熱処理方法、およびバリアフィルム
【課題】基板に樹脂フィルムを用いた場合、この樹脂フィルムに変質、変形などが生じることなく、無機膜を熱処理することができる熱処理方法、およびバリアフィルムを提供する。
【解決手段】本発明の熱処理方法は、樹脂フィルム製の基板の表面に無機膜が形成されたシート材に、無機膜に加熱処理を行う工程を有し、無機膜の加熱処理に、無機膜よりも基板の方が吸収されにくい波長の赤外線を用いる。
【解決手段】本発明の熱処理方法は、樹脂フィルム製の基板の表面に無機膜が形成されたシート材に、無機膜に加熱処理を行う工程を有し、無機膜の加熱処理に、無機膜よりも基板の方が吸収されにくい波長の赤外線を用いる。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、基板の表面に形成された無機膜を熱処理する熱処理方法、およびバリアフィルムに関し、特に、基板に樹脂フィルムを用いた場合、この樹脂フィルムに変質、変形などが生じることなく、無機膜を熱処理することができる熱処理方法、およびバリアフィルムに関する。
【背景技術】
【０００２】
現在、半導体プロセスにおいて、ＰＶＤ法またはＣＶＤ法により形成した膜に対して、数１００〜１０００℃前後の後熱処理を施すことにより、成膜時にできた膜の構造欠陥を減少させて膜質を改善する方法が一般的に用いられており、膜質の改善方法が種々提案されている（例えば、特許文献１〜３参照）。
【０００３】
特許文献１の赤外線アニール処理方法には、マトリックスアレイを形成すべき透明基板表面側のシリコン層に対するアニール工程として、ＲＴＡ（赤外線アニール(Rapid Thermal Annealing)）用ランプからの光エネルギーを吸収可能な光吸収層を透明基板の表面側の所定領域に設けた状態でＲＴＡ工程を行うことが開示されている。
特許文献１の赤外線アニール処理方法によれば、シリコン基板表層を高温・短時間で加熱することができるため、シリコン基板に注入した不純物原子の拡散(分布変化)を伴わずに、活性化処理を行うことが可能となる。
この特許文献１に開示されているように、赤外線アニール処理を用いた方法が広く利用されている。
【０００４】
特許文献２の半導体素子の製造方法には、ＰＺＴ薄膜を３５０〜４５０℃程度の温度で形成することにより、３００Å程度のグレインにより構成された膜とし、更に６００℃〜７００℃の温度でＲＴＡ（Rapid Thermal Annealing）を行うことによりグレインの大きさを大きくしない短時間の熱処理で強誘電体膜とするものが開示されている。
この特許文献２によれば、ＲＴＡを用いて短時間でＰＺＴ膜を強誘電体膜とするので、長時間の熱処理による２つ以上のグレインの周囲に主としてＰｂが析出して見かけ上グレインが大きくなる現象や、結果としてグレイン内のＰｂの組成が不足することに起因する格子欠陥の誘起を防ぐことができる。
【０００５】
さらには、特許文献３の不揮発性半導体メモリ装置の製造方法には、フローティングゲート電極と制御ゲート電極の間にＯＮＯ積層構造の絶縁膜を形成する方法において、ポリシリコン膜によりなるフローティングゲート電極上にボトム酸化膜を、ＲＴＡ（Rapid Thermal Anneal）プロセスで形成することが開示されている。
【０００６】
【特許文献１】特開平５−５３１４３号公報
【特許文献２】特開平６−２８３６６８号公報
【特許文献３】特開平９−２０５１５７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
現在、真空雰囲気のチャンバ内で、例えば、プラズマＣＶＤによって、長尺な基板（ウェブ状の基板）に連続的に成膜を行う成膜装置として、例えば、接地（アース）したドラムと、このドラムに対面して配置された高周波電源に接続された電極とを用いる装置が知られている。
この成膜装置では、搬送ローラにより長尺な基板をドラムに搬送し、ドラムの所定領域に基板を巻き掛けてドラムを回転することにより、基板を所定の成膜位置に位置して長手方向に搬送しつつ、ドラムと電極との間に高周波電圧を印加して電界を形成し、かつ、ドラムと電極との間に、成膜のための原料ガス、さらにはアルゴンガスなどを導入して、基板の表面にプラズマＣＶＤによる成膜を行い、成膜後の長尺な基板を別の搬送ローラにより搬送する。この成膜装置は、一般的にロールツーロール方式と呼ばれるものである。
【０００８】
この成膜装置において、基板に、樹脂フィルムを用いた場合、基板に無機膜を成膜した後、無機膜の膜質を改善するために、熱処理として、例えば、特許文献１〜３に開示されたアニールなどを行った場合、樹脂フィルムは、シリコン基板とは異なり、温度１００℃前後にガラス転移温度（Ｔｇ）を有するため、基板である樹脂フィルムに品質影響を与えずに表面に形成された無機膜のみを高温加熱することは極めて困難である。
例えば、基板である樹脂フィルムに、特許文献１〜３に開示された温度範囲で、熱処理を行うと、樹脂フィルムは、変形または溶融してしまう。このようなことから、基板に樹脂フィルムを用いた場合、この樹脂フィルムの温度を上昇させることなく、表面に形成した無機膜のみを加熱して、基板に悪影響を与えることなく熱処理する方法が望まれている。
【０００９】
本発明の目的は、前記従来技術に基づく問題点を解消し、基板に樹脂フィルムを用いた場合、この樹脂フィルムに変質、変形などが生じることなく、無機膜を熱処理することができる熱処理方法、およびバリアフィルムを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記目的を達成するために、本発明の第１の態様は、樹脂フィルム製の基板の表面に無機膜が形成されたシート材に、前記無機膜に加熱処理を行う工程を有し、前記無機膜の加熱処理に、前記無機膜よりも前記基板の方が吸収されにくい波長の赤外線を用いることを特徴とする熱処理方法を提供するものである。
【００１１】
本発明において、前記無機膜よりも前記基板の方が吸収されにくい波長の赤外線は、０．８〜８００μｍの赤外線であることが好ましい。
また、本発明において、前記無機膜よりも前記基板の方が吸収されにくい波長の赤外線は、前記基板の吸収率よりも前記無機膜の吸収率の方が３倍以上大きい波長の赤外線であることが好ましい。
【００１２】
さらに、本発明において、前記無機膜よりも前記基板の方が吸収されにくい波長の赤外線は、赤外線光源により得られるものであり、前記赤外線光源の発光スペクトルは、ピークの半値幅波長領域において、前記基板の吸収率よりも前記無機膜の吸収率の方が３倍以上大きいピークを有することが好ましい。
さらにまた、本発明において、前記無機膜よりも前記基板の方が吸収されにくい波長の赤外線は、広帯波長領域をもつ赤外線光源と、前記基板での吸収率が高い波長域の赤外線を遮断するフィルタとを用いることにより得られることが好ましい。
また、本発明において、前記無機膜よりも前記基板の方が吸収されにくい波長の赤外線は、レーザにより得られることが好ましく、さらにはＣＯ２レーザにより得られることがより好ましい。
【００１３】
さらに、本発明において、前記基板は、アクリル系の樹脂フィルム、またはポリエチレン系の樹脂フィルムにより構成されるものであり、前記無機膜は、可視光領域で透明な金属化合物または半導体化合物により構成されるものであることが好ましい。
さらには、前記無機膜は、Ｓｉ、Ａｌ、Ｍｇ、Ｔｉ、Ｖ、Ｚｒ、Ｎｂ、Ｈｆ、Ｇａ、Ｚｎ、およびＣのうちの少なくとも１元素と、Ｏ、Ｎ、およびＨのうちの少なくとも１元素とにより構成される可視光領域で透明な金属化合物または半導体化合物により構成されるものであることが好ましい。
また、例えば、前記無機膜がシリコンの酸化膜、シリコンの窒化膜またはシリコンの酸窒化膜であり、前記無機膜よりも前記基板の方が吸収されにくい波長の赤外線は、ＣＯ２レーザにより得られる。
【００１４】
本発明の第２の態様は、本発明の第１の態様の熱処理方法が施された無機膜と、前記無機膜が表面に形成された基板とを有し、前記基板は、樹脂フィルム製であることを特徴とするバリアフィルムを提供するものである。
【００１５】
本発明のバリアフィルムは、樹脂フィルム製の基板と、前記樹脂フィルム製の基板の表面に形成された無機膜とを有し、前記無機膜は、前記無機膜よりも前記基板の方が吸収されにくい波長の赤外線を用いて熱処理されている。
【００１６】
本発明において、前記無機膜よりも前記基板の方が吸収されにくい波長の赤外線は、０．８〜８００μｍの赤外線であることが好ましい。
また、本発明において、前記無機膜よりも前記基板の方が吸収されにくい波長の赤外線は、前記基板の吸収率よりも前記無機膜の吸収率の方が３倍以上大きい波長の赤外線であることが好ましい。
【００１７】
さらに、本発明において、前記無機膜よりも前記基板の方が吸収されにくい波長の赤外線は、赤外線光源により得られるものであり、前記赤外線光源の発光スペクトルは、ピークの半値幅波長領域において、前記基板の吸収率よりも前記無機膜の吸収率の方が３倍以上大きいピークを有する前記基板の吸収率よりも前記無機膜の吸収率の方が３倍以上大きい波長の赤外線であることが好ましい。
さらにまた、本発明において、前記無機膜よりも前記基板の方が吸収されにくい波長の赤外線は、広帯波長領域をもつ赤外線光源と、前記基板での吸収率が高い波長域の赤外線を遮断するフィルタとを用いることにより得られることが好ましい。
また、本発明において、前記無機膜よりも前記基板の方が吸収されにくい波長の赤外線は、レーザにより得られることが好ましく、さらにはＣＯ２レーザにより得られることがより好ましい。
【００１８】
さらに、本発明において、前記基板は、アクリル系の樹脂フィルム、またはポリエチレン系の樹脂フィルムにより構成されるものであり、前記無機膜は、可視光領域で透明な金属化合物または半導体化合物により構成されるものであることが好ましい。
さらには、前記無機膜は、Ｓｉ、Ａｌ、Ｍｇ、Ｔｉ、Ｖ、Ｚｒ、Ｎｂ、Ｈｆ、Ｇａ、Ｚｎ、およびＣのうちの少なくとも１元素と、Ｏ、Ｎ、およびＨのうちの少なくとも１元素とにより構成される可視光領域で透明な金属化合物または半導体化合物により構成されるものであることが好ましい。
また、例えば、前記無機膜がシリコンの酸化膜、シリコンの窒化膜またはシリコンの酸窒化膜であり、前記無機膜よりも前記基板の方が吸収されにくい波長の赤外線は、ＣＯ２レーザにより得られる。
【発明の効果】
【００１９】
本発明の熱処理方法によれば、樹脂フィルム製の基板の表面に無機膜が形成されたシート材について、この無機膜に熱処理を行う際に、無機膜よりも基板の方が吸収されにくい波長の赤外線を用いることにより、基板に樹脂フィルムを用いた場合、この樹脂フィルムに変質、変形などが生じることなく、無機膜を熱処理することができる。
【００２０】
また、本発明のバリアフィルムは、無機膜について、本発明の熱処理方法により、すなわち、無機膜よりも基板の方が吸収されにくい波長の赤外線を用いて熱処理がなされているため、無機膜は緻密化、また無機膜に構造欠陥があれば、その修復がなされ、膜質が改善されている。このため、酸素、水蒸気、水などに対してバリア性を高くすることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２１】
以下に、添付の図面に示す好適実施形態に基づいて、本発明の成膜装置を詳細に説明する。
図１は、本発明の実施形態に係る成膜装置を示す模式図であり、図２は、図１に示す成膜装置の熱処理室の要部拡大図であり、図１の冷却手段を上下反転して図示している。
【００２２】
図１に示す本発明の実施形態に係る成膜装置１０は、例えば、酸素、水蒸気などの気体、または水に対して、バリア性を有するバリアフィルムの製造に利用されるものである。このバリアフィルムは、食品包装、フレキシブルディスプレイの部品などに利用されるものである。
成膜装置１０においては、樹脂フィルム製の基板Ｚを用いる。この基板Ｚには、例えば、アクリル系の樹脂フィルム、またはポリエチレン系の樹脂フィルムなどが用いられる。基板Ｚとしては、具体的に、例えば、ＰＥＴフィルム（ガラス転移温度：６７℃）、ＰＥＮフィルム（ガラス転移温度：１１３℃）等の樹脂フィルムが用いられる。また、基板Ｚとして、例えば、ＰＭＭＡフィルム（ガラス転移温度：７０℃）などのアクリル系の樹脂フィルムを用いることもできる。
【００２３】
成膜装置１０は、長尺の基板Ｚ（ウェブ状の基板Ｚ）に連続で成膜を行う装置であって、基本的に、長尺な基板Ｚを供給する供給室１２と、長尺な基板Ｚに無機膜ｆを形成する成膜室（チャンバ）１４と、形成された無機膜ｆに対して熱処理を施す熱処理室１６と、無機膜ｆが形成された長尺な基板Ｚを巻き取る巻取り室１８と、真空排気手段４０と、制御部４４とを有する。この制御部４４により、成膜装置１０における各要素の動作が制御される。
また、成膜装置１０においては、供給室１２と成膜室１４とを区画する壁１５ａ、成膜室１４と熱処理室１６とを区画する壁１５ｂ、および熱処理室１６と巻取り室１８とを区画する壁１５ｃには、それぞれ基板Ｚが通過するスリット状の開口１５ｄが形成されている。
【００２４】
成膜装置１０においては、供給室１２、成膜室１４、熱処理室１６および巻取り室１８には、真空排気手段４０が配管４２を介して接続されている。この真空排気手段４０により、供給室１２、成膜室１４、熱処理室１６および巻取り室１８の内部が所定の真空度にされる。
真空排気手段４０は、供給室１２、成膜室１４、熱処理室１６および巻取り室１８を排気して所定の真空度に保つものであり、ドライポンプおよびターボ分子ポンプなどの真空ポンプを有するものである。また、供給室１２、成膜室１４、熱処理室１６および巻取り室１８には、それぞれ内部の圧力を測定する圧力センサ（図示せず）が設けられている。
なお、真空排気手段４０による供給室１２、成膜室１４、熱処理室１６および巻取り室１８の到達真空度には、特に限定はなく、実施する成膜方法等に応じて、十分な真空度を保てればよい。この真空排気手段４０は、制御部４４により制御される。
【００２５】
供給室１２は、長尺な基板Ｚを供給する部位であり、基板ロール２０、およびガイドローラ２１が設けられている。
基板ロール２０は、長尺な基板Ｚを連続的に送り出すものであり、例えば、反時計回りに基板Ｚが巻回されている。
基板ロール２０は、例えば、駆動源としてモータ（図示せず）が接続されている。このモータによって基板ロール２０が基板Ｚを巻き戻す方向ｒに回転されて、本実施形態では、時計回りに回転されて、基板Ｚが連続的に送り出される。
【００２６】
ガイドローラ２１は、基板Ｚを所定の搬送経路で成膜室１４に案内するものである。このガイドローラ２１は、公知のガイドローラにより構成される。
本実施形態の成膜装置１０においては、ガイドローラ２１は、駆動ローラまたは従動ローラでもよい。また、ガイドローラ２１は、基板Ｚの搬送時における張力を調整するテンションローラとして作用するローラであってもよい。
【００２７】
巻取り室１８は、後述するように、成膜室１４で、表面Ｚｆに膜が形成された基板Ｚが更に熱処理室１６で無機膜ｆが熱処理されたものを巻き取る部位であり、巻取りロール３８、およびガイドローラ３６が設けられている。
【００２８】
巻取りロール３８は、成膜された基板Ｚをロール状に、例えば、時計回りに巻き取るものである。
この巻取りロール３８は、例えば、駆動源としてモータ（図示せず）が接続されている。このモータにより巻取りロール３８が回転されて、成膜済の基板Ｚが巻き取られる。
巻取りロール３８においては、モータによって基板Ｚを巻き取る方向Ｒに回転されて、本実施形態では、時計回りに回転されて、成膜済の基板Ｚを連続的に、例えば、時計回りに巻き取る。
【００２９】
ガイドローラ３６は、先のガイドローラ２１と同様、成膜室１４から搬送された基板Ｚを、所定の搬送経路で巻取りロール３８に案内するものである。このガイドローラ３６は、公知のガイドローラにより構成される。なお、供給室１２のガイドローラ２１と同様に、ガイドローラ３６も、駆動ローラまたは従動ローラでもよい。また、ガイドローラ３６は、テンションローラとして作用するローラであってもよい。
【００３０】
成膜室１４は、真空チャンバとして機能するものであり、基板Ｚを搬送しつつ連続的に、基板Ｚの表面Ｚｆに、気相成膜法のうち、例えば、プラズマＣＶＤによって、膜を形成する部位である。
成膜室１４は、例えば、ステンレスまたはアルミニウムなど、各種の真空チャンバで利用されている材料を用いて構成されている。
【００３１】
成膜室１４には、２つのガイドローラ２４、２８と、ドラム２６と、成膜部５０とが設けられている。
ガイドローラ２４、およびガイドローラ２８は、基板Ｚの搬送方向Ｄに対して、その長手方向を直交させて配置されており、さらにガイドローラ２４と、ガイドローラ２８とが、所定の間隔を設けて対向して平行に配置されている。
【００３２】
ガイドローラ２４は、供給室１２に設けられたガイドローラ２１から搬送された基板Ｚをドラム２６に搬送するものである。このガイドローラ２４は、例えば、基板Ｚの搬送方向Ｄと直交する方向（以下、軸方向という）に回転軸を有し回転可能であり、かつガイドローラ２４は、軸方向の長さが基板Ｚの長さ（以下、基板Ｚの幅という）よりも長い。
【００３３】
ガイドローラ２８は、ドラム２６に巻き掛けられた基板Ｚを巻取り室１８に設けられたガイドローラ３６に搬送するものである。このガイドローラ２８は、例えば、軸方向に回転軸を有し回転可能であり、かつガイドローラ２８は、軸方向の長さが基板Ｚの幅よりも長い。
また、ガイドローラ２４、ガイドローラ２８は、上記構成以外は、供給室１２に設けられたガイドローラ２１と同様の構成であるため、その詳細な説明は省略する。
【００３４】
ドラム２６は、ガイドローラ２４と、ガイドローラ２８との間の空間Ｈの下方に設けられている。ドラム２６は、その長手方向を、ガイドローラ２４およびガイドローラ２８の長手方向に対して平行にして配置されている。さらには、ドラム２６は接地されている。
このドラム２６は、例えば、円筒状を呈し、軸方向に回転軸を有し、回転可能なものである。かつ図２に示すように、ドラム２６は、軸方向における長さが基板Ｚの幅よりも長い。ドラム２６においては、基板Ｚの幅方向における中心と、ドラム２６の軸方向の中心とを合わせて、基板Ｚを、その表面（周面）に巻き掛けた場合、その両側の端部２６ａは、基板Ｚが掛からない領域となる。
ドラム２６は、その表面（周面）に基板Ｚが巻き掛けられて、回転することにより、基板Ｚを所定の成膜位置に保持しつつ、搬送方向Ｄに基板Ｚを搬送するものである。
【００３５】
成膜部５０は、基板Ｚを、例えば、２５℃程度の常温で、基板Ｚの表面Ｚｆに無機膜ｆを形成するものである。
本実施形態において、成膜部５０により形成される無機膜ｆは、例えば、可視光領域（約４５０ｎｍ〜７５０ｎｍ）で透明な金属化合物または半導体化合物である。この可視光領域で透明な金属化合物または半導体化合物とは、Ｓｉ、Ａｌ、Ｍｇ、Ｔｉ、Ｖ、Ｚｒ、Ｎｂ、Ｈｆ、Ｇａ、Ｚｎ、およびＣのうちの少なくとも１元素と、Ｏ、Ｎ、およびＨのうちの少なくとも１元素とにより構成される可視光領域で透明な金属化合物または半導体化合物のことである。このような金属化合物または半導体化合物により構成される無機膜ｆは、例えば、Ａｌ２Ｏ３膜（アルミニウム酸化膜）、ＳｉＯ２膜（シリコン酸化膜）、ＳｉＮ膜（シリコン窒化膜）、ＳｉＯＮ膜（シリコンの酸窒化膜）である。
【００３６】
図１に示すように、成膜部５０は、ドラム２６の下方に設けられており、基板Ｚがドラム２６に巻き掛けられた状態で、ドラム２６が回転して、基板Ｚが搬送方向Ｄに搬送されつつ、基板Ｚの表面Ｚｆに無機膜ｆを形成するものである。この樹脂フィルム製の基板Ｚの表面Ｚｆに無機膜ｆが形成されたものがシート材Ｐである。
成膜部５０は、気相成膜法のうち、例えば、プラズマＣＶＤを用いて無機膜ｆを形成するものであり、成膜電極５２、高周波電源５４、原料ガス供給部５６および仕切部５８を有する。制御部４４により、成膜部５０の高周波電源５４、および原料ガス供給部５６が制御される。
【００３７】
成膜部５０においては、成膜室１４の下方に、ドラム２６の表面に対向して、所定の隙間Ｓを設けて成膜電極５２が設けられている。成膜電極５２は、例えば、平面視長方形の平板状に形成されており、広い面に複数の穴（図示せず）が等間隔で形成されている。成膜電極５２は、この広い面をドラム２６に向けて配置されている。この成膜電極５２は、一般的にシャワー電極と呼ばれるものである。
また、成膜電極５２は、高周波電源５４が接続されており、この高周波電源５４により、成膜電極５２に高周波電圧が印加される。
【００３８】
原料ガス供給部５６は、例えば、配管５７を介して、成膜電極５２の複数の穴を通して隙間Ｓに、膜を形成する原料ガスを供給するものである。ドラム２６と成膜電極５２との隙間Ｓがプラズマの発生空間になる。
本実施形態においては、原料ガスは、例えば、ＳｉＯ２膜を形成する場合、ＴＥＯＳガス、および活性種ガスとして酸素ガスが用いられる。
【００３９】
原料ガス供給部５６は、プラズマＣＶＤ装置で用いられている各種のガス導入手段が利用可能である。
また、原料ガス供給部５６においては、原料ガスのみならず、アルゴンガスまたは窒素ガスなどの不活性ガス、および酸素ガス等の活性種ガス等、プラズマＣＶＤで用いられている各種のガスを、原料ガスと共に、隙間Ｓに供給してもよい。このように、複数種のガスを導入する場合には、各ガスを同じ配管で混合して、成膜電極５２の複数の穴を通して隙間Ｓに供給しても、各ガスを異なる配管から成膜電極５２の複数の穴を通して隙間Ｓに供給してもよい。
さらに、原料ガスまたはその他、不活性ガスおよび活性種ガスの種類または導入量も、形成する膜の種類、または目的とする成膜レート等に応じて、適宜、選択／設定すればよい。
【００４０】
仕切部５８は、成膜電極５２を成膜室１４内において区画するものである。
この仕切部５８は、例えば、一対の仕切板５８ａにより構成されており、一対の仕切板５８ａで、成膜電極５２を挟むようにして配置されている。
各仕切板５８ａは、それぞれドラム２６の長さ方向に伸びた板状部材であり、ドラム２６側の端部が、成膜電極５２とは反対側に折曲している。この仕切部５８により、隙間Ｓ、すなわち、プラズマ発生空間が、成膜室１４内において区画されている。
【００４１】
成膜電極５２は、平板状に限定されるものではなく、例えば、ドラム２６の軸方向に分割した複数の電極を配列した構成等、プラズマＣＶＤによる成膜が可能なものであれば、各種の電極の構成が利用可能である。なお、基板Ｚに対する電界およびプラズマなどの均一性等の点で、成膜電極５２は、本実施形態のような平面視長方形の平板状のシャワー電極であることが好ましい。
また、成膜電極５２と高周波電源５４とは、必要に応じて、インピーダンス整合をとるためのマッチングボックスを介して接続してもよい。
【００４２】
熱処理室１６は、シート材Ｐについて、基板Ｚの表面Ｚｆに成膜された無機膜ｆを緻密化すること、または無機膜ｆに欠陥があればその修復することなど、無機膜ｆの膜質を改善するために、熱処理を行うところである。
熱処理室１６には、搬送ローラ３２と、熱処理部６０とが設けられている。
この熱処理部６０は、冷却ローラ（冷却部材）３０と、赤外線ランプユニット６２と、冷却ユニット７０とを有する。冷却ローラ３０と、冷却ユニット７０とにより冷却手段が構成される。
【００４３】
搬送ローラ３２は、熱処理部６０により無機膜ｆに熱処理がされた基板Ｚを、熱処理部６０の冷却ローラ３０から巻取り室１８のガイドローラ３６に搬送するものである。この搬送ローラ３２は、基板Ｚの搬送方向Ｄに対して、その長手方向を直交させて配置されており、軸方向に回転軸を有し回転可能であり、かつ搬送ローラ３２は、軸方向の長さが基板Ｚの幅よりも長い。
また、搬送ローラ３２は、上記構成以外は、供給室１２に設けられたガイドローラ２１と同様の構成であるため、その詳細な説明は省略する。
【００４４】
熱処理部６０の冷却ローラ３０は、熱処理室１６の成膜室１４側に設けられている。冷却ローラ３０は、その長手方向を、搬送ローラ３２の長手方向に対して平行にして配置されている。この冷却ローラ３０の表面３０ａに、基板Ｚの裏面Ｚｆが巻き掛けられる。
【００４５】
冷却ローラ３０は、基板Ｚの裏面Ｚｆがその表面３０ａに接した状態で、基板Ｚを冷却するものであり、さらには赤外線Ｂによる加熱前には無機膜ｆをガラス転移温度以下に冷却するものである。この冷却ローラ３０には、内部に冷媒を循環させるための配管（図示せず）が設けられている。この冷媒を循環させるためのポンプ（図示せず）などを備えた冷却ユニット７０が接続されている。この冷却ユニット７０により、冷媒が冷却ローラ３０に設けられた配管内を循環し、冷却ローラ３０の表面３０ａの温度を、例えば、０℃〜２５℃（常温）にすることができる。
【００４６】
図２に示す赤外線ランプユニット６２は、基板Ｚの表面Ｚｆに形成された無機膜ｆを熱処理するためのものであり、ＲＴＡ（Rapid Thermal Anneal）に用いられるものが利用可能である。この赤外線ランプユニット６２は、冷却ローラ３０の下方に設けられている。
赤外線ランプユニット６２は、例えば、軸方向に延び、冷却ローラ３０側に開口部が形成されたケース６４と、このケース６４の内部に収納され、冷却ローラ３０の表面３０ａに集光するように凹面状に形成されたリフレクタ６６と、このリフレクタ６６の内部に設けられ、軸方向に延びた赤外線ランプ６８とを有する。
【００４７】
熱処理部６０の赤外線ランプ６８は、無機膜ｆよりも基板Ｚの方が吸収されにくい波長の赤外線Ｂを照射するものであり、制御部４４により、赤外線Ｂの点灯（出射）、消灯が制御される。
無機膜ｆよりも基板Ｚの方が吸収されにくい波長の赤外線Ｂとは、無機膜ｆにおける光の吸収率よりも基板Ｚにおける光の吸収率の方が小さい波長の赤外線のことである。
本実施形態においては、後述するように、無機膜ｆに対して熱処理を行う。このため、無機膜ｆよりも基板Ｚの方が吸収されにくい波長の赤外線Ｂとは、具体的には、所定の波長を有する光を用いて、熱処理に必要な温度に無機膜ｆを加熱した場合、基板Ｚの温度が、ガラス転移温度未満となる波長の赤外線である。なお、理想的には、無機膜ｆよりも基板Ｚの方が吸収されにくい波長の赤外線Ｂとは、無機膜ｆだけに吸収され、基板Ｚには全く吸収されない波長の赤外線である。
【００４８】
本実施形態において、無機膜ｆよりも基板Ｚの方が吸収されにくい波長の赤外線Ｂとは、例えば、波長が０．８〜８００μｍの赤外線である。
【００４９】
また、本実施形態において、無機膜ｆよりも基板Ｚの方が吸収されにくい波長の赤外線Ｂとは、基板Ｚの吸収率よりも無機膜ｆの吸収率Ｚの方が３倍以上大きい波長であってもよい。
例えば、基板ＺにＰＥＮフィルム（厚さ１００μｍ）を用い、この基板Ｚの表面Ｚｆに、無機膜ｆにシリコン酸化膜（膜厚１００ｎｍ）を形成した後に熱処理する場合、図３に示すＰＥＮフィルムおよびシリコン酸化膜の吸収率の波長依存性に基づいて、基板Ｚの吸収率よりも無機膜ｆの吸収率Ｚの方が３倍以上大きい赤外線Ｂの波長を選択する。
なお、図３において、符号α１は、シリコン酸化膜の吸収率の波長依存性を示し、符号βは、ＰＥＮフィルムの吸収率の波長依存性を示している。
【００５０】
基板ＺがＰＥＮフィルム（厚さ１００μｍ）であり、無機膜ｆがシリコン酸化膜（膜厚１００ｎｍ）である場合、図３に基づいて、下記表１に示すように波長を変えて、無機膜ｆの吸収率と基板Ｚの吸収率との比率（無機膜吸収率／基板吸収率）を変え、以下の熱処理条件で熱処理を行うと、下記表１に示すように、熱処理後の基板Ｚの状態は、無機膜ｆの吸収率と基板Ｚの吸収率との比率により異なる。
下記表１に示すように、基板Ｚの吸収率よりも無機膜ｆの吸収率Ｚの方が３倍以上大きい波長のものでは、基板の状態について、良好な結果が得られ、高いバリア性が要求されるものに利用できる。また、基板Ｚの吸収率よりも無機膜ｆの吸収率Ｚの方が３倍未満でも、基板の状態は、高いバリア性が要求されないものに利用できるものである。
しかし、基板Ｚの吸収率よりも無機膜ｆの吸収率Ｚの方が１０％高い波長の場合、この程度では、無機膜ｆよりも基板Ｚの方が吸収されにくい波長の赤外線とはいえず、効果的な熱処理ができない。
【００５１】
熱処理条件としては、−２０℃の冷媒を冷却ローラ３０内部に流して冷却ローラ３０を冷却し、この冷却ローラ３０の表面３０ａに基板Ｚを巻掛け、無機膜ｆの表面温度が２００℃に到達後３０秒間保持する。赤外線光源としては、波長を変えることができるＣＯ２レーザ（波長９．６〜１０．８μｍ）を用いる。
なお、下記表１に示す「基板の状態」の欄において、「◎」は、基板に変化がないことを示し、「○」は、基板に変化が僅かにあるが、バリアフィルムとして利用できることを示し、「△」は、基板に変質、変形が生じるが、バリアフィルムなどの高いバリア性が要求されないものに利用できることを示し、「×」は、基板に変質、変形が生じるとともに、無機膜にも目視で割れが確認できたことを示す。
【００５２】
【表１】
【００５３】
このように、基板Ｚの吸収率よりも無機膜ｆの吸収率Ｚの方が３倍以上大きい赤外線Ｂの波長を選択することにより、基板Ｚに加熱による変形、変質などの悪影響をより抑制することができる。
例えば、基板ＺにＰＥＮフィルム（厚さ１００μｍ）を用いて、この基板Ｚの表面Ｚｆに、無機膜ｆにシリコン酸化膜（膜厚１００ｎｍ）を形成した後に熱処理する場合には、９．６〜１０．６μｍの波長の赤外線を用いることが好ましい。光源としては、ＣＯ２レーザを用いることができる。
【００５４】
また、例えば、基板ＺにＰＥＮフィルム（厚さ１００μｍ）を用いて、この基板Ｚの表面Ｚｆに、無機膜ｆにシリコン窒化膜（膜厚１００ｎｍ）を形成した後に熱処理する場合には、図４に示すＰＥＮフィルムおよびシリコン窒化膜の吸収率の波長依存性に基づいて、基板Ｚの吸収率よりも無機膜ｆの吸収率Ｚの方が３倍以上大きい赤外線Ｂの波長を選択する。この場合、１０．５〜１２．５μｍの波長の赤外線Ｂを用いることが好ましく、光源としては、ＣＯ２レーザを用いることができる。
なお、図４において、符号α２は、シリコン窒化膜の吸収率の波長依存性を示し、符号βは、ＰＥＮフィルムの吸収率の波長依存性を示している。
【００５５】
また、例えば、基板ＺにＰＥＮフィルム（厚さ１００μｍ）を用いて、この基板Ｚの表面Ｚｆに、無機膜ｆにアルミニウム酸化膜（膜厚１００ｎｍ）を形成した後に熱処理する場合には、図５に示すＰＥＮフィルムおよびアルミニウム酸化膜の吸収率の波長依存性に基づいて、赤外線Ｂの波長を選択する。この場合、１４〜１６μｍの波長の赤外線Ｂを用いることが好ましい。
なお、図５において、符号α３は、アルミニウム酸化膜の波長依存性を示し、符号βは、ＰＥＮフィルムの波長依存性を示している。
【００５６】
さらには、本実施形態において、赤外線ランプ６８は、出射する赤外線の発光スペクトルが複数のピークを有するものであり、各ピークの半値幅波長領域において、基板Ｚの吸収率よりも無機膜ｆの吸収率の方が３倍以上大きいピークを有するもの（赤外線光源）であってもよい。
【００５７】
赤外線ランプ６８から照射された赤外線Ｂは、リフレクタ６６で反射されて基板Ｚの無機膜ｆに集光されて無機膜ｆが、例えば、１００℃〜１０００℃の温度に加熱される。加熱に利用される赤外線Ｂは、無機膜ｆよりも基板Ｚの方が吸収されにくい波長であり、基板Ｚに赤外線Ｂが到達しても、赤外線Ｂの吸収が無機膜ｆよりも小さいため、無機膜ｆが優先的に加熱され、基板Ｚは無機膜ｆよりも温度上昇が抑制される。
本実施形態において、基板Ｚが樹脂フィルムにより構成されているため、熱処理時に、基板Ｚの温度は、基板Ｚを構成する樹脂フィルムのガラス転移温度未満となるように赤外線Ｂの波長が設定される。
【００５８】
基板Ｚの無機膜ｆは、赤外線ランプユニット６２からの赤外線Ｂが照射されている領域が熱処理される。赤外線Ｂによる熱処理時間は、例えば、冷却ローラ３０の回転速度により決定される。
【００５９】
なお、熱処理部６０において、赤外線ランプユニット６２を用いたが、無機膜ｆよりも基板Ｚの方が吸収されにくい波長を照射するものであれば、特に限定されるものではない。例えば、ＣＯ２レーザ（波長１０．６μｍ）を赤外線源に用いてもよい。
このＣＯ２レーザは、基板ＺがＰＥＮフィルムにより構成され、無機膜ｆがＳｉＮ膜（シリコン窒化膜）により構成されているバリアフィルムを製造する場合に好適である。
また、ＣＯ２レーザは、無機膜ｆがＳｉＯ２膜（シリコン酸化膜）、またはＳｉＯＮ膜（シリコンの酸窒化膜）である場合にも、無機膜ｆよりも基板Ｚの方が吸収されにくい波長の赤外線が得られるため好適である。
【００６０】
本実施形態においては、熱処理部６０は、赤外線ランプユニット６２により、赤外線Ｂを基板Ｚの表面Ｚｆに形成された無機膜ｆを集光して加熱する。このとき、基板Ｚに赤外線Ｂが到達しても、基板Ｚは無機膜ｆよりも赤外線Ｂの吸収が小さいため、基板Ｚの温度上昇が抑制される。これにより、熱処理部６０において、熱処理し、シート材Ｐの無機膜ｆの緻密化または無機膜ｆの構造欠陥の修復をする場合、基板Ｚに加熱による変形、変質などの悪影響を抑制することができる。
【００６１】
なお、本実施形態においては、後述するように、無機膜ｆよりも基板Ｚの方が吸収されにくい波長の赤外線Ｂを用いてシート材Ｐの無機膜ｆに熱処理を施す。熱処理する場合、基板Ｚが樹脂フィルム製であることから、熱処理時の基板Ｚの温度は、変質、変形を抑制するためにガラス転移温度未満である必要がある。このため、本実施形態においては、冷却ローラ３０により基板Ｚを冷却し、基板Ｚの温度を、基板Ｚを構成する樹脂フィルムのガラス転移温度未満にする。
しかしながら、本実施形態においては、熱処理時における基板Ｚの温度が、ガラス転移温度未満であれば、冷却ローラ３０による基板Ｚの冷却は必ずしも必要ではない。
【００６２】
また、冷却ローラ３０により基板Ｚを冷却する場合、その冷却時間は、例えば、赤外線ランプユニット６２のよる赤外線Ｂでの無機膜ｆの加熱直前に０．５秒以上であり、かつ赤外線での加熱直後から５秒以上である。この程度の時間、基板Ｚを冷却ローラ３０によって冷却することにより、基板Ｚに加熱による悪影響を抑制することができる。
このため、上記接触時間となるように、冷却ローラ３０に対する基板Ｚの巻き掛け角度が冷却ローラ３０の直径などに応じて適宜調整される。基板Ｚの巻き掛け角度以外にも、上記接触時間となるように、冷却ローラ３０の回転速度などを調整してもよい。
また、冷却ローラ３０は、赤外線Ｂを透過するか、または吸収するものであることが好ましい。これにより、基板Ｚに赤外線Ｂが到達しても、冷却ローラ３０は赤外線Ｂを透過するか、または吸収するため、基板Ｚの温度上昇を抑制でき、基板Ｚへの熱の影響をより一層抑制することができる。
なお、冷却ローラ３０が赤外線Ｂを透過するものである場合、冷却ローラ３０の赤外線Ｂの透過率は９０％以上であることが好ましい。また、冷却ローラ３０が赤外線Ｂを吸収するものである場合、吸収率は９５％以上であることが好ましい。
【００６３】
次に、本実施形態の成膜装置１０の動作について成膜方法、熱処理方法などを中心に詳細に説明する。
成膜装置１０は、供給室１２から成膜室１４、熱処理室１６を経て巻取り室１８に至る所定の経路で、供給室１２から巻取り室１８まで長尺な基板Ｚを通して搬送しつつ、成膜室１４において、基板Ｚに無機膜ｆを形成し、熱処理室１８で無機膜ｆに熱処理を施して、最終的にバリアフィルムを作製するものである。
【００６４】
成膜装置１０においては、長尺な基板Ｚが、例えば、反時計回り巻回された基板ロール２０からガイドローラ２１を経て、成膜室１４に搬送される。成膜室１４においては、ガイドローラ２４、ドラム２６、ガイドローラ２８を経て、熱処理室１６に搬送される。熱処理室１６においては、冷却ローラ３０および搬送ローラ３２を経て、巻取り室１８に搬送される。巻取り室１８においては、ガイドローラ３６を経て、巻取りロール３８に、長尺な基板Ｚが巻き取られる。
長尺な基板Ｚを、この搬送経路で通した後、供給室１２、成膜室１４、熱処理室１６および巻取り室１８の内部を真空排気手段４０により、所定の真空度に保ち、成膜部５０において、成膜電極５２に、高周波電源５４から高周波電圧を印加するとともに、原料ガス供給部５６から配管５７を介して隙間Ｓに、可視光領域で透明な金属化合物または半導体化合物からなる無機膜ｆを形成するための原料ガスを供給する。
【００６５】
成膜電極５２の周囲に電磁波を放射させると、隙間Ｓで、成膜電極５２の近傍に局在化したプラズマが生成され、原料ガスが励起・解離される。これにより、基板Ｚの表面Ｚｆに、可視光領域で透明な無機膜ｆが形成されて、シート材Ｐが得られる。
順次、長尺な基板Ｚが反時計回り巻回された基板ロール２０をモータにより時計回りに回転させて、長尺な基板Ｚを連続的に送り出し、ドラム２６で基板Ｚをプラズマが生成される位置に保持しつつ、ドラム２６を所定の速度で回転させて、成膜部５０により長尺な基板Ｚの表面Ｚｆに連続的に可視光領域で透明な無機膜ｆを形成し、シート材Ｐが得られる。
そして、ガイドローラ２８から熱処理室１８に搬送されたシート材Ｐ、すなわち、無機膜ｆが形成された基板Ｚは、冷却ローラ３０に搬送される。このとき、冷却ユニット７０により冷却ローラ３０の表面３０ａは冷却されている。そして、シート材Ｐの基板Ｚの裏面Ｚｂは、冷却ローラ３０の表面３０ａに接しており、基板Ｚは冷却される。
【００６６】
冷却ローラ３０が回転しつつ、赤外線ランプユニット６２により、冷却ローラ３０上の基板Ｚの無機膜ｆに、赤外線Ｂが集光するように照射されて、無機膜ｆが、例えば、１００℃〜１０００℃の温度に加熱され、その温度に所定時間維持されて熱処理され、その後、無機膜ｆをガラス転移温度以下に冷却する。これにより、無機膜ｆは、緻密化され、さらには、無機膜ｆに構造欠陥があれば、その構造欠陥が修復される。
このとき、無機膜ｆが加熱されても、赤外線Ｂの波長は、無機膜ｆで吸収されやすく、基板Ｚでは無機膜ｆよりも吸収されにくい波長であるため、赤外線Ｂによる基板Ｚの加熱が抑制され、基板Ｚについての変質、変形が抑制される。さらには、基板Ｚは冷却ローラ３０により冷却されており、基板Ｚの温度は基板Ｚを構成する物質のガラス転移温度未満に保持される。
【００６７】
本実施形態においては、長尺な基板Ｚの表面Ｚｆに無機膜ｆを形成するとともに、無機膜ｆ形成後に、冷却ローラ３０を回転させつつ、基板Ｚの無機膜ｆが冷却ローラ３０上で、赤外線Ｂが照射されて熱処理がされる。このとき、赤外線Ｂは、無機膜ｆで吸収されやすく、基板Ｚでは無機膜ｆよりも吸収されにくい波長であるため、無機膜ｆが優先的に加熱され、基板Ｚの加熱は抑制される。これにより、基板Ｚを樹脂フィルムとしても、熱処理時の加熱による樹脂フィルムの変形、溶融などの品質に影響を抑制しつつ、無機膜ｆは緻密化、または無機膜ｆに構造欠陥があれば、その修復がなされ、無機膜ｆの膜質を改善することができる。このため、無機膜ｆを膜質が優れたものにでき、酸素、水蒸気、水などに対してバリア性が高いバリアフィルムを製造することができる。
このように製造されたバリアフィルムは、上述のように波長が選択された赤外線Ｂを用いて無機膜ｆが熱処理されるため、無機膜ｆは緻密化され、また無機膜ｆに構造欠陥があれば、その修復がなされ、膜質が改善されており、酸素、水蒸気、水などに対してバリア性が高い。
【００６８】
また、基板Ｚに樹脂フィルムを用いた場合、成膜部５０では、成膜時の温度を、ガラス転移温度以上に高くすることができない。このため、形成される無機膜ｆが緻密ではないか、または構造欠陥が生じる可能性も高くなる。しかし、本実施形態においては、熱処理することにより、無機膜ｆは緻密化されるとともに、構造欠陥がある場合には、その構造欠陥も修復されて、膜質が改善される。これにより、膜質が優れた無機膜ｆが得られ、製造されたバリアフィルムは、酸素、水蒸気、水などに対してバリア性が高いものとなる。
【００６９】
本実施形態においては、無機膜ｆとして、アルミニウム酸化膜、シリコン酸化膜、シリコン窒化膜を例に挙げたが、本発明は、これらに限定されるものではなく、他の無機膜であっても、無機膜ｆは緻密化されるとともに、構造欠陥がある場合には、その構造欠陥も修復されて、膜質が改善されるという効果を得ることができることは言うまでもない。
無機膜が、可視光領域で透明な金属化合物又は半導体化合物で構成され、バリアフィルムに透明性が要求されるものを製造するために熱処理する場合、透明性も要求されるため、単に無機膜ｆを緻密化し、構造欠陥がある場合には、その構造欠陥を修復して膜質を改善するだけでは十分とはいえない。しかしながら、本実施形態においては、基板Ｚについて、熱処理時の加熱による樹脂フィルムの変形、溶融などの品質に影響を抑制することができるため、透明性を確保しながら、すなわち、ヘイズおよび着色を極力抑えながら、熱処理することができる。
このように、本実施形態においては、無機膜ｆが可視光領域で透明な金属化合物又は半導体化合物で構成されるものであっても、基板Ｚおよび無機膜ｆの透明性を確保しつつ、無機膜ｆを膜質が優れたものにできるため、透明性、および高いバリア性が要求されるバリアフィルムの製造に特に好適である。
【００７０】
また、本実施形態の成膜装置１０の熱処理部６０については、図６に示す本実施形態の第１の変形例の熱処理部６１のように、赤外線光源として、例えば、広帯波長領域をもつ赤外線ランプユニット６２ａと、基板Ｚでの吸収率が高い波長域の赤外線を遮断するフィルタ１００とを組み合せたものを用いることもできる。
本第１の変形例の赤外線ランプユニット６２ａは、本実施形態の赤外線ランプユニット６２に比して、赤外線ランプ６８ａが出射する赤外線の発光スペクトルが異なるだけであり、それ以外は、本実施形態の赤外線ランプユニット６２と同様の構成である。
図６に示す赤外線ランプユニット６３において、赤外線ランプ６８ａは、例えば、無機膜ｆよりも基板Ｚの方が吸収されにくい波長を含む赤外領域の発光スペクトルを有する光を出射するものである。
【００７１】
本第１の変形例において、フィルタ１００は、リフレクタ６６の開口部に設けられる。このフィルタ１００により基板Ｚでの吸収率が高い波長域の赤外線が遮断されて、無機膜ｆよりも基板Ｚの方が吸収されにくい波長の赤外線Ｂが得られる。なお、フィルタ１００は、例えば、リフレクタ６６の開口部に対して、進退自在とし、基板Ｚおよび無機膜ｆの組み合せに応じて、遮断する赤外線の波長域が異なるものを用いることもできる。
これにより、本実施形態においては、基板Ｚと無機膜ｆとの組み合せに応じて、無機膜ｆよりも基板Ｚの方が吸収されにくい波長の赤外線Ｂを、無機膜ｆに照射することができる。
【００７２】
なお、本実施形態の成膜装置１０は、ロールツーロールタイプであるが、これに限定されるものではなく、基板Ｚに、樹脂フィルムを用いるものであれば、成膜装置１０の態様は、特に限定されるものではない。
成膜装置１０において、熱処理部６０は基板Ｚを熱処理することができれば、冷却ローラ３０を用いる本実施形態に限定されるものではない。
【００７３】
例えば、図７に示す第２の変形例の熱処理部６０ａのように、支持部材として、テーブル７２を用い、このテーブル７２の表面７２ａに、シート材Ｐ、すなわち、無機膜ｆが表面Ｚｆに形成された基板Ｚが載置される。
テーブル７２の上方には、本実施形態の赤外線ランプユニット６２と同様の構成の赤外線ランプユニット６２ａが、赤外線ランプ６８を平行にして複数配置されている。複数配置された赤外線ランプユニット６２ａにより赤外線Ｂがテーブル７２の表面に対して、面状に照射される。
このテーブル７２の裏面７２ｂには、その温度を下げるための冷却ユニット７０ａが設けられている。この冷却ユニット７０ａにより、テーブル７２が冷却されて載置された基板Ｚが冷却される。冷却ユニット７０ａは、例えば、ペルチェ素子を備える公知の冷却器である。
【００７４】
熱処理部６０ａにおいては、テーブル７２の表面に、シート材Ｐ、すなわち、無機膜ｆが表面Ｚｆに形成された基板Ｚを載置する。その後、複数配置された赤外線ランプユニット６２ａにより赤外線Ｂを、無機膜ｆに面状に照射して、所定の温度に加熱し、所定の時間経過後に赤外線Ｂの照射を停止する。このようにして、無機膜ｆの膜質の改善を行ってもよい。
【００７５】
本第２の変形例においても、図６に示す熱処理部６１と同様に、赤外線が出射される赤外線ランプユニット６２ａの赤外線Ｂの出射領域全域を覆うようにして、フィルタ１０２を配置してもよい。このフィルタ１０２は、図６に示す熱処理部６１に用いたフィルタ１００と同様の構成であり、基板Ｚでの吸収率が高い波長域の赤外線を遮断するものである。
更には、本第２の変形例の熱処理部６０ａにおいても、フィルタ１０２を赤外線ランプユニット６２ａに対して進退自在に構成し、基板Ｚと無機膜ｆとの組み合せに応じて、フィルタ１０２が遮断する赤外線の波長領域を変えてもよい。
なお、本第２の変形例においても、熱処理時における基板Ｚの温度をガラス転移温度未満にすることできれば、冷却ユニット７０ａは、必ずしも設ける必要はない。
【００７６】
本実施形態の成膜装置１０においては、樹脂フィルム製の基板Ｚと、この基板Ｚの表面Ｚｆに形成された無機膜ｆとを有し、無機膜ｆについて熱処理を施した構成のバリアフィルムを製造している。しかしながら、バリアフィルムの構成については、特に限定されるものではない。
バリアフィルムとしては、熱処理時において、無機膜ｆを優先的に加熱でき、それ以外の基板Ｚなどについて、変形、変質が生じない赤外線を選択することができれば、例えば、基板Ｚと無機膜ｆとの間に、密着層などの層を設けた構成でもよい。
【００７７】
バリアフィルムの構成としては、基板Ｚ上に、有機膜および無機膜のうち、少なくとも１種の膜が、少なくとも１層形成されているものであってもよい。
このような構成のバリアフィルムを製造するに際し、熱処理する場合、基板Ｚ上に形成された単層膜または複数層の膜（以下、膜群という）のうち、加熱する単層膜または膜群と、この加熱する単層膜の下、または膜群の下に位置する加熱したくない単層膜または膜群（本実施形態の基板Ｚに相当するもの）とに応じて波長の赤外線を選択して加熱する。
熱処理する対象に、膜群が含まれる場合には、この膜群を構成する複数の膜の全てのものよりも、加熱したくない単層膜または膜群の方が吸収されにくい波長の赤外線を用いて、熱処理を行う。
【００７８】
また、本実施形態の成膜装置１０においては、プラズマＣＶＤを例にして、説明したが、プラズマＣＶＤに限定されるものではない。本発明の成膜部は、気相成膜法を用いるものであれば、各種の物理的気相成長法（ＰＶＤ：Physical Vapor Deposition）、化学的気相成長法（ＣＶＤ：Chemical Vapor Deposition）、スパッタリング法またはイオンプレーティング法などを用いることもできる。この場合においても、基板Ｚに樹脂フィルムを用いているため、基板Ｚの温度は、樹脂フィルムのガラス転移温度以下で行う。
【００７９】
以上、本発明の熱処理方法、およびバリアフィルム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、各種の改良および変更を行ってもよいのは、もちろんである。
【図面の簡単な説明】
【００８０】
【図１】本発明の実施形態に係る成膜装置を示す模式図である。
【図２】図１に示す成膜装置の成膜室の模式的側面図である。
【図３】縦軸に吸収率をとり、横軸に波長をとって、ＰＥＮフィルムおよびシリコン酸化膜の吸収率の波長依存性を示すグラフである。
【図４】縦軸に吸収率をとり、横軸に波長をとって、ＰＥＮフィルムおよびシリコン窒化膜の吸収率の波長依存性を示すグラフである。
【図５】縦軸に吸収率をとり、横軸に波長をとって、ＰＥＮフィルムおよびアルミニウム酸化膜の吸収率の波長依存性を示すグラフである。
【図６】本発明の実施形態に係る成膜装置の熱処理部の第１の変形例を示す模式図である。
【図７】本発明の実施形態に係る成膜装置の熱処理部の第２の変形例を示す模式図である
【符号の説明】
【００８１】
１０ 成膜装置
１２ 供給室
１４ 成膜室
１６ 熱処理室
１８ 巻取り室
２０ 基板ロール
２１，２４，２８，３６ ガイドローラ
３０ 冷却ローラ
３２ 搬送ローラ
３８ 巻取りロール
４０ 真空排気手段
４４ 制御部
５０ 成膜部
５２ 成膜電極
５４ 高周波電源
５６ 原料ガス供給部
６０，６０ａ，６１ 熱処理部
６２ 赤外線ランプユニット
７０ 冷却ユニット
１００，１０２ フィルタ
Ｄ 搬送方向
ｆ 無機膜
Ｐ シート材
Ｚ 基板
【技術分野】
【０００１】
本発明は、基板の表面に形成された無機膜を熱処理する熱処理方法、およびバリアフィルムに関し、特に、基板に樹脂フィルムを用いた場合、この樹脂フィルムに変質、変形などが生じることなく、無機膜を熱処理することができる熱処理方法、およびバリアフィルムに関する。
【背景技術】
【０００２】
現在、半導体プロセスにおいて、ＰＶＤ法またはＣＶＤ法により形成した膜に対して、数１００〜１０００℃前後の後熱処理を施すことにより、成膜時にできた膜の構造欠陥を減少させて膜質を改善する方法が一般的に用いられており、膜質の改善方法が種々提案されている（例えば、特許文献１〜３参照）。
【０００３】
特許文献１の赤外線アニール処理方法には、マトリックスアレイを形成すべき透明基板表面側のシリコン層に対するアニール工程として、ＲＴＡ（赤外線アニール(Rapid Thermal Annealing)）用ランプからの光エネルギーを吸収可能な光吸収層を透明基板の表面側の所定領域に設けた状態でＲＴＡ工程を行うことが開示されている。
特許文献１の赤外線アニール処理方法によれば、シリコン基板表層を高温・短時間で加熱することができるため、シリコン基板に注入した不純物原子の拡散(分布変化)を伴わずに、活性化処理を行うことが可能となる。
この特許文献１に開示されているように、赤外線アニール処理を用いた方法が広く利用されている。
【０００４】
特許文献２の半導体素子の製造方法には、ＰＺＴ薄膜を３５０〜４５０℃程度の温度で形成することにより、３００Å程度のグレインにより構成された膜とし、更に６００℃〜７００℃の温度でＲＴＡ（Rapid Thermal Annealing）を行うことによりグレインの大きさを大きくしない短時間の熱処理で強誘電体膜とするものが開示されている。
この特許文献２によれば、ＲＴＡを用いて短時間でＰＺＴ膜を強誘電体膜とするので、長時間の熱処理による２つ以上のグレインの周囲に主としてＰｂが析出して見かけ上グレインが大きくなる現象や、結果としてグレイン内のＰｂの組成が不足することに起因する格子欠陥の誘起を防ぐことができる。
【０００５】
さらには、特許文献３の不揮発性半導体メモリ装置の製造方法には、フローティングゲート電極と制御ゲート電極の間にＯＮＯ積層構造の絶縁膜を形成する方法において、ポリシリコン膜によりなるフローティングゲート電極上にボトム酸化膜を、ＲＴＡ（Rapid Thermal Anneal）プロセスで形成することが開示されている。
【０００６】
【特許文献１】特開平５−５３１４３号公報
【特許文献２】特開平６−２８３６６８号公報
【特許文献３】特開平９−２０５１５７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
現在、真空雰囲気のチャンバ内で、例えば、プラズマＣＶＤによって、長尺な基板（ウェブ状の基板）に連続的に成膜を行う成膜装置として、例えば、接地（アース）したドラムと、このドラムに対面して配置された高周波電源に接続された電極とを用いる装置が知られている。
この成膜装置では、搬送ローラにより長尺な基板をドラムに搬送し、ドラムの所定領域に基板を巻き掛けてドラムを回転することにより、基板を所定の成膜位置に位置して長手方向に搬送しつつ、ドラムと電極との間に高周波電圧を印加して電界を形成し、かつ、ドラムと電極との間に、成膜のための原料ガス、さらにはアルゴンガスなどを導入して、基板の表面にプラズマＣＶＤによる成膜を行い、成膜後の長尺な基板を別の搬送ローラにより搬送する。この成膜装置は、一般的にロールツーロール方式と呼ばれるものである。
【０００８】
この成膜装置において、基板に、樹脂フィルムを用いた場合、基板に無機膜を成膜した後、無機膜の膜質を改善するために、熱処理として、例えば、特許文献１〜３に開示されたアニールなどを行った場合、樹脂フィルムは、シリコン基板とは異なり、温度１００℃前後にガラス転移温度（Ｔｇ）を有するため、基板である樹脂フィルムに品質影響を与えずに表面に形成された無機膜のみを高温加熱することは極めて困難である。
例えば、基板である樹脂フィルムに、特許文献１〜３に開示された温度範囲で、熱処理を行うと、樹脂フィルムは、変形または溶融してしまう。このようなことから、基板に樹脂フィルムを用いた場合、この樹脂フィルムの温度を上昇させることなく、表面に形成した無機膜のみを加熱して、基板に悪影響を与えることなく熱処理する方法が望まれている。
【０００９】
本発明の目的は、前記従来技術に基づく問題点を解消し、基板に樹脂フィルムを用いた場合、この樹脂フィルムに変質、変形などが生じることなく、無機膜を熱処理することができる熱処理方法、およびバリアフィルムを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記目的を達成するために、本発明の第１の態様は、樹脂フィルム製の基板の表面に無機膜が形成されたシート材に、前記無機膜に加熱処理を行う工程を有し、前記無機膜の加熱処理に、前記無機膜よりも前記基板の方が吸収されにくい波長の赤外線を用いることを特徴とする熱処理方法を提供するものである。
【００１１】
本発明において、前記無機膜よりも前記基板の方が吸収されにくい波長の赤外線は、０．８〜８００μｍの赤外線であることが好ましい。
また、本発明において、前記無機膜よりも前記基板の方が吸収されにくい波長の赤外線は、前記基板の吸収率よりも前記無機膜の吸収率の方が３倍以上大きい波長の赤外線であることが好ましい。
【００１２】
さらに、本発明において、前記無機膜よりも前記基板の方が吸収されにくい波長の赤外線は、赤外線光源により得られるものであり、前記赤外線光源の発光スペクトルは、ピークの半値幅波長領域において、前記基板の吸収率よりも前記無機膜の吸収率の方が３倍以上大きいピークを有することが好ましい。
さらにまた、本発明において、前記無機膜よりも前記基板の方が吸収されにくい波長の赤外線は、広帯波長領域をもつ赤外線光源と、前記基板での吸収率が高い波長域の赤外線を遮断するフィルタとを用いることにより得られることが好ましい。
また、本発明において、前記無機膜よりも前記基板の方が吸収されにくい波長の赤外線は、レーザにより得られることが好ましく、さらにはＣＯ２レーザにより得られることがより好ましい。
【００１３】
さらに、本発明において、前記基板は、アクリル系の樹脂フィルム、またはポリエチレン系の樹脂フィルムにより構成されるものであり、前記無機膜は、可視光領域で透明な金属化合物または半導体化合物により構成されるものであることが好ましい。
さらには、前記無機膜は、Ｓｉ、Ａｌ、Ｍｇ、Ｔｉ、Ｖ、Ｚｒ、Ｎｂ、Ｈｆ、Ｇａ、Ｚｎ、およびＣのうちの少なくとも１元素と、Ｏ、Ｎ、およびＨのうちの少なくとも１元素とにより構成される可視光領域で透明な金属化合物または半導体化合物により構成されるものであることが好ましい。
また、例えば、前記無機膜がシリコンの酸化膜、シリコンの窒化膜またはシリコンの酸窒化膜であり、前記無機膜よりも前記基板の方が吸収されにくい波長の赤外線は、ＣＯ２レーザにより得られる。
【００１４】
本発明の第２の態様は、本発明の第１の態様の熱処理方法が施された無機膜と、前記無機膜が表面に形成された基板とを有し、前記基板は、樹脂フィルム製であることを特徴とするバリアフィルムを提供するものである。
【００１５】
本発明のバリアフィルムは、樹脂フィルム製の基板と、前記樹脂フィルム製の基板の表面に形成された無機膜とを有し、前記無機膜は、前記無機膜よりも前記基板の方が吸収されにくい波長の赤外線を用いて熱処理されている。
【００１６】
本発明において、前記無機膜よりも前記基板の方が吸収されにくい波長の赤外線は、０．８〜８００μｍの赤外線であることが好ましい。
また、本発明において、前記無機膜よりも前記基板の方が吸収されにくい波長の赤外線は、前記基板の吸収率よりも前記無機膜の吸収率の方が３倍以上大きい波長の赤外線であることが好ましい。
【００１７】
さらに、本発明において、前記無機膜よりも前記基板の方が吸収されにくい波長の赤外線は、赤外線光源により得られるものであり、前記赤外線光源の発光スペクトルは、ピークの半値幅波長領域において、前記基板の吸収率よりも前記無機膜の吸収率の方が３倍以上大きいピークを有する前記基板の吸収率よりも前記無機膜の吸収率の方が３倍以上大きい波長の赤外線であることが好ましい。
さらにまた、本発明において、前記無機膜よりも前記基板の方が吸収されにくい波長の赤外線は、広帯波長領域をもつ赤外線光源と、前記基板での吸収率が高い波長域の赤外線を遮断するフィルタとを用いることにより得られることが好ましい。
また、本発明において、前記無機膜よりも前記基板の方が吸収されにくい波長の赤外線は、レーザにより得られることが好ましく、さらにはＣＯ２レーザにより得られることがより好ましい。
【００１８】
さらに、本発明において、前記基板は、アクリル系の樹脂フィルム、またはポリエチレン系の樹脂フィルムにより構成されるものであり、前記無機膜は、可視光領域で透明な金属化合物または半導体化合物により構成されるものであることが好ましい。
さらには、前記無機膜は、Ｓｉ、Ａｌ、Ｍｇ、Ｔｉ、Ｖ、Ｚｒ、Ｎｂ、Ｈｆ、Ｇａ、Ｚｎ、およびＣのうちの少なくとも１元素と、Ｏ、Ｎ、およびＨのうちの少なくとも１元素とにより構成される可視光領域で透明な金属化合物または半導体化合物により構成されるものであることが好ましい。
また、例えば、前記無機膜がシリコンの酸化膜、シリコンの窒化膜またはシリコンの酸窒化膜であり、前記無機膜よりも前記基板の方が吸収されにくい波長の赤外線は、ＣＯ２レーザにより得られる。
【発明の効果】
【００１９】
本発明の熱処理方法によれば、樹脂フィルム製の基板の表面に無機膜が形成されたシート材について、この無機膜に熱処理を行う際に、無機膜よりも基板の方が吸収されにくい波長の赤外線を用いることにより、基板に樹脂フィルムを用いた場合、この樹脂フィルムに変質、変形などが生じることなく、無機膜を熱処理することができる。
【００２０】
また、本発明のバリアフィルムは、無機膜について、本発明の熱処理方法により、すなわち、無機膜よりも基板の方が吸収されにくい波長の赤外線を用いて熱処理がなされているため、無機膜は緻密化、また無機膜に構造欠陥があれば、その修復がなされ、膜質が改善されている。このため、酸素、水蒸気、水などに対してバリア性を高くすることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２１】
以下に、添付の図面に示す好適実施形態に基づいて、本発明の成膜装置を詳細に説明する。
図１は、本発明の実施形態に係る成膜装置を示す模式図であり、図２は、図１に示す成膜装置の熱処理室の要部拡大図であり、図１の冷却手段を上下反転して図示している。
【００２２】
図１に示す本発明の実施形態に係る成膜装置１０は、例えば、酸素、水蒸気などの気体、または水に対して、バリア性を有するバリアフィルムの製造に利用されるものである。このバリアフィルムは、食品包装、フレキシブルディスプレイの部品などに利用されるものである。
成膜装置１０においては、樹脂フィルム製の基板Ｚを用いる。この基板Ｚには、例えば、アクリル系の樹脂フィルム、またはポリエチレン系の樹脂フィルムなどが用いられる。基板Ｚとしては、具体的に、例えば、ＰＥＴフィルム（ガラス転移温度：６７℃）、ＰＥＮフィルム（ガラス転移温度：１１３℃）等の樹脂フィルムが用いられる。また、基板Ｚとして、例えば、ＰＭＭＡフィルム（ガラス転移温度：７０℃）などのアクリル系の樹脂フィルムを用いることもできる。
【００２３】
成膜装置１０は、長尺の基板Ｚ（ウェブ状の基板Ｚ）に連続で成膜を行う装置であって、基本的に、長尺な基板Ｚを供給する供給室１２と、長尺な基板Ｚに無機膜ｆを形成する成膜室（チャンバ）１４と、形成された無機膜ｆに対して熱処理を施す熱処理室１６と、無機膜ｆが形成された長尺な基板Ｚを巻き取る巻取り室１８と、真空排気手段４０と、制御部４４とを有する。この制御部４４により、成膜装置１０における各要素の動作が制御される。
また、成膜装置１０においては、供給室１２と成膜室１４とを区画する壁１５ａ、成膜室１４と熱処理室１６とを区画する壁１５ｂ、および熱処理室１６と巻取り室１８とを区画する壁１５ｃには、それぞれ基板Ｚが通過するスリット状の開口１５ｄが形成されている。
【００２４】
成膜装置１０においては、供給室１２、成膜室１４、熱処理室１６および巻取り室１８には、真空排気手段４０が配管４２を介して接続されている。この真空排気手段４０により、供給室１２、成膜室１４、熱処理室１６および巻取り室１８の内部が所定の真空度にされる。
真空排気手段４０は、供給室１２、成膜室１４、熱処理室１６および巻取り室１８を排気して所定の真空度に保つものであり、ドライポンプおよびターボ分子ポンプなどの真空ポンプを有するものである。また、供給室１２、成膜室１４、熱処理室１６および巻取り室１８には、それぞれ内部の圧力を測定する圧力センサ（図示せず）が設けられている。
なお、真空排気手段４０による供給室１２、成膜室１４、熱処理室１６および巻取り室１８の到達真空度には、特に限定はなく、実施する成膜方法等に応じて、十分な真空度を保てればよい。この真空排気手段４０は、制御部４４により制御される。
【００２５】
供給室１２は、長尺な基板Ｚを供給する部位であり、基板ロール２０、およびガイドローラ２１が設けられている。
基板ロール２０は、長尺な基板Ｚを連続的に送り出すものであり、例えば、反時計回りに基板Ｚが巻回されている。
基板ロール２０は、例えば、駆動源としてモータ（図示せず）が接続されている。このモータによって基板ロール２０が基板Ｚを巻き戻す方向ｒに回転されて、本実施形態では、時計回りに回転されて、基板Ｚが連続的に送り出される。
【００２６】
ガイドローラ２１は、基板Ｚを所定の搬送経路で成膜室１４に案内するものである。このガイドローラ２１は、公知のガイドローラにより構成される。
本実施形態の成膜装置１０においては、ガイドローラ２１は、駆動ローラまたは従動ローラでもよい。また、ガイドローラ２１は、基板Ｚの搬送時における張力を調整するテンションローラとして作用するローラであってもよい。
【００２７】
巻取り室１８は、後述するように、成膜室１４で、表面Ｚｆに膜が形成された基板Ｚが更に熱処理室１６で無機膜ｆが熱処理されたものを巻き取る部位であり、巻取りロール３８、およびガイドローラ３６が設けられている。
【００２８】
巻取りロール３８は、成膜された基板Ｚをロール状に、例えば、時計回りに巻き取るものである。
この巻取りロール３８は、例えば、駆動源としてモータ（図示せず）が接続されている。このモータにより巻取りロール３８が回転されて、成膜済の基板Ｚが巻き取られる。
巻取りロール３８においては、モータによって基板Ｚを巻き取る方向Ｒに回転されて、本実施形態では、時計回りに回転されて、成膜済の基板Ｚを連続的に、例えば、時計回りに巻き取る。
【００２９】
ガイドローラ３６は、先のガイドローラ２１と同様、成膜室１４から搬送された基板Ｚを、所定の搬送経路で巻取りロール３８に案内するものである。このガイドローラ３６は、公知のガイドローラにより構成される。なお、供給室１２のガイドローラ２１と同様に、ガイドローラ３６も、駆動ローラまたは従動ローラでもよい。また、ガイドローラ３６は、テンションローラとして作用するローラであってもよい。
【００３０】
成膜室１４は、真空チャンバとして機能するものであり、基板Ｚを搬送しつつ連続的に、基板Ｚの表面Ｚｆに、気相成膜法のうち、例えば、プラズマＣＶＤによって、膜を形成する部位である。
成膜室１４は、例えば、ステンレスまたはアルミニウムなど、各種の真空チャンバで利用されている材料を用いて構成されている。
【００３１】
成膜室１４には、２つのガイドローラ２４、２８と、ドラム２６と、成膜部５０とが設けられている。
ガイドローラ２４、およびガイドローラ２８は、基板Ｚの搬送方向Ｄに対して、その長手方向を直交させて配置されており、さらにガイドローラ２４と、ガイドローラ２８とが、所定の間隔を設けて対向して平行に配置されている。
【００３２】
ガイドローラ２４は、供給室１２に設けられたガイドローラ２１から搬送された基板Ｚをドラム２６に搬送するものである。このガイドローラ２４は、例えば、基板Ｚの搬送方向Ｄと直交する方向（以下、軸方向という）に回転軸を有し回転可能であり、かつガイドローラ２４は、軸方向の長さが基板Ｚの長さ（以下、基板Ｚの幅という）よりも長い。
【００３３】
ガイドローラ２８は、ドラム２６に巻き掛けられた基板Ｚを巻取り室１８に設けられたガイドローラ３６に搬送するものである。このガイドローラ２８は、例えば、軸方向に回転軸を有し回転可能であり、かつガイドローラ２８は、軸方向の長さが基板Ｚの幅よりも長い。
また、ガイドローラ２４、ガイドローラ２８は、上記構成以外は、供給室１２に設けられたガイドローラ２１と同様の構成であるため、その詳細な説明は省略する。
【００３４】
ドラム２６は、ガイドローラ２４と、ガイドローラ２８との間の空間Ｈの下方に設けられている。ドラム２６は、その長手方向を、ガイドローラ２４およびガイドローラ２８の長手方向に対して平行にして配置されている。さらには、ドラム２６は接地されている。
このドラム２６は、例えば、円筒状を呈し、軸方向に回転軸を有し、回転可能なものである。かつ図２に示すように、ドラム２６は、軸方向における長さが基板Ｚの幅よりも長い。ドラム２６においては、基板Ｚの幅方向における中心と、ドラム２６の軸方向の中心とを合わせて、基板Ｚを、その表面（周面）に巻き掛けた場合、その両側の端部２６ａは、基板Ｚが掛からない領域となる。
ドラム２６は、その表面（周面）に基板Ｚが巻き掛けられて、回転することにより、基板Ｚを所定の成膜位置に保持しつつ、搬送方向Ｄに基板Ｚを搬送するものである。
【００３５】
成膜部５０は、基板Ｚを、例えば、２５℃程度の常温で、基板Ｚの表面Ｚｆに無機膜ｆを形成するものである。
本実施形態において、成膜部５０により形成される無機膜ｆは、例えば、可視光領域（約４５０ｎｍ〜７５０ｎｍ）で透明な金属化合物または半導体化合物である。この可視光領域で透明な金属化合物または半導体化合物とは、Ｓｉ、Ａｌ、Ｍｇ、Ｔｉ、Ｖ、Ｚｒ、Ｎｂ、Ｈｆ、Ｇａ、Ｚｎ、およびＣのうちの少なくとも１元素と、Ｏ、Ｎ、およびＨのうちの少なくとも１元素とにより構成される可視光領域で透明な金属化合物または半導体化合物のことである。このような金属化合物または半導体化合物により構成される無機膜ｆは、例えば、Ａｌ２Ｏ３膜（アルミニウム酸化膜）、ＳｉＯ２膜（シリコン酸化膜）、ＳｉＮ膜（シリコン窒化膜）、ＳｉＯＮ膜（シリコンの酸窒化膜）である。
【００３６】
図１に示すように、成膜部５０は、ドラム２６の下方に設けられており、基板Ｚがドラム２６に巻き掛けられた状態で、ドラム２６が回転して、基板Ｚが搬送方向Ｄに搬送されつつ、基板Ｚの表面Ｚｆに無機膜ｆを形成するものである。この樹脂フィルム製の基板Ｚの表面Ｚｆに無機膜ｆが形成されたものがシート材Ｐである。
成膜部５０は、気相成膜法のうち、例えば、プラズマＣＶＤを用いて無機膜ｆを形成するものであり、成膜電極５２、高周波電源５４、原料ガス供給部５６および仕切部５８を有する。制御部４４により、成膜部５０の高周波電源５４、および原料ガス供給部５６が制御される。
【００３７】
成膜部５０においては、成膜室１４の下方に、ドラム２６の表面に対向して、所定の隙間Ｓを設けて成膜電極５２が設けられている。成膜電極５２は、例えば、平面視長方形の平板状に形成されており、広い面に複数の穴（図示せず）が等間隔で形成されている。成膜電極５２は、この広い面をドラム２６に向けて配置されている。この成膜電極５２は、一般的にシャワー電極と呼ばれるものである。
また、成膜電極５２は、高周波電源５４が接続されており、この高周波電源５４により、成膜電極５２に高周波電圧が印加される。
【００３８】
原料ガス供給部５６は、例えば、配管５７を介して、成膜電極５２の複数の穴を通して隙間Ｓに、膜を形成する原料ガスを供給するものである。ドラム２６と成膜電極５２との隙間Ｓがプラズマの発生空間になる。
本実施形態においては、原料ガスは、例えば、ＳｉＯ２膜を形成する場合、ＴＥＯＳガス、および活性種ガスとして酸素ガスが用いられる。
【００３９】
原料ガス供給部５６は、プラズマＣＶＤ装置で用いられている各種のガス導入手段が利用可能である。
また、原料ガス供給部５６においては、原料ガスのみならず、アルゴンガスまたは窒素ガスなどの不活性ガス、および酸素ガス等の活性種ガス等、プラズマＣＶＤで用いられている各種のガスを、原料ガスと共に、隙間Ｓに供給してもよい。このように、複数種のガスを導入する場合には、各ガスを同じ配管で混合して、成膜電極５２の複数の穴を通して隙間Ｓに供給しても、各ガスを異なる配管から成膜電極５２の複数の穴を通して隙間Ｓに供給してもよい。
さらに、原料ガスまたはその他、不活性ガスおよび活性種ガスの種類または導入量も、形成する膜の種類、または目的とする成膜レート等に応じて、適宜、選択／設定すればよい。
【００４０】
仕切部５８は、成膜電極５２を成膜室１４内において区画するものである。
この仕切部５８は、例えば、一対の仕切板５８ａにより構成されており、一対の仕切板５８ａで、成膜電極５２を挟むようにして配置されている。
各仕切板５８ａは、それぞれドラム２６の長さ方向に伸びた板状部材であり、ドラム２６側の端部が、成膜電極５２とは反対側に折曲している。この仕切部５８により、隙間Ｓ、すなわち、プラズマ発生空間が、成膜室１４内において区画されている。
【００４１】
成膜電極５２は、平板状に限定されるものではなく、例えば、ドラム２６の軸方向に分割した複数の電極を配列した構成等、プラズマＣＶＤによる成膜が可能なものであれば、各種の電極の構成が利用可能である。なお、基板Ｚに対する電界およびプラズマなどの均一性等の点で、成膜電極５２は、本実施形態のような平面視長方形の平板状のシャワー電極であることが好ましい。
また、成膜電極５２と高周波電源５４とは、必要に応じて、インピーダンス整合をとるためのマッチングボックスを介して接続してもよい。
【００４２】
熱処理室１６は、シート材Ｐについて、基板Ｚの表面Ｚｆに成膜された無機膜ｆを緻密化すること、または無機膜ｆに欠陥があればその修復することなど、無機膜ｆの膜質を改善するために、熱処理を行うところである。
熱処理室１６には、搬送ローラ３２と、熱処理部６０とが設けられている。
この熱処理部６０は、冷却ローラ（冷却部材）３０と、赤外線ランプユニット６２と、冷却ユニット７０とを有する。冷却ローラ３０と、冷却ユニット７０とにより冷却手段が構成される。
【００４３】
搬送ローラ３２は、熱処理部６０により無機膜ｆに熱処理がされた基板Ｚを、熱処理部６０の冷却ローラ３０から巻取り室１８のガイドローラ３６に搬送するものである。この搬送ローラ３２は、基板Ｚの搬送方向Ｄに対して、その長手方向を直交させて配置されており、軸方向に回転軸を有し回転可能であり、かつ搬送ローラ３２は、軸方向の長さが基板Ｚの幅よりも長い。
また、搬送ローラ３２は、上記構成以外は、供給室１２に設けられたガイドローラ２１と同様の構成であるため、その詳細な説明は省略する。
【００４４】
熱処理部６０の冷却ローラ３０は、熱処理室１６の成膜室１４側に設けられている。冷却ローラ３０は、その長手方向を、搬送ローラ３２の長手方向に対して平行にして配置されている。この冷却ローラ３０の表面３０ａに、基板Ｚの裏面Ｚｆが巻き掛けられる。
【００４５】
冷却ローラ３０は、基板Ｚの裏面Ｚｆがその表面３０ａに接した状態で、基板Ｚを冷却するものであり、さらには赤外線Ｂによる加熱前には無機膜ｆをガラス転移温度以下に冷却するものである。この冷却ローラ３０には、内部に冷媒を循環させるための配管（図示せず）が設けられている。この冷媒を循環させるためのポンプ（図示せず）などを備えた冷却ユニット７０が接続されている。この冷却ユニット７０により、冷媒が冷却ローラ３０に設けられた配管内を循環し、冷却ローラ３０の表面３０ａの温度を、例えば、０℃〜２５℃（常温）にすることができる。
【００４６】
図２に示す赤外線ランプユニット６２は、基板Ｚの表面Ｚｆに形成された無機膜ｆを熱処理するためのものであり、ＲＴＡ（Rapid Thermal Anneal）に用いられるものが利用可能である。この赤外線ランプユニット６２は、冷却ローラ３０の下方に設けられている。
赤外線ランプユニット６２は、例えば、軸方向に延び、冷却ローラ３０側に開口部が形成されたケース６４と、このケース６４の内部に収納され、冷却ローラ３０の表面３０ａに集光するように凹面状に形成されたリフレクタ６６と、このリフレクタ６６の内部に設けられ、軸方向に延びた赤外線ランプ６８とを有する。
【００４７】
熱処理部６０の赤外線ランプ６８は、無機膜ｆよりも基板Ｚの方が吸収されにくい波長の赤外線Ｂを照射するものであり、制御部４４により、赤外線Ｂの点灯（出射）、消灯が制御される。
無機膜ｆよりも基板Ｚの方が吸収されにくい波長の赤外線Ｂとは、無機膜ｆにおける光の吸収率よりも基板Ｚにおける光の吸収率の方が小さい波長の赤外線のことである。
本実施形態においては、後述するように、無機膜ｆに対して熱処理を行う。このため、無機膜ｆよりも基板Ｚの方が吸収されにくい波長の赤外線Ｂとは、具体的には、所定の波長を有する光を用いて、熱処理に必要な温度に無機膜ｆを加熱した場合、基板Ｚの温度が、ガラス転移温度未満となる波長の赤外線である。なお、理想的には、無機膜ｆよりも基板Ｚの方が吸収されにくい波長の赤外線Ｂとは、無機膜ｆだけに吸収され、基板Ｚには全く吸収されない波長の赤外線である。
【００４８】
本実施形態において、無機膜ｆよりも基板Ｚの方が吸収されにくい波長の赤外線Ｂとは、例えば、波長が０．８〜８００μｍの赤外線である。
【００４９】
また、本実施形態において、無機膜ｆよりも基板Ｚの方が吸収されにくい波長の赤外線Ｂとは、基板Ｚの吸収率よりも無機膜ｆの吸収率Ｚの方が３倍以上大きい波長であってもよい。
例えば、基板ＺにＰＥＮフィルム（厚さ１００μｍ）を用い、この基板Ｚの表面Ｚｆに、無機膜ｆにシリコン酸化膜（膜厚１００ｎｍ）を形成した後に熱処理する場合、図３に示すＰＥＮフィルムおよびシリコン酸化膜の吸収率の波長依存性に基づいて、基板Ｚの吸収率よりも無機膜ｆの吸収率Ｚの方が３倍以上大きい赤外線Ｂの波長を選択する。
なお、図３において、符号α１は、シリコン酸化膜の吸収率の波長依存性を示し、符号βは、ＰＥＮフィルムの吸収率の波長依存性を示している。
【００５０】
基板ＺがＰＥＮフィルム（厚さ１００μｍ）であり、無機膜ｆがシリコン酸化膜（膜厚１００ｎｍ）である場合、図３に基づいて、下記表１に示すように波長を変えて、無機膜ｆの吸収率と基板Ｚの吸収率との比率（無機膜吸収率／基板吸収率）を変え、以下の熱処理条件で熱処理を行うと、下記表１に示すように、熱処理後の基板Ｚの状態は、無機膜ｆの吸収率と基板Ｚの吸収率との比率により異なる。
下記表１に示すように、基板Ｚの吸収率よりも無機膜ｆの吸収率Ｚの方が３倍以上大きい波長のものでは、基板の状態について、良好な結果が得られ、高いバリア性が要求されるものに利用できる。また、基板Ｚの吸収率よりも無機膜ｆの吸収率Ｚの方が３倍未満でも、基板の状態は、高いバリア性が要求されないものに利用できるものである。
しかし、基板Ｚの吸収率よりも無機膜ｆの吸収率Ｚの方が１０％高い波長の場合、この程度では、無機膜ｆよりも基板Ｚの方が吸収されにくい波長の赤外線とはいえず、効果的な熱処理ができない。
【００５１】
熱処理条件としては、−２０℃の冷媒を冷却ローラ３０内部に流して冷却ローラ３０を冷却し、この冷却ローラ３０の表面３０ａに基板Ｚを巻掛け、無機膜ｆの表面温度が２００℃に到達後３０秒間保持する。赤外線光源としては、波長を変えることができるＣＯ２レーザ（波長９．６〜１０．８μｍ）を用いる。
なお、下記表１に示す「基板の状態」の欄において、「◎」は、基板に変化がないことを示し、「○」は、基板に変化が僅かにあるが、バリアフィルムとして利用できることを示し、「△」は、基板に変質、変形が生じるが、バリアフィルムなどの高いバリア性が要求されないものに利用できることを示し、「×」は、基板に変質、変形が生じるとともに、無機膜にも目視で割れが確認できたことを示す。
【００５２】
【表１】
【００５３】
このように、基板Ｚの吸収率よりも無機膜ｆの吸収率Ｚの方が３倍以上大きい赤外線Ｂの波長を選択することにより、基板Ｚに加熱による変形、変質などの悪影響をより抑制することができる。
例えば、基板ＺにＰＥＮフィルム（厚さ１００μｍ）を用いて、この基板Ｚの表面Ｚｆに、無機膜ｆにシリコン酸化膜（膜厚１００ｎｍ）を形成した後に熱処理する場合には、９．６〜１０．６μｍの波長の赤外線を用いることが好ましい。光源としては、ＣＯ２レーザを用いることができる。
【００５４】
また、例えば、基板ＺにＰＥＮフィルム（厚さ１００μｍ）を用いて、この基板Ｚの表面Ｚｆに、無機膜ｆにシリコン窒化膜（膜厚１００ｎｍ）を形成した後に熱処理する場合には、図４に示すＰＥＮフィルムおよびシリコン窒化膜の吸収率の波長依存性に基づいて、基板Ｚの吸収率よりも無機膜ｆの吸収率Ｚの方が３倍以上大きい赤外線Ｂの波長を選択する。この場合、１０．５〜１２．５μｍの波長の赤外線Ｂを用いることが好ましく、光源としては、ＣＯ２レーザを用いることができる。
なお、図４において、符号α２は、シリコン窒化膜の吸収率の波長依存性を示し、符号βは、ＰＥＮフィルムの吸収率の波長依存性を示している。
【００５５】
また、例えば、基板ＺにＰＥＮフィルム（厚さ１００μｍ）を用いて、この基板Ｚの表面Ｚｆに、無機膜ｆにアルミニウム酸化膜（膜厚１００ｎｍ）を形成した後に熱処理する場合には、図５に示すＰＥＮフィルムおよびアルミニウム酸化膜の吸収率の波長依存性に基づいて、赤外線Ｂの波長を選択する。この場合、１４〜１６μｍの波長の赤外線Ｂを用いることが好ましい。
なお、図５において、符号α３は、アルミニウム酸化膜の波長依存性を示し、符号βは、ＰＥＮフィルムの波長依存性を示している。
【００５６】
さらには、本実施形態において、赤外線ランプ６８は、出射する赤外線の発光スペクトルが複数のピークを有するものであり、各ピークの半値幅波長領域において、基板Ｚの吸収率よりも無機膜ｆの吸収率の方が３倍以上大きいピークを有するもの（赤外線光源）であってもよい。
【００５７】
赤外線ランプ６８から照射された赤外線Ｂは、リフレクタ６６で反射されて基板Ｚの無機膜ｆに集光されて無機膜ｆが、例えば、１００℃〜１０００℃の温度に加熱される。加熱に利用される赤外線Ｂは、無機膜ｆよりも基板Ｚの方が吸収されにくい波長であり、基板Ｚに赤外線Ｂが到達しても、赤外線Ｂの吸収が無機膜ｆよりも小さいため、無機膜ｆが優先的に加熱され、基板Ｚは無機膜ｆよりも温度上昇が抑制される。
本実施形態において、基板Ｚが樹脂フィルムにより構成されているため、熱処理時に、基板Ｚの温度は、基板Ｚを構成する樹脂フィルムのガラス転移温度未満となるように赤外線Ｂの波長が設定される。
【００５８】
基板Ｚの無機膜ｆは、赤外線ランプユニット６２からの赤外線Ｂが照射されている領域が熱処理される。赤外線Ｂによる熱処理時間は、例えば、冷却ローラ３０の回転速度により決定される。
【００５９】
なお、熱処理部６０において、赤外線ランプユニット６２を用いたが、無機膜ｆよりも基板Ｚの方が吸収されにくい波長を照射するものであれば、特に限定されるものではない。例えば、ＣＯ２レーザ（波長１０．６μｍ）を赤外線源に用いてもよい。
このＣＯ２レーザは、基板ＺがＰＥＮフィルムにより構成され、無機膜ｆがＳｉＮ膜（シリコン窒化膜）により構成されているバリアフィルムを製造する場合に好適である。
また、ＣＯ２レーザは、無機膜ｆがＳｉＯ２膜（シリコン酸化膜）、またはＳｉＯＮ膜（シリコンの酸窒化膜）である場合にも、無機膜ｆよりも基板Ｚの方が吸収されにくい波長の赤外線が得られるため好適である。
【００６０】
本実施形態においては、熱処理部６０は、赤外線ランプユニット６２により、赤外線Ｂを基板Ｚの表面Ｚｆに形成された無機膜ｆを集光して加熱する。このとき、基板Ｚに赤外線Ｂが到達しても、基板Ｚは無機膜ｆよりも赤外線Ｂの吸収が小さいため、基板Ｚの温度上昇が抑制される。これにより、熱処理部６０において、熱処理し、シート材Ｐの無機膜ｆの緻密化または無機膜ｆの構造欠陥の修復をする場合、基板Ｚに加熱による変形、変質などの悪影響を抑制することができる。
【００６１】
なお、本実施形態においては、後述するように、無機膜ｆよりも基板Ｚの方が吸収されにくい波長の赤外線Ｂを用いてシート材Ｐの無機膜ｆに熱処理を施す。熱処理する場合、基板Ｚが樹脂フィルム製であることから、熱処理時の基板Ｚの温度は、変質、変形を抑制するためにガラス転移温度未満である必要がある。このため、本実施形態においては、冷却ローラ３０により基板Ｚを冷却し、基板Ｚの温度を、基板Ｚを構成する樹脂フィルムのガラス転移温度未満にする。
しかしながら、本実施形態においては、熱処理時における基板Ｚの温度が、ガラス転移温度未満であれば、冷却ローラ３０による基板Ｚの冷却は必ずしも必要ではない。
【００６２】
また、冷却ローラ３０により基板Ｚを冷却する場合、その冷却時間は、例えば、赤外線ランプユニット６２のよる赤外線Ｂでの無機膜ｆの加熱直前に０．５秒以上であり、かつ赤外線での加熱直後から５秒以上である。この程度の時間、基板Ｚを冷却ローラ３０によって冷却することにより、基板Ｚに加熱による悪影響を抑制することができる。
このため、上記接触時間となるように、冷却ローラ３０に対する基板Ｚの巻き掛け角度が冷却ローラ３０の直径などに応じて適宜調整される。基板Ｚの巻き掛け角度以外にも、上記接触時間となるように、冷却ローラ３０の回転速度などを調整してもよい。
また、冷却ローラ３０は、赤外線Ｂを透過するか、または吸収するものであることが好ましい。これにより、基板Ｚに赤外線Ｂが到達しても、冷却ローラ３０は赤外線Ｂを透過するか、または吸収するため、基板Ｚの温度上昇を抑制でき、基板Ｚへの熱の影響をより一層抑制することができる。
なお、冷却ローラ３０が赤外線Ｂを透過するものである場合、冷却ローラ３０の赤外線Ｂの透過率は９０％以上であることが好ましい。また、冷却ローラ３０が赤外線Ｂを吸収するものである場合、吸収率は９５％以上であることが好ましい。
【００６３】
次に、本実施形態の成膜装置１０の動作について成膜方法、熱処理方法などを中心に詳細に説明する。
成膜装置１０は、供給室１２から成膜室１４、熱処理室１６を経て巻取り室１８に至る所定の経路で、供給室１２から巻取り室１８まで長尺な基板Ｚを通して搬送しつつ、成膜室１４において、基板Ｚに無機膜ｆを形成し、熱処理室１８で無機膜ｆに熱処理を施して、最終的にバリアフィルムを作製するものである。
【００６４】
成膜装置１０においては、長尺な基板Ｚが、例えば、反時計回り巻回された基板ロール２０からガイドローラ２１を経て、成膜室１４に搬送される。成膜室１４においては、ガイドローラ２４、ドラム２６、ガイドローラ２８を経て、熱処理室１６に搬送される。熱処理室１６においては、冷却ローラ３０および搬送ローラ３２を経て、巻取り室１８に搬送される。巻取り室１８においては、ガイドローラ３６を経て、巻取りロール３８に、長尺な基板Ｚが巻き取られる。
長尺な基板Ｚを、この搬送経路で通した後、供給室１２、成膜室１４、熱処理室１６および巻取り室１８の内部を真空排気手段４０により、所定の真空度に保ち、成膜部５０において、成膜電極５２に、高周波電源５４から高周波電圧を印加するとともに、原料ガス供給部５６から配管５７を介して隙間Ｓに、可視光領域で透明な金属化合物または半導体化合物からなる無機膜ｆを形成するための原料ガスを供給する。
【００６５】
成膜電極５２の周囲に電磁波を放射させると、隙間Ｓで、成膜電極５２の近傍に局在化したプラズマが生成され、原料ガスが励起・解離される。これにより、基板Ｚの表面Ｚｆに、可視光領域で透明な無機膜ｆが形成されて、シート材Ｐが得られる。
順次、長尺な基板Ｚが反時計回り巻回された基板ロール２０をモータにより時計回りに回転させて、長尺な基板Ｚを連続的に送り出し、ドラム２６で基板Ｚをプラズマが生成される位置に保持しつつ、ドラム２６を所定の速度で回転させて、成膜部５０により長尺な基板Ｚの表面Ｚｆに連続的に可視光領域で透明な無機膜ｆを形成し、シート材Ｐが得られる。
そして、ガイドローラ２８から熱処理室１８に搬送されたシート材Ｐ、すなわち、無機膜ｆが形成された基板Ｚは、冷却ローラ３０に搬送される。このとき、冷却ユニット７０により冷却ローラ３０の表面３０ａは冷却されている。そして、シート材Ｐの基板Ｚの裏面Ｚｂは、冷却ローラ３０の表面３０ａに接しており、基板Ｚは冷却される。
【００６６】
冷却ローラ３０が回転しつつ、赤外線ランプユニット６２により、冷却ローラ３０上の基板Ｚの無機膜ｆに、赤外線Ｂが集光するように照射されて、無機膜ｆが、例えば、１００℃〜１０００℃の温度に加熱され、その温度に所定時間維持されて熱処理され、その後、無機膜ｆをガラス転移温度以下に冷却する。これにより、無機膜ｆは、緻密化され、さらには、無機膜ｆに構造欠陥があれば、その構造欠陥が修復される。
このとき、無機膜ｆが加熱されても、赤外線Ｂの波長は、無機膜ｆで吸収されやすく、基板Ｚでは無機膜ｆよりも吸収されにくい波長であるため、赤外線Ｂによる基板Ｚの加熱が抑制され、基板Ｚについての変質、変形が抑制される。さらには、基板Ｚは冷却ローラ３０により冷却されており、基板Ｚの温度は基板Ｚを構成する物質のガラス転移温度未満に保持される。
【００６７】
本実施形態においては、長尺な基板Ｚの表面Ｚｆに無機膜ｆを形成するとともに、無機膜ｆ形成後に、冷却ローラ３０を回転させつつ、基板Ｚの無機膜ｆが冷却ローラ３０上で、赤外線Ｂが照射されて熱処理がされる。このとき、赤外線Ｂは、無機膜ｆで吸収されやすく、基板Ｚでは無機膜ｆよりも吸収されにくい波長であるため、無機膜ｆが優先的に加熱され、基板Ｚの加熱は抑制される。これにより、基板Ｚを樹脂フィルムとしても、熱処理時の加熱による樹脂フィルムの変形、溶融などの品質に影響を抑制しつつ、無機膜ｆは緻密化、または無機膜ｆに構造欠陥があれば、その修復がなされ、無機膜ｆの膜質を改善することができる。このため、無機膜ｆを膜質が優れたものにでき、酸素、水蒸気、水などに対してバリア性が高いバリアフィルムを製造することができる。
このように製造されたバリアフィルムは、上述のように波長が選択された赤外線Ｂを用いて無機膜ｆが熱処理されるため、無機膜ｆは緻密化され、また無機膜ｆに構造欠陥があれば、その修復がなされ、膜質が改善されており、酸素、水蒸気、水などに対してバリア性が高い。
【００６８】
また、基板Ｚに樹脂フィルムを用いた場合、成膜部５０では、成膜時の温度を、ガラス転移温度以上に高くすることができない。このため、形成される無機膜ｆが緻密ではないか、または構造欠陥が生じる可能性も高くなる。しかし、本実施形態においては、熱処理することにより、無機膜ｆは緻密化されるとともに、構造欠陥がある場合には、その構造欠陥も修復されて、膜質が改善される。これにより、膜質が優れた無機膜ｆが得られ、製造されたバリアフィルムは、酸素、水蒸気、水などに対してバリア性が高いものとなる。
【００６９】
本実施形態においては、無機膜ｆとして、アルミニウム酸化膜、シリコン酸化膜、シリコン窒化膜を例に挙げたが、本発明は、これらに限定されるものではなく、他の無機膜であっても、無機膜ｆは緻密化されるとともに、構造欠陥がある場合には、その構造欠陥も修復されて、膜質が改善されるという効果を得ることができることは言うまでもない。
無機膜が、可視光領域で透明な金属化合物又は半導体化合物で構成され、バリアフィルムに透明性が要求されるものを製造するために熱処理する場合、透明性も要求されるため、単に無機膜ｆを緻密化し、構造欠陥がある場合には、その構造欠陥を修復して膜質を改善するだけでは十分とはいえない。しかしながら、本実施形態においては、基板Ｚについて、熱処理時の加熱による樹脂フィルムの変形、溶融などの品質に影響を抑制することができるため、透明性を確保しながら、すなわち、ヘイズおよび着色を極力抑えながら、熱処理することができる。
このように、本実施形態においては、無機膜ｆが可視光領域で透明な金属化合物又は半導体化合物で構成されるものであっても、基板Ｚおよび無機膜ｆの透明性を確保しつつ、無機膜ｆを膜質が優れたものにできるため、透明性、および高いバリア性が要求されるバリアフィルムの製造に特に好適である。
【００７０】
また、本実施形態の成膜装置１０の熱処理部６０については、図６に示す本実施形態の第１の変形例の熱処理部６１のように、赤外線光源として、例えば、広帯波長領域をもつ赤外線ランプユニット６２ａと、基板Ｚでの吸収率が高い波長域の赤外線を遮断するフィルタ１００とを組み合せたものを用いることもできる。
本第１の変形例の赤外線ランプユニット６２ａは、本実施形態の赤外線ランプユニット６２に比して、赤外線ランプ６８ａが出射する赤外線の発光スペクトルが異なるだけであり、それ以外は、本実施形態の赤外線ランプユニット６２と同様の構成である。
図６に示す赤外線ランプユニット６３において、赤外線ランプ６８ａは、例えば、無機膜ｆよりも基板Ｚの方が吸収されにくい波長を含む赤外領域の発光スペクトルを有する光を出射するものである。
【００７１】
本第１の変形例において、フィルタ１００は、リフレクタ６６の開口部に設けられる。このフィルタ１００により基板Ｚでの吸収率が高い波長域の赤外線が遮断されて、無機膜ｆよりも基板Ｚの方が吸収されにくい波長の赤外線Ｂが得られる。なお、フィルタ１００は、例えば、リフレクタ６６の開口部に対して、進退自在とし、基板Ｚおよび無機膜ｆの組み合せに応じて、遮断する赤外線の波長域が異なるものを用いることもできる。
これにより、本実施形態においては、基板Ｚと無機膜ｆとの組み合せに応じて、無機膜ｆよりも基板Ｚの方が吸収されにくい波長の赤外線Ｂを、無機膜ｆに照射することができる。
【００７２】
なお、本実施形態の成膜装置１０は、ロールツーロールタイプであるが、これに限定されるものではなく、基板Ｚに、樹脂フィルムを用いるものであれば、成膜装置１０の態様は、特に限定されるものではない。
成膜装置１０において、熱処理部６０は基板Ｚを熱処理することができれば、冷却ローラ３０を用いる本実施形態に限定されるものではない。
【００７３】
例えば、図７に示す第２の変形例の熱処理部６０ａのように、支持部材として、テーブル７２を用い、このテーブル７２の表面７２ａに、シート材Ｐ、すなわち、無機膜ｆが表面Ｚｆに形成された基板Ｚが載置される。
テーブル７２の上方には、本実施形態の赤外線ランプユニット６２と同様の構成の赤外線ランプユニット６２ａが、赤外線ランプ６８を平行にして複数配置されている。複数配置された赤外線ランプユニット６２ａにより赤外線Ｂがテーブル７２の表面に対して、面状に照射される。
このテーブル７２の裏面７２ｂには、その温度を下げるための冷却ユニット７０ａが設けられている。この冷却ユニット７０ａにより、テーブル７２が冷却されて載置された基板Ｚが冷却される。冷却ユニット７０ａは、例えば、ペルチェ素子を備える公知の冷却器である。
【００７４】
熱処理部６０ａにおいては、テーブル７２の表面に、シート材Ｐ、すなわち、無機膜ｆが表面Ｚｆに形成された基板Ｚを載置する。その後、複数配置された赤外線ランプユニット６２ａにより赤外線Ｂを、無機膜ｆに面状に照射して、所定の温度に加熱し、所定の時間経過後に赤外線Ｂの照射を停止する。このようにして、無機膜ｆの膜質の改善を行ってもよい。
【００７５】
本第２の変形例においても、図６に示す熱処理部６１と同様に、赤外線が出射される赤外線ランプユニット６２ａの赤外線Ｂの出射領域全域を覆うようにして、フィルタ１０２を配置してもよい。このフィルタ１０２は、図６に示す熱処理部６１に用いたフィルタ１００と同様の構成であり、基板Ｚでの吸収率が高い波長域の赤外線を遮断するものである。
更には、本第２の変形例の熱処理部６０ａにおいても、フィルタ１０２を赤外線ランプユニット６２ａに対して進退自在に構成し、基板Ｚと無機膜ｆとの組み合せに応じて、フィルタ１０２が遮断する赤外線の波長領域を変えてもよい。
なお、本第２の変形例においても、熱処理時における基板Ｚの温度をガラス転移温度未満にすることできれば、冷却ユニット７０ａは、必ずしも設ける必要はない。
【００７６】
本実施形態の成膜装置１０においては、樹脂フィルム製の基板Ｚと、この基板Ｚの表面Ｚｆに形成された無機膜ｆとを有し、無機膜ｆについて熱処理を施した構成のバリアフィルムを製造している。しかしながら、バリアフィルムの構成については、特に限定されるものではない。
バリアフィルムとしては、熱処理時において、無機膜ｆを優先的に加熱でき、それ以外の基板Ｚなどについて、変形、変質が生じない赤外線を選択することができれば、例えば、基板Ｚと無機膜ｆとの間に、密着層などの層を設けた構成でもよい。
【００７７】
バリアフィルムの構成としては、基板Ｚ上に、有機膜および無機膜のうち、少なくとも１種の膜が、少なくとも１層形成されているものであってもよい。
このような構成のバリアフィルムを製造するに際し、熱処理する場合、基板Ｚ上に形成された単層膜または複数層の膜（以下、膜群という）のうち、加熱する単層膜または膜群と、この加熱する単層膜の下、または膜群の下に位置する加熱したくない単層膜または膜群（本実施形態の基板Ｚに相当するもの）とに応じて波長の赤外線を選択して加熱する。
熱処理する対象に、膜群が含まれる場合には、この膜群を構成する複数の膜の全てのものよりも、加熱したくない単層膜または膜群の方が吸収されにくい波長の赤外線を用いて、熱処理を行う。
【００７８】
また、本実施形態の成膜装置１０においては、プラズマＣＶＤを例にして、説明したが、プラズマＣＶＤに限定されるものではない。本発明の成膜部は、気相成膜法を用いるものであれば、各種の物理的気相成長法（ＰＶＤ：Physical Vapor Deposition）、化学的気相成長法（ＣＶＤ：Chemical Vapor Deposition）、スパッタリング法またはイオンプレーティング法などを用いることもできる。この場合においても、基板Ｚに樹脂フィルムを用いているため、基板Ｚの温度は、樹脂フィルムのガラス転移温度以下で行う。
【００７９】
以上、本発明の熱処理方法、およびバリアフィルム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、各種の改良および変更を行ってもよいのは、もちろんである。
【図面の簡単な説明】
【００８０】
【図１】本発明の実施形態に係る成膜装置を示す模式図である。
【図２】図１に示す成膜装置の成膜室の模式的側面図である。
【図３】縦軸に吸収率をとり、横軸に波長をとって、ＰＥＮフィルムおよびシリコン酸化膜の吸収率の波長依存性を示すグラフである。
【図４】縦軸に吸収率をとり、横軸に波長をとって、ＰＥＮフィルムおよびシリコン窒化膜の吸収率の波長依存性を示すグラフである。
【図５】縦軸に吸収率をとり、横軸に波長をとって、ＰＥＮフィルムおよびアルミニウム酸化膜の吸収率の波長依存性を示すグラフである。
【図６】本発明の実施形態に係る成膜装置の熱処理部の第１の変形例を示す模式図である。
【図７】本発明の実施形態に係る成膜装置の熱処理部の第２の変形例を示す模式図である
【符号の説明】
【００８１】
１０ 成膜装置
１２ 供給室
１４ 成膜室
１６ 熱処理室
１８ 巻取り室
２０ 基板ロール
２１，２４，２８，３６ ガイドローラ
３０ 冷却ローラ
３２ 搬送ローラ
３８ 巻取りロール
４０ 真空排気手段
４４ 制御部
５０ 成膜部
５２ 成膜電極
５４ 高周波電源
５６ 原料ガス供給部
６０，６０ａ，６１ 熱処理部
６２ 赤外線ランプユニット
７０ 冷却ユニット
１００，１０２ フィルタ
Ｄ 搬送方向
ｆ 無機膜
Ｐ シート材
Ｚ 基板
【特許請求の範囲】
【請求項１】
樹脂フィルム製の基板の表面に無機膜が形成されたシート材に、前記無機膜に加熱処理を行う工程を有し、
前記無機膜の加熱処理に、前記無機膜よりも前記基板の方が吸収されにくい波長の赤外線を用いることを特徴とする熱処理方法。
【請求項２】
前記無機膜よりも前記基板の方が吸収されにくい波長の赤外線は、０．８〜８００μｍの赤外線である請求項１に記載の熱処理方法。
【請求項３】
前記無機膜よりも前記基板の方が吸収されにくい波長の赤外線は、前記基板の吸収率よりも前記無機膜の吸収率の方が３倍以上大きい波長の赤外線である請求項１または２に記載の熱処理方法。
【請求項４】
前記無機膜よりも前記基板の方が吸収されにくい波長の赤外線は、赤外線光源により得られるものであり、
前記赤外線光源の発光スペクトルは、ピークの半値幅波長領域において、前記基板の吸収率よりも前記無機膜の吸収率の方が３倍以上大きいピークを有する請求項１または２に記載の熱処理方法。
【請求項５】
前記無機膜よりも前記基板の方が吸収されにくい波長の赤外線は、広帯波長領域をもつ赤外線光源と、前記基板での吸収率が高い波長域の赤外線を遮断するフィルタとを用いることにより得られる請求項３に記載の熱処理方法。
【請求項６】
前記無機膜よりも前記基板の方が吸収されにくい波長の赤外線は、レーザにより得られる請求項１〜５のいずれか１項に記載の熱処理方法。
【請求項７】
前記基板は、アクリル系の樹脂フィルム、またはポリエチレン系の樹脂フィルムにより構成されるものであり、前記無機膜は、可視光領域で透明な金属化合物または半導体化合物により構成されるものである請求項１〜６のいずれか１項に記載の熱処理方法。
【請求項８】
前記無機膜がシリコンの酸化膜、シリコンの窒化膜またはシリコンの酸窒化膜であり、前記無機膜よりも前記基板の方が吸収されにくい波長の赤外線は、ＣＯ２レーザにより得られる請求項１〜７のいずれか１項に記載の熱処理方法。
【請求項９】
前記請求項１〜８のいずれか１項に記載の熱処理方法が施された無機膜と、
前記無機膜が表面に形成された基板とを有し、
前記基板は、樹脂フィルム製であることを特徴とするバリアフィルム。
【請求項１】
樹脂フィルム製の基板の表面に無機膜が形成されたシート材に、前記無機膜に加熱処理を行う工程を有し、
前記無機膜の加熱処理に、前記無機膜よりも前記基板の方が吸収されにくい波長の赤外線を用いることを特徴とする熱処理方法。
【請求項２】
前記無機膜よりも前記基板の方が吸収されにくい波長の赤外線は、０．８〜８００μｍの赤外線である請求項１に記載の熱処理方法。
【請求項３】
前記無機膜よりも前記基板の方が吸収されにくい波長の赤外線は、前記基板の吸収率よりも前記無機膜の吸収率の方が３倍以上大きい波長の赤外線である請求項１または２に記載の熱処理方法。
【請求項４】
前記無機膜よりも前記基板の方が吸収されにくい波長の赤外線は、赤外線光源により得られるものであり、
前記赤外線光源の発光スペクトルは、ピークの半値幅波長領域において、前記基板の吸収率よりも前記無機膜の吸収率の方が３倍以上大きいピークを有する請求項１または２に記載の熱処理方法。
【請求項５】
前記無機膜よりも前記基板の方が吸収されにくい波長の赤外線は、広帯波長領域をもつ赤外線光源と、前記基板での吸収率が高い波長域の赤外線を遮断するフィルタとを用いることにより得られる請求項３に記載の熱処理方法。
【請求項６】
前記無機膜よりも前記基板の方が吸収されにくい波長の赤外線は、レーザにより得られる請求項１〜５のいずれか１項に記載の熱処理方法。
【請求項７】
前記基板は、アクリル系の樹脂フィルム、またはポリエチレン系の樹脂フィルムにより構成されるものであり、前記無機膜は、可視光領域で透明な金属化合物または半導体化合物により構成されるものである請求項１〜６のいずれか１項に記載の熱処理方法。
【請求項８】
前記無機膜がシリコンの酸化膜、シリコンの窒化膜またはシリコンの酸窒化膜であり、前記無機膜よりも前記基板の方が吸収されにくい波長の赤外線は、ＣＯ２レーザにより得られる請求項１〜７のいずれか１項に記載の熱処理方法。
【請求項９】
前記請求項１〜８のいずれか１項に記載の熱処理方法が施された無機膜と、
前記無機膜が表面に形成された基板とを有し、
前記基板は、樹脂フィルム製であることを特徴とするバリアフィルム。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【公開番号】特開２００９−１７４００２（Ｐ２００９−１７４００２Ａ）
【公開日】平成２１年８月６日（２００９．８．６）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００８−１３６６９（Ｐ２００８−１３６６９）
【出願日】平成２０年１月２４日（２００８．１．２４）
【出願人】（３０６０３７３１１）富士フイルム株式会社 (25,513)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２１年８月６日（２００９．８．６）
【国際特許分類】
【出願日】平成２０年１月２４日（２００８．１．２４）
【出願人】（３０６０３７３１１）富士フイルム株式会社 (25,513)
【Ｆターム（参考）】
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