JP2019143233A

JP2019143233A - プラズマ処理装置

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Publication number: JP2019143233A
Application number: JP2018199522A
Authority: JP
Inventors: 鈴木　泰雄; Yasuo Suzuki; 泰雄鈴木; 丹上　正安; Masayasu Tanjo; 正安丹上
Original assignee: Plasma Ion Assist Co Ltd
Current assignee: Plasma Ion Assist Co Ltd
Priority date: 2018-02-16
Filing date: 2018-10-23
Publication date: 2019-08-29
Anticipated expiration: 2038-10-23
Also published as: JP7181587B2

Abstract

【課題】製造の高効率化を図りつつ、仮にシート状基材が薄い場合であっても、品質を担保する。【解決手段】シート状基材Ｚをプラズマ処理するプラズマ処理室Ｘと、プラズマ処理室Ｘ内にプラズマを発生されるための高周波アンテナ３と、シート状基材Ｚを上下方向に沿ってプラズマ処理室Ｘ内に送り出す送り出し機構１０とを備えるようにした。【選択図】図１

Description

本発明は、例えばシート状基材に成膜等のプラズマ処理をするプラズマ処理装置に関するものである。

この種のプラズマ処理装置としては、シート状基材を連続成膜することのできるロール・ツー・ロール方式と呼ばれるものがあり、この方式によれば、カセット・ツー・カセット方式と呼ばれる断続成膜に比べて、成膜速度が速く、生産性の向上を図れる。

このロール・ツー・ロール方式のプラズマ処理装置としては、特許文献１に示すように、シート状基材を送り出す送り出しローラと、シート状基材を巻き取る巻き取りローラとを備え、シート状基材を水平方向に沿って搬送しながらプラズマ処理室でプラズマ処理するように構成されたものがある。

しかしながら、上述した構成であると、プラズマ処理中にシート状基材がプラズマのイオンエネルギーで加熱されて軟化し、その軟化したシート状基材を撓まないように巻き取りローラによって引っ張られるので、シート状基材が幅方向中央部に向かって縮もうとする。これにより、シート状基材にシワが生じてしまう。かかる問題は、シート状基材が薄い場合により顕著となる。

特開２０１５−１８５４９４号公報

そこで本発明は、上述した問題を一挙に解決すべくなされたものであり、生産性の向上を図りつつ、仮にシート状基材が薄い場合であっても、シワの発生を防止できるようにすることその主たる課題とするものである。

すなわち本発明に係るプラズマ処理装置は、シート状基材をプラズマ処理するプラズマ処理室と、前記プラズマ処理室内にプラズマを発生されるための高周波アンテナと、前記シート状基材を上下方向に沿って前記プラズマ処理室内に送り出す送り出し機構とを備えることを特徴とするものである。

このように構成されたプラズマ処理装置によれば、送り出し機構がシート状基材を上下方向に沿ってプラズマ処理室に送り出すので、プラズマ処理中のシート状基材の撓みを低減することができる。
これにより、シート状基材を連続的に送り出すことで生産性の向上を図りつつ、シート状基材に加わる張力を低減させることができるので、仮にシート状基材が薄い場合であっても、シワの発生を防止することができる。

前記送り出し機構が、前記プラズマ処理室の上方に設けられていることが好ましい。
このように構成されたプラズマ処理装置によれば、プラズマ処理室の上方に設けられた送り出し機構が、シート状基材を下方に送り出すので、下方から引っ張らなくてもシート状基材は自重で降りていく。
これにより、シート状基材に加わる張力を可及的に小さくすることができ、シワの発生を防止することができる。

一方、送り出し機構がプラズマ処理室の上方に設けられている場合、送り出し機構にシート状基材を取り付けたり取り外したりする作業が大変である。
そこで、作業性の向上を図るためには、前記プラズマ処理室を通過した前記シート状基材を上下方向に沿って巻き取る巻き取り機構をさらに備え、前記送り出し機構及び前記巻き取り機構が、前記プラズマ処理室の下方に設けられていることが好ましい。
このような構成であれば、送り出し機構及び巻き取り機構に対するシート状基材の取り付けや取り外しを容易にすることができる。

プラズマ処理されたシート状基材を巻き取りローラによって巻き取る場合には、プラズマ中のイオンエネルギーで加熱されたシート状基材に張力が加わることによりシワが生じやすい。
そこで、プラズマ処理されたシート状基材を巻き取るようにしつつも、シワの発生を防止できるようにするためには、前記シート状基材を巻き取る巻き取りローラと、プラズマ処理された前記シート状基材を前記巻き取りローラにガイドしつつ冷却する冷却ローラとを備えることが好ましい。
このような構成であれば、シート状基材に張力が加わったとしても、巻き取りローラによって巻き取られる前にシート状基材を冷却することでシワの発生を防止することができる。

シート状基材にシワが生じてしまうのは、上述したように種々の要因で加熱さているシート状基材を引っ張る際にシート状基材が幅方向中央に向かって縮もうとするからである。
そこで、シート状基材の幅方向中央への縮みを抑えるためには、前記プラズマ処理された前記シート状基材を前記冷却ローラにガイドするガイドローラをさらに備え、前記ガイドローラが、下降する前記シート状基材の幅方向外側端部を当該シート状基材の幅方向中央部よりも先に受けるように構成されていることが好ましい。
ガイドローラがこのような形状であれば、ガイドローラに到達したシート状基材は幅方向外側に引っ張れるので、幅方向中央への縮みを抑えることができ、シワを発生されることなく、シート状基材を冷却ローラに導くことができる。

前記巻き取りローラにより前記シート状基材に加わる張力を検出する張力検出手段と、前記張力検出手段により検出された張力に基づいて、前記送り出し機構又は前記巻き取りローラの少なくとも一方を制御する制御装置とをさらに備えることが好ましい。
このような構成であれば、シート状基材を送り出す速度や巻き取る速度をシワが発生しない速度に制御することができる。

上述した作用効果がより顕著に発揮される具体的な実施態様としては、前記プラズマ処理室に前記シート状基材を加熱するヒータが設けられている構成が挙げられる。

ところで、プラズマ処理室には、送り出し機構により送り出されたシート状基材をプラズマ処理室に搬入するためのスリットや、プラズマ処理されたシート状基材をプラズマ処理室から搬出するためのスリットが形成されている。これらのスリットは、プラズマ処理室に供給される原料ガスの漏れ量を少なくすべく、幅が狭い方が好ましい。
しかしながら、シート状基材を自重で降ろそうとすると、シート状基材がぶれてしまい、スリットに擦れて傷つくという問題が生じる。
そこで、前記プラズマ処理室の互いに対向する対向壁に前記シート状基材が通過可能なスリットが形成されており、前記スリットに前記シート状基材の搬送をガイドする一対のガイド板が設けられていることが好ましい。
このような構成であれば、シート状基材がぶれたとしても、ガイド板によってシート状基材がスリットに擦れることを防ぐことができ、シート状基材の損傷を防止できる。

前記プラズマ処理室に供給される原料ガスとは異種のガスが供給される部屋と、当該部屋と前記プラズマ処理室との間に介在するとともに、当該部屋及び前記プラズマ処理室よりも減圧された減圧室とを備えることが好ましい。
このような構成であれば、両部屋の間に減圧室を介在させているので、原料ガス及び異種のガスが混ざり合うことを防ぐことができる。

このように構成した本発明によれば、生産性の向上を図りつつ、仮にシート状基材が薄い場合であっても、シワの発生を防止することができる。

本実施形態に係るプラズマ処理装置の構成を示す模式図。本実施形態に係る第１ガイドローラの構成を示す模式図。その他の実施形態におけるプラズマ処理装置の構成を示す模式図。その他の実施形態におけるプラズマ処理装置の構成を示す模式図。その他の実施形態における第１ガイドローラの構成を示す模式図。その他の実施形態におけるプラズマ処理装置の構成を示す模式図。

以下に本発明に係るプラズマ処理装置の一実施形態について図面を参照して説明する。

本実施形態のプラズマ処理装置１００は、例えば燃料電池用セパレータを製造するために用いられるものであり、ここではシート状基材Ｚに酸やアルカリに対する耐食性を有するガスバリヤ被膜を成膜するものである。
ここでのシート状基材Ｚは、例えば厚みが２０μｍ程度のアルミニウムであり、ガスバリヤ被膜は、導電性を有し、且つ、酸素及び水蒸気の浸透を抑制する例えば導電性ＤＬＣ被膜である。ただし、シート状基材Ｚやガスバリヤ被膜としては、上記のものに限らず、種々のものを選択して構わない。

具体的にプラズマ処理装置１００は、所謂ロール・ツー・ロール方式のものであり、図１に示すように、シート状基材Ｚを送り出す送り出し機構１０と、送り出されたシート状基材Ｚをプラズマ処理するプラズマ処理室Ｘと、プラズマ処理されたシート状基材Ｚを巻き取る巻き取り機構２０とを具備している。

送り出し機構１０は、シート状基材Ｚが巻回されてなるコイル材からシート状基材Ｚを送り出すものであり、コイル材がセットされる送り出しローラ１１を少なくとも備えたものである。この送り出しローラ１１は、セットされたコイル材と電気的に接続されており、後述のプラズマ処理における負の直流電圧又は負のパルス電圧が図示しないバイアス電源から印加される。

この送り出し機構１０は、例えばターボン分子ポンプＴＭＰやロータリーポンプＲＰ等を備えた第１排気系Ｅ１により排気された搬出室Ｍに収容されており、この搬出室Ｍには送り出しローラ１１により送り出されたシート状基材Ｚが通過する第１スリットＳ１が形成されている。本実施形態の搬出室Ｍには、例えば窒素ガスが供給されて１Ｐａに保たれているが、供給するガス種や保持する圧力はこれに限るものではない。

さらに送り出し機構１０は、送り出しローラ１１から送り出されたシート状基材Ｚをスリットに導く複数のガイドローラ１２を備えている。これらのガイドローラ１２は、回転自在なものであり、ここでは３つのガイドローラ１２を示しているが、ガイドローラ１２の数はこれに限られるものではないし、必ずしもガイドローラ１２を用いる必要はない。

然して、本実施形態の送り出し機構１０は、プラズマ処理室Ｘの上方に設けられており、シート状基材Ｚを下方に送り出すものである。具体的には、上述した搬出室Ｍがプラズマ処理室Ｘの上方に位置しており、この搬出室Ｍの下壁Ｍａに形成された第１スリットＳ１を通過したシート状基材Ｚが、鉛直方向に沿って自重で下降して、プラズマ処理室Ｘに向かうように構成されている。

このようにシート状基材Ｚを自重で下降させると、シート状基材Ｚがぶれ易く、第１スリットＳ１に擦れて傷つく恐れがある。そこで、第１スリットＳ１にはシート状基材Ｚの搬送をガイドする一対のガイド板Ｐが設けられている。これらのガイド板Ｐは、第１スリットＳ１を通過するシート状基材Ｚを挟むように対向して設けられており、シート状基材Ｚの搬送方向、すなわち鉛直方向に沿って第１スリットＳ１の上方及び下方に延びている。これらのガイド板Ｐの間隔は、狭すぎるとシート状基材Ｚがガイド板Ｐに触れてしまい、広すぎると搬出室Ｍに供給されたガスが漏れやすくなることから、１ｍｍ以上５ｍｍ以下が好ましく、より好ましくは２ｍｍである。なお、ガイド板Ｐの間隔と第１スリットＳ１の幅とはほぼ等しい。

プラズマ処理室Ｘは、上述した第１排気系Ｅ１により排気されており、当該プラズマ処理室Ｘにプラズマを発生させるための高周波アンテナ３と、当該プラズマ処理室Ｘに搬送されたシート状基材Ｚを加熱するヒータ４とが設けられている。このプラズマ処理室Ｘには、プラズマの原料ガスが供給されて所定の圧力に保持されている。なお、プラズマ処理室Ｘに供給するガス種や保持する圧力は、後述するものに限るものではなく、適宜変更して構わない。

本実施形態では、異なるプラズマ処理を行う２つのプラズマ処理室Ｘが、シート状基材Ｚの搬送方向に沿って直列に設けられている。これらのプラズマ処理室Ｘは、仕切り壁Ｘａを介して上下に隣り合っており、以下では上側のプラズマ処理室Ｘを第１プラズマ処理室Ｘ１と呼び、下側のプラズマ処理室Ｘを第２プラズマ処理室Ｘ２と呼ぶ。なお、第１プラズマ処理室Ｘ１及び第２プラズマ処理室Ｘ２は共通の第１排気系Ｅ１により排気されているが、別々の排気系を用いて排気しても構わない。また、ここでは第１プラズマ処理室Ｘ１の高周波アンテナ３と、第２プラズマ処理室Ｘ２の高周波アンテナ３とが、いずれもシート状基材Ｚの一方の面側（表面側）に設けられているが、第１プラズマ処理室Ｘ１の高周波アンテナ３がシート状基材Ｚの一方の面側（表面側）に設けられ、第２プラズマ処理室Ｘ２の高周波アンテナ３がシート状基材Ｚの他方の面側（裏面側）に設けられていても良い。

第１プラズマ処理室Ｘ１は、後述する導電性ＤＬＣ被膜の密着性を向上させるべく、シート状基材Ｚに核（云わば髪の毛でいう毛根のようなもの）を形成する部屋である。より具体的に説明すると、第１プラズマ処理室Ｘ１には例えばメタン等の炭素化合物ガスが原料ガスとして供給されて１Ｐａに保持されており、高周波アンテナ３に図示しない整合器を介して高周波電源５からの高周波電力を印加することで、シート状基材Ｚの表面近傍には炭素イオンを含む放電プラズマが発生する。そして、上述した送り出しローラ１１を介して、負の直流電圧又は負のパルス電圧をシート状基材Ｚに印加することで、シート状基材Ｚの表面に炭素イオンが注入されて核が形成される。

この第１プラズマ処理室Ｘ１は、搬出室Ｍの下方に位置しており、搬出室Ｍから下降してきたシート状基材Ｚが上壁Ｘｂに形成された第２スリットＳ２を通過して搬入され、核の形成されたシート状基材Ｚが下壁である仕切り壁Ｘａに形成された第３スリットＳ３を通過して搬出されるように構成されている。なお、これらの第２スリットＳ２及び第３スリットＳ３には、上述した第１スリットＳ１と同様、一対のガイド板Ｐが設けられており、これらのガイド板Ｐの間隔は、上述した理由で１ｍｍ以上５ｍｍ以下が好ましく、より好ましくは２ｍｍである。

ところで、第１プラズマ処理室Ｘ１に供給される原料ガスと、上述した搬出室Ｍに供給されるガスとは、互いに異なる種類である。そのため、仮に第１プラズマ処理室Ｘ１と搬出室Ｍとが、スリットが形成された仕切り壁を介して隣り合っていると、各部屋の圧力に差がある場合に、圧力の高い部屋のガスがスリットを介して圧力の低い部屋へ流れ込み、異なる種類のガスが混ざり合ってしまう。これにより、例えば原料ガスであるメタンが搬出室Ｍに流れ込んで場合には、シート状基材Ｚに上述した負の直流電圧又は負のパルス電圧が印加されることによりプラズマが発生して、シート状基材Ｚに被膜が形成される。この被膜は、第１プラズマ処理室Ｘ１よりも搬出室Ｍの方が低温であることに起因して絶縁膜となり、後述するガスバリヤ被膜の導電性の低下を招来する。

そこで、第１プラズマ処理室Ｘ１と搬出室Ｍとの間には、これらの部屋よりも減圧された第１減圧室Ｄ１を介在させている。この第１減圧室Ｄ１は、上壁Ｄ１ａに上述した第１スリットＳ１が形成されるとともに、下壁Ｄ１ｂに上述した第２スリットＳ２が形成されており、例えばターボン分子ポンプＴＭＰやロータリーポンプＲＰ等を備えた第２排気系Ｅ２により排気されて例えば１０^−３Ｐａに保たれている。このように第１減圧室Ｄ１を第１プラズマ処理室Ｘ１や搬出室Ｍとは異なる圧力に保てるのは、これらの部屋を連通する第１スリットＳ１や第２スリットＳ２の幅を極めて狭くするとともに（１ｍｍ以上５ｍｍ以下が好ましく、より好ましくは２ｍｍ）、搬出室Ｍや第１プラズマ処理室Ｘ１を排気する第１排気系Ｅ１と、第１減圧室Ｄ１を排気する第２排気系Ｅ２とを別々にしているからである。
これにより、第１プラズマ処理室Ｘ１に供給された原料ガスは、第１減圧室Ｄ１に流れ込んだとしても第１減圧室Ｄ１から排気されるので、搬出室Ｍには流れ込まず、搬出室Ｍに供給されたガスは、第１減圧室Ｄ１に流れ込んだとしても第１減圧室Ｄ１から排気されるので、第１プラズマ処理室Ｘ１に流れ込まない。従って、各部屋Ｍ、Ｘ１に供給されたガスが混ざり合うことを防ぐことができる。これにより、原料ガスであるメタンが搬出室Ｍに流れ込むことによるシート状基材Ｚへの絶縁膜の形成を防ぐことができ、後述するガスバリヤ被膜の導電性を担保することができる。

第２プラズマ処理室Ｘ２は、第１プラズマ処理室Ｘ１においてプラズマ処理されたシート状基材Ｚにガスバリヤ被膜たる導電性ＤＬＣ被膜を形成する部屋である。より具体的に説明すると、第２プラズマ処理室Ｘ２には例えばメタンとアセチレンの混合ガスが原料ガスとして供給されて１Ｐａに保持されており、高周波アンテナ３に図示しない整合器を介して高周波電源５からの高周波電力を印加することで、シート状基材Ｚの表面近傍には炭素イオンを含む放電プラズマが発生する。このとき、導電性ＤＬＣ被膜を導電化すべく、ここではヒータ４によって例えば１５０〜４００℃にシート状基材Ｚを下地加熱している。そして、上述した送り出しローラ１１を介して、負の直流電圧又は負のパルス電圧をシート状基材Ｚに印加するとともに、ヒータ４やプラズマ中のイオンエネルギーによりシート状基材Ｚが追加加熱されることで、シート状基材Ｚの表面に導電性ＤＬＣ被膜が形成される。なお、プラズマ中のイオンエネルギーによる加熱は、プラズマ中のイオンがシート状基材Ｚに注入されることにより、そのイオンの運動エネルギーが熱に変換されることで生じており、シート状基材Ｚが例えば２０μｍ程度の薄い場合に、シート状基材Ｚの熱容量が小さく、より加熱が顕著となる。

この第２プラズマ処理室Ｘ２は、第１プラズマ処理室Ｘ１の下方に位置しており、第１プラズマ処理室Ｘ１でプラズマ処理されたシート状基材Ｚが上壁である仕切り壁Ｘａに形成された第３スリットＳ３を通過して搬入され、導電性ＤＬＣ被膜が形成されたシート状基材Ｚが下壁Ｘｃに形成された第４スリットＳ４を通過して搬出されるように構成されている。なお、第４スリットＳ４には、上述した第１スリットＳ１と同様、一対のガイド板Ｐが設けられており、これらのガイド板Ｐの間隔は、上述した理由で１ｍｍ以上５ｍｍ以下が好ましく、より好ましくは２ｍｍである。

このようにプラズマ処理されたシート状基材Ｚ、すなわち導電性ＤＬＣ被膜が形成されたシート状基材Ｚは、第２プラズマ処理室Ｘ２の下方に設けられた巻き取り機構２０によって巻き取られる。

巻き取り機構２０は、シート状基材Ｚをコイル状に巻き取る巻き取りローラ２１を少なくとも備えたものであり、第２プラズマ処理室Ｘ２の下方に位置する巻取室Ｎに収容されている。この巻取室Ｎは、上述した第１排気系Ｅ１により排気されており、上壁Ｎａには、プラズマ処理されたシート状基材Ｚが通過する第５スリットＳ５が形成されている。なお、巻取室Ｎを排気する排気系は、第１排気系Ｅ１と別であっても良い。本実施形態の巻取室Ｎには、例えば窒素ガスが供給されて１Ｐａに保てれているが、供給するガス種や保持する圧力はこれに限られるものではない。

また、巻取室Ｎと第２プラズマ処理室Ｘ２との間には、上述した第１プラズマ処理室Ｘ１と搬出室Ｍとの間と同様、第２減圧室Ｄ２を介在させている。この第２減圧室Ｄ２は、上壁Ｄ２ａに上述した第４スリットＳ４が形成されるとともに、下壁Ｄ２ｂに上述した第５スリットＳ５が形成されており、例えばターボン分子ポンプＴＭＰ等を備えた第３排気系Ｅ３により排気されて例えば１０^−３Ｐａに保たれている。ここでは、第２減圧室Ｄ２を第１減圧室Ｄ１と共通の第３排気系Ｅ３により排気している。なお、第２減圧室Ｄ２を第２プラズマ処理室Ｘ２や巻取室Ｎとは異なる圧力に保てる理由は、上述した第１減圧室Ｄ１と同様である。
これにより、第２プラズマ処理室Ｘ２に供給された原料ガスは、第２減圧室Ｄ２に流れ込んだとしても第２減圧室Ｄ２から排気されるので、巻取室Ｎには流れ込まず、巻取室Ｎに供給されたガスは、第２減圧室Ｄ２に流れ込んだとしても第２減圧室Ｄ２から排気されるので、第２プラズマ処理室Ｘ２に流れ込まない。従って、各部屋Ｘ２、Ｎに供給されたガスが混ざり合うことを防ぐことができる。

本実施形態の巻き取り機構２０は、第５スリットＳ５を通過したシート状基材Ｚを巻き取りローラ２１に導く複数のガイドローラ２２を備えている。ここでは３つのガイドローラ２２を示しているが、ガイドローラ２２の数はこれに限られるものではない。以下、これらのガイドローラ２２を区別すべく、搬送方向上流側から第１ガイドローラ２２ａ、第２ガイドローラ２２ｂ、及び第３ガイドローラ２２ｃと呼ぶ。

第１ガイドローラ２２ａは、第５スリットＳ５を通過したシート状基材Ｚを受けて第２ガイドローラ２２ｂにガイドする回転自在なローラである。この第１ガイドローラ２２ａは、下降するシート状基材Ｚの幅方向外側端部を当該シート状基材Ｚの幅方向中央部よりも先に受けるように湾曲している。具体的にこの第１ガイドローラ２２ａは、図２に示すように、下方に膨出するように弓形状に湾曲した状態を保ちながら回転するものであり、シート状基材Ｚを幅方向外側に拡げる、或いは、拡げようとするものである。

第２ガイドローラ２２ｂは、シート状基材Ｚを第３ガイドローラ２２ｃにガイドするとともに、シート状基材Ｚに加わる張力を検出する図示しない張力検出機構を構成するものである。具体的にこの第２ガイドローラ２２ｂは、シート状基材Ｚに加わる張力に応じて例えば径方向に移動するように構成された所謂テンションローラであり、その移動量を検出する例えばピエゾ素子などの図示しない検出素子とともに張力検出手段を構成している。

この張力検出手段により検出された検出張力は、図１に示すように、制御装置６に出力され、その制御装置６が検出張力と予め設定された目標張力とを比較して、検出張力が目標張力に近づくように、例えば送り出しローラ１１の回転速度を制御する。なお、制御装置６としては、検出張力が目標張力に近づくように、巻き取りローラ２１の回転速度を制御するように構成されていても良い。

第３ガイドローラ２２ｃは、シート状基材Ｚを巻き取りローラ２１にガイドしつつ、該シート状基材Ｚを冷却するための回転自在なローラである。具体的に第３ガイドローラ２２ｃは、内部に例えば水などの冷却液が流れる流路が形成された冷却（水冷）ローラである。

このように構成された本実施形態のプラズマ処理装置１００によれば、プラズマ処理室Ｘの上方に設けられた送り出し機構１０が、シート状基材Ｚを鉛直方向に沿って下方に送り出しており、シート状基材Ｚは自重で降りていくので、シート状基材Ｚに加わる張力を可及的に小さくすることができる。
これにより、シート状基材Ｚが薄い場合にはヒータ４に加えてプラズマ中のイオンエネルギーやバイアス電圧によってイオンが加速されて増大化されたイオンエネルギーによってもシート状基材Ｚが追加加熱されるものの、プラズマ処理されたシート状基材Ｚを巻き取るための張力をごく僅かに抑えることができる。その結果、ロール・ツー・ロール方式による生産性の向上を図りつつ、シート状基材Ｚに形成した膜にシワが発生することを防止することができる。

また、第１ガイドローラ２２ａが、下降するシート状基材Ｚの幅方向外側端部を当該シート状基材Ｚの幅方向中央部よりも先に受けるように湾曲しているので、第１ガイドローラ２２ａに到達したシート状基材Ｚを幅方向外側に引っ張ることができ、シワの発生を抑えつつシート状基材Ｚを第２ガイドローラ２２ｂに導くことができる。

さらに、第２ガイドローラ２２ｂとしてテンションローラを用いることで、シート状基材Ｚに加わる張力を検出し、その検出張力に基づいて送り出しローラ１１の回転速度を制御しているので、シート状基材Ｚに加わる張力をシワが発生しない程度に抑えつつ、シート状基材Ｚを送り出すことができる。

加えて、第３ガイドローラ２２ｃとして冷却ローラを用いているので、巻き取りローラ２１によって巻き取られる前に、ヒータによる加熱やプラズマ中のイオンエネルギーにより加熱されたシート状基材Ｚを冷却することができ、シート状基材Ｚを巻き取る際のシワの発生をより確実に防ぐことができる。

なお、本発明は前記実施形態に限られるものではない。

例えば、前記実施形態では、２つのプラズマ処理室Ｘを直列に配置していたが、図３に示すように、プラズマ処理室Ｘは１つであっても良い。この場合、前記実施形態の第１プラズマ処理室Ｘで行ったイオン注入が不要であれば、イオン注入の工程を省略しても良い。また、図示していないが３つ以上のプラズマ処理室Ｘを設けても良い。さらには、搬出室Ｍにおいてシート状基材Ｚにプラズマ処理をしても良い。
なお、図３に示すプラズマ処理室Ｘには、一対の高周波アンテナ３と、各高周波アンテナ３に対向した一対のヒータ４とが設けられており、これらの高周波アンテナ３は、シート状基材Ｚの一方の面側（表面側）と、他方の面側（裏面側）とに設けられている。これにより、シート状基材Ｚの表面及び裏面に連続的に成膜することができる。

さらに、前記実施形態のプラズマ処理室Ｘにはヒータ４が設けられていたが、必ずしもプラズマ処理室Ｘにヒータ４を設ける必要はない。この場合にシート状基材Ｚが加熱されるのは、シート状基材Ｚに負の直流電圧又は負のパルス電圧を印加することでシート状基材Ｚにイオンが注入されるからであり、特にシート状基材Ｚが例えば２０μｍ程度の薄い場合にはシート状基材Ｚの熱容量が小さく加熱されやすい。

また、送り出し機構１０としては、図４に示すように、少なくとも一部、具体的には送り出し機構１０を構成するローラの少なくとも１つがプラズマ処理室Ｘの上方に設けられていれば良い。言い換えれば、例えば送り出しローラ１１は、図４に示すように、必ずしもプラズマ処理室Ｘの上方に位置している必要はない。

巻き取り機構２０についても同様に、少なくとも一部、具体的には巻き取り機構２０を構成するローラの少なくとも１つがプラズマ処理室Ｘの下方に設けられていれば良く、図４に示すように、例えば巻き取りローラ２１は必ずしもプラズマ処理室Ｘの下方に位置している必要はない。

前記実施形態では、第１ガイドローラ２２ａを下方に膨出するように湾曲したものとして説明したが、図５に示すように、軸方向端部の外径よりも軸方向中央部の外径の方が小さい形状であっても良い。

さらに、送り出し機構１０は、必ずしもプラズマ処理室Ｘの上方に設けられている必要はなく、図６に示すように、プラズマ処理室Ｘの下方に設けられていても良い。つまり、送り出し機構１０は、シート状基材Ｚを上下方向に沿ってプラズマ処理室Ｘ内に送り出すものであれば良い。
このような構成であれば、送り出し機構１０及び巻き取り機構２０がプラズマ処理室Ｘの下方に設けられているので、これらの送り出し機構１０及び巻き取り機構２０にシート状基材Ｚを取り付けたり取り外したりする作業を簡便にすることができる。

加えて、プラズマ処理装置は、前記実施形態ではシート状基材を上方から下方に送り出すように構成されていたが、シート状基材を下方から上方に送り出すように構成されていても良い。
つまり、送り出し機構１０がプラズマ処理室Ｘの下方に設けられており、巻き取り機構２０がプラズマ処理室Ｘの上方に設けられていても良い。

また、前記実施形態では炭素イオンの注入により核を形成していたが、窒素イオンの注入により核を形成しても構わない。
さらに、核を形成するプラズマ処理を省き、或いは、核を形成するプラズマ処理に加えて、シート状基材の酸化被膜（Ａｌ_２Ｏ_３）を除去するプラズマ処理を行っても良い。具体的にかかるプラズマ処理としては、プラズマ処理室Ｘに例えばアルゴンガスを導入して１Ｐａに保ち、プラズマを発生させることにより酸化被膜を除去するアルゴンガスクリーニングを挙げることができる。

そのうえ、前記実施形態では、プラズマ処理したシート状基材を巻き取り機構２０によって巻き取っていたが、例えばプラズマ処理されたシート状基材を切断したり、折り畳んだりすれば、必ずしも巻き取り機構２０をプラズマ処理装置に備えさせる必要はない。

シート状基材は、アルミニウムに限らず、ニッケル（Ｎｉ）、鉄（Ｆｅ）、マグネシウム（Ｍｇ）、チタニウム（Ｔｉ）又はこれらの金属を含むステンレス等の合金のうち、少なくとも１種類の金属を有するものであっても良い。

ガスバリヤ被膜は、導電性ＤＬＣ被膜に限らず、導電性炭素被膜たる導電性アモルファスカーボン被膜であっても良いし、金属カーバイド被膜、金属オキシカーバイド被膜、金属ナイトライド被膜、金属ボライド被膜及び金属シリサイド被膜などであっても良い。

ガスバリヤ被膜の形成には、前記実施形態で述べたものに限らず、例えば、プラズマＣＶＤ法、真空蒸着法、スパッタリング法、イオンプレーティング法などを用いても良い。

その他、本発明は前記実施形態に限られず、その趣旨を逸脱しない範囲で種々の変形が可能であるのは言うまでもない。

１００・・・プラズマ処理装置
Ｘ・・・プラズマ処理室
３・・・高周波アンテナ
４・・・ヒータ
５・・・高周波電源
Ｐ・・・ガイド板
Ｚ・・・シート状基材
１０・・・送り出し機構
２０・・・巻き取り機構
Ｄ１・・・第１減圧室
Ｄ２・・・第２減圧室

Claims

シート状基材をプラズマ処理するプラズマ処理室と、
前記プラズマ処理室内にプラズマを発生されるための高周波アンテナと、
前記シート状基材を上下方向に沿って前記プラズマ処理室内に送り出す送り出し機構とを備えることを特徴とするプラズマ処理装置。
前記送り出し機構が、前記プラズマ処理室の上方に設けられていることを特徴とする請求項１記載のプラズマ処理装置。
前記プラズマ処理室を通過した前記シート状基材を上下方向に沿って巻き取る巻き取り機構をさらに備え、
前記送り出し機構及び前記巻き取り機構が、前記プラズマ処理室の下方に設けられていることを特徴とする請求項１記載のプラズマ処理装置。
前記シート状基材を巻き取る巻き取りローラと、
プラズマ処理された前記シート状基材を前記巻き取りローラにガイドしつつ冷却する冷却ローラとを備えることを特徴とする請求項１乃至３のうち何れか一項に記載のプラズマ処理装置。
前記プラズマ処理された前記シート状基材を前記冷却ローラにガイドするガイドローラをさらに備え、
前記ガイドローラが、下降する前記シート状基材の幅方向外側端部を当該シート状基材の幅方向中央部よりも先に受けるように構成されていることを特徴とする請求項４記載のプラズマ処理装置。
前記巻き取りローラにより前記シート状基材に加わる張力を検出する張力検出手段と、
前記張力検出手段により検出された張力に基づいて、前記送り出し機構又は前記巻き取りローラの少なくとも一方を制御する制御装置とをさらに備えることを特徴とする請求項４又は５記載のプラズマ処理装置。
前記プラズマ処理室に前記シート状基材を加熱するヒータが設けられていることを特徴とする請求項１乃至６のうち何れか一項に記載のプラズマ処理装置。
前記プラズマ処理室の互いに対向する対向壁に前記シート状基材が通過可能なスリットが形成されており、
前記スリットに前記シート状基材の搬送をガイドする一対のガイド板をさらに備えることを特徴とする請求項１乃至７のうち何れか一項に記載のプラズマ処理装置。
前記プラズマ処理室に供給される原料ガスとは異種のガスが供給される部屋と、
当該部屋と前記プラズマ処理室との間に介在するとともに、当該部屋及び前記プラズマ処理室よりも減圧された減圧室とを備えることを特徴とする請求項１乃至８のうち何れか一項に記載のプラズマ処理装置。