JP2020196934A - プラズマ処理装置 - Google Patents

Abstract

【課題】処理速度をさらに向上できる技術を提供する。【解決手段】プラズマ処理装置１は、送り出しローラ２１と、巻き取りローラ２２と、処理ローラ３１と、中継ローラ３２と、ガス導入部４０と、少なくとも一つの誘導結合型アンテナ５０とを備える。送り出しローラ２１は基材９０を送り出す。巻き取りローラ２２は基材９０を巻き取る。３以上の処理ローラ３１は送り出しローラ２１と巻き取りローラ２２との間において基材９０を搬送し、処理空間Ｖを囲う。中継ローラ３２は処理ローラ３１間において基材９０を中継する。ガス導入部４０は処理空間Ｖにガスを導入する。誘導結合型アンテナ５０は処理空間Ｖ内のガスをプラズマ励起する。【選択図】図１

Description

本願は、プラズマ処理装置に関する。

従来から、ロールツーロール方式のプラズマ処理装置が提案されている（例えば特許文献１）。この特許文献１においては、プラズマ処理装置は、送り出しロールと、巻き取りロールと、搬送ロールと、一対の成膜ロールとを含んでいる。送り出しロールは、成膜対象となるフィルムを送り出し、巻き取りロールは、送り出しロールから送り出されたフィルムを巻き取る。

一対の成膜ロールおよび搬送ロールは送り出しロールと巻き取りロールとの間に設けられ、フィルムを搬送する。一対の成膜ロールは互いに対向して配置される。フィルムは、その成膜対象面が互いに対向するように成膜ロールに掛け渡される。

一対の成膜ロールの間の空間には、ガス供給管から成膜ガスが供給される。また、一対の成膜ロールはプラズマ発生用電源に接続される。プラズマ発生用電源が一対の成膜ロールに電力を供給することにより、一対の成膜ロールの間の成膜ガスがプラズマ化し、容量結合プラズマが形成される。これにより、一対の成膜ロール上のフィルムの成膜対象面に薄膜が形成される。

特許文献１の技術では、一対の成膜ロール上でフィルムに薄膜が形成されるので、単一の成膜ロール上でフィルムに薄膜を形成する場合に比して、成膜レートを倍にすることができる。

特開２０１４−１４４４号公報

しかしながら、特許文献１に記載のプラズマ処理装置においては、成膜ロールはプラズマ発生用の電極として機能するので、一対の成膜ロールが設けられる。よって、特許文献１のプラズマ処理装置では、処理速度の向上に限界がある。

そこで、本願は、処理速度をさらに向上できる技術を提供することを目的とする。

プラズマ処理装置の第１の態様は、基材を送り出す送り出しローラと、前記送り出しローラによって送り出された前記基材を巻き取る巻き取りローラと、前記送り出しローラと前記巻き取りローラとの間において前記基材を搬送し、処理空間を囲う３以上の処理ローラと、前記処理ローラ間において前記基材を中継する中継ローラと、前記処理空間にガスを導入するガス導入部と、前記処理空間の前記ガスをプラズマ励起する少なくとも一つの誘導結合型アンテナとを備える。

プラズマ処理装置の第２の態様は、第１の態様にかかるプラズマ処理装置であって、前記処理ローラの少なくとも一つの内部に設けられており、前記処理空間側に磁界を形成する少なくとも一つの磁界形成部をさらに備える。

プラズマ処理装置の第３の態様は、第２の態様にかかるプラズマ処理装置であって、前記ガス導入部は、励起ガスおよび成膜ガスを前記処理空間に導入し、前記磁界形成部は、前記処理ローラのうち少なくとも一つに設けられていない。

プラズマ処理装置の第４の態様は、第１から第３のいずれか一つの態様にかかるプラズマ処理装置であって、前記ガス導入部は、励起ガスを前記処理空間に吐出する励起ノズルと、前記処理ローラの少なくとも一つに対応して設けられており、対応する前記処理ローラに向かって成膜ガスを吐出する少なくとも一つの成膜ノズルとを含み、前記励起ノズルは、前記処理ローラよりも前記誘導結合型アンテナの近くに設けられ、前記成膜ノズルは、前記誘導結合型アンテナよりも、対応する前記処理ローラの近くに設けられる。

プラズマ処理装置の第５の態様は、第４の態様にかかるプラズマ処理装置であって、前記処理ローラは、第１処理ローラと、前記第１処理ローラよりも前記基材の搬送方向の下流側に設けられた第２処理ローラとを含み、前記成膜ノズルは前記第２処理ローラに対応して設けられており、前記第１処理ローラには、成膜ノズルが設けられていない。

プラズマ処理装置の第６の態様は、第４の態様にかかるプラズマ処理装置であって、前記処理ローラは第１処理ローラおよび第２処理ローラを含み、前記成膜ノズルは、前記第１処理ローラに対応する第１成膜ノズルと、前記第２処理ローラに対応する第２成膜ノズルとを含み、前記第１成膜ノズルは、前記励起ノズルの吐出口から前記第１処理ローラまでの励起ガスの直線経路上に設けられており、前記第２成膜ノズルは、前記励起ノズルの吐出口から前記第２処理ローラまでの励起ガスの直線経路を避けて設けられており、前記第１成膜ノズルの吐出口と前記第１処理ローラとの間の距離は、前記第２成膜ノズルの吐出口と前記第２処理ローラとの間の距離よりも短い。

プラズマ処理装置の第７の態様は、第４または第５の態様にかかるプラズマ処理装置であって、全ての前記成膜ノズルの各々は、前記励起ノズルの吐出口から、対応する前記処理ローラまでの直線経路を避けて設けられる。

プラズマ処理装置の第８の態様は、第４から第７のいずれか一つの態様にかかるプラズマ処理装置であって、前記成膜ノズルは複数設けられ、前記成膜ノズルの少なくとも一つは、他の少なくとも一つの成膜ノズルと異なる種類の成膜ガスを吐出する。

プラズマ処理装置の第９の態様は、第８の態様にかかるプラズマ処理装置であって、前記処理ローラの相互間を仕切る個別仕切部材をさらに備え、前記成膜ノズルは、前記個別仕切部材によって仕切られた空間内に設けられる。

プラズマ処理装置の第１０の態様は、第４から第９のいずれか一つの態様にかかるプラズマ処理装置であって、前記成膜ノズルは、前記基材の搬送方向に交差する交差方向において、前記基材の幅よりも長く、前記成膜ノズルは前記交差方向に沿って並ぶ複数の吐出口を有している。

プラズマ処理装置の第１１の態様は、第１から第１０のいずれか一つの態様にかかるプラズマ処理装置であって、前記処理空間を囲む仕切部材をさらに備え、前記仕切部材には、前記処理ローラの外周面のうち前記基材が接触する部分と対向する貫通窓が形成されている。

プラズマ処理装置の第１２の態様は、第１１の態様にかかるプラズマ処理装置であって、前記仕切部材には、前記処理空間内の気体を排気する排気口が前記貫通窓とは別に形成される。

プラズマ処理装置の第１３の態様は、第１から第１２のいずれか一つの態様にかかるプラズマ処理装置であって、前記基材を加熱する加熱部をさらに備える。

プラズマ処理装置の第１４の態様は、第１から第１３のいずれか一つの態様にかかるプラズマ処理装置であって、前記誘導結合型アンテナは複数設けられており、前記誘導結合型アンテナは、前記基材の搬送方向と交差する仮想線に沿って一列に配列されている。

プラズマ処理装置の第１５の態様は、第１から第１４のいずれか一つの態様にかかるプラズマ処理装置であって、前記誘導結合型アンテナの巻き数は１未満である。

プラズマ処理装置の第１の態様によれば、３以上の処理ローラにおいて（つまり３箇所以上で）、基材に対するプラズマ処理が行われる。よって、処理位置が２箇所以下の場合に比して、処理速度を向上することができる。

プラズマ処理装置の第２の態様によれば、処理ローラの近傍におけるプラズマ密度を向上することができる。よって、高いプラズマ密度で基材に対してプラズマ処理を行うことができる。

プラズマ処理装置の第３の態様によれば、密度の異なる薄膜層を基材に積層することができる。

プラズマ処理装置の第４の態様によれば、第１ノズルは誘導結合型アンテナの近くに設けられ、第２ノズルは誘導結合型アンテナよりも遠くに設けられる。よって、励起ガスはプラズマ励起される一方で、成膜ガスはあまりプラズマ励起されない。したがって、成膜ガス中の不要成分はあまりプラズマ励起されずに、基材にあまり堆積しない。これにより、基材に形成される薄膜中の不要成分の含有量を低減することができる。

プラズマ処理装置の第５の態様によれば、第２処理ローラにおいて、表面改質処理を行った後に、第１処理ローラにおいて成膜処理を行うことができる。

プラズマ処理装置の第６の態様によれば、第１成膜ノズルは、励起ノズルの吐出口から第１処理ローラまでの励起ガスの直線経路上に設けられている。よって、励起ノズルの吐出口から第１処理ローラへ向かう励起ガスは第１成膜ノズルに衝突する。しかるに、第１成膜ノズルと第１処理ローラとの間の距離は長いので、当該励起ガスが第１成膜ノズルを回り込んで、第１成膜ノズルと第１処理ローラとの間の空間に流れ込むことができる。

一方で、第２成膜ノズルは、励起ノズルの吐出口から第２処理ローラまでの励起ガスの直線経路を避けて設けられている。よって、励起ノズルの吐出口から第２処理ローラへ向かう励起ガスは第２成膜ノズルに遮られることなく、第２成膜ノズルと第２処理ローラとの間の空間に流れ込むことができる。

しかも、第２成膜ノズルと第２処理ローラとの間の距離が短いので、第２成膜ノズルを誘導結合型アンテナからより遠ざかることができる。よって、第２成膜ノズルの吐出口から吐出された成膜ガスはプラズマ励起されにくい。したがって、第２処理ローラにおいて形成される薄膜中の不要成分の含有量を低減できる。

プラズマ処理装置の第７の態様によれば、励起ガスが成膜ノズルによって遮られることなく、処理ローラの近傍に流れ込むことができる。

プラズマ処理装置の第８の態様によれば、異なる種類の薄膜層を基材に積層することができる。

プラズマ処理装置の第９の態様によれば、成膜ノズルからの成膜ガスが、対応する処理ローラとは別の処理ローラの近傍に流れることを抑制できる。

プラズマ処理装置の第１０の態様によれば、成膜ガスをより均一に基材に供給できる。

プラズマ処理装置の第１１の態様によれば、励起ガスおよび成膜ガスが処理空間の外側に流出しにくいので、これらのガスの使用量を低減できる。

プラズマ処理装置の第１２の態様によれば、効率的に仕切部材内（処理空間内）の気体を排出できる。

プラズマ処理装置の第１３の態様によれば、良好な薄膜を基材に形成できる。

プラズマ処理装置の第１４の態様によれば、処理ローラの各々と誘導結合型アンテナとの間の距離が略一定となるように、３以上の処理ローラを設けることができる。

プラズマ処理装置の第１５の態様によれば、誘導結合型アンテナのインダクタンスの増大を抑えつつ、誘導磁場を形成することができる。

本願明細書に開示される技術に関する目的と、特徴と、局面と、利点とは、以下に示される詳細な説明と添付図面とによって、さらに明白となる。

プラズマ処理装置の構成の一例を概略的に示す図である。 仕切部材の構成の一例を概略的に示す斜視図である。 誘導結合型アンテナの構成の一例を概略的に示す斜視図である。 磁界形成部の構成の一例を概略的に示す図である。 プラズマ処理装置の動作の一例を示すフローチャートである。 プラズマ処理装置の一部の構成の一例を概略的に示す図である。 プラズマ処理装置の構成の他の一例を概略的に示す図である。 プラズマ処理装置の構成の他の一例を概略的に示す図である。 プラズマ処理装置によって得られた成膜後の基材９０の構成の一例を概略的に示す図である。 プラズマ処理装置の構成の他の一例を概略的に示す図である。 プラズマ処理装置によって得られた成膜後の基材９０の構成の一例を概略的に示す図である。 プラズマ処理装置の構成の他の一例を概略的に示す図である。

以下、添付される図面を参照しながら実施の形態について説明する。なお、図面は概略的に示されるものであり、説明の便宜のため、適宜、構成の省略、または、構成の簡略化がなされるものである。また、図面に示される構成の大きさおよび位置の相互関係は、必ずしも正確に記載されるものではなく、適宜変更され得るものである。

また、以下に示される説明では、同様の構成要素には同じ符号を付して図示し、それらの名称と機能とについても同様のものとする。したがって、それらについての詳細な説明を、重複を避けるために省略する場合がある。

また、図では、適宜にＸＹＺ直交座標が付されている。Ｚ軸方向は鉛直方向に沿う軸であり、ＸＹ平面は水平面に沿う平面である。以下では、Ｘ軸方向の一方側を＋Ｘ側とも呼び、他方側を−Ｘ側とも呼ぶ。Ｙ軸方向およびＺ軸方向についても同様である。

第１の実施の形態．
＜プラズマ処理装置の構成＞
図１は、プラズマ処理装置１の構成の一例を概略的に示す図である。プラズマ処理装置１はロールツーロール方式のプラズマ処理装置であり、基材９０に対してプラズマ処理を行う。プラズマ処理の一例としては、表面改質処理および成膜処理等の処理を挙げることができる。プラズマ処理装置１が基材９０に対して成膜処理を行う場合、プラズマ処理装置１は成膜装置とも呼ばれ得る。基材９０に形成する薄膜としては、例えばシリコン酸化膜またはシリコン窒化膜などの種々の膜を採用できる。

基材９０は湾曲可能な帯状の基材であり、ロール状に形成することができる。基材９０としては、例えばＰＥＴ（ポリエチレンテレフタレート）、ＰＥＮ（ポリエチレンナフタレート）、ＰＩ（ポリイミド）およびＰＥＥＫ（ポリエーテルエーテルケトン）などの樹脂フィルムを採用することができる。基材９０の幅（Ｙ軸方向に沿う幅）は例えば３００ｍｍ程度以上に設定され得る。

プラズマ処理装置１は、チャンバー１０と、送り出しローラ２１と、巻き取りローラ２２と、複数の搬送ローラとしての処理ローラ３１および中継ローラ３２と、ガス導入部４０と、誘導結合型アンテナ５０と、吸引部６０と、制御部７０とを含む。

チャンバー１０は例えば真空チャンバーである。チャンバー１０は例えば略直方体の外観形状を有する。チャンバー１０には排気口１０ａが形成されている。図１の例では、排気口１０ａはチャンバー１０の側壁に設けられているものの、排気口１０ａの位置は適宜に変更され得る。

吸引部６０はチャンバー１０内の気体を排気口１０ａから吸引して、チャンバー１０内の圧力を所定のプロセス圧まで減圧する。図１の例では、吸引部６０は、吸引管６１と、吸引バルブ６２と、真空ポンプ６３とを含んでいる。吸引管６１の一端は排気口１０ａに接続されており、他端は真空ポンプ６３に接続されている。真空ポンプ６３は制御部７０によって制御され、吸引管６１を介してチャンバー１０内の気体を吸引する。吸引バルブ６２は吸引管６１の途中に設けられている。吸引バルブ６２は制御部７０によって制御され、吸引管６１の内部の流路の開閉を切り替える。

図１の例では、チャンバー１０の内部には、送り出しローラ２１、巻き取りローラ２２、複数の搬送ローラ（処理ローラ３１および中継ローラ３２）および誘導結合型アンテナ５０が設けられている。

送り出しローラ２１は基材９０を搬送経路に送り出す。送り出しローラ２１は略円柱形状の外周面を有している。送り出しローラ２１はその中心軸が水平方向（ここではＹ軸方向）に沿うように設けられる。また、送り出しローラ２１はその中心軸のまわりで回転可能に設けられる。送り出しローラ２１には、ロール状の基材９０が取り付けられている。送り出しローラ２１が回転することにより、基材９０が送り出しローラ２１から送り出される。

巻き取りローラ２２は、送り出しローラ２１から送り出された基材９０をロール状に巻き取る。巻き取りローラ２２は略円柱形状の外周面を有している。巻き取りローラ２２はその中心軸が水平方向（ここではＹ軸方向）に沿うように設けられる。また、巻き取りローラ２２はその中心軸のまわりで回転可能に設けられる。巻き取りローラ２２が回転することにより、基材９０が巻き取りローラ２２に巻き取られる。

処理ローラ３１および中継ローラ３２は送り出しローラ２１と巻き取りローラ２２との間に設けられており、基材９０の搬送に伴って回転するローラである。処理ローラ３１および中継ローラ３２の各々は略円柱形状の外周面を有しており、その中心軸が水平方向（ここではＹ軸方向）に沿うように設けられる。

図１の例では、３つの処理ローラ３１および２つの中継ローラ３２が設けられている。以下では、３つの処理ローラ３１をそれぞれ処理ローラ３１ａ、処理ローラ３１ｂおよび処理ローラ３１ｃとも呼ぶ。処理ローラ３１ａは基材９０の搬送経路において最も上流側に位置し、処理ローラ３１ｃは当該搬送経路において最も下流側に位置し、処理ローラ３１ｂは当該搬送経路において処理ローラ３１ａと処理ローラ３１ｃとの間に位置する。

３つの処理ローラ３１はＺＸ平面において処理空間Ｖを囲むように設けられている。図１の例では、処理ローラ３１ａおよび処理ローラ３１ｃがＸ軸方向において処理空間Ｖを隔てて互いに対向しており、処理ローラ３１ｂが処理空間Ｖに対して＋Ｚ側に位置している。平面視において（つまりＺ軸方向に沿って見て）、処理ローラ３１ｂは処理ローラ３１ａと処理ローラ３１ｃとの間の中央に位置していてもよい。

中継ローラ３２は基材９０の搬送経路において処理ローラ３１の相互間に設けられ、基材９０を中継する。図１の例では、隣り合う処理ローラ３１の間に対応して１つの中継ローラ３２が設けられている。また中継ローラ３２は、その両隣の処理ローラ３１よりも処理空間Ｖから遠い位置に設けられている。以下では、２つの中継ローラ３２をそれぞれ中継ローラ３２ａおよび中継ローラ３２ｂとも呼ぶ。中継ローラ３２ａは基材９０の搬送経路において処理ローラ３１ａと処理ローラ３１ｂとの間に位置し、中継ローラ３２ｂは当該搬送経路において処理ローラ３１ｂと処理ローラ３１ｃとの間に位置する。

送り出しローラ２１から送り出された基材９０は、処理ローラ３１の各々の外周面のうち処理空間Ｖ側の領域、および、中継ローラ３２の各々の外周面のうち処理空間Ｖとは反対側の領域に、交互に掛け渡されて、巻き取りローラ２２へと巻き取られる。このような搬送経路において、基材９０は処理ローラ３１の各々の外周面上において処理空間Ｖに対向する。

図１の例では、チャンバー１０内には、処理空間Ｖを区画するための仕切部材８０が設けられている。図２は、仕切部材８０の構成の一例を概略的に示す斜視図である。仕切部材８０は上板８１と下板８２と側壁８３とを有している。上板８１および下板８２はその厚み方向がＺ軸方向に沿うように設けられている。また、上板８１および下板８２はＺ軸方向において処理空間Ｖを隔てて互いに対向しており、下板８２は上板８１に対して−Ｚ側に位置している。側壁８３は上板８１の周縁と下板８２の周縁とを連結する。この仕切部材８０の内部空間が処理空間Ｖに相当する。仕切部材８０はチムニーとも呼ばれ得る。

図２の例では、仕切部材８０は略直方体の外観形状を有している。つまり、上板８１および下板８２は略同一形状の矩形形状を有している。ここでは、仕切部材８０は上板８１の一辺がＸ軸方向に沿うように配置される。

仕切部材８０には、処理ローラ３１の外周面のうち基材９０が接触する部分と対向する貫通窓８４が形成されている。貫通窓８４は仕切部材８０内の処理空間Ｖと仕切部材８０の外部空間とを繋げる。ここでは、仕切部材８０には、３つの処理ローラ３１に対応して３つの貫通窓８４が形成されている。以下では、３つの貫通窓３４をそれぞれ貫通窓８４ａ、貫通窓８４ｂおよび貫通窓８４ｃとも呼ぶ。貫通窓８４ａは−Ｘ側の側壁８３に形成され、貫通窓８４ｂは上板８１に形成され、貫通窓８４ｃは＋Ｘ側の側壁８３に形成される。

各貫通窓８４はＹ軸方向に沿って長い長尺形状を有している。ここでいう長尺形状とは、その長手方向における長さが短手方向における長さよりも長い形状をいう。貫通窓８４のＹ軸方向における長さは、処理ローラ３１よりもわずかに長い。例えば、処理ローラ３１の外周面の周方向における一部は貫通窓８４を介して仕切部材８０の内部に位置し、残りの一部は仕切部材８０の外部に位置する。基材９０は、貫通窓８４と対向する位置において各処理ローラ３１の外周面に接触しており、当該外周面を屈曲面として略Ｖ字状に湾曲している。以下では、基材９０のうち処理空間Ｖ側の主面を処理対象面と呼ぶ。

基材９０が搬送されることにより、基材９０の所定領域（長手方向の一部の領域）は処理ローラ３１ａの外周面、処理ローラ３１ｂの外周面および処理ローラ３１ｃの外周面をこの順に通過するので、基材９０は処理空間Ｖを３回通過する。後に詳述するように、基材９０の処理対象面は処理空間Ｖの通過時においてプラズマ処理を受けるので、基材９０の処理対象面には、プラズマ処理が３回行われる。

図２に例示するように、仕切部材８０には、貫通窓８４とは別に排気口８０ａが形成されていてもよい。図２の例では、排気口８０ａは、貫通窓８４が形成されていない面、具体的な一例として−Ｙ側の側壁８３に形成されている。排気口８０ａは側壁８３を貫通する。処理空間Ｖ内の気体は貫通窓８４および排気口８０ａから外部へと排出され、排気口１０ａを介してチャンバー１０の外部へと排出される。排気口８０ａが設けられていることにより、処理空間Ｖ内の気体を効率的に排出できる。なお、貫通窓８４のみで気体を十分に排出できる場合には、排気口８０ａは不要である。

再び図１を参照して、誘導結合型アンテナ５０は処理空間Ｖにプラズマを発生させる。図１の例では、誘導結合型アンテナ５０は処理空間Ｖのうち−Ｚ側の領域において、処理ローラ３１ｂとＺ軸方向において対向する位置に設けられている。図１の例では、誘導結合型アンテナ５０は処理ローラ３１ａおよび処理ローラ３１ｃのいずれよりも、−Ｚ側に設けられている。

誘導結合型アンテナ５０は整合回路５４を介して高周波電源５３に電気的に接続されている。整合回路５４は誘導結合型アンテナ５０と高周波電源５３との間でインピーダンスを整合させる。高周波電源５３は整合回路５４を介して誘導結合型アンテナ５０に高周波電力を供給する。高周波電源５３の出力は制御部７０によって制御される。誘導結合型アンテナ５０に高周波電流が流れると、誘導結合型アンテナ５０の周囲（処理空間Ｖ）に誘導結合プラズマが発生する。

図３は、誘導結合型アンテナ５０の構成の一例を概略的に示す斜視図である。図３では、−Ｚ側から見た誘導結合型アンテナ５０の構成が示されている。図３の例では、複数の誘導結合型アンテナ５０が設けられている。これら複数の誘導結合型アンテナ５０は、基材９０の搬送方向に交差する交差方向（ここではＹ軸方向）に沿う仮想線Ｋ１上に一列に並んで設けられる。各誘導結合型アンテナ５０は、例えば、金属製のパイプ状導体をＵ字状に曲げて形成される。各誘導結合型アンテナ５０はそのＵ字形状の両端が仮想線Ｋ１上に並ぶように設けられる。誘導結合型アンテナ５０は高温となるので、その内部に冷却水を循環させるなどして、適宜、冷却されている。

図１を参照して、各誘導結合型アンテナ５０の両端は仕切部材８０の下板８２を貫通しており、整合回路５４を介して高周波電源５３に電気的に接続される。各誘導結合型アンテナ５０は仕切部材８０の下板８２から＋Ｚ側に突出する。

また、図１および図２の例では、誘導結合型アンテナ５０は保護部材５１によって囲まれる。保護部材５１は例えば石英（石英硝子）などの誘電体によって形成される。保護部材５１はＵ字状の筒状形状を有しており、誘導結合型アンテナ５０を囲っている。保護部材５１の両端も仕切部材８０の下板８２を貫通する。

このように構成された誘導結合型アンテナ５０は、Ｘ軸方向を巻回軸方向とし巻き数が１未満のループアンテナと見ることができる。そのため、誘導結合型アンテナ５０は低インダクタンスである。このような小型のアンテナを、巻回軸方向と直交する方向に複数並べて配置することで、インダクタンスの増大を抑えつつ、プラズマ発生のための誘導磁場を広い範囲に形成することが可能である。

なお、誘導結合型アンテナ５０は上述した態様に限るものではなく、例えばループ状またはコイル状の導体によって構成されてもよい。また、誘導結合型アンテナ５０は必ずしも仕切部材８０の内部に突出している必要はない。誘導結合型アンテナ５０の＋Ｚ側の端（上端）が下板８２の上面と同じ高さ位置に設けられてもよく、あるいは、当該上面よりも−Ｚ側に設けられてもよい。また、誘導結合型アンテナ５０は仕切部材８０の外部に設けられてもよい。

また、図３の例では、複数の誘導結合型アンテナ５０が設けられているものの、誘導結合型アンテナ５０は１以上設けられれば良い。一方、複数の誘導結合型アンテナ５０が設けられる場合には、誘導結合型アンテナ５０の配置態様は上述に限らない。例えば複数の誘導結合型アンテナ５０はＸ軸方向およびＹ軸方向をそれぞれ行方向および列方向としたマトリクス状に配置されてもよい。

再び図１を参照して、ガス導入部４０は処理空間Ｖにガスを導入する。ここでは、ガス導入部４０は励起ガスおよび成膜ガスを処理空間Ｖに導入する。励起ガスおよび成膜ガスとしては、基材９０に形成する薄膜の種類に応じたガスが採用される。例えば、励起ガスとしては、酸素（Ｏ_２）ガス、亜酸化窒素（Ｎ_２Ｏ）ガス、アンモニア（ＮＨ_３）ガスおよび窒素（Ｎ_２）ガスの少なくともいずれかを採用することができる。成膜ガスとしては、例えば、モノシラン（ＳｉＨ_４）ガスまたは有機珪素化合物ガスを採用することができる。有機珪素化合物としては、例えば、ＨＭＤＳＯ（ヘキサメチルジシロキサン）、ＨＭＤＳ（ヘキサメチルジシラン）またはＴＥＯＳ（テトラエトキシオルソシリケート）を採用することができる。

図１の例では、ガス導入部４０は、励起ガス導入部４１と、成膜ガス導入部４２とを含んでいる。励起ガス導入部４１は励起ガスを処理空間Ｖ内に導入する。励起ガス導入部４１は、励起ノズル４１１と、導入管４１２と、導入バルブ４１３と、励起ガス供給源４１４とを含んでいる。励起ノズル４１１は誘導結合型アンテナ５０の近傍に設けられる。より具体的には、励起ノズル４１１は全ての処理ローラ３１よりも誘導結合型アンテナ５０に近い位置に設けられる。

励起ノズル４１１は複数設けられてもよい。例えば図３に示すように、複数の励起ノズル４１１はＹ軸方向に沿って並んで設けられてもよい。複数の励起ノズル４１１は図１に例示するように、Ｘ軸方向において誘導結合型アンテナ５０と隣り合う位置に設けられてもよく、あるいは、図３に例示するように、Ｙ軸方向において誘導結合型アンテナ５０と隣り合う位置に設けられてもよい。図１の例では、励起ノズル４１１は仕切部材８０の下板８２に設けられている。励起ノズル４１１の例えば上面には吐出口が形成されており、当該吐出口は仕切部材８０の内部において＋Ｚ側に開口する。励起ノズル４１１は励起ガスを当該吐出口から吐出する。

励起ノズル４１１は導入管４１２を介して励起ガス供給源４１４に接続されている。導入バルブ４１３は導入管４１２の途中に設けられており、導入管４１２の内部の流路の開閉を切り替える。導入バルブ４１３は制御部７０によって制御される。導入バルブ４１３は、導入管４１２の内部を流れる励起ガスの流量を調整可能なバルブであってもよい。導入バルブ４１３が開くことにより、励起ガス供給源４１４からの励起ガスが導入管４１２の内部を流れて、励起ノズル４１１の吐出口から処理空間Ｖ内に吐出される。

成膜ガス導入部４２は成膜ガスを処理空間Ｖ内に導入する。成膜ガス導入部４２は、成膜ノズル４２１と、導入管４２２と、導入バルブ４２３と、成膜ガス供給源４２４とを含んでいる。成膜ノズル４２１は処理空間Ｖ内に設けられる。図１の例では、成膜ノズル４２１は処理ローラ３１に対応して設けられている。ここでは、３つの処理ローラ３１が設けられているので、３つの成膜ノズル４２１が設けられている。以下では、３つの成膜ノズル４２１をそれぞれ成膜ノズル４２１ａ、成膜ノズル４２１ｂおよび成膜ノズル４２１ｃとも呼ぶ。成膜ノズル４２１ａは処理ローラ３１ａに対応して設けられ、成膜ノズル４２１ｂは処理ローラ３１ｂに対応して設けられ、成膜ノズル４２１ｃは処理ローラ３１ｃに対応して設けられる。

図１の例では、各成膜ノズル４２１は誘導結合型アンテナ５０よりも、対応する処理ローラ３１に近い位置に設けられている。例えば、成膜ノズル４２１ａと処理ローラ３１ａとの間の距離は、成膜ノズル４２１ａと誘導結合型アンテナ５０との間の距離よりも短い。同様に、成膜ノズル４２１ｂと処理ローラ３１ｂとの間の距離は、成膜ノズル４２１ｂと誘導結合型アンテナ５０との間の距離よりも短く、成膜ノズル４２１ｃと処理ローラ３１ｃとの間の距離は、成膜ノズル４２１ｃと誘導結合型アンテナ５０との間の距離よりも短い。

また、各成膜ノズル４２１は、他の処理ローラ３１よりも、対応する処理ローラ３１に近い位置に設けられている。例えば、成膜ノズル４２１ａと処理ローラ３１ａとの間の距離は、成膜ノズル４２１ａと他の処理ローラ３１との間の距離よりも短い。同様に、成膜ノズル４２１ｂと処理ローラ３１ｂとの間の距離は、成膜ノズル４２１ｂと他の処理ローラ３１との間の距離よりも短く、成膜ノズル４２１ｃと処理ローラ３１ｃとの間の距離は、成膜ノズル４２１ｃと他の処理ローラ３１との間の距離よりも短い。

図１の例では、成膜ノズル４２１ａは処理ローラ３１ａに対して＋Ｘ側に位置しており、処理ローラ３１ａの中心とＸ軸方向において対向している。同様に、成膜ノズル４２１ｂは処理ローラ３１ｂに対して−Ｚ側に位置し、処理ローラ３１ｂの中心とＺ軸方向において対向しており、成膜ノズル４２１ｃは処理ローラ３１ｃに対して−Ｘ側に位置し、処理ローラ３１ｃの中心とＸ軸方向において対向している。

各成膜ノズル４２１は、対応する処理ローラ３１と対向する吐出口を有している。各成膜ノズル４２１は吐出口から、対応する処理ローラ３１の外周面上の基材９０に向けて成膜ガスを吐出する。

成膜ノズル４２１は、例えば、処理ローラ３１の中心軸（Ｙ軸方向）に長いバーノズルであってもよい。基材９０の搬送方向に交差する方向（ここではＹ軸方向）における成膜ノズル４２１の長さは、基材９０の幅よりも長い。この成膜ノズル４２１には、処理ローラ３１の中心軸に沿って間隔を空けて並ぶ複数の吐出口が形成される。成膜ノズル４２１は当該複数の吐出口から成膜ガスを吐出する。これにより、成膜ノズル４２１は各処理ローラ３１の外周面上の基材９０に対してより均一に成膜ガスを吐出できる。

各成膜ノズル４２１は導入管４２２を介して成膜ガス供給源４２４に接続されている。図１の例では、導入管４２２の一端は成膜ノズル４２１にそれぞれ接続され、他端は共通管を介して成膜ガス供給源４２４に接続されている。各導入管４２２の途中には導入バルブ４２３が設けられており、各導入管４２２の内部の流路の開閉を切り替える。各導入バルブ４２３は制御部７０によって制御される。各導入バルブ４２３は、導入管４２２の内部を流れる励起ガスの流量を調整可能なバルブであってもよい。各導入バルブ４２３が開くことにより、成膜ガス供給源４２４からの成膜ガスが導入管４２２の内部を流れて、成膜ノズル４２１の吐出口から処理空間Ｖ内に吐出される。

なお、図１の例では、３つの導入管４２２のそれぞれに導入バルブ４２３が設けられているので、成膜ノズル４２１からの成膜ガスの吐出および停止を、成膜ノズル４２１ごとに切り替えることができる。しかしながら、必ずしもこれに限らない。共通管に導入バルブ４２３が設けられてもよい。この場合、３つの成膜ノズル４２１は互いに同期して、成膜ガスの吐出および停止を切り替える。

励起ガス導入部４１が励起ガスを処理空間Ｖに導入した状態で、誘導結合型アンテナ５０に高周波電力が供給されることにより、処理空間Ｖにおいて励起ガスがプラズマ励起されて、誘導結合プラズマが生成される。プラズマ励起により生じる活性種は、処理空間Ｖにおいて広がり、成膜ガス導入部４２によって処理空間Ｖに導入された成膜ガスにエネルギーを与える。これにより、成膜ガスが解離する。解離した成膜ガス中の所定成分は、処理ローラ３１上の基材９０の処理対象面に堆積する。また、励起ガス中の成分も適宜に成膜ガスの所定成分と反応しつつ、処理対象面に堆積され得る。これにより、基材９０の処理対象面に所定の薄膜を形成することができる。

図１の例では、処理ローラ３１は略円筒形状を有しており、その内部には、磁界形成部３３が設けられている。磁界形成部３３は処理空間Ｖ側に磁界を形成する。具体的には、磁界形成部３３は、処理ローラ３１の外周面のうち処理空間Ｖに対向する領域の近傍に磁界を形成する。言い換えれば、磁界形成部３３は処理ローラ３１の外周面上の基材９０の近傍に磁界を形成する。磁界形成部３３は例えば回転不能に設けられてもよい。この場合、磁界形成部３３は処理ローラ３１の回転によらず、処理ローラ３１の外周面上の基材９０の近傍に磁界を形成する。

図４は、磁界形成部３３の構成の一例を概略的に示す図である。図４は、処理空間Ｖ側から見た磁界形成部３３の構成を示している。磁界形成部３３は、磁石３３１と、ヨーク３３２とを含んでいる。ヨーク３３２は軟磁性体で形成されており、Ｙ軸方向に長い板状の形状を有する。ヨーク３３２はその一方の主面が処理空間Ｖに対向するように設けられる。例えば処理ローラ３１ａおよび処理ローラ３１ｃ内のヨーク３３２はその厚み方向がＸ軸方向に沿うように設けられ、処理ローラ３１ｂ内のヨーク３３２はその厚み方向がＺ軸方向に沿うように設けられる。

磁石３３１は例えば永久磁石である。図４の例では、磁石３３１として、中央磁石３３１ａと、周囲磁石３３１ｂとが設けられている。中央磁石３３１ａはヨーク３３２の処理空間Ｖ側の主面の上に設けられる。中央磁石３３１ａはＹ軸方向に長い略直方体形状を有しており、その磁極面が処理空間Ｖに対向する。周囲磁石３３１ｂもヨーク３３２の処理空間Ｖ側の主面の上に設けられおり、その磁極面が処理空間Ｖに対向する。周囲磁石３３１ｂは環状の形状を有しており、中央磁石３３１ａを取り囲んでいる。中央磁石３３１ａの磁極面の極性は周囲磁石３３１ｂの磁極面の極性と相違する。

磁界形成部３３によって各処理ローラ３１の外周面上の基材９０の近傍に磁界が形成されることにより、基材９０の近傍により多くのプラズマが閉じ込められる。つまり、基材９０の近傍のプラズマ密度を向上することができる。これにより、より多くのプラズマ中の活性種が成膜ガスにエネルギーを与えることができるので、より多くの成分が基材９０の処理対象面に堆積する。よって、成膜速度を向上することができるとともに、薄膜の密度を向上することができる。

制御部７０は、プラズマ処理装置１を統括的に制御することができる。具体的には、制御部７０は送り出しローラ２１、巻き取りローラ２２および搬送ローラによる搬送機構、ガス導入部４０、高周波電源５３、および、吸引部６０を制御する。

制御部７０は電子回路であって、例えばデータ処理装置および記憶媒体を有していてもよい。データ処理装置は例えばＣＰＵ（Central Processor Unit）などの演算処理装置であってもよい。記憶媒体は非一時的な記憶媒体（例えばＲＯＭ（Read Only Memory）またはハードディスク）および一時的な記憶媒体（例えばＲＡＭ（Random Access Memory））を有していてもよい。非一時的な記憶媒体には、例えば制御部７０が実行する処理を規定するプログラムが記憶されていてもよい。処理装置がこのプログラムを実行することにより、制御部７０が、プログラムに規定された処理を実行することができる。もちろん、制御部７０が実行する処理の一部または全部がハードウェアによって実行されてもよい。

＜プラズマ処理装置１の動作の概要＞
図５は、プラズマ処理装置１の動作の一例を示すフローチャートである。まずステップＳ１にて、制御部７０は吸引部６０を制御して、チャンバー１０内の気体を吸引させる。これにより、チャンバー１０（あるいは仕切部材８０）内の圧力が所定のプロセス圧まで減圧する。次にステップＳ２にて、制御部７０はガス導入部４０を制御して、励起ガスおよび成膜ガスを処理空間Ｖ内に導入させる。次にステップＳ３にて、制御部７０は高周波電源５３を制御して、誘導結合型アンテナ５０に高周波電力を供給させる。次にステップＳ４にて、制御部７０は搬送機構を制御して、基材９０を搬送させる。この搬送機構は処理中において基材９０を略一定の搬送速度で搬送させる。

ここで、基材９０の処理対象面における所定領域に着目する。この所定領域は基材９０の長手方向の一部の領域であり、初期的には、送り出しローラ２１の直後に位置する。基材９０の搬送に伴って、基材９０の当該所定領域は処理ローラ３１ａの外周面に至る。当該所定領域は処理ローラ３１ａの外周面上に位置する期間、つまり貫通窓８４ａと対向する期間においてプラズマ処理を受ける。これにより、当該所定領域に薄膜が形成される。当該所定領域が処理ローラ３１ａを通り過ぎると、中継ローラ３２ａを通過して処理ローラ３１ｂの外周面に至る。当該所定領域は、処理ローラ３１ｂの外周面上に位置する期間、つまり貫通窓８４ｂと対向する期間においてもプラズマ処理を受けるので、当該所定領域には同種の薄膜が積層され、その膜厚が増加する。当該所定領域が処理ローラ３１ｂを通り過ぎると、中継ローラ３２ｂを通過して処理ローラ３１ｃの外周面に至る。当該所定領域は、処理ローラ３１ｃの外周面上に位置する期間、つまり貫通窓８４ｃと対向する期間においてもプラズマ処理を受けるので、当該所定領域には同種の薄膜がさらに積層され、その膜厚がさらに増加する。

以上のように、プラズマ処理装置１では、３つの処理ローラ３１が処理空間Ｖに露出するので、基材９０の処理対象面は搬送経路の３箇所においてプラズマ処理（ここでは成膜処理）を受ける。したがって、処理位置が２箇所以下である場合に比して、処理対象面に形成可能な薄膜の厚みを向上することができる。あるいは、基材９０の搬送速度を増加しても、所望の膜厚の薄膜を基材９０の処理対象面に形成することができる。つまり、プラズマ処理装置１の処理速度を向上することができる。

また、このプラズマ処理装置１においては、誘導結合型アンテナ５０が設けられている。言い換えれば、処理ローラ３１はプラズマを発生させるための電極として機能する必要がない。したがって、処理ローラ３１の個数をプラズマ生成とは別に決定することができ、容易にその個数を増加させることができる。例えば、処理空間Ｖを囲うように設けられる処理ローラ３１の個数を４以上とすることにより、処理速度をさらに向上することができる。

また、上述の例では、成膜ガスを吐出する成膜ノズル４２１の吐出口は誘導結合型アンテナ５０よりも処理ローラ３１に近い位置に設けられている。つまり、成膜ノズル４２１の吐出口は誘導結合型アンテナ５０よりも遠い位置に設けられている。よって、成膜ノズル４２１から吐出された成膜ガスはほとんどプラズマ励起されない。これによれば、成膜ガス中の不要成分（例えば炭素および水素）が活性化されにくいので、当該不要成分は基材９０の処理対象面に堆積されにくく、薄膜中の不要成分の含有量を低減することができる。よって、高い品質で薄膜を形成することができる。

また、上述の例では、仕切部材８０が設けられている。これによれば、励起ガスおよび成膜ガスが処理空間Ｖの外側に流出しにくいので、これらのガスの使用量を低減できる。よって、ランニングコストを低減できる。

＜成膜ノズル４２１の位置＞
図１の例では、成膜ノズル４２１ａは、励起ノズル４１１の吐出口から処理ローラ３１ａまでの励起ガスの直線経路を避けて設けられている。当該直線経路とは、より具体的には、励起ノズル４１１の吐出口と処理ローラ３１ａの中心とを結ぶ直線である。よって、励起ノズル４１１の吐出口から吐出された励起ガスは成膜ノズル４２１ａによって阻害されにくく、成膜ノズル４２１ａと処理ローラ３１ａとの間の空間に流れ込みやすい。したがって、励起ガスの活性種は処理ローラ３１ａの外周面上の基材９０の近傍において、成膜ガスに適切にエネルギーを与えることができ、適切に基材９０の処理対象面に薄膜を形成できる。同様に、成膜ノズル４２１ｃは、励起ノズル４１１の吐出口から処理ローラ３１ｃまでの励起ガスの直線経路を避けて設けられている。当該直線経路とは、より具体的には、励起ノズル４１１の吐出口と処理ローラ３１ｃの中心とを結ぶ直線である。よって、励起ノズル４１１の吐出口から吐出された励起ガスは成膜ノズル４２１ｃによって阻害されにくく、成膜ノズル４２１ｃと処理ローラ３１ｃとの間の空間に流れ込みやすい。これにより、処理ローラ３１ｃの外周面上の基材９０の処理対象面に適切に薄膜を形成できる。

これに対して、励起ノズル４１１が誘導結合型アンテナ５０とＹ軸方向で並んで設けられて（図３）、成膜ノズル４２１ｂとＺ軸方向において対向する場合には、成膜ノズル４２１ｂは、励起ノズル４１１の吐出口から処理ローラ３１ｂまでの励起ガスの直線経路に設けられることになる。当該直線経路とは、より具体的には、励起ノズル４１１の吐出口と処理ローラ３１ｂの中心とを結ぶ直線である。この場合、励起ノズル４１１の吐出口から吐出された励起ガスは成膜ノズル４２１ｂに衝突し、成膜ノズル４２１ｂを回り込んで、成膜ノズル４２１ｂと処理ローラ３１ｂとの間の空間に流れ込む。しかるに、処理空間Ｖ内の圧力は小さいので、励起ガスは成膜ノズル４２１ｂを容易に回り込むと考えられる。

ところで、成膜ガスのプラズマ励起を抑制すべく、成膜ノズル４２１の吐出口は誘導結合型アンテナ５０から遠い方が望ましく、言い換えれば、対応する処理ローラ３１に近いことが望ましい。その一方で、成膜ノズル４２１ｂが処理ローラ３１ｂに近づきすぎると、励起ガスは成膜ノズル４２１ｂを回り込みにくく、成膜ノズル４２１ｂと処理ローラ３１ｂとの間の空間への励起ガスの流入が不十分となる可能性もある。

そこで、成膜ノズル４２１ｂと処理ローラ３１ｂとの間の距離を、成膜ノズル４２１ａと処理ローラ３１ａとの間の距離、および、成膜ノズル４２１ｃと処理ローラ３１ｃとの間の距離の両方よりも長く設定してもよい。

これによれば、成膜ガスを成膜ノズル４２１ｂと処理ローラ３１ｂとの間の空間に適切に供給することができる。また、成膜ノズル４２１ａおよび成膜ノズル４２１ｃからの成膜ガスがプラズマ励起される可能性も低減できる。

＜成膜ノズル４２１の位置＞
上述のように、成膜ノズル４２１ｂが、励起ノズル４１１の吐出口から処理ローラ３１ｂまでの励起ガスの直線経路に設けられる場合、励起ノズル４１１の吐出口からの励起ガスが成膜ノズル４２１ｂに衝突する。そこで、成膜ノズル４２１ｂも、励起ノズル４１１の吐出口から処理ローラ３１ｂまでの励起ガスの直線経路を避けて設けられてもよい。

図６は、プラズマ処理装置１の一部の構成の一例を概略的に示す図である。図６では、処理ローラ３１ｂの近傍の構成が示されている。図６の例では、成膜ノズル４２１ｂは、励起ノズル４１１の吐出口から処理ローラ３１ｂまでの励起ガスの直線経路を避けて設けられている。なお、図６では、当該直線経路を模式的に二点鎖線で示すとともに、符号Ｌｂ１を付記している。

図６の例では、一対の成膜ノズル４２１ｂが設けられている。一方の成膜ノズル４２１ｂは処理空間Ｖ内において、当該直線経路に対して−Ｘ側に設けられており、他方の成膜ノズル４２１ｂは処理空間Ｖ内において、当該直線経路に対して＋Ｘ側に設けられている。各成膜ノズル４２１ｂは成膜ガスを処理ローラ３１ｂ上の基材９０に向けて斜めに吐出する。図６の例では、成膜ノズル４２１ｂからの成膜ガスの吐出方向が破線の矢印で示されている。

これによれば、励起ノズル４１１の吐出口からの励起ガスは成膜ノズル４２１ｂに遮られることなく、処理ローラ３１ｂ上の基材９０へと流れる。よって、基材９０の処理対象面に対してより効率的に薄膜を形成することができる。

なお、全ての成膜ノズル４２１が、励起ノズル４１１の吐出口から、対応する処理ローラ３１までの励起ガスの直線経路を避けて設けられているとよい。これによれば、各処理ローラ３１において、基材９０の処理対象面に対して効率的に薄膜を形成することができる。

＜誘導結合型アンテナの配列＞
図１および図３の例では、誘導結合型アンテナ５０はＹ軸方向に沿った一列に配列されている。これによれば、誘導結合型アンテナ５０が複数列に設けられる場合に比して、複数の処理ローラ３１の各々と誘導結合型アンテナ５０との間の距離を略等しく設定することができる。図１の例では、ＺＸ平面において、誘導結合型アンテナ５０（具体的な一例ととして、その＋Ｚ側の端）を中心とした仮想円弧の上に、複数の処理ローラ３１が設けられている。これにより、各処理ローラ３１において互いに略均等に基材９０に対してプラズマ処理（ここでは成膜処理）を行うことができる。

第２の実施の形態．
第１の実施の形態では、プラズマ処理装置１は全ての処理ローラ３１の外周面上において、基材９０に対して成膜処理を行った。しかるに、必ずしもこれに限らない。図７は、プラズマ処理装置１Ａの構成の一例を概略的に示す図である。プラズマ処理装置１Ａは、磁界形成部３３の有無および成膜ガス導入部４２の構成を除いて、プラズマ処理装置１と同様の構成を有している。

プラズマ処理装置１Ａにおいては、下流側の２つの処理ローラ３１ｂおよび処理ローラ３１ｃの内部には、磁界形成部３３が設けられているのに対して、上流側の処理ローラ３１ａの内部には磁界形成部３３が設けられていない。よって、下流側の処理ローラ３１ｂおよび処理ローラ３１ｃの外周面の近傍に磁界が形成されるのに対して、処理ローラ３１ａの外周面の近傍には、磁界形成部３３による磁界が形成されない。

また、成膜ガス導入部４２は、下流側の２つの処理ローラ３１ｂおよび処理ローラ３１ｃのそれぞれに対応する成膜ノズル４２１ｂおよび成膜ノズル４２１ｃを含んでいるのに対して、上流側の処理ローラ３１ａに対応する成膜ノズル４２１ａを含んでいない。よって、下流側の処理ローラ３１ｂおよび処理ローラ３１ｃの外周面の近傍に成膜ガスが供給されるのに対して、上流側の処理ローラ３１ａの外周面の近傍には成膜ガスが供給されない。

このプラズマ処理装置１Ａの動作の一例は図５と同様である。このプラズマ処理装置１Ａの動作によれば、基材９０の処理対象面上の所定領域は、まず処理ローラ３１ａにおいてプラズマ処理を受ける。処理ローラ３１ａの外周面の近傍には成膜ガスが供給されないので、この処理ローラ３１ａにおいては、基材９０の処理対象面には成膜処理が行われずに、プラズマ励起により励起ガスから生じた活性種（例えばラジカル）が作用する。つまり、基材９０の処理対象面には、プラズマ表面処理（表面改質処理）が行われる。これにより、基材９０の処理対象面の反応性が高まる。

基材９０が搬送されて当該所定領域が処理ローラ３１ｂの外周面に至ると、当該所定領域は処理ローラ３１ｂにおいて成膜処理を受ける。直前の処理ローラ３１ａにおける表面改質処理により、当該所定領域の反応性は高まっているので、当該所定領域には高い密着性で薄膜が形成される。

基材９０がさらに搬送されて当該所定領域が処理ローラ３１ｃの外周面に至ると、当該所定領域は処理ローラ３１ｃにおいて成膜処理を受ける。これにより、当該所定領域には、さらに薄膜が形成されて膜厚が増加する。

以上のように、プラズマ処理装置１Ａによれば、搬送経路の上流側において表面改質処理を行うことができ、また、その下流側において成膜処理を行うことができる。よって、基材９０と薄膜との密着性を向上することができる。

なお、上述の例では、プラズマ処理装置１Ａの処理ローラ３１ａの内部には、磁界形成部３３が設けられてない。しかしながら、処理ローラ３１ａの内部に磁界形成部３３が設けられていてもよい。この構造でも、処理ローラ３１ａの外周面の近傍には成膜ガスが供給されないので、処理ローラ３１ａにおいて、成膜処理が行われずに、表面改質処理が行われる。

あるいは、磁界の形成および非形成を切り替えることが可能な磁界形成部３３が処理ローラ３１ａの内部に設けられてもよい。例えば磁石３３１を電磁磁石によって構成することで、このような磁界形成部３３を設けることができる。

この電磁磁石には、不図示の磁石用電源が接続される。制御部７０は磁石用電源から磁石３３１に供給する電力も制御する。磁石用電源が磁石３３１に電流を流すことにより、磁石３３１は処理ローラ３１ａの外周面の近傍に磁界を形成し、磁石用電源が磁石３３１への電流の供給を遮断することにより、処理ローラ３１ａの外周面の近傍の磁界が消失する。

また、上述の例では、プラズマ処理装置１Ａは、処理ローラ３１ａに対応した成膜ノズル４２１ａを含んでいない。しかるに、プラズマ処理装置１Ａは、処理ローラ３１ａに対応した成膜ノズル４２１ａを含んでいてもよい。この成膜ノズル４２１ａに対応した導入バルブ４２３が閉じることで、処理ローラ３１ａの外周面の近傍への成膜ガスの供給が停止する。

このようなプラズマ処理装置１Ａによれば、制御部７０は磁石用電源を制御して、処理ローラ３１ａの磁界形成部３３に磁界を形成させつつ、導入バルブ４２３を開いて、処理ローラ３１ａの外周面の近傍に成膜ガスを供給することができる。これにより、第１の実施の形態と同様に、処理ローラ３１ａにおいて、基材９０の処理対象面に成膜処理を行うことができる。

一方で、制御部７０は磁石用電源を制御して、処理ローラ３１ａの磁界形成部３３に磁界を形成させず、導入バルブ４２３を閉じることができる。これにより、第２の実施の形態のように、処理ローラ３１ａにおいて、基材９０の処理対象面に表面改質処理を行うことができる。

つまり、このプラズマ処理装置１Ａは、処理ローラ３１ａにおけるプラズマ処理を表面改質処理と成膜処理との間で切り替えることができる。これによれば、第１の実施の形態の機能および第２の実施の形態の機能をプラズマ処理装置１Ａによって実現することができる。

なお、処理ローラ３１ｂおよび処理ローラ３１ｃに対応する磁界形成部３３も磁界の形成および非形成を切り替え可能に構成されてもよい。これによれば、プラズマ処理装置１Ａは、処理ローラ３１ｂおよび処理ローラ３１ｃの各々における処理を表面改質処理と成膜処理との間で切り替えることができる。

第３の実施の形態．
図８は、プラズマ処理装置１Ｂの構成の一例を概略的に示す図である。プラズマ処理装置１Ｂは磁界形成部３３の有無を除いて、プラズマ処理装置１と同様の構成を有している。

プラズマ処理装置１Ｂにおいて、処理ローラ３１ａおよび処理ローラ３１ｃの内部にはそれぞれ磁界形成部３３が設けられている一方で、処理ローラ３１ｂの内部には磁界形成部３３が設けられていない。

これによれば、処理ローラ３１ｂの外周面の近傍におけるプラズマ密度は、処理ローラ３１ａおよび処理ローラ３１ｃの外周面の近傍におけるプラズマ密度のいずれよりも小さくなる。したがって、処理ローラ３１ｂにおいては、低いプラズマ密度で基材９０に対してプラズマ処理（ここでは成膜処理）が行われる。これにより、処理ローラ３１ｂにおいては、比較的小さい密度で薄膜層が基材９０の処理対象面に形成される。一方、処理ローラ３１ａおよび処理ローラ３１ｃにおいては、高いプラズマ密度で基材９０に対してプラズマ処理（ここでは成膜処理）が行われる。これにより、処理ローラ３１ａおよび処理ローラ３１ｃにおいては、処理ローラ３１ｂにおいて形成される薄膜層の密度よりも高い密度で、薄膜層が基材９０の処理対象面に形成される。

このプラズマ処理装置１Ｂの動作の一例は図５と同様である。図９は、プラズマ処理装置１Ｂによって得られた成膜後の基材９０の一例を概略的に示す図である。

このプラズマ処理装置１Ｂの動作によれば、基材９０の処理対象面上の所定領域は、まず、磁界形成部３３を内蔵する処理ローラ３１ａにおいて成膜処理を受ける。よって、当該所定領域には、高密度の薄膜層９１ａが形成される。基材９０が搬送されて当該所定領域が処理ローラ３１ｂの外周面に至ると、当該所定領域は、磁界形成部３３を内蔵しない処理ローラ３１ｂにおいて成膜処理を受ける。よって、当該所定領域の薄膜層９１ａの上には、低密度の薄膜層９１ｂが形成される。基材９０がさらに搬送されて当該所定領域が処理ローラ３１ｂの外周面に至ると、当該所定領域は、磁界形成部３３を内蔵する処理ローラ３１ｃにおいて成膜処理を受ける。よって、当該所定領域の薄膜層９１ｂの上には、高密度の薄膜層９１ｃが形成される。

以上のように、このプラズマ処理装置１Ｂによれば、低密度の薄膜層９１ｂが高密度の薄膜層９１ａおよび薄膜層９１ｃによって挟まれた積層構造を有する薄膜を、基材９０の処理対象面に形成することができる。低密度の薄膜層９１ｂは高密度の薄膜層９１ａおよび薄膜層９１ｃのいずれよりも柔軟性が高く、クッション層とも呼ばれ得る。

これによれば、高密度の薄膜層９１ａおよび薄膜層９１ｃによって薄膜の特性（例えばバリア特性）を維持しつつ、低密度の薄膜層９１ｂによって薄膜の柔軟性を向上することができる。したがって、基材９０を曲げた際に薄膜にクラックが生じる可能性を低減することができる。

なお、上述の例では、処理ローラ３１ｂの内部に磁界形成部３３が設けられていないものの、必ずしもこれに限らない。処理ローラ３１ａ、処理ローラ３１ｂおよび処理ローラ３１ｃの少なくともいずれか一つに磁界形成部３３が設けられ、他の少なくともいずれか一つに磁界形成部３３が設けられていなければよい。これによっても、薄膜には、密度の低い薄膜層と密度の高い薄膜層とが混在するので、薄膜の特性を維持しつつ柔軟性を向上することができる。

また、上述の例では、処理ローラ３１ｂの内部に磁界形成部３３が設けられていないものの、第２の実施の形態と同様に、磁界の形成および非形成を切り替え可能な磁界形成部３３が処理ローラ３１ｂの内部に設けられてもよい。処理ローラ３１ａおよび処理ローラ３１ｃについても同様である。このようなプラズマ処理装置１Ｂは第１の実施の形態の機能および第３の実施の形態の機能の両方を実現することができる。

第４の実施の形態．
図１０は、プラズマ処理装置１Ｃの構成の一例を概略的に示す図である。プラズマ処理装置１Ｃは個別仕切部材８６の有無および成膜ガス導入部４２の構成を除いて、プラズマ処理装置１と同様の構成を有している。

図１０の例では、成膜ガス導入部４２は３つの処理ローラ３１の外周面の近傍に、互いに異なる種類の成膜ガスを導入することができる。図１０の例では、成膜ガス導入部４２において、成膜ノズル４２１ａは導入管４２２ａを介して成膜ガス供給源４２４ａに接続されており、成膜ノズル４２１ｂは導入管４２２ｂを介して成膜ガス供給源４２４ｂに接続されており、成膜ノズル４２１ｃは導入管４２２ｃを介して成膜ガス供給源４２４ｃに接続されている。成膜ガス供給源４２４ａ、成膜ガス供給源４２４ｂおよび成膜ガス供給源４２４ｃの少なくとも一つは他の少なくとも一つと異なる種類の成膜ガスを供給する。

導入バルブ４２３ａは導入管４２２ａの途中に設けられており、導入管４２２ａの内部の流路の開閉を切り替える。導入バルブ４２３ａは制御部７０によって制御される。導入バルブ４２３ｂおよび導入バルブ４２３ｃも導入バルブ４２３ａと同様に、それぞれ導入管４２２ｂおよび導入管４２２ｃに設けられる。

成膜ガス導入部４２が３つの処理ローラ３１の外周面の近傍に、それぞれ成膜ガスを導入するので、基材９０の処理対象面には、異なる種類の薄膜層が積層される。これにより、多層膜を基材９０の処理対象面に形成することができる。

このプラズマ処理装置１Ｃの動作の一例は図５と同様である。図１１は、プラズマ処理装置１Ｃによって得られた成膜後の基材９０の一例を概略的に示す図である。ここでは一例として、励起ノズル４１１から励起ガスとして窒素ガスを吐出し、成膜ノズル４２１ａから成膜ガスとしてＨＭＤＳを吐出し、成膜ノズル４２１ｂから成膜ガスとしてＨＭＤＳＯを吐出し、成膜ノズル４２１ｃから成膜ガスとしてＨＭＤＳを吐出する。

このプラズマ処理装置１Ｃの動作によれば、基材９０の処理対象面上の所定領域は、まず処理ローラ３１ａにおいて成膜処理を受ける。成膜ノズル４２１ａは成膜ガスとしてＨＭＤＳを吐出するので、薄膜層９２ａとしてシリコン窒化膜（ＳｉＮｘ）が基材９０の処理対象面の上に形成される。基材９０が搬送されて当該所定領域が処理ローラ３１ｂの外周面に至ると、当該所定領域は処理ローラ３１ｂにおいて成膜処理を受ける。成膜ノズル４２１ｂは成膜ガスとしてＨＭＤＳＯを吐出するので、薄膜層９２ｂとしてシリコン酸窒化膜（ＳｉＯｘＮｙ）が当該所定領域の薄膜層９２ａの上に形成される。基材９０がさらに搬送されて当該所定領域が処理ローラ３１ｃの外周面に至ると、当該所定領域は処理ローラ３１ｃにおいて成膜処理を受ける。成膜ノズル４２１ｃは成膜ガスとしてＨＭＤＳを吐出するので、薄膜層９２ｃとしてシリコン窒化膜（ＳｉＮｘ）が当該所定領域の薄膜層９２ｂの上に形成される。

以上のように、プラズマ処理装置１Ｃによれば、多層膜を基材９０の処理対象面に形成することができる。

図１０に例示するように、プラズマ処理装置１Ｃには、個別仕切部材８６が設けられてもよい。個別仕切部材８６は処理空間Ｖ内において、少なくとも、複数の処理ローラ３１の相互間に設けられており、これらの間の空間を仕切る。複数の成膜ノズル４２１は、個別仕切部材８６によって仕切られた空間内に設けられている。

ここでは代表的に、成膜ノズル４２１ｂが設けられる空間を仕切る個別仕切部材８６について述べる。この個別仕切部材８６は、例えば、成膜ノズル４２１ｂと処理ローラ３１ｂとの間の空間を囲むように設けられる。具体的には、個別仕切部材８６は仕切部材８０の貫通窓８４ｂを囲むように、仕切部材８０の上板８１の内周面から−Ｚ側に突出する。つまり、個別仕切部材８６は、貫通窓８４ｂを囲む筒状（例えば角筒状）の形状を有しており、その中心軸がＺ軸方向に沿うように設けられている。成膜ノズル４２１ｂはこの個別仕切部材８６の内部に設けられる。つまり、個別仕切部材８６の−Ｚ側の端部は、成膜ノズル４２１ｂの吐出口よりも−Ｚ側に位置する。

これによれば、成膜ノズル４２１ｂの吐出口から吐出された成膜ガスは＋Ｚ側に流れて処理ローラ３１ｂの外周面上の基材９０の処理対象面に至るものの、Ｘ軸方向およびＹ軸方向の移動は個別仕切部材８６によって遮られる。よって、成膜ノズル４２１ｂから吐出された成膜ガスが、その両隣の処理ローラ３１ａおよび処理ローラ３１ｃの近傍に流れることを抑制できる。

成膜ノズル４２１ａに対応する個別仕切部材８６は、成膜ノズル４２１ａに対して＋Ｚ側に設けられている。つまり、この個別仕切部材８６は処理ローラ３１ａと処理ローラ３１ｂとの間に設けられている。個別仕切部材８６は板状の形状を有しており、その厚み方向がＺ軸方向に沿うように設けられている。図１０の例では、個別仕切部材８６は貫通窓８４ａに対して＋Ｚ側に位置しており、−Ｘ側の側壁８３の内周面から＋Ｘ側に突出している。個別仕切部材８６はＺ軸方向において成膜ノズル４２１ａと対向している。つまり、個別仕切部材８６の＋Ｘ側の端部は、成膜ノズル４２１ａの吐出口よりも＋Ｘ側に位置する。

成膜ノズル４２１ａに対応する個別仕切部材８６は、貫通窓８４ａに対して＋Ｙ側および−Ｙ側の両方において、−Ｘ側の側壁８３の内周面から＋Ｘ側に突出していてもよい。この場合、個別仕切部材８６はＹ軸方向の両側においても成膜ノズル４２１ａと対向する。またこの場合、個別仕切部材８６はＸ軸方向に沿って見て、−Ｚ側に開く略Ｕ字状の形状を有する。

これによれば、成膜ノズル４２１ａの吐出口から吐出された成膜ガスは−Ｘ側に流れて処理ローラ３１ａの外周面上の基材９０の処理対象面に至るものの、＋Ｚ側およびＹ軸方向の移動は個別仕切部材８６によって遮られる。よって、成膜ノズル４２１ａから吐出された成膜ガスが、その隣の処理ローラ３１ｂに流れることを抑制できる。

成膜ノズル４２１ｃに対応する個別仕切部材８６は、成膜ノズル４２１ａに対する個別仕切部材８６と同様であるので、繰り返しの説明を避ける。

以上のように、プラズマ処理装置１Ｃが個別仕切部材８６を含んでいれば、各成膜ノズル４２１から吐出された成膜ガスが他の処理ローラ３１の近傍に流れにくく、各処理ローラ３１において各薄膜層を適切な組成で形成することができる。

第５の実施の形態．
図１２は、プラズマ処理装置１Ｄの構成の一例を概略的に示す図である。プラズマ処理装置１Ｄは加熱部３６の有無を除いて、プラズマ処理装置１と同様である。加熱部３６は制御部７０によって制御され、基材９０を加熱する。基材９０はある程度の耐熱性を有している。このような基材９０としては、例えばポリイミドを採用できる。加熱部３６は例えば発熱用の抵抗線を含んでいてもよい。

図１２の例では、加熱部３６は各処理ローラ３１の内部に設けられている。例えば、加熱部３６は処理ローラ３１の内部において、磁界形成部３３に対して処理空間Ｖとは反対側に設けられる。また、加熱部３６は磁界形成部３３と同様に回転不能に設けられる。加熱部３６は処理ローラ３１を加熱し、その処理ローラ３１を介して基材９０に熱が伝達される。基材９０の温度が高まることにより、基材９０の処理対象面における反応性を高めることができ、良好な薄膜を形成することができる。

図１２の例では、全ての処理ローラ３１の内部に加熱部３６が設けられているものの、基材９０の温度を維持できる環境であれば、最上流に位置する処理ローラ３１ａのみに設けられてもよい。あるいは、加熱部３６は必ずしも処理ローラ３１の内部に設ける必要はなく、中継ローラ３２の内部にも設けられてもよい。あるいは、加熱部３６は処理ローラ３１および中継ローラ３２の外部において基材９０と対向する位置に設けられてもよい。具体的には、加熱部３６は各処理ローラ３１の直前に設けられてもよいし、あるいは、最上流の処理ローラ３１ａのみの直前に設けられてもよい。

なお、処理ローラ３１の内部は冷却されてもよい。例えば処理ローラ３１の内部に冷却液（例えば水）を循環させることにより、処理ローラ３１を冷却させてもよい。

以上、実施の形態が説明されたが、このプラズマ処理装置はその趣旨を逸脱しない限りにおいて上述したもの以外に種々の変更を行うことが可能である。本実施の形態は、その開示の範囲内において、各実施の形態の自由な組み合わせ、あるいは各実施の形態の任意の構成要素の変形、もしくは各実施の形態において任意の構成要素の省略が可能である。

１，１Ａ〜１Ｄ プラズマ処理装置
２１ 送り出しローラ
２２ 巻き取りローラ
３１ 処理ローラ
３２ 中継ローラ
３３ 磁界形成部
３６ 加熱部
４０ ガス導入部
５０ 誘導結合型アンテナ
８０ 仕切部材
８６ 個別仕切部材
９０ 基材
４１１ 励起ノズル
４２１，４２１ａ〜４２１ｃ 成膜ノズル

Claims (15)

1. 基材を送り出す送り出しローラと、
   前記送り出しローラによって送り出された前記基材を巻き取る巻き取りローラと、
   前記送り出しローラと前記巻き取りローラとの間において前記基材を搬送し、処理空間を囲う３以上の処理ローラと、
   前記処理ローラ間において前記基材を中継する中継ローラと、
   前記処理空間にガスを導入するガス導入部と、
   前記処理空間の前記ガスをプラズマ励起する少なくとも一つの誘導結合型アンテナと
   を備える、プラズマ処理装置。
2. 請求項１に記載のプラズマ処理装置であって、
   前記処理ローラの少なくとも一つの内部に設けられており、前記処理空間側に磁界を形成する少なくとも一つの磁界形成部をさらに備える、プラズマ処理装置。
3. 請求項２に記載のプラズマ処理装置であって、
   前記ガス導入部は、励起ガスおよび成膜ガスを前記処理空間に導入し、
   前記磁界形成部は、前記処理ローラのうち少なくとも一つに設けられていない、プラズマ処理装置。
4. 請求項１から請求項３のいずれか一つに記載のプラズマ処理装置であって、
   前記ガス導入部は、
   励起ガスを前記処理空間に吐出する励起ノズルと、
   前記処理ローラの少なくとも一つに対応して設けられており、対応する前記処理ローラに向かって成膜ガスを吐出する少なくとも一つの成膜ノズルと
   を含み、
   前記励起ノズルは、前記処理ローラよりも前記誘導結合型アンテナの近くに設けられ、
   前記成膜ノズルは、前記誘導結合型アンテナよりも、対応する前記処理ローラの近くに設けられる、プラズマ処理装置。
5. 請求項４に記載のプラズマ処理装置であって、
   前記処理ローラは、
   第１処理ローラと、
   前記第１処理ローラよりも前記基材の搬送方向の下流側に設けられた第２処理ローラと
   を含み、
   前記成膜ノズルは前記第２処理ローラに対応して設けられており、
   前記第１処理ローラには、成膜ノズルが設けられていない、プラズマ処理装置。
6. 請求項４に記載のプラズマ処理装置であって、
   前記処理ローラは第１処理ローラおよび第２処理ローラを含み、
   前記成膜ノズルは、
   前記第１処理ローラに対応する第１成膜ノズルと、
   前記第２処理ローラに対応する第２成膜ノズルと
   を含み、
   前記第１成膜ノズルは、前記励起ノズルの吐出口から前記第１処理ローラまでの励起ガスの直線経路上に設けられており、
   前記第２成膜ノズルは、前記励起ノズルの吐出口から前記第２処理ローラまでの励起ガスの直線経路を避けて設けられており、
   前記第１成膜ノズルの吐出口と前記第１処理ローラとの間の距離は、前記第２成膜ノズルの吐出口と前記第２処理ローラとの間の距離よりも短い、プラズマ処理装置。
7. 請求項４または請求項５に記載のプラズマ処理装置であって、
   全ての前記成膜ノズルの各々は、前記励起ノズルの吐出口から、対応する前記処理ローラまでの直線経路を避けて設けられる、プラズマ処理装置。
8. 請求項４から請求項７のいずれか一つに記載のプラズマ処理装置であって、
   前記成膜ノズルは複数設けられ、
   前記成膜ノズルの少なくとも一つは、他の少なくとも一つの成膜ノズルと異なる種類の成膜ガスを吐出する、プラズマ処理装置。
9. 請求項８に記載のプラズマ処理装置であって、
   前記処理ローラの相互間を仕切る個別仕切部材をさらに備え、
   前記成膜ノズルは、前記個別仕切部材によって仕切られた空間内に設けられる、プラズマ処理装置。
10. 請求項４から請求項９のいずれか一つに記載のプラズマ処理装置であって、
    前記成膜ノズルは、前記基材の搬送方向に交差する交差方向において、前記基材の幅よりも長く、
    前記成膜ノズルは前記交差方向に沿って並ぶ複数の吐出口を有している、プラズマ処理装置。
11. 請求項１から請求項１０のいずれか一つに記載のプラズマ処理装置であって、
    前記処理空間を囲む仕切部材をさらに備え、
    前記仕切部材には、前記処理ローラの外周面のうち前記基材が接触する部分と対向する貫通窓が形成されている、プラズマ処理装置。
12. 請求項１１に記載のプラズマ処理装置であって、
    前記仕切部材には、前記処理空間内の気体を排気する排気口が前記貫通窓とは別に形成される、プラズマ処理装置。
13. 請求項１から請求項１２のいずれか一つに記載のプラズマ処理装置であって、
    前記基材を加熱する加熱部をさらに備える、プラズマ処理装置。
14. 請求項１から請求項１３のいずれか一つに記載のプラズマ処理装置であって、
    前記誘導結合型アンテナは複数設けられており、
    前記誘導結合型アンテナは、前記基材の搬送方向と交差する仮想線に沿って一列に配列されている、プラズマ処理装置。
15. 請求項１から請求項１４のいずれか一つに記載のプラズマ処理装置であって、
    前記誘導結合型アンテナの巻き数は１未満である、プラズマ処理装置。

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