WO2014073609A1 - 樹脂容器用コーティング装置 - Google Patents
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Definitions
- the present invention relates to a coating apparatus for a resin container in which a plurality of resin containers are disposed in a chamber and batch film formation is possible.
- Resins such as polyethylene which are widely used for household goods, generally have the property of permeating low-molecular gases such as oxygen and carbon dioxide, and the property that low-molecular organic compounds sorb inside them. Also have. For this reason, when using resin as a container, compared with other containers, such as glass, it is known that it will receive various restrictions by the use object, usage form, etc. For example, in the case of using a carbonated drinking water filled in a resin container, the carbonic acid permeates outside through the container, and it may be difficult to maintain the quality as carbonated drinking water for a long period of time.
- plasma CVD film formation technology is used for the inner surface of the resin container in order to eliminate the problems caused by the low molecular gas permeation in the resin container and the sorption of the low molecular organic compound.
- a method for forming a film such as DLC (Diamond Like Carbon) coating for example, see Patent Document 1.
- an apparatus for forming a coating of this type on a plurality of resin containers at once is also known due to a recent demand for higher production efficiency (see, for example, Patent Document 2).
- An object of the present invention is to provide a coating apparatus for a resin container that can improve production efficiency while suppressing an increase in size of a high-frequency power source.
- the coating apparatus for a resin container of the present invention is a plurality of external electrodes that are electrically independent from each other, a plurality of chambers for storing the plurality of resin containers in an independent state, and a grounded and cylindrical shape.
- a high-frequency power source that supplies high-frequency power to the plurality of chambers, and a supply destination of high-frequency power supplied from the high-frequency power source is changed from a part of the plurality of chambers to another And a power switching unit capable of switching to the chamber.
- the resin container coating apparatus is a gas switch capable of switching the supply destination of the source gas supplied from the gas supply unit from a part of the plurality of chambers to another chamber. It is preferable to provide a part.
- a film forming process by plasma generation can be sequentially performed on a plurality of resin containers. That is, first, high-frequency power is supplied to some of the plurality of chambers, a film forming process is performed on a resin container stored in some of the chambers, and then the high-frequency power is supplied by the power switching unit. The film forming process can be performed on the resin containers stored in the remaining chambers.
- the high frequency power required for one film forming process can be suppressed, and it is not necessary to increase the size of the high frequency power source.
- a common pre-process for film formation such as evacuating a plurality of chambers or supplying a source gas to a plurality of chambers can be performed simultaneously on a plurality of chambers. Efficiency can be improved.
- FIG. 1st Embodiment It is front sectional drawing explaining 1st Embodiment of the coating apparatus for resin containers which concerns on this invention. It is a sectional side view of the coating apparatus for resin containers shown in FIG. It is a principal part expanded sectional view of the chamber shown in FIG. It is a schematic diagram explaining the electrical connection structure and piping structure of 1st Embodiment. It is a flowchart explaining the coating procedure of 1st Embodiment. It is a schematic diagram explaining the electrical connection structure and piping structure of 2nd Embodiment. It is a schematic diagram explaining the electrical connection structure and piping structure of 3rd Embodiment.
- the resin container coating apparatus of the present embodiment stores a resin container in a plurality of chambers, and a silicon compound gas on its inner surface using plasma CVD technology. Is a device for forming a film composed of the like.
- the resin container include bottles for drinking water such as carbonated drinks and fruit juices, and containers for cosmetics and medicines, but are not limited thereto, and may be resin containers used for other purposes. .
- the coating apparatus 10 includes a base portion 20 serving as a base, a flat insulating plate 30 disposed on the base portion 20, and an insulating plate 30 on the insulating plate 30.
- a base portion 20 serving as a base
- a flat insulating plate 30 disposed on the base portion 20
- an insulating plate 30 on the insulating plate 30 The coating apparatus 10 according to the present embodiment includes a base portion 20 serving as a base, a flat insulating plate 30 disposed on the base portion 20, and an insulating plate 30 on the insulating plate 30.
- Four first, second, third, and fourth storage chambers S1, S2 that are installed and store a plurality (four in the present embodiment) of substantially cylindrical resin containers B individually and independently.
- S3, S4 respectively, first, second, third and fourth chambers 40A, 40B, 40C, 40D, and a plurality of resin containers B respectively installed in the storage chambers S1, S2, S3, S4.
- a pipe-shaped (cylinder-shaped) internal electrode 50 inserted and arranged inside each, and an exhaust section 60 for exhausting in communication with the storage chambers S1, S2, S3, and S4 of the chambers 40A, 40B, 40C, and 40D, Chambers 40A, 40B, 0C, includes a 40D of storage chambers S1, S2, S3, S4 respectively supplied gas supply unit 70 to feed gas into the installation resinous container B (see FIG. 4), a.
- the base portion 20 is formed of a metal block such as stainless steel, and has a rectangular bottom plate portion 21 and a peripheral wall portion 25 extending upward from the periphery of the bottom plate portion 21.
- An inner space S5 is defined by the bottom plate portion 21, the peripheral wall portion 25, and the insulating plate 30.
- four screw holes 22 are provided on the upper surface portion of the bottom plate portion 21 of the base portion 20 so as to be arranged in a straight line at substantially equal intervals.
- four gas passages 23 are provided in the bottom plate portion 21 of the base portion 20, and the gas passages 23 are connected to the gas supply unit 70 at the upstream end and to the screw holes 22 at the downstream end, respectively. ing.
- the base portion 20 is electrically grounded (see FIG. 4).
- the first, second, third, and fourth chambers 40A, 40B, 40C, and 40D include the first, second, third, and fourth chamber bodies 41A, 41B, 41C, and 41D, and the chamber bodies.
- First, second, third, and fourth chamber lids 45A that are detachably attached to the upper portions of 41A, 41B, 41C, and 41D, and seal the interiors of these chamber bodies 41A, 41B, 41C, and 41D. , 45B, 45C, 45D, respectively.
- Each of these chambers 40A, 40B, 40C, and 40D also functions as an external electrode for plasma CVD, and is electrically connected to a high-frequency power source 80 via a matching box 81 and a power switching unit 85 described later (see FIG. 4).
- the chamber bodies 41A, 41B, 41C, and 41D are formed of rectangular metal blocks, respectively, and circular through holes 42A, 42B, 42C, and 42D having inner diameters slightly larger than the outer shape of the resin container B are formed.
- These through holes 42A, 42B, 42C, and 42D are provided in a linearly parallel state, and communicate with the internal space S5 of the base portion 20, respectively.
- One flat container holding plate 43 is disposed below the through holes 42A, 42B, 42C, and 42D.
- four openings 43A having a diameter slightly smaller than the mouth of the resin container B are formed at positions corresponding to the through holes 42A, 42B, 42C, and 42D, respectively. Since the resin containers B stored in the respective storage chambers S1, S2, S3, S4 are respectively held at portions around the opening 43A of the container holding plate 43, the stored resin containers B are inserted into the through holes 42A, 42B, 42C, 42D will not fall off.
- the container holding plate 43 is provided with a plurality of exhaust ports 44 so that the inside and the outside of the resin container B stored in each storage chamber S1, S2, S3, S4 can be evacuated simultaneously.
- the chamber lids 45A, 45B, 45C, and 45D correspond to the through holes 42A, 42B, 42C, and 42D of the chamber bodies 41A, 41B, 41C, and 41D, respectively, in a state of being combined with the chamber bodies 41A, 41B, 41C, and 41D, respectively.
- the bottomed holes 46A, 46B, 46C, and 46D having the same diameter are formed at the positions where they are placed. That is, when the chamber bodies 41A, 41B, 41C, 41D and the chamber lid bodies 45A, 45B, 45C, 45D are respectively combined, the through holes 42A, 42B, 42C, 42D of the chamber bodies 41A, 41B, 41C, 41D are provided.
- And storage chambers S1, S2, S3, S4 for storing the resin container B are arranged in parallel on a straight line by the bottomed holes 46A, 46B, 46C, 46D of the chamber lids 45A, 45B, 45C, 45D. It will be formed in the state.
- the internal electrode 50 is a hollow cylindrical pipe member such as a metal cylinder or a square cylinder, and has a gas conduction part 51 that guides the source gas at its inner peripheral part.
- the internal electrode 50 is introduced into each storage chamber S1, S2, S3, S4 via each opening 43A of the container holding plate 43.
- the lower portion of the internal electrode 50 is screwed and joined to the screw hole 22 of the base portion 20 via a metal piping member 52.
- the internal electrodes 50 are inserted into the storage chambers S1, S2, S3, and S4 of the chambers 40A, 40B, 40C, and 40D, and the internal electrodes 50 are stored in the storage chambers S1, S2, and the chambers 40A, 40B, 40C, and 40D.
- an on / off valve 72 and a mass flow controller 71 are disposed around the gas supply unit 70 between the gas passage 23 of the base unit 20 and the gas supply unit 70 as shown in FIGS.
- the on / off valve 72 is disposed on the gas passage side of the base portion 20, and the mass flow controller 71 is disposed on the gas supply portion 70 side.
- the exhaust part 60 communicates with the internal space S5 of the base part 20, and as a result, communicates with the storage chambers S1, S2, S3, S4 of the chambers 40A, 40B, 40C, 40D, respectively. Will do. Further, the exhaust part 60 is connected to a vacuum pump 61 on the downstream side, and the vacuum pump 61 allows the storage chambers S1, S2, S3, S4 of the chambers 40A, 40B, 40C, 40D to pass through the internal space S5. The air is exhausted (see FIG. 4). An on / off valve 62 is arranged between the vacuum pump 61 and the internal space S5.
- 1st unit U1 is comprised so that 1st and 2nd chamber 40A, 40B may become one parallel circuit unit electrically.
- the third and fourth chambers 40C and 40D also constitute the second unit U2 so as to electrically form one parallel circuit unit.
- the first and second units U1 and U2 themselves are also electrically arranged in parallel with the high frequency power supply 80.
- a power switching unit 85 is disposed between the first and second units U 1, U 2 and the high frequency power supply 80.
- the power switching unit 85 is electrically connected to the high frequency power source 80 via the matching box 81.
- the power switching unit 85 includes first and second switch circuits 86A and 86B.
- the first switch circuit 86A is electrically connected to the first unit U1, and the second switch circuit 86B. Is electrically connected to the second unit U2.
- the first and second switch circuits 86A and 86B perform the power switching operation alternately according to the instruction of the power switching unit 85. For example, the first switch circuit 86A is closed and the first unit U1 is energized. When the second switch circuit 86B is open, the second unit U2 is not energized.
- the power switching unit 85 has a function of alternately switching the supply destination of the high frequency power supplied from the high frequency power supply 80 between the first and second units U1 and U2.
- the matching box 81 is for impedance matching between the high-frequency power source 80 and the first and second units U1 and U2. From the matching circuit using a combination of electric elements such as a coil and a capacitor. It is configured.
- the quality of the film formed inside the resin container B depends on a plurality of factors such as the high frequency output of the high frequency power source 80, the pressure of the raw material gas in the resin container B, the flow rate of the raw material gas, and the plasma generation time.
- the electric power supplied from the high frequency power supply 80 is one of the chambers 40A, 40B, 40C, and 40D.
- the power switching unit 85 described above is provided in order to concentrate each unit of the first or second unit U1, U2.
- the plurality of resin containers B are inserted into the through holes 42A, 42B of the chamber bodies 41A, 41B, 41C, and 41D.
- the through holes 42A, 42B, 42C, and 42D have an inner diameter slightly larger than the maximum body diameter of the resin container B, the resin container B has a predetermined position in the through holes 42A, 42B, 42C, and 42D. (Step S1). At this time, the internal electrodes 50 are inserted into the resin container B from the mouth of the resin container B, respectively.
- Step S2 the chamber lids 45A, 45B, 45C and 45D of the chambers 40A, 40B, 40C and 40D are closed, and the storage chambers S1, S2, S3 and S4 of the chambers 40A, 40B, 40C and 40D are respectively sealed. (Step S2).
- the air in the chambers 40A, 40B, 40C, and 40D is exhausted by the vacuum pump 61 of the exhaust unit 60, and the storage chambers S1, S2, S3, and S4 of the chambers 40A, 40B, 40C, and 40D are close to vacuum ( Hereinafter, it is also referred to as a vacuum state).
- the mass flow controller 71 and the on / off valve 72 are operated, and the source gas is continuously supplied from the gas supply unit 70.
- the supplied source gas passes through the gas conduction part 51 of the internal electrode 50, and the source gas is released from the tip of the internal electrode 50. Thereby, source gas is supplied to the inside of the resin container.
- Step S3 the exhaust unit 60 sequentially discharges the raw material gas that is filled into the storage chambers S1, S2, S3, and S4 and leaks.
- the power switching unit 85 electrically opens the second switch circuit 86B while closing the first switch circuit 86A, so that only the first unit U1 is supplied with the high frequency power supply 80 from the high frequency power supply 80. Power is supplied.
- plasma is generated between the first and second chambers 40A and 40B as external electrodes and the internal electrodes 50 introduced into the respective storage chambers S1 and S2.
- the internal electrode 50 is electrically grounded, the first and second chambers 40A and 40B are electrically insulated by the insulating plate 30, so A potential difference is generated between the electrode 50 and the electrode 50. Thereby, a film is formed on the inner surface of the two resin containers B stored in the first and second chambers 40A and 40B (step S4).
- the power switching unit 85 performs a switch switching operation to electrically connect the first switch circuit 86A.
- the power from the high-frequency power source 80 is supplied only to the second unit U2.
- plasma is generated in the third and fourth chambers 40C, 40D, and a film is formed on the inner surfaces of the two resin containers B stored in the chambers 40C, 40D (steps). S5).
- the supply destination of the high frequency power supplied from the high frequency power supply 80 is the first and second chambers 40A constituting the first unit U1.
- 40B to the third and fourth chambers 40C, 40D constituting the second unit U2 is provided with a power switching unit 85, so that film formation processing by plasma generation is performed on a plurality of resin containers B. Can be done sequentially. That is, first, high-frequency power is supplied to some of the plurality of chambers 40A, 40B, 40C, and 40D, that is, the chambers 40A and 40B of the first unit U1, and the resin stored in the partial chambers.
- the power switching unit 85 switches the supply destination of the high frequency power, and the resin container B stored in the remaining chambers, that is, the chambers 40C and 40D of the second unit U2.
- a film formation process can be performed. As described above, the film forming process is sequentially performed for each predetermined unit among the plurality of chambers 40A, 40B, 40C, and 40D, so that the high-frequency power required for one film forming process can be suppressed, and the high-frequency power supply 80 is made large. There is no need to convert.
- the high frequency power (for example, more than the normal film forming conditions) is applied only to one unit of the plurality of chambers 40A, 40B, 40C, and 40D.
- various conditions are changed to verify optimum manufacturing conditions. It can be used as an experimental application for setting conditions.
- no matching box is provided between the high frequency power supply 80 and the power switching unit 85, and the two matching boxes 91A and 91B are the first and first matching boxes.
- One unit U1, U2 and the power switching unit 85 are arranged one by one.
- two matching boxes 91A and 91B are disposed one by one between the first and second units U1 and U2 and the power switching unit 85, respectively. Impedance matching corresponding to each of the units U1 and U2 can be performed with higher accuracy, and thereby variation in the quality of the film of the resin container B can be further suppressed. Even if the impedance difference between the first and second units U1 and U2 becomes large due to some reason, the impedance matching is performed individually in the present embodiment. Once the adjustments 91A and 91B are set, there is no need to make another adjustment thereafter. For this reason, work efficiency can be improved. About another structure and an effect, it is the same as that of the said 1st Embodiment.
- the gas branching portion 101 is provided on the downstream side of the on / off valve 72 when viewed from the gas supply portion 70, whereby the first and second gas supply paths P ⁇ b> 1 and P ⁇ b> 2 are provided. It is configured in an independent state.
- the first gas supply path P1 is a flow path for supplying the source gas to the first and second chambers 40A and 40B constituting the first unit U1.
- the second gas supply path P2 is a flow path for supplying the source gas to the third and fourth chambers 40C and 40D constituting the second unit U2.
- on / off valves 106A and 106B are arranged in the middle of the paths.
- the on / off valves 106 ⁇ / b> A and 106 ⁇ / b> B are respectively disposed between the gas passage 23 of the base portion 20 and the gas branching portion 101, and correspond to the switch switching operation of the power switching portion 85.
- the operation of supplying or stopping the gas is performed. That is, only the side of the first or second unit U1, U2 to which power is supplied by the power switching unit 85, one of the first or second on / off valves 106A, 106B corresponding to it at a predetermined timing.
- the gas supply paths P1 and P2 are opened to supply the raw material gas.
- the on / off valves 106A and 106B also supply the raw material gas by closing one of them and opening the other in a corresponding manner. Switch. That is, the gas switching unit 105 is configured by these on / off valves 106A and 106B.
- the supply destination of the source gas supplied from the gas supply unit 70 is the first and second components constituting the first unit U1 among the plurality of chambers 40A, 40B, 40C, and 40D.
- a gas switching unit 105 that can alternately switch from the two chambers 40A, 40B to the chambers 40C, 40D constituting the second unit U2 is further provided. That is, the gas branching section 101 is provided on the gas supply section 70 side, and the first and second gas supply paths P1 and P2 for supplying the source gas to the first and second units U1 and U2, respectively, are configured.
- the source gas is supplied only to the necessary units (U1 and U2). be able to. Thereby, the waste of the raw material gas used can be reduced and the manufacturing cost can be reduced. About another structure and an effect, it is the same as that of the said 1st Embodiment.
- the apparatus may be configured by combining the configuration of the second embodiment (a configuration in which a matching box is provided for each unit) and the configuration of the third embodiment (a configuration in which a gas supply path and an on / off valve are provided for each unit). Moreover, although the structure which divides four chambers into two units was illustrated, the number of chambers or units is not limited to this example, and may be set as appropriate. *
- Coating device for resin container 20: base portion, 21: bottom plate portion, 22: screw hole, 23: gas passage, 25: peripheral wall portion, 30: insulating plate, 40A, 40B, 40C, 40D: Chamber, 41A, 41B, 41C, 41D: Chamber body, 42A, 42B, 42C, 42D: Through hole, 43: Container holding portion, 43A: Opening portion, 44: Exhaust port, 45A, 45B, 45C, 45D: Chamber lid Body, 46A, 46B, 46C, 46D: bottomed hole, 50: internal electrode, 51: gas conduction part, 52: piping member, 60: exhaust part, 61: vacuum pump, 62: on / off valve, 70: gas supply part , 71: Mass flow controller, 72: On / off valve, 80: High frequency power supply, 81: Matching box, 85: Power switching unit, 86A: First switch circuit, 86B: First Switch circuit, 91A: first matching box, 91B: second matching box,
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Abstract
本発明の樹脂用コーティング装置は、複数の樹脂容器(B)を各々独立した状態で格納する複数のチャンバ(40A,40B,40C,40D)と、内周部に原料ガスが導かれるガス導通部(51)が形成され、チャンバに格納された複数の樹脂容器(B)の内部にそれぞれ挿入される複数の内部電極(50)と、複数のチャンバ(40A,40B,40C,40D)に原料ガスを供給するガス供給部(70)と、複数のチャンバ(40A,40B,40C,40D)に高周波電力を供給する高周波電源(80)と、この高周波電源(80)から供給される高周波電力の供給先を、第1のユニット(U1)を構成する第1及び第2のチャンバ(40A,40B)から第2のユニット(U2)を構成する第3及び第4のチャンバ(40C,40D)に切り替えることが可能な電力切替部(85)と、を備える。
Description
本発明は、チャンバ内に複数の樹脂容器を配置して一括成膜が可能な樹脂容器用コーティング装置に関する。
家庭用品などに幅広く使用されるポリエチレンなどの樹脂は、一般的に酸素や二酸化炭素のような低分子ガスを透過する性質を有し、更に低分子有機化合物がその内部に収着してしまう性質も有している。このため、樹脂を容器として使用する際、ガラスなどの他の容器と比べ、その使用対象や使用形態などで種々の制約を受けることが知られている。例えば、樹脂容器に炭酸飲料水を充填して使用する場合には、その炭酸が容器を通じて外部に透過してしまい、炭酸飲料水としての品質を長期間維持するのが難しい場合がある。
そこで、樹脂容器を製造する際、樹脂容器における低分子ガスの透過、及び低分子有機化合物の収着による不都合を解消するため、その樹脂容器の内部表面などに対し、プラズマCVD成膜技術を用いてDLC(Diamond Like Carbon)コーティングなどの成膜を行うものが知られている(例えば、特許文献1参照)。また、近年の生産効率化の要求から、複数の樹脂容器に対してこの種のコーティングを一括成膜する装置も知られている(例えば、特許文献2参照)。
複数の樹脂容器に対して一括成膜する際、高周波電源の電力が不十分であると、樹脂容器の内部表面に形成される膜の品質にバラツキが生じてしまう。一定のバリア性能を有する品質の良い膜を樹脂容器内に均一に形成するためには、容器の大きさ、形状等の条件に応じて最低限の電力が必要となるが、複数の樹脂容器に対して十分な電力を供給するためには大型の高周波電源が必要となり、装置のコストが増大してしまう。
本発明の目的は、高周波電源の大型化を抑制しつつ、生産効率を向上させることが可能な樹脂容器用コーティング装置を提供することにある。
本発明の樹脂容器用コーティング装置は、互いに電気的に独立した複数の外部電極であり、複数の樹脂容器を各々独立した状態で格納する複数のチャンバと、電気的に接地されるとともに筒状に形成され、内周部に原料ガスが導かれるガス導通部が形成され、前記チャンバに格納された複数の前記樹脂容器の内部にそれぞれ挿入される複数の内部電極と、前記複数のチャンバに原料ガスを供給するガス供給部と、前記複数のチャンバに高周波電力を供給する高周波電源と、前記高周波電源から供給される高周波電力の供給先を、前記複数のチャンバのうちの一部のチャンバから他のチャンバに切り替えることが可能な電力切替部と、を備えることを特徴とするものである。
また、本発明の樹脂容器用コーティング装置は、前記ガス供給部から供給される原料ガスの供給先を、前記複数のチャンバのうちの一部のチャンバから他のチャンバに切り替えることが可能なガス切替部を備えることが好ましい。
本発明の樹脂容器用コーティング装置によれば、プラズマ発生による成膜処理を複数の樹脂容器に対して順次行うことができる。即ち、まず、複数のチャンバのうち一部のチャンバに対して高周波電力を供給し、一部のチャンバに格納されている樹脂容器に対して成膜処理を行った後、電力切替部により高周波電力の供給先を切り替えて、残りのチャンバに格納されている樹脂容器に成膜処理を行うことができる。このように、成膜処理を複数のチャンバのうち所定の単位毎に順次行うことにより、一度の成膜処理に必要となる高周波電力が抑えられ、高周波電源を大型化する必要が無くなる。
また、例えば複数のチャンバを真空引き、若しくは複数のチャンバに原料ガスを供給する工程などの共通した成膜処置の前工程を、複数のチャンバに対して同時に一括して行うことができるため、生産効率の向上を図ることができる。
また、例えば複数のチャンバを真空引き、若しくは複数のチャンバに原料ガスを供給する工程などの共通した成膜処置の前工程を、複数のチャンバに対して同時に一括して行うことができるため、生産効率の向上を図ることができる。
以下、本発明に係る樹脂容器用コーティング装置の各実施形態について、図面を参照しながら説明する。
(第1実施形態)
まず、図1~図5を参照しながら、本発明に係る樹脂容器用コーティング装置の第1実施形態について説明する。
まず、図1~図5を参照しながら、本発明に係る樹脂容器用コーティング装置の第1実施形態について説明する。
本実施形態の樹脂容器用コーティング装置(以下、単に「コーティング装置」とも称する。)は、複数のチャンバ内に樹脂容器をそれぞれ格納し、プラズマCVD技術を用いてその内部表面などにケイ素化合物のガス等から構成される膜を形成する装置である。
なお、樹脂容器としては、例えば、炭酸飲料や果物ジュースなどの飲料水用のボトルや、化粧品や薬品用の容器が挙げられるが、これに限らず他の用途に用いる樹脂容器であっても良い。
なお、樹脂容器としては、例えば、炭酸飲料や果物ジュースなどの飲料水用のボトルや、化粧品や薬品用の容器が挙げられるが、これに限らず他の用途に用いる樹脂容器であっても良い。
本実施形態のコーティング装置10は、図1~3に示すように、基台となるベース部20と、このベース部20上に配置される平板状の絶縁板30と、この絶縁板30上に設置され、複数(本実施形態では4つ)の略円筒状の樹脂容器Bをそれぞれ個別に独立した状態で格納する4つの第1、第2、第3、及び第4の格納室S1,S2,S3,S4をそれぞれ有する第1、第2、第3及び第4のチャンバ40A,40B,40C,40Dと、これら格納室S1,S2,S3,S4にそれぞれ設置された複数の樹脂容器Bの内部にそれぞれ挿入配置されるパイプ状(筒状)の内部電極50と、チャンバ40A,40B,40C,40Dの格納室S1,S2,S3,S4にそれぞれ連通して排気を行う排気部60と、チャンバ40A,40B,40C,40Dの格納室S1,S2,S3,S4に設置された樹脂容器Bの内部に原料ガスをそれぞれ供給するガス供給部70(図4参照)と、を備えている。
ベース部20は、ステンレスなどの金属ブロックにより形成され、矩形状の底板部21と、この底板部21の周縁から上方に延出する周壁部25と、を有する。底板部21、周壁部25、及び絶縁板30により内部空間S5が画成される。また、このベース部20の底板部21の上面部には、4つのねじ穴22が略等間隔に直線状に並列した状態で設けられる。更に、ベース部20の底板部21内部には、4本のガス通路23が設けられ、このガス通路23は、上流端でガス供給部70に接続され、下流端でねじ穴22にそれぞれ接続されている。また、ベース部20は、電気的に接地されている(図4参照)。
そして、第1、第2、第3及び第4のチャンバ40A,40B,40C,40Dは、第1、第2、第3及び第4のチャンバ本体41A,41B,41C,41Dと、これらチャンバ本体41A,41B,41C,41Dの上部にそれぞれ着脱自在に取付けられ、これらチャンバ本体41A,41B,41C,41Dの内部を密封状態にする第1、第2、第3及び第4のチャンバ蓋体45A,45B,45C,45Dと、をそれぞれ有する。これらチャンバ40A,40B,40C,40DはそれぞれプラズマCVDの外部電極としても機能し、電気的に、後述するマッチングボックス81及び電力切替部85を介して高周波電源80と接続される(図4参照)。チャンバ本体41A,41B,41C,41Dは、矩形状の金属ブロックによりそれぞれ形成されており、樹脂容器Bの外形よりも若干大きい内径を有する円状の貫通穴42A,42B,42C,42Dがそれぞれ形成されている。
これら貫通穴42A,42B,42C,42Dは直線状に並列した状態で設けられており、またベース部20の内部空間S5にそれぞれ連通している。これら貫通穴42A,42B,42C,42Dの下部には、1つの平板状の容器保持板43が配置されている。容器保持板43には、貫通穴42A,42B,42C,42Dにそれぞれ対応する位置に樹脂容器Bの口部よりもやや小さい径の開口部43Aが4つ形成されている。各格納室S1,S2,S3,S4に格納される樹脂容器Bは、容器保持板43の開口部43Aの周囲の部分にてそれぞれ保持されるため、収納された樹脂容器Bが貫通穴42A,42B,42C,42Dから脱落することはない。また、容器保持板43には排気口44が複数設けられており、各格納室S1,S2,S3,S4に格納された樹脂容器Bの内部および外部を同時に真空排気できる構成となっている。
チャンバ蓋体45A,45B,45C,45Dは、チャンバ本体41A,41B,41C,41Dとそれぞれ合わせられた状態でチャンバ本体41A,41B,41C,41Dの貫通穴42A,42B,42C,42Dにそれぞれ対応する位置に、互いに同径の有底穴46A,46B,46C,46Dがそれぞれ形成される。即ち、チャンバ本体41A,41B,41C,41Dとチャンバ蓋体45A,45B,45C,45Dとがそれぞれ合わせられた状態において、チャンバ本体41A,41B,41C,41Dの貫通穴42A,42B,42C,42Dとチャンバ蓋体45A,45B,45C,45Dの有底穴46A,46B,46C,46Dとにより、樹脂容器Bを格納するための格納室S1,S2,S3,S4が直線上に並列配置された状態で形成されることになる。
内部電極50は金属の円筒や角筒などの中空筒状のパイプ部材であり、その内周部で原料ガスを導くガス導通部51を有している。内部電極50は、容器保持板43の各開口部43Aを経由して各格納室S1,S2,S3,S4に導入されている。また、内部電極50の下部は、金属製の配管部材52を介してベース部20のねじ穴22に螺合接合されている。これにより、チャンバ40A,40B,40C,40Dの格納室S1,S2,S3,S4それぞれに、内部電極50が挿入され、内部電極50がチャンバ40A,40B,40C,40Dの格納室S1,S2,S3,S4の中心部に位置するように配置される。また、このとき、ベース部20は電気的に接地されているため、その螺合接合により内部電極50は結果的に電気的に接地されることになる。また、同時に、ベース部20において、ねじ穴22はガス通路23に連通しているため、内部電極50のガス導通部51は、ベース部20のガス通路23、及びガス供給部70に結果的に接続されることになる(図4参照)。
また、ガス供給部70の周辺において、ベース部20のガス通路23とガス供給部70との間には、図2及び図4に示すように、オンオフ弁72及びマスフローコントローラ71が配置される。オンオフ弁72がベース部20のガス通路側に配置され、マスフローコントローラ71はガス供給部70側に配置される。
排気部60は、図2に示すように、ベース部20の内部空間S5と連通しているため、結果的にチャンバ40A,40B,40C,40Dの格納室S1,S2,S3,S4にそれぞれ連通することになる。また、排気部60は、下流側で真空ポンプ61に接続されており、この真空ポンプ61により、その内部空間S5を介してチャンバ40A,40B,40C,40Dの格納室S1,S2,S3,S4の空気が排気されるように構成されている(図4参照)。
なお、真空ポンプ61と内部空間S5との間にはオンオフ弁62が配置されている。
なお、真空ポンプ61と内部空間S5との間にはオンオフ弁62が配置されている。
そして、本実施形態では、図4に示すように、第1及び第2のチャンバ40A,40Bが、電気的に一つの並列回路ユニットとなるように第1のユニットU1を構成している。同様に、第3及び第4のチャンバ40C,40Dも、電気的に一つの並列回路ユニットとしなるように第2のユニットU2を構成している。これに加えて、第1及び第2のユニットU1,U2自身も高周波電源80に対し電気的に並列配置されている。
これら第1及び第2のユニットU1,U2と高周波電源80との間に、電力切替部85が配置される。この電力切替部85はマッチングボックス81を介して高周波電源80に電気的に接続されている。また、電力切替部85は、第1及び第2のスイッチ回路86A,86Bを有し、第1のスイッチ回路86Aは第1のユニットU1に電気的に接続されており、第2のスイッチ回路86Bは第2のユニットU2に電気的に接続されている。第1及び第2のスイッチ回路86A,86Bは、電力切替部85の指示に従ってその電力の開閉動作を交互に行い、例えば、第1のスイッチ回路86Aが閉じて第1のユニットU1に通電しているときには、第2のスイッチ回路86Bは開き第2のユニットU2には通電させない。これにより、電力切替部85は、高周波電源80から供給される高周波電力の供給先を、第1及び第2のユニットU1,U2の間で交互に切り替える機能を有する。
なお、マッチングボックス81とは、高周波電源80と、第1及び第2のユニットU1,U2と、の間とのインピーダンス整合を図るものであり、コイルとコンデンサなどの電気素子の組み合わせによる整合回路から構成されている。
なお、マッチングボックス81とは、高周波電源80と、第1及び第2のユニットU1,U2と、の間とのインピーダンス整合を図るものであり、コイルとコンデンサなどの電気素子の組み合わせによる整合回路から構成されている。
樹脂容器Bの内部に形成される膜の品質は、高周波電源80の高周波の出力、樹脂容器B内の原料ガスの圧力、原料ガスの流量、プラズマ発生時間などの複数の要因に依存する。本実施形態では、各格納室S1,S2,S3,S4間の樹脂容器Bの膜の品質のばらつきを抑えるため、高周波電源80から供給される電力をチャンバ40A,40B,40C,40Dのうち一部、より具体的には第1又は第2のユニットU1,U2の単位ごとに集中させるために、上述した電力切替部85を設けている。
更に次に、このように構成されるコーティング装置10を用いた成膜方法について、図5を参照しながら説明する。
まず、チャンバ40A,40B,40C,40Dのチャンバ蓋体45A,45B,45C,45Dがそれぞれ外された状態で、複数の樹脂容器Bがチャンバ本体41A,41B,41C,41Dの貫通穴42A,42B,42C,42Dに上部から挿入されてそれぞれ格納される。このとき、貫通穴42A,42B,42C,42Dは樹脂容器Bの最大胴径よりわずかに大きい内径になっているため、樹脂容器Bは、貫通穴42A,42B,42C,42D内の所定の位置に保持される(ステップS1)。
なお、このとき、内部電極50は、樹脂容器Bの口部から樹脂容器Bの内部にそれぞれ挿入される。
まず、チャンバ40A,40B,40C,40Dのチャンバ蓋体45A,45B,45C,45Dがそれぞれ外された状態で、複数の樹脂容器Bがチャンバ本体41A,41B,41C,41Dの貫通穴42A,42B,42C,42Dに上部から挿入されてそれぞれ格納される。このとき、貫通穴42A,42B,42C,42Dは樹脂容器Bの最大胴径よりわずかに大きい内径になっているため、樹脂容器Bは、貫通穴42A,42B,42C,42D内の所定の位置に保持される(ステップS1)。
なお、このとき、内部電極50は、樹脂容器Bの口部から樹脂容器Bの内部にそれぞれ挿入される。
その後、チャンバ40A,40B,40C,40Dのチャンバ蓋体45A,45B,45C,45Dが閉められ、チャンバ40A,40B,40C,40Dの格納室S1,S2,S3,S4がそれぞれ密封状態にされる(ステップS2)。
そして、チャンバ40A,40B,40C,40D内の空気が排気部60の真空ポンプ61により排気され、チャンバ40A,40B,40C,40Dの格納室S1,S2,S3,S4内が真空に近い状態(以下、真空状態とも称する)にされる。この真空状態が確認された後に、マスフローコントローラ71、オンオフ弁72が動作してガス供給部70により原料ガスが継続して供給される。供給された原料ガスは、内部電極50のガス導通部51を通過して、内部電極50の先端から原料ガスが放出される。これにより、樹脂容器の内部に原料ガスが供給される。(ステップS3)。
なお、このとき、排気部60は、順次、格納室S1,S2,S3,S4内に充填され漏れ出てくる原料ガスを逐次排出している。
なお、このとき、排気部60は、順次、格納室S1,S2,S3,S4内に充填され漏れ出てくる原料ガスを逐次排出している。
原料ガスの供給後、最初に、電力切替部85が第2のスイッチ回路86Bを電気的に開く一方で第1のスイッチ回路86Aを閉じることにより、第1のユニットU1にのみ高周波電源80からの電力が供給される。この電力の供給により、外部電極としての第1及び第2のチャンバ40A,40Bと、それぞれの格納室S1,S2に導入されている内部電極50と、の間にプラズマが発生する。内部電極50は電気的に接地されているが、第1及び第2のチャンバ40A,40Bは絶縁板30により電気的に絶縁状態とされるため、第1及び第2のチャンバ40A,40Bと内部電極50との間に電位差が生じる。これにより、第1及び第2のチャンバ40A,40B内に格納されている2つの樹脂容器Bにおいて、その内部表面に膜が形成される(ステップS4)。
そして、第1及び第2のチャンバ40A,40B内の樹脂容器Bに対する成膜が終了した後、次に、電力切替部85はスイッチ切替動作を行って、第1のスイッチ回路86Aを電気的に開く一方で第2のスイッチ回路86Bを閉じることにより、第2のユニットU2にのみ高周波電源80からの電力が供給される。これにより、第3及び第4のチャンバ40C,40D内にプラズマが発生して、これらチャンバ40C,40D内に格納されている2つの樹脂容器Bにおいて、その内部表面に膜が形成される(ステップS5)。
即ち、このような連続的な電力切替部85の動作により、順次、所定のユニットごと(本実施形態では、第1及び第2のユニットU1,U2ごと)にプラズマを発生させて、最終的に全部(本実施形態では、4つ)の樹脂容器Bの内部表面に膜が形成されることになる(ステップS6)。
以上説明したように、本実施形態の樹脂容器用コーティング装置10によれば、高周波電源80から供給される高周波電力の供給先を、第1のユニットU1を構成する第1及び第2のチャンバ40A,40Bから第2のユニットU2を構成する第3及び第4のチャンバ40C,40Dに切り替えることが可能な電力切替部85を備えるため、プラズマ発生による成膜処理を複数の樹脂容器Bに対して順次行うことができる。すなわち、まず、複数のチャンバ40A,40B,40C,40Dのうち一部、即ち第1のユニットU1のチャンバ40A,40Bに対して高周波電力を供給し、その一部のチャンバに格納されている樹脂容器Bに対して成膜処理を行った後、電力切替部85により高周波電力の供給先を切り替えて、残りのチャンバ、即ち第2のユニットU2のチャンバ40C,40Dに格納されている樹脂容器Bに成膜処理を行うことができる。このように、成膜処理を複数のチャンバ40A,40B,40C,40Dのうち所定の単位毎に順次行うことにより、一度の成膜処理に必要となる高周波電力が抑えられ、高周波電源80を大型化する必要が無くなる。
また、本実施形態の樹脂容器用コーティング装置10によれば、複数のチャンバ40A,40B,40C,40Dを真空引き、若しくは複数のチャンバ40A,40B,40C,40Dに原料ガスを供給する工程などの共通した成膜処置の前工程を、複数のチャンバ40A,40B,40C,40Dに対して同時に一括して行うことができるため、生産効率の向上を図ることができる。
また、本実施形態の樹脂容器用コーティング装置10によれば、複数のチャンバ40A,40B,40C,40Dのうち一つのユニットのチャンバに対してのみ高周波電力(例えば、通常の成膜作成条件よりも高めの高周波電力)を供給することができるため、例えば樹脂容器Bの大きさや形状によって均一な膜を形成することが難しい場合には、条件を様々に変更させてみて最適な製造条件を検証することができ、条件出しを行うための実験的な用途としても利用することができる。
(第2実施形態)
次に、図6を参照して、本発明に係る樹脂容器用コーティング装置の第2実施形態について説明する。なお、上記第1実施形態と同一又は同等部分については、図面に同一或いは同など符号を付してその説明を省略或いは簡略化する。
次に、図6を参照して、本発明に係る樹脂容器用コーティング装置の第2実施形態について説明する。なお、上記第1実施形態と同一又は同等部分については、図面に同一或いは同など符号を付してその説明を省略或いは簡略化する。
本実施形態では、上述第1実施形態とは異なり、高周波電源80と電力切替部85との間には、マッチングボックスは設けられておらず、2つのマッチングボックス91A,91Bが、第1及び第2のユニットU1,U2と、電力切替部85と、の間にそれぞれ1つずつ配置されている。
この樹脂容器用コーティング装置90によれば、2つのマッチングボックス91A,91Bが、第1及び第2のユニットU1,U2と、電力切替部85と、の間にそれぞれ1つずつ配置されているため、それぞれのユニットU1,U2に対応したインピーダンス整合をより精度良く行うことができ、これにより樹脂容器Bの膜の品質のばらつきをより一層抑えることができる。また、何かの原因で第1及び第2のユニットU1,U2の間でインピーダンスの差が大きくなってしまっていても、本実施形態においては個別にインピーダンス整合が行われているため、マッチングボックス91A,91Bの調整を一度設定しておけば、その後は改めて調整を行う必要がない。このため、作業の効率化を図ることができる。その他の構成及び作用効果については、上記第1実施形態と同様である。
(第3実施形態)
次に、図7を参照して、本発明に係る樹脂容器用コーティング装置の第3実施形態について説明する。
なお、上記第1実施形態と同一又は同等部分については、図面に同一或いは同等な符号を付してその説明を省略或いは簡略化する。
次に、図7を参照して、本発明に係る樹脂容器用コーティング装置の第3実施形態について説明する。
なお、上記第1実施形態と同一又は同等部分については、図面に同一或いは同等な符号を付してその説明を省略或いは簡略化する。
本実施形態では、図7に示すように、ガス供給部70から見てオンオフ弁72の下流側にガス分岐部101が設けられ、これにより、第1及び第2のガス供給路P1,P2が互いに独立した状態で構成される。第1のガス供給路P1は、第1のユニットU1を構成する第1及び第2のチャンバ40A,40Bに原料ガスを供給するための流路である。第2のガス供給路P2は、第2のユニットU2を構成する第3及び第4のチャンバ40C,40Dに原料ガスを供給するための流路である。また、第1及び第2のガス供給路P1,P2には、オンオフ弁106A,106Bがその経路の途中でそれぞれ配置されている。
より具体的には、オンオフ弁106A,106Bは、ベース部20のガス通路23と、ガス分岐部101と、の間にそれぞれ配置されており、電力切替部85のスイッチ切替動作に対応して原料ガスの供給又はその停止の動作を行っている。即ち、第1又は第2のユニットU1,U2のうち電力切替部85により電力が供給される側にのみ、第1又は第2のオンオフ弁106A,106Bのうちそれに対応する一方が所定のタイミングでそのガス供給路P1,P2を開き原料ガスを供給する。そして、電力切替部85が他方のユニットU1,U2に電力の供給を切り替える際には、オンオフ弁106A,106Bも、それに対応する形でその一方を閉じると共にその他方を開くことにより原料ガスの供給を切り替える。即ち、これらオンオフ弁106A,106Bにより、ガス切替部105を構成している。
この樹脂容器用コーティング装置100によれば、ガス供給部70から供給される原料ガスの供給先を、複数のチャンバ40A,40B,40C,40Dのうち第1のユニットU1を構成する第1及び第2のチャンバ40A,40Bから第2のユニットU2を構成するチャンバ40C,40Dに交互に切り替えることができるガス切替部105を更に備えている。即ち、ガス供給部70側においてガス分岐部101が設けられ、第1及び第2のユニットU1,U2に原料ガスをそれぞれ供給する第1及び第2のガス供給路P1,P2が構成され、これらガス供給路P1,P2には、オンオフ弁106A,106がそれぞれ設けられているため、樹脂容器Bの内部表面に膜を形成する際、必要なユニット(U1,U2)のみに原料ガスを供給することができる。これにより、使用される原料ガスの無駄を削減し、製造コストの低減化を図ることができる。
その他の構成及び作用効果については、上記第1実施形態と同様である。
その他の構成及び作用効果については、上記第1実施形態と同様である。
本発明は、前述した実施形態に限定されるものではなく、適宜、変形、改良、等が可能である。例えば、第2実施形態の構成(マッチングボックスをユニット毎に設ける構成)と第3実施形態の構成(ガス供給路とオンオフ弁をユニット毎に設ける構成)とを組み合わせて装置を構成しても良い。また、4つのチャンバを2つのユニットに分ける構成を例示したが、チャンバやユニットの数はこの例に限らず、適宜設定すれば良い。
本発明を詳細にまた特定の実施態様を参照して説明したが、本発明の精神と範囲を逸脱することなく様々な変更や修正を加えることができることは当業者にとって明らかである。
本出願は、2012年11月8日出願の日本特許出願・出願番号2012-246499に基づくものであり、その内容はここに参照として取り込まれる。
本出願は、2012年11月8日出願の日本特許出願・出願番号2012-246499に基づくものであり、その内容はここに参照として取り込まれる。
10,90,100:樹脂容器用コーティング装置、20:ベース部、21:底板部、22:ねじ穴、23:ガス通路、25:周壁部、30:絶縁板、40A,40B,40C,40D:チャンバ、41A,41B,41C,41D:チャンバ本体、42A,42B,42C,42D:貫通穴、43:容器保持部、43A:開口部、44:排気口、45A,45B,45C,45D:チャンバ蓋体、46A,46B,46C,46D:有底穴、50:内部電極、51:ガス導通部、52:配管部材、60:排気部、61:真空ポンプ、62:オンオフ弁、70:ガス供給部、71:マスフローコントローラ、72:オンオフ弁、80:高周波電源、81:マッチングボックス、85:電力切替部、86A:第1のスイッチ回路、86B:第2のスイッチ回路、91A:第1のマッチングボックス、91B:第2のマッチングボックス、105:ガス切替部、106A:第1のオンオフ弁、106B:第2のオンオフ弁、P1:第1のガス供給路、P2:第2のガス供給路、S1,S2,S3,S4:格納室、S5:内部空間、U1:第1のユニット、U2:第2のユニット
Claims (2)
- 互いに電気的に独立した複数の外部電極であり、複数の樹脂容器を各々独立した状態で格納する複数のチャンバと、
電気的に接地されるとともに筒状に形成され、内周部に原料ガスが導かれるガス導通部が形成され、前記チャンバに格納された複数の前記樹脂容器の内部にそれぞれ挿入される複数の内部電極と、
前記複数のチャンバに原料ガスを供給するガス供給部と、
前記複数のチャンバに高周波電力を供給する高周波電源と、
前記高周波電源から供給される高周波電力の供給先を、前記複数のチャンバのうちの一部のチャンバから他のチャンバに切り替えることが可能な電力切替部と、
を備えることを特徴とする樹脂容器用コーティング装置。 - 前記ガス供給部から供給される原料ガスの供給先を、前記複数のチャンバのうちの一部のチャンバから他のチャンバに切り替えることが可能なガス切替部を備えることを特徴とする請求項1に記載の樹脂容器用コーティング装置。
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