JP2005219427A - Manufacturing method for barrier film and plasma cvd equipment used therefor - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、例えば、食品や医療品等の包装材料や電子デバイス等のパッケージ材料、基板材料として用いられるバリア性の極めて高いバリアフィルムの製造方法とこれに使用するプラズマCVD装置に関する。 The present invention relates to, for example, a method for producing a barrier film having a very high barrier property used as a packaging material for a food or medical product, a packaging material for an electronic device, or a substrate material, and a plasma CVD apparatus used therefor.
従来より、酸素ガスおよび水蒸気等に対するバリア性を備え、食品や医薬品等の良好な保存適性を有する包装用材料として、種々のものが開発され提案されており、例えば、可撓性プラスチック基材の上にポリ塩化ビニリデンやエチレンビニルアルコール共重合体のコーテンィグ層を設けた構成からなるバリアフィルムが提案されている。
しかし、これらのバリアフィルムにおいては、酸素、水蒸気に対するバリア性が十分でなく、特に高温での殺菌処理においてバリア性の著しい低下が生じるという問題があった。さらに、ポリ塩化ビニリデンのコーティング層を設けたバリアフィルムは、焼却時に有毒なダイオキシンを発生し、環境への悪影響が懸念されている。
Conventionally, various materials have been developed and proposed as packaging materials having barrier properties against oxygen gas, water vapor, etc. and having good storage suitability for foods, pharmaceuticals, etc. A barrier film having a structure in which a coating layer of polyvinylidene chloride or ethylene vinyl alcohol copolymer is provided thereon has been proposed.
However, these barrier films have a problem in that the barrier property against oxygen and water vapor is not sufficient, and the barrier property is remarkably lowered particularly at the high temperature sterilization treatment. Furthermore, a barrier film provided with a polyvinylidene chloride coating layer generates toxic dioxins during incineration, and there is a concern about adverse environmental effects.
そこで、近年、基材フィルムの上に酸化珪素、酸化アルミニウム等の無機酸化物の蒸着膜を設けた構成からなるバリアフィルムが提案されている。また、エポキシ樹脂やその混合物からなる樹脂層と上記の蒸着膜との積層化(特許文献1)が提案されている。
例えば、酸化珪素膜を備えたバリアフィルムの製造方法として、1,1,3,3テトラメチルジシロキサン(TMDSO)等を原料としたプラズマCVD(化学気相蒸着)法による製造方法(特許文献2)がある。
For example, as a method of manufacturing a barrier film provided with a silicon oxide film, a manufacturing method by plasma CVD (chemical vapor deposition) using 1,1,3,3 tetramethyldisiloxane (TMDSO) or the like as a raw material (Patent Document 2) )
しかしながら、上記のTMDSOやヘキサメチルジシロキサン(HMDSO)等は分子内に炭素−珪素結合をもつため分解性が悪く、製造されたバリアフィルムは、特にガスバリア性が不充分なものであった。このガスバリア性については、成膜時の投入電力を高くすれば向上させることは可能である。しかし、電源や電源ケーブルに対する負荷が大きく、成膜装置の劣化を早めるという問題、および、成膜時の放電電圧が高いことによる基材フィルムへのプラズマによるダメージが大きく、基材フィルムの表面平滑性が損なわれたり、着色が生じるという問題があった。 However, the above-described TMDSO, hexamethyldisiloxane (HMDSO), and the like have a carbon-silicon bond in the molecule, so that the decomposability is poor, and the manufactured barrier film has particularly insufficient gas barrier properties. This gas barrier property can be improved by increasing the input power during film formation. However, the load on the power supply and power cable is large, and the deterioration of the film-forming device is accelerated, and the damage to the base film due to the high discharge voltage during film formation is large, and the surface of the base film is smooth. There is a problem that the property is impaired or coloring occurs.
本発明は、このような実情に鑑みてなされたものであり、極めて高いガスバリア性を有し、透明性が高く、柔軟性、耐候性にも優れ、かつ、種々の後加工適性に必要な耐熱性、耐薬品性を有するバリアフィルムをより高い生産性で製造可能な製造方法とこれに使用するプラズマCVD装置を提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of such circumstances, has extremely high gas barrier properties, high transparency, excellent flexibility and weather resistance, and heat resistance necessary for various post-processing suitability. An object of the present invention is to provide a production method capable of producing a barrier film having good properties and chemical resistance with higher productivity, and a plasma CVD apparatus used therefor.
このような目的を達成するために、本発明は、分子内にアルコキシ基の酸素と珪素との結合をもつ第1の有機珪素化合物と、分子内に炭素−珪素結合をもつ第2の有機珪素化合物とを原料とし、プラズマCVD法により、前記第2の有機珪素化合物のみを原料としたときの電極投入許容電力よりも高い電力を電極に投入して、酸化炭化珪素膜(SiOC膜)または酸化窒化炭化珪素膜(SiONC膜)を基材フィルム上に形成するような構成とした。 In order to achieve such an object, the present invention provides a first organosilicon compound having a bond between oxygen and silicon of an alkoxy group in the molecule, and a second organosilicon having a carbon-silicon bond in the molecule. A compound is used as a raw material, and a power higher than an electrode charging allowable power when the second organic silicon compound is used as a raw material is applied to the electrode by a plasma CVD method to form a silicon oxide carbide film (SiOC film) or an oxidation A silicon nitride carbide film (SiONC film) was formed on the base film.
また、本発明は、第1ゾーンから第nゾーン(nは2以上の整数)までの連続した複数のゾーンからなるチャンバーを備えたプラズマCVD装置を使用し、第1ゾーンから順に各ゾーンにおいて有機珪素化合物を原料としてプラズマCVD法により酸化炭化珪素膜(SiOC膜)または酸化窒化炭化珪素膜(SiONC膜)を基材フィルム上に積層するバリアフィルムの製造方法において、第1ゾーンから第(n−1)ゾーンの少なくとも1つのゾーンでは、分子内にアルコキシ基の酸素と珪素との結合をもつ第1の有機珪素化合物を原料として使用し、他の全てのゾーンでは、分子内に炭素−珪素結合をもつ第2の有機珪素化合物を原料として使用し、第1の有機珪素化合物を原料として使用したゾーンより後のゾーンから第nゾーンでは、第1ゾーンから第nゾーンの全てのゾーンにて前記第2の有機珪素化合物のみを原料としたときの該ゾーンにおける電極投入許容電力よりも高い電力を電極に投入するような構成とした。 In addition, the present invention uses a plasma CVD apparatus having a chamber composed of a plurality of continuous zones from the first zone to the nth zone (n is an integer of 2 or more). In a method for manufacturing a barrier film in which a silicon oxide is used as a raw material and a silicon oxycarbide film (SiOC film) or a silicon oxynitride carbide film (SiONC film) is laminated on a base film by a plasma CVD method, 1) In at least one of the zones, a first organosilicon compound having a bond between an oxygen of an alkoxy group and silicon in the molecule is used as a raw material, and in all other zones, a carbon-silicon bond is formed in the molecule In the nth zone from the zone after the zone using the second organosilicon compound having And configured so as to introduce a power higher than the electrode-on allowable power in said zone when only the second organic silicon compound as a raw material in all zones of the n zone from the first zone to the electrode.
本発明の他の態様として、前記酸化炭化珪素膜(SiOC膜)は、原子組成比Si:O:Cが100:180〜200:40〜80の範囲内であり、赤外吸収測定におけるSi−O−Si伸縮振動による吸収ピークが1045〜1060cm-1、Si−CH3伸縮振動による吸収ピークが1274±8cm-1にあり、屈折率が1.5〜1.7の範囲内であるような構成とした。
本発明の他の態様として、前記酸化窒化炭化珪素膜(SiONC膜)は、原子組成比Si:O:C:Nが100:130〜180:40〜100:100〜150の範囲内であり、赤外吸収測定におけるSi−O、Si−N伸縮振動による吸収ピークが830〜1060cm-1の範囲にあり、膜密度が1.8〜2.4g/cm3の範囲内であるような構成とした。
As another aspect of the present invention, the silicon oxide carbide film (SiOC film) has an atomic composition ratio Si: O: C in the range of 100: 180 to 200: 40 to 80, and Si— in infrared absorption measurement. absorption peak by O-Si stretching vibration is in 1045~1060cm -1, absorption peaks due to Si-CH 3 stretching vibration 1274 ± 8 cm -1, such as refractive index is in the range of 1.5 to 1.7 The configuration.
As another aspect of the present invention, the silicon oxynitride carbide film (SiONC film) has an atomic composition ratio Si: O: C: N in the range of 100: 130 to 180: 40 to 100: 100 to 150, The absorption peak due to Si—O and Si—N stretching vibration in the infrared absorption measurement is in the range of 830 to 1060 cm −1 , and the film density is in the range of 1.8 to 2.4 g / cm 3 ; did.
本発明の他の態様として、前記第1の有機珪素化合物は、珪素原子の結合のうち、3つ以上が酸素原子または水素原子と結合しているシラン化合物であるような構成とし、前記第1の有機珪素化合物は、テトラメトキシシラン、テトラエトキシシラン、トリメトキシシラン、メチルトリメトキシシラン、トリエトキシシラン、エチルトリエトキシシランのいずれか1種以上であるような構成、さらに、前記第1の有機珪素化合物はテトラメトキシシランであるような構成とした。
本発明の他の態様として、前記第2の有機珪素化合物は、珪素原子の結合のうち、50%以上が炭素原子と結合しているものであるような構成とし、前記第2の有機珪素化合物は、テトラメチルシラン、ヘキサメチルジシラン、ヘキサメチルジシロキサン、テトラメチルジシロキサン、ヘキサメチルジシラザンのいずれか1種以上であるような構成とした。
本発明の他の態様として、前記電極投入許容電力の1.1〜2倍程度の電力を電極に投入するような構成とした。
In another aspect of the present invention, the first organosilicon compound is a silane compound in which three or more of the silicon atom bonds are bonded to an oxygen atom or a hydrogen atom. The organosilicon compound is composed of at least one of tetramethoxysilane, tetraethoxysilane, trimethoxysilane, methyltrimethoxysilane, triethoxysilane, and ethyltriethoxysilane, and the first organic compound. The silicon compound was configured to be tetramethoxysilane.
As another aspect of the present invention, the second organosilicon compound is configured such that 50% or more of the bonds of silicon atoms are bonded to carbon atoms, and the second organosilicon compound Is configured to be at least one of tetramethylsilane, hexamethyldisilane, hexamethyldisiloxane, tetramethyldisiloxane, and hexamethyldisilazane.
As another aspect of the present invention, a configuration is adopted in which electric power about 1.1 to 2 times the electrode input allowable power is input to the electrode.
また、本発明のプラズマCVD装置は、内部に被成膜体を載置する下部電極と上部電極とを有するチャンバーと、前記下部電極に接続されたプラズマ発生装置と、前記チャンバー内に原料ガスを供給するための原料ガス供給源と、前記チャンバー内に有機珪素化合物を任意の供給量で供給できる複数の有機珪素化合物供給源と、を備えるような構成とした。
また、本発明のプラズマCVD装置は、第1ゾーンから第nゾーン(nは2以上の整数)までの連続した複数のゾーンからなるチャンバーと、該チャンバー内を第1ゾーンから第nゾーンに向けて被成膜体を搬送するための搬送手段と、前記各ゾーンに配設された上部電極であるコーティングドラムおよび下部電極と、前記各ゾーンの上部電極と下部電極に電圧を印加するための電源と、前記各ゾーンに原料ガスを供給するための原料ガス供給源と、前記各ゾーンに有機珪素化合物を任意の供給量で供給できる複数の有機珪素化合物供給源と、を備えるような構成とした。
Further, the plasma CVD apparatus of the present invention includes a chamber having a lower electrode and an upper electrode on which a film-forming body is placed, a plasma generator connected to the lower electrode, and a source gas in the chamber. A raw material gas supply source for supply and a plurality of organosilicon compound supply sources capable of supplying an organosilicon compound at an arbitrary supply amount into the chamber are provided.
Further, the plasma CVD apparatus of the present invention includes a chamber composed of a plurality of continuous zones from the first zone to the nth zone (n is an integer of 2 or more), and the inside of the chamber is directed from the first zone to the nth zone. A transport means for transporting the film formation target, a coating drum and a lower electrode, which are upper electrodes disposed in each zone, and a power source for applying a voltage to the upper electrode and the lower electrode of each zone A source gas supply source for supplying a source gas to each zone, and a plurality of organosilicon compound supply sources capable of supplying an organosilicon compound to each zone at an arbitrary supply amount. .
本発明によれば、第1の有機珪素化合物が酸素−珪素結合において分解された分解物の存在によってプラズマ放電圧が低下し、第2の有機珪素化合物を単独で原料とした場合に比べて、電極投入電圧を高くすることが可能となり、基材フィルム上に形成された酸化炭化珪素膜(SiOC膜)または酸化窒化炭化珪素膜(SiONC膜)は緻密で極めて高いバリア性を有し、透明性が高く、柔軟性、耐候性にも優れ、かつ、種々の後加工適性に必要な耐熱性、耐薬品性を有するバリアフィルムが可能となり、また、成膜速度が高くバリアフィルムの生産性は高いものとなる。そして、製造されたバリアフィルムは、極めて高いガスバリア性と耐熱性、耐薬品性、耐候性が要求される用途、例えば、食品や医薬品等の包装材料、電子デバイス等のパッケージ材料等に好ましく用いることができる。
また、本発明のCVD装置は、第1の有機珪素化合物と第2の有機珪素化合物を任意の供給量で供給し、電極投入電圧を最適なものに制御することができ、基材フィルム上に酸化炭化珪素膜(SiOC膜)または酸化窒化炭化珪素膜(SiONC膜)を高い成膜速度で形成することが可能であり、これにより、バリアフィルムの生産性を高いものとすることができる。
According to the present invention, the plasma discharge voltage is reduced due to the presence of a decomposition product in which the first organosilicon compound is decomposed at the oxygen-silicon bond, compared to the case where the second organosilicon compound is used alone as a raw material, The electrode input voltage can be increased, and the silicon oxide carbide film (SiOC film) or silicon oxynitride carbide film (SiONC film) formed on the base film is dense and has an extremely high barrier property and is transparent. It is possible to produce a barrier film having high heat resistance and chemical resistance necessary for various post-processing suitability, high film formation speed and high barrier film productivity. It will be a thing. The manufactured barrier film is preferably used for applications that require extremely high gas barrier properties, heat resistance, chemical resistance, and weather resistance, such as packaging materials for foods and pharmaceuticals, packaging materials for electronic devices, and the like. Can do.
In addition, the CVD apparatus of the present invention can supply the first organosilicon compound and the second organosilicon compound at an arbitrary supply amount, and can control the electrode input voltage to an optimum one on the base film. It is possible to form a silicon oxycarbide film (SiOC film) or a silicon oxynitride carbide film (SiONC film) at a high film formation rate, whereby the productivity of the barrier film can be increased.
次に、本発明の実施形態について図面を参照しながら説明する。
図1は、本発明のプラズマCVD装置の一例を示す構成図である。図1において、プラズマCVD装置1はチャンバー2と、このチャンバー2内に配設された平行平板電極を構成する下部電極3、上部電極4と、下部電極3に接続されたプラズマ発生装置5と、チャンバー2に排気弁6を介して接続された油回転ポンプ、ターボ分子ポンプ等の排気装置7と、原料ガスをチャンバー2に導入するためのガス導入口8とを備えている。上記のガス導入口8は、原料ガス供給源9a,9b,9cに接続されているとともに、モノマー流量計10A、気化器10Bを介して有機珪素化合物供給源9d、9eに接続されている。
Next, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
FIG. 1 is a configuration diagram showing an example of a plasma CVD apparatus of the present invention. In FIG. 1, a plasma CVD apparatus 1 includes a chamber 2, a lower electrode 3, an upper electrode 4 constituting a parallel plate electrode disposed in the chamber 2, a plasma generator 5 connected to the lower electrode 3, An
このようなプラズマCVD装置1を使用した本発明のバリアフィルムの製造方法では、まず、下部電極3上に基材フィルムPを被成膜面を上側として装着する。次いで、チャンバー2内を排気装置7により所定の真空度まで減圧し、下部電極3に所定の周波数を有する電力を投入する。そして、原料ガス供給源9a,9b,9cから供給される原料ガス、および、有機珪素化合物供給源9d、9eからモノマー流量計10A、気化器10Bを介して供給される原料ガスをガス導入口8からチャンバー2内に導入し、排気装置7とチャンバー2との間にある排気弁6の開閉度を制御することにより、チャンバー2内を所定の圧力に維持する。これにより、導入された原料ガスが下部電極3と上部電極4との間でプラズマ化され、基材フィルムPに付着して酸化炭化珪素膜(SiOC膜)または酸化窒化炭化珪素膜(SiONC膜)が成膜される。
In the method for producing a barrier film of the present invention using such a plasma CVD apparatus 1, first, the base film P is mounted on the lower electrode 3 with the film formation surface on the upper side. Next, the inside of the chamber 2 is depressurized to a predetermined degree of vacuum by the
このような本発明では、有機珪素化合物供給源9d、9eから供給される原料ガスとして、分子内にアルコキシ基の酸素と珪素との結合をもつ第1の有機珪素化合物ガスと、分子内に炭素−珪素結合をもつ第2の有機珪素化合物ガスとを少なくとも混合して使用する。そして、第2の有機珪素化合物ガスのみを原料とした同一の被成膜体(基材フィルムP)に対する成膜時の電極投入許容電力よりも高い電力を下部電極3に投入する。上記の第1の有機珪素化合物は、酸素−珪素結合において分解され易いが、成膜性が第2の有機珪素化合物に比べて悪いものであり、この第1の有機珪素化合物の分解物がプラズマ雰囲気中に存在することによりプラズマ放電圧が低下する。したがって、下部電極3に投入できる電力が、第2の有機珪素化合物のみを原料としたときの電極投入許容電力よりも高いもの、例えば、電極投入許容電力の1.1〜2倍程度の電力となる。一方、第2の有機珪素化合物は、第1の有機珪素化合物に比べて分解性が悪いものであるが、上記のような高い投入電力によりプラズマ化が促進される。したがって、第1の有機珪素化合物ガス、および第2の有機珪素化合物ガスのプラズマ化による成膜がより緻密なものとなり、十分なバリア性(例えば、酸素透過率が0.5cc/m2/day以下、水蒸気透過率が0.5g/m2/day以下)を備えたバリアフィルムが得られる。また、成膜速度が高くなり生産性が向上する。
尚、図1に示されるプラズマCVD装置1は、シート形状の基材フィルムに成膜する方式であるが、本発明のプラズマCVD装置は巻取り式であってもよい。
In the present invention, the source gas supplied from the organosilicon
Although the plasma CVD apparatus 1 shown in FIG. 1 is a system for forming a film on a sheet-shaped base film, the plasma CVD apparatus of the present invention may be of a winding type.
図2は、本発明のプラズマCVD装置の他の例を示す構成図である。図2において、プラズマCVD装置11は第1成膜ゾーン12A、第2成膜ゾーン12B、第3成膜ゾーン12Cの連続した3個の成膜ゾーンをもつチャンバー12と、このチャンバー12内を第1成膜ゾーン12Aから第3成膜ゾーン12Cに向けて基材フィルムPを搬送するための送出しローラー13a、巻取りローラー13b、ガイドローラー13cからなる搬送手段13とを備えている。各成膜ゾーン12A,12B,12Cには、下部電極14A,14B,14Cと、上部電極を兼ねたコーティングドラム15A,15B,15Cが配設され、各下部電極とコーティングドラム(上部電極)は電源16A,16B,16Cに接続されている。また、チャンバー12には排気弁17を介して接続された油回転ポンプ、ターボ分子ポンプ等の排気装置18が配設され、さらに各成膜ゾーン12A,12B,12Cには、排気弁17を介して接続された排気装置18と、原料ガスを各成膜ゾーン内に導入するためのガス導入口19がそれぞれ配設されている。上記の各ガス導入口19は、原料ガス供給源20a,20b,20cに接続されているとともに、モノマー流量計22、気化器23を介して有機珪素化合物供給源21a,21bに接続されている。
FIG. 2 is a block diagram showing another example of the plasma CVD apparatus of the present invention. In FIG. 2, a
このようなプラズマCVD装置11を使用した本発明のバリアフィルムの製造方法では、まず、被成膜面がコーティングドラム15A,15B,15Cの外側となるように基材フィルムPをプラズマCVD装置11内に装着する。次いで、チャンバー12内を各排気装置18により所定の真空度まで減圧し、3個の成膜ゾーン12A,12B,12Cの各下部電極14A,14B,14Cとコーティングドラム(上部電極)15A,15B,15Cに所定の周波数を有する電力を電源16A,16B,16Cにより投入する。そして、原料ガス供給源20a,20b,20cから供給される原料ガス(例えば、アルゴンガス、ヘリウムガス、酸素ガス)および、有機珪素化合物供給源21a,21bからモノマー流量計22、気化器23を介して供給される原料ガス(第1の有機珪素化合物ガスおよび/または第2の有機珪素化合物ガス)を、各成膜ゾーン毎にガス導入口19から導入し、排気装置18と各成膜ゾーン12A,12B,12Cとの間にある排気弁17の開閉度を制御することにより、各成膜ゾーン12A,12B,12C内を所定の圧力に維持する。これにより、3個の成膜ゾーン12A,12B,12Cにおいて、導入された原料ガスが下部電極14A,14B,14Cとコーティングドラム(上部電極)15A,15B,15Cとの間でプラズマ化される。そして、搬送されている基材フィルムPに第1成膜ゾーン12Aから第3成膜ゾーン12Cの各成膜ゾーンにおいて順次成膜がなされて酸化炭化珪素膜(SiOC膜)または酸化窒化炭化珪素膜(SiONC膜)が形成される。
In the method for producing a barrier film of the present invention using such a
このような本発明では、第2成膜ゾーン12Bにおいて、分子内にアルコキシ基の酸素と珪素との結合をもつ第1の有機珪素化合物を原料として使用し、第1成膜ゾーン12Aと第3成膜ゾーン12Cにおいて、分子内に炭素−珪素結合をもつ第2の有機珪素化合物を原料として使用する。または、第1成膜ゾーン12Aと第2成膜ゾーン12Bにおいて、分子内にアルコキシ基の酸素と珪素との結合をもつ第1の有機珪素化合物を原料として使用し、第3成膜ゾーン12Cにおいて、分子内に炭素−珪素結合をもつ第2の有機珪素化合物を原料として使用する。そして、第3成膜ゾーン12Cでは、第1成膜ゾーン12A〜第3成膜ゾーン12Cの全ての成膜ゾーンにて第2の有機珪素化合物のみを原料とした同一の被成膜体(基材フィルムP)に対する成膜時の第3成膜ゾーン12Cにおける電極投入許容電力よりも高い電力を電源16Cにより下部電極14Cとコーティングドラム(上部電極)15C間に投入する。
In the present invention as described above, in the second
また、第1成膜ゾーン12Aにおいて、分子内にアルコキシ基の酸素と珪素との結合をもつ第1の有機珪素化合物を原料として使用した場合、第2成膜ゾーン12Bと第3成膜ゾーン12Cにおいて、分子内に炭素−珪素結合をもつ第2の有機珪素化合物を原料として使用する。そして、第2成膜ゾーン12Bおよび第3成膜ゾーン12Cでは、第1成膜ゾーン12A〜第3成膜ゾーン12Cの全ての成膜ゾーンにて第2の有機珪素化合物のみを原料とした同一の被成膜体(基材フィルムP)に対する成膜時の第2成膜ゾーン12Bと第3成膜ゾーン12Cにおける電極投入許容電力よりも高い電力を電源16B,16Cにより下部電極14B,14Cとコーティングドラム(上部電極)15B,15C間に投入する。
Further, in the first
上記の第1の有機珪素化合物は、酸素−珪素結合において分解され易いが、成膜性が第2の有機珪素化合物に比べて悪いので、この第1の有機珪素化合物の分解物は後の成膜ゾーンにも移動してプラズマ雰囲気中に存在することになる。これにより、第1の有機珪素化合物を使用した成膜ゾーンの後の成膜ゾーンにおけるプラズマ放電圧が低下することになり、この成膜ゾーンでは、下部電極とコーティングドラム(上部電極)との間に投入できる電力が、第2の有機珪素化合物のみを原料としたとき(第1の有機珪素化合物の分解物が存在しない状態)の電極投入許容電力よりも高いもの、例えば、電極投入許容電力の1.1〜2倍程度の電力となる。一方、第2の有機珪素化合物は、第1の有機珪素化合物に比べて分解性が悪いものであるが、上記のような高い投入電力によりプラズマ化が促進される。したがって、第1の有機珪素化合物を使用した成膜ゾーンの後の成膜ゾーンにおける第2の有機珪素化合物ガスのプラズマ化による成膜がより緻密なものとなり、十分なバリア性(例えば、酸素透過率が0.5cc/m2/day以下、水蒸気透過率が0.5g/m2/day以下)を備えたバリアフィルムが得られる。また、成膜速度が高くなり生産性が向上する。 The first organosilicon compound is easily decomposed at an oxygen-silicon bond, but its film formability is poorer than that of the second organosilicon compound. Therefore, the decomposition product of the first organosilicon compound is a later component. It also moves to the film zone and exists in the plasma atmosphere. As a result, the plasma discharge voltage in the film formation zone after the film formation zone using the first organosilicon compound is lowered, and in this film formation zone, there is a gap between the lower electrode and the coating drum (upper electrode). The power that can be input to the electrode is higher than the allowable power input to the electrode when only the second organosilicon compound is used as a raw material (in the state where there is no decomposition product of the first organosilicon compound), for example, The electric power is about 1.1 to 2 times. On the other hand, the second organosilicon compound is less decomposable than the first organosilicon compound, but plasma formation is promoted by the high input power as described above. Therefore, the film formation by the plasma formation of the second organosilicon compound gas in the film formation zone after the film formation zone using the first organosilicon compound becomes denser, and sufficient barrier properties (for example, oxygen transmission) A barrier film having a rate of 0.5 cc / m 2 / day or less and a water vapor transmission rate of 0.5 g / m 2 / day or less) is obtained. In addition, the deposition rate is increased and productivity is improved.
尚、図2に示されるプラズマCVD装置11は、第1成膜ゾーン12A、第2成膜ゾーン12B、第3成膜ゾーン12Cの連続した3個の成膜ゾーンをもつチャンバー12を備えているが、成膜ゾーンの数、構造等には特に制限はない。
The
上述にような本発明により成膜される酸化炭化珪素膜(SiOC膜)は、原子組成比Si:O:Cが100:180〜200:40〜80の範囲内であり、赤外吸収測定におけるSi−O−Si伸縮振動による吸収ピークが1045〜1060cm-1、Si−CH3伸縮振動による吸収ピークが1274±8cm-1にあり、屈折率が1.5〜1.7の範囲内であることが好ましい。また、本発明により成膜される酸化窒化炭化珪素膜(SiONC膜)は、原子組成比Si:O:C:Nが100:130〜180:40〜100:100〜150の範囲内であり、赤外吸収測定におけるSi−O、Si−N伸縮振動による吸収ピークが830〜1060cm-1の範囲にあり、膜密度が1.8〜2.4g/cm3の範囲内であることが好ましい。 The silicon oxide carbide film (SiOC film) formed by the present invention as described above has an atomic composition ratio Si: O: C in the range of 100: 180 to 200: 40 to 80, and is used in infrared absorption measurement. Si-O-Si stretching absorption peaks due to vibration 1045~1060cm -1, absorption peaks due to Si-CH 3 stretching vibration is in 1274 ± 8 cm -1, the refractive index is within the range of 1.5 to 1.7 It is preferable. The silicon oxynitride carbide film (SiONC film) formed according to the present invention has an atomic composition ratio Si: O: C: N in the range of 100: 130 to 180: 40 to 100: 100 to 150, It is preferable that the absorption peak due to Si—O and Si—N stretching vibrations in the infrared absorption measurement is in the range of 830 to 1060 cm −1 and the film density is in the range of 1.8 to 2.4 g / cm 3 .
本発明において使用する第1の有機珪素化合物としては、珪素原子の結合のうち、3つ以上が酸素原子または水素原子と結合しているシラン化合物を挙げることがでる。具体的には、テトラメトキシシラン、テトラエトキシシラン、トリメトキシシラン、メチルトリメトキシシラン、トリエトキシシラン、エチルトリエトキシシラン等を挙げることができ、これらの1種、または2種以上の組み合わせで使用することができる。また、第2の有機珪素化合物としては、珪素原子の結合のうち、50%以上が炭素原子と結合しているものを挙げることができる。具体的には、テトラメチルシラン、ヘキサメチルジシラン、ヘキサメチルジシロキサン、テトラメチルジシロキサン、ヘキサメチルジシラザン等を挙げることができ、これらの1種、または2種以上の組み合わせで使用することができる。また、本発明では、原料ガスとして酸素ガス、ヘリウム等を適宜使用することができる。 Examples of the first organosilicon compound used in the present invention include a silane compound in which three or more of silicon atoms are bonded to an oxygen atom or a hydrogen atom. Specific examples include tetramethoxysilane, tetraethoxysilane, trimethoxysilane, methyltrimethoxysilane, triethoxysilane, ethyltriethoxysilane, and the like, and these are used alone or in combination of two or more. can do. Examples of the second organosilicon compound include those in which 50% or more of the silicon atoms are bonded to carbon atoms. Specific examples include tetramethylsilane, hexamethyldisilane, hexamethyldisiloxane, tetramethyldisiloxane, hexamethyldisilazane, etc., and these can be used alone or in combination of two or more. it can. In the present invention, oxygen gas, helium, or the like can be appropriately used as the source gas.
また、本発明で使用する基材フィルムは、酸化珪素膜を保持し得るフィルムであれば特に制限はなく、バリアフィルムの使用目的等から適宜選択することができる。具体的には、基材フィルムとしてポリエチレン、ポリプロピレン、ポリブテン等のポリオレフィン系樹脂;環状ポリオレフィン等の非晶質ポリオレフィン系樹脂;(メタ)アクリル系樹脂;ポリ塩化ビニル系樹脂;ポリスチレン系樹脂;エチレン−酢酸ビニル共重合体ケン化物;ポリビニルアルコール樹脂、エチレン−ビニルアルコール共重合体等のポリビニルアルコール系樹脂;ポリカーボネート系樹脂;ポリビニルブチラート樹脂;ポリアリレート樹脂;エチレン−四フッ化エチレン共重合体、三フッ化塩化エチレン、四フッ化エチレン−パーフルオロアルキルビニルエーテル共重合体、フッ化ビニリデン、フッ化ビニル、パーフルオロ−パーフロロプロピレン−パーフロロビニルエーテル共重合体等のフッ素系樹脂;ポリ酢酸ビニル系樹脂;アセタール系樹脂;ポリエチレンテレフタレート(PET)、ポリエチレン2,6−ナフタレート(PEN)等のポリエステル系樹脂;ナイロン6、ナイロン12、共重合ナイロン等のポリアミド系樹脂;ポリイミド樹脂;ポリエーテルイミド樹脂;ポリサルホン樹脂;ポリエーテルサルホン樹脂;ポリエーテルエーテルケトン樹脂等の延伸(一軸ないし二軸)または未延伸の可撓性透明樹脂フィルムを用いることができる。基材フィルムの厚さとしては、5〜500μm、好ましくは10〜100μmの範囲内で適宜設定することができる。また、成膜時には、基材フィルムの温度を−20℃〜100℃、好ましくは−10℃〜30℃の範囲内とすることが望ましい。
Further, the base film used in the present invention is not particularly limited as long as it is a film capable of holding a silicon oxide film, and can be appropriately selected from the purpose of use of the barrier film and the like. Specifically, polyolefin resin such as polyethylene, polypropylene and polybutene as a base film; amorphous polyolefin resin such as cyclic polyolefin; (meth) acrylic resin; polyvinyl chloride resin; polystyrene resin; Saponified vinyl acetate copolymer; polyvinyl alcohol resin such as polyvinyl alcohol resin and ethylene-vinyl alcohol copolymer; polycarbonate resin; polyvinyl butyrate resin; polyarylate resin; ethylene-tetrafluoroethylene copolymer; Fluorocarbon resins such as fluorinated ethylene chloride, tetrafluoroethylene-perfluoroalkyl vinyl ether copolymer, vinylidene fluoride, vinyl fluoride, perfluoro-perfluoropropylene-perfluorovinyl ether copolymer; polyvinyl acetate Fat; Acetal resin; Polyester resin such as polyethylene terephthalate (PET) and polyethylene 2,6-naphthalate (PEN); Polyamide resin such as
次に、実施例を示して本発明を更に詳細に説明する。
[実施例1]
基材フィルムとしてシート状の2軸延伸ポリエステルフィルム(東洋紡績(株)製 A4100、厚み100μm、大きさ21cm×21cm)を準備し、図1に示すような構成のプラズマCVD装置のチャンバー内の下部電極に、基材平滑面を上側(成膜面側)として装着した。次いで、チャンバー内を油回転ポンプおよびターボ分子ポンプからなる排気装置により、到達真空度1×10-3Paまで減圧した。
また、原料ガスとして、酸素ガス(大陽東洋酸素(株)製(純度99.9999%以上))、ヘリウムガス(大陽東洋酸素(株)製(純度99.999%以上))を準備した。さらに、第1の有機珪素化合物原料としてテトラメトキシシラン(TMOS)(信越化学工業(株)製 KBM−04)と、第2の有機珪素化合物原料としてヘキサメチルジシロキサン(HMDSO)(東レ・ダウ・コーニングシリコーン(株)製 SH200−0.65cSt)を準備した。
Next, an Example is shown and this invention is demonstrated further in detail.
[Example 1]
A sheet-like biaxially stretched polyester film (A4100 manufactured by Toyobo Co., Ltd., thickness 100 μm, size 21 cm × 21 cm) is prepared as a base film, and the lower part in the chamber of the plasma CVD apparatus configured as shown in FIG. The electrode was mounted with the substrate smooth surface on the upper side (film formation surface side). Next, the inside of the chamber was depressurized to an ultimate vacuum of 1 × 10 −3 Pa by an exhaust device comprising an oil rotary pump and a turbo molecular pump.
Moreover, oxygen gas (manufactured by Taiyo Toyo Oxygen Co., Ltd. (purity 99.9999% or more)) and helium gas (manufactured by Taiyo Toyo Oxygen Co., Ltd. (purity 99.999% or more)) were prepared as source gases. . Furthermore, tetramethoxysilane (TMOS) (KBM-04 manufactured by Shin-Etsu Chemical Co., Ltd.) is used as the first organic silicon compound raw material, and hexamethyldisiloxane (HMDSO) (Toray Dow, Japan) is used as the second organic silicon compound raw material. Corning Silicone Co., Ltd. product SH200-0.65 cSt) was prepared.
次に、平行平板電極に90kHzの周波数を有する電力(投入電力400W)を印加した。そして、電極近傍に設けられたガス導入口からチャンバー内に、酸素ガス10sccm、ヘリウムガス30sccmで導入し、同時に、TMOSをモノマー流量5sccm、HMDSOをモノマー流量5sccmでそれぞれ気化して導入し、排気装置とチャンバーとの間にある排気弁の開閉度を制御することにより、チャンバー内圧力を33Paに保ち、基材フィルム上に厚み100nmの酸化炭化珪素膜を形成してバリアフィルムを得た。この酸化炭化珪素膜の成膜速度は30nm/分であった。
尚、sccmとは、standard cubic centimeter per minuteの略であり、以下の実施例、比較例においても同様である。
Next, power having a frequency of 90 kHz (applied power 400 W) was applied to the parallel plate electrodes. Then, oxygen gas is introduced at a rate of 10 sccm and helium gas at 30 sccm from a gas inlet provided in the vicinity of the electrode, and at the same time, TMOS is vaporized and introduced at a monomer flow rate of 5 sccm, and HMDSO is vaporized at a monomer flow rate of 5 sccm. By controlling the degree of opening and closing of the exhaust valve between the chamber and the chamber, the pressure in the chamber was kept at 33 Pa, and a silicon oxide oxide film having a thickness of 100 nm was formed on the base film to obtain a barrier film. The deposition rate of this silicon oxide carbide film was 30 nm / min.
Note that sccm is an abbreviation for standard cubic centimeter per minute, and the same applies to the following examples and comparative examples.
上記のように形成した酸化炭化珪素膜の成分を下記の条件で測定した結果、Si原子数100に対して、O原子数185、C原子数70であった。また、この酸化炭化珪素膜の屈折率を下記の条件で測定した結果、1.60であった。さらに、下記の赤外吸収測定条件で測定した結果、上記の酸化炭化珪素膜はSi−O−Si伸縮振動による吸収ピークが1050cm-1、Si−CH3伸縮振動による吸収ピークが1274cm-1にあることが確認された。 As a result of measuring the components of the silicon oxide carbide film formed as described above under the following conditions, the number of O atoms was 185 and the number of C atoms was 70 with respect to the number of Si atoms. In addition, the refractive index of this silicon oxycarbide film was measured under the following conditions, and was 1.60. Furthermore, as a result of measurement under the following infrared absorption measurement conditions, the silicon oxide carbide film has an absorption peak due to Si—O—Si stretching vibration of 1050 cm −1 and an absorption peak due to Si—CH 3 stretching vibration of 1274 cm −1 . It was confirmed that there was.
成分測定方法
ESCA(英国 VG Scientific社製ESCA LAB220i−
XL)により測定した。X線源としては、Ag−3d−5/2ピーク強度が300
Kcps〜1McpsとなるモノクロAlX線源、および、直径約1mmのスリ
ットを使用した。測定は、測定に供した試料面の法線上に検出器をセットした状
態で行い、適正な帯電補正を行った。測定後の解析は、上述のESCA装置に付
属されたソフトウエアEclipseバージョン2.1を使用し、Si:2p、
C:1s、O:1sのバインディングエネルギーに相当するピークを用いて行っ
た。このとき、各ピークに対して、シャーリーのバックグラウンド除去を行い、
ピーク面積に各元素の感度係数補正(C=1に対して、Si=0.817、O=
2.930)を行い、原子数比を求めた。
Component measurement method ESCA (ESCA LAB220i- manufactured by VG Scientific, UK)
XL). As an X-ray source, Ag-3d-5 / 2 peak intensity is 300
A monochrome AlX source with Kcps to 1 Mcps and a slit with a diameter of about 1 mm were used. The measurement was performed with the detector set on the normal of the sample surface used for the measurement, and appropriate charge correction was performed. For the analysis after the measurement, the software Eclipse version 2.1 attached to the above-mentioned ESCA apparatus is used, Si: 2p,
The measurement was performed using peaks corresponding to binding energies of C: 1s and O: 1s. At this time, the background of Shirley is removed for each peak,
Sensitivity coefficient correction of each element in the peak area (C = 0, Si = 0.817, O =
2.930) was performed to determine the atomic ratio.
屈折率測定方法
分光光度計((株)島津製作所製 UV−2450)を用い、光学干渉を利用する
ことで膜の屈折率を求めた。
Refractive index measurement method Using a spectrophotometer (UV-2450, manufactured by Shimadzu Corporation), the refractive index of the film was determined by utilizing optical interference.
赤外吸収測定方法
ATR(多重反射)測定装置(日本分光(株)製 ATR−300/H)を備え
たフーリエ変換型赤外分光光度計(日本分光(株)製 Herschel FT
/IR−610)によって測定した。赤外吸収スペクトルはプリズムとしてゲル
マニウム結晶を用い、入射角45度で測定した。
Infrared absorption measuring method Fourier transform infrared spectrophotometer (JASCO Corporation Herschel FT) equipped with ATR (multiple reflection) measuring device (JASCO Corporation ATR-300 / H)
/ IR-610). The infrared absorption spectrum was measured using a germanium crystal as a prism at an incident angle of 45 degrees.
また、上記のように作製したバリアフィルムについて、下記の条件で酸素透過率および水蒸気透過率を測定した。その結果、酸素透過率は0.03cc/m2/day・atmであり、水蒸気透過率は0.05g/m2/dayであり、良好なバリア性を有することが確認された。さらに、バリアフィルムを65℃、相対湿度90%RHの環境試験機(湿熱オーブン)に500時間保管した後に、同様の条件で酸素透過率および水蒸気透過率を測定した結果、酸素透過率は0.02cc/m2/day・atmであり、水蒸気透過率は0.05g/m2/dayであり、良好な耐熱性を備えていることが確認された。 Moreover, about the barrier film produced as mentioned above, the oxygen transmission rate and the water vapor transmission rate were measured on condition of the following. As a result, the oxygen permeability is 0.03cc / m 2 / day · atm , the water vapor transmission rate was 0.05g / m 2 / day, it was confirmed with good barrier properties. Furthermore, after storing the barrier film in an environmental tester (humid heat oven) at 65 ° C. and a relative humidity of 90% RH for 500 hours, the oxygen transmission rate and the water vapor transmission rate were measured under the same conditions. was 02cc / m 2 / day · atm , the water vapor transmission rate was 0.05g / m 2 / day, it was confirmed that has a good heat resistance.
酸素透過率の測定
酸素ガス透過率測定装置(MOCON社製OX−TRAN 2/20)を用いて、
温度23℃、湿度90%RH、測定バックグラウンド差を差し引く、インディビ
ジュアルゼロ測定あり(Yes)で測定した。
水蒸気透過率の測定
水蒸気透過率測定装置(MOCON社製PERMATRAN−W 3/31)を
用いて、温度37.8℃、湿度100%RH、測定バックグラウンド差を差し引
く、インディビジュアルゼロ測定あり(Yes)で測定した。
Measurement of oxygen permeability Using an oxygen gas permeability measuring device (OX-TRAN 2/20 manufactured by MOCON),
The temperature was 23 ° C., the humidity was 90% RH, and the measurement background difference was subtracted.
Measurement of water vapor transmission rate Using a water vapor transmission rate measurement device (PERMATRAN-W 3/31 manufactured by MOCON), temperature 37.8 ° C, humidity 100% RH, measurement background difference is subtracted, with independent zero measurement (Yes).
[比較例1]
原料ガスとしてTMOSを使用せず、ガス導入口からチャンバー内に、ヘリウムガス30sccmで導入し、同時に、HMDSOをモノマー流量5sccmで気化して導入し、平行平板電極に90kHzの周波数を有する電力350W(投入許容電力の限界値)を印加した他は、実施例1と同様にして、基材フィルム上に厚み100nmの酸化炭化珪素膜を形成してバリアフィルムを得た。この酸化炭化珪素膜の成膜速度は20nm/分であり、実施例1に比べて低い値であった。
上記のように形成した酸化炭化珪素膜の成分を実施例1と同様の条件で測定した結果、Si原子数100に対して、O原子数110、C原子数125であった。また、この酸化炭化珪素膜の屈折率を実施例1と同様の条件で測定した結果、1.53であった。さらに、実施例1と同様に赤外吸収測定を行なった結果、上記の酸化炭化珪素膜はSi−O−Si伸縮振動による吸収ピークが1040cm-1、Si−CH3伸縮振動による吸収ピークが1274cm-1に存在した。
[Comparative Example 1]
Without using TMOS as a source gas, helium gas was introduced into the chamber from the gas inlet at 30 sccm, and at the same time, HMDSO was vaporized and introduced at a monomer flow rate of 5 sccm, and a parallel plate electrode having a power of 350 W having a frequency of 90 kHz ( A barrier film was obtained by forming a silicon oxide carbide film having a thickness of 100 nm on a base film in the same manner as in Example 1 except that the limit value of allowable input power was applied. The deposition rate of this silicon oxide carbide film was 20 nm / min, which was a lower value than that of Example 1.
The components of the silicon oxycarbide film formed as described above were measured under the same conditions as in Example 1. As a result, the number of O atoms was 110 and the number of C atoms was 125 with respect to the number of Si atoms of 100. Further, the refractive index of this silicon oxycarbide film was measured under the same conditions as in Example 1. As a result, it was 1.53. Further, as a result of infrared absorption measurement as in Example 1, the silicon oxide carbide film has an absorption peak due to Si—O—Si stretching vibration of 1040 cm −1 and an absorption peak due to Si—CH 3 stretching vibration of 1274 cm. -1 was present.
また、上記のように作製したバリアフィルムについて、実施例1と同様の条件で酸素透過率、水蒸気透過率を測定した。その結果、酸素透過率は1.8cc/m2/day・atmであり、水蒸気透過率は2.0g/m2/dayであり、実施例1に比べてバリア性が大きく劣ることが確認された。 Further, the oxygen permeability and water vapor permeability of the barrier film produced as described above were measured under the same conditions as in Example 1. As a result, the oxygen permeability was 1.8 cc / m 2 / day · atm, the water vapor permeability was 2.0 g / m 2 / day, and it was confirmed that the barrier property was greatly inferior to that of Example 1. It was.
[実施例2]
基材フィルムとしてロール状の2軸延伸ポリエステルフィルム(東洋紡績(株)製 A4100、厚み100μm)を準備し、図2に示すような構成の連続した3個の成膜ゾーン(第1成膜ゾーン〜第3成膜ゾーン)を有するプラズマCVD装置のチャンバー内に、基材平滑面をコーティングドラムの外側(成膜面側)として装着した。次いで、チャンバー内および各成膜ゾーン内を油回転ポンプおよびメカニカルブースターポンプからなる排気装置により、到達真空度1×10-3Paまで減圧した。
また、原料ガスとして、酸素ガス(大陽東洋酸素(株)製(純度99.9999%以上))、ヘリウムガス(大陽東洋酸素(株)製(純度99.999%以上))、アルゴンガス(大陽東洋酸素(株)製(純度99.999%以上))を準備した。さらに、第1の有機珪素化合物原料としてテトラメトキシシラン(TMOS)(信越化学工業(株)製 KBM−04)と、第1の有機珪素化合物原料としてヘキサメチルジシロキサン(HMDSO)(東レ・ダウ・コーニングシリコーン(株)製 SH200−0.65cSt)を準備した。
[Example 2]
A roll-shaped biaxially stretched polyester film (A4100 manufactured by Toyobo Co., Ltd., thickness: 100 μm) was prepared as a base film, and three continuous film formation zones (first film formation zone) having a structure as shown in FIG. The substrate smooth surface was mounted as the outside of the coating drum (film formation surface side) in a chamber of a plasma CVD apparatus having (˜third film formation zone). Next, the inside of the chamber and each film formation zone were depressurized to an ultimate vacuum of 1 × 10 −3 Pa by an exhaust device composed of an oil rotary pump and a mechanical booster pump.
Further, as source gases, oxygen gas (manufactured by Taiyo Toyo Oxygen Co., Ltd. (purity 99.9999% or more)), helium gas (manufactured by Taiyo Toyo Oxygen Co., Ltd. (purity 99.999% or more)), argon gas (Daiyo Toyo Oxygen Co., Ltd. (purity 99.999% or more)) was prepared. Furthermore, tetramethoxysilane (TMOS) (KBM-04 manufactured by Shin-Etsu Chemical Co., Ltd.) is used as the first organic silicon compound raw material, and hexamethyldisiloxane (HMDSO) (Toray Dow, Japan) is used as the first organic silicon compound raw material. Corning Silicone Co., Ltd. product SH200-0.65 cSt) was prepared.
次に、第1成膜ゾーンにおいて、下部電極とコーティングドラム(上部電極)の間に40kHzの周波数を有する電力(投入電力12kW(投入許容電力の限界値))を印加し、ガス導入口から第1ゾーン内に、酸素ガス3slm、ヘリウムガス1slm、アルゴンガス0.4slmで導入し、同時に、HMDSOをモノマー流量1slmで気化して導入した。尚、slmとは、standard liter per minuteの略であり、以下の実施例、比較例においても同様である。
また、第2成膜ゾーンでは、下部電極とコーティングドラム(上部電極)との間に40kHzの周波数を有する電力(投入電力12kW(投入許容電力の限界値))を印加し、ガス導入口から第2ゾーン内に、酸素ガス1slm、ヘリウムガス1slm、アルゴンガス0.4slmで導入し、同時に、TMOSをモノマー流量1slmで気化して導入した。
Next, in the first film formation zone, a power having a frequency of 40 kHz (
In the second film formation zone, power having a frequency of 40 kHz (applied
さらに、第成膜3ゾーンでは、下部電極とコーティングドラム(上部電極)の間に40kHzの周波数を有する電力(投入電力15kW(投入許容電力の限界値))を印加し、ガス導入口から第3ゾーン内に、酸素ガス3slm、ヘリウムガス1slm、アルゴンガス0.4slmで導入し、同時に、HMDSOをモノマー流量1slmで気化して導入した。
そして、排気装置(図2に部材番号18で示す)とチャンバーとの間にある排気弁(図2に部材番号17で示す)を、成膜ゾーンごとに独立に制御することにより、各成膜ゾーンを3Paに保ち、基材フィルムを20m/分の速度で搬送しながら酸化炭化珪素膜(厚み60nm)を形成してバリアフィルムを得た。この酸化炭化珪素膜の成膜速度は200nm/分であった。
Further, in the third film formation zone 3, electric power having a frequency of 40 kHz (input power 15 kW (limit value of allowable input power)) is applied between the lower electrode and the coating drum (upper electrode), and the third gas is supplied from the gas inlet. Oxygen gas 3 slm, helium gas 1 slm, and argon gas 0.4 slm were introduced into the zone, and at the same time, HMDSO was vaporized at a monomer flow rate of 1 slm.
Each film formation is controlled by independently controlling the exhaust valve (shown by
上記のように形成した酸化炭化珪素膜の成分を実施例1と同様の条件で測定した結果、Si原子数100に対して、O原子数180、C原子数75であった。また、この酸化炭化珪素膜の屈折率を実施例1と同様の条件で測定した結果、1.62であった。さらに、実施例1と同様に赤外吸収測定を行なった結果、上記の酸化炭化珪素膜はSi−O−Si伸縮振動による吸収ピークが1050cm-1、Si−CH3伸縮振動による吸収ピークが1274cm-1に存在した。
また、上記のように作製したバリアフィルムについて、実施例1と同様の条件で酸素透過率および水蒸気透過率を測定した。その結果、酸素透過率は0.1cc/m2/day・atmであり、水蒸気透過率は0.1g/m2/dayであり、良好なバリア性を有することが確認された。さらに、バリアフィルムを65℃、相対湿度90%RHの環境試験機(湿熱オーブン)に500時間保管した後に、同様の条件で酸素透過率および水蒸気透過率を測定した結果、酸素透過率は0.1cc/m2/day・atmであり、水蒸気透過率は0.1g/m2/dayであり、良好な耐熱性を備えていることが確認された。
The components of the silicon oxide carbide film formed as described above were measured under the same conditions as in Example 1. As a result, the number of O atoms was 180 and the number of C atoms was 75 with respect to the number of Si atoms of 100. Further, the refractive index of this silicon oxycarbide film was measured under the same conditions as in Example 1. As a result, it was 1.62. Furthermore, as a result of performing infrared absorption measurement in the same manner as in Example 1, the above silicon oxide carbide film has an absorption peak due to Si—O—Si stretching vibration of 1050 cm −1 and an absorption peak due to Si—CH 3 stretching vibration of 1274 cm. -1 was present.
Further, the oxygen permeability and water vapor permeability of the barrier film produced as described above were measured under the same conditions as in Example 1. As a result, the oxygen permeability was 0.1 cc / m 2 / day · atm, the water vapor permeability was 0.1 g / m 2 / day, and it was confirmed that the film had good barrier properties. Furthermore, after storing the barrier film in an environmental tester (humid heat oven) at 65 ° C. and a relative humidity of 90% RH for 500 hours, the oxygen transmission rate and the water vapor transmission rate were measured under the same conditions. It was 1 cc / m 2 / day · atm, the water vapor transmission rate was 0.1 g / m 2 / day, and it was confirmed that the film had good heat resistance.
[比較例2]
HMDSOを原料ガスとして使用する第3成膜ゾーンにおいて、同じくHMDSOを原料ガスとして使用する第1成膜ゾーンと同等の電力(投入電力12kW)を印加した他は、実施例2と同様にして、基材フィルム上に厚み60nmの酸化炭化珪素膜を形成してバリアフィルムを得た。この酸化炭化珪素膜の成膜速度は150nm/分であり、実施例2に比べて低い値であった。
上記のように形成した酸化炭化珪素膜の成分を実施例1と同様の条件で測定した結果、Si原子数100に対して、O原子数150、C原子数90であった。また、この酸化炭化珪素膜の屈折率を実施例1と同様の条件で測定した結果、1.55であった。さらに、実施例1と同様に赤外吸収測定を行なった結果、上記の酸化炭化珪素膜はSi−O−Si伸縮振動による吸収ピークが1044cm-1、Si−CH3伸縮振動による吸収ピークが1274cm-1に存在した。
[Comparative Example 2]
In the third film formation zone using HMDSO as a source gas, the same power (input
As a result of measuring the components of the silicon oxide carbide film formed as described above under the same conditions as in Example 1, the number of O atoms was 150 and the number of C atoms was 90 with respect to the number of Si atoms of 100. Further, the refractive index of this silicon oxycarbide film was measured under the same conditions as in Example 1, and as a result, it was 1.55. Furthermore, as a result of performing infrared absorption measurement in the same manner as in Example 1, the above silicon oxide carbide film has an absorption peak due to Si—O—Si stretching vibration of 1044 cm −1 and an absorption peak due to Si—CH 3 stretching vibration of 1274 cm. -1 was present.
また、上記のように作製したバリアフィルムについて、実施例1と同様の条件で酸素透過率、水蒸気透過率を測定した。その結果、酸素透過率は1cc/m2/day・atmであり、水蒸気透過率は1.2g/m2/dayであり、実施例2に比べてバリア性が大きく劣ることが確認された。 Further, the oxygen permeability and water vapor permeability of the barrier film produced as described above were measured under the same conditions as in Example 1. As a result, the oxygen permeability was 1 cc / m 2 / day · atm, the water vapor permeability was 1.2 g / m 2 / day, and it was confirmed that the barrier property was greatly inferior to that of Example 2.
[比較例3]
第1成膜ゾーン〜第3成膜ゾーンの全てにおいて、下部電極とコーティングドラム(上部電極)の間に40kHzの周波数を有する電力(投入電力12kW(投入許容電力の限界値))を印加し、ガス導入口から第1ゾーン内に、酸素ガス3slm、ヘリウムガス1slm、アルゴンガス0.4slmで導入し、同時に、HMDSOをモノマー流量1slmで気化して導入することにより、基材フィルム上に厚み60nmの酸化炭化珪素膜を形成してバリアフィルムを得た。この酸化炭化珪素膜の成膜速度は160nm/分であり、実施例2に比べて低い値であった。
[Comparative Example 3]
In all of the first film formation zone to the third film formation zone, a power having a frequency of 40 kHz (
上記のように形成した酸化炭化珪素膜の成分を実施例1と同様の条件で測定した結果、Si原子数100に対して、O原子数130、C原子数105であった。また、この酸化炭化珪素膜の屈折率を実施例1と同様の条件で測定した結果、1.55であった。さらに、実施例1と同様に赤外吸収測定を行なった結果、上記の酸化炭化珪素膜はSi−O−Si伸縮振動による吸収ピークが1044cm-1、Si−CH3伸縮振動による吸収ピークが1274cm-1に存在した。
また、上記のように作製したバリアフィルムについて、実施例1と同様の条件で酸素透過率、水蒸気透過率を測定した。その結果、酸素透過率は3cc/m2/day・atmであり、水蒸気透過率は2.2g/m2/dayであり、実施例2に比べてバリア性が大きく劣ることが確認された。
The components of the silicon oxycarbide film formed as described above were measured under the same conditions as in Example 1. As a result, the number of O atoms was 130 and the number of C atoms was 105 with respect to the number of Si atoms of 100. Further, the refractive index of this silicon oxycarbide film was measured under the same conditions as in Example 1, and as a result, it was 1.55. Furthermore, as a result of performing infrared absorption measurement in the same manner as in Example 1, the above silicon oxide carbide film has an absorption peak due to Si—O—Si stretching vibration of 1044 cm −1 and an absorption peak due to Si—CH 3 stretching vibration of 1274 cm. -1 was present.
Further, the oxygen permeability and water vapor permeability of the barrier film produced as described above were measured under the same conditions as in Example 1. As a result, the oxygen permeability was 3 cc / m 2 / day · atm, the water vapor permeability was 2.2 g / m 2 / day, and it was confirmed that the barrier property was greatly inferior to that of Example 2.
[実施例3]
第1の有機珪素化合物原料としてテトラメトキシシラン(TMOS)(信越化学工業(株)製KBM−04)と、第2の有機珪素化合物原料としてヘキサメチルジシラザン((CH3)3SiNHSi(CH3)3)(信越化学工業(株)製 LS−7150)を使用し、ヘリウムガス30sccm(酸素ガスは使用せず)で導入し、同時に、TMOSをモノマー流量5sccm、ヘキサメチルジシラザンをモノマー流量5sccmでそれぞれ気化して導入した他は、実施例1と同様にして、基材フィルム上に厚み100nmの酸化窒化炭化珪素膜を形成してバリアフィルムを得た。この酸化窒化炭化珪素膜の成膜速度は30nm/分であった。
[Example 3]
Tetramethoxysilane (TMOS) (KBM-04 manufactured by Shin-Etsu Chemical Co., Ltd.) as the first organic silicon compound raw material, and hexamethyldisilazane ((CH 3 ) 3 SiNHSi (CH 3 ) as the second organic silicon compound raw material 3 ) (LS-7150 manufactured by Shin-Etsu Chemical Co., Ltd.) was used, and helium gas was introduced at 30 sccm (without using oxygen gas). At the same time, TMOS was supplied at a monomer flow rate of 5 sccm, and hexamethyldisilazane was supplied at a monomer flow rate of 5 sccm. A silicon oxynitride silicon carbide film having a thickness of 100 nm was formed on the base film in the same manner as in Example 1 except that each was vaporized and introduced to obtain a barrier film. The deposition rate of this silicon oxynitride carbide film was 30 nm / min.
上記のように形成した酸化窒化炭化珪素膜の成分を実施例1と同様の条件で測定した結果、Si原子数100に対して、O原子数150、C原子数60、N原子数120であった。また、この酸化窒化炭化珪素膜の膜密度を下記の条件で測定した結果、2.1g/cm3であった。さらに、実施例1と同様に赤外吸収測定を行なった結果、上記の酸化窒化炭化珪素膜はSi−O、Si−N伸縮振動による吸収ピークが860cm-1にあることが確認された。 The components of the silicon oxynitride carbide film formed as described above were measured under the same conditions as in Example 1. As a result, the number of Si atoms was 100, the number of O atoms was 150, the number of C atoms was 60, and the number of N atoms was 120. It was. Further, the film density of this silicon oxynitride carbide film was measured under the following conditions and found to be 2.1 g / cm 3 . Further, as a result of infrared absorption measurement as in Example 1, it was confirmed that the silicon oxynitride carbide film had an absorption peak due to Si—O and Si—N stretching vibrations at 860 cm −1 .
膜密度の測定
X線反射率測定装置(理学電機(株)製 ATX−E)を用いて、以下のように
測定した。すなわち、X線源として、18kWのX線発生装置、Cuターゲット
によるCuKαの波長λ=1.5405Åを使用し、モノクロメーターには、放
物面人工多層膜ミラーとGe(220)モノクロ結晶を使用した。また、設定条
件として、スキャン速度:0.1000°/分、サンプリング幅:0.002°、
走査範囲:0〜4.0000°に設定した。そして、基板ホルダーにサンプルを
マグネットにより装着し、装置の自動アライメント機能により、0°位置調整を
行なった。その後、上記設定条件により反射率を測定した。得られた反射率測定
値について、上述のX線反射率測定装置に付属の解析ソフトウエア(RGXR)
を使用して、フィッティングエリア:0.4°〜4.0°の条件で解析を行なっ
た。その際、フィッティング初期値として、成分測定(ESCA測定)で求めた、
薄膜の元素比(Si:N:O:C)を入力した。反射率を非線形最小二乗法によ
りフィッティングし、膜密度を算出した。
Measurement of film density Using a X-ray reflectivity measuring apparatus (ATX-E, manufactured by Rigaku Corporation), the film density was measured as follows. In other words, an X-ray generator of 18 kW is used as an X-ray source, a CuKα wavelength λ = 1.5405 mm by a Cu target, and a parabolic artificial multilayer mirror and Ge (220) monochrome crystal are used as a monochromator. did. As setting conditions, scan speed: 0.1000 ° / min, sampling width: 0.002 °,
Scanning range: set to 0 to 4.0000 °. The sample was mounted on the substrate holder with a magnet, and the 0 ° position was adjusted by the automatic alignment function of the device. Thereafter, the reflectance was measured under the above setting conditions. About the obtained reflectance measurement value, analysis software (RGXR) attached to the above-mentioned X-ray reflectance measuring apparatus
The analysis was performed under the conditions of fitting area: 0.4 ° to 4.0 °. At that time, as a fitting initial value, it was determined by component measurement (ESCA measurement),
The element ratio (Si: N: O: C) of the thin film was input. The film density was calculated by fitting the reflectance using the nonlinear least square method.
また、上記のように作製したバリアフィルムについて、実施例1と同様の条件で酸素透過率、水蒸気透過率を測定した。その結果、酸素透過率は0.02cc/m2/day・atmであり、水蒸気透過率は0.03g/m2/dayであり、良好なバリア性を有することが確認された。さらに、バリアフィルムを65℃、相対湿度90%RHの環境試験機(湿熱オーブン)に500時間保管した後に、同様の条件で酸素透過率および水蒸気透過率を測定した結果、酸素透過率は0.02cc/m2/day・atmであり、水蒸気透過率は0.03g/m2/dayであり、良好な耐熱性を備えていることが確認された。 Further, the oxygen permeability and water vapor permeability of the barrier film produced as described above were measured under the same conditions as in Example 1. As a result, the oxygen permeability was 0.02 cc / m 2 / day · atm, the water vapor permeability was 0.03 g / m 2 / day, and it was confirmed that the film had good barrier properties. Furthermore, after storing the barrier film in an environmental tester (humid heat oven) at 65 ° C. and a relative humidity of 90% RH for 500 hours, the oxygen transmission rate and the water vapor transmission rate were measured under the same conditions. It was 02 cc / m 2 / day · atm, the water vapor transmission rate was 0.03 g / m 2 / day, and it was confirmed that the film had good heat resistance.
[比較例4]
原料ガスとしてTMOSを使用しない他は、実施例3と同様にして、基材フィルム上に厚み100nmの酸化窒化炭化珪素膜を形成してバリアフィルムを得た。この酸化窒化炭化珪素膜の成膜速度は20nm/分であり、実施例3に比べて低い値であった。
上記のように形成した酸化窒化炭化珪素膜の成分を実施例1と同様の条件で測定した結果、Si原子数100に対して、O原子数150、C原子数75、N原子数155であった。また、この酸化窒化炭化珪素膜の膜密度を実施例3と同様の条件で測定した結果、1.7であった。さらに、実施例1と同様に赤外吸収測定を行なった結果、上記の酸化窒化炭化珪素膜はSi−O、Si−N伸縮振動による吸収ピークが1024cm-1に存在した。
また、上記のように作製したバリアフィルムについて、実施例1と同様の条件で酸素透過率、水蒸気透過率を測定した。その結果、酸素透過率は2.5cc/m2/day・atmであり、水蒸気透過率は2.1g/m2/dayであり、実施例3に比べてバリア性が大きく劣ることが確認された。
[Comparative Example 4]
A barrier film was obtained by forming a silicon oxynitride carbide film having a thickness of 100 nm on the base film in the same manner as in Example 3 except that TMOS was not used as the source gas. The deposition rate of this silicon oxynitride carbide film was 20 nm / min, which was a lower value than in Example 3.
The components of the silicon oxynitride carbide film formed as described above were measured under the same conditions as in Example 1. As a result, the number of Si atoms was 100, the number of O atoms was 150, the number of C atoms was 75, and the number of N atoms was 155. It was. Further, the film density of this silicon oxynitride carbide film was measured under the same conditions as in Example 3, and was 1.7. Further, infrared absorption measurement was performed in the same manner as in Example 1. As a result, the silicon oxynitride carbide film had an absorption peak due to Si—O and Si—N stretching vibration at 1024 cm −1 .
Further, the oxygen permeability and water vapor permeability of the barrier film produced as described above were measured under the same conditions as in Example 1. As a result, the oxygen permeability was 2.5 cc / m 2 / day · atm, the water vapor permeability was 2.1 g / m 2 / day, and it was confirmed that the barrier property was greatly inferior to that of Example 3. It was.
[実施例4]
第1の有機珪素化合物原料としてテトラメトキシシラン(TMOS)(信越化学工業(株)製KBM−04)と、第2の有機珪素化合物原料としてヘキサメチルジシラザン((CH3)3SiNHSi(CH3)3)(信越化学工業(株)製 LS−7150)を使用した他は、実施例2と同様にして、基材フィルムを20m/分の速度で搬送しながら酸化窒化炭化珪素膜(厚み60nm)を形成してバリアフィルムを得た。この酸化窒化炭化珪素膜の成膜速度は200nm/分であった。
上記のように形成した酸化窒化炭化珪素膜の成分を実施例1と同様の条件で測定した結果、Si原子数100に対して、O原子数160、C原子数80、N原子数140であった。また、この酸化窒化炭化珪素膜の膜密度を実施例3と同様の条件で測定した結果、2.2g/cm3であった。さらに、実施例1と同様に赤外吸収測定を行なった結果、上記の酸化窒化炭化珪素膜はSi−O、Si−N伸縮振動による吸収ピークが900cm-1にあることが確認された。
[Example 4]
Tetramethoxysilane (TMOS) (KBM-04 manufactured by Shin-Etsu Chemical Co., Ltd.) as the first organic silicon compound raw material, and hexamethyldisilazane ((CH 3 ) 3 SiNHSi (CH 3 ) as the second organic silicon compound raw material 3 ) A silicon oxynitride carbide film (thickness: 60 nm) while carrying the substrate film at a speed of 20 m / min in the same manner as in Example 2 except that (LS-7150 manufactured by Shin-Etsu Chemical Co., Ltd.) was used. ) To obtain a barrier film. The deposition rate of this silicon oxynitride carbide film was 200 nm / min.
The components of the silicon oxynitride carbide film formed as described above were measured under the same conditions as in Example 1. As a result, the number of Si atoms was 100, the number of O atoms was 160, the number of C atoms was 80, and the number of N atoms was 140. It was. The film density of this silicon oxynitride carbide film was measured under the same conditions as in Example 3. As a result, it was 2.2 g / cm 3 . Further, as a result of infrared absorption measurement as in Example 1, it was confirmed that the silicon oxynitride carbide film had an absorption peak at 900 cm −1 due to Si—O and Si—N stretching vibrations.
また、上記のように作製したバリアフィルムについて、実施例1と同様の条件で酸素透過率、水蒸気透過率を測定した。その結果、酸素透過率は0.1cc/m2/day・atmであり、水蒸気透過率は0.1g/m2/dayであり、良好なバリア性を有することが確認された。さらに、バリアフィルムを65℃、相対湿度90%RHの環境試験機(湿熱オーブン)に500時間保管した後に、同様の条件で酸素透過率および水蒸気透過率を測定した結果、酸素透過率は0.1cc/m2/day・atmであり、水蒸気透過率は0.1g/m2/dayであり、良好な耐熱性を備えていることが確認された。 Further, the oxygen permeability and water vapor permeability of the barrier film produced as described above were measured under the same conditions as in Example 1. As a result, the oxygen permeability was 0.1 cc / m 2 / day · atm, the water vapor permeability was 0.1 g / m 2 / day, and it was confirmed that the film had good barrier properties. Furthermore, after storing the barrier film in an environmental tester (humid heat oven) at 65 ° C. and a relative humidity of 90% RH for 500 hours, the oxygen transmission rate and the water vapor transmission rate were measured under the same conditions. It was 1 cc / m 2 / day · atm, the water vapor transmission rate was 0.1 g / m 2 / day, and it was confirmed that the film had good heat resistance.
[比較例5]
ヘキサメチルジシラザンを原料ガスとして使用する第3成膜ゾーンにおいて、同じくヘキサメチルジシラザンを原料ガスとして使用する第1成膜ゾーンと同等の電力(投入電力12kW)を印加した他は、実施例4と同様にして、基材フィルム上に厚み60nmの酸化窒化炭化珪素膜を形成してバリアフィルムを得た。この酸化窒化炭化珪素膜の成膜速度は170nm/分であり、実施例4に比べて低い値であった。
上記のように形成した酸化窒化炭化珪素膜の成分を実施例1と同様の条件で測定した結果、Si原子数100に対して、O原子数115、C原子数115、N原子数95であった。また、この酸化窒化炭化珪素膜の膜密度を実施例3と同様の条件で測定した結果、1.7であった。さらに、実施例1と同様に赤外吸収測定を行なった結果、上記の酸化窒化炭化珪素膜はSi−O、Si−N伸縮振動による吸収ピークが1030cm-1に存在した。
[Comparative Example 5]
In the third film formation zone using hexamethyldisilazane as a source gas, the same power (input
The components of the silicon oxynitride carbide film formed as described above were measured under the same conditions as in Example 1. As a result, the number of Si atoms was 100, the number of O atoms was 115, the number of C atoms was 115, and the number of N atoms was 95. It was. Further, the film density of this silicon oxynitride carbide film was measured under the same conditions as in Example 3, and was 1.7. Further, infrared absorption measurement was performed in the same manner as in Example 1. As a result, the silicon oxynitride carbide film had an absorption peak at 1030 cm −1 due to Si—O and Si—N stretching vibrations.
また、上記のように作製したバリアフィルムについて、実施例1と同様の条件で酸素透過率、水蒸気透過率を測定した。その結果、酸素透過率は1.5cc/m2/day・atmであり、水蒸気透過率は1.8g/m2/dayであり、実施例4に比べてバリア性が大きく劣ることが確認された。 Further, the oxygen permeability and water vapor permeability of the barrier film produced as described above were measured under the same conditions as in Example 1. As a result, the oxygen permeability was 1.5 cc / m 2 / day · atm, the water vapor permeability was 1.8 g / m 2 / day, and it was confirmed that the barrier property was greatly inferior to that of Example 4. It was.
[比較例6]
第1成膜ゾーン〜第3成膜ゾーンの全てにおいて、下部電極とコーティングドラム(上部電極)の間に40kHzの周波数を有する電力(投入電力12kW(投入許容電力の限界値))を印加し、ガス導入口から第1ゾーン内に、酸素ガス3slm、ヘリウムガス1slm、アルゴンガス0.4slmで導入し、同時に、ヘキサメチルジシラザンをモノマー流量1slmで気化して導入することにより、基材フィルム上に厚み60nmの酸化窒化炭化珪素膜を形成してバリアフィルムを得た。この酸化窒化炭化珪素膜の成膜速度は150nm/分であり、実施例4に比べて低い値であった。
[Comparative Example 6]
In all of the first film formation zone to the third film formation zone, a power having a frequency of 40 kHz (
上記のように形成した酸化窒化炭化珪素膜の成分を実施例1と同様の条件で測定した結果、Si原子数100に対して、O原子数95、C原子数130、N原子数95であった。また、この酸化窒化炭化珪素膜の膜密度を実施例3と同様の条件で測定した結果、1.7であった。さらに、実施例1と同様に赤外吸収測定を行なった結果、上記の酸化窒化炭化珪素膜はSi−O、Si−N伸縮振動による吸収ピークが1024cm-1に存在した。
また、上記のように作製したバリアフィルムについて、実施例1と同様の条件で酸素透過率、水蒸気透過率を測定した。その結果、酸素透過率は2.5cc/m2/day・atmであり、水蒸気透過率は2.2g/m2/dayであり、実施例4に比べてバリア性が大きく劣ることが確認された。
The components of the silicon oxynitride carbide film formed as described above were measured under the same conditions as in Example 1. As a result, the number of Si atoms was 100, the number of O atoms was 95, the number of C atoms was 130, and the number of N atoms was 95. It was. Further, the film density of this silicon oxynitride carbide film was measured under the same conditions as in Example 3, and was 1.7. Further, infrared absorption measurement was performed in the same manner as in Example 1. As a result, the silicon oxynitride carbide film had an absorption peak due to Si—O and Si—N stretching vibration at 1024 cm −1 .
Further, the oxygen permeability and water vapor permeability of the barrier film produced as described above were measured under the same conditions as in Example 1. As a result, the oxygen permeability was 2.5 cc / m 2 / day · atm, the water vapor permeability was 2.2 g / m 2 / day, and it was confirmed that the barrier property was greatly inferior to that of Example 4. It was.
[実施例5]
第1の有機珪素化合物原料としてメチルトリメトキシシラン((CH3Si(OCH3)3)(信越化学工業(株)製 KBM13)と、第2の有機珪素化合物原料としてヘキサメチルジシロキサン(HMDSO)(東レ・ダウ・コーニングシリコーン(株)製SH200−0.65cSt)を使用し、ヘリウムガス30sccm(酸素ガスは使用せず)で導入し、同時に、メチルトリメトキシシランをモノマー流量5sccm、HMDSOをモノマー流量5sccmでそれぞれ気化して導入した他は、実施例1と同様にして、基材フィルム上に厚み100nmの酸化炭化珪素膜を形成してバリアフィルムを得た。この酸化炭化珪素膜の成膜速度は30nm/分であった。
[Example 5]
Methyltrimethoxysilane ((CH 3 Si (OCH 3 ) 3 ) (KBM13 manufactured by Shin-Etsu Chemical Co., Ltd.) as the first organic silicon compound raw material and hexamethyldisiloxane (HMDSO) as the second organic silicon compound raw material (Toray Dow Corning Silicone SH200-0.65 cSt) was introduced at 30 sccm of helium gas (no oxygen gas was used). At the same time, methyltrimethoxysilane was used as the monomer flow rate of 5 sccm, and HMDSO was used as the monomer. A barrier film was obtained by forming a silicon oxide carbide film having a thickness of 100 nm on the base film in the same manner as in Example 1 except that each gas was introduced at a flow rate of 5 sccm. The speed was 30 nm / min.
上記のように形成した酸化炭化珪素膜の成分を実施例1と同様の条件で測定した結果、Si原子数100に対して、O原子数185、C原子数75であった。また、この酸化炭化珪素膜の屈折率を実施例1と同様の条件で測定した結果、1.68であった。さらに、実施例1と同様に赤外吸収測定を行なった結果、上記の酸化炭化珪素膜はSi−O−Si伸縮振動による吸収ピークが1053cm-1、Si−CH3伸縮振動による吸収ピークが1274cm-1であることを確認した。 As a result of measuring the components of the silicon oxycarbide film formed as described above under the same conditions as in Example 1, the number of O atoms was 185 and the number of C atoms was 75 with respect to the number of Si atoms of 100. Further, the refractive index of this silicon oxycarbide film was measured under the same conditions as in Example 1. As a result, it was 1.68. Furthermore, as a result of performing infrared absorption measurement in the same manner as in Example 1, the silicon oxide carbide film has an absorption peak due to Si—O—Si stretching vibration of 1053 cm −1 and an absorption peak due to Si—CH 3 stretching vibration of 1274 cm. -1 confirmed.
また、上記のように作製したバリアフィルムについて、実施例1と同様の条件で酸素透過率、水蒸気透過率を測定した。その結果、酸素透過率は0.07cc/m2/day・atmであり、水蒸気透過率は0.05g/m2/dayであり、良好なバリア性を有することが確認された。さらに、バリアフィルムを65℃、相対湿度90%RHの環境試験機(湿熱オーブン)に500時間保管した後に、同様の条件で酸素透過率および水蒸気透過率を測定した結果、酸素透過率は0.05cc/m2/day・atmであり、水蒸気透過率は0.04g/m2/dayであり、良好な耐熱性を備えていることが確認された。 Further, the oxygen permeability and water vapor permeability of the barrier film produced as described above were measured under the same conditions as in Example 1. As a result, the oxygen permeability is 0.07cc / m 2 / day · atm , the water vapor transmission rate was 0.05g / m 2 / day, it was confirmed with good barrier properties. Furthermore, after storing the barrier film in an environmental tester (humid heat oven) at 65 ° C. and a relative humidity of 90% RH for 500 hours, the oxygen transmission rate and the water vapor transmission rate were measured under the same conditions. It was 05 cc / m 2 / day · atm, the water vapor transmission rate was 0.04 g / m 2 / day, and it was confirmed that the film had good heat resistance.
[比較例7]
原料ガスとしてメチルトリメトキシシランを使用しない他は、実施例5と同様にして、基材フィルム上に厚み100nmの酸化炭化珪素膜を形成してバリアフィルムを得た。この酸化炭化珪素膜の成膜速度は20nm/分であり、実施例5に比べて低い値であった。
上記のように形成した酸化炭化珪素膜の成分を実施例1と同様の条件で測定した結果、Si原子数100に対して、O原子数120、C原子数105であった。また、この酸化炭化珪素膜の屈折率を実施例1と同様の条件で測定した結果、1.48であった。さらに、実施例1と同様に赤外吸収測定を行なった結果、上記の酸化炭化珪素膜はSi−O−Si伸縮振動による吸収ピークが1044cm-1、Si−CH3伸縮振動による吸収ピークが1274cm-1に存在した。
[Comparative Example 7]
A barrier oxide film was obtained by forming a silicon oxide carbide film having a thickness of 100 nm on a base film in the same manner as in Example 5 except that methyltrimethoxysilane was not used as the source gas. The deposition rate of this silicon oxide carbide film was 20 nm / min, which was a lower value than that of Example 5.
The components of the silicon oxycarbide film formed as described above were measured under the same conditions as in Example 1. As a result, the number of O atoms was 120 and the number of C atoms was 105 with respect to the number of Si atoms of 100. Further, the refractive index of this silicon oxycarbide film was measured under the same conditions as in Example 1. As a result, it was 1.48. Furthermore, as a result of performing infrared absorption measurement in the same manner as in Example 1, the above silicon oxide carbide film has an absorption peak due to Si—O—Si stretching vibration of 1044 cm −1 and an absorption peak due to Si—CH 3 stretching vibration of 1274 cm. -1 was present.
また、上記のように作製したバリアフィルムについて、実施例1と同様の条件で酸素透過率、水蒸気透過率を測定した。その結果、酸素透過率は1.4cc/m2/day・atmであり、水蒸気透過率は1.4g/m2/dayであり、実施例5に比べてバリア性が大きく劣ることが確認された。 Further, the oxygen permeability and water vapor permeability of the barrier film produced as described above were measured under the same conditions as in Example 1. As a result, the oxygen permeability was 1.4 cc / m 2 / day · atm, the water vapor permeability was 1.4 g / m 2 / day, and it was confirmed that the barrier property was greatly inferior to that of Example 5. It was.
[実施例6]
第1の有機珪素化合物原料としてメチルトリメトキシシラン((CH3Si(OCH3)3)(信越化学工業(株)製 KBM13)と、第2の有機珪素化合物原料としてヘキサメチルジシロキサン(HMDSO)(東レ・ダウ・コーニングシリコーン(株)製SH200−0.65cSt)を使用した他は、実施例2と同様にして、基材フィルムを20m/分の速度で搬送しながら酸化炭化珪素膜(厚み60nm)を形成してバリアフィルムを得た。この酸化炭化珪素膜の成膜速度は200nm/分であった。
[Example 6]
Methyltrimethoxysilane ((CH 3 Si (OCH 3 ) 3 ) (KBM13 manufactured by Shin-Etsu Chemical Co., Ltd.) as the first organic silicon compound raw material and hexamethyldisiloxane (HMDSO) as the second organic silicon compound raw material (Toray Dow Corning Silicone Co., Ltd. SH200-0.65 cSt) In the same manner as in Example 2, a silicon oxide film (thickness) was conveyed while transporting the base film at a speed of 20 m / min. 60 nm) to form a barrier film, and the deposition rate of this silicon oxide carbide film was 200 nm / min.
上記のように形成した酸化炭化珪素膜の成分を実施例1と同様の条件で測定した結果、Si原子数100に対して、O原子数160、C原子数80であった。また、この酸化炭化珪素膜の屈折率を実施例1と同様の条件で測定した結果、1.63であった。さらに、実施例1と同様に赤外吸収測定を行なった結果、上記の酸化炭化珪素膜はSi−O−Si伸縮振動による吸収ピークが1053cm-1、Si−CH3伸縮振動による吸収ピークが1274cm-1であることを確認した。
また、上記のように作製したバリアフィルムについて、実施例1と同様の条件で酸素透過率、水蒸気透過率を測定した。その結果、酸素透過率は0.08cc/m2/day・atmであり、水蒸気透過率は0.1g/m2/dayであり、良好なバリア性を有することが確認された。さらに、バリアフィルムを65℃、相対湿度90%RHの環境試験機(湿熱オーブン)に500時間保管した後に、同様の条件で酸素透過率および水蒸気透過率を測定した結果、酸素透過率は0.08cc/m2/day・atmであり、水蒸気透過率は0.09g/m2/dayであり、良好な耐熱性を備えていることが確認された。
As a result of measuring the components of the silicon oxycarbide film formed as described above under the same conditions as in Example 1, the number of O atoms was 160 and the number of C atoms was 80 with respect to the number of Si atoms of 100. Further, the refractive index of this silicon oxycarbide film was measured under the same conditions as in Example 1. As a result, it was 1.63. Furthermore, as a result of performing infrared absorption measurement in the same manner as in Example 1, the silicon oxide carbide film has an absorption peak due to Si—O—Si stretching vibration of 1053 cm −1 and an absorption peak due to Si—CH 3 stretching vibration of 1274 cm. -1 confirmed.
Further, the oxygen permeability and water vapor permeability of the barrier film produced as described above were measured under the same conditions as in Example 1. As a result, the oxygen permeability was 0.08 cc / m 2 / day · atm, the water vapor permeability was 0.1 g / m 2 / day, and it was confirmed that the film had good barrier properties. Furthermore, after storing the barrier film in an environmental tester (humid heat oven) at 65 ° C. and a relative humidity of 90% RH for 500 hours, the oxygen transmission rate and the water vapor transmission rate were measured under the same conditions. It was 08 cc / m 2 / day · atm, the water vapor transmission rate was 0.09 g / m 2 / day, and it was confirmed that the film had good heat resistance.
[比較例8]
ヘキサメチルジシロキサン(HMDSO)を原料ガスとして使用する第3成膜ゾーンにおいて、同じくHMDSOを原料ガスとして使用する第1成膜ゾーンと同等の電力(投入電力12kW)を印加した他は、実施例6と同様にして、基材フィルム上に厚み60nmの酸化炭化珪素膜を形成してバリアフィルムを得た。この酸化炭化珪素膜の成膜速度は180nm/分であり、実施例6に比べて低い値であった。
[Comparative Example 8]
In the third film formation zone using hexamethyldisiloxane (HMDSO) as a source gas, the same power (input
上記のように形成した酸化炭化珪素膜の成分を実施例1と同様の条件で測定した結果、Si原子数100に対して、O原子数130、C原子数110であった。また、この酸化炭化珪素膜の屈折率を実施例1と同様の条件で測定した結果、1.55であった。さらに、実施例1と同様に赤外吸収測定を行なった結果、上記の酸化炭化珪素膜はSi−O−Si伸縮振動による吸収ピークが1044cm-1、Si−CH3伸縮振動による吸収ピークが1274cm-1に存在した。
また、上記のように作製したバリアフィルムについて、実施例1と同様の条件で酸素透過率、水蒸気透過率を測定した。その結果、酸素透過率は1.8cc/m2/day・atmであり、水蒸気透過率は1.5g/m2/dayであり、実施例6に比べてバリア性が大きく劣ることが確認された。
The components of the silicon oxide carbide film formed as described above were measured under the same conditions as in Example 1. As a result, the number of O atoms was 130 and the number of C atoms was 110 with respect to the number of Si atoms of 100. Further, the refractive index of this silicon oxycarbide film was measured under the same conditions as in Example 1, and as a result, it was 1.55. Furthermore, as a result of performing infrared absorption measurement in the same manner as in Example 1, the above silicon oxide carbide film has an absorption peak due to Si—O—Si stretching vibration of 1044 cm −1 and an absorption peak due to Si—CH 3 stretching vibration of 1274 cm. -1 was present.
Further, the oxygen permeability and water vapor permeability of the barrier film produced as described above were measured under the same conditions as in Example 1. As a result, the oxygen transmission rate was 1.8 cc / m 2 / day · atm, the water vapor transmission rate was 1.5 g / m 2 / day, and it was confirmed that the barrier property was greatly inferior to Example 6. It was.
食品や医薬品等の包装材料、電子デバイス等のパッケージ材料等に利用可能である。 It can be used for packaging materials such as foods and pharmaceuticals, and packaging materials such as electronic devices.
1…プラズマCVD装置
2…チャンバー
3…下部電極
4…上部電極
5…プラズマ発生装置
6…排気弁
7…排気装置
8…ガス導入口
9a,9b,9c…原料ガス供給源
9d、9e…有機珪素化合物供給源
10A…モノマー流量計
10B…気化器
11…プラズマCVD装置
12…チャンバー
12A…第1成膜ゾーン
12B…第2成膜ゾーン
12C…第3成膜ゾーン
13…搬送手段
14A,14B,14C…下部電極
15A,15B,15C…上部電極(コーティングドラム)
16A,16B,16C…電源
17…排気弁
18…排気装置
19…ガス導入口
20a,20b,20c…原料ガス供給源
21a,21b…有機珪素化合物供給源
22…モノマー流量計
23…気化器
P…基材フィルム
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Plasma CVD apparatus 2 ... Chamber 3 ... Lower electrode 4 ... Upper electrode 5 ...
16A, 16B, 16C ...
Claims (12)
第1ゾーンから第(n−1)ゾーンの少なくとも1つのゾーンでは、分子内にアルコキシ基の酸素と珪素との結合をもつ第1の有機珪素化合物を原料として使用し、他の全てのゾーンでは、分子内に炭素−珪素結合をもつ第2の有機珪素化合物を原料として使用し、
第1の有機珪素化合物を原料として使用したゾーンより後のゾーンから第nゾーンでは、第1ゾーンから第nゾーンの全てのゾーンにて前記第2の有機珪素化合物のみを原料としたときの該ゾーンにおける電極投入許容電力よりも高い電力を電極に投入することを特徴とするバリアフィルムの製造方法。 A plasma CVD apparatus having a chamber composed of a plurality of continuous zones from the first zone to the nth zone (n is an integer of 2 or more) is used, and plasma is generated from the organosilicon compound as a raw material in each zone in order from the first zone. In a method for producing a barrier film in which a silicon oxide carbide film (SiOC film) or a silicon oxynitride carbide film (SiONC film) is laminated on a base film by a CVD method,
In at least one zone from the first zone to the (n-1) zone, a first organosilicon compound having a bond between an oxygen of an alkoxy group and silicon in the molecule is used as a raw material, and in all other zones , Using a second organosilicon compound having a carbon-silicon bond in the molecule as a raw material,
In the zone to the nth zone after the zone using the first organosilicon compound as the raw material, the second organosilicon compound is used as the raw material in all the zones from the first zone to the nth zone. The manufacturing method of the barrier film characterized by supplying electric power higher than the electrode input allowable power in a zone to an electrode.
Priority Applications (1)
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---|---|---|---|
JP2004031691A JP4414781B2 (en) | 2004-02-09 | 2004-02-09 | Barrier film manufacturing method |
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