(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
プラスチック中空容器の内面にプラズマＣＶＤ法により薄膜を形成する薄膜成膜装置であって、前記プラスチック中空容器を収納する真空チャンバーを有し、前記真空チャンバーが円筒状の外部電極を備え、前記外部電極の一方の端部に天蓋を備え、もう一方の端部に開口を有する底蓋を備え、前記真空チャンバー内に内部電極であるガス導入管が前記底蓋の前記開口内に貫通して設置され、前記ガス導入管が、原料ガスを流し先端から供給するガス導入管本体と、前記ガス導入管本体の外側を前記先端まで被せて覆う筒状のカバー管とから成り、前記カバー管が前記ガス導入管本体から容易に脱着可能に構成され、前記カバー管の外側の表面の平均粗さ（Ｒａ）が５μｍ以上５０μｍ以下であり、前記真空チャンバー内に収納する前記プラスチック中空容器の口元部を前記底蓋の前記開口に向け、前記ガス導入管を前記口元部から前記プラスチック中空容器の内部に挿入させ、前記底蓋の前記開口から真空ポンプで排気し前記プラスチック中空容器の内部を一定の真空度に維持した状態で前記ガス導入管の先端より原料ガスを前記プラスチック中空容器内に供給し、前記外部電極より高周波を印可することにより前記原料ガスをプラズマ化し前記プラスチック中空容器の内面に堆積させて薄膜を成膜させ、前記ガス導入管の表面に成膜された膜を前記カバー管を交換することで除去することを特徴とする薄膜成膜装置。
【請求項２】
前記カバー管の外側の表面が金属溶射物またはセラミック溶射物よりなることを特徴とする請求項１記載の薄膜成膜装置。
【請求項３】
前記金属溶射物または前記セラミック溶射物の内部がポーラス状であることを特徴とする請求項２記載の薄膜成膜装置。
【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化学蒸着法（プラズマＣＶＤ法）により薄膜を成膜させる装置に関する。
【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。
【０００３】
これらの機能性薄膜を容器内面に成膜する方法の１つとしては、円筒状からなる外壁が外部電極で、天蓋と底蓋により密閉されてなる真空チャンバー内に内部電極として、薄膜成膜用の原料ガス導入管を設けた薄膜成膜装置を用いて、該外部電極より高周波を印可することにより、プラスチック容器内に充満した原料ガスがプラズマ化され、容器内面に薄膜成膜するプラズマＣＶＤ法がある。
【０００４】
或いは、外部電極や内部電極を持たない円筒状の３次元中空容器を収納する真空チャンバー内に原料ガス導入管を設けた薄膜成膜装置を用いて、マイクロ波の照射により、プラスチック容器内に充満した原料ガスがプラズマ化され、容器内面に薄膜成膜するプラズマＣＶＤ法などもある。
【０００５】
例えば特開平８−５３１１７号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、また特開平８−１７５５２８号に示されているように、外部電極、内部電極ともに容器の表面からほぼ一定の距離に配置する方法が知られている。
【０００６】
いずれにしろ、プラズマＣＶＤ法を用いて容器内面に薄膜を成膜する場合には、いずれも原料となるガスを導入するガス導入管をプラスチック容器内に導入することが必要である。
【０００７】
しかしこれらの方法で実際に容器内面に薄膜を成膜した場合、容器内面に成膜が行われると同時にガス導入管表面にも薄膜が成膜される。そして成膜を繰り返すと、その薄膜の厚みが増加し、いずれガス導入管の表面に堆積した膜が剥離し容器内部にその剥離した膜が混入してしまうといった問題点がある。
【０００８】
【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、すなわち容器内面にプラズマＣＶＤ法により薄膜を成膜させるための装置において、容器内部に設置されるガス導入管の表面に堆積した膜が剥離し、それが容器内に混入するという問題が発生しない薄膜成膜装置を提案する。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
本発明は、上記課題を解決するために、プラスチック中空容器の内面にプラズマＣＶＤ法により薄膜を形成する薄膜成膜装置であって、前記プラスチック中空容器を収納する真空チャンバーを有し、前記真空チャンバーが円筒状の外部電極を備え、前記外部電極の一方の端部に天蓋を備え、もう一方の端部に開口を有する底蓋を備え、前記真空チャンバー内に内部電極であるガス導入管が前記底蓋の前記開口内に貫通して設置され、前記ガス導入管が、原料ガスを流し先端から供給するガス導入管本体と、前記ガス導入管本体の外側を前記先端まで被せて覆う筒状のカバー管とから成り、前記カバー管が前記ガス導入管本体から容易に脱着可能に構成され、前記カバー管の外側の表面の平均粗さ（Ｒａ）が５μｍ以上５０μｍ以下であり、前記真空チャンバー内に収納する前記プラスチック中空容器の口元部を前記底蓋の前記開口に向け、前記ガス導入管を前記口元部から前記プラスチック中空容器の内部に挿入させ、前記底蓋の前記開口から真空ポンプで排気し前記プラスチック中空容器の内部を一定の真空度に維持した状態で前記ガス導入管の先端より原料ガスを前記プラスチック中空容器内に供給し、前記外部電極より高周波を印可することにより前記原料ガスをプラズマ化し前記プラスチック中空容器の内面に堆積させて薄膜を成膜させ、前記ガス導入管の表面に成膜された膜を前記カバー管を交換することで除去することを特徴とする薄膜成膜装置である。
【００１０】
また、本発明は、上記カバー管の外側の表面が金属溶射物またはセラミック溶射物よりなることを特徴とする上記の薄膜成膜装置である。
【００１１】
また、本発明は、上記金属溶射物または上記セラミック溶射物の内部がポーラス状であることを特徴とする上記の薄膜成膜装置である。
【００１２】
【発明の実施の形態】
本発明の実施の形態を図１と図２に基づいて詳細に説明する。
【００１３】
図１は、一実施例として本発明の薄膜成膜装置内を示したものであり、容器１が収容できるだけの円筒状のスペースを持つ外部電極２ａと、その外部電極２ａの上部に天蓋２ｂを配置し、下部には底蓋２ｃを配置して構成される真空チャンバー２内に、ガス導入管３が底蓋２ｃを貫通して設置されている。
【００１４】
この真空チャンバー２内に容器１を配置し、真空ポンプ接続口９から、真空ポンプにより排気して、容器内部１ａを一定の真空度に維持した状態でガス導入管３先端より原料ガスを容器内部１ａに供給し、外部電極２ａより高周波を印可することにより、容器内部１ａの原料ガスがプラズマ化され、容器内面１ｂに薄膜６が成膜される。
【００１５】
この装置の重要な特長の一つは、容器内部１ａに設置されるガス導入管３の表面粗さが５μｍ以上５０μｍ以下であることである。このように、表面を平均粗さ５μｍ以上粗くすることにより付着する薄膜６とガス導入管３との密着性が上がると同時に、ガス導入管３が熱により膨張・収縮を繰り返すことにより付着した薄膜６に影響する応力を小さくするという効果もあり、薄膜６がガス導入管３表面より剥離することを防止することができる。
【００１６】
ところが、容器内部１ａに設置されるガス導入管３の表面粗さが５μｍ以下では剥離防止に対して十分な効果を得ることが困難であり、また５０μｍ以上ではその突起部に異常放電を起こす場合があり、成膜が安定して行えないという問題が発生する。
【００１７】
また上記手法を用いた場合においても、長時間の成膜を行う場合にはガス導入管３の表面に成膜された薄膜６を定期的に除去する必要がある。その場合に、図２に示すようにガス導入管３が少なくとも２つの部品からなり、内側に設置され実際にその内部を原料ガスが流れるガス導入管本体４とその外側に容易に脱着可能な筒状のカバー管５が設置されている、該カバー管５の表面平均粗さ（Ｒａ）を５μｍ以上５０μｍ以下とすることにより、カバー管５をあらかじめ用意していた新しいものと交換するだけで短時間で成膜を再開することができるため好ましい。
【００１８】
次に、ガス導入管３の表面を粗す方法としては特に限定はしないが、サンドブラストにより粗す方法、化学エッチングにより粗す方法等を利用できる。更に、金属またはセラミックをガス導入管３表面に溶射するという方法により表面を粗らした場合は、そのガス導入管３表面に付着した金属またはセラミックの溶射物は、比較的表面が粗くなり、かつその溶射物の内部はポーラス状となるためより強い薄膜６との密着強度が得られるため特に好ましい。
【００１９】
【実施例】
上記発明の実施例を以下に説明する。
【００２０】
<実施例１>
図１に示すような成膜装置を用いて、容器１は容量が５００ｍｌのポリエチレンテレフタレート製容器１で容器内面１ｂに酸化珪素の薄膜６を連続して成膜した。その成膜方法について説明する。成膜に用いた原料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。この混合ガスを表面がサンドブラストされ表面平均粗さ５μｍであるステンレス製のガス導入管３をとおして容器内部１ａに導入し、成膜時圧力０．５torr、印可電力２００wattで１５秒間高周波を印可し、繰り返し成膜を行った。このとき、ガス導入管３に付着した薄膜６が剥離するまでの成膜回数を調べた結果を表１に示す。
【００２１】
<実施例２>
ガス導入管３として表面平均粗さ２０μｍの銅製のガス導入管３を用いた以外は実施例１と同様の条件で繰り返し成膜を行った。このとき、ガス導入管３に付着した薄膜６が剥離するまでの成膜回数を調べた結果を表１に示す。
【００２２】
<実施例３>
図２に示すような２つの部品よりなるガス導入管３を作成し、アルミ製のカバー管５の表面にアルミの溶射により平均粗さ５０μｍの溶射物を付着させた。このガス導入管３を用いた以外は実施例１と同様の条件で繰り返し成膜を行った。このとき、ガス導入管３のカバー管５に付着した薄膜６が剥離するまでの成膜回数を調べた結果を表１に示す。
【００２３】
<比較例１>
ガス導入管３として表面平均粗さ３μｍのステンレス製のガス導入管３を用いた以外は実施例１と同様の条件で繰り返し成膜を行った。このとき、ガス導入管３に付着した薄膜６が剥離するまでの成膜回数を調べた結果を表１に示す。
【００２４】
【表１】
0004168671.tif 000002
【００２５】
表１は、本発明において、実施例１、実施例２、実施例３、及び比較例１の方法において、ガス導入管３等の表面に成膜するごとに付着する薄膜６が堆積して，その後、該ガス導入管３表面等から薄膜６が部分的に剥離するまでの成膜回数を示す表である。
【００２６】
【発明の効果】
本発明により、３次元中空容器内面にプラズマＣＶＤ法により薄膜を成膜する場合に、連続して成膜を行った場合でも容器内部に設置されるガス導入管からの薄膜の剥離を長時間防止でき、剥離した薄膜が容器内に混入することを防止できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施例を示す概略図である。
【図２】本発明の一実施例のガス導入管にカバー管を設置した概略図である。
【符号の説明】
１・・・容器    １ａ・・・容器内部      １ｂ・・・容器内面
２・・・真空チャンバー  ２ａ・・・外部電極  ２ｂ・・・天蓋
２ｃ・・・底蓋
３・・・ガス導入管（内部電極）
４・・・ガス導入管本体
５・・・カバー管
６・・・薄膜
７・・・容器口元部
８・・・治具
９・・・真空ポンプ接続口
１０・・・ガス導入口
【図１】
0004168671.tif 000003
【図２】
0004168671.tif 000004