導電性アルミニウム薄膜
【課題】成膜コストを低く抑えることができ、薄膜化が容易で、光反射率の設定可能範囲の広い導電性アルミニウム薄膜を提供する。
【解決手段】基材１１の表面に形成される導電性アルミニウム（Ａｌ）薄膜たる酸素導入Ａｌ薄膜１２ａは、Ａｌにその固溶限界を超える酸素を導入させてなり、１００ａｔ％のアルミニウムに対する酸素導入量がＥＰＭＡによる測定値において５〜８０ａｔ％である。酸素導入Ａｌ薄膜１２ａは、純Ａｌターゲットを用い、グロー放電を利用した物理蒸着法を用い、その成膜雰囲気において希ガス流量に対して酸素流量を制御することにより成膜される。
【解決手段】基材１１の表面に形成される導電性アルミニウム（Ａｌ）薄膜たる酸素導入Ａｌ薄膜１２ａは、Ａｌにその固溶限界を超える酸素を導入させてなり、１００ａｔ％のアルミニウムに対する酸素導入量がＥＰＭＡによる測定値において５〜８０ａｔ％である。酸素導入Ａｌ薄膜１２ａは、純Ａｌターゲットを用い、グロー放電を利用した物理蒸着法を用い、その成膜雰囲気において希ガス流量に対して酸素流量を制御することにより成膜される。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、基材表面に形成して用いられるアルミニウム薄膜に関し、より詳しくは、黒色電極や意匠性薄膜等として用いられる導電性アルミニウム薄膜に関する。
【背景技術】
【０００２】
家電部品や自動車部品等に使用される金属部品には、意匠性や防錆の観点から塗装やめっきが施される。その中で、金、銀、パラジウム、真鍮、クロム等の金属薄膜コーティングは、高級感を醸し出す高い意匠性を有している。例えば、クロムめっきの光反射率は約６０％で、その色調から高級感を与えるという理由で、高級装飾や自動車のアルミホイール等に用いられている。
【０００３】
しかし、クロムは材料コストが高いことから、これを代替する技術の開発が行われており、例えば、銀を主成分とする金属ナノ粒子から形成される光沢膜形成塗料を用いて、クロム光沢調ミラーを形成する技術が提案されている（例えば、特許文献１参照）。
【０００４】
一方、電子材料分野においては、低反射の電極材料が求められている。例えば、黒色に着色された黒色電極が、粒子移動型表示装置（所謂、電子ペーパー）やプラズマディスプレイパネルで用いられている（例えば、特許文献２、３参照）。また、反射型液晶デバイス等でも、黒色電極に対するニーズがある。
【特許文献１】特開２００６−１２４５８３号公報
【特許文献２】特開２００７−１２７６７６号公報
【特許文献３】特開２００７−１２８８５８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、主成分として銀を用いるコーティング薄膜は、原料コストが高いという問題がある。また、従来の黒色電極は、ペースト状のものをスクリーン印刷法等により形成するために、薄膜化が困難であるという問題もある。さらに、物品や部品等の表面に求められる光反射率による意匠性については、ユーザーニーズの多様化を背景として、従来よりも優れた表現力や個性的な表現力が求められている。
【０００６】
本発明はかかる事情に鑑みてなされたものであり、成膜コストを低く抑えることができ、また、薄膜化が容易であり、光反射率の設定可能範囲の広い導電性アルミニウム薄膜を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
発明者は前記課題を解決するために、原料コストが低く、薄膜化成膜が容易で、電気抵抗率が小さいという特徴を有するが、意匠性の観点からは、光反射率が高いためにＣｒめっきのような高級感を出しにくく、しかも、表面に自然酸化膜が形成されたときに外観上白っぽく見えることがあるという問題を有するアルミニウム薄膜について、鋭意検討した。その結果、ＰＶＤ法によりアルミニウム薄膜を成膜する際に、適正量の酸素または窒素を導入することにより、所望の光反射率を有するアルミニウム基の薄膜を得ることができることを見出し、本発明に至った。
【０００８】
すなわち、本発明に係る導電性アルミニウム薄膜は、基材表面に形成して用いられ、物理蒸着法によりアルミニウムにその固溶限界を超える酸素を導入させてなる導電性アルミニウム薄膜であって、１００ａｔ％のアルミニウムに対する前記酸素の導入量がＥＰＭＡによる測定値において５〜８０ａｔ％であることを特徴とする。
【０００９】
このような組成及び膜厚を有する導電性アルミニウム薄膜（以下「酸素導入Ａｌ薄膜」と記す）は、純アルミニウム薄膜（以下「純Ａｌ薄膜」と記す）に比べて低い光反射率を示し、その光反射率は酸素導入量に応じて変化する。そのため、意匠性コーティング膜として、その用途に応じた光反射率を有する酸素導入Ａｌ薄膜を、組成選択（組成制御）により容易に得ることができる。また、酸素導入Ａｌ薄膜は純Ａｌ薄膜に比べると高い電気抵抗率を示すが、その電気抵抗率は酸素導入量に応じて変化するため、例えば、電極材料や電磁気シールド材、帯電防止剤等として、その用途に適した電気抵抗率を有する酸素導入Ａｌ薄膜を、組成選択（組成制御）により容易に得ることができる。
【００１０】
酸素導入Ａｌ薄膜は、波長５５０ｎｍの光反射率が１０〜８５％であり、かつ、電気抵抗率が１．０×１０−５〜１Ω・ｃｍであることが好ましい。
【００１１】
このような特性を有する酸素導入Ａｌ薄膜は、意匠性コーティング膜として、また、電極材料等として、幅広い用途に対応することができる。
【００１２】
酸素導入Ａｌ薄膜では、前記波長５５０ｎｍの光反射率をＺ１とし、前記電気抵抗率をＸ１とし、Ｙ１＝０．０５３×（ＬｏｇＸ１）４−０．０１６×（ＬｏｇＸ１）３＋０．６５×（ＬｏｇＸ１）２＋０．２９×ＬｏｇＸ１＋２５としたときに、Ｙ１−１０＜Ｚ１＜Ｙ１＋１０の関係が満たされていることが好ましい。
【００１３】
本発明に係る酸素導入Ａｌ薄膜では、その光反射率Ｚ１と電気抵抗率Ｘ１が酸素導入量によりほぼ一義的に定まるが、例えば、Ａｌ粒子の大きさの違い等により、若干のばらつきが生じる。そこで、最初に、実際に得られた良好な光学的特性と電気的特性（光反射率Ｚ１と電気抵抗率Ｘ１）を有する酸素導入Ａｌ薄膜に基づいて、最小二乗法等により光反射率Ｚ１と電気抵抗率Ｘ１の常用対数であるＬｏｇＸ１との関係式を導き、これに前記したばらつきを考慮したものが“Ｙ１−１０＜Ｚ１＜Ｙ１＋１０”（この不等式は結果的に光反射率Ｚ１と電気抵抗率Ｘ１との関係を示す不等式）であり、逆に、この不等式を満たす酸素導入Ａｌ薄膜は、好ましい光学的特性と電気的特性を有しているものと判断することができる。
【００１４】
本発明に係る酸素導入Ａｌ薄膜は、その膜厚が１０〜１００００ｎｍであることが好ましい。
【００１５】
酸素導入Ａｌ薄膜は、このような膜厚であることにより、意匠性コーティング膜として、また、電極材料として、良好な特性を示す。
【００１６】
本発明に係る別の導電性アルミニウム薄膜は、基材表面に形成して用いられ、物理蒸着法によりアルミニウムにその固溶限界を超える窒素を導入させてなる導電性アルミニウム薄膜であって、１００ａｔ％のアルミニウムに対する前記窒素の導入量がＥＰＭＡによる測定値において５〜３０ａｔ％であることを特徴とする。
【００１７】
このような組成を有する導電性アルミニウム薄膜（以下「窒素導入Ａｌ薄膜」と記す）は、前記酸素導入Ａｌ薄膜と同様に、純Ａｌ薄膜に比べて低い光反射率を示し、その光反射率は窒素導入量に応じて変化する。そのため、意匠性コーティング膜として、その用途に応じた光反射率を有する窒素導入Ａｌ薄膜を、組成選択（組成制御）により容易に得ることができる。また、窒素導入Ａｌ薄膜は純Ａｌ薄膜に比べると高い電気抵抗率を示すが、その電気抵抗率は窒素導入量に応じて変化するため、例えば、電極材料や電磁気シールド材、帯電防止剤等として、その用途に適した電気抵抗率を有する窒素導入Ａｌ薄膜を、組成選択（組成制御）により容易に得ることができる。
【００１８】
窒素導入Ａｌ薄膜は、波長５５０ｎｍの光反射率が１０〜８５％であり、かつ、電気抵抗率が１．０×１０−５〜１００Ω・ｃｍであることが好ましい。
【００１９】
このような特性を有する窒素導入Ａｌ薄膜は、意匠性コーティング膜として、また、電極材料等として、幅広い用途に対応することができる。
【００２０】
窒素導入Ａｌ薄膜では、前記波長５５０ｎｍの光反射率をＺ２とし、前記電気抵抗率をＸ２とし、Ｙ２＝１．２×（ＬｏｇＸ２）２−５．４×ＬｏｇＸ２＋３５としたときに、Ｙ２−１０＜Ｚ２＜Ｙ２＋１０の関係が満たされていることが好ましい。
【００２１】
先に酸素導入Ａｌ薄膜について、光反射率Ｚ１と電気抵抗率Ｘ１との関係が意味するところについて述べたが、これと同様に、窒素導入Ａｌ薄膜については、光反射率Ｚ２と電気抵抗率Ｘ２との間に上記の関係が成り立ち、この関係を満たす窒素導入Ａｌ薄膜は良好な光学的特性と電気的特性を示す。
【００２２】
窒素導入Ａｌ薄膜の膜厚は、３０〜１００００ｎｍであることが好ましい。
【００２３】
窒素導入Ａｌ薄膜は、このような膜厚であることにより、意匠性コーティング膜として、また、電極材料として、良好な特性を示す。
【発明の効果】
【００２４】
本発明によれば、成膜に安価な材料である金属アルミニウムを用いるために、成膜コストを低く抑えることができる。また、物理蒸着法を用いて導電性アルミニウム薄膜を成膜するため、薄膜化が容易である。さらに、所望の光反射率または電気抵抗率を有する導電性アルミニウム薄膜を、酸素導入量または窒素導入量を制御することにより、容易に得ることができる。
【００２５】
本発明に係る導電性アルミニウム薄膜は、種々の物品の表面に形成することにより、その物品に高い意匠性を付与することができるという効果を奏する。また、本発明に係る導電性アルミニウム薄膜は、適切な組成を選択することにより、従来から用いられている黒色電極に代えて用いることができ、これにより黒色電極を用いるディスプレイ製品等の製造コスト、製品コストを低減することができるようになるという利点を有する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２６】
以下、本発明の実施の形態について図面を参照して詳細に説明する。
《第１実施形態》
図１（ａ）に本発明の第１実施形態に係る被成膜体の概略構造を示す。被成膜体１０Ａは、基材１１の表面に、金属アルミニウム（以下「アルミニウム」を「Ａｌ」と記す）にその固溶限界を超える酸素（Ｏ）を導入させてなる薄膜である酸素導入Ａｌ薄膜１２ａが形成された構造を有している。
【００２７】
基材１１には、例えば、金属やガラス、樹脂等の各種材料が用いられる。
酸素導入Ａｌ薄膜１２ａは導電性を有する薄膜であり、その酸素導入量は、ＥＰＭＡ（Electron Probe Micro Analysis）による測定値で、１００ａｔ％（＝原子％）のＡｌに対して５〜８０ａｔ％である。酸素導入Ａｌ薄膜１２ａの成膜方法については後に詳細に説明するが、酸素導入Ａｌ薄膜１２ａは、その成膜に用いるターゲット材の純度に起因する不可避不純物を含む。なお、「導電性を有する」とは、誘電体のように実質的に電気を流さない性質を有するものを排除するが、必ずしも良導体であることを必要としない。
【００２８】
酸素導入Ａｌ薄膜１２ａにおいて、酸素導入量が５ａｔ％未満の場合には、酸素導入Ａｌ薄膜１２ａの波長５５０ｎｍでの光反射率Ｚ１（以下単に「光反射率Ｚ１」と記す）が８５％を超えやすくなり、一般的な純Ａｌ薄膜（波長５５０ｎｍでの光反射率は約９２％）と同等となるため、酸素導入によって光反射率Ｚ１を低下させる効果が実質的に得られない。すなわち、この場合には、純Ａｌ薄膜との対比において、意匠性に差異が感じられ難い。一方、酸素導入Ａｌ薄膜１２ａの製造方法であるグロー放電を利用した物理蒸着法（後に詳細に説明する）では、酸素導入量が８０ａｔ％を超える酸素導入Ａｌ薄膜を形成しようとすると、誘電体であるアルミナ（Ａｌ２Ｏ３）薄膜が形成されてしまうという問題が生じる。
【００２９】
酸素導入Ａｌ薄膜１２ａにおいて、酸素導入量は２０〜７０ａｔ％であることが好ましく、純Ａｌ薄膜よりも光反射率Ｚ１が小さく、かつ、一定の光沢が得られることで、被成膜体１０Ａの意匠性を高めることができる。
【００３０】
このような組成条件が満たされている場合において、酸素導入Ａｌ薄膜１２ａにおける酸素導入量が同じであっても、例えば、酸素（Ｏ）の分布状態やＡｌ粒子の大きさが異なると、光反射特性に若干の差が生じる。そこで、前記した組成条件が満たされている場合に、被成膜体１０Ａに高い意匠性を付与する観点から、酸素導入Ａｌ薄膜１２ａの光反射率Ｚ１は、１０〜８５％であることが好ましい。
【００３１】
光反射率Ｚ１が８５％を超える場合には、純Ａｌ薄膜と対比して視覚的に明確な差異が感じられ難く、一方、光反射率Ｚ１が１０％未満では、被成膜体１０Ａに実質的に光沢がない状態となり、被成膜体１０Ａに光沢による高い意匠性を付与することができなくなる。酸素導入Ａｌ薄膜１２ａの好適な光反射率Ｚ１は２０〜７０％であり、Ｃｒめっきのような高級感のある色調を得ることができ、被成膜体１０Ａに高い意匠性を付与することができる。
【００３２】
酸素導入Ａｌ薄膜１２ａの用途は多岐にわたり、例えば、黒色電極材料や電磁気シールド材、帯電防止剤等としても用いることができる。各用途にはそれに適した電気抵抗率の範囲が存在する。そのため、酸素導入Ａｌ薄膜１２ａは、それが用いられる用途に応じた電気抵抗率Ｘ１を備えている必要がある。言い換えれば、酸素導入Ａｌ薄膜１２ａの電気抵抗率Ｘ１を用途に応じて調整する必要がある。酸素導入Ａｌ薄膜１２ａの電気抵抗率Ｘ１は、後記する実施例から明らかなように、酸素導入量が多くなるにしたがって大きくなる傾向を示すことから、この電気抵抗率Ｘ１の調整は、酸素導入量の制御によって行うことができる。
【００３３】
酸素導入Ａｌ薄膜１２ａは、前記した組成条件を満たしている際に、電気的特性の観点から、前記した光反射率Ｚ１を有すると共に、その電気抵抗率Ｘ１が１．０×１０−５〜１Ω・ｃｍであることが好ましく、これにより酸素導入Ａｌ薄膜１２ａを種々の用途に用いることが可能となる。ここで、酸素導入Ａｌ薄膜１２ａの電気抵抗率Ｘ１は、四探針法によって測定される値である。また、酸素導入Ａｌ薄膜１２ａが、前記した光反射率Ｚ１の条件をも満たすことで、電気的特性を確保しながら、高い意匠性をも確保することができる。すなわち、酸素導入Ａｌ薄膜１２ａを、その電気的性質が重視されると共に意匠性も重視される用途に、好適に用いることができるようになる。
【００３４】
酸素導入Ａｌ薄膜１２ａでは、電気抵抗率Ｘ１の関数として、Ｙ１＝０．０５３×（ＬｏｇＸ１）４−０．０１６×（ＬｏｇＸ１）３＋０．６５×（ＬｏｇＸ１）２＋０．２９×ＬｏｇＸ１＋２５（以下、適宜、「第１式」という）を定義したときに、このＹ１と光反射率Ｚ１との間に、Ｙ１−１０＜Ｚ１＜Ｙ１＋１０（以下、適宜、「第２式」という）の関係が満たされていることが好ましい。
【００３５】
酸素導入Ａｌ薄膜１２ａでは、光反射率Ｚ１と電気抵抗率Ｘ１は、酸素導入量によってほぼ一義的に定まるが、例えば、Ａｌ粒子の大きさの違い等により、若干のばらつきが生じる。そこで、実際に得られた良好な特性〔（Ｚ１ａ，Ｘ１ａ）、（Ｚ１ｂ，Ｘ１ｂ）、（Ｚ１ｃ，Ｘ１ｃ）、・・・〕を有する酸素導入Ａｌ薄膜１２ａについて、最小二乗法等により、光反射率Ｚ１と電気抵抗率Ｘ１の常用対数であるＬｏｇＸ１との関係式を導き、得られた式を、光反射率Ｙ１とＬｏｇＸ１との関係式とすることにより、前記第１式が得られる。つまり、この光反射率Ｙ１は、大凡、光反射率Ｚ１の平均値（ＬｏｇＸ１に対して最も高い確率で取り得る値）としての意味を有する。この光反射率Ｙ１のばらつきを考慮したものが前記第２式に示される不等式である。前記第１式を前記第２式に代入すれば明らかな通り、前記第２式は光反射率Ｚ１と電気抵抗率Ｘ１との関係を規定しており、前記第２式を満たす酸素導入Ａｌ薄膜１２ａは、電気的特性と意匠性に優れたものと判断することができる。
【００３６】
酸素導入Ａｌ薄膜１２ａの膜厚は１０〜１００００ｎｍとすることが好ましい。膜厚が１０ｎｍ以下の均一な厚さの膜を成膜することが困難であり、また、光の大部分が透過してしまうために、所望の光反射率Ｚ１が得られず、被成膜体１０Ａに所望の意匠性を付与することができない。一方、膜厚が１００００ｎｍを超えると、成膜時または成膜後に内部応力によって基材１１から剥離しやすくなる。酸素導入Ａｌ薄膜１２ａの膜厚は、より好適には５０〜５０００ｎｍとされる。
【００３７】
なお、酸素導入Ａｌ薄膜１２ａは、Ｘ線回折（ＸＲＤ）において、ミラー指数［１００］面の回折ピークの角度が純Ａｌの［１００］面の回折ピークの角度の±５度の範囲にあり、かつ、Ａｌ２Ｏ３の回折ピークが現れないことが好ましい。Ａｌの［１００］面の回折ピークのシフトは、酸素導入Ａｌ薄膜１２ａにおいて、酸素導入による格子歪みが生じているが、金属Ａｌとしての結晶構造が維持されていることを示している。酸素導入Ａｌ薄膜１２ａの電気抵抗率Ｘ１が、酸素導入量が多くなるにしたがって大きくなるのは、酸素によってＡｌ同士の金属結合が分断されることによるものと考えられるが、金属Ａｌの結晶構造が維持され、かつ、誘電体であるＡｌ２Ｏ３を実質的に含まないために、酸素導入Ａｌ薄膜１２ａの電気抵抗率Ｘ１の上昇は一定に抑えられているものと考えられる。
【００３８】
《第２実施形態》
図１（ｂ）に本発明の第２実施形態に係る被成膜体の概略構造を示す。被成膜体１０Ｂは、基材１１の表面に、金属Ａｌにその固溶限界を超える窒素（Ｎ）を導入させてなる窒素導入Ａｌ薄膜１２ｂが形成された構造を有している。基材１１は、被成膜体１０Ａに用いられるものと同じである。また、窒素導入Ａｌ薄膜１２ｂも、酸素導入Ａｌ薄膜１２ａと同様に、その成膜に用いるターゲット材の純度に起因する不可避不純物を含む。
【００３９】
窒素導入Ａｌ薄膜１２ｂは、導電性を有する薄膜であり、その窒素導入量は、ＥＰＭＡによる測定値で、１００ａｔ％のＡｌに対して５〜３０ａｔ％である。窒素導入量が５ａｔ％未満の場合には、窒素導入Ａｌ薄膜１２ｂの波長５５０ｎｍでの光反射率Ｚ２（以下単に「光反射率Ｚ２」と記す）が８５％以上となり、窒素導入による光反射率低下の効果が小さい。この場合、純Ａｌ薄膜との対比において、意匠性に差異が感じられ難い。一方、窒素導入Ａｌ薄膜１２ｂの製造方法であるグロー放電を利用した物理蒸着法では、３０ａｔ％を超える窒素を導入しようとすると、誘電体である窒化アルミニウム（ＡｌＮ）薄膜が形成されてしまう。窒素導入量は１０〜２５ａｔ％であることが好ましく、純Ａｌ薄膜よりも光反射率Ｚ２が小さく、かつ、一定の光沢が得られることで、優れた意匠性が得られる。
【００４０】
窒素導入Ａｌ薄膜１２ｂの光反射率Ｚ２は１０〜８５％であることが好ましい。その理由は、先に説明した酸素導入Ａｌ薄膜１２ａの場合と同じである。すなわち、光反射率Ｚ２が８５％を超える場合には、純Ａｌ薄膜と対比して視覚的に明確な差異が感じられ難く、一方、光反射率Ｚ２が１０％未満では、被成膜体１０Ｂに実質的に光沢がない状態となり、被成膜体１０Ｂに光沢による高い意匠性を付与することができなくなる。窒素導入Ａｌ薄膜１２ｂの好適な光反射率Ｚ２は２０〜７０％であり、Ｃｒめっきのような高級感のある色調を得ることができ、被成膜体１０Ｂに高い意匠性を付与することができる。
【００４１】
窒素導入Ａｌ薄膜１２ｂは、前記した光反射率Ｚ２を有すると共に、その電気抵抗率Ｘ２（四探針法による）が１．０×１０−５〜１００Ω・ｃｍであることが好ましい。その理由は、先に説明した酸素導入Ａｌ薄膜１２ａの場合と同じである。すなわち、窒素導入Ａｌ薄膜１２ｂもまた、例えば、黒色電極材料や電磁気シールド材、帯電防止剤等として用いることができる。窒素導入Ａｌ薄膜１２ｂの電気抵抗率Ｘ２は、後記する実施例から明らかなように、窒素導入量が多くなるにしたがって大きくなる傾向を示すことから、窒素導入Ａｌ薄膜１２ｂを、その電気抵抗率Ｘ２が１．０×１０−５〜１００Ω・ｃｍの範囲の所定の値を示すように、窒素導入量を制御する。これによって、電気的特性を確保しながら、高い意匠性をも確保することができる。
【００４２】
窒素導入Ａｌ薄膜１２ｂでは、電気抵抗率Ｘ２の関数として、Ｙ２＝１．２×（ＬｏｇＸ２）２−５．４×ＬｏｇＸ２＋３５（以下、適宜、「第３式」という）を定義したときに、このＹ２と光反射率Ｚ２との間に、Ｙ２−１０＜Ｚ２＜Ｙ２＋１０（以下、適宜、「第４式」という）の関係が満たされていることが好ましい。
【００４３】
その理由は、酸素導入Ａｌ薄膜１２ａについて前記第１式及び前記第２式を規定した理由と同じである。すなわち、窒素導入Ａｌ薄膜１２ｂでも、光反射率Ｚ２と電気抵抗率Ｘ２は、窒素導入量によりほぼ一義的に定まるが、例えば、Ａｌ粒子の大きさの違い等により、若干のばらつきが生じる。そこで、実際に得られた良好な特性〔（Ｚ２ａ，Ｘ２ａ）、（Ｚ２ｂ，Ｘ２ｂ）、（Ｚ２ｃ，Ｘ２ｃ）・・・〕を有する窒素導入Ａｌ薄膜１２ｂについて、最小二乗法等により光反射率Ｚ２と電気抵抗率Ｘ２の常用対数であるＬｏｇＸ２との関係式を導き、得られた式を、光反射率Ｙ２とＬｏｇＸ２との関係式とすることにより、前記第３式が得られる。したがって、光反射率Ｙ２は、大凡、光反射率Ｚ２の平均値としての意味を有する。この光反射率Ｙ２のばらつきを考慮したものが前記第４式に示される不等式であり、前記第４式を満たす窒素導入Ａｌ薄膜１２ｂは、電気的特性と意匠性に優れたものと判断することができる。
【００４４】
窒素導入Ａｌ薄膜１２ｂの膜厚は、３０〜１００００ｎｍであることが好ましい。膜厚が３０ｎｍ以下では、均一な厚さの膜の成膜が困難であり、また、光の大部分が透過してしまうために、所望の光反射率Ｙ２が得られず、被成膜体１０Ｂに所望の意匠性を付与することができない。一方、膜厚が１００００ｎｍを超えると、成膜時または成膜後に内部応力によって基材１１から剥離しやすくなる。窒素導入Ａｌ薄膜１２ｂの膜厚は、好適には５０〜５０００ｎｍである。
【００４５】
なお、窒素導入Ａｌ薄膜１２ｂは、ＸＲＤにおいて、ミラー指数［１００］面の回折ピークの角度が純Ａｌの［１００］面の回折ピークの角度の±５度の範囲にあり、かつ、ＡｌＮの回折ピークが現れないことが好ましい。Ａｌの［１００］面の回折ピークのシフトは、窒素導入Ａｌ薄膜１２ｂにおいては、窒素導入による格子歪みが生じているが、金属Ａｌとしての結晶構造が維持されていることを示している。窒素導入Ａｌ薄膜１２ｂの電気抵抗率が、窒素導入量が多くなるにしたがって大きくなるのは、窒素によってＡｌ同士の金属結合が分断されることによるものと考えられるが、金属Ａｌの結晶構造が維持され、かつ、誘電体であるＡｌＮを実質的に含まないために、窒素導入Ａｌ薄膜１２ｂの電気抵抗率の上昇は一定に抑えられているものと考えられる。
【００４６】
《酸素導入Ａｌ薄膜と窒素導入Ａｌ薄膜の成膜方法》
図１（ｃ）に、第１実施形態に係る酸素導入Ａｌ薄膜と第２実施形態に係る窒素導入Ａｌ薄膜の成膜方法を表したフローチャートを示す。酸素導入Ａｌ薄膜１２ａと窒素導入Ａｌ薄膜１２ｂの成膜には、ＰＶＤ法（物理蒸着法）の１つであるグロー放電を用いたスパッタ法が好適に用いられる。
【００４７】
＜酸素導入Ａｌ薄膜の成膜方法＞
酸素導入Ａｌ薄膜１２ａの成膜は以下の通りに行われる。すなわち、チャンバに純Ａｌターゲットをセットし、また、所定位置に基材１１を配置した後、チャンバ内を真空雰囲気とし、かつ、チャンバ内にＡｒ等の希ガスのみを一定流量で供給して、所定の放電電力で初期グロー放電を開始する（初期グロー放電開始工程：Ｓ１）。次に、グロー放電が維持されるようにチャンバ内圧を保持しながら、チャンバへの希ガス流量に対する酸素（ガス；Ｏ２）流量を徐々に増加させ、所定値で保持する。これにより、基材１１上に酸素導入Ａｌ薄膜１２ａが成膜される（成膜処理工程：Ｓ２ａ）。このとき、希ガス流量に対する酸素流量を制御することにより、酸素導入Ａｌ薄膜１２ａへの酸素導入量を５〜８０ａｔ％の範囲の所定値に調整することができる。グロー放電を終了することにより、成膜は終了する。
【００４８】
＜窒素導入Ａｌ薄膜の成膜方法＞
窒素導入Ａｌ薄膜１２ｂの成膜方法は、前記した酸素導入Ａｌ薄膜１２ａの成膜方法において、チャンバに供給するガスを酸素から窒素へ変更したものである。すなわち、チャンバに純Ａｌターゲットをセットし、また、所定位置に基材１１を配置した後、チャンバ内圧を真空雰囲気とし、かつ、チャンバ内にＡｒ等の希ガスのみを一定流量で供給して、所定の放電電力で初期グロー放電を開始する（初期グロー放電開始工程：Ｓ１）。次に、グロー放電が維持されるようにチャンバ内圧を保持しながら、チャンバへの希ガス流量に対する窒素（ガス；Ｎ２）流量を徐々に増加させ、所定値で保持する。これにより、基材１１上に窒素導入Ａｌ薄膜１２ｂが成膜される（成膜処理工程：Ｓ２ｂ）。このとき、希ガス流量に対する窒素流量を制御することにより、窒素導入Ａｌ薄膜１２ｂへの窒素導入量を５〜３０ａｔ％の範囲の所定値に調整することができる。グロー放電を終了することにより、成膜は終了する。
【００４９】
＜酸素導入Ａｌ薄膜の成膜プロセスに関する検討＞
前記の通り、酸素導入Ａｌ薄膜１２ａと窒素導入Ａｌ薄膜１２ｂとでは、成膜に用いるガス種が異なるだけであるので、ここでは、次に、酸素導入Ａｌ薄膜１２ａを例に挙げて、その成膜に前記したプロセスを用いる理由をさらに詳細に説明する。ここでは、成膜プロセスにおいて、不活性ガスとしてアルゴン（Ａｒ）を用いることとして、説明する。
【００５０】
ＰＶＤ法によって純Ａｌ薄膜を成膜する技術は一般的に用いられており、また、ＰＶＤ法によるＡｌ２Ｏ３薄膜の成膜も一般的に行われている。ＰＶＤ法の１つであるスパッタ法を例にとると、通常、スパッタ法で純Ａｌ薄膜を形成するためには、ターゲットとして純Ａｌターゲットを用い、これをマイナス極として、対向する位置に基板（基材１１）を設置する。チャンバ内部の大気成分である窒素、酸素、水蒸気及び炭酸ガスを排除するために、一旦、１×１０−６Ｔｏｒｒ（＝１．３×１０−４Ｐａ）以下の真空（減圧状態）にした後、不活性ガスとしてのＡｒを１ｍＴｏｒｒ〜５ｍＴｏｒｒでチャンバに供給した状態で、電極間にＤＣ電力を投入する。これにより、グロープラズマが発生し、プラズマ中のＡｒイオンが純Ａｌターゲットに衝突してＡｌ原子が叩き出され、対極に設けられた基板（基材１１）に純Ａｌ薄膜が形成される。
【００５１】
このような純Ａｌ薄膜の成膜方法の応用として、成膜中にＡｒと共に酸素をチャンバに供給することによりＡｌ２Ｏ３薄膜を形成する方法が、反応性スパッタ法として知られている。通常、チャンバ内に酸素を供給すると、純Ａｌターゲットの表面が酸化し、こうして純Ａｌターゲット表面に生成したＡｌ２Ｏ３がスパッタされることによって、基板（基材１１）上に透明な誘電体であるＡｌ２Ｏ３薄膜が形成されると考えられている。
【００５２】
純Ａｒ雰囲気で純Ａｌターゲットをスパッタする状態では安定な放電が実現されているが、チャンバ内圧を一定に維持しながら、Ａｒ流量を固定して、Ａｒと共にチャンバに供給する酸素流量を大きくしていくと、所定の酸素流量となった時点で放電状態が急変し、電流・電圧が大きく変化する。この変化は、定電流電源を使うか、定電圧電源を使うか、または定電力電源を使うかによって異なるが、このような変化を認知することは容易であり、この変化が生じた後の状態では、基板（基材１１）上にＡｌ２Ｏ３薄膜が形成される。つまり、放電状態が急変する変化点よりも酸素流量が少ない雰囲気ではＡｌ薄膜（チャンバに酸素が導入された雰囲気において成膜される観点から「純Ａｌ薄膜」と言わないこととする）が形成され、変化点よりも酸素流量の多い雰囲気では、Ａｌ２Ｏ３薄膜が形成されるものと理解される。
【００５３】
そこで、本発明者はさらに放電状態を詳しく調査した結果、チャンバに供給するＡｒ流量を一定として、チャンバに供給する酸素流量を徐々に増加させていった場合に放電状態が急変する酸素流量と、逆に、酸素流量を徐々に減少させていった場合に放電状態が急変する酸素流量とに、違いがあることを発見した。
【００５４】
これについてより詳しく、図２を参照しながら説明する。図２は酸素流量と放電電圧との関係を模式的に示す図である。チャンバに供給するＡｒ流量を一定として、チャンバに供給する酸素流量を徐々に増加させていった場合には、ある特定量の酸素流量Ａに達した時点で放電状態が急変し、Ａｌ薄膜の成膜モードからＡｌ２Ｏ３薄膜の成膜モードに切り替わる。一方、Ａｌ２Ｏ３が成膜されるような酸素流量の多い状態から酸素流量を減少させていった場合には、酸素流量Ａの地点を過ぎてもＡｌ２Ｏ３薄膜の成膜モードが維持され、さらに酸素流量を減少させて特定量の酸素流量Ｂとなった時点で、放電状態が大きく変化して、Ａｌ薄膜の成膜モードに戻る。
【００５５】
さらに、このようなＡｌ薄膜の成膜モードにおいて成膜されるＡｌ膜の状態について詳しく調査した結果、純Ａｒ雰囲気での放電では純Ａｌ薄膜が成膜され、酸素流量を徐々に増加させていく過程においても、酸素流量が酸素流量Ｂ以下である場合には、純Ａｌ薄膜と特に変わりのない光反射率を有するＡｌ薄膜が得られる（Ａｌ薄膜の成膜モード）。続いて酸素流量を徐々に増加させ、酸素流量Ｂ〜酸素流量Ａの間でＡｌ薄膜を成膜した場合には、光反射率が低下したＡｌ薄膜（すなわち、酸素導入Ａｌ薄膜１２ａ）が得られる（低反射Ａｌ薄膜の成膜モード）。さらに酸素流量を徐々に増加させた酸素流量Ａを越える範囲では、Ａｌ２Ｏ３薄膜が成膜される（Ａｌ２Ｏ３薄膜の成膜モード）。
【００５６】
次に、酸素流量を徐々に減少させた場合には、酸素流量がＢ以上の範囲がＡｌ２Ｏ３薄膜の成膜モードとなり、酸素流量がＢ以下の範囲がＡｌ薄膜の成膜モードとなる。なお、酸素流量を増加させる際の酸素流量Ａの状態と酸素流量を減少させる際の酸素流量Ｂの状態は、放電が不安定となるために、通常、実際の成膜条件として用いない。
【００５７】
したがって、まず、酸素流量が少ない状態（Ａｌ薄膜の成膜モード）から放電を開始し、徐々に酸素流量を増加させて、酸素流量Ｂと酸素流量Ａの間で酸素流量を固定した放電を行うことで、安定した低反射Ａｌ薄膜の成膜モードに移行することができ、光反射率を制御した酸素導入Ａｌ薄膜１２ａを得ることができる。
【００５８】
なお、酸素流量が多い状態から放電をスタートして酸素流量を酸素流量Ｂと酸素流量Ａの間まで減らした場合や、放電開始時点で酸素流量が酸素流量Ｂと酸素流量Ａの間に設定されていた場合には、Ａｌ２Ｏ３薄膜の成膜モードとなるために、酸素導入Ａｌ薄膜を得ることはできない。これは、チャンバ内部に含まれる微量の残存酸素によって純Ａｌターゲット表面がＡｌ２Ｏ３に変化してしまっており、Ａｌ２Ｏ３薄膜が成膜されやすい状態になっているためと考えられる。
【００５９】
このような放電状態に変化をもたらす酸素流量は、後記するように、放電電力にも依存している。放電電力を大きくすることによって、低安定な放電で低反射Ａｌ薄膜の成膜モードを実現することができる酸素流量範囲を拡大することができる。これは、電力（電流）を大きくすることでＡｒのスパッタ量が増加し、純Ａｌターゲットの表面に形成されたＡｌ２Ｏ３が純Ａｌターゲットの表面を全面的に覆う前に、電力増大に伴って増加したＡｒイオンが、Ａｌ２Ｏ３を吹き飛ばすことによるものと推測される。
【００６０】
前記した低反射Ａｌ薄膜の成膜モードにより成膜された酸素導入Ａｌ薄膜１２ａには、固溶限界量を超える酸素原子が導入されている。一般的な金属溶解法で金属Ａｌを製造する場合、金属Ａｌに固溶する酸素量は２×１０−８％以下であり、それ以上の酸素原子を導入しようとしても、金属ＡｌとＡｌ２Ｏ３とに分離する（混合状態となる）。しかし、スパッタ法等の物理蒸着法は急冷プロセスであるために、固溶限界量を超えた量の酸素原子を強制的に薄膜中に導入することができ、ここでは、Ａｒ流量に対する酸素流量を制御することにより、Ａｌ薄膜に固溶限界量を超える酸素原子を導入させている。
【００６１】
酸素導入Ａｌ薄膜１２ａは、純Ａｌ薄膜に比して、大きな電気抵抗率を有する（つまり、導電性は低下する）。ここで、通常、金属が高い光反射率を示す原因は、可視光が金属中の自由電子によって遮られて金属内に侵入できないことにある。一方、金属の電気抵抗率も自由電子の存在によって規定されるため、金属の電気抵抗率を変化させれば、光反射率も変化することになる。つまり、酸素導入Ａｌ薄膜１２ａでは、酸素導入によって自由電子の状態が変化するため、電気抵抗率の変化と光反射率の低下とが同時に起こる。このような酸素導入Ａｌ薄膜１２ａにおける光反射率と電気抵抗率との同時制御は、物理蒸着法によって初めて実現される。この性質を利用して、意匠性コーティング膜として、その用途に応じた光反射率を有する酸素導入Ａｌ薄膜１２ａを、組成選択（組成制御）と膜厚制御により容易に得ることができる。
【００６２】
なお、一般的な金属溶解法で作成した金属Ａｌの場合には、混入した酸素は巨大なＡｌ２Ｏ３を形成して析出するため、電気抵抗率が顕著に大きくなることはない。また、表面の大部分は金属Ａｌであるから、光沢すなわち光反射率にも大きな変化はない。
【実施例】
【００６３】
次に、本発明の実施例について説明するが、本発明が以下の実施例に限定されるものでないことは言うまでもない。
【００６４】
《予備試験》
予備実験として以下の成膜試験を行った。すなわち、マグネトロンスパッタリング装置を用い、そのチャンバ内にスパッタリングターゲットとして純Ａｌターゲットを設置し、真空ポンプによって１×１０−６Ｔｏｒｒ（＝１．３×１０−４Ｐａ）まで真空排気した後、Ａｒを流量４０ｓｃｃｍ（＝ｍｌ／ｍｉｎ）で導入しながら、チャンバ内圧力を２ｍＴｏｒｒ（＝０．２６７Ｐａ）に保持した。次に、定電流電源装置を用いて純ＡｌターゲットにＤＣ電圧を印加することにより、グロー放電（初期グロー放電）を生じさせた。このとき、印加電圧（放電電圧）を４００Ｖ、電流を０．４Ａ（電力：１６０Ｗ）、放電時間を１０分とした。このグロー放電により、放電状態を安定化させることができる。
【００６５】
続いて、グロー放電を生じさせた状態で、チャンバ内に酸素を導入して、放電電圧の変化を測定した。なお、Ａｒ流量を変化させずに酸素流量を変化させることとして、チャンバ内圧を２ｍＴｏｒｒに保持した。図３にその結果を示す。図３は酸素流量と放電電圧との関係を示すグラフであり、図３に示す「増加手順」が酸素流量を徐々に増加させることを示している。酸素流量が０〜２．６ｓｃｃｍの範囲では、放電電圧は３９５Ｖ〜４１５Ｖの範囲であった。この間の放電はＡｌ薄膜の成膜モードである。次に、酸素流量を２．７ｓｃｃｍにすると放電電圧は３１５Ｖに大きく低下した。さらに酸素流量を増やしても、放電電圧に大きな変化は現れなかった。この間の放電はＡｌ２Ｏ３薄膜の成膜モードである。
【００６６】
次に、酸素流量が４ｓｃｃｍの状態で１０分間のグロー放電を行った後、酸素流量を徐々に減少させた（図３に示す「減少手順」）。その結果を図３に併記する。この場合、酸素流量が１．３ｓｃｃｍまでは、放電電圧は３１５Ｖ〜３２５Ｖであり、この間の放電はＡｌ２Ｏ３薄膜の成膜モードである。酸素流量を１．２ｓｃｃｍとすると、放電電圧は４１３Ｖまで大きく上昇した。その後、酸素流量を減らしても、放電電圧に大きな変化は現れなかった。この間の放電はＡｌ薄膜の成膜モードである。
【００６７】
これと同様の試験を放電電力２６０Ｗ（４１０Ｖ×０．６３Ａ）で行った。最初に、チャンバ内を１×１０−６Ｔｏｒｒまで真空排気して、Ａｒを導入し、チャンバ内圧力を２ｍＴｏｒｒとした後、放電電圧：４１０Ｖ、電流：０．６３Ａで１０分の初期グロー放電を行った。次に、チャンバ内圧を一定に保持しながら、チャンバ内への酸素流量を変化させた結果を図４に示す。酸素流量が０〜３．１ｓｃｃｍの範囲では、放電電圧は３９０Ｖ以上であったが（Ａｌ薄膜の成膜モード）、酸素流量が３．２ｓｃｃｍになると、放電電圧は３１５Ｖまで大きく低下した。さらに酸素流量を増やしても、放電電圧に大きな変化は現れなかった（Ａｌ２Ｏ３薄膜の成膜モード）。
【００６８】
続いて、酸素流量が４ｓｃｃｍの状態で１０分間のグロー放電を行った後、酸素流量を徐々に減少させた。その結果を図４に併記する。酸素流量が１．５ｓｃｃｍまでは３２５Ｖ以下であったが（Ａｌ２Ｏ３薄膜の成膜モード）、酸素流量を１．４ｓｃｃｍとすると、放電電圧は４１０Ｖまで大きく上昇した。その後、酸素流量を減らしても、放電電圧に大きな変化は現れなかった（Ａｌ薄膜の成膜モード）。
【００６９】
《試料作製》
表１に酸素導入Ａｌ薄膜に関する試験条件と試験結果を示し、表２に窒素導入Ａｌ薄膜に関する試験条件と試験結果を示す。各比較例及び各実施例には、基材として、厚さが０．７ｍｍ、直径が５０．８ｍｍ（＝２インチ）の青板ガラス基板を用いた。また、スパッタターゲットとして、純Ａｌターゲットを用いた。まず、比較例１と実施例１の試料作製方法について詳細に説明する。
【００７０】
【表１】
【００７１】
【表２】
【００７２】
＜比較例１＞
表１に示すように、放電電力を２６０Ｗとして、前記した予備試験における放電環境（チャンバ内圧力：２ｍＴｏｒｒ、Ａｒ流量：４０ｓｃｃｍ）でのグロー放電を２２０秒間行うことにより、膜厚５００ｎｍの純Ａｌ薄膜を基板上に成膜した。なお、予め触針式膜厚計を用いて成膜レートを求めており、その成膜レートから、所望の膜厚となる成膜時間（グロー放電時間）を決定している。
【００７３】
＜実施例１＞
表１に示すように、放電電力を２６０Ｗとして、前記した予備試験における放電環境（チャンバ内圧力：２ｍＴｏｒｒ、Ａｒ流量：４０ｓｃｃｍ）でグロー放電を開始した後、チャンバ内圧を２ｍＴｏｒｒに保持しながら、チャンバ内への酸素供給を開始して徐々に酸素流量を上げ、酸素流量を２．２ｓｃｃｍで保持して２１０秒間（グロー放電開始から終了までのトータルの時間）の成膜を行うことにより、膜厚５００ｎｍの酸素導入Ａｌ薄膜を基板上に成膜した。膜厚の制御方法は比較例１の場合と同様である。
【００７４】
＜実施例２〜１０、比較例２，３＞
その他の試料である実施例２〜１０及び比較例２，３の試料作製は、前記した実施例１に係る酸素導入Ａｌ薄膜の成膜方法に準じて、表１に記載の条件で行った。表２に示す実施例１１〜１５及び比較例４の試料作製は、チャンバへの供給ガスとして窒素を用い、前記した実施例１に係る酸素導入Ａｌ薄膜の成膜方法に準じて、表２記載の条件で行った。以下、各試料に形成された膜を総じて「Ａｌ基膜」と呼ぶこととする。
【００７５】
《試料評価方法》
各試料に形成されたＡｌ基膜における酸素または窒素の導入量（ａｔ％）の測定は、ＥＰＭＡ（日本電子（製）、型式：ＪＸＡ−８８００ＲＬ、加速電圧：５．０ｋＶ、照射電流：０．５μＡ）により行った。また、各試料について、分光光度計を用いて、入射角：５度、反射角：５度の正反射条件で、Ａｌ基膜の波長５５０ｎｍでの光反射率を測定した。各試料に形成されたＡｌ基膜の相同定は、Ｘ線回折法（ＸＲＤ）により行った。さらに、各試料に形成されたＡｌ基膜の電気抵抗率の測定を四探針法により行った。
【００７６】
酸素導入Ａｌ薄膜（実施例２〜１０及び比較例２，３）については、測定された電気抵抗率Ｘ１に基づき、Ｙ１＝０．０５３×（ＬｏｇＸ１）４−０．０１６×（ＬｏｇＸ１）３＋０．６５×（ＬｏｇＸ１）２＋０．２９×ＬｏｇＸ１＋２５、によりＹ１値を求めた。一方、窒素導入Ａｌ薄膜（実施例１１〜１５及び比較例４）については、測定された電気抵抗率Ｘ２に基づき、Ｙ２＝１．２×（ＬｏｇＸ２）２−５．４×ＬｏｇＸ２＋３５、によりＹ２値を求めた。なお、比較例１については、他の試料との対比のために、Ｙ１値とＹ２値の両方を求めて、それぞれ表１と表２に併記している。
【００７７】
《試験結果》
試験結果を表１，２に併記する。また、図５に、比較例１と実施例１について、光反射率の波長依存性を表した図を示す。比較例１の純Ａｌ薄膜の波長５５０ｎｍでの光反射率は９２％であるが、実施例１の酸素導入Ａｌ薄膜の光反射率Ｚ１は２８％であった。目視では、実施例１の試料表面は黒っぽくなっており、若干の映り込みがある金属的な光沢（反射状態）を示した。また、実施例２〜１０の光反射率Ｚ１は、１０〜８５％の範囲内にあることが確認された。なお、実施例１について、波長５５０ｎｍでの光透過率を測定したところ、０．００１％以下であった。これは、酸素導入Ａｌ薄膜が金属膜であるために、光が酸素導入Ａｌ薄膜を透過できないことによるものと考えられる。
【００７８】
表１に示されるように、比較例１の純Ａｌ膜の電気抵抗率は３．０×１０−６Ω・ｃｍであったが、例えば、実施例１に係る酸素導入Ａｌ薄膜の電気抵抗率Ｘ１は１．２×１０−３Ω・ｃｍとなっており、酸素導入によって電気抵抗率Ｘ１が大きくなっていることが確認された。実施例１〜１０の結果に示される通り、酸素導入Ａｌ薄膜では、比較例１の純Ａｌ薄膜と対比して電気抵抗率Ｘ１が大きくなっており、酸素導入量の値が大きくなるにしたがって電気抵抗率Ｘ１が大きくなる傾向にあることがわかる。比較例２では、酸素流量が大きかったために酸素導入量が大きくなり、誘電体であるＡｌ２Ｏ３が成膜された。比較例３では、酸素導入量が少ないために、純Ａｌ薄膜と同等の光反射率Ｚ１となった。
【００７９】
図６に、酸素導入Ａｌ薄膜について、光反射率Ｚ１（測定値）及び光反射率Ｙ１（計算値）と電気抵抗率Ｘ１との関係を表した図を示す。図６には、計算により得られた光反射率Ｙ１に基づいて、“Ｙ１＋１０”と“Ｙ１−１０”の値をそれぞれ示す曲線を記している。図６に示されるように、実施例１〜１０の光反射率Ｚ１は、“Ｙ１＋１０”と“Ｙ１−１０”の間にあり、良好な電気的特性及び光学的特性を示すことが確認された。
【００８０】
次に、表２に示されるように、実施例１１に係る窒素導入Ａｌ薄膜では、電気抵抗率Ｘ２は３．４×１０−１Ω・ｃｍとなっており、窒素導入によって電気抵抗率Ｘ２が大きくなっていることが確認された。実施例１１〜１５の結果に示される通り、窒素導入Ａｌ薄膜でも、比較例１の純Ａｌ薄膜と対比して電気抵抗率Ｘ２は大きくなっており、窒素導入量の値が大きくなるにしたがって電気抵抗率Ｘ２が大きくなる傾向にあることがわかる。比較例４では、窒素流量が大きかったために、誘電体であるＡｌＮが成膜された。
【００８１】
実施例１１〜１５に係る窒素導入Ａｌ薄膜の光反射率Ｚ２は、１０〜８５％の範囲内にあることが確認された。図７に、窒素導入Ａｌ薄膜について、光反射率Ｚ２（測定値）及び光反射率Ｙ２（計算値）と電気抵抗率Ｘ２との関係を表した図を示す。図７には、計算により得られた光反射率Ｙ２に基づいて、“Ｙ２＋１０”と“Ｙ２−１０”の値をそれぞれ示す曲線を記している。図７に示されるように、実施例１１〜１５の光反射率Ｚ２は、“Ｙ２＋１０”と“Ｙ２−１０”の間にあり、良好な電気的特性及び光学的特性を示すことが確認された。
【図面の簡単な説明】
【００８２】
【図１】（ａ）は本発明の第１実施形態に係る被成膜体の構造を示す断面図であり、（ｂ）は本発明の第２実施形態に係る被成膜体の構造を示す断面図であり、（ｃ）は被成膜体の製造方法を示すフローチャートである。
【図２】グロー放電において酸素流量を変化させた場合の、酸素流量と放電電圧との関係を模式的に示す図である。
【図３】グロー放電において酸素流量を変化させた場合の、酸素流量と放電電圧との関係を示す図である。
【図４】グロー放電において酸素流量を変化させた場合の、酸素流量と放電電圧との関係を示す別の図である。
【図５】比較例１と実施例１について、光反射率の波長依存性を示す図である。
【図６】酸素導入Ａｌ薄膜についてのＹ１及びＺ１とＸ１との関係を示す図である。
【図７】窒素導入Ａｌ薄膜についてのＹ２及びＺ２とＸ２との関係を示す図である。
【符号の説明】
【００８３】
１０Ａ 被成膜体
１０Ｂ 被成膜体
１１ 基材
１２ａ 酸素導入Ａｌ薄膜
１２ｂ 窒素導入Ａｌ薄膜
【技術分野】
【０００１】
本発明は、基材表面に形成して用いられるアルミニウム薄膜に関し、より詳しくは、黒色電極や意匠性薄膜等として用いられる導電性アルミニウム薄膜に関する。
【背景技術】
【０００２】
家電部品や自動車部品等に使用される金属部品には、意匠性や防錆の観点から塗装やめっきが施される。その中で、金、銀、パラジウム、真鍮、クロム等の金属薄膜コーティングは、高級感を醸し出す高い意匠性を有している。例えば、クロムめっきの光反射率は約６０％で、その色調から高級感を与えるという理由で、高級装飾や自動車のアルミホイール等に用いられている。
【０００３】
しかし、クロムは材料コストが高いことから、これを代替する技術の開発が行われており、例えば、銀を主成分とする金属ナノ粒子から形成される光沢膜形成塗料を用いて、クロム光沢調ミラーを形成する技術が提案されている（例えば、特許文献１参照）。
【０００４】
一方、電子材料分野においては、低反射の電極材料が求められている。例えば、黒色に着色された黒色電極が、粒子移動型表示装置（所謂、電子ペーパー）やプラズマディスプレイパネルで用いられている（例えば、特許文献２、３参照）。また、反射型液晶デバイス等でも、黒色電極に対するニーズがある。
【特許文献１】特開２００６−１２４５８３号公報
【特許文献２】特開２００７−１２７６７６号公報
【特許文献３】特開２００７−１２８８５８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、主成分として銀を用いるコーティング薄膜は、原料コストが高いという問題がある。また、従来の黒色電極は、ペースト状のものをスクリーン印刷法等により形成するために、薄膜化が困難であるという問題もある。さらに、物品や部品等の表面に求められる光反射率による意匠性については、ユーザーニーズの多様化を背景として、従来よりも優れた表現力や個性的な表現力が求められている。
【０００６】
本発明はかかる事情に鑑みてなされたものであり、成膜コストを低く抑えることができ、また、薄膜化が容易であり、光反射率の設定可能範囲の広い導電性アルミニウム薄膜を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
発明者は前記課題を解決するために、原料コストが低く、薄膜化成膜が容易で、電気抵抗率が小さいという特徴を有するが、意匠性の観点からは、光反射率が高いためにＣｒめっきのような高級感を出しにくく、しかも、表面に自然酸化膜が形成されたときに外観上白っぽく見えることがあるという問題を有するアルミニウム薄膜について、鋭意検討した。その結果、ＰＶＤ法によりアルミニウム薄膜を成膜する際に、適正量の酸素または窒素を導入することにより、所望の光反射率を有するアルミニウム基の薄膜を得ることができることを見出し、本発明に至った。
【０００８】
すなわち、本発明に係る導電性アルミニウム薄膜は、基材表面に形成して用いられ、物理蒸着法によりアルミニウムにその固溶限界を超える酸素を導入させてなる導電性アルミニウム薄膜であって、１００ａｔ％のアルミニウムに対する前記酸素の導入量がＥＰＭＡによる測定値において５〜８０ａｔ％であることを特徴とする。
【０００９】
このような組成及び膜厚を有する導電性アルミニウム薄膜（以下「酸素導入Ａｌ薄膜」と記す）は、純アルミニウム薄膜（以下「純Ａｌ薄膜」と記す）に比べて低い光反射率を示し、その光反射率は酸素導入量に応じて変化する。そのため、意匠性コーティング膜として、その用途に応じた光反射率を有する酸素導入Ａｌ薄膜を、組成選択（組成制御）により容易に得ることができる。また、酸素導入Ａｌ薄膜は純Ａｌ薄膜に比べると高い電気抵抗率を示すが、その電気抵抗率は酸素導入量に応じて変化するため、例えば、電極材料や電磁気シールド材、帯電防止剤等として、その用途に適した電気抵抗率を有する酸素導入Ａｌ薄膜を、組成選択（組成制御）により容易に得ることができる。
【００１０】
酸素導入Ａｌ薄膜は、波長５５０ｎｍの光反射率が１０〜８５％であり、かつ、電気抵抗率が１．０×１０−５〜１Ω・ｃｍであることが好ましい。
【００１１】
このような特性を有する酸素導入Ａｌ薄膜は、意匠性コーティング膜として、また、電極材料等として、幅広い用途に対応することができる。
【００１２】
酸素導入Ａｌ薄膜では、前記波長５５０ｎｍの光反射率をＺ１とし、前記電気抵抗率をＸ１とし、Ｙ１＝０．０５３×（ＬｏｇＸ１）４−０．０１６×（ＬｏｇＸ１）３＋０．６５×（ＬｏｇＸ１）２＋０．２９×ＬｏｇＸ１＋２５としたときに、Ｙ１−１０＜Ｚ１＜Ｙ１＋１０の関係が満たされていることが好ましい。
【００１３】
本発明に係る酸素導入Ａｌ薄膜では、その光反射率Ｚ１と電気抵抗率Ｘ１が酸素導入量によりほぼ一義的に定まるが、例えば、Ａｌ粒子の大きさの違い等により、若干のばらつきが生じる。そこで、最初に、実際に得られた良好な光学的特性と電気的特性（光反射率Ｚ１と電気抵抗率Ｘ１）を有する酸素導入Ａｌ薄膜に基づいて、最小二乗法等により光反射率Ｚ１と電気抵抗率Ｘ１の常用対数であるＬｏｇＸ１との関係式を導き、これに前記したばらつきを考慮したものが“Ｙ１−１０＜Ｚ１＜Ｙ１＋１０”（この不等式は結果的に光反射率Ｚ１と電気抵抗率Ｘ１との関係を示す不等式）であり、逆に、この不等式を満たす酸素導入Ａｌ薄膜は、好ましい光学的特性と電気的特性を有しているものと判断することができる。
【００１４】
本発明に係る酸素導入Ａｌ薄膜は、その膜厚が１０〜１００００ｎｍであることが好ましい。
【００１５】
酸素導入Ａｌ薄膜は、このような膜厚であることにより、意匠性コーティング膜として、また、電極材料として、良好な特性を示す。
【００１６】
本発明に係る別の導電性アルミニウム薄膜は、基材表面に形成して用いられ、物理蒸着法によりアルミニウムにその固溶限界を超える窒素を導入させてなる導電性アルミニウム薄膜であって、１００ａｔ％のアルミニウムに対する前記窒素の導入量がＥＰＭＡによる測定値において５〜３０ａｔ％であることを特徴とする。
【００１７】
このような組成を有する導電性アルミニウム薄膜（以下「窒素導入Ａｌ薄膜」と記す）は、前記酸素導入Ａｌ薄膜と同様に、純Ａｌ薄膜に比べて低い光反射率を示し、その光反射率は窒素導入量に応じて変化する。そのため、意匠性コーティング膜として、その用途に応じた光反射率を有する窒素導入Ａｌ薄膜を、組成選択（組成制御）により容易に得ることができる。また、窒素導入Ａｌ薄膜は純Ａｌ薄膜に比べると高い電気抵抗率を示すが、その電気抵抗率は窒素導入量に応じて変化するため、例えば、電極材料や電磁気シールド材、帯電防止剤等として、その用途に適した電気抵抗率を有する窒素導入Ａｌ薄膜を、組成選択（組成制御）により容易に得ることができる。
【００１８】
窒素導入Ａｌ薄膜は、波長５５０ｎｍの光反射率が１０〜８５％であり、かつ、電気抵抗率が１．０×１０−５〜１００Ω・ｃｍであることが好ましい。
【００１９】
このような特性を有する窒素導入Ａｌ薄膜は、意匠性コーティング膜として、また、電極材料等として、幅広い用途に対応することができる。
【００２０】
窒素導入Ａｌ薄膜では、前記波長５５０ｎｍの光反射率をＺ２とし、前記電気抵抗率をＸ２とし、Ｙ２＝１．２×（ＬｏｇＸ２）２−５．４×ＬｏｇＸ２＋３５としたときに、Ｙ２−１０＜Ｚ２＜Ｙ２＋１０の関係が満たされていることが好ましい。
【００２１】
先に酸素導入Ａｌ薄膜について、光反射率Ｚ１と電気抵抗率Ｘ１との関係が意味するところについて述べたが、これと同様に、窒素導入Ａｌ薄膜については、光反射率Ｚ２と電気抵抗率Ｘ２との間に上記の関係が成り立ち、この関係を満たす窒素導入Ａｌ薄膜は良好な光学的特性と電気的特性を示す。
【００２２】
窒素導入Ａｌ薄膜の膜厚は、３０〜１００００ｎｍであることが好ましい。
【００２３】
窒素導入Ａｌ薄膜は、このような膜厚であることにより、意匠性コーティング膜として、また、電極材料として、良好な特性を示す。
【発明の効果】
【００２４】
本発明によれば、成膜に安価な材料である金属アルミニウムを用いるために、成膜コストを低く抑えることができる。また、物理蒸着法を用いて導電性アルミニウム薄膜を成膜するため、薄膜化が容易である。さらに、所望の光反射率または電気抵抗率を有する導電性アルミニウム薄膜を、酸素導入量または窒素導入量を制御することにより、容易に得ることができる。
【００２５】
本発明に係る導電性アルミニウム薄膜は、種々の物品の表面に形成することにより、その物品に高い意匠性を付与することができるという効果を奏する。また、本発明に係る導電性アルミニウム薄膜は、適切な組成を選択することにより、従来から用いられている黒色電極に代えて用いることができ、これにより黒色電極を用いるディスプレイ製品等の製造コスト、製品コストを低減することができるようになるという利点を有する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２６】
以下、本発明の実施の形態について図面を参照して詳細に説明する。
《第１実施形態》
図１（ａ）に本発明の第１実施形態に係る被成膜体の概略構造を示す。被成膜体１０Ａは、基材１１の表面に、金属アルミニウム（以下「アルミニウム」を「Ａｌ」と記す）にその固溶限界を超える酸素（Ｏ）を導入させてなる薄膜である酸素導入Ａｌ薄膜１２ａが形成された構造を有している。
【００２７】
基材１１には、例えば、金属やガラス、樹脂等の各種材料が用いられる。
酸素導入Ａｌ薄膜１２ａは導電性を有する薄膜であり、その酸素導入量は、ＥＰＭＡ（Electron Probe Micro Analysis）による測定値で、１００ａｔ％（＝原子％）のＡｌに対して５〜８０ａｔ％である。酸素導入Ａｌ薄膜１２ａの成膜方法については後に詳細に説明するが、酸素導入Ａｌ薄膜１２ａは、その成膜に用いるターゲット材の純度に起因する不可避不純物を含む。なお、「導電性を有する」とは、誘電体のように実質的に電気を流さない性質を有するものを排除するが、必ずしも良導体であることを必要としない。
【００２８】
酸素導入Ａｌ薄膜１２ａにおいて、酸素導入量が５ａｔ％未満の場合には、酸素導入Ａｌ薄膜１２ａの波長５５０ｎｍでの光反射率Ｚ１（以下単に「光反射率Ｚ１」と記す）が８５％を超えやすくなり、一般的な純Ａｌ薄膜（波長５５０ｎｍでの光反射率は約９２％）と同等となるため、酸素導入によって光反射率Ｚ１を低下させる効果が実質的に得られない。すなわち、この場合には、純Ａｌ薄膜との対比において、意匠性に差異が感じられ難い。一方、酸素導入Ａｌ薄膜１２ａの製造方法であるグロー放電を利用した物理蒸着法（後に詳細に説明する）では、酸素導入量が８０ａｔ％を超える酸素導入Ａｌ薄膜を形成しようとすると、誘電体であるアルミナ（Ａｌ２Ｏ３）薄膜が形成されてしまうという問題が生じる。
【００２９】
酸素導入Ａｌ薄膜１２ａにおいて、酸素導入量は２０〜７０ａｔ％であることが好ましく、純Ａｌ薄膜よりも光反射率Ｚ１が小さく、かつ、一定の光沢が得られることで、被成膜体１０Ａの意匠性を高めることができる。
【００３０】
このような組成条件が満たされている場合において、酸素導入Ａｌ薄膜１２ａにおける酸素導入量が同じであっても、例えば、酸素（Ｏ）の分布状態やＡｌ粒子の大きさが異なると、光反射特性に若干の差が生じる。そこで、前記した組成条件が満たされている場合に、被成膜体１０Ａに高い意匠性を付与する観点から、酸素導入Ａｌ薄膜１２ａの光反射率Ｚ１は、１０〜８５％であることが好ましい。
【００３１】
光反射率Ｚ１が８５％を超える場合には、純Ａｌ薄膜と対比して視覚的に明確な差異が感じられ難く、一方、光反射率Ｚ１が１０％未満では、被成膜体１０Ａに実質的に光沢がない状態となり、被成膜体１０Ａに光沢による高い意匠性を付与することができなくなる。酸素導入Ａｌ薄膜１２ａの好適な光反射率Ｚ１は２０〜７０％であり、Ｃｒめっきのような高級感のある色調を得ることができ、被成膜体１０Ａに高い意匠性を付与することができる。
【００３２】
酸素導入Ａｌ薄膜１２ａの用途は多岐にわたり、例えば、黒色電極材料や電磁気シールド材、帯電防止剤等としても用いることができる。各用途にはそれに適した電気抵抗率の範囲が存在する。そのため、酸素導入Ａｌ薄膜１２ａは、それが用いられる用途に応じた電気抵抗率Ｘ１を備えている必要がある。言い換えれば、酸素導入Ａｌ薄膜１２ａの電気抵抗率Ｘ１を用途に応じて調整する必要がある。酸素導入Ａｌ薄膜１２ａの電気抵抗率Ｘ１は、後記する実施例から明らかなように、酸素導入量が多くなるにしたがって大きくなる傾向を示すことから、この電気抵抗率Ｘ１の調整は、酸素導入量の制御によって行うことができる。
【００３３】
酸素導入Ａｌ薄膜１２ａは、前記した組成条件を満たしている際に、電気的特性の観点から、前記した光反射率Ｚ１を有すると共に、その電気抵抗率Ｘ１が１．０×１０−５〜１Ω・ｃｍであることが好ましく、これにより酸素導入Ａｌ薄膜１２ａを種々の用途に用いることが可能となる。ここで、酸素導入Ａｌ薄膜１２ａの電気抵抗率Ｘ１は、四探針法によって測定される値である。また、酸素導入Ａｌ薄膜１２ａが、前記した光反射率Ｚ１の条件をも満たすことで、電気的特性を確保しながら、高い意匠性をも確保することができる。すなわち、酸素導入Ａｌ薄膜１２ａを、その電気的性質が重視されると共に意匠性も重視される用途に、好適に用いることができるようになる。
【００３４】
酸素導入Ａｌ薄膜１２ａでは、電気抵抗率Ｘ１の関数として、Ｙ１＝０．０５３×（ＬｏｇＸ１）４−０．０１６×（ＬｏｇＸ１）３＋０．６５×（ＬｏｇＸ１）２＋０．２９×ＬｏｇＸ１＋２５（以下、適宜、「第１式」という）を定義したときに、このＹ１と光反射率Ｚ１との間に、Ｙ１−１０＜Ｚ１＜Ｙ１＋１０（以下、適宜、「第２式」という）の関係が満たされていることが好ましい。
【００３５】
酸素導入Ａｌ薄膜１２ａでは、光反射率Ｚ１と電気抵抗率Ｘ１は、酸素導入量によってほぼ一義的に定まるが、例えば、Ａｌ粒子の大きさの違い等により、若干のばらつきが生じる。そこで、実際に得られた良好な特性〔（Ｚ１ａ，Ｘ１ａ）、（Ｚ１ｂ，Ｘ１ｂ）、（Ｚ１ｃ，Ｘ１ｃ）、・・・〕を有する酸素導入Ａｌ薄膜１２ａについて、最小二乗法等により、光反射率Ｚ１と電気抵抗率Ｘ１の常用対数であるＬｏｇＸ１との関係式を導き、得られた式を、光反射率Ｙ１とＬｏｇＸ１との関係式とすることにより、前記第１式が得られる。つまり、この光反射率Ｙ１は、大凡、光反射率Ｚ１の平均値（ＬｏｇＸ１に対して最も高い確率で取り得る値）としての意味を有する。この光反射率Ｙ１のばらつきを考慮したものが前記第２式に示される不等式である。前記第１式を前記第２式に代入すれば明らかな通り、前記第２式は光反射率Ｚ１と電気抵抗率Ｘ１との関係を規定しており、前記第２式を満たす酸素導入Ａｌ薄膜１２ａは、電気的特性と意匠性に優れたものと判断することができる。
【００３６】
酸素導入Ａｌ薄膜１２ａの膜厚は１０〜１００００ｎｍとすることが好ましい。膜厚が１０ｎｍ以下の均一な厚さの膜を成膜することが困難であり、また、光の大部分が透過してしまうために、所望の光反射率Ｚ１が得られず、被成膜体１０Ａに所望の意匠性を付与することができない。一方、膜厚が１００００ｎｍを超えると、成膜時または成膜後に内部応力によって基材１１から剥離しやすくなる。酸素導入Ａｌ薄膜１２ａの膜厚は、より好適には５０〜５０００ｎｍとされる。
【００３７】
なお、酸素導入Ａｌ薄膜１２ａは、Ｘ線回折（ＸＲＤ）において、ミラー指数［１００］面の回折ピークの角度が純Ａｌの［１００］面の回折ピークの角度の±５度の範囲にあり、かつ、Ａｌ２Ｏ３の回折ピークが現れないことが好ましい。Ａｌの［１００］面の回折ピークのシフトは、酸素導入Ａｌ薄膜１２ａにおいて、酸素導入による格子歪みが生じているが、金属Ａｌとしての結晶構造が維持されていることを示している。酸素導入Ａｌ薄膜１２ａの電気抵抗率Ｘ１が、酸素導入量が多くなるにしたがって大きくなるのは、酸素によってＡｌ同士の金属結合が分断されることによるものと考えられるが、金属Ａｌの結晶構造が維持され、かつ、誘電体であるＡｌ２Ｏ３を実質的に含まないために、酸素導入Ａｌ薄膜１２ａの電気抵抗率Ｘ１の上昇は一定に抑えられているものと考えられる。
【００３８】
《第２実施形態》
図１（ｂ）に本発明の第２実施形態に係る被成膜体の概略構造を示す。被成膜体１０Ｂは、基材１１の表面に、金属Ａｌにその固溶限界を超える窒素（Ｎ）を導入させてなる窒素導入Ａｌ薄膜１２ｂが形成された構造を有している。基材１１は、被成膜体１０Ａに用いられるものと同じである。また、窒素導入Ａｌ薄膜１２ｂも、酸素導入Ａｌ薄膜１２ａと同様に、その成膜に用いるターゲット材の純度に起因する不可避不純物を含む。
【００３９】
窒素導入Ａｌ薄膜１２ｂは、導電性を有する薄膜であり、その窒素導入量は、ＥＰＭＡによる測定値で、１００ａｔ％のＡｌに対して５〜３０ａｔ％である。窒素導入量が５ａｔ％未満の場合には、窒素導入Ａｌ薄膜１２ｂの波長５５０ｎｍでの光反射率Ｚ２（以下単に「光反射率Ｚ２」と記す）が８５％以上となり、窒素導入による光反射率低下の効果が小さい。この場合、純Ａｌ薄膜との対比において、意匠性に差異が感じられ難い。一方、窒素導入Ａｌ薄膜１２ｂの製造方法であるグロー放電を利用した物理蒸着法では、３０ａｔ％を超える窒素を導入しようとすると、誘電体である窒化アルミニウム（ＡｌＮ）薄膜が形成されてしまう。窒素導入量は１０〜２５ａｔ％であることが好ましく、純Ａｌ薄膜よりも光反射率Ｚ２が小さく、かつ、一定の光沢が得られることで、優れた意匠性が得られる。
【００４０】
窒素導入Ａｌ薄膜１２ｂの光反射率Ｚ２は１０〜８５％であることが好ましい。その理由は、先に説明した酸素導入Ａｌ薄膜１２ａの場合と同じである。すなわち、光反射率Ｚ２が８５％を超える場合には、純Ａｌ薄膜と対比して視覚的に明確な差異が感じられ難く、一方、光反射率Ｚ２が１０％未満では、被成膜体１０Ｂに実質的に光沢がない状態となり、被成膜体１０Ｂに光沢による高い意匠性を付与することができなくなる。窒素導入Ａｌ薄膜１２ｂの好適な光反射率Ｚ２は２０〜７０％であり、Ｃｒめっきのような高級感のある色調を得ることができ、被成膜体１０Ｂに高い意匠性を付与することができる。
【００４１】
窒素導入Ａｌ薄膜１２ｂは、前記した光反射率Ｚ２を有すると共に、その電気抵抗率Ｘ２（四探針法による）が１．０×１０−５〜１００Ω・ｃｍであることが好ましい。その理由は、先に説明した酸素導入Ａｌ薄膜１２ａの場合と同じである。すなわち、窒素導入Ａｌ薄膜１２ｂもまた、例えば、黒色電極材料や電磁気シールド材、帯電防止剤等として用いることができる。窒素導入Ａｌ薄膜１２ｂの電気抵抗率Ｘ２は、後記する実施例から明らかなように、窒素導入量が多くなるにしたがって大きくなる傾向を示すことから、窒素導入Ａｌ薄膜１２ｂを、その電気抵抗率Ｘ２が１．０×１０−５〜１００Ω・ｃｍの範囲の所定の値を示すように、窒素導入量を制御する。これによって、電気的特性を確保しながら、高い意匠性をも確保することができる。
【００４２】
窒素導入Ａｌ薄膜１２ｂでは、電気抵抗率Ｘ２の関数として、Ｙ２＝１．２×（ＬｏｇＸ２）２−５．４×ＬｏｇＸ２＋３５（以下、適宜、「第３式」という）を定義したときに、このＹ２と光反射率Ｚ２との間に、Ｙ２−１０＜Ｚ２＜Ｙ２＋１０（以下、適宜、「第４式」という）の関係が満たされていることが好ましい。
【００４３】
その理由は、酸素導入Ａｌ薄膜１２ａについて前記第１式及び前記第２式を規定した理由と同じである。すなわち、窒素導入Ａｌ薄膜１２ｂでも、光反射率Ｚ２と電気抵抗率Ｘ２は、窒素導入量によりほぼ一義的に定まるが、例えば、Ａｌ粒子の大きさの違い等により、若干のばらつきが生じる。そこで、実際に得られた良好な特性〔（Ｚ２ａ，Ｘ２ａ）、（Ｚ２ｂ，Ｘ２ｂ）、（Ｚ２ｃ，Ｘ２ｃ）・・・〕を有する窒素導入Ａｌ薄膜１２ｂについて、最小二乗法等により光反射率Ｚ２と電気抵抗率Ｘ２の常用対数であるＬｏｇＸ２との関係式を導き、得られた式を、光反射率Ｙ２とＬｏｇＸ２との関係式とすることにより、前記第３式が得られる。したがって、光反射率Ｙ２は、大凡、光反射率Ｚ２の平均値としての意味を有する。この光反射率Ｙ２のばらつきを考慮したものが前記第４式に示される不等式であり、前記第４式を満たす窒素導入Ａｌ薄膜１２ｂは、電気的特性と意匠性に優れたものと判断することができる。
【００４４】
窒素導入Ａｌ薄膜１２ｂの膜厚は、３０〜１００００ｎｍであることが好ましい。膜厚が３０ｎｍ以下では、均一な厚さの膜の成膜が困難であり、また、光の大部分が透過してしまうために、所望の光反射率Ｙ２が得られず、被成膜体１０Ｂに所望の意匠性を付与することができない。一方、膜厚が１００００ｎｍを超えると、成膜時または成膜後に内部応力によって基材１１から剥離しやすくなる。窒素導入Ａｌ薄膜１２ｂの膜厚は、好適には５０〜５０００ｎｍである。
【００４５】
なお、窒素導入Ａｌ薄膜１２ｂは、ＸＲＤにおいて、ミラー指数［１００］面の回折ピークの角度が純Ａｌの［１００］面の回折ピークの角度の±５度の範囲にあり、かつ、ＡｌＮの回折ピークが現れないことが好ましい。Ａｌの［１００］面の回折ピークのシフトは、窒素導入Ａｌ薄膜１２ｂにおいては、窒素導入による格子歪みが生じているが、金属Ａｌとしての結晶構造が維持されていることを示している。窒素導入Ａｌ薄膜１２ｂの電気抵抗率が、窒素導入量が多くなるにしたがって大きくなるのは、窒素によってＡｌ同士の金属結合が分断されることによるものと考えられるが、金属Ａｌの結晶構造が維持され、かつ、誘電体であるＡｌＮを実質的に含まないために、窒素導入Ａｌ薄膜１２ｂの電気抵抗率の上昇は一定に抑えられているものと考えられる。
【００４６】
《酸素導入Ａｌ薄膜と窒素導入Ａｌ薄膜の成膜方法》
図１（ｃ）に、第１実施形態に係る酸素導入Ａｌ薄膜と第２実施形態に係る窒素導入Ａｌ薄膜の成膜方法を表したフローチャートを示す。酸素導入Ａｌ薄膜１２ａと窒素導入Ａｌ薄膜１２ｂの成膜には、ＰＶＤ法（物理蒸着法）の１つであるグロー放電を用いたスパッタ法が好適に用いられる。
【００４７】
＜酸素導入Ａｌ薄膜の成膜方法＞
酸素導入Ａｌ薄膜１２ａの成膜は以下の通りに行われる。すなわち、チャンバに純Ａｌターゲットをセットし、また、所定位置に基材１１を配置した後、チャンバ内を真空雰囲気とし、かつ、チャンバ内にＡｒ等の希ガスのみを一定流量で供給して、所定の放電電力で初期グロー放電を開始する（初期グロー放電開始工程：Ｓ１）。次に、グロー放電が維持されるようにチャンバ内圧を保持しながら、チャンバへの希ガス流量に対する酸素（ガス；Ｏ２）流量を徐々に増加させ、所定値で保持する。これにより、基材１１上に酸素導入Ａｌ薄膜１２ａが成膜される（成膜処理工程：Ｓ２ａ）。このとき、希ガス流量に対する酸素流量を制御することにより、酸素導入Ａｌ薄膜１２ａへの酸素導入量を５〜８０ａｔ％の範囲の所定値に調整することができる。グロー放電を終了することにより、成膜は終了する。
【００４８】
＜窒素導入Ａｌ薄膜の成膜方法＞
窒素導入Ａｌ薄膜１２ｂの成膜方法は、前記した酸素導入Ａｌ薄膜１２ａの成膜方法において、チャンバに供給するガスを酸素から窒素へ変更したものである。すなわち、チャンバに純Ａｌターゲットをセットし、また、所定位置に基材１１を配置した後、チャンバ内圧を真空雰囲気とし、かつ、チャンバ内にＡｒ等の希ガスのみを一定流量で供給して、所定の放電電力で初期グロー放電を開始する（初期グロー放電開始工程：Ｓ１）。次に、グロー放電が維持されるようにチャンバ内圧を保持しながら、チャンバへの希ガス流量に対する窒素（ガス；Ｎ２）流量を徐々に増加させ、所定値で保持する。これにより、基材１１上に窒素導入Ａｌ薄膜１２ｂが成膜される（成膜処理工程：Ｓ２ｂ）。このとき、希ガス流量に対する窒素流量を制御することにより、窒素導入Ａｌ薄膜１２ｂへの窒素導入量を５〜３０ａｔ％の範囲の所定値に調整することができる。グロー放電を終了することにより、成膜は終了する。
【００４９】
＜酸素導入Ａｌ薄膜の成膜プロセスに関する検討＞
前記の通り、酸素導入Ａｌ薄膜１２ａと窒素導入Ａｌ薄膜１２ｂとでは、成膜に用いるガス種が異なるだけであるので、ここでは、次に、酸素導入Ａｌ薄膜１２ａを例に挙げて、その成膜に前記したプロセスを用いる理由をさらに詳細に説明する。ここでは、成膜プロセスにおいて、不活性ガスとしてアルゴン（Ａｒ）を用いることとして、説明する。
【００５０】
ＰＶＤ法によって純Ａｌ薄膜を成膜する技術は一般的に用いられており、また、ＰＶＤ法によるＡｌ２Ｏ３薄膜の成膜も一般的に行われている。ＰＶＤ法の１つであるスパッタ法を例にとると、通常、スパッタ法で純Ａｌ薄膜を形成するためには、ターゲットとして純Ａｌターゲットを用い、これをマイナス極として、対向する位置に基板（基材１１）を設置する。チャンバ内部の大気成分である窒素、酸素、水蒸気及び炭酸ガスを排除するために、一旦、１×１０−６Ｔｏｒｒ（＝１．３×１０−４Ｐａ）以下の真空（減圧状態）にした後、不活性ガスとしてのＡｒを１ｍＴｏｒｒ〜５ｍＴｏｒｒでチャンバに供給した状態で、電極間にＤＣ電力を投入する。これにより、グロープラズマが発生し、プラズマ中のＡｒイオンが純Ａｌターゲットに衝突してＡｌ原子が叩き出され、対極に設けられた基板（基材１１）に純Ａｌ薄膜が形成される。
【００５１】
このような純Ａｌ薄膜の成膜方法の応用として、成膜中にＡｒと共に酸素をチャンバに供給することによりＡｌ２Ｏ３薄膜を形成する方法が、反応性スパッタ法として知られている。通常、チャンバ内に酸素を供給すると、純Ａｌターゲットの表面が酸化し、こうして純Ａｌターゲット表面に生成したＡｌ２Ｏ３がスパッタされることによって、基板（基材１１）上に透明な誘電体であるＡｌ２Ｏ３薄膜が形成されると考えられている。
【００５２】
純Ａｒ雰囲気で純Ａｌターゲットをスパッタする状態では安定な放電が実現されているが、チャンバ内圧を一定に維持しながら、Ａｒ流量を固定して、Ａｒと共にチャンバに供給する酸素流量を大きくしていくと、所定の酸素流量となった時点で放電状態が急変し、電流・電圧が大きく変化する。この変化は、定電流電源を使うか、定電圧電源を使うか、または定電力電源を使うかによって異なるが、このような変化を認知することは容易であり、この変化が生じた後の状態では、基板（基材１１）上にＡｌ２Ｏ３薄膜が形成される。つまり、放電状態が急変する変化点よりも酸素流量が少ない雰囲気ではＡｌ薄膜（チャンバに酸素が導入された雰囲気において成膜される観点から「純Ａｌ薄膜」と言わないこととする）が形成され、変化点よりも酸素流量の多い雰囲気では、Ａｌ２Ｏ３薄膜が形成されるものと理解される。
【００５３】
そこで、本発明者はさらに放電状態を詳しく調査した結果、チャンバに供給するＡｒ流量を一定として、チャンバに供給する酸素流量を徐々に増加させていった場合に放電状態が急変する酸素流量と、逆に、酸素流量を徐々に減少させていった場合に放電状態が急変する酸素流量とに、違いがあることを発見した。
【００５４】
これについてより詳しく、図２を参照しながら説明する。図２は酸素流量と放電電圧との関係を模式的に示す図である。チャンバに供給するＡｒ流量を一定として、チャンバに供給する酸素流量を徐々に増加させていった場合には、ある特定量の酸素流量Ａに達した時点で放電状態が急変し、Ａｌ薄膜の成膜モードからＡｌ２Ｏ３薄膜の成膜モードに切り替わる。一方、Ａｌ２Ｏ３が成膜されるような酸素流量の多い状態から酸素流量を減少させていった場合には、酸素流量Ａの地点を過ぎてもＡｌ２Ｏ３薄膜の成膜モードが維持され、さらに酸素流量を減少させて特定量の酸素流量Ｂとなった時点で、放電状態が大きく変化して、Ａｌ薄膜の成膜モードに戻る。
【００５５】
さらに、このようなＡｌ薄膜の成膜モードにおいて成膜されるＡｌ膜の状態について詳しく調査した結果、純Ａｒ雰囲気での放電では純Ａｌ薄膜が成膜され、酸素流量を徐々に増加させていく過程においても、酸素流量が酸素流量Ｂ以下である場合には、純Ａｌ薄膜と特に変わりのない光反射率を有するＡｌ薄膜が得られる（Ａｌ薄膜の成膜モード）。続いて酸素流量を徐々に増加させ、酸素流量Ｂ〜酸素流量Ａの間でＡｌ薄膜を成膜した場合には、光反射率が低下したＡｌ薄膜（すなわち、酸素導入Ａｌ薄膜１２ａ）が得られる（低反射Ａｌ薄膜の成膜モード）。さらに酸素流量を徐々に増加させた酸素流量Ａを越える範囲では、Ａｌ２Ｏ３薄膜が成膜される（Ａｌ２Ｏ３薄膜の成膜モード）。
【００５６】
次に、酸素流量を徐々に減少させた場合には、酸素流量がＢ以上の範囲がＡｌ２Ｏ３薄膜の成膜モードとなり、酸素流量がＢ以下の範囲がＡｌ薄膜の成膜モードとなる。なお、酸素流量を増加させる際の酸素流量Ａの状態と酸素流量を減少させる際の酸素流量Ｂの状態は、放電が不安定となるために、通常、実際の成膜条件として用いない。
【００５７】
したがって、まず、酸素流量が少ない状態（Ａｌ薄膜の成膜モード）から放電を開始し、徐々に酸素流量を増加させて、酸素流量Ｂと酸素流量Ａの間で酸素流量を固定した放電を行うことで、安定した低反射Ａｌ薄膜の成膜モードに移行することができ、光反射率を制御した酸素導入Ａｌ薄膜１２ａを得ることができる。
【００５８】
なお、酸素流量が多い状態から放電をスタートして酸素流量を酸素流量Ｂと酸素流量Ａの間まで減らした場合や、放電開始時点で酸素流量が酸素流量Ｂと酸素流量Ａの間に設定されていた場合には、Ａｌ２Ｏ３薄膜の成膜モードとなるために、酸素導入Ａｌ薄膜を得ることはできない。これは、チャンバ内部に含まれる微量の残存酸素によって純Ａｌターゲット表面がＡｌ２Ｏ３に変化してしまっており、Ａｌ２Ｏ３薄膜が成膜されやすい状態になっているためと考えられる。
【００５９】
このような放電状態に変化をもたらす酸素流量は、後記するように、放電電力にも依存している。放電電力を大きくすることによって、低安定な放電で低反射Ａｌ薄膜の成膜モードを実現することができる酸素流量範囲を拡大することができる。これは、電力（電流）を大きくすることでＡｒのスパッタ量が増加し、純Ａｌターゲットの表面に形成されたＡｌ２Ｏ３が純Ａｌターゲットの表面を全面的に覆う前に、電力増大に伴って増加したＡｒイオンが、Ａｌ２Ｏ３を吹き飛ばすことによるものと推測される。
【００６０】
前記した低反射Ａｌ薄膜の成膜モードにより成膜された酸素導入Ａｌ薄膜１２ａには、固溶限界量を超える酸素原子が導入されている。一般的な金属溶解法で金属Ａｌを製造する場合、金属Ａｌに固溶する酸素量は２×１０−８％以下であり、それ以上の酸素原子を導入しようとしても、金属ＡｌとＡｌ２Ｏ３とに分離する（混合状態となる）。しかし、スパッタ法等の物理蒸着法は急冷プロセスであるために、固溶限界量を超えた量の酸素原子を強制的に薄膜中に導入することができ、ここでは、Ａｒ流量に対する酸素流量を制御することにより、Ａｌ薄膜に固溶限界量を超える酸素原子を導入させている。
【００６１】
酸素導入Ａｌ薄膜１２ａは、純Ａｌ薄膜に比して、大きな電気抵抗率を有する（つまり、導電性は低下する）。ここで、通常、金属が高い光反射率を示す原因は、可視光が金属中の自由電子によって遮られて金属内に侵入できないことにある。一方、金属の電気抵抗率も自由電子の存在によって規定されるため、金属の電気抵抗率を変化させれば、光反射率も変化することになる。つまり、酸素導入Ａｌ薄膜１２ａでは、酸素導入によって自由電子の状態が変化するため、電気抵抗率の変化と光反射率の低下とが同時に起こる。このような酸素導入Ａｌ薄膜１２ａにおける光反射率と電気抵抗率との同時制御は、物理蒸着法によって初めて実現される。この性質を利用して、意匠性コーティング膜として、その用途に応じた光反射率を有する酸素導入Ａｌ薄膜１２ａを、組成選択（組成制御）と膜厚制御により容易に得ることができる。
【００６２】
なお、一般的な金属溶解法で作成した金属Ａｌの場合には、混入した酸素は巨大なＡｌ２Ｏ３を形成して析出するため、電気抵抗率が顕著に大きくなることはない。また、表面の大部分は金属Ａｌであるから、光沢すなわち光反射率にも大きな変化はない。
【実施例】
【００６３】
次に、本発明の実施例について説明するが、本発明が以下の実施例に限定されるものでないことは言うまでもない。
【００６４】
《予備試験》
予備実験として以下の成膜試験を行った。すなわち、マグネトロンスパッタリング装置を用い、そのチャンバ内にスパッタリングターゲットとして純Ａｌターゲットを設置し、真空ポンプによって１×１０−６Ｔｏｒｒ（＝１．３×１０−４Ｐａ）まで真空排気した後、Ａｒを流量４０ｓｃｃｍ（＝ｍｌ／ｍｉｎ）で導入しながら、チャンバ内圧力を２ｍＴｏｒｒ（＝０．２６７Ｐａ）に保持した。次に、定電流電源装置を用いて純ＡｌターゲットにＤＣ電圧を印加することにより、グロー放電（初期グロー放電）を生じさせた。このとき、印加電圧（放電電圧）を４００Ｖ、電流を０．４Ａ（電力：１６０Ｗ）、放電時間を１０分とした。このグロー放電により、放電状態を安定化させることができる。
【００６５】
続いて、グロー放電を生じさせた状態で、チャンバ内に酸素を導入して、放電電圧の変化を測定した。なお、Ａｒ流量を変化させずに酸素流量を変化させることとして、チャンバ内圧を２ｍＴｏｒｒに保持した。図３にその結果を示す。図３は酸素流量と放電電圧との関係を示すグラフであり、図３に示す「増加手順」が酸素流量を徐々に増加させることを示している。酸素流量が０〜２．６ｓｃｃｍの範囲では、放電電圧は３９５Ｖ〜４１５Ｖの範囲であった。この間の放電はＡｌ薄膜の成膜モードである。次に、酸素流量を２．７ｓｃｃｍにすると放電電圧は３１５Ｖに大きく低下した。さらに酸素流量を増やしても、放電電圧に大きな変化は現れなかった。この間の放電はＡｌ２Ｏ３薄膜の成膜モードである。
【００６６】
次に、酸素流量が４ｓｃｃｍの状態で１０分間のグロー放電を行った後、酸素流量を徐々に減少させた（図３に示す「減少手順」）。その結果を図３に併記する。この場合、酸素流量が１．３ｓｃｃｍまでは、放電電圧は３１５Ｖ〜３２５Ｖであり、この間の放電はＡｌ２Ｏ３薄膜の成膜モードである。酸素流量を１．２ｓｃｃｍとすると、放電電圧は４１３Ｖまで大きく上昇した。その後、酸素流量を減らしても、放電電圧に大きな変化は現れなかった。この間の放電はＡｌ薄膜の成膜モードである。
【００６７】
これと同様の試験を放電電力２６０Ｗ（４１０Ｖ×０．６３Ａ）で行った。最初に、チャンバ内を１×１０−６Ｔｏｒｒまで真空排気して、Ａｒを導入し、チャンバ内圧力を２ｍＴｏｒｒとした後、放電電圧：４１０Ｖ、電流：０．６３Ａで１０分の初期グロー放電を行った。次に、チャンバ内圧を一定に保持しながら、チャンバ内への酸素流量を変化させた結果を図４に示す。酸素流量が０〜３．１ｓｃｃｍの範囲では、放電電圧は３９０Ｖ以上であったが（Ａｌ薄膜の成膜モード）、酸素流量が３．２ｓｃｃｍになると、放電電圧は３１５Ｖまで大きく低下した。さらに酸素流量を増やしても、放電電圧に大きな変化は現れなかった（Ａｌ２Ｏ３薄膜の成膜モード）。
【００６８】
続いて、酸素流量が４ｓｃｃｍの状態で１０分間のグロー放電を行った後、酸素流量を徐々に減少させた。その結果を図４に併記する。酸素流量が１．５ｓｃｃｍまでは３２５Ｖ以下であったが（Ａｌ２Ｏ３薄膜の成膜モード）、酸素流量を１．４ｓｃｃｍとすると、放電電圧は４１０Ｖまで大きく上昇した。その後、酸素流量を減らしても、放電電圧に大きな変化は現れなかった（Ａｌ薄膜の成膜モード）。
【００６９】
《試料作製》
表１に酸素導入Ａｌ薄膜に関する試験条件と試験結果を示し、表２に窒素導入Ａｌ薄膜に関する試験条件と試験結果を示す。各比較例及び各実施例には、基材として、厚さが０．７ｍｍ、直径が５０．８ｍｍ（＝２インチ）の青板ガラス基板を用いた。また、スパッタターゲットとして、純Ａｌターゲットを用いた。まず、比較例１と実施例１の試料作製方法について詳細に説明する。
【００７０】
【表１】
【００７１】
【表２】
【００７２】
＜比較例１＞
表１に示すように、放電電力を２６０Ｗとして、前記した予備試験における放電環境（チャンバ内圧力：２ｍＴｏｒｒ、Ａｒ流量：４０ｓｃｃｍ）でのグロー放電を２２０秒間行うことにより、膜厚５００ｎｍの純Ａｌ薄膜を基板上に成膜した。なお、予め触針式膜厚計を用いて成膜レートを求めており、その成膜レートから、所望の膜厚となる成膜時間（グロー放電時間）を決定している。
【００７３】
＜実施例１＞
表１に示すように、放電電力を２６０Ｗとして、前記した予備試験における放電環境（チャンバ内圧力：２ｍＴｏｒｒ、Ａｒ流量：４０ｓｃｃｍ）でグロー放電を開始した後、チャンバ内圧を２ｍＴｏｒｒに保持しながら、チャンバ内への酸素供給を開始して徐々に酸素流量を上げ、酸素流量を２．２ｓｃｃｍで保持して２１０秒間（グロー放電開始から終了までのトータルの時間）の成膜を行うことにより、膜厚５００ｎｍの酸素導入Ａｌ薄膜を基板上に成膜した。膜厚の制御方法は比較例１の場合と同様である。
【００７４】
＜実施例２〜１０、比較例２，３＞
その他の試料である実施例２〜１０及び比較例２，３の試料作製は、前記した実施例１に係る酸素導入Ａｌ薄膜の成膜方法に準じて、表１に記載の条件で行った。表２に示す実施例１１〜１５及び比較例４の試料作製は、チャンバへの供給ガスとして窒素を用い、前記した実施例１に係る酸素導入Ａｌ薄膜の成膜方法に準じて、表２記載の条件で行った。以下、各試料に形成された膜を総じて「Ａｌ基膜」と呼ぶこととする。
【００７５】
《試料評価方法》
各試料に形成されたＡｌ基膜における酸素または窒素の導入量（ａｔ％）の測定は、ＥＰＭＡ（日本電子（製）、型式：ＪＸＡ−８８００ＲＬ、加速電圧：５．０ｋＶ、照射電流：０．５μＡ）により行った。また、各試料について、分光光度計を用いて、入射角：５度、反射角：５度の正反射条件で、Ａｌ基膜の波長５５０ｎｍでの光反射率を測定した。各試料に形成されたＡｌ基膜の相同定は、Ｘ線回折法（ＸＲＤ）により行った。さらに、各試料に形成されたＡｌ基膜の電気抵抗率の測定を四探針法により行った。
【００７６】
酸素導入Ａｌ薄膜（実施例２〜１０及び比較例２，３）については、測定された電気抵抗率Ｘ１に基づき、Ｙ１＝０．０５３×（ＬｏｇＸ１）４−０．０１６×（ＬｏｇＸ１）３＋０．６５×（ＬｏｇＸ１）２＋０．２９×ＬｏｇＸ１＋２５、によりＹ１値を求めた。一方、窒素導入Ａｌ薄膜（実施例１１〜１５及び比較例４）については、測定された電気抵抗率Ｘ２に基づき、Ｙ２＝１．２×（ＬｏｇＸ２）２−５．４×ＬｏｇＸ２＋３５、によりＹ２値を求めた。なお、比較例１については、他の試料との対比のために、Ｙ１値とＹ２値の両方を求めて、それぞれ表１と表２に併記している。
【００７７】
《試験結果》
試験結果を表１，２に併記する。また、図５に、比較例１と実施例１について、光反射率の波長依存性を表した図を示す。比較例１の純Ａｌ薄膜の波長５５０ｎｍでの光反射率は９２％であるが、実施例１の酸素導入Ａｌ薄膜の光反射率Ｚ１は２８％であった。目視では、実施例１の試料表面は黒っぽくなっており、若干の映り込みがある金属的な光沢（反射状態）を示した。また、実施例２〜１０の光反射率Ｚ１は、１０〜８５％の範囲内にあることが確認された。なお、実施例１について、波長５５０ｎｍでの光透過率を測定したところ、０．００１％以下であった。これは、酸素導入Ａｌ薄膜が金属膜であるために、光が酸素導入Ａｌ薄膜を透過できないことによるものと考えられる。
【００７８】
表１に示されるように、比較例１の純Ａｌ膜の電気抵抗率は３．０×１０−６Ω・ｃｍであったが、例えば、実施例１に係る酸素導入Ａｌ薄膜の電気抵抗率Ｘ１は１．２×１０−３Ω・ｃｍとなっており、酸素導入によって電気抵抗率Ｘ１が大きくなっていることが確認された。実施例１〜１０の結果に示される通り、酸素導入Ａｌ薄膜では、比較例１の純Ａｌ薄膜と対比して電気抵抗率Ｘ１が大きくなっており、酸素導入量の値が大きくなるにしたがって電気抵抗率Ｘ１が大きくなる傾向にあることがわかる。比較例２では、酸素流量が大きかったために酸素導入量が大きくなり、誘電体であるＡｌ２Ｏ３が成膜された。比較例３では、酸素導入量が少ないために、純Ａｌ薄膜と同等の光反射率Ｚ１となった。
【００７９】
図６に、酸素導入Ａｌ薄膜について、光反射率Ｚ１（測定値）及び光反射率Ｙ１（計算値）と電気抵抗率Ｘ１との関係を表した図を示す。図６には、計算により得られた光反射率Ｙ１に基づいて、“Ｙ１＋１０”と“Ｙ１−１０”の値をそれぞれ示す曲線を記している。図６に示されるように、実施例１〜１０の光反射率Ｚ１は、“Ｙ１＋１０”と“Ｙ１−１０”の間にあり、良好な電気的特性及び光学的特性を示すことが確認された。
【００８０】
次に、表２に示されるように、実施例１１に係る窒素導入Ａｌ薄膜では、電気抵抗率Ｘ２は３．４×１０−１Ω・ｃｍとなっており、窒素導入によって電気抵抗率Ｘ２が大きくなっていることが確認された。実施例１１〜１５の結果に示される通り、窒素導入Ａｌ薄膜でも、比較例１の純Ａｌ薄膜と対比して電気抵抗率Ｘ２は大きくなっており、窒素導入量の値が大きくなるにしたがって電気抵抗率Ｘ２が大きくなる傾向にあることがわかる。比較例４では、窒素流量が大きかったために、誘電体であるＡｌＮが成膜された。
【００８１】
実施例１１〜１５に係る窒素導入Ａｌ薄膜の光反射率Ｚ２は、１０〜８５％の範囲内にあることが確認された。図７に、窒素導入Ａｌ薄膜について、光反射率Ｚ２（測定値）及び光反射率Ｙ２（計算値）と電気抵抗率Ｘ２との関係を表した図を示す。図７には、計算により得られた光反射率Ｙ２に基づいて、“Ｙ２＋１０”と“Ｙ２−１０”の値をそれぞれ示す曲線を記している。図７に示されるように、実施例１１〜１５の光反射率Ｚ２は、“Ｙ２＋１０”と“Ｙ２−１０”の間にあり、良好な電気的特性及び光学的特性を示すことが確認された。
【図面の簡単な説明】
【００８２】
【図１】（ａ）は本発明の第１実施形態に係る被成膜体の構造を示す断面図であり、（ｂ）は本発明の第２実施形態に係る被成膜体の構造を示す断面図であり、（ｃ）は被成膜体の製造方法を示すフローチャートである。
【図２】グロー放電において酸素流量を変化させた場合の、酸素流量と放電電圧との関係を模式的に示す図である。
【図３】グロー放電において酸素流量を変化させた場合の、酸素流量と放電電圧との関係を示す図である。
【図４】グロー放電において酸素流量を変化させた場合の、酸素流量と放電電圧との関係を示す別の図である。
【図５】比較例１と実施例１について、光反射率の波長依存性を示す図である。
【図６】酸素導入Ａｌ薄膜についてのＹ１及びＺ１とＸ１との関係を示す図である。
【図７】窒素導入Ａｌ薄膜についてのＹ２及びＺ２とＸ２との関係を示す図である。
【符号の説明】
【００８３】
１０Ａ 被成膜体
１０Ｂ 被成膜体
１１ 基材
１２ａ 酸素導入Ａｌ薄膜
１２ｂ 窒素導入Ａｌ薄膜
【特許請求の範囲】
【請求項１】
基材表面に形成して用いられ、物理蒸着法によりアルミニウムにその固溶限界を超える酸素を導入させてなる導電性アルミニウム薄膜であって、
１００ａｔ％のアルミニウムに対する前記酸素の導入量がＥＰＭＡによる測定値において５〜８０ａｔ％であることを特徴とする導電性アルミニウム薄膜。
【請求項２】
波長５５０ｎｍの光反射率が１０〜８５％であり、かつ、電気抵抗率が１．０×１０−５〜１Ω・ｃｍであることを特徴とする請求項１に記載の導電性アルミニウム薄膜。
【請求項３】
前記波長５５０ｎｍの光反射率をＺ１とし、前記電気抵抗率をＸ１とし、Ｙ１＝０．０５３×（ＬｏｇＸ１）４−０．０１６×（ＬｏｇＸ１）３＋０．６５×（ＬｏｇＸ１）２＋０．２９×ＬｏｇＸ１＋２５としたときに、Ｙ１−１０＜Ｚ１＜Ｙ１＋１０の関係が満たされていることを特徴とする請求項２に記載の導電性アルミニウム薄膜。
【請求項４】
膜厚が１０〜１００００ｎｍであることを特徴とする請求項１から請求項３のいずれか１項に記載の導電性アルミニウム薄膜。
【請求項５】
基材表面に形成して用いられ、物理蒸着法によりアルミニウムにその固溶限界を超える窒素を導入させてなる導電性アルミニウム薄膜であって、
１００ａｔ％のアルミニウムに対する前記窒素の導入量がＥＰＭＡによる測定値において５〜３０ａｔ％であることを特徴とする導電性アルミニウム薄膜。
【請求項６】
波長５５０ｎｍの光反射率が１０〜８５％であり、かつ、電気抵抗率が１．０×１０−５〜１００Ω・ｃｍであることを特徴とする請求項５に記載の導電性アルミニウム薄膜。
【請求項７】
前記波長５５０ｎｍの光反射率をＺ２とし、前記電気抵抗率をＸ２とし、Ｙ２＝１．２×（ＬｏｇＸ２）２−５．４×ＬｏｇＸ２＋３５としたときに、Ｙ２−１０＜Ｚ２＜Ｙ２＋１０の関係が満たされていることを特徴とする請求項６に記載の導電性アルミニウム薄膜。
【請求項８】
膜厚が３０〜１００００ｎｍであることを特徴とする請求項５から請求項７のいずれか１項に記載の導電性アルミニウム薄膜。
【請求項１】
基材表面に形成して用いられ、物理蒸着法によりアルミニウムにその固溶限界を超える酸素を導入させてなる導電性アルミニウム薄膜であって、
１００ａｔ％のアルミニウムに対する前記酸素の導入量がＥＰＭＡによる測定値において５〜８０ａｔ％であることを特徴とする導電性アルミニウム薄膜。
【請求項２】
波長５５０ｎｍの光反射率が１０〜８５％であり、かつ、電気抵抗率が１．０×１０−５〜１Ω・ｃｍであることを特徴とする請求項１に記載の導電性アルミニウム薄膜。
【請求項３】
前記波長５５０ｎｍの光反射率をＺ１とし、前記電気抵抗率をＸ１とし、Ｙ１＝０．０５３×（ＬｏｇＸ１）４−０．０１６×（ＬｏｇＸ１）３＋０．６５×（ＬｏｇＸ１）２＋０．２９×ＬｏｇＸ１＋２５としたときに、Ｙ１−１０＜Ｚ１＜Ｙ１＋１０の関係が満たされていることを特徴とする請求項２に記載の導電性アルミニウム薄膜。
【請求項４】
膜厚が１０〜１００００ｎｍであることを特徴とする請求項１から請求項３のいずれか１項に記載の導電性アルミニウム薄膜。
【請求項５】
基材表面に形成して用いられ、物理蒸着法によりアルミニウムにその固溶限界を超える窒素を導入させてなる導電性アルミニウム薄膜であって、
１００ａｔ％のアルミニウムに対する前記窒素の導入量がＥＰＭＡによる測定値において５〜３０ａｔ％であることを特徴とする導電性アルミニウム薄膜。
【請求項６】
波長５５０ｎｍの光反射率が１０〜８５％であり、かつ、電気抵抗率が１．０×１０−５〜１００Ω・ｃｍであることを特徴とする請求項５に記載の導電性アルミニウム薄膜。
【請求項７】
前記波長５５０ｎｍの光反射率をＺ２とし、前記電気抵抗率をＸ２とし、Ｙ２＝１．２×（ＬｏｇＸ２）２−５．４×ＬｏｇＸ２＋３５としたときに、Ｙ２−１０＜Ｚ２＜Ｙ２＋１０の関係が満たされていることを特徴とする請求項６に記載の導電性アルミニウム薄膜。
【請求項８】
膜厚が３０〜１００００ｎｍであることを特徴とする請求項５から請求項７のいずれか１項に記載の導電性アルミニウム薄膜。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【公開番号】特開２００９−２９９１６０（Ｐ２００９−２９９１６０Ａ）
【公開日】平成２１年１２月２４日（２００９．１２．２４）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００８−１５６５２２（Ｐ２００８−１５６５２２）
【出願日】平成２０年６月１６日（２００８．６．１６）
【出願人】（０００００１１９９）株式会社神戸製鋼所 (5,860)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２１年１２月２４日（２００９．１２．２４）
【国際特許分類】
【出願日】平成２０年６月１６日（２００８．６．１６）
【出願人】（０００００１１９９）株式会社神戸製鋼所 (5,860)
【Ｆターム（参考）】
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