(57)【要約】【課題】  電極との接触によって発生するゴミを低減させて、電極表面への堆積量及び装置内部への汚染を抑制し、表面処理の安定性を確保する。【解決手段】  この表面処理装置には、互いの放電面が対向されて放電空間を形成するように配置され、放電空間内に高周波電界を発生させる一対の電極が設けられている。また、表面処理装置には、放電空間内で一対の電極のうち、少なくとも一方の電極に沿って相対的に移動されるように移動体を保持する保持機構が設けられている。そして、少なくとも一方の電極と移動体との間には潤滑層が設けられている。【選択図】図３
2006152366.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
薄膜形成若しくは表面処理を施す表面処理装置において、
互いの放電面が対向して放電空間を形成するように配置され、前記放電空間内に高周波電界を発生させる一対の電極と、
前記放電空間内で前記一対の電極のうち、少なくとも一方の電極に沿って相対的に移動されるように移動体を保持する保持機構と、
前記少なくとも一方の電極と前記移動体との間には潤滑層が設けられていることを特徴とする表面処理装置。
【請求項２】
請求項１記載の表面処理装置において、
前記一対の電極のうち、一方の電極に沿って移動される移動体が、表面処理が施される基材であり、前記一方の電極は回転自在なロール電極であることを特徴とする表面処理装置。
【請求項３】
請求項１記載の表面処理装置において、
前記一対の電極は回転自在なロール電極であることを特徴とする表面処理装置。
【請求項４】
請求項１〜３の何れか一項に記載の表面処理装置において、
前記移動体が前記放電空間に進入する前に、前記少なくとも一方の電極と対峙する前記移動体の面上に前記潤滑層を形成する潤滑層形成部を備えることを特徴とする表面処理装置。
【請求項５】
請求項１〜３の何れか一項に記載の表面処理装置において、
前記移動体が対峙する前記少なくとも一方の電極の面上に前記潤滑層が形成されていることを特徴とする表面処理装置。
【請求項６】
請求項１〜５の何れか一項に記載の表面処理装置において、
前記潤滑層は絶縁性であることを特徴とする表面処理装置。
【請求項７】
薄膜形成若しくは表面処理を施す表面処理方法において、
高周波電界を発生させるため、一対の電極の互いの放電面が対向されて形成された放電空間内で、保持機構によって保持された移動体が、前記一対の電極のうち、少なくとも一方の電極に沿って相対的に移動される際に、
前記少なくとも一方の電極と前記移動体との間には潤滑層が設けられていることを特徴とする表面処理方法。
【請求項８】
請求項７記載の表面処理方法において、
前記一対の電極のうち、一方の電極に沿って移動される移動体が、表面処理が施される基材であり、前記一方の電極は回転自在なロール電極であることを特徴とする表面処理方法。
【請求項９】
請求項７記載の表面処理方法において、
前記一対の電極は回転自在なロール電極であることを特徴とする表面処理方法。
【請求項１０】
請求項７〜９の何れか一項に記載の表面処理方法において、
前記少なくとも一方の電極と対峙する前記移動体の面上には、前記移動体が前記放電空間に進入する前に、前記潤滑層が形成されていることを特徴とする表面処理方法。
【請求項１１】
請求項７〜９の何れか一項に記載の表面処理方法において、
前記移動体が対峙する前記少なくとも一方の電極の面上に前記潤滑層が形成されていることを特徴とする表面処理方法。
【請求項１２】
請求項７〜１１の何れか一項に記載の表面処理方法において、
前記潤滑層が絶縁性であることを特徴とする表面処理方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、表面処理装置及び表面処理方法に係り、特に、大気圧プラズマ放電処理を用いて基材の表面の処理を施す表面処理装置及び表面処理方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、ＬＳＩ、半導体、表示デバイス、磁気記録デバイス、光電変換デバイス、太陽電池、ジョセフソンデバイス、光熱変換デバイス等の各種製品には、基材上に高性能性の薄膜を設けた材料が用いられている。薄膜を基材上に形成する手法には、塗布に代表される湿式製膜方法や、スパッタリング法、真空蒸着法、イオンプレーティング法等に代表される乾式表面処理方法、あるいは大気圧プラズマ放電処理を利用した大気圧プラズマ表面処理方法等が挙げられる。
大気圧プラズマ表面処理方法が適用される表面処理装置であると、例えば特許文献１に記載されるような薄膜形成装置のように、真空装置が必要でないために、設備コストを抑制でき、さらにはオンライン処理ラインに組み込めるために生産性を飛躍的に向上させることが可能である。
【０００３】
大気圧プラズマ表面処理方法には、エッチング・アッシング処理や表面改質処理を基材に施すものや、基材上に薄膜を形成するものもあるが、エッチング・アッシング処理であると被処理物からの飛散物が電極表面に付着したり、表面改質処理であると電極表面に改質層が形成されたりすることで、電極表面にも薄膜が形成されることになる。このように電極表面に薄膜が形成されて汚れてしまうと、均一な放電が維持できなかったり、グロー放電がアーク放電に移行してしまったり、経時で処理度合いが変化してしまったりして、安定した表面処理若しくは製膜を阻害させる要因となっていた。
このために、真空系の装置で良く用いられるエッチング等のクリーニング手段を、大気圧プラズマ表面処理用の表面処理装置にも適用することが考えられるが、エッチングに要する時間や、メンテナンスサイクルの時間を考慮すると、歩留まりが悪く、大気圧プラズマ表面処理方法としての利点を発揮できない。
【０００４】
一方、エッチングなどのクリーニング手段を用いなくとも安定して表面処理するために、以下の方式の大気圧プラズマ表面処理方法が考えられている（例えば特許文献２参照）。この大気圧プラズマ表面処理方法では、対向する一対の電極双方に基材を密着させながら搬送することで、電極表面に汚れが付着することが防止されている。しかしながら、この方式では、基材と電極とが擦られるために基材に擦り傷が発生し、製品として成り立たない。また、別の方式では、対向する一対の電極を回転自在なロール電極として、電極双方に基材を密着させて搬送させればロール電極が従動するので摩擦力を低減でき、結果擦り傷の発生を抑制する方式が考えられている（例えば、特許文献３参照）。しかしながら、この方式では一対の電極がロール電極であるために、放電空間内に間隔の違いが生じてしまう。例えば間隔が広いところでは狭いところよりも放電が粗く基材にダメージを与えてしまったり、薄膜形成時に粉を発生させてしまったりしていた。ガス条件を異ならせることで間隔の狭いところに放電範囲を絞り込むことも可能であるが、薄膜の形成される範囲が大幅に狭くなってしまい、実質生産性を低下させてしまう。
【０００５】
これに対し、本発明者らは、電極に密着するように基材と電極との間に配置された支持体を基材に対して相対的に搬送する搬送機構を備えた表面処理装置としての薄膜形成装置を開発した。これにより、基材が削られることを防止でき、薄膜形成の運転時間を大幅に向上させることができた。
【特許文献１】特開平２−４８６２６号公報
【特許文献２】特開２０００−２１２７５３号公報
【特許文献３】特開２００１−２７９４５７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、支持体であっても電極に密着して相対的に搬送されるために、電極との摩擦によりゴミが発生し、電極表面に堆積してしまうことが分かった。堆積量が多くなると、結局放電の均一性を妨げるために結果として表面処理の安定性が阻害されるおそれがある。また、発生したゴミにより装置内部が汚染される可能性も高い。
【０００７】
本発明の課題は、電極との接触によって発生するゴミを低減させて、電極表面への堆積量及び装置内部への汚染を抑制し、表面処理の安定性を確保することである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
請求項１記載の発明は、薄膜形成若しくは表面処理を施す表面処理装置において、
互いの放電面が対向して放電空間を形成するように配置され、前記放電空間内に高周波電界を発生させる一対の電極と、
前記放電空間内で前記一対の電極のうち、少なくとも一方の電極に沿って相対的に移動されるように移動体を保持する保持機構と、
前記少なくとも一方の電極と前記移動体との間には潤滑層が設けられていることを特徴としている。
【０００９】
請求項１記載の発明によれば、少なくとも一方の電極に移動体が沿って移動する際に、前記少なくとも一方の電極と移動体との間には潤滑層が設けられているので、移動体に対する摩擦抵抗を抑えることができ、電極との接触によるゴミの発生量を低減することができる。
【００１０】
請求項２記載の発明は、請求項１記載の表面処理装置において、
前記一対の電極のうち、一方の電極に沿って移動される移動体が、表面処理が施される基材であり、前記一方の電極は回転自在なロール電極であることを特徴としている。
【００１１】
請求項２記載の発明によれば、基材が沿いながら移動する一方の電極が回転自在なロール電極であるので、このロール電極は基材の移動に追従するように回転することになって、摩擦抵抗をさらに低減することができる。これにより、基材に対する傷をも防止でき品質を維持することができる。
【００１２】
請求項３記載の発明は、請求項１記載の表面処理装置において、
前記一対の電極は回転自在なロール電極であることを特徴としている。
【００１３】
請求項３記載の発明によれば、一対の電極が回転自在なロール電極であるので、ロール電極が移動体の移動に追従するように回転することになって、摩擦抵抗をさらに低減することができる。
【００１４】
請求項４記載の発明は、請求項１〜３の何れか一項に記載の表面処理装置において、
前記移動体が前記放電空間に進入する前に、前記少なくとも一方の電極と対峙する前記移動体の面上に前記潤滑層を形成する潤滑層形成部を備えることを特徴としている。
【００１５】
請求項４記載の発明によれば、移動体が放電空間に進入する前に潤滑層形成部によって移動体の面上に潤滑層が形成されるので、潤滑層を有していない移動体であっても放電空間に進入する前に潤滑層が形成されることになる。つまり、移動体を表面処理装置にセットする前に、移動体に前処理を施して潤滑層を形成しなくとも、ゴミの発生量を低減できるために、前処理に必要な手間を省くことができる。
【００１６】
請求項５記載の発明は、請求項１〜３の何れか一項に記載の表面処理装置において、
前記移動体が対峙する前記少なくとも一方の電極の面上に前記潤滑層が形成されていることを特徴としている。
【００１７】
請求項５記載の発明によれば、移動体が対峙する少なくとも一方の電極の面上に潤滑層が形成されているので、潤滑層を有していない移動体であっても電極との摩擦抵抗を抑えることができる。つまり、移動体を表面処理装置にセットする前に、移動体に前処理を施して潤滑層を形成しなくとも、ゴミの発生量を低減できるために、前処理に必要な手間を省くことができる。
特に、移動体が基材である場合に基材の面上に潤滑層が形成されていると、表面処理後にその潤滑層を除去しなければ製品として成り立たない。しなしながら、電極の面上に潤滑層が形成されていれば、潤滑層を除去する手間を省略することができる。
【００１８】
請求項６記載の発明は、請求項１〜５の何れか一項に記載の表面処理装置において、
前記潤滑層は絶縁性であることを特徴としている。
【００１９】
請求項６記載の発明によれば、潤滑層が絶縁性であるので、放電空間内で発生した高周波電界を安定させた状態で、移動体の摩擦抵抗を低減することができる。
【００２０】
請求項７記載の発明は、薄膜形成若しくは表面処理を施す表面処理方法において、
高周波電界を発生させるため、一対の電極の互いの放電面が対向されて形成された放電空間内で、保持機構によって保持された移動体が、前記一対の電極のうち、少なくとも一方の電極に沿って相対的に移動される際に、
前記少なくとも一方の電極と前記移動体との間には潤滑層が設けられていることを特徴としている。
【００２１】
請求項７記載の発明によれば、請求項１記載の発明と同等の作用、効果を得ることができる。
【００２２】
請求項８記載の発明は、請求項７記載の表面処理方法において、
前記一対の電極のうち、一方の電極に沿って移動される移動体が、表面処理が施される基材であり、前記一方の電極は回転自在なロール電極であることを特徴としている。
【００２３】
請求項８記載の発明によれば、請求項２記載の発明と同等の作用、効果を得ることができる。
【００２４】
請求項９記載の発明は、請求項１記載の表面処理装置において、
前記一対の電極は回転自在なロール電極であることを特徴としている。
【００２５】
請求項９記載の発明によれば、請求項３記載の発明と同等の作用、効果を得ることができる。
【００２６】
請求項１０記載の発明は、請求項７〜９の何れか一項に記載の表面処理方法において、
前記少なくとも一方の電極と対峙する前記移動体の面上には、前記移動体が前記放電空間に進入する前に、前記潤滑層が形成されていることを特徴としている。
【００２７】
請求項１０記載の発明によれば、請求項４記載の発明と同等の作用、効果を得ることができる。
【００２８】
請求項１１記載の発明は、請求項７〜９の何れか一項に記載の表面処理方法において、
前記移動体が対峙する前記少なくとも一方の電極の面上に前記潤滑層が形成されていることを特徴としている。
【００２９】
請求項１１記載の発明によれば、請求項５記載の発明と同等の作用、効果を得ることができる。
【００３０】
請求項１２記載の発明は、請求項７〜１１の何れか一項に記載の表面処理方法において、
前記潤滑層が絶縁性であることを特徴としている。
【００３１】
請求項１２記載の発明によれば、請求項１１記載の発明と同等の作用、効果を得ることができる。
【発明の効果】
【００３２】
本発明によれば、移動体に対する摩擦抵抗を抑えることができ、電極との接触によるゴミの発生量を低減することができる。したがって、電極表面へのゴミの堆積量及び装置内部への汚染を抑制し、表面処理の安定性が確保できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３３】
［第１の実施の形態］
以下、添付図面を参照しつつ本発明の第１の実施の形態について説明する。図１は、本実施形態の表面処理装置としての薄膜形成装置１の概略構成を表す正面図である。
【００３４】
この薄膜形成装置１は、大気圧又は大気圧近傍の圧力下で、放電プラズマを発生させることによって基材上に薄膜を形成する薄膜形成装置である。薄膜形成装置１には、図１に示す通り、放電プラズマを発生させるための一対の電極２，３が間隔を空けて対向するように配置されている。この一対の電極２，３の間隔が放電空間Ｈとなる。
ここで、一対の電極２，３のうち、上方に位置する一方の電極２は回転自在なロール電極２１であり、下方に位置する他方の電極３は略角柱状の棒電極３１となっている。
【００３５】
薄膜形成装置１には、放電空間Ｈを通過するように基材４をロール電極２１に密着させながら搬送する基材用搬送装置５と、棒電極３１に対する汚れを防止するクリーニングフィルム６を、放電空間Ｈを通過するように棒電極３１に沿わせながら搬送するフィルム用搬送装置７とが設けられている。
【００３６】
基材用搬送装置５には、ロール電極２１の一側方（図１では右側）に配置されて基材４の元巻４１を保持する基材用保持ローラ５１が設けられているとともに、ロール電極２１の他側方（図１では左側）に配置されて基材４を巻き取る基材用巻取ローラ５２が設けられている。基材用巻取ローラ５２が基材４を巻き取るように回転駆動すれば、これにより引き出された基材４によって基材用保持ローラ５１が回転するようになっている。この基材４の搬送時には基材４がロール電極２１に密着しているために、ロール電極２１は基材４の搬送に伴って回転するようになっている。
【００３７】
フィルム用搬送装置７には、棒電極３１における一側方の下方に配置されて、クリーニングフィルム６の元巻６２を保持するフィルム用保持ローラ７１が設けられているとともに、棒電極３１における他側方の下方に配置されて、クリーニングフィルム６を巻き取るフィルム用巻取ローラ７２が設けられている。これらのフィルム用保持ローラ７１及びフィルム用巻取ローラ７２は、薄膜形成時であると、クリーニングフィルム６を巻き取るようにフィルム用巻取ローラ７２が回転駆動し、これにより引き出されたクリーニングフィルム６によってフィルム用保持ローラ７１が回転するようになっている。
【００３８】
ここで、クリーニングフィルム６がフィルム用搬送装置７によって搬送される際には、棒電極３１に沿いながら相対的に移動されるために、このクリーニングフィルム６が本発明に係る移動体であり、フィルム用搬送装置７が本発明に係る保持機構である。
【００３９】
また、放電空間Ｈの一側方には、ガスを放電空間Ｈ内に供給するガス供給部８が設けられている。また、放電空間Ｈの他側方には、放電空間Ｈから流出した放電空間ガスを吸引するガス吸引部９が設けられている。
【００４０】
図２は、薄膜形成装置１における主制御構成を表すブロック図である。この図２に示すように、薄膜形成装置１には、各駆動部を制御する制御装置１０が設けられている。制御装置１０には、ロール電極２１及び棒電極３１の電源１１と、基材用巻取ローラ５２及びフィルム用巻取ローラ７２の各駆動源５３，７４と、ガス供給部８と、ガス吸引部９、記憶部１２とが電気的に接続されている。なお、制御装置１０には、これら以外にも薄膜形成装置１の各駆動部などが接続されている。そして、制御装置１０は、記憶部１２中に書き込まれている制御プログラムや制御データに従い各種機器を制御するようになっている。
【００４１】
次に、ガス供給部８から供給されるガスについて説明する。
この薄膜形成ガスとは、薄膜形成可能なグロー放電を起こすことのできる放電ガスと、薄膜の原料を含有する薄膜形成ガスとが混合されたものである。
放電ガスとしては、窒素、希ガス、空気、水素ガス、酸素などがあり、これらを単独で放電ガスとして用いても、混合して用いてもかまわない。本実施形態では、比較的安価な窒素を用いている。ここで薄膜形成ガスと混合した際に、窒素の濃度が５０％以上になることが好ましい。さらに窒素に混合させるガスとして希ガスを使用した場合には、放電ガスの５０％未満を含有させることが好ましい。
【００４２】
薄膜形成ガスに含まれる原料としては、例えば、有機金属化合物、ハロゲン金属化合物、金属水素化合物等が挙げられる。
有機金属化合物としては、以下の一般式（Ｉ）で示すものが好ましい。
一般式（Ｉ）  Ｒ１ｘＭＲ２ｙＲ３ｚ式中、Ｍは金属、Ｒ１はアルキル基、Ｒ２はアルコキシ基、Ｒ３はβ−ジケトン錯体基、β−ケトカルボン酸エステル錯体基、β−ケトカルボン酸錯体基及びケトオキシ基（ケトオキシ錯体基）から選ばれる基であり、金属Ｍの価数をｍとした場合、ｘ＋ｙ＋ｚ＝ｍであり、ｘ＝０〜ｍ、またはｘ＝０〜ｍ−１であり、ｙ＝０〜ｍ、ｚ＝０〜ｍで、いずれも０または正の整数である。Ｒ１のアルキル基としては、例えば、メチル基、エチル基、プロピル基、ブチル基等が挙げられる。Ｒ２のアルコキシ基としては、例えばメトキシ基、エトキシ基、プロポキシ基、ブトキシ基、３，３，３−トリフルオロプロポキシ基等が挙げられる。またアルキル基の水素原子をフッ素原子に置換したものでもよい。Ｒ３のβ−ジケトン錯体基、β−ケトカルボン酸エステル錯体基、β−ケトカルボン酸錯体基及びケトオキシ基（ケトオキシ錯体基）から選ばれる基としては、β−ジケトン錯体基として、例えば、２，４−ペンタンジオン（アセチルアセトンあるいはアセトアセトンともいう）、１，１，１，５，５，５−ヘキサメチル−２，４−ペンタンジオン、２，２，６，６−テトラメチル−３，５−ヘプタンジオン、１，１，１−トリフルオロ−２，４−ペンタンジオン等が挙げられ、β−ケトカルボン酸エステル錯体基として、例えば、アセト酢酸メチルエステル、アセト酢酸エチルエステル、アセト酢酸プロピルエステル、トリメチルアセト酢酸エチル、トリフルオロアセト酢酸メチル等が挙げられ、β−ケトカルボン酸として、例えば、アセト酢酸、トリメチルアセト酢酸等が挙げられ、またケトオキシとして、例えば、アセトオキシ基（またはアセトキシ基）、プロピオニルオキシ基、ブチリロキシ基、アクリロイルオキシ基、メタクリロイルオキシ基等が挙げられる。これらの基の炭素原子数は、上記例有機金属化合物を含んで、１８以下が好ましい。また例示にもあるように直鎖または分岐のもの、また水素原子をフッ素原子に置換したものでもよい。
【００４３】
本発明において取り扱いの問題から、爆発の危険性の少ない有機金属化合物が好ましく、分子内に少なくとも１つ以上の酸素を有する有機金属化合物が好ましい。このようなものとしてＲ２のアルコキシ基を少なくとも１つを含有する有機金属化合物、またＲ３のβ−ジケトン錯体基、β−ケトカルボン酸エステル錯体基、β−ケトカルボン酸錯体基及びケトオキシ基（ケトオキシ錯体基）から選ばれる基を少なくとも一つ有する有機金属化合物が好ましい。
【００４４】
また、薄膜形成ガスに使用する有機金属化合物、ハロゲン金属化合物、金属水素化合物の金属として、例えば、Ｌｉ、Ｂｅ、Ｂ、Ｎａ、Ｍｇ、Ａｌ、Ｓｉ、Ｋ、Ｃａ、Ｓｃ、Ｔｉ、Ｖ、Ｃｒ、Ｍｎ、Ｆｅ、Ｃｏ、Ｎｉ、Ｃｕ、Ｚｎ、Ｇａ、Ｇｅ、Ｒｂ、Ｓｒ、Ｙ、Ｚｒ、Ｎｂ、Ｍｏ、Ｃｄ、Ｉｎ、Ｉｒ、Ｓｎ、Ｓｂ、Ｃｓ、Ｂａ、Ｌａ、Ｈｆ、Ｔａ、Ｗ、Ｔｌ、Ｐｂ、Ｂｉ、Ｃｅ、Ｐｒ、Ｎｄ、Ｐｍ、Ｅｕ、Ｇｄ、Ｔｂ、Ｄｙ、Ｈｏ、Ｅｒ、Ｔｍ、Ｙｂ、Ｌｕ等が挙げられる。
【００４５】
次に、基材４について説明する。基材４としては、板状、シート状またはフィルム状の平面形状のもの等の薄膜をその表面に形成できるものであれば特に限定はない。基材４が静置状態でも移送状態でもプラズマ状態のガスに晒され、均一の薄膜が形成されるものであれば基材４の形態または材質には制限ない。材質的には、例えばガラス、樹脂、陶器、金属、非金属等様々のものを使用できる。具体的には、ガラス板や、樹脂フィルム、樹脂シート、樹脂板等が挙げられる。なお、本実施形態では、基材４はロール電極２１に密着しながら搬送されるために、ロール電極２１による湾曲に耐えうるだけの可撓性を有している必要がある。
【００４６】
樹脂フィルムは本発明に係る薄膜形成装置１の電極間または電極の近傍を連続的に移送させて透明導電膜を形成することができるので、スパッタリングのような真空系のバッチ式でない、大量生産に向き、連続的な生産性の高い生産方式として好適である。
【００４７】
樹脂からなる基材４の材質としては、例えば、セルローストリアセテート、セルロースジアセテート、セルロースアセテートプロピオネートまたはセルロースアセテートブチレートのようなセルロースエステル、ポリエチレンテレフタレートやポリエチレンナフタレートのようなポリエステル、ポリエチレンやポリプロピレンのようなポリオレフィン、ポリ塩化ビニリデン、ポリ塩化ビニル、ポリビニルアルコール、エチレンビニルアルコールコポリマー、シンジオタクティックポリスチレン、ポリカーボネート、ノルボルネン樹脂、ポリメチルペンテン、ポリエーテルケトン、ポリイミド、ポリエーテルスルフォン、ポリスルフォン、ポリエーテルイミド、ポリアミド、フッ素樹脂、ポリメチルアクリレート、アクリレートコポリマー等が挙げられる。
【００４８】
また、本発明に用いられる基材４は、厚さが１０〜１０００μｍ、より好ましくは４０〜２００μｍのフィルム状のものが使用されている
【００４９】
クリーニングフィルム６としては、棒電極３１の表面に沿いながら搬送されるようにフィルム状に形成されたものが使用される。図３は一対の電極２，３の間隔を表す拡大図であるが、この図３に示すようにクリーニングフィルム６の裏面、すなわち棒電極３１と対峙する面上には、厚さが数十μｍ以下、好ましくは数μｍ以下の潤滑層６１が予め形成されている。これにより、潤滑層６１は、棒電極３１とクリーニングフィルム６との間に配置されることになる。
ここで潤滑層６１の形成材料である潤滑剤は、少なくとも臨界表面張力（γｃ）が３２ｍＮ／ｍ以下である。そして、表面配向基に非極性物質を有する例えば表１の化合物等が潤滑剤として好ましい。
【００５０】
【表１】
2006152366.tif 000003
【００５１】
また、潤滑剤として好ましい特性は、例えば単位面積を広げるのに必要なエネルギである表面自由エネルギがより小さく、分極率がより小さいものが挙げられる。また潤滑剤の電気的性質としては、体積固有抵抗値１０１３Ωｃｍ以上の絶縁性を有し、絶縁破壊電圧がより高く、誘電正接がより小さいことが好ましい。誘電正接とは、物質を交流電界中に置いたとき、電界の変化にしたがって激しく向きを変える部分が存在すると、分子レベルで生じた摩擦抵抗による発熱量のことである。潤滑剤が絶縁性を有していれば、潤滑層６１が絶縁性となって、放電空間Ｈ内で発生した高周波電界を安定させた状態で、クリーニングフィルム６の摩擦抵抗を低減することができる。
【００５２】
潤滑層６１の形態としては、例えばオイル型、溶液型、エマルジョン型、オイルコンパウンド型、エアゾル型、ワニス状、ゴム状などの被膜型等が挙げられる。
動粘度は、低粘度の方が移動体への抵抗軽減や、電極２，３及び移動体の間への潤滑剤の濡れ広がりの観点で有利であるが、潤滑層６１の形態によっては低粘度過ぎると液状の潤滑剤が垂れてしまうおそれがあるために、動粘度を数ｍｍ２／ｓｅｃ〜数百ｍｍ２／ｓｅｃの範囲で適宜設定する必要がある。
【００５３】
さらに、潤滑剤としては、常温（２０℃）〜２００℃の範囲内で温度変化があったとしても、潤滑性能や離型性能、電気的性質、動粘度のいずれもがほとんど変化しない程度の耐熱性を有していることが好ましい。
【００５４】
上記の条件を少なくとも１つは満たす潤滑剤としては、例えば、シリコン含有化合物、フッ素含有化合物、炭化水素含有化合物、高級脂肪酸、これを用いた石鹸、ワックス、動植物油などが挙げられる。
【００５５】
シリコン含有化合物としては、シリコン樹脂、シリコンオイル、変性シリコンオイル等が挙げられる。シリコンオイルには、例えば非反応性のジメチルポリシロキサンオイル、ジメチルシリコンオイル、メチルフェニルシリコンオイルや、反応性のメチル水素シリコンオイル等がある。変性シリコンオイルには、例えば非反応性のアルキルシリコンオイル、アルキル・アラルキルシリコンオイル、アルキル・ポリエーテルシリコンオイル、ポリエーテルシリコンオイル、高級脂肪酸エステルオイル、フルオロアルキルシリコンオイルや、反応性のアミノシリコンオイル、エポキシシリコンオイル、カルボキシルシリコンオイル、アルコールシリコンオイル等がある。具体的には、信越化学工業株式会社製のジメチルシリコーンオイル（ＫＦ９６）やメチルフェニルシリコーンオイル（ＫＦ５０）が挙げられる。
【００５６】
フッ素含有化合物としては、フッ素樹脂、フッ素樹脂塗料、フッ素ゴム塗料、テフロン（登録商標）、フッ素系潤滑油、フッ素系グリースなどが挙げられる。具体的にはダイキン工業株式会社製のゼッフルＧＫ、フッ素系離型剤ダイフリー、潤滑油デムナムが挙げられる。
【００５７】
炭化水素含有化合物としては、グリコール油、エステル油、鉱油、機械用潤滑油、工作用潤滑油などが挙げられる。
【００５８】
次に、本発明の薄膜形成方法について薄膜形成装置１を用いて説明する。
先ず、薄膜形成の開始に伴って、制御装置１０は、ガス吸引部９を駆動させてから、ガス供給部８を制御して、放電空間Ｈ内にガスを供給する。放電空間Ｈにガスが供給されると、制御装置１０は、基材用巻取ローラ５２の駆動源５３と、フィルム用巻取ローラ７２の駆動源７４とを制御して、基材４及びクリーニングフィルム６を搬送させる。
【００５９】
基材４及びクリーニングフィルム６の搬送が開始されると、制御装置１０は、電源１１をＯＮにする。これにより、ロール電極２１には、周波数ω１、電界強度Ｖ１、電流Ｉ１の第１高周波電界が印加され、棒電極３１には、周波数ω２、電界強度Ｖ２、電流Ｉ２の第２高周波電界が印加される。ここで、周波数ω１より周波数ω２の方が高く設定されている。
【００６０】
具体的には、周波数ω１は、２００ｋＨｚ以下であることが好ましく、下限は１ｋＨｚである。この電界波形としては、連続波でもパルス波でもよい。一方、周波数ω２は、８００ｋＨｚ以上であることが好ましく、高ければ高いほどプラズマ密度が高くなるものの、上限は２００ＭＨｚ程度である。
【００６１】
また、電極間にガスを供給し、この電極間の電界強度を増大させていき、放電が始まる電界強度を放電開始電界強度ＩＶと定義すると、電界強度Ｖ１、Ｖ２及び放電開始電界強度ＩＶの関係は、Ｖ１≧ＩＶ＞Ｖ２又はＶ１＞ＩＶ≧Ｖ２を満たすように設定されている。例えば、放電ガスを窒素とした場合には、その放電開始電界強度ＩＶは３．７ｋＶ／ｍｍ程度であるので、上記の関係により電界強度Ｖ１を、Ｖ１≧３．７ｋＶ／ｍｍ、電界強度Ｖ２を、Ｖ２＜３．７ｋＶ／ｍｍとして印加すると、窒素ガスを励起し、プラズマ状態にすることができる。
【００６２】
そして、電流Ｉ１、Ｉ２の関係はＩ１＜Ｉ２となることが好ましい。第１高周波電界の電流Ｉ１は、好ましくは０．３ｍＡ／ｃｍ２〜２０ｍＡ／ｃｍ２、さらに好ましくは１．０ｍＡ／ｃｍ２〜２０ｍＡ／ｃｍ２である。また、第２高周波電界の電流Ｉ２は、好ましくは１０ｍＡ／ｃｍ２〜１００ｍＡ／ｃｍ２、さらに好ましくは２０ｍＡ／ｃｍ２〜１００ｍＡ／ｃｍ２である。
【００６３】
このように、ロール電極２１による第１高周波電界及び棒電極３１による第２高周波電界が発生されると、放電空間Ｈには、第１高周波電解と第２高周波電界とが重畳された高周波電界が発生して、ガスと反応し放電プラズマが発生する。この放電プラズマ内を基材４が通過することで基材４の表面上には薄膜が形成される。
【００６４】
そして、薄膜が形成された基材４は、基材用巻取ローラ５２によって巻き取られ、クリーニングフィルム６もフィルム用巻取ローラ７２によって巻き取られる。このクリーニングフィルム６の巻取時においては、図３に示すようにクリーニングフィルム６と棒電極３１との間の潤滑層６１によって、クリーニングフィルム６が棒電極３１に接触することなく、さらには棒電極３１に接触した場合よりも摩擦抵抗が低減されることになる。
【００６５】
以上のように、第１の実施の形態の薄膜形成装置１によれば、潤滑層６１によって、クリーニングフィルム６に対する摩擦抵抗を抑えているので、棒電極３１との接触によるゴミの発生量を低減することができる。したがって、棒電極３１の表面へのゴミの堆積量及び装置内部への汚染を抑制し、表面処理の安定性が確保できる。
そして、基材４が沿いながら移動する電極２が回転自在なロール電極２１であるので、このロール電極２１が基材４の移動に追従するように回転することになって、基材４に対する摩擦抵抗も低減することができる。
【００６６】
なお、本発明は上記第１の実施の形態に限らず適宜変更可能であるのは勿論である。
例えば、本実施形態では、棒電極３１に対峙するクリーニングフィルム６の面上に潤滑層６１を形成する場合を例示して説明したが、例えば、クリーニングフィルム６に対峙する棒電極３１の面上に潤滑層を設けてもよい。これにより、クリーニングフィルム６に前処理を施して潤滑層６１を形成していなくとも、棒電極３１との摩擦抵抗を抑えることができる。
さらに、ロール電極２１に対持する基材４の面上若しくはロール電極２１の外周面上に潤滑層を設けると、基材４の搬送が継続されていたとしても、基材４とロール電極２１との間には常に潤滑層が介在するので、基材４とロール電極２１との摩擦抵抗をさらに低減でき、ロール電極２１の周面へのゴミの堆積量及び装置内部への汚染を抑制し、表面処理の安定性が確保できる。この際、基材４が本発明に係る移動体であり、基材用搬送装置５が本発明に係る保持機構である。なお、基材の面上に潤滑層が形成されていると、表面処理後にその潤滑層を除去しなければ製品として成り立たないために、ロール電極２１の周面上に潤滑層を形成することが好ましい。
さらに、本実施形態では、表面処理装置として薄膜形成装置１を例示し説明したが、表面処理には基材４上に製膜を行う薄膜形成以外にも、エッチング・アッシング処理や表面改質処理を基材に施すものがあるために、これらの表面処理を行う表面処理装置に対しても本発明を適用することは可能である。こうした場合、製膜以外の表面処理であっても安定性を確保できる。
また、本実施形態では、一対の電極２，３がロール電極２１、棒電極３１からなる場合について説明したが、一対の電極の双方が回転自在なロール電極であっても構わない。こうすれば、クリーニングフィルム６及び基材４の移動に伴ってロール電極が回転するために、クリーニングフィルム６及び基材４に対する摩擦抵抗を抑えることができ、結果的にゴミの発生量をさらに低減することができる。
【００６７】
［第２の実施の形態］
以下、第２の実施の形態に係る薄膜形成装置について図４を参照に説明する。第１の実施の形態では、棒電極３１に対峙するクリーニングフィルム６の面上に予め潤滑層６１が形成されている場合を例示したが、この第２の実施の形態では、薄膜形成装置１内でクリーニングフィルム６に潤滑層６１を形成する構成について説明する。なお、以下の説明において、第１の実施の形態の薄膜形成装置１と同一部分においては同一符号を付してその説明を省略する。
【００６８】
図４は、棒電極３１に対峙するクリーニングフィルム６の面上に潤滑層６１を形成する潤滑層形成部４０を表す説明図である。この潤滑層形成部４０は、棒電極３１に対してクリーニングフィルム６の搬送方向の上流側に配置されていて、クリーニングフィルム６が放電空間Ｈに進入する前にクリーニングフィルム６の面上に潤滑層６１を形成するようになっている。以下、潤滑層形成部４０の具体例について図４（ａ）〜（ｄ）を参照に説明する。
【００６９】
図４（ａ）に示す潤滑層形成部４００には、潤滑剤のタンク（図示省略）に接続された潤滑管４０１と、潤滑管４０１に連結されて当該潤滑管４０１により供給された潤滑剤をクリーニングフィルム６の裏面（棒電極３１に対峙する面）に噴射する噴射部４０２とが設けられている。この噴射部４０２はクリーニングフィルム６の全幅に対して潤滑剤を噴射するように、前記全幅に亘って延在している。これにより、クリーニングフィルム６が棒電極３１に対峙する以前にその裏面には潤滑層６１が形成されて、放電空間Ｈ内でもクリーニングフィルム６と棒電極３１との間に潤滑層６１が介在することになる。
【００７０】
図４（ｂ）に示す潤滑層形成部４１０には、潤滑剤を貯留する潤滑剤漕４１１と、潤滑剤漕４１１内の潤滑剤に浸されて、潤滑剤を吸収する回転自在な第１吸収ロール４１２と、第１吸収ロール４１２及びクリーニングフィルム６の裏面に接触する回転自在な第２吸収ロール４１３とが設けられている。この第２吸収ロール４１３は、第１吸収ロール４１２に接触することで、第１吸収ロール４１２に含まれた潤滑剤を吸収し、さらにこの吸収した潤滑剤をクリーニングフィルム６に接触して塗布するようになっている。これにより、クリーニングフィルム６の裏面上に潤滑層６１が形成されることになる。この第２吸収ロール４１３は、クリーニングフィルム６の全幅に対して潤滑剤を塗布するように、前記全幅に亘って延在している。そして第２吸収ロール４１３はクリーニングフィルム６及び第１吸収ロール４１２に接触しているために、クリーニングフィルム６の搬送に基づいて回転しながら、第１吸収ロール４１２を回転させるようになっている。これにより、第２吸収ロール４１３及び第１吸収ロール４１２を回転させながら、潤滑剤漕４１１内の潤滑剤をクリーニングフィルム６の裏面にスムーズに塗布できるようになっている。
【００７１】
図４（ｃ）に示す潤滑層形成部４２０には、潤滑剤を貯留する潤滑剤漕４２１と、潤滑剤漕４１１内の潤滑剤に浸されるようにクリーニングフィルム６を案内する第１ガイドローラ４２２と、第１ガイドローラ４２２を通過したクリーニングフィルム６を棒電極３１まで案内する第２ガイドローラ４２３とが設けられている。クリーニングフィルム６は、第１ガイドローラ４２２によって潤滑剤漕４１１内の潤滑剤に浸されることで、その裏面に潤滑剤が付着して潤滑層６１が形成されるようになっている。ここで、潤滑剤漕４１１は、クリーニングフィルム６の全幅に対して潤滑剤を塗布するように、前記全幅に亘って延在している。
【００７２】
図４（ｄ）に示す潤滑層形成部４３０に説明する前に、まずこの潤滑層形成部４３０専用の棒電極３１Ａについて説明する。図４（ａ）〜（ｄ）で使用していた棒電極３１は金属質母材の表面に誘電体を一様な厚さで被覆された電極であったが、この棒電極３１Ａは、金属質母材３１１に対して、誘電体３１２が放電空間Ｈの上流側で厚くなるように被覆された電極である。そして、この誘電体３１２における金属質母材３１１の上流側には、全長に亘って貫通溝３１３が形成されている。この貫通溝３１３が潤滑層形成部４３０における潤滑剤の流路となる。そして、潤滑層形成部４３０には、潤滑剤のタンク（図示省略）に接続されて、貫通溝３１３に潤滑剤を注入するポンプ４３１が設けられている。ポンプ４３１は貫通溝３１３から潤滑剤が一定にしみ出る圧力で潤滑剤を貫通溝３１３に注入している。このため、クリーニングフィルム６が貫通溝３１３に到達すると、クリーニングフィルム６の裏面には潤滑剤が付着して潤滑層６１が形成される。ここで、放電空間Ｈは、金属質母材３１１の対向位置に形成されるが、誘電体３１２の対向位置には形成されない。つまり、貫通溝３１３によって形成された潤滑層６１は、クリーニングフィルム６が放電空間Ｈに進入する前に形成されるのである。
【００７３】
なお、この第２の実施の形態では、クリーニングフィルム６に対して潤滑層６１を形成する潤滑層形成部４０を例示して説明したが、基材４に対して潤滑層を形成する場合に置いても同様の潤滑層形成部を用いることができる。なお、基材４の場合には、棒電極３１の直下流に潤滑層６１を除去する除去装置５０（図４（ａ）〜（ｄ）の点線部分）を設けることが好ましい。
【００７４】
［第３の実施の形態］
以下、第３の実施の形態に係る薄膜形成装置について図５を参照に説明する。図５は第３の実施の形態の薄膜形成装置１Ａの概略構成を表す正面図である。上記の第１、２の実施の形態では、一対の電極２，３がロール電極２１、棒電極３１である場合について例示したが、この第３の実施の形態では一対の電極２，３がともの棒電極２２，３１である場合について説明する。なお、以下の説明においても、第１、２の実施の形態と同一部分においては同一符号を付しその説明を省略する。
【００７５】
図５に示すように、薄膜形成装置１Ａには棒電極２２，３１からなる一対の電極２，３が、放電空間Ｈとなる間隔を空けて対向配置されている。この薄膜形成装置１Ａには、棒電極２２，３１のそれぞれに沿わせながら放電空間Ｈを通過するように基材４を搬送する基材用搬送装置（図示省略）が、各棒電極２２，３１毎に設けられている。また、薄膜形成装置１Ａには、基材４を支持しながら基材４の切り傷等を防止する環状の支持体２０を棒電極２２，３１と基材４との間に介在させて、棒電極２２，３１のそれぞれに沿わせながら搬送する支持体用搬送装置９０が各棒電極２２，３１毎に設けられている。つまり、支持体２０が本発明に係る移動体であり、支持体用搬送装置９０が本発明に係る保持機構である。支持体２０の内周面には、潤滑層（図示省略）が全面に形成されている。
【００７６】
支持体用搬送装置９０には、棒電極２２，３１における放電空間Ｈの外側で左右方向に配列されて、支持体２０を張設する一対の張設ローラ９１，９２が設けられている。ここで、一対の張設ローラ９１，９２のうち、一方の張設ローラ９１が回転駆動して、他方の張設ローラ９２が回転自在であるために、張設ローラ９１の回転駆動に伴って、支持体２０及び張設ローラ９２が回転することになる。この回転に伴って、基材４が放電空間Ｈを通過するように搬送される。この際、支持体２０と棒電極２２，３１との間には潤滑層が介在するために、支持体２０に対する摩擦抵抗を低減させることができる。
【００７７】
［第４の実施の形態］
以下、第４の実施の形態に係る薄膜形成装置について図６を参照に説明する。図６は第４の実施の形態に係る薄膜形成装置１Ｂの概略構成を表す正面図である。上記した第１〜第３の実施の形態に係る薄膜形成装置においては、フィルム状の基材４に対して製膜を行う場合を例示して説明したが、この第４の実施の形態では、板状の基材に対して製膜を行う場合について説明する。以下の説明において、第１〜３の実施の形態と同一部分においては同一符号を付してその説明を省略する。
【００７８】
この第４の実施の形態に係る薄膜形成装置１Ｂは、図６に示すように、ガス供給部８に対して相対的に左右方向に移動する一対の電極２，３としての棒電極２２，３１が所定の間隔を空けて配置されている。
【００７９】
そして、ガス供給部８における棒電極２２，３１を挟んで反対側には、ガス吸引部９が配置されている。また、薄膜形成装置１Ｂには、棒電極２２，３１からなる放電空間Ｈ内で、例えば、ガラスからなる板状の基材４Ａを、少なくとも一方の棒電極２２，３１に沿うように保持する保持機構（図示省略）が設けられている。
【００８０】
保持機構は、例えば養生シートからなる板状の支持体２０Ａを、基材４Ａ及び棒電極２２，３１に密着させるように基材４Ａ及び棒電極２２，３１の間に介在させて、基材４Ａと一緒に保持するようになっている。ここで、棒電極２２，３１に対持する支持体２０Ａの面上には、潤滑層（図示省略）が形成されている。
ここで、保持機構は、基材４Ａ及び支持体２０を、ガス供給部８に対して相対的に移動しないように保持している。つまり、棒電極２２，３１が支持体２０Ａに接触した状態で左右に移動すると、基材４Ａ及び支持体２０Ａに対して相対的に左右に移動することになり、それに伴って放電空間Ｈも左右方向に移動する。ガス供給部８からガスを供給させながら、棒電極２２，３１に電界を印加させて、棒電極２２，３１を基材４の右端から左端まで移動させれば、基材４Ａの全面にわたって薄膜を形成することができる。この移動時においては、棒電極２２，３１と支持体２０Ａとの間に潤滑層が介在しているので、支持体２０Ａに対する摩擦抵抗は低減されている。
【図面の簡単な説明】
【００８１】
【図１】第１の実施の形態に係る表面処理装置としての薄膜形成装置の概略構成を表す正面図である。
【図２】図１の薄膜形成装置における主制御構成を表すブロック図である。
【図３】図３は図１の薄膜形成装置に備わる一対の電極の間隔を示す拡大図である。
【図４】第２の実施の形態に係る表面処理装置としての薄膜形成装置に備わる潤滑層形成部の具体例を表す説明図である。
【図５】第３の実施の形態に係る表面処理装置としての薄膜形成装置の概略構成を表す正面図である。
【図６】第４の実施の形態に係る表面処理装置としての薄膜形成装置の概略構成を表す正面図である。
【符号の説明】
【００８２】
１      薄膜形成装置（表面処理装置）
２，３  一対の電極
２１    ロール電極
３１    棒電極
６      クリーニングフィルム（移動体）
６１    潤滑層
７      フィルム用搬送装置（保持機構）
４０      潤滑層形成部
【図１】
2006152366.tif 000004
【図２】
2006152366.tif 000005
【図３】
2006152366.tif 000006
【図４】
2006152366.tif 000007
【図５】
2006152366.tif 000008
【図６】
2006152366.tif 000009