CN101268538B - 空心体内面的等离子体处理的方法和设备 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种用于工件、特别是空心体形的工件的等离子体处理的方法,其中在一反应器室内将一处理区域至少部分地抽成真空,将一过程气体导入处理区域内、特别是工件的空腔中,并且借助于射进的电磁能量在导入处理区域的过程气体中触发等离子体;其特征在于,过程气体在等离子体处理过程中在区域的对置的两端之间流过处理区域。
Description
技术领域
本发明总体上涉及空心体形的基材、特别是小直径的基材、例如典型的药物封装件的内面的等离子体处理。
背景技术
由EP 1 206 389 B1已知一种用于材料在塑料容器中无菌封装的方法和设备。对此实施等离子体处理,例如等离子体灭菌,其中在容器壁的不同的区域内进行等离子体的空间上的和/或时间上的选择性的激发。利用该方法和设备应可实施在塑料容器如安瓿、瓶子或管形瓶中液体的无菌的、在药品的情况下甚至无热解的封装并且可与其他的处理步骤相组合。
EP 1 250 190 A1描述一种用于空心体的均匀涂膜的方法,其中将空心体的敞开的一端用一盖气密地密封,将空心体装入一诱发等离子体的CVD反应器中,给空心体设置真空,调准一涂膜温度并且实现诱发等离子体的涂膜。
此外由DE 196 29 877 C1已知一种CVD方法和设备用于空心体的内部涂膜,其中涂膜质量已在制造过程中可以预告。对此采用一等离子体脉冲方法,其中通过时间上的一系列的触发脉冲触发等离子体,同时不仅在加热阶段而且在涂膜阶段的时期测量和评定一氧等离子体随触发脉冲的光脉冲的时间上的校正,以及涂膜气体的至少一个发射谱线的强度。
DE 196 34 795 C2描述一种等离子体CVD设备,包括一排微波等离子体电极和一控制电路。每两个邻近的等离子体电极对此通过控制电路到不同的时间施加以微波脉冲,其中脉冲的持续时间短于一通常用于等离子体脉冲CVD方法的脉冲的持续时间。
由DE 44 38 359 C2已知一种塑料容器,包括一阻挡涂膜,其中阻挡涂膜由层叠构成,该层叠具有由一个或多个无机的氧化物、氮化物或氮氧化物或其混合物组成的无机的材料和一有机的聚合材料的连续设置的阻挡层。层叠对此包括至少两个无机材料的阻挡层。各层优选借助于等离子体聚合作用沉积。
发明内容
本发明的目的在于,改进小的和/或长形的具有狭窄横截面的空心体的等离子体处理。这样的空心体形的工件的涂膜是一技术的挑战,其至今只不充分地得到解决。
依此本发明提供一种用于空心体形的工件的等离子体处理的方法,其中在一反应器室内将一处理区域至少部分地抽成真空,将一过程气体导入处理区域,例如工件的空腔中,并且借助于射进的电磁能量在工件的表面的至少一部分的周围中在导入处理区域的过程气体中触发一等离子体,在将用于产生等离子体的电磁能量射进导入的过程气体期间,通过在一与反应器室分开的室中的辉光放电,在与反应器室分开的室内激发气体,从而触发等离子体,其中过程气体在等离子体处理过程中在处理区域的对置的两端之间流过处理区域,其中工件具有一第一圆柱形的或圆柱似的表面和一个圆柱形的或圆柱似的成型部,该成型部具有较小的直径和较小的长度以及一第二圆柱形的或圆柱似的表面,其中成型部的直径和高度比最大直径和高度小至少20%。
为工件的等离子体处理,特别为实施以上确定的方法设置一相应的设备,其包括一反应器室、一在反应器室中的处理区域、一用于反应器室中的处理区域的至少部分地抽成真空的装置、一用于向处理区域射进电磁能的装置以便在导入处理区域的过程气体中产生一等离子体的装置和一用于向处理区域导入过程气体的装置,其中将用于导入过程气体的装置和用于处理区域抽成真空的装置设置成使过程气体在操作中在处理区域的对置的两端之间流过处理区域,其中利用一工件, 该工件具有一第一圆柱形的或圆柱似的表面和一个圆柱形的或圆柱似的成型部,该成型部具有较小的直径和较小的长度以及一第二圆柱形的或圆柱似的表面,其中成型部的直径和高度比最大直径和高度小至少20%,并且包括一用于在与反应器室分开的室中产生辉光放电的装置,以便在应触发等离子体的处理区域内提供激发的形态。同时用于抽成真空的装置也用于排出过程气体。
利用本发明优选处理这样的工件,其至少在一局部的区域内具有介电的特性。由此达到,电磁辐射可以不通过工件的导电的表面被屏蔽。
可以只在空心体的工件的内面上或只在外面上实施等离子体处理。同样也可以进行两面的等离子体处理,亦即不仅空心体的内面上而且在其外面上进行处理。其中等离子体处理在空心体的内面上和外面上有利地也可以是不同的或不同地产生对表面的作用。这通过在周围和空腔中导入不同的过程气体是例如有可能的。
本发明特别有利地允许小工件的等离子体处理,并且它还可以是很长形的。例如按照本发明的进一步构成可以处理这样的工件,其成形成圆柱形的或圆柱似的并且最大外径在1mm至50mm之间、特别在3mm至30mm之间、优选在5mm至20mm之间,并且高度为10mm至200mm、优选30mm至150mm、特别优选50mm至100mm。按照本发明的再进一步构成,等离子体处理这样的成圆柱形或成圆柱似成形的工件,即其最大内径在1mm至50mm之间、优选在2mm至29mm之间、特别优选4mm至20mm,并且高度为10mm至200mm、优选30mm至150mm、特别优选50mm至100mm,以及壁厚为0.2mm至10mm、优选0.3mm至8mm、特别优选2mm至5mm。特别是这样的工件可以沿其全长或至少沿工件的空腔的全长加以处理。
工件可以包括一第二圆柱形的或圆柱似的例如略微圆锥形的成型部,其具有较小的直径和较小的长度,其优选比最大直径和高度至少小20%。一这样的成型部可以例如是用于导管、如特别是鲁厄氏(Luer)锥体或一注射器体喷管的连接元件。这样的较小的直径和较小长度的第二圆柱形或圆柱似的成型部可以具有一优选狭窄的导管状 的内径,其在0.01与15mm之间、特别优选在0.05与4mm之间。具有这样的几何形状的工件,其因此具有不同的包括大大不同的直径的各部分,利用按照本发明的通流原理首次可以以满意的方式加以处理。相应地本发明特别也适用于小的工件,其容积在0.1-100ml的范围内、优选在0.2-40ml的范围内、特别优选在0.5-20ml的范围内。
已表明,借助于本发明的通流原理可以在全部表面上均匀地沉积特别是内面的涂膜。如果沉积阻挡涂膜,则由此可以确保获得一全面的阻挡作用。这样在一具有第一圆柱形或圆柱似的表面的圆柱形或圆柱似的工件和一具有第二圆柱形或圆柱似的表面的圆柱形或圆柱似的成型部的情况下,可以在第一圆柱形或圆柱似的表面上涂覆至少一个膜厚为D1的薄膜,而在第二圆柱似的表面上涂覆厚度为D2的膜,其中对于厚度D1与D2的比例满足0.2≤D2/D1≤5、优选0.4≤D2/D1≤1.5、特别优选0.7≤D2/D1≤1.2。在注射器中,其中圆柱形或圆柱似的成型部构成为喷管或鲁厄氏锥体,借此也可以在喷管内沉积一具有足够的阻挡作用的涂膜。
同样有可能借助于本发明的通流反应器沉积一刮痕防护膜。这可以在内部和/或特别在外面沉积。
按照本发明的另一实施形式提供一种用于空心体形的工件的等离子体处理的方法,其中工件的空腔至少部分地抽成真空,将一过程气体导入工件的空腔并且借助于射进的电磁能在导入空心体的过程气体中触发一等离子体,其中空心体形的工件还在工件的第一端上具有至少一个通入空腔的孔并通过该孔将空腔抽成真空,并且过程气体在一位置通入空腔中,该位置远离工件的第一端上的孔的距离为空腔的伸长长度的至少一半。
一本发明的用于空心体形工件的等离子体处理的设备,其特别适用于实施所述方法,为此包括一在一反应器室中的支架用于至少一个空心体形的工件,该支架具有一连接装置用以连接一抽真空装置以便在工件的第一端上在通入空腔的孔处将工件的空腔至少部分地抽成真空;还包括一用以将电磁能射进空腔的装置以便在可导入空腔的过程气体中触发一等离子体和一用于将过程气体在一位置导入空腔的装 置,该位置远离工件的第一端上的孔的距离为空腔的伸长长度的至少2/3。
借此总是基本上对置于空腔的孔通入过程气体,该孔用于抽真空。过程气体在一定向的运动中这样流过至少大部分的空腔。为了表明工件的内表面的均匀的等离子体处理,这样的构型已证明是特别有利的。
对此还有利的是,借助于一适当构成的装置在一空腔中的位置通入过程气体,该位置远离工件的第一端上的孔的距离为空腔的伸长长度的至少2/3、更好3/4、优选9/10、特别优选95/100。
对此过程气体可以经由一导管通入空腔,导管的孔远离工件的第一端上的孔的距离为空腔的伸长长度的至少2/3、更好3/4、优选9/10、特别优选95/100。对于导管优选采用介电的材料、特别是陶瓷。
为了可以均匀地等离子体处理长形的和/或小的具有狭窄横截面的工件,按照本发明还提供一种方法和设备,其中在一反应器室内借助于一抽真空装置将一处理区域至少部分地抽成真空,将一过程气体导入处理区域、特别是导入工件的空腔,并且借助于射进的电磁能在导入处理区域的过程气体中触发一等离子体,其中过程气体经由至少一个导管通入处理区域,导管的内孔径在0.1mm与5.0mm之间、优选在0.2mm与3.0mm之间、特别优选在0.3mm与2.0mm之间,并且其壁厚在0.05mm与3.0mm之间、优选在0.1mm与2.0mm之间、特别优选在0.15mm与1.0mm之间。
按照本发明的再一特别优选的实施形式将工件通过一在第一端上的孔抽成真空并且通过另一在工件的第二端上的孔导入过程气体,该第二端对置于第一端。各孔对此可以具有不同的横截面。按这种方法过程气体的通流沿两孔之间的方向延伸。为了同时达到一特别均匀的沉积,在进一步构成中可以附加设定,沿轴向方向、特别优选轴向对称于工件输入耦合电磁能。
借助于本发明达到一连续的定向的气体流动,其流过反应器的触发等离子体的区域、特别是流过待处理的空腔。不同于此,在至今已知的涂膜装置中在注入过程气体中形成死区,在其中几乎不再存在流动。待涂膜的横截面越窄,这越变成关键性的。由此在这些区域内至 少延缓过程气体的更换,这特别可以对涂覆的涂膜产生不利的影响。
与是否通过一导管或是通过一工件的第二孔导入过程气体无关,在本发明的优选的进一步构成中建立过程气体通过工件空腔的轴向对称的流动,以便达到一均匀的涂膜。总的来说特别也对优选的小的工件尺寸特别有利的是,沿工件的轴向方向、特别优选轴向对称地将电磁能输入耦合于空腔中或工件的周围。按这种方式在工件的待涂膜的表面的区域内能够实现尽可能均匀的电磁场分布并从而实现一较均匀的涂膜。在注射器体中依此优选轴向对称于其圆柱体轴线实现输入耦合。
等离子体处理、特别是等离子体涂膜还可以包括一等离子体活化、等离子体预处理、等离子体净化、等离子体浸渍或等离子体改性。有利地借助于本发明的方法或相应的设备可以实施多个、至少两个这样的处理步骤。
通过等离子体处理可以沉积一膜,其包含至少一种物质:SiOx、SiOxCy、SiOxNy、SiNy、TiOx、AlxOyNz、AlxNz、AlxOy、CxHy、CxFy、TiNx。膜厚优选大于5纳米、特别是大于20纳米、特别优选大于50纳米。
本发明的方法或相应的本发明的设备还可以结合于制造链和/或处理链中。这样可以通过等离子体处理已在过程链内达到在工件上的有利的特性,其已在后续的过程链内例如通过放弃其他的处理步骤或通过一可更好达到的增益获得,例如一无菌的或一耐刮痕的表面。本发明特别适用于不同型式的药物封装件。这样可以特别有利地在即使等离子体处理中给工件的空腔灭菌。对此等离子体处理也可以用作为灭菌的单独的目的。如果给工件的空腔灭菌,则可以按本发明的有利的进一步构成也可以紧接着等离子体处理之后在无菌的环境进行进一步处理步骤。这可以一直达到工件的完成发送或销售的形式,例如包括药物的注入和/或工件的无菌的封装。
在本发明的方法这样结合于一用于制造封装的药物产品的生产线中的情况下,生产线或处理线可以例如包括以下步骤:工件的制造(例如注塑成型、吹塑、热成型例如玻璃管的热成型)、工件的净化、等离 子体处理、渗硅、填充、灭菌、封装。在本发明的另一有利的实施形式中,如果利用等离子体处理达到的灭菌已是足够的并且在无菌的环境中进行后续的步骤,则也可以放弃附加的灭菌。
按照本发明的等离子体处理已在产品使用之前(亦即例如在一预注满的注射器使用之前或在一包装装置打开之前),特别优选已在工业生产链内显示一优点,因为特别可以改进以下至少一个特性:装入包装装置的产品的储存稳定性、无菌性或耐刮痕性。
特别是对于药物容器的等离子体处理已证明有利的是,产生一用于等离子体处理的脉冲的等离子体。为此用于将电磁能射进空腔的装置包括一用于产生脉冲的电磁能的装置。通过一脉冲的等离子体可以在脉冲间歇中排出过程废气。借此例如在等离子体涂膜的过程中避免,在等离子体中可能形成涂膜材料的较大的粒子并且沉淀在工件的空腔的表面上。与一连续的等离子体相比也可以投入显著较高的注射功率,这又加速或显著改善灭菌。
特别在小的具有狭窄横截面的药物封装件中已令人惊喜地表明,如果电磁能可以尽可能无阻碍地穿过空腔,则不一定达到一均匀的涂膜,相反已表明,可以设置至少一个局部的屏蔽,其包围工件并且局部地与工件的空腔的区域隔离射进的电磁能。通过屏蔽可以避免在空腔内产生局部的一特别热的等离子体,其负面影响涂膜并且特别还可以损坏工件。
为了改善特别是同样药物封装件的产品特性,特别优选利用等离子体处理沉积至少一个阻挡膜。一这样的阻挡膜可以是一对气体例如氧、水蒸汽或CO2的渗入或渗出的阻挡层。此外可以沉积至少一个阻挡膜,其具有对来自工件的各组成部分例如来自工件制造的原始化合物或附加化合物或最终化合物的阻挡作用。这样,一适当的阻挡膜阻止或至少减缓物质从基材中的迁移。也可以避免或延缓玻璃的离子浸析或聚合物中或塑料容器中的物质的离析。此外也可以沉积至少一个具有化学的阻挡作用的阻挡膜。
本发明的一优选的实施形式涉及一种用于注射器体的内侧的等离子体处理的设备和方法。注射器体由于其总的来说长形的圆柱形状和 连接的鲁厄氏锥体或喷管(在其上套装导管)难以涂膜。但借助于本发明,其中过程气体基本上沿轴向方向流过注射器体,在等离子体处理中可达到很好的均匀的结果。
由于注射器的很狭窄的横截面,特别在鲁厄氏锥体或喷管的区域内,注射器的一(内部的)涂膜是一技术的挑战,其利用至今存在的现有技术并未解决。在狭窄的横截面内一等离子体的触发和均匀的涂膜由于狭窄的横截面利用传统的涂膜工艺并未解决。特别在具有不对称的横截面或具有使喷管和圆柱体的中轴线彼此侧向位错的几何形状的注射器的实施形式中技术挑战是特别大的。
对此特别符合目的的是,将注射器的空腔通过其活塞孔抽成真空。一按照本发明的该实施形式的设备为此与之相应地具有一连接装置用于在注射器的活塞孔上连接一抽真空装置。
为了达到过程气体沿轴向方向的按照本发明的通流还特别有利的是,通过对置于活塞孔的鲁厄氏锥体或通过喷管供给过程气体。但相反的构型也是可能的,其中与之相应地则通过注射器体的活塞孔供给过程气体。
还可以符合目的的是,实施工件的一外部涂膜。一设置用于工件的外部涂膜的设备为此与之相应地包括一用于一工件在反应器室内的周围至少部分地抽成真空的装置。可以同一内部涂膜一样通过一等离子体涂膜实现外部涂膜。在这种情况下设置一用以将过程气体导入工件在反应器室内的周围的装置。但也可以采用其他涂膜方法,特别是还有PVD(物理气相沉积)方法例如溅镀或蒸镀。可能的功能膜是例如刮痕防护膜或硬材料膜。这样的功能膜例如在很易刮痕的环烯烃聚合物和共聚物中具有优点。
此外对于确定的波长、优选在红外线(IR)区域、可见范围或紫外线(UV)范围内可以沉积吸收的或反射的涂膜。这特别也可以具有一装饰效果。
许多基材、特别是塑料在由紫外线辐射下老化。在基材的外表面上涂覆一对UV辐射的选择性的反射膜或一UV吸收剂膜能够防止基材的降解。另一涂覆的刮痕防护膜可以保护视觉的功能膜和基材以防 刮痕。按此在本发明的进一步构成中可以在内部和/或外面沉积一UV反射的和/或吸收的膜,其保护工件的内含物和工件本身防止通过紫外光的降解。
按照本发明的再一进一步构成设定,沉积一着色膜、优选一显示蓝色的膜。经常将药用的产品辐射灭菌,例如用γ射线。通过辐射基材(例如塑料或玻璃)改变其色彩效应。例如塑料在γ射线辐射下经常变成淡黄色的。按照现有技术为此将一染料例如一蓝色的染料加进塑料,以便将变色校正成市场方面接受的绿色。按照本发明至少部分地或完全由一视觉的功能膜取代该染料,例如一产生蓝色的色彩效应的膜设计,从而在辐射和塑料变色以后类似地校正淡黄色的色彩效应或甚至颜色异常比在染色的塑料中明显较小地引入注目。
为了特别得到一讨人喜欢的外表形象,此外也可以沉积一反射的或抗反射的膜。一这样的膜可以同一着色的反射UV或反射红外线的膜一样沉积为多层的介电的干涉膜系统。
本发明可以很有利地用来处理工件优选塑料工件的塑料表面。对于药物封装件越来越多地采用塑料,不过塑料关于不同的特性例如与玻璃相比是不好的。例如塑料的阻挡特性不可与玻璃相比拟,塑料也不能良好地印刷或用其他的塑料涂膜。但通过适当的等离子体处理,如特别是沉积适当的涂膜或表面的活化抵消这样的缺点。优选处理工件的塑料表面,其包含至少一种下列的材料:多环构碳氢化合物,例如环构聚合物或共聚物,优选环构聚烯烃共聚物或聚合物,特别优选COC,特别是 或COP(环烯烃聚合物),特别是 聚碳酸酯,优选可压煮的聚碳酸酯如 或特别优选 聚酯如聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET),或PETG(二醇类改性聚对苯二甲酸乙二酯)、聚苯乙烯、聚乙烯,如MDPE(中密度聚乙烯),但特别是HDPE(高密度聚乙烯)或LDPE(低密度聚乙烯)、聚丙烯,同样取向的聚丙烯(O-PP),或双轴向取向聚丙烯(BOPP)、聚甲基丙烯酸甲酯、PES(聚醚砜)、聚萘二甲酸乙二酯(PEN)、SAN(苯乙烯丙烯腈共聚物)、含氟聚合物,优选聚三氟氯乙烯(PCTFE),特别优选 EVOH、聚酰胺,优选尼龙 PVC(聚氯乙烯)、PVDC (聚偏二氯乙烯)、PMMT、PA、ABS、MABS、PMP、PSI。
利用本发明也可以等离子体处理玻璃工件或工件的玻璃表面。对此优选等离子处理含碱、含碱土或含铝的玻璃、优选硅酸硼玻璃,例如Fiolax玻璃,和冶炼玻璃例如钙钠玻璃。除玻璃工件外同样也可以等离子体处理玻璃陶瓷工件或陶瓷工件。
本发明的设备优选设计成可结合于一生产线中。特别是可以至少部分地在无菌的环境中操作该设备。在另一实施形式中设备具有多个涂膜位置。其可以构成可移动的,从而工件在一供给位置插入反应器中,将反应器在一输送路线上向一取出位置输送并在那里取出,此时在供给位置与取出位置之间等离子体处理工件。按此一用于本发明的该实施形式的设备沿为工件的等离子体处理的可移动的反应器的一输送路线具有一用以向反应器供给工件的供给位置、一用以从反应器中取出工件的取出位置和一用于在供给位置与取出位置之间等离子体处理的装置,其包括一将电磁能射进空腔的装置。对此设备优选构成为旋转装置或直线机械。在一旋转装置中在一旋转的输送路线上例如在一旋转床上输送反应器,而在一直线机械中在供给位置与取出位置之间直线地输送反应器。
为了可以实施多个工件的同时等离子体处理,在一这样的多位处理设备中已证明很有利的是,多个涂膜位置分别具有单独的能源用以提供电磁能。此外有利的是,设备具有用于各涂膜位置的各单独的前室,它们与各涂膜区域连通并且优选经由另一室连接于一共同的真空产生装置,其中在各前室中分别设置用于激发过程气体的装置,它们分别连接于各单独的第二能源。
为了将电磁能输入耦合于过程气体中,在本发明的另一实施形式中设定,用于射进电磁能的装置包括以下装置的至少一个:
同轴导体;
空心导体,优选一矩形空心导体;
用于输入耦合于涂膜反应器中的开口;
天线,其可插入一工件的空腔中;
上述各装置的组合,优选包括一矩形空心导体和一在其上起始侧 连接的同轴导体。
由于特别在具有狭窄横截面的空腔的工件中的电磁场分布常常是关键性的,此外建议,设置多个调谐元件用以优化输入耦合。按此用于射进电磁能的装置还优选包括以下调谐元件的至少一个:短线调谐器(3销调谐器)、短路滑阀、改变电磁场分布的可移动的构件。
上述调谐元件和输入耦合装置特别对于微波源作为能量源适用于在过程气体中产生等离子体。但除一微波源外也可以采用一高频源(HF源)或无线电频率源(RF源)。对此具有一从1GHz起的频率的电磁波被理解为微波。对于高频源(HF源)或无线电频率源(RF源)可以采用各个电极用以将电磁能射进空腔中,其中能量通过一(交变)电流的设置输入耦合于各电极。对于HF源或RF源也可以设置用于阻抗区域的装置,例如一具有调节电路和可变阻抗(电容或电感)的匹配盒。
作为过程气体特别可以采用气体载体或反应气体,如含氧或含氮或含氢的气体载体,优选来自以下组:氧、臭氧、氮、氨、二氧化氮、氢。
为了沉积涂膜,优选采用下列过程气体成分:
无机的或有机的硅化合物,优选HMDSO或HMDSN,或TMDSO或TMCTS或TEOS或TMS或SiCl4、SiH4或四异氰酸硅烷;
无机的或有机的铝化合物,优选氯化铝;
钛有机化合物,优选TIPT;
钛无机化合物,优选TiCl4;
碳氢化合物,优选乙炔、甲烷、丙烷、丁烷;
含氟的化合物,优选氟化碳氢化合物;
惰性气体如氩、氦、氙、氪。
对此优选一本发明的设备具有一气体供应装置,其包括至少两个容纳用于不同的气体,其混合物用于等离子体处理。
为了避免在向反应器室的输入管道中触发一等离子体,按照本发明的一进一步构成为电磁能对反应器向抽真空装置的输入管道的分开设置一屏蔽。
在优选的实施形式中,设备还具有一通向反应器室的前室,其中用于抽成真空的装置连接于前室。利用一这样的前室可将设备迅速地通过各个匹配的固定装置在前室上的安装而匹配于不同的待涂膜的工件。
例如设备可以具有一向反应器室的前室或底室作为输入管道的组成部分。其利用屏蔽于是使反应器室至少部分地分开。例如通过导电的隔离件实现分开。对此特别可能的是一格栅或一具有气体通道的金属体。分开特别意味着,对于应用的生产/涂膜过程没有能量或只有很少的能量进入通向反应器室的底室,在那里不可能通过能源触发等离子体。
同样也可以实现气源的分开。将气体在反应器室中通向且经由前室或底室或不同构成的输入管道向抽真空装置排出。从在工件的空腔中触发等离子体起接着明显减小输出气体在底室中的物质量浓度,从而在输入管道中、特别在前室不再能触发等离子体。通常使用电磁能和气体量在输入管道中的屏蔽的组合,从而首先只在反应器室中发生一涂膜,底室因此甚至不发生涂膜或比工件明显较少地涂膜。
已令人惊喜地表明,利用一这样的触发装置,其甚至并不设置在由此触发的等离子体的区域内,达到等离子体的可靠的触发。一这样的触发装置总的来说也可以在用于工件的等离子体处理的其他的反应器型式和方法中使用。按此本发明也提供一种用于工件的等离子体处理的方法,其中至少部分地将一反应器室的至少一个区域抽成真空,将一过程气体导入该区域并且借助于射进的电磁能在工件表面的至少一部分的周围在导入的过程气体中产生等离子体,其中通过气体在一与反应器室分开的室内的激发而触发等离子体,同时射进电磁能以便在导入的过程气体中产生等离子体。
按此本发明还提供一种用于工件的等离子体处理的方法,其中至少部分地将一反应器室的至少一个区域抽成真空,将一过程气体导入该区域并且借助于射进的电磁能在工件表面的至少一部分的周围在导入的过程气体中产生等离子体,其中通过气体在一与反应器室分开的室内的激发而触发等子离体。尤其是通过气体在该与反应器室分开的 室内的激发而触发等离子体,同时射进电磁能以便在导入的过程气体中产生等离子体并且在激发时产生能量丰富的激发的粒子形式的形态和能量丰富的辐射并且促进等离子体的触发。
一相应的特别用于实施该方法的设备按此包括一反应器室用以容纳待涂膜的工件、一装置用以将反应器室的至少一个区域至少部分地抽成真空、一装置用以将电磁能射进反应器室以及一与反应器室分开的室和一触发装置用于一在反应器室中的等离子体,其中触发装置包括一用于气体在与反应器室分开的室内的激发的装置。
优选为了触发等子离体在分开的室内触发辉光放电。借助于一用于在与反应器室分开的室内产生一辉光放电的装置可以以特别简单的方式高程度激发气体。为了触发一这样的辉光放电,可以例如设置一触发电极,在其上例如施加一高电压作为直流电压或交流电压。在等离子体处理之前或至迟在涂膜开始时加上该电压并且导致辉光放电的触发。但只通过该辉光放电仍没有等离子体在反应器内触发,更确切地说在应该触发等离子体的区域内提供激发的形态。这可以不仅通过由辉光放电扩散的离子电子、激发的中性粒子而且通过由于UV光产生的光电离作用来实现,该UV光由辉光放电产生。由于自由的电荷载体于是能够更容易地触发等离子体。
首先通过施加来自能源、例如一微波源的能量实现等离子体的触发。在本发明的进一步构成中可以利用一优选光学的监控装置来控制辉光放电。
对此优选通过下列参数的至少一个触发辉光放电:
i)通过在0.1kV-100kV的范围内的高电压;
ii)具有0.2kHz-100MHz、优选1kHz-100KHz的频率的交流电;
iii)在0.01mA-2A的范围内、优选在0.1mA至500mA的范围内的有效的交流电。
分开的室特别优选在真空技术上与反应器室连通。该室可以特别是一如上所述的前室,经由它反应器室连接于用于抽成真空的装置。为了分开可以设置一屏蔽,其阻止微波进入前室和/或进入通向抽真空装置的输入管道。
作为抽真空装置的构件优选罗茨泵和旋转滑阀真空泵,对于较低的待达到的压力(例如用于PVD涂膜)还有涡轮分子泵、油扩散泵或低温泵。
为了控制等离子体处理的过程,在本发明的进一步构成中可以测量前室和/或处理室的光辐射。为此可以使用各一个光电二极管,同时为此可以采用一波长过滤器。滤出等离子体或一用于触发等离子体的辉光放电的确定的表明特征的发射谱线。如果处理空心体形的工件,则在反应器室中还可以分开监控工件的内部和其在反应器室中的周围。特别对于小的工件,如典型地药物封装件也可以选择节省空间的结构,其中将由等离子体放射的光经由一玻璃纤维或一玻璃纤维束传向一光探测器。
特别对于小工件例如药用产品如注射器体、管形瓶、取血小管或卡普耳的处理,一特别节省空间的结构还可以这样达到,即用于将电磁能射进反应器室的装置包括一同轴导体,其中同轴导体具有一轴向延伸的通道,通过它可供给过程气体。由此可以将电磁能通过同轴导体和过程气体通过其内部导体同时供给。按这种方式可以取消一附加的气体供给装置。在本发明的可选择的进一步构成中也可以通过一同轴导体射进电磁能并通过该同轴导体将处理区域抽成真空。在另一实施形式中也仍可以设置一触发装置,特别是一触发电极,用于在通过内导体的通道中产生一辉光放电。特别优选的是,沿待处理的工件的轴向方向设置同轴导体,从而同轴导体沿工件的轴向方向延伸。在一圆柱形或圆柱似的工件中,例如一注射器体中同轴导体与之相应地优选沿注射器体的圆柱体的中轴线延伸。借此相应地达到在注射器体内或其上的尽可能对称的电磁场分布。
此外可以设置一填塞体,其至少部分地填满一待处理的工件的一空腔。由于利用至少一个填塞体,至少部分地填满一待处理的工件的一空腔,与没有一这样的填塞体的等离子体处理相比,在等离子体处理过程中和以后在工件上可以保持更均匀地温度分布。填塞体可以同 时是用于工件的其他空腔的固定和/或真空密封元件。例如在若干注射器体中存在一围绕鲁厄氏锥体或喷管的边缘,其形成一空腔。在该空腔内在某些情况下同样可以形成一不符合要求的等离子体。通过一这样的填塞体可以防止这种作用。特别是填塞体可以构成用来吸收或反射高频的电磁能。优选对此填塞体阻止在填满的区域的紧挨着的周围内触发一等离子体。特别是聚合物的、陶瓷的或金属的材料适用于填塞体,还可以按组合的形式。同时填塞体可以密封注射器体的作为另一空腔的圆柱体和/或固定工件,从而填塞体起密封元件和/或固定元件的作用。特别是一这样的填塞体可以结合于一同轴导体中。对此填塞体不必是分开的部分,其也可以至少部分地由内部导体材料的一部分构成。作为适用于填塞体的塑料特别是刚性的聚合物,例如特氟隆(Teflon)、POM或聚碳酸酯。如果填塞体应起密封元件的作用,那么附加地或按选择特别还可以采用弹性体,例如硅酮、溴丁基弹性体或聚异戊二烯-溴丁基弹性体。
此外令人惊喜地可以表明,在具有狭窄的横截面的药物封装件上,例如注射器体、管形瓶、取血小管或卡普耳上的功能膜的等离子体沉积可以用很小的平均的功率达到。特别是这样的容器可以在一脉冲的等离子体中可以利用最多300瓦、甚至最多100瓦的平均的功率加以涂膜。
按选择或附加地在等离子体处理过程中也可以通过一气流冷却工件。如果例如实施一内部涂膜,则可以在外面通过一气流(在最简单的情况下通过一在大气压下的空气流)冷却工件。同样在一外部涂膜时通过一气流穿过工件的空腔实施冷却。
附图说明
以下借助各实施例和参照附图更详细地说明本发明。其中相同的标记在各附图中指示相同的或类似的部分。其中:
图1一本发明的通流反应器的一实例的示意的横剖视图;
图2和3对图1中所示的通流反应器的各可选择的设置;
图4一用于外部涂膜的通流反应器;
图5至7图4中所示的反应器的各种方案;
图8图1或3中所示的实例的一个方案,包括用以供给电磁能的电极;
图9图8中所示的反应器的一个方案用于一外部涂膜;
图10a,10b两用于反流反应器的实施例;
图11-15用以供给电磁能的同轴内部导体的细节;
图16一多位涂膜设备的一个实施例;
图17~19对于一涂膜的COC-注射器的元素/分子C、O2、Si和链C8的SIMS密度-溅镀时间曲线图,利用一由增附膜和阻挡膜构成的双膜系统涂膜。变化过程对此对应于无机的阻挡膜、含碳的增附膜和聚合物基材(环烯烃共聚物)的顺序。
具体实施方式
所谓一通流反应器以下被理解为一按照本发明的设备,其中在一反应器室中将一处理区域至少部分地抽成真空,将一过程气体导入工件的空腔并且借助于射进的电磁能可以在导入处理区域的过程气体中触发一等离子体,同时过程气体在等离子体处理过程中流过在区域的对置的两端之间的处理区域。
此外所谓一反流反应器在本发明的目的上被理解为一反应器,其中不在一对置于在第一端连接于真空系统的孔的另一孔,而在待涂膜的空腔内通入过程气体。但对此流入气体的位置远离工件的第一端上的孔的距离为空腔的伸长长度的至少2/3。对此优选利用一插入空腔的导管通入过程气体。
图1示出一通流反应器1的示意剖面图,其设置用于空心体形的工件的内部涂膜。特别是反应器1设计用于药物封装件、例如注射器体或卡普耳的涂膜。图1对此示出一设置在反应器1的反应器室2中的注射器体10。注射器体10包括一圆柱体11,其通入一活塞孔12 并且包围一圆柱形空腔13。在圆柱体11的对置于活塞孔的一端上,其设有一盖元件14,盖元件包括一第二圆柱形或圆柱似的例如略微圆锥形的成型部,该成型部具有以一包括一第二孔16的鲁厄氏锥体15形式的较小直径和较小长度。在应用注射器时在鲁厄氏锥体15上套装导管。鲁厄氏锥体15的长度和高度优选比注射器体10的最大直径和高度至少小20%。鲁厄氏锥体15具有狭窄的导管状的内径,其在0.01mm与15mm之间、特别优选在0.05mm与4mm之间。
图1中所示的设备1特别设置用于这样的注射器体10的内面的等离子体处理。对此注射器体10的材料具有至少部分介电的特性。注射器体成形成圆柱形的或圆柱似的并且典型地最大外径在1mm与50mm之间、优选在3mm与30mm之间,并且高度为10mm至200mm、优选30mm至150mm。
在该实例中借助于同轴导体供给用于产生一等离子体的电磁能,其中图1只示出同轴导体的内部导体20。利用内部导体20和一在内部导体上安装的密封元件22,注射器体10不仅被固定而且相对反应器室2的密封周围的区域。在本发明的实施形式中特别通过同轴导体供给电磁能,而通过一轴向延伸的在同轴导体的内部导体20中的通道24供给过程气体。
内部导体20还将注射器体10压到一围绕一在隔板26中的孔27的另一密封元件25上。利用隔板26将反应器室2与一连接于一未示出的抽真空装置的前室28分开。在这里密封元件25绕在底板中的孔27因此形成一连接装置,用以连接一抽真空装置,以便在注射器的活塞孔上将工件10的空腔13至少部分地抽成真空。
如借助图1显而易见的,将注射器体10的空腔13通过一在第一端上的孔(在这里与之相应地即活塞孔12)抽成真空,而通过另一孔(即在鲁厄氏锥体15中的孔16)导入过程气体,其中孔16在注射器体10的对置于第一端的第二端上。因此过程气体在涂膜的过程中在轴向方向沿空腔13的全长流过空腔13。由于鲁厄氏锥体、圆柱体壁和活塞孔的轴向对称的设置,也导致过程气体通过注射器体10的空腔的 轴向对称的流动。
此外在处理区域内,在这里即在空腔13内借助于一触发装置触发等离子体。触发装置对此包括一用于在与反应器室分开的前室28中激发气体的装置。特别是触发装置在这里是一在前室28中设置的触发电极29,利用它触发一辉光放电并从而激发处于前室中的气体。但只在同时经由同轴导体射进电磁能,例如频率为2.45GHz的微波时才能实现在涂膜区域内(在这里即在注射器体10的内部)的触发。通过在前室28中发光的辉光放电令人惊奇地虽然前室28和反应器室通过隔板26彼此是分开的并且气流由于抽真空向相反的方向流动仍实现该触发。此外还设置一屏蔽30用于电磁能与反应器室2向抽真空装置的输入管道的分开,其抑制电磁波进入前室28,以便避免在该区域内触发一等离子体。通过这样的屏蔽也不影响或至少不显著地影响借助于辉光放电的触发。是否已触发辉光放电,可以有利地利用监控装置23来检验。其可以包括例如一个或多个二极光电管,其在视觉上检测辉光放电的光。
图2和3中示出如图1中所示的通流反应器1的可选择的设置。
在图2所示的实例中同样经由鲁厄氏锥体15,亦即两孔12、16的较窄的一个孔供给过程气体。在本发明的该实施形式中,用于连接处理区域(在这里同样是注射器体10的内腔13)的连接装置包括一连接于一同轴导体的内部导体20的连接元件31与密封元件25,其相对其余的反应器室2密封注射器体10的活塞孔12。按此在这里不通过同轴导体供给过程气体,而穿过它排出过程气体,并将注射器的内腔抽成真空。
在图3所示的实例中利用空心导体33,优选一矩形空心导体和一通入反应器室2的间隙34代替一同轴导体通进电磁能。一介电的管相对外部密封反应器室2的内部和注射器体10,同时从间隙34射出的电磁波可以通过管36。代替或附加于介电的管36也可以在间隙34中插入一介电的窗口。在这里不沿注射器体10的轴向方向而在侧面实现电磁波的射入。优选采用与空心导体相结合的HF源和RF源。
注射器体10的鲁厄氏锥体15利用一连接元件31和一密封元件22紧密地连接于一气源。此外包括一连接于一抽真空装置的前室28、触发电极29和一屏蔽30的结构类似于图1中所示的实例。
图4示出用于工件的外部涂膜的通流反应器1的一个方案。在这里作为待涂膜的工件也示出一注射器体10,当然利用一这样的设置也可以将其他型式的工件(非空心体形的同样如此)进行等离子体处理、特别是等离子体涂膜。注射器体为了外部涂膜不仅在活塞孔上而且在鲁厄氏锥体上利用密封元件42或44相对其余的反应器室2密封,后者在这种情况下形成处理区域。特别是注射器体10的空腔13在等离子体处理的过程中可以保持在大气压力下,而将周围的反应器室2经由连接于前室28的抽真空装置抽成真空。在该实例中前室28不经由一隔板,而只经由一屏蔽30与反应器室2分开。
经由两个或更多个供应通道38与其上连接的气体分配器39将过程气体导入处理区域内并且穿过屏蔽30在前室28用抽真空装置抽出。电磁能在该实例中从如过程气体相同的方向供给。一介电的窗口40对此紧密地真空密封反应器室2,但对于导入的电磁波是不透过的。在该实例中过程气体也流过对置的两端之间的处理区域。
图5示出对图4中所示的实例的一个方案。在该方案中在侧面供给过程气体用于工件的外面处理,如特别是其外面的涂膜。为此各侧面的孔46通入反应器室2,各孔设有屏蔽48以防电磁波进入气体供给系统。按选择或附加地各屏蔽也可以起气体分配器的作用。
图6中所示的方案再次构成为通流反应器。气体供给和真空系统与前室28和屏蔽30相当于图4中所示的实例。但不同于图4中所示的实例,经由一具有内部导体20和外部导体21的同轴导体19供给微波能。注射器体10借助于一密封元件25以活塞孔12紧密地连接于空心导体19。在空心导体19的内部导体20上连接一天线50,其插入注射器体10的空腔13中。天线50对此保证电磁场的更好的导入和更均匀的分布。
图7示出反应器1,其构成不仅用于注射器体10的一内部涂膜而 且也用于一外部涂膜。对此利用在对置的各端之间流过的过程气体实施具有一内部的处理区域(亦即注射器体的空腔13)的内部涂膜。特别是将用于内部涂膜的过程气体经由一连接元件31以一供应通道和一密封元件22注入注射器体10的鲁厄氏锥体15中并且在另一端活塞孔12上再次抽出。为此活塞孔12经由一密封件25连接于一通过前室28延伸的管52,其连接于第一抽真空装置“真空1”。为了抑制电磁场进入该管,在管内设置单独的屏蔽32。
对于在注射器的周围导入反应器室中的用于外面处理的过程气体的气体供给和排出,以及电磁能通过一对RF波、HF波或微波透过的真空密封的窗口40的供给,在这里相当于图5中所示的实例。
图8示出类似于图1或3中所示的实例的通流反应器的一个方案。如同在图1或3中所示的实例中,由过程气体沿轴向方向在鲁厄氏锥体15与活塞孔12之间流过注射器体10的空腔13。但代替电磁能经由同轴导体或空心导体的射入,在图8中所示的实例中,在两电极56、58之间产生一电磁场,各电极连接于一高频发生器54。另外还可以设置一个或多个调谐元件60。反应器室如在该实例中可以通过注射器体10的空腔13本身构成。
图9示出图8中所示的设置的一个方案,其用于工件的外部涂膜,例如设置所绘的注射器体10。该方案也构成为通流反应器,其中过程气体在反应器室2的一侧经由两个或更多个供应通道38与其上连接的气体分配器39导入处理区域内并且通过在反应器室2与前室28之间的对置的隔板中设置的孔再次抽出。反应器室的侧壁通过一介电的管36构成或可以按选择具有介电的壁元件,从而由电极56、58发射的高频场可以穿过反应器室2。注射器的空腔13由密封元件42、44密封并且可以保持在大气压力下,而将处理区域(亦即反应器室2的包围注射器体10的区域)抽成真空。
图10a和10b示出反流反应器的两个方案。图10a中所示的反应器的结构类似于图1中所示的通流反应器。但不同于图1中所示的实例,过程气体不通过鲁厄氏锥体15通入空腔13中。在该实例中更确 切地说利用一密封元件相对其余的反应器室2密封鲁厄氏锥体。在这里经由一导管64实现过程气体的供给,该导管通过活塞孔12伸进空腔13。该导管对此伸进注射器体中的长度为空腔13的伸长长度的至少3/4、优选9/10、特别优选95/100。
此外借助于一包围包括活塞孔的注射器体的底脚的金属屏蔽将射进的电磁能局部地与空腔13的区域至少部分地隔离。借此防止局部在该位置可能形成一特别热的点燃的等离子体,其可以损坏注射器体10。该措施当然也可以在其余的在各图中所示的实施形式中应用。
图10b中所示的实例示出一反应器,其设计用于注射器体10的内部涂膜和外部涂膜。该反应器在其结构上类似于图7中所示的实例,其中在图10b所示的实例中通过一伸进空腔13中的导管64供给用于内部处理的过程气体。
图11示出一经由一同轴导体供给电磁能的反应器的细节。为简单起见未示出外部导体。内部导体20具有一轴向延伸的通道70,通过它可将过程气体经由孔16导入注射器体10的空腔或内腔13。为了在鲁厄氏锥体15的孔16上建立一紧密的连接,设置一内面的对通道70进行密封的密封元件72,其如同其他的密封元件优选由柔性的材料、特别由弹性体材料,例如硅橡胶、溴丁基弹性体或聚异戊二烯一溴丁基弹性体制成。
一这样的同轴导体则可以例如用于图1中所示的反应器。但同样处理区域也可以通过同轴导体抽成真空,此时则将轴向延伸的通道70连接于一抽真空装置。
注射器体10在该实例中还具有另一空腔80,其形成在一在注射器体的盖元件14上环绕的边缘82与鲁厄氏锥体15之间。只可困难地抽吸该空腔。因此在该空腔80中在为了等离子体涂膜射进电磁波时也可以形成不符合要求的等离子体。为了避免这一点,内部导体20具有一结合的填塞体84,其在安装内部导体20和固定注射器体10时插入空腔80中并将其至少部分地填满。填塞体84可以例如由介电的材料如塑料或聚合物或陶瓷构成或也可以是金属材料,以便吸收或反射高 频的电磁能并由此防止在填满区域的紧挨着的周围触发一等离子体。通过填塞体84使在工件上的温度分布在等离子体处理的过程之中和以后与一没有这样的填塞体的等离子体处理相比更为均匀。
此外内部导体20还具有一凸缘86,其沿注射器体10的圆柱体11的轴向长度的一部分包围该圆柱体11。该凸缘起屏蔽的作用,以便将射进的电磁能局部地与工件的空腔的区域隔离。借此防止在狭窄的鲁厄氏锥体15中点燃一过热的等离子体,其可以损坏工件。
在图12所示的方案中,填塞体84同时构成一用于密封空腔13的密封元件和一在通道70上的紧密的接头。优选在这种情况下填塞体84由弹性体的材料特别是硅橡胶、溴丁基弹性体或聚异戊二烯一溴丁基弹性体制成。
图13所示的另一方案中类似于图11中所示的实例,设置一单独的密封元件74。但不同于图11中所示的实例,环形的密封元件74在这里不安装在鲁厄氏锥体15上,而安装在环绕的边缘82上。
在图14所示的方案中,填塞体84没有单独的部分,而由内部导体材料本身的一部分构成。
图15示出一为涂膜利用一例如在图10a中所示的反流反应器的实施例。在该实例中为简单起见未示出用于供给过程气体的导管。
内部导体具有一空腔88,其如同在上述各实例中通过一凸缘86构成。注射器10以鲁厄氏锥体15插入该空腔中,从而凸缘86部分地包围圆柱体11并且部分地隔离在鲁厄氏锥体15中的空腔13的区域。鲁厄氏锥体15中的孔16如同在图10a中所示的实例用一密封元件44密封。在该实例中可以取消空腔80的填满,因为注射器体10的周围保持在大气压力上并且只在内面抽成真空。
图16示出一构成为多位涂膜设备的本发明的设备的一个实施例。一多位涂膜设备,如其作为实例在图16中所示,可以设置用于多个工件的同时的涂膜。图16中所示的实例特别具有四个反应器100,但也可以例如使用两个或更多个反应器。各反应器优选构成为通流反应器。该设备具有一包括控制装置的供应源110用以提供一流动介质或流动 介质混合物、优选两个可不同的流动介质混合物或过程气体混合物。由此可以借助于等离子体涂膜依次沉积一粘附连接涂膜和一阻挡涂膜。通过在反应器上的阀112可以将由供应源110提供的气体或气体混合物分别通入各反应器100。为了提供流动介质混合物,供应装置具有多个气体容器95,它们经由各质量流量调节器97连接于两控制阀99。各反应器100包括涂膜位置分别具有单独的能源101。这在同时的涂膜的过程中避免串扰的行为。此外对每一反应器100设置一包括未示出的触发装置的单独的前室28。触发装置优选是一如图1中所示的触发电极。对此各触发装置同样再次配备各个单独的能源用以激发在相应的前室中的辉光放电。同样这防止在反应器之间的串扰。各前室28并从而同样各反应器100经由另一室105共同连接于一抽真空装置,这降低装置的费用,而在同时的涂膜的过程中不引起串扰的行为。一调节装置92对装置90的泵功率进行调节。为了监控抽真空和过程气体量,在共同的室105中和在向真空产生装置90的输入管道中设置压力计93。
以下借助涂膜方法的各实施例进一步说明本发明。
在以下所述的各实施例中首先在一底室中触发辉光放电,借其在基材上仍不发生膜沉积。直到高频的能量在涂膜反应器中的输入耦合才借助于该辉光放电在涂膜反应器中触发等离子体。为了辉光放电对此在各实例中采用在5mA-50mA范围内的电流和在10-25kHz范围内的频率。辉光放电是电流控制的。采用的高电压在0.5-2kV之间。
实施例1a:PECVD方法,利用通流反应器内部涂膜
将一由COC(环烯烃共聚物)构成的注射器以大横截面向下和以狭窄的横截面(鲁厄氏锥体)向上供给图1所述的反应器,其具有1ml容积,54mm的圆柱体高度和6.5mm的圆柱体内径,64.5mm的总高度和一按DIN 594(德国工业标准)长度为10mm和内孔直径2mm的鲁厄氏锥体。对此注射器首先在反应器的下面支承在密封面上。紧接着移向反应器的上面并且在关闭反应器时将注射器在上面真空密封地 密封。背压确保注射器也在下面真空密封地支承。紧接着将注射器的内腔抽成真空,一直达到小于0.05毫巴的基压。外室在整个的处理过程中保持在大气压力上。在下面保持向真空的连接不变的同时打开进气阀并且经由具有狭窄的横截面的侧面,亦即在注射器的鲁厄氏锥体中以一3.4sccm的HMDSO流和一16.6sccm的氧流在一0.55毫巴的压力下导入由氧和六甲基二硅氧烷组成的第一气体混合物。在该通流操作中调准一连续的流动,其中气体平行于对称轴线从狭窄的横截面一直流到另一横截面。借助于触发装置在底室中触发一辉光放电,但借此仍不发生在注射器内面上的膜沉积。从这一时刻起,即一旦将脉冲的微波能量从微波源以一2.45GHz的频率和一57W的平均的脉冲功率经由波导管输入耦合于反应器室,才在注射器的内腔触发一等离子体,而在外面由于大气压力不触发等离子体。
在该过程中在内面以第一增附膜在一第一涂膜持续时间1.0s内并以一平均的膜厚40nm将注射器涂膜。将近第一涂膜结束时停止微波能量。然后接着一气体更换时间,此时将由六甲基二硅氧烷(HMDSO)和氧组成的第二气体混合物以一0.2sccm的HMDSO流和一39.8sccm的氧流在一0.8毫巴的压力下导入注射器的内腔中。
一旦将脉冲的微波能量从微波源以一2.45GHz的频率和一30.8W的平均的微波功率经由波导管导入反应器室,就在注射器的内部触发一等离子体并且在第二涂膜持续时间55.4s内和以一平均的膜厚30nm涂覆第二无机的阻挡膜。将近涂膜过程结束时停止微波能量,中断过程气体的供给并且将注射器冷却到室温。随后在重新的抽成真空以后在相同的过程参数下并以相同的平均膜厚30nm涂覆一第三无机的阻挡膜,从而整个的平均的阻挡厚度为60nm。将近该过程结束时将注射器的内腔注到大气压力。
涂膜的注射器在23℃和50%的相对空气湿度下具有一0.0018cm3/(Pckg d 0.21巴)的氧渗透,而未涂膜的注射器具有一0.0074cm3/(Pckg d 0.21巴)的氧渗透,从而对氧的阻挡改进4倍多。
实施例1b:通流反应器,鲁厄氏锥体的涂膜
类似于实例1a,将1ml的COC注射器在通流反应器中内部涂膜。
步骤1:
对此在注射器的鲁厄氏锥体中以一3.4sccm的HMDSO流和一16.6sccm的氧流在一0.55毫巴的压力下导入由氧和六甲基二硅氧烷组成的第一气体混合物。借助于触发装置在底室中触发一辉光放电,但借此仍不发生在注射器内面上的膜沉积。从这一时刻起,即一旦将脉冲的微波能量从微波源以一2.45GHz的频率和一57W的平均的脉冲功率经由波导管输入耦合于反应器室中,才在注射器的内腔触发一等离子体,而在外面由于大气压力不触发等离子体。在该过程中在内面以第一增附膜在一第一涂膜持续时间0.9s内将注射器涂膜。将近第一涂膜结束时停止微波能量。
步骤2:
然后接着一气体更换时间,此时将由六甲基二硅氧烷(HMDSO)和氧组成的第二气体混合物以一0.6sccm的HMDSO流和一39.4sccm的氧流在一0.15毫巴的压力下导入注射器的内腔中。一旦将脉冲的微波能量从微波源以一2.45GHz的频率和以一30.8W的平均的微波功率经由波导管导入反应器室,就在注射器的内部触发一等离子体并且在第二涂膜持续时间47s内涂覆第二无机的阻挡膜。
将近涂膜过程结束时停止微波能量中断过程气体的供给,在一冷却阶段将注射器体在内面注入氮并且紧接着重新抽成真空。然后在保持相同的涂膜持续时间下重复步骤2。将近该过程结束时将注射器的内腔注到大气压力。
借助于次级质谱分析(STMS)-深度分布,在三个位置检验这样涂膜的注射器体。图17至19中对此示出在涂膜的注射器体的三个不同位置的SIMS密度-溅镀时间曲线图。其中图17示出在具有大直径的孔的区域内(“位置15mm”)的一这样的变化。图18示出注射器圆柱体的中心区域(“位置40mm”)的一这样的曲线图,而图19示出在注射器的鲁厄氏锥体的狭窄的通道上(“位置59mm”)的一这样的 曲线。各图示出对元素/化合物C、Si、O2和链C8的变化。借助在Si和O的溅镀时间曲线中的密度降可看出从膜系统向基材的转变。由含碳的增附膜引起C和C8的溅镀时间曲线的不同过程。
根据深度分布的数据,如其中图17至19中所示,确定总系统的相对的局部的膜厚度。为此求得溅镀时间τ,即此时在膜中的Si或O的STMS溅镀时间曲线降到一半的密度。对此由求得时间τ1与τref的比例得出相对的标准化的膜厚度drel:
drel=D1/Dref=τ1/τref
其中D1和Dref相当于绝对的局部的膜厚度。其中作为基准位置选择“位置40mm”。
作为相对的厚度得出:
位置 | 相对的厚度dref(%) |
15mm(孔) | 60 |
40mm(中心) | 100 |
59mm(鲁厄氏锥体) | 93 |
特别是通过这些分析表明,可以将注射器的狭窄的鲁厄氏通道在内面涂膜并且在通流反应器中达到很好的膜均匀性:在鲁厄氏锥体(59mm)与圆柱体中心(40mm)之间的厚度差只为93%/100%。
实施例1c:PECVD方法,利用通流反应器的内部涂膜,多层更换膜
i)膜系统I:将一由COC(环烯烃共聚物)构成的注射器以大的横截面向下和以狭窄的横截面(鲁厄氏锥体)向上供给图1所述的反应器,其具有1ml容积,54mm的圆柱体高度和6.5mm的圆柱体内径,64.5mm的总高度和一按DIN 594长度为10mm和内孔直径2mm的鲁厄氏锥体。对此注射器首先在反应器的下面支承在密封面上。紧接着移向反应器的上面并且在关闭反应器时将注射器在上面真空密封地密封。背压确保注射器也在下面真空密封地支承。
步骤1:紧接着将注射器的内腔抽成真空一直达到小于0.05毫巴的基压。外室在整个的处理过程中保持在大气压力上。在下面保持向 真空的连接不变的同时打开进气阀并且经由具有狭窄的横截面的侧面(亦即在注射器的鲁厄氏锥体中)以一3.4sccm的HMDSO流和一16.6sccm的氧流在一0.55毫巴的压力下导入由氧和六甲基二硅氧烷组成的第一气体混合物。借助于触发装置在底室中触发一辉光放电,但借此仍不发生在注射器内面上的膜沉积。从这一时刻起,即一旦将脉冲的微波能量从微波源以一2.45GHz的频率和一57W的平均的脉冲功率经由波导管输入耦合于反应器室中,才在注射器的内腔触发一等离子体,而在外面由于大气压力不触发等离子体。
在该过程中在内面以平均膜厚40nm的第一增附膜将注射器涂膜。将近第一涂膜结束时停止微波能量。
步骤2:
然后接着一气体更换时间,此时将由六甲基二硅氧烷(HMDSO)和氧组成的第二气体混合物以一0.6sccm的HMDSO流和一39.4sccm的氧流在一0.15毫巴的压力下导入注射器的内腔中。
一旦将脉冲的微波能量从微波源以一2.45GHz的频率和以一30.8W的平均的微波功率经由波导管导入反应器室,就在注射器的内部触发一等离子体并且涂覆具有一平均膜厚100nm的第二无机的阻挡膜。将近涂膜过程结束时停止微波能量,中断过程气体的供给。
如上所述制成的双膜系统(40nm/100nm)显示以下特性:涂膜的注射器在23℃和50%的相对空气湿度下具有一0.0004cm3/(Pckg d0.21巴)的氧渗透,而未涂膜的注射器具有一0.0074cm3/(Pckg d 0.21巴)的氧渗透,从而对氧的阻挡改进在20倍附近。
水蒸汽渗透在38℃、90%的相对湿度下的测定得出,涂膜的注射器具有一0.05mg/(Pckg.d)的水蒸汽渗透,而未涂膜的注射器具有一0.11mg/(Pckg.d)的水蒸汽渗透,从而对水蒸汽的阻挡改进在2倍附近。
ii)膜系统II,六膜多层(40nm/100nm/40nm/100nm/40nm/100nm):
如在膜系统I中类似地涂覆各膜,但步骤1)和2)再重复两次,从而总共涂覆一包括三个有机的膜和三个无机的膜的交替膜系统。
涂膜的注射器在23℃和50%的相对空气湿度下具有一0.00011cm3/(Pckg d 0.21巴)的氧渗透,而未涂膜的注射器具有一0.0074cm3(Pckg d 0.21巴)的氧渗透,从而对氧的阻挡改进在70倍附近。因此通过膜系统II的包括六层的多层涂膜比在由两层组成的膜系统I中显著更高地改进氧的阻挡。
水蒸汽渗透在38℃,90%的相对湿度下的测定得出,涂膜的注射器具有一0.041mg/(Pckg.d)的水蒸汽渗透。与此相对未涂膜的注射器显示一0.11mg/(Pckg.d)的水蒸汽沸透,从而对水蒸汽的阻挡改进在2.7倍附近。
实施例1d:PECVD方法,利用通流反应器内部涂膜,较低的流量,较高的水蒸汽阻挡
将一由COC(环烯烃共聚物)构成的注射器以大的横截面向下和以狭窄的横截面(鲁厄氏锥体)向上供给图1所述的反应器,其具有1ml容积,54mm的圆柱体高度和6.5mm的圆柱体内径,64.5mm的总高度和一按DIN 594长度为10mm和内孔直径2mm的鲁厄氏锥体。对此注射器首先在反应器的下面支承在密封面上。紧接着移向反应器的上面并且在关闭反应器时将注射器在上面真空密封地密封。背压确保注射器也在下面真空密封地支承。
步骤1:紧接着将注射器的内腔抽成真空一直达到小于0.05毫巴的基压。外室在整个的处理过程中保持在大气压力上。在下面保持向真空的连接不变的同时打开进气阀并且经由具有狭窄的横截面的侧面(亦即在注射器的鲁厄氏锥体中)以一3.4sccm的HMDSO流和一16.6sccm的氧流在一0.55毫巴的压力下导入由氧和六甲基二硅氧烷组成的第一气体混合物。借助于触发装置在底室中触发一辉光放电,但借此仍不发生在注射器内面上的膜沉积。从这一时刻起,即一旦将脉冲的微波能量从微波源以一2.45GHz的频率和一57W的平均的脉冲功率经由波导管输入耦合于反应器室,才在注射器的内腔触发一等离子体,而在外面由于大气压力不触发等离子体。在该过程中在内面以 平均膜厚为40nm的第一增附膜将注射器涂膜。将近第一涂膜结束时停止微波能量。
步骤2:然后接着一气体更换时间,此时将由六甲基二硅氧烷(HMDSO)和氧组成的第二气体混合物以一0.3sccm的HMDSO流和一19.7sccm的氧流在一0.15毫巴的压力下导入注射器的内腔中。
一旦将脉冲的微波能量从微波源以一2.45GHz的频率和一30.8W的平均的微波功率经由波导管导入反应器室,就在注射器的内部触发一等离子体并且在涂膜持续时间245.4s的过程中涂覆具有一平均膜厚100nm的第二无机的阻挡膜。将近涂膜过程结束时停止微波能量,中断过程气体的供给。
步骤3:以一14sccm的HMDSO流和一6sccm的氧流在一0.55毫巴的压力下导入由氧和六甲基二硅氧烷组成的第三气体混合物。借助于触发装置在底室中触发一辉光放电,但借此仍不发生在注射器内面上的膜沉积。从这一时刻,即一旦将脉冲的微波能量从微波源以一2.45GHz的频率和一57W的平均的脉冲功率经由波导管输入耦合于反应器室,才在注射器的内腔触发一等离子体,而在外面由于大气压力不触发等离子体。
在该过程中在内面以一平均膜厚100nm的第三硅有机膜将注射器涂膜。将近第三涂膜结束时停止微波能量。
涂膜的注射器在23℃和50%的相对空气湿度下具有一0.0016cm3/(Pckg d 0.21巴)的氧渗透,而未涂膜的注射器具有一0.0074cm3/(Pckg d 0.21巴)的氧渗透,从而对氧的阻挡改进在4.8倍附近。
水蒸汽渗透在38℃,90%的相对湿度下的测定得出,涂膜的注射器具有一0.02mg/(Pckg.d)的水蒸汽渗透,而未涂膜的注射器具有一0.11mg/(Pckg.d)的水蒸汽渗透,从而对水蒸汽的阻挡改进在5.5倍附近。
作为另一参考,将注射器如同在该实施例中一样地涂膜,但在步骤2中在40sccm总流量时在保持相同的HMDSO浓度和保持膜厚不变的情况下沉积第二无机的阻挡膜。在38℃,90%的相对湿度下该膜 的水蒸汽渗透在0.05mg/(Pckg.d)附近。因此水蒸汽阻挡明显劣于在第二过程步骤中以较小的总流量20sccm的阻挡涂膜中的情况。
实施例1e:PECVD方法,由四甲基二硅氧烷(TMDSO)制造一阻挡膜,借助于六甲基二硅氧烷(HMDSO)制造增附膜和第三膜
将一由COC(环烯烃共聚物)构成的注射器以大的横截面向下和以狭窄的横截面(鲁厄氏锥体)向上供给图1所述的反应器,其具有1ml的容积,54mm的圆柱体高度和6.5mm的圆柱体内径,64.5mm的总高度和一按DIN 594长度为10mm和内孔直径2mm的鲁厄氏锥体。对此注射器首先在反应器的下面支承在密封面上。紧接着移向反应器的上面并且在关闭反应器时将注射器在上面真空密封地密封。背压确保注射器也在下面真空密封地支承。
步骤1:紧接着将注射器的内腔抽成真空一直达到小于0.05毫巴的基压。外室在整个的处理过程中保持在大气压力上。在下面保持向真空的连接不变的同时打开进气阀并且经由具有狭窄的横截面的侧面(亦即在注射器的鲁厄氏锥体中)以一3.4sccm的HMDSO流和一16.6sccm的氧流在0.55毫巴的压力下导入由氧和六甲基二硅氧烷组成的第一气体混合物。借助于触发装置在底室中触发一辉光放电,但借此仍不发生在注射器内面的膜沉积。从这一时刻起,即一旦将脉冲的微波能量从微波源以一2.45GHz的频率和一57W的平均的脉冲功率经由波导管输入耦合于反应器室,才在注射器的内腔触发一等离子体,而在外面由于大气压力不触发等离子体。
在该过程中在内面以平均膜厚40nm的第一增附膜将注射器涂膜。将近第一涂膜结束时停止微波能量。
步骤2:然后接着一气体更换时间,此时将由四甲基二硅氧烷(TMDSO)和氧组成的第二气体混合物以一0.6sccm的TMDSO流和一39.4sccm的氧流在0.15毫巴的压力下导入注射器的内腔中。
一旦将脉冲的微波能量从微波源以一2.45GHz的频率和一30.8W的平均的微波功率经由波导管导入反应器室,就在注射器的内部触发 一等离子体并且在涂膜持续时间133.7s的过程中涂覆具有一平均的膜厚100nm的第二无机的阻挡膜。将近涂膜过程结束时停止微波能量,中断过程气体的供给。
步骤3:以一14sccm的HMDSO流和一6sccm的氧流在0.55毫巴的压力下导入由氧和六甲基二硅氧烷组成的第三气体混合物。借助于触发装置在底室中触发一辉光放电,但借此仍不发生在注射器内面上的膜沉积。从这一时刻,即一旦将脉冲的微波能量从微波源以一2.45GHz的频率和一57W的平均的脉冲功率经由波导管导入反应器室,才在注射器的内腔触发一等离子体,而在外面由于大气压力不触发等离子体。在该过程中在内面以一平均膜厚100nm的第三硅有机膜将注射器涂膜。将近第三涂膜结束时停止微波能量。
涂膜的注射器在23℃和50%的相对空气湿度下具有一0.0017cm3/(Pckg d 0.21巴)的氧渗透,而未涂膜的注射器具有一0.0074cm3/(Pckg d 0.21巴)的氧渗透,从而对氧的阻挡改进在4.5倍附近。
涂膜的注射器在38℃,90%的相对湿度下具有一0.03mg/(Pckg.d)的水蒸汽渗透,而未涂膜的注射器具有一0.11mg/(Pckg.d)的水蒸汽渗透,从而对水蒸汽的阻挡改进在3.4倍附近。
实施例1f:PECVD方法,由四甲基二硅氧烷(TMDSO)制造全部的膜,用较短的过程时间的阻挡涂膜过程
将一由COC(环烯烃共聚物)构成的注射器以大的横截面向下和以狭窄的横截面(鲁厄氏锥体)向上供给图1所述的反应器,其具有1ml的容积,54mm的圆柱体高度和6.5mm的圆柱体内径,64.5mm的总高度和一按DIN 594长度为10mm和内孔直径2mm的鲁厄氏锥体。对此注射器首先在反应器的下面支承在密封面上。紧接着移向反应器的上面并且在关闭反应器时将注射器在上面真空密封地密封。背压确保注射器也在下面真空密封地支承。
步骤1:紧接着将注射器的内腔抽成真空一直达到小于0.05毫巴的基压。外室在整个的处理过程中保持在大气压力上,在下面保持向 真空的连接不变的同时打开进气阀并且经由具有狭窄的横截面的侧面(亦即在注射器的鲁厄氏锥体中)以一3.4sccm的TMDSO流和一16.6sccm的氧流在0.55毫巴的压力下导入由氧和四甲基二硅氧烷组成的第一气体混合物。借助于触发装置在底室中触发一辉光放电,但借此仍不发生在注射器内面上的膜沉积。从这一时刻起,即一旦将脉冲的微波能量从微波源以一2.45GHz的频率和一57W的平均的脉冲功率经由波导管输入耦合于反应器室,才在注射器的内腔触发一等离子体,而在外面由于大气压力不触发等离子体。
在该过程中在内面以平均膜厚40nm的第一增附膜在一涂膜时间0.8s内将注射器涂膜。将近第一涂膜结束时停止微波能量。
步骤2:然后接着一气体更换时间,此时将由四甲基二硅氧烷(TMDSO)和氧组成的第二气体混合物以一1.6sccm的TMDSO流和一78.4sccm的氧流在0.15毫巴的压力下导入注射器的内腔中。
一旦将脉冲的微波能量从微波源以一2.45GHz的频率和一59.3W的平均的微波功率经由波导管导入反应器室,就在注射器的内部触发一等离子体并且在涂膜持续时间36.7s的过程中涂覆具有一平均的膜厚100nm的第二无机的阻挡膜。将近涂膜过程结束时停止微波能量,中断过程气体的供给。
步骤3:以一14sccm的TMDSO流和一6sccm的氧流在0.55毫巴的压力下导入由氧和四甲基二硅氧烷组成的第三气体混合物。借助于触发装置在底室中触发一辉光放电,但借此仍不发生在注射器内面上的膜沉积。从这一时刻,即一旦将脉冲的微波能量从微波源以一2.45GHz的频率和一57W的平均的脉冲功率经由波导管输入耦合于反应器室,才在注射器的内腔触发一等离子体,而在外面由于大气压力不触发等离子体。
在该过程中在内面以一平均膜厚100nm的第三硅有机膜将注射器涂膜。将近第三涂膜结束时停止微波能量。
涂膜的注射器在23℃和50%的相对空气湿度下具有一0.0015cm3/(Pckg d 0.21巴)的氧渗透,而未涂膜的注射器具有一0.0074cm3/ (Pckg d 0.21巴)的氧渗透,从而对氧的阻挡改进大于5倍。
实施例2:通流反应器,在较小的平均功率下的内部涂膜
类似于实例1,将注射器在通流反应器中内部涂膜。对此涂覆相同的增附膜。但相反紧接着在很小的平均的微波功率下沉积第二阻挡膜:
在涂覆40nm厚的增附膜以后在一气体更换时间内将由六甲基二硅氧烷和氧组成的第二气体混合物以一0.2sccm的HMDSO流和一9.8sccm的氧流在0.15毫巴的压力下导入注射器的内腔中。
一旦将脉冲的微波能量从微波源以一2.45GHz的频率和一15.7W的平均的微波功率经由波导管导入反应器室,就在注射器的内部触发一等离子体并且以一第二涂膜持续时间138.9s和以一平均膜厚60nm涂覆第二无机的阻挡膜。将近涂膜过程结束时停止微波能量,中断过程气体的供给并且将注射器的内腔注到大气压力。
涂膜的注射器在23℃和50%的相对空气湿度下具有一0.0020cm3/(Pckg d 0.21巴)的氧渗透,而未涂膜的注射器具有一0.0074cm3/(Pckg d 0.21巴)的氧渗透,从而对氧的阻挡改进3.5倍多。
实施例3:通流反应器,玻璃注射器的阻挡涂膜
将一由Fiolax玻璃构成的1ml容积的注射器以大的横截面向上和以狭窄的横截面(鲁厄氏锥体)向下装入图2所述的反应器中。对此注射器首先在反应器的下面支承在密封面上。紧接着移向反应器的上面并且在关闭反应器时将注射器在上面真空密封地密封。背压确保注射器也在下面真空密封地支承。紧接着将注射器的内腔抽成真空一直达到小于0.05毫巴的基压。围绕注射器体在反应器室内的外面区域在整个的处理过程中保持在大气压力上。
在下面保持向真空的连接不变的同时打开进气阀并且从下面经由狭窄的横截面的侧面(亦即在注射器的鲁厄氏锥体中)以一40sccm的氧流在2.5毫巴的压力下导入包括氧的第一气体。在该通流操作中 调准一连续的气体流,其中该气体平行于对称轴线从狭窄的横截面一直流到另一横截面。
借助于触发装置在底室中触发一辉光放电,但借此仍不发生在注射器内面上的等离子体处理。从这一时刻起,即一旦将脉冲的微波能量从微波源以一2.45GHz的频率和一167W的平均的脉冲功率经由波导管输入耦合于反应器室,才在注射器的内腔触发一等离子体,而在外面由于大气压力不触发等离子体。在该过程中在内面在一处理持续时间19s的过程中将注射器加热到温度250℃。
将近加热过程结束时停止微波能量。然后接着一气体更换时间,此时将由六甲基二硅氧烷和氧组成的第二气体混合物以一1.2sccm的HMDSO流和一40sccm的氧流在一2.5毫巴的压力下导入注射器的内腔中。在开始涂膜之前注射器具有205℃的温度。
一旦将脉冲的微波能量从微波源以一2.45GHz的频率和一167W的平均的微波功率经由波导管导向反应器室,就在注射器的内部触发一等离子体并且在一涂膜持续时间13s内和一平均的膜厚100nm涂覆一无机的阻挡膜。将近涂膜过程结束时停止微波能量并且中断过程气体供给。将近该过程结束时将注射器的内腔注到大气压力。
将涂膜的注射器注满0.1mol的HCl并在121℃下经6小时压煮。在压煮以后测定钠浸析。与未涂膜的玻璃注射器相比明显地减少钠浸析并且在0.3ppm以下。
实施例4a:反流反应器,注射器涂膜
将一由COC(环烯烃共聚物)构成的注射器体以大的横截面向下和以狭窄的横截面(鲁厄氏锥体)向上供给图10a所述的反应器,其具有1ml容积,54mm的圆柱体高度和6.5mm的圆柱体内径,64.5mm的总高度和一按DIN 594长度为10mm和内孔直径2mm的鲁厄氏锥体。对此注射器首先在反应器的下面支承在密封面上并且将一由优质合金钢构成的气体供给装置(供应导管)伸进注射器中,气体供应装置的外径为2mm,内径为1.5mm和插入深度为34.5mm。将注射器在 具有狭窄的横截面(鲁厄氏锥体)的侧面上用密封材料真空密封地封闭。紧接着移向反应器的上面并且通过一机械的背压确保注射器在下面真空密封地支承。紧接着将注射器的内腔抽成真空一直达到小于0.05毫巴的基压。外室在整个的处理过程中保持在大气压力上。在下面保持向真空的连接不变的同时打开进气阀并且经由气体供给装置以一3.4sccm的HMDSO流和一16.6sccm的氧流在一0.4毫巴的压力下导入由氧和六甲基二硅氧烷组成的第一气体混合物。对此调准一连续的流量。借助于触发装置在底室中触发一辉光放电,但借此仍不发生在注射器内面上的膜沉积。从这一时刻起,即一旦将脉冲的微波能量从微波源以一2.45GHz的频率和一57W的脉冲功率经由波导管输入耦合于反应器室,才在注射器的内腔触发一等离子体,而在外面由于大气压力不触发等离子体。在该过程中在内面在第一涂膜持续时间1.2s内以一40nm厚度的第一增附膜将注射器涂膜。将近第一涂膜结束时停止微波能量。然后接着一气体更换时间,此时将由六甲基二硅氧烷和氧组成的第二气体混合物以一0.44sccm的HMDSO流和一39.6sccm的氧流在一0.4毫巴的压力下导入注射器的内腔中。一旦将脉冲的微波能量从微波源以一2.45GHz的频率和一84.9W的平均的微波功率经由波导管导入反应器室,就在注射器的内部触发一等离子体并且在一第二涂膜持续时间15.3s内和一平均的厚度20nm涂覆第二无机的阻挡膜。将近涂膜过程结束时停止微波能量,中断过程气体的供给。接着在一冷却间歇中冷却基材并且紧接着在抽成真空以后将为阻挡膜的涂膜过程重复三次,同时采用相同的过程参数和沉积如步骤2中相同厚的阻挡膜。三个依次涂覆的阻挡膜的总阻挡厚度为60nm。将近该过程结束时将注射器的内腔注到大气压力。
涂膜的注射器在23℃和50%的相对空气湿度下具有一0.0033cm3/(Pckg d 0.21巴)的氧渗透,而未涂膜的注射器具有一0.0074cm3/(Pckg d 0.21巴)的氧渗透。因此对氧的阻挡改进2.5倍多。
实施例4b:反流反应器,注射器涂膜
将一由COC(环烯烃共聚物)构成的注射器体以大的横截面向下和以狭窄的横截面(鲁厄氏锥体)向上供给图10a所述的反应器,其具有1ml容积,54mm的圆柱体高度和6.5mm的圆柱体内径,64.5mm的总高度和一按DIN 594长度为10mm和内孔直径2mm的鲁厄氏锥体。对此注射器首先在反应器的下面支承在密封面上并且将一陶瓷构成的气体供给装置(供应导管)伸进注射器中,气体供应装置的外径为2mm,内径为1.5mm和插入深度为17.5mm。将注射器在具有狭窄的横截面(鲁厄氏锥体)的侧面上用密封材料真空密封地封闭。紧接着移向反应器的上面并且通过一机械的背压确保注射器在下面真空密封地支承。紧接着将注射器的内腔抽成真空一直达到小于0.05毫巴的基压。外室在整个的处理过程中保持在大气压力上。在下面保持向真空的连接的同时打开进气阀并且经由气体供给装置以一3.4sccm的HMDSO流和一16.6sccm的氧流在一0.4毫巴的压力下导入由氧和六甲基二硅氧烷组成的第一气体混合物。对此调准一连续的流量。借助于触发装置在底室中触发一辉光放电,但借此仍不发生在注射器内面上的膜沉积。从这一时刻起,即一旦将脉冲的微波能量从微波源以一2.45GHz的频率和一57W的脉冲功率经由波导管输入耦合于反应器室,才在注射器的内腔触发一等离子体,而在外面由于大气压力不触发等离子体。在该过程中在内面在一第一涂膜持续时间2.1s内和一厚度40nm以一第一增附膜将注射器涂膜。将近第一涂膜结束时停止微波能量。然后接着一气体更换时间,此时将由六甲基二硅氧烷和氧组成的第二气体混合物以一0.38sccm的HMDSO流和一24.6sccm的氧流在一0.4毫巴的压力下导入注射器的内腔中。一旦将脉冲的微波能量从微波源以一2.45GHz的频率和一214W的平均的微波功率经由波导管导入反应器室,就在注射器的内部触发一等离子体并且在一第二涂膜持续时间3s内和一平均的厚度6.4nm涂覆第二无机的阻挡膜。将近涂膜过程结束时停止微波能量,中断过程气体的供给。接着在一冷却间歇中冷却基材并且紧接着在抽成真空以后将为阻挡膜的涂膜过程重复十次,同时采用相同的过程参数和沉积如步骤2中相同厚的阻挡 膜。十一个依次涂覆的阻挡膜的总阻挡厚度为70nm。将近该过程结束时将注射器的内腔注到大气压力。
涂膜的注射器在23℃和50%的相对空气湿度下具有一0.0012cm3/(Pckg d 0.21巴)的氧渗透,而未涂膜的注射器具有一0.0074cm3/(Pckg d 0.21巴)的氧渗透。因此对氧的阻挡改进6倍多。
实施例5:反流反应器,管形瓶的涂膜
将一由COC(环烯烃共聚物)构成的12ml容积的管形瓶装入图10a所述的反应器。对此管形瓶首先在反应器的下面支承在密封面上并且一金属的气体供给装置伸进管形瓶中。紧接着移向反应器的上面并将管形瓶的内腔抽成真空一直达到小于0.05毫巴的基压。反应器室的包围管形瓶的外面区域在整个的处理过程中保持在大气压力上。
在下面保持向真空的连接不变的同时打开进气阀并且经由气体供给装置以一4.25sccm的HMDSO流和一20.75sccm的氧流在一0.4毫巴的压力下导入由氧和六甲基二硅氧烷组成的第一气体混合物。对此调准一连续的流量,其中气体轴向对称地分布。借助于触发装置在前室中触发一辉光放电,但借此仍不发生在注射器内面上的膜沉积。从这一时刻起,即一旦将脉冲的微波能从微波源以一2.45GHz的频率和57W的平均的微波功率经由波导管输入耦合于反应器室,才在管形瓶的内腔触发一等离子体,而在外面由于大气压力不触发等离子体。
在该过程中在内面在一第一涂膜持续时间0.4s内和一厚度20nm以第一增附膜将管形瓶涂膜。将近第一涂膜结束时停止微波能量。然后接着一气体更换时间,此时将由六甲基二硅氧烷和氧组成的第二气体混合物以一0.75sccm的HMDSO流和一50sccm的氧流在一0.4毫巴的压力下导入管形瓶的内腔中。
一旦将脉冲的微波能量从微波源以一2.45GHz的频率和一214W的平均的微波功率经由波导管导入反应器室,就在管形瓶的内部触发一等离子体并且在一第二涂膜持续时间34s内和一膜厚100nm涂覆第二无机的阻挡膜。将近涂膜过程结束时停止微波能量,中断过程气体 的供给并且将注射器的内腔注到大气压力。
涂膜的管形瓶在23℃和50%的相对空气湿度下具有一小于0.001cm3/(Pckg d 0.21巴)的氧渗透,而未涂膜的管形瓶具有一0.0283cm3/(Pckg d 0.21巴)的氧渗透。达到渗透测量仪的分辨率极限,从而对氧达到的阻挡改进28倍多。
涂膜的管形瓶在38℃,90%的相对湿度下具有一0.16mg/(Pckg d)的水蒸汽渗透,而未涂膜的管形瓶具有一0.3mg/(Pckg d)的水蒸汽渗透,对水蒸汽达到的阻挡改进在1.9倍附近。
耐贮藏性:在一贮藏实验中用i)蒸馏水和ii)0.1mol的盐酸填充管形瓶并在60℃下贮藏一周之久。在排空和干燥以后重新在23℃和50%的相对空气湿度下测定氧渗透。在贮藏实验以后在两种情况i)和ii)中氧渗透总是仍处在0.001cm3/(Pckg d 0.21巴)的分辨率极限上。因此一氧阻挡改进保持大于28倍不变。
实施例6:包括阻挡膜的注射器的内部涂膜,包括刮痕防护膜的外部涂膜
a)将1ml容积的COC注射器在一按图7的反应器中涂膜。对此将注射器首先通过“真空1”的应用和经由“气体1”的过程气体供给在内面按实施例1以一增附膜和一阻挡膜涂膜。在注射器的内腔注到大气压力以后经由“真空2”将反应器外室抽到一小于0.05毫巴的基压的真空。紧接着将由六甲基二硅氧烷和氧组成的混合物经由气体分配装置“气体2”输进外室并同时保持经由“真空2”的连续的气流。紧接着利用微波源将脉冲的微波能量以一2.45GHz的频率输入耦合于反应器室并且只在外室中触发一等离子体。在基材的外壁上涂覆一100nm厚的刮痕防护膜。
b)将12ml容积的COC管形瓶在一按图10b的反应器涂膜。对此将管形瓶首先通过“真空1”的应用和经由“气体1”的过程气体供给在内面按实施例4以一增附膜和一阻挡膜涂膜。在注射器的内腔注到大气压力以后经由“真空2”将反应器外室抽到一小于0.05毫巴的 基压的真空。紧接着将由六甲基二硅氧烷和氧组成的混合物经由气体分配装置“气体2”输进外室并同时保持经由“真空2”的连续的气流。
紧接着利用微波源将脉冲的微波能量以一2.45GHz的频率输入耦合于反应器室并且只在外室中触发一等离子体。在基材的外壁上涂覆一100nm厚的刮痕防护膜。
实施例7a:在硅有机的粘附膜上的包括无定形碳的阻挡膜,沉积在一COC注射器上
将一由COC(环烯烃共聚物)构成的注射器以大的横截面向下和以狭窄的横截面(鲁厄氏锥体)向上供给图1所述的反应器,其具有1ml的容积,54mm的圆柱体高度和6.5mm的圆柱体内径,64.5mm的总高度和一按DIN 594长度为10mm和内孔直径2mm的鲁厄氏锥体。对此注射器首先在反应器的下面支承在密封面上。紧接着移向反应器的上面并且在关闭反应器时将注射器在上面真空密封地密封。背压确保注射器也在下面真空密封地支承。紧接着将注射器的内腔抽成真空一直达到一小于0.05毫巴的基压。外室在整个的处理过程中保持在大气压力上。
步骤1:在下面保持向真空的连接不变的同时打开进气阀并且经由狭窄的横截面的侧面(亦即在注射器的鲁厄氏锥体中)以一3.4sccm的HMDSO流和一16.6sccm的氧流在一0.55毫巴的压力下导入由氧和六甲基二硅氧烷组成的第一气体混合物。借助于触发装置在底室中触发一辉光放电。但借此仍未发生在注射器内面上的膜沉积。从这一时刻起,即一旦将脉冲的微波能量从微波源以一2.45GHz的频率和一57W的平均的脉冲功率经由波导管输入耦合于反应器室,才在注射器的内腔触发一等离子体,而在外面由于大气压力不触发等离子体。
在该过程中在内面以平均膜厚40nm的第一硅有机的增附膜将注射器涂膜。将近第一涂膜结束时停止微波能量。
步骤2:然后在一气体更换时间内在一0.2毫巴的压力下和以一40sccm的流量导入乙炔气体。借助于触发装置在底室中触发一辉光放 电,但借此仍不发生在注射器内面上的膜沉积。从这一时刻起,即一旦将脉冲的微波能量从微波源以一2.45GHz的频率和一30.8W的平均的微波功率经由波导管输入耦合于反应器室,才在注射器的内腔触发一等离子体,而在外面由于大气压力不触发等离子体。在该过程中在内面以一包括无定形碳的阻挡膜在一涂膜持续时间10s内将注射器涂膜。将近涂膜过程结束时停止微波能量,中断过程气体的供给并且将注射器的内腔注到大气压力。
相对于未涂膜的基材对氧达到一阻挡改进:
涂膜的注射器在23℃和50%的相对空气湿度下具有一0.007cm3/(Pckg d 0.21巴)的氧渗透,而未涂膜的注射器具有一0.008cm3/(Pckgd 0.21巴)的氧渗透。对氧的阻挡改进在1.2倍附近。
实施例7b:在硅有机的粘附膜上的包括无定形碳的阻挡膜,沉积在COC管形瓶上
将一由COC(环烯烃共聚物)构成的12ml容积的管形瓶装入图10a所述的反应器中。对此管形瓶首先在下面支承在密封面上并且一金属的气体供给装置伸进管形瓶中。紧接着移向反应器的上面并将管形瓶的内腔抽成真空一直达到小于0.05毫巴的基压。反应器室的包围管形瓶的外面区域在整个的处理过程中保持在大气压力上。
步骤1:在下面保持向真空的连接不变的同时打开进气阀并且经由气体供给装置以一4.25sccm的HMDSO流和一20.75sccm的氧流在一0.4毫巴的压力下导入由氧和六甲基二硅氧烷组成的第一气体混合物。借助于触发装置在前室中触发一辉光放电,但借此仍不发生在注射器内面上的膜沉积。从这一时刻起,即一旦将脉冲的微波能量从微波源以一2.45GHz的频率和一57W的平均的微波功率经由波导管输入耦合于反应器室,才在管形瓶的内腔触发一等离子体,而在外面由于大气压力不触发等离子体。
在该过程中在内面以一第一增附膜在一第一涂膜持续时间0.5s内和一厚度20nm将管形瓶涂膜。将近第一涂膜结束时停止微波能量。
步骤2:然后在一气体更换时间内在一0.2毫巴的压力下和以一80sccm的流量导入乙炔气体。借助于触发装置在底室中触发一辉光放电,但借此仍未发生在注射器内面上的膜沉积。从这一时刻起,即一旦将脉冲的微波能量从波微源以一2.45GHz的频率和一72.7W的平均的微波功率经由波导管输入耦合于反应器室,才在注射器的内腔触发一等离子体,而在外面由于大气压力不触发等离子体。在该过程中在内面以一包括无定形碳的阻挡膜在涂膜持续时间10s内将注射器涂膜。将近涂膜过程结束时停止微波能量,中断过程气体的供给并且将注射器的内腔注到大气压力。
涂膜的管形瓶在23℃和50%相对湿度下具有一0.0006cm3/(Pckgd 0.21巴)的氧渗透,而未涂膜的管形瓶具有0.0283cm3/(Pckg d 0.21巴)的氧渗透,对于氧获得的阻挡改善40倍多。在此通过高分辨的渗透测量方法可以证实高的阻挡改善。
涂膜的管形瓶在38℃,90%的相对湿度下具有一0.23mg/(Pckg d)的水蒸汽渗透,而未涂膜的管形瓶具有一0.4mg/(Pckg d)的水蒸汽渗透。对水蒸汽达到的阻挡改进在1.8倍附近。
实施例7c:在硅有机的粘附膜上的包括无定形碳的阻挡膜,沉积在COC管形瓶上
将一由COC(环烯烃共聚物)构成的12ml容积的管形瓶装入图10a所述的反应器中。对此管形瓶首先在反应器的下面支承在密封面上并且一金属的气体供给装置伸进管形瓶中。紧接着移向反应器的上面并且将管形瓶的内腔抽成真空一直达到小于0.05毫巴的基压。反应器室的包围管形瓶的外面区域在整个的处理过程中保持在大气压力上。
步骤1:紧接着在一0.2毫巴的压力下和以一50sccm的流量导入乙炔气体。借助于触发装置在底室中触发一辉光放电,但借此仍不发生在注射器内面上的膜沉积。从这一时刻起,亦即一旦将脉冲的微波能量从微波源以一2.45GHz的频率和一214W的平均的微波功率经由 波导管输入耦合于反应器室,才在注射器的内腔触发一等离子体,而在外面由于大气压力不触发等离子体。在该过程中在内面以一包括无定形碳的阻挡膜在一涂膜持续时间30s内将注射器涂膜。将近涂膜过程结束时停止微波能量,中断过程气体的供给并且将注射器的内腔注到大气压力。
涂膜的管形瓶在23℃和50%的相对空气湿度下具有一0.0008cm3/(Pckg d 0.21巴)的氧渗透,而未涂膜的管形瓶具有一0.0283cm3/(Pckg d 0.21巴)的氧渗透,从而对氧达到的阻挡改进30倍多。对此通过一高分辨率的渗透测定方法可以证实该高的阻挡改进。
涂膜的管形瓶在38℃,90%的相对湿度下具有一0.22mg/(Pckg d)的水蒸汽渗透,而未涂膜的管形瓶具有一0.4mg/(Pckg d)的水蒸汽渗透。对水蒸汽达到的阻挡改进在1.8倍附近。
实施例8:包括阻挡膜的外部涂膜
将一由COC(环烯烃共聚物)构成的注射器以大的横截面向下和以狭窄的横截面(鲁厄氏锥体)向上供给图4所述的反应器,其具有1ml的容积,54mm的圆柱体高度和6.5mm圆柱体内径,64.5mm的总高度和一按DIN 594长度为10mm和内孔直径2mm的鲁厄氏锥体。对此注射器在两孔上真空密封地封闭:注射器首先在反应器的下面支承在密封面上并且在下面对真空密封。在上面覆盖狭窄的横截面(鲁厄氏锥体)并且也真空密封。
紧接着将反应器的外室抽成真空一直达到小于0.05毫巴的基压。注射器的内腔在整个的处理过程中保持在大气压力上。在下面保持向真空的连接不变的同时打开进气阀并且经由气体分配装置将一由氧和六甲基二硅氧烷组成的第一气体混合物以一3.4sccm的HMDSO流和一16.6sccm的氧流在一0.55毫巴的压力下导入外室。在该通流操作中调准一连续的流量,其中该气体平行于对称轴线流动。借助于触发装置在底室中触发一辉光放电,但借此仍不发生在注射器外面上的膜沉积。从这一时刻,即一旦将脉冲的微波能量从微波源以一2.45GHz 的频率和一57W的平均的微波功率经由波导管输入耦合于反应器室,才在反应器的外室触发一等离子体,而在内面由于大气压力不触发等离子体。在该过程中在外面以一第一增附膜在一第一涂膜持续时间1.1s内和一厚度40nm将注射器涂膜。将近第一涂膜结束时停止微波能量。然后接着一气体更换时间,此时将由六甲基二硅氧烷和氧组成的第二气体混合物以一0.8sccm的HMDSO流和一39.2sccm的氧流在一0.8毫巴的压力下导入反应器外室。一旦将脉冲的微波能量从微波源以一2.45GHz的频率和一76.9W的微波功率经由波导管导入反应器室,就在外室中触发一等离子体并且将第二无机的阻挡膜在一第二涂膜持续时间15.7s内和一厚度15nm涂覆在注射器的外壁上。将近涂膜过程结束时停止微波能量,中断过程气体的供给。接着在一冷却间歇中冷却基材并紧接着在抽成真空以后将用于阻挡膜的涂膜过程重复四次,同时采用相同的过程参数并且沉积如步骤2中相同厚的阻挡膜。四个依次涂覆的阻挡膜的总阻挡厚度为60nm。将近该过程结束时将注射器的内腔注到大气压力。与未涂膜的注射器相比涂膜的注射器具有一对氧的阻挡改进。
实施例9:包括装饰膜(在可见的波长范围内具有可选择性的反射的膜)的内部涂膜
将一由COC(环烯烃共聚物)构成的注射器以大的横截面向下和以狭窄的横截面(鲁厄氏锥体)向上供给图1所述的反应器,其具有1ml的容积,54mm的圆柱体高度和6.5mm的圆柱体内径,64.5mm的总高度和一按DIN 594长度为10mm和内孔直径2mm的鲁厄氏锥体。对此注射器首先在反应器的下面支承在密封面上。紧接着移向反应器的上面并且在关闭反应器时将注射器在上面真空密封地密封。背压确保注射器也在下面真空密封地支承。紧接着将注射器的内腔抽成真空一直达到小于0.05毫巴的基压。
外室在整个的处理过程中保持在大气压力上。
步骤1:高折射膜的沉积。
在下面保持向真空的连接不变的同时打开进气阀并且经由具有狭窄的横截面的侧面(亦即在注射器的鲁厄氏锥体中)将由氯化钛和氧组成的第一气体混合物以一0.2sccm的TiCl4流和一19.8sccm的氧流在一0.2毫巴的压力下导入注射器的内腔中。一旦将脉冲的微波能量从微波源以一2.45GHz的频率和一90W的平均的微波功率经由波导管导入反应器室,就在注射器的内部触发一等离子体并且在一第一涂膜持续时间27s内和一厚度30nm涂覆第一高折射的膜。
步骤2:低折射膜的沉积。
然后接着一气体更换时间,此时将由六甲基二硅氧烷和氧组成的第二气体混合物以一0.2sccm的HMDSO流和一9.8sccm的氧流在一0.15毫巴的压力下导入注射器的内腔中。一旦将脉冲的微波能量从微波源以一2.45GHz的频率和一15.7W的平均的微波功率经由波导管导入反应器室,就在注射器的内部触发一等离子体并且在一第二涂膜持续时间93s内和一平均的膜厚40nm涂覆第二无机的阻挡膜。
将步骤1和2重复八次,其中各膜厚和各涂膜时间匹配于膜设计。
将近涂膜过程结束时停止微波能量,中断过程气体供给并且将注射器的内腔注到大气压力。
通过包括高折射膜和低折射膜的交替膜系统达到一装饰效果:膜可选择性地(即取决于波长)反射射入的光。膜设计匹配成使膜系统呈现浅蓝色的。
此外由于氧化钛膜的附加的阻挡作用,对氧的阻挡改进明显更好于实施例2中的情况。
实施例10:镜面化
类似如实施例9中那样涂覆多个膜。但采用十二个膜并且设计匹配成使其可选择性地反射可见光谱。
实施例11:具有在红外光波长范围内可选择性反射的膜
类似如实施例10中那样涂覆多个膜。但采用十四个膜并且设计匹 配成使其反射红外线波长范围的可选择的光。
实施例12:具有在红外线波长范围内可选择性反射的膜
类似如实施例10中那样涂覆多个膜。但采用十四个膜并且设计匹配成使其反射红外线波长范围内的可选择的光。
实施例13:具有UV反射膜和刮痕防护膜的外部涂膜
UV反射膜是具有在紫外线波长范围内可选择性反射的膜。类似如实施例8中那样涂覆多个膜。类似于实施例9实现膜顺序。但采用十六个膜并且设计匹配成使其反射紫外光波长范围内的可选择的光。此外作为最后的膜由类似于实施例6的涂膜过程涂覆一100nm厚的刮痕防护膜。
实施例14:包括装饰膜的外部涂膜
类似于实施例9,并且利用按照实施例8的反应器和类似地利用按照实施例9的方法在外面涂覆一装饰膜。
对技术人员来说显而易见的是,本发明并不限于上述示例性的各实施形式,而更确切地说可以各种各样的方式加以改变。特别是也可以相互组合各个实施例的特征。
Claims (46)
1.用于空心体形的工件的等离子体处理的方法,其中在一反应器室内将一处理区域至少部分地抽成真空,将一过程气体导入处理区域内,并且借助于射进的电磁能量在工件的表面的至少一部分的周围中在导入处理区域的过程气体中触发等离子体;其特征在于,在将用于产生等离子体的电磁能量射进导入的过程气体期间,通过在一与反应器室分开的室中的辉光放电,在与反应器室分开的室内激发气体,从而触发等离子体,过程气体在等离子体处理过程中在处理区域的对置的两端之间流过处理区域,其中工件具有一第一圆柱形的或圆柱似的表面和一个圆柱形的或圆柱似的成型部,该成型部具有较小的直径和较小的长度以及一第二圆柱形的或圆柱似的表面,其中成型部的直径和高度比工件的最大直径和高度小至少20%。
2.按照权利要求1所述的方法,其特征在于,在激发气体时产生如下的至少一种能量丰富的形态或辐射:
i)激发的电子
ii)激发的离子
iii)激发的中性粒子
iv)紫外线辐射
并且由此促进等离子体的触发。
3.按照权利要求1或2所述的方法,其特征在于,在周围借助于一在分开的室中的辉光放电触发等离子体,并且通过下列参数的至少一个触发辉光放电:
i)在0.1kV-100kV的高电压,
ii)具有频率0.2kHz-100MHz的交流电,
iii)在0.01mA-2A范围内的有效的交流电。
4.按照权利要求1或2所述的方法,其特征在于,只在空心体的内面上实施等离子体处理。
5.按照权利要求1或2所述的方法,其特征在于,只在工件的外面上实施等离子体处理。
6.按照权利要求1或2所述的方法,其特征在于,不仅在空心体的内面上而且在外面上实施等离子体处理,并且在空心体的内面和外面上的等离子体处理是不同的或以不同的方式对表面产生作用。
7.按照权利要求1所述的方法,其特征在于,
i)工件成形成圆柱形或圆柱似的,并且最大外径在1mm至50mm之间,并且高度为10mm至200mm;或
ii)工件最大内径在1mm至50mm之间,并且高度为10mm至200mm以及壁厚为0.2mm至10mm;或
iii)工件包括一第二圆柱形的或圆柱似的成型部,该成型部具有较小的直径和较小的长度,该成型部具有一狭窄的导管状的在0.01与15mm之间的内径;或
iv)工件容积在0.1-100ml的范围内。
8.按照权利要求1、2或7所述的方法,其特征在于,工件成形成圆柱形的或圆柱似的,包括第一圆柱形的或圆柱似的表面;并且具有一圆柱形的或圆柱似的成型部,包括第二圆柱形的或圆柱似的表面,其中在第一圆柱形或圆柱似的表面上涂覆至少一个膜厚为D1的薄膜,而在第二圆柱似的表面上涂覆厚度为D2的膜,其中对于厚度D1与D2的比例满足0.2≤D2/D1≤5。
9.按照权利要求1或7所述的方法,其特征在于,将过程气体经由至少一个导管通入处理区域,导管内孔径在0.1mm与5.0mm之间,并且导管壁厚在0.05mm与3.0mm之间。
10.按照权利要求1、2或7所述的方法,其特征在于,工件通过一在第一端上的孔抽成真空,并且通过工件的对置于第一端的第二端上的另一孔导入过程气体,并且沿轴向方向输入耦合电磁能。
11.按照权利要求1、2或7所述的方法,其特征在于,在内面等离子体处理注射器体。
12.按照权利要求11所述的方法,其特征在于,将注射器体的空腔通过注射器体的活塞孔抽成真空。
13.按照权利要求12所述的方法,其特征在于,通过注射器体的鲁厄氏锥体供给过程气体。
14.按照权利要求12所述的方法,其特征在于,通过注射器体的活塞孔供给过程气体。
15.按照权利要求1、2或7所述的方法,其特征在于,等离子体处理包括以下步骤中的至少一个:等离子体涂膜、等离子体活化、等离子体预处理、等离子体净化、等离子体浸渍、等离子体改性、等离子体灭菌。
16.按照权利要求1所述的方法,其特征在于,利用等离子体处理沉积至少一个膜,
i)所述膜具有对气体的阻挡作用,或
ii)具有对来自工件的组成部分、对来自工件制造的原始化合物或附加化合物或最终化合物的阻挡作用;或
iii)沉积一具有化学阻挡作用的阻挡膜,或
iv)沉积一刮痕防护膜,或
v)沉积一UV反射的或UV吸收的膜,或
vi)沉积一着色膜,或
vii)沉积一反射的或抗反射的膜。
17.按照权利要求1、2、7或16所述的方法,其特征在于,处理工件的塑料表面,所述塑料表面包含至少一种下列的材料:聚碳酸酯;聚乙烯;聚丙烯,同样取向的聚丙烯(O-PP),或双轴取向聚丙烯(BOPP);聚甲基丙烯酸甲酯;含氟聚合物;EVOH;聚酰胺;PVC;PVDC;PMP;PSI;Topas或COP;聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)或PETG;聚苯乙烯;PES;聚萘二甲酸乙二酯(PEN);SAN;PMMI;ABS;MABS。
18.按照权利要求1、2、7或16所述的方法,其特征在于,等离子体处理玻璃工件、玻璃陶瓷工件或陶瓷工件。
19.按照权利要求1、2、7或16所述的方法,其特征在于,电磁能量借助于电极射进空腔。
20.按照权利要求19所述的方法,其特征在于,建立过程气体通过工件空腔的轴向对称的流动,并且将电磁能量沿轴向方向输入耦合于空腔。
21.按照权利要求1、2、7或16所述的方法,其特征在于,通过一同轴导体供给电磁能,并且通过同轴导体的内部导体供给过程气体。
22.按照权利要求21所述的方法,其特征在于,通过所述同轴导体沿轴向方向射进电磁能,并且将处理区域通过同轴导体抽成真空。
23.按照权利要求1、2、7或16所述的方法,其特征在于,借助于等离子体沉积在一药物封装件上、在注射器体、管形瓶、取血小管或卡普耳上以最多300W的平均的功率沉积功能膜。
24.按照权利要求1、2、7或16所述的方法,其特征在于,通过等离子体处理沉积一膜,该膜包含至少一种下列物质:SiOx、SiOxCy、SiOxNy、SiNy、TiOx、AlxOyNz、AlxNz、AlxOy、CxHy、CxFy、TiNx。
25.按照权利要求4所述的方法,其特征在于,利用至少一个填塞体至少部分地填满待处理的所述工件的一空腔,并借此在工件上的温度分布在等离子体处理过程中和以后变成较均匀的。
26.用于等离子体处理空心体形的工件的设备,设置用于实施按照权利要求1至25之一项所述的方法,包括一反应器室、一在反应器室中的处理区域、一用于反应器室中的处理区域的至少部分地抽成真空的装置、一用于向处理区域射进电磁能以便产生等离子体的装置和一用于向处理区域导入过程气体的装置;其特征在于,将用于导入过程气体的装置和用于处理区域抽成真空的装置设置成使过程气体在操作中在处理区域的对置的两端之间流过处理区域,其中利用一工件,该工件具有一第一圆柱形的或圆柱似的表面和一个圆柱形的或圆柱似的成型部,该成型部具有较小的直径和较小的长度以及一第二圆柱形的或圆柱似的表面,其中成型部的直径和高度比工件的最大直径和高度小至少20%,并且包括一用于在与反应器室分开的室中产生辉光放电的装置,以便在应触发等离子体的处理区域内提供激发的形态。
27.按照权利要求26所述的设备,其特征在于,用于产生辉光放电的装置是一触发电极,在该触发电极上施加一高电压作为直流电压或交流电压。
28.按照权利要求26或27所述的设备,其特征在于,用于将过程气体导入处理区域内的装置包括至少一个导管,导管的内孔径在0.1mm与5.0mm之间,并且导管的壁厚在0.05mm与3.0mm之间。
29.按照权利要求28所述的设备,其特征在于,用于导入过程气体的装置包括一用于通过在工件的对置于第一端的第二端上的另一孔导入过程气体的装置。
30.按照权利要求26所述的设备,其特征在于,所述设备设置用于注射器体的内面的等离子体处理。
31.按照权利要求30所述的设备,其特征在于,设有一连接装置,用以将一用于将注射器体的空腔至少部分地抽成真空的抽真空装置连接在注射器体的活塞孔上。
32.按照权利要求30所述的设备,其特征在于,设有一用于通过注射器体的鲁厄氏锥体导入过程气体的装置。
33.按照权利要求26所述的设备,其特征在于,设有至少一个局部的屏蔽,所述屏蔽包围工件并且局部地使工件的空腔的区域隔离射进的电磁能量。
34.按照权利要求26所述的设备,其特征在于,所述设备设置用于工件的外部涂膜,包括一用于在反应器室中将一工件的周围至少部分地抽成真空的装置。
35.按照权利要求26、27、30、33或34所述的设备,其特征在于,设有可沿一输送路线移动的用于工件的等离子体处理的反应器、一用于向反应器供给工件的供给位置、一用于从反应器中取出工件的取出位置和一用于在供给位置与取出位置之间等离子体处理的装置,所述用于等离子体处理的装置具有一将电磁能射进空腔的装置。
36.按照权利要求35所述的设备,其特征在于,多个涂膜位置分别具有单独的用以供给电磁能的能源以及单独的前室,所述前室连接于涂膜区域并且经由另一室连接于一共同的真空产生装置,其中在各前室中分别设置用于激发过程气体的装置,所述用于激发过程气体的装置分别连接于单独的第二能源。
37.按照权利要求26、27、30或34所述的设备,其特征在于,设有一用于电磁能的屏蔽,用于反应器室向抽真空装置的输入管道的分开。
38.按照权利要求26所述的设备,其特征在于,设有一通向反应器室的前室,其中用于抽真空的装置连接于该前室。
39.按照权利要求26或27所述的设备,其特征在于,设有一用于辉光放电的光学的监控装置。
40.按照权利要求26、27、30、34或38所述的设备,其特征在于,用于将电磁能射进反应器室的装置包括一同轴导体,其中同轴导体具有一轴向延伸的通道,可通过该通道供给过程气体。
41.按照权利要求40所述的设备,其特征在于,处理区域可通过该同轴导体抽成真空。
42.按照权利要求41所述的设备,其特征在于,设置一触发装置,用于在通过同轴导体的内部导体的通道中产生辉光放电。
43.按照权利要求26、27、30、34或38所述的设备,其特征在于,设有一填塞体,该填塞体至少部分地填满一待处理的工件的一空腔。
44.按照权利要求43所述的设备,其特征在于,填塞体吸收或反射高频的电磁能。
45.按照权利要求43所述的设备,其特征在于,填塞体在填满的区域的紧挨着的周围阻止等离子体的触发。
46.按照权利要求43所述的设备,其特征在于,填塞体结合于一同轴内部导体中。
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