TWI522282B - Film forming device - Google Patents

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Hiroyuki Ooshima
Keiichi Fujimoto
Hiroyasu Tabuchi
Masaki Nakaya
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Description

薄膜之成膜裝置
本發明係關於一種於PET瓶(Polyethylene Terephthalate bottle，聚對苯二甲酸乙二酯瓶)等容器之內表面、外表面之任一面或兩面上成膜DLC(Diamond Like Carbon，類金剛石碳)膜、SiOx膜、SiOC膜、SiOCN膜、SiNx膜、AlOx膜等阻氣性較高之薄膜之成膜裝置。
自先前以來，為了填充清涼飲料等而使用一種以PET瓶為代表之輕量之塑膠製中空容器，但自方便性及成本方面而言，飲料、食品領域之塑膠容器使用之擴大急遽推進，目前，PET瓶已佔據總容器之相當一部分。然而，塑膠容器與金屬罐或玻璃瓶相比，存在阻氣性較低，會發生氧氣向容器內之侵入或碳酸氣體向容器外之放出等，而使內容物之品質保持性能較差之情形。因此，一直嘗試於容器內表面形成DLC膜等阻氣性較高之薄膜。DLC膜等阻氣性較高之薄膜可於處在真空減壓下之真空腔室內藉由電漿CVD(Chemical Vapor Deposition，化學氣相沈積)法、金屬蒸鍍法、發熱體CVD法、濺鍍法等，形成於容器內表面或外表面，從而可飛躍性提高相對於氧氣向容器內之流入或碳酸氣體向容器外之放出等之阻氣性。
[先前技術文獻] [專利文獻]
[專利文獻1]日本專利特開2008-127054號公報
[專利文獻2]日本專利特開2004-107781號公報
於欲量產表面成膜有DLC膜等薄膜之容器之情形時，重複以下操作：在保持為真空狀態之真空腔室內進行容器之成膜，於成膜結束後使真空腔室內恢復為大氣壓並將處理後之容器取出，之後將下個容器放入至真空腔室中抽成真空而進行成膜。因此，於進行真空腔室之抽真空時，一直自大氣壓抽成真空，故而存在真空腔室之抽真空時間變長、週期時間延遲之問題。為了縮短抽真空時間而實現少週期時間化，需要大型之真空泵，從而存在設備成本及運轉成本上升之問題。
又，發熱體CVD法係亦稱為熱線CVD法、熱絲CVD法、觸媒化學氣相堆積法等之製法，於容器表面成膜薄膜之步驟中，於容器附近配置發熱體而進行成膜處理，因而發熱體設置於真空腔室內。真空腔室於成膜步驟結束後恢復為大氣壓，因而發熱體定期地暴露於空氣中。結果，存在因氧化等而導致之發熱體之劣化進展，從而成膜功能降低之問題。
本發明係鑒於上述情況而完成者，其目的在於提供一種薄膜之成膜裝置，該薄膜之成膜裝置於在容器表面成膜薄膜時膜厚分佈之形成變得容易，且可防止發熱體之劣化，並且於成膜時可縮短將腔室內抽成真空時之抽真空時間。
為了達成上述目的，本發明之成膜裝置之特徵在於包括：真空腔室，其用以使用發熱體於真空狀態下在容器之表面進行成膜；真空排氣機構，其將上述真空腔室進行抽真空；及相對移動機構，其於上述真空腔室之抽真空開始後，使容器與發熱體在上述真空腔室內相對地移動。所謂發熱體，係指其自身實質上不揮發，而藉由觸媒化學反應及/或以熱方式使原料氣體分解成化學物質之構件，例如以鉭、碳化鉭、鎢、碳化鎢、鎳鉻合金或碳為表層之主要成分之線材。
根據本發明，於將發熱體插入至容器中之階段、使發熱體與容器相對移動之階段、將發熱體自容器中拔出之階段中之任一階段均可進行成膜。不僅可進行1次插入、拔出，亦可重複進行。從而，就熱變形之觀點而言，可能成為成膜時間之制約之部位可僅以短時間成膜，其他部分可充分地成膜，其結果，容器整體之阻隔性之提昇變得容易。
根據本發明之較佳態樣，其特徵在於：上述相對移動機構係使容器與上述發熱體可變速地相對移動。
根據本發明，因可使容器與發熱體可變速地相對移動，故而可根據容器形狀、容器耐熱特性或對容器所要求之性能，調整容器之各部分之成膜時間，使阻隔性能或容器外觀之調整變得容易，因此其成為本發明之更佳態樣。
根據本發明之較佳態樣，其特徵在於：上述真空腔室係分割為容器用腔室與發熱體保護用腔室，上述容器用腔室係用 以進行容器之成膜，上述發熱體保護用腔室係用以將上述發熱體保持於真空狀態；於上述容器用腔室與上述發熱體保護用腔室之間設置有真空隔離機構。
根據本發明，因將真空腔室分割為用以放入容器而進行成膜之容器用腔室與用以將發熱體於真空狀態下加以保持之發熱體保護用腔室，故而可使發熱體保護用腔室內一直維持為真空狀態。因此，可防止發熱體之劣化，從而不會造成成膜功能降低。又，於在成膜時將容器用腔室自大氣壓抽成真空而使容器用腔室成為特定之真空壓時，使其與處於較容器用腔室低之真空壓下之發熱體保護用腔室連通，藉此使容器用腔室之真空壓下降。即，因發熱體保護用腔室發揮真空緩衝功能，故而可縮短容器用腔室之抽真空時間，從而可縮短週期時間。
根據本發明之較佳態樣，其特徵在於：上述相對移動機構係使上述發熱體移動。
根據本發明之較佳態樣，其特徵在於：上述容器用腔室與上述發熱體保護用腔室分別與個別之真空排氣機構連結。
根據本發明之較佳態樣，其特徵在於：上述容器用腔室係於容器之成膜時自大氣壓抽成真空而成為真空狀態，並於成膜結束後恢復為大氣壓。
根據本發明之較佳態樣，其特徵在於：上述發熱體保護用腔室一直維持為真空狀態。
根據本發明之較佳態樣，其特徵在於：於將上述容器用 腔室抽成真空時上述真空隔離機構打開，使上述容器用腔室與上述發熱體保護用腔室連通。
根據本發明之較佳態樣，其特徵在於：上述發熱體係於上述真空隔離機構打開之後插入至上述容器用腔室內，並於成膜結束後返回至上述發熱體保護用腔室中。
根據本發明，可將發熱體一直於真空狀態下加以保持，因而可防止發熱體之劣化，從而不會造成成膜功能降低。
根據本發明之較佳態樣，其特徵在於：上述真空隔離機構係於成膜結束後使上述發熱體返回至上述發熱體保護用腔室中之後關閉。
根據本發明之較佳態樣，其特徵在於：將上述真空腔室分割為發熱體保護用腔室與容器用腔室，上述發熱體保護用腔室係用以將上述發熱體保持於真空狀態並且進行容器之成膜，上述容器用腔室係用以讓容器進出上述發熱體保護用腔室；於上述發熱體保護用腔室與上述容器用腔室之間設置有真空隔離機構。
根據本發明，將真空腔室分割為用以將發熱體於真空狀態下加以保持並且進行成膜之發熱體保護用腔室與用以將容器放入至發熱體保護用腔室中或自發熱體保護用腔室中取出之容器用腔室，因而可使發熱體保護用腔室內一直維持為真空狀態。因此，可防止發熱體之劣化，從而不會造成成膜功能降低。又，僅對容器用腔室重複進行真空與大氣開放，而發熱體保護用腔室一直成為真空狀態，因而於 成膜時只要僅將容器用腔室抽成真空即可。從而，可縮短成膜時之真空腔室整體之抽真空時間，縮短週期時間。
根據本發明之較佳態樣，其特徵在於：上述相對移動機構使容器移動。尤其若形成為可調整使容器移動之移動速度之機構，則可根據容器形狀、容器耐熱特性或對容器所要求之性能，調整容器之各部分之成膜時間，使阻隔性能或容器外觀之調整變得容易，故而其成為本發明之更佳態樣。
根據本發明，藉由使容器於容器用腔室與發熱體保護用腔室之間升降，可將未處理之容器自容器用腔室供給至發熱體保護用腔室，並且可將處理結束之容器自發熱體保護用腔室取出至容器用腔室中。
根據本發明之較佳態樣，其特徵在於：將上述發熱體保護用腔室與上述容器用腔室分別與個別之真空排氣機構連結。
根據本發明之較佳態樣，其特徵在於：上述發熱體保護用腔室一直維持為真空狀態。
根據本發明，發熱體保護用腔室一直維持為真空狀態，因而可將發熱體一直於真空狀態下加以保持，從而可防止發熱體之劣化，不會造成成膜功能降低。
根據本發明之較佳態樣，其特徵在於：上述容器用腔室係於容器之成膜時自大氣壓抽成真空而成為真空狀態，並於成膜結束後之容器取出時恢復為大氣壓。
根據本發明之較佳態樣，其特徵在於：於將上述容器用 腔室抽成真空而成為真空狀態時上述真空隔離機構打開，使上述發熱體保護用腔室與上述容器用腔室連通。
根據本發明之較佳態樣，其特徵在於：上述發熱體係於使容器移動至上述發熱體保護用腔室內時，插入至容器內。藉此，於容器內表面得以成膜，因而於成膜後保護薄膜不會受到自容器外部施加之物理性接觸，從而容器之品質管理變得容易。
但，於容器之外表面成膜具有不會與內容物接觸等優點，可藉由本發明之另一態樣而實施。於該情形時，只要以將發熱體配置於容器之外部之方式構成上述發熱體保護用腔室即可。亦可根據發熱體之配置，選擇可一次僅成膜容器外表面之一部分，或可一次成膜全部外表面。
根據本發明之較佳態樣，其特徵在於：上述容器用腔室包括開閉閘，該開閉閘係用以供容器進出該容器用腔室。
根據本發明，藉由將開閉閘打開，可使容器進出容器用腔室。而且，於關閉開閉閘使容器用腔室成為氣密之後可藉由真空泵進行容器用腔室內之抽真空。
根據本發明之較佳態樣，其特徵在於：包括容器移送裝置，該容器移送裝置將未處理之容器自特定位置移送至上述容器用腔室中，並且將處理結束之容器自上述容器用腔室移送至特定位置。
根據本發明，藉由容器移送裝置，可將未處理之容器自特定位置例如輸送機之搬送面移送至容器用腔室中，又可 將處理結束之容器自容器用腔室移送至特定位置例如輸送機之搬送面上。
於在發熱體保護用腔室中使容器呈倒立狀態而對其進行成膜處理之情形時，容器移送裝置包括反轉裝置，容器移送裝置於利用反轉裝置使位於特定位置例如輸送機之搬送面上之未處理之容器反轉而成為倒立狀態之後將其移送至容器用腔室中。再者，亦可於移送後使容器於待機位置反轉。又，容器移送裝置於將處理結束之容器自容器用腔室移送至反轉裝置之後，利用反轉裝置使其反轉而成為正立狀態，並將其送回至特定位置例如輸送機之搬送面上。
於在發熱體保護用腔室中使容器呈正立狀態而對其進行成膜處理之情形時，容器移送裝置保持位於特定位置例如輸送機之搬送面上之未處理之容器而將其移送至容器用腔室中。又，容器移送裝置於將處理結束之容器自容器用腔室中取出之後，將其移送至特定位置例如輸送機之搬送面上。
根據本發明之較佳態樣，其特徵在於：上述特定位置為輸送機上之位置。
根據本發明之較佳態樣，其特徵在於：上述容器用腔室之容積較上述發熱體保護用腔室之容積小。
根據本發明，於將容器用腔室抽成真空時，可縮短抽真空之時間。
根據本發明之較佳態樣，其特徵在於：將上述容器用腔室配置於上側，將上述發熱體保護用腔室配置於下側。
根據本發明，當於成膜時將發熱體自發熱體保護用腔室插入至容器用腔室內之容器內時，只要預先使容器呈倒立狀態，而使發熱體上升即可。又，於成膜後將發熱體自容器中拔出而送回至發熱體保護用腔室中時，只要使發熱體下降即可。從而，對於發熱體之驅動機構可採用升降用電動缸體等單純之機構。
根據本發明之較佳態樣，其特徵在於：上述容器用腔室側之真空泵之容量較上述發熱體保護用腔室側之真空泵之容量小。
根據本發明，可使容器用腔室側之真空泵小型化。
本發明實現以下所列舉之效果。
(1)就熱變形之觀點而言，可能成為成膜時間之制約之部位可僅以短時間成膜，其他部分可充分地成膜，其結果，容器整體之阻隔性之提昇變得容易。
(2)與容器之用途、要求外觀品質相應之膜厚分佈之形成變得容易。可實現漸層所具有之顯色等。
(3)先前，作為防止容器熱變形之策略，有於完全插入發熱體之後開始成膜之方法，根據本發明，可自發熱體向容器中插入之階段起開始成膜，因而可削減週期時間。
(4)可將發熱體一直於真空狀態下加以保持，因而可防止發熱體之劣化，不會造成成膜功能降低。
(5)僅將容器用腔室重複進行真空與大氣開放，發熱體保護用腔室一直成為真空狀態，因而於成膜時僅將容器用 腔室抽成真空即可。因此，可縮短成膜時之真空腔室整體之抽真空時間，可縮短週期時間。
(6)於在將容器投入至容器用腔室中之後將容器用腔室自大氣壓抽成真空而成為特定之真空壓時，與處於較容器用腔室低之真空壓下之發熱體保護用腔室連通，藉此可使容器用腔室之真空壓下降。即，發熱體保護用腔室發揮真空緩衝功能，因而可縮短容器用腔室之抽真空時間，從而可縮短週期時間。
(7)藉由使複數個容器於容器用腔室與發熱體保護用腔室之間升降，而可將複數個未處理之容器自容器用腔室供給至發熱體保護用腔室中，而同時對複數個容器進行成膜處理。又，可將複數個處理結束之容器自發熱體保護用腔室取出至容器用腔室中。
以下，參照圖1至圖7對本發明之薄膜之成膜裝置之實施形態進行說明。再者，於圖1至圖7中，對相同或相當之構成要素標註相同之符號並省略重複之說明。
圖1及圖2係表示本發明之薄膜之成膜裝置之第1實施形態之圖。
圖1係表示本發明之第1實施形態之薄膜之成膜裝置之整體構成的模式性剖面圖。圖2係圖1所示之成膜裝置之側剖面圖。如圖1及圖2所示，本發明之薄膜之成膜裝置具備將真空腔室分割為成膜用腔室1與發熱體保護用腔室2這兩個腔室之構成。成膜用腔室1配置於上側，發熱體保護用腔 室2配置於下側。成膜用腔室1之容積設定為較發熱體保護用腔室2之容積小。成膜用腔室1與發熱體保護用腔室2經由作為真空隔離機構之閘閥3而連結。成膜用腔室1經由連結部1a而與作為真空排氣機構之真空泵(未圖示)連結，成膜用腔室1內藉由真空泵而被抽成真空。又，成膜用腔室1包括於將PET瓶4放入至成膜用腔室1中或自成膜用腔室1中取出時進行開閉之門板或擋板(未圖示)。於成膜用腔室1內，設置有呈倒立狀態保持PET瓶4之瓶保持部11。
又，發熱體保護用腔室2經由連結部2a而與作為真空排氣機構之真空泵(未圖示)連結，發熱體保護用腔室2內藉由真空泵而被抽成真空。於本實施形態中，成膜用腔室1與發熱體保護用腔室2分別與個別之真空泵連結。成膜用腔室1側之真空泵之容量較發熱體保護用腔室2側之真空泵之容量小。於發熱體保護用腔室2內配置有：發熱體單元22，其包括與電源(未圖示)電性連接之發熱體21；及發熱體單元升降用電動缸體23，其使發熱體單元22升降。再者，雖未作圖示，但發熱體21之一部分成為如下構成：包含可插入至PET瓶4之內部、或自PET瓶4之內部拔出之銅製之棒狀零件，於發熱體進行加熱時上述一部分未得到實質加熱。發熱體單元升降用電動缸體23藉由速度控制器使令發熱體單元22升降之升降速度可變。發熱體單元升降用電動缸體23構成使PET瓶4與發熱體21相對地移動之相對移動機構，使PET瓶4與發熱體21相對地移動從而使PET瓶4之被成膜部分與發熱體21相對向。再者，於圖1及圖2中， 表示發熱體21上升之狀態。
於以圖1及圖2所示之方式構成之成膜裝置中，發熱體保護用腔室2內一直為真空狀態，位於發熱體保護用腔室2內之發熱體21一直於真空狀態下加以保持。此時，閘閥3為閉止狀態，從而將發熱體保護用腔室2與成膜用腔室1之連通阻斷。
於將PET瓶4放入至成膜用腔室1內並將PET瓶4安裝於瓶保持部11上之後，開始成膜用腔室1內之抽真空。然後，成膜用腔室1內較發熱體保護用腔室2內之真空壓低但依然為特定之真空壓時，打開閘閥3，使成膜用腔室1與發熱體保護用腔室2連通。藉此，成膜用腔室1內之真空壓上升，而與發熱體保護用腔室2內之真空壓相等。從而，可縮短成膜用腔室1之抽真空時間。自未圖示之電源向發熱體單元22供給電力，使發熱體21發熱。使發熱體單元升降用電動缸體23作動，依照預先設定之速度使發熱體單元22升降，將發熱體21及氣體供給管25插入至PET瓶4內、或自PET瓶4內拔出。其間，成膜用腔室1內達到可成膜之真空壓，而自氣體供給管25將原料氣體供給至PET瓶4內，並且使電流流過發熱體21。藉此，發熱體21變成高溫，從而發熱體21成為熱觸媒體。自氣體供給管25噴出之原料氣體與成為熱觸媒體之發熱體21接觸，藉由觸媒化學反應而及/或以熱方式分解成化學物質。該化學物質到達PET瓶4之內表面，而於PET瓶4之內表面形成薄膜。
根據本發明，成為可調整使發熱體單元22升降之升降速 度之構成，藉此可根據容器形狀、容器耐熱特性或對容器所要求之性能，調整容器之各部分之成膜時間，使阻隔性能或容器外觀之調整變得容易。關於該點，將於下文進行敍述。
一旦於PET瓶4之內表面成膜特定之膜厚之薄膜，便結束成膜，使發熱體單元22下降，並將發熱體21送回至發熱體保護用腔室2內。然後，關閉閘閥3，將成膜用腔室1與發熱體保護用腔室2之連通阻斷。其後，使成膜用腔室1內恢復為大氣壓，將處理結束之PET瓶4自成膜用腔室1中取出，之後將下個PET瓶4放入至成膜用腔室1中實施抽真空而進行成膜。於上述步驟中，發熱體21一直維持為真空狀態。其後，重複進行上述步驟。
其次，參照圖3至圖5對本發明之薄膜之成膜裝置之第2實施形態進行說明。
圖3係表示本發明之第2實施形態之薄膜之成膜裝置之整體構成的模式性剖面圖。圖4係圖3所示之薄膜之成膜裝置之側剖面圖。如圖3及圖4所示，本發明之薄膜之成膜裝置於裝置框架F內具備成膜專用腔室31與瓶出入用腔室32這2個腔室。成膜專用腔室31配置於下側，瓶出入用腔室32配置於上側。成膜專用腔室31與瓶出入用腔室32經由作為真空隔離機構之閘閥33而連結。
成膜專用腔室31經由連結部31a而與作為真空排氣機構之真空泵VP1連結，成膜專用腔室31內藉由真空泵VP1而被抽成真空。於成膜專用腔室31中配置有複數個包括發熱 體42之發熱體單元44。自未圖示之電源向發熱體單元44供給電力，藉此使發熱體42發熱。各發熱體42插入至呈倒立狀態保持之各PET瓶4內。再者，對於發熱體之加熱而言通電加熱較為容易，因此可使用較諸如電漿CVD法中所使用之高頻電源及整合器之組合更便宜之交流或直流之電源。於本實施形態中，配置有8個發熱體單元44，於成膜專用腔室31內可同時進行共8個PET瓶4之成膜處理。
又，瓶出入用腔室32經由連結部32a而與作為真空排氣機構之真空泵VP2連結，瓶出入用腔室32內藉由真空泵VP2而被抽成真空。於瓶出入用腔室32內，設置有2組保持複數個PET瓶4並使其升降之瓶升降裝置51。各瓶升降裝置51以保持4個PET瓶4並可使其升降之方式構成，從而可保持4個PET瓶4而使其下降至成膜專用腔室31中，又可將4個PET瓶4自成膜專用腔室31取出至瓶出入用腔室32中。瓶升降裝置51使令PET瓶4於成膜專用腔室31與瓶出入用腔室32之間升降之升降速度可變。瓶升降裝置51構成使PET瓶4與發熱體42相對地移動之相對移動機構，使PET瓶4與發熱體42相對地移動從而使PET瓶4之被成膜部分與發熱體42相對向。瓶升降裝置51之升降機構部既可設置於腔室之內部亦可設置於外部。於將升降機構部設置於腔室之外部之情形時，成為僅保持PET瓶4之部分位於腔室之內部且該部分藉由外部之升降機構部而升降之構成。
瓶出入用腔室32於上端具備開閉閘56，藉由關閉開閉閘56可使瓶出入用腔室32內為氣密狀態並藉由真空泵VP2抽 成真空。然後，藉由打開開閉閘56，可將未處理之PET瓶4導入至瓶出入用腔室32內或將瓶出入用腔室32內之處理結束之PET瓶4取出。
其次，對使PET瓶4反轉之反轉裝置57、及用以將經過反轉之PET瓶4投入至瓶出入用腔室32中並且將處理結束之PET瓶4自瓶出入用腔室32中取出的瓶操作裝置60進行說明。反轉裝置57與瓶操作裝置60構成瓶移送裝置。
如圖4所示，於裝置框架F內，設置有搬送直立狀態之PET瓶4之輸送機70。與輸送機70並排地，配置有用以在輸送機70上之PET瓶4形成固定間隔之分隔間距用之螺桿71。又，與輸送機70鄰接地設置有用以反轉PET瓶4之反轉裝置57。
反轉裝置57包括抓持PET瓶4之主體部之複數個夾頭58。反轉裝置57可利用複數個夾頭58抓持於輸送機70上藉由螺桿71而得以分隔間距之複數個PET瓶4並使其反轉。又，反轉裝置57可利用複數個夾頭58抓持倒立狀態之複數個PET瓶4並使其反轉而成為正立狀態，並送回至輸送機70。於本實施形態中，反轉裝置57可同時反轉8個PET瓶4。
如圖3及圖4所示，瓶操作裝置60設置於瓶出入用腔室32及輸送機70之上方之位置且裝置框架F上。瓶操作裝置60將倒立狀態之複數個未處理之PET瓶4投入至瓶出入用腔室32內，並且藉由瓶升降裝置51將呈倒立狀態保持於瓶出入用腔室32內之複數個處理結束之PET瓶4自瓶出入用腔室32 中取出。於本實施形態中，瓶操作裝置60可操作8個PET瓶。
瓶操作裝置60包括升降軸63，於升降軸63之下端設置有吸附PET瓶4之底部之吸附頭64。瓶操作裝置60以可藉由往返移動機構62於瓶出入用腔室32之上方之位置與反轉裝置57之上方之位置之間往返移動之方式構成。因此，瓶操作裝置60可使升降軸63下降，藉由吸附頭64吸附處於反轉裝置57之位置之倒立狀態之複數個未處理之PET瓶4後，使升降軸63上升，其後，藉由往返移動機構62移動至瓶出入用腔室32之上方為止，之後使升降軸63下降而將複數個PET瓶4投入至瓶出入用腔室32中。又，瓶操作裝置60可使升降軸63下降，藉由吸附頭64吸附處於瓶出入用腔室32內之倒立狀態之複數個處理結束之PET瓶4後，使升降軸63上升，其後，藉由往返移動機構62移動至反轉裝置57之上方為止，之後使升降軸63下降而將複數個PET瓶4送回至反轉裝置57。
於以圖3及圖4所示之方式構成之成膜裝置中，藉由使真空泵VP1作動而使成膜專用腔室31內一直為真空狀態，位於成膜專用腔室31內之發熱體42一直於真空狀態下加以保持。此時，閘閥33為閉止狀態，從而將成膜專用腔室31與瓶出入用腔室32之連通阻斷。藉由輸送機70而呈直立狀態連續地被搬送之PET瓶4藉由分隔間距用之螺桿71被分隔間距，而於鄰接之瓶間形成固定間隔。經分隔間距之複數個PET瓶4藉由反轉裝置57反轉而成為倒立狀態。倒立狀態之 複數個PET瓶4藉由瓶操作裝置60之吸附頭64而吸附。此時，瓶出入用腔室32之開閉閘56打開。瓶操作裝置60將複數個未處理之PET瓶4移送並投入至瓶出入用腔室32內。於本實施形態中，可同時將8個PET瓶4投入至瓶出入用腔室32內。若投入至瓶出入用腔室32內之複數個PET瓶4保持於瓶升降裝置51，則關閉開閉閘56，使真空泵VP2作動而開始瓶出入用腔室32內之抽真空。
藉由真空泵VP2之作動，於瓶出入用腔室32內較成膜專用腔室31內之真空壓低但依然為特定之真空壓時，打開閘閥33，使成膜專用腔室31與瓶出入用腔室32連通。藉此，瓶出入用腔室32內之真空壓上升，而變成與成膜專用腔室31內之真空壓相等。因此，可縮短瓶出入用腔室32之抽真空時間。然後，使瓶出入用腔室32內之瓶升降裝置51作動而將複數個未處理之PET瓶4供給至成膜專用腔室31內。供給至成膜專用腔室31內之複數個PET瓶4藉由瓶升降裝置51而保持。PET瓶4保持於瓶升降裝置51，以預先設定之速度上升、下降，藉此使各發熱體42插入至各PET瓶4內、或自各PET瓶4內拔出。
圖5係表示PET瓶4與插入至PET瓶4內之發熱體42之模式性剖面圖。於圖5中，PET瓶4藉由瓶升降裝置51之上升、下降，而成為發熱體單元44之發熱體42及氣體供給管43插入至PET瓶4內之狀態。再者，省略瓶升降裝置51之圖示。於上述插入、拔出步驟之間，成膜專用腔室31內達到可成膜之真空壓，自氣體供給管43將原料氣體供給至PET瓶4 內，並且使電流流過發熱體42。藉此，發熱體42變成高溫，發熱體42成為熱觸媒體。自氣體供給管43噴出之原料氣體與成為熱觸媒體之發熱體42接觸，藉由觸媒化學反應及/或以熱方式分解成化學物質。該化學物質到達PET瓶4之內表面，而於PET瓶4之內表面形成薄膜。
根據本發明，成為可調整使PET瓶4升降之升降速度之構成，藉此可根據容器形狀、容器耐熱特性或對容器所要求之性能，調整容器之各部分之成膜時間，使阻隔性能或容器外觀之調整變得容易。關於該點，將於下文敍述。
一旦於PET瓶4之內表面成膜有特定之膜厚之薄膜，便結束成膜。其次，藉由瓶升降裝置51將處理結束之PET瓶4自成膜專用腔室31中取出，並將其送回至瓶出入用腔室32中，之後關閉閘閥33，然後，使設置於瓶出入用腔室32中之真空破壞閥(未圖示)作動而將瓶出入用腔室32內大氣開放。此時，成膜專用腔室31內一直為真空狀態，位於成膜專用腔室31內之發熱體42一直於真空狀態下加以保持。其次，將開閉閘56打開，藉由瓶操作裝置60將瓶出入用腔室32內之PET瓶4取出並送回至反轉裝置57中。然後，瓶操作裝置60吸附新的未處理之複數個PET瓶4並投入至瓶出入用腔室32內。於新的PET瓶4被投入至瓶出入用腔室32內之後，重複進行上述PET瓶4向成膜專用腔室31中之供給步驟及PET瓶4之成膜步驟。
於圖3至圖5所示之成膜裝置中，例示了使複數個PET瓶4呈倒立狀態而進行成膜處理之情形，亦可使複數個PET瓶 4呈正立狀態而進行成膜處理。於該情形時，成膜專用腔室31配置於上側，瓶出入用腔室32配置於下側，發熱體42成為自成膜專用腔室31之頂板部向下方延伸之構成，瓶出入用腔室32之開閉閘成為設置於瓶出入用腔室32之下端部之構成。省略反轉裝置57。又，瓶操作裝置60以可將處於正立狀態之複數個未處理之PET瓶4保持於輸送機上而投入至瓶出入用腔室32中，且可保持位於瓶出入用腔室32內之複數個處理結束之PET瓶4並送回至輸送機上之方式構成。
根據本發明之第1實施形態及第2實施形態之說明可知：於本發明中，以於關閉真空腔室而開始抽真空後使容器與發熱體相對地移動之方式構成，且將容器與發熱體之相對移動速度設定為可變。以下，對其理由進行說明。
作為本發明之對象之發熱體CVD法有以下之特徵。
(1)越靠近發熱體，則成膜速度越大，又對容器造成之熱負載越大。
通常為1cm~10cm，於數Pa之真空下設定為適於成膜之距離。
(2)作為結果，於在立體容器上成膜之情形時，藉由發熱體與容器之距離、及發熱體之加熱時間，決定形成於立體容器之各部位之膜厚(膜質)及熱負載。
(3)膜厚及膜質決定各部位之阻隔性及顯色，熱負載決定熱變形之有無。於發生熱變形之情形時，一般而言該立體容器失去商品價值。
(4)立體容器中，根據用途，除了容器整體之阻隔性以 外，亦有較佳之膜厚或顯色之分佈，又，根據形狀，會產生薄膜形成速度較快/慢之部位、及熱負載易於變高/低之部位。
於先前之成膜裝置中，採用固定發熱體與容器之位置而成膜之方法，於此種方法中，根據發熱體與容器之距離，與容器之用途或形狀相應之成膜部位間之調整較為困難。
根據本發明，為一面使發熱體與立體容器相對地移動一面成膜之構成，藉由使該相對移動機構可變速，而能夠一面微細地調整成膜部位間之薄膜形成，一面進行與容器之用途或形狀相應之成膜。關於該點，參照圖6及圖7進行說明。
圖6係表示容器及發熱體之模式圖。圖7係表示發熱體與至容器內表面為止之距離，發熱體與容器之相對移動速度之關係的曲線圖。嚴格來說，使用同質之薄膜之形成速度與發熱體與至容器內表面為止之距離成比例之情形的事例進行說明。於圖6中，圖示有立體容器之輪廓(以實線表示)及發熱體通過位置(以虛線表示)。如圖6所示，若將自容器之口部朝向底部之容器之軸心方向設為x軸、將自容器之軸心朝向容器內表面之半徑方向設為Y軸，則發熱體通過位置與容器之軸心方向(x軸)一致。若繪製容器之口部(x=0)至容器之底部(x=100)之發熱體與至容器內表面為止之距離(Y軸)，則可如圖7之細實線所示。如圖所示，發熱體與至容器內表面為止之距離發生變動。根據該距離之變動，使發熱體與容器之相對移動速度以圖7之粗實線所示 之方式可變。即，於發熱體與至容器內表面為止之距離較近之部位，使相對移動速度較快，於發熱體與至容器內表面為止之距離較遠之部位，使相對移動速度較慢。作為該可變速移動機構之例，有
1)伺服馬達、步進馬達
2)帶電磁控制速度控制器之缸體
3)機械式(凸輪與凸輪從動件)等。
藉由以上述方式構成，可期待如下效果。
(1)阻隔性提昇(防止容器熱變形)
就熱變形之觀點而言，可能成為成膜時間之制約之部位可僅以短時間成膜，其他部分可充分地成膜，結果，容器整體之阻隔性之提昇變得容易。
(2)顯色調整
與容器之用途、要求外觀品質相應之膜厚分佈之形成變得容易。可實現漸層所具有之顯色等。
(3)生產性提昇
至此，作為防止容器熱變形之策略，有於完全插入發熱體之後開始成膜之方法，根據本發明，可自發熱體向容器中插入之階段起開始成膜，故而可削減週期時間。
至此對本發明之實施形態進行了說明，但本發明並不限定於上述實施形態，當然可於該技術思想之範圍內，以各種不同形態實施。
[產業上之可利用性]
本發明可利用於在PET瓶(PET bottle)等容器之內表面、 外表面之任一面或兩面上成膜DLC(Diamond Like Carbon)膜、SiOx膜、SiOC膜、SiOCN膜、SiNx膜、AlOx膜等阻氣性較高之薄膜之成膜裝置中。
1‧‧‧成膜用腔室
1a、2a、31a、32a‧‧‧連結部
2‧‧‧發熱體保護用腔室
3、33‧‧‧閘閥
4‧‧‧PET瓶
11‧‧‧瓶保持部
21、42‧‧‧發熱體
22、44‧‧‧發熱體單元
23‧‧‧發熱體單元升降用電動缸體
25、43‧‧‧氣體供給管
31‧‧‧成膜專用腔室
32‧‧‧瓶出入用腔室
51‧‧‧瓶升降裝置
56‧‧‧開閉閘
57‧‧‧反轉裝置
58‧‧‧夾頭
60‧‧‧瓶操作裝置
62‧‧‧移動機構
63‧‧‧升降軸
64‧‧‧吸附頭
70‧‧‧輸送機
71‧‧‧螺桿
F‧‧‧裝置框架
VP1、VP2‧‧‧真空泵
圖1係表示本發明之薄膜之成膜裝置之整體構成之模式性剖面圖。
圖2係圖1所示之成膜裝置之側剖面圖。
圖3係表示本發明之第2實施形態之薄膜之成膜裝置之整體構成之模式性剖面圖。
圖4係圖3所示之薄膜之成膜裝置之側剖面圖。
圖5係表示PET瓶與插入至PET瓶內之發熱體線之模式性剖面圖。
圖6係表示容器與發熱體之模式圖。
圖7係表示發熱體與至容器內表面之距離、發熱體與容器之相對移動速度之關係之曲線圖。
1‧‧‧成膜用腔室
1a、2a‧‧‧連結部
2‧‧‧發熱體保護用腔室
3‧‧‧閘閥
4‧‧‧PET瓶
11‧‧‧瓶保持部
21‧‧‧發熱體
22‧‧‧發熱體單元
23‧‧‧發熱體單元升降用電動缸體
25‧‧‧氣體供給管

Claims (15)

  1. 一種薄膜之成膜裝置，其特徵在於包括：真空腔室，其用以使用發熱體於真空狀態下在容器之表面進行成膜；真空排氣機構，其將上述真空腔室進行抽真空；及相對移動機構，其於上述真空腔室之抽真空開始後，使容器與發熱體在上述真空腔室內相對地移動；上述真空腔室係分割為容器用腔室與發熱體保護用腔室，上述容器用腔室係用以讓容器進出，上述發熱體保護用腔室係常保真空狀態以將上述發熱體保持於真空狀態；且上述容器用腔室與上述發熱體保護用腔室之間設置有真空隔離機構。
  2. 如請求項1之薄膜之成膜裝置，其中上述容器用腔室與上述發熱體保護用腔室分別與個別之真空排氣機構連結。
  3. 如請求項1之薄膜之成膜裝置，其中上述容器用腔室係於容器之成膜時自大氣壓抽成真空而成為真空狀態，並於成膜結束後恢復為大氣壓。
  4. 如請求項3之薄膜之成膜裝置，其中上述容器用腔室於成膜結束後恢復為大氣壓時，上述真空隔離機構關閉，上述發熱體保護用腔室維持為真空狀態。
  5. 如請求項4之薄膜之成膜裝置，其中上述真空隔離機構係於上述容器用腔室被抽真空時打開，使上述容器用腔 室與上述發熱體保護用腔室連通。
  6. 如請求項1至5中任一項之薄膜之成膜裝置，其中上述相對移動機構係為使上述發熱體於上述發熱體保護用腔室與上述容器用腔室之間移動而設置，藉此，上述容器用腔室係作為用以進行上述容器之成膜之成膜用腔室而設置。
  7. 如請求項6之薄膜之成膜裝置，其中上述發熱體係於上述真空隔離機構打開之後插入至上述容器用腔室內，並於成膜結束後返回至上述發熱體保護用腔室中。
  8. 如請求項7之薄膜之成膜裝置，其中上述真空隔離機構係於成膜結束後上述發熱體返回至上述發熱體保護用腔室中之後關閉。
  9. 如請求項1至5中任一項之薄膜之成膜裝置，其中上述相對移動機構係使上述容器於上述容器用腔室與上述發熱體保護用腔室之間移動而設置，藉此，上述發熱體保護用腔室係作為用以進行上述容器之成膜之成膜用腔室而設置。
  10. 如請求項9之薄膜之成膜裝置，其中上述真空隔離機構打開之後，上述容器插入至上述發熱體保護用腔室內，於成膜結束後上述容器返回至上述容器用腔室。
  11. 如請求項10之薄膜之成膜裝置，其中上述真空隔離機構係於成膜結束後上述容器返回至上述容器用腔室中之後關閉。
  12. 如請求項1至5中任一項之薄膜之成膜裝置，其中上述容 器用腔室包括開閉閘，該開閉閘係用以讓容器進出該容器用腔室。
  13. 如請求項1至5中任一項之薄膜之成膜裝置，其中包括容器移送裝置，該容器移送裝置係將未處理之容器自特定位置移送至上述容器用腔室中，並且將處理結束之容器自上述容器用腔室移送至特定位置。
  14. 如請求項13之薄膜之成膜裝置，其中上述特定位置為輸送機上之位置。
  15. 一種薄膜之成膜方法，其係使用成膜裝置於容器之表面進行成膜，上述成膜裝置之真空腔室使用發熱體於真空狀態下在上述容器之表面進行成膜，上述真空腔室分割為容器用腔室與發熱體保護用腔室，上述容器用腔室係用以讓上述容器進出，上述發熱體保護用腔室係常保真空狀態以將上述發熱體保持於真空狀態，上述容器用腔室與上述發熱體保護用腔室之間設置有真空隔離機構，且上述方法包括下列步驟：上述發熱體保護用腔室於真空狀態時關閉上述真空隔離機構，維持上述發熱體保護用腔室之真空狀態，同時相對於上述容器用腔室使上述容器進出，於上述容器用腔室被抽真空時將上述真空隔離機構打開，使上述容器用腔室與上述發熱體保護用腔室連通，及上述真空隔離機構打開後，使上述容器與上述發熱體相對地移動並進行成膜。
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