(57)【要約】保護を必要とするアイテムと、モース硬度で少なくとも約８の硬度を有する保護コーティングとを含む、保護されたアイテムが開示されている。可視波長の一部またはすべてにおける光透過率が少なくとも約６０％であり、該可視波長における光反射率が約４％以下である。【選択図】図２Ａ
2019521376.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
保護を必要とするアイテムと；
モース硬度で少なくとも約８の硬度を有する保護コーティングとを含む、保護されたアイテムであって：
可視波長の一部またはすべてにおける光透過率が少なくとも約６０％であり、該可視波長における光反射率が約４％以下である、保護されたアイテム。
【請求項２】
前記保護を必要とするアイテムが、基板と光学フィルタとを含む、請求項１に記載の保護されたアイテム。
【請求項３】
前記基板が、ガラス、シリコン、ポリマー、またはウェハを含む、請求項２に記載の保護されたアイテム。
【請求項４】
前記ウェハが、サファイア窓、フォトダイオード、フォトダイオードアレイ、相補型金属酸化膜半導体センサ、および電荷結合素子センサを含む、請求項３に記載の保護されたアイテム。
【請求項５】
前記光学フィルタが、反射防止特性、赤外線遮断特性、およびバンドパスフィルタ特性のうちの少なくとも１つを示す、請求項２に記載の保護されたアイテム。
【請求項６】
前記光学フィルタが、Ｓｉ、ＳｉＯ２、Ｓｉ３Ｎ４、Ａｌ２Ｏ３、ＺｒＯ２、Ｙ２Ｏ３、Ｔａ２Ｏ５、Ｎｂ２Ｏ５、ＮｂＴａ２Ｏ５、ＮｂＴｉＯＸ、ＳｉＣ、およびＴｉＯ２の少なくとも１つの少なくとも１層を含み、Ｘが１〜６の整数である、請求項２に記載の保護されたアイテム。
【請求項７】
前記光学フィルタが反射防止特性を示し、ＳｉＯ２とＮｂＴａ２Ｏ５との交互層を含む、請求項２に記載の保護されたアイテム。
【請求項８】
前記光学フィルタが反射防止特性を示し、Ｓｉ３Ｎ４とＳｉＯ２との交互層を含む、請求項２に記載の保護されたアイテム。
【請求項９】
前記光学フィルタが反射防止特性を示し、ＮｂＴｉＯＸとＳｉＯ２との交互層を含み、Ｘが１〜６の整数である、請求項２に記載の保護されたアイテム。
【請求項１０】
前記光学フィルタが赤外線遮断特性を示し、ＮｂＴａ２Ｏ５とＳｉＯ２との交互層を含む、請求項２に記載の保護されたアイテム。
【請求項１１】
前記光学フィルタがバンドパスフィルタ特性を示し、Ｔａ２Ｏ５とＳｉＯ２との交互層を含む、請求項２に記載の保護されたアイテム。
【請求項１２】
前記保護コーティングが、炭化ケイ素、炭化チタン、ホウ素、窒化ホウ素、二ホウ化レニウム、スティショバイト、二ホウ化チタン、ダイヤモンド、ダイヤモンドライクカーボン、およびカーボネードのうちの少なくとも１つを含む、請求項１に記載の保護されたアイテム。
【請求項１３】
前記保護コーティングが炭化ケイ素を含む、請求項１に記載の保護されたアイテム。
【請求項１４】
前記保護コーティングが、約３ナノメートル〜約２０ナノメートルの厚さを有する、請求項１に記載の保護されたアイテム。
【請求項１５】
前記保護コーティングが、前記保護を必要とするアイテムにアニールされる、請求項１に記載の保護されたアイテム。
【請求項１６】
保護を必要とするアイテムを提供するステップと；
当該保護を必要とするアイテム上に、モース硬度で少なくとも約８の硬度を有する保護コーティングを堆積させて、保護されたアイテムを形成するステップとを含む、保護されたアイテムの製造方法であって：
前記保護されたアイテムの、可視波長の一部またはすべてにおける光透過率が少なくとも約６０％であり、該可視波長における光反射率が約４％以下である、保護されたアイテムの製造方法。
【請求項１７】
基板を提供するステップと；前記基板上に光学フィルタを堆積させて保護を必要とするアイテムを形成するステップとをさらに含む、請求項１６に記載の方法。
【請求項１８】
前記保護コーティングを約３ナノメートル〜約２０ナノメートルの厚さで堆積させる、請求項１６に記載の方法。
【請求項１９】
前記堆積された保護コーティングを、前記保護を必要とするアイテムにアニールするステップをさらに含む、請求項１６に記載の方法。
【請求項２０】
前記保護コーティングを堆積させるステップが、スパッタ堆積法を使用して実行され、かつ水素の添加を含む、請求項１６に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本開示は、概して、保護コーティングに関する。保護コーティングは、光学フィルタを含むあらゆる表面に適用することができる。
【背景技術】
【０００２】
現在、スマートフォン、デジタルカメラ、ウェアラブルデバイス（例えば、時計、フィットネストラッカーデバイスなど）のような携帯用電子デバイスのディスプレイのほとんどは、反射防止コーティングを含んでいない。しかしながら、これらの製品のディスプレイによって生じる光学的干渉に起因して、特に晴れた日には、反射防止コーティングを含まないディスプレイを見たり読んだりすることが困難な場合がある。反射防止コーティングには、それがコーティングされる基材（例えば、「ゴリラ」ガラスまたはサファイア窓）程の耐久性はない。したがって、可視スペクトル範囲用の反射防止コーティングを有するディスプレイは、小さな傷によってさえも化粧学的に劣化する。
【発明の概要】
【０００３】
一態様では、保護を必要とするアイテムと、モース硬度で少なくとも約８の硬度を有する保護コーティングとを備える、保護されたアイテムであって、可視波長の一部またはすべてにおける光透過率が少なくとも約６０％であり、該可視波長における光反射率が約４％以下である、保護されたアイテムが開示されている。
【０００４】
さらなる態様では、保護を必要とするアイテムを提供するステップと、当該保護を必要とするアイテム上に、モース硬度で少なくとも約８の硬度を有する保護コーティングを堆積させて、保護されたアイテムを形成するステップとを含む、保護されたアイテムの製造方法であって、前記保護されたアイテムの、可視波長の一部またはすべてにおける光透過率が少なくとも約６０％であり、該可視波長における光反射率が約４％以下である、保護されたアイテムの製造方法が開示されている。
【０００５】
本発明の様々な態様のさらなる特徴および利点は、部分的に以下の説明に記載され、また部分的に当該説明から明らかになり、または様々な態様の実施によって習得され得る。様々な態様の目的および他の利点は、本明細書の説明で特に指摘された要素および組合せによって実現および達成されるであろう。
【０００６】
本発明は、そのいくつかの態様において、詳細な説明および添付の図面からより完全に理解することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００７】
【図１】本開示の一例に従う、保護コーティングと保護を必要とするアイテムとを含む、保護されたアイテムの断面図である。
【図２Ａ】本開示の一例に従う、保護を必要とするアイテムの断面図である。
【図２Ｂ】保護を必要とするアイテムの基材に対する様々な入射角での光の反射率を示すグラフである。
【図２Ｃ】保護を必要とするアイテムに対する様々な入射角での光の反射率を示すグラフである。
【図３Ａ】本開示の他の例に従う、保護されたアイテムの断面図である。
【図３Ｂ】本開示の一例に従う、図３Ａの保護されたアイテムに対する様々な入射角での光の反射率を示すグラフである。
【図３Ｃ】本開示の一例に従う、図３Ａの保護されたアイテムに対する様々な入射角での光の透過率を示すグラフである。
【図４Ａ】本開示の他の例に従う、保護されたアイテムの断面図である。
【図４Ｂ】本開示の一例に従う、図４Ａの保護されたアイテムに対する光の反射率および透過率を示すグラフである。
【図５Ａ】本開示の他の例に従う、保護されたアイテムの断面図である。
【図５Ｂ】本開示の一例に従う、図５Ａの保護されたアイテムに対する光の反射率および透過率を示すグラフである。
【図６Ａ】本開示の他の例に従う、保護されたアイテムの断面図である。
【図６Ｂ】本開示の一例に従う、図６Ａの保護されたアイテムに対する光の反射率および透過率を示すグラフである。
【図６Ｃ】保護を必要とするアイテムに対する光の反射率および透過率を示すグラフである。
【図７Ａ】本開示の他の例に従う、保護されたアイテムの断面図である。
【図７Ｂ】本開示の一例に従う、図７Ａの保護されたアイテムに対する光の透過率を示すグラフである。
【図８】本開示の一例に従う、異なる保護コーティングの相対硬度を示す図である。
【図９】保護コーティングを施した後における水素流の変化が光の透過率に及ぼす影響を示すグラフである。
【図１０】保護コーティングのアニーリングが光の透過率に及ぼす影響を示すグラフである。
【０００８】
本明細書および図面を通して、同様の参照番号は同様の要素を特定している。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
簡潔さおよび例示目的のために、本開示について、主にその実施例を参照して説明する。以下の説明では、本開示の完全なる理解を提供するために、多数の具体的な詳細を記載している。しかしながら、本開示がこれらの具体的な詳細に限定されることなく実施され得ることは、容易に明らかになろう。他の例では、当業者によって容易に理解されるいくつかの方法および構造については、本開示を不必要に曖昧にすることのないよう、詳細には説明しない。
【００１０】
本開示の目的のために、「バンドパスフィルタ特性」または「バンドパス特性」という用語は、特定の範囲内の波長または周波数を通過させることができ、その特定の範囲外の波長または周波数を排除または減衰させることができる光学フィルタとして定義することができる。さらに、「赤外線遮断特性」は、可視光を通過させる一方で、少なくとも近赤外波長を反射または遮断することができる光学フィルタとして定義することができる。「反射防止特性」は、少なくとも反射および／または迷光を低減することができる光学フィルタとして定義することができる。
【００１１】
さらに、本明細書における数値および範囲は、特に明記しない限り、それらに許容誤差を関連付け、設計および製造のばらつきを考慮することが意図されている。したがって、数は、その数について「約」の値を含むことが意図されている。例えば、値Ｘは、「約Ｘ」として理解されることが意図されている。同様に、Ｙ〜Ｚの範囲もまた、「約Ｙ〜約Ｚ」の範囲として理解されることが意図されている。特に明記しない限り、数に関して開示される有効数字は、その数を厳密な制限値にすることを意図していない。変動および許容誤差は、機械設計に固有のものであり、本明細書に開示される数は、そのような要因を許容するものと解釈されることが意図されている（非限定的に、例えば、所与の値の±１０パーセント）。範囲で開示されている例示的な数は、また、終点としてある例示的な数を有するより広い範囲内のサブ範囲を開示することが意図されている。より広い範囲内にある任意の２つの例示的な数の開示は、また、そのような例示的な数の間の範囲を開示することが意図されている。同様に、特許請求の範囲は、それらの数および範囲の列挙において広く解釈されるべきである。
【００１２】
本開示の態様は、図１に示すように、保護を必要とするアイテム２０と保護コーティング３０とを含む、保護されたアイテム１０に関する。保護コーティング３０は、アイテムのスクラッチまたは破損の可能性を低減または実質的に抑制するために保護を必要とする、あらゆるアイテム２０に使用することができる。さらに、保護コーティング３０は、保護を必要とするアイテム２０の効果、すなわち、アイテム２０の１つまたは複数の光学特性（例えば、反射率、透過率など）を変化させない。保護を必要とするアイテム２０のいくつかの例には、限定しないが、スマートフォン、タブレット、タッチスクリーンコンピュータ、カメラレンズ、眼鏡、タッチスクリーンまたはパネル、および指紋読み取り装置が含まれる。
【００１３】
図２Ａに示すように、保護を必要とするアイテム２０は、例えば、その上に光学フィルタ５０が配置された基板４０であり得る。基板４０は、限定しないが、ガラス（例えば、ゴリラガラス、ホウケイ酸ガラス）、シリコン、ポリマー、またはサファイア窓などのウェハ、フォトダイオード、フォトダイオードアレイ、相補型金属酸化膜半導体（ＣＭＯＳ）センサ、および電荷結合素子（ＣＣＤ）センサを含むことができる。
【００１４】
基板４０は、様々な入射角（ＡＯＩ）での光を反射することができる。例えば、図２Ｂに示すように、サファイア基板４０は、様々な入射角（ＡＯＩが、０°，１５°，３０°および４５°）の光を約７．５％〜約９％反射することができる。図２Ａに示すように、基板４０上に光学フィルタ５０を含むと、基板４０の、光を反射および／または透過させる能力を変化させることができる。例えば、図２Ｂにおけるサファイア基板４０上に、光学フィルタ５０として設けられた反射防止コーティングは、様々な入射角での光の反射を低減させる。図２Ｃに示すように、二酸化ケイ素層で終わる反射防止コーティングのような光学フィルタ５０は、様々な入射角（ＡＯＩが、０°，１５°，３０°，４５°および６０°）での可視波長の光の反射を大幅に低減させることができる。特に、保護を必要とするアイテム２０における可視波長の光の反射率は、約４％以下であり得る。一態様において、保護コーティング３０を含むことは、光学フィルタ５０によってもたらされる効果を変化させないか、または最小限の変化にとどめる。すなわち、光学フィルタ５０の反射防止コーティングは、依然として光の反射を低減させる。
【００１５】
基板４０は、約０．１ｍｍ以下〜約２０ｍｍ以上の厚さ、例えば、０．１ｍｍ〜１０ｍｍ、０．２ｍｍ〜７．５ｍｍ、０．３ｍｍ〜７ｍｍ、０．４ｍｍ〜６．５ｍｍ、０．５ｍｍ〜６ｍｍ、０．６ｍｍ〜５ｍｍ、０．７ｍｍ〜４ｍｍ、０．８ｍｍ〜３ｍｍ、０．９ｍｍ〜２ｍｍ、および１ｍｍ〜１．５ｍｍの厚さとすることができる。
【００１６】
図２Ａに示すように、光学フィルタ５０は、少なくとも１層（５０−１）を含むものとすることができ、最大でｎ層（ｎは、２以上の整数）（５０−ｎ）、例えば、２層、３層、４層を含むものとすることができる。一態様において、光学フィルタ５０は、奇数の層を含むことができ、または、偶数の層を含むことができる。光学フィルタ５０に存在する層の数は、個々の層に含まれる化合物、および／または光学フィルタ５０によって示される光学特性、および／または光学フィルタ５０の各層の厚さなどの、様々な要因によって決定することができる。光学フィルタ５０は、吸収性、干渉性、単色性、二色性、紫外線遮断性、赤外線遮断性、反射防止、バンドパス、中性濃度、ロングパス、ショートパス、導波モード共鳴、金属メッシュ、偏光子、アーク溶接、低反射、光学的可変、カラーシフト、光学干渉、透明導電、高反射などの、任意の光学特性を示すことができる。光学フィルタ５０の少なくとも１層に使用することができる化合物には、限定しないが、Ｓｉ、二酸化ケイ素（ＳｉＯ２）、窒化ケイ素（Ｓｉ３Ｎ４）、酸化アルミニウム（Ａｌ２Ｏ３）、ＺｒＯ２、Ｙ２Ｏ３、五酸化タンタル（Ｔａ２Ｏ５）、五酸化ニオブ（Ｎｂ２Ｏ２）、ＮｂＴａ２Ｏ５、ＮｂＴｉＯＸ（Ｘは、１〜６の整数）、ＳｉＣ、および二酸化チタン（ＴｉＯ２）の１つ以上が含まれる。さらに、光学フィルタ５０の各層の厚さは、それぞれ独立して、１ｎｍ以下〜２０００ｎｍ以上、例えば、３ｎｍ〜３００ｎｍ、１０ｎｍ〜１８０ｎｍ、２０ｎｍ〜１６０ｎｍ、３０ｎｍ〜１４０ｎｍ、４０ｎｍ〜１２０ｎｍ、５０ｎｍ〜１００ｎｍ、６０ｎｍ〜９０ｎｍ、７０ｎｍ〜８０ｎｍとすることができる。
【００１７】
一態様において、光学フィルタ５０は、２つの異なる化合物の交互層、例えば、ＳｉＯ２とＮｂＴａ２Ｏ５との交互層を含むことができる。交互層の数ｎ（ｎは、２以上の整数）は、例えば約２〜約６６であり、例えば約２〜約４８であり、さらなる例としては約２〜約３５である。反射防止特性を示す光学フィルタ５０は、例えば、ＳｉＯ２とＮｂＴａ２Ｏ５との３５層の交互層（図３Ａ）、Ｓｉ３Ｎ４とＳｉＯ２との４層の交互層（図４Ａ）、またはＮｂＴｉＯＸとＳｉＯ２との６層の交互層（図５Ａ）を含むことができる。赤外線遮断特性を示す例示的な光学フィルタ５０は、図６Ａに示すように、例えば、ＮｂＴａ２Ｏ５とＳｉＯ２との６６層の交互層を含むことができる。バンドパスフィルタ特性を示す例示的な光学フィルタ５０は、図７Ａに示すように、例えば、Ｔａ２Ｏ５とＳｉＯ２との４８層の交互層を含むことができる。光学フィルタ５０は、反射防止特性、赤外線遮断特性、およびバンドパスフィルタ特性の少なくとも１つを示すことができる。
【００１８】
図１に示すように、保護を必要とするアイテム２０に保護コーティング３０を適用して、保護されたアイテム１０を形成することができる。保護コーティング３０は、モース硬度で少なくとも約８の硬度を有することができ、約１ｎｍ〜約２０００ｎｍの範囲の厚さで存在し得る。保護コーティング３０の一例は、非常に耐久性のある材料であるという理由から、炭化ケイ素（ＳｉＣ）とすることができる。炭化ケイ素に代えて、または炭化ケイ素に加えて、他の材料が保護コーティング３０に含まれていてもよく、他の材料には、限定しないが、炭化チタン、ホウ素、窒化ホウ素、二ホウ化レニウム、スティショバイト、二ホウ化チタン、ダイヤモンド、ダイヤモンドライクカーボン（ＤＬＣ）およびカーボネードが含まれ得る。他の材料は、保護コーティング３０の特性に悪影響を与えてはならず、保護を必要とするアイテム２０の光学フィルタ５０に関連する光学特性にも悪影響を与えてはならない。
【００１９】
さらに、保護コーティング３０は、モース硬度で少なくとも８、例えば、約９〜約９．５の硬度を有することができる。図８は、例えば、サファイア、ＳｉＣ、二酸化ケイ素、ケイ素、および溶融シリカのような異なる材料の相対硬度を示し、ここで、より小さい圧痕深さは、相対硬度がより高いこと、すなわち、スクラッチに対してより高い耐性を反映していると理解される。図８によれば、荷重７７μＮにおいて、Ｓｉｃは凡そ３．５ｎｍの圧痕深さを有し、サファイアは凡そ２．５ｎｍの圧痕深さを有している。二酸化ケイ素、ケイ素、および溶融シリカはすべて、８ｎｍを超える圧痕深さを有している。荷重９１μＮにおいて、Ｓｉｃおよびサファイアは、凡そ３．８ｎｍの圧痕深さを有している。二酸化ケイ素、ケイ素、および溶融シリカはすべて、８ｎｍを超える圧痕深さを有している。さらに、荷重１０５μＮにおいて、ＳｉＣは凡そ４．１ｎｍの圧痕深さを有し、サファイアは凡そ４．７ｎｍの圧痕深さを有している。二酸化ケイ素、ケイ素、および溶融シリカはすべて、１０ｎｍを超える圧痕深さを有している。したがって、より大きな荷重において、ＳｉＣは、サファイア、二酸化ケイ素、ケイ素、および溶融シリカよりもスクラッチに対する耐傷性が高い。モース硬度において、サファイアの硬度は約９であり、溶融シリカの硬度は約５．３〜約６．５であり、ケイ素の硬度は約７である。当業者は、モース硬度が線形ではなく指数的であることを知っているであろう。
【００２０】
保護コーティング３０は、約１ｎｍ〜約２０００ｎｍの厚さとすることができ、例えば、約２ｎｍ〜１０００ｎｍの厚さ（例えば、約３ｎｍ〜約２０ｎｍまたは約５ｎｍ〜約２０ｎｍなど）とすることができる。この範囲の厚さであれば、理想的な光透過、光反射を提供し、かつ理想的な硬度／スクラッチ耐性を提供することができる。特に、保護コーティング３０は可視範囲の波長を吸収することができるので、過度の光損失を避けるために厚さを薄くする場合がある。
【００２１】
一態様において、保護されたアイテム１０は、可視波長の一部またはすべてにおいて少なくとも約６０％の光透過率と、該可視波長において約４％以下の光反射率と、を有することができる。可視波長の一部またはすべてにおける光透過率は、少なくとも約６５％、７０％、７５％、８０％、８５％、９０％、９５％とすることができ、または約１００％にすることさえできる。さらに、該可視波長における光反射率は、約３．５％、３％、２．５％、２％、１．５％およびそれ未満とすることができ、例えば、１．４％、１．３％、１．２％、１．１％、０．９％、０．８％、０．７％、０．６％、０．５％、０．４％、０．３％、０．２％とすることができ、または０．１％以下にすることさえできる。
【００２２】
保護されたアイテム１０の製造方法は、保護を必要とするアイテム２０上に保護コーティング３０を堆積させること、特には、保護を必要とするアイテム２０上にＳｉＣを含む保護コーティング３０を堆積させる方法を含むことができる。保護コーティング３０の堆積は、保護されたアイテム１０の性能において役割を果たすことができる。保護されたアイテム１０の製造方法は、保護を必要とするアイテム２０を提供するステップと、当該アイテム２０上に保護コーティング３０を堆積させるステップと、を含むことができる。この方法は、基板４０を提供するステップと、該基板４０上に光学フィルタ５０を堆積させるステップと、を含む、保護を必要とするアイテム２０の製造方法をさらに含むことができる。基板上への光学フィルタ５０の堆積は、マグネトロンスパッタリング、直流スパッタリング、パルススパッタリング、交流スパッタリング、高周波スパッタリング、イオンビームスパッタリング、アシストイオンビームスパッタリング；熱蒸着、電子ビーム蒸着、イオンアシスト蒸着、化学蒸着、およびプラズマ化学蒸着のような既知の堆積技術を含むことができる。保護コーティング３０は、スパッタ堆積法などと同様の堆積技術を使用して、光学フィルタ５０上に堆積させることができ、水素の添加を含むことができる。このようにして、保護コーティング３０を薄くすることができる。この方法は、保護を必要とするアイテム２０に保護コーティング３０をアニールして、保護されたアイテム１０を形成するステップをさらに含むことができる。保護コーティング３０は、保護を必要とするアイテム２０上、特には、アイテム２０の光学フィルタ上に、デュアルカソードまたはシングルカソードスパッタリングプロセスを使用して堆積させることができる。保護コーティング３０の光学特性は、水素含有量、したがって堆積ステップ中の水素流量に依存し得る。さらに、保護コーティング３０の光学特性は、不活性ガスの流量、ＰＡＳ（プラズマ活性化源）電力レベル、カソード電力レベル、および堆積速度などの他のパラメータによっても影響され得る。
【００２３】
プロセスパラメータおよび値は、コーティングプロセス、チャンバサイズ、および多くの他の要因に依存して変化する可能性がある。一般に、堆積プロセスの温度は、１０℃以下〜１５０℃以上、例えば、１５℃〜１００℃または２０℃〜９０℃とすることができる。さらに、圧力は、１×１０−６ｍＴｏｒｒ〜１×１０−２ｍＴｏｒｒ、例えば、５×１０−４ｍＴｏｒｒ〜５×１０−３ｍＴｏｒｒとすることができる。さらに、水素ガス流量は、１０ＳＣＣＭ以下〜２００ＳＣＣＭ以上、例えば、２０ＳＣＣＭ、４０ＳＣＣＭ、６０ＳＣＣＭ、８０ＳＣＣＭ、１００ＳＣＣＭ、１２０ＳＣＣＭ、１４０ＳＣＣＭ、１６０ＳＣＣＭ、１８０ＳＣＣＭ、および２００ＳＣＣＭとすることができる。さらに、アルゴンガスなどの不活性ガスの流れは、５０ＳＣＣＭ〜５００ＳＣＣＭ、例えば、１５０ＳＣＣＭ以上とすることができ、例えば、２００ＳＣＣＭ、２０４ＳＣＣＭ、２９５ＳＣＣＭ、および３９０ＳＣＣＭとすることができる。
【００２４】
保護されたアイテム１０の製造方法は、保護コーティング３０をアニールするステップをさらに含むことができる。一態様では、シングルカソードスパッタリングプロセスを使用する場合に、保護コーティング３０をアニールすることができる。他の態様では、デュアルカソードスパッタリングプロセスを使用する場合には、保護コーティング３０をアニールする必要はない。アニーリング温度は、９０℃を超える任意の温度とすることができる。例えば、アニーリングは、１００℃、２００℃、２５０℃、２８０℃、３００℃、３５０℃、４００℃、またはそれを超える温度で行うことができる。アニーリングプロセスは、３０分〜２４時間の任意の時間を要し得る。例えば、アニーリングプロセスは、４０分〜１０時間、４５分〜５時間、５０分〜２時間、例えば１時間かかることがある。一例において、アニーリングプロセスは、約２８０℃の温度で約１時間行われる。他の例において、アニーリングプロセスは、約４００℃の温度で約１時間行われる。
【実施例】
【００２５】
光学フィルタ５０上に、反射防止コーティング、赤外線ブロッカー、バンドパスフィルタなどの保護コーディング３０を使用した場合の影響を測定する。以下の保護されたアイテム１０を製作した。
【００２６】
図３Ａは、光学フィルタ５０を有するサファイア基板４０を含む、保護されたアイテム１０を示す。光学フィルタ５０は、二酸化ケイ素とＮｂＴａ２Ｏ５との３５層の交互層を含んでいた。光学フィルタ５０上には、炭化ケイ素の保護コーティング３０が６ｎｍの厚さで堆積されていた。可視波長の光の反射率は４％以下であり（図３Ｂ）、可視波長の光の透過率は、少なくとも約６０％であった（図３Ｃ）。図２Ｃと図３Ｂとの比較から分かるように、ＳｉＣの保護コーティング３０を含んでいても、反射防止コーティングである光学フィルタ５０の効果は実質的に変わらない。
【００２７】
図４Ａは、光学フィルタ５０を有するサファイア基板４０を含む、保護されたアイテム１０を示す。光学フィルタ５０は、Ｓｉ３Ｎ４と二酸化ケイ素との４層の交互層を含んでいた。光学フィルタ５０上には、炭化ケイ素の保護コーティングが６ｎｍの厚さで堆積されていた。可視波長の光の反射率は４％以下であり、可視波長の光の透過率は少なくとも６０％であった（図４Ｂ）。
【００２８】
図５Ａは、光学フィルタ５０を有するサファイア基板４０を含む、保護されたアイテム１０を示す。光学フィルタ５０は、ＮｂＴｉＯＸと二酸化ケイ素との６層の交互層を含んでいた。光学フィルタ５０の上には、炭化ケイ素の保護コーティング３０が６ｎｍの厚さで堆積されていた。可視波長の光の反射率は４％以下であり、可視波長の光の透過率は、少なくとも約６０％であった（図５Ｂ）。
【００２９】
図６Ａは、光学フィルタ５０を有するボロフロート基板４０を含む、保護されたアイテム１０を示す。光学フィルタ５０は、ＮｂＴａ２Ｏ５と二酸化ケイ素との６６層の交互層を含んでいた。光学フィルタ５０上には、炭化ケイ素の保護コーティング３０が６ｎｍの厚さで堆積されていた。可視波長の光の反射率は４％以下であり、可視波長の光の透過率は、少なくとも約６０％であった（図６Ｂ）。赤外線（７００ｎｍ〜１１００ｎｍ）では、最小量の光が透過した。図６Ｃは、保護を必要とする（すなわち、保護コーティング３０を含んでいない）アイテム２０の、光の反射率および光の透過率を示す。図６Ｂと図６Ｃとの比較から分かるように、保護コーティング３０を含んでいても（図６Ｂ）、例えば、赤外線ブロッカーである光学フィルタ５０によってもたらされる効果は変わらないか、またはその変化は最小限である。保護されたアイテム１０は、赤外線遮断特性を示すと同時に、保護コーティング３０の特性である、例えば、スクラッチ耐性がもたらされている。
【００３０】
図７Ａは、光学フィルタ５０を有するボロフロート基板４０を含む、保護されたアイテム１０を示す。光学フィルタ５０は、Ｔａ２Ｏ５と二酸化ケイ素との４８層の交互層を含んでいた。光学フィルタ５０上には、炭化ケイ素の保護コーティング３０が１０ｎｍの厚さで堆積されていた。可視波長のある領域における光の透過率は、少なくとも約６０％であった（図７Ｂ）。
【００３１】
保護を必要とするアイテム２０に保護コーティング３０を堆積させる間に水素を添加することの効果を決定づけるために、水素流を変化させて、溶融シリカ上に２μｍのＳｉＣ保護コーティングを設けた。光の透過率は、可視波長および赤外波長にわたって、変化する流速の各々について測定した。図９にデータを示す。図から分かるように、堆積中における水素の流速を増加させると、透過する光の割合が大きくなり、それによって保護コーティング３０の光学特性が改善される。
【００３２】
保護を必要とするアイテム２０に保護コーティング３０を堆積させた後に、該保護コーティング３０をアニーリングすることの効果を決定づけるために、温度を変化させた。堆積させている間、水素流を１２０ＳＣＣＭとして、溶融シリカ上に２μｍのＳｉＣ保護コーティングを設けた。図１０は、アニーリングなしのコントロール（Ｕ０７３４２  ＡＤ）と、アニーリング温度が２８０℃でアニーリング時間が１時間（Ｕ０７３４２  ２８０８）の実施例と、アニーリング温度が４００℃でアニーリング時間が１時間（Ｕ０７３４２  ４００８）の実施例と、を示す。光の透過率を、可視波長と赤外波長のそれぞれについて測定した。図１０にデータを示す。図から分かるように、保護コーティング３０をアニーリングすること、透過される光の割合が増加し、それによって保護コーティング３０の光学特性が改善された。
【００３３】
前述の説明から、当業者は、本教示が様々な形態で実施され得ることが理解できるであろう。したがって、これらの技術は、特定の態様およびその例示に関連して説明されているが、本教示の真の範囲はそのように限定されるべきではない。本明細素の教示の範囲から逸脱することなく、様々な変更および修正を加えることができる。
【００３４】
この範囲の開示は、広く解釈されるべきである。本開示は、本明細書に開示される装置、動作および機械的動作を達成するための均等物、手段、システムおよび方法を開示することを意図している。開示された各装置、物品、方法、手段、機械的要素または機構について、本開示はまた、その開示を包含し、本明細書に開示される多くの態様、機構および装置を実施するための等価物、手段、システムおよび方法を教示することを意図している。さらに、本開示は、コーティングおよびその多くの態様、特徴および要素に関する。そのような装置は、その動作の使用において動的であり得る。本開示は、デバイスおよび／または製造品の使用の等価物、手段、システムおよび方法と、本明細書に開示される動作および機能の説明および精神と一致するその多くの態様と、を包含することを意図している。本出願の特許請求の範囲も同様に広く解釈されるべきである。
【００３５】
それらの多くの態様についての、本明細書における発明の説明は、単に例に過ぎず、したがって、本発明の要旨から逸脱しない変形例は、本発明の範囲内にあることが意図されている。本明細書におけるそれらの多くの態様本発明の説明そのような逸脱は、保温発明の精神および範囲からの逸脱とみなされるべきではない。
【図１】
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【図２Ａ】
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【図２Ｂ】
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【図２Ｃ】
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【図３Ａ】
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【図３Ｂ】
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【図３Ｃ】
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【図４Ａ】
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【図４Ｂ】
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【図５Ａ】
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【図５Ｂ】
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【図６Ａ】
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【図６Ｂ】
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【図６Ｃ】
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【図７Ａ】
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【図７Ｂ】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【国際調査報告】
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