DE19731181C2

DE19731181C2 - Verfahren und Vorrichtung zum Beschichten von polymeren Grundwerkstoffen mit dünnen SiC-Schichten

Info

Publication number: DE19731181C2
Application number: DE19731181A
Authority: DE
Inventors: Yoshinori Hatanaka; Keiichiro Sano; Masaya Nomura; Hiroaki Tamamaki
Original assignee: Suzuki Motor Corp
Current assignee: Suzuki Motor Corp
Priority date: 1996-07-10
Filing date: 1997-07-10
Publication date: 2002-03-14
Anticipated expiration: 2017-07-11
Also published as: DE19731181A1; JPH1081971A; US6372304B1

Description

Die Erfindung betrifft Verfahren zur Herstellung von dünnen SiC-Schichten auf polymeren Grundwerkstoffen durch chemische Plasma-Bedampfung und eine Vorrichtung hierzu.

In einer Zeit, in der man bestrebt ist, Motorfahrzeuge mit einer hohen Leistung insgesamt umweltfreundlich zu gestalten, sind der Einsatz oder die Verwendung von Plastteilen in Motorfahrzeugen vorangetrieben worden. Dabei hatte man die so erreichbare verstärkte Gewichtsverminderung und die damit verbundene Treibstoffeinsparung bei Motorfahrzeugen im Auge. Besondere Aufmerksamkeit fänden Thermoplastharze als leicht wiederverwendbarer Werkstoff. Dementsprechend ist versucht worden, Thermoplastharzwerkstoffe tatsächlich in Motorfahrzeugen einzusetzen. Plastwerkstoffe weisen jedoch, verglichen mit metallischen Werkstoffen, eine geringe mechanische Festigkeit und Oberflächenhärte auf und sind auch im Hinblick auf die Abriebfestigkeit metallischen Werkstoffen unterlegen. Darüber hinaus führen ultraviolette Strahlung und Sonnenwärme zur Verfärbung und zu einer Verminderung der Oberflächenhärte von Plastwerkstoffen. Somit kann die Witterungsbeständigkeit von Plastwerkstoffen als nicht hoch eingeschätzt werden. Unter Berücksichtigung der Funktionen und Qualitätsansprüche, die Motorfahrzeuge erfüllen müssen, sind die Einsatzmöglichkeiten für Plastwerkstoffe begrenzt.

Demzufolge sind ein weiteres Vordringen des Einsatzes und die Verwendung von Plastteilen in Motorfahrzeugen nur dann zu erwarten, wenn die Leistungsfähigkeit der Plastwerkstoffe durch eine Oberflächenbehandlung verbessert werden kann.

In der Vergangenheit kamen Oberflächenbehandlungsmethoden zum Einsatz, die in einer Dünnbeschichtung eines Plastwerkstoffs durch chemische Plasmabedampfung (CVD) bestanden. Bei der Plasmabedampfung kann der Plastwerkstoff mit einer qualitativ hochwertigen dünnen Beschichtung versehen werden, wobei Verunreinigungen aus dem dünnen Film entfernt werden, das geschieht durch Erwärmen des Untergrunds auf Temperaturen von 400°C oder mehr. Die Beschichtung eines Plastwerkstoffs, der eine geringe Wärmebeständigkeit aufweist, war jedoch nicht möglich (vgl. S. Wiskuramanayaka, Y. Hatanaka u. a., 1993, Technischer Bericht, Band 93, S. 86-91, Institute of Electronics and Communication Engineers of Japan). Demzufolge wurde ein Verfahren entwickelt, bei dem ein polymerer Grundwerkstoff zunächst einer Plasmabehandlung in dem gleichen Plasmasystem unter Verwendung eines nicht-polymeren Gases, wie CO, H₂ oder O₂, unterzogen wird, so daß die Haftfestigkeit der Beschichtung verstärkt wird. Anschließend wird ein plasmapolymerisierter Überzug mit einer hohen Haltbarkeit dadurch erzeugt, daß organische Silizide plasmapolymerisiert werden. Eine solche Schicht weist zwar eine bessere Haftfestigkeit hinsichtlich ihrer Verbindung mit dem Grundwerkstoff auf, sie enthält jedoch einen hohen Anteil Verunreinigungen, wie Kohlenstoff und Wasser. Dementsprechend liegen die Probleme einer derartigen Beschichtung darin, daß ihr eine hohe Härte fehlt und sie eine schlechtere Abriebfestigkeit aufweist (vgl. japanisches Patent, Offenlegungs-Nr. Sho 62-132940/1987, Amtsblatt).

Andererseits werden, wenn man in einer Vakuumreaktionskammer eine Reaktion oder ein Gas mit dem Beschichtungswerkstoff vorsieht, ein Magnetfeld (mit einer Flußdichte) von 875 Gauß (G) anlegt und Mikrowellen einwirken läßt, die im Plasma enthaltenen Elektronen durch ein elektrisches Feld beschleunigt, was auf den Elektronenzyklotronresonanzeffekt (ECR-Effekt) zurückzuführen ist, und erzeugen dadurch ein Plasma mit einer hohen Dichte. Darüber hinaus wurde eine ECR-Plasmaerzeugungsanlage entwickelt, die diese Erscheinung nutzt (vgl. japanisches Patent, Offenlegungs-Nr. Sho 56-155535/1981, Amtsblatt).

Bei dem vorgenannten herkömmlichen Verfahren wird jedoch eine große Menge Gas zugeführt. Demzufolge ergeben sich bei dem herkömmlichen Verfahren die folgenden Probleme: Es ist grundsätzlich durch hohe Betriebskosten gekennzeichnet. Weiterhin ist das Ausmaß der Verunreinigung in dem System sehr hoch, was hohe Kostenaufwendungen und einen umfangreichen Arbeitskräfteeinsatz zur Wartung der Anlage erforderlich macht. Darüber hinaus erfordert die Ausbildung einer Schicht eine längere Zeit. Demzufolge wird dem Plastuntergrund eine große Wärmemenge zugeführt, wodurch der Untergrund schwerwiegend geschädigt wird und in der Folge Restspannungen und Risse in der Beschichtung auftreten.

Aufgrund dieser Gegebenheiten wurden ein Plasmabedampfungsverfahren und eine Apparatur zur Dünnbeschichtung von polymeren Grundwerkstoffen mit SiC durch Auftrag eines transparenten dünnen SiC-Films auf die Oberfläche eines Plastwerkstoffs entwickelt, bei der ECR-Plasma (verstärkte) chemische Bedampfungsverfahren (CVD) zum Einsatz kommen (d. h. eine Beschichtung durch eine chemische Bedampfung, die durch Elektronenzyklotronresonanzplasma unterstützt wird). Dadurch kann eine qualitativ hochwertige Beschichtung bei niedrigen Temperaturen erreicht und gleichzeitig die Oberflächenbärte des Films erhöht werden, ohne daß die Gestaltungsmöglichkeiten beeinträchtigt werden (vgl. japanische Patentanmeldung Nr. Hei 8-52850/1996). Bei dieser Apparatur ist zwischen einer Plasmaerzeugungskammer und einer Zuführungsöffnung für die Gaseinleitung ein Gitter vorgesehen, wodurch im Plasma enthaltene Elektronen in diesem Gitter abgefangen werden. Die abgefangenen Elektronen werden dann durch eine elektrische Erdung abgeleitet. Somit können nur Radikale (das heißt Neutronen) das Gitter passieren, wodurch sich die Beschichtungsgeschwindigkeit erhöht.

Selbst bei Einsatz des vorgenannten Verfahrens ist jedoch die Härte eines dünnen SiO₂-Films, der als eine Beschichtung gebildet werden soll, begrenzt. Demzufolge bestand die Forderung nach einer dünnen Beschichtung, die eine größere Härte aufweist. Zusätzlich sind SiO₂- Schichten oder -Filme durchlässig für ultraviolettes Licht. Demnach steht zu befürchten, daß es auch bei Ausbildung eines derartigen dünnen Films auf einem Plastwerkstoff zu einer Zustandsverschlechterung des Plastmaterials durch ultraviolettes Licht kommt.

Spezifisch weisen SiC-Schichten, die eine Bandbreite von ca. 4,5 bis 5 eV haben, im Vergleich zu anderen SiC-Filmen, die Bandbreiten von etwa 8 eV haben, kleinere Bandbreiten und in Verbindung damit Eigenschaften der Ausschaltung des ultravioletten Lichts auf.

Erwähnt sei noch, dass aus der US 4 927 704 ein Verfahren zur Plasmabehandlung von Polycabonaten bekannt ist, um eine verschleißfeste Schicht auf dieses aufzubringen. Dabei wird zwischen dem Grundwerkstoff und der Schicht eine "interfacial-Schicht" vorgesehen. Die verschleißfeste Schicht besteht aus SiO₂.

Schließlich ist aus der DE 40 23 511 A1 ein Verfahren zur Bildung von amorphen Silicium- Schichten auf einem Grundwerkstoff bekannt, wobei ein Siliciumwafer verwendet wird, mittels eines Hoch-Temperatur-Plasmas.

Dementsprechend besteht die Aufgabe der vorliegenden Erfindung darin, ein Verfahren und eine Vorrichtung für die Ausbildung einer dünnen SiC-Beschichtung auf einem polymeren Grundwerkstoff durch chemische Bedampfung mit Plasmabildung zu schaffen, durch die eine Dünnbeschichtung mit SiC, die bei einer niedrigen Temperatur auf einem Plastgrundwerkstoff vorgenommen wird, eine ausreichende Härte und Witterungsbeständigkeit sowie eine ausreichende Beständigkeit gegen ultraviolettes Licht erreicht.

Die Lösung der vorgenannten Aufgabe erfolgt durch ein Verfahren zur Herstellung von dünnen SiC-Beschichtungen auf polymeren Grundwerkstoffen durch chemische Plasma-Bedampfung vorgesehen, das die folgenden Stufen umfaßt: Erzeugen eines Magnetfelds in einer Plasmaerzeugungskammer durch eine um die Kammer herum angeordnete Magnetspule; Einleiten einer Mikrowelle in diese Plasmaerzeugungskammer; um auf diese Weise ECR- Plasma zu erzeugen; Einleitung eines Reaktionsgases durch eine Zuführungsöffnung und Anordnung einer Netzgitterelektrode zwischen dieser Zuführungsöffnung und einem polymeren Grundwerkstoff oder zwischen der Plasmaerzeugungskammer und dieser Zuführungsöffnung für das Reaktionsgas, wobei das ECR-Plasma diese Netzgitterelektrode passieren muss, um auf diese Weise eine dünne SiC-Schicht auf eine Oberfläche des polymeren Grundwerkstoffs aufzutragen.

Entsprechend umfasst die Vorrichtung eine Plasmaerzeugungskammer, in der durch eine um die Kammer herum angeordneten Magnetspule ein Magnetfeld erzeugt wird und Einleitung von Mikrowellen und einem Plasmagas zur Erzeugung von ECR-Plasmas; eine Zuführungsöffnung für die Einleitung eines Reaktionsgases in diese Plasmaerzeugungskammer; sowie eine Netzgitterelektrode, die zwischen dieser Zuführungsöffnung und einem polymeren Grundwerkstoff oder zwischen dieser Plasmaerzeugungskammer und dieser Zuführungsöffnung angeordnet ist.

KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN

Abb. 1. ist eine schematische Darstellung, die den Aufbau einer erfindungsgemäßen Apparatur zur chemischen Bedampfung mit ECR-Plasmaerzeugung zeigt, d. h. eine Aus führung der vorliegenden Erfindung.

Abb. 2 ist eine vergrößerte perspektivische Ansicht der ringförmigen Zuführungsöff nung der erfindungsgemäßen Apparatur für die chemische Bedampfung durch ECR- Plasmaerzeugung, d. h. die Ausführung der vorliegenden Erfindung.

Abb. 3 stellt die Beziehung zwischen der Temperatur des Untergrunds und der Auf tragsgeschwindigkeit dar.

Abb. 4 ist ein Emissionsspektrum des Plasmas für den Fall des Auftrags eines SiC- Films bei Verwendung eines Gitters.

Abb. 5 ist ein FTIR-Spektrum einer unter Verwendung des Gitters aufgedampften Schicht.

Abb. 6 zeigt auf der Arrhenius-Gleichung beruhende Darstellungen der Temperatur des Si-Untergrunds und der Auftragsgeschwindigkeit bei Verwendung des Gitters.

Abb. 7 zeigt die Veränderung der chemischen Zusammensetzung einer aufgetragenen Schicht in Abhängigkeit von der Temperatur des Untergrunds.

Abb. 8 zeigt die Veränderung der Auftragsgeschwindigkeit in Abhängigkeit von der Menge des zugeführten Heliumgases, das ein Trägergas für HMDS darstellt.

Abb. 9 zeigt die Veränderung der Auftragsgeschwindigkeit in Abhängigkeit vom In nendruck einer Reaktorkammer.

Abb. 10 zeigt die Veränderung der Auftragsgeschwindigkeit in Abhängigkeit von der Mikrowellenleistung.

Abb. 11 zeigt zum Vergleich den Ultraviolettspektraldurchlässigkeitsfaktor oder die Durchlässigkeit eines SiC-Films und eines SiO₂-Films, die bei Zimmertemperatur aufge tragen wurden.

BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGEN

Abb. 1 zeigt einen Aufbau einer Apparatur für das chemische Aufdampfen mit ECR- Plasmaerzeugung, die eine Ausführung der vorliegenden Erfindung darstellt.

Es handelt sich bei dieser Apparatur um ein Gerät zum chemischen Aufdampfen mit ECR-Plasmaerzeugung in Querausführung. Weiterhin sind Magnetspulen (2) am Umfang der Plasmaerzeugungskammer (1) angeordnet. Es wird dann ein Magnetfeld, dessen Vorhandensein eine der Betriebsbedingungen für die Elektronenzyklotronresonanz ist, in der Plasmaerzeugungskammer (1) erzeugt. Weiterhin werden Mikrowellen in die Erzeu gungskammer (1) eingeleitet. Auf diese Weise wird Plasma erzeugt. Im übrigen bedeutet die Kennzeichnungsbezeichnung 3a Quarz oder Kieselglas. Die Verteilung des Magnet felds ist die eines divergenten Magnetfelds, bei dem die Stärke des Magnetfelds in der Richtung von einer Plasmaerzeugungskammer (1) zu einer Probenkammer (4) abnimmt.

Dann wird durch die Leitung (5) ein "Obergas" in die Plasmaerzeugungskammer eingelei tet, wobei eine Regelung der Strömungsmenge mit Hilfe eines Mengenreglers erfolgt. Auf diese Art und Weise wird in der Kammer ein ECR-Plasma erzeugt. Bei dem eingelei teten "Obergas" kann es sich beispielsweise um H₂, He oder Ar handeln. Im übrigen wird Hexamethyldisilan (HMDS) am wirkungsvollsten durch H₂-Gas zersetzt, das daher am besten geeignet ist.

Darüber hinaus wird ein weiteres Gas, dessen Menge ebenfalls geregelt wird, durch eine ringförmige Zuführungsöffnung (6) weiter hinten in die Kammer (1) eingeleitet. Damit kann ein SiC-Film auf die Oberfläche eines polymeren Grundwerkstoffs, z. B. auf einen Plastuntergrund, wie PC (Polycarbonatharz) oder PP (Polypropylen) aufgetragen werden. Darüber hinaus können neben Polycarbonat (PC) und Polypropylen (PP) auch Hochpoly mere, wie Polyethylen (PE) und Polystyren (PS), als Werkstoffe, die den Plastuntergrund (7) bilden, Verwendung finden.

Nach der vorliegenden Erfindung wird ein Gas, das man erhält, indem HMDS mit gas förmigem He versprudelt wird, als "Untergas" eingesetzt, d. h. als Gas, das durch die ringförmige Zuführungsöffnung (6) eingeleitet wird. Im übrigen sind auch andere Silizide, die vom Stand der Technik her bekannt sind, für das Verfahren und die Apparatur der vorliegenden Erfindung geeignet.

Chemische Formel 1

Bei einer chemischen Bedampfung mit Plasma unter Verwendung dieses HMDS und ei nes Wasserstoffgases erfolgt zunächst die Spaltung der Si-Si-Bindung des HMDS durch die Wasserstoffradikale, die aus dem Plasma im vorderen Teil stammen, so daß Vorstu fen erzeugt werden. Weiterhin wird davon ausgegangen, daß die Reaktion zwischen sol chen Vorstufenformen dazu führt, daß eine SiC-Schicht niedergeschlagen wird.

Ein Zuführungssystem für die Einleitung eines Gases mit dem Ausgangsstoff für die Be schichtung, die erfindungsgemäß durch die ringförmige Zuführungsöffnung (6) erfolgt, umfaßt folgende Bestandteile: 1) eine temperierte Kammer (8); 2) Mengenregler (9) und (10); 3) eine He-Gasflasche für das Perlgas (11); 4) ein Behälter mit dem flüssigen HMDS; und 5) eine Zuführungsleitung (1). Innerhalb dieses Zuführungssystems wird He liumgas durch den Mengenregler (9) in das verflüssigte HMDS, das sich in dem Behälter (12) befindet und innerhalb des temperierten Raums (8) eine konstante Temperatur von 28 Grad Celsius aufweist, eingeperlt. Das HMDS wird nach dem Versprudeln über den Mengenregler (10) und die Zuführungsleitung (13) als "Untergas" durch die Zuführungs öffnung (6) eingeleitet. Desweiteren weist die Zuführungsöffnung (6) eine Vielzahl klei ner Bohrungen (6a) auf, die, wie in Abb. 2 dargestellt, auf der Innenfläche des ringförmi gen Rohrs angeordnet sind. Das Gas wird so eingeregelt, daß es gleichmäßig aus den kleinen Bohrungen ausströmt.

Desweiteren ist in dieser Apparatur ein geerdetes kreisförmiges Gitter (14) zwischen der ringförmigen Zuführungsöffnung (6) für das Gas und dem zu beschichtenden Untergrund (7) angeordnet. Das Gitter (14) besteht im allgemeinen aus einem metallischen Werk stoff, vorzugsweise Edelstahl. Dieses Gitter (14) ist geerdet. Alternativ kann eine positi ve oder negative Gleichspannung an das Gitter (14) angelegt werden. Die Kennzeich nungsziffer (15) stellt eine Gleichstromquelle dar. Das Gitter (14) dient dazu, im Plasma enthaltene Elektronen abzufangen und sie dann über die Erdung abzuführen und somit nur in dem Plasma enthaltene Radikale (Neutronen) passieren zu lassen. Dementspre chend sind der Durchmesser des Gitters, die Dicke der Drähte und die Abmessungen des Gitter- oder Netzwerks von Bedeutung.

Die Abmessungen des Gitters (14) sollten so gewählt werden, daß es größer ist als der Durchmesser der ringförmigen Zuführungsöffnung für die Gaseinleitung (6) und auch größer als der Durchmesser des Plasmastroms (16) an dieser Stelle.

Wenn das Gitter (14) beispielsweise aus Edelstahldrähten besteht, die zu dick sind, wer den die Schatten der Drähte auf die Oberfläche einer ausgebildeten Beschichtung über tragen, und die Beschichtungsoberfläche wird dadurch uneben. Deshalb sollten die Dräh te bis zu einem gewissen Grad dünn sein. Vorzugsweise sind Drahtdurchmesser gleich oder größer 0,1 mm einzusetzen, der Durchmesser darf jedoch nicht mehr als 1 mm be tragen.

Wenn die Maschenweite des Gitter- oder Netzwerks des Gitters (14) zu groß ist, kann das Gitter (14) die im Plasma enthaltenen Elektronen nicht abfangen, so daß die Elektro nen das Gitter zusammen mit den Radikalen passieren. Demzufolge sollte die Maschen weite des Gitter- oder Netzwerks entsprechend klein gewählt werden. Vorzugsweise sollte die Maschenweite des Gitter- oder Netzwerks nicht mehr als 5 mm × 5 mm betra gen. Im übrigen ist die Form des Gitter- oder Netzwerks nicht auf eine bestimmte Form begrenzt. Die Form kann beispielsweise achteckig sein. Darüber hinaus sollte die Ober fläche eines Gitters oder Netzwerks nicht mehr als 25 mm² betragen.

Weiterhin ist die Abstimmung zwischen der Anordnung des Gitters (14), das in der Ap paratur zur chemischen Bedampfung mit ECR-Plasmaerzeugung vorgesehen ist, und der Positionierung der ringförmigen Zuführungsöffnung für das Gas (6) sowie des zu be schichtenden Untergrunds (7) nicht auf einen spezifischen Werkstoff begrenzt, z. B. Plast-, Metall- oder Keramikwerkstoff, da sie für die Erreichung der Ausbildung einer SiC- Beschichtung bei niedrigen Temperaturen und hohen Geschwindigkeiten von Bedeutung ist.

Darüber hinaus können die Elektronenmengen, negative und positive Ionen, die in dem Plasma enthalten sind, durch die Erdung des Gitters (14) oder das Anlegen negativer bis positiver Spannungen an das Gitter (14) gesteuert werden. Wenn Gleichspannungen im Bereich von -50 V bis +50 V an das Gitter (14) angelegt werden, erhöht sich die Film bildungsgeschwindigkeit. Insbesondere bei 0 V, d. h. wenn das Gitter (14) geerdet ist, aber keine Spannung anliegt, kann die höchste Wirksamkeit im Hinblick auf das Abfangen von Elektronen erreicht werden. Gleichzeitig wird die Filmbildungsgeschwindigkeit extrem hoch.

Zur Erhöhung der Filmbildungsgeschwindigkeit ist es wünschenswert, daß das Gitter (14) geerdet ist.

Im übrigen muß das Gitter (14), wenn eine Gleichspannung direkt an das Gitter (14) an gelegt wird, gegenüber der Reaktorkammer vollständig isoliert sein.

Zusätzlich dient ein Edelstahlgitter (14) dazu, die im Plasma enthaltenen Elektronen ab zufangen und sie dann zur Erde abzuleiten und somit nur im Plasma enthaltene Radikale (Neutronen) passieren zu lassen.

Um den Untergrund (7) ohne Erwärmung mit einem qualitativ hochwertigen SiC-Film zu beschichten, der keine Verunreinigungen enthält, ist es erforderlich, die Bedingungen für die Plasmaerzeugung genau zu kontrollieren. Ebenso ist es wichtig, die Menge des zuge führten Gases mit dem Beschichtungsmaterial genau zu regeln. Wenn HMDS, das unter Verwendung von Heliumgas versprudelt wurde, als Gas, das den Beschichtungswerk stoff liefert, eingesetzt wird, beläuft sich die Menge der Gaszuführung vorzugsweise auf 0,8 bis 1 Normkubikzentimeter pro Minute (Ncm³) [(bei 25 Grad Celsius)]. Wenn die Menge größer als 1 Ncm³ ist, beginnt sich ein Überschußfilm auf der Innenseite der Re aktorkammer niederzuschlagen. Im Ergebis kommt es zu einer Verunreinigung der Reak torkammer. Das behindert die Beschichtung des Untergrunds (7) mit einem qualitativ hochwertigen SiC-Film. Im Gegensatz dazu beträgt die Zuführungsmenge bei Verwen dung von H₂-Gas vorzugsweise zwischen 5 und 50 Ncm³. Desweiteren liegt der Innen druck in der Probenkammer vorzugsweise im Bereich von 0,05 bis 2 Pa. Darüber hinaus nimmt die Filmbildungsgeschwindigkeit erheblich zu, wenn das Gitter (14) unter derarti gen Bedingungen für die Plasmabildung so angeordnet wird, daß der Abstand von der ringförmigen Zuführungsöffnung für das Gas (6) 0 bis 50 mm beträgt. Dadurch kommt es zu einer effektiven Filmbildung. Somit verbessert die Verwendung des Gitters die Qualität des Films.

Die Mikrowellenleistung liegt vorzugsweise zwischen 100 W und 200 W. Desweiteren ist einer Mikrowellenleistung in der Größenordnung von 150 W Vorzug zu geben. Aus dem nachfolgend dargestellten Beispiel geht hervor, daß die Geschwindigkeit, mit der die Beschichtung niedergeschlagen wird, abnimmt, wenn die Leistung mehr als 150 W be trägt.

Die Temperatur des Untergrunds, der beschichtet werden soll, entspricht vorzugsweise der Raumtemperatur. Wenn jedoch erwärmbare Plastwerkstoffe zum Einsatz kommen, wird der Untergrund vorzugsweise auf 200 Grad Celsius oder mehr erwärmt, insbeson dere auf einen Bereich von 200 bis 250 Grad Celsius. Der Grund dafür ist eine Reduzie rung des verfügbaren Sauerstoffanteils (O).

Die folgenden Werkstoffe sind Beispiele für Plastwerkstoffe, die gegen Temperaturen von 200 Grad Celsius oder weniger hitzebeständig sind. Polyacetalharz, Epoxidharz, Po lybutylenterephthalat, Polypropylen, Methacrylharz, Polycarbonatharz, Polystyren, Ethy len, ethylensäureartiges Bispolymer, Ethylenvinylalkohol, Polyphenylether, Polybutadien, ABS-Harz, Vinylchlorid, Polyarylate, Polyurethanharz, Melaminharz, ungesättigtes Poly esterharz, Harnstoffharz, Niederdruckpolyethylen, Polyethylen hoher Dichte sowie Nor malkettenniederdruckpolyethylen sind Beispiele für derartige Plastwerkstoffe.

Darüber hinaus können die folgenden Materialien als Plastwerkstoffe angeführt werden, die bei Temperaturen von 200 Grad Celsius oder mehr hitzebeständig sind und im be sonderen vorzugsweise in einem Temperaturbereich von 200 bis 250 Grad Celsius zum Einsatz kommen. Polyimidharz, Polyethylenterephthalatharz, Polyamidphenolharz, Fluor harz, Siliconharz, Polyphenylensulfid, Polyetherketonharz, Polyethersulfonharz und aro matische Polyester sind Beispiele für derartige Plastwerkstoffe.

Darüber hinaus wird der in Abb. 1 dargestellten Apparatur durch eine Kühlwasseröffnung (17) Kühlwasser zugeführt, das durch eine Kühlwasseraustrittsöffnung wieder abgeführt wird. Zusätzlich stellt die Kennzeichnungsmarkierung (7a) eine Heizvorrichtung für die Erwärmung des zu beschichtenden Untergrunds (7) dar.

Beispiele

Es wurden Untersuchungen über die Dünnbeschichtung unter Verwendung der in Abb. 1 dargestellten Apparatur für die chemische Bedampfung durch ECR-Plasma durchgeführt.

Plastprobekörper

Als Probekörper wurden ein transparentes PC-Material und ein schlagfestes PP-Material ausgewählt, die häufig in Motorfahrzeugen zum Einsatz kommen. Darüber hinaus wurde ein durch Spritzgießen erzeugtes Flachblech (60 × 60 × 3 mm) als Probekörper verwendet.

Gas mit dem Beschichtungswerkstoff

Mit Heliumgas versprudeltes HMDS wurde als "Untergas" verwendet.

Methode zum Auftrag des SiC-Films

Bei dieser Untersuchung wurden die Magnetspulen in der Apparatur zur chemischen Be dampung mit ECR-Plasma, die als querliegende Einheit aufgebaut war, am Umfang der Plasmaerzeugungskammer angebracht. Desweiteren wurde ein Magnetfeld mit einer Flußdichte von 875 G in der Plasmaerzeugungskammer erzeugt. Dabei handelt es sich um eine der ECR-Betriebsbedingungen. Desweiteren wurden Mikrowellen in die Erzeu gungskammer eingetragen, um so Plasma zu erzeugen. Die Verteilung des von der Ma gnetspule erzeugten Magnetfelds war die eines divergenten Magnetfelds, bei dem die Stärke des Magnetfelds in Richtung von der Plasmaerzeugungskammer (1) zur Proben kammer (4) abnahm. Als "Obergas" wurde hochreines H₂-Gas eingesetzt, dessen Strö mungsmenge geregelt wurde. Unter diesen Bedingungen wurde das H₂-Gas in die Kam mer (1) eingeleitet und so ECR-Plasma erzeugt. Das "Untergas", das unter Verwendung von gasförmigem Helium versprudeltes HMDS enthielt, wurde so geregelt, daß es eine konstante Temperatur von 28 Grad Celsius aufwies. Dieses "Untergas" wurde in einem geregelten Mengenstrom durch die ringförmige Zuführungsöffnung (6) mit einem Durch messer von 150 mm in den hinteren Teil der Apparatur eingeleitet. Auf diese Art wurden SiC-Filme mit einer Dicke von 1,0 µm auf die Oberfläche von PC- und PP-Werkstoffen aufgedampft. Darüber hinaus wurde eine Untersuchung zum Aufdampfen eines Films mit Anordnung des geerdeten kreisförmigen Gitters (14) zwischen der Zuführungsöffnung für HMDS (6) und dem zu beschichtenden Untergrund (7) durchgeführt (das im übrigen fol gende Kennwerte aufwies: Durchmesser des Gitters 160 mm, Gitteraufbau aus Edel stahldraht 0,2 mm im Durchmesser, Maschenweite 1,5 × 1,75 mm). Das Gitter (14) wur de im hinteren Teil der Kammer so angeordnet, daß der Abstand von der HMDS- Zuführungsöffnung 5 mm betrug. Desweiteren sind die vorzugsweisen Bedingungen für die chemische Plasmabedampfung nachstehend in TABELLE 1 aufgeführt:

TABELLE 1 BEDINGUNGEN FÜR ECR-PLASMA

He (Trägergas für HMDS)	1.0 Ncm³
H₂ ("Obergas")	10.0 Ncm³
Druck	0,7 Pa
Mikrowellenleistung	150 W
Temperatur des Untergrunds	Zimmertemperatur

Methode zur Bewertung des SiC-Films

Die chemische Zusammensetzung des aufgedampften SiC-Films wurde mit Hilfe der XPS-Methode (Röntgenstrahl-Elektronenspektroskopie - ESCA) und der FTIR-Methode (Fourier-transformierte Infrarotspektroskopie) gemessen. Die Dicke des auf den Si(100)- Untergrund aufgedampften SiC-Films wurde unter Verwendung des Ellipsometrie gemes sen. Weiterhin wurde der Durchlässigkeitsfaktor für UV-Spektrallicht oder die Durchläs sigkeitskurve (210 bis 400 nm) des SiC-Films unter Verwendung eines Spektrofotome ters mit Aufzeichnungsfunktion (U-3000, Hersteller Hitachi Limited) gemessen. Darüber hinaus wurde der auf dem Plastwerkstoff aufgedampfte SiC-Film mit Hilfe eines Rastere lektronenmikroskops beobachtet. Weiterhin war es sehr schwierig, die Härte einer sehr flachen Oberflächenschicht des Plastwerkstoffs, auf den der SiC-Film aufgetragen wur de, als Rockwell- oder Vickers-Härte zu ermitteln. Deshalb erfolgte die Härtemessung mit einem dynamischen Härtemeßgerät (DUH-50, Hersteller Shimadzu Corporation). Bei die sem Meßverfahren wurde ein Diamanteindringkörper, der die Form einer dreieckigen Py ramide und einen Kantenwinkel von 115° aufwies, bei einer konstanten Belastungsge schwindigkeit (= 0,048 p/s) senkrecht in die Oberfläche hineingedrückt. Während der Krafteinwirkung wurde der Wert der in Richtung Tiefe einwirkenden Last direkt aufgezeichnet und die Härte dann berechnet. Die dynamische Härte zu diesem Zeitpunkt wur de nach folgender Formel errechnet:

DH = α × P/D²

wobei α eine Konstante (= 37,838) bedeutet, die von der Form des Eindringkörpers ab hängt; P bedeutet einen Prüflastwert; und D eine Eindringtiefe (µm), auf die der Eindring körper in die Obefläche hinein gedrückt wurde (zu diesem Zeitpunkt wurde die Eindring tiefe auf einen Wert von 0,8 µm von der Oberfläche des Films eingestellt, was dem auf gedampften Film entsprach, der eine Dicke von 1 µm aufwies).

Plasmafilmbildungsbedingungen und Eigenschaften des SiC-Films Auswirkungen des Gitters auf den SiC-Filmauftrag

Die Werte der Geschwindigkeit mit dem der Filmauftrag erfolgte, wenn kein Gitter in der Plasmareaktorkammer vorgesehen war im Vergleich zu den Werten mit einem Gitter in der Apparatur sind in TABELLE 2 dargestellt. Dabei entsprach die Temperatur des zu beschichtenden Untergrunds der Raumtemperatur. Die Verwendung des Gitters führte zu einer bedeutenden Erhöhung der Filmauftragsgeschwindigkeit. Es wird angenommen, daß geladene Teilchen von dem in der Reaktorkammer verwendeten Metallgitter einge fangen wurden. Demzufolge nahmen Schäden im Film ab, da Ionen, die vom Untergrund aufgenommen worden wären, nun von dem Gitter abgefangen wurden. Somit war eine Abnahme des Vorliegens von geladenen Teilchen, einschließlich Ionen, auf dem SiC-Film zu verzeichnen.

TABELLE 2 Auftragsgeschwindigkeit des SiC-Films Geschwindigkeit (Angström/Minute)

Ohne Gitter	Mit Gitter
35,0	257

In Abb. 3 wird darüber hinaus gezeigt, wie sich die Oberflächentemperatur des zu be schichtenden Untergrunds in Abhängigkeit von der Zeit änderte, wenn kein Gitter in der Plasmareaktorkammer vorgesehen war bzw. wenn die Apparatur mit einem Gitter verse hen war. Die Temperatur wurde mit einem auf der Oberfläche des zu beschichtenden Untergrunds vorgesehenen Thermoelement gemessen, wobei dieser geerdet war. In je dem Fall wurde mit fortschreitender Zeit bei dem Plastwerkstoff und dem Si-Untergrund ein Temperaturanstieg aufgrund der Plasmastrahlung beobachtet. Bei Verwendung des Gitters wurde der Anstieg der Temperatur des Untergrundmaterials insbesondere deutlich verringert. Somit wurde festgestellt, daß die Verwendung des Gitters besser dafür ge eignet ist, einen Film auf einen Plastwerkstoff mit einer geringen Wärmebeständigkeit aufzutragen. Es wird davon ausgegangen, daß eine Ursache dieser Erscheinung auch darin lag, daß aufgrund der durch das Gitter verringerten Zahl geladener Teilchen und Ionen im Plasma die Schädigung abnimmt. Der Temperaturanstieg des Untergrundmate rials war bei Verwendung von PC-Werkstoff kleiner als bei PP-Material. Weiterhin sank der Temperaturanstieg auf ein Minimum, wenn das Si-Untergrundmaterial verwendet wurde. Es wird davon ausgegangen, daß diese Erscheinung auf die unterschiedlichen Wärmeleitkoeffizienten der Untergrundwerkstoffe zurückzuführen ist, d. h. bei einem niedrigen Wärmeleitkoeffizienten war es schwierig, die durch den sogenannten Plama schauer erzeugte Wärme abzuführen, und sie wurde dementsprechend in dem Unter grundmaterial gespeichert, was dazu führte, daß ein größerer Anstieg der Temperatur zu verzeichnen war.

Die Abb. 4 zeigt das Emissionsspektrum des Plasmas, wenn der Auftrag eines SiC-Films unter Verwendung des Gitters erfolgte. Emissionsspitzenwerte für Wasserstoffatome, die Hγ und Hβ entsprechen, wurden bei Wellenlängen von 434 nm bzw. 486 nm beob achtet. Weiterhin wurden einige wenige Emissionsspitzenwerte für Si-Atome, die man durch die Zersetzung von HMDS erhält, im Wellenlängenbereich zwischen 230 und 290 nm beobachtet. Die Emissionsspitzenwerte für CH-Atome wurden bei Wellenlängen von 315 nm bzw. 431 nm beobachtet. Aus diesen Emissionsspektren ist ersichtlich, daß HMDS-Moleküle im hinteren Teil der Apparatur durch den sogenannten Wasserstoffradi kalschauer zersetzt wurden, der auf das Plasma im vorderen Teil der Apparatur zurück zuführen ist, während Vorstufen von SiC in einer Dampfphase gebildet wurden. Darüber hinaus wurden Emissionsspitzenwerte des Trägergases, d. h. für He-Gas, in einem großen Wellenlängenbereich beobachtet. Im übrigen zeigte das Spektrum bei Verwendung des Gitters eine Abnahme der Intensität der Emission von CH-Atomen, demnach war die Häufigkeit oder der Grad der Aufspaltung von SiCH₃-Bindungen in der Dampfphase ge ringer als bei einer Apparatur ohne Gitter.

Die chemische Zusammensetzung des auf den Plastwerkstoff aufgedampften Films bei Verwendung des Gitters ist in TABELLE 3 dargestellt. Dieses Zusammensetzungsver hältnis wurde aus einem Ergebnis der Messung errechnet, die mit der Röntgenstrahlelek tronenspektroskopie durchgeführt wurde. Das Zusammensetzungsverhältnis (Si/C), also Si zu C, betrug 0,58. Darüber hinaus wurde festgestellt, daß Sauerstoffatome vorhanden waren. Es wurde angenommen, daß das Vorhandensein von Sauerstoff auf eine Desorp tion von Sauerstoffatomen, die im Oberflächenanteil des Plastwerkstoffs und in der Kammer adsorbiert waren, zurückzuführen ist, diese Sauerstoffatome wurden dann in den Film aufgenommen. Somit war das Vorliegen von Sauerstoff nicht das direkte Er gebnis der Zersetzung des Films bei Raumtemperatur.

TABELLE 3

Atomverhältniszahl für den aufgetragenen Film

Weiterhin ist in Abb. 5 das FTIR-Spektrum des Films dargestellt, der bei Verwendung des Gitters aufgetragen wurde. Es lag eine erhebliche Absorption von SiC bei 806 cm^-1 vor. Darüber hinaus wurde eine schwache Absorption von Si-CH₂-Si bei 1004 cm^-1 beobach tet; Absorptionen von SiCH₃ bei 1263 cm^-1, sowie Kohlenwasserstoffen CH_n (Streckung) im Bereich von 2860 bis 3000 cm^-1 und von SiH_n (Streckung) im Bereich von 2000 bis 2160 cm^-1 Karbonylgruppe bei 1720 cm^-1. Im übrigen wurden, ausgehend von Messun gen, die unter Einsatz der Röntgenstrahl-Elektronenspektroskopie und der Fourier- transformierten Infrarotspektroskopie durchgeführt wurden, keine Unterschiede zwischen Spektren beobachtet, die in den Fällen gemessen wurden, bei denen kein Gitter in der Plasmareaktorkammer vorgesehen war, und den Fällen, bei denen ein Gitter in der Appa ratur vorgesehen war.

Einfluß der Temperatur des Untergrunds

Abb. 6 zeigt auf der Arrhenius-Gleichung beruhende Diagramme, die den Zusammenhang zwischen der Temperatur des Untergrunds und der Auftragsgeschwindigkeit für das Si- Untergrundmaterial bei Verwendung des Gitters darstellen. Die Aktivierungsenergie hatte einen Wert von (-0,1 eV). Weiterhin war eine tendenzielle Abnahme der Auftragsge schwindigkeit in Abhängigkeit vom Anstieg der Temperatur des Si-Untergrunds zu ver zeichnen. Das deutet darauf hin, daß bei der Niederschlagsreaktion des SiC-Films unter Verwendung von ECR-Plasma die Dampfphasenreaktion gleichzeitig mit der auf der Oberfläche des Untergrundmaterials hervorgerufenen Adsorptions-/Desorptionsreaktion abläuft.

Abb. 7 zeigt eine Veränderung in der chemischen Zusammensetzung des niedergeschla genen Films in Abhängigkeit von der Temperatur des Untergrundmaterials. Es wurde kei ne ausgeprägte Änderung der Zusammensetzung hinsichtlich des Verhältnisses zwischen Si und C beobachtet. Wenn das Untergrundmaterial auf 200 Grad Celsius erwärmt wur de, nahm der Sauerstoffprozentsatz ab. Es wurde eine Verbesserung der Filmqualität beobachtet. Weiterhin wurde aus dem FTIR-Spektrum abgelesen, daß sich der Wert des Absorptionspeaks für die Karbonylgruppe bei 1700 cm^-1 aufgrund des Anstiegs der Temperatur des Untergrunds verringert hatte. Aus diesen Ergebnissen wird abgeleitet, daß der Anstieg der Temperatur des Untergrunds die Desorptionsreaktion des im Film enthaltenen Sauerstoffs begünstigt.

Darüber hinaus wurde die Wasserstoffkonzentration in dem Film aus dem Bereich des Absorptionspeaks der CH-Bindung, der im FTIR-Spektrum bei 2900 cm^-1 beobachtet wurde, errechnet. Es wurde jedoch keine Veränderung der Wasserstoffkonzentration in Abhängigkeit vom Anstieg der Temperatur des Untergrunds beobachtet. Weiterhin lag die Wasserstoffkonzentration bei einem konstanten Wert von 1,3 × 10²³ (H/cm³).

Einfluß der zugeführten Ausgangsmaterialgasmenge

Abb. 8 zeigt eine Veränderung der pro Zeiteinheit aufgetragenen Beschichtung in Ab hängigkeit von der Menge des zugeführten He-Gases, das als Trägergas für das HMDS eingesetzt wurde. Es wurde beobachtet, daß ein Anstieg der Menge HMDS zu einer er heblichen Erhöhung der pro Zeiteinheit aufgetragenen Beschichtung führte. Das deutet darauf hin, daß, bezogen auf die Menge des zugeführten HMDS, Wasserstoffradikale in ausreichender Menge vorhanden sind.

Einfluß des Innendrucks in der Reaktionskammer

Die Abb. 9 zeigt eine Veränderung der pro Zeiteinheit aufgetragenen Beschichtung in Abhängigkeit vom Innendruck in der Raktionskammer. Bei einer Erhöhung des Drucks von 0,1 Pa auf 0,7 Pa wurde ein erheblicher Anstieg der pro Zeiteinheit aufgetragenen Beschichtungsmenge beobachtet. Wenn der Druck jedoch weiter erhöht wurde, kam es zu einem Abfall der Beschichtungsrate. Als Ursache für diese Erscheinung wurde folgen des angenommen:
Zunächst steigt mit zunehmendem Druck die Gesamtmenge der Radikale, so daß die Re aktion begünstigt wird und die pro Zeiteinheit aufgetragene Menge zunimmt. Wenn der Druck jedoch nicht mehr unter 0,7 Pa liegt, nimmt die Menge der Radikale, die sich wie der vereinigen, zu. Dadurch verringert sich die Menge der Radikale, die effektiv einen Reaktionsabschnitt erreichen. Als Folge davon nimmt die Auftragsrate ab.

Einfluß der Mikrowellenleistung

Abb. 10 zeigt eine Veränderung der pro Zeiteinheit aufgetragenen Beschichtung in Ab hängigkeit von der Mikrowellenleistung. Wenn die Leistung von 100 W auf 150 W er höht wird, nimmt die Auftragsrate erheblich zu. Wenn die Leistung jedoch weiter steigt, nimmt die Auftragsrate entsprechend ab. Man nimmt folgende Ursache für diese Er scheinung an: Da die Menge der im Plasma enthaltenen Wasserstoffradikale mit zuneh mender Leistung größer wird, wird die Reaktion begünstigt und darüber hinaus steigt die pro Zeiteinheit niedergeschlagene Beschichtungsmenge. Wenn die Leistung jedoch über 150 W hinaus ansteigt, überwiegt die Schädigung der Oberfläche des Untergrundmaterials, was darauf zurückzuführen ist, daß die geladenen Teilchen und Ionen vorherrschen. Demzufolge nimmt die Auftragsrate ab.

Darüber hinaus wurde nicht beobachtet, daß es zu Veränderungen des Zusammenset zungsverhältnisses des aufgebrachten Films kommt, wenn sich die Menge des zugeführ ten gasförmigen Beschichtungsmittels, der Druck oder die Mikrowellenleistung ändern.

GRUNDLEGENDE EIGENSCHAFTEN DER AUF DEN PLASTWERKSTOFF AUFGEDAMPF TEN SiC-FILME Ultraviolettsperreigenschaften von SiC-Filmen

Abb. 11 zeigt zum Vergleich den spektralen Durchlaßgrad oder die Durchlässigkeit für ultraviolettes Licht bei einem SiC- und einem SiO₂-Film, die bei Zimmertemperatur aufge bracht wurden. Für diese Messung wurde ein Probekörper verwendet, der durch Auf dampfen eines 1 µm dicken Films auf Quarzglas hergestellt worden war. Im übrigen wurden die Kurven der Durchlässigkeit dieser aufgebrachten Filme dadurch ermittelt, daß man die Absorptionskurve des Quarzglases von den Meßergebnissen abzog. Wie aus dieser Abbildung ersichtlich ist, ist der SiO₂-Fifm für fast alle UV-Strahlen, deren Wellen länge nicht mehr als 400 nm beträgt, durchlässig. Im Gegensatz dazu wurde beobachtet, daß der SiC-Film ausgezeichnete Ultraviolettsperreigenschaften aufwies, durch die 50% der UV-Strahlen zurückgehalten werden. Die Sperrwirkung dieses Films für UV-Strahlen beginnt bei Wellenlängen, die nicht größer als 400 nm sind. Darüber hinaus weist er eine Sperrwirkung für fast alle UV-Strahlen auf, deren Wellenlängen nicht mehr als 300 nm betragen. Dementsprechend wird erwartet, das der bei niedrigen Temperaturen mit Hilfe von ECR-Plasma aufgetragene SiC-Film als eine Beschichtung dient, die eine Qualitäts minderung eines Plastwerkstoffs durch UV-Licht verhindert.

REM-Untersuchung von SiC-Filmen auf Plastwerkstoffen

Auf der Grundlage von Vergleichen von REM-Bildern der Oberflächen von PC- und PP- Werkstoffen ohne Beschichtungsfilm wurde festgestellt, daß qualitativ hochwertige SiC- Filme, die keine Risse aufweisen, sowohl auf PC- wie auch auf PP-Untergrundmaterial aufgebracht wurden. Es wird angenommen, daß das darauf zurückzuführen ist, daß es durch die Verwendung eines Gitters gelungen war, die Filme bei einer nur geringfügigen Schädigung des Untergrunds durch Hitzeeinwirkung aufzutragen.

Oberflächenhärte von Plastwerkstoff mit einer SiC-Filmbeschichtung

Für jeden der Fälle wurde die dynamische Härte der Oberfläche des Plastwerkstoffs so wohl vor dem Auftrag des SiC-Films als auch danach gemessen. Als Folge der Beschich tung mit dem SiC-Film steigt die Oberflächenhärte von PC- und PP-Untergrundmaterial im Vergleich zu den vor dem Filmauftrag gemessenen Ausgangshärtewerten um etwa 80%. Daraus folgt, daß dieser Film besser ist als eine harte Schutzschicht. Im übrigen wurde ein Unterschied der Härte beobachtet, wenn gleichartige SiC-Filme gleicher Dicke auf PC- und PP-Untergrundmaterial aufgetragen wurden. Es wird angenommen, daß das darauf zurückzuführen ist, daß die Härte des Untergrunds von seinem Trägermaterial abhängig ist.

TABELLE 4

Dynamische Härte des Polymers

ZUSAMMENFASSUNG DER UNTERSUCHUNGSERGEBNISSE

1. Beim Auftrag des SiC-Films unter Verwendung des chemischen Bedampfungs verfahrens mit ECR-Plasma war die Aktivierungsenergie negativ. Weiterhin läuft die Dampfphasenreaktion gleichzeitig mit der auf der Oberfläche des Untergrundmaterials hervorgerufenen Adsorptions-/Desorptionsreaktion ab.
2. Bei ECR-Plasma-Verfahren, bei denen ein Metallgitter eingesetzt wird, kann der Auftrag eines Films, bei dem man nur eine geringfügige Schädigung des Untergrunds aufgrund von Wärmeeinwirkung beobachtet, bei hohen Geschwindigkeiten erreicht wer den.
3. Der unter Verwendung von ECR-Plasma aufgebrachte SiC-Film weist ausgezeichne te Ultraviolettsperreigenschaften auf, und es wird demzufolge erwartet, daß er als Schutzschicht zur Verhinderung der Qualitätsverschlechterung eines Plastwerkstoffs durch UV-Licht dient.
4. Die Aufbringung eines SiC-Films bei niedrigen Temperaturen und unter Verwen dung von ECR-Plasma bewirkt eine Erhöhung der Oberflächenhärte eines Plastwerkstoffs mit einer geringen Wärmebeständigkeit.

Wie vorstehend beschrieben, kann durch die praktische Anwendung der vorliegenden Erfindung ein guter dünner SiC-Film erreicht werden, d. h. die erfindungsgemäße SiC- Dünnbeschichtung weist eine ausreichende Härte und Vorteile hinsichtlich der Sperrung von UV-Licht auf. Darüber hinaus erhält man einen derartigen dünnen SiC-Film bei niedri gen Temperaturen.

Wie aus der vorstehenden Beschreibung hervorgeht, kann nach der vorliegenden Erfin dung ein dünner SiC-Film, der eine ausreichende Härte und Witterungsbeständigkeit ge gen UV-Licht aufweist, bei niedrigen Temperaturen unter Einsatz von Verfahren der chemischen Bedampfung mittels ECR-Plasma (d. h. durch Elektronenzyklotronresonanz plasma unterstützte chemische Bedampfung) ausgebildet werden, wodurch die Erzeu gung eines qualitativ hochwertigen Films bei niedrigen Temperaturen erreicht werden kann. In Übereinstimmung mit der vorliegenden Erfindung kann eine bedeutende Verbes serung von Funktionen einer Plastwerkstoffoberfläche erreicht werden. Darüber hinaus können in der Praxis Plastteile hergestellt werden, die noch nie aus Plastwerkstoff gefer tigt werden konnten. Somit können die Wiederverwertung und die Gewichtsverminde rung bei einer größeren Zahl von Motorfahrzeugteilen erreicht werden.

Die vorliegende Erfindung kann bei einem breiten Sortiment von Plastteilen oder Bautei len, wie bei Automobilen oder Motorrädern, zum Einsatz kommen. Mögliche Einsatzge biete sind zum Beispiel transparente Lampenabdeckungen aus Plastmaterial, Schalttafel abdeckungen, Fensterbauteile, das Sonnendach eines Automobils, Instrumententafeln von Motorrädern aus Plastwerkstoff, Stoßdämpfer, Türgriffe, Lenkrad, Zierleisten, Kon solgehäuse, hochglanzbearbeitet Plasttüren, Spiegel und Embleme eines Motorfahrzeugs, Windschutzscheiben aus Plastmaterial an Motorrädern, Windläufe aus Kunststoff, Hand hebel und Kraftstofftanks bei einem Auto, Kunststoffmotorabdeckungen bei Außen bordmotoren sowie Korrosionsschutzschichten von metallischen Teilen oder Bauteilen.

LEGENDE ZU DEN ABBILDUNGEN Abb. 3

SUBSTRATE TEMPERATURE = Temperatur des Untergrunds
DEPOSITION RATE = Auftragsgeschwindigkeit
NO MESH = kein Gitter
MESH IS PROVIDED = mit Gitter
sccm = Norm-cm³

for HMDS carrier = als Trägergas für HDMS

Abb. 4 und 5

RELATIVE INTENSITY = relative Intensität
WAVELENGTH = Wellenlänge
MESH IS PROVIDED = mit Gitter
ROOM TEMPERATURE = Zimmertemperatur
sccm = Norm-cm³

for HDMS carrier = als Tägergas für HDMS
RELATIVE ABSORBANCE = relative optische Dichte
WAVE NUMBER = Anzahl Wellen

Abb. 6

DEPOSITION RATE = Auftragsgeschwindigkeit
MESH IS PROVIDED = mit Gitter
sccm = Norm-cm³

for HMDS carrier = als Trägergas für HMDS

Abb. 7

ATOMIC RATIO = Atomverhältnis
SUBSTRATE TEMPERATURE = Temperatur des Untergrunds

Abb. 8

DEPOSITION RATE = Auftragsgeschwindigkeit
CARRIER GAS FLOW VELOCITY = Strömunggeschwindigkeit des Trägergases
MESH IS PROVIDED = mit Gitter
sccm = Norm-cm³

ROOM TEMPERATURE = Zimmertemperatur

Abb. 9

DEPOSITION RATE = Auftragsgeschwindigkeit
PRESSURE = Druck
MESH IS PROVIDED = mit Gitter
ROOM TEMPERATURE = Zimmertemperatur
sccm - for HMDS carrier = Norm-cm³

- als Trägergas für HMDS

Abb. 10 und 11

DEPOSITION RATE = Auftragsgeschwindigkeit
MICROWAVE OUTPUT = Mikrowellenleistung
MESH IS PROVIDED = mit Gitter
ROOM TEMPERATURE = Zimmertemperatur
sccm - for HMDS carrier = Norm-cm³

- als Trägergas für HMDS
TRANSMITTANCE = Durchlässigkeit
WAVELENGTH = Wellenlänge

Claims

1. Verfahren zur Herstellung von dünnen SiC-Schichten auf polymeren Grundwerkstoffen durch chemische Plasma-Bedampfung, die folgende Stufen umfaßt: Erzeugung eines Magnetfelds in einer Plasmaerzeugungskammer durch eine um die Kammer herum angeordnete Magnetspule; Einleitung einer Mikrowelle in diese Plasmaerzeugungskammer; Einleitung eines Plasmagases in diese Plasmaerzeugungskammer, um auf diese Weise ECR- Plasma zu erzeugen; Einleitung eines Reaktionsgases durch eine Zuführungsöffnung und Anordnung einer Netzgitterelektrode zwischen dieser Zuführungsöffnung und einem polymeren Grundwerkstoff oder zwischen der Plasmaerzeugungskammer und dieser Zuführungsöffnung für das Reaktionsgas, wobei das ECR-Plasma diese Netzgitterelektrode passiern muß, um auf diese Weise eine dünne SiC-Schicht auf eine Oberfläche des polymeren Grundwerkstoffs aufzutragen.

2. Vorrichtung zur Beschichtung von polymeren Grundwerkstoffen mit dünnen SiC-Schichten durch chemische Plasma-Bedampfung, die folgende Bestandteile umfaßt: eine Plasmaerzeugungskammer, in der durch eine um die Kammer herum angeordnete Magnetspule ein Magnetfeld erzeugt wird und Einleitung von Mikrowellen und einem Plasmagas zur Erzeugung von ECR-Plasma; eine Zuführungsöffnung für die Einleitung eines Reaktionsgases in diese Plasmaerzeugungskammer sowie eine Netzgitterelektrode, die zwischen dieser Zuführungsöffnung und einem polymeren Grundwerkstoff oder zwischen dieser Plasmaerzeugungskammer und dieser Zuführungsöffnung angeordnet ist.