JPH075309A - 耐久第１面ミラーおよび第２面ミラー - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 本発明の目的は、化学的攻撃に耐え得る耐久
性のあるミラーを提供することにある。 【構成】 本発明の一実施例では、第１面ミラーがアル
ミニウム基板２０を有し、該アルミニウム基板２０上
に、７つの層すなわち、チタン、ニッケル−クロム合
金、銀、Ｎｉ−ＣｒＮ_X 、窒化ケイ素、二酸化ケイ素及
び二酸化チタンの層からなる薄膜が蒸着されている。ま
た、第２面ミラーの実施例では、ミラーがガラス基板４
０を有し、該ガラス基板４０上に、５つの層すなわち、
二酸化ケイ素、Ｎｉ−ＣｒＮ_X 、銀、Ｎｉ−ＣｒＮ_X 及
び窒化ケイ素の層からなる薄膜が蒸着されている。更に
保護を与えるため、第２面ミラー上に、積層（ラミネー
ト）又は他の保護コーティングからなる保護膜を設ける
こともできる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は広くはミラーに関し、よ
り詳しくは、化学的および機械的攻撃に耐え得る前面ミ
ラーおよび後面ミラーに関する。

【０００２】

【従来の技術】市販されている殆どのミラーは、光を反
射するための銀の薄層がガラス基板の後面すなわち第２
面上に蒸着された銀蒸着ガラス複合構造からなる第２面
ミラー(second surface mirrors)である。銀蒸着ガラス
ミラーは、可視光反射率が高く、かつ、無色であること
から広く要望されている。銀はガラスに直接付着し難い
ので、銀を付着する前に、比較的薄い金属層がガラス面
に付着される。特に大気中のＳＯ₂ のような硫黄化合物
による損傷および品質低下から銀を保護するため、銀の
露出面には保護コーティングが付着される。一般的な保
護コーティングは銀の上に蒸着される銅層であり、該銅
層上には後で厚いペイント層が噴霧される。ペイント中
の鉛が硫黄または硫黄化合物と反応してＰｂＳを形成す
ると考えられる。銀層とペイント層との間に介在させら
れる銅層は、銀に対するペイントの付着性を増大させ
る。第２面が銀蒸着されたガラスミラー（第２面銀蒸着
形ガラスミラー）は、「ブラックエッジ」と呼ばれる現
象を受け易い。この品質低下作用は、ミラーの切断縁部
上の銀が水分に露出されるときに生じる。これにより化
学腐食が生じ、該化学腐食は、ミラー面の内方に向かっ
て徐々に進行する「ブラックエッジ」を形成する。この
品質低下作用は、銀ミラーが硫黄化合物の汚染物質を含
有する高湿度環境内で使用される場合には、一層増進さ
れ、かつ、顕著に生じる。

【０００３】また、上述した第２面銀ミラーの製造方法
は、環境問題をも引き起こす。第１の問題は、製造工程
において、廃棄物中に、鉛および他の化学物質が発生す
ることである。たとえば、銀蒸着工程から生じる洗浄水
は薬剤、銀、銅および錫を含有しており、環境保護局
（ＥＰＡ）により有害廃棄物として指定されている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】ミラーのバッキング
（裏塗り）に使用されるペイントは或る工業上の条件に
合致するけれども、ペイントも環境問題を生じる。たと
えば、前述したように、銅の基層コーティングが最初に
銀に付着されるので、バッキングペイントは、銅との付
着性および銅との組合せにおける性能品質を有する必要
がある。製造業者は、ペイントが耐久性を有し、かつ、
銅およびその下の銀に良く付着することを強く要望して
いる。これまで、これらの全ての要求を満たすペイント
は鉛を含有している。現在使用されているペイントと置
換できる無鉛ペイントを開発する幾つかの試みがなされ
ているけれども、鉛ペイントと同等に置換できる無鉛ペ
イントは未だ開発されていない。有害な廃棄鉛の多く
は、製造されたミラーの縁部を研削するとき、製造工程
の後段階で生じる。実際に、ミラーバッキングの一部は
良く研削される。この結果、研削水中には微量の鉛が検
出される。鉛ペイントの使用に付随する他の問題は、鉛
の存在を主な理由として、スクラップミラーの有効なリ
サイクリングが行えないことである。廃水処理手段およ
びミラー製造設備からの流出液から生じる鉛、銀および
他の危険物質の浄化手段は、環境問題に対する安直な解
決法に過ぎない。

【０００５】本発明の主たる目的は、化学的攻撃に耐え
得る耐久性のあるミラーを提供することにある。本発明
の他の目的は、有害な廃棄物を生成することなく製造で
きるミラーを提供することにある。本発明のさらに他の
目的は、従来の第２面ミラーに匹敵するかこれを超える
可視領域反射率をもつミラーを提供することにある。

【０００６】

【課題を解決するための手段】上記および他の目的は、
本発明により提供される耐久性のある第１および第２ミ
ラーであって、その各々が、２つの金属下塗層の間に配
置された反射金属層を備えた第１および第２ミラーによ
り達成される。これらの下塗層は、ニッケル−クロム合
金またはニッケルと窒化クロムとの混合物（Ｎｉ−Ｃｒ
Ｎ_X ）を備えている。これらの下塗層は薄く、したがっ
て、これらの付着特性を犠牲にすることなく可視光の吸
収を最小限にする。本発明のある実施態様においては、
第１面ミラーがアルミニウム基板を有し、該アルミニウ
ム基板上に、７つの層すなわち、チタン、ニッケル−ク
ロム合金、銀、Ｎｉ−ＣｒＮ_X 、窒化ケイ素、二酸化ケ
イ素および二酸化チタンの層からなる薄膜が蒸着されて
いる。第２面ミラーの実施態様においては、ミラーがガ
ラス基板を有し、該ガラス基板上に、５つの層すなわ
ち、二酸化ケイ素、Ｎｉ−ＣｒＮ_X 、銀、Ｎｉ−ＣｒＮ
_X および窒化ケイ素の層からなる薄膜が蒸着されてい
る。

【０００７】

【実施例】以下、添付図面に基づいて、本発明の実施例
につき詳細な説明を加える。図１には、従来技術による
一般的な第２面銀ミラー構造が示されている（第２面ミ
ラーは、後面ミラーとも呼ばれている）。ミラーはガラ
ス基板２を有し、該ガラス基板２の表面には銀層６がコ
ーティングされている。ガラス基板２に対する銀層６の
付着性を高めるため、銀を蒸着する前に、通常は錫から
なる薄い金属層４がガラス基板２の表面上に蒸着され
る。周囲の環境からミラーを保護するため、ミラー上に
はペイント層１０がコーティングされる。ペイントは銀
に付着し難いので、銀層６上には先ず薄い銅層８を蒸着
し、その後該銅層８上にペイントをコーティングする。
後面ミラーでは、光は基板２を通って入り、銀層６で反
射され、基板２を通って出る。第１面ミラー 図２には、本発明を導入した新規な一体構造（モノリシ
ック）の第１面ミラーが示されている（第１面ミラー
は、前面ミラーとも呼ばれる）。ミラーは、基板２０を
有し、該基板２０は、空気に曝される後面である表面２
１と、コーティングされる表面２２とを備えている。基
板２０はアルミニウムであるが、たとえば、ガラス、プ
ラスチック、金属または木など、剛性支持体を構成する
任意の適当な材料で形成することができる。

【０００８】コーティングは７つの層で形成される。第
１層２３は、アルミニウムへの銀の付着を助けるボンデ
ィング層である。基板２０がアルミニウムではなく、銀
が良く付着する他の何らかの材料である場合には、ボン
ディング層２３は必ずしも必要でない。ボンディング層
２３はチタンを含む任意の適当な材料から構成される。
ボンディング層２３の厚さは約２０ないし１０００Å以
上、好ましくは約５００ないし１０００Åの範囲にでき
る。ボンディング層２３上には、約５〜２０Å以上の範
囲の厚さをもつ第１下塗層２４が設けられる。この第１
金属下塗層２４は好ましくは約２０ないし９０％のニッ
ケルと約１０ないし４０％のクロムとからなるニッケル
−クロム合金であり、合金含有量は約８０％のニッケル
および２０％のクロムであるのがより好ましい。合金
は、少量（約１５％まで）の他の金属を含有できる。約
５ないし１５％のモリブデンを含有する合金が、下塗層
２４の化学的耐久性を一層増大させると考えられる。ニ
クロム（またはＮｉＣｒ）とは種々の比率のニッケル、
クロムおよびモリブデンを含有する合金のことであり、
下塗層として他の金属を使用することもできる。或い
は、下塗層２４は、好ましくは約８ないし１５Å以上の
範囲の厚さをもつニッケル金属と窒化クロムとの混合物
（Ｎｉ−ＣｒＮ_X またはニッケル／クロム窒化物として
示される）から構成される。Ｎｉ−ＣｒＮ_X の下塗層
は、ＮｉＣｒの下塗層より薄くしてもその付着機能を発
揮できることが判明している。

【０００９】基板２０が、アルミニウム、または、銀が
容易に付着しない他の金属であるときには、別体のボン
ディング層を用いる代わりに、全体で約５０ないし１０
００Å以上の厚みをもつ厚い第１下塗層２４を使用でき
る。これにより、ボンディング層２３を不要にできる。
銀が、約５ないし２０Åの比較的薄い第１下塗層の補助
により、ガラス、プラスチックおよび多くの金属を含む
殆どの基板に付着するため、一般的にはボンディング層
が不要であることを強調しておく。次に、第１下塗層２
４上に反射金属層２５が蒸着される。金属層２５は可視
光を反射する。金属層２５は多くの金属から形成できる
けれども、特に満足できる金属は銀である。クロムは、
色が最少で高可視光反射率をもつ硬質耐食ミラーを製造
できる点で満足できる。ニッケル−クロム合金およびス
テンレス鋼のような鉄−ニッケル−クロム合金は、同様
な高耐久性をもつけれども僅かに反射率が小さいミラー
を作ることができる。アルミニウムおよびロジウムは、
クロムよりもかなり高い反射率をもつミラーを作るけれ
ども、アルミニウム層は比較的柔らかく、かつ、耐食性
が小さく、ロジウムは非常に高価である。金属層２５の
厚さは約５００ないし１５００Å以上の範囲、より好ま
しくは約７００ないし８００Åの範囲内にある。金属層
２５が銀を有する場合には、この厚さは約９００ないし
１５００Å以上、より好ましくは約１０００ないし１３
００Åにすべきである。

【００１０】次いで、金属層２５上に第２金属下塗層２
６が蒸着され、該層２６上には保護層２７が設けられ
る。この第２金属下塗層２６も、第１下塗層２４に関し
て説明したようにニッケル−クロム合金で形成できるけ
れども、Ｎｉ−ＣｒＮ_X で形成することがより好まし
い。第２下塗層２６はできる限り薄く維持すべきであ
り、たとえミラーに影響を与えるとしても、ミラーの光
学的特性には悪影響を及ぼさないようにする。満足でき
る下塗層の厚さは約５ないし２０Åの範囲内である。第
２下塗層２６をＮｉ−ＣｒＮ_X で形成する場合、その厚
さは約８ないし１５Åにすべきである。Ｎｉ−ＣｒＮ_X
層はＮｉＣｒ層よりも薄くできるため、第２下塗層２６
としてＮｉ−ＣｒＮ_X を備えた第１面ミラーはＮｉＣｒ
からなる第２下塗層を備えた第１面ミラーより高い反射
率を有する。保護層２７は、金属層２５および第２下塗
層２６を化学的攻撃、特に酸化から保護する。保護層２
７は、窒化ケイ素および窒化アルミニウム等の透明窒化
物で形成するのが好ましいけれども、窒化アルミニウム
は水に溶けるため、窒化ケイ素の方が好ましい。保護層
２７は約２０ないし１００Å、より好ましくは約３０な
いし６０Åの厚さを有する。窒化ケイ素は、円筒状マグ
ネトロンを反応させてスパッタリングすることにより形
成される。使用される最も好ましい窒化ケイ素は、小さ
な固有応力(intrinsic stress)を呈するものである。窒
化ケイ素の固有応力を低減させると、極めて硬く、か
つ、化学的耐久性に優れた薄い薄膜が形成されることが
判明している。

【００１１】コーティングの次の２つの層は、最初の低
屈折率誘電層２８と、この上の高屈折率誘電層２９とか
らなる。本発明では、「低」屈折率とは１．６５ないし
１．４８或いはこれより小さい範囲をいい、「高」屈折
率とは２．０ないし２．５或いはこれより大きな範囲を
いう。５５０ｎｍの波長での種々の材料の屈折率は、以
下にカッコで括って示す。好ましい実施例では、低屈折
率誘電材料としては二酸化ケイ素（１．４８）が特に満
足でき、高屈折率誘電材料としては二酸化チタン（２．
５）が特に満足できるものであることが判明している。
使用可能な他の誘電材料として、酸化ニオブ、酸化タン
タル、酸化錫、酸化亜鉛および酸化ジルコニウムがあ
る。低屈折率誘電層２８の厚さは約５００ないし１２０
０Å、より好ましくは約６１５ないし９２０Åの範囲で
ある。高屈折率誘電層２９の厚さは約４００ないし８０
０Å、より好ましくは約４１５ないし６２５Åの範囲で
ある。低屈折率誘電層２８および高屈折率誘電層２９の
使用により、金属層２５の反射率が増大する。たとえ
ば、可視光の約９８％を有する銀の積分反射率は、Ｎｉ
−ＣｒＮ_X （またはＮｉＣｒ）の第２下塗層２６により
約９６％の反射率に低下させられる。しかしながら、低
屈折率誘電層２８および高屈折率誘電層２９を設けるこ
とにより、反射率は約９７％以上に増大される。反射率
は、１つ以上の一連の高／低屈折率誘電層を、さらに付
加することにより増大できるけれども、増大領域の幅
（すなわちバンド幅）は減少する。また、誘電層の厚さ
および／または誘電材料の選択を変えることにより、前
面着色ミラーを作ることができる。

【００１２】別々の窒化ケイ素の層２７および低屈折率
層２８を設ける代わりに、約５００ないし１２００Å、
より好ましくは約６１５ないし９２０Åの厚さをもつ単
一の窒化ケイ素の層２７を設けることができ、これによ
り、第１面ミラーは同等の高反射率を達成できるであろ
う。本発明の第１面ミラーに低屈折率層２８および高屈
折率層２９を用いることは任意であることも強調してお
く。しかしながら、両層２８、２９を使用しない場合に
は、周囲の環境からの第１面ミラーの保護は低下するで
あろう。これを補償するため、保護層２７の厚さを増大
させることができる。但し、保護層２７の厚さの増大に
つれてミラーの反射率は低下する。慣用的な第２面銀ミ
ラーでは、光は厚いガラスを通って伝達され、銀層から
反射率され、その後、厚いガラスを通って戻される。こ
れにより、物体がミラーのガラスに隣接して置かれる
と、容易に認識できる二重像が形成される。本発明の前
面ミラーすなわち第１面ミラーでは、光が基板を通って
伝達されないこと、および、光が伝達される誘電層が慣
用的なミラーに見られるガラスに比べて極めて薄いこと
から二重像の問題が解消される。慣用的なミラーでは、
ガラスが、周囲の環境から柔らかい銀層を保護する機能
を有する。本発明の前面ミラーでは、反射率を高める薄
い誘電層が保護コーティングとしても機能する。第２面ミラー 本発明を導入した第２面ミラーが図４に示されている
（第２面ミラーは、後面ミラーとも呼ばれる）。第２面
ミラーは基板４０を有し、該基板４０は、空気に曝され
る後面である表面４１と、コーティングされる表面４２
とを備えている。基板４０は、ソーダ石灰ガラスである
が、結晶性水晶、溶融シリカ、および、ポリカーボネー
ト並びにアクリレートのようなプラスチック等の実質的
に透明で剛性支持体を構成する任意の適当な材料でも形
成できる。

【００１３】コーティングは６つの層で形成されてい
る。第１の層は実質的に透明なバリヤ層４３であり、該
バリヤ層４３は、第１金属下塗層および／または反射金
属層を攻撃する汚染物質に対するシールドとして作用す
る。たとえば、ソーダ石灰ガラスは反射金属層を腐食す
るナトリウムイオンを含有している。基板４０が、
（１）金属層下塗層および／または反射金属層に悪影響
を及ぼす化学物質を含有していない材料、および、
（２）周囲の環境中の腐食性物質が金属下塗層および／
または反射金属層を攻撃することを充分防止できる耐久
性をもつ材料で作られている場合には、バリヤ層４３は
不要である。バリヤ層４３は、酸化ケイ素または酸化ア
ルミニウムで形成するのが好ましい。バリヤ層４３の厚
さは約５０ないし３００Å、好ましくは約５０ないし１
００Åの範囲にすることができる。バリヤ層４３上には
第１下塗層４４が設けられる。該第１下塗層４４は、ミ
ラーの光学的特性に殆ど悪影響を与えないようにするた
め、できる限り薄く維持するのが好ましい。約５ないし
２０Åの範囲の厚さをもつ下塗層が満足できるものであ
る。Ｎｉ−ＣｒＮ_X からなり、かつ、約８ないし１５Å
の厚さをもつ第１金属下塗層が好ましい。或いは、前述
のように下塗層をニクロムで構成することもできる。Ｎ
ｉ−ＣｒＮ_X 下塗層は、ＮｉＣｒ下塗層より薄くでき、
かつ、その付着機能を発揮できることが判明している。

【００１４】次に、第１下塗層４４上には反射金属層４
５が蒸着される。該金属層４５は可視光を反射する。金
属層４５は多種類の材料で形成できるが、特に満足でき
るものは銀である。第１面ミラーについて前述した理由
から、クロム、ニッケル−クロム合金、ステンレス鋼の
ような鉄−ニッケル−クロム合金、アルミニウムおよび
ロジウムを使用することができる。反射金属層４５の厚
さは５００ないし１３００Å以上、より好ましくは約８
００ないし１２００Åの範囲にできる。金属層４５を銀
で形成する場合には、厚さは約８００ないし１４００Å
以上、より好ましくは約１０００ないし１２００Åにす
べきである。次いで、反射金属層４５上に第２金属下塗
層４６が蒸着され、該金属下塗層４６上には保護層４７
が設けられる。この第２金属下塗層４６も、ニッケル−
クロム合金またはＮｉ−ＣｒＮ_X で形成できる。第２下
塗層４６は、約５ないし５００Å、より好ましくは約５
ないし２０Åの厚さを有し、第２下塗層４６がＮｉ−Ｃ
ｒＮ_X であるときは、該層４６の厚さは約８ないし１５
Å以上の範囲にすべきである。保護層４７は、金属層４
５および第２下塗層４６を化学的攻撃、特に酸化から保
護する機能を有する。保護層４７は、窒化ケイ素および
窒化アルミニウム等の窒化物で形成するのが好ましいけ
れども、窒化アルミニウムは水に溶けるため、窒化ケイ
素の方が好ましい。保護層４７は、約２５ないし５００
Å以上、より好ましくは約５０ないし７５Åの厚さを有
する。窒化ケイ素は、円筒状マグネトロンを反応させて
スパッタリングすることにより形成される。使用される
最も好ましい窒化ケイ素は、小さな固有応力を呈するも
のである。窒化ケイ素の固有応力を低減させると、極め
て硬く、かつ、化学的耐久性に優れた薄膜が形成される
ことが判明している。

【００１５】第２面ミラーに付加的保護を与えるため、
保護層４７上にプラスチック薄層（プラスチックラミネ
ート）を設けることができ、この点についてはYoung 等
に1990年10月23日に付与された米国特許第 4,965,121号
を参照されたい。なお、この米国特許は、本願に援用す
る。銀の反射金属層４５に対しては層４７上に蒸着され
る厚い亜鉛薄膜が良好な犠牲的を与えることが判明して
いる。亜鉛が、硫黄または硫黄化合物の汚染物質と反応
してＺｎＳを形成することは明らかである。個々の層の蒸着 第１面ミラーおよび第２面ミラーの両方の場合に、Ｎｉ
Ｃｒ（またはＮｉ−ＣｒＮ_X ）下塗層、バリヤ層、保護
層および高／低屈折率誘電層はｄ．ｃ．マグネトロンで
蒸着される。誘電層は、円筒状の回転マグネトロンを用
いたｄｃ反応的スパッタリングスパッタリング(dc-reac
tive sputtering)により形成される。ＳｉＯ₂ 、Ｓｉ₃
Ｎ₄ およびＴｉＯ₂ 等の誘電材料を用いた基板の蒸着に
適した円筒状マグネトロンについては、Wolfe 等に1991
年９月10日に付与された米国特許第 5,047,131号におい
て説明されている。なお、この米国特許は本願に援用す
る。

【００１６】窒素およびアルゴン等の不活性ガスを含む
大気中でのＮｉ−ＣｒＮ_X 薄膜の反応的スパッタリング
には、ターゲット材料がニクロムである円筒状または平
板状マグネトロンを使用できる。一般的なｄｃスパッタ
リング温度では、ニッケルが窒化物を形成することはな
い（窒素ガスが存在しなければ、窒素の代わりにニッケ
ルおよびクロムからなる薄膜が蒸着される）。或いは、
Ｎｉ−ＣｒＮ_X 薄膜は、一方のカソードはニッケルをス
パッタリングするニッケルターゲットを有し、他方のカ
ソードは窒化クロムを反応的スパッタリングするクロム
ターゲットを有するデュアルカソードを用いたマグネト
ロンにより蒸着することもできる。回転可能な円筒状の
デュアルマグネトロンを用いて窒化ケイ素を蒸着する場
合、窒化ケイ素の層の固有応力は、各カソードの磁石組
立体を鋭角に配向することにより低減できることが判明
している。図３は、真空チャンバ３３内に配置されたデ
ュアルカソード３０Ａ、３０Ｂを備えたマグネトロンを
示す略断面図である。各磁石組立体３２は、３つの長い
磁石３４、３６、３８を備えた「Ｗ」形の形状を有す
る。回転可能な円筒状マグネトロンでは、永久磁石がア
ンバランス形装置を形成するのが一般的である。カソー
ド３０Ａの磁石組立体３２は約４５°の鋭角α₁ で配向
され、スパッタリングされた材料が蒸着チャンバ内に入
るときに基板３１に向かうようにしている。同様に、カ
ソード３０Ｂの磁石組立体３２も約４５°の角度α₂ に
配向されている。各角度α₁ またはα₂ は独立的に約２
０ないし６０°、より好ましくは約３０ないし５０°の
範囲、最も好ましくは約４５°に定めることができる。
各カソードは基板３１から約２．５インチ（約６．３５
ｃｍ）の位置にあり、カソード３０Ａの中心はカソード
３０Ｂの中心から約８．５インチ（約２１．５９ｃｍ）
の位置にある。このようにして蒸着される窒化ケイ素の
固有応力は、磁石組立体が基板に対して直角に配置され
ている場合に形成される窒化ケイ素の固有応力の約１／
４である。Ｓｉ₃ Ｎ₄ を反応させてスパッタリングする
のにデュアルカソードを用いる必要はないが、単一カソ
ードを用いる場合には、カソード３０Ａを用いて基板３
１をカソード３０Ａに向かって移動させるのが好まし
い。

【００１７】銀金属層は平板状マグネトロンにより蒸着
できるけれども、蒸発等の他の慣用的な方法も使用でき
る。チタンのボンディング層は平板状マグネトロンまた
は他の慣用的な方法により蒸着できる。実験結果 図２および図４に示す構造をもつ第１面ミラーおよび第
２面ミラーを、インラインマグネトロン装置で製造し
た。このマグネトロン装置は直列に配置された真空チャ
ンバ内に収容されたマグネトロンを有し、各マグネトロ
ンは層の１つを蒸着する。平板状マグネトロンを用い
て、ボンディング層、下塗層および金属層を蒸着した。
各々がモデルＨＲＣ−３００ユニットを備えた平板状マ
グネトロンは、本願の譲受人の一部門であるＡｉｒｃｏ
Ｃｏａｔｉｎｇ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ社により製造
されたものである。保護層および誘電層の蒸着には円筒
状マグネトロンを使用した。各円筒状マグネトロンは、
デュアルＣ−Ｎａｇ（登録商標）モデル３０００カソー
ドで構成され、このカソードもＡｉｒｃｏ社により製造
されている。各円筒状マグネトロンのターゲットは不活
性ガスを用いてコンディショニングされ、その後、所望
の分圧に到達するまでプロセスガスが添加された。この
プロセスは、安定する時点まで作動した。次に、基板を
第１円筒状マグネトロンのコーティング領域に導入し、
薄膜を付着した。第１面ミラーにはアルミニウム基板を
使用し、第２面ミラーにはソーダ石灰ガラス基板を使用
した。

【００１８】図２に示すように円筒状マグネトロンにお
いて窒化ケイ素を反応させてスパッタリングする場合
に、不活性ガスとしてアルゴンを使用し、反応ガスとし
て窒素を使用した。他の不活性ガスを使用することもで
きる（あらゆる種類の窒化ケイ素はＳｉ₃ Ｎ₄ で表され
る）。ガスの分圧は、窒化物モードから金属モードへの
遷移により決定した。実験は、実施可能な限りこの遷移
の近くで行った。スパッタリングガスの圧力および流量
は慣用的な装置で制御した。純粋ケイ素の導電率は非常
に小さく、直流でのスパッタリングに適していないの
で、各ケイ素ターゲットには少量のアルミニウムを含浸
またはドーピングした。各カソードの磁石組立体は、垂
線から約４５°の角度で配向した。スパッタリングガス
として窒素を使用し、コーティングはアルミニウムと窒
化ケイ素との混合物を含有するものとなった。これらの
全ての混合物は比較的硬質であり、強いバリヤとして作
用するアモルファス薄膜を形成する。しかしながら、薄
膜中のアルミニウムの量が所望のケイ素ベース化合物薄
膜の形成を妨げることはない。形成された窒化ケイ素の
化学量論（stoichiometry)は、Ｓｉ₃ Ｎ₄ の理論比３：
４に近いことが判明している。

【００１９】各Ｎｉ−ＣｒＮ_X 薄膜下塗層の蒸着には、
ニクロムターゲットを用いた平板状マグネトロンを使用
した。使用したニクロムは、約８０％のニッケルおよび
２０％のクロムから構成される。ガス混合物は約６０％
の窒素および４０％のアルゴンから構成される。ニクロ
ムターゲットからスパッタリングされたニッケルは窒化
物を形成せず、スパッタリングされたクロムが明らかに
窒化物を形成した。このようにして形成されたＮｉ−Ｃ
ｒＮ_X 薄膜は、アモルファスで、化学的耐久性があり、
導電性を有し、極めて硬質で耐久性に優れたものであ
る。本発明のミラーでは、Ｎｉ−ＣｒＮ_X を使用した場
合、下塗層（単一および複数）は、銀の付着性に影響を
与えることなく、ＮｉＣｒより約４０％薄くできる。さ
らに、第１面ミラーの第２金属下塗層および第２面ミラ
ーの第１下塗層の厚さを減少させると吸収が減少するた
め、各ミラーの可視光の全体的反射は増大する。金属下
塗層が過度に厚くなることを防止するため、マグネトロ
ン装置の真空チャンバ内にはシールドまたはバッフルを
用いて、スパッタリングされる幾分かの材料を遮断し、
かつ、基板上への蒸着速度を制御すべきである。下記の
表１および表２は、インラインマグネトロン装置を用い
て、それぞれ本発明の第１面ミラーおよび第２面ミラー
の蒸着を行った一般的なプロセスデータを示すものであ
る。マグネトロン装置内のＨ₂ Ｏの分圧は１０^-7トルに
等しいか、これ以下にすることを勧める。これは、水の
凝縮のためのマイスナーコイル(meisner-coils) または
高真空ポンプの使用を含む慣用的手段により達成され
る。他の予防策として、約１μの圧力まで装置に窒素ガ
スを充填することにより、反応的スパッタリングの前の
８ないし２０時間、窒素中で装置を作動させる方法があ
る。

【００２０】 表 １ 第１面ミラー 厚さ 流量 流量 流量 流量 電位 電力 圧力 パス数 (SCCM) (SCCM) (SCCM) (SCCM) 層 (Å) Ar N₂ O₂ He (V) (kW) (μ) Ti 500 232 0 0 0 -537 20 2 1 NiCr 20 232 0 0 0 -527 10 2 2 Ag 1200 154 0 0 0 -531 10 2 1 Ni-CrN_X 8 95 143 0 0 -452 9.5 2.5 1 Si₃N₄ 50 41 270 0 12 -451 6.5 2.5 1 Si O₂ 562 22 0 210 0 -306 20 2 4 Ti O₂ 543 10 0 102 0 -402 17 2 16 使用基板：アルミニウム 表 ２ 第２面ミラー 厚さ 流量 流量 流量 流量 電位 電力 圧力 パス数 (SCCM) (SCCM) (SCCM) (SCCM) 層 (Å) Ar N₂ O₂ He (V) (kW) (μ) Si O₂ 100 22 0 210 0 -306 20 2 1 Ni-CrN_X 8 95 143 0 0 -452 9.5 2.5 1 Ag 1200 154 0 0 0 -531 10 2 1 Ni-CrN_X 20 95 143 0 0 -452 9.9 2.5 2 Si₃N₄ 50 41 270 0 12 -451 6.5 2.5 1 使用基板：ソーダ石灰ガラス（2.5 mm) 図５は、表１に記載した条件で製造した本発明の第１面
ミラーの、可視スペクトルについての放射波長に対する
百分率反射率を示すグラフである。反射率は、１０°の
入射角度で測定した。

【００２１】同様に、図６は、慣用的な第２面ミラーと
比較した、本発明の他の実施例による第１面ミラーにつ
いての放射波長に対する反射率を示すグラフである。本
発明の第１面ミラー（その反射率が曲線６１で示されて
いる）は次の構造を有している。 ガラス／ＮｉＣｒ／Ａｇ／ＮｉＣｒ／Ｓｉ₃ Ｎ₄ ／Ｔｉ
Ｏ₂ （２．５ｍｍ／１００Å／９００Å／１４Å／３９１Å
／７６７Å） 一方、慣用的な第１面ミラー（その反射率が曲線６２で
示されている）は次の構造を有している。 ガラス／Ａｌ／ＳｉＯ₂ ／ＴｉＯ₂ ／ＳｉＯ₂ ／ＴｉＯ
₂ （２．５ｍｍ／７００Å／７２９Å／４７３Å／１１７
０Å／７４０Å） 明らかに、本発明の第１面ミラーのこの実施例は、表１
に記載した実施例のように、保護層Ｓｉ₃ Ｎ₄ と高屈折
率層ＴｉＯ₂ との間に別の層ＳｉＯ₂ を有するものでは
ない。また、基板がガラスであるので、ボンディング層
は不要である。図７は表２に記載した条件で製造した本
発明の第２面ミラーの、可視スペクトルについての放射
波長に対する百分率反射率を示すグラフである。反射率
は、１０°の入射角度で測定した。

【００２２】明らかに、本発明の第１面ミラーは約９７
％の積分可視反射率を達成し、かつ、本発明の第２面ミ
ラーは約８８％の積分可視反射率を達成した。第２面ミ
ラーについては、百分率反射率は、実質的に透明な基板
の厚さに基づいて定まる。たとえば６ｍｍの厚さのガラ
ス基板は、３ｍｍの厚さのガラス基板に比べ反射率が約
２％低下する。以上、本発明を好ましい特定実施例に関
連して説明したが、上記説明および例は本発明の例示で
あって本発明の範囲を制限するものではない。本発明の
範囲は特許請求の範囲の記載により定められる。

【００２３】

【発明の効果】本発明によれば、化学的攻撃に耐え得る
耐久性のあるミラーを提供することが可能となる。ま
た、本発明によれば、有害な廃棄物を生成することなく
製造できるミラーを提供することが可能となる。さら
に、本発明によれば、従来の第２面ミラーに匹敵するか
これを超える可視領域反射率をもつミラーを提供するこ
とが可能となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】従来技術による第２面銀ミラーの略断面図であ
る。

【図２】本発明にしたがって製造された第１面ミラーの
略断面図である。

【図３】マグネトロン装置の略断面図である。

【図４】本発明にしたがって製造された第２面ミラーの
略断面図である。

【図５】第１面ミラーについての波長に対する百分率反
射率を示すグラフである。

【図６】第１面ミラーについての波長に対する百分率反
射率を示すグラフである。

【図７】第２面ミラーについての波長に対する百分率反
射率を示すグラフである。

【符号の説明】

２ ガラス基板 ４ 薄い金属層 ６ 銀層 ８ 薄い銅層 １０ ペイント層 ２０ 基板 ２１ 表面（空気に曝される後面） ２２ 表面（コーティングされる面） ２３ 第１層（ボンディング層） ２４ 第１下塗層 ２５ 反射金属層 ２６ 第１金属下塗層 ２７ 保護層 ２８ 低屈折率誘電層 ２９ 高屈折率誘電層 ３０Ａ デュアルカソード ３０Ｂ デュアルカソード ３１ 基板 ３２ 磁石組立体 ３４，３６，３８ 磁石 ４０ 基板 ４１ 表面（空気に曝される後面） ４２ 表面（コーティングされる面） ４３ バリヤ層 ４４ 第１下塗層（第１金属下塗層） ４５ 反射金属層 ４６ 第２金属下塗層 ４７ 保護層

フロントページの続き (72)発明者 ジョン エル ヴォッセン アメリカ合衆国 ニュージャージー州 08807ブリッジウォーター サンセット リッジ 1012

Claims (10)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 基板、第１金属下塗層、反射金属層、第
   ２金属下塗層および保護層の順序で構成された第１また
   は第２面ミラーにおいて、 第１金属下塗層がニッケルと、クロムまたは窒化クロム
   とを有し、第２金属下塗層がニッケルと、クロムまたは
   窒化クロムとを有することを特徴とする第１面ミラーま
   たは第２面ミラー。
2. 【請求項２】 さらに、約１．６５以下の屈折率をもつ
   第１誘電層および約２．０以上の屈折率をもつ第２誘電
   層の順序で構成された誘電層を有することを特徴とする
   請求項１に記載の第１面ミラー。
3. 【請求項３】 前記保護層が、約１．６５以下の屈折率
   を有し、さらに、前記ミラーが、約２．０以上の屈折率
   をもつ誘電層を有することを特徴とする請求項１に記載
   の第１面ミラー。
4. 【請求項４】 前記基板が、アルミニウムであり、さら
   に、前記ミラーが、前記基板と第１金属下塗層との間に
   配置されたチタンのボンディング層を有することを特徴
   とする請求項２または３に記載の第１面ミラー。
5. 【請求項５】 前記第２金属下塗層が、ニッケルおよび
   窒化クロムを有し、かつ、約０．５ないし２ｎｍ（５な
   いし２０Å）の厚さを有することを特徴とする請求項な
   いし４のいずれか一項に記載の第１面ミラー。
6. 【請求項６】 前記基板が、実質的に透明であり、さら
   に、前記ミラーが、前記基板と第１金属下塗層との間に
   配置された実質的に透明なバリヤ層を有することを特徴
   とする請求項１に記載の第２面ミラー。
7. 【請求項７】 前記バリヤ層が、二酸化ケイ素を有する
   ことを特徴とする請求項６に記載の第２面ミラー。
8. 【請求項８】 前記第１金属下塗層が、ニッケルおよび
   窒化クロムを有し、かつ、約０．５ないし２ｎｍ（５な
   いし２０Å）の厚さを有することを特徴とする請求項６
   または７に記載の第２面ミラー。
9. 【請求項９】 前記保護層が、窒化ケイ素を有すること
   を特徴とする請求項１ないし８のいずれか一項に記載の
   ミラー。
10. 【請求項１０】 前記反射金属層が、９０ｎｍ（９００
    Å）以上の厚さをもつ銀を有することを特徴とする請求
    項１ないし９のいずれか一項に記載のミラー。