JP2000160331A - 酸化物膜、その形成方法、スパッタリングタ―ゲットおよび積層体 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】中間の屈折率（ｎ＝１．６〜１．９）を有する
酸化物膜と、該酸化物膜を直流（ＤＣ）スパッタリング
法で形成する場合に用いるスパッタリングターゲット、
および該スパッタリングターゲットを用いて前記酸化物
膜を形成する方法の提供。 【解決手段】Ｎｂの酸化物とＳｉの酸化物とを含み、屈
折率が１．６〜１．９である酸化物膜とその形成方法お
よびスパッタリングターゲット。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、酸化物膜、その形
成方法、スパッタリングターゲットおよび積層体に関す
る。特に、中間屈折率（屈折率が１．６〜１．９）を有
する酸化物膜、そのような酸化物膜を直流（ＤＣ）スパ
ッタリング法で形成する場合に用いるスパッタリングタ
ーゲット、該スパッタリングターゲットを用いてそのよ
うな酸化物膜を形成する方法、およびそのような酸化物
膜を用いた積層体に関する。

【０００２】

【従来の技術】酸化物膜の光学的な応用としては、単層
の熱線反射膜や反射防止膜などがある。さらに、特定の
波長の光が選択的に反射または透過するように設計した
多層の反射防止膜、反射増加膜、干渉膜、偏光膜など多
分野にわたっている。また、多層膜の一部に、導電性や
熱線反射性などの各種機能を有する金属膜等を形成し、
帯電防止性、熱線反射性、電磁波遮蔽性などの各種機能
をもたせた多層膜も提案されている。

【０００３】多層膜の分光特性は、各層の屈折率と膜厚
とをパラメータとして光学的設計を行い決定される。一
般的に、高屈折率膜と低屈折率膜とを組み合わせて用い
るが、さらに、その中間の屈折率を有する膜（中間屈折
率膜）を用いることにより、より優れた光学特性を実現
できる。

【０００４】高屈折率膜（ｎ＞１．９）としては、Ｔｉ
Ｏ₂（ｎ＝２．４）、ＣｅＯ₂（ｎ＝２．３）、ＺｒＯ₂
（ｎ＝２．２）、Ｎｂ₂Ｏ₅（ｎ＝２．１）、Ｔａ₂Ｏ
₅（ｎ＝２．１）、ＷＯ₃（ｎ＝２．０）などが知られて
いる。低屈折率膜（ｎ＜１．６）としては、ＳｉＯ
₂（ｎ＝１．４６）、ＭｇＦ₂（ｎ＝１．３８）などが知
られている。中間屈折率膜（ｎ＝１．６〜１．９）とし
ては、Ａｌ₂Ｏ₃（ｎ＝１．７）、ＭｇＯ（ｎ＝１．７）
などが知られている。

【０００５】これら各種の膜は、真空蒸着法や塗布法等
により成膜できる。しかし、真空蒸着法や塗布法は、大
面積の基板上への均一な成膜は困難であり、大面積基板
（例えば、建築用ガラス、自動車用ガラス、ＣＲＴ、ま
たはフラットディスプレイ等）への成膜が必要な場合に
はスパッタリング法が用いられることが多い。特に直流
（ＤＣ）放電を利用したＤＣスパッタリング法が大面積
の成膜には最適である。

【０００６】一方、中間屈折率膜をＤＣスパッタリング
法で成膜する場合、導電性を有する金属質ターゲットを
酸素を含む雰囲気でスパッタリング（いわゆる反応性ス
パッタリング）するのが現状である。しかし、反応性ス
パッタリング法による成膜速度は、きわめて遅く、生産
性が悪く、コストが高くつく、ということが製造上の大
きな問題となっていた。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】本発明は、高速で成膜
でき、中間屈折率（ｎ＝１．６〜１．９）を有する酸化
物膜、そのような酸化物膜をＤＣスパッタリング法で形
成する場合に用いるスパッタリングターゲット、該スパ
ッタリングターゲットを用いてそのような酸化物膜を形
成する方法、およびそのような酸化物膜を用いた積層体
の提供を目的とする。

【０００８】

【課題を解決するための手段】本発明は、Ｎｂの酸化物
とＳｉの酸化物とを含み、屈折率が１．６〜１．９であ
ることを特徴とする酸化物膜を提供する。本発明の酸化
物膜（以下、単にＮＳＯ膜という）は、透明酸化物膜で
あることが好ましい。

【０００９】ＮＳＯ膜におけるＮｂ₂Ｏ₅換算のＮｂの酸
化物の量は、Ｎｂ₂Ｏ₅換算のＮｂの酸化物とＳｉＯ₂換
算のＳｉの酸化物との総量に対して、４０〜８０重量％
であることが好ましい。４０重量％未満では、ＮＳＯ膜
の屈折率が１．６より小さくなる傾向にある。一方、８
０重量％超では、ＮＳＯ膜の屈折率が１．９より大きく
なる傾向にある。

【００１０】本発明は、また、Ｎｂの酸化物とＳｉの酸
化物とを含み、化学量論的組成より酸素が不足している
ことを特徴とするスパッタリングターゲット（以下、単
にＮＳＯターゲットという）を提供する。

【００１１】本発明は、また、ＮＳＯターゲットを用
い、ＤＣスパッタリング法により酸化物膜を形成する方
法を提供する。ＮＳＯターゲットが化学量論的組成であ
る場合、ＮＳＯターゲットは電気的に絶縁性となり、Ｄ
Ｃスパッタリング法が適用できなくなる。化学量論的組
成より酸素が不足しているため、ＮＳＯターゲットは導
電性を有しており、ＤＣスパッタリング法を用いて成膜
でき、大面積にわたり均一で透明な中間屈折率膜を高速
で成膜できる。

【００１２】ＮＳＯターゲットは主として、化学量論的
組成より酸素が不足しているＮｂの酸化物と化学量論的
組成のＳｉの酸化物（すなわちＳｉＯ₂）とから構成さ
れている。ＮＳＯターゲットにおけるＮｂ₂Ｏ₅換算のＮ
ｂの酸化物の量は、Ｎｂの酸化物とＳｉＯ₂換算のＳｉ
の酸化物との総量に対して、４０〜８０重量％あること
が好ましい。４０重量％未満では、得られる膜の屈折率
が１．６より小さくなる傾向にあり、また、ＮＳＯター
ゲットの導電性が低くなり、ＤＣスパッタリング法が困
難になる。一方、８０重量％超では、得られる膜の屈折
率が１．９より大きくなる傾向にある。

【００１３】ＮＳＯターゲットは、Ｂの酸化物、Ａｌの
酸化物およびＰｂの酸化物からなる群から選ばれる１種
以上の酸化物をさらに含有することが好ましい。Ｂの酸
化物、Ａｌの酸化物およびＰｂの酸化物からなる群から
選ばれる１種以上の酸化物の含有割合は、それぞれＢ₂
Ｏ₃、Ａｌ₂Ｏ₃およびＰｂＯと換算したときに、Ｎｂ₂Ｏ
₅換算のＮｂの酸化物、ＳｉＯ₂換算のＳｉの酸化物、Ｂ
₂Ｏ₃、Ａｌ₂Ｏ₃およびＰｂＯの総量に対して、Ｂ₂Ｏ₃、
Ａｌ₂Ｏ₃およびＰｂＯの総量が０．０５〜４０重量％で
あることが好ましい。Ｂ、ＡｌおよびＰｂの酸化物の含
有割合の定義は以下も同様とする。

【００１４】０．０５重量％未満または４０重量％超で
は、ＮＳＯターゲットの密度が低くなる。スパッタリン
グ時の放電が安定な高密度のＮＳＯターゲットを得るに
は、Ｂ₂Ｏ₃、Ａｌ₂Ｏ₃およびＰｂＯが０．０５〜４０重
量％であることが好ましい。特に、０．１〜１０重量％
であることが好ましい。

【００１５】ＮＳＯ膜は、その組成に起因し、ＤＣスパ
ッタリング法で成膜されるのに適している。すなわち、
ＤＣスパッタリング法で安定して成膜され、結果として
欠点が少ない膜となる。ＮＳＯ膜には、Ｂの酸化物、Ａ
ｌの酸化物およびＰｂの酸化物からなる群から選ばれる
１種以上の酸化物が含有されてもよい。

【００１６】Ｂの酸化物、Ａｌの酸化物およびＰｂの酸
化物からなる群から選ばれる１種以上の酸化物の含有割
合は、それぞれＢ₂Ｏ₃、Ａｌ₂Ｏ₃およびＰｂＯと換算し
たときに、Ｎｂ₂Ｏ₅換算のＮｂの酸化物、ＳｉＯ₂換算
のＳｉの酸化物、Ｂ₂Ｏ₃、Ａｌ₂Ｏ₃およびＰｂＯの総量
に対して、Ｂ₂Ｏ₃、Ａｌ₂Ｏ₃およびＰｂＯの総量が０．
０５〜４０重量％であることが好ましい。特に、０．１
〜１０重量％であることが好ましい。

【００１７】ＮＳＯ膜を用いた具体的な多層膜構成とし
ては、ガラス基板／ＮＳＯ膜／ＴｉＯ₂膜／ＳｉＯ₂膜の
３層構成が挙げられる。膜面側からの入射光の波長λの
とき、それぞれの光学膜厚をガラス基板側から、λ／
４、λ／２、λ／４とすることで、低反射ガラスを作製
できる。すなわち、可視光を代表する５５０ｎｍを入射
光の波長として、前記３層構成のそれぞれの光学膜厚を
ガラス基板側から、１４０ｎｍ、２８０ｎｍ、１４０ｎ
ｍとすることにより、可視光で低反射のガラスを作製で
きる。

【００１８】また、ガラス基板／ＮＳＯ膜／ＩＴＯ（Ｓ
ｎを含むＩｎ₂Ｏ₃）膜／ＴｉＯ₂膜／ＳｉＯ₂膜のよう
に、ＩＴＯ膜のような透明導電膜を挿入することによ
り、帯電防止機能や電磁遮蔽機能を付与した低反射ガラ
スを作製できる。例えば、光学膜厚をガラス基板側から
それぞれ１３０ｎｍ、２０ｎｍ、２７０ｎｍ、１４０ｎ
ｍとすることにより、帯電防止機能を付与した可視光で
低反射のガラスを作製できる。この低反射ガラスはＣＲ
Ｔ用パネルに好適である。

【００１９】ＮＳＯターゲットを用いて、例えば、アル
ゴンと酸素の混合雰囲気中で１×１０^-3〜１×１０^-2Ｔ
ｏｒｒ程度の真空中でスパッタリングすると透明なＮＳ
Ｏ膜を高速で成膜できる。

【００２０】ところで、従来のように金属ターゲットを
用い、酸素をスパッタリングガス中に導入して、反応性
スパッタリング法により酸化物膜を成膜する場合、スパ
ッタリングガス中の酸素分圧の高低によって、成膜され
る膜の性質と成膜速度が異なることが知られている。す
なわち、酸素分圧が低い場合は、成膜速度は大きいが酸
素欠陥を有し、光吸収性の酸化物膜となり、一方、酸素
分圧が高い場合は、充分に酸化された透明な酸化物膜が
得られるが成膜速度は小さい。

【００２１】したがって、透明な酸化物膜を得る観点と
成膜速度の観点とからある領域の酸素分圧で成膜するこ
とになるが、透明な膜を得るには、酸素分圧を高く、ま
た、成膜速度を速くするには、酸素分圧を低くする方が
良く、両方を両立させるには狭い最適領域で成膜しなけ
ればならない。しかも、この狭い領域は、成膜時の装置
環境等に影響され、成膜の途中で膜が光吸収膜になるな
ど、不安定に遷移する領域（以下、不安定な遷移領域と
いう）であり、安定に成膜を行うのは困難である。

【００２２】本発明のＮＳＯターゲットを用いた場合
は、酸素分圧が変化しても、不安定な遷移領域は存在せ
ず、安定して成膜でき、成膜速度の制御もきわめて容易
となる。酸素の代わりに、ＣＯ₂やＮＯ_xなどの酸化性ガ
スを用いても同様である。

【００２３】ＮＳＯターゲットの室温での比抵抗は、ス
パッタリング中の放電を安定に行うため、１０Ωｃｍ以
下であることが好ましい。比抵抗が１０Ωｃｍ超では、
放電が安定しにくい。

【００２４】ＮＳＯターゲットは、例えば次のようにし
て作製できる。Ｂ₂Ｏ₃粉末、Ａｌ₂Ｏ₃粉末およびＰｂＯ
粉末からなる群から選ばれる１種以上の粉末を、Ｎｂ₂
Ｏ₅粉末とＳｉＯ₂粉末に加えたものを原料粉末として用
い、原料粉末を予備混合した後、ホットプレス（高温高
圧プレス）して焼結することにより、ＮＳＯターゲット
が形成される。適量のＢ₂Ｏ₃、Ａｌ₂Ｏ₃またはＰｂＯ
は、ＮＳＯターゲットの焼結の際の焼結助剤として働
く。

【００２５】また、焼結助剤として、Ｂ₂Ｏ₃、Ａｌ₂Ｏ₃
およびＰｂＯからなる群から選ばれる１種以上を成分と
して含むガラス粉末や複合酸化物（具体例としては、Ｓ
ｉＯ ₂−ＰｂＯ系のガラス粉末やＳｉＯ₂−Ａｌ₂Ｏ₃系の
複合酸化物（例えば粘土鉱物）など）を用いることもで
きる。

【００２６】ガラス粉末や複合酸化物（例えば粘土鉱
物）を用いた方が、得られるＮＳＯターゲットの組成が
より均一でかつ高密度となる。また、後述する溶射法で
ＮＳＯターゲットを作製する場合も、ガラス粉末や複合
酸化物を用いた方が、仮焼において焼結が進み、強く結
合した顆粒が得やすく、溶射に適した流動性の良い顆粒
が得やすい。

【００２７】また、ＮＳＯターゲットは、例えば次のよ
うにして作製できる。Ｎｂ₂Ｏ₅粉末とＳｉＯ₂粉末と粘
土鉱物（主成分：Ａｌ₂Ｏ₃およびＳｉＯ₂、不純物：Ｔ
ｉＯ₂、Ｆｅ₂Ｏ₃、Ｋ₂Ｏ、ＣａＯ、ＭｇＯなど）粉末と
を原料粉末として用い、予備混合した後、ホットプレス
（高温高圧プレス）して焼結することにより、ＮＳＯタ
ーゲットが形成される。適量の粘土鉱物は、ＮＳＯター
ゲットの焼結の際の焼結助剤として働く。原料粉末の一
次粒径は０．０１〜４０μｍであることが好ましい。

【００２８】また、ＮＳＯターゲットは、例えば次のよ
うにして作製できる。Ｎｂ₂Ｏ₅粉末とＳｉＯ₂粉末と低
融点ガラス（例えばＰｂＯ−ＳｉＯ₂系ガラスフリッ
ト）粉末とを原料粉末として用い、予備混合した後、ホ
ットプレス（高温高圧プレス）して焼結することによ
り、ＮＳＯターゲットが形成される。適量の低融点ガラ
スは、ターゲットの焼結の際の焼結助剤として働く。原
料粉末の一次粒径は０．０１〜４０μｍであることが好
ましい。

【００２９】いずれの焼結法によるＮＳＯターゲット作
製法においても、原料粉末の一次粒径は０．０１〜４０
μｍであることが好ましい。なお、いずれのＮＳＯター
ゲット作製法においても、ホットプレスの雰囲気は非酸
化雰囲気とすることが重要である。特に、ＮＳＯターゲ
ット中の酸素含有量の調整が容易なことから、アルゴン
雰囲気や窒素雰囲気とすることが好ましい。また、水素
を添加することもできる。また、ホットプレスの条件
は、特に限定されず、温度は８００〜１４００℃である
ことが好ましく、圧力は５０〜３００ｋｇｆ／ｃｍ²で
あることが好ましい。

【００３０】ＮＳＯターゲットは、溶射法によっても作
製できる。溶射法の方が、生産性が良いため、低コスト
でターゲットを作製できる。溶射法でのターゲットは、
例えば、次のように作製できる。前述のホットプレスに
用いた原料粉末と同様の原料粉末を用意し、同様の組成
で混合して、造粒、分級し１〜３００μｍの粉末を得
る。その後、空気中または非酸化雰囲気中で１１００〜
１５００℃で粉末を仮焼する。

【００３１】その後、粉砕または造粒して、溶射に適し
た流動性の良い、１０〜１００μｍの粉末を得て、溶射
原料とする。溶射法としては、ガスや水などのプラズマ
を用いた溶射法を用いる。なお、溶射原料は、電融など
で溶融し固化したものを粉砕することにより得ることも
できる。

【００３２】溶射の際には、密着力を上げるため、バッ
キングプレートなどの基体の溶射される面を前処理（例
えば、ブラスト研磨、または、ニッケルをベースとした
下地層の溶射）することが好ましい。その後、溶射原料
を溶射してターゲットを作製できる。

【００３３】

【作用】金属ターゲットを用いて金属酸化物膜の成膜を
行う場合、不安定な遷移領域が存在する。ちなみに、酸
素分圧と成膜速度、または酸素分圧とスパッタリング電
圧の関係をみると、１）吸収膜から化学量論的組成の透
明膜へ変化する前後、または、２）透明膜から吸収膜へ
変化する前後、において酸素ガス分圧の変化に対する成
膜速度やスパッタリング電圧が、急激で不連続なヒステ
リシス様に変化する。したがって、安定に透明膜を得る
ためには、金属原子に対してかなり過剰な酸素ガスを導
入する必要がある。

【００３４】一方、ＮＳＯターゲットは、酸化物で構成
されており、かつ、化学量論的組成より少しだけ酸素不
足になっている。したがって、透明酸化物膜の成膜を行
う場合では、化学量論的組成より少しだけ不足している
酸素を補えばよい。しかも、ＮＳＯターゲットを用いた
場合は、不安定な遷移領域がないため、供給する酸素ガ
ス量を必要最低限、またはそれに近い量まで少なくでき
る。

【００３５】このため成膜速度の低下の要因と考えられ
る過剰な酸素原子のターゲット表面上への付着を少なく
できるので、成膜速度が速くなると考えられる。Ｎｂの
酸化物は高屈折率を示し、Ｓｉの酸化物は低屈折率を示
す。本発明において、Ｎｂの酸化物とＳｉの酸化物との
組成比を変えることにより、所望の中間屈折率（１．６
〜１．９）を有する酸化物膜を得ることができる。

【００３６】

【実施例】［例１］市販のＮｂ₂Ｏ₅粉末（一次粒径は約
１μｍ）を５７重量％、ＳｉＯ₂粉末（一次粒径は約１
μｍ）を３８重量％およびＢ₂Ｏ₃粉末（一次粒径は約１
μｍ）を５重量％の割合で、蒸留水を分散剤としてボー
ルミルで混合し、乾燥した後、カーボン製のホットプレ
ス用型に充填し、アルゴン雰囲気中で、９００℃にて、
１時間保持し、ホットプレスを行った。このときのホッ
トプレス圧力は１００ｋｇｆ／ｃｍ²とした。得られた
焼結体の密度は３．３ｇ／ｃｃ（相対密度約９６％）で
あった。比抵抗は５０ｍΩ・ｃｍであった。

【００３７】得られた焼結体の一部をメノウ乳鉢で粉砕
し、空気中で１１００℃に加熱し、その重量増加を測定
した。この空気中での加熱後には粉末が完全に酸化し化
学量論組成になっているとして、その重量増加分から、
ホットプレス後の焼結体の酸素量を求めた。その結果、
酸素量は、化学量論量を１とすると、０．９９であった
（以下の例の酸素量も同様の測定により求めたもので、
化学量論量を１としたときの値である）。一方、得られ
た焼結体を直径６インチ、厚さ５ｍｍの寸法に機械加工
し、ターゲットを作製した。ターゲットは銅製のバッキ
ングプレートにメタルボンドで接着して用いた。

【００３８】つぎに、このターゲットをマグネトロンＤ
Ｃスパッタリング装置に取り付けて、成膜を行った。こ
のときの条件は投入電力をＤＣ５００Ｗ、背圧を１×１
０^-5Ｔｏｒｒ、スパッタリング圧力を２×１０^-3Ｔｏｒ
ｒとして行った。スパッタリングガスには、アルゴンと
酸素とが混合されたガスを用いた。スパッタリングガス
の酸素ガスの割合は１体積％とした。

【００３９】基板にはソーダライムガラスを用いた。ま
た、基板に対しては意図的な加熱は行わなかった。得ら
れる酸化物膜の膜厚が約１００ｎｍとなるように行っ
た。スパッタリング中の放電はきわめて安定しておりＤ
Ｃスパッタリング法でも安定して成膜ができた。

【００４０】成膜後、膜厚を触針式の膜厚測定装置を用
いて測定した。さらに、エリプソメータで酸化物膜の屈
折率を測定した。このとき、用いた光の波長は６３３ｎ
ｍである。成膜時の成膜速度は、８５ｎｍ（幾何的膜
厚）／ｍｉｎであった。酸化物膜の屈折率は１．７５で
あった。得られた酸化物膜は可視光領域において光学的
吸収がほとんどない、すなわち、消衰係数がほぼ０の酸
化物膜であった。このことから、得られた酸化物膜は化
学量論的組成（酸素の不足がない）の酸化物膜であると
判断された（以下の例における酸化物膜についても同様
に評価した）。酸化物膜の組成は、Ｎｂ₂Ｏ₅が５７重量
％、ＳｉＯ₂が３８重量％、Ｂ₂Ｏ₃が５重量％であり、
タ−ゲットの組成とほぼ一致していた。

【００４１】［例２］市販のＮｂ₂Ｏ₅粉末（一次粒径は
約１μｍ）を６０重量％およびＳｉＯ₂粉末（一次粒径
は約１μｍ）を４０重量％の割合で、蒸留水を分散剤と
してボールミルで混合し、得られたスラリーをスプレイ
ドライヤを用いて造粒し、二次粒子の粒径が２０〜１０
０μｍの酸化物混合粉末を得た。

【００４２】ターゲットホルダーとして、直径６インチ
の銅製のバッキングプレートを用いた。前記酸化物混合
粉末が溶射されるべきバッキングプレート表面部分をＡ
ｌ₂Ｏ₃砥粒を用いて、サンドブラストにより荒らし粗面
の状態にした。

【００４３】次にＮｉ−Ａｌ（重量比８：２）の合金粉
末を還元雰囲気下でプラズマ溶射（メトコ溶射機を使
用）し、膜厚５０μｍのＮｉ−Ａｌ（重量比８：２）か
らなるアンダーコートを形成した後、前記酸化物混合粉
末をアンダーコートの上にプラズマ溶射し、ターゲット
を作製した。

【００４４】得られたターゲットを用いて、例１と同様
にスパッタリングした。得られた酸化物膜は、透明であ
り、屈折率は１．７５であった。成膜時の成膜速度は、
９５ｎｍ（幾何的膜厚）／ｍｉｎであった。得られた酸
化物膜は化学量論的組成の酸化物膜であり、その組成
は、Ｎｂ₂Ｏ₅が６０重量％、ＳｉＯ₂が４０重量％であ
り、タ−ゲットの組成と一致していた。また、酸化物混
合粉末を溶射して形成した膜の密度は３．３ｇ／ｃｃ
（相対密度約９６％）であった。比抵抗は５０ｍΩ・ｃ
ｍであった。

【００４５】［例３］市販のＮｂ₂Ｏ₅粉末（一次粒径は
約１μｍ）を５６重量％、ＳｉＯ₂粉末（一次粒径は約
１μｍ）を２２重量％および粘土粉末（ＳｉＯ₂が６６
重量％、Ａｌ₂Ｏ₃が２９重量％、Ｆｅ₂Ｏ₃とＴｉＯ₂と
Ｋ₂ＯとＣａＯとＭｇＯとの総和が５重量％、である組
成のもの）を２２重量％の割合で、蒸留水を分散剤とし
てボールミルで混合し、乾燥した後、カーボン製のホッ
トプレス用型に充填し、アルゴン雰囲気中で、１３００
℃にて、１時間保持し、ホットプレスを行った。このと
きのホットプレス圧力は６０ｋｇｆ／ｃｍ²とした。得
られた焼結体の密度は３．３ｇ／ｃｃ（相対密度約９６
％）であった。比抵抗は４００ｍΩ・ｃｍであった。酸
素量は０．９９であった。次いで、例１と同様にして焼
結体を機械加工し、ターゲットを作製した。

【００４６】得られたターゲットを用いて、例１と同様
にスパッタリングした。得られた酸化物膜は、透明であ
り、屈折率は１．７５であった。成膜時の成膜速度は、
９０ｎｍ（幾何的膜厚）／ｍｉｎであった。得られた酸
化物膜は化学量論的組成の酸化物膜であり、その組成
は、Ｎｂ₂Ｏ₅が５７重量％、ＳｉＯ₂が３７重量％、Ａ
ｌ₂Ｏ₃が６重量％であり、タ−ゲットの組成と一致して
いた。

【００４７】［例４］市販のＮｂ₂Ｏ₅粉末（一次粒径は
約１μｍ）を５７重量％、ＳｉＯ₂粉末（一次粒径は約
１μｍ）を３８重量％および低融点ガラス粉末（ＰｂＯ
が８５重量％、ＳｉＯ₂が１５重量％）を５重量％の割
合で、蒸留水を分散剤としてボールミルで混合、乾燥し
た後、カーボン製のホットプレス用型に充填し、アルゴ
ン雰囲気中で、１３００℃にて、１時間保持し、ホット
プレスを行った。このときのホットプレス圧力は６０ｋ
ｇｆ／ｃｍ²とした。得られた焼結体の密度は３．１ｇ
／ｃｃ（相対密度約９０％）であった。比抵抗は、８０
０ｍΩ・ｃｍであった。酸素量は、０．９９であった。
次いで、例１同様にして機械加工し、ターゲットを作製
した。

【００４８】得られたターゲットを用いて、例１と同様
にスパッタリングした。得られた酸化物膜は、透明であ
り、屈折率は１．８０であった。成膜時の成膜速度は、
９０ｎｍ（幾何的膜厚）／ｍｉｎであった。得られた酸
化物膜は化学量論的組成の酸化物膜であり、その組成
は、Ｎｂ₂Ｏ₅が５７重量％、ＳｉＯ₂が３９重量％、Ｐ
ｂＯが４重量％であり、タ−ゲットの組成と一致してい
た。

【００４９】［例５］市販のＮｂ₂Ｏ₅粉末（一次粒径は
約１μｍ）を５６重量％、ＳｉＯ₂粉末（一次粒径は約
１μｍ）を２２重量％および粘土粉末（例３で用いた粘
土粉末と同じ組成）を２２重量％の割合で、蒸留水を分
散剤としてボールミルで混合し、得られたスラリーをス
プレイドライヤを用いて、造粒し、二次粒子の粒径が２
０〜１００μｍの酸化物混合粉末を得た。次いで、アル
ゴン雰囲気中で１４００℃で仮焼した後、解砕、ふるい
で分級後、２０〜１００μｍの酸化物混合粉末（ただ
し、前記仮焼により化学量論量よりも酸素が不足した粉
末）を得た。

【００５０】また、例２と同様にして、直径６インチの
銅製のバッキングプレートを用いた。前記酸化物混合粉
末が溶射されるべきバッキングプレート表面部分を荒ら
し粗面の状態にした。次に、例２と同様にして、膜厚５
０μｍのアンダーコートを形成した後、前記３０〜８０
μｍの酸化物混合粉末をアンダーコートの上にプラズマ
溶射し、ターゲットを作製した。

【００５１】得られたターゲットを用いて、例１と同様
にスパッタリングした。得られた酸化物膜は、透明であ
り、屈折率は１．７５であった。成膜時の成膜速度は、
１００ｎｍ（幾何的膜厚）／ｍｉｎであった。得られた
酸化物膜は化学量論的組成の酸化物膜であり、その組成
は、Ｎｂ₂Ｏ₅が５７重量％、ＳｉＯ₂が３７重量％、Ａ
ｌ₂Ｏ₃が６重量％であり、タ−ゲットの組成と一致して
いた。また、酸化物混合粉末を溶射して形成した膜の密
度は３．３ｇ／ｃｃ（相対密度約９６％）であった。比
抵抗は４００ｍΩ・ｃｍであった。

【００５２】［例６］市販のＮｂ₂Ｏ₅粉末（一次粒径は
約１μｍ）を５７重量％、ＳｉＯ₂粉末（一次粒径は約
１μｍ）を３８重量％および低融点ガラス粉末（例４で
用いた低融点ガラス粉末と同じ組成）を５重量％の割合
で、蒸留水を分散剤としてボールミルで混合し、得られ
たスラリーをスプレイドライヤを用いて、造粒し、二次
粒子の粒径が２０〜１００μｍの酸化物混合粉末を得
た。その後、アルゴン雰囲気中で１４００℃で仮焼した
後、解砕、ふるいで分級後、２０〜１００μｍの酸化物
混合粉末（ただし、前記仮焼により化学量論量よりも酸
素が不足した粉末）を得た。

【００５３】また、例２と同様にして、直径６インチの
銅製のバッキングプレートを用いた。前記酸化物混合粉
末が溶射されるべきバッキングプレート表面部分を荒ら
し粗面の状態にした。次に、例２と同様にして、膜厚５
０μｍのアンダーコートを施した後、前記酸化物混合粉
末をアンダーコートの上にプラズマ溶射し、ターゲット
を作製した。

【００５４】得られたターゲットを用いて、例１と同様
にスパッタリングした。得られた酸化物膜は、透明であ
り、屈折率は１．８０であった。成膜時の成膜速度は、
９５ｎｍ（幾何的膜厚）／ｍｉｎであった。得られた酸
化物膜は化学量論的組成の酸化物膜であり、その組成
は、Ｎｂ₂Ｏ₅が５７重量％、ＳｉＯ₂が３９重量％、Ｐ
ｂＯが４重量％であり、タ−ゲットの組成と一致してい
た。また、酸化物混合粉末を溶射して形成した膜の密度
は３．１ｇ／ｃｃ（相対密度約９０％）であった。比抵
抗は８００ｍΩ・ｃｍであった。

【００５５】［例７］寸法が異なる以外は例５と同様の
手順により、３インチ×８インチ×５ｍｍ厚のＮＳＯタ
ーゲットを作製した。また、３インチ×８インチ×５ｍ
ｍ厚の直方体の導電性のＴｉＯ_2-x（０＜ｘ＜１）のタ
ーゲットを用意した。これらのターゲットをインライン
型のマグネトロンＤＣスパッタリング装置に設置した。

【００５６】スパッタリングガスとしてアルゴンと酸素
の混合ガス（酸素が１体積％）を用い、ターゲット上を
通過するガラス基板上にＮＳＯ膜（屈折率１．７５）を
１４０ｎｍ（光学膜厚）形成し、次いで、導電性のＴｉ
Ｏ_2-x（０＜ｘ＜１）のターゲットを用いてＴｉＯ₂膜
（屈折率２．４）を２８０ｎｍ（光学膜厚）形成した。

【００５７】成膜は、同一のスパッタリングガス雰囲気
にて、同じ成膜室で、２種のターゲットを同時に放電さ
せて行った。

【００５８】次いで、Ｓｉターゲットを用い、スパッタ
リングガスとして、アルゴンと酸素の混合ガス（酸素が
３０体積％）を用いて、前記ＴｉＯ₂膜の上にＳｉＯ₂膜
（屈折率１．４６）を１４０ｎｍ（光学膜厚）形成し、
３層構成の積層体を得た。

【００５９】ＳｉＯ₂膜の成膜時の条件は、投入電力を
ＤＣ５００Ｗ、背圧を１×１０^-5Ｔｏｒｒ、スパッタリ
ング圧力を２×１０^-3Ｔｏｒｒとして行った。ガラス基
板の意図的な加熱は行わなかった。得られた３層構成の
積層体の５５０ｎｍでの反射率は０．２％であり、膜が
形成されていないガラス基板のみの反射率（８％）と比
較して低反射であった。

【００６０】［例８］例７で用いたＮＳＯターゲット
と、ＩＴＯターゲットと、例７で用いたＴｉＯ _2-x（０
＜ｘ＜１）ターゲットとを用意し、インライン型のマグ
ネトロンＤＣスパッタリング装置に設置した。

【００６１】スパッタリングガスとしてアルゴンと酸素
の混合ガス（酸素が１体積％）を用い、ターゲット上を
通過するガラス基板上にＮＳＯ膜（屈折率１．７５）を
１３０ｎｍ（光学膜厚）形成し、次いで、ＩＴＯターゲ
ットを用いてＩＴＯ膜（屈折率２．１）を２０ｎｍ（光
学膜厚）形成し、次いで、導電性のＴｉＯ_2-x（０＜ｘ
＜１）ターゲットを用いてＴｉＯ₂膜（屈折率２．４）
を２７０ｎｍ（光学膜厚）形成した。

【００６２】成膜は、同一のスパッタリングガス雰囲気
にて、同じ成膜室で、３種のターゲットを同時に放電さ
せて行った。

【００６３】次いで、例７と同様にして、最上層に１４
０ｎｍ（光学膜厚）のＳｉＯ₂膜を形成し、４層構成の
積層体を得た。得られた４層構成の積層体の５５０ｎｍ
での反射率は０．２％であり、膜が形成されていないガ
ラス基板のみの反射率（８％）と比較して低反射であっ
た。また、得られた４層構成の積層体の多層膜のシート
抵抗は１０⁸Ω／□であった。

【００６４】

【発明の効果】本発明のターゲットを用いることによ
り、中間屈折率（ｎ＝１．６〜１．９）を有する透明酸
化物膜をＤＣスパッタリング法により、高速で成膜でき
る。また、本発明のターゲットはスパッタリング雰囲気
の酸素分圧を少なくできるのでアーキング等の異常放電
を少なくでき、中間屈折率膜を安定に生産できる。ま
た、本発明の酸化物膜は、その組成に起因し、ＤＣスパ
ッタリング法で成膜されるに適しており、異常放電が少
なく安定した放電状態で成膜される結果、欠点が少な
い。

Claims (7)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】Ｎｂの酸化物とＳｉの酸化物とを含み、屈
   折率が１．６〜１．９である酸化物膜。
2. 【請求項２】Ｎｂの酸化物とＳｉの酸化物とを含み、化
   学量論的組成より酸素が不足しているスパッタリングタ
   ーゲット。
3. 【請求項３】Ｂの酸化物、Ａｌの酸化物およびＰｂの酸
   化物からなる群から選ばれる１種以上の酸化物をさらに
   含有する請求項２に記載のスパッタリングターゲット。
4. 【請求項４】Ｂの酸化物、Ａｌの酸化物およびＰｂの酸
   化物からなる群から選ばれる１種以上の酸化物の含有割
   合が、それぞれＢ₂Ｏ₃、Ａｌ₂Ｏ₃およびＰｂＯと換算し
   たときに、Ｎｂ₂Ｏ₅換算のＮｂの酸化物、ＳｉＯ₂換算
   のＳｉの酸化物、Ｂ₂Ｏ₃、Ａｌ₂Ｏ₃およびＰｂＯの総量
   に対して、Ｂ₂Ｏ₃、Ａｌ₂Ｏ₃およびＰｂＯの総量が０．
   ０５〜４０重量％である請求項３に記載のスパッタリン
   グターゲット。
5. 【請求項５】ＤＣスパッタリング法により酸化物膜を形
   成する方法において、ターゲットとして、請求項２、３
   または４に記載のスパッタリングターゲットを用いる酸
   化物膜の形成方法。
6. 【請求項６】基体上に、請求項１に記載の酸化物膜が形
   成された積層体。
7. 【請求項７】基体上に、請求項１に記載の酸化物膜、屈
   折率が１．９以上の酸化物膜、および屈折率が１．３〜
   １．６の酸化物膜がこの順に形成された請求項６に記載
   の積層体。