JP2006176865A - DLC FILM OR SiO2 FILM, VESSEL AND CVD FILM DEPOSITION SYSTEM - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、DLC膜又はSiO2膜、容器及びCVD成膜装置に係わり、特に、遮光性及び透明性を有する膜を成膜することができるCVD成膜装置に関する。また、遮光性及び透明性を有するDLC膜又はSiO2膜に関する。また、遮光性及び透明性を有する膜を成膜した容器に関する。 The present invention relates to a DLC film or SiO 2 film, a container, and a CVD film forming apparatus, and more particularly, to a CVD film forming apparatus capable of forming a light-shielding and transparent film. The present invention also relates to a DLC film or a SiO 2 film having light shielding properties and transparency. The present invention also relates to a container in which a film having light shielding properties and transparency is formed.
プラスチック容器は、CとHで形成されたプラスチックであるため、反応性が少なく、薬品及び食品のボトルとして汎用されている。一方で透明であるため遮光性が悪く、内部の薬品等が変質しやすいという欠点もある。そこでプラスチック容器に硬質アモルファスカーボン膜(DLC膜)をコーティングする場合がある。これは、DLC膜をコーティングするとプラスチック容器が褐色に着色され、紫外線を遮断することができるためである。
DLC膜は、炭素間のSP3結合を主体としたアモルファスな炭素で、非常に硬く、絶縁性に優れ、高屈折率で非常に滑らかなモルフォロジを有する硬質炭素膜である。DLC膜を成膜する出発原料としては炭化水素系ガスを用い、Si含有DLC膜を成膜する出発原料としてはSi含有炭化水素系ガスを用いる。
Since plastic containers are plastics formed of C and H, they are less reactive and are widely used as chemical and food bottles. On the other hand, since it is transparent, the light shielding property is poor, and there are also disadvantages that internal chemicals and the like are easily deteriorated. Therefore, there are cases where a plastic container is coated with a hard amorphous carbon film (DLC film). This is because when the DLC film is coated, the plastic container is colored brown and can block ultraviolet rays.
The DLC film is an amorphous carbon mainly composed of SP 3 bonds between carbons, and is a hard carbon film that is very hard, excellent in insulation, and has a high refractive index and a very smooth morphology. A hydrocarbon-based gas is used as the starting material for forming the DLC film, and a Si-containing hydrocarbon-based gas is used as the starting material for forming the Si-containing DLC film.
プラスチック容器へDLC膜をコーティングする場合には、CVD成膜装置が用いられる。図3は、従来のCVD成膜装置の一例を示す概略図である。このCVD成膜装置は真空チャンバー106を備え、この真空チャンバー106は外部電極103を有している。この外部電極103の内部には空間が形成されており、この空間はコーティング対象のプラスチック容器であるペットボトルを収容するためのものである。外部電極103はマッチングボックス(インピーダンス整合器)114に接続されており、マッチングボックス114は同軸ケーブルを介してRF電源(高周波電源)115に接続されている。
When coating a plastic container with a DLC film, a CVD film forming apparatus is used. FIG. 3 is a schematic view showing an example of a conventional CVD film forming apparatus. The CVD film forming apparatus includes a
外部電極103内の空間には内部電極109が差し込まれており、内部電極109の先端は外部電極103内の空間に収容されたペットボトル107の内部に配置される。内部電極109は、その内部が中空からなる管形状を有している。内部電極109の先端にはガス吹き出し口109aが設けられている。内部電極109の基端は三方弁116を介してマスフローコントローラー119の一方側に接続されている。マスフローコントローラー119の他方側は出発原料発生源120に接続されている。この出発原料発生源120は炭化水素ガス等を発生させるものである。
An
内部電極109は接地されている。外部電極103内の空間は真空バルブ128を介して大気に接続している。また、外部電極103内の空間は真空ポンプ121に接続されている。
The
次に、上記CVD成膜装置を用いて容器の内部にDLC膜を成膜する方法について説明する。 Next, a method for forming a DLC film inside the container using the CVD film forming apparatus will be described.
まず、真空バルブ128を開いて真空チャンバー106内を大気開放する。これにより、空気が外部電極103内の空間に入り、真空チャンバー106内が大気圧にされる。次に、外部電極103内の空間にペットボトル107を収容する。この際、内部電極109はペットボトル107内に挿入された状態になる。
First, the
この後、真空バルブ128を閉じた後、真空ポンプ121を作動させることにより、ペットボトル107内を含む真空チャンバー106内が排気され、外部電極103内の空間が真空となる。
Thereafter, the
次に、出発原料発生源120において炭化水素ガスを発生させ、この炭化水素ガスをマスフローコントローラー119によって流量制御する。この後、この流量制御された炭化水素ガスをアース電位の内部電極109を通してガス吹き出し口109aから吹き出す。これにより、炭化水素ガスがペットボトル107内に導入される。そして、真空チャンバー106内とペットボトル107内は、制御されたガス流量と排気能力のバランスによって、DLC成膜に適した圧力に保たれる。
Next, a hydrocarbon gas is generated in the starting
この後、外部電極103にマッチングボックス114を介してRF電源115からRF出力を供給する。これにより、外部電極103と内部電極109間にプラズマが発生する。このとき、マッチングボックス114は、外部電極103と内部電極109のインピーダンスに、インダクタンスL、キャパシタンスCによって合わせている。これによって、ペットボトル107内に炭化水素系プラズマが発生し、DLC膜がペットボトル107の内側に成膜される。このときの成膜時間は数秒程度と短いものである。
DLC膜と反応する物質をプラスチック容器に収容する場合、DLC膜をプラスチック容器の外側に成膜することになる。上記したようにプラスチック容器に収容される物質が紫外線等の光によって変質する場合、DLC膜には遮光性が要求される。また、透明な膜でなければ、プラスチック容器に収容された物質を容器外部から人の目で確認することができないので不便である。従来は、DLC膜の遮光性を維持しつつ透明性を十分に確保することは難しかった。また、プラスチック容器の外側に成膜する膜としては、遮光性及び透明性を有する膜であればDLC以外の材質を用いることも考えられる。 When the substance that reacts with the DLC film is accommodated in the plastic container, the DLC film is formed outside the plastic container. As described above, when the substance contained in the plastic container is altered by light such as ultraviolet rays, the DLC film is required to have a light shielding property. Moreover, if it is not a transparent film | membrane, since the substance accommodated in the plastic container cannot be visually confirmed from the outside of a container, it is inconvenient. Conventionally, it has been difficult to ensure sufficient transparency while maintaining the light shielding properties of the DLC film. Moreover, as a film | membrane formed into a film outside a plastic container, it is also considered to use materials other than DLC, as long as it is a film | membrane which has light-shielding property and transparency.
本発明は上記のような事情を考慮してなされたものであり、その目的は、紫外線に対する遮光性を有し且つ透明性を有する膜を成膜することができるCVD成膜装置を提供することにある。また、本発明の他の目的は、紫外線に対する遮光性及び透明性を有するDLC膜又はSiO2膜を提供することにある。また、本発明の他の目的は、紫外線に対する遮光性及び透明性を有する膜を成膜した容器を提供することにある。 The present invention has been made in view of the above circumstances, and an object of the present invention is to provide a CVD film forming apparatus capable of forming a film having light shielding properties against ultraviolet rays and having transparency. It is in. Another object of the present invention is to provide a DLC film or SiO 2 film having a light shielding property and transparency against ultraviolet rays. Another object of the present invention is to provide a container in which a film having a light shielding property and transparency against ultraviolet rays is formed.
上記課題を解決するため、本発明に係るDLC膜又はSiO2膜は、容器の外側面を囲むように外周電極を配置し、前記容器の外表面に出発原料を供給しながらプラズマCVD法により前記容器の外表面に成膜されたことを特徴とする。 In order to solve the above problems, the DLC film or the SiO 2 film according to the present invention has an outer peripheral electrode disposed so as to surround the outer surface of the container, and the plasma CVD method supplies the starting material to the outer surface of the container. The film is formed on the outer surface of the container.
本発明に係るDLC膜又はSiO2膜は、容器の外側面を囲むように外周電極を配置し、前記容器の口又は首部の内側に電極を配置し、前記容器の外表面に出発原料を供給しながらプラズマCVD法により前記容器の外表面に成膜されたことを特徴とする。 In the DLC film or the SiO 2 film according to the present invention, an outer peripheral electrode is disposed so as to surround an outer surface of the container, an electrode is disposed inside the mouth or neck of the container, and a starting material is supplied to the outer surface of the container. The film was formed on the outer surface of the container by plasma CVD.
本発明に係る容器は、容器の外側面を囲むように外周電極を配置し、前記容器の外表面に出発原料を供給しながらプラズマCVD法により膜が外表面に成膜されたことを特徴とする。 The container according to the present invention is characterized in that an outer peripheral electrode is disposed so as to surround an outer surface of the container, and a film is formed on the outer surface by a plasma CVD method while supplying a starting material to the outer surface of the container. To do.
本発明に係る容器は、容器の外側面を囲むように外周電極を配置し、前記容器の口又は首部の内側に電極を配置し、前記容器の外表面に出発原料を供給しながらプラズマCVD法により膜が外表面に成膜されたことを特徴とする。 In the container according to the present invention, an outer peripheral electrode is disposed so as to surround the outer surface of the container, an electrode is disposed inside the mouth or neck of the container, and a plasma CVD method is performed while supplying a starting material to the outer surface of the container. Thus, the film is formed on the outer surface.
本発明に係るCVD成膜装置は、容器の外表面にプラズマCVD法により膜を成膜するCVD成膜装置であって、
前記容器の外側面を囲むように配置された外周電極と、
前記容器の外表面に出発原料を供給する原料供給機構と、
を具備することを特徴とする。
The CVD film forming apparatus according to the present invention is a CVD film forming apparatus for forming a film on the outer surface of a container by a plasma CVD method,
An outer peripheral electrode disposed so as to surround the outer surface of the container;
A raw material supply mechanism for supplying a starting raw material to the outer surface of the container;
It is characterized by comprising.
このCVD成膜装置によれば、外周電極が容器の外側面を囲んでいるため、容器の側面にバイアスを均等に加えることができる。従って、容器の近傍でプラズマ密度が高くかつ均一になり、紫外線に対する遮光性を有し且つ透明性を有する膜を容器の外表面に成膜することができる。 According to this CVD film forming apparatus, since the outer peripheral electrode surrounds the outer side surface of the container, a bias can be evenly applied to the side surface of the container. Therefore, a plasma density becomes high and uniform in the vicinity of the container, and a film having light shielding properties against ultraviolet rays and transparency can be formed on the outer surface of the container.
本発明に係る他のCVD成膜装置は、首部を有する容器の外表面にプラズマCVD法により膜を成膜するCVD成膜装置であって、
前記容器の首部の内側に配置された電極と、
前記容器の外表面に出発原料を供給する原料供給機構と、
を具備することを特徴とする。
Another CVD film forming apparatus according to the present invention is a CVD film forming apparatus for forming a film on the outer surface of a container having a neck by a plasma CVD method,
An electrode disposed inside the neck of the container;
A raw material supply mechanism for supplying a starting raw material to the outer surface of the container;
It is characterized by comprising.
本発明に係る他のCVD成膜装置は、容器の外表面にプラズマCVD法により膜を成膜するCVD成膜装置であって、
前記容器の口の内側に配置された電極と、
前記容器の外表面に出発原料を供給する原料供給機構と、
を具備することを特徴とする。
Another CVD film forming apparatus according to the present invention is a CVD film forming apparatus for forming a film on the outer surface of a container by a plasma CVD method,
An electrode disposed inside the mouth of the container;
A raw material supply mechanism for supplying a starting raw material to the outer surface of the container;
It is characterized by comprising.
これらのCVD成膜装置によれば、容器の口又は首部の内側に電極が配置されているため、容器の表面全体にバイアスを均等に加えることができる。従って、容器の近傍でプラズマ密度が高くかつ均一になり、紫外線に対する遮光性を有し且つ透明性を有する膜を容器の外表面に成膜することができる。 According to these CVD film forming apparatuses, since the electrodes are arranged inside the mouth or neck of the container, a bias can be applied uniformly to the entire surface of the container. Therefore, a plasma density becomes high and uniform in the vicinity of the container, and a film having light shielding properties against ultraviolet rays and transparency can be formed on the outer surface of the container.
これらのCVD成膜装置において、電極は、容器の首部又は口の内面形状に略相似形の表面を有することが好ましい。また、容器の首部又は口の内面から略等距離の表面を有することが好ましい。 In these CVD film forming apparatuses, the electrode preferably has a surface substantially similar to the inner shape of the neck or mouth of the container. Moreover, it is preferable to have the surface of substantially equal distance from the neck part of the container or the inner surface of the mouth.
また、容器の外側面を囲むように配置された外周電極をさらに具備してもよい。
また、出発原料は、トルエン、TMS、TEOS又はHMDS−Oを用いることも可能である。この場合、容器の外表面に、紫外線に対する遮光性及び透明性を有するDLC膜又はSiO2膜を成膜することが可能となる。
Moreover, you may further comprise the outer periphery electrode arrange | positioned so that the outer surface of a container may be enclosed.
Moreover, toluene, TMS, TEOS, or HMDS-O can also be used as a starting material. In this case, it becomes possible to form a DLC film or SiO 2 film having a light shielding property and transparency against ultraviolet rays on the outer surface of the container.
以上説明したように本発明によれば、紫外線に対する遮光性を有し且つ透明性を有する膜を成膜することができるCVD成膜装置を提供することができる。また、他の本発明によれば、紫外線に対する遮光性及び透明性を有するDLC膜又はSiO2膜を提供することができる。また、他の本発明によれば、紫外線に対する遮光性及び透明性を有する膜を成膜した容器を提供することができる。 As described above, according to the present invention, it is possible to provide a CVD film forming apparatus capable of forming a film having light shielding properties against ultraviolet rays and having transparency. According to another aspect of the present invention, it is possible to provide a DLC film or a SiO 2 film having light shielding properties and transparency with respect to ultraviolet rays. In addition, according to another aspect of the present invention, it is possible to provide a container in which a film having light shielding properties and transparency with respect to ultraviolet rays is formed.
以下、図面を参照して本発明の実施の形態について説明する。
(実施の形態1)
図1は、本発明の実施の形態1によるCVD成膜装置を模式的に示す構成図であり、図2は、図1に示すCVD成膜装置の上部電極を、一部を分解して示す斜視図である。
Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.
(Embodiment 1)
FIG. 1 is a configuration diagram schematically showing a CVD film forming apparatus according to Embodiment 1 of the present invention, and FIG. 2 is a partially exploded view showing an upper electrode of the CVD film forming apparatus shown in FIG. It is a perspective view.
図1に示すCVD成膜装置は硬質アモルファスカーボン膜(DLC膜)をプラスチック容器2の外表面に成膜する装置である。プラスチック容器2は例えば薬品ボトル(バイアル)である。このCVD成膜装置は図示しない真空チャンバーを有しており、この真空チャンバーは図示しないリーク弁及び真空ポンプに接続している。真空ポンプと真空チャンバーの間には図示しない真空バルブが取り付けられている。
The CVD film forming apparatus shown in FIG. 1 is an apparatus for forming a hard amorphous carbon film (DLC film) on the outer surface of the
真空チャンバーの内部には上部電極10及び対向アース電極(下部電極)20が配置されている。上部電極10と対向アース電極20の間隔は0mm〜90mmの範囲で調整可能である。上部電極10はRF整合器34に接続されており、RF整合器34は同軸ケーブルを介して高周波電源32に接続されている。対向アース電極20は接地されており、また原料供給機構のシャワーヘッド(図示せず)が取り付けられている。このシャワーヘッドからは、上部電極10と対向アース電極20の間の空間に出発原料がシャワー状に供給され、これにより出発原料がプラスチック容器2の外表面近傍に供給される。なお上記した原料供給機構は、シャワーヘッドの他に、シャワーヘッドに出発原料を導入する配管22、真空チャンバー外部の図示しないマスフローコントローラー及び出発原料供給源を有している。出発原料としてはトルエンが好適である。また、本実施の形態では、高周波電源を用いているが、低周波やマイクロ波による電源を用いることも可能であり、kHz〜GHzの周波数電源を用いることも可能である。
An
上部電極10は、図1及び図2に示すようにRF整合器34に接続されているRF印加電極12を備えている。RF印加電極12は略円板状の部分を有している。この部分のうち対向アース電極20と対向する面には外周電極14及び内部電極16それぞれが取り付けられている。なおRF印加電極12には、外周電極14が取り付けられている面とは反対側の面及び側面に、RFシールド19が絶縁材19aを介して取り付けられている。
The
外周電極14はプラスチック容器2の外側面を囲むための電極であり、ボルト15によりRF印加電極12に着脱可能に取り付けられている。外周電極14の平面形状はRF印加電極12の略円板状の部分と略同じである。
また外周電極14における対向アース電極20と向き合う面には略円柱状の貫通穴14aが複数設けられている。貫通穴14aは内部電極16、容器固定リング17及びプラスチック容器2を内部に配置するためのものであり、その深さはプラスチック容器2の高さより例えば50mmほど深く、また水平方向の断面の大きさはプラスチック容器2の横断面より大きい。
The outer
A plurality of substantially cylindrical through
内部電極16はプラスチック容器2の内部に挿入される電極であり、プラスチック容器2の口及び首部2aならびにその近傍に位置している。内部電極16の側面は、プラスチック容器2の口及び首部2aならびにその近傍の内面に略沿う形状を有している。すなわち、プラスチック容器2の口及び首部2aならびにその近傍の内面から略等距離の表面を有する。内部電極16の表面はプラスチック容器2の口及び首部2aならびにその近傍の内面形状に略相似形であっても良い。
なお内部電極16は内部電極16の底面及びRF印加電極12それぞれに形成されている雌ネジ孔(図示せず)にビスを通すことにより、RF印加電極12に固定されている。
The
The
容器固定リング17は、中心部に位置する空洞部17bにプラスチック容器2の首部2aを嵌め込んだ状態で、貫通穴14a内部に差し込まれてRF印加電極12に取り付けられる。詳細には、図2に示すように、容器固定リング17は2つのリング分割材17aから構成される。それぞれのリング分割材17aはリングを略2等分した形状であるが、2つのリング分割材17aを組み合わせたときにはリングを形成しつつ該リングの側面に隙間17cが形成されるようになっている。この隙間17cを介して空洞部17bは容器固定リング17側面から外部に開放されている。
The
またリング分割材17aの内周面には凸部17dが設けられている。リング分割材17aの内周面がプラスチック容器2を挟み込む際、凸部17dは首部2aに嵌る。このため、プラスチック容器2は貫通穴14aから抜けなくなる。なおリング分割材17aをRF印加電極12に取り付ける際にはボルト18を用いている。
Further, a
次に、図1に示すCVD成膜装置を用いて容器の外表面にDLC膜を成膜する方法の一例について説明する。本例において上部電極10の外周電極14と対向アース電極20の間隔は例えば30mm以上50mm以下である。
まず真空ポンプと真空チャンバーの間に位置する真空バルブを閉じ、リーク弁を開くことにより真空チャンバーを大気開放する。次いでボルト18及び容器固定リング17をRF印加電極12から取り外す。そして容器固定リング17のリング分割材17aの内側面でプラスチック容器2を挟み込み、プラスチック容器2の首部2aに凸部17dを嵌め込んだ状態で、容器固定リング17及びボルト18をRF印加電極12に取り付ける。このとき内部電極16は空洞部17bに挿通され、プラスチック容器2の内部に挿入され、口及び首部2aならびにその近傍に位置する。
Next, an example of a method for forming a DLC film on the outer surface of the container using the CVD film forming apparatus shown in FIG. 1 will be described. In this example, the distance between the outer
First, the vacuum valve located between the vacuum pump and the vacuum chamber is closed, and the leak chamber is opened to open the vacuum chamber to the atmosphere. Next, the
次いでリーク弁を閉じて真空バルブを開くことにより、真空チャンバーの内部を排気する。このとき容器固定リング17の隙間17cを介して空洞部17b及びプラスチック容器2の内部も排気される。そして、真空チャンバー内部が0.2Torr程度の真空状態になったとき、出発原料であるトルエンを気化させ、この気化したトルエンをマスフローコントローラーによって流量制御して配管22及び対向アース電極20のシャワーヘッドに流す。これにより、外周電極14と対向アース電極20の間にトルエンが導入され、プラスチック容器2の外表面近傍にトルエンが供給される。そして真空チャンバー内は、制御されたガス流量と排気能力のバランスによって、数秒程度で定常状態となり、DLC成膜に適した圧力(例えば0.05〜0.2Torr程度)に保たれる。
Next, the inside of the vacuum chamber is evacuated by closing the leak valve and opening the vacuum valve. At this time, the
この後、高周波電源32からRF整合器34を介して上部電極10のRF印加電極12にRF出力(例えば13.56MHz)を供給する。RF出力は例えば500W以上2000W以下である。このRF出力はRF印加電極12から外周電極14及び内部電極16に伝達する。これにより、外周電極14及び内部電極16と対向アース電極20の間の空間にプラズマが発生し、プラスチック容器2の外表面に硬質アモルファスカーボン膜(DLC膜)が成膜される。このとき、RF整合器34は、上部電極10及び対向アース電極20のインピーダンスを、インダクタンスL、キャパシタンスCによって調整している。
Thereafter, an RF output (for example, 13.56 MHz) is supplied from the high
成膜時にプラスチック容器2の外表面にかかるバイアスが不十分だと、外表面近傍のプラズマ密度が低くなるため、成膜したDLC膜の色は薄くなり、遮光性が悪くなる。バイアスが十分にかかると、外表面近傍のプラズマ密度が高くなるため、成膜したDLC膜は濃い茶色になり、紫外線を十分に遮光する。
If the bias applied to the outer surface of the
これに対し、本実施の形態では、プラスチック容器2の外側面は外周電極14によって囲まれているため、プラスチック容器2の外表面(特に外側面)にはバイアスが均一かつ十分にかかりやすくなる。特に本実施の形態においてはプラスチック容器2の内部に内部電極16を挿入しているため、バイアスはプラスチック容器2の外表面にさらに均一かつ十分にかかりやすくなる。このため、プラスチック容器2の外表面の近傍においてプラズマは広がらずに密度が高く且つ均一になる。従って、成膜したDLC膜は紫外線を十分に遮光し、透明性も有する。また、成膜したDLC膜は、均一性が増すと共に、O2又はH2Oに対するバリア性を有する。
On the other hand, in the present embodiment, since the outer surface of the
ここで外周電極14及び内部電極16それぞれとプラスチック容器2の距離が近すぎるとプラスチック容器2にバイアスがかかりすぎるため、DLC膜は硬くなって剥がれやすくなる。また、内部電極16とプラスチック容器2の距離が遠すぎるとプラスチック容器2にバイアスがかかりにくくなるため、DLC膜の遮光性は低下する。このため外周電極14及び内部電極16それぞれとプラスチック容器2の距離は適宜調節するのが好ましい。例えば外周電極14とプラスチック容器2の距離は、例えば10mm以上20mm以下が好ましい。
Here, if the distance between the outer
なお、プラスチック容器2の温度が上昇することを防ぐためには、成膜を間欠的に繰り返し行うのが好ましい。例えば上部電極10にRF出力を10〜300秒間入力して成膜を行った後、1〜5分ほどRF出力を停止する。これを必要回数(例えば10〜50回)繰り返すことにより、必要な膜厚のDLC膜を成膜することができる。
In order to prevent the temperature of the
成膜が終了すると、真空ポンプと真空チャンバーの間の真空バルブを閉じ、リーク弁を開いて真空チャンバーを大気開放する。そして前述した成膜方法を繰り返すことにより、複数のプラスチック容器2の外表面にDLC膜が成膜される。
When film formation is completed, the vacuum valve between the vacuum pump and the vacuum chamber is closed, the leak valve is opened, and the vacuum chamber is opened to the atmosphere. Then, the DLC film is formed on the outer surfaces of the plurality of
このようにして成膜されたDLC膜は、紫外線に対する遮光性及び及び透明性の双方が良くなる。また、このDLC膜は、O2又はH2Oに対するバリア性を有し、プラスチックへの密着性も良い。具体的には、成膜されたDLC膜において、波長450nmの光が透過する透過率は2.0%以下であり、厚さが0.5μm以上5.0μm以下となる。この膜は、プラスチック容器2にオートクレープ処理(121℃,30分間)を行っても剥離しない。
The DLC film thus formed improves both the light shielding property and the transparency to ultraviolet rays. In addition, this DLC film has a barrier property against O 2 or H 2 O and has good adhesion to plastic. Specifically, in the formed DLC film, the transmittance of light having a wavelength of 450 nm is 2.0% or less, and the thickness is 0.5 μm or more and 5.0 μm or less. This film does not peel even if the
以上のとおり上記実施の形態1によれば、プラスチック容器2の外側面を外周電極14で囲み、かつプラスチック容器2の口及び首部2aの内部に内部電極16を位置させ、外周電極14及び内部電極16にRF出力を入力して、トルエンを出発原料としたプラズマを発生させることにより、波長450nmの光が透過する透過率は2.0%以下であり、厚さが0.5μm以上5.0μm以下のDLC膜を成膜することができる。このDLC膜は、濃い茶色であるため紫外線に対する遮光性がよく、透明性も有する。また、厚さも必要以上に厚くないため、プラスチックへの密着性もよい。
As described above, according to the first embodiment, the outer surface of the
図4は、上記実施の形態1による成膜装置を用いて外表面にDLC膜を成膜したプラスチック容器を示す外観写真である。この図からも実施の形態1による成膜装置で前述したようなDLC膜を成膜できることが確認された。 FIG. 4 is an external photograph showing a plastic container in which a DLC film is formed on the outer surface using the film forming apparatus according to the first embodiment. Also from this figure, it was confirmed that the DLC film as described above can be formed by the film forming apparatus according to the first embodiment.
(実施の形態2)
本実施の形態は、図1及び図2に示すCVD成膜装置を用いてSiO2膜をプラスチック容器の外表面に成膜するものである。なお、CVD成膜装置の構成は実施の形態1と同様であるため、説明を省略する。
(Embodiment 2)
In this embodiment, a SiO 2 film is formed on the outer surface of a plastic container using the CVD film forming apparatus shown in FIGS. Note that the structure of the CVD film forming apparatus is the same as that in Embodiment 1, and thus the description thereof is omitted.
以下、図1及び図2に示すCVD成膜装置を用いて容器の外表面にSiO2膜を成膜する方法の一例について説明する。 Hereinafter, an example of a method for forming a SiO 2 film on the outer surface of the container using the CVD film forming apparatus shown in FIGS. 1 and 2 will be described.
真空チャンバーの内部を排気するまでの操作は実施の形態1と同様である。次いで、真空チャンバー内部が0.2Torr程度の真空状態になったとき、出発原料であるHMDS−O(HexaMethylDiSiloxiane)を気化させ、この気化したHMDS−Oをマスフローコントローラーによって流量制御して配管22及び対向アース電極20のシャワーヘッドに流す。これにより、外周電極14と対向アース電極20の間にHMDS−Oが導入され、プラスチック容器2の外表面近傍にHMDS−Oが供給される。そして真空チャンバー内は、制御されたガス流量と排気能力のバランスによって、数秒程度で定常状態となり、SiO2膜の成膜に適した圧力(例えば0.05〜0.2Torr程度)に保たれる。なお、HMDS−Oの化学式は下記のとおりである。
The operation until the inside of the vacuum chamber is evacuated is the same as in the first embodiment. Next, when the inside of the vacuum chamber is in a vacuum state of about 0.2 Torr, the starting material HMDS-O (HexaMethylDiSiloxiane) is vaporized, and the flow rate of the vaporized HMDS-O is controlled by the mass flow controller to face the piping 22 and the opposite side. It flows through the shower head of the
なお、本実施の形態では、出発原料としてHMDS−Oを用いているが、これに限定されるものではなく、他の出発原料、例えばTMS(TriMethoxySilane)又はTEOS(TetraEthoxySilane)を用いることも可能である。TMS及びTEOSそれぞれの化学式は下記のとおりである。 In this embodiment, HMDS-O is used as a starting material. However, the present invention is not limited to this, and other starting materials such as TMS (TriMethoxySilane) or TEOS (TetraEthoxySilane) can also be used. is there. The chemical formulas of TMS and TEOS are as follows.
この後、高周波電源32からRF整合器34を介して上部電極10のRF印加電極12にRF出力(例えば13.56MHz)を供給する。このRF出力はRF印加電極12から外周電極14及び内部電極16に伝達する。これにより、外周電極14及び内部電極16と対向アース電極20の間の空間にプラズマが発生し、プラスチック容器2の外表面にSiO2膜が成膜される。CVD成膜時の反応は下記のとおりである。
Thereafter, an RF output (for example, 13.56 MHz) is supplied from the high
(1)MNDS−Oが出発原料の場合
Si2(CH3)6O+24N2O→2SiO2+6CO2+9H2O+24N2
Si2(CH3)6O+12O2→2SiO2+6CO2+9H2O
(2)TMSが出発原料の場合
Si(OCH3)3H+10N2O→SiO2+3CO2+5H2O+10N2
Si(OCH3)3H+10O2→SiO2+3CO2+5H2O
(3)TEOSが出発原料の場合
Si(OC2H5)4+24N2O→SiO2+8CO2+10H2O+24N2
Si(OC2H5)4+12O2→SiO2+8CO2+10H2O
(1) When MNDS-O is the starting material
Si 2 (CH 3) 6 O + 24N 2
Si 2 (CH 3) 6 O +
(2) When TMS is the starting material
Si (OCH 3 ) 3 H + 10N 2 O → SiO 2 + 3CO 2 + 5H 2 O + 10N 2
Si (OCH 3 ) 3 H + 10O 2 → SiO 2 + 3CO 2 + 5H 2 O
(3) When TEOS is the starting material
Si (OC 2 H 5 ) 4 + 24N 2 O → SiO 2 + 8CO 2 + 10H 2 O + 24N 2
Si (OC 2 H 5 ) 4 + 12O 2 → SiO 2 + 8CO 2 + 10H 2 O
成膜時にプラスチック容器2の外表面にかかるバイアスが不十分だと、外表面近傍のプラズマ密度が低くなるため、成膜したSiO2膜の紫外線に対する遮光性が悪くなる。バイアスが十分にかかると、外表面近傍のプラズマ密度が高くなるため、成膜したSiO2膜は紫外線を十分に遮光する。
If the bias applied to the outer surface of the
これに対し、本実施の形態においても実施の形態1と同様の理由により、プラスチック容器2の外表面(特に外側面)にはバイアスが均一かつ十分にかかりやすくなる。このため、プラスチック容器2の外表面の近傍においてプラズマは広がらずに密度が高く且つ均一になる。従って、成膜したSiO2膜は紫外線を十分に遮光し、透明性も有する。また、成膜したDLC膜は、均一性が増すと共に、O2又はH2Oに対するバリア性を有する。
On the other hand, even in the present embodiment, for the same reason as in the first embodiment, the outer surface (particularly the outer surface) of the
また、本実施の形態においても実施の形態1と同様の理由により、外周電極14及び内部電極16それぞれとプラスチック容器2の距離は適宜調節するのが好ましい。例えば外周電極14とプラスチック容器2の距離は、例えば10mm以上20mm以下が好ましい。
Also in the present embodiment, for the same reason as in the first embodiment, it is preferable to appropriately adjust the distances between the outer
なお、プラスチック容器2の温度が上昇することを防ぐためには、成膜を間欠的に繰り返し行うのが好ましい。例えば上部電極10にRF出力を10〜300秒間入力して成膜を行った後、1〜5分ほどRF出力を停止する。これを必要回数(例えば10〜50回)繰り返すことにより、必要な膜厚のSiO2膜を成膜することができる。
In order to prevent the temperature of the
成膜が終了すると、真空ポンプと真空チャンバーの間の真空バルブを閉じ、リーク弁を開いて真空チャンバーを大気開放する。そして前述した成膜方法を繰り返すことにより、複数のプラスチック容器2の外表面にSiO2膜が成膜される。
When film formation is completed, the vacuum valve between the vacuum pump and the vacuum chamber is closed, the leak valve is opened, and the vacuum chamber is opened to the atmosphere. Then by repeating the film forming method described above, SiO 2 film is formed into a plurality of outer surface of the
このようにして成膜されたSiO2膜は、紫外線に対する遮光性及び及び透明性の双方が良くなる。また、このSiO2膜は、O2又はH2Oに対するバリア性を有し、プラスチックへの密着性も良い。具体的には、成膜されたDLC膜において、波長450nmの光が透過する透過率は2.0%以下であり、厚さが0.5μm以上5.0μm以下となる。この膜は、プラスチック容器2にオートクレープ処理(121℃,30分間)を行っても剥離しない。
The SiO 2 film thus formed improves both the light shielding property against ultraviolet rays and the transparency. Further, this SiO 2 film has a barrier property against O 2 or H 2 O and has good adhesion to plastic. Specifically, in the formed DLC film, the transmittance of light having a wavelength of 450 nm is 2.0% or less, and the thickness is 0.5 μm or more and 5.0 μm or less. This film does not peel even if the
なお、本発明は上記実施の形態に限定されず、種々変更して実施することが可能である。例えば、原料供給機構の構成は、上記実施の形態に限定されるものではなく、適宜変更して実施することも可能である。
また、上記実施の形態では、内部電極をプラスチック容器の口及び首部の内部に位置させているが、内部電極はプラスチック容器の首部内の一部又は口の内部に位置するものであっても良い。
In addition, this invention is not limited to the said embodiment, It can change and implement variously. For example, the configuration of the raw material supply mechanism is not limited to the above-described embodiment, and can be implemented with appropriate modifications.
Moreover, in the said embodiment, although the internal electrode is located inside the opening | mouth and neck part of a plastic container, an internal electrode may be located in a part in the neck part of a plastic container, or the inside of a mouth | mouth. .
2…プラスチック容器、2a…首部、10…上部電極、12…RF印加電極、14…外周電極、14a…貫通穴、15…ボルト、16…内部電極、17…容器固定リング、17a…リング分割材、17b…空洞部、17c…隙間、17d…凸部、18…ボルト、19…RFシールド、19a…絶縁材、20…対向アース電極(下部電極)、22…配管、32…高周波電源、34…RF整合器、103…外部電極、106…真空チャンバー、108…ペットボトル、109…内部電極、109a…ガス吹き出し口、114…マッチングボックス、115…RF電源、116…三方弁、119…マスフローコントローラー、120…出発原料発生源、121…真空ポンプ、128…真空バルブ
DESCRIPTION OF
Claims (12)
前記容器の外側面を囲むように配置された外周電極と、
前記容器の外表面に出発原料を供給する原料供給機構と、
を具備することを特徴とするCVD成膜装置。 A CVD film forming apparatus for forming a film on the outer surface of a container by a plasma CVD method,
An outer peripheral electrode disposed so as to surround the outer surface of the container;
A raw material supply mechanism for supplying a starting raw material to the outer surface of the container;
A CVD film forming apparatus comprising:
前記容器の首部の内側に配置された電極と、
前記容器の外表面に出発原料を供給する原料供給機構と、
を具備することを特徴とするCVD成膜装置。 A CVD film forming apparatus for forming a film by plasma CVD on an outer surface of a container having a neck,
An electrode disposed inside the neck of the container;
A raw material supply mechanism for supplying a starting raw material to the outer surface of the container;
A CVD film forming apparatus comprising:
前記容器の口の内側に配置された電極と、
前記容器の外表面に出発原料を供給する原料供給機構と、
を具備することを特徴とするCVD成膜装置。 A CVD film forming apparatus for forming a film on the outer surface of a container by a plasma CVD method,
An electrode disposed inside the mouth of the container;
A raw material supply mechanism for supplying a starting raw material to the outer surface of the container;
A CVD film forming apparatus comprising:
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