JP3442160B2 - Method of forming SiO2 ceramic coating - Google Patents

Method of forming SiO2 ceramic coating

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JP3442160B2
JP3442160B2 JP23688194A JP23688194A JP3442160B2 JP 3442160 B2 JP3442160 B2 JP 3442160B2 JP 23688194 A JP23688194 A JP 23688194A JP 23688194 A JP23688194 A JP 23688194A JP 3442160 B2 JP3442160 B2 JP 3442160B2
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【発明の詳細な説明】 【0001】 【産業上の利用分野】本発明はSiO2 系セラミック被
膜の形成方法に関する。 【0002】 【従来の技術】高度の耐熱、耐摩耗、耐食性を得るため
には、有機系塗料では不十分であり、セラミックス系コ
ーティングが用いられる。 【0003】従来、セラミックス系被膜の形成方法とし
ては、一般にPVD(スパッタ法等)、CVD、ゾルー
ゲル法、ポリチタノカルボシラン系塗料、ポリ(ジシ
ル)シラザン系塗料、等が知られている。しかしなが
ら、上記の如き方法にはいずれも問題がある。すなわ
ち、PVD、CVD法では装置及び製造コストが高価で
ある。ゾルーゲル法では、必要焼成温度が500℃以上
と高く、しかも厚い膜が得られない。ポリチタノカルボ
シラン系塗料では低温焼成(400℃以下)における表
面強度が不十分である。ポリ(ジシル)シラザン系重合
体を用いたものは、施工に難があり、クラックが発生す
る。 【0004】本出願人は、低コストで良好なセラミック
膜を形成する方法としてポリシラザン、ポリメタロシラ
ザンを用いる方法を開示しており、焼成温度も200〜
500℃と比較的低温であるが、低温焼成では膜質が必
ずしも良好でない。 【0005】本出願人は、さらに特願平5−31818
8号明細書において、ポリシラザンを含むコーティング
を熱処理した後、水蒸気雰囲気にさらすまたは触媒を含
有した蒸留水中に浸すセラミック被膜の低温形成方法を
開示した。この方法によると、150℃以下の比較的低
温で緻密なセラミック被膜が簡単に得られる。しかしな
がら、この方法は、比較的低温とはいえども加熱処理を
必要とし、また水蒸気または触媒含有溶液による処理に
比較的長時間を要する。 【0006】 【発明が解決しようとする課題】そこで、本発明は、上
記の如き従来技術における問題を解決し、耐熱性、耐摩
耗性、耐食性に優れ、クラックのない緻密なセラミック
被膜を、従来よりもさらに低温で且つ短時間に形成する
方法を提供することを目的とする。 【0007】 【課題を解決するための手段】本発明のこれら及びその
他の目的は、 (1)基板上に分子内にSi−H結合及び/もしくはN
−H結合を有するポリシラザンの膜を形成し、その膜に
アルコキシシラン及び水を含む混合溶液を接触させるこ
とを特徴とする、SiO2 系セラミック被膜の形成方法
によって達成される。 【0008】以下、本発明の実施態様を項分けにして列
挙する。 (2)前記ポリシラザンが、一般式(I): 【0009】 【化1】 【0010】(上式中、R1 、R2 及びR3 は、各々独
立に、水素原子、アルキル基、アルケニル基、シクロア
ルキル基、アリール基、またはこれらの基以外で珪素に
直結する基が炭素である基、アルキルシリル基、アルキ
ルアミノ基、アルコキシ基を表すが、但し、R1 、R2
及びR3 の少なくとも一つは水素原子である)で示され
る単位からなる骨格を有する数平均分子量が100〜5
万のポリシラザンまたはこれらのポリシラザンを変性し
たものであることを特徴とする、(1)項記載の方法。 【0011】(3)前記アルコキシシランが、Si(O
R)4 〔式中、Rは、各々独立に、アルキル基、アルケ
ニル基、シクロアルキル基、アリール基、アルキルアミ
ノ基またはアルキルシリル基を表す〕で示されることを
特徴とする、(1)項又は(2)項記載の方法。 【0012】(4)前記アルコキシシランが、R’n
i(OR)4-n 〔式中、Rは、各々独立に、アルキル
基、アルケニル基、シクロアルキル基、アリール基、ア
ルキルアミノ基またはアルキルシリル基を表し、R’
は、各々独立に、上記Rの他、ビニル基、エポキシ基、
アミノ基、メタクリル基またはメルカプト基を表し、そ
してnは1〜2の整数である〕で示されることを特徴と
する、(1)項又は(2)項記載の方法。 【0013】(5)前記アルコキシシランが、R’
n (RO)3-n Si−R”−Si(OR)3-m R’
m 〔式中、Rは、各々独立に、アルキル基、アルケニル
基、シクロアルキル基、アリール基、アルキルアミノ基
またはアルキルシリル基を表し、R’は、各々独立に、
上記Rの他、ビニル基、エポキシ基、アミノ基、メタク
リル基またはメルカプト基を表し、R”は、2価の有機
結合基または−O−を表し、nは0〜3、mは0〜3の
整数を表すが、但し、n+mは4以下である〕で示され
ることを特徴とする、(1)項又は(2)項記載の方
法。 【0014】(6)前記混合溶液を接触させる前に前記
膜を加熱処理することを特徴とする、(1)項〜(5)
項のいずれか一項に記載の方法。 【0015】(7)前記基板がプラスチックフィルムで
あることを特徴とする、(1)〜(6)項のいずれか一
つに記載の方法。 【0016】(8)(1)〜(7)項のいずれか一つに
記載の方法によって形成されたSiO2 系セラミック被
膜。 【0017】本発明の方法で用いられるポリシラザン
は、分子内に少なくともSi−H結合またはN−H結合
を有するポリシラザンであればよく、ポリシラザン単独
はもちろん、ポリシラザンと他のポリマーとの共重合体
やポリシラザンと他の化合物との混合物でも使用でき
る。 【0018】用いるポリシラザンには、鎖状、環状、あ
るいは架橋構造を有するもの、あるいは分子内にこれら
複数の構造を同時に有するものがあり、これら単独でも
あるいは混合物でも利用できる。 【0019】用いるポリシラザンの代表例としては下記
一般式(I)で示されるようなものがあるが、これらに
限定されるものではない。 【0020】 【化2】 【0021】一般式(I)でR1 、R2 及びR3 に水素
原子を有するものは、ペルヒドロポリシラザンであり、
その製造法は、例えば特開昭60−145903号公
報、D.SeyferthらCommunicatio
n of Am.Cer.Soc.,C−13,Jan
uary 1983.に報告されている。これらの方法
で得られるものは、種々の構造を有するポリマーの混合
物であるが、基本的には分子内に鎖状部分と環状部分を
含み、 【0022】 【化3】 【0023】の化学式で表わすことができる。ペルヒド
ロポリシラザンの構造の一例を示すと下記の如くであ
る。 【0024】 【化4】 【0025】一般式(I)でR1 及びR2 に水素原子、
3 にメチル基を有するポリシラザンの製造方法は、
D.SeyferthらPolym.Prepr.A
m.Chem.Soc.,Div.Polym.Che
m,.25,10(1984)に報告されている。この
方法により得られるポリシラザンは、繰り返し単位が−
(SiH2 NCH3 )−の鎖状ポリマーと環状ポリマー
であり、いずれも架橋構造をもたない。 【0026】一般式(I)でR1 及びR3 に水素原子、
2 に有機基を有するポリオルガノ(ヒドロ)シラザン
の製造法は、D.SeyferthらPolym.Pr
epr.Am.Chem.Soc.Div.Poly
m.Chem,.25,10(1984)、特開昭61
−89230号公報に報告されている。これらの方法に
より得られるポリシラザンには、−(R2 SiHNH)
−を繰り返し単位として、主として重合度が3〜5の環
状構造を有するものや(R3 SiHNH)x 〔(R2
iH)1.5 N〕1-x (0.4<X<1)の化学式で示せ
る分子内に鎖状構造と環状構造を同時に有するものがあ
る。 【0027】一般式(I)でR1 に水素原子、R2 及び
3 に有機基を有するポリシラザン、またR1 及びR2
に有機基、R3 に水素原子を有するものは、−(R1
2 SiNR3 )−を繰り返し単位として、主に重合度が
3〜5の環状構造を有している。 【0028】本発明で用いられるポリシラザンには、一
般式(I)以外のものとして、D.Seyferthら
のCommunication of Am.Cer.
Soc.,C−132,July 1984.に報告さ
れている様な分子内に架橋構造を有するポリオルガノ
(ヒドロ)シラザンがある。一例を示すと下記の如くで
ある。 【0029】 【化5】 【0030】また、特開昭49−69717に報告され
ている様なR1 SiX3 (X:ハロゲン)のアンモニア
分解によって得られる架橋構造を有するポリシラザン
(R1Si(NH)x 、あるいはR1 SiX3 及びR2
2 SiX2 の共アンモニア分解によって得られる下記の
構造を有するポリシラザンも出発材料として用いること
ができる。 【0031】 【化6】【0032】さらに、下記の構造(式中、側鎖の金属原
子であるMは架橋をなしていてもよい)の如く金属原子
を含むポリメタロシラザンも出発材料として用いること
ができる。 【0033】 【化7】 【0034】また、特開昭62−195024号公報に
報告されているようなポリシロキサザン、特開平2−8
4437号公報に報告されているようなポリシラザン、
特開昭63−81122号、特開昭63−191832
号及び特開平2−77427号公報に報告されているよ
うなポリメタロシラザン、特開平1−138108号、
特開平1−138107号、特開平1−203429
号、特開平1−203430号及び特開平4−6383
3号公報並びに特願平3−320167号明細書に報告
されているような改質ポリシラザン、特開平2−175
726号、特開平1−138107号、特開平5−86
200号、特開平5−331293号及び特開平3−3
13326号公報に報告されているような共重合ポリシ
ラザンも好適に使用できる。 【0035】用いるポリシラザンは、上記にも明らかな
如く環状化することがあり、その場合にはその環状部分
が末端基となり、このような環状化がされない場合に
は、主骨格の末端はR1 、R2 、R3 と同様の基又は水
素であることができる。 【0036】用いるポリシラザンの分子量は、数平均分
子量で100〜5万、好ましくは500〜10,000
である。分子量が小さすぎると収率が低く、実用的では
なく、一方、分子量が大きすぎると溶液の安定性が低下
し、健全な膜が得られなくなる。 【0037】上記の如きポリシラザンの膜を基板上に形
成するために、ポリシラザンを適当な溶剤に溶解してコ
ーティング液を調製することができる。ポリシラザンの
溶剤には、例えば、脂肪族炭化水素、脂環式炭化水素、
芳香族炭化水素などの炭化水素溶剤、ハロゲン化メタ
ン、ハロゲン化エタン、ハロゲン化ベンゼンなどのハロ
ゲン化炭化水素、脂肪族エーテル、脂環式エーテルなど
のエーテル類が使用できる。好ましい溶剤として、塩化
メチレン、クロロホルム、四塩化炭素、ブロモホルム、
塩化エチレン、塩化エチリデン、トリクロロエタン、テ
トラクロロエタン等のハロゲン化炭化水素、エチルエー
テル、イソプロピルエーテル、エチルブチルエーテル、
ブチルエーテル、1,2−ジオキシエタン、ジオキサ
ン、ジメチルジオキサン、テトラヒドロフラン、テトラ
ヒドロピラン等のエーテル類、ペンタンヘキサン、イソ
ヘキサン、メチルペンタン、ヘプタン、イソヘプタン、
オクタン、イソオクタン、シクロペンタン、メチルシク
ロペンタン、シクロヘキサン、メチルシクロヘキサン、
ベンゼン、トルエン、キシレン、エチルベンゼンなどの
炭化水素、等が挙げられる。これらの溶剤を使用する場
合、ポリシラザンの溶解度や溶剤の蒸発速度を調節する
ために、2種類以上の溶剤を混合してもよい。 【0038】溶剤の使用量(割合)は採用する適用方法
により作業性がよくなるように選択され、またポリシラ
ザンの平均分子量、分子量分布、その構造によって異な
るので、コーティング液中溶剤は90重量%程度まで混
合することができ、好ましくは固形分濃度が10〜50
重量%の範囲で混合することができる。 【0039】また、本発明に用いられるコーティング液
には、必要に応じて適当な充填剤を加えてもよい。充填
剤の例としてはシリカ、アルミナ、ジルコニア、マイカ
を始めとする酸化物系無機物あるいは炭化珪素、窒化珪
素などの非酸化物系無機物の微粉、等が挙げられる。ま
た用途によってはアルミニウム、亜鉛、銅等の金属粉末
の添加も可能である。さらに充填剤の例を詳しく述べれ
ば、ケイ砂、石英、ノバキュライト、ケイ藻土などのシ
リカ系;合成無定形シリカ;カオリナイト、雲母、滑
石、ウオラストナイト、アスベスト、ケイ酸カルシウ
ム、ケイ酸アルミニウムなどのケイ酸塩;ガラス粉末、
ガラス球、中空ガラス球、ガラスフレーク、泡ガラス球
などのガラス体;窒化ホウ素、炭化ホウ素、窒化アルミ
ニウム、炭化アルミニウム、窒化ケイ素、炭化ケイ素、
ホウ化チタン、窒化チタン、炭化チタンなどの非酸化物
系無機物;炭酸カルシウム;酸化亜鉛、アルミナ、マグ
ネシア、酸化チタン、酸化ベリリウムなどの金属酸化
物;硫酸バリウム、二硫化モリブデン、二硫化タングス
テン、弗化炭素その他無機物;アルミニウム、ブロン
ズ、鉛、ステンレススチール、亜鉛などの金属粉末;カ
ーボンブラック、コークス、黒鉛、熱分解炭素、中空カ
ーボン球などのカーボン体、等があげられる。 【0040】充填剤の添加量は、所期の充填剤の効果が
得られ且つポリシラザンの反応性を阻害しない範囲であ
れば適宜選定することができる。充填剤添加量は、一般
にはポリシラザン1重量部に対し、0.05〜50重量
部の範囲にあり、特に好ましい添加量は0.2〜3重量
部の範囲にある。 【0041】本発明によれば、上記の如きコーティング
液を基板上に1回又は2回以上適用して膜を形成する。
基板は、特に限定されず、金属、セラミックス、プラス
チック等の中から所望のものが用いられる。 【0042】コーティング液の適用手段としては、通常
の塗布方法、つまり浸漬、ロール塗り、バー塗り、刷毛
塗り、スプレー塗り、フロー塗り等が用いられる。ま
た、塗布前に基盤をヤスリがけ、脱脂、各種ブラスト等
で表面処理しておくと、コーティング液の付着性能が向
上する。 【0043】本発明では、このような方法で形成したポ
リシラザン膜を加熱することは本質的には必要がない。
しかし、乾燥(溶剤除去)の時間を短縮するために加熱
処理を実施してもよい。実質的に120℃以下の温度で
加熱処理すれば十分である。但し、溶剤が最終のセラミ
ック被膜中に残存すると被膜が曇ったり、被膜の平滑性
が悪くなるので、乾燥は十分に行うことが好ましい。な
お、この乾燥のための加熱処理によりポリシラザンの硬
化反応が部分的に進行することがあるが、硬化反応はセ
ラミック化であり問題はない。従って、本発明の本質か
らすれば必要はないが、アルコキシシランとの反応前に
ポリシラザンの一部を硬化させる熱処理が行われても、
Si−H又はN−H結合が残存する限り本発明は有効で
ある。 【0044】本発明の方法によると、上記のようにポリ
シラザンの膜を形成した後、その膜に、アルコキシシラ
ン及び水を含む反応性の混合溶液を接触させる。 【0045】本発明の方法に用いられるアルコキシシラ
ンは、ゾル−ゲル法によるSiO2系セラミック被膜の
形成に一般に用いられるアルコキシシランの中から任意
に選ぶことができる。 【0046】本発明の方法において好適なアルコキシシ
ランは、Si(OR)4 〔式中、Rは、各々独立に、ア
ルキル基、アルケニル基、シクロアルキル基、アリール
基、アルキルアミノ基またはアルキルシリル基を表す〕
で示されるアルコキシシランである。好ましいRは、メ
チル基、エチル基、プロピル基、ブチル基及びイソプロ
ペニル基である。中でも特に好ましいアルコキシシラン
は、テトラメトキシシラン及びテトラエトキシシランで
ある。 【0047】本発明の方法では、R’n Si(OR)
4-n 〔式中、Rは、各々独立に、アルキル基、アルケニ
ル基、シクロアルキル基、アリール基、アルキルアミノ
基またはアルキルシリル基を表し、R’は、各々独立
に、上記Rの他、ビニル基、エポキシ基、アミノ基、メ
タクリル基またはメルカプト基を表し、そしてnは1〜
2の整数である〕で表される有機アルコキシシラン、又
はR’n (RO)3-n Si−R”−Si(OR)
3-m R’m 〔式中、Rは、各々独立に、アルキル基、ア
ルケニル基、シクロアルキル基、アリール基、アルキル
アミノ基またはアルキルシリル基を表し、R’は、各々
独立に、上記Rの他、ビニル基、エポキシ基、アミノ
基、メタクリル基またはメルカプト基を表し、R”は、
2価の有機結合基または−O−を表し、nは0〜3、m
は0〜3の整数を表すが、但し、n+mは4以下であ
る〕で表されるアルコキシジシランを使用してもよい。
このような有機基R’及びR”は、得られる最終のセラ
ミック被膜が所望の膜質(例えば、耐熱性、耐磨耗性、
可撓性)を示すように、当業者であれば適宜選択するこ
とができる。 【0048】反応性の混合溶液に用いられる水(H
2 O)には、通常のイオン交換水、工業用水、濾過水、
等が使用できる。しかしながら、得られる最終セラミッ
ク被膜の膜質等を考慮した場合、純水を使用することが
好ましい。また、水の代わりに過酸化水素水を使用する
ことは可能である。 【0049】混合溶液中のアルコキシシランと水の存在
比率は、体積基準でアルコキシシラン/水=0.01〜
100、より好ましくは0.1〜10の範囲が好まし
い。この比率が0.01よりも小さいと、水による反応
が主体となり、得られるセラミックスの膜質が悪くな
る。一方、100よりも大きいと、アルコキシシランの
加水分解速度が遅くなる。また、この比率を変更するこ
とによって混合溶液の反応性を制御することができる。 【0050】この混合溶液は、必要に応じて、R”OH
で示されるアルコールを含有することができる。ここで
R”は、アルコキシシランについて先に記載したRと同
じ基、すなわちアルキル基、アルケニル基、シクロアル
キル基、アリール基、アルキルアミノ基またはアルキル
シリル基を表す。特定の混合溶液におけるアルコールの
R”とアルコキシシランのRは、同種であることが好ま
しいが、異なっていてもよい。アルコールが含有される
ことによって、アルコキシシランの加水分解が促進さ
れ、溶液の反応性が高まる。 【0051】混合溶液中のアルコキシシランと前記アル
コールの存在比率は、体積基準でアルコキシシラン/ア
ルコール=100〜0.01、より好ましくは10〜
0.1の範囲が好ましい。この比率が100よりも大き
いと、アルコキシシランの分解が少なく、溶液の反応性
が低くなる。一方、0.01よりも小さいと、アルコー
ルとシラザンの反応が主体となり、膜質が劣化する。ま
た、先に記載した水の場合と同様に、この比率を変更す
ることによっても混合溶液の反応性を制御することがで
きる。 【0052】アルコキシシランと水を含む反応性の混合
溶液は、該アルコキシドの加水分解及びポリシラザンと
の反応を促進させるために触媒を含有することができ
る。触媒としては酸、塩基が好ましく、その種類につい
ては特に限定はされないが、例として塩酸、硫酸、フッ
酸、硝酸及びこれらの塩類、アンモニア、水酸化アンモ
ニウム、塩化アンモニウム、トリエチルアミン、ジエチ
ルアミン、モノエタノールアミン、ジエタノールアミ
ン、トリエタノールアミンなどのアミン類、並びに水酸
化ナトリウム、水酸化カリウム、等が挙げられる。これ
らの酸、塩基触媒の添加量は、アルコキシシラン1モル
当たり0.0001〜10モル%、より好ましくは0.
001〜1.0モル%が好ましい。同様に、この触媒添
加量によっても混合溶液の反応性を制御することができ
る。 【0053】本発明の方法によると、このように調製し
たアルコキシシラン及び水を含有する反応性の混合溶液
を、上記のポリシラザンの膜に適当な方法で接触させ
る。接触させる方法として、例えば、浸漬法、噴霧法、
等が挙げられる。この接触によってポリシラザンとアル
コキシシランとの間で反応が起こり、これらがSiOx
組成のセラミックに転化する。 【0054】この接触時の温度(例えば、浸漬液の温
度)は、室温で十分であるが、所望により室温〜混合溶
液の沸点以下の範囲に加熱してもよい。接触時間は、限
定するわけではないが、一般に1時間以内で済み、好ま
しくは1〜10分の範囲である。 【0055】混合溶液との接触工程終了後、得られた被
膜の乾燥と膜質の向上を兼ねて、基板の耐熱温度以下の
温度で後加熱工程を実施することができる。 【0056】本発明によるポリシラザンとアルコキシシ
ランとの間のセラミック被膜の形成反応は、以下の三つ
の素反応が基本になっているものと考える。すなわち、
混合溶液中においてアルコキシシランが下式: ≡Si−OR + H2 O −−> ≡Si−OH
+ ROH のように加水分解され、このとき生成したシラノール基
が、下式: ≡Si−OH + ≡Si−H −−>≡Si−O
−Si≡ + H2 ≡Si−OH + ≡Si−NH−Si≡ −−>
≡Si−O−Si≡ + ≡Si−NH2 のようにポリシラザンのSi−H及び/又はN−H結合
と反応することによって膜がSiOx 化する。 【0057】本発明の方法によると、実質的にSi−O
結合を主体とする緻密なSiO2 系セラミック被膜を、
常温で且つ短時間に得ることが可能になる。 【0058】 【実施例】以下、実施例により本発明を更に詳細に説明
する。 【0059】コーティング液の調製 コーティング液1:東燃製ペルヒドロポリシラザンTy
pe−1(PHPS−1;数平均分子量900)の20
%キシレン溶液を調製し、これをコーティング液1とし
た。 コーティング液2:東燃製ペルヒドロポリシラザンTy
pe−1(PHPS−1;数平均分子量900)の20
%キシレン溶液10グラムに、酢酸パラジウム(2)
(エヌイーエムキャット(株)製)の0.5%キシレン
溶液4グラムを添加し、さらにキシレン6グラムを加
え、大気中20℃で3時間攪拌しながら反応を行った。
その後この溶液を濃縮して濃度20%の溶液に調整し
た。本溶液の数平均分子量はGPCにより測定したとこ
ろ970であった。この溶液をコーティング液2とし
た。 【0060】浸漬液(反応性混合溶液)の調製 浸漬液1:テトラエトキシシラン(TEOS)200mL
及び純水1000mLに、エタノール100mL及び塩酸
0.65グラム(TEOSに対し0.02モル%)を加
えた溶液を調製し、これを浸漬液1とした。 浸漬液2:テトラメトキシシラン(TMOS)200mL
及び純水1000mLに、メタノール100mL及び塩酸
1.0グラム(TMOSに対し0.02モル%)を加え
た溶液を調製し、これを浸漬液2とした。 【0061】実施例1 コーティング液1を、孔径0.2μmのPTFE製フィ
ルターで濾過後、厚さ0.5mmのシリコンウェハー(2
cm×2cm)にスピンコーターを用いて塗布(2000rp
m 、20秒)し、大気雰囲気下120℃で1時間加熱し
て溶媒を除去した。この段階での膜のセラミックス化の
進行度をIRで評価したところSiH残存率は95%で
あった。評価法は下記によった。 SiH残存率(%)=(加熱後のSiH吸光度/加熱前
のSiN吸光度)×100この数値はセラミックス化進
行の指標となるものであり、SiH残存率が小さいほ
ど、またSiO吸光度が大きいほどセラミックス化が進
んでいることを示す。なお、ここでSiN、SiO及び
SiHの特性吸収はそれぞれ約840、1100及び2
160cm-1を用いた。また吸光度は、 吸光度=1og(Io/I) にて計算した。ここで、Iは吸収ピークの透過率、Io
はピークのベースとなる透過率である。 【0062】次に、この膜を含むシリコンウエハーを浸
漬液1に常温で1時間浸漬して反応させた。浸漬後、液
の乾燥を兼ねて120℃で5分間加熱した。膜のセラミ
ックス化の進行度をIRで評価したところ、SiH残存
率5%であった。また、1100cm-1にSi−O−Si
に起因する吸収、940cm-1にSi−OHに起因する吸
収、そして3400cm-1にO−Hに起因する吸収が認め
られた。ポリシラザンの骨格構造であるSi−N−Si
に起因する吸収はほぼ消失しており、これが浸漬液との
反応によってSiOx 構造のセラミックスに転化したこ
とがわかる。 【0063】このようにして得られたセラミック被膜
を、49%フッ酸(ダイキン工業(株)製)18mLと6
1%硝酸1763mLの混合溶液で処理したところ、エッ
チングレートは1500Å/min であった。 【0064】実施例2〜11 実施例1と同様の方法で各種反応条件におけるセラミッ
クス化の進行度を評価した。これらの反応条件と結果を
それぞれ以下の表1及び表2に記載する。 【0065】表1:反応条件 実施例 コーティング液 乾燥条件 浸漬液 浸漬時間 1 1 120℃、1 h 1 1時間 2 1 80℃、1 h 1 1時間 3 1 室温、1 h 1 1時間 4 2 120℃、1 h 1 1時間 5 2 80℃、1 h 1 1時間 6 2 室温、1 h 1 1時間 7 1 室温、1 h 2 5分 8 2 120℃、1 h 2 5分 9 2 80℃、1 h 2 5分 10 2 室温、1 h 2 5分 11 2 120℃、5 min 2 5分 【0066】表2:結果 実施例 SiH残存率(%) エッチングレート(Å/min ) 1 5 1500 2 0 1460 3 0 1400 4 0 1450 5 0 1400 6 0 1380 7 0 1400 8 0 1380 9 0 1460 10 0 1470 11 0 1420 【0067】表2に示した結果から、上記実施例1〜1
1で得られたセラミック被膜は、ゾル−ゲル法で得られ
るSiO2 系被膜に比べて優れた緻密性(エッチングレ
ート)を示すことがわかる。 【0068】比較例1 実施例1と同様にコーティング液1をシリコンウエハー
にスピンコートし、純水1000mL、エタノール100
mL及び塩酸0.65グラムを含む溶液に1時間した。浸
漬後、膜は分解し残存しなかった。 【0069】比較例2 実施例1と同様にコーティング液1をシリコンウエハー
にスピンコートし、純水1000mL、メタノール100
mL及び塩酸1.0グラムを含む溶液に1時間した。浸漬
後、膜は分解し残存しなかった。 【0070】比較例3 コーティング液2を実施例1と同様の方法でシリコンウ
エハーにスピンコートし、大気中120℃、1時間加熱
した。この膜のセラミックス化進行度をIRで評価した
ところ、SiH残存率は85%を示し、ほとんどセラミ
ックス化していなかった。さらに、エッチングレートは
>5000Å/min であり、膜の緻密性も悪かった。 【0071】 【発明の効果】本発明によれば、低温、特に常温でも緻
密なセラミック被膜を形成することが可能になり、従来
加熱を必要とするために適用できなかった各種基材(プ
ラスチック、電子部品など)へのセラミック被膜が実現
できる。また、本発明の方法は加熱処理なしでも短時間
でセラミック化されるので、製膜プロセスの簡素化及び
効率化が達成される。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION [0001] BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the InventionTwoSeries ceramic coating
The present invention relates to a method for forming a film. [0002] 2. Description of the Related Art To obtain high heat, wear and corrosion resistance.
Organic paints are not enough,
Is used. Conventionally, a method for forming a ceramic coating has been
In general, PVD (sputtering method, etc.), CVD, sol
Gel method, polytitanocarbosilane paint, poly (dis
L) Silazane-based paints and the like are known. But
All of the above methods have problems. Sand
In the PVD and CVD methods, equipment and manufacturing costs are expensive.
is there. In sol-gel method, required firing temperature is 500 ℃ or more
And a thick film cannot be obtained. Polytitanocarbo
Table for low temperature firing (400 ° C or lower) for silane-based paints
Surface strength is insufficient. Poly (disil) silazane-based polymerization
Those using a body have difficulty in construction and cause cracks
You. Applicants have proposed a low cost, good ceramic.
Polysilazane, polymetallosila
It discloses a method using Zan, and the firing temperature is 200 to
Although the temperature is relatively low at 500 ° C, low-temperature firing requires film quality.
Not so good. The present applicant has further filed Japanese Patent Application No. 5-31818.
No. 8, a coating containing polysilazane
After heat treatment, expose to a steam atmosphere or
Low temperature forming method of ceramic coating immersed in distilled water
Disclosed. According to this method, a relatively low temperature of 150 ° C. or less
A dense ceramic coating can be easily obtained at a high temperature. But
However, this method requires heat treatment at relatively low temperatures.
Required and for treatment with steam or catalyst-containing solutions
It takes a relatively long time. [0006] SUMMARY OF THE INVENTION Therefore, the present invention
It solves the problems in the prior art as described above,
Dense ceramic with excellent wear and corrosion resistance and no cracks
Forming a film at a lower temperature and shorter time than before
The aim is to provide a method. [0007] SUMMARY OF THE INVENTION These and other aspects of the present invention
The other purpose is (1) Si—H bond and / or N
Forming a polysilazane film having an —H bond,
Contact a mixed solution containing alkoxysilane and water.
Characterized by the following:TwoMethod of forming ceramic ceramic coating
Achieved by [0008] In the following, the embodiments of the present invention will be divided into columns.
Raise it. (2) The polysilazane has a general formula (I): [0009] Embedded image (In the above formula, R1, RTwoAnd RThreeIs German
First, a hydrogen atom, an alkyl group, an alkenyl group,
Alkyl, aryl, or other than these groups to silicon
Groups in which the directly linked group is carbon, alkylsilyl groups,
Represents an amino group or an alkoxy group, provided that R1, RTwo
And RThreeAt least one is a hydrogen atom)
Number average molecular weight of 100 to 5 having a skeleton consisting of
Ten thousand polysilazanes or denature these polysilazanes
The method according to (1), which is characterized in that: (3) The alkoxysilane is Si (O
R)Four[Wherein, R is each independently an alkyl group,
Nil group, cycloalkyl group, aryl group, alkylamido
Represents an alkyl group or an alkylsilyl group).
The method according to (1) or (2), which is characterized in that: (4) The alkoxysilane is represented by R 'nS
i (OR)4-n[Wherein, R is each independently an alkyl
Group, alkenyl group, cycloalkyl group, aryl group,
Represents a alkylamino group or an alkylsilyl group;
Is each independently a vinyl group, an epoxy group,
Represents an amino group, a methacryl group or a mercapto group,
And n is an integer of 1 to 2].
The method according to (1) or (2). (5) The alkoxysilane is represented by R '
n(RO)3-nSi-R "-Si (OR)3-mR '
mWherein R is independently an alkyl group, an alkenyl
Group, cycloalkyl group, aryl group, alkylamino group
Or an alkylsilyl group, and R ′ is each independently
In addition to the above R, vinyl group, epoxy group, amino group,
And R "represents a divalent organic group.
N represents 0 to 3, and m represents 0 to 3;
Represents an integer, provided that n + m is 4 or less.
The method described in (1) or (2), characterized in that
Law. (6) Before contacting the mixed solution,
Items (1) to (5), wherein the film is subjected to a heat treatment.
The method of any one of the preceding clauses. (7) The substrate is a plastic film
Any one of (1) to (6),
The method described in one. (8) Any one of the above items (1) to (7)
SiO formed by the described methodTwoSeries ceramic coating
film. Polysilazane used in the method of the present invention
Is at least a Si—H bond or an N—H bond in the molecule.
Any polysilazane having the formula: polysilazane alone
Of course, copolymers of polysilazane and other polymers
Or a mixture of polysilazane and other compounds.
You. The polysilazane used may be a chain, cyclic, or
Or those having a cross-linked structure or
Some have multiple structures at the same time.
Alternatively, a mixture can be used. The following are typical examples of polysilazane to be used.
There are compounds represented by the general formula (I).
It is not limited. [0020] Embedded image In the general formula (I), R1, RTwoAnd RThreeHydrogen
Those having atoms are perhydropolysilazanes,
The production method is described in, for example, Japanese Patent Application Laid-Open No. 60-145903.
Bulletin, D. Seeferth et al. Communicatio
no of Am. Cer. Soc. , C-13, Jan
uary 1983. Has been reported to. These methods
Is obtained by mixing polymers having various structures
Basically, it has a chain and a cyclic part in the molecule.
Including [0022] Embedded image Can be represented by the following chemical formula. Perhide
An example of the structure of lopolysilazane is shown below.
You. [0024] Embedded image In the general formula (I), R1And RTwoA hydrogen atom,
RThreeA method for producing a polysilazane having a methyl group in
D. Seeyferth et al., Polym. Prepr. A
m. Chem. Soc. , Div. Polym. Che
m,.25, 10 (1984). this
The polysilazane obtained by the method has a repeating unit of-
(SiHTwoNCHThree)-Chain polymers and cyclic polymers
And none of them have a crosslinked structure. In the general formula (I), R1And RThreeA hydrogen atom,
RTwo(Hydro) silazane having an organic group on the surface
Is manufactured by D. Seeyferth et al., Polym. Pr
epr. Am. Chem. Soc. Div. Poly
m. Chem,. 25, 10 (1984), JP-A-61-61
-89230. These methods
The resulting polysilazane includes-(RTwoSiHNH)
A ring having a polymerization degree of 3 to 5, with-being a repeating unit
Or (RThreeSiHNH)x[(RTwoS
iH)1.5N]1-x(0.4 <X <1)
Some molecules have both a chain structure and a cyclic structure in the molecule.
You. In the general formula (I), R1A hydrogen atom, RTwoas well as
RThreeA polysilazane having an organic group at1And RTwo
An organic group, RThreeHaving a hydrogen atom is represented by-(R1R
TwoSiNRThree)-Is a repeating unit, and the degree of polymerization is mainly
It has three to five ring structures. The polysilazane used in the present invention includes:
Other than the general formula (I), D.I. Seeferth et al.
Communication of Am. Cer.
Soc. , C-132, July 1984. Reported to
Polyorgano having a cross-linked structure in the molecule
There is (hydro) silazane. An example is as follows
is there. [0029] Embedded image [0030] Also, a report is given in JP-A-49-69717.
R like1SixThree(X: halogen) ammonia
Polysilazane having crosslinked structure obtained by decomposition
(R1Si (NH)xOr R1SixThreeAnd RTwo
TwoSixTwoThe following obtained by co-ammonium decomposition of
Use of polysilazane having a structure as a starting material
Can be. [0031] Embedded imageFurther, the following structure (wherein the side chain metal source)
The metal atom may be cross-linked)
Polymetallosilazane containing
Can be. [0033] Embedded image Further, Japanese Patent Application Laid-Open No. Sho 62-195024 discloses
Polysiloxazan as reported, JP-A-2-8
Polysilazane as reported in US Pat.
JP-A-63-81122, JP-A-63-191832
And JP-A-2-77427.
Una polymetallosilazane, JP-A-1-138108,
JP-A-1-138107, JP-A-1-203429
JP-A-1-203430 and JP-A-4-6383.
No. 3 and Japanese Patent Application No. 3-320167
Modified polysilazane as disclosed in JP-A-2-175
726, JP-A-1-138107, JP-A-5-86
No. 200, JP-A-5-331293 and JP-A-3-3
No. 13326 discloses a copolymerization policy.
Razan can also be suitably used. The polysilazane used is also evident from the above.
As shown in the figure, in which case the cyclic portion
Becomes a terminal group, and when such cyclization is not performed,
Means that the terminal of the main skeleton is R1, RTwo, RThreeSimilar group or water
Can be elementary. The molecular weight of the polysilazane used should be a number average
100 to 50,000, preferably 500 to 10,000
It is. If the molecular weight is too small, the yield is low, and practically
On the other hand, if the molecular weight is too large, the stability of the solution will be reduced.
And a sound film cannot be obtained. A polysilazane film as described above is formed on a substrate.
To achieve this, polysilazane is dissolved in a suitable solvent and
A coating solution can be prepared. Polysilazane
Solvents include, for example, aliphatic hydrocarbons, alicyclic hydrocarbons,
Hydrocarbon solvents such as aromatic hydrocarbons, halogenated meta
, Halogenated ethane, halogenated benzene, etc.
Genated hydrocarbons, aliphatic ethers, alicyclic ethers, etc.
Can be used. As a preferred solvent, chloride
Methylene, chloroform, carbon tetrachloride, bromoform,
Ethylene chloride, ethylidene chloride, trichloroethane,
Halogenated hydrocarbons such as trachloroethane, ethyl acetate
Ter, isopropyl ether, ethyl butyl ether,
Butyl ether, 1,2-dioxyethane, dioxa
Dimethyldioxane, tetrahydrofuran, tetra
Ethers such as hydropyran, pentanehexane, iso
Hexane, methylpentane, heptane, isoheptane,
Octane, isooctane, cyclopentane, methylcycl
Lopentane, cyclohexane, methylcyclohexane,
Benzene, toluene, xylene, ethylbenzene, etc.
Hydrocarbons and the like. When using these solvents
The solubility of polysilazane and the evaporation rate of solvent
For this purpose, two or more solvents may be mixed. The amount (proportion) of the solvent used depends on the application method used.
Selected for better workability, and
Average molecular weight, molecular weight distribution, and structure
Therefore, the solvent in the coating liquid is mixed up to about 90% by weight.
And preferably has a solid content of 10 to 50.
It can be mixed in the range of weight%. The coating solution used in the present invention
, A suitable filler may be added as necessary. filling
Examples of agents include silica, alumina, zirconia, mica
And other oxide-based inorganic substances such as silicon carbide and silicon nitride
Fine powder of a non-oxide inorganic substance such as silicon. Ma
Metal powder such as aluminum, zinc, copper etc.
Can also be added. More detailed examples of fillers
For example, silica sand, quartz, novacurite, diatomaceous earth
Lica-based; synthetic amorphous silica; kaolinite, mica, lubricated
Stone, wollastonite, asbestos, calcium silicate
And silicates such as aluminum silicate; glass powder,
Glass sphere, hollow glass sphere, glass flake, foam glass sphere
Glass bodies such as boron nitride, boron carbide, aluminum nitride
, Aluminum carbide, silicon nitride, silicon carbide,
Non-oxides such as titanium boride, titanium nitride and titanium carbide
Inorganic substances; calcium carbonate; zinc oxide, alumina, mug
Metal oxidation of Nessia, titanium oxide, beryllium oxide, etc.
Materials: barium sulfate, molybdenum disulfide, tangs disulfide
Ten, carbon fluoride and other inorganic substances; aluminum, bronze
Metal powders such as lead, lead, stainless steel, zinc, etc .;
Carbon black, coke, graphite, pyrolytic carbon, hollow
And carbon bodies such as carbon balls. The amount of filler added depends on the intended effect of the filler.
Within the range that does not inhibit the reactivity of polysilazane
If so, it can be appropriately selected. Filler addition amount is generally
To 0.05 to 50 parts by weight based on 1 part by weight of polysilazane
Parts, and a particularly preferable addition amount is 0.2 to 3% by weight.
In the range of parts. According to the present invention, a coating as described above
The liquid is applied to the substrate once or twice or more to form a film.
The substrate is not particularly limited.
Desired ones are used from tics and the like. As means for applying the coating liquid,
Coating methods: dipping, roll coating, bar coating, brushing
Coating, spray coating, flow coating and the like are used. Ma
Before application, sand the base, degreasing, blasting, etc.
Surface treatment will improve the adhesion of coating liquid.
Up. In the present invention, the porosities formed by such a method are used.
Heating the lysilazane film is essentially unnecessary.
However, to shorten the drying (solvent removal) time, heating
Processing may be performed. At temperatures substantially below 120 ° C
Heat treatment is sufficient. However, the solvent is the final ceramic
If left in the backing film, the film becomes cloudy or the film becomes smooth.
Therefore, it is preferable that drying is sufficiently performed. What
The heat treatment for drying makes the polysilazane hard.
Although the curing reaction may partially proceed, the curing reaction is not
There is no problem because it is lamic. Therefore, the essence of the present invention
It is not necessary if it is removed, but before the reaction with alkoxysilane
Even if heat treatment to cure part of polysilazane is performed,
The present invention is effective as long as Si-H or NH bonds remain.
is there. According to the method of the present invention, as described above,
After forming the silazane film, the alkoxysila
A reactive mixed solution containing water and water. Alkoxy sila used in the method of the present invention
Is made of SiO by the sol-gel method.TwoOf ceramic coating
Any of the alkoxysilanes commonly used for formation
You can choose. The alkoxy group suitable for the method of the present invention
Run is Si (OR)Four[Wherein, R is each independently
Alkyl, alkenyl, cycloalkyl, aryl
Group, alkylamino group or alkylsilyl group)
Is an alkoxysilane represented by Preferred R is
Butyl, ethyl, propyl, butyl and isopropyl
It is a phenyl group. Especially preferred alkoxysilane
Is tetramethoxysilane and tetraethoxysilane
is there. In the method of the present invention, R 'nSi (OR)
4-nWherein R is independently an alkyl group, an alkenyl
Group, cycloalkyl group, aryl group, alkylamino
Or an alkylsilyl group, R 'is each independently
In addition to the above R, a vinyl group, an epoxy group, an amino group,
Represents a acryl group or a mercapto group, and n is 1 to
An organic alkoxysilane represented by the formula:
Is R 'n(RO)3-nSi-R "-Si (OR)
3-mR 'm[Wherein, R is each independently an alkyl group,
Lucenyl group, cycloalkyl group, aryl group, alkyl
Represents an amino group or an alkylsilyl group;
Independently, in addition to the above R, a vinyl group, an epoxy group, an amino
R "represents a group, a methacryl group or a mercapto group;
Represents a divalent organic bonding group or -O-, wherein n is 0 to 3, m
Represents an integer of 0 to 3, provided that n + m is 4 or less.
May be used.
Such organic groups R 'and R "
Mic coating is the desired film quality (eg, heat resistance, abrasion resistance,
The person skilled in the art can select an appropriate
Can be. The water (H
TwoO) includes ordinary ion-exchanged water, industrial water, filtered water,
Etc. can be used. However, the resulting final ceramic
When considering the film quality of the coating, pure water can be used.
preferable. Also, use hydrogen peroxide water instead of water
It is possible. The presence of alkoxysilane and water in the mixed solution
The ratio is, on a volume basis, alkoxysilane / water = 0.01 to
Preferably in the range of 100, more preferably 0.1 to 10
No. If this ratio is less than 0.01, water reaction
And the quality of the resulting ceramic film is
You. On the other hand, if it is larger than 100, the alkoxysilane
The hydrolysis rate becomes slow. Also, changing this ratio
And can control the reactivity of the mixed solution. This mixed solution may be mixed with R ″ OH
Can be contained. here
R ″ is the same as R described above for alkoxysilane.
Groups, i.e., alkyl, alkenyl, cycloal
Kill group, aryl group, alkylamino group or alkyl
Represents a silyl group. Of alcohol in certain mixed solutions
R ”and R of the alkoxysilane are preferably the same.
New, but may be different. Contains alcohol
This promotes the hydrolysis of the alkoxysilane.
And the reactivity of the solution is increased. The alkoxysilane in the mixed solution and the
The proportion of coal is determined based on the volume of alkoxysilane /
Alcohol = 100-0.01, more preferably 10-
A range of 0.1 is preferred. This ratio is greater than 100
In addition, the decomposition of alkoxysilane is low, and the reactivity of the solution
Becomes lower. On the other hand, if it is smaller than 0.01,
And silazane react mainly to deteriorate the film quality. Ma
Also, change this ratio as in the case of water described earlier.
Can also control the reactivity of the mixed solution.
Wear. Reactive mixture containing alkoxysilane and water
The solution is prepared by hydrolysis of the alkoxide and polysilazane.
Can contain a catalyst to promote the reaction of
You. Acids and bases are preferred as the catalyst.
Although not particularly limited, examples include hydrochloric acid, sulfuric acid, and hydrofluoric acid.
Acid, nitric acid and their salts, ammonia, ammonium hydroxide
, Ammonium chloride, triethylamine, diethyl
Luamine, monoethanolamine, diethanolamine
, Amines such as triethanolamine, and hydroxyl
Sodium hydroxide, potassium hydroxide, and the like. this
The amount of the acid or base catalyst added was 1 mole of alkoxysilane.
0.0001 to 10 mol%, more preferably 0.1 mol / mol.
001-1.0 mol% is preferable. Similarly, this catalyst addition
The reactivity of the mixed solution can also be controlled by the amount added.
You. According to the method of the present invention,
Mixed solution containing mixed alkoxysilane and water
Is brought into contact with the above polysilazane film by an appropriate method.
You. As a method of contacting, for example, dipping method, spray method,
And the like. This contact allows polysilazane and al
A reaction takes place with the coxysilane, which reacts with SiO2.x
Converted to ceramic of composition. The temperature at the time of this contact (for example, the temperature of the immersion liquid)
At room temperature, room temperature is sufficient.
You may heat to the range below the boiling point of a liquid. Contact time is limited
Although not necessarily specified, it generally takes less than an hour,
Or 1 to 10 minutes. After the step of contacting with the mixed solution, the obtained coating
Combines the drying of the film and the improvement of the film quality, and the
A post-heating step can be performed at the temperature. Polysilazane and alkoxyl according to the present invention
The formation reaction of the ceramic coating during the run is as follows.
I think that the elementary reaction is fundamental. That is,
The alkoxysilane in the mixed solution has the following formula:   ≡Si-OR + HTwoO-> ≡Si-OH
  + ROH Is hydrolyzed as in
But the following formula:   ≡Si-OH + ≡Si-H-> ≡Si-O
−Si≡ + HTwo   {Si-OH + {Si-NH-Si} --->
≡Si-O-Si≡ + ≡Si-NHTwo Si—H and / or N—H bond of polysilazane
Reacts with SiO to form a film of SiOxBecome According to the method of the present invention, substantially Si—O
Dense SiO mainly composed of bondsTwoSystem ceramic coating,
It can be obtained at room temperature in a short time. [0058] The present invention will be described in more detail with reference to the following examples.
I do. [0059]Preparation of coating liquid Coating liquid 1: Tonen perhydropolysilazane Ty
20 of pe-1 (PHPS-1; number average molecular weight 900)
% Xylene solution and prepare it as coating solution 1.
Was. Coating liquid 2: Tonen perhydropolysilazane Ty
20 of pe-1 (PHPS-1; number average molecular weight 900)
Palladium acetate (2)
0.5% xylene (manufactured by NEMC Corporation)
Add 4 grams of solution and add 6 grams of xylene.
The reaction was performed while stirring at 20 ° C. in the atmosphere for 3 hours.
The solution was then concentrated to a 20% strength solution.
Was. The number average molecular weight of this solution was measured by GPC.
970. This solution is called coating solution 2.
Was. [0060]Preparation of immersion liquid (reactive mixed solution) Immersion liquid 1: 200 mL of tetraethoxysilane (TEOS)
And 1000 mL of pure water, 100 mL of ethanol and hydrochloric acid
0.65 grams (0.02 mol% based on TEOS)
The obtained solution was prepared and used as immersion liquid 1. Immersion liquid 2: 200 mL of tetramethoxysilane (TMOS)
And 1000 mL of pure water, 100 mL of methanol and hydrochloric acid
1.0 g (0.02 mol% based on TMOS)
This solution was prepared and used as immersion liquid 2. [0061]Example 1 Coating liquid 1 was washed with a PTFE filter having a pore size of 0.2 μm.
After filtration with a filter, a 0.5 mm thick silicon wafer (2
cm × 2 cm) using a spin coater (2000 rp)
m, 20 seconds), and heat at 120 ° C. for 1 hour in an air atmosphere.
To remove the solvent. At this stage,
When the degree of progress was evaluated by IR, the residual ratio of SiH was 95%.
there were. The evaluation method was as follows. SiH residual ratio (%) = (SiH absorbance after heating / before heating)
Absorbance of SiN) x 100
It is an index of the row, and the smaller the residual SiH ratio
The higher the SiO absorbance, the more ceramics
That you are Here, SiN, SiO and
The characteristic absorption of SiH is about 840, 1100 and 2 respectively.
160cm-1Was used. The absorbance is Absorbance = 1 og (Io / I) Was calculated. Here, I is the transmittance of the absorption peak, Io
Is the transmittance which is the base of the peak. Next, a silicon wafer containing this film is immersed.
It was immersed in Pickling Solution 1 at room temperature for 1 hour to react. After immersion, liquid
The mixture was heated at 120 ° C. for 5 minutes also for drying. Membrane ceramic
The degree of progress of the oxidation was evaluated by IR.
Rate was 5%. Also, 1100cm-1Si-O-Si
Due to absorption, 940cm-1Absorption due to Si-OH
Income, and 3400cm-1Shows absorption due to OH
Was done. Si-N-Si which is a skeleton structure of polysilazane
Absorption due to the immersion liquid has almost disappeared.
SiO by reactionxConverted to ceramics
I understand. The ceramic coating thus obtained
And 18 mL of 49% hydrofluoric acid (manufactured by Daikin Industries, Ltd.)
When treated with a mixed solution of 1763 mL of 1% nitric acid,
The chin rate was 1500 ° / min. [0064]Examples 2 to 11 In the same manner as in Example 1, the ceramic under various reaction conditions was used.
The degree of progress of the conversion was evaluated. These reaction conditions and results
These are described in Tables 1 and 2 below, respectively. [0065]Table 1: Reaction conditions Example Coating liquid Drying conditions Immersion liquid Immersion time     1 1 120 ° C, 1 h 1 1 hour     2 1 80 ° C, 1 h 1 1 hour     3 1 room temperature, 1 h 1 1 hour     4 120 ° C, 1 h 1 hour     5 2 80 ° C, 1 h 1 1 hour     6 2 room temperature, 1 h 1 1 hour     7 1 Room temperature, 1 h 25 minutes     82 120 ° C, 1 h 25 minutes     9 280 ° C, 1 h 25 minutes   10 2 room temperature, 1 h 25 minutes   11 2 120 ° C, 5 min 25 minutes [0066]Table 2: Results Example SiH residual rate (%) Etching rate (Å / min)     15 1500     2 0 1460     3 0 1400     40 1450     5 0 1400     6 0 1380     7 0 1400     8 0 1380     9 0 1460   100 0 1470   11 0 1420 From the results shown in Table 2, the above Examples 1 to 1
The ceramic coating obtained in 1 was obtained by a sol-gel method.
SiOTwoExcellent denseness (etching
). [0068]Comparative Example 1 Coating liquid 1 was applied to a silicon wafer as in Example 1.
To 1000 mL of pure water, ethanol 100
One hour into a solution containing mL and 0.65 grams of hydrochloric acid. Soak
After immersion, the film decomposed and did not remain. [0069]Comparative Example 2 Coating liquid 1 was applied to a silicon wafer as in Example 1.
To 1000 mL of pure water and 100 mL of methanol.
One hour into a solution containing mL and 1.0 gram of hydrochloric acid. Immersion
Later, the membrane decomposed and did not remain. [0070]Comparative Example 3 Coating liquid 2 was applied to silicon wafer in the same manner as in Example 1.
Spin coat on eher and heat in air at 120 ° C for 1 hour
did. The degree of ceramicization of this film was evaluated by IR.
However, the residual ratio of SiH was 85%, which was almost
Had not been converted. Furthermore, the etching rate is
> 5000 ° / min, and the denseness of the film was poor. [0071] According to the present invention, even at low temperatures, especially at room temperature,
It is possible to form a dense ceramic coating,
Various substrates that could not be applied due to the need for heating
Ceramic coating on plastics and plastics)
it can. In addition, the method of the present invention can be performed for a short time without heat treatment.
Simplifies the film forming process and
Efficiency is achieved.

フロントページの続き (56)参考文献 特開 平5−238827(JP,A) 特開 平6−47862(JP,A) 特開 平2−188471(JP,A) 特開 昭61−149226(JP,A) 特開 昭61−138571(JP,A) 特開 昭55−108473(JP,A) 特開 昭60−179180(JP,A) 特開 平6−256975(JP,A) 特開 昭63−7877(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) B05D 1/00 - 7/26 C09D 101/00 - 201/10 C04B 41/80 - 41/91 Continuation of the front page (56) References JP-A-5-238827 (JP, A) JP-A-6-47862 (JP, A) JP-A-2-188471 (JP, A) JP-A-61-149226 (JP) JP-A-61-138571 (JP, A) JP-A-55-108473 (JP, A) JP-A-60-179180 (JP, A) JP-A-6-256975 (JP, A) 63-7877 (JP, A) (58) Fields investigated (Int. Cl. 7 , DB name) B05D 1/00-7/26 C09D 101/00-201/10 C04B 41/80-41/91

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】 【請求項1】 基板上に分子内にSi−H結合及び/も
しくはN−H結合を有するポリシラザンの膜を形成し、
その膜にアルコキシシラン及び水を含む混合溶液を接触
させることを特徴とする、SiO2 系セラミック被膜の
形成方法。
(57) Claims 1. A polysilazane film having a Si-H bond and / or an N-H bond in a molecule is formed on a substrate,
A method for forming a SiO 2 -based ceramic coating, comprising contacting a mixed solution containing alkoxysilane and water with the film.
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