JPS63270452A - 薄膜の被着方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は、金属化合物または半金属化合物からなる薄膜
を樹脂基板上に被着する薄膜の被着方法、特に耐剥離性
に優れる薄膜の被着方法に関するものである。

（従来の技術） 近年、有機あるいは無機の各種薄膜を用いたデバイスの
開発が盛んである。薄膜デバイスはその種類に関係なく
、必ず基板を必要とする。例えば、磁気ディスクであれ
ばアルミ基板、半導体集積回路であればシリコン（Ｓｉ
　）基板、磁気テープであれば各種の樹脂フィルムを基
板としている。

特に樹脂は、その量産性、安価性、軽量性、フレキシブ
ル性、安定性等の利点を有するため、種々の分野におい
て基板として用いられるようになってきた。例えば、磁
気メモリとして磁気テープやフロッピーディスクがあり
、まな■光メモリシンポジウム′８６論文集、（１９８
６−１２＞光産業技術振興協会、東芝総研・電子技術研
究所、市原、小浜、小板等ｒ　ＴｂＣｏ光磁気ディスク
の信頼性ど動特性、　Ｐ、５７−６２、等の文献に記載
されているように、近年急速に発達した光メモリの基板
としてエポキシ樹脂、ポリカーボネート樹脂、アクリル
樹脂等が使用され始めている。

これらの樹脂基板上への薄膜被着方法としては、塗布に
よる方法や、物理的気相成長法〈円）ｙｓ　ｉ　ｃａ　
ＩＶａｐｏｕｒ　Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ　）Ｉｅｔｈｏ
ｄ　、以下ＰＶＤ法という）等がある。そして金属また
は半金属の酸化物や窒化物等からなる金属化合物膜また
は半金、属化合物膜の形成には、主として後者のＰＶＤ
法等が用いられる。

従来、この社のＰＶＤ法による被着方法としては、例え
ば■右高正俊編著ｒＬｓＩプロセス工学」１版（昭５７
−１０−２５　）オーム社、Ｐ、１２３−１２７に記載
されるものがあった。

この文献■に記載されているように、ＰＶＤ法による薄
膜被着方法には、真空蒸着によって被着する方法や、ス
パッタによる被着方法等がある。

例えば、スパッタによる被着方法の一つである高周波マ
グネトロンスパッタ法は、金属化合物または半金属化合
物からなる平板ターゲツト材と樹脂基板とを対向して配
置し、マグネットにより、平板ターゲツト材に対してそ
の裏面から出てその表面に入る磁力線を発生させる。そ
して平板ターゲツト材側を陰極、樹脂基板側を陽極とし
てその両者に高周波電圧を与えて放電を起こさせ、それ
によって発生した高密度のプラズマによって平板ターゲ
ツト材をスパッタし、金属化合物または半金属化合物の
微粒子で樹脂基板上に薄膜を形成する方法である。

（発明が解決しようとする問題点） しかしながら、上記のような薄膜の被着方法では、次の
ような問題点があった。

前記文献■にも記載されているように、樹脂基板上に金
属化合物膜または半金属化合物膜を被着した場合、膜の
付着力が小さく、温度サイクルや温度の急変等によって
膜のひび割れや、剥離を起こすことが多かった。これは
、他の基板、すなわちＳｉ基板、金属基板、ガラス基板
等に被着した場合に比べて非常に顕著であった。そして
この剥離やひび割れが樹脂基板を用いた薄膜ディバイス
を製造する上での重大問題となっていた。

本発明は前記従来技術が持っていた問題点として、樹脂
基板に被着した金属化合物膜または半金属化合物膜のひ
び割れや剥離の点について解決した薄膜の被着方法を提
供するものである。

（問題点を解決するための手段） 本発明は前記問題点を解決するために、金属化合物また
は半金属化合物からなる形成用薄膜を樹脂基板上に被着
する薄膜の被着方法において、金属単体または半金属単
体からなる薄膜を前記樹脂基板上に形成した後、その薄
膜上に前記形成用薄膜を被着するようにしたものである
。

（作用） 本発明によれば、以上のように薄膜の被着方法を構成し
たので、金属単体または半金属単体からなる薄膜は、樹
脂基板と形成用薄膜との間の付着力を大きくすると共に
、膨張係数の違いから生じる機械的応力を［６する働き
をする。これにより、形成用薄膜の剥離あるいはひび割
れの防止が図れる。従って前記問題点を除去できるので
ある。

（実施例） 第１図は本発明の実施例に係る薄膜の被着方法を説明す
るための薄膜被着後の基板の断面図である。

第１図において、例えばポリカーボネート樹脂あるいは
エポキシ樹脂からなる樹脂基板１上に、ＳｉＯ，５ｉ０
２　、Ｓｉ３Ｎ４、Ａ、ＱＮ、ＡρＳｉＮ　、またはＡ
、Ｑ　５ｉＯＮ等からなる膜厚１１００ｎ程度の金属化
合物膜または半金属化合物膜（以下、これを形成用薄膜
という）２を被着する場合、先ず樹脂基板１上に、例え
ばＡｆＪ、刊、八ｕ、Ｉｎ、Ｃｕ、　Ｃｒ、　Ｐｔ、Ｓ
ｉ、　Ｇｅ、　Ｓｎ、　Ｎｉ、　Ｃｏ、　Ｆｅ、　Ｚｎ
、　Ｔｅ、　ＳｅまたはＨｇ等からなる膜厚２０ｎｍ以
下の金属単体膜または半金属単体膜（以下、これを薄膜
という）３を形成し、その後薄膜３上に形成用薄膜２を
被着する。なお、第１図では形成用薄膜２上に、例えば
Ａ、Ｑ膜等の判定用膜４が形成されている。この判定用
膜４は、形成用薄膜２のひび割れや剥離の状態を見易く
するために形成したものである。すなわち、形成用薄膜
２にひび割れや剥離が生じると、判定用膜４にも凹凸や
ひび割れや剥離が生じ、目視や顕微鏡での観察が可能に
なるからである。

以上のような膜構造の形成方法の一例として、マグネト
ロンスパッタ法を第２図を用いて説明する。なお、第２
図はマグネトロンスパッタ装置の概略構成図である。

このマグネトロンスパッタ装置はターゲットが平板形に
なったプレーナマグネトロン陰極形構造のものであり、
図示しない真空チャンバ内には陰極となる平板形のター
ゲット１０が設置され、そのターゲット１０の裏面に円
環状のマグネット１１が設けられている。マグネット１
１により、ターゲット１０の表面から出てそのターゲッ
ト１０に入る磁力線１２が形成され、その磁力線１２が
ターゲット表面を取り巻いている。また、真空チャンバ
内においてターゲット１０の上方には、陽極となるボル
ダ１３が配設され、そのホルダ１３に第１図の基板１が
取付けられる。

このようなマグネトロンスパッタ装置を用いて基板１に
膜を被着するには、先ず基板１をホルダ１３に取付ける
と共に薄膜３用のターゲット１０を真空チャンバ内にセ
ットし、ターゲット１０とホルダ１３との間に数百Ｖの
高周波電圧を印加する。すると、ターゲット１０とホル
ダ１３との間に放電が起こり、磁界と電界が直交する部
分では放電によって電離した電子がマグネトロン運動を
行い、高密度のプラズマを発生する。このプラズマはタ
ーゲット１０の表面をスパッタし、そのターゲット１０
からの微粒子が基板１の表面に被着して例えば膜厚２０
ｎｍ以上の薄膜３が基板１側に形成される。次に、形成
用薄膜２用のターゲット１０を再セットし、高周波電圧
を印加してスパッタにより、薄膜３上に例えば薄膜１１
００ｎ程度の形成用薄膜２を被着する。

最後に、判定用膜４用のターゲット１０を再セットし、
スパッタによって判定用膜４を形成用４Ｍ２上に被着す
れば、第１図の薄膜構造が得られる。

このようにして製造された膜構造の耐剥離性を調べるた
めに、第３図に示されるような薄膜３を省略した比較用
の膜構造をマグネトロンスパッタ法で形成し、それらに
対して熱サイクルテストを行った。前記文献■に記載さ
れているように、耐剥離性に関しては、樹脂基板１の膨
張・収縮に対する形成用薄膜２の追随性がポイントとな
るので、熱サイクルテストとして温度変化の急激なＺ／
ＡＤサイクル・テストを採用した。このＺ／Ａｔ）サイ
クル・テストはＪＩＳ　Ｃ５０２４に規定されており、
２５℃−７５％Ｒ，Ｈ，中で２４時間コンディショニン
グを行った後に、相対湿度範囲が８０〜９０％Ｒ，）Ｌ
　、及び温度範囲が２５〜６５°Ｃ５＋２５〜−１０℃
の条件で１０サイクル（−１０°Ｃは中５サイクルだけ
行う）暴露するテスト方法である。

このＺ／ＡＩ）サククル・テストの結果、薄膜３をもた
ない第３図のものでは、形成用薄膜２の形成材料ＳｉＯ
、５ｉ０２・・・のすべてに若干ないしは顕著なひび割
れ、あるいは剥離による浮き上りが見られた。これに対
して本実施例の第１図のものでは、樹脂基板１の形成材
料ポリカーボネート、エポキシ、形成用薄膜２の形成材
料ＳｉＯ，５ｉ０２・・・、及び薄膜３の形成材料Ａ、
Ｑ　、　Ｔｉ・・・のどの組合せについても剥離やひび
割れが観察されなかった。その理由としては、次のよう
なことが考えられる。

樹脂基板１と形成用薄膜２との熱膨張係数の違いによっ
てその樹脂基板１と形成用薄膜２との間に機械的応力が
生じる。樹脂基板１と形成用薄膜２との付着力が小さく
、かつその形成用薄膜２が硬い場合、樹脂基板１からの
剥離あるいはひび割れを起こす。一般に、ガラス基板や
金属基板に比べ、樹脂基板１に形成した無機質膜の付着
力は小さい。その上、−ｉ的に金属化合物膜または半金
属化合物膜は硬度が高いため、剥離やひび割れを起こし
やすい。樹脂基板１と形成用薄膜２との間に、薄い金属
膜または半金属膜からなる薄膜３を設けた場合、金属ま
たは半金属とそれらの化合物膜とは、一般に大きな付着
力を有する。金属または半金属と樹脂基板１との付着力
は小さいが、その金属膜または半金属膜が薄く、硬度が
低いため、機械的応力が緩和される。これらのことから
、樹脂基板１に対する形成用薄膜２の剥離やひび割れが
起こりにくいと考えられる。

なお、本発明は図示の実施例に限定されず、種々の変形
が可能である。その変形例としては、例えば次のような
ものがある。

（ａ）膜の形成方法としては、マグネトロンスパッタ法
以外の他のスパッタ法や、あるいは真空蒸着等の社々の
方法が使用できる。

（ｂ）樹脂基板１としては、他のポリイミド系、アクリ
ル系、ポリオレフィン系、ポリエステル系等の樹脂基板
にも本発明を適用できる。

（Ｃ）形成用薄膜２を形成する金属化合物膜または半金
属化合物膜としては、上記実施例のものの他に、各種ガ
ーネット膜、各桂フェライト膜、Ｆｅ、ＣｏまたはＮｉ
のフッ化物膜、各種金属間化合物膜、各種金属規則格子
膜等にも本発明を適用できる。

（発明の効果） 以上詳細に説明したように、本発明によれば、樹脂基板
と形成用薄膜との間に薄膜を形成したので、形成用薄膜
のひび割れや剥離を的確に防止でき、それによって樹脂
基板上に金属化合物膜または半金属化合物膜が信頼性よ
く形成できるようになった。従って種々の分野に本発明
を応用できる。

応用分野の一例を挙げれば、例えば光メモリ媒体におい
て次のような適用例がある。

（ｉ）　　希土類−遷移金属アモルファス系光磁気メモ
リ媒体における保護膜の樹脂基板上への形成。

（ｉｉ）　　化合物系、ホイスラー合金系光磁気メモリ
媒体における樹脂基板上への酸化物磁性膜、フッ化物磁
性膜、ＰｔＨｎＳｂ合金膜等の磁性膜の形成。

（ｉｉｉ）　　相変化型光メモリ媒体における樹脂基板
上への金属間化合物記録膜の形成。以上のような（ｉ）
〜（ｉｉｉ）における膜の形成が信頼性良くできるよう
になった。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の実施例を示す薄膜被着後の基板の断面
図、第２図はマグネトロンスパッタ装置の構成図、第３
図は比較用に作った薄膜被着後の基板の断面図である。 １・・・・・・樹脂基板、２・・・・・・形成用薄膜、
３・・・・・・薄膜、４・・・・・・判定用膜、１０・
・・・・・ターゲット、１１・・・・・・マグネット、
１２・・・・・・磁力線、１３・・・・・・ホルダ。 出願人代理人　　柿　　本　　恭　　酸第１図 マグネトロンスパッタ装置 第２図 箔３図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 金属化合物または半金属化合物からなる形成用薄膜を樹
   脂基板上に被着する薄膜の被着方法において、 金属単体または半金属単体からなる薄膜を前記樹脂基板
   上に形成した後、 その薄膜上に前記形成用薄膜を被着することを特徴とす
   る薄膜の被着方法。