(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくとも一以上の凹凸部を胴部に有する容器を被処理容器とし、
前記被処理容器内面にバリア膜を成膜するバリア膜形成装置であって、
前記容器を取り囲む大きさの空洞を有する誘電体部材と、
該誘電体部材の外周側を覆う外部電極と、
前記容器の口部が位置する側の前記外部電極の端面に絶縁部材を介して取り付けられ、前記容器内部を、排気管を介して減圧する排気手段と、
前記容器内にバリア膜生成用の媒質ガスを吹き出すためのガス吹出し部と、
前記外部電極と接地電極間に放電を発生させるための電界を付与するための電界付与手段とを具備し、
前記容器と前記誘電体部材とは、
前記容器胴部と前記誘電体部材とが離間した隙間を持つ部分（ｂ）と、
前記容器胴部と前記誘電体部材とが前記離間した隙間を持つ部分（ｂ）より近接した隙間を持つ部分（ａ）と、を有するように配置されてなることを特徴とするバリア膜形成装置。
【請求項２】
請求項１において、
前記離間した隙間を持つ部分（ｂ）は、前記容器のくびれ部分と前記誘電体部材との空間であることを特徴とするバリア膜形成装置。
【請求項３】
請求項１又は２において、
前記ガス吹き出し部が接地されると共に、前記容器内に挿入され、内部電極を兼ねることを特徴とするバリア膜形成装置。
【請求項４】
請求項１乃至３のいずれか一つにおいて、
前記被処理物である容器を取り囲む大きさの空洞が、容器外周が通過するための最大通過軌跡線によって作られる空間と一致する、又はそれより大きな隙間を有することを特徴とするバリア膜形成装置。
【請求項５】
請求項１乃至４のいずれか一つにおいて、
前記誘電体部材が、有底筒型形状であることを特徴とするバリア膜形成装置。
【請求項６】
請求項１乃至５のいずれか一つにおいて、
前記誘電体部材が、底無し筒型形状又は一部底を有する筒型形状であることを特徴とするバリア膜形成装置。
【請求項７】
請求項１乃至６のいずれか一つにおいて、
前記外部電極のうち前記容器の凹部空間に面した部分が前記誘電体部材で覆われてなることを特徴とするバリア膜形成装置。
【請求項８】
請求項１乃至７のいずれか一つにおいて、
前記誘電体部材の空洞の一部が容器と近接していることを特徴とするバリア膜形成装置。
【請求項９】
請求項１乃至８のいずれか一つにおいて、
前記誘電体部材が、フッ素系樹脂、硬質塩化ビニル、ガラス又はセラミックのいずれか一種又はこれらの組合せであることを特徴とするバリア膜形成装置。
【請求項１０】
請求項１乃至９のいずれか一つにおいて、
前記誘電体部材の内部に前記容器が設置された際、容器の胴部と誘電体部材との間の空隙が、空隙幅の最大値と最小値の差が３ｍｍ以上となるように形成されてなるものであることを特徴とするバリア膜形成装置。
【請求項１１】
請求項１乃至１０のいずれか一つにおいて、
前記誘電体部材の厚さが均一であることを特徴とするバリア膜形成装置。
【請求項１２】
請求項１乃至１１のいずれか一つにおいて、
前記誘電体部材が、有底又は無底の筒型形状であると共に、
誘電体部材の平均厚さ／比誘電率が、０．９５〜３．８の範囲であることを特徴とするバリア膜形成装置。
【請求項１３】
請求項１乃至１２のいずれか一つにおいて、
前記誘電体部材が、容器の肩部、口部のいずれか一方又は両方に空隙を持って設けてなることを特徴とするバリア膜形成装置。
【請求項１４】
請求項１乃至１３のいずれか一つにおいて、
前記誘電体部材又は空隙の厚さ（ｄi）を比誘電率（εi）で除した換算距離ｄi／εiの外部電極内表面から前記容器内表面までの総和が、容器全体に亙って均一であることを特徴とするバリア膜形成装置。
【請求項１５】
請求項１４において、
前記換算距離ｄi／εiの、外部電極内表面から前記容器内表面までの総和が、容器の全体で均一になるように、
前記誘電体部材の材料と、前記誘電体部材と空隙の厚さと、前記外部電極形状を組み合わせてなることを特徴とするバリア膜形成装置。
【請求項１６】
請求項１乃至１５のいずれか一つにおいて、
容器断面上の各容器表面地点における、前記誘電体部材又は空隙の厚さ（ｄi）を比誘電率（εi）で除した換算距離ｄi／εiの外部電極内表面から前記容器内表面までの各地点総和について、容器全体における各地点総和の標準偏差を平均値で除した値が０．７５以下であることを特徴とするバリア膜形成装置。
【請求項１７】
被処理物である少なくとも一以上の凹凸部を胴部に有する容器の少なくとも主要部を取り囲む大きさの空洞を有すると共に、前記空洞は前記容器外周が通過するための最大通過軌跡線によって作られる空間と一致する、又はそれより大きな隙間を有する誘電体部材と、
該誘電体部材の外周側に設置された外部電極と、
前記容器内部を、排気管を介して減圧する排気手段と、
前記容器内にバリア膜生成用の媒質ガスを吹き出すためのガス吹出し部と、
前記容器内に放電を発生させるために前記外部電極に接続された電界付与手段とを具備してなり、
前記容器と前記誘電体部材とは、
前記容器胴部と前記誘電体部材とが離間した隙間を持つ部分（ｂ）と、
前記容器胴部と前記誘電体部材とが前記離間した隙間を持つ部分（ｂ）より近接した隙間を持つ部分（ａ）と、
を有するように配置され、
前記容器内面にバリア膜を成膜することを特徴とするバリア膜形成装置。
【請求項１８】
請求項１又は１７において、
前記外部電極は接地電極であると共に、
前記電界付与手段を接続した電極を前記容器内又は前記排気管に設けてなることを特徴とするバリア膜形成装置。
【請求項１９】
請求項１又は１７において、
前記誘電体部材の一部が前記容器と接することにより、前記容器の位置決めしてなることを特徴とするバリア膜形成装置。
【請求項２０】
請求項１又は１７において、
前記誘電体部材の一部が前記容器と接することにより、前記容器の位置決めしてなると共に、
前記容器と接する前記誘電体の一部が可動構造であり、
前記容器の挿入時又は取り出し時に移動してなることを特徴とするバリア膜形成装置。
【請求項２１】
請求項１乃至２０のいずれか一つにおいて、
前記外部電極を取り囲む大きさを持つ接地された導電性のアースシールドを前記外部電極と絶縁して設置することを特徴とするバリア膜形成装置。
【請求項２２】
請求項１乃至２１のいずれか一つにおいて、
前記外部電極が真空容器を兼ねることを特徴とするバリア膜形成装置。
【請求項２３】
請求項１乃至２１のいずれか一つにおいて、
前記誘電体部材が真空容器を兼ねることを特徴とするバリア膜形成装置。
【請求項２４】
請求項１又は１７において、
前記外部電極を取り囲む大きさを持つ接地された導電性のアースシールドを前記外部電極と絶縁して設置すると共に、
前記アースシールドが真空容器を兼ねることを特徴とするバリア膜形成装置。
【請求項２５】
請求項２２又は２３において、
前記外部電極がシート状であることを特徴とするバリア膜形成装置。
【請求項２６】
請求項１又は１７において、
前記外部電極を取り囲む大きさを持つ接地された導電性のアースシールドを前記外部電極と絶縁して設置すると共に、
前記外部電極と前記アースシールドの間の全体に絶縁部材を設置することを特徴とするバリア膜形成装置。
【請求項２７】
請求項１又は１７において、
被処理物である容器の形状が、筒型形状であることを特徴とするバリア膜形成装置。
【請求項２８】
請求項１又は１７において、
被処理物である容器の形状が、筒型形状であると共に、少なくとも一以上の凹部を有することを特徴とするバリア膜形成装置。
【請求項２９】
請求項１において、
前記誘電体が、前記容器との間に空隙を有することを特徴とするバリア膜形成装置。
【請求項３０】
請求項１乃至２９のいずれか一つのバリア膜形成装置を用い、被処理物の容器内面にバリア膜を均一に成膜することを特徴とするバリア膜形成方法。
【請求項３１】
請求項１又は１７のバリア膜形成装置を用い、被処理物の容器内面にバリア膜を均一に成膜すると共に、
被処理物である容器の形状が、筒型形状であることを特徴とするバリア膜形成方法。
【請求項３２】
請求項１乃至２９のいずれか一つのバリア膜形成装置を用い、被処理物の容器内面にバリア膜を均一に成膜すると共に、
被処理物である容器の形状が、筒型形状であると共に、少なくとも一以上の凹部を有することを特徴とするバリア膜形成方法。
【請求項３３】
請求項１乃至２９のいずれか一つのバリア膜形成装置を用い、被処理物の容器内面にバリア膜を均一に成膜すると共に、
種々の空洞形状を有する複数の誘電体部材を用意し、その中から被処理物である容器の形状に適するように選択し、その後容器にバリア膜を形成することを特徴とするバリア膜形成方法。
【請求項３４】
請求項１乃至２９のいずれか一つのバリア膜形成装置を用い、被処理物の容器内面にバリア膜を均一に成膜すると共に、
前記誘電体部材の全部または一部と、前記外部電極の全部または一部と、アースシールドの全部または一部が一体的に駆動手段により移動して、
前記真空容器を開閉し、容器の挿入、取り出しを行うことを特徴とするバリア膜形成方法。
【請求項３５】
請求項１又は１７のバリア膜形成装置を用い、
ネックハンドリングにより前記容器を挿入および取り出しを行うことを特徴とするバリア膜形成方法。
【請求項３６】
請求項４、５又は１７のいずれか一つにおいて、
前記誘電体部材は前記容器を有底筒型の外部電極の底方向に向かって当該容器底側から挿入できる開口を有することを特徴とするバリア膜形成装置。
【請求項３７】
請求項４、５又は１７のいずれか一つにおいて、
前記容器の口部が下向きになるように前記外部電極の口部端部を下向きとし、
前記外部電極の端部の下側に絶縁部材を介して排気管を取り付けることを特徴とするバリア膜形成装置。
【請求項３８】
請求項３７のバリア膜形成装置を用い、
当該容器を上下反転させた後、ネックハンドリングにより、
前記容器の外部電極への挿入および取り出しを行うことを特徴とするバリア膜形成方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、例えば樹脂等の容器等においてガスバリア性を付与するバリア膜を均一に形成するためのバリア膜形成装置及びバリア膜形成方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、プラスチック容器の一つである例えばペット（ＰＥＴ）ボトルは、外部からの酸素の透過、内部（例えば炭酸飲料水）からの二酸化炭素の透過を防止するためにその内面に例えばＤＬＣ(Ｄｉａｍｏｎｄ  Ｌｉｋｅ  Ｃａｒｂｏｎ)  のような炭素膜やシリカ膜などのバリア性の高い膜をコーティングすることが試みられており、その成膜装置が種々提案されている（特許文献１〜６）。また、その応用として、医療用容器や食品容器、あるいは、燃料タンク等で、酸素、水素、燃料等の透過防止、アロマ等の透過、吸着防止等が試みられている。
【０００３】
ここで、高周波プラズマＣＶＤを用いたプラスチック容器への炭素膜を成膜装置としては、容器内部にコーティングする基本的な発明である特許文献４にかかる装置について、図３８を参照して説明する。
【０００４】
図３８に示すように、バリア膜成膜装置は、口部１１を有するプラスチック容器１２の内面に放電プラズマにより成膜を施す成膜装置であって、プラスチック容器１２の外周を取り囲む大きさを有する外部上部電極１３−１及び外部下部電極１３−２からなる外部電極１３と、前記プラスチック容器１２が挿入された時に少なくともその容器の口部および肩部と前記外部電極１３の間に介在された誘電体からなるスペーサ２５と、前記口部１１が位置する側の前記外部電極１３の端面に絶縁部材２６を介して取り付けられた排気管１４と、前記外部電極１３内の前記プラスチック容器１２内に前記排気管１４側から前記プラスチック容器１２に挿入され、接地側に接続されると共に、媒質ガス１９を吹き出すためのガス流路１６が穿設された内部電極１７と、前記排気管１４に取り付けられた図示しない排気装置と、前記内部電極１７に媒質ガス１９を供給するための図示しないガス供給装置と、前記外部電極１３に接続された高周波電源１８とを具備してなるものである。なお、符号２０はガス流路１６の先端に設けられた絶縁部材からなるガス吹出し孔である。
【０００５】
ここで、前記外部電極１３は、上下端にフランジ２１ａ，２１ｂを有する円筒状のアースシールド２２内に設けられており、該円筒状のアースシールド２２は、円環状基台２３上に載置されている。また、円板状の絶縁板２４は、前記円環状基台２３と前記外部下部電極１３−２の底部側との間に配置されている。前記内部電極１７のガス流路１６の先端には円筒の絶縁部材２６を設けることで局所的なプラズマ集中を防止するようにしている。
【０００６】
また、前記スペーサ２５は、この上に載置される環状の絶縁部材２６から螺着されたねじ（図示せず）により固定されている。このようにスペーサ２５を前記外部電極１３の上部に挿入固定することにより、前記外部電極１３の底部側からプラスチック容器１２を挿入すると、そのプラスチック容器１２の口部および肩部が前記円板状のスペーサ２５の空洞部内に位置し、かつこれ以外のプラスチック容器１２の外周が前記外部電極１３内面に位置する。また、上下にフランジ３１ａ，３１ｂを有するガス排気管１４は、前記アースシールド２２の上部フランジ２１ａおよび前記環状の絶縁部材２６の上面に載置されている。そして、蓋体３２は、前記排気管１４の上部フランジ３１ａに取り付けられている。
【０００７】
このような構成の装置を用いてプラスチック容器へ炭素膜をコーティングする方法について説明する。
【０００８】
まず、外部電極１３内にプラスチック容器１２を挿入し、内部のガスをガス排気管１４によって排気する。規定の真空度（代表値：１０-1〜１０-5Ｔｏｒｒ）に到達した後、排気を続けながら媒質ガス１９を内部電極１７に例えば１０〜２００ｍＬ／ｍｉｎの流量で供給し、さらに内部電極１７のガス吹き出し孔１６を通してプラスチック容器１２内に吹出す。なお、この媒質ガス１９としては、例えばベンゼン、トルエン、キシレン、シクロヘキサン等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、含窒素炭化水素類が用いられる。前記プラスチック容器１２内の圧力は、ガス供給量と排気量のバランスによって例えば２×１０-1〜１×１０-2Ｔｏｒｒに設定する。その後、高周波電源１８から５０〜２０００Ｗの高周波電力を整合器３６及びＲＦ入力端子３５を通して外部電極１３に印加する。
【０００９】
このような高周波電力の外部電極１３への印加によって、前記外部電極１３と内部電極１７の間にプラズマが生成される。この時、プラスチック容器１２は外部電極１３の内にほぼ隙間無く収納されており、プラズマはプラスチック容器１２内に発生する。前記媒質ガス１９は、前記プラズマによって解離、又は更にイオン化して、炭素膜を形成するための成膜種が生成され、この成膜種が前記容器１２内面に堆積し、炭素膜を形成する。炭素膜を所定の膜厚まで形成した後、高周波電力の印加を停止し、媒質ガス供給の停止、残留ガスの排気、窒素、希ガス、又は空気等を外部電極１３内に供給し、この空間内を大気圧に戻す。この後、前記プラスチック容器１２を外部電極１３から取り外す。なお、この方法において炭素膜を厚さ２０乃至３０ｎｍ成膜するには２〜３秒間要する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１０】
【特許文献１】特開平８−５３１１６号公報
【特許文献２】特許第２７８８４１２号公報（特開平８−５３１１７号公報）
【特許文献３】国際公開第０３／１０１８４７号
【特許文献４】特許第３６４３８１３号公報（特開２００３−２３７７５４号公報）
【特許文献５】特開２００５−２４７４３１号公報
【特許文献６】特開２０００−２３００６４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
しかしながら前記成膜装置（特許文献４）においては、バリア性の高い良好な成膜を得るために、外部電極１３とスペーサ２５からなる空洞の形状がプラスチック容器１２の形状に略相似形状とする必要があった。
【００１２】
また特許文献１、２ではスペーサが無いが、同様に外部電極の空洞形状をプラスチック容器に略相似形状とする必要があった。いずれの場合も、容器の胴部等に凹凸（凹部または凸部、あるいは両方）があれば、当然その形状に相似形状の空洞とする必要がある。しかしながら、容器を長手方向に差し込む構造の装置の場合、これを実現することは難しい。
【００１３】
また、容器の胴部の凹凸が比較的少ないものの場合には、凹凸部に若干空間ができてしまっても、実用しうるバリア性をなんとか得られていたが、近年における、軽量化や使用後のつぶし易さを目的とした容器デザインに見られるような容器の多様化によって、胴部の凹凸部（または、くぼみ部、凹部あるいは凸部）が複数又は該くぼみ部（凹部）が深いようなものが存在するような場合、成膜の不均一が非常に大きくなり実用しうるバリア性が得られないという問題が発生した。
【００１４】
そこで、外部電極に容器を挿入後、容器の凹凸部に合わせて外部電極の一部を動かし、相似形状とする方法が考えられるが、このような可動構造は、高速量産装置ではコストや信頼性上出来るだけ避ける必要がある。
【００１５】
また、凹凸が無く相似形状が実現できるような場合でも、より高いバリア性を得るためには容器に完全に相似形状の電極を用い、その間の空隙を等間隔とすることが必要であるが、容器の成形精度や外部電極１３やスペーサ２５の製作精度あるいは容器の設置精度のためにその実現は難しく、そのため、より高いバリア性を得られない、という問題がある。
【００１６】
また、従来技術において、外部電極と容器とに適度な空隙を有する提案がある（特許文献３）が、凹凸のある容器の場合、略相似形状を出発点として、容器が挿入でき、かつ、バリア性が高い形状を得るべく、容器の凹凸部に対応して空隙形状を調整していく必要があるため、多様化した容器形状に対してほとんど全てオーダーメイドで外部電極を製作して用意する必要があり、コスト高、手間の増加という問題があった。また、外部電極の重量が増加しやすく、装置の構成において外部電極の配置や可動部の設定に制約が生じやすい状況にあるため、例えば容器を倒立させながら搬送・成膜する装置構成とすることに支障がある、という問題がある。
【００１７】
また、従来技術において、誘電体スペーサを主として容器の口部、肩部に設ける成膜装置の提案（特許文献４）や、それを容器下部まで延出する提案（特許文献５）があるが、これらは、胴部に凹凸のない相似形状の電極あるいはスペーサが適用できる容器を対象として肩部の細径部分の膜付きを調整することを目的としており、胴部に凹凸がある容器を対象として胴部の膜付きを含む全体の均一化を得ることができなかった。すなわち、胴部などに凹凸を有する容器への成膜の際に課題となる膜分布の均一性の改善については何ら指針が与えられていない。これは、後述する容器内面に印加される電圧の均一化がなされていないためである。
【００１８】
また、従来技術において、電極と成膜対象の間にプラスチック製で電極に電気的に接触しかつ成膜対象から一定の間隔を設ける外筒を設けた成膜装置の提案（特許文献６）があるが、これも、胴部などに凹凸を有する容器への成膜の際に課題となる膜分布の均一性の改善については何ら指針が与えられていない。これも、後述する容器内面に印加される電圧の均一化がなされていないためである。また、当該発明の対象は容器の内面・外面両方に成膜をするもので、主目的は容器の加熱防止であり、内面のみへの成膜における膜分布改善の指針を与えていない。
【００１９】
総合すると、次のように問題を整理できる。高品質なガスバリア薄膜を形成するためには、後述する容器内面に印加される電圧の均一化を達成する必要がある。そのために外部電極の構成からアプローチする場合、外部電極と容器との間に、適切なサイズと組成からなる空隙と誘電体を配置する組み合わせにより電圧分布の最適化を図ることができる。このような組み合わせに到達した先行技術が上述の通り存在しない一方で、これを実現できた場合、高いガスバリア性以外の諸課題、具体的には各種容器への外部電極の共通化、容器凹凸デザインへの対応、膜厚の均一分布、外部電極の軽量化など、の解決に至るものであることから、品質上・装置コストの面で多大な効果を得ることができる。
【００２０】
本発明は、前記問題に鑑み、凹凸面が存在する容器などに対して均一な成膜を行なうことが可能なバリア膜形成装置及びバリア膜形成方法を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【００２１】
上述した課題を解決するための本発明の第１の発明は、少なくとも一以上の凹凸部を胴部に有する容器を被処理容器とし、前記被処理容器内面にバリア膜を成膜するバリア膜形成装置であって、前記容器を取り囲む大きさの空洞を有する誘電体部材と、該誘電体部材の外周側を覆う外部電極と、前記容器の口部が位置する側の前記外部電極の端面に絶縁部材を介して取り付けられ、前記容器内部を、排気管を介して減圧する排気手段と、前記容器内にバリア膜生成用の媒質ガスを吹き出すためのガス吹出し部と、前記外部電極と接地電極間に放電を発生させるための電界を付与するための電界付与手段とを具備し、前記容器と前記誘電体部材とは、前記容器胴部と前記誘電体部材とが離間した隙間を持つ部分（ｂ）と、前記容器胴部と前記誘電体部材とが前記離間した隙間を持つ部分（ｂ）より近接した隙間を持つ部分（ａ）と、を有するように配置されてなることを特徴とするバリア膜形成装置にある。
【００２２】
第２の発明は、第１の発明において、前記離間した隙間を持つ部分（ｂ）は、前記容器のくびれ部分と前記誘電体部材との空間であることを特徴とするバリア膜形成装置にある。
【００２３】
第３の発明は、第１又は２の発明において、前記ガス吹き出し部が接地されると共に、前記容器内に挿入され、内部電極を兼ねることを特徴とするバリア膜形成装置にある。
【００２４】
第４の発明は、第１乃至３のいずれか一つの発明において、前記被処理物である容器を取り囲む大きさの空洞が、容器外周が通過するための最大通過軌跡線によって作られる空間と一致する、又はそれより大きな隙間を有することを特徴とするバリア膜形成装置にある。
【００２５】
第５の発明は、第１乃至４のいずれか一つの発明において、前記誘電体部材が、有底筒型形状であることを特徴とするバリア膜形成装置にある。
【００２６】
第６の発明は、第１乃至５のいずれか一つの発明において、前記誘電体部材が、底無し筒型形状又は一部底を有する筒型形状であることを特徴とするバリア膜形成装置にある。
【００２７】
第７の発明は、第１乃至６のいずれか一つの発明において、前記外部電極のうち前記容器の凹部空間に面した部分が前記誘電体部材で覆われてなることを特徴とするバリア膜形成装置にある。
【００２８】
第８の発明は、第１乃至７のいずれか一つの発明において、前記誘電体部材の空洞の一部が容器と近接していることを特徴とするバリア膜形成装置にある。
【００２９】
第９の発明は、第１乃至８のいずれか一つの発明において、前記誘電体部材が、フッ素系樹脂、硬質塩化ビニル、ガラス又はセラミックのいずれか一種又はこれらの組合せであることを特徴とするバリア膜形成装置にある。
【００３０】
第１０の発明は、第１乃至９のいずれか一つの発明において、前記誘電体部材の内部に前記容器が設置された際、容器の胴部と誘電体部材との間の空隙が、空隙幅の最大値と最小値の差が３ｍｍ以上となるように形成されてなるものであることを特徴とするバリア膜形成装置にある。
【００３１】
第１１の発明は、第１乃至１０のいずれか一つの発明において、前記誘電体部材の厚さが均一であることを特徴とするバリア膜形成装置にある。
【００３２】
第１２の発明は、第１乃至１１のいずれか一つの発明において、前記誘電体部材が、有底又は無底の筒型形状であると共に、誘電体部材の平均厚さ／比誘電率が、０．９５〜３．８の範囲であることを特徴とするバリア膜形成装置にある。
【００３３】
第１３の発明は、第１乃至１２のいずれか一つの発明において、前記誘電体部材が、容器の肩部、口部のいずれか一方又は両方に空隙を持って設けてなることを特徴とするバリア膜形成装置にある。
【００３４】
第１４の発明は、第１乃至１３のいずれか一つの発明において、前記誘電体部材又は空隙の厚さ（ｄi）を比誘電率（εi）で除した換算距離ｄi／εiの外部電極内表面から前記容器内表面までの総和が、容器全体に亙って均一であることを特徴とするバリア膜形成装置にある。
【００３５】
第１５の発明は、第１４の発明において、前記換算距離ｄi／εiの、外部電極内表面から前記容器内表面までの総和が、容器の全体で均一になるように、前記誘電体部材の材料と、前記誘電体部材と空隙の厚さと、前記外部電極形状を組み合わせてなることを特徴とするバリア膜形成装置にある。
【００３６】
第１６の発明は、第１乃至１５のいずれか一つの発明において、容器断面上の各容器表面地点における、前記誘電体部材又は空隙の厚さ（ｄi）を比誘電率（εi）で除した換算距離ｄi／εiの外部電極内表面から前記容器内表面までの各地点総和について、容器全体における各地点総和の標準偏差を平均値で除した値が０．７５以下であることを特徴とするバリア膜形成装置にある。
【００３７】
第１７の発明は、被処理物である少なくとも一以上の凹凸部を胴部に有する容器の少なくとも主要部を取り囲む大きさの空洞を有すると共に、前記空洞は前記容器外周が通過するための最大通過軌跡線によって作られる空間と一致する、又はそれより大きな隙間を有する誘電体部材と、該誘電体部材の外周側に設置された外部電極と、前記容器内部を、排気管を介して減圧する排気手段と、前記容器内にバリア膜生成用の媒質ガスを吹き出すためのガス吹出し部と、前記容器内に放電を発生させるために前記外部電極に接続された電界付与手段とを具備してなり、前記容器と前記誘電体部材とは、前記容器胴部と前記誘電体部材とが離間した隙間を持つ部分（ｂ）と、前記容器胴部と前記誘電体部材とが前記離間した隙間を持つ部分（ｂ）より近接した隙間を持つ部分（ａ）と、を有するように配置され、前記容器内面にバリア膜を成膜することを特徴とするバリア膜形成装置にある。
【００３８】
第１８の発明は、第１又は１７の発明において、前記外部電極は接地電極であると共に、前記電界付与手段を接続した電極を前記容器内又は前記排気管に設けてなることを特徴とするバリア膜形成装置にある。
【００３９】
第１９の発明は、第１又は１７の発明において、前記誘電体部材の一部が前記容器と接することにより、前記容器の位置決めしてなることを特徴とするバリア膜形成装置にある。
【００４０】
第２０の発明は、第１又は１７の発明において、前記誘電体部材の一部が前記容器と接することにより、前記容器の位置決めしてなると共に、前記容器と接する前記誘電体の一部が可動構造であり、前記容器の挿入時又は取り出し時に移動してなることを特徴とするバリア膜形成装置にある。
【００４１】
第２１の発明は、第１乃至２０のいずれか一つにおいて、前記外部電極を取り囲む大きさを持つ接地された導電性のアースシールドを前記外部電極と絶縁して設置することを特徴とするバリア膜形成装置にある。
【００４２】
第２２の発明は、第１乃至２１のいずれか一つの発明において、前記外部電極が真空容器を兼ねることを特徴とするバリア膜形成装置にある。
【００４３】
第２３の発明は、第１乃至２１のいずれか一つの発明において、前記誘電体部材が真空容器を兼ねることを特徴とするバリア膜形成装置にある。
【００４４】
第２４の発明は、第１又は１７の発明において、前記外部電極を取り囲む大きさを持つ接地された導電性のアースシールドを前記外部電極と絶縁して設置すると共に、前記アースシールドが真空容器を兼ねることを特徴とするバリア膜形成装置にある。
【００４５】
第２５の発明は、第２２又は２３の発明において、前記外部電極がシート状であることを特徴とするバリア膜形成装置もある。
【００４６】
第２６の発明は、第１又は１７の発明において、前記外部電極を取り囲む大きさを持つ接地された導電性のアースシールドを前記外部電極と絶縁して設置すると共に、前記外部電極と前記アースシールドの間の全体に絶縁部材を設置することを特徴とするバリア膜形成装置にある。
【００４７】
第２７の発明は、第１又は１７の発明において、被処理物である容器の形状が、筒型形状であることを特徴とするバリア膜形成装置にある。
【００４８】
第２８の発明は、第１又は１７の発明において、被処理物である容器の形状が、筒型形状であると共に、少なくとも一以上の凹部を有することを特徴とするバリア膜形成装置にある。
【００４９】
第２９の発明は、第１の発明において、前記誘電体が、前記容器との間に空隙を有することを特徴とするバリア膜形成装置にある。
【００５０】
第３０の発明は、第１乃至２９のいずれか一つの発明のバリア膜形成装置を用い、被処理物の容器内面にバリア膜を均一に成膜することを特徴とするバリア膜形成方法にある。
【００５１】
第３１の発明は、第１又は１７の発明のバリア膜形成装置を用い、被処理物の容器内面にバリア膜を均一に成膜すると共に、被処理物である容器の形状が、筒型形状であることを特徴とするバリア膜形成方法にある。
【００５２】
第３２の発明は、第１乃至２９のいずれか一つの発明のバリア膜形成装置を用い、被処理物の容器内面にバリア膜を均一に成膜すると共に、被処理物である容器の形状が、筒型形状であると共に、少なくとも一以上の凹部を有することを特徴とするバリア膜形成方法にある。
【００５３】
第３３の発明は、第１乃至２９のいずれか一つのバリア膜形成装置を用い、被処理物の容器内面にバリア膜を均一に成膜すると共に、種々の空洞形状を有する複数の誘電体部材を用意し、その中から被処理物である容器の形状等に適するように選択し、その後容器にバリア膜を形成することを特徴とするバリア膜形成方法にある。
【００５４】
第３４の発明は、第１乃至２９のいずれか一つのバリア膜形成装置を用い、被処理物の容器内面にバリア膜を均一に成膜すると共に、前記誘電体部材の全部または一部と、前記外部電極の全部または一部と、前記アースシールドの全部または一部が一体的に駆動手段により移動して、前記真空容器を開閉し、容器の挿入、取り出しを行うことを特徴とするバリア膜形成方法にある。
【００５５】
第３５の発明は、第１又は１７のバリア膜形成装置を用い、ネックハンドリングにより前記容器を挿入および取り出しを行うことを特徴とするバリア膜形成方法にある。
【００５６】
第３６の発明は、第４、５又は１７のいずれか一つの発明において、前記誘電体部材は前記容器を前記有底筒型の外部電極の底方向に向かって当該容器底側から挿入できる開口を有することを特徴とするバリア膜形成装置にある。
【００５７】
第３７の発明は、第４、５又は１７のいずれか一つの発明において、前記容器の口部が下向きになるように前記外部電極の口部端部を下向きとし、前記外部電極の端部の下側に絶縁部材を介して排気管を取り付けることを特徴とするバリア膜形成装置にある。
【００５８】
第３８の発明は、第３７の発明のバリア膜形成装置を用い、当該容器を上下反転させた後、ネックハンドリングにより、前記容器の外部電極への挿入および取り出しを行うことを特徴とするバリア膜形成方法にある。
【発明の効果】
【００５９】
本発明によれば、外部電極と容器の間に設置された誘電体部材と、前記誘電体部材と容器との空隙とを用いることにより、容器の内面全体に印加される電圧が均一化され、これにより、前記容器内面に成膜されるバリア膜を全体に亙って均質に成膜することができ、高いバリア性の容器を作製することができる。
【図面の簡単な説明】
【００６０】
【図１】図１は、第１の実施の形態に係るバリア膜形成装置の概略図である。
【図２】図２は、誘電体部材を設置したバリア膜形成の原理図である。
【図３】図３は、誘電体部材を設置したバリア膜形成の原理図である。
【図４】図４は、誘電体部材を設置したバリア膜形成の原理図である。
【図５】図５は、第１の実施の形態に係る他のバリア膜形成装置の概略図である。
【図６】図６は、第１の実施の形態に係る他のバリア膜形成装置の概略図である。
【図７】図７は、バリア膜形成装置を用いた容器内面に成膜する工程図である。
【図８】図８は、バリア膜形成装置を用いた容器内面に成膜する工程図である。
【図９】図９は、バリア膜形成装置を用いた容器内面に成膜する工程図である。
【図１０】図１０は、バリア膜形成装置を用いた容器内面に成膜する工程図である。
【図１１】図１１は、バリア膜形成装置を用いた容器内面に成膜する工程図である。
【図１２】図１２は、バリア膜形成装置を用いた容器内面に成膜する工程図である。
【図１３】図１３は、誘電体部材と容器最大軌跡線との関係を示す図である。
【図１４】図１４は、他の誘電体部材と容器最大軌跡線との関係を示す図である。
【図１５】図１５は、他の誘電体部材と容器最大軌跡線との関係を示す図である。
【図１６】図１６は、第２の実施の形態に係るバリア膜形成装置の概略図である。
【図１７】図１７は、第３の実施の形態に係るバリア膜形成装置の概略図である。
【図１８】図１８は、第４の実施の形態に係るバリア膜形成装置の概略図である。
【図１９】図１９は、第５の実施の形態に係るバリア膜形成装置の概略図である。
【図２０】図２０は、第６の実施の形態に係るバリア膜形成装置の概略図である。
【図２１】図２１は、図２０の要部断面図である。
【図２２】図２２は、第７の実施の形態に係るバリア膜形成装置の概略図である。
【図２３】図２３は、第８の実施の形態に係るバリア膜形成装置の概略図である。
【図２４】図２４は、第９の実施の形態に係るバリア膜形成装置の概略図である。
【図２５】図２５は、第１０の実施の形態に係るバリア膜形成装置の概略図である。
【図２６】図２６は、図２５の要部断面図である。
【図２７】図２７は、第１１の実施の形態に係るバリア膜形成装置の概略図である。
【図２８】図２８は、図２７の要部断面図である。
【図２９】図２９は、バリア膜形成装置を用いた容器内面に成膜する工程図である。
【図３０】図３０は、バリア膜形成装置を用いた容器内面に成膜する工程図である。
【図３１】図３１は、バリア膜形成装置を用いた容器内面に成膜する工程図である。
【図３２】図３２は、バリア膜形成装置を用いた容器内面に成膜する工程図である。
【図３３】図３３は、バリア膜形成装置を用いた容器内面に成膜する工程図である。
【図３４】図３４は、バリア膜形成装置を用いた容器内面に成膜する工程図である。
【図３５】図３５は、酸素ガスバリア性と換算距離の比との関係図である。
【図３６】図３６は、換算距離Ｇの容器各個所の平均／標準偏差と酸素ガスバリアＢＩＦとの関係図である。
【図３７】図３７は、誘電体部材によるバリア性改善の概念図である。
【図３８】図３８は、従来技術に係るバリア膜形成装置の概略図である。
【発明を実施するための形態】
【００６１】
以下、この発明につき図面を参照しつつ詳細に説明する。なお、この実施の形態又は実施例によりこの発明が限定されるものではない。また、下記実施の形態又は実施例における構成要素には、当業者が容易に想定できるもの、あるいは実質的に同一のものが含まれる。
【００６２】
［第１の実施の形態］
本発明による実施の形態に係るバリア膜形成装置について、図面を参照して説明する。
図１は、本実施の形態に係るバリア膜形成装置を示す概念図である。なお、図３８で説明した従来技術に係るバリア膜形成装置と同一部材については、同一符号を付して重複する説明は省略する。
図１に示すように、本実施の形態に係るバリア膜形成装置１０は、少なくとも一以上の凹凸部１２ａを有するプラスチック容器（以下「容器」ともいう。）１２を被処理物とし、内面にバリア膜を成膜するバリア膜形成装置であって、前記容器１２の少なくとも主要部を取り囲む大きさの空洞を有する誘電体部材５０と、該誘電体部材５０の外周側を覆う外部電極１３と、前記容器１２の口部１１が位置する側の前記外部電極１３の端面に絶縁部材２６を介して取り付けられ、前記容器１２の内部を、排気管１４を介して減圧する排気手段（図示せず）と、前記排気管１４側から挿入され、前記容器１２内にバリア膜生成用の媒質ガス１９を吹き出すためのガス吹出し部を兼用する内部電極１７と、前記外部電極１３と接地電極間に放電を発生させるための電界を付与するための電界付与手段（高周波電源１８及び整合器３６）とを具備してなるものである。
【００６３】
本発明では、前記容器１２内面に印加される電圧を、外部電極１３と容器１２の間に設置された誘電体部材５０と、前記誘電体部材５０と容器１２との空隙とを用いて、前記誘電体部材固有の比誘電率εiの関係から略均一としてなるものである。これにより、容器内面に均一な成膜を行なうことが可能となる。詳細は後述する。本発明は、厳密には電位の均一性をねらいとするところ、実際の電極設計においては、上述した空隙の大きさと比誘電率を用いた近似を活用できることを見出したためである。
【００６４】
また、本実施例では、前記外部電極１３が、円筒状としているが、本発明はこれに限定されるものではなく、たとえば、適用する容器形状にあわせて、角筒状、くびれ形状などに調整しても良い。また、誘電体部材５０が前記容器１２の主要部を取り囲むとしているが、主要部とは、たとえば容器における胴部などを示しており、容器における口部や肩部などの付随的部分のみを取り囲むものではなく、たとえば１／２程度以上の表面積を占める場合を示す。また、おおむね全体を取り囲むことを想定するが、たとえば底部や容器の取手部などの特殊部分や、特に膜厚分布を調整したい部分を含まない場合を想定し、「主要部を取り囲む」と定義する。
【００６５】
ここで、前記外部電極１３は、上下端にフランジ２２ａ，２２ｂを有するアースシールド（上部）２２−１及びアースシールド（下部）２２−２から構成される筒状のアースシールド２２内に設けられている。
前記筒状のアースシールド２２（アースシールド（上部）２２−１、アースシールド（下部）２２−２）と前記外部電極１３（外部電極（上部）１３−１、外部電極（下部）１３−２）と前記誘電体部材５０（誘電体部材（上部）５０−１と誘電体部材（下部）５０−２）は、上部側と下部側とに二分割可能としており、着脱可能に取り付けられている。また、円板状の絶縁板２４は、前記基台２３と前記外部電極（下部）１３−２の底部側との間に配置されている。
【００６６】
また、上下にフランジ３１ａ，３１ｂを有するガス排気管１４が形成されており、下フランジ３１ｂから上フランジ２２ａを介してアースシールド２２−１が垂下されている。なお、蓋体３２は、前記排気管１４の上部フランジ３１ａに取り付けられている。
【００６７】
ここで、前記筒状のアースシールド２２は、導電性の材料（アルミニウム、ステンレス、銅、真鍮等の導電部材）からなり、電磁波輻射を防ぐ電磁シールドと高周波のアースとしての役割を兼ねている。また、無垢材料、メッシュ、パンチングメタル等から構成することが可能である。なお、形状は、円筒状、角状等の筒状体で、全体を取り囲んでいる。
【００６８】
なお、前記筒状のアースシールド２２と外部電極１３の分割部には、図のように導電コネクタ４１及び真空シール（Ｏリング）４２が介装されている。導電コネクタ４１は、高周波の導通が確保されれば必ずしも必要ではない。
【００６９】
また、前記誘電体部材（下部）５０−２、外部電極（下部）１３−２、前記絶縁板２４及び前記基台２３は、図示しないプッシャーにより、前記誘電体部材（上部）５０−１、外部電極（上部）１３−１に対して一体的に上下動し、前記外部電極（上部）１３−１の底部を開閉する。ここで、前記アースシールド（下部）２２−２は基台２３と共に、一緒に分割される。
【００７０】
本実施例では、接地電極である内部電極１７はガス吹出し部を兼用しているが、本発明はこれに限定されるものではなく、各々別途設けるようにすればよい。また、接地電極として内部電極は設けず、排気管を接地電極として用いることも可能である。さらに、外部電極側を接地電極とし、内部電極や排気管等に電源を接続することも可能である。要は、容器および誘電体部材を取り囲む外部電極と、その他の電極（複数でも良い）の間に電界を付与して、容器内にプラズマを発生させれば良い。
また、ガス吹き出し部は排気管側から容器内部に挿入されているが、必ずしも容器内に挿入する必要はなく、媒質ガスが容器内に供給されればよい。さらに、排気管側から挿入する必要もなく、たとえば容器に２つ口があれば、排気管に接続されていない口からガスを供給し、別の口からガスを排気することも出来る。
【００７１】
ここで、前記放電を発生させるための電界として高周波を例として用いているが、直流ではなく交番電界、例えば、ＡＣ（交流）、ＬＦ（低周波）、ＲＦ（高周波）、ＶＨＦ（高高周波）、マイクロ波、パルス等であれば用いることが出来る。このような電界であれば、外部電極と容器の間に誘電体部材が存在しても、誘電体部材に変位電流により電流が流れるため、容器内面まで電界が伝わり、プラズマを発生させることが出来る。この中でも、バリア性の高い膜を作りやすく、変位電流の流れやすい、ＬＦ、ＲＦ、ＶＨＦでの本発明の適用が特に好ましい。
【００７２】
前記誘電体部材５０としては、例えばプラスチックやガラス、またはセラミックを挙げることができ、これらの一種又はこれらの組合せから適宜誘電体部材を形成するようにすればよい。
前記プラスチックとしては、種々のものを用いることができるが、特に高周波損失が低く、耐熱性、難燃性、機械的強度の高い樹脂が好ましく、ポリテトラフルオロエチレンのようなフッ素系樹脂、テフロン（登録商標）や、硬質塩化ビニル、ポリカーボネイト、ＰＥＥＫ（登録商標）が好ましい。前記セラミックとしては、高周波損失が低いアルミナ、ステアタイトまたは機械加工性が高いマコール（登録商標）が好ましい。
【００７３】
高周波電力を出力する高周波電源１８は、ケーブル３４および給電端子３５を通して前記外部電極１３に接続されている。整合器３６は、前記高周波電源１８と前記給電端子３５の間の前記ケーブル３４に介装されている。
【００７４】
前記内部電極１７のガス吹出し孔１６の先端には円筒の絶縁部材２０を設けることで局所的なプラズマ集中を防止するようにしている。ガス吹き出し孔は前記内部電極１７あるいは内部電極と兼用しない場合のガス吹き出し部のガス流路１６と連通するように流れ方向に開口しても良いし、側壁に取り付けても良い。前記内部電極１７の径は、プラスチック容器の口部内径以下とし、プラスチック容器１２に挿入可能としている。
【００７５】
前記内部電極１７は、例えばタングステンやステンレス鋼のような耐熱性を有する金属材料により作られるが、アルミニウムで作ってもよい。また、内部電極１７表面が平滑であると、その内部電極１７の表面に堆積する炭素膜を剥離し易くなる虞がある。このため、内部電極１７の表面を予めサンドブラスト処理し、表面粗さを大きくして表面に堆積する炭素膜を剥離し難くしても良い。
【００７６】
次に、上述したバリア膜形成装置を用いて内面に炭素膜を被覆してなるプラスチック容器の製造方法を説明する。図示しないプッシャーにより誘電体部材５０と外部電極１３とアースシールド２２とをそれぞれ上下に分割した下部側を一体的に動かして下げ、内部を開放する。つづいて、プラスチック容器１２を開放した誘電体部材（下部）５０−２内に挿入した後、図示しないプッシャーにより元に戻して閉じる。これらの動作は、誘電体部材（下部）５０−２と外部電極（下部）１３−２、絶縁板２４、基台２３及びアースシールド（下部）２２−２を一体的に動かすことにより高速化を図っている。このとき、前記プラスチック容器１２は排気管１４にその口部を通して連通する。
【００７７】
次いで、図示しない排気手段により排気管１４を通して前記排気管１４及び前記プラスチック容器１２内外のガスを排気する。所定の真空度に到達した時点で、排気を続けながら媒質ガス１９を内部電極１７のガス流路１６に供給し、この内部電極１７のガス吹き出し孔２０からプラスチック容器１２内に底部に向かって吹き出させる。この媒質ガス１９は、さらにプラスチック容器１２の底部から壁面を伝わり、口部１１に向かって流れていく。ガス供給量とガス排気量のバランスにより、前記プラスチック容器１２内が所定のガス圧力になる。所定のガス圧力は必ずしも一定である必要はなく、過渡的に変化するものでも良い。
【００７８】
次いで、高周波電源１８から高周波電力を整合器３６、ケーブル３４および給電端子３５を通して前記外部電極１３に供給する。このとき、前記外部電極１３（実質的に前記プラスチック容器内面）と接地された前記内部電極１７との間に印加された高周波電圧により、容器内表面に電圧が印加され、プラズマシース端と容器内表面の間に生じる電界により容器内に放電プラズマが生成される。この放電プラズマによって媒質ガス１９が解離し、生成した成膜種が前記プラスチック容器１２内面に堆積し、炭素膜が形成される。
【００７９】
所定の成膜時間（たとえば１秒から３秒程度）が経過すると前記炭素膜の膜厚が略所定の厚さに達するので、前記高周波電源１８からの高周波電力の供給を停止し、媒質ガス１９の供給の停止、残留ガスの排気、ガス排気停止の後、窒素、希ガス、又は空気等を内部電極１７のガス流路１６のガス吹き出し孔２０、あるいは、排気管側に設置した図示しないガス供給弁を通してプラスチック容器１２内に供給し、このプラスチック容器１２内外を大気圧に戻し、内面炭素膜被覆プラスチック容器を取り出す。その後、前述した順序に従ってプラスチック容器１２を交換し、次のプラスチック容器のコーティング作業へ移る。
【００８０】
ここで、本実施の形態において前記媒質ガス１９には、アセチレンを用いている。
【００８１】
前記高周波電源１８からの高周波電力は、１３．５６ＭＨｚ乃至１００ＭＨｚを用い、１００〜１０００Ｗの出力、０．１〜１Ｔｏｒｒの圧力としている。また、この高周波電力の印加は連続的でも間欠的（パルス的）でもよい。なお、印加する高周波の周波数を高く（例えば６０ＭＨｚ）し、ＤＬＣ膜に較べてより軟質な炭素膜を合成し、窒素又は酸素等の添加効果による軟質な炭素膜との相乗効果によって、基材との密着性をさらに良好にさせるようにすることができる。
【００８２】
このような成膜において、本発明では、前記誘電体部材５０を所定の空間部分を有して容器１２の主要部を覆うように設けてなるので、プラズマ集中がなくなり、この結果プラズマが均一に発生し、凹部１２ａを有する容器１２の内面の成膜を均一化することができる。
すなわち、従来の技術では容器外面に電極を密着して沿わせることが高バリアを得るために必要と考えていたのに対し、本発明では、高周波を印加する外部電極１３を容器に直接沿わせず、容器１２の略全面に亙って誘電体部材５０を介することで容器１２の略内面全体に印加される電圧を均一にするようにしている。これにより、前記容器１２内面に成膜されるバリア膜を略全体に亙って均質にするようにしている。たとえば、従来の技術では経験的に、凹凸が少なくとも３ｍｍ以上になると単純な筒型電極ではバリア性向上が十分得られなかったが、本発明ではこのような場合にも十分なバリア性が得られる。なお、本発明で均一とは、本発明を用いない場合と比べて相対的に均一化することを示しており、必ずしも絶対的に均一な場合に限るものではない。
【００８３】
従来技術では、電極が密接した部分のバリア膜は膜質が良好となり、バリア膜の膜厚も厚くなり、その結果バリア性が高くなるが、外部電極１３が離れた部分は膜質・膜厚が低下し、容器全体としてはバリア性が低下してしまう場合があった。
これに対し本発明では外部電極１３に密接した部分が無いことから、その部分に電圧がかかることでプラズマが集中することが無く、誘電体部材５０を介して容器全体に均一な電圧がかかることでプラズマが均一に発生し、その結果容器全体の膜質・膜厚が均一となり、容器全体で高いバリア性を得ることができるものとなる。
【００８４】
さらに、従来技術においては、例えばセンタリング等の不具合により、外部電極（金属）が容器の底部以外の壁部等の一部に部分的に接触するような場合、そこに放電がわずかながら集中し、その結果、成膜が不均一となるおそれがあるが、本発明のように誘電体部材５０が絶縁物であるので、このようなことがあっても均一な成膜を施すことができる。
【００８５】
なお、本発明においてバリア膜とは、ガスや液体や分子等の透過を防止するバリア膜だけでなく、アロマ等の臭い成分が容器に吸着・吸収されることを防ぐバリア膜も含む。
【００８６】
このような誘電体部材５０を有するバリア膜形成装置を用いた容器内面に成膜する手順を図７乃至１２を用いてさらに詳述する。なお、容器１２の形状としては、断面が概角形の略筒型形状の容器を例として用いている。
先ず、図７は容器挿入開始時を示す。図７に示すように、成膜装置の鉛直軸方向で上部装置１０−１と下部装置１０−２に２分割するものであり、容器１２が下部装置１０−２の上部に位置するように挿入治具７１による挿入が開始される。
【００８７】
図８においては、容器１２が鉛直軸方向の下部誘電体部材５０−２内に挿入される。
ここで、容器断面が通る最大の軌跡（破線で示す）を、容器最大通過軌跡線６１と名付ける。なお、容器挿入の際には、容器転倒防止およびセンタリングのために容器胴部を図示しない治具によりささえながら行なうようにしている。
図９は下部誘電体部材５０−２内への容器挿入終了時であり、下部誘電体部材５０−２内に容器１２の底部が設置される。
【００８８】
図１０は下部装置１０−２を図示しないプッシャーにより上昇させて、上部装置１０−１内に容器１２の口部１１側を挿入している。
図１１はバリア膜形成装置１０内に容器１２が挿入終了した時を示している。
図１２は図１１の挿入終了状態において、容器１２の図示を省略したものであり、容器最大通過軌跡線６１は、最終的に容器外形線のうち、凹部（くぼみ部）１２ａを除いた線となる。
【００８９】
このように、誘電体部材５０は、容器１２と接触せずに、前記容器最大軌跡線６１の外側にその内面が所定の空隙５１をもって位置することにより、容器内面への成膜の均一を図ることができる。なお、本実施の形態では、容器内容積が５００ｍｌで、空隙５１は１ｍｍとした。
このようにして容器１２を取り囲む大きさの空洞が、容器１２の外周が通過するための最大通過軌跡線６１によって作られる空間と一致する、又はそれより大きな隙間を有するように誘電体部材５０を配設するようにしており、これにより均一な成膜を得るようにしている。
また、種々の空洞形状を有する複数の誘電体部材５０を用意し、その中から被処理物である容器１２の形状等に適するように選択し、その後容器にバリア膜を成膜するようにしてもよい。これにより、容器の形状及び大きさに応じることが可能となり、均一な成膜を施すことが可能となる。
【００９０】
次に、図２乃至図４、図３５乃至図３７を用いて前記誘電体部材５０を設置することにより、容器全体の膜質・膜厚が均一になることを説明する原理について説明する。
ここで、図２中、符号１２はプラスチック容器、１２ａは凹部（又はくびれ部）、１３は外部電極、５０は誘電体部材、５５はプラズマのバルク部（バルク部のインピーダンスは低く、バルク部内の電位はほぼ一定と考えられる。）及び５６はプラズマのシース部を各々図示している。また、ａは誘電体部材５０と容器１２との近接部分、ｂは誘電体部材５０と容器１２の凹部１２ａとの離れている部分を図示する。また、ｄ1は近接部分ａにおける誘電体部材５０の肉厚、ｄ2は離れている部分ｂにおける誘電体部材５０の肉厚、ｄ3は近接部分ａにおける誘電体部材５０と容器１２との距離、ｄ4は離れている部分ｂにおけるにおける誘電体部材５０と容器１２との距離、ｄ5は近接部分ａにおける容器１２の肉厚、ｄ6は離れている部分ｂにおける容器１２の肉厚を各々示す。なお、本説明においては、容器は断面が概円形の略筒型形状のものを例として用いている。
【００９１】
先ず、本発明では、外部電極１３と容器１２の間に誘電体部材５０を設置することにより、前記外部電極１３内面から容器１２内側表面までのインピーダンスＺの分布の均一性が改善され、当該部の電圧降下の均一性が改善されるため、容器１２内側表面の電圧が均一となって容器１２内の放電の均一性が改善され、さらに、容器内側表面に形成されるバリア膜の均一性が改善され、結果として、容器全体のバリア性が向上するものと推察される。
【００９２】
前記誘電体部材５０を設置することにより、外部電極内面から容器内側表面までのインピーダンスＺの分布が均一に近づく理由は以下の通りと考えられる。
ここで、図３７にメカニズムである誘電体部材によるバリア性改善の概念図を示す。ここで、図３７中、左図は従来の誘電体部材５０が設置されていないものであり、右図は本発明の誘電体部材５０が設置されたものである。
図３７中左図の従来技術の場合には、プラズマのシース端のＲＦ電位はボトル内でほぼ同電位と考えられるので、相似金属電極の外部電極１３の場合は、電極に密着した部分のＲＦ電界が強くなり、離れた部分のＲＦ電界は弱くなる。この結果、ＲＦ電界が集中する部分と集中しない部分との差が生じることとなる。
【００９３】
これに対し、図３７中右図の本発明の場合には、樹脂等の誘電体部材５０を用いると、外部電極１３とシース端の距離が遠くなるので、ＲＦ電界の集中が抑えられる。
ここで、樹脂は誘電体でＲＦ（高周波）のロスをほとんど生じないので、外部電極１３に供給されたＲＦ電力はロスすることなくシース部にＲＦ電界を生じる。ロスが無いので、ＲＦ電界の大きさは相似金属電極の場合の平均値と同程度である。このＲＦ電界により均一なプラズマが発生する。
【００９４】
この結果、ＲＦ電界が均一で均一なプラズマが発生するので、シースに発生するDCバイアスも均一となり、結果としてイオンエネルギーが均一となって、膜質が均一となる。また、均一なプラズマであるので、成膜種も均一に存在するので、膜厚も均一となる。
なお、本発明において放電を発生させるための電界とは、交番電界であり、ＡＣ，ＬＦ，ＲＦ，ＶＨＦ，マイクロ波等の電源周波数ｆを持つ電界、あるいはパルスを含むものである。この場合、外部電極と容器内面の間に設置された誘電体部材や空隙には変位電流が流れることになる。
【００９５】
更に、近似的には、以下の数論が有効な指標を与える。
なお、本発明において放電を発生させるための電界とは、交番電界であり、ＡＣ，ＬＦ，ＲＦ，ＶＨＦ，マイクロ波等の電源周波数ｆを持つ電界、あるいはパルスを含むものである。この場合、外部電極と容器内面の間に設置された誘電体部材や空隙には変位電流が流れることができる。
【００９６】
このような誘電体部材や空隙のインピーダンスＺは、下記「数１」に示す式（１）で求められる。
【００９７】
【数１】
0005726144.tif 000002
【００９８】
ここで、ωは一定であるので、容量Ｃの大きさでインピーダンスＺが決まる。
例えば、図２のように誘電体と空隙が直列に設置された場合の容量Ｃは、下記「数２」に示す式（２）で求められる。
【００９９】
【数２】
0005726144.tif 000003
【０１００】
前記式（１）、式（２）より、下記「数３」に示す式（３）で換算距離Ｇが求められる。
【０１０１】
【数３】
0005726144.tif 000004
【０１０２】
すなわち前記換算距離Ｇは、各部の距離（厚さ）ｄiを比誘電率εiで割ったものの総和である。また、空隙の比誘電率εは１である。
【０１０３】
前記換算距離Ｇは、誘電体をすべて空隙に置き換えたときの電気的な空隙の距離（厚さ）に相当する。この定義により、外部電極内面から容器内側表面までのインピーダンスＺの均一性は、換算距離Ｇの均一性、すなわち、容器の各場所の換算距離Ｇの比で表される。
したがって、換算距離Ｇの比が小さいほど、外部電極内面から容器内側表面までのインピーダンスＺは均一で、容器内側表面に形成されるバリア膜が略均一となり、バリア性が向上することになる。
【０１０４】
この換算距離Ｇの比について、まず、比較例として従来の方法（誘電体が無い場合）の場合を説明する。
【０１０５】
なお、説明を簡素化するために、図２ように両極端である２点（近接部分ａと離れている部分ｂ）だけを考え、且つ、容器１２の壁は十分薄いとして本説明では無視する（ｄ5＝ｄ6＝０）。
【０１０６】
図２において、誘電体部材５０の代わりに例えば金属で製作すると、これは外部電極の一部となって従来の方法を模擬した形となる。すなわち、従来の容器最大通過軌跡線に沿った空洞を持つ外部電極となる。
この場合、ｄ1＝ｄ2＝０となり、空隙の比誘電率εは１であるので、近接部分ａの換算距離はＧmin＝ｄ3、離れている部分ｂの換算距離はＧmax＝ｄ4となる。
したがって、換算距離の比はＧmax／Ｇmin＝ｄ4／ｄ3である。
【０１０７】
次に、本発明（誘電体部材のある場合）の換算距離Ｇの比について説明する。
図２において誘電体部材５０を例えば樹脂（「テフロン（登録商標）」）で製作する。
この場合、近接部分ａの換算距離はＧmin＝ｄ3＋ｄ1／εD、離れている部分ｂの換算距離はＧmax＝ｄ4＋ｄ2／εDとなる。
ここに、εDは誘電体（Ｄｉｅｌｅｃｔｒｉｃ）の比誘電率である。
【０１０８】
図２の場合はｄ1＝ｄ2であるので、換算距離Ｇの比はＧmax／Ｇmin＝（ｄ4＋ｄ1／εD）／（ｄ3＋ｄ1／εD）である。
ｄ4＞ｄ3かつｄ1／εD＜０であるので、本発明の換算距離Ｇの比Ｇmax／Ｇminは、先の比較例（従来の方法）より小さな値となり、均一性が改善される（均一となる）ことが分かる。
【０１０９】
なお、図２の構造では容器の全体を取り囲んで誘電体部材および外部電極を設置したが、図３に示すように、容器１２との空隙が離れている部分ｂに対向する部分の誘電体部材５０Ｂの比誘電率（εi）を他の誘電体部材５０Ａの比誘電率（εi）と異なるようにして、換算距離を変化させて、さらに容器内面に印加される電圧の均一化に寄与するようにしてもよい。
【０１１０】
また、図４に示すように、容器１２との空隙が離れている部分ｂに対向する位置を覆うかたちで誘電体部材５０を設け、その他を空隙として、換算距離を変化させて、容器内面に印加される電圧の略均一化に寄与するようにしてもよい。さらに、図示しないが、外部電極の金属表面が空隙に露出しないように、薄い誘電体部材を当該表面に取り付けても良い。
【０１１１】
以下、さらに下記「表１」及び「表２」に示した実際の比較・実験結果を用いて具体的に説明する。
なお、以下の考察においても容器の壁は十分薄いので、容器の厚さｄ5およびｄ6は無視して説明する（ｄ5＝ｄ6＝０）。
まず、表１に示す比較例１〜４では、従来の方法（誘電体部材を金属置き換える）で容器の凹部（くびれ部）１２ａの深さを変化させ、近接部分ａと離れている部分ｂの換算距離Ｇの比Ｇmax／Ｇminと酸素ガスバリア性（ＢＩＦ：Ｂａｒｒｉｅｒ  Ｉｍｐｒｏｖｅｍｅｎｔ  Ｆａｃｔｏｒ）を調べた。
なお、酸素ガスバリア性は一般的なＭＯＣＯＮ法を用いて計測した。
【０１１２】
【表１】
0005726144.tif 000005
【０１１３】
【表２】
0005726144.tif 000006
【０１１４】
実験の結果、凹部（くびれ部）１２ａの深さが大きくなるほど、換算距離Ｇの比Ｇmax／Ｇminが大きくなり、酸素ガスバリア性が大きく低下することが分かる。
【０１１５】
つぎに、実施例１〜３では、誘電体部材（「テフロン（登録商標）」）５０の内部空洞の形状を容器最大軌跡線に沿ったものとし、厚さを２ｍｍとした。すると、同じ凹部（くびれ部）１２ａの深さに対し、本実施例の換算距離Ｇの比Ｇmax／Ｇminは、比較例より小さくなり、その結果酸素ガスバリア性が大きく改善されている。
【０１１６】
さらに、実施例４〜６では、誘電体部材（「テフロン（登録商標）」）５０の厚さを４ｍｍと厚くすることで、さらに換算距離Ｇの比Ｇmax／Ｇminを小さくすることができ、酸素ガスバリア性がさらに改善されている。
【０１１７】
実施例７〜１１は、誘電体内側の空洞の形状が円筒の有底筒型形状で、図２のように容器肩部の張り出しがない形状のものとした。そのため、実施例１〜６と異なりこの肩部の方が容器くびれ部より離れており、上記離れている部分ｂは肩部となっており空隙が大きい。このため、実施例１〜６と比較してバリア性が低めであるが、従来の誘電体部材を用いない場合と比較すると大変改善している。
実施例７、８は誘電体部材（「テフロン（登録商標）」）５０の厚さを変化（４ｍｍ、８ｍｍ）させている。また、実施例９、１０は誘電体部材の厚さを４ｍｍで、さらに空隙ｄ３を変化させ、実施例１１は誘電体部材の材質を硬質塩化ビニルに変化させている。
【０１１８】
これらの場合にも、Ｇの比Ｇmax／Ｇminが小さくなるほど、酸素ガスバリア性がさらに改善される傾向が見られた。
よって、誘電体部材の平均厚さ／比誘電率において、２ｍｍ／２．１〜８ｍｍ／２．１＝０．９５〜３．８の範囲が好適なものとなることが判明した。
【０１１９】
図３５は、これらのデータをＧの比Ｇmax／Ｇminと酸素ガスバリア性についてまとめたものである。
図３５から、すべてのデータの近似式は、下記の式（４）の通り求められた。
ｙ＝３６．０３ｘ-0.539・・・（４）
【０１２０】
一般に、コーティングバリア容器の性能としては、もとの容器の１０倍以上、好ましくは１５倍以上のバリア性が求められる。上記近似式（４）を用いると、１０倍以上のバリア性を得るためには、最も大きな換算距離と最も小さな換算距離の比Ｇmax／Ｇminが１以上１１以下、１５倍以上を得るためには１以上５以下であればよいことが判明した。なお、換算距離の比は、距離を距離で割っているので無次元の数（単位が無い値）である。
【０１２１】
ここで、上記のデータは、断面が円形の縦長な場合の代表的な容器（ＰＥＴボトル等）の場合に成り立つが、特異な形状の場合は絶対的な数値がずれる場合があるが、傾向は同様である。
【０１２２】
以上のように、誘電体部材５０の設置によるバリア性の向上は、異なる形状の容器に対し、同じ形状の外部電極および誘電体部材からなるバリア膜形成装置を用いる場合にも効果を発揮する。
すなわち、容器形状が異なることで容器と誘電体部材空洞との空隙が大きくなっても、換算距離の比Ｇmax／Ｇminへの影響が小さく抑えられるからである。実施例７〜１１の有底筒型形状は、容器形状にかかわらず径と長さが入れば用いることが出来るので、このような応用に適している。
【０１２３】
このことは、各種の容器に対しすべて相似形状の外部電極、あるいは、誘電体部材を作製しておく必要を無くし、型替え無し、あるいは、数種の形状の誘電体部材から、各ボトルに最も合ったものを選択して製造に用いればよいという大きなメリットを生むこととなる。
また、このような応用では、前記空隙が非常に大きくなる場合がある。
【０１２４】
本発明では、誘電体部材の設置により外部電極の金属表面が直接このような容器と外部電極の間の大きな空隙に面さないため、当該空隙に不要な放電が発生するのを防止することができる。
【０１２５】
また、図３５より、容器内面に印加される電圧を均一にして高いバリア性を得るための方法として、容器内表面から誘電体部材５０又は外部電極１３までの最短距離についてｄ／εの総和を求め、その換算距離の比Ｇmax／Ｇminを１１以下（バリア性１０倍に相当）、好ましくは５以下（バリア性１５倍に相当）、より好ましくは３．２以下（バリア性２０倍に相当）とするのが良いことが判明した。
【０１２６】
さらに、理想的には容器の各地点において積分することにより求めることが望ましい。また、その代替手段として、容器の口部先端から容器の底部に亙って、例えば０．５ｃｍおきの地点をとって、一箇所一箇所毎の和を求めるようにしても良い。この際に、例えば容器の中心を通る、容器断面上において各容器表面地点をとってもよい。
【０１２７】
また、別の手段として、実施例１〜１１及び比較例１〜３を用い、各容器表面地点のｄ／εの総和の標準偏差／平均値を求めてもよい。この際に、各容器表面地点は容器断面上でとってもよく、この場合の各容器表面地点のｄ／εの総和の標準偏差／平均値が０．７５以下（バリア性１０倍に相当）、好ましくは０．６６以下（バリア性１５倍に相当）、より好ましくは０．５７以下（バリア性２０倍に相当）とするようにしてもよい。なお、比較例４はくびれ深さが１５ｍｍであるので除外した。
この結果を表３及び図３６に示す。
【０１２８】
【表３】
0005726144.tif 000007
【０１２９】
本発明は前記容器内面に印加される電圧を、外部電極と容器の間に設置された誘電体部材と、外部電極と容器との空隙又は前記誘電体部材と容器内面との空隙とを用いて、略均一としてなるので、容器の全体に亙って均一な成膜を得ることができる。
これに対し、従来技術の相似電極を用いるような場合（特許文献１，２）には、容器の成形精度や外部電極１３やスペーサ２５の製作精度あるいは容器の設置精度のために、完全な相似形状とすることは現実的には難しく、そのためにより高いバリア性を得られない問題があった。また、口部から肩部にかけての径が非常に細い部分は、外部電極と内部電極が非常に近くなるため上記の近似的な理論は当てはまらず、当該部分の容器内表面の電圧が他の部分と同じであっても、容器内面の電界が非常に大きくなり、放電が強くなって、成膜速度が速くなってしまい、均一な薄膜とすることができなかった。
上記の近似的理論は、容器の径が極端に細くなく、プラズマの電位がほぼ等しいと仮定できる部位で成り立ち、口部や肩部の細い部分では成り立たないものと推測される。
【０１３０】
また、上記の口部から肩部にかけての大きな電界を低減することを主目的として、外部電極と容器とに空隙を有する提案がある（特許文献３）が、凹凸のある容器を対象とした場合、略相似形状を出発点として、容器が挿入でき、かつ、バリア性が高い形状を得るべく、凹凸部に対応して空隙形状を調整していく必要があるため、多様化した容器形状に対してほとんど全てオーダーメイドで外部電極を製作して用意する必要があり、コスト高、手間の増加という問題があった。また、空隙が広くなるため、当該空隙でプラズマが発生しやすいので、空隙幅に限界があり、電圧を均一にする効果が限定的であり、容器全体の均一な薄膜を得るのが難しかった。さらに、容器の成形精度や外部電極１３やスペーサ２５の製作精度あるいは容器の設置精度による電圧分布の問題を改善することは出来ず、高いバリア性は得られなかった。あるいは、バリア性向上のばらつきが大きくなりやすかった。
【０１３１】
さらに、誘電体スペーサを主として容器の口部、肩部に設ける提案（特許文献４）又はそれを容器下部まで延出する提案（特許文献５）があるが、これも上記の口部から肩部にかけての大きな電界を低減することを主目的としており、胴部に凹凸のない相似形状の電極あるいはスペーサが適用できる容器を対象として肩部の細径部分の膜付きを調整することはできるが、胴部に凹凸がある容器を対象として胴部の膜付きを含む全体の均一化が得られるものではない。また、本提案でも容器の成形精度や外部電極１３やスペーサ２５の製作精度あるいは容器の設置精度による問題を改善することは出来ず、高いバリア性は得られなかった。
【０１３２】
また、従来技術において、電極と成膜対象の間にプラスチック製で電極に電気的に接触しかつ成膜対象から一定の間隔を設ける外筒を設けた成膜装置の提案がある（特許文献６）が、当該発明の対象は容器の内面・外面両方に成膜をするもので、主目的は容器の加熱防止であり、内面のみへの成膜を対象として、電圧分布の均一化による膜分布の改善を目的とした本発明とは全く異なるものであり、胴部などに凹凸を有する容器への成膜の際に課題となる膜分布の均一性や上記各種精度の問題によるバリア性低下に対する改善指針は何ら与えられていない。
【０１３３】
以上は容器の外部電極への挿入方向と水平な方向の断面に関して検討したが、以下に容器の挿入軸と垂直な断面方向について検討する。
【０１３４】
図１３乃至図１５は容器１２の断面形状が円形や角形等の場合を示している。
ここで、図１３に示すように、前記容器１２の形状がおおむね円形状の場合は、換算距離Ｇはどこでもおおむね均一であるので、バリア性に影響はない。
【０１３５】
図１４においては、例えば多角形等の半径が一定でない容器（角形）を挿入してコーティングを行う場合を示す。
この場合にも、前記の水平方向断面の場合と同様に、換算距離Ｇの比はＧmax／Ｇmin＝（ｄ4＋ｄ1／εD）／（ｄ3＋ｄ1／εD）であり、誘電体部材がないと場合に比べて小さくなり、バリア性が向上する。
【０１３６】
このような形状の誘電体部材を１つ用意するだけで、円形容器から各種角形容器まで対応することができる。
なお、次の図１５に示す角形の空洞を有する誘電部材と異なり、容器の軸方向の角度を調整せず自由な角度で装置に挿入できるため、挿入装置の簡単化が図れる。
【０１３７】
最後に、図１５に容器の外形と同様な角形の空洞を有する誘電部材の場合について示す。この場合はｄ4の一部が比誘電率εDのｄ2に側に置き換わるので、換算距離Ｇの比Ｇmax／Ｇmin＝（ｄ4＋ｄ2／εD）／（ｄ3＋ｄ1／εD）は（ｂ）よりも小さくなり、バリア性が向上できる。この場合、誘電体部材にはεDが大きい誘電体、たとえばアルミナ等を用いるとＧが小さくなりさらに好ましい。
また、図示はしていないが、外部電極を角型筒状形状としても良い。
この他、多角形の容器に対して、上記角型と同様な考え方で、多角形型誘電部材を用いても良い。
【０１３８】
ここで、前記誘電体部材５０は、少なくとも容器１２の胴部を取り囲むものであることが好ましい。
また、誘電体部材５０は、有底筒型形状又は略有底筒型形状としてもよいが、底無し筒型形状又は一部底を有する筒型形状としてもよい。
また、前記外部電極１３のうち前記容器１２の凹部１２ａの空隙に面した部分が前記誘電体部材５０で覆われるようにしてもよい。
また、前記誘電体部材５０の空洞の一部、又は空洞の略全体が、容器と略接しているようにしてもよい。
また、容器１２の凹部１２ａに対向する部分の誘電体部材を異なる比誘電率εを有する誘電体部材とするようにしてもよい。
また、凹部形状に沿って誘電部材の形状を凸形とするようにしてもよい。
さらに、異なる比誘電率εiを有する誘電体部材を積層させるようにしてもよい。
【０１３９】
このように、前記誘電体部材の材料と空隙の厚さを種々設定することで、前記換算距離ｄi／εiの、外部電極内表面から前記容器内表面までの総和が、容器の略全体で略均一になるようにし、成膜の均一性を図るようにしている。
【０１４０】
本発明では、容器１２は凹部１２ａを有しないものを対象としても、従来技術で問題となっていた、容器の成形精度や外部電極１３やスペーサ２５の製作精度あるいは容器の設置精度のために、外部電極などを容器と完全に相似にすることが現実的には難しく、そのために高いバリア性を得られない課題に対して、誘電体部材による容器内面の電圧均一化を得ることが出来、容器内面に均質な膜を形成することができ、バリア性を向上させる効果を持つものである。
【０１４１】
また、容器の形状が、略筒型形状とするのが好ましい。ここで、筒型形状の容器とは、口部が細く、胴が太く、縦方向に長い容器形状で、側面部は円筒状あるいはパネル部のある角筒状であり、凹凸部がある場合と無い場合を含むものである。
【０１４２】
本実施の形態の他の例として、図５に誘電体部材を容器の凹部に対向する位置に設置するバリア膜形成装置を示す。この装置によっても、図４で説明したように外部電極と容器の間に設置された誘電体部材５０と、外部電極１３と容器１２との空隙ｄ6又は前記誘電体部材５０と容器１２との空隙ｄ4とを用いて、略均一とすることができ、容器全体に亙って均一な成膜を得ることができる。さらに、本形態のように金属電極が比較的大きな空隙に露出すると異常放電することがあるので、少なくとも薄い誘電体を外部電極の表面に設置してこれを抑制しても良い。
【０１４３】
図６は容器１２を上部が大きく開口するカップ状としたものである。このようなカップ状容器内にバリア膜を成膜するに際して、外部電極と容器の間に設置された誘電体部材５０と、外部電極１３と容器１２との空隙ｄ6又は前記誘電体部材５０と容器１２との空隙ｄ4とを用いて、略均一化とすることができ、容器全体に亙って均一な成膜を得ることができる。
【０１４４】
［第２の実施の形態］
図１６は、他の実施の形態のバリア膜形成装置の概略図である。
図１６に示すように、容器１２の形状を断面が円形状に変更しており、空隙５１を最低３ｍｍ以上としたものを示している。
【０１４５】
本実施の形態によれば、誘電体部材５０と容器１２との隙間５１を大きくした場合でも容器内面に均一で良好な成膜（酸素バリア性：ＢＩＦ１５倍以上）を得ることができる。
【０１４６】
［第３の実施の形態］
図１７は、他の実施の形態のバリア膜形成装置の概略図である。
図１７に示すように、容器１２の形状を断面が円形状に変更しており、空隙５１を最低１ｍｍとしたものを示している。
また、容器底部側の凹部１２ｂに対応するような凸部形状の誘電体部材６２を設けている。
【０１４７】
本実施の形態によれば、容器胴部の凹部１２ａ以外に、容器底部の凹部１２ｂにおいても均一な成膜が可能となる。
【０１４８】
［第４の実施の形態］
図１８は、他の実施の形態のバリア膜形成装置の概略図である。
図１８に示すように、本実施の形態では、図１７の装置において、容器１２の肩部の電界を強めるために、誘電体部材の上部張出し部５０−３を設けている。なお、本部材の形状は本発明の効果のため、容器形状に完全に沿ったものとする必要はなく、多種の容器の肩部形状を許容できる範囲の裕度をもった範囲の張出し形状とすればよい。また、上部張出し部５０−３は、容器口部１１の中心軸の軸出し機能を兼用するものとなる。なお、本発明において、このように誘電体部材の一部が容器に完全に沿わず多種の容器の形状を許容できる形状も略筒型形状に含むものとする。
【０１４９】
本実施の形態によれば、容器胴部以外の容器肩部においても均一な成膜が可能となる。
【０１５０】
［第５の実施の形態］
図１９は、他の実施の形態のバリア膜形成装置の概略図である。
図１９に示すように、図１８の装置においてさらに容器１２底部の側面の電界を強めるために、誘電体部材の下部張出し部５０−４を設けている。また、下部張出し部５０−４は、容器口部１１の中心軸の軸出し機能を兼用するものとなる。
【０１５１】
また、本部材も容器形状に完全に沿ったものとする必要はなく、多種の容器の底部形状を許容できる範囲の裕度をもった範囲の張出し形状とすればよいが、容器１２の転倒防止のために容器底部側面を接触するようにしてもよい。
【０１５２】
［第６の実施の形態］
図２０及び図２１は、他の実施の形態のバリア膜形成装置の概略図である。
図２０及び図２１に示すように、図１８の装置においてさらに容器１２低部側に、中心軸方向に向かって可動自在な誘電体部材の可動張出し部５０−５を設けている。可動張出し部５０−５は、例えばバネ機構、その他同様な構成の繰り出し容易なものとし、容器１２が挿入されたときに、該容器１２をセンタリングすると共に、その転倒の防止を図ったものである。また、容器１２の側面の電界を強める効果もある。
【０１５３】
［第７の実施の形態］
図２２は、他の実施の形態のバリア膜形成装置の概略図である。
図２２に示すように、多種の容器１２の肩部形状を想定し、上部外部電極１３−１の内側に円錐形状の外部電極１３−３を設けている。また、より高いバリア性を得るために、外部電極１３−３をさらに固有の容器を対象とした相似形状になるようにしても良いし、いくつかの容器に近似的な相似形状としても良い。
【０１５４】
本実施の形態によれば、前記円錐形状の外部電極１３−３を設置することにより、容器１２肩部における誘電体部材の厚さが比較的略均一となり、容器１２の上部側電界がより均一となり、その結果より均一な成膜を行なうことができる。
【０１５５】
［第８の実施の形態］
図２３は、他の実施の形態のバリア膜形成装置の概略図である。
図２３に示すように、本実施の形態では、誘電体部材で真空室を構成すると共に、前記誘電体部材の周囲には外部電極として、シート状の金属シート８０を貼付けている。
前記金属シート８０は例えばアルミニウム、ステンレス等で、厚さは高周波の表皮効果に当たるおおよそ５０μｍ以上のものとするのが好ましく、上限はないが、たとえば５ｍｍ程度あってもよい。
【０１５６】
また、本発明のシートとは一般的な金属シートに限定されるものではなく、缶状の板材でもパンチングボードや網状等のシースルー金属でも良く、メッキなどの薄膜でも良い。
さらに、金属シート８０の上部と下部の電気的接触を確保するために、周囲にコンタクトを設けることが好ましい。
本形態では、本発明の効果の他に、電極構造の軽量化、設計形状の自由度向上、機械加工の容易化による製作コストの低減、シースルー金属と透明樹脂部材（例えば透明硬質塩化ビニル等）の利用による内部可視化と、それによるプラズマ分布調整の容易化などの効果が得られる。なお、アースシールドもシースルー金属としている。
【０１５７】
［第９の実施の形態］
図２４は、他の実施の形態のバリア膜形成装置の概略図である。
図２４に示すように、外部のアースシールドであるアースシールド２２で真空室を構成している。また、前記アースシールド２２と金属シート８０との間も空隙部分を少なくしてシール性を向上させるために、誘電体部材で埋め込んでいる。なお、空隙のままとしてもよい。
本形態では、上記第８の実施の形態の特別な効果がさらに増すと共に、空隙の絶縁破壊の抑制が得られる。
さらに、アースシールドを外部電極８０と同様に金属シートとすることで、軽量化や低コスト化を図ることもできる。
【０１５８】
［第１０の実施の形態］
図２５は他の実施の形態のバリア膜形成装置の概略図である。図２６は図２５の要部断面図である。
図２５及び図２６に示すように、本実施の形態では、無数の空隙５２を有する発泡体から誘電体部材５０を構成している。前記空隙５２の存在により実質的に比誘電率εDが下がり、換算距離の比を下げることができる。
【０１５９】
［第１１の実施の形態］
図２７は他の実施の形態のバリア膜形成装置の概略図である。図２８は図２７の要部断面図である。
図２７及び図２８に示すように、本実施の形態では、無数のスリット５３を有する誘電体部材を設置している。前記スリット５３の存在により実質的に比誘電率εDが下がり、換算距離の比を下げることができる。
【０１６０】
［第１２の実施の形態］
図２９乃至図３１は、他の実施の形態のバリア膜形成装置の工程概略図である。
図２９に示すように、多種の容器１２の大きさを想定し、十分な隙間を有する誘電体部材５０を外部電極１３の内側に設置し、その上部開口部分から容器１２を挿入治具７１により挿入している。
【０１６１】
次に、図３０に示すように、排気管１４側から鉛直軸方向に可動自在な可動治具９０とその先端側に設けられた口部把持治具９１により容器１２の口部１１を把持し、固定する。
【０１６２】
その後、図３１に示すように、誘電体部材５０を有する外部電極及びアースシールド２２が上昇し、容器１２を収納する。
【０１６３】
このように、本実施の形態によれば、一般に容器１２（特にＰＥＴボトル）の口部１１の形状は、規格により略統一されているので、この部分を把持するネックハンドリングであればどのような形状の容器でも一種類のハンドリング装置で対応可能となり、従来の方法、あるいは上記の実施例で容器の底部を挿入する際に必要であった胴部の把持治具の型替えが不要となる。
これにより、多種多様な容器であっても誘電体部材５０内に挿入可能な容器であれば、ネックハンドリングという簡易な操作で、バリア膜形成装置内に設置可能となる。また、誘電体部材５０の存在により、容器内表面に亙って均一な成膜が可能となる。
本実施形態において、筒型形状の誘電体部材の一部、たとえば口部や肩部を、容器形状に近似の形状（完全な相似ではない）とすることで、多種の容器を許容できる形状とすることが可能であるが、このような形状も本特許において略筒型形状に含むものとする。
【０１６４】
［第１３の実施の形態］
図３２乃至図３４は、他の実施の形態のバリア膜形成装置の概略図である。
本実施の形態では、図２９乃至図３１のバリア膜形成装置を上下反転構造としたものであり、工程の説明は省略する。本実施の形態のように、容器１２の口部１１を下向きの構成とすることで、炭素皮膜を形成する際に発生する副生成物である炭素粉が容器内に落下して付着することが抑止することができる。これにより、後工程である容器のエアクリーニングが非常に簡単化される。
【０１６５】
以上のように、本発明によれば、前記容器内面に印加される電圧を、外部電極と容器の間に設置された誘電体部材と、外部電極と容器との空隙又は前記誘電体部材と容器内面との空隙とを用いて、略均一としてなるので、容器の全体に亙って均一な成膜を得ることができる。
【０１６６】
特に、例えば容器内部に清涼飲料水等を充填する容器等の場合には、バリア性が比較的低くても良いので、各種の形状の容器に対して、ひとつの円柱状の筒型形状の電極を用いることで、電極の型替えをせずに、比較的良質な成膜が可能となる。よって、大量の容器を成膜する成膜システムにおいて、種々の容器に対して成膜用の型替えをすることが省略され、システム効率の大幅な向上を図ることができる。
【０１６７】
また、例えばビール等を充填する容器は高いバリア性が必要となり、円柱状の筒型形状の電極一つでの使いまわしでは十分なバリア性が得られない。しかしながら、本発明により誘電体部材や空隙の厚さや比誘電率εを適宜選択して容器全体にわたってｄ／εを均一化することで、凹凸のある複雑な形状の容器であっても良好な成膜が可能なり、１５倍以上のバリア性が容易に得られる。
さらに高いバリア性が必要な場合には、凹凸のない容器を使用する必要があるが、その場合でも、製作精度、成形精度、設置精度などによるバリア性の低下を本発明で押さえさらに高いバリア性（たとえば２０倍）を得ることが出来る。
【０１６８】
このとき、膜分布が均一となるので全体的に同程度の着色となるので、従来のように高いバリア性を得るために厚く膜をつけた場合に、着色の少ない部分はｂ値が４程度であるが着色の濃い部分がｂ値７〜８と濃くなってしまうことが解消される。
よって、ビールのような高バリアを必要とする場合にも、ｂ値を４以下に抑えて見栄えの良い容器とすることが出来る。
【０１６９】
また、均一な成膜が可能となるので、高いバリア性が必要な場合にも従来の様に成膜時間を要さず、またその分、炭素粉ダストの発生が抑制できる。
【０１７０】
また、容器に凹凸面がある場合においては、例えばマイクロ波を使用した膜質が悪くバリア性の低い方法でしか均一化が図れなかったが、本発明はバリア性の高い高周波を用いた成膜法に於いて均一な成膜を得ることができる。
【０１７１】
本発明では、以上のような効果を一度に達成することができ、容器成膜技術の大幅な向上に寄与するものとなる。
【産業上の利用可能性】
【０１７２】
以上のように、本発明に係るバリア膜形成装置及びバリア膜形成方法によれば、容器と外部電極の空隙の大小が問題となる場合、特に凹凸面が存在する容器に対して均一な成膜を行なうことが可能となり、従来よりも高いバリア性の成膜を低コストに得ることが出来る。
【符号の説明】
【０１７３】
１１  口部
１２  プラスチック容器
１３  外部電極
１４  排気管
１６  ガス吹き出し孔
１７  内部電極
１８  高周波電源
１９  媒質ガス
５０  誘電体部材
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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【図２６】
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【図２７】
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【図２８】
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【図２９】
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【図３０】
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【図３１】
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【図３２】
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【図３３】
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【図３４】
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【図３５】
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【図３６】
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【図３７】
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【図３８】
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