JP4804654B2 - 容器内面成膜用ｃｖｄ装置及び容器内面成膜方法 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、容器の内面に薄膜を成膜する容器内面成膜用ＣＶＤ装置及び容器内面成膜方法に係わり、特に、量産効率を向上させた容器内面成膜用ＣＶＤ装置及び容器内面成膜方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
以下、従来のＣＶＤ（Chemical Vapor Deposition）成膜装置について説明する。
【０００３】
従来の容器内面成膜用ＣＶＤ装置は外部電極を備えた成膜チャンバを有し、この外部電極は上部電極と底部電極から構成されている。上部電極の下部に底部電極の上部がＯリングを介して着脱自在に取り付けられている。外部電極の内部には空間が形成されており、この空間はコーティング対象の容器を収容するためのものである。外部電極内の空間は、そこに収容される容器の外形よりも僅かに大きくなるように形成されている。また、外部電極内の空間は、上部電極と底部電極の間に配置されたＯリングによって外部から密閉されている。
【０００４】
外部電極は高周波電源（ＲＦ電源）に接続されている。外部電極内の空間には内部電極が差し込まれており、内部電極の先端は外部電極内の空間であって外部電極内に収容された容器の内部に配置される。
【０００５】
内部電極は、その内部が中空からなる管形状を有している。内部電極の先端にはガス吹き出し口が設けられており、このガス吹き出し口から炭化水素ガス等の原料ガスを外部電極内の空間に供給するようになっている。また、外部電極内の空間は第１真空バルブを介して大気開放可能な状態とされている。また、外部電極内の空間は第２真空バルブを介して真空ポンプに接続されている。
【０００６】
また、容器内面成膜用ＣＶＤ装置は容器収納機構を有している。この容器収納機構は、上述した外部電極の一部を構成する底部電極、この底部電極を上下に移動させる上下駆動機構、容器を搬送する搬送用ロボット、及び、制御部などから構成されている。
【０００７】
底部電極は、容器を載置する凹部を有している。搬送用ロボットはロボットアームを備えており、このロボットアームは、底部電極の凹部に容器をセットし、取り出すためのものである。制御部は、上下駆動機構及び搬送用ロボットなどの動作を制御するものである。
【０００８】
次に、上記容器内面成膜用ＣＶＤ装置を用いて容器の内部に炭素膜を成膜する方法について説明する。
【０００９】
まず、第１真空バルブを開いて成膜チャンバ内を大気開放する。これにより、空気が外部電極内の空間に入り、成膜チャンバ内が大気圧にされる。次に、外部電極の底部電極を上下駆動機構により下方に移動させ、底部電極を上部電極から取り外す。次いで、ロボットアームが未成膜の容器をつかみ、この容器を持ったロボットアームを底部電極上にスライドさせて搬送し、この底部電極の凹部に該容器を載置し、ロボットアームが該容器を放す。そして、ロボットアームは底部電極上からスライドして引っ込む。その後、上下駆動機構により底部電極を上方に移動させ、底部電極を上部電極の下部に装着し、外部電極はＯリングによって密閉される。即ち、底部電極を上方に移動させると、上部電極の下側から上部電極内の空間に容器が差し込まれて設置され、内部電極が容器内に挿入された状態となる。
【００１０】
この後、真空ポンプは作動させた状態で、第１真空バルブを閉じた後、第２真空バルブを開く。これにより、容器内を含む成膜チャンバ内（外部電極内の空間等）が排気され、外部電極内が真空とされる。
【００１１】
次に、流量制御された炭化水素ガスなどの原料ガスを、内部電極を通してガス吹き出し口から吹き出す。これにより、原料ガスが容器内に導入される。そして、成膜チャンバ内と容器内が、制御されたガス流量と排気能力のバランスによって、炭素膜の成膜に適した圧力に保たれる。
【００１２】
この後、外部電極に高周波電源（ＲＦ電源）からＲＦ出力を供給する。これにより、外部電極と内部電極間にプラズマを着火する。これによって、容器内に炭化水素系プラズマが発生し、炭素膜が容器の内側に成膜される。このときの成膜時間は数秒程度と短いものである。
【００１３】
次に、ＲＦ電源からのＲＦ出力を停止し、原料ガスの供給を停止する。そして、成膜チャンバ及び容器内の炭化水素ガスが真空ポンプによって排気される。その後、第２真空バルブを閉じる。次に、第１真空バルブを開いて成膜チャンバ内を大気開放した後、底部電極を上下駆動機構により下方に移動させ、底部電極を上部電極から取り外す。
【００１４】
次いで、底部電極に載置されている成膜完了後の容器の上部にロボットアームをスライドさせ、ロボットアームにより容器をつかみ、ロボットアームが容器を持ち上げ、ロボットアームをスライドさせて容器を底部電極から取り出す。
【００１５】
その後、ロボットアームが未成膜の容器をつかみ、この容器を持ったロボットアームを底部電極上にスライドさせて搬送し、この底部電極の凹部に該容器を載置し、ロボットアームが該容器を放す。そして、ロボットアームは底部電極上からスライドして引っ込む。この後は、前述した成膜方法を繰り返すことにより、炭素膜が成膜された容器が量産される。
【００１６】
【発明が解決しようとする課題】
上述したように、従来の容器内面成膜用ＣＶＤ装置においては、外部電極の一部を構成する底部電極が成膜チャンバへの容器の出し入れを行う蓋の役目をしており、従来はこの底部電極が単純に上下して容器の取り出し、セットを行っている。このため、底部電極に容器を置いたり、成膜完了した容器を取り出す際には、搬送用ロボットのロボットアームが上部電極と底部電極の間に入り込んで、容器を掴み取って行かなければならない。従って、従来の容器内面成膜用ＣＶＤ装置では、ロボットアームが成膜済みの容器を取り出し、未成膜の容器を置くまでの間、成膜チャンバは大気開放された状態となり、容器の受け渡しが終了するまで閉じることができない。その結果、容器の成膜を量産する際には、容器の搬送（即ち容器の受け渡し）に要する時間がそのままサイクルタイム（１個の容器を成膜するのに必要な合計時間）の一部になり、量産効率が悪かった。
【００１７】
本発明は上記のような事情を考慮してなされたものであり、その目的は、容器の受け渡しに要する時間を短縮して量産効率を向上させた容器内面成膜用ＣＶＤ装置及び容器内面成膜方法を提供することにある。
【００１８】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するため、本発明に係る容器内面成膜用ＣＶＤ装置は、第１容器の内面と第２容器の内面に交互に薄膜を成膜する容器内面成膜用ＣＶＤ装置であって、第１容器を保持する保持部Ａと第２容器を保持する保持部Ｂを有する台部材と、保持部Ａに保持された第１容器と保持部Ｂに保持された第２容器を交互に収容するために、台部材における保持部Ａと保持部Ｂが交互に装着される成膜チャンバと、台部材が成膜チャンバに装着された状態と台部材が成膜チャンバから取り外された状態との間で台部材を移動させる第１駆動機構と、上記台部材が成膜チャンバから取り外された状態で台部材をスライド又は回転させる第２駆動機構と、第１容器及び第２容器のうち一方の容器に薄膜を成膜している間に、他方の成膜終了後の容器と未成膜の容器を交換して台部材に保持する機構と、を具備することを特徴とする。
【００１９】
また、上記容器内面成膜用ＣＶＤ装置において、上記第２駆動機構は、成膜チャンバと保持部Ａが対応する位置と成膜チャンバと保持部Ｂが対応する位置との間で台部材を移動させるために、台部材をスライド又は回転させる機構であることが好ましい。また、第１容器及び第２容器それぞれは単数でも複数でも良い。
【００２０】
上記容器内面成膜用ＣＶＤ装置では、次のように動作させることができる。保持部Ａの第１容器内に薄膜を成膜している間に、保持部Ｂにおいて成膜終了後の容器と未成膜の第２容器を交換して保持する。そして、第１容器の成膜が終了した後、第１駆動機構により台部材を移動させて成膜チャンバから取り外す。この時、成膜チャンバと保持部Ａが対応した位置にある。次に、第２駆動機構により台部材をスライド又は回転させる。この時、成膜チャンバと保持部Ｂが対応した位置にある。そして、第１駆動機構によって台部材を移動させて成膜チャンバに装着することにより未成膜の第２容器を成膜チャンバ内に収納する。次に、第２容器内に薄膜を成膜している間に、保持部Ａにおいて成膜終了後の第１容器と未成膜の容器を交換して載置する。この後は、上記と同様の動作を繰り返す。したがって、容器の受け渡しに要する時間を短縮することができ、量産効率を大幅に向上させることができる。
【００２１】
また、本発明に係る容器内面成膜用ＣＶＤ装置においては、上記保持部Ａが第１容器を載置するスタンドＡであり、上記保持部Ｂが第２容器を載置するスタンドＢであることも可能である。また、上記保持部Ａが第１容器の口部を保持するサスペンドＡであり、上記保持部Ｂが第２容器の口部を保持するサスペンドＢであることも可能である。
【００２２】
また、本発明に係る容器内面成膜用ＣＶＤ装置においては、上記薄膜が非晶質水素含有炭素を主成分とする膜であることも可能である。
【００２３】
本発明に係る容器内面成膜方法は、第１容器を載置するスタンドＡと第２容器を載置するスタンドＢを有する底部台と、スタンドＡに載置された第１容器とスタンドＢに載置された第２容器を交互に収容するために、底部台におけるスタンドＡとスタンドＢが交互に装着される成膜チャンバと、を備えた容器内面成膜用ＣＶＤ装置を用いて第１容器の内面と第２容器の内面に交互に薄膜を成膜する方法であって、
スタンドＡに成膜チャンバを装着した状態でスタンドＡ上の第１容器内に薄膜を成膜し、その間に、スタンドＢにおいて成膜終了後の容器と未成膜の第２容器を交換して載置し、
底部台を成膜チャンバから取り外すことにより、スタンドＡ上の第１容器を成膜チャンバから取り出し、
底部台をスライド又は回転させ、
底部台を成膜チャンバに装着することにより、スタンドＢ上の未成膜の第２容器を成膜チャンバ内に収納し、
スタンドＢ上の第２容器内に薄膜を成膜し、その間に、スタンドＡにおいて成膜終了後の第１容器と未成膜の容器を交換して載置することを特徴とする。
【００２４】
本発明に係る容器内面成膜方法は、第１容器の口部を保持するサスペンドＡと第２容器の口部を保持するサスペンドＢを有する上部台と、サスペンドＡに保持された第１容器とサスペンドＢに保持された第２容器を交互に収容するために、上部台におけるサスペンドＡとサスペンドＢが交互に装着される成膜チャンバと、を備えた容器内面成膜用ＣＶＤ装置を用いて第１容器の内面と第２容器の内面に交互に薄膜を成膜する方法であって、
サスペンドＡに成膜チャンバを装着した状態でサスペンドＡ下の第１容器内に薄膜を成膜し、その間に、サスペンドＢにおいて成膜終了後の容器と未成膜の第２容器を交換して保持し、
上部台を成膜チャンバから取り外すことにより、サスペンドＡ下の第１容器を成膜チャンバから取り出し、
上部台をスライド又は回転させ、
上部台を成膜チャンバに装着することにより、サスペンドＢ下の未成膜の第２容器を成膜チャンバ内に収納し、
サスペンドＢ下の第２容器内に薄膜を成膜し、その間に、サスペンドＡにおいて成膜終了後の第１容器と未成膜の容器を交換して保持することを特徴とする。
【００２５】
また、本発明に係る容器内面成膜方法においては、上記薄膜が非晶質水素含有炭素を主成分とする膜であることが好ましい。
【００２６】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照して本発明の実施の形態について説明する。
図１は、本発明に係る第１の実施の形態による容器内面成膜用ＣＶＤ装置における成膜チャンバ及び底部台を模式的に示す構成図である。図２は、図１に示す成膜チャンバ及び底部台の一部を示すものであり、図２（ａ）は、成膜チャンバから底部台を取り外した状態を示す断面図であり、図２（ｂ）は、成膜チャンバに底部台を装着した状態を示す断面図である。
【００２７】
容器内面成膜用ＣＶＤ装置は図１に示す成膜チャンバ１１及び容器収納機構を備えている。この容器収納機構は、テーブル（底部台）１２、これを上下に移動させる第１駆動機構（図示せず）、テーブル１２を水平方向にスライド又は回転させる第２駆動機構（図示せず）、容器１９を搬送する搬送用ロボット（図示せず）、及び、制御部（図示せず）などから構成されている。ここでの容器１９には種々の容器が含まれ、それを構成する材質などに限定されるものではなく、例えばプラスチック容器、ＰＥＴボトル、アルミ缶、スチール缶、ガラス瓶などが挙げられる。
【００２８】
テーブル１２は、図１に示すように第１容器としての容器を載置するスタンドＡと第２容器としての容器を載置するスタンドＢから構成されている。スタントＡ及びスタンドＢそれぞれが成膜チャンバ１１に対応するように構成されている。なお、第１容器及び第２容器それぞれは、単数の容器でも複数の容器でも良い。即ち、図１では、スタンドＡ及びスタンドＢそれぞれに４個の容器を載置するように構成しているが、スタンドＡ及びスタンドＢそれぞれに１〜３個又は５個以上の容器を載置するように構成することも可能である。
【００２９】
第１駆動機構は、成膜チャンバ１１に対して矢印１６のようにテーブル１２を上下に移動させる機構である。つまり、成膜チャンバ１１にテーブル１２のスタンドＡ又はスタンドＢが装着されている状態（即ち図２（ｂ）に示す状態）において、テーブル１２を第１駆動機構により下方に移動させることにより、成膜チャンバ１１からスタンドＡ又はスタンドＢが取り外され、成膜チャンバ１１の下方にスタンドＡ又はスタンドＢが位置する状態（即ち図２（ａ）に示す状態）になる。また逆に、成膜チャンバ１１の下方にスタンドＡ又はスタンドＢが位置している状態（即ち図２（ａ）に示す状態）において、テーブル１２を第１駆動機構により上方に移動させることにより、成膜チャンバ１１にスタンドＡ又はスタンドＢが装着される状態（即ち図２（ｂ）に示す状態）になる。なお、具体的な駆動機構としては、種々の駆動機構を用いることが可能であるが、例えばステッピングモータ、サーボモータ、油圧サーボ、エアシリンダなどを用いることも可能である。
【００３０】
第２駆動機構は、成膜チャンバ１１に対して矢印１７のように水平方向にテーブル１２をスライドさせるスライド機構、又は、成膜チャンバ１１に対して水平方向にテーブルを回転させる回転機構である。スライド機構の場合は、成膜チャンバ１１の下方にスタンドＡが位置している状態において、テーブル１２をスライドさせることにより、成膜チャンバ１１の下方にスタンドＢが位置する状態になる。また逆に、成膜チャンバ１１の下方にスタンドＢが位置している状態において、テーブル１２をスライドさせることにより、成膜チャンバ１１の下方にスタンドＡが位置する状態になる。回転機構の場合は、成膜チャンバ１１の下方にスタンドＡが位置している状態において、テーブル１２を回転させることにより、成膜チャンバ１１の下方にスタンドＢが位置する状態になる。また逆に、成膜チャンバ１１の下方にスタンドＢが位置している状態において、テーブル１２を回転させることにより、成膜チャンバ１１の下方にスタンドＡが位置する状態になる。なお、具体的な駆動機構としては、種々の駆動機構を用いることが可能であるが、例えばステッピングモータ、サーボモータ、油圧サーボ、エアシリンダなどを用いることも可能である。
【００３１】
図２（ａ），（ｂ）に示すように、成膜チャンバ１１は上部電極１０を有している。テーブル１２は底部電極１３、テフロン（登録商標）などの絶縁物１４及び基台１５から構成されている。基台１５は絶縁物１４によって底部電極１３と電気的に絶縁されている。
【００３２】
また、容器内面成膜用ＣＶＤ装置は外部電極を有しており、この外部電極は上部電極１０と底部電極１３から構成されている。底部電極１３は、容器１９を載置するボトル固定用スタンド（凹部）１３ａを有している。上部電極１０の下部に底部電極１３の上部がＯリング１８を介して着脱自在に取り付けられるようになっている。外部電極の内部には空間２０が形成されており、この空間２０はコーティング対象の容器１９を収容するためのものである。外部電極内の空間２０は、そこに収容される容器１９の外形よりも僅かに大きく形成されている。また、外部電極内の空間２０は、図２（ｂ）に示すように上部電極１０と底部電極１３の間に配置されたＯリング１８によって外部から密閉可能になっている。
【００３３】
外部電極１０及び１３は図示せぬ高周波電源（ＲＦ電源）に接続されている。外部電極内の空間２０には内部電極（図示せず）が差し込まれており、内部電極の先端は外部電極内の空間２０であって外部電極内に収容された容器１９の内部に配置される。
【００３４】
内部電極は、その内部が中空からなる管形状を有している。内部電極の先端にはガス吹き出し口が設けられており、このガス吹き出し口から炭化水素ガス等の原料ガスを外部電極内の空間２０に供給するようになっている。また、外部電極内の空間２０は第１真空バルブ（図示せず）を介して大気開放可能な状態とされている。また、外部電極内の空間２０は第２真空バルブ（図示せず）を介して真空ポンプ（図示せず）に接続されている。
【００３５】
前記搬送用ロボットはロボットアームを備えており、このロボットアームは、ボトル固定用スタンド１３ａに容器１９をセットし、取り出すためのものである。前記制御部は、第１駆動機構、第２駆動機構及び搬送用ロボットなどの動作を制御するものである。
【００３６】
次に、上記容器内面成膜用ＣＶＤ装置を用いて容器（容器）の内部に炭素膜を成膜する方法について説明する。図３（ａ）〜（ｅ）は、ＣＶＤ成膜時における成膜チャンバとテーブルの動作を模式的に示す構成図である。なお、炭素膜としては、非晶質水素含有炭素を主成分とする膜であることが好ましい。
【００３７】
まず、第１真空バルブを開いて成膜チャンバ１１内を大気開放する。これにより、空気が外部電極内の空間２０に入り、成膜チャンバ内が大気圧にされる。次に、テーブル１２を第１駆動機構により下方に移動させ、底部電極１３を上部電極１０から取り外す。この時は成膜チャンバ１１の下部にはスタンドＡが位置している。
【００３８】
次いで、ロボットアームが未成膜の容器を複数本つかみ、これら容器を持ったロボットアームを底部電極１３上にスライドさせて搬送し、この底部電極１３のボトル固定用スタンド（凹部）１３ａに該容器を載置し、ロボットアームが該容器を放す。そして、ロボットアームは底部電極上からスライドして引っ込む。
【００３９】
その後、図３（ａ）に示すように、第１駆動機構によりテーブル１２を上方に移動させ、底部電極１３を上部電極１０の下部に装着し、外部電極はＯリング１８によって密閉される。即ち、テーブル１２を上方に移動させると、上部電極１０の下側から上部電極内の空間２０に容器１９ａが差し込まれて設置され、内部電極が容器内に挿入された状態となり、成膜チャンバ１１内に容器１９ａが収納される。
【００４０】
この後、真空ポンプは作動させた状態で、第１真空バルブを閉じた後、第２真空バルブを開く。これにより、容器１９ａ内を含む成膜チャンバ１１内（外部電極内の空間２０等）が排気され、外部電極内が真空とされる。
【００４１】
次に、流量制御された炭化水素ガスなどの原料ガス２３を、内部電極を通してガス吹き出し口から吹き出す。これにより、原料ガス２３が容器１９ａ内に導入される。そして、成膜チャンバ１１内と容器１９ａ内が、制御されたガス流量と排気能力のバランスによって、炭素膜の成膜に適した圧力に保たれる。
【００４２】
この後、外部電極に高周波電源（ＲＦ電源）からＲＦ出力を供給する。これにより、外部電極と内部電極間にプラズマを着火する。これによって、容器１９ａ内に炭化水素系プラズマが発生し、炭素膜が容器１９ａの内側に成膜される。このときの成膜時間は数秒程度と短いものである。
【００４３】
このように成膜している間に、スタンドＢに未成膜の容器１９ｂを複数本載置する。すなわち、ロボットアームが未成膜の容器１９ｂをつかみ、該容器１９ｂを持ったロボットアームをスタンドＢ上にスライドさせて搬送し、スタンドＢにおける底部電極１３の凹部１３ａに該容器１９ｂを載置し、ロボットアームが該容器１９ｂを放す。そして、ロボットアームはスタンドＢ上からスライドして引っ込む。
【００４４】
次に、ＲＦ電源からのＲＦ出力を停止し、原料ガスの供給を停止する。そして、成膜チャンバ及び容器１９ａ内の炭化水素ガスが真空ポンプによって排気される。その後、第２真空バルブを閉じる。
【００４５】
次に、図３（ｂ）に示すように、第１真空バルブを開いて成膜チャンバ１１内を大気開放した後、テーブル１２を第１駆動機構により下方に移動させ、底部電極１３を上部電極１０から取り外す。この時、成膜チャンバ１１の下部にはスタンドＡが位置しており、スタンドＡには成膜完了後の容器１９ａが複数本載置されており、スタンドＢには複数本の未成膜の容器１９ｂが載置されている。
【００４６】
次いで、図３（ｃ）に示すように、第２駆動機構によりテーブル１２を、回転軸２１を中心として矢印２２のように１８０°回転させる。これにより、成膜チャンバ１１の下部にはスタンドＢが位置し、スタンドＢは未成膜の容器１９ｂが複数本載置された状態にあり、スタンドＡは複数本の成膜完了後の容器１９ａが載置された状態にある。なお、第２駆動機構は、前述したようにスライド機構であっても良く、この場合は、テーブル１２をスライドさせることにより成膜チャンバ１１の下部にスタンドＢを位置させることになる。
【００４７】
この後、図３（ｄ）に示すように、第１駆動機構によりテーブル１２を上方に移動させ、底部電極１３を上部電極１０の下部に装着し、外部電極はＯリング１８によって密閉される。即ち、テーブル１２を上方に移動させると、上部電極１０の下側から上部電極内の空間２０に容器１９ｂが差し込まれて設置され、内部電極が容器１９ｂ内に挿入された状態となり、成膜チャンバ１１内に容器１９ｂが収納される。
【００４８】
この後、真空ポンプは作動させた状態で、第１真空バルブを閉じた後、第２真空バルブを開く。これにより、容器１９ｂ内を含む成膜チャンバ内が排気され、外部電極内が真空とされる。
【００４９】
次に、流量制御された炭化水素ガスなどの原料ガス２３を、内部電極を通してガス吹き出し口から吹き出す。これにより、原料ガス２３が容器１９ｂ内に導入される。そして、成膜チャンバ１１内と容器１９ｂ内が、制御されたガス流量と排気能力のバランスによって、炭素膜の成膜に適した圧力に保たれる。
【００５０】
この後、外部電極に高周波電源（ＲＦ電源）からＲＦ出力を供給する。これにより、外部電極と内部電極間にプラズマを着火する。これによって、容器１９ｂ内に炭化水素系プラズマが発生し、炭素膜が容器１９ｂの内側に成膜される。
【００５１】
このように成膜している間に、スタンドＡに載置された成膜完了後の容器１９ａと未成膜の容器１９ｃを矢印２５のように交換して載置する。すなわち、成膜完了後の容器１９ａの上部にロボットアームをスライドさせ、ロボットアームにより容器１９ａをつかみ、ロボットアームが容器１９ａを持ち上げ、ロボットアームをスライドさせて容器１９ａを底部電極から取り出す。そして、取り出された容器１９ａを所定の場所に保管する。その後、ロボットアームが未成膜の容器１９ｃをつかみ、該容器１９ｂを持ったロボットアームをスタンドＡ上にスライドさせて搬送し、スタンドＡにおける底部電極１３の凹部１３ａに該容器１９ｃを載置し、ロボットアームが該容器１９ｃを放す。そして、ロボットアームはスタンドＡ上からスライドして引っ込む。
【００５２】
次に、ＲＦ電源からのＲＦ出力を停止し、原料ガスの供給を停止する。そして、成膜チャンバ及び容器１９ｂ内の炭化水素ガスが真空ポンプによって排気される。その後、第２真空バルブを閉じる。
【００５３】
次に、図３（ｅ）に示すように、第１真空バルブを開いて成膜チャンバ１１内を大気開放した後、テーブル１２を第１駆動機構により下方に移動させ、底部電極１３を上部電極１０から取り外す。この時、成膜チャンバ１１の下部にはスタンドＢが位置しており、スタンドＢには成膜完了後の容器１９ｂが複数本載置されており、スタンドＡには複数本の未成膜の容器１９ｃが載置されている。この後は、図３（ｂ）に示す工程から前述した成膜方法を繰り返すことにより、炭素膜が成膜された容器が量産される。
【００５４】
上記第１の実施の形態によれば、図３（ｄ）の工程のようにスタンドＢ上の容器１９ｂを成膜している間に、スタンドＡにおいて成膜完了後の容器１９ａと未成膜の容器１９ｃを交換して載置している。このため、従来の容器内面成膜用ＣＶＤ装置のように成膜チャンバの下方にテーブルを下げた状態で成膜完了後の容器と未成膜の容器を交換して載置する必要がない。これにより、その時間だけサイクルタイムを短縮することができ、量産効率を大幅に向上させることができる。
【００５５】
さらに詳しく説明すると、本実施の形態による容器内面成膜用ＣＶＤ装置では、成膜チャンバから成膜済みボトルを取り出し、未成膜ボトルを成膜チャンバに収容するまでに、テーブル１２を下げ、テーブル１２をスライド又は回転させ、テーブルを上げるという３つの動作のみが必要で、従来のボトル出し入れに比べて工程数が少なくて済む。具体的には、テーブル１２を下げてチャンバを開くのに１秒要し、テーブル１２をスライド又は回転させるのに２秒を要し、テーブル１２を上げてチャンバを閉じるのに１秒を要するので、これらに要する時間は４秒程度である。そして、チャンバ内に未成膜ボトルを搬入した後、チャンバ内を真空引きし、チャンバ内にガスを導入し、未成膜ボトルを成膜するのに合計６秒〜１０秒程度を要する。これに対して、従来の容器内面成膜用ＣＶＤ装置では、テーブルを下げた状態で、成膜完了後の容器と未成膜の容器を交換する動作がさらに必要となる。具体的には、チャンバを開くのに１秒を要し、成膜済みボトルを搬出するのに３秒を要し、未成膜ボトルを搬入するのに３秒を要し、チャンバを閉じるのに１秒を要するので、これらに要する時間は８秒程度である。そして、真空引き、ガス導入、成膜に要する時間は６秒〜１０秒程度である。従って、本実施の形態による容器内面成膜用ＣＶＤ装置では、１サイクルの所要時間が１０秒〜１４秒程度であるのに対して、従来の容器内面成膜用ＣＶＤ装置では、１サイクルの所要時間が１４秒〜１８秒程度である。よって、本実施の形態では、従来のそれに比べて１サイクルに４秒程度短縮することができ、大幅に量産効率を向上させることができる。つまり、本発明を用いることでチャンバへのボトルの出し入れの時間を短縮することが可能となり、ひいては１本（１バッチ）あたりの製造にかかる時間を短縮することが可能となる。さらに、成膜に必要な時間（真空引き、ガス導入、成膜）が短縮されるほどこの効果が顕著になる。
【００５６】
また、従来の容器内面成膜用ＣＶＤ装置では、成膜終了後に容器が下がった位置で容器を取り出し、未成膜ボトルのセットを行うため、ボトルと成膜チャンバの間にロボットアームが入るだけの間隔が必要であった。これに対して、本実施の形態による容器内面成膜用ＣＶＤ装置では、スライド又は回転式のボトル収納機構を用いているため、この間隔を全く無くすことができる。これにより、ボトルを成膜チャンバに収納する際の上昇下降の動作長を短くすることができ、テーブルの上下動作時間の短縮にも寄与する。従って、ボトルの出し入れに割かれる装置停止時間を極力抑えることができる。
【００５７】
尚、上記第１の実施の形態では、成膜チャンバ１１の下方にテーブル１２を配置しているが、この配置に限定されるものではなく、例えば、成膜チャンバの水平方向にテーブルを配置することも可能である。この場合、テーブル１２における底部電極１３のボトル固定用スタンド１３ａが単なる凹部ではなく、容器を確実に保持、固定できる手段をさらに含むことが好ましい。
【００５８】
図４は、本発明に係る第２の実施の形態による容器内面成膜用ＣＶＤ装置における上部台及び成膜チャンバを模式的に示す構成図である。図５は、図４に示す上部台及び成膜チャンバの一部を示すものであり、図５（ａ）は、成膜チャンバから上部台を取り外した状態を示す断面図であり、図５（ｂ）は、成膜チャンバに上部台を装着した状態を示す断面図である。ただし、第２の実施の形態において、第１の実施の形態と同一部分の説明は省略する。
【００５９】
テーブル３２は、図４に示すように第１容器としての容器を吊るすサスペンドＡと第２容器としての容器を吊るすサスペンドＢから構成されている。サスペンドＡ及びサスペンドＢそれぞれが成膜チャンバ３１に対応するように構成されている。
【００６０】
第１駆動機構は、成膜チャンバ３１に対して矢印３６のようにテーブル３２を上下に移動させる機構である。つまり、成膜チャンバ３１にテーブル３２のサスペンドＡ又はサスペンドＢが装着されている状態（即ち図５（ｂ）に示す状態）において、テーブル３２を第１駆動機構により上方に移動させることにより、成膜チャンバ３１からサスペンドＡ又はサスペンドＢが取り外され、成膜チャンバ３１の上方にサスペンドＡ又はサスペンドＢが位置する状態（即ち図５（ａ）に示す状態）になる。また逆に、成膜チャンバ３１の上方にサスペンドＡ又はサスペンドＢが位置している状態（即ち図５（ａ）に示す状態）において、テーブル３２を第１駆動機構により下方に移動させることにより、成膜チャンバ３１にサスペンドＡ又はサスペンドＢが装着される状態（即ち図５（ｂ）に示す状態）になる。
【００６１】
図６（ａ）〜（ｅ）は、ＣＶＤ成膜時における成膜チャンバとテーブルの動作を模式的に示す構成図である。
【００６２】
第２の実施の形態による容器内面成膜用ＣＶＤ装置を用いて容器の内部に炭素膜を成膜する方法は、サスペンドＡ、Ｂに容器（ボトル）を上部で支持する点以外は第１の実施の形態と同様である。
【００６３】
上記第２の実施の形態においても第１の実施の形態と同様の効果を得ることができる。
【００６４】
また、上記第２の実施の形態では、上部電極３３で容器３９の口部を掴んで保持し、この容器を底部電極３０に収容する構成としている。このため、外部電極内の空間４０の高さを調整することにより、太さが同程度で高さが異なる容器に対する成膜を一つの容器内面成膜用ＣＶＤ装置で行うことが可能となる。また、異なるサイズの容器に対して上部電極又は底部電極のいずれかを共用することが可能となる。
【００６５】
また、上記第２の実施の形態では、成膜チャンバ３１の上方にテーブル３２を配置しているが、この配置に限定されるものではなく、例えば、成膜チャンバの水平方向にテーブルを配置することも可能である。
【００６６】
また、上記実施の形態では、スタンドＡとスタンドＢという２つのスタンド又はサスペンドＡとサスペンドＢという２つのサスペンドを有するテーブル１２，３２を用いているが、３つ以上のスタンド又はサスペンドを有するテーブルを用いることも可能である。
【００６７】
尚、本発明は上記実施の形態に限定されず、種々変更して実施することが可能である。
【００６８】
また、上記実施の形態では、炭素膜を成膜する容器内面成膜用ＣＶＤ装置について説明しているが、炭素膜以外の薄膜を成膜する容器内面成膜用ＣＶＤ装置に本発明を適用することも可能であり、例えば、アルミ缶の内面にアルミの溶出を防ぐための窒化珪素を主成分とする膜を形成することも可能である。
【００６９】
【発明の効果】
以上説明したように本発明によれば、保持部Ａ及び保持部Ｂのうち一方の保持部に保持された容器内に薄膜を成膜している間に、他方の保持部において成膜終了後の容器と未成膜の容器を交換して載置するという動作が可能となる。したがって、容器の受け渡しに要する時間を短縮して量産効率を向上させた容器内面成膜用ＣＶＤ装置及び容器内面成膜方法を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る第１の実施の形態による容器内面成膜用ＣＶＤ装置における成膜チャンバ及び底部台を模式的に示す構成図である。
【図２】図１に示す成膜チャンバ及び底部台の一部を示すものであり、（ａ）は、成膜チャンバから底部台を取り外した状態を示す断面図であり、（ｂ）は、成膜チャンバに底部台を装着した状態を示す断面図である。
【図３】（ａ）〜（ｅ）は、ＣＶＤ成膜時における成膜チャンバとテーブルの動作を模式的に示す構成図である。
【図４】本発明に係る第２の実施の形態による容器内面成膜用ＣＶＤ装置における上部台及び成膜チャンバを模式的に示す構成図である。
【図５】図４に示す上部台及び成膜チャンバの一部を示すものであり、（ａ）は、成膜チャンバから上部台を取り外した状態を示す断面図であり、（ｂ）は、成膜チャンバに上部台を装着した状態を示す断面図である。
【図６】（ａ）〜（ｅ）は、ＣＶＤ成膜時における成膜チャンバとテーブルの動作を模式的に示す構成図である。
【符号の説明】
１０，３３…上部電極
１１，３１…成膜チャンバ
１２，３２…テーブル
１３，３０…底部電極
１３ａ…ボトル固定用スタンド（凹部）
１４，３４…絶縁物
１５，３５…基台
１６，１７，３６，３７…矢印
１８，３８…Ｏリング
１９，１９ａ〜１９ｃ，３９，３９ａ〜３９ｃ…容器
２０，４０…空間
２１，４１…回転軸
２２，４２…矢印
２３，４３…原料ガス
２５，４５…矢印
【発明の属する技術分野】
本発明は、容器の内面に薄膜を成膜する容器内面成膜用ＣＶＤ装置及び容器内面成膜方法に係わり、特に、量産効率を向上させた容器内面成膜用ＣＶＤ装置及び容器内面成膜方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
以下、従来のＣＶＤ（Chemical Vapor Deposition）成膜装置について説明する。
【０００３】
従来の容器内面成膜用ＣＶＤ装置は外部電極を備えた成膜チャンバを有し、この外部電極は上部電極と底部電極から構成されている。上部電極の下部に底部電極の上部がＯリングを介して着脱自在に取り付けられている。外部電極の内部には空間が形成されており、この空間はコーティング対象の容器を収容するためのものである。外部電極内の空間は、そこに収容される容器の外形よりも僅かに大きくなるように形成されている。また、外部電極内の空間は、上部電極と底部電極の間に配置されたＯリングによって外部から密閉されている。
【０００４】
外部電極は高周波電源（ＲＦ電源）に接続されている。外部電極内の空間には内部電極が差し込まれており、内部電極の先端は外部電極内の空間であって外部電極内に収容された容器の内部に配置される。
【０００５】
内部電極は、その内部が中空からなる管形状を有している。内部電極の先端にはガス吹き出し口が設けられており、このガス吹き出し口から炭化水素ガス等の原料ガスを外部電極内の空間に供給するようになっている。また、外部電極内の空間は第１真空バルブを介して大気開放可能な状態とされている。また、外部電極内の空間は第２真空バルブを介して真空ポンプに接続されている。
【０００６】
また、容器内面成膜用ＣＶＤ装置は容器収納機構を有している。この容器収納機構は、上述した外部電極の一部を構成する底部電極、この底部電極を上下に移動させる上下駆動機構、容器を搬送する搬送用ロボット、及び、制御部などから構成されている。
【０００７】
底部電極は、容器を載置する凹部を有している。搬送用ロボットはロボットアームを備えており、このロボットアームは、底部電極の凹部に容器をセットし、取り出すためのものである。制御部は、上下駆動機構及び搬送用ロボットなどの動作を制御するものである。
【０００８】
次に、上記容器内面成膜用ＣＶＤ装置を用いて容器の内部に炭素膜を成膜する方法について説明する。
【０００９】
まず、第１真空バルブを開いて成膜チャンバ内を大気開放する。これにより、空気が外部電極内の空間に入り、成膜チャンバ内が大気圧にされる。次に、外部電極の底部電極を上下駆動機構により下方に移動させ、底部電極を上部電極から取り外す。次いで、ロボットアームが未成膜の容器をつかみ、この容器を持ったロボットアームを底部電極上にスライドさせて搬送し、この底部電極の凹部に該容器を載置し、ロボットアームが該容器を放す。そして、ロボットアームは底部電極上からスライドして引っ込む。その後、上下駆動機構により底部電極を上方に移動させ、底部電極を上部電極の下部に装着し、外部電極はＯリングによって密閉される。即ち、底部電極を上方に移動させると、上部電極の下側から上部電極内の空間に容器が差し込まれて設置され、内部電極が容器内に挿入された状態となる。
【００１０】
この後、真空ポンプは作動させた状態で、第１真空バルブを閉じた後、第２真空バルブを開く。これにより、容器内を含む成膜チャンバ内（外部電極内の空間等）が排気され、外部電極内が真空とされる。
【００１１】
次に、流量制御された炭化水素ガスなどの原料ガスを、内部電極を通してガス吹き出し口から吹き出す。これにより、原料ガスが容器内に導入される。そして、成膜チャンバ内と容器内が、制御されたガス流量と排気能力のバランスによって、炭素膜の成膜に適した圧力に保たれる。
【００１２】
この後、外部電極に高周波電源（ＲＦ電源）からＲＦ出力を供給する。これにより、外部電極と内部電極間にプラズマを着火する。これによって、容器内に炭化水素系プラズマが発生し、炭素膜が容器の内側に成膜される。このときの成膜時間は数秒程度と短いものである。
【００１３】
次に、ＲＦ電源からのＲＦ出力を停止し、原料ガスの供給を停止する。そして、成膜チャンバ及び容器内の炭化水素ガスが真空ポンプによって排気される。その後、第２真空バルブを閉じる。次に、第１真空バルブを開いて成膜チャンバ内を大気開放した後、底部電極を上下駆動機構により下方に移動させ、底部電極を上部電極から取り外す。
【００１４】
次いで、底部電極に載置されている成膜完了後の容器の上部にロボットアームをスライドさせ、ロボットアームにより容器をつかみ、ロボットアームが容器を持ち上げ、ロボットアームをスライドさせて容器を底部電極から取り出す。
【００１５】
その後、ロボットアームが未成膜の容器をつかみ、この容器を持ったロボットアームを底部電極上にスライドさせて搬送し、この底部電極の凹部に該容器を載置し、ロボットアームが該容器を放す。そして、ロボットアームは底部電極上からスライドして引っ込む。この後は、前述した成膜方法を繰り返すことにより、炭素膜が成膜された容器が量産される。
【００１６】
【発明が解決しようとする課題】
上述したように、従来の容器内面成膜用ＣＶＤ装置においては、外部電極の一部を構成する底部電極が成膜チャンバへの容器の出し入れを行う蓋の役目をしており、従来はこの底部電極が単純に上下して容器の取り出し、セットを行っている。このため、底部電極に容器を置いたり、成膜完了した容器を取り出す際には、搬送用ロボットのロボットアームが上部電極と底部電極の間に入り込んで、容器を掴み取って行かなければならない。従って、従来の容器内面成膜用ＣＶＤ装置では、ロボットアームが成膜済みの容器を取り出し、未成膜の容器を置くまでの間、成膜チャンバは大気開放された状態となり、容器の受け渡しが終了するまで閉じることができない。その結果、容器の成膜を量産する際には、容器の搬送（即ち容器の受け渡し）に要する時間がそのままサイクルタイム（１個の容器を成膜するのに必要な合計時間）の一部になり、量産効率が悪かった。
【００１７】
本発明は上記のような事情を考慮してなされたものであり、その目的は、容器の受け渡しに要する時間を短縮して量産効率を向上させた容器内面成膜用ＣＶＤ装置及び容器内面成膜方法を提供することにある。
【００１８】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するため、本発明に係る容器内面成膜用ＣＶＤ装置は、第１容器の内面と第２容器の内面に交互に薄膜を成膜する容器内面成膜用ＣＶＤ装置であって、第１容器を保持する保持部Ａと第２容器を保持する保持部Ｂを有する台部材と、保持部Ａに保持された第１容器と保持部Ｂに保持された第２容器を交互に収容するために、台部材における保持部Ａと保持部Ｂが交互に装着される成膜チャンバと、台部材が成膜チャンバに装着された状態と台部材が成膜チャンバから取り外された状態との間で台部材を移動させる第１駆動機構と、上記台部材が成膜チャンバから取り外された状態で台部材をスライド又は回転させる第２駆動機構と、第１容器及び第２容器のうち一方の容器に薄膜を成膜している間に、他方の成膜終了後の容器と未成膜の容器を交換して台部材に保持する機構と、を具備することを特徴とする。
【００１９】
また、上記容器内面成膜用ＣＶＤ装置において、上記第２駆動機構は、成膜チャンバと保持部Ａが対応する位置と成膜チャンバと保持部Ｂが対応する位置との間で台部材を移動させるために、台部材をスライド又は回転させる機構であることが好ましい。また、第１容器及び第２容器それぞれは単数でも複数でも良い。
【００２０】
上記容器内面成膜用ＣＶＤ装置では、次のように動作させることができる。保持部Ａの第１容器内に薄膜を成膜している間に、保持部Ｂにおいて成膜終了後の容器と未成膜の第２容器を交換して保持する。そして、第１容器の成膜が終了した後、第１駆動機構により台部材を移動させて成膜チャンバから取り外す。この時、成膜チャンバと保持部Ａが対応した位置にある。次に、第２駆動機構により台部材をスライド又は回転させる。この時、成膜チャンバと保持部Ｂが対応した位置にある。そして、第１駆動機構によって台部材を移動させて成膜チャンバに装着することにより未成膜の第２容器を成膜チャンバ内に収納する。次に、第２容器内に薄膜を成膜している間に、保持部Ａにおいて成膜終了後の第１容器と未成膜の容器を交換して載置する。この後は、上記と同様の動作を繰り返す。したがって、容器の受け渡しに要する時間を短縮することができ、量産効率を大幅に向上させることができる。
【００２１】
また、本発明に係る容器内面成膜用ＣＶＤ装置においては、上記保持部Ａが第１容器を載置するスタンドＡであり、上記保持部Ｂが第２容器を載置するスタンドＢであることも可能である。また、上記保持部Ａが第１容器の口部を保持するサスペンドＡであり、上記保持部Ｂが第２容器の口部を保持するサスペンドＢであることも可能である。
【００２２】
また、本発明に係る容器内面成膜用ＣＶＤ装置においては、上記薄膜が非晶質水素含有炭素を主成分とする膜であることも可能である。
【００２３】
本発明に係る容器内面成膜方法は、第１容器を載置するスタンドＡと第２容器を載置するスタンドＢを有する底部台と、スタンドＡに載置された第１容器とスタンドＢに載置された第２容器を交互に収容するために、底部台におけるスタンドＡとスタンドＢが交互に装着される成膜チャンバと、を備えた容器内面成膜用ＣＶＤ装置を用いて第１容器の内面と第２容器の内面に交互に薄膜を成膜する方法であって、
スタンドＡに成膜チャンバを装着した状態でスタンドＡ上の第１容器内に薄膜を成膜し、その間に、スタンドＢにおいて成膜終了後の容器と未成膜の第２容器を交換して載置し、
底部台を成膜チャンバから取り外すことにより、スタンドＡ上の第１容器を成膜チャンバから取り出し、
底部台をスライド又は回転させ、
底部台を成膜チャンバに装着することにより、スタンドＢ上の未成膜の第２容器を成膜チャンバ内に収納し、
スタンドＢ上の第２容器内に薄膜を成膜し、その間に、スタンドＡにおいて成膜終了後の第１容器と未成膜の容器を交換して載置することを特徴とする。
【００２４】
本発明に係る容器内面成膜方法は、第１容器の口部を保持するサスペンドＡと第２容器の口部を保持するサスペンドＢを有する上部台と、サスペンドＡに保持された第１容器とサスペンドＢに保持された第２容器を交互に収容するために、上部台におけるサスペンドＡとサスペンドＢが交互に装着される成膜チャンバと、を備えた容器内面成膜用ＣＶＤ装置を用いて第１容器の内面と第２容器の内面に交互に薄膜を成膜する方法であって、
サスペンドＡに成膜チャンバを装着した状態でサスペンドＡ下の第１容器内に薄膜を成膜し、その間に、サスペンドＢにおいて成膜終了後の容器と未成膜の第２容器を交換して保持し、
上部台を成膜チャンバから取り外すことにより、サスペンドＡ下の第１容器を成膜チャンバから取り出し、
上部台をスライド又は回転させ、
上部台を成膜チャンバに装着することにより、サスペンドＢ下の未成膜の第２容器を成膜チャンバ内に収納し、
サスペンドＢ下の第２容器内に薄膜を成膜し、その間に、サスペンドＡにおいて成膜終了後の第１容器と未成膜の容器を交換して保持することを特徴とする。
【００２５】
また、本発明に係る容器内面成膜方法においては、上記薄膜が非晶質水素含有炭素を主成分とする膜であることが好ましい。
【００２６】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照して本発明の実施の形態について説明する。
図１は、本発明に係る第１の実施の形態による容器内面成膜用ＣＶＤ装置における成膜チャンバ及び底部台を模式的に示す構成図である。図２は、図１に示す成膜チャンバ及び底部台の一部を示すものであり、図２（ａ）は、成膜チャンバから底部台を取り外した状態を示す断面図であり、図２（ｂ）は、成膜チャンバに底部台を装着した状態を示す断面図である。
【００２７】
容器内面成膜用ＣＶＤ装置は図１に示す成膜チャンバ１１及び容器収納機構を備えている。この容器収納機構は、テーブル（底部台）１２、これを上下に移動させる第１駆動機構（図示せず）、テーブル１２を水平方向にスライド又は回転させる第２駆動機構（図示せず）、容器１９を搬送する搬送用ロボット（図示せず）、及び、制御部（図示せず）などから構成されている。ここでの容器１９には種々の容器が含まれ、それを構成する材質などに限定されるものではなく、例えばプラスチック容器、ＰＥＴボトル、アルミ缶、スチール缶、ガラス瓶などが挙げられる。
【００２８】
テーブル１２は、図１に示すように第１容器としての容器を載置するスタンドＡと第２容器としての容器を載置するスタンドＢから構成されている。スタントＡ及びスタンドＢそれぞれが成膜チャンバ１１に対応するように構成されている。なお、第１容器及び第２容器それぞれは、単数の容器でも複数の容器でも良い。即ち、図１では、スタンドＡ及びスタンドＢそれぞれに４個の容器を載置するように構成しているが、スタンドＡ及びスタンドＢそれぞれに１〜３個又は５個以上の容器を載置するように構成することも可能である。
【００２９】
第１駆動機構は、成膜チャンバ１１に対して矢印１６のようにテーブル１２を上下に移動させる機構である。つまり、成膜チャンバ１１にテーブル１２のスタンドＡ又はスタンドＢが装着されている状態（即ち図２（ｂ）に示す状態）において、テーブル１２を第１駆動機構により下方に移動させることにより、成膜チャンバ１１からスタンドＡ又はスタンドＢが取り外され、成膜チャンバ１１の下方にスタンドＡ又はスタンドＢが位置する状態（即ち図２（ａ）に示す状態）になる。また逆に、成膜チャンバ１１の下方にスタンドＡ又はスタンドＢが位置している状態（即ち図２（ａ）に示す状態）において、テーブル１２を第１駆動機構により上方に移動させることにより、成膜チャンバ１１にスタンドＡ又はスタンドＢが装着される状態（即ち図２（ｂ）に示す状態）になる。なお、具体的な駆動機構としては、種々の駆動機構を用いることが可能であるが、例えばステッピングモータ、サーボモータ、油圧サーボ、エアシリンダなどを用いることも可能である。
【００３０】
第２駆動機構は、成膜チャンバ１１に対して矢印１７のように水平方向にテーブル１２をスライドさせるスライド機構、又は、成膜チャンバ１１に対して水平方向にテーブルを回転させる回転機構である。スライド機構の場合は、成膜チャンバ１１の下方にスタンドＡが位置している状態において、テーブル１２をスライドさせることにより、成膜チャンバ１１の下方にスタンドＢが位置する状態になる。また逆に、成膜チャンバ１１の下方にスタンドＢが位置している状態において、テーブル１２をスライドさせることにより、成膜チャンバ１１の下方にスタンドＡが位置する状態になる。回転機構の場合は、成膜チャンバ１１の下方にスタンドＡが位置している状態において、テーブル１２を回転させることにより、成膜チャンバ１１の下方にスタンドＢが位置する状態になる。また逆に、成膜チャンバ１１の下方にスタンドＢが位置している状態において、テーブル１２を回転させることにより、成膜チャンバ１１の下方にスタンドＡが位置する状態になる。なお、具体的な駆動機構としては、種々の駆動機構を用いることが可能であるが、例えばステッピングモータ、サーボモータ、油圧サーボ、エアシリンダなどを用いることも可能である。
【００３１】
図２（ａ），（ｂ）に示すように、成膜チャンバ１１は上部電極１０を有している。テーブル１２は底部電極１３、テフロン（登録商標）などの絶縁物１４及び基台１５から構成されている。基台１５は絶縁物１４によって底部電極１３と電気的に絶縁されている。
【００３２】
また、容器内面成膜用ＣＶＤ装置は外部電極を有しており、この外部電極は上部電極１０と底部電極１３から構成されている。底部電極１３は、容器１９を載置するボトル固定用スタンド（凹部）１３ａを有している。上部電極１０の下部に底部電極１３の上部がＯリング１８を介して着脱自在に取り付けられるようになっている。外部電極の内部には空間２０が形成されており、この空間２０はコーティング対象の容器１９を収容するためのものである。外部電極内の空間２０は、そこに収容される容器１９の外形よりも僅かに大きく形成されている。また、外部電極内の空間２０は、図２（ｂ）に示すように上部電極１０と底部電極１３の間に配置されたＯリング１８によって外部から密閉可能になっている。
【００３３】
外部電極１０及び１３は図示せぬ高周波電源（ＲＦ電源）に接続されている。外部電極内の空間２０には内部電極（図示せず）が差し込まれており、内部電極の先端は外部電極内の空間２０であって外部電極内に収容された容器１９の内部に配置される。
【００３４】
内部電極は、その内部が中空からなる管形状を有している。内部電極の先端にはガス吹き出し口が設けられており、このガス吹き出し口から炭化水素ガス等の原料ガスを外部電極内の空間２０に供給するようになっている。また、外部電極内の空間２０は第１真空バルブ（図示せず）を介して大気開放可能な状態とされている。また、外部電極内の空間２０は第２真空バルブ（図示せず）を介して真空ポンプ（図示せず）に接続されている。
【００３５】
前記搬送用ロボットはロボットアームを備えており、このロボットアームは、ボトル固定用スタンド１３ａに容器１９をセットし、取り出すためのものである。前記制御部は、第１駆動機構、第２駆動機構及び搬送用ロボットなどの動作を制御するものである。
【００３６】
次に、上記容器内面成膜用ＣＶＤ装置を用いて容器（容器）の内部に炭素膜を成膜する方法について説明する。図３（ａ）〜（ｅ）は、ＣＶＤ成膜時における成膜チャンバとテーブルの動作を模式的に示す構成図である。なお、炭素膜としては、非晶質水素含有炭素を主成分とする膜であることが好ましい。
【００３７】
まず、第１真空バルブを開いて成膜チャンバ１１内を大気開放する。これにより、空気が外部電極内の空間２０に入り、成膜チャンバ内が大気圧にされる。次に、テーブル１２を第１駆動機構により下方に移動させ、底部電極１３を上部電極１０から取り外す。この時は成膜チャンバ１１の下部にはスタンドＡが位置している。
【００３８】
次いで、ロボットアームが未成膜の容器を複数本つかみ、これら容器を持ったロボットアームを底部電極１３上にスライドさせて搬送し、この底部電極１３のボトル固定用スタンド（凹部）１３ａに該容器を載置し、ロボットアームが該容器を放す。そして、ロボットアームは底部電極上からスライドして引っ込む。
【００３９】
その後、図３（ａ）に示すように、第１駆動機構によりテーブル１２を上方に移動させ、底部電極１３を上部電極１０の下部に装着し、外部電極はＯリング１８によって密閉される。即ち、テーブル１２を上方に移動させると、上部電極１０の下側から上部電極内の空間２０に容器１９ａが差し込まれて設置され、内部電極が容器内に挿入された状態となり、成膜チャンバ１１内に容器１９ａが収納される。
【００４０】
この後、真空ポンプは作動させた状態で、第１真空バルブを閉じた後、第２真空バルブを開く。これにより、容器１９ａ内を含む成膜チャンバ１１内（外部電極内の空間２０等）が排気され、外部電極内が真空とされる。
【００４１】
次に、流量制御された炭化水素ガスなどの原料ガス２３を、内部電極を通してガス吹き出し口から吹き出す。これにより、原料ガス２３が容器１９ａ内に導入される。そして、成膜チャンバ１１内と容器１９ａ内が、制御されたガス流量と排気能力のバランスによって、炭素膜の成膜に適した圧力に保たれる。
【００４２】
この後、外部電極に高周波電源（ＲＦ電源）からＲＦ出力を供給する。これにより、外部電極と内部電極間にプラズマを着火する。これによって、容器１９ａ内に炭化水素系プラズマが発生し、炭素膜が容器１９ａの内側に成膜される。このときの成膜時間は数秒程度と短いものである。
【００４３】
このように成膜している間に、スタンドＢに未成膜の容器１９ｂを複数本載置する。すなわち、ロボットアームが未成膜の容器１９ｂをつかみ、該容器１９ｂを持ったロボットアームをスタンドＢ上にスライドさせて搬送し、スタンドＢにおける底部電極１３の凹部１３ａに該容器１９ｂを載置し、ロボットアームが該容器１９ｂを放す。そして、ロボットアームはスタンドＢ上からスライドして引っ込む。
【００４４】
次に、ＲＦ電源からのＲＦ出力を停止し、原料ガスの供給を停止する。そして、成膜チャンバ及び容器１９ａ内の炭化水素ガスが真空ポンプによって排気される。その後、第２真空バルブを閉じる。
【００４５】
次に、図３（ｂ）に示すように、第１真空バルブを開いて成膜チャンバ１１内を大気開放した後、テーブル１２を第１駆動機構により下方に移動させ、底部電極１３を上部電極１０から取り外す。この時、成膜チャンバ１１の下部にはスタンドＡが位置しており、スタンドＡには成膜完了後の容器１９ａが複数本載置されており、スタンドＢには複数本の未成膜の容器１９ｂが載置されている。
【００４６】
次いで、図３（ｃ）に示すように、第２駆動機構によりテーブル１２を、回転軸２１を中心として矢印２２のように１８０°回転させる。これにより、成膜チャンバ１１の下部にはスタンドＢが位置し、スタンドＢは未成膜の容器１９ｂが複数本載置された状態にあり、スタンドＡは複数本の成膜完了後の容器１９ａが載置された状態にある。なお、第２駆動機構は、前述したようにスライド機構であっても良く、この場合は、テーブル１２をスライドさせることにより成膜チャンバ１１の下部にスタンドＢを位置させることになる。
【００４７】
この後、図３（ｄ）に示すように、第１駆動機構によりテーブル１２を上方に移動させ、底部電極１３を上部電極１０の下部に装着し、外部電極はＯリング１８によって密閉される。即ち、テーブル１２を上方に移動させると、上部電極１０の下側から上部電極内の空間２０に容器１９ｂが差し込まれて設置され、内部電極が容器１９ｂ内に挿入された状態となり、成膜チャンバ１１内に容器１９ｂが収納される。
【００４８】
この後、真空ポンプは作動させた状態で、第１真空バルブを閉じた後、第２真空バルブを開く。これにより、容器１９ｂ内を含む成膜チャンバ内が排気され、外部電極内が真空とされる。
【００４９】
次に、流量制御された炭化水素ガスなどの原料ガス２３を、内部電極を通してガス吹き出し口から吹き出す。これにより、原料ガス２３が容器１９ｂ内に導入される。そして、成膜チャンバ１１内と容器１９ｂ内が、制御されたガス流量と排気能力のバランスによって、炭素膜の成膜に適した圧力に保たれる。
【００５０】
この後、外部電極に高周波電源（ＲＦ電源）からＲＦ出力を供給する。これにより、外部電極と内部電極間にプラズマを着火する。これによって、容器１９ｂ内に炭化水素系プラズマが発生し、炭素膜が容器１９ｂの内側に成膜される。
【００５１】
このように成膜している間に、スタンドＡに載置された成膜完了後の容器１９ａと未成膜の容器１９ｃを矢印２５のように交換して載置する。すなわち、成膜完了後の容器１９ａの上部にロボットアームをスライドさせ、ロボットアームにより容器１９ａをつかみ、ロボットアームが容器１９ａを持ち上げ、ロボットアームをスライドさせて容器１９ａを底部電極から取り出す。そして、取り出された容器１９ａを所定の場所に保管する。その後、ロボットアームが未成膜の容器１９ｃをつかみ、該容器１９ｂを持ったロボットアームをスタンドＡ上にスライドさせて搬送し、スタンドＡにおける底部電極１３の凹部１３ａに該容器１９ｃを載置し、ロボットアームが該容器１９ｃを放す。そして、ロボットアームはスタンドＡ上からスライドして引っ込む。
【００５２】
次に、ＲＦ電源からのＲＦ出力を停止し、原料ガスの供給を停止する。そして、成膜チャンバ及び容器１９ｂ内の炭化水素ガスが真空ポンプによって排気される。その後、第２真空バルブを閉じる。
【００５３】
次に、図３（ｅ）に示すように、第１真空バルブを開いて成膜チャンバ１１内を大気開放した後、テーブル１２を第１駆動機構により下方に移動させ、底部電極１３を上部電極１０から取り外す。この時、成膜チャンバ１１の下部にはスタンドＢが位置しており、スタンドＢには成膜完了後の容器１９ｂが複数本載置されており、スタンドＡには複数本の未成膜の容器１９ｃが載置されている。この後は、図３（ｂ）に示す工程から前述した成膜方法を繰り返すことにより、炭素膜が成膜された容器が量産される。
【００５４】
上記第１の実施の形態によれば、図３（ｄ）の工程のようにスタンドＢ上の容器１９ｂを成膜している間に、スタンドＡにおいて成膜完了後の容器１９ａと未成膜の容器１９ｃを交換して載置している。このため、従来の容器内面成膜用ＣＶＤ装置のように成膜チャンバの下方にテーブルを下げた状態で成膜完了後の容器と未成膜の容器を交換して載置する必要がない。これにより、その時間だけサイクルタイムを短縮することができ、量産効率を大幅に向上させることができる。
【００５５】
さらに詳しく説明すると、本実施の形態による容器内面成膜用ＣＶＤ装置では、成膜チャンバから成膜済みボトルを取り出し、未成膜ボトルを成膜チャンバに収容するまでに、テーブル１２を下げ、テーブル１２をスライド又は回転させ、テーブルを上げるという３つの動作のみが必要で、従来のボトル出し入れに比べて工程数が少なくて済む。具体的には、テーブル１２を下げてチャンバを開くのに１秒要し、テーブル１２をスライド又は回転させるのに２秒を要し、テーブル１２を上げてチャンバを閉じるのに１秒を要するので、これらに要する時間は４秒程度である。そして、チャンバ内に未成膜ボトルを搬入した後、チャンバ内を真空引きし、チャンバ内にガスを導入し、未成膜ボトルを成膜するのに合計６秒〜１０秒程度を要する。これに対して、従来の容器内面成膜用ＣＶＤ装置では、テーブルを下げた状態で、成膜完了後の容器と未成膜の容器を交換する動作がさらに必要となる。具体的には、チャンバを開くのに１秒を要し、成膜済みボトルを搬出するのに３秒を要し、未成膜ボトルを搬入するのに３秒を要し、チャンバを閉じるのに１秒を要するので、これらに要する時間は８秒程度である。そして、真空引き、ガス導入、成膜に要する時間は６秒〜１０秒程度である。従って、本実施の形態による容器内面成膜用ＣＶＤ装置では、１サイクルの所要時間が１０秒〜１４秒程度であるのに対して、従来の容器内面成膜用ＣＶＤ装置では、１サイクルの所要時間が１４秒〜１８秒程度である。よって、本実施の形態では、従来のそれに比べて１サイクルに４秒程度短縮することができ、大幅に量産効率を向上させることができる。つまり、本発明を用いることでチャンバへのボトルの出し入れの時間を短縮することが可能となり、ひいては１本（１バッチ）あたりの製造にかかる時間を短縮することが可能となる。さらに、成膜に必要な時間（真空引き、ガス導入、成膜）が短縮されるほどこの効果が顕著になる。
【００５６】
また、従来の容器内面成膜用ＣＶＤ装置では、成膜終了後に容器が下がった位置で容器を取り出し、未成膜ボトルのセットを行うため、ボトルと成膜チャンバの間にロボットアームが入るだけの間隔が必要であった。これに対して、本実施の形態による容器内面成膜用ＣＶＤ装置では、スライド又は回転式のボトル収納機構を用いているため、この間隔を全く無くすことができる。これにより、ボトルを成膜チャンバに収納する際の上昇下降の動作長を短くすることができ、テーブルの上下動作時間の短縮にも寄与する。従って、ボトルの出し入れに割かれる装置停止時間を極力抑えることができる。
【００５７】
尚、上記第１の実施の形態では、成膜チャンバ１１の下方にテーブル１２を配置しているが、この配置に限定されるものではなく、例えば、成膜チャンバの水平方向にテーブルを配置することも可能である。この場合、テーブル１２における底部電極１３のボトル固定用スタンド１３ａが単なる凹部ではなく、容器を確実に保持、固定できる手段をさらに含むことが好ましい。
【００５８】
図４は、本発明に係る第２の実施の形態による容器内面成膜用ＣＶＤ装置における上部台及び成膜チャンバを模式的に示す構成図である。図５は、図４に示す上部台及び成膜チャンバの一部を示すものであり、図５（ａ）は、成膜チャンバから上部台を取り外した状態を示す断面図であり、図５（ｂ）は、成膜チャンバに上部台を装着した状態を示す断面図である。ただし、第２の実施の形態において、第１の実施の形態と同一部分の説明は省略する。
【００５９】
テーブル３２は、図４に示すように第１容器としての容器を吊るすサスペンドＡと第２容器としての容器を吊るすサスペンドＢから構成されている。サスペンドＡ及びサスペンドＢそれぞれが成膜チャンバ３１に対応するように構成されている。
【００６０】
第１駆動機構は、成膜チャンバ３１に対して矢印３６のようにテーブル３２を上下に移動させる機構である。つまり、成膜チャンバ３１にテーブル３２のサスペンドＡ又はサスペンドＢが装着されている状態（即ち図５（ｂ）に示す状態）において、テーブル３２を第１駆動機構により上方に移動させることにより、成膜チャンバ３１からサスペンドＡ又はサスペンドＢが取り外され、成膜チャンバ３１の上方にサスペンドＡ又はサスペンドＢが位置する状態（即ち図５（ａ）に示す状態）になる。また逆に、成膜チャンバ３１の上方にサスペンドＡ又はサスペンドＢが位置している状態（即ち図５（ａ）に示す状態）において、テーブル３２を第１駆動機構により下方に移動させることにより、成膜チャンバ３１にサスペンドＡ又はサスペンドＢが装着される状態（即ち図５（ｂ）に示す状態）になる。
【００６１】
図６（ａ）〜（ｅ）は、ＣＶＤ成膜時における成膜チャンバとテーブルの動作を模式的に示す構成図である。
【００６２】
第２の実施の形態による容器内面成膜用ＣＶＤ装置を用いて容器の内部に炭素膜を成膜する方法は、サスペンドＡ、Ｂに容器（ボトル）を上部で支持する点以外は第１の実施の形態と同様である。
【００６３】
上記第２の実施の形態においても第１の実施の形態と同様の効果を得ることができる。
【００６４】
また、上記第２の実施の形態では、上部電極３３で容器３９の口部を掴んで保持し、この容器を底部電極３０に収容する構成としている。このため、外部電極内の空間４０の高さを調整することにより、太さが同程度で高さが異なる容器に対する成膜を一つの容器内面成膜用ＣＶＤ装置で行うことが可能となる。また、異なるサイズの容器に対して上部電極又は底部電極のいずれかを共用することが可能となる。
【００６５】
また、上記第２の実施の形態では、成膜チャンバ３１の上方にテーブル３２を配置しているが、この配置に限定されるものではなく、例えば、成膜チャンバの水平方向にテーブルを配置することも可能である。
【００６６】
また、上記実施の形態では、スタンドＡとスタンドＢという２つのスタンド又はサスペンドＡとサスペンドＢという２つのサスペンドを有するテーブル１２，３２を用いているが、３つ以上のスタンド又はサスペンドを有するテーブルを用いることも可能である。
【００６７】
尚、本発明は上記実施の形態に限定されず、種々変更して実施することが可能である。
【００６８】
また、上記実施の形態では、炭素膜を成膜する容器内面成膜用ＣＶＤ装置について説明しているが、炭素膜以外の薄膜を成膜する容器内面成膜用ＣＶＤ装置に本発明を適用することも可能であり、例えば、アルミ缶の内面にアルミの溶出を防ぐための窒化珪素を主成分とする膜を形成することも可能である。
【００６９】
【発明の効果】
以上説明したように本発明によれば、保持部Ａ及び保持部Ｂのうち一方の保持部に保持された容器内に薄膜を成膜している間に、他方の保持部において成膜終了後の容器と未成膜の容器を交換して載置するという動作が可能となる。したがって、容器の受け渡しに要する時間を短縮して量産効率を向上させた容器内面成膜用ＣＶＤ装置及び容器内面成膜方法を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る第１の実施の形態による容器内面成膜用ＣＶＤ装置における成膜チャンバ及び底部台を模式的に示す構成図である。
【図２】図１に示す成膜チャンバ及び底部台の一部を示すものであり、（ａ）は、成膜チャンバから底部台を取り外した状態を示す断面図であり、（ｂ）は、成膜チャンバに底部台を装着した状態を示す断面図である。
【図３】（ａ）〜（ｅ）は、ＣＶＤ成膜時における成膜チャンバとテーブルの動作を模式的に示す構成図である。
【図４】本発明に係る第２の実施の形態による容器内面成膜用ＣＶＤ装置における上部台及び成膜チャンバを模式的に示す構成図である。
【図５】図４に示す上部台及び成膜チャンバの一部を示すものであり、（ａ）は、成膜チャンバから上部台を取り外した状態を示す断面図であり、（ｂ）は、成膜チャンバに上部台を装着した状態を示す断面図である。
【図６】（ａ）〜（ｅ）は、ＣＶＤ成膜時における成膜チャンバとテーブルの動作を模式的に示す構成図である。
【符号の説明】
１０，３３…上部電極
１１，３１…成膜チャンバ
１２，３２…テーブル
１３，３０…底部電極
１３ａ…ボトル固定用スタンド（凹部）
１４，３４…絶縁物
１５，３５…基台
１６，１７，３６，３７…矢印
１８，３８…Ｏリング
１９，１９ａ〜１９ｃ，３９，３９ａ〜３９ｃ…容器
２０，４０…空間
２１，４１…回転軸
２２，４２…矢印
２３，４３…原料ガス
２５，４５…矢印
Claims (8)
- 第１容器の内面と第２容器の内面に交互に薄膜を成膜する容器内面成膜用ＣＶＤ装置であって、
第１容器を保持する保持部Ａと第２容器を保持する保持部Ｂを有する台部材と、
保持部Ａに保持された第１容器と保持部Ｂに保持された第２容器を交互に収容するために、台部材における保持部Ａと保持部Ｂが交互に装着される成膜チャンバと、
台部材が成膜チャンバに装着された状態と台部材が成膜チャンバから取り外された状態との間で台部材を移動させる第１駆動機構と、
上記台部材が成膜チャンバから取り外された状態で台部材をスライド又は回転させる第２駆動機構と、
第１容器及び第２容器のうち一方の容器に薄膜を成膜している間に、他方の成膜終了後の容器と未成膜の容器を交換して台部材に保持する機構と、
を具備することを特徴とする容器内面成膜用ＣＶＤ装置。 - 上記第２駆動機構は、成膜チャンバと保持部Ａが対応する位置と成膜チャンバと保持部Ｂが対応する位置との間で台部材を移動させるために、台部材をスライド又は回転させる機構であることを特徴とする請求項１に記載の容器内面成膜用ＣＶＤ装置。
- 上記保持部Ａが第１容器を載置するスタンドＡであり、上記保持部Ｂが第２容器を載置するスタンドＢであることを特徴とする請求項１に記載の容器内面成膜用ＣＶＤ装置。
- 上記保持部Ａが第１容器の口部を保持するサスペンドＡであり、上記保持部Ｂが第２容器の口部を保持するサスペンドＢであることを特徴とする請求項１に記載の容器内面成膜用ＣＶＤ装置。
- 上記薄膜が非晶質水素含有炭素を主成分とする膜であることを特徴とする請求項１〜４のうちいずれか１項記載の容器内面成膜用ＣＶＤ装置。
- 第１容器を載置するスタンドＡと第２容器を載置するスタンドＢを有する底部台と、スタンドＡに載置された第１容器とスタンドＢに載置された第２容器を交互に収容するために、底部台におけるスタンドＡとスタンドＢが交互に装着される成膜チャンバと、を備えた容器内面成膜用ＣＶＤ装置を用いて第１容器の内面と第２容器の内面に交互に薄膜を成膜する方法であって、
スタンドＡに成膜チャンバを装着した状態でスタンドＡ上の第１容器内に薄膜を成膜し、その間に、スタンドＢにおいて成膜終了後の容器と未成膜の第２容器を交換して載置し、
底部台を成膜チャンバから取り外すことにより、スタンドＡ上の第１容器を成膜チャンバから取り出し、
底部台をスライド又は回転させ、
底部台を成膜チャンバに装着することにより、スタンドＢ上の未成膜の第２容器を成膜チャンバ内に収納し、
スタンドＢ上の第２容器内に薄膜を成膜し、その間に、スタンドＡにおいて成膜終了後の第１容器と未成膜の容器を交換して載置することを特徴とする容器内面成膜方法。 - 第１容器の口部を保持するサスペンドＡと第２容器の口部を保持するサスペンドＢを有する上部台と、サスペンドＡに保持された第１容器とサスペンドＢに保持された第２容器を交互に収容するために、上部台におけるサスペンドＡとサスペンドＢが交互に装着される成膜チャンバと、を備えた容器内面成膜用ＣＶＤ装置を用いて第１容器の内面と第２容器の内面に交互に薄膜を成膜する方法であって、
サスペンドＡに成膜チャンバを装着した状態でサスペンドＡ下の第１容器内に薄膜を成膜し、その間に、サスペンドＢにおいて成膜終了後の容器と未成膜の第２容器を交換して保持し、
上部台を成膜チャンバから取り外すことにより、サスペンドＡ下の第１容器を成膜チャンバから取り出し、
上部台をスライド又は回転させ、
上部台を成膜チャンバに装着することにより、サスペンドＢ下の未成膜の第２容器を成膜チャンバ内に収納し、
サスペンドＢ下の第２容器内に薄膜を成膜し、その間に、サスペンドＡにおいて成膜終了後の第１容器と未成膜の容器を交換して保持することを特徴とする容器内面成膜方法。 - 上記薄膜が非晶質水素含有炭素を主成分とする膜であることを特徴とする請求項６又は７に記載の容器内面成膜方法。
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