JPH0784645B2 - Multilayer thin film - Google Patents
Multilayer thin filmInfo
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- JPH0784645B2 JPH0784645B2 JP17423986A JP17423986A JPH0784645B2 JP H0784645 B2 JPH0784645 B2 JP H0784645B2 JP 17423986 A JP17423986 A JP 17423986A JP 17423986 A JP17423986 A JP 17423986A JP H0784645 B2 JPH0784645 B2 JP H0784645B2
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Description
【発明の詳細な説明】 （技術分野） この発明は、硬質多層薄膜に関する。さらに詳しくは、
黒色性薄膜とその表面の被覆層とからなる表面保護性、
装飾性、あるいは機能性に優れた多層薄膜に関する。TECHNICAL FIELD The present invention relates to a hard multilayer thin film. For more details,
Surface protection consisting of a black thin film and a coating layer on its surface,
The present invention relates to a multi-layered thin film excellent in decorativeness or functionality.
（背景技術） 金属、ガラス、セラミックス、プラスチック等の基板の
表面に、金属、無機物、あるいは有機ポリマーなどの蒸
着薄膜を形成し、絶縁膜、反射膜、光学薄膜、表示素
子、電子デバイスなどとして用いることはこれまでにも
広く行われている。そのための反応プロセスとして、真
空蒸着、スパッタリング、イオンプレーティング、CV
D、MOCVD、MBEなどの様々なものが知られてもいる。(Background Art) A vapor-deposited thin film of a metal, an inorganic material, or an organic polymer is formed on the surface of a substrate of metal, glass, ceramics, plastic, etc. and used as an insulating film, a reflective film, an optical thin film, a display element, an electronic device, etc. Things have been widely done so far. As a reaction process for that purpose, vacuum deposition, sputtering, ion plating, CV
Various things such as D, MOCVD, MBE are also known.
しかしながら、従来の薄膜形成方法、そして薄膜につい
ては、所望の物性、機能性を持った薄膜を製造するため
には、いまだに改善すべき課題があり、また、薄膜の利
用についても様々な見地からの検討が必要とされている
現状にある。However, with respect to the conventional thin film forming method and the thin film, there are still problems to be solved in order to produce a thin film having desired physical properties and functionality, and there are various viewpoints regarding the use of the thin film. It is in a current situation that needs to be examined.
このような課題のひとつとして、これまでのいゆわるド
ライによる技術、方法によっては硬質の優れた光沢の黒
色薄膜を製造することができなかったことがある。One of such problems is that it is not possible to manufacture a hard black thin film having excellent glossiness by some conventional techniques and methods by dry drying.
この黒色の薄膜は装飾用、外装部品用、光エネルギーの
電気変換材、太陽熱の集熱板、熱幅射板などの多方向へ
の広い応用が期待されているものである。This black thin film is expected to be widely applied in various directions such as for decoration, exterior parts, light energy electrical conversion material, solar heat collecting plate, and heat radiation plate.
この発明の発明者は、このような状況において、良質の
酸化物を主体とする黒色性薄膜を製造する方法をすでに
提案している。薄膜技術の発展に大いに寄与していると
ころである。In such a situation, the inventor of the present invention has already proposed a method for producing a black thin film mainly composed of a good quality oxide. It is making a great contribution to the development of thin film technology.
しかしながら、黒色性薄膜については、製品として実用
化するためには、用途目的に対応して、その色調および
光沢を変えることが望ましい。さらに他の機能性を付与
することが望ましい。このため、この発明の発明者は、
さらに黒色性薄膜技術の改良を進めてきた。However, in order to put the black thin film into practical use as a product, it is desirable to change its color tone and gloss according to the purpose of use. It is desirable to provide further functionality. Therefore, the inventor of the present invention is
Furthermore, the black thin film technology has been improved.
（発明の目的） この発明は、以上のような事情に基づいてなされたもの
であり、装飾性、表面保護性、あるいは機能性に優れた
黒色性硬質薄膜を提供することを目的としている。(Object of the Invention) The present invention has been made under the circumstances as described above, and an object thereof is to provide a black hard thin film excellent in decorativeness, surface protection, or functionality.
（発明の開示） この発明は、上記の目的を実現するために、チタンおよ
び他の１種もしくはそれ以上の金属成分を用い、酸素ガ
スを主体としたガスの雰囲気中で蒸発イオン化および励
起した複合粒子により形成した酸化物を主体とする黒色
性薄膜と、金属もしくは、金属の酸化物、硫化物、窒化
物、また弗化物の表面被覆層とからなる多層薄膜を提供
する。DISCLOSURE OF THE INVENTION In order to achieve the above-mentioned object, the present invention uses titanium and one or more other metal components to evaporate ionize and excite in a gas atmosphere mainly composed of oxygen gas. Provided is a multi-layered thin film composed of a black thin film mainly composed of oxides formed of particles and a surface coating layer of metal or metal oxide, sulfide, nitride or fluoride.
この多層薄膜は、まず金属、ガラス、セラミックス、プ
ラスチックスなどの基板の上に、黒色性硬質薄膜を形成
し、次いで表面被覆層を形成することによって製造す
る。This multilayer thin film is manufactured by first forming a black hard thin film on a substrate made of metal, glass, ceramics, plastics, or the like, and then forming a surface coating layer.
黒色性硬質薄膜の製造には、チタンの他に、ジルコニウ
ム、アルミニウム、亜鉛、スズ、ニッケル、銅、金、イ
ンジウム、カリウムなどの他の金属または金属酸化物の
１種もしくはそれ以上の成分を蒸発源物質として用い
る。蒸発は、抵抗加熱、電子ビーム、もしくは高周波誘
導加熱などの適宜な手段によって行うことができる。For the production of the black hard thin film, one or more components of zirconium, aluminum, zinc, tin, nickel, copper, gold, indium, potassium and other metals or metal oxides are evaporated in addition to titanium. Used as a source material. Evaporation can be performed by an appropriate means such as resistance heating, electron beam, or high frequency induction heating.
蒸発させた金属成分は、真空反応装置内に導入した、主
として酸素ガスからなるガスの存在下においてグロー放
電によって励起し、プラズマ・イオン化する。この際の
プラズマ・イオン化の手段としては、ホロカソード方
式、高周波励起方式、あるいはその他の通常のイオンプ
ロレーティングに用いる手段のいずれであってもよい。The evaporated metal component is excited by glow discharge in the presence of a gas mainly composed of oxygen gas introduced into the vacuum reactor to be plasma-ionized. At this time, the plasma ionization means may be any of the hollow cathode method, the high frequency excitation method, and any other means used for ordinary ion prorating.
プラズマ・イオン化した金属成分は、励起された酸素と
反応させて酸化物の状態で基板表面上に蒸着させるが、
このような反応性イオンプレーティングに用いる真空反
応器内のガス圧については、酸素ガスの導入前は10-5To
rr以下とし、酸素ガスの導入によって、ガス圧を３×10
-5〜１×10-2Torrの範囲に調整する。他にアセチレン、
アルゴン等のガスを導入してもよい。基板の温度は、室
温〜400℃の範囲とすることができる。温度が高いほど
生成した薄膜の硬度は、一般的にはより大きなものとな
る。The plasma / ionized metal component reacts with excited oxygen and is deposited on the surface of the substrate in an oxide state.
Regarding the gas pressure in the vacuum reactor used for such reactive ion plating, the gas pressure before the introduction of oxygen gas was 10 −5 To
rr or less, and by introducing oxygen gas, the gas pressure is 3 × 10
Adjust within the range of -5 to 1 x 10 -2 Torr. Acetylene,
A gas such as argon may be introduced. The substrate temperature can range from room temperature to 400 ° C. The higher the temperature, the greater the hardness of the thin film produced, in general.
所望とする黒色薄膜の硬度、光沢、基板との密着性、膜
厚、薄膜の形成速度等を考慮して、蒸発物質の蒸発速
度、酸素ガス導入による反応系のガス圧、放電電力等を
適宜に制御する。この際に、薄膜が安定した酸化物の状
態として形成される場合には、薄膜が透明なものになる
ことがある。Considering the desired hardness, gloss of the black thin film, adhesion to the substrate, film thickness, thin film formation speed, etc., the evaporation rate of the evaporated substance, the gas pressure of the reaction system due to the introduction of oxygen gas, the discharge power, etc. are appropriately set. To control. At this time, when the thin film is formed in a stable oxide state, the thin film may become transparent.
このため、黒色薄膜の形成のためには、上記の３×10-5
〜１×10-2Torrの酸素ガス導入後のガス圧条件におい
て、金属成分の種類に対応した反応条件の微調整が必要
になる。Therefore, in order to form a black thin film, the above 3 × 10 -5
Under the gas pressure condition after the introduction of oxygen gas of up to 1 × 10 -2 Torr, it is necessary to finely adjust the reaction condition corresponding to the type of metal component.
黒色性薄膜を形成した後に、該薄膜の表面に被覆層を形
成する。この被覆層は、多層薄膜の用途目的に応じて原
料物質を選択する。この発明においては、金属もしく
は、金属の酸化物、硫化物、窒化物および弗化物から選
択する。After forming the black thin film, a coating layer is formed on the surface of the thin film. For this coating layer, the raw material is selected according to the purpose of use of the multilayer thin film. In the present invention, it is selected from metals or metal oxides, sulfides, nitrides and fluorides.
Al2O3、Cr2O3、MgAl2O4、BeO、MgO、ZnO、CaO、SiO2、T
iO2などの酸化物によって被覆層を形成して、多層膜に
誘電効果を持たせる。あるいは、In2O、SnO2、ITOを形
成することによって導電性を付与する。AlN、GaN、SiNx
などの窒化物、NaF、CaF2、MgF2、TaFなどの弗化物、Zn
S、CdSなどの硫化物を用い、表面保護、絶縁性、誘電
性、光応答性、電気応答性などの様々な機能を付与す
る。Al 2 O 3 , Cr 2 O 3 , MgAl 2 O 4 , BeO, MgO, ZnO, CaO, SiO 2 , T
A coating layer is formed of an oxide such as iO 2 so that the multilayer film has a dielectric effect. Alternatively, conductivity is imparted by forming In 2 O, SnO 2 , and ITO. AlN, GaN, SiN x
Such as nitrides, NaF, CaF 2 , MgF 2 , TaF and other fluorides, Zn
Sulfides such as S and CdS are used to impart various functions such as surface protection, insulation, dielectric properties, photoresponsiveness, and electrical responsiveness.
この場合、被覆層の組成によって、透明膜とすることが
できる。また着色性薄膜の場合には、下地膜の黒色性膜
と調和し、薄膜の色調を適宜に変化させることができ
る。In this case, a transparent film can be obtained depending on the composition of the coating layer. In the case of a colored thin film, the color tone of the thin film can be appropriately changed in harmony with the black film of the base film.
被覆層の形成は、通常の真空蒸着、スパッタリング、CV
D、イオンプレーティングなどのドライコーティングに
よって行うことができる。密着性、強度、効率の点か
ら、イオンプレーティングによって行うのが特に好まし
い。The coating layer is formed by standard vacuum deposition, sputtering, CV
It can be performed by dry coating such as D or ion plating. From the viewpoint of adhesion, strength, and efficiency, ion plating is particularly preferable.
アルゴン、ヘリウムなどの不活性ガスの雰囲気下で、酸
素、窒素、アミン、アンモニア、硫化水素、弗化水素な
どの反応性ガスを適宜に用いて、反応性イオンプレーテ
ィングを行うことができる。ガス圧は一般的には、10-4
Torr以上とする。黒色性薄膜を形成した基板の温度は、
室温〜400℃程度とすることができる。Reactive ion plating can be performed in an atmosphere of an inert gas such as argon or helium by appropriately using a reactive gas such as oxygen, nitrogen, amine, ammonia, hydrogen sulfide, or hydrogen fluoride. Gas pressure is typically 10 -4
Torr or higher. The temperature of the substrate on which the black thin film is formed is
The temperature can be about room temperature to 400 ° C.
この発明によって、良質な機能性を付与した多層膜が得
られる。以下、この発明の実施例を示す。もちろん、こ
の発明は、この実施例に限定されるものではない。According to the present invention, a multi-layered film having good functionality can be obtained. Examples of the present invention will be shown below. Of course, the present invention is not limited to this embodiment.
実施例１ （１）高周波励起方法によるイオンプレーティング装置
を用いて薄膜の製造を行った。基板としては20mm×60mm
のステンレス板、およびガラスを用いた。Example 1 (1) A thin film was manufactured using an ion plating apparatus by a high frequency excitation method. 20mm x 60mm as a substrate
Of stainless steel plate and glass.
蒸発物質として、チタンを用い、酸素ガス導入前の圧力
を９×10-5Torr、酸素ガス導入後のガス圧を８×10-4To
rr、放電電力300W、基板温度100℃で反応性イオンプレ
ーティングを行った。なお、チタンの蒸発は抵抗加熱に
よって行った。Titanium was used as the evaporation material, the pressure before introducing oxygen gas was 9 × 10 −5 Torr, and the gas pressure after introducing oxygen gas was 8 × 10 −4 To.
Reactive ion plating was performed at rr, discharge power of 300 W, and substrate temperature of 100 ° C. The evaporation of titanium was performed by resistance heating.
約３分後、膜厚0.5μｍの光沢のある黒色薄膜を得た。After about 3 minutes, a glossy black thin film having a film thickness of 0.5 μm was obtained.
同様の方法を、酸素導入後のガス圧を２×10-3Torrで行
ったところ、薄膜は透明になり、黒色薄膜は製造できな
かった。When the same method was performed at a gas pressure of 2 × 10 −3 Torr after introducing oxygen, the thin film became transparent and a black thin film could not be produced.
Ｘ線分析、ESCA等によって評価したところ、黒色薄膜の
場合には、TiO−TiO2の複合状態にあるが、透明薄膜の
場合には、TiO2の安定した酸化物状態にあることを確認
した。When evaluated by X-ray analysis, ESCA, etc., it was confirmed that the black thin film was in a composite state of TiO-TiO 2 , but the transparent thin film was in a stable oxide state of TiO 2 . .
（２）上記（１）により得た黒色性薄膜に、ITOの被覆
を行った。(2) The black thin film obtained in (1) above was coated with ITO.
高周波励起方式によるイオンプレーティングにより、IT
O（酸化インジウム−酸化スズ）を蒸発源とし、酸素ガ
ス３×10-4Torr、放電電力300W、基板温度100℃で表面
被覆層を形成した。膜厚0.4μｍの透明導電性膜の被覆
層が得られた。IT by ion plating by high frequency excitation method
Using O (indium oxide-tin oxide) as an evaporation source, a surface coating layer was formed at an oxygen gas of 3 × 10 −4 Torr, a discharge power of 300 W, and a substrate temperature of 100 ° C. A coating layer of a transparent conductive film having a thickness of 0.4 μm was obtained.
多層膜全体は、光沢のある黒色を示し、かつ導電性（抵
抗値、約180〜250Ω／□）を有していた。The entire multilayer film showed a glossy black color and had conductivity (resistance value, about 180 to 250Ω / □).
実施例２ 実施例１の（１）により得た黒色性薄膜に、TiNの被覆
層をイオンプレーティングにより形成した。Example 2 A TiN coating layer was formed on the black thin film obtained in (1) of Example 1 by ion plating.
TiNによる金色は、通常のTiN単独のものに比べてその色
調に落着き、深みがあった。The gold color of TiN was more subdued and deeper than that of ordinary TiN alone.
TiNの厚さは、200Åとした。The thickness of TiN was 200Å.
実施例３ （１）実施例１と同様にして、チタンとアルミニウムを
用いて反応性イオンプレーティングを行った。酸素ガス
導入後のガス圧は、7.5×10-4Torrとした。Example 3 (1) In the same manner as in Example 1, reactive ion plating was performed using titanium and aluminum. The gas pressure after introducing oxygen gas was 7.5 × 10 −4 Torr.
硬質の黒色酸化物薄膜を得た。またさらに、ジルコニウ
ムを蒸発源として用いても、黒色酸化物薄膜を得た。A hard black oxide thin film was obtained. Furthermore, a black oxide thin film was obtained by using zirconium as an evaporation source.
（２）上記（１）により得た黒色性薄膜に、SiO2の被覆
を行った。プラズマCVDによりこの被覆を行った。(2) The black thin film obtained in (1) above was coated with SiO 2 . This coating was done by plasma CVD.
SiO2は、300Åの厚さとした。SiO 2 has a thickness of 300Å.
Claims (5)
金属成分を用い、酸素ガスを主体としたガス雰囲気中で
蒸発イオン化および励起した複合粒子により形成した酸
化物を主体とした黒色性薄膜と、金属、もしくは金属の
酸化物、硫化物、窒化物、または弗化物の表面被覆層と
からなることを特徴とする多層薄膜。1. A black thin film mainly composed of an oxide formed from composite particles obtained by evaporative ionization and excitation in a gas atmosphere mainly composed of oxygen gas, using titanium and one or more other metal components. And a metal or a metal oxide, a sulfide, a nitride, or a fluoride surface coating layer.
第１項記載の多層薄膜。2. The multilayer thin film according to claim 1, wherein the surface coating layer is a transparent film.
囲第１項または第２項記載の多層薄膜。3. The multilayer thin film according to claim 1 or 2, wherein the surface coating layer is a conductive film.
囲第１項ないし第２項記載の多層薄膜。4. The multilayer thin film according to claim 1, wherein the surface coating layer is a dielectric layer.
ンプレーティングによって形成した特許請求の範囲第１
項ないし第４項記載の多層薄膜。5. The black thin film and the surface coating layer are formed by reactive ion plating.
Item 4. The multilayer thin film according to any one of items 4 to 4.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP17423986A JPH0784645B2 (en) | 1986-07-24 | 1986-07-24 | Multilayer thin film |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP17423986A JPH0784645B2 (en) | 1986-07-24 | 1986-07-24 | Multilayer thin film |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6333558A JPS6333558A (en) | 1988-02-13 |
| JPH0784645B2 true JPH0784645B2 (en) | 1995-09-13 |
Family
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Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
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| JP17423986A Expired - Fee Related JPH0784645B2 (en) | 1986-07-24 | 1986-07-24 | Multilayer thin film |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0784645B2 (en) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN110205585B (en) * | 2019-06-04 | 2021-11-30 | 天通（嘉兴）新材料有限公司 | Lens barrel integrated black coating film and manufacturing process thereof |
-
1986
- 1986-07-24 JP JP17423986A patent/JPH0784645B2/en not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS6333558A (en) | 1988-02-13 |
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