(57)【要約】      （修正有）【課題】大型の容器でもバリア膜を安定して成膜できるバリア膜形成装置の提供。【解決手段】下部シールド１１と上部シールド１２に区分されるアースシールド１０と、アースシールド１０に周囲が覆われ、下部電極２１と上部電極２２に区分される外部電極２０と、外部電極２０に周囲が覆われ、下部誘電層３２と上部誘電層３３に区分される誘電体層３０と、誘電体層３０に収容される容器１００の内部に挿入される内部電極５０と、アースシールド１０の下部シールド１１と上部シールド１２の一方又は双方を、他方に向けて弾性力で押し付け、アースシールド１０を外部電極２０とは独立に軸線方向Ｃに変位させる第一フローティング機構と、外部電極２０の下部電極２１と上部電極２２の一方又は双方を、他方に向けて弾性力で押し付け、外部電極２０をアースシールド１０とは独立に、軸線方向Ｃに変位させる、第二フローティング機構と、を備えるバリア膜形成装置１。【選択図】図１
2018135594.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
軸線方向に下部シールドと上部シールドに区分されるアースシールドと、
前記アースシールドに周囲が覆われ、前記軸線方向に下部電極と上部電極に区分される外部電極と、
前記外部電極に周囲が覆われ、前記軸線方向に下部誘電層と上部誘電層に区分される誘電体層と、
前記誘電体層に収容される容器の内部に挿入される内部電極と、
前記アースシールドの前記下部シールドと前記上部シールドの一方又は双方を、他方に向けて弾性力により押し付けて、前記アースシールドを前記外部電極とは独立して前記軸線方向に変位させる第一フローティング機構か、又は、
前記外部電極の前記下部電極と前記上部電極の一方又は双方を、他方に向けて弾性力により押し付けて、前記外部電極を前記アースシールドとは独立して前記軸線方向に変位させる第二フローティング機構と、を備える、
ことを特徴とするバリア膜形成装置。
【請求項２】
前記第一フローティング機構を備え、
前記弾性力の支点が前記外部電極の側に設けられ、前記弾性力の作用点が前記アースシールドの側に設けられる、
請求項１に記載のバリア膜形成装置。
【請求項３】
前記第二フローティング機構を備え、
前記弾性力の支点が前記アースシールドの側に設けられ、前記弾性力の作用点が前記外部電極の側に設けられる、
請求項１に記載のバリア膜形成装置。
【請求項４】
前記第一フローティング機構又は前記第二フローティング機構は、
曲げ応力により、前記下部シールドと前記上部シールドの一方又は双方を、他方に向けて押し付けるか、又は、
曲げ応力により、前記外部電極の前記下部電極と前記上部電極の一方又は双方を、他方に向けて押し付ける、
請求項１〜請求項３のいずれか一項に記載のバリア膜形成装置。
【請求項５】
前記第一フローティング機構又は前記第二フローティング機構は、
板バネにより前記曲げ応力を生じさせる、
請求項４に記載のバリア膜形成装置。
【請求項６】
前記第一フローティング機構又は前記第二フローティング機構は、
圧縮応力により、前記下部シールドと前記上部シールドの一方又は双方を、他方に向けて押し付けるか、又は、
圧縮応力により、前記外部電極の前記下部電極と前記上部電極の一方又は双方を、他方に向けて押し付ける、
請求項１〜請求項３のいずれか一項に記載のバリア膜形成装置。
【請求項７】
前記第一フローティング機構又は前記第二フローティング機構は、
環状に形成された弾性体により前記圧縮応力を生じさせる、
請求項６に記載のバリア膜形成装置。
【請求項８】
前記下部誘電層の第一突合面と前記上部誘電層の第二突合面は、前記軸線方向に設けられる隙間を空けて対向し、
前記第一突合面と前記第二突合面が付き合わせられることにより、前記誘電体層の内側面に現れる内側境界線と前記誘電体層の外側面に現れる外側境界線とを結ぶ経路長が、
前記下部誘電層の前記第一突合面における第一肉厚及び前記上部誘電層の前記第二突合面における肉厚よりも大きい、
請求項１〜請求項７のいずれか一項に記載のバリア膜形成装置。
【請求項９】
前記第一突合面と前記第二突合面は、
一方が、突条を有し、
他方が、前記突条が挿入される受け溝を有する、
請求項８に記載のバリア膜形成装置。
【請求項１０】
前記前記第一突合面と前記第二突合面は、
前記内側境界線と前記外側境界線の、前記軸線方向の位置が異なる、
請求項８に記載のバリア膜形成装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、樹脂製の容器にガスバリア性のバリア膜を均一に形成するためのバリア膜形成装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
樹脂製の容器は、ガスバリア性の膜をその内周面に形成することが行われている。このガスバリア性の膜は、いくつかの目的で形成される。例えば、容器の外部からの酸素の透過を防止して、容器に充填されている製品液の品質を担保することを目的とする。また、炭酸飲料水に含まれる二酸化炭素が容器を介して外部に透過するのを防止することを目的とする。
ガスバリア性の膜（以下、バリア膜と称す）としては、特許文献１、特許文献２に記載されるように、ＤＬＣ(Diamond Like Carbon)のような硬質の炭素膜、シリカ（ＳｉＯ２）膜など、種々のものが提案されている。
【０００３】
これらのバリア膜は、種々の方法で成膜できるが、代表的な成膜法として化学気相成長法（Chemical Vapor Deposition；ＣＶＤ）があり、その中の典型例としてプラズマＣＶＤ法が知られている（特許文献１）。プラズマＣＶＤ法は、放電により、真空状態とされた成膜室において原料となる媒質ガスをプラズマで分解してイオン化し、電界で加速させたイオンを衝突させて膜を形成する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００８−２３１４６８号公報
【特許文献２】特開２０１３−２５６７０８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
容器に形成されたバリア膜がその目的を果たすためには、真空状態が維持された成膜室において媒質ガスのイオン化が安定してなされる必要がある。例えば、１．５Ｌ以上の大型の容器にバリア膜を形成する際には、放電の出力が高くなり、また、成膜の時間が長くなることに起因して、より安定した成膜状態を維持することの要求は強くなる。
そこで、本発明は、大型の容器であってもバリア膜を安定して成膜できるバリア膜形成装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明者らは、大型の容器に成膜する際に、真空状態を維持するとともに、媒質ガスのイオン化を安定させるという、本発明の目的を達成するための要素について検討したところ、以下を知見した。
はじめに、高出力及び成膜時間の増大に基づいて、中型または小型の容器に同じ膜厚のバリア膜を成膜するのに比べて、バリア膜形成装置を構成する複数種の部材の温度が上昇して、相当量の熱膨張が生じる。また、バリア膜形成装置は、線膨張係数の異なる部材から構成されるのに加えて、原料となる媒質ガスをプラズマで分解してイオン化させる際に生ずる熱からの位置が異なるために、各部材の熱膨張量に差異が生じる。そして、この熱膨張量の差異が、各部材の機能を損なうおそれがある。
【０００７】
そこでなされた本発明のバリア膜形成装置は、軸線方向に下部シールドと上部シールドに区分されるアースシールドと、アースシールドに周囲が覆われ、軸線方向に下部電極と上部電極に区分される外部電極と、外部電極に周囲が覆われ、軸線方向に下部誘電層と上部誘電層に区分される誘電体層と、誘電体層に収容される容器の内部に挿入される内部電極と、アースシールドの下部シールドと上部シールドの一方又は双方を、他方に向けて弾性力により押し付けて、アースシールドを外部電極とは独立して軸線方向に変位させる第一フローティング機構か、又は、外部電極の下部電極と上部電極の一方又は双方を、他方に向けて弾性力により押し付けて、外部電極をアースシールドとは独立して軸線方向に変位させる第二フローティング機構と、を備える、ことを特徴とする。
【０００８】
本発明のバリア膜形成装置は、第一フローティング機構又は第二フローティング機構を備えているので、アースシールドよりも外部電極の熱伸びが大きくても、下部シールドの突合面と上部シールドの突合面の間に隙間が生じるのを防止できる。したがって、本発明のバリア膜形成装置によれば、大型の容器にバリア膜を成膜するにあたって、下部シールドと上部シールドの間の導通を確保できるので、アースシールドの機能を担保及び導通不良によるノイズの発生防止を通じて、安定した成膜を実現できる。
【０００９】
本発明のバリア膜形成装置において、第一フローティング機構を備える場合には、弾性力の支点を外部電極の側に設け、弾性力の作用点をアースシールドの側に設けることができる。
また、本発明のバリア膜形成装置において、第二フローティング機構を備える場合には、弾性力の支点をアースシールドの側に設け、弾性力の作用点を外部電極の側に設けることができる。
【００１０】
本発明のバリア膜形成装置において、第一フローティング機構又は第二フローティング機構は、曲げ応力により、下部シールドと上部シールドの一方又は双方を、他方に向けて押し付けるか、又は、曲げ応力により、外部電極の下部電極と上部電極の一方又は双方を、他方に向けて押し付ける、ことができる。
この曲げ応力は、板バネにより生じさせる、ことができる。
【００１１】
本発明のバリア膜形成装置において、第一フローティング機構又は第二フローティング機構は、圧縮応力により、下部シールドと上部シールドの一方又は双方を、他方に向けて押し付けるか、又は、圧縮応力により、外部電極の下部電極と上部電極の一方又は双方を、他方に向けて押し付ける、ことができる。
この圧縮応力は、環状に形成された弾性体により生じさせる、ことができる。
【００１２】
本発明のバリア膜形成装置において、下部誘電層の第一突合面と上部誘電層の第二突合面は、軸線方向に設けられる隙間を空けて対向し、第一突合面と第二突合面が付き合わせられることにより、誘電体層の内側面に現れる内側境界線と誘電体層の外側面に現れる外側境界線とを結ぶ経路長が、下部誘電層の第一突合面における第一肉厚及び上部誘電層の第二突合面における肉厚よりも大きい、ことが好ましい。
【００１３】
経路長が肉厚よりも大きい典型例として、第一突合面と第二突合面の、一方が、突条を有し、他方が、突条が挿入される受け溝を有する形態、及び、第一突合面と第二突合面が、内側境界線と外側境界線の、軸線方向の位置が異なる形態、を採用できる。
【発明の効果】
【００１４】
本発明のバリア膜形成装置によれば、第一フローティング機構又は第二フローティング機構を備えているので、アースシールドよりも外部電極の熱伸びが大きくても、下部シールドの突合面と上部シールドの突合面の間に隙間が生じるのを防止できる。したがって、本発明のバリア膜形成装置によれば、大型の容器にバリア膜としてのＤＬＣを成膜するにあたって、下部シールドと上部シールドの間の導通を確保できるので、アースシールドの機能を担保できるのに加えて、導通不良によるノイズの発生を防止できる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】本発明の実施形態に係るバリア膜形成装置の概略構成を示す、図３のＩ−Ｉ線矢視断面による縦断面図である。
【図２】図１のバリア膜形成装置における外部電極及び誘電体部材の突合面及びその近傍を示す部分拡大断面図であり、（ａ）は室温時を示し、（ｂ）はバリア膜形成による昇温時を示す。
【図３】図１のバリア膜形成装置を構成する部材を示す平面図であり、（ａ）は誘電体部材の底部を示し、（ｂ）は弾性体を示す。
【図４】図１のバリア膜形成装置におけるアースシールドの下端部近傍を示す部分拡大断面図であり、（ａ）は室温時を示し、（ｂ）はバリア膜形成による昇温時を示す。
【図５】図１のバリア膜形成装置の誘電体部材が備えるラビリンス構造（熱膨張の吸収機構）の作用及び効果を説明する図であり、（ａ−１），（ａ−２）はラビリンス構造を備えない場合の熱膨張の様子を示し、（ｂ−１），（ｂ−２）は吸収機構を備える場合の熱膨張の様子を示す。
【図６】図１のバリア膜形成装置のアースシールド及び外部電極２０の間に設けられるフローティング機構の作用及び効果を説明する図であり、（ａ−１），（ａ−２）はフローティング機構を備えない場合の熱膨張の様子を示し、（ｂ−１），（ｂ−２）はフローティング機構を備える場合の熱膨張の様子を示す。
【図７】ラビリンス構造の他の例を示す図である。
【図８】フローティング機構の他の例を示す図である。
【図９】フローティング機構のさらに他の例を示す図であり、（ａ）は室温時を示し、（ｂ）はバリア膜形成による昇温時を示す。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
以下、添付図面を参照しながら、本発明の実施形態について説明する。
図１に示すバリア膜形成装置１は、例えばＰＥＴ（Polyethylene terephthalate）ボトルのような樹脂製の容器１００にバリア膜としてＤＬＣを成膜する装置である。
また、バリア膜形成装置１は、アースシールド１０と、アースシールド１０に周囲が覆われる外部電極２０と、外部電極２０に周囲が覆われる誘電体層３０と、外部電極２０の内部に挿入される内部電極５０と、を備えている。
バリア膜形成装置１は、外部電極２０の内部を排気する排気部６０と、内部電極５０を通して原料ガスを容器１００の内部に供給するガス導入部７０と、外部電極２０に接続された高周波電源８０と、を備えている。
【００１７】
ＤＬＣが成膜される容器１００は、図１に示すように、外部電極２０の内部の空隙に収容され、ＤＬＣはその内周面に形成される。
容器１００は、上端が開口する口部１０１と、口部より太い胴部１０３とを有する。口部１０１と胴部１０３が肩部１０２を介して繋がっており、また、胴部１０３の下端は底部１０４により閉じられている。
【００１８】
本実施形態におけるバリア膜形成装置１は、ＤＬＣの成膜に伴う温度上昇により、アースシールド１０、外部電極２０及び誘電体層３０に生ずる軸線Ｃの方向の熱膨張による伸びに対応する機構を備えている。バリア膜形成装置１は、この機構を備えることにより、大型の容器１００にＤＬＣを成膜しても、その構成部材の熱膨張による不具合が生ずるのを防止することができる。
以下、バリア膜形成装置１を構成する各要素について説明する。なお、バリア膜形成装置１は、軸線Ｃが鉛直方向Ｖに沿うように配置されるものであり、本実施形態で示す上下は、鉛直方向Ｖの上下と一致する。
【００１９】
［アースシールド１０］
アースシールド１０は、電磁波輻射を防ぐ電磁シールドとしての役割と高周波のアースとしての役割を果たす。
アースシールド１０は、図１に示すように、下部シールド１１と、下部シールド１１の上に同軸状に積み重ねられる上部シールド１２と、下部シールド１１の下端の開口を塞ぐ下蓋１４と、上部シールド１２の上端の開口を塞ぐ上蓋１５と、に区分される。下部シールド１１の上端である突合面１１Ａと上部シールド１２の下端である突合面１２Ａの境界には、両者の導通を得るための導電コネクタ１７が介在している。
【００２０】
アースシールド１０は、容器１００に成膜するのに先立って、容器１００を内部に収容するために、下部シールド１１と上部シールド１２が上下に分離可能とされている。また、下部シールド１１と上部シールド１２は、肉厚が一致し、かつ、内径及び外径が一致するように形成されている。この上下の分離、並びに、肉厚、内径及び外径の一致は、外部電極２０及び誘電体層３０も同様である。
【００２１】
図１に示すように、下部シールド１１は、円筒状に形成されており、その内周面の下端から径方向の内側に張り出す環状のフランジ１１１が形成されている。フランジ１１１は、後述する弾性体４２が接触することにより、弾性体４２から上向きの弾性力を受け、下部シールド１１が上向きの力を受ける。
フランジ１１１と下部シールド１１の境界には、弾性体４２をボルトＢ１により固定するための複数のボルト穴１１２がフランジ１１１の下端面に開口するように形成されている。本実施形態は、四つのボルト穴１１２が、周方向に均等な間隔を空けて設けられている。ボルトＢ１は、図４（ａ），（ｂ）に示すように、その頭部が下蓋１４に設けられた窪み１４４に挿入される。
また、ボルト穴１１２と径方向の同じ位置に、複数、本実施形態では四つのガイド穴１１３が周方向に均等な間隔を空けて形成されている。このガイド穴１１３は、周方向においてボルト穴１１２と異なる位置に設けられている。このガイド穴１１３には、後述するガイド４５が挿入される。
【００２２】
図１に示すように、上部シールド１２は、下部シールド１１と同様に円筒状に形成されている。
上部シールド１２は、その突合面１２Ａに開口し、導電コネクタ１７を収容する収容溝１２１が形成されている。収容溝１２１は、突合面１２Ａの周方向に連なって環状に形成される。
【００２３】
図１及び図４に示すように、下蓋１４は、下部シールド１１の下端に設けられることで、下部シールド１１の下端の開口を塞ぐ。ただし、下蓋１４と下部シールド１１は固定されておらず、下部シールド１１は下蓋１４とは独立して変位が可能とされている。この点についてさらに後述する。
下蓋１４は、本体１４１と、後述する下部シールド１１及び上部シールド１２の軸方向の移動を円滑にするためのガイド４５と、を有している。
本体１４１は、下部絶縁体９１に固定されることにより、下部絶縁体９１とともに弾性体４２を支持する。本体１４１は、上面が外周から段階的に背が高くなるように形成されており、弾性体４２の撓みを許容する空間を生み出す周縁部１４２と、下部絶縁体９１との接合に供される支持部１４３と、が外周側から順に配列されている。
【００２４】
上蓋１５は、上部シールド１２の上端に設けられることで、上部シールド１２の上端の開口を塞ぐ。
上蓋１５には、軸線Ｃを中心として形成される円形の通路１５Ａが表裏を貫通して形成され、この通路１５Ａを介して、内部電極５０の挿入及び排気部６０を通じた真空排気がなされる。
上蓋１５と上部シールド１２は固定されており、また、上蓋１５と外部電極２０は上部絶縁体９２を介して固定されている。
【００２５】
導電コネクタ１７は、金属帯を螺旋状に巻き回した素材を環状に成形した部材から構成される。この導電コネクタ１７として、商品名Ｓｐｉｒａ−Ｓｈｉｅｌｄ（Spira Manufacturing Corporation製）を用いることができる。後述する導電コネクタ２３も同様である。
【００２６】
導電コネクタ１７は、図１に示すように、上部シールド１２と下部シールド１１から軸線Ｃの方向に圧縮荷重を受けながら上部シールド１２の収容溝１２１に収容される。したがって、下部シールド１１の突合面１１Ａと上部シールド１２の突合面１２Ａの間隔が拡がっても、下部シールド１１と上部シールド１２の間の導通を維持できる。
【００２７】
アースシールド１０の構成部材（下部シールド１１、上部シールド１２、下蓋１４及び上蓋１５）は、導電性の金属材料から構成される。この金属材料として、本実施形態は、アルミニウム合金を用いる。ただし、銅又は真鍮などの銅合金、鉄又はステンレス鋼などの鉄合金を用いることもできる。
また、アースシールド１０の構成部材は、中実な材料に限るものではなく、メッシュ、パンチングメタルなどの表裏を貫通する孔を有する材料から構成することもできる。
【００２８】
［外部電極２０］
次に、外部電極２０は、外部電極２０への高周波電力の印加によって、外部電極２０と後述する内部電極５０の間にプラズマを生成させる役割を果たす。
外部電極２０とアースシールド１０との間には、周方向に連なる空隙９３が設けられる。
【００２９】
外部電極２０は、図１及び図２に示すように、下部電極２１と、下部電極２１の上に同軸状に積み重ねられる上部電極２２と、に区分され、下部電極２１の上端である突合面２１Ａと上部電極２２の下端である突合面２２Ａの境界には、両者の導通を得るための導電コネクタ２３と、外部電極２０の内部を外部に対して封止するシール部材２４が介在している。
【００３０】
下部電極２１は、有底筒状に形成されており、下部絶縁体９１を介して下蓋１４に固定される。前述したように、下部シールド１１は下蓋１４には固定されていない。したがって、下部電極２１と下部シールド１１は、下部電極２１と下部シールド１１に熱伸びが生じると、独立して変位する。この独立した変位は、相対的なものであり、本実施形態の場合、下部電極２１の下端と下部シールド１１の下端に現れる。
上部電極２２は、円筒状に形成されており、その下端の突合面２２Ａに、導電コネクタ２３を収容する外側溝２２１が、突合面２２Ａの周方向に連なって環状に形成される。また、外側溝２２１より内側に、シール部材２４を収容する内側溝２２２が、突合面２２Ａの周方向に連なって環状に形成される。
上部電極２２は、上部絶縁体９２を介してアースシールド１０の上蓋１５に固定される。上部電極２２と上蓋１５の間には、外部電極２０の内部を外部に対して封止するシール部材２５が介在している。
【００３１】
外部電極２０の構成部材（下部電極２１及び上部電極２２）は、導電性の金属材料から構成される。この金属材料として、本実施形態はアルミニウム合金を用いる。
【００３２】
外部電極２０は、図１に示すように、整合器８１を介して高周波電源８０に接続される。整合器８１は、外部電極２０と内部電極５０との間に印加する電圧を所定の周波数に制御する。高周波電源８０は、ケーブル８２および給電端子８３を介して、外部電極２０に接続されている。
【００３３】
［誘電体層３０］
誘電体層３０は、容器１００の内面に印加される電圧を、その比誘電率（εi）の関係から略均一にすることで、容器１００の内面に均一にＤＬＣの成膜する役割を果たす。
【００３４】
誘電体層３０は、図１に示すように、下部誘電層３２と、下部誘電層３２の上に同軸状に積み重ねられる上部誘電層３３と、上部誘電層３３の下端の開口を塞ぐ底部３１と、に区分される。成膜の対象である容器１００は、成膜の際に誘電体層３０に収容される。
【００３５】
下部誘電層３２は、円筒状に形成されており、図２に示すように、その上端である突合面３２Ａには、上部誘電層３３の受け溝３３１に挿入される突条３２１が環状に形成されている。
上部誘電層３３は、円筒状に形成されており、その下端である突合面３３Ａには、下部誘電層３２の突条３２１が挿入される受け溝３３１が環状に形成されている。
突条３２１が受け溝３３１に挿入されることで、下部誘電層３２と上部誘電層３３の間にラビリンス構造が設けられる。このラビリンス構造は、図２（ｂ）に示すように、突合面３２Ａと突合面３３Ａが付き合わせられることにより、誘電体層３０の内側面３５に現れる内側境界線３６と誘電体層３０の外側面３７に現れる外側境界線３８とを結ぶ経路長３９が、下部誘電層３２の突合面３２Ａにおける第一肉厚ｔ３２及び上部誘電層３３の突合面３３Ａにおける第二肉厚ｔ３３（＝ｔ３２）よりも大きくなる。
なお、突合面３２Ａが本発明の第一突合面に対応し、突合面３３Ａが本発明の第二突合面に対応し、両者は後述する隙間Ｃ１，Ｃ２を空けて対向する。
また、上部誘電層３３に突条が設けられ、下部誘電層３２に受け溝が設けられてもよい。
【００３６】
下部誘電層３２と上部誘電層３３を備える誘電体層３０は、軸線Ｃの方向の熱膨張による誘電体層３０の伸びを吸収する機構を有している。この機構は、互いに嵌め合わされる下部誘電層３２の突条３２１と、上部誘電層３３の受け溝３３１と、によるラビリンス構造として成立する。このラビリンス構造は、成膜を行う前の加熱されていない状態（以下、室温状態という）において、以下の条件を満足する。
Ｃ１≧ΔＬ３−ΔＬ２
Ｃ２≧ΔＬ３−ΔＬ２
Ｃ１：突条３２１の先端と受け溝３３１の底の間の隙間
Ｃ２：突合面３２Ａと突合面３３Ａの間の隙間
ΔＬ２：成膜時に想定される外部電極２０の最高温度における熱伸び量
ΔＬ３：成膜時に想定される誘電体層３０の最高温度における熱伸び量
【００３７】
底部３１は、底床３１１と、底床３１１の周縁から立ち上がる側壁３１２と、を備えている。底床３１１は、その中央部分がボルトＢ２により下部電極２１に固定されている。
側壁３１２の外周面には、上端から下端まで軸線Ｃの方向に貫通する気抜き溝３１３が設けられている。本実施形態では、図３（ａ）に示すように、四つの気抜き溝３１３が、周方向に均等に配置されている。
【００３８】
誘電体層３０は、本実施形態においては、フッ素樹脂であるポリテトラフルオロエチレンにより構成されている。ただし、ガラスやセラミックスなどの無機材料、耐熱性を有する樹脂などを用いることができる。
【００３９】
［弾性体４２］
弾性体４２は、図３（ｂ）に示すように、環状の板バネから構成されている。
弾性体４２には、複数のボルトＢ１が貫通する、複数のボルト孔４２２が形成されている。本実施形態は、四つのボルト孔４２２が、周方向に均等な間隔を空けて設けられている。
これらのボルト孔４２２にボルトＢ１のネジ部を貫通させた状態で、ボルトＢ１をボルト穴１１２に締め付けると、弾性体４２の周縁をアースシールド１０に固定できる。そうすることにより、弾性体４２の弾性変形を確実にアースシールド１０に伝えることができる。
【００４０】
また、弾性体４２には、複数のガイド４５が表裏を貫通するために、複数のガイド孔４２３も形成されている。本実施形態は、四つのガイド孔４２３が、周方向に均等な間隔を空けて設けられている。これらのガイド孔４２３は、ガイド４５と接触しないように、直径がガイド４５の軸部４５１の直径よりも大きく形成されている。
【００４１】
弾性体４２は、その弾性体４２の上に載せられる下部絶縁体９１と、下蓋１４の支持部１４３に挟まれることにより保持されている。この状態で、弾性体４２は、曲げ応力が生じることで、フランジ１１１を介してアースシールド１０に上向きの弾性力を付与し、外部電極２０の軸線Ｃの方向の熱膨張による伸びを吸収する第一フローティング機構を構成する。
ここで、下部シールド１１と下部電極２１は、前述したように熱伸びが生じると、独立した変位が許容されている。しかも、弾性体４２は、下部電極２１に固定される下蓋１４と下部絶縁体９１の間に挟持されるとともに、フランジ１１１に固定されている。したがって、弾性体４２は、弾性力の支点が外部電極２０である下部電極２１の側に設けられ、作用点がアースシールド１０の下部シールド１１の側に設けられることで、第一フローティング機構が構成される。本実施形態において、下部シールド１１が弾性体４２により上部シールド１２に向けて押し付けられることにより、下蓋１４に対してあたかも浮上するように挙動することから、フローティングとの名称を用いている。
【００４２】
［内部電極５０］
内部電極５０は、外部電極２０との間にプラズマを生成させる役割を果たす。内部電極５０は、接地されており、ＤＬＣ膜の成膜時に容器１００の底部１０４の近くまで挿入される。内部電極５０は、例えばタングステンのような融点の高い金属材料から構成される。
【００４３】
なお、バリア膜形成装置１において、ガス導入部７０は、図示を省略する原料ガスの供給源に接続される。ガス導入部７０は、導体からなる、その先端部分は内部電極５０として機能する。
排気部６０は、図示を硝酸の略する真空ポンプに接続されており、この排気部６０内の流路を通じて、外部電極２０の内部の空気が排気される。排気部６０は、ガス導入部７０を支持している。
【００４４】
［ＤＬＣの成膜手順］
次に、バリア膜形成装置１を用いて容器１００にＤＬＣ膜を成膜する手順の概要を説明する。なお、容器１００は、誘電体層３０の内部の収容空隙に収容されており、この容器１００が収容されている収容空隙は密閉されているものとする。
【００４５】
はじめに、外部電極２０の収容空隙を、真空ポンプを用いて所定の圧力（例えば１〜５０Ｐａ）まで減圧し、その後、ガス導入口５１から原料ガスを容器１００の内部に導入する。
次いで、高周波電源８０から外部電極２０に所定（例えば１３．５６Ｍｈｚ）の高周波電力を印加する。内部電極５０が接地されているので、外部電極２０から内部電極５０に放電を生じさせて、容器１００の内部にプラズマを発生させる。発生したプラズマによって、原料ガスがイオン化し、容器１００の内面に堆積して、ＤＬＣを成膜する。
【００４６】
［アースシールド１０、外部電極２０などの熱伸び対策］
さて、ＤＬＣの成膜の際のプラズマの生成に伴い、バリア膜形成装置１を構成するアースシールド１０などの部材は温度が上昇する。この温度上昇に伴って、構成部材は、軸線Ｃの方向に熱膨張により伸びる。
【００４７】
アースシールド１０及び外部電極２０はアルミニウム合金から構成され、誘電体層３０はフッ素樹脂から構成されており、両者の線膨張係数が異なる。したがって、アースシールド１０、外部電極２０及び誘電体層３０が仮に同じ温度まで昇温されると、アースシールド１０及び外部電極２０と誘電体層３０との熱伸びに差異が生じる。フッ素樹脂はアルミニウム合金よりも線膨張係数が一桁程度大きいため、誘電体層３０の熱伸びがアースシールド１０及び外部電極２０よりも大きい。
【００４８】
また、アースシールド１０、外部電極２０及び誘電体層３０は、プラズマが生成される収容領域からの距離が相違しており、この距離の相違によっても熱伸びに差異が生じる。バリア膜形成装置１の場合、内側の誘電体層３０温度が最も高くなり、中間の外部電極２０、最も外側のアースシールド１０の順に温度が低くなる。そのため、軸線Ｃ方向の熱伸びは、以下に示す順になるが、特に誘電体層３０は線膨張係数がアースシールド１０、外部電極２０に比べて大きいので、誘電体層３０が最も大きくなる。
【００４９】
以上より、バリア膜形成装置１において、以下の関係が成り立つ。
ΔＬ１＜ΔＬ２＜ΔＬ３
ΔＬ１：成膜時に想定されるアースシールド１０の最高温度における熱伸び量
ΔＬ２：成膜時に想定される外部電極２０の最高温度における熱伸び量
ΔＬ３：成膜時に想定される誘電体層３０の最高温度における熱伸び量
【００５０】
アースシールド１０〜誘電体層３０の熱伸びの差異は、アースシールド１０〜誘電体層３０の上下の突合せ部分に隙間を生じさせる課題を提起する。以下、図２及び図５を参照して、この課題を説明する。
【００５１】
図５（ａ−１），（ａ−２）は、同じ温度まで外部電極２０と誘電体層３０が昇温するときの熱伸びの経過を示している。なお、外部電極２０と誘電体層３０は、下端が下蓋１４及び下部絶縁体９１に固定され、また、上端が上蓋１５及び上部絶縁体９２に固定されているので、熱伸びによる独立した変位が規制されている。
図５（ａ−１）の成膜前の室温の状態から、図５（ａ−２）の成膜により温度上昇が生じたものとする。誘電体層３０が外部電極２０よりも線膨張係数が大きいために、外部電極２０の下部電極２１の突合面２１Ａと上部電極２２の突合面２２Ａとの間に隙間が生じうる。
【００５２】
ところが、本実施形態は、図２（ａ）及び図５（ｂ−１）に示すように、下部誘電層３２の突合面３２Ａと上部誘電層３３の突合面３３Ａの間に、予め隙間Ｃ１，Ｃ２を設けている。したがって、外部電極２０と誘電体層３０に温度上昇が生じると、図２（ｂ）及び図５（ｂ−２）に示すように、突条３２１と受け溝３３１の相互の挿入が深くなり、隙間Ｃ１，Ｃ２が狭くなる。
この隙間Ｃ１，Ｃ２が縮小した分だけ、誘電体層３０の軸線Ｃの方向の全体としての熱伸びが抑えられる。そして、隙間Ｃ１，Ｃ２と外部電極２０と誘電体層３０の熱伸びは以下の関係を有している。したがって、この隙間Ｃ１，Ｃ２の縮小による熱伸びが抑えられたことにより、突合面２１Ａと突合面２２Ａの間に隙間が生じるのを防止できる。
Ｃ１≧ΔＬ３−ΔＬ２
Ｃ２≧ΔＬ３−ΔＬ２
【００５３】
次に、アースシールド１０と外部電極２０の熱伸びの差異について、図６及び図４を参照して説明する。
アースシールド１０と外部電極２０は、ともにアルミニウム合金で構成されているので、昇温する温度が同じであれば熱伸びは等しい。しかし、それぞれの径方向の位置が異なることにより熱伸びが相違し、具体的には、昇温の温度が高い外部電極２０の熱伸びがアースシールド１０の熱伸びに勝る。したがって、図６（ａ−１），（ａ−２）に示すように、下部シールド１１の突合面１１Ａと上部シールド１２の突合面１２Ａとの間に隙間が生じ得る。
【００５４】
ところが、本実施形態は、下部シールド１１と上部シールド１２が独立して変位可能であり、かつ弾性体４２による弾性力により下部シールド１１が上部シールド１２に向けて押し付けられるフローティング機構（第一フローティング機構）を有している。したがって、図６（ｂ−２）に示すように、アースシールド１０よりも外部電極２０の熱伸びが大きくても、下部シールド１１を上部シールド１２に向けて押し付ける弾性力により、下部シールド１１の突合面１１Ａを上部シールド１２の突合面１２Ａに常に突き合せることができる。そうすることで、突合面１１Ａと突合面１２Ａの間に隙間が生じるのを防止する。
このとき、下部シールド１１に固定されるボルトＢ１の頭部は、室温状態においては図４（ａ）に示すように窪み１４４に深く挿入されているが、成膜による昇温状態においては図４（ｂ）に示すように窪み１４４への挿入が浅くなる。この室温状態と成膜時の昇温状態の頭部の先端の変位Ｃ３が、互いに独立して変位できるアースシールド１０と外部電極２０の熱伸び量の差、つまりΔＬ２−ΔＬ１により特定できる。
【００５５】
［バリア膜形成装置１の効果］
バリア膜形成装置１は、以上説明した通りであり、以下の効果を奏する。
バリア膜形成装置１は、下部シールド１１を上部シールド１２に押し付けるフローティング機構を備えている。これにより、アースシールド１０よりも外部電極２０の熱伸びが大きくても、下部シールド１１の突合面１１Ａと上部シールド１２の突合面１２Ａの間に隙間が生じるのを防止できる。したがって、バリア膜形成装置１によれば、大型の容器１００にバリア膜としてのＤＬＣを成膜するにあたって、下部シールド１１と上部シールド１２の間の導通を確保できるので、アースシールド１０の機能を担保できるのに加えて、導通不良によるノイズの発生を防止できる。
【００５６】
また、バリア膜形成装置１は、下部誘電層３２の突合面３２Ａと上部誘電層３３の突合面３３Ａの間に、予め隙間Ｃ１，Ｃ２を設けている。これにより、誘電体層３０の線膨張係数が外部電極２０より大きくても、下部電極２１の突合面２１Ａと上部電極２２の突合面２２Ａの間に隙間が生じるのを防止できる。したがって、バリア膜形成装置１によれば、大型の容器１００にバリア膜としてのＤＬＣを成膜するにあたって、外部電極２０の内部の減圧状態を維持できるとともに、下部電極２１と上部電極２２の導通を確保できる。
しかも、バリア膜形成装置１は、隙間Ｃ１，Ｃ２を、突条３２１と受け溝３３１が組み合わされたラビリンス構造としているので、下部誘電層３２と上部誘電層３３の間の封止状態を確保できる。
【００５７】
バリア膜形成装置１は、誘電体層３０に気抜き溝３１３が設けられている。よって、容器１００の内部を減圧しても、減圧による負圧は気抜き溝３１３を介して、外部電極２０の下部電極２１の底部に作用し、底部３１の底床３１１には作用しない。
この底床３１１は、薄肉に形成されているから、減圧による負圧が作用すると、側面視して軸線Ｃ上にボルトＢ２により固定されていることもあり、底床３１１には応力Ｆが上向きに生じ、底床３１１が破損する恐れがある。
しかし、バリア膜形成装置１は、負圧が底床３１１に比べて強度の高い下部電極２１に作用するので、底床３１１の破損の恐れがない。
【００５８】
以上、本発明を好ましい実施形態に基づいて説明したが、本発明の主旨を逸脱しない限り、上記実施形態で挙げた構成を取捨選択したり、他の構成に適宜変更したりすることが可能である。
はじめに、ラビリンス構造は、突条３２１と受け溝３３１の組み合せに限らず、例えば、図７に示す形態であってもよい。図７に示すラビリンス構造は、下部誘電層３２の上端外周側に上方に突出した下切片３２Ｂを周方向に沿って設け、上部誘電層３３の下端内周側に下方に突出した上切片３３Ｂを周方向に沿って設けるとともに、下部誘電層３２と上部誘電層３３の端部同士を接合させたときに、下切片３２Ｂと上切片３３Ｂが互いに接するように構成されている。このラビリンス構造は、突合面３２Ａと突合面３３Ａが、内側境界線３６と外側境界線３８の、軸線Ｃの方向の位置が異なる形態の一例である。
本発明は、経路長３９が、下部誘電層３２の突合面３２Ａにおける第一肉厚ｔ３２及び上部誘電層３３の突合面３３Ａにおける第二肉厚ｔ３３（＝ｔ３２）よりも大きくなる限り、ラビリンス構造の具体的な形態を問わない。
【００５９】
また、上述した実施形態は第一フローティング機構を構成する弾性体４２として環状の板バネを用いているが、本発明はこれに限定されない。
例えば、図８に示すように、下蓋１４と下部シールド１１のフランジ１１１の間に、環状に形成された弾性体４３を介在させることができる。この弾性体４３としては、導電コネクタ１７，２３と同様の部材を用いることができる。この弾性体４３は、圧縮荷重が付加されることで圧縮応力が生じ、フランジ１１１を介して下部シールド１１を上部シールド１２に向けて押し付けることで、フローティング機構を構成する。
図８に示す実施形態において、弾性体４３は、下部絶縁体９１を介して下部電極２１に固定される下蓋１４と接する下側の部分が弾性力の支点になり、下部シールド１１と接する上側の部分が弾性力の作用点になることで、第一フローティング機構が構成される。
【００６０】
また、上述した実施形態は、本発明の第一フローティング機構として、下部シールド１１を上部シールド１２に向けて押し付ける構成を採用しているが、これとは逆に、上部シールド１２を下部シールド１１に向けて押し付ける構成を採用することもできる。
この場合、弾性体４２，４３は、上部シールド１２の上端を下方に向けて弾性力を付与するように設けられる。
さらに、下部シールド１１と上部シールド１２の一方を他方に向けて押し付ける他に、下部シールド１１と上部シールド１２の双方を他方に向けて押し付けることもできる。これらのことは、次に説明する第二フローティング機構についても同様である。
【００６１】
また、本発明は、外部電極２０をフローティングさせる、本発明の第二フローティング機構を構成することができる。
図９（ａ）に示すように、弾性体４２の径方向の一端がフランジ１１１により固定され、弾性体４２の径方向の他端が下部絶縁体９１を介して下部誘電層３２に固定されている。
また、第二フローティング機構は、図９（ａ）に示すように、下部シールド１１の下端部分が下蓋１４と固定されるが、下部電極２１に固定される下部絶縁体９１は下蓋１４とは固定されておらず、下部シールド１１と下部電極２１は独立して変位が可能とされる。そして、下部絶縁体９１と下蓋１４が互いに対向する部分には、室温状態において、軸線Ｃの方向に熱所定の隙間Ｃ４が設けられている。この隙間Ｃ４は、アースシールド１０と外部電極２０の昇温状態おける熱伸びの差（ΔＬ２−ΔＬ１）以上とされる。
【００６２】
この第二フローティング機構において、弾性体４２は、弾性力の支点がアースシールド１０である下部シールド１１の側に設けられ、弾性力の作用点が外部電極２０の下部電極２１の側に設けられ、下部電極２１を上部電極２２に向けて上方に押し付ける。
そして、バリア膜形成による昇温により、外部電極２０にアースシールド１０よりも大きい軸線Ｃの方向の熱伸びが生じても、隙間Ｃ４が設けられていることにより、下部電極２１が下蓋１４に達することはない。一方で、下部電極２１は、弾性体４２により上部電極２２に向けて押し付けられているので、図９（ｂ）に示すように、下部電極２１の突合面２１Ａを上部電極２２の突合面２２Ａに常に突き合せることができる。
【符号の説明】
【００６３】
１      バリア膜形成装置
１０    アースシールド
１１    下部シールド
１１Ａ  突合面
１２    上部シールド
１２Ａ  突合面
１４    下蓋
１５    上蓋
１５Ａ  通路
１７，２３  導電コネクタ
２０    外部電極
２１    下部電極
２１Ａ  突合面
２２    上部電極
２２Ａ  突合面
２３    導電コネクタ
２４，２５  シール部材
３０    誘電体層
３１    底部
３２    下部誘電層
３２Ａ  突合面
３２Ｂ  下切片
３３  上部誘電層
３３Ａ  突合面
３３Ｂ  上切片
３５    内側面
３６    内側境界線
３７    外側面
３８    外側境界線
３９    経路長
４２，４３    弾性体
４５    ガイド
４５１  軸部
５０    内部電極
５１    ガス導入口
３１３  気抜き溝
３２１  突条
３３１  受け溝
６０    排気部
７０    ガス導入部
８０    高周波電源
８１    整合器
８２    ケーブル
８３    給電端子
９１    下部絶縁体
９２    上部絶縁体
９３    空隙
１００  容器
１０１  口部
１０２  肩部
１０３  胴部
１０４  底部
１１１  フランジ
１１２  ボルト穴
１１３  ガイド穴
１２１  収容溝
１４１  本体
１４２  周縁部
１４３  支持部
２２１  外側溝
２２２  内側溝
３１１  底床
３１２  側壁
４２２  ボルト孔
４２３  ガイド孔
【図１】
2018135594.tif 000003
【図２】
2018135594.tif 000004
【図３】
2018135594.tif 000005
【図４】
2018135594.tif 000006
【図５】
2018135594.tif 000007
【図６】
2018135594.tif 000008
【図７】
2018135594.tif 000009
【図８】
2018135594.tif 000010
【図９】
2018135594.tif 000011