JPH11263860A - 撥水性酸化珪素皮膜 - Google Patents
撥水性酸化珪素皮膜Info
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- JPH11263860A JPH11263860A JP6590298A JP6590298A JPH11263860A JP H11263860 A JPH11263860 A JP H11263860A JP 6590298 A JP6590298 A JP 6590298A JP 6590298 A JP6590298 A JP 6590298A JP H11263860 A JPH11263860 A JP H11263860A
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Abstract
(57)【要約】
【課題】ほぼ常温で形成され、かつフッ素を含有せず
に、良好な透明性を有するとともに高い撥水性を有する
酸化珪素皮膜を提供する。 【解決手段】本発明の撥水性酸化珪素皮膜は、有機珪素
化合物ガスを用いて低温プラズマにより生成された反応
生成物を基材の表面上に堆積させることにより形成さ
れ、主として酸化珪素からなるとともに、凹凸の最大高
低差が５０〜３３０ｎｍの範囲内にあって、かつ平均二
乗面粗さの値が８〜４５ｎｍの範囲内にある表面形態を
有することを特徴とする。
に、良好な透明性を有するとともに高い撥水性を有する
酸化珪素皮膜を提供する。 【解決手段】本発明の撥水性酸化珪素皮膜は、有機珪素
化合物ガスを用いて低温プラズマにより生成された反応
生成物を基材の表面上に堆積させることにより形成さ
れ、主として酸化珪素からなるとともに、凹凸の最大高
低差が５０〜３３０ｎｍの範囲内にあって、かつ平均二
乗面粗さの値が８〜４５ｎｍの範囲内にある表面形態を
有することを特徴とする。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、基材の表面上に形
成され、主として酸化珪素からなる酸化珪素皮膜に関す
る。
成され、主として酸化珪素からなる酸化珪素皮膜に関す
る。
【０００２】
【従来の技術】従来より、ガラス製品、樹脂製品、木材
製品、繊維及び建材などの基材の表面に、主として酸化
珪素からなる酸化珪素皮膜を形成することが試みられて
いる。このような酸化珪素皮膜は無色透明でかつ硬質で
あるため、基材の色調を損なうことなく、基材の表面を
外部から保護することができる。
製品、繊維及び建材などの基材の表面に、主として酸化
珪素からなる酸化珪素皮膜を形成することが試みられて
いる。このような酸化珪素皮膜は無色透明でかつ硬質で
あるため、基材の色調を損なうことなく、基材の表面を
外部から保護することができる。
【０００３】酸化珪素はそれ自身高い親水性を有する。
従って、平滑な表面形態を有する酸化珪素皮膜では、そ
の表面に付着した水は濡れ広がって拭き取りにくいもの
となってしまう。そこで、エッチング法により酸化珪素
皮膜の表面に凹凸を形成したり、あるいはフッ素を添加
したりして、その酸化珪素皮膜に撥水性を付与する試み
がなされている。しかし、酸化珪素皮膜の表面をエッチ
ングすると、エッチング粒子の衝突エネルギーによって
酸化珪素皮膜だけでなく基材も高温となり、また損傷を
受ける。従って、耐熱性の低い基材を用いる場合、変形
や変色等の要因となるため、好ましくない。また、フッ
素を含有させたものでは、成膜プロセスが複雑になるな
どして、成膜コストが高くなってしまう。
従って、平滑な表面形態を有する酸化珪素皮膜では、そ
の表面に付着した水は濡れ広がって拭き取りにくいもの
となってしまう。そこで、エッチング法により酸化珪素
皮膜の表面に凹凸を形成したり、あるいはフッ素を添加
したりして、その酸化珪素皮膜に撥水性を付与する試み
がなされている。しかし、酸化珪素皮膜の表面をエッチ
ングすると、エッチング粒子の衝突エネルギーによって
酸化珪素皮膜だけでなく基材も高温となり、また損傷を
受ける。従って、耐熱性の低い基材を用いる場合、変形
や変色等の要因となるため、好ましくない。また、フッ
素を含有させたものでは、成膜プロセスが複雑になるな
どして、成膜コストが高くなってしまう。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】本発明は上記実情に鑑
みてなされたものであり、ほぼ常温で形成され、かつフ
ッ素を含有せずに、良好な透明性を有するとともに高い
撥水性を有する撥水性酸化珪素皮膜を提供することを目
的とする。
みてなされたものであり、ほぼ常温で形成され、かつフ
ッ素を含有せずに、良好な透明性を有するとともに高い
撥水性を有する撥水性酸化珪素皮膜を提供することを目
的とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】本発明者らは、上記課題
を解決するべく、有機珪素化合物ガスを用いて低温プラ
ズマにより生成された反応生成物を基材の表面上に堆積
させることにより、主として酸化珪素からなる酸化珪素
被膜を形成するときに、低温プラズマのエネルギー状
態、有機珪素化合物ガスの導入量及び撥水性酸化珪素皮
膜が形成される基材の表面の位置を様々に変えて、表面
形態の異なる酸化珪素皮膜を形成した結果、これらのパ
ラメータを最適化することにより、凹凸の最大高低差が
５０〜３３０ｎｍの範囲内にあって、かつ自乗平均平方
根粗さの値が８〜４５ｎｍの範囲内にある表面形態が形
成されることを発見し、これらの条件が満たされる酸化
珪素皮膜では、良好な透明性が得られるとともに高い撥
水性が得られることを見いだした。本発明はこのような
知見に基づいてなされたものである。
を解決するべく、有機珪素化合物ガスを用いて低温プラ
ズマにより生成された反応生成物を基材の表面上に堆積
させることにより、主として酸化珪素からなる酸化珪素
被膜を形成するときに、低温プラズマのエネルギー状
態、有機珪素化合物ガスの導入量及び撥水性酸化珪素皮
膜が形成される基材の表面の位置を様々に変えて、表面
形態の異なる酸化珪素皮膜を形成した結果、これらのパ
ラメータを最適化することにより、凹凸の最大高低差が
５０〜３３０ｎｍの範囲内にあって、かつ自乗平均平方
根粗さの値が８〜４５ｎｍの範囲内にある表面形態が形
成されることを発見し、これらの条件が満たされる酸化
珪素皮膜では、良好な透明性が得られるとともに高い撥
水性が得られることを見いだした。本発明はこのような
知見に基づいてなされたものである。
【０００６】すなわち、本発明の撥水性酸化珪素皮膜
は、有機珪素化合物ガスを用いて低温プラズマにより生
成された反応生成物を基材の表面上に堆積させることに
より形成され、主として酸化珪素からなるとともに、凹
凸の最大高低差が５０〜３３０ｎｍの範囲内にあって、
かつ自乗平均平方根粗さの値が８〜４５ｎｍの範囲内に
ある表面形態を有することを特徴とする。
は、有機珪素化合物ガスを用いて低温プラズマにより生
成された反応生成物を基材の表面上に堆積させることに
より形成され、主として酸化珪素からなるとともに、凹
凸の最大高低差が５０〜３３０ｎｍの範囲内にあって、
かつ自乗平均平方根粗さの値が８〜４５ｎｍの範囲内に
ある表面形態を有することを特徴とする。
【０００７】本発明の撥水性酸化珪素皮膜は、有機珪素
化合物ガスを用いて低温プラズマにより生成された反応
生成物を基材の表面上に堆積させることにより形成され
るため、ほぼ常温で形成される。それゆえ、耐熱性の低
い基材の表面にも容易に形成することができる。なお、
低温プラズマには、マイクロ波、高周波、低周波、直流
及び交流などのエネルギーを利用して低圧放電により発
生させたものを用いることができる。
化合物ガスを用いて低温プラズマにより生成された反応
生成物を基材の表面上に堆積させることにより形成され
るため、ほぼ常温で形成される。それゆえ、耐熱性の低
い基材の表面にも容易に形成することができる。なお、
低温プラズマには、マイクロ波、高周波、低周波、直流
及び交流などのエネルギーを利用して低圧放電により発
生させたものを用いることができる。
【０００８】本発明の撥水性酸化珪素皮膜を特徴づける
凹凸の最大高低差とは、皮膜の表面に形成される凸凹に
おいて、最大の高さにある凸部の高さと最低の高さにあ
る凹部の高さとの差を言う。また、自乗平均平方根粗さ
とは、図６に示される粗さ曲線において、この粗さ曲線
をｙ＝ｆ（ｘ）で表したときに、数１で求められる値の
ことをいう。
凹凸の最大高低差とは、皮膜の表面に形成される凸凹に
おいて、最大の高さにある凸部の高さと最低の高さにあ
る凹部の高さとの差を言う。また、自乗平均平方根粗さ
とは、図６に示される粗さ曲線において、この粗さ曲線
をｙ＝ｆ（ｘ）で表したときに、数１で求められる値の
ことをいう。
【０００９】
【数１】 表面の凹凸の最大高低差が３３０ｎｍを超えたり、ある
いは自乗平均平方根粗さの値が４５ｎｍを超えると、透
過光が散乱されて良好な透明性が得られなくなる。一
方、凹凸の最大高低差が５０ｎｍ未満であったり、ある
いは自乗平均平方根粗さの値が８ｎｍ未満であると、高
い撥水性が得られなくなる。
いは自乗平均平方根粗さの値が４５ｎｍを超えると、透
過光が散乱されて良好な透明性が得られなくなる。一
方、凹凸の最大高低差が５０ｎｍ未満であったり、ある
いは自乗平均平方根粗さの値が８ｎｍ未満であると、高
い撥水性が得られなくなる。
【００１０】この撥水性酸化珪素皮膜では、表面の凹凸
の最大高低差が３３０ｎｍ以下にあり、かつ自乗平均平
方根粗さの値が８ｎｍ以上であるため、光散乱がほとん
ど生じることがなく、良好な透明性が得られる。それゆ
え、この撥水性酸化珪素皮膜により基材の色調が損なわ
れることなく、基材の表面を保護することができる。こ
の撥水性酸化珪素皮膜では、表面の凹凸の最大高低差が
５０ｎｍ以上であり、かつ自乗平均平方根粗さの値が８
ｎｍ以上であるため、良好な撥水性が得られる。特に、
超撥水性を有するものでは、皮膜の表面に付着した水滴
は、はじかれてほぼ球状になる。この水滴は極めて容易
に拭き取ることができ、皮膜の面が水平面に対してある
程度傾いていれば、重力により転がり落ちたりしてほと
んど自然に除去される。また、フッ素を含有せずに撥水
性が得られるため、比較的安価な成膜コストで成膜でき
る。
の最大高低差が３３０ｎｍ以下にあり、かつ自乗平均平
方根粗さの値が８ｎｍ以上であるため、光散乱がほとん
ど生じることがなく、良好な透明性が得られる。それゆ
え、この撥水性酸化珪素皮膜により基材の色調が損なわ
れることなく、基材の表面を保護することができる。こ
の撥水性酸化珪素皮膜では、表面の凹凸の最大高低差が
５０ｎｍ以上であり、かつ自乗平均平方根粗さの値が８
ｎｍ以上であるため、良好な撥水性が得られる。特に、
超撥水性を有するものでは、皮膜の表面に付着した水滴
は、はじかれてほぼ球状になる。この水滴は極めて容易
に拭き取ることができ、皮膜の面が水平面に対してある
程度傾いていれば、重力により転がり落ちたりしてほと
んど自然に除去される。また、フッ素を含有せずに撥水
性が得られるため、比較的安価な成膜コストで成膜でき
る。
【００１１】ところで、本発明の撥水性酸化珪素皮膜で
は、有機珪素化合物はフッ素を含有しないオルガノシラ
ンであることが好ましい。低温プラズマによるオルガノ
シランの反応生成物では、低い表面エネルギーが得られ
る。それゆえ、撥水性が向上する。また、本発明の撥水
性酸化珪素皮膜では、前記オルガノシランは、テトラメ
チルシラン、トリメチルメトキシシラン、ジメチルジメ
トキシシラン、ヘキサメチルジシラン及びヘキサメチル
ジシロキサンの少なくとも一種であることが好ましい。
これらのオルガノシランは、蒸気圧が高いため蒸発しや
すく、加熱したりキャリアガス等を用いたりしなくても
安定して原料ガスの供給ができる。また、比較的安全性
に優れるため扱いやすく、また安価であるため、成膜コ
ストを低減することもできる。
は、有機珪素化合物はフッ素を含有しないオルガノシラ
ンであることが好ましい。低温プラズマによるオルガノ
シランの反応生成物では、低い表面エネルギーが得られ
る。それゆえ、撥水性が向上する。また、本発明の撥水
性酸化珪素皮膜では、前記オルガノシランは、テトラメ
チルシラン、トリメチルメトキシシラン、ジメチルジメ
トキシシラン、ヘキサメチルジシラン及びヘキサメチル
ジシロキサンの少なくとも一種であることが好ましい。
これらのオルガノシランは、蒸気圧が高いため蒸発しや
すく、加熱したりキャリアガス等を用いたりしなくても
安定して原料ガスの供給ができる。また、比較的安全性
に優れるため扱いやすく、また安価であるため、成膜コ
ストを低減することもできる。
【００１２】
【発明の実施の形態】本発明の撥水性酸化皮膜の実施の
形態を実施例を挙げて以下に説明する。 （実施例１）本実施例の撥水性酸化珪素皮膜は、基材に
ガラス基板（マツナミガラス製マイクロスライドガラ
ス、サイズ；約４８ｍｍ×４８ｍｍ、厚さ０．８〜１．
０ｍｍ）及びシリコン基板（信越化学製、サイズ２５ｍ
ｍ×２５ｍｍ、厚さ５２５〜５７５μｍ）の２種類を用
い、有機珪素化合物ガスにはテトラメチルシラン（ＴＭ
Ｓ）ガスを用いて成膜した。
形態を実施例を挙げて以下に説明する。 （実施例１）本実施例の撥水性酸化珪素皮膜は、基材に
ガラス基板（マツナミガラス製マイクロスライドガラ
ス、サイズ；約４８ｍｍ×４８ｍｍ、厚さ０．８〜１．
０ｍｍ）及びシリコン基板（信越化学製、サイズ２５ｍ
ｍ×２５ｍｍ、厚さ５２５〜５７５μｍ）の２種類を用
い、有機珪素化合物ガスにはテトラメチルシラン（ＴＭ
Ｓ）ガスを用いて成膜した。
【００１３】成膜装置には、マイクロ波で低圧放電を起
こさせて低温プラズマを発生させ、原料ガスをこの低温
プラズマ中に導入することにより、基材の表面上に反応
生成物を堆積させて皮膜を形成するマイクロ波プラズマ
ＣＶＤ装置を用いた。本実施例で使用した成膜装置は、
リモート方式と呼ばれる成膜方式を採用したもので、図
１に概略的に示されるように、真空チャンバー１０、低
温プラズマ発生容器１２、マイクロ波供給器１４、有機
珪素化合物導入器１６とから構成され、低温プラズマ１
８中で生成される反応生成物を下方に設置した基材２０
の表面上に堆積させることができる。
こさせて低温プラズマを発生させ、原料ガスをこの低温
プラズマ中に導入することにより、基材の表面上に反応
生成物を堆積させて皮膜を形成するマイクロ波プラズマ
ＣＶＤ装置を用いた。本実施例で使用した成膜装置は、
リモート方式と呼ばれる成膜方式を採用したもので、図
１に概略的に示されるように、真空チャンバー１０、低
温プラズマ発生容器１２、マイクロ波供給器１４、有機
珪素化合物導入器１６とから構成され、低温プラズマ１
８中で生成される反応生成物を下方に設置した基材２０
の表面上に堆積させることができる。
【００１４】真空チャンバー１０は、真空ポンプ１０ａ
と接続されて大気圧と１Ｐａの真空度の間で気圧制御が
可能な密閉容器である。真空ポンプ１０ａにはロータリ
ーポンプを用いた。真空チャンバー１０内の圧力はピラ
ニゲージ１０ｂにより測定することができる。この容器
内に設けられた基板ホルダー１０ｃ上に基材２０が設置
される。この基板ホルダー１０ｃは上下方向に可動で、
基材２０の表面の位置を低温プラズマ１８の下方の任意
の位置に設定することができる。
と接続されて大気圧と１Ｐａの真空度の間で気圧制御が
可能な密閉容器である。真空ポンプ１０ａにはロータリ
ーポンプを用いた。真空チャンバー１０内の圧力はピラ
ニゲージ１０ｂにより測定することができる。この容器
内に設けられた基板ホルダー１０ｃ上に基材２０が設置
される。この基板ホルダー１０ｃは上下方向に可動で、
基材２０の表面の位置を低温プラズマ１８の下方の任意
の位置に設定することができる。
【００１５】低温プラズマ発生容器１２は、一端が閉じ
られ、かつ他端が開口した筒状の石英管（サイズ；長さ
２７０ｍｍ、内径５１ｍｍ、外径５７ｍｍ）で、他端は
真空チャンバー１０の天井部分を貫通している。この低
温プラズマ発生容器１２内を所定の真空度とし、容器内
にマイクロ波供給器１４から所定のマイクロ波を送り込
むと、低圧放電が生じて安定した低温プラズマ１８が発
生する。
られ、かつ他端が開口した筒状の石英管（サイズ；長さ
２７０ｍｍ、内径５１ｍｍ、外径５７ｍｍ）で、他端は
真空チャンバー１０の天井部分を貫通している。この低
温プラズマ発生容器１２内を所定の真空度とし、容器内
にマイクロ波供給器１４から所定のマイクロ波を送り込
むと、低圧放電が生じて安定した低温プラズマ１８が発
生する。
【００１６】マイクロ波供給器１４は、所定の出力のマ
イクロ波を発生できるマイクロ波電源１４ａと、一端で
マイクロ波電源１４ａに接続される導波管１４ｂと、一
端で導波管１４ｂに接続され他端で低温プラズマ発生容
器１２に接続されるキャビティー１４ｃとから構成され
る。このマイクロ波供給器１４では、導波管１４ｂに取
り付けられたスリースタブチューナーおよびプランジャ
ーによりマイクロ波の入射波と反射波を調節して所定の
強さのマイクロ波を低温プラズマ発生容器１２内に送る
ことができる。
イクロ波を発生できるマイクロ波電源１４ａと、一端で
マイクロ波電源１４ａに接続される導波管１４ｂと、一
端で導波管１４ｂに接続され他端で低温プラズマ発生容
器１２に接続されるキャビティー１４ｃとから構成され
る。このマイクロ波供給器１４では、導波管１４ｂに取
り付けられたスリースタブチューナーおよびプランジャ
ーによりマイクロ波の入射波と反射波を調節して所定の
強さのマイクロ波を低温プラズマ発生容器１２内に送る
ことができる。
【００１７】有機珪素化合物導入器１６は、ＴＭＳガス
を真空チャンバー１０内に供給するもので、有機珪素化
合物供給源１６ａ及び導管１６ｂからなる。導管１６ｂ
のガス吹出口は、低温プラズマ１８の中心より９０ｍｍ
下方の位置に、かつ基材２０の表面に向けられて設置さ
れている。有機珪素化合物ガスの導入量は、導管１６ｂ
に取り付けられたニードルバルブ１６ｃにより調節する
ことができる。
を真空チャンバー１０内に供給するもので、有機珪素化
合物供給源１６ａ及び導管１６ｂからなる。導管１６ｂ
のガス吹出口は、低温プラズマ１８の中心より９０ｍｍ
下方の位置に、かつ基材２０の表面に向けられて設置さ
れている。有機珪素化合物ガスの導入量は、導管１６ｂ
に取り付けられたニードルバルブ１６ｃにより調節する
ことができる。
【００１８】また、有機珪素化合物導入器１６とは別
に、アルゴンガスを真空チャンバー１０内に導入するア
ルゴンガス導入器２２が設けられている。このアルゴン
ガス導入器２２はアルゴンガス供給源２２ａ及び導管２
２ｂからなる。導管２２ｂのガス吹出口は、導管１６ｂ
のガス吹出口と近接する位置において、基材２０の表面
に向けられて固定されている。アルゴンガスの導入量
は、導管２２ｂに取り付けられたマスフローコントロー
ラ２２ｃにより調節することができる。
に、アルゴンガスを真空チャンバー１０内に導入するア
ルゴンガス導入器２２が設けられている。このアルゴン
ガス導入器２２はアルゴンガス供給源２２ａ及び導管２
２ｂからなる。導管２２ｂのガス吹出口は、導管１６ｂ
のガス吹出口と近接する位置において、基材２０の表面
に向けられて固定されている。アルゴンガスの導入量
は、導管２２ｂに取り付けられたマスフローコントロー
ラ２２ｃにより調節することができる。
【００１９】上記のマイクロ波プラズマＣＶＤ装置を用
い、次の手順で撥水性酸化珪素皮膜を成膜した。基材２
０としてガラス基板及びシリコン基板を真空チャンバー
１０内の所定位置に並置した後、真空ポンプ１０ａによ
って真空チャンバー１０内及び低温プラズマ発生容器１
２内を１Ｐａまで真空引きした。ここでの基材２０の設
置位置は、基材２０の表面の位置が導管１６ｂのガス吹
出口より１０ｍｍ下方となる位置とした。また、この真
空引きにより、真空チャンバー１０内の酸素量が大気に
比べて相当に少なくなった。
い、次の手順で撥水性酸化珪素皮膜を成膜した。基材２
０としてガラス基板及びシリコン基板を真空チャンバー
１０内の所定位置に並置した後、真空ポンプ１０ａによ
って真空チャンバー１０内及び低温プラズマ発生容器１
２内を１Ｐａまで真空引きした。ここでの基材２０の設
置位置は、基材２０の表面の位置が導管１６ｂのガス吹
出口より１０ｍｍ下方となる位置とした。また、この真
空引きにより、真空チャンバー１０内の酸素量が大気に
比べて相当に少なくなった。
【００２０】続いて、有機珪素化合物導入器１２より所
定量のＴＭＳガスを真空チャンバー１０内に導入した。
ここでのＴＭＳガスの導入量は、真空チャンバー１０内
における圧力に基づいて調整した。ここでは、それぞれ
表１の試料１〜３の欄に併記される圧力とした。マイク
ロ波電源１４の出力を３００Ｗとして、低温プラズマ発
生容器１２内で低圧放電を起こさせ、低温プラズマ１８
を発生させた。ＴＭＳガスの導入量を維持しつつ、この
出力の低温プラズマを６０分間維持して、基材の表面上
に撥水性酸化珪素皮膜を成膜した。
定量のＴＭＳガスを真空チャンバー１０内に導入した。
ここでのＴＭＳガスの導入量は、真空チャンバー１０内
における圧力に基づいて調整した。ここでは、それぞれ
表１の試料１〜３の欄に併記される圧力とした。マイク
ロ波電源１４の出力を３００Ｗとして、低温プラズマ発
生容器１２内で低圧放電を起こさせ、低温プラズマ１８
を発生させた。ＴＭＳガスの導入量を維持しつつ、この
出力の低温プラズマを６０分間維持して、基材の表面上
に撥水性酸化珪素皮膜を成膜した。
【００２１】なお、基材２０の温度は低温プラズマ１８
の放射熱などにより上昇するが、基材２０の表面の位置
がガス吹出口より１０ｍｍ下方の位置にあるときで約６
０℃程度に上昇するのみで、基材に影響を与えるもので
はなかった。 （比較例１）ＴＭＳガスの導入量を表１の比較試料１及
び２の欄に示される圧力とした他は、実施例１と同様に
して酸化珪素皮膜をそれぞれ成膜した。 （実施例２）ＴＭＳガスとともにアルゴンガス導入器２
２よりアルゴンガスを真空チャンバー１０内に導入し、
ＴＭＳガスの導入量を分圧にして２０Ｐａとし、アルゴ
ンガスの導入量を分圧にして３０Ｐａとした他は、実施
例１と同様にして撥水性酸化珪素皮膜を成膜した。な
お、基材２０の設置位置は、基材２０の表面の位置が導
管１６ｂのガス吹出口より１０ｍｍ下方となる位置とし
た。この撥水性酸化珪素皮膜を試料４とした。
の放射熱などにより上昇するが、基材２０の表面の位置
がガス吹出口より１０ｍｍ下方の位置にあるときで約６
０℃程度に上昇するのみで、基材に影響を与えるもので
はなかった。 （比較例１）ＴＭＳガスの導入量を表１の比較試料１及
び２の欄に示される圧力とした他は、実施例１と同様に
して酸化珪素皮膜をそれぞれ成膜した。 （実施例２）ＴＭＳガスとともにアルゴンガス導入器２
２よりアルゴンガスを真空チャンバー１０内に導入し、
ＴＭＳガスの導入量を分圧にして２０Ｐａとし、アルゴ
ンガスの導入量を分圧にして３０Ｐａとした他は、実施
例１と同様にして撥水性酸化珪素皮膜を成膜した。な
お、基材２０の設置位置は、基材２０の表面の位置が導
管１６ｂのガス吹出口より１０ｍｍ下方となる位置とし
た。この撥水性酸化珪素皮膜を試料４とした。
【００２２】この試料４の成膜速度は１６０ｎｍ／ｍｉ
ｎであった。一方、試料１の成膜速度は約４０ｎｍ／ｍ
ｉｎであった。双方ともＴＭＳガスの導入量は同じであ
るにも関わらず、試料４の方が成膜速度が大きいことか
ら、ＴＭＳガスとともにアルゴンガスを導入することに
より、皮膜の成膜速度が大きくなることがわかる。 （実施例３）有機珪素化合物にトリメチルメトキシシラ
ン（ＴＭＭＯＳ）を用い、ＴＭＭＯＳガスの導入量を表
２の試料５〜８の欄に示される圧力にした他は、実施例
１と同様にして撥水性酸化珪素皮膜をそれぞれ成膜し
た。なお、基材２０の設置位置は、基材２０の表面の位
置が導管１６ｂのガス吹出口より１０ｍｍ下方となる位
置とした。 （比較例３）ＴＭＭＯＳガスの導入量を圧力にして２０
０Ｐａとした他は、実施例３と同様にして酸化珪素皮膜
を成膜した。この酸化珪素皮膜を比較試料４とした。 （実施例４）基材２０の設置位置を、基材２０の表面の
位置が導管１６ｂのガス吹出口より表１に示される距離
だけ下方となる位置とし、かつＴＭＭＯＳガスとともに
アルゴンガス導入器２２よりアルゴンガスを真空チャン
バー１０内に導入し、ＴＭＭＯＳガスの導入量を表２の
試料９〜１２の欄に示される分圧とし、アルゴンガスの
導入量を分圧にして３０Ｐａとした他は、実施例３と同
様にして酸化珪素皮膜をそれぞれ成膜した。
ｎであった。一方、試料１の成膜速度は約４０ｎｍ／ｍ
ｉｎであった。双方ともＴＭＳガスの導入量は同じであ
るにも関わらず、試料４の方が成膜速度が大きいことか
ら、ＴＭＳガスとともにアルゴンガスを導入することに
より、皮膜の成膜速度が大きくなることがわかる。 （実施例３）有機珪素化合物にトリメチルメトキシシラ
ン（ＴＭＭＯＳ）を用い、ＴＭＭＯＳガスの導入量を表
２の試料５〜８の欄に示される圧力にした他は、実施例
１と同様にして撥水性酸化珪素皮膜をそれぞれ成膜し
た。なお、基材２０の設置位置は、基材２０の表面の位
置が導管１６ｂのガス吹出口より１０ｍｍ下方となる位
置とした。 （比較例３）ＴＭＭＯＳガスの導入量を圧力にして２０
０Ｐａとした他は、実施例３と同様にして酸化珪素皮膜
を成膜した。この酸化珪素皮膜を比較試料４とした。 （実施例４）基材２０の設置位置を、基材２０の表面の
位置が導管１６ｂのガス吹出口より表１に示される距離
だけ下方となる位置とし、かつＴＭＭＯＳガスとともに
アルゴンガス導入器２２よりアルゴンガスを真空チャン
バー１０内に導入し、ＴＭＭＯＳガスの導入量を表２の
試料９〜１２の欄に示される分圧とし、アルゴンガスの
導入量を分圧にして３０Ｐａとした他は、実施例３と同
様にして酸化珪素皮膜をそれぞれ成膜した。
【００２３】なお、試料９の成膜速度は約１３０ｎｍ／
ｍｉｎであった。一方、試料５の成膜速度は３０ｎｍ／
ｍｉｎであった。双方ともＴＭＭＯＳガスの導入量は同
じであるにも関わらず、試料９の方が成膜速度が大きい
ことから、ＴＭＳガスとともにアルゴンガスを導入する
ことにより、皮膜の成膜速度が大きくなることがわか
る。 （比較例４）ＴＭＭＯＳガスの導入量を表２の比較試料
５〜７の欄に示される圧力とした他は、実施例１と同様
にして酸化珪素皮膜をそれぞれ成膜した。
ｍｉｎであった。一方、試料５の成膜速度は３０ｎｍ／
ｍｉｎであった。双方ともＴＭＭＯＳガスの導入量は同
じであるにも関わらず、試料９の方が成膜速度が大きい
ことから、ＴＭＳガスとともにアルゴンガスを導入する
ことにより、皮膜の成膜速度が大きくなることがわか
る。 （比較例４）ＴＭＭＯＳガスの導入量を表２の比較試料
５〜７の欄に示される圧力とした他は、実施例１と同様
にして酸化珪素皮膜をそれぞれ成膜した。
【００２４】
【表１】
【００２５】
【表２】 ［組成及び表面形態の評価］上記で得られた各試料及び
各比較試料について、構成分子の結合形態をフーリエ変
換赤外分光光度計（ＦＴＩＲ）（日本分光工業株式会社
製ＦＴ−ＩＲ５３００）を用いてそれぞれ検討した。こ
のＦＴＩＲは、赤外領域にある電磁波を試料に透過さ
せ、そのときに透過した電磁波の透過率を測定すること
ができる装置である。本測定では、シリコン基板に成膜
した試料を用いて測定を行った。図２に、試料５及び比
較試料７について、透過させた電磁波の波数に対する透
過率の変化をそれぞれ示す。
各比較試料について、構成分子の結合形態をフーリエ変
換赤外分光光度計（ＦＴＩＲ）（日本分光工業株式会社
製ＦＴ−ＩＲ５３００）を用いてそれぞれ検討した。こ
のＦＴＩＲは、赤外領域にある電磁波を試料に透過さ
せ、そのときに透過した電磁波の透過率を測定すること
ができる装置である。本測定では、シリコン基板に成膜
した試料を用いて測定を行った。図２に、試料５及び比
較試料７について、透過させた電磁波の波数に対する透
過率の変化をそれぞれ示す。
【００２６】図２より、いずれの皮膜においてもＳｉ−
Ｏ−Ｓｉの結合形態に由来する吸収ピークが強く見られ
る。従って、試料５及び比較試料７は、主として酸化珪
素によりなることがわかる。また、他の試料及び比較試
料についても、ここではそれらの測定結果を図示しない
が、Ｓｉ−Ｏ−Ｓｉの結合形態に由来する吸収ピークが
強く見られ、主として酸化珪素によりなることがわかっ
た。なお、Ｓｉ−ＣＨ 3の結合形態は、皮膜の表面エネ
ルギーの低下に寄与していると考えられる。
Ｏ−Ｓｉの結合形態に由来する吸収ピークが強く見られ
る。従って、試料５及び比較試料７は、主として酸化珪
素によりなることがわかる。また、他の試料及び比較試
料についても、ここではそれらの測定結果を図示しない
が、Ｓｉ−Ｏ−Ｓｉの結合形態に由来する吸収ピークが
強く見られ、主として酸化珪素によりなることがわかっ
た。なお、Ｓｉ−ＣＨ 3の結合形態は、皮膜の表面エネ
ルギーの低下に寄与していると考えられる。
【００２７】また、各試料及び各比較試料について、そ
れらの表面における凹凸の最大高低差及び自乗平均平方
根粗さを原子間力顕微鏡（ＡＦＭ）（セイコー電子工業
社製ＳＰＩ−３６００）を用いてそれぞれ測定した。プ
ローブには、オリンパス光学工業製マイクロカンチレバ
ー（ＯＭＣＬ−ＴＲ４００ＰＳＡ）を用いた。また、シ
リコン基板に成膜した試料を用いて測定を行った。測定
長さｌは１μｍで、１μｍ×１μｍの測定範囲で測定を
行った。その結果を表１及び表２に示す。 ［光透過性の評価］次に、各試料及び各比較試料につい
て、ダブルビーム分光光度計（島津製作所製ＵＶ−３１
０１ＰＣ）を用い、４００〜８００ｎｍの可視光領域に
おける可視光透過率をそれぞれ測定した。本測定では、
ガラス基板に成膜した試料を用いて測定を行った。ガラ
ス基板の光透過率は９３％である。参照試料には空気を
用いた。
れらの表面における凹凸の最大高低差及び自乗平均平方
根粗さを原子間力顕微鏡（ＡＦＭ）（セイコー電子工業
社製ＳＰＩ−３６００）を用いてそれぞれ測定した。プ
ローブには、オリンパス光学工業製マイクロカンチレバ
ー（ＯＭＣＬ−ＴＲ４００ＰＳＡ）を用いた。また、シ
リコン基板に成膜した試料を用いて測定を行った。測定
長さｌは１μｍで、１μｍ×１μｍの測定範囲で測定を
行った。その結果を表１及び表２に示す。 ［光透過性の評価］次に、各試料及び各比較試料につい
て、ダブルビーム分光光度計（島津製作所製ＵＶ−３１
０１ＰＣ）を用い、４００〜８００ｎｍの可視光領域に
おける可視光透過率をそれぞれ測定した。本測定では、
ガラス基板に成膜した試料を用いて測定を行った。ガラ
ス基板の光透過率は９３％である。参照試料には空気を
用いた。
【００２８】図３には、試料４についての測定結果を示
した。図４には、試料９〜１２についての測定結果を例
示した。図５には、試料１４についての測定結果を示し
た。図３〜５からわかるように、試料４、試料９〜１２
及び試料１４はいずれも、４００〜８００ｎｍの可視光
領域において、全ての波長又はほとんど全ての波長で８
０％以上の光透過率を有することがわかる。このような
光透過率を有するものには、表１及び表２の透明性の欄
に○を記した。特に、試料９〜１１は、４００〜８００
ｎｍの可視光領域において、全ての波長で９０％以上の
光透過率を有することがわかる。このような光透過率を
有するものには、表１及び表２の透明性の欄に◎を記し
た。
した。図４には、試料９〜１２についての測定結果を例
示した。図５には、試料１４についての測定結果を示し
た。図３〜５からわかるように、試料４、試料９〜１２
及び試料１４はいずれも、４００〜８００ｎｍの可視光
領域において、全ての波長又はほとんど全ての波長で８
０％以上の光透過率を有することがわかる。このような
光透過率を有するものには、表１及び表２の透明性の欄
に○を記した。特に、試料９〜１１は、４００〜８００
ｎｍの可視光領域において、全ての波長で９０％以上の
光透過率を有することがわかる。このような光透過率を
有するものには、表１及び表２の透明性の欄に◎を記し
た。
【００２９】一方、４００〜８００ｎｍの可視光領域に
おいて、全ての波長又はほとんど全ての波長で８０％未
満の光透過率を有するものには、表１及び表２の透明性
の欄に×を記した。表１及び表２からわかるように、凹
凸の最大高低差が５０〜３３０ｎｍの範囲内にあって、
かつ自乗平均平方根粗さの値が８〜４５ｎｍの範囲内に
ある表面形態を有する試料はいずれも、４００〜８００
ｎｍの可視光領域において、ほとんど全ての波長で８０
％以上の光透過率を有することがわかる。 ［撥水性の評価］続いて、各試料及び各比較試料につい
て、液滴法により蒸留水の静的接触角（液滴径約２ｍｍ
φ）を測定することにより、それらの撥水性を評価し
た。ここでは、接触角計（協和界面科学製、ＣＡ−Ｘ１
５０型）を用い、２５℃の雰囲気下で静的接触角（°）
を測定した。その測定結果を表１及び表２に併記した。
おいて、全ての波長又はほとんど全ての波長で８０％未
満の光透過率を有するものには、表１及び表２の透明性
の欄に×を記した。表１及び表２からわかるように、凹
凸の最大高低差が５０〜３３０ｎｍの範囲内にあって、
かつ自乗平均平方根粗さの値が８〜４５ｎｍの範囲内に
ある表面形態を有する試料はいずれも、４００〜８００
ｎｍの可視光領域において、ほとんど全ての波長で８０
％以上の光透過率を有することがわかる。 ［撥水性の評価］続いて、各試料及び各比較試料につい
て、液滴法により蒸留水の静的接触角（液滴径約２ｍｍ
φ）を測定することにより、それらの撥水性を評価し
た。ここでは、接触角計（協和界面科学製、ＣＡ−Ｘ１
５０型）を用い、２５℃の雰囲気下で静的接触角（°）
を測定した。その測定結果を表１及び表２に併記した。
【００３０】表１及び表２からわかるように、凹凸の最
大高低差が５０〜３３０ｎｍの範囲内にあって、かつ自
乗平均平方根粗さの値が８〜４０ｎｍの範囲内にある表
面形態を有する試料はいずれも、静的接触角が８０°以
上であることがわかる。静的接触角が８０°以上である
もので高い撥水性が得られる。特に、本測定装置では、
１４０°以上の静的接触角が測定されれば超撥水性を有
すると言える。試料１２は、良好な透明性を有する上
に、１４７．３°と１４０°以上の超撥水性を有するも
のである。
大高低差が５０〜３３０ｎｍの範囲内にあって、かつ自
乗平均平方根粗さの値が８〜４０ｎｍの範囲内にある表
面形態を有する試料はいずれも、静的接触角が８０°以
上であることがわかる。静的接触角が８０°以上である
もので高い撥水性が得られる。特に、本測定装置では、
１４０°以上の静的接触角が測定されれば超撥水性を有
すると言える。試料１２は、良好な透明性を有する上
に、１４７．３°と１４０°以上の超撥水性を有するも
のである。
【００３１】また、表２からわかるように、試料１３及
び試料１４の静的接触角は、試料５及び試料６の同じＴ
ＭＭＯＳガスの導入量のものに比べてそれぞれ大きい。
このことから、ＴＭＭＯＳガスとともにアルゴンガスを
導入することにより、撥水性酸化珪素皮膜の撥水性を大
きくすることができることがわかる。
び試料１４の静的接触角は、試料５及び試料６の同じＴ
ＭＭＯＳガスの導入量のものに比べてそれぞれ大きい。
このことから、ＴＭＭＯＳガスとともにアルゴンガスを
導入することにより、撥水性酸化珪素皮膜の撥水性を大
きくすることができることがわかる。
【図１】実施例１の撥水性酸化珪素皮膜の成膜に使用し
た成膜装置の概略図である。
た成膜装置の概略図である。
【図２】実施例３及び比較例４の各撥水性酸化珪素皮膜
についての透過させた電磁波の波長数に対する透過率の
変化を示すグラフをそれぞれ例示したものである。
についての透過させた電磁波の波長数に対する透過率の
変化を示すグラフをそれぞれ例示したものである。
【図３】実施例２の撥水性酸化珪素皮膜についての可視
光領域での光透過率を示すグラフである。
光領域での光透過率を示すグラフである。
【図４】実施例４の各撥水性酸化珪素皮膜についての可
視光領域での光透過率を示すグラフをそれぞれ示したも
のである。
視光領域での光透過率を示すグラフをそれぞれ示したも
のである。
【図５】実施例４の撥水性酸化珪素皮膜についての可視
光領域での光透過率を示すグラフをそれぞれ示したもの
である。
光領域での光透過率を示すグラフをそれぞれ示したもの
である。
【図６】自乗平均平方根粗さを算出する際の粗さ曲線を
示す図である。
示す図である。
Claims (3)
- 【請求項１】 有機珪素化合物ガスを用いて低温プラズ
マにより生成された反応生成物を基材の表面上に堆積さ
せることにより形成され、主として酸化珪素からなると
ともに、凹凸の最大高低差が５０〜３３０ｎｍの範囲内
にあって、かつ自乗平均平方根粗さの値が８〜４５ｎｍ
の範囲内にある表面形態を有することを特徴とする撥水
性酸化珪素皮膜。 - 【請求項２】 前記有機珪素化合物はフッ素を含有しな
いオルガノシランである請求項１に記載の撥水性酸化珪
素系皮膜。 - 【請求項３】 前記オルガノシランは、テトラメチルシ
ラン、トリメチルメトキシシラン、ジメチルジメトキシ
シラン、ヘキサメチルジシラン及びヘキサメチルジシロ
キサンの少なくとも一種である請求項２に記載の撥水性
酸化珪素系皮膜。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP6590298A JP3720974B2 (ja) | 1998-03-16 | 1998-03-16 | 撥水性酸化珪素皮膜を有する基材 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP6590298A JP3720974B2 (ja) | 1998-03-16 | 1998-03-16 | 撥水性酸化珪素皮膜を有する基材 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH11263860A true JPH11263860A (ja) | 1999-09-28 |
| JP3720974B2 JP3720974B2 (ja) | 2005-11-30 |
Family
ID=13300370
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP6590298A Expired - Lifetime JP3720974B2 (ja) | 1998-03-16 | 1998-03-16 | 撥水性酸化珪素皮膜を有する基材 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3720974B2 (ja) |
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2009118457A1 (en) * | 2008-03-28 | 2009-10-01 | Savcor Face Group Oy | A coating and a method for producing a coating |
| JP2010251745A (ja) * | 2009-04-10 | 2010-11-04 | Asml Netherlands Bv | 液浸リソグラフィ装置及びデバイス製造方法 |
| JP2011012285A (ja) * | 2009-06-30 | 2011-01-20 | Dainippon Printing Co Ltd | 撥水性離型薄膜形成方法及び撥水性離型積層フィルム |
| US20150240363A1 (en) * | 2014-02-25 | 2015-08-27 | Research & Business Foundation Sungkyunkwan University | Super-hydrophobic thin film and method for preparing the same |
| WO2019208609A1 (ja) * | 2018-04-26 | 2019-10-31 | 住友化学株式会社 | シリコーン樹脂硬化膜及びシリコーン樹脂硬化膜の製造方法 |
| CN114634647A (zh) * | 2022-03-18 | 2022-06-17 | 湖北棱镜新材料科技有限公司 | 一种超耐候性反光膜及其制备方法 |
-
1998
- 1998-03-16 JP JP6590298A patent/JP3720974B2/ja not_active Expired - Lifetime
Cited By (9)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2009118457A1 (en) * | 2008-03-28 | 2009-10-01 | Savcor Face Group Oy | A coating and a method for producing a coating |
| CN102027155A (zh) * | 2008-03-28 | 2011-04-20 | 圣维可福斯集团有限公司 | 涂层以及制备涂层的方法 |
| JP2010251745A (ja) * | 2009-04-10 | 2010-11-04 | Asml Netherlands Bv | 液浸リソグラフィ装置及びデバイス製造方法 |
| US8993220B2 (en) | 2009-04-10 | 2015-03-31 | Asml Netherlands B.V. | Immersion lithographic apparatus and a device manufacturing method |
| JP2011012285A (ja) * | 2009-06-30 | 2011-01-20 | Dainippon Printing Co Ltd | 撥水性離型薄膜形成方法及び撥水性離型積層フィルム |
| US20150240363A1 (en) * | 2014-02-25 | 2015-08-27 | Research & Business Foundation Sungkyunkwan University | Super-hydrophobic thin film and method for preparing the same |
| US9702040B2 (en) | 2014-02-25 | 2017-07-11 | Research & Business Foundation Sungkyunkwan University | Super-hydrophobic thin film and method for preparing the same |
| WO2019208609A1 (ja) * | 2018-04-26 | 2019-10-31 | 住友化学株式会社 | シリコーン樹脂硬化膜及びシリコーン樹脂硬化膜の製造方法 |
| CN114634647A (zh) * | 2022-03-18 | 2022-06-17 | 湖北棱镜新材料科技有限公司 | 一种超耐候性反光膜及其制备方法 |
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| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP3720974B2 (ja) | 2005-11-30 |
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