プラズマ処理装置
【課題】ボトル口部付近の熱変形や穿孔などを防止しつつ、安定したプラズマ発光状態を得ることができるプラズマ処理装置の提供する。
【解決手段】チャンバ内に設置された処理対象物（ボトル２０）の口部２１を保持する保持手段３０ａを備えたプラズマ処理装置であって、保持手段３０ａが、当該保持手段３０ａの中央部縦方向に穿設された貫通孔１４と、この貫通孔１４に嵌合するほぼ筒状の排気管部材３２ａとを有する。この排気管部材３２ａは、上部開口の外周端の一部がさらに上方へ延設した延設部３２ａ−２を有し、この延設部３２ａ−２は、上部開口の外周のうち、プラズマ処理装置１のマイクロ波導波管が取り付けられている側のみ延設されており、処理対象物（ボトル２０）の口部２１の長さとほぼ同じ長さだけ延設される。
【解決手段】チャンバ内に設置された処理対象物（ボトル２０）の口部２１を保持する保持手段３０ａを備えたプラズマ処理装置であって、保持手段３０ａが、当該保持手段３０ａの中央部縦方向に穿設された貫通孔１４と、この貫通孔１４に嵌合するほぼ筒状の排気管部材３２ａとを有する。この排気管部材３２ａは、上部開口の外周端の一部がさらに上方へ延設した延設部３２ａ−２を有し、この延設部３２ａ−２は、上部開口の外周のうち、プラズマ処理装置１のマイクロ波導波管が取り付けられている側のみ延設されており、処理対象物（ボトル２０）の口部２１の長さとほぼ同じ長さだけ延設される。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ＣＶＤにより処理対象物に薄膜を施すプラズマ処理装置に関し、特に、チャンバ内に設置された処理対象物の口部を保持する保持手段を備え、この保持手段の有する真空シール部材（例えば、Ｏリングなど）の耐久性を向上させて生産の安定を図るのに好適なプラズマ処理装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
化学蒸着法（ＣＶＤ）は、常温では反応の起こらない処理用ガスを用いて、高温雰囲気での気相成長により、処理対象物の表面に反応生成物を膜状に析出させる技術であり、半導体の製造、金属やセラミックの表面改質等に広く採用されている。最近では、ＣＶＤでも低圧プラズマＣＶＤとしてプラスチック容器の表面改質、特に、ガスバリア性の向上にも応用されつつある。
【０００３】
プラズマＣＶＤは、プラズマを利用して薄膜成長を行うものであり、基本的には、減圧下において処理用ガスを含むガスを高電界の電気的エネルギーで放電させることにより、解離、結合して生成した物質を、気相中又は処理対象物上で化学反応させることによって、処理対象物上に堆積させる方法である。
プラズマ状態は、グロー放電、コロナ放電及びアーク放電によって実現されるものであり、このうち、グロー放電の方式としては、直流グロー放電を利用する方法、高周波グロー放電を利用する方法、マイクロ波放電を利用する方法が知られている。
【０００４】
これらのうち、マイクロ波放電を利用したプラズマＣＶＤ（例えば、特許文献１参照。）は、外部電極や内部電極の配置が不必要であり、装置の構成を極めて簡略化することができる。また、装置内での減圧の程度も、プラスチック容器内のみにマイクロ波放電が発生するようにすればよいので、装置内全体を高真空に維持する必要がなく、操作の簡便さ、及び生産性の点で優れている。
しかも、マイクロ波放電プラズマは、高エネルギー電子の生成効率に優れたプラズマであり、高密度、高反応性プラズマとしてプラズマＣＶＤに有用なものである。
【０００５】
ところで、プラズマＣＶＤにより処理対象物であるボトルの内面に薄膜を形成する場合は、まず、そのボトルが倒立した状態でチャンバ内に設置される。この設置されたボトルは、チャンバ底面に配置された保持手段により、その口部が保持される。
ここで、保持手段は、図７に示すように、ボトル２００の口部２１０が嵌合可能なように、その口部２１０の外形と対応させて形成された環状の凹部１１０を有している。そして、この凹部１１０の底部１２０にはＯリング（真空シール部材）１３０が嵌合されている。
これにより、その凹部１１０にボトル２００の口部２１０が嵌合されると、その口部２１０の天面２２０が真空シール部材１３０を押圧するため、チャンバ内の真空状態を維持できる。
【０００６】
なお、特許文献２に開示の「プラスチック容器の内面処理装置」においては、天面シール２１が、真空シール部材として機能している。
また、同装置においてはＯリングが用いられているが、これは、球状樹脂成形体や帯状樹脂成形体を支持するためのものであり、真空シール部材としての機能を有していない。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特表２００１−５１８６８５号公報
【特許文献２】特開２００３−２６１１４６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかしながら、チャンバ内に倒立設置されるボトルの口部は、胴部に比べて細くなっているため、反応ガスの流れが密となるので、プラズマが濃くなる。また、口部の外周を金属製の部材が覆う状態になるとその口部の周辺の電界が強くなる。そうすると、口部が熱変形を起こしやすくなり、さらには穿孔が生じやすい。
そこで、口部の内径よりも若干小さい外径を有する円筒部材を口部の内側に設けることで、プラズマ状態の処理用ガスを口部に近づきにくくして、熱変形等の発生を抑えることができる。
【０００９】
ところが、単純な円筒部材（例えば、特開２００２−０５３１１９号公報）を口部に挿入すると、プラズマの発生状態が不安定になるという新たな問題が生じてしまう。
ボトルの口部付近の熱変形や穿孔などを防止するためにマイクロ波を遮蔽すると、プラズマ放電を起こす電界エネルギーの一部が失われることになるが、円筒形の遮蔽体をボトル口部の奥深くまで挿入すると、エネルギーの損失が大きくなりすぎてプラズマ発生状態が不安定になることが考えられる。
【００１０】
本発明は、上記の事情にかんがみなされたものであり、ボトル口部付近の熱変形や穿孔などを防止しつつ、安定したプラズマ発光状態を得ることができるプラズマ処理装置の提供を目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
この目的を達成するため、本発明のプラズマ処理装置は、チャンバ内に設置された処理対象物の口部を保持する保持手段を備えたプラズマ処理装置であって、保持手段が、当該保持手段の中央部縦方向に穿設された貫通孔と、この貫通孔に嵌合するほぼ筒状の排気管部材とを有し、この排気管部材は、上部開口の外周端の一部がさらに上方へ延設した延設部を有し、この延設部は、上部開口の外周のうち、プラズマ処理装置のマイクロ波導波管が取り付けられている側のみ延設されており、処理対象物の口部の長さとほぼ同じ長さだけ延設された構成とする。
【発明の効果】
【００１２】
以上のように、本発明によれば、プラズマの発生状態を安定に保ちつつ、ボトルの口部周辺の熱変形や穿孔を防止できる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本発明のプラズマ処理装置の構成を示す正面断面図である。
【図２】保持手段の構造を示す正面図である。
【図３】図２に示す保持手段にボトルを載置した状態における保持手段の部分拡大図である。
【図４】ノズルチャックの形状を示す上面図である。
【図５】保持手段の他の例を示す部分断面図である。
【図６】保持手段のさらに他の例を示す部分断面図である。
【図７】従来の保持手段の構造を示す正面図である。
【図８】図７に示す保持手段にボトルを載置した状態における保持手段の部分拡大図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下、本発明に係るプラズマ処理装置の好ましい実施形態について、図面を参照して説明する。
【００１５】
［第一実施形態］
（プラズマ処理装置）
まず、本発明のプラズマ処理装置の実施形態について、図１を参照して説明する。
同図は、本実施形態のプラズマ処理装置の構造を示す正面断面図である。
【００１６】
プラズマ処理装置１は、同図に示すように、基台１０に載設された中空のチャンバ１１と、このチャンバ１１の上部に位置し、着脱可能な天蓋１２と、処理対象物であるボトル２０を保持する保持手段３０ａと、排気口１４を覆うように設けられたマイクロ波封止部材１３と、ボトル２０内を減圧するための排気口１４とを備えている。
プラズマ処理装置１は、いわゆるマイクロ波半同軸円筒共振系を形成している。すなわち、円筒形のチャンバ１１によりプラズマ処理室を形成するとともに、この軸上に導電性の処理用ガス供給部材１５を、その端部が天蓋１２まで達しない状態で設けた構成としてある。
【００１７】
ボトル２０は、倒立した状態で保持手段３０ａのほぼ中央にセットされ、口部２１の外周の凸部（ネックリング）にノズルチャック４０が複数方向から係合し、これにより定置される。このとき、ボトル２０は、円筒形状のチャンバ１１の軸上に保持されており、ボトル２０の内部には、処理用ガス供給部材１５が挿入されている。この状態で、真空ポンプ（図示せず）によりボトル２０の内外部を真空にし、ボトル２０の中心部に挿入された処理用ガス供給部材１５から処理用ガスを供給し、プラズマ処理装置１の側面に接続されたマイクロ波導波管１６からマイクロ波を供給すると、ボトル２０の内部でプラズマが発生して、その内面に薄膜が形成される。
【００１８】
（保持手段）
次に、保持手段の構成について、図１〜図３を参照して説明する。
図２は、保持手段の側面図（部分断面図）、図３は、図２のＡ部拡大図である。
保持手段３０ａは、図１に示すように、基台１０の上面のほぼ中央に載置されており、倒立したボトル２０の口部２１を保持する。
この保持手段３０ａは、図２に示すように、保持手段本体３１ａと、排気管部材３２ａと、当接部材３３ａと、第一Ｏリング３４ａと、Ｏリング保持部材３５ａと、係止部材３６ａと、ボルト３７ａと、第二Ｏリング３８ａとを有している。
【００１９】
ここで、保持手段本体３１ａは、保持手段３０ａの基体であって、中央部縦方向に、径方向断面が円形状の貫通孔３１ａ−１が穿設してある。この貫通孔３１ａ−１には、排気管部材３２ａが嵌合してある。
貫通孔３１ａ−１の中間部から上部にかけては、排気管部材３２ａの外周凸部３２ａ−１が係止する係止部３１ａ−２と、第二Ｏリング３８ａを嵌め込むＯリング嵌合部３１ａ−３と、当接部材３３ａが嵌合する当接部材嵌合部３１ａ−４とが、段状かつ連続的に形成してある。
【００２０】
排気管部材３２ａは、ほぼ筒状に形成されており、保持手段本体３１ａの貫通孔３１ａ−１に嵌合している。
排気管部材３２ａの外周には、外周凸部３２ａ−１が形成されており、この外周凸部３２ａ−１は、保持手段本体３１ａの係止部３１ａ−２に係止している。
【００２１】
この排気管部材３２ａは、上部開口の一部外周端がさらに上方へ延設した形状としてある。この延設部３２ａ−２は、口部２１の長さとほぼ同じ長さだけ延設してある。また、延設部３２ａ−２は、上部開口の外周のうち、プラズマ処理装置１のマイクロ波導波管１６が取り付けられている方のみ延設してある。
【００２２】
このような延設部３２ａ−２を設けるのは、次の理由による。
ボトル２０の口部２１は、胴部２３に比べて細くなっているため、反応ガスの流れが密となるので、プラズマが濃くなる。また、口部２１の外周を金属製の部材が覆う状態になるとその口部２１の周辺の電界が強くなる。そうすると、口部２１が熱変形を起こしやすくなり、さらには穿孔が生じやすい。
そこで、口部２１の内径よりも若干小さい外径を有する円筒部材を口部２１の内側に設けることで、プラズマ状態の処理用ガスを口部２１に近づきにくくして、熱変形等の発生を抑えることができる。
【００２３】
ところが、単純な円筒部材（例えば、特開２００２−０５３１１９号公報）を口部２１に挿入すると、プラズマの発生状態が不安定になるという新たな問題が生じてしまう。
ボトル２０の口部２１付近の熱変形や穿孔などを防止するためにマイクロ波を遮蔽すると、プラズマ放電を起こす電界エネルギーの一部が失われることになるが、円筒形の遮蔽体をボトル口部２１の奥深くまで挿入すると、エネルギーの損失が大きくなりすぎてプラズマ発生状態が不安定になることが考えられる。
電界エネルギーは、マイクロ波の入射側が最も高い。そこで、このマイクロ波が入射する方のみ延設部３２ａ−２を設けて遮蔽することにより、ボトル口部２１付近の熱変形や穿孔などを防止しつつ、安定したプラズマ発光状態を得ることができる。
なお、口部２１の内面のうち延設部３２ａ−２が接近している部分には、薄膜は蒸着されない。
【００２４】
当接部材３３ａは、環状に形成されて保持手段本体３１ａの当接部材嵌合部３１ａ−４に嵌合しており、その内周側下面は、排気管部材３２ａの外周凸部３２ａ−１の上面と当接する。これにより、排気管部材３２ａは、外周凸部３２ａ−１が係止部３１ａ−２に係止するとともに当接部材３３ａに押さえられるため、貫通孔３１ａ−１の中で固定された状態となる。
さらに、当接部材３３ａの下面の一部は、Ｏリング嵌合部３１ａ−３に嵌め込まれた第二Ｏリング３８ａに当接する。
【００２５】
また、当接部材３３ａの上面には、図２に示すように、ボトル２０の口部２１の天面２２と当接する当接面３３ａ−１が形成してある。このように当接部材３３ａは、ボトル２０の天面２２と当接することで、真空を維持するための役割を担っている。
【００２６】
さらに、当接部材３３ａは、上面の当接面３３ａ−１よりも外周側縁部に段差３３ａ−２を有するとともに、下部にフランジ部３３ａ−３を有している。
段差３３ａ−２には、第一Ｏリング３４ａが嵌合され、フランジ部３３ａ−３の上面には、Ｏリング保持部材３５ａの下部が係合する。
【００２７】
第一Ｏリング（真空シール部材）３４ａは、環状に形成された弾性体であって、当接部材３３ａの段差３３ａ−２に嵌合され、かつ、当接部材３３ａに嵌め込まれたＯリング保持部材３５ａによって保持される。
ただし、第一Ｏリング３４ａの表面は、当接部材３３ａとＯリング保持部材３５ａとによりそのすべてが覆われるのではなく、一部（上端部から内周側縁部にかけて）が開放している。この開放部分にボトル２０の天面２２が当接し押圧されることで、第一Ｏリング３４ａは、若干押しつぶされ、ボトル２０の天面２２と当接部材３３ａの段差３３ａ−２とＯリング保持部材３５ａの鉤部にそれぞれ密着した状態となって、真空をシールする。
【００２８】
なお、ボトル２０の口部２１の天面２２は、第一Ｏリング３４ａの頂点に当接するのが望ましい。
また、第一Ｏリング３４ａは、例えば、ニトリルゴム，シリコーンゴム，フッ素ゴムなどを用いて成形できる。
【００２９】
Ｏリング保持部材３５ａを固定するための係止部材３６ａは、断面がほぼＬ字状に形成してあり、縦部にＯリング保持部材３５ａの外周縁を押圧する鉤部を有し、下横部に、係止部材３６ａを保持手段本体３１ａに固着するためのボルト３７ａを取り付ける台部を有している。
この係止部材３６ａは、Ｏリング保持部材３５ａの外周縁を押圧するような環状としてもよいし、Ｏリング保持部材３５ａの外周縁の数箇所を等間隔に押圧するような駒状としてもよい。
なお、本実施形態においては、駒状の係止部材３６ａを、等間隔に四箇所に設けてある。ただし、係止部材３６ａは、四箇所に限るものではなく、二箇所，三箇所あるいは五箇所以上に設けることもできる。
【００３０】
このような構成からなる保持手段によれば、係止部材３６ａのボルト台部のボルト孔を通して、ボルト３７ａを保持手段本体３１ａに形成されたボルト穴にねじ込むと、係止部材３６ａが保持手段本体３１ａに取り付けられる。これにより、係止部材３６ａがＯリング保持部材３５ａを押さえ、Ｏリング保持部材３５ａが第一Ｏリング３４ａを保持する。
【００３１】
ここで、ボトル２０を保持手段３０ａにセットすると、ボトル２０の口部２１の天面２２が第一Ｏリング３４ａを押圧しながら当接部材３３ａの当接面３３ａ−１に接する。そして、この当接面３３ａ−１の外側に第一Ｏリング３４ａを配置しているので、第一Ｏリング３４ａは、成膜時には、それら口部２１と当接部材３３ａにガードされてプラズマに曝されることはない。これにより、第一Ｏリング３４ａにおけるクラックの発生が低減し、パーティクルの発生も防ぐことができる。しかも、第一Ｏリング３４ａは、シール性能を長期間維持させることができるようになり、交換頻度を下げることができ、コストを低減できる。
【００３２】
さらに、本実施形態においては、第一Ｏリング３４ａによるシールだけでなく、当接部材３３ａによってもメタルシールされている。このように、本実施形態の保持手段３０ａにおいては、二重のシールがなされており、充分なシール効果が得られる。
【００３３】
また、上述したように、保持手段３０ａは、分割可能な二以上の部材、具体的には、保持手段本体３１ａ、排気管部材３２ａ、当接部材３３ａ、Ｏリング保持部材３５ａ、係止部材３６ａなどにより分割可能に構成されている。
このように、保持手段を分割可能な構造とすると、第一Ｏリングの交換が容易となる。
すなわち、従来の保持手段は、図７に示すように、排気管部材１４０以外は、一体型で形成されていた。このため、第一Ｏリング１３０が嵌合する嵌合溝１５０もその一体型構造の一部として形成されていた。具体的には、図８に示すように、嵌合溝１５０を形成する底部１５１と、外周部１５２と、上部（鉤部）１５３が一体形成されており、排気管部材１４０により内周が閉じられていた。ただし、上部（鉤部）１５３と排気管部材１４０の上方先端との間は開放されており、嵌合溝１５０に嵌合した第一Ｏリング１３０は、その開放部分で露出する。
【００３４】
第一Ｏリング１３０の交換は、従来の一体型構造においては、排気管部材１４０を取り外した状態で行う。第一Ｏリング１３０が新品のときは、充分な弾性を有するため、嵌合溝１５０に容易に嵌め込むことができる。
ところが、露出部分がプラズマに曝され続けた第一Ｏリング１３０は、弾性が低下している。そして、嵌合溝１５０は、底部１５１と外周部１５２と上部１５３が一体構造となっている。このため、第一Ｏリング１３０は、その露出部分から引き出すしかないが、弾性が低下しているため、その取り出しが困難となっていた。
【００３５】
そこで、本実施形態においては、図３に示すように、嵌合溝３９ａを分割可能な二以上の環状部材で形成することとした。具体的には、当接部材３３ａとＯリング保持部材３５ａとにより形成してある。
このような構造とすれば、Ｏリング保持部材３５ａを取り外すことで、嵌合溝３９ａの上方が取り払われた状態となる。これにより、第一Ｏリング３４ａは、変形させることなく、そのままの状態で上方に引き上げるだけで容易に取り出すことができる。したがって、長時間使用されて硬化したＯリングであっても容易に交換できる。
【００３６】
また、保持手段３０ａを分割可能な構成とすると、各部品の清掃が容易となる。
プラズマ処理装置１は、処理対象物であるボトル２０の内面に薄膜を形成する装置であるが、薄膜は、ボトル２０の内面だけでなく、処理用ガスの通る排気管部材３２ａの内面などにも形成される。そこで、その形成された薄膜を剥がす作業が必要となる。
【００３７】
ここで、従来の保持手段は、図６に示すように、排気管部材１４０が保持手段本体１６０の貫通孔１７０に下方から挿入し螺子１８０で止める構造となっていた。このため、排気管部材１４０を外すには保持手段１００の全体を基台１０から取り外さなければならず、手間がかかっていた。
そこで、本実施形態においては、保持手段３０ａを分割構造とし、Ｏリング保持部材３５ａや当接部材３３ａを上方へ取り外し可能な構造とした。これにより、排気管部材３２ａについても上方へ取り外す構造とすることができる。そして、清掃後は、排気管部材３２ａを上方から貫通孔３１ａ−１に挿入すればよい。このように、排気管部材３２ａの取り外しや挿入（嵌合）を保持手段本体１６０の上方から行えるようにしたため、わざわざ保持手段１００の全体を基台１０から取り外さなくてもよくなり、手間を軽減できる。
【００３８】
さらに、保持手段３０ａは、図４に示すように、ノズルチャック４０を有している。
ノズルチャック４０は、ボトル２０を保持手段３０ａにセットする際にボトル２０のネックリングを把持し、処理終了後にボトル２０を取り出せるように、移動可能に配置されている。
このノズルチャック４０は、ボトル２０を把持する爪から横に少しずつずれた位置で本体にピン結合され、このピンを軸（回転支点４１）として回転可動する。
これに限らず、レール上に設置して直線的に移動するなどの形態をすることもできる。
【００３９】
なお、図４においては、ノズルチャック４０を１個のみ記載してあるが、１個に限るものではなく、ボトル２０の口部２１の周方向に複数個（例えば、３個や４個など）を設けることができる。
【００４０】
（ボトルの成膜処理方法）
次に、本実施形態にかかるプラズマ処理装置を用いたボトルの成膜処理方法について説明する。
ボトル２０を倒立状態で保持手段３０ａにセットし、そのボトル２０の口部２１の外周凸部にノズルチャック４０を係合させて保持させる。このとき、天蓋１２は、チャンバ１１から外されており、保持手段３０ａは、ロッド（図示せず）によりチャンバ１１内を上昇してチャンバ１１の上部に位置している。
この状態において、ボトル２０の口部２１を、保持手段３０ａに保持させ、ロッドを下降させて保持手段３０ａを所定位置に配置する。その後、天蓋１２を閉じてチャンバ１１内を密封して図１に示す状態とする。
【００４１】
続いて、真空ポンプ（図示せず）を駆動して、ボトル２０の内部を減圧状態にする。この際、ボトル２０が外圧によって変形することを防止するため、チャンバ１１の内部でボトル２０の外部を真空ポンプによって減圧状態にすることも可能である。
この減圧状態に達した後、処理用ガス供給部材１５によりボトル２０内に処理用ガスを供給する。
【００４２】
続いて、マイクロ波導波管１６を通してのチャンバ１１内にマイクロ波を導入する。導入するマイクロ波としては、処理用ガスに作用してグロー放電を生じさせることができれば、特に制限されない。
チャンバ１１内に導入されたマイクロ波は、処理用ガスを高エネルギー状態にしプラズマ状態を形成させる。プラズマ化された処理用ガスは、ボトル２０内面に作用し堆積することにより被服膜を形成する。
【００４３】
プラズマ処理を終了した後、処理用ガスの供給及びマイクロ波の導入を停止するとともに、排気管１６を通して空気を徐々に導入して、ボトル２０の内外を常圧に復帰させる。
その後、天蓋１２を外し、保持手段３０ａを上昇させ、プラズマ処理されたボトル２０をプラズマ処理装置１から取り出す。
【００４４】
以上のように本実施形態のプラズマ処理装置は、保持手段の真空シール部材が、当接部材の当接部よりも外側に配置された構成としてあるため、成膜時にプラズマに曝されることがなくなる。このため、真空シール部材でのクラックやパーティクルの発生を抑え、シール性能を長期に維持可能として、真空引き不良のおそれをなくすことができる。
【００４５】
［第二実施形態］
次に、本発明のプラズマ処理装置の第二の実施形態について、図５を参照して説明する。
同図は、本実施形態のプラズマ処理装置に備えられた保持手段の部分構成を示す断面図である。
本実施形態は、第一実施形態と比較して、第一Ｏリングの配置位置が相違する。すなわち、第一実施形態では、第一Ｏリングが天面のうち径方向外側に接する位置に配置されたのに対し、本実施形態では、第一Ｏリングが天面近傍の口部の側面に接する位置に配置されている。他の構成要素は第一実施形態と同様である。
したがって、図５において、図１等と同様の構成部分については同一の符号を付して、その詳細な説明を省略する。
【００４６】
本実施形態のプラズマ処理装置１ｂの保持手段３０ｂは、保持手段本体３１ｂと、排気管部材３２ｂと、当接部材３３ｂと、第一Ｏリング３４ｂと、Ｏリング保持部材３５ｂと、係止部材３６ｂと、ボルト３７ｂとを有している。
【００４７】
当接部材３３ｂの上面には、図５に示すように、ボトル２０の口部２１の天面２２と当接する当接面３３ｂ−１と、嵌合溝３９ｂの底面となる嵌合溝形成面３３ｂ−２とが形成してある。それら当接面３３ｂ−１と嵌合溝形成面３３ｂ−２とは、同一平面上に形成してある。
なお、図５においては、当接面３３ｂ−１と嵌合溝形成面３３ｂ−２とが同一平面上に形成された構成としてあるが、このような構成に限るものではない。例えば、ボトル２０の口部外周の凸部テーパ面２４が同図に示す位置よりも高い（低い）場合や、第一Ｏリング３４が同図に示す径よりも細い（太い）場合には、嵌合溝形成面３３ｂ−２が当接面３３ｂ−１よりも高く（低く）なるような段差を設けた形状とすることができる。
【００４８】
また、当接部材３３ｂは、上面よりも外周側縁部に段差３３ｂ−３を有している。この段差３３ｂ−３には、Ｏリング保持部材３５ｂの下部が係合する。
【００４９】
Ｏリング保持部材３５ｂは、断面がΓの字のように鉤型に形成してあり、縦部の内周縁が嵌合溝３９ｂの外周面を形成し、横鉤部の下面が嵌合溝３９ｂの上面を形成している。そして、縦部３５ｂ−１の下部が当接部材３３ｂの段差３３ｂ−３に係合する。
【００５０】
このような構成によれば、第一Ｏリング３４ｂは、当接部材３３ｂの当接面３３ｂ−１よりも外側に位置するようになるため、成膜時には、プラズマに曝されることがなくなる。
このため、第一Ｏリングにおけるクラックやパーティクルの発生をなくし、シール耐性を長期に維持させて、真空引き不良のおそれを無くすことができる。
しかも、プラズマ対応の特別なＯリングではなく、一般的なＯリングの使用が可能となるため、交換頻度の低減と相まってコストを軽減できる。
【００５１】
［第三実施形態］
次に、本発明のプラズマ処理装置の第三の実施形態について、図６を参照して説明する。
同図は、本実施形態のプラズマ処理装置に備えられた保持手段の部分構成を示す断面図である。
本実施形態は、第一実施形態と比較して、第一Ｏリングの配置位置が相違する。すなわち、第一実施形態では、第一Ｏリングが天面のうち径方向外側に接する位置に配置されたのに対し、本実施形態では、第一Ｏリングが口部側面の凸部下面のテーパ面に接する位置に配置されている。他の構成要素は第一実施形態と同様である。
したがって、図６において、図１等と同様の構成部分については同一の符号を付して、その詳細な説明を省略する。
【００５２】
本実施形態のプラズマ処理装置１ｃの保持手段３０ｃは、保持手段本体３１ｃと、排気管部材３２ｃと、当接部材３３ｃと、第一Ｏリング３４ｃと、Ｏリング保持部材３５ｃと、係止部材３６ｃと、ボルト３７ｃとを有している。
【００５３】
ここで、当接部材３３ｃの上面には、図６に示すように、ボトル２０の口部２１の天面２２と当接する当接面３３ｃ−１と、嵌合溝３９ｃの底面となる嵌合溝形成面３３ｃ−２とが形成してある。それら当接面３３ｃ−１と嵌合溝形成面３３ｃ−２と間には段差（当接面段差）３３ｃ−４があり、嵌合溝形成面３３ｃ−２の方が高くなっている。これにより、第一Ｏリング３４ｃが、ボトル２０の口部外周に形成された凸部２３のテーパ面２４に接することができるようになる。
なお、図６においては、嵌合溝形成面３３ｃ−２が当接面３３ｃ−１よりも高くなるよう段差３３ｃ−４を設けた形状としてあるが、このような形状に限るものではない。例えば、ボトル２０の口部外周の凸部テーパ面２４が同図に示す位置よりも低い場合や、第一Ｏリング３４が同図に示す径よりも太い場合には、当接面３３ｃ−１と嵌合溝形成面３３ｃ−２とは同一平面上に形成することができ、あるいは、嵌合溝形成面３３ｃ−２が当接面３３ｃ−１よりも低くなるような段差を設けた形状とすることができる。
【００５４】
また、当接部材３３ｃは、上面よりも外周側縁部に段差（外周側段差）３３ｃ−３を有している。この段差３３ｃ−３には、Ｏリング保持部材３５ｃの下部が係合する。
【００５５】
Ｏリング保持部材３５ｃは、第二実施形態におけるＯリング保持部材３５ｂと同様の形状に形成してある。ただし、鉤部３５ｃ−２は、第一Ｏリング３４ｃが嵌合溝３９ｃに嵌合可能なように口部外周の凸部２３のテーパ面２４に対向し得る高さに形成してある。
【００５６】
このような構成によれば、第一Ｏリング３４ｃは、当接部材３３ｃの当接面３３ｃ−１よりも外側に位置するようになるため、成膜時には、プラズマに曝されることがなくなる。
そして、第一Ｏリングにおけるクラックやパーティクルの発生をなくし、シール耐性を長期に維持させて、真空引き不良のおそれを無くすことができる。
しかも、プラズマ対応の特別なＯリングではなく、一般的なＯリングの使用が可能となるため、交換頻度の低減と相まってコストを軽減できる。
【００５７】
以上、本発明のプラズマ処理装置の好ましい実施形態について説明したが、本発明に係るプラズマ処理装置は上述した実施形態にのみ限定されるものではなく、本発明の範囲で種々の変更実施が可能であることは言うまでもない。
例えば、上述した実施形態では、保持手段を五つの部材（保持手段本体、排気管部材、当接部材、Ｏリング保持部材、係止部材）に分割可能な構造としたが、五つに限るものではなく、二つ、三つ、四つ、あるいは六つ以上であってもよい。
【００５８】
また、上述した実施形態では、真空シール部材の例としてＯリングについて説明したが、真空シール部材はＯリングに限るものではなく、例えば、パッキンなどを用いることもできる。
さらに、Ｏリングについても、断面が円形のＯリングに限るものではなく、断面が矩形のものを用いることもできる。
また、処理対象物の例としてボトルを挙げたが、処理対象物はボトルに限るものではなく、各種プラスチック容器を含むことができる。
【産業上の利用可能性】
【００５９】
本発明は、プラズマ処理装置の基台上載置されて処理対象物の口部を保持する保持手段に関する発明であるため、保持手段を有する装置や機器に利用可能である。
【符号の説明】
【００６０】
１ プラズマ処理装置
２０ ボトル（処理対象物）
２１ 口部
２２ 天面
２３ 外周凸部
２４ テーパ部
３０ａ、３０ｂ、３０ｃ 保持手段
３１ａ、３１ｂ、３１ｃ 保持手段本体
３２ａ、３２ｂ、３２ｃ 排気管部材
３２−１ａ 外周凸部
３３ａ、３３ｂ、３３ｃ 当接部材
３３−１ａ、３３ｂ−１、３３ｃ−１ 当接面
３４ａ、３４ｂ、３４ｃ 第一Ｏリング
３５ａ、３５ｂ、３５ｃ Ｏリング保持部材
３６ａ、３６ｂ、３６ｃ 係止部材
３７ａ、３７ｂ、３７ｃ ボルト
４０ ノズルチャック
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ＣＶＤにより処理対象物に薄膜を施すプラズマ処理装置に関し、特に、チャンバ内に設置された処理対象物の口部を保持する保持手段を備え、この保持手段の有する真空シール部材（例えば、Ｏリングなど）の耐久性を向上させて生産の安定を図るのに好適なプラズマ処理装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
化学蒸着法（ＣＶＤ）は、常温では反応の起こらない処理用ガスを用いて、高温雰囲気での気相成長により、処理対象物の表面に反応生成物を膜状に析出させる技術であり、半導体の製造、金属やセラミックの表面改質等に広く採用されている。最近では、ＣＶＤでも低圧プラズマＣＶＤとしてプラスチック容器の表面改質、特に、ガスバリア性の向上にも応用されつつある。
【０００３】
プラズマＣＶＤは、プラズマを利用して薄膜成長を行うものであり、基本的には、減圧下において処理用ガスを含むガスを高電界の電気的エネルギーで放電させることにより、解離、結合して生成した物質を、気相中又は処理対象物上で化学反応させることによって、処理対象物上に堆積させる方法である。
プラズマ状態は、グロー放電、コロナ放電及びアーク放電によって実現されるものであり、このうち、グロー放電の方式としては、直流グロー放電を利用する方法、高周波グロー放電を利用する方法、マイクロ波放電を利用する方法が知られている。
【０００４】
これらのうち、マイクロ波放電を利用したプラズマＣＶＤ（例えば、特許文献１参照。）は、外部電極や内部電極の配置が不必要であり、装置の構成を極めて簡略化することができる。また、装置内での減圧の程度も、プラスチック容器内のみにマイクロ波放電が発生するようにすればよいので、装置内全体を高真空に維持する必要がなく、操作の簡便さ、及び生産性の点で優れている。
しかも、マイクロ波放電プラズマは、高エネルギー電子の生成効率に優れたプラズマであり、高密度、高反応性プラズマとしてプラズマＣＶＤに有用なものである。
【０００５】
ところで、プラズマＣＶＤにより処理対象物であるボトルの内面に薄膜を形成する場合は、まず、そのボトルが倒立した状態でチャンバ内に設置される。この設置されたボトルは、チャンバ底面に配置された保持手段により、その口部が保持される。
ここで、保持手段は、図７に示すように、ボトル２００の口部２１０が嵌合可能なように、その口部２１０の外形と対応させて形成された環状の凹部１１０を有している。そして、この凹部１１０の底部１２０にはＯリング（真空シール部材）１３０が嵌合されている。
これにより、その凹部１１０にボトル２００の口部２１０が嵌合されると、その口部２１０の天面２２０が真空シール部材１３０を押圧するため、チャンバ内の真空状態を維持できる。
【０００６】
なお、特許文献２に開示の「プラスチック容器の内面処理装置」においては、天面シール２１が、真空シール部材として機能している。
また、同装置においてはＯリングが用いられているが、これは、球状樹脂成形体や帯状樹脂成形体を支持するためのものであり、真空シール部材としての機能を有していない。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特表２００１−５１８６８５号公報
【特許文献２】特開２００３−２６１１４６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかしながら、チャンバ内に倒立設置されるボトルの口部は、胴部に比べて細くなっているため、反応ガスの流れが密となるので、プラズマが濃くなる。また、口部の外周を金属製の部材が覆う状態になるとその口部の周辺の電界が強くなる。そうすると、口部が熱変形を起こしやすくなり、さらには穿孔が生じやすい。
そこで、口部の内径よりも若干小さい外径を有する円筒部材を口部の内側に設けることで、プラズマ状態の処理用ガスを口部に近づきにくくして、熱変形等の発生を抑えることができる。
【０００９】
ところが、単純な円筒部材（例えば、特開２００２−０５３１１９号公報）を口部に挿入すると、プラズマの発生状態が不安定になるという新たな問題が生じてしまう。
ボトルの口部付近の熱変形や穿孔などを防止するためにマイクロ波を遮蔽すると、プラズマ放電を起こす電界エネルギーの一部が失われることになるが、円筒形の遮蔽体をボトル口部の奥深くまで挿入すると、エネルギーの損失が大きくなりすぎてプラズマ発生状態が不安定になることが考えられる。
【００１０】
本発明は、上記の事情にかんがみなされたものであり、ボトル口部付近の熱変形や穿孔などを防止しつつ、安定したプラズマ発光状態を得ることができるプラズマ処理装置の提供を目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
この目的を達成するため、本発明のプラズマ処理装置は、チャンバ内に設置された処理対象物の口部を保持する保持手段を備えたプラズマ処理装置であって、保持手段が、当該保持手段の中央部縦方向に穿設された貫通孔と、この貫通孔に嵌合するほぼ筒状の排気管部材とを有し、この排気管部材は、上部開口の外周端の一部がさらに上方へ延設した延設部を有し、この延設部は、上部開口の外周のうち、プラズマ処理装置のマイクロ波導波管が取り付けられている側のみ延設されており、処理対象物の口部の長さとほぼ同じ長さだけ延設された構成とする。
【発明の効果】
【００１２】
以上のように、本発明によれば、プラズマの発生状態を安定に保ちつつ、ボトルの口部周辺の熱変形や穿孔を防止できる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本発明のプラズマ処理装置の構成を示す正面断面図である。
【図２】保持手段の構造を示す正面図である。
【図３】図２に示す保持手段にボトルを載置した状態における保持手段の部分拡大図である。
【図４】ノズルチャックの形状を示す上面図である。
【図５】保持手段の他の例を示す部分断面図である。
【図６】保持手段のさらに他の例を示す部分断面図である。
【図７】従来の保持手段の構造を示す正面図である。
【図８】図７に示す保持手段にボトルを載置した状態における保持手段の部分拡大図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下、本発明に係るプラズマ処理装置の好ましい実施形態について、図面を参照して説明する。
【００１５】
［第一実施形態］
（プラズマ処理装置）
まず、本発明のプラズマ処理装置の実施形態について、図１を参照して説明する。
同図は、本実施形態のプラズマ処理装置の構造を示す正面断面図である。
【００１６】
プラズマ処理装置１は、同図に示すように、基台１０に載設された中空のチャンバ１１と、このチャンバ１１の上部に位置し、着脱可能な天蓋１２と、処理対象物であるボトル２０を保持する保持手段３０ａと、排気口１４を覆うように設けられたマイクロ波封止部材１３と、ボトル２０内を減圧するための排気口１４とを備えている。
プラズマ処理装置１は、いわゆるマイクロ波半同軸円筒共振系を形成している。すなわち、円筒形のチャンバ１１によりプラズマ処理室を形成するとともに、この軸上に導電性の処理用ガス供給部材１５を、その端部が天蓋１２まで達しない状態で設けた構成としてある。
【００１７】
ボトル２０は、倒立した状態で保持手段３０ａのほぼ中央にセットされ、口部２１の外周の凸部（ネックリング）にノズルチャック４０が複数方向から係合し、これにより定置される。このとき、ボトル２０は、円筒形状のチャンバ１１の軸上に保持されており、ボトル２０の内部には、処理用ガス供給部材１５が挿入されている。この状態で、真空ポンプ（図示せず）によりボトル２０の内外部を真空にし、ボトル２０の中心部に挿入された処理用ガス供給部材１５から処理用ガスを供給し、プラズマ処理装置１の側面に接続されたマイクロ波導波管１６からマイクロ波を供給すると、ボトル２０の内部でプラズマが発生して、その内面に薄膜が形成される。
【００１８】
（保持手段）
次に、保持手段の構成について、図１〜図３を参照して説明する。
図２は、保持手段の側面図（部分断面図）、図３は、図２のＡ部拡大図である。
保持手段３０ａは、図１に示すように、基台１０の上面のほぼ中央に載置されており、倒立したボトル２０の口部２１を保持する。
この保持手段３０ａは、図２に示すように、保持手段本体３１ａと、排気管部材３２ａと、当接部材３３ａと、第一Ｏリング３４ａと、Ｏリング保持部材３５ａと、係止部材３６ａと、ボルト３７ａと、第二Ｏリング３８ａとを有している。
【００１９】
ここで、保持手段本体３１ａは、保持手段３０ａの基体であって、中央部縦方向に、径方向断面が円形状の貫通孔３１ａ−１が穿設してある。この貫通孔３１ａ−１には、排気管部材３２ａが嵌合してある。
貫通孔３１ａ−１の中間部から上部にかけては、排気管部材３２ａの外周凸部３２ａ−１が係止する係止部３１ａ−２と、第二Ｏリング３８ａを嵌め込むＯリング嵌合部３１ａ−３と、当接部材３３ａが嵌合する当接部材嵌合部３１ａ−４とが、段状かつ連続的に形成してある。
【００２０】
排気管部材３２ａは、ほぼ筒状に形成されており、保持手段本体３１ａの貫通孔３１ａ−１に嵌合している。
排気管部材３２ａの外周には、外周凸部３２ａ−１が形成されており、この外周凸部３２ａ−１は、保持手段本体３１ａの係止部３１ａ−２に係止している。
【００２１】
この排気管部材３２ａは、上部開口の一部外周端がさらに上方へ延設した形状としてある。この延設部３２ａ−２は、口部２１の長さとほぼ同じ長さだけ延設してある。また、延設部３２ａ−２は、上部開口の外周のうち、プラズマ処理装置１のマイクロ波導波管１６が取り付けられている方のみ延設してある。
【００２２】
このような延設部３２ａ−２を設けるのは、次の理由による。
ボトル２０の口部２１は、胴部２３に比べて細くなっているため、反応ガスの流れが密となるので、プラズマが濃くなる。また、口部２１の外周を金属製の部材が覆う状態になるとその口部２１の周辺の電界が強くなる。そうすると、口部２１が熱変形を起こしやすくなり、さらには穿孔が生じやすい。
そこで、口部２１の内径よりも若干小さい外径を有する円筒部材を口部２１の内側に設けることで、プラズマ状態の処理用ガスを口部２１に近づきにくくして、熱変形等の発生を抑えることができる。
【００２３】
ところが、単純な円筒部材（例えば、特開２００２−０５３１１９号公報）を口部２１に挿入すると、プラズマの発生状態が不安定になるという新たな問題が生じてしまう。
ボトル２０の口部２１付近の熱変形や穿孔などを防止するためにマイクロ波を遮蔽すると、プラズマ放電を起こす電界エネルギーの一部が失われることになるが、円筒形の遮蔽体をボトル口部２１の奥深くまで挿入すると、エネルギーの損失が大きくなりすぎてプラズマ発生状態が不安定になることが考えられる。
電界エネルギーは、マイクロ波の入射側が最も高い。そこで、このマイクロ波が入射する方のみ延設部３２ａ−２を設けて遮蔽することにより、ボトル口部２１付近の熱変形や穿孔などを防止しつつ、安定したプラズマ発光状態を得ることができる。
なお、口部２１の内面のうち延設部３２ａ−２が接近している部分には、薄膜は蒸着されない。
【００２４】
当接部材３３ａは、環状に形成されて保持手段本体３１ａの当接部材嵌合部３１ａ−４に嵌合しており、その内周側下面は、排気管部材３２ａの外周凸部３２ａ−１の上面と当接する。これにより、排気管部材３２ａは、外周凸部３２ａ−１が係止部３１ａ−２に係止するとともに当接部材３３ａに押さえられるため、貫通孔３１ａ−１の中で固定された状態となる。
さらに、当接部材３３ａの下面の一部は、Ｏリング嵌合部３１ａ−３に嵌め込まれた第二Ｏリング３８ａに当接する。
【００２５】
また、当接部材３３ａの上面には、図２に示すように、ボトル２０の口部２１の天面２２と当接する当接面３３ａ−１が形成してある。このように当接部材３３ａは、ボトル２０の天面２２と当接することで、真空を維持するための役割を担っている。
【００２６】
さらに、当接部材３３ａは、上面の当接面３３ａ−１よりも外周側縁部に段差３３ａ−２を有するとともに、下部にフランジ部３３ａ−３を有している。
段差３３ａ−２には、第一Ｏリング３４ａが嵌合され、フランジ部３３ａ−３の上面には、Ｏリング保持部材３５ａの下部が係合する。
【００２７】
第一Ｏリング（真空シール部材）３４ａは、環状に形成された弾性体であって、当接部材３３ａの段差３３ａ−２に嵌合され、かつ、当接部材３３ａに嵌め込まれたＯリング保持部材３５ａによって保持される。
ただし、第一Ｏリング３４ａの表面は、当接部材３３ａとＯリング保持部材３５ａとによりそのすべてが覆われるのではなく、一部（上端部から内周側縁部にかけて）が開放している。この開放部分にボトル２０の天面２２が当接し押圧されることで、第一Ｏリング３４ａは、若干押しつぶされ、ボトル２０の天面２２と当接部材３３ａの段差３３ａ−２とＯリング保持部材３５ａの鉤部にそれぞれ密着した状態となって、真空をシールする。
【００２８】
なお、ボトル２０の口部２１の天面２２は、第一Ｏリング３４ａの頂点に当接するのが望ましい。
また、第一Ｏリング３４ａは、例えば、ニトリルゴム，シリコーンゴム，フッ素ゴムなどを用いて成形できる。
【００２９】
Ｏリング保持部材３５ａを固定するための係止部材３６ａは、断面がほぼＬ字状に形成してあり、縦部にＯリング保持部材３５ａの外周縁を押圧する鉤部を有し、下横部に、係止部材３６ａを保持手段本体３１ａに固着するためのボルト３７ａを取り付ける台部を有している。
この係止部材３６ａは、Ｏリング保持部材３５ａの外周縁を押圧するような環状としてもよいし、Ｏリング保持部材３５ａの外周縁の数箇所を等間隔に押圧するような駒状としてもよい。
なお、本実施形態においては、駒状の係止部材３６ａを、等間隔に四箇所に設けてある。ただし、係止部材３６ａは、四箇所に限るものではなく、二箇所，三箇所あるいは五箇所以上に設けることもできる。
【００３０】
このような構成からなる保持手段によれば、係止部材３６ａのボルト台部のボルト孔を通して、ボルト３７ａを保持手段本体３１ａに形成されたボルト穴にねじ込むと、係止部材３６ａが保持手段本体３１ａに取り付けられる。これにより、係止部材３６ａがＯリング保持部材３５ａを押さえ、Ｏリング保持部材３５ａが第一Ｏリング３４ａを保持する。
【００３１】
ここで、ボトル２０を保持手段３０ａにセットすると、ボトル２０の口部２１の天面２２が第一Ｏリング３４ａを押圧しながら当接部材３３ａの当接面３３ａ−１に接する。そして、この当接面３３ａ−１の外側に第一Ｏリング３４ａを配置しているので、第一Ｏリング３４ａは、成膜時には、それら口部２１と当接部材３３ａにガードされてプラズマに曝されることはない。これにより、第一Ｏリング３４ａにおけるクラックの発生が低減し、パーティクルの発生も防ぐことができる。しかも、第一Ｏリング３４ａは、シール性能を長期間維持させることができるようになり、交換頻度を下げることができ、コストを低減できる。
【００３２】
さらに、本実施形態においては、第一Ｏリング３４ａによるシールだけでなく、当接部材３３ａによってもメタルシールされている。このように、本実施形態の保持手段３０ａにおいては、二重のシールがなされており、充分なシール効果が得られる。
【００３３】
また、上述したように、保持手段３０ａは、分割可能な二以上の部材、具体的には、保持手段本体３１ａ、排気管部材３２ａ、当接部材３３ａ、Ｏリング保持部材３５ａ、係止部材３６ａなどにより分割可能に構成されている。
このように、保持手段を分割可能な構造とすると、第一Ｏリングの交換が容易となる。
すなわち、従来の保持手段は、図７に示すように、排気管部材１４０以外は、一体型で形成されていた。このため、第一Ｏリング１３０が嵌合する嵌合溝１５０もその一体型構造の一部として形成されていた。具体的には、図８に示すように、嵌合溝１５０を形成する底部１５１と、外周部１５２と、上部（鉤部）１５３が一体形成されており、排気管部材１４０により内周が閉じられていた。ただし、上部（鉤部）１５３と排気管部材１４０の上方先端との間は開放されており、嵌合溝１５０に嵌合した第一Ｏリング１３０は、その開放部分で露出する。
【００３４】
第一Ｏリング１３０の交換は、従来の一体型構造においては、排気管部材１４０を取り外した状態で行う。第一Ｏリング１３０が新品のときは、充分な弾性を有するため、嵌合溝１５０に容易に嵌め込むことができる。
ところが、露出部分がプラズマに曝され続けた第一Ｏリング１３０は、弾性が低下している。そして、嵌合溝１５０は、底部１５１と外周部１５２と上部１５３が一体構造となっている。このため、第一Ｏリング１３０は、その露出部分から引き出すしかないが、弾性が低下しているため、その取り出しが困難となっていた。
【００３５】
そこで、本実施形態においては、図３に示すように、嵌合溝３９ａを分割可能な二以上の環状部材で形成することとした。具体的には、当接部材３３ａとＯリング保持部材３５ａとにより形成してある。
このような構造とすれば、Ｏリング保持部材３５ａを取り外すことで、嵌合溝３９ａの上方が取り払われた状態となる。これにより、第一Ｏリング３４ａは、変形させることなく、そのままの状態で上方に引き上げるだけで容易に取り出すことができる。したがって、長時間使用されて硬化したＯリングであっても容易に交換できる。
【００３６】
また、保持手段３０ａを分割可能な構成とすると、各部品の清掃が容易となる。
プラズマ処理装置１は、処理対象物であるボトル２０の内面に薄膜を形成する装置であるが、薄膜は、ボトル２０の内面だけでなく、処理用ガスの通る排気管部材３２ａの内面などにも形成される。そこで、その形成された薄膜を剥がす作業が必要となる。
【００３７】
ここで、従来の保持手段は、図６に示すように、排気管部材１４０が保持手段本体１６０の貫通孔１７０に下方から挿入し螺子１８０で止める構造となっていた。このため、排気管部材１４０を外すには保持手段１００の全体を基台１０から取り外さなければならず、手間がかかっていた。
そこで、本実施形態においては、保持手段３０ａを分割構造とし、Ｏリング保持部材３５ａや当接部材３３ａを上方へ取り外し可能な構造とした。これにより、排気管部材３２ａについても上方へ取り外す構造とすることができる。そして、清掃後は、排気管部材３２ａを上方から貫通孔３１ａ−１に挿入すればよい。このように、排気管部材３２ａの取り外しや挿入（嵌合）を保持手段本体１６０の上方から行えるようにしたため、わざわざ保持手段１００の全体を基台１０から取り外さなくてもよくなり、手間を軽減できる。
【００３８】
さらに、保持手段３０ａは、図４に示すように、ノズルチャック４０を有している。
ノズルチャック４０は、ボトル２０を保持手段３０ａにセットする際にボトル２０のネックリングを把持し、処理終了後にボトル２０を取り出せるように、移動可能に配置されている。
このノズルチャック４０は、ボトル２０を把持する爪から横に少しずつずれた位置で本体にピン結合され、このピンを軸（回転支点４１）として回転可動する。
これに限らず、レール上に設置して直線的に移動するなどの形態をすることもできる。
【００３９】
なお、図４においては、ノズルチャック４０を１個のみ記載してあるが、１個に限るものではなく、ボトル２０の口部２１の周方向に複数個（例えば、３個や４個など）を設けることができる。
【００４０】
（ボトルの成膜処理方法）
次に、本実施形態にかかるプラズマ処理装置を用いたボトルの成膜処理方法について説明する。
ボトル２０を倒立状態で保持手段３０ａにセットし、そのボトル２０の口部２１の外周凸部にノズルチャック４０を係合させて保持させる。このとき、天蓋１２は、チャンバ１１から外されており、保持手段３０ａは、ロッド（図示せず）によりチャンバ１１内を上昇してチャンバ１１の上部に位置している。
この状態において、ボトル２０の口部２１を、保持手段３０ａに保持させ、ロッドを下降させて保持手段３０ａを所定位置に配置する。その後、天蓋１２を閉じてチャンバ１１内を密封して図１に示す状態とする。
【００４１】
続いて、真空ポンプ（図示せず）を駆動して、ボトル２０の内部を減圧状態にする。この際、ボトル２０が外圧によって変形することを防止するため、チャンバ１１の内部でボトル２０の外部を真空ポンプによって減圧状態にすることも可能である。
この減圧状態に達した後、処理用ガス供給部材１５によりボトル２０内に処理用ガスを供給する。
【００４２】
続いて、マイクロ波導波管１６を通してのチャンバ１１内にマイクロ波を導入する。導入するマイクロ波としては、処理用ガスに作用してグロー放電を生じさせることができれば、特に制限されない。
チャンバ１１内に導入されたマイクロ波は、処理用ガスを高エネルギー状態にしプラズマ状態を形成させる。プラズマ化された処理用ガスは、ボトル２０内面に作用し堆積することにより被服膜を形成する。
【００４３】
プラズマ処理を終了した後、処理用ガスの供給及びマイクロ波の導入を停止するとともに、排気管１６を通して空気を徐々に導入して、ボトル２０の内外を常圧に復帰させる。
その後、天蓋１２を外し、保持手段３０ａを上昇させ、プラズマ処理されたボトル２０をプラズマ処理装置１から取り出す。
【００４４】
以上のように本実施形態のプラズマ処理装置は、保持手段の真空シール部材が、当接部材の当接部よりも外側に配置された構成としてあるため、成膜時にプラズマに曝されることがなくなる。このため、真空シール部材でのクラックやパーティクルの発生を抑え、シール性能を長期に維持可能として、真空引き不良のおそれをなくすことができる。
【００４５】
［第二実施形態］
次に、本発明のプラズマ処理装置の第二の実施形態について、図５を参照して説明する。
同図は、本実施形態のプラズマ処理装置に備えられた保持手段の部分構成を示す断面図である。
本実施形態は、第一実施形態と比較して、第一Ｏリングの配置位置が相違する。すなわち、第一実施形態では、第一Ｏリングが天面のうち径方向外側に接する位置に配置されたのに対し、本実施形態では、第一Ｏリングが天面近傍の口部の側面に接する位置に配置されている。他の構成要素は第一実施形態と同様である。
したがって、図５において、図１等と同様の構成部分については同一の符号を付して、その詳細な説明を省略する。
【００４６】
本実施形態のプラズマ処理装置１ｂの保持手段３０ｂは、保持手段本体３１ｂと、排気管部材３２ｂと、当接部材３３ｂと、第一Ｏリング３４ｂと、Ｏリング保持部材３５ｂと、係止部材３６ｂと、ボルト３７ｂとを有している。
【００４７】
当接部材３３ｂの上面には、図５に示すように、ボトル２０の口部２１の天面２２と当接する当接面３３ｂ−１と、嵌合溝３９ｂの底面となる嵌合溝形成面３３ｂ−２とが形成してある。それら当接面３３ｂ−１と嵌合溝形成面３３ｂ−２とは、同一平面上に形成してある。
なお、図５においては、当接面３３ｂ−１と嵌合溝形成面３３ｂ−２とが同一平面上に形成された構成としてあるが、このような構成に限るものではない。例えば、ボトル２０の口部外周の凸部テーパ面２４が同図に示す位置よりも高い（低い）場合や、第一Ｏリング３４が同図に示す径よりも細い（太い）場合には、嵌合溝形成面３３ｂ−２が当接面３３ｂ−１よりも高く（低く）なるような段差を設けた形状とすることができる。
【００４８】
また、当接部材３３ｂは、上面よりも外周側縁部に段差３３ｂ−３を有している。この段差３３ｂ−３には、Ｏリング保持部材３５ｂの下部が係合する。
【００４９】
Ｏリング保持部材３５ｂは、断面がΓの字のように鉤型に形成してあり、縦部の内周縁が嵌合溝３９ｂの外周面を形成し、横鉤部の下面が嵌合溝３９ｂの上面を形成している。そして、縦部３５ｂ−１の下部が当接部材３３ｂの段差３３ｂ−３に係合する。
【００５０】
このような構成によれば、第一Ｏリング３４ｂは、当接部材３３ｂの当接面３３ｂ−１よりも外側に位置するようになるため、成膜時には、プラズマに曝されることがなくなる。
このため、第一Ｏリングにおけるクラックやパーティクルの発生をなくし、シール耐性を長期に維持させて、真空引き不良のおそれを無くすことができる。
しかも、プラズマ対応の特別なＯリングではなく、一般的なＯリングの使用が可能となるため、交換頻度の低減と相まってコストを軽減できる。
【００５１】
［第三実施形態］
次に、本発明のプラズマ処理装置の第三の実施形態について、図６を参照して説明する。
同図は、本実施形態のプラズマ処理装置に備えられた保持手段の部分構成を示す断面図である。
本実施形態は、第一実施形態と比較して、第一Ｏリングの配置位置が相違する。すなわち、第一実施形態では、第一Ｏリングが天面のうち径方向外側に接する位置に配置されたのに対し、本実施形態では、第一Ｏリングが口部側面の凸部下面のテーパ面に接する位置に配置されている。他の構成要素は第一実施形態と同様である。
したがって、図６において、図１等と同様の構成部分については同一の符号を付して、その詳細な説明を省略する。
【００５２】
本実施形態のプラズマ処理装置１ｃの保持手段３０ｃは、保持手段本体３１ｃと、排気管部材３２ｃと、当接部材３３ｃと、第一Ｏリング３４ｃと、Ｏリング保持部材３５ｃと、係止部材３６ｃと、ボルト３７ｃとを有している。
【００５３】
ここで、当接部材３３ｃの上面には、図６に示すように、ボトル２０の口部２１の天面２２と当接する当接面３３ｃ−１と、嵌合溝３９ｃの底面となる嵌合溝形成面３３ｃ−２とが形成してある。それら当接面３３ｃ−１と嵌合溝形成面３３ｃ−２と間には段差（当接面段差）３３ｃ−４があり、嵌合溝形成面３３ｃ−２の方が高くなっている。これにより、第一Ｏリング３４ｃが、ボトル２０の口部外周に形成された凸部２３のテーパ面２４に接することができるようになる。
なお、図６においては、嵌合溝形成面３３ｃ−２が当接面３３ｃ−１よりも高くなるよう段差３３ｃ−４を設けた形状としてあるが、このような形状に限るものではない。例えば、ボトル２０の口部外周の凸部テーパ面２４が同図に示す位置よりも低い場合や、第一Ｏリング３４が同図に示す径よりも太い場合には、当接面３３ｃ−１と嵌合溝形成面３３ｃ−２とは同一平面上に形成することができ、あるいは、嵌合溝形成面３３ｃ−２が当接面３３ｃ−１よりも低くなるような段差を設けた形状とすることができる。
【００５４】
また、当接部材３３ｃは、上面よりも外周側縁部に段差（外周側段差）３３ｃ−３を有している。この段差３３ｃ−３には、Ｏリング保持部材３５ｃの下部が係合する。
【００５５】
Ｏリング保持部材３５ｃは、第二実施形態におけるＯリング保持部材３５ｂと同様の形状に形成してある。ただし、鉤部３５ｃ−２は、第一Ｏリング３４ｃが嵌合溝３９ｃに嵌合可能なように口部外周の凸部２３のテーパ面２４に対向し得る高さに形成してある。
【００５６】
このような構成によれば、第一Ｏリング３４ｃは、当接部材３３ｃの当接面３３ｃ−１よりも外側に位置するようになるため、成膜時には、プラズマに曝されることがなくなる。
そして、第一Ｏリングにおけるクラックやパーティクルの発生をなくし、シール耐性を長期に維持させて、真空引き不良のおそれを無くすことができる。
しかも、プラズマ対応の特別なＯリングではなく、一般的なＯリングの使用が可能となるため、交換頻度の低減と相まってコストを軽減できる。
【００５７】
以上、本発明のプラズマ処理装置の好ましい実施形態について説明したが、本発明に係るプラズマ処理装置は上述した実施形態にのみ限定されるものではなく、本発明の範囲で種々の変更実施が可能であることは言うまでもない。
例えば、上述した実施形態では、保持手段を五つの部材（保持手段本体、排気管部材、当接部材、Ｏリング保持部材、係止部材）に分割可能な構造としたが、五つに限るものではなく、二つ、三つ、四つ、あるいは六つ以上であってもよい。
【００５８】
また、上述した実施形態では、真空シール部材の例としてＯリングについて説明したが、真空シール部材はＯリングに限るものではなく、例えば、パッキンなどを用いることもできる。
さらに、Ｏリングについても、断面が円形のＯリングに限るものではなく、断面が矩形のものを用いることもできる。
また、処理対象物の例としてボトルを挙げたが、処理対象物はボトルに限るものではなく、各種プラスチック容器を含むことができる。
【産業上の利用可能性】
【００５９】
本発明は、プラズマ処理装置の基台上載置されて処理対象物の口部を保持する保持手段に関する発明であるため、保持手段を有する装置や機器に利用可能である。
【符号の説明】
【００６０】
１ プラズマ処理装置
２０ ボトル（処理対象物）
２１ 口部
２２ 天面
２３ 外周凸部
２４ テーパ部
３０ａ、３０ｂ、３０ｃ 保持手段
３１ａ、３１ｂ、３１ｃ 保持手段本体
３２ａ、３２ｂ、３２ｃ 排気管部材
３２−１ａ 外周凸部
３３ａ、３３ｂ、３３ｃ 当接部材
３３−１ａ、３３ｂ−１、３３ｃ−１ 当接面
３４ａ、３４ｂ、３４ｃ 第一Ｏリング
３５ａ、３５ｂ、３５ｃ Ｏリング保持部材
３６ａ、３６ｂ、３６ｃ 係止部材
３７ａ、３７ｂ、３７ｃ ボルト
４０ ノズルチャック
【特許請求の範囲】
【請求項１】
チャンバ内に設置された処理対象物の口部を保持する保持手段を備えたプラズマ処理装置であって、
前記保持手段が、
当該保持手段の中央部縦方向に穿設された貫通孔と、
この貫通孔に嵌合するほぼ筒状の排気管部材とを有し、
この排気管部材は、上部開口の外周端の一部がさらに上方へ延設した延設部を有し、
この延設部は、前記上部開口の外周のうち、プラズマ処理装置のマイクロ波導波管が取り付けられている側のみ延設されており、前記処理対象物の口部の長さとほぼ同じ長さだけ延設された
ことを特徴とするプラズマ処理装置。
【請求項１】
チャンバ内に設置された処理対象物の口部を保持する保持手段を備えたプラズマ処理装置であって、
前記保持手段が、
当該保持手段の中央部縦方向に穿設された貫通孔と、
この貫通孔に嵌合するほぼ筒状の排気管部材とを有し、
この排気管部材は、上部開口の外周端の一部がさらに上方へ延設した延設部を有し、
この延設部は、前記上部開口の外周のうち、プラズマ処理装置のマイクロ波導波管が取り付けられている側のみ延設されており、前記処理対象物の口部の長さとほぼ同じ長さだけ延設された
ことを特徴とするプラズマ処理装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【公開番号】特開２０１３−２８８６５（Ｐ２０１３−２８８６５Ａ）
【公開日】平成２５年２月７日（２０１３．２．７）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１２−１６８９７２（Ｐ２０１２−１６８９７２）
【出願日】平成２４年７月３０日（２０１２．７．３０）
【分割の表示】特願２００６−１３７８９５（Ｐ２００６−１３７８９５）の分割
【原出願日】平成１８年５月１７日（２００６．５．１７）
【出願人】（０００００３７６８）東洋製罐株式会社 (1,150)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２５年２月７日（２０１３．２．７）
【国際特許分類】
【出願日】平成２４年７月３０日（２０１２．７．３０）
【分割の表示】特願２００６−１３７８９５（Ｐ２００６−１３７８９５）の分割
【原出願日】平成１８年５月１７日（２００６．５．１７）
【出願人】（０００００３７６８）東洋製罐株式会社 (1,150)
【Ｆターム（参考）】
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