JP3312148B2 - 耐磨耗性被覆基材製品 - Google Patents
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- C23C16/02—Pretreatment of the material to be coated
- C23C16/0272—Deposition of sub-layers, e.g. to promote the adhesion of the main coating
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
- C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
- C23C16/00—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes
- C23C16/02—Pretreatment of the material to be coated
- C23C16/0272—Deposition of sub-layers, e.g. to promote the adhesion of the main coating
- C23C16/0281—Deposition of sub-layers, e.g. to promote the adhesion of the main coating of metallic sub-layers
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
- C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
- C23C16/00—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes
- C23C16/22—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes characterised by the deposition of inorganic material, other than metallic material
- C23C16/26—Deposition of carbon only
-
- G02B1/105—
-
- G—PHYSICS
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- G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
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- G02B1/10—Optical coatings produced by application to, or surface treatment of, optical elements
- G02B1/14—Protective coatings, e.g. hard coatings
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C03—GLASS; MINERAL OR SLAG WOOL
- C03C—CHEMICAL COMPOSITION OF GLASSES, GLAZES OR VITREOUS ENAMELS; SURFACE TREATMENT OF GLASS; SURFACE TREATMENT OF FIBRES OR FILAMENTS MADE FROM GLASS, MINERALS OR SLAGS; JOINING GLASS TO GLASS OR OTHER MATERIALS
- C03C2217/00—Coatings on glass
- C03C2217/70—Properties of coatings
- C03C2217/73—Anti-reflective coatings with specific characteristics
- C03C2217/734—Anti-reflective coatings with specific characteristics comprising an alternation of high and low refractive indexes
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C03—GLASS; MINERAL OR SLAG WOOL
- C03C—CHEMICAL COMPOSITION OF GLASSES, GLAZES OR VITREOUS ENAMELS; SURFACE TREATMENT OF GLASS; SURFACE TREATMENT OF FIBRES OR FILAMENTS MADE FROM GLASS, MINERALS OR SLAGS; JOINING GLASS TO GLASS OR OTHER MATERIALS
- C03C2217/00—Coatings on glass
- C03C2217/70—Properties of coatings
- C03C2217/78—Coatings specially designed to be durable, e.g. scratch-resistant
-
- G—PHYSICS
- G02—OPTICS
- G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
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- G02B1/10—Optical coatings produced by application to, or surface treatment of, optical elements
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Description
【発明の詳細な説明】 発明の分野 本発明は一般に被覆された基材製品（coated substra
te product）に関する。更に詳しくは、本発明は、透明
な基材、一つ以上の中間層及びダイヤモンド状の炭素層
を含む実質的に光学上透明な被覆された基材製品、並び
にその製造法に関する。
te product）に関する。更に詳しくは、本発明は、透明
な基材、一つ以上の中間層及びダイヤモンド状の炭素層
を含む実質的に光学上透明な被覆された基材製品、並び
にその製造法に関する。
発明の背景 ガラスの性質は、それを多くの用途に使用するのに理
想的な基材にする。特に、光学的透明性と、わずかのコ
ストにおけるかなりの強度の組み合わせは、ガラス製品
の広範な使用を可能にする。しかしながら、ガラスは幾
つかの制限を問題としている。ガラスは特に硬質の材料
ではなく、その結果、それは多くの用途で磨耗する。更
に、ガラスは多くのアルカリ物質及びフッ化水素酸と化
学反応する。こうして、ガラスが更に耐磨耗性であり、
しかも更に化学反応性でなかったならば、新規な用途及
び既存の用途における優れた性能がガラス製品について
実現できたであろう。改良された耐磨耗性により有益に
なり得るガラス製品の例として、眼鏡レンズ及びサング
ラスレンズ、建築用ガラス、分析装置のウインドー、自
動車のフロントガラス、並びに小売店及びスーパーマー
ケットで使用するためのレーザーバーコードスキャナー
が挙げられる。
想的な基材にする。特に、光学的透明性と、わずかのコ
ストにおけるかなりの強度の組み合わせは、ガラス製品
の広範な使用を可能にする。しかしながら、ガラスは幾
つかの制限を問題としている。ガラスは特に硬質の材料
ではなく、その結果、それは多くの用途で磨耗する。更
に、ガラスは多くのアルカリ物質及びフッ化水素酸と化
学反応する。こうして、ガラスが更に耐磨耗性であり、
しかも更に化学反応性でなかったならば、新規な用途及
び既存の用途における優れた性能がガラス製品について
実現できたであろう。改良された耐磨耗性により有益に
なり得るガラス製品の例として、眼鏡レンズ及びサング
ラスレンズ、建築用ガラス、分析装置のウインドー、自
動車のフロントガラス、並びに小売店及びスーパーマー
ケットで使用するためのレーザーバーコードスキャナー
が挙げられる。
ダイヤモンド状炭素フィルム（DLCと称する）は当業
界で公知であり、そしてガラスを含む種々の基材の耐磨
耗性を増強するための可能性のある被覆物として認めら
れていた。DLC被覆物は優れた光学的性質を有し、かつ
磨耗及びフッ化水素酸を含む種々の酸による薬品侵食に
対して優れた抵抗性を示す。しかしながら、DLC被覆物
は、透明な基材への被覆物の接着性が優れている場合に
のみ、改良された耐磨耗性を基材に付与することがわか
った。
界で公知であり、そしてガラスを含む種々の基材の耐磨
耗性を増強するための可能性のある被覆物として認めら
れていた。DLC被覆物は優れた光学的性質を有し、かつ
磨耗及びフッ化水素酸を含む種々の酸による薬品侵食に
対して優れた抵抗性を示す。しかしながら、DLC被覆物
は、透明な基材への被覆物の接着性が優れている場合に
のみ、改良された耐磨耗性を基材に付与することがわか
った。
ガラス基材の被覆に最も自明かつ普通の方法は、DLC
被覆物を清浄なガラス表面に直接適用することである。
しかしながら、この方法は、不十分な接着、ひいては不
十分な耐磨耗性を示すDLC被覆物をしばしば生じる。DLC
被覆物は典型的にはかなりの圧縮応力下にある。この応
力は、ガラス基材に接着して残存する被覆物の能力に大
きく影響する。更に、ガラスは、多くのアルカリ酸化物
及びその他の添加剤（これらはDLC被覆物中の炭素原子
へのガラス中のSiO2の結合を阻害し得る）をしばしば含
む。ガラス中のSiO2とDLCの反応は被覆物が優れた接着
性を示すのに必須であると現在考えられる。それ故、非
自明な方法が、優れた耐磨耗性を与える高度に接着性の
DLC被覆物を有するガラス基材を製造するのに必要とさ
れる。
被覆物を清浄なガラス表面に直接適用することである。
しかしながら、この方法は、不十分な接着、ひいては不
十分な耐磨耗性を示すDLC被覆物をしばしば生じる。DLC
被覆物は典型的にはかなりの圧縮応力下にある。この応
力は、ガラス基材に接着して残存する被覆物の能力に大
きく影響する。更に、ガラスは、多くのアルカリ酸化物
及びその他の添加剤（これらはDLC被覆物中の炭素原子
へのガラス中のSiO2の結合を阻害し得る）をしばしば含
む。ガラス中のSiO2とDLCの反応は被覆物が優れた接着
性を示すのに必須であると現在考えられる。それ故、非
自明な方法が、優れた耐磨耗性を与える高度に接着性の
DLC被覆物を有するガラス基材を製造するのに必要とさ
れる。
ガラス基材の他に、多くのその他の光学上透明な基
材、例えば、サファイア、ガラス質セラミックス、塩
（NaCi、KBr、KCl、等）、金属フッ化物及び金属酸化物
がDLC被覆物により有益になり得るが、これらはDLC層の
結合を阻害する元素を含む。
材、例えば、サファイア、ガラス質セラミックス、塩
（NaCi、KBr、KCl、等）、金属フッ化物及び金属酸化物
がDLC被覆物により有益になり得るが、これらはDLC層の
結合を阻害する元素を含む。
DLCを付着する多くの方法が実証されており、これら
の方法は高周波プラズマ付着、炭素ターゲットからのイ
オンビームスパッター付着、イオンビーム補助によるイ
オンビームスパッターされた炭素、直接イオンビーム付
着、二重イオンビーム付着、炭素ターゲットからのレー
ザーアブレーション付着、及び炭素のイオンビーム補助
された蒸発を含む。これらの従来技術の多くはDLCをガ
ラス基材に付着するのに使用されていたが、従来技術は
ガラス基材へのDLCの付着または被覆された基材製品の
耐磨耗性を重要視していなかった。下記の文献が例示さ
れる。米国特許第4746538号、同第4400410号、同第4383
728号、同第4504519号、同第4603082号、同第4060660
号、同第4877677号、同第4569738号及び同第4661409号
明細書；日本特許第63221841号、同第63221840号、同第
63195266号、同第1147068号、同第1147067号、同第64−
2001号、同第59−26906号及び同第51128686号明細書；
欧州特許第DD−203903号、SI1006402号、欧州特許出願
＃EPO243541（WO87/02713）；ドイツマン（Deutchman）
ら、Proc.SPIE−Int.Soc.Opt.Eng.1146,124−34,1989;
コリンズ（Collins）ら、Proc.PIE−Int.Soc.Opt.Eng.1
146,37−47,1989;リオウ（Liou）ら、Proc.PIE−Int.So
c.Opt.Eng.1146,12−20,1989;ブベンザー（Bubenzer）
ら、Proc.DARPA Workshop Diamond−Like Carbon Coa
t.,Meeting date 1982,Issue AD−A136 766,33−47、B.
ベンドウ（Bendow）によりNBS Spec.Publ.669,249−5
4、1984において編集;NBS Spec.Publ.638,482−82,198
4;ブベンザーら、NBS Spec.Publ.638,477−81,1984;App
l.Phys.Lett.55,631−3,1989;J.Vac.Sci.Technol A ７,
2307−10,1989;及びD.Nir.Thin Solid Films,144,201−
9,1986。しかしながら、これらの文献は、基材へのアモ
ルファス炭素被覆物の接着性を改良するための透明な中
間層の使用を記載していない。
の方法は高周波プラズマ付着、炭素ターゲットからのイ
オンビームスパッター付着、イオンビーム補助によるイ
オンビームスパッターされた炭素、直接イオンビーム付
着、二重イオンビーム付着、炭素ターゲットからのレー
ザーアブレーション付着、及び炭素のイオンビーム補助
された蒸発を含む。これらの従来技術の多くはDLCをガ
ラス基材に付着するのに使用されていたが、従来技術は
ガラス基材へのDLCの付着または被覆された基材製品の
耐磨耗性を重要視していなかった。下記の文献が例示さ
れる。米国特許第4746538号、同第4400410号、同第4383
728号、同第4504519号、同第4603082号、同第4060660
号、同第4877677号、同第4569738号及び同第4661409号
明細書；日本特許第63221841号、同第63221840号、同第
63195266号、同第1147068号、同第1147067号、同第64−
2001号、同第59−26906号及び同第51128686号明細書；
欧州特許第DD−203903号、SI1006402号、欧州特許出願
＃EPO243541（WO87/02713）；ドイツマン（Deutchman）
ら、Proc.SPIE−Int.Soc.Opt.Eng.1146,124−34,1989;
コリンズ（Collins）ら、Proc.PIE−Int.Soc.Opt.Eng.1
146,37−47,1989;リオウ（Liou）ら、Proc.PIE−Int.So
c.Opt.Eng.1146,12−20,1989;ブベンザー（Bubenzer）
ら、Proc.DARPA Workshop Diamond−Like Carbon Coa
t.,Meeting date 1982,Issue AD−A136 766,33−47、B.
ベンドウ（Bendow）によりNBS Spec.Publ.669,249−5
4、1984において編集;NBS Spec.Publ.638,482−82,198
4;ブベンザーら、NBS Spec.Publ.638,477−81,1984;App
l.Phys.Lett.55,631−3,1989;J.Vac.Sci.Technol A ７,
2307−10,1989;及びD.Nir.Thin Solid Films,144,201−
9,1986。しかしながら、これらの文献は、基材へのアモ
ルファス炭素被覆物の接着性を改良するための透明な中
間層の使用を記載していない。
それ故、本発明の目的は、優れた耐磨耗性及び低下さ
れた化学反応性を有する被覆された基材製品を提供する
ことにある。
れた化学反応性を有する被覆された基材製品を提供する
ことにある。
本発明の別の目的は、高度に接着性であり、かつ優れ
た耐磨耗性を示すダイヤモンド状炭素被覆物を光学上透
明な基材の表面に施すことにある。
た耐磨耗性を示すダイヤモンド状炭素被覆物を光学上透
明な基材の表面に施すことにある。
本発明の別の目的は、洗浄の容易な被覆基材を提供す
ることにある。
ることにある。
本発明の更に別の目的は、優れた耐磨耗性を有する被
覆された基材製品を製造するのに低コストかつ有効な方
法を提供することにある。
覆された基材製品を製造するのに低コストかつ有効な方
法を提供することにある。
発明の要約 開示された耐磨耗性の被覆された基材製品は、従来技
術に関連する不利及び欠点をかなり減少または排除す
る。本発明は、母基材（parent substrate）、一つ以上
の中間層及びダイヤモンド状炭素層を含む実質的に光学
上透明な複合材料構造物を開示する。また、本発明は被
覆された基材製品の加工法を開示する。
術に関連する不利及び欠点をかなり減少または排除す
る。本発明は、母基材（parent substrate）、一つ以上
の中間層及びダイヤモンド状炭素層を含む実質的に光学
上透明な複合材料構造物を開示する。また、本発明は被
覆された基材製品の加工法を開示する。
その方法によれば、基材表面が最初に化学的に脱脂さ
れる。第二工程で、基材表面は強力なガスイオンで衝撃
されて（bombarded）、残留炭化水素だけでなくアルカ
リ金属及びその他の添加剤の除去を助ける。基材表面が
スパッターエッチングされた後、一つ以上の中間層が基
材に化学的に蒸着され、続いてダイヤモンド状炭素層が
付着される。必要な数の中間層及びダイヤモンド状炭素
層が一旦付着されると、被覆基材が冷却され、反応器か
ら除去される。
れる。第二工程で、基材表面は強力なガスイオンで衝撃
されて（bombarded）、残留炭化水素だけでなくアルカ
リ金属及びその他の添加剤の除去を助ける。基材表面が
スパッターエッチングされた後、一つ以上の中間層が基
材に化学的に蒸着され、続いてダイヤモンド状炭素層が
付着される。必要な数の中間層及びダイヤモンド状炭素
層が一旦付着されると、被覆基材が冷却され、反応器か
ら除去される。
図面の簡単な説明 更なる特徴及び利点が添付図面に示されるような本発
明の好ましい実施態様の下記の更に特別の説明により明
らかになる。図中、同様の参照記号は一般に図中の同じ
部分または部材（elements）を表す。
明の好ましい実施態様の下記の更に特別の説明により明
らかになる。図中、同様の参照記号は一般に図中の同じ
部分または部材（elements）を表す。
図１は本発明の被覆された基材製品の断面図である。
図２は本発明の更に別の実施態様の被覆された基材製
品の断面図である。
品の断面図である。
図３は本発明の更に別の実施態様の被覆された基材製
品の断面図である。
品の断面図である。
発明の詳細な説明 本発明によれば、開示された耐磨耗性の被覆された基
材製品は、従来技術に関連する不利及び欠点をかなり減
少または排除する。図１〜３に示されるように、開示さ
れた発明は、母基材、一つ以上の中間層及びダイヤモン
ド状炭素層を含む実質的に光学上透明な複合材料構造物
である。“実質的に光学上透明な”という用語は、電磁
スペクトルの可視領域（これは一般に350ナノメーター
〜約750ナノメーターの波長である）の光に対して透明
であることを意味する。本発明の非常に重要な技術上の
利点は、得られる多層複合材料構造物が種々の基材、特
にガラス上に高度に耐磨耗性の表面を生じることであ
る。
材製品は、従来技術に関連する不利及び欠点をかなり減
少または排除する。図１〜３に示されるように、開示さ
れた発明は、母基材、一つ以上の中間層及びダイヤモン
ド状炭素層を含む実質的に光学上透明な複合材料構造物
である。“実質的に光学上透明な”という用語は、電磁
スペクトルの可視領域（これは一般に350ナノメーター
〜約750ナノメーターの波長である）の光に対して透明
であることを意味する。本発明の非常に重要な技術上の
利点は、得られる多層複合材料構造物が種々の基材、特
にガラス上に高度に耐磨耗性の表面を生じることであ
る。
図１に示されるような本発明の好ましい実施態様にお
いて、第一中間層（または接着媒介層）２が母基材１
（これは実質的に光学上透明なアモルファス材料、単結
晶、多結晶材料、ガラス、塩材料、セラミック材料及び
／またはこれらの混合物を含む）に化学的に蒸着され
る。“化学的に蒸着される”という用語は、固体の前駆
体材料からの熱蒸発、電子線蒸発、マグネトロンスパッ
タリング、イオンビームスパッタリング；反応性の基体
前駆体材料からの熱活性化された付着；基体前駆体材料
からのグロー放電、プラズマ、またはイオンビーム付着
を含む真空付着法により付着される材料を意味すること
が意図されている。第一中間層２はイオンビームまたは
マグネトロンスパッタリングにより母基材１に付着され
ることが好ましい。
いて、第一中間層（または接着媒介層）２が母基材１
（これは実質的に光学上透明なアモルファス材料、単結
晶、多結晶材料、ガラス、塩材料、セラミック材料及び
／またはこれらの混合物を含む）に化学的に蒸着され
る。“化学的に蒸着される”という用語は、固体の前駆
体材料からの熱蒸発、電子線蒸発、マグネトロンスパッ
タリング、イオンビームスパッタリング；反応性の基体
前駆体材料からの熱活性化された付着；基体前駆体材料
からのグロー放電、プラズマ、またはイオンビーム付着
を含む真空付着法により付着される材料を意味すること
が意図されている。第一中間層２はイオンビームまたは
マグネトロンスパッタリングにより母基材１に付着され
ることが好ましい。
更に、気体または固体の前駆体材料からのアーク噴霧
またはプラズマ噴霧付着、または反応性の基体前駆体材
料からの熱活性化された付着を含む大気圧付着法が第一
中間層２を付着するのに使用し得る。
またはプラズマ噴霧付着、または反応性の基体前駆体材
料からの熱活性化された付着を含む大気圧付着法が第一
中間層２を付着するのに使用し得る。
第一中間層２は、一般に、アルカリ金属原子及びフッ
素を含まず、かつ基材１及びダイヤモンド状炭素層３に
対して強い化学結合を形成することができる実質的に光
学上透明な材料を含む。“強い化学結合”という用語
は、かなりの量の一種以上の元素（これらは炭素と化学
反応をおこなってカーバイド結合を形成することができ
る）を含むことを意味することが意図されている。アル
カリ金属及びフッ素の不在は、第一中間層２とダイヤモ
ンド状炭素層３の間の高度に接着性の界面を得るのに必
須である。こうしてまた、第一中間層２は母基材１から
ダイヤモンド状炭素層３へのアルカリ金属及び添加剤の
拡散に対してバリヤーを与えるという性質を有する必要
がある。
素を含まず、かつ基材１及びダイヤモンド状炭素層３に
対して強い化学結合を形成することができる実質的に光
学上透明な材料を含む。“強い化学結合”という用語
は、かなりの量の一種以上の元素（これらは炭素と化学
反応をおこなってカーバイド結合を形成することができ
る）を含むことを意味することが意図されている。アル
カリ金属及びフッ素の不在は、第一中間層２とダイヤモ
ンド状炭素層３の間の高度に接着性の界面を得るのに必
須である。こうしてまた、第一中間層２は母基材１から
ダイヤモンド状炭素層３へのアルカリ金属及び添加剤の
拡散に対してバリヤーを与えるという性質を有する必要
がある。
本発明の好ましい実施態様において、第一中間層は、
酸化ケイ素、二酸化ケイ素、酸化イットリウム、酸化ゲ
ルマニウム、酸化ハフニウム、酸化タンタル、酸化チタ
ン、酸化ジルコニウム及びこれらの混合物を含む。“酸
化物”という用語は、化学量論的に酸化された材料、ま
たは部分酸化された材料（これは過剰の金属原子を含
み、または酸素不足である）を意味することが意図され
ている。第一中間層は更に窒化ケイ素、窒化チタン、窒
化タンタル、窒化ハフニウム、窒化ジルコニウム、窒化
ホウ素、炭化ケイ素、炭化ゲルマニウム及びこれらの混
合物を含んでいてもよい。“窒化物”という用語は、化
学量論量の窒素を含む材料、または過剰の窒素原子を含
み、もしくは窒素不足である材料を意味することが意図
されている。“炭化物”という用語は、化学量論量の炭
素を含む材料、または過剰の炭素原子を含み、もしくは
炭素不足である材料を意味することが意図されている。
酸化ケイ素、二酸化ケイ素、酸化イットリウム、酸化ゲ
ルマニウム、酸化ハフニウム、酸化タンタル、酸化チタ
ン、酸化ジルコニウム及びこれらの混合物を含む。“酸
化物”という用語は、化学量論的に酸化された材料、ま
たは部分酸化された材料（これは過剰の金属原子を含
み、または酸素不足である）を意味することが意図され
ている。第一中間層は更に窒化ケイ素、窒化チタン、窒
化タンタル、窒化ハフニウム、窒化ジルコニウム、窒化
ホウ素、炭化ケイ素、炭化ゲルマニウム及びこれらの混
合物を含んでいてもよい。“窒化物”という用語は、化
学量論量の窒素を含む材料、または過剰の窒素原子を含
み、もしくは窒素不足である材料を意味することが意図
されている。“炭化物”という用語は、化学量論量の炭
素を含む材料、または過剰の炭素原子を含み、もしくは
炭素不足である材料を意味することが意図されている。
第一中間層２は厚さが５Å〜10,000Åであってもよ
い。第一中間層２は少なくとも10Åの厚さであることが
好ましい。
い。第一中間層２は少なくとも10Åの厚さであることが
好ましい。
母基材１への第一中間層２の付着後に、ダイヤモンド
状炭素層３が被覆基材に化学的に蒸着される。ダイヤモ
ンド状炭素層３は厚さが10Å〜10μｍであってもよい。
ダイヤモンド状炭素層は少なくとも200Åの厚さである
ことが好ましい。
状炭素層３が被覆基材に化学的に蒸着される。ダイヤモ
ンド状炭素層３は厚さが10Å〜10μｍであってもよい。
ダイヤモンド状炭素層は少なくとも200Åの厚さである
ことが好ましい。
構造物の耐磨耗性を更に増強するために、一つより多
くの中間層または複数の交互の中間層とダイヤモンド状
炭素層３が母基材１に付着されてもよい。この配置はDL
C材料の更に大きな合計の厚さの付着を可能にし、これ
が耐磨耗性を更に増大する。こうして、図示されていな
い本発明の更に別の意図される実施態様は母基材１、二
つの異なる別々に付着された第一中間層２及びダイヤモ
ンド状炭素層3;または母基材１及び二つ以上の対の第一
中間層２とダイヤモンド状炭素層３を含んでいてもよ
い。
くの中間層または複数の交互の中間層とダイヤモンド状
炭素層３が母基材１に付着されてもよい。この配置はDL
C材料の更に大きな合計の厚さの付着を可能にし、これ
が耐磨耗性を更に増大する。こうして、図示されていな
い本発明の更に別の意図される実施態様は母基材１、二
つの異なる別々に付着された第一中間層２及びダイヤモ
ンド状炭素層3;または母基材１及び二つ以上の対の第一
中間層２とダイヤモンド状炭素層３を含んでいてもよ
い。
図２に示されるような本発明の別の実施態様におい
て、第二中間層４が被覆基材に化学的に蒸着され、そし
て第二中間層４が第一中間層２とダイヤモンド状炭素層
３の間に配置されるように位置される。同様に、第二中
間層４は、アルカリ金属原子及びフッ素を含まず、かつ
第一中間層２及びダイヤモンド状炭素層３に対して強い
化学結合を形成し得る実質的に光学上透明な材料を含
む。第二中間層は実質的に光学上透明な窒化ケイ素、窒
化チタン、窒化タンタル、窒化ハフニウム、窒化ジルコ
ニウム、窒化ホウ素、酸化イットリウム、酸化ゲルマニ
ウム、酸化ハフニウム、酸化ケイ素、二酸化ケイ素、酸
化タンタル、酸化ジルコニウム、炭化ケイ素、炭化ゲル
マニウム及びこれらの混合物を含んでもよい。
て、第二中間層４が被覆基材に化学的に蒸着され、そし
て第二中間層４が第一中間層２とダイヤモンド状炭素層
３の間に配置されるように位置される。同様に、第二中
間層４は、アルカリ金属原子及びフッ素を含まず、かつ
第一中間層２及びダイヤモンド状炭素層３に対して強い
化学結合を形成し得る実質的に光学上透明な材料を含
む。第二中間層は実質的に光学上透明な窒化ケイ素、窒
化チタン、窒化タンタル、窒化ハフニウム、窒化ジルコ
ニウム、窒化ホウ素、酸化イットリウム、酸化ゲルマニ
ウム、酸化ハフニウム、酸化ケイ素、二酸化ケイ素、酸
化タンタル、酸化ジルコニウム、炭化ケイ素、炭化ゲル
マニウム及びこれらの混合物を含んでもよい。
第二中間層４はアルカリ金属原子、フッ素及び／また
はいずれかの付加的な添加剤（これらはダイヤモンド状
炭素層３の接着性に悪影響する）に対する拡散バリヤー
を与えるので、第一中間層は実質的に光学上透明な酸化
アルミニウム、酸化セリウム、酸化スズ、酸化トリウ
ム、酸化リチウム、酸化ナトリウム、酸化カリウム、酸
化ルビジウム、酸化セシウム、酸化フランシウム、酸化
ベリリウム、酸化マグネシウム、酸化カルシウム、酸化
ストロンチウム、酸化セリウム、酸化ラジウム、フッ化
バリウム、フッ化セリウム、フッ化マグネシウム、フッ
化トリウム、フッ化カルシウム、フッ化ネオジム、フッ
化鉛、フッ化ナトリウム、フッ化リチウム、セレン化亜
鉛、硫化亜鉛及びこれらの混合物を更に含んでいてもよ
い。
はいずれかの付加的な添加剤（これらはダイヤモンド状
炭素層３の接着性に悪影響する）に対する拡散バリヤー
を与えるので、第一中間層は実質的に光学上透明な酸化
アルミニウム、酸化セリウム、酸化スズ、酸化トリウ
ム、酸化リチウム、酸化ナトリウム、酸化カリウム、酸
化ルビジウム、酸化セシウム、酸化フランシウム、酸化
ベリリウム、酸化マグネシウム、酸化カルシウム、酸化
ストロンチウム、酸化セリウム、酸化ラジウム、フッ化
バリウム、フッ化セリウム、フッ化マグネシウム、フッ
化トリウム、フッ化カルシウム、フッ化ネオジム、フッ
化鉛、フッ化ナトリウム、フッ化リチウム、セレン化亜
鉛、硫化亜鉛及びこれらの混合物を更に含んでいてもよ
い。
第二中間層４は厚さが５Å〜10,000Åであってもよ
い。第二中間層４は少なくとも10Åの厚さであることが
好ましい。
い。第二中間層４は少なくとも10Åの厚さであることが
好ましい。
また、第二中間層４は、可視光を反射でき、かつ第二
中間層２及びダイヤモンド状炭素層３と強い化学結合を
形成できる下記の二つの群から選ばれた実質的に光学上
透明な金属材料を含んでいてもよい。第一の群におい
て、金属材料はケイ素、ゲルマニウム、ハフニウム、モ
リブデン、タングステン、イットリウム、タンタル、チ
タン及びジルコニウムからなってもよい。これらの金属
材料は全てダイヤモンド状炭素層３に対し強い化学結合
を形成する。
中間層２及びダイヤモンド状炭素層３と強い化学結合を
形成できる下記の二つの群から選ばれた実質的に光学上
透明な金属材料を含んでいてもよい。第一の群におい
て、金属材料はケイ素、ゲルマニウム、ハフニウム、モ
リブデン、タングステン、イットリウム、タンタル、チ
タン及びジルコニウムからなってもよい。これらの金属
材料は全てダイヤモンド状炭素層３に対し強い化学結合
を形成する。
金属材料の第二の群はバナジウム、ニオブ、クロム、
マンガン、レニウム、テクネチウム、鉄、コバルト、イ
リジウム、ロジウム、ニッケル、パラジウム、白金、
銅、銀、金、亜鉛、ルテニウム、インジウム、アルミニ
ウム、スズ、オスミウム、タリウム、鉛、アンチモン、
ビスマス及びポロニウムを含む。第二中間層４はレニウ
ム、イリジウム、すず、インジウム、アルミニウム、ニ
ッケル、鉄、クロム、同、金、銀及び白金を含むことが
好ましい。これらの材料はアルカリ金属原子及びフッ素
に対して拡散バリヤーを与えるが、それらはダイヤモン
ド状炭素層３と強い炭化物結合を形成しない。それ故、
これらの金属材料のいずれかが第二中間層４に選ばれる
場合、第三中間層（図示されていない）が第二中間層４
とダイヤモンド状炭素層３の間に配置される必要があ
る。同様に、第三中間層は、アルカリ金属原子及びフッ
素を含まず、かつ窒化ケイ素、窒化チタン、窒化タンタ
ル、窒化ハフニウム、窒化ジルコニウム、窒化ホウ素、
酸化イットリウム、酸化ゲルマニウム（ゲラニウム）、
酸化ハフニウム、酸化ケイ素、二酸化ケイ素、酸化タン
タル、酸化チタン、酸化ジルコニウム、炭化ケイ素、炭
化ゲルマニウム（ゲラニウム）及びこれらの混合物から
なる群から選ばれる実質的に光学上透明な材料を含む。
必要ではないが、この第三中間層は上記の金属材料の第
一の群と共に使用されてもよい。
マンガン、レニウム、テクネチウム、鉄、コバルト、イ
リジウム、ロジウム、ニッケル、パラジウム、白金、
銅、銀、金、亜鉛、ルテニウム、インジウム、アルミニ
ウム、スズ、オスミウム、タリウム、鉛、アンチモン、
ビスマス及びポロニウムを含む。第二中間層４はレニウ
ム、イリジウム、すず、インジウム、アルミニウム、ニ
ッケル、鉄、クロム、同、金、銀及び白金を含むことが
好ましい。これらの材料はアルカリ金属原子及びフッ素
に対して拡散バリヤーを与えるが、それらはダイヤモン
ド状炭素層３と強い炭化物結合を形成しない。それ故、
これらの金属材料のいずれかが第二中間層４に選ばれる
場合、第三中間層（図示されていない）が第二中間層４
とダイヤモンド状炭素層３の間に配置される必要があ
る。同様に、第三中間層は、アルカリ金属原子及びフッ
素を含まず、かつ窒化ケイ素、窒化チタン、窒化タンタ
ル、窒化ハフニウム、窒化ジルコニウム、窒化ホウ素、
酸化イットリウム、酸化ゲルマニウム（ゲラニウム）、
酸化ハフニウム、酸化ケイ素、二酸化ケイ素、酸化タン
タル、酸化チタン、酸化ジルコニウム、炭化ケイ素、炭
化ゲルマニウム（ゲラニウム）及びこれらの混合物から
なる群から選ばれる実質的に光学上透明な材料を含む。
必要ではないが、この第三中間層は上記の金属材料の第
一の群と共に使用されてもよい。
金属第二中間層４は厚さが５Å〜1000Åであってもよ
い。金属第二中間層４は少なくとも25Åの厚さであるこ
とが好ましい。
い。金属第二中間層４は少なくとも25Åの厚さであるこ
とが好ましい。
図３に示されるような本発明の更に別の実施態様にお
いて、上記の図２に示された実施態様に、第一中間層２
及びダイヤモンド状炭素層３を含む第二複合材料層が施
される。得られる多層構造物は、こうして、母基材１、
第一中間層２、第二中間層４、ダイヤモンド状炭素層
３、第一中間層２及びダイヤモンド状炭素層３である。
また、その構造物は、母基材１、二つの第一中間層２、
ダイヤモンド状炭素層３、第一中間層２及びダイヤモン
ド状炭素層を含んでいてもよい。
いて、上記の図２に示された実施態様に、第一中間層２
及びダイヤモンド状炭素層３を含む第二複合材料層が施
される。得られる多層構造物は、こうして、母基材１、
第一中間層２、第二中間層４、ダイヤモンド状炭素層
３、第一中間層２及びダイヤモンド状炭素層３である。
また、その構造物は、母基材１、二つの第一中間層２、
ダイヤモンド状炭素層３、第一中間層２及びダイヤモン
ド状炭素層を含んでいてもよい。
適当な中間層２、４及びダイヤモンド状炭素層３の厚
さを選択することにより、光学被覆デザインの業界で知
られている基準が本発明の上記の実施態様の夫々に使用
されて四分の一波長スタック（quater wavelength stac
ks）及びその他の“誘電スタック”被覆形態を生じるこ
とができる。これらの誘電スタック形態において、光学
的干渉作用が波長選択性のミラーまたは反射防止フィル
ムを製造するのに使用し得る。中間層２、４及びダイヤ
モンド状炭素層３の少なくとも一つの適当な厚さを選択
することにより、前もって決めた波長範囲の光の反射が
最小または最大にし得る。現在、通常の光学被覆物では
得ることができない優れた耐磨耗性及び環境上の耐久性
が、こうして、本発明への誘電スタック形態の導入によ
り実現し得る。
さを選択することにより、光学被覆デザインの業界で知
られている基準が本発明の上記の実施態様の夫々に使用
されて四分の一波長スタック（quater wavelength stac
ks）及びその他の“誘電スタック”被覆形態を生じるこ
とができる。これらの誘電スタック形態において、光学
的干渉作用が波長選択性のミラーまたは反射防止フィル
ムを製造するのに使用し得る。中間層２、４及びダイヤ
モンド状炭素層３の少なくとも一つの適当な厚さを選択
することにより、前もって決めた波長範囲の光の反射が
最小または最大にし得る。現在、通常の光学被覆物では
得ることができない優れた耐磨耗性及び環境上の耐久性
が、こうして、本発明への誘電スタック形態の導入によ
り実現し得る。
本発明の方法は、当業者に透明な耐磨耗性の被覆され
た基材製品の加工方法を教示する。その方法によれば、
第一工程は母基材１の表面を化学的に脱脂することを伴
う。次いで基材１は化学蒸着反応器である真空室に入れ
られ、空気が約5x10-6トール未満まで真空室から排気さ
れる。
た基材製品の加工方法を教示する。その方法によれば、
第一工程は母基材１の表面を化学的に脱脂することを伴
う。次いで基材１は化学蒸着反応器である真空室に入れ
られ、空気が約5x10-6トール未満まで真空室から排気さ
れる。
次の工程では、基材１の表面が強力なイオンまたは原
子でスパッターエッチングされて、残留炭化水素だけで
なくアルカリ金属及びその他の添加剤（これらは、普
通、基材、特にガラスの表面に存在する）の除去を助け
る。ガラス基材の表面にあるアルカリ金属（Na、Ca）の
濃度はイオンスパッターエッチング時間の関数としてか
なり減少され、また増加されたスパッターエッチング時
間はダイヤモンド状炭素層３の接着を改良したことがわ
かった。［実施例Ａ〜Ｑを参照のこと］それ故、アルカ
リ金属及びその他の添加剤の除去は母基材１とダイヤモ
ンド状炭素層３の間の高度に接着性の界面を得るのに必
須であると結論される。
子でスパッターエッチングされて、残留炭化水素だけで
なくアルカリ金属及びその他の添加剤（これらは、普
通、基材、特にガラスの表面に存在する）の除去を助け
る。ガラス基材の表面にあるアルカリ金属（Na、Ca）の
濃度はイオンスパッターエッチング時間の関数としてか
なり減少され、また増加されたスパッターエッチング時
間はダイヤモンド状炭素層３の接着を改良したことがわ
かった。［実施例Ａ〜Ｑを参照のこと］それ故、アルカ
リ金属及びその他の添加剤の除去は母基材１とダイヤモ
ンド状炭素層３の間の高度に接着性の界面を得るのに必
須であると結論される。
スパッターエッチングは、不活性ガスイオン、水素イ
オンまたは酸素イオンのビーム；不活性ガス、水素また
は酸素のグロー放電またはプラズマにより行い得る。本
発明の好ましい実施態様において、スパッターエッチン
グは少なくとも200eVのエネルギーの強力なガスイオン
のビームで行われる。
オンまたは酸素イオンのビーム；不活性ガス、水素また
は酸素のグロー放電またはプラズマにより行い得る。本
発明の好ましい実施態様において、スパッターエッチン
グは少なくとも200eVのエネルギーの強力なガスイオン
のビームで行われる。
スパッターエッチング工程後に、一つ以上の中間層が
母基材１に化学的に蒸着される。最初のサイクル中に、
上記の通常の化学蒸着法のいずれかが中間層２、４を付
着するのに使用し得る（図２及び図３）。夫々の中間層
２、４の付着速度は一般に約0.1〜10ミクロン／時間の
範囲である。夫々の中間層の合計の厚さは約５Å〜10,0
00Åの範囲であってもよい。本発明の好ましい実施態様
において、夫々の中間層の合計の厚さは少なくとも10Å
である。
母基材１に化学的に蒸着される。最初のサイクル中に、
上記の通常の化学蒸着法のいずれかが中間層２、４を付
着するのに使用し得る（図２及び図３）。夫々の中間層
２、４の付着速度は一般に約0.1〜10ミクロン／時間の
範囲である。夫々の中間層の合計の厚さは約５Å〜10,0
00Åの範囲であってもよい。本発明の好ましい実施態様
において、夫々の中間層の合計の厚さは少なくとも10Å
である。
母基材１への一つ以上の中間層の化学蒸着後に、ダイ
ヤモンド状炭素層３が被覆基材に付着される。ダイヤモ
ンド状炭素層３は、下記の通常の方法；（ｉ）炭素を含
むガスまたは炭素を含む蒸気（これはまた水素、窒素を
含むガス、酸素を含むガス及び／または不活性ガスと混
合されてもよい）からの直接イオンビーム付着、二重イ
オンビーム付着、グロー放電、RF−プラズマ、DC−プラ
ズマ、またはマイクロ波プラズマ付着、（ii）固体炭素
ターゲット材料からの電子線蒸発、イオン補助蒸発、マ
グネトロンスパッタリング、イオンビームスパッタリン
グ、またはイオン補助スパッター付着、または（iii）
（ｉ）と（ii）の組み合わせにより付着し得る。
ヤモンド状炭素層３が被覆基材に付着される。ダイヤモ
ンド状炭素層３は、下記の通常の方法；（ｉ）炭素を含
むガスまたは炭素を含む蒸気（これはまた水素、窒素を
含むガス、酸素を含むガス及び／または不活性ガスと混
合されてもよい）からの直接イオンビーム付着、二重イ
オンビーム付着、グロー放電、RF−プラズマ、DC−プラ
ズマ、またはマイクロ波プラズマ付着、（ii）固体炭素
ターゲット材料からの電子線蒸発、イオン補助蒸発、マ
グネトロンスパッタリング、イオンビームスパッタリン
グ、またはイオン補助スパッター付着、または（iii）
（ｉ）と（ii）の組み合わせにより付着し得る。
本発明の好ましい実施態様において、一つ以上のダイ
ヤモンド状炭素層が炭化水素ガスまたは炭素蒸気からイ
オンビーム付着により付着される。また、イオンビーム
付着は不活性ガスまたは水素と組み合わせて行われても
よい。
ヤモンド状炭素層が炭化水素ガスまたは炭素蒸気からイ
オンビーム付着により付着される。また、イオンビーム
付着は不活性ガスまたは水素と組み合わせて行われても
よい。
ダイヤモンド状炭素層３の付着速度は一般に約0.1〜1
0ミクロン／時間の範囲である。ダイヤモンド状炭素層
の合計の厚さは一般に約10Å〜10μｍの範囲である。ダ
イヤモンド状炭素層３の厚さは少なくとも200Åの厚さ
であることが好ましい。
0ミクロン／時間の範囲である。ダイヤモンド状炭素層
の合計の厚さは一般に約10Å〜10μｍの範囲である。ダ
イヤモンド状炭素層３の厚さは少なくとも200Åの厚さ
であることが好ましい。
前記の実施態様に詳しく説明されたような適当な中間
層と一つ以上のダイヤモンド状炭素層３の付着後に、被
覆された基材製品は、付着法を停止し、基材が実質的に
室温に達するまで基材に不活性ガスを通すことにより冷
却される。次いで、優れた耐磨耗性を示す被覆された基
材製品が反応器から除去される。
層と一つ以上のダイヤモンド状炭素層３の付着後に、被
覆された基材製品は、付着法を停止し、基材が実質的に
室温に達するまで基材に不活性ガスを通すことにより冷
却される。次いで、優れた耐磨耗性を示す被覆された基
材製品が反応器から除去される。
下記の実施例は本発明の優れた性能を説明する。実施
例は説明の目的のみのためであり、請求の範囲を制限す
ることを何ら意味するものではない。
例は説明の目的のみのためであり、請求の範囲を制限す
ることを何ら意味するものではない。
実施例Ａ 2"x2"x0.375"（厚さ）のフロートガラスプレートをガ
ラスバーコードスキャナーウインドーから切断し、下記
の操作により被覆した。ガラスプレートを超音波浴中で
トリクロロエタン、続いてメタノール溶剤により化学的
に洗浄した。試料を除去し、窒素ガスで吹いて乾燥させ
た。次いでガラスプレートを基材ホルダーに取付け、基
材表面の一部をマスクした。次いで試料を真空室に挿入
し、次いでこれを8x10-7トールまで排気した。試料を50
0eVのエネルギー及び0.5mA/cm2の電流密度でAr+イオン
のビームにより１分間スパッターエッチングした。次い
で試料を、7.2x10-5トールの圧力でCH4ガスで操作され
る11cmのイオンビーム源を使用して直接イオンビーム付
着により被覆した。そのイオンエネルギーは75eVであ
り、イオンビーム電流密度は0.30mA/cm2であった。厚さ
3000Åの透明な被覆物を付着した。試料を除去し、鋭い
ガラス片またはガラスジャーで被覆領域と被覆されてい
ない（マスクされた）領域の界面を横切ってこすること
により引掻試験した。被覆されていない領域は深くて広
い掻き傷を示したが、DLC被覆領域では掻き傷は乾燥さ
れなかった。試料を沸騰水の浴（２分間）そして氷水
（２分間）に交互に浸漬することにより被覆物を接着性
について試験した。１回の熱サイクル後に、被覆物はガ
ラス基材から剥離した。
ラスバーコードスキャナーウインドーから切断し、下記
の操作により被覆した。ガラスプレートを超音波浴中で
トリクロロエタン、続いてメタノール溶剤により化学的
に洗浄した。試料を除去し、窒素ガスで吹いて乾燥させ
た。次いでガラスプレートを基材ホルダーに取付け、基
材表面の一部をマスクした。次いで試料を真空室に挿入
し、次いでこれを8x10-7トールまで排気した。試料を50
0eVのエネルギー及び0.5mA/cm2の電流密度でAr+イオン
のビームにより１分間スパッターエッチングした。次い
で試料を、7.2x10-5トールの圧力でCH4ガスで操作され
る11cmのイオンビーム源を使用して直接イオンビーム付
着により被覆した。そのイオンエネルギーは75eVであ
り、イオンビーム電流密度は0.30mA/cm2であった。厚さ
3000Åの透明な被覆物を付着した。試料を除去し、鋭い
ガラス片またはガラスジャーで被覆領域と被覆されてい
ない（マスクされた）領域の界面を横切ってこすること
により引掻試験した。被覆されていない領域は深くて広
い掻き傷を示したが、DLC被覆領域では掻き傷は乾燥さ
れなかった。試料を沸騰水の浴（２分間）そして氷水
（２分間）に交互に浸漬することにより被覆物を接着性
について試験した。１回の熱サイクル後に、被覆物はガ
ラス基材から剥離した。
実施例Ｂ 2"x2"x0.375"（厚さ）のフロートガラスプレートを化
学的に洗浄し、取付け、マスクし、実施例Ａに記載した
操作により真空中で10分間イオンスパッターエッチング
した。次に、SiO2の厚さ100Åの層を石英ターゲットか
らAr+イオンビームスパッター付着によりガラスプレー
トに付着した。次いで、厚さ3,000Åのダイヤモンド状
炭素層を実施例Ａに記載した方法により付着した。その
被覆物は、鋭いガラス片またはガラスジャーによりこす
られた場合に傷つけられなかった。被覆物は沸騰水と氷
水の間の５回の熱サイクル後に接着したままであった。
学的に洗浄し、取付け、マスクし、実施例Ａに記載した
操作により真空中で10分間イオンスパッターエッチング
した。次に、SiO2の厚さ100Åの層を石英ターゲットか
らAr+イオンビームスパッター付着によりガラスプレー
トに付着した。次いで、厚さ3,000Åのダイヤモンド状
炭素層を実施例Ａに記載した方法により付着した。その
被覆物は、鋭いガラス片またはガラスジャーによりこす
られた場合に傷つけられなかった。被覆物は沸騰水と氷
水の間の５回の熱サイクル後に接着したままであった。
実施例Ｃ 2"x2"x0.375"（厚さ）のフロートガラスプレートを化
学的に洗浄し、取付け、マスクし、実施例Ｂに記載した
操作により真空中でイオンスパッターエッチングした。
次に、SiO2の厚さ1,000Åの層を石英ターゲットからAr+
イオンビームスパッター付着によりガラスプレートに付
着した。次いで、厚さ3,000Åのダイヤモンド状炭素層
を実施例Ａに記載した方法により付着した。その被覆物
は、鋭いガラス片またはガラスジャーによりこすられた
場合に傷つけられなかった。被覆物は沸騰水と氷水の間
の５回の熱サイクル後に接着したままであった。
学的に洗浄し、取付け、マスクし、実施例Ｂに記載した
操作により真空中でイオンスパッターエッチングした。
次に、SiO2の厚さ1,000Åの層を石英ターゲットからAr+
イオンビームスパッター付着によりガラスプレートに付
着した。次いで、厚さ3,000Åのダイヤモンド状炭素層
を実施例Ａに記載した方法により付着した。その被覆物
は、鋭いガラス片またはガラスジャーによりこすられた
場合に傷つけられなかった。被覆物は沸騰水と氷水の間
の５回の熱サイクル後に接着したままであった。
実施例Ｄ 2"x2"x0.375"（厚さ）のフロートガラスプレートを化
学的に洗浄し、取付け、マスクし、実施例Ｂに記載した
操作により真空中でイオンスパッターエッチングした。
次に、実施例Ｂに記載した被覆を連続して３回繰り返
し、こうしてガラスプレートに付着された合計の被覆物
の厚さは9,300Åであった。その被覆物は、鋭いガラス
片またはガラスジャーによりこすられた場合に傷つけら
れなかった。被覆物は沸騰水と氷水の間の５回の熱サイ
クル後に接着したままであった。
学的に洗浄し、取付け、マスクし、実施例Ｂに記載した
操作により真空中でイオンスパッターエッチングした。
次に、実施例Ｂに記載した被覆を連続して３回繰り返
し、こうしてガラスプレートに付着された合計の被覆物
の厚さは9,300Åであった。その被覆物は、鋭いガラス
片またはガラスジャーによりこすられた場合に傷つけら
れなかった。被覆物は沸騰水と氷水の間の５回の熱サイ
クル後に接着したままであった。
実施例Ｅ 2"x2"x0.375"（厚さ）のフロートガラスプレートを化
学的に洗浄し、取付け、マスクし、そしてスパッターエ
ッチング時間が５分間であった以外は実施例Ａに記載し
た操作により真空中でイオンスパッターエッチングし
た。次に、Al2O3の800Åの厚さの層を酸化アルミニウム
ターゲットからAr+イオンビームスパッター付着により
ガラスプレートに付着した。次いで、厚さ200Åのダイ
ヤモンド状炭素層を実施例Ａに記載した方法により付着
した。その被覆物は、鋭いガラス片によりこすられた場
合に傷つけられなかった。24時間後に、被覆物は基材か
ら剥離した。
学的に洗浄し、取付け、マスクし、そしてスパッターエ
ッチング時間が５分間であった以外は実施例Ａに記載し
た操作により真空中でイオンスパッターエッチングし
た。次に、Al2O3の800Åの厚さの層を酸化アルミニウム
ターゲットからAr+イオンビームスパッター付着により
ガラスプレートに付着した。次いで、厚さ200Åのダイ
ヤモンド状炭素層を実施例Ａに記載した方法により付着
した。その被覆物は、鋭いガラス片によりこすられた場
合に傷つけられなかった。24時間後に、被覆物は基材か
ら剥離した。
実施例Ｆ 1"（直径）x0.06"（厚さ）のソーダ灰ガラスディスク
を化学的に洗浄し、取付け、マスクし、実施例Ａに記載
した操作により真空中でイオンスパッターエッチングし
た。次に、Al2O3の10,000Åの厚さの層を酸化アルミニ
ウムターゲットからAr+イオンビームスパッター付着に
よりガラスプレートに付着した。次いで、SiO2の厚さ30
0Åの層を石英ターゲットからAr+イオンビームスパッタ
ー付着によりAl2O3層の上に付着した。次に、厚さ200Å
のダイヤモンド状炭素層を実施例Ａに記載した方法によ
り付着した。その被覆物は、鋭いガラス片によりこすら
れた場合に傷つけられなかった。沸騰水と氷水の間の５
回の熱サイクル後に、被覆物は接着したままであった。
を化学的に洗浄し、取付け、マスクし、実施例Ａに記載
した操作により真空中でイオンスパッターエッチングし
た。次に、Al2O3の10,000Åの厚さの層を酸化アルミニ
ウムターゲットからAr+イオンビームスパッター付着に
よりガラスプレートに付着した。次いで、SiO2の厚さ30
0Åの層を石英ターゲットからAr+イオンビームスパッタ
ー付着によりAl2O3層の上に付着した。次に、厚さ200Å
のダイヤモンド状炭素層を実施例Ａに記載した方法によ
り付着した。その被覆物は、鋭いガラス片によりこすら
れた場合に傷つけられなかった。沸騰水と氷水の間の５
回の熱サイクル後に、被覆物は接着したままであった。
実施例Ｇ 6"x6"x0.375"（厚さ）のフロートガラスプレートを、
最初に有機スズ化合物から熱活性化された付着により約
2,000ÅのSnO2で被覆した。次いで、そのプレートを実
施例Ａに記載した操作により化学的に洗浄し、取付け、
マスクし、真空室中に設置し、次いでこれを3.5x10-6ト
ールまで排気した。その試料を500eVのエネルギー及び
0.5mA/cm2の電流密度でAr+イオンのビームにより２分間
スパッターエッチングした。次に、SiO2の厚さ1,000Å
の層を石英ターゲットからAr+イオンビームスパッター
付着によりSnO2層の上に付着した。次いで、厚さ2,000
Åのダイヤモンド状炭素層を実施例Ａに記載した方法に
より付着した。沸騰水と氷水の間の５回の熱サイクル後
に、被覆物は接着したままであった。
最初に有機スズ化合物から熱活性化された付着により約
2,000ÅのSnO2で被覆した。次いで、そのプレートを実
施例Ａに記載した操作により化学的に洗浄し、取付け、
マスクし、真空室中に設置し、次いでこれを3.5x10-6ト
ールまで排気した。その試料を500eVのエネルギー及び
0.5mA/cm2の電流密度でAr+イオンのビームにより２分間
スパッターエッチングした。次に、SiO2の厚さ1,000Å
の層を石英ターゲットからAr+イオンビームスパッター
付着によりSnO2層の上に付着した。次いで、厚さ2,000
Åのダイヤモンド状炭素層を実施例Ａに記載した方法に
より付着した。沸騰水と氷水の間の５回の熱サイクル後
に、被覆物は接着したままであった。
実施例Ｈ 約2,000ÅのSnO2で被覆された6"x6"x0.375"（厚さ）
のフロートガラスプレートを実施例Ａに記載した操作に
より化学的に洗浄し、取付け、マスクし、真空室中に設
置し、次いでこれを6x10-7トールまで排気した。その試
料を500eVのエネルギー及び0.5mA/cm2の電流密度でAr+
イオンのビームにより２分間スパッターエッチングし
た。次いで、厚さ2,000Åのダイヤモンド状炭素層を実
施例Ａに記載した方法により付着した。付着中に、DLC
被覆物は基材から剥離し始め、不十分な接着を示した。
のフロートガラスプレートを実施例Ａに記載した操作に
より化学的に洗浄し、取付け、マスクし、真空室中に設
置し、次いでこれを6x10-7トールまで排気した。その試
料を500eVのエネルギー及び0.5mA/cm2の電流密度でAr+
イオンのビームにより２分間スパッターエッチングし
た。次いで、厚さ2,000Åのダイヤモンド状炭素層を実
施例Ａに記載した方法により付着した。付着中に、DLC
被覆物は基材から剥離し始め、不十分な接着を示した。
実施例Ｉ 27mm（直径）x2mm（厚さ）のサファイアウインドーを
トリクロロエタン、続いてアセトン、次いでメタノール
中で超音波洗浄し、窒素ガスで吹いて乾燥させた。サフ
ァイア試料を真空被覆系に取付け、排気後に、実施例Ａ
に記載したように３分間スパッターエッチングした。次
いで、厚さ1,000Åのダイヤモンド状炭素層を、実施例
Ａに記載した条件を使用してサファイア基材に付着し
た。被覆室から除去した後に、粉末状の炭素材料が基材
の表面で観察され、これは被覆物が接着しなかったこと
を示す。
トリクロロエタン、続いてアセトン、次いでメタノール
中で超音波洗浄し、窒素ガスで吹いて乾燥させた。サフ
ァイア試料を真空被覆系に取付け、排気後に、実施例Ａ
に記載したように３分間スパッターエッチングした。次
いで、厚さ1,000Åのダイヤモンド状炭素層を、実施例
Ａに記載した条件を使用してサファイア基材に付着し
た。被覆室から除去した後に、粉末状の炭素材料が基材
の表面で観察され、これは被覆物が接着しなかったこと
を示す。
実施例Ｊ 27mm（直径）x2mm（厚さ）のサファイアウインドーを
洗浄し、真空被覆系に取付け、排気し、実施例Ａに記載
した条件を使用して１分間スパッターエッチングした。
次いで、SiO2の100Åの厚さの層を、実施例Ｂに記載し
た条件を使用してサファイア基材に付着した。次に、透
明な厚さ1,000Åのダイヤモンド状炭素層を、実施例Ａ
に記載した条件を使用してサファイア基材に付着した。
ダイヤモンド状炭素被覆物は非常に接着性であり、50ミ
クロンの石英粉末で傷つけられなかった。
洗浄し、真空被覆系に取付け、排気し、実施例Ａに記載
した条件を使用して１分間スパッターエッチングした。
次いで、SiO2の100Åの厚さの層を、実施例Ｂに記載し
た条件を使用してサファイア基材に付着した。次に、透
明な厚さ1,000Åのダイヤモンド状炭素層を、実施例Ａ
に記載した条件を使用してサファイア基材に付着した。
ダイヤモンド状炭素被覆物は非常に接着性であり、50ミ
クロンの石英粉末で傷つけられなかった。
実施例Ｋ 27mm（直径）x2mm（厚さ）のサファイアウインドーを
洗浄し、真空被覆系に取付け、排気し、実施例Ａに記載
した条件を使用して１分間スパッターエッチングした。
次いで、Siの50Åの厚さの層をSiターゲットからAr+イ
オンビームスパッター付着によりサファイア基材に付着
した。次に、透明な厚さ1,000Åのダイヤモンド状炭素
層を、実施例Ａに記載した条件を使用してサファイア基
材に付着した。次いで、被覆物の光学分光分析は、Si層
がこの方法によりSiCの透明な層に変換されたことを明
らかにした。ダイヤモンド状炭素被覆物は非常に接着性
であり、50ミクロンの石英粉末で傷つけられなかった。
洗浄し、真空被覆系に取付け、排気し、実施例Ａに記載
した条件を使用して１分間スパッターエッチングした。
次いで、Siの50Åの厚さの層をSiターゲットからAr+イ
オンビームスパッター付着によりサファイア基材に付着
した。次に、透明な厚さ1,000Åのダイヤモンド状炭素
層を、実施例Ａに記載した条件を使用してサファイア基
材に付着した。次いで、被覆物の光学分光分析は、Si層
がこの方法によりSiCの透明な層に変換されたことを明
らかにした。ダイヤモンド状炭素被覆物は非常に接着性
であり、50ミクロンの石英粉末で傷つけられなかった。
実施例Ｌ 130mm（直径）x1mm（厚さ）のアルミノシリケートデ
ィスクを真空被覆系に取付け、排気し、実施例Ａに記載
した条件を使用して５分間スパッターエッチングした。
次いで、SiO2の100Åの厚さの層を、実施例Ｂに記載し
た条件を使用してアルミノシリケート基材に付着した。
次に、ダイヤモンド状炭素の厚さ150Åの層を、実施例
Ａに記載した条件を使用してアルミノシリケート基材に
付着した。その被覆物は非常に接着性であり、鋭いガラ
ス片で傷つけられなかった。
ィスクを真空被覆系に取付け、排気し、実施例Ａに記載
した条件を使用して５分間スパッターエッチングした。
次いで、SiO2の100Åの厚さの層を、実施例Ｂに記載し
た条件を使用してアルミノシリケート基材に付着した。
次に、ダイヤモンド状炭素の厚さ150Åの層を、実施例
Ａに記載した条件を使用してアルミノシリケート基材に
付着した。その被覆物は非常に接着性であり、鋭いガラ
ス片で傷つけられなかった。
実施例Ｍ コーニング・コード（Corning Code）＃9984−パイロ
セラム（Pyroceram）（注：パイロセラムは少なくとも
ルチル、酸化アルミニウム、及びケイ酸マグネシウムを
含むガラス／セラミック材料である）の5.5"x5.5"x0.18
（厚さ）のプレートをイソプロピルアルコール中で洗浄
し、窒素ガスで吹いて乾燥させ、真空被覆系に取付け、
排気し、実施例Ａに記載した条件を使用して15分間スパ
ッターエッチングした。次いで、SiO2の200Åの厚さの
層を、実施例Ｂに記載したように基材に付着した。次
に、ダイヤモンド状炭素の透明な厚さ2000Åの層を、実
施例Ａに記載した条件を使用して基材に付着した。その
被覆物は非常に接着性であり、鋭いガラス片で傷つけら
れなかった。
セラム（Pyroceram）（注：パイロセラムは少なくとも
ルチル、酸化アルミニウム、及びケイ酸マグネシウムを
含むガラス／セラミック材料である）の5.5"x5.5"x0.18
（厚さ）のプレートをイソプロピルアルコール中で洗浄
し、窒素ガスで吹いて乾燥させ、真空被覆系に取付け、
排気し、実施例Ａに記載した条件を使用して15分間スパ
ッターエッチングした。次いで、SiO2の200Åの厚さの
層を、実施例Ｂに記載したように基材に付着した。次
に、ダイヤモンド状炭素の透明な厚さ2000Åの層を、実
施例Ａに記載した条件を使用して基材に付着した。その
被覆物は非常に接着性であり、鋭いガラス片で傷つけら
れなかった。
実施例Ｎ ホウケイ酸塩ガラスの5.5"x5.5"x0.18"（厚さ）のプ
レートをイソプロピルアルコール中で洗浄し、窒素ガス
で吹いて乾燥させ、真空被覆系に取付け、排気し、実施
例Ａに記載した条件を使用して15分間スパッターエッチ
ングした。次いで、SiO2の200Åの厚さの層を、実施例
Ｂに記載したように基材に付着した。次に、ダイヤモン
ド状炭素の透明な厚さ2000Åの層を、実施例Ａに記載し
た条件を使用して基材に付着した。その被覆物は非常に
接着性であり、鋭いガラス片で傷つけられなかった。
レートをイソプロピルアルコール中で洗浄し、窒素ガス
で吹いて乾燥させ、真空被覆系に取付け、排気し、実施
例Ａに記載した条件を使用して15分間スパッターエッチ
ングした。次いで、SiO2の200Åの厚さの層を、実施例
Ｂに記載したように基材に付着した。次に、ダイヤモン
ド状炭素の透明な厚さ2000Åの層を、実施例Ａに記載し
た条件を使用して基材に付着した。その被覆物は非常に
接着性であり、鋭いガラス片で傷つけられなかった。
実施例Ｏ 2"x2"x1/4"（厚さ）のフロートガラス片及び70mm（直
径）x3mm（厚さ）のくすんだ灰色のサングラスレンズを
イソプロピルアルコール中で超音波洗浄し、窒素ガスで
吹いて乾燥させた。その基材を真空被覆系に取付け、排
気後に、実施例Ａに記載したように５分間スパッターエ
ッチングした。次いで、SiO2の100Åの厚さの層を、実
施例Ｂに記載した条件を使用して基材に付着した。次
に、Siの厚さ100Åの層をSiターゲットからAr+イオンビ
ームスパッター付着によりSiO2層の上に付着した。最後
に、透明な厚さ1,000Åのダイヤモンド状炭素層を、実
施例に記載した条件を使用してSi層の上に付着した。そ
の被覆物は非常に接着性であり、鋭いガラス片（これは
被覆されていないガラス基材を容易に傷つけることがで
きた）で傷つけられなかった。サングラスレンズの被覆
物は強い青紫色の反射色を示した。
径）x3mm（厚さ）のくすんだ灰色のサングラスレンズを
イソプロピルアルコール中で超音波洗浄し、窒素ガスで
吹いて乾燥させた。その基材を真空被覆系に取付け、排
気後に、実施例Ａに記載したように５分間スパッターエ
ッチングした。次いで、SiO2の100Åの厚さの層を、実
施例Ｂに記載した条件を使用して基材に付着した。次
に、Siの厚さ100Åの層をSiターゲットからAr+イオンビ
ームスパッター付着によりSiO2層の上に付着した。最後
に、透明な厚さ1,000Åのダイヤモンド状炭素層を、実
施例に記載した条件を使用してSi層の上に付着した。そ
の被覆物は非常に接着性であり、鋭いガラス片（これは
被覆されていないガラス基材を容易に傷つけることがで
きた）で傷つけられなかった。サングラスレンズの被覆
物は強い青紫色の反射色を示した。
実施例Ｐ 2"x2"x1/4"（厚さ）のフロートガラス片及び70mm（直
径）x3mm（厚さ）のくすんだ灰色のサングラスレンズを
イソプロピルアルコール中で超音波洗浄し、窒素ガスで
吹いて乾燥させた。その基材を真空被覆系に取付け、排
気後に、実施例Ａに記載したように５分間スパッターエ
ッチングした。次いで、SiO2の100Åの厚さの層を、実
施例Ｂに記載した条件を使用して基材に付着した。次
に、Cr金属の厚さ100Åの層をCrターゲットからAr+イオ
ンビームスパッター付着により付着した。次に、SiO2の
100Åの厚さの第二の層をCr層の上に付着した。最後
に、透明なダイヤモンド状炭素の厚さ1,000Åの層を、
実施例Ａに記載した条件を使用してSiO2層の上に付着し
た。その被覆物は非常に接着性であり、鋭いガラス片
（これは被覆されていないガラス基材を容易に傷つける
ことができた）で傷つけられなかった。サングラスレン
ズの被覆物は明るい青の反射色を示した。
径）x3mm（厚さ）のくすんだ灰色のサングラスレンズを
イソプロピルアルコール中で超音波洗浄し、窒素ガスで
吹いて乾燥させた。その基材を真空被覆系に取付け、排
気後に、実施例Ａに記載したように５分間スパッターエ
ッチングした。次いで、SiO2の100Åの厚さの層を、実
施例Ｂに記載した条件を使用して基材に付着した。次
に、Cr金属の厚さ100Åの層をCrターゲットからAr+イオ
ンビームスパッター付着により付着した。次に、SiO2の
100Åの厚さの第二の層をCr層の上に付着した。最後
に、透明なダイヤモンド状炭素の厚さ1,000Åの層を、
実施例Ａに記載した条件を使用してSiO2層の上に付着し
た。その被覆物は非常に接着性であり、鋭いガラス片
（これは被覆されていないガラス基材を容易に傷つける
ことができた）で傷つけられなかった。サングラスレン
ズの被覆物は明るい青の反射色を示した。
実施例Ｑ 接着性の耐磨耗性の四分の一波長スタックの反射性被
覆物をガラス基材上に形成した。その層の厚さを、450
ナノメーターの波長で反射率を最大にするように選ん
だ。付着したSiO2層の屈折率は約1.5であり、付着したD
LC層の屈折率は約2.05であった。その被覆物を下記のよ
うにして形成した。
覆物をガラス基材上に形成した。その層の厚さを、450
ナノメーターの波長で反射率を最大にするように選ん
だ。付着したSiO2層の屈折率は約1.5であり、付着したD
LC層の屈折率は約2.05であった。その被覆物を下記のよ
うにして形成した。
2"x2"x1/4"（厚さ）のフロートガラス片及び70mm（直
径）x3mm（厚さ）のくすんだ灰色のサングラスレンズを
イソプロピルアルコール中で超音波洗浄し、窒素ガスで
吹いて乾燥させた。その基材を真空被覆系に取付け、排
気後に、実施例Ａに記載したように５分間スパッターエ
ッチングした。次いで、SiO2の750Åの厚さの層を、実
施例Ｂに記載した条件を使用して基材に付着した。次
に、透明なダイヤモンド状炭素の厚さ550Åの層を、実
施例Ａに記載した条件を使用して第一SiO2層の上に付着
した。次に、SiO2の750Åの厚さの層を、実施例Ｂに記
載した条件を使用して基材に付着した。最後に、透明な
ダイヤモンド状炭素の厚さ550Åの層を、実施例Ａに記
載した条件を使用して第二SiO2層の上に付着した。その
被覆物は非常に接着性であり、鋭いガラス片（これは被
覆されていないガラス基材を容易に傷つけることができ
た）で傷つけられなかった。被覆物はサングラスレンズ
で淡黄色−青色の反射色を示し、またガラスプレートで
淡青色の反射色を示した。
径）x3mm（厚さ）のくすんだ灰色のサングラスレンズを
イソプロピルアルコール中で超音波洗浄し、窒素ガスで
吹いて乾燥させた。その基材を真空被覆系に取付け、排
気後に、実施例Ａに記載したように５分間スパッターエ
ッチングした。次いで、SiO2の750Åの厚さの層を、実
施例Ｂに記載した条件を使用して基材に付着した。次
に、透明なダイヤモンド状炭素の厚さ550Åの層を、実
施例Ａに記載した条件を使用して第一SiO2層の上に付着
した。次に、SiO2の750Åの厚さの層を、実施例Ｂに記
載した条件を使用して基材に付着した。最後に、透明な
ダイヤモンド状炭素の厚さ550Åの層を、実施例Ａに記
載した条件を使用して第二SiO2層の上に付着した。その
被覆物は非常に接着性であり、鋭いガラス片（これは被
覆されていないガラス基材を容易に傷つけることができ
た）で傷つけられなかった。被覆物はサングラスレンズ
で淡黄色−青色の反射色を示し、またガラスプレートで
淡青色の反射色を示した。
以上の説明から、当業者は、本発明が実質的に光学上
透明な多層複合材料構造物を製造する新規な方法を提供
することを容易に確かめることができる。本発明の非常
に重要な技術上の利点は、優れた耐磨耗性が母基材、一
つ以上の中間層及びダイヤモンド状炭素外層を含む多層
の透明な構造物の使用により得られることである。
透明な多層複合材料構造物を製造する新規な方法を提供
することを容易に確かめることができる。本発明の非常
に重要な技術上の利点は、優れた耐磨耗性が母基材、一
つ以上の中間層及びダイヤモンド状炭素外層を含む多層
の透明な構造物の使用により得られることである。
本発明の精神及び範囲から逸脱しないで、当業者は種
々の変化及び改良をしてそれを種々の使用及び条件に適
合させることができる。このようなものとして、これら
の変化及び改良は、下記の請求の範囲の均等物の充分な
範囲内にあると適切かつ正当に意図される。
々の変化及び改良をしてそれを種々の使用及び条件に適
合させることができる。このようなものとして、これら
の変化及び改良は、下記の請求の範囲の均等物の充分な
範囲内にあると適切かつ正当に意図される。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 ナップ ブラッドリー ジェイ アメリカ合衆国 ペンシルバニア州 18104 アレンタウン ハイランド ス トリート 2124 (72)発明者 フィンク スティーヴン ジェームズ アメリカ合衆国 ペンシルバニア州 19350 クーツタウン アールディー ３ ボックス 485 (56)参考文献 特開 平１−42381（ＪＰ，Ａ) 特開 昭62−96901（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) C23C 16/00 - 16/56 B32B 7/02,9/00 C03C 17/22 C04B 41/87
Claims (20)
- 【請求項１】基材及び複合材料層を含む被覆された基材
製品であって、 （１）前記複合材料層が、基材に結合した化学蒸着した
中間層構造及び該中間層構造に結合したダイヤモンド状
炭素層を含み、 （２）基材及び複合材料層が、350〜750ナノメーターの
可視領域の光に対して実質的に光学的に透明であり、基
材が、アモルファス材料、単結晶、多結晶材料、ガラ
ス、塩材料、セラミックス材料及びこれらの混合物から
なる群から選ばれた材料を含み、及び、 （３）中間層構造が、基材及びダイヤモンド状炭素層に
対し強い化学結合を形成し得るものであり、一つ以上の
中間層を含み、ダイヤモンド状炭素に隣接する少なくと
も一つの中間層がアルカリ金属及びフッ素を含まず、 （４）基材に隣接する中間層が、窒化ケイ素、窒化チタ
ン、窒化タンタル、窒化ハフニウム、窒化ジルコニウ
ム、窒化ホウ素、酸化イットリウム、酸化ゲルマニウ
ム、酸化ハフニウム、酸化ケイ素、二酸化ケイ素、酸化
タンタル、酸化チタン、酸化ジルコニウム、炭化ケイ
素、炭化ゲルマニウム及びそれらの混合物から成る第一
群から選ばれた材料であるか、又は、少なくとも１つ
の、更なる上の中間層が存在する時は、前記第一群及び
酸化アルミニウム、酸化セリウム、酸化スズ、酸化トリ
ウム、酸化リチウム、酸化ナトリウム、酸化カリウム、
酸化ルビジウム、酸化セシウム、酸化フランシウム、酸
化ベリリウム、酸化マグネシウム、酸化カルシウム、酸
化ストロンチウム、酸化バリウム、酸化ラジウム、フッ
化バリウム、フッ化セリウム、フッ化マグネシウム、フ
ッ化トリウム、フッ化カルシウム、フッ化ネオジム、フ
ッ化鉛、フッ化ナトリウム、フッ化リチウム、セレン化
亜鉛、硫化亜鉛及びこれらの混合物から成る第二群から
選ばれた材料を含み、 中間層構造が、ケイ素、ゲルマニウム、ハフニウム、モ
リブデン、タングステン、イットリウム、タンタル、チ
タン及びジルコニウムから成る第一金属群から選ばれた
金属材料から成る、ダイヤモンド状炭素層に隣接した中
間層と、前記第二群の材料から選ばれた下の中間層とを
含む事を特徴とする被覆された基材製品。 - 【請求項２】基材及び複合材料層を含む被覆された基材
製品であって、 （１）前記複合材料層が、基材に結合した化学蒸着した
中間層構造及び該中間層構造に結合したダイヤモンド状
炭素層を含み、 （２）基材及び複合材料層が、350〜750ナノメーターの
可視領域の光に対して実質的に光学的に透明であり、基
材が、アモルファス材料、単結晶、多結晶材料、ガラ
ス、塩材料、セラミック材料及びこれらの混合物からな
る群から選ばれた材料を含み、及び、 （３）中間層構造が、基材及びダイヤモンド状炭素層に
対し強い化学結合を形成し得るものであり、一つ以上の
中間層を含み、ダイヤモンド状炭素に隣接する少なくと
も一つの中間層がアルカリ金属及びフッ素を含まず、 （４）基材に隣接する中間層が、窒化ケイ素、窒化チタ
ン、窒化タンタル、窒化ハフニウム、窒化ジルコニウ
ム、窒化ホウ素、酸化イットリウム、酸化ゲルマニウ
ム、酸化ハフニウム、酸化ケイ素、二酸化ケイ素、酸化
タンタル、酸化チタン、酸化ジルコニウム、炭化ケイ
素、炭化ゲルマニウム及びそれらの混合物から成る第一
群から選ばれた材料であるか、又は、少なくとも１つ
の、更なる上の中間層が存在する時は、前記第一群及び
酸化アルミニウム、酸化セリウム、酸化スズ、酸化トリ
ウム、酸化リチウム、酸化ナトリウム、酸化カリウム、
酸化ルビジウム、酸化セシウム、酸化フランシウム、酸
化ベリリウム、酸化マグネシウム、酸化カルシウム、酸
化ストロンチウム、酸化バリウム、酸化ラジウム、フッ
化バリウム、フッ化セリウム、フッ化マグネシウム、フ
ッ化トリウム、フッ化カルシウム、フッ化ネオジム、フ
ッ化鉛、フッ化ナトリウム、フッ化リチウム、セレン化
亜鉛、硫化亜鉛及びこれらの混合物から成る第二群から
選ばれた材料を含み、 中間層構造が、第一群の材料から選ばれた、２つの別々
に蒸着された異なる中間層を含む事を特徴とする被覆さ
れた基材製品。 - 【請求項３】基材及び複合材料層を含む被覆された基材
製品であって、 （１）前記複合材料層が、基材に結合した化学蒸着した
中間層構造及び該中間層構造に結合したダイヤモンド状
炭素層を含み、 （２）基材及び複合材料層が、350〜750ナノメーターの
可視領域の光に対して実質的に光学的に透明であり、基
材が、アモルファス材料、単結晶、多結晶材料、ガラ
ス、塩材料、セラミック材料及びこれらの混合物からな
る群から選ばれた材料を含み、及び、 （３）中間層構造が、基材及びダイヤモンド状炭素層に
対し強い化学結合を形成し得るものであり、一つ以上の
中間層を含み、ダイヤモンド状炭素に隣接する少なくと
も一つの中間層がアルカリ金属及びフッ素を含まず、 （４）基材に隣接する中間層が、窒化ケイ素、窒化チタ
ン、窒化タンタル、窒化ハフニウム、窒化ジルコニウ
ム、窒化ホウ素、酸化イットリウム、酸化ゲルマニウ
ム、酸化ハフニウム、酸化ケイ素、二酸化ケイ素、酸化
タンタル、酸化チタン、酸化ジルコニウム、炭化ケイ
素、炭化ゲルマニウム及びそれらの混合物から成る第一
群から選ばれた材料であるか、又は、少なくとも１つ
の、更なる上の中間層が存在する時は、前記第一群及び
酸化アルミニウム、酸化セリウム、酸化スズ、酸化トリ
ウム、酸化リチウム、酸化ナトリウム、酸化カリウム、
酸化フランシウム、酸化ベリリウム、酸化マグネシウ
ム、酸化カルシウム、酸化ルビジウム、酸化セシウム、
酸化ストロンチウム、酸化バリウム、酸化ラジウム、フ
ッ化バリウム、フッ化セリウム、フッ化マグネシウム、
フッ化トリウム、フッ化カルシウム、フッ化ネオジム、
フッ化鉛、フッ化ナトリウム、フッ化リチウム、セレン
化亜鉛、硫化亜鉛及びこれらの混合物から成る第二群か
ら選ばれた材料を含み、 中間層構造が、前記第一群から選ばれた、ダイヤモンド
状炭素層の次の中間層と、第一金属群及びバナジウム、
ニオブ、クロム、マンガン、レニウム、テクネチウム、
鉄、コバルト、イリジウム、ロジウム、ニッケル、パラ
ジウム、白金、銅、銀、金、亜鉛、ルテニウム、インジ
ウム、アルミニウム、スズ、オスミウム、タリウム、
鉛、アンチモン、ビスマス及びポロニウムから成る群か
ら選ばれた金属材料を含む直ぐ下の金属中間層と前記第
二群の材料から選ばれた、前記金属中間層の下の中間層
とを含む事を特徴とする被覆された基材製品。 - 【請求項４】350〜750ナノメーターの可視領域の光に対
して透明な、少なくとも１つの更なる複合材料層を含
む、請求項１〜３のいずれか１項に記載に被覆された基
材製品であって、更なる複合材料層のそれぞれが、アル
カリ金属原子及びフッ素を含まない、ダイヤモンド状炭
素に対し強い化学結合を形成し得る化学蒸着した中間層
であって、第一のダイヤモンド状炭素層又は、場合によ
り他の更なる複合材料層の上に配置された化学蒸着した
中間層と、更なる複合材料層の中間層に結合した、更な
る複合材料層の中間層の直ぐ近傍に配置されたダイヤモ
ンド状炭素層とを含む、請求項１〜３のいずれか１項記
載の被覆された基材製品。 - 【請求項５】更なる複合材料層の中間層の材料が、前記
第一群から選ばれる、請求項２記載の被覆された基材製
品。 - 【請求項６】ダイヤモンド状炭素層又は各ダイヤモンド
状炭素層が、少なくとも20ナノメーター（200Å）の厚
さである、請求項１〜５のいずれか１項記載の被覆され
た基材製品。 - 【請求項７】第一又は第二群の材料の中間層又は各中間
層が、少なくとも１ナノメーター（10Å）の厚さであ
る、請求項１〜６のいずれか１項記載の被覆された基材
製品。 - 【請求項８】金属中間層が、少なくとも2.5ナノメータ
ー（25Å）の厚さである、請求項１又は３に記載の金属
中間層を含む、請求項１〜７のいずれか１項記載の被覆
された基材製品。 - 【請求項９】少なくとも１つの中間層又は１つのダイヤ
モンド状炭素層の厚さが、前もって決められた波長の光
の反射を最小にする様に選ばれる、請求項１〜８のいず
れか１項記載の被覆された基材製品。 - 【請求項１０】少なくとも１つの中間層又は１つのダイ
ヤモンド状炭素層の厚さが、前もって決められた波長の
光の反射を最小にする様に選ばれる、請求項１〜９のい
ずれか１項記載の被覆された基材製品。 - 【請求項１１】中間層及びダイヤモンド状炭素層が、前
もって決められた波長における四分の一波長の整数倍数
に相当する厚さを有するスタックを含む、請求項１〜10
のいずれか１項記載の被覆された基材製品。 - 【請求項１２】請求項１〜11のいずれか１項記載の耐磨
耗性の被覆された基材製品を製造する為の化学蒸着法で
あって、 （１）350〜750ナノメーターの可視領域の光に対して透
明であり、アモルファス材料、単結晶、多結晶材料、ガ
ラス、塩材料、セラミック材料及びこれらの混合物から
なる群から選ばれた材料を含む母基材の表面を化学的に
脱脂して炭化水素汚染物質を除去し、 （２）前記基材を化学蒸着反応器真空室に入れ、前記の
室から空気を、3.75×10-8pa（５×10-6トール）未満ま
で排気し、 （３）前記基材の表面を少なくとも200eVのエネルギー
の強力なガスイオンでスパッターエッチングして痕跡量
の残留炭化水素を除去し、かつ基材表面のアルカリ金属
原子及びアルカリ金属酸化物の濃度を優先的に減少し、 （４）前記第一サイクル中に、前記基材及び該基材への
ダイヤモンド状炭素に対して強い化学結合を形成し得る
少なくとも１ナノメーター（10Å）の実質的に光学上透
明な第一中間層を前記基材上に化学蒸着し、 （５）前記の第一サイクル中に、350〜750ナノメーター
の可視領域の光に対して透明であり、少なくとも20ナノ
メーター（200Å）の厚さを有する実質的に光学上透明
なダイヤモンド状炭素層を前記被覆された基材上に化学
蒸着し、 （６）前記の蒸着工程を停止し、不活性ガスを前記基材
上に通すことにより前記被覆基材を冷却し、前記基材の
温度を該冷却工程中に実質的に室温に到達させ、そし
て、 （７）優れた耐磨耗性を示す被覆された基材製品を回収
する、 事を特徴とする化学蒸着法。 - 【請求項１３】前記ダイヤモンド状炭素層の厚さ及び／
又は前記第一中間層及び前記ダイヤモンド状炭素層の厚
さが、前もって決められた波長の四分の一波長の光学的
厚さの整数倍数に相当する、請求項12記載の化学蒸着
法。 - 【請求項１４】少なくとも１つの更なるサイクルを使用
して、少なくとも１つの更に対の中間層及びダイヤモン
ド状炭素層を前記基材上に化学蒸着する、請求項12記載
の化学蒸着法。 - 【請求項１５】少なくとも１ナノメーター（10Å）の第
二中間層が、前記第一中間層に直に隣接し、且つ前記基
材から離れて、前記第一中間層及びダイヤモンド状炭素
に対して強い化学結合を形成し得る実質的に光学的に透
明な材料で化学蒸着される、請求項12記載の化学蒸着
法。 - 【請求項１６】前記ダイヤモンド状炭素層が、前記第二
中間層に直に隣接し、前記基材から離れて化学蒸着され
る、請求項15記載の化学蒸着法。 - 【請求項１７】中間層及びダイヤモンド状炭素層又は各
中間層及びダイヤモンド状炭素層の蒸着速度が、0.1〜1
0ミクロン／時間の範囲である、請求項12〜16のいずれ
か１項記載の化学蒸着法。 - 【請求項１８】前記第二中間層及び前記ダイヤモンド状
炭素層の厚さが、前もって決められた波長の四分の一波
長の光学的厚さの整数倍数に相当する、請求項17記載の
化学蒸着法。 - 【請求項１９】前記第一中間層、前記第二中間層及び前
記ダイヤモンド状炭素層の厚さが、前もって決められた
波長の四分の一波長の光学的厚さの整数倍数に相当す
る、請求項16記載の化学蒸着法。 - 【請求項２０】２つの異なる、別々に蒸着された前記第
二中間層が、前記基材上に化学蒸着され、前記ダイヤモ
ンド状炭素層が、前記複数の前記第二中間層上に化学蒸
着される、請求項12記載の化学蒸着法。
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