(57)【要約】【課題】本発明は、中空容器表面に薄膜を成膜した後、成膜装置内に一旦形成された後に剥離して浮遊している薄膜の微小片が中空容器内に付着して容器内を汚染することなく、しかも短時間で一連の成膜工程が行えるようにした成膜装置及び成膜方法の提供を目的とする。【解決手段】成膜を施すための中空容器が内部に収容可能な筒状の収納スペースを持つ筒状の外部電極と、この外部電極の片方の端に設置されている天蓋と、もう一方の端に設置されている底蓋とから構成される成膜チャンバーと、この成膜チャンバーの内部に配置されている内部電極並びにプロセスガス導入管とを具備すると共に、大気圧回帰用ガス導入管が底蓋を通して成膜チャンバーの内部にそのガス吐出口を含む先端部が少なくとも成膜チャンバー内に収納する中空容器内に位置するように配置されていることを特徴とするプラズマ助成式化学蒸着法により成膜を行う成膜装置により成膜を行う。【選択図】図１
2004059951.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
成膜を施すための中空容器が内部に収容可能な筒状のスペースを持つ筒状の外部電極と、この外部電極の片方の端に設置されている天蓋と、もう一方の端に設置されている底蓋とから構成され、底蓋の一部に排気口が設けられている成膜チャンバーと、この成膜チャンバーの内部に配置されている内部電極並びにプロセスガス導入管とを具備すると共に、大気圧回帰用ガス導入管が底蓋を通して成膜チャンバーの内部にそのガス吐出口を含む先端部が少なくとも成膜チャンバー内に収納する中空容器内に位置するように配置されていることを特徴とするプラズマ助成式化学蒸着法により薄膜を形成するための成膜装置。
【請求項２】
成膜を施すための中空容器が内部に収容可能な筒状のスペースを持つ筒状の外部電極と、この外部電極の片方の端に設置されている天蓋と、もう一方の端に設置されている底蓋とから構成され、底蓋の一部に排気口が設けられている成膜チャンバーと、この成膜チャンバーの内部に配置されているプロセスガス導入管とこのプロセスガス導入管によって送られてくるガスを吐出するためのプロセスガス吐出口が先端部に設けられている内部電極とを具備すると共に、プロセスガス導入管の途中には切り換えバルブを介して大気圧回帰用ガス導入管が接続されていて、プロセスガス吐出口よりプロセスガスまたは大気圧回帰用ガスの何れかがバルブの切り替えによって吐出されるようになっていることを特徴とするプラズマ助成式化学蒸着法により薄膜を形成するための成膜装置。
【請求項３】
成膜を施すための中空容器が内部に収容可能な筒状のスペースを持つ筒状の外部電極と、この外部電極の片方の端に設置されている天蓋と、もう一方の端に設置されている底蓋とから構成され、底蓋の一部に排気口が設けられている成膜チャンバーと、この成膜チャンバーの内部に配置されているプロセスガス導入管とこのプロセスガス導入管によって送られてくるガスを吐出するためのプロセスガス吐出口が先端部に設けられている内部電極とを具備すると共に、成膜チャンバー内には底蓋を通して先端部に大気圧回帰用ガスのガス吐出口を有する大気圧回帰用ガス導入管が内部電極とは別体でそのガス吐出口を含む先端部が少なくとも成膜チャンバー内に収納する中空容器内に位置するように配置されていることを特徴とするプラズマ助成式化学蒸着法により薄膜を形成するための成膜装置。
【請求項４】
成膜を施すための中空容器が内部に収容可能な筒状のスペースを持つ筒状の外部電極と、この外部電極の片方の端に設置されている天蓋と、もう一方の端に設置されている底蓋とから構成され、一部に排気口が設けられている成膜チャンバーと、この成膜チャンバーの内部に配置されているプロセスガス導入管とガス吐出口が先端部に設けられている内部電極とを具備すると共に、成膜チャンバー内には底蓋を通して大気圧回帰用ガス導入管が挿入され、かつプロセスガス導入管の途中に切り換えバルブを介して連接されており、バルブの切り替えによって、プロセスガス導入時にはプロセスガス導入管を経由してガス吐出口よりプロセスガスが吐出され、大気圧回帰用ガス導入時にはプロセスガス導入管と大気圧回帰用ガス導入管を経由してガス吐出口より大気圧回帰用ガスが吐出されるようになっていることを特徴とするプラズマ助成式化学蒸着法により薄膜を形成するための成膜装置。
【請求項５】
大気圧回帰用ガス導入管と内部電極とが併設されており、それらの先端部のガス吐出口を含む部分が少なくとも成膜チャンバー内に収納する中空容器内に位置するように配置されていることを特徴とする請求項３または４に記載の成膜装置。
【請求項６】
大気圧回帰用ガス導入管と内部電極とが併設されており、大気圧回帰用ガス導入管が内部電極の周囲に配置されていることを特徴とする請求項３乃至５のいずれかに記載の成膜装置。
【請求項７】
大気圧回帰用ガス導入管と内部電極とが併設されており、内部電極が大気圧回帰用ガス導入管の周囲に配置されているこを特徴とする請求項３乃至６のいずれかに記載の成膜装置。
【請求項８】
直径が０．５ｍｍ以下のガス吐出口を複数個有することを特徴とする請求項１乃至７のいずれかに記載の成膜装置。
【請求項９】
中空容器の表面にプラズマ助成式ＣＶＤ法により薄膜を形成するための成膜方法であって、成膜を施すための中空容器が内部に収容可能な筒状のスペースを持つ筒状の外部電極と、この外部電極の片方の端に設置されている天蓋と、もう一方の端に設置されている底蓋とから構成され、底蓋の一部に排気口が設けられている成膜チャンバー内に中空容器を設置し、成膜チャンバーの排気口より中空容器内を含む成膜チャンバー内を真空にしてから、プロセスガスを中空容器の内側から導入し、高周波またはマイクロ波電力をかけてプロセスガスをプラズマ化することにより中空容器内表面に薄膜を成膜した後、中空容器内部に少なくともその先端部が配置されている大気圧回帰用ガス導入管のガス吐出口より大気圧回帰用ガスを導入し中空容器内部を含む成膜チャンバー内を大気圧に戻すことを特徴とする成膜方法。
【請求項１０】
中空容器の表面にプラズマ助成式ＣＶＤ法により薄膜を形成するための成膜方法であって、成膜を施すための中空容器が内部に収容可能な筒状のスペースを持つ筒状の外部電極と、この外部電極の片方の端に設置されている天蓋と、もう一方の端に設置されている底蓋とから構成され、底蓋の一部に排気口が設けられている成膜チャンバー内に中空容器を設置し、成膜チャンバーの排気口より中空容器内を含む成膜チャンバー内を真空にしてから、プロセスガスを中空容器の内側から導入し、高周波またはマイクロ波電力をかけてプロセスガスをプラズマ化することにより中空容器内表面に薄膜を成膜した後、中空容器の内側から大気圧回帰用ガスを導入すると共に、成膜チャンバーの排気口または大気圧回帰用ガス導入口から大気圧回帰用ガスを導入し中空容器内部を含むチャンバー内を大気圧に戻すことを特徴とする成膜方法。
【請求項１１】
中空容器の表面にプラズマ助成式ＣＶＤ法により薄膜を形成するための成膜方法であって、成膜を施すための中空容器が内部に収容可能な筒状のスペースを持つ筒状の外部電極と、この外部電極の片方の端に設置されている天蓋と、もう一方の端に設置されている底蓋とから構成され、一部に排気口が設けられている成膜チャンバー内に中空容器を設置し、成膜チャンバーの排気口より中空容器内部を含む成膜チャンバー内を真空にしてから、プロセスガスを中空容器の内側から導入し、高周波またはマイクロ波電力をかけてプロセスガスをプラズマ化することにより中空容器内表面に薄膜を成膜した後、中空容器の内側から大気圧回帰用ガスを導入し、しかる後成膜チャンバーの排気口または大気圧回帰用ガス導入口より大気圧回帰用ガスを導入し中空容器内部を含む成膜チャンバー内を大気圧に戻すことを特徴とする成膜方法。
【請求項１２】
大気圧回帰用ガスの導入圧力が大気圧以上であることを特徴とする請求項９乃至１１のいずれかに項記載の成膜方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は３次元中空容器、例えばプラスチックボトル、プラスチックカップ、プラスチックトレー、紙容器、紙カップ、紙トレー、その他中空のプラスチック成形品等の表面にプラズマ助成式化学蒸着（ＰＥＣＶＤ）法により薄膜を形成するための成膜装置及び成膜方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、プラスチック容器等の３次元中空容器表面に薄膜を成膜し、容器のガスバリア性、水蒸気バリア性、表面の濡れ性等を向上させる試みがなされている。これらの機能性薄膜を成膜する方法の１つとしては、プロセスガスの化学反応を利用したプラズマ助成式ＣＶＤ法により、容器表面に薄膜を形成させる方法がある。例えば特開平８−５３１１７号公報に示されているように、容器の外形とほぼ相似形の中空状の外部電極と、容器とほぼ相似形の内部電極の間に容器を設置し、成膜を行う方法であり、また特開平８−１７５５２８号公報に示されているように、外部電極と内部電極とを容器の表面からほぼ一定の距離に配置して成膜する方法である。これらの公報には、容器に成膜が施された後の成膜チャンバー内への大気の導入方法に関する詳細な記述はないが、いずれの装置も成膜チャンバー側壁にある大気導入口または、排気口から大気導入を行っていると考えられる。従って、成膜チャンバー内が大気圧となり、薄膜を形成させた容器等を取出すまでにはかなりの時間がかかっていると推察される。また、大気導入時において、装置内の内部電極等に一旦形成された薄膜が剥離して浮遊している微小片や、薄膜の形成に寄与しなかったプロセスガスの反応生成物などが、容器内部に留まったり、入り込むことにより、容器内部が汚染されることなどがあった。これらの問題点に対しては、特開２００１−３３５９４６号公報に示されているように、内部電極に付着した薄膜が剥がれ落ちるのを防止する方法が知られている。しかし、薄膜の付着は内部電極以外の部分でも発生し、また内部電極のクリーニングには時間がかかることから、上記方法は前述のような問題点を十分に解決するものとはいえない。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は上記従来技術の問題点を解決するためになされたもので、中空容器表面に薄膜を成膜した後、装置内の内部電極等に一旦形成された後に剥離して浮遊している薄膜の微小片が中空容器内に付着して容器内を汚染することなく、しかも短時間で一連の成膜工程が行えるようにした成膜装置及び成膜方法を提供することを課題とする。
【０００４】
【課題を解決するための手段】
本発明はかかる課題を解決するものであり、請求項１記載の発明は、成膜を施すための中空容器が内部に収容可能な筒状のスペースを持つ筒状の外部電極と、この外部電極の片方の端に設置されている天蓋と、もう一方の端に設置されている底蓋とから構成され、底蓋の一部に排気口が設けられている成膜チャンバーと、この成膜チャンバーの内部に配置されている内部電極並びにプロセスガス導入管とを具備すると共に、大気圧回帰用ガス導入管が底蓋を通して成膜チャンバーの内部にそのガス吐出口を含む先端部が少なくとも成膜チャンバー内に収納する中空容器内に位置するように配置されていることを特徴とするプラズマ助成式化学蒸着法により薄膜を形成するための成膜装置である。
【０００５】
また、請求項２記載の発明は、成膜を施すための中空容器が内部に収容可能な筒状のスペースを持つ筒状の外部電極と、この外部電極の片方の端に設置されている天蓋と、もう一方の端に設置されている底蓋とから構成され、底蓋の一部に排気口が設けられている成膜チャンバーと、この成膜チャンバーの内部に配置されているプロセスガス導入管とこのプロセスガス導入管によって送られてくるガスを吐出するためのプロセスガス吐出口が先端部に設けられている内部電極とを具備すると共に、プロセスガス導入管の途中には切り換えバルブを介して大気圧回帰用ガス導入管が接続されていて、プロセスガス吐出口よりプロセスガスまたは大気圧回帰用ガスの何れかがバルブの切り替えによって吐出されるようになっていることを特徴とするプラズマ助成式化学蒸着法により薄膜を形成するための成膜装置である。
【０００６】
さらにまた、請求項３記載の発明は、成膜を施すための中空容器が内部に収容可能な筒状のスペースを持つ筒状の外部電極と、この外部電極の片方の端に設置されている天蓋と、もう一方の端に設置されている底蓋とから構成され、底蓋の一部に排気口が設けられている成膜チャンバーと、この成膜チャンバーの内部に配置されているプロセスガス導入管とこのプロセスガス導入管によって送られてくるガスを吐出するためのプロセスガス吐出口が先端部に設けられている内部電極とを具備すると共に、成膜チャンバー内には底蓋を通して先端部に大気圧回帰用ガスのガス吐出口を有する大気圧回帰用ガス導入管が内部電極とは別体でそのガス吐出口を含む先端部が少なくとも成膜チャンバー内に収納する中空容器内に位置するように配置されていることを特徴とするプラズマ助成式化学蒸着法により薄膜を形成するための成膜装置である。
【０００７】
さらにまた、請求項４記載の発明は、成膜を施すための中空容器が内部に収容可能な筒状のスペースを持つ筒状の外部電極と、この外部電極の片方の端に設置されている天蓋と、もう一方の端に設置されている底蓋とから構成され、一部に排気口が設けられている成膜チャンバーと、この成膜チャンバーの内部に配置されているプロセスガス導入管とガス吐出口が先端部に設けられている内部電極とを具備すると共に、成膜チャンバー内には底蓋を通して大気圧回帰用ガス導入管が挿入され、かつプロセスガス導入管の途中に切り換えバルブを介して連接されており、バルブの切り替えによって、プロセスガス導入時にはプロセスガス導入管を経由してガス吐出口よりプロセスガスが吐出され、大気圧回帰用ガス導入時にはプロセスガス導入管と大気圧回帰用ガス導入管を経由してガス吐出口より大気圧回帰用ガスが吐出されるようになっていることを特徴とするプラズマ助成式化学蒸着法により薄膜を形成するための成膜装置である。
【０００８】
さらにまた、請求項５記載の発明は、請求項３または４に記載の成膜装置において、大気圧回帰用ガス導入管と内部電極とが併設されており、それらの先端部のガス吐出口を含む部分が少なくとも成膜チャンバー内に収納する中空容器内に位置するように配置されていることを特徴とする。
【０００９】
さらにまた、請求項６記載の発明は、請求項３乃至５のいずれかに記載の成膜装置において、大気圧回帰用ガス導入管と内部電極とが併設されており、大気圧回帰用ガス導入管が内部電極の周囲に配置されていることを特徴とする。
【００１０】
さらにまた、請求項７記載の発明は、請求項３乃至６のいずれかに記載の成膜装置において、大気圧回帰用ガス導入管と内部電極とが併設されており、内部電極が大気圧回帰用ガス導入管の周囲に配置されているこを特徴とする。
【００１１】
さらにまた、請求項８記載の発明は、請求項３ないし７のいずれかに記載の成膜装置において、直径が０．５ｍｍ以下のガス吐出口を複数個有することを特徴とする。
【００１２】
さらにまた、請求項９記載の発明は、中空容器の表面にプラズマ助成式ＣＶＤ法により薄膜を形成するための成膜方法であって、成膜を施すための中空容器が内部に収容可能な筒状のスペースを持つ筒状の外部電極と、この外部電極の片方の端に設置されている天蓋と、もう一方の端に設置されている底蓋とから構成され、底蓋の一部に排気口が設けられている成膜チャンバー内に中空容器を設置し、成膜チャンバーの排気口より中空容器内を含む成膜チャンバー内を真空にしてから、プロセスガスを中空容器の内側から導入し、高周波またはマイクロ波電力をかけてプロセスガスをプラズマ化することにより中空容器内表面に薄膜を成膜した後、中空容器内部に少なくともその先端部が配置されている大気圧回帰用ガス導入管のガス吐出口より大気圧回帰用ガスを導入し中空容器内部を含む成膜チャンバー内を大気圧に戻すことを特徴とする成膜方法である。
【００１３】
さらにまた、請求項１０記載の発明は、中空容器の表面にプラズマ助成式ＣＶＤ法により薄膜を形成するための成膜方法であって、成膜を施すための中空容器が内部に収容可能な筒状のスペースを持つ筒状の外部電極と、この外部電極の片方の端に設置されている天蓋と、もう一方の端に設置されている底蓋とから構成され、底蓋の一部に排気口が設けられている成膜チャンバー内に中空容器を設置し、成膜チャンバーの排気口より中空容器内を含む成膜チャンバー内を真空にしてから、プロセスガスを中空容器の内側から導入し、高周波またはマイクロ波電力をかけてプロセスガスをプラズマ化することにより中空容器内表面に薄膜を成膜した後、中空容器の内側から大気圧回帰用ガスを導入すると共に、成膜チャンバーの排気口または大気圧回帰用ガス導入口から大気圧回帰用ガスを導入し中空容器内部を含むチャンバー内を大気圧に戻すことを特徴とする成膜方法である。
【００１４】
さらにまた、請求項１１記載の発明は、中空容器の表面にプラズマ助成式ＣＶＤ法により薄膜を形成するための成膜方法であって、成膜を施すための中空容器が内部に収容可能な筒状のスペースを持つ筒状の外部電極と、この外部電極の片方の端に設置されている天蓋と、もう一方の端に設置されている底蓋とから構成され、一部に排気口が設けられている成膜チャンバー内に中空容器を設置し、成膜チャンバーの排気口より中空容器内部を含む成膜チャンバー内を真空にしてから、プロセスガスを中空容器の内側から導入し、高周波またはマイクロ波電力をかけてプロセスガスをプラズマ化することにより中空容器内表面に薄膜を成膜した後、中空容器の内側から大気圧回帰用ガスを導入し、しかる後成膜チャンバーの排気口または大気圧回帰用ガス導入口より大気圧回帰用ガスを導入し中空容器内部を含む成膜チャンバー内を大気圧に戻すことを特徴とする成膜方法である。
【００１５】
さらにまた、請求項１２記載の発明は、請求項９乃至１１のいずれかに記載の成膜方法において、大気圧回帰用ガスの導入圧力が大気圧以上であることを特徴とする。
【００１６】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の成膜装置と成膜方法を実施の形態の一例を示す図面を用いて説明する。
図１は本発明の成膜装置の主要部分の構成を示す説明図である。図中、５０は本発明の成膜装置の概略をそれを構成する成膜チャンバーを主体に示している。この成膜チャンバー５０は、内部に中空容器１が収容できるだけの円筒状のスペースを持ち導電性材料よりなる外部電極２と、その外部電極２の片方の端に設置されている天蓋３と、もう一方の端に設置されている底蓋５とより構成され、その底蓋５の一部には排気口４が設けられている。この成膜チャンバー５０の内部には内部電極６が底蓋５を通して少なくともその先端部が中空容器１の内に納まるように挿入、配置されている。
【００１７】
外部電極２は、内部の収容スペースが中空容器１を収容できるだけの容量を持ち、筒状であれば良く、外側の形状に特に制限はない。また、外部電極２は導電性材料からなっていれば良く、アルミニウム、ステンレス、銅等の導電性材料がが好適に使用できる。なお、図示の外部電極２は、円筒状の収納スペースを持つものとしたが、その収納スペースは筒状であれば良く、特に円筒状のものにこだわるものではない。
【００１８】
この外部電極２の片方の端に設置されている天蓋３とは反対側には、排気口４を有する底蓋５が設置されている。そして、この底蓋５は、成膜チャンバー５０内を真空にするため、排気口４を介して真空ポンプ（図示せず）が設置されている。底蓋５の材質には特に制限は無いが、機械的強度等の面より金属が好ましい。しかし、金属のような導電性材料を用いた場合には、底蓋５と外部電極２の間に絶縁板１０を介在させることが好ましい。また、中空容器１を成膜チャンバー５０の適正な位置に配置するため、図１に示すような絶縁体よりなる容器保持部１１を成膜チャンバー５０内に設置することが望ましい。
【００１９】
一方、内部電極６は底蓋５を通して中空容器１内部に少なくともその先端部が位置するように設置されている。この内部電極６は中空管となっており、その先端にプロセスガス吐出口１２が配置されており、プロセスガス導入管７より送られてきたプロセスガスを中空容器１の内側から供給するようになっている。先端のプロセスガス吐出口１２はその開口面積が大きすぎるとガスが内部電極内でプラズマ化し、化学反応が進むため、結果として容器に形成される薄膜の厚みが吐出口付近では厚くなり、逆に吐出口から遠い部分では薄くなってしまう。したがって、ガス吐出口は複数個配置し、それぞれの開口部はその直径が０．５ｍｍ以下の穴もしくは短径が０．５ｍｍ以下の長穴とすることが望ましい。
【００２０】
この装置の特長の一つは、内部電極６と接続されたプロセスガス導入管７の途中に切り換えバルブ８を介して大気圧回帰用ガス導入管９を設けてあることである。このバルブ８は、中空容器１内にプロセスガスを導入するときには、プロセスガス導入管７の内流路とガス吐出口１２とを連通させ、空気導入管９の内流路を閉止させるようになっている。一方、成膜チャンバー５０内を大気圧に戻すときには、プロセスガス導入管７の内流路を閉止させ、空気導入管９の内流路とガス吐出口１２とを連通させることが出来るようになっている。
【００２１】
以上、図１を参照して本発明に係る成膜装置について説明したが、次にこのような成膜装置を使用した本発明に係る成膜方法について説明する。
本発明の成膜方法は、中空容器１を成膜チャンバー５０内に収納する工程、底蓋５の排気口４より中空容器１の内部を含む成膜チャンバー５０内を真空にする工程、プロセスガス導入管７を経由してガス吐出口１２より中空容器１の内側からプロセスガスを導入する工程、電極間に高周波またはマイクロ波電力をかけ、プロセスガスをプラズマ化することにより中空容器１の内表面に薄膜を成膜する工程、成膜チャンバー５０内に挿入、配置されている大気圧回帰用ガス導入管９を経由してその先端のガス吐出口１２から中空容器１内を含むチャンバー５０内に大気圧回帰用ガスを導入し、成膜チャンバー５０内を大気圧に戻す工程、そして内表面に薄膜が被覆された中空容器１を成膜チャンバー５０内から取出す工程よりなる。
【００２２】
薄膜を形成する工程において、薄膜が形成される領域は、容器内表面に限らず内部電極６の表面、容器保持部１１の表面、底蓋５の内表面、バルブ８の表面、プロセスガス導入管７の外表面など、成膜チャンバー５０内の多くの部分に渡っている。成膜を繰り返すうちに、これらの表面に形成された薄膜は堆積し、成膜チャンバー５０内の圧力が大気圧から真空へと何度も変化したり、プラズマ生成による温度が種々に変化することにより、一旦堆積した薄膜が剥離するようになり、その微小片が成膜チャンバー内に浮遊することがある。また、プロセスガスの反応生成物が薄膜を形成せずに容器内を含む成膜チャンバーに浮遊することもある。
従来の成膜方法では、このような状態で底蓋側から空気を導入して成膜チャンバー内を大気圧に戻す為、容器内部と排気口側との間で圧力差が生じ、導入した空気は容器内へと流入する。この時に、成膜チャンバー内を浮遊していた薄膜の微小片やプロセスガスの反応生成物などの汚染物が容器内へ流入し、容器を汚染することになる。
【００２３】
本発明においては、成膜チャンバー５０内を大気圧に戻す時に、バルブ８を切り替え、大気圧回帰ガス導入管９内流路とガス吐出口１２を通気可能状態とし、大気圧回帰用ガス導入配管９を経由して大気圧回帰用ガスをガス吐出口１２から中空容器１内へと流入させる。このため中空容器１内の圧力は、成膜チャンバー５０の底蓋５側や排気口４側の圧力より高くなり、ガスは中空容器１内から底蓋５側（排気口４）へと流れる。このため成膜チャンバー５０内に浮遊する薄膜の微小片をはじめとする不純物は、中空容器１内から外へ排出され、これら不純物が中空容器１内へ流入することを防止することができる。よって、剥離した薄膜の微小片やプロセスガスの反応生成物などが成膜を行った中空容器内に付着しない状態で成膜チャンバー内から取り出すことが可能となる。
【００２４】
大気圧回帰用ガス導入配管９から導入する大気圧回帰用ガスは、空気に限定されることはなく、上記の効果を満たすものであれば、使用可能である。たとえば窒素ガスなどの不活性ガスが具体的な大気圧回帰用ガスとしてあげられる。使用に際しては、上記の効果をより確実にする為にも、フィルターなどを利用してこれらの大気圧回帰用ガス内に微粒子などの不純物がないようにしておくことが好ましい。
また、導入する大気圧回帰用ガスの圧力は大気圧である必要はない。成膜チャンバー５０内の圧力を大気圧まで戻すのに要するリーク時間の短縮のために、圧力を高くしてガスを導入することが望ましい。さらに、リーク時間を短縮する為に、ガス吐出口１２からのガス導入と同時に、排気口４からの空気の導入も併用することが可能である。このとき、ガス吐出口１２からのガス導入開始時間と排気口４からの空気導入開始時間とに時間差を設けることが必要である。具体的には、まずガス吐出口１２からのガスの導入を開始し、一定の時間を置いた後、引続き排気口４からの空気の導入を開始する。このとき、中空容器１内の圧力が成膜チャンバー５０内の圧力より常に高くなるようにすると共に、流入させる空気の量、時間差を適宜設定する必要がある。一定の圧力差が保持されないと、中空容器１内の不純物が容器外に十分に排出されなかったり、容器内へ不純物が流入してしまうことになる。
前記時間差の設定は、中空容器の強度、形状、寸法と、成膜チャンバーの形状、寸法、空気を導入すための配管の径や長さなどに依存し、また導入する大気圧回帰用ガスの圧力によって適宜設定する必要がある。また、大気圧回帰用ガスの導入圧力の設定も一定であるある必要はなく、段階的に増圧していく方法などが適宜選択可能である。また、成膜チャンバー内に底蓋を通して挿入してある大気圧回帰用ガス導入管をプロセスガス導入管の途中に切り換えバルブを介して連接し、バルブの切り替えによって、プロセスガス導入時にはプロセスガス導入管を経由してガス吐出口よりプロセスガスが吐出され、大気圧回帰用ガス導入時にはプロセスガス導入管と大気圧回帰用ガス導入管を経由してガス吐出口より大気圧回帰用ガスが吐出されるようにすると、大気圧に戻すまでに要する時間を短縮することができる。
さらに、薄肉の容器や、柔らかい材料からなる容器など、容器内外の圧力差により変形が大きくなり、容器の取出し等に不都合が生じることが想定される場合には、成膜チャンバーの天蓋３や側壁の上部に空気導入口を設け、補助的に空気を導入することも可能である。
【００２５】
一方、図２には本発明の他の実施形態に係る成膜装置の概略をその成膜チャンバーを主体に示している。図２に示す成膜装置は、内部電極６の側壁部に大気圧回帰用ガス導入管１５が設置してある。この大気圧回帰用導入管１５先端には複数のガス吐出口１４（図面では一部しか示されていない）が配置してある。このガス吐出口１４はプロセスガス吐出口１２と同様に、管内部でのプラズマ発生を抑止するため、例えばその開口部の直径が０．５ｍｍ以下のものにすることが望ましい。また大気圧回帰用ガス導入管は、途中で分岐させ、ガス吐出口を複数個とし、内部電極の周縁に配置させるようにしてもよい。
【００２６】
図３は、中空容器内に配置する内部電極３６及び大気圧回帰用ガス導入管３５の先端部を上部より観察したときの状態を示す説明図である。内部電極３６の周囲に６本の大気圧回帰用ガス導入管３５を配置し、それぞれの先端のガス吐出口３４が内部電極３６の周縁に等間隔で配列した例で示してある。この時、大気圧回帰用ガス導入管３５の先端は、内部電極３６より突出しないようにしてあり、プラズマの発生や分布状態を変化させることのないようにしておくことが必要である。プロセスガス吐出口近辺に突起状部分があると、そこにプラズマが集中して発生する為、中空容器内表面への薄膜の形成に支障が生じて膜厚が不均一となり、十分なガスバリア性有する薄膜を得ることが困難となったり、容器の変形が生じることとなる。
【００２７】
また、図４は、中空容器内に配置する内部電極４６及び大気圧回帰用ガス導入管４５の先端部を上部より観察したときの状態を示す説明図である。ここには、内部電極４６の内縁に大気圧回帰用ガス導入管４５がその先端のガス吐出口４４を等間隔で配置してある例を示している。
【００２８】
【実施例】
以下、本発明の実施例を説明する。
＜実施例＞
図１に示すような成膜装置を用いて下記した方法で、容量が５００ｍｌのポリエチレンテレフタレート製中空容器の内表面に酸化珪素薄膜の成膜を行った。用いたプロセスガスはヘキサメチルジシロキサンと酸素の混合ガスであり、それぞれの流量は１０ｓｃｃｍと５００ｓｃｃｍであった。
成膜に当たっては、まず上記した混合ガスを先端に直径が０．５ｍｍのプロセスガス吐出口１２を有する内部電極６を通して中空容器１内に導入し、成膜時の圧力を６７Ｐａとし、印加電力２００ｗａｔｔで３０秒間高周波を印加して成膜を行った。次に、混合ガスの導入を停止し、バルブ８を切り替え、圧力０．５ＭＰａで空気を大気圧回帰用ガス導入配管９を経由してガス吐出口１２より中空容器１内へ導入した。バルブ８を切り替えてから０．２秒経過した後、排気口４側にあるリークバルブ（図示せず）を切り替え、成膜チャンバー５０に大気圧の空気を導入した。上記工程を１０００回繰り返した後、１０００回目の成膜工程によって得られた成膜済み中空容器に対し、液体パーティクルカウンターを用いて容器内の微粒子の数量を測定した。その結果、１０μｍ以上の微粒子の数は０であった。
【００２９】
＜比較例＞
成膜後のバルブ８の切替えは実施せず、成膜チャンバー５０内への空気の導入を排気口４側にあるリークバルブからのみとした他は、実施例と同じ成膜装置、同一容量の中空容器を使用し、同じ条件で成膜を行った。そして、実施例と同様に成膜工程を１０００回繰り返した後、１０００回目の成膜工程によって得られた成膜済み中空容器に対し、液体パーティクルカウンターを用いて容器内の微粒子の数量を測定した。その結果、大きさが１０μｍ以上の微粒子の数は５４であった。
【００３０】
【発明の効果】
本発明によれば、中空容器の内表面にプラズマ助成式ＣＶＤ法により薄膜の成膜を行う場合、何回かの成膜を繰り返すうちに成膜チャンバー内の内部電極等に堆積された後に剥離して成膜チャンバー内に浮遊している蒸着薄膜の微小片やプロセスガスの反応生成物等が成膜がなされた中空容器内に付着しないようにすることが可能となる。また、大気圧回帰用ガス導入管や大気圧回帰用ガスなどの使用により、成膜後に成膜チャンバー内を大気圧に戻すまでのリーク時間の短縮化が図られ、全体の成膜時間を短縮することができ、生産性の向上が可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施形態に係る成膜装置の主要部分の構成を示す説明図である。
【図２】本発明の他の実施形態に係る成膜装置の主要部分の構成を示す説明図である。
【図３】中空容器内に配置されている内部電極と大気圧回帰用ガス導入管の併設状態を示す説明図である。
【図４】中空容器内に配置されている内部電極と大気圧回帰用ガス導入管の他の併設状態を示す説明図である。
【符号の説明】
１・・・中空容器
２・・・外部電極
３・・・天蓋
４・・・排気口
５・・・底蓋
６、３６、４６・・・内部電極
７・・・プロセスガス導入管
８・・・バルブ
９、１５、３５、４５・・・大気圧回帰用ガス導入管
１０・・・絶縁板
１１・・・容器保持部
１２、３２、４２・・・プロセスガス吐出口
１４、３４、４４・・・ガス吐出口
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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