JPH03187733A - Amorphous oxide film, preparation thereof and target thereof - Google Patents

Amorphous oxide film, preparation thereof and target thereof

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JPH03187733A
JPH03187733A JP2047133A JP4713390A JPH03187733A JP H03187733 A JPH03187733 A JP H03187733A JP 2047133 A JP2047133 A JP 2047133A JP 4713390 A JP4713390 A JP 4713390A JP H03187733 A JPH03187733 A JP H03187733A
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oxide
zirconium
atomic
boron
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彰 光井
Junichi Ebisawa
海老沢 純一
Hidekazu Ando
英一 安藤
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Abstract

PURPOSE:To obtain a protective film with good stability and excellent wearing resistance by using an oxide contg. at least one selected from Zr, Ti, Hf, Sn, Ta and In and at least one from B and Si as a main ingredient. CONSTITUTION:An oxide contg. at least one selected from Zr, Ti, Hf, Sn, Ta and In and at least one selected from B and Si is a main ingredient for an amorphous oxide film. This amorphous oxide film is a thin film with excellent scuff resistance, wearing resistance and chem. durability as well as freedom for optical designing. To make the film amorphous and to improve thereby scuff resistance and reliability, it is pref. that the total of oxides selected from B2O3 and SiO2 is especially 20 pts. or more to 100 pts. total of oxides selected from TiO2, ZrO2, HfO2, SnO2, Ta2O3 and In2O3 at a molar ratio. In addition, when B2O3 is used, if the amt. of B2O3 is too much, as reliability, especially chem. durability is lowered, it is pref. that it is 50 pts. or less at a molar ratio based on 100 pts. total of the selected oxides depending on the use. When SiO2 is used, if the amt. of SiO2 is too large, as durability to alkali decreases, it is pref. that the amt. is especially 400 pts. or less at a molar ratio based on 100 pts. total of the selected oxides.

Description

【発明の詳細な説明】 [産業上の利用分野] 本発明は透明で、優れた耐久性を有する非晶質酸化物膜
、及びその製造方法に関するものである。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION [Industrial Field of Application] The present invention relates to an amorphous oxide film that is transparent and has excellent durability, and a method for producing the same.

[従来の技術J 従来からガラス、プラスチックなどの透明基板に薄膜を
形成して光学的機能を付加したものとして、ミラー、熱
線反射ガラス、低放射ガラス、干渉フィルター、カメラ
レンズやメガネレンズの反射防止コートなどがある。
[Conventional technology J] Conventionally, optical functions have been added by forming a thin film on a transparent substrate such as glass or plastic, such as mirrors, heat-reflecting glass, low-emission glass, interference filters, and anti-reflection for camera lenses and eyeglass lenses. There are coats etc.

通常のミラーでは、無電解メツキ法でAgが、または真
空蒸着法、スパッタリング法などでAIやCrなどが形
成される。これらの中でCr膜は比較的丈夫なのでコー
ト面が露出した表面鏡としても一部用いられている。
In a normal mirror, Ag is formed by an electroless plating method, or AI, Cr, etc. are formed by a vacuum evaporation method, a sputtering method, or the like. Among these, the Cr film is relatively strong, so it is partially used as a surface mirror with an exposed coated surface.

熱線反射ガラスは、酸化チタンや酸化錫などがスプレー
法、CVD法あるいは浸漬法などで形成されてきた。最
近では、金属膜、窒化膜、錫をドープした酸化インジウ
ム(ITOlなどがスパッタリング法でガラス板面に形
成されたものが熱線反射ガラスとして使われるようにな
ってきた。スパッタリング法は膜厚コントロールが容易
で且つ複数の膜を連続して形成でき、透明酸化膜と組み
合せて、透過率、反射率、色調などを設計することが可
能である。このため意匠性を重視する建築用などに需要
が伸びている。
Heat-reflective glass has been formed using titanium oxide, tin oxide, or the like by a spray method, a CVD method, or a dipping method. Recently, metal films, nitride films, tin-doped indium oxide (ITOL, etc.) formed on the glass plate surface by sputtering have come to be used as heat-reflecting glasses.The sputtering method allows for control of film thickness. It is easy to form multiple films in succession, and when combined with a transparent oxide film, it is possible to design transmittance, reflectance, color tone, etc.Therefore, it is in demand for architectural applications where design is important. It's growing.

室内の暖房様や壁からの輻射熱を室内側に反射する低放
射ガラス(Low−EmisSivityガラス)は、
銀を酸化亜鉛で挟んだZnO/Ag/ZnOの3層系ま
たはZnO/Ag/ZnO/Ag/ZnOの5層系(特
願昭61−280644号参照)などの構成を持ち、複
層ガラスか合わせガラスの形で使われる。近年ヨーロッ
パの寒冷地での普及が目ざましい。
Low-emission glass (Low-EmisSivity glass) reflects indoor heating and radiant heat from walls towards the indoor side.
It has a structure such as a three-layer system of ZnO/Ag/ZnO in which silver is sandwiched between zinc oxides or a five-layer system of ZnO/Ag/ZnO/Ag/ZnO (see Japanese Patent Application No. 61-280644). Used in the form of laminated glass. In recent years, its popularity in cold regions of Europe has been remarkable.

レンズなどの反射防止コートは、酸化チタン、酸化ジル
コニウムなどの高屈折率膜と酸化シリコン、フッ化マグ
ネシウムなどの低屈折率膜を交互に積層している0通常
は真空蒸着法が用いられ、成膜時は基板加熱をして耐擦
傷性の向上を図っている。
Anti-reflection coatings for lenses, etc., are made by alternately laminating high refractive index films such as titanium oxide or zirconium oxide and low refractive index films such as silicon oxide or magnesium fluoride. Usually, a vacuum evaporation method is used. When forming a film, the substrate is heated to improve scratch resistance.

[発明が解決しようとする課題] 表面鏡や、単板の熱線反射ガラス及びレンズなどの反射
防止コートなどは、コートされた膜が空気中に露出した
状態で使用される。このため、化学的な安定性や耐摩耗
性に優れていなければならない。一方、低放射ガラスで
も複層ガラスまたは合わせガラスになる前の運搬や取り
扱い時の傷などにより不良品が発生する。このため安定
で耐摩耗性に優れた保護膜あるいは保護膜も兼ねた光学
薄膜が望まれている。
[Problems to be Solved by the Invention] Antireflection coatings for surface mirrors, single-panel heat-reflecting glasses, lenses, and the like are used with the coated film exposed to the air. Therefore, it must have excellent chemical stability and wear resistance. On the other hand, even low-emissivity glass can be defective due to scratches during transportation or handling before it is made into double-glazed or laminated glass. For this reason, there is a need for a protective film that is stable and has excellent abrasion resistance, or for an optical thin film that also serves as a protective film.

耐久性向上のためには通常化学的に安定で透明な酸化物
膜が空気側に設けられる。これらの酸化物膜としては酸
化チタン、酸化錫、酸化タンタル、酸化ジルコニウム、
酸化珪素などがあり、必要な性能に応じて選択され、使
用されてきた。
To improve durability, a chemically stable and transparent oxide film is usually provided on the air side. These oxide films include titanium oxide, tin oxide, tantalum oxide, zirconium oxide,
Silicon oxide and other materials have been selected and used depending on the required performance.

しかし、酸化チタン、酸化ジルコニウムは化学的安定性
に優れているが、結晶質の膜になりやすく表面の凹凸が
大きくなる傾向があり、このため擦ったときの摩擦が大
きくなり耐摩耗性に劣る。
However, although titanium oxide and zirconium oxide have excellent chemical stability, they tend to form crystalline films with large irregularities on the surface, which increases friction when rubbed and has poor wear resistance. .

一方、酸化錫、酸化珪素はそれぞれ酸、アルカリに弱(
長期間の浸漬には耐えない。酸化タンタルは、これら中
では耐摩耗性と化学的安定性の両方を兼ね備えているが
、まだ耐摩耗性に関して十分とは言えない。
On the other hand, tin oxide and silicon oxide are weak against acids and alkalis, respectively (
It cannot withstand long-term immersion. Among these, tantalum oxide has both wear resistance and chemical stability, but its wear resistance is still not sufficient.

又、酸化チタン、酸化錫、酸化タンタル、酸化ジルコニ
ウムは屈折率が比較的高(、一方、酸化珪素は屈折率が
比較的低く、各種光学的機能を持たせるにあたり、光学
設計の自由度に制限がある。
In addition, titanium oxide, tin oxide, tantalum oxide, and zirconium oxide have relatively high refractive indexes (on the other hand, silicon oxide has a relatively low refractive index, which limits the degree of freedom in optical design when providing various optical functions. There is.

このように、高い耐久性を持ち、且つ広い光学設計の自
由度も併せもつ薄膜は知られていない。
As described above, there is no known thin film that has both high durability and a wide degree of freedom in optical design.

[課題を解決するための手段] 本発明は前述の問題点を解決すべくなされたものであり
Zr、Ti、Hf、Sn、Ta、Inのうち少なくとも
1種とB(ホウ素)とSi (ケイ素)のうち少なくと
も1種とを含む酸化物を主成分とする非晶質酸化物膜、
及びZr、Ti、Hf、Sn、Ta、 Inのうち少な
くとも1種と、BとSiのうち少なくとも1種を含む物
質をスパッタリングして、Zr、Ti。
[Means for Solving the Problems] The present invention has been made to solve the above-mentioned problems. At least one of Zr, Ti, Hf, Sn, Ta, and In, B (boron), and Si ) an amorphous oxide film whose main component is an oxide containing at least one kind of
Then, a substance containing at least one of Zr, Ti, Hf, Sn, Ta, and In and at least one of B and Si is sputtered to produce Zr and Ti.

Hf、 Sn、 Ta、 Inのうち少なくとも1種と
B(ホウ素)とSi (ケイ素)のうち少なくとも1種
とを含む酸化物を主成分とする非晶質酸化物膜を製造す
ることを特徴とするZr、 Ti、 Hf、 Sn、 
Ta、 Inのうち少なくとも1種と、BとSiのうち
少なくとも1種とを含む酸化物を主成分とする非晶質酸
化物膜の製造方法、及びZr、 Ti、 Hf、 Sn
、 Ta、 Inのうち少なくとも1種とBとSiのう
ち少なくとも1種とを含む、請求項1記載の非晶質酸化
物膜製造用ターゲットを提供するものである。
It is characterized by producing an amorphous oxide film whose main component is an oxide containing at least one of Hf, Sn, Ta, and In and at least one of B (boron) and Si (silicon). Zr, Ti, Hf, Sn,
A method for producing an amorphous oxide film whose main component is an oxide containing at least one of Ta and In and at least one of B and Si, and Zr, Ti, Hf, Sn
, Ta, and In; and at least one of B and Si.

本発明は、Zr、Ti、Hf、Sn、Ta、Inのうち
少なくとも1種と、B、Siのうち少なくとも1種を含
む非晶質酸化物が耐擦傷性、耐摩耗性、化学的耐久性に
優れ、かつ光学設計の自由度も併せもつ薄膜であること
を見出して成されたものである。
The present invention provides that an amorphous oxide containing at least one of Zr, Ti, Hf, Sn, Ta, and In and at least one of B and Si has scratch resistance, abrasion resistance, and chemical durability. This was achieved by discovering that it is a thin film with excellent optical properties and flexibility in optical design.

本発明の非晶質酸化物膜の組成は特に限定はないが、膜
が非晶質化して耐擦傷性や信頼性向上のためには、チタ
ン、ジルコニウム、ハフニウム、錫、タンタル、インジ
ウム、硼素、珪素の酸化膜をそれぞれTiOx、Zr0
g、Hf0z、Snow。
The composition of the amorphous oxide film of the present invention is not particularly limited, but in order to make the film amorphous and improve scratch resistance and reliability, titanium, zirconium, hafnium, tin, tantalum, indium, boron, etc. , silicon oxide films are TiOx and Zr0, respectively.
g, Hf0z, Snow.

TatOs、IngOs、BzOs、510gと表わす
とき、Ti0z。
When expressed as TatOs, IngOs, BzOs, 510g, TiOz.

Zr0t、Hf0z、Snow、 Ta1ls及びIn
1Oaから選ばれた酸化物の合計100部に対して、B
ias、 SiO□から選ばれた酸化物の合計がモル比
で5部以上、好ましくは10部以上、特に20部以上あ
るのが良い。またB、O,の場合、あまり多いと信頼性
、特に化学的耐久性が低下するので、用途によっては、
Ti0g、Zr0g、Hf0t、 Sn0m、 Tat
Os及びInJsから選ばれた酸化物の合計100部に
対してモル比で200部以下好ましくは100部以下、
特に50部以下が良い。5insの場合は、あまり多い
とアルカリに対する耐久性が低下するので、TiOx。
Zr0t, Hf0z, Snow, Ta1ls and In
For a total of 100 parts of oxides selected from 1 Oa, B
The total amount of oxides selected from ias, SiO□ is preferably 5 parts or more, preferably 10 parts or more, particularly 20 parts or more in molar ratio. In addition, in the case of B and O, if there are too many, reliability, especially chemical durability, decreases, so depending on the application,
Ti0g, Zr0g, Hf0t, Sn0m, Tat
200 parts or less in molar ratio, preferably 100 parts or less, based on a total of 100 parts of oxides selected from Os and InJs,
Particularly good is 50 copies or less. In the case of 5ins, TiOx is used because if it is too large, the durability against alkali will decrease.

Zr0t、HfO2,Snow、TatOs及びIng
Osから選ばれた酸化物の合計100部に対してモル比
で1900部以下、好ましくは900部以下、特に40
0部以下が良い。
Zr0t, HfO2, Snow, TatOs and Ing
1900 parts or less, preferably 900 parts or less, particularly 40 parts by molar ratio based on a total of 100 parts of oxides selected from Os.
0 copies or less is better.

表1は、本発明の各種非晶質酸化物膜の性質を示したも
のである。それぞれ表に挙げた組成のターゲットを用い
て、反応性スパッタリングにより成膜したものである。
Table 1 shows the properties of various amorphous oxide films of the present invention. Films were formed by reactive sputtering using targets with the compositions listed in the table.

同じターゲットを用いても、膜組成や成膜条件により若
干変動することがあるので、表1はあくまでも一例を示
したものである。
Even if the same target is used, there may be slight variations depending on the film composition and film forming conditions, so Table 1 shows only one example.

結晶性は、薄膜X線回折により観測した。Crystallinity was observed by thin film X-ray diffraction.

又、耐擦傷性は、砂消しゴムによる擦り試験の結果で、
○は傷が殆どつかなかったもの、×は容易に傷が生じた
ものである。
In addition, the scratch resistance is the result of a scratch test using a sand eraser.
○ indicates that there were almost no scratches, and × indicates that scratches were easily generated.

耐摩耗性は、テーパー試験(摩耗輪C5−10F、加重
500 g、 1000回転)の結果、ヘイズ4%以内
のものを01へクズ4%超のものを×とした。耐酸性は
0.1N  H,SO,中に240時間浸漬した結果、
TV (可視光透過率)、RV(可視光反射率)の浸漬
前に対する変化率が1%以内のものを0,1〜4%のも
のを△、膜が溶解して消滅してしまったものを×とした
。耐アルカリ性はO,lN NaOH中に240時間浸
漬した結果、Tv、Rvの浸漬前に対する変化率が1%
以内のものを○、2%以内のものをΔ、膜が溶解してし
まったものを×とした。煮沸テストは、1気圧下、10
0℃の水に2時間浸漬した後、TV、Rvの浸漬前に対
する変化率が1%以内であるとき○、1%超のとき×と
した。
As for wear resistance, as a result of a taper test (wearing wheel C5-10F, load 500 g, 1000 rotations), a haze of less than 4% was rated 01, and a haze of more than 4% was rated poor. Acid resistance was determined by immersion in 0.1N H,SO for 240 hours.
TV (visible light transmittance), RV (visible light reflectance) changes within 1% from before immersion are 0, 1 to 4% are △, and the film has dissolved and disappeared. was marked as ×. Alkali resistance was immersed in O, IN NaOH for 240 hours, resulting in a 1% change in Tv and Rv compared to before immersion.
Those within 2% were rated as ○, those within 2% were rated as Δ, and those in which the film had dissolved were rated as ×. The boiling test is 1 atm, 10
After being immersed in water at 0° C. for 2 hours, the rate of change in TV and Rv from before immersion was rated ◯ if it was within 1%, and the rate of change was rated × if it was over 1%.

ZrBxOy膜に関しては、表1から明らかなように、
膜中のBが少ないと結晶性の膜ができ、Bが多いと非晶
質の膜ができる傾向があることがわかる。そして、結晶
性の膜は耐擦傷性及び耐摩耗性が劣るのに対して非晶質
の膜は優れていることかわかる。これは非晶質の膜は、
表面が平滑である為であると考えられる。従って、Zr
BxOy膜(膜中のZrに対するBの原子比Xが0.1
<x)の膜は耐擦傷性、耐摩耗性に優れている。B20
.膜は吸湿性で空気中の水分を吸収して溶けてしまうの
で、ZrBxOy膜においてx<4程度が好ましい。
Regarding the ZrBxOy film, as is clear from Table 1,
It can be seen that when the amount of B in the film is small, a crystalline film tends to be formed, and when the amount of B is large, an amorphous film tends to be formed. It can also be seen that the crystalline film has poor scratch resistance and abrasion resistance, whereas the amorphous film has excellent scratch resistance and abrasion resistance. This is an amorphous film.
This is thought to be due to the smooth surface. Therefore, Zr
BxOy film (atomic ratio X of B to Zr in the film is 0.1
The film <x) has excellent scratch resistance and abrasion resistance. B20
.. Since the film is hygroscopic and absorbs moisture in the air and dissolves, it is preferable that x<4 for the ZrBxOy film.

ZrBxOy膜中のZrに対する0(酸素)の原子比は
特に限定されないが、多すぎると膜構造が粗になりボッ
ボッの膜になってしまうこと、又、あまり少ないと膜が
金属的になり透過率が低下したり膜の耐擦傷性が低下す
る傾向があることなどの理由によりZrO□とB、03
の複合系となる量程度であることが好ましい、即ち、複
合酸化物をZrO*+ X BO+、 sと表すと、B
がZrに対して原子比でX含まれる時に、y=2+1.
5x程度であることが好ましい。
There is no particular limit to the atomic ratio of 0 (oxygen) to Zr in the ZrBxOy film, but if it is too high, the film structure will become rough and uneven, and if it is too low, the film will become metallic and the transmittance will decrease. ZrO and B,03
It is preferable that the amount is such that a composite system of ZrO*+XBO+, s is obtained.
When X is included in the atomic ratio to Zr, y=2+1.
It is preferable that it is about 5x.

又、表1より、ZrBxOy膜中のBの量が増えるにつ
れ、膜の屈折率が低下する傾向があることがわかる。膜
の組成と屈折率nとの関係を第1図(a)に示す。膜中
のBを増やすことにより、屈折率nは2.14ぐらいか
ら1.46程度まで低下する。
Furthermore, from Table 1, it can be seen that as the amount of B in the ZrBxOy film increases, the refractive index of the film tends to decrease. The relationship between the film composition and the refractive index n is shown in FIG. 1(a). By increasing the amount of B in the film, the refractive index n decreases from about 2.14 to about 1.46.

従って0.1 <x<4.2<y<8のzrBxoy膜
は良好な耐擦傷性及び耐摩耗性を有し、かつ、Bの量に
よって自由に屈折率を選択できる本発明の目的に好適な
非晶質酸化物膜である。
Therefore, the zrBxoy film with 0.1 < x < 4.2 < y < 8 has good scratch resistance and abrasion resistance, and is suitable for the purpose of the present invention since the refractive index can be freely selected depending on the amount of B. It is an amorphous oxide film.

さらに、表1に示したように、膜中のBの含有量が増え
るにつれ、耐酸性、耐アルカリ性が劣化する傾向がある
。X≧2.3で耐酸性が悪(なり、さらにX≧4で耐ア
ルカリ性の低下及び煮沸テストで劣化を示すようになる
。従って、空気中で露出した状態で使用されるような高
化学的耐久性が要求される用途には、ZrBxOy(x
<2.3)の非晶質酸化物膜が好ましく、又、ZrBx
O,(x≧2.3)の膜はこの他の用途において、低屈
折率膜として利用できる。
Furthermore, as shown in Table 1, as the content of B in the film increases, the acid resistance and alkali resistance tend to deteriorate. When X≧2.3, the acid resistance becomes poor (and when X≧4, the alkali resistance decreases and shows deterioration in the boiling test. For applications requiring durability, ZrBxOy(x
<2.3) is preferable, and ZrBx
The film of O, (x≧2.3) can be used as a low refractive index film in other applications.

以上のように、ZrO□膜にBを加えたことにより、膜
が非晶質化し、表面が平滑化し、これが耐摩耗性及び耐
擦傷性の向上に寄与していると考えられる。又、Bの量
で屈折率の調節が可能となり、さらに、Zr0m膜と比
べて、内部応力が小さいため、基体(ガラス、プラスチ
ックetc)や基体上の下地膜との密着性の点で有利で
ある。これは特に厚い膜を形成する場合に有利である。
As described above, by adding B to the ZrO□ film, the film becomes amorphous and the surface becomes smooth, which is thought to contribute to the improvement of wear resistance and scratch resistance. In addition, the refractive index can be adjusted by the amount of B, and since the internal stress is smaller than that of the Zr0m film, it is advantageous in terms of adhesion to the substrate (glass, plastic, etc.) and the underlying film on the substrate. be. This is especially advantageous when forming thick films.

次に、ZrSi、0.膜に関しては、表1より、やはり
アモルファスであり、耐擦傷性、耐摩耗性の高い膜が得
られる。
Next, ZrSi, 0. Regarding the film, as shown in Table 1, a film that is amorphous and has high scratch resistance and abrasion resistance can be obtained.

屈折率については、ZrO* (n = 2.14)と
5ift(n = 1.46)の間でその組成割合によ
って上下する(第1図(b)参照)。
The refractive index varies depending on the composition ratio between ZrO* (n = 2.14) and 5ift (n = 1.46) (see FIG. 1(b)).

Zr5ixOy膜において、0.05≦z(膜中のZr
に対するSiの原子比)<19であることが好ましい。
In the Zr5ixOy film, 0.05≦z (Zr in the film
It is preferable that the atomic ratio of Si to Si is less than 19.

z<0.05だと、膜が非晶質化せず、十分な物理的耐
久性が得られない、又、2≧19だと、耐アルカリ性が
悪(なる、又、y (ZrSixOy膜中のZrに対す
るO(酸素)の原子比)は、ZrBxOy膜について述
べたのと同様の理由により、ZrO,と5insの複合
系と考えて、SiがZrに対して原子比で2含まれる時
に、y=2+ 2zN度であることが好ましい。
If z<0.05, the film will not become amorphous and sufficient physical durability will not be obtained, and if 2≧19, the alkali resistance will be poor. The atomic ratio of O (oxygen) to Zr) is, for the same reason as described for the ZrBxOy film, when the atomic ratio of Si to Zr is 2, considering it as a composite system of ZrO and 5ins. Preferably, y=2+2zN degrees.

従って空気中で露出した状態で使用する用途には、0.
05≦z<19.2.1≦y〈40のZrSx*Oy膜
が好ましく、19≦ZのZrSxm0y膜は、その他の
用途において、低屈折率膜として利用できる。
Therefore, for applications where it is used in an exposed state in the air, 0.
A ZrSx*Oy film with 05≦z<19.2.1≦y<40 is preferable, and a ZrSxm0y film with 19≦Z can be used as a low refractive index film in other applications.

又、ZrBxSxxOy膜も本発明の目的に合った膜で
ある。かかる膜中のZrに対するBの原子比x、Siの
原子比z、 O(酸素)の原子比yは、x+z≧0.0
5であれば膜が非晶質化し、耐擦傷性及び耐摩耗性の高
い膜となるので好ましい。
Further, a ZrBxSxxOy film is also a film suitable for the purpose of the present invention. In such a film, the atomic ratio x of B to Zr, the atomic ratio z of Si, and the atomic ratio y of O (oxygen) are x+z≧0.0.
A value of 5 is preferable because the film becomes amorphous and has high scratch resistance and wear resistance.

又、x+z<19であれば耐アルカリ性も良好であるの
で、ZrB、Si、0.膜においては、0.05≦X+
z<19であるのが好ましい。ただし、上述のように、
B20.は吸湿性で空気中の水分を吸収して溶けてしま
うため、zrBxSitOy膜中にあまり多く含有され
ない方がよい、具体的には、膜中において、0(酸素)
を除くZrとBとSiの合計量に対して、Zr< 25
原子%、かつSi< 25原子%で残りがBとなる程B
が含まれていると化学的耐久性が不十分となる。即ち、
Z r B x S l * Oy膜中のZr:B:S
i(原子比)を1:x:zとすると、1 / (1+x
+ z) <0.25、かつz/(1+x+z) <0
.25、即ち、x+z−3>0、かつx−3z+1>O
の組成は化学的耐久性が好ましくない、yは、ZrB+
aOyの場合に述べたのと同様の理由によりこの膜をZ
r0= + B*Om + 5lotの複合系と考えて
、yは2+1.5 x+ 2z程度であることが好まし
い、よってほぼ2<y<40程度であることが好ましい
。BやSiの含有量が多い程ZrB、Si、o、膜の屈
折率は低下する。
Moreover, if x+z<19, the alkali resistance is also good, so ZrB, Si, 0. For membranes, 0.05≦X+
Preferably, z<19. However, as mentioned above,
B20. Since it is hygroscopic and dissolves by absorbing moisture in the air, it is better not to contain too much in the zrBxSitOy film. Specifically, in the film, 0 (oxygen)
For the total amount of Zr, B, and Si excluding
atomic %, and Si < 25 atomic %, the balance is B
If it contains, chemical durability will be insufficient. That is,
Z r B x S l * Zr:B:S in Oy film
If i (atomic ratio) is 1:x:z, 1/(1+x
+ z) <0.25, and z/(1+x+z) <0
.. 25, i.e. x+z-3>0 and x-3z+1>O
The composition of y is ZrB+, which has unfavorable chemical durability.
For the same reason as mentioned in the case of aOy, this film is
Considering a composite system of r0=+B*Om+5lots, y is preferably about 2+1.5x+2z, and therefore preferably about 2<y<40. The larger the content of B or Si, the lower the refractive index of the ZrB, Si, O, film.

ZrB+51m0y膜の例を第1図(c)に示す。An example of a ZrB+51m0y film is shown in FIG. 1(c).

Zr以外の金属、即ち、Ti、 Hf、 Sn、 Ta
、 In  と、BとSiのうち少なくとも1種とを含
む酸化物も同様に非晶質となり、十分な耐擦傷性、及び
耐摩耗性が得られる。 Ti51m0.膜を表1のサン
プル28に一例として示した。
Metals other than Zr, i.e. Ti, Hf, Sn, Ta
, In, and at least one of B and Si also becomes amorphous, providing sufficient scratch resistance and abrasion resistance. Ti51m0. The membrane is shown as sample 28 in Table 1 by way of example.

本発明の非晶質酸化物膜は、Zr、Ti、Hf、Sn。The amorphous oxide film of the present invention includes Zr, Ti, Hf, and Sn.

Ta、 In、 B、 Si、 O以外の元素、例えば
B、 Siと同様にガラス構成元素であるP、As等を
、耐久性向上、光学定数調整、成膜時の安定性、あるい
は成膜速度の向上環のために、微量に含んでいてもよい
Elements other than Ta, In, B, Si, and O, such as P and As, which are glass constituent elements like B and Si, can be used to improve durability, adjust optical constants, stability during film formation, or film formation speed. It may be included in a trace amount to improve the ring.

本発明の非晶質酸化物膜の膜厚は通常100〜5000
人であることが好ましい。あまり薄すぎると十分な耐擦
傷性が得られず、又、あまり厚すぎると膜の剥離が生じ
やす(、又、生産性も悪いからである。
The thickness of the amorphous oxide film of the present invention is usually 100 to 5000.
Preferably a person. If it is too thin, sufficient scratch resistance cannot be obtained, and if it is too thick, the film tends to peel off (and productivity is also poor).

本発明の非晶質酸化物膜の製法としては、スプレー法等
の湿式法、CVD法、蒸着法、スパッタリング法、イオ
ンブレーティング法などの成膜法を用いることができ、
特に製法を限るものではない。しかし、スパッタ法はこ
れらのうちでも原料を熔融させることがな(、膜組成の
コントロールや再現性が良好であり、基体に到達する粒
子のエネルギーが高(、密着性の良い膜が得られるなど
、容易に本発明の非晶質酸化物膜を得ることができる。
As a method for manufacturing the amorphous oxide film of the present invention, a wet method such as a spray method, a CVD method, a vapor deposition method, a sputtering method, an ion blating method, and other film forming methods can be used.
The manufacturing method is not particularly limited. However, among these methods, the sputtering method does not melt the raw materials (it has good control and reproducibility of the film composition, and the energy of the particles reaching the substrate is high (it produces a film with good adhesion). , the amorphous oxide film of the present invention can be easily obtained.

スパッタ法ではグロー放電プラズマ中で成膜を行なうた
め、基板には特に電圧を印加しな(ても数〜十数ボルト
のフローティング・ボテンシシャルが生じることが知ら
れている。プラズマ中のArイオンのうち一部には、こ
のフローティング・ボテンシシャルによって加速されて
成膜中の基板に入射する。その結果、基板ないし下地膜
との境界に膜を構成する原子の一部が打ち込まれてでき
た混合層が生じて眉間の結合が強められたり、成膜中に
膜の最表面での原子の再配列が効果的に行なわれて膜の
緻密化が促進される。従ってスパッタ法では、他の真空
成膜法、たとえば蒸着法等と比べて、緻密で、膜硬度が
大きく、基板ないし下地膜との密着性に優れた膜が得ら
れる。またこのような膜構造の緻密化によって、空孔や
格子間原子といった膜応力の原因となる構造欠陥が減少
するので、Si、 Bといった酸化物がネットワークフ
ォーマ−である成分を添加することによる膜構造の非晶
質化の効果とあいまって、得られた膜の膜応力低減にも
著しい効果がある。またSi酸化物は、Zr酸化物と同
様にそれ自体が通常のソーダライムガラスと比べて非常
に高い硬度を有するため、Si酸化物を含む2成分膜、
3成分膜では、多成分化による膜構造の非晶質化・緻密
化の効果に加えて、材料的にも高い膜硬度が実現される
0以上に述べたように、スパッタ法を用いることにより
膜組成の多成分化による効果に加えて、膜の緻密化、良
好な密着性、低い膜応力、高い膜硬度といった。耐擦傷
性をはじめとする優れた機械的耐久性を実現するために
欠くことのできない特性を、さらに改善することができ
る。その結果、スパッタ法による本発明の膜は非常に優
れた耐擦傷性を発現する。
In the sputtering method, a film is formed in a glow discharge plasma, so no particular voltage is applied to the substrate (it is known that floating potentials of several to tens of volts occur even if the voltage is applied to the substrate. Some of them are accelerated by this floating potential and enter the substrate during film formation.As a result, some of the atoms that make up the film are implanted at the boundary with the substrate or underlying film, forming a mixed layer. The sputtering method strengthens the bond between the eyebrows, and the atoms on the outermost surface of the film are effectively rearranged during film formation, promoting the densification of the film. Compared to film methods such as vapor deposition, it is possible to obtain a film that is denser, has greater film hardness, and has excellent adhesion to the substrate or underlying film.In addition, by making the film structure more dense, pores and lattice Structural defects such as interatomic atoms that cause film stress are reduced, and this combined with the effect of making the film structure amorphous by adding network former components such as Si and B oxides It also has a remarkable effect on reducing film stress. Also, like Zr oxide, Si oxide itself has a much higher hardness than ordinary soda lime glass, so two components containing Si oxide film,
With three-component films, in addition to the effects of making the film structure more amorphous and denser due to the multicomponent structure, high film hardness can also be achieved in terms of materials.As mentioned above, by using the sputtering method, In addition to the effects of multi-component film composition, it also provides denser film, good adhesion, low film stress, and high film hardness. Properties essential for achieving excellent mechanical durability, such as scratch resistance, can be further improved. As a result, the film of the present invention produced by sputtering exhibits excellent scratch resistance.

ZrSi、O,膜は、湿式法たとえばゾルゲル法によっ
ても形成できる。しかしながらこういった金属有機物な
どを用いる製法では、原料の分解反応や有機物成分の除
去、焼結反応の進行を完全におこなわせるためには数百
度C1通常600〜850℃の焼成工程が必要とされる
。したがってコーティングを構成する他の膜材料の熱劣
化やプロセスコストなどから処理温度に制限があるとき
には、湿式法では未分解の原料や有機物成分が膜中に残
存したり、焼成反応による構造の緻密化が不十分で、膜
の化学的あるいは機械的な耐久性が著しく低下するとい
う重大な問題が生じる。それに対してスパッタ法では、
上に述べたような機構により特に基板を加熱することな
く、化学的、機械的に優れた耐久性を備えた膜を得るこ
とができる。もちろん必要に応じて加熱した基板上に成
膜することも可能である。
The ZrSi,O, film can also be formed by a wet method, such as a sol-gel method. However, in manufacturing methods using such metal-organic substances, a firing process at several hundred degrees Celsius (usually 600 to 850 degrees Celsius) is required in order to completely carry out the decomposition reaction of the raw materials, the removal of organic components, and the progress of the sintering reaction. Ru. Therefore, when the processing temperature is limited due to thermal deterioration of other film materials that make up the coating or process costs, wet methods may leave undecomposed raw materials or organic components in the film, or densify the structure due to the calcination reaction. A serious problem arises in that the chemical or mechanical durability of the membrane is significantly reduced. On the other hand, in the sputtering method,
With the mechanism described above, a film with excellent chemical and mechanical durability can be obtained without particularly heating the substrate. Of course, it is also possible to form a film on a heated substrate if necessary.

上述のようにスパッタ法は他の製法に比べて好ましい0
本発明の非晶質酸化物膜をスパッタリング法により成膜
する際には、Zr、Ti、Hf、Sn。
As mentioned above, the sputtering method is more preferable than other manufacturing methods.
When forming the amorphous oxide film of the present invention by sputtering, Zr, Ti, Hf, and Sn are used.

Ta、Inのうち少なくとも1種(Mとする)と、ホウ
素(B)、ケイ素(Si)のうち少なくとも1種とから
なる非酸化物系のターゲット又は電極を用いることがで
きる0例えば、ZrBmO,、Zr5ixty、 Zr
BmSimOy等の膜を成膜する場合には、ホウ化ジル
コニウム単一系、ケイ化ジルコニウム単一系、ホウ化ジ
ルコニウム−金属ジルコニウム複合系、ホウ化ジルコニ
ウム−ケイ化ジルコニウム複合系、ホウ化ジルコニウム
−金属ケイ素複合系、ホウ化ジルコニウム−ホウ素複合
系、ケイ化ジルコニウム−金属ジルコニウム複合系、ケ
イ化ジルコニウム−ホウ素複合系、ケイ化ジルコニウム
−金属ケイ素複合系、ホウ化ジルコニウム−ケイ化ジル
コニウム−金属ジルコニウム複合系、ホウ化ジルコニウ
ム−ケイ化ジルコニウム−金属ケイ素複合系、ホウ化ジ
ルコニウム−ケイ化ジルコニウム−ホウ素複合系等の非
酸化物単一系あるいは非酸化物複合系のターゲット又は
電極を用いて、Ar十酸素の混合雰囲気中でI X 1
0−3〜I X 10−”Torr程度の真空中で反応
性スパッタリングすると均一な膜を成膜できる。I X
 10−”Torr以下だと放電が不安定になり、I 
X 10−”Torr以上だとスパッタリングされた粒
子が衝突し合って、成膜速度が遅くなる。これらの非酸
化物系ターゲットは導電性があるため、直流スパッタリ
ング法を用いて成膜できるため、大面積にわたり均一な
膜を高速で成膜できる。
A non-oxide target or electrode consisting of at least one of Ta and In (referred to as M) and at least one of boron (B) and silicon (Si) can be used. For example, ZrBmO, , Zr5ixty, Zr
When forming a film such as BmSimOy, zirconium boride single system, zirconium silicide single system, zirconium boride-metal zirconium composite system, zirconium boride-zirconium silicide composite system, zirconium boride-metal Silicon composite system, zirconium boride-boron composite system, zirconium silicide-metal zirconium composite system, zirconium silicide-boron composite system, zirconium silicide-metal silicon composite system, zirconium boride-zirconium silicide-metal zirconium composite system , using a target or electrode of a non-oxide single system or a non-oxide composite system such as a zirconium boride-zirconium silicide-metallic silicon composite system or a zirconium boride-zirconium silicide-boron composite system, I x 1 in a mixed atmosphere of
A uniform film can be formed by reactive sputtering in a vacuum of about 0-3 to 10-'' Torr.I
If it is less than 10-” Torr, the discharge becomes unstable and the I
If the temperature exceeds X 10-” Torr, the sputtered particles will collide with each other and the film formation rate will slow down. Since these non-oxide targets are electrically conductive, they can be formed using DC sputtering. A uniform film can be formed over a large area at high speed.

非酸化物系ターゲットを用いて反応性スパッタリングを
行う場合、ターゲット中におけるZrに対してのB、S
iの割合は、表1からも明らかなように、そのターゲッ
トを用いて成膜した膜中でほぼ保持される傾向がある。
When performing reactive sputtering using a non-oxide target, B, S and Zr in the target
As is clear from Table 1, the ratio of i tends to be almost maintained in the film formed using the target.

以上のような傾向を考慮して、 ZrB、0. (0,
1<x<4.2<y<8)膜を反応性スパッタリングに
より成膜する場合には、Zr91〜20原子%、B9〜
80原子%からなるターゲット又は電極を用いることが
好ましい。又、Z r S t x OyZrB11S
izOy膜についても同様に、成膜したい膜とそれに必
要なターゲット又は電極の組成を表2に示した。
Considering the above trends, ZrB, 0. (0,
1<x<4.2<y<8) When a film is formed by reactive sputtering, Zr91 to 20 atomic %, B9 to
It is preferable to use a target or electrode consisting of 80 atom %. Also, Z r S t x OyZrB11S
Similarly, for the izOy film, Table 2 shows the film desired to be formed and the composition of the target or electrode required therefor.

あるいは、Zr、Ti、Hf、Sn、In、Taのうち
少なくとも1種以上と、ホウ素、ケイ素のうち少なくと
も1種とを含む酸化物系のターゲットを用いて、Arを
主成分とし、適当な酸素を混合した非還元性雰囲気にお
いてI X 1G−” I X 10−”Torr程度
の真空中でRFB高周波)スパッタリングして成膜する
こともできる。1 x 10−”Torr以下だと放電
が不安定になり、I X 10−”Torr以上だとス
パッタリングされた粒子が衝突し合って、成膜速度が遅
くなる。例えば、Zrと、BとSiの少なくとも1種を
含む酸化物膜を成膜する場合の酸化物系のターゲットと
しては、酸化ホウ素、酸化ケイ素のうち少なくとも1種
と、酸化ジルコニウム(安定化あるいは部分安定化ジル
コニアを含む)とからなる酸化物複合系、たとえば酸化
ジルコニウム−酸化ホウ素複合系、酸化ジルコニウム−
酸化ケイ素複合系、酸化ジルコニウム−酸化ホウ素−酸
化ケイ素複合系のターゲットを用いることができる。こ
の場合の好ましいターゲットの組成範囲を表2に示す。
Alternatively, an oxide target containing at least one of Zr, Ti, Hf, Sn, In, and Ta and at least one of boron and silicon may be used, with Ar as the main component, and appropriate oxygen. The film can also be formed by RFB (high frequency) sputtering in a vacuum of about IX1G-"IX10-"Torr in a non-reducing atmosphere mixed with the following. If it is less than 1 x 10-'' Torr, the discharge becomes unstable, and if it is more than I x 10-'' Torr, sputtered particles collide with each other, resulting in a slow film formation rate. For example, when forming an oxide film containing at least one of Zr, B, and Si, the oxide target may include at least one of boron oxide, silicon oxide, and zirconium oxide (stabilized or partially (including stabilized zirconia), such as zirconium oxide-boron oxide composite system, zirconium oxide-
A silicon oxide composite target or a zirconium oxide-boron oxide-silicon oxide composite target can be used. Table 2 shows the preferred target composition range in this case.

非酸化物のターゲットを用いて反応性スパッタリングを
行うとき、雰囲気ガス中の酸素の割合を多くしてい(と
、透明な膜ができるが、成膜速度が徐々に小さ(なる、
そこで、速い成膜速度で成膜するには雰囲気ガス中の酸
素濃度なある程度におさえること、即ち、吸収性の膜か
ら透明な膜へ移る遷移領域の酸素濃度範囲で成膜する必
要があるが、このように、遷移領域でスパッタを行なう
ように制御することは大変能しい、一方、完全な酸化物
ターゲットを用いてスパッタリングすれば、透明な膜は
できるが、成膜速度が比較的遅い、そこで、部分的に酸
化された物質からなるターゲットを用いることによって
、安定で、かつ高速で透明な膜を成膜することができる
。このような目的で酸化ジルコニウム(安定化ジルコニ
アを含む)、酸化ホウ素、酸化ケイ素のうち少なくとも
1種以上と金属ジルコニウム、ホウ素、金属ケイ素、ホ
ウ化ジルコニウム、ケイ化ジルコニウムのうち少なくと
も1種以上からなる酸化物複合系、たとえば、酸化ジル
コニウム−ホウ化ジルコニウム複合系、酸化ホウ素−ホ
ウ化ジルコニウム複合系、酸化ケイ素−ホウ化ジルコニ
ウム複合系等の酸化物と非酸化物の複合系のターゲット
を用いることもできる。
When performing reactive sputtering using a non-oxide target, a transparent film can be formed by increasing the proportion of oxygen in the atmospheric gas, but the deposition rate gradually decreases (
Therefore, in order to form a film at a high speed, it is necessary to keep the oxygen concentration in the atmospheric gas to a certain level, that is, to form a film within the oxygen concentration range of the transition region from an absorbent film to a transparent film. Thus, it is very effective to control sputtering in the transition region.On the other hand, sputtering using a complete oxide target produces a transparent film, but the deposition rate is relatively slow. Therefore, by using a target made of a partially oxidized substance, a stable and transparent film can be formed at high speed. For such a purpose, it is made of at least one of zirconium oxide (including stabilized zirconia), boron oxide, and silicon oxide, and at least one of metal zirconium, boron, metal silicon, zirconium boride, and zirconium silicide. Targets of oxide and non-oxide composite systems, such as oxide composite systems, such as zirconium oxide-zirconium boride composite systems, boron oxide-zirconium boride composite systems, and silicon oxide-zirconium boride composite systems, may also be used. can.

かかるターゲットの組成は、表2に示した“非酸化物タ
ーゲット”と“酸化物ターゲット”を、必要なターゲッ
トの酸化度に調整するように、適宜混合したものであれ
ばよい。従って、かかるターゲットの組成は、表2の“
酸化物と非酸化物の混合系ターゲット”の欄に示した範
囲が好ましい。そして、かかるターゲットを用いて成膜
する際のスパッタ雰囲気は、非酸化物成分が酸化され得
るように、ターゲットの酸化度に応じて決定すればよい
The composition of such a target may be an appropriate mixture of the "non-oxide target" and "oxide target" shown in Table 2 so as to adjust the degree of oxidation of the target to the required degree. Therefore, the composition of such a target is "
The range shown in the column ``Mixed target of oxide and non-oxide'' is preferable.When forming a film using such a target, the sputtering atmosphere should be such that the target is not oxidized so that non-oxide components can be oxidized. It should be decided according to the degree.

以上のような酸化物ターゲット、あるいは、酸化物−非
酸化物複合系ターゲットを蒸着用のタブレットとして用
い、電子ビーム等で加熱蒸発させて本発明の非晶質酸化
物膜を形成してもよい。蒸着法では、スプレー法等の湿
式法と比べ精密な膜厚制御が容易であるため、光の干渉
を利用した多層膜を製造する場合は好ましい。
The amorphous oxide film of the present invention may be formed by using the above-described oxide target or oxide-non-oxide composite target as a tablet for vapor deposition, and heating and evaporating it with an electron beam or the like. . The vapor deposition method is preferable when manufacturing a multilayer film using light interference because it is easier to precisely control the film thickness than a wet method such as a spray method.

ターゲットの組成とそれを用いて形成した膜の組成は、
成膜条件により多少ばらつくので、一義的には決められ
ない。表1に挙げた例はその一実施例である。
The composition of the target and the composition of the film formed using it are:
Since it varies somewhat depending on the film forming conditions, it cannot be determined unambiguously. The example listed in Table 1 is one example.

前述の電極あるいはターゲットは、たとえば次の方法で
形成することができる。金属ジルコニウム、ホウ素、金
属ケイ素、ホウ化ジルコニウム、ケイ化ジルコニウム、
酸化ジルコニウム(Yaks、 CaOJgO等を3〜
811o1%添加した安定化あるいは部分安定化ジルコ
ニアを含む)、酸化ホウ素、酸化ケイ素のうち少なくと
も1種以上の粉末あるいは混合粉末を高温高圧プレス、
高圧プレスあるいは、高圧プレス体を焼成することによ
り、本発明の単一系あるいは複合系の電極あるいはター
ゲットが形成される。この場合、粉末の粒度は0.05
μIl〜40μmが適当である。なお、前述の電極ある
いはターゲットに鉄、アルミニウム、マグネシウム、カ
ルシウム、イツトリウム、マンガン、水素を総計2wt
%以下含んでいてもよ(、炭素は成膜中に602となっ
て消えてしまうので、炭素を20wt%以下含まれてい
ても特性は同じであることを確認した。さらに、本発明
の電極又はターゲットに、不純物程度の銅、ニオブ、バ
ナジウム、クロム、モリブデン、タングステン、コバル
ト、ロジウム、イリジウム等を混入しても同様の効果を
示す。
The aforementioned electrode or target can be formed, for example, by the following method. Zirconium metal, boron, silicon metal, zirconium boride, zirconium silicide,
Zirconium oxide (Yaks, CaOJgO, etc.)
At least one powder or mixed powder of at least one of (including stabilized or partially stabilized zirconia added with 811o1%), boron oxide, and silicon oxide is pressed at high temperature and high pressure.
The single or composite electrode or target of the present invention is formed by high-pressure pressing or by firing the high-pressure press body. In this case, the particle size of the powder is 0.05
μIl to 40 μm is suitable. In addition, a total of 2wt of iron, aluminum, magnesium, calcium, yttrium, manganese, and hydrogen was added to the aforementioned electrode or target.
It was confirmed that the characteristics are the same even if the carbon content is 20 wt% or less (because carbon disappears as 602 during film formation), the electrode of the present invention Alternatively, a similar effect can be obtained by mixing impurities such as copper, niobium, vanadium, chromium, molybdenum, tungsten, cobalt, rhodium, iridium, etc. into the target.

[作用] Zr、 Ti、 Hf、 Ta、 In、 Snの酸化
物にBかつ/又はSlを添加すると、Bかつ/又はSi
が、かかる酸化物の格子を破壊し、かかる酸化物の結晶
粒の成長を妨げ、膜をより非晶質にすると考えられる。
[Action] When B and/or Sl are added to oxides of Zr, Ti, Hf, Ta, In, and Sn, B and/or Si
is believed to destroy the lattice of such oxides, hinder the growth of crystal grains of such oxides, and make the film more amorphous.

膜表面の凹凸は微結晶の集合である膜よりも非晶質の膜
の方が少ないと考えられ、その結果、本発明の非晶質膜
は摩擦係数を低減されているものと考えられる。このた
め、本発明の非晶質膜は非常に潤滑性に優れ、引っかか
りが少ないため、摩擦により疵つきに(く、高耐擦傷性
能及び高耐摩耗性能が得られるものと考えられる。
It is thought that an amorphous film has fewer irregularities on the film surface than a film that is an aggregation of microcrystals, and as a result, the amorphous film of the present invention is thought to have a reduced coefficient of friction. For this reason, the amorphous film of the present invention has excellent lubricity and is less prone to catching, so it is thought to be less prone to scratches due to friction and to provide high scratch resistance and high wear resistance.

[効果] 本発明によれば、高耐久性を有するとともにB又は/か
つSiの添加量により屈折率を制御できる光学設計の自
由度も併せもつ薄膜を提供できる。
[Effects] According to the present invention, it is possible to provide a thin film that is highly durable and also has a degree of freedom in optical design in which the refractive index can be controlled by the amount of B and/or Si added.

又、本発明の製法によれば、かかる高耐久性を有する非
晶質酸化物膜を、大面積にわたり均一に高速で成膜でき
る。
Further, according to the manufacturing method of the present invention, such a highly durable amorphous oxide film can be uniformly formed over a large area at high speed.

本発明の非晶質酸化物膜は、高耐擦傷性及び高耐摩耗性
を有するので、各種物品のオーバーコートとして用いる
ことができる。例えば、ガラス、プラスチック、その他
の基板やフィルム等の基体上に直接形成して、表面なき
ずつきに(<シたり、建築用や車輌等用の熱線反射ガラ
ス、電磁波遮蔽ガラス、帯電防止ガラス、その他の機能
膜付ガラス、バーコードリーダーの読取部の保護板等や
、反射防止膜、眼鏡用レンズなどの最外層に最適である
。又、機械要素の用途も広く、摺動部材のコート材にも
使用できる。
Since the amorphous oxide film of the present invention has high scratch resistance and high abrasion resistance, it can be used as an overcoat for various articles. For example, it can be formed directly on a substrate such as glass, plastic, or other substrates or films to prevent scratches on the surface. It is ideal for glass with other functional films, protection plates for the reading section of barcode readers, anti-reflection films, outermost layers of eyeglass lenses, etc.It is also used in a wide range of mechanical elements, and is a coating material for sliding parts. It can also be used for

特に、本発明のZrB−Oy (0,1< x < 2
.3 、2 <y<5.5)膜、Zr5ixOy (0
,05≦z<19.2.1≦3r<40)膜、ZrB、
Si、O,(0,05≦x+z<19(ただしx+z−
3>O,かつx−3z+1>Oの組成は除く)であり、
2<y<40)膜は、耐擦傷性、耐摩耗性のみならず非
常に優れた化学的耐久性も有しているので、使用環境の
厳しい用途例えば、単板で使用される建築用や車輌用等
の熱線反射ガラスなどにおいて、その最外層に保護層と
して用いることができる。
In particular, ZrB-Oy (0,1<x<2
.. 3,2<y<5.5) film, Zr5ixOy (0
,05≦z<19.2.1≦3r<40) film, ZrB,
Si, O, (0,05≦x+z<19 (where x+z−
3>O, and x-3z+1>O (excluding compositions),
2<y<40) The film has not only scratch resistance and abrasion resistance, but also excellent chemical durability, so it is suitable for applications in harsh environments, such as architectural and veneer applications. It can be used as a protective layer in the outermost layer of heat-reflecting glass for vehicles and the like.

本発明の非晶質酸化物膜は、上述のように、屈折率をか
なり大きな自由度をもって変化させつるので、多層コー
ト膜の最外層に保護的役割を兼ねて使用する際において
も、下層との干渉等を自由に制御できるため、広範囲の
多層膜に組み込まれやす(、適用範囲は非常に広い。
As mentioned above, the amorphous oxide film of the present invention can change the refractive index with a considerable degree of freedom, so even when it is used as the outermost layer of a multilayer coating film to also serve as a protective layer, it can be used as a protective layer. Because interference, etc. can be controlled freely, it can be easily incorporated into a wide range of multilayer films (and has a very wide range of applications).

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

第1図(a)はZrBmOy膜中のBの含有量と膜の屈
折率nとの関係を示した図である。第1図(b)はZr
5zaOy膜中のSiの含有量とnとの関係を、第1図
(e)はZ r B r S i m Oy膜中のSi
の含有量とnとの関係を示した図、第1図(d)はTi
5ixOy膜中のSiの含有量とnとの関係図であ50 第 ! 図 (aン 第 図 (C) 00 第 図 (b)
FIG. 1(a) is a diagram showing the relationship between the content of B in a ZrBmOy film and the refractive index n of the film. Figure 1(b) shows Zr
Figure 1(e) shows the relationship between the Si content in the 5zaOy film and n.
Figure 1 (d) shows the relationship between the content of Ti and n.
This is a diagram showing the relationship between the Si content and n in the 5ixOy film. Figure (a) Figure (C) 00 Figure (b)

Claims (1)

【特許請求の範囲】 1、Zr、Ti、Hf、Sn、Ta、Inのうち少なく
とも1種とB(ホウ素)とSi(ケイ素)のうち少なく
とも1種とを含む酸化物を主成分とする非晶質酸化物膜
。 2、Zr(ジルコニウム)とB(ホウ素)を含む酸化物
(ZrB_xO_y)を主成分とし、膜中のホウ素のジ
ルコニウムに対する原子比xが、0.1<x<4であり
、酸素のジルコニウムに対する原子比yが2<y<8で
あることを特徴と する請求項1記載の非晶質酸化物膜。 3、Zr(ジルコニウム)とB(ホウ素)を含む酸化物
(ZrB_xO_y)を主成分とし、膜中のホウ素のジ
ルコニウムに対する原子比xが0.1<x<2.3であ
り、酸素のジルコニウムに対する原子比yが2<y<5
.5であることを特徴とする請求項1記載の非晶質酸化
物膜。 4、Zr(ジルコニウム)とSi(ケイ素)とを含む酸
化物(ZrSi_xO_y)を主成分とし、SiのZr
に対する原子比zが0.05≦z<19であり、酸素の
Zrに対する原子比yが2.1≦y<40であることを
特徴とする請求項1記載の非晶質酸化物膜。 5、Zr(ジルコニウム)とB(ホウ素)とSi(ケイ
素)とを含む酸化物(ZrB_xSi_zO_y)を主
成分とし、膜中のホウ素のジルコニウムに対する原子比
x、Siのジルコニウムに対する原子比z、酸素のZr
に対する原子比yが、0.05≦x+z<19(ただし
x+z−3>0かつx−3z+1>0の組成は除く)で
あ り、2<y<40であることを特徴とする請求項1記載
の非晶質酸化物膜。 6、Zr、Ti、Hf、Sn、Ta、Inのうち少なく
とも1種と、BとSiのうち少なくとも1種を含む物質
をスパッタリングして、Zr、Ti、Hf、Sn、Ta
、Inのうち少なくとも1種とB(ホウ素)とSi(ケ
イ素)のうち少なくとも1種とを含む酸化物を主成分と
する非晶質酸化物膜を製造することを特徴とするZr、
Ti、Hf、Sn、Ta、Inのうち少なくとも1種と
、BとSiのうち少なくとも1種とを含む酸化物を主成
分とする非晶質酸化物膜の製造方法。 7、Zr(ジルコニウム)を7〜91原子%、B(ホウ
素)を3〜80原子%、O(酸素)を0〜67原子%含
む物質を主成分とするターゲットをスパッタリングして
、ZrとBを含む酸化物(ZrB_xO_y)を主成分
とし、BのZrに対する原子比xが、0.1<x<4で
あり、酸素のZrに対する原子比yが2<y<8である
非晶質酸化物膜を製造することを特徴とするZrとBを
含む酸化物(ZrB_xO_y、0.1<x<4、2<
y<8)を主成分とする非晶質酸化物膜の製造方法。 8、Zr(ジルコニウム)を1〜96原子%、Si(ケ
イ素)を1〜95原子%、O(酸素)を0〜67原子%
含む物質を主成分とするターゲットをスパッタリングし
て、ZrとSiを含む酸化物(ZrSi_zO_y)を
主成分とし、SiのZrに対する原子比zが、0.05
≦z<19であり、酸素のZrに対する原子比yが2.
1≦y<40である非晶質酸化物膜を製造することを特
徴とするZrとSiを含む酸化物(ZrSi_zO_y
、0.05≦z<19、2.1≦y<40)を主成分と
する非晶質酸化物膜の製造方法。 9、Zr(ジルコニウム)の含有量をa(原子%)、B
(ホウ素)の含有量をb(原子%)、Si(ケイ素)の
含有量をc(原子%)、O(酸素)の含有量をd(原子
%)とすると、1<a<96、1<b+c<95、0<
d<67(ただしa<0.25(100−d)かつc<
0.25(100−d)の組成を除く)の組成を有する
物質を主成分とするターゲットをスパッ タリングして、ZrとBとSiを含む酸化物(ZrB_
xSi_zO_y)を主成分とし、BのZrに対する原
子比x、SiのZrに対する原子比z、OのZrに対す
る原子比yが、0.05≦x+z<19(ただしx+z
−3>0、かつx−3z+1>0の組成は除く)であり
、かつ2<y<40である非晶質酸化物膜を製造するこ
とを特徴とするZrとSiとBを含む酸化物(ZrB_
xSi_zO_y、0.05≦x+z<19(ただしx
+z−3>0、かつx−3z+1>0の組成は除く)で
あって、かつ2<y<40)を主成分とする非晶質酸化
物膜の製造方法。 10、Zr、Ti、Hf、Sn、Ta、Inのうち少な
くとも1種とBとSiのうち少なくとも1種とを含む、
請求項1記載の非晶質酸化物膜製造用ターゲット。 11、Zr(ジルコニウム)を7〜91原子%、B(ホ
ウ素)を3〜80原子%、O(酸素)を0〜67原子%
含む物質を主成分とするターゲット。 12、Zr(ジルコニウム)を1〜96原子%。 Si(ケイ素)を1〜95原子%、O(酸素)を0〜6
7原子%含む物質を主成分とするターゲット。 13、Zr(ジルコニウム)の含有量をa(原子%)、
B(ホウ素)の含有量をb(原子%)、Si(ケイ素)
の含有量をc(原子%)、O(酸素)の含有量をd(原
子%)とすると、1<a<96、1<b+c<95、0
<d<67(ただしa<0.25(100−d)かつc
<0.25(100−d)の組成を除く)の組成を有す
る物質を主成分とするターゲット。
[Claims] 1. A non-containing material whose main component is an oxide containing at least one of Zr, Ti, Hf, Sn, Ta, and In, and at least one of B (boron) and Si (silicon). Crystalline oxide film. 2. The main component is an oxide (ZrB_xO_y) containing Zr (zirconium) and B (boron), and the atomic ratio x of boron to zirconium in the film is 0.1<x<4, and the atomic ratio of oxygen to zirconium is The amorphous oxide film according to claim 1, wherein the ratio y is 2<y<8. 3. The main component is an oxide (ZrB_xO_y) containing Zr (zirconium) and B (boron), and the atomic ratio x of boron to zirconium in the film is 0.1<x<2.3, and the atomic ratio x of boron to zirconium in the film is 0.1<x<2.3. Atomic ratio y is 2<y<5
.. 5. The amorphous oxide film according to claim 1, wherein: 4. The main component is an oxide (ZrSi_xO_y) containing Zr (zirconium) and Si (silicon), and the Zr of Si
The amorphous oxide film according to claim 1, wherein the atomic ratio z of oxygen to Zr is 0.05≦z<19, and the atomic ratio y of oxygen to Zr is 2.1≦y<40. 5. The main component is an oxide (ZrB_xSi_zO_y) containing Zr (zirconium), B (boron), and Si (silicon), and the atomic ratio of boron to zirconium in the film is x, the atomic ratio of Si to zirconium is z, and the atomic ratio of oxygen is Zr
Claim 1, wherein the atomic ratio y to amorphous oxide film. 6. Sputtering a substance containing at least one of Zr, Ti, Hf, Sn, Ta, and In and at least one of B and Si to produce Zr, Ti, Hf, Sn, and Ta.
, Zr, characterized in that it produces an amorphous oxide film whose main component is an oxide containing at least one of In and at least one of B (boron) and Si (silicon),
A method for producing an amorphous oxide film whose main component is an oxide containing at least one of Ti, Hf, Sn, Ta, and In and at least one of B and Si. 7. Zr and B An amorphous oxide whose main component is an oxide (ZrB_xO_y) containing B, the atomic ratio x of B to Zr is 0.1<x<4, and the atomic ratio y of oxygen to Zr is 2<y<8. An oxide containing Zr and B (ZrB_xO_y, 0.1<x<4, 2<
A method for producing an amorphous oxide film containing y<8) as a main component. 8. Zr (zirconium) 1 to 96 atom%, Si (silicon) 1 to 95 atom%, O (oxygen) 0 to 67 atom%
By sputtering a target whose main component is an oxide containing Zr and Si (ZrSi_zO_y), the atomic ratio z of Si to Zr is 0.05.
≦z<19, and the atomic ratio y of oxygen to Zr is 2.
Oxide containing Zr and Si (ZrSi_zO_y) characterized by producing an amorphous oxide film with 1≦y<40
, 0.05≦z<19, 2.1≦y<40). 9. The content of Zr (zirconium) is a (atomic %), B
If the content of (boron) is b (atomic %), the content of Si (silicon) is c (atomic %), and the content of O (oxygen) is d (atomic %), then 1<a<96, 1 <b+c<95, 0<
d<67 (but a<0.25(100-d) and c<
An oxide containing Zr, B, and Si (ZrB_
xSi_zO_y) as the main component, and the atomic ratio x of B to Zr, the atomic ratio z of Si to Zr, and the atomic ratio y of O to Zr are 0.05≦x+z<19 (however, x+z
-3>0 and x-3z+1>0 (excluding the composition of x-3z+1>0) and 2<y<40. (ZrB_
xSi_zO_y, 0.05≦x+z<19 (however, x
+z-3>0 and x-3z+1>0) and 2<y<40). 10, containing at least one of Zr, Ti, Hf, Sn, Ta, and In and at least one of B and Si;
The target for producing an amorphous oxide film according to claim 1. 11. Zr (zirconium) 7 to 91 atom%, B (boron) 3 to 80 atom%, O (oxygen) 0 to 67 atom%
A target whose main component is a substance that contains it. 12, Zr (zirconium) 1 to 96 atomic%. Si (silicon): 1 to 95 atomic%, O (oxygen): 0 to 6
A target whose main component is a substance containing 7 atomic percent. 13. The content of Zr (zirconium) is a (atomic %),
The content of B (boron) is b (atomic %), Si (silicon)
When the content of is c (atomic %) and the content of O (oxygen) is d (atomic %), 1<a<96, 1<b+c<95, 0
<d<67 (but a<0.25(100-d) and c
A target whose main component is a substance having a composition of <0.25 (excluding a composition of 100-d).
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