JP2006299332A - Plasma cvd film deposition apparatus, and method of manufacturing plastic container having barrier property - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、ガスバリア膜をプラスチック容器の内壁面に成膜するプラズマCVD(chemical vapor deposition)成膜装置とバリア性プラスチック容器の製造方法に関する。 The present invention relates to a plasma CVD (chemical vapor deposition) film forming apparatus for forming a gas barrier film on an inner wall surface of a plastic container and a method for producing a barrier plastic container.
プラスチック容器は、臭いが収着しやすく、またガスバリア性が壜や缶と比較して劣るため、ビールや発泡酒等の炭酸飲料には用いることが難しかった。そこで、プラスチック容器における収着性やガスバリア性の問題点を解決すべく、硬質炭素膜(ダイヤモンドライクカーボン(DLC)等)をコーティングする方法、装置が開示されている。そのうち、例えば対象とする容器の外形とほぼ相似形の内部空間を有する外部電極と、容器の内側に容器の口部から挿入され、原料ガス導入管を兼ねた内部電極を用いて、容器の内壁面に硬質炭素膜をコーティングする装置が開示されている(例えば特許文献1又は2を参照。)。このような装置では、容器内に原料ガスとしてアセチレンガスを供給した状態で、外部電極に高周波電圧を印加する。このとき、原料ガスが両電極間に発生する高周波由来の電力によりプラズマ化し、発生したプラズマ中のイオンは外部電極の高周波由来の電位差(自己バイアス)に誘引され容器内壁に衝突し、膜が形成される。
The plastic container easily absorbs odors and has a gas barrier property that is inferior to that of bottles and cans, so it has been difficult to use it for carbonated beverages such as beer and sparkling liquor. Accordingly, a method and apparatus for coating a hard carbon film (such as diamond-like carbon (DLC)) have been disclosed in order to solve the problems of sorption and gas barrier properties in plastic containers. Among them, for example, an external electrode having an internal space that is almost similar to the outer shape of the target container, and an internal electrode that is inserted into the inside of the container from the mouth of the container and also serves as a source gas introduction pipe, An apparatus for coating a wall surface with a hard carbon film is disclosed (for example, see
また、誘導結合型プラズマを用いて、プラスチック容器の表面にDLC薄膜を成膜させる装置の技術もある(例えば特許文献3を参照。)。一般に誘導結合型プラズマを用いると、そのプラズマ密度は、容量結合型のプラズマ密度と比較して1桁以上高いことから薄膜の堆積速度が向上し成膜時間の短縮が可能となる利点がある。 There is also a technique of an apparatus for forming a DLC thin film on the surface of a plastic container using inductively coupled plasma (see, for example, Patent Document 3). In general, when inductively coupled plasma is used, the plasma density is higher by one digit or more than the capacitively coupled plasma density, so that there is an advantage that the deposition rate of the thin film is improved and the film formation time can be shortened.
また、容器の内部若しくは外部の空間に原料ガスを供給してその原料ガスにマイクロ波を供給して容器の壁面に薄膜を成膜する技術もある(例えば特許文献4を参照。)。 There is also a technique for forming a thin film on a wall surface of a container by supplying a raw material gas into a space inside or outside the container and supplying a microwave to the raw material gas (see, for example, Patent Document 4).
しかし、特許文献1又は2に記載された技術では、対象とする容器の外形とほぼ相似形の内部空間を有する外部電極を形成しなければならないため、容器の形状ごとに対応した複数の外部電極を準備しなければならず、成膜装置のコストアップにつながっていた。
However, in the technique described in
一方、特許文献3又は4に記載された技術では、対象とする容器の外形とほぼ相似形の内部空間を有する外部電極を形成する必要はない。しかし、所望の容器のうち最も大きな容器を収容することができるように大きなチャンバを用いて、小さな容器に成膜を行なう場合、チャンバの内壁面と容器の外壁面との間に隙間空間が形成される。例えば、容器の内壁面に成膜を行なう場合、前記隙間空間でプラズマが発生してしまい、容器の外壁面に意図しない成膜やプラズマエッチングが行なわれ、一方、所望の成膜が容器の内壁面になされない場合がある。
On the other hand, in the technique described in
特許文献4の技術では、このような意図しないプラズマ発生を防止するため、容器の内部空間と外部空間との間で圧力差を設けて、意図しないプラズマ発生を抑制している。例えば、容器の内壁面に成膜を行なう場合、容器の内部は0.01〜0.5mbar(1〜50Pa)とし、容器の外部は50mbar(5000Pa)とし、外部を相対的に高圧とすることでプラズマ発生を抑制している。 In the technique of Patent Document 4, in order to prevent such unintended plasma generation, a pressure difference is provided between the internal space and the external space of the container to suppress unintended plasma generation. For example, when forming a film on the inner wall surface of the container, the inside of the container should be 0.01 to 0.5 mbar (1 to 50 Pa), the outside of the container should be 50 mbar (5000 Pa), and the outside should be at a relatively high pressure. This suppresses plasma generation.
しかし、容器の内部空間と外部空間との間で圧力差を設ける場合、圧力差が104Pa以上であると、プラスチック容器が凹んでしまうので、これ以上の圧力差を設けることはできない。また、容器の口部において、内部空間と外部空間との間の完全なシール性が要求される。さらに、それぞれ別の圧力制御が必要となり、成膜装置が複雑化する。 However, when a pressure difference is provided between the internal space and the external space of the container, if the pressure difference is 10 4 Pa or more, the plastic container is recessed, so that no more pressure difference can be provided. In addition, a perfect seal between the internal space and the external space is required at the mouth of the container. Furthermore, different pressure controls are required, which complicates the film forming apparatus.
そこで本発明の目的は、プラスチック容器の内壁面に成膜をする場合において、(1)形状の異なる容器ごとに外部電極を準備する必要をなくすこと、(2)誘導結合型プラズマ又はマイクロ波プラズマのいずれの方式によっても、容器の内部空間と外部空間との圧力差制御機構を設けることなく、前記隙間空間でのプラズマ発生を抑制すること、を可能とするプラズマCVD成膜装置及びバリア性プラスチック容器の製造方法を提供することである。 Accordingly, the object of the present invention is to (1) eliminate the need to prepare an external electrode for each container having a different shape when forming a film on the inner wall surface of a plastic container, and (2) inductively coupled plasma or microwave plasma. In any of these methods, a plasma CVD film forming apparatus and a barrier plastic that can suppress the generation of plasma in the gap space without providing a pressure difference control mechanism between the internal space and the external space of the container It is to provide a method for manufacturing a container.
本発明者らは、前記隙間空間を絶縁体からなるスペーサー(放電防止材)で占めることで、極めて容器に隙間空間でのプラズマ発生を抑制できることを見出し、本発明を完成させた。すなわち、本発明に係るプラズマCVD成膜装置は、プラスチック容器を収容する真空チャンバと、該真空チャンバの内壁面と前記プラスチック容器の外壁面とに挟まれた隙間空間に配置された絶縁体からなるスペーサーと、前記プラスチック容器の内部に挿脱可能に配置され、該プラスチック容器へ原料ガスを供給する原料ガス供給管と、前記真空チャンバの内部ガスを排気する排気手段と、前記プラスチック容器の内部に供給された前記原料ガスをプラズマ化させるプラズマ発生手段と、を有することを特徴とする。 The inventors of the present invention have found that the generation of plasma in the gap space can be extremely suppressed in the container by occupying the gap space with a spacer (discharge prevention material) made of an insulator, and completed the present invention. That is, the plasma CVD film-forming apparatus according to the present invention comprises a vacuum chamber that houses a plastic container, and an insulator disposed in a gap space sandwiched between the inner wall surface of the vacuum chamber and the outer wall surface of the plastic container. A spacer, a material gas supply pipe for supplying a raw material gas to the plastic container, removably disposed inside the plastic container, an exhaust means for exhausting the internal gas of the vacuum chamber, and an inside of the plastic container Plasma generating means for converting the supplied source gas into plasma.
本発明に係るプラズマCVD成膜装置では、前記プラスチック容器は、該プラスチック容器の底と前記真空チャンバの内側底とが接触するように配置されることが好ましい。容器の底と真空チャンバの内側底とを接触させることで、その部分が絶縁体の開口部となり、作製しやすい形状とすることができる。また、マイクロ波プラズマによってプラズマ化させる場合には、容器の底から絶縁体の開口部を通してマイクロ波を供給することができる。 In the plasma CVD film forming apparatus according to the present invention, it is preferable that the plastic container is disposed so that a bottom of the plastic container and an inner bottom of the vacuum chamber are in contact with each other. When the bottom of the container and the inner bottom of the vacuum chamber are brought into contact with each other, the portion becomes an opening of the insulator, which can be easily formed. Further, when the plasma is generated by microwave plasma, the microwave can be supplied from the bottom of the container through the opening of the insulator.
本発明に係るプラズマCVD成膜装置では、前記プラズマ発生手段は、前記真空チャンバの側壁に沿って螺旋状に巻きつけられた導電体と、該導電体に高周波電力を印加する高周波電源とを有し、誘導結合方式によって、前記原料ガスをプラズマ化させる場合が包含される。 In the plasma CVD film forming apparatus according to the present invention, the plasma generating means has a conductor spirally wound along the side wall of the vacuum chamber and a high-frequency power source for applying high-frequency power to the conductor. And the case where the said source gas is made into plasma by the inductive coupling system is included.
本発明に係るプラズマCVD成膜装置では、前記プラズマ発生手段は、前記原料ガスにマイクロ波を供給することにより、該原料ガスをプラズマ化させる場合が包含させる。 In the plasma CVD film forming apparatus according to the present invention, the plasma generating means includes a case where the source gas is turned into plasma by supplying a microwave to the source gas.
本発明に係るプラズマCVD成膜装置では、前記スペーサーは、前記プラスチック容器の縦割面で分割可能に形成されていることが好ましい。容器の形状が、例えば胴部でくびれた形状である場合においても、スペーサーを隙間なく配置することができる。 In the plasma CVD film forming apparatus according to the present invention, it is preferable that the spacer is formed so as to be divisible by the longitudinally divided surface of the plastic container. Even when the shape of the container is, for example, a shape constricted at the trunk, the spacers can be arranged without gaps.
本発明に係るプラズマCVD成膜装置では、前記スペーサーは、連続使用温度が100℃以上である耐熱性を有し、吸水率が0.30%以下の樹脂からなることが好ましい。隙間空間でのプラズマ発生を抑制することを除いて、スペーサーが反応系に関与することを抑制できる。 In the plasma CVD film forming apparatus according to the present invention, the spacer is preferably made of a resin having a heat resistance with a continuous use temperature of 100 ° C. or higher and a water absorption of 0.30% or less. Except for suppressing the generation of plasma in the gap space, it is possible to suppress the spacer from participating in the reaction system.
本発明に係るプラズマCVD成膜装置では、前記スペーサーは、フッ素樹脂、シリコン樹脂、ポリイミド、ポリアミドイミド、ポリフェニレンサルファイド、ポリメチルペンテン、環状オレフィン共重合体又はポリエーテルエーテルケトンの少なくともいずれか一種から形成されていることが好ましい。 In the plasma CVD film forming apparatus according to the present invention, the spacer is formed from at least one of fluororesin, silicon resin, polyimide, polyamideimide, polyphenylene sulfide, polymethylpentene, cyclic olefin copolymer, or polyether ether ketone. It is preferable that
本発明に係るプラズマCVD成膜装置では、前記スペーサーは、前記スペーサーの壁面と前記真空チャンバの内壁面との最大隙間又は前記スペーサーの壁面と前記プラスチック容器の外壁面との最大隙間が20mm以下となる形状を有することが好ましい。 In the plasma CVD film forming apparatus according to the present invention, the spacer has a maximum gap between the wall surface of the spacer and the inner wall surface of the vacuum chamber or a maximum gap between the wall surface of the spacer and the outer wall surface of the plastic container of 20 mm or less. It is preferable to have a shape.
本発明に係るバリア性プラスチック容器の製造方法は、真空チャンバに、プラスチック容器と、前記真空チャンバの内壁面と前記プラスチック容器の外壁面とに挟まれた隙間空間を占めるための絶縁体からなるスペーサーとを収容する工程と、前記真空チャンバの内部ガスを排気する工程と、前記プラスチック容器の内部に原料ガスを供給する工程と、前記プラスチック容器の内部空間でのみ原料ガス系プラズマを発生させて、前記プラスチック容器の内壁面にガスバリア薄膜を成膜させる工程と、を有することを特徴とする。 The manufacturing method of the barrier plastic container according to the present invention includes a spacer made of an insulator for occupying a gap between a plastic container and an inner wall surface of the vacuum chamber and an outer wall surface of the plastic container. A step of evacuating the internal gas of the vacuum chamber, a step of supplying a raw material gas into the plastic container, and generating a raw material gas plasma only in the internal space of the plastic container, Forming a gas barrier thin film on the inner wall surface of the plastic container.
本発明に係るバリア性プラスチック容器の製造方法では、前記プラスチック容器の底と前記真空チャンバの内側底とが接触するように、前記真空チャンバに前記プラスチック容器を配置することが好ましい。真空チャンバ内への容器とスペーサーの装着が容易となる。 In the method for manufacturing a barrier plastic container according to the present invention, it is preferable that the plastic container is disposed in the vacuum chamber so that the bottom of the plastic container and the inner bottom of the vacuum chamber are in contact with each other. The container and the spacer can be easily mounted in the vacuum chamber.
本発明に係るバリア性プラスチック容器の製造方法では、前記原料ガスは、誘導結合方式によりプラズマ化されるか或いはマイクロ波によりプラズマ化されることが好ましい。 In the method for producing a barrier plastic container according to the present invention, it is preferable that the source gas is plasmatized by an inductive coupling method or plasmatized by a microwave.
本発明に係るバリア性プラスチック容器の製造方法では、前記ガスバリア薄膜として、炭素膜、珪素含有炭素膜又はSiOx膜を成膜することが好ましい。 In the method for producing a barrier plastic container according to the present invention, it is preferable to form a carbon film, a silicon-containing carbon film, or a SiO x film as the gas barrier thin film.
本発明は、プラスチック容器の内壁面に成膜をする場合において、形状の異なる容器ごとに外部電極を準備する必要がなく、また、誘導結合型プラズマ又はマイクロ波プラズマのいずれの方式によっても、容器の内部空間と外部空間との圧力差制御機構を設けることなく、前記隙間空間でのプラズマ発生を抑制することが可能である。 In the present invention, when forming a film on the inner wall surface of a plastic container, it is not necessary to prepare an external electrode for each container having a different shape, and the container can be formed by any method of inductively coupled plasma or microwave plasma. It is possible to suppress the generation of plasma in the gap space without providing a pressure difference control mechanism between the internal space and the external space.
以下本発明について実施形態を示して詳細に説明するが本発明はこれらの記載に限定して解釈されない。図1〜図4を参照しながら本実施形態に係るプラズマCVD成膜装置を説明する。なお、共通の部位・部品には同一符号を付した。 Hereinafter, the present invention will be described in detail with reference to embodiments, but the present invention is not construed as being limited to these descriptions. A plasma CVD film forming apparatus according to this embodiment will be described with reference to FIGS. In addition, the same code | symbol was attached | subjected to the common site | part and components.
(第1実施形態:誘導結合方式プラズマを利用するCVD成膜装置)
図1は本実施形態に係るプラズマCVD成膜装置の一形態を示す概略構成図である。図1において真空チャンバ5については容器の鉛直方向の断面概略図である。図1に示すように本実施形態に係るプラズマCVD成膜装置100は、プラスチック容器7を収容する真空チャンバ5と、真空チャンバ5の内壁面とプラスチック容器7の外壁面とに挟まれた隙間空間10に配置された絶縁体からなるスペーサー20と、プラスチック容器7の内部に挿脱可能に配置され、プラスチック容器7へ原料ガスを供給する原料ガス供給管9と、真空チャンバ5の内部ガスを排気する排気手段19と、プラスチック容器7の内部に供給された原料ガスをプラズマ化させるプラズマ発生手段と、を有している。
(First embodiment: CVD film forming apparatus using inductively coupled plasma)
FIG. 1 is a schematic configuration diagram showing an embodiment of a plasma CVD film forming apparatus according to the present embodiment. 1, the
第1実施形態に係るプラズマ発生手段は、絶縁体で形成された容器収容部1の側壁に沿って螺旋状に巻きつけられた導電体21と、導電体21に高周波電力を印加する高周波電源13とを有し、誘導結合方式によって、原料ガスをプラズマ化させるプラズマCVD成膜装置である。
The plasma generating means according to the first embodiment includes a
真空チャンバ5は、プラスチック容器7を出し入れするための開口部6を有し、且つプラスチック容器7を底から口まで完全に収容する容器収容部1と、開口部6の周端を気密状態で固定する固定部2と、固定部2の上に配置され、原料ガス供給管9を支持する蓋3とから構成されている。真空チャンバ5は、これらの部材が組み立てられ、気密化される。
The
固定部2は、容器収容部1の内部空間の内径よりもやや大きな内径の貫通した円形穴を有しており、容器収容部1の開口部6の周端の形状に合わせて環状に凹部4を設けた下部固定部2aと、下部固定部2aと共に容器収容部1の開口部6の周端を挟持する上部固定部2bとを有している。下部固定部2aと開口部6の周端との接触部分には気密性とクッション性を有する樹脂製シール部材8が配置されている。
The
蓋3の内面側には、固定部2の円形穴とほぼ同径の第1円形凹部23と、第1円形凹部23の底により小径の第2円形凹部24とが設けられている。蓋3の内部には排気通路31が設けられていて、排気通路31の一端は、第2円形凹部24の側面で開口している。排気通路31の他端は、排気手段19に接続されている。
On the inner surface side of the
容器収容部1の内部空間、固定部2の円形穴が形成する空間、第1円形凹部23が形成する空間、及び、第2円形凹部24が形成する空間が、真空チャンバ5の内部空間22を形成することとなる。
The internal space of the
容器収容部1は、導電体21に流れる高周波電力と電気的に絶縁とするために、絶縁体、例えば、石英ガラス、又は、アルミナ等のセラミックスで形成される。固定部2及び蓋部3は、導電性材料で形成しても良く、絶縁材料で形成しても良い。剛性を有することが好ましいので、ステンレス等の金属若しくは合金で形成することが好ましい。
The
導電体21は、銅等の良導電性の金属若しくは合金で形成することが好ましく、導電体21の断面形状は、円形、楕円形、矩形のいずれの形状であっても良い。導電体21の巻き数は、容器収容部1の高さ、その内径によって適宜決定される。導電体21の一端には、マッチングボックス12を介して高周波電源13が接続されている。導電体21の他端は、接地されている。
The
なお、導電体21は、容器収容部1の側壁に沿って螺旋状に巻きつければ良く、容器収容部1の外壁側に巻きつけても内壁側に配置しても良い。或いは、容器収容部1の内部に配置しても良い。図1に示すように、導電体21の断面形状が円形の場合には、導電体21は、螺旋状に巻かれることでコイルを形成する。
The
スペーサー20は、下部スペーサー20bと上部スペーサー20aで分割可能に構成されている。図2は角型プラスチック容器用のスペーサーの形状例であり、(a)は上部スペーサーの縦断面図、(b)は上部スペーサーを下方(A方向)からみた図、(c)は下部スペーサーの縦断面図、(d)は下部スペーサーを下方(B方向)からみた図を示した。また、図3は丸型プラスチック容器用のスペーサーの形状例であり、(a)は上部スペーサーの縦断面図、(b)は上部スペーサーを下方(C方向)からみた図、(c)は下部スペーサーの縦断面図、(d)は下部スペーサーを下方(D方向)からみた図を示した。図2又は図3では、真空チャンバ5の内部空間22が円筒形状の場合を示したが、内部空間22がいずれの形状であっても、スペーサーの形状を適宜変更することで、図1に示すように、真空チャンバ5の内壁面とプラスチック容器7の外壁面とに挟まれた隙間空間10をスペーサーでほぼ占めることが可能となる。スペーサー20を設けなければ、スペーサーの壁面と真空チャンバの内壁面との最大隙間又はスペーサーの壁面とプラスチック容器の外壁面との最大隙間dが、原料ガス分子の電離の平均自由行程λより大きくなることが多く、このような場合、隙間空間10で衝突電離が起こるためにプラズマが発生してしまう。すると、プラスチック容器7の内壁面にはDLC膜が成膜されない。これを防ぐため、dはおおよそ3λ以下となるようにスペーサー20を入れることとした。これにより、真空チャンバ5の内部における容器内外の圧力差を制御する機構を設けなくても、容器外部でのプラズマ発生を容易に抑制することが可能である。なお、上部スペーサー20aには、隙間空間10に残されたガスが排気されやすいように、凹部を設けて、ガス流路32が形成されている。図2又は図3では、胴部にくびれが無い、ずん胴型のプラスチック容器に対応する形状を示したが、胴部にくびれがあるプラスチック容器では、上部スペーサー20a、下部スペーサー20bをそれぞれプラスチック容器7の縦割面で分割可能に形成しても良い(不図示)。また、図2又は図3では、上部スペーサー20aと下部スペーサー20bの2分割の例を示したが、3分割以上にしても良い。
The
上部スペーサー20aに設けた貫通孔26は、プラスチック容器7の口部から内部ガスを排気するための流路の一部を形成している。下部スペーサー20bは、プラスチック容器7の胴部から肩部の壁面にほぼ接触するように形成され、プラズマ発生を防止している。また、下部スペーサー20bの下部は、開口28が設けられ、この開口28により、図1で示すように、プラスチック容器7の底と真空チャンバ5の内側底とが接触するように配置させることができる。ここで、容量や形状の異なる複数種類のプラスチック容器7を同一CVD成膜装置で成膜する場合、容器の高さは容器の種類によって異なる。しかし、プラスチック容器7の底と真空チャンバ5の内側底とが接触するように配置すれば、プラスチック容器7の高さにかかわらず、プラスチック容器7の底の位置を常に一定とすることができ、したがって、導電体21との相対的位置関係を一定とすることができる。また、下部スペーサー20bの開口28からプラスチック容器7を挿入させることができるので、装着が容易となる。
The through
スペーサー20は、絶縁体で形成されるが、連続使用温度が100℃以上である耐熱性を有し、吸水率が0.30%以下の樹脂で形成することが好ましい。石英ガラス体で形成しても良い。スペーサー20は、発泡体又は緻密体のいずれでも良いが、減圧中に水分を放出させにくい観点から緻密体が好ましい。絶縁体は、電気伝導率又は熱伝導率が十分小さいものをさし、電気的絶縁体は誘電体と同義に考えられている。誘電体に交流電場を加えた時にエネルギーが熱として失われるので、誘電体の材料選定に当たっては、誘電損失係数の少ないものを選ぶ。具体的には、フッ素樹脂、シリコン樹脂、ポリイミド、ポリアミドイミド、ポリフェニレンサルファイド、ポリメチルペンテン、環状オレフィン共重合体又はポリエーテルエーテルケトンの少なくともいずれか一種から形成されていることが好ましい。ポリメチルペンテン、環状オレフィン共重合体は透明性樹脂であり、隙間空間でのプラズマ発光の目視が容易となる。スペーサー20は、複数の樹脂の組み合わせで形成しても良く、例えば上部スペーサーをフッ素樹脂で形成し、下部スペーサーをポリイミドで形成しても良い。ここで、フッ素樹脂としては、誘電率及び誘電損失係数の小さいものを選ぶ。例えばPTFE(ポリテトラフルオロエチレン)、PFA(テトラフルオロエチレン−パーフルオロアルキルビニルエーテル共重合体)、FEP(テトラフルオロエチレン−ヘキサフルオロプロピレン共重合体)、ETFE(テトラフルオロエチレン−エチレン共重合体)、ECTFE(クロロトリフルオロエチレン−エチレン共重合体)、PFEP(テトラフルオロエチレン−ヘキサフルオロプロピレン共重合体)がある。なお、加工性は劣るが、セラミックスでスペーサーを形成しても良い。
The
スペーサー20の壁面と真空チャンバ5の内壁面との最大隙間又はスペーサー20の壁面とプラスチック容器7の外壁面との最大隙間は20mm以下となるようにスペーサー20を形成することが好ましい。最大隙間は、真空チャンバ5内の圧力によって適宜調整することとなる。その指針は次の通りである。真空チャンバ5内の圧力が6.7Pa以上の条件では、前記最大間隔は20mm以下とすることでプラズマ発生を抑制できる。さらに、真空チャンバ5内の圧力が13.3Pa以上の条件では前記最大間隔は10mm以下とすることでプラズマ発生を抑制できる。真空チャンバ5内の圧力が26.6Pa以上の条件では前記最大間隔は5mm以下とすることでプラズマ発生を抑制できる。図5に最大隙間と、隙間空間で放電をさせない真空チャンバの上限圧力との関係を示した。最大隙間に対応した上限圧力以下の圧力で成膜することが好ましい。
It is preferable to form the
原料ガス供給管9には、原料ガス発生源16とマスフローコントローラー15とからなる原料ガス供給手段14から原料ガスが供給される。すなわち、原料ガス供給管9の一端には、配管29の一方側が接続されており、この配管29の他方側は真空バルブ30を介してマスフローコントローラー15の一方側に接続されている。マスフローコントローラー15の他方側は配管を介して原料ガス発生源16に接続されている。この原料ガス発生源21はアセチレンなどの炭化水素ガス等を発生させるものである。一方、原料ガス供給管9の先端は、プラスチック容器7の口から挿脱自在に容器内部に配置されており、吹き出し口9aが設けられている。原料ガス発生源16で発生させた原料ガスは、原料ガス供給管9を通して、プラスチック容器7の内部に吹き出させることができる。
A source gas is supplied to the source
本発明におけるガスバリア膜とは、DLC(ダイヤモンドライクカーボン)膜、Si含有DLC膜、SiOx膜、アルミナ膜、AlN膜等の酸素透過性を抑制する薄膜をいう。原料ガス発生源16から発生させる原料ガスは、上記薄膜の構成元素を含む揮発性ガスが選択される。ガスバリア性薄膜を形成する際の原料ガスは公知公用の揮発性原料ガスが使用できる。
The gas barrier film in the present invention refers to a thin film that suppresses oxygen permeability, such as a DLC (diamond-like carbon) film, a Si-containing DLC film, a SiO x film, an alumina film, or an AlN film. As the source gas generated from the source
原料ガスとしては、例えば、DLC膜を成膜する場合、常温で気体又は液体の脂肪族炭化水素類、芳香族炭化水素類、含酸素炭化水素類、含窒素炭化水素類などが使用される。特に炭素数が6以上のベンゼン,トルエン,o−キシレン,m−キシレン,p−キシレン,シクロヘキサン等が望ましい。食品等の容器に使用する場合には、衛生上の観点から脂肪族炭化水素類、特にエチレン、プロピレン又はブチレン等のエチレン系炭化水素、又は、アセチレン、アリレン又は1−ブチン等のアセチレン系炭化水素が好ましい。これらの原料は、単独で用いても良いが、2種以上の混合ガスとして使用するようにしても良い。さらにこれらのガスをアルゴンやヘリウムの様な希ガスで希釈して用いる様にしても良い。また、ケイ素含有DLC膜を成膜する場合には、Si含有炭化水素系ガスを使用する。 As the source gas, for example, when a DLC film is formed, aliphatic hydrocarbons, aromatic hydrocarbons, oxygen-containing hydrocarbons, nitrogen-containing hydrocarbons, etc. that are gaseous or liquid at room temperature are used. In particular, benzene, toluene, o-xylene, m-xylene, p-xylene, cyclohexane and the like having 6 or more carbon atoms are desirable. When used for food containers, aliphatic hydrocarbons from the viewpoint of hygiene, especially ethylene hydrocarbons such as ethylene, propylene or butylene, or acetylene hydrocarbons such as acetylene, arylene or 1-butyne Is preferred. These raw materials may be used alone, or may be used as a mixed gas of two or more. Further, these gases may be diluted with a rare gas such as argon or helium. In addition, when a silicon-containing DLC film is formed, a Si-containing hydrocarbon gas is used.
本発明でいうDLC膜とは、iカーボン膜又は水素化アモルファスカーボン膜(a−C:H) と呼ばれる膜のことであり、硬質炭素膜も含まれる。またDLC膜はアモルファス状の炭素膜であり、SP3結合も有する。このDLC膜を成膜する原料ガスとしては炭化水素系ガス、例えばアセチレンガスを用い、Si含有DLC膜を成膜する原料ガスとしてはSi含有炭化水素系ガスを用いる。このようなDLC膜をプラスチック容器の内壁面に形成することにより、炭酸飲料や発泡飲料等の容器としてワンウェイ、リターナブルに使用可能な容器を得る。 The DLC film referred to in the present invention is a film called i-carbon film or hydrogenated amorphous carbon film (aC: H), and includes a hard carbon film. The DLC film is an amorphous carbon film and also has SP 3 bonds. A hydrocarbon gas such as acetylene gas is used as a source gas for forming the DLC film, and a Si-containing hydrocarbon gas is used as a source gas for forming the Si-containing DLC film. By forming such a DLC film on the inner wall surface of a plastic container, a container that can be used one-way and returnably as a container for carbonated beverages, sparkling beverages, and the like is obtained.
また、ケイ素含有DLC膜を成膜する場合には、Si含有炭化水素系ガスを使用する。珪化炭化水素ガス又は珪化水素ガスとしては、四塩化ケイ素、シラン(SiH4 )、ヘキサメチルジシラン、ビニルトリメチルシラン、メチルシラン、ジメチルシラン、トリメチルシラン、ジエチルシラン、プロピルシラン、フェニルシラン、メチルトリエトキシシラン、ビニルトリエトキシシラン、ビニルトリメトキシシラン、テトラメトキシシラン、テトラエトキシシラン、フェニルトリメトキシシラン、メチルトリメトキシシラン、メチルトリエトキシシラン等の有機シラン化合物、オクタメチルシクロテトラシロキサン、1,1,3,3−テトラメチルジシロキサン、ヘキサメチルジシロキサン(HMDSO)等の有機シロキサン化合物等が使用される。また、これらの材料以外にも、アミノシラン、シラザンなども用いられる。 In addition, when a silicon-containing DLC film is formed, a Si-containing hydrocarbon gas is used. Examples of silicified hydrocarbon gas or silicic acid gas include silicon tetrachloride, silane (SiH 4 ), hexamethyldisilane, vinyltrimethylsilane, methylsilane, dimethylsilane, trimethylsilane, diethylsilane, propylsilane, phenylsilane, and methyltriethoxysilane. , Vinyltriethoxysilane, vinyltrimethoxysilane, tetramethoxysilane, tetraethoxysilane, phenyltrimethoxysilane, methyltrimethoxysilane, methyltriethoxysilane and other organic silane compounds, octamethylcyclotetrasiloxane, 1,1,3 , 3-tetramethyldisiloxane, organic siloxane compounds such as hexamethyldisiloxane (HMDSO) are used. In addition to these materials, aminosilane, silazane and the like are also used.
SiOx膜(珪素酸化物膜)を成膜する場合には、例えば、シランと酸素の混合ガス、又は、HMDSOと酸素の混合ガスを原料ガスとする。 In the case of forming a SiO x film (silicon oxide film), for example, a mixed gas of silane and oxygen or a mixed gas of HMDSO and oxygen is used as a source gas.
排気手段19は、真空ポンプ18と真空バルブ17と不図示の排気ダクトからなり、プラスチック容器7の口部から放出されたガスを、貫通孔26、排気通路31を通して真空チャンバ5内から排気をするものである。排気通路31の一端と接続された配管の他端は真空バルブ17を介して真空ポンプ18に接続されている。この真空ポンプ18はさらに排気ダクト(不図示)に接続されている。
The exhaust means 19 includes a
高周波電源13は、マッチングボックス12を介して導電体21の一端側に接続されており、高周波を導電体21に供給する。高周波電源13の出力側にマッチングボックス12が接続され、高周波電源13とマッチングボックス12によって、高周波供給手段11が構成される。なお、高周波電源13は接地されている。高周波電源13は、容器収容部1の側壁に沿って巻かれた導電体21に高周波電力を供給し、これによって、導電体21の螺旋形の囲まれた空間内に、誘導結合型プラズマ(高周波ICP)が発生する。スペーサー20で占められた空間では、プラズマ発生は抑制され、プラスチック容器7の内部空間でのみ、原料ガス系プラズマが発生する。このとき、容量結合型プラズマよりも一桁以上高い密度のプラズマが発生する。プラズマ化された原料ガスは、容器の内壁面上でCVD薄膜を形成する。高周波電源の周波数は、100kHz〜100MHzであるが、例えば、工業用周波数である13.56MHzのものを使用する。
The high
本発明に係る容器とは、蓋若しくは栓若しくはシールして使用する容器、またはそれらを使用せず開口状態で使用する容器を含む。開口部の大きさは内容物に応じて決める。プラスチック容器は、剛性を適度に有する所定の肉厚を有するプラスチック容器と剛性を有さないシート材により形成されたプラスチック容器を含む。容器の軸に対する横断面の形状は、丸型であっても角型であってもよい。また、胴にくびれが有っても良く、容器に取っ手がついていても良い。本発明に係るプラスチック容器の充填物は、炭酸飲料若しくは果汁飲料若しくは清涼飲料等の飲料を挙げることができる。また、リターナブル容器或いはワンウェイ容器のどちらであっても良い。 The container according to the present invention includes a container that is used with a lid, a stopper, or a seal, or a container that is used without being used. The size of the opening is determined according to the contents. The plastic container includes a plastic container having a predetermined thickness having moderate rigidity and a plastic container formed by a sheet material having no rigidity. The shape of the cross section with respect to the axis of the container may be round or square. Further, the waist may have a constriction, and the container may have a handle. Examples of the filling material of the plastic container according to the present invention include carbonated beverages, fruit juice beverages, and soft drinks. Moreover, either a returnable container or a one-way container may be used.
本発明のプラスチック容器7を成形する際に使用する樹脂は、ポリエチレンテレフタレート樹脂(PET)、ポリブチレンテレフタレート樹脂、ポリエチレンナフタレート樹脂、ポリエチレン樹脂、ポリプロピレン樹脂(PP)、シクロオレフィンコポリマー樹脂(COC、環状オレフィン共重合)、アイオノマ樹脂、ポリ−4−メチルペンテン−1樹脂、ポリメタクリル酸メチル樹脂、ポリスチレン樹脂、エチレン−ビニルアルコール共重合樹脂、アクリロニトリル樹脂、ポリ塩化ビニル樹脂、ポリ塩化ビニリデン樹脂、ポリアミド樹脂、ポリアミドイミド樹脂、ポリアセタール樹脂、ポリカーボネート樹脂、ポリスルホン樹脂、又は、4弗化エチレン樹脂、アクリロニトリル−スチレン樹脂、アクリロニトリル−ブタジエン−スチレン樹脂を例示することができる。この中で、PETが特に好ましい。 Resin used when molding the plastic container 7 of the present invention is polyethylene terephthalate resin (PET), polybutylene terephthalate resin, polyethylene naphthalate resin, polyethylene resin, polypropylene resin (PP), cycloolefin copolymer resin (COC, cyclic) Olefin copolymer), ionomer resin, poly-4-methylpentene-1 resin, polymethyl methacrylate resin, polystyrene resin, ethylene-vinyl alcohol copolymer resin, acrylonitrile resin, polyvinyl chloride resin, polyvinylidene chloride resin, polyamide resin , Polyamideimide resin, polyacetal resin, polycarbonate resin, polysulfone resin, or tetrafluoroethylene resin, acrylonitrile-styrene resin, acrylonitrile-butadiene-styrene resin It can be exemplified. Among these, PET is particularly preferable.
CVD成膜装置100では、コイルである導電体が1つの連続体である場合を示したが、これを分割して、複数の導電体が縦列関係で巻かれている状態とし、それぞれの導電体に高周波電力を供給することとしても良い。
In the CVD
(第2実施形態:マイクロ波プラズマを利用するCVD成膜装置)
図4は本実施形態に係るプラズマCVD成膜装置の第2実施形態を示す概略構成図である。図4においても真空チャンバ5については容器の鉛直方向の断面概略図である。図4に示したプラズマCVD成膜装置200は、マイクロ波を供給することにより、プラスチック容器7内の原料ガスをプラズマ化するCVD成膜装置である。図1に示したプラズマCVD成膜装置100との差異のみを説明する。
(Second embodiment: CVD film forming apparatus using microwave plasma)
FIG. 4 is a schematic configuration diagram showing a second embodiment of the plasma CVD film forming apparatus according to the present embodiment. Also in FIG. 4, the
プラズマCVD成膜装置200では、図1における導電体21と高周波供給手段11を設けず、容器収容部1を覆ってマイクロ波を閉じ込める金属製のカバー36を設け、カバー36に設けた開口部にチューナ33を接続し、チューナ33にマイクロ波発生器34を接続する。マイクロ波発生器34には、不図示の電源が接続されている。チューナ33は、マイクロ波が反射せずに原料ガスをプラズマ化するように調整する。マイクロ波の周波数は、例えば1〜30GHzであり、工業用周波数である2.45GHzを使用する。
In the plasma CVD
マイクロ波発生器34からマイクロ波を供給すると、マイクロ波は空間35内を伝播し、容器収容部1の下部からプラスチック容器7の内部にマイクロ波が供給され、プラスチック容器7の内部でマイクロ波プラズマが発生する。このとき、プラスチック容器7の底と真空チャンバの内部空間22の底との間にスペーサー20を配置しないため、マイクロ波は、スペーサー20に影響を受けることなく、容器内部に入ることができる。隙間空間10は、スペーサー20で占められているため、プラズマ発生は抑制され、プラスチック容器7の内部空間でのみ、原料ガス系プラズマが発生する。プラズマ化された原料ガスは、容器の内壁面上でCVD薄膜を形成する。
When the microwave is supplied from the
(第1実施形態の装置における成膜方法)
次に、図1を参照しながら本実施形態に係る誘導結合方式プラズマによるプラズマCVD成膜装置(第1実施形態)を用いてプラスチック容器7の内壁面にDLC膜を形成する場合の手順について説明する。プラスチック容器7は丸型500mlのPETボトルとする。容器壁の肉厚は約0.3mmとする。
(Film Forming Method in Apparatus of First Embodiment)
Next, a procedure for forming a DLC film on the inner wall surface of the plastic container 7 using the plasma CVD film forming apparatus (first embodiment) using inductively coupled plasma according to the present embodiment will be described with reference to FIG. To do. The plastic container 7 is a round 500 ml PET bottle. The wall thickness of the container wall is about 0.3 mm.
(プラズマCVD成膜装置への容器の装着)
まず、ベント(不図示)を開いて真空チャンバ5内を大気開放する。下部固定部2aを上部固定部2bから離した後、容器収容部1にプラスチック容器7とスペーサー20を収容して、再び、下部固定部2aを上部固定部2bに密接させる。これにより、真空チャンバ5にプラスチック容器7が収容され、且つ真空チャンバ5の内壁面とプラスチック容器7の外壁面とに挟まれた隙間空間10がスペーサー20で占められる状態となる。このとき、プラスチック容器7の口部から原料ガス供給管9が挿入された状態となっている。
(Attaching the container to the plasma CVD deposition system)
First, a vent (not shown) is opened to open the
(減圧操作)
次いでベントを閉じたのち、真空ポンプ18を作動させ、真空バルブ17を開とすることにより、真空チャンバ5内の空気が排気通路31を通して排気される。そして真空チャンバ5内が必要な圧力、例えば4Paに到達するまで減圧される。これは、4Paを超える真空度で良いとすると容器内に不純物が多くなり過ぎるためである。
(Decompression operation)
Next, after closing the vent, the
(原料ガスの導入)
その後、原料ガス発生源16からマスフローコントローラー15によって流量制御されて送られた原料ガス(例えば、アセチレンガス)が、原料ガス供給管9の先端の吹き出し口9aからプラスチック容器7の内部に導入される。この原料ガスの供給量は、20〜200sccmが好ましい。原料ガスの濃度が一定となり、制御されたガス流量と排気能力のバランスによって所定の成膜圧力、例えば7〜27Paで安定させる。
(Introduction of raw material gas)
Thereafter, the raw material gas (for example, acetylene gas) sent from the raw material
(プラズマCVD成膜)
高周波電源13を動作させることによりマッチングボックス12を介して容器収容部1の側壁に沿って螺旋状に巻かれた導電体21に高周波電力を印加し、プラスチック容器7内に原料ガス系プラズマを誘導結合方式で発生させる。このとき、マッチングボックス12により、プラズマに最大の電力が供給されるように整合を取っている。これによって、プラスチック容器7の内壁面にDLC膜が形成される。なお、高周波電源13の出力(例えば13.56MHz)は、おおよそ200〜3000Wである。
(Plasma CVD film formation)
By operating the high-
すなわち、このプラスチック容器7の内壁面におけるDLC膜の形成は、プラズマCVD法によって行われる。誘導結合型プラズマにより、容量結合型プラズマよりも1桁以上高いプラズマ密度を発生させることができるため、成膜速度が速くなり、成膜時間は数秒と短いものとなる。ここで、真空チャンバ5の内壁面とプラスチック容器7の外壁面とに挟まれた隙間空間10がスペーサー20で占められている状態となるため、隙間空間10でのプラズマ発生が抑制される。
That is, the DLC film is formed on the inner wall surface of the plastic container 7 by a plasma CVD method. Since inductively coupled plasma can generate a plasma density that is one digit higher than that of capacitively coupled plasma, the deposition rate is increased and the deposition time is as short as a few seconds. Here, since the
(成膜の終了)
高周波電源13からの高周波出力を停止し、さらに原料ガスの供給を停止する。この後、真空チャンバ5内のアセチレンガスを真空ポンプ18によって排気する。その後、真空バルブ17を閉じ、真空ポンプ18を停止する。この後、ベント(不図示)を開いて真空チャンバ5内を大気開放し、前述した成膜方法を繰り返すことにより、次のプラスチック容器内にDLC膜が成膜される。DLC膜の膜厚は、胴部において10〜80nmとなるように形成する。
(Finish film formation)
The high frequency output from the high
(第2実施形態の装置における成膜方法)
図4に示した本実施形態に係るマイクロ波プラズマによるCVD成膜装置(第2実施形態の成膜装置)を用いた時の成膜手順についても第1実施形態の成膜装置を用いた場合の成膜手順と同様の手順をとる。すなわち、プラズマCVD成膜装置への容器の装着工程、減圧操作工程、原料ガス導入工程、プラズマCVD成膜工程、成膜の終了工程を順次経る。ここで、減圧操作工程における真空チャンバ5内が必要な圧力は、例えば4Paまで到達させる。原料ガス導入工程における所定の成膜圧力は、例えば7〜27Paで安定させる。プラズマ成膜工程におけるマイクロ波の出力はおおよそ200〜1000W、周波数は2.45GHzで、チューナ33によって、マイクロ波が反射せずに原料ガスをプラズマ化するように調整する。プラズマ成膜工程においては、マイクロ波によって原料ガスがプラズマ化され、DLC膜が成膜される。ここで、真空チャンバ5の内壁面とプラスチック容器7の外壁面とに挟まれた隙間空間10がスペーサー20で占められている状態となるため、隙間空間10でのプラズマ発生が抑制される。成膜の終了工程においては、第1実施形態のCVD成膜装置の場合と同様に、真空チャンバ内を大気開放した後、プラスチック容器7を取り出す。DLC膜の膜厚は10〜80nmとなるように形成する。
(Film Forming Method in Apparatus of Second Embodiment)
In the case of using the film forming apparatus of the first embodiment as to the film forming procedure when the CVD film forming apparatus using the microwave plasma according to the present embodiment shown in FIG. 4 (film forming apparatus of the second embodiment) is used. The same procedure as the film forming procedure is taken. That is, the process of attaching the container to the plasma CVD film forming apparatus, the pressure reducing operation process, the source gas introducing process, the plasma CVD film forming process, and the film forming end process are sequentially performed. Here, the pressure required in the
以下、本発明について実施例を示しながらさらに詳細に説明するが、本発明は実施例の記載に限定して解釈されない。 EXAMPLES Hereinafter, although this invention is demonstrated further in detail, showing an Example, this invention is limited to description of an Example and is not interpreted.
(実施例1)
図1に示した第1実施形態に係るCVD成膜装置を用いて、角型500mlのPET容器の内壁面にDLC薄膜を成膜した。表1に容量280〜15000mlの各種容器の寸法を示した。実施例では、表1記載の容器がすべて同一の容器収容部1で収容できるように、容器収容部の内部空間の内径を110mmとし、高さを400mmとした。種類の表記「耐熱」は、ホット充填することが可能な耐熱ボトルであり、「耐圧」は、炭酸飲料を充填することが可能な耐圧ボトルであり、「無菌」は、無菌充填することが可能な無菌充填ボトルである。図1で示したようにスペーサー20は、容器の肩部には上部スペーサー20aを配置し、胴部には下部スペーサー20bを配置した。このとき、隙間空間のうち、スペーサーで占めることができない最大隙間は5mmであった。容器内の圧力は6.7Paとし、真空チャンバ内であって容器外の圧力を6.7Paとして成膜を行なった。評価は次の通りで行なった。まず、黒色のPETボトルを調製した。PETボトルの外表面を、黒色の油性マーカーで塗りつぶした。上記黒色ボトルを使用して、ボトルの内外の放電状況を肉眼で観察した。なお、スペーサー20は、透明性のあるポリメチルペンテンを使用した。ボトルの内部だけが放電した場合は、黒色ボトルにより外部への光の漏れが一部遮蔽されるので、ボトルの輪郭をはっきり識別できた。ボトル内部とボトル外部が放電した場合、ボトルの輪郭が不鮮明でぼけていた。このような方法で真空チャンバ内にあって容器外面の空間、すなわちスペーサー20で占めることができなかった残った隙間空間での放電の有無を評価した。放電ありの場合は×、放電なしの場合は○と評価した。条件及び評価結果を表2にまとめた。実施例1では、隙間空間において放電が起きなかった。なお、高周波電力の供給量は、成膜時間1秒とした場合、DLC膜の膜厚が30nmとなるように調整した。このようにして製造したプラスチック容器は、特開平8−53117号公報記載の炭素膜コーティングプラスチック容器と同等の酸素透過度を有していた。
Example 1
A DLC thin film was formed on the inner wall surface of a square 500 ml PET container using the CVD film forming apparatus according to the first embodiment shown in FIG. Table 1 shows the dimensions of various containers having a capacity of 280 to 15000 ml. In the example, the inner diameter of the inner space of the container housing portion was 110 mm and the height was 400 mm so that all the containers shown in Table 1 could be housed in the same
(実施例2〜実施例9)
図1に示した第1実施形態に係るCVD成膜装置を用いて、実施例1と同様に表2で示した条件に従ってDLC膜を成膜した。スペーサーは容器の形状、容量に合わせてそれぞれ準備した。高周波電力の供給量は、成膜時間1秒とした場合、DLC膜の膜厚が30nmとなるように調整した。実施例2〜実施例9はいずれも隙間空間において放電は発生しなかった。
(Example 2 to Example 9)
Using the CVD film forming apparatus according to the first embodiment shown in FIG. 1, a DLC film was formed according to the conditions shown in Table 2 as in Example 1. Spacers were prepared according to the shape and capacity of the container. The supply amount of the high frequency power was adjusted so that the film thickness of the DLC film was 30 nm when the film formation time was 1 second. In all of Examples 2 to 9, no discharge occurred in the gap space.
(比較例1〜比較例3)
図1に示した第1実施形態に係るCVD成膜装置を用いて、スペーサーを配置せずに表2で示した条件に従ってDLC膜を成膜した。高周波電力の供給量は、成膜時間1秒とした場合、DLC膜の膜厚が30nmとなるように調整した。比較例1〜比較例3では圧力を変化させたが、いずれも隙間空間において放電は発生した。したがってスペーサーが必要であることがわかった。
(Comparative Examples 1 to 3)
Using the CVD film forming apparatus according to the first embodiment shown in FIG. 1, a DLC film was formed according to the conditions shown in Table 2 without arranging spacers. The supply amount of the high frequency power was adjusted so that the film thickness of the DLC film was 30 nm when the film formation time was 1 second. In Comparative Examples 1 to 3, the pressure was changed, but in all cases, discharge occurred in the gap space. Therefore, it was found that a spacer was necessary.
(実施例10、実施例11)
図4に示した第2実施形態に係るCVD成膜装置を用いて、表2で示した条件に従ってDLC膜を成膜した。なお、マイクロ波の供給量は、成膜時間1秒とした場合、DLC膜の膜厚が30nmとなるように調整した。実施例10と実施例11のいずれも隙間空間において放電が起きなかった。このようにして製造したプラスチック容器は、特開平8−53117号公報記載の炭素膜コーティングプラスチック容器と同等の酸素透過度を有していた。
(Example 10, Example 11)
A DLC film was formed according to the conditions shown in Table 2 using the CVD film forming apparatus according to the second embodiment shown in FIG. Note that the supply amount of the microwave was adjusted so that the film thickness of the DLC film was 30 nm when the film formation time was 1 second. In both Example 10 and Example 11, no discharge occurred in the gap space. The plastic container thus manufactured had an oxygen permeability equivalent to that of the carbon film coated plastic container described in JP-A-8-53117.
(比較例4と比較例5)
図4に示した第2実施形態に係るCVD成膜装置を用いて、スペーサーを配置せずに表2で示した条件に従ってDLC膜を成膜した。マイクロ波の供給量は、成膜時間1秒とした場合、DLC膜の膜厚が30nmとなるように調整した。比較例4と比較例5では圧力を変化させたが、いずれも隙間空間において放電が発生した。したがってスペーサーが必要であることがわかった。
(Comparative Example 4 and Comparative Example 5)
Using the CVD film forming apparatus according to the second embodiment shown in FIG. 4, a DLC film was formed according to the conditions shown in Table 2 without arranging spacers. The supply amount of the microwave was adjusted so that the film thickness of the DLC film was 30 nm when the film formation time was 1 second. In Comparative Example 4 and Comparative Example 5, the pressure was changed, but in both cases, discharge occurred in the gap space. Therefore, it was found that a spacer was necessary.
(参考例1)
図1に示した第1実施形態に係るCVD成膜装置を用いて、圧力を26.6Paとした以外は実施例5と同様にしてDLC膜を成膜した。隙間空間の最大間隔が10mmという条件は実施例5と同じであるが、圧力が高いため、隙間空間において放電が発生した。したがって、圧力を上げた状態で成膜する場合には最大間隔を小さくする必要が示唆された。
(Reference Example 1)
A DLC film was formed in the same manner as in Example 5 except that the pressure was changed to 26.6 Pa using the CVD film forming apparatus according to the first embodiment shown in FIG. The condition that the maximum space of the gap space is 10 mm is the same as that in Example 5, but discharge was generated in the gap space because the pressure was high. Therefore, it was suggested that the maximum interval should be reduced when forming a film with the pressure increased.
(参考例2)
図1に示した第1実施形態に係るCVD成膜装置を用いて、圧力を13.3Paとした以外は実施例6と同様にしてDLC膜を成膜した。隙間空間の最大間隔が20mmという条件は実施例6と同じであるが、圧力が高いため、隙間空間において放電が発生した。したがって、圧力を上げた状態で成膜する場合には最大間隔を小さくする必要が示唆された。
(Reference Example 2)
A DLC film was formed in the same manner as in Example 6 except that the pressure was set to 13.3 Pa using the CVD film forming apparatus according to the first embodiment shown in FIG. The condition that the maximum gap space is 20 mm is the same as in Example 6, but discharge was generated in the gap space because the pressure was high. Therefore, it was suggested that the maximum interval should be reduced when forming a film with the pressure increased.
(参考例3)
図1に示した第1実施形態に係るCVD成膜装置を用いて、圧力を26.6Paとした以外は実施例6と同様にしてDLC膜を成膜した。隙間空間の最大間隔が20mmという条件は実施例6と同じであるが、圧力が高いため、隙間空間において放電が発生した。したがって、圧力を上げた状態で成膜する場合には最大間隔を小さくする必要が示唆された。
(Reference Example 3)
A DLC film was formed in the same manner as in Example 6 except that the pressure was set to 26.6 Pa using the CVD film forming apparatus according to the first embodiment shown in FIG. The condition that the maximum gap space is 20 mm is the same as in Example 6, but discharge was generated in the gap space because the pressure was high. Therefore, it was suggested that the maximum interval should be reduced when forming a film with the pressure increased.
参考例1〜3、実施例5、6とから、次のことがわかる。真空チャンバ5内の圧力が6.7Pa以上の条件では、少なくとも最大間隔を20mmとすることでプラズマ発生を抑制できる。さらに、真空チャンバ5内の圧力が13.3Pa以上の条件では最大間隔を10mm以下とすることでプラズマ発生を抑制できる。真空チャンバ5内の圧力が26.6Pa以上の条件では最大間隔を5mm以下とすることでプラズマ発生を抑制できる。結果を図5にまとめた。
From Reference Examples 1 to 3 and Examples 5 and 6, the following can be understood. Under the condition where the pressure in the
実施例1〜11を参照すれば、プラスチック容器の内壁面に成膜をする場合において、形状の異なる容器ごとにスペーサー以外は同じCVD成膜装置を使用することができ、誘導結合型プラズマ又はマイクロ波プラズマのいずれの方式によっても、容器の内部空間と外部空間との圧力差制御機構を設けることなく、隙間空間でのプラズマ発生を抑制することができることがわかる。 Referring to Examples 1 to 11, when a film is formed on the inner wall surface of a plastic container, the same CVD film forming apparatus can be used for each container having a different shape except for a spacer. It can be seen that any method of wave plasma can suppress the generation of plasma in the gap space without providing a pressure difference control mechanism between the internal space and the external space of the container.
1,容器収容部
2,固定部
2a,下部固定部
2b,上部固定部
3,蓋
4,凹部
5,真空チャンバ
6,容器収容部の開口部
7,プラスチック容器
8,樹脂製シール部材
9,原料ガス供給管
9a,吹き出し口
10,隙間空間
11,高周波供給手段
12,マッチングボックス
13,高周波電源
14,原料ガス供給手段
15,マスフローコントローラー
16,原料ガス発生源
17,30,真空バルブ
18,真空ポンプ
19,排気手段
20,スペーサー
20a,上部スペーサー
20b,下部スペーサー
21,導電体
22,真空チャンバの内部空間
23,第1円形凹部
24,第2円形凹部
26,貫通孔
28,開口
29,配管
31,排気通路
32,ガス流路
33,チューナ
34,マイクロ波発生器
35,空間
36,カバー
100,200,プラズマCVD成膜装置
1,
Claims (12)
該真空チャンバの内壁面と前記プラスチック容器の外壁面とに挟まれた隙間空間に配置された絶縁体からなるスペーサーと、
前記プラスチック容器の内部に挿脱可能に配置され、該プラスチック容器へ原料ガスを供給する原料ガス供給管と、
前記真空チャンバの内部ガスを排気する排気手段と、
前記プラスチック容器の内部に供給された前記原料ガスをプラズマ化させるプラズマ発生手段と、
を有することを特徴とするプラズマCVD成膜装置。 A vacuum chamber containing a plastic container;
A spacer made of an insulator disposed in a gap space sandwiched between an inner wall surface of the vacuum chamber and an outer wall surface of the plastic container;
A source gas supply pipe that is detachably disposed in the plastic container and supplies a source gas to the plastic container;
Exhaust means for exhausting the internal gas of the vacuum chamber;
Plasma generating means for converting the source gas supplied into the plastic container into plasma;
A plasma CVD film forming apparatus comprising:
誘導結合方式によって、前記原料ガスをプラズマ化させることを特徴とする請求項1又は2に記載のプラズマCVD成膜装置。 The plasma generating means includes a conductor spirally wound along a side wall of the vacuum chamber, and a high frequency power source for applying high frequency power to the conductor,
3. The plasma CVD film forming apparatus according to claim 1, wherein the source gas is turned into plasma by an inductive coupling method.
前記真空チャンバの内部ガスを排気する工程と、
前記プラスチック容器の内部に原料ガスを供給する工程と、
前記プラスチック容器の内部空間でのみ原料ガス系プラズマを発生させて、前記プラスチック容器の内壁面にガスバリア薄膜を成膜させる工程と、
を有することを特徴とするバリア性プラスチック容器の製造方法。 Storing a plastic container and a spacer made of an insulator for occupying a gap space sandwiched between an inner wall surface of the vacuum chamber and an outer wall surface of the plastic container in a vacuum chamber;
Exhausting the internal gas of the vacuum chamber;
Supplying a raw material gas into the plastic container;
Generating a source gas-based plasma only in the internal space of the plastic container, and forming a gas barrier thin film on the inner wall surface of the plastic container;
A method for producing a barrier plastic container, comprising:
The method for producing a barrier plastic container according to claim 9, 10 or 11, wherein a carbon film, a silicon-containing carbon film or a SiO x film is formed as the gas barrier thin film.
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