JP4520107B2

JP4520107B2 - Translucent thin film and method for producing the same

Info

Publication number: JP4520107B2
Application number: JP2003122580A
Authority: JP
Inventors: 敦高松; 英雄大本
Original assignee: Central Glass Co Ltd
Current assignee: Central Glass Co Ltd
Priority date: 2003-04-25
Filing date: 2003-04-25
Publication date: 2010-08-04
Anticipated expiration: 2023-04-25
Also published as: JP2004325952A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、フラットパネルディスプレイ、電子デバイス、光学素子などに用いられる基体に塗布される二酸化珪素でなる透光性薄膜に関し、特に、基体の表面の特性改質膜、パッシベーション膜、ガスバリア膜として用いられる透光性薄膜に関する。
【０００２】
【従来の技術】
汎用タイプの液晶素子の基体として、従来からソーダライムガラスが多用されている。ソーダライムガラスを基体に用いると、ガラスに含まれるナトリウムが、ガラス表面から素子の中に拡散し、素子の性能や機能等を劣化させることがあった。このためソーダライムガラスの表面に、ゾルゲル法やスパッタ法で二酸化珪素膜をパシベーション膜としてコーティングし、ナトリウムイオンの拡散を防止していた（非特許文献１）。
【０００３】
例えば、特許文献１では、基板表面にゾルゲル法による二酸化珪素膜を形成して、基板表面の欠陥や平滑性を改善している。
【０００４】
また、スパッタリング法によってガラス板の表面に二酸化珪素膜を成膜して、ガラスからアルカリイオンが拡散することのない基板（特許文献２）や、同じくスパッタリング法によって、高分子フィルム基板に酸化珪素膜を成膜したガスバリア性高分子フィルムが知られている（特許文献３）。
【０００５】
さらに、特許文献４には、酸化珪素薄膜が成膜された高分子フィルムを用いて、水蒸気の遮断性能の良い透明導電性積層体が記載されている。
【０００６】
【特許文献１】
特開平５−２６２５８４号報
【特許文献２】
特開２００１−８９８４３号公報
【特許文献３】
特開平６−１９２８２９号公報
【特許文献４】
特開平１０−２４５２０号公報
【非特許文献１】
内田龍男、内池平樹監修、“フラットパネルディスプレイ大事典”、工業調査会（２００１）ｐ１０４
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
ゾルゲル法で成膜した二酸化珪素膜は、化学的耐久性、特に耐アルカリ性が乏しく、高濃度のアルカリ溶液、あるいはアルカリ性の強い洗剤で洗浄する工程を必要とするものには用いることができない。
【０００８】
また、ゾルゲル法で得られる二酸化珪素膜の屈折率（約１．４５）、あるいはスパッタリング法で得られる二酸化珪素膜の屈折率（約１．４８）は、ポリエチレン系の樹脂の屈折率（１．５０〜１．５４）、あるいはガラス板の屈折率（１．５２）よりも小さく、光の干渉作用によって反射色調や透過色調が変化するという問題が生じた。さらに、二酸化珪素膜の上に、高屈折率の膜を積層すると、反射率が高くなってしまうという問題も生じた。
【０００９】
本発明の透光性薄膜は、上記事情に鑑み、フラットパネルディスプレイ、光学素子などに用いられる基体に対して、表面の特性改質膜、パッシベーション膜、ガスバリア膜などの目的に用いることのできる、光学的な変化を生じない透光性薄膜およびその成膜方法を提供する。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
本発明の透光性薄膜つき基体は、基体の表面に二酸化珪素膜でなる透光性薄膜が形成される透光性薄膜つき基体において、該二酸化珪素膜がＳｉＯ _ｘ（０＜ｘ≦２）を蒸発原料として成膜されたものであり、該二酸化珪素膜がアルゴンを含有し、含有されるアルゴンの量が、原子の数の比で、珪素の１００に対してアルゴンの１〜１０であり、該二酸化珪素膜の屈折率が１．５０〜１．５３であり、該基体の屈折率が１．５０〜１．５４であることを特徴とする透光性薄膜つき基体である。
【００１１】
また、本発明の透光性薄膜つき基体は、可視光透過率が８０％以上であることを特徴とする透光性薄膜つき基体である。
【００１２】
また、本発明の透光性薄膜つき基体は、前記等構成薄膜において、Ｉｎ、Ａｌ、Ｚｒ、Ｚｎ、Ｓｎ、Ｔｉ、Ｔａのうちから選ばれる１種以上の元素が添加され、添加する量が、原子の数の比で、珪素の１００に対して、添加する元素の、原子の数の合計が５未満であることを特徴とする透光性薄膜つき基体である。
【００１３】
また、本発明は、本発明の前記透光性薄膜つき基体を形成する方法において、ＳｉＯ _ｘ（０＜ｘ≦２）を蒸発原料として、圧力勾配型プラズマガンを用いたアークプラズマ蒸着法で基体上に二酸化珪素膜を成膜することにより、前記二酸化珪素膜の屈折率を１．５０〜１．５３とすることを特徴とする透光性薄膜つき基体の形成方法である。
【００１４】
【発明の実施の形態】
図１に示すように、本発明の透光性薄膜１は、基体２の表面に成膜される二酸化珪素膜であり、該二酸化珪素膜はアルゴンを含有するものである。
【００１５】
アルゴンの含有量は、原子の数の比で、珪素の１００に対してアルゴンの１〜１０とするのが望ましい。アルゴンの含有量が、原子の数の比で、珪素の１００に対して１未満であると、屈折率は１．４８以下となり、所望の屈折率である１．５０〜１．５３とならず、また、膜の化学的耐久性が十分なものとならない。一方、アルゴンの含有量が珪素の１００に対して１０を超えると、膜はポーラスになり、化学的耐久性能が低下するとともに、基体との密着性が低下し、膜が剥がれやすくなる。
【００１６】
さらにまた、本発明の透光性薄膜は、化学的耐久性能のさらなる向上や、屈折率を制御して透光を向上する等の目的として、原子の網目構造の複雑化、緻密化を行うため、Ｓｉ以外の金属であるＩｎ、Ａｌ、Ｚｒ、Ｚｎ、Ｓｎ、Ｔｉ、Ｔａのうち、１種以上の元素を添加することが好ましい。添加する元素の量は、原子の数の比で、珪素を１００として、添加する元素の、原子の数の合計が５以下とすることが好ましい。添加する元素の、原子の数の合計とは、例えば、添加する元素がＩｎとＡｌである場合、Ｉｎの原子の数とＡｌの原子の数との合計である。
【００１７】
このような、ごく微量のＩｎ、Ａｌ、Ｚｒ、Ｚｎ、Ｓｎ、Ｔｉ、Ｔａの添加は、透光性薄膜の化学的耐久性を向上させるとともに、屈折率を調整することができ、また、基体の表面や、本透光性薄膜の下地として基体の表面に成膜されている膜や、電子素子等との密着性をよくすることに役立つ。
【００１８】
本発明の透光性薄膜は、図１に示すように、基体の一つの表面のみに成膜して十分特性改善を有するが、用途によっては、基体の両面に成膜をしてもよい。
【００１９】
本発明の透光性薄膜を成膜する基体には、特に制限するものではないが、ガラスであれば、ソーダライムガラス、無アルカリガラス、低アルカリガラス、高歪点ガラスが使用できる。また、プラスチック樹脂であれば、ポリエチレンテレフタレート、ポリカーボネート、ポリアクリレートの他にも、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリウレタン、ポリエチレンナフタレート、ポリビニルアルコール、ポリエーテルスルフォン、ナイロン、および、これらの延伸フィルム、板材が使用出来る。これらの基体に用いるプラスチック樹脂の表面を、コロナ放電処理、アンカーコーティング処理、平滑化処理したものでも良い。
【００２０】
また、本発明による透光性薄膜を成膜する基体には、ガラス、プラスチック樹脂の他に、ガラス、セラミックスや金属の上に各種有機物（モノマー、高分子）を塗布したものや、電子デバイス関連素子を成膜したものでも良い。
【００２１】
本発明の透光性薄膜は、圧力勾配型ホロカソードプラズマガンを用いたアークプラズマ蒸着法を用いて、基体の表面に成膜することが好ましい。該アークプラズマ蒸着法は、例えば、図２に概略を示す成膜装置を用いる。該アークプラズマ蒸着法は、イオンプレーティングの１種であり、特開平９−１９４２３２号公報や特開平１１−２６９６３６号公報に開示されている成膜方法である。
【００２２】
透光性薄膜を成膜する膜厚は、厚膜化による膜応力の増加や生産コストを考慮すると２μｍ以下とすることが好ましく、より好ましく５００ｎｍ以下とする。ただし、多少の膜厚ムラがあっても、基体との屈折率差が少ない場合には干渉による色調変化は生じないために、外観上の変化は生じない。通常、透光性薄膜を形成する際には、膜厚を３０〜５００ｎｍとすることが望ましい。本発明の透光性薄膜を、パッシベーション膜あるいは表面改質膜として用いる場合は、３０ｎｍ以上とすることが好ましいが、ガスバリア膜として用いるには、１００ｎｍ以上とすることが望ましい。
【００２３】
Ｉｎ、Ａｌ、Ｚｒ、Ｚｎ、Ｓｎ、Ｔｉ、Ｔａ等の金属を微量添加する場合には、可視光透過率が８０％以上を満足させるように、添加量を調整する必要がある。
【００２４】
図２に示す成膜装置は、真空チャンバー３と、真空チャンバー３の側壁に取り付けられた圧力勾配型プラズマガン４と、真空チャンバー３内の底部に配置したルツボ５と、真空チャンバー３内の上部に配置した基体支持ホルダー６によって構成されている。
【００２５】
ルツボ５は、窒化ケイ素製やカーボン製のものを使用することが望ましい。
【００２６】
圧力勾配型プラズマガン４には、圧力勾配型ホロカソードプラズマガンを用いることが望ましい。圧力勾配型プラズマガン４は、Ｔａ製のパイプ７とＬａＢ₆製の円盤８とで構成された複合陰極であり、Ｔａ製のパイプ７の内部にＡｒガスを導入した際に加熱されたＴａ、ＬａＢ₆から熱電子が放出され、プラズマビーム９を形成する。圧力勾配型プラズマガン４の内部は、真空チャンバー３より常に圧力が高く保たれており、高温に曝されたＴａやＬａＢ₆が酸素などの反応性ガスによって劣化することを防ぐ構造になっている。
【００２７】
基体支持ホルダー６は、モーターにより回転する機構になっている。また、基体支持ホルダー６の上部には、基体加熱用ヒーター１０と温度計１１が配置されている。基体加熱用ヒーター１０は、成膜する基体１９を所定温度に保持するために設けられるもので、温度計１１の測定値をもとに基体加熱ヒーター１０の出力を制御している。また、真空チャンバー３の側壁には、ガス供給ノズル１２が配置されており、このガス供給ノズル１２には、図示しないマスフローコントローラを介して酸素ガス１３が必要に応じて供給される。また、真空チャンバー３はコンダクタンスバルブ１４を介して真空排気装置１５に接続されており、真空チャンバー３に取り付けられた真空計１６の測定値をもとに、コンダクタンスバルブ１４の開度を調整して真空チャンバー３内が所定の圧力（真空度）に維持されるようになっている。
【００２８】
電気的に絶縁性の高い原料を透光性薄膜の成膜に用いるときには、圧力勾配型プラズマガン４の近傍に設けた反射電子帰還電極１７を使用して、真空チャンバー３中の電子を捕獲し、長時間安定して成膜できる。
【００２９】
図２に示す成膜装置を用いて、次の手順で本発明の透光性薄膜を基体に成膜する。
【００３０】
窒化珪素あるいはカーボンで製造されたルツボ５に、粒状の蒸発原料１８を充填し、蒸発原料１８が充填されたルツボ５を真空チャンバー３の底部にセットする。蒸発原料１８は、ルツボに入れるため粒状であることが好ましいが、その形状を特に限定するものではない。
【００３１】
蒸発原料１８を成膜する基体２を基体支持ホルダー６に取り付け、真空チャンバー３内を約１０^-4Ｐａに排気する。排気後、図示しないマスフローコントローラーを用いて流量を制御（１０〜４０ｓｃｃｍ）した放電用Ａｒガス２０を、圧力勾配型プラズマガン４を通して真空チャンバー３内に供給する。
【００３２】
次に、酸素ガス１３をガス供給ノズル１２から真空チャンバー３内に供給するとともに、真空排気装置１５と真空チャンバー３との間に配置されたコンダクタンスバルブ１４の開口の程度を調整して、真空チャンバー３内を約０．１Ｐａの圧力に調整する。これらの反応ガス１３は、図示しないマスフローコントローラーにより流量を制御する。流量は、膜組成、成膜速度、圧力勾配型プラズマガン４の出力、真空度、基体の温度、および放電圧力によって決定する。
【００３３】
次に、圧力勾配型プラズマガン４を作動させ、プラズマビーム９をルツボ５内の蒸発原料１８に収束させ、蒸発原料１８が蒸発する温度に蒸発原料１８を加熱する。プラズマビーム９をルツボ５中の蒸発原料１８に集束させるために、集束コイル２１や磁石２２などを使用する。
【００３４】
プラズマビーム９によって加熱・蒸発した蒸発原料と導入された反応ガスは、プラズマ雰囲気２３によってイオン化される。イオン化したこれらの物質は、雰囲気中のプラズマのもつプラズマポテンシャルと、基体のもつフローティングポテンシャルとの電位差によって基体に向かって加速され、粒子は約２０eＶという大きなエネルギーをもって基体２の下表面に到達・堆積し、非常に緻密な本発明の透光性薄膜が成膜される。
【００３５】
本発明の透光性薄膜をアークプラズマ蒸着法で成膜する際、蒸発原料１８にＳｉＯ_ｘ（０＜ｘ≦２）を用いる。蒸発時の蒸気圧および蒸発の安定性から、好ましくはＳｉＯ₂、ＳｉＯが良い。このうちＳｉＯ₂は最も安価で、かつ最も扱いやすい材料である。
【００３６】
原料は、粉体状、粒状、ブロック状のいずれの形態でも使用出来る。酸素源としてもちいる酸素系ガスにはＯ₂が望ましいが、Ｏ₃でもよい。また、原料にＳｉＯ₂を用いるときには、酸素系ガスを必ず必要とするものではない。
【００３７】
本発明の透光性透光性薄膜に用いる、Ｓｉ以外の金属（Ｉｎ、Ａｌ、Ｚｒ、Ｚｎ、Ｓｎ、Ｔｉ、Ｔａ）の蒸発原料１８には、金属、酸化物または２種以上の金属からなる複酸化物が使用出来る。これらの金属や化合物を蒸発原料１８として使用する場合には、蒸気圧や蒸発速度を十分に考慮する必要がある。
【００３８】
【実施例】
以下に本発明の実施例を述べるが、本発明は、以下の実施例に限定するものではない。
【００３９】
実施例１
本発明の透光性薄膜を、図２に示す成膜装置を用い、次に示す手順で基体に成膜した。
【００４０】
蒸発原料１８には、高純度化学製のＳｉＯ２粉粒体を使用した。これを、窒化ケイ素製のルツボ５に充填し、真空チャンバー３の底の、所定の位置に設置した。
【００４１】
３０ｃｍ角に切り出したソーダライムガラス（厚さ１．１ｍｍ）を純水中で超音波洗浄し、さらに、純水で十分にすすいだ後、乾燥して表面を清浄にして、基体１９に用いた。
【００４２】
このソーダライムガラスを真空チャンバー３内の基体支持ホルダー６に設置した。
【００４３】
この後、真空チャンバー３内の圧力が１．０×１０^-4Ｐａに達するまで、約２時間、真空排気装置１５で排気した。なお、この排気中に、基体１９は５０℃に加熱した。
【００４４】
圧力勾配型プラズマガン４に２０ｓｃｃｍのアルゴンガスを流し、さらに、酸素ガスを５０ｓｃｃｍ流した。次に圧力勾配型プラズマガン４の出力が１０ｋＷになるまで徐々に電力を印可し、圧力勾配型プラズマガン４からプラズマビームを発生させて原料に照射し、原料を加熱して蒸発させた。なお、圧力勾配型プラズマガン４には、圧力勾配型ホロカソードプラズマガンを用いた。
【００４５】
このとき、また、真空チャンバー３内の圧力が０．１５Ｐａとなるように真空排気装置１０の排気を制御した。
【００４６】
放電、圧力、原料の蒸発が安定した後、シャッターを２０秒間開け、ガラス基板上に膜を成膜した。
【００４７】
得られた膜の厚さは１５０ｎｍであり、７．５ｎｍ・ｓ^-1という著しく早い成膜速度で成膜できた。また、二酸化珪素膜のＳｉとＯの元素成分比をオージェ分光分析法で定量した結果、原子の数の比は、おおよそＳｉ：Ｏ＝１：２であった。同様に、二酸化珪素膜中のＡｒの有無を蛍光Ｘ分析により確認した結果、膜の中にはＡｒが存在していることがわかった。金属を基体にして同じ条件で膜を成膜し、膜中のＳｉとＡｒの元素成分比を調べたところ、原子の数の比で、Ｓｉ：Ａｒ＝１００：２であった。
【００４８】
得られた膜つきガラスの概観は、膜をつけないものとまったく変わりがなかった。分光特性から求めた波長５５０ｎｍでの膜の屈折率は１．５１８で、通常、真空法で得られる二酸化珪素膜の屈折率（１．４８）に比べて、大きい値を示した。また、消衰係数は０でまったく吸収のない膜であった。この膜つきガラスの透過率であるが、可視光線透過率９１．５％と極めて透光性を示した。また、ガラス基板のみの透過率と同じ値であった。また、本実施例の二酸化珪素膜をガラスの両面に形成し、この両面に通常のガラス基板上に適用する２層系の低反射膜（ガラス側から、一層目の屈折率ｎ＝１．７９（膜厚７７ｎｍ）、２層目の屈折率ｎ＝１．４５（膜厚９５ｎｍ））を積層したところ、可視光反射率で、０．７％という低い反射率を示した。
【００４９】
得られた透光性薄膜つきガラスの化学的耐久性は、次のように評価した。耐酸性は弗硝酸水溶液（水：５５％弗酸：６０％硝酸＝１２０：３：２（重量比））によるエッチング速度を、また、耐アルカリ性は３０％ＮａＯＨ水溶液中でのエッチング速度を測定した。結果を表１に示す。ゾルゲル法で成膜した、比較例３の二酸化珪素膜と比較して、本実施例の膜では、酸性水溶液に対するエッチング速度は０．４倍、アルカリ水溶液に対するエッチング速度は０．５倍であり、いずれも比較例３のゾルゲル法で成膜した二酸化珪素膜よりも良好な化学的耐久性を示した。また、本実施例の透光性薄膜は、テープ剥離試験でも膜の脱落がなく、非常に強固に基体１９と密着していた。
【００５０】
実施例２
実施例１で使用した装置、基体、蒸発原料と同じものを使用した。基体のソーダライムガラスを洗浄し、ついで真空チャンバー３中にセットして真空引きするとともに、基体加熱ヒーター１０を作動させて１００℃に加熱した。圧力勾配型プラズマガン４の出力を１２ｋＷとし、酸素ガスを３０ｓｃｃｍ流し、真空チャンバー３内の圧力を０．１Ｐａとして４０秒間、基体１９上に膜を成膜した。
【００５１】
得られた二酸化珪素膜の厚さは３８０ｎｍであり、原子の数の比は、おおよそ、Ｓｉ：Ｏ＝１：２、かつＳｉ：Ａｒ＝１００：３の、アルゴンを微量に含む二酸化珪素の膜であった。
【００５２】
得られた膜つきガラスの概観は膜をつけないものとまったく変わりがなかく、分光特性から求めた波長５５０ｎｍでの膜の屈折率は１．５２８で、膜の消衰係数は０、可視光線透過率は９２％であった。実施例１と同様に、この膜をガラス基板の両面に成膜した上に、通常のガラス基板上に適用する２層系の低反射膜を両面に成膜したところ、可視光反射率で、０．８％という低い反射率を示した。
【００５３】
実施例１と同様に、化学的耐久性を評価した。結果を表１に示す。比較例３のゾルゲル法で成膜した二酸化珪素膜と比較して、本実施例の膜では、酸性水溶液に対するエッチング速度は０．２倍、アルカリ水溶液に対するエッチング速度は０．５倍と、いずれも比較例３のゾルゲル法で成膜した二酸化珪素膜よりも良好な化学的耐久性を示した。また、本実施例の透光性薄膜は、テープ剥離試験でも膜の脱落がなく、非常に強固に基体１９と密着していた。
【００５４】
比較例１
実施例１で使用した装置で、実施例１と同じ基体１９を用いた。成膜圧力を０．５Ｐａとする以外、実施例１と同じ条件で原料を蒸発させ、６０秒間成膜した。
【００５５】
得られた膜の厚さは２８０ｎｍであり、膜の組成を分析した結果、原子の数の比で、Ｓｉ：Ｏ＝１：２の元素成分比を持っていたが、膜中にアルゴンは存在しなかった。分光特性から求めた波長５５０ｎｍでの膜の屈折率は１．４７５で、膜の消衰係数は０であり、わずかに褐色の干渉色が観察された。
【００５６】
この膜の上に実施例１と同じ２層系の低反射膜を積層したところ、可視光反射率が１．２％という値を示し、反射率が１％を越えて、実施例１に比較し、良好な低反射特性が得られなかった。
【００５７】
実施例１と同様に、化学的耐久性を評価した結果を表１に示す。比較例３のゾルゲル法で成膜した二酸化珪素膜と比較して、本比較例の膜では、酸性水溶液に対するエッチング速度は０．６倍、アルカリ水溶液に対するエッチング速度は０．７倍と、いずれもゾルゲル法で成膜した比較例３の二酸化珪素膜より良かったが、実施例１および実施例２の二酸化珪素膜よりも劣るものであった。
【００５８】
比較例２
実施例１と同様に、３０ｃｍ角に切り出したソーダライムガラスの両面を洗浄した。成膜はシリコンをターゲットとし、雰囲気を酸素ガスとした反応性スパッタ法で行った。先に洗浄した基体をチャンバー内に取り付け、１×１０^-4Ｐａまで真空引きしてチャンバー内のアウトガスを除去した。基体とターゲット間の距離を１０ｃｍとし、基体を５ｒｐｍの速度で回転させた。酸素ガスを導入後、圧力を１Ｐａに調整した後に、ＲＦ出力を１ｋＷ印加してプラズマを発生させ、３０分間成膜した。なお、成膜時に基体は５０℃に加熱した。
【００５９】
得られた二酸化珪素膜の膜厚は２５０ｎｍであった。膜の組成を分析した結果、原子の数の比で、Ｓｉ：Ｏ＝１：２の元素成分比を持っており、膜中にアルゴンは存在しなかった。分光特性から求めた波長５５０ｎｍでの膜の屈折率は１．４７０で、膜の消衰係数は０であり、褐色の干渉色が観察された。
【００６０】
この膜付きガラスの両面に実施例１と同じ２層系の低反射膜を積層したところ、可視光反射率が１．２％という値を示し、反射率が１％を越えて良好な低反射特性は示さなかった。
【００６１】
実施例１と同様に、化学的耐久性を評価した結果を表１に示す。ゾルゲル法で成膜した比較例３の二酸化珪素膜と比較して、本比較例の膜では、酸性水溶液に対するエッチング速度は０．６倍、アルカリ水溶液に対するエッチング速度は０．７倍と、いずれもゾルゲル法で成膜した二酸化珪素膜より良かったが、実施例１および実施例２の二酸化珪素膜よりは劣るものであった。
【００６２】
比較例３
実施例１と同様に、３０ｃｍ角に切り出したソーダライムガラスの両面を洗浄した。０．２５mol／ｌの濃度になるようにイソプロピルアルコールで調製したＳｉアルコキシド溶液を２５℃に保ち、この溶液に洗浄したガラスを浸漬後、ガラスのエッジを保持して垂直に７ｍｍ／ｓの一定速度で引き上げた。ガラスが溶液を離れた後、１分間溶媒を乾燥させた後、２５０℃で２０分、さらに４７０℃で３０分加熱して、二酸化珪素被膜つきガラスを得た。この二酸化珪素膜付きガラスを十分に冷却した後、上記の操作を繰り返し、同じ膜をもう１層積層し厚膜化した。
【００６３】
こうして得られた二酸化珪素膜の膜厚は２５０ｎｍであった。膜の組成を分析した結果、原子の数の比は、Ｓｉ：Ｏ＝１：２であり、膜中にアルゴンは存在しなかった。分光特性から求めた波長５５０ｎｍでの膜の屈折率は１．４５０で、膜の消衰係数は０であり、褐色の干渉色が観察された。
【００６４】
この膜付きガラスの両面に実施例１と同じ２層系の低反射膜を積層したところ、可視光反射率が１．５％という値を示し、反射率が１％を越えて良好な低反射特性は示さなかった。
【００６５】
【表１】

【００６６】
【発明の効果】
本発明では、高い耐久性でかつ光学的な変化を与えることのない、特性改質膜、パッシベーション膜、ガスバリア膜などの透光性薄膜つき基体を提供する。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の透光性薄膜を基体に成膜したときの、構成を模式的に示す断面図である。
【図２】本発明の透光性薄膜の成膜方法に用いる成膜装置の概略図である。
【符号の説明】
１透光性薄膜
２基体
３真空チャンバー
４圧力勾配型プラズマガン
５ルツボ
６基体支持ホルダー
７Ｔａ製のパイプ
８ＬａＢ６製の円盤
９プラズマビーム
１０基体加熱用ヒーター
１１温度計
１２ガス供給ノズル
１３酸素ガス
１４コンダクタンスバルブ
１５真空排気装置
１６真空計
１７反射電子帰還電極
１８蒸発原料
１９基体
２０放電用アルゴンガス
２１収束コイル
２２磁石
２３プラズマ雰囲気[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a light-transmitting thin film made of silicon dioxide applied to a substrate used in flat panel displays, electronic devices, optical elements, etc., and particularly used as a property modifying film, passivation film, and gas barrier film on the surface of the substrate. The present invention relates to a translucent thin film.
[0002]
[Prior art]
Conventionally, soda lime glass has been frequently used as a substrate for general-purpose liquid crystal elements. When soda lime glass is used for the substrate, sodium contained in the glass diffuses from the glass surface into the element, which may deteriorate the performance and function of the element. For this reason, the surface of soda lime glass is coated with a silicon dioxide film as a passivation film by a sol-gel method or a sputtering method to prevent diffusion of sodium ions (Non-Patent Document 1).
[0003]
For example, in Patent Document 1, a silicon dioxide film formed by a sol-gel method is formed on the substrate surface to improve defects and smoothness on the substrate surface.
[0004]
In addition, a silicon dioxide film is formed on the surface of a glass plate by a sputtering method so that alkali ions do not diffuse from the glass (Patent Document 2), or a silicon oxide film is formed on a polymer film substrate by the sputtering method. A gas barrier polymer film having a film formed thereon is known (Patent Document 3).
[0005]
Further, Patent Document 4 describes a transparent conductive laminate having a good water vapor blocking performance using a polymer film on which a silicon oxide thin film is formed.
[0006]
[Patent Document 1]
Japanese Patent Laid-Open No. 5-262584 [Patent Document 2]
JP 2001-89843 A [Patent Document 3]
JP-A-6-192829 [Patent Document 4]
Japanese Patent Laid-Open No. 10-24520 [Non-Patent Document 1]
Supervised by Tatsuo Uchida and Hiraki Uchiike, “Encyclopedia of Flat Panel Display”, Industrial Research Committee (2001) p104
[0007]
[Problems to be solved by the invention]
A silicon dioxide film formed by the sol-gel method has poor chemical durability, particularly alkali resistance, and cannot be used for a film that requires a step of washing with a high-concentration alkaline solution or a strong alkaline detergent.
[0008]
Further, the refractive index of the silicon dioxide film obtained by the sol-gel method (about 1.45) or the refractive index of the silicon dioxide film obtained by the sputtering method (about 1.48) is the refractive index (1. 50 to 1.54), or smaller than the refractive index (1.52) of the glass plate, causing a problem that the reflection color tone and the transmission color tone change due to the interference of light. Further, when a high refractive index film is laminated on the silicon dioxide film, there is a problem that the reflectance is increased.
[0009]
In light of the above circumstances, the light-transmitting thin film of the present invention can be used for purposes such as surface property modification films, passivation films, gas barrier films, etc., for substrates used in flat panel displays, optical elements, etc. Provided are a light-transmitting thin film that does not cause an optical change and a film forming method thereof.
[0010]
[Means for Solving the Problems]
The substrate with a light-transmitting thin film of the present invention is a substrate with a light-transmitting thin film in which a light-transmitting thin film made of a silicon dioxide film is formed on the surface of the substrate , and the silicon dioxide film is SiO _x (0 <x ≦ 2). the has been deposited as an evaporation material, the silicon dioxide film containing argon, the amount of argon contained is in the ratio of the number of atom, 1-10 argon for 100 of silicon There, the refractive index of the silicon dioxide film is 1.50 to 1.53, a light-transmitting thin film with a substrate, wherein the refractive index of said substrate is 1.50 to 1.54.
[0011]
Moreover, translucent films with substrates of the present invention is a light-transmitting thin film with a substrate, wherein the visible light transmittance of 80% or more.
[0012]
In the substrate with a translucent thin film of the present invention, one or more elements selected from In, Al, Zr, Zn, Sn, Ti, and Ta are added to the isostructural thin film, and the amount to be added is The substrate with a translucent thin film is characterized in that the total number of atoms of the elements to be added is less than 5 with respect to 100 of silicon in the ratio of the number of atoms.
[0013]
Further, the present invention provides the a method of forming a light-transmitting thin film with a substrate, the substrate SiO x a (0 _<x ≦ 2) as the evaporation material, an arc plasma deposition method using a pressure gradient type plasma gun of the present invention A method for forming a substrate with a light-transmitting thin film , characterized in that a silicon dioxide film is formed on the silicon dioxide film , whereby the refractive index of the silicon dioxide film is set to 1.50 to 1.53 .
[0014]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
As shown in FIG. 1, a translucent thin film 1 of the present invention is a silicon dioxide film formed on the surface of a substrate 2, and the silicon dioxide film contains argon.
[0015]
The content of argon is desirably 1 to 10 of argon with respect to 100 of silicon in the ratio of the number of atoms. When the content of argon is less than 1 with respect to 100 of silicon in the ratio of the number of atoms, the refractive index is 1.48 or less, and the desired refractive index is not 1.50 to 1.53. In addition, the chemical durability of the film is not sufficient. On the other hand, when the content of argon exceeds 10 with respect to 100 of silicon, the film becomes porous, the chemical durability is lowered, the adhesion to the substrate is lowered, and the film is easily peeled off.
[0016]
Furthermore, the translucent thin film of the present invention is used for the purpose of further improving the chemical durability performance, increasing the transmissivity by controlling the refractive index, making the atomic network structure more complex and dense. It is preferable to add one or more elements among In, Al, Zr, Zn, Sn, Ti, and Ta, which are metals other than Si. The amount of elements to be added is preferably a ratio of the number of atoms, with silicon being 100, and the total number of atoms of the elements to be added being 5 or less. The total number of atoms of the elements to be added is, for example, the sum of the number of In atoms and the number of Al atoms when the elements to be added are In and Al.
[0017]
Such addition of a very small amount of In, Al, Zr, Zn, Sn, Ti, and Ta can improve the chemical durability of the light-transmitting thin film and adjust the refractive index. It is useful for improving the adhesion to the surface of the substrate, the film formed on the surface of the substrate as the base of the translucent thin film, and the electronic element.
[0018]
As shown in FIG. 1, the translucent thin film of the present invention is formed on only one surface of the substrate and has a sufficient characteristic improvement. However, it may be formed on both surfaces of the substrate depending on the application.
[0019]
The substrate on which the translucent thin film of the present invention is formed is not particularly limited, and soda lime glass, non-alkali glass, low alkali glass, and high strain point glass can be used as long as they are glass. In addition to polyethylene terephthalate, polycarbonate, and polyacrylate, polyethylene, polypropylene, polyurethane, polyethylene naphthalate, polyvinyl alcohol, polyether sulfone, nylon, and stretched films and plates thereof can be used for plastic resins. . The surface of the plastic resin used for these substrates may be subjected to corona discharge treatment, anchor coating treatment, or smoothing treatment.
[0020]
In addition to glass and plastic resin, the substrate on which the light-transmitting thin film according to the present invention is formed is obtained by applying various organic substances (monomer, polymer) on glass, ceramics or metal, and electronic devices. An element may be formed.
[0021]
The translucent thin film of the present invention is preferably formed on the surface of the substrate by an arc plasma deposition method using a pressure gradient type holocathode plasma gun. In the arc plasma deposition method, for example, a film forming apparatus schematically shown in FIG. 2 is used. The arc plasma deposition method is a kind of ion plating, and is a film forming method disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open Nos. 9-194232 and 11-269636.
[0022]
The film thickness for forming the light-transmitting thin film is preferably 2 μm or less, more preferably 500 nm or less in consideration of an increase in film stress due to thickening and production costs. However, even if there is some film thickness unevenness, if the difference in refractive index from the substrate is small, no change in color tone due to interference will occur, so no change in appearance will occur. Usually, when forming a translucent thin film, it is desirable that the film thickness be 30 to 500 nm. When the translucent thin film of the present invention is used as a passivation film or a surface modification film, the thickness is preferably 30 nm or more, but when used as a gas barrier film, it is preferably 100 nm or more.
[0023]
When a small amount of metal such as In, Al, Zr, Zn, Sn, Ti, or Ta is added, it is necessary to adjust the addition amount so that the visible light transmittance satisfies 80% or more.
[0024]
The film forming apparatus shown in FIG. 2 includes a vacuum chamber 3, a pressure gradient type plasma gun 4 attached to the side wall of the vacuum chamber 3, a crucible 5 disposed at the bottom of the vacuum chamber 3, and an upper portion in the vacuum chamber 3. It is comprised by the base | substrate support holder 6 arrange | positioned.
[0025]
The crucible 5 is preferably made of silicon nitride or carbon.
[0026]
The pressure gradient type plasma gun 4 is preferably a pressure gradient type holocathode plasma gun. The pressure gradient plasma gun 4 is a composite cathode composed of a Ta pipe 7 and a LaB ₆ disk 8, and Ta heated when Ar gas is introduced into the Ta pipe 7. Thermal electrons are emitted from LaB ₆ to form a plasma beam 9. The inside of the pressure gradient plasma gun 4 is always kept at a higher pressure than the vacuum chamber 3, and has a structure that prevents Ta or LaB ₆ exposed to high temperatures from being deteriorated by a reactive gas such as oxygen. .
[0027]
The substrate support holder 6 is a mechanism that is rotated by a motor. Further, a substrate heating heater 10 and a thermometer 11 are arranged on the upper portion of the substrate support holder 6. The substrate heating heater 10 is provided to maintain the substrate 19 on which the film is formed at a predetermined temperature, and controls the output of the substrate heater 10 based on the measured value of the thermometer 11. A gas supply nozzle 12 is disposed on the side wall of the vacuum chamber 3, and oxygen gas 13 is supplied to the gas supply nozzle 12 as needed via a mass flow controller (not shown). The vacuum chamber 3 is connected to the vacuum exhaust device 15 via a conductance valve 14, and the opening degree of the conductance valve 14 is adjusted based on the measured value of the vacuum gauge 16 attached to the vacuum chamber 3. The inside of the vacuum chamber 3 is maintained at a predetermined pressure (degree of vacuum).
[0028]
When a highly electrically insulating material is used for forming a light-transmitting thin film, the reflected electron return electrode 17 provided in the vicinity of the pressure gradient plasma gun 4 is used to capture electrons in the vacuum chamber 3. It is possible to form a film stably for a long time.
[0029]
Using the film forming apparatus shown in FIG. 2, the translucent thin film of the present invention is formed on the substrate in the following procedure.
[0030]
A crucible 5 made of silicon nitride or carbon is filled with a granular evaporation material 18, and the crucible 5 filled with the evaporation material 18 is set at the bottom of the vacuum chamber 3. The evaporating raw material 18 is preferably granular in order to be put in a crucible, but its shape is not particularly limited.
[0031]
The substrate 2 on which the evaporation raw material 18 is formed is attached to the substrate support holder 6, and the inside of the vacuum chamber 3 is evacuated to about 10 ⁻⁴ Pa. After evacuation, discharge Ar gas 20 having a flow rate controlled (10 to 40 sccm) using a mass flow controller (not shown) is supplied into the vacuum chamber 3 through the pressure gradient plasma gun 4.
[0032]
Next, the oxygen gas 13 is supplied from the gas supply nozzle 12 into the vacuum chamber 3, and the degree of opening of the conductance valve 14 disposed between the vacuum exhaust device 15 and the vacuum chamber 3 is adjusted. 3 is adjusted to a pressure of about 0.1 Pa. The flow rates of these reaction gases 13 are controlled by a mass flow controller (not shown). The flow rate is determined by the film composition, the film formation speed, the output of the pressure gradient type plasma gun 4, the degree of vacuum, the temperature of the substrate, and the discharge pressure.
[0033]
Next, the pressure gradient type plasma gun 4 is operated, the plasma beam 9 is converged on the evaporation material 18 in the crucible 5, and the evaporation material 18 is heated to a temperature at which the evaporation material 18 evaporates. In order to focus the plasma beam 9 on the evaporation raw material 18 in the crucible 5, a focusing coil 21 and a magnet 22 are used.
[0034]
The evaporation material heated and evaporated by the plasma beam 9 and the introduced reaction gas are ionized by the plasma atmosphere 23. These ionized substances are accelerated toward the substrate by the potential difference between the plasma potential of the plasma in the atmosphere and the floating potential of the substrate, and the particles reach and deposit on the lower surface of the substrate 2 with a large energy of about 20 eV. Then, a very dense translucent thin film of the present invention is formed.
[0035]
When the translucent thin film of the present invention is formed by the arc plasma deposition method, SiO _x (0 < x ≦ 2) is used as the evaporation raw material 18. From the vapor pressure during evaporation and the stability of evaporation, SiO ₂ and SiO are preferable. Of these, SiO ₂ is the cheapest and most easily handled material.
[0036]
The raw material can be used in any form of powder, granules and blocks. O ₂ is desirable for the oxygen-based gas used as the oxygen source, but O ₃ may also be used. Further, when SiO ₂ is used as a raw material, an oxygen-based gas is not necessarily required.
[0037]
The evaporation raw material 18 of a metal other than Si (In, Al, Zr, Zn, Sn, Ti, Ta) used for the translucent translucent thin film of the present invention is made of a metal, an oxide or two or more metals. Can be used. When these metals and compounds are used as the evaporation raw material 18, it is necessary to sufficiently consider the vapor pressure and the evaporation rate.
[0038]
【Example】
Examples of the present invention will be described below, but the present invention is not limited to the following examples.
[0039]
Example 1
The translucent thin film of the present invention was formed on a substrate by the following procedure using the film forming apparatus shown in FIG.
[0040]
As the evaporation raw material 18, SiO 2 powder made of high purity chemical was used. This was filled in a silicon nitride crucible 5 and placed at a predetermined position on the bottom of the vacuum chamber 3.
[0041]
A soda lime glass (thickness: 1.1 mm) cut into a 30 cm square was ultrasonically cleaned in pure water, rinsed thoroughly with pure water, dried and then cleaned to use the substrate 19. .
[0042]
This soda lime glass was placed on the substrate support holder 6 in the vacuum chamber 3.
[0043]
Thereafter, the vacuum exhaust device 15 was evacuated for about 2 hours until the pressure in the vacuum chamber 3 reached 1.0 × 10 ⁻⁴ Pa. During the exhaust, the base 19 was heated to 50 ° C.
[0044]
The pressure gradient plasma gun 4 was supplied with 20 sccm of argon gas, and oxygen gas was supplied with 50 sccm. Next, electric power was gradually applied until the output of the pressure gradient type plasma gun 4 reached 10 kW. A plasma beam was generated from the pressure gradient type plasma gun 4 to irradiate the raw material, and the raw material was heated and evaporated. As the pressure gradient type plasma gun 4, a pressure gradient type holo cathode plasma gun was used.
[0045]
At this time, the exhaust of the vacuum exhaust device 10 was controlled so that the pressure in the vacuum chamber 3 was 0.15 Pa.
[0046]
After the discharge, pressure, and evaporation of the raw material were stabilized, the shutter was opened for 20 seconds to form a film on the glass substrate.
[0047]
The thickness of the obtained film was 150 nm, and it was possible to form a film at a remarkably high film formation speed of 7.5 nm · s ⁻¹ . Moreover, as a result of quantifying the elemental component ratio of Si and O in the silicon dioxide film by Auger spectroscopy, the ratio of the number of atoms was approximately Si: O = 1: 2. Similarly, as a result of confirming the presence or absence of Ar in the silicon dioxide film by fluorescence X analysis, it was found that Ar was present in the film. A film was formed under the same conditions using a metal as a substrate, and the element component ratio of Si and Ar in the film was examined. The ratio of the number of atoms was Si: Ar = 100: 2.
[0048]
The appearance of the obtained glass with a film was not different from that without the film. The refractive index of the film at a wavelength of 550 nm obtained from the spectral characteristics was 1.518, which was larger than the refractive index (1.48) of a silicon dioxide film usually obtained by a vacuum method. The extinction coefficient was 0 and the film was not absorbed at all. The transmittance of the glass with a film was very translucent with a visible light transmittance of 91.5%. Moreover, it was the same value as the transmittance of the glass substrate alone. In addition, the silicon dioxide film of this embodiment is formed on both surfaces of glass, and a two-layer low-reflection film (from the glass side, the refractive index n = 1.79 of the first layer) is applied to both surfaces on a normal glass substrate. When the second layer (refractive index n = 1.45 (film thickness 95 nm)) was laminated, the visible light reflectance was as low as 0.7%.
[0049]
The chemical durability of the obtained glass with a translucent thin film was evaluated as follows. Acid resistance was measured by an etching rate using a hydrofluoric acid aqueous solution (water: 55% hydrofluoric acid: 60% nitric acid = 120: 3: 2 (weight ratio)), and alkali resistance was measured by an etching rate in a 30% NaOH aqueous solution. . The results are shown in Table 1. Compared with the silicon dioxide film of Comparative Example 3 formed by the sol-gel method, in the film of this example, the etching rate for the acidic aqueous solution is 0.4 times, the etching rate for the alkaline aqueous solution is 0.5 times, All showed better chemical durability than the silicon dioxide film formed by the sol-gel method of Comparative Example 3. Further, the translucent thin film of this example did not drop off even in the tape peeling test, and was very firmly in contact with the substrate 19.
[0050]
Example 2
The same apparatus, substrate, and evaporation raw material as used in Example 1 were used. The soda lime glass of the substrate was washed, then set in the vacuum chamber 3 and evacuated, and the substrate heater 10 was operated to heat to 100 ° C. A film was formed on the substrate 19 for 40 seconds by setting the output of the pressure gradient plasma gun 4 to 12 kW, flowing oxygen gas at 30 sccm, and setting the pressure in the vacuum chamber 3 to 0.1 Pa.
[0051]
The thickness of the obtained silicon dioxide film is 380 nm, and the ratio of the number of atoms is approximately Si: O = 1: 2 and Si: Ar = 100: 3. Met.
[0052]
The appearance of the obtained glass with film is not different from that with no film, the refractive index of the film at a wavelength of 550 nm obtained from spectral characteristics is 1.528, the extinction coefficient of the film is 0, and visible light The transmittance was 92%. As in Example 1, this film was formed on both sides of the glass substrate, and then a two-layer low-reflection film applied on a normal glass substrate was formed on both sides. The reflectivity was as low as 0.8%.
[0053]
The chemical durability was evaluated in the same manner as in Example 1. The results are shown in Table 1. Compared with the silicon dioxide film formed by the sol-gel method of Comparative Example 3, the film of this example has an etching rate of 0.2 times for an acidic aqueous solution and 0.5 times of an etching rate for an alkaline aqueous solution. It showed better chemical durability than the silicon dioxide film formed by the sol-gel method of Comparative Example 3. Further, the translucent thin film of this example did not drop off even in the tape peeling test, and was very firmly in contact with the substrate 19.
[0054]
Comparative Example 1
The same substrate 19 as in Example 1 was used in the apparatus used in Example 1. The raw material was evaporated under the same conditions as in Example 1 except that the film formation pressure was 0.5 Pa, and a film was formed for 60 seconds.
[0055]
The thickness of the obtained film was 280 nm. As a result of analyzing the composition of the film, it had an element component ratio of Si: O = 1: 2 in terms of the number of atoms, but argon was present in the film. I did not. The refractive index of the film at a wavelength of 550 nm obtained from the spectral characteristics was 1.475, the extinction coefficient of the film was 0, and a slightly brown interference color was observed.
[0056]
When the same two-layer low-reflection film as in Example 1 was laminated on this film, the visible light reflectance was 1.2%, and the reflectance exceeded 1%. However, good low reflection characteristics could not be obtained.
[0057]
The results of evaluating chemical durability are shown in Table 1 as in Example 1. Compared to the silicon dioxide film formed by the sol-gel method of Comparative Example 3, the film of this comparative example has an etching rate of 0.6 times for an acidic aqueous solution and 0.7 times of an etching rate for an alkaline aqueous solution. Although it was better than the silicon dioxide film of Comparative Example 3 formed by the sol-gel method, it was inferior to the silicon dioxide films of Example 1 and Example 2.
[0058]
Comparative Example 2
In the same manner as in Example 1, both surfaces of soda lime glass cut into 30 cm square were washed. The film formation was performed by a reactive sputtering method using silicon as a target and an atmosphere as oxygen gas. The previously cleaned substrate was mounted in the chamber and evacuated to 1 × 10 ⁻⁴ Pa to remove outgas in the chamber. The distance between the substrate and the target was 10 cm, and the substrate was rotated at a speed of 5 rpm. After introducing oxygen gas and adjusting the pressure to 1 Pa, 1 kW of RF output was applied to generate plasma, and a film was formed for 30 minutes. The substrate was heated to 50 ° C. during film formation.
[0059]
The film thickness of the obtained silicon dioxide film was 250 nm. As a result of analyzing the composition of the film, it had an element component ratio of Si: O = 1: 2 in terms of the number of atoms, and there was no argon in the film. The refractive index of the film at a wavelength of 550 nm obtained from the spectral characteristics was 1.470, the extinction coefficient of the film was 0, and a brown interference color was observed.
[0060]
When the same two-layer low-reflection film as in Example 1 was laminated on both surfaces of this film-coated glass, the visible light reflectivity was 1.2%, and the reflectivity exceeded 1%. No characteristics were shown.
[0061]
The results of evaluating chemical durability are shown in Table 1 as in Example 1. Compared to the silicon dioxide film of Comparative Example 3 formed by the sol-gel method, the film of this comparative example has an etching rate of 0.6 times for an acidic aqueous solution and 0.7 times of an etching rate for an alkaline aqueous solution. Although it was better than the silicon dioxide film formed by the sol-gel method, it was inferior to the silicon dioxide film of Example 1 and Example 2.
[0062]
Comparative Example 3
In the same manner as in Example 1, both surfaces of soda lime glass cut into 30 cm square were washed. A Si alkoxide solution prepared with isopropyl alcohol so as to have a concentration of 0.25 mol / l is kept at 25 ° C., and after the washed glass is immersed in this solution, the glass edge is held at a constant speed of 7 mm / s vertically. It was raised at. After the glass left the solution, the solvent was dried for 1 minute, and then heated at 250 ° C. for 20 minutes and further at 470 ° C. for 30 minutes to obtain a glass with a silicon dioxide film. After this glass with a silicon dioxide film was sufficiently cooled, the above operation was repeated, and another layer of the same film was laminated to increase the thickness.
[0063]
The film thickness of the silicon dioxide film thus obtained was 250 nm. As a result of analyzing the composition of the film, the ratio of the number of atoms was Si: O = 1: 2, and there was no argon in the film. The refractive index of the film at a wavelength of 550 nm obtained from the spectral characteristics was 1.450, the extinction coefficient of the film was 0, and a brown interference color was observed.
[0064]
When the same two-layered low-reflection film as in Example 1 was laminated on both surfaces of this film-coated glass, the visible light reflectance was 1.5%, and the reflectance exceeded 1%. No characteristics were shown.
[0065]
[Table 1]

[0066]
【The invention's effect】
The present invention provides a substrate with a light-transmitting thin film, such as a property-modified film, a passivation film, and a gas barrier film, which is highly durable and does not optically change.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a cross-sectional view schematically showing a configuration when a translucent thin film of the present invention is formed on a substrate.
FIG. 2 is a schematic view of a film forming apparatus used in the method for forming a light-transmitting thin film according to the present invention.
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Translucent thin film 2 Base | substrate 3 Vacuum chamber 4 Pressure gradient type plasma gun 5 Crucible 6 Base support holder 7 Ta pipe 8 LaB6 disk 9 Plasma beam 10 Substrate heating heater 11 Thermometer 12 Gas supply nozzle 13 Oxygen gas 14 Conductance Valve 15 Vacuum Exhaust Device 16 Vacuum Gauge 17 Reflected Electron Return Electrode 18 Evaporating Raw Material 19 Base 20 Discharge Argon Gas 21 Converging Coil 22 Magnet 23 Plasma Atmosphere

Claims

基体の表面に二酸化珪素膜でなる透光性薄膜が形成される透光性薄膜つき基体において、該二酸化珪素膜がＳｉＯ _ｘ（０＜ｘ≦２）を蒸発原料として成膜されたものであり、該二酸化珪素膜がアルゴンを含有し、含有されるアルゴンの量が、原子の数の比で、珪素の１００に対してアルゴンの１〜１０であり、該二酸化珪素膜の屈折率が１．５０〜１．５３であり、該基体の屈折率が１．５０〜１．５４であることを特徴とする透光性薄膜つき基体。In a substrate with a light-transmitting thin film in which a light-transmitting thin film made of a silicon dioxide film is formed on the surface of the substrate, the silicon dioxide film is formed using SiO _x (0 <x ≦ 2) as an evaporation material. , the silicon dioxide film containing argon, the amount of argon contained is in the ratio of the number of atom, 1 to 10 of argon for 100 of silicon, the refractive index of the silicon dioxide film is 1 a .50～1.53, translucent film with a substrate having a refractive index of said substrate is characterized by a 1.50 to 1.54.

可視光透過率が８０％以上であることを特徴とする請求項１に記載の透光性薄膜つき基体。The substrate with a translucent thin film according to claim 1, wherein the visible light transmittance is 80% or more.

前記透光性薄膜がＩｎ、Ａｌ、Ｚｒ、Ｚｎ、Ｓｎ、Ｔｉ、Ｔａのうちから選ばれる１種以上の元素が添加され、添加する量が、原子の数の比で、珪素の１００に対して、添加する元素の、原子の数の合計が５未満であることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の透光性薄膜つき基体。The translucent thin film is added with one or more elements selected from In, Al, Zr, Zn, Sn, Ti, and Ta, and the added amount is in a ratio of the number of atoms to 100 of silicon. The substrate with a translucent thin film according to claim 1 or 2, wherein the total number of atoms of the elements to be added is less than 5.

前記基体がガラスであることを特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれかに記載の透光性薄膜つき基体。The substrate with a translucent thin film according to any one of claims 1 to 3, wherein the substrate is made of glass.

請求項１乃至請求項４のいずれかに記載の透光性薄膜つき基体を形成する方法において、ＳｉＯ _ｘ（０＜ｘ≦２）を蒸発原料として、圧力勾配型プラズマガンを用いたアークプラズマ蒸着法で基体上に二酸化珪素膜を成膜することにより、前記二酸化珪素膜の屈折率を１．５０〜１．５３とすることを特徴とする透光性薄膜つき基体の形成方法。 5. A method for forming a substrate with a light-transmitting thin film according to claim 1, wherein arc plasma deposition using a pressure gradient plasma gun with SiO _x (0 <x ≦ 2) as an evaporation material. A method for forming a substrate with a light- transmitting thin film , characterized in that a silicon dioxide film is formed on the substrate by a method, whereby the refractive index of the silicon dioxide film is set to 1.50 to 1.53 .