[发明专利]电力喷枪和利用高频耦合的等离子体增强型涂覆

说明书

技术领域

本发明涉及用于借助于等离子体处理来涂覆例如塑料瓶子的容器的装置。

背景技术

为了降低容器壁/中空体的壁的渗透性，有利的是，例如，借助于如在EP0881197A2中描述的等离子体增强型化学气相沉积（PECVD）为它们提供屏障层。

对于借助于等离子体处理的容器涂覆，例如对于塑料瓶子的内部等离子体涂覆，尤其可以使用所谓的高频等离子体。

在这种情况下，比如，通过将瓶子的内部抽真空到1Pa至10Pa范围内的压力并且将其暴露于高频电场来在瓶子中产生等离子体。有可能借助于气体喷枪来向瓶子的内部引入比如由硅单体和氧气组成的气体混合物。该气流允许瓶子的内部的压力增大若干个10Pa，使得其可以是在10Pa至30Pa或者更大的范围中。

扁平电极可以位于瓶子的外部，瓶子可以被提供有例如13.56MHz的高频。如例如在WO2009026869中描述的，还同时作为电极的气体喷枪通常由金属制成并且通过与机器壳体的连接来接地。

高频耦合到气体喷枪，并且等离子体能在瓶子的内部被点燃。处理气体可以通过多个在气体喷枪中适当地定位的钻孔而在瓶中均匀地分布，从而在瓶的内部获得均匀的涂覆。

然而，在大于2nm/s的高沉积速率下，由于这需要高速气体流动且由此要求以高频形式的高电力，所以这种高频耦合不适用于例如瓶子的内部的大表面的涂覆。由于电网、尤其是电极和瓶子之间的高频的电容性耦合，高电力需要在电极上有非常高的电位。由于电极的环境、尤其是瓶子开口的区域中的金属部分（例如阀门、瓶子夹具、气体喷枪）必须接地，所以高频在瓶子的外部或容器涂覆装置的内部持续产生不期望的放电，造成瓶子和/或容器涂覆装置的损坏。

而且，这些又称为寄生放电的不期望的放电减少了用于容器的等离子体增强型涂覆的可用电力，这可导致低劣或不充分的涂覆质量。此外，寄生放电可导致阻抗网络中的匹配箱的失调。

发明内容

因此，本发明的目的是特别地考虑到可靠性和有效性来改进借助于等离子体处理而用于涂覆容器（比如，塑料瓶的等离子体增强型涂覆）的装置。

根据本发明，通过根据权利要求1的装置和根据权利要求13的方法来实现该目的。在从属权利要求中描述有利的实施例和其它进展。

根据本发明，用于容器的等离子体增强型涂覆的装置可包括：至少一个高频源、位于待处理的容器的外部的至少一个外部电极，以及用于将处理气体供应到所述容器中的至少一个至少部分地导电的气体喷枪。所述至少一个外部电极可以接地和/或与位于待处理的所述容器的外部的所述容器涂覆装置的其他部件（比如压力室部件或壳体部件）等电位。所述至少一个气体喷枪能够将能够由所述高频源产生的高频辐照到待处理的所述容器的内部。为了类石英层的沉积，使用的处理气体可以是，比如氧气和气态有机硅单体（诸如六甲基二硅氧烷（HMDSO）、HMDSN、TEOS、TMOS、HMCTSO、APTMS、SiH₄、TMS、OMCTS或类似的化合物）的混合物。类似地，可以使用C₂H₂、C₂H₄、CH₄、C₆H₆或其他含碳源物质用于含碳层（类金刚石碳，“DLC”）的沉积。

然后，在根据本发明的用于容器的等离子体增强型涂覆的方法中，可以通过未接地的气体喷枪PL以处理气体并以耦合到位于容器B的外部的接地的外部电极AE的高频HF供应待处理的容器B。然后，在容器的内部点燃处理气体并且处理气体全部或部分地转换成等离子体，并且可以借助于化学气相沉积来涂覆容器B的内部。

所述的容器涂覆装置以及所述的方法具有以下优点：比如，由于外部电极和所述部件是等电位的（例如是接地电位），所以在外部电极和容器涂覆装置的部件（诸如压力室部件或壳体部件）之间没有等离子体被不期望的放电所点燃。

延伸到待处理的容器内的气体喷枪可以至少部分地同轴地被电屏蔽。同轴电屏蔽可以止于容器的内部。

气体喷枪的这种可选择的同轴屏蔽具有以下优点：比如，更易于控制和限制高频的辐照区域，例如用于将高频选择性地辐照到待处理的容器的内部（例如待处理的容器的中央或者优选地待处理的容器的下部三分之二）。

气体喷枪可以由既可使处理气体透过又导电的材料制成，比如，类似于金属管道或多孔金属泡沫。