JPS6333558A

JPS6333558A - 多層薄膜

Info

Publication number: JPS6333558A
Application number: JP17423986A
Authority: JP
Inventors: Yoichi Murayama; 洋一村山
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1986-07-24
Filing date: 1986-07-24
Publication date: 1988-02-13
Anticipated expiration: 2010-09-13
Also published as: JPH0784645B2

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】（技術分野）この発明は、硬質多層薄膜に関する。ざらに詳しくは、
黒色性薄膜とその表面の被覆層とからなる表面保護性、
装飾性、あるいは機能性に優れた多層薄膜に関する。

（背景技術）金属、ガラス、セラミックス、プラスチック等の基板の
表面に、金属、無機物、あるいは有機ポリマーなどの蒸
着薄膜を形成し、絶縁膜、反射膜、光学薄膜、表示素子
、電子デバイスなどとして用いることはこれまでにも広
く行われている。そのための反応プロセスとして、真空
蒸着、スパッタリング、イオンプレーティング、ＣＶＤ
、ＭＯＣＶＤ、ＭＢＥなどの様々なものが知られてもい
る。

しかしながら、従来の薄膜形成方法、そして薄膜につい
ては、所望の物性、機能性を持った薄膜を製造するため
には、いまだに改善すべき課題があり、また、薄膜の利
用についても様々な見地がらの検討が必要とされている
現状におる。

このような課題のひとつとして、これまでのいゆわるド
ライによる技術、方法によっては、硬質の優れた光沢の
黒色薄膜を製造することができなかったことがある。

この黒色の薄膜は装飾用、外装部品用、光エネルギーの
電気変換材、太陽熱の集熱板、熱輻射板などの多方面へ
の広い応用が期待されているものである。

この発明の発明者は、このような状況において、良質の
酸化物を主体とする黒色性薄膜を製造する方法をすでに
捉案している。薄膜技術の発展に大いに寄与していると
ころである。

しかしながら、黒色性薄膜については、製品として実用
化するためには、用途目的に対応して、その色調および
光沢を変えることが望ましい。さらに他の機能性を付与
することが望ましい。このため、この発明の発明者は、
さらに黒色性薄膜技術の改良を進めてきた。

（発明の目的）この発明は、以上のような事情に基づいてなされたもの
でおり、装飾性、表面保護性、あるいは機能性に優れた
黒色性硬質薄膜を提供することを目的としている。

（発明の開示）この発明は、上記の目的を実現するために、チタンおよ
び他の１種もしくはそれ以上の金属成分を用い、酸素ガ
スを主体としたガスの雰囲気中で蒸発イオン化および励
起した複合粒子により形成した酸化物を主体とする黒色
性薄膜と、金属もしくは、金属の酸化物、硫化物、窒化
物、また弗化物の表面被覆層とからなる多層薄膜を提供
する。

この多層薄膜は、まず金属、ガラス、セラミックス、プ
ラスチックスなどの基板の上に、黒色性硬質薄膜を形成
し、次いで表面被覆層を形成することによって製造する
。

黒色性硬質薄膜の製造には、チタンの伯に、ジルコニウ
ム、アルミニウム、亜鉛、スズ、ニッケル、銅、金、イ
ンジウム、カリウムなどの他の金属または金属酸化物の
１種もしくはそれ以上の成分を蒸発源物質として用いる
。蒸発は、抵抗加熱、電子ビーム、もしくは高周波誘導
加熱などの適宜な手段によって行うことができる。

蒸発させた金属成分は、真空反応装置内に導入した、主
として酸素ガスからなるガスの存在下においてグロー放
電によって励起し、プラズマ・イオン化する。この際の
プラズマ・イオン化の手段としては、ホロカソード方式
、高周波励起方式、あるいはその他の通常のイオンプロ
レーティングに用いる手段のいずれであってもよい。

プラズマ・イオン化した金属成分は、励起された酸素と
反応させて酸化物の状態で基板表面上に蒸着させるが、
このような反応性イオンプレーティングに用いる真空反
応器内のガス圧については、酸素ガスの導入前は１Ｑ−
”Ｔｏｒｒ以下とし、酸素ガスの導入によって、ガス圧
を３Ｘ１０’〜１　ｘ　１０−２Ｔｏｒｒの範囲に調整
する。他にアセチレン、アルゴン等のガスを導入しても
よい。基板の温度は、室温〜４００℃の範囲とすること
ができる。温度が高いほど生成した薄膜の硬度は、−膜
内にはより大きなものとなる。

所望とする黒色薄膜の硬度、光沢、基板との密着性、膜
厚、薄膜の形成速度等を考慮して、蒸発物質の蒸発速度
、酸素ガス導入による反応系のガス圧、放電電力等を適
宜に制御する。この際に、薄膜が安定した酸化物の状態
として形成される場合には、薄膜が透明なものになるこ
とがある。

このため、黒色薄膜の形成のためには、上記の３×１０
〜１×１Ｏ−２ＴＯｒｒの酸素ガス導入後のガス圧条件
において、金属成分の種類に対応した反応条件の微調整
が必要になる。

黒色性薄膜を形成した後に、該薄膜の表面に被覆層を形
成する。この被覆層は、多層薄膜の用途目的に応じて原
料物質を選択する。この発明においては、金属もしくは
、金属の酸化物、硫化物、窒化物および弗化物から選択
する。

Ａｌ２Ｏ３、Ｃｒ２Ｏ３、ＭｑＡ１２０４、［３ｅＯ，
ＭｇＯ，ＺｎＯ，Ｃａｂ、５ｉ０２、ＴｉＯ２などの酸
化物によって被覆層を形成して、多層膜に誘電効果を持
たせる。あるいは、Ｉｎ２Ｏ，５ｎ０２、ＩＴＯを形成
することによって導電性を付与する。Ａ　Ｉ　Ｎ、Ｇａ
Ｎ。

Ｓ　ｉ　Ｎｘ、などの窒化物、ＮａＦ、ＣａＦ２、Ｍｃ
ｈＦ２、ＴａＦなどの弗化物、Ｚｒ１Ｓ、ＣｄＳなどの
硫化物を用い、表面保護、絶縁性、誘電性、光応答性、
電気応答性などの様々な機能を付与する。

この場合、被覆層の組成によって、透明膜とすることが
できる。また着色性薄膜の場合には、下地膜の黒色性膜
と調和し、薄膜の色調を適宜に変化させることができる
。

被覆層の形成は、通常の真空蒸着、スパッタリング、Ｃ
ＶＤ、イオンプレーティングなどのドライコーティング
によって行うことができる。密着性、強度、効率の点か
ら、イオンプレーティングによって行うのが特に好まし
い。

アルゴン、ヘリウムなどの不活性ガスの雰囲気下で、酸
素、窒素、アミン、アンモニア、硫化水素、弗化水素な
どの反応性ガスを適宜に用いて、反応性イオンプレーテ
ィングを行うことができる。

ガス圧は一般的には、１０’ＴＯｒｒ以上とする。

黒色性薄膜を形成した基板の温度は、室温〜４００℃程
度とすることができる。

この発明によって、良質な機能性を付与した多層膜が得
られる。以下、この発明の実施例を示す。

もちろん、この発明は、この実施例に限定されるもので
はない。

Ｘ旌桝ユ（１）高周波励起方法によるイオンプレーティング装置
を用いて薄膜の製造を行った。基板とし゛ては２０ｍＸ
６０ｍのステンレス板、およびガラスを用いた。

蒸発物質として、チタンを用い、酸素ガス導入前の圧力
を９　Ｘ　１０’Ｔｏｒｒ　、酸素ガス導入後のガス圧
を８　Ｘ　１０’Ｔｏｒｒ　、放電電力３００Ｗ、基板
温度１００℃で反応性イオンプレーティングを行った。

なお、チタンの蒸発は抵抗加熱によって行った。

約３分後、膜厚０．５μ亀の光沢のある黒色薄膜を得た
。

同様の方法を、酸素導入後のガス圧を２×１０’Ｔｏｒ
ｒで行ったところ、薄膜は透明になり、黒色薄膜は製造
できなかった。

Ｘ線分析、ＥＳＣＡ等によって評価したところ、黒色薄
膜の場合には、Ｔｉ０−ＴｉＯ２の複合状態にあるが、
透明薄膜の場合には、Ｔ　ｒ　０２の安定した酸化物状
態にあることを確認した。

（２）上記（１）により１りた黒色性薄膜に、ＩＴＯの
被覆を行った。

“高周波励起方式によるイオンプレーティングにより、
ＩＴＯ（酸化インジウム−酸化スズ）を蒸発源とし、酸
素ガス３　Ｘ　１０’Ｔｏｒｒ　、放電電力３００Ｗ、
基板温度１００℃で表面被覆層を形成した。膜厚０．４
μｍの透明導電性膜の被覆層が得られた。

多層膜全体は、光沢のある黒色を示し、かつ導電性（抵
抗値、約１８０〜２５０Ω／口）を有していた。

実施例２実施例１の（１）により１ｑた黒色性薄膜に、ＴｉＮの
被覆層をイオンプレーティングにより形成した。

ＴｉＮによる金色は、通常のＴｉＮ単独のものに比べて
その色調に落着き、深みがあった。

Ｔ　ｉ　Ｎの厚さは、２００Ａとした。

実施例３（１）実施例１と同様にして、チタンとアルミニウムを
用いて反応性イオンプレーティングを行った。酸素ガス
導入後のガス圧は、７．５Ｘ１０−４Ｔ　ｏｒｒとした
。

硬質の黒色酸化物薄膜を得た。またさらに、ジルコニウ
ムを蒸発源として用いても、黒色酸化物薄膜を得た。

（２）上記（１）により得た黒色性薄膜に、５１０２の
被覆を行った。プラズマＣＶＤによりこの被覆を行った
。

５ｒｏ２は、３００Ａの厚さとした。

代理人　　弁理士　　西　澤　利　夫 −手続ネ＋Ｔｔ正−書く自発）　　　　　　　　　５゜
昭和６１年９月１７日　　　　６゜１、事件の表示昭和６１年　　特許願　　第１７４２３９号２、発明の
名称多　　　層　　　薄　　　膜３、補正をする者事件との関係　　特許出願人住　所　　　東京都新宿区下落合３−１７−４４〔電話
東京（７９７）　１０８１代表〕補正の対象明ｍ書の特許請求の範囲の欄補正の内容別紙の通り特許請求の範囲（１）チタンおよび他の１種もしくはそれ以上の金属成
分を用い、酸素ガスを主体としたガス雰囲気中で蒸発イ
オン化および励起した複合粒子により形成した酸化物を
主体とした黒色性薄膜と、金属、もしくは金属の酸化物
、硫化物、窒化物、または弗化物の表面被覆層とからな
ることを特徴とする多層薄膜。

（３）表面被覆層が導電性膜である特許請求の範囲第１
項または第２項記載の多層薄膜。

（４）表面被覆層が誘電性層である特許請求の範囲第１
項ないし第２項記載の多層薄膜。

（５）黒色性薄膜および表面被覆層を反応性イオンプレ
ーティングによって形成した特許請求の範囲第１項ない
し第４項記載の多層薄膜。

Claims

【特許請求の範囲】

（１）チタンおよび他の１種もしくはそれ以上の金属成
分を用い、酸素ガスを主体としたガス雰囲気中で蒸発イ
オン化および励起した複合粒子により形成した酸化物を
主体とした黒色性薄膜と、金属、もしくは金属の酸化物
、硫化物、窒化物、または弗化物の表面被覆層とからな
ることを特徴とする多層薄膜。
（２）表面被覆層が透明膜である特許請求の範囲第１項記載の多層薄膜。
（３）表面被覆層が導電性膜である特許請求の範囲第１
項または第２項記載の多層薄膜。（４）表面被覆層が誘
電性層である特許請求の範囲第１項ないし第２項記載の
多層薄膜。（５）黒色性薄膜および表面被覆層を反応性
イオンプレーティングによつて形成した特許請求の範囲
第１項ないし第４項記載の多層薄膜。