(57)【要約】【課題】容器の内面成膜の不均一性を改善することを課題とし、とりわけ、真空成膜装置におけるガスの供給管の工夫により、成膜ガスの流動分布のムラを減らして、容器内面の膜質と膜厚を均一化することで、成膜される容器の品質向上に役立つガス供給管を提供する。【解決手段】ガス供給系主配管のプラズマ処理側に先端配管部を有し、該先端配管部内には、主管と主管から分岐した複数の枝管と各枝管の先端に取り付けた側壁部ノズルがあって、該側壁部ノズルは主管の中心軸の回りの先端配管部外径を超えない円周上に配置され、各側壁部ノズルからの噴出ガスが、該円周上の略接線方向に回転対称の方向で噴き出すように設置する。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
プラズマ処理室内に保持された容器の内面に被膜を形成する真空成膜装置に用いるプラズマ処理用ガス供給管であって、ガス供給系主配管のプラズマ処理側に先端配管部を有し、該先端配管部内には、主管と主管から分岐した複数の枝管と各枝管の先端に取り付けた側壁部ノズルがあって、該側壁部ノズルは主管の中心軸の回りの先端配管部外径を超えない円周上に配置され、各側壁部ノズルからの噴出ガスが、該円周上の略接線方向に回転対称の方向で噴き出すように設置されることを特徴とするガス供給管。
【請求項２】
前記先端配管部内の主管を法線方向とする平面に、前記枝管の先端に配置した各側壁部ノズルの中心軸と主管の中心軸とを結ぶ複数の垂線を投影したとき、内分される中心角の大きさが、（３６０度÷側壁部ノズル数）×（Ｎ÷２）、ここでＮは２以上で側壁部ノズル数を超えない範囲から適宜選ばれた偶数、で規定されることを特徴とする請求項１に記載のガス供給管。
【請求項３】
前記先端配管部内の主管の中心軸と同一の中心軸を有する頭頂部ノズルを先端配管部の頭頂部に配置したことを特徴とする請求項１または２に記載のガス供給管。
【請求項４】
前記先端配管部内で、枝管との分岐を過ぎて頭頂部ノズルに通じる主管に流量調整弁を設けたことを特徴とする請求項３に記載のガス供給管。
【請求項５】
前記先端配管部において、プラズマ処理される容器の口元側に対応する端部と容器本体側に対応する部分のそれぞれの先端配管部の外径が異なることを特徴とする請求項1〜４のいずれかに記載のガス供給管。
【請求項６】
前記側壁部ノズルおよび／または頭頂部ノズルの出口側開口部の寸法が、直径０．２〜０．５ｍｍの孔乃至は短辺が０．２〜０．５ｍｍのスリット状であることを特徴とする請求項1〜５のいずれかに記載のガス供給管。
【請求項７】
前記側壁部ノズルおよび／または頭頂部ノズルの出口側開口部の寸法が、短辺が０．２〜０．５ｍｍのスリット状であり、かつノズルの奥行き寸法が上記短辺寸法の１０倍以上を有することを特徴とする請求項１〜５のいずれかに記載のガス供給管。
【請求項８】
プラズマ処理室内で容器の内面に形成される被膜が、酸化珪素被膜であることを特徴とする請求項１〜７のいずれかに記載のガス供給管。
【請求項９】
プラズマ処理室内で容器の内面に形成される被膜が、ダイヤモンド・ライク・カーボンであることを特徴とする請求項１〜７のいずれかに記載のガス供給管。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、プラズマ処理室内に保持された容器の内面に被膜を形成する真空成膜装置に係わり、プラズマ処理室内のガス圧力を１００Ｐａから０．５Ｐａの範囲にして成膜する装置で使用されるガス供給管に関する。
【背景技術】
【０００２】
プラスチック容器の酸素遮断性を向上させる目的で、プラズマＣＶＤ法により、酸化珪素皮膜やダイヤモンドの結晶構造に近い炭素皮膜を容器の内外面に施すことが、盛んに行われている。この処方をされた容器は、単層のポリエステルあるいはポリエチレン容器の酸素透過度が１／１０あるいは１／２０にまで低下し、その結果内容物の酸化の進み方が緩慢になることで商品寿命が延び、容器品質の向上を図ることが可能となった。従って、従来はＥＶＯＨ（エチレンビニルアルコール共重合樹脂）やポリアミドといったバリア性樹脂を重ねて、多層容器を必要としていた領域にも単層成形の容器が進出することが可能となった。
【０００３】
性能のよいバリア膜をプラスチック容器内部に形成するには、プラズマＣＶＤ法で、プラズマ処理室内に設置された容器内部に成膜ガスを導入し、ガス圧力を１００Ｐａから０．５Ｐａの範囲にして成膜する。成膜のための条件のひとつは、成膜ガスの流し方である。理想的にはどの面も均等のガス量を供給され、均等の電力を供給される成膜方法が最善であり、フィルムの成膜がこの手本である。これに対して容器は部分ごとにプラズマの強さや形状に由来するガス流動の不均一性が生じ易いという事情があり、全面均一の厚さや性能を得ることは難しい。そこで成膜ガスの供給方法についての改善案がいくつかなされてきた。
【０００４】
たとえば特許文献１では、多孔質で形成されたパイプの端面および側面に適宜直径０．２ｍｍ以上の孔を開けたガス供給管が提案されている。これは孔から容器の複数箇所に向けて成膜ガスを放出させて、ガス供給管に付着する生成物は多孔質面に食いつかせて剥落を防止するという工夫である。
【０００５】
この方法では複数方向に向かって成膜ガスを噴射することで成膜の均一性はある程度向上するものの、ガスが供給管の径方向と容器軸方向にのみ動くため、成膜される容器の内面では円周方向の場所により、流量と流速の両面でガス流動にバラツキが発生し、部分的に成膜不良が発生する危険があった。また、ガス流動分布のムラが大きいと、酸素遮断性に最低限の膜質と膜厚を確保する必要から、容器内面への成膜の効率を低下させることにつながり、結果的に、容器外に生成物を生じ易くし、真空成膜装置の保守のための負荷を多くする問題も未解決であった。
【特許文献１】特開２００６−２４９５７６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明は、容器という特殊な形状に由来する内面成膜の不均一性を改善することを課題とし、とりわけ、真空成膜装置におけるガスの供給管の工夫により、成膜ガスの流動分布のムラを減らして、容器内面の膜質と膜厚を均一化することで、成膜される容器の品質向上に役立つガス供給管の提供を目的とする。また、容器内面の成膜効率を向上させ、容器外の生成物を減らし、ひいては真空成膜装置の障害を軽減して、装置の保守にも役立つガス供給管の提供を目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
請求項１記載の発明は、プラズマ処理室内に保持された容器の内面に被膜を形成する真空成膜装置に用いるプラズマ処理用ガス供給管であって、ガス供給系主配管のプラズマ処理側に先端配管部を有し、該先端配管部内には、主管と主管から分岐した複数の枝管と各枝管の先端に取り付けた側壁部ノズルがあって、該側壁部ノズルは主管の中心軸の回りの先端配管部外径を超えない円周上に配置され、各側壁部ノズルからの噴出ガスが、該円周上の略接線方向に回転対称の方向で噴き出すように設置されることを特徴とするガス供給管である。
【０００８】
請求項２記載の発明は、前記先端配管部内の主管を法線方向とする平面に、前記枝管の先端に配置した各側壁部ノズルの中心軸と主管の中心軸とを結ぶ複数の垂線を投影したとき、内分される中心角の大きさが、（３６０度÷側壁部ノズル数）×（Ｎ÷２）、ここでＮは２以上で側壁部ノズル数を超えない範囲から適宜選ばれた偶数、で規定されることを特徴とする請求項１に記載のガス供給管である。
【０００９】
請求項３記載の発明は、前記先端配管部内の主管の中心軸と同一の中心軸を有するノズルを先端配管部の頭頂部に配置したことを特徴とする請求項１または２に記載のガス供給管である。
【００１０】
請求項４記載の発明は、前記先端配管部内で、枝管との分岐を過ぎて頭頂部ノズルに通じる主管に流量調整弁を設けたことを特徴とする請求項３に記載のガス供給管である。
【００１１】
請求項５記載の発明は、前記先端配管部において、プラズマ処理される容器の口元側に対応する端部と容器本体側に対応する部分のそれぞれの先端配管部の外径が異なることを特徴とする請求項1〜４のいずれかに記載のガス供給管である。
【００１２】
請求項６記載の発明は、前記側壁部ノズルおよび／または頭頂部ノズルの出口側開口部の寸法が、直径０．２〜０．５ｍｍの孔乃至は短辺が０．２〜０．５ｍｍのスリット状であることを特徴とする請求項1〜５のいずれかに記載のガス供給管である。
【００１３】
請求項７記載の発明は、前記側壁部ノズルおよび／または頭頂部ノズルの出口側開口部の寸法が、短辺が０．２〜０．５ｍｍのスリット状であり、かつノズルの奥行き寸法が上記短辺寸法の１０倍以上を有することを特徴とする請求項１〜５のいずれかに記載のガス供給管である。
【００１４】
請求項８記載の発明は、プラズマ処理室内で容器の内面に形成される被膜が、酸化珪素被膜であることを特徴とする請求項１〜７のいずれかに記載のガス供給管である。
【００１５】
請求項９記載の発明は、プラズマ処理室内で容器の内面に形成される被膜が、ダイヤモンド・ライク・カーボンであることを特徴とする請求項１〜７のいずれかに記載のガス供給管である。
【発明の効果】
【００１６】
請求項１により、ガス供給系の先端配管部において、主管の中心軸の回りの円周上を略接線方向に回転対称の方向で側壁部ノズルから成膜ガスが噴出すると、ガスは直進と容器内壁への衝突を繰り返しながら、容器口からの排気流も加わり、渦を描きながら流れる。この流れ方のために、容器内面は周方向にムラなく成膜されるし、ガス分子は常に容器壁面に向かうように運動するので、容器内面の成膜効率が向上し膜質も均一化する一方、容器外での生成物が減少するので排気装置の保守やプラズマ処理室内部の清掃作業が軽減され、異物混入の危険性も低減する。
【００１７】
請求項２により、ガス供給系の先端配管部の主管を中心に周方向にノズルをほぼ均等に配置することにより、成膜ガスの渦流も均等になり、ランダムに配置するよりも請求項１に述べた効果をさらに高めることが可能となる。
【００１８】
請求項３により、容器底部へのガス供給も十分に行なわれるので、請求項1ないし２の効果を更に向上させることが可能となる。
【００１９】
請求項４により、管路の流動抵抗が少ない前記頭頂部ノズルの流量を制御することが可能となり、頭頂部ノズルと側壁部ノズルとの流量バランスを調整することで、最適流量条件を求めることが可能となる。
【００２０】
請求項５により、容器内部に配置される先端配管部の容器本体側の外径は大きくする一方、排気のために容器の口元側に対応する先端配管部の端部の外径は小さくすることで、真空成膜装置の排気性能を高め、容器の形状に応じて成膜ガスの渦流を作ることが可能となり、請求項１ないし４の効果をさらに高めることが可能となる。
【００２１】
請求項６により、容器内部への成膜ガス供給時に、充分なガス流量の確保が可能であり、かつ、先端配管部を含むガス供給管内部でのプラズマ発生を防止できるので容器の熱変形がなく、請求項１ないし５の効果をさらに高めることが可能となる。
【００２２】
請求項７により、充分なガス流量の確保が可能であり、かつ、先端配管部を含むガス供給管内部でのプラズマ発生を更に防止できるので、請求項１ないし６の効果をさらに高めることが可能となる。
【００２３】
請求項８により、分子量が大きく容器内部でのガス濃度制御が難しいヘキサメチルジシロキサンを、成膜ガスの渦流によって容易にガス置換することが可能となり、酸化珪素被膜の性能向上が可能となる。
【００２４】
請求項９により、容器内部の残留酸素の影響が大きいダイアモンド・ライク・カーボンの成膜にあって、本形式のガス供給管では成膜ガスの渦流による残留ガスの吐き出し効果が高いことで、炭素被膜の性能向上が可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２５】
以下、図面に従って、実施形態を説明する。
【００２６】
図１は、真空成膜装置におけるガス供給系の全体を説明するための概略図である。ガス供給源１から成膜ガスを導くためのガス供給系主配管２の途中に全体流量調整弁４を通し、ガス供給系主配管２の他の端部に先端配管部３を設けて、プラズマ処理室に成膜ガスを供給することができる。全体流量調整弁４はガス供給源１と一体の構成を有することもでき、ガス供給系主配管２と先端配管部３を総合して、ガス供給管と称する。ガス供給管の材質は、ステンレス等の耐腐食性の金属を用いることが多いが、一般に真空成膜装置を構成する部材に用いられる材料であれば、特定するものではない。
【００２７】
また、先端配管部３は、図示していないプラズマ処理室に向かい、図１の場合は、内面に被膜が形成される容器は口元を下に向けた倒立状態で、プラズマ処理室内の先端配管部にかぶせる位置関係に配置される。先端配管部３の向きに応じて、内面に被膜が形成されるように先端配管部３にかぶせられる容器の向きが決められる。
【００２８】
図２は、本発明のガス供給管の特徴を与える先端配管部３について説明するための外形
模式図である。（ａ）は平面図、（ｂ）は正面図、（ｃ）は側面図である。頭頂部ノズル取り付け部３７により頭頂部ノズル３８が先端配管部の容器本体側３４の最突端に接続される。先端配管部３の他端は、前記ガス供給系主配管２とつながると同時に、プラズマ処理室に設置されて内面に成膜される容器の口元側に対応する端部３３である。この場合、容器は倒立状態で設置されることを表している。
【００２９】
本発明の重要な特徴は、ガス供給管の先端配管部３から噴出する成膜ガスを渦流状態にすることにある。そのために先端配管部３の側壁部に設けた側壁部ノズル３２は、その中心軸が先端配管部３の中心軸と交わらない関係とすることにより、成膜ガスに先端配管部３の側壁を回る回転力を与えることが可能となる。回転力の大きさは噴出ガス流量が大きいほど大きく、また側壁部ノズル中心軸と先端配管部中心軸との距離が大きいほど大きい。従って、本発明に提案する先端配管部はできるだけ外径の大きいものであることが望ましい。また周方向に出来るだけ均一な成膜を行なうために、成膜ガスに回転力を与える側壁部ノズルは複数個必要であり、最低でも２つのノズルを設けるべきである。
【００３０】
先端配管部３に側壁部ノズル３２を複数個設ける手段について図３を併用して説明する。図３は、図２に表した先端配管部３の外形模式図において、図中の２点鎖線で表した各断面で内部の構造を示した断面模式図である。図３（ａ）は図２（ｂ）におけるＡＡ断面図、図３（ｂ）は図２（ｃ）におけるＢＢ断面図、図３（ｃ）は図２（ｂ）におけるＣＣ断面図である。図３（ｂ）に表すとおり、ガス供給系主配管２と先端配管部３との結合部４４より、先端配管部の内側中央を先端配管部内主管４１が上に伸びて、頭頂部ノズル取り付け部３７により頭頂部ノズル３８に接続する。一方、主管４１の途中に側壁に向かって伸びる先端配管部内枝管４２が分岐される。通常は正反対の方向に２本分岐させ、少なくとも枝管の一端は留めネジ４３で先端配管部の側壁に固定される。
【００３１】
主管４１から分岐した枝管４２の先端に側壁部ノズル３２を接続する。枝管４２の先端への側壁部ノズル３２の取り付けにあたっては、側壁部ノズル取り付け部３１を介し、図３（ａ）および図３（ｃ）に示すとおり、側壁部ノズル押し出し雄ネジ挿入部３５および側壁部ノズル押し出し雌ネジ３６により、側壁部ノズル３２の固定と位置調整を行うことができる。側壁部ノズル３２は、主管４１の中心軸の回りの先端配管部外径を超えない円周５１上に配置される。上記の円周５１は、一定の径を決めた仮想の円周を表す。また、側壁部ノズル３２の向きは噴出されるガスが該円周５１上を略接線方向に回転対称の方向で噴き出すように設置される。図３（ｃ）には、側壁部ノズル３２が２つで、側壁部ノズルからのガス噴出方向５２がそれぞれ円周５１の略接線方向に１８０度の回転対称の方向である例を示す。
【００３２】
更に言えば、噴出ガスが回転力を生み出す複数の側壁部ノズルは周方向に均等に配分されるべきであり、複数の側壁部ノズル３２の中心軸と主管４１の中心軸とを結ぶ複数の垂線を主管４１を法線方向とする平面に投影する時の、内分される中心角の大きさを規定することにより、複数の側壁部ノズルの均等な配分を実現できる。
【００３３】
すなわち、上記で説明した内分される中心角の大きさは、（３６０度÷側壁部ノズル数）×（Ｎ÷２）、ここでＮは２以上で側壁部ノズル数を超えない範囲から適宜選ばれた偶数、で規定される。例えば、側壁部ノズル数が８の場合、Ｎを２，４，８に選べば、内分される中心角の大きさは、それぞれ４５度、９０度、１８０度となる。側壁部ノズル３２を周方向に均等配分する趣旨に最も適うのは、Ｎ＝２の４５度のケースであるが、先端配管部３の内部構造が複雑化するので、必ずしも、Ｎ＝２には限定しない。また、Ｎ＝６を選択しない理由は、先端配管部３の内部構造との対応が困難なためである。もちろん、主管４１に沿って枝管４２の分岐位置をずらし、側壁部ノズル３２を同一平面上ではなく、重層構造にすることも場合により必要である。さらに、側壁部ノズル数が奇数の場合は、
実質的に意味のあるＮの選定は２のみとなる。また、上記の内分される中心角の誤差は最大でも±１０度以内にとどめる必要がある。これは容器周方向に成膜ガスが偏在すると、渦流を発生させても十分な効果が得られないためである。
【００３４】
成膜ガスの渦流効果とは、プラズマ処理室内で内面に被膜が形成される容器において、ガスが容器内面を層状に流れるのではなく、すべての分子が容器内面に斜めに衝突して跳ね返るという動作を繰り返し、容器の中心部にあるガス分子でさえも容器壁面に衝突する確率が高くなることにあると考えられる。すはわち成膜ガスが反応して作られた生成物を容器壁面に吸着させる方法として、遠心力を与えて積極的に成膜を進めることが、この渦流成膜の狙いである。そして渦流は排気を伴いながら進行するため螺旋状に運動し、その間にも未反応ガスが容器壁面に接近するので、上流側から下流の口元部に向かって順次成膜していくと考えられる。
【００３５】
更には、渦流を作る一部ないしはすべての側壁部ノズル３２の向きを、水平面に対して容器底部よりに傾ける、すなわち倒立型ではある程度の仰角を設けて上向きの渦流をつくることで、成膜ガスの流れの均一化と成膜効率向上の効果が大きくなる。
【００３６】
渦流効果は主に容器側面の成膜均一化にあるが、容器底部にも十分な成膜を行なうためにはガス供給管の頭頂部にも主管４１の中心軸と同一の中心軸を有する頭頂部ノズル３８を設けることで、この目的に寄与することが可能である。
【００３７】
頭頂部ノズル３８は供給側から直線的に配されるため、側壁部ノズル３２と比べてガス流動の圧力損失が小さい。そのため相対的に圧力損失の大きい側壁部ノズルに起因する渦流が弱くなり、成膜均一化の効果が小さくなってしまう。図４は図３（ｂ）に対応するガス供給管の先端配管部の他の例を示す断面模式図である。前記の不具合を改良するために、頭頂部手前の配管途中に頭頂部ノズル３８へ向かうガスの流量を抑えるための弁を取り付けて直線的な噴流を抑制するように調整すると、渦流発生のための側壁部ノズル３２から多くの成膜ガスが噴出するので有効である。図４に示すように、先端配管部内で、枝管４２との分岐を過ぎて頭頂部ノズル３８に通じる主管４１に流量調整弁４５を設ける。流量調整弁４５は先端配管部の側壁に調整つまみを露出させることにより、随時、頭頂部ノズル３８の流量調整が可能であり、同時に側壁部ノズル３２へのガスの分配比率を変えることになるので、側壁部ノズル３２の流量調整も間接的に行う。また、頭頂部ノズル３８は、予め噴出有効面積を小さく設定して流量を絞り込むことにより、側壁部ノズル３２との間で、半固定のガス分配比率を決める構造にしても良い。なお、ガス流量全体の調整は、図１のガス供給系の全体概略図に示す全体流量調整弁４により行う。
【００３８】
渦流を作る複数の側壁部ノズル３２は、先端配管部３の外周部に配置され、前記内分される中心角の大きさが、すべて（３６０度÷側壁部ノズル数）×（Ｎ÷２）で等分されている必要がある。この理由は容器周方向に均一なガス環境を作るためである。また容器を倒立設置する場合、上下方向の成膜均一性を高める必要性に応じて、側壁部ノズルを設置する上下方向をすべて同じ高さに設置する必要はないが、同一水平面上に少なくとも２つの側壁部ノズルを中心角が１８０度になるよう設置することが望ましい。そしてこのような側壁部ノズルが２組あって設置高さに段差を設ける場合、側壁部ノズル数は４なのでそれぞれの中心軸から主管の中心軸に下ろした垂線を水平面に投影した中心角はＮを４として１８０度でも良いし、Ｎを２として９０度でも良い。
【００３９】
また、側壁部ノズルの水平面に対する角度は、どれも同じ角度にすることが望ましく、加工費用と加工精度を考慮すれば水平に設定するべきである。それでも上下方向のガスの分布を均一化するためには、仰角乃至俯角を設けることは可能である。しかしその角度は周方向に渦流を起こすことが目的であるから、水平面に対してせいぜい３０度以内に設定
するべきである。
【００４０】
また、渦流の回転力は先端配管部の中心から側壁部ノズルまでの距離とガス流量との積に比例すると考えられるので、先端配管部の外径はできるだけ大きいほうがより目的に適う。しかしながら成膜ガスの排気量を充分に確保するためには、容器の口元部分では先端配管部の外径は細くした方が良い。そこで、一般的には単純な円筒形状であるはずの先端配管部を、例えば２つの円筒を繋げた構造とするなど、プラズマ処理される容器の口元側に対応する端部と容器本体側に対応する部分のそれぞれの先端配管部の外径が異なるようにすることで、渦流効果と排気効果を両立させることが可能である。当然ながら先端配管部の最大径は容器口内径より小さい。
【００４１】
ガス供給管の先端配管部３に設ける各ノズルには、直径０．２〜０．５ｍｍの孔乃至短辺方向が０．２〜０．５ｍｍのスリットを使う必要がある。その理由は、上記のサイズが０．２ｍｍ未満ではガスの噴出流量が不充分となることが多く、また、０．５ｍｍを超えるとガス供給管の内部でプラズマが発生して、その発熱によりプラスチック容器が変形するとか、噴出孔の目詰まりが起こりやすいからである。孔は先端配管部に直接掘り込めるので簡便である一方、加工状態によって出口損失が変わってしまうという欠点がある。そのため、孔数を多くすることで均一化を図る必要がある。また、幅０．２〜０．５ｍｍのスリットは、すでにそのように加工された部品をノズル部分に取り付けることでよく、寸法精度が高いので、本発明に示した渦流を起こすガス供給管で成膜の質と厚さともに均一化を計りやすい。
【００４２】
ガス供給管の先端配管部３に設ける各ノズルについては、更に０．２〜０．５ｍｍのスリット短辺幅に対して奥行き寸法を１０倍以上にとることで、仮にガス供給管の内部圧力が上昇してプラマが発生しやすい状態になっても、これの発生を防止できることが発明者らの調査で確認されており、ガス出口が生成物の発生も抑制することが可能である。
【００４３】
プラズマＣＶＤ法で酸化珪素薄膜をコーティングするために使用できる原料ガスについては、主ガスとしてヘキサメチルジシロキサン（以下ＨＭＤＳＯと称する）の他、トリメチルシロキサンなどを用いることが可能である。これらのガスは分子量が大きく、容器内部でのガス濃度の制御が難しいが、本発明のガス供給管により均一な渦流を作り出すことによって、酸化珪素被膜の良質な成膜が可能になる。また、反応ガスとしては、酸素の他、オゾン、二酸化炭素などを用いることが可能である。
【００４４】
プラズマＣＶＤ法でダイヤモンド・ライク・カーボンをコーティングするために使用できる原料ガスについては、主ガスとしてメタン、アセチレンなどを用いることが可能であり、また、キャリアガスとしては、アルゴンの他、ヘリウムなど不活性ガスを用いることが可能である。ダイヤモンド・ライク・カーボンの成膜においては、プラズマ処理室内の容器内部に残留する酸素の影響を受け易いが、本発明のガス供給管を用いれば、成膜ガスの渦流のはたらきにより、残留ガスの吐き出し効果で残留酸素が減少し、炭素被膜の良質な成膜が可能になる。
【００４５】
プラスチック容器に成膜する場合、樹脂構成は単層のポリエステルまたはポリエチレン乃至ポリプロピレン、ポリスチレン製であるか、または成膜面がこれらの樹脂で成形された多層容器である。
【実施例１】
【００４６】
口元内径が３０ｍｍ、胴部直径が６０ｍｍ、容器高さが２００ｍｍ、満水量が５００ｍｌで４０ｇのポリエステル製中空容器を延伸ブロー成形してその内側に酸化珪素被膜の成膜を試みた。そこで最大外径が２５ｍｍ、口元側の端部の外径が６．３ｍｍの先端配管部
を有するガス供給管を備えたプラズマ処理室に容器を倒立で挿入した。ガス供給管の先端配管部には、容器の底から３０ｍｍに相当する断面に、先端配管部の中心から半径が９．５ｍｍで径方向と直交する線分を描き、また先端配管部の中心に対して対照となる位置にも同じく直交する線分を描きこれらを中心軸とする側壁部ノズルを設置した。側壁部ノズルには幅０．２ｍｍ長さ２ｍｍ奥行き２．５ｍｍのスリットを2本有する外径３ｍｍ長さ５．３ｍの円筒形状の市販部品を使い、ガス噴出方向を先端配管部の頭頂部側の中心から見ていずれも左向きの回転となるように設置した。また水平面に対しては平行となるように設置した。これを真空引きしてプラズマ処理室と真空ポンプとをつなぐサブチャンバー圧力が１５Ｐａに達してから、ヘキサメチルジシロキサン（ＨＭＤＳＯ）と酸素を流し、そこから３秒経過した後に高周波電源でプラズマを発生させ酸化珪素膜を生成した。成膜装置は８本同時に成膜するバッチ式で、ガス流量はヘキサメチルジシロキサン２０ｓｃｃｍ、酸素４００ｓｃｃｍでアンカーコートを２秒成膜した後、バリア層はＨＭＤＳＯを２ｓｃｃｍに変更して１３秒を１６００Ｗで成膜した。同一チャンバーでの酸素透過度計測結果を表１に示した。
【実施例２】
【００４７】
実施例１のうち水平面に対する側壁部ノズルの角度を仰角１５度に設置し他は同じ条件で成膜した。全チャンバーで酸素透過度を計測した平均値を表１に示した。
【実施例３】
【００４８】
実施例１のうち頭頂部のガス供給管中心軸に、頭頂部ノズルを追加設置した。部品は他のノズルと同様のものを使い、ガス噴出方向は鉛直上向きとした。他は同じ条件で成膜した。全チャンバーで酸素透過度を計測した平均値を表１に示した。
【実施例４】
【００４９】
実施例３のうち容器の底から１００ｍｍに相当する断面にも３０ｍｍ部分と同様に側壁部ノズルを設置した。側壁部ノズルの配置は主管から側壁部ノズルの中心軸に向かって垂線を下ろし、これを水平面に投影して得られる中心角の大きさが、すべて９０度となるように設置し他は同じ条件で成膜した。全チャンバーで酸素透過度を計測した平均値を表１に示した。
【実施例５】
【００５０】
＜比較例１＞
実施例３のうち、ガスの噴出は頭頂部ノズルのみを使用し、かつ頭頂部ノズルには幅０．２ｍｍ長さ２．５ｍｍ奥行き２．５ｍｍのスリットを2本と幅０．２ｍｍ長さ３．５ｍｍ奥行き２．５ｍｍのスリットを2本有する外径５ｍｍ長さ５．３ｍの円筒形状の市販部品を使い、他は同じ条件で成膜した。全チャンバーで酸素透過度を計測した平均値を表１に示した。
【実施例６】
【００５１】
＜比較例２＞
実施例３うち、ガス噴出させるノズルの中心軸が先端配管部内主管の中心軸を通り、孔径が０．５ｍｍに変更した。また設置位置は、先端配管部内主管の中心軸を含む縦断面において、容器底部を起点として３０ｍｍから１５０ｍｍの間を２０ｍｍ間隔で、断面の左右に取り付けた。他は同じ条件で成膜した。全チャンバーで酸素透過度を計測した平均値を表１に示した。
【００５２】
表１に示すとおり、側壁部ノズル設置および向き調整の効果、頭頂部ノズル追加の効果、側壁部ノズルの重層化と均等配置の効果が得られた。
【００５３】
【表１】
2009270187.tif 000003
【図面の簡単な説明】
【００５４】
【図１】ガス供給系の全体を説明するための概略図である。
【図２】ガス供給管の先端配管部について説明するための外形模式図である。（ａ）は平面図、（ｂ）は正面図、（ｃ）は側面図である。
【図３】ガス供給管の先端配管部について説明するための断面模式図である。（ａ）は図２（ｂ）におけるＡＡ断面模式図、（ｂ）は図２（ｃ）におけるＢＢ断面模式図、（ｃ）は図２（ｂ）におけるＣＣ断面模式図である。
【図４】図３（ｂ）に対応するガス供給管の先端配管部の他の例を示す断面模式図である。
【符号の説明】
【００５５】
１・・・ガス供給源
２・・・ガス供給系主配管
３・・・先端配管部
４・・・全体流量調整弁
３１・・側壁部ノズル取り付け部
３２・・側壁部ノズル
３３・・先端配管部の容器口元側の端部
３４・・先端配管部の容器本体側
３５・・側壁部ノズル押し出し雄ネジ挿入部
３６・・側壁部ノズル押し出し雌ネジ
３７・・頭頂部ノズル取り付け部
３８・・頭頂部ノズル
４１・・先端配管部内主管
４２・・先端配管部内枝管
４３・・先端配管部内枝管留めネジ
４４・・主配管と先端配管部との結合部
４５・・先端配管部内流量調整弁
５１・・先端配管部外径を超えない円周
５２・・側壁部ノズルからのガス噴出方向
【図１】
2009270187.tif 000004
【図２】
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【図３】
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【図４】
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