JP2000204181A - 樹脂の表面硬化方法及び表面硬化樹脂、並びにその製造装置 - Google Patents

樹脂の表面硬化方法及び表面硬化樹脂、並びにその製造装置

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JP2000204181A
JP2000204181A JP404999A JP404999A JP2000204181A JP 2000204181 A JP2000204181 A JP 2000204181A JP 404999 A JP404999 A JP 404999A JP 404999 A JP404999 A JP 404999A JP 2000204181 A JP2000204181 A JP 2000204181A
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ions
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ion
disk substrate
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Minehiro Sotozaki
峰広 外崎
Yutaka Takei
裕 竹井
Hiroyuki Okita
裕之 沖田
Akiyoshi Chatanihara
昭義 茶谷原
Atsushi Kinomura
淳 木野村
Nobuteru Tsubouchi
信輝 坪内
Yuji Horino
裕治 堀野
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National Institute of Advanced Industrial Science and Technology AIST
Sony Corp
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Agency of Industrial Science and Technology
Sony Corp
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 プラスチック製ディスク基板を低エネルギー
で短時間に表面改質できる、樹脂の表面硬化方法及び表
面硬化樹脂、並びにその製造装置を提供すること。 【解決手段】 プラスチック製ディスク基板１０の表面
に１０17個／ｃｍ2 以上の炭素イオンを２０ＫｅＶ以下
で注入するイオン注入層１１と、この上に積層する高硬
度薄膜１２とを交互又は同時に行って表面を硬化し、更
にバイアス手段を併用して硬化速度を高める。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、例えば光ディスク
基板又は磁気ディスク基板に用いられる樹脂の表面硬化
方法及び表面硬化樹脂、並びにその製造装置に関するも
のである。
【０００２】
【従来の技術】従来、光ディスク基板や磁気ディスク基
板には剛性、平滑化加工等が容易であることから、アル
ミニウム、ガラス等が使用されているが、近年は、安価
で射出形成による凹凸（ピット、グルーブ）の形成が容
易であるため、樹脂製基板の使用も提案されている。
【０００３】しかし、このような樹脂製ディスク基板は
安価に製作が可能な反面、外力によって変形し易いため
樹脂製ディスク基板の表面硬化処理が必要であり、本発
明者もアモルファスポリオレフィン等からなる基板表面
に炭素イオン等をイオン注入し、基板表面の物性を改質
して表面硬化することを既に提案している（特願平１０
−１８９２０８号、平成１０年７月３日出願参照）。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来は
プラスチックの表面の物性を改質するために、単純にイ
オン注入を或るエネルギーレベル（数十ＫｅＶから数Ｍ
ｅＶまで）でイオンを打ち込むことが行われている。
【０００５】上記した先願発明も上記した表面硬化処理
により、樹脂の表面を改質し、割れや塑性変形しない表
面を有するディスク基板を得ることができるものの、イ
オンの注入量も１０17個／ｃｍ2 以上を必要とし、更
に、高いエネルギーで注入する必要があり、表面硬度の
改質の点でも更に改善の余地があることが分かった。
【０００６】そこで本発明の目的は、被処理物を低エネ
ルギー下で短時間に表面改質できる、樹脂の表面硬化方
法及び表面硬化樹脂、並びにその製造装置を提供するこ
とにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】即ち、本発明は、被処理
物である樹脂に対して、イオン注入と前記イオン注入と
は異なる条件下での物理的成膜とを交互に施し、前記樹
脂を表面硬化処理する、樹脂の表面硬化方法（以下、本
発明の硬化方法１と称する。）に係るものである。
【０００８】また、本発明は、被処理物である樹脂に対
して、イオン注入と物理的成膜とを同時に行い、前記樹
脂を表面硬化処理する、樹脂の表面硬化方法（以下、本
発明の硬化方法２と称する。）に係るものである。
【０００９】また、本発明は、被処理物である樹脂に対
して、バイアス電界の作用下でイオン注入を行い、前記
樹脂を表面硬化処理する、樹脂の表面硬化方法（以下、
本発明の硬化方法３と称する。）に係るものである。
【００１０】本発明の硬化方法１、２、３によれば、イ
オン注入と、異なる条件下での物理的成膜とが交互又は
同時に行われ、或いは更にバイアス電界の作用下でイオ
ン注入を行うので、低エネルギーの下で浅いイオン注入
層と物理的成膜とを交互又は同時に樹脂の表面に形成
し、実質的にイオン注入層上に物理的成膜をしたのと同
等に樹脂の表面を界面なく硬化することができる。しか
もバイアス電界を作用させれば、注入イオンを加速して
注入効率を向上させ、硬化速度を高めることができる。
その結果、樹脂の表面を例えばＤＬＣ（ダイヤモンドラ
イクカーボン）構造の多い物質に改質し、これをディス
ク基板に適用すれば、割れ等が発生しない良質の製品を
短時間に製作することができ、生産性を高めることがで
きる。
【００１１】また、本発明は、高硬度イオン注入層と、
高硬度成膜層とが積層されてなる表面硬化樹脂（以下、
本発明の硬化樹脂と称する。）に係るものである。
【００１２】本発明の硬化樹脂によれば、前記した表面
硬化方法に基づく硬化樹脂であるので、前記硬化方法と
同等な効果を奏する良好な表面硬化樹脂を得ることがで
きる。
【００１３】また、本発明は、イオン注入手段と、前記
イオン注入手段とは異なる条件下での物理的成膜手段と
が被処理物である樹脂に対向して配置されている（これ
らの両手段は同一の装置が兼用してもよい。）、表面硬
化樹脂の製造装置（以下、本発明の製造装置１と称す
る。）に係るものである。
【００１４】また、本発明は、被処理物である樹脂に対
して、イオン注入と物理的成膜とを同時に行えるように
構成された、表面硬化樹脂の製造装置（以下、本発明の
製造装置２と称する。）に係るものである。
【００１５】また、本発明は、被処理物である樹脂に対
して、バイアス電界の作用下でイオン注入を行うように
構成された、表面硬化樹脂の製造装置（以下、本発明の
製造装置３と称する。）に係るものである。
【００１６】本発明の製造装置１、２、３によれば、前
記した製造方法に基づく再現性の良い製造装置を提供す
ることができる。
【００１７】
【発明の実施の形態】以下、本発明の好ましい実施の形
態を図面を参照しながら説明する。
【００１８】上記した本発明の硬化方法、硬化樹脂及び
製造装置においては、イオン注入時のイオンエネルギー
を加速減速により可変して、前記イオン注入と前記物理
的成膜とを繰り返して行なうことが望ましい。このイオ
ン注入手段としては、例えば図２に示すようなフリーマ
ン型イオンガンによる炭素イオン注入、又はマイクロ波
型のイオンガン等により炭酸ガスをイオン化して質量分
離磁場により炭素の質量だけを分離して加速したイオン
注入を行う。
【００１９】図２のイオン注入装置においては、イオン
源３１から出たイオンが、質量分離コイル３２、加速減
速レンズ３３及び走査コイル３４を経て、真空チャンバ
ー３０内に配された基板に注入される。基板は、基板回
転パレット３５により回転保持されており、また、真空
チャンバー３０内は、排気装置３６により真空に引かれ
ている。そして、この装置を用いると、イオンのエネル
ギーを変えることにより、イオン注入と物理的成膜とを
同一装置で行うこともでき、後述するバイアス手段を併
用すればイオン注入及び物理的成膜を加速させることも
可能である。
【００２０】また、これ以外にも例えば図３に示すよう
に、ガス導入管１７と内部にＲＦコイル１８を配し、真
空引きが可能な石英管１６上にグリッド１５を配しただ
けで、分離磁場を用いない簡略化された注入方式や、多
価イオン注入も可能なアーク式のイオン注入装置を用い
て注入することができる。これらの装置はいずれもイオ
ンエネルギーは加速電極電圧および減速電極電圧により
可変が可能である。
【００２１】成膜手段としては、図４に示すような、電
子銃、レーザー又はカソーディックアークを備えて動作
ガスを用いない蒸着手段、または動作ガスを使用する場
合としてカウフマン型イオンソースやマグネトロンスパ
ッタソースなどがある。
【００２２】図４に示す装置は、トリガー電源２３から
駆動電圧を供給される放電用カソード２０の外側に、こ
のカソード２０から発生したイオンを効率良くアノード
２１に導くための偏向コイル２２が配され、アノード２
１の先に配されている電磁コイル２４は荷電したイオン
を基板２６に誘導する電磁誘導システムとして機能す
る。基板ホルダー２５及び電源２７は後述するバイアス
手段の機能を有し、そして電源２８は電磁コイル２４に
駆動電圧を与えるための電源であり、コンデンサー３７
を介して低電圧回路を構成している。
【００２３】図５に示す装置は、真空チャンバー３８内
に設けたプラズマ発生装置３９上にターゲットとしての
イオン源４０を配し、この上方に配置した基板２６との
間にアルゴンＡｒを導入してプラズマを発生させ、スパ
ッタリングにより成膜する。
【００２４】このようなイオン注入と物理的成膜は例え
ば図７に示すように、同一のチャンバー５０内にイオン
注入装置４８と物理的成膜装置４９とをサセプタ４１に
支持された基板１に対向して並設することもできる。
【００２５】そして、上記のイオン注入装置及び成膜装
置をそれぞれの用途に応じて使い分け、前記イオン注入
の工程と、このイオン注入により前記樹脂に導電性を付
与した後にバイアス電界下でイオンプレーティング又は
アーク蒸着する工程とを繰り返す。
【００２６】基板のバイアス手段としては、図６に示す
ように処理する基板２６を水冷基台２９に隣接した基板
ホルダー２５にとりつけ、バイアス電源２７から、直流
および交流、或いは直流が重畳された交流、パルス電圧
および直流が重畳されたパルス電圧を印加する。
【００２７】そして、前記イオン注入後に、バイアス電
界下でイオンプレーティング又はアーク蒸着を行うこと
が望ましいが、前記イオン注入後に、高硬度薄膜を形成
してもよく、前記イオン注入後に、このイオン注入時よ
りも低エネルギー下で高硬度薄膜の物理的成膜を行って
もよい。
【００２８】また、前記イオン注入と同時に蒸着を行う
イオンミキシングまたは、前記イオン注入中に、前記樹
脂の周りを絶縁してチャージアップさせることにより自
己バイアスを発生させてもよい。これにより基板にパル
ス電圧を印加した場合と同様な結果が得られ、イオン注
入と成膜とが自ずから繰り返される。
【００２９】この場合、前記バイアス電界を直流バイア
ス、交流バイアス又はパルスバイアスを印加しておくこ
とによって表面硬化層を形成することが望ましい。
【００３０】そして、上記の如くイオン注入装置及び成
膜装置を使い分けて、前記樹脂に１０17個／ｃｍ2 以上
のイオンを２０ＫｅＶ以下で注入することが望ましい。
【００３１】この場合、前記イオン注入としては炭素イ
オンを用いることが好ましいが、これ以外にも例えば、
窒素イオン、チタンイオン、タングステンイオン、モリ
ブデンイオン及びシリコンイオンからなる群より選ばれ
た少なくとも１種を用いることができる。
【００３２】また、前記樹脂としてはアモルファスポリ
オレフィン（以下、ＡＰＯと称する。）が好適である
が、これ以外にも例えばポリカーボネート、ポリメチル
メタクリレート、アクリル系樹脂、ポリエチレンテレフ
タレート及び高密度ポリエチレンからなる群より選ばれ
た少なくとも１種を用いることができる。
【００３３】表面硬化した樹脂は、例えば図８に示す装
置を用いて降伏点強度を測定する。即ち、先端が０．５
μｍ半径の３角錐のダイヤモンド圧子３をディスク１の
表面の硬化層２に当てて、圧電体により微少荷重０．１
ｇをかけて押し込んだ場合の荷重歪みを測定する。
【００３４】これにより、光ディスク基板又は磁気ディ
スク基板等に用いる樹脂の表面硬化に適用することがで
きる。
【００３５】
【実施例】以下、本発明の実施例を詳細に説明する。
【００３６】実施例は上記した本発明の好ましい実施の
形態に従い、上記したイオン注入装置及び成膜装置を用
いて１インチ角のＡＰＯ基板に炭素イオンを注入し、プ
ラスチック製基板の表面改質を行い、それぞれ形態を変
えて以下に述べる７種類の例を実施した。
【００３７】＜実施例１＞図２に示したイオン注入装置
を使用して、背景真空度を１０-7Ｔｏｒｒまで排気した
後イオンソースにより炭酸ガスをプラズマ化し、質量分
離して炭素イオンを加速減速することにより２０ＫｅＶ
のイオン流を作り、イオン電流として１０μＡの連続イ
オンにより図１（ａ）に示すように基板１０の表面に１
０16個／ｃｍ2 の注入を行ってイオン注入層１１を形成
した。これにより基板１０のヤング率が１０ＧＰａにな
った。
【００３８】次に、図４に示したカソーディックイオン
ソースにより図１（ｂ）に示すように成膜を行った。イ
オン注入と同様に背景真空度１０-7Ｔｏｒｒで、アーク
ソースにおいて炭素固体原料に５０Ｖのアークプラズマ
を発生させ、電磁システムによりイオン流を基板２６に
誘導させた。この時、基板２６のバイアスを図６のよう
に行いパルスバイアス源２７により、周波数１０Ｈｚで
ＯＮ、パルス間隔１：１０でマイナス５０Ｖにバイアス
された。高硬度薄膜１２が形成された膜厚は２０ｎｍで
あり割れは発生していない。
【００３９】＜実施例２＞実施例１と同様に図２に示し
たイオン注入装置を使用して、背景真空度を１０-7Ｔｏ
ｒｒまで排気した後イオンソースにより炭酸ガスをプラ
ズマ化し、質量分離して炭素イオンを加速減速すること
によりイオン流を発生させた。
【００４０】注入の当初は、加速電圧２０ＫＶでイオン
電流として１０μＡの連続イオンにより注入し、図１
（ａ）のように基板１０の表面に１０16個／ｃｍ2 の注
入を行った後、次に加速電圧を連続的に減速して１０16
個／ｃｍ2 の注入を行い、最終的に１０17個／ｃｍ2 の
注入を行ってイオン注入層１１を形成し、同じ装置で、
最後に１００Ｖで図１（ｂ）に示すように成膜を行っ
た。
【００４１】＜実施例３＞実施例と同様に図２に示した
イオン注入装置を使用して、背景真空度を１０-7Ｔｏｒ
ｒまで排気した後イオンソースにより炭酸ガスをプラズ
マ化し、質量分離して炭素イオンを加速減速することに
より２０ＫｅＶのイオン流を発生させた。
【００４２】イオン電流として１０μＡの連続イオンに
より図１（ａ）に示すように基板１０の表面に１０16個
／ｃｍ2 の注入を行い、基板１０の導電性が未処理（イ
オン注入前の状態）の１０14オームセンチに比べて１０
4 オームセンチに低下した後、図４に示したカソーディ
ックイオンソースにより炭素固体原料に５０Ｖのアーク
プラズマを発生させて膜厚１ｎｍの成膜を行った。
【００４３】この際、電磁システムにより誘導されたイ
オン流は基板に到達して図１（ｂ）に示すように成膜さ
れ、この操作を２０回繰り返して基板１０を図１（ｃ）
に示すように改質して硬化層１３を形成した。
【００４４】＜実施例４＞実施例１と同様に図２に示し
たイオン注入装置を使用して、背景真空度を１０-7Ｔｏ
ｒｒまで排気した後イオンソースにより炭酸ガスをプラ
ズマ化し、質量分離して炭素イオンを加速減速すること
によりイオン流を発生させた。
【００４５】イオン注入は加速電圧２０ＫＶでイオン電
流として１０μＡの連続イオンにより図１（ｄ）に示す
ように注入し、次に図４に示したカソーディックイオン
ソースによる動作ガスのない成膜を基板１０に向けて行
った。この際、炭素固体原料に５０Ｖのアークプラズマ
を発生させ、電磁システムにより誘導されたイオン流は
基板に到達して図１（ｄ）に示すように高硬度薄膜１２
を形成した。
【００４６】＜実施例５＞実施例１と同様に図２に示し
たイオン注入装置を使用して、背景真空度を１０-7Ｔｏ
ｒｒまで排気した後イオンソースにより炭酸ガスをプラ
ズマ化し、質量分離して炭素イオンを加速減速すること
によりイオン流を発生させた。
【００４７】イオン注入は加速電圧１５ＫＶでイオン電
流として１０μＡの連続イオンで図１（ａ）のように基
板１０の表面にイオン注入層１１を形成し、同じ装置に
より、図６に示したように、注入基板にパルス電圧をマ
イナス１４ＫＶからプラス１４ＫＶまで可変した。更に
パルス比１：１０で周波数１０Ｈｚで印加して注入を行
った。
【００４８】＜実施例６＞実施例１と同様に図２に示し
たイオン注入装置を使用して、背景真空度を１０-7Ｔｏ
ｒｒまで排気した後イオンソースにより炭酸ガスをプラ
ズマ化し、質量分離して炭素イオンを加速減速すること
により１０ＫｅＶから２０ＫｅＶのイオン流を８μＡ発
生させた。
【００４９】そして同じ装置を用いて、イオンビームが
基板ホルダーに対してオーバースキャンしないように設
定し、更に、基板ホルダーからの２次電子を減少させ、
防止する目的で、基板ホルダーに絶縁物として、ガラ
ス、石英、アルミナ、ＢＮなどのセラミックをとりつけ
た。
【００５０】この絶縁基板の上にプラスチック基板をと
りつけると、プラスチックは絶縁物であることから表面
に電荷が発生する。通常まわりから２次電子によりこの
電荷は中和されるものであるが、２次電子を防止したこ
とから基板に正の電荷が発生して注入電荷としての２０
ＫｅＶが減速されることになり、基板にパルス電圧を印
加した場合と同様な効果が得られる。即ち、成膜と注入
が自己的に繰り返される。
【００５１】＜実施例７＞実施例１と同様に図２に示し
たイオン注入装置を使用して、背景真空度を１０-7Ｔｏ
ｒｒまで排気した後イオンソースにより炭酸ガスをプラ
ズマ化し、質量分離して炭素イオンを加速減速すること
により２０ＫｅＶのイオン流を発生させた。
【００５２】この場合、イオン電流として１０μＡの連
続イオンにより図１（ａ）のように、基板１の表面に１
０16個／ｃｍ2 の注入のみを行った。これにより基板の
ヤング率が１０ＧＰａになった。
【００５３】以上の実施例１〜６におけるイオン注入と
高硬度薄膜とによる表面硬化処理、実施例７におけるイ
オン注入のみによる表面硬化処理及びこのような硬化処
理をしない未処理のプラスチックの硬度及びＩＲ（赤外
吸収スペクトル）を比較測定した。但し、測定対象とし
て実施例１〜６は、同様な結果となったことから実施例
１のデータを用いる。
【００５４】図９は、図８に示した測定装置による降伏
点強度を示すグラフである。即ち、実施例１の場合の歪
み曲線４２は圧電体による荷重により０点から変位し、
解放後は変位前の０点に戻る。しかし、実施例７のイオ
ン注入のみの場合の歪み曲線４３は荷重時の変位量も大
きく、解放後は変位前の０点には戻らず幾分変位したま
まになる。また、未処理の場合の歪み曲線４４は更に変
位量が大きく、解放後も変位前の０点には戻らず変位し
たままの状態が更に大きい。図９において上向きの矢印
Ａは加重時、下向きの矢印Ｂは解放時の変位の変化を示
す。
【００５５】従って、図９に示す測定結果から、実施例
１〜６の場合は実施例７に比べより表面が高硬度にな
り、塑性変形し難い表面に改質されていることが証明さ
れる。
【００５６】図１０〜図１２は、同様に３者のＩＲ測定
結果を示すグラフである。
【００５７】図１０に示す如く、未処理のプラスチック
にもＤＬＣ（ダイヤモンドライクカーボン）成分は含ま
れており、波数３０００弱近傍にピークを持つ一重結合
及び波数１０００弱から波数１５００にかけてピークを
持つ二重結合の要素を有している。
【００５８】しかし、図１１に示す如く、イオン注入の
みを施した実施例７の場合には未処理の場合に比べて全
体的にピークが顕著さを増し、特に二重結合部分にその
度合が増加している。
【００５９】しかし、図１２に示す如く、イオン注入と
成膜との両方を施した実施例１の場合には、全体的にピ
ークが更に顕著であり、一重結合及び二重結合共にその
ピークがシャープに現われている。この結果、プラスチ
ック基板の表層近傍がＤＬＣ構造に改質され、図９につ
いて既述した硬度測定結果と総合して炭素の二重結合の
多い、よりＤＬＣ成分が強いことが証明される。
【００６０】図１３は、実施例１についてラマン分光測
定を行ったグラフである。このグラフにおいて曲線４
５、４６は解析値を示しＤＬＣ構造を有する物質に現わ
れる現象であり、波形線４７が測定値である。即ち、１
３５０ｃｍ-1と１５００ｃｍ-1にピークとなるスペクト
ルを示し、ＤＬＣ構造を有していることが証明できる。
【００６１】上述した実施の形態及び実施例は本発明の
技術的思想に基づいて種々変形することができる。
【００６２】例えば、イオン注入の条件及び成膜の条件
は上述した例以外の条件を設定することができる。ま
た、イオン注入装置や成膜装置も例えば図７に示したよ
うに、同じチャンバー内にそれぞれの装置を並設するこ
とを含め、様々に変更可能である。
【００６３】また、実施例は情報を記録するディスク基
板用の樹脂を対象とした表面硬化であるが、ディスク基
板以外にも例えば絶縁物や機械装置等に用いられる樹脂
製部品等の表面硬化にも適用することができる。
【００６４】本実施例によれば、プラスチック製ディス
ク基板に対して、イオン注入と成膜とが異なるエネルギ
ー条件の下で、交互又は同時に或いは更にバイアスによ
り加速させて行われるので、１０17個／ｃｍ2 以上のイ
オンを２０ＫｅＶ以下のエネルギーで注入することがで
き、改めて成膜を行わなくても注入したイオン層上に成
膜したのと同じ効果を有する界面のない硬化層を形成す
ることができる。
【００６５】そして、イオンエネルギーが２０ＫｅＶ以
下と低いため、温度上昇も少なく改質深さも浅いため表
層の改質に効果があり、従来保護膜として用いられてい
るＤＬＣ膜と同等の硬さが得られ、かつ、基板そのもの
の改質であるため、割れや剥がれの生じない表面状態が
得られディスクの表面にヘッドが当たっても、ディスク
がダメージを受けて使用不能となることを防止すること
ができる。
【００６６】また、生産的観点からは、１０17個／ｃｍ
2 のイオン注入の場合、注入時間が１時間単位を要して
いたため実用化が困難であったが、成膜と注入が同時に
進行するため、製作プロセスの時間が短縮され、生産性
を向上させることができる。
【００６７】
【発明の作用効果】上述した如く、本発明は被処理物で
ある樹脂に対して、イオン注入と前記イオン注入とは異
なる条件下での物理的成膜とを交互に施し、又は、イオ
ン注入と物理的成膜とを同時に行い、或いは更に、バイ
アス電界の作用下でイオン注入を行って、前記樹脂を表
面硬化処理するので、樹脂の表面に低エネルギーの下で
浅いイオン注入層と物理的成膜層とを交互又は同時に形
成し、実質的にイオン注入層上に物理的成膜をしたのと
同等に樹脂の表面を界面なく硬化することができる。し
かもバイアス電界を作用させれば、注入イオンを加速し
て注入効率を向上させ、硬化速度を高めることができ
る。その結果、樹脂の表面を例えばＤＬＣ構造の多い物
質に改質し、これをディスク基板に適用すれば、割れ等
が発生しない良質の製品を短時間に製作することがで
き、生産性を高めることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施例によるプラスチック基板の硬化
処理のプロセスを示し、（ａ）はイオン注入、（ｂ）は
成膜、（ｃ）は処理後、（ｄ）は成膜とイオン注入とを
同時処理、の概略図である。
【図２】同、実施例に用いたイオン注入装置の概略図で
ある。
【図３】同、実施例に用いることのできる他のイオン注
入装置の概略図である。
【図４】同、実施例に用いた成膜装置の概略図である。
【図５】同、実施例に用いることのできる他の成膜装置
の概略図である。
【図６】同、実施例に用いたバイアス手段を示す概略図
である。
【図７】同、実施例に用いることのできるイオン注入装
置と成膜装置とを併設した装置の概略図である。
【図８】同、実施例に用いた降伏点強度の測定方法を示
す概略斜視図である。
【図９】同、測定方法による測定結果を示すグラフであ
る。
【図１０】同、実施例において未処理プラスチック基板
の赤外吸収スペクトルを示すグラフである。
【図１１】同、実施例においてイオン注入のみのプラス
チック基板の赤外吸収スペクトルを示すグラフである。
【図１２】同、実施例において処理後のプラスチック基
板の赤外吸収スペクトルを示すグラフである。
【図１３】同、実施例において処理後のプラスチック基
板のラマン分光スペクトルを示すグラフである。
【符号の説明】
１、１０、２６…基板、２、１３…硬化層、３…ダイヤ
モンド圧子、１１…イオン注入層、１２…高硬度薄膜、
１５…グリッド、１６…石英管、１７…ガス導入管、１
８…ＲＦコイル、２０…カソード、２１…アノード、２
２…偏向コイル、２３…トリガー電源、２４…電磁コイ
ル、２５、４７…基板ホルダー、２７…バイアス電源、
２８…電源、２９…水冷基台、３０、３８…真空チャン
バー、３１、４０…イオン源、３２…質量分離コイル、
３３…加速減速レンズ、３４…走査コイル、３５…基板
回転パレット、３６…排気装置、３７…コンデンサー、
３９…プラズマ発生装置、４１…サセプター、４２、４
３、４４…歪み曲線、４５、４６…解析値、４７…測定
値、４８…イオン注入装置、４９…成膜装置、５０…チ
ャンバー、Ａｒ…アルゴン
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 ＦＩ テーマコート゛(参考） Ｂ２９Ｌ 17:00 (72)発明者 竹井 裕 東京都品川区北品川６丁目７番35号 ソニ ー株式会社内 (72)発明者 沖田 裕之 東京都品川区北品川６丁目７番35号 ソニ ー株式会社内 (72)発明者 茶谷原 昭義 大阪府池田市緑丘１丁目８番31号 工業技 術院大阪工業技術研究所内 (72)発明者 木野村 淳 大阪府池田市緑丘１丁目８番31号 工業技 術院大阪工業技術研究所内 (72)発明者 坪内 信輝 大阪府池田市緑丘１丁目８番31号 工業技 術院大阪工業技術研究所内 (72)発明者 堀野 裕治 大阪府池田市緑丘１丁目８番31号 工業技 術院大阪工業技術研究所内 Ｆターム(参考） 4F006 AA12 AA22 AA35 AA36 AB73 BA02 CA02 DA01 4F203 AA05 AA21 AA24 AA28 AH79 DA14 DB01 DW00 5D112 AA02 AA24 BA09 FA01 FA06 FB26 GA23 5D121 AA02 EE01 EE04 GG05

Claims (50)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 被処理物である樹脂に対して、イオン注
    入と前記イオン注入とは異なる条件下での物理的成膜と
    を交互に施し、前記樹脂を表面硬化処理する、樹脂の表
    面硬化方法。
  2. 【請求項２】 イオンエネルギーを可変して、前記イオ
    ン注入と前記物理的成膜とを繰り返して行う、請求項１
    に記載した樹脂の表面硬化方法。
  3. 【請求項３】 前記イオン注入の工程と、このイオン注
    入により前記樹脂に導電性を付与した後にバイアス電界
    下でイオンプレーティング又はアーク蒸着する工程とを
    繰り返す、請求項１に記載した樹脂の表面硬化方法。
  4. 【請求項４】 前記イオン注入後に、バイアス電界下で
    イオンプレーティング又はアーク蒸着を行う、請求項１
    に記載した樹脂の表面硬化方法。
  5. 【請求項５】 前記イオン注入後に、高硬度薄膜を形成
    する、請求項１に記載した樹脂の表面硬化方法。
  6. 【請求項６】 前記イオン注入後に、このイオン注入時
    よりも低エネルギー下で高硬度薄膜の物理的成膜を行
    う、請求項５に記載した樹脂の表面硬化方法。
  7. 【請求項７】 前記樹脂に１０17個／ｃｍ2 以上のイオ
    ンを２０ＫｅＶ以下で注入する、請求項１に記載した樹
    脂の表面硬化方法。
  8. 【請求項８】 前記イオン注入として炭素イオン、窒素
    イオン、チタンイオン、タングステンイオン、モリブデ
    ンイオン及びシリコンイオンからなる群より選ばれた少
    なくとも１種を用いる、請求項１に記載した樹脂の表面
    硬化方法。
  9. 【請求項９】 前記樹脂としてポリカーボネート、ポリ
    メチルメタクリレート、アモルファスポリオレフィン、
    アクリル系樹脂、ポリエチレンテレフタレート及び高密
    度ポリエチレンからなる群より選ばれた少なくとも１種
    を用いる、請求項１に記載した樹脂の表面硬化方法。
  10. 【請求項１０】 光ディスク基板又は磁気ディスク基板
    に適用する、請求項１に記載した樹脂の表面硬化方法。
  11. 【請求項１１】 被処理物である樹脂に対して、イオン
    注入と物理的成膜とを同時に行い、前記樹脂を表面硬化
    処理する、樹脂の表面硬化方法。
  12. 【請求項１２】 前記イオン注入と同時に蒸着を行うイ
    オンミキシングによる、請求項１１に記載した樹脂の表
    面硬化方法。
  13. 【請求項１３】 前記イオン注入中に、前記樹脂の周り
    を絶縁してチャージアップさせることにより自己バイア
    スを発生させる、請求項１１に記載した樹脂の表面硬化
    方法。
  14. 【請求項１４】 前記樹脂に１０17個／ｃｍ2 以上のイ
    オンを２０ＫｅＶ以下で注入する、請求項１１に記載し
    た樹脂の表面硬化方法。
  15. 【請求項１５】 前記イオン注入として炭素イオン、窒
    素イオン、チタンイオン、タングステンイオン、モリブ
    デンイオン及びシリコンイオンからなる群より選ばれた
    少なくとも１種を用いる、請求項１１に記載した樹脂の
    表面硬化方法。
  16. 【請求項１６】 前記樹脂としてポリカーボネート、ポ
    リメチルメタクリレート、アモルファスポリオレフィ
    ン、アクリル系樹脂、ポリエチレンテレフタレート及び
    高密度ポリエチレンからなる群より選ばれた少なくとも
    １種を用いる、請求項１１に記載した樹脂の表面硬化方
    法。
  17. 【請求項１７】 光ディスク基板又は磁気ディスク基板
    に適用する、請求項１１に記載した樹脂の表面硬化方
    法。
  18. 【請求項１８】 被処理物である樹脂に対して、バイア
    ス電界の作用下でイオン注入を行い、前記樹脂を表面硬
    化処理する、樹脂の表面硬化方法。
  19. 【請求項１９】 前記バイアス電界を直流バイアス、交
    流バイアス又はパルスバイアスによって形成する、請求
    項１８に記載した樹脂の表面硬化方法。
  20. 【請求項２０】 前記樹脂に１０17個／ｃｍ2 以上のイ
    オンを２０ＫｅＶ以下で注入する、請求項１８に記載し
    た樹脂の表面硬化方法。
  21. 【請求項２１】 前記イオン注入として炭素イオン、窒
    素イオン、チタンイオン、タングステンイオン、モリブ
    デンイオン及びシリコンイオンからなる群より選ばれた
    少なくとも１種を用いる、請求項１８に記載した樹脂の
    表面硬化方法。
  22. 【請求項２２】 前記樹脂としてポリカーボネート、ポ
    リメチルメタクリレート、アモルファスポリオレフィ
    ン、アクリル系樹脂、ポリエチレンテレフタレート及び
    高密度ポリエチレンからなる群より選ばれた少なくとも
    １種を用いる、請求項１８に記載した樹脂の表面硬化方
    法。
  23. 【請求項２３】 光ディスク基板又は磁気ディスク基板
    に適用する、請求項１８に記載した樹脂の表面硬化方
    法。
  24. 【請求項２４】 高硬度イオン注入層と、高硬度成膜層
    とが積層されてなる表面硬化樹脂。
  25. 【請求項２５】 前記イオン注入層が１０17個／ｃｍ2
    以上のドーズ量を有している、請求項２４に記載した表
    面硬化樹脂。
  26. 【請求項２６】 前記イオン注入層の注入イオンが炭素
    イオン、窒素イオン、チタンイオン、タングステンイオ
    ン、モリブデンイオン及びシリコンイオンからなる群よ
    り選ばれた少なくとも１種からなっている、請求項２４
    に記載した表面硬化樹脂。
  27. 【請求項２７】 樹脂がポリカーボネート、ポリメチル
    メタクリレート、アモルファスポリオレフィン、アクリ
    ル系樹脂、ポリエチレンテレフタレート及び高密度ポリ
    エチレンからなる群より選ばれた少なくとも１種からな
    っている、請求項２４に記載した表面硬化樹脂。
  28. 【請求項２８】 光ディスク基板又は磁気ディスク基板
    に適用される、請求項２４に記載した表面硬化樹脂。
  29. 【請求項２９】 イオン注入手段と、前記イオン注入手
    段とは異なる条件下での物理的成膜手段とが被処理物で
    ある樹脂に対向して配置されている、表面硬化樹脂の製
    造装置。
  30. 【請求項３０】 イオンエネルギーを可変して、前記イ
    オン注入手段と前記物理的成膜手段が繰り返して作動さ
    れる、請求項２９に記載した表面硬化樹脂の製造装置。
  31. 【請求項３１】 前記物理的成膜手段がバイアス電界下
    でイオンプレーティング又はアーク蒸着を行うように構
    成された、請求項２９に記載した表面硬化樹脂の製造装
    置。
  32. 【請求項３２】 前記物理的成膜手段が高硬度薄膜を成
    膜するように作動される、請求項２９に記載した表面硬
    化樹脂の製造装置。
  33. 【請求項３３】 前記物理的成膜手段が前記イオン注入
    手段よりも低エネルギー下で高硬度薄膜を成膜するよう
    に作動される、請求項３２に記載した表面硬化樹脂の製
    造装置。
  34. 【請求項３４】 前記樹脂に１０17個／ｃｍ2 以上のイ
    オンが２０ＫｅＶ以下で注入される、請求項２９に記載
    した表面硬化樹脂の製造装置。
  35. 【請求項３５】 前記イオン注入として炭素イオン、窒
    素イオン、チタンイオン、タングステンイオン、モリブ
    デンイオン及びシリコンイオンからなる群より選ばれた
    少なくとも１種が用いられる、請求項２９に記載した表
    面硬化樹脂の製造装置。
  36. 【請求項３６】 前記樹脂としてポリカーボネート、ポ
    リメチルメタクリレート、アモルファスポリオレフィ
    ン、アクリル系樹脂、ポリエチレンテレフタレート及び
    高密度ポリエチレンからなる群より選ばれた少なくとも
    １種が用いられる、請求項２９に記載した表面硬化樹脂
    の製造装置。
  37. 【請求項３７】 光ディスク基板又は磁気ディスク基板
    の製造に適用される、請求項２９に記載した表面硬化樹
    脂の製造装置。
  38. 【請求項３８】 被処理物である樹脂に対して、イオン
    注入と物理的成膜とを同時に行えるように構成された、
    表面硬化樹脂の製造装置。
  39. 【請求項３９】 前記イオン注入と同時に蒸着を行うイ
    オンミキシング装置である、請求項３８に記載した表面
    硬化樹脂の製造装置。
  40. 【請求項４０】 前記イオン注入中に、前記樹脂の周り
    を絶縁してチャージアップさせることにより自己バイア
    スを発生させる手段が設けられている、請求項３８に記
    載した表面硬化樹脂の製造装置。
  41. 【請求項４１】 前記樹脂に１０17個／ｃｍ2 以上のイ
    オンが２０ＫｅＶ以下で注入される、請求項３８に記載
    した表面硬化樹脂の製造装置。
  42. 【請求項４２】 前記イオン注入として炭素イオン、窒
    素イオン、チタンイオン、タングステンイオン、モリブ
    デンイオン及びシリコンイオンからなる群より選ばれた
    少なくとも１種が用いられる、請求項３８に記載した表
    面硬化樹脂の製造装置。
  43. 【請求項４３】 前記樹脂としてポリカーボネート、ポ
    リメチルメタクリレート、アモルファスポリオレフィ
    ン、アクリル系樹脂、ポリエチレンテレフタレート及び
    高密度ポリエチレンからなる群より選ばれた少なくとも
    １種が用いられる、請求項３８に記載した表面硬化樹脂
    の製造装置。
  44. 【請求項４４】 光ディスク基板又は磁気ディスク基板
    の製造に適用される、請求項３８に記載した表面硬化樹
    脂の製造装置。
  45. 【請求項４５】 被処理物である樹脂に対して、バイア
    ス電界の作用下でイオン注入を行うように構成された、
    表面硬化樹脂の製造装置。
  46. 【請求項４６】 前記バイアス電界が直流バイアス、交
    流バイアス又はパルスバイアスによって形成される、請
    求項４５に記載した表面硬化樹脂の製造装置。
  47. 【請求項４７】 前記樹脂に１０17個／ｃｍ2 以上のイ
    オンが２０ＫｅＶ以下で注入される、請求項４５に記載
    した表面硬化樹脂の製造装置。
  48. 【請求項４８】 前記イオン注入として炭素イオン、窒
    素イオン、チタンイオン、タングステンイオン、モリブ
    デンイオン及びシリコンイオンからなる群より選ばれた
    少なくとも１種が用いられる、請求項４５に記載した表
    面硬化樹脂の製造装置。
  49. 【請求項４９】 前記樹脂としてポリカーボネート、ポ
    リメチルメタクリレート、アモルファスポリオレフィ
    ン、アクリル系樹脂、ポリエチレンテレフタレート及び
    高密度ポリエチレンからなる群より選ばれた少なくとも
    １種が用いられる、請求項４５に記載した表面硬化樹脂
    の製造装置。
  50. 【請求項５０】 光ディスク基板又は磁気ディスク基板
    の製造に適用される、請求項４５に記載した表面硬化樹
    脂の製造装置。
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US09/346,078 US6555182B1 (en) 1998-07-03 1999-07-01 Surface hardened resins for disk substrates, methods of manufacture thereof and production devices for the manufacture thereof
EP99305292A EP0969118A3 (en) 1998-07-03 1999-07-02 Surface hardening of resins
CNB991116577A CN1197900C (zh) 1998-07-03 1999-07-02 树脂表面硬化方法、表面硬化树脂及生产设备和树脂基片

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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2011514668A (ja) * 2008-02-11 2011-05-06 ヴァリアン セミコンダクター イクイップメント アソシエイツ インコーポレイテッド 希釈ガスを用いるエタン注入

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