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JP4426790B2 - High-speed processing method for making multilayer barrier layers - Google Patents

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JP4426790B2 JP2003288821A JP2003288821A JP4426790B2 JP 4426790 B2 JP4426790 B2 JP 4426790B2 JP 2003288821 A JP2003288821 A JP 2003288821A JP 2003288821 A JP2003288821 A JP 2003288821A JP 4426790 B2 JP4426790 B2 JP 4426790B2
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Description

本発明は、化学的気相蒸着法(CVD)によって、特定するとプラズマ励起型化学的気相蒸着法(PECVD)、特にプラズマインパルス化学的気相蒸着法(PICVD)によって交互の層を応用するための高速処理法、および本方法を使用して堆積することが可能なコーティングに関する。   The present invention is for applying alternating layers by chemical vapor deposition (CVD), in particular plasma enhanced chemical vapor deposition (PECVD), in particular by plasma impulse chemical vapor deposition (PICVD). And a coating that can be deposited using this method.

気体および液体を減少させてパッケージ材料を化学的侵食またはUV放射から保護するためのパッケージの透過性を可能にするために、バリヤコーティングを設けられることがこのパッケージにとって好都合である。この背景から、例を挙げると、ポリマー基材上に薄いSiOxコーティングもしくはコーティング系を堆積させ、それによって、特に酸素および水蒸気の透過性を下げると同時に特にこの材料の透明性を維持することが、特に量産型のプラスティックにとって関心事である。さらに、この方式でコーティングされた材料の成分は、概して、マイクロ波装置によって安全に加熱されることが可能である。このコーティングのさらなる利点は、ポリマー表面上にそれらを堆積させることに関する多数の選択肢にある。   It is advantageous for this package to be provided with a barrier coating in order to reduce the gas and liquid and allow the package to be transparent to protect the package material from chemical attack or UV radiation. From this background, by way of example, depositing a thin SiOx coating or coating system on a polymer substrate, thereby reducing the oxygen and water vapor permeability in particular while maintaining the transparency of this material in particular. This is especially important for mass-produced plastics. Furthermore, the components of the material coated in this manner can generally be safely heated by a microwave device. A further advantage of this coating is its numerous options for depositing them on the polymer surface.

しかしながら、このタイプのコーティングの品質を高めるためには、その層のバリヤ作用、形態学的特性とそれを通過する分子輸送の間の関係を知り、特に結果となるコーティングパラメータに対する堆積条件の影響を制御することが必要である。   However, to improve the quality of this type of coating, know the relationship between the barrier action of the layer, the morphological properties and the molecular transport through it, especially the effect of deposition conditions on the resulting coating parameters. It is necessary to control.

ErlatらのJ.Mater.Res.、(2000)15、pp.704〜716は、バリヤ作用と層の形態の間の関係を示すモデルを提示し、さまざまな処理パラメータの影響を述べている。   Erlat et al. Mater. Res. , (2000) 15, pp. 704-716 present a model showing the relationship between barrier action and layer morphology and describe the effect of various processing parameters.

ErlatらのJ.Phys.Chem.B(1999)103、pp.6047〜6055は、処理パラメータの態様に基づいて、平滑表面に関する層の形態を記述している。しかしながら、これら最近の参考資料は個別の無機バリヤ層を考えているにすぎない。   Erlat et al. Phys. Chem. B (1999) 103, pp. 6047-6055 describe the morphology of the layer for a smooth surface based on the mode of the processing parameters. However, these recent references only consider individual inorganic barrier layers.

ポリマー基材上のSiOx層の接着性を向上させるために、RupertusらのFresenius J.Anal.Chem.(1997)358、pp.85〜88は酸素プラズマ中で基材を処理することを提案している。
コーティング処理に対する改善は処理パラメータの電力、圧力および時間を使用する慣例的な方式で実行される。
To improve the adhesion of a SiOx layer on a polymer substrate, Rupertus et al., Fresenius J. et al. Anal. Chem. (1997) 358, pp. 85-88 propose to treat the substrate in oxygen plasma.
Improvements to the coating process are performed in a conventional manner using process parameters of power, pressure and time.

米国特許第5,718,967号A1によると、最初に、第1の層で酸素を避けることにより、酸素不在の接着促進層を作製し、その後、酸素を導入して酸素過剰の下で接着促進層の上に保護層を作製することができる。   According to US Pat. No. 5,718,967 A1, first an oxygen-free adhesion-promoting layer is created by avoiding oxygen in the first layer, and then oxygen is introduced to bond under excess oxygen A protective layer can be formed on the promoting layer.

欧州特許第709485号は、HMDSOとTiClから作製される交互の層でプラスティックの多層コーティングをするための方法を述べている。この方法では、HMDSOを使用して有機のバリヤ層が堆積され、TiClを使用して無機のバリヤ層が堆積される。しかしながら、この応用は、どのようにして高速処理時間を達成することができるか、および高速処理がどのようにして>18ml、通常、>50mlの容積を備えた容器に導入され得るかについて述べていない。 EP 709485 describes a method for the multilayer coating of plastic with alternating layers made from HMDSO and TiCl 4 . In this method, an organic barrier layer is deposited using HMDSO, and an inorganic barrier layer is deposited using TiCl 4 . However, this application describes how fast processing times can be achieved and how fast processing can be introduced into containers with> 18 ml, usually> 50 ml volumes. Absent.

たとえばPETボトルのような基材上でバリヤコーティング方法を経済的に導入するためには、極めて高速の処理能力速度を達成することが必要である。プラスティック容器用のストレッチ式ブロー成形機と下流の充填装置を有するラインの通常の処理能力速度は毎時10000〜30000個の容器である。しかしながら、以下の順序でこのラインに配列されるバリヤコーティング装置の最適な集積化のためには、
1.ストレッチ式ブロー成形
2.コーティング
3.充填
In order to economically introduce barrier coating methods on substrates such as PET bottles, it is necessary to achieve very high throughput rates. The typical throughput rate of a line with a stretch blow molding machine for plastic containers and downstream filling equipment is 10,000 to 30,000 containers per hour. However, for optimal integration of barrier coating equipment arranged in this line in the following order:
1. Stretch blow molding 1. Coating filling

バリヤコーティングの実行で達成されるのと対比できるかまたはちょうど同じ高速の処理能力速度を実現することが必要かつ有利である。しかしながら、これらの枠組み条件は極めて速いバリヤコーティング処理を必要とし、そこでは、層が基材上で成長するわずかのコーティング時間は6秒未満、好ましくは3.6秒未満または1.0秒未満ですらなければならない。   It is necessary and advantageous to achieve a throughput speed that is comparable or exactly the same as that achieved with a barrier coating run. However, these framework conditions require a very fast barrier coating process, where the slight coating time for the layer to grow on the substrate is less than 6 seconds, preferably less than 3.6 seconds or less than 1.0 seconds You must

処理能力速度はまた、コーティング機で必要とされるステーションの数によって決まり、それは、必要なステーションの数が極めて短いコーティング時間によって低減される可能性があること、または場合によっては、同じステーション数で処理能力速度が増大される可能性があり、有意なコスト面の利点に結びつくことを意味する。   The throughput speed is also determined by the number of stations required on the coating machine, which can be reduced by very short coating times, or in some cases at the same number of stations. This means that throughput speed can be increased, leading to significant cost advantages.

WO 99/49991号は無定形炭素を含むバリヤコーティングを記述しており、そこでは2〜3秒の範囲のコーティング時間を備えた高速処理が達成される。しかしながら、この文書は、非コーティング基材と比較して、所定の処理時間でどのようにして透過またはバリヤの改善が達成されるかについて述べていない。しかしながら、これらの層は透明ではなく、むしろ色彩では茶色から黄色である。しかしながら、この着色は特にコーティング対象となる透明容器にとって極めて外観が悪く、受容できない結果にしばしばつながる。もしもこれらの層が薄膜として堆積されると着色は低下するが、それでもまだ存在する。しかしながら、もしも層の厚さが減少すると、結果的にバリヤ作用は有意に低下する。さらに、無定形炭素のこれらの層はPET基材から極めて大きな困難を伴って、かつ高いコストで除去することしかできない。この理由で、コーティングした容器の再利用に問題が生じ、なぜなら、それが非コーティングPETと混合されても一定量の色彩が再利用製品に残る可能性があるからである。   WO 99/49991 describes barrier coatings containing amorphous carbon, where high speed processing with coating times in the range of 2-3 seconds is achieved. However, this document does not describe how a permeation or barrier improvement is achieved in a given processing time compared to an uncoated substrate. However, these layers are not transparent, rather they are brown to yellow in color. However, this coloration is very poor in appearance especially for transparent containers to be coated and often leads to unacceptable results. If these layers are deposited as thin films, the coloration is reduced but still exists. However, if the layer thickness is reduced, the barrier action is consequently significantly reduced. Furthermore, these layers of amorphous carbon can only be removed from PET substrates with great difficulty and at high cost. For this reason, a problem arises in the reuse of the coated container because a certain amount of color may remain in the recycled product even if it is mixed with uncoated PET.

SiOxバリヤ層の2〜4秒のコーティング時間は特許WO 02/09891号A1およびWO 02/10473号にもやはり述べられている。しかしながら、これらの公報は明記したコーティング時間を達成するのに使用可能な処理パラメータを述べていない。特に、圧力、濃度、マイクロ波電力、および前駆物質の流量に関しておよびキャリヤと反応性ガスの流量に関してもやはり正確な情報が欠如している。   A coating time of 2-4 seconds for the SiOx barrier layer is also described in patents WO 02/09891 A1 and WO 02/10473. However, these publications do not mention processing parameters that can be used to achieve the specified coating times. In particular, accurate information is also lacking regarding pressure, concentration, microwave power, and precursor flow rates, as well as carrier and reactive gas flow rates.

さらに、WO 02/10473号は、さまざまな出発化合物からなる複数層が堆積され、それらが無定形炭素、SiOx層、および基材に対する酸素と「有機シリコン含有」化合物から作製された境界層を有する保護層を含む方法を述べている。合計で3つの層が堆積され、かつ極めて相違した出発化合物を使用しなければならないので、この方法は高度に複雑である。WO 02/09891号A1の請求項1〜10もやはり同様に複雑な方法を述べている。   Furthermore, WO 02/10473 has deposited multiple layers of various starting compounds, which have amorphous carbon, SiOx layers, and a boundary layer made from oxygen and “organosilicon containing” compounds for the substrate. A method including a protective layer is described. This method is highly complex because a total of three layers are deposited and very different starting compounds must be used. Claims 1 to 10 of WO 02/09891 A1 likewise describe a complicated method.

Erlatら、J.Mater.Res.、(2000年)15巻、704〜716頁Erlat et al. Mater. Res. (2000) 15, 704-716. Erlatら、J.Phys.Chem.B(1999年)103巻、6047〜6055頁Erlat et al. Phys. Chem. B (1999) 103, 6047-6055 Rupertusら、Fresenius J.Anal.Chem.(1997年)358巻、85〜88頁Rupertus et al., Fresenius J. et al. Anal. Chem. (1997) 358, 85-88 米国特許第5,718,967号A1US Pat. No. 5,718,967 A1 欧州特許第709485号European Patent No. 709485 国際特許第99/49991号International Patent No. 99/49991 国際特許第02/09891号A1International Patent No. 02/09891 A1 国際特許第02/10473号International Patent No. 02/10473 PCT/EP/0208853号PCT / EP / 0208553 参照番号02SGL0184DEP「Process for producing smooth barrier layers and composite material with smooth barrier layer」Reference number 02SGL0184DEP “Process for producing smooth barrier layers and composite material with smooth barrier layer”

上述の知られている方法に基づいて取り組み、たとえばプラスティックボトルの内表面のような基材に高品質のバリヤ層を堆積させるために生産ラインで最適に集積化され得る方法を提供することが本発明の目的である。   It is this book to work on the basis of the known methods mentioned above and to provide a method that can be optimally integrated in a production line to deposit a high quality barrier layer on a substrate such as the inner surface of a plastic bottle. It is an object of the invention.

この目的は、請求項1の特徴によって驚異的に単純な方式で達成される。さらに、請求項33は本発明による方法を使用して作製され得る複合材料を与える。
都合のよい改良点はそれぞれに付随する従属請求項で与えられる。
This object is achieved in a surprisingly simple manner by the features of claim 1. Furthermore, claim 33 provides a composite material that can be made using the method according to the invention.
Advantageous refinements are given in the respective dependent claims.

本出願人はすでに、向上したバリヤ作用および向上した接着性を備えた複合材料を作製する方法を、「Composite material comprising a substrate material and a barrier layer material」というタイトルの出願PCT/EP/0208853号で提案した。この出願PCT/EP/0208853号の参考資料を作成し、本出願中に参考資料でその全文およびそれから派生するいかなる保護権利もやはりここで取り入れている。   The Applicant has already described a method of making a composite material with improved barrier action and improved adhesion in the application PCT / EP / 0208553 entitled “Composite material compiling a substrate material and a barrier layer material”. Proposed. The reference material of this application PCT / EP / 0208553 has been prepared, and the full text of the reference material and any protection rights derived therefrom are also incorporated herein during this application.

本発明による方法では、単に1つの前駆材料または2つのシリコン含有前駆材料から交互の層が作製される。これは、高速かつ導入が単純な手順を可能にさせ、かつ特に、請求項1に記載の高速処理時間の達成を可能にする。   In the method according to the invention, alternating layers are simply made from one precursor or two silicon-containing precursors. This allows a procedure that is fast and simple to install, and in particular makes it possible to achieve the fast processing times according to claim 1.

有機と無機の層の間の移行は可変にされることが可能であり、さらに、極めて平滑な層を堆積させることが可能であり、バリヤ作用は有機と無機の層の間の界面によって強化される。   The transition between organic and inorganic layers can be made variable, and furthermore, very smooth layers can be deposited, and the barrier action is enhanced by the interface between the organic and inorganic layers. The

本発明は、第2の層である無機層用の全体的な流量を、第1の層である有機の接着促進層用の全体的流量よりも大きいかまたは等しくして供給する。後者のケースでは、そのとき、全体的なコーティング時間がさらに削減され得るように第2の層の堆積速度を有意に増加させることが都合よく可能である。低前駆体濃度で全体的な流量を増加させることは、バリヤ層の品質を維持することと同時に堆積速度を有意に増大させることを可能にし、それにより、同じ層厚を維持しながらも第2の無機バリヤ層について有意に削減されたコーティング時間が可能になる。   The present invention provides an overall flow rate for the inorganic layer, the second layer, that is greater than or equal to the overall flow rate for the organic adhesion promoting layer, the first layer. In the latter case, it is then advantageously possible to significantly increase the deposition rate of the second layer so that the overall coating time can be further reduced. Increasing the overall flow rate with a low precursor concentration allows the deposition rate to be significantly increased while maintaining the barrier layer quality, thereby maintaining the same layer thickness while maintaining the second layer thickness. Significantly reduced coating times are possible for these inorganic barrier layers.

したがって、最初の時間に関する本発明による解決策は、基材上の接着促進層の高速堆積およびバリヤ層の堆積の処理ステップを含むCVD、好ましくはPECVD、特にPICVD法によって交互の層、すなわち少なくとも2つの層を供給するための方法を提供するものであって、有機材料と無機材料の交互の層は交互に堆積される。2層しか堆積されないことが好ましい。これは特に速い処理時間を達成することを可能にする。   Thus, the solution according to the invention for the first time is an alternating layer, i.e. at least 2 by CVD, preferably PECVD, in particular PICVD, which includes the processing steps of rapid deposition of an adhesion promoting layer and barrier layer deposition on the substrate. A method for providing two layers is provided, wherein alternating layers of organic and inorganic materials are alternately deposited. Preferably only two layers are deposited. This makes it possible to achieve particularly fast processing times.

交互の層は単一の前駆体ガス、あるいは、たとえば2層のためのヘキサメチルジシロキサンもしくはヘキサメチルジシラザン、または第1の有機層のためのヘキサメチルジシロキサンと第2の無機層のためのヘキサメチルジシラザンといった2つの類似したシリコン含有前駆体ガスから堆積されることが好都合になる可能性がある。   The alternating layers are for a single precursor gas, or for example hexamethyldisiloxane or hexamethyldisilazane for two layers, or hexamethyldisiloxane for the first organic layer and the second inorganic layer It may be advantageous to deposit from two similar silicon-containing precursor gases such as hexamethyldisilazane.

本方法は、接着促進層を堆積させるためのコーティング時間が0.05秒から4秒の間であり、かつ/またはバリヤ層を堆積させるためのコーティング時間が0.1秒から6秒であるという事実によって区別される。この背景で、「コーティング時間」という用語は層が基材上に堆積される時間的間隔を意味し、その間で連続もしくはパルス化されたプラズマが灯っている。   The method states that the coating time for depositing the adhesion promoting layer is between 0.05 seconds and 4 seconds and / or the coating time for depositing the barrier layer is between 0.1 seconds and 6 seconds. Differentiated by facts. In this context, the term “coating time” refers to the time interval during which layers are deposited on a substrate, during which a continuous or pulsed plasma is lit.

特に誘電性材料の上でバリヤ層を効率的に作製するためには、内側境界面もしくは他の異質性部分で低い密度を備えた平滑な層を堆積させることが必要である。位相もしくは化学的異質性が高密度であることは層の透過性の増大につながる可能性がある。   In particular, to efficiently create a barrier layer on a dielectric material, it is necessary to deposit a smooth layer with a low density at the inner interface or other heterogeneous portion. A high density of phase or chemical heterogeneity can lead to increased permeability of the layer.

これは特に、もしも短い拡散径路が存在して、それを通って堆積に関して急速な拡散がその異質性部分に沿って生じ得る場合のケースである。例を挙げると、極めて多孔質の層でもって、優れたバリヤ作用を達成することは概して不可能である。したがって、たとえば低密度の内部界面を備えたアモルファス層および/または低密度の粒界を備えた多結晶層のような短拡散経路の密度が低い層が好ましい。   This is especially the case if there is a short diffusion path through which rapid diffusion with respect to deposition can occur along its heterogeneous part. By way of example, it is generally impossible to achieve an excellent barrier action with a very porous layer. Accordingly, a layer having a low density of short diffusion paths such as an amorphous layer having a low density internal interface and / or a polycrystalline layer having a low density grain boundary is preferable.

交互の層でもって、有機層と無機層の間の界面を通る拡散が有意に阻害されるか、または拡散経路が有意に長くなる。
極めて平滑な無機層と極めて平滑な有機層の両方は共に、適切に選択された処理パラメータによって堆積されることが可能となる。同じ日付で本出願人によって「Process for producing smooth barrier layers and composite material with smooth barrier layer」というタイトルで出され、出願人の参照番号02SGL0184DEP(出願番号は正式の参考資料が入手された後に加えられるであろう)を有する出願で、出願人は極めて平滑なバリヤの交互の層を作成する装置と方法を提案している。ここでその全文を本出願に参考資料で取り入れる。
With alternating layers, diffusion through the interface between the organic and inorganic layers is significantly inhibited or the diffusion path is significantly lengthened.
Both a very smooth inorganic layer and a very smooth organic layer can be deposited with appropriately selected processing parameters. On the same date, the applicant was issued with the title “Process for producing smooth barrier layerers and composite material with smooth barrier layer”, and was added with the reference number 02SGL0184DEP of the applicant after the official reference number 02SGL0184DEP Applicants have proposed an apparatus and method for creating alternating layers of extremely smooth barriers. The full text here is incorporated into this application as reference material.

本発明による極めて高速の処理が単純な方式で実行されるのを可能にするために、本発明による交互の層は少なくとも1つの処理パラメータを変えることによって堆積される。   In order to allow extremely fast processing according to the invention to be carried out in a simple manner, alternating layers according to the invention are deposited by varying at least one processing parameter.

本発明人は、プラズマ励起CVD法、特にいわゆるPICVD法を使用することによって、特に優れた接着性と優れたバリヤ作用を備えた層を極めて短い処理時間で堆積させることが可能であることを見出した。PICVD技術は基板材料に極めて薄いがそれでもなお極めて優れたバリヤ特性を有する層を堆積させるのに使用することが可能である。付け加えると、これらの層は高い可撓性を有する。   The inventor has found that by using a plasma enhanced CVD method, in particular the so-called PICVD method, it is possible to deposit a layer with particularly good adhesion and excellent barrier action in a very short processing time. It was. PICVD technology can be used to deposit layers that are very thin on the substrate material but still have very good barrier properties. In addition, these layers are highly flexible.

PICVD法の使用はまた、高い処理能力を特に可能にする多ステーション装置に本方法が使用されることを可能にする。
本発明による方法では、マイクロ波によって発生するプラズマが層の堆積に使用されることが好都合である。この背景で、2.45GHzの周波数を備えたマイクロ波を使用することが好ましい。さらに、マイクロ波によって発生するプラズマがパルス化される用意もある。
The use of the PICVD method also allows the method to be used in a multi-station apparatus that specifically allows high throughput.
In the method according to the invention, a plasma generated by microwaves is advantageously used for the deposition of the layers. In this background, it is preferable to use a microwave with a frequency of 2.45 GHz. In addition, there is provision to pulse the plasma generated by microwaves.

増大した全体的流量は容器内の流れのプロファイルに変化を生じさせる。特に無機バリヤ層用のガス流量に依存して、コーティング対象となる容器に前駆体ガスが導入されるランス長を都合よく調節し、それにより容器内で処理ガスの成分の均一な分布を達成することは可能である。ランス長は、このケースでは、ガスがコーティング対象容器に流入する開口部とコーティング対象の容器の容器開口の外側エッジの間の距離として定義され、それは大気に関してシールされる。この調節の間で、有機層に関する層厚分布はほんのわずかしか変化しない。   The increased overall flow rate causes a change in the flow profile within the container. Depending on the gas flow rate for the inorganic barrier layer in particular, the lance length at which the precursor gas is introduced into the container to be coated is conveniently adjusted, thereby achieving a uniform distribution of the components of the processing gas in the container. It is possible. Lance length is defined in this case as the distance between the opening through which gas flows into the container to be coated and the outer edge of the container opening of the container to be coated, which is sealed with respect to the atmosphere. During this adjustment, the layer thickness distribution for the organic layer changes only slightly.

ランス長に加えて、本発明はまた、増大した全体的流量に適合するパルス間周期も提供する。このケースでは、全体的な流量が増すとパルス間周期は短くされる。   In addition to the lance length, the present invention also provides an interpulse period that matches the increased overall flow rate. In this case, the interpulse period is shortened as the overall flow rate increases.

パルス間周期は、プラズマが着火されてコーティングが生じる前に新鮮な処理ガスが容器流入することのできる時間を決定する。圧力に関して最適化された流れ、全体的な流量、前駆体濃度、ランス長およびノズル径でもって、相対的に短いパルス間周期でも処理ガスの成分の良好な分布を達成することが可能であり、この方式で、処理手順をなおさらに加速することが可能である。   The period between pulses determines the time during which fresh process gas can enter the vessel before the plasma is ignited and coating occurs. With a flow optimized for pressure, overall flow rate, precursor concentration, lance length and nozzle diameter, it is possible to achieve a good distribution of the components of the process gas even with a relatively short interpulse period, In this way, the processing procedure can be further accelerated.

留意していただきたいが、パルス化したプラズマを使用するとき、堆積速度は「連続波プラズマ(CWプラズマ)」として知られるものを使用するときよりも必ずしも低くならざるを得ないわけではなく、なぜなら、もしも適切に決定されたパラメータがパルス化されたプラズマに使用される場合、材料の実質的に完全な変換がパルス長の中で生じることが可能であり、次のパルスの間でやはり実質的に完全に変換される新たな新鮮なガスがパルス間周期の間に流入する。   It should be noted that when using a pulsed plasma, the deposition rate is not necessarily lower than when using what is known as “continuous wave plasma (CW plasma)”, because If a properly determined parameter is used for the pulsed plasma, a substantially complete conversion of the material can occur in the pulse length, and also substantially between the next pulses Fresh fresh gas, which is completely converted to, flows in during the interpulse period.

もしも新鮮な処理ガスが正しい時間に流入し、その後、低めの瞬間的電力を備えたCWプラズマのケースよりも高いパルス電力を備えたパルスの間に材料のさらに高い量的変換が生じるならば、パルス化されたプラズマで達成される堆積速度はさらに高くなることすら可能である。さらにパルス間周期を短くすることでもって、堆積速度は最適値まで有意に増加することが可能であり、なぜなら、未変換前駆体ガスの比率の飽和点までの上昇が到達するからである。   If fresh process gas flows in at the right time and then a higher quantitative conversion of material occurs between pulses with higher pulse power than in the case of CW plasma with lower instantaneous power The deposition rate achieved with a pulsed plasma can even be higher. Furthermore, by shortening the period between pulses, the deposition rate can be increased significantly to an optimum value, since an increase in the proportion of unconverted precursor gas to the saturation point is reached.

本発明によると、有機層に関する堆積速度は120nm/minから5000nm/minの範囲、好ましくは500nm/minから2000nm/minの範囲であり、かつ/または無機層に関する堆積速度は60nm/minから2000nm/minの範囲、好ましくは100nm/minから1000nm/minの範囲である。   According to the invention, the deposition rate for the organic layer is in the range of 120 nm / min to 5000 nm / min, preferably in the range of 500 nm / min to 2000 nm / min, and / or the deposition rate for the inorganic layer is 60 nm / min to 2000 nm / min. The range is min, preferably 100 nm / min to 1000 nm / min.

したがって、パルス間周期を短くすることによって、最適レベルを形成しながら有意にさらに短くなったコーティング時間を達成することが可能であり、なぜなら、パルス間周期が短すぎる場合、処理ガスの成分の均一な分布を形成することが不可能であるという事実のせいでコーティングの均一性が不適当になるからである。   Therefore, by shortening the period between pulses, it is possible to achieve a significantly shorter coating time while forming an optimum level, because if the period between pulses is too short, the process gas components are uniform. This is because the uniformity of the coating becomes inadequate due to the fact that it is impossible to form a uniform distribution.

均一性は最大層厚に対する最小層厚の比率として定義され、その値は上述の基材にわたる測定によって決定される。
他方で、パルス間周期が長すぎる場合、未消費の処理ガスの比率が上昇する。本発明によると、全体的な流量が増大するにつれてランス長は短くなる。ランス長はコーティング対象の中空体の高さの5%から80%、好ましくは10%から50%である。
Uniformity is defined as the ratio of the minimum layer thickness to the maximum layer thickness, the value of which is determined by measurements across the substrate described above.
On the other hand, if the period between pulses is too long, the ratio of unconsumed process gas increases. According to the present invention, the lance length decreases as the overall flow rate increases. The lance length is 5% to 80%, preferably 10% to 50% of the height of the hollow body to be coated.

パルス化されたプラズマのさらなる利点は、CWプラズマとは異なって不本意な有機反応産物がパルス間周期で除去され、その結果、有意に低下した有機成分の比率が層内に取り込まれるので、極めて純粋な無機のバリヤ層を作製することが可能なことである。   A further advantage of the pulsed plasma is that, unlike CW plasma, unwanted organic reaction products are removed in the inter-pulse period, resulting in a significantly reduced proportion of organic components incorporated into the layer. It is possible to produce a pure inorganic barrier layer.

上述したPICVD法の利点に加えて、したがってその可能性は、単一の前駆体ガスもしくは2種類の類似したシリコン含有前駆体化合物から交互の層を高速堆積させる処理を制御するためにさらなる処理パラメータを供給することができる。   In addition to the advantages of the PICVD method described above, the possibility therefore further increases processing parameters to control the process of rapid deposition of alternating layers from a single precursor gas or two similar silicon-containing precursor compounds. Can be supplied.

変えられる対象の少なくとも1つの処理パラメータは、前駆体濃度、平均マイクロ波電力、圧力、パルス電力、パルス長、パルス間周期の間隔および全体的流量から構成されるグループから選択される。これらのパラメータは、極めて短いコーティング時間を使用するにもかかわらず、高品質のバリヤ層を堆積させることを可能にする。記述した処理パラメータのすべては個別の基材のコーティングに関する。多位置の装置、たとえば複数のチャンバを備えた回転式もしくはバッチ式装置内の多数の基材のコーティングについては、各々のケースに記述のパラメータは個別のチャンバ内のコーティングに関する。   The at least one processing parameter to be changed is selected from the group consisting of precursor concentration, average microwave power, pressure, pulse power, pulse length, interpulse period interval and overall flow rate. These parameters make it possible to deposit a high quality barrier layer despite the use of very short coating times. All of the processing parameters described relate to the coating of individual substrates. For the coating of multiple substrates in a multi-position apparatus, for example a rotary or batch apparatus with multiple chambers, the parameters described in each case relate to the coating in individual chambers.

有機層については、最適パルス間周期は2msから100msの範囲、好ましくは5msと60msの間であることが立証され、無機層については5msと200msの間、好ましくは20msと50msの間であることが立証された。   For organic layers, the optimal inter-pulse period has proven to be in the range 2 ms to 100 ms, preferably between 5 ms and 60 ms, and for inorganic layers between 5 ms and 200 ms, preferably between 20 ms and 50 ms. Was proved.

本発明によると、これらのパラメータはこの目的のための最適値に設定される。
特に、第1の有機接着促進層の堆積のための前駆体濃度が全体流の5%から80%の範囲にあり、かつ/または第2の無機バリヤ層の堆積のための前駆体濃度が全体流の0.5%から4%の範囲、好ましくは0.8%と3%の間にあるように用意される。
According to the invention, these parameters are set to optimum values for this purpose.
In particular, the precursor concentration for the deposition of the first organic adhesion promoting layer is in the range of 5% to 80% of the total stream and / or the precursor concentration for the deposition of the second inorganic barrier layer is It is provided to be in the range of 0.5% to 4% of the stream, preferably between 0.8% and 3%.

さらに、有機層のためのパルス電力が100Wから5000Wの範囲、好ましくは400Wから1500Wの範囲にあり、かつ/または第2の無機層のためのパルス電力が100Wから5000Wの範囲、好ましくは400Wから1500Wの範囲にあるように用意される。   Furthermore, the pulse power for the organic layer is in the range of 100 W to 5000 W, preferably in the range of 400 W to 1500 W, and / or the pulse power for the second inorganic layer is in the range of 100 W to 5000 W, preferably from 400 W. It is prepared to be in the range of 1500W.

本発明によると、有機層のための平均マイクロ波電力は10Wから5000Wの範囲、好ましくは10Wから500Wの範囲にあり、かつ/または無機層については10Wから5000Wの範囲、好ましくは30Wから2000Wの範囲にある。   According to the invention, the average microwave power for the organic layer is in the range of 10 W to 5000 W, preferably in the range of 10 W to 500 W and / or for the inorganic layer in the range of 10 W to 5000 W, preferably 30 W to 2000 W. Is in range.

バリヤコーティングはまた、基材のコーティング表面に対して垂直方向に変化する構造もしくは組成を有することが特に好都合となる可能性がある。このケースでは、この変化は連続的もしくはステップ状になる可能性がある。   The barrier coating may also be particularly advantageous to have a structure or composition that varies in a direction perpendicular to the coating surface of the substrate. In this case, this change can be continuous or stepped.

ステップ状の変化は多層バリヤコーティングに結びつく。例を挙げると、基材の表面に接している底層は続きのコーティングのための接着促進層として使用される可能性がある。このタイプの複数層もしくは層系列は、たとえば、コーティングの間の前駆体濃度の連続的もしくはステップ状の変化によって作製されることが可能である。
このケースでは、特に優れたコーティング特性は、多重層として知られている多重交互層で達成されることが可能である。
Step changes lead to multi-layer barrier coatings. By way of example, the bottom layer in contact with the surface of the substrate may be used as an adhesion promoting layer for subsequent coatings. Multiple layers or layer series of this type can be made, for example, by continuous or stepwise changes in precursor concentration during coating.
In this case, particularly good coating properties can be achieved with multiple alternating layers known as multiple layers.

コーティング対象の基板材料はまた、特に中空体を有することもあり得る。したがって、本発明による方法は中空体の内側および/または外側にコーティングを堆積させることを可能にする。   The substrate material to be coated can also have a hollow body in particular. The method according to the invention thus makes it possible to deposit a coating on the inside and / or outside of the hollow body.

本出願の出願人が同じ日付でGerman Patent and Trademarks Officeに提出した「Process for producing smooth barrier layers and composite material with smooth barrier layer」というタイトルの出願人参考資料02SGL0184DEPの出願は、基材としての中空体にバリヤ層を堆積させる装置を記載している。この出願の開示を全文でここに参考資料で作成し、この出願の内容を、本出願の主題事項でその全文を参考資料で取り入れる。   The applicant of the present application filed with German Patent and Trademarks Office on the same date is “Process for producing smooth barrier layers and composite material whistle with the title of the title of the document, as a reference material of EP 84 as a reference material of the document“ Layman ’s body with the title of the title of the document, the semi-manufactured material, as the reference material of the EP, 84 Describes an apparatus for depositing a barrier layer. The disclosure of this application is made here by reference in its entirety, and the contents of this application are incorporated by reference in its entirety in the subject matter of this application.

本発明はまた、好ましくは同時に、外側で圧力Pまで排気され、内側で基底圧力P<Pまでポンプ排気される基材として中空体を供給し、圧力Pが特に約50mbarであり、かつ基底圧力Pが特に0.1mbar未満であることが好都合である。 The invention also preferably supplies a hollow body as a substrate which is simultaneously evacuated to the pressure P 1 on the outside and pumped to the base pressure P 2 <P 1 on the inside, the pressure P 1 being in particular about 50 mbar. And the base pressure P 2 is particularly preferably less than 0.1 mbar.

さらに、本発明による方法に関すると、P<P<Pであり、特に第1の有機層については圧力Pが0.1mbarから1.0mbarの範囲にあり、好ましくは0.2mbarから0.5mbarの範囲にあり、第2の無機層については0.1mbarから1.0mbarの範囲にあり、好ましくは0.25mbarから0.6mbarの範囲にあるとする場合に、圧力Pで基材の内部に入る前駆体を含むガス混合物が用意されている。このことの好都合な結果は、薄い壁材料のケースで中空体の変形につながる可能性があり、中空体の壁に作用する圧力差が過剰でないことである。 Furthermore, with regard to the method according to the invention, P 2 <P 3 <P 1 , especially for the first organic layer, the pressure P 3 is in the range from 0.1 mbar to 1.0 mbar, preferably from 0.2 mbar. in the range of 0.5 mbar, for the second inorganic layer is in the range of 1.0mbar from 0.1 mbar, preferably in the case of the in the range of 0.6mbar from 0.25 mbar, group at a pressure P 3 A gas mixture is provided that includes precursors that enter the interior of the material. The advantageous result of this is that the thin wall material case can lead to deformation of the hollow body and the pressure differential acting on the wall of the hollow body is not excessive.

さらに、排他的に内側をコーティングするためには、外側でプラズマが着火しないような方式で外側の圧力が選択されることが好都合である可能性がある。ポンプ排気中ですら大きな圧力差を回避するために、初期にポンプ排気操作を均一に実行し、それにより前述の外側圧力に到達させ、その後、前述の範囲内の基底圧力に到達するまで内側だけをさらにポンプ排気することが都合よく可能である。   Furthermore, in order to coat the inside exclusively, it may be advantageous to select the outside pressure in such a way that the plasma does not ignite on the outside. In order to avoid a large pressure difference even during pump exhaust, the pump exhaust operation is carried out uniformly initially so that the aforementioned outer pressure is reached and then only the inner side until a base pressure within the aforementioned range is reached. It can be expedient to pump further.

本方法では、無機バリヤ層の堆積中の全体的な流量および/または基材内部の圧力Pが、有機の接着促進層の堆積中の全体的な流量および/または基材内部の圧力Pと少なくとも等しく、特定するとそれら以上であることが好都合である。したがって、本発明は、低めの全体流量を備える場合よりも有意に高い無機バリヤ層の堆積時の堆積速度を達成することを可能にする。 In this method, the overall flow rate during deposition of the inorganic barrier layer and / or the pressure P 3 inside the substrate is the overall flow rate during deposition of the organic adhesion promoting layer and / or the pressure P 3 inside the substrate. Conveniently at least equal to, and more specifically, more. Thus, the present invention makes it possible to achieve a deposition rate during deposition of the inorganic barrier layer that is significantly higher than with a lower overall flow rate.

本発明によると、層のための処理ガスはプラズマ着火の直前で圧力Pよりも高い圧力Pであることが許容される。この方式で、充填操作を迅速かつ効率的に実行することができる。その後、層の堆積時に、処理圧力は次の層の堆積を開始するときまで連続的に下がり、温度はコーティングを施している間で上がり続ける。 According to the present invention, the process gas for the layers it is allowed a higher pressure P 4 than the pressure P 5 in the previous plasma ignition. In this manner, the filling operation can be performed quickly and efficiently. Thereafter, during layer deposition, the processing pressure is continuously reduced until the next layer deposition begins, and the temperature continues to rise while the coating is being applied.

本発明によると、有機の接着促進層については全体流量は10sccmから250sccmの範囲、好ましくは40sccmから100sccmの範囲にあり、無機層については200sccmから1000sccmの範囲、好ましくは250sccmから400sccmの範囲にある。   According to the present invention, the overall flow rate for the organic adhesion promoting layer is in the range of 10 sccm to 250 sccm, preferably in the range of 40 sccm to 100 sccm, and for the inorganic layer is in the range of 200 sccm to 1000 sccm, preferably in the range of 250 sccm to 400 sccm. .

さらに、本方法は、2つのコーティングステップの間の移行の際に処理パラメータが変わるとき、プラズマが灯り続けるかまたは移行時に中断されるかのいずれかであるという事実で区別される。結果として、本発明は勾配のある形の平滑で連続的な移行、またはステップ型の急激な移行を達成することを可能にし、エネルギーを節約することを可能にする。特に、パルス化したプラズマについては移行時間はパルス間周期よりも長い。   Furthermore, the method is distinguished by the fact that when process parameters change during the transition between the two coating steps, the plasma either continues to light or is interrupted during the transition. As a result, the present invention makes it possible to achieve a smooth and continuous transition in a gradient form, or a stepped abrupt transition, and to save energy. In particular, for pulsed plasma, the transition time is longer than the period between pulses.

本発明による方法は、原理的に、基材の前処理の必要性を排除する。たとえばコーティングの接着性が不充分である材料からなる特に厳密を要する基材のケースでは、しかしながら、コーティングの堆積に先立ってプラズマで前処理することもやはり本方法によって可能である。それでもやはり本発明による処理の高速度が結果的に低下しないことを確実化するために、プラズマ前処理の持続時間は5秒未満、好ましくは1秒未満である。
処理の制御のための可能な選択肢を広げるため、および相乗効果を活用するのを可能にするために、処理パラメータの組合せを変えるさらなる用意がある。
The method according to the invention in principle eliminates the need for pretreatment of the substrate. In the case of particularly stringent substrates, for example made of materials with poor coating adhesion, however, it is also possible with this method to pretreat with plasma prior to coating deposition. Nevertheless, the duration of the plasma pretreatment is less than 5 seconds, preferably less than 1 second, in order to ensure that the high speed of the treatment according to the invention is not consequently reduced.
There are further provisions to change the combination of processing parameters in order to expand the possible options for control of the process and to make it possible to exploit synergies.

コーティングに課される要求に応じて、本発明による方法は異なる特性を備えた層を作製するのに使用される可能性がある。たとえば、ある要求事項は、特に向上したバリヤ作用に関して、コーティング内で規定された界面の作製である可能性がある。したがって、本発明による解決策は処理パラメータの変更について多様な選択肢を有する。少なくとも1つの処理パラメータは連続的もしくは不連続的に変えられることが可能であり、あるいは場合によっては、少なくとも1つの処理パラメータは一部が連続的に変えられ、かつ/または一部が不連続的に変えられることも可能である。   Depending on the requirements imposed on the coating, the method according to the invention may be used to make layers with different properties. For example, one requirement may be the creation of an interface defined within the coating, particularly with respect to improved barrier action. Thus, the solution according to the invention has various options for changing the processing parameters. At least one processing parameter can be varied continuously or discontinuously, or in some cases, at least one processing parameter can be partially varied and / or partially discontinuous. It is also possible to change to

本発明による方法のケースでは、最初に基材上に有機層を接着促進層として堆積させることが好都合である。これはさらなる層、特にバリヤ層の接着性を向上させることを可能にする。   In the case of the method according to the invention, it is expedient to first deposit an organic layer as an adhesion promoting layer on the substrate. This makes it possible to improve the adhesion of further layers, in particular barrier layers.

前駆体は接着促進層の堆積時に断片化される。処理パラメータの適切な選択は、原子、分子、イオンまたはフリーラジカルの形の個別の断片がコーティング対象の基材の分子と反応し、化学結合を形成する(化学吸着)ような方式で前駆体の断片化に影響を及ぼす。この結合は物理吸着であることが好ましい。前駆体の断片化から結果として生じる強固な結合は層の接着性を向上させる。断片化は特に、炭素含有量が10%を超えると、有機の接着促進層の形成へと結びつく。   The precursor is fragmented during the deposition of the adhesion promoting layer. Appropriate selection of processing parameters can be achieved in such a way that individual fragments in the form of atoms, molecules, ions or free radicals react with the molecules of the substrate to be coated to form chemical bonds (chemisorption) Affects fragmentation. This bond is preferably physical adsorption. The strong bond resulting from fragmentation of the precursor improves the adhesion of the layer. In particular, fragmentation leads to the formation of an organic adhesion promoting layer when the carbon content exceeds 10%.

さらに、処理パラメータは、個別の層成長によって有機層が基材上に都合よく堆積され、かつ内部界面の形式でごくわずかの欠陥しか持たないような方式で接着促進層の成長に影響を及ぼす。したがって接着促進層は極めて平滑であり、かつそれ自体ですらバリヤ作用を有することが可能であり、その理由は、急速拡散の径路として作用する可能性のある界面をそれがごくわずかしか持たないからである。   Furthermore, the processing parameters influence the growth of the adhesion promoting layer in such a way that the organic layer is conveniently deposited on the substrate by individual layer growth and has very few defects in the form of internal interfaces. Thus, the adhesion promoting layer is very smooth and can itself have a barrier action because it has very few interfaces that can act as a path for rapid diffusion. It is.

付け加えると、適切な条件下で、粗いプラスティック基材を平滑化する効果を確立するために接着促進層を使用することが可能である。この背景で、本出願人の名前の出願02SGL0184DEPの全文を参考資料としている。平滑な接着促進層の1つの利点は、優れたバリヤ作用を備えた無機層がそれに堆積され得ることであり、それに対して粗い形態を備えた接着促進層では、有意に低下したバリヤ作用を備えた無機層しか堆積させることができない。使用される無機バリヤ層は、たとえばポリプロピレンのような非極性のプラスティックの場合でさえ、良好な層接着にとって充分である。この背景の処理技術の1つの利点は、本発明による方法が、表面を活性化するために、前に引用した文書による、たとえば酸素プラズマを使用して実行される、時間浪費のプラズマ前処理を必要としないことである。   In addition, an adhesion promoting layer can be used to establish the effect of smoothing a rough plastic substrate under appropriate conditions. Against this background, the entire text of the application 02SGL0184DEP in the name of the applicant is used as reference material. One advantage of a smooth adhesion promoting layer is that an inorganic layer with an excellent barrier action can be deposited on it, whereas an adhesion promoting layer with a rough morphology has a significantly reduced barrier action. Only an inorganic layer can be deposited. The inorganic barrier layer used is sufficient for good layer adhesion, even in the case of non-polar plastics such as polypropylene. One advantage of this background processing technique is that the method according to the present invention is a time-consuming plasma pretreatment performed, for example, using an oxygen plasma, according to previously cited documents, to activate the surface. It is not necessary.

本発明の方法によると、無機の層はバリヤ層として堆積される。このバリヤ層は、有機層と高密度で同様に平滑な無機層の間の界面のせいでバリヤ作用を都合よく向上させる。形態の急激な変化、たとえば個別の層成長から柱状成長もしくは島状成長への変化は界面に沿った拡散径路を有意に長くする。さらに、結合状態は層の内部よりも界面で多様であり、これらの領域で透過を一層困難にする。   According to the method of the present invention, the inorganic layer is deposited as a barrier layer. This barrier layer advantageously improves the barrier action because of the interface between the organic layer and the dense, similarly smooth inorganic layer. A sudden change in morphology, such as a change from individual layer growth to columnar or island growth, significantly lengthens the diffusion path along the interface. Furthermore, the bonding state is more varied at the interface than inside the layer, making transmission more difficult in these regions.

本発明による方法はさまざまな前駆体を使用して実行することが可能であり、特に、有機シリコン含有もしくは金属含有有機化合物、特にHMDSN、HMDSO、TMDSO、N中のシラン、TEOSもしくはTIPT、あるいは金属塩化物、特にTiCl、あるいはシリコン塩化物、および炭化水素、特にアルカン、アルケンもしくはアルキン、特にアセチレンからなるグループから選択される少なくとも1つの前駆体と、酸素を含むガス混合物の用意がある。このケースで好ましい前駆体はHMDSNおよび/またはHMDSOである。 The method according to the present invention can be performed using a variety of precursors, in particular, an organic silicon-containing or metal-containing organic compounds, in particular HMDSN, HMDSO, TMDSO, silane in N 2, TEOS or TIPT or, There is provided a gas mixture comprising oxygen, at least one precursor selected from the group consisting of metal chlorides, in particular TiCl 4 , or silicon chlorides, and hydrocarbons, in particular alkanes, alkenes or alkynes, in particular acetylene. Preferred precursors in this case are HMDSN and / or HMDSO.

第1の層および第2の層を堆積させる処理ステップを繰り返し、交互の層が特に誘電性材料および/またはプラスティック上に堆積されることで、本発明による方法が特に長い拡散径路を備えたバリヤコーティングを堆積させることが可能になり、そのケースではパッケージング、特にプラスティックパッケージングで本方法を使用することが好都合となる可能性がある。
本方法に加えて、本発明はまた、単一の前駆体ガスから堆積された有機材料と無機材料で交互に構成された交互の層を有する複合材料も含む。
By repeating the processing steps of depositing the first layer and the second layer, alternating layers are deposited in particular on the dielectric material and / or plastic, so that the method according to the invention has a barrier with a particularly long diffusion path. A coating can be deposited, in which case it may be advantageous to use the method in packaging, in particular plastic packaging.
In addition to the present method, the present invention also includes a composite material having alternating layers of alternating organic and inorganic materials deposited from a single precursor gas.

さらに、この複合材料は都合よく、向上したバリヤ作用、向上した基材への接着性、向上した伸縮性、圧縮荷重下の向上した機械的安定性および/または引っ張り荷重下の向上した機械的安定性を有する。4%を超える長さ変化を伴う引っ張りおよび/または塑性変形の後に、本発明による複合材料のケースではバリヤの向上は維持され、酸素バリヤの向上は1.5を超える因数、好ましくは2.0を超える因数である。   Furthermore, the composite material advantageously has improved barrier action, improved adhesion to the substrate, improved stretchability, improved mechanical stability under compressive load and / or improved mechanical stability under tensile load. Have sex. After tensile and / or plastic deformation with a length change of more than 4%, the improvement of the barrier is maintained in the case of the composite material according to the invention, and the improvement of the oxygen barrier is a factor of more than 1.5, preferably 2.0. It is a factor that exceeds.

この複合材料のまた別の利点は、特に、加圧下で炭酸ガス飽和された液体によって引き起こされる引っ張り荷重下で高い機械的安定性を有することである。本発明による複合材料から作製された容器は特にこのタイプの液体に適している。したがって、本発明によるコーティングは、概して、それが特に、溶解ガスを有する発泡製品もしくは製品類のための容器を含むかもしくは形成する基材上に使用されるときに利点を提供する。   Another advantage of this composite material is that it has high mechanical stability, especially under tensile loads caused by carbon dioxide saturated liquids under pressure. Containers made from the composite material according to the invention are particularly suitable for this type of liquid. Thus, the coating according to the present invention generally provides advantages when it is used on a substrate comprising or forming a container for foamed products or products with dissolved gas.

本コーティングは少なくとも1層の有機の接着促進層を有し、その厚さは1nmから200nmの範囲にあり、かつ5nmから200nmの厚さの少なくとも1層の無機バリヤ層を有する。   The coating has at least one organic adhesion promoting layer, the thickness is in the range of 1 nm to 200 nm, and has at least one inorganic barrier layer with a thickness of 5 nm to 200 nm.

本発明は、最初に、6秒よりも短い迅速な処理時間内で層の品質を作り出すことを可能にするものであって、それは列挙した範囲の層厚でも、バリヤ作用、接着性、伸縮性および圧縮負荷条件下の機械的安定性に課された要求が満たされ得るほどに優れている。   The present invention initially makes it possible to create a layer quality within a rapid processing time of less than 6 seconds, which has a barrier action, adhesion, stretchability, even in the range of layer thicknesses listed. And excellent enough that the demands placed on mechanical stability under compressive load conditions can be met.

必要とされる層厚が小さいせいで、材料の節約が可能となる。さらに、層が薄くなるにつれてコーティング時間はますます短く選択できるので、必要なコーティング時間が短縮される。この方式で、本発明によるコーティングは驚異的に高いバリヤ作用品質を備えて極めて高速のコーティング処理を使用することを可能にする。   Material savings are possible due to the small layer thickness required. Furthermore, the coating time required can be reduced since the coating time can be selected shorter and shorter as the layer becomes thinner. In this way, the coating according to the invention makes it possible to use extremely fast coating processes with a surprisingly high barrier action quality.

さらに、本複合材料は温度耐性を有する。温度耐性は、高温の充填をされた後でも層結合とバリヤ作用が存在するという事実によって定義される。したがって、特に、高温充填によって引き起こされる熱負荷の下で、本発明は熱負荷によって生じるバリヤコーティングの剥離が実質的に無く、熱負荷の後でも優れたバリヤ作用がまだ存在するという利点を提供する。   Furthermore, the composite material is temperature resistant. Temperature resistance is defined by the fact that layer bonding and barrier action exist even after high temperature filling. Thus, particularly under the heat load caused by hot filling, the present invention provides the advantage that there is substantially no delamination of the barrier coating caused by the heat load and that an excellent barrier action still exists after the heat load. .

さらに、本発明によるコーティングは、たとえばHOT−FILLボトルまたは高温充填に使用される他の製品容器で必要とされるような高温の液体を充填することに対する優れた耐性を有する。これらの容器でもまた、本方法が極めて短いコーティング時間で導入される可能性がある。   Furthermore, the coating according to the present invention has excellent resistance to filling hot liquids as required, for example, in HOT-FILL bottles or other product containers used for hot filling. In these containers too, the process can be introduced with very short coating times.

有機コーティングと無機コーティングを有する少なくとも1つの交互層に加えて、本複合材料はカバー層もやはり含むことが可能である。たとえば、コーティングした基材に課される要求に応じて、保護層を設けることが可能である。
さらに、コーティングした基材上で書き込まれた表示または他のそのような構成をカバー層が有することもあり得る。
In addition to at least one alternating layer having an organic coating and an inorganic coating, the composite material can also include a cover layer. For example, a protective layer can be provided depending on the requirements imposed on the coated substrate.
In addition, the cover layer may have a display or other such configuration written on the coated substrate.

炭素を主原料とする従来の処理とは異なり、本発明による複合材料は実質的に透明である。「透明」という用語は可視波長領域で透明の層を意味し、それは視覚的透過率(光タイプD65)が未コーティングのボトルよりも低くないことを意味する。したがって、本発明は、第1に歪みのない形で外側から製品を見ることが可能であり、第2に内容物を視覚的に観察することを可能にする容器を作製するのに使用することができる。これは医療技術、またはバイオテクノロジーで、たとえば分光学的測定に応用するために重要である可能性がある。   Unlike conventional processing using carbon as the main raw material, the composite material according to the present invention is substantially transparent. The term “transparent” means a layer that is transparent in the visible wavelength region, which means that the visual transmission (light type D65) is not lower than an uncoated bottle. Thus, the present invention is used to make a container that allows the product to be viewed from the outside in a first undistorted form and secondly to allow visual observation of the contents. Can do. This may be important in medical technology or biotechnology, for example for application in spectroscopic measurements.

食品または化粧品のパッケージングの分野では、第1に透明のパッケージは消費者にとって魅力的であり、第2にそのようなパッケージの内容物は、損なわれているかどうかのチェックを容易にかつ信頼性よく行うことが可能である。
以下に、範例となる実施形態を基に、添付の図面を参照して本発明を説明する。
In the field of food or cosmetic packaging, firstly transparent packages are attractive to consumers, and secondly the contents of such packages are easily and reliably checked for damage. It can be done well.
In the following, the invention will be described on the basis of exemplary embodiments with reference to the attached drawings.

接着促進層/バリヤ複合材料による0.4LのPETボトルの内部コーティング
ポリエチレンテレフタレート(PET)で作製され、充填容積0.4Lを備えたボトルが外側を50mbarの圧力まで排気され、同時に内側を初期的に0.1mbarを下回る基底圧力までポンプ排気される。
その後、酸素とヘキサメチルジシラザン(HMDSN)の混合物が0.3mbarの圧力でボトルの内部に入る。
Inner Coating of 0.4L PET Bottle with Adhesion Promoting Layer / Barrier Composite Made of polyethylene terephthalate (PET), a bottle with a fill volume of 0.4L is evacuated to a pressure of 50 mbar on the outside and at the same time on the inside To a base pressure below 0.1 mbar.
Thereafter, a mixture of oxygen and hexamethyldisilazane (HMDSN) enters the interior of the bottle at a pressure of 0.3 mbar.

その後、2.45GHzの周波数を有するパルス化されたマイクロ波エネルギーが導入され、容器内でプラズマが着火される。
最初に、1秒未満のコーティング時間、40%のHMDSN濃度、および全体流量40sccmで第1の10nmの厚さの有機バリヤ層が堆積される。
Thereafter, pulsed microwave energy having a frequency of 2.45 GHz is introduced and a plasma is ignited in the vessel.
Initially, a first 10 nm thick organic barrier layer is deposited with a coating time of less than 1 second, 40% HMDSN concentration, and a total flow rate of 40 sccm.

パルス電力は800Wであり、パルス長は好ましくは0.7ms、パルス間周期は40msである。
これに続いて低い方のHMDSN濃度1.2%へと急速なガス変更が為される。同じ所定の圧力で第2の無機バリヤ層が堆積される。
The pulse power is 800 W, the pulse length is preferably 0.7 ms, and the period between pulses is 40 ms.
This is followed by a rapid gas change to a lower HMDSN concentration of 1.2%. A second inorganic barrier layer is deposited at the same predetermined pressure.

一定のHMDSN濃度と一定の圧力による選別試験で、層厚および/またはコーティング時間のパラメータ、および酸素流量とパルス電力、パルス長とパルス間周期のさらなる処理パラメータ、ならびに装置パラメータであるランス長が統計的試験計画法に従って変えられる。   Sorting tests with constant HMDSN concentration and constant pressure, statistics of layer thickness and / or coating time parameters, oxygen flow rate and pulse power, further processing parameters of pulse length and interpulse period, and lance length, which is an instrument parameter Can be changed according to the test plan.

図1は設定した酸素流量と測定された堆積速度の間の対比を示す。
酸素流量が増すにつれて、第2の無機層の堆積速度は大幅に改善されることが可能である。
表1は第2の無機層について試験した処理パラメータの選択を示しており、そこで第1の層と第2の層を含む複合材料は高いバリヤ作用に結びつく。
FIG. 1 shows the contrast between the set oxygen flow rate and the measured deposition rate.
As the oxygen flow rate increases, the deposition rate of the second inorganic layer can be significantly improved.
Table 1 shows the selection of processing parameters tested for the second inorganic layer, where the composite material comprising the first and second layers leads to a high barrier action.

さらに、第2の無機層のコーティング時間と堆積速度は処理パラメータと装置パラメータの関数として示され、第1の有機層と第2の無機層を含む2層複合体の、コーティング直後と負荷試験(4容量%のCOを使用するクリープ試験)後のバリヤの向上の特性である。 In addition, the coating time and deposition rate of the second inorganic layer are shown as a function of processing parameters and equipment parameters, and the two-layer composite comprising the first organic layer and the second inorganic layer immediately after coating and load test ( (Creep test using 4% by volume of CO 2 ).

Figure 0004426790
Figure 0004426790

上記の表で、バリヤの向上因数BIFはコーティングした基材の透過性に関する未コーティング基材の透過性の比率として定義される。
データから、酸素流量が100sccmであり、パルス間周期が50msであり、かつランス長が102mmである処理1で86nm/minの堆積速度が達成されることを理解することができる。
In the above table, the barrier enhancement factor BIF is defined as the ratio of the permeability of the uncoated substrate to the permeability of the coated substrate.
From the data, it can be seen that a deposition rate of 86 nm / min is achieved in Process 1 with an oxygen flow rate of 100 sccm, a period between pulses of 50 ms, and a lance length of 102 mm.

コーティング時間は比較的長く、14秒である。対照的に、220、380および450sccmという高い酸素流量、およびパルス間周期の40msへの短縮、および向上した50mmのランス長のせいで、処理2、3および4の堆積速度は有意に高く、それぞれ200、318および360nm/minである。
したがって、コーティング時間は有意に削減されることが可能である。
The coating time is relatively long, 14 seconds. In contrast, due to the high oxygen flow rates of 220, 380 and 450 sccm, and the shortening of the interpulse period to 40 ms, and the improved 50 mm lance length, the deposition rates of treatments 2, 3 and 4 were significantly higher, respectively. 200, 318 and 360 nm / min.
Thus, the coating time can be significantly reduced.

さらに、第2層の厚さが処理時間をさらに短縮するために減らされた。これは結果的に得られるコーティング時間を2〜6秒まで全体的に減少させることにつながった。   In addition, the thickness of the second layer was reduced to further reduce processing time. This led to an overall reduction in the resulting coating time from 2 to 6 seconds.

本コーティングは、処理1、2および3について、有意に40を超える値を有する高い酸素バリヤの向上因数(O−BIF)を備えた接着促進/バリヤ複合体を作製することを可能にする。
未コーティングボトルの透過率は0.1955cm/(パッケージ・日・bar)である。コーティングしたボトルの透過率は使用した測定装置Mocon−Oxtranの分解能限界に到達しないほど低い。
This coating makes it possible to make an adhesion promotion / barrier complex with a high oxygen barrier enhancement factor (O 2 -BIF) having a value significantly above 40 for treatments 1, 2 and 3.
The transmittance of the uncoated bottle is 0.1955 cm 3 / (package · day · bar). The transmittance of the coated bottle is so low that it does not reach the resolution limit of the measuring device Mocon-Oxtran used.

第2の層で最も短いコーティング時間の2秒を有した処理4について、30のO−BIFが判定された。
これらの層は、以下のクリープ試験によって示されるように、極めて優れた接着性と引っ張りに対する耐性を有する。
For treatment 4 with the shortest coating time of 2 seconds in the second layer, 30 O 2 -BIF was determined.
These layers have very good adhesion and tensile resistance, as shown by the following creep test.

クリープ試験については、コーティングしたボトルに炭酸ガス飽和されてCO含有量4%を有する液体0.4Lを充填し、プラスティックのキャップで密閉した。その後、充填ボトルを初期的に室温下で24時間貯蔵し、続いて38℃で24時間貯蔵した。 For the creep test, the coated bottle was filled with 0.4 L of liquid saturated with carbon dioxide and having a CO 2 content of 4% and sealed with a plastic cap. The filled bottles were then initially stored at room temperature for 24 hours and subsequently stored at 38 ° C. for 24 hours.

試験手順で、ボトル内に最大5barまでの内部圧力が生じ、その結果、層/基材アセンブリは局部的に4.5%以上に引き伸ばされ、プラスティックの変形につながることさえあった。高レベルの引き伸ばしおよび/または塑性変形はバリヤの向上を低下させ、それは極めて高い引き伸ばし範囲の層複合体の変化に突きとめることができる。   The test procedure resulted in an internal pressure of up to 5 bar in the bottle, so that the layer / substrate assembly was locally stretched above 4.5% and even led to plastic deformation. High levels of stretching and / or plastic deformation reduce the barrier improvement, which can be traced to changes in the layer composite in a very high stretch range.

しかしながら、本複合体はこの高い負荷にも関わらず容易に検出可能なバリヤ作用が保持されるほど安定である。この効果は、引き伸ばしおよび/または塑性変形の高いレベルにも関わらず、優れた接着性のおかげで層剥離が発生せず、コーティングされた表面の殆どについて層複合体に、バリヤ作用に逆効果を与えるであろうクラックが形成されないという事実に帰因する可能性がある。   However, the complex is stable enough to retain an easily detectable barrier action despite this high load. This effect, despite the high level of stretching and / or plastic deformation, does not result in delamination due to excellent adhesion, and counteracts the barrier action on the layer composite for most of the coated surface. It can be attributed to the fact that the cracks that would give are not formed.

−BIFはクリープ試験の後に再度判定される。判定値は表1に示される。処理1よりもかなり短い処理2と3は比較的優れたバリヤ作用を可能にし、クリープ試験の後でも処理1と比較すると、わずかに向上したバリヤ作用を達成することを可能にする。 O 2 -BIF is determined again after the creep test. The judgment values are shown in Table 1. Processes 2 and 3, which are considerably shorter than process 1, allow for a relatively good barrier action and make it possible to achieve a slightly improved barrier action even after the creep test as compared to process 1.

最も速い処理は、コーティングの後に、多少低いがそれでも極めて高いバリヤの向上を有し、クリープ試験後で、よりゆっくりとした処理1とちょうど同じ優れたバリヤの向上を有する。   The fastest treatment has a somewhat lower but still very high barrier improvement after coating, and just the same excellent barrier improvement as the slower treatment 1 after the creep test.

有機層と無機層を交互に有する交互層
有機層と無機層を交互に有する交互層を堆積させるために第1の範例実施形態の処理が数度繰り返される。
有機のバリヤ層が堆積された後、急速なガス交換が行われ、無機のバリヤ層が堆積され、さらなるガス変更が行われ、その間で有機層のコーティングパラメータが確立される。
Alternate layers with alternating organic and inorganic layers The process of the first exemplary embodiment is repeated several times to deposit alternating layers with alternating organic and inorganic layers.
After the organic barrier layer is deposited, a rapid gas exchange takes place, an inorganic barrier layer is deposited, further gas changes are made, during which the organic layer coating parameters are established.

その後、記載したステップを含む操作が少なくとも1回繰り返される。堆積した交互層は高いバリヤ作用と極めて優れた機械的耐荷重特性を有する。   Thereafter, the operation including the described steps is repeated at least once. The deposited alternating layers have high barrier action and very good mechanical load bearing characteristics.

HOT−FILLボトルの高速コーティング
結晶PETから作製され、0.5Lの容積を有するHOT−FILLボトルが実施例1の処理2で使用したのと同じ処理パラメータを使用してコーティングされる。このケースでは、HOT−FILLボトルという用語は慣習的であり、高温の液体で充填されることが可能であって、85℃と95℃の間の液体で充填されるときに実質的にサイズ変化を受けないボトルを意味する。
しかしながら、変化したボトル形状のせいで堆積速度は変わる。
High speed coating of HOT-FILL bottles HOT-FILL bottles made from crystalline PET and having a volume of 0.5 L are coated using the same processing parameters used in Process 2 of Example 1. In this case, the term HOT-FILL bottle is conventional and can be filled with a hot liquid and changes in size substantially when filled with a liquid between 85 ° C and 95 ° C. It means a bottle that is not affected.
However, the deposition rate changes due to the changed bottle shape.

実施例1と実質的に同じ層厚でボトルをコーティングするために、第1の有機層については1.3秒のコーティング時間、第2の無機層については5.3秒を要する結果が得られる。   In order to coat the bottle with substantially the same layer thickness as in Example 1, results are obtained that require a coating time of 1.3 seconds for the first organic layer and 5.3 seconds for the second inorganic layer. .

コーティング直後に、容器は高いバリヤ作用を有する。未コーティングのHOT−FILLボトルは0.192cm/(パッケージ・日・bar)の酸素透過率を有し、コーティングしたボトルは検出限界0.04cm/(パッケージ・日・bar)を下回る酸素透過率を有し、したがって40を上回るO−BIFを有する。 Immediately after coating, the container has a high barrier action. The uncoated HOT-FILL bottle has an oxygen transmission rate of 0.192 cm 3 / (package · day · bar), and the coated bottle has an oxygen transmission rate below the detection limit of 0.04 cm 3 / (package · day · bar). And thus has an O 2 -BIF greater than 40.

負荷試験では、コーティングしたボトルは初期的に35℃、相対雰囲気湿度95%で1時間貯蔵される。その後、ボトルは0.5Lのレベルまで95℃の水で充填され、温度がこのレベルで5分間保たれ、その後、充填されたボトルは冷水バス中で20分間にわたって室温まで冷却される。   In the load test, the coated bottles are initially stored for 1 hour at 35 ° C. and 95% relative atmospheric humidity. The bottle is then filled with 95 ° C. water to a level of 0.5 L and the temperature is held at this level for 5 minutes, after which the filled bottle is cooled to room temperature in a cold water bath for 20 minutes.

この高温充填負荷試験の後、試料の酸素透過率が判定される。
このケースの結果は、負荷試験の後のO−BIFで9である。この試験は層の剥離が観察されず、高温充填の後も優れたバリヤ作用が保たれるので、本コーティングが高温充填に耐えられることを示す。
After this hot filling load test, the oxygen permeability of the sample is determined.
The result for this case is 9 for O 2 -BIF after the load test. This test shows that the coating can withstand high temperature filling because no delamination is observed and excellent barrier action is maintained after high temperature filling.

接着促進/バリヤ複合体による0.6LのPPボトルの高速内部コーティング
実施例1の処理2と同じ処理パラメータを使用してポリプロピレン(PP)で作製され、充填容積0.6Lを有するボトルをコーティングする。変化したボトル形状のせいで堆積速度は変わった。
High speed internal coating of 0.6 L PP bottles with adhesion promoting / barrier composite Coating a bottle made of polypropylene (PP) using the same processing parameters as in treatment 2 of Example 1 and having a fill volume of 0.6 L . The deposition rate changed due to the changed bottle shape.

実施例1と同じ層厚でボトルをコーティングするために、第1の有機層については1秒のコーティング時間、第2の無機層については5.6秒を要する結果が得られる。本コーティングは、高いOバリヤの向上因数(O−BIF)を有する接着促進/バリヤ複合体を作製することを可能にする。 In order to coat the bottle with the same layer thickness as in Example 1, results are obtained that require a coating time of 1 second for the first organic layer and 5.6 seconds for the second inorganic layer. This coating makes it possible to make an adhesion promotion / barrier complex with a high O 2 barrier enhancement factor (O 2 -BIF).

これらの層は極めて強固に堆積し、引っ張りに耐えることができる。本ケースでは、プラズマ前処理または、たとえば酸素プラズマによって行われるような基材の活性化の必要性はない。   These layers are very strongly deposited and can withstand pulling. In this case, there is no need for plasma pretreatment or activation of the substrate, as is done for example by oxygen plasma.

酸素流量の関数として第2の無機バリヤ層の堆積速度を示す図である。FIG. 5 shows the deposition rate of the second inorganic barrier layer as a function of oxygen flow rate.

Claims (34)

化学的気相蒸着によって交互の層を堆積させるための方法であって、
基材上に有機の接着促進層を堆積させ、かつ無機のバリア層を堆積させる処理ステップを含み、有機材料と無機材料の交互の層が1つの前駆体材料によって交互に堆積され、有機の接着促進層が第1の層として堆積されてかつ無機のバリア層が第2の層として堆積され、透明な複合材料が生成され、有機の接着促進層の堆積のための前駆体濃度が合計流の5%から80%の範囲にあり、該バリア層の堆積のための前駆体濃度が全体流の0.5%から4%の範囲にあり、無機層のための全体流量が200sccmから1000sccmの範囲にあり、有機の接着促進層の堆積のためのコーティング時間が0.05秒と4.0秒の間にあり、且つ/又は無機のバリア層の堆積のためのコーティング時間が0.1秒と6.0秒の間にあり、有機層については堆積速度が120nm/minから5000nm/minの範囲であり、且つ無機層については堆積速度が60nm/minから2000nm/minの範囲である方法。
A method for depositing alternating layers by chemical vapor deposition, comprising:
Depositing an organic adhesion promoting layer on the substrate and depositing an inorganic barrier layer, wherein alternating layers of organic and inorganic materials are alternately deposited by one precursor material to form an organic adhesion A promoter layer is deposited as the first layer and an inorganic barrier layer is deposited as the second layer to produce a transparent composite material and a precursor concentration for the deposition of the organic adhesion promoter layer is The precursor concentration for the deposition of the barrier layer is in the range of 0.5% to 4% of the total flow, and the total flow rate for the inorganic layer is in the range of 200 sccm to 1000 sccm. The coating time for the deposition of the organic adhesion promoting layer is between 0.05 and 4.0 seconds and / or the coating time for the deposition of the inorganic barrier layer is 0.1 seconds. Ri near for 6.0 seconds, the organic layer How have is the deposition rate is in the range of 5000 nm / min from 120 nm / min, and the deposition rate for the inorganic layer is in the range of 60 nm / min of 2000 nm / min.
交互の層が、少なくとも2つの処理パラメータを変えることによって堆積される、請求項1に記載の方法。
The method of claim 1, wherein alternating layers are deposited by varying at least two processing parameters.
2.45GHzの周波数を有するマイクロ波によって発生するプラズマが層の堆積のために使用される、請求項1又は2の何れか1項に記載の方法。
The method according to claim 1, wherein a plasma generated by a microwave having a frequency of 2.45 GHz is used for the deposition of the layer.
マイクロ波によって発生するプラズマがパルス化される、請求項3に記載の方法。
The method of claim 3, wherein the plasma generated by the microwave is pulsed.
交互の層がPECVD(プラズマ励起式化学的気相蒸着)法によって堆積される、請求項1乃至4の何れか1項に記載の方法。
The method according to claim 1, wherein the alternating layers are deposited by PECVD (plasma enhanced chemical vapor deposition).
変更される処理パラメータが、前駆体濃度、平均マイクロ波電力、圧力、合計流量、パルス電力、パルス長及びパルス間周期の持続時間で構成されるグループから選択される、請求項1乃至5の何れか1項に記載の方法。
The process parameter to be changed is selected from the group consisting of precursor concentration, average microwave power, pressure, total flow rate, pulse power, pulse length, and duration of interpulse period. The method according to claim 1.
バリア層の堆積のための前駆体濃度が全体流の0.8%と3%の間にある、請求項1乃至6の何れか1項に記載の方法。
7. A method according to any one of the preceding claims, wherein the precursor concentration for barrier layer deposition is between 0.8% and 3% of the total stream.
有機層のためのパルス間周期が2msから100msの範囲の間にあり、無機層については5msと200msの間にある、請求項1乃至7の何れか1項に記載の方法。
8. A method according to any one of the preceding claims, wherein the interpulse period for the organic layer is between 2 ms and 100 ms, and for the inorganic layer is between 5 ms and 200 ms.
有機層のためのパルス電力が100Wから5000Wの範囲にあり、且つ/又は第2の無機層のためのパルス電力が100Wから5000Wの範囲にある、請求項1乃至8の何れか1項に記載の方法。
9. Pulse power for the organic layer is in the range of 100W to 5000W and / or pulse power for the second inorganic layer is in the range of 100W to 5000W. the method of.
有機層のための平均マイクロ波電力が10Wから5000Wの範囲にあり、且つ/又は無機層のための平均マイクロ波電力が10Wから5000Wの範囲にある、請求項1乃至9の何れか1項に記載の方法。
10. The average microwave power for the organic layer is in the range of 10W to 5000W and / or the average microwave power for the inorganic layer is in the range of 10W to 5000W. The method described.
基材が、同時に、外側で圧力Pまで排気され、内側で基底圧力P<Pまでポンプ排気される中空体であって、圧力P1000Paから5000Paの範囲にあり、圧力P100Pa未満にある、請求項1乃至10の何れか1項に記載の方法。
The substrate is a hollow body that is simultaneously evacuated to the pressure P 1 on the outside and pumped to the base pressure P 2 <P 1 on the inside, the pressure P 1 being in the range of 1000 Pa to 5000 Pa , and the pressure P 2 The method according to claim 1, wherein is less than 100 Pa .
前駆体を含むガス混合物が、P<P<Pであり、圧力P20Paから100Paの範囲にある場合に圧力Pで基材の内部に入る、請求項1乃至11の何れか1項に記載の方法。
Gas mixture comprising precursor, a P 2 <P 3 <P 1 , into the interior of the substrate at a pressure P 3 when the pressure P 3 in the range of 100Pa from 20 Pa, any of claims 1 to 11 The method according to claim 1.
無機バリア層の堆積の間の全体流及び/又は基材の内部の圧力Pが、有機の接着促進層の堆積の間の全体流及び/又は基材の内部の圧力Pと少なくとも等しく、かつ特定するとそれらよりも高い、請求項1乃至12の何れか1項に記載の方法。
The total flow during the deposition of the inorganic barrier layer and / or the pressure P 3 inside the substrate is at least equal to the total flow during the deposition of the organic adhesion promoting layer and / or the pressure P 3 inside the substrate; 13. A method according to any one of claims 1 to 12, which is higher than specified.
第1の有機層のための圧力P10Paから100Paの範囲にあり、かつ第2の無機層については10Paから100Paの範囲にある、請求項1乃至13の何れか1項に記載の方法。
In the range pressure P 3 from 10Pa to 100Pa for the first organic layer, and the second inorganic layer is in the range of 100Pa from 10Pa, the method according to any one of claims 1 to 13 .
ランス長が、コーティング対象の基材の高さの5%から80%の範囲にある、請求項1乃至14の何れか1項に記載の方法。
15. A method according to any one of the preceding claims, wherein the lance length is in the range of 5% to 80% of the height of the substrate to be coated.
有機の接着促進層のための全体流量が10sccmから250sccmの範囲にあり、かつ無機層のための全体流量が250sccmから400sccmの範囲にある、請求項1乃至15の何れか1項に記載の方法。
16. A method according to any one of the preceding claims, wherein the total flow rate for the organic adhesion promoting layer is in the range of 10 sccm to 250 sccm and the total flow rate for the inorganic layer is in the range of 250 sccm to 400 sccm. .
層のための処理ガスが各々のケースで、プラズマの着火直前の圧力Pよりも高い圧力Pにあることを許容される、請求項1乃至16の何れか1項に記載の方法。
In case the process gas is each for layer, is allowed to be in the high pressure P 4 than the pressure P 5 in the immediately preceding ignition of the plasma, the method according to any one of claims 1 to 16.
処理圧力が、層の堆積の間で次の層の堆積を開始するまで下がり続ける、請求項1乃至17の何れか1項に記載の方法。
18. A method according to any one of the preceding claims, wherein the process pressure continues to drop between layer depositions until the next layer deposition begins.
コーティングの堆積の間で温度が上昇し続ける、請求項1乃至18の何れか1項に記載の方法。
19. A method according to any one of the preceding claims, wherein the temperature continues to increase during the deposition of the coating.
有機の接着促進層を基板上に堆積させる工程と無機のバリア層を堆積させる工程の2つの処理工程の移行時に処理パラメータが変化している間でプラズマが灯り続ける、請求項1乃至19の何れか1項に記載の方法。
20. The plasma continues to be lit while the processing parameters are changing during the transition between two processing steps: depositing an organic adhesion promoting layer on the substrate and depositing an inorganic barrier layer. The method according to claim 1.
移行時にプラズマが中断され、それが0から1.0秒の範囲の間であり、有機の接着促進層を基板上に堆積させる工程と無機のバリア層を堆積させる工程の2つの処理工程の間の移行時に処理パラメータが変更されている、請求項1乃至19の何れか1項に記載の方法。
During the transition, the plasma is interrupted, which is between 0 and 1.0 seconds, between two processing steps: depositing an organic adhesion promoting layer on the substrate and depositing an inorganic barrier layer. 20. A method according to any one of the preceding claims, wherein processing parameters are changed during the transition.
パルス化されたプラズマについて、移行時間がパルス間周期よりも長い、請求項1乃至21の何れか1項に記載の方法。
The method according to any one of claims 1 to 21, wherein for a pulsed plasma, the transition time is longer than the period between pulses.
コーティングを堆積させる前に、持続時間が5秒を下回るプラズマ前処理が実行される、請求項1乃至22の何れか1項に記載の方法。
23. A method according to any one of the preceding claims, wherein a plasma pretreatment is carried out with a duration of less than 5 seconds before depositing the coating.
少なくとも1つの処理パラメータが連続的に変えられる、請求項1乃至23の何れか1項に記載の方法。
24. A method according to any one of the preceding claims, wherein at least one processing parameter is varied continuously.
少なくとも1つの処理パラメータが不連続的に変えられる、請求項1乃至24の何れか1項に記載の方法。
25. A method according to any one of the preceding claims, wherein at least one processing parameter is varied discontinuously.
少なくとも1つの処理パラメータが、一部は連続的に、かつ一部は不連続的に変えられる、請求項1乃至25の何れか1項に記載の方法。
26. A method according to any one of the preceding claims, wherein the at least one processing parameter is varied partly continuously and partly discontinuously.
ガス混合物が、酸素と、少なくとも1種類のシリコン含有有機化合物としてヘキサメチルジシラザン(HMDSN)及び/又はヘキサメチルジソロキサン(HMDSO)を含む、請求項1乃至26の何れか1項に記載の方法。
Gas mixture, oxygen and comprises at least one of hexamethyldisilazane as the silicon-containing organic compound (HMDSN) and / or hexamethyl solo hexane (HMDSO), according to any one of claims 1 to 26 Method.
第1の層と第2の層を堆積させる処理工程が繰り返される、請求項1乃至29の何れか1項に記載の方法。
Processing step of depositing a first layer and the second layer is repeated, the method according to any one of claims 1 to 29.
交互の層が誘電性材料の上に堆積される、請求項1乃至28の何れか1項に記載の方法。
29. A method according to any one of claims 1 to 28 , wherein alternating layers are deposited on the dielectric material.
交互の層がプラスティックの上に堆積される、請求項29に記載の方法。
30. The method of claim 29 , wherein alternating layers are deposited on the plastic.
基材と、有機と無機のコーティングを含む少なくとも1つの交互層を含む複合材料であって、請求項1乃至30の何れか1項に記載の方法を使用して堆積される複合材料において、コーティングされていないがそれ以外は同一である材料と比較すると、増大したバリア作用によって見分けられ、4%を超える長さ変化を伴う引っ張り及び/又は塑性変形の後に、バリアの向上は維持され、酸素バリアの向上は1.5を超える因数である複合材料
A substrate, a composite material comprising at least one alternating layer comprising a coating of organic and inorganic, in the composite material is deposited using a method according to any one of claims 1 to 30, the coating Compared to materials that are not, but otherwise identical, are distinguished by increased barrier action, and after tensile and / or plastic deformation with a length change of more than 4%, the barrier improvement is maintained and the oxygen barrier The improvement of the composite material is a factor exceeding 1.5 .
有機の接着促進層が1nmから200nmの厚さを有し、且つ/又は無機のバリア層が5nmから200nmの厚さを有する、請求項31に記載の複合材料。
32. The composite material according to claim 31 , wherein the organic adhesion promoting layer has a thickness of 1 nm to 200 nm and / or the inorganic barrier layer has a thickness of 5 nm to 200 nm.
有機と無機のコーティングを有する少なくとも1つの交互層に加えてカバー層を含む、請求項31又は32に記載の複合材料。
33. A composite material according to claim 31 or 32 comprising a cover layer in addition to at least one alternating layer having an organic and inorganic coating.
実質的に透明である、請求項31乃至33の何れか1項に記載の複合材料。 34. A composite material according to any one of claims 31 to 33 , which is substantially transparent.
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