JPH1017691A - Method and apparatus for forming thin film on polymer substrate by plasma cvd - Google Patents

Method and apparatus for forming thin film on polymer substrate by plasma cvd

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JPH1017691A
JPH1017691A JP17602896A JP17602896A JPH1017691A JP H1017691 A JPH1017691 A JP H1017691A JP 17602896 A JP17602896 A JP 17602896A JP 17602896 A JP17602896 A JP 17602896A JP H1017691 A JPH1017691 A JP H1017691A
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JP
Japan
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plasma
mesh
polymer substrate
gas
inlet
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Application number
JP17602896A
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Japanese (ja)
Inventor
Hiroaki Tamamaki
宏章 玉巻
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Suzuki Motor Corp
Original Assignee
Suzuki Motor Corp
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Publication date
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    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02BINTERNAL-COMBUSTION PISTON ENGINES; COMBUSTION ENGINES IN GENERAL
    • F02B61/00Adaptations of engines for driving vehicles or for driving propellers; Combinations of engines with gearing
    • F02B61/04Adaptations of engines for driving vehicles or for driving propellers; Combinations of engines with gearing for driving propellers
    • F02B61/045Adaptations of engines for driving vehicles or for driving propellers; Combinations of engines with gearing for driving propellers for outboard marine engines

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To give an improved surface hardness to the surface of a plastics without detriment to its decorativeness by building up a thin transparent SiO2 film on the surface by utilizing the ECR plasma CVD technique by which low- temperature buildup of a high-quality film is possible. SOLUTION: A magnetic field is applied in a plasma generation 1 chamber by using a magnetic coil 2 surrounding the chamber 1. An upstream gas is introduced into the chamber 1 to generate an ECR plasma, and the starting material is evaporated to form a feed gas in an downstream zone. The feed gas is fed from a feed port 6. The ECR plasma is passed through a mesh 14a set between the port 6 and a polymer substrate 7 or between the chamber 1 and the port 6 and a mesh 14b set near the substrate 7 to build up an SiO2 film on the surface of the substrate 7.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、高分子基材へのプ
ラズマCVDによる薄膜形成方法に関する。
The present invention relates to a method for forming a thin film on a polymer substrate by plasma CVD.

【0002】[0002]

【従来の技術】高性能で地球にやさしい自動車が求めら
れている時代背景の中で、自動車部品のプラステイック
化が押し進められ、自動車の軽量化による燃費向上が図
られてきた。特に熱可塑性プラステイックは、リサイク
ルしやすい材料として注目を集め、積極的な自動車部品
への採用が試みられている。しかし、プラステイック材
料は金属材料に比べ、機械的強度、表面硬度が低く、耐
擦傷性に劣る。さらにその表面は、太陽の紫外線、熱に
より、変色、強度低下を起こし、耐候性は決して良くな
い。自動車の機能、品質を考慮するとプラステイックが
採用できる部品には限界がある。今後、プラステイック
に何らかの表面処理を施して機能向上を図らない限り、
自動車部品のプラステイック化の進展は期待できない。
2. Description of the Related Art In the era of the demand for high-performance and eco-friendly automobiles, the use of plastic parts for automobiles has been promoted, and fuel economy has been improved by reducing the weight of automobiles. In particular, thermoplastic plastic has attracted attention as an easily recyclable material, and its active use in automotive parts has been attempted. However, plastic materials have lower mechanical strength and surface hardness than metal materials and are inferior in scratch resistance. Furthermore, the surface is discolored and weakened by the ultraviolet rays and heat of the sun, and the weather resistance is never good. Considering the functions and quality of automobiles, there are limits to the parts that can be used with plastic. In the future, unless the plastic is subjected to some surface treatment to improve its function,
No progress in plastic parts is expected.

【0003】上記のような、プラステイックの表面処理
方法として、プラズマCVDによる薄膜形成方法が従来
行われている。プラズマCVDによれば、基板温度を4
00℃以上に加熱することによってSiO2 膜中の不純
物を除去して良質なSiO2膜をコートすることができ
る。しかし、耐熱性の低いプラステイックへのコートは
不可能であった(スニル・ウィクラマナヤカ、畑中義式
他、電子情報通信学会、技術報告、Vol.93,p.91-86,'93
年)。そこで、同一のプラズマ装置内で高分子基材をま
ず非重合性のガス、例えばCO、H2 、O2 でプラズマ
処理し、皮膜の接着性を上昇させてから、有機珪素化合
物のプラズマ重合により、耐久性の優れたプラズマ重合
皮膜を形成させるようにした方法がある。しかし、その
薄膜は、基材との接着性にすぐれるが、不純物である、
炭素や、水分を多く含むため、さほど硬さを有すること
なく、耐擦傷性に劣るといった問題があった(特開昭6
2−132940号公報)。一方、真空反応室に反応ガ
スを導入し、875ガウスの磁界をかけ、マイクロ波を
印加すると電子サイクロトロン共鳴(ECR)効果によ
り、プラズマ中の電子がマイクロ波の電界により加速
し、高密度プラズマが生成でき、このことを利用したE
CRプラズマ装置が開発された(特開昭56−1555
35号公報)。
As a plastic surface treatment method as described above, a thin film forming method by plasma CVD has been conventionally performed. According to the plasma CVD, a substrate temperature of 4
By heating to 00 ° C. or higher to remove impurities in the SiO 2 film can be coated a high quality SiO 2 film. However, it was not possible to coat a plastic with low heat resistance (Sunil Wikramanayaka, Yoshinori Hatanaka et al., IEICE, Technical Report, Vol.93, p.91-86, '93
Year). Therefore, the polymer substrate is first treated with a non-polymerizable gas, for example, CO, H 2 , O 2 in the same plasma device to increase the adhesiveness of the film, and then subjected to plasma polymerization of the organosilicon compound. And a method for forming a plasma-polymerized film having excellent durability. However, the thin film has excellent adhesion to the substrate, but is an impurity.
Since it contains a large amount of carbon and water, there is a problem that it does not have much hardness and has poor scratch resistance.
No. 2-132940). On the other hand, when a reaction gas is introduced into a vacuum reaction chamber, a magnetic field of 875 Gauss is applied, and a microwave is applied, electrons in the plasma are accelerated by an electron field due to an electron cyclotron resonance (ECR) effect, and a high-density plasma is formed. E that can be generated and uses this
A CR plasma apparatus was developed (Japanese Patent Laid-Open No. 56-1555).
No. 35).

【0004】しかし、上記従来の方法では、供給ガスを
多量に使用するため、ランニングコストが高いうえ、装
置の汚れも激しく、メンテナンスに手間とコストが多く
かかった。また、皮膜形成に多大な時間を要するため、
プラステイック製基板への熱付加が未だ大きく、基板の
ダメージが大きくなり、皮膜中に残留歪み、クラックが
生じる問題があった。
However, in the above-mentioned conventional method, a large amount of supplied gas is used, so that the running cost is high, the apparatus is very dirty, and maintenance is troublesome and costly. Also, it takes a lot of time to form a film,
There is a problem that heat is still applied to the plastic substrate, the damage of the substrate is increased, and residual strain and cracks are generated in the coating.

【0005】そこで、高品質膜の低温堆積が可能なEC
RプラズマCVD(電子共鳴サイクロトロン共鳴プラズ
マ式化学蒸着、Electron Cycrotron Resonance Plasma
Assisted Chemical Vapor Deposition)技術を利用し
て、プラステイック表面に透明なSiO2 膜を薄く堆積
させ、意匠性を損なうことなしに表面硬度を向上させる
ようにした高分子基材へのプラズマCVDによる薄膜形
成方法及び装置を開発した(特願平8―52580
号)。この装置では、メッシュをプラズマ発生室と供給
ガスの導入口との間に設置し、このメッシュによってプ
ラズマ中の電子をとらえて、アースに逃がして、プラズ
マ中のラジカル(中性子)のみを通過させ、成膜速度を
向上させるようにしている。しかしながら、上記メッシ
ュを用いた技術においても、プラズマ中の全ての荷電子
をアースに流し込むことができず、メッシュを超えて拡
散した荷電子(水素イオン)が基板表面に堆積したSi
2 膜をエッチングしてしまい、膜の堆積速度に悪影響
を与えていた。
[0005] Therefore, an EC capable of depositing a high quality film at a low temperature is used.
R Plasma CVD (Electron Resonance Cyclotron Resonance Plasma Chemical Vapor Deposition, Electron Cycrotron Resonance Plasma
Thin film formation by plasma CVD on a polymer base material using Assisted Chemical Vapor Deposition) technology to deposit a thin transparent SiO 2 film on the plastic surface and improve the surface hardness without impairing the design Method and apparatus developed (Japanese Patent Application No. 8-52580)
issue). In this device, a mesh is installed between the plasma generation chamber and the inlet of the supply gas. The mesh captures electrons in the plasma, escapes to the ground, and passes only radicals (neutrons) in the plasma. The film forming speed is improved. However, even in the technique using the mesh, all the valence electrons in the plasma cannot flow into the ground, and the valence electrons (hydrogen ions) diffused beyond the mesh are deposited on the substrate surface.
The O 2 film was etched, which had an adverse effect on the deposition rate of the film.

【0006】[0006]

【発明が解決しようとする課題】したがって、本発明の
目的は、荷電子をアースに確実に流し込み、膜の堆積速
度を向上させるようにした高分子基材へのプラズマCV
Dによる薄膜形成方法及び装置を提供することにある。
SUMMARY OF THE INVENTION Accordingly, an object of the present invention is to provide a plasma CV to a polymer base material in which valence electrons are reliably supplied to the ground and the deposition rate of the film is improved.
D to provide a thin film forming method and apparatus.

【0007】[0007]

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、請求項1に記載された発明は、高分子基材へのプラ
ズマCVDによる薄膜形成方法において、プラズマ発生
室の周囲に配置した磁気コイルによって、プラズマ発生
室内に磁界を印加し、マイクロ波をプラズマ発生室に導
入し、アップストリームガスをプラズマ発生室内に導入
してECRプラズマを発生させ、ダウンストリームに原
料を気化させて供給ガスを発生し、その供給ガスを導入
口から供給し、さらに、該導入口と高分子基材との間又
は上記プラズマ発生室と上記導入口との間に設置したメ
ッシュ及び上記導入口と高分子基材との間であって上記
メッシュよりも上記高分子基材に近い位置に設定したメ
ッシュに上記ECRプラズマを通過させ、これによって
高分子基材表面にSiO2 膜を堆積するようにしてなる
ことを特徴とする。
According to a first aspect of the present invention, there is provided a method of forming a thin film on a polymer substrate by plasma CVD, wherein the magnetic coil is disposed around a plasma generation chamber. A magnetic field is applied to the plasma generation chamber, microwaves are introduced into the plasma generation chamber, an upstream gas is introduced into the plasma generation chamber to generate ECR plasma, and raw materials are vaporized downstream to generate a supply gas. Then, the supply gas is supplied from the inlet, and further, a mesh provided between the inlet and the polymer base or between the plasma generation chamber and the inlet, and the inlet and the polymer base And the ECR plasma is passed through a mesh set at a position closer to the polymer substrate than the mesh, whereby S O 2 film characterized by comprising so as to deposit a.

【0008】請求項2に記載された発明は、高分子基材
へのプラズマCVDによる薄膜形成装置において、周囲
に配置した磁気コイルによって磁界を印加され、マイク
ロ波が導入されるとともにアップストリームガスが導入
されるようにしたECRプラズマを発生させるためのプ
ラズマ発生室と、ダウンストリームに供給ガスを供給す
るための導入口と、該導入口と高分子基材との間又は上
記プラズマ発生室と上記導入口との間に設置したメッシ
ュと、該メッシュに加えてさらに該メッシュよりも上記
高分子基材に近づけて設けたメッシュとを含むことを特
徴とする。
According to a second aspect of the present invention, in a thin film forming apparatus for performing plasma CVD on a polymer base material, a magnetic field is applied by a magnetic coil arranged around the thin film to introduce microwaves and upstream gas. A plasma generating chamber for generating ECR plasma to be introduced, an inlet for supplying a supply gas downstream, and a space between the inlet and the polymer substrate or between the plasma generating chamber and the It is characterized in that it includes a mesh provided between the inlet and an inlet, and a mesh provided closer to the polymer base material than the mesh in addition to the mesh.

【0009】[0009]

【発明の実施の形態】図1は、本発明にかかる高分子基
材へのプラズマCVDによる薄膜形成方法に使用する装
置の一実施の形態を示す。この装置は、横型構成のEC
RプラズマCVD装置で、プラズマ発生室1の周囲に磁
気コイル2を配置し、プラズマ発生室1内にECR条件
である磁界を印加し、マイクロ波を発生室1に導入3さ
せ、プラズマを発生させる。なお、3aは石英ガラスで
ある。磁気コイル2の磁界分布はプラズマ発生室1から
試料室4の方向に低くなる発散磁界型である。アップス
トリームのガスをマスフローコントローラで流量制御し
て、プラズマ発生室内に導入5し、ECRプラズマを発
生させる。
FIG. 1 shows an embodiment of an apparatus used for a method for forming a thin film on a polymer substrate by plasma CVD according to the present invention. This device is a horizontal EC
In an R plasma CVD apparatus, a magnetic coil 2 is arranged around a plasma generation chamber 1, a magnetic field that is an ECR condition is applied to the inside of the plasma generation chamber 1, microwaves are introduced into the generation chamber 1, and plasma is generated. . 3a is a quartz glass. The magnetic field distribution of the magnetic coil 2 is of a divergent magnetic field type that decreases from the plasma generation chamber 1 to the sample chamber 4. The upstream gas is flow-controlled by the mass flow controller and introduced into the plasma generation chamber 5 to generate ECR plasma.

【0010】そのダウンストリームに原料液体を加温し
て気化し、そのガスを流量制御してリング状の導入口6
から流し込み、PC(ポリカーボネート樹脂)あるいは
PP(ポリプロピレン)等の高分子基材7(プラステイ
ック製の基板)表面にSiO 2 膜を堆積することができ
る。原料ガスの供給システム8は、原料ガスタンク9、
原料ガス供給ライン10、パージガス供給ライン11及
びMFC装置12を含む。この装置12では、ガス供給
ライン10からの原料ガスを原料ガスタンク9に一次備
蓄し、この原料ガスをパージガス供給ライン11からの
パージガス(N 2 等)とMFC装置12で混合し、所定
量を供給ライン13を経由して導入口6から供給する。
図2に示すように、この導入口6は、リング管の内周面
に小孔6aが複数穿設されており、その小孔6aよりガ
スが均一に流れ出るようになっている。このように、本
発明の適用の対象となるプラステイック製の基板7の原
料としては、ポリカーボネート(PC)、ポリプロピレ
ン(PP)、ポリエチレン(PE)、ポリスチレン(P
S)等の高分子を挙げることができる。また、蒸着され
る供給ガスの原料としては、モノシラン、テトラメチル
シラン、ヘキサメチルジシラン、テトラエトキシシラン
等のSi含有化合物を挙げることができる。アップスト
リームに供給されるガスとしては、O2 、CO、H2
He、Ar等を挙げることができる。
[0010] The raw material liquid is heated downstream thereof.
The gas is vaporized and the flow rate of the gas is controlled so that the ring-shaped inlet 6
From PC (polycarbonate resin) or
Polymer base material 7 such as PP (polypropylene) (Plastic
Substrate) TwoFilm can be deposited
You. The source gas supply system 8 includes a source gas tank 9,
Source gas supply line 10, purge gas supply line 11,
And the MFC device 12. In this device 12, gas supply
Primary storage of source gas from line 10 in source gas tank 9
This raw material gas is stored from the purge gas supply line 11.
Purge gas (N Two) And the MFC device 12 to mix
The amount is supplied from the inlet 6 via the supply line 13.
As shown in FIG. 2, the inlet 6 is provided on the inner peripheral surface of the ring tube.
Are provided with a plurality of small holes 6a.
So that the water flows out evenly. Thus, the book
The original of the plastic substrate 7 to which the invention is applied
Materials include polycarbonate (PC), polypropylene
(PP), polyethylene (PE), polystyrene (P
Polymers such as S) can be mentioned. It is also deposited
Monosilane, tetramethyl
Silane, hexamethyldisilane, tetraethoxysilane
And other Si-containing compounds. Upst
The gas supplied to the room is OTwo, CO, HTwo,
He, Ar and the like can be mentioned.

【0011】さらに、この装置では、アースに接続した
円形メッシュ14Aをリング状供給ガス導入口6と基板
7の間及び同様の円形メッシュ14Bを上記導入口6と
高分子基板7との間であってメッシュ14Aよりも上記
基板7に近い位置に設けている。すなわち、この装置
は、円形メッシュ14Aに加えて、該円形メッシュ14
Aと基板7との間に設けた円形メッシュ14Bとを備え
ている。メッシュ14A及び14Bは、一般的に金属製
(ステンレスが好ましい)であり、アースするかもしく
は直流の正、負電圧を印加している。15A,15Bで
示したものは直流電源である。メッシュ14A及び14
Bは、プラズマ中の電子をとらえて、アースに逃がし
て、プラズマ中のラジカル(中性子)のみを通過させる
役目をもつ、そのためメッシュの直径、ワイヤーの太さ
格子の寸法が重要である。メッシュ14A及び14B
は、リング形状の供給ガス導入口6の直径と生成するこ
の地点でのプラズマストリーム16の直径よりも大きく
なければならない。例えば、メッシュ14A及び14B
をステレスン製ワイヤーで構成した場合、太すぎると形
成膜表面にワイヤーの影が転写され、凹凸になるため、
ある程度細くなければならない。したがって、ワイヤー
の直径はφ0.1mm以上1mm以下が好ましい。
Further, in this apparatus, a circular mesh 14A connected to the ground is provided between the ring-shaped supply gas inlet 6 and the substrate 7, and a similar circular mesh 14B is provided between the inlet 6 and the polymer substrate 7. And is provided at a position closer to the substrate 7 than the mesh 14A. That is, in addition to the circular mesh 14A, this device
A circular mesh 14 </ b> B provided between A and the substrate 7 is provided. The meshes 14A and 14B are generally made of metal (preferably stainless steel), and are grounded or applied with DC positive and negative voltages. Those indicated by 15A and 15B are DC power supplies. Mesh 14A and 14
B has a role of catching electrons in the plasma, escaping to the ground, and passing only radicals (neutrons) in the plasma, so that the diameter of the mesh and the size of the wire thickness grid are important. Mesh 14A and 14B
Must be greater than the diameter of the ring-shaped feed gas inlet 6 and the diameter of the plasma stream 16 at this point where it is generated. For example, meshes 14A and 14B
When made of stainless steel wire, if the wire is too thick, the shadow of the wire will be transferred to the surface of the formed film, and it will be uneven,
It must be thin to some extent. Therefore, the diameter of the wire is preferably φ0.1 mm or more and 1 mm or less.

【0012】メッシュ14A及び14Bの格子サイズ
は、大きすぎるとプラズマ中の電子をトラップできず、
ラジカルと一緒にメッシュ14A及び14Bを通過して
しまうため、ある程度小さくしなければならない。した
がって、5mm×5mm以下が好ましい。ただし、格子
の形状は限定されることなく、例えば8角形でもよく、
格子1つの面積サイズが25mm2 以下であることが好
ましい。ECRプラズマCVD装置内に設置されるメッ
シュ14A及び14Bの位置ならびにリング状供給ガス
導入口6と基板7(プラステイックあるいは金属、セラ
ミックス、素材は特に限定されない)の位置関係のマッ
チングが、SiO2 膜の低温高速形成の上で重要であ
る。メッシュ14Aが設置される位置は、リング状供給
ガス導入口6の基板側に近づけるのではなく、リング状
供給ガス導入口6に近いほどSiO2 膜の成膜速度は、
上昇するので望ましい。また、プラズマ発生室1内、あ
るいは、プラズマ発生室1とリング状供給ガス導入口6
の間にメッシュ14Aを設置しても効果がある。メッシ
ュ14Bが設置される位置は、基板7に近いほうがTE
OSガス導入口6側に設置したメッシュ14Aの外に拡
散して来るイオンを除去することができ、膜の堆積速度
を向上させることができる。TEOSガス導入口6に近
すぎては、拡散した荷電子を除去しきれない。
If the lattice size of the meshes 14A and 14B is too large, electrons in the plasma cannot be trapped,
Since the radicals pass through the meshes 14A and 14B together with the radicals, they must be reduced to some extent. Therefore, it is preferably 5 mm × 5 mm or less. However, the shape of the lattice is not limited and may be, for example, an octagon,
It is preferable that one grid has an area size of 25 mm 2 or less. The matching of the positions of the meshes 14A and 14B installed in the ECR plasma CVD apparatus and the positional relationship between the ring-shaped supply gas inlet 6 and the substrate 7 (plastic, metal, ceramics, and materials are not particularly limited) is based on the SiO 2 film. This is important for low-temperature high-speed formation. The position where the mesh 14A is installed is not close to the substrate side of the ring-shaped supply gas inlet 6, but the closer to the ring-shaped supply gas inlet 6, the higher the deposition rate of the SiO 2 film is.
It is desirable because it rises. Also, the inside of the plasma generation chamber 1 or the plasma generation chamber 1 and the ring-shaped supply gas inlet 6
There is also an effect even if the mesh 14A is installed between them. The position where the mesh 14B is installed is TE nearer the substrate 7.
It is possible to remove ions diffusing out of the mesh 14A provided on the OS gas inlet 6 side, and to improve the deposition rate of the film. If it is too close to the TEOS gas inlet 6, diffused valence electrons cannot be completely removed.

【0013】メッシュ14A及び14Bをアースするこ
と、あるいはマイナスからプラスまで直流電圧を印加す
ることによって、プラズマ中の電子、負イオン、正イオ
ンの量をコントロールすることができる。直流電圧を−
50Vから+50の範囲で印加すると成膜スピードは上
昇する。特にOV、つまりメッシュ14A及び14Bを
アースだけして、電圧を印加しない場合がプラズマ中の
電子のトラップ効果が最も高く、成膜速度が著しく高く
なる(後述する実施例参照)。SiO2 膜の成膜速度を
高めるにはメッシュ14A及び14Bをアースすること
が良好である。なお、メッシュ14A及び14Bに直流
電圧を印加する場合、メッシュ14A及び14Bは反応
室と完全に絶縁されてなければならない。ステンレスメ
ッシュ14A及び14Bは、プラズマ中の電子を捕らえ
て、アースに逃がし、プラズマ中のラジカル(中性子)
のみを通過させる役割を果たす。新たに設置したステン
レスメッシュ14Bは、メッシュ14Aのみによっては
アースに流し込むことができなかった荷電子を確実にア
ースに流し込み、膜の堆積速度を向上させる。
The amount of electrons, negative ions and positive ions in the plasma can be controlled by grounding the meshes 14A and 14B or applying a DC voltage from minus to plus. DC voltage
When the voltage is applied in the range of 50 V to +50, the film forming speed increases. In particular, when the OV, that is, when the meshes 14A and 14B are only grounded and no voltage is applied, the effect of trapping electrons in the plasma is the highest, and the film formation rate is significantly increased (see the examples described later). In order to increase the deposition rate of the SiO 2 film, it is preferable to ground the meshes 14A and 14B. When a DC voltage is applied to the meshes 14A and 14B, the meshes 14A and 14B must be completely insulated from the reaction chamber. The stainless steel meshes 14A and 14B capture the electrons in the plasma, release them to the ground, and cause radicals (neutrons) in the plasma.
Only pass through. The newly installed stainless mesh 14B ensures that valence electrons that could not be flowed to the ground by only the mesh 14A flow to the ground, thereby improving the deposition rate of the film.

【0014】基板を加熱せずに不純物を含まない良質S
iO2 をコートするためには、発生したプラズマ条件の
精密制御が必要となる。特に原料の供給ガスの供給量が
重要である。例えば、TEOSガスを供給ガスとした場
合、2sccm〔standard cc/min の略、SI単位系で
は、cc/min(at 25℃)〕と過剰に供給するとマイクロ波
100〜200Wの範囲内で、成膜速度が著しく低下し
てしまう(後述する実施例の図2に関する説明参照)。
また、TEOSガスが2sccmになると膜中の不純物
である炭素(カーボン)の含有率が著しく増加して膜質
が低下する。したがって、酸素ガスの供給量10scc
mに対してTEOSガスを1.5sccm以下に抑えて
供給すると、良質なSiO2 膜がコートできる。その中
でもTEOS供給量が1.5sccmのところが最も成
膜速度が高くなる。さらに、このプラズマ条件でアース
したメッシュ14Aをリング状供給ガス導入口6から5
0mmの位置に設置すると著しく成膜スピードが上昇し
効果的である。また、メッシュを用いても、膜質は低下
することはない。なお、円形メッシュ14Bは、基板7
に近接して設けるほどその効果が大きい。さらに上記図
1の装置において、冷却水供給口17より冷却水を供給
し、冷却水排出口18より冷却水を排出する。また、7
aは基板7の加熱装置である。
Good quality S without impurities without heating the substrate
In order to coat iO 2 , precise control of generated plasma conditions is required. In particular, the supply amount of the raw material supply gas is important. For example, when TEOS gas is used as a supply gas, an excess supply of 2 sccm (abbreviation of standard cc / min, cc / min (at 25 ° C. in SI unit system)) within the range of 100 to 200 W of microwaves results. The film speed is significantly reduced (see the description of FIG. 2 in the embodiment described later).
Further, when the TEOS gas becomes 2 sccm, the content of carbon, which is an impurity in the film, increases remarkably, and the film quality deteriorates. Therefore, the supply amount of oxygen gas 10 scc
When the TEOS gas is supplied at 1.5 sccm or less with respect to m, a high quality SiO 2 film can be coated. Among them, the film formation rate is highest when the TEOS supply amount is 1.5 sccm. Further, the mesh 14A grounded under the plasma conditions is connected to the ring-shaped supply gas inlet 6 through 5
When it is set at a position of 0 mm, the film forming speed is significantly increased, which is effective. Further, even if a mesh is used, the film quality does not deteriorate. Note that the circular mesh 14B is
The effect is greater the closer it is provided. 1, the cooling water is supplied from the cooling water supply port 17 and the cooling water is discharged from the cooling water discharge port 18. Also, 7
a is a heating device for the substrate 7.

【0015】[0015]

【実施例】実施例 上記図1のECRプラズマCVD装置を用いて、薄膜形
成実験を行った。プラステイック試験片 試験片には、自動車に多用されている透明PC材と耐衝
撃用PP材を選んだ。射出成形したプラステイック平板
(60×60×3mm)を試験片として使用した。原料ガス 良質なSiO2 膜を堆積するには、モノシラン(SiH
4 )がよく用いられるが、引火性が高く、非常に危険性
の高いガスである。そこで、供給ガスとして安全性の高
いTEOS[Si(OC2 5 4 ]を用いた。
EXAMPLES Using an ECR plasma CVD apparatus of Embodiment FIG 1, was performed a thin film forming experiments. Plastic PC Specimens A transparent PC material and an impact-resistant PP material, which are frequently used in automobiles, were selected as test specimens. An injection-molded plastic plate (60 × 60 × 3 mm) was used as a test piece. In order to deposit a high quality SiO 2 film as a source gas , monosilane (SiH
4 ) is often used, but is highly flammable and very dangerous. Therefore, highly safe TEOS [Si (OC 2 H 5 ) 4 ] was used as the supply gas.

【0016】SiO2 膜の堆積方法 本実験では、横型構成のECRプラズマCVD装置で、
プラズマ発生室の周囲に磁気コイルを配置し、プラズマ
生成室内にECR条件である磁束密度875Gauss
の磁界を印加し、マイクロ波を発生室に導入させ、プラ
ズマを発生させた。磁気コイルの磁界分布はプラズマ発
生室から試料室の方向に低くなる発散磁界型である。ア
ップストリームのガスとして高純度O2 ガスをマスフロ
ーコントローラで流量制御して、プラズマ発生室内に導
入し、ECRプラズマを発生させた。そのダウンストリ
ームに高純度の液体TEOSを80℃に加温して気化
し、そのガスを流量制御してφ150mmのリング状の
導入口6から流し込み、PC、PP表面にSiO2 膜を
1.0μm堆積した。さらに、アースに接続した円形
(φ160mm)のメッシュ(φ0.2mmのステンレ
ス製ワイヤ、1.5×1.75mmの格子)14AをT
EOS導入口6と基板7の間及びこのメッシュ14Aと
基本7との間に設置した場合の膜堆積実験を行った。メ
ッシュ14Aの位置はTEOS導入口からダウンストリ
ーム側に50mmとした。メッシュ14Bの位置はTE
OS導入口から50mmの位置から基板7から50mm
の位置まで変化させた。なお、装置のその他の寸法諸元
は、図1に示す通りであった。
[0016] In this experiment the method for depositing an SiO 2 film, an ECR plasma CVD apparatus of a lateral arrangement,
A magnetic coil is disposed around the plasma generation chamber, and a magnetic flux density of 875 Gauss, which is an ECR condition, is provided in the plasma generation chamber.
And a microwave was introduced into the generation chamber to generate plasma. The magnetic field distribution of the magnetic coil is of a divergent magnetic field type that decreases in the direction from the plasma generation chamber to the sample chamber. High-purity O 2 gas as an upstream gas was flow-controlled by a mass flow controller and introduced into a plasma generation chamber to generate ECR plasma. Its downstream high purity liquid TEOS was warmed vaporized 80 ° C., poured its gas inlet 6 of φ150mm shaped ring with flow control, 1.0 .mu.m the SiO 2 film PC, the PP surface Deposited. Furthermore, a circular (φ160 mm) mesh (φ0.2 mm stainless steel wire, 1.5 × 1.75 mm grid) 14A connected to the ground is T
A film deposition experiment was performed in the case where the film was installed between the EOS inlet 6 and the substrate 7 and between the mesh 14A and the base 7. The position of the mesh 14A was 50 mm downstream from the TEOS inlet. The position of the mesh 14B is TE
50 mm from the board 7 from the position 50 mm from the OS inlet
Was changed to the position. The other dimensions of the apparatus were as shown in FIG.

【0017】図3に、上記条件のもとで測定したTEO
S導入口6からメッシュ14Bまでの位置と膜堆積速度
との関係を示す。この図によって了解されるように、メ
ッシュ14Bの位置が基板7に近いほど膜の堆積速度が
向上する。
FIG. 3 shows TEO measured under the above conditions.
The relationship between the position from the S inlet 6 to the mesh 14B and the film deposition rate is shown. As understood from this figure, as the position of the mesh 14B is closer to the substrate 7, the deposition rate of the film is improved.

【0018】[0018]

【発明の効果】上記したところから明かなように、本発
明によれば、高品質膜の低温堆積が可能なECRプラズ
マCVD(Electron Cycrotron Resonance Plasma Assi
sted Chemical Vapor Deposition) 技術において、荷電
子をアースに確実に流し込み、膜の堆積速度を向上させ
ることにより、プラステイック表面に透明なSiO2
を薄く堆積させ、意匠性を損なうことなしに表面硬度を
向上させることができる。本発明により飛躍的にプラス
テイックの表面機能が向上でき、今までプラステイック
化が不可能だった部品も実用化できるようになり、一
層、自動車部品のリサイクル化、軽量化が図ることがで
きる。本発明は、自動車、オートバイ等あらゆる商品の
プラステイック製部品に応用可能である。例えば、自動
車の透明プラステイック製、ランプハウジング、メータ
パネル板、ウィンド材、サンルーフ等、原着プラステイ
ック製インストルメントパネ、バンパー、ドアノブ、ハ
ンドル、トリム材、コンソールボック等、プラステイッ
ク製ミラードア、ミラー、エンブレム等、オートバイの
透明プラステイック製風防、プラステイック製カウリン
グ、ハンドルレバー、燃料タンク、船外機のプラステイ
ック製エンジンカバー、また金属部品への防錆コート等
にも応用することができる。
As is apparent from the above description, according to the present invention, ECR plasma CVD (Electron Cycrotron Resonance Plasma Assi
(sted Chemical Vapor Deposition) In the technology, by positively flowing valence electrons to the ground and increasing the deposition rate of the film, a transparent SiO 2 film is deposited thinly on the plastic surface to increase the surface hardness without impairing the design. Can be improved. According to the present invention, the surface function of the plastic can be remarkably improved, and parts that could not be made plastic can be put to practical use, and the recycling and weight reduction of automobile parts can be further achieved. INDUSTRIAL APPLICABILITY The present invention can be applied to plastic parts of various products such as automobiles and motorcycles. For example, transparent plastic parts for automobiles, lamp housings, meter panel plates, window materials, sunroofs, etc., original instrument panels made of plastic, bumpers, door knobs, handles, trim materials, console boxes, etc., plastic doors, mirrors, emblems, etc. Also, it can be applied to a transparent plastic windshield for motorcycles, a plastic cowling, a handle lever, a fuel tank, a plastic engine cover for an outboard motor, and a rust-proof coating on metal parts.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】本発明に用いるECRプラズマCVD装置の一
実施の形態を説明する概念図である。
FIG. 1 is a conceptual diagram illustrating an embodiment of an ECR plasma CVD apparatus used in the present invention.

【図2】TEOSガス導入口を説明する斜視図である。FIG. 2 is a perspective view illustrating a TEOS gas inlet.

【図3】TEOS導入口からメッシュ14Bまでの位置
と膜堆積速度との関係を示すグラフである。
FIG. 3 is a graph showing a relationship between a position from a TEOS inlet to a mesh 14B and a film deposition rate.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 プラズマ発生室 2 磁気コイル 3 マイクロ波導入口 4 試料室 5 プラズマ発生ガス導入口 6 原料(供給)ガスの導入口 7 高分子基材 8 原料ガスの供給システム 9 原料ガスタンク 10 原料ガス供給ライン 11 パージガス供給ライン 12 MFC装置 13 供給ライン 14A及び14B メッシュ 15 直流電源 16 プラズマストリーム 17 冷却水供給口 18 冷却水排出口 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Plasma generation chamber 2 Magnetic coil 3 Microwave introduction port 4 Sample chamber 5 Plasma generation gas introduction port 6 Source gas supply port 7 Polymer base material 8 Source gas supply system 9 Source gas tank 10 Source gas supply line 11 Purge gas Supply line 12 MFC device 13 Supply line 14A and 14B mesh 15 DC power supply 16 Plasma stream 17 Cooling water supply port 18 Cooling water discharge port

Claims (2)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 高分子基材へのプラズマCVDによる薄
膜形成方法において、プラズマ発生室の周囲に配置した
磁気コイルによって、プラズマ発生室内に磁界を印加
し、マイクロ波をプラズマ発生室に導入し、アップスト
リームガスをプラズマ発生室内に導入してECRプラズ
マを発生させ、ダウンストリームに原料を気化させて供
給ガスを発生し、その供給ガスを導入口から供給し、さ
らに、該導入口と高分子基材との間又は上記プラズマ発
生室と上記導入口との間に設置したメッシュ及び上記導
入口と高分子基材との間であって上記メッシュよりも上
記高分子基材に近い位置に設定したメッシュに上記EC
Rプラズマを通過させ、これによって高分子基材表面に
SiO2 膜を堆積するようにしてなることを特徴とする
高分子基材へのプラズマCVDによる薄膜形成方法。
In a method of forming a thin film on a polymer substrate by plasma CVD, a magnetic field is applied to the plasma generation chamber by a magnetic coil disposed around the plasma generation chamber, and microwaves are introduced into the plasma generation chamber; An upstream gas is introduced into a plasma generation chamber to generate ECR plasma, a raw material is vaporized downstream to generate a supply gas, and the supply gas is supplied from an inlet. Between the material or the plasma generating chamber and the inlet and between the inlet and the polymer substrate and set at a position closer to the polymer substrate than the mesh. EC above mesh
A method of forming a thin film on a polymer substrate by plasma CVD, wherein the plasma is passed through R plasma to deposit an SiO 2 film on the surface of the polymer substrate.
【請求項2】 高分子基材へのプラズマCVDによる薄
膜形成装置において、周囲に配置した磁気コイルによっ
て磁界を印加され、マイクロ波が導入されるとともにア
ップストリームガスが導入されるようにしたECRプラ
ズマを発生させるためのプラズマ発生室と、ダウンスト
リームに供給ガスを供給するための導入口と、該導入口
と高分子基材との間又は上記プラズマ発生室と上記導入
口との間に設置したメッシュと、該メッシュに加えてさ
らに該メッシュよりも上記高分子基材に近づけて設けた
メッシュとを含むことを特徴とする高分子基材へのプラ
ズマCVDによる薄膜形成装置。
2. In an apparatus for forming a thin film on a polymer substrate by plasma CVD, a magnetic field is applied by a magnetic coil disposed around the ECR plasma to introduce a microwave and an upstream gas. A plasma generation chamber for generating a gas, an inlet for supplying a supply gas to the downstream, and installed between the inlet and the polymer substrate or between the plasma generation chamber and the inlet. An apparatus for forming a thin film on a polymer substrate by plasma CVD, comprising: a mesh; and, in addition to the mesh, a mesh provided closer to the polymer substrate than the mesh.
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2010505634A (en) * 2006-10-06 2010-02-25 フラウンホファー ゲゼルシャフト ツール フェルドルンク デル アンゲヴァントテン フォルシュンク エー ファウ Contaminant removal method with dry ice

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