JPH0330135A - Production of thin film - Google Patents

Production of thin film

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Publication number
JPH0330135A
JPH0330135A JP16394889A JP16394889A JPH0330135A JP H0330135 A JPH0330135 A JP H0330135A JP 16394889 A JP16394889 A JP 16394889A JP 16394889 A JP16394889 A JP 16394889A JP H0330135 A JPH0330135 A JP H0330135A
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JP
Japan
Prior art keywords
substrate
thin film
film
resin
forming
Prior art date
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Pending
Application number
JP16394889A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Fumiyoshi Kirino
文良 桐野
Yoshinori Miyamura
宮村 芳徳
Yumiko Anzai
由美子 安齋
Shinkichi Horigome
堀篭 信吉
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Hitachi Ltd
Original Assignee
Hitachi Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
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Publication of JPH0330135A publication Critical patent/JPH0330135A/en
Pending legal-status Critical Current

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  • Manufacturing Optical Record Carriers (AREA)

Abstract

PURPOSE:To improve adhesion strength between a resin substrate and film material by subjecting a substrate surface to activation treatment before forming a thin film, and then forming an inorg. dielectric film thereon with using a single element or alloy element as the source material in an atmosphere containing gas which reacts with the element. CONSTITUTION:A polycarbonate plate is used as a substrate 1 and its surface 2 is treated with plasma etching in an Ar discharge gas. Then a base layer 10 of silicon nitride film is formed by reactive sputtering, next the magneto- optical film 3 is formed by sputtering with using TbFeCoNb alloy as the target and Ar discharge gas, and a second dielectric film 4 of silicon nitride is formed. At last, a metal protective film 5 is formed by sputtering using Al35Ti15 alloy as a target in Ar discharge gas. Thereby, adhesion property between the plastics substrate and films formed thereon can be improved, and thus, reliability and functions of the plastics substrate can be improved.

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、プラスチック基板上への無機誘電体膜形成方
法および上記薄膜を有する情報記録媒体の製造方法に関
する. 〔従来の技術〕 現代生活の中で、プラスチック製品は数多く用いられて
いる.従来、木製や金属製であったものが次から次へと
置き換えられている.プラスチックは安価でかつ容易に
量産化が行える等の特徴がある。しかし、プラスチック
は耐熱性や硬度が金属より劣るといった欠点もある。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION [Field of Industrial Application] The present invention relates to a method of forming an inorganic dielectric film on a plastic substrate and a method of manufacturing an information recording medium having the thin film. [Conventional technology] Many plastic products are used in modern life. Traditionally made of wood or metal are being replaced one after another. Plastics have the characteristics of being inexpensive and easily mass-produced. However, plastics also have drawbacks such as lower heat resistance and hardness than metals.

ところで、キャッシュカードやICカード等に代表され
るメモリカードやコンパクトディスク、レーザーディス
クや光磁気ディスク等に代表される光ディスクは、機械
的強度を有していなければならない。そのためにそれら
に用いられるプラスチック基板自身を強化しなければな
らない.また、光ディスクの多くは記録膜の保護のため
に、記録膜をはさみ込む形に保護膜が形成される。これ
らハードコート材料や保護膜材料としては無機化合物よ
りなる誘電体膜が用いられている。その従来例として,
特開昭61−122955号,同61−122956号
をあげることができる。
By the way, memory cards such as cash cards and IC cards, compact disks, optical disks such as laser disks and magneto-optical disks must have mechanical strength. For this reason, the plastic substrates used in them must be strengthened themselves. Furthermore, in many optical disks, a protective film is formed to sandwich the recording film in order to protect the recording film. Dielectric films made of inorganic compounds are used as these hard coat materials and protective film materials. As a conventional example,
JP-A-61-122955 and JP-A-61-122956 can be mentioned.

〔発明が解決しようとする課題〕[Problem to be solved by the invention]

上記従来技術は、樹脂上に無機化合物よりなる誘電体膜
を形成する場合、その樹脂と膜との密着力に対する配慮
がなされておらず、製品を使用している途中で膜の剥離
が生じる等、信頼性の低下をきたす場合があった. 本発明の目的は、樹脂と材料とその上に形成する無機化
合物誘電体膜との密着力を改善する薄膜形成法を提供す
ることにある。
In the above conventional technology, when forming a dielectric film made of an inorganic compound on a resin, no consideration is given to the adhesion between the resin and the film, resulting in peeling of the film during use of the product, etc. , there were cases where reliability decreased. An object of the present invention is to provide a thin film forming method that improves the adhesion between a resin, a material, and an inorganic compound dielectric film formed thereon.

〔課題を解決するための手段〕[Means to solve the problem]

上記目的は、基板表面に予め活性化処理を施した後に無
機誘電体薄膜の或膜を行なうことによって達成される。
The above object is achieved by applying an inorganic dielectric thin film after the substrate surface has been previously activated.

特に有効な表面活性化処理法は、プラズマエッチング処
理である。また、成膜法で有効な手法は、S i , 
S i−A氾合金,’l”i,T’ a等をソース源と
して用い、N2,CH4,C○の内から選ばれる少なく
とも1種のガスを含む雰囲気にて薄膜形成を行なった。
A particularly effective surface activation treatment method is plasma etching treatment. In addition, effective techniques for film formation include S i ,
Using S i-A flood alloy, 'l''i, T'a, etc. as a source, thin film formation was performed in an atmosphere containing at least one gas selected from N2, CH4, and C◯.

さらに、有効な手法としては、上記の金属元素もしくは
合金をターゲットとし、上記反応性ガスを含むArガス
雰囲気でスパツタを行うことである. 本発明は上記表面処理工程との反応性の薄膜形成法工程
のいずれか一方を単独で実施しても有効とによって極め
て高い効果が得られる。
Furthermore, an effective method is to use the above metal element or alloy as a target and perform sputtering in an Ar gas atmosphere containing the above reactive gas. In the present invention, extremely high effects can be obtained because either the surface treatment step or the reactive thin film forming step is effective even when performed alone.

本発明を単にハードコートのための処理方法として実施
する場合には誘電体材料として硬度や耐食性のみが要求
されるが,光ディスクとして用いるには光透過率や屈折
率等の光学的特性も重要なファクタとなる。
When the present invention is implemented simply as a processing method for hard coat, only hardness and corrosion resistance are required for the dielectric material, but when used as an optical disk, optical properties such as light transmittance and refractive index are also important. becomes a factor.

用いる材料およびプロセスをコントロールすることによ
って所要の特性を有する薄膜を形戒することができる. また,補助的な手法として、基板を加熱した状態にてプ
ラズマエッチングもしくは膜形成或いはその両方を行な
っても良い.その時の温度は、基板の樹脂の軟化温度以
下が有効である.この場合、膜形成後の基板温度を下げ
る速度が急激すぎると、基板と膜の熱膨張率の差によっ
ては#離やクラックを生じる場合があるので注意しなけ
ればならない. また、接着性向上に効果のある手法として基板加熱以外
に,膜形成時の基板に到達するときの粒一を大きくする
方法も有効である。
By controlling the materials and processes used, it is possible to create thin films with desired properties. Furthermore, as an auxiliary method, plasma etching, film formation, or both may be performed while the substrate is heated. The effective temperature at this time is below the softening temperature of the resin on the board. In this case, care must be taken because if the rate of lowering the substrate temperature after film formation is too rapid, separation or cracks may occur depending on the difference in thermal expansion coefficient between the substrate and film. In addition to heating the substrate, another effective method for improving adhesion is to increase the size of the particles when they reach the substrate during film formation.

〔作用〕[Effect]

本発明をもとに,光ディスク用の記録膜を保護するため
の窒化シリコン膜を形成する場合について述べる。ポリ
カーボネート基板表面をArでプラズマエッチングした
後、Siをターゲットに用いてAr−Nz混合ガス雰囲
気でスパッタリングして窒化シリコン膜を形成した。ひ
きつづき6er 4t膜、保護膜、そして金屈保護膜を
連続積功した。
The case of forming a silicon nitride film for protecting a recording film for an optical disc based on the present invention will be described. After plasma etching the surface of the polycarbonate substrate with Ar, a silicon nitride film was formed by sputtering in an Ar-Nz mixed gas atmosphere using Si as a target. Subsequently, the 6er 4t film, protective film, and gold bending protective film were successively applied.

このディスクに対しビールテスト及びクロスハッチテス
トを行なったところ、基板からの膜の剥がれはみられな
かった。比較例として、SiaN4ターゲットを用いて
作製した窒化シリコン膜を、プラズマエッチングによる
表面活性化処理を施さないで形成した場合あるいはプラ
ズマエッチングによる表面活性化後にSiaN4ターゲ
ットを用いて作製した蜜化シリコン膜等、反応性スパッ
タとプラズマエッチングとを併用しない手法では、ビー
ルテストを行うとテープをはった部分の一部に剥ツシュ
の膜が基板からはがれた。さらに、前記本発明によるデ
ィスクは80℃−90℃RH中に2000時間以上枚置
してもgdJl11やクラツクの発生はみられなかった
。これに対して上記比較例の如く、本発明に基づかない
で作製したディスクはいずれも300時間以内で剥離が
発生した。
When this disk was subjected to a beer test and a crosshatch test, no peeling of the film from the substrate was observed. As a comparative example, a silicon nitride film made using a SiaN4 target was formed without surface activation treatment by plasma etching, or a silicon nitride film was made using a SiaN4 target after surface activation by plasma etching. In the case of a method that does not use reactive sputtering and plasma etching in combination, when a beer test was performed, the peeling film was peeled off from the substrate in a part of the area where the tape was applied. Furthermore, no gdJl11 or cracks were observed in the disk according to the present invention even when the disk was placed in a RH of 80 DEG C. to 90 DEG C. for more than 2,000 hours. On the other hand, as in the above-mentioned comparative example, all the disks manufactured not based on the present invention suffered from peeling within 300 hours.

一方、メモリーカードや硬度を必要とするプラスチック
板を、スパツタ法によりS i C , ’l’ a 
N tSiNx g SiA氾N,等の膜でコーティン
グすることで、金属に近い硬度を有するプラスチック板
が得られた.これは、これらの膜が高硬度を有すること
に起因するこの例では、透明性とか光学的特性は要求さ
れないので、硬度と接着性が重要である.そして前者は
材料によって決まり、後者は作製プロセスに依存してい
る.そこで先の光ディスクの場合と同様,基板表面をプ
ラズマエッチングをした後に、1゜iをターゲットとし
N2含有#囲気にてT i N膜を形成した。鉛筆硬度
を測定すると4H以上であった. 向上するのは,以下に述べることに起因するものと考え
られる.すなわち、スパッタエッチを行うと、樹脂表面
が清浄化され、均一な表(自)状態とすることができ、
接着力に不均一な分布を生じることがなくなる。その上
、接着力を増強することができる。それは、樹脂表面を
活性化し、その上に形成する膜材との間に弱い化学結合
(アミド総合等)が生じるため接着力が増大するものと
考えられる。
On the other hand, memory cards and plastic plates that require hardness are processed using the sputtering method.
By coating with a film such as N tSiNx g SiA Flood N, a plastic plate with hardness close to that of metal was obtained. This is due to the high hardness of these films. In this example, transparency and optical properties are not required, so hardness and adhesion are important. The former depends on the material, while the latter depends on the manufacturing process. Therefore, as in the case of the optical disk described above, after the substrate surface was plasma etched, a TiN film was formed using a #1 atmosphere containing N2 using 1°i as a target. When the pencil hardness was measured, it was 4H or higher. The improvement is thought to be due to the following. In other words, when sputter etching is performed, the resin surface is cleaned and a uniform surface condition can be achieved.
Non-uniform distribution of adhesive force will not occur. Moreover, the adhesive strength can be enhanced. It is thought that this activates the resin surface and forms a weak chemical bond (such as amide synthesis) between the resin surface and the film material formed thereon, thereby increasing the adhesive strength.

一方、単体元素(Si,Ti,Ta等)あるいはそれら
の合金化元素をソースとして.N2や02或い−はその
両方を含む反応性雰囲気で上記元索とガスとの化合物膜
形成を行うと、単体元素は種々の価数をとる。Siを例
にとると、その一部はSiの形で存在しており、それら
の一部は樹脂中に侵入している。そのために接着力が増
大する。この効果をさらに増大させるために、樹脂に衝
突する粒子のエネルギーを大きくする等の手広が有効い
ずれにしても、樹脂基板表面のプラズマエッチングによ
る表面処理と反応性雰囲気での膜形成は接着力確保には
必須の手法で、その他の手法はその効果をさらに高める
方向で働く。また、本発明の効果は、基板全部ではなく
,無機化合物よりなる誘電体膜を形成する表面が樹脂で
あれば発揮されるものであることは勿論である。
On the other hand, using single elements (Si, Ti, Ta, etc.) or their alloying elements as sources. When a compound film of the above-mentioned element and gas is formed in a reactive atmosphere containing N2, O2, or both, the simple elements take on various valences. Taking Si as an example, some of it exists in the form of Si, and some of it has penetrated into the resin. This increases adhesive strength. In order to further increase this effect, it is possible to spread the effect by increasing the energy of the particles colliding with the resin.In any case, surface treatment by plasma etching of the resin substrate surface and film formation in a reactive atmosphere ensure adhesive strength. This is an essential method, and other methods work to further enhance its effectiveness. Further, it goes without saying that the effects of the present invention can be achieved if not the entire substrate but the surface on which the dielectric film made of an inorganic compound is formed is made of resin.

本発明の応用範囲は、先の光ディスクの保護膜や光学効
果増大膜やメモリーカード勢の保護喚形成をはじめとし
てプラスチック表面の硬度向上や反射防止膜、ハードコ
ート等プラスチックの高機能化に対し有効でJ従来の金
属や木に代る特性を有する材料を安佃に提供できる。
The scope of application of the present invention is effective for improving the hardness of plastic surfaces, anti-reflection coatings, hard coats, etc., as well as forming protective films for optical discs, optical effect enhancing films, and protective films for memory cards. This allows us to provide Yasutsuku with materials that have properties that replace conventional metals and wood.

〔実施例〕〔Example〕

以下、本発明の実施例を説明する。 Examples of the present invention will be described below.

[実施例1] 本実施例は、光ディスクの記録膜保護のために樹脂基板
上に無機化合物の誘電体膜を形威した場合である, 作製した光ディスクの断面構造の模式的を第エ図に示す
。基板工としてポリカーボネート基板を用い、まずその
表面2を放電ガスにArを用い、ガス圧力: I X 
1. O−”Torr、投入R F電力密度:0.32
w/fflにて5分間プラズマエッチングした。
[Example 1] This example is a case where a dielectric film made of an inorganic compound is formed on a resin substrate to protect the recording film of an optical disc. The schematic cross-sectional structure of the manufactured optical disc is shown in Figure E. show. A polycarbonate substrate is used as the substrate processing, and the surface 2 is first treated with Ar as a discharge gas, and the gas pressure: IX
1. O-”Torr, input RF power density: 0.32
Plasma etching was performed for 5 minutes at w/ffl.

ここでエッチングのパワー及び時間は、基板の材質、特
にその軟化温度に依存して決められる。
Here, the etching power and time are determined depending on the material of the substrate, especially its softening temperature.

この他に装置の性能そのもの例えば、基板の冷却状況等
にも依存している。
In addition, the performance of the device itself depends on, for example, the cooling status of the substrate.

ひきつづき下地膜10として、窒化シリコン膜を反応性
スパツタ法により形成した。ターゲットに純Si.放電
ガスにA r / N x ( = 9 0 / 1 
0 )混合ガスを用い、放電ガス圧力: I X I 
Q−2丁。rr,投入R F電力: 6.6W/d に
て8分間スパッタリングを施した、形成された膜10の
藤厚は850人、屈折率はn=2.05であった。
Subsequently, a silicon nitride film was formed as the base film 10 by a reactive sputtering method. Pure Si. A r / N x (= 9 0 / 1
0) Using mixed gas, discharge gas pressure: I
Q-2. rr, input RF power: Sputtering was performed for 8 minutes at 6.6 W/d, and the thickness of the formed film 10 was 850 mm, and the refractive index was n=2.05.

次にT bx4F 13[11G O12N ha光磁
気膜3をスバツタ法により形成した。ターゲットにはT
bFeCoNb合金を、放電ガスにArをそれぞれ用い
、Ffr.’llJ ,: 5 X 1 0−8Tor
r、投入RFm力: 4.5W/dにて3分間スバツタ
を施した.そして、第2誘電体膜4として窒化シリコン
膜を形成した。条件や手法は先の下地膜10と同様とし
た.膜厚は、200入である。
Next, a T bx4F 13[11G O12N ha magneto-optical film 3 was formed by a sputtering method. T for target
bFeCoNb alloy using Ar as the discharge gas, Ffr. 'llJ,: 5 X 1 0-8 Tor
r, input RFm power: Suvatsuta was applied for 3 minutes at 4.5 W/d. Then, a silicon nitride film was formed as the second dielectric film 4. The conditions and method were the same as those for base film 10 above. The film thickness is 200 pieces.

そして最後に、AI2−Ti系の金属保護膜5を形成し
た。ターゲットにはA n asT i II!合金を
、放電ガスにArをそれぞれ使用し、放電ガス圧力: 
I X 1 0−2Torr.投入RF電力: 2.3
W/ciにて3分間スパツタした。得られた暎の膜厚は
500人である. このようにして作製したディスクの接着性試験として、
まずクロスハッチテストを行なった。このテストは、表
面に1mm角のメシュ状のキズをカッターにより1 0
 me X 1 0 nn四方で計100コ形成し、こ
れに粘着テープを貼り、そのテープを垂直に急激に引上
げ,はがれたメッシュの枚数を数えたものである。比較
試料として、プラズマエッチングによる表面処理を行な
わず、.窒化シリコン下地膜を、SiaN4ターゲット
をArでスバツタのを用いて同様のテストを行なった。
Finally, an AI2-Ti metal protective film 5 was formed. The target is An asT i II! The alloy was used and Ar was used as the discharge gas, and the discharge gas pressure:
IX10-2Torr. Input RF power: 2.3
It was sputtered for 3 minutes at W/ci. The thickness of the obtained membrane is 500. As an adhesion test for the disc produced in this way,
First, we conducted a crosshatch test. In this test, 1 mm square mesh scratches were made on the surface using a cutter.
A total of 100 pieces of mesh were formed on each side, each having an area of 10 mm square, and an adhesive tape was pasted thereon.The tape was then rapidly pulled up vertically, and the number of meshes that came off was counted. As a comparative sample, no surface treatment by plasma etching was performed. A similar test was conducted using a silicon nitride base film and a SiaN4 target spattered with Ar.

その結果、本発明の実施例では基板からの膜の剥離は全
くみられなかった.これに対して、比較例の試料に対す
るクロスハッチテストでは、100コのメッシュのうち
、8割以上の膜がはく離した。
As a result, in the examples of the present invention, no peeling of the film from the substrate was observed. On the other hand, in the cross-hatch test for the sample of the comparative example, more than 80% of the membranes out of 100 meshes were peeled off.

次に、温湿度試験を行なった。80℃−90%RH中に
上記ディスクを放置したときの膜剥離の様子を目視にて
観測した結果、本発明を用いて作製したディスクは、2
000時間以上経過後もクラツクあるいは剥離が生じな
かった。また、上記環境下でのテストの前後における接
着性の低下もみられなかった。これに対し、比較例のデ
ィスクは、300時間以内で剥離が生じた。
Next, a temperature and humidity test was conducted. As a result of visually observing the state of film peeling when the above disk was left in a temperature of 80° C. and 90% RH, it was found that the disk produced using the present invention had two
No cracks or peeling occurred even after more than 1,000 hours had passed. Further, no decrease in adhesiveness was observed before and after the test under the above environment. On the other hand, in the disk of the comparative example, peeling occurred within 300 hours.

上記の効果は、プラズマエッチングの後に、ソース源に
Sj,を用いる以外に、S i − A Q合金,Zr
,Ta等を用い,酸素,窒素,或いは両者の混合ガスを
含む雰囲気にて作製した膜の場合でも同様であった。た
だし、無機誘電体膜を光ディスク用の下地膜や保護膜或
いは表面のハードコート体膜の屈折率及び光吸収率に注
意しなければならない。また、本実施例ではポリカーボ
ネート基板を用いたが、この効果はこの基板に限ること
なく、ポリエチレンテレフタレート、アクリル樹脂、ポ
リオレフィン樹脂、ボリスルホン樹脂、PMMA樹脂、
または、ポリエーテル樹脂を用いても良く、樹脂材に依
存することなく、作製法に依存している。
The above effect can be obtained by using Si-AQ alloy, Zr
, Ta, etc., and was produced in an atmosphere containing oxygen, nitrogen, or a mixture of both gases. However, it is necessary to pay attention to the refractive index and light absorption rate of the inorganic dielectric film as the base film or protective film for the optical disc, or the hard coat film on the surface. Further, although a polycarbonate substrate was used in this example, this effect is not limited to this substrate, and polyethylene terephthalate, acrylic resin, polyolefin resin, borisulfone resin, PMMA resin,
Alternatively, a polyether resin may be used, and it does not depend on the resin material but depends on the manufacturing method.

一方、プラズマエッチングを行なわず、基板上にただち
に反応性スパッタリング法で窒化シリコン膜を形威し、
先のクロスハッチテストを行なったところ、窒化シリコ
ンをターゲットに用いたスパッタリング法で形成した場
合より接着性は向上したが、接着性の良否にムラがあっ
た.しかし、プラズマエッチングを行うことにより、こ
の接着力のむらをなくすことができず、基板面のいずれ
の部分においても基板と下地膜が強く密着していた.そ
して膜形成の際、基板に向けてとばす粒子のエネルギー
を大きくすると他の性質を変えずにさらに接着力を増大
させることができた.具体的には、スパッタリング法に
おいては投入RF電力密度を高くすることで上記は達威
される。また、プラズマエッチング時のArプラズマの
エネルギーを増大させても同様の効果が得られた、しか
し、エッチング時に熱が発生し、この熱によって樹脂表
面が硬化温度以上になると、基板のソリや荒れ等もひき
おこすので注意しなければならない。
On the other hand, without plasma etching, a silicon nitride film is immediately deposited on the substrate using a reactive sputtering method.
When we conducted the aforementioned crosshatch test, we found that the adhesion was improved compared to when it was formed using a sputtering method using silicon nitride as a target, but the adhesion was uneven. However, by performing plasma etching, this unevenness in adhesive strength could not be eliminated, and the substrate and base film were in strong contact with each other on all parts of the substrate surface. By increasing the energy of the particles ejected toward the substrate during film formation, it was possible to further increase the adhesive strength without changing other properties. Specifically, in the sputtering method, the above can be achieved by increasing the input RF power density. A similar effect was also obtained by increasing the Ar plasma energy during plasma etching.However, heat is generated during etching, and when the resin surface becomes higher than the curing temperature due to this heat, the substrate may warp or become rough. You have to be careful as it can also cause irritation.

さらに、基板を加熱した状態で本発明のプラズマエッチ
ングおよび膜形成を行なっても基板と膜の接着力向上に
効果がある。この場合も前述と同様に、基板温度の過熱
に注意しなければならない3ところで、反応性雰囲気下
で単体元素をソース源として形威することの効果は、先
のプラズマエッチングとの組合せによる基板と膜との接
着力向上の他に、得られた膜の膜質にも影響する。本実
施例の窒化シリコンを例として説明すると、本発明の反
応性スパツタ法により形成した膜は、膜中に酸素をほと
んどとり込んでいない。これに対し、SiaNaをター
ゲットとしてArを放電ガスに1甘い爪形成した膜は膜
中に酸素をとり込んでいた.第2図は2種類の手法で形
成した窒化シリコン膜の赤外線吸収スペクトルを測定し
た結果を示す.この図より、本発明を用いて形威した窒
化シリコン膜は、図中実線で示したように900ao−
’付近にSi−Nの振動に基づく吸収ピークを有する他
に吸収は見られなかった。これに対し、SiaNaをタ
ーゲットに用いて作製した膜(比較例)は、破線で示し
たように900am−’付近のSi−Nの振動に基づく
吸収ピーク以外に、1000cm−’及び12000m
−”付近にSi−0の振動に基づくピークがm測された
, これらの膜の上に光磁気記録媒体(記録W/窒化シリコ
ン膜/AQ−Ti)を形威した。これを80℃の大気中
に500hr放置したところ、反応性雰囲気中で作製し
た膜はカー(Kerr)回転角及び保磁力とも変化しな
いのに対し、比較例の試料は希土類元素の副格子磁化優
勢側(Tbリツチ組成)から補償組成を経由して遷移金
属副格子磁化優勢側(Feリツチ組或)へと変化した。
Furthermore, even if the plasma etching and film formation of the present invention are performed while the substrate is heated, it is effective in improving the adhesion between the substrate and the film. In this case as well, care must be taken to avoid overheating the substrate temperature. However, the effect of using a single element as a source in a reactive atmosphere is due to the combination with the plasma etching described above. In addition to improving the adhesive strength with the film, it also affects the quality of the obtained film. Taking the silicon nitride of this embodiment as an example, the film formed by the reactive sputtering method of the present invention hardly incorporates oxygen into the film. On the other hand, the film in which a single nail was formed using SiaNa as a target and Ar as a discharge gas incorporated oxygen into the film. Figure 2 shows the results of measuring the infrared absorption spectra of silicon nitride films formed using two different methods. From this figure, the silicon nitride film formed using the present invention has a thickness of 900 ao-
No absorption was observed other than an absorption peak based on Si--N vibration near '. On the other hand, in the film prepared using SiaNa as a target (comparative example), in addition to the absorption peak based on Si-N vibration near 900 am-', as shown by the broken line,
A peak based on the vibration of Si-0 was measured near "-".A magneto-optical recording medium (recording W/silicon nitride film/AQ-Ti) was formed on these films. When left in the atmosphere for 500 hours, the film produced in a reactive atmosphere showed no change in Kerr rotation angle or coercive force, whereas the comparative sample had a rare earth element sublattice magnetization dominant side (Tb rich composition). ) to a transition metal sublattice magnetization dominant side (Fe-rich composition) via a compensation composition.

この経時変化はTbFaCoNb系記録膜を構成する元
素の内、Tbが選択的に酸化されたことに基づくもので
ある。
This change over time is due to selective oxidation of Tb among the elements constituting the TbFaCoNb recording film.

その様子はオージエ電子分光法によりデプスプロファイ
ル(Depth profile)を測定した結果から
も明らかで、80℃大気中に放置すると、窒化シリコン
下地膜及び同第2誘電体膜の肉側から記録膜中へ酸素が
拡散していることがわかった。このように反応性雰囲気
中で膜形成を行うと基板との接着性が向上するだけでな
く、眼中へ取込まれる酸素濃度も低減できることがわか
った。
This phenomenon is clear from the results of measuring the depth profile using Auger electron spectroscopy; when left in the atmosphere at 80°C, the silicon nitride base film and the second dielectric film penetrate into the recording film from the flesh side. It was found that oxygen was diffused. It has been found that forming the film in a reactive atmosphere in this manner not only improves the adhesion to the substrate, but also reduces the concentration of oxygen taken into the eye.

さらに、本実施例は光磁気ディスクの場合であるが、こ
れに限らずこの効果はプラスチック基仮或いは、樹脂を
基板表血コートした複合体基也に無機誘電体膜を形成す
るあらゆる場合に有効である。その上にいかなる膜を形
成しても良くディスク構造や形成する材料に依存するこ
とはない。
Furthermore, although this example deals with a magneto-optical disk, this effect is effective in any case where an inorganic dielectric film is formed on a plastic base material or a composite base coated with a resin surface. It is. Any film may be formed thereon, regardless of the disk structure or the material from which it is formed.

[実施例2] 本実施例は、ICカード,光カード,キャシュ第3図に
、磁気記録部分を有するメモリカードの例を示した。記
録部分6をポリエチレンテレフタレート樹脂板からなる
基板7上に形威したメモリカードの全面にハードコート
を施した。このハードコート形戒前に,カード全面を樹
脂で覆っても良い。本実施例ではハードコート膜の形成
を行う前にまずプラズマエッチングを行なった。その時
の条件は、ArtI囲気にて、圧力:IX10−2To
rr、投入RF電力密度0.3W/一でエッチング時間
は3分間である。ひきつづき、ハードコート膜としてS
isNt膜を形成した。作製法及び条件は、実施例工と
同様である。
[Embodiment 2] In this embodiment, an IC card, an optical card, and a cash card are shown. FIG. 3 shows an example of a memory card having a magnetic recording portion. A hard coat was applied to the entire surface of a memory card in which a recording portion 6 was formed on a substrate 7 made of a polyethylene terephthalate resin plate. Before this hard coat format, the entire surface of the card may be covered with resin. In this example, plasma etching was first performed before forming the hard coat film. The conditions at that time were Art I atmosphere, pressure: IX10-2To
rr, the etching time is 3 minutes at an input RF power density of 0.3 W/1. Continuing to use S as a hard coat film
An isNt film was formed. The manufacturing method and conditions are the same as in the example.

このようにして形成したメモリカードに対しクロスハッ
チテストによる接着力試験を試みた。まず、カード表面
に1m間隔でクロス状にキズをつけ100コのメッシュ
を切った。この部分にテープをはり、面に対し垂直にか
つ急激に引きはがした。また、何もキズをつけていない
部分にテープをはり、上記と同様に引きはがすビールテ
ストも同時に行なった.その結果、いずれの試験におい
ても形威した膜は,基板からはがれなかった。また、こ
の表面に形成した膜の鉛筆硬度を調べたところ、7H以
上で、本来これら材料が有する硬度は維持されており,
本手法を用いても化学的及び物理的に安定かつ強固な窒
化シリコン膜が形威されていた。
An adhesion test using a crosshatch test was conducted on the memory card thus formed. First, scratches were made in a cross pattern at 1m intervals on the card surface, and 100 pieces of mesh were cut out. Tape was applied to this area and then pulled off sharply and perpendicular to the surface. We also conducted a beer test at the same time by applying tape to an undamaged area and peeling it off in the same way as above. As a result, in all tests, the films that remained intact did not peel off from the substrate. In addition, when we examined the pencil hardness of the film formed on this surface, it was found to be 7H or higher, maintaining the hardness originally possessed by these materials.
Even using this method, a chemically and physically stable and strong silicon nitride film was produced.

次に、この試料について温湿度試験を行なった。Next, a temperature and humidity test was conducted on this sample.

その結果、80℃−90%RH中に2000時間以上放
置しても膜剥離やクラックは生じなかった。
As a result, no film peeling or cracking occurred even after being left at 80° C. and 90% RH for more than 2000 hours.

上記の接着性が向上する効果は、プラスチックの種類や
形成する膜の材質に依存することなく、作製プロセスに
よって決まるものである。
The above-mentioned effect of improving adhesion is determined by the manufacturing process, without depending on the type of plastic or the material of the film to be formed.

[実施例3] 本実施例は、プラスチックの表面にT a N膜を形成
し、表面硬度を高くした場合である。スパッタの原理を
示す概略図を第4図に示す。基材20としてポリメチル
メタアクリレート樹脂製の円柱を使用し、エッチング中
及びスパッタ中は常に回ゲット2にTa円板を、放電ガ
ス(反応ガス)にA r/Nz (=9 0/ 1 0
)混合ガスをそれぞれ使用し、放電ガス圧力I X 1
 0−2Torr、投入RF電力密度: 6.7W/c
iにてスパッタリングし、上記円柱20の表面に約0.
5μmの膜を形成した。
[Example 3] In this example, a TaN film was formed on the surface of plastic to increase the surface hardness. A schematic diagram showing the principle of sputtering is shown in FIG. A cylinder made of polymethyl methacrylate resin is used as the base material 20, and during etching and sputtering, a Ta disk is always used as the target 2, and Ar/Nz (=90/10) is used as the discharge gas (reactive gas).
) using each mixed gas, discharge gas pressure I
0-2Torr, input RF power density: 6.7W/c
Sputtering is performed at a rate of about 0.0 mm on the surface of the cylinder 20.
A 5 μm film was formed.

この膜を形成すると、表向の硬度が著しく向上し,鉛筆
硬度2Bであったものが7H以上となった.また、コノ
円柱を80℃−9CJCRH中ニ2000時間以上放置
しても膜のはく離やクラツクは生じず,することがなく
、上記2000時間放置後も接着性の低下はみられなか
った。この効果は、プラスチックの材質や形成する膜の
材質によらず、形成のプロセスのみに依存するものであ
る.〔発明の効果〕 本発明によれば、プラスチック基板とその上に形成する
膜との接着性を向上させることができるので、信頼性及
びプラスチックの機能を向上させることができる。すな
わち、使用途中で膜が剥離したり、クラツクが生じたり
しない。また、プラスチックの欠点の一つである軟らか
さを簡易な手法で改質でき、しかも加工性はプラスチッ
クのみの場合と同等に極めて高い。
When this film was formed, the surface hardness significantly improved, and the pencil hardness increased from 2B to 7H or higher. Further, even when the Kono cylinder was left in 80° C.-9CJCRH for more than 2,000 hours, no peeling or cracking of the film occurred, and no decrease in adhesion was observed even after leaving it for 2,000 hours. This effect does not depend on the material of the plastic or the material of the film formed, but only on the formation process. [Effects of the Invention] According to the present invention, it is possible to improve the adhesion between the plastic substrate and the film formed thereon, thereby improving the reliability and the function of the plastic. That is, the film does not peel off or crack during use. In addition, the softness, which is one of the drawbacks of plastics, can be modified with a simple method, and the processability is extremely high, equivalent to that of plastics alone.

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

第1図は本発明の実施例により作製した光ディスクの断
面構造模式図、第2図は本発明の実施例により作製した
窒化シリコン膜の赤外線吸収スペクトル図、第3図は本
発明の実施例により作或されたメモリカードの概略を示
す模式図、第4図は反応性スパツタの概略を示す図であ
る。 工・・・樹脂基板、2・・・エッチング部分、2′・・
・下地膜、3・・・光磁気記録膜、4・・・第2誘電体
膜、5・・・金属保護膜、6・・・メモリ一部、7・・
・基板、8・・・ハ妬 図 活 2 図 遷 校 (C竺−1)
FIG. 1 is a schematic cross-sectional structure diagram of an optical disk manufactured according to an embodiment of the present invention, FIG. 2 is an infrared absorption spectrum diagram of a silicon nitride film manufactured according to an embodiment of the present invention, and FIG. FIG. 4 is a schematic diagram showing the outline of the manufactured memory card, and FIG. 4 is a diagram showing the outline of the reactive spatter. Machining...Resin board, 2...Etched part, 2'...
- Base film, 3... Magneto-optical recording film, 4... Second dielectric film, 5... Metal protective film, 6... Part of memory, 7...
・Board, 8... Ha-e-zu-zu-katsu 2 Zuken School (C-1)

Claims (1)

【特許請求の範囲】 1、プラスチック基板に無機誘電体薄膜を形成する方法
において、予め上記薄膜形成を行なう基板面に活性化処
理を施し、しかる後、単体元素もしくは合金化された元
素をソースとし、その元素と反応するガスを含む雰囲気
中で上記基板面上に無機誘電体膜を形成することを特徴
とする薄膜形成方法。 2、上記無機誘電体膜形成工程は、窒化珪素、窒化チタ
ン、窒化タンタル、窒化アルミニウムチタンの群から選
ばれる少なくとも一者を主体とする高硬度を有する膜を
形成する工程と、窒化珪素を主体とする光学的に好まし
い特性を有する膜を形成する工程からなることを特徴と
する請求項1記載の薄膜形成方法。 3、上記プラスチック基板は、少なくともその表面がポ
リカーボネート樹脂、アクリル樹脂、ポリエーテル樹脂
、ポリオレフィン樹脂、ポリメチルメタアクリレート樹
脂、ポリエチレンテレフタレート樹脂、塩化ビニル系樹
脂、或いは紫外線硬化型樹脂からなる群から選ばれる少
なくとも一者であることを特徴とする請求項1記載の薄
膜形成方法。 4、上記基板表面の活性化処理はプラズマエッチングに
よる表面処理工程を含むことを特徴とする請求項1ない
し3記載の薄膜形成方法。 5、上記金属元素もしくは合金化元素からなるソースは
、Si、Al、Ti、Taの群から選ばれる少なくとも
一者を含むことを特徴とする請求項1ないし4記載の薄
膜形成方法。 6、上記単体元素もしくは合金化された元素と反応せし
めるガスとして、窒素、一酸化炭素、メタン、からなる
群から選ばれる少なくとも一者を含み、上記雰囲気を構
成する主要成分はArからなることを特徴とする請求項
1ないし5記載の薄膜形成方法。 7、上記の単体元素もしくは合金化された元素をソース
とし、その元素と反応するガスを含む雰囲気中で上記基
板面上に無機誘電体膜を形成する工程は、反応性スパッ
タリング法、反応性蒸着法、反応性イオンビームスパッ
タリング法、反応性電子ビーム蒸着法、化学気相成長法
、あるいは反応性イオンプレーテイン法の群から選ばれ
た方法で実施されることを特徴とする請求項1ないし6
項記載の薄膜形成方法。 8、上記基板材料は樹脂部分の軟化点以下の温度で表面
活性化処理され、しかる後単体元素もしくは合金化され
た元素をソースとし、その元素と反応するガスを含む雰
囲気中で上記基板面上に無機誘電体膜を形成することを
特徴とする請求項1記載の薄膜形成方法。 9、上記基板を構成する樹脂は少なくとも特定の波長の
光に対して透過性を有し、より好ましくは上記の光透過
率が80%以上であることを特徴とする請求項1ないし
8記載の薄膜形成方法。 10、少なくとも特定の波長の光に対して80%以上の
光透過率を有する樹脂層を表面に有する基板に表面活性
化処理を施した後、単体元素もしくは合金化された元素
、より好ましくはAl、Si、Al−Siをソースとし
、それらの元素と反応するガス、より好ましくはN_2
を含む雰囲気中で上記基板面上に無機誘電体膜を形成し
、更に情報記録膜および保護膜を形成することを特徴と
する情報記録媒体の製造方法。 11、上記無機誘電体薄膜の形成工程において、基板中
にソースとなる元素の単体および価数のことなるイオン
が存在するように上記薄膜形成を行なうことを特徴とす
る請求項1ないし9記載の薄膜形成方法。
[Claims] 1. In a method of forming an inorganic dielectric thin film on a plastic substrate, the substrate surface on which the thin film is to be formed is activated in advance, and then a single element or an alloyed element is used as a source. , a thin film forming method comprising forming an inorganic dielectric film on the substrate surface in an atmosphere containing a gas that reacts with the element. 2. The above-mentioned inorganic dielectric film forming step includes a step of forming a film having high hardness mainly composed of at least one selected from the group of silicon nitride, titanium nitride, tantalum nitride, and aluminum titanium nitride, and 2. The thin film forming method according to claim 1, further comprising the step of forming a film having optically favorable characteristics. 3. At least the surface of the plastic substrate is selected from the group consisting of polycarbonate resin, acrylic resin, polyether resin, polyolefin resin, polymethyl methacrylate resin, polyethylene terephthalate resin, vinyl chloride resin, or ultraviolet curable resin. 2. The thin film forming method according to claim 1, wherein the thin film forming method is at least one. 4. The thin film forming method according to any one of claims 1 to 3, wherein the activation treatment of the substrate surface includes a surface treatment step using plasma etching. 5. The thin film forming method according to claim 1, wherein the source made of the metal element or alloying element contains at least one selected from the group consisting of Si, Al, Ti, and Ta. 6. At least one gas selected from the group consisting of nitrogen, carbon monoxide, and methane is included as the gas reacting with the single element or alloyed element, and the main component constituting the atmosphere is Ar. The thin film forming method according to any one of claims 1 to 5. 7. The step of forming an inorganic dielectric film on the substrate surface in an atmosphere containing a gas that reacts with the element using the above single element or alloyed element as a source is a reactive sputtering method or a reactive vapor deposition method. Claims 1 to 6 are characterized in that the method is carried out by a method selected from the group consisting of a reactive ion beam sputtering method, a reactive electron beam evaporation method, a chemical vapor deposition method, and a reactive ion platen method.
Thin film forming method described in section. 8. The substrate material is surface activated at a temperature below the softening point of the resin portion, and then the surface of the substrate is activated using a single element or an alloyed element as a source in an atmosphere containing a gas that reacts with the element. 2. The thin film forming method according to claim 1, wherein an inorganic dielectric film is formed on the substrate. 9. According to any one of claims 1 to 8, the resin constituting the substrate is transparent to at least light of a specific wavelength, and more preferably has a light transmittance of 80% or more. Thin film formation method. 10. After performing surface activation treatment on a substrate having a resin layer on the surface having a light transmittance of 80% or more for light of a specific wavelength, a single element or an alloyed element, more preferably Al , Si, Al-Si as a source, a gas that reacts with those elements, more preferably N_2
A method for manufacturing an information recording medium, comprising forming an inorganic dielectric film on the surface of the substrate in an atmosphere containing the above, and further forming an information recording film and a protective film. 11. In the step of forming the inorganic dielectric thin film, the thin film is formed so that a simple element of an element serving as a source and ions of different valences are present in the substrate. Thin film formation method.
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5800879A (en) * 1991-05-16 1998-09-01 Us Navy Deposition of high quality diamond film on refractory nitride

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* Cited by examiner, † Cited by third party
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US5800879A (en) * 1991-05-16 1998-09-01 Us Navy Deposition of high quality diamond film on refractory nitride

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