JPH04280957A - 薄膜とその製造方法 - Google Patents

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】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は機械的強度と化学的安定
性を兼ね備えた薄膜及びその薄膜の製造方法に関する。 さらに詳しくは、外気に触れるような厳しい環境下で使
用される薄膜被覆物品とりわけ機械的強度と化学的安定
性を兼ね備えていることが要求される薄膜被覆物品の保
護膜として好適な薄膜や、光学特性を基板に付与するの
に低屈折率層として用いるのに好適な薄膜とその製造方
法に関する。

【０００２】

【従来の技術】基板に薄膜を被覆した製品としては、エ
レクトロニクス、特に情報処理の分野では種々の製品が
知られており、その一つに薄膜記録媒体がある。例えば
、ポリカーボネートのようなプラスチック、ガラス、ア
ルミニウムのような基板上に、ＣｏＮｉＣｒのような磁
気膜、ＴｂＦｅＣｏのような光磁気膜、レーザー読み取
り用のアルミニウム反射膜などを形成した媒体が挙げら
れる。また熱印字記録の分野では、主として薄膜発熱抵
抗体が形成されたサーマルヘッドとよばれる部品が広く
用いられている。

【０００３】また、プラスチック材料の実用的な用途を
広げるために、表面にハードコートを施すということが
行われている。また、ガラスやプラスチックのような透
明基板上に薄膜を被覆して、種々の光学特性を付与した
多くの透明物品が知られている。可視光線の反射率を低
減させディスプレー等を見やすくするための反射防止膜
や、任意の波長の透過率や反射率を選択的に高めたり低
めたりしたエッジフィルター、バンドパスフィルターの
ような光学干渉フィルター、さらには高反射ミラーなど
が例示できる。これらの製品で必要とする光学特性を得
るために、ある特定の波長の光を強めあったり弱めあっ
たりするように、各層の膜の厚みと屈折率を調整して光
学干渉作用を利用することがおこなわれる。この場合、
基本的な特性は、その干渉作用を発現させるために用い
られる高い屈折率膜の材料と低い屈折率膜の材料の屈折
率の比によって決まり、その比が大きいほど得られる光
学特性は優れており、例えば選択された波長域での反射
率や透過率はより高くなる。従って、より高い屈折率の
材料とより低い屈折率の材料の組合せを選ぶことが基本
的に重要となる。上記製品の薄膜の製造に際しては、薄
膜の厚みを厳密に制御する必要があることから、真空蒸
着やスパッタリングのような真空成膜法で被覆される場
合が多い。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】従来の薄膜被覆物品の
最大の問題点は、直接外部環境に曝されるような使用環
境での、機械的化学的耐久性が不足していたことである
。とりわけ、真空中で成膜された被膜ではこの問題が深
刻であった。すなわち実用的見地から耐摩耗や耐スクラ
ッチなど機械的に強く、かつ、酸、アルカリの両方に対
して化学的に安定な薄膜は得られていなかった。すなわ
ち、酸化チタン、酸化ジルコニウム、酸化タンタルなど
は、比較的優れた化学的耐久性を示すが、機械的耐久性
、特に耐摩耗性の点で不十分である。逆に、酸化シリコ
ンは、優れた機械的耐久性を示すが、耐アルカリ性に極
めて劣る。このように、優れた化学的耐久性と機械的耐
久性をあわせもった薄膜は、特に真空成膜法で成膜され
る膜の中には実質上存在しないのが実状であり、このこ
とがこれら薄膜被覆物品の普及を著しく阻害する要因に
なっていた。

【０００５】また、薄膜を基板に被覆して光学物品とす
るには、低屈折率の薄膜を得ることが重要であるが、真
空成膜法では得られる低屈折率材料が非常に限られてい
た。すなわち、真空蒸着法の場合は、フッ化マグネシウ
ム（ＭｇＦ２）を始めとする各種フッ化物や二酸化ケイ
素（ＳｉＯ２　）が知られているが、スパッタリング法
の場合にはＳｉＯ２　だけに限られていた。

【０００６】しかしながら、真空蒸着法では、装置の大
きさの制約から大きな面積の基体に成膜することは必ず
しも適当でなく、光学部品や眼鏡のような小さな面積の
基板にもっぱら応用されている。さらに大きな面積の基
板に対して精度よく厚みを制御して成膜する手段として
はスパッタリング法に限られている。その場合は、上述
したように低屈折率材料としては二酸化ケイ素だけしか
用いられないという問題がある。さらに、その二酸化ケ
イ素膜は金属シリコンをターゲットにして酸素を含む雰
囲気中で直流反応性スパッタリング法により成膜する場
合、時間の経過とともにシリコンターゲットの表面が極
めて絶縁性の高いＳｉＯ２　膜で覆われるため、直流ス
パッタ放電を持続することが困難になるという重大な課
題が残されている。従って、成膜プロセスが極めて不安
定となるため、工業レベルはもちろん実験室レベルでも
、二酸化ケイ素膜を直流反応性スパッタリングにより形
成することは行われていない。つまり、現状では低屈折
率材料であるＳｉＯ２　膜を比較的大きな面積の基板に
安定的に成膜しようとする場合ＳｉＯ２　からなるター
ゲット（例えば石英ガラス）を用いて、高周波スパッタ
リングによって行われるのが唯一の方法である。

【０００７】しかしながら、この高周波スパッタリング
法で大きな面積の基板にＳｉＯ２　薄膜を成膜しようと
した場合、ターゲットの面積を大きくしなければならず
、大きなターゲットに効率的に高周波電力を投入する電
源がないという問題があった。さらには、成膜中に時間
の経過とともに装置の内壁に絶縁性のＳｉＯ２　膜が形
成されることによって装置の電気インピーダンスが変化
し、高周波電力の投入のマッチングをとることが困難に
なるという問題が生じていたため、大きな面積の基板に
低屈折率であるＳｉＯ２　膜を成膜するには、依然とし
て未解決の課題が数多く残されていた。

【０００８】本発明は上記の問題点を解決するためにな
されたものであって、薄膜被覆物品とりわけ大きな面積
、たとえば１ｍ×１ｍ以上の大きな面積を有する薄膜被
覆物品を製造するのにも適する機械的強度と化学的安定
性を兼ね備えた薄膜とその製造方法を提供するものであ
る。

【０００９】

【課題を解決するための手段】本発明は、シリコン、タ
ンタル、炭素、窒素、酸素からなり、化学式ＳｉＴａｊ
　Ｃｋ　Ｎｍ　Ｏｎ　で表される組成を有する薄膜であ
って、前記ｊの値が０．２以上０．６以下であって、前
記ｋの値が０．３以上１．０以下であって、前記ｍの値
が０．１以上１．０以下であって、前記ｎの値が１．０
以上である薄膜である。

【００１０】本発明の薄膜がアルカリと酸の両方に対す
る化学的耐久性と耐摩耗性等の機械的耐久性とをあわせ
もった膜であるためには、ｊの値は０．２〜０．６の範
囲でなければならない。ｊの値が０．２より小さいと十
分な化学的耐久性を有する膜とならない。ｊの値が０．
６より大きいと機械的耐久性が低下する。また、ｋの値
が１．０以上、あるいはｍの値が１．０以上、あるいは
ｎの値が１．０以下であると、機械的耐久性と、特に耐
アルカリ性が低下してしまう。一方ｋの値が０．３以下
、あるいはｍの値が０．１以下、あるいはｎの値が１．
０以上である場合は、化学的耐久性、機械的耐久性とも
低下する。

【００１１】さらに本発明の薄膜を、実用的な機械的強
度と化学的安定性を有する上に、可視光線の領域で屈折
率が１．７以下で、かつ、実質的に光の吸収がない膜と
するためには、前記ｊの値を０．２以上０．５以下、前
記ｋの値を０．３以上０．８以下、前記ｍの値を０．２
以上１．０以下、前記ｎの値が１．５以上とするのが好
ましい。

【００１２】ｊの値が０．６より大きいと屈折率が２．
０より大きくなってしまい、また光吸収を生じやすくな
る。屈折率を１．７以下程度に小さくするには、ｊの値
は０．５以下であるのが望ましい。ｋの値とｍの値の下
限値は厳密には定めにくいが、ターゲットが少なくとも
５０容積％以上のＳｉＣを含み、直流反応性スパッタリ
ングを安定的に行うこと、そして得られる膜が光学薄膜
として実用性を発揮するのに十分な機械的・化学的耐久
性を有するためには、ｋの値は０．３以上、ｍの値は０
．２以上であることが好ましい。ｋとｍの値の上限値は
、屈折率を１．７以下程度にし、実質的にほとんど光吸
収をなくすためには、ｋの値を０．８以下、ｍの値を１
．０以下とすることが好ましい。ｎの値の下限値も同様
の理由から１．５以上とすることが望ましい。ｎの値の
上限値は反応性スパッタリングの雰囲気ガスを酸素１０
０％の雰囲気内でおこなっても、約３．０以下の値とな
る。

【００１３】本発明の薄膜を薄膜被覆物品の最上層に被
覆して保護膜として用いるときは、前記物品の実用的な
化学的安定性および機械的耐久性を確保するためには、
１０ｎｍ以上、さらに好ましくは２０ｎｍ以上の厚みに
被覆するのがよい。一方１００ｎｍ以上に厚く被覆して
も、化学的・機械的耐久性がさらに向上するわけではな
く、被覆に時間がかかる上に、膜の剥離を生じることが
あるので好ましくない。本発明の薄膜を多層光学薄膜を
構成する低屈折率膜として用いるときは、必要とする光
学特性と光学干渉理論とから膜の構成が定められる。

【００１４】本発明の第２は、ＳｉＣ（炭化ケイ素）と
ＴａＣ（炭化タンタル）、ＴａＮ（窒化タンタル）、Ｔ
ａＢ２　（硼化タンタル）、ＴａＳｉ２　（珪化タンタ
ル）、ＴａＨ２　（水素化タンタル）の群から選ばれた
少なくとも一種以上のＴａ化合物とを主成分とした焼結
体からなるターゲットを用いて、少なくとも酸素と窒素
とを含む減圧された雰囲気内でおこなう直流反応性スパ
ッタリング法により、基体の上に化学式ＳｉＴａｊ　Ｃ
ｋ　Ｎｍ　Ｏｎ　で表される組成を有する薄膜を製造す
る方法である。

【００１５】ターゲット中のＴａ化合物の混合割合は、
得られる膜の化学的耐久性と機械的耐久性の両方が十分
に高くなるように、また少なくとも酸素と窒素とを含む
減圧された雰囲気中で、安定した反応性スパッタリング
が可能となるように定められる。そのためにターゲット
中のＴａＣ、ＴａＮ、ＴａＢ２　、ＴａＳｉ２　、Ｔａ
Ｈ２　の群から選ばれた少なくとも一種以上の含有量を
１０〜５０容積％とすることが好ましい。これにより前
記化学式中のｊの値は、０．２以上０．６以下の範囲に
なり、優れた化学的・機械的耐久性を有する膜となる。

【００１６】ターゲット中に混合させるＴａ化合物の混
合割合が、１０容積％以下であると反応性スパッタリン
グが極めて不安定になるので好ましくない。ターゲット
中でＴａ化合物が連続的な構造となり、電気抵抗を低下
させ成膜プロセスを安定化させるためには、Ｔａ化合物
の混合割合は２５容積％以上であることがさらに好まし
い。一方５０容積％より多いと、得られる薄膜の屈折率
が高くなり、また光吸収が生じやすくなるので好ましく
ない。

【００１７】また、反応性スパッタリングを行う際の雰
囲気のガス組成を変えることによって、本発明の薄膜の
組成を調整することができる。少なくとも酸素と窒素と
を含む雰囲気で反応性スパッタリングを行う場合には、
アルゴンやネオンのような不活性ガスの量が多すぎるの
は好ましくなく、窒素の量が少なくとも０．２Ｐａ以上
の分圧を有し、かつ、全圧の４０％以上を占めるように
雰囲気のガス組成を調整するのが好ましい。これにより
得られる薄膜の光吸収が少なくなり、直流反応性スパッ
タリングの安定性も増す。さらに重要なのは雰囲気中の
酸素ガスの割合であって、屈折率が１．７程度以下に小
さくかつ光吸収がなく、十分な機械的強度と化学的耐久
性をもった膜とするには、酸素の分圧は全圧の１０％以
上とすることが好ましい。

【００１８】本発明の薄膜を含む薄膜被覆物品を製造す
るに際しては、本発明の薄膜以外の膜の成膜法は特に限
定されるものではなく、真空蒸着法、イオンプレーティ
ング法、スパッタリング法などが用いられる。必要とす
る薄膜を連続して効率よく成する上からは、スパッタリ
ング法が好ましい。

【００１９】

【作用】本発明のＳｉ−Ｔａ−Ｃ−Ｎ−Ｏ系の薄膜中の
炭素、窒素、酸素は、シリコン、タンタルと結合して化
合物を形成し、またそれらの膜中の含有量が限定される
ことにより、薄膜に大きな機械的強度と優れた化学安定
性を付与する。さらに薄膜を可視光線の波長域で透明で
かつ低屈折率にする。

【００２０】本発明の薄膜を直流反応性スパッタリング
により製造するに際しては、ターゲット中に混合された
Ｔａ化合物は、ターゲットの電気抵抗を低下させ、また
ターゲット表面上に形成される被膜やスパッタリング装
置の内壁に形成される被膜の電気抵抗を低下させる。こ
れにより成膜プロセスの安定性が向上する。

【００２１】

【実施例】以下に実施例に基づき、本発明をさらに詳細
に説明する。図１（ａ）、（ｂ）は、本発明の薄膜を用
いた薄膜被覆物品の一実施例の一部断面図である。図１
（ａ）では、ガラス基板３の上に磁気記録膜２が被覆さ
れ、磁気記録膜２の上に本発明の薄膜１が保護膜として
被覆されている。本発明の薄膜を用いた薄膜被覆物品と
しては、基板１としてプラスチックス、アルミニウムな
どの金属板、セラミックス板を用いることができ、磁気
記録膜の他に、透明誘電体膜、電気抵抗膜無反射多層膜
などを用いることが出来る。図１（ｂ）は本発明の薄膜
を低屈折率層、本発明の膜よりも高い屈折率を有する膜
を高屈折率層とする光学多層膜を被覆した物品の一実施
例であり、本発明の薄膜１と高屈折率膜４が交互に被覆
されている。

【００２２】実施例１ スパッタリングターゲットとして、６５容積％（３２重
量％）のＳｉＣと３０容積％（６６重量％）のＴａＣと
焼結助剤（残分）とからなるものを用いた。清浄にされ
た２．１ｍｍ厚のフロートガラスをスパッタ装置に入れ
、上記ターゲットを設置した真空槽を約５×１０−４Ｐ
ａまで排気し、その後窒素と酸素の合計流量で１００ｓ
ｃｃｍのガスをスパッタ装置に導入して、真空槽内の圧
力を０．４Ｐａに調節した。そして、直流電源からター
ゲットに電力を投入して放電を開始し、４Ａの電流値で
約７５ｎｍの厚みの被膜をガラス基板上に成膜した。真
空槽に導入する窒素と酸素のガス流量の比を変えて、同
様の手順を繰り返し、５種類のサンプル１〜５を作成し
た。得られたサンプル１〜５の薄膜の屈折率と化学組成
を表１

【００２３】

【表１】

【００２４】にまとめて示す。屈折率はエリプソメータ
ーを用いて、６３２．８ｎｍの波長での屈折率ｎと消衰
係数ｋを測定した。化学組成はＥＳＣＡを用いて測定し
た。 実施例２ ターゲット中に含有するＴａ化合物の種類と含有割合を
変えて成膜し、成膜時の直流反応性スパッタリングの安
定性を観察すると共に、得られた薄膜の屈折率と化学組
成を分析した結果を、

【００２５】

【表２】

【００２６】表２に示す。サンプル６〜１１の作成は、
それぞれのターゲットをスパッタ装置に設置し、清浄に
された２．１ｍｍ厚のフロートガラス板を真空槽にセッ
トした後、約５×１０−４Ｐａまで排気し、その後、窒
素７０ｓｃｃｍと酸素３０ｓｃｃｍの混合ガスをスパッ
タ装置に導入して、真空槽内の圧力を０．４Ｐａに調節
した。そして、直流電源からターゲットに電力を投入し
スパッタ放電を開始し、４Ａの電流値で約７５ｎｍの膜
厚の被膜をガラス基板上に形成するようにした。

【００２７】サンプル６の作成において、同じ条件で約
６時間継続してスパッタリングを行ったが、異常アーク
放電の発生によってプロセスが不安定になるということ
はなかった。スパッタ放電開始直後の放電電圧は約５６
０Ｖであり、６時間経過後の放電電圧は約５８０Ｖであ
り、電圧上昇は約４％程度と極めて安定していた。

【００２８】サンプル７の作成に用いたターゲットは、
サンプル６のターゲットに比べてＴａＣの含有量が１０
容積％少ないため、ターゲットの導電性がやや低い。そ
のため、スパッタ放電がやや不安定になる現象が観察さ
れた。すなわち、放電開始後約１時間までは、安定に連
続放電していたが、その後異常アーク放電が発生するよ
うになり、約３時間後には、１時間当り数回は電源が停
止し、再放電させる必要があった。しかし、同じターゲ
ットを用いても、反応性スパッタの際の雰囲気中の酸素
の流量比が３０％以下の場合には、３時間以上の連続放
電でもプロセスは安定していた。サンプル８は、ターゲ
ット中のＴａ化合物の含有量は３０容積％であるが、Ｔ
ａＣからＴａＮに変更して行った実施例であって、放電
安定性の点では、ＴａＣを用いた場合よりもやや悪くな
る傾向が認められ、放電開始３時間後くらいから異常ア
ーク放電が散発的に発生するようになった。

【００２９】サンプル９〜１１は、ターゲット中のＴａ
化合物の量が４０〜５０容積％と多い例である。サンプ
ル９の作成においては、サンプル６に比べて、放電安定
性に向上はみられなかった。また、屈折率がやや高くな
りまた若干の光吸収が生じていた。サンプル１０，１１
においては、成膜中の放電安定性はサンプル６と同程度
に優れており、異常なアーク放電が発生するということ
は少なくとも６時間以内には起こらなかった。但し、両
方のサンプルとも薄膜の屈折率が１．８以上にまで高く
なってしまい光吸収が認められた。

【００３０】実施例３ ３つのカソードが設置できるマグネトロンスパッタ装置
の第１のカソードに金属クロムを、第２のカソードに金
属チタンを、第３のカソードに６５容積％（３２重量％
）のＳｉＣと３０容積％（６６重量％）のＴａＣと焼結
助剤（残分）とからなるターゲットをそれぞれセットと
した。清浄にされた３ｍｍ厚のフロートガラス板を真空
装置内に入れ、真空ポンプで約５×１０−４Ｐａまで排
気した。次いで、１００ｓｃｃｍの流量のアルゴン（Ａ
ｒ）ガスを真空槽に導入し０．４Ｐａの圧力に調整した
のち、第１のカソードに電力を投入してスパッタ放電を
開始し５Ａの電流値に維持した。第１のカソードの上を
所定の速度でガラス基板を通過させることにより、約６
０ｎｍのクロム膜を形成した。再び約５×１０−４Ｐａ
まで排気した後、Ａｒガスを５０ｓｃｃｍ、酸素ガスを
５０ｓｃｃｍの流量で真空槽内に導入し圧力を０．４Ｐ
ａに調整した。第２のカソードに電力を投入しスパッタ
放電を開始し５Ａの電流値に維持した。そして、第２の
カソード上を所定の速度でガラス基板を通過させること
により、クロム膜の上に７０ｎｍの酸化チタン膜を形成
した。再び約５×１０−４Ｐａまで排気した後、窒素ガ
スを７０ｓｃｃｍ、酸素ガスを３０ｓｃｃｍの流量で真
空槽内に導入し圧力を０．４Ｐａに調整した。第３のカ
ソードに電力を投入しスパッタ放電を開始し３Ａの電流
値に維持した。そして、第３のカソードの上を所定の速
度でガラス基板を通過させることにより、酸化チタン膜
の上に約１５ｎｍの厚みのＳｉ、Ｔａ、Ｃ、Ｎ、Ｏから
なる薄膜を形成した。

【００３１】このようにして得られたサンプル１２は、
波長４５０ｎｍでの反射率が約５５％で、青色の反射色
を示す自動車用の車外用ミラーとして好適な光学特性を
示していた。このサンプルの耐摩耗性、耐酸性、耐アル
カリ性を評価した。耐摩耗性は市販のテーバー摩耗試験
機を用いて、Ｎｏ．ＣＳ１０Ｆの２つの摩耗輪に各５０
０ｇの荷重をかけ６０ｒｐｍの回転数で５００回転の摩
耗を被膜に加えた後のヘイズ率で評価した。ヘイズ率は
２．１％と低く優れた耐摩耗性を示した。耐酸性と耐ア
ルカリ性はそれぞれ０．１ＮのＨ２　ＳＯ４　中、Ｎａ
ＯＨ中に６時間浸漬した後の透過率の変化とヘイズ率を
測定することにより評価した。耐酸性テストでは、透過
率変化が２．５％、ヘイズ率も０．８％と低く優れた耐
酸性を示した。耐アルカリ性テストでも透過率変化が１
．８％、ヘイズ率も０．６％と低く優れた耐アルカリ性
を示した。最上層の膜の組成をＥＳＣＡにより測定した
ところ、ＳｉＴａ０．４５Ｃ０．６５Ｎ０．４１Ｏ２．
５５という原子組成比で表されることがわかった。

【００３２】実施例４ スパッタリングターゲットとして、実施例３で用いた第
３のターゲットと同じものを用いた。基板として、１０
ｃｍ×１０ｃｍ×６ｍｍ厚の有機プラスチック（ＣＲ３
９）を市販のオルガノシロキサン塗布液で浸漬塗布し、
空気中で硬化させさらに８５℃のオーブンで熱的硬化さ
せたハードコート層を有するものを用いた。この基板を
清浄にした後、スパッタ装置に入れ、上記ターゲットを
設置した真空槽を約５×１０−４Ｐａまで排気し、その
後窒素ガスを７０ｓｃｃｍ、酸素ガスを３０ｓｃｃｍの
流量でスパッタ装置に導入して、真空槽内の圧力を０．
４Ｐａに調節した。そして、直流電源からターゲットに
電力を投入して２Ａの電流で放電を維持し、このターゲ
ット上を繰り返し、基板を通過させることにより約８０
ｎｍの厚みの被膜を基板上に形成した。

【００３３】得られたサンプル１３の耐摩耗性、耐酸性
、耐アルカリ性を評価した。耐摩耗性は市販のテーパー
摩耗試験機を用いて、Ｎｏ．ＣＳ１０Ｆの２つの摩耗輪
に各２５０ｇの荷重をかけ、６０ｒｐｍの回転数で５０
０回転の摩耗を被膜に加えた後のヘイズ率で評価した。 ヘイズ率は０．５％という優れた値を示した。加えて、
＃００００のスチールウールで約５ｋｇの荷重で被膜面
をこすり、傷のつき具合いを判定したところ、わずかに
傷あとが認められる程度であった。耐酸性と耐アルカリ
性はそれぞれ０．１ＮのＨ２　ＳＯ４　中、ＮａＯＨ中
に２４時間浸漬した後のヘイズ率を測定することにより
評価した。耐酸性テストではヘイズ率は０．３％、耐ア
ルカリ性テストではヘイズ率は０．５％という優れた化
学的耐久性を示した。

【００３４】実施例５ 実施例３、４で用いたのと同様のスパッタ装置の第１の
カソードに金属磁性層として用いられるコバルト−ニッ
ケル−クロム合金ターゲットを、第２のカソードにＳｉ
Ｃ７０容積％とＴａＮ３０容積％を微量の焼結助剤で焼
結させたものをターゲットとして設置した。実施例３と
同様の手順を用いて、２ｍｍ厚フロートガラス基板上に
約５０ｎｍの厚さのＣｏ−Ｎｉ−Ｃｒ合金からなる第１
層と、約３０ｎｍの厚さのＳｉ−Ｔａ−Ｃ−Ｎ−Ｏから
なる第２層を形成した。

【００３５】実施例３と同じ方法で耐摩耗性、耐酸性、
耐アルカリ性を評価したところ、ヘイズ率は１．８％と
低く優れた耐摩耗性を示した。耐酸性テストでは、透過
率変化が２．２％、ヘイズ率も０．７％と低く優れた耐
酸性を示した。耐アルカリ性テストでも透過率変化が２
．０％、ヘイズ率も０．５％と低く優れた耐アルカリ性
を示した。最上層の膜の組成をＥＳＣＡにより測定した
ところ、ＳｉＴａ０．４４Ｃ０．３５Ｎ０．６０Ｏ２．
２８という原子組成比で表されることがわかった。

【００３６】比較例１ 実施例１のサンプル１〜５を成膜したときとは異なるガ
ス流量を用いて、同様の手順でガラス基板上に被膜を成
膜し、比較サンプル１および２を作成した。得られた比
較サンプル１および２の屈折率と化学組成を表１に示す
。

【００３７】比較例２ リンをドープすることによって比抵抗を０．００１２Ω
・ｃｍに低下させたシリコンターゲットを用いて、実施
例１〜１１と同じ装置で、直流反応性スパッタリングに
よるＳｉＯ２　膜の成膜を行った。清浄にされた２．１
ｍｍ厚のフロートガラス板を真空槽にセットした後、約
５×１０−４Ｐａまで排気し、その後、窒素９０ｓｃｃ
ｍと酸素１０ｓｃｃｍの混合ガスをスパッタ装置に導入
して、真空槽内の圧力を０．４Ｐａに調節した。そして
、直流電源からターゲットに電力を投入してスパッタ放
電を開始し、１Ａの電流値にセットした。約１０分経過
後からすでに異常アーク放電が発生し始め、約２０分後
にはスパッタ放電を維持することが困難になり、実験を
中止した。

【００３８】比較例３ 市販されている、反応焼結法により製造されたＳｉＣス
パッタリングターゲットを用いて、比較例２と同一の条
件で反応性スパッタリングを行ったところ、放電開始後
３０分くらいから異常なアーク放電が発生し始めた。放
電電圧は初期には約４４０Ｖであったのに対して、３０
分後には約５５０Ｖ程度まで上昇していた。そして、約
４５分後には放電を維持し膜を形成することが困難にな
り実験を中止した。

【００３９】比較例４ 実施例３と比較するサンプルとして、本発明の薄膜を最
上層に保護膜として被覆しない薄膜被覆物品を作成した
。実施例３に記述したのと同様の方法で、３ｍｍ厚フロ
ートガラス基板上に、約６０ｎｍの厚みのクロム膜と、
約７５ｎｍの厚みの酸化チタン膜を形成し比較サンプル
４を得た。この比較サンプル４は実施例３と同様の光学
特性を有した青色反射ミラーであった。実施例３で述べ
たのと同様の方法で耐摩耗性、耐酸性、耐アルカリ性を
評価した。耐摩耗性テストでのヘイズ率は４．３％であ
り、耐酸性テストでの透過率変化は２．９％、ヘイズ率
は１．２％、耐アルカリ性テストでの透過率変化は２．
４％、ヘイズ率は０．９％と、いずれのテストにおいて
も、実施例３で得られたサンプルより劣ることがわかっ
た。

【００４０】比較例５ 実施例４と比較するサンプルとして、プラスチック基板
上に本発明の薄膜を最上層に保護膜として被覆しない薄
膜被覆物品を作成した。実施例４で用いたのと同じハー
ドコート層を有する有機プラスチック（ＣＲ−３９）を
比較サンプル５として評価した。実施例４と同じ方法で
耐摩耗性、耐酸性、耐アルカリ性を評価した。テーバー
摩耗試験でのヘイズ率は４．８％、耐酸性テストでのヘ
イズ率は０．９％、耐アルカリ性テストでのヘイズ率は
１．４％と、いずれのテストにおいても、比較サンプル
５は実施例４で得られたサンプル１３より劣ることがわ
かった。また、＃００００のスチールウールによる傷つ
き性も劣ることがわかった。

【００４１】比較例６ 実施例５と同様の方法でガラス基板上にＣｏ−Ｎｉ−Ｃ
ｒ磁性層を形成したのち、現在磁性層の保護膜として最
もよく用いられているカーボン膜を４０ｎｍの厚みで形
成し、比較サンプル６とした。実施例５と同じ方法で耐
摩耗性、耐酸性、耐アルカリ性を評価したところ、ヘイ
ズ率は２．５％であった。耐酸性テストでは、透過率変
化が２．９％、ヘイズ率が１．２％、耐アルカリ性テス
トでは、透過率変化が３．４％、ヘイズ率が０．９％と
いう値を示した。これらの結果から、本発明に基づく最
上層の膜が、磁気ディスクの耐久性を向上させることが
わかった。

【００４２】

【発明の効果】本発明の薄膜を、薄膜被覆物品の最上層
に保護膜として用いることにより、化学的耐久性と機械
的耐久性の両方に優れた物品とすることが出来る。これ
により外部環境に触れる状態で使用される薄膜被覆物品
の被膜の耐久性が大幅に向上する。本発明の方法によれ
ば、このような優れた耐久性を有する被膜を、直流の反
応性スパッタリングにより形成することを可能にするの
で、薄膜付物品を真空成膜法により製造する場合に極め
て有利であり、また大きな面積の基板に安定に被覆する
ことができるので、量産性を向上させコストを低下させ
ることに寄与する。本発明の薄膜は屈折率が低いので、
光学干渉作用を利用した光学フィルターなどの光学膜の
低屈折率層として用いると、機械的強度が大きくかつ化
学的安定性が優れた光学薄膜被覆物品が得られる。また
、本発明の薄膜の製造方法は、とりわけ大面積の基板に
安定したグロー放電を長時間維持して成膜することが出
来、操業安定性、量産性が優れている。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の薄膜を用いた薄膜被覆物品の一部断面
図

【符号の説明】

１　　　　Ｓｉ、Ｔａ、Ｃ、Ｎ、Ｏからなる薄膜２　　
　　磁気記録膜 ３　　　　ガラス基板 ４　　　　高屈折率膜

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】　　シリコン、タンタル、炭素、窒素、酸
   素からなり化学式ＳｉＴａｊ　Ｃｋ　Ｎｍ　Ｏｎ　で表
   される組成を有する薄膜であって、前記ｊの値が０．２
   以上０．６以下であって、前記ｋの値が０．３以上１．
   ０以下であって、前記ｍの値が０．１以上１．０以下で
   あって、前記ｎの値が１．０以上である薄膜。
2. 【請求項２】　　ＳｉＣとＴａＣ、ＴａＮ、ＴａＢ２　
   、ＴａＳｉ２、ＴａＨ２　の群から選ばれた少なくとも
   一種以上のＴａ化合物とを主成分とした焼結体からなる
   ターゲットを用い、少なくとも酸素と窒素とを含む減圧
   された雰囲気内でおこなう直流反応性スパッタリング法
   により、基板の上に化学式ＳｉＴａｊ　Ｃｋ　Ｎｍ　Ｏ
   ｎ　で表される組成を有する薄膜を製造する方法。
3. 【請求項３】　　前記ターゲット中のＴａＣ、ＴａＮ、
   ＴａＢ２　、ＴａＳｉ２　、ＴａＨ２　の群から選ばれ
   た少なくとも一種以上の含有量を１０〜５０体積％とし
   たことを特徴とする請求項２に記載の方法。