WO2017056133A1 - 成膜装置 - Google Patents

成膜装置 Download PDF

Info

Publication number
WO2017056133A1
WO2017056133A1 PCT/JP2015/005018 JP2015005018W WO2017056133A1 WO 2017056133 A1 WO2017056133 A1 WO 2017056133A1 JP 2015005018 W JP2015005018 W JP 2015005018W WO 2017056133 A1 WO2017056133 A1 WO 2017056133A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
supply pipe
gas
chamber
cylinder
film
Prior art date
Application number
PCT/JP2015/005018
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
水川　憲二
廣谷　喜与士
文一 中西
Original Assignee
三菱重工食品包装機械株式会社
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 三菱重工食品包装機械株式会社 filed Critical 三菱重工食品包装機械株式会社
Priority to PCT/JP2015/005018 priority Critical patent/WO2017056133A1/ja
Priority to JP2017542508A priority patent/JP6535384B2/ja
Priority to EP15905288.5A priority patent/EP3358040B1/en
Publication of WO2017056133A1 publication Critical patent/WO2017056133A1/ja

Links

Images

Classifications

    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
    • C23C16/00—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes
    • C23C16/04—Coating on selected surface areas, e.g. using masks
    • C23C16/045—Coating cavities or hollow spaces, e.g. interior of tubes; Infiltration of porous substrates
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B65—CONVEYING; PACKING; STORING; HANDLING THIN OR FILAMENTARY MATERIAL
    • B65D—CONTAINERS FOR STORAGE OR TRANSPORT OF ARTICLES OR MATERIALS, e.g. BAGS, BARRELS, BOTTLES, BOXES, CANS, CARTONS, CRATES, DRUMS, JARS, TANKS, HOPPERS, FORWARDING CONTAINERS; ACCESSORIES, CLOSURES, OR FITTINGS THEREFOR; PACKAGING ELEMENTS; PACKAGES
    • B65D23/00—Details of bottles or jars not otherwise provided for
    • B65D23/02—Linings or internal coatings
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
    • C23C16/00—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes
    • C23C16/44—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes characterised by the method of coating
    • C23C16/4401—Means for minimising impurities, e.g. dust, moisture or residual gas, in the reaction chamber
    • C23C16/4408—Means for minimising impurities, e.g. dust, moisture or residual gas, in the reaction chamber by purging residual gases from the reaction chamber or gas lines
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
    • C23C16/00—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes
    • C23C16/44—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes characterised by the method of coating
    • C23C16/4401—Means for minimising impurities, e.g. dust, moisture or residual gas, in the reaction chamber
    • C23C16/4409—Means for minimising impurities, e.g. dust, moisture or residual gas, in the reaction chamber characterised by sealing means
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
    • C23C16/00—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes
    • C23C16/44—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes characterised by the method of coating
    • C23C16/455—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes characterised by the method of coating characterised by the method used for introducing gases into reaction chamber or for modifying gas flows in reaction chamber
    • C23C16/45563—Gas nozzles

Definitions

  • the present invention relates to a film forming apparatus suitable for forming a gas barrier film on a resin container.
  • a resin container is formed by forming a gas barrier film on the inner peripheral surface thereof.
  • This gas barrier film is formed for several purposes.
  • the object is to prevent the permeation of oxygen from the outside of the container and ensure the quality of the product liquid filled in the container. Moreover, it aims at preventing the carbon dioxide contained in carbonated drinking water permeate
  • a gas barrier film hereinafter referred to as a barrier film
  • a hard carbon film such as DLC (Diamond Like Carbon), a silica (SiO 2 ) film, etc.
  • a hard carbon film such as DLC (Diamond Like Carbon), a silica (SiO 2 ) film, etc.
  • DLC Diamond Like Carbon
  • SiO 2 silica
  • barrier films can be formed by various methods, there is a chemical vapor deposition (CVD) as a typical film forming method, and a plasma CVD method is known as a typical example.
  • CVD chemical vapor deposition
  • a plasma CVD method is known as a typical example.
  • Patent Document 1 a medium gas which is a raw material is decomposed and ionized by plasma in a film formation chamber in a vacuum state, and ions accelerated by an electric field are collided to form a film.
  • Cat-CVD catalytic chemical vapor deposition
  • Cat-CVD catalytic Chemical Vapor Deposition
  • a medium gas is decomposed on the surface of a linear heating element or a catalyst body that is energized and heated in a film formation chamber, and a generated chemical species is deposited directly or after undergoing a reaction process in a gas phase. A film is formed.
  • the Cat-CVD method is also called a heating element CVD method or a hot wire CVD method.
  • Patent Document 3 discloses a vacuum chamber for forming a film on the surface of a container in a vacuum state using a heating element, a vacuum exhaust means for evacuating the vacuum chamber, and vacuuming the vacuum chamber.
  • a film forming apparatus is described that includes relative movement means for relatively moving the container and the heating element within the vacuum chamber after the start. According to the film forming apparatus of Patent Document 3, it is possible to form a film only in a short time at a part that can be a restriction on the film forming time from the viewpoint of thermal deformation, and the other part can be sufficiently formed. The overall barrier property can be easily improved.
  • the heating element is made up of W (tungsten), Mo (molybdenum), Zr (zirconium), Ta (tantalum), V (vanadium), Nb (niobium), and Hf (hafnium) known as refractory metals. It consists of a material containing one or two or more metal elements selected from the inside. As this material, a pure metal, an alloy or a metal carbide comprising the metal element can be selected. Among the metal elements, one or two or more selected from the group of Mo, W, Zr, and Ta are selected. A material containing a metal element is preferred.
  • JP 2008-231468 A International Publication No. 2012-91097 International Publication No. 2013-99960
  • an object of the present invention is to provide a film forming apparatus capable of preventing the heating element from being oxidized when a gas barrier film is formed by the Cat-CVD method.
  • the film forming apparatus of the present invention made for such a purpose has a film forming chamber for accommodating a container in which a gas barrier film is formed, and the film forming chamber is evacuated when the gas barrier film is formed.
  • a chamber a gas flow path for guiding a medium gas used for forming a gas barrier film to the inside of the container, a gas supply pipe that moves up and down along the axial direction, A cylinder that moves up and down; and a heating element that generates heat when power is supplied.
  • the gas supply pipe of the present invention has a first gas supply pipe for advancing and retreating the film forming chamber and having a first gas flow passage inside to discharge a medium gas from the tip toward the heating element, and a first gas inside the gas supply pipe.
  • a second supply pipe having a second gas flow path communicating with the flow path and communicating with the first supply pipe;
  • the first supply pipe moves up and down and has a decompression chamber communicating with the first gas flow path, and the first cylinder fixed to the chamber and the second supply pipe move up and down
  • a second cylinder having a storage chamber communicating with the second gas flow path, and the medium gas supplied to the storage chamber is supplied to the container through the second supply pipe and the first supply pipe in this order. It is characterized by that.
  • the medium gas can always be blown onto the heating element when necessary, so that deterioration of the heating element due to oxidation and nitriding can be prevented.
  • the gas supply pipe is divided into the first supply pipe and the second supply pipe, and the supply of the medium gas to the second supply pipe is performed via the second cylinder in which the second supply pipe moves up and down. Decided to do. That is, since the second supply pipe and the second cylinder behave like a piston-cylinder mechanism, they can be made of a highly rigid material such as a metal material.
  • a gas supply pipe using a flexible material such as rubber or synthetic resin can be used.
  • the present invention uses a piston-cylinder mechanism that can prevent ventilation, so that the medium gas can be prevented from leaking outside from the discharge portion.
  • the film forming apparatus of the present invention includes a heat generating unit supported by a first supply pipe, and the heat generating unit includes a heat generating element that generates heat when power is supplied thereto, and a pair of electric elements that are electrically connected to the heat generating element.
  • the heating element is preferably disposed in the vicinity of the tip of the first supply pipe gas.
  • the second cylinder can be fixed to the chamber adjacent to the first cylinder.
  • the first supply pipe is connected to the tip portion having a length L1 accommodated in the first cylinder and the tip portion during standby when the gas barrier film is not formed. It is preferable that L1 ⁇ L2 and L1 ⁇ L3 are satisfied, where the length accommodated in the first cylinder is composed of the rear end portion of L2 and the length of the second supply pipe 23 is L3.
  • the first supply pipe is retracted from the film forming chamber and accommodated in the first cylinder during standby when the gas barrier film is not formed, and the first gas flow path is evacuated. It is preferred that
  • the film forming apparatus of the present invention it is preferable to include a shielding gate that closes communication between the film forming chamber and the decompression chamber when the first supply pipe is retracted from the film forming chamber.
  • the medium gas is continuously supplied to the film forming chamber via the gas supply pipe during a standby period after the film formation of the gas barrier film is completed.
  • the first supply pipe and the second supply pipe are inverted at a portion that is continuous with each other.
  • the medium gas can always be blown onto the heating element when necessary, so that deterioration of the heating element due to oxidation and nitriding can be prevented.
  • the second supply pipe and the second cylinder behave like a piston-cylinder mechanism, the second supply pipe and the second cylinder can be made of a highly rigid material such as a metal material, so a flexible material is used. There is no need. Therefore, according to the present invention, since the medium gas can be prevented from leaking outside the gas supply pipe, the film formation can be performed stably.
  • FIG. 5 It is a longitudinal cross-sectional view which shows schematic structure of the film-forming apparatus in embodiment.
  • (a) shows a container supply process
  • (b) shows a vacuuming + gas scavenging process
  • (c) shows a gate opening-nozzle lowering process.
  • (a) and (b) show a film formation process (deposition start + film formation completion), and (c) shows a nozzle raising + gate closing process.
  • (a) is a figure which shows an air release process
  • (b) is a container discharge process. It is a flowchart which shows the procedure which forms a barrier film in a container using the film-forming apparatus in this embodiment.
  • a film forming apparatus 1 forms a barrier film on the inner surface of a resin container P by a Cat-CVD method, and has a configuration for preventing the heat generating unit 30 from being oxidized.
  • the film forming apparatus 1 is applied to a system that fills containers P with drinking water, for example.
  • this system includes a container forming portion that forms the container P, a film forming portion that forms a barrier film on the inner peripheral surface of the molded container P, and a container P that has a barrier film formed on the inner peripheral surface.
  • a filling portion that fills the filling space with drinking water and a stopper portion that caps the resin container filled with drinking water can be provided.
  • each element of the container forming part, the film forming part, the filling part and the stopper part is composed of a rotary mechanism, and a transfer device for delivering the container P is provided between the elements. be able to.
  • the film forming apparatus 1 may be a batch type.
  • the film forming apparatus 1 includes a film forming unit 3 that forms a barrier film in a resin container P, and a gas transfer unit 5 that transfers a medium gas G to the film forming unit 3. .
  • the film forming unit 3 includes a vacuum chamber 10 as a main component.
  • the gas transfer unit 5 is detachably disposed inside the container P, and includes a gas supply pipe 20 that supplies medium gas into the container P, a heat generation unit 30 supported by the gas supply pipe 20, and a gas supply.
  • a tube 20 and a cylinder 40 that houses the heat generating unit 30 are provided as main components.
  • a vacuum chamber 10 provided in the film forming unit 3 is attached to a cylindrical lower chamber 13 whose one end (upper end) in the axial direction is opened, and a lower chamber 13 that is detachably mounted on the lower chamber 13.
  • an internal space formed by the lower chamber 13 and the upper chamber 15 constitutes a film forming chamber 11 in which the container P is accommodated and a gas barrier film is formed.
  • the container P is accommodated in the lower chamber 13, and the container P is carried into and out of the lower chamber 13 with an opening formed at the upper end of the lower chamber 13 as the entrance / exit 14.
  • the internal space of the lower chamber 13 is formed to be slightly larger than the outer shape of the container P accommodated therein.
  • the upper chamber 15 closes the entrance / exit 14 when the container P is carried into the lower chamber 13, and opens the entrance / exit 14 when the container P is carried into and out from the lower chamber 13.
  • the position of the upper chamber 15 in the vertical direction (vertical direction in FIG. 1) is fixed, while the lower chamber 13 is moved up and down as shown by a double arrow by an actuator not shown.
  • this may be reversed, as long as the lower chamber 13 and the upper chamber 15 move relative to each other, the film forming chamber 11 may be sealed and opened.
  • a sealing material such as an O-ring can be provided between them.
  • the upper chamber 15 includes an exhaust passage 16. One end of the exhaust passage 16 communicates with the inlet / outlet port 14 of the lower chamber 13, and the other end is connected to an exhaust pump (not shown).
  • an exhaust pump not shown
  • the gas components in the film forming chamber 11 and the container P are exhausted to be in a reduced pressure state, preferably in a vacuum state.
  • reduced pressure refers to a state of pressure lower than atmospheric pressure.
  • a passage window 17 through which the gas supply pipe 20 and the heat generating unit 30 advance and retreat is provided through the upper wall of the upper chamber 15.
  • the front end of the first cylinder 41 is inserted into the passage window 17 so as to reach the film forming chamber 11 and is fixed to the upper chamber 15.
  • the gas supply pipe 20 and the heat generating unit 30 advance and retract through the passage window 17 through the inside of the first cylinder 41.
  • a device called a gripper for gripping the container P is provided inside the vacuum chamber 10, and a barrier film can be formed while gripping the neck portion of the container P with the gripper.
  • the upper chamber 15 supports the cylinder 40.
  • the first cylinder 41 of the cylinder 40 is fixed to the upper chamber 15 with one end located below the first cylinder 41 penetrating the front and back of the upper chamber 15, and the decompression chamber 43 therein communicates with the film forming chamber 11.
  • a swinging shielding gate 18 that opens and closes the opening of the first cylinder 41 that communicates with the film forming chamber 11 is provided in the exhaust passage 16 of the upper chamber 15, and when the shielding gate 18 is closed, the cylinder 40 is decompressed.
  • the chamber 43 forms a closed space.
  • the second cylinder 45 of the cylinder 40 is provided adjacent to the first cylinder 41, and is fixed so that one end located below the second cylinder 45 is sealed by the upper chamber 15. A more specific configuration of the cylinder 40 will be described later.
  • This cooling structure is particularly preferably provided corresponding to the lower chamber 13. This is because the container P into which the heat generating unit 30 serving as a heat source when the barrier film is formed is accommodated in the lower chamber 13. Further, in the vacuum chamber 10, the inner surface of the lower chamber 13 and the upper chamber 15 facing the film forming chamber 11 is subjected to a process for preventing reflection of light radiated as the heat generation unit 30 generates heat. preferable. As this treatment, the inner surface may be colored black or formed into a fine uneven surface. Thereby, the temperature rise of the container P can be suppressed. Note that the material constituting the vacuum chamber 10 is arbitrary as long as it has properties such as predetermined heat resistance and corrosion resistance, and an aluminum alloy can be preferably used.
  • the gas supply pipe 20 constituting the gas transfer unit 5 guides the medium gas G stored in the raw material tank 29 to the film forming chamber 11 of the vacuum chamber 10.
  • the gas supply pipe 20 is shown between the film formation start position P1 (FIG. 3A) when the barrier film is formed and a standby position P3 (FIG. 3C) when the film is not formed.
  • the actuator is omitted so that it can be moved up and down along the axial direction.
  • the gas supply pipe 20 includes a first supply pipe 21, a second supply pipe 23, and a connection pipe 22 that connects the ends of the first supply pipe 21 and the second supply pipe 23.
  • the first supply pipe 21 and the second supply pipe 23 are assembled so as to be arranged adjacent to each other in parallel.
  • the first supply pipe 21 is formed with a first gas flow path 26 penetrating in the axial direction
  • the second supply pipe 23 is formed with a second gas flow path 27 penetrating in the axial direction.
  • the gas supply pipe 20 is inserted into the container P when the first supply pipe 21 is formed into a barrier film, but the first supply pipe 21 has a larger axial dimension than the second supply pipe 23 by that amount. Is set.
  • the first supply pipe 21 is divided into a front end portion below the first piston 24 and an upper rear end portion, and the lengths of the front end portion and the rear end portion are respectively shown in FIG. As shown, L1 and L2.
  • the gas supply pipe 20 satisfies L1 ⁇ L2 and L1 ⁇ L3.
  • the distal end portion of the first supply pipe 21 is accommodated in the first cylinder 41 during the standby time when the barrier film is not formed, but at the back of the container P in the film forming chamber 11 during the film formation. Until inserted.
  • L1 and L2 are substantially equal, the rear end portion is accommodated in the first cylinder 41 during film formation.
  • the second supply pipe 23 is placed outside the second cylinder 45 during standby, but is housed inside the second cylinder 45 during film formation.
  • the lengths of the first cylinder 41 and the second cylinder 45 are substantially equal, the lengths of L2 and L3 are also substantially equal.
  • the first supply pipe 21 is open at one end side (lower end side) and communicated with the second supply pipe 23 through the connecting pipe 22 at the other end side (upper end side).
  • One end side (lower end side) of the second supply pipe 23 is open, and the other end side (upper end side) communicates with the first supply pipe 21 through a connecting pipe 22.
  • the first supply pipe 21 has a first piston 24 fitted to an outer peripheral surface at a predetermined position in the axial direction.
  • the first piston 24 is in close contact with the inner wall surface of the first cylinder 41 and seals the upper side and the lower side of the first piston 24 inside the first cylinder 41. Further, the first piston 24 has a function of supporting the heat generating unit 30. In order to have these two functions, the first piston 24 is made of an electrically insulating ceramic material.
  • the second supply pipe 23 is fitted with a second piston 25 at the lower end.
  • the second piston 25 is in close contact with the inner wall surface of the second cylinder 45 and has a function of sealing the upper side and the lower side of the second piston 25.
  • the second piston 25 may have the same configuration as the first piston 24.
  • this tip portion may be referred to as a nozzle 28.
  • the tip of the first supply pipe 21 below the first piston 24 is located inside the first cylinder 41.
  • the second supply pipe 23 is retracted above the second cylinder 45 except for the portion of the second piston 25.
  • the tip portion below the first piston 24 of the first supply pipe 21 is accommodated in the film formation chamber 11.
  • the second supply pipe 23 is accommodated in the second cylinder 45.
  • the gas supply pipe 20 is made of a material having heat resistance and electrical insulation and can be made of a simple single pipe member, but the cooling pipe can be integrally formed.
  • the gas supply pipe 20 has a double pipe structure, the inside pipe structure has a medium gas flow path, and the flow path for flowing cooling water between the inner pipe structure and the outer pipe structure can do.
  • the gas supply pipe 20 maintains its form without melting even when the heat generating unit 30 is heated to a high temperature exceeding 1000 ° C. during film formation, and prevents an electrical short circuit with the heat generating unit 30 that is energized. Therefore, it is necessary to provide insulation.
  • a ceramic material that satisfies this requirement can be used for the gas supply pipe 20, but considering the cooling performance, a ceramic material such as aluminum nitride, silicon carbide, silicon nitride, or aluminum oxide having a high thermal conductivity is used. preferable. Further, not only ceramic materials but also metal materials such as stainless steel and super heat-resistant alloy can be used for the gas supply pipe 20. When a metal material is used, the surface can be covered with the ceramic material described above.
  • the heat generating unit 30 promotes the decomposition of the medium gas G supplied from the gas supply pipe 20 to the inside of the container P by generating heat by receiving power from a power supply (not shown).
  • the heat generating unit 30 includes a heat generating body 31 and a pair of leads 33 whose tip side (lower end in FIG. 1) is electrically connected to the heat generating body 31, and the rear end side of the lead 33 is the first piston 24.
  • the gas supply pipe 20 As the gas supply pipe 20 is supported, the gas supply pipe 20 moves up and down.
  • the heat generating unit 30 it is the portion of the heat generating body 31 that generates heat necessary for film formation, and the lead 33 functions only as an electric wire for flowing power from the power source toward the heat generating body 31.
  • the heat generating unit 30 can selectively generate heat only in the portion of the heat generating element 31.
  • the heating element 31 is formed in a coil shape in order to increase the chance of contact with the supplied medium gas G, but it is allowed to adopt other forms such as a linear shape.
  • the heat generating unit 30 has a U-shape that is folded back at the portion of the heat generating body 31.
  • the heat generating body 31 is supplied from the gas supply pipe 20 by being disposed in the vicinity of the nozzle 28 at the tip of the first supply pipe 21.
  • the medium gas G is sprayed without leakage.
  • the heating element 31 generates heat when energized.
  • the heating temperature is set to 1550 to 2400 ° C. in order to efficiently decompose the medium gas. Therefore, the heating element 31 is a group of W (tungsten), Mo (molybdenum), Zr (zirconium), Ta (tantalum), V (vanadium), Nb (niobium), and Hf (hafnium) known as refractory metals.
  • W tungsten
  • Mo mobdenum
  • Zr zirconium
  • Ta tantalum
  • V vanadium
  • Nb niobium
  • Hf hafnium
  • the lead 33 is made of a material having a low electrical resistance, such as copper, aluminum, or an alloy thereof.
  • the heating unit 30 is heated by energization.
  • the heating method of the heating element in the present invention is not limited to energization heating.
  • the cylinder 40 includes a first cylinder 41 and a second cylinder 45.
  • the lower end of the first cylinder 41 is inserted into the passage window 17 so as to stand upright in the upper chamber 15, and the second cylinder 45 is adjacent to the upper surface of the upper cylinder 15 adjacent to the first cylinder 41.
  • the first cylinder 41 includes a cylinder body 42 and a decompression chamber 43 provided inside the cylinder body 42. As described above, the cylinder body 42 passes through the passage window 17 of the upper chamber 15, and the first supply pipe 21 of the gas supply pipe 20 moves up and down the decompression chamber 43, so that the first supply pipe 21 is formed into a film. Advances and retreats with respect to the chamber 11.
  • the decompression chamber 43 occupies a region below the first piston 24, and the volume of the second supply pipe 23 continuously changes as the first supply pipe 21 moves up and down. At this time, the cylinder main body 42 also functions to guide the vertical movement of the gas supply pipe 20.
  • the cylinder body 42 is provided with an exhaust port 44 that communicates the decompression chamber 43 and the outside of the cylinder body 42, and the exhaust port 44 is connected to an exhaust pump (not shown).
  • the decompression chamber 43 is in a decompressed state, preferably in a vacuum state (for example, about 2 ⁇ 10 ⁇ 2 to 8 ⁇ 10 ⁇ 2 Torr). Is done.
  • the gas supply pipe 20 is at the standby position P3
  • the first gas passage 26 communicates with the decompression chamber 43 of the cylinder 40.
  • the decompression chamber 43 is decompressed, the first gas passage 26 is brought into a decompressed state. Is done.
  • the second cylinder 45 includes a cylinder body 46, a storage chamber 47 provided inside the cylinder body 42, and an air supply port 48 that penetrates the front and back of the cylinder body 46.
  • the storage chamber 47 occupies a region below the second piston 25, and the second supply pipe 23 of the gas supply pipe 20 moves up and down the storage chamber 47, so that the volume continuously changes.
  • the cylinder main body 42 also functions to guide the vertical movement of the gas supply pipe 20.
  • a piping 49 is connected to the air supply port 48 to connect the raw material tank 29 for storing the medium gas G.
  • the medium gas G stored in the raw material tank 29 is changed according to the opening / closing operation of the on-off valve V1. It is supplied to the storage chamber 47.
  • the volumes of the decompression chamber 43 and the storage chamber 47 are the smallest when the gas supply pipe 20 is at the film formation start position P1 (FIG. 3A), and the gas supply pipe 20 is at the standby position P3 (FIG. 2B). ) In some cases, it becomes the largest.
  • FIG. 2 (a), FIG. 5 S101) When the container P molded in the upper process is transferred to the film forming apparatus 1, the container P is accommodated in the film forming chamber 11 of the lower chamber 13 that is in a position sufficiently retracted from the upper chamber 15, and then the lower chamber 13 is abutted against the upper chamber 15, and the film forming chamber 11 is kept airtight with respect to the outside.
  • the gas supply pipe 20 is placed at the standby position P3 retracted from the vacuum chamber 10, and the decompression chamber 43 and the storage chamber 47 are in the widest state.
  • the shielding gate 18 closes the opening of the first cylinder 41, and the decompression chamber 43 forms a closed space except for the exhaust port 44.
  • the gas supply pipe 20 (the first gas passage 26 and the second gas passage 27) is evacuated and vacuumed through the decompression chamber 43 by an exhaust pump (not shown). This vacuuming Vac is continued until the next step.
  • the decompression chamber 43 of the first cylinder 41 and the first gas flow path 26 of the first supply pipe 21 are also evacuated. Even at this time, the supply of the medium gas G is continued.
  • the gas supply pipe 20 is lowered and the first supply pipe 21 is inserted into the container P accommodated in the film forming chamber 11.
  • the exhaust by the exhaust pump is continued until the inside of the film forming chamber 11 reaches the desired degree of vacuum.
  • the degree of vacuum at this time is about 10 ⁇ 1 to 10 ⁇ 5 Torr.
  • the evacuation inside the decompression chamber 43 of the cylinder 40 may be performed in a supply process or a vacuum chamber closing process prior to the evacuation process.
  • the degree of vacuum at this time is about 10 ⁇ 1 to 10 ⁇ 5 Torr like the degree of vacuum of the film forming chamber 11 described above.
  • the supply of the medium gas G from the raw material tank 29 is engaged, and the medium gas G supplied to the storage chamber 47 passes through the second supply pipe 23, the connecting pipe 22 and the first supply pipe 21 in this order, and the container P Be blown into the inside.
  • the medium gas G to be blown comes into contact with the heating element 31 when passing through the heating element 31, so that the medium gas G is decomposed to generate chemical species, and the chemical species reach the inner surface of the container P to cause a barrier.
  • a film is formed.
  • the vacuum evacuation is continued while film formation is performed.
  • the medium gas G can always be blown onto the heating element 31, so that deterioration of the heating element 31 due to oxidation and nitridation can be prevented.
  • the film forming apparatus 1 performs a linear reciprocating motion in the vertical direction by a considerable stroke in order for the first supply pipe 21 to move back and forth in the film forming chamber 11.
  • a portion that absorbs this linear reciprocating motion is required in the gas supply path from the raw material tank 29 to the first supply pipe 21.
  • a pipe formed by spirally winding a pipe made of a flexible material such as resin is used between the first supply pipe 21 and the raw material tank 29, the linear reciprocating motion can be absorbed.
  • the pipe made of a flexible material connected to the first supply pipe 21 is at least one in the decompression chamber 43 to be evacuated.
  • this embodiment employs a structure that absorbs linear reciprocating motion without using a flexible material.
  • the gas transport unit 5 of the present embodiment divides the gas supply pipe 20 into the first supply pipe 21 and the second supply pipe 23 and supplies the medium gas G to the second supply pipe 23 with the second supply.
  • the second cylinder 45 in which the pipe 23 moves up and down. That is, since the second supply pipe 23 and the second cylinder 45 behave like a piston-cylinder mechanism, the second supply pipe 23 and the second cylinder 45 can be made of a material having high rigidity and no air permeability, such as a metal material. There is no need to use it.
  • the vertical dimension of the film forming apparatus 1 can be kept small. Furthermore, since the film forming apparatus 1 can fix the second cylinder 45 that accommodates the second supply pipe 23 on the upper chamber 15, there is no need to provide a special member that supports the second cylinder 45. In addition, the gas conveying part 5 can be stored compactly.
  • the film forming apparatus 1 it is possible to prevent the first gas channel 26 and the second gas channel 27 of the gas supply pipe 20 from being blocked. That is, when the vacuum chamber 10 is opened to the atmosphere after the barrier film is formed, particles that are minute peeling pieces are generated from the surface of the same component as the barrier film attached to the gas supply pipe 20 and the vacuum chamber 10, The gas passage 26 and the second gas passage 27 may enter and be blocked. In addition, when the medium gas G can react with oxygen or moisture in the atmosphere to generate a compound, this compound becomes a factor for closing the gas flow path as in the case of the above particles.
  • the film forming apparatus 1 since the first gas flow path 26 and the second gas flow path 27 are evacuated at the time of standby, the particles and the compounds are discharged from the first gas flow path 26 and the second gas flow path 27. Does not invade. As described above, according to the film forming apparatus 1, the gas supply pipe 20 required at the film formation start position P1 of the barrier film can be maintained in a healthy state. Therefore, according to the film forming apparatus 1, the frequency of maintenance for the blockage of the gas supply pipe 20 is reduced, and continuous operation over a long period can be ensured.
  • the heat generation unit 30 can be prevented from being damaged by reacting with nitrogen, oxygen, or the like. Since the heat generating unit 30 becomes a high temperature exceeding 1000 ° C. during the formation of the barrier film, even if the energization is stopped after the film formation is completed, the heat generating unit 30 maintains a considerably high temperature. Therefore, when the heat generating unit 30 in a high temperature state is exposed to the atmosphere, the vicinity of the surface of the heat generating unit 30 may react with mainly nitrogen and oxygen in the air, resulting in a damaged state that loses its original function.
  • the heat generating unit 30 is housed in the decompression chamber 43 that is evacuated together with the gas supply pipe 20 after film formation, the reaction with nitrogen, oxygen, etc. is suppressed and sound. Can be maintained in a stable state. Therefore, according to the film-forming apparatus 1, the maintenance frequency with respect to the heat generating unit 30 is reduced, and continuous operation over a long period can be ensured.
  • a cylinder 40 having a decompression chamber 43 is provided as means for decompressing the first gas passage 26 of the gas supply pipe 20, and the first gas passage communicating with the decompression chamber 43 is provided.
  • the decompression chamber 43 is depressurized via the No. 26. Since the position of the cylinder 40 is fixed, the mechanism for reducing the pressure can be simplified. Moreover, since the cylinder 40 functions as a guide for moving the gas supply pipe 20 up and down, it is not necessary to provide another mechanism for guiding the gas supply pipe 20. Furthermore, since the decompression chamber 43 only needs a minimum space necessary for the gas supply pipe 20 to move up and down, the time required to decompress the gas flow path 26 can be suppressed. Furthermore, the cylinder 40 only needs to have a minimum space enough to accommodate the gas supply pipe 20, and therefore, the decompression state of the decompression chamber 43 in the cylinder 40 can be easily maintained.
  • the first cylinder 41 is attached to the upper chamber 15, and the decompression chamber 43 communicates with the film forming chamber 11.
  • the film forming apparatus 1 since the first cylinder 41 in which the first supply pipe 21 is accommodated in the vacuum chamber 10 so as to be able to advance and retract is directly connected without a pipe, the film forming apparatus 1 has a configuration of the apparatus. Simple and compact.
  • the supply of the medium gas G is continued even if the supply of electric power to the heat generating unit 30 is stopped and the film formation is terminated, but the supply of the medium gas G to the gas supply pipe 20 is continued. Can be stopped. However, even after the supply of power to the heat generating unit 30 is stopped, since the heat generating unit 30 is in a high temperature region, the medium gas G can be blown onto the heat generating body 31 to prevent the heat generating body 31 from being oxidized. It is preferable to continue the supply. However, if the heating element 31 can be cooled to such an extent that oxidation or the like does not occur, the supply of the medium gas G after film formation can be stopped.
  • the cylinder 40 that has been kept in the minimum space necessary for the gas supply pipe 20 to move up and down has been described.
  • the present invention is not limited to this, and the gas supply pipe 20 It is good also as a cylinder which has margin.
  • the decompression chamber 43 becomes larger than necessary, it takes time to exhaust the decompression, so it is preferable to reduce the volume as much as possible.
  • the decompression chamber 43 has the same or smaller volume as the film formation chamber 11.
  • the first supply pipe 21 and the second supply pipe 23 are inverted at the connecting pipe 22 that is continuous with each other. This is preferable for suppressing the vertical dimension of the film forming apparatus 1, but the present invention does not exclude connecting the first supply pipe 21 and the second supply pipe 23 in a straight line.
  • the resin constituting the container P used in the present invention is arbitrary.
  • polyethylene terephthalate resin (PET) polybutylene terephthalate resin, polyethylene naphthalate resin, polyethylene resin, polypropylene resin (PP), cycloolefin copolymer Resins (COC, cyclic olefin copolymer) and the like.
  • the use of the container in the present invention is arbitrary, for example, widely applied to containers containing water, tea drinks, soft drinks, carbonated drinks or fruit juice drinks, liquids, viscous bodies, powders or solid foods, etc. can do.
  • the material of the barrier film is also arbitrary, and various materials such as a carbon film, a silica film, and an alumina film that can be formed by the CVD method using the medium gas G, typically a carbon film, a silica film, and an alumina film can be applied.
  • a carbon film specifically, there is an amorphous carbon film, which is composed of a diamond component (carbon atom bond is SP 3 bond), a graphite component (carbon atom bond is SP 2 bond), and a polymer component (carbon atom). Is a carbon film having an amorphous structure in which SP 1 bonds are mixed.
  • An amorphous carbon film refers to a film that includes a hard carbon film and a soft carbon film, the hardness of which changes due to a change in the abundance ratio of the bonding component of each carbon atom. Further, hydrogenated amorphous carbon containing hydrogen is also included. Further, the hard carbon film includes an amorphous DLC film mainly composed of SP 3 bonds. As other barrier films, SiOx films, AlOx films, hydrogen-containing SiNx films, hydrogen-containing DLC films, hydrogen-containing SiOx films, hydrogen-containing SiCxNy films, and the like can be used.

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Metallurgy (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Chemical Vapour Deposition (AREA)
  • Details Of Rigid Or Semi-Rigid Containers (AREA)

Abstract

　Ｃａｔ－ＣＶＤ法によりガスバリア膜を形成する際に、発熱体が酸化するのを防止できる成膜装置を提供することを目的とする。　本発明の成膜装置１は、ガス供給管２０が、成膜室１１を進退するとともに、内部に第一ガス流路２６を有し、先端から媒質ガスＧを発熱体３１に向けて吐出する第一供給管２１と、内部に第一ガス流路２６と連通する第二ガス流路２７を有し、第一供給管２１と連なる第二供給管２３と、を備える。成膜装置１は、第一供給管２１が内部を昇降するとともに、第一ガス流路２６と連通する減圧室４３を有する第一シリンダ４１と、第二供給管２３が内部を昇降するとともに、第二ガス流路２７と連通する貯留室４７を有する第二シリンダ４５と、を備え、貯留室４７に供給された媒質ガスＧが、第二供給管２３及び第一供給管２１の順に通って、容器Ｐに供給される。

Description

成膜装置
　本発明は、樹脂製の容器にガスバリア性の膜を形成するのに好適な成膜装置に関する。
　樹脂製の容器は、ガスバリア性の膜をその内周面に形成することが行われている。このガスバリア性の膜は、いくつかの目的で形成される。例えば、容器の外部からの酸素の透過を防止して、容器に充填されている製品液の品質を担保することを目的とする。また、炭酸飲料水に含まれる二酸化炭素が容器を介して外部に透過するのを防止することを目的とする。
　ガスバリア性の膜（以下、バリア膜と称す）としては、特許文献１、特許文献２に記載されるように、ＤＬＣ(Diamond Like Carbon)のような硬質の炭素膜、シリカ（ＳｉＯ２）膜など、種々のものが提案されている。
　これらのバリア膜は、種々の方法で成膜できるが、代表的な成膜法として化学気相成長法（Chemical Vapor Deposition；ＣＶＤ）があり、その中の典型例としてプラズマＣＶＤ法が知られている（特許文献１）。プラズマＣＶＤ法は、真空状態とされた成膜室において原料となる媒質ガスをプラズマで分解してイオン化し、電界で加速させたイオンを衝突させて膜を形成する。
　プラズマＣＶＤ法の他のＣＶＤ法として、特許文献２，３に記載される触媒化学気相成長法（Catalytic Chemical Vapor Deposition：Ｃａｔ－ＣＶＤ）も知られている。Ｃａｔ－ＣＶＤ法は、成膜室内で通電加熱した線状の発熱体又は触媒体の表面において媒質ガスを分解し、生成した化学種を直接又は気相中で反応過程を経た後に、堆積させて膜を形成する。Ｃａｔ－ＣＶＤ法は、発熱体ＣＶＤ法、ホットワイヤーＣＶＤ法とも称される。
　Ｃａｔ－ＣＶＤ法に関して、特許文献３には、発熱体を用いて真空状態で容器の表面に成膜を行うための真空チャンバと、真空チャンバを真空引きする真空排気手段と、真空チャンバの真空引き開始後に、真空チャンバ内で容器と発熱体とを相対的に移動させる相対移動手段と、を備える成膜装置が記載されている。特許文献３の成膜装置によれば、熱変形の観点で成膜時間の制約となりうる箇所は、短時間のみ成膜することが可能となり、他の部分は十分に成膜でき、結果、容器全体のバリア性の向上が容易となる。
　前述したように、Ｃａｔ-ＣＶＤ法は成膜を行う際に、成膜室内で線状の発熱体を通電により発熱させるが、媒質ガスを効率的に分解するために、発熱温度は１５５０～２４００℃とされる。そのために、発熱体は、高融点金属として知られるＷ（タングステン），Ｍｏ（モリブデン），Ｚｒ（ジルコニウム），Ｔａ（タンタル），Ｖ（バナジウム），Ｎｂ（ニオブ），Ｈｆ（ハフニウム）の群の中から選ばれる一つ又は二つ以上の金属元素を含む材料からなる。この材料としては、当該金属元素からなる純金属、合金又は金属の炭化物を選択でき、当該金属元素の中では、Ｍｏ，Ｗ，Ｚｒ，Ｔａの群の中から選ばれる一つ又は二つ以上の金属元素を含む材料が好適とされている。
特開２００８－２３１４６８号公報 国際公開２０１２－９１０９７号公報 国際公開２０１３－９９９６０号公報
　Ｃａｔ－ＣＶＤ法は、特許文献３にも記載されるように、真空チャンバを真空引きしてから発熱体を発熱させて成膜を行うが、発熱温度が１０００℃を優に超えるために、真空チャンバ内に微量の酸素が含まれていると、発熱体が酸化する。程度にもよるが、酸化してしまった発熱体は、以後は発熱体として機能することができなくなる。
　そこで本発明は、Ｃａｔ－ＣＶＤ法によりガスバリア膜を形成する際に、発熱体が酸化するのを防止できる成膜装置を提供することを目的とする。
　係る目的のもとになされた本発明の成膜装置は、ガスバリア性膜が形成される容器を収容する成膜室を有し、ガスバリア性膜の成膜時に成膜室が真空状態とされるチャンバと、ガスバリア性膜を成膜するのに用いられる媒質ガスを容器の内部に導くガス流路を有し、その軸線方向に沿って昇降移動するガス供給管と、ガス供給管がその内部を昇降するシリンダと、電力が供給されることによって発熱する発熱体と、を備える。
　本発明のガス供給管は、成膜室を進退するとともに、内部に第一ガス流路を有し、先端から媒質ガスを発熱体に向けて吐出する第一供給管と、内部に第一ガス流路と連通する第二ガス流路を有し、第一供給管と連なる第二供給管と、を備える。
　本発明のシリンダは、第一供給管が内部を昇降するとともに、第一ガス流路と連通する減圧室を有し、チャンバに固定される第一シリンダと、第二供給管が内部を昇降するとともに、第二ガス流路と連通する貯留室を有する第二シリンダと、を備え、貯留室に供給された媒質ガスが、第二供給管及び第一供給管の順に通って、容器に供給される、ことを特徴とする。
　本発明の成膜装置によれば、必要なときに発熱体に常に媒質ガスを吹き付けることができるので、発熱体の酸化、窒化による劣化を防止することができる。しかも本発明によれば、ガス供給管を第一供給管と第二供給管に区分するとともに、第二供給管への媒質ガスの供給を、第二供給管が昇降する第二シリンダを介して行うことにした。つまり、第二供給管と第二シリンダは、ピストン－シリンダ機構のように振る舞うものであるから、金属材料などの剛性の高い素材で作製できる。
　ここで、ゴム、合成樹脂などの可撓性の材料を用いたガス供給管を用いることができるが、このガス供給管は通気性を有しているために、媒質ガスが外部に漏れてしまう、そうすると、発熱体に必要な媒質ガスを供給できなくなるおそれがある。これに対して本発明は、通気を妨げることのできるピストン－シリンダ機構を用いるので、媒質ガスが吐出部分以外の所から外部に漏れるのを防止できる。
　本発明の成膜装置において、第一供給管に支持される発熱ユニットを備え、この発熱ユニットは、電力が供給されることにより発熱する発熱体と、発熱体に電気的に接続される一対のリードと、を有し、発熱体は、第一供給管ガスの先端の近傍に配置される、ことが好ましい。
　本発明の成膜装置において、第二シリンダを、第一シリンダに隣接してチャンバに固定することができる。
　本発明の成膜装置において、第一供給管は、ガスバリア性膜の成膜を行わない待機時に、第一シリンダに収容される長さがＬ１の先端部と、先端部に連なり、成膜時に第一シリンダに収容される長さがＬ２の後端部と、からなり、第二供給管２３の長さをＬ３とすると、Ｌ１≦Ｌ２　及び　Ｌ１≦Ｌ３、を満足することが好ましい。
　本発明の成膜装置において、第一供給管は、ガスバリア性膜の成膜を行わない待機時に、成膜室から退避して第一シリンダに収容されるとともに、第一ガス流路が真空引きされる、ことが好ましい。
　本発明の成膜装置において、第一供給管が成膜室から退避すると、成膜室と減圧室の連通を閉じる遮蔽ゲートを備える、ことが好ましい。
　本発明の成膜装置において、ガスバリア性膜の成膜を終えた後の待機時に、所定の期間だけ継続して、媒質ガスがガス供給管を介して成膜室に供給される、ことが好ましい。
　本発明の成膜装置において、第一供給管と第二供給管は、互いに連なる部分で反転する、ことが好ましい。
　本発明によれば、必要なときに発熱体に常に媒質ガスを吹き付けることができるので、発熱体の酸化、窒化による劣化を防止することができる。しかも本発明によれば、第二供給管と第二シリンダが、ピストン－シリンダ機構のように振る舞うものであるから、金属材料などの剛性の高い素材で作製できるので、可撓性の材料を用いる必要がない。よって、本発明によれば、媒質ガスがガス供給管の外部に漏れるのを防止できるので、成膜を安定して行うことができる。
実施形態における成膜装置の概略構成を示す縦断面図である。 図５の手順の中で、（ａ）は容器供給工程を、（ｂ）は真空引き＋ガス掃気工程を、（ｃ）はゲート開－ノズル下降工程を示す図である。 図５の手順の中で、（ａ），（ｂ）は成膜工程（成膜開始＋成膜完了）を、（ｃ）はノズル上昇＋ゲート閉工程を示す図である。 図５の手順の中で、（ａ）は大気開放工程を、（ｂ）は容器排出工程、を示す図である。 本実施形態における成膜装置を用いて容器にバリア膜を形成する手順を示すフロー図である。
　以下、添付図面に示す実施の形態に基づいてこの発明を詳細に説明する。
　図１に示す本実施形態による成膜装置１は、Ｃａｔ－ＣＶＤ法により樹脂製の容器Ｐの内表面にバリア膜を形成するものであり、発熱ユニット３０の酸化を防止する構成を備えている。
　成膜装置１は、例えば飲料水を容器Ｐに充填するシステムに適用されるものである。このシステムは、一例として、容器Ｐを成形する容器成形部と、成形された容器Ｐの内周面にバリア膜を形成する成膜部と、内周面にバリア膜が形成された容器Ｐの充填空隙に飲料水を充填する充填部と、飲料水が充填された樹脂容器にキャップをする打栓部と、を備えることができる。この飲料充填システムは、容器成形部、成膜部、充填部及び打栓部の各々の要素がロータリー式の機構からなり、各要素の間には、容器Ｐを受け渡すための転送装置を設けることができる。ただし、成膜装置１をバッチ式とすることもできる。
　成膜装置１は、図１に示すように、樹脂製の容器Ｐにバリア膜を成膜する成膜部３と、成膜部３に媒質ガスＧを搬送するガス搬送部５と、を備える。
　成膜部３は、真空チャンバ１０を主たる構成要素として備える。また、ガス搬送部５は、容器Ｐの内部に挿抜可能に配置され、容器Ｐの内部へ媒質ガスを供給するガス供給管２０と、ガス供給管２０に支持された発熱ユニット３０と、ガス供給管２０と発熱ユニット３０を収容するシリンダ４０と、を主たる構成要素として備えている。
　以下、成膜装置１の構成要素を順に説明する。
［真空チャンバ１０］
　成膜部３に設けられる真空チャンバ１０は、軸方向の一方端（上端）が開口された円筒状の下部チャンバ１３と、この下部チャンバ１３の上部に下部チャンバ１３と互いに着脱自在に装着される上部チャンバ１５と、を備える。真空チャンバ１０は、下部チャンバ１３と上部チャンバ１５により形成される内部空間が、容器Ｐを収容し、かつガスバリア膜を形成する成膜室１１を構成する。
　本実施形態においては、容器Ｐが下部チャンバ１３に収容され、容器Ｐは下部チャンバ１３の上方端に形成される開口を出入口１４として下部チャンバ１３に搬入され、また、搬出される。したがって、下部チャンバ１３の内部空間は、そこに収容される容器Ｐの外形よりも僅かに大きくなるように形成されている。上部チャンバ１５は、容器Ｐが下部チャンバ１３に搬入されると出入口１４を閉じ、また、容器Ｐが下部チャンバ１３に搬入される時及び搬出される時には出入口１４を開く。なお、本実施形態においては、上部チャンバ１５の鉛直方向（図１の上下方向）の位置が固定される一方、下部チャンバ１３が図示を省略するアクチュエータにより両矢印に示すように昇降移動するものとするが、この逆であってもよく、下部チャンバ１３と上部チャンバ１５が相対的に移動することにより、成膜室１１の密閉及び開放がなされればよい。なお、下部チャンバ１３と上部チャンバ１５の間の密閉状態を確保するために、両者の間にＯリングなどのシール材を設けることができる。
　上部チャンバ１５は、排気通路１６を備え、この排気通路１６は一方端が下部チャンバ１３の出入口１４に連通するとともに、他方端が図示を省略する排気ポンプに接続される。下部チャンバ１３と上部チャンバ１５が密閉状態とされ、排気ポンプを動作させると、成膜室１１の内部及び容器Ｐの内部のガス成分が排気され、減圧状態、好ましくは真空状態とされる。ここでいう減圧とは大気圧よりも低い圧力の状態をいう。
　上部チャンバ１５は、ガス供給管２０及び発熱ユニット３０が進退する通過窓１７が、上部チャンバ１５の上壁を貫通して設けられている。通過窓１７には、第一シリンダ４１の先端部が成膜室１１に達するように挿入され、上部チャンバ１５に固定されている。ガス供給管２０及び発熱ユニット３０は、第一シリンダ４１の内部を通って通過窓１７を進退する。
　なお、真空チャンバ１０の内部には、容器Ｐを把持するグリッパとも称される器具を設け、このグリッパで容器Ｐの首部分を把持しながら、バリア膜を成膜できる。
　上部チャンバ１５は、シリンダ４０を支持する。シリンダ４０の第一シリンダ４１は、その下方に位置する一方端が上部チャンバ１５の表裏を貫通して上部チャンバ１５に固定されており、その内部の減圧室４３が成膜室１１と連通する。ただし、成膜室１１に通じる第一シリンダ４１の開口を開閉する揺動式の遮蔽ゲート１８が上部チャンバ１５の排気通路１６に設けられており、遮蔽ゲート１８が閉じられると、シリンダ４０の減圧室４３は閉じた空間を形成する。また、シリンダ４０の第二シリンダ４５は、第一シリンダ４１に隣接して設けられ、その下方に位置する一方端が上部チャンバ１５で封止されるように固定されている。より具体的なシリンダ４０の構成については後述する。
　真空チャンバ１０の内部及び外部の一方又は双方に、冷却水を循環させる構造を設けて、下部チャンバ１３及び上部チャンバ１５の温度上昇を防止することが好ましい。この冷却構造は、特に、下部チャンバ１３に対応して設けることが好ましい。バリア膜の成膜時に熱源となる発熱ユニット３０が挿入される容器Ｐがちょうど下部チャンバ１３に収容されているからである。
　また、真空チャンバ１０は、下部チャンバ１３と上部チャンバ１５の成膜室１１に臨む内表面には、発熱ユニット３０の発熱に伴って放射される光の反射を防ぐ処理が施されていることが好ましい。この処理としては、内表面を黒色に着色するか、微細な凹凸面にすればよい。これにより、容器Ｐの温度上昇を抑制することができる。
　なお、所定の耐熱性、耐食性などの性質を備えている限り、真空チャンバ１０を構成する材料は任意であり、好適にはアルミニウム合金を用いることができる。
［ガス供給管２０］
　次に、ガス搬送部５を構成するガス供給管２０は、原料タンク２９に貯留される媒質ガスＧを、真空チャンバ１０の成膜室１１に導く。ガス供給管２０は、バリア膜の成膜時の成膜開始位置Ｐ１（図３（ａ））と成膜を行わない待機時の待機位置Ｐ３（図３（ｃ））の間を、図示を省略するアクチュエータにより軸線方向に沿って昇降移動が可能に支持されている。
　ガス供給管２０は、図１に示すように、第一供給管２１と、第二供給管２３と、第一供給管２１と第二供給管２３の端部同士を繋ぐ連結管２２と、を備え、第一供給管２１と第二供給管２３が平行に隣接して配置されるように組み付けられている。第一供給管２１には、軸方向を貫通する第一ガス流路２６が形成され、第二供給管２３には、軸方向を貫通する第二ガス流路２７が形成されている。ガス供給管２０は、第一供給管２１がバリア膜の成膜時に容器Ｐの中に挿入されるが、その分だけ第一供給管２１は第二供給管２３よりも軸方向の寸法が大きく設定されている。
　つまり、第一供給管２１が第一ピストン２４よりも下方の先端部と上方の後端部とに区分されるものとし、先端部と後端部の長さをそれぞれ、図１（ｂ）に示すように、Ｌ１，Ｌ２とする。また、第二供給管２３の長さをＬ３とすると、ガス供給管２０はＬ１≦Ｌ２　及び　Ｌ１≦Ｌ３を満足する。
　この関係を満足することにより、第一供給管２１の先端部は、バリア膜の成膜を行わない待機時に第一シリンダ４１に収容されるが、成膜時には成膜室１１の容器Ｐの奥まで挿入される。本実施形態はＬ１とＬ２がほぼ等しいので、成膜時には、後端部が第一シリンダ４１に収容される。一方、この過程で第二供給管２３は、待機時には第二シリンダ４５の外部に置かれるが、成膜時には第二シリンダ４５の内部に収容される。本実施形態の場合、第一シリンダ４１と第二シリンダ４５の長さがほぼ等しいので、Ｌ２とＬ３の長さもほぼ等しい。
　第一供給管２１は、一端側（下端側）が開口しており、他端側（上端側）が連結管２２により第二供給管２３と連通されている。第二供給管２３は、一端側（下端側）が開口しており、他端側（上端側）が連結管２２により第一供給管２１と連通されている。
　第一供給管２１は、軸方向の所定位置の外周面に、第一ピストン２４が嵌合されている。第一ピストン２４は、第一シリンダ４１の内壁面に密着して、第一シリンダ４１の内部において、第一ピストン２４よりも上方と下方を封止する。また、第一ピストン２４は、発熱ユニット３０を支持する機能を有する。第一ピストン２４は、この二つの機能を有すために、電気絶縁性のセラミック材料で構成される。
　第二供給管２３は、下端に第二ピストン２５が嵌合されている。第二ピストン２５は、第二シリンダ４５の内壁面に密着して、第二ピストン２５よりも上方と下方を封止する機能を有する。第二ピストン２５も、第一ピストン２４と同様の構成を備えればよい。
　媒質ガスＧは、第二供給管２３を通ってから、連結管２２を通過すると向きを反転させて第一供給管２１を流れ、第一供給管２１の先端の開口から吐出される。以下、この先端部分をノズル２８と称することがある。
　ガス供給管２０は、図２（ａ），図３（ｃ）に示す待機位置Ｐ３にある時には、第一供給管２１の第一ピストン２４よりも下の先端部が第一シリンダ４１の内部に収容され、第二供給管２３は第二ピストン２５の部分を除いて第二シリンダ４５の上方に退避されている。また、ガス供給管２０は、図３（ａ）に示す成膜開始位置Ｐ１にある時には、第一供給管２１の第一ピストン２４よりも下の先端部が成膜室１１の内部に収容され、第二供給管２３は第二シリンダ４５の内部に収容される。
　ガス供給管２０は、耐熱性及び電気的な絶縁性を有する材料で構成されており、単純な一重の管部材から構成することができるが、冷却管を一体的に形成することができる。この構造としては、例えばガス供給管２０を二重管構造とし、内側の管構造の中を媒質ガスの流路とし、内側の管構造と外側の管構造の間に冷却水を流す流路とすることができる。
　ガス供給管２０は、成膜中に発熱ユニット３０が１０００℃を超える高い温度に発熱されても溶融することなくその形態を維持し、かつ通電される発熱ユニット３０との電気的な短絡を防ぐために絶縁性を備えることが要求される。この要求を満たすセラミックス材料をガス供給管２０に用いることができるが、冷却性能をも考慮すると、熱伝導率の大きい、窒化アルミニウム、炭化珪素、窒化珪素、酸化アルミニウムなどのセラミックス材料を用いるのが好ましい。また、セラミックス材料に限らず、ステンレス鋼、超耐熱合金などの金属材料をガス供給管２０に用いることもできる。金属材料を用いる場合には、上述したセラミックス材料で表面を被覆することもできる。
［発熱ユニット３０］
　次に、発熱ユニット３０は、図示を省略する電源から電力の供給を受けて発熱することにより、ガス供給管２０から容器Ｐの内部に供給される媒質ガスＧの分解を促進する。
　発熱ユニット３０は、発熱体３１と、発熱体３１に先端側（図１の下端）が電気的に接続される一対のリード３３と、を備えており、リード３３の後端側が第一ピストン２４に支持されることにより、ガス供給管２０の昇降に追従して昇降する。
　発熱ユニット３０は、成膜に必要な発熱を担うのは発熱体３１の部分であり、リード３３は電源からの電力を発熱体３１に向けて流す電線として機能するに留まる。つまり、発熱ユニット３０は、発熱体３１の部分だけを選択的に発熱させることができる。発熱体３１は、供給される媒質ガスＧとの接触機会を増やために、コイル状に形成されているが、直線状などの他の形態を採用することを許容する。
　発熱ユニット３０は、発熱体３１の部分で折り返すＵ字状の形態をなし、発熱体３１は第一供給管２１の先端のノズル２８の近傍に配置されることで、ガス供給管２０から供給される媒質ガスＧが漏れなく吹き付けられる。
　発熱体３１は、通電により発熱するものであり、媒質ガスを効率的に分解するために、発熱温度が１５５０～２４００℃とされる。そのために、発熱体３１は、高融点金属として知られるＷ（タングステン），Ｍｏ（モリブデン），Ｚｒ（ジルコニウム），Ｔａ（タンタル），Ｖ（バナジウム），Ｎｂ（ニオブ），Ｈｆ（ハフニウム）の群の中から選ばれる一つ又は二つ以上の金属元素を含む材料からなる。この材料としては、当該金属元素からなる純金属、合金又は金属の炭化物を選択でき、当該金属元素の中では、Ｍｏ，Ｗ，Ｚｒ，Ｔａの群の中から選ばれる一つ又は二つ以上の金属元素を含む材料が好ましい。
　リード３３は、電気抵抗の小さい材質、例えば銅、アルミニウム、これらの合金などをから構成される。
　なお、本実施形態では、発熱ユニット３０として通電により加熱されるものとしたが、媒質ガスＧを分解できる限り、本発明における発熱体の発熱方法は通電加熱に限定されるものではない。
［シリンダ４０］
　シリンダ４０は、図１に示すように、第一シリンダ４１と、第二シリンダ４５と、を備えている。第一シリンダ４１は通過窓１７に下端が挿入されることで上部チャンバ１５に立設され、また、第二シリンダ４５は第一シリンダ４１に隣接して下端がその上面に接触して上部チャンバ１５に立設される。
　第一シリンダ４１は、シリンダ本体４２と、シリンダ本体４２の内部に設けられる減圧室４３と、を備える。前述したように、シリンダ本体４２は上部チャンバ１５の通過窓１７を貫通しており、ガス供給管２０の第一供給管２１が減圧室４３を昇降することで、第一供給管２１が成膜室１１に対して進退される。減圧室４３は、第一ピストン２４よりも下方の領域を占め、第一供給管２１の昇降に伴って、第二供給管２３はその容積が連続的に変化する。このとき、シリンダ本体４２は、ガス供給管２０の昇降移動をガイドする機能も果たす。
　シリンダ本体４２には、減圧室４３とシリンダ本体４２の外部とを連通する排気口４４が設けられており、この排気口４４は、図示を省略する排気ポンプと接続されている。遮蔽ゲート１８が閉じられていることを前提として、この排気ポンプを動作させると、減圧室４３は減圧状態、好ましくは真空状態（例えば、２×１０－２～８×１０－２Ｔｏｒｒ程度）とされる。ガス供給管２０が待機位置Ｐ３にいるときには、第一ガス流路２６はシリンダ４０の減圧室４３と連通しており、減圧室４３が減圧されると、第一ガス流路２６が減圧状態とされる。
　第二シリンダ４５は、シリンダ本体４６と、シリンダ本体４２の内部に設けられる貯留室４７と、シリンダ本体４６の表裏を貫通する給気口４８と、を備える。貯留室４７は、第二ピストン２５よりも下方の領域を占め、ガス供給管２０の第二供給管２３が貯留室４７を昇降することで、その容積が連続的に変化する。このとき、シリンダ本体４２は、ガス供給管２０の昇降移動をガイドする機能も果たす。
　給気口４８には媒質ガスＧを貯える原料タンク２９との間を接続する配管４９が接続されており、原料タンク２９に貯えられた媒質ガスＧは、開閉弁Ｖ１の開閉動作に応じて、貯留室４７に供給される。
　減圧室４３及び貯留室４７の容積は、ガス供給管２０が成膜開始位置Ｐ１にあるときに最も小さく（図３（ａ））、ガス供給管２０が待機位置Ｐ３に（図２（ｂ））あるときには最も大きくなる。
［成膜手順］
　次に、成膜装置１を用いて容器Ｐにバリア膜を形成する一連の手順の一例を、図２～図４をも参照して説明する。なお、図２～図４には、成膜装置１の一部の要素の記載を省略している。
［容器供給工程（図２（ａ），図５ Ｓ１０１）］
　上工程で成形された容器Ｐが成膜装置１に搬送されると、上部チャンバ１５から十分に退避した位置で待機した下部チャンバ１３の成膜室１１に容器Ｐが収容された後に、下部チャンバ１３が上部チャンバ１５に突き合せられ、成膜室１１が外部に対して気密に保持される。
　このときには、ガス供給管２０は、真空チャンバ１０から退避した待機位置Ｐ３に置かれており、減圧室４３及び貯留室４７は最も広い状態とされている。また、遮蔽ゲート１８は第一シリンダ４１の開口を閉じており、減圧室４３は排気口４４を除いて閉じた空間をなしている。
　また、このときには、図示を省略する排気ポンプにより、減圧室４３を通じてガス供給管２０（第一ガス流路２６及び第二ガス流路２７）は真空引きＶａｃされている。この真空引きＶａｃは次の工程まで継続される。
［真空引き＋ガス掃気工程（図２（ｂ），図５ Ｓ１０３）］
　次に、図示を省略する排気ポンプを動作させ、成膜室１１を真空引きＶａｃして成膜に備える。この真空引きＶａｃと同時に、原料タンク２９に貯えられている媒質ガスＧを第二シリンダ４５の貯留室４７に向けて供給する。供給された媒質ガスＧは、第二供給管２３、連結管２２及び第一供給管２１を順に通過する。第一供給管２１は、先端に位置するノズル２８が遮蔽ゲート１８により閉じられているので、供給された媒質ガスＧは減圧室４３に含まれていた空気を押し出すようにして、排気口４４を通じて系外に排出される。継続的にこの真空引きＶａｃと媒質ガスＧの供給を並行して行うことにより、減圧室４３の内部は媒質ガスＧにより掃気され、空気の残存を極めて低くできる。
［ゲート開＋ノズル下降（図２（ｃ），図５ Ｓ１０５）］
　真空引きＶａｃと媒質ガスＧの供給を所定時間だけ並行して行った後に、遮蔽ゲート１８を開くと同時に、ガス供給管２０の下降を開始する。ガス供給管２０の下降は、成膜開始位置Ｐ１（図３（ａ））に達するまで行われる。また、遮蔽ゲート１８を開くと同時に、第一シリンダ４１及び第一供給管２１からの真空引きを止めるとともに、真空チャンバ１０に接続された排気ポンプにより、成膜室１１の内部の真空引きＶａｃに切り替える。成膜室１１に加えて第一シリンダ４１の減圧室４３及び第一供給管２１の第一ガス流路２６も真空引きされる。この時点でも、媒質ガスＧの供給は継続される。
　シリンダ４０の内部が減圧排気されると、ガス供給管２０を下降させて第一供給管２１を成膜室１１に収容される容器Ｐの内部に挿入する。このときも、成膜室１１の内部が所望する真空度に達するまで、排気ポンプによる排気は続けられる。このときの真空度は、１０－１～１０－５Ｔｏｒｒ程度である。
　なお、シリンダ４０の減圧室４３の内部の排気は、真空引き工程よりも前の給びん工程又は真空チャンバ閉工程において行ってもよい。このときの真空度は、上記した成膜室１１の真空度と同様に１０－１～１０－５Ｔｏｒｒ程度とされる。
［ノズル下降完了＋成膜開始（図３（ａ），図５ Ｓ１０７）］
　成膜開始位置Ｐ１に達するまでガス供給管２０を下降し、かつ、成膜室１１が所望する真空度に達すると、図示を省略する電源から電力を供給して発熱ユニット３０の発熱体３１を発熱させる。
　発熱ユニット３０に電力を供給することにより、成膜装置１は待機時又は待機状態から成膜時又は成膜状態に移行する。これと同時にガス供給管２０は待機位置Ｐ３に向けて上昇し始める。原料タンク２９からの媒質ガスＧの供給を係属しており、貯留室４７に供給された媒質ガスＧが、第二供給管２３、連結管２２及び第一供給管２１の順に通って、容器Ｐの内部に吹き込まれる。吹き込まれる媒質ガスＧは、発熱体３１を通過する際に発熱体３１に接触するので、媒質ガスＧが分解して化学種が生成され、容器Ｐの内表面に化学種を到達させることによってバリア膜が形成される。成膜が行われている間、真空排気は継続される。
［成膜完了（図３（ｂ），図５　Ｓ１０９）］
　ガス供給管２０が成膜完了位置Ｐ２に達したならば、発熱ユニット３０への電力の供給を止める。ただし、媒質ガスＧの供給と排気ポンプの動作（Ｖａｃ）は継続される。媒質ガスＧの供給を続けることにより、成膜後にも媒質ガスＧが発熱体３１に吹き付けられることにより、発熱体３１が空気に触れるのを防止できる。
　発熱ユニット３０への電力の供給を止めることにより、成膜が完了し、成膜装置１は成膜時又は成膜状態から待機時又は待機状態に移行する。
［ノズル上昇完＋ゲート閉（図３（ｃ），図５　Ｓ１１１）］
　成膜完了後に、ガス供給管２０をさらに退避させ、待機位置Ｐ３に達したならば、遮蔽ゲート１８を閉じる。第一ピストン２４と第一供給管２１の内壁面が互いに密着されているので、第一シリンダ４１の減圧室４３は排気口４４を除いて閉じた空間になる。
　媒質ガスＧの供給及び成膜室１１の真空引きＶａｃはこの時点でも継続する。
［チャンバ大気開放（図４（ａ），図５ Ｓ１１３）］
　遮蔽ゲート１８を閉じたならば、真空チャンバ１０の成膜室１１を大気に開放する。
　成膜室１１の真空引きＶａｃは、大気開放をする前に止めるが、媒質ガスＧの供給は継続して行われる。ただし、減圧室４３及び貯留室４７の圧力上昇を回避するために、ガス供給管２０（第一供給管２１，第二供給管２３）の真空引きＶａｃを行う。
［容器排出（図４（ｂ），図７ Ｓ１１５）］
　下部チャンバ１３を必要な位置まで下降させてから、バリア膜が形成された容器Ｐは、下工程に向けて適宜の搬送手段で移送され、成膜装置１は、次の処理対象である容器Ｐが移送されてくるまで、待機状態となる。待機状態において、減圧室４３は真空引きＶａｃが継続される。
［作用及び効果］
　次に、成膜装置１が奏する効果を説明する。
　はじめに、成膜装置１によれば、発熱体３１に常に媒質ガスＧを吹き付けることができるので、発熱体３１の酸化、窒化による劣化を防止することができる。
　ここで、成膜装置１は、第一供給管２１が成膜室１１を進退するために相当のストロークだけ鉛直方向に直線往復運動をする。位置が固定される原料タンク２９を用いる場合、原料タンク２９から第一供給管２１に繋がるガスの供給径路には、この直線往復運動を吸収する部位が必要になる。樹脂などの可撓性の素材からなる管を螺旋状に巻き回した配管を第一供給管２１と原料タンク２９の間に用いれば、直線往復運動を吸収することができる。しかし、第一供給管２１は、真空引きされる減圧室４３に配置されるので、第一供給管２１に接続される可撓性素材からなる配管は、真空引きされる減圧室４３に少なくとも一部が置かれることになる。可撓性素材は真空引きの環境において気密性が十分とは言えないために、媒質ガスＧは配管の外部に漏れ出ることになる。これでは、容器Ｐの内部への媒質ガスＧの供給を満足に行えなくなる。そこで、本実施形態は、可撓性素材を用いることなく、直線往復運動を吸収する構造を採用した。
　すなわち、本実施形態のガス搬送部５は、ガス供給管２０を第一供給管２１と第二供給管２３に区分するとともに、第二供給管２３への媒質ガスＧの供給を、第二供給管２３が昇降する第二シリンダ４５を介して行うことにした。つまり、第二供給管２３と第二シリンダ４５は、ピストン－シリンダ機構のように振る舞うものであるから、金属材料などの剛性が高く通気性を有しない素材で作製できるので、可撓性素材を用いる必要がない。第二供給管２３に連なる第一供給管２１及び第一供給管２１を収容する第一シリンダ４１も同様である。
　しかも、本実施形態は第一供給管２１と第二供給管２３が折り返された形態をなしているので、成膜装置１の鉛直方向の寸法を小さく抑えることができる。さらに、成膜装置１は、第二供給管２３を収容する第二シリンダ４５を上部チャンバ１５の上に固定することができるので、第二シリンダ４５を支持する格別の部材を設ける必要がないのに加え、ガス搬送部５をコンパクトに収めることができる。
　次に、成膜装置１によれば、ガス供給管２０の第一ガス流路２６及び第二ガス流路２７が閉塞するのを未然に防ぐことができる。
　つまり、バリア膜を成膜した後に真空チャンバ１０を大気に開放すると、ガス供給管２０や真空チャンバ１０内に付着したバリア膜と同等の成分の表面から微小な剥離片であるパーティクルが生じ、第一ガス流路２６及び第二ガス流路２７に侵入して閉塞し得る。また、媒質ガスＧが大気中の酸素や水分と反応して化合物を生成し得る場合には、この化合物が上記のパーティクルと同様に、ガス流路を閉塞させる要因となる。
　ところが、成膜装置１によれば、待機時に第一ガス流路２６及び第二ガス流路２７が真空引きされているので、パーティクル、化合物が第一ガス流路２６及び第二ガス流路２７に侵入しない。
　以上の通りであり、成膜装置１によれば、バリア膜の成膜開始位置Ｐ１に必要なガス供給管２０を健全な状態に維持することができる。したがって、成膜装置１によれば、ガス供給管２０の閉塞に対するメンテナンスの頻度が低くなり、長期間に亘る連続運転を保障できる。
　次に、成膜装置１によれば、発熱ユニット３０が窒素、酸素などと反応することによる破損を防ぐことができる。
　発熱ユニット３０は、バリア膜の成膜中に１０００℃を超える高温になるので、成膜を終えて通電を停止したとしても、相当の高温を維持してしまう。したがって、この高温状態の発熱ユニット３０が大気に触れると、発熱ユニット３０の表面近傍が大気中の主に窒素、酸素と反応して、本来の機能を失う破損の状態に到るおそれがある。
　ところが、成膜装置１によれば、成膜の後に、発熱ユニット３０はガス供給管２０とともに真空排気されている減圧室４３に収容されるので、窒素、酸素などとの反応が抑制され、健全な状態に維持することができる。したがって、成膜装置１によれば、発熱ユニット３０に対するメンテナンスの頻度が低くなり、長期間に亘る連続運転を保障できる。
　次に、成膜装置１によれば、ガス供給管２０の第一ガス流路２６を減圧する手段として、減圧室４３を有するシリンダ４０を設け、この減圧室４３と連通する第一ガス流路２６を介して減圧室４３を減圧する。そして、このシリンダ４０は位置が固定されているために、減圧を行うための機構を簡易なものにできる。しかも、シリンダ４０は、ガス供給管２０の昇降移動を行うガイドとして機能するので、他にガス供給管２０をガイドする機構を設ける必要がない。さらに、減圧室４３は、ガス供給管２０が昇降移動するのに必要な最小限のスペースがあれば足りるので、ガス流路２６を減圧するのに必要な時間を抑えることができる。さらに、シリンダ４０は、ガス供給管２０を収容するだけの最小の空間があれば足り、このためシリンダ４０内の減圧室４３の減圧状態の維持が容易である。
　また、成膜装置１は、第一シリンダ４１が上部チャンバ１５に取り付けられており、減圧室４３が成膜室１１に連通している。このように、成膜装置１は、真空チャンバ１０に第一供給管２１が進退可能に収容される第一シリンダ４１が、配管を介することなく直接的に接続されているので、装置の構成を簡易にかつコンパクトにできる。
　以上、本発明の好適な形態を説明したが、本発明の主旨を逸脱しない限り、上記実施形態で挙げた構成を取捨選択したり、他の構成に適宜変更したりすることができる。
　また、以上の実施形態では、発熱ユニット３０への電力の供給を止めて成膜を終了しても、媒質ガスＧの供給を継続しているが、ガス供給管２０への媒質ガスＧの供給を止めることができる。ただし、発熱ユニット３０への電力の供給を止めた後でも発熱ユニット３０は高温域にあるので、媒質ガスＧを発熱体３１に吹き付けて発熱体３１の酸化などを防止できるので、媒質ガスＧの供給を継続することが好ましい。もっとも、酸化などが生じない程度に発熱体３１を冷却することができるのであれば、成膜を終了した後の媒質ガスＧの供給を止めることもできる。
　また、以上の実施形態では成膜室１１と減圧室４３を仕切るのに揺動式の遮蔽ゲート１８を用いた例を示したが、スライド式の遮蔽ゲートを用いることもできる。
　また、以上の実施形態では、ガス供給管２０が昇降移動するのに必要な最小限のスペースに留めているシリンダ４０を説明したが、本発明はこれに限定されず、ガス供給管２０に対して余裕を有するシリンダとしてもよい。ただし、減圧室４３は、必要以上に広くなると、減圧排気するのに時間を要してしまうので、できる限り容積を小さくすることが好ましい。成膜される容器Ｐのサイズによって異なるが、減圧室４３は成膜室１１と容積が同等であるか又は小さくするのが好ましい。
　また、以上の実施形態では、第一供給管２１と第二供給管２３は、互いに連なる連結管２２の部分で反転している。これは、成膜装置１の鉛直方向の寸法を抑える上で好ましいといえるが、本発明は、第一供給管２１と第二供給管２３を直線状に繋ぐことを排除するものではない。
　また例えば、本発明におけるに用いる容器Ｐを構成する樹脂は任意であり、例えば、ポリエチレンテレフタレート樹脂（ＰＥＴ）、ポリブチレンテレフタレート樹脂、ポリエチレンナフタレート樹脂、ポリエチレン樹脂、ポリプロピレン樹脂（ＰＰ）、シクロオレフィンコポリマー樹脂（ＣＯＣ、環状オレフィン共重合）などが掲げられる。
　また、本発明における容器の用途は任意であり、例えば、水、茶飲料、清涼飲料、炭酸飲料又は果汁飲料などの飲料、液体、粘体、粉末又は固体状の食品などを収容する容器に広く適用することができる。
　また、バリア膜の材質も任意であり、媒質ガスＧを用いてＣＶＤ法により成膜し得る物質、典型的には炭素膜、シリカ膜、アルミナ膜などの種々の材質を適用できる。
　炭素膜として、具体的には非晶質カーボン膜があり、これは、ダイヤモンド成分（炭素原子の結合がＳＰ３結合）とグラファイト成分（炭素原子の結合がＳＰ２結合）、ポリマー成分（炭素原子の結合がＳＰ１結合）が混在した非晶質状の構造を有する炭素膜のことである。非晶質カーボン膜は、それぞれの炭素原子の結合成分の存在比率の変化により硬度が変化し、硬質の炭素膜及び軟質の炭素膜を含むものをいう。また、水素が含まれる水素化非晶質カーボンも含まれる。さらに、硬質の炭素膜には、ＳＰ３結合を主体にした非晶質なＤＬＣ膜も含まれる。
　また、他のバリア膜としては、ＳｉＯｘ膜、ＡｌＯｘ膜、水素含有ＳｉＮｘ膜、水素含有ＤＬＣ膜、水素含有ＳｉＯｘ膜、水素含有ＳｉＣｘＮｙ膜などを用いることができる。
１　　　成膜装置
３　　　成膜部
５　　　ガス搬送部
１０　　真空チャンバ
１１　　成膜室
１３　　下部チャンバ
１４　　出入口
１５　　上部チャンバ
１６　　排気通路
１７　　通過窓
１８　　遮蔽ゲート
２０　　ガス供給管
２１　　第一供給管
２２　　連結管
２３　　第二供給管
２４　　第一ピストン
２５　　第二ピストン
２６　　第一ガス流路
２７　　第二ガス流路
２８　　ノズル
２９　　原料タンク
３０　　発熱ユニット
３１　　発熱体
３３　　リード
４０　　シリンダ
４１　　第一シリンダ
４２　　シリンダ本体
４２ｈ　　開口
４３　　減圧室
４４　　排気口
４５　　第二シリンダ
４６　　シリンダ本体
４７　　貯留室
４８　　給気口
４９　　配管
Ｇ　　　媒質ガス
Ｐ　　　容器
Ｐ１　　成膜開始位置
Ｐ２　　成膜完了位置
Ｐ３　　待機位置

Claims (8)

  1. 　ガスバリア性膜が形成される容器を収容する成膜室を有し、前記ガスバリア性膜の成膜時に前記成膜室が真空状態とされるチャンバと、
    　前記ガスバリア性膜を成膜するのに用いられる媒質ガスを前記容器の内部に導くガス流路を有し、その軸線方向に沿って昇降移動するガス供給管と、
    　前記ガス供給管がその内部を昇降するシリンダと、
    　電力が供給されることによって発熱する発熱体と、を備え、
    　前記ガス供給管は、
    　前記成膜室を進退するとともに、内部に第一ガス流路を有し、先端から前記媒質ガスを前記発熱体に向けて吐出する第一供給管と、
    　内部に前記第一ガス流路と連通する第二ガス流路を有し、前記第一供給管と連なる第二供給管と、を備え、
    　前記シリンダは、
    　前記第一供給管が内部を昇降するとともに、前記第一ガス流路と連通する減圧室を有し、前記チャンバに固定される第一シリンダと、
    　前記第二供給管が内部を昇降するとともに、前記第二ガス流路と連通する貯留室を有する第二シリンダと、を備え、
    　前記貯留室に供給された前記媒質ガスが、前記第二供給管及び前記第一供給管の順に通って、前記容器に供給される、
    ことを特徴とする成膜装置。
  2. 　前記第一供給管に支持される発熱ユニットを備え、
    　前記発熱ユニットは、
    　電力が供給されることにより発熱する前記発熱体と、
    　前記発熱体に電気的に接続される一対のリードと、を有し、
    　前記発熱体は、前記第一供給管の前記先端の近傍に配置される、
    請求項１に記載の成膜装置。
  3. 　前記第二シリンダは、
    　前記第一シリンダに隣接して前記チャンバに固定される、
    請求項１又は請求項２に記載の成膜装置。
  4. 　前記第一供給管は、
    　前記ガスバリア性膜の成膜を行わない待機時に、前記第一シリンダに収容される長さがＬ１の先端部と、
    　前記先端部に連なり、前記成膜時に前記第一シリンダに収容される長さがＬ２の後端部と、からなり、
    　前記第二供給管２３の長さをＬ３とすると、
    　Ｌ１≦Ｌ２　及び　Ｌ１≦Ｌ３を満足する、
    請求項１～請求項３のいずれか一項に記載の成膜装置。
  5. 　前記第一供給管は、
    　前記ガスバリア性膜の成膜を行わない待機時に、前記成膜室から退避して前記第一シリンダに収容されるとともに、前記第一ガス流路が真空引きされる、
    請求項１～請求項４のいずれか一項に記載の成膜装置。
  6. 　前記第一供給管が前記成膜室から退避すると、前記成膜室と前記減圧室の連通を閉じる遮蔽ゲートを備える、
    請求項１～請求項５のいずれか一項に記載の成膜装置。
  7. 　前記ガスバリア性膜の成膜を終えた後の待機時に、
    　所定の期間だけ継続して、前記媒質ガスが前記ガス供給管を介して前記成膜室に供給される、
    請求項５又は請求項６に記載の成膜装置。
  8. 　前記第一供給管と前記第二供給管は、互いに連なる部分で反転する、
    請求項１～請求項７のいずれか一項に記載の成膜装置。
PCT/JP2015/005018 2015-10-01 2015-10-01 成膜装置 WO2017056133A1 (ja)

Priority Applications (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
PCT/JP2015/005018 WO2017056133A1 (ja) 2015-10-01 2015-10-01 成膜装置
JP2017542508A JP6535384B2 (ja) 2015-10-01 2015-10-01 成膜装置
EP15905288.5A EP3358040B1 (en) 2015-10-01 2015-10-01 Film-forming device

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
PCT/JP2015/005018 WO2017056133A1 (ja) 2015-10-01 2015-10-01 成膜装置

Publications (1)

Publication Number Publication Date
WO2017056133A1 true WO2017056133A1 (ja) 2017-04-06

Family

ID=58422812

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PCT/JP2015/005018 WO2017056133A1 (ja) 2015-10-01 2015-10-01 成膜装置

Country Status (3)

Country Link
EP (1) EP3358040B1 (ja)
JP (1) JP6535384B2 (ja)
WO (1) WO2017056133A1 (ja)

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2013099960A1 (ja) * 2011-12-27 2013-07-04 麒麟麦酒株式会社 薄膜の成膜装置
JP2013133494A (ja) * 2011-12-27 2013-07-08 Kirin Brewery Co Ltd 薄膜の原料ガス供給機構
JP2013534565A (ja) * 2010-06-07 2013-09-05 カーハーエス コーポプラスト ゲーエムベーハー 工作物プラズマ処理装置

Family Cites Families (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5308649A (en) * 1992-06-26 1994-05-03 Polar Materials, Inc. Methods for externally treating a container with application of internal bias gas
US5565248A (en) * 1994-02-09 1996-10-15 The Coca-Cola Company Method and apparatus for coating hollow containers through plasma-assisted deposition of an inorganic substance
FR2872718B1 (fr) * 2004-07-08 2006-10-20 Sidel Sa Sa Procede de traitement d'un recipient comportant des phases de pompage a vide et machine pour sa mise en oeuvre

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2013534565A (ja) * 2010-06-07 2013-09-05 カーハーエス コーポプラスト ゲーエムベーハー 工作物プラズマ処理装置
WO2013099960A1 (ja) * 2011-12-27 2013-07-04 麒麟麦酒株式会社 薄膜の成膜装置
JP2013133494A (ja) * 2011-12-27 2013-07-08 Kirin Brewery Co Ltd 薄膜の原料ガス供給機構

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
See also references of EP3358040A4 *

Also Published As

Publication number Publication date
JP6535384B2 (ja) 2019-06-26
EP3358040A4 (en) 2019-03-27
EP3358040B1 (en) 2019-11-27
JPWO2017056133A1 (ja) 2018-06-28
EP3358040A1 (en) 2018-08-08

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP2007050898A (ja) 成膜容器の製造方法およびその製造装置
JP4383402B2 (ja) バリヤ効果材料を被覆した容器、その製造方法および装置
KR20160115769A (ko) 성막 장치 및 성막 방법 및 기억 매체
KR101434345B1 (ko) 성막 방법 및 성막 장치
US6488889B1 (en) Process and system for evacuating a plasma sterilization reactor
TWI522282B (zh) Film forming device
US10535501B2 (en) Film forming apparatus, film forming method and non-transitory storage medium
JP2014199856A (ja) 縦型熱処理装置の運転方法及び記憶媒体並びに縦型熱処理装置
KR102638452B1 (ko) 클리닝 방법, 반도체 장치의 제조 방법, 프로그램 및 기판 처리 장치
JP6625656B2 (ja) 成膜装置
JP4542807B2 (ja) 成膜方法および成膜装置、ならびにゲート絶縁膜の形成方法
JP6535384B2 (ja) 成膜装置
JP6578001B2 (ja) 成膜装置及び成膜方法
JP4854983B2 (ja) プラズマｃｖｄ成膜装置及びガスバリア性を有するプラスチック容器の製造方法
JP2006160269A (ja) プラズマｃｖｄ成膜装置及びガスバリア性を有するプラスチック容器の製造方法
JP3880797B2 (ja) ダイヤモンドライクカーボン膜の製膜装置
JP2005101361A (ja) 基板処理装置のクリーニング方法
JP2005113202A (ja) プラズマｃｖｄ成膜装置
JPH1079377A (ja) 成膜・改質集合装置
JP3935428B2 (ja) 成膜方法および成膜装置
JP2004107689A (ja) ダイヤモンド状炭素膜形成方法及び製造装置
JP2006335379A (ja) 被膜を備える合成樹脂製容器と、合成樹脂製容器に被膜を形成する方法及び装置
JP2006299332A (ja) プラズマｃｖｄ成膜装置及びバリア性プラスチック容器の製造方法
JP2007073539A (ja) 成膜方法およびプラズマ発生方法、基板処理装置
JP2006124739A (ja) プラズマｃｖｄ法成膜装置

Legal Events

Date Code Title Description
121 Ep: the epo has been informed by wipo that ep was designated in this application

Ref document number: 15905288

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1

ENP Entry into the national phase

Ref document number: 2017542508

Country of ref document: JP

Kind code of ref document: A

NENP Non-entry into the national phase

Ref country code: DE