WO2013073280A1 - フィルム部材およびその製造方法 - Google Patents

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WO2013073280A1
WO2013073280A1 PCT/JP2012/073702 JP2012073702W WO2013073280A1 WO 2013073280 A1 WO2013073280 A1 WO 2013073280A1 JP 2012073702 W JP2012073702 W JP 2012073702W WO 2013073280 A1 WO2013073280 A1 WO 2013073280A1
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建典 笹井
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東海ゴム工業株式会社
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    • H01J37/3402—Gas-filled discharge tubes operating with cathodic sputtering using supplementary magnetic fields
    • H01J37/3405—Magnetron sputtering

Definitions

  • the present invention relates to a film member formed by laminating a base material made of a resin film and a gas barrier film, and hardly permeates oxygen and water vapor, and gas and volatile components contained in the resin film, and a manufacturing method thereof.
  • a product using a functional resin film has a problem that its lifetime is shorter than that of a conventional glass substrate product. This is because oxygen or water vapor in the air enters the functional thin film through the base material, or the functional thin film deteriorates due to the outgassing of gas or volatile components contained in the base material. Can be mentioned.
  • corrugation of a thin film under functional thin films, such as a base material is large, it is also considered that oxygen, a water
  • FIG. 7 shows a cross-sectional view of the organic EL device.
  • the organic EL device 7 includes a base 71, a front gas barrier film 72, an anode 73, a hole transport layer 74, an electron transport light emitting layer 75, and a cathode from the front to the rear. 76 and a rear gas barrier layer 77.
  • the light emission principle of the organic EL device 7 will be briefly described.
  • holes holes
  • electrons are generated from the cathode 76.
  • the holes pass from the anode 73 through the hole transport layer 74 and enter the electron transporting light emitting layer 75.
  • electrons enter the electron transporting light emitting layer 75 from the cathode 76.
  • the electron-transporting light-emitting layer 75 light is emitted by combining holes and electrons.
  • the base material 71, the front gas barrier film 72, the anode 73, and the hole transport layer 74 disposed in front of the electron transporting light emitting layer 75 are transparent. For this reason, the emitted light can be viewed from the front of the organic EL device 7.
  • the organic EL device 7 when oxygen and water vapor in the air enter the hole transport layer 74 and the electron transport light emitting layer 75 through the base material 71, the hole transport layer 74 and the electron transport light emitting layer 75 deteriorate. Thereby, there exists a possibility that a brightness
  • the gas barrier film As the gas barrier film, a silicon oxide film, a silicon nitride film, a silicon oxynitride film, or the like is known. However, these films have insufficient gas barrier properties (low permeability of oxygen, water vapor, and outgas), and surface irregularities are large due to variations in particle diameter. For this reason, it is difficult to achieve a product life that can withstand practical use. Therefore, development of a film member having better gas barrier properties is awaited.
  • This invention is made
  • the present inventor attempted sputter deposition on a base material made of a resin film using a relatively inexpensive aluminum (Al) as a target.
  • Al aluminum
  • AlON film aluminum oxynitride film
  • the film member of the present invention made based on such knowledge has a base material composed of a resin film, and an aluminum oxynitride (AlON) film disposed on at least one side of the base material,
  • Al 39 to 55 at%
  • O 7 to 60 at%
  • N 1 to 50 at%
  • aluminum atom is 39 at% to 55 at%
  • oxygen atom is 7 at% to 60 at%
  • nitrogen Atom is 1 at% or more and 50 at% or less.
  • the low permeability of oxygen, water vapor and outgas is remarkably improved. Therefore, when the film member of the present invention is used, for example, in an organic EL device, entry of oxygen, water vapor, and outgas to the hole transport layer and the electron transporting light emitting layer can be suppressed. Therefore, deterioration of the hole transport layer and the electron transporting light emitting layer can be suppressed. As a result, the product life can be extended.
  • the manufacturing method of the film member of this invention for manufacturing the film member of the structure of said (1) makes the said base material oppose the target made from aluminum in the chamber of a sputtering film-forming apparatus. Disposed in the chamber, exhausting the gas in the chamber and maintaining the chamber at a predetermined degree of vacuum, introducing a source gas containing nitrogen and a carrier gas into the chamber, and having a predetermined degree of vacuum Then, in an atmosphere where the ratio of the oxygen gas pressure to the nitrogen gas pressure in the chamber is 20% or less, the target is sputtered with plasma generated by ionization of the carrier gas, whereby the film-forming surface of the substrate is A film forming step of forming an aluminum oxynitride film.
  • film formation by sputtering is performed in an atmosphere in which the ratio of the oxygen gas pressure to the nitrogen gas pressure in the chamber is 20% or less. That is, not the flow rate of the source gas introduced into the chamber but the composition of the source gas actually present in the chamber at the time of film formation is important.
  • the gas composition in the chamber can be analyzed by, for example, a quadrupole mass spectrometer with differential exhaust.
  • sputtering may be performed in an atmosphere in which the ratio of the oxygen gas pressure (P O2 ) to the nitrogen gas pressure (P N2 ) (P O2 / P N2 ⁇ 100) is 20% or less.
  • a more preferable ratio of oxygen gas pressure is 19.1% or less.
  • the sputter deposition apparatus includes the target and a magnetic field forming unit for forming a magnetic field on the surface of the target, and the plasma is generated by magnetron discharge. It is better to have a configuration to generate.
  • Examples of the film forming method by sputtering include a bipolar sputtering method and a magnetron sputtering method.
  • the magnetron sputtering method secondary electrons jumping out of the target are captured by the magnetic field generated on the target surface. For this reason, it is difficult for the temperature of the base material to rise.
  • the deposition rate can be increased.
  • the sputtering film forming apparatus having this configuration employs a magnetron sputtering method. Therefore, according to the sputter deposition apparatus of this configuration, the deformation of the base material due to heat is small, and the AlON film can be formed relatively quickly.
  • the sputter deposition apparatus further includes an ECR plasma generation apparatus
  • the ECR plasma generation apparatus includes a rectangular waveguide that transmits microwaves and the rectangular shape.
  • a slot antenna having a slot disposed on one surface of the waveguide and having a slot through which the microwave passes, and a surface on the plasma generation region side which is disposed so as to cover the slot of the slot antenna, and the microwave incident from the slot
  • a dielectric portion that is parallel to the incident direction, a support plate that is disposed on the back surface of the dielectric portion and supports the dielectric portion, and a permanent magnet that is disposed on the back surface of the support plate and forms a magnetic field in the plasma generation region.
  • magnetron plasma plasma generated by magnetron discharge
  • the present invention has reached the standpoint that the applied voltage can be lowered and the particle diameter can be adjusted by ionizing or miniaturizing the ejected neutral particles.
  • magnetron sputtering is performed under a constant low pressure where the magnetron plasma is stable in order to suppress the intrusion of impurities and maintain the film quality.
  • the pressure during film formation is preferably about 0.5 to 1.0 Pa.
  • a general microwave plasma generator generates microwave plasma under a relatively high pressure of 5 Pa or more (see, for example, Patent Document 3). For this reason, when a conventional microwave plasma generator is used, it is difficult to generate microwave plasma under a low pressure of 1 Pa or less in which magnetron sputtering is performed. Moreover, the directivity of microwave plasma is also lacking. The reason is considered as follows.
  • FIG. 4 is a perspective view of a microwave plasma generation unit in a conventional microwave plasma generation apparatus.
  • the microwave plasma generation unit 9 includes a waveguide 90, a slot antenna 91, and a dielectric unit 92.
  • the slot antenna 91 is disposed so as to close the front opening of the waveguide 90. That is, the slot antenna 91 forms the front wall of the waveguide 90.
  • the slot antenna 91 is formed with a plurality of slot-like slots 910.
  • the dielectric portion 92 is disposed on the front surface (chamber side) of the slot antenna 91 so as to cover the slot 910.
  • the microwave transmitted from the right end of the waveguide 90 passes through the slot 910 and is incident on the dielectric portion 92 as indicated by a white arrow Y1 in the front-rear direction in the drawing.
  • the microwave incident on the dielectric portion 92 propagates along the front surface 920 of the dielectric portion 92 as indicated by the white arrow Y2 in the left-right direction in the drawing. Thereby, the microwave plasma P is generated.
  • the incident direction (arrow Y1) of the microwave that enters the dielectric portion 92 from the slot 910 and the front surface 920 of the dielectric portion 92 are orthogonal to each other. For this reason, the microwave incident on the dielectric part 92 is blocked by the generated microwave plasma P and propagates through the front surface 920 of the dielectric part 92 by changing the traveling direction by 90 ° (arrow Y2). As described above, since the microwave is perpendicularly incident on the generated microwave plasma P, the microwave that is the plasma source is difficult to propagate to the microwave plasma P. For this reason, it is considered that plasma generation under low pressure is difficult.
  • the present inventor pays attention to the incident direction of the microwave with respect to the generated microwave plasma, and further uses the electron cyclotron resonance (ECR) to generate a high-density plasma even under a low pressure of 1 Pa or less.
  • ECR electron cyclotron resonance
  • the ECR plasma generation apparatus of the present invention includes a rectangular waveguide that transmits microwaves, a slot antenna that is disposed on one surface of the rectangular waveguide and that has slots through which the microwaves pass, and The surface on the plasma generation region side is disposed so as to cover the slot, and the dielectric portion is parallel to the incident direction of the microwave incident from the slot, and the dielectric portion is disposed on the back surface of the dielectric portion.
  • a support plate that is supported, and a permanent magnet that is disposed on the back surface of the support plate and that forms a magnetic field in the plasma generation region, while generating ECR by the microwave propagating from the dielectric portion into the magnetic field. Generate plasma.
  • the surface on the plasma generation region side is referred to as “front surface”, and the surface facing away from the surface is referred to as “back surface”.
  • FIG. 3 shows a perspective view of a microwave plasma generation unit in the ECR plasma generation apparatus of the present invention.
  • FIG. 3 is a diagram showing an embodiment of the microwave plasma generation unit (see the embodiment described later).
  • FIG. 3 does not limit the ECR plasma generation apparatus of this invention at all.
  • the microwave plasma generation unit 40 includes a waveguide 41, a slot antenna 42, a dielectric part 43, a support plate 44, and a permanent magnet 45.
  • a tubular body 51 that transmits microwaves is connected to the left end of the waveguide 41.
  • the slot antenna 42 is disposed so as to close the upper opening of the waveguide 41. That is, the slot antenna 42 forms the upper wall of the waveguide 41.
  • the slot antenna 42 is formed with a plurality of slots 420 having a long hole shape.
  • the dielectric portion 43 is disposed on the upper surface of the slot antenna 42 so as to cover the slot 420.
  • the microwave transmitted from the tube part 51 passes through the slot 420 and enters the dielectric part 43 as indicated by the vertical arrow Y1 in the vertical direction in the figure.
  • the microwave incident on the dielectric portion 43 propagates mainly along the front surface 430 of the dielectric portion 43 as indicated by the white arrow Y2 in the left-right direction in the drawing. Thereby, microwave plasma is generated.
  • the incident direction of the microwave incident on the dielectric part 43 from the slot 420 is parallel to the front surface 430 (surface on the plasma generation region side) of the dielectric part 43. Since the microwave is incident along the generated microwave plasma, the microwave that is the plasma source easily propagates to the microwave plasma.
  • Each of the eight permanent magnets 45 is arranged behind the dielectric part 43 via the support plate 44.
  • Each of the eight permanent magnets 45 has an N pole on the front side and an S pole on the rear side.
  • Magnetic field lines M are generated from each permanent magnet 45 toward the front. Thereby, a magnetic field is formed in front of the dielectric part 43 (plasma generation region).
  • Electrons in the generated microwave plasma perform a clockwise turning motion with respect to the direction of the magnetic force line M in accordance with the cyclotron angular frequency ⁇ ce .
  • the microwave propagating in the microwave plasma excites a clockwise circular polarization called an electron cyclotron wave.
  • the electron cyclotron wave propagates forward and its angular frequency ⁇ matches the cyclotron angular frequency ⁇ ce , the electron cyclotron wave is attenuated and wave energy is absorbed by the electrons. That is, ECR occurs.
  • ECR occurs when the frequency of the microwave is 2.45 GHz, ECR occurs at a magnetic flux density of 0.0875T.
  • Electrons whose energy has been increased by ECR collide with surrounding neutral particles while being restrained by the magnetic lines of force M. Thereby, neutral particles are ionized one after another. Electrons generated by ionization are also accelerated by ECR and further ionize neutral particles. In this way, high-density ECR plasma P1 is generated in front of the dielectric portion 43.
  • the microwave is incident along the generated microwave plasma, and the plasma density is increased by using the ECR.
  • Plasma can be generated even under an extremely low pressure of 0.1 Pa or less. Therefore, when the ECR plasma generation apparatus of the present invention is used, film formation by magnetron plasma can be performed while irradiating ECR plasma under a low pressure.
  • plasma can be generated even under a low pressure of 1 Pa or less, and even under an extremely low pressure of 0.1 Pa or less. Therefore, by performing magnetron sputtering under a lower pressure, it is possible to suppress the intrusion of impurities and to increase the mean free path of the target particles. Thereby, the film quality of the formed AlON film is improved.
  • Patent Document 4 discloses a magnetron sputtering film forming apparatus using ECR.
  • a magnet is disposed on the back side of a base material to be formed, and ECR plasma is generated near the surface of the base material.
  • the thickness of the thin film formed tends to vary.
  • the thin film is easily colored.
  • the microwave is radiated
  • a permanent magnet is disposed on the back surface side of the dielectric portion, and the microwave is propagated along the surface of the dielectric portion. That is, no permanent magnet is disposed in the vicinity of the base material. Therefore, the above problem in the magnetron sputtering film forming apparatus of Patent Document 4 does not occur.
  • the support plate preferably has a cooling means for suppressing a temperature rise of the permanent magnet.
  • the permanent magnet is arranged on the back side of the dielectric part via the support plate. For this reason, when generating plasma, the temperature of the permanent magnet is likely to rise. When the temperature of the permanent magnet is equal to or higher than the Curie temperature, the magnetism is significantly lowered. According to this structure, the temperature rise of a permanent magnet is suppressed by the cooling means of a support plate. For this reason, there is little possibility that the magnetism of a permanent magnet will fall. Therefore, according to this configuration, a stable magnetic field can be formed.
  • the film forming step is preferably performed under a pressure of 0.05 Pa or more and 3 Pa or less.
  • the inside of the chamber By setting the inside of the chamber to a high vacuum degree of 0.05 Pa or more and 3 Pa or less, the generated plasma is stabilized, the intrusion of impurities can be suppressed, and the average free path of the target particles can be lengthened. Thereby, the film quality of the formed AlON film is improved.
  • Magnetron sputtering film forming apparatus (sputter film forming apparatus).
  • 20 base material
  • 21 base material support member
  • 210 table portion
  • 211 leg portion.
  • 3 Sputtering unit
  • 30 Target
  • 31 Backing plate
  • 32a to 32c Permanent magnet (magnetic field forming means)
  • 33 Cathode
  • 34 Earth shield
  • 35 DC pulse power supply.
  • ECR plasma generator 40: microwave plasma generator, 41: waveguide (rectangular waveguide), 42: slot antenna, 43: dielectric, 44: support plate, 45: permanent magnet, 420: Slot: 430: Front surface, 440: Refrigerant passage (cooling means), 441: Cooling pipe, 50: Microwave transmission section, 51: Tube section, 52: Microwave power supply, 53: Microwave oscillator, 54: Isolator, 55 : Power monitor, 56: EH matching device. 8: chamber, 80: carrier gas supply hole, 81: first gas supply hole, 82: second gas supply hole, 83: exhaust hole, 84: gas analysis hole, 85: mass spectrometer. M: Magnetic field lines, P1: ECR plasma, P2: Magnetron plasma.
  • the film member of the present invention is disposed on a substrate made of a resin film and at least one side of the substrate, and has a composition of Al: 39 to 55 at%, O: 7 to 60 at%, N: 1 to 50 at%. And an AlON film.
  • the base material may be appropriately selected according to the application.
  • PET polyethylene terephthalate
  • PEN polyethylene naphthalate
  • PPS polyphenylene sulfide
  • PA polyamide
  • PA11 PA11
  • PA12 PA46
  • PA9T PA9T
  • PC polycarbonate
  • EVOH ethylene-vinyl alcohol copolymer
  • PVA polyvinyl alcohol
  • PE polyethylene
  • PE polypropylene
  • polyolefin film such as cycloolefin polymer, etc. Is mentioned.
  • PET film and PEN film are preferable from the viewpoints of moisture absorption resistance, colorless transparency, heat resistance, economy, and the like.
  • a hard-coat layer formed by coating, such as an acrylic resin, in at least one of the front and back of the said film.
  • the hard coat layer By the hard coat layer, the influence of the unevenness on the surface of the film itself can be reduced.
  • a PET film (HC-PET film) having a hard coat layer is suitable.
  • the AlON film may be disposed on only one of the front and back sides of the substrate, or may be disposed on both sides.
  • low permeability of oxygen, water vapor and outgas can be enhanced.
  • AlON films are arranged on both the front and back sides of the substrate, the low permeability of oxygen and water vapor can be further improved.
  • the thickness of the AlON film is not particularly limited. For example, when used in an organic EL device, it is desirable that the thickness of the AlON film be 10 nm or more and 1 ⁇ m or less. When the thickness of the AlON film is less than 10 nm, it is difficult to obtain a desired gas barrier property.
  • the thickness of the AlON film may be changed between the front side and the back side.
  • the AlON film may be directly disposed on the front surface or the back surface of the substrate, or may be indirectly disposed via an intermediate layer such as an adhesive layer.
  • an intermediate layer such as an adhesive layer.
  • the intermediate layer may be a single layer or two or more layers.
  • the intermediate layer can be formed, for example, by applying an acrylic resin, isocyanate, or the like to the base material.
  • a metal alkoxide such as alkoxysilane or titanate, a silane coupling agent, chlorosilane, silazane, or the like can be formed by coating or CVD (chemical vapor deposition).
  • hydrocarbons such as acetylene, methane, and toluene
  • hydrocarbons such as acetylene, methane, and toluene
  • coating of titanate and silazane and CVD film formation of alkoxysilane, acetylene, methane, and the like are preferable because they can improve smoothness and heat resistance and can provide gas barrier properties.
  • the composition of the AlON film is Al: 39 to 55 at%, O: 7 to 60 at%, and N: 1 to 50 at%.
  • O the ratio of the number of oxygen atoms
  • N the ratio of the number of oxygen atoms
  • the ratio of the number of oxygen atoms is less than 7%, the flexibility is lowered, the AlON film is easily broken, and becomes colored.
  • the ratio of the number of aluminum atoms (Al) exceeds 55%, gray or metal color is exhibited.
  • the ratio of the number of aluminum atoms is less than 39%, the low permeability of oxygen, water vapor, and outgas deteriorates.
  • the particle diameter of AlON constituting the AlON film is not particularly limited. However, when the particle diameter of AlON is large, irregularities are likely to occur on the surface of the AlON film. In this case, oxygen or the like may be adsorbed in the concave portion, and the AlON film or the counterpart material may be deteriorated. Moreover, there exists a possibility that a counterpart material may deteriorate by a convex part. Therefore, the particle diameter of AlON is desirably 150 nm or less.
  • the particle diameter of AlON may be measured by observing the surface or cross section of the AlON film with a scanning probe microscope (SPM). That is, in this specification, the maximum length of AlON particles in a photographed SPM photograph is adopted as the particle diameter.
  • SPM scanning probe microscope
  • the surface roughness of the AlON film may be an arithmetic average roughness (Ra) of 3 nm or less and a maximum height (Rz) of 30 nm or less. desirable.
  • the surface roughness may be measured according to JIS B0601: 2001.
  • FIG. 1 is a cross-sectional view in the left-right direction of the magnetron sputtering film forming apparatus of this embodiment.
  • FIG. 2 shows a cross-sectional view in the front-rear direction of the magnetron sputtering film forming apparatus.
  • FIG. 3 is a perspective view of a microwave plasma generation unit in the ECR plasma generation apparatus constituting the magnetron sputtering film forming apparatus.
  • the magnetron sputtering film forming apparatus 1 includes a chamber 8, a base material supporting member 21, a sputtering unit 3, and an ECR plasma generation apparatus 4.
  • the chamber 8 is made of aluminum and has a rectangular parallelepiped box shape.
  • a carrier gas supply hole 80 and a gas analysis hole 84 are formed in the left wall of the chamber 8.
  • the carrier gas supply hole 80 is connected to a downstream end of a gas supply pipe (not shown) for supplying argon (Ar) gas into the chamber 8.
  • a mass spectrometer 85 with differential exhaust a turbo molecular pump and a rotary pump are arranged
  • a first gas supply hole 81 and a second gas supply hole 82 are formed in the right wall of the chamber 8.
  • a downstream end of a gas supply pipe (not shown) for supplying nitrogen (N 2 ) gas into the chamber 8 is connected to the first gas supply hole 81.
  • a downstream end of a gas supply pipe (not shown) for supplying oxygen (O 2 ) gas into the chamber 8 is connected to the second gas supply hole 82.
  • An exhaust hole 83 is formed in the lower wall of the chamber 8.
  • a vacuum exhaust device (not shown) for exhausting the gas inside the chamber 8 is connected to the exhaust hole 83.
  • the base material support member 21 has a table portion 210 and a pair of leg portions 211.
  • the table part 210 is made of stainless steel and has a hollow rectangular plate shape.
  • the table portion 210 is filled with a cooling liquid.
  • the table unit 210 is cooled by circulating the coolant.
  • the pair of leg portions 211 are arranged on the upper surface of the table portion 210 so as to be separated in the left-right direction.
  • Each of the pair of leg portions 211 is made of stainless steel and has a cylindrical shape.
  • the outer peripheral surfaces of the pair of leg portions 211 are covered with an insulating layer.
  • the table part 210 is attached to the upper wall of the chamber 8 via a pair of leg parts 211.
  • the sputter unit 3 includes a target 30, a backing plate 31, permanent magnets 32a to 32c, and a cathode 33.
  • the cathode 33 is made of stainless steel and has a rectangular parallelepiped box shape opening upward.
  • an earth shield 34 is disposed around the cathode 33, the target 30, and the backing plate 31, an earth shield 34 is disposed.
  • the cathode 33 is disposed on the lower surface of the chamber 8 via the earth shield 34.
  • the cathode 33 is connected to a DC pulse power source 35.
  • the permanent magnets 32a to 32c are arranged inside the cathode 33. Each of the permanent magnets 32a to 32c has a long rectangular parallelepiped shape. The permanent magnets 32a to 32c are spaced apart in the front-rear direction and are arranged in parallel to each other. As for the permanent magnet 32a and the permanent magnet 32c, the upper side is the S pole and the lower side is the N pole. As for the permanent magnet 32b, the upper side is the N pole and the lower side is the S pole. A magnetic field is formed on the upper surface of the target 30 by the permanent magnets 32a to 32c. The permanent magnets 32a to 32c are included in the magnetic field forming means in the present invention.
  • the backing plate 31 is made of copper and has a rectangular plate shape.
  • the backing plate 31 is disposed so as to cover the upper opening of the cathode 33.
  • the target 30 is made of aluminum and has a rectangular thin plate shape.
  • the target 30 is disposed on the upper surface of the backing plate 31.
  • the target 30 is arranged to face the table unit 210.
  • the ECR plasma generation apparatus 4 includes a microwave plasma generation unit 40 and a microwave transmission unit 50.
  • the microwave transmission unit 50 includes a tube unit 51, a microwave power source 52, a microwave oscillator 53, an isolator 54, a power monitor 55, and an EH matching unit 56.
  • the microwave oscillator 53, the isolator 54, the power monitor 55, and the EH matching unit 56 are connected by the tube part 51.
  • the tube part 51 is connected to the rear side of the waveguide 41 of the microwave plasma generation part 40 through a waveguide hole formed in the rear wall of the chamber 8.
  • the microwave plasma generation unit 40 includes a waveguide 41, a slot antenna 42, a dielectric part 43, a support plate 44, and a permanent magnet 45.
  • the waveguide 41 is made of aluminum and has a rectangular parallelepiped box shape opening upward.
  • the waveguide 41 extends in the left-right direction.
  • the waveguide 41 is included in the rectangular waveguide in the present invention.
  • the slot antenna 42 is made of aluminum and has a rectangular plate shape.
  • the slot antenna 42 closes the opening of the waveguide 41 from above. That is, the slot antenna 42 forms the upper wall of the waveguide 41.
  • Four slots 420 are formed in the slot antenna 42.
  • the slot 420 has a long hole shape extending in the left-right direction.
  • the slot 420 is disposed at a position where the electric field is strong.
  • the dielectric part 43 is made of quartz and has a rectangular parallelepiped shape.
  • the dielectric part 43 is disposed on the front side of the upper surface of the slot antenna 42.
  • the dielectric part 43 covers the slot 420 from above.
  • the front surface 430 of the dielectric portion 43 is disposed in parallel to the incident direction Y1 of the microwave incident from the slot 420.
  • the front surface 430 is included in the surface on the plasma generation region side in the dielectric portion.
  • the support plate 44 is made of stainless steel and has a flat plate shape.
  • the support plate 44 is disposed on the upper surface of the slot antenna 42 so as to be in contact with the rear surface (back surface) of the dielectric portion 43.
  • a refrigerant passage 440 is formed inside the support plate 44.
  • the refrigerant passage 440 has a U shape extending in the left-right direction.
  • the right end of the refrigerant passage 440 is connected to the cooling pipe 441.
  • the refrigerant passage 440 is connected to a heat exchanger and a pump (both not shown) outside the chamber 8 via a cooling pipe 441.
  • the coolant circulates through the path of the refrigerant passage 440 ⁇ the cooling pipe 441 ⁇ the heat exchanger ⁇ the pump ⁇ the cooling pipe 441 ⁇ the refrigerant passage 440 again.
  • the support plate 44 is cooled by the circulation of the coolant.
  • the refrigerant passage 440 and the cooling liquid are included in the cooling means of the present invention.
  • the permanent magnet 45 is a neodymium magnet and has a rectangular parallelepiped shape. Eight permanent magnets 45 are arranged on the rear surface (back surface) of the support plate 44. The eight permanent magnets 45 are continuously arranged in series in the left-right direction. Each of the eight permanent magnets 45 has an N pole on the front side and an S pole on the rear side. Magnetic field lines M are generated from each permanent magnet 45 toward the front. Thereby, a magnetic field is formed in the plasma generation region in front of the dielectric part 43.
  • the manufacturing method of the film member using the magnetron sputter film-forming apparatus 1 has a pressure reduction process and a film-forming process.
  • the base material 20 is disposed on the lower surface of the table unit 210 in the chamber 8.
  • the substrate 20 is an HC-PET film and has a rectangular shape.
  • the film formation surface of the substrate 20 is directed downward. That is, the film formation surface of the base material 20 faces the upper surface of the target 30.
  • an evacuation device (not shown) is operated to exhaust the gas inside the chamber 8 from the exhaust hole 83, and the inside of the chamber 8 is brought into a reduced pressure state of about 0.015 Pa.
  • the film forming process first, Ar gas as a carrier gas is supplied into the chamber 8. Subsequently, the source gas N 2 gas is supplied into the chamber 8. Thereby, the pressure in the chamber 8 is set to about 0.7 Pa. At this time, the gas composition in the chamber 8 is monitored by the mass spectrometer 85. Then, the flow rate of the N 2 gas is appropriately adjusted so that the ratio of the O 2 gas pressure (P O2 ) to the N 2 gas pressure (P N2 ) (P O2 / P N2 ⁇ 100) is 18.1%. Further, O 2 gas as a source gas is supplied into the chamber 8 as necessary.
  • the microwave power source 52 is turned on.
  • the microwave oscillator 53 When the microwave power source 52 is turned on, the microwave oscillator 53 generates a microwave having a frequency of 2.45 GHz.
  • the generated microwave propagates in the tubular body portion 51.
  • the isolator 54 suppresses the microwave reflected from the microwave plasma generation unit 40 from returning to the microwave oscillator 53.
  • the power monitor 55 monitors the output of the generated microwave and the output of the reflected microwave.
  • the EH matching device 56 adjusts the amount of reflected microwaves.
  • the microwaves that have passed through the tube part 51 propagate inside the waveguide 41.
  • the microwave propagating inside the waveguide 41 enters the slot 420 of the slot antenna 42. Then, as indicated by a hollow arrow Y 1 in FIG.
  • the light passes through the slot 420 and enters the dielectric portion 43.
  • the microwave that has entered the dielectric portion 43 propagates mainly along the front surface 430 of the dielectric portion 43, as indicated by a hollow arrow Y2 in FIG. Due to the strong electric field of the microwave, the argon gas in the chamber 8 is ionized, and microwave plasma is generated in front of the dielectric portion 43.
  • the electrons in the generated microwave plasma perform a clockwise turning motion with respect to the magnetic field line M direction according to the cyclotron angular frequency.
  • the microwave propagating through the microwave plasma excites the electron cyclotron wave.
  • the angular frequency of the electron cyclotron wave is a magnetic flux density of 0.0875T, which matches the cyclotron angular frequency.
  • Electrons whose energy has been increased by ECR collide with surrounding neutral particles while being restrained by the magnetic lines of force M. Thereby, neutral particles are ionized one after another. Electrons generated by ionization are also accelerated by ECR and further ionize neutral particles. In this way, high-density ECR plasma P1 is generated in front of the dielectric portion 43.
  • the DC pulse power supply 35 is turned on and a voltage is applied to the cathode 33.
  • the magnetron discharge generated thereby ionizes the argon gas, and magnetron plasma P ⁇ b> 2 is generated above the target 30.
  • the target 30 is sputtered by magnetron plasma P2 (argon ions), and sputtered particles are sputtered from the target 30.
  • the sputtered particles that have jumped out of the target 30 fly toward the base material 20 while reacting with N 2 gas and O 2 gas, and adhere to the lower surface of the base material 20, thereby forming an AlON film.
  • the ECR plasma P1 is irradiated between the substrate 20 and the target 30 (including the magnetron plasma P2 generation region).
  • a film member is manufactured.
  • the AlON film is formed by sputtering in an atmosphere in which the ratio of the O 2 gas pressure to the N 2 gas pressure in the chamber 8 is 20% or less.
  • an AlON film having a composition of Al: 39 to 55 at%, O: 7 to 60 at%, and N: 1 to 50 at% can be easily formed on the lower surface of the substrate 20.
  • the magnetron sputtering film forming apparatus 1 the deformation of the base material 20 due to heat is small, and an AlON film can be formed relatively quickly. Further, in the magnetron sputter film forming apparatus 1, sputter film formation with the magnetron plasma P2 is performed while irradiating the ECR plasma P1. By irradiating the ECR plasma P1 between the substrate 20 and the target 30, the magnetron plasma P2 can be stably maintained even when the applied voltage is lowered. Thereby, jumping out from the target 30 of particles having a very large particle diameter such as cluster particles can be suppressed.
  • an AlON film having a surface roughness of AlON particle diameter of 150 nm or less, Ra of 3 nm or less, and Rz of 30 nm or less can be formed.
  • the microwave is incident along the generated microwave plasma and the plasma density is increased by using the ECR, so that the ECR plasma P1 can be generated even under a low pressure of 1 Pa or less. Can be generated.
  • generation of ECR plasma P1 and magnetron sputtering can be performed.
  • the magnetron plasma P2 is stabilized, the intrusion of impurities can be suppressed, and the mean free path of the target particles can be lengthened. Therefore, the film quality of the formed AlON film is improved.
  • the waveguide 41 has a long box shape extending in the left-right direction.
  • the slots 420 are arranged in series in the left-right direction. Therefore, according to the ECR plasma generator 4, the long ECR plasma P1 can be generated. Therefore, according to the magnetron sputtering film forming apparatus 1, a long and large AlON film can be formed.
  • the eight permanent magnets 45 are arranged behind the dielectric part 43. Then, the microwave is propagated in the magnetic field formed in front of the dielectric part 43. For this reason, the microwave easily propagates uniformly throughout the plasma generation region.
  • the eight permanent magnets 45 are arranged on the rear surface of the support plate 44.
  • a refrigerant passage 440 is formed inside the support plate 44.
  • the support plate 44 is cooled as the coolant circulates through the refrigerant passage 440. For this reason, it is difficult for the temperature of the permanent magnet 45 to rise. Therefore, there is little possibility that the magnetism of the permanent magnet 45 will decrease due to the temperature rise. Therefore, a stable magnetic field is formed even during plasma generation.
  • a magnetron sputtering film forming apparatus is used as the sputtering film forming apparatus.
  • the sputtering film forming apparatus may be an apparatus (such as a bipolar sputtering apparatus) that performs sputtering without forming a magnetic field.
  • the sputter deposition apparatus may be configured without using the ECR plasma generation apparatus.
  • the gas composition in the chamber was adjusted so that the ratio of the O 2 gas pressure to the N 2 gas pressure was 18.1%.
  • the gas composition in the chamber may be such that the ratio of the O 2 gas pressure to the N 2 gas pressure is 20% or less.
  • O 2 gas may be supplied as the source gas.
  • the film was formed under a pressure of 0.7 Pa.
  • the pressure of the film forming process is not limited to the pressure. The film forming process may be performed under an optimum pressure as appropriate.
  • sputtering film formation may be performed once for each of the front and back surfaces of the base material.
  • the intermediate layer may be formed on the base material in advance.
  • the material and shape of the backing plate of the sputtering part and the cathode are not particularly limited.
  • a nonmagnetic conductive material may be used for the backing plate.
  • a metal material such as copper having high conductivity and heat conductivity is desirable.
  • metals such as aluminum can be used in addition to stainless steel.
  • the configuration of the magnetic field forming means for forming a magnetic field on the surface of the target is not limited to the above embodiment.
  • the type and arrangement of the permanent magnet may be determined as appropriate.
  • the N pole and S pole of each permanent magnet may be the reverse of the above embodiment.
  • the material and shape of the chamber are not particularly limited.
  • the chamber may be made of a metal material. From the viewpoints of workability such as welding and cutting, corrosion resistance, and economical efficiency, aluminum and stainless steel in the above embodiment are desirable.
  • the material of the slot antenna, the number of slots, the shape, the arrangement, etc. are not particularly limited.
  • the material of the slot antenna may be a nonmagnetic metal, and may be stainless steel or brass in addition to aluminum.
  • the slots may be arranged in two or more rows instead of one row. The number of slots may be odd or even. Further, the slots may be arranged in a zigzag shape by changing the arrangement angle of the slots.
  • the material and shape of the dielectric part are not particularly limited.
  • a material of the dielectric portion a material having a low dielectric constant and hardly absorbing microwaves is desirable. For example, aluminum oxide (alumina) other than quartz is suitable.
  • microwaves with a frequency of 2.45 GHz were used for generating ECR plasma.
  • the frequency of the microwave is not limited to the 2.45 GHz band, and any frequency band may be used as long as it is a frequency band of 300 MHz to 100 GHz. Examples of the frequency band in this range include 8.35 GHz, 1.98 GHz, 915 MHz, and the like.
  • the material and shape of the support plate are not particularly limited.
  • the coolant passage and the coolant are arranged as the cooling means for the support plate.
  • the structure of the cooling means for the support plate is not particularly limited.
  • the support plate may not have cooling means.
  • the shape, type, number, arrangement form and the like of the permanent magnet that forms a magnetic field in front of the dielectric part are not particularly limited as long as ECR can be generated.
  • only one permanent magnet may be disposed, or a plurality of permanent magnets may be disposed in two or more rows.
  • another permanent magnet may be arranged so as to face the microwave plasma generation unit across the plasma generation region.
  • the permanent magnets may be arranged on the front wall of the vacuum vessel 8 in FIG. 2 so as to face the eight permanent magnets 45.
  • the permanent magnet to be added is arranged so that the front side is an N pole and the rear side is an S pole.
  • the N poles of the eight permanent magnets 45 and the S poles of the additional permanent magnets face each other. Therefore, ECR plasma P1 having more directivity can be generated.
  • the support plate of the above-described embodiment having the refrigerant passage and the cooling liquid may be disposed on the rear side (plasma generation region side) of the permanent magnet.
  • FIGS. 1 and 2 collectively show the production conditions, experiments, and analysis results for each film member.
  • the inside of the chamber 8 was evacuated so that the ultimate pressure described in the above table was obtained.
  • Ar gas is supplied, the inside of the chamber 8 is brought to the pressure described in the above table, and then the output of the microwave oscillator 53 is set to 1.2 kW for cleaning the surface of the base material 20.
  • Microwave plasma treatment was performed for 0.5 minutes. After that, once the output of the microwave oscillator 53 is turned OFF, the reaction pressure at the time of sputtering film formation, and the ratio of the O 2 gas pressure (P O2 ) to the N 2 gas pressure (P N2 ) Thus, N 2 gas and O 2 gas were supplied while adjusting the flow rate.
  • the output of the microwave oscillator 53 is 1.2 kW, and the output is 2 kW, the frequency is 100 kHz, and the pulse width is 3056 ns of the DC pulse power supply 35 (“RPG-100, Pulsed DC Plasma Generator” manufactured by MKS Japan).
  • RPG-100 Pulsed DC Plasma Generator
  • a voltage was applied to the cathode 33 to form a sputter film on the substrate 20 until the film thickness shown in the above table was reached.
  • the film was formed without irradiating the ECR plasma P1 during the sputtering film formation.
  • the voltage during the film formation was 190V (the voltage was automatically controlled by the DC pulse power source 35), and the film was formed without irradiating the ECR plasma P1.
  • the applied voltage could be reduced by about 20%.
  • O 2 gas pressure ratio means the ratio of the O 2 gas pressure (P O2 ) to the N 2 gas pressure (P N2 ) in the chamber 8 during film formation (P O2 / P N2 ⁇ 100).
  • the “He transmission ratio” is the transmission ratio of each film member when the transmission rate of the PEN film is 100% when He gas is transmitted.
  • the transmittance of He gas was measured according to JIS K7126-1: 2006, Annex 2. It shows that gas barrier property is so high that the value of He permeation
  • the film thickness was measured as follows. First, a sample in which a gas barrier film is formed on a glass plate partially masked with a polyimide tape is prepared. Next, the polyimide tape was peeled off, and the film-formed part and the part where the film was not formed were measured with a step gauge (“DEKTAK 3030” manufactured by SLOAN TECHNOLOGY), and the measured value was taken as the thickness of the gas barrier film.
  • a step gauge (“DEKTAK 3030” manufactured by SLOAN TECHNOLOGY)
  • the base HC-PET film is “KB film GSAB (thickness: 188 ⁇ m)” manufactured by Kimoto Co., Ltd.
  • the PEN film is “Teijin (registered trademark) Tetron (registered trademark) film” manufactured by Teijin DuPont Films Ltd. Q65FA (thickness 200 ⁇ m)
  • the PET film is“ Lumirror (registered trademark) T60 (thickness 200 ⁇ m) ”manufactured by Toray Industries, Inc.
  • gas barrier films were formed on both sides of the substrate. When the gas barrier film other than Example 6 was formed on one side, the film was formed on the smooth surface side of the substrate.
  • Comparative Example 4 is an HC-PET film itself (without gas barrier film)
  • Comparative Example 5 is a PEN film itself (without gas barrier film)
  • Comparative Example 6 is a PET film itself (without gas barrier film).
  • Comparative Example 7 corresponds to a conventional film member in which a silicon oxynitride (SiO x N y ) film is laminated on a PEN film.
  • Example 8 a PEN film having a hydrocarbon film formed on the smooth surface side was used as the base material.
  • the AlON film was formed on the surface of the hydrocarbon film.
  • the hydrocarbon film was formed by performing the plasma CVD film formation using the magnetron sputter film formation apparatus 1 shown in FIGS. 1 and 2 (sputter unit 3 is not used). Specifically, first, the chamber 8 was evacuated so that the pressure in the chamber 8 was 0.02 Pa or less. Next, after Ar gas is supplied and the pressure in the chamber 8 is adjusted to 0.5 Pa, the output of the microwave oscillator 53 is set to 1.0 kW, and microwave plasma treatment of the PEN film is performed for 0.5 minutes. It was.
  • the output of the microwave oscillator 53 was once turned off, and equal amounts of acetylene gas and hydrogen gas were supplied so that the pressure in the chamber 8 became 0.6 Pa. Then, the output of the microwave oscillator 53 was set to 1.0 kW, and microwave plasma CVD film formation was performed for 1 minute.
  • Example 9 a PEN film in which a SiO x film was formed on the smooth surface side was used as the base material.
  • the AlON film was formed on the surface of the SiO x film.
  • the SiO x film was formed by plasma CVD film formation as in Example 8.
  • As a reaction gas hexamethyldisiloxane (HMDSO, manufactured by Tokyo Chemical Industry Co., Ltd.) was used.
  • Example 10 a PEN film having a silazane film formed on the smooth surface side was used as the base material.
  • the AlON film was formed on the surface of the silazane film.
  • the silazane film was formed as follows. First, in the same manner as in Example 8, microwave plasma treatment of the PEN film was performed for 0.5 minutes under a pressure of 0.5 Pa. Next, the treated PEN film was exposed to air to form hydroxyl groups on the treated surface. Then, silazane (“AQUAMICA (registered trademark) NAX120-20” manufactured by AZ Electronic Materials Co., Ltd.) was applied with a spin coater and dried at 80 ° C. for 1 day to obtain a 0.3 ⁇ m thick silazane film. Formed.
  • AQUAMICA registered trademark
  • NAX120-20 manufactured by AZ Electronic Materials Co., Ltd.
  • the He transmission ratios of Comparative Examples 1 to 3 formed in an atmosphere in which the O 2 gas pressure ratio exceeds 20% are the same as the He transmission ratio of Comparative Example 4 with only the base material, Almost unchanged.
  • the He permeation ratios of Examples 1 to 10 formed in an atmosphere with an O 2 gas pressure ratio of 20% or less were compared with those of Comparative Examples 1 to 3 and Comparative Examples 4 to 6 using only the substrate. And it became much smaller. Also, the He transmission ratio of Examples 1 to 10 was smaller than that of Comparative Example 7 of the conventional film member.
  • the He transmission ratios of Examples 5, 6, and 8 to 10 using the PEN film as the base material were higher than those of Examples 1 to 4 and 7 using the HC-PET film or the PET film as the base material. It ’s getting smaller.
  • the He transmission ratio was further reduced.
  • the film members of Examples 1 to 10 are very difficult to transmit He gas, that is, have a high gas barrier property.
  • the AlON films in the film members of Examples 1 to 10 and Comparative Examples 1 to 3 were analyzed by an X-ray photoelectron analyzer (ESCA). As a result, the AlON films of Examples 1 to 10 all satisfied the composition Al: 39 to 55 at%, O: 7 to 60 at%, and N: 1 to 50 at%. In contrast, the AlON films of Comparative Examples 1 to 3 all had an O content of over 60 at% and an N content of less than 1 at%.
  • ESA X-ray photoelectron analyzer
  • an AlON film was formed without operating the ECR plasma generation apparatus 4. That is, an AlON film was formed without irradiating the ECR plasma P1.
  • Other manufacturing conditions were the same as in Example 1.
  • the obtained film member was used as a film member of Reference Example.
  • membrane of Example 1 and a reference example was observed with the scanning probe microscope (SPM).
  • SPM scanning probe microscope
  • FIG. 5 the SPM photograph of Example 1 is shown.
  • FIG. 6 shows an SPM photograph of a reference example.
  • the film member of the present invention is useful as a functional resin film used for, for example, touch panels, displays, LED (light emitting diode) illumination, solar cells, electronic paper, and the like.

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Abstract

　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。フィルム部材は、ガスバリア性に優れる。また、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。

Description

フィルム部材およびその製造方法
　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（ＰＮ２）に対する酸素ガス圧（ＰＯ２）の比率（ＰＯ２／ＰＮ２×１００）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ωｃｅ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ωｃｅ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。
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。
　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（Ｎ２）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（Ｏ２）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Ｎ２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、Ｎ２ガス圧（ＰＮ２）に対するＯ２ガス圧（ＰＯ２）の比率（ＰＯ２／ＰＮ２×１００）が１８．１％になるよう、適宜、Ｎ２ガスの流量を調整する。また、必要に応じて、原料ガスのＯ２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、Ｎ２ガスおよびＯ２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Ｎ２ガス圧に対するＯ２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、Ｎ２ガス圧に対するＯ２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、Ｎ２ガス圧に対するＯ２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Ｏ２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。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000001
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000002
　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Ｎ２ガス圧（ＰＮ２）に対するＯ２ガス圧（ＰＯ２）の比率が、上記表記載の圧力となるように、Ｎ２ガスとＯ２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、「Ｏ２ガス圧の比率」とは、成膜時のチャンバー８内における、Ｎ２ガス圧（ＰＮ２）に対するＯ２ガス圧（ＰＯ２）の比率（ＰＯ２／ＰＮ２×１００）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（ＳｉＯｘＮｙ）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ＳｉＯｘ膜を形成したＰＥＮフィルムを用いた。ＡｌＯＮ膜は、当該ＳｉＯｘ膜の表面に成膜した。ＳｉＯｘ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、Ｏ２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、Ｏ２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。

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。
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