專利名稱：等離子體cvd薄膜形成設(shè)備以及制造鍍覆有cvd薄膜的塑料容器的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種形成等離子體CVD薄膜的設(shè)備，該設(shè)備利用CVD(化學(xué)氣相淀積、化學(xué)氣相生長)方法在一塑料容器外表面和內(nèi)表面的至少之一上鍍覆CVD薄膜—尤其是DLC薄膜(類金剛石碳膜)，并且，本發(fā)明還涉及一種制造鍍覆有CVD薄膜的塑料容器的方法。
背景技術(shù)：
舉例來講，特開平8-53117號日本專利公開文件介紹了一種氣相淀積設(shè)備，其采用了CVD方法—尤其是等離子CVD方法，用于在一塑料容器的內(nèi)表面上蒸鍍一CLD薄膜，以改善容器的阻氣透性等特性。另外，特開平10-258825號日本專利公開文件介紹了一種大批量制造鍍覆有DLC薄膜的塑料容器的設(shè)備、以及制造這種容器的方法。此外，特開平10-226884號日本專利公開文件披露了一種用于制造鍍覆有DLC薄膜的塑料容器的設(shè)備，該設(shè)備能不出現(xiàn)色斑地對一種容器鍍覆DLC薄膜，其中的容器具有從外表面突伸向外側(cè)的突起部，該專利文件還包括了制造此種容器的方法。
在上述的各個公開文件中，一外電極為中空的形狀，其被制成容納著一個容器，該中空形狀的自由空間與其內(nèi)容納的容器的外部形狀大體上是類似的。也就是說需要對外電極自由空間的內(nèi)壁面進(jìn)行處理，以使得塑料容器的整個外壁面都基本上與外電極自由空間的內(nèi)壁面保持平面接觸。使外電極自由空間的內(nèi)壁面與塑料容器的整個外壁面基本上保持平面接觸的原因在于要向塑料容器的內(nèi)壁面均勻地施加自偏置電壓。如果在某一部位處外電極的內(nèi)壁面與塑料容器的外壁面相互分離開，則在塑料容器內(nèi)壁面的分離部位處就未施加任何自偏壓。因而，在等離子體發(fā)火激發(fā)過程中，氣源等離子體基離子將不會強(qiáng)烈地撞擊到容器的內(nèi)壁面上，從而無法獲得良好的DLC膜，薄膜的質(zhì)量也變得不均勻。另外，如果外電極的內(nèi)壁面和塑料容器的整個外壁面都是相互分開的，則就不能向容器的內(nèi)壁面施加偏壓，從而即使能淀積出均勻的薄膜，該薄膜也并非是優(yōu)良的DLC薄膜。如果不能制備出優(yōu)良的DLC薄膜，則就不能保證具有足夠的阻氣特性。
在上述的專利文件中，內(nèi)電極與用于通入源氣體的管線是共體的，且內(nèi)電極被接地。該內(nèi)電極被制成管道狀，其遠(yuǎn)端上為源氣體設(shè)置了一個端口。
如上所述，對于帶有很多不規(guī)則體的容器—例如絕熱型容器，容器的外壁面與外電極的內(nèi)壁面無法實(shí)現(xiàn)面接觸，從而很難具有足夠的阻氣特性。此外，通過使用順沿著容器形狀的外電極可改善氣體阻隔特性。但是，這就需要進(jìn)行設(shè)計(jì)以將外電極制成分裂開的式樣，且對于容器的每一種形狀都要提供一種分裂式樣。

發(fā)明內(nèi)容
為了解決普通成膜設(shè)備中外電極所存在的問題而提出了本發(fā)明，其中，普通成膜設(shè)備的外電極存在問題是由于要對外電極自由空間內(nèi)壁面的形狀進(jìn)行限制所致。也就是說，本發(fā)明的一個目的是提供一種等離子體CVD薄膜成形設(shè)備，其向由外電極內(nèi)壁面與容器內(nèi)壁面相互分離而形成的空間內(nèi)輸送一種位于容器外部的氣體，由此，在CVD成膜過程中，被生成為等離子體的該容器外氣體能作為導(dǎo)電體，向容器的外壁面?zhèn)鲗?dǎo)高頻能量，從而獲得了這樣的狀態(tài)——該狀態(tài)接近于外電極內(nèi)壁面與塑料容器外壁面保持面接觸時的狀態(tài)，這樣就可以向容器的內(nèi)壁面施加一個均勻的自偏電壓。也就是說，本發(fā)明的一個目的是提供一種等離子體CVD薄膜形成設(shè)備，其通過引入一種容器外氣體，能在容器的壁面上形成均勻而優(yōu)良的CVD薄膜。此外，按照該等離子體CVD薄膜成形設(shè)備的設(shè)計(jì)，本發(fā)明的一個目的是形成一種容器內(nèi)氣體或容器外氣體，這兩種氣體可被選擇作為源氣體或放電氣體，由此可僅在容器的內(nèi)表面或外表面上形成CVD薄膜，或者也可在容器的內(nèi)外表面上都形成CVD薄膜。另外，在容器內(nèi)氣體或容器外氣體被形成為放電氣體的情況下，本發(fā)明的一個目的是通過利用被生成為等離子體的放電氣體，可對塑料容器壁面上的等離子表面執(zhí)行改造。
另外，本發(fā)明的一個目的是提供一種等離子體CVD薄膜成形設(shè)備，用于將一外電極的自由空間制成這樣的形狀當(dāng)塑料容器被放入到該空間內(nèi)時，其具有一個部分與塑料容器的外表面是分開，這樣，使用一種類型的外電極就能為多種類型的塑料容器形成CVD薄膜。也就是說，外電極內(nèi)壁面的形狀并非必須要取決于容器外表面的形狀。
本發(fā)明的一個目的是提供一種等離子體CVD薄膜成形設(shè)備，用于將一外電極的自由空間制成這樣的形狀當(dāng)塑料容器被放入到其中時，自由空間的內(nèi)壁面順沿著塑料容器底部的形狀與其接觸，由此從外電極向塑料容器的底部直接施加高頻能量，同時，利用被生成為等離子體的容器外氣體作為傳輸介質(zhì)，向塑料容器上除底部之外的其余部分施加高頻能量。按照這種方式，實(shí)現(xiàn)了這樣的優(yōu)點(diǎn)外電極自由空間的形狀并不一定要依賴于容器的形狀，同時，可充分地保持容器底部的阻氣特性。另外，本發(fā)明的一個目的是防止外電極在容器縱向上的尺寸變大。
此外，本發(fā)明的一個目的是將外電極的自由空間制成這樣的形狀當(dāng)塑料容器被放置到其中時，其內(nèi)壁面順沿著塑料容器底部和主體部的形狀與容器接觸，由此獲得了這樣的優(yōu)點(diǎn)外電極自由空間的形狀并不一定要取決于容器的形狀，同時，還能充分地保持容器底部和主體部的阻氣特性。
另外，按照本發(fā)明的成膜設(shè)備，在制于容器底部和主體部的CVD薄膜或制于容器底部的CVD薄膜比容器其它部位薄膜厚的情況下，本發(fā)明的一個目的是將與容器其它部分接觸的外電極內(nèi)壁面設(shè)置成與高頻能量隔離的狀態(tài)，從而使施加到容器底部和主體部、或底部上的自偏壓變小，這樣就可使薄膜的厚度分布變得均勻。
本發(fā)明的設(shè)備通過將位于容器外部的容器外氣體生成為等離子體而獲得了一種高頻能量傳導(dǎo)體。在該系統(tǒng)中，位于外電極周圍的電場變得很強(qiáng)，因而，釋放到容器內(nèi)部的等離子體能量也變得很強(qiáng)。在另一方面，則會出現(xiàn)這樣的情況受容器形狀的影響，容器外部的電場很弱，從而，外部放電能量是不足的。因而，本發(fā)明的一個目的是在外電極外壁面的外周設(shè)置磁場發(fā)生裝置，由此，甚至在上述情況下也能增強(qiáng)位于容器外側(cè)的等離子體密度。本發(fā)明的一個目的是提供該磁場發(fā)生裝置，由此可確保提高CVD薄膜在容器外表面上的形成速度、或促進(jìn)對表面執(zhí)行的改造，并能改善容器的外表面。另外，本發(fā)明的一個目的是增大容器內(nèi)部等離子體的密度，這樣就能保證在容器內(nèi)表面上形成CVD薄膜的速度得以提高、或促進(jìn)了對內(nèi)表面執(zhí)行的表面改造，并能改善容器的內(nèi)表面。
另外，本發(fā)明的一個目的是提供一種等離子體CVD薄膜成形設(shè)備，該設(shè)備能基于本發(fā)明的能量釋放機(jī)理同時對多個塑料容器執(zhí)行CVD成膜。
本發(fā)明的一個目的是提供一種制造鍍覆有CVD薄膜的塑料容器的設(shè)備，其用于在塑料容器的內(nèi)表面上形成CVD薄膜，并能用于執(zhí)行等離子體表面改造，其中的表面改造例如是提高塑料容器外表面的抗靜電能力、或改善其對外表面印刷的貼合性。
此外，本發(fā)明的一個目的是提供一種制造鍍覆有CVD薄膜的塑料容器的方法，其用于在塑料容器的外表面上形成CVD薄膜，并能用于執(zhí)行等離子體表面改造，其中的表面改造例如是對塑料容器的內(nèi)表面執(zhí)行滅菌處理、或提高表面的潤濕性。
另外，本發(fā)明的一個目的是提供一種制造鍍覆有CVD薄膜的塑料容器的方法，其用于在塑料容器的外表面和內(nèi)表面上同時形成CVD薄膜。
本發(fā)明的一個目的是提供一種制造鍍覆有CVD薄膜的塑料容器的方法，其能形成CVD薄膜，且使頸部、肩部、以及主體部被制為復(fù)雜形狀的塑料容器具有足夠的阻氣特性，并能以穩(wěn)定的方式在底部處形成CVD薄膜，而不依賴于這樣的狀態(tài)在該狀態(tài)中，容器外氣體被生成為等離子體。另外，本發(fā)明的一個目的是提供一種制造鍍覆有CVD薄膜的塑料容器的方法，該方法能形成優(yōu)良的CVD薄膜，且使頸部和肩部被制為復(fù)雜形狀的塑料容器具有足夠的阻氣特性，并能以穩(wěn)定的方式在底部和主體部處形成CVD薄膜，而不依賴于將容器外氣體生成為等離子體的狀態(tài)。
此外，根據(jù)本發(fā)明的制造方法，其中一個目的在于將與容器部分相接觸的外電極內(nèi)壁面設(shè)定為與高頻能量隔絕，由此降低施加到容器底部和主體部、或容器底部上的自偏壓，從而使薄膜的厚度分布均勻。
本發(fā)明的一個目的是提供一種制造鍍覆有CVD薄膜的塑料容器的方法，其能同時在多個塑料容器的外表面和內(nèi)表面的至少之一上形成CVD薄膜，并能形成CVD薄膜。
另外，本發(fā)明的一個目的是提供一種制造鍍覆有DLC薄膜的塑料容器的方法，該方法屬于本發(fā)明的制造鍍覆有CVD薄膜的塑料容器的方法。
本發(fā)明人作了極大的研究和鉆研來消除如下的限制條件普通CVD薄膜成形設(shè)備的外電極必須被制為中空形狀，該中空形狀被制為容納一容器，中空形狀的自由空間基本上類似于要被容納的容器的外部形狀。之后，本發(fā)明人提出了利用被生成為等離子體的源氣體和放電氣體作為密閉容器內(nèi)能量傳導(dǎo)體的設(shè)計(jì)，其中的密閉容器是通過將外電極的內(nèi)壁面與容器的內(nèi)壁面分離開而形成的，由此，發(fā)現(xiàn)該設(shè)計(jì)能獲得與如下狀態(tài)類似的有利效果容器外壁面與外電極的內(nèi)壁面相互接觸。此外，本發(fā)明人應(yīng)用了該成膜系統(tǒng)，并由此發(fā)現(xiàn)其能為常規(guī)的成膜設(shè)備增加新的功能，從而完成了本發(fā)明。
也就是說，本發(fā)明的等離子體CVD薄膜形成設(shè)備的特征在于包括一外電極，其與一真空腔室共體，該真空腔室具有一用于容納塑料容器的自由空間，真空腔室能按照一定的方式將塑料容器容納在自由空間內(nèi)，以使得塑料容器內(nèi)部的氣體與外部的氣體不會相混；一內(nèi)電極，其可移走地布置在塑料容器的內(nèi)部，并與外電極保持隔絕狀態(tài)；容器內(nèi)氣體引入裝置，其用于將容器內(nèi)氣體引入到塑料容器的內(nèi)部，該氣體是將被生成為等離子體的源氣體或放電氣體；容器外氣體引入裝置，其用于將容器外氣體引入到作為密閉空間的所述自由空間內(nèi)，該氣體是將被生成為等離子體的源氣體或放電氣體；以及高頻能量供應(yīng)裝置，其用于向外電極輸送高頻能量。
本發(fā)明一種形成等離子體CVD薄膜的設(shè)備的特征在于包括一帶有底部的中空形狀的外電極，其具有一用于容納塑料容器的自由空間，當(dāng)塑料容器被放入到自由空間中時，在塑料容器的口部附近，該外電極具有一開孔；一內(nèi)電極，其可移走地布置在塑料容器的內(nèi)部；一蓋板，其具有一口部開孔，用于使塑料容器的口部以緊密接觸的狀態(tài)抵接著一絕緣體、并穿過該絕緣體，從而當(dāng)塑料容器被放入到自由空間中時，容器內(nèi)部的氣體與外部氣體不會相混，所述蓋板支撐著內(nèi)電極，以使得內(nèi)電極與外電極保持絕緣狀態(tài)，內(nèi)電極穿過口部開孔，并進(jìn)一步地密封了所述開孔，以便于將自由空間形成為一個密閉空間；容器內(nèi)氣體引入裝置，其用于將容器內(nèi)氣體引入到塑料容器的內(nèi)部，該氣體是將被生成為等離子體的源氣體或放電氣體；容器外氣體引入裝置，其用于將容器外氣體引入到由所述外電極和所述蓋板形成的密閉空間，該氣體是將被生成為等離子體的源氣體或放電氣體；以及高頻能量供應(yīng)裝置，其用于向外電極輸送高頻能量。
在本發(fā)明的等離子體CVD薄膜成形設(shè)備中，優(yōu)選地是，外電極的自由空間被制成這樣的形狀當(dāng)塑料容器被放入時，其具有一個部分與塑料容器的外表面分離開。
另外，在本發(fā)明的等離子體CVD薄膜成形設(shè)備中，優(yōu)選地是，外電極自由空間的形狀被制成當(dāng)塑料容器被放入到其中時，其內(nèi)壁面順沿著塑料容器底部的形狀與容器接觸。文中所用的“接觸”一詞是指這樣的狀態(tài)基本上達(dá)到了平面接觸，且間隙小于或等于2mm。該2mm的間隙可被看作是容器的成型誤差或外電極的操作誤差。
另外，在本發(fā)明的等離子體CVD薄膜成形設(shè)備中，優(yōu)選地是，外電極自由空間的形狀被制成當(dāng)塑料容器被放入到其中時，其內(nèi)壁面順沿著塑料容器底部和主體部的形狀與容器接觸。
在本發(fā)明的等離子體CVD薄膜成形設(shè)備中，優(yōu)選地是，沿塑料容器底部形狀、或塑料容器底部和主體部形狀與容器相接觸的外電極內(nèi)壁面被設(shè)置成與高頻能量供應(yīng)裝置保持隔絕狀態(tài)。
在本發(fā)明的等離子體CVD薄膜成形設(shè)備中，優(yōu)選地是，在自由空間內(nèi)安裝一塑料容器支撐基座，其包括一絕緣體，該絕緣體沿塑料容器底部的形狀、或底部與主體部的形狀與容器接觸。
此外，在本發(fā)明的等離子體CVD薄膜成形設(shè)備中，優(yōu)選地是，在外電極的外表面上環(huán)周地設(shè)置磁場發(fā)生裝置，該裝置例如為感應(yīng)線圈或永磁體。
在本發(fā)明的等離子體CVD薄膜成形設(shè)備中，優(yōu)選地是，外電極的自由空間被制成這樣的形狀其空間尺寸能同時容納多個塑料容器，蓋板支撐著布置在各個塑料容器中的內(nèi)電極，且容器內(nèi)氣體引入裝置將容器內(nèi)氣體引入到每個塑料容器中。
另外，本發(fā)明提供了一種用于制造鍍覆有CVD薄膜的塑料容器的方法，其特征在于包括步驟在一種容器內(nèi)氣體與一種容器外氣體不會相混的情況下，將塑料容器放入到一外電極的自由空間內(nèi)，并將一內(nèi)電極布置到塑料容器內(nèi)，其中，外電極與一真空腔室是共體的；用一種源氣體填充塑料容器的內(nèi)部，并用一種放電氣體填充自由空間的內(nèi)部；以及向外電極供應(yīng)高頻能量，將源氣體和放電氣體生成為等離子體，以在塑料容器的內(nèi)表面上形成CVD薄膜，以及執(zhí)行等離子體表面改造，其中的表面改造例如是對塑料容器的外表面執(zhí)行防靜電處理、或改善其對外面印刷的貼合性。
本發(fā)明提供了一種用于制造鍍覆有CVD薄膜的塑料容器的方法，其特征在于包括步驟將一塑料容器放入到一帶有底部的、中空形狀的外電極的自由空間內(nèi)，并將塑料容器的口部與設(shè)置在一蓋板上的口部開孔以緊密接觸的狀態(tài)抵接在一起，以使得容器外氣體不會與容器內(nèi)氣體相混，由此，利用外電極和蓋板形成一密閉空間，其中，所述蓋板用于封閉外電極的一個開孔；用一種源氣體填充塑料容器的內(nèi)部，并用一種放電氣體填充密閉空間的內(nèi)部；以及向外電極供應(yīng)高頻能量，將源氣體和放電氣體生成為等離子體，以在塑料容器的內(nèi)表面上形成CVD薄膜，以及執(zhí)行等離子體表面改造，其中的表面改造例如是對塑料容器的外表面執(zhí)行防靜電處理、或改善其對外面印刷的貼合性。
另外，本發(fā)明提供了一種用于制造鍍覆有CVD薄膜的塑料容器的方法，其特征在于包括步驟在一種容器內(nèi)氣體與一種容器外氣體不會相混的情況下，將塑料容器放入到一外電極的自由空間內(nèi)，并將一內(nèi)電極布置到塑料容器內(nèi)，其中，外電極與一真空腔室是共體的；用一種源氣體填充塑料容器的內(nèi)部，并用一種放電氣體填充自由空間的內(nèi)部；以及向外電極供應(yīng)高頻能量，將源氣體和放電氣體生成為等離子體，以在塑料容器的外表面上形成CVD薄膜，以及執(zhí)行等離子體表面改造，其中的表面改造例如是對塑料容器的內(nèi)表面執(zhí)行滅菌處理、或提高表面的潤濕性。
此外，對于本發(fā)明一種用于制造鍍覆有CVD薄膜的塑料容器的方法，其特征在于包括步驟將一塑料容器放入到一帶有底部的、中空形狀的外電極的自由空間內(nèi)，并將塑料容器的口部與設(shè)置在一蓋板上的口部開孔以緊密接觸的狀態(tài)抵接在一起，以使得容器外氣體不會與容器內(nèi)氣體相混，并將一內(nèi)電極布置到塑料容器的內(nèi)部，從而利用外電極和蓋板形成一密閉空間，其中，所述蓋板用于封閉外電極的一個開孔；用一種放電氣體填充塑料容器的內(nèi)部，并用一種原料氣填充密閉空間的內(nèi)部；以及向外電極供應(yīng)高頻能量，將放電氣體和源氣體生成為等離子體，以在塑料容器的外表面上形成CVD薄膜，以及執(zhí)行等離子體表面改造，其中的表面改造例如是對塑料容器的內(nèi)表面執(zhí)行滅菌處理、或提高表面的潤濕性。
本發(fā)明提供了一種用于制造鍍覆有CVD薄膜的塑料容器的方法，其特征在于包括步驟在一種容器內(nèi)氣體與一種容器外氣體不會相混的情況下，將塑料容器放入到一外電極的自由空間內(nèi)，并將一內(nèi)電極布置到塑料容器內(nèi)，其中，外電極與一真空腔室是共體的；用一種源氣體填充塑料容器的內(nèi)部及自由空間的內(nèi)部；以及向外電極供應(yīng)高頻能量，將源氣體生成為等離子體，從而在塑料容器的外表面和外表面上同時形成CVD薄膜。
另外，本發(fā)明提供了一種用于制造鍍覆有CVD薄膜的塑料容器的方法，其特征在于包括步驟將一塑料容器放入到一帶有底部的、中空形狀的外電極的自由空間內(nèi)，并將塑料容器的口部與設(shè)置在一蓋板上的口部開孔以緊密接觸的狀態(tài)抵接在一起，以使得容器外氣體不會與容器內(nèi)氣體相混，并將一內(nèi)電極布置到塑料容器的內(nèi)部，從而利用外電極和蓋板形成一密閉空間，其中，所述蓋板用于封閉外電極的一個開孔；用一種源氣體填充塑料容器的內(nèi)部及密閉空間的內(nèi)部；以及向外電極供應(yīng)高頻能量，將源氣體生成為等離子體，從而在塑料容器的外表面和外表面上同時形成CVD薄膜。
在本發(fā)明的制造鍍覆有CVD薄膜的塑料容器的方法中，優(yōu)選地是，當(dāng)向外電極施加高頻能量時，塑料容器的底部從外電極的內(nèi)壁面接收高頻能量，從而形成自偏電壓，其中，外電極內(nèi)壁面順沿著底部的形狀與其接觸，并且，當(dāng)被生成為等離子體的容器外氣體被作為導(dǎo)電體時，塑料容器的頸部、肩部、以及主體部接收到高頻能量，由此形成自偏壓，從而在塑料容器的內(nèi)側(cè)和外側(cè)引燃等離子體使之發(fā)火。
在本發(fā)明的制造鍍覆有CVD薄膜的塑料容器的方法中，優(yōu)選地是，當(dāng)向外電極施加高頻能量時，塑料容器的底部及主體部從外電極的內(nèi)壁面接收高頻能量，由此形成自偏電壓，其中，外電極內(nèi)壁面順沿著底部和主體部的形狀與其接觸，并且，當(dāng)被生成為等離子體的容器外氣體被作為導(dǎo)電體時，塑料容器的頸部和肩部接收到高頻能量，由此形成自偏壓，從而在塑料容器的內(nèi)側(cè)和外側(cè)引燃等離子體使之發(fā)火。
在本發(fā)明的制造鍍覆有CVD薄膜的塑料容器的方法中，優(yōu)選地是，沿塑料容器底部形狀、或塑料容器底部和主體部形狀與容器相接觸的外電極內(nèi)壁面被設(shè)置成與高頻能量保持絕緣狀態(tài)。
在本發(fā)明的制造鍍覆有CVD薄膜的塑料容器的方法中，優(yōu)選地是，在自由空間內(nèi)安裝有一絕緣體，該絕緣體沿塑料容器底部的形狀、或底部與主體部的形狀與容器接觸，且塑料容器的底部或底部和主體部被設(shè)置成與高頻能量保持絕緣狀態(tài)。
在本發(fā)明的制造鍍覆有CVD薄膜的塑料容器的方法中，優(yōu)選地是，在一種容器內(nèi)氣體與一種容器外氣體不會相混的情況下，將多個塑料容器放入到一外電極的自由空間內(nèi)，并將一內(nèi)電極布置到塑料容器內(nèi)，其中，外電極與一真空腔室是共體的；用一種為源氣體或放電氣體的容器內(nèi)氣體填充各個塑料容器的內(nèi)部，并用原料氣或放電氣體填充自由空間；以及向外電極供應(yīng)高頻能量，并將容器內(nèi)氣體和容器外氣體生成為等離子體，以便同時在多個塑料容器的外表面和內(nèi)表面的至少之一上形成CVD薄膜。
在本發(fā)明的制造鍍覆有CVD薄膜的塑料容器的方法中，優(yōu)選地是，將多個塑料容器放入到一帶有底部的、中空形狀的外電極的自由空間內(nèi)，并將各個塑料容器的口部與設(shè)置在一蓋板上的各個口部開孔抵接在一起，以使得容器外氣體不會與容器內(nèi)氣體相混，并將一內(nèi)電極布置到塑料容器的內(nèi)部，從而利用外電極和蓋板形成一密閉空間，其中，所述蓋板用于封閉外電極的一個開孔；用一種為源氣體或放電氣體的容器內(nèi)氣體填充各個塑料容器的內(nèi)部，并用一種為源氣體或放電氣體的容器外氣體填充密封空間；以及向外電極供應(yīng)高頻能量，并將容器內(nèi)氣體和容器外氣體生成為等離子體，以便同時在多個塑料容器的外表面和內(nèi)表面的至少之一上形成CVD薄膜。
在本發(fā)明的制造鍍覆有CVD薄膜的塑料容器的方法中，優(yōu)選地是，碳?xì)浠衔锘鶜怏w或含Si的碳?xì)浠衔锘礆怏w被用作形成DLC膜(類金剛石碳膜)的所述源氣體，其中的DLC膜作為所述CVD薄膜。
利用根據(jù)本發(fā)明的CVD薄膜形成設(shè)備，能成功地解除對外電極自由空間內(nèi)壁面形狀的限制。也就是說，通過引入位于容器外部的氣體，能在容器外表面上形成均勻而優(yōu)良的CVD薄膜。利用該CVD薄膜形成設(shè)備，通過將容器外氣體或容器內(nèi)氣體選擇為源氣體或放電氣體，不僅可在容器的內(nèi)表面上成功地形成CVD薄膜，而且可在外表面上形成CVD薄膜，或者在內(nèi)外表面上都形成CVD薄膜。另外，在用放電氣體作為容器外氣體或容器內(nèi)氣體的情況下，可利用被生成為等離子體的放電氣體對塑料容器的壁面執(zhí)行等離子體表面改造。另外，在具有減壓吸收面(pressure reducing absorption face)的絕熱容器瓶內(nèi)，同樣能成功地制出薄膜，而無須擔(dān)心外電極內(nèi)壁面與容器外壁面之間的間隙。
此外，本發(fā)明的CVD薄膜成形設(shè)備可使用一種外電極為多種形狀的相關(guān)塑料容器制出CVD薄膜。也就是說，外電極內(nèi)壁面的形狀并不依賴于容器外表面的形狀。
本發(fā)明的CVD薄膜成形設(shè)備具有這樣的優(yōu)點(diǎn)外電極自由空間的形狀被制成當(dāng)塑料容器被放入時，內(nèi)壁面順沿著塑料容器底部的形狀與之接觸；或者被制成這樣的形狀當(dāng)塑料容器被放入時，內(nèi)壁面順沿著塑料容器底部和主體部的形狀與之接觸，因而，外電極自由空間的形狀并不依賴于容器的形狀，同時也能使容器的底部保持足夠的阻氣特性。此外，也能成功地避免使外電極在容器縱向上的尺寸變大。
根據(jù)本發(fā)明的CVD薄膜成形設(shè)備，在外電極外壁面的外周設(shè)置了磁場發(fā)生裝置，以提高等離子體的密度，從而可提高CVD薄膜在容器外表面上的形成速度，并促進(jìn)容器外表面上的表面改造，另外，也能實(shí)現(xiàn)提高CVD薄膜在容器內(nèi)表面上的形成速度、或促進(jìn)對容器內(nèi)表面執(zhí)行的表面改造。
本發(fā)明的CVD薄膜成形設(shè)備可同時在多個塑料容器上形成CVD薄膜。
采用本發(fā)明的制造鍍覆有CVD薄膜的塑料容器的方法，可在塑料容器的內(nèi)表面上形成CVD薄膜，并能對表面執(zhí)行等離子體改造，其中的表面改造例如是對塑料容器的外表面執(zhí)行防靜電處理或改善對外面印刷的貼合性。
另外，根據(jù)本發(fā)明的制造鍍覆有CVD薄膜的塑料容器的方法，可在塑料容器的外表面上形成CVD薄膜，并能對表面執(zhí)行等離子體改造，其中的表面改造例如是對塑料容器的內(nèi)表面執(zhí)行滅菌處理、或改善表面的潤濕性。
此外，采用本發(fā)明的制造鍍覆有CVD薄膜的塑料容器的方法，可在塑料容器的內(nèi)表面與外表面上同時形成CVD薄膜。
采用本發(fā)明的制造鍍覆有CVD薄膜的塑料容器的方法，可在頸部、肩部、以及主體部為復(fù)雜形狀的塑料容器上制出具有足夠阻氣特性的優(yōu)良的CVD薄膜，并可按照穩(wěn)定的方式、不依賴于將容器外氣體生成為等離子體的狀態(tài)地在容器底部上形成CVD薄膜。另外，可在頸部和肩部為復(fù)雜形狀的塑料容器上制出具有足夠阻氣特性的優(yōu)良的CVD薄膜，并可按照穩(wěn)定的方式、不依賴于將容器外氣體生成為等離子體的狀態(tài)地在容器底部和主體部上形成CVD薄膜。
另外，采用本發(fā)明的制造鍍覆有CVD薄膜的塑料容器的方法，可同時在多個塑料容器外表面和內(nèi)表面的至少之一上形成CVD薄膜。
此外，可應(yīng)用本發(fā)明的制造鍍覆有CVD薄膜的塑料容器的方法來制造鍍覆有DLC薄膜的塑料容器。


圖1中的原理圖表示了根據(jù)本發(fā)明的CVD薄膜成形設(shè)備的一種 圖中的附圖標(biāo)號定義如下標(biāo)號1、61、67各指代一位于下部的外電極；2、60、66指代位于上部的外電極；3、62、68指代外電極；4a、4c、10、和63指代絕緣構(gòu)件；4b指代導(dǎo)電構(gòu)件；5指代一蓋板；6指代一薄膜形成腔室；7指代塑料容器；8、53、54、55、64各指代一O型圈；9指代一內(nèi)電極；11、12、13、22、30、33、36、以及41各指代一條管線；14指代一自動匹配裝置(匹配箱)；15指代一高頻能量源(RF能量源)；16、17、18、31、34、40各指代一真空閥；19和35指代質(zhì)量流量控制器；20指代一容器內(nèi)氣體發(fā)生源；21和25各指代一真空泵；27和32各指代一泄漏點(diǎn)；24和28各指代一真空計(jì)；26和29各指代一排氣管；37指代一容器外氣體發(fā)生裝置；38指代容器外氣體引入裝置；39指代高頻能量供應(yīng)裝置；41指代容器內(nèi)氣體引入裝置；49指代吹氣口；標(biāo)號43指代泄氣裝置；44指代排氣裝置；標(biāo)號50指代一永磁體；51指代一感應(yīng)線圈；56指代一容器支撐裝置；65指代舉升裝置；69指代由導(dǎo)電體制成的容器支撐基座；標(biāo)號70指代由絕緣體制成的容器支撐基座。
具體實(shí)施例方式下文將通過多種實(shí)施方式對本發(fā)明作詳細(xì)描述。但本發(fā)明的設(shè)計(jì)形式并不僅限于這些實(shí)施方式。另外，在附圖中，同樣的元件將由相同的標(biāo)號指代。下面將參照圖1到圖11對本發(fā)明的實(shí)施方式進(jìn)行描述。
圖1是一原理圖，表示了在根據(jù)本發(fā)明的CVD成膜設(shè)備基本構(gòu)造中、各元件之間的關(guān)系。本發(fā)明的CVD成膜設(shè)備包括一外電極3，其為帶有底部的中空形狀，用于容納一塑料容器7；一內(nèi)電極9，其可移動地設(shè)置在塑料容器7的內(nèi)部；一蓋板5，其具有一口部開孔52，塑料容器7的口部抵接到該開孔52上，該開孔還支撐著內(nèi)電極9；容器內(nèi)氣體引入裝置41；容器外氣體引入裝置38；以及高頻能量供應(yīng)裝置39，其用于向外電極3輸送高頻能量。
由外電極3、內(nèi)電極9、以及蓋板5形成了一個薄膜形成腔室6，且形成了一個密閉的真空腔室。
在外電極3的內(nèi)部形成了一個自由空間。該空間被作為用于容納待鍍覆塑料容器7的容納空間，其中的容器7例如是用聚對苯二甲酸乙二醇酯樹脂制成的PET瓶。此處，在本發(fā)明中，優(yōu)選地是，外電極3的自由空間被制成這樣的形狀當(dāng)塑料容器7被放入到其中時，其一個部分與塑料容器7的外表面分離開。無需像普通的設(shè)計(jì)方案那樣將外電極3的自由空間制為略大于塑料容器的外部形狀。也就是說，無需將用于容納容器的空間的內(nèi)壁面制為緊鄰地包圍著塑料容器外側(cè)的形狀。因而，用于容納容器的空間的內(nèi)壁面與容器外壁面可部分地分離開，或者完全相互分開。如果力圖象現(xiàn)有技術(shù)中那樣向容器的內(nèi)壁面施加自偏壓，則就必須要使容納空間的內(nèi)壁面與容器的外壁面相互靠近。但是，在本發(fā)明中，用于傳輸高頻能量的措施被設(shè)置為即使壁面之間并不相互靠近也能向容器的壁面施加自偏壓。如下文將要介紹的那樣，通過在容器的外側(cè)生成一種等離子體而形成導(dǎo)電體，由此實(shí)現(xiàn)高頻能量傳輸。為何要施加自偏壓的原因在于這樣可使被生成為等離子體的源氣體的離子撞擊到容器的壁面上，從而形成優(yōu)良的CVD薄膜。
在本發(fā)明中，用于容納容器的空間的內(nèi)壁面與容器外壁面之間的間隙取決于被生成為等離子體的容器外氣體的導(dǎo)電率。但是，舉例來講，對于高度為207mm、厚度為0.3mm、容量為500ml、內(nèi)表面面積為400cm2、且主體部直徑為68.5mm的碳酸飲料型圓PET容器(圖4a所示類型)，該間隙約為2mm到50mm。但上述數(shù)值并不限定本發(fā)明，原因在于該數(shù)值在很大程度上取決于所施加的高頻能量輸出、或容器的形狀和尺寸等指標(biāo)。但是，在并不引入被生成為等離子體的容器外氣體的常規(guī)CVD成膜設(shè)備中，在對類似的容器形成薄膜的情況下，需要將容器容納空間內(nèi)壁面與容器外壁面直徑的間隙設(shè)定為1mm或更小。因而，本發(fā)明的CVD成膜設(shè)備與現(xiàn)有技術(shù)相比存在顯著的區(qū)別。通常情況下，必須要使容器整個外壁面距離容器容納空間內(nèi)壁面的間隙都小于等于1mm。在本發(fā)明中，可消除容器主體部的間隙，并在肩部處設(shè)置一間隙。也就是說，無需將外電極自由空間的形狀制成與容器的外部形狀類似，自由空間的形狀可被制成能容納各種形狀容器的最大形狀。
在本發(fā)明中，外電極3的底部被制成圖2所示的形狀。也就是說，外電極3的自由空間被制成這樣的形狀當(dāng)塑料容器7被放入時，其內(nèi)壁面與塑料容器7底部的形狀相接觸。通過制為這樣的形狀，可由外電極只向容器的底部直接施加自偏壓。因而，無需依賴于容器外側(cè)的等離子體放電狀態(tài)就能實(shí)現(xiàn)穩(wěn)定的成膜作業(yè)。此外，這樣也能減小成膜腔室6在高度方向上的尺寸。
此外，在本發(fā)明中，也可將外電極3的底部制成圖3所示的形狀。也就是說，外電極3的自由空間可被制成這樣的形狀當(dāng)塑料容器7被放入時，其內(nèi)壁面與塑料容器7底部和主體部的形狀相接觸。通過制為這樣的形狀，可由外電極向容器的底部和主體部直接施加自偏壓。因而，無需依賴于容器外側(cè)的等離子體放電狀態(tài)就能實(shí)現(xiàn)穩(wěn)定的成膜作業(yè)。另外，這樣也能減小成膜腔室6在高度方向上的尺寸。
在本發(fā)明中，所能應(yīng)用的容器的形狀具有很大的自由度，這些形狀包括圖4所示的形狀。如圖4所示，容器的底部、主體部、肩部、以及肩部被統(tǒng)稱為容器的形狀。因而，容器的高度并不特定地影響這些部分。此外，在容器上還設(shè)置了減壓吸收面。在設(shè)置了減壓吸收面的情況下，很難使外電極的內(nèi)壁面與容器的外表面完全緊密地接觸起來。因而，在對帶有減壓吸收面的容器形成CVD薄膜的情況下，尤其適于采用本發(fā)明的CVD成膜設(shè)備，在本發(fā)明的設(shè)備中，可在外電極的內(nèi)壁面與容器外表面之間留出間隙。
在本發(fā)明中，容納在外電極3自由空間內(nèi)的塑料容器的數(shù)目并不僅限于一個。例如如圖5所示，自由空間的尺寸可被設(shè)置成容納多個塑料容器。無論設(shè)置多少個容器，在容器的外部都只形成一個連通的空間，該空間是一個密閉的空間。
另外，在本發(fā)明中，如圖6所示，可在外電極3的外壁面上環(huán)周地設(shè)置永磁體50。作為備選方案，如圖7所示，也可在外電極3外壁面上環(huán)周地設(shè)置感應(yīng)線圈51(該線圈的供電裝置未被示出)。優(yōu)選地是，利用環(huán)周設(shè)置的磁場發(fā)生裝置—例如圖6、7所示的感應(yīng)線圈和永磁體，可提高容器外部的等離子體密度。通過環(huán)周地設(shè)置磁場發(fā)生裝置，能增大等離子體的密度，進(jìn)而保證了等離子體在容器外側(cè)的發(fā)火引燃。另外，可將容器外氣體穩(wěn)定為導(dǎo)電體。
此外，在外電極3上安裝了一個激發(fā)器(圖中未示出)，由此可強(qiáng)制執(zhí)行等離子體火焰的引燃。
利用一設(shè)置在上部外電極2與下部外電極1之間的O型圈8而將外電極部分3中的容納空間與外界隔絕開。將外電極3分成上下兩外電極2、3的原因在于這樣能便于容器的放入和取出。也就是說，可將下部外電極1與上部外電極2分開，并從上部外電極2的下方裝入或取出容器7。例如通過夾置著O型圈8等密封裝置，可保證各個電極的密封性能。
也可將外電極3分成三部分或更多個部分。另外，也可以不分開外電極3。在外電極是整體結(jié)構(gòu)的情況下，可從外電極3的開孔53裝入/取出容器7。
設(shè)置開孔53是為了將源氣體引入到塑料容器中、或?yàn)榱税惭b蓋板5，蓋板5可作為支撐內(nèi)電極9等元件的結(jié)構(gòu)。因而，當(dāng)塑料容器7被放入到外電極3的自由空間內(nèi)時，優(yōu)選地是，開孔53被設(shè)置成使蓋板位于容器口部的附近。通過設(shè)置開孔53，將外電極3制成了帶有底部的中空形狀?？蓪⑼怆姌O3制成能根據(jù)需要進(jìn)行組裝或拆解，且在組裝過程中，使帶有底部的中空形狀處于上述狀態(tài)就可以了。蓋板5被設(shè)置在開孔53上，由此密封了成膜腔室6。與此同時，蓋板5和外電極3例如通過夾置著O型圈54等密封裝置而保證了密封性能。為了保證蓋板與外電極的絕緣性能，可用含氟樹脂薄板、聚酰亞胺薄膜、或PEEK(聚醚醚酮樹脂)薄膜執(zhí)行電絕緣處理。
蓋板5遮蓋著開孔53，并密封了外電極3的自由空間。另外，在蓋板5上設(shè)置了口部開孔52，塑料容器7的口部抵接到該開孔52上。在口部開孔52與塑料容器7口部的接觸部位處設(shè)置了O型圈55。當(dāng)塑料容器7被放入時，形成了緊密接觸的狀態(tài)，從而不會使容器外氣體與容器內(nèi)氣體在塑料容器7的口部處相混。另外，塑料容器7隔著一絕緣體抵接著口部開孔52，從而不會將電荷接地，在等離子體放電過程中，電荷在塑料容器7的表面上形成自偏壓。在本發(fā)明中，為了實(shí)現(xiàn)絕緣狀態(tài)，蓋板5例如是由導(dǎo)電構(gòu)件4b和絕緣構(gòu)件4a及10構(gòu)成的，以使得絕緣構(gòu)件4a與塑料容器相接觸。另外，蓋板5支撐著內(nèi)電極9，以使得內(nèi)電極9穿過口部開孔52。當(dāng)內(nèi)電極9受到支撐時，蓋板5使內(nèi)電極9與外電極3實(shí)現(xiàn)相互絕緣的關(guān)系。在本發(fā)明中，為了實(shí)現(xiàn)該絕緣狀態(tài)，例如使蓋板5的絕緣構(gòu)件4a與外電極3的開孔53進(jìn)行接觸，并使蓋板5的絕緣構(gòu)件10與內(nèi)電極保持接觸。
在蓋板5上設(shè)置了通向外電極3容納空間的口部開孔52，并在蓋板5中形成了一個空間23。內(nèi)電極9從導(dǎo)電構(gòu)件4b的上方、經(jīng)導(dǎo)電構(gòu)件4b內(nèi)部的空間23、導(dǎo)電構(gòu)件4b的口部開孔52、以及絕緣構(gòu)件4a插入到外電極3的自由空間內(nèi)。外電極9的近端被設(shè)置在導(dǎo)電構(gòu)件4b的上部。在另一方面，內(nèi)電極9的遠(yuǎn)端則被設(shè)置在外電極3的自由空間內(nèi)，且伸入到放置在外電極3中的塑料容器7的內(nèi)部中。
將絕緣構(gòu)件4a布置在導(dǎo)電構(gòu)件4b的下方就能形成蓋板5，外電極3被布置在絕緣構(gòu)件4a的下方。外電極3包括上部外電極2和下部外電極1。該外電極的結(jié)構(gòu)被設(shè)計(jì)成這樣下部外電極1的上部利用O型圈8可拆分地安裝在上部外電極2的下部上。利用可分開地安裝著的上下外電極2和1，能將塑料容器7裝入。此外，外電極3利用絕緣構(gòu)件4a實(shí)現(xiàn)與蓋板5的絕緣。
在蓋板5上安裝了容器支撐裝置56，用于將塑料容器7支撐在絕緣狀態(tài)，并對其進(jìn)行固定。容器支撐裝置56可以是一浮動勢能體。但是，對于圖2、3中所示的設(shè)備，在塑料容器7被支撐在外電極3底部上的情況下，也可取消容器支撐裝置56。
內(nèi)電極9為管狀，其是由一內(nèi)部中空管構(gòu)成的，并可移走地設(shè)置在塑料容器7的內(nèi)部。與此同時，優(yōu)選地是，內(nèi)電極9不與塑料容器7的內(nèi)壁面相接觸，以便于在塑料容器7的內(nèi)部產(chǎn)生等離子體放電。如圖1所示，當(dāng)塑料容器7被安裝到成膜腔室中時，內(nèi)電極9被設(shè)置到外電極3中，并伸入到塑料容器7中。在內(nèi)電極9的遠(yuǎn)端設(shè)置了一個吹氣口49。另外，優(yōu)選地是內(nèi)電極9是接地的。此處，優(yōu)選地是，內(nèi)電極9是由導(dǎo)電的管料制成的，在該管體上鍍覆了2到10微米厚的硬質(zhì)金合金。硬質(zhì)金合金鍍層的類型優(yōu)選為酸化硬質(zhì)金合金層—例如為99.7Au與0.3Co的合金、或99.8Au-0.2Ni等。與此同時，優(yōu)選地是，導(dǎo)電的管體是由表面拋光的SUS304料制成的。優(yōu)選地是，拋光是用機(jī)加工方法完成的，且利用#600級拋光輪的鏡面執(zhí)行拋光。此外，內(nèi)電極9的內(nèi)徑優(yōu)選為1.5mm或更小，以便于防止在內(nèi)電極管體的內(nèi)部生成等離子體，更為優(yōu)選地為1.0mm或更小。通過將內(nèi)徑限定為小于/等于1.5mm或更小，可限制在內(nèi)電極管體的內(nèi)部形成電極污物。此外，優(yōu)選地是，內(nèi)電極的厚度大于、等于1mm，以保證機(jī)械強(qiáng)度。通過按照上述的設(shè)計(jì)制出內(nèi)電極9，可防止電極粘附污物，從而穩(wěn)定等離子體放電。
對于圖5所示的、用于同時為多個塑料容器鍍膜的設(shè)備，要設(shè)置多個內(nèi)電極9。也就是說，在蓋板5上支撐了多個內(nèi)電極9。且為各個內(nèi)電極9設(shè)置了容器內(nèi)氣體引入裝置41、排氣裝置44、以及泄氣裝置43。
根據(jù)本發(fā)明的容器是使用蓋帽、封塞或封口件的容器，也包括那些不使用封塞的、以開口狀態(tài)工作的容器。容器開孔的尺寸是根據(jù)容器的內(nèi)容物而確定出的。所述塑料容器包括具有固定厚度、并具有中等剛度的塑料容器，也包括用無任何剛度的薄層材料制成的塑料容器。盛放在本發(fā)明塑料容器中的物質(zhì)可以是飲料—例如碳酸飲料、果汁飲料、或軟飲料，也可以是藥物、農(nóng)用化學(xué)品、或懼吸濕的干化食品等。
至于用于模制本發(fā)明塑料容器的樹脂材料，可采用聚對苯二甲酸乙二醇酯(PET)、聚對苯二甲酸乙二醇酯型共聚樹脂(被稱為PETG的共聚物，其用脫甲基環(huán)己胺取代聚酯醇分量中的乙二醇，這種聚合物是由Eastman化學(xué)公司合成的)、聚對苯二甲酸丁二酯樹脂、聚對苯二甲酸奈樹脂、聚乙烯樹脂、聚丙烯樹脂(PP)、環(huán)烯共聚物樹脂(COC，環(huán)烯烴的共聚物)、離聚物樹脂、聚-1-甲基戌烷-4樹脂、聚甲基丙烯酸甲酯樹脂、聚苯乙烯樹脂、乙烯醇共聚物樹脂、丙烯腈樹脂、聚氯乙烯樹脂、聚偏氯乙烯樹脂、聚酰胺樹脂、聚酰胺酰亞胺樹脂、聚乙醛樹脂、聚碳酸酯樹脂、聚砜樹脂、氯化乙烯樹脂、丙烯腈-苯乙烯樹脂、或丙烯腈-丁二烯-苯乙烯樹脂。在這些材料中，PET是優(yōu)選的。
容器內(nèi)氣體引入裝置41將從一容器內(nèi)氣體發(fā)生裝置20輸送來的氣體引入到塑料容器7中。也就是說，管線11的一側(cè)與內(nèi)電極9的近端相連接，另一側(cè)通過一真空閥16與質(zhì)量流量控制器19相連接。質(zhì)量流量控制器19的另一側(cè)通過管線連接到容器內(nèi)氣體發(fā)生源20上。該容器內(nèi)氣體發(fā)生源20產(chǎn)生出用于生成等離子體的源氣體或放電氣體。
在對塑料容器的內(nèi)表面執(zhí)行CVD鍍膜的情況下，將容器內(nèi)氣體選擇為源氣體。在常溫下為氣態(tài)或液態(tài)的脂肪族碳?xì)浠衔?、芳香族碳?xì)浠衔?、含氧的碳?xì)浠衔?、含氮的碳?xì)浠衔锏炔牧峡杀挥米髟礆怏w。具體來講，苯、甲苯、O-二甲苯、m-二甲苯、p-二甲苯、環(huán)巳烷等含六個以上碳原子的材料是優(yōu)選的。在容器用于盛放食物等產(chǎn)品的情況下，從衛(wèi)生的角度考慮，優(yōu)選地采用脂肪族碳?xì)浠衔铩匆蚁┗細(xì)浠衔铮缫蚁?、丙烯、或丁烯等，或者采用乙炔基碳?xì)浠衔?，例如乙炔、丙炔、?-丁炔。這些源材料可單獨(dú)使用，也可使用兩種或多種材料的混合氣。另外，還可按照這樣的形式使用這些氣體用氬或氦等貴氣體將這些氣體稀釋。另外，在要形成含硅DLC薄膜的情況下，要使用含硅的碳?xì)浠衔锘鶜怏w。
此處的DLC薄膜是被稱為i型碳膜或無定形氫化碳薄膜(a-C:H)的薄膜，也包括硬質(zhì)碳膜。另外，DLC膜是一種無定形碳薄膜，其包括SP3化學(xué)鍵。碳?xì)浠衔锘鶜怏w—例如乙炔氣體被用作形成該DLC薄膜的源氣體，含硅的碳?xì)浠衔锘鶜怏w被用作形成含硅DLC薄膜的源氣體。這樣的DLC膜被制在塑料容器的內(nèi)表面上，這樣就能制得可一次性使用或重復(fù)使用的、用于盛放碳酸飲料和起泡飲料等液體的容器。
在另一方面，在要對塑料容器的內(nèi)表面執(zhí)行等離子體表面改性的情況下，選擇放電氣體作為容器內(nèi)氣體。與源氣體類似，選用可生成等離子體的氣體作為放電氣體。優(yōu)選地是，放電氣體是能生成等離子體的氣體，包括氦或氬等稀有氣體、氮?dú)?、氧氣、二氧化碳、氟氣、蒸氣淀積氣體、氨氣、四氟化物氣體、或這些氣體的混合氣。
容器外氣體引入裝置38位于塑料容器7的外部，其將要被生成為等離子體的源氣體或放電氣體引入到成膜腔室6中的密閉空間(下文稱之為“容器外側(cè)”)中。該容器外氣體引入裝置38將從容器外氣體發(fā)生源37輸送來的氣體引入，也就是說，在成膜腔室6中，在蓋板5的預(yù)定部位或外電極3上設(shè)置了一個容器外氣體引入口(圖中未示出)，其能將氣體引入到容器外側(cè)中。圖1表示了這樣的情況容器外氣體引入口被設(shè)置在蓋板5上。如將設(shè)置在蓋板5或外電極3上的容器外氣體引入口作為起始點(diǎn)，則其連接著管線33的一側(cè)，管線33的另一側(cè)經(jīng)一真空閥34與一質(zhì)量流量控制器35的一側(cè)相連接。質(zhì)量流量控制器35的另一側(cè)通過管線36連接到容器外氣體發(fā)生源37上。該容器外氣體發(fā)生源37被用來產(chǎn)生能生成等離子體的源氣體或放電氣體。
容器外氣體被設(shè)置成能生成等離子體的源氣體或放電氣體。這樣，通過向外電極3施加高頻能量就能在容器外側(cè)的密閉空間內(nèi)生成等離子體。生成為等離子體的容器外氣體被作為導(dǎo)電體，因而，可將高頻能量引向塑料容器7的外表面。通過將高頻能量引向塑料容器7的外表面，就能使容器內(nèi)氣體在塑料容器7的內(nèi)部生成等離子體。
容器外氣體和容器內(nèi)氣體被設(shè)計(jì)成不會相混，因而，能分別獨(dú)立地引燃位于容器內(nèi)部和容器外側(cè)密閉空間內(nèi)的等離子體。
在需要向塑料容器的外表面鍍覆CVD薄膜的情況下，將容器外氣體選擇為源氣體。至于源氣體而言，可選用與向容器內(nèi)部充源氣體情況下相同類型的氣體。
在另一方面，在對塑料容器7的外表面執(zhí)行等離子體表面改性的情況下，可將容器外氣體選擇為放電氣體。與源氣體類似，可選用能生成等離子體的氣體。對于放電氣體，可選用與容器外氣體為放電氣體情況下相同類型的氣體。
導(dǎo)電構(gòu)件4b中的空間23與管線13的一側(cè)相連接，管線13的另一側(cè)通過真空閥18與一真空泵21相連接。該真空泵21與一排氣管29連接著。
導(dǎo)電構(gòu)件4b中的空間23與管線12的一側(cè)相連接，管線12的另一側(cè)通過一真空閥17連接到一泄氣點(diǎn)27上，用于將容器內(nèi)部氣體泄放到大氣中。
為了將容器外側(cè)的密閉空間與大氣相通，將外電極3與管線30的一側(cè)連接起來，管線30的另一側(cè)通過一真空閥31連接到泄氣點(diǎn)32上。
成膜腔室6中的空間與管線41的一側(cè)相連接，管線41的另一側(cè)通過一真空閥40連接到一真空泵25上。該真空泵25連接到一排氣管26上。
高頻能量供應(yīng)裝置39包括一自動匹配裝置(匹配箱)14，其連接到外電極3上；以及一高頻能量源15，其通過一同軸纜與自動匹配裝置14相連接。高頻能量源15是接地。
設(shè)置高頻能量源15是為了產(chǎn)生高頻電磁波，該電磁波作為將容器外氣體和容器內(nèi)氣體生成等離子體的能量。優(yōu)選地是，該能量源被設(shè)計(jì)成晶體管類型的高頻能量源，且按照頻移方式或電子式對該高頻能量源執(zhí)行匹配，以縮短等離子體發(fā)火引燃所用的時間。高頻能量源的頻率范圍在100kHz到1000MHz內(nèi)。舉例來講，可采用13.56MHz的工頻。
高頻輸出例如被選擇為10W到2000W。
設(shè)置自動匹配裝置14是為了進(jìn)行調(diào)整，以便于使內(nèi)電極9和成膜腔室6感抗L和容抗C的阻值相一致。
圖8到圖11表示了根據(jù)本發(fā)明另一實(shí)施方式的制造設(shè)備。在圖8所示的設(shè)備中，外電極62包括一上部外電極60和一下部外電極61，該外電極62被例示為成膜腔室。在此情況下，不同于上述的實(shí)施方式，未設(shè)置蓋板。下部外電極61被一舉升裝置65支撐著，可通過將下部外電極61升起或降低，來自由地開啟或封閉外電極62(成膜腔室)。在圖9到圖11所示的設(shè)備中也設(shè)置了類似的舉升裝置65。
在圖9所示的設(shè)備中，下部外電極61借助于一絕緣構(gòu)件63與連接著高頻能量供應(yīng)裝置39的上部外電極60絕緣開，其中的絕緣構(gòu)件63例如是耐熱的塑性樹脂。按照這種方式，相比于圖8所示的、未設(shè)置絕緣體的設(shè)備的情況，施加到塑料容器底部和主體部上的自偏壓降低了。因而，在底部上薄膜厚度較大的情況下，可利用圖9所示的設(shè)備使CVD薄膜的厚度變得均勻，在其中圖9所示設(shè)備中，例如設(shè)置了絕緣構(gòu)件63。
另外，圖10所示的設(shè)備被設(shè)計(jì)成圖8所示設(shè)備的另一方面，通過采用一個由導(dǎo)電體構(gòu)成的容器支撐基座69，可向容器的底部和主體部施加足夠的自偏壓。外電極68起到成膜腔室的作用。
圖11所示的設(shè)備被設(shè)計(jì)成圖9所示設(shè)備的另一方面，通過采用一由絕緣構(gòu)件構(gòu)成的容器支撐基座70、而非設(shè)置絕緣構(gòu)件63，可對自偏壓進(jìn)行調(diào)整，其中的絕緣構(gòu)件例如是耐熱性的塑性樹脂。可按照與圖9所示情況相同的方式來調(diào)整底部的薄膜厚度。外電極68被作為成膜腔室。
利用容器支撐基座69和70，可在舉升下部外電極67的過程中，牢固地保持著塑料容器。當(dāng)容器被放置到成膜腔室中時，可容易地密封容器的口部。容器支撐基座69或70都可固定或不固定到下部外電極67上。
如果塑料容器能被放置進(jìn)去，則可根據(jù)需要增大或減小成膜腔室的容積。在圖11所示情況中，成膜腔室的容積相對于圖10所示的減小了。
下面將對利用本發(fā)明的CVD成膜設(shè)備形成CVD薄膜—尤其是DLC薄膜的方法進(jìn)行描述。
首先對用于將塑料容器安裝到成膜腔室6中的工件安裝過程進(jìn)行描述。通過將真空閥31開啟，使成膜腔室6中的容器外空間與大氣相通。并利用真空閥17使塑料容器7的內(nèi)部與大氣相通。此外，將外電極部分3的下部外電極1置于這樣的狀態(tài)在該狀態(tài)下，外電極1與上部外電極2分開。將一未鍍膜的塑料容器7從上部外電極2的下方安裝到其中。與此同時，將內(nèi)電極9置于這樣的狀態(tài)該內(nèi)電極插入到塑料容器7中。然后，將下部外電極1安裝到上部外電極2的底部上，并利用O型圈8將外電極3密封。
將蓋板5與外電極3分開，并將塑料容器7安裝到帶有底部的、中空形狀的外電極3中。然后，將蓋板5降低，以便于密封外電極的開孔53，這樣就安裝好了容器。
下面將描述如下的過程對薄膜形成前的氣體執(zhí)行調(diào)整、以便于用容器內(nèi)氣體填充塑料容器7內(nèi)部，并調(diào)節(jié)到預(yù)定的氣壓；以及用容器外氣體填充容器外部，并調(diào)節(jié)到預(yù)定氣壓。在將真空閥17關(guān)閉之后，打開真空閥18，并啟動真空泵21。安裝這樣的方式，可將塑料容器7內(nèi)部的氣體經(jīng)管線13排出，形成了一種真空狀態(tài)。此時，塑料容器7的內(nèi)壓在2.6Pa到66Pa(2×10-2托～5×10-1托)的范圍內(nèi)。在執(zhí)行此項(xiàng)工作的同時，在將真空閥31關(guān)閉之后，將真空閥40開啟，并啟動真空泵25。按照這種方式，容器外側(cè)密閉空間內(nèi)的氣體被從管線41排出了，形成了真空狀態(tài)。此時，容器外側(cè)的內(nèi)壓在2.6Pa到66Pa(2×10-2托～5×10-1托)的范圍內(nèi)。
然后，真空閥16被打開，容器內(nèi)氣體發(fā)生源20中產(chǎn)生容器內(nèi)氣體，該容器內(nèi)氣體被引入到管線22中。容器內(nèi)氣體的流量由質(zhì)量流量控制器19進(jìn)行控制，氣體流經(jīng)處于地電位的管線11和內(nèi)電極9從吹氣口49流出。按照這種方式將容器內(nèi)氣體引入到塑料容器7中。此外，利用受控的氣體流量與排氣能力之間的平衡作用，對塑料容器7的內(nèi)部執(zhí)行穩(wěn)定化處理，使容器內(nèi)氣體的壓力保持在適于將容器內(nèi)氣體生成為等離子體的數(shù)值上(例如約6.6Pa到665Pa
)。容器外氣體被引入到管線36中，且由質(zhì)量流量控制器35控制其流量，該氣體經(jīng)管線33、從容器外氣體引入端口(圖中未示出)吹入到容器外側(cè)的密閉空間內(nèi)。按照這種方式，將容器外氣體引入到容器外側(cè)。然后，利用受控氣體流量與排氣性能之間的平衡作用，對容器外側(cè)空間的內(nèi)部執(zhí)行穩(wěn)定化處理，使容器外氣體的壓力保持在適于將容器外氣體生成為等離子體的數(shù)值上(例如約6.6Pa到665Pa
)。
下面將對向外電極3輸送高頻能量、以形成CVD薄膜的過程進(jìn)行描述，通過輸送高頻能量，能使容器外氣體和容器內(nèi)氣體基本上同時生成為等離子體，由此在塑料容器外表面和內(nèi)表面的至少之一上形成DLC膜。利用高頻能量供應(yīng)裝置39向外電極3輸送RF射頻輸出(例如13.56MHz)。按照這種方式，在外電極3與內(nèi)電極9之間引燃了等離子體火焰。此時，塑料容器7的內(nèi)部和外部形成了另一種空間，而容器的壁面則被作為空間的邊界。在兩空間部分中都引燃了等離子體。也就是說，由于向外電極3輸送了高頻能量，在容器外側(cè)生成了等離子體。被生成為等離子體的容器外氣體被作為導(dǎo)電體，將高頻能量引導(dǎo)到塑料容器7的外表面上，這樣，在塑料容器7內(nèi)部的容器內(nèi)氣體也被生成為等離子體。
此時，自動匹配裝置14對感抗L和容抗C的阻值進(jìn)行匹配，以使得被供能的整個電極的反射輸出波為最小。
按照這種方式，在由源氣體填充的空間內(nèi)生成了碳?xì)浠衔锘入x子體，并在塑料容器7內(nèi)表面和外表面的至少之一上形成了一DLC薄膜。此條件下，可將成膜時間縮短到約幾秒鐘。而后，停止從高頻能量源39輸出RF能量，等離子體消失，停止形成DLC膜?；旧鲜窃谕瑫r，真空閥16和真空閥34被關(guān)閉，停止輸送容器外氣體和容器內(nèi)氣體。
下面將對形成薄膜后的調(diào)整過程進(jìn)行描述，該調(diào)整過程用于將鍍覆后容器的內(nèi)壓和外壓恢復(fù)到大氣壓。為了將殘留在塑料容器7內(nèi)部和外側(cè)的容器內(nèi)氣體和容器外氣體去除，將真空閥18、41開啟，并用真空泵21、25進(jìn)行排氣。然后，關(guān)閉真空閥18和40，停止排氣。此時，塑料容器7的內(nèi)壓和外部壓力被設(shè)定為6.6Pa到665Pa(0.05托到5.0托)。之后，打開真空閥17和31。以這樣的方式，空氣進(jìn)入到蓋板5內(nèi)空間中，并進(jìn)入到塑料容器7中。另外，空氣也會進(jìn)入到容器外側(cè)的空間中，由此使成膜腔室6與大氣相通。
在使用圖5所示設(shè)備的情況下，為每個塑料容器執(zhí)行與前述過程類似的操作，這樣就能同時為多個塑料容器鍍膜。
下面介紹用于將鍍膜的容器從設(shè)備中取出的過程。將外電極3的下部外電極1置于與上部外電極2分開的狀態(tài)。放置在上部外電極2空間內(nèi)的塑料容器7被從上部外電極2的下方撤出。移開蓋板5和外電極3，這樣就取出了安裝在中空形狀、并帶有底部的外電極3上的塑料容器7。
下面將對具體的實(shí)施方式進(jìn)行描述，在該實(shí)施方式中，源氣體或放電氣體被選擇為容器外氣體或容器內(nèi)氣體。在本發(fā)明中，具有三種可選的容器外氣體與容器內(nèi)氣體組合方式。這些組合形式被表示在表1中。
(表1)
在氣體組合形式1中，在容器內(nèi)表面上形成CVD薄膜，在另一方面，也可對外表面執(zhí)行等離子體表面改性。具體來講，例如當(dāng)用上文舉例的乙炔氣體作為源氣體時，可在塑料容器的內(nèi)表面上形成具有足夠阻氣特性的、優(yōu)良的DLC薄膜。在內(nèi)表面上形成了DLC膜，因而可獲得對氧氣或二氧化碳?xì)獾淖铓馓匦院蜌庀嗟矸e阻擋特性，并進(jìn)一步限制了容器外壁面對芳香族成分和容器材質(zhì)樹脂成分的吸收。在另一方面，可按照如下的過程對容器外表面執(zhí)行等離子體表面改性。也就是說，通過用屬于惰性氣體的氦或氬作為容器外氣體(放電氣體)，由于存在惰性等離子體處理效果，可提高塑料容器外表面的表面粗糙度，從而能提高標(biāo)簽等的粘著特性、改善墨水印刷的適合性、以及防止靜電(防止粘附污物)。通過使用氫氣、氧氣、氮?dú)狻⒄魵?、氨氣、四氟化碳、或這些氣體的混合氣作為放電氣體，利用活性等離子體處理效果，可獲得某種功能基，并能提高標(biāo)簽等物體的粘著特性。因而，可以使容器內(nèi)表面與外表面具有不同的功能。
在氣體組合形式2中，在容器外表面上形成CVD薄膜，且另一方面，對容器內(nèi)表面執(zhí)行等離子體表面改性。具體來講，例如當(dāng)用上文舉例的乙炔氣作為源氣體時，可在塑料容器外表面上形成DLC膜。通過在容器外表面上形成了DLC膜，可保證阻氣特性。另外，還可降低靜電摩擦系數(shù)，并防止對外表面的劃傷。在另一方面，可按照如下的過程對容器內(nèi)表面執(zhí)行等離子體表面改性。也就是說，如使用氦氣、氬氣、氧氣、氮?dú)獾葰怏w作為容器內(nèi)氣體(放電氣體)，可獲得對微生物的殺滅效果。該滅活作用在很大程度上由于存在紫外線激活元素、以及只由等離子體激活的元素。通過使用氮?dú)?、氧氣、二氧化碳、氟、或作為備選的混合氣作為放電氣體，可由于活性等離子體處理而產(chǎn)生極性，由此可提高容器內(nèi)表面的潤濕性。
在氣體組合形式3中，在容器的內(nèi)表面和外表面上都形成CVD薄膜。例如當(dāng)用上文舉例的乙炔氣體作為源氣體時，可在塑料容器內(nèi)表面和外表面上形成具有阻氣特性的、優(yōu)良的DLC薄膜。通過在塑料容器內(nèi)外表面上形成了具有阻氣特性的DLC膜，可制出具有超高阻氣特性的容器。此外，在保證兩壁面的阻氣特性的情況下，可減小DLC薄膜的厚度，并能縮短成膜時間。另外，在容器外表面上制出了DLC薄膜，由此可降低靜電摩擦系數(shù)，并防止外表面的劃傷。
在該實(shí)施方式中，PET飲料瓶被用作所述容器，在該容器的內(nèi)部形成一薄膜，但也可采用其它用途的容器。
另外，在該實(shí)施方式中，將DLC膜或含硅的DLC膜作為用本發(fā)明的CVD成膜設(shè)備形成的所述薄膜，但在容器內(nèi)部形成其它薄膜時，也能使用上述的成膜設(shè)備。
DLC膜的厚度被制為在0.003微米到5微米的范圍內(nèi)。
實(shí)例[130]下面將對利用與圖1所示設(shè)備等效的設(shè)備、按照上述的成膜方法在一塑料容器上形成DLC膜的實(shí)例進(jìn)行描述。
(1)容器[132]使用一PET瓶作為一塑料容器。該P(yáng)ET瓶的高度為207mm，厚度為0.3mm，容器的容量為500ml，內(nèi)表面面積為400cm2。該瓶的形狀被限定為圖4(a)所示的容器(碳酸飲料圓瓶型容器)，主體部的直徑為68.5mm。當(dāng)塑料容器被放入到外電極中時，容器外表面與外電極內(nèi)壁面之間的間隙為1mm。此外，容器頸部的外表面與外電極內(nèi)壁面之間的間隔為20mm。另外，也可使用圖4(e)所示的瓶(耐熱圓型瓶)和圖4(f)所示容器的PET瓶(耐熱方型瓶)。圖4(e)所示容器的PET瓶(耐熱圓型瓶)和圖4(f)所示容器的瓶(耐熱方型瓶)都具有減壓吸收面或板。由于容器內(nèi)部存在碳酸氣體的內(nèi)壓，所以將該碳酸飲料容器制為錐形。耐熱瓶的主體部分上具有局部凹陷和突起部分。在內(nèi)容物的灌裝溫度約為80℃到95℃、且在保持該溫度的條件下進(jìn)行密封并流通銷售的情況下，如果內(nèi)容物被冷卻到正常溫度，則容器內(nèi)部的壓力不可避免地要下降，從而使容器自身的形狀發(fā)生改變。主體部等壁面上制有凹陷或突起可形成減壓吸收面。在表2中總結(jié)了圖4(a)、4(e)、4(f)所示各種容器的特性參數(shù)。
(表2)
(2)薄膜形成條件 實(shí)例1到8的成膜條件被列在表3中。所采用的高頻能量源為13.56MHz的工頻。在對比實(shí)例1中，使用了一個未經(jīng)處理的PET容器。表3表示出了對氧氣滲透度、潤濕性、以及印刷貼合性的評價結(jié)果。相對于外部，頸部處的間隙為20mm，由于能生成等離子體，這不會產(chǎn)生任何問題。但是，底部處的間隙太小了(1mm)，不大可能產(chǎn)生等離子體。在小間隙的部位處，還調(diào)高了外部壓力，以便于生成等離子體。此外，向例如為氮?dú)夂鸵胰矚獾脑礆怏w中加入了2％的氬氣，以利于等離子體的出現(xiàn)。
(表3)

在實(shí)例1的容器中，在PET瓶的內(nèi)表面上形成了150埃厚的DLC膜。另外，對容器的外表面執(zhí)行了粗糙化處理，從而，相比于對比實(shí)例1的情況，印刷貼合性得以改善。實(shí)例1中容器的氧氣滲透率為每天0.002ml。而對比實(shí)例1中容器的氧氣滲透率則為每天0.030ml。也就是說，對氧氣的阻氣特性提高了15倍。
對印刷貼合性的評價是基于Zisman表面臨界拉伸強(qiáng)度方法、通過測量容器的表面拉伸強(qiáng)度來進(jìn)行的。測量部位是容器主體部上的一個平面位置。未經(jīng)處理的PET瓶為43dyn/cm，處理后為45dhy/cm或更高，因而，印刷貼合性得以提高。對氧氣滲透率的測量是利用從ModernControl公司購得的Oxtran儀器執(zhí)行的，測量條件為22℃×60％RH。在本發(fā)明中，使用了表2所示的PET瓶，該容器的內(nèi)表面面積為400cm2或390cm2/每容器。為每一容器計(jì)算出氧氣滲透率。在將該滲透度變換為單位面積(cm2)的數(shù)值時，可利用容器的內(nèi)表面面積進(jìn)行變換。底部的面積未被考慮的原因在于沒有氣體從底部滲透進(jìn)去。但是，本發(fā)明并不受該實(shí)例中容器容量和形狀的限制。
在實(shí)例2的容器中，在PET瓶的內(nèi)表面上形成了150埃厚的DLC膜。另外，對于容器的外表面，由于利用惰性氣體執(zhí)行了離子轟擊，印刷貼合性相比于對比實(shí)例1的情況得到改善。實(shí)例2的氧氣滲透度為0.003ml/容器/天。與對比實(shí)例1的情況相比，對氧氣的阻氣特性提高了10倍。
在實(shí)例3的容器中，在PET瓶的外表面上形成了120埃厚的DLC膜。實(shí)例3的氧氣滲透度為0.003ml/容器/天。與對比實(shí)例1的情況相比，對氧氣的阻氣特性提高了10倍。
在實(shí)例4的容器中，在PET瓶的外表面上形成了110埃厚的DLC膜。此外，相比于對比實(shí)例1的情況，容器內(nèi)表面的潤濕性得到提高。在實(shí)際生活中，當(dāng)碳酸飲料被裝入到容器中時，碳酸氣氣泡的減少程度在肉眼可見的范圍內(nèi)。實(shí)例4的氧氣滲透度為0.003ml/容器/天。與對比實(shí)例1的情況相比，對氧氣的阻氣特性提高了10倍。
在實(shí)例5的容器中，在PET瓶的外表面上形成了120埃厚的DLC膜，并在PET瓶的內(nèi)表面上形成了150埃厚的DLC膜。實(shí)例5的氧氣滲透度為0.001ml/容器/天。與對比實(shí)例1的情況相比，對氧氣的阻氣特性提高了30倍。
在實(shí)例6的容器中，在PET瓶的外表面上形成了60埃厚的DLC膜，并在PET瓶的內(nèi)表面上形成了80埃厚的DLC膜。實(shí)例6的氧氣滲透度為0.003ml/容器/天。與對比實(shí)例1的情況相比，對氧氣的阻氣特性提高了10倍。
實(shí)例7、8中的容器被設(shè)計(jì)成耐熱圓型容器，每個容器的外壁面上都具有減壓吸收面。如果設(shè)置了減壓吸收面，容器外壁面與外電極內(nèi)壁面之間的間隙會由于減壓吸收面的不規(guī)則而變化，在凹陷部位處的間隙會增大。但是，在實(shí)例7、8中，盡管存在受不規(guī)則形狀影響而發(fā)生的變化、且凹陷部位的間隙增大，也能在所有部分上形成類似的優(yōu)良DLC膜。
在實(shí)例1到8中，成功地形成了具有阻氣特性的優(yōu)良DLC膜。在容器的頸部處，盡管容器外壁面與外電極表面之間的間隙大到20mm，但也能在其余的位置上形成類似的優(yōu)良DLC膜。
在另一方面，在對比實(shí)例2、3中，在容器外部不存在可生成為等離子體的氣體、且外部氣體作為導(dǎo)電體的情況下執(zhí)行成膜。在對比實(shí)例2中，盡管減壓吸收面的突起部分與外電極內(nèi)壁面之間的間隙為1mm，但減壓吸收面的凹陷部分與外電極內(nèi)壁面之間的間隙達(dá)到了5.0mm到5.5mm，所以無法形成均勻的DLC薄膜。另外，在容器的頸部處，由于存在20mm的間隙，該部位的DLC薄膜無法被制成優(yōu)良的DLC膜。此外，在對比實(shí)例3中，盡管減壓吸收面的突起部分與外電極內(nèi)壁面之間的間隙為1mm，但減壓吸收面的凹陷部分與外電極內(nèi)壁面之間的間隙在2.5mm到5.0mm的范圍內(nèi)，所以不能成功地形成均勻的DLC薄膜。另外，在容器的頸部處，由于存在達(dá)20mm的間隙，此部位的DLC薄膜無法被制成優(yōu)良的DLC膜。
實(shí)例1到8是利用與圖1所示設(shè)備等效的CVD成膜設(shè)備執(zhí)行的。但是，在使用圖2、3所示CVD成膜設(shè)備的情況下，同樣能獲得與實(shí)例1、2類似的結(jié)果。此外，采用圖5所示的CVD成膜設(shè)備也能獲得與實(shí)例1-8類似的結(jié)果。
權(quán)利要求
1.等離子體CVD薄膜的形成設(shè)備，其特征在于包括一外電極，其與一真空腔室共體，所述真空腔室具有一用于容納塑料容器的自由空間，所述真空腔室能將所述塑料容器容納在自由空間內(nèi)，以使得所述塑料容器的容器內(nèi)氣體與所述塑料容器的容器外氣體不會相混；一內(nèi)電極，其可移走地布置在所述塑料容器的內(nèi)部，并與所述外電極保持絕緣狀態(tài)；容器內(nèi)氣體引入裝置，其用于將容器內(nèi)氣體引入到所述塑料容器的內(nèi)部，所述氣體是要被生成為等離子體的源氣體或放電氣體；容器外氣體引入裝置，其用于將容器外氣體引入到一密閉空間內(nèi)，所述密閉空間就是所述自由空間，所述氣體是要被生成為等離子體的源氣體或放電氣體；以及高頻能量供應(yīng)裝置，其用于向外電極輸送高頻能量。
2.等離子體CVD薄膜的形成設(shè)備，其特征在于包括一外電極，其為帶有底部的中空形狀，具有一用于容納一塑料容器的自由空間，并且在所述塑料容器被放入時，在所述塑料容器的口部附近，所述外電極具有一開孔；一內(nèi)電極，其可移走地布置在所述塑料容器的內(nèi)部；一蓋板，其具有一口部開孔，用于使所述塑料容器的口部以緊密接觸的狀態(tài)并通過一絕緣體抵接著所述口部開孔，從而當(dāng)所述塑料容器被放入到所述自由空間中時，所述塑料容器的容器內(nèi)氣體與容器外氣體不會相混，所述蓋板支撐著所述內(nèi)電極，以使得所述內(nèi)電極與所述外電極保持絕緣狀態(tài)，并且所述內(nèi)電極穿過口部開孔，并進(jìn)一步地密封所述開孔，以便于將所述自由空間形成為一密閉空間；容器內(nèi)氣體引入裝置，其用于將容器內(nèi)氣體引入到所述塑料容器的內(nèi)部，所述氣體是要被生成為等離子體的源氣體或放電氣體；容器外氣體引入裝置，其用于將容器外氣體引入到由所述外電極和所述蓋板形成的密閉空間，所述氣體是要被生成為等離子體的源氣體或放電氣體；以及高頻能量供應(yīng)裝置，其用于向外電極輸送高頻能量。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的等離子體CVD薄膜形成設(shè)備，其特征在于當(dāng)所述塑料容器被放入時，所述外電極自由空間形成一形體，所述形體具有一個與所述塑料容器的外表面分離開的部分。
4.根據(jù)權(quán)利要求1到3中任一項(xiàng)所述的等離子體CVD薄膜形成設(shè)備，其特征在于當(dāng)所述塑料容器被放入時，所述外電極自由空間形成一形體，所述形體具有一內(nèi)內(nèi)壁面，所述內(nèi)壁面沿著所述塑料容器底部的形狀與所述容器接觸。
5.根據(jù)權(quán)利要求1到3中任一項(xiàng)所述的等離子體CVD薄膜形成設(shè)備，其特征在于當(dāng)所述塑料容器被放入時，所述外電極自由空間形成一形體，所述形體具有一內(nèi)壁面，所述內(nèi)壁面沿著所述塑料容器底部和主體部的形狀與所述容器接觸。
6.根據(jù)權(quán)利要求1到5中任一項(xiàng)所述的等離子體CVD薄膜形成設(shè)備，其特征在于沿所述塑料容器底部形狀、或所述塑料容器底部和主體部形狀與所述容器相接觸的外電極內(nèi)壁面被設(shè)置成與所述高頻能量供應(yīng)裝置保持絕緣狀態(tài)。
7.根據(jù)權(quán)利要求1到3中任一項(xiàng)所述的等離子體CVD薄膜形成設(shè)備，其特征在于在自由空間內(nèi)安裝有一塑料容器支撐基座，其包括一絕緣體，所述絕緣體沿塑料容器底部的形狀、或底部與主體部的形狀與所述容器接觸。
8.根據(jù)權(quán)利要求1到7中任一項(xiàng)所述的等離子體CVD薄膜形成設(shè)備，其特征在于在所述外電極的外壁面上環(huán)周地設(shè)置磁場發(fā)生裝置，所述裝置例如為感應(yīng)線圈或永磁體。
9.根據(jù)權(quán)利要求1到8中任一項(xiàng)所述的等離子體CVD薄膜形成設(shè)備，其特征在于所述外電極的自由空間形成一形體，所述形體的空間尺寸能同時容納多個塑料容器，所述蓋板支撐著設(shè)置在各個塑料容器中的內(nèi)電極，且所述容器內(nèi)氣體引入裝置將容器內(nèi)氣體引入到每個塑料容器中。
10.用于制造鍍覆有CVD薄膜的塑料容器的方法，其特征在于包括步驟在所述塑料容器的一種容器內(nèi)氣體與一種容器外氣體不會相混的情況下，將所述塑料容器放入到一外電極的自由空間內(nèi)——所述外電極與一真空腔室是共體的，并將一內(nèi)電極布置到所述塑料容器內(nèi)；用一種源氣體填充所述塑料容器的內(nèi)部，并用一種放電氣體填充所述自由空間的內(nèi)部；以及向外電極供應(yīng)高頻能量，將源氣體和放電氣體生成為等離子體，以在塑料容器的內(nèi)表面上形成CVD薄膜，以及執(zhí)行等離子體表面改造，其中的表面改造例如是對塑料容器的外表面執(zhí)行防靜電處理、或改善其對外面印刷的貼合性。
11.用于制造鍍覆有CVD薄膜的塑料容器的方法，其特征在于包括步驟將一塑料容器放入到一帶有底部的、中空形狀的外電極的自由空間內(nèi)，并將所述塑料容器的口部與設(shè)置在一蓋板上的口部開孔以緊密接觸的狀態(tài)抵接在一起——所述蓋板用于封閉所述外電極的一開孔，以使得容器外氣體不會與所述容器內(nèi)氣體相混，由此，利用所述外電極和所述蓋板形成一密閉空間；用一種源氣體填充塑料容器的內(nèi)部，并用一種放電氣體填充所述密閉空間的內(nèi)部；以及向所述外電極供應(yīng)高頻能量，將源氣體和放電氣體生成為等離子體，以在所述塑料容器的內(nèi)表面上形成CVD薄膜，以及執(zhí)行等離子體表面改造，其中的表面改造例如是對塑料容器的外表面執(zhí)行防靜電處理、或改善其對外面印刷的貼合性。
12.用于制造鍍覆有CVD薄膜的塑料容器的方法，其特征在于包括步驟在所述塑料容器的一種容器內(nèi)氣體與一種容器外氣體不會相混的情況下，將所述塑料容器放入到一外電極的自由空間內(nèi)——所述外電極與一真空腔室是共體的，并將一內(nèi)電極布置到所述塑料容器內(nèi)；用一種源氣體填充塑料容器的內(nèi)部，并用一種放電氣體填充所述自由空間的內(nèi)部；以及向所述外電極供應(yīng)高頻能量，將源氣體和放電氣體生成為等離子體，以在塑料容器的外表面上形成CVD薄膜，以及執(zhí)行等離子體表面改造，其中的表面改造例如是對塑料容器的內(nèi)表面執(zhí)行滅菌處理、或提高表面的潤濕性。
13.用于制造鍍覆有CVD薄膜的塑料容器的方法，其特征在于包括步驟將一塑料容器放入到一帶有底部的、中空形狀的外電極的自由空間內(nèi)，并將所述塑料容器的口部與設(shè)置在一蓋板上的口部開孔以緊密接觸的狀態(tài)抵接在一起——所述蓋板用于封閉所述外電極的一開孔，以使得容器外氣體不會與容器內(nèi)氣體相混，并將一內(nèi)電極布置到所述塑料容器的內(nèi)部，從而利用所述外電極和所述蓋板形成一密閉空間；用一種放電氣體填充所述塑料容器的內(nèi)部，并用一種原材料填充所述密閉空間的內(nèi)部；以及向所述外電極供應(yīng)高頻能量，將放電氣體和源氣體生成為等離子體，以在所述塑料容器的外表面上形成CVD薄膜，以及執(zhí)行等離子體表面改造，其中的表面改造例如是對所述塑料容器的內(nèi)表面執(zhí)行滅菌處理、或提高表面的潤濕性。
14.用于制造鍍覆有CVD薄膜的塑料容器的方法，其特征在于包括步驟在所述塑料容器的一種容器內(nèi)氣體與一種容器外氣體不會相混的情況下，將所述塑料容器放入到一外電極的自由空間內(nèi)——所述外電極與一真空腔室是共體的，并將一內(nèi)電極布置到所述塑料容器內(nèi)；用一種源氣體填充所述塑料容器的內(nèi)部及所述自由空間的內(nèi)部；以及向所述外電極供應(yīng)高頻能量，將源氣體生成為等離子體，從而在所述塑料容器的內(nèi)表面和外表面上同時形成CVD薄膜。
15.用于制造鍍覆有CVD薄膜的塑料容器的方法，其特征在于包括步驟將一塑料容器放入到一帶有底部的、中空形狀的外電極的自由空間內(nèi)，并將所述塑料容器的口部與設(shè)置在一蓋板上的口部開孔以緊密接觸的狀態(tài)抵接在一起——所述蓋板用于封閉外電極的一開孔，以使得容器外氣體不會與容器內(nèi)氣體相混，并將一內(nèi)電極布置到所述塑料容器的內(nèi)部，從而利用所述外電極和所述蓋板形成一密閉空間；用一種源氣體填充所述塑料容器的內(nèi)部及所述密閉空間的內(nèi)部；以及向所述外電極供應(yīng)高頻能量，將源氣體生成為等離子體，從而在塑料容器的內(nèi)表面和外表面上同時形成CVD薄膜。
16.根據(jù)權(quán)利要求10到15中任一項(xiàng)所述的、制造鍍覆有CVD薄膜的塑料容器的方法，其特征在于當(dāng)向所述外電極施加高頻能量時，所述塑料容器的底部從所述外電極的內(nèi)壁面接收高頻能量——所述外電極內(nèi)壁面順沿著底部的形狀與其接觸，從而形成自偏電壓，并且，當(dāng)被生成為等離子體的容器外氣體被作為導(dǎo)電體時，所述塑料容器的頸部、肩部、以及主體部接收到高頻能量，由此形成自偏壓，并因而在所述塑料容器的內(nèi)側(cè)和外側(cè)引燃等離子體使之發(fā)火。
17.根據(jù)權(quán)利要求10到15之一所述的、制造鍍覆有CVD薄膜的塑料容器的方法，其特征在于當(dāng)向所述外電極施加高頻能量時，所述塑料容器的底部及主體部從外電極的內(nèi)壁面接收高頻能量——所述外電極內(nèi)壁面順沿著底部和主體部的形狀與其接觸，從而形成自偏電壓，并且，當(dāng)被生成為等離子體的容器外氣體被作為導(dǎo)電體時，所述塑料容器的頸部和肩部接收到高頻能量，由此形成自偏壓，并從而在所述塑料容器的內(nèi)側(cè)和外側(cè)引燃等離子體使之發(fā)火。
18.根據(jù)權(quán)利要求10到15中任一項(xiàng)所述的、制造鍍覆有CVD薄膜的塑料容器的方法，其特征在于沿所述塑料容器底部形狀、或所述塑料容器底部和主體部形狀與所述容器相接觸的外電極內(nèi)壁面被設(shè)置成與高頻能量保持絕緣狀態(tài)。
19.根據(jù)權(quán)利要求10到15中任一項(xiàng)所述的、制造鍍覆有CVD薄膜的塑料容器的方法，其特征在于在所述自由空間內(nèi)安裝有一絕緣體，所述絕緣體沿所述塑料容器底部的形狀、或底部與主體部的形狀與所述容器接觸，且所述塑料容器的底部或底部和主體部被設(shè)置成與高頻能量保持絕緣狀態(tài)。
20.根據(jù)權(quán)利要求10到19中任一項(xiàng)所述的、制造鍍覆有CVD薄膜的塑料容器的方法，其特征在于包括步驟在所述塑料容器的一種容器內(nèi)氣體與一種容器外氣體不會相混的情況下，將多個塑料容器放入到一外電極的自由空間內(nèi)——所述外電極與一真空腔室是共體的，并將內(nèi)電極布置到每一塑料容器內(nèi)；用一種為源氣體或放電氣體的容器內(nèi)氣體填充各個塑料容器的內(nèi)部，并用一種原材料或放電氣體填充所述自由空間；以及向所述外電極供應(yīng)高頻能量，并將容器內(nèi)氣體和容器外氣體生成為等離子體，以便同時在多個塑料容器的外表面和內(nèi)表面的至少之一上形成CVD薄膜。
21.根據(jù)權(quán)利要求10到19中任一項(xiàng)所述的、制造鍍覆有CVD薄膜的塑料容器的方法，其特征在于將多個塑料容器放入到一帶有底部的、中空形狀的外電極的自由空間內(nèi)，并將各個塑料容器的口部與設(shè)置在一蓋板上的各個口部開孔以緊密接觸的狀態(tài)抵接在一起——所述蓋板用于封閉外電極的一開孔，以使得容器外氣體不會與容器內(nèi)氣體相混，并將內(nèi)電極布置到各個塑料容器的內(nèi)部，從而利用所述外電極和所述蓋板形成一密閉空間；用一種為源氣體或放電氣體的容器內(nèi)氣體填充各個塑料容器的內(nèi)部，并用一種為源氣體或放電氣體的容器外氣體填充所述密封空間；以及向所述外電極供應(yīng)高頻能量，并將容器內(nèi)氣體和容器外氣體生成為等離子體，以便在多個塑料容器的內(nèi)表面和外表面的至少之一上形成CVD薄膜。
22.根據(jù)權(quán)利要求10到21中任一項(xiàng)所述的、制造鍍覆有CVD薄膜的塑料容器的方法，其特征在于碳?xì)浠衔锘鶜怏w或含Si的碳?xì)浠衔锘礆怏w被用作形成DLC(類金剛石碳)膜的所述源氣體，其中的DLC膜作為所述的CVD薄膜。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種等離子體CVD薄膜形成設(shè)備。對于常規(guī)的CVD薄膜成形設(shè)備，必須要將外電極限定為中空結(jié)構(gòu)，該中空結(jié)構(gòu)包括一用于容納容器的空腔，且該空腔的形狀要大體上類似于容器的外部形狀，本發(fā)明消除了這一缺陷。本發(fā)明等離子體CVD薄膜成形設(shè)備的特征在于向相互分離的外電極內(nèi)壁面與容器內(nèi)壁面之間形成的空間內(nèi)輸送一種容器外氣體，由此，在利用CVD方法形成薄膜的過程中，由容器外氣體生成的等離子體作為導(dǎo)體而向容器的外壁面?zhèn)鬏敻哳l能量，從而獲得了這樣的狀態(tài)—該狀態(tài)等同于外電極內(nèi)壁面與塑料容器外壁面保持接觸時的狀態(tài)，這樣就可以向容器的內(nèi)壁面施加一個均勻的自偏電壓。
文檔編號C23C16/04GK1646727SQ0380817
公開日2005年7月27日 申請日期2003年4月9日 優(yōu)先權(quán)日2002年4月11日
發(fā)明者浜研一, 鹿毛剛, 竹本圭秀, 小林巧 申請人:三菱商事塑料株式會社, 友技科株式會社