特許 6045265 イオン注入装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】6045265

(24)【登録日】2016年11月25日

(45)【発行日】2016年12月14日

(54)【発明の名称】イオン注入装置

(51)【国際特許分類】

   C23C 14/48 20060101AFI20161206BHJP

   H05H 1/46 20060101ALI20161206BHJP

【ＦＩ】

   C23C14/48 Z

   H05H1/46 M

【請求項の数】5

【全頁数】12

(21)【出願番号】特願2012-204941(P2012-204941)

(22)【出願日】2012年9月18日

(65)【公開番号】特開2014-58723(P2014-58723A)

(43)【公開日】2014年4月3日

【審査請求日】2015年6月18日

(73)【特許権者】

【識別番号】000102980

【氏名又は名称】リンテック株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100101236

【弁理士】

【氏名又は名称】栗原 浩之

(72)【発明者】

【氏名】永縄 智史

(72)【発明者】

【氏名】後藤 大輔

(72)【発明者】

【氏名】剱持 卓

【審査官】 山田 頼通

(56)【参考文献】

【文献】 特開２０１２−１７２２６１（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開昭６３−１８４９２６（ＪＰ，Ａ）

【文献】 国際公開第２００８／１４７０９５（ＷＯ，Ａ１）

【文献】 特開昭６２−２７４０８０（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特表２００６−５０１３６６（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平０２−２５０９５３（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開昭６１−１１６８２２（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００６−０３２８１０（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００３−０３１３９８（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１０−２２９４４５（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｃ２３Ｃ １４／００−１４／５８

Ｈ０５Ｈ １／４６

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

真空チャンバと、フィルムが外周部の一部に巻き付けられる電極ロールと、該電極ロールに電圧を印加する電圧印加手段と、前記真空チャンバ内にガスを導入するガス導入手段を備え、
前記電圧印加手段により前記電極ロールに電圧を印加すると共に、前記ガス導入手段によりガスを導入してプラズマを形成し、前記フィルムの表面にイオン注入処理を行うイオン注入装置において、
前記電極ロールの前記フィルムが巻き付けられる面に対向して電極部材が設けられ、
前記電圧印加手段は、前記電極ロールの軸方向の端部に電圧を印加し、
前記電極部材は、前記電極ロールの軸方向における角度が可変であるように構成されたことを特徴とするイオン注入装置。

【請求項2】

前記電極部材は、前記電極ロールの周方向に沿うように設けられていることを特徴とする請求項１に記載のイオン注入装置。

【請求項3】

前記電極部材は、複数枚の板状部材からなり、
前記電極ロールの周方向に沿ってそれぞれ離間して設けられていることを特徴とする請求項２に記載のイオン注入装置。

【請求項4】

前記電極部材は、前記電極ロールの軸方向に亘って設けられていることを特徴とする請求項１〜３のいずれか一項に記載のイオン注入装置。

【請求項5】

前記電極ロールの端部には、前記電極ロールと同一径の延長部材が設けられていることを特徴とする請求項１〜４のいずれか一項に記載のイオン注入装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、イオン注入装置に関する。

【背景技術】

【0002】

従来、長尺のフィルムを一方向に搬送しながらその表面にプラズマ中のイオンを注入して表面改質を行ういわゆるイオン注入方法を用いて、例えばフィルム表面にガスバリア層を作ることが知られている（例えば、特許文献１参照）。

【0003】

特許文献１では、このイオン注入方法を実施するイオン注入装置が開示されている。特許文献１に開示されたイオン注入装置では、真空チャンバ内に巻き出しロール、巻き取りロール、電極ロール等のロール類が設置されていると共に、ガス導入手段が設けられている。また、電極ロールには電圧印加手段が設けられている。

【0004】

かかるイオン注入装置では、チャンバ内にイオン注入ガスが導入され、電極ロールに電圧印加手段により電圧が印加されると、チャンバ壁面がアースとなって電極ロールとチャンバ壁面との間に電界が形成され、プラズマが形成される。このプラズマにより生成されたイオンが負の直流高電圧パルスの印加によって電極ロール側に引き寄せられることで、電極ロールのフィルムの表面にイオン注入が行われる。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0005】

【特許文献1】特開２００６―７０２３８号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0006】

ところで、近年フィルムの幅が広くなることで、電極ロールが大型化し、これによりイオン注入装置が大型化している。このようにイオン注入装置が大型化すると、電極ロールとチャンバ壁面との距離が大きくなるので、電極ロールとチャンバ壁面との間に形成される電界の強度（電界強度）が小さくなる。これは、電界強度は電極間距離に反比例するからである。そして、このように装置の大型化に伴って電極ロールとチャンバ壁面との間に形成される電界強度が小さくなることで、形成されたプラズマの密度（プラズマ密度）が小さくなり、所望のイオン注入処理を行うことができないという問題が生じる虞がある。

【0007】

ここで、プラズマ密度を高くするために、電極ロールに印加される電圧をより高電圧とすることも考えられるが、高電圧化のための電圧源の増設は製造コストが高くなると共に、フットスペースの増加や装置の耐電圧を上昇させる必要があるため好ましくない。

【0008】

そこで、本発明の課題は、上記従来技術の問題点を解決することにあり、電圧源を増設せずにプラズマ密度を向上させることができるイオン注入装置を提供しようとするものである。

【課題を解決するための手段】

【0009】

本発明のイオン注入装置は、真空チャンバと、フィルムが外周部の一部に巻き付けられる電極ロールと、該電極ロールに電圧を印加する電圧印加手段と、前記真空チャンバ内にガスを導入するガス導入手段を備え、前記電圧印加手段により前記電極ロールに電圧を印加すると共に、前記ガス導入手段によりガスを導入してプラズマを形成し、前記フィルムの表面にイオン注入処理を行うイオン注入装置において、前記電極ロールの前記フィルムが巻き付けられる面に対向して電極部材が設けられ、前記電圧印加手段は、前記電極ロールの軸方向の端部に電圧を印加し、前記電極部材は、前記電極ロールの軸方向における角度が可変であるように構成されたことを特徴とする。

【0010】

本発明では、前記電極ロールの前記フィルムが巻き付けられる面に対向して電極部材が設けられたことで、電極ロールと電極部材との間に電界が形成されるので、電極ロールと真空チャンバ壁面との間に電界が形成されるよりも電界強度の高い電界を形成することができる。従って、プラズマ密度を向上させることができる。また、前記電圧印加手段が、前記電極ロールの軸方向の端部に電圧を印加し、前記電極部材が、電極ロールの軸方向における角度が可変であるように構成されたことで、電極ロールの軸方向の端部に電圧を印加すると、電極ロール自身の抵抗により、電圧印加手段により電圧を印加した電極ロールの端部から、距離が離れるほど電圧が低下し、電極ロールの軸方向における電界強度が不均一となるおそれがあるが、本発明では電極ロールの軸方向における電界強度を電極部材と電極ロールとの間隔を変更して電界強度を均一とすることができる。

【0011】

前記電極部材は、前記電極ロールの周方向に沿うように設けられていることが好ましい。これにより、電極ロールの周方向において電界強度の高い電界が均一に形成される。

【0012】

本発明の好ましい実施形態としては、前記電極部材は、複数枚の板状部材からなり、前記電極ロールの周方向に沿ってそれぞれ離間して設けられていることが挙げられる。

【0013】

前記電極部材は、前記電極ロールの軸方向に亘って設けられていることが好ましい。これにより、電極ロールの軸方向において電界強度の高い電界が均一に形成される。

【0015】

前記電極ロールの端部には、前記電極ロールと同一径の延長部材が設けられていることが好ましい。前記電極ロールと同一径の延長部材が設けられていることで、電極ロール端部におけるプラズマの回り込みを抑制することができ、幅方向におけるプラズマ密度を均一化することができる。

【発明の効果】

【0016】

本発明のイオン注入装置によれば、電圧源を増設せずにプラズマ密度を向上させることができるという優れた効果を奏し得る。

【図面の簡単な説明】

【0017】

【図1】実施形態１にかかるイオン注入装置の模式図。

【図2】実施形態１にかかるイオン注入装置に用いられる電極部材を説明するための模式的斜視図。

【図3】実施形態２にかかるイオン注入装置に用いられる電極部材を説明するための模式図。

【図4】実施形態２にかかるイオン注入装置に用いられる電極部材を説明するための模式図。

【図5】実施形態３にかかるイオン注入装置に用いられる電極ロールを説明するための模式図。

【図6】実施例１、比較例１の結果を示すグラフ。

【図7】実施例２、比較例２の結果を示すグラフ。

【発明を実施するための形態】

【0018】

（実施形態１）
本発明の実施形態について、図１、２を用いて説明する。

【0019】

図１に示すように、イオン注入装置１は、真空チャンバ１１を備える。真空チャンバ１１には、真空ポンプ１２を有する排気手段が設けられている。排気手段は、真空チャンバ１１内部を所定の真空度とすることができるように構成されている。

【0020】

真空チャンバ１１には、電極ロール１３、巻き出しロール１４、複数の搬送ロール１５、巻き取りロール１６が設けられている。電極ロール１３の下方側には、巻き出しロール１４から、搬送ロール１５を介して搬送されたフィルム２が巻き付いている。フィルム２は、この電極ロール１３において、詳細は後述するイオン注入処理が行われて、搬送ロール１５を介して巻き取りロール１６に搬送される。即ち、巻き出しロール１４にあるフィルムはイオン注入処理前であり、巻き取りロールに１６にあるフィルム２はイオン注入処理後である。

【0021】

電極ロール１３は、導電体からなる。この電極ロール１３には、電圧印加手段２１が設けられている。電圧印加手段２１は、電極ロール１３に対して交流電圧及び直流電圧を印加できるように構成されている。なお、図１中図示しないが、電圧印加手段２１は、電極ロール１３の軸方向の端部に電圧を印加して電極ロール１３の軸方向（幅方向）に沿って電流が流れるように構成されている。かかる電圧印加手段２１により電圧を印加することで、電極ロール１３は電極として機能する。

【0022】

また、真空チャンバ１１には、ガス導入手段３１が設けられている。ガス導入手段３１は、図示しないガス源と制御手段とが設けられ、ガス源からのガスを流量制御しながら真空チャンバ１１内に導入することができるように構成されている。

【0023】

ここで、真空チャンバ１１では、電極ロール１３と真空チャンバ１１の壁面との間には、電極ロール１３の前記フィルム２が巻き付けられる面に対向して、電極部材４２からなる対向電極３が設けられている。詳しくは後述するが、かかる対向電極３を設けることで高密度プラズマを形成することができる。

【0024】

対向電極３の構成について、図２を用いて詳細に説明する。

【0025】

対向電極３は、複数の電極部材４２を有する。図２に示すように、電極部材４２は、電極ロール１３の周方向に沿うように設けられている。電極部材４２は、該電極部材４２を支持する支持部４３により、真空チャンバ１１の床面に電極ロール１３の下方に位置するように設置されている。

【0026】

支持部４３は、直方体の枠体４４を有する。枠体４４の長手方向は、電極ロール１３の軸方向に略一致する。枠体４４の長手方向の両端上部には、台座４５が設けられている。台座４５には、複数の支持部材４６がそれぞれ離間して設けられている。支持部材４６は、電極部材４２の端部に固定され、台座４５上で電極部材４２を支持する。なお、支持部４３の形状等は、電極部材４２を支持し、かつ、電極部材４２を電気的に真空チャンバ１１に接続することができれば、どのような形状であってもよい。

【0027】

電極部材４２は、板状部材からなる。各電極部材４２は、電極ロールの前記フィルムが巻き付けられる面に対向して、電極ロール１３の周方向に沿ってそれぞれ離間して設けられている。

【0028】

電極部材４２は、電極ロール１３の軸方向に亘って設けられている。電極部材４２の長手方向の長さは電極ロール１３の軸方向の長さと略一致する。

【0029】

本実施形態では、６枚の板状の電極部材４２が電極ロール１３の下方面のうちフィルム２が巻き付けられる面に対向し、かつ、各電極部材４２は電極ロール１３の表面との距離が一定の間隔離れて、互いに離間して配されている。

【0030】

かかる電極部材４２は、例えば通常電極として用いることができる金属である鉄、アルミやこれらを含む合金からなり、本実施形態では強度及び製造コストに鑑みてＳＵＳを用いている。

【0031】

このように設置された電極部材４２は、支持部４３を介して真空チャンバ１１に電気的に接続されている。即ち、この電極部材４２は真空チャンバ１１及び支持部４３を介してアース１７（図１参照）に接続されている。これにより、電圧が印加されることにより、電極ロール１３と電極部材４２との間に電界が形成される。

【0032】

かかるイオン注入装置１におけるイオン注入処理について説明する。イオン注入処理は、プラズマ中のイオンを対象物の表面に注入することで表面改質してイオン注入層を形成するものである。

【0033】

初めに、処理対象であるフィルム２について説明する。本実施形態における被処理対象であるフィルム２は、高分子フィルムである。高分子フィルムとしては、特に限定されないが、例えば、ポリイミド、ポリアミド、ポリアミドイミド、ポリフェニレンエーテル、ポリエーテルケトン、ポリエーテルエーテルケトン、ポリオレフィン、ポリエステル、ポリカーボネート、ポリスルフォン、ポリエーテルスルフォン、ポリフェニレンスルフィド、ポリアリレート、アクリル系樹脂、シクロオレフィン系ポリマー、芳香族系重合体等が挙げられる。これらの中でも、ガスバリア性等を有する高分子フィルムとしての需要が多く、優れたガスバリア性等を有するイオン注入層が得られることから、ポリエステル、ポリアミド又はシクロオレフィン系ポリマーが好ましく、ポリエステル又はシクロオレフィン系ポリマーが特に好ましい。ポリエステルとしては、ポリエチレンテレフタレート、ポリブチレンテレフタレート、ポリエチレンナフタレート、ポリアリレート等が挙げられる。なお、本発明において、処理対象であるフィルム２は、上述したものに限定されない。フィルム２は、高分子フィルム上に、イオンを注入することによりガスバリア性が発現する材料（例えば、ポリシラザン、ポリオルガノシロキサン等のケイ素含有高分子）を含む層が積層されているフィルムであってもよい。

【0034】

フィルム２の厚みは特に制限されないが、巻き取りの容易性や使用を考慮すれば、通常１〜１０００μｍ、好ましくは５〜５００μｍ、より好ましくは１０〜２００μｍである。

【0035】

イオン注入装置を作動させると、初めに排気手段により排気を行い、真空チャンバ１１内の圧力を５．０×１０^−３Ｐａ以下とする。

【0036】

真空チャンバ１１内が上記範囲の所定の圧力で一定となった後に、ガス導入手段３１によりイオン注入ガスを真空チャンバ１１内に導入する。

【0037】

導入されるイオン注入ガスとしては、例えば水、水素、窒素、酸素、アルゴン、ヘリウム、フルオロカーボン等の希ガス又は非金属のガスや、金、銀、銅、白金、ニッケル、アルミニウムなどの導電性金属のイオン等が挙げられる。これらの中でも、より簡便にイオン注入することができ、良好なガスバリア性等を有するフィルムを効率良く製造することができることから、希ガス又は非金属イオンが好ましい。これらのうち、表面処理の要求に応じて適宜選択できるが、利便性から窒素、酸素、アルゴン、ヘリウムがより好ましく、特にアルゴンが好ましい。

【0038】

導入時のガス流量は、１０〜２０００ｓｃｃｍであり、好ましくは１００〜１０００ｓｃｃｍである。この範囲にあることで、所望のプラズマを形成することができる。イオン注入ガスを導入した際の、真空チャンバ１１内の圧力は、１．０×１０^−４〜１．０Ｐａ程度、好ましくは１．０×１０^−２〜１．０×１０^−１Ｐａ程度である。

【0039】

この状態で、巻き出しロール１４から搬送ロール１５、電極ロール１３を介してフィルム２を巻き取りロール１６へ搬送する。フィルム２の巻き取り速度は、特に限定されないが、通常、０．５〜２０ｍ／ｍｉｎである。

【0040】

そして、電極ロール１３に電圧印加手段２１により交流電圧を印加することで、プラズマが発生する。印加される交流電圧の周波数は、特に制限はないが、通常５００〜５０００Ｈｚであり、印加される電力は、特に制限はないが、通常５００〜１００００Ｗである。それぞれこの範囲にあることで、安定してプラズマを形成することができる。

【0041】

そして、電極ロール１３には、電圧印加手段２１により、直流電圧が印加される。直流電圧は、例えば、−１ｋＶ〜−５０ｋＶ、より好ましくは−３ｋＶ〜−３０ｋＶ、特に好ましくは−５ｋＶ〜−２０ｋＶである。印加される直流電圧が−１ｋＶより高いと、イオンが吸引されにくく、このため十分なガスバリア性等を有するイオン注入層の形成が困難となり、−５０ｋＶより低いとＸ線が発生し、生産上好ましくない。

【0042】

これにより、電極部材４２と電極として機能する電極ロール１３との間に電界が形成されて、プラズマが発生する。発生したプラズマ中の陽イオンは、負の電圧印加により電極ロール１３に引き寄せられて電極ロール１３に巻き取られたフィルム２の表面に注入される。このようにしてフィルム２の表面にイオン注入が行われる。なお、電極部材４２を設けない場合には、チャンバ壁面が電極として機能するため、電極ロール１３とチャンバ壁面との間に電界が形成される。

【0043】

この場合に、本実施形態では電極ロール１３の下方周囲に沿って電極部材４２が設けてあることから、電極ロール１３と電極部材４２との間に、電極ロール１３とチャンバ壁面との間に形成される電界強度よりも、電界強度の大きい電界を形成することができる。これは、二つの電極間における電界の強さは電極間距離に反比例するからである。そして、本実施形態では、電極ロール１３と電極部材４２との間の電界強度が大きくなることから、この電極間で発生するプラズマの密度を高くすることができる。

【0044】

特に、電極部材４２の長辺が電極ロール１３の幅（軸方向における長さ）に亘って配されていることから、電極部材と４２電極ロール１３表面との間の距離が軸方向において一定である。従って、電極ロール１３の軸方向に沿って均一で、かつ電界強度の高い電界が形成される。これにより、電極ロール１３の軸方向においてプラズマ密度を高め、かつ軸方向において均一なプラズマ密度となるようにプラズマを発生させることができる。

【0045】

また、電極部材４２が電極ロール１３の周方向に沿って設けられていることから、電極部材４２と電極ロール１３表面との間の距離が周方向において一定である。従って、電極ロール１３の周方向に沿って均一で、かつ電界強度の高い電界が形成される。これにより、電極ロール１３の周方向においてプラズマ密度を高め、かつ周方向において均一なプラズマ密度となるようにプラズマを発生させることができる。

【0046】

このように、本実施形態にかかるイオン注入装置においては電極ロール１３の下方側に電極部材４２を設置することで、プラズマ密度を高くすることができ、所望のプラズマを新たに電圧源を追加して設置することなく形成することができる。その結果、イオン注入をより効果的に行うことが可能である。

【0047】

なお、本実施形態では電極部材４２は周方向に沿って、離間して複数設けたが、これに限定されない。電極部材４２は、周方向に沿って湾曲した一枚の板状部材からなり、電極ロール１３から一定の距離で離間して設けられていてもよい。また、本実施形態では、周方向に沿って複数の電極部材４２を離間して配した構成としたが、電極ロール１３の軸方向に沿って複数の電極部材４２を離間しつつ、かつ、各電極部材４２が電極ロール１３から一定の距離で離間するように構成しても良い。

【0048】

（実施形態２）
本実施形態にかかるイオン注入装置１Ａは、実施形態１とは電極部材４２Ａの角度を調整することができるように構成されている点が異なっている。

【0049】

本実施形態にかかるイオン注入装置１Ａでは、図３に示すように、電極部材４２Ａの設置角度が可変、即ち電極ロール１３Ａの軸方向において電極部材４２Ａと電極ロール１３Ａの表面との距離が変更できるように構成されている。

【0050】

電極ロール１３Ａには、電圧印加手段２１により、電極ロール１３Ａの一方の端部（一端部）に電圧が印加される。電極ロール１３Ａに印加された電圧は、電極ロール１３Ａ自体の抵抗により、電圧が印加された一端部側から、電極ロール１３Ａの軸方向における他端部側に向かって低下する。この低下により、電極ロール１３Ａと電極部材４２Ａとの間に形成される電界の電界強度が電極ロール１３Ａの軸方向（長手方向）において電圧が印加された一端部側から、他端部側に向かって低下してしまうことが考えられ、フィルム２の軸方向におけるプラズマ密度の不均一化が生じてしまうので、これを防止することが好ましい。

【0051】

そこで、本実施形態では電極部材４２Ａの角度、即ち電極部材４２Ａと電極ロール１３Ａとの距離を変更して電極ロール１３Ａの軸方向において形成される電界の電界強度が均一になるように構成している。具体的には、電圧が印加された一端部側の電極ロール１３Ａと電極部材４２Ａとの間隔は実施形態１と同一にし、電極ロール１３Ａの軸方向における他端部側の電極ロール１３Ａと電極部材４２Ａとの間隔は狭めることで、電極ロール１３Ａの軸方向において形成される電界の電界強度が均一になるように構成している。

【0052】

電極部材４２Ａの角度を電極ロール１３Ａの電界強度に応じて変更することができるような電極部材４２Ａの具体的な構成について説明する。

【0053】

図４（１）は、電極部材４２Ａの長手方向の一端側（電極ロール１３の一端部側に一致する）における構造を、（２）は電極部材４２Ａの長手方向の他端側（電極ロール１３の他端部側に一致する）における構造を示している。

【0054】

図４（１）に示すように、本実施形態では、各支持部材４６Ａは、電極部材４２Ａに直接固定されておらず、それぞれ柱状部材５１に接続されている。二つの柱状部材５１の間には、回転部５２が設けられている。この回転部５２は、内部に回転軸５３が固定されており、回転軸５３の端部は、柱状部材５１の内部で軸支されている。回転部５２は、この回転軸５３を軸中心として回転する。

【0055】

回転部５２には、電極部材４２Ａの一端側の端面が接続されている。従って、回転部５２が回転することで電極部材４２Ａの一端側もこの回転部５２を軸中心として回転する。即ち、電極部材４２Ａは、回転軸５３を中心として揺動可能であるように構成されている。

【0056】

他方で、図４（２）に示すように、電極部材４２Ａの他端側は、この回転軸５３を軸中心として揺動する電極部材４２Ａの動きに従って移動することができるように構成されている。具体的には、電極部材４２Ａの他端側には、電極部材４２Ａの長手方向における端部の両外側に向かって突出した凸部５４が設けられている。また、一対のガイド部材５５が設けられ、各内面側にはガイド部となる溝５６が形成されている。凸部５４は、このガイド部である溝５６に挿入されて、溝５６内を移動可能である。電極部材４２Ａの一端側が回転軸５３を軸中心として揺動すると、電極部材４２Ａの他端側は、この溝５６を凸部５４がガイドされて移動する。これにより、電極部材４２Ａの角度が変更される。

【0057】

即ち、本実施形態では電極部材４２Ａの一端側に設けられた回転軸５３を軸中心として電極部材４２Ａが揺動し、この回転に従って電極部材４２Ａの他端側がガイドされて電極部材４２Ａの設置角度を変更することが可能であるように電極部材４２Ａは構成されている。

【0058】

このように、本実施形態では各電極部材４２Ａは長手方向における角度を変更することができるように構成しているので、電極ロール１３Ａの軸方向における電界強度が一定に保持され、これにより電極ロール１３Ａの軸方向において電極ロール１３Ａと電極部材４２Ａとの間のプラズマ密度を均一に保つことができる。従って、本実施形態にかかるイオン注入装置では、所望のイオン注入処理を行うことができる。

【0059】

また、本実施形態では、電極部材４２Ａには孔５７を設けてある。これにより、形成される電界には影響がない範囲で電極部材４２Ａを軽量化することができ、簡易に電極部材４２Ａの設置角度を変更することができる。

【0060】

なお、実施形態２における電極部材４２Ａの角度を変える機構については、電極部材４２Ａの設置角度を変更することができるものであれば特にこれに限定されない。

【0061】

（実施形態３）
実施形態３は、実施形態１とは、電極ロール１３Ｂの長さ方向における長さを延長している点が異なる。

【0062】

図５に示すように、本実施形態では、電極ロール１３Ｂの長さを延長するための延長部材６１を実施形態１と同一の電極ロール１３の端部にそれぞれ付け足している。延長部材６１は、電極ロール１３と同一径であり、電極ロール１３の端部に接合されている。これにより、電極ロール１３の軸方向の長さＨ１よりも延長部材の軸方向の長さＨ２二つ分だけ電極ロール１３Ｂの長さが長くなる。かかる延長部材６１は、例えば通常電極として用いることができる金属である鉄、アルミやこれらを含む合金からなればよい。本実施形態では強度及び製造コストに鑑みてＳＵＳを用いている。

【0063】

このように延長部材６１を設けることで、電極ロール１３端部におけるプラズマの回り込みによるプラズマ密度の低下を防ぎ、フィルムの幅方向において均一にイオン注入処理を行うことができるように構成している。

【0064】

即ち、電極ロール１３の軸方向の長さがフィルムの幅と略同一であるように構成した場合、電極ロール１３の端部にプラズマが回り込んでしまうと、フィルムの端部においてプラズマ密度が減少してフィルムの端部において所望のイオン注入を行えない可能性がある。そこで、本実施形態では、電極ロール１３の端部に延長部材を接合してフィルムの幅全域に亘って均一にプラズマに曝すことができるように構成している。これにより、フィルムの全幅において均一にイオン注入処理を行うことができるように構成している。

【0065】

（実施例１）
本実施例では、図１に示すイオン注入装置を用いて、フィルム：ポリエチレンテレフタレート（厚み２５μm, 三菱樹脂製 Ｔ−１００）、真空チャンバ１１内圧力：０．５Ｐａ、イオン注入ガス：アルゴン、ガス流量：６００ｓｃｃｍ、直流電圧：―６ｋＶ、交流電圧周波数：２０００Ｈｚ、電極ロール１３と電極部材４２との距離を６０ｍｍ（一定の距離）で、交流電流の電力を変化させてイオン注入を行った場合の積算イオン電流を測定した。積算イオン電流は、オシロスコープ(横河電気株式会社製、ＤＬＭ２０２２)により測定した。結果を図６に示す。

【0066】

（実施例２）
実施例２として、交流電流の電力を一定（６０００Ｗ）とし、直流電圧を変化させた点以外は実施例１と同一の条件でイオン注入を行って、同一条件で積算イオン電流を測定した。結果を図７に示す。

【0067】

（比較例１）
比較例１として、電極部材を設けていない従来のイオン注入装置を用いて、実施例１と同一条件でイオン注入を行って積算イオン電流を測定した。結果を図６に示す。

【0068】

（比較例２）
比較例２としては、電極部材を設けていない従来のイオン注入装置を用いて、実施例２と同一条件でイオン注入を行って積算イオン電流を測定した。結果を図７に示す。

【0069】

ここで、積算イオン電流とは、１パルス当たりで観測される電流波形の積算面積値であり、形成されたプラズマと関連性がある。即ち、積算イオン電流が高いほどプラズマ密度が高いことを示している。

【0070】

図６に示すように、いずれの交流電流の電力においても、実施例１の場合の方が比較例１よりも積算イオン電流が常に高かった。従って、実施例１のように電極部材を設けることで、プラズマ密度を上昇させることができることが分かった。

【0071】

また、図７に示すように、いずれの直流電圧においても、実施例２の場合の方が比較例２よりも積算イオン電流が常に高かった。従って、実施例２のように電極部材を設けることで、プラズマ密度を上昇させることができることが分かった。

【0072】

以上の実施例１、２により、電極部材を設けることでプラズマ密度を向上させることができることが分かった。

【0073】

上述した実施形態では、電極部材４２の設置角度を変更して電極ロール１３の軸方向における電界強度を均一化したが、これに限定されない。例えば、電極部材を電極ロール１３の軸方向に離間して設け、各電極部材に異なる電圧を印加することで、電極ロール１３の軸方向における電界強度を均一化することも可能である。

【符号の説明】

【0074】

１、１Ａ イオン注入装置
２ フィルム
３ 対向電極
１１ 真空チャンバ
１２ 真空ポンプ
１３、１３Ａ、１３Ｂ 電極ロール
１４ 巻き出しロール
１５ 搬送ロール
１６ 巻き取りロール
１７ アース
２１ 電圧印加手段
３１ ガス導入手段
４２、４２Ａ 電極部材
４３ 支持部
４４ 枠体
４５ 台座
４６、４６Ａ 支持部材
５１ 柱状部材
５２ 回転部
５３ 回転軸
５４ 凸部
５５ ガイド部材
５６ 溝
５７ 孔
６１ 延長部材

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】