[發明專利]薄膜成膜方法、薄膜成膜裝置和薄膜成膜過程的監視方法

有效

• 申請號: 200710308101.5
• 申請日: 2003-09-26
• 公開（公告）號: CN101230452A
• 公開（公告）日: 2008-07-30
• 發明（設計）人: 掛村敏明;鹿島浩人;十野學
• 申請（專利權）人: 凸版印刷株式會社
• 主分類號: C23C16/04
• 分類號: C23C16/04;C23C16/52
• 代理公司: 隆天國際知識產權代理有限公司
• 代理人: 高龍鑫

本申請是申請日為2003年9月26日、申請號為03822759.2、發明名稱為“薄膜成膜方法、薄膜成膜裝置和薄膜成膜過程的監視方法”的申請的分案申請。

技術領域

本發明涉及在塑料容器等基材上形成由氧化物組成的薄膜的薄膜成膜方法和成膜裝置。而且本發明還涉及使有機硅化合物氣體和有氧化能力的氣體的混合氣體等離子化，在基材的表面上使氧化硅薄膜成膜的薄膜成膜過程的監視方法和薄膜成膜裝置。

背景技術

塑料容器，強度、輕量性和成形性優良，成本低，而且難龜裂和容易再密封，所以在飲料、食品、化妝用品和醫藥品等各領域中用于包裝和容納用品。

然而，塑料容器雖有這些長處，但是卻有透過氧和二氧化碳之類低分子氣體的缺點，即具有氣體阻擋性差的短處，往往因容器內容物種類的不同而使其品質受到這些氣體的影響。于是過去為提高塑料的氣體阻擋性而進行了各種研究，其中在工業上采用一種將氣體阻擋性高的材料與廉價而通用材料制成多層結構，在容器上使用這種材料。

但是這樣由兩種以上不同材料制成的多層結構材料，難于循環再用，使用后大多數情況下不得不將其廢棄，所以從環境上看存在問題。而且還研究了盡可能將氣體阻擋性高的材料使用量，減少到不影響循環再用的程度，但是這種多層結構卻往往不能獲得足夠的氣體阻擋性。

于是最近作為同時具有循環再用性，和對氧、二氧化碳、水蒸汽等氣體阻擋性的方法，研究了在由通用塑料組成的容器的內表面上形成具有氣體阻擋性薄膜的方法。作為這種薄膜的成膜方法之一有，通過將過程氣體等離子化使其進行化學反應，在容器的內表面形成薄膜的等離子輔助CVD法。等離子輔助CVD法的具體方法，已知有將容器配置在與容器外形具有大體相似形狀內形的中空形狀高頻電極，和與容器內形大體相似形狀的內部電極之間，進行成膜的方法(例如參見專利文獻1)，和將高頻電極和內部電極都與容器的表面保持大體一定距離的成膜方法(例如參見專利文獻2)。????

專利文獻1：特開平8-53117號公報

專利文獻2：特開平8-175528號公報

然而，即使采用這些方法形成薄膜的情況下，也很難嚴格控制等離子化使用的過程氣體中反應氣體與單體氣體間的流量比，結果不能穩定地形成具有充分氣體阻擋性的薄膜，存在有得到每個容器的氣體阻擋性波動的問題。此外，由于所形成薄膜的柔軟性不足，在容器的使用中等薄膜易產裂紋，因而還有氣體阻擋性降低這樣的問題。

而且不僅塑料容器，而且即使例如是玻璃容器，為了抑制玻璃所含的鉛、鎘等向內容物中溶出，也往往在其表面上形成薄膜，這種情況下要求能夠穩定而沒有波動地形成薄膜。

為了將氣體阻擋性賦予由塑料制成的容器，過去在容器的內表面上設置氣體阻擋性薄膜。這種薄膜的成膜方法，已知有通過將過程氣體等離子化使其反應，使薄膜在容器的內表面上成膜的等離子輔助CVD法(以下簡記作等離子CVD法)。

用這種等離子CVD法使薄膜成膜的過程中，在成膜的過程中不可能把握是否得到了所需的薄膜。因此，過去通常的做法是：一邊監視過程(例如真空度、施加電力、導入氣體流量等參數)一邊進行成膜，成膜后評價實際成膜品的性能，以此來判斷是否得到了所需的薄膜。然而實際上，僅僅監視真空度、施加電力、導入氣體流量等參數是不夠的，現實需要一種更高程度的過程監視方法。

作為該方法之一，有人提出監視等離子發光的方法。在也叫做等離子診斷的方法中，監視等離子發光的情況下能夠得到實際有關等離子內部結構的信息。通過采用這種方法，可以更加準確地預測成膜的膜質。

例如在特開平1-87777號公報(專利文獻3)中提出，通過監視從等離子發出的氫α射線強度與氫β射線強度之比，或者氫α射線或β射線強度與氦射線強度之比，確認過程正常工作的方法。

然而特開平1-87777號公報中記載方法的問題，可以列舉如下。

第一個問題是，氫α射線的強度雖然顯示較大的強度，但是氫β射線的強度小，波動也大，所以當計算氫β射線的強度與其他原子(分子)射線的強度之比的情況下，結果波動增大，很難正確確認等離子的內部結構。

第二個問題是，氫α射線的強度與氦射線的強度之比等，即使采用較大的強度之間的比例，例如在成膜壓力發生變動的情況下，氫α射線與氦射線二者的強度會同樣變動。因此，即使通過成膜壓力變化使成膜的膜質發生變化，由于氫α射線的強度與氦射線的強度之比，沒有顯著變化，所以不能正確地監視等離子。