JP2017071845A - Film deposition apparatus - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、容器の表面に真空状態で薄膜を成膜する成膜装置に関する。 The present invention relates to a film forming apparatus for forming a thin film on a surface of a container in a vacuum state.
ペットボトル等のプラスチック容器のガスバリア性を向上させるため、容器の表面にガスバリア性を有する薄膜を成膜する成膜装置が知られている。例えば、ペットボトルの表面に対する成膜を真空状態で行う成膜専用チャンバ31と、成膜専用チャンバ31に対するペットボトルの出し入れを真空状態で行うボトル出入用チャンバ32と、成膜専用チャンバ31とボトル出入用チャンバ32と隔離可能なゲートバルブ33とを備えた成膜装置が知られている(特許文献1)。また、このタイプの成膜装置とは異なり、ロードロックチャンバ4内のペットボトルを成膜チャンバ6内に引き込んでゲートバルブ20を閉じてから成膜処理を実施する成膜装置も知られている(特許文献2)。
In order to improve the gas barrier property of a plastic container such as a plastic bottle, a film forming apparatus for forming a thin film having a gas barrier property on the surface of the container is known. For example, a film-dedicated chamber 31 for forming a film on the surface of a PET bottle in a vacuum state, a bottle loading / unloading chamber 32 for putting a PET bottle in and out of the film-dedicated chamber 31 in a vacuum state, a film-dedicated chamber 31 and a bottle A film forming apparatus including an entrance / exit chamber 32 and a separable gate valve 33 is known (Patent Document 1). Also, unlike this type of film forming apparatus, a film forming apparatus is known in which the PET bottle in the load lock chamber 4 is drawn into the
特許文献1のようなタイプの成膜装置は、成膜チャンバとロードロックチャンバとを真空状態にしてからゲートバルブを開いて成膜チャンバとロードロックチャンバとを連通させる。そして、昇降装置によってロードロックチャンバ内のペットボトルを成膜チャンバ内に移動させて成膜処理を実施する。成膜処理時にはゲートバルブが開かれているので成膜チャンバ内の成膜ガスがロードロックチャンバ内に拡散する。昇降装置はロードロックチャンバ内に設置されているため、ロードロックチャンバ内に拡散した成膜ガスの結晶がゲートバルブや昇降装置に付着する可能性がある。特に、ゲートバルブの弁体部分や昇降装置の軸摺動部に付着した結晶により、これらのシール性や動作に支障をきたすおそれがある。 In a film forming apparatus of the type as described in Patent Document 1, the film forming chamber and the load lock chamber are brought into a vacuum state, and then the gate valve is opened to connect the film forming chamber and the load lock chamber. Then, the PET bottle in the load lock chamber is moved into the film forming chamber by the lifting device to perform the film forming process. Since the gate valve is opened during the film forming process, the film forming gas in the film forming chamber diffuses into the load lock chamber. Since the lifting device is installed in the load lock chamber, there is a possibility that crystals of the film forming gas diffused in the load lock chamber adhere to the gate valve or the lifting device. In particular, the crystal attached to the valve body portion of the gate valve or the shaft sliding portion of the lifting device may cause problems in sealing performance and operation.
また、特許文献2のようなタイプの成膜装置は、成膜チャンバ内にペットボトルを引き込む機構が成膜チャンバ内に設けられているので、その機構が成膜時に成膜ガスに曝される。そのため、上述した弊害が特許文献1のようなタイプの成膜装置よりも深刻化するおそれがある。
In addition, since a mechanism for drawing a PET bottle into a film forming chamber is provided in the film forming chamber in a film forming apparatus of the type as in
そこで、本発明は、成膜ガスがロードロックチャンバ側に拡散することを防止できる成膜装置を提供することを目的とする。 Accordingly, an object of the present invention is to provide a film forming apparatus capable of preventing the film forming gas from diffusing to the load lock chamber side.
本発明の成膜装置(1)は、容器(PB)の表面に真空状態で成膜するための成膜チャンバ(2)と、前記成膜チャンバと接続され、前記容器を前記成膜チャンバに対して真空状態で出し入れするためのロードロックチャンバ(3)と、前記成膜チャンバと前記ロードロックチャンバとを隔離する閉位置と前記成膜チャンバと前記ロードロックチャンバとを連通する開位置との間で動作する真空隔離手段(6)と、前記真空隔離手段が前記開位置の状態で、前記ロードロックチャンバ内の前記容器を前記成膜チャンバ内へ移動可能な移動機構(10)と、を備え、前記移動機構は、前記容器を支持し、かつ前記容器が前記成膜チャンバ内へ移動した状態で前記成膜チャンバを密封する容器支持手段(11)を有するものである。 The film forming apparatus (1) of the present invention is connected to the film forming chamber (2) for forming a film on the surface of the container (PB) in a vacuum state and the film forming chamber, and the container is placed in the film forming chamber. A load lock chamber (3) for taking in and out in a vacuum state, a closed position for isolating the film formation chamber and the load lock chamber, and an open position for communicating the film formation chamber and the load lock chamber A vacuum isolating means (6) operating between, and a moving mechanism (10) capable of moving the container in the load lock chamber into the film forming chamber with the vacuum isolating means in the open position. The moving mechanism includes container supporting means (11) for supporting the container and sealing the film forming chamber in a state where the container is moved into the film forming chamber.
この成膜装置によれば、真空隔離手段が開位置の状態でロードロックチャンバ内の容器を成膜チャンバ内へ移動した際に容器支持手段によって成膜チャンバが密封される。成膜チャンバが密封されることによって、ロードロックチャンバ及び真空隔離手段から成膜チャンバが隔離された状態で成膜処理を行うことができる。したがって、成膜ガスがロードロックチャンバ側に拡散することを防止できる。 According to this film forming apparatus, the film forming chamber is sealed by the container supporting means when the container in the load lock chamber is moved into the film forming chamber with the vacuum isolating means in the open position. By sealing the film forming chamber, the film forming process can be performed in a state where the film forming chamber is isolated from the load lock chamber and the vacuum isolating means. Therefore, it is possible to prevent the deposition gas from diffusing to the load lock chamber side.
ロードロックチャンバ側への成膜ガスの拡散を防止できる限度で、容器支持手段による成膜チャンバの密封はどのような態様で実現してもよい。例えば、本発明の成膜装置の一態様において、前記成膜チャンバは、前記真空隔離手段が前記開位置の状態で前記ロードロックチャンバ側に露出する端面(2a)を有し、前記容器支持手段は、前記容器を支持するとともに、前記容器が前記成膜チャンバ内へ移動した状態で前記成膜チャンバの前記端面と突き当たることにより前記成膜チャンバを密封する容器支持台(14)を含んでもよい。この態様によれば、成膜チャンバの端面と容器支持台とが対向することになるので、成膜チャンバの内周面と容器支持台の周囲との間でシールする場合と比較して、容器支持台の位置ずれによってシール性が低下しにくい利点がある。 As long as the deposition gas can be prevented from diffusing into the load lock chamber, the container support means may be sealed in any manner. For example, in one aspect of the film forming apparatus of the present invention, the film forming chamber has an end surface (2a) exposed to the load lock chamber side when the vacuum isolation means is in the open position, and the container support means May include a container support (14) that supports the container and seals the film forming chamber by abutting against the end face of the film forming chamber in a state where the container is moved into the film forming chamber. . According to this aspect, since the end face of the film forming chamber and the container support are opposed to each other, the container is compared with the case of sealing between the inner peripheral surface of the film forming chamber and the periphery of the container support. There is an advantage that the sealing performance is not easily lowered by the displacement of the support base.
上記の態様において、前記成膜チャンバの前記端面と前記容器支持台とが突き当たった際に前記端面と前記容器支持台とのシール性を高めるためのシール部材(18)を更に備えてもよい。成膜チャンバの端面と容器支持台とが突き当たる際に、これらの間にシール部材が介在するため成膜チャンバの密封度が向上する。 In the above aspect, a sealing member (18) may be further provided for enhancing the sealing performance between the end face and the container support when the end face of the film forming chamber and the container support are brought into contact with each other. When the end face of the film forming chamber and the container support come into contact with each other, a sealing member is interposed between them, so that the degree of sealing of the film forming chamber is improved.
なお、以上の説明では、本発明の理解を容易にするために添付図面の参照符号を括弧書きにて付記したが、それにより本発明が図示の形態に限定されるものではない。 In addition, in the above description, in order to make an understanding of this invention easy, the reference sign of the accompanying drawing was attached in parentheses, but this invention is not limited to the form of illustration by it.
以上に説明したように、本発明の成膜装置によれば、容器支持手段によって成膜チャンバが密封されることによって、ロードロックチャンバ及び真空隔離手段から成膜チャンバが隔離された状態で成膜処理を行うことができる。これにより、成膜ガスがロードロックチャンバ側に拡散することを防止できる。 As described above, according to the film forming apparatus of the present invention, the film forming chamber is sealed by the container support means, so that the film forming chamber is isolated from the load lock chamber and the vacuum isolating means. Processing can be performed. Thereby, it is possible to prevent the deposition gas from diffusing to the load lock chamber side.
図1及び図2に示された成膜装置1は、容器であるペットボトルPBの表面(本形態では内面)に触媒化学気相成長法によって金属の薄膜を成膜するCat−CVD装置として構成されている。成膜装置1は複数本(本形態では6本)のペットボトルPBを同時に成膜処理できる。成膜装置1は真空状態で成膜処理が実施される成膜チャンバ2と、成膜チャンバ2と互いの内部空間が通じるように接続されていてペットボトルPBを成膜チャンバ2に対して真空状態で出し入れするロードロックチャンバ3とを備える。成膜チャンバ2及びロードロックチャンバ3にはそれらの内部を真空状態とするため不図示の真空ポンプがそれぞれ接続されている。
The film forming apparatus 1 shown in FIGS. 1 and 2 is configured as a Cat-CVD apparatus for forming a metal thin film on the surface (in this embodiment, the inner surface) of a plastic bottle PB, which is a container, by catalytic chemical vapor deposition. Has been. The film forming apparatus 1 can simultaneously perform film forming processing on a plurality (six in this embodiment) of PET bottles PB. The film forming apparatus 1 is connected to a
成膜チャンバ2の上部は図1に模式的に示された触媒体ユニット4にて塞がれている。触媒体ユニット4は加熱通電される触媒体を成膜チャンバ2内に出し入れするとともに成膜ガスの供給及び排出を行う装置である。触媒体ユニット4は周知の構成であるので詳細な説明を省略する。ロードロックチャンバ3の下方には、ロードロックチャンバ3の下部の開口を開閉する開閉部材の一例としてのリッド5が設けられている。ロードロックチャンバ3の下部はリッド5にて開閉される。図1の実線の状態はロードロックチャンバ3の下部がリッド5にて塞がれた状態であり、二点鎖線の状態はロードロックチャンバ3の下部がリッド5にて開放された状態である。リッド5の駆動は、支持部5aに連結された不図示の駆動装置によって後述するペットボトルPBの移動と連係するように実施される。なお、ロードロックチャンバ3の下部の開口を開閉する開閉部材は、リッド5の形態に限定されるものではなく、他の形態で実現してもよい。
The upper part of the
成膜チャンバ2とロードロックチャンバ3との間には真空隔離手段としてのゲートバルブ6が設けられている。ゲートバルブ6は成膜チャンバ2とロードロックチャンバ3とを隔離する閉位置(図2参照)と、成膜チャンバ2とロードロックチャンバとを連通する開位置との間で動作する。図2に示すように、ゲートバルブ6は閉位置と開位置との間で駆動される弁体6aと、弁体6aを駆動する駆動ユニット6bとを含む。弁体6aが駆動ユニット6b側に待避することにより成膜チャンバ2とロードロックチャンバ3とが連通する状態となる。弁体6aが駆動ユニット6b側から突出することにより成膜チャンバ2とロードロックチャンバ3とが隔離された状態となる。なお、成膜チャンバ2とロードロックチャンバ3とを隔離する閉位置と、成膜チャンバ2とロードロックチャンバとを連通する開位置との間で動作する真空隔離手段は、ゲートバルブ6の形態に限定されるものではなく、他の形態で実現してもよい。
Between the
図1に示すように、成膜装置1は、処理対象のペットボトルPBを直立した姿勢で移動させる移動機構10を備えている。移動機構10は二点鎖線の位置に供給されたペットボトルPBをロードロックチャンバ3内に移動させ、さらにゲートバルブ6が開位置の状態でロードロックチャンバ3内のペットボトルPBを成膜チャンバ2内に移動させる機能を有する。その機能を実現するため、移動機構10はペットボトルPBを支持する容器支持手段としての支持ユニット11と、支持ユニット11をペットボトルPBの移動方向(図の上下方向)に駆動する駆動ユニット12とを備えている。支持ユニット11はペットボトルPBの底部が設置される容器支持台14と、ペットボトルPBの口部を保持する保持部15(図2参照)とを含む。駆動ユニット12は不図示の駆動源に連結されていてロードロックチャンバ3のリッド5の支持部5aを貫いて上下方向に延びる駆動ロッド17を含んでいる。駆動ロッド17はリッド5に対して相対移動可能な状態で支持部5aを貫いている。
As shown in FIG. 1, the film forming apparatus 1 includes a
容器支持台14はペットボトルPBが成膜チャンバ2内へ移動した状態で成膜チャンバ2の端面2a(図2等参照)に突き当たることにより成膜チャンバ2を密封できる(図4の(d)及び図5参照)。図2に示すように、その端面2aはロードロックチャンバ3側に本形態では下側に露出している。図3に示すように、容器支持台14による成膜チャンバ2の密封度を高めるため、容器支持台14の上面には成膜チャンバ2の端面2aと容器支持台14とのシール性を高めるシール部材としてのOリング18が設けられている。Oリング18は容器支持台14に設置されたペットボトルPBの周囲(本形態の場合は6本のペットボトルPBの周囲)を一巡するように延びている。これによりOリング18の内外を確実にシールできる。
The
図4を参照しながら、成膜装置1に対してペットボトルPBを供給するプロセスを説明する。工程(a)では、ゲートバルブ6が閉位置の状態で成膜チャンバ2が真空ポンプによって真空状態にされる。ロードロックチャンバ3のリッド5は下方に待避しており、ロードロックチャンバ3の下部は開かれた状態にある。待避したリッド5の上部には移動機構10の容器支持台14が位置しており、その容器支持台14にはペットボトルPBが設置されている。
A process for supplying the PET bottle PB to the film forming apparatus 1 will be described with reference to FIG. In step (a), the
工程(b)では、ロードロックチャンバ3のリッド5の位置を変えずに移動機構10の容器支持台14を所定量αだけ上昇させることにより、ペットボトルPBの口部が保持部15にて保持される。
In step (b), the
工程(c)では、リッド5と容器支持台14との間隔を所定量αに保ちながら、リッド5とともに容器支持台14を、リッド5がロードロックチャンバ3の下部を閉鎖するまで上昇させる。これにより、ペットボトルPBはロードロックチャンバ3内へ移動し、かつロードロックチャンバ3が密封される。密封されたロードロックチャンバ3は真空ポンプによって真空状態とされる。ロードロックチャンバ3が真空状態にされてからゲートバルブ6は矢印に示すように閉位置から開位置へ切り替えられる。
In the step (c), the
工程(d)では、容器支持台14を工程(c)の位置からさらに上昇させることにより、ペットボトルPBを成膜チャンバ2内に移動させる。上述したように、ペットボトルPBが成膜チャン2内に移動した状態で容器支持台14にて成膜チャンバ2が密封される。図5に示したように、容器支持台14が成膜チャンバ2の端面2aに突き当たり、その端面2aとOリング18とが密着することによりシールされる。これにより、成膜チャンバ2の密封度が向上する。その後、図1に示した触媒体ユニット4を操作して、所定の成膜処理が実施される。なお、成膜処理後のペットボトルPBの排出は、上述した工程(a)〜工程(d)の逆の手順で移動機構10等が操作されることにより実施される。
In the step (d), the plastic bottle PB is moved into the
本形態の成膜装置1によれば、ロードロックチャンバ3内のペットボトルPBを成膜チャンバ2内へ移動した際に容器支持台14にて成膜チャンバ2が密封される。そのため、ロードロックチャンバ3及びゲートバルブ5から成膜チャンバ2が隔離された状態で成膜処理を行うことができる。したがって、成膜ガスがロードロックチャンバ3側に拡散することを防止できる。
According to the film forming apparatus 1 of this embodiment, the
本発明の成膜装置は、本発明の要旨の範囲内において種々の形態にて実施できる。上記形態の成膜装置は、容器としてのペットボトルPBを一度に複数本処理できるものであるが、一度に処理できる容器の数に制限はない。また、処理対象の容器はペットボトルに限らず、成膜対象となり得る他の材質の容器でもよい。 The film forming apparatus of the present invention can be implemented in various forms within the scope of the gist of the present invention. The film forming apparatus of the above embodiment can process a plurality of PET bottles PB as containers at one time, but there is no limit to the number of containers that can be processed at one time. Further, the container to be processed is not limited to a plastic bottle, and may be a container made of another material that can be a film forming target.
上記形態は、成膜チャンバ2の端面2aと容器支持台14とが突き当る際にシール部材としてのOリング18を介在させることによって成膜チャンバ2の密封度を向上させているが、Oリング18等のシール部材を省略して本発明を実施してもよい。例えば、互いに突き当たる容器支持台及び成膜チャンバの端面のそれぞれの加工精度を調整することによりある程度の密封度を確保することが可能である。また、Oリング18等のシール部材を成膜チャンバ2側に設けた形態で本発明を実施することもできる。
The above-described embodiment improves the sealing degree of the
また、上記形態は成膜チャンバ2の端面2aと容器支持台14とが突き当たることにより成膜チャンバ2を密封しているが、例えば、成膜チャンバの内周面と容器支持台の周囲との間でシールすることによって成膜チャンバを密封する形態で本発明を実施することもできる。
Moreover, although the said form seals the film-forming
1 成膜装置
2 成膜チャンバ
2a 端面
3 ロードロックチャンバ
6 ゲートバルブ
10 移動機構
11 支持ユニット(容器支持手段)
14 容器支持台
18 Oリング(シール部材)
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Film-forming
14 Container support 18 O-ring (seal member)
Claims (3)
前記成膜チャンバと接続され、前記容器を前記成膜チャンバに対して真空状態で出し入れするためのロードロックチャンバと、
前記成膜チャンバと前記ロードロックチャンバとを隔離する閉位置と前記成膜チャンバと前記ロードロックチャンバとを連通する開位置との間で動作する真空隔離手段と、
前記真空隔離手段が前記開位置の状態で、前記ロードロックチャンバ内の前記容器を前記成膜チャンバ内へ移動可能な移動機構と、を備え、
前記移動機構は、前記容器を支持し、かつ前記容器が前記成膜チャンバ内へ移動した状態で前記成膜チャンバを密封する容器支持手段を有する成膜装置。 A film forming chamber for forming a film in a vacuum state on the surface of the container;
A load lock chamber connected to the film forming chamber and for taking the container into and out of the film forming chamber in a vacuum state;
Vacuum isolation means operating between a closed position for isolating the deposition chamber and the load lock chamber and an open position for communicating the deposition chamber and the load lock chamber;
A moving mechanism capable of moving the container in the load lock chamber into the film forming chamber with the vacuum isolation means in the open position;
The moving mechanism is a film forming apparatus having container supporting means for supporting the container and sealing the film forming chamber in a state where the container is moved into the film forming chamber.
前記容器支持手段は、前記容器を支持するとともに、前記容器が前記成膜チャンバ内へ移動した状態で前記成膜チャンバの前記端面と突き当たることにより前記成膜チャンバを密封する容器支持台を含む請求項1に記載の成膜装置。 The film forming chamber has an end surface exposed to the load lock chamber in a state where the vacuum isolating means is in the open position;
The container support means includes a container support that supports the container and seals the film formation chamber by abutting against the end face of the film formation chamber in a state where the container is moved into the film formation chamber. Item 2. The film forming apparatus according to Item 1.
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