JP2013108118A - フィルム部材およびその製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】 酸素、水蒸気およびアウトガスを透過しにくいガスバリア性に優れたフィルム部材、およびその製造方法を提供する。
【解決手段】 フィルム部材は、樹脂フィルムからなる基材と、該基材の表裏少なくとも一方側に配置される酸窒化アルミニウム（ＡｌＯＮ）膜と、を有し、該酸窒化アルミニウム膜の組成は、Ａｌ：３９〜５５ａｔ％、Ｏ：７〜６０ａｔ％、Ｎ：１〜５０ａｔ％である。当該フィルム部材の製造方法は、スパッタ成膜装置１のチャンバー８内に、基材２０をアルミニウム製のターゲット３０に対向するように配置し、チャンバー８内を所定の真空度に保持する減圧工程と、チャンバー８内に、窒素を含む原料ガスとキャリアガスとを導入し、所定の真空度で、チャンバー８内の窒素ガス圧に対する酸素ガス圧の比率が２０％以下の雰囲気において、基材２０の成膜面に酸窒化アルミニウム膜を形成する成膜工程と、を有する。
【選択図】 図１

Description

本発明は、樹脂フィルムからなる基材とガスバリア膜とが積層されてなり、酸素や水蒸気、並びに樹脂フィルムに含まれるガスや揮発性成分を透過しにくいフィルム部材、およびその製造方法に関する。

ユビキタス社会の到来に向け、スマートフォンなどの携帯電話、ＰＨＳ（Ｐｅｒｓｏｎａｌ Ｈａｎｄｙｐｈｏｎｅ Ｓｙｓｔｅｍ）、タブレットＰＣ（Ｐｅｒｓｏｎａｌ Ｃｏｍｐｕｔｅｒ）、モバイルノートＰＣ等の携帯情報端末、小型ゲーム機器、電子ペーパー等のモバイル機器が普及拡大している。また、これらのモバイル機器に対して、軽量化、薄型化、フレキシブル化、落下、衝撃等による破損抑制等のニーズが高まっている。このため、現在多用されているガラス製の表示部に代わり、樹脂フィルムからなる基材に機能性薄膜を積層した機能性樹脂フィルムを用いたタッチパネル、有機ＥＬ（Ｅｌｅｃｔｒｏ Ｌｕｍｉｎｅｓｃｅｎｃｅ）デバイス等の需要が増加している（例えば、特許文献１、２参照）。さらに、太陽電池市場においても、機能性樹脂フィルムを用いた、フレキシブルで軽量、薄型の有機系薄膜太陽電池が脚光を浴びている。

特開２００９−２３８４７４号公報 特開２００９−１７８９５６号公報 特開２００５−１９７３７１号公報 特開２００３−３０１２６８号公報

しかしながら、機能性樹脂フィルムを用いた製品においては、従来のガラス基板品と比較して、寿命が短いという課題がある。この原因として、空気中の酸素や水蒸気が、基材を通して機能性薄膜へ進入したり、基材に含まれるガスや揮発性成分がアウトガスとして出てくることにより、機能性薄膜が劣化することが挙げられる。また、基材等、機能性薄膜下の薄膜の凹凸が大きい場合、凹部に酸素や水分等が吸着したり、凸部に電解が集中して、機能性薄膜が劣化することも考えられる。

一例として、フレキシブル有機ＥＬデバイスについて説明する。図７に、有機ＥＬデバイスの断面図を示す。図７に示すように、有機ＥＬデバイス７は、前方から後方に向かって、基材７１と、前面ガスバリア膜７２と、陽極７３と、ホール輸送層７４と、電子輸送性発光層７５と、陰極７６と、後面ガスバリア層７７と、を備えている。

有機ＥＬデバイス７の発光原理について簡単に説明する。陽極７３、陰極７６に電圧を印加すると、陽極７３からホール（正孔）が、陰極７６から電子が、各々、発生する。ホールは、陽極７３から、ホール輸送層７４を通過し、電子輸送性発光層７５に進入する。一方、電子は、陰極７６から、電子輸送性発光層７５に進入する。電子輸送性発光層７５においてホールと電子とが結合することにより、発光する。ここで、電子輸送性発光層７５の前方に配置されている基材７１、前面ガスバリア膜７２、陽極７３、ホール輸送層７４は透明である。このため、当該発光は、有機ＥＬデバイス７の前方から視認することができる。

有機ＥＬデバイス７において、空気中の酸素や水蒸気が、基材７１を通ってホール輸送層７４、電子輸送性発光層７５へ進入すると、ホール輸送層７４や電子輸送性発光層７５が劣化する。これにより、輝度が低下したり、発光しなくなるおそれがある。このため、基材７１の後面に、前面ガスバリア膜７２を形成し、基材７１を通過した酸素や水蒸気が、ホール輸送層７４や電子輸送性発光層７５へ進入することを、抑制している。

ガスバリア膜としては、酸化シリコン膜、窒化シリコン膜、酸窒化シリコン膜等が知られている。しかしながら、これらの膜においては、ガスバリア性（酸素、水蒸気およびアウトガスの低透過性）が充分ではなく、粒子径のばらつきにより表面の凹凸も大きい。このため、実用に耐えられる製品寿命を達成することは難しい。したがって、よりガスバリア性に優れたフィルム部材の開発が待たれている。

本発明は、このような実情に鑑みてなされたものであり、酸素、水蒸気およびアウトガスを透過しにくいガスバリア性に優れたフィルム部材を提供することを課題とする。また、当該フィルム部材を製造する方法を提供することを課題とする。

（１）上記課題を解決するため、本発明者は、比較的安価なアルミニウム（Ａｌ）をターゲットとして、樹脂フィルムからなる基材へのスパッタ成膜を試みた。そして、実験を重ねた結果、当該基材に、ある組成範囲の酸窒化アルミ膜（ＡｌＯＮ膜）を形成すると、非常に高いガスバリア性を達成できるという知見を得た。このような知見に基づいてなされた本発明のフィルム部材は、樹脂フィルムからなる基材と、該基材の表裏少なくとも一方側に配置される酸窒化アルミニウム（ＡｌＯＮ）膜と、を有し、該酸窒化アルミニウム膜の組成は、Ａｌ：３９〜５５ａｔ％、Ｏ：７〜６０ａｔ％、Ｎ：１〜５０ａｔ％（アルミニウム原子が３９ａｔ％以上５５ａｔ％以下、酸素原子が７ａｔ％以上６０ａｔ％以下、窒素原子が１ａｔ％以上５０ａｔ％以下）であることを特徴とする。

樹脂フィルムからなる基材に、上記組成範囲のＡｌＯＮ膜を積層させることにより、酸素、水蒸気およびアウトガスの低透過性が、格段に向上する。したがって、本発明のフィルム部材を用いると、例えば有機ＥＬデバイスにおいて、ホール輸送層や電子輸送性発光層への酸素、水蒸気およびアウトガスの進入を、抑制することができる。よって、ホール輸送層や電子輸送性発光層の劣化を抑制することができる。その結果、製品寿命を延ばすことができる。

（２）また、上記（１）の構成のフィルム部材を製造するための本発明のフィルム部材の製造方法は、スパッタ成膜装置のチャンバー内に、前記基材をアルミニウム製のターゲットに対向するように配置し、該チャンバー内のガスを排気して該チャンバー内を所定の真空度に保持する減圧工程と、該チャンバー内に、窒素を含む原料ガスとキャリアガスとを導入し、所定の真空度で、該チャンバー内の窒素ガス圧に対する酸素ガス圧の比率が２０％以下の雰囲気において、該キャリアガスの電離により生成したプラズマで該ターゲットをスパッタすることにより、該基材の成膜面に前記酸窒化アルミニウム膜を形成する成膜工程と、を有することを特徴とする。

本発明のフィルム部材の製造方法においては、スパッタによる成膜を、チャンバー内の窒素ガス圧に対する酸素ガス圧の比率が２０％以下の雰囲気にて行う。すなわち、チャンバー内に導入する原料ガスの流量ではなく、成膜時に実際にチャンバー内に存在する原料ガスの組成が重要である。チャンバー内のガス組成は、例えば、差動排気付きの四重極型質量分析計により分析することができる。そして、窒素ガス圧（Ｐ_Ｎ２）に対する酸素ガス圧（Ｐ_Ｏ２）の比率（Ｐ_Ｏ２／Ｐ_Ｎ２×１００）が２０％以下の雰囲気にて、スパッタを行えばよい。より好適な酸素ガス圧の比率は、１９．１％以下である。こうすることにより、樹脂フィルムからなる基材の成膜面に、Ａｌ：３９〜５５ａｔ％、Ｏ：７〜６０ａｔ％、Ｎ：１〜５０ａｔ％の組成範囲のＡｌＯＮ膜を形成することができる。

（３）好ましくは、上記（２）の構成において、前記スパッタ成膜装置は、前記ターゲットと、該ターゲットの表面に磁場を形成するための磁場形成手段と、を備え、マグネトロン放電により前記プラズマを生成する構成とする方がよい。

スパッタによる成膜方法としては、二極スパッタ法や、マグネトロンスパッタ法等がある。なかでも、マグネトロンスパッタ法によると、ターゲット表面に発生した磁場により、ターゲットから飛び出した二次電子が捕らえられる。このため、基材の温度が上昇しにくい。また、捕らえた二次電子でガスのイオン化が促進されるため、成膜速度を速くすることができる。本構成のスパッタ成膜装置は、マグネトロンスパッタ法を採用する。したがって、本構成のスパッタ成膜装置によると、熱による基材の変形が小さく、比較的速やかにＡｌＯＮ膜を形成することができる。なお、本構成のスパッタ成膜装置においては、ＤＣ（直流）マグネトロンスパッタ法（ＤＣパルス方式を含む）を採用することが、望ましい。

（４）好ましくは、上記（３）の構成において、前記スパッタ成膜装置は、さらに、ＥＣＲプラズマ生成装置を備え、該ＥＣＲプラズマ生成装置は、マイクロ波を伝送する矩形導波管と、該矩形導波管の一面に配置され、該マイクロ波が通過するスロットを有するスロットアンテナと、該スロットアンテナの該スロットを覆うように配置され、プラズマ生成領域側の表面は該スロットから入射する該マイクロ波の入射方向に平行である誘電体部と、該誘電体部の裏面に配置され該誘電体部を支持する支持板と、該支持板の裏面に配置され該プラズマ生成領域に磁場を形成する永久磁石と、を備え、該誘電体部から該磁場中に伝播する該マイクロ波により電子サイクロトロン共鳴（ＥＣＲ）を発生させながらプラズマを生成し、前記成膜工程において、前記基材と前記ターゲットとの間にＥＣＲプラズマを照射しながらスパッタを行う構成とする方がよい。

ＤＣマグネトロンスパッタ法により成膜を行うスパッタ成膜装置においては、生成するプラズマを安定化させ、成膜速度を速くするために、ターゲットに数百ボルトの負の高電圧を印加する必要がある。このため、マグネトロン放電で生成したアルゴンイオンが、より加速され、ターゲットに衝突する。そして、比較的粒子径の大きい中性粒子がターゲットから飛び出し、基材へ成膜される。特に、印加電圧が高い場合、ターゲットから、クラスター粒子のような粒子径の非常に大きな粒子が飛び出す頻度が高くなる。粒子径が大きく、そのばらつきも大きい粒子が基材に成膜されると、形成されたＡｌＯＮ膜の表面に凹凸が生じてしまう。ＡｌＯＮ膜の表面の凹凸が大きいと、凹部に酸素等が吸着しやすくなる。このため、ＡｌＯＮ膜自身が劣化したり、ＡｌＯＮ膜と接する相手材を劣化させるおそれがある。また、凸部により、相手材を劣化させるおそれもある。例えば有機ＥＬデバイスにおいて、ＡｌＯＮ膜の表面の凹凸が大きいと、その表面に形成される陽極についても、凹凸が大きくなる。すると、陽極の凸部に電界が集中し、その影響で電子輸送性発光層が劣化して、発光しなくなるおそれがある。

このような問題を解決すべく、本発明者が鋭意研究を重ねた結果、マグネトロン放電で生成したプラズマ（以下、適宜「マグネトロンプラズマ」と称す）による成膜を、マイクロ波プラズマを照射しながら行えば、印加電圧を下げることができると共に、飛び出した中性粒子をイオン化若しくは微細化して粒子径を整えることができる、という見地に至った。しかしながら、通常、マグネトロンスパッタは、不純物の侵入を抑制して膜質を維持するために、マグネトロンプラズマが安定な一定の低圧下で行われる。成膜時の圧力としては、０．５〜１．０Ｐａ程度が望ましい。一方、一般的なマイクロ波プラズマ生成装置は、５Ｐａ以上の比較的高圧下でマイクロ波プラズマを生成する（例えば、特許文献３参照）。このため、従来のマイクロ波プラズマ生成装置を用いた場合、マグネトロンスパッタを行う１Ｐａ以下の低圧下では、マイクロ波プラズマを生成することが難しい。また、マイクロ波プラズマの指向性にも欠ける。この理由は、次のように考えられる。

図４に、従来のマイクロ波プラズマ生成装置におけるマイクロ波プラズマ生成部の斜視図を示す。図４に示すように、マイクロ波プラズマ生成部９は、導波管９０と、スロットアンテナ９１と、誘電体部９２と、を有している。スロットアンテナ９１は、導波管９０の前方開口部を塞ぐように配置されている。すなわち、スロットアンテナ９１は、導波管９０の前壁を形成している。スロットアンテナ９１には、複数の長孔状のスロット９１０が形成されている。誘電体部９２は、スロット９１０を覆うように、スロットアンテナ９１の前面（チャンバー側）に配置されている。導波管９０の右端から伝送されたマイクロ波は、図中前後方向の白抜き矢印Ｙ１で示すように、スロット９１０を通過して、誘電体部９２に入射する。誘電体部９２に入射したマイクロ波は、図中左右方向の白抜き矢印Ｙ２で示すように、誘電体部９２の前面９２０に沿って伝播する。これにより、マイクロ波プラズマＰが生成される。

ここで、スロット９１０から誘電体部９２へ入射するマイクロ波の入射方向（矢印Ｙ１）と、誘電体部９２の前面９２０と、は直交する。このため、誘電体部９２に入射したマイクロ波は、生成したマイクロ波プラズマＰに遮られ、進行方向を９０°変えて、誘電体部９２の前面９２０を伝播する（矢印Ｙ２）。このように、生成したマイクロ波プラズマＰに対して垂直にマイクロ波が入射するため、プラズマソースであるマイクロ波がマイクロ波プラズマＰに伝播しにくい。このため、低圧下でのプラズマ生成が難しいと考えられる。

そこで、本発明者は、生成するマイクロ波プラズマに対するマイクロ波の入射方向に着目し、さらには電子サイクロトロン共鳴（ＥＣＲ）を利用することにより、１Ｐａ以下の低圧下でも高密度なプラズマを生成することができるＥＣＲプラズマ生成装置を開発した。すなわち、本発明のＥＣＲプラズマ生成装置は、マイクロ波を伝送する矩形導波管と、該矩形導波管の一面に配置され、該マイクロ波が通過するスロットを有するスロットアンテナと、該スロットアンテナの該スロットを覆うように配置され、プラズマ生成領域側の表面は該スロットから入射する該マイクロ波の入射方向に平行である誘電体部と、該誘電体部の裏面に配置され該誘電体部を支持する支持板と、該支持板の裏面に配置され該プラズマ生成領域に磁場を形成する永久磁石と、を備え、該誘電体部から該磁場中に伝播する該マイクロ波によりＥＣＲを発生させながらプラズマを生成する。なお、本発明のＥＣＲプラズマ生成装置においては、プラズマ生成領域側の面を「表面」とし、表面に背向する面を「裏面」と称する。

図３に、本発明のＥＣＲプラズマ生成装置におけるマイクロ波プラズマ生成部の斜視図を示す。なお、図３は、マイクロ波プラズマ生成部の一実施形態を示す図である（後述する実施形態参照）。図３は、本発明のＥＣＲプラズマ生成装置を、何ら限定するものではない。

図３に示すように、マイクロ波プラズマ生成部４０は、導波管４１と、スロットアンテナ４２と、誘電体部４３と、支持板４４と、永久磁石４５と、を有している。導波管４１の左端後方には、マイクロ波を伝送する管体部５１が接続されている。スロットアンテナ４２は、導波管４１の上方開口部を塞ぐように配置されている。すなわち、スロットアンテナ４２は、導波管４１の上壁を形成している。スロットアンテナ４２には、複数の長孔状のスロット４２０が形成されている。誘電体部４３は、スロット４２０を覆うように、スロットアンテナ４２の上面に配置されている。

管体部５１から伝送されたマイクロ波は、図中上下方向の白抜き矢印Ｙ１で示すように、スロット４２０を通過して、誘電体部４３に入射する。誘電体部４３に入射したマイクロ波は、図中左右方向の白抜き矢印Ｙ２で示すように、主に誘電体部４３の前面４３０に沿って伝播する。これにより、マイクロ波プラズマが生成される。ここで、スロット４２０から誘電体部４３に入射するマイクロ波の入射方向は、誘電体部４３の前面４３０（プラズマ生成領域側の表面）に平行である。生成したマイクロ波プラズマに沿ってマイクロ波が入射するため、プラズマソースであるマイクロ波がマイクロ波プラズマに伝播しやすい。

また、誘電体部４３の後方には、支持板４４を介して、永久磁石４５が八つ配置されている。八つの永久磁石４５は、いずれも前側がＮ極、後側がＳ極である。各々の永久磁石４５から前方に向かって、磁力線Ｍが生じている。これにより、誘電体部４３の前方（プラズマ生成領域）には、磁場が形成されている。

生成したマイクロ波プラズマ中の電子は、サイクロトロン角周波数ω_ｃｅに従って、磁力線Ｍ方向に対して右回りの旋回運動を行う。一方、マイクロ波プラズマ中を伝播するマイクロ波は、電子サイクロトロン波と呼ばれる右回りの円偏波を励起する。電子サイクロトロン波が前方に伝播し、その角周波数ωがサイクロトロン角周波数ω_ｃｅに一致すると、電子サイクロトロン波が減衰し、波動エネルギーが電子に吸収される。すなわち、ＥＣＲが生じる。例えば、マイクロ波の周波数が２．４５ＧＨｚの場合、磁束密度０．０８７５Ｔで、ＥＣＲが生じる。ＥＣＲによりエネルギーが増大した電子は、磁力線Ｍに拘束されながら、周辺の中性粒子と衝突する。これにより、中性粒子が次々に電離する。電離により生じた電子も、ＥＣＲにより加速され、さらに中性粒子を電離させる。このようにして、誘電体部４３の前方に、高密度のＥＣＲプラズマＰ１が生成される。

このように、本発明のＥＣＲプラズマ生成装置によると、生成するマイクロ波プラズマに沿ってマイクロ波を入射させると共に、ＥＣＲを利用してプラズマ密度を大きくすることにより、１Ｐａ以下の低圧下、さらには０．１Ｐａ以下の極低圧下においても、プラズマを生成することができる。したがって、本発明のＥＣＲプラズマ生成装置を用いると、低圧下でＥＣＲプラズマを照射しながら、マグネトロンプラズマによる成膜を行うことが可能になる。

以上説明したように、本構成のスパッタ成膜装置においては、マグネトロンプラズマによる成膜を、ＥＣＲプラズマを照射しながら行う。基材とターゲットとの間にＥＣＲプラズマを照射することにより、印加電圧を下げても、マグネトロンプラズマを安定に維持することができる。これにより、クラスター粒子のような粒子径の非常に大きな粒子のターゲットからの飛び出しを、抑制することができる。その結果、スパッタ粒子の粒子径のばらつきが抑制され、形成されるＡｌＯＮ膜の表面の凹凸を、小さくすることができる。また、ＥＣＲプラズマを照射すると、スパッタ粒子が微細化される。このため、より小さな粒子でＡｌＯＮ膜を形成することができ、きめ細やかなＡｌＯＮ膜を形成することができる。

また、上述したように、本発明のＥＣＲプラズマ生成装置によると、１Ｐａ以下の低圧下、さらには０．１Ｐａ以下の極低圧下においても、プラズマを生成することができる。したがって、より低圧下でマグネトロンスパッタを行うことにより、不純物の侵入を抑制すると共に、ターゲット粒子の平均自由行程を長くすることができる。これにより、形成されるＡｌＯＮ膜の膜質が向上する。

なお、上記特許文献４には、ＥＣＲを利用したマグネトロンスパッタ成膜装置が開示されている。特許文献４のマグネトロンスパッタ成膜装置においては、成膜する基材の裏側に、磁石を配置して、基材の表面近傍にＥＣＲプラズマを生成している。しかしながら、基材の裏側に磁石を配置すると、形成される薄膜の厚さにばらつきが生じやすい。加えて、薄膜が着色しやすいという問題もある。また、特許文献４のマグネトロンスパッタ成膜装置においては、ヘリカルアンテナからマイクロ波を放射している。このため、マイクロ波が、プラズマ生成領域の全体に均一に伝播しにくい。また、磁場による、アンテナからプラズマ生成領域への指向性もなく、マイクロ波により基材が加熱され、熱変形するおそれがある。

この点、上記本発明のＥＣＲプラズマ生成装置においては、誘電体部の裏面側に永久磁石を配置して、マイクロ波を誘電体部の表面に沿って伝播させる。つまり、基材の近傍には、永久磁石を配置しない。したがって、特許文献４のマグネトロンスパッタ成膜装置における上記問題は生じない。

（４−１）好ましくは、上記（４）の構成において、前記支持板は、前記永久磁石の温度上昇を抑制するための冷却手段を有する構成とする方がよい。

永久磁石は、支持板を介して誘電体部の裏面側に配置される。このため、プラズマを生成する際、永久磁石の温度が上昇しやすい。永久磁石の温度がキュリー温度以上になると、磁性が著しく低下してしまう。本構成によると、支持板の冷却手段により、永久磁石の温度上昇が抑制される。このため、永久磁石の磁性が低下するおそれは小さい。したがって、本構成によると、安定した磁場を形成することができる。

（４−２）好ましくは、上記（４）の構成において、前記成膜工程は、０．０５Ｐａ以上３Ｐａ以下の圧力下で行う構成とする方がよい。

チャンバー内を０．０５Ｐａ以上３Ｐａ以下の高真空度にすることにより、生成したプラズマが安定すると共に、不純物の侵入を抑制し、ターゲット粒子の平均自由行程を長くすることができる。これにより、形成されるＡｌＯＮ膜の膜質が向上する。

マグネトロンスパッタ成膜装置の左右方向断面図である。 同マグネトロンスパッタ成膜装置の前後方向断面図である。 同マグネトロンスパッタ成膜装置を構成するＥＣＲプラズマ生成装置におけるマイクロ波プラズマ生成部の斜視図である。 従来のマイクロ波プラズマ生成装置におけるマイクロ波プラズマ生成部の斜視図である。 実施例１のフィルム部材におけるＡｌＯＮ膜のＳＰＭ写真である。 参考例のフィルム部材におけるＡｌＯＮ膜のＳＰＭ写真である。 有機ＥＬデバイスの断面図である。

以下、本発明のフィルム部材およびその製造方法の実施の形態について説明する。

＜フィルム部材＞
本発明のフィルム部材は、樹脂フィルムからなる基材と、該基材の表裏少なくとも一方側に配置され、Ａｌ：３９〜５５ａｔ％、Ｏ：７〜６０ａｔ％、Ｎ：１〜５０ａｔ％の組成のＡｌＯＮ膜と、を有する。

基材は、用途に応じて、適宜選択すればよい。例えば、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）フィルム、ポリエチレンナフタレート（ＰＥＮ）フィルム、ポリフェニレンサルファイド（ＰＰＳ）フィルム、ポリアミド（ＰＡ）６フィルム、ＰＡ１１フィルム、ＰＡ１２フィルム、ＰＡ４６フィルム、ポリアミドＭＸＤ６フィルム、ＰＡ９Ｔフィルム、ポリイミド（ＰＩ）フィルム、ポリカーボネート（ＰＣ）フィルム、フッ素樹脂フィルム、エチレン−ビニルアルコール共重合体（ＥＶＯＨ）フィルム、ポリビニルアルコール（ＰＶＡ）フィルム、ポリエチレン（ＰＥ）、ポリプロピレン（ＰＰ）、シクロオレフィンポリマー等のポリオレフィンフィルム等が挙げられる。なかでも、耐吸湿性、無色透明性、耐熱性、経済性等の観点から、ＰＥＴフィルム、ＰＥＮフィルムが好適である。さらに、上記フィルムの表裏面の少なくとも一方に、アクリル樹脂等のコーティングにより形成されるハードコート層を有するものでもよい。ハードコート層により、フィルム自身の表面の凹凸の影響を、小さくすることができる。例えば、ハードコート層を有するＰＥＴフィルム（ＨＣ−ＰＥＴフィルム）が好適である。

ＡｌＯＮ膜は、基材の表裏両側のうち、一方だけに配置されてもよく、両側に配置されてもよい。ＡｌＯＮ膜を、機能性薄膜側に配置すると、酸素、水蒸気およびアウトガスの低透過性を高めることができる。さらに、ＡｌＯＮ膜を、基材の表裏両側に配置すると、酸素および水蒸気の低透過性を、より向上させることができる。なお、ＡｌＯＮ膜の厚さは、特に限定されない。例えば、有機ＥＬデバイスに用いる場合には、ＡｌＯＮ膜の厚さを、１０ｎｍ以上１μｍ以下にすることが望ましい。ＡｌＯＮ膜の厚さが１０ｎｍ未満の場合には、所望のガスバリア性を得ることが難しくなる。一方、１μｍを超えると、ＡｌＯＮ膜が割れやすくなり、経済性にも劣る。ＡｌＯＮ膜を、基材の表裏両側に配置する場合、表側と裏側とにおいて、ＡｌＯＮ膜の厚さを変えてもよい。

ＡｌＯＮ膜は、基材の表面、裏面に直接的に配置されてもよく、接着層等の中間層を介して間接的に配置されてもよい。基材とＡｌＯＮ膜との間に中間層を介在させることにより、基材とＡｌＯＮ膜との密着性やガスバリア性、ＡｌＯＮ膜の平滑性等が向上する。中間層は、一層でも二層以上でもよい。中間層は、例えば、アクリル樹脂、イソシアネート等を基材に塗工して、形成することができる。また、アルコキシシラン、チタネート等の金属アルコキシド、シランカップリング剤、クロロシラン、シラザン等を塗工あるいはＣＶＤ（化学気相成長法）により成膜して、形成することができる。また、アセチレン、メタン、トルエン等の炭化水素を、ＣＶＤにより成膜して、形成することができる。なかでも、チタネート、シラザンの塗工や、アルコキシシラン、アセチレン、メタン等のＣＶＤ成膜が、平滑性や耐熱性を向上させ、ガスバリア性も付与することができるため、好適である。

ＡｌＯＮ膜の組成は、Ａｌ：３９〜５５ａｔ％、Ｏ：７〜６０ａｔ％、Ｎ：１〜５０ａｔ％である。例えば、酸素原子（Ｏ）の数の割合が６０％を超えると、酸素、水蒸気およびアウトガスの低透過性が悪化する。一方、酸素原子の数の割合が７％未満になると、柔軟性が低下し、ＡｌＯＮ膜が割れやすくなると共に、有色になる。同様に、アルミニウム原子（Ａｌ）の数の割合が５５％を超えると、灰色若しくはメタル色を呈する。一方、アルミニウム原子の数の割合が３９％未満になると、酸素、水蒸気およびアウトガスの低透過性が悪化する。

ＡｌＯＮ膜を構成するＡｌＯＮの粒子径は、特に限定されない。しかし、ＡｌＯＮの粒子径が大きいと、ＡｌＯＮ膜の表面に凹凸が生じやすい。この場合、凹部に酸素等が吸着して、ＡｌＯＮ膜や相手材を劣化させるおそれがある。また、凸部により、相手材を劣化させるおそれもある。したがって、ＡｌＯＮの粒子径は、１５０ｎｍ以下であることが望ましい。

ＡｌＯＮの粒子径は、ＡｌＯＮ膜の表面または断面を、走査型プローブ顕微鏡（ＳＰＭ）で観察して、測定すればよい。すなわち、本明細書においては、撮影されたＳＰＭ写真におけるＡｌＯＮ粒子の最大長さを、粒子径として採用する。

同様に、ＡｌＯＮ膜の表面の凹凸は小さい方がよいという理由から、ＡｌＯＮ膜の表面粗さは、算術平均粗さ（Ｒａ）が３ｎｍ以下、最大高さ（Ｒｚ）が３０ｎｍ以下であることが望ましい。表面粗さは、ＪＩＳ Ｂ０６０１：２００１に準じて測定すればよい。

＜フィルム部材の製造方法＞
［装置構成］
まず、本発明のフィルム部材を製造するための、スパッタ成膜装置の一実施形態を説明する。図１に、本実施形態のマグネトロンスパッタ成膜装置の左右方向断面図を示す。図２に、同マグネトロンスパッタ成膜装置の前後方向断面図を示す。図３に、同マグネトロンスパッタ成膜装置を構成するＥＣＲプラズマ生成装置におけるマイクロ波プラズマ生成部の斜視図を示す。

図１〜図３に示すように、マグネトロンスパッタ成膜装置１は、チャンバー８と、基材支持部材２１と、スパッタ部３と、ＥＣＲプラズマ生成装置４と、を備えている。

チャンバー８は、アルミニウム製であって、直方体箱状を呈している。チャンバー８の左壁には、キャリアガス供給孔８０およびガス分析孔８４が穿設されている。キャリアガス供給孔８０には、アルゴン（Ａｒ）ガスをチャンバー８内に供給するためのガス供給管（図略）の下流端が接続されている。ガス分析孔８４には、チャンバー８内のガス分析を行う差動排気付き（ターボ分子ポンプとロータリーポンプとを配置）の質量分析計８５が接続されている。チャンバー８の右壁には、第一ガス供給孔８１および第二ガス供給孔８２が穿設されている。第一ガス供給孔８１には、窒素（Ｎ_２）ガスをチャンバー８内に供給するためのガス供給管（図略）の下流端が接続されている。同様に、第二ガス供給孔８２には、酸素（Ｏ_２）ガスをチャンバー８内に供給するためのガス供給管（図略）の下流端が接続されている。チャンバー８の下壁には、排気孔８３が穿設されている。排気孔８３には、チャンバー８の内部のガスを排出するための真空排気装置（図略）が接続されている。

基材支持部材２１は、テーブル部２１０と一対の脚部２１１とを有する。テーブル部２１０は、ステンレス鋼製であって、中空の長方形板状を呈している。テーブル部２１０の内部には、冷却液が充填されている。テーブル部２１０は、冷却液が循環することにより、冷却されている。一対の脚部２１１は、テーブル部２１０の上面に、左右方向に離間して配置されている。一対の脚部２１１は、各々、ステンレス鋼製であって、円柱状を呈している。一対の脚部２１１の外周面は、絶縁層で被覆されている。テーブル部２１０は、一対の脚部２１１を介して、チャンバー８の上壁に取り付けられている。

スパッタ部３は、ターゲット３０と、バッキングプレート３１と、永久磁石３２ａ〜３２ｃと、カソード３３と、を備えている。カソード３３は、ステンレス鋼製であって、上方に開口する直方体箱状を呈している。カソード３３、ターゲット３０、およびバッキングプレート３１の周囲には、アースシールド３４が配置されている。カソード３３は、アースシールド３４を介して、チャンバー８の下面に配置されている。カソード３３は、直流パルス電源３５に接続されている。

永久磁石３２ａ〜３２ｃは、カソード３３の内側に配置されている。永久磁石３２ａ〜３２ｃは、各々、長尺直方体状を呈している。永久磁石３２ａ〜３２ｃは、前後方向に離間して、互いに平行になるように配置されている。永久磁石３２ａおよび永久磁石３２ｃについては、上側がＳ極、下側がＮ極である。永久磁石３２ｂについては、上側がＮ極、下側がＳ極である。永久磁石３２ａ〜３２ｃにより、ターゲット３０の上面に磁場が形成される。永久磁石３２ａ〜３２ｃは、本発明における磁場形成手段に含まれる。

バッキングプレート３１は、銅製であって、長方形板状を呈している。バッキングプレート３１は、カソード３３の上部開口を覆うように配置されている。

ターゲット３０は、アルミニウム製であり、長方形薄板状を呈している。ターゲット３０は、バッキングプレート３１の上面に配置されている。ターゲット３０は、テーブル部２１０と対向して配置されている。

ＥＣＲプラズマ生成装置４は、マイクロ波プラズマ生成部４０と、マイクロ波伝送部５０と、を備えている。マイクロ波伝送部５０は、管体部５１と、マイクロ波電源５２と、マイクロ波発振器５３と、アイソレータ５４と、パワーモニタ５５と、ＥＨ整合器５６と、を有している。マイクロ波発振器５３、アイソレータ５４、パワーモニタ５５、およびＥＨ整合器５６は、管体部５１により連結されている。管体部５１は、チャンバー８の後壁に穿設された導波孔を通って、マイクロ波プラズマ生成部４０の導波管４１の後側に接続されている。

マイクロ波プラズマ生成部４０は、導波管４１と、スロットアンテナ４２と、誘電体部４３と、支持板４４と、永久磁石４５と、を有している。図３に示すように、導波管４１は、アルミニウム製であって、上方に開口する直方体箱状を呈している。導波管４１は、左右方向に延在している。導波管４１は、本発明における矩形導波管に含まれる。スロットアンテナ４２は、アルミニウム製であって、長方形板状を呈している。スロットアンテナ４２は、導波管４１の開口部を上方から塞いでいる。すなわち、スロットアンテナ４２は、導波管４１の上壁を形成している。スロットアンテナ４２には、スロット４２０が四つ形成されている。スロット４２０は、左右方向に伸びる長孔状を呈している。スロット４２０は、電界が強い位置に配置されている。

誘電体部４３は、石英製であって、直方体状を呈している。誘電体部４３は、スロットアンテナ４２の上面前側に配置されている。誘電体部４３は、スロット４２０を上方から覆っている。前述したように、誘電体部４３の前面４３０は、スロット４２０から入射するマイクロ波の入射方向Ｙ１に対して平行に配置されている。前面４３０は、誘電体部におけるプラズマ生成領域側の表面に含まれる。

支持板４４は、ステンレス鋼製であって、平板状を呈している。支持板４４は、スロットアンテナ４２の上面において、誘電体部４３の後面（裏面）に接するように配置されている。支持板４４の内部には、冷媒通路４４０が形成されている。冷媒通路４４０は、左右方向に延在するＵ字状を呈している。冷媒通路４４０の右端は、冷却管４４１に接続されている。冷媒通路４４０は、冷却管４４１を介して、チャンバー８の外部において、熱交換器およびポンプ（共に図略）に接続されている。冷却液は、冷媒通路４４０→冷却管４４１→熱交換器→ポンプ→冷却管４４１→再び冷媒通路４４０という経路を循環している。冷却液の循環により、支持板４４は冷却されている。冷媒通路４４０および冷却液は、本発明の冷却手段に含まれる。

永久磁石４５は、ネオジム磁石であり、直方体状を呈している。永久磁石４５は、支持板４４の後面（裏面）に八つ配置されている。八つの永久磁石４５は、左右方向に連続して直列に配置されている。八つの永久磁石４５は、いずれも前側がＮ極、後側がＳ極である。各々の永久磁石４５から前方に向かって、磁力線Ｍが生じている。これにより、誘電体部４３の前方のプラズマ生成領域に、磁場が形成されている。

［製造方法］
次に、マグネトロンスパッタ成膜装置１を用いたフィルム部材の製造方法について説明する。本実施形態のフィルム部材の製造方法は、減圧工程と成膜工程と、を有している。減圧工程においては、まず、基材２０を、チャンバー８内のテーブル部２１０の下面に配置する。基材２０は、ＨＣ−ＰＥＴフィルムであり、長方形状を呈している。この際、基材２０の成膜面を下方に向ける。すなわち、基材２０の成膜面は、ターゲット３０の上面に対向している。次に、真空排気装置（図略）を作動させて、チャンバー８の内部のガスを排気孔８３から排出し、チャンバー８の内部を約０．０１５Ｐａの減圧状態にする。

成膜工程においては、まず、キャリアガスのＡｒガスをチャンバー８内へ供給する。続いて、原料ガスのＮ_２ガスをチャンバー８内へ供給する。これにより、チャンバー８内の圧力を、約０．７Ｐａにする。この際、チャンバー８内のガス組成を、質量分析計８５によりモニタリングする。そして、Ｎ_２ガス圧（Ｐ_Ｎ２）に対するＯ_２ガス圧（Ｐ_Ｏ２）の比率（Ｐ_Ｏ２／Ｐ_Ｎ２×１００）が１８．１％になるよう、適宜、Ｎ_２ガスの流量を調整する。また、必要に応じて、原料ガスのＯ_２ガスをチャンバー８内へ供給する。

次に、マイクロ波電源５２をオンにする。マイクロ波電源５２をオンにすると、マイクロ波発振器５３が、周波数２．４５ＧＨｚのマイクロ波を発生する。発生したマイクロ波は、管体部５１内を伝播する。ここで、アイソレータ５４は、マイクロ波プラズマ生成部４０から反射されたマイクロ波が、マイクロ波発振器５３に戻るのを抑制する。パワーモニタ５５は、発生したマイクロ波の出力と、反射したマイクロ波の出力と、をモニタリングする。ＥＨ整合器５６は、マイクロ波の反射量を調整する。管体部５１内を通過したマイクロ波は、導波管４１の内部を伝播する。導波管４１の内部を伝播するマイクロ波は、スロットアンテナ４２のスロット４２０に進入する。そして、図３中白抜き矢印Ｙ１で示すように、スロット４２０を通過して、誘電体部４３に入射する。誘電体部４３に入射したマイクロ波は、同図中白抜き矢印Ｙ２で示すように、主に誘電体部４３の前面４３０に沿って伝播する。このマイクロ波の強電界により、チャンバー８内のアルゴンガスが電離して、誘電体部４３の前方にマイクロ波プラズマが生成される。

生成したマイクロ波プラズマ中の電子は、サイクロトロン角周波数に従って、磁力線Ｍ方向に対して右回りの旋回運動を行う。一方、マイクロ波プラズマ中を伝播するマイクロ波は、電子サイクロトロン波を励起する。電子サイクロトロン波の角周波数は、磁束密度０．０８７５Ｔで、サイクロトロン角周波数に一致する。これにより、ＥＣＲが生じる。ＥＣＲによりエネルギーが増大した電子は、磁力線Ｍに拘束されながら、周辺の中性粒子と衝突する。これにより、中性粒子が次々に電離する。電離により生じた電子も、ＥＣＲにより加速され、さらに中性粒子を電離させる。このようにして、誘電体部４３の前方に、高密度のＥＣＲプラズマＰ１が生成される。

次に、直流パルス電源３５をオンにして、カソード３３に電圧を印加する。これにより生じたマグネトロン放電で、アルゴンガスが電離して、ターゲット３０の上方にマグネトロンプラズマＰ２が生成される。そして、マグネトロンプラズマＰ２（アルゴンイオン）によりターゲット３０をスパッタし、ターゲット３０からスパッタ粒子を叩き出す。ターゲット３０から飛び出したスパッタ粒子は、Ｎ_２ガスおよびＯ_２ガスと反応しながら基材２０に向かって飛散して、基材２０の下面に付着することにより、ＡｌＯＮ膜を形成する。この際、基材２０とターゲット３０との間（マグネトロンプラズマＰ２生成領域を含む）には、ＥＣＲプラズマＰ１が照射される。このようにして、フィルム部材を製造する。

［作用効果］
次に、本実施形態のフィルム部材の製造方法の作用効果について説明する。本実施形態の製造方法によると、スパッタによるＡｌＯＮ膜の形成を、チャンバー８内のＮ_２ガス圧に対するＯ_２ガス圧の比率が２０％以下の雰囲気にて行う。これにより、基材２０の下面に、組成Ａｌ：３９〜５５ａｔ％、Ｏ：７〜６０ａｔ％、Ｎ：１〜５０ａｔ％のＡｌＯＮ膜を容易に形成することができる。

マグネトロンスパッタ成膜装置１によると、熱による基材２０の変形が小さく、比較的速やかにＡｌＯＮ膜を形成することができる。また、マグネトロンスパッタ成膜装置１においては、マグネトロンプラズマＰ２によるスパッタ成膜を、ＥＣＲプラズマＰ１を照射しながら行う。基材２０とターゲット３０との間にＥＣＲプラズマＰ１を照射することにより、印加電圧を下げても、マグネトロンプラズマＰ２を安定に維持することができる。これにより、クラスター粒子のような粒子径の非常に大きな粒子のターゲット３０からの飛び出しを、抑制することができる。その結果、スパッタ粒子の粒子径のばらつきが抑制され、形成されるＡｌＯＮ膜の表面の凹凸を、小さくすることができる。また、ＥＣＲプラズマＰ１を照射すると、スパッタ粒子が微細化される。このため、より小さな粒子でＡｌＯＮ膜を形成することができ、きめ細やかなＡｌＯＮ膜を形成することができる。したがって、マグネトロンスパッタ成膜装置１によると、ＡｌＯＮの粒子径が１５０ｎｍ以下であり、Ｒａが３ｎｍ以下、Ｒｚが３０ｎｍ以下の表面粗さを有するＡｌＯＮ膜を、形成することができる。

また、ＥＣＲプラズマ生成装置４によると、生成するマイクロ波プラズマに沿ってマイクロ波を入射させると共に、ＥＣＲを利用してプラズマ密度を大きくすることにより、１Ｐａ以下の低圧下においても、ＥＣＲプラズマＰ１を生成することができる。このため、チャンバー８内を０．７Ｐａの高真空状態にした状態で、ＥＣＲプラズマＰ１の生成およびマグネトロンスパッタによる成膜を行うことができる。これにより、マグネトロンプラズマＰ２が安定すると共に、不純物の侵入を抑制し、ターゲット粒子の平均自由行程を長くすることができる。よって、形成されるＡｌＯＮ膜の膜質が向上する。

ＥＣＲプラズマ生成装置４において、導波管４１は、左右方向に延びる長尺の箱状を呈している。スロット４２０は、左右方向に直列に配置されている。したがって、ＥＣＲプラズマ生成装置４によると、長尺状のＥＣＲプラズマＰ１を生成することができる。よって、マグネトロンスパッタ成膜装置１によると、長尺状の大面積のＡｌＯＮ膜を形成することができる。また、八つの永久磁石４５は、誘電体部４３の後方に配置されている。そして、誘電体部４３の前方に形成された磁場中に、マイクロ波を伝播させる。このため、マイクロ波が、プラズマ生成領域の全体に均一に伝播しやすい。また、八つの永久磁石４５は、支持板４４の後面に配置されている。支持板４４の内部には、冷媒通路４４０が形成されている。冷却液が冷媒通路４４０を通って循環することにより、支持板４４は冷却されている。このため、永久磁石４５の温度が上昇しにくい。したがって、温度上昇により、永久磁石４５の磁性が低下するおそれは小さい。よって、プラズマ生成時においても、安定した磁場が形成される。

［その他］
以上、本発明のフィルム部材の製造方法の一実施形態について説明した。しかしながら、本発明のフィルム部材の製造方法の実施の形態は上記形態に限定されるものではない。当業者が行いうる種々の変形的形態、改良的形態で実施することも可能である。

例えば、上記実施形態においては、スパッタ成膜装置として、マグネトロンスパッタ成膜装置を用いた。しかし、スパッタ成膜装置は、磁場を形成せずにスパッタを行う装置（二極スパッタ装置等）でもよい。また、成膜の際、必ずしもＥＣＲプラズマを照射する必要はない。つまり、ＥＣＲプラズマ生成装置を用いずにスパッタ成膜装置を構成してもよい。

上記実施形態においては、チャンバー内のガス組成を、Ｎ_２ガス圧に対するＯ_２ガス圧の比率が１８．１％になるように調整した。しかし、チャンバー内のガス組成は、Ｎ_２ガス圧に対するＯ_２ガス圧の比率が２０％以下であればよい。また、原料ガスとしてＯ_２ガスを供給してもよい。上記実施形態においては、０．７Ｐａの圧力下で成膜を行った。しかし、成膜処理の圧力は、当該圧力に限定されない。成膜処理は、適宜最適な圧力下で行えばよい。

例えば、基材の表裏両側にＡｌＯＮ膜を配置する場合には、基材の表面および裏面に対して、スパッタ成膜を各々一回ずつ行えばよい。また、基材とＡｌＯＮ膜との間に中間層を介在させる場合には、基材に予め中間層を形成しておけばよい。

マグネトロンスパッタ成膜装置を用いる場合、スパッタ部のバッキングプレート、およびカソードの材質や形状については、特に限定されない。例えば、バッキングプレートには、非磁性の導電性材料を用いればよい。なかでも、導電性および熱伝導性が高い銅等の金属材料が望ましい。カソードには、ステンレス鋼の他、アルミニウム等の金属を用いることができる。また、ターゲットの表面に磁場を形成するための磁場形成手段の構成は、上記実施形態に限定されない。磁場形成手段として永久磁石を用いる場合、永久磁石の種類や配置形態については、適宜決定すればよい。例えば、各々の永久磁石のＮ極とＳ極とが、上記実施形態と逆でもよい。チャンバーの材質や形状についても、特に限定されない。例えば、チャンバーは金属材料で形成されていればよい。溶接、切削等の加工性、耐食性、経済性の観点から、上記実施形態におけるアルミニウムや、ステンレス鋼が望ましい。

ＥＣＲプラズマ生成装置において、スロットアンテナの材質、スロットの数、形状、配置等は、特に限定されない。例えば、スロットアンテナの材質は、非磁性の金属であればよく、アルミニウムの他、ステンレス鋼や真鍮等でも構わない。また、スロットは、一列ではなく、二列以上に配置されていてもよい。スロットの数は、奇数個でも偶数個でもよい。また、スロットの配置角度を変えて、ジグザグ状に配置してもよい。誘電体部の材質、形状についても、特に限定されない。誘電体部の材質としては、誘電率が低く、マイクロ波を吸収しにくい材料が望ましい。例えば、石英の他、酸化アルミニウム（アルミナ）等が好適である。

上記実施形態においては、ＥＣＲプラズマの生成に、周波数２．４５ＧＨｚのマイクロ波を用いた。しかし、マイクロ波の周波数は、２．４５ＧＨｚ帯に限定されるものではなく、３００ＭＨｚ〜１００ＧＨｚの周波数帯であれば、いずれの周波数帯を用いてもよい。この範囲の周波数帯としては、例えば、８．３５ＧＨｚ、１．９８ＧＨｚ、９１５ＭＨｚ等が挙げられる。

また、支持板の材質や形状は、特に限定されない。上記実施形態においては、支持板の冷却手段として、冷媒通路および冷却液を配置した。しかし、支持板の冷却手段の構成は、特に限定されない。支持板は、冷却手段を有していなくてもよい。

また、誘電体部の前方（プラズマ生成領域）に磁場を形成する永久磁石は、ＥＣＲを発生させることができれば、その形状、種類、個数、配置形態等は特に限定されない。例えば、永久磁石を一つだけ配置してもよく、複数個を二列以上に配置してもよい。

また、これとは別の永久磁石を、プラズマ生成領域を挟んでマイクロ波プラズマ生成部に対向するように、配置してもよい。具体的には、前出図２における真空容器８の前壁に、八つの永久磁石４５と向かい合うように、永久磁石を配置すればよい。この際、追加する永久磁石は、前側がＮ極、後側がＳ極になるように配置される。こうすることにより、八つの永久磁石４５のＮ極と、追加する永久磁石のＳ極と、が対向する。したがって、より指向性を有するＥＣＲプラズマＰ１を生成することができる。また、追加される永久磁石についても、温度上昇を抑制するため、冷却手段を備えることが望ましい。この場合、例えば、冷媒通路および冷却液を有する上記実施形態の支持板を、永久磁石の後側（プラズマ生成領域側）に配置すればよい。

次に、図１、図２を援用しながら、上記実施形態のマグネトロンスパッタ成膜装置１および製造方法を用いて製造したフィルム部材の、透過性実験について説明する。以下の部材の符号は、図１、図２に対応している。表１および表２に、各フィルム部材の製造条件、実験および分析結果をまとめて示す。

ガスバリア膜の成膜に関しては、まず、減圧工程において、上記表記載の到達圧力となるように、チャンバー８内を真空排気した。次に、成膜工程において、Ａｒガスを供給し、チャンバー８内を上記表記載の圧力にした後、基材２０表面のクリーニング等のため、マイクロ波発振器５３の出力を１．２ｋＷにして、マイクロ波プラズマ処理を０．５分間行った。その後、一旦、マイクロ波発振器５３の出力をＯＦＦとし、スパッタ成膜時の反応圧力、およびＮ_２ガス圧（Ｐ_Ｎ２）に対するＯ_２ガス圧（Ｐ_Ｏ２）の比率が、上記表記載の圧力となるように、Ｎ_２ガスとＯ_２ガスとを流量調整しながら供給した。そして、マイクロ波発振器５３の出力を１．２ｋＷとし、直流パルス電源３５（日本ＭＫＳ（株）製「ＲＰＧ−１００、Ｐｕｌｓｅｄ ＤＣ Ｐｌａｓｍａ Ｇｅｎｅｒａｔｏｒ」）の出力２ｋＷ、周波数１００ｋＨｚ、パルス幅３０５６ｎｓの条件にてカソード３３に電圧を印加して、上記表記載の膜厚になるまで基材２０上にスパッタ成膜した。なお、比較例７については、スパッタ成膜時に、ＥＣＲプラズマＰ１を照射せずに成膜を行った。ＥＣＲプラズマＰ１を照射しながら成膜した場合、成膜時の電圧は、１９０Ｖとなり（電圧は、直流パルス電源３５により自動的に制御されている）、ＥＣＲプラズマＰ１を照射せずに成膜した比較例７の場合と比較して、印加電圧を約２０％低減することができた。

表１および表２の各項目について説明する。表１および表２中、「Ｏ_２ガス圧の比率」とは、成膜時のチャンバー８内における、Ｎ_２ガス圧（Ｐ_Ｎ２）に対するＯ_２ガス圧（Ｐ_Ｏ２）の比率（Ｐ_Ｏ２／Ｐ_Ｎ２×１００）である。「Ｈｅ透過比率」とは、Ｈｅガスを透過させた場合における、ＰＥＮフィルムの透過率を１００％とした時の各フィルム部材の透過比率である。Ｈｅガスの透過率については、ＪＩＳ Ｋ７１２６−１：２００６、附属書２に準じて測定した。Ｈｅ透過比率の値が小さいほど、ガスバリア性が高いことを示す。

膜厚の測定は、次のようにして行った。まず、予めポリイミドテープで一部をマスクしたガラス板に、ガスバリア膜を成膜したサンプルを用意する。次に、ポリイミドテープを剥がし、成膜部分および成膜されていない部分を、段差計（ＳＬＯＡＮ ＴＥＣＨＮＯＬＯＧＹ社製「ＤＥＫＴＡＫ ３０３０」）にて測定し、当該測定値をガスバリア膜の厚さとした。

基材のＨＣ−ＰＥＴフィルムは、（株）きもと製「ＫＢフィルムＧＳＡＢ（厚さ１８８μｍ）」であり、ＰＥＮフィルムは、帝人デュポンフィルム（株）製「テイジン（登録商標）テトロン（登録商標）フィルムＱ６５ＦＡ（厚さ２００μｍ）」であり、ＰＥＴフィルムは、東レ（株）製「ルミラー（登録商標）Ｔ６０（厚さ２００μｍ）」である。また、実施例６においては、ガスバリア膜を基材の両面に成膜した。実施例６以外の、ガスバリア膜を片面成膜する場合には、何れも基材の平滑面側に成膜した。

比較例４は、ＨＣ−ＰＥＴフィルムそのものであり（ガスバリア膜無し）、比較例５は、ＰＥＮフィルムそのものであり（ガスバリア膜無し）、比較例６は、ＰＥＴフィルムそのものである（ガスバリア膜無し）。比較例７は、ＰＥＮフィルムに酸窒化シリコン（ＳｉＯ_ｘＮ_ｙ）膜が積層された従来のフィルム部材に相当する。

また、実施例８においては、基材として、平滑面側にハイドロカーボン膜を形成したＰＥＮフィルムを用いた。ＡｌＯＮ膜は、当該ハイドロカーボン膜の表面に成膜した。ちなみに、ハイドロカーボン膜は、図１、図２に示したマグネトロンスパッタ成膜装置１を用いて（スパッタ部３は不使用）、プラズマＣＶＤ成膜を行うことにより形成した。具体的には、まず、チャンバー８内の圧力が０．０２Ｐａ以下になるように、真空排気した。次に、Ａｒガスを供給して、チャンバー８内の圧力を０．５Ｐａに調整した後、マイクロ波発振器５３の出力を１．０ｋＷにして、ＰＥＮフィルムのマイクロ波プラズマ処理を０．５分間行った。その後、一旦、マイクロ波発振器５３の出力をＯＦＦとし、チャンバー８内の圧力が０．６Ｐａとなるように、等量のアセチレンガスと水素ガスとを供給した。そして、マイクロ波発振器５３の出力を１．０ｋＷにして、マイクロ波プラズマＣＶＤ成膜を１分間行った。

実施例９においては、基材として、平滑面側にＳｉＯ_ｘ膜を形成したＰＥＮフィルムを用いた。ＡｌＯＮ膜は、当該ＳｉＯ_ｘ膜の表面に成膜した。ＳｉＯ_ｘ膜は、実施例８と同様に、プラズマＣＶＤ成膜により形成した。反応ガスとしては、ヘキサメチルジシロキサン（ＨＭＤＳＯ、東京化成工業（株）製）を用いた。

実施例１０においては、基材として、平滑面側にシラザン膜を形成したＰＥＮフィルムを用いた。ＡｌＯＮ膜は、当該シラザン膜の表面に成膜した。シラザン膜の形成は、次のようにして行った。まず、実施例８と同様に、０．５Ｐａの圧力下でＰＥＮフィルムのマイクロ波プラズマ処理を０．５分間行った。次に、処理後のＰＥＮフィルムを、空気に曝し、処理面に水酸基を形成させた。それから、スピンコータにて、シラザン（ＡＺエレクトロニックマテリアルズ（株）製「アクアミカ（登録商標）ＮＡＸ１２０−２０」）を塗工し、８０℃下で１日乾燥させて、厚さ０．３μｍのシラザン膜を形成した。

表１、表２に示すように、Ｏ_２ガス圧の比率が２０％を超える雰囲気で成膜した比較例１〜３のＨｅ透過比率は、基材のみの比較例４のＨｅ透過比率と、ほとんど変わらなかった。これに対して、Ｏ_２ガス圧の比率が２０％以下の雰囲気で成膜した実施例１〜１０のＨｅ透過比率は、比較例１〜３、および基材のみの比較例４〜６と比較して、大幅に小さくなった。また、従来のフィルム部材の比較例７と比較しても、実施例１〜１０のＨｅ透過比率は、小さくなった。基材にＰＥＮフィルムを用いた実施例５、６、８〜１０のＨｅ透過比率は、基材にＨＣ−ＰＥＴフィルム、またはＰＥＴフィルムを用いた実施例１〜４、７のＨｅ透過比率よりも、小さくなった。なかでも、基材の表裏両面にＡｌＯＮ膜を形成した実施例６、シラザン膜の上にＡｌＯＮ膜を形成した実施例１０においては、Ｈｅ透過比率がさらに小さくなった。このように、実施例１〜１０のフィルム部材は、Ｈｅガスを極めて透過させにくい、つまり、高いガスバリア性を有することがわかった。

また、実施例１〜１０および比較例１〜３のフィルム部材におけるＡｌＯＮ膜を、Ｘ線光電子分析装置（ＥＳＣＡ）により分析した。その結果、実施例１〜１０のＡｌＯＮ膜は、いずれも組成Ａｌ：３９〜５５ａｔ％、Ｏ：７〜６０ａｔ％、Ｎ：１〜５０ａｔ％を満足していた。これに対して、比較例１〜３のＡｌＯＮ膜は、いずれもＯの含有割合が６０ａｔ％を超え、Ｎの含有割合が１ａｔ％未満であった。

また、上記実施形態のマグネトロンスパッタ成膜装置１において、ＥＣＲプラズマ生成装置４を作動させずに、ＡｌＯＮ膜を形成した。すなわち、ＥＣＲプラズマＰ１を照射せずに、ＡｌＯＮ膜を形成した。それ以外の製造条件については、実施例１と同様にした。得られたフィルム部材を、参考例のフィルム部材とした。そして、実施例１および参考例のＡｌＯＮ膜の表面を、走査型プローブ顕微鏡（ＳＰＭ）で観察した。図５に、実施例１のＳＰＭ写真を示す。図６に、参考例のＳＰＭ写真を示す。

図５、図６を比較すると、ＥＣＲプラズマＰ１を照射しながら成膜したＡｌＯＮ膜（図５）の方が、ＥＣＲプラズマＰ１を照射せずに成膜したＡｌＯＮ膜（図６）よりも、膜質がきめ細やかで均一であることがわかる。具体的には、実施例１のＡｌＯＮ膜の粒子径は、４０ｎｍ前後であり、表面粗さについては、Ｒａ＝１．７ｎｍ、Ｒｚ＝２１．７ｎｍであった。一方、参考例のＡｌＯＮ膜の粒子径は、９０〜３５０ｎｍ程度とばらつきが大きく、表面粗さについては、Ｒａ＝２．７ｎｍ、Ｒｚ＝５３．０ｎｍであった。

本発明のフィルム部材は、例えば、タッチパネル、ディスプレイ、ＬＥＤ（発光ダイオード）照明、太陽電池、電子ペーパー等に用いられる機能性樹脂フィルムとして有用である。

１：マグネトロンスパッタ成膜装置（スパッタ成膜装置）。
２０：基材、２１：基材支持部材、２１０：テーブル部、２１１：脚部。
３：スパッタ部、３０：ターゲット、３１：バッキングプレート、３２ａ〜３２ｃ：永久磁石（磁場形成手段）、３３：カソード、３４：アースシールド、３５：直流パルス電源。
４：ＥＣＲプラズマ生成装置、４０：マイクロ波プラズマ生成部、４１：導波管（矩形導波管）、４２：スロットアンテナ、４３：誘電体部、４４：支持板、４５：永久磁石、４２０：スロット、４３０：前面、４４０：冷媒通路（冷却手段）、４４１：冷却管、５０：マイクロ波伝送部、５１：管体部、５２：マイクロ波電源、５３：マイクロ波発振器、５４：アイソレータ、５５：パワーモニタ、５６：ＥＨ整合器。
８：チャンバー、８０：キャリアガス供給孔、８１：第一ガス供給孔、８２：第二ガス供給孔、８３：排気孔、８４：ガス分析孔、８５：質量分析計。
Ｍ：磁力線、Ｐ１：ＥＣＲプラズマ、Ｐ２：マグネトロンプラズマ。

Claims (9)

1. 樹脂フィルムからなる基材と、該基材の表裏少なくとも一方側に配置される酸窒化アルミニウム（ＡｌＯＮ）膜と、を有し、
   該酸窒化アルミニウム膜の組成は、Ａｌ：３９〜５５ａｔ％、Ｏ：７〜６０ａｔ％、Ｎ：１〜５０ａｔ％であることを特徴とするフィルム部材。
2. 前記酸窒化アルミニウム膜を構成する酸窒化アルミニウムの粒子径は、１５０ｎｍ以下である請求項１に記載のフィルム部材。
3. 前記酸窒化アルミニウム膜の表面粗さは、算術平均粗さ（Ｒａ）が３ｎｍ以下、最大高さ（Ｒｚ）が３０ｎｍ以下である請求項１または請求項２に記載のフィルム部材。
4. 前記酸窒化アルミニウム膜は、前記基材の表裏両側に配置される請求項１ないし請求項３のいずれかに記載のフィルム部材。
5. 前記基材は、ポリエチレンナフタレートフィルムまたはポリエチレンテレフタレートフィルムからなる請求項１ないし請求項４のいずれかに記載のフィルム部材。
6. 前記基材と前記酸窒化アルミニウム膜との間に、アクリル樹脂、イソシアネート、シランカップリング剤、金属アルコキシド、クロロシラン、シラザン、および炭化水素から選ばれる一種以上から形成された少なくとも一層以上の中間層を有する請求項１ないし請求項５のいずれかに記載のフィルム部材。
7. 請求項１に記載のフィルム部材を製造する方法であって、
   スパッタ成膜装置のチャンバー内に、前記基材をアルミニウム製のターゲットに対向するように配置し、該チャンバー内のガスを排気して該チャンバー内を所定の真空度に保持する減圧工程と、
   該チャンバー内に、窒素を含む原料ガスとキャリアガスとを導入し、所定の真空度で、該チャンバー内の窒素ガス圧に対する酸素ガス圧の比率が２０％以下の雰囲気において、該キャリアガスの電離により生成したプラズマで該ターゲットをスパッタすることにより、該基材の成膜面に前記酸窒化アルミニウム膜を形成する成膜工程と、
   を有することを特徴とするフィルム部材の製造方法。
8. 前記スパッタ成膜装置は、前記ターゲットと、該ターゲットの表面に磁場を形成するための磁場形成手段と、を備え、マグネトロン放電により前記プラズマを生成する請求項７に記載のフィルム部材の製造方法。
9. 前記スパッタ成膜装置は、さらに、ＥＣＲプラズマ生成装置を備え、
   該ＥＣＲプラズマ生成装置は、
   マイクロ波を伝送する矩形導波管と、
   該矩形導波管の一面に配置され、該マイクロ波が通過するスロットを有するスロットアンテナと、
   該スロットアンテナの該スロットを覆うように配置され、プラズマ生成領域側の表面は該スロットから入射する該マイクロ波の入射方向に平行である誘電体部と、
   該誘電体部の裏面に配置され該誘電体部を支持する支持板と、
   該支持板の裏面に配置され該プラズマ生成領域に磁場を形成する永久磁石と、
   を備え、該誘電体部から該磁場中に伝播する該マイクロ波により電子サイクロトロン共鳴（ＥＣＲ）を発生させながらプラズマを生成し、
   前記成膜工程において、前記基材と前記ターゲットとの間にＥＣＲプラズマを照射しながらスパッタを行う請求項８に記載のフィルム部材の製造方法。