JP2018118381A - Gas barrier film - Google Patents

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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a gas barrier film having excellent durability in a high-temperature, high-humidity environment.SOLUTION: A gas barrier film has a resin substrate 11 and a silicon-containing layer 12, the silicon-containing layer 12 having a region (A)13 that satisfies a relational expression (1) when the composition is indicated by SiMxNyOz in an atomic composition distribution profile obtained when performing an XPS composition analysis in a thickness direction, and the region (A) being formed by an ion implantation method or an ion plating method.SELECTED DRAWING: Figure 1

Description

本発明は、ガスバリア性フィルムに関する。   The present invention relates to a gas barrier film.

フレキシブル電子デバイス、特にフレキシブル有機ELデバイスには、基板フィルムや封止フィルムとしてガスバリア性フィルムが用いられている。これらに用いられるガスバリア性フィルムには高いバリア性が求められている。   Gas barrier films are used as substrate films and sealing films in flexible electronic devices, particularly flexible organic EL devices. High barrier properties are required for gas barrier films used in these.

一般に、ガスバリア性フィルムは、基材フィルム上に蒸着法、スパッタ法、CVD法等の気相成膜法によって無機バリア層を形成することにより製造されている。近年、基材上に溶液を塗布して形成された前駆体層にエネルギーを印加して、ガスバリア層を形成する製造方法も検討されてきている。特に、前駆体としてポリシラザン化合物を用いた検討が広く行われており、塗布による高生産性とバリア性とを両立する技術として検討が進められている。特に波長172nmのエキシマ光を用いたポリシラザン層の改質が注目されている。   In general, a gas barrier film is produced by forming an inorganic barrier layer on a base film by a vapor deposition method such as vapor deposition, sputtering, or CVD. In recent years, a manufacturing method for forming a gas barrier layer by applying energy to a precursor layer formed by applying a solution on a substrate has been studied. In particular, studies using a polysilazane compound as a precursor have been widely conducted, and studies are being conducted as a technique for achieving both high productivity and barrier properties by coating. In particular, the modification of the polysilazane layer using excimer light having a wavelength of 172 nm has attracted attention.

ここで、特許文献1には、ポリシラザン化合物を含む層に炭化水素系化合物のイオンが注入されて得られる層を有する成形体が開示されている。また、特許文献2には、ポリシラザンおよび触媒を含む溶液を基材上に塗布し、次いで溶剤を除去しポリシラザン層を形成した後、水蒸気を含む雰囲気中において、上記のポリシラザン層を、230nm未満の波長成分を含むVUV放射線および230〜300nmの波長成分を含むUV放射線で照射することによって、基材上にガスバリア層を形成する方法が開示されている。さらに、特許文献3には、樹脂基材上に、ポリシラザンを塗工して膜厚250nm以下のポリマー膜を形成する第一ステップと、形成されたポリマー膜に真空紫外光を照射する第二ステップと、上記第二ステップで形成された膜上に上記第一ステップおよび上記第二ステップを繰り返して膜を重ねて形成する第三ステップと、を含む、フレキシブルガスバリアフィルムの製造方法が開示されている。   Here, Patent Document 1 discloses a molded body having a layer obtained by implanting hydrocarbon compound ions into a layer containing a polysilazane compound. In Patent Document 2, after applying a solution containing polysilazane and a catalyst onto a substrate, then removing the solvent to form a polysilazane layer, the above polysilazane layer is less than 230 nm in an atmosphere containing water vapor. Disclosed is a method for forming a gas barrier layer on a substrate by irradiation with VUV radiation containing a wavelength component and UV radiation containing a wavelength component of 230-300 nm. Further, Patent Document 3 discloses a first step in which a polysilazane is applied on a resin base material to form a polymer film having a thickness of 250 nm or less, and a second step in which the formed polymer film is irradiated with vacuum ultraviolet light. And a third step in which the first step and the second step are repeated on the film formed in the second step to form a film, and a method for producing a flexible gas barrier film is disclosed. .

国際公開第2011/122547号International Publication No. 2011-122547 特表2009−503157号公報Special table 2009-503157 特開2009−255040号公報JP 2009-255040 A

しかしながら、スパッタ法、CVD法等の気相成膜法によって無機バリア層や、ポリシラザンをエキシマ光改質して形成したガスバリア層は、80℃85%RHといった高温高湿の非常に過酷な環境下では、経時でガスバリア性が低下することがわかった。   However, an inorganic barrier layer or a gas barrier layer formed by excimer photo-modification of polysilazane by a vapor deposition method such as a sputtering method or a CVD method is used in a very severe environment of high temperature and high humidity such as 80 ° C. and 85% RH. Then, it turned out that gas-barrier property falls with time.

このように、ポリシラザンを改質することにより得られるガスバリア層の高温高湿条件下での性能劣化を抑制し、電子デバイス用として使用できるガスバリア性フィルムが求められていた。   Thus, there has been a demand for a gas barrier film that can be used as an electronic device by suppressing the performance deterioration of the gas barrier layer obtained by modifying polysilazane under high temperature and high humidity conditions.

そこで本発明は、高温高湿環境での耐久性に優れるガスバリア性フィルムを提供することを目的とする。   Then, an object of this invention is to provide the gas barrier film excellent in durability in a high temperature, high humidity environment.

本発明は、樹脂基材、およびケイ素含有層を有するガスバリア性フィルムであって、ケイ素含有層が、厚さ方向にXPS組成分析を行った際に得られる原子組成分布プロファイルにおいて、組成をSiMxNyOzで示した際に下記関係式(1)を満足する領域(A)を有し、領域(A)がイオン注入法またはイオンプレーティング法により形成される、ガスバリア性フィルムである。   The present invention relates to a gas barrier film having a resin base material and a silicon-containing layer, and the composition is SiMxNyOz in the atomic composition distribution profile obtained when the silicon-containing layer is subjected to XPS composition analysis in the thickness direction. It is a gas barrier film that has a region (A) that satisfies the following relational expression (1) when it is shown, and that the region (A) is formed by an ion implantation method or an ion plating method.

本発明によれば、高温高湿環境での耐久性に優れるガスバリア性フィルムが提供されうる。   ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, the gas-barrier film excellent in durability in a high temperature / humidity environment can be provided.

図1は本発明の一実施形態に係るガスバリア性フィルムを示す断面模式図である。FIG. 1 is a schematic cross-sectional view showing a gas barrier film according to an embodiment of the present invention. 対向ロール電極を持つプラズマCVD装置の一例を示す模式図である。It is a schematic diagram which shows an example of the plasma CVD apparatus which has a counter roll electrode. ホローカソード型イオンプレーティング装置の概念図である。It is a conceptual diagram of a hollow cathode type ion plating apparatus.

本発明は、樹脂基材、およびケイ素含有層を有するガスバリア性フィルムであって、ケイ素含有層が、厚さ方向にXPS組成分析を行った際に得られる原子組成分布プロファイルにおいて、組成をSiMxNyOzで示した際に下記関係式(1)を満足する領域(A)を有し、領域(A)がイオン注入法またはイオンプレーティング法により形成される、ガスバリア性フィルムである。   The present invention relates to a gas barrier film having a resin base material and a silicon-containing layer, and the composition is SiMxNyOz in the atomic composition distribution profile obtained when the silicon-containing layer is subjected to XPS composition analysis in the thickness direction. It is a gas barrier film that has a region (A) that satisfies the following relational expression (1) when it is shown, and that the region (A) is formed by an ion implantation method or an ion plating method.

上述したように、スパッタ法、CVD法等の気相成膜法によって無機バリア層や、ポリシラザンをエキシマ光改質して形成したガスバリア層は、80℃85%RHといった高温高湿の非常に過酷な環境下では、経時でガスバリア性が低下することがある。   As described above, an inorganic barrier layer or a gas barrier layer formed by excimer photo-modification of polysilazane by a vapor deposition method such as sputtering or CVD is very harsh at a high temperature and high humidity of 80 ° C. and 85% RH. Under such circumstances, the gas barrier property may deteriorate with time.

これに対し、本発明のガスバリア性フィルムは、ケイ素含有層中に領域(A)を有する。かような領域(A)が存在することで、高温高湿環境下での耐久性が著しく向上する。   On the other hand, the gas barrier film of the present invention has a region (A) in the silicon-containing layer. Due to the presence of such a region (A), the durability under a high temperature and high humidity environment is remarkably improved.

領域(A)が存在することで高温高湿環境下での耐久性が向上することの詳細なメカニ
ズムは不明であるが、以下のように推察される。
Although the detailed mechanism by which the durability in a high-temperature and high-humidity environment is improved due to the presence of the region (A) is unknown, it is presumed as follows.

領域(A)内に遷移金属および酸素が存在することで、領域(A)はケイ素含有層よりも先に酸化されやすくなる。また、上記式(1)の左辺(4+Σax)−(3y+2z)(以下、単に式(1)の左辺とも称する)は、SiとMとを合計した結合手数に対して、OとNとを合計した結合手数が少ないことを意味する。換言すれば式(1)の左辺が0の場合は理論的な結合数と同じであるのに対し、0より大きい場合はケイ素および遷移金属の結合手がやや余剰状態であることが考えられる。このため、領域(A)はさらなる酸化の余地がある領域である。かような領域(A)では、ケイ素と遷移元素間の結合距離が短く、結果的に膜密度の高い領域となっている。そのため高温高湿下においても酸素分子や水分子が透過しにくく、高温高湿環境での耐久性に優れるものと考えられる。   Due to the presence of the transition metal and oxygen in the region (A), the region (A) is easily oxidized prior to the silicon-containing layer. Further, the left side (4 + Σax) − (3y + 2z) of the above formula (1) (hereinafter also simply referred to as the left side of the formula (1)) is the sum of O and N with respect to the combined number of Si and M. This means that the number of couplings made is small. In other words, when the left side of Formula (1) is 0, it is the same as the theoretical number of bonds, whereas when it is greater than 0, the silicon and transition metal bonds are considered to be in a slightly surplus state. For this reason, the region (A) is a region where there is room for further oxidation. In such a region (A), the bonding distance between silicon and the transition element is short, and as a result, the region has a high film density. For this reason, it is considered that oxygen molecules and water molecules do not easily permeate even under high temperature and high humidity, and are excellent in durability in high temperature and high humidity environments.

以下、本発明の好ましい実施形態を説明する。なお、本発明は、以下の実施の形態のみには限定されない。また、図面の寸法比率は、説明の都合上誇張されており、実際の比率とは異なる場合がある。   Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described. In addition, this invention is not limited only to the following embodiment. In addition, the dimensional ratios in the drawings are exaggerated for convenience of explanation, and may be different from the actual ratios.

本明細書において、特記しない限り、操作および物性等の測定は室温(20〜25℃)/相対湿度40〜50%RHの条件で測定する。   In this specification, unless otherwise specified, measurement of operation and physical properties is performed under conditions of room temperature (20 to 25 ° C.) / Relative humidity 40 to 50% RH.

図1は、本発明の一実施形態に係るガスバリア性フィルムを示す断面模式図である。図1のガスバリア性フィルム10は、樹脂基材11、ケイ素含有層12、および遷移金属化合物を含む層(ケイ素は含まない)13がこの順に配置される。そして、ケイ素含有層12と、遷移金属化合物を含む層13との界面付近のケイ素含有層に領域(A)が形成される。   FIG. 1 is a schematic cross-sectional view showing a gas barrier film according to an embodiment of the present invention. In the gas barrier film 10 of FIG. 1, a resin base material 11, a silicon-containing layer 12, and a layer (not including silicon) 13 containing a transition metal compound are arranged in this order. Then, the region (A) is formed in the silicon-containing layer near the interface between the silicon-containing layer 12 and the layer 13 containing the transition metal compound.

[ケイ素含有層]
ケイ素含有層は、ケイ素を含有する層を意味する。好ましくは、ケイ素含有層は、酸化ケイ素、窒化ケイ素、炭化ケイ素、酸窒化ケイ素および酸炭化ケイ素からなる群から選択されるいずれか1種を含むことが好ましく、酸化ケイ素、酸炭化ケイ素および酸窒化ケイ素からなる群から選択されるいずれか1種を含むことがより好ましい。
[Silicon-containing layer]
The silicon-containing layer means a layer containing silicon. Preferably, the silicon-containing layer preferably includes any one selected from the group consisting of silicon oxide, silicon nitride, silicon carbide, silicon oxynitride and silicon oxycarbide, and silicon oxide, silicon oxycarbide and oxynitride More preferably, any one selected from the group consisting of silicon is included.

ケイ素含有層の厚さ(2層以上の積層構造である場合はその総厚)は、ガスバリア性能の観点から、10〜1000nmであることが好ましく、50〜600nmであることがより好ましく、50〜300nmであることがさらに好ましい。この範囲であれば、ガスバリア性と耐久性とのバランスが良好となり好ましい。   From the viewpoint of gas barrier performance, the thickness of the silicon-containing layer (when it is a laminated structure of two or more layers) is preferably 10 to 1000 nm, more preferably 50 to 600 nm, and 50 to More preferably, it is 300 nm. If it is this range, the balance of gas barrier property and durability becomes favorable and is preferable.

ケイ素含有層は、単層でもよいし2層以上の積層構造であってもよい。   The silicon-containing layer may be a single layer or a laminated structure of two or more layers.

ケイ素含有層の形成方法は、目的の薄膜を形成できる方法であればいかなる方法でも用いることができる。ケイ素含有層は、好適にはケイ素含有前駆体層を形成した後、領域(A)を形成する手段であるイオン注入法またはイオンプレーティング法を施すことによって得られる。   As a method for forming the silicon-containing layer, any method can be used as long as the target thin film can be formed. The silicon-containing layer is preferably obtained by forming a silicon-containing precursor layer and then applying an ion implantation method or an ion plating method which is a means for forming the region (A).

ケイ素含有前駆体層は、ケイ素を含有する層を意味する。好ましくは、ケイ素含有前駆体層は、酸化ケイ素、窒化ケイ素、炭化ケイ素、酸窒化ケイ素および酸炭化ケイ素からなる群から選択されるいずれか1種を含むことが好ましく、酸化ケイ素、酸炭化ケイ素および酸窒化ケイ素からなる群から選択されるいずれか1種を含むことがより好ましい。   The silicon-containing precursor layer means a layer containing silicon. Preferably, the silicon-containing precursor layer preferably contains any one selected from the group consisting of silicon oxide, silicon nitride, silicon carbide, silicon oxynitride and silicon oxycarbide, and includes silicon oxide, silicon oxycarbide and More preferably, any one selected from the group consisting of silicon oxynitride is included.

ケイ素含有前駆体層は、気相蒸着法によって得られる蒸着層、またはポリシラザンを含有する塗布液を塗布および乾燥することを有して得られるポリシラザン由来層であること
が好ましく、高温高湿環境下での耐久性が特に良好であることから、ポリシラザンを含有する塗布液を塗布および乾燥することを有して得られるポリシラザン由来層であることがより好ましい。ここで、「ポリシラザンを含有する塗布液を塗布および乾燥することを有して得られる」とは、ケイ素前駆体層およびその後得られるケイ素含有層が、ポリシラザンを含有する塗布液を塗布および乾燥することを製造段階のいずれかで有することを意味する。すなわち、ケイ素含有層は、ポリシラザンを含有する塗布液を塗布および乾燥することを有して得られることが好ましい。さらに、ケイ素含有層は、ポリシラザンを含有する塗布液を塗布および乾燥して得られる塗膜に真空紫外線を照射することを有して得られることがより好ましい。
The silicon-containing precursor layer is preferably a vapor-deposited layer obtained by a vapor deposition method, or a polysilazane-derived layer obtained by applying and drying a coating solution containing polysilazane, under a high-temperature and high-humidity environment. Since the durability at is particularly good, a polysilazane-derived layer obtained by applying and drying a coating liquid containing polysilazane is more preferable. Here, “obtained by applying and drying a coating liquid containing polysilazane” means that the silicon precursor layer and the silicon-containing layer obtained thereafter apply and dry the coating liquid containing polysilazane. Means having it at any of the manufacturing stages. That is, the silicon-containing layer is preferably obtained by applying and drying a coating liquid containing polysilazane. Furthermore, the silicon-containing layer is more preferably obtained by irradiating a coating film obtained by applying and drying a coating liquid containing polysilazane with vacuum ultraviolet rays.

ケイ素含有前駆体層がポリシラザン由来層であると、高温高湿環境下での耐久性が特に良好である詳細なメカニズムは不明であるが、領域(A)中の、遷移金属原子と、ケイ素原子とが直接結合を形成する状態としやすいためであると考えられる。ケイ素原子および酸素原子の結合よりも、ケイ素元素および遷移金属原子の原子間距離のほうが結合が短いため、遷移金属原子と、ケイ素原子との直接結合により、膜が高密度となり、高温高湿条件下でのバリア性能が向上するものと考えられる。   When the silicon-containing precursor layer is a polysilazane-derived layer, the detailed mechanism that the durability under a high-temperature and high-humidity environment is particularly good is unknown, but the transition metal atom and the silicon atom in the region (A) This is considered to be because it is easy to form a direct bond. Since the interatomic distance between the silicon element and the transition metal atom is shorter than the bond between the silicon atom and the oxygen atom, the film becomes dense due to the direct bond between the transition metal atom and the silicon atom, resulting in high temperature and high humidity conditions. It is thought that the barrier performance below is improved.

ケイ素含有前駆体層を形成する際の気相蒸着法としては、特に制限されず、例えば、スパッタ法、蒸着法、イオンプレーティング法等の物理気相成長法(PVD)法、プラズマCVD(chemical vapordeposition)法、ALD(Atomic Layer Deposition)などの化学気相成長法が挙げられる。生産性などを考慮すると、気相成膜法の中でも、スパッタ法、プラズマCVD法を用いることが好ましい。   The vapor deposition method for forming the silicon-containing precursor layer is not particularly limited, and examples thereof include physical vapor deposition (PVD) methods such as sputtering, vapor deposition, and ion plating, plasma CVD (chemical), and the like. Examples thereof include chemical vapor deposition methods such as vapor deposition method and ALD (Atomic Layer Deposition). Considering productivity and the like, it is preferable to use the sputtering method or the plasma CVD method among the vapor phase film forming methods.

スパッタ法による成膜は、2極スパッタリング、マグネトロンスパッタリング、中間的な周波数領域を用いたデュアルマグネトロン(DMS)スパッタリング、イオンビームスパッタリング、ECRスパッタリングなどを単独でまたは2種以上組み合わせて用いることができる。また、ターゲットの印加方式はターゲット種に応じて適宜選択され、DC(直流)スパッタリング、およびRF(高周波)スパッタリングのいずれを用いてもよい。また、金属モードと、酸化物モードの中間である遷移モードを利用した反応性スパッタ法も用いることができる。遷移領域となるようにスパッタ現象を制御することにより、高い成膜スピードで金属酸化物を成膜することが可能となるため好ましい。DCスパッタリングやDMSスパッタリングを行なう際には、そのターゲットにケイ素を用い、さらに、プロセスガス中に酸素を導入することで、ケイ素酸化物の薄膜を形成することができる。また、RF(高周波)スパッタリングで成膜する場合は、ケイ素酸化物のターゲットを用いることができる。プロセスガスに用いられる不活性ガスとしては、He、Ne、Ar、Kr、Xe等を用いることができ、Arを用いることが好ましい。さらに、プロセスガス中に酸素、窒素、二酸化炭素、一酸化炭素等の反応ガスを導入することで、ケイ素の酸化物、窒化物、窒酸化物、炭酸化物等のケイ素化合物薄膜を作ることができる。スパッタ法における成膜条件としては、印加電力、放電電流、放電電圧、時間等が挙げられるが、これらは、スパッタ装置や、膜の材料、膜厚等に応じて適宜選択することができる。   For the film formation by sputtering, bipolar sputtering, magnetron sputtering, dual magnetron (DMS) sputtering using an intermediate frequency region, ion beam sputtering, ECR sputtering, or the like can be used alone or in combination of two or more. The target application method is appropriately selected according to the target type, and either DC (direct current) sputtering or RF (high frequency) sputtering may be used. In addition, a reactive sputtering method using a transition mode that is intermediate between the metal mode and the oxide mode can also be used. By controlling the sputtering phenomenon so as to be in the transition region, a metal oxide film can be formed at a high film formation speed, which is preferable. When performing DC sputtering or DMS sputtering, a silicon oxide thin film can be formed by using silicon as a target and introducing oxygen into the process gas. In the case of film formation by RF (high frequency) sputtering, a silicon oxide target can be used. As the inert gas used for the process gas, He, Ne, Ar, Kr, Xe, or the like can be used, and Ar is preferably used. Furthermore, by introducing a reaction gas such as oxygen, nitrogen, carbon dioxide, carbon monoxide or the like into the process gas, a silicon compound thin film such as silicon oxide, nitride, nitride oxide or carbonate can be produced. . Examples of film formation conditions in the sputtering method include applied power, discharge current, discharge voltage, time, and the like, which can be appropriately selected according to the sputtering apparatus, film material, film thickness, and the like.

一方、化学蒸着(化学気相成長法、Chemical Vapor Deposition)は、基材上に、目的とする薄膜の成分を含む原料ガスを供給し、基板表面或いは気相での化学反応により膜を堆積する方法である。また、化学反応を活性化する目的で、プラズマなどを発生させる方法などがあり、熱CVD法、触媒化学気相成長法、光CVD法、真空プラズマCVD法、大気圧プラズマCVD法など公知のCVD方式等が挙げられる。特に限定されるものではないが、成膜速度や処理面積の観点から、プラズマCVD法を適用することが好ましい。   On the other hand, in chemical vapor deposition (Chemical Vapor Deposition), a raw material gas containing a target thin film component is supplied onto a substrate, and a film is deposited by a chemical reaction in the substrate surface or in the gas phase. Is the method. In addition, for the purpose of activating the chemical reaction, there is a method of generating plasma or the like. Known CVD such as thermal CVD method, catalytic chemical vapor deposition method, photo CVD method, vacuum plasma CVD method, atmospheric pressure plasma CVD method, etc. The method etc. are mentioned. Although not particularly limited, it is preferable to apply the plasma CVD method from the viewpoint of the film formation speed and the processing area.

プラズマCVD法としては、特に限定されないが、国際公開第2006/033233号に記載の大気圧または大気圧近傍でのプラズマCVD法、対向ロール電極を持つプラズマCVD装置を用いたプラズマCVD法が挙げられる。中でも、生産性が高いことから、対向ロール電極を持つプラズマCVD装置を用いたプラズマCVD法によりケイ素含有前駆体層を形成することが好ましい。なお、プラズマCVD法はペニング放電プラズマ方式のプラズマCVD法であってもよい。   Although it does not specifically limit as a plasma CVD method, The plasma CVD method using the plasma CVD method of the atmospheric pressure or the atmospheric pressure described in the international publication 2006/033233, and the plasma CVD apparatus with a counter roll electrode is mentioned. . Especially, since productivity is high, it is preferable to form a silicon-containing precursor layer by a plasma CVD method using a plasma CVD apparatus having a counter roll electrode. The plasma CVD method may be a Penning discharge plasma type plasma CVD method.

このような対向ロール電極を持つプラズマCVD装置を用いたプラズマCVD法によるケイ素含有層の製造方法は公知であり、例えば、特開2014−100806号公報に記載されている。   A method for producing a silicon-containing layer by a plasma CVD method using such a plasma CVD apparatus having a counter roll electrode is known, and is described in, for example, Japanese Patent Application Laid-Open No. 2014-1000080.

図2は、対向ロール電極を持つプラズマCVD装置の一例を示す模式図である。図2に示す対向ロール電極を持つプラズマCVD装置31の構成としては、送り出しローラー32と、搬送ローラー33、34、35、36と、一対の成膜ローラー39、40と、ガス供給口41と、プラズマ発生用電源42と、成膜ローラー39及び40の内部に設置された磁場発生装置43、44と、巻取りローラー45とを備えている。また、このような製造装置31においては、少なくとも成膜ローラー39、40と、ガス供給口41と、プラズマ発生用電源42と、永久磁石からなる磁場発生装置43、44とが図示を省略した真空チャンバ内に配置されている。更に、このような製造装置31において真空チャンバは図示を省略した真空ポンプに接続されており、かかる真空ポンプにより真空チャンバ内の圧力を適宜調整することが可能となっている。このような製造装置31においては、一対の成膜ローラー(成膜ローラー39と成膜ローラー40)を一対の対向電極として機能させることが可能となるように、各成膜ローラーがそれぞれプラズマ発生用電源42に接続されている。そのため、このような製造装置31においては、プラズマ発生用電源42により電力を供給することにより、成膜ローラー39と成膜ローラー40との間の対向空間(放電領域)に放電することが可能であり、これにより成膜ローラー39と成膜ローラー40との間の対向空間にプラズマを発生させることができる。このようにして、一対の成膜ローラー(成膜ローラー39及び40)を配置することにより、成膜レートを倍にでき、なおかつ、同じ構造の膜を成膜できる。また、成膜ローラー39及び成膜ローラー40の内部には、これらの成膜ローラーが回転しても回転しないようにして固定された磁場発生装置43及び44がそれぞれ設けられている。   FIG. 2 is a schematic diagram showing an example of a plasma CVD apparatus having a counter roll electrode. As the configuration of the plasma CVD apparatus 31 having the counter roll electrode shown in FIG. 2, the feed roller 32, the transport rollers 33, 34, 35, and 36, a pair of film forming rollers 39 and 40, a gas supply port 41, A plasma generating power source 42, magnetic field generators 43 and 44 installed inside the film forming rollers 39 and 40, and a winding roller 45 are provided. Further, in such a manufacturing apparatus 31, at least the film forming rollers 39, 40, the gas supply port 41, the plasma generating power source 42, and the magnetic field generating apparatuses 43, 44 made of permanent magnets are not shown. Located in the chamber. Further, in such a manufacturing apparatus 31, the vacuum chamber is connected to a vacuum pump (not shown), and the pressure in the vacuum chamber can be appropriately adjusted by such a vacuum pump. In such a manufacturing apparatus 31, each film-forming roller is for plasma generation so that a pair of film-forming rollers (the film-forming roller 39 and the film-forming roller 40) can function as a pair of counter electrodes. Connected to a power source 42. Therefore, in such a manufacturing apparatus 31, it is possible to discharge to the facing space (discharge region) between the film forming roller 39 and the film forming roller 40 by supplying electric power from the plasma generating power source 42. In this way, plasma can be generated in the facing space between the film forming roller 39 and the film forming roller 40. Thus, by arranging a pair of film forming rollers (film forming rollers 39 and 40), the film forming rate can be doubled and a film having the same structure can be formed. Further, inside the film forming roller 39 and the film forming roller 40, magnetic field generators 43 and 44 are provided, which are fixed so as not to rotate even if these film forming rollers rotate.

対向ロール電極を持つプラズマCVD装置を用いたプラズマCVD法において用いられる成膜ガス(原料ガス等)としては、原料ガス、反応ガス、キャリアガス、放電ガスを単独又は混合して用いられる。ケイ素含有前駆体層の形成に用いる成膜ガス中の原料ガスとしては、形成するバリア層の材質に応じて適宜選択して使用することができる。このような原料ガスとしては、例えば、ケイ素を含有する有機ケイ素化合物を用いることができる。このような有機ケイ素化合物としては、例えば、ヘキサメチルジシロキサン(HMDSO)、1.1.3.3−テトラメチルジシロキサン、ビニルトリメチルシラン、メチルトリメチルシラン、ヘキサメチルジシラン、シラン、メチルシラン、ジメチルシラン、トリメチルシラン、テトラメチルシラン、ジエチルシラン、プロピルシラン、フェニルシラン、ビニルトリエトキシシラン、ビニルトリメトキシシラン、テトラメトキシシラン(TMOS)、テトラエトキシシラン(TEOS)などを例示することができる。これらの有機ケイ素化合物の中でも、化合物の取り扱い性及び得られるケイ素含有層のガスバリア性等の特性の観点から、ヘキサメチルジシロキサン、1.1.3.3−テトラメチルジシロキサンが好ましい。また、これらの有機ケイ素化合物は、1種を単独で又は2種以上を組み合わせて使用することができる。これら有機ケイ素化合物ガスは、バリア層の種類に応じて適切な原料ガスが選択される。また、成膜ガスとしては、原料ガスの他に反応ガスを用いてもよい。このような反応ガスとしては、原料ガスと反応して酸化物、窒化物等の無機化合物となるガスを適宜選択して使用することができる。酸化物を形成するための反応ガ
スとしては、例えば、酸素、オゾンを用いることができる。また、窒化物を形成するための反応ガスとしては、例えば、窒素、アンモニアを用いることができる。これらの反応ガスは、1種を単独で又は2種以上を組み合わせて使用することができ、例えば酸窒化物を形成する場合には、酸化物を形成するための反応ガスと窒化物を形成するための反応ガスとを組み合わせて使用することができる。成膜ガスとしては、原料ガスを真空チャンバ内に供給するために、必要に応じて、キャリアガスを用いてもよい。さらに、成膜ガスとしては、プラズマ放電を発生させるために、必要に応じて、放電用ガスを用いてもよい。このようなキャリアガス及び放電用ガスとしては、適宜公知のものを使用することができ、例えば、ヘリウム、アルゴン、ネオン、キセノン等の希ガス;水素を用いることができる。
As a film forming gas (a raw material gas or the like) used in a plasma CVD method using a plasma CVD apparatus having a counter roll electrode, a raw material gas, a reactive gas, a carrier gas, or a discharge gas is used alone or in combination. The source gas in the film forming gas used for forming the silicon-containing precursor layer can be appropriately selected and used according to the material of the barrier layer to be formed. As such a source gas, for example, an organosilicon compound containing silicon can be used. Examples of such organosilicon compounds include hexamethyldisiloxane (HMDSO), 1.1.3.3-tetramethyldisiloxane, vinyltrimethylsilane, methyltrimethylsilane, hexamethyldisilane, silane, methylsilane, and dimethylsilane. And trimethylsilane, tetramethylsilane, diethylsilane, propylsilane, phenylsilane, vinyltriethoxysilane, vinyltrimethoxysilane, tetramethoxysilane (TMOS), tetraethoxysilane (TEOS), and the like. Among these organosilicon compounds, hexamethyldisiloxane and 1.1.3.3-tetramethyldisiloxane are preferable from the viewpoints of handling properties of the compound and gas barrier properties of the resulting silicon-containing layer. Moreover, these organosilicon compounds can be used individually by 1 type or in combination of 2 or more types. As these organosilicon compound gases, appropriate source gases are selected according to the type of the barrier layer. In addition to the source gas, a reactive gas may be used as the film forming gas. As such a reactive gas, a gas that reacts with the raw material gas to become an inorganic compound such as an oxide or a nitride can be appropriately selected and used. As a reaction gas for forming an oxide, for example, oxygen or ozone can be used. Moreover, as a reactive gas for forming nitride, nitrogen and ammonia can be used, for example. These reaction gases can be used singly or in combination of two or more. For example, when forming an oxynitride, the reaction gas for forming an oxide and a nitride are formed. Can be used in combination with the reaction gas for As the film forming gas, a carrier gas may be used as necessary to supply the source gas into the vacuum chamber. Further, as a film forming gas, a discharge gas may be used as necessary in order to generate plasma discharge. As such carrier gas and discharge gas, known ones can be used as appropriate, for example, rare gases such as helium, argon, neon, xenon, etc .; hydrogen can be used.

このような成膜ガスが原料ガスと反応ガスとを含有する場合には、原料ガスと反応ガスの比率としては、原料ガスと反応ガスとを完全に反応させるために理論上必要となる反応ガスの量の比率よりも、反応ガスの比率を過剰にし過ぎないことが好ましい。   When such a film forming gas contains a raw material gas and a reactive gas, the ratio of the raw material gas and the reactive gas is the reaction gas that is theoretically necessary to completely react the raw material gas and the reactive gas. It is preferable that the ratio of the reaction gas is not excessively increased rather than the ratio of the amount.

ポリシラザンを含有する塗布液を塗布および乾燥することを有して得られるポリシラザン由来層を形成する際に用いられるポリシラザンとは、ケイ素−窒素結合を有するポリマーであり、Si−N、Si−H、N−H等の結合を有するSiO、Si、および両方の中間固溶体SiO等のセラミック前駆体無機ポリマーである。 The polysilazane used in forming a polysilazane-derived layer obtained by applying and drying a coating liquid containing polysilazane is a polymer having a silicon-nitrogen bond, and Si-N, Si-H, It is a ceramic precursor inorganic polymer such as SiO 2 having a bond such as N—H, Si 3 N 4 , and both intermediate solid solutions SiO x N y .

具体的には、ポリシラザンは、好ましくは下記の構造を有する。   Specifically, the polysilazane preferably has the following structure.

上記一般式(I)において、R、RおよびRは、それぞれ独立して、水素原子、置換または非置換の、アルキル基、アリール基、ビニル基または(トリアルコキシシリル)アルキル基である。この際、R、RおよびRは、それぞれ、同じであってもあるいは異なるものであってもよい。 In the general formula (I), R 1 , R 2 and R 3 are each independently a hydrogen atom, a substituted or unsubstituted alkyl group, aryl group, vinyl group or (trialkoxysilyl) alkyl group. . At this time, R 1 , R 2 and R 3 may be the same or different.

また、上記一般式(I)において、nは、整数であり、上記一般式(I)で表される構造を有するポリシラザンが150〜150,000g/モルの数平均分子量を有するように定められることが好ましい。   In the general formula (I), n is an integer, and the polysilazane having the structure represented by the general formula (I) is determined to have a number average molecular weight of 150 to 150,000 g / mol. Is preferred.

上記一般式(I)で表される構造を有する化合物において、好ましい態様の一つは、R、RおよびRのすべてが水素原子であるパーヒドロポリシラザンである。 In the compound having the structure represented by the general formula (I), one of preferred embodiments is perhydropolysilazane in which all of R 1 , R 2 and R 3 are hydrogen atoms.

または、ポリシラザンとしては、下記一般式(II)で表される構造を有する。   Alternatively, polysilazane has a structure represented by the following general formula (II).

上記一般式(II)において、R1’、R2’、R3’、R4’、R5’およびR6’は、それぞれ独立して、水素原子、置換または非置換の、アルキル基、アリール基、ビニル基または(トリアルコキシシリル)アルキル基である。この際、R1’、R2’、R3’、R4’、R5’およびR6’は、それぞれ、同じであってもあるいは異なるものであってもよい。また、上記一般式(II)において、n’およびpは、整数であり、一般式
(II)で表される構造を有するポリシラザンが150〜150,000g/モルの数平均分子量を有するように定められることが好ましい。なお、n’およびpは、同じであってもあるいは異なるものであってもよい。
In the general formula (II), R 1 ′ , R 2 ′ , R 3 ′ , R 4 ′ , R 5 ′ and R 6 ′ are each independently a hydrogen atom, a substituted or unsubstituted alkyl group, An aryl group, a vinyl group or a (trialkoxysilyl) alkyl group. In this case, R 1 ′ , R 2 ′ , R 3 ′ , R 4 ′ , R 5 ′ and R 6 ′ may be the same or different. In the general formula (II), n ′ and p are integers, and the polysilazane having the structure represented by the general formula (II) is determined to have a number average molecular weight of 150 to 150,000 g / mol. It is preferred that Note that n ′ and p may be the same or different.

上記一般式(II)のポリシラザンのうち、R1’、R3’およびR6’が各々水素原子を表し、R2’、R4’およびR5’が各々メチル基を表す化合物;R1’、R3’およびR6’が各々水素原子を表し、R2’、R4’が各々メチル基を表し、R5’がビニル基を表す化合物;R1’、R3’、R4’およびR6’が各々水素原子を表し、R2’およびR5’が各々メチル基を表す化合物が好ましい。 Among the polysilazanes of the above general formula (II), R 1 ′ , R 3 ′ and R 6 ′ each represent a hydrogen atom, and R 2 ′ , R 4 ′ and R 5 ′ each represent a methyl group; R 1 ' , R 3' and R 6 ' each represents a hydrogen atom, R 2' , R 4 ' each represents a methyl group, and R 5' represents a vinyl group; R 1 ' , R 3' , R 4 A compound in which ' and R 6' each represent a hydrogen atom and R 2 ' and R 5' each represents a methyl group is preferred.

または、ポリシラザンとしては、下記一般式(III)で表される構造を有する。   Alternatively, polysilazane has a structure represented by the following general formula (III).

上記一般式(III)において、R1”、R2”、R3”、R4”、R5”、R6”、R7”、R8”およびR9”は、それぞれ独立して、水素原子、置換または非置換の、アルキル基、アリール基、ビニル基または(トリアルコキシシリル)アルキル基である。この際、R1”、R2”、R3”、R4”、R5”、R6”、R7”、R8”およびR9”は、それぞれ、同じであってもあるいは異なるものであってもよい。 In the general formula (III), R 1 ″ , R 2 ″ , R 3 ″ , R 4 ″ , R 5 ″ , R 6 ″ , R 7 ″ , R 8 ″ and R 9 ″ are each independently A hydrogen atom, a substituted or unsubstituted alkyl group, aryl group, vinyl group or (trialkoxysilyl) alkyl group, wherein R 1 ″ , R 2 ″ , R 3 ″ , R 4 ″ , R 5 ″ , R 6 ″ , R 7 ″ , R 8 ″ and R 9 ″ may be the same or different.

また、上記一般式(III)において、n”、p”およびqは、整数であり、一般式(III)で表される構造を有するポリシラザンが150〜150,000g/モルの数平均分子量を有するように定められることが好ましい。なお、n”、pおよびqは、同じであってもあるいは異なるものであってもよい。 In the general formula (III), n ″, p ″ and q are integers, and the polysilazane having the structure represented by the general formula (III) has a number average molecular weight of 150 to 150,000 g / mol. It is preferable to be determined as follows. Note that n ″, p and q may be the same or different.

上記一般式(III)のポリシラザンのうち、R1”、R3”およびR6”が各々水素原子を表し、R2”、R4”、R5”およびR8”が各々メチル基を表し、R9”が(トリエトキシシリル)プロピル基を表し、R7”がアルキル基または水素原子を表す化合物が好ましい。 Of the polysilazanes of the above general formula (III), R 1 ″ , R 3 ″ and R 6 ″ each represent a hydrogen atom, and R 2 ″ , R 4 ″ , R 5 ″ and R 8 ″ each represent a methyl group. , R 9 ″ represents a (triethoxysilyl) propyl group, and R 7 ″ represents an alkyl group or a hydrogen atom.

一方、そのSiと結合する水素原子部分の一部がアルキル基等で置換されたオルガノポリシラザンは、メチル基等のアルキル基を有することにより下地である基材との接着性が改善され、かつ硬くてもろいポリシラザンによるセラミック膜に靭性を持たせることができ、より(平均)膜厚を厚くした場合でもクラックの発生が抑えられる利点がある。このため、用途に応じて適宜、これらパーヒドロポリシラザンとオルガノポリシラザンとを選択してよく、混合して使用することもできる。   On the other hand, the organopolysilazane in which a part of the hydrogen atom portion bonded to Si is substituted with an alkyl group or the like has improved adhesion to the base material as a base by having an alkyl group such as a methyl group and is hard. The ceramic film made of brittle polysilazane can be toughened, and there is an advantage that the occurrence of cracks can be suppressed even when the (average) film thickness is increased. For this reason, these perhydropolysilazane and organopolysilazane may be appropriately selected according to the application, and may be used in combination.

パーヒドロポリシラザンは、直鎖構造と6および8員環を中心とする環構造とが存在する構造と推定されている。その分子量は数平均分子量(Mn)で約600〜2000程度(ポリスチレン換算)で、液体または固体の物質があり、その状態は分子量により異なる。   Perhydropolysilazane is presumed to have a linear structure and a ring structure centered on 6- and 8-membered rings. Its molecular weight is about 600 to 2000 (polystyrene conversion) in terms of number average molecular weight (Mn), and there are liquid or solid substances, and the state varies depending on the molecular weight.

ポリシラザンは有機溶媒に溶解した溶液状態で市販されており、市販品をそのままポリシラザン由来層形成用塗布液として使用することができる。ポリシラザン溶液の市販品としては、AZエレクトロニックマテリアルズ株式会社製のNN120−10、NN120−20、NAX120−20、NN110、NN310、NN320、NL110A、NL120A、NL120−20、NL150A、NP110、NP140、SP140等が挙げられる。これらポリシラザン溶液は、単独でもまたは2種以上組み合わせても用い
ることができる。
Polysilazane is commercially available in a solution state dissolved in an organic solvent, and the commercially available product can be used as it is as a coating liquid for forming a polysilazane-derived layer. As a commercially available product of polysilazane solution, NN120-10, NN120-20, NAX120-20, NN110, NN310, NN320, NL110A, NL120A, NL120-20, NL150A, NP110, NP140, SP140, etc. manufactured by AZ Electronic Materials Co., Ltd. Is mentioned. These polysilazane solutions can be used alone or in combination of two or more.

本発明で使用できるポリシラザンの別の例としては、以下に制限されないが、例えば、上記ポリシラザンにケイ素アルコキシドを反応させて得られるケイ素アルコキシド付加ポリシラザン(特開平5−238827号公報)、グリシドールを反応させて得られるグリシドール付加ポリシラザン(特開平6−122852号公報)、アルコールを反応させて得られるアルコール付加ポリシラザン(特開平6−240208号公報)、金属カルボン酸塩を反応させて得られる金属カルボン酸塩付加ポリシラザン(特開平6−299118号公報)、金属を含むアセチルアセトナート錯体を反応させて得られるアセチルアセトナート錯体付加ポリシラザン(特開平6−306329号公報)、金属微粒子を添加して得られる金属微粒子添加ポリシラザン(特開平7−196986号公報)等の、低温でセラミック化するポリシラザンが挙げられる。   Another example of the polysilazane that can be used in the present invention is not limited to the following. For example, a silicon alkoxide-added polysilazane obtained by reacting the above polysilazane with a silicon alkoxide (Japanese Patent Laid-Open No. 5-238827) or glycidol is reacted. Glycidol-added polysilazane (Japanese Patent Laid-Open No. 6-122852) obtained by reaction, alcohol-added polysilazane obtained by reacting alcohol (Japanese Patent Laid-Open No. 6-240208), metal carboxylate obtained by reacting metal carboxylate Addition polysilazane (JP-A-6-299118), acetylacetonate complex-added polysilazane (JP-A-6-306329) obtained by reacting a metal-containing acetylacetonate complex, metal obtained by adding metal fine particles Fine particle added polysila Emissions, such as (JP-A-7-196986), and a polysilazane ceramic at low temperatures.

ポリシラザンを用いる場合、真空紫外線照射前のポリシラザン塗布膜中におけるポリシラザンの含有率としては、ポリシラザン塗布膜の全質量を100質量%としたとき、100質量%でありうる。また、真空紫外線照射前のポリシラザン塗布膜がポリシラザン以外のものを含む場合には、膜中におけるポリシラザンの含有率は、10質量%以上99質量%以下であることが好ましく、40質量%以上95質量%以下であることがより好ましく、特に好ましくは70質量%以上95質量%以下である。   When polysilazane is used, the content of polysilazane in the polysilazane coating film before irradiation with vacuum ultraviolet rays can be 100% by mass when the total mass of the polysilazane coating film is 100% by mass. When the polysilazane coating film before irradiation with vacuum ultraviolet rays contains a material other than polysilazane, the content of polysilazane in the film is preferably 10% by mass or more and 99% by mass or less, and 40% by mass or more and 95% by mass. % Or less, more preferably 70% by mass or more and 95% by mass or less.

(ポリシラザン由来層形成用塗布液)
ポリシラザン由来層形成用塗布液を調製するための溶剤としては、ポリシラザンを溶解できるものであれば特に制限されないが、ポリシラザンと容易に反応してしまう水および反応性基(例えば、ヒドロキシル基、あるいはアミン基等)を含まず、ポリシラザンに対して不活性の有機溶剤が好ましく、非プロトン性の有機溶剤がより好ましい。具体的には、溶剤としては、非プロトン性溶剤;例えば、ペンタン、ヘキサン、シクロヘキサン、トルエン、キシレン、ソルベッソ、ターペン等の、脂肪族炭化水素、脂環式炭化水素、芳香族炭化水素等の炭化水素溶媒;塩化メチレン、トリクロロエタン等のハロゲン炭化水素溶媒;酢酸エチル、酢酸ブチル等のエステル類;アセトン、メチルエチルケトン等のケトン類;ジブチルエーテル、ジオキサン、テトラヒドロフラン等の脂肪族エーテル、脂環式エーテル等のエーテル類:例えば、テトラヒドロフラン、ジブチルエーテル、モノ−およびポリアルキレングリコールジアルキルエーテル(ジグライム類)などを挙げることができる。上記溶剤は、ポリシラザンの溶解度や溶剤の蒸発速度等の目的にあわせて選択され、単独で使用されてもまたは2種以上の混合物の形態で使用されてもよい。
(Coating liquid for polysilazane-derived layer formation)
The solvent for preparing the coating liquid for forming the polysilazane-derived layer is not particularly limited as long as it can dissolve polysilazane, but water and reactive groups (for example, hydroxyl group or amine) that easily react with polysilazane. An organic solvent inert to polysilazane, and more preferably an aprotic organic solvent. Specifically, the solvent is an aprotic solvent; for example, carbon such as aliphatic hydrocarbons, alicyclic hydrocarbons, aromatic hydrocarbons such as pentane, hexane, cyclohexane, toluene, xylene, solvesso, terpenes, etc. Hydrogen solvents; Halogen hydrocarbon solvents such as methylene chloride and trichloroethane; Esters such as ethyl acetate and butyl acetate; Ketones such as acetone and methyl ethyl ketone; Aliphatic ethers such as dibutyl ether, dioxane and tetrahydrofuran; Alicyclic ethers and the like Ethers: Examples include tetrahydrofuran, dibutyl ether, mono- and polyalkylene glycol dialkyl ethers (diglymes), and the like. The solvent is selected according to purposes such as the solubility of polysilazane and the evaporation rate of the solvent, and may be used alone or in the form of a mixture of two or more.

ポリシラザン由来層形成用塗布液におけるポリシラザンの濃度は、特に制限されず、層の膜厚や塗布液のポットライフによっても異なるが、好ましくは1〜80質量%、より好ましくは5〜50質量%、さらに好ましくは10〜40質量%である。   The concentration of polysilazane in the polysilazane-derived layer forming coating solution is not particularly limited, and varies depending on the film thickness of the layer and the pot life of the coating solution, but preferably 1 to 80% by mass, more preferably 5 to 50% by mass, More preferably, it is 10-40 mass%.

ポリシラザン由来層の改質を行う場合には、ポリシラザン由来層形成用塗布液は、改質を促進するために、触媒を含有することが好ましい。本発明に適用可能な触媒としては、塩基性触媒が好ましく、特に、N,N−ジエチルエタノールアミン、N,N−ジメチルエタノールアミン、トリエタノールアミン、トリエチルアミン、3−モルホリノプロピルアミン、N,N,N’,N’−テトラメチル−1,3−ジアミノプロパン、N,N,N’,N’−テトラメチル−1,6−ジアミノヘキサン等のアミン触媒、Ptアセチルアセトナート等のPt化合物、プロピオン酸Pd等のPd化合物、Rhアセチルアセトナート等のRh化合物等の金属触媒、N−複素環式化合物が挙げられる。これらのうち、アミン触媒を用いることが好ましい。この際添加する触媒の濃度としては、ポリシラザンを基準としたとき、好ましくは0.1〜10質量%、より好ましくは0.5〜7質量%の範囲である。触媒添加量をこの範囲とすることで、反応の急激な進行による過剰なシラノール形成、
および膜密度の低下、膜欠陥の増大などを避けることができる。
In the case of modifying the polysilazane-derived layer, the polysilazane-derived layer forming coating solution preferably contains a catalyst in order to promote the modification. As the catalyst applicable to the present invention, a basic catalyst is preferable, and in particular, N, N-diethylethanolamine, N, N-dimethylethanolamine, triethanolamine, triethylamine, 3-morpholinopropylamine, N, N, N ', N'-tetramethyl-1,3-diaminopropane, amine catalysts such as N, N, N', N'-tetramethyl-1,6-diaminohexane, Pt compounds such as Pt acetylacetonate, propion Examples thereof include metal catalysts such as Pd compounds such as acid Pd, Rh compounds such as Rh acetylacetonate, and N-heterocyclic compounds. Of these, it is preferable to use an amine catalyst. The concentration of the catalyst added at this time is preferably in the range of 0.1 to 10% by mass, more preferably 0.5 to 7% by mass, based on polysilazane. By making the amount of catalyst added within this range, excessive silanol formation due to rapid progress of the reaction,
In addition, a decrease in film density and an increase in film defects can be avoided.

ポリシラザン由来層形成用塗布液には、必要に応じて下記に挙げる添加剤を用いることができる。例えば、セルロースエーテル類、セルロースエステル類;例えば、エチルセルロース、ニトロセルロース、セルロースアセテート、セルロースアセトブチレート等、天然樹脂;例えば、ゴム、ロジン樹脂等、合成樹脂;例えば、重合樹脂等、縮合樹脂;例えば、アミノプラスト、特に尿素樹脂、メラミンホルムアルデヒド樹脂、アルキド樹脂、アクリル樹脂、ポリエステル樹脂もしくは変性ポリエステル樹脂、エポキシ樹脂、ポリイソシアネートもしくはブロック化ポリイソシアネート、ポリシロキサン等である。   The following additives can be used in the polysilazane-derived layer forming coating solution as necessary. For example, cellulose ethers, cellulose esters; for example, ethyl cellulose, nitrocellulose, cellulose acetate, cellulose acetobutyrate, etc., natural resins; for example, rubber, rosin resin, etc., synthetic resins; Aminoplasts, particularly urea resins, melamine formaldehyde resins, alkyd resins, acrylic resins, polyester resins or modified polyester resins, epoxy resins, polyisocyanates or blocked polyisocyanates, polysiloxanes, and the like.

(ポリシラザン由来層形成用塗布液を塗布する方法)
ポリシラザン由来層形成用塗布液を塗布する方法としては、従来公知の適切な湿式塗布方法が採用され得る。具体例としては、スピンコート法、ロールコート法、フローコート法、インクジェット法、スプレーコート法、プリント法、ディップコート法、流延成膜法、バーコート法、ダイコート法、グラビア印刷法等が挙げられる。
(Method of applying a coating liquid for forming a polysilazane-derived layer)
As a method of applying the polysilazane-derived layer forming coating solution, a conventionally known appropriate wet coating method may be employed. Specific examples include spin coating method, roll coating method, flow coating method, ink jet method, spray coating method, printing method, dip coating method, casting film forming method, bar coating method, die coating method, gravure printing method and the like. It is done.

塗布厚さは、好ましい厚さや目的に応じて適切に設定され得る。   The coating thickness can be appropriately set according to the preferred thickness and purpose.

塗布液を塗布した後は、塗膜を乾燥させる。塗膜を乾燥することによって、塗膜中に含有される有機溶媒を除去することができる。この際、塗膜に含有される有機溶媒は、すべてを乾燥させてもよいが、一部残存させていてもよい。一部の有機溶媒を残存させる場合であっても、好適なケイ素含有前駆体層が得られうる。なお、残存する溶媒は後に除去されうる。   After coating the coating solution, the coating film is dried. By drying the coating film, the organic solvent contained in the coating film can be removed. At this time, all of the organic solvent contained in the coating film may be dried or may be partially left. Even when a part of the organic solvent is left, a suitable silicon-containing precursor layer can be obtained. The remaining solvent can be removed later.

塗膜の乾燥温度は、適用する基材によっても異なるが、50〜200℃であることが好ましい。例えば、ガラス転移温度(Tg)が70℃のポリエチレンテレフタレート基材を基材として用いる場合には、乾燥温度は、熱による基材の変形等を考慮して150℃以下に設定することが好ましい。上記温度は、ホットプレート、オーブン、ファーネスなどを使用することによって設定されうる。乾燥時間は短時間に設定することが好ましく、例えば、乾燥温度が150℃である場合には30分以内に設定することが好ましい。また、乾燥雰囲気は、大気雰囲気下、窒素雰囲気下、アルゴン雰囲気下、真空雰囲気下、酸素濃度をコントロールした減圧雰囲気下等のいずれの条件であってもよい。   Although the drying temperature of a coating film changes also with the base material to apply, it is preferable that it is 50-200 degreeC. For example, when a polyethylene terephthalate base material having a glass transition temperature (Tg) of 70 ° C. is used as the base material, the drying temperature is preferably set to 150 ° C. or lower in consideration of deformation of the base material due to heat. The temperature can be set by using a hot plate, oven, furnace or the like. The drying time is preferably set to a short time. For example, when the drying temperature is 150 ° C., the drying time is preferably set within 30 minutes. The drying atmosphere may be any condition such as an air atmosphere, a nitrogen atmosphere, an argon atmosphere, a vacuum atmosphere, or a reduced pressure atmosphere with a controlled oxygen concentration.

ポリシラザン由来層形成用塗布液を塗布して得られた塗膜は、真空紫外線の照射前または真空紫外線の照射中に水分を除去する工程を含んでいてもよい。水分を除去する方法としては、低湿度環境を維持して除湿する形態が好ましい。低湿度環境における湿度は温度により変化するので、温度と湿度の関係は露点温度の規定により好ましい形態が示される。好ましい露点温度は4℃以下(温度25℃/湿度25%)で、より好ましい露点温度は−5℃以下(温度25℃/湿度10%)であり、維持される時間はケイ素含有層の膜厚によって適宜設定することが好ましい。具体的には、露点温度は−5℃以下で、維持される時間は1分以上であることが好ましい。なお、露点温度の下限は特に制限されないが、通常、−50℃以上であり、−40℃以上であることが好ましい。改質処理前、あるいは改質処理中に水分を除去することによって、シラノールに転化したケイ素含有層の脱水反応を促進する観点から好ましい形態である。   The coating film obtained by applying the polysilazane-derived layer forming coating solution may include a step of removing moisture before irradiation with vacuum ultraviolet rays or during irradiation with vacuum ultraviolet rays. As a method for removing moisture, a form of dehumidification while maintaining a low humidity environment is preferable. Since humidity in a low-humidity environment varies depending on temperature, a preferable form is shown for the relationship between temperature and humidity by defining the dew point temperature. The preferable dew point temperature is 4 ° C. or lower (temperature 25 ° C./humidity 25%), the more preferable dew point temperature is −5 ° C. or lower (temperature 25 ° C./humidity 10%), and the time to be maintained is the film thickness of the silicon-containing layer. It is preferable to set appropriately. Specifically, it is preferable that the dew point temperature is −5 ° C. or lower and the maintained time is 1 minute or longer. The lower limit of the dew point temperature is not particularly limited, but is usually −50 ° C. or higher and preferably −40 ° C. or higher. From the viewpoint of promoting the dehydration reaction of the silicon-containing layer converted to silanol by removing moisture before or during the modification treatment.

上記のようにして形成されたポリシラザンを含む塗膜をそのままケイ素含有前駆体層としても、得られた塗膜に対して真空紫外線を照射し、酸窒化ケイ素等への転化反応を行うことによりケイ素含有前駆体層としてもよい。真空紫外線を照射する場合には、光量は低い方が領域(A)の膜厚が厚くなるため好ましい。真空紫外線の光量が低い、あるいは真空紫外線を照射しない場合、ケイ素含有前駆体層の最表面が準安定状態で存在しているた
め、例えば、後述のように遷移金属化合物をケイ素前駆体層に成膜する際に、結合の組み替えがしやすく、遷移金属とケイ素元素とが結合する割合が高くなるため好ましい。ここで、「真空紫外光の光量が低い、あるいは真空紫外線を照射しない」とは、真空紫外線の照射エネルギー量(照射量)0〜5.0J/cmであることが好ましく、0〜3J/cmであることがより好ましい。
Even if the coating film containing polysilazane formed as described above is used as a silicon-containing precursor layer as it is, silicon is obtained by irradiating the obtained coating film with vacuum ultraviolet rays and performing a conversion reaction to silicon oxynitride or the like. It is good also as a containing precursor layer. In the case of irradiation with vacuum ultraviolet rays, it is preferable that the amount of light is low because the thickness of the region (A) is thick. When the amount of vacuum ultraviolet light is low or when no vacuum ultraviolet light is irradiated, the outermost surface of the silicon-containing precursor layer exists in a metastable state. For example, as described later, a transition metal compound is formed on the silicon precursor layer. When forming a film, it is preferable because the bonds can be easily recombined and the ratio of the transition metal and silicon element to be bonded becomes high. Here, “the amount of vacuum ultraviolet light is low or vacuum ultraviolet light is not irradiated” is preferably a vacuum ultraviolet light irradiation energy amount (irradiation amount) of 0 to 5.0 J / cm 2 , and 0 to 3 J / cm 2. more preferably cm 2.

<真空紫外線照射>
上記のようにして形成されたポリシラザンを含む塗膜をそのままケイ素含有前駆体層とすることができるが、得られた塗膜に対して真空紫外線を照射し、酸窒化ケイ素等への転化反応を行うことによりケイ素含有前駆体層としてもよい。
<Vacuum UV irradiation>
The coating film containing polysilazane formed as described above can be used as a silicon-containing precursor layer as it is. However, the obtained coating film is irradiated with vacuum ultraviolet rays to perform a conversion reaction to silicon oxynitride or the like. It is good also as a silicon-containing precursor layer by performing.

真空紫外線照射は、バッチ処理にも連続処理にも適合可能であり、使用する樹脂基材の形状によって適宜選定することができる。例えば、バッチ処理の場合には、紫外線発生源を具備した紫外線焼成炉で処理することができる。紫外線焼成炉自体は一般に知られており、例えば、アイグラフィクス株式会社製の紫外線焼成炉を使用することができる。また、対象が長尺フィルム状である場合には、これを搬送させながら上記のような紫外線発生源を具備した乾燥ゾーンで連続的に紫外線を照射することによりセラミックス化することができる。紫外線照射に要する時間は、使用する基材やケイ素含有層の組成、濃度にもよるが、一般に0.1秒〜10分であり、好ましくは0.5秒〜3分である。   The vacuum ultraviolet irradiation can be adapted to both batch processing and continuous processing, and can be appropriately selected depending on the shape of the resin substrate used. For example, in the case of batch processing, it can be processed in an ultraviolet baking furnace equipped with an ultraviolet ray generation source. The ultraviolet baking furnace itself is generally known. For example, an ultraviolet baking furnace manufactured by I-Graphics Co., Ltd. can be used. Further, when the object is a long film, it can be converted to ceramics by continuously irradiating ultraviolet rays in a drying zone equipped with the ultraviolet ray generation source as described above while being conveyed. The time required for ultraviolet irradiation is generally 0.1 seconds to 10 minutes, preferably 0.5 seconds to 3 minutes, although it depends on the composition and concentration of the substrate and silicon-containing layer to be used.

真空紫外線照射による改質は、ポリシラザン内の原子間結合力より大きい100〜200nmの光エネルギーを用い、好ましくは100〜180nmの波長の光エネルギーを用い、原子の結合を光量子プロセスと呼ばれる光子のみの作用により、直接切断しながら活性酸素やオゾンによる酸化反応を進行させることで、比較的低温(約200℃以下)で、酸窒化ケイ素を含む膜の形成を行う方法である。なお、エキシマ照射処理を行う際は、熱処理を併用することが好ましい。   The modification by vacuum ultraviolet irradiation uses a light energy of 100 to 200 nm, preferably a light energy of a wavelength of 100 to 180 nm, which is larger than the interatomic bonding force in the polysilazane, and bonds the atoms with only photons called photon processes. In this method, a film containing silicon oxynitride is formed at a relatively low temperature (about 200 ° C. or lower) by causing an oxidation reaction with active oxygen or ozone to proceed while cutting directly. In addition, when performing an excimer irradiation process, it is preferable to use heat processing together.

本発明においての真空紫外線源は、100〜180nmの波長の光を発生させるものであればよいが、好適には約172nmに最大放射を有するエキシマラジエータ(例えば、Xeエキシマランプ)、約185nmに輝線を有する低圧水銀蒸気ランプ、並びに230nm以下の波長成分を有する中圧および高圧水銀蒸気ランプ、および約222nmに最大放射を有するエキシマランプである。   The vacuum ultraviolet ray source in the present invention may be any source that generates light having a wavelength of 100 to 180 nm, but is preferably an excimer radiator (for example, Xe excimer lamp) having a maximum emission at about 172 nm, and an emission line at about 185 nm. Low pressure mercury vapor lamps with medium pressure and medium and high pressure mercury vapor lamps with wavelength components of 230 nm or less, and excimer lamps with maximum emission at about 222 nm.

このうち、Xeエキシマランプは、波長の短い172nmの紫外線を単一波長で放射することから、発光効率に優れている。この光は、酸素の吸収係数が大きいため、微量な酸素でラジカルな酸素原子種やオゾンを高濃度で発生することができる。   Among these, the Xe excimer lamp emits ultraviolet light having a short wavelength of 172 nm at a single wavelength, and thus has excellent luminous efficiency. Since this light has a large oxygen absorption coefficient, it can generate radical oxygen atom species and ozone at a high concentration with a very small amount of oxygen.

また、波長の短い172nmの光のエネルギーは、有機物の結合を解離させる能力が高いことが知られている。この活性酸素やオゾンと紫外線放射が持つ高いエネルギーによって、短時間で塗膜の改質を実現できる。   Moreover, it is known that the energy of light having a short wavelength of 172 nm has a high ability to dissociate organic bonds. The coating film can be modified in a short time by the high energy of the active oxygen, ozone and ultraviolet radiation.

エキシマランプは光の発生効率が高いため、低い電力の投入で点灯させることが可能である。また、光による温度上昇の要因となる波長の長い光は発せず、紫外線領域で、すなわち短い波長でエネルギーを照射するため、解射対象物の表面温度の上昇が抑えられる特徴を持っている。このため、熱の影響を受けやすいとされるPETなどのフレシキブルフィルム材料に適している。   Since the excimer lamp has high light generation efficiency, it can be turned on with low power. In addition, light having a long wavelength that causes a temperature increase due to light is not emitted, and energy is irradiated in the ultraviolet region, that is, in a short wavelength, so that the increase in the surface temperature of the target object is suppressed. For this reason, it is suitable for flexible film materials such as PET that are easily affected by heat.

真空紫外線照射時の反応には、酸素が必要であるが、真空紫外線は、酸素による吸収があるため紫外線照射工程での効率が低下しやすいことから、真空紫外線の照射は、可能な限り酸素濃度および水蒸気濃度の低い状態で行うことが好ましい。すなわち、真空紫外線
照射時の酸素濃度は、10〜20,000体積ppm(0.001〜2体積%)とすることが好ましく、50〜10,000体積ppm(0.005〜1体積%)とすることがより好ましい。また、転化プロセスの間の水蒸気濃度は、好ましくは1,000〜4,000体積ppmの範囲である。
Oxygen is required for the reaction at the time of vacuum ultraviolet irradiation, but since vacuum ultraviolet rays are absorbed by oxygen, the efficiency in the ultraviolet irradiation process tends to decrease. In addition, it is preferably performed in a state where the water vapor concentration is low. That is, the oxygen concentration at the time of vacuum ultraviolet irradiation is preferably 10 to 20,000 volume ppm (0.001 to 2 volume%), and preferably 50 to 10,000 volume ppm (0.005 to 1 volume%). More preferably. Also, the water vapor concentration during the conversion process is preferably in the range of 1,000 to 4,000 volume ppm.

真空紫外線照射時に用いられる、照射雰囲気を満たすガスとしては乾燥不活性ガスとすることが好ましく、特にコストの観点から乾燥窒素ガスにすることが好ましい。酸素濃度の調整は照射庫内へ導入する酸素ガス、不活性ガスの流量を計測し、流量比を変えることで調整可能である。   As a gas that satisfies the irradiation atmosphere used at the time of irradiation with vacuum ultraviolet rays, a dry inert gas is preferable, and a dry nitrogen gas is particularly preferable from the viewpoint of cost. The oxygen concentration can be adjusted by measuring the flow rate of oxygen gas and inert gas introduced into the irradiation chamber and changing the flow rate ratio.

真空紫外線照射工程において、塗膜が受ける塗膜面での該真空紫外線の照度は1mW/cm〜10W/cmであると好ましく、30mW/cm〜200mW/cmであることがより好ましく、50mW/cm〜160mW/cmであるとさらに好ましい。1mW/cm以上であれば、改質効率が向上し、10W/cm以下であれば、塗膜に生じ得るアブレーションや、基材へのダメージを低減することができる。 In vacuum ultraviolet irradiation step, preferably the intensity of the vacuum ultraviolet rays in the coated surface of the coating film is subjected is a 1mW / cm 2 ~10W / cm 2 , more preferably 30mW / cm 2 ~200mW / cm 2 and further preferably 50mW / cm 2 ~160mW / cm 2 . If it is 1 mW / cm 2 or more, the reforming efficiency is improved, and if it is 10 W / cm 2 or less, ablation that can occur in the coating film and damage to the substrate can be reduced.

改質する場合の塗膜の表面における真空紫外線の照射エネルギー量(照射量)は、0.1〜10J/cmであることが好ましく、0.1〜7J/cmであることがより好ましい。この範囲であれば、過剰改質によるクラックの発生や、樹脂基材の熱変形を抑制することができ、また生産性が向上する。 Irradiation energy amount of the VUV at the surface of the coating film in the case of reforming (dose) is preferably 0.1~10J / cm 2, more preferably 0.1~7J / cm 2 . If it is this range, generation | occurrence | production of the crack by excessive modification | reformation and the thermal deformation of a resin base material can be suppressed, and productivity will improve.

用いられる真空紫外線は、CO、COおよびCHの少なくとも一種を含むガスで形成されたプラズマにより発生させてもよい。さらに、CO、COおよびCHの少なくとも一種を含むガス(以下、炭素含有ガスとも称する)は、炭素含有ガスを単独で使用してもよいが、希ガスまたはHを主ガスとして、炭素含有ガスを少量添加することが好ましい。プラズマの生成方式としては容量結合プラズマなどが挙げられる。 The vacuum ultraviolet ray used may be generated by plasma formed of a gas containing at least one of CO, CO 2 and CH 4 . Further, as the gas containing at least one of CO, CO 2 and CH 4 (hereinafter also referred to as carbon-containing gas), the carbon-containing gas may be used alone, but carbon containing rare gas or H 2 as the main gas. It is preferable to add a small amount of the contained gas. Examples of plasma generation methods include capacitively coupled plasma.

真空紫外線照射工程においては、熱処理を併用することが好ましい。加熱処理としては、例えば、ヒートブロック等の発熱体に基板を接触させ熱伝導により塗膜を加熱する方法、抵抗線等による外部ヒーターにより雰囲気を加熱する方法、IRヒーターの様な赤外領域の光を用いた方法等が挙げられるが特に限定はされない。加熱温度としては、50℃〜250℃の範囲に適宜調整することが好ましい。   In the vacuum ultraviolet irradiation process, it is preferable to use heat treatment in combination. As the heat treatment, for example, a method of heating a coating film by contacting a substrate with a heating element such as a heat block, a method of heating an atmosphere by an external heater such as a resistance wire, an infrared region such as an IR heater, etc. Although the method using light etc. are mentioned, it does not specifically limit. As heating temperature, it is preferable to adjust suitably in the range of 50 to 250 degreeC.

[領域(A)]
領域(A)は式(1)を満たす領域である。領域(A)においては、SiとMとの共酸化窒化物層が形成されており、このSiとMとの共酸化窒化物層が、高い湿熱耐性を発現すると考えられる。さらに、領域(A)はさらなる酸化の余地がある領域であり、酸素侵入に伴うケイ素含有層の劣化が抑制され、高温高湿条件下での耐久性がより向上すると考えられる。
[Area (A)]
The region (A) is a region that satisfies the formula (1). In the region (A), a co-oxynitride layer of Si and M is formed, and this co-oxynitride layer of Si and M is considered to exhibit high wet heat resistance. Further, the region (A) is a region where there is room for further oxidation, and it is considered that the deterioration of the silicon-containing layer accompanying oxygen intrusion is suppressed, and the durability under high temperature and high humidity conditions is further improved.

領域(A)のケイ素含有層における存在位置は特に限定されるものではないが、ケイ素含有層の基材と相対する表層に存在することが好ましい。かような位置に領域(A)が存在することで、表層からの酸素侵入に伴うケイ素含有層の劣化がより抑制され、高温高湿条件下での耐久性がより向上する。   The location of the region (A) in the silicon-containing layer is not particularly limited, but it is preferably present in the surface layer facing the substrate of the silicon-containing layer. The presence of the region (A) at such a position further suppresses deterioration of the silicon-containing layer accompanying oxygen intrusion from the surface layer, and further improves durability under high temperature and high humidity conditions.

式(4+Σax)−(3y+2z)において、Mは、遷移金属であり、aは、遷移金属Mの化学量論的な価数であり、xはケイ素原子に対する遷移金属Mの存在原子比であり、yはケイ素原子に対する窒素の存在原子比であり、zはケイ素原子に対する酸素の存在原子比である。xは、0<xであり、0<x<10であることが好ましい。yは、0≦yであり、0≦y<10であることが好ましい。zは、0<zであり、0<z<100である
ことが好ましい。
In the formula (4 + Σax) − (3y + 2z), M is a transition metal, a is the stoichiometric valence of the transition metal M, x is the existing atomic ratio of the transition metal M to the silicon atom, y is the existing atomic ratio of nitrogen to silicon atoms, and z is the existing atomic ratio of oxygen to silicon atoms. x is 0 <x, and preferably 0 <x <10. y is 0 ≦ y, and preferably 0 ≦ y <10. z is 0 <z, and preferably 0 <z <100.

式中、Σaxは、各遷移金属の化学量論的な最大価数とケイ素原子1に対する各遷移金属の原子比との積の和を意味し、例えば、価数5のニオブがケイ素原子に対する原子比x1、価数4のチタンがケイ素原子に対する原子比x2で領域(A)内に存在する場合には、Σax=5×x1+4×x2となる。遷移金属が領域(A)内に1種のみ存在する場合には、式(1)の左辺は(4+ax)−(3y+2z)となる。   In the formula, Σax means the sum of products of the stoichiometric maximum valence of each transition metal and the atomic ratio of each transition metal to silicon atom 1, for example, niobium having a valence of 5 is an atom with respect to a silicon atom. When titanium having a ratio x1 and a valence of 4 is present in the region (A) at an atomic ratio x2 with respect to silicon atoms, Σax = 5 × x1 + 4 × x2. When only one kind of transition metal exists in the region (A), the left side of the formula (1) is (4 + ax) − (3y + 2z).

さらに、領域(A)内に、(4+Σax)−(3y+2z)>1である領域(B)を有することが好ましい。かような領域(B)を有することで、高温高湿条件下での耐久性に一層優れるため、好ましい。領域(A)内に、(4+Σax)−(3y+2z)>2である領域を有することが好ましく、(4+Σax)−(3y+2z)>3である領域を有することがさらに好ましい。   Furthermore, it is preferable to have a region (B) where (4 + Σax) − (3y + 2z)> 1 in the region (A). It is preferable to have such a region (B) because it is further excellent in durability under high temperature and high humidity conditions. The region (A) preferably has a region where (4 + Σax) − (3y + 2z)> 2 and more preferably has a region where (4 + Σax) − (3y + 2z)> 3.

なお、領域(A)における(4+Σax)−(3y+2z)の値の最大値は、フィルム着色の観点から7以下とすることが好ましい。   The maximum value of (4 + Σax) − (3y + 2z) in the region (A) is preferably 7 or less from the viewpoint of film coloring.

(4+Σax)−(3y+2z)の値の制御は、例えば、遷移金属化合物を含む層の形成をイオンプレーティング法で行う場合(下記方法(1))を例に挙げると、基材の加熱温度を制御する、基材へのバイアス電圧を制御する、反応室内の圧力を制御することにより、(4+Σax)−(3y+2z)の値を制御することができる。基材の加熱温度を上げる、基材へのバイアス電圧を上げる、反応室内の圧力を低くすることによって、(4+Σax)−(3y+2z)の値を大きくする方向にすることができる。   Control of the value of (4 + Σax) − (3y + 2z) is, for example, when the layer containing the transition metal compound is formed by an ion plating method (the following method (1)) as an example. The value of (4 + Σax) − (3y + 2z) can be controlled by controlling the pressure in the reaction chamber, controlling the bias voltage to the substrate. By increasing the heating temperature of the substrate, increasing the bias voltage to the substrate, and decreasing the pressure in the reaction chamber, the value of (4 + Σax) − (3y + 2z) can be increased.

領域(A)に含まれる遷移金属Mの遷移金属とは、第3族元素から第12族元素を指し、遷移金属としては、Sc、Ti、V、Cr、Mn、Fe、Co、Ni、Cu、Zn、Y、Zr、Nb、Mo、Tc、Ru、Pd、Ag、La、Ce、Pr、Nd、Pm、Sm、Eu、Gd、Tb、Dy、Ho、Er、Tm、Yb、Lu、Hf、Ta、W、Re、Os、Ir、Pt、およびAuなどが挙げられる。   The transition metal M included in the region (A) refers to a Group 3 element to a Group 12 element, and examples of the transition metal include Sc, Ti, V, Cr, Mn, Fe, Co, Ni, and Cu. Zn, Y, Zr, Nb, Mo, Tc, Ru, Pd, Ag, La, Ce, Pr, Nd, Pm, Sm, Eu, Gd, Tb, Dy, Ho, Er, Tm, Yb, Lu, Hf , Ta, W, Re, Os, Ir, Pt, and Au.

領域(A)に含まれる遷移金属Mは、ケイ素よりも酸化還元電位が低い金属であることが好ましい。ケイ素よりも酸化還元電位の低い遷移金属を含むことで、良好なバリア性が得られる。ケイ素よりも酸化還元電位が低い遷移金属の具体例としては、例えば、ニオブ、タンタル、バリウム、ジルコニウム、チタン、ハフニウム、イットリウム、ランタン、セリウム等が挙げられる。これら金属は、単独でもまたは2種以上混合して用いてもよい。これらの中でも、特に第5族元素であるニオブ、タンタル、バナジウムがケイ素含有層の酸化抑制効果が高いため、好ましく用いることができ、ニオブがより好ましく用いることができる。さらに、光学特性の観点から、遷移金属化合物中の遷移金属は、透明性が良好な化合物が得られるニオブ、タンタルが特に好ましい。   The transition metal M contained in the region (A) is preferably a metal having a lower redox potential than silicon. By including a transition metal having a lower oxidation-reduction potential than silicon, good barrier properties can be obtained. Specific examples of the transition metal having a lower oxidation-reduction potential than silicon include niobium, tantalum, barium, zirconium, titanium, hafnium, yttrium, lanthanum, cerium, and the like. These metals may be used alone or in combination of two or more. Among these, niobium, tantalum, and vanadium, which are Group 5 elements, can be preferably used because they have a high effect of suppressing oxidation of the silicon-containing layer, and niobium can be more preferably used. Furthermore, from the viewpoint of optical properties, the transition metal in the transition metal compound is particularly preferably niobium or tantalum from which a compound with good transparency can be obtained.

領域(A)の厚さは、ケイ素含有層への酸素侵入を抑制する観点からは2nm以上であることが好ましく、薄膜化の観点からは20nm以下であることが好ましい。より好ましくは、領域(A)の厚さは、4〜20nmであり、さらに好ましくは10〜16nmである。なお、領域(A)の厚さは、下記に示すXPS分析において、SiO換算で深さ方向2.0nmごとのデプスプロファイルを得ているため、2.0nmの整数倍の厚さとなる(領域(A)の条件を満たすプロット数を測定し、プロットが2点の場合は領域(A)の膜厚2nm、3点の場合は4nmとする)。 The thickness of the region (A) is preferably 2 nm or more from the viewpoint of suppressing oxygen intrusion into the silicon-containing layer, and preferably 20 nm or less from the viewpoint of thinning. More preferably, the thickness of area | region (A) is 4-20 nm, More preferably, it is 10-16 nm. Note that the thickness of the region (A) is an integral multiple of 2.0 nm because the depth profile is obtained every 2.0 nm in the depth direction in terms of SiO 2 in the XPS analysis shown below (region) The number of plots satisfying the condition (A) is measured. When the number of plots is two, the film thickness of the region (A) is 2 nm, and when the number is three, the number is 4 nm.

領域(A)は、XPS分析により、厚さ方向の組成分布プロファイルを測定し、(4+Σax)−(3y+2z)の値を求めて、領域(A)を有するかどうか判定する。XPS分析条件は下記のとおりである。   In the region (A), the composition distribution profile in the thickness direction is measured by XPS analysis, and the value of (4 + Σax) − (3y + 2z) is obtained to determine whether the region (A) has the region (A). XPS analysis conditions are as follows.

《XPS分析条件》
・装置:アルバックファイ製QUANTERASXM
・X線源:単色化Al−Kα
・スパッタイオン:Ar(2keV)
・デプスプロファイル:SiO換算で2.0nm相当のスパッタ後、測定を繰り返し、SiO換算深さ方向2.0nmごとのデプスプロファイルを得る
・定量:バックグラウンドをShirley法で求め、得られたピーク面積から相対感度係数法を用いて定量する。データ処理は、アルバックファイ社製のMultiPakを用いる。
<< XPS analysis conditions >>
・ Equipment: ULVAC-PHI QUANTERASXM
・ X-ray source: Monochromatic Al-Kα
・ Sputtering ion: Ar (2 keV)
Depth profile: After sputtering equivalent to 2.0 nm in terms of SiO 2 , measurement is repeated to obtain a depth profile for every 2.0 nm in the depth direction of SiO 2 Quantification: The peak obtained by obtaining the background by the Shirley method The area is quantified using the relative sensitivity coefficient method. Data processing uses MultiPak manufactured by ULVAC-PHI.

主要な金属の標準酸化還元電位、化学量論的な最大価数、および化学量論的酸化物を下表に示す。   The standard redox potential, the stoichiometric maximum valence, and the stoichiometric oxide of the major metals are shown in the table below.

領域(A)は、イオン注入法またはイオンプレーティング法により形成される。具体的にはケイ素含有前駆体層に対してイオンプレーティング法により遷移金属化合物を含む層を形成する方法(方法(1))またはケイ素含有前駆体層に対してイオン注入法により遷移金属イオンを注入する方法(方法(2))である。これらの方法によれば、領域(A)の厚さを厚くすることができ、高温高湿条件下での耐久性が著しく向上する。   The region (A) is formed by an ion implantation method or an ion plating method. Specifically, a method of forming a layer containing a transition metal compound by an ion plating method on the silicon-containing precursor layer (method (1)) or a transition metal ion by an ion implantation method on the silicon-containing precursor layer. This is a method of injection (method (2)). According to these methods, the thickness of the region (A) can be increased, and the durability under high temperature and high humidity conditions is remarkably improved.

方法(1)および(2)においては、ケイ素含有層上に遷移金属化合物を含む層(以下、単に遷移金属化合物層とも称する)が形成されることが好ましい(図1の形態)。ここで、遷移金属化合物としては、特に限定されないが、例えば、遷移金属の酸化物、窒化物、炭化物、酸窒化物、または酸炭化物が挙げられる。中でもケイ素含有層の酸化をより効果的に抑制するという観点からは、遷移金属化合物が遷移金属酸化物であることが好ましい。遷移金属化合物は1種単独であっても2種以上併用してもよい。   In the methods (1) and (2), it is preferable that a layer containing a transition metal compound (hereinafter also simply referred to as a transition metal compound layer) is formed on the silicon-containing layer (the form of FIG. 1). Here, the transition metal compound is not particularly limited, and examples thereof include transition metal oxides, nitrides, carbides, oxynitrides, and oxycarbides. Among these, from the viewpoint of more effectively suppressing the oxidation of the silicon-containing layer, the transition metal compound is preferably a transition metal oxide. The transition metal compounds may be used alone or in combination of two or more.

遷移金属化合物層中における遷移金属化合物の含有量は、本発明の効果を奏する限り特に限定されないが、遷移金属化合物の含有量が、遷移金属化合物層の全質量に対して50質量%以上であることが好ましく、80質量%以上であることがより好ましく、95質量%以上であることがさらに好ましく、98質量%以上であることが特に好ましく、100質量%である(すなわち、遷移金属化合物層は遷移金属化合物からなる)ことが最も好ましい。   The content of the transition metal compound in the transition metal compound layer is not particularly limited as long as the effects of the present invention are exhibited, but the content of the transition metal compound is 50% by mass or more based on the total mass of the transition metal compound layer. It is preferably 80% by mass or more, more preferably 95% by mass or more, particularly preferably 98% by mass or more, and 100% by mass (that is, the transition metal compound layer is Most preferably, it comprises a transition metal compound.

遷移金属化合物層は、単層でもよいし2層以上の積層構造であってもよい。遷移金属化合物層が2層以上の積層構造である場合、遷移金属化合物層に含まれる遷移金属化合物は同じものであってもよいし異なるものであってもよい。   The transition metal compound layer may be a single layer or a laminated structure of two or more layers. When the transition metal compound layer has a laminated structure of two or more layers, the transition metal compounds contained in the transition metal compound layer may be the same or different.

遷移金属化合物層の厚さ(2層以上の積層構造である場合はその総厚)は、バリア性の面内均一性の観点から、1〜200nmであることが好ましく、2〜100nmであることがより好ましく、3〜50nmであることがさらに好ましい。   The thickness of the transition metal compound layer (the total thickness in the case of a laminated structure of two or more layers) is preferably 1 to 200 nm, and preferably 2 to 100 nm, from the viewpoint of in-plane uniformity of the barrier property. Is more preferable, and it is further more preferable that it is 3-50 nm.

方法(1)におけるイオンプレーティング法とは、蒸気化した元素を電子ビームやアーク放電によってイオン化し、電場により加速して数evから数10evの高エネルギー粒子として基板に成膜する方法である。イオンプレーティング法を用いることにより、領域(A)の膜厚を厚くすることができ、高温高湿条件下での耐久性が向上するため好ましい。   The ion plating method in the method (1) is a method in which a vaporized element is ionized by an electron beam or arc discharge and accelerated by an electric field to form a film on a substrate as high energy particles of several ev to several tens ev. By using an ion plating method, the thickness of the region (A) can be increased, and durability under high temperature and high humidity conditions is improved, which is preferable.

以下、イオンプレーティング法について説明する。   Hereinafter, the ion plating method will be described.

イオンプレーティング法としては、多陰極法、高周波法、高周波加熱法、補助電極法、活性化反応蒸着法、ホローカソード法(HCD)、アークプラズマ法、クラスターイオンビーム法などが挙げられる。イオン化率が高く、成膜速度が速いことから、ホローカソード法を用いることが好ましい。   Examples of the ion plating method include a multi-cathode method, a high-frequency method, a high-frequency heating method, an auxiliary electrode method, an activated reaction vapor deposition method, a hollow cathode method (HCD), an arc plasma method, and a cluster ion beam method. The hollow cathode method is preferably used because of its high ionization rate and high film formation rate.

ホローカソード法は、ホローカソード(中空陰極)電子銃で大電流の電子ビームを発生させ、蒸着源の蒸発と、蒸発物質のイオン化を電子ビームにより同時に行う方法である。   The hollow cathode method is a method in which a high current electron beam is generated by a hollow cathode (hollow cathode) electron gun, and evaporation of an evaporation source and ionization of an evaporated substance are simultaneously performed by the electron beam.

図3にホローカソード型イオンプレーティング装置の概念図を示す。図3のイオンプレーティング装置20は、真空チャンバ21、ホローカソード(中空陰極)電子銃22、陽極23、陽極内に配設された永久磁石24、ヒーター26、および真空排気系29を有する。成膜時に樹脂基材上にケイ素含有前駆体層が形成された積層体25を設置する。   FIG. 3 shows a conceptual diagram of a hollow cathode ion plating apparatus. The ion plating apparatus 20 of FIG. 3 includes a vacuum chamber 21, a hollow cathode (hollow cathode) electron gun 22, an anode 23, a permanent magnet 24 disposed in the anode, a heater 26, and a vacuum exhaust system 29. The laminated body 25 in which the silicon-containing precursor layer is formed on the resin base material is installed at the time of film formation.

ホローカソード型イオンプレーティング装置20を用いて、樹脂基材上に形成されたケイ素含有前駆体層に対して、遷移金属化合物を成膜することにより、領域(A)を形成することができる。具体的には、陽極23に蒸発源27を設置し、真空チャンバ21内の圧力を減圧する。この際、真空チャンバ内は、1×10-4Torr以下にすることが好ましい。この状態で、アルゴンガス(Ar)等のプラズマソースガスをホローカソード(中空陰極)電子銃22に導入する。プラズマソースガスを導入しながら通電することにより、陰極内部のガス分子は高周波電場によりイオン化され、ホローカソード(中空陰極)電子銃22で電子ビームが発生する。発生した電子ビームは補助コイル(図示せず)により形成される磁界によって真空チャンバ21内に引き出され、陽極23下方の永久磁石24が作る磁界によって蒸発源27に収束し、この蒸発源27を加熱する。その結果、加熱された部分の蒸発源27は蒸発し、蒸発分子は陽極23の近傍に存在する高密度のプラズマによりイオン化される。イオン化された蒸発物質は、RF(radio frequency、高周波)電源28によりバイアス電圧が印加された積層体25に衝突して、領域(A
)および遷移金属化合物層が形成される。
The region (A) can be formed by depositing a transition metal compound on the silicon-containing precursor layer formed on the resin substrate using the hollow cathode ion plating apparatus 20. Specifically, the evaporation source 27 is installed on the anode 23 to reduce the pressure in the vacuum chamber 21. At this time, the inside of the vacuum chamber is preferably set to 1 × 10 −4 Torr or less. In this state, a plasma source gas such as argon gas (Ar) is introduced into the hollow cathode (hollow cathode) electron gun 22. When energized while introducing the plasma source gas, gas molecules inside the cathode are ionized by a high-frequency electric field, and an electron beam is generated by a hollow cathode (hollow cathode) electron gun 22. The generated electron beam is drawn into the vacuum chamber 21 by a magnetic field formed by an auxiliary coil (not shown), converges on the evaporation source 27 by a magnetic field created by the permanent magnet 24 below the anode 23, and heats the evaporation source 27. To do. As a result, the heated portion of the evaporation source 27 evaporates, and the evaporated molecules are ionized by the high-density plasma existing in the vicinity of the anode 23. The ionized vaporized substance collides with the stacked body 25 to which a bias voltage is applied by an RF (radio frequency, high frequency) power supply 28, and the region (A
) And a transition metal compound layer.

注入するイオンを生成する原料(蒸発源)としては、酸化ニオブ、酸化ケイ素、酸化チタンなどの遷移金属酸化物;が挙げられる。   Examples of the raw material (evaporation source) that generates ions to be implanted include transition metal oxides such as niobium oxide, silicon oxide, and titanium oxide.

また、反応性のガス(酸素、窒素など)をチャンバ内に導入して、遷移金属化合物の薄膜を形成させてもよい。   Alternatively, a reactive gas (oxygen, nitrogen, or the like) may be introduced into the chamber to form a transition metal compound thin film.

成膜前に、ケイ素前駆体層が形成された積層体を加熱処理することが好ましい。加熱方法としては特に限定されるものではないが、電気抵抗加熱によるオーブン加熱、真空式オーブン加熱、温水を利用した加熱、赤外線ヒータによる加熱、超音波振動による加熱、IRヒータによる輻射加熱、フィルムロール軸や走行工程中のジグを電気加熱してフィルムに直接接触させて加熱する方法、高周波加熱等による加熱等が挙げられる。加熱時の基材温度は20〜120℃であることが好ましい。   Prior to film formation, it is preferable to heat-treat the laminate on which the silicon precursor layer is formed. The heating method is not particularly limited, but oven heating by electric resistance heating, vacuum oven heating, heating using hot water, heating by infrared heater, heating by ultrasonic vibration, radiation heating by IR heater, film roll Examples include a method of heating a shaft or a jig in a running process by electrically heating the jig directly in contact with the film, heating by high frequency heating, or the like. The substrate temperature during heating is preferably 20 to 120 ° C.

成膜時のチャンバ内の圧力は、10−4〜10−2Torrであることが好ましい。成膜時のチャンバ内の圧力がこのような範囲にあるときに、簡便にかつ効率よく均一にイオン注入することができる。 The pressure in the chamber at the time of film formation is preferably 10 −4 to 10 −2 Torr. When the pressure in the chamber at the time of film formation is in such a range, ion implantation can be performed easily and efficiently uniformly.

成膜時の積層体25に印加する電力は、領域(A)が容易に形成できることから、200〜2000Wであることが好ましく、500〜1500Wであることがより好ましい。   The power applied to the laminate 25 during film formation is preferably 200 to 2000 W, more preferably 500 to 1500 W, because the region (A) can be easily formed.

ケイ素含有前駆体層を用いて、イオンプレーティング法により領域(A)を形成する場合には、化学量論的な酸化物(例えば、遷移金属がNbの場合Nb)がポリシラザン由来層に形成されるようなイオンプレーティング条件で成膜を行うことが好ましい。 When the region (A) is formed by the ion plating method using the silicon-containing precursor layer, the stoichiometric oxide (for example, Nb 2 O 5 when the transition metal is Nb) is a polysilazane-derived layer. It is preferable to perform film formation under ion plating conditions such as those described above.

次いで、方法(2)のイオン注入法について説明する。イオン注入法とは、プラズマ中に対象物を配置して高電圧パルスを印加することにより、プラズマ中のイオンを対象物中に吸引加速する方法である。   Next, the ion implantation method (2) will be described. The ion implantation method is a method in which an object is placed in plasma and a high voltage pulse is applied to suck and accelerate ions in the plasma into the object.

注入するイオンを生成する原料としては、Arなどが挙げられる。   Examples of the raw material for generating the ions to be implanted include Ar.

なかでも、プラズマイオン注入法としては、(A)外部電界を用いて発生させたプラズマ中に存在するイオンを、樹脂基材上にケイ素含有前駆体層が形成された積層体に注入する方法、または(B)外部電界を用いることなく、樹脂基材上にケイ素含有前駆体層が形成された積層体に印加する負の高電圧パルスによる電界のみで発生させたプラズマ中に存在するイオンを、樹脂基材上にケイ素含有前駆体層が形成された積層体に注入する方法が好ましい。   Among them, as the plasma ion implantation method, (A) a method of injecting ions present in plasma generated using an external electric field into a laminate in which a silicon-containing precursor layer is formed on a resin substrate, Or (B) without using an external electric field, ions existing in the plasma generated only by the electric field by the negative high voltage pulse applied to the laminate in which the silicon-containing precursor layer is formed on the resin substrate, A method of injecting into a laminate in which a silicon-containing precursor layer is formed on a resin substrate is preferable.

(A)の方法においては、イオン注入する際の圧力(プラズマイオン注入時の圧力)を1Pa以下とすることが好ましく、0.01〜1Paとすることがより好ましい。プラズマイオン注入時の圧力がこのような範囲にあるときに、簡便にかつ効率よく均一にイオン注入することができる。   In the method (A), the pressure during ion implantation (pressure during plasma ion implantation) is preferably 1 Pa or less, and more preferably 0.01 to 1 Pa. When the pressure at the time of plasma ion implantation is in such a range, ion implantation can be performed easily and efficiently uniformly.

(B)の方法は、減圧度を高くする必要がなく、処理操作が簡便であり、処理時間も大幅に短縮することができる。また、塗膜層全体にわたって均一に処理することができ、負の高電圧パルス印加時にプラズマ中のイオンを高エネルギーで層の表面部に連続的に注入することができる。さらに、radio frequency(高周波、以下、「RF」と略す。)や、マイクロ波等の高周波電力源等の特別の他の手段を要することなく、層に負の高電圧パルスを印加するだけで、層の表面部にイオン注入層を均一に形成することが
できる。
In the method (B), it is not necessary to increase the degree of reduced pressure, the processing operation is simple, and the processing time can be greatly shortened. Moreover, it can process uniformly over the whole coating-film layer, and the ion in plasma can be continuously inject | poured into the surface part of a layer with high energy at the time of a negative high voltage pulse application. Furthermore, without applying special other means such as radio frequency (hereinafter abbreviated as “RF”) or a high-frequency power source such as a microwave, just applying a negative high voltage pulse to the layer, An ion implantation layer can be uniformly formed on the surface portion of the layer.

(A)および(B)のいずれの方法においても、負の高電圧パルスを印加するとき、すなわちイオン注入するときのパルス幅は、1〜15μsecであるのが好ましい。パルス幅がこのような範囲にあるときに、透明で均一なイオン注入層をより簡便にかつ効率よく形成することができる。   In both methods (A) and (B), the pulse width when applying a negative high voltage pulse, that is, when implanting ions, is preferably 1 to 15 μsec. When the pulse width is in such a range, a transparent and uniform ion implantation layer can be formed more easily and efficiently.

また、プラズマを発生させるときの印加電圧は、好ましくは−1kV〜−50kV、より好ましくは−1kV〜−30kV、特に好ましくは −5kV〜−20kVである。印加電圧が−1kVより大きい値でイオン注入を行うと、イオン注入量(ドーズ量)が不十分となり、所望の性能が得られない。 一方、−50kVより小さい値でイオン注入を行うと、イオン注入時にフィルムが帯電し、またフィルムへの着色等の不具合が生じ、好ましくない。   The applied voltage when generating plasma is preferably -1 kV to -50 kV, more preferably -1 kV to -30 kV, and particularly preferably -5 kV to -20 kV. When ion implantation is performed with an applied voltage greater than −1 kV, the ion implantation amount (dose amount) becomes insufficient, and desired performance cannot be obtained. On the other hand, if ion implantation is performed at a value smaller than −50 kV, the film is charged at the time of ion implantation, and defects such as coloring of the film are not preferable.

塗膜層にプラズマ中のイオンを注入する際には、プラズマイオン注入装置を用いる。プラズマイオン注入装置としては、具体的には、(a)樹脂基材上にケイ素含有前駆体層が形成された積層体(以下、「イオン注入する層」ということがある。)に負の高電圧パルスを印加するフィードスルーに高周波電力を重畳してイオン注入する層の周囲を均等にプラズマで囲み、プラズマ中のイオンを誘引、注入、衝突、堆積させる装置(特開2001−26887号公報)、(b)チャンバ内にアンテナを設け、高周波電力を与えてプラズマを発生させてイオン注入する層周囲にプラズマが到達後、イオン注入する層に正と負のパルスを交互に印加することで、正のパルスでプラズマ中の電子を誘引衝突させてイオン注入する層を加熱し、パルス定数を制御して温度制御を行いつつ、負のパルスを印加してプラズマ中のイオンを誘引、注入させる装置(特開2001−156013号公報)、(c)マイクロ波等の高周波電力源等の外部電界を用いてプラズマを発生させ、高電圧パルスを印加してプラズマ中のイオンを誘引、注入させるプラズマイオン注入装置、(d)外部電界を用いることなく高電圧パルスの印加により発生する電界のみで発生するプラズマ中のイオンを注入するプラズマイオン注入装置等が挙げられる。   When ions in plasma are implanted into the coating layer, a plasma ion implantation apparatus is used. As the plasma ion implantation apparatus, specifically, (a) a laminate in which a silicon-containing precursor layer is formed on a resin base material (hereinafter, also referred to as “layer to be ion-implanted”) has a negative high value. A device that uniformly surrounds the periphery of a layer to be ion-implanted by superimposing high-frequency power on a feedthrough to which a voltage pulse is applied, and attracts, implants, collides, and deposits ions in the plasma (Japanese Patent Laid-Open No. 2001-26887) (B) By providing an antenna in the chamber, generating a plasma by applying high-frequency power to reach the periphery of the layer to be ion-implanted, and then applying positive and negative pulses alternately to the layer to be ion-implanted, The layer to be ion-implanted is heated by attracting and colliding electrons in the plasma with a positive pulse, and the negative constant is applied to attract ions in the plasma while controlling the temperature by controlling the pulse constant. Injecting device (Japanese Patent Laid-Open No. 2001-156013), (c) Plasma is generated using an external electric field such as a high frequency power source such as a microwave, and a high voltage pulse is applied to attract and inject ions in the plasma And (d) a plasma ion implantation apparatus that implants ions in plasma generated only by an electric field generated by applying a high voltage pulse without using an external electric field.

これらの中でも、処理操作が簡便であり、処理時間も大幅に短縮でき、連続使用に適していることから、(c)または(d)のプラズマイオン注入装置を用いるのが好ましい。   Among these, it is preferable to use the plasma ion implantation apparatus (c) or (d) because the processing operation is simple, the processing time can be greatly shortened, and it is suitable for continuous use.

[樹脂基材]
本発明に係る樹脂基材としては、具体的には、ポリエステル樹脂、メタクリル樹脂、メタクリル酸−マレイン酸共重合体、ポリスチレン樹脂、透明フッ素樹脂、ポリイミド、フッ素化ポリイミド樹脂、ポリアミド樹脂、ポリアミドイミド樹脂、ポリエーテルイミド樹脂、セルロースアシレート樹脂、ポリウレタン樹脂、ポリエーテルエーテルケトン樹脂、ポリカーボネート樹脂、脂環式ポリオレフィン樹脂、ポリアリレート樹脂、ポリエーテルスルホン樹脂、ポリスルホン樹脂、シクロオレフィンコポリマー、フルオレン環変性ポリカーボネート樹脂、脂環変性ポリカーボネート樹脂、フルオレン環変性ポリエステル樹脂、アクリロイル化合物などの熱可塑性樹脂を含む基材が挙げられる。該樹脂基材は、単独でもまたは2種以上組み合わせても用いることができる。
[Resin substrate]
Specifically, as the resin base material according to the present invention, polyester resin, methacrylic resin, methacrylic acid-maleic acid copolymer, polystyrene resin, transparent fluororesin, polyimide, fluorinated polyimide resin, polyamide resin, polyamideimide resin , Polyetherimide resin, cellulose acylate resin, polyurethane resin, polyether ether ketone resin, polycarbonate resin, alicyclic polyolefin resin, polyarylate resin, polyether sulfone resin, polysulfone resin, cycloolefin copolymer, fluorene ring modified polycarbonate resin , A base material containing a thermoplastic resin such as an alicyclic modified polycarbonate resin, a fluorene ring modified polyester resin, or an acryloyl compound. These resin substrates can be used alone or in combination of two or more.

樹脂基材は耐熱性を有する素材からなることが好ましい。具体的には、線膨張係数が15ppm/K以上100ppm/K以下で、かつガラス転移温度(Tg)が100℃以上300℃以下の樹脂基材が使用される。該基材は、電子部品用途、ディスプレイ用積層フィルムとしての必要条件を満たしている。即ち、これらの用途に本発明に係るガスバリア性フィルムを用いる場合、ガスバリア性フィルムは、150℃以上の工程に曝されることがある。この場合、ガスバリア性フィルムにおける基材の線膨張係数が100ppm/Kを超えると、ガスバリア性フィルムを前記のような温度の工程に流す際に基板寸法が安定
せず、熱膨張および収縮に伴い、遮断性性能が劣化する不都合や、あるいは、熱工程に耐えられないという不具合が生じやすくなる。15ppm/K未満では、フィルムがガラスのように割れてしまいフレキシビリティが劣化する場合がある。
The resin substrate is preferably made of a material having heat resistance. Specifically, a resin base material having a linear expansion coefficient of 15 ppm / K or more and 100 ppm / K or less and a glass transition temperature (Tg) of 100 ° C. or more and 300 ° C. or less is used. The base material satisfies the requirements for use as a laminated film for electronic parts and displays. That is, when the gas barrier film according to the present invention is used for these applications, the gas barrier film may be exposed to a process at 150 ° C. or higher. In this case, when the coefficient of linear expansion of the base material in the gas barrier film exceeds 100 ppm / K, the substrate dimensions are not stable when the gas barrier film is passed through the temperature process as described above, and thermal expansion and contraction occur. Inconvenience that the shut-off performance deteriorates or a problem that it cannot withstand the heat process is likely to occur. If it is less than 15 ppm / K, the film may break like glass and the flexibility may deteriorate.

基材のTgや線膨張係数は、添加剤などによって調整することができる。基材として用いることができる熱可塑性樹脂のより好ましい具体例としては、例えば、ポリエチレンテレフタレート(PET:70℃)、ポリエチレンナフタレート(PEN:120℃)、ポリカーボネート(PC:140℃)、脂環式ポリオレフィン(例えば日本ゼオン株式会社製、ゼオノア(登録商標)1600:160℃)、ポリアリレート(PAr:210℃)、ポリエーテルスルホン(PES:220℃)、ポリスルホン(PSF:190℃)、シクロオレフィンコポリマー(COC:特開2001−150584号公報に記載の化合物:162℃)、ポリイミド(例えば三菱ガス化学株式会社製、ネオプリム(登録商標):260℃)、フルオレン環変性ポリカーボネート(BCF−PC:特開2000−227603号公報に記載の化合物:225℃)、脂環変性ポリカーボネート(IP−PC:特開2000−227603号公報に記載の化合物:205℃)、アクリロイル化合物(特開2002−80616号公報に記載の化合物:300℃以上)等が挙げられる(括弧内はTgを示す)。   The Tg and the linear expansion coefficient of the substrate can be adjusted with an additive or the like. More preferable specific examples of the thermoplastic resin that can be used as the substrate include, for example, polyethylene terephthalate (PET: 70 ° C.), polyethylene naphthalate (PEN: 120 ° C.), polycarbonate (PC: 140 ° C.), and alicyclic. Polyolefin (for example, ZEONOR (registered trademark) 1600: 160 ° C, manufactured by Nippon Zeon Co., Ltd.), polyarylate (PAr: 210 ° C), polyethersulfone (PES: 220 ° C), polysulfone (PSF: 190 ° C), cycloolefin copolymer (COC: Compound described in JP-A No. 2001-150584: 162 ° C.), polyimide (for example, Neoprim (registered trademark): 260 ° C. manufactured by Mitsubishi Gas Chemical Co., Ltd.), fluorene ring-modified polycarbonate (BCF-PC: JP In 2000-227603 Listed compound: 225 ° C.), alicyclic modified polycarbonate (IP-PC: compound described in JP 2000-227603 A: 205 ° C.), acryloyl compound (compound described in JP 2002-80616 A: 300 ° C.) And the like) (Tg is shown in parentheses).

また、上記に挙げた樹脂基材は、未延伸フィルムでもよく、延伸フィルムでもよい。当該樹脂基材は、従来公知の一般的な方法により製造することが可能である。これらの基材の製造方法については、国際公開第2013/002026号の段落「0051」〜「0055」の記載された事項を適宜採用することができる。   Moreover, the unstretched film may be sufficient as the resin base material mentioned above, and a stretched film may be sufficient as it. The resin substrate can be produced by a conventionally known general method. About the manufacturing method of these base materials, the matter described in paragraphs “0051” to “0055” of International Publication No. 2013/002026 can be appropriately employed.

樹脂基材の表面は、密着性向上のための公知の種々の処理、例えばコロナ放電処理、火炎処理、酸化処理、またはプラズマ処理等を行っていてもよく、必要に応じて上記処理を組み合わせて行っていてもよい。また、樹脂基材には易接着処理を行ってもよい。   The surface of the resin substrate may be subjected to various known treatments for improving adhesion, such as corona discharge treatment, flame treatment, oxidation treatment, or plasma treatment, and the above treatments may be combined as necessary. May go. The resin base material may be subjected to an easy adhesion treatment.

該樹脂基材は、単層でもよいし2層以上の積層構造であってもよい。該樹脂基材が2層以上の積層構造である場合、各樹脂基材は同じ種類であってもよいし異なる種類であってもよい。   The resin substrate may be a single layer or a laminated structure of two or more layers. When the resin base material has a laminated structure of two or more layers, the resin base materials may be the same type or different types.

本発明に係る樹脂基材の厚さ(2層以上の積層構造である場合はその総厚)は、10〜200μmであることが好ましく、20〜150μmであることがより好ましい。   The thickness of the resin substrate according to the present invention (the total thickness in the case of a laminated structure of two or more layers) is preferably 10 to 200 μm, and more preferably 20 to 150 μm.

[種々の機能を有する層]
本発明のガスバリア性フィルムにおいては、種々の機能を有する層を設けることができる。
[Layers with various functions]
In the gas barrier film of the present invention, layers having various functions can be provided.

(アンカーコート層)
ケイ素含有層を形成する側の樹脂基材の表面には、樹脂基材とケイ素含有層との密着性の向上を目的として、アンカーコート層を形成してもよい。
(Anchor coat layer)
An anchor coat layer may be formed on the surface of the resin substrate on the side on which the silicon-containing layer is formed for the purpose of improving the adhesion between the resin substrate and the silicon-containing layer.

アンカーコート層に用いられるアンカーコート剤としては、ポリエステル樹脂、イソシアネート樹脂、ウレタン樹脂、アクリル樹脂、エチレンビニルアルコール樹脂、ビニル変性樹脂、エポキシ樹脂、変性スチレン樹脂、変性シリコン樹脂、およびアルキルチタネート等を単独でまたは2種以上組み合わせて使用することができる。   As anchor coating agents used for the anchor coat layer, polyester resins, isocyanate resins, urethane resins, acrylic resins, ethylene vinyl alcohol resins, vinyl modified resins, epoxy resins, modified styrene resins, modified silicon resins, alkyl titanates, etc. are used alone Or in combination of two or more.

これらのアンカーコート剤には、従来公知の添加剤を加えることもできる。そして、上記のアンカーコート剤は、ロールコート、グラビアコート、ナイフコート、ディップコート、スプレーコート等の公知の方法により支持体上にコーティングし、溶剤、希釈剤等を乾燥除去することによりアンカーコーティングすることができる。上記のアンカーコート
剤の塗布量としては、0.1〜5.0g/m(乾燥状態)程度が好ましい。
Conventionally known additives can be added to these anchor coating agents. The above-mentioned anchor coating agent is coated on the support by a known method such as roll coating, gravure coating, knife coating, dip coating, spray coating, etc., and anchor coating is performed by drying and removing the solvent, diluent, etc. be able to. The application amount of the anchor coating agent is preferably about 0.1 to 5.0 g / m 2 (dry state).

また、アンカーコート層は、物理蒸着法または化学蒸着法といった気相法により形成することもできる。例えば、特開2008−142941号公報に記載のように、接着性等を改善する目的で酸化ケイ素を主体とした無機膜を形成することもできる。あるいは、特開2004−314626号公報に記載されているようなアンカーコート層を形成することで、その上に気相法により無機薄膜を形成する際に、基材側から発生するガスをある程度遮断して、無機薄膜の組成を制御するといった目的でアンカーコート層を形成することもできる。   The anchor coat layer can also be formed by a vapor phase method such as physical vapor deposition or chemical vapor deposition. For example, as described in JP-A-2008-142941, an inorganic film mainly composed of silicon oxide can be formed for the purpose of improving adhesion and the like. Alternatively, by forming an anchor coat layer as described in Japanese Patent Application Laid-Open No. 2004-314626, when an inorganic thin film is formed thereon by a vapor phase method, the gas generated from the substrate side is blocked to some extent. Thus, an anchor coat layer can be formed for the purpose of controlling the composition of the inorganic thin film.

また、アンカーコート層の厚さは、特に制限されないが、0.5〜10μm程度が好ましい。   The thickness of the anchor coat layer is not particularly limited, but is preferably about 0.5 to 10 μm.

(ハードコート層)
樹脂基材の表面(片面または両面)には、ハードコート層を有していてもよい。ハードコート層に含まれる材料の例としては、例えば、熱硬化性樹脂や活性エネルギー線硬化性樹脂が挙げられるが、成形が容易なことから、活性エネルギー線硬化性樹脂が好ましい。このような硬化性樹脂は、単独でもまたは2種以上組み合わせても用いることができる。
(Hard coat layer)
A hard coat layer may be provided on the surface (one side or both sides) of the resin substrate. Examples of the material contained in the hard coat layer include a thermosetting resin and an active energy ray curable resin, but an active energy ray curable resin is preferable because it is easy to mold. Such curable resins can be used singly or in combination of two or more.

活性エネルギー線硬化性樹脂とは、紫外線や電子線のような活性エネルギー線照射により架橋反応等を経て硬化する樹脂をいう。活性エネルギー線硬化性樹脂としては、エチレン性不飽和二重結合を有するモノマーを含む成分が好ましく用いられ、紫外線や電子線のような活性エネルギー線を照射することによって硬化させて、活性エネルギー線硬化性樹脂の硬化物を含む層、すなわちハードコート層が形成される。活性エネルギー線硬化性樹脂としては紫外線硬化性樹脂や電子線硬化性樹脂等が代表的なものとして挙げられるが、紫外線照射によって硬化する紫外線硬化性樹脂が好ましい。予めハードコート層が形成されている市販の樹脂基材を用いてもよい。   The active energy ray-curable resin refers to a resin that is cured through a crosslinking reaction or the like by irradiation with active energy rays such as ultraviolet rays and electron beams. As the active energy ray curable resin, a component containing a monomer having an ethylenically unsaturated double bond is preferably used, and cured by irradiating an active energy ray such as an ultraviolet ray or an electron beam to cure the active energy ray. A layer containing a cured product of the functional resin, that is, a hard coat layer is formed. Typical examples of the active energy ray curable resin include an ultraviolet curable resin and an electron beam curable resin, and an ultraviolet curable resin that is cured by irradiation with ultraviolet rays is preferable. You may use the commercially available resin base material in which the hard-coat layer is formed previously.

ハードコート層の厚さは、平滑性および屈曲耐性の観点から、0.1〜15μmが好ましく、0.1〜5μmであることがより好ましい。   The thickness of the hard coat layer is preferably from 0.1 to 15 μm, more preferably from 0.1 to 5 μm, from the viewpoint of smoothness and bending resistance.

(平滑層)
本発明のガスバリア性フィルムにおいては、樹脂基材とケイ素含有層との間に、平滑層を有してもよい。本発明に用いられる平滑層は、突起等が存在する樹脂基材の粗面を平坦化し、あるいは、樹脂基材に存在する突起により透明無機化合物層に生じた凹凸やピンホールを埋めて平坦化するために設けられる。このような平滑層は、基本的には感光性材料、または、熱硬化性材料を硬化させて作製される。
(Smooth layer)
The gas barrier film of the present invention may have a smooth layer between the resin substrate and the silicon-containing layer. The smooth layer used in the present invention flattens the rough surface of the resin base material where protrusions and the like exist, or flattens the unevenness and pinholes generated in the transparent inorganic compound layer by the protrusions existing on the resin base material. To be provided. Such a smooth layer is basically produced by curing a photosensitive material or a thermosetting material.

平滑層の感光性材料としては、例えば、ラジカル反応性不飽和化合物を有するアクリレート化合物を含有する樹脂組成物、アクリレート化合物とチオール基を有するメルカプト化合物を含有する樹脂組成物、エポキシアクリレート、ウレタンアクリレート、ポリエステルアクリレート、ポリエーテルアクリレート、ポリエチレングリコールアクリレート、グリセロールメタクリレート等の多官能アクリレートモノマーを溶解させた樹脂組成物等が挙げられる。具体的には、JSR株式会社製のUV硬化型有機/無機ハイブリッドハードコート材 OPSTAR(登録商標)シリーズを用いることができる。また、上記のような樹脂組成物の任意の混合物を使用することも可能であり、光重合性不飽和結合を分子内に1個以上有する反応性のモノマーを含有している感光性樹脂であれば特に制限はない。   As the photosensitive material of the smooth layer, for example, a resin composition containing an acrylate compound having a radical reactive unsaturated compound, a resin composition containing an acrylate compound and a mercapto compound having a thiol group, epoxy acrylate, urethane acrylate, Examples thereof include a resin composition in which a polyfunctional acrylate monomer such as polyester acrylate, polyether acrylate, polyethylene glycol acrylate, or glycerol methacrylate is dissolved. Specifically, a UV curable organic / inorganic hybrid hard coating material OPSTAR (registered trademark) series manufactured by JSR Corporation can be used. It is also possible to use an arbitrary mixture of the above resin compositions, and any photosensitive resin containing a reactive monomer having one or more photopolymerizable unsaturated bonds in the molecule can be used. There are no particular restrictions.

熱硬化性材料として具体的には、クラリアント社製のトゥットプロムシリーズ(有機ポ
リシラザン)、セラミックコート株式会社製のSP COAT耐熱クリアー塗料、株式会社アデカ製のナノハイブリッドシリコーン、DIC株式会社製のユニディック(登録商標)V−8000シリーズ、EPICLON(登録商標)EXA−4710(超高耐熱性エポキシ樹脂)、信越化学工業株式会社製の各種シリコン樹脂、日東紡株式会社製の無機・有機ナノコンポジット材料SSGコート、アクリルポリオールとイソシアネートプレポリマーとからなる熱硬化性ウレタン樹脂、フェノール樹脂、尿素メラミン樹脂、エポキシ樹脂、不飽和ポリエステル樹脂、シリコン樹脂等が挙げられる。この中でも特に耐熱性を有するエポキシ樹脂ベースの材料であることが好ましい。
Specific examples of thermosetting materials include TutProm Series (Organic Polysilazane) manufactured by Clariant, SP COAT heat-resistant clear paint manufactured by Ceramic Co., Ltd., Nanohybrid Silicone manufactured by Adeka, and Unidic manufactured by DIC. (Registered trademark) V-8000 series, EPICLON (registered trademark) EXA-4710 (ultra-high heat-resistant epoxy resin), various silicon resins manufactured by Shin-Etsu Chemical Co., Ltd., inorganic / organic nanocomposite material SSG manufactured by Nittobo Co., Ltd. Examples include coats, thermosetting urethane resins composed of acrylic polyols and isocyanate prepolymers, phenol resins, urea melamine resins, epoxy resins, unsaturated polyester resins, and silicon resins. Among these, an epoxy resin-based material having heat resistance is particularly preferable.

平滑層の形成方法は、特に制限はないが、スピンコーティング法、スプレー法、ブレードコーティング法、ディップ法等のウエットコーティング法、あるいは、蒸着法等のドライコーティング法により形成することが好ましい。   The method for forming the smooth layer is not particularly limited, but is preferably formed by a wet coating method such as a spin coating method, a spray method, a blade coating method, or a dip method, or a dry coating method such as an evaporation method.

平滑層の形成では、上述の感光性樹脂に、必要に応じて酸化防止剤、紫外線吸収剤、可塑剤等の添加剤を加えることができる。また、平滑層の積層位置に関係なく、いずれの平滑層においても、成膜性向上および膜のピンホール発生防止等のために適切な樹脂や添加剤を使用してもよい。   In the formation of the smooth layer, additives such as an antioxidant, an ultraviolet absorber, and a plasticizer can be added to the above-described photosensitive resin as necessary. In addition, regardless of the position where the smooth layer is laminated, in any smooth layer, an appropriate resin or additive may be used for improving the film formability and preventing the generation of pinholes in the film.

平滑層の厚さとしては、フィルムの耐熱性を向上させ、フィルムの光学特性のバランス調整を容易にする観点から、1〜10μmの範囲が好ましく、さらに好ましくは、2〜7μmの範囲にすることが好ましい。   The thickness of the smooth layer is preferably in the range of 1 to 10 μm, more preferably in the range of 2 to 7 μm, from the viewpoint of improving the heat resistance of the film and facilitating the balance adjustment of the optical properties of the film. Is preferred.

平滑層の平滑性は、JIS B 0601:2001で規定される表面粗さで表現される値で、十点平均粗さRzが、10nm以上、30nm以下であることが好ましい。この範囲であれば、ガスバリア層を塗布形式で塗布した場合であっても、ワイヤーバー、ワイヤレスバー等の塗布方式で、平滑層表面に塗工手段が接触する場合であっても塗布性が損なわれることが少なく、また、塗布後の凹凸を平滑化することも容易である。   The smoothness of the smooth layer is a value expressed by the surface roughness specified by JIS B 0601: 2001, and the ten-point average roughness Rz is preferably 10 nm or more and 30 nm or less. If it is this range, even if it is a case where a gas barrier layer is apply | coated by the application type, even if it is a case where a coating means contacts the smooth layer surface by application methods, such as a wire bar and a wireless bar, applicability | paintability will be impaired. In addition, it is easy to smooth the unevenness after coating.

[電子デバイス]
本発明のガスバリア性フィルムは、空気中の化学成分(酸素、水、窒素酸化物、硫黄酸化物、オゾン等)によって性能が劣化するデバイスに好ましく適用できる。すなわち、本発明は、本発明のガスバリア性フィルムと、電子デバイス本体と、を含む電子デバイスを提供する。
[Electronic device]
The gas barrier film of the present invention can be preferably applied to a device whose performance is deteriorated by chemical components (oxygen, water, nitrogen oxide, sulfur oxide, ozone, etc.) in the air. That is, this invention provides the electronic device containing the gas barrier film of this invention, and an electronic device main body.

本発明の電子デバイスに用いられる電子デバイス本体の例としては、例えば、有機エレクトロルミネッセンス素子(有機EL素子)、液晶表示素子(LCD)、薄膜トランジスタ、タッチパネル、電子ペーパー、太陽電池(PV)等を挙げることができる。本発明の効果がより効率的に得られるという観点から、該電子デバイス本体は有機EL素子または太陽電池が好ましく、有機EL素子がより好ましい。   Examples of the electronic device body used in the electronic device of the present invention include, for example, an organic electroluminescence element (organic EL element), a liquid crystal display element (LCD), a thin film transistor, a touch panel, electronic paper, a solar cell (PV), and the like. be able to. From the viewpoint that the effects of the present invention can be obtained more efficiently, the electronic device body is preferably an organic EL element or a solar cell, and more preferably an organic EL element.

本発明の効果を、以下の実施例および比較例を用いて説明する。ただし、本発明の技術的範囲が以下の実施例のみに制限されるわけではない。   The effects of the present invention will be described using the following examples and comparative examples. However, the technical scope of the present invention is not limited only to the following examples.

[実施例1]
(1)基材の作製
樹脂基材としては、両面に易接着処理した厚さ100μmのポリエチレンテレフタレートフィルム(東レ株式会社製、ルミラー(登録商標)(U48))を用いた。この樹脂基材のガスバリア層を形成する面とは反対の面に、厚さ0.5μmのアンチブロック機能を有するクリアハードコート層を形成した。すなわち、UV硬化型樹脂(アイカ工業株式会
社製、品番:Z731L)を乾燥膜厚が0.5μmになるように樹脂基材に塗布した後、80℃で乾燥し、その後、空気下、高圧水銀ランプを用いて照射エネルギー量0.5J/cmの条件で硬化を行った。
[Example 1]
(1) Production of base material As a resin base material, a 100 μm-thick polyethylene terephthalate film (Lumirror (registered trademark) (U48), manufactured by Toray Industries, Inc.) with easy adhesion treatment on both surfaces was used. A clear hard coat layer having a thickness of 0.5 μm and having an antiblock function was formed on the surface of the resin substrate opposite to the surface on which the gas barrier layer was formed. That is, a UV curable resin (manufactured by Aika Kogyo Co., Ltd., product number: Z731L) was applied to a resin substrate so that the dry film thickness was 0.5 μm, dried at 80 ° C., and then high-pressure mercury in the air. Curing was performed using a lamp under the condition of an irradiation energy amount of 0.5 J / cm 2 .

次に、樹脂基材のガスバリア層を形成する側の面に厚さ2μmのクリアハードコート層を以下のようにして形成した。JSR株式会社製、UV硬化型樹脂オプスター(登録商標)Z7527を、乾燥膜厚が2μmになるように樹脂基材に塗布した後、80℃で乾燥し、その後、空気下、高圧水銀ランプを用いて照射エネルギー量0.5J/cmの条件で硬化を行った。このようにして、ハードコート層付樹脂基材を得た。以降、実施例および比較例においては、便宜上、このハードコート層付樹脂基材を単に樹脂基材とする。 Next, a clear hard coat layer having a thickness of 2 μm was formed on the surface of the resin substrate on the side where the gas barrier layer is to be formed as follows. A UV curable resin OPSTAR (registered trademark) Z7527 manufactured by JSR Corporation was applied to a resin substrate so as to have a dry film thickness of 2 μm, then dried at 80 ° C., and then using a high-pressure mercury lamp in the air. Then, curing was performed under the condition of an irradiation energy amount of 0.5 J / cm 2 . In this way, a resin base material with a hard coat layer was obtained. Hereinafter, in the examples and comparative examples, for convenience, this resin substrate with a hard coat layer is simply referred to as a resin substrate.

(2)ケイ素前駆体層の作製
上記樹脂基材上に、マグネトロンスパッタ装置を用い、ターゲットとして多結晶Siターゲットを用い、プロセスガスにはArとOを用いたDCスパッタにより、酸素流量を調整して、厚さ50nmの酸化ケイ素膜を製膜した。
(2) Production of silicon precursor layer A magnetron sputtering apparatus is used on the resin substrate, a polycrystalline Si target is used as a target, and an oxygen flow rate is adjusted by DC sputtering using Ar and O 2 as process gases. Then, a silicon oxide film having a thickness of 50 nm was formed.

(3)領域(A)の形成
続いて、得られた膜を窒素(N)をプラズマ生成ガスとして用いたイオンプレーティングにより、ガスバリア性フィルムを作製した。
(3) Formation of region (A) Subsequently, a gas barrier film was produced by ion plating using nitrogen (N 2 ) as a plasma generation gas.

イオンプレーティングは次のように行った。   Ion plating was performed as follows.

ホローカソード型イオンプレーティング装置のチャンバ内に上記成膜した酸化ケイ素膜が成膜面となるように装着した。次にチャンバ内を、油回転ポンプおよび油拡散ポンプにより、到達真空度1×10−5Torrまで減圧した。フィルムをIRヒーターにより成膜前に予め60℃の加熱を行った。この時の真空度は1×10−4Torrであった。次に、チャンバ内を、油回転ポンプおよび油拡散ポンプにより、到達真空度1×10−5Torrまで減圧した。 The silicon oxide film formed above was mounted in the chamber of a hollow cathode type ion plating apparatus so as to be a film formation surface. Next, the pressure in the chamber was reduced to an ultimate vacuum of 1 × 10 −5 Torr by an oil rotary pump and an oil diffusion pump. The film was heated at 60 ° C. in advance by an IR heater before film formation. The degree of vacuum at this time was 1 × 10 −4 Torr. Next, the pressure in the chamber was reduced to an ultimate vacuum of 1 × 10 −5 Torr by an oil rotary pump and an oil diffusion pump.

また蒸発源としてNbを準備し、陽極(ハース)上に搭載した。真空ポンプとチャンバとの間にあるバルブの開閉度を制御することにより、成膜時のチャンバ内の圧力を1×10-3Torrに保ちながら、窒素ガスを導入したホローカソード型プラズマガンを用い、陽極(ハース)上の蒸発源にプラズマ流を収束させて照射することにより蒸発させ、高密度プラズマにより蒸発分子をイオン化させて、酸化ケイ素膜上に酸化ニオブ(Nb)の薄膜(膜厚20μm)を形成した。イオンプレーティングの際の基材に対する印加電力は300Wとした。 Further, Nb 2 O 5 was prepared as an evaporation source and mounted on the anode (Heath). By controlling the degree of opening and closing of the valve between the vacuum pump and the chamber, a hollow cathode type plasma gun introduced with nitrogen gas is used while maintaining the pressure in the chamber at the time of film formation at 1 × 10 −3 Torr. The evaporation source on the anode (Haas) is focused and irradiated to evaporate, and the evaporated molecules are ionized by the high-density plasma to form a thin film of niobium oxide (Nb 2 O 5 ) on the silicon oxide film ( A film thickness of 20 μm) was formed. The applied power to the substrate during ion plating was 300 W.

このようにして、酸化ケイ素膜上にNbが成膜され、厚さ4nmの領域(A)がケイ素含有層に形成されているガスバリア性フィルムを得た。この際、ガスバリア性フィルムは、樹脂基材−ケイ素含有層−Nb層の構成であり、領域(A)はケイ素含有層中、Nb層との界面近傍に形成されていた。 In this way, a gas barrier film was obtained in which Nb 2 O 5 was formed on the silicon oxide film and a region (A) having a thickness of 4 nm was formed in the silicon-containing layer. At this time, the gas barrier film had a structure of resin base material-silicon-containing layer-Nb 2 O 5 layer, and the region (A) was formed in the vicinity of the interface with the Nb 2 O 5 layer in the silicon-containing layer. .

[実施例2]
実施例1において、酸化ケイ素膜(ケイ素含有前駆体層)の形成に代えて、下記のようなケイ素含有前駆体層を樹脂基材上に形成したこと以外は実施例1と同様にしてガスバリア性フィルムを作製した。
[Example 2]
In Example 1, instead of forming a silicon oxide film (silicon-containing precursor layer), gas barrier properties were obtained in the same manner as in Example 1 except that the following silicon-containing precursor layer was formed on the resin substrate. A film was prepared.

(2)ケイ素含有前駆体層の作製
上記作製した樹脂基材上に、図2の対向ロール型のロール・トゥ・ロール真空成膜装置を用いたプラズマCVD法により、上記作製した中間層付き基材をプラズマCVD成膜装
置31にセットし、搬送させた。次いで、成膜ローラー39と成膜ローラー40との間に磁場を印加すると共に、成膜ローラー39と成膜ローラー40にそれぞれ電力を供給して、成膜ローラー39と成膜ローラー40との間に放電してプラズマを発生させた。その後、形成された放電領域に、成膜ガス(原料ガスとしてのヘキサメチルジシロキサン(HMDSO)と反応ガスとしての酸素ガス(放電ガスとしても機能する)との混合ガス)を供給し、成膜用基材のブリードアウト防止層上に、下記成膜条件にて膜厚150nmのケイ素含有前駆体層を形成した。
(2) Production of silicon-containing precursor layer On the produced resin substrate, the produced intermediate layer-coated base is formed by plasma CVD using the facing roll type roll-to-roll vacuum film forming apparatus of FIG. The material was set in the plasma CVD film forming apparatus 31 and conveyed. Next, a magnetic field is applied between the film forming roller 39 and the film forming roller 40, and electric power is supplied to the film forming roller 39 and the film forming roller 40, respectively. Was discharged to generate plasma. Thereafter, a film forming gas (mixed gas of hexamethyldisiloxane (HMDSO) as a source gas and oxygen gas (also functioning as a discharge gas) as a reaction gas) is supplied to the formed discharge region to form a film. A silicon-containing precursor layer having a film thickness of 150 nm was formed on the bleed-out preventing layer of the substrate for use under the following film forming conditions.

(プラズマCVD条件)
・原料ガス(HMDSO)の供給量:50sccm(Standard Cubic Centimeter per Minute)、
・反応ガス(O)の供給量:500sccm、
・真空チャンバ内の真空度:3Pa、
・プラズマ発生用電源からの印加電力:0.8kW、
・プラズマ発生用電源の周波数:70kHz、
・フィルムの搬送速度:0.8m/min。
(Plasma CVD conditions)
・ Supply amount of source gas (HMDSO): 50 sccm (Standard Cubic Centimeter per Minute),
The supply amount of Reaction gas (O 2): 500sccm,
-Degree of vacuum in the vacuum chamber: 3 Pa,
-Applied power from the power source for plasma generation: 0.8 kW,
-Frequency of power source for plasma generation: 70 kHz,
-Film conveyance speed: 0.8 m / min.

このようにして、ケイ素含有前駆体層上にNbが成膜され、厚さ4nmの領域(A)がケイ素含有層に形成されているガスバリア性フィルムを得た。この際、ガスバリア性フィルムは、樹脂基材−ケイ素含有層−Nb層の構成であり、領域(A)はケイ素含有層中、Nb層との界面近傍に形成されていた。 In this way, a gas barrier film was obtained in which Nb 2 O 5 was formed on the silicon-containing precursor layer and a region (A) having a thickness of 4 nm was formed on the silicon-containing layer. At this time, the gas barrier film had a structure of resin base material-silicon-containing layer-Nb 2 O 5 layer, and the region (A) was formed in the vicinity of the interface with the Nb 2 O 5 layer in the silicon-containing layer. .

[実施例3]
実施例1において、酸化ケイ素膜(ケイ素含有前駆体層)の形成に代えて、下記のようにポリシラザン由来層を樹脂基材上に形成したこと以外は実施例1と同様にしてガスバリア性フィルムを作製した。
[Example 3]
In Example 1, instead of forming a silicon oxide film (silicon-containing precursor layer), a gas barrier film was formed in the same manner as in Example 1 except that a polysilazane-derived layer was formed on a resin substrate as described below. Produced.

(2)ポリシラザン由来層の作製
パーヒドロポリシラザンを20質量%含むジブチルエーテル溶液(AZエレクトロニックマテリアルズ株式会社製、NN120−20)と、アミン触媒(N,N,N’,N’−テトラメチル−1,6−ジアミノヘキサン(TMDAH))を含むパーヒドロポリシラザン20質量%のジブチルエーテル溶液(AZエレクトロニックマテリアルズ株式会社製、NAX120−20)とを、4:1(質量比)の割合で混合し、さらに乾燥膜厚調整のためジブチルエーテルで適宜希釈し、固形分4.8質量%の塗布液1を調製した。
(2) Preparation of polysilazane-derived layer A dibutyl ether solution containing 20% by mass of perhydropolysilazane (manufactured by AZ Electronic Materials, NN120-20), and an amine catalyst (N, N, N ′, N′-tetramethyl-) A perhydropolysilazane 20% by mass dibutyl ether solution (manufactured by AZ Electronic Materials Co., Ltd., NAX120-20) containing 1,6-diaminohexane (TMDAH) is mixed at a ratio of 4: 1 (mass ratio). Further, for the purpose of adjusting the dry film thickness, it was appropriately diluted with dibutyl ether to prepare a coating solution 1 having a solid content of 4.8% by mass.

樹脂基材上に、スピンコート法により塗布液1を150nmの乾燥膜厚になるよう塗布し、80℃で2分間乾燥した。   On the resin base material, the coating liquid 1 was applied to a dry film thickness of 150 nm by a spin coating method, and dried at 80 ° C. for 2 minutes.

このようにして、ポリシラザン由来層上にNbが成膜され、厚さ10nmの領域(A)がケイ素含有層に形成されているガスバリア性フィルムを得た。この際、ガスバリア性フィルムは、樹脂基材−ケイ素含有層−Nb層の構成であり、領域(A)はケイ素含有層中、Nb層との界面近傍に形成されていた。 In this way, a gas barrier film was obtained in which Nb 2 O 5 was formed on the polysilazane-derived layer and a region (A) having a thickness of 10 nm was formed in the silicon-containing layer. At this time, the gas barrier film had a structure of resin base material-silicon-containing layer-Nb 2 O 5 layer, and the region (A) was formed in the vicinity of the interface with the Nb 2 O 5 layer in the silicon-containing layer. .

[実施例4]
実施例3において、イオンプレーティングの際の基材に対する印加電力を1500Wとしたこと以外は実施例3と同様にしてガスバリア性フィルムを得た。
[Example 4]
In Example 3, a gas barrier film was obtained in the same manner as in Example 3 except that the applied power to the substrate during ion plating was 1500 W.

このようにして、ポリシラザン由来層上にNbが成膜され、厚さ14nmの領域(A)がケイ素含有層に形成されているガスバリア性フィルムを得た。この際、ガスバリア性フィルムは、樹脂基材−ケイ素含有層−Nb層の構成であり、領域(A)はケ
イ素含有層中、Nb層との界面近傍に形成されていた。
In this way, a gas barrier film was obtained in which Nb 2 O 5 was formed on the polysilazane-derived layer and a region (A) having a thickness of 14 nm was formed in the silicon-containing layer. At this time, the gas barrier film had a structure of resin base material-silicon-containing layer-Nb 2 O 5 layer, and the region (A) was formed in the vicinity of the interface with the Nb 2 O 5 layer in the silicon-containing layer. .

[実施例5]
実施例3において、ポリシラザン由来層が形成された樹脂基材への予熱の基材温度を100℃に変更した以外は実施例3と同様にしてガスバリア性フィルムを得た。
[Example 5]
In Example 3, a gas barrier film was obtained in the same manner as in Example 3 except that the substrate temperature for preheating the resin substrate on which the polysilazane-derived layer was formed was changed to 100 ° C.

このようにして、ポリシラザン由来層上にNbが成膜され、厚さ12nmの領域(A)がケイ素含有層に形成されているガスバリア性フィルムを得た。この際、ガスバリア性フィルムは、樹脂基材−ケイ素含有層−Nb層の構成であり、領域(A)はケイ素含有層中、Nb層との界面近傍に形成されていた。 In this way, a gas barrier film was obtained in which Nb 2 O 5 was formed on the polysilazane-derived layer and a region (A) having a thickness of 12 nm was formed in the silicon-containing layer. At this time, the gas barrier film had a structure of resin base material-silicon-containing layer-Nb 2 O 5 layer, and the region (A) was formed in the vicinity of the interface with the Nb 2 O 5 layer in the silicon-containing layer. .

[実施例6]
実施例4において、ポリシラザン由来層が形成された樹脂基材への予熱の基材温度を100℃に変更した以外は実施例4と同様にしてガスバリア性フィルムを得た。
[Example 6]
In Example 4, a gas barrier film was obtained in the same manner as in Example 4 except that the substrate temperature for preheating the resin substrate on which the polysilazane-derived layer was formed was changed to 100 ° C.

このようにして、ポリシラザン由来層上にNbが成膜され、厚さ16nmの領域(A)がケイ素含有層に形成されているガスバリア性フィルムを得た。この際、ガスバリア性フィルムは、樹脂基材−ケイ素含有層−Nb層の構成であり、領域(A)はケイ素含有層中、Nb層との界面近傍に形成されていた。 In this way, a gas barrier film was obtained in which Nb 2 O 5 was formed on the polysilazane-derived layer and a region (A) having a thickness of 16 nm was formed in the silicon-containing layer. At this time, the gas barrier film had a structure of resin base material-silicon-containing layer-Nb 2 O 5 layer, and the region (A) was formed in the vicinity of the interface with the Nb 2 O 5 layer in the silicon-containing layer. .

[実施例7]
実施例6において、酸化ニオブ(Nb)層上にさらに、マグネトロンスパッタ装置を用い、ターゲットとして酸素欠損型Nbターゲットを用い、プロセスガスにはArとOを用いたDCスパッタにより、Nbを膜厚15nmで成膜した。
[Example 7]
In Example 6, a DC sputtering using a magnetron sputtering apparatus on a niobium oxide (Nb 2 O 5 ) layer, an oxygen-deficient Nb 2 O 5 target as a target, and Ar and O 2 as process gases. Thus, Nb 2 O 5 was formed to a film thickness of 15 nm.

このようにして、酸化ニオブ(Nb)層上にNbが成膜され、厚さ16nmの領域(A)がケイ素含有層に形成されているガスバリア性フィルムを得た。この際、ガスバリア性フィルムは、樹脂基材−ケイ素含有層−Nb層−Nb層の構成であり、領域(A)はケイ素含有層中、ケイ素含有層に隣接するNb層との界面近傍に形成されていた。 In this way, a gas barrier film was obtained in which Nb 2 O 5 was formed on the niobium oxide (Nb 2 O 5 ) layer and a region (A) having a thickness of 16 nm was formed in the silicon-containing layer. At this time, the gas barrier film has a structure of resin base material-silicon-containing layer-Nb 2 O 5 layer-Nb 2 O 5 layer, and the region (A) is Nb 2 adjacent to the silicon-containing layer in the silicon-containing layer. It was formed near the interface with the O 5 layer.

[実施例8]
実施例3において、下記のようにしてポリシラザン由来層を形成したこと以外は実施例3と同様にしてガスバリア性フィルムを得た。このようにして、ポリシラザン由来層上にNbを成膜し、厚さ12nmの領域(A)がケイ素含有層に形成されているガスバリア性フィルムを得た。この際、ガスバリア性フィルムは、樹脂基材−ケイ素含有層−Nb層の構成であり、領域(A)はケイ素含有層中、Nb層との界面近傍に形成されていた。
[Example 8]
In Example 3, a gas barrier film was obtained in the same manner as in Example 3 except that the polysilazane-derived layer was formed as follows. In this way, Nb 2 O 5 was formed on the polysilazane-derived layer to obtain a gas barrier film in which a region (A) having a thickness of 12 nm was formed on the silicon-containing layer. At this time, the gas barrier film had a structure of resin base material-silicon-containing layer-Nb 2 O 5 layer, and the region (A) was formed in the vicinity of the interface with the Nb 2 O 5 layer in the silicon-containing layer. .

(2)ポリシラザン由来層の作製
パーヒドロポリシラザンを20質量%含むジブチルエーテル溶液(AZエレクトロニックマテリアルズ株式会社製、NN120−20)と、アミン触媒(N,N,N’,N’−テトラメチル−1,6−ジアミノヘキサン(TMDAH))を含むパーヒドロポリシラザン20質量%のジブチルエーテル溶液(AZエレクトロニックマテリアルズ株式会社製、NAX120−20)とを、4:1(質量比)の割合で混合し、さらに乾燥膜厚調整のためジブチルエーテルで適宜希釈し、固形分4.8質量%の塗布液1を調製した。
(2) Preparation of polysilazane-derived layer A dibutyl ether solution containing 20% by mass of perhydropolysilazane (manufactured by AZ Electronic Materials, NN120-20), and an amine catalyst (N, N, N ′, N′-tetramethyl-) A perhydropolysilazane 20% by mass dibutyl ether solution (manufactured by AZ Electronic Materials Co., Ltd., NAX120-20) containing 1,6-diaminohexane (TMDAH) is mixed at a ratio of 4: 1 (mass ratio). Further, for the purpose of adjusting the dry film thickness, it was appropriately diluted with dibutyl ether to prepare a coating solution 1 having a solid content of 4.8% by mass.

樹脂基材上に、スピンコート法により塗布液1を150nmの乾燥膜厚になるよう塗布し、80℃で2分間乾燥した。   On the resin base material, the coating liquid 1 was applied to a dry film thickness of 150 nm by a spin coating method, and dried at 80 ° C. for 2 minutes.

次いで、乾燥した塗膜に対して、波長172nmのXeエキシマランプを有する真空紫外線照射装置を用い、500mJ/cmの真空紫外線照射処理を行ってポリシラザン由来層を形成した。この際、照射雰囲気は窒素で置換し、酸素濃度は0.1体積%とした。また、試料を設置するステージ温度を80℃とした。 Next, the dried coating film was subjected to a vacuum ultraviolet ray irradiation treatment of 500 mJ / cm 2 using a vacuum ultraviolet ray irradiation apparatus having an Xe excimer lamp having a wavelength of 172 nm, thereby forming a polysilazane-derived layer. At this time, the irradiation atmosphere was replaced with nitrogen, and the oxygen concentration was set to 0.1% by volume. The stage temperature for installing the sample was set to 80 ° C.

[比較例1]
(1)基材
実施例1で作製した樹脂基材を用いた。
[Comparative Example 1]
(1) Base material The resin base material produced in Example 1 was used.

(2)酸化ケイ素膜の成膜
上記樹脂基材上に、マグネトロンスパッタ装置を用い、ターゲットとして多結晶Siターゲットを用い、プロセスガスにはArとOを用いたDCスパッタにより、酸素流量を調整して、厚さ50nmの酸化ケイ素膜を製膜した。
(2) Formation of silicon oxide film On the above resin substrate, a magnetron sputtering apparatus is used, a polycrystalline Si target is used as a target, and an oxygen flow rate is adjusted by DC sputtering using Ar and O 2 as process gases. Then, a silicon oxide film having a thickness of 50 nm was formed.

樹脂基材上に、マグネトロンスパッタ装置を用い、ターゲットとして多結晶Siターゲットを用い、プロセスガスにはArとOを用いたDCスパッタにより、酸化ケイ素膜(SiO)を成膜してガスバリア性フィルムを作製した。 A gas barrier property is obtained by forming a silicon oxide film (SiO 2 ) on a resin base material by DC sputtering using a magnetron sputtering apparatus, a polycrystalline Si target as a target, and Ar and O 2 as process gases. A film was prepared.

[比較例2]
(1)基材
実施例1で作製した樹脂基材を用いた。
[Comparative Example 2]
(1) Base material The resin base material produced in Example 1 was used.

(2)ケイ素含有前駆体層の成膜
樹脂基材上に、下記のように図2の装置を用いてCVD層を形成してガスバリア性フィルムを作製した。
(2) Formation of silicon-containing precursor layer A CVD layer was formed on the resin substrate using the apparatus shown in FIG.

〔CVD層の形成〕
原料ガス(HMDSO)の供給量:50sccm(Standard Cubic Centimeter per Minute、0℃、1気圧基準)
酸素ガスの供給量:150sccm(0℃、1気圧基準)
真空チャンバ内の真空度:1.5Pa
プラズマ発生用電源からの印加電力:0.8kW
プラズマ発生用電源の周波数:70kHz
フィルムの搬送速度:5.0m/min×2パス
[比較例3]
実施例3において、樹脂基材上にポリシラザン由来層を形成した後、下記のようにArイオンのイオン注入を行ったこと以外は、実施例3と同様にしてガスバリア性フィルムを得た。
[Formation of CVD layer]
Supply amount of raw material gas (HMDSO): 50 sccm (Standard Cubic Centimeter per Minute, 0 ° C., 1 atm standard)
Supply amount of oxygen gas: 150 sccm (0 ° C., 1 atm standard)
Degree of vacuum in the vacuum chamber: 1.5 Pa
Applied power from the power source for plasma generation: 0.8 kW
Frequency of power source for plasma generation: 70 kHz
Film conveyance speed: 5.0 m / min × 2 passes [Comparative Example 3]
In Example 3, a gas barrier film was obtained in the same manner as in Example 3 except that after the polysilazane-derived layer was formed on the resin substrate, Ar ions were ion-implanted as described below.

(プラズマイオン注入装置)
RF電源:日本電子社製、型番号「RF」56000
高電圧パルス電源:栗田製作所社製、「PV−3−HSHV−0835」
(プラズマイオン注入条件)
プラズマ生成ガス:Ar
ガス流量:100sccm
Duty比:0.5%
印加電圧:−6kV
RF電源:周波数 13.56MHz、印加電力 1000W
チャンバ内圧:0.2Pa
パルス幅:5μsec
処理時間(イオン注入時間):200秒
[比較例4]
比較例3において、下記のようにしてポリシラザン由来層を形成したこと以外は比較例3と同様にしてガスバリア性フィルムを得た。
(Plasma ion implantation system)
RF power source: JEOL Ltd., model number “RF” 56000
High-voltage pulse power supply: “PV-3-HSHV-0835” manufactured by Kurita Manufacturing Co., Ltd.
(Plasma ion implantation conditions)
Plasma generation gas: Ar
Gas flow rate: 100sccm
Duty ratio: 0.5%
Applied voltage: -6 kV
RF power supply: frequency 13.56 MHz, applied power 1000 W
Chamber internal pressure: 0.2Pa
Pulse width: 5μsec
Processing time (ion implantation time): 200 seconds [Comparative Example 4]
In Comparative Example 3, a gas barrier film was obtained in the same manner as in Comparative Example 3 except that the polysilazane-derived layer was formed as follows.

(2)ポリシラザン由来層の作製
パーヒドロポリシラザンを20質量%含むジブチルエーテル溶液(AZエレクトロニックマテリアルズ株式会社製、NN120−20)と、アミン触媒(N,N,N’,N’−テトラメチル−1,6−ジアミノヘキサン(TMDAH))を含むパーヒドロポリシラザン20質量%のジブチルエーテル溶液(AZエレクトロニックマテリアルズ株式会社製、NAX120−20)とを、4:1(質量比)の割合で混合し、さらに乾燥膜厚調整のためジブチルエーテルで適宜希釈し、固形分4.8質量%の塗布液1を調製した。
(2) Preparation of polysilazane-derived layer A dibutyl ether solution containing 20% by mass of perhydropolysilazane (manufactured by AZ Electronic Materials, NN120-20), and an amine catalyst (N, N, N ′, N′-tetramethyl-) A perhydropolysilazane 20% by mass dibutyl ether solution (manufactured by AZ Electronic Materials Co., Ltd., NAX120-20) containing 1,6-diaminohexane (TMDAH) is mixed at a ratio of 4: 1 (mass ratio). Further, for the purpose of adjusting the dry film thickness, it was appropriately diluted with dibutyl ether to prepare a coating solution 1 having a solid content of 4.8% by mass.

樹脂基材上に、スピンコート法により塗布液1を150nmの乾燥膜厚になるよう塗布し、80℃で2分間乾燥した。   On the resin base material, the coating liquid 1 was applied to a dry film thickness of 150 nm by a spin coating method, and dried at 80 ° C. for 2 minutes.

次いで、乾燥した塗膜に対して、波長172nmのXeエキシマランプを有する真空紫外線照射装置を用い、3J/cmの真空紫外線照射処理を行ってポリシラザン由来層を形成した。この際、照射雰囲気は窒素で置換し、酸素濃度は0.1体積%とした。また、試料を設置するステージ温度を80℃とした。 Next, a polysilazane-derived layer was formed by subjecting the dried coating film to a vacuum ultraviolet irradiation treatment of 3 J / cm 2 using a vacuum ultraviolet irradiation apparatus having an Xe excimer lamp having a wavelength of 172 nm. At this time, the irradiation atmosphere was replaced with nitrogen, and the oxygen concentration was set to 0.1% by volume. The stage temperature for installing the sample was set to 80 ° C.

[比較例5]
比較例1において、さらに成膜時の酸素流量を2倍として樹脂基材上に酸化ケイ素膜(SiO)を形成した。次いで、下記成膜を行った。
[Comparative Example 5]
In Comparative Example 1, a silicon oxide film (SiO 2 ) was formed on the resin base material by further doubling the oxygen flow rate during film formation. Next, the following film formation was performed.

マグネトロンスパッタ装置を用い、ターゲットとして酸素欠損型Nbターゲットを用い、プロセスガスにはArとOを用いたDCスパッタにより上記酸化ケイ素膜(SiO)上に膜厚15nmでNbを成膜した。この際、プロセスガス中の酸素分圧は、Nbを形成するように調整した。 A magnetron sputtering apparatus is used, an oxygen-deficient Nb 2 O 5 target is used as a target, and Nb 2 O with a film thickness of 15 nm is formed on the silicon oxide film (SiO 2 ) by DC sputtering using Ar and O 2 as process gases. 5 was deposited. At this time, the oxygen partial pressure in the process gas was adjusted to form Nb 2 O 5 .

このようにして、酸化ニオブ層を酸化ケイ素膜上にスパッタ成膜した。   Thus, the niobium oxide layer was formed by sputtering on the silicon oxide film.

[比較例6]
比較例2において、CVD製膜時の酸素流量を2倍にして実施したこと以外は比較例2と同様にして樹脂基材上にケイ素含有前駆体層を成膜した。次いで、比較例5と同様に酸化ニオブ層を酸化ケイ素膜上にスパッタ成膜した。
(評価方法)
<ガスバリア性フィルムのCa法評価>
ガスバリア性フィルムの表面をUV洗浄した後、ガスバリア層面に封止樹脂層として熱硬化型のシート状接着剤(エポキシ系樹脂)を厚さ20μmで貼合した。これを50mm×50mmのサイズに打ち抜いた後、グローブボックス内に入れて、24時間乾燥処理を行った。
[Comparative Example 6]
In Comparative Example 2, a silicon-containing precursor layer was formed on the resin substrate in the same manner as in Comparative Example 2, except that the oxygen flow rate during CVD film formation was doubled. Next, as in Comparative Example 5, a niobium oxide layer was formed by sputtering on the silicon oxide film.
(Evaluation method)
<Ca method evaluation of gas barrier film>
After the surface of the gas barrier film was UV washed, a thermosetting sheet-like adhesive (epoxy resin) was bonded to the gas barrier layer surface as a sealing resin layer with a thickness of 20 μm. This was punched out to a size of 50 mm × 50 mm, then placed in a glove box and dried for 24 hours.

50mm×50mmサイズの無アルカリガラス板(厚さ0.7mm)の片面をUV洗浄した。株式会社エイエルエステクノロジー製の真空蒸着装置を用い、ガラス板の中央に、マスクを介して20mm×20mmのサイズでCaを蒸着した。Caの厚さは80nmとした。Ca蒸着済のガラス板をグローブボックス内に取出し、封止樹脂層を貼合したガスバリア性フィルムの封止樹脂層面とガラス板のCa蒸着面とを接するように配置し、真空ラミネートにより接着した。この際、110℃の加熱を行った。さらに、接着した試料を110℃に設定したホットプレート上にガラス板を下にして置き、30分間硬化させて、
評価用試料を作製した。
One side of a 50 mm × 50 mm non-alkali glass plate (thickness 0.7 mm) was UV cleaned. Ca was vapor-deposited by the size of 20 mm x 20 mm through the mask in the center of the glass plate using the vacuum vapor deposition apparatus made from an EILS technology. The thickness of Ca was 80 nm. The glass plate on which Ca was vapor-deposited was taken out into the glove box, and was placed so that the sealing resin layer surface of the gas barrier film to which the sealing resin layer was bonded and the Ca vapor-deposited surface of the glass plate were in contact with each other, and were adhered by vacuum lamination. At this time, heating at 110 ° C. was performed. Furthermore, the adhered sample is placed on a hot plate set at 110 ° C. with the glass plate facing down, and cured for 30 minutes,
An evaluation sample was prepared.

以下の測定方法に従って、各ガスバリア性フィルムの水蒸気透過性を評価した。   According to the following measuring method, the water vapor permeability of each gas barrier film was evaluated.

上記のようにして作製した評価用試料を85℃85%RH環境に保存した。85℃85%RH環境下、24時間および100時間後に腐食面積割合を測定し、下記評価基準に基づいて評価した。   The sample for evaluation produced as described above was stored in an environment of 85 ° C. and 85% RH. The corrosion area ratio was measured after 24 hours and 100 hours in an 85 ° C. and 85% RH environment and evaluated based on the following evaluation criteria.

5:100時間後における腐食面積割合が10%未満
4:100時間後における腐食面積割合が10%以上20%未満
3:24時間後における腐食面積割合が10%以上20%未満であって、100時間後における腐食面積割合が20%以上30%未満
2:24時間後における腐食面積割合が10%以上20%未満であって、100時間後における腐食面積割合が30%以上
1:24時間後における腐食面積割合が30%以上
各実施例および比較例のガスバリア性フィルムの製造条件、式(1)の左辺の最大値、領域(A)を有する場合には、領域(A)の膜厚、領域(A)内の最大値および最小値ならびに評価結果を下記表1に示す。
5: Corrosion area ratio after 100 hours is less than 10% 4: Corrosion area ratio after 100 hours is 10% or more and less than 20% 3: Corrosion area ratio after 24 hours is 10% or more and less than 20%, Corrosion area ratio after 20 hours or more and less than 30% 2: Corrosion area ratio after 24 hours is 10% or more and less than 20%, and corrosion area ratio after 100 hours is 30% or more 1: After 24 hours Corrosion area ratio is 30% or more Manufacturing conditions of gas barrier films of each example and comparative example, maximum value of left side of formula (1), and region (A), region (A) film thickness, region The maximum and minimum values in (A) and the evaluation results are shown in Table 1 below.

上記表に記載のように実施例1〜7のガスバリア性フィルムは、長期間にわたり高温高湿条件下における耐久性が高いものであった。   As described in the above table, the gas barrier films of Examples 1 to 7 had high durability under high temperature and high humidity conditions over a long period of time.

10 ガスバリア性フィルム、
11 樹脂基材、
12 ケイ素含有層、
13 遷移金属化合物を含む層、
20 イオンプレーティング装置、
21 真空チャンバ、
22 ホローカソード(中空陰極)電子銃、
23 陽極、
24 陽極内に配設された永久磁石、
25 樹脂基材およびケイ素含有前駆体層の積層体
26 ヒーター、
27 蒸発源、
28 RF電源、
29 真空排気系、
31 プラズマCVD装置、
32 送り出しローラー、
33、34、35、36 搬送ローラー、
39、40 成膜ローラー、
41 ガス供給口、
42 プラズマ発生用電源、
43、44 磁場発生装置、
45 巻取りローラー。
10 Gas barrier film,
11 resin base material,
12 silicon-containing layer,
13 a layer containing a transition metal compound,
20 ion plating device,
21 vacuum chamber,
22 Hollow cathode (hollow cathode) electron gun,
23 anode,
24 Permanent magnets arranged in the anode,
25 Laminated body of resin base material and silicon-containing precursor layer 26 heater,
27 Evaporation source,
28 RF power supply,
29 Vacuum exhaust system,
31 plasma CVD equipment,
32 Feeding roller,
33, 34, 35, 36 transport rollers,
39, 40 Deposition roller,
41 Gas supply port,
42 Power supply for plasma generation,
43, 44 Magnetic field generator,
45 Take-up roller.

Claims (5)

樹脂基材、およびケイ素含有層を有するガスバリア性フィルムであって、
前記ケイ素含有層が、厚さ方向にXPS組成分析を行った際に得られる原子組成分布プロファイルにおいて、組成をSiMxNyOzで示した際に下記関係式(1)を満足する領域(A)を有し、前記領域(A)がイオン注入法またはイオンプレーティング法により形成される、ガスバリア性フィルム。
A gas barrier film having a resin substrate and a silicon-containing layer,
In the atomic composition distribution profile obtained when the XPS composition analysis is performed in the thickness direction, the silicon-containing layer has a region (A) that satisfies the following relational expression (1) when the composition is represented by SiMxNyOz. A gas barrier film in which the region (A) is formed by an ion implantation method or an ion plating method.
前記ケイ素含有層が、ポリシラザンを含有する塗布液を塗布および乾燥することを有して得られる、請求項1に記載のガスバリア性フィルム。   The gas barrier film according to claim 1, wherein the silicon-containing layer is obtained by applying and drying a coating liquid containing polysilazane. 前記ケイ素含有層が、ポリシラザンを含有する塗布液を塗布および乾燥して得られる塗膜に真空紫外線を照射することを有して得られる、請求項2に記載のガスバリア性フィルム。   The gas barrier film according to claim 2, wherein the silicon-containing layer is obtained by irradiating a vacuum ultraviolet ray onto a coating film obtained by applying and drying a coating liquid containing polysilazane. 前記遷移金属がケイ素よりも酸化還元電位が低い金属である、請求項1〜3のいずれか1項に記載のガスバリア性フィルム。   The gas barrier film according to any one of claims 1 to 3, wherein the transition metal is a metal having a lower oxidation-reduction potential than silicon. 前記ケイ素含有層が、(4+Σax)−(3y+2z)>1である領域(B)を有する、請求項1〜4のいずれか1項に記載のガスバリア性フィルム。
The gas barrier film according to claim 1, wherein the silicon-containing layer has a region (B) where (4 + Σax) − (3y + 2z)> 1.
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