JPH0339021B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、多層光学フイルタが、少なくとも１
つの銀層および外方へこれに続いて配置された酸
化すずから成る反射防止層を有し、その際反射防
止層は、所定の反射防止層酸素分圧（Ｅ分圧）お
よび所定の反射防止層散布速度（Ｅ散布速度）で
マグネトロン陰極スパツタリングにより形成され
る、多層光学フイルタを有する透明な基体にコー
テイングを行う方法に関する。

銀層は、種々の方法で取付けることができ、例
えば実際にはマグネトロン陰極スパツタリングに
よつて行われる。反対防止層は、例えばリアクテ
イブマグネトロン陰極スパツタリングによつて取
付けられる。この方法は、必要ではないがほとん
どの場合、通過ゲート装置を用いて行われる。基
体は、ガラス板またはプラスチツク板であつても
よい。薄い銀層は、赤外線ビームに関する大きな
反射率に関連して大きな光透過量の点で優れてお
り、かつそれにより例えば窓の熱線阻止を改善す
るため種々の用途を有する。銀層のこれら選択特
性は、基体から離れた方の銀層の面に、1.7以上
の屈折率を有する誘電体材料から成る可視領域に
合わせた反射防止層を配置すると、さらに改善で
きる。このようなフイルタの別の実施形態によれ
ば、透明基体と銀層の間に別の誘電体層が設けら
れており、この層は、付着媒体として使われ、か
つ1/4波長の層として形成した際、付加的になお
反射防止効果も生じる。それ故に初めに述べたよ
うな処置の枠内において、基体と銀層の間に１つ
または複数の別の金属酸化物層が取付けられるよ
うになつている。反射防止層は、１つまたは複数
の付加的なマスキングミラー層を有することもで
きる。さらに初めに述べた処置の枠内において、
付着強度を改善するため、透明基体と銀層の間お
よび金属酸化物層と銀層の間に、例えばクロム、
ニツケル、チタン、クロム・ニツケル合金から成
る金属層または合金層を配置するようになつてい
る。そのためわずかな原子層の厚さしかない公知
の極めて薄い層で十分である（ドイツ連邦共和国
特許出願公開第2144242号明細書参照）。マグネト
ロンスパツタリング（米国特許第4013532号明細
書）においては、高いコーテイング速度の点で優
れている真空法が使われる。この方法によれば、
銀層と比較して比較的厚い反射防止層の製造が特
に経済的に可能である。その際反射防止層の製造
のため、特に酸化すずを問題とする場合、リアク
テイブマグネトロンスパツタリング法が適用され
る。酸素を含むガス雰囲気中で金属または合金タ
ーゲツトがスパツタリングされ、その際反応過程
により基体上に金属酸化物または混合金属酸化物
の層が生じ、この層は、誘電体反射防止層として
働く。次に用語を簡単にするため、ここで定義す
る略語について説明する。すなわちＥ分圧とは、
反射防止層酸素分圧を表わし、Ｅ散布速度とは反
射防止層散布速度を表わす。

初めに述べたような経験的に周知の方法を実施
する際、酸素を含んぞ反応性プラズマ中において
銀層に反射防止層を取付けることにより銀層の赤
外線反射特性が悪化することがわかつた。すなわ
ち酸化すず層を取付ける前に90％の赤外線反射率
であつた銀層の赤外線反射率は、10％ないし40％
の値に低下する。赤外線反射率の損失は、あらか
じめいくらか厚く銀層を取付けておくことによつ
て少なくとも部分的に補償できるが、この処置に
よれば可視スペクトル範囲における透過率に損失
が生じ、それにより同様にこのようなフイルタの
効率が悪化する。反射防止層に関するコーテイン
グ処理による銀層のこの変化の原因はわかつてい
ない。

本発明の課題は、銀層の赤外線反射特性の悪化
がもはや生じることのないように、しかもリアク
テイブマグネトロン陰極スパツタリングにより反
射防止層の取付けを行つた場合にさえ生じること
のないように、初めに述べた方法を改善すること
にある。

この課題を解決するため、本発明は次のことを
示している。すなわち銀層上にマグネトロン陰極
スパツタリングにより、まず反射防止層よりも薄
い金属酸化物の保護層を取付け、しかもＥ分圧よ
りも低い保護層酸素分圧（Ｓ分圧）およびＥ散布
速度よりも低い保護層散布速度（Ｓ散布速度）で
取付け、またその後保護層上に反射防止層を取付
ける。本発明の有利な実施形によれば、金属酸化
物保護層はリアクテイブマグネトロン陰極スパツ
タリングにより取付けられる。その際金属酸化物
保護層は、すず、インジウム、すずをドーピング
したインジウム、鉛、亜鉛、チタン、タンタルの
うち１つの物質から成るターゲツトによつて形成
でき、かつ酸化すず、酸化インジウム、酸化すず
をドーピングした酸化インジウム、酸化鉛、酸化
亜鉛、酸化チタンおよび酸化タンタルから成る。
本発明の別の提案は次のような特徴を有する。す
なわち金属酸化物層は、例えば酸化すず、酸化イ
ンジウム、酸化すずをドーピングした酸化インジ
ウム、酸化鉛、酸化亜鉛、酸化チタンまたは酸化
タンタルのうち１つの物質から成る金属酸化物タ
ーゲツトを用いたマグネトロン陰極スパツタリン
グによつて形成される。

本発明の枠内において反射防止層については、
前記構造の光学フイルタを有する基体のコーテイ
ングの際に通常の層厚で作業を行う。保護層の厚
さおよびＳ分圧およびＳ散布速度は、広い範囲に
可変である。標準値は次のような特徴を有する。
すなわち保護層は、Ｅ分圧またはＥ散布速度の
高々0.5倍のＳ分圧およびＳ散布速度で取付けら
れる。細部において本発明は次のことを示してい
る。すなわち50Åないし300Åの層厚の銀層上に、
20Åないし100Åの厚さの保護層を取付け、かつ
この保護層上に、250Åないし600Åの厚さに酸化
すずから成る反射防止層を取付ける。これに関連
して本発明の有利な実施形は次のような特徴を有
する。すなわち保護層は、３×10^-4ｍbarまたは
それ以下のＳ分圧および８Å／secまたはそれ以
下のＳ散布速度で取付けられ、また反射防止層
は、７×10^-4ｍbarまたはそれ以上のＥ分圧およ
び20Å／secまたはそれ以上の、例えば35Å／sec
ないし40Å／secのＥ散布速度で取付けられる。

本発明は次のような知識を前提としている。す
なわち公知の処理の枠内において反射防止層を取
付ける際、例えばリアクテイブマグネトロン陰極
スパツタリングの際の反応プラズマによつて原子
粒子が銀層の最上層にとじ込められ、これら粒子
が、初めに述べた妨害層変化を引き起こす。本発
明の教示によれば、おどろくべきことに銀層の損
傷は完全に防止できる。保護層は、反射防止層の
取付けによる銀層の損傷を防止する。おどろくべ
きことにこのことは、保護層の取付けの際および
反射防止層の取付けの際にリアクテイブマグネト
ロン陰極スパツタリングを行つた場合にさえ有効
である。保護層の保護作用のためにはすでに20Å
の層厚で十分であることがわかつた。通過ゲート
装置に本発明による方法を適用した際保護層を取
付けるための陰極を銀陰極と反射防止層用の陰極
との間に配置すると有利であり、その際コーテイ
ングすべき基体は、順にこれらスパツタリング位
置を通過する。本発明は、通過法による動作に限
定されるものではない。すなわち保護層と反射防
止層は同一陰極により順に取付けてもよく、その
際コーテイングパラメータは、保護層を取付けた
後に反射防止層取付けのための要件に合わせて設
定変更しなければならない。保護層を製造する際
一般にスパツタリングに適当な金属または合金の
ターゲツトを使用する。しかし酸化物ターゲツト
を使用してもよい。これら酸化物ターゲツトで
は、金属ターゲツトにおけるものより低い散布速
度はあるが、保護層に必要な数Å／secの速度は
容易に得られる。酸化物ターゲツトを使用すれ
ば、可視光に対して妨害となる残留吸収のない酸
化物層を形成するため必要なコーテイング室内の
酸素圧力は、金属ターゲツトを使用した場合より
も低いという利点が得られる。それにより銀層の
損傷を防ぐため、許容最大酸素圧力に対する安全
度が高まる。

次に本発明の実施例について説明する。

比較例 マグネトロン陰極スパツタリング用の陰極を備
えた真空コーテイング装置内に、４mmの厚さ、
200cm×100cmの寸法のフロートガラス板を挿入し
た。基体表面は、４×10^-2ｍbarの圧力でグロー
清掃した。続いてコーテイングを行うため必要な
値に圧力を下げた。コーテイングは、フロートガ
ラス板が一定速度で125cm×23cmの寸法を有する
線陰極のところを通過するようにして行つた。コ
ーテイングのため３つの陰極を使用し、これら陰
極は、銀、すず、および90％のInと10％のSnの
組成のインジウムすず合金から成るターゲツトを
有する。

次のような層を順に取付けた。

・すずのリアクテイブスパツタリングによる330
Åの酸化すず層 ・90％のInと10％すずの合金のリアクテイブスパ
ツタリングによる40Åの厚さの酸化すずドーピ
ング酸化インジウム層 （これら２つの層は、いつしよになつてガラス
担体と銀層の間に配置された第１の反射防止層を
形成し、この反射防止層は付着層としても働く。） ・アルゴンの雰囲気中の銀のスパツタリングによ
る80Åの厚さの銀層 続いて銀層上にすずターゲツトのリアクテイブ
スパツタリングにより400Åの厚さの酸化すず層
を取付けた。散布速度は35Å／secである。スパ
ツタリングは、Ar／N₂／O₂の雰囲気で行い、そ
の際Ｅ分圧は、1.4×10^-3ｍbarであつた。

引続きコーテイングの空気側からビームを入射
してコーテイングした板の赤外線反射率を測定
し、8μｍの波長で12％の反射率が得られた。
5500Åにおける板の透過率は51％であつた。

実施例 １ 比較例と同様にまずフロートガラス板上に、
330Åの酸化すず層、40Åの酸化すずドーピング
酸化インジウム層、および80Åの銀層を取付け
た。続いてすずターゲツトのリアクテイブスパツ
タリングにより、30Åの厚さのSnO₂層を取付け
た。スパツタリングは、１×10^-4ｍbarのＳ分圧
におけるAr／N₂／O₂の雰囲気で、３Å／secの
Ｓ散布速度で行つた。

これに続いて1.4×10^-3ｍbarのＥ分圧における
Ar／N₂／O₂の雰囲気で、35Å／secの散布速度
で別の酸化すず層によるコーテイングを行つた。

コーテイングの空気側からコーテイングした板
の赤外線反射率を測定し、λ＝8μｍにおいて92
％の反射率が得られた。5500Åにおける透過率は
84％であつた。

実施例 ２ 比較例と同様にまず330Åの酸化すず層、40Å
の酸化すずドーピング酸化インジウム層、および
80Åの厚さの銀層を取付けた。続いて90％のInと
10％のSnの合金のリアクテイブスパツタリング
により、30Åの酸化すずドーピング酸化インジウ
ム層を取付けた。Ｓ散布速度は２Å／sec、かつ
Ar／N₂／O₂の雰囲気のＳ分圧は８×10^-5ｍbar
であつた。

これに続いて1.5×10^-3ｍbarのＥ分圧における
Ar／N₂／O₂の雰囲気で、35Å／secのＥ散布速
度で360Åの厚さの酸化すず層によるコーテイン
グを行つた。

コーテイングした板のλ＝8μｍにおける赤外
線反射率は92％、かつ5500Åにおける透過率は
84.5％であつた。

図には、コーテイングした板のスペクトル透過
率曲線と反射率曲線が示されており、これらはコ
ーテイングの空気側から測定したものである。ス
ペクトル曲線によれば、コーテイングした板が非
常に良好なフイルタ特性を有することがわかる。
人間の目の明るさ感度に関連して83％の光透過率
を有する可視領域において透過率の高い範囲に近
赤外における反射率の高い範囲が続いており、そ
の際遠赤外において92％の反射率に達する。

【図面の簡単な説明】

図は、本発明によりコーテイングしたガラス板
の透過率と反射率を示す図である。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 多層光学フイルタが、少なくとも１つの銀層
   および外方へこれに続いて配置された酸化すずか
   ら成る反射防止層を有し、その際反射防止層は、
   所定の反射防止層酸素分圧（Ｅ分圧）および所定
   の反射防止層散布速度（Ｅ散布速度）でマグネト
   ロン陰極スパツタリングにより形成される、多層
   光学フイルタを有する透明な基体にコーテイング
   を行う方法において、 銀層上にマグネトロン陰極スパツタリングによ
   り、まず反射防止層よりも薄い金属酸化物の保護
   層を取付け、しかもＥ分圧よりも低い保護層酸素
   分圧（Ｓ分圧）およびＥ散布速度よりも低い保護
   層散布速度（Ｓ散布速度）で取付け、またその後
   保護層上に反射防止層を取付けることを特徴とす
   る、透明な基体にコーテイングを行う方法。 ２ 金属酸化物保護層をリアクテイブマグネトロ
   ン陰極スパツタリングによつて取付ける、特許請
   求の範囲第１項記載の方法。 ３ すず、インジウム、すずをドーピングしたイ
   ンジウム、鉛、亜鉛、チタン、タンタルのうち１
   つの物質から成るターゲツトにより金属酸化物保
   護層を形成する、特許請求の範囲第２項記載の方
   法。 ４ 酸化すず、酸化インジウム、酸化すずをドー
   ピングした酸化インジウム、酸化鉛、酸化亜鉛、
   酸化チタンまたは酸化タンタルのうち１つの物質
   から成る金属酸化物ターゲツトにより金属酸化物
   保護層を形成する、特許請求の範囲第１項記載の
   方法。 ５ 保護層をＳ分圧およびＳ散布速度で取付け、
   これらＳ分圧とＳ散布速度が、Ｅ分圧またはＥ散
   布速度の高々ほぼ0.5倍である、特許請求の範囲
   第１項〜第４項の１つに記載の方法。 ６ 50Åないし300Åの層厚を有する銀層上に、
   20Åないし100Åの厚さに保護層を取付け、この
   保護層上に、250Åないし600Åの厚さに反射防止
   層を取付ける、特許請求の範囲第１項〜第５項の
   １つに記載の方法。 ７ 保護層を、３×10^-4ｍbarまたはそれ以下の
   Ｓ分圧および８Å／secまたはそれ以下のＳ散布
   速度で取付け、かつ反射防止層を７×10^-4ｍbar
   またはそれ以上のＥ分圧および20Å／secまたは
   それ以上、例えば35Å／secないし40Å／secのＥ
   散布速度で取付ける、特許請求の範囲第６項記載
   の方法。