JP2000309870A

JP2000309870A - 放電プラズマ処理装置

Info

Publication number: JP2000309870A
Application number: JP11118182A
Authority: JP
Inventors: Masahisa Tosaka; 昌久登坂
Original assignee: Sekisui Chemical Co Ltd
Current assignee: Sekisui Chemical Co Ltd
Priority date: 1999-04-26
Filing date: 1999-04-26
Publication date: 2000-11-07
Anticipated expiration: 2019-04-26
Also published as: JP3357315B2

Abstract

(57)【要約】【課題】基材を連続処理する際のガス漏れによる汚れを
防止する。【解決手段】放電プラズマを発生する対向電極１１、１
２の前後に、対向電極間の隙間よりも狭い空隙Ｄを形成
するスカート状カバー１５，１６を設けるとともに、処
理用ガス導入口１３の前方側（基材走行方向の前方側）
に加圧用ノズル１７を設け、その加圧用ノズル１７か
ら、対向電極の一方の電極（ロール電極１１）とスカー
ト状カバー１５との間にガスを供給して、処理用ガス導
入口１３の前方部を、対向電極間よりも加圧する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、大気圧近傍の圧力
下で発生させた放電プラズマを利用して基材を処理す
る、いわゆる常圧放電プラズマ処理方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来から、低圧条件下でのグロー放電に
より生じるプラズマを利用した薄膜形成方法が実用化さ
れている。しかし、この低圧条件下における薄膜形成
は、真空容器や真空装置等が必要であり、バッチ的に処
理を行うごとに真空容器の真空を破壊して、新たに真空
引きを行う必要があるなど、イニシャルコスト、ランニ
ングコストとも高価になって工業的には不利であるた
め、電子部品、光学部品等の高価な物品の処理に対して
しか適用されていなかった。

【０００３】このような問題を解決するため、従来、大
気圧近傍の圧力下での放電プラズマを利用する方法が提
案されている。例えば特開平２−４８６２６号公報に
は、大気圧近傍の圧力のヘリウムとケトンの混合雰囲気
下で発生させたプラズマを用いて処理を行う方法が開示
されており、また、特開平４−７４５２５号公報には、
アルゴン並びにアセトン及び／またはヘリウムからなる
大気圧近傍の雰囲気下で発生させたプラズマにより処理
を行う方法が開示されている。

【０００４】しかしながら、上記した方法は、いずれも
ヘリウムまたはケトンを含有するガス雰囲気でプラズマ
を発生させる方法であって、ガス雰囲気が限定されるの
みならず、ヘリウム自身が高価で工業的に不利であり、
無機質の薄膜を形成する等の処理は実質的に不可能であ
る。

【０００５】以上のような問題を解決するため、本出願
人は、大気圧近傍の圧力下で発生させた常圧放電プラズ
マを利用して、基材の表面に薄膜形成する成膜法（常圧
放電プラズマＣＶＤ）を既に提案している。

【０００６】その成膜法は、互いに対向する一対の電極
で構成され、その一方または双方の電極の対向面（最表
面）が固体誘電体で被覆されてなる対向電極を、大気圧
近傍の圧力下に配し、その対向電極間にフィルム基材を
電極に接触させながら走行させると同時に、対向電極間
にパルス電圧を印加することによりグロー放電プラズマ
を発生させ、その放電プラズマを用いてフィルム基材に
薄膜を連続的に形成する方法である。この成膜法では、
大気圧環境下から直接フィルム基材を成膜環境下に導入
し、そのフィルム基材上に薄膜を直接成膜することがで
きる。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】ところで、常圧放電プ
ラズマを利用した成膜法において、対向電極間の放電空
間（成膜範囲）からガス漏れが発生すると、その反応物
により基材表面が汚れてしまい、良質な薄膜を成膜でき
なくなるという問題がある。例えば、薄膜材料として水
分と反応しやすいＴｉを用いた場合にガス漏れが生じる
と、周りの水分と反応してしまい、成膜範囲以外で基材
に反応物が付着して汚れる可能性がある。また、プラズ
マ成膜空間以外のバックフロー部分においても基材に成
膜してしまい、膜質の悪化及び膜厚が不均一になる可能
性がある。

【０００８】このような反応性ガスの漏れ対策として
は、従来、電極間の隙間をシールする方法、あるいはガ
スカーテンによる方法が採られていたが、シールによる
方法では、連続的に基材処理することができなくなり、
また、対向電極の一方がロール電極である場合、シール
構造を構成することが困難となる。一方、ガスカーテン
による方法では、反応ガスの流れを乱す原因となること
から、均一な膜質の薄膜が得られ難い。

【０００９】本発明はそのような実情に鑑みてなされた
もので、常圧プラズマＣＶＤでの反応性ガス、特に常圧
プラズマＣＶＤによる反応以外で基材上に成膜してしま
うようなガスを使用した場合であっても、対向電極間か
らのガス漏れを防止し、さらに連続で基材を処理する際
のガス漏れによる汚れを防止することのできる放電プラ
ズマ処理装置の提供を目的とする。

【００１０】

【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
め、本発明の放電プラズマ処理装置は、放電プラズマを
発生させる対向電極と、この対向電極間の放電空間内に
基材を連続的に走行させる基材走行系と、その放電空間
内に処理用ガスを対向電極の前方側（基材走行方向の前
方側）から供給する処理用ガス導入口を備え、放電空間
内に基材を走行させながら、対向電極間にパルス電界を
印加することにより放電プラズマを発生させ、その放電
プラズマを用いて基材の表面に薄膜を形成する装置にお
いて、対向電極の前後に、当該対向電極間の隙間よりも
狭い空隙を形成するスカート状カバーを設けるととも
に、処理用ガス導入口の前方側に加圧用ノズルを設け、
その加圧用ノズルから、対向電極の一方の電極とスカー
ト状カバーとの間にガスを供給して、処理用ガス導入口
の前方部を、対向電極間よりも加圧することによって特
徴づけられる。

【００１１】なお、本発明において、大気圧近傍の圧力
とは、１００〜８００Ｔｏｒｒの圧力を言い、中でも、
圧力調整が容易で装置構成が簡単となる７００〜７８０
Ｔｏｒｒの圧力範囲とすることが好ましい。

【００１２】本発明において対向電極の前後に設けるス
カート状カバーは、基材が通る隙間を放電空間よりも狭
くしてガス漏れを防止するためのものである。このスカ
ート状カバーの材質は、樹脂（絶縁物）または金属（ア
ース接続）とする。

【００１３】スカート状カバーは、図１〜図３に例示す
るように、基材Ｆの下方を覆う形状に加工され、ロール
電極１１側で対向電極間（放電空間）以外の部分に設け
られる。スカート状カバー１５、１６とロール電極１１
との間には、基材Ｆが入る隙間が必要であり、その隙間
寸法は対向電極間に比べ１／２〜１／４以下に設定する
ことが適当である。

【００１４】例えば対向電極間の距離を２ｍｍとし、そ
の距離に対して基材との隙間寸法を０．５ｍｍにすれ
ば、基材走行方向におけるガス漏れは、カバーを設けな
い場合に対して、１／１６以下に抑えることができる。
その理由を以下に説明する。

【００１５】まず、開口部を通過する流体の圧力損失
は、動圧の場合、断面積の２乗で決定され、その圧力損
失ΔＰは、 ΔＰ＝ζ×γ×ｖ²／２ｇで表される。ここで、ζ：抵抗係数、γ：流体の比重
量、ｖ：流速である。

【００１６】前記のように開口部の断面積については断
面積の２乗に比例し、長さについては比例関係にあり、
従って吹き出しに対して、２つの開口部の角度が同じで
あるとすれば、例えば、対向電極間距離：２ｍｍ、幅Ｗ
の開口面積が２Ｗで、長さがＬの開口部である場合、圧
力損失ΔＰ1 は、 ΔＰ1 ＝α（比例定数）／４Ｗ²Ｌとなるのに対し、基材とスカート状カバー間の隙間：
０．５ｍｍ、幅Ｗの開口面積が０．５Ｗで、長さがＬの
開口部での圧力損失ΔＰ2 は、 ΔＰ2 ＝α／０．２５Ｗ²Ｌとなり、圧力損失が１６倍になるため、戻り（逆流）が
少なくなる。

【００１７】スカート状カバーは、電極間以外のロール
電極上の基材上に取り付けられる。ロール電極とスカー
ト状カバーとの隙間には基材が入る隙間が必要であり、
電極間の１／２ないしは１／４以下に設定することが好
ましい。

【００１８】スカート状カバーの長さは、隙間が１／４
の場合で、電極間と同じ長さに設定する。電極間の２ｍ
ｍに対して基材の隙間が０．５ｍｍにすることでガスの
基材方向への戻りは電極間に対して１／１６になる。

【００１９】また、処理用ガス導入口の吹き出し方向を
電極間に向けることで、処理用ガスの戻りをより抑える
ことができる。

【００２０】なお、吹き出し角度の条件として、θ1 ＜
９０度にする必要がある。また、ガスノズルの流速を早
めることでガスの戻りを少なくすることができる。

【００２１】本発明の放電プラズマ処理装置では、図２
及び図３に示すように、対向電極１１、１２間をサイド
板１９によりシールし、加圧用ノズル１７と基材が通る
隙間との間にスカート状カバー１５が入るようにする。
スカート状カバー１５、１６は、加圧用ノズル１７の下
部とサイド板１９に接しており、その接合部はシールさ
れている。スカート状カバー１５及びロール電極１１と
サイド板１９との間には、ガス漏れ防止のためにＯリン
グ２０を設けておく。ただし、準滑剤などで摩擦抵抗を
減らしてロール電極１１が回転できるようにする。

【００２２】このような構造とすることにより、対向電
極間は、スカート状カバー１５、１６とロール電極１１
との間以外は隙間がなくなり、処理用ガスが漏れること
がなくなる。

【００２３】次に、本発明の放電プラズマ処理装置に適
用する加圧方式を説明する。まず、図２に示すように、
スカート状カバー１５内を幅方向に均一に加圧するた
め、スカート状カバー１５の内部またはスカート状カバ
ー１５の端部に、スリット状の吹出孔を有する加圧用ノ
ズル１７を設ける。吹き出し用の吹出孔の形状として
は、内部圧力を圧損を高くして均一にし、スリット精度
を高くすることで幅方向に均一に加圧することができ
る。幅方向に均一に加圧できる加圧用ノズルとしては、
箱形以外で櫛形のノズル等も使用することができる。

【００２４】加圧方式としては、図５に示すように、処
理用ガス導入口１３と加圧用ノズル１７とを２段式にす
る方式、あるいは、図６に示すように、スカート状カバ
ー１５にスリット孔１５ａを加工し、背後に加圧用ノズ
ル１７を接続して、スカート状カバー１５から空隙Ｄ内
にガスを吹き出して加圧する方式などを挙げることがで
きる。

【００２５】加圧用ノズルとしては、図２に示すよう
に、２室をもつ矩形箱形に製作され、流入ガスを整流し
て吹き出す小孔群１７１が設けられた仕切板１７０と隙
間板１７２によってガス流れの圧力抵抗を高くして内部
の圧力を均一にする構造で、幅が均一なスリット状の吹
出孔１７２を備えたものを挙げることができる。

【００２６】加圧用ガスは、処理用ガス導入口から加圧
用ノズルに供給してもよいし、個別のガス供給源から加
圧用ノズルに供給してもよい。

【００２７】また、加圧用ガスは、窒素、アルゴン等の
不活性ガスを使用し、ガス用マスフローや流量計により
流量を調整する。

【００２８】一例として電極間への処理用ガスの吹き出
し量を５０ＳＬＭに設定した場合、対向電極間を２ｍ
ｍ、スカート状カバーとロール電極との間を１ｍｍと
し、加圧用ノズル流量を１０ＳＬＭとすると、スカート
状カバーとロール電極との間の圧力は５．４Ｐａになり
（加圧しない場合：１．５Ｐａ）、ガス流れもシミュレ
ーションの計算から漏れ側と、逆方向に流れができ、隙
間に処理用ガスが戻ることが確認できた。なお、反応性
ガスの吹き出し量を増やす場合、加圧側のガス流量を多
くすることで漏れを防止することができる。

【００２９】本発明において、以上のような加圧方式に
加え、図７に示すように、加圧用ノズル１７の上部に吸
引用ノズル１８を設置しておけば、スカート状カバー１
５とロール電極１１との間において、ガスの吹き出し・
吸い込みによるガスカーテンができ、戻りを防止するこ
とが可能になる。また、吸引量を調整することでスカー
ト状カバー１５内の圧力調整も可能になる。その方法と
しては、処理用ガス導入口１３とスカート状カバー１５
との間の前方側に、吸引用ノズル１８と加圧用ノズル１
７を設置するか、スカート状カバー内に加圧・吸引口を
設けるという方法が挙げられる。吸引方式を付加する場
合、加圧量と吸引量とを同じにしてガスによるガスカー
テンを形成することが好ましい。

【００３０】なお、本発明において、図８に示すよう
に、処理用ガス導入口１３の直前（及び処理用ガス吸引
口の直前）に、加圧用ノズルと同様に幅方向に均一なス
リット幅をもつスリット状の吹出孔を有する吸引用ノズ
ル１８を設置し、圧力増加分を吸引することで電極間以
外にガス漏れを防止するという方式を採用してもよい。

【００３１】吸引用ノズルの吹出孔としては、スリット
形状のほか、櫛形状の吹出孔を幅方向に並べた構造のも
のであってもよい。

【００３２】本発明において放電プラズマ処理が施され
る基材の材質としては、クリアーなポリエチレンテレフ
タレート（ＰＥＴ）、トリアセチルセルロース（ＴＡ
Ｃ）、ポリカーボネート（ＰＣ）等のフィルムシート、
または表面をＡＧ処理したＰＥＴ、ＴＡＣ、ＰＣのフィ
ルムシート、さらに、ケン化処理されたＴＡＣなどのフ
ィルムシート等を挙げることができる。また、基材の厚
みとしては５０〜２０μｍ程度が適当である。

【００３３】本発明に用いられる処理用ガスとしては、
特に限定はされないが、例えば基材の表面にＳｉＯ2 薄
膜を形成する場合、テトラエトキシシラン（ＴＥＯＳ）
等を原料とする処理用ガスを用い、また、ＴｉＯ2 薄膜
を形成する場合、テトラエトキシチタン：Ｔｉ（ｉ−Ｏ
3 Ｈ7 ）4 等を原料とする処理用ガスを用いる。

【００３４】処理用ガスが気体であれば、放電空間にそ
のまま供給することができるが、常温で液体であれば、
その液体原料を気化装置（例えば超音波＋熱気化器）に
よって気化して放電空間に供給する。具体的には、液体
原料を圧送ガスにより気化装置に送って気化させ、その
気化させた反応ガスとキャリアガス（不活性ガス）とを
混合し、処理用ガスとして対向電極間の放電空間に供給
するという方法を挙げることができる。

【００３５】本発明に適用する対向電極としては、銅、
アルミニウム等の金属単体、ステンレス、真鍮等の合
金、金属間化合物等からなるものが挙げられる。

【００３６】対向電極の構造としては、平行平板型、円
筒対向平板型、球対向平板型、双曲面平板型、円筒−曲
面対向型構造が挙げられるが、フィルム状の基材の温度
を一定に保つという点を考慮すると、円筒−曲面対向型
構造の対向電極を用い、その一方のロール電極に基材の
全幅を密着させて成膜を行うことが好ましい。

【００３７】また、対向電極には、少なくともいずれか
一方の対向面に固体誘電体を密着させて配置しておく。
この際に、固体誘電体によって覆われずに電極同士が直
接対向する部位があるとそこからアーク放電が生じるた
め、対向面を完全に覆うように固体誘電体を配置する。
固体誘電体の形状は、シート状でもフィルム状でもよい
が、厚すぎると放電プラズマを発生するのに高電圧を要
し、薄すぎると電圧印加時に絶縁破壊が起こりアーク放
電が発生するため、厚みは０．０１〜４ｍｍであること
が好ましく、さらに好ましくは０．０５〜４ｍｍであ
る。

【００３８】固体誘電体としては、ポリテトラフルオロ
エチレン、ポリエチレンテレフタレート等のプラスチッ
ク、ガラス、二酸化珪素、酸化アルミニウム、二酸化ジ
ルコニウム、二酸化チタン等の金属酸化物、チタン酸バ
リウム等の複酸化物等が挙げられる。

【００３９】固体誘電体は炭素鋼等の導電体上に、また
は、電極上に直接、被膜状態に形成して用いてもよい。
この場合、被膜の厚みは、薄い方が放電プラズマを発生
し易いが、薄すぎると皮膜の耐電圧を超えるためアーク
放電が生じ、厚すぎると誘電損失が大きくなり放電プラ
ズマが発生し難く、かつ高温度になったり、被膜にクラ
ックが生じたりするため、１０〜１０００μｍの間が好
ましく、５０〜７００μｍがより好ましい。金属酸化物
被膜は、厚みが均一である方が得られる放電プラズマが
均一になるので好ましい。

【００４０】ここで、対向電極の電極間の間隔は広くな
りすぎると、放電をプラズマ処理に適したグロー状態に
保つことが困難になるため狭い空間とした方がよく、例
えば対向電極をロール電極と曲面電極とで構成する場
合、電極間の間隔は１〜３ｍｍに設定することが好まし
い。

【００４１】また、対向電極の大きさは、処理時間と基
材の走行速度を考慮して適宜決定される。処理時間はプ
ラズマ反応速度に左右されるので、処理用ガスによって
異なる。

【００４２】本発明において対向電極間に印加する電界
は、交流波またはパルス波のいずれであってもよいが、
特に、高速立ち上がりのパルス電圧を用いれば、成膜処
理に好適な高密度のグロー放電プラズマを発生させるこ
とができる。

【００４３】そのパルス電圧のパルス波形は特に限定さ
れるものではないが、図９（Ａ），（Ｂ）に例示するよ
うなインパルス型や、（Ｃ）に例示するような方形波
型、（Ｄ）に例示するような変調型等を用いることがで
きる。この図９には印加電圧が正負の繰り返しであるも
のを例示したが、正または負のいずれかの極性のみのパ
ルス電圧、いわゆる片波状のパルス電圧を印加してもよ
い。なお、パルス電圧の印加において、直流を重畳して
もよい。

【００４４】対向電極間に印加するパルス電圧は、その
パルスの立ち上がり時間及び立ち下がり時間が短い程、
プラズマ発生の際のガスの電離が、効率よく行われる。
特に、電極間に印加するパルス電圧の立ち上がりは、１
００μｓ以下とすることが好ましい。１００μｓをこえ
ると、放電状態がアーク放電に移行し易く、不安定なも
のとなる。また、このような高速立上がり時間のパルス
電界によって電子密度の高い放電状態を実現する効果が
ある。

【００４５】パルス電圧の立ち下がり時間は特に規定さ
れないが、立ち上がり時間と同程度に高速であることが
好ましく、より好ましくは１００μｓ以下である。ま
た、立ち上がり／立ち下がり時間の下限は特に限定しな
いが、電源装置等を勘案すると数１０ｎｓ以上が現実的
である。なお、ここでいう立ち上がり時間とは、電圧変
化の向きが連続して正である時間をいい、立ち下がり時
間とは、電圧変化の向きが連続して負である時間を指す
ものとする。

【００４６】対向電極間に形成するパルス電界は、その
パルス波形、立ち上がり及び立ち下がり時間、及び、周
波数が適宜に変調されていてもよい。なお、パルス電界
は、周波数が高く、パルス幅が短い方が、高速連続薄膜
形成には適している。

【００４７】パルス電界の周波数は、０．５ｋＨｚ〜１
００ｋＨｚの範囲とすることが好ましい。０．５ｋＨｚ
未満であると、薄膜形成速度が遅すぎて現実的ではな
く、１００ｋＨｚを超えると、アーク放電が発生し易く
なる。パルス電界の周波数は、より好ましくは上記範囲
の中で１ｋＨｚ以上である。

【００４８】また、パルス電界におけるパルス継続時間
は、１μｓ〜１０００μｓであることが好ましく、より
好ましくは３μｓ〜２００μｓである。１μｓ未満であ
ると放電が不安定なものとなり、１０００μｓを越える
とアーク放電に移行しやくなる。ここで、パルス継続時
間とは、図１０に例示するように、ＯＮ・ＯＦＦが繰り
返されるパルス電界における、１つのパルス波形の連続
持続時間を言い、図１０（Ａ）の波形ではパルス継続時
間＝パルスデューティ時間であるが、図１０（Ｂ）の波
形では複数のパルスを含んだ、オンが継続する時間を言
う。

【００４９】対向電極間に形成するパルス電界の強度
は、１〜１００ｋＶ／ｃｍの範囲が好ましい。１ｋＶ／
ｃｍ未満であると処理に時間がかかりすぎ、１〜１００
ｋＶ／ｃｍを超えるとアーク放電が発生しやすくなる。

【００５０】上記のようなパルス電界は、ターンオン時
間及びターンオフ時間が５００ｎｓ以下である半導体素
子によりパルスに変換する機構を有する高電圧パルス電
源によって得ることができる。この高電圧パルス電源
は、高電圧電流を供給可能な直流電圧供給部、並びに、
ターンオン時間及びターンオフ時間が５００ｎｓ以下で
ある半導体素子を用いて前記高電圧直流を高電圧パルス
に変換するパルス制御部からなる。

【００５１】

【発明の実施の形態】本発明の実施の形態を、以下、図
面に基づいて説明する。

【００５２】図１は本発明の実施の形態の全体構成を模
式的に示す図、図２はその実施の形態の要部構造を示す
断面図である。図３は図２のＸ−Ｘ断面図である。

【００５３】図１に示す放電プラズマ処理装置は、主と
して、チャンバ１、高圧パルス電源２、巻き出しロール
３、加熱ロール４、処理用ガス供給装置５、真空ポンプ
（油回転ポンプ）６、及び巻き取りロール７によって構
成されている。

【００５４】チャンバ１の内部には、互いに対向するロ
ール電極１１と曲面電極１２が所定の隙間Ｃ（例えば２
ｍｍ）をあけて配置されている。ロール電極１１と曲面
電極１２との間（放電空間）には、高電圧パルス電源２
からのパルス電圧が印加される。また、ロール電極１１
の内部には、冷却水の循環用流路（図示せず）が形成さ
れており、このロール電極１１に接触しながら進行する
基材Ｆを成膜に適した温度（例えば６０℃）に保持する
ことができる。なお、曲面電極１２にも同様に循環用流
路が形成されている。

【００５５】チャンバ１の前後（基材Ｆの走行方向にお
ける前後）にはそれぞれシール装置８、９が設置されて
いる。また、チャンバ１には、ロール電極１１の前後に
それぞれ処理用ガス導入口１３及び処理用ガス吸引口１
４が設けられており、その処理用ガス導入口１３には処
理用ガス供給装置５が接続され、処理用ガス吸引口１４
に減圧用の真空ポンプ６が接続されている。

【００５６】ロール電極１１の前後にはそれぞれスカー
ト状カバー１５、１６が設置されている。スカート状カ
バー１５、１６は樹脂製の部材で、ロール電極１１の外
周面に対して、対向電極間の隙間Ｃよりも狭い空隙Ｄを
形成するように配置されている。スカート状カバー１
５、１６は、処理用ガス導入口１３に固定され、ロール
電極１１との間の空隙が１ｍｍとなるように設定されて
いる。

【００５７】スカート状カバー１５、１６の側方には、
これらスカート状カバー１５、１６とロール電極１１と
の間の空隙Ｄ、及び対向電極間の隙間Ｃを塞ぐサイド板
１９が設置されている。サイド板１９と、スカート状カ
バー１５、１６及びロール電極１１との間には、ガス漏
れを防止するためのＯリング２０が設けられている。そ
して、ロール電極１１の前方側に位置するスカート状カ
バー１５と処理用ガス導入口１３との間に、加圧用ノズ
ル１７が配置されている。この加圧用ノズル１７には、
処理用ガス導入口１３からＡｒガスが供給される。

【００５８】処理用ガス導入口１３は、図４の正面図
（Ａ）及びＢ矢視図（Ｂ）に示すように、第１室１１０
と第２室１２０の２室によって構成されている。第１室
１１０と第２室１２０とを仕切る仕切板１３０には、ガ
ス流入口Ｇから流入したガスを整流して吹き出す小孔群
１３１が設けられている。第２室１２０には、一様な隙
間を有する隙間板１２１が設けられているとともに、縁
部近傍にスリット状の吹出孔１２２が形成されており、
小孔群１３１から出たガスが隙間板１２１を回り込んで
スリット状の吹出孔１２２から層流となって放電空間内
に吹き出す構造となっている。

【００５９】なお、処理用ガス吸引口１４には、処理用
ガス導入口１３と同じ構造のものが使用されており、ま
た、加圧用ノズル１７も処理用ガス導入口１３と同様な
２室構造のものが使用されている。

【００６０】そして、以上の構造の放電プラズマ処理装
置では、処理用ガス供給装置５において、気化器（図示
せず）によって気化されたＴｉ（ｉ−Ｏ3 Ｈ7 ）4 原料
がキャリアガス（Ａｒガス）と混合される。混合した処
理用ガスは、加熱した配管を通り加熱された処理用ガス
導入口１３からロール電極１１と曲面電極１２との間
（放電空間）に流れる。この状態で、ロール電極１１と
曲面電極１２との間に、高電圧パルス電源２から高電圧
をかけることにより放電プラズマが発生し、その発生し
た放電プラズマにより、ロール電極１１上に配された基
材Ｆの表面上にＴｉＯ2 薄膜が成膜される。成膜に使わ
れた以外の処理用ガスは処理用ガス吸引口１４によって
回収される。

【００６１】次に、本実施の形態におけるガスの流れに
ついて説明する。まず、処理用ガス導入口１３から出た
処理用ガスは、ロール電極１１と曲面電極１２との間に
吹き出しているので、その大半は電極間に流れ処理用ガ
ス吸引口１４により回収されるが、対向電極間の隙間が
２ｍｍと狭く、また電極にアールがついているので、処
理用ガスの流路に圧力抵抗が存在し、このため処理用ガ
スの一部が基材Ｆの通る隙間あるいは反対側へと流れて
しまい、対向電極間から漏れてしまう。そこで、本実施
の形態では、処理用ガス導入口１３の前方側の圧力抵抗
が高くなるように、基材Ｆが通る隙間を残してスカート
状カバー１５を取り付け、開放面積を小さくしている。

【００６２】このような対策を講じても、処理用ガスは
スカート状カバー１５内に入り込むことがあり、反応性
の高いＴｉ（ｉ−ＯＣ3 Ｈ7 ）4 を原料とする反応性ガ
スである場合、スカート状カバー１５内で基材Ｆに成膜
する可能性があり、膜質及び膜厚の均一性が悪化する可
能性がある。

【００６３】これを阻止する方法として、本実施の形態
では、処理用ガス導入口１３とスカート状カバー１５と
の間に加圧用ノズル１７を設置し、スカート状カバー１
５とロール電極１１との間の隙間（１ｍｍ）にＡｒガス
を流して、処理用ガス導入口１３の前方部を、対向電極
間よりも加圧する、という構成を採用している。なお、
加圧用ノズル１７は、処理用ガス導入口１３と同様な構
造であるので、加圧用ノズル１７から出たガスは、幅方
向に均一に加圧することができ、処理用ガスの幅方向に
均一な流れを乱すことはない。

【００６４】以上のように、本実施の形態によれば、ロ
ール電極１１と曲面電極１２とからなる対向電極の前後
にスカート状カバー１５を設け、そのスカート状カバー
１５とロール電極１１との間に加圧用ノズル１７からガ
スを供給して、処理用ガス導入口１３の前方部を、対向
電極間よりも加圧しているので、反応性の高いＴｉ（ｉ
−ＯＣ3 Ｈ7 ）4 等の反応性ガスを使用した場合であっ
ても、放電空間以外において成膜（付着）することを防
止できる。

【００６５】

【実施例】図１に示した放電プラズマ処理装置におい
て、以下の条件で基材Ｆの表面にＴｉＯ2 薄膜を形成し
た。＜装置概要＞ロール電極（陰極）：半径４００ｍｍ、幅７６０ｍｍ
（溶射コート）曲面電極（陽極）：半径４０２ｍｍ、幅７１０ｍｍ（溶
射コート）電極間の隙間：２ｍｍ電極間長さ：１００ｍｍスカート状カバー材質：ＰＯＭスカート状カバー形状：図２、図３参照処理用ガス導入口：２室式（温調有、図４参照）処理用ガス吸引口：処理用ガス導入口と同じ形状スカート状カバー内の加圧方式：２段式（図５参照）使用電源：ハイデン研究所製電源液体材料気化供給装置：日本パイオニクス株式会社製＜成膜条件＞基材：ＰＥＴ厚み８０μｍ（ハードコート塗工品）基材幅：７１０ｍｍ成膜材料：Ｔｉ（ｉ−Ｏ3 Ｈ7 ）4 キャリアガス：Ａｒガスガス流量：５０ＳＬＭガス温度：８５℃ ロール電極温度：７０℃ 曲面電極温度：７０℃ 加圧使用ガス：Ａｒガス加圧使用量：１０ＳＬＭ以上の条件で成膜を行った結果、スカート状カバー１５
内の漏れを防止することができた。また、基材Ｆを停止
した状態で成膜を行い、その基材Ｆの表面を、ＸＰＳに
よってＴｉ成分の有無を評価した結果、スカート状カバ
ー１５とロール電極１１との間にはＴｉ成分は見られな
かった。

【００６６】さらに、加圧用ガスの流量についてシミュ
レーション計算を行った。そのシミュレーションにおい
て、スカート状カバー１５とロール電極１１との間の空
隙Ｄ（１ｍｍ）を加圧しない場合の圧力を１．５Ｐａと
し、空隙Ｄを５．４Ｐａにまで加圧した状態でのガスの
流れを計算したところ、ガスの流れがスカート状カバー
１５側に戻ることがないという結果が得られた。

【００６７】

【発明の効果】以上説明したように、本発明の放電プラ
ズマ処理装置によれば、放電プラズマを発生する対向電
極の前後に、対向電極間の隙間よりも狭い空隙を形成す
るスカート状カバーを設けるとともに、処理用ガス導入
口の前方側に加圧用ノズルを設け、その加圧用ノズルか
ら、対向電極の一方の電極とスカート状カバーとの間に
ガスを供給して、処理用ガス導入口の前方部を、対向電
極間よりも加圧するように構成しているので、ガス漏れ
により発生する反応物による基材の汚れ、装置内の搬送
系の汚れがなくなる。その結果、基材表面に良質な薄膜
を成膜することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施の形態の構成を模式的に示す図で
ある。

【図２】本発明の実施の形態の要部構成を示す図であ
る。

【図３】図２のＸ−Ｘ断面図である。

【図４】本発明の実施の形態に用いる処理用ガス導入口
の構造を示す図である。

【図５】本発明の放電プラズマ処理装置に適用する加圧
方式の例を示す模式図である。

【図６】本発明の放電プラズマ処理装置に適用する加圧
方式の他の例を示す模式図である。

【図７】本発明の放電プラズマ処理装置に適用する加圧
方式の別の例を示す模式図である。

【図８】本発明の放電プラズマ処理装置に適用する吸引
方式の例を示す模式図である。

【図９】対向電極間に印加するパルス電界の例を示す電
圧波形図である。

【図１０】対向電極間に印加するパルス電界のパルス継
続時間の例を示す図である。

【符号の説明】

１チャンバ２高圧パルス電源３巻き出しロール４加熱ロール５処理用ガス供給装置６真空ポンプ７巻き取りロール８，９シール装置１１ロール電極１２曲面電極１３処理用ガス導入口１４処理用ガス吸引口１５，１６スカート状カバー１７加圧用ノズル１８吸引用ノズル１９サイド板

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】放電プラズマを発生させる対向電極と、
この対向電極間の放電空間内に基材を連続的に走行させ
る基材走行系と、放電空間内に処理用ガスを対向電極の
前方側から供給する処理用ガス導入口を備え、放電空間
内に基材を走行させながら、対向電極間にパルス電界を
印加することにより放電プラズマを発生させ、その放電
プラズマを用いて基材の表面に薄膜を形成する装置にお
いて、対向電極の前後に、当該対向電極間の隙間よりも狭い空
隙を形成するスカート状カバーを設けるとともに、処理
用ガス導入口の前方側に加圧用ノズルを設け、その加圧
用ノズルから、対向電極の一方の電極とスカート状カバ
ーとの間にガスを供給して、処理用ガス導入口の前方部
を、対向電極間よりも加圧することを特徴とする放電プ
ラズマ処理装置。
【請求項２】加圧用ガスとして不活性ガスを使用する
ことを特徴とする請求項１記載の放電プラズマ処理装
置。
【請求項３】処理用ガス導入口の前方側に吸引用ノズ
ルを設け、処理用ガス導入口の前方部を、加圧及び吸引
することを特徴とする請求項１または２記載の放電プラ
ズマ処理装置。