WO2006070727A1

WO2006070727A1 - Ａｇ膜の成膜方法および低放射ガラス

Info

Publication number: WO2006070727A1
Application number: PCT/JP2005/023756
Authority: WO
Inventors: Kenji Fujii; Kazuhiro Katou; Takasi Kobayasi
Original assignee: Central Glass Co Ltd
Current assignee: Central Glass Co Ltd
Priority date: 2004-12-27
Filing date: 2005-12-26
Publication date: 2006-07-06
Anticipated expiration: 2007-06-27
Also published as: JP2006206424A

Abstract

　低放射ガラスに用いられるＡｇ膜の成膜方法において、Ａｇ膜がマグネトロンスパッタリング法で成膜時の放電電圧が２００～３５０Ｖに保持されて成膜されることを特徴とするＡｇ膜の成膜方法が提供される。さらに、ガラス基板上に酸化物膜とＡｇ膜（前記成膜方法で成膜されたＡｇ膜）とが交互に合計で２ｎ（ｎ≧１）層をなし、かつ最上層のＡｇ膜の上にさらに酸化物膜が積層されてなる低放射ガラスが提供される。

Description

明細書

Ag膜の成膜方法および低放射ガラス

技術分野

[0001] 本発明は、低放射ガラスに用いられる Ag膜に関し、特に Ag膜の成膜方法および低放射ガラスに関するものである。

発明の背景

[0002] 低放射ガラスは、ガラス板上に、誘電体膜と Ag膜とを 2n+ l (n≥l)層繰り返して積層し、最上層を誘電体膜としたものが知られている。誘電体膜には、金属の透明酸化物膜が用いられてレ、る（特許文献 1)。

[0003] 前記低放射ガラスは、 Ag膜に前後して積層される誘電体膜により可視光の反射を防止して高い可視光透過性を確保しながら、 Ag膜が示す優れた赤外線反射作用により、高い遮熱性を発現する透明積層膜付ガラスとしてよく知られている。

[0004] このような低放射ガラスは、断熱性を十分に発揮させるため、建築物の窓ガラスに空気断熱層を備えた複層ガラス構成で使用されることが多い。

[0005] この低放射ガラスは、窓に使用するため、通常、大面積への成膜、量産性に優れてレ、るスパッタ法によって成膜される。特に、ターゲット背後に磁石を配置し、発生する磁場により、ターゲット表面近傍にプラズマを閉じ込め、ターゲットからスパッタリングされた粒子により成膜を行うマグネトロンスパッタ法により作製される。

[0006] Ag膜を用いる低放射ガラスにおいて、高い遮熱性と高い透過性が要求されている。遮熱性の発現には、 Ag膜の高い赤外線反射率が必要であり、 Ag膜の抵抗が小さいほど赤外線反射率も高くなる。 Ag膜の抵抗は、 Ag膜の厚みを大きくすることによつて下げられるが、厚みを増すと Ag膜の透過率が下がるので、低放射率ガラスは、 Ag 膜の透過率と放射率との兼ね合いで Ag膜の厚みが決定される。

特許文献 1 :特開 2002— 173343号公報

発明の概要

[0007] 本発明は、高い可視光透過性を有しながら、とりわけ高い遮熱性を有する低放射ガラスを作製するため、 Ag膜の厚みを厚くせずに従来技術の Ag膜よりも低抵抗の Ag 膜を作製すること、すなわち、従来技術に比較し、同じ可視光透過率でありながら高レ、遮熱性を有する低放射ガラスの作製を課題とする。

[0008] 本発明の Ag膜の成膜方法は、低放射ガラスに用いられる Ag膜の成膜方法において、 Ag膜がマグネトロンスパッタリング法で成膜時の放電電圧が 200〜350Vに保持されて成膜されることを特徴とする Ag膜の成膜方法である。

図面の簡単な説明

[0009] [図 1]低放射ガラスの膜構成を示す断面図である。

[図 2]成膜装置の概略図である。

[図 3]実施例 1および比較例 1の低放射ガラスの膜構成を示す断面図である。

[図 4]Ag膜の膜厚と比抵抗の関係を示すグラフである。

[図 5]透過率を示すグラフである。

[図 6]反射率を示すグラフである。

[図 7]実施例 2および比較例 2の低放射ガラスの膜構成を示す断面図である。

[図 8]透過率を示すグラフである。

[図 9]反射率を示すグラフである。

詳細な説明

[0010] 本発明の Ag膜の成膜方法は、高い可視光透過性と、遮熱性とに優れた Ag膜および低放射ガラスを提供する。

[0011] 本発明の Ag膜の成膜方法は、透明性の高い低抵抗の Ag膜を作製することができ、建物の窓の遮熱を目的とする低放射ガラスの Ag膜として用いることが好ましい。

[0012] 本発明において、ガラス基板には、フロート板ガラスを好適に用いることができる。

本発明の Ag膜の作製方法は、ガラス基板 (板ガラス）に限定されるものではなぐ透明な樹脂板や樹脂フィルムにも応用されるものであり、従来よりも、可視光透過率の優れた透明な低放射板や低放射フィルム、さらには透明な電磁遮蔽板や電磁遮蔽フィルムの提供を可能にするものである。

[0013] 低放射ガラスは、例えば、膜構成が、図 1に示すように、ガラス基板 3に Ag膜 12と透明性酸化物膜 11とが交互に積層されて合計で 2n層をなし、最上層にさらに透明酸化物膜 11が成膜されたものである。 [0014] ガラス基板 3の直上の透明酸化物膜 11は、ガラス基板と Ag膜との密着性や、あるレ、は、膜相互の密着性を高めて、低放射ガラスの積層膜の強度と耐久性を高めるために、さらには、低放射ガラスの透過率を高めるために用いられる。

[0015] n= lの場合 (Ag膜が 1層）の場合は、 Ag膜 12の厚みは、 5〜30nmの範囲にあること力 S好ましい。 5nm未満の場合、抵抗値が大きく有効な遮熱性能が得られず、また、 30nmを越えると、透明性が損なわれ、建物の窓に用いるには好ましいとはいえなくなる。

[0016] n= 2の場合 (Ag膜が 2層）の場合は、 Ag膜 12の厚みの合計は、 15〜35nmの範囲にあることが好ましい。 1層の Ag膜の厚みが 15nm未満の場合、抵抗値が大きく有効な遮熱性能が得られず、また、厚みの合計が 35nmを越えると、透明性が損なわれ、建物の窓に用いるには好ましいとはいえなくなる。

[0017] Ag膜の比抵抗は実施例と比較例を比較した図 4から明らかなように、比較例（従来技術）に対して同じ膜厚でも、小さい比抵抗の膜である。

[0018] 実施例と比較例との間の比抵抗値を用いて、 Ag膜の膜厚に対する比抵抗の近似曲線を求めると、 n= lの場合は、 Ag膜の膜厚 tlに対して、比抵抗の値は、 (35. 8 /tl + 2. 3) X 10— ⁶ Q cmとなり、 n= 2の場合は、 Ag膜の莫厚 t2に対して、 (168. 6 /t2 + l . 3) X 10—⁶ Ω cmとなる。

[0019] 従って、本発明の低放射ガラスの比抵抗は、 n= lの場合、（35. 8/tl + 2. 3) X 10— ⁶ Ω cm以下のものが得られ、 n= 2の場合、（168. 6/t2 + l . 3) X 10— ⁶ Q cm以下のものが得られる。

[0020] 透明性酸化物膜 11は、 Si、 Sn、 Zn、 Al、 Ti等の酸化物の内、少なくとも 1種類以上の酸化物を選択してなり、選択は、酸化物膜の、光学膜厚、吸収特性の他、膜自身の機械強度、 P 接層との密着性を考慮して、行うことが望ましい。

[0021] 特に、低放射ガラスの好適な膜強度や耐久性および高い透過率を得るために、透明性酸化物膜として酸化亜鉛が好適であり、ガラス基板 3に直接成膜される最下層の透明酸化物膜 11の厚みと最上層の透明酸化物膜 11の厚みは、 20nm〜60nmとすることが好ましぐそれ以外の透明酸化物膜 11の厚みは、 40〜： 120nmとすることが好ましい。 [0022] さらに、ガラス基板 3に直接成膜される最下層の透明酸化物膜 11と低放射ガラスの最上層の透明酸化物膜 11の厚さは透過性を高めるために膜厚を同じ程度にすることが好ましい。

[0023] さらに、透明性酸化物膜の膜厚の下限値 20nmは、 P 接層との密着性を維持するために必要な厚みである。また、透明性酸化物膜の膜厚がその上限値 (ガラス基板に直接成膜される最下層の透明性酸化物膜と最上層の透明性酸化物膜の場合は 6 Onm、その他の透明性酸化物膜の場合は 120nm)を越えると、可視域での好ましい透過率を得られなくなるので、上限値以下の厚みとすることが好ましい。

[0024] また透明酸化物膜 11の代わりに、 Si、 Sn、 Zn、 Al、 Ti等の窒化物膜ゃ窒酸化物膜を用いても良い。

[0025] さらに、 Ag膜の酸化を防ぐために、 Ag膜と透明性酸化物膜の間に保護金属層を成膜することが望ましい。

[0026] 保護金属層には、 Zn, Sn, Ti, Al, NiCr, Cr、 Zn合金、 Sn合金、および各金属に Al, Sb金属を 0. 0-10. 0重量％含んだもの等を用いることができる。

[0027] また、保護金属層の代わりに、 A1を 2〜： 12原子％含む亜鉛合金 (ΖηΑΙΟ ) (以後 A

Z〇膜と呼ぶ）を用いることが好ましい。

[0028] Ag膜 12および透明性酸化物膜 11は、スパッタリング法で成膜することが好ましぐ特に図 2に示すような、マグネトロンスパッタリング装置を用いて成膜することが好ましレ、。

[0029] 図 2に示す成膜装置において、ターゲット 1に Agターゲットを用い、ガラス基板 3を基板ホルダー 2に保持させた後、真空チャンバ一 8内を真空ポンプ 5を用いて排気し、さらに、真空チャンバ一 8内にガス導入管 7より Arガスを、マスフローコントローラー（図示せず）により制御して導入し、 Ag膜を成膜する。

[0030] 真空チャンバ一 8内の圧力は、真空ポンプ 5と開閉バルブ 6により調整し、 lPa以下にして成膜することが好ましレ、。

[0031] Ag膜 12の成膜時の放電電圧は、放電電圧を 350V以下とすることが好ましい。放電電圧が 350Vを越えると、低抵抗の Ag膜が得られず、また放電電圧が 200V未満の場合は、放電が不安定となり、安定した成膜が困難となる。 [0032] 放電電圧は、ターゲットに DC電源 10及び電源コード 9を用いて印加される電圧で制御され、接地されている基板に対する電位差である。

[0033] また、 Ag膜 12の成膜時、 Agターゲット 1の表面の磁場は、 700〜： 1200ェルステツドであることが望ましい。 Agターゲット 1の表面の磁場は、放電電圧を下げる効果がある。 Agターゲット 1の表面の磁場が 700エルステッド未満の場合は、放電電圧は 350 Vより高くなり Agの表面抵抗が上昇するという不具合があり、一方 1200エルステッドを越えても放電電圧は下がらず、 1200エルステッド以下とすることが好ましい。

[0034] Agターゲット 1の表面の磁場は、力ソードマグネット 4の磁場を調整して制御することができる。力ソードマグネット 4の磁場は、磁力の異なる永久磁石の交換や、永久磁石の周囲にコイルを卷レ、て直流電流を流す等の方法で変えられる。

[0035] 透明酸化物膜 11は、ターゲット 1に金属ターゲットを用レ、、ガス導入管から酸素ガスを導入して成膜するか、あるいは、ターゲット 1に、成膜される酸化物と同じ酸化物タ一ゲットを用いて成膜することができる。

[0036] 例えば、 ZnOを成膜する場合、 Znターゲットをターゲット 1に用いて、ガス導入管 7 力適当な混合比の Arガスと酸素ガスを導入して成膜することができる。あるいは、 Z n〇ターゲットをターゲット 1に用いて、ガス導入管 7から Arガスのみを導入し、 ZnO膜の成莫をしてもょレ、。

[0037] 以下、図面を参照しながら本発明を詳細に説明する。

[0038] 実施例 1

図 3に示すような、ガラス基板 3に、透明性酸化物膜 11、 Ag膜 12、透明性酸化物膜 11の順に積層した低放射ガラスを作製した。

[0039] Ag膜および透明性酸化物膜の成膜は、図 2に示す DCマグネトロンスパッタリング装置を用いて行った。

[0040] 透明酸化物膜 11として、 ZnO膜を成膜した。ターゲット 1に Znターゲットを用レ、、ガラス基板 3を基板ホルダーに保持させた後、真空チャンバ一 8内を真空ポンプ 5を用レ、て排気した。

[0041] 真空チャンバ一 8内の雰囲気ガスは、ガス導入管 7より、 Arガスと酸素ガスとを導入し、 Arガス、酸素ガスのそれぞれをマスフローコントローラー（図示せず）により制御して調整した。

[0042] 真空ポンプ 5にはターボ分子ポンプを用いた。成膜中の真空チャンバ一 8内の圧力は、開閉バルブ 6により 0. 5Pa以下に調節した。

[0043] Zn〇膜は、 Ag膜とガラス基板との密着性を高めるもので、 30nmの膜厚で成膜した

。なお、この ZnO膜と上層に成膜される透明酸化物膜とにより、低放射ガラスの可視域の透過率を高めている。

[0044] 次に、真空チャンバ一 8内を排気した後、 Arガスをガス導入管 7からマスフローコントローラー（図示せず）で制御して真空チャンバ一 8内に導入して、真空チャンバ一 8 内を Arガス雰囲気にし、 Agターゲットをターゲット 1に用いて、 ZnO膜 11の上に Ag 膜 12を成膜した。

[0045] Ag膜 12fま、 5nm、 10nm、 15nm、 20nm、 25nm、 30nmの 5種類の厚み (こつレヽて成膜した。

[0046] Ag膜 12の成膜中、真空チャンバ一内の圧力は、真空ポンプ 5と開閉バルブ 6によつて 0. 5Pa以下を保つようにした。また、力ソードマグネット 4の磁場を永久磁石（図示せず）を交換して調整し、 Agターゲット 1表面の磁界の強さを 700エルステッドとした。さらに、 DC電源の投入電力を調整し、放電電圧を 320Vとした。

[0047] 次に、 Ag膜 12の上に、 AZO (A12wt%含有 ZnO)ターゲットを用い、図 3には図示しない、 5nmの厚みの AZO膜を成膜した。

[0048] AZO膜の成膜中、圧力チャンバ一 8内のガス雰囲気および圧力は、 Ag膜の成膜と同様にした。

[0049] さらに、 AZO膜の上に ZnO膜を 30nmの厚みで成膜した。該 ZnO膜はガラス基板

3に成膜した ZnO膜と同様にして行つた。

[0050] 比較例 1

Agターゲット 1表面の磁界の強さを 300エルステッドに調整しその他条件は実施例と同様にして、同じ膜厚の低放射ガラスを作製した。 Ag膜作成時の放電電圧は 400 Vであった。

[0051] 実施例 1と比較例 1の低放射ガラスの比抵抗は、 Ag膜の厚みに対し、図 4に示すような値となり、実施例 1の低放射ガラスは、比較例 1の低放射ガラスに比べて、同じ Ag 膜の膜厚で比較すると、実施例 1の方が比較例 1よりも、はるかに比抵抗の小さい低放射ガラスであった。

[0052] また、実施例 1の Ag膜については、 Ag膜の厚み tl力 Sl0〜20nmの範囲において、 Ag膜の比抵抗が（37. 3Ztl + 2) X 10— ⁶ Q cm以下となるものであった。

[0053] さらに、実施例 1および比較例 1で作製した、厚さ 10nmの Ag層を用いた低放射ガラスの分光透過率と膜面側の反射率は、それぞれ図 5、図 6に示すようになり、可視光の透過率は、実施例 1、比較例 1共に同じ程度でありながら、実施例 1の低放射ガラスの方が比較例 1の低放射ガラスよりも、赤外領域の反射率が高ぐ遮熱性の大きいものであった。

[0054] 実施例 2

図 7に示すような、ガラス基板 3に、透明性酸化物膜 11と Ag膜 12を交互にそれぞれ 2層成膜し、最上膜に透明性酸化物膜 11を成膜して、低放射ガラスを作製した。

[0055] Ag膜および透明性酸化物膜の成膜は、図 3に示す DCマグネトロンスパッタリング装置を用いて行った。 Ag膜 12の作製時は、 Agターゲット 1表面の磁界の強さを 700ェノレステッドに調整しその他条件は実施例 1と同様とした。

[0056] ガラス基板 3に成膜される透明酸化物膜 11の厚みと最上層の透明酸化物膜 11の厚みはともに 30nmとし、 2層の Ag膜の間の透明酸化物膜 11の厚みは、 60nmとした。透明酸化物膜は全て ZnOの膜を用レ、、実施例 1と同様にして成膜した。

[0057] また、 Ag膜の上に透明性酸化物膜を成膜する前に、 Ag膜の上に、実施例 1と同様に、図 7に図示しない AZO膜を成膜した。

2層の Ag膜 12は同じ膜厚とし、 2層の厚みの合計が 20nmと 30nmとなる低放射ガラスを作製した。この時、 Ag膜作製時の放電電圧は 320Vであった。

[0058] 比較例 2

Agターゲット 1表面の磁界の強さを 300エルステッドに調整しその他条件は実施例 2と同様として、同じ膜厚の低放射ガラスを作製した。 Ag膜作製時の放電電圧は 400 Vであった。

[0059] 実施例 2と比較例 2の低放射ガラスの比抵抗は、 Ag膜の厚みに対し、図 4に示すような値となり、実施例 2では、比較例 2に比べて、同じ膜厚で比較例よりも低抵抗の低放射ガラスが得られた。実施例 2の低放射ガラスは、 Ag膜の総厚み t2が 20〜30nm の範囲であって、積層膜の比抵抗が（37. 3/ (t2— 12) + 2) X 10— ⁶ Ω cm以下であつに。

[0060] 実施例 2および比較例 2の、 Ag膜の合計厚みが 20nmの低放射ガラスについて、図 8に示す分光透過率と図 9に示す反射率の測定結果を得た。

[0061] 図 8に示す可視光の透過率は、実施例の方が大きぐまた、図 9に示す赤外の反射も実施例の方が大きい。

[0062] 従って、本発明による Ag膜の成膜方法による実施例の方が、同じ Ag膜の厚みとする従来技術に比べ、可視光の透過率の良い、し力遮熱性能の良レ、、低放射ガラスであった。

Claims

請求の範囲

[1] 低放射ガラスに用いられる Ag膜の成膜方法において、 Ag膜がマグネトロンスパッタリング法で成膜時の放電電圧が 200〜350Vに保持されて成膜されることを特徴とする Ag膜の成膜方法。

[2] Agターゲット表面の磁界の強さ力 S、 Ag膜の成膜時に、 700〜1200エノレステッドに保持されていることを特徴とする請求項 1に記載の Ag膜の成膜方法。

[3] ガラス基板上に酸化物膜と Ag膜とが交互に合計で 2n (n≥l)層をなし、かつ最上層の Ag膜の上に酸化物膜がさらに積層されてなる低放射ガラスであって、該 Ag膜が請求項 1または 2に記載の成膜方法の Ag膜でなることを特徴とする低放射ガラス。

[4] 請求項 3に記載の低放射ガラスであって、 n= lであり、第 2層の Ag膜の厚み tlが 5

〜30nmの範囲であって、積層膜の比抵抗が（35. 8/tl + 2. 3) X 10— ⁶ Q cm以下であることを特徴とする請求項 3に記載の低放射ガラス。

[5] 第 1層の酸化物膜が厚さ 20〜60nmの範囲の酸化亜鉛膜でなり、第 3層の酸化物膜が厚さ 20〜60nmの範囲の酸化亜鉛膜でなり、可視光透過率が 70%以上であることを特徴とする請求項 4に記載の低放射ガラス。

[6] 請求項 3に記載の低放射ガラスであって、 n= 2であり、 Ag膜の総厚み t2が 15〜35 nmの範囲であって、積層膜の比抵抗が（168. 6/t2 + l . 3) X 10— ⁶ Ω cm以下であることを特徴とする請求項 3に記載の低放射ガラス。

[7] 第 1層の酸化物膜の厚さが 20〜60nmの範囲の酸化亜鉛膜でなり、第 2層の Ag膜の厚みが 7. 5〜： 17. 5nmの範囲にあり、第 3層の酸化物膜が厚さ 40〜120nmの範囲の酸化亜鉛膜でなり、第 4層の Ag膜の厚みが 7. 5〜： 17. 5nmの範囲にあり、第 5 層の酸化物膜が厚さ 20〜60nmの範囲の酸化亜鉛膜でなり、可視光透過率が 70% 以上であることを特徴とする請求項 6に記載の低放射ガラス。