次原子層堆積步驟的循環，該原子層堆積步驟係包含以下步驟：使基材表面吸附第一前驅物、清除剩餘的第一前驅物、藉由使第一前驅物曝露於第二前驅物中而使第一前驅物與第二前驅物反應、及清除剩餘的第二前驅物。
藉此，可得到所希望的膜厚的薄膜。
再者，就前驅物而言，可使用例如非專利文獻(M.利他拉(M.Ritala及其他一名、「原子層堆積(Atomic Layer Deposition)」、薄膜材料手冊(Handbook of Thin Film Materials)、美國、學術出版物(Academic Press)、2002年、第1卷、第2章、P.103-159、以下稱為非專利文獻)中所揭示的材料。
一般在原子層堆積的1循環中形成0.01nm以上0.2nm以下程度，平均0.1nm程度之層。
雖然所希望的膜厚隨用途而改變，但要得到10-6[g/(m2．day)]以下的水蒸氣穿透性之高阻隔性之膜，在氧化鋁的情況，一般已知需要10nm以上。
因此，要得到膜厚10nm的氧化鋁層，需要將一般的原子層堆積循環進行100次循環。
另一方面，在特表2007-522344號公報(以下稱為專利文獻3)中揭示一種使用轉鼓的捲取式原子層堆積裝置。
在此裝置方面，於基材位於轉鼓上之期間，將原子層堆積於基材上。
此外，在特表2009-531548號公報(以下稱為專利文獻4)中揭示一種使用散布歧管的捲取式原子層堆積裝置。
在此裝置方面，於基材通過散布歧管附近的過程中，將原子層堆積於基材上。
然而，在記載於專利文獻1、2的裝置方面，要得到10nm膜厚的原子層堆積膜，基材必須通過100組的導輥。
即，原子層堆積膜接觸到100次導輥。
由於伴隨原子層堆積膜和導輥的接觸之摩擦或打滑，所以不是完全沒有原子層堆積膜損傷或粒子產生之虞。
此外，原子層堆積膜的性能可能會因損傷或粒子附著於原子層堆積膜上而降低。
以往食品包裝用氣體阻隔薄膜所要求的性能在水蒸氣穿透率上為10-1[g/(m2．day)]程度，小的缺陷(擦傷、針孔、粒子附著等)不成為問題。
然而，作為有機EL顯示器或聚合物太陽能電池的用途，或作為有機半導體的用途，則要求高的性能，例如水蒸氣穿透率為10-6[g/(m2．day)]以下這種性能，即使是 小的缺陷產生於上述裝置時也會引起不能容許的性能降低。
專利文獻1的段落0007中雖然有搬送機構之記述，但只是較佳為利用輥，於至少基材搬送方向的轉換(turn)之際可支持基材的引導之記述。
此外，段落0030中雖然也有搬送機構之記述，但作為搬送機構，卻只是揭示輥的利用。
另一方面，在專利文獻2方面，關於搬送方法，記述著「再者，應將輥22與基材20之間的接觸維持於最小限度。此能藉由放在卷筒形狀的……輥22大的直徑部分上達成。」(段落0013)。
然而，基材的厚度薄而剛性低的情況，基材不但會接觸到直徑大的地方，而且會接觸到卷筒形狀的全體。
原子層堆積膜接觸到導輥，原子層堆積膜上就會產生微小的針孔等缺陷而無法得到作為目的的性能。
特別是在使用薄的塑膠薄膜基材或布等的剛性低的基材時，無法防止輥與基材的接觸。
此外，關於專利文獻2，除了上述記述之外，雖然也有以下記述「或者也可以將隨著基材20捲繞在各輥22的周圍而保持基材20的把持器設置於輥22的緣部。」(段落0013)，但把持器及對輥緣部的安裝方法卻沒有關於搬送機構的詳細揭示。
此外，在記載於專利文獻3及4的裝置方面，於接觸到轉鼓的基材表面、或不露出於散布歧管的基材表面上不堆積原子層。因此，關於專利文獻3及4，沒有對於因 使用記載於專利文獻1、2的裝置而產生的在處理過程因導輥與基材的接觸所造成的原子層堆積膜損傷、及因該損傷所造成的氣體阻隔性能降低這種課題有所揭示。
本發明係有鑑於上述課題而完成，其目的在於提供一種導輥與基材不接觸而可進行在可捲取的基材上連續地形成原子層堆積膜的處理之裝置。
本發明之目的在於提供一種裝置：除了被保持的部位之基材兩端部之外，導輥與基材不接觸且利用吸引式搬送機構防止基材兩端部的基材打滑，藉此可進行在可捲取的基材上穩定連續地形成原子層堆積膜的處理。
上述記載的吸引式，係指在輥表面上開有複數個孔，藉由通過該孔吸引基材而使輥表面吸附薄膜基材等的方式。
為了解決上述課題，本發明者等發明了可在成膜面不接觸到導輥的狀態下搬送基材，以免緻密的原子層堆積膜因基材的搬送而損傷之機構。
本發明第一態樣的捲取成膜裝置係使用原子層堆積法的裝置，其具備：導入第一前驅物氣體之第一真空氣室；導入第二前驅物氣體之第二真空氣室；導入為排出前述第一前驅物及前述第二前驅物所使用的清除氣體之第三真空氣室；及為將可捲取的基材搬送到前述第一真空氣室、前述第二真空氣室、及前述第三真空氣室所使用，具有保持前述基材寬度方向之兩端部的保持部之搬送機構；藉由利用前述搬送機構使前述基材交互通過前 述第一真空氣室及前述第二真空氣室複數次，使前述基材表面堆積原子層而形成原子層堆積膜。
在本發明第一態樣的捲取成膜裝置中，較佳為前述保持部為夾持前述基材寬度方向之兩端部的夾持部。
在本發明第一態樣的捲取成膜裝置中，較佳為前述夾持部係利用複數個夾持器夾持前述基材寬度方向之兩端部。
在本發明第一態樣的捲取成膜裝置中，較佳為前述夾持部係利用連續的夾持器夾持前述基材寬度方向之兩端部。
在本發明第一態樣的捲取成膜裝置中，較佳為前述保持部為以前述基材一方之面支持前述基材寬度方向之兩端部的支持部。
在本發明第一態樣的捲取成膜裝置中，較佳為前述基材在寬度方向之兩端部具有複數個孔部，前述支持部係利用具有與前述複數個孔部嵌合的複數個凸部之支持器進行支持。
在本發明第一態樣的捲取成膜裝置中，較佳為前述夾持部係以複數個輥夾持前述基材寬度方向之兩端部的表面與背面，前述複數個輥之中至少一個輥具有驅動機構。
在本發明第一態樣的捲取成膜裝置中，較佳為前述複數個輥之中夾持表面的輥或夾持背面的輥具有能可改變旋轉軸的機構。
在本發明第一態樣的捲取成膜裝置中，較佳為以構 成前述搬送機構的部位不通過前述第一真空氣室與前述第二真空氣室的方式配置有前述搬送機構。
在本發明第一態樣的捲取成膜裝置中，較佳為構成前述搬送機構的部位之表面係以可防止第一前驅物氣體或第二前驅物氣體之化學吸附的材料構成。
在本發明第一態樣的捲取成膜裝置中，較佳為以構成前述搬送機構的部位通過前述第一真空氣室與前述第二真空氣室的方式配置有前述搬送機構。
在本發明第一態樣的捲取成膜裝置中，較佳為具備在前述原子層堆積膜之表面形成保護層的保護層形成部。
為了解決上述課題，本發明者等發明了一種機構：其除了被保持的部位之基材兩端部之外，可在成膜面不接觸到導輥的狀態下且防止基材兩端部的基材打滑而搬送基材，以免緻密的原子層堆積膜因基材的搬送而損傷。
本發明第二態樣的捲取成膜裝置係使用原子層堆積法的裝置，其具備：導入複數個前驅物氣體之複數個真空氣室；及為將基材在前述複數個真空氣室間交互搬送複數次所使用，具有利用吸引保持前述基材寬度方向之兩端部的保持部之搬送機構；使前述基材表面吸附前驅物而形成原子層堆積膜。
在本發明第二態樣的捲取成膜裝置中，較佳為前述搬送機構係由複數個輥所構成，在複數個前述輥之表面設有孔，前述保持部係藉由通過前述孔吸引前述基材而 保持前述基材。
在本發明第二態樣的捲取成膜裝置中，較佳為前述基材具有表面及背面，複數個前述輥係配置於前述表面及前述背面，複數個前述輥之中至少一個輥具有驅動機構，在設置於前述表面及前述背面的前述輥之中至少一個輥之表面設有孔，前述保持部係藉由通過前述孔吸引前述基材而保持前述基材。
在本發明第二態樣的捲取成膜裝置中，較佳為前述保持部具備變更設置於前述表面及前述背面的前述輥之中任一個輥之旋轉軸的機構。
在本發明第二態樣的捲取成膜裝置中，較佳為前述複數個真空氣室包含：導入第一前驅物氣體之第一真空氣室；導入第二前驅物氣體之第二真空氣室；及導入排出前述第一前驅物及前述第二前驅物的清除氣體之第三真空氣室；前述搬送機構係將前述基材交互搬送複數次到前述第一真空氣室、前述第二真空氣室、及前述第三真空氣室。
本發明第一態樣的捲取成膜裝置在搬送機構不需要導輥，所以不擔心形成於基材表面的原子層堆積膜之與導輥接觸所造成的損傷。
因此，藉由使用本發明的捲取成膜裝置，可連續地形成無機械損傷的原子層堆積膜。
本發明第二態樣的捲取成膜裝置，除了被保持的部位之基材兩端部之外，導輥與基材不接觸，所以不擔心形成於基材表面的原子層堆積膜的損傷。
此外，藉由給予防止基材兩端部的基材打滑之機構，能無打滑地搬送。
因此，藉由使用本發明的捲取成膜裝置，可連續地形成無機械損傷且由無打滑的穩定乾淨搬送所產生的原子層堆積膜。
本發明的捲取成膜裝置為使用原子層堆積法將原子層製膜於基材上的裝置。此成膜裝置具備：導入第一前驅物氣體之第一真空氣室；導入第二前驅物氣體之第二真空氣室；導入為排出剩餘的第一前驅物及第二前驅物所使用的清除氣體之第三真空氣室；及將可捲取的基材在各個真空氣室搬送之搬送機構。
具體而言，此搬送機構為利用複數個夾子、皮帶、鏈輪等的保持部，能夾持或支持可捲取的基材寬度方向之兩端部的搬送機構。
可捲取的基材藉由使用此搬送機構，在成膜過程被覆膜的可捲取的基材之表面不觸及配置於裝置內的機械零件而可依次通過上述各真空氣室，形成無機械損傷的原子層堆積膜。
就保持可捲取的基材寬度方向之兩端部的構件或裝置而言，可舉出使用複數個夾子之類的夾持器夾持端部的夾持部、使用皮帶之類的連續的夾持器夾持端部的夾持部、使用複數個輥夾持端部之表面與背面的構件或裝置等。
此外，就保持可捲取的基材寬度方向之兩端部的構 件或裝置而言，也可以使用支持端部一方之面的支持部，而不是如同上述的夾持部。
例如，可舉出預先準備在寬度方向之兩端部具有穿孔(punch hole)之類的複數個孔部的基材，於基材搬送時使用具有和該孔部嵌合的複數個凸部之支持器夾持端部的支持部等。
以下，使用圖式說明本發明的具體實施形態。
再者，本發明的實施形態並不受以下記載的實施形態限定，也可以根據同業者的知識施加設計變更等的變形，施加有此種變形的實施形態亦包含於本發明之實施形態的範圍內。
[第一實施形態]
圖1中顯示本發明第一實施形態的捲取成膜裝置。
本發明第一實施形態的捲取成膜裝置1具備：導入第一前驅物氣體之第一真空氣室之第一區21；導入第二前驅物氣體之第二真空氣室之第二區22；及導入清除氣體之第三真空氣室之第三區23。
捲取成膜裝置1具備：設置於捲出室13的捲出輥11；設置於捲取室14的捲取輥12；及在從捲出輥11到捲取輥12之間搬送可捲取的基材15之搬送機構41a、41b。
本發明第一實施形態的搬送機構41a、41b為在以夾子夾持可捲取的基材15寬度方向之兩端部的狀態下搬送可捲取的基材15之夾子式夾持搬送機構。
為了使可捲取的基材15之表面連續地堆積原子層，藉由利用夾子式夾持搬送機構41a、41b使可捲取的基材 15依第三區23、第一區21、第三區23、第二區22、及第三區23之順序通過，於基材上堆積1個原子層。
在本發明的捲取成膜裝置方面，將成膜裝置設計成可以得到希望的膜厚所需的循環數將原子層堆積於基材15之表面、搬送機構使基材通過上述之區的次數成為預定次數。
在本發明中所使用的可捲取的基材15係由塑膠薄膜、塑膠片材、金屬箔、金屬片材、紙、不織布等的可撓性材料中所選擇。
雖然可捲取的基材15之厚度不受特別限定，但可使用具有10μm以上1000μm以下之厚度的基材。
可捲取的基材15為捲出輥11所捲出，搬送到第三區23。
在設置有捲出輥11的捲出室13與第三區23之間設置有隔板，隔板上設有可捲取的基材15通過所需的開口部16。
可捲取的基材15經由此開口部16而從捲出室13被搬送到第三區23。
將惰性氣體作為清除氣體導入第三區23(參閱符號33，清除氣體的流動)。就惰性氣體而言，可使用由氮、氦、氬等所適當選擇的氣體。
在第三區23中，於夾子夾持開始位置45a利用夾子式夾持搬送機構41a之夾子夾持基材15寬度方向之端部。
此處，圖2中顯示本發明第一實施形態的夾子式夾持搬送機構之概念圖。
夾子式夾持搬送機構41具備：夾持可捲取的基材15寬度方向之兩端部的複數個夾子42、使複數個夾子42連結的鏈條43、及使鏈條43向搬送方向移動的驅動鏈輪44。
可捲取的基材15於夾子式夾持搬送機構41之夾子夾持開始位置45利用夾子42夾持端部。
各夾子42上安裝有彈簧(未圖示)，兩端部被夾持的可捲取的基材15被以適度的張力向寬度方向拉伸，搬送中不鬆弛，實質地保持成平面狀。
可捲取的基材15藉由驅動輥44的旋轉(參閱符號36，驅動輥的旋轉方向)而被向搬送方向搬送(參閱符號35，可捲取的基材的搬送方向)。
夾子42的材質，若是可夾持可捲取的基材15之兩端部，可一面以適度的張力向寬度方向拉伸一面搬送可捲取的基材15之材質，則不受特別限定。
此外，夾持可捲取的基材15時的夾子42之開關機構也可以是上述彈簧以外的機構。
為夾子式夾持搬送機構41a所夾持的可捲取的基材15經由設於配置在第三區23與第一區21之間的隔開間壁之開口部17a而被搬送到第一區21。
由於將第一前驅物導入第一區21(參閱符號31，第一前驅物氣體的流動)，所以於可捲取的基材15通過第一區21之際，第一前驅物吸附於可捲取的基材15之兩面。
此期間由於僅可捲取的基材15之兩端部為夾子式夾持搬送機構41a所夾持，所以第一前驅物吸附的可捲取的 基材15之兩面不會觸及配置於裝置內的機械零件。
構成第一前驅物的材料係配合目的的堆積材料而適當選擇。
例如，堆積於基材105上的材料(目的的堆積材料)為氧化鋁的情況，使用三甲基鋁。
再者，就所使用的第一前驅物的材料而言，可使用上述非專利文獻中所示的材料。
第一區21的可捲取的基材15之搬送速度係以基材15通過第一區21的時間成為比飽和吸附時間更長的方式，由飽和吸附時間和通過距離算出。
在第一區21中第一前驅物飽和吸附的可捲取的基材15經由設於配置在第一區21與第三區23之間的隔開間壁之別的開口部，再度被搬送到第三區23。
再者，第一區21內的氣體為真空泵浦所排氣(參閱符號34a，真空泵浦的排氣)，第三區23內的壓力被保持得比第一區21內的壓力更高。
因此，導入第一區21的第一前驅物被維持在難以擴散於第三區23的條件下。
此時的第一區21與第三區23之間的壓力差較佳為0.01Pa以上1Pa以下程度。
搬送到第三區23的可捲取的基材15於夾子夾持結束位置46a從夾子上被放開。
其次，於夾子夾持開始位置45b利用夾子式夾持搬送機構41b的夾子夾持基材15寬度方向之兩端部。
為夾子式夾持搬送機構41b所夾持的可捲取的基材 15經由設於配置在第三區23與第二區22之間的隔開間壁之開口部17b而被搬送到第二區22。
在通過第三區23之期間，吸附於可捲取的基材15的剩餘第一前驅物氣化，被清除。
第三區23的可捲取的基材15之搬送速度係以得到充分的清除時間的方式，由通過距離算出。
將第二前驅物導入第二區22(參閱符號32，第二前驅物氣體的流動)，於可捲取的基材15通過第二區22之期間，吸附於可捲取的基材15兩面的第一前驅物吸附物和第二前驅物反應，生成目的的材料。
此期間，由於僅可捲取的基材15之兩端部為夾子式夾持搬送機構41b所夾持，所以第一前驅物吸附物和第二前驅物反應之際，可捲取的基材15之兩面不會觸及配置於裝置內的機械零件。
構成第二前驅物的材料係配合目的的堆積材料而適當選擇。
例如，目的的堆積材料為氧化鋁的情況，使用水、臭氧、原子狀氧。
再者，就所使用的第二前驅物的材料而言，可使用上述非專利文獻中所示的材料。
第二區22的可捲取的基材15之搬送速度係以基材15通過第二區22的時間成為比反應時間更長的方式，由反應時間和通過距離算出。
在第二區22中第一前驅物吸附物和第二前驅物反應後，可捲取的基材15經由設於配置在第二區22與第三區 23之間的隔開間壁之別的開口部，再度被搬送到第三區23。
再者，第二區22內的氣體為真空泵浦所排氣(參閱符號34b，真空泵浦的排氣)，第三區23內的壓力被保持得比第二區22內的壓力更高。
因此，導入第二區22的第二前驅物被維持在難以擴散於第三區23的條件下。
此時的第二區22與第三區23之間的壓力差較佳為0.01Pa以上1Pa以下程度。
搬送到第三區23的可捲取的基材15於夾子夾持結束位置46b從夾子上被放開。
以上的步驟為原子層堆積的1循環，藉由此步驟，將1個原子層堆積於基材上。
藉由反覆進行此1循環複數次，可在可捲取的基材15之表面上形成所希望膜厚的原子層堆積膜。
再者，反覆進行上述1循環複數次之際，可捲取的基材15之搬送速度係從由將基材15曝露於前述第一區21、第二區22及第三區23中所需的時間、及基材15通過區21、22、23的通過距離算出的搬送速度之中，設定為最低的速度。
反覆進行上述1循環複數次，在可捲取的基材15之表面上形成所希望膜厚的原子層堆積膜後，可捲取的基材15為捲取輥12所捲取。
在第三區23與設置有捲取輥12的捲取室14之間設置有隔板，隔板上設有可捲取的基材15通過所需的開口部 16。
可捲取的基材15經由此開口部16而於成膜後從第三區23被搬送到捲取室14。
[第二實施形態]
圖3中顯示本發明第二實施形態的捲取成膜裝置。
本發明第二實施形態的捲取成膜裝置2和本發明第一實施形態的捲取成膜裝置1同樣，具備：導入第一前驅物氣體之第一真空氣室之第一區21；導入第二前驅物氣體之第二真空氣室之第二區22；及導入清除氣體之第三真空氣室之第三區23。
成膜裝置2具備：設置於捲出室13的捲出輥11；設置於捲取室14的捲取輥12；及在從捲出輥11到捲取輥12之間搬送可捲取的基材15之搬送機構51。
再者，捲取成膜裝置2的結構除了搬送機構51之外，都和本發明第一實施形態的捲取成膜裝置1相同。
本發明第二實施形態的搬送機構51為在以兩個皮帶夾持可捲取的基材15寬度方向之兩端部的狀態下搬送可捲取的基材15之皮帶式夾持搬送機構。
此處，圖4中顯示本發明第二實施形態的皮帶式夾持搬送機構之概念圖。
皮帶式夾持搬送機構51具備：夾持可捲取的基材15寬度方向之端部的兩個皮帶52、及使兩個皮帶52向搬送方向搬送的皮帶輪53。
於皮帶式夾持搬送機構51之皮帶夾持開始位置54利用兩個皮帶52夾持可捲取的基材15之兩端部。
兩端部被夾持的可捲取的基材15藉由皮帶輪53的旋轉(參閱符號37，皮帶輪的旋轉方向)而被向搬送方向搬送(參閱符號35，可捲取的基材的搬送方向)。
皮帶式夾持搬送機構51配置於第一區21、第二區22、及第三區23的各區，基材15係可捲取的基材15之表面不觸及配置於裝置內的機械零件而被搬送。
兩個皮帶52的材質若是可夾持可捲取的基材15之兩端部、可搬送可捲取的基材15之材質，則不受特別限定，可使用例如醯胺(aramid)等的耐熱塑膠製、或鋼鐵製。
[第三實施形態]
圖5中顯示本發明第三實施形態的捲取成膜裝置。
本發明第三實施形態的捲取成膜裝置3和本發明第一實施形態的捲取成膜裝置1同樣，具備：導入第一前驅物氣體之第一真空氣室之第一區21；導入第二前驅物氣體之第二真空氣室之第二區22；及導入清除氣體之第三真空氣室之第三區23。
成膜裝置3具備：設置於捲出室13的捲出輥11；設置於捲取室14的捲取輥12；及搬送從捲出輥11到捲取輥12之間的可捲取的基材15之搬送機構61。
再者，捲取成膜裝置3的結構除了搬送機構61之外，都和本發明第一實施形態的捲取成膜裝置1相同。
在本發明第三實施形態的搬送機構61方面，係以不同的兩個輥夾持可捲取的基材15寬度方向之兩端部的表面與背面，藉由使一方或兩方的輥驅動而夾持、搬送可捲取的基材15。
前述兩個輥之組不但配置於基材15一方之端部，而且同樣地也設置於另一方之端部，夾持、搬送可捲取的基材15。
藉由以上的方法構成輥式夾持搬送機構。
此處，圖6中顯示本發明第三實施形態的輥式支持搬送機構之概念圖。
輥式夾持搬送機構61係使用兩個輥62、63夾持可捲取的基材15寬度方向之兩端部，同時傳導動力。
[第四實施形態]
圖7中顯示本發明第四實施形態的捲取成膜裝置。
本發明第四實施形態的捲取成膜裝置4和本發明第一實施形態的捲取成膜裝置1同樣，具備：導入第一前驅物氣體之第一真空氣室之第一區21；導入第二前驅物氣體之第二真空氣室之第二區22；及導入清除氣體之第三真空氣室之第三區23。
成膜裝置4具備：設置於捲出室13的捲出輥11；設置於捲取室14的捲取輥12；及搬送從捲出輥11到捲取輥12之間的可捲取的基材15之搬送機構71。
再者，捲取成膜裝置4的結構除了搬送機構71之外，都和本發明第一實施形態的捲取成膜裝置1相同。
在本發明第四實施形態的搬送機構71方面，係以不同的兩個輥夾持可捲取的基材15寬度方向之兩端部的表面與背面，藉由使一方或兩方的輥驅動而保持、搬送可捲取的基材15。
此處，圖8A及圖8B中顯示本發明第四實施形態的輥 式夾持搬送機構之概念圖。
再者，圖8B為本發明第四實施形態的輥式夾持搬送機構之剖面圖。
輥式夾持搬送機構71係使用不同的兩個輥72、73夾持可捲取的基材15寬度方向之兩端部的表面與背面，同時傳導動力給基材15。
此外，圖8C為本發明第四實施形態的輥式夾持搬送機構之平面圖。
輥式夾持搬送機構71係夾持可捲取的基材15寬度方向之兩端部的表面與背面之兩個輥72、73之中，一方的輥73(第1輥)具有可改變旋轉軸的機構。
具體而言，輥式夾持搬送機構71能將輥73之旋轉軸可改變成輥73(第1輥)之旋轉軸方向對另一方的輥72(第2輥)之旋轉軸方向傾斜。
輥式夾持搬送機構71在可捲取的基材15的行進方向，使輥73之旋轉軸可改變成基材15的寬度擴大。換言之，使輥73之旋轉軸可改變成輥73之旋轉軸方向對輥72之旋轉軸方向傾斜。或者使配置成互相對向的輥73之中一方的輥之旋轉軸方向對另一方的輥之旋轉軸方向傾斜。藉此，可調整可捲取的基材15之鬆弛。
在將此種旋轉軸之可變機構設置於輥式夾持搬送機構71上時，較佳為如圖8C，使旋轉軸可變的輥73之直徑小於另一方的輥72之直徑。
此外，另一方的輥72也可以和一方的輥73同樣，具有可改變旋轉軸的機構。
[第五實施形態]
圖9中顯示本發明第五實施形態的捲取成膜裝置。
本發明第五實施形態的捲取成膜裝置5和本發明第一實施形態的捲取成膜裝置1同樣，具備：導入第一前驅物氣體之第一真空氣室之第一區21；導入第二前驅物氣體之第二真空氣室之第二區22；及導入清除氣體之第三真空氣室之第三區23。
成膜裝置5具備：設置於捲出室13的捲出輥11；設置於捲取室14的捲取輥12；及搬送從捲出輥11到捲取輥12之間的可捲取的基材15之搬送機構81。
再者，捲取成膜裝置5的結構除了搬送機構81之外，都和本發明第一實施形態的捲取成膜裝置1相同。
此外，在第五實施形態方面，係使用在寬度方向之兩端部預先設有穿孔的可捲取的基材15，使此基材15上堆積原子層。
本發明第五實施形態的搬送機構81為利用和設於基材15上的穿孔嵌合的鏈輪保持、搬送可捲取的基材15之鏈輪式支持搬送機構。
此處，圖10A及圖10B中顯示本發明第五實施形態的鏈輪式支持搬送機構之概念圖。
再者，圖10B為本發明第五實施形態的鏈輪式支持搬送機構之剖面圖。
鏈輪式支持搬送機構81係使用在寬度方向之兩端部設有複數個穿孔82的可捲取的基材15，並具備和此穿孔82嵌合的鏈輪83。
可捲取的基材15之穿孔82於鏈輪式支持搬送機構81之鏈輪保持開始位置805和鏈輪之凸部84嵌合。
鏈輪之凸部84嵌合於可捲取的基材15之穿孔82，因此藉由鏈輪83的旋轉(參閱符號38，鏈輪的旋轉方向)而搬送可捲取的基材15(參閱符號35，可捲取的基材的搬送方向)。
特別是可捲取的基材15於穿孔62和鏈輪之凸部84嵌合而被搬送，所以可捲取的基材15搬送方向及和搬送方向正交的方向都能進行位置偏離少的搬送。
在圖10A及圖10B中，雖然鏈輪之凸部84的剖面形狀為矩形，但可按照可捲取的基材15之穿孔82而適當選擇。
[變形例]
也可以對上述第一至第五實施形態施加如下的變形。
(關於構成搬送機構的部位之表面)
在上述搬送機構方面，構成搬送機構的部位，例如上述夾子、鏈條、或皮帶等之表面係以具有可化學吸附第一前驅物氣體或第二前驅物氣體的羥基、羧基等官能基的材料構成時，有時會產生如下的問題。
即，搬送機構通過導入第一前驅物氣體之第一真空氣室和導入第二前驅物氣體之第二真空氣室，就會在構成搬送機構的部位之表面形成原子層堆積膜。
此情況，藉由反覆通過第一真空氣室與第二真空氣室，可在上述部位之表面形成比可捲取的基材更厚的原子層堆積膜。
此原子層堆積膜成為厚的膜，就會破壞脆性，成為異物(粒子)的原因。
因此，構成搬送機構的部位之表面係以具有可化學吸附第一前驅物氣體或第二前驅物氣體的官能基之構造形成時，應設計成如圖1所示，不反覆通過第一區21和第二區22。
上述問題，特別是如圖3，藉由在僅第一區21、僅第二區22或僅第三區23設置搬送機構51而可解除。
另一方面，構成搬送機構的部位之表面係以不具有可化學吸附第一前驅物氣體或第二前驅物氣體的官能基之構造形成時，即使反覆通過第一真空氣室與第二真空氣室，也不會在構成搬送機構的部位之表面形成原子層堆積膜。
例如，若在構成搬送機構的部位之表面形成聚四氟乙烯等的氟系聚合物、聚對二甲苯、十八基三氯矽烷等的偶合劑之塗膜，就不形成原子層堆積膜。
因此，若是構成搬送機構的部位之表面係以如上述塗膜可防止第一前驅物氣體或第二前驅物氣體的化學吸附之材料構成的搬送機構，則即使反覆通過第一真空氣室與第二真空氣室，也不會產生原子層堆積膜。
例如，如圖11所示的捲取成膜裝置6，使用反覆通過第一區21和第二區22的搬送機構51時，需要使用以利用如上述的塗膜形成表面的部位所構成的搬送機構。
然而，當進行原子層堆積之際(使基材上堆積原子層的步驟之際)，藉由使用電漿活性種等作為前驅物，有時 構成搬送機構的部位會氧化，在部位之表面產生官能基。此情況，為了在其表面形成原子層堆積膜而使用反覆通過第一區21和第二區22的搬送機構是不佳的。
(關於設置搬送機構的位置)
在本發明第一實施形態的捲取成膜裝置1方面，雖然如圖1，設置有通過第一區21和第三區23的搬送機構41a、通過第二區22和第三區23的搬送機構41b，但也可以如圖3，在僅第一區21、僅第二區22或僅第三區23設置搬送機構。
此在圖5所示的本發明第三實施形態的捲取成膜裝置3也同樣。
相反地，圖3所示的本發明第二實施形態的捲取成膜裝置2之搬送機構51也可以設置作為通過第一區21和第三區23的搬送機構、或通過第二區22和第三區23的搬送機構。
(關於導軌)
圖12A及圖12B顯示：可捲取的基材通過使用第二實施形態的搬送機構(皮帶式夾持搬送機構)時的設於配置在第一區與第三區之間的隔開間壁之開口部、或設於配置在第三區與第二區之間的隔開間壁之開口部之際使用的導軌。
再者，圖12B為導軌之剖面圖。
導軌91係為了提高通過配置在區之間的隔開間壁18之開口部17的可捲取的基材15之位置精度所使用的輔助器。
為了藉由使用導軌91將可捲取的基材15精度良好地搬送到開口部17，可將開口部的寬度(X)設計得更小。
因此，可將由第一區或第三區的前驅物和第三區的清除氣體所生成的污染(contamination)抑制得較低。
例如，有導軌91的情況，可將開口部的寬度(X)設定為1mm程度。
另一方面，未設置導軌91的情況，有鑑於搬送中的可捲取的基材15之位置的穩定性，需要將開口部的寬度(X)設定為5mm程度。
如以圖12B所示，導軌91較佳為以夾入可捲取的基材15之兩端部的方式設置於接近開口部17的位置。
設置導軌91的位置係根據可捲取的基材15之厚度、可捲取的基材15之搬送速度等而適當決定。
再者，雖然在圖12A及圖12B中顯示第二實施形態的搬送機構之皮帶式夾持搬送機構51作為一例，但也可以適用於使用第一實施形態的搬送機構之夾子式夾持搬送機構或第三實施形態的搬送機構之鏈輪式支持搬送機構的裝置。
(關於保護層形成部)
在本發明的捲取成膜裝置方面，係在可捲取的基材之表面與背面的兩面形成原子層堆積膜。
在兩面形成有原子層堆積膜的可捲取的基材於裝置內最後被捲取成卷狀。
此時，形成於可捲取的基材之表面的原子層堆積膜會接觸到形成於可捲取的基材之背面的原子層堆積膜。
因此，在堆積於可捲取的基材之表面及背面的原子層堆積膜互相接觸之際，也有在原子層堆積膜產生機械損傷之虞。
此情況，在捲取於兩面形成有原子層堆積膜的可捲取的基材之前，較佳為將保護層塗布(形成)於基材上。
就塗布保護層的方法而言，可利用例如化學氣相蒸鍍(CVD)法等。
具體而言，圖13所示的捲取成膜裝置7在第三區23與捲取室14之間具備形成保護層的保護層形成部之保護層塗布室19。在保護層塗布室19中，以例如四乙氧基矽烷(TEOS)為原料氣體，以利用氦氣的起泡法供應TEOS，在被加熱到120℃的腔室內使利用電漿輔助的分解反應產生，使其和O2氣體反應，在原子層堆積膜之表面將SiO2膜形成為2μm的厚度。
再者，保護層，係形成於在可捲取的基材之兩面所形成的原子層堆積膜之中至少一方的原子層堆積膜上，較佳為兩面上。
[第六實施形態]
本發明的捲取成膜裝置為使用原子層堆積法，使可捲取的基材之表面吸附前驅物而形成原子層堆積膜的裝置。此成膜裝置具備：導入複數個前驅物氣體之複數個真空氣室，即導入第一前驅物氣體之第一真空氣室、導入第二前驅物氣體之第二真空氣室、及導入排出剩餘的第一前驅物及第二前驅物的清除氣體之第三真空氣室；及為將基材在複數個真空氣室間交互地搬送複數次所使 用之搬送機構。
具體而言，此搬送機構具有保持可捲取的基材寬度方向之兩端部的保持部。保持部係由複數個輥所構成，使用為保持基材兩端部且防止打滑所使用的吸引式導輥。
可捲取的基材藉由使用此搬送機構，在成膜過程被覆膜的可捲取的基材之表面不觸及配置於裝置內的機械零件而可依次通過上述各真空氣室。藉此，可防止基材產生機械損傷，並可防止基材搬送中的打滑而產生粒子及不穩定搬送，在基材上形成良質的原子層堆積膜。
就保持可捲取的基材寬度方向之兩端部的保持部而言，可舉出具備形成有為了基材吸附於輥上而設置的複數個孔之吸引式機構的導輥或使用複數個輥夾持端部之表面和背面的構件或裝置等。
即，搬送機構係由複數個輥所構成，保持部藉由通過各自設於複數個前述輥之表面上的孔吸引基材而保持基材。
此外，保持部也可以用設置於基材之表面及背面的複數個輥夾持基材，設置於表面及背面的輥之中至少一個輥具有驅動機構。
圖16中顯示本發明第六實施形態的捲取成膜裝置。
本發明第六實施形態的捲取成膜裝置100具備：導入第一前驅物氣體之第一真空氣室之第一區201；導入第二前驅物氣體之第二真空氣室之第二區202；及導入清除氣體之第三真空氣室之第三區203。
成膜裝置100具備：設置於捲出室103的捲出輥101；設置於捲取室104的捲取輥102；及具備具有為了一面吸附從捲出輥101到捲取輥102之間的可捲取的基材105一面搬送而設置之複數個孔的吸引機構之吸引式搬送機構401(401a、401b、401c)。
本發明第六實施形態的吸引式搬送機構401係使用導輥搬送可捲取的基材105，該導輥係具備形成有為了一面吸附可捲取的基材105寬度方向之兩端部一面搬送而設置之複數個孔的吸引機構(保持部)。
為了使可捲取的基材105之表面連續地堆積原子層，藉由利用吸引式搬送機構401使可捲取的基材105依第三區203、第一區201、第三區203、第二區202、第三區203之順序通過，於基材上堆積1個原子層。
在本發明的捲取成膜裝置方面，將成膜裝置設計成可以得到希望的膜厚所需的循環數將原子層堆積於基材105之表面、搬送機構使基材通過上述之區的次數成為預定次數。
在本發明中所使用的可捲取的基材105係由塑膠薄膜、塑膠片材、金屬箔、金屬片材、紙、不織布等可撓性的材料中所選擇。
雖然可捲取的基材105之厚度不受特別限定，但可使用具有10μm以上1000μm以下之厚度的基材。
可捲取的基材105為捲出輥101所捲出，搬送到第三區203。
在設置有捲出輥101的捲出室103與第三區203之間 設置有隔板，隔板上設有可捲取的基材105通過所需的開口部106。
可捲取的基材105經由此開口部106而從捲出室103被搬送到第三區203。
將惰性氣體作為清除氣體導入第三區203(303)。就惰性氣體而言，可使用由氮、氦、氬等所適當選擇的氣體。
在第三區203中，為了僅保持可捲取的基材105之兩端部，利用具備吸引機構的吸引式搬送機構401c引導基材105，維持即使在第三區203中也穩定地搬送基材105的狀態。
圖17為第六實施形態的吸引式搬送機構之概念圖。
本發明第六實施形態的吸引式搬送機構401具備形成有為了一面吸附可捲取的基材105寬度方向之兩端部一面搬送而設置之複數個孔的吸引機構。
可捲取的基材105係藉由利用吸引式搬送機構401之吸引式輥402將基材105吸附於輥表面而保持。
真空泵浦連接於各吸引式輥402。藉由真空泵浦驅動，通過複數個孔而進行吸引(參閱符號305，吸引式輥排氣)，可捲取的基材105被吸附於輥表面上。
為輥402所保持的可捲取的基材105被以適度的張力向寬度方向拉伸。搬送中，基材105不鬆弛而實質地保持成平面狀。
吸引式輥402的材質若是可保持可捲取的基材105之兩端部，並可一面和可捲取的基材105保持適度的摩擦力 一面搬送的材質，則不受特別限定。
此外，吸引式輥402可以是吸引部402a和非吸引部402b同時旋轉的機構，或者也可以是僅吸引部402a單獨旋轉，而非吸引部402b為非旋轉的輥。
回到圖16的說明，為吸引式搬送機構401c所保持的可捲取的基材105經由設於配置在第三區203與第一區201之間的隔開間壁之開口部107a而被搬送到第一區201。
由於將第一前驅物導入第一區201(參閱符號301)，所以於可捲取的基材105通過第一區201之際，第一前驅物吸附於可捲取的基材105之兩面。
此期間由於僅可捲取的基材105之兩端部為吸引式搬送機構401a所保持，所以第一前驅物吸附的可捲取的基材105之兩面不會觸及配置於裝置內的機械零件。
構成第一前驅物的材料係配合目的的堆積材料而適當選擇。
例如，堆積於基材105上的材料(目的的堆積材料)為氧化鋁的情況，使用三甲基鋁。
再者，就所使用的第一前驅物的材料而言，可使用例如上述非專利文獻中所示的材料。
第一區201的可捲取的基材105之搬送速度係以基材105通過第一區201的時間成為比飽和吸附時間更長的方式，由飽和吸附時間和通過距離算出。
在第一區201中第一前驅物飽和吸附的可捲取的基材105經由設於配置在第一區201與第三區203之間的隔 開間壁之別的開口部107b，再度被搬送到第三區203。
再者，第一區201內的氣體為配置於第一區內且連接於真空泵浦的吸引式輥之吸引機構所排氣(參閱符號305a，吸引式輥排氣)，並為連接於第一區的排氣機構(符號304a)所排氣。藉由使用此排氣機構的兩者，保持第一區201內的壓力。此外，第三區203內的壓力被保持得比第一區201內的壓力更高。
因此，導入第一區201的第一前驅物被維持在難以擴散於第三區203的條件下。
此時的第一區201與第三區203之間的壓力差較佳為0.01Pa以上1Pa以下程度。
其次，可捲取的基材105經由設於配置在第三區203與第二區202之間的隔開間壁之開口部107c而被搬送到第二區202。
在基材105通過第三區203之間，吸附於可捲取的基材105的剩餘第一前驅物氣化，被清除。
此時，為了使可捲取的基材105的搬送狀態穩定，也可以在第三區203內設置吸引式搬送機構401作為兩端部之導輥。
圖16中圖示在第三區203內設置有吸引式搬送機構401的結構。
第三區203的可捲取的基材105之搬送速度係以得到充分的清除時間的方式，由通過距離算出。
將第二前驅物導入第二區202(參閱符號302)，於可捲取的基材105通過第二區202之期間，吸附於可捲取的 基材105兩面的第一前驅物吸附物和第二前驅物反應，生成目的的材料。
此期間由於僅可捲取的基材105之兩端部為吸引式搬送機構401b所保持，所以第一前驅物吸附物和第二前驅物反應之際，可捲取的基材105之兩面不會觸及配置於裝置內的機械零件。
構成第二前驅物的材料係配合目的的堆積材料而適當選擇。
例如，目的的堆積材料為氧化鋁的情況，使用水、臭氧、原子狀氧。
再者，就所使用的第二前驅物的材料而言，可使用例如上述非專利文獻中所示的材料。
第二區202的可捲取的基材105之搬送速度係以基材105通過第二區202的時間成為比反應時間更長的方式，由反應時間和通過距離算出。
在第二區202中第一前驅物吸附物和第二前驅物反應後，可捲取的基材105經由設於配置在第二區202與第三區203之間的隔開間壁之別的開口部107d，再度被搬送到第三區203。
再者，第二區202內的氣體為配置於第二區內且連接於真空泵浦的吸引式輥之吸引機構所排氣(參閱符號305b，吸引式輥排氣)、並為連接於第二區的排氣機構(符號304b)所排氣。藉由使用此排氣機構的兩者，第三區203內的壓力被保持得比第二區202內的壓力更高。
因此，導入第二區202的第二前驅物被維持在難以擴 散於第三區203的條件下。
此時的第二區202與第三區203之間的壓力差較佳為0.01Pa以上1Pa以下程度。
以上的步驟為原子層堆積的1循環，藉由此步驟，將1個原子層堆積於基材上。
藉由反覆進行此1循環複數次，可在可捲取的基材105之表面上形成所希望膜厚的原子層堆積膜。
再者，反覆進行上述1循環複數次之際，可捲取的基材105之搬送速度係從由將基材105曝露於前述第一區201、第二區202及第三區203中所需的時間、及基材105通過區201、202、203的通過距離算出的搬送速度之中，設定為最低的速度。
反覆進行上述1循環複數次，在可捲取的基材105之表面上形成所希望膜厚的原子層堆積膜後，可捲取的基材105為捲取輥102所捲取。
在第三區203與設置有捲取輥102的捲取室104之間設置有隔板，隔板上設有可捲取的基材105通過所需的開口部106。
可捲取的基材105經由此開口部106而於成膜後從第三區203被搬送到捲取室104。
[變形例]
也可以對上述第六實施形態施加如下的變形。
(關於夾持輥)
圖18為顯示第六實施形態的捲取成膜裝置的變形例結構之圖。
捲取成膜裝置200具備如圖18所示的夾持輥式夾持搬送機構501。夾持輥式夾持搬送機構501係藉由對可捲取的基材105施加張力，即沿著搬送方向拉伸基材105而矯正基材105的鬆弛、或修正蛇行。藉由使用如圖18所示的夾持輥式夾持搬送機構501，可得到更大的效果。
在夾持輥式夾持搬送機構501方面，可捲取的基材105寬度方向之兩端部的表面及背面為不同的兩個輥所夾持，藉由驅動一方或兩方的輥來保持可捲取的基材105，搬送基材105。
圖19A~圖19C為變形例的夾持輥式夾持搬送機構之概念圖，圖19A為夾持輥式夾持搬送機構之斜視圖。圖19B為夾持輥式夾持搬送機構之剖面圖，圖19C為夾持輥式夾持搬送機構之平面圖。
夾持輥式夾持搬送機構501具有在上述吸引式輥402上設有以夾持為目的的夾持輥502之構造。使用此夾持輥式夾持搬送機構501夾持可捲取的基材105寬度方向之兩端部的表面及背面，同時傳導動力給基材105。
即，夾持輥式夾持搬送機構501構成為以設置於基材的表面及背面之複數個輥夾持基材，設置於表面及背面的輥之中至少一個輥(在第六實施形態中為吸引式輥402)具有驅動機構。
此外，如圖19C所示，夾持輥式夾持搬送機構501具備夾持可捲取的基材105寬度方向之兩端部的表面及背面之兩個輥402、502。再者，夾持輥502(第1輥)具有可改變旋轉軸的機構。
即，設置於表面及背面的輥之中任一個輥(夾持輥502)具備變更旋轉軸的機構。
具體而言，夾持輥式夾持搬送機構501能將夾持輥502之旋轉軸可改變成夾持輥502(第1輥)之旋轉軸方向對吸引式輥402(第2輥)之旋轉軸方向傾斜。
夾持輥式夾持搬送機構501使夾持輥502之旋轉軸可改變成基材105之寬度在可捲取的基材105的行進方向上擴大。換言之，使夾持輥502之旋轉軸可改變成夾持輥502之旋轉軸方向對吸引式輥402之旋轉軸方向傾斜。或者使配置成互相對向的夾持輥502之中一方的輥之旋轉軸方向對另一方的輥之旋轉軸方向傾斜。藉此，可調整可捲取的基材105的鬆弛。
在將此種旋轉軸之可變機構設於夾持輥式夾持搬送機構501上的情況，較佳為如圖19C，使旋轉軸可變的夾持輥502之直徑比另一方的吸引式輥402之直徑更小。
此外，吸引式輥402也可以和夾持輥502同樣地，具有可改變旋轉軸的機構。
可捲取的基材的鬆弛之矯正或蛇行之修正係藉由調整夾持輥502按壓吸引式輥402的壓力、夾持輥502的方向、及吸引式輥402的吸引力而控制。藉此，可實現穩定的移動(基材的搬送)。
(關於導軌)
圖20A及圖20B為顯示捲取成膜裝置其他變形例的導軌結構之圖，圖20A為顯示使用導軌時的接近開口部的位置之斜視圖，圖20B為導軌之剖面圖。
如圖20A所示，捲取成膜裝置511可在接近設於配置在第一區201與第三區203之間的隔開間壁之開口部107、或設於配置在第三區203與第二區202之間的隔開間壁之開口部107的位置上，具備可捲取的基材105通過之際使用的導軌601。
導軌601係為提高通過配置在區之間的隔開間壁108之開口部107的可捲取的基材105之位置精度所使用的輔助器。
藉由使用導軌601，可將可捲取的基材105精度良好地搬送到開口部107，所以可將開口部107的寬度(X)設計得更小。此外，可省略配置於第三區203內的吸引式搬送機構401，並可將由第一區201或第三區203的前驅物和第三區203的清除氣體所生成的污染抑制得較低。
例如，有導軌601的情況，可將開口部的寬度(X)設定為1mm程度。
另一方面，未設置導軌601的情況，有鑑於搬送中的可捲取的基材105之位置的穩定性，需要將開口部的寬度(X)設定為5mm程度。
如以圖20B所示，導軌601較佳為以夾入可捲取的基材105之兩端部的方式設置於接近開口部107的位置。
設置導軌601的位置係根據可捲取的基材105之厚度、可捲取的基材105之搬送速度等而適當決定。可捲取的基材105顯著不穩定地移動時，會擔心因基材105和導軌601的接觸而產生粒子，所以較佳為併用第三區203內的吸引式搬送機構401。
<實施例> <第1實施例>
其次，就圖1所示的捲取成膜裝置之第1實施例進行敘述。
使用圖1的捲取成膜裝置1，並使用厚度100μm的聚酯薄膜作為可捲取的基材15。
安裝於捲出輥11之位置的聚酯薄膜被搬送到第三區23，利用第三區23的夾子式夾持搬送機構41a於夾子夾持開始位置45a以夾子夾持基材15之兩端部，將基材15搬送到第一區21。
將用作載氣的氮氣和用作第一前驅物的三甲基鋁導入第一區21。
將氣體的流量調整成由乾式泵浦所排氣(減壓)的第一區21之壓力成為大約50Pa。
一面利用夾子式夾持搬送機構41a在第一區21內移動，一面三甲基鋁飽和吸附於聚酯薄膜之兩面。
三甲基鋁飽和吸附於兩面的聚酯薄膜再次被搬送到第三區23。
將氮氣作為惰性氣體導入第三區23。
將氣體的流量調整成第三區23之壓力成為大約50.5Pa。
在第三區23內移動之期間，剩餘的三甲基鋁被清除。
充分清除之後，利用第三區23的夾子式夾持搬送機構41b於夾子夾持開始位置45b以夾子夾持聚酯薄膜之兩端部，搬送到第二區22。
將用作載氣的氮氣和用作第二前驅物的離子交換水導入第二區22。
將氣體的流量調整成由乾式泵浦所排氣(減壓)的第二區22之壓力成為大約50Pa。
一面利用夾子式夾持搬送機構41b在第二區22內移動，一面聚酯薄膜兩面之三甲基鋁和離子交換水反應，將1個原子層堆積於基材上。
再者，聚酯薄膜之搬送速度取決於第三區23的需要清除時間。
此外，第一區21、第二區22、及第三區23的溫度全都被保持在90℃。
此外，雖然顯示以1次搬送進行3循環的原子層堆積之裝置作為圖1所示的捲取成膜裝置1，但實際上卻準備可以100循環之裝置，進行100循環的原子層堆積。
此結果，形成於聚酯薄膜上的氧化鋁膜之厚度為10nm。
此外，使用電子顯微鏡觀察表面損傷的結果，未看到氧化鋁膜表面的損傷。
<比較例>
使用圖14的捲取成膜裝置進行氧化鋁的堆積。
雖然捲取成膜裝置8的基本結構和圖1的捲取成膜裝置1相同，但比較例的搬送機構卻和捲取成膜裝置1之搬送機構41a、41b不同，具備利用導輥的搬送機構1001。
如圖15A及圖15B，可捲取的基材15係使用導輥式支持搬送機構1001之導輥1002搬送。
因此，導輥式支持搬送機構1001具備對於原子層堆積的1循環，可捲取的基材15接觸到兩個導輥的搬送機構。
在上述搬送方法之點，雖然比較例和第1實施例不同，但在比較例方面卻按第1實施例所示的條件進行了氧化鋁的原子層堆積。
此外，雖然在圖14中顯示以1次搬送進行3循環的原子層堆積之裝置，但實際上卻準備可以100循環之裝置，進行100循環的原子層堆積。
此結果，形成於聚酯薄膜上的氧化鋁膜之厚度為10nm。
此外，使用電子顯微鏡觀察表面損傷的結果，看到損傷。
<第2實施例>
其次，就圖16所示的捲取成膜裝置之第2實施例進行敘述。
使用圖16的捲取成膜裝置100，並使用厚度100μm的聚酯薄膜作為可捲取的基材105。
安裝於捲出輥101之位置的聚酯薄膜被搬送到第三區203，利用第三區203的吸引式夾持搬送機構401c搬送到第一區201。
將用作載氣的氮氣和用作第一前驅物的三甲基鋁導入第一區201。
將由吸引式輥所排氣的排氣量305a、由第一區所排氣的排氣量304a及供應給第一區之氣體的流量301調整成第一區201之壓力成為大約50Pa。
聚酯薄膜係一面利用吸引式搬送機構401a在第一區201內移動，一面三甲基鋁飽和吸附於其兩面。
三甲基鋁飽和吸附於兩面的聚酯薄膜再次被搬送到第三區203。
將氮氣作為惰性氣體導入第三區203。
將利用吸引式輥的排氣量305c與氣體的流量303調整成第三區203之壓力成為大約50.5Pa。
在聚酯薄膜在第三區203內移動之期間，剩餘的三甲基鋁被清除。
充分清除之後，聚酯薄膜被搬送到第二區202。
將用作載氣的氮氣和用作第二前驅物的離子交換水導入第二區202。
將由吸引式輥所排氣的排氣量305b、由第二區所排氣的排氣量304b及供應給第二區之氣體的流量302調整成第二區202之壓力成為大約50Pa。
一面利用吸引式搬送機構401b在第二區202內移動，一面聚酯薄膜兩面之三甲基鋁和離子交換水反應，將1個原子層堆積於基材上。
再者，聚酯薄膜之搬送速度取決於第三區203的需要清除時間。
此外，第一區201、第二區202、及第三區203的溫度全都被保持在90℃。
此外，雖然顯示以1次搬送進行3循環的原子層堆積之裝置作為圖16所示的捲取成膜裝置100，但實際上卻準備可以100循環之裝置，進行100循環的原子層堆積。
此結果，形成於聚酯薄膜上的氧化鋁膜之厚度為10nm。
此外，使用電子顯微鏡觀察包含端部的表面損傷的結果，未看到氧化鋁膜表面的損傷。
<比較例>
使用圖16的捲取成膜裝置100，並使用厚度100μm的聚酯薄膜作為可捲取的基材105。
安裝於捲出輥101之位置的聚酯薄膜被搬送到第三區203，利用第三區203的吸引式搬送機構401c被搬送到第一區201。
此時，在比較例的成膜裝置方面，不進行利用吸引式輥的排氣305c。
將用作載氣的氮氣和用作第一前驅物的三甲基鋁導入第一區201。
將由第一區所排氣的排氣量304a及氣體的流量301調整成第一區201之壓力成為大約50Pa。
此時，不進行利用吸引式輥的排氣305a。
一面利用吸引式搬送機構401a在第一區201內移動，一面在聚酯薄膜之兩面進行三甲基鋁的飽和吸附。
三甲基鋁飽和吸附於兩面的聚酯薄膜再次被搬送到第三區203。
將氮氣作為惰性氣體導入第三區203。
將氣體的流量303調整成第三區203之壓力成為大約50.5Pa。
在第三區203內移動之期間，剩餘的三甲基鋁被清除。
充分清除之後，聚酯薄膜被搬送到第二區202。
將用作載氣的氮氣和用作第二前驅物的離子交換水導入第二區202。
將由第二區所排氣的排氣量304b及氣體的流量302調整成第二區202之壓力成為大約50Pa。
一面利用吸引式搬送機構401b在第二區202內移動，一面聚酯薄膜兩面之三甲基鋁和離子交換水反應，將1個原子層堆積於基材上。
此時，不進行來自吸引式輥的排氣305c。
再者，聚酯薄膜之搬送速度取決於第三區203的需要清除時間。
此外，第一區201、第二區202、及第三區203的溫度全都被保持在90℃。
此外，雖然顯示以1次搬送進行3循環的原子層堆積之裝置作為圖16的捲取成膜裝置100，但實際上卻準備可以100循環之裝置，進行100循環的原子層堆積。
結果，所形成的氧化鋁膜之厚度為10nm。
此外，使用電子顯微鏡觀察包含端部的表面損傷的結果，未看到位於可捲取的基材105寬度方向之中央的輥非接觸部之氧化鋁膜表面的損傷，但在基材105之輥接觸部卻確認到細微的損傷。
本發明的捲取裝置可在可捲取的基材上連續地進行成膜，形成緻密的薄膜，所以可利用作為使用於金銀絲的金屬光澤薄膜、食品包裝的氣體阻隔薄膜、薄膜電容器的電極、防止反射等的光學薄膜之製造方法。
1、2、3、4、5、6、7、8、100、200‧‧‧捲取成膜裝置
11、101‧‧‧捲出輥
12、102‧‧‧捲取輥
13、103‧‧‧捲出室
14、104‧‧‧捲取室
15、105‧‧‧可捲取的基材
16、106‧‧‧開口部
17、17a、17b、107、107a、107b‧‧‧開口部
18、108‧‧‧間壁
19‧‧‧保護層塗布室
21、201‧‧‧第一區
22、202‧‧‧第二區
23、203‧‧‧第三區
31‧‧‧第一前驅物氣體的流動
32‧‧‧第二前驅物氣體的流動
33‧‧‧清除氣體的流動
34a、34b‧‧‧真空泵浦的排氣
35‧‧‧可捲取的基材的搬送方向
36‧‧‧驅動輥的旋轉方向
37‧‧‧皮帶輪的旋轉方向
38‧‧‧鏈輪的旋轉方向
39‧‧‧導輥的旋轉方向
41、41a、41b‧‧‧搬送機構(夾子式夾持搬送機構)
42‧‧‧夾子
43‧‧‧鏈條
44‧‧‧驅動鏈輪
45、45a、45b‧‧‧夾子夾持開始位置
46a、46b‧‧‧夾子夾持結束位置
51‧‧‧搬送機構(皮帶式夾持搬送機構)
52‧‧‧皮帶
53‧‧‧皮帶輪
54‧‧‧皮帶夾持開始位置
61‧‧‧搬送機構(輥式夾持搬送機構)
62‧‧‧輥
63‧‧‧輥
71‧‧‧搬送機構(輥式夾持搬送機構)
72‧‧‧輥
73‧‧‧輥
81‧‧‧搬送機構(鏈輪式支持搬送機構)
82‧‧‧穿孔
83‧‧‧鏈輪
84‧‧‧鏈輪之凸部
91‧‧‧導軌
301‧‧‧第一前驅物氣體的導入
302‧‧‧第二前驅物氣體的導入
303‧‧‧清除氣體的流動
304a、304b‧‧‧真空泵浦的排氣
305、305a、305b、305c‧‧‧吸引式輥排氣
401、401a、401b‧‧‧搬送機構(吸引式搬送機構)
402、402a、402b‧‧‧吸引式輥
501‧‧‧搬送機構(夾持輥式夾持搬送機構)
502‧‧‧夾持輥
511‧‧‧導軌機構
601‧‧‧導軌
805‧‧‧鏈輪保持開始位置
1001‧‧‧搬送機構(導輥式支持搬送機構)
1002‧‧‧導輥
圖1為本發明第一實施形態的捲取成膜裝置之概略圖。
圖2為本發明第一實施形態的夾子式夾持搬送機構之概念圖。
圖3為本發明第二實施形態的捲取成膜裝置之概略圖。
圖4為本發明第二實施形態的皮帶式夾持搬送機構之概念圖。
圖5為本發明第三實施形態的捲取成膜裝置之概念圖。
圖6為本發明第三實施形態的輥式夾持搬送機構之概念圖。
圖7為本發明第四實施形態的捲取成膜裝置之概念圖。
圖8A為本發明第四實施形態的輥式夾持搬送機構之概念圖。
圖8B為本發明第四實施形態的輥式夾持搬送機構之剖面圖。
圖8C為本發明第四實施形態的輥式夾持搬送機構之平面圖。
圖9為本發明第五實施形態的捲取成膜裝置之概略圖。
圖10A為本發明第五實施形態的鏈輪式支持搬送機構之概念圖。
圖10B為本發明第五實施形態的鏈輪式支持搬送機構之剖面圖。
圖11為本發明的捲取成膜裝置變形例之概略圖。
圖12A為設置於本發明的捲取成膜裝置的導軌之概念圖。
圖12B為設置於本發明的捲取成膜裝置的導軌之剖面圖。
圖13為具備本發明之保護層形成部的捲取成膜裝置之概略圖。
圖14為比較例的捲取成膜裝置之概略圖。
圖15A為比較例的捲取成膜裝置之搬送機構之概念圖。
圖15B為比較例的捲取成膜裝置之搬送機構之剖面圖。
圖16為顯示本發明第六實施形態的捲取成膜裝置結構之圖。
圖17為本發明第六實施形態的吸引式搬送機構之概念圖。
圖18為顯示本發明第六實施形態的捲取成膜裝置的變形例結構之圖。
圖19A為本發明第六實施形態變形例的夾持輥式夾持搬送機構之概念圖。
圖19B為本發明第六實施形態變形例的夾持輥式夾持搬送機構之概念圖。
圖19C為本發明第六實施形態變形例的夾持輥式夾 持搬送機構之概念圖。
圖20A為顯示本發明的捲取成膜裝置變形例的導軌結構之圖。
圖20B為顯示本發明的捲取成膜裝置變形例的導軌結構之圖。
1‧‧‧捲取成膜裝置
11‧‧‧捲出輥
12‧‧‧捲取輥
13‧‧‧捲出室
14‧‧‧捲取室
15‧‧‧可捲取的基材
16、17a、17b‧‧‧開口部
21‧‧‧第一區
22‧‧‧第二區
23‧‧‧第三區
31‧‧‧第一前驅物氣體的流動
32‧‧‧第二前驅物氣體的流動
33‧‧‧清除氣體的流動
34a、34b‧‧‧真空泵浦的排氣
41a、41b‧‧‧搬送機構(夾子式夾持搬送機構)
45a、45b‧‧‧夾子夾持開始位置
46a、46b‧‧‧夾子夾持結束位置

Claims (17)

  1. 一種捲取成膜裝置，其特徵在於具備：導入第一前驅物氣體之第一真空氣室；導入第二前驅物氣體之第二真空氣室；導入為排出前述第一前驅物及前述第二前驅物所使用的清除氣體之第三真空氣室；及為將可捲取的基材搬送到前述第一真空氣室、前述第二真空氣室、及前述第三真空氣室所使用，具有保持前述基材寬度方向之兩端部的保持部之搬送機構；藉由利用前述搬送機構使前述基材交互通過前述第一真空氣室及前述第二真空氣室複數次，使前述基材表面堆積原子層而形成原子層堆積膜。
  2. 如申請專利範圍第1項之捲取成膜裝置，其中前述保持部為夾持前述基材寬度方向之兩端部的夾持部。
  3. 如申請專利範圍第2項之捲取成膜裝置，其中前述夾持部係利用複數個夾持器夾持前述基材寬度方向之兩端部。
  4. 如申請專利範圍第2項之捲取成膜裝置，其中前述夾持部係利用連續的夾持器夾持前述基材寬度方向之兩端部。
  5. 如申請專利範圍第2項之捲取成膜裝置，其中前述保持部為以前述基材一方之面支持前述基材寬度方向之兩端部的支持部。
  6. 如申請專利範圍第5項之捲取成膜裝置，其中前述基材 在寬度方向之兩端部具有複數個孔部，前述支持部係利用具有與前述複數個孔部嵌合的複數個凸部之支持器進行支持。
  7. 如申請專利範圍第2項之捲取成膜裝置，其中前述夾持部係以複數個輥夾持前述基材寬度方向之兩端部的表面與背面，前述複數個輥之中至少一個輥具有驅動機構。
  8. 如申請專利範圍第7項之捲取成膜裝置，其中前述複數個輥之中夾持表面的輥或夾持背面的輥具有可改變旋轉軸的機構。
  9. 如申請專利範圍第1至8項中任一項之捲取成膜裝置，其中以構成前述搬送機構的部位不通過前述第一真空氣室與前述第二真空氣室的方式配置有前述搬送機構。
  10. 如申請專利範圍第1至8項中任一項之捲取成膜裝置，其中構成前述搬送機構的部位之表面係以可防止第一前驅物氣體或第二前驅物氣體之化學吸附的材料構成。
  11. 如申請專利範圍第10項之捲取成膜裝置，其中以構成前述搬送機構的部位通過第一真空氣室與前述第二真空氣室的方式配置有前述搬送機構。
  12. 如申請專利範圍第1項之捲取成膜裝置，其中具備在前述原子層堆積膜之表面形成保護層的保護層形成部。
  13. 一種捲取成膜裝置，其特徵在於具備：導入複數個前驅物氣體之複數個真空氣室；及 為將基材在前述複數個真空氣室間交互搬送複數次所使用，具有利用吸引保持前述基材寬度方向之兩端部的保持部之搬送機構；使前述基材表面吸附前驅物而形成原子層堆積膜。
  14. 如申請專利範圍第13項之捲取成膜裝置，其中前述搬送機構係由複數個輥所構成，在複數個前述輥之表面設有孔，前述保持部係藉由通過前述孔吸引前述基材而保持前述基材。
  15. 如申請專利範圍第14項之捲取成膜裝置，其中前述基材具有表面及背面，複數個前述輥係配置於前述表面及前述背面，複數個前述輥之中至少一個輥具有驅動機構，在設置於前述表面及前述背面的前述輥之中至少一個輥之表面設有孔，前述保持部係藉由通過前述孔吸引前述基材而保持前述基材。
  16. 如申請專利範圍第15項之捲取成膜裝置，其中前述保持部具備將設置於前述表面及前述背面的前述輥之中任一個輥之旋轉軸加以變更的機構。
  17. 如申請專利範圍第13項之捲取成膜裝置，其中前述複數個真空氣室包含：導入第一前驅物氣體之第一真空氣室；導入第二前驅物氣體之第二真空氣室；及 導入排出前述第一前驅物及前述第二前驅物的清除氣體之第三真空氣室；前述搬送機構係將前述基材交互搬送複數次到前述第一真空氣室、前述第二真空氣室、及前述第三真空氣室。
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