JP2007016300A - Plasma processing apparatus, and its operating method - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、例えば飲料容器等の被処理容器の表面のいずれか一方又は両方にガスバリア膜などのコーティング膜を形成することができるプラズマ処理装置及びその運転方法に関する。 The present invention relates to a plasma processing apparatus capable of forming a coating film such as a gas barrier film on one or both of the surfaces of a container to be processed such as a beverage container, and an operating method thereof.
近年、プラスチック容器の一つである例えばペット（ＰＥＴ：ポリエチレンテレフタレート）容器は、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)のような硬質の炭素膜やＳｉＯｘのようなシリカ膜を放電プラズマによりコーティングすることが試みられている（特許文献１、２、３）。また、ＤＬＣのような硬質炭素膜成膜により、プラスチック容器やガラス容器などの耐薬品性、耐摩耗性を向上させる試みもある（特許文献４）。 In recent years, for example, PET (polyethylene terephthalate) containers, which are one of plastic containers, have an inner surface such as DLC to prevent permeation of oxygen from the outside and carbon dioxide from the inside (for example, carbonated drinking water). An attempt has been made to coat a hard carbon film such as (Diamond Like Carbon) or a silica film such as SiOx with discharge plasma (Patent Documents 1, 2, and 3). There is also an attempt to improve chemical resistance and wear resistance of plastic containers and glass containers by forming a hard carbon film such as DLC (Patent Document 4).
しかしながら、各種容器は通常三次元の曲面で構成されており、この曲面へ均一にガスバリア膜をコーティングすることは困難である。また、容器の形状やサイズは多種多様であり、容器と同じ形状の放電電極を必要とする従来の技術では、個々の容器に応じた電極を製作する必要があり、その作製作業が困難であるばかりではなく、生産性とコストとの面からも不利である。たとえば自動車用燃料容器は非常に複雑な形状で、かつ多種多様な形状で大型である。従って、任意形状の容器にガスバリア膜などのコーティング膜を容易に形成するプラズマ放電法の出現が望まれている。 However, various containers are usually composed of a three-dimensional curved surface, and it is difficult to uniformly coat the curved surface with the gas barrier film. In addition, the shape and size of the container are various, and in the conventional technology that requires a discharge electrode having the same shape as the container, it is necessary to manufacture an electrode corresponding to each container, and the manufacturing operation is difficult. Not only is it disadvantageous in terms of productivity and cost. For example, the fuel container for automobiles has a very complicated shape and a large variety of shapes. Therefore, the appearance of a plasma discharge method for easily forming a coating film such as a gas barrier film on an arbitrarily shaped container is desired.
本発明は、前記問題に鑑み、任意形状の容器にガスバリア膜を容易にしかも均質に形成することができるプラズマ処理装置及びその運転方法を提供することを課題とする。 In view of the above problems, an object of the present invention is to provide a plasma processing apparatus capable of easily and uniformly forming a gas barrier film in an arbitrarily shaped container, and an operation method thereof.
上述した課題を解決するための本発明の第１の発明は、媒質ガスを供給してプラズマ処理により被処理容器の表面にコーティング膜を形成するプラズマ処理装置において、前記媒質ガスを供給するガス供給部とガス排出部とを有する真空容器本体と、前記真空容器内に配設された被処理容器と、前記被処理容器の外部に設けられた放電用アンテナと、前記放電用アンテナに接続した第１の整合器及び第１の高周波電源とを具備することを特徴とするプラズマ処理装置にある。 A first aspect of the present invention for solving the above-described problem is a gas supply for supplying a medium gas in a plasma processing apparatus for supplying a medium gas and forming a coating film on a surface of a processing target container by plasma processing. A vacuum vessel body having a portion and a gas discharge portion, a processing container disposed in the vacuum container, a discharge antenna provided outside the processing container, and a first connected to the discharge antenna And a first high-frequency power source.
第２の発明は、第１の発明において、前記容器の口部から被処理容器内に媒質ガスを供給する媒質ガス供給部を有することを特徴とするプラズマ処理装置にある。 According to a second aspect of the present invention, there is provided the plasma processing apparatus according to the first aspect, further comprising a medium gas supply unit configured to supply a medium gas from the mouth portion of the container into the processing target container.
第３の発明は、媒質ガスを供給してプラズマ処理により被処理容器の表面にコーティング膜を形成するプラズマ処理装置において、ガス排出部を有する真空容器本体と、前記真空容器内に配設された被処理容器と、前記被処理容器の口部から該被処理容器内に媒質ガスを供給する媒質ガス供給部と、前記被処理容器の外部に設けられた放電用アンテナと、前記放電用アンテナに接続した第１の整合器及び第１の高周波電源とを具備することを特徴とするプラズマ処理装置にある。 According to a third aspect of the present invention, there is provided a plasma processing apparatus for supplying a medium gas and forming a coating film on a surface of a processing container by plasma processing, and the vacuum container main body having a gas discharge portion, and disposed in the vacuum container. A processing container, a medium gas supply unit for supplying a medium gas into the processing container from a mouth of the processing container, a discharging antenna provided outside the processing container, and the discharging antenna. A plasma processing apparatus comprising a connected first matching unit and a first high-frequency power source.
第４の発明は、第２又は３の発明において、前記容器の口部から被処理容器内に挿入され、第２の整合器及び第２の高周波電源と接続された内部電極を有することを特徴とするプラズマ処理装置にある。 A fourth invention is characterized in that in the second or third invention, an internal electrode is inserted into the container to be processed from the mouth of the container and connected to the second matching unit and the second high-frequency power source. In the plasma processing apparatus.
第５の発明は、第４の発明において、前記内部電極が金属筒からなると共に、金属筒の内部に媒質ガスを供給してなることを特徴とするプラズマ処理装置にある。 A fifth invention is the plasma processing apparatus according to the fourth invention, wherein the internal electrode is made of a metal tube and a medium gas is supplied into the metal tube.
第６の発明は、第５の発明において、前記金属筒の外周を絶縁部で被覆してなることを特徴とするプラズマ処理装置にある。 A sixth invention is the plasma processing apparatus according to the fifth invention, wherein the outer periphery of the metal tube is covered with an insulating portion.
第７の発明は、第２又は３の発明において、前記被処理容器内に媒質ガスを供給する媒質ガス供給部が、被処理容器底部近傍に供給口を有することを特徴とするプラズマ処理装置にある。 A seventh invention is the plasma processing apparatus according to the second or third invention, wherein the medium gas supply unit for supplying the medium gas into the processing container has a supply port in the vicinity of the bottom of the processing container. is there.
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、前記放電用アンテナがコイル状であることを特徴とするプラズマ処理装置にある。 An eighth invention is the plasma processing apparatus according to any one of the first to seventh inventions, wherein the discharge antenna has a coil shape.
第９の発明は、第８の発明において、前記コイル状放電用アンテナの導線の断面が偏平形状であることを特徴とするプラズマ処理装置にある。 A ninth aspect of the present invention is the plasma processing apparatus according to the eighth aspect of the present invention, wherein a cross section of the conducting wire of the coiled discharge antenna is a flat shape.
第１０の発明は、第８又は９の発明において、前記コイル状放電用アンテナの導線間の隙間が１ｍｍ以上であることを特徴とするプラズマ処理装置にある。 A tenth invention is the plasma processing apparatus according to the eighth or ninth invention, wherein a gap between the conductors of the coiled discharge antenna is 1 mm or more.
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、前記真空容器本体のガス排出部に電磁遮蔽部材を設けてなることを特徴とするプラズマ処理装置にある。 An eleventh invention is the plasma processing apparatus according to any one of the first to tenth inventions, wherein an electromagnetic shielding member is provided in a gas discharge portion of the vacuum vessel main body.
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、前記被処理容器の周囲に短冊かご状のアース接地した導電体を配設してなることを特徴とするプラズマ処理装置にある。 A twelfth aspect of the invention is a plasma processing apparatus according to any one of the first to eleventh aspects of the invention, wherein a strip cage-shaped grounded conductor is disposed around the processing target container. .
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、真空容器本体内部と被処理容器外部とからなる領域と、被処理容器内部の領域との電位差が、１０〜５０Ｖであることを特徴とするプラズマ処理装置にある。 In a thirteenth aspect according to any one of the first to twelfth aspects, a potential difference between a region formed inside the vacuum vessel main body and the outside of the processing container and a region inside the processing container is 10 to 50V. In the plasma processing apparatus.
第１４の発明は、第１乃至１２のいずれか一つの発明において、真空容器本体内部と被処理容器外部とからなる領域と、被処理容器内部の領域との電位差が、５０〜２５０Ｖであることを特徴とするプラズマ処理装置にある。 In a fourteenth aspect based on any one of the first to twelfth aspects, a potential difference between a region formed inside the vacuum vessel main body and the outside of the processing container and a region inside the processing container is 50 to 250V. In the plasma processing apparatus.
第１５の発明は、第１乃至１２のいずれか一つの発明において、真空容器本体内部と被処理容器外部とからなる領域と、被処理容器内部の領域との電位差が、２５０〜５００Ｖであることを特徴とするプラズマ処理装置にある。 According to a fifteenth aspect, in any one of the first to twelfth aspects, a potential difference between a region formed inside the vacuum vessel main body and the outside of the processing vessel and a region inside the processing vessel is 250 to 500V. In the plasma processing apparatus.
第１６の発明は、第１乃至１５のいずれか一つのプラズマ処理装置の真空容器本体を複数設けてなり、１台の電源からの出力を複数の真空容器本体にスイッチングして使用することを特徴とするプラズマ処理装置の運転方法にある。 A sixteenth invention is characterized in that a plurality of vacuum vessel bodies of any one of the first to fifteenth plasma processing apparatuses are provided, and the output from one power source is switched to a plurality of vacuum vessel bodies for use. The operation method of the plasma processing apparatus is as follows.
第１７の発明は、第１６の発明において、スイッチが高周波電源と整合器との間に介装されていることを特徴とするプラズマ処理装置の運転方法にある。 According to a seventeenth aspect of the invention, there is provided the operating method of the plasma processing apparatus according to the sixteenth aspect, wherein the switch is interposed between the high frequency power source and the matching unit.
第１８の発明は、第１６の発明において、スイッチが整合器と真空容器本体の間に介装されていることを特徴とするプラズマ処理装置の運転方法にある。 According to an eighteenth aspect of the invention, in the sixteenth aspect of the invention, there is provided an operating method of the plasma processing apparatus, wherein the switch is interposed between the matching unit and the vacuum vessel main body.
第１９の発明は、第１６の発明において、スイッチを順次切替して同時に通電している真空容器本体は一つのみであることを特徴とするプラズマ処理装置の運転方法にある。 According to a nineteenth aspect of the invention, in the sixteenth aspect of the invention, there is provided an operating method of a plasma processing apparatus characterized in that only one vacuum vessel main body is energized at the same time by sequentially switching the switches.
第２０の発明は、第１６の発明において、スイッチを同時に通電し、複数の真空容器本体に並列供給することを特徴とするプラズマ処理装置の運転方法にある。 According to a twentieth aspect of the invention, there is provided an operating method of a plasma processing apparatus according to the sixteenth aspect of the invention, wherein the switches are energized simultaneously and supplied in parallel to a plurality of vacuum vessel bodies.
本発明によれば、被処理容器の大きさが真空容器本体よりも小さく、内部に収まる限り、どんなに複雑な形状の容器であってもその表面にガスバリア膜を被覆することができる。 According to the present invention, as long as the size of the container to be processed is smaller than that of the vacuum container main body and can be accommodated inside, the surface of the container can be coated with a gas barrier film, no matter how complicated the container is.
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。 Hereinafter, the present invention will be described in detail with reference to the drawings. Note that the present invention is not limited to the embodiments. In addition, constituent elements in the following embodiments include those that can be easily assumed by those skilled in the art or those that are substantially the same.
本発明による実施例１に係るプラズマ処理装置について、図面を参照して説明する。
図１は、実施例１に係るプラズマ処理装置を示す概略図である。
図１に示すように、本実施例に係るプラズマ処理装置１０Ａは、媒質ガス１１を供給してプラズマ処理により被処理容器１２の表面にバリア膜を形成するプラズマ処理装置において、ガス供給部１４とガス排出部１５とを有する真空容器本体１６と、前記真空容器本体１６内に配設された被処理容器１２と、前記被処理容器１２の外部に設けられた放電用アンテナ１７と、前記放電用アンテナ１７に接続した第１の整合器１８−１及び第１の高周波電源１９−１とを具備するものである。
A plasma processing apparatus according to a first embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings.
FIG. 1 is a schematic diagram illustrating a plasma processing apparatus according to the first embodiment.
As shown in FIG. 1, a plasma processing apparatus 10A according to the present embodiment includes a
前記ガス排出部１５は、前記真空容器本体１６の内部のガスを排出するガス排出部１５ａと被処理容器１２内のガスを排出するガス排出部１５ｂとから構成され、排出部途中にバルブ２１ａ、２１ｂが各々設けられている。
なお、図１中、符号２２は被処理容器１２の口部１２ａを真空容器本体１６のガス排出部１５ｂに装着する装着部である。
The
In FIG. 1,
前記第１の高周波電源１９−１は、例えば周波数１３．５６ＭＨｚの高周波電力を出力するものであり、ケーブル２５に介装された第１の整合器１８−１を通して前記放電用アンテナ１７に接続されている。
The first high-frequency power source 19-1 outputs high-frequency power having a frequency of 13.56 MHz, for example, and is connected to the discharging antenna 17 through a first matching unit 18-1 interposed in the
前記ガス供給部１４からは、ガスバリア膜の原料となる媒質ガス１１が真空容器本体１６内に供給されている。
From the
前記放電用アンテナ１７は、その形状は特に限定されるものではないが、特にコイル状とするのが好ましい。また、図９に示すように前記放電用アンテナ１７を構成するコイル状の導線１７ａの形状は偏平形状とするのがよい。これにより、冷却性能を向上し、水冷を不要とするからである。
また、導体の間隙に当る部分の成膜速度低下を防ぐことにも寄与する。
また、前記導体１７ａは、図９に示すように、その導体１７ａ、１７ａ間の空隙Ｄを、１ｍｍ以上とするのが好ましい。また、導体１７ａの幅Ｗの半分以下とするのが好ましい。これにより、導体間の空隙に対応する被処理容器部分の膜厚が薄くなることを防ぐことができる。
The shape of the discharge antenna 17 is not particularly limited, but it is particularly preferable to have a coil shape. Further, as shown in FIG. 9, the shape of the coiled conductor 17a constituting the discharge antenna 17 is preferably a flat shape. This is because the cooling performance is improved and water cooling is unnecessary.
In addition, it contributes to preventing a decrease in the film forming rate at the portion that contacts the gap between the conductors.
Moreover, as for the said conductor 17a, as shown in FIG. 9, it is preferable that the space | gap D between the conductors 17a and 17a shall be 1 mm or more. Moreover, it is preferable to set it to half or less of the width W of the conductor 17a. Thereby, it can prevent that the film thickness of the to-be-processed container part corresponding to the space | gap between conductors becomes thin.
また、前記導体１７ａは、その周囲を絶縁体で覆うようにするのが好ましい。これにより、容量結合的放電による導体周囲で局所的に強いプラズマが発生することを防ぎ、被処理容器内部・外部に均一な誘導放電を生じさせ、均一な成膜を行う事ができる。なお、前記絶縁体としては、グラスファイバ、テフロン（登録商標）等を例示することができる。 The conductor 17a is preferably covered with an insulator. As a result, it is possible to prevent generation of strong plasma locally around the conductor due to capacitively coupled discharge, and to generate uniform induction discharge inside and outside the container to be processed, thereby performing uniform film formation. Examples of the insulator include glass fiber and Teflon (registered trademark).
また、本実施例では、ガス排出部１５に電磁遮蔽部材２６が設置されている。この電磁遮蔽部材２６を設置することにより、プラズマが排気側に必要以上に広がらないようにしている。前記電磁遮蔽部材２６としては、例えば金属ハニカム状の電磁遮蔽部材とすればよく、その位置は適切なバリア性が得られるよう位置を適正化すればよい。
これにより、第１高周波電源１９−１の電力を効率的に利用できる。また、下流の排気系統へのプラズマの悪影響（例えば排気管への膜付き、回転真空シールの破壊等）を防ぐことができる。
In the present embodiment, an
Thereby, the electric power of the 1st high frequency power supply 19-1 can be utilized efficiently. In addition, adverse effects of plasma on the downstream exhaust system (for example, attachment of a film to the exhaust pipe, breakage of the rotary vacuum seal, etc.) can be prevented.
次に、図１及び図２に示すプラズマ処理装置１０Ａを用いて被処理容器の外面にガスバリア膜を形成する方法を説明する。 Next, a method for forming a gas barrier film on the outer surface of the processing container using the plasma processing apparatus 10A shown in FIGS. 1 and 2 will be described.
先ず、図示しないプッシャーにより真空容器本体１６の底部あるいは上部を開放する。つづいて、被処理容器１２を挿入した後、被処理容器１２の口部１２ａを装着部２２に取り着ける。
その後、図示しないプッシャーにより真空容器本体１６の底部側あるいは底部側を閉めることによって、図１に示すように被処理容器１２を前記放電用アンテナ１７の内部空間に収納する。このとき、前記被処理容器１２内はガス排出部１５ｂにその口部を通して連通される。
First, the bottom or top of the vacuum vessel body 16 is opened by a pusher (not shown). Subsequently, after inserting the processing container 12, the
Thereafter, by closing the bottom side or the bottom side of the vacuum vessel main body 16 with a pusher (not shown), the container 12 to be processed is accommodated in the internal space of the discharge antenna 17 as shown in FIG. At this time, the inside of the processing container 12 is communicated with the
次いで、図示しない排気手段によりガス排出部１５を通して前記真空容器本体１６の内部及び被処理容器１２の内部からガスを排気する。つづいて、媒質ガス１１をガス供給部１４から真空容器本体１６内に供給する。つづいて、ガス供給量とガス排気量のバランスをとり、前記真空容器本体１６内を所定のガス圧力に設定する。
この際、被処理容器１２の内部のガス圧力が外部よりも低くなるように所定のガス圧力に設定する。ガス圧を低くするのは、当該部（内部）に放電がつかないようにするためである。逆に内部の圧力を十分に高くすることで放電をつかないようにしてもよい。
Next, gas is exhausted from the inside of the vacuum vessel main body 16 and the inside of the container 12 to be processed through the
At this time, the gas pressure inside the processing container 12 is set to a predetermined gas pressure so as to be lower than the outside. The reason why the gas pressure is lowered is to prevent discharge from occurring in the portion (inside). On the contrary, the discharge may not be generated by sufficiently increasing the internal pressure.
次いで、第１の高周波電源１９−１から例えば周波数１３．５６ＭＨｚの高周波電力をケーブル２５、第１の整合器１８−１を通して前記放電用アンテナ１７に供給する。
Next, high-frequency power having a frequency of 13.56 MHz, for example, is supplied from the first high-frequency power source 19-1 to the discharging antenna 17 through the
このとき、図２に示すように、前記真空容器本体１６内の被処理容器１２の周囲にプラ
ズマＰが生成される。このようなプラズマの生成によって、媒質ガス１１が前記プラズマで解離されて又は更にイオン化し、ガスバリア膜を形成する製膜種が生成され、この製膜種が前記放電用アンテナ１７内の被処理容器１２の外面に堆積し、その結果均一厚さで均質なガスバリア膜がコーティングされる。
At this time, as shown in FIG. 2, plasma P is generated around the processing target container 12 in the vacuum container main body 16. By the generation of such plasma, the
前記ガスバリア膜の厚さが所定の膜厚に達した後、あるいはあらかじめ決めた成膜時間の後、前記第１の高周波電源１９−１からの高周波電力の供給を停止し、媒質ガスの供給の停止、残留ガスの排気を行い、被処理容器１２内外を大気圧に戻し、外面にガスバリア膜が被覆された被処理容器１２を取り出す。その後、前述した順序に従って被処理容器１２を交換し、次の被処理容器のコーティング作業へ移る。 After the thickness of the gas barrier film reaches a predetermined film thickness or after a predetermined film formation time, the supply of the high frequency power from the first high frequency power supply 19-1 is stopped, and the supply of the medium gas is stopped. Stop and exhaust the residual gas, return the inside and outside of the processing container 12 to atmospheric pressure, and take out the processing container 12 whose outer surface is covered with the gas barrier film. Thereafter, the processing container 12 is exchanged according to the above-described order, and the process proceeds to the next coating process of the processing container.
本発明によれば、被処理容器１２の大きさが真空容器本体１６よりも小さく、内部に収まる限り、複雑な形状の容器であってもその表面に均一なガスバリア膜を被覆することができる。これは高密度なプラズマ中で発生した大量の成膜種が容器の壁まで拡散して膜を形成するという性質を利用したものである。この結果、従来の比較的低密度なプラズマから導電性電極への成膜種イオンの引き寄せ効果を利用する方式で必要であった容器に密着した導電性電極を作製する必要がなくなり、また従来のように容器に密着する際の密着が不十分で間隙があるために不均一に被覆されるということがない。これにより、生産性の向上を図ると共に、成膜の再現性の向上を図ることができる。 According to the present invention, a uniform gas barrier film can be coated on the surface of a container having a complicated shape as long as the size of the container 12 to be processed is smaller than that of the vacuum container main body 16 and fits inside. This utilizes the property that a large amount of film-forming species generated in a high-density plasma diffuses to the wall of the container to form a film. As a result, there is no need to produce a conductive electrode in close contact with a container, which was necessary in the conventional method utilizing the effect of attracting seed ions from a relatively low density plasma to the conductive electrode. In this way, the container is not uniformly coated due to insufficient adhesion and a gap. Thereby, productivity can be improved and reproducibility of film formation can be improved.
ここで、本発明で得られるガスバリア膜とは、ダイヤモンド（炭素原子の結合がＳＰ3結合）に比して、グラファイト（炭素原子の結合がＳＰ2結合）の配合が多い、微小硬度計測法において１０ＧＰａ以下の軟質な炭素膜及び、放電電圧を高くしてグラファイトの配合を少なくして微小硬度計測法において１０〜２０ＧＰａの硬質な炭素膜いわゆるダイヤモンドライクカーボン膜（ＤＬＣ膜）も含まれる。また、ＳｉＯ2あるいはＳｉＯx膜も含まれる。さらには、これらにＣ，メタル原子，Ｎ，Ｏなどの異種原子を極微量〜数％程度の割合で混入した膜も含まれる。また、ここではバリア膜を例としているが、耐薬品性や耐摩耗性向上を目的とする膜も本発明のコーティング膜として含まれる。 Here, the gas barrier film obtained in the present invention is a microhardness measuring method in which the composition of graphite (carbon atom bond is SP 2 bond) is larger than that of diamond (carbon atom bond is SP 3 bond). A soft carbon film of 10 GPa or less and a so-called diamond-like carbon film (DLC film) of a hard carbon film of 10 to 20 GPa in a microhardness measurement method by increasing the discharge voltage to reduce the compounding of graphite. Also included are SiO 2 and SiO x films. Furthermore, a film in which different atoms such as C, metal atoms, N, and O are mixed in a very small amount to a few percent is also included. Here, a barrier film is taken as an example, but a film intended to improve chemical resistance and wear resistance is also included as a coating film of the present invention.
ここで、本発明で被処理容器とは、いわゆるプラスチック等の樹脂容器の他にガラス容器、セラミック容器、紙容器等を例示することができる。 Here, in the present invention, examples of the container to be treated include a glass container, a ceramic container, a paper container and the like in addition to a resin container such as a so-called plastic.
前記容器としては、揮発性液体を充填するプラスチック容器、たとえばプラスチック製の自動車用燃料容器等を挙げることができる。また、それ以外の容器としては、例えば医薬品用プラスチック容器、食品用プラスチック容器を挙げることができる。さらには透過性が高くガスバリア性を必要とする気体の容器も挙げられる。また、プラスチック配管なども本発明では容器と同様であり、内外面のコーティングに本発明が適用できる。 Examples of the container include a plastic container filled with a volatile liquid, such as a plastic automobile fuel container. In addition, examples of other containers include a plastic container for pharmaceuticals and a plastic container for food. Furthermore, a gas container that has high permeability and requires gas barrier properties is also included. Also, plastic pipes and the like are the same as the container in the present invention, and the present invention can be applied to the coating on the inner and outer surfaces.
また、前記容器以外には、有機トランジスタ等の有機電子デバイスにおいて、機能材料を水分や酸素等から保護する必要性の高い保護膜として用いるようにしてもよい。
また、フィルム等に対するガスバリア膜として有効である。さらに、例えば発光層、電極層等の電子材料を有するものであってもよい。例えば電子材料としては、有機ＥＬ（Ｏｒｇａｎｉｃ Ｅｌｅｃｔｒｏ Ｌｕｍｉｎｅｓｃｅｎｃｅ、又は、ＯＬＥＤ（Ｏｒｇａｎｉｃ Ｌｉｇｈｔ Ｅｍｉｔｔｉｎｇ Ｄｉｏｄｅ）ともいう。）又は無機ＥＬ基板の保護膜として炭素膜を用いるようにしてもよい。
In addition to the container, in an organic electronic device such as an organic transistor, the functional material may be used as a protective film having a high necessity for protecting it from moisture or oxygen.
It is also effective as a gas barrier film for films and the like. Furthermore, you may have electronic materials, such as a light emitting layer and an electrode layer, for example. For example, as an electronic material, a carbon film may be used as a protective film of an organic EL (Organic Electro Luminescence or OLED (Organic Light Emitting Diode)) or an inorganic EL substrate.
ここで、前記樹脂としては、ポリエチレンテレフタレート等のポリエステル、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリブテン等のポリオレフィン、ポリスチレン、ポリアミド、ポリカーボネート、ポリアクリロニトリル等の公知の材料を例示することができる。 Here, examples of the resin include known materials such as polyesters such as polyethylene terephthalate, polyolefins such as polyethylene, polypropylene, and polybutene, polystyrenes, polyamides, polycarbonates, and polyacrylonitrile.
ここで、前記第１の高周波電源１９−１からの高周波電力は、例えば１３．５６ＭＨｚとしているが、１乃至１００ＭＨｚとすることができ、特に限定されるものではない。また、その出力も好適には１００〜１０００Ｗの出力としている。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。 Here, the high-frequency power from the first high-frequency power source 19-1 is, for example, 13.56 MHz, but can be 1 to 100 MHz, and is not particularly limited. The output is preferably 100 to 1000 W. The application of the high frequency power may be continuous or intermittent (pulsed).
プラズマ処理時のガス圧力は０．１３３３〜１３３．３Ｐａ程度とするのが好ましい。本実施例は、ガス圧力を比較的低圧として運転することによってその効果を発揮する。製膜に必要なものはプラズマ自体ではなく、膜を構成する製膜種である。製膜種はプラズマ近傍に生成されるが、低圧にすることによりその粒子は直ちに拡散し、速やかに被処理容器の外側表面に到達し膜となる。 The gas pressure during the plasma treatment is preferably about 0.1333 to 133.3 Pa. This embodiment exhibits its effect by operating at a relatively low gas pressure. What is required for film formation is not the plasma itself but the film forming species constituting the film. Although the film-forming species is generated in the vicinity of the plasma, the particles immediately diffuse by making the pressure low, and quickly reach the outer surface of the container to be processed to form a film.
ここで炭素膜をコーティングする場合には、前記媒質ガス１１としては炭化水素を基本とし、例えばメタン、エタン、プロパン、ブタン、ペンタン、ヘキサン等のアルカン類；エチレン、プロピレン、ブテン、ペンテン、ブタジエン等のアルケン類；アセチレン等のアルキン類；ベンゼン、トルエン、キシレン、インデン、ナフタリン、フェナントレン等の芳香族炭化水素類；シクロプロパン、シクロヘキサン等のシクロパラフィン類；シクロペンテン、シクロヘキセン等のシクロオレフィン類などが使用でき、その他一酸化炭素、二酸化炭素なども使用できる。これにより、例えば容器中の例えば酸素、水蒸気、ガソリン等の透過を防止するための炭素膜をコーティングすることができる。また、炭素膜が傾斜機能を有する膜であってもよい。
Here, when coating a carbon film, the
一方、ＳｉＯ2あるいはＳｉＯx膜をコーティングする場合には、ＨＭＤＳＯ（ヘキサメチルジシロキサン）やＴＥＯＳ（テトラエチルオルソシリケート）あるいはシラン等Ｓｉを含む気体と、酸素等の組み合わせが使用できる。 On the other hand, in the case of coating a SiO 2 or SiO x film, a gas containing Si such as HMDSO (hexamethyldisiloxane), TEOS (tetraethylorthosilicate) or silane, and a combination of oxygen and the like can be used.
以上、本実施例によれば、処理容器の外周を覆うように放電用アンテナ１７を配設して、任意形状の被処理容器の外周面に対して、ガスバリア膜を形成することができる。また、本実施例ではプラズマと容器の間に生じるシースへの特別な電圧印加手段を持たないので、コーティング膜（ガスバリア膜）への入射エネルギーは比較的小さく、その結果軟質の炭素膜とすることができるので、容器の外壁面への密着性が向上することとなる。 As described above, according to this embodiment, the discharge antenna 17 is disposed so as to cover the outer periphery of the processing container, and the gas barrier film can be formed on the outer peripheral surface of the processing target container having an arbitrary shape. In addition, in this embodiment, since there is no special voltage application means to the sheath generated between the plasma and the container, the incident energy to the coating film (gas barrier film) is relatively small, and as a result, a soft carbon film is formed. Therefore, the adhesion to the outer wall surface of the container is improved.
本発明による実施例２に係るプラズマ処理装置について、図面を参照して説明する。
図３は、実施例２に係るプラズマ処理装置を示す概略図である。なお、図１の実施例１のプラズマ処理装置と同一の構成部材には同一の符号を付してその説明は省略する。
図３に示すように、本実施例に係るプラズマ処理装置１０Ｂは、実施例１のプラズマ処理装置１０Ａにおいて、被処理容器１２の内部に媒質ガス１１を供給するガス供給管５１が設けられており、被処理容器１２内部に媒質ガス１１を供給するようにしている。
なお、実施例１において設けられていたガス供給部１４からは媒質ガス１１を供給することを停止している。
A plasma processing apparatus according to a second embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings.
FIG. 3 is a schematic diagram illustrating a plasma processing apparatus according to the second embodiment. In addition, the same code | symbol is attached | subjected to the same component as the plasma processing apparatus of Example 1 of FIG. 1, and the description is abbreviate | omitted.
As shown in FIG. 3, the
Note that the supply of the
本実施例では、実施例１と異なり、被処理容器１２内部のガス圧力が外部よりも高くなるように所定のガス圧力に設定するようにしている。
次いで、第１の高周波電源１９−１から例えば周波数１３．５６ＭＨｚの高周波電力をケーブル２５、第１の整合器１８−１を通して前記放電用アンテナ１７に供給する。
そして、図３に示すように、前記被処理容器１２の内部にプラズマＰが生成される。このようなプラズマＰの生成によって、媒質ガス１１が前記プラズマで解離されて又は更にイオン化し、ガスバリア膜を形成する製膜種が生成され、この製膜種が被処理容器１２の内面に堆積し、その結果均一厚さで均質なガスバリア膜がコーティングされる。
In the present embodiment, unlike the first embodiment, the gas pressure inside the processing container 12 is set to a predetermined gas pressure so as to be higher than the outside.
Next, high-frequency power having a frequency of 13.56 MHz, for example, is supplied from the first high-frequency power source 19-1 to the discharging antenna 17 through the
As shown in FIG. 3, plasma P is generated inside the processing container 12. By the generation of such plasma P, the
前記ガス供給管５１は被処理容器１２の底部近傍にその供給口が存在するようにしている。これにより、被処理容器１２内部において媒質ガス１１のガス流れにおけるガス溜まりを解消し、ガス流れを均一となるようにしている。この結果、ガス溜まりにおける気相中で製膜種が反応して固体（粉）となるのを防止し、質の高い膜を製膜することができる。
The
本発明による実施例３に係るプラズマ処理装置について、図面を参照して説明する。
図４は、実施例３に係るプラズマ処理装置を示す概略図である。なお、実施例１又は２のプラズマ処理装置と同一の構成部材には同一の符号を付してその説明は省略する。
図４に示すように、本実施例に係るプラズマ処理装置１０Ｃは、実施例２のプラズマ処理装置１０Ｂにおいて、真空容器本体１６に設置されていたガス供給部１４から、ガスバリア膜の原料となる媒質ガス１１を真空容器本体１６内に供給すると共に、被処理容器１２内にも媒質ガス１１をガス供給管５１により供給するようにしている。
A plasma processing apparatus according to Embodiment 3 of the present invention will be described with reference to the drawings.
FIG. 4 is a schematic diagram illustrating a plasma processing apparatus according to the third embodiment. In addition, the same code | symbol is attached | subjected to the same structural member as the plasma processing apparatus of Example 1 or 2, and the description is abbreviate | omitted.
As shown in FIG. 4, the
本実施例では、実施例１及び２と異なり、被処理容器１２内部のガス圧力と外部とを略同一の所定ガス圧力に設定することにより、外部と内部にプラズマＰが生成されるように調整している。
次いで、第１の高周波電源１９−１から例えば周波数１３．５６ＭＨｚの高周波電力をケーブル２５、第１の整合器１８−１を通して前記放電用アンテナ１７に供給する。
そして、図４に示すように、前記被処理容器１２の内部と外部とにプラズマＰが生成される。このようなプラズマＰの生成によって、媒質ガス１１が前記プラズマで解離されて又は更にイオン化し、ガスバリア膜を形成する製膜種が生成され、この製膜種が被処理容器１２の内面及び外面に堆積し、その結果均一厚さで均質なガスバリア膜がコーティングされる。
In the present embodiment, unlike the first and second embodiments, the gas pressure inside the processing container 12 and the outside are set to substantially the same predetermined gas pressure so that the plasma P is generated outside and inside. is doing.
Next, high-frequency power having a frequency of 13.56 MHz, for example, is supplied from the first high-frequency power source 19-1 to the discharging antenna 17 through the
Then, as shown in FIG. 4, plasma P is generated inside and outside the container 12 to be processed. By the generation of such plasma P, the
本実施例では被処理容器の内面と外面との両面にガスバリア膜を均一に製膜することができる。 In this embodiment, the gas barrier film can be uniformly formed on both the inner surface and the outer surface of the container to be processed.
本発明による実施例４に係るプラズマ処理装置について、図面を参照して説明する。
図５は、実施例４に係るプラズマ処理装置を示す概略図である。なお、実施例１乃至３のプラズマ処理装置と同一の構成部材には同一の符号を付してその説明は省略する。
図５に示すように、本実施例に係るプラズマ処理装置１０Ｄは、実施例１のプラズマ処理装置において、前記被処理容器１２の口部から被処理容器１２内に挿入され、第２の整合器１８−２及び第２の高周波電源１９−２と接続された内部電極５２を有するものである。
本実施例では、前記内部電極５２は、金属筒からなると共に、金属筒の内部に媒質ガス１１を供給するガス供給管５１と一体となっている。
また、内部電極５２の表面積は被処理容器１２の内側の表面積と比較して少なくとも５％以上、被処理容器１２内に内部電極５２が挿入可能な最大表面積とするのがよい。
A plasma processing apparatus according to Embodiment 4 of the present invention will be described with reference to the drawings.
FIG. 5 is a schematic diagram illustrating a plasma processing apparatus according to the fourth embodiment. In addition, the same code | symbol is attached | subjected to the same structural member as the plasma processing apparatus of Examples 1-3, and the description is abbreviate | omitted.
As shown in FIG. 5, the
In the present embodiment, the
Further, the surface area of the
また、本実施例では、前記金属筒の外周を絶縁部により被覆されている。この絶縁膜の被覆により、内部電極５２へのガスバリア膜付着によるマッチングの経時変化を低減するようにしている。
In this embodiment, the outer periphery of the metal cylinder is covered with an insulating portion. By covering the insulating film, the change with time of matching due to the gas barrier film adhering to the
本実施例においても媒質ガス１１の供給は内部電極５２の下端側から行っており、被処理容器１２の底部近傍としている。
Also in this embodiment, the supply of the
次に、図５及び図６に示すプラズマ処理装置１０Ｄを用いて被処理容器の内面にガスバリア膜を形成する方法を説明する。
なお、本実施例では、真空容器本体１６に設けたガス供給部１４からは媒質ガス１１を供給することを停止している。
Next, a method for forming a gas barrier film on the inner surface of the processing container using the plasma processing apparatus 10D shown in FIGS. 5 and 6 will be described.
In the present embodiment, supply of the
本実施例では、実施例２と同様に、被処理容器１２内部のガス圧力が外部よりも高くなるように所定のガス圧力に設定するようにしている。
次いで、第１の高周波電源１９−１から例えば周波数１３．５６ＭＨｚの高周波電力をケーブル２５、第１の整合器１８−１を通して前記放電用アンテナ１７に供給する。
同様に、第２の高周波電源１９−２から例えば周波数１ＭＨｚの高周波電力を第２の整合器１８−２を通して前記内部電極５２に供給する。
そして、図６に示すように、前記被処理容器１２の内部にプラズマＰが生成される。このようなプラズマＰの生成によって、媒質ガス１１が前記プラズマで解離されて又は更にイオン化し、ガスバリア膜を形成する製膜種が生成され、この製膜種が被処理容器１２の内面に堆積し、その結果均一厚さで均質なガスバリア膜がコーティングされる。
ここで、プラズマ状態で決まるイオンの遮断周波数よりも低い周波数にすることにより、イオンが電界の変化に追随できるようになり、コーティング面へのイオンの入射量および入射エネルギーが大きくなる。また、通常のアンテナを用いた誘導方式では、このイオンの遮断周波数は数百ｋＨｚ〜数ＭＨｚであるため、これより若干低い周波数を用いるのが好ましい。なお、低くする場合の範囲としては、例えば数百ｋＨｚ〜１ＭＨｚとするのがよい。
In the present embodiment, as in the second embodiment, the gas pressure inside the processing container 12 is set to a predetermined gas pressure so as to be higher than the outside.
Next, high-frequency power having a frequency of 13.56 MHz, for example, is supplied from the first high-frequency power source 19-1 to the discharging antenna 17 through the
Similarly, a high frequency power of 1 MHz, for example, is supplied from the second high frequency power supply 19-2 to the
Then, as shown in FIG. 6, plasma P is generated inside the processing container 12. By the generation of such plasma P, the
Here, by making the frequency lower than the cutoff frequency of ions determined by the plasma state, the ions can follow the change in the electric field, and the amount of incident ions and the incident energy on the coating surface are increased. Moreover, in the induction method using a normal antenna, the cutoff frequency of this ion is several hundred kHz to several MHz, so it is preferable to use a frequency slightly lower than this. In addition, as a range in the case of making low, it is good to set it as several hundred kHz-1MHz, for example.
本実施例では、放電用アンテナ１７と内部電極５２との高周波電圧を印加することにより、被処理容器１２内のプラズマの電位が印加した高周波電圧に追随して振動し、被処理容器１２内の時間平均した電位が真空容器本体１６内の電位よりも高くなる。この結果、この電位差によりイオンが加速されて被処理容器１２内に衝突することになる。よって、イオン衝撃を与えながら被膜を形成することができる。なお、この衝撃の大きさは印加する高周波電圧で制御することができる。また、この方法によると、従来のように容器の形状に密着した電極を作製しなくても、イオンを引き寄せる効果を得ることが出来る。
例えば第１の高周波電源パワーを４０〜６００Ｗとし、第２の高周波電源パワーを１０〜２００Ｗとするのが好ましい。
In this embodiment, by applying a high-frequency voltage between the discharge antenna 17 and the
For example, it is preferable that the first high-frequency power supply power is 40 to 600 W and the second high-frequency power supply power is 10 to 200 W.
また、本実施例では、内部電極と媒質ガスを供給するガス供給手段とを兼用しているが、別々に設けるようにしてもよい。 In this embodiment, the internal electrode and the gas supply means for supplying the medium gas are also used, but may be provided separately.
本発明による実施例５に係るプラズマ処理装置について、図面を参照して説明する。
図７は、実施例５に係るプラズマ処理装置を示す概略図である。なお、実施例１乃至４のプラズマ処理装置と同一の構成部材には同一の符号を付してその説明は省略する。
図７に示すように、本実施例に係るプラズマ処理装置１０Ｅは、実施例４のプラズマ処理装置１０Ｄにおいて、真空容器本体１６に設置されていたガス供給部１４から、ガスバリア膜の原料となる媒質ガス１１を真空容器本体１６内に供給すると共に、被処理容器１２内にも媒質ガス１１をガス供給管５１により供給するようにしている。
A plasma processing apparatus according to Embodiment 5 of the present invention will be described with reference to the drawings.
FIG. 7 is a schematic diagram illustrating a plasma processing apparatus according to the fifth embodiment. In addition, the same code | symbol is attached | subjected to the same structural member as the plasma processing apparatus of Examples 1-4, and the description is abbreviate | omitted.
As shown in FIG. 7, the plasma processing apparatus 10E according to the present embodiment is a medium that serves as a raw material for the gas barrier film from the
本実施例では、実施例４と異なり、被処理容器１２内部のガス圧力と外部とを略同一の所定ガス圧力に設定するようにしている。
次いで、第１の高周波電源１９−１から例えば周波数１３．５６ＭＨｚの高周波電力をケーブル２５、第１の整合器１８−１を通して前記放電用アンテナ１７に供給する。
同様に、第２の高周波電源１９−２から例えば周波数１ＭＨｚの高周波電力を第２の整合器１８−２を通して前記内部電極５２に供給する。
In the present embodiment, unlike the fourth embodiment, the gas pressure inside the processing container 12 and the outside are set to substantially the same predetermined gas pressure.
Next, high-frequency power having a frequency of 13.56 MHz, for example, is supplied from the first high-frequency power source 19-1 to the discharging antenna 17 through the
Similarly, a high frequency power of 1 MHz, for example, is supplied from the second high frequency power supply 19-2 to the
そして、図７に示すように、前記被処理容器１２の内部と外部とにプラズマＰが生成される。このようなプラズマＰの生成によって、媒質ガス１１が前記プラズマで解離されて又は更にイオン化し、ガスバリア膜を形成する製膜種が生成され、この製膜種が被処理容器１２の内面及び外面に堆積し、その結果均一厚さで均質なガスバリア膜がコーティングされる。
Then, as shown in FIG. 7, plasma P is generated inside and outside the container 12 to be processed. Due to the generation of the plasma P, the
本実施例では被処理容器の内面と外面との両面にガスバリア膜を均一に製膜することができる。 In this embodiment, the gas barrier film can be uniformly formed on both the inner surface and the outer surface of the container to be processed.
本発明による実施例６に係るプラズマ処理装置について、図面を参照して説明する。
図８は、実施例６に係るプラズマ処理装置を示す概略図である。なお、実施例１乃至５のプラズマ処理装置と同一の構成部材には同一の符号を付してその説明は省略する。
図８に示すように、本実施例に係るプラズマ処理装置１０Ｆは、前記被処理容器１２の周囲に、かご状でアース接地したかご状導電体３０を配設してなるものである。
かご状導電体３０が無い場合には、外部に設けた放電用アンテナ１７と内部電極５２との間で電位差が発生するが、かご状導電体３０を設けることにより、ボトル周囲にアース面ができ、効率的かつ安定的に電位差を発生させ、イオン衝撃を高めることができる。また、かご状導電体３０を短冊状にすることにより、コイルにより誘起される磁場による当該導電体中の誘導電流発生を防ぐことができる。
A plasma processing apparatus according to Embodiment 6 of the present invention will be described with reference to the drawings.
FIG. 8 is a schematic diagram illustrating a plasma processing apparatus according to the sixth embodiment. In addition, the same code | symbol is attached | subjected to the same component as the plasma processing apparatus of Example 1 thru | or 5, and the description is abbreviate | omitted.
As shown in FIG. 8, the
When the cage-
この結果、かご状導電体３０を設置することで第２高周波電源１９−２の出力を小さくした場合であっても、設置しない場合と同じような電位差を得ることができる。
As a result, even when the output of the second high-frequency power source 19-2 is reduced by installing the cage-
次に、実施例１乃至５におけるプラズマ処理装置のプラズマの発生状況と、プラズマ電位との関係を説明する。 Next, the relationship between the plasma generation state of the plasma processing apparatus in Examples 1 to 5 and the plasma potential will be described.
図１０は実施例１に係るプラズマ処理装置１０Ａを用いた場合のプラズマ発生の模式図とそれに対応するプラズマ電位（Ｖ）との関係を示すものである。
また、被処理容器１２内部（Ａ領域）のガス組成及び圧力は、残留大気（１００％）であり、０．１〜１０ｍＴｏｒｒである。
また、真空容器本体１６内部（Ｂ領域）のガス組成及び圧力は、アセチレン（１００％）であり、５０〜１００ｍＴｏｒｒである。
第１の高周波電源のパワーは２０〜４００Ｗである。
FIG. 10 is a schematic diagram of plasma generation when the plasma processing apparatus 10A according to the first embodiment is used, and shows the relationship between the plasma potential (V) corresponding thereto.
Moreover, the gas composition and pressure inside the container 12 to be treated (A region) are residual atmosphere (100%), and are 0.1 to 10 mTorr.
Moreover, the gas composition and pressure inside the vacuum vessel main body 16 (B region) are acetylene (100%), and are 50 to 100 mTorr.
The power of the first high-frequency power source is 20 to 400W.
図１０に示すように、被処理容器１２内部（Ａ領域）と真空容器本体１６内部（Ｂ領域）の電圧差は１０〜５０Ｖである。 As shown in FIG. 10, the voltage difference between the inside of the processing container 12 (A region) and the inside of the vacuum vessel main body 16 (B region) is 10 to 50V.
図１１は実施例２に係るプラズマ処理装置１０Ｂを用いた場合のプラズマ発生の模式図とそれに対応するプラズマ電位（Ｖ）との関係を示すものである。
また、被処理容器１２内部（Ａ領域）のガス組成及び圧力は、アセチレン（１００％）であり、５０〜１００ｍＴｏｒｒである。
また、真空容器本体１６内部（Ｂ領域）のガス組成及び圧力は、残留大気（１００％）であり、０．１〜１０ｍＴｏｒｒである。
第１の高周波電源のパワーは２０〜２００Ｗである。
FIG. 11 shows the relationship between the schematic diagram of plasma generation and the corresponding plasma potential (V) when the plasma processing apparatus 10B according to the second embodiment is used.
Moreover, the gas composition and pressure inside the container 12 to be treated (A region) are acetylene (100%), and are 50 to 100 mTorr.
Further, the gas composition and pressure inside the vacuum vessel main body 16 (B region) is the residual atmosphere (100%), and is 0.1 to 10 mTorr.
The power of the first high frequency power supply is 20 to 200 W.
図１１に示すように、被処理容器１２内部（Ａ領域）と真空容器本体１６内部（Ｂ領域）の電圧差は１０〜５０Ｖである。 As shown in FIG. 11, the voltage difference between the inside of the processing container 12 (A region) and the inside of the vacuum vessel body 16 (B region) is 10 to 50V.
図１２は実施例３に係るプラズマ処理装置１０Ｃを用いた場合のプラズマ発生の模式図とそれに対応するプラズマ電位（Ｖ）との関係を示すものである。
また、被処理容器１２内部（Ａ領域）のガス組成及び圧力は、アセチレン（１００％）であり、５０〜１００ｍＴｏｒｒである。
また、真空容器本体１６内部（Ｂ領域）のガス組成及び圧力は、アセチレン（１００％）であり、５０〜１００ｍＴｏｒｒである。
第１の高周波電源のパワーは４０〜６００Ｗである。
FIG. 12 is a schematic diagram of plasma generation when the plasma processing apparatus 10C according to the third embodiment is used, and the relationship between the plasma potential (V) corresponding thereto.
Moreover, the gas composition and pressure inside the container 12 to be treated (A region) are acetylene (100%), and are 50 to 100 mTorr.
Moreover, the gas composition and pressure inside the vacuum vessel main body 16 (B region) are acetylene (100%), and are 50 to 100 mTorr.
The power of the first high frequency power supply is 40 to 600W.
図１２に示すように、被処理容器１２内部（Ａ領域）と真空容器本体１６内部（Ｂ領域）の電圧差は１０〜５０Ｖである。 As shown in FIG. 12, the voltage difference between the inside of the processing container 12 (A region) and the inside of the vacuum vessel main body 16 (B region) is 10 to 50V.
図１３は実施例４に係るプラズマ処理装置１０Ｄを用いた場合のプラズマ発生の模式図とそれに対応するプラズマ電位（Ｖ）との関係を示すものである。
また、被処理容器１２内部（Ａ領域）のガス組成及び圧力は、アセチレン（１００％）であり、５０〜１００ｍＴｏｒｒである。
また、真空容器本体１６内部（Ｂ領域）のガス組成及び圧力は、残留大気（１００％）であり、０．１〜１０ｍＴｏｒｒである。
第１の高周波電源のパワーは４０〜６００Ｗである。また、第２の高周波電源のパワーは１０〜２００Ｗである。
FIG. 13 shows the relationship between the schematic diagram of plasma generation and the corresponding plasma potential (V) when the plasma processing apparatus 10D according to the fourth embodiment is used.
Moreover, the gas composition and pressure inside the container 12 to be treated (A region) are acetylene (100%), and are 50 to 100 mTorr.
Further, the gas composition and pressure inside the vacuum vessel main body 16 (B region) is the residual atmosphere (100%), and is 0.1 to 10 mTorr.
The power of the first high frequency power supply is 40 to 600W. The power of the second high frequency power supply is 10 to 200 W.
図１３に示すように、被処理容器１２内部（Ａ領域）と真空容器本体１６内部（Ｂ領域）の電圧差は２０〜５００Ｖである。 As shown in FIG. 13, the voltage difference between the inside of the processing container 12 (A region) and the inside of the vacuum vessel body 16 (B region) is 20 to 500V.
図１４は実施例５に係るプラズマ処理装置１０Ｅを用いた場合のプラズマ発生の模式図とそれに対応するプラズマ電位（Ｖ）との関係を示すものである。
また、被処理容器１２内部（Ａ領域）のガス組成及び圧力は、アセチレン（１００％）であり、５０〜１００ｍＴｏｒｒである。
また、真空容器本体１６内部（Ｂ領域）のガス組成及び圧力は、アセチレン（１００％）であり、５０〜１００ｍＴｏｒｒである。
第１の高周波電源のパワーは４０〜６００Ｗである。また、第２の高周波電源のパワーは１０〜２００Ｗである。
FIG. 14 is a schematic diagram of plasma generation when the plasma processing apparatus 10E according to the fifth embodiment is used, and the relationship between the plasma potential (V) corresponding thereto.
Moreover, the gas composition and pressure inside the container 12 to be treated (A region) are acetylene (100%), and are 50 to 100 mTorr.
Moreover, the gas composition and pressure inside the vacuum vessel main body 16 (B region) are acetylene (100%), and are 50 to 100 mTorr.
The power of the first high frequency power supply is 40 to 600W. The power of the second high frequency power supply is 10 to 200 W.
図１４に示すように、被処理容器１２内部（Ａ領域）と真空容器本体１６内部（Ｂ領域）の電圧差は２０〜５００Ｖである。 As shown in FIG. 14, the voltage difference between the inside of the processing container 12 (A region) and the inside of the vacuum vessel body 16 (B region) is 20 to 500V.
これらの結果を表１に示す。 These results are shown in Table 1.
図１０に示す実施例１に係るプラズマ放電の模式図の場合には、プラズマから容器壁面間のシースに発生する電圧差が１０〜５０と比較的小さいため、被処理容器１２の壁面に入射するイオンのエネルギーが小さく、軟質膜ができる。そのため、膜厚あたりのバリア性が比較的低いが、密着性の高い膜となる。パワーが大きいほど、製膜速度が速くバリア性も高くなる。 In the case of the schematic diagram of the plasma discharge according to Example 1 shown in FIG. 10, the voltage difference generated from the plasma to the sheath between the vessel wall surfaces is relatively small, 10 to 50, and therefore enters the wall surface of the container 12 to be processed. Ion energy is small, and a soft film is formed. Therefore, although the barrier property per film thickness is relatively low, the film has high adhesion. The higher the power, the faster the film forming speed and the higher the barrier property.
図１１に示す実施例２に係るプラズマ放電の模式図の場合には、被処理容器１２の外部（Ｂ領域）の残留大気を０．１〜１０とすることによって、放電が被処理容器１２の内部（Ａ領域）のみに安定して発生するようになった。なお、膜質は実施例１に係る装置の場合と同様である。 In the case of the schematic diagram of the plasma discharge according to the second embodiment shown in FIG. 11, by setting the residual atmosphere outside the processing container 12 (B region) to 0.1 to 10, the discharge of the processing container 12 is performed. Stablely generated only inside (A region). The film quality is the same as in the case of the apparatus according to Example 1.
図１２に示す実施例３に係るプラズマ放電の模式図の場合には、図１０及び図１１に示す実施例１及び実施例２に係る装置の場合と同様の軟質の膜を製膜することができる。なお、内外の第１高周波電源パワーは実施例１と実施例２との内外のパワーの和と略等しいパワーが必要となる。 In the case of the schematic diagram of the plasma discharge according to Example 3 shown in FIG. 12, a soft film similar to the case of the apparatus according to Example 1 and Example 2 shown in FIGS. 10 and 11 can be formed. it can. The internal and external first high-frequency power supply power is required to be approximately equal to the sum of the internal and external powers of the first and second embodiments.
図１３に示す実施例４に係るプラズマ放電の模式図の場合には、内部電極に印加される電力により被処理容器１２内部（領域Ａ）のプラズマ電位が上昇し、その結果プラズマから容器壁面間のシースに発生する電圧差が大きくなる。この結果、被処理容器１２の壁面に入射するイオンのエネルギーが大きくなり、かつ当該電力でコントロールが可能となる。そのため、膜の硬さ、密着性、バリア性などを適度にコントロールすることができる。また、放電用アンテナに印加する電力のコントロールにより、製膜速度もコントロール可能である。 In the case of the schematic diagram of the plasma discharge according to Example 4 shown in FIG. 13, the plasma potential inside the container 12 (region A) rises due to the power applied to the internal electrode, and as a result, the plasma and the vessel wall surface The voltage difference generated in the sheath increases. As a result, the energy of ions incident on the wall surface of the container 12 to be processed becomes large and can be controlled with the electric power. Therefore, the film hardness, adhesion, barrier properties, etc. can be controlled appropriately. Further, the film forming speed can be controlled by controlling the electric power applied to the discharge antenna.
図１４に示す実施例５に係るプラズマ放電の模式図の場合には、内部電極に印加される電力により被処理容器１２内部（Ａ領域）内のプラズマ電位が上昇し、その結果プラズマから容器壁面間のシースに発生する電圧差が大きくなる。この結果、容器壁面に入射するイオンのエネルギーが大きくなり、かつ当該電力でコントロールが可能となる。そのため、膜の硬さ、密着性、バリア性などを適度にコントロールすることができる。また、放電用アンテナに印加する電力のコントロールにより、製膜速度もコントロール可能である。上記は、特に内面に関して効果がある。外面に関しては状況により効果が異なる。 In the case of the schematic diagram of the plasma discharge according to Example 5 shown in FIG. 14, the plasma potential in the processing container 12 (A region) rises due to the power applied to the internal electrode, and as a result, the plasma wall surface from the plasma The voltage difference generated between the sheaths increases. As a result, the energy of ions incident on the wall surface of the container is increased and can be controlled with the power. Therefore, the film hardness, adhesion, barrier properties, etc. can be controlled appropriately. Further, the film forming speed can be controlled by controlling the electric power applied to the discharge antenna. The above is particularly effective for the inner surface. The effect on the outer surface varies depending on the situation.
本発明によれば、被処理容器１２内部（Ａ領域）と真空容器本体１６内部（Ｂ領域）の電圧差が大きいほど硬い膜となる。 According to the present invention, the larger the voltage difference between the inside of the processing container 12 (A region) and the inside of the vacuum vessel body 16 (B region), the harder the film.
本実施例では、被処理容器１２内部の領域（Ａ領域）と、真空容器本体１６内部と被処理容器１２外部とからなる領域（領域Ｂ）との電位差を１０〜５０Ｖとしているが、本発明はこれに限定されるものではなく、真空容器本体１６内部と被処理容器１２外部とからなる領域（領域Ｂ）との電位差を、電源のパワーを増加させることにより、例えば５０〜２５０Ｖ、又は２５０〜５００Ｖとするようにしてもよい。 In the present embodiment, the potential difference between the region (region A) inside the container 12 to be processed and the region (region B) consisting of the inside of the vacuum container body 16 and the outside of the container 12 is set to 10 to 50V. Is not limited to this, and the potential difference between the region (region B) composed of the inside of the vacuum vessel main body 16 and the outside of the processing container 12 is increased by increasing the power of the power source, for example, 50 to 250 V or 250 You may make it be -500V.
真空容器本体１６内部と被処理容器１２外部とからなる領域（領域Ｂ）との電位差を１０〜５０Ｖとする場合には、８ＧＰａのかなり軟らかい膜とすることができ、電位差を５０〜２５０Ｖとする場合には８〜１０ＧＰａの軟質の膜とすることができ、電位差を２５０〜５００Ｖとする場合には１０〜２０ＧＰａの硬質の膜とすることができる。 In the case where the potential difference between the inside of the vacuum vessel main body 16 and the outside of the processing container 12 (region B) is 10 to 50 V, the membrane can be a considerably soft film of 8 GPa, and the potential difference is 50 to 250 V. In this case, a soft film of 8 to 10 GPa can be obtained, and when the potential difference is set to 250 to 500 V, a hard film of 10 to 20 GPa can be obtained.
次に、前述したようなプラズマ処理装置を用いて、複数の被処理容器に対して製膜するシステムについて説明する。
本システムでは、前述したプラズマ処理装置の真空容器本体を複数（本例では６台）設けてなり、１台の電源からの出力を複数の真空容器本体にスイッチングして使用するようにしている。
Next, a system for forming a film on a plurality of containers to be processed using the plasma processing apparatus as described above will be described.
In this system, a plurality of (six in this example) vacuum vessel bodies of the plasma processing apparatus described above are provided, and the output from one power source is switched to a plurality of vacuum vessel bodies for use.
ここで、図１５に示すプラズマ処理システムでは、６台の真空容器本体１６−１〜１６−６を用いてプラズマ処理を行う場合に、スイッチ４１が第１の高周波電源１９−１と第１の整合器１８−１との間に介装されている。この場合には、第１の整合器１８−１は真空容器本体１６の数だけ必要となり、６台の第１の整合器１８−１−１〜１８−１−６により制御している。これにより、スイッチの耐電圧、あるいは、電流容量の低減によるコストの削減を図ることができる。 Here, in the plasma processing system shown in FIG. 15, when the plasma processing is performed using the six vacuum vessel main bodies 16-1 to 16-6, the switch 41 is connected to the first high-frequency power source 19-1 and the first high-frequency power source 19-1. It is interposed between the matching unit 18-1. In this case, the number of the first matching units 18-1 is required by the number of the vacuum vessel main bodies 16, and is controlled by the six first matching units 18-1-1-1 to 18-1-6. As a result, the voltage can be reduced by reducing the withstand voltage of the switch or the current capacity.
また、図１６に示すプラズマ処理システムでは、第１の整合器１８−１と複数の真空容器本体１６−１〜１６−６の間に介装されたスイッチ４２−１〜４２−６を用いてスイッチングしている。
この場合、図１５のシステムに較べて整合器数の低減によるコストの削減を図ることができる。なお、本システムでは、耐電圧のスイッチが必要となる。
In the plasma processing system shown in FIG. 16, the switches 42-1 to 42-6 interposed between the first matching unit 18-1 and the plurality of vacuum vessel main bodies 16-1 to 16-6 are used. Switching is in progress.
In this case, the cost can be reduced by reducing the number of matching units as compared with the system of FIG. In this system, a withstand voltage switch is required.
また、前記システムにおいて、順次切替えを行い、同時に通電している真空容器本体は１つのみとしてもよい。これにより、複数の真空容器本体１６−１〜１６−６に通電した際に、真空容器本体間のインピーダンス等のバラツキにより入力パワーが均等にならないことを防ぐことができるからである。 Moreover, in the said system, it is good also as only one vacuum vessel main body which switches sequentially and is energized simultaneously. This is because when the plurality of vacuum vessel main bodies 16-1 to 16-6 are energized, it is possible to prevent the input power from being equalized due to variations in impedance between the vacuum vessel main bodies.
また、これとは反対に複数の真空容器本体１６−１〜１６−６に同時に通電するようにしてもよい。これは、負荷インピーダンスが大きく異ならない場合には、上述したような通電は１つのみとする必要はなく、電源数を削減できる。なお、従来の可変容量の場合に較べて、プラズマが均等になるので、同時に通電が可能となる。 On the contrary, a plurality of vacuum vessel main bodies 16-1 to 16-6 may be energized simultaneously. If the load impedance is not greatly different, it is not necessary to use only one energization as described above, and the number of power supplies can be reduced. In addition, since the plasma becomes uniform as compared with the case of a conventional variable capacitor, energization is possible at the same time.
また、前記システムは第１の高周波電源のみの場合を説明したが、第２の高周波電源を用いる場合も同様である。なお、両者の電源を共用とすることもできる。
これにより、電源コストの低減を図ることができる。
Moreover, although the said system demonstrated the case where only the 1st high frequency power supply was used, it is the same also when using a 2nd high frequency power supply. Note that both power sources can be shared.
Thereby, reduction of power supply cost can be aimed at.
また、前記システムにおいて、どちらかの伝送系にコンデンサ等を用いた位相調整器を設置して、それぞれに印加される高周波の位相差を調整（適正化）するようにしてもよい。これにより、プラズマポテンシャルの増加、プラズマ生成効率の向上を図ることができる。 In the above system, a phase adjuster using a capacitor or the like may be installed in either transmission system to adjust (optimize) the phase difference between the high frequencies applied to each. Thereby, it is possible to increase the plasma potential and improve the plasma generation efficiency.
以上のように、本発明に係るプラズマ処理装置は、ガスバリア膜の膜質が良好で、均一な膜厚を被処理容器の外面、内面又は両面にコーティングされ、酸素および二酸化炭素に対するバリア性が優れた例えばプラスチック容器の製造に用いることに適している。 As described above, the plasma processing apparatus according to the present invention has good gas barrier film quality, and a uniform film thickness is coated on the outer surface, inner surface, or both surfaces of the container to be processed, and has excellent barrier properties against oxygen and carbon dioxide. For example, it is suitable for use in the manufacture of plastic containers.
１０Ａ〜１０Ｆ プラズマ処理装置
１１ 媒質ガス
１２ 被処理容器
１４ ガス供給部
１５ ガス排出部
１６ 真空容器本体
１７ 放電用アンテナ
１８−１ 第１の整合器
１８−２ 第２の整合器
１９−１ 第１の高周波電源
１９−２ 第２の高周波電源
５２ 内部電極
10A to 10F
Claims (20)
前記媒質ガスを供給するガス供給部とガス排出部とを有する真空容器本体と、
前記真空容器内に配設された被処理容器と、
前記被処理容器の外部に設けられた放電用アンテナと、
前記放電用アンテナに接続した第１の整合器及び第１の高周波電源とを具備することを特徴とするプラズマ処理装置。 In a plasma processing apparatus for supplying a medium gas and forming a coating film on the surface of a container to be processed by plasma processing,
A vacuum vessel main body having a gas supply section for supplying the medium gas and a gas discharge section;
A container to be processed disposed in the vacuum container;
A discharge antenna provided outside the container to be treated;
A plasma processing apparatus comprising: a first matching unit connected to the discharge antenna; and a first high-frequency power source.
前記容器の口部から被処理容器内に媒質ガスを供給する媒質ガス供給部を有することを特徴とするプラズマ処理装置。 In claim 1,
A plasma processing apparatus comprising: a medium gas supply unit configured to supply a medium gas from a mouth portion of the container into a processing target container.
ガス排出部を有する真空容器本体と、
前記真空容器内に配設された被処理容器と、
前記被処理容器の口部から該被処理容器内に媒質ガスを供給する媒質ガス供給部と、
前記被処理容器の外部に設けられた放電用アンテナと、
前記放電用アンテナに接続した第１の整合器及び第１の高周波電源とを具備することを特徴とするプラズマ処理装置。 In a plasma processing apparatus for supplying a medium gas and forming a coating film on the surface of a container to be processed by plasma processing,
A vacuum vessel main body having a gas discharge part;
A container to be processed disposed in the vacuum container;
A medium gas supply unit for supplying a medium gas from the mouth of the container to be processed into the container to be processed;
A discharge antenna provided outside the container to be treated;
A plasma processing apparatus comprising: a first matching unit connected to the discharge antenna; and a first high-frequency power source.
前記容器の口部から被処理容器内に挿入され、第２の整合器及び第２の高周波電源と接続された内部電極を有することを特徴とするプラズマ処理装置。 In claim 2 or 3,
A plasma processing apparatus having an internal electrode inserted into a processing container from the mouth of the container and connected to a second matching unit and a second high-frequency power source.
前記内部電極が金属筒からなると共に、金属筒の内部に媒質ガスを供給してなることを特徴とするプラズマ処理装置。 In claim 4,
A plasma processing apparatus, wherein the internal electrode is made of a metal tube and a medium gas is supplied into the metal tube.
前記金属筒の外周を絶縁部で被覆してなることを特徴とするプラズマ処理装置。 In claim 5,
A plasma processing apparatus, wherein an outer periphery of the metal cylinder is covered with an insulating portion.
前記被処理容器内に媒質ガスを供給する媒質ガス供給部が、被処理容器底部近傍に供給口を有することを特徴とするプラズマ処理装置。 In claim 2 or 3,
A plasma processing apparatus, wherein a medium gas supply unit for supplying a medium gas into the processing container has a supply port in the vicinity of the bottom of the processing container.
前記放電用アンテナがコイル状であることを特徴とするプラズマ処理装置。 In any one of Claims 1 thru | or 7,
The plasma processing apparatus, wherein the discharge antenna has a coil shape.
前記コイル状放電用アンテナの導線の断面が偏平形状であることを特徴とするプラズマ処理装置。 In claim 8,
A plasma processing apparatus, wherein a cross section of a conducting wire of the coiled discharge antenna is flat.
前記コイル状放電用アンテナの導線間の隙間が１ｍｍ以上であることを特徴とするプラズマ処理装置。 In claim 8 or 9,
The plasma processing apparatus, wherein a gap between the conductors of the coiled discharge antenna is 1 mm or more.
前記真空容器本体のガス排出部に電磁遮蔽部材を設けてなることを特徴とするプラズマ処理装置。 In any one of Claims 1 thru | or 10,
A plasma processing apparatus, wherein an electromagnetic shielding member is provided in a gas discharge portion of the vacuum vessel main body.
前記被処理容器の周囲に短冊かご状のアース接地した導電体を配設してなることを特徴とするプラズマ処理装置。 In any one of Claims 1 thru | or 11,
A plasma processing apparatus comprising a strip cage-like grounded conductor disposed around the container to be processed.
真空容器本体内部と被処理容器外部とからなる領域と、被処理容器内部の領域との電位差が、１０〜５０Ｖであることを特徴とするプラズマ処理装置。 In any one of claims 1 to 12,
A plasma processing apparatus, wherein a potential difference between a region formed inside the vacuum vessel main body and the outside of the processing container and a region inside the processing container is 10 to 50V.
真空容器本体内部と被処理容器外部とからなる領域と、被処理容器内部の領域との電位差が、５０〜２５０Ｖであることを特徴とするプラズマ処理装置。 In any one of claims 1 to 12,
A plasma processing apparatus, wherein a potential difference between a region formed inside the vacuum vessel main body and the outside of the processing container and a region inside the processing container is 50 to 250V.
真空容器本体内部と被処理容器外部とからなる領域と、被処理容器内部の領域との電位差が、２５０〜５００Ｖであることを特徴とするプラズマ処理装置。 In any one of claims 1 to 12,
A plasma processing apparatus, wherein a potential difference between a region formed inside the vacuum vessel main body and the outside of the processing container and a region inside the processing container is 250 to 500V.
スイッチが高周波電源と整合器との間に介装されていることを特徴とするプラズマ処理装置の運転方法。 In claim 16,
A method for operating a plasma processing apparatus, wherein the switch is interposed between a high-frequency power source and a matching unit.
スイッチが整合器と真空容器本体の間に介装されていることを特徴とするプラズマ処理装置の運転方法。 In claim 16,
A method of operating a plasma processing apparatus, characterized in that a switch is interposed between the matching unit and the vacuum vessel body.
スイッチを順次切替して同時に通電している真空容器本体は一つのみであることを特徴とするプラズマ処理装置の運転方法。 In claim 16,
A method of operating a plasma processing apparatus, wherein only one vacuum vessel body is energized at the same time by sequentially switching the switches.
スイッチを同時に通電し、複数の真空容器本体に並列供給することを特徴とするプラズマ処理装置の運転方法。 In claim 16,
A method for operating a plasma processing apparatus, wherein the switches are energized simultaneously and supplied to a plurality of vacuum vessel bodies in parallel.
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