JPH04270736A - 硬化保護膜の形成方法 - Google Patents

硬化保護膜の形成方法

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JPH04270736A
JPH04270736A JP3030984A JP3098491A JPH04270736A JP H04270736 A JPH04270736 A JP H04270736A JP 3030984 A JP3030984 A JP 3030984A JP 3098491 A JP3098491 A JP 3098491A JP H04270736 A JPH04270736 A JP H04270736A
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JP
Japan
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film
substrate
tetraethoxysilane
plasma
forming
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Withdrawn
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JP3030984A
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English (en)
Inventor
Masayoshi Murata
正義 村田
Masahiro Usami
正博 宇佐美
Satoshi Uchida
聡 内田
Eishiro Sasagawa
英四郎 笹川
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Mitsubishi Heavy Industries Ltd
Original Assignee
Mitsubishi Heavy Industries Ltd
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Publication date
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  • Treatments Of Macromolecular Shaped Articles (AREA)

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は硬化保護膜の製造方法に
関し、特にビルディング・家屋等の窓材、航空機・船舶
・自動車などの窓材、電子材料・光学材料・表示材料等
表面の性質として高硬度,耐摩耗性及び耐擦傷性等が要
求されるプラスチック基板表面の硬化保護膜の形成方法
に関する。
【0002】
【従来の技術】従来、プラスチック基板表面を高硬度化
して、耐摩耗性及び耐擦傷性を改良する技術としては、
図4に示す如くプラズマ重合法を用いた成膜装置が知ら
れている。
【0003】図中の1は真空容器であり。この真空容器
1には、モノマ−流量調整弁2を介して有機ケイ素化合
物モノマ−3が導入されるようになっている。前記真空
容器1内には高周波電極4とア−ス電極5が平行に配置
され、ア−ス電極5上にプラスチック基板6が配置され
ている。前記高周波電極4には、マッチングボックス7
を介して電源8より電力が供給されるようになっている
。前記真空容器1にはバルブ9を介して真空ポンプ10
が接続され、この真空ポンプにより真空引きされるよう
になっている。
【0004】こうした構成の装置において、前記基板6
に硬化保護膜を形成するには、まず真空容器1を真空ポ
ンプ10で減圧し、例えば圧力0.01Torr 程度
に設定する。次に、前記調整弁2を開いて、有機ケイ素
化合モノマ−例えばオクタメチルシクロテトラシロキサ
ンを真空容器1内に導入して、その圧力を約5.0×1
0−2  Torr にする。つづいて、例えば周波数
13.56MHzの高周波電源8より出力を約100W
として、プラズマを発生させ、5.0〜8.0分間、高
硬度膜を前記基板6に堆積する。以上のようにして得ら
れる膜は、ケイ素、酸素、炭素を組成にした高硬度の膜
である。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来技
術によれば、成膜されたSiO2 系、SiC系あるい
はC系の薄膜は高硬度の膜であるが、以下に述べる欠点
を有し、実用には供せられないという。 (1) SiO2 系,SiC系あるいはC系の膜は、
Si,O,Cを主成分とする高硬度の膜であるが、傷が
付き易く、高度が十分に高くない。 (2) プラスチック基板6と高硬度膜の結合力が十分
に強くないため、高硬度膜がプラスチック基板6から剥
離し易い。
【0006】本発明は上記事情に鑑みてなされたもので
、プラスチック基板との結合力が強力なSi−O−C系
薄膜を下地膜として、高硬度膜としてのSiO2 膜を
下地膜上に形成して、高硬度膜の損傷を軽減できるとと
もに、高硬度膜が前記基板から剥離するのを回避できる
硬化保護膜の形成方法を提供できる。
【0007】
【課題を解決するための手段】本発明者らは、上述した
従来法の欠点を解消するため、鋭意研究した結果、プラ
スチック基板表面に予めSi,C,Oを主成分とする有
機系の薄膜を成膜した後、その薄膜の上に高硬度膜とし
て無機系のSiO2 膜を成膜する方法、即ちプラスチ
ック基板との結合が強く、かつSiO2 膜との結合が
強いSi,C,Oを主成分とするSi−C−0系の薄膜
を下地膜として用い、その上にSiO2 膜を積層させ
ることが著しく効果的であることを究明した。
【0008】本発明では、まず、原料ガスとして、Si
(OC2 H5 )4 (テトラエトキシシラン)ある
いはSiO2 (CH3 )2 (C2 O5 )2(
ジエトキシジメチルシラン)を用いたプラズマCVDに
よりプラスチック基板表面に、Si,C,Oを主成分と
するSi−C−O系薄膜を下地として活着させ、この後
上記テトラエトキシシラン(又はジエトキシジメチルシ
ラン)とO2 の混合ガスを用いたプラズマCVDによ
り、上記Si−C−O系薄膜の上にSiO2 膜を形成
させるようにした。
【0009】即ち、本発明は、反応容器内にプラスチッ
ク基板を配置した状態で、前記反応容器内に反応ガスを
導入するとともに反応容器内でプラズマを発生させて前
記基板上に硬化保護膜を形成する方法において、まずテ
トラエトキシシランまたはジエトキシジメチルシランの
プラズマにより前記基板表面にSi−O−C系薄膜を下
地膜として成膜した後、ヘキサメチルジシロキサン,テ
トラエトキシシラン,ヘキサメチルトリシロキサン,ジ
エトキシジメチルシラン,メチルトリエトキシシラン,
オクタメチルシクロテトラシロキサンなどのケイ素有機
化合物ガスとO2 の混合ガスのプラズマにより、前記
薄膜上にSiO2 膜を形成することを特徴とする硬化
保護膜の形成方法である。
【0010】
【作用】本発明においては、次のようにして硬化保護膜
を形成する。まず、前記プラスチック基板をア−ス電極
上に設置する。つづいて、真空ポンプを作動させて反応
容器内を排気し、所定の真空度に到達させる。次に、原
料ガスとしてのテトラエトキシシラン(またはジエトキ
シジメチルシラン)を反応容器の中へ所定流量で供給す
る。
【0011】次に、高周波電源からマッチングボックス
などを介して高周波電極及びア−ス電極に高周波電力を
供給する。これにより、上記原料ガスは、グロ−放電プ
ラズマ化される。この場合、原料ガスが解離し、Si,
C,Oなどから構成されるSi−C−O系薄膜が前記基
板上に堆積する。
【0012】次に、酸素供給源より反応容器の中へ酸素
を供給させる。その結果、上記テトラエトキシシランと
上記酸素の混合ガスが、上記高周波電極,ア−ス電極の
間でグロ−放電プラズマ化され、プラズマCVD現象に
よりSiO2系の膜が上記Si−C−O系薄膜の上に堆
積する。
【0013】
【実施例】[実施例1]
【0014】図1は本発明の実施例1に係る成膜装置の
全体構成図である。図中の21は反応容器である。この
反応容器21内には、高周波電極22とア−ス電極23
が平行に配置され、前記ア−ス電極23上にポリカ−ボ
ネ−ト基板24が配置されている。前記ア−ス電極23
は反応容器21と電気的に導通になっており、上記高周
波電極22と組合わせて使用することにより反応容器2
1の中のガスをグロ−放電プラズマにする。前記反応容
器21には、第1の弁25、第1の流量調整器26を介
して第1の原料ガスであるテトラエトキシシラン供給源
27が接続されている。前記反応容器21には、第2の
弁28、第2の流量調整器29を介して第2の原料ガス
である酸素供給源30が接続されている。
【0015】前記反応容器21内の高周波電極22には
電流導入端子31及びマッチングボックス32を介して
高周波電源33が連結され、これにより高周波電極22
に電力が供給される。前記真空容器21には第3の弁3
4を介して第1の真空ポンプ35が連結され、これによ
り真空容器21内のガスが排出される。前記真空容器2
1には第4の弁36を介して第2の真空ポンプ37が連
結され、これにより真空容器21内のガスが排出される
。前記反応容器21には真空計38が連結されている。
【0016】こうした構成の成膜装置において、前記基
板24に硬化保護膜を形成するには、次のように行う。 (1) まず、前記基板24をア−ス電極23上に設置
する。つづいて、第1の真空ポンプ35,第2の真空ポ
ンプ37を作動させて反応容器21内を排気し、約1×
10−6〜1×10−7Torr の真空度に到達させ
る。次に、第4の弁36を閉にし、第1の弁25を開に
して、第1の流量調整器26を用いて、テトラエトキシ
シランを反応容器21の中へ、約50cc/の流量で供
給する。なお、この場合、反応容器21の圧力は約0.
02Torr であった。
【0017】(2) 次に、高周波電源33からマッチ
ングボックス32及び電流導入端子31などを介して高
周波電極22及びア−ス電極23に高周波電力を供給す
る。その結果、上記テトラエトキシシランは、グロ−放
電プラズマ化される。この場合、原料ガスのSi(OC
2 H5 )4 (テトラエトキシシラン)のガスが解
離し、Si,C,Oなどから構成されるSi−C−O系
薄膜が前記基板24上に堆積する。なお、図示していな
いが、Ar,He,Neなどの希ガスを上記原料ガスと
同程度の流量で混入させ、プラズマ化を容易に行わせる
こともできる。
【0018】(3) 次に、第2の弁28を開にして、
酸素供給源30より第2の流量調整器29及び第2の弁
28を介して反応容器21の中へ、約100 cc/分
の流量で酸素を供給させる。その結果、上記テトラエト
キシシランと上記酸素の混合ガスが、上記高周波電極2
2,ア−ス電極23の間でグロ−放電プラズマ化され、
プラズマCVD現象によりSiO2 系の膜が上記Si
−C−O系薄膜の上に堆積する。なお、上記成膜実験で
は、Si−C−O系膜の成膜時間は約10分間,SiO
2系膜の成膜は約30分間であったが、図2に示すよう
に基板24上に薄膜(有機系下地膜)39、SiO2 
膜40の2種類の膜が積層された。
【0019】しかして、上記実施例1によれば、テトラ
エトキシシランを用いてポリカ−ボネ−ト基板24表面
に予めSi,C,Oを主成分とする有機系の薄膜39を
成膜した後、テトラエトキシシランと酸素の混合ガスを
グロ−放電プラズマ化して前記薄膜39の上に高硬度膜
としての無機系のSiO2 膜40を成膜するため、十
分に硬く傷が付けにくい高硬度膜が得られると共に、前
記基板24からの剥離を回避できる。  事実、前記基
板24上に形成された薄膜39,SiO2 膜40の組
成分析をESCA(Electron Spectro
scopy for Chemical Analys
is )で測定したところ、図3に示す結果が得られた
。同図によれば、基板上にSi−C−O系薄膜が存在し
、その上にSiO2 系膜が堆積していることが判明し
た。得られた膜の付着強度は、接着テ−プ貼付による引
き剥がし方法で調査したところ、非常に強いことが判明
した。
【0020】なお、上記実施例では、SiO2 系膜を
成膜するのに、テトラエトキシシランとO2 の混合ガ
スを用いた場合について説明したが、これに限定されな
い。 例えば、ヘキサメチルジシロキサン、ヘキサメチルトリ
シロキサン,ジエトキシジメチルシラン,メチルトリエ
トキシシランなどのケイ素有機化合物ガスとO2 の混
合ガスを用いても、上記実施例と同様に、上記実施例で
得られた膜と同じ高硬度でかつポリカ−ボネ−ト基板と
の結合力の強い膜が得られる。
【0021】
【発明の効果】以上詳述した如く本発明の硬化保護膜の
形成方法によれば、プラスチック基板との結合力が強力
なSi−O−C系膜を下地膜として、高硬度膜を下地膜
上に形成して、高硬度膜の損傷を軽減できるとともに、
高硬度膜が前記基板から剥離するのを回避でき、ビルデ
ィング・家屋等の窓材、航空機・船舶・自動車などの窓
材、電子材料・光学材料・表示材料等表面の性質として
高硬度,耐摩耗性及び耐擦傷性等が要求されるプラスチ
ック基板に有用で、産業情著しく価値がある。硬化保護
膜の形成方法を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施例に係る成膜装置の全体構成を
示す説明図。
【図2】本発明方法により形成された硬化保護膜の説明
図。
【図3】本発明方法により形成された硬化保護膜の組成
分析をESCAで測定した結果を示す説明図。
【図4】従来の成膜装置の全体構成を示す説明図。
【符号の説明】
21…反応容器、22…高周波電極、23…ア−ス電極
、24…ポリカ−ボネ−ト基板、25,28,34,3
6…弁、26,29…流量調整器、27…テトラエトキ
シ供給源、30…酸素供給源、32…マッチングボック
ス、33…高周波電源、35,37…真空ポンプ、38
…真空計。

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】  反応容器内にプラスチック基板を配置
    した状態で、前記反応容器内に反応ガスを導入するとと
    もに反応容器内でプラズマを発生させて前記基板上に硬
    化保護膜を形成する方法において、まずテトラエトキシ
    シランまたはジエトキシジメチルシランのプラズマによ
    り前記基板表面にSi−O−C系薄膜を下地膜として成
    膜した後、ヘキサメチルジシロキサン,テトラエトキシ
    シラン,ヘキサメチルトリシロキサン,ジエトキシジメ
    チルシラン,メチルトリエトキシシラン,オクタメチル
    シクロテトラシロキサンなどのケイ素有機化合物ガスと
    O2 の混合ガスのプラズマにより、前記薄膜上にSi
    O2 膜を形成することを特徴とする硬化保護膜の形成
    方法。
JP3030984A 1991-02-26 1991-02-26 硬化保護膜の形成方法 Withdrawn JPH04270736A (ja)

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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH05345831A (ja) * 1992-06-15 1993-12-27 Toyo Seikan Kaisha Ltd ガス遮断性プラスチックス材の製造方法
JPH10500609A (ja) * 1994-03-03 1998-01-20 モンサント カンパニー 柔軟な基体のための高い耐摩耗性及び柔軟なコーティング
JP2007238666A (ja) * 2006-03-06 2007-09-20 National Institute Of Advanced Industrial & Technology 高分子複合フィルムの製造方法、高分子複合フィルム及び包装材料

Cited By (3)

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Effective date: 19980514