JPH11213449A

JPH11213449A - 高耐食性反射膜及び該膜で被覆された構造体

Info

Publication number: JPH11213449A
Application number: JP10013578A
Authority: JP
Inventors: Kenichi Hijikata; 研一土方; Rie Mori; 理恵森
Original assignee: Mitsubishi Materials Corp
Current assignee: Mitsubishi Materials Corp
Priority date: 1998-01-27
Filing date: 1998-01-27
Publication date: 1999-08-06

Abstract

(57)【要約】【課題】高温高湿の環境に置かれても、Ａｇ薄膜に腐
食や曇化を生じず、４００ｎｍ以上の波長の可視光に対
して９０％以上の反射率を維持する。【解決手段】高耐食性反射膜は基体１０の表面に形成
されたＡｇ薄膜１１と、このＡｇ薄膜１１表面に形成さ
れたＭｇ超薄膜１２、Ｃｕ超薄膜又はＡｌ超薄膜とを備
える。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は金属、ガラス、セラ
ミックス、プラスチックス等の基体表面にＡｇ薄膜が形
成された高耐食性反射膜に関する。更に詳しくは、基体
表面がＡｇ薄膜で被覆された、光ディスク（ＣＤ）、光
磁気ディスク（ＭＯ）、ミニディスク（ＭＤ）、リフレ
クタ、照明器具、標識、Ａｇめっき製品等に適する構造
体に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】この種のＡｇ薄膜は銀白色の美しい光沢
を有し、電気及び熱の伝導率が金属薄膜中もっとも高い
点で優れている。特に反射率が可視光の広い波長域にわ
たって１００％に近い値を示すために、鏡面を必要とす
る装置、例えば上記光ディスク、光磁気ディスク等の反
射膜に広く利用されている。またＡｇ薄膜は装飾美があ
るうえ、抗菌性が高いために洋食器に高級感と清潔感を
与える。その一方でＡｇ薄膜は耐食性に乏しい欠点があ
る。即ち、乾燥雰囲気中では、Ａｇは酸素中で高温に熱
しても酸化されず化学的にも安定な金属であるけれど
も、通常の湿気を含んだ大気中や硫化ガスや紫外線の存
在下では、Ａｇは変質したり、変色したり、或いは光沢
を失ったりする。特に硫黄とは直接結合して、例えばＨ
₂Ｓと反応して常温でも容易にＡｇ₂Ｓとなり黒色に変化
する。更にＡｇ薄膜は高温高湿の環境に置かれると白濁
化し、曇化する。従来、このようなＡｇ薄膜の耐食性を
向上させる方法として、薄膜を他の金属との合金にする
方法や、透明なプラスチックやセラミック被膜を保護膜
としてＡｇ薄膜に被覆する方法などが挙げられる。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、薄膜を
他の金属、例えばＴｉ、Ｐｄ等との合金（Ａｇ−Ｔｉ合
金、Ａｇ−Ｐｄ合金等）にした場合には、耐食性は向上
するが反射率が低下してしまう不具合があった。またＡ
ｇ薄膜を保護膜で被覆した場合には、ピンホール、剥離
等の保護膜の膜欠陥を完全になくすことが困難であり、
このような欠陥部から侵入した水分や腐食性ガスにより
Ａｇ薄膜の腐食が進行してしまうことがあった。本発明
の目的は、高温高湿の環境に置かれても、Ａｇ薄膜に腐
食や曇化を生じず、４００ｎｍ以上の波長の可視光に対
して９０％以上の反射率を維持する高耐食性反射膜及び
この反射膜で被覆された構造体を提供することにある。

【０００４】

【課題を解決するための手段】請求項１に係る発明は、
図１に示すように、基体１０の表面に形成されたＡｇ薄
膜１１と、このＡｇ薄膜１１表面に形成されたＭｇ超薄
膜１２、Ｃｕ超薄膜又はＡｌ超薄膜とを備えた高耐食性
反射膜である。Ｍｇ超薄膜、Ｃｕ超薄膜又はＡｌ超薄膜
は、高温高湿条件下でのＡｇ薄膜の曇化を防止する効果
を持ち、かつ超薄膜であるがゆえに金属膜でありながら
光の吸収量が小さいという特性を持つ。これによりＭｇ
超薄膜、Ｃｕ超薄膜又はＡｌ超薄膜は、被覆するＡｇ薄
膜の反射率を低下させずに、反射膜の耐食性を良好にす
る。

【０００５】請求項２に係る発明は、図２に示すよう
に、請求項１に係る発明であって、基体１０の表面にア
ンダコート層１３を介してＡｇ薄膜１１が形成された高
耐食性反射膜である。請求項３に係る発明は、請求項１
又は２に係る発明であって、Ｍｇ超薄膜１２、Ｃｕ超薄
膜又はＡｌ超薄膜の表面にトップコート層１４が形成さ
れた高耐食性反射膜である。

【０００６】基体の表面にアンダコート層を形成してか
らＡｇ薄膜を形成すると、Ａｇ薄膜の基体に対する密着
性が高まり、反射膜の耐食性をより一層良好にする。上
記超薄膜の表面にトップコート層を形成する場合も同様
に反射膜の耐食性をより一層良好にする。

【０００７】請求項４に係る発明は、請求項１ないし３
いずれかに係る発明であって、Ａｇ薄膜１１が少なくと
も５００オングストロームの膜厚を有し、Ｍｇ超薄膜１
２、Ｃｕ超薄膜又はＡｌ超薄膜が５〜１７オングストロ
ームの膜厚を有する高耐食性反射膜である。Ａｇ薄膜の
膜厚が５００オングストローム未満では膜厚が不十分で
入射した光が一部透過し、反射率が小さくなる不具合が
ある。またＭｇ超薄膜、Ｃｕ超薄膜又はＡｌ超薄膜の膜
厚が５オングストローム未満では高温高湿条件下でのＡ
ｇ薄膜の曇化を防止する効果が現れず、１７オングスト
ロームを越えると反射膜の反射率が低下してしまうとい
う不具合がある。

【０００８】請求項５に係る発明は、基体１０が金属、
ガラス、セラミックス又はプラスチックスであって、こ
の基体１０の表面に請求項１ないし４いずれか記載の高
耐食性反射膜で被覆された構造体である。

【０００９】

【発明の実施の形態】本発明の基体は、金属、ガラス、
セラミックス又はプラスチックスである。金属は純Ａｇ
を含む。例えば光ディスク、光磁気ディスク、ミニディ
スク、リフレクタ、照明器具、標識、Ａｇめっき製品に
用いられるＡｇ薄膜が形成される基体である。アンダコ
ート層を設ければＡｇ薄膜の密着性がより高まり剥離を
生じる恐れはなくなる。また基体は平板に限らず、凹面
物、凸面物、凹凸状物、その他立体物を含む。このアン
ダコート層や超薄膜の表面に形成されるトップコート層
は、樹脂液をコーティングして形成される透明な合成樹
脂層又は蒸着により形成されるサイアロン（ＳｉＡｌＯ
Ｎ）、Ｓｉ₃Ｎ₄等の透明なセラミック層である。このア
ンダコート層又はトップコート層の厚さは基体の平滑度
や構造体の用途に応じてそれぞれ決められる。

【００１０】本発明のＡｇ薄膜と、Ｍｇ超薄膜、Ｃｕ超
薄膜又はＡｌ超薄膜は、スパッタリング法、真空蒸着
法、イオンプレーティング法などの方法により形成され
る。スパッタリング法の中で特にマグネトロンスパッタ
リング法が好ましい。これは基体に対する膜の密着力が
大きいこと、大面積の基板に組成、厚さの均一な膜を形
成しやすいことなどによる。例えば光ディスク、光磁気
ディスク、ミニディスク、照明器具用の反射膜であるＡ
ｇ薄膜と上記超薄膜とは、主としてこのマグネトロンス
パッタリング法により形成される。また家庭用プラスチ
ック製品のめっき膜、鏡などの反射膜であるＡｇ薄膜と
上記超薄膜とは、真空蒸着法、イオンプレーティング法
により形成される。またスパッタリング法でＡｇ薄膜と
上記超薄膜を形成する場合には、Ａｇ薄膜を形成した
後、大気に曝すことなく連続して上記超薄膜を形成する
ことができる。このスパッタリング法によるＭｇ超薄
膜、Ｃｕ超薄膜又はＡｌ超薄膜の形成はＭｇターゲッ
ト、Ｃｕターゲット又はＡｌターゲットを用いる。

【００１１】次に、基体表面にＡｇ薄膜とＭｇ超薄膜を
形成する具体的な態様について説明する。Ｃｕ超薄膜及
びＡｌ超薄膜の形成も同様である。図３に示すように、
Ａｇターゲット２１とＭｇターゲット２２と基体ホルダ
２３をチャンバ中心Ｏから所定の等距離だけ隔てて配置
する。チャンバ中心ＯとＡｇターゲット２１の中心を結
ぶ線Ａとチャンバ中心ＯとＭｇターゲット２２の中心を
結ぶ線Ｂとのなす角度をηとするとき、この角度ηの範
囲内を移動可能に基体ホルダ２３が配置される。線Ａか
らのホルダ２３の移動角はθで示される。図４及び図５
に示すように、基体ホルダ２３には基体１０が保持さ
れ、基体１０がターゲット２１及び２２に対してそれぞ
れ所定の高さになるようにホルダ２３を配置する。Ａｇ
ターゲット２１及びＭｇターゲット２２には、一方のタ
ーゲットからスパッタリングされた粒子が横方向に飛散
して他方のターゲット表面を汚染しないように円筒状シ
ールド２４がそれぞれ設けられ、かつシャッタ２６が除
去可能にそれぞれ設けられる。スパッタリング時に基体
ホルダ２３は一定の速度で自転するようになっている。

【００１２】このようなスパッタリング装置で基体表面
にＡｇ薄膜に続いてＭｇ超薄膜を形成するには、先ず図
４に示すように基体１０を基体ホルダ２３に保持してホ
ルダ２３を角度θ＝０度（図３）にセットし、基体１０
をＡｇターゲット２１に対向させる。このときＭｇター
ゲット２２の上方にこのターゲットより大径のシャッタ
２６を配置してＭｇターゲットを覆っておく。チャンバ
内が所定の真空度に到達したところで、チャンバ内にＡ
ｒガスを導入して所定のガス圧にし、スパッタリングを
開始し、基体表面にＡｇを所望の膜厚だけ成膜する。次
いで基体ホルダ２３を角度θ＝η（図３）にセットした
後、Ｍｇターゲットの上方に配置したシャッタ２６を取
除いてＡｇターゲット２１の上方まで移動しこのターゲ
ット２１を覆っておく。基体１０をＭｇターゲット２２
に対向させた状態でスパッタリングを再開し、Ａｇ薄膜
に続いてＭｇ超薄膜を所望の膜厚だけ成膜する。

【００１３】

【実施例】次に本発明の実施例を比較例とともに説明す
る。＜実施例１＞基体として３０ｍｍ×３０ｍｍ×１ｍｍの
ガラス板（コーニング社製、７０５９Ｆ）を用意した。
このガラス板の表面にＡｇ薄膜とＭｇ超薄膜をこの順で
形成した。それぞれ直径５インチのＡｇターゲットとＭ
ｇターゲットを用い、これらのターゲットと直径４イン
チの基体ホルダとをチャンバ中心から１４０ｍｍの等距
離隔てて配置した。図３に示す角度ηは１２０度であ
る。基体ホルダにはガラス板の基体を保持し、基体がＡ
ｇターゲットとＭｇターゲットに対してそれぞれ１００
ｍｍの高さになるようにホルダを配置した。スパッタリ
ングパワーはＡｇターゲット及びＭｇターゲットの投入
電力ともＲＦ１００Ｗに設定し、スパッタリング時に基
体ホルダを１０ｒｐｍで自転させた。

【００１４】このようなスパッタリング装置で、先ず図
４に示すように基体１０を基体ホルダ２３に保持して、
ホルダ２３を角度θ＝０度にセットし、Ｍｇターゲット
を６０ｍｍの高さに配置した直径１６０ｍｍのシャッタ
２６で覆った。チャンバ内が真空度５×１０^-7Ｔｏｒｒ
に到達したところで、チャンバ内にＡｒガスを導入し１
×１０^-3Ｔｏｒｒにし、スパッタリングを開始した。基
体の温度を２５±３℃に維持して、基体表面にＡｇを１
０００オングストロームだけ成膜した。次いで基体ホル
ダ２３を角度θ＝η（図３）にセットした後、Ｍｇター
ゲットの上方に配置したシャッタ２６を取除いてＡｇタ
ーゲット２１の上方まで移動しこのターゲット２１を覆
った。基体１０をＭｇターゲット２２に対向させた状態
でスパッタリングを再開し、Ａｇ薄膜に続いてＭｇ超薄
膜を５オングストロームだけ成膜した。

【００１５】＜実施例２＞Ｍｇターゲットの代りにＣｕ
ターゲットを用いて、実施例１と同様にスパッタリング
してガラス板の基体表面にＡｇ薄膜とＣｕ超薄膜をこの
順で形成した。Ａｇ薄膜の膜厚は１０００オングストロ
ーム、Ｃｕ超薄膜の膜厚は５オングストロームであっ
た。

【００１６】＜実施例３＞Ｍｇターゲットの代りにＡｌ
ターゲットを用いて、実施例１と同様にスパッタリング
してガラス板の基体表面にＡｇ薄膜とＡｌ超薄膜をこの
順で形成した。Ａｇ薄膜の膜厚は１０００オングストロ
ーム、Ａｌ超薄膜の膜厚は５オングストロームであっ
た。

【００１７】＜比較例１＞実施例１と同じスパッタリン
グ装置を用い、かつ同一のスパッタリング条件でガラス
板の基体表面に膜厚が１０００オングストロームのＡｇ
薄膜のみ形成した。これを比較例１とした。

【００１８】＜比較例２＞実施例１と同じスパッタリン
グ装置を用い、かつ同一のスパッタリング条件でガラス
板の基体表面にＡｇ薄膜とＭｇ超薄膜をこの順で形成し
た。Ａｇ薄膜の膜厚は１０００オングストローム、Ｍｇ
超薄膜の膜厚は５０オングストロームであった。

【００１９】＜比較例３＞実施例２と同じスパッタリン
グ装置を用い、かつ同一のスパッタリング条件でガラス
板の基体表面にＡｇ薄膜とＣｕ超薄膜をこの順で形成し
た。Ａｇ薄膜の膜厚は１０００オングストローム、Ｃｕ
超薄膜の膜厚は５０オングストロームであった。

【００２０】＜比較例４＞実施例３と同じスパッタリン
グ装置を用い、かつ同一のスパッタリング条件でガラス
板の基体表面にＡｇ薄膜とＡｌ超薄膜をこの順で形成し
た。Ａｇ薄膜の膜厚は１０００オングストローム、Ａｌ
超薄膜の膜厚は５０オングストロームであった。

【００２１】＜耐食試験と評価＞実施例１〜３及び比較
例１〜４のスパッタリング後のガラス板の耐食性を試験
した。具体的にはこれらのガラス板を温度８０℃、相対
湿度８５％に保たれた恒温恒湿容器中に１００時間保持
し、耐食試験前後の分光反射率の変化と表面の外観変化
を調べた。反射率の測定は分光光度計により行い、表面
の外観変化は走査型電子顕微鏡（以下、ＳＥＭという）
により行った。実施例１、実施例２及び実施例３の耐食
試験前後の分光反射率の測定結果を図７、図９及び図１
１に、また比較例２、比較例３及び比較例４の耐食試験
前（成膜直後）の分光反射率の測定結果を図１３、図１
４及び図１５にそれぞれ示す。更に実施例１、実施例
２、実施例３及び比較例１の耐食試験後のＳＥＭ写真を
図６、図８、図１０及び図１２にそれぞれ示す。

【００２２】図７、図９、図１１、図１３、図１４及び
図１５に示す反射率の変化、及び図６、図８、図１０及
び図１２に示すＳＥＭ写真より、比較例１は耐食試験に
より曇化して鏡面でなくなっており、比較例２、比較例
３及び比較例４は耐食試験前（成膜直後）から反射率が
低いのに対して、実施例１、実施例２及び実施例３は耐
食試験前（成膜直後）の反射率が高く、かつ耐食試験に
よっても曇化せず、耐食試験後も高反射率と鏡面を保つ
ことが分った。

【００２３】

【発明の効果】以上述べたように、本発明の反射膜によ
れば、高温高湿条件下でのＡｇ薄膜の曇化を防止する効
果を持ち、かつＡｇ薄膜の高反射率を低下させないＭｇ
超薄膜、Ｃｕ超薄膜又はＡｌ超薄膜によりＡｇ薄膜を被
覆するため、高温高湿の環境に置かれても、Ａｇ薄膜に
腐食や曇化を生じず、４００ｎｍ以上の波長の可視光に
対して９０％以上の反射率を維持することができる。こ
の高耐食性反射膜により金属、ガラス、セラミックス又
はプラスチックスなどからなる基体の表面を被覆して、
光ディスク、光磁気ディスク、ミニディスク、リフレク
タ、照明器具、標識、Ａｇめっき製品などの高い反射率
が要求される構造体にすれば、劣悪な環境でも反射率が
低下せずに耐食性に優れ、上記光ディスク等の製品価値
を格段に向上させることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の高耐食性反射膜の断面図。

【図２】本発明の別の高耐食性反射膜の断面図。

【図３】本発明のスパッタリング装置の基体ホルダとタ
ーゲットとの位置関係を装置上方から示す模式図。

【図４】本発明のスパッタリング装置の基体ホルダとタ
ーゲットとの位置関係を装置正面から示す模式図。

【図５】本発明のスパッタリング装置の基体ホルダとタ
ーゲットとの位置関係を装置正面から示す別の模式図。

【図６】実施例１の耐食試験後の走査型電子顕微鏡写真
図。

【図７】実施例１の耐食試験前後の分光反射率の測定結
果を示す図。

【図８】実施例２の耐食試験後の走査型電子顕微鏡写真
図。

【図９】実施例２の耐食試験前後の分光反射率の測定結
果を示す図。

【図１０】実施例３の耐食試験後の走査型電子顕微鏡写
真図。

【図１１】実施例３の耐食試験前後の分光反射率の測定
結果を示す図。

【図１２】比較例１の耐食試験後の走査型電子顕微鏡写
真図。

【図１３】比較例２の耐食試験前（成膜直後）の分光反
射率の測定結果を示す図。

【図１４】比較例３の耐食試験前（成膜直後）の分光反
射率の測定結果を示す図。

【図１５】比較例４の耐食試験前（成膜直後）の分光反
射率の測定結果を示す図。

【符号の説明】

１０基体１１Ａｇ薄膜１２Ｍｇ超薄膜１３アンダコート層１４トップコート層

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【手続補正書】

【提出日】平成１０年１月２７日

【手続補正１】

【補正対象書類名】図面

【補正対象項目名】図６

【補正方法】変更

【補正内容】

【図６】

【手続補正２】

【補正対象書類名】図面

【補正対象項目名】図８

【補正方法】変更

【補正内容】

【図８】

【手続補正３】

【補正対象書類名】図面

【補正対象項目名】図１０

【補正方法】変更

【補正内容】

【図１０】

【手続補正４】

【補正対象書類名】図面

【補正対象項目名】図１２

【補正方法】変更

【補正内容】

【図１２】

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】基体(10)の表面に形成されたＡｇ薄膜(1
1)と、前記Ａｇ薄膜(11)表面に形成されたＭｇ超薄膜(1
2)、Ｃｕ超薄膜又はＡｌ超薄膜とを備えた高耐食性反射
膜。
【請求項２】基体(10)の表面にアンダコート層(13)を
介してＡｇ薄膜(11)が形成された請求項１記載の高耐食
性反射膜。
【請求項３】Ｍｇ超薄膜(12)、Ｃｕ超薄膜又はＡｌ超
薄膜の表面にトップコート層(14)が形成された請求項１
又は２記載の高耐食性反射膜。
【請求項４】Ａｇ薄膜(11)が少なくとも５００オング
ストロームの膜厚を有し、Ｍｇ超薄膜(12)、Ｃｕ超薄膜
又はＡｌ超薄膜が５〜１７オングストロームの膜厚を有
する請求項１ないし３いずれか記載の高耐食性反射膜。
【請求項５】基体(10)が金属、ガラス、セラミックス
又はプラスチックスであって、前記基体の表面に請求項
１ないし４いずれか記載の高耐食性反射膜で被覆された
構造体。