(57)【要約】【課題】膜厚を薄くしても、集光して高エネルギー密度化された太陽光が樹脂材料からなる被成膜部材まで到達することがなく且つ膜厚を薄くすることにより製造コストの低コスト化を図ることができるアルミニウム膜及びその製造方法を提供する。【解決手段】成膜開始から成膜終了までの一連の成膜工程において、待機時間を挟んだ複数回のスパッタリングの繰り返しによって樹脂材料からなる被成膜部材１０にアルミニウム膜１を積層形成する。これにより、互いの境界面を、遮光および遮熱の働きをなす不連続面２５とする第１のアルミニウム膜２１と第２のアルミニウム膜２２からなる多層膜構造のアルミニウム膜１が成膜される。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
樹脂材料からなる被成膜部材にスパッタリング法によって形成するアルミニウム膜の成膜方法であって、
スパッタリングとスパッタリングの間にスパッタリングを停止する所定の待機時間を設けた複数回のスパッタリングを繰り返すことにより、前記スパッタリング回数だけの層数のアルミニウム膜を積層形成することを特徴とするアルミニウム膜の成膜方法。
【請求項２】
請求項１の成膜方法で形成されたアルミニウム膜であって、前記アルミニウム膜は、アルミニウムからなる同一材料で形成された複数層が積層されてなる多層膜構造を有し、前記複数層の互いに隣接する層同士の境界面は結晶の不連続面であることを特徴とするアルミニウム膜。
【請求項３】
樹脂材料からなる被成膜部材にスパッタリング法によって形成するアルミニウム膜の成膜方法であって、スパッタリング中の途中に１回以上所定の時間だけスパッタリングガス圧を変えてスパッタリングを行うことにより、３層以上のアルミニウム膜を積層形成することを特徴とするアルミニウム膜の成膜方法。
【請求項４】
請求項３の成膜方法で形成されたアルミニウム膜であって、前記アルミニウム膜は、アルミニウムからなる同一材料で形成された複数層が積層されてなる多層膜構造を有し、最外層の内側に結晶の不連続層を一層以上有することを特徴とするアルミニウム膜。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、アルミニウム膜及びその成膜方法に関するものであり、詳しくは、例えば、車両用灯具を構成する樹脂部材に形成して光学的な機能を持たせるアルミニウム膜及びその成膜方法に関する。
【０００２】
車両用灯具（以下、「灯具」と略称する）は、アウターレンズ（以下、「レンズ」と略称する）とハウジングで形成された灯室内に光源ユニットが配置され、光源ユニットのリフレクタにアルミニウム膜を設けることにより光源からの出射光を所定の方向に反射する光反射機能を持たせている。
【０００３】
それと同時に、レンズを通して見える灯室内の、前記光源ユニットのリフレクタ及び光出射部以外の部分（エクステンション）にもアルミニウム膜が形成されており、内臓物の目隠しによる良好な見栄えの確保とメタリック調の光輝感による商品性の向上が図られている。
【０００４】
上記構成の灯具において、リフレクタやエクステンションに形成されるアルミニウム膜の膜厚は、１５０ｎｍ以上２５０ｎｍ以下であることが好ましい、ことが特許文献１に開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２０１２−１４１１７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
ところで上述の灯具は、昼間時に、太陽光の位置によっては、該太陽光がレンズを透過して灯具内に進入する際に、透過レンズのレンズ効果によって集光されてエネルギー密度が高められ、高エネルギー密度化された太陽光がリフレクタやエクステンションに向けて照射されることがある。
【０００７】
すると、レンズやエクステンションの基材がポリカーボネート樹脂等の樹脂材料からなる場合、アルミニウム膜が薄いと高エネルギー密度の太陽光がアルミニウム膜を透過して樹脂基材まで到達し、その部分が集中的に加熱されて部分的に溶解することになる。
【０００８】
アルミニウム膜の膜厚が、上記１５００Å以上２５００Å以下の比較的厚い膜厚であれば、高エネルギー密度化された太陽光が照射されてもアルミニウム膜が遮光して樹脂基材まで到達することはない。但し、アルミニウム膜の膜厚が厚くなるにつれて、真空蒸着法やスパッタ方などの真空成膜法で成膜されるアルミニウム膜の材料費やマスク治具のメンテナンス頻度が嵩んで製造コストが上がる。同時に、膜厚が厚くなるにつれて成膜時間が長くなり、被成膜樹脂基材やマスク治具からのアウトガスの発生が多くなってアルミニウム膜の膜質が低下する。
【０００９】
そこで、本発明は上記問題に鑑みて創案なされたもので、その目的とするところは、膜厚を薄くしても、集光して高エネルギー密度化された太陽光が樹脂基材まで到達することがなく且つ膜厚を薄くすることにより製造コストの低コスト化を図ることができるアルミニウム膜及びその製造方法を提供する。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記課題を解決するために、本発明の請求項１に記載された発明は、樹脂材料からなる被成膜部材にスパッタリング法によって形成するアルミニウム膜の成膜方法であって、
スパッタリングとスパッタリングの間にスパッタリングを停止する所定の待機時間を設けた複数回のスパッタリングを繰り返すことにより、前記スパッタリング回数だけの層数のアルミニウム膜を積層形成することを特徴とするものである。
【００１１】
また、本発明の請求項２に記載された発明は、請求項１の成膜方法で形成されたアルミニウム膜であって、前記アルミニウム膜は、アルミニウムからなる同一材料で形成された複数層が積層されてなる多層膜構造を有し、前記複数層の互いに隣接する層同士の境界面は結晶の不連続面であることを特徴とするものである。
【００１２】
また、本発明の請求項３に記載された発明は、樹脂材料からなる被成膜部材にスパッタリング法によって形成するアルミニウム膜の成膜方法であって、スパッタリング中の途中に１回以上所定の時間だけスパッタリングガス圧を変えてスパッタリングを行うことにより、３層以上のアルミニウム膜を積層形成することを特徴とするものである。
【００１３】
また、本発明の請求項４に記載された発明は、請求項３の成膜方法で形成されたアルミニウム膜であって、前記アルミニウム膜は、アルミニウムからなる同一材料で形成された複数層が積層されてなる多層膜構造を有し、最外層の内側に結晶の不連続層を一層以上有することを特徴とするものである。
【発明の効果】
【００１４】
本発明のアルミニウム膜の成膜方法は、成膜開始から成膜終了までの一連の成膜工程において、待機時間を挟んだ複数回のスパッタリングの繰り返し、あるいはガス圧を変えて連続的に繰り返すスパッタリングによってアルミニウム膜を積層形成するものである。これにより、アルミニウム結晶の不連続面あるいは不連続層を有する多層膜構造からなるアルミニウム膜が成膜される。
【００１５】
これにより、不連続面あるいは不連続層が遮光およびアルミニウム膜中を伝わる熱振動を散乱させ熱伝導の程度を減ずる働きをなすため、アルミニウム膜に高エネルギー密度化された太陽光が照射されても該アルミニウム膜が形成された樹脂材料からなる被成膜部材が溶融されるような不具合が生じることはない。
【００１６】
その結果、アルミニウム膜の薄膜化が可能となり、アルミニウム膜の材料費やマスク治具のメンテナンス頻度が減って製造コストの低減を図ることができる。同時に、成膜時間が低減されて被成膜部材やマスク治具からのアウトガスの発生が抑制され、アルミニウム膜の膜質を良好に確保することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】成膜状態を示す断面模式図である。
【図２】同じく、成膜状態を示す断面模式図である。
【図３】成膜プロセスを示す説明図である。
【図４】成膜状態を示す断面模式図である。
【図５】同じく、成膜状態を示す断面模式図である。
【図６】同じく、成膜状態を示す断面模式図である。
【図７】成膜プロセスを示す説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
以下、この発明の好適な実施形態を図１〜図７を参照しながら、詳細に説明する（同一部分については同じ符号を付す）。尚、以下に述べる実施形態は、本発明の好適な具体例であるから、技術的に好ましい種々の限定が付されているが、本発明の範囲は、以下の説明において特に本発明を限定する旨の記載がない限り、これらの実施形態に限られるものではない。
【００１９】
本発明のアルミニウム膜の製造方法は、樹脂材料からなる被成膜部材にスパッタリング法によってアルミニウム膜を成膜する成膜方法であり、成膜開始から成膜終了までの一連の成膜工程において、待機時間を挟んだ複数回のスパッタリングの繰り返し、あるいは成膜条件を変えて連続的に繰り返すスパッタリングによってアルミニウム膜を積層形成するものである。これにより、アルミニウム結晶の不連続面あるいは不連続部を有する縞状の多層膜構造からなるアルミニウム膜が成膜される。
【００２０】
以下に、本発明のアルミニウム膜の製造方法について説明する。
【００２１】
まず、予め適宜な形状に形成された樹脂材料からなる被成膜部材と、スパッタリングのターゲットとなるアルミニウムを真空チャンバ内の所定の位置にセットする。被成膜部材の成膜面には、所望の成膜領域以外の領域を覆うようにマスク治具が密接配置されている。そして、真空チャンバ内の空気を排気した後にＡｒガスを導入して該真空チャンバ内を５〜７×１０−１ＰａのＡｒガス雰囲気に保持する。
【００２２】
その後、アルミニウムターゲットに電力を印加してスパッタリングを開始し、マスク治具を通して被成膜部材の成膜面の成膜領域にアルミニウム膜が最終的に所望する膜厚の半分の８００Åの厚みに成膜された時点でアルミニウムターゲットに印加されていた電力を解除し、１回目のスパッタリングを終了する。これにより図１（成膜状態の断面模式図）に示すように、被成膜部材１０上の成膜領域に第１のアルミニウム膜２１が形成される。
【００２３】
その後、真空チャンバ内の成膜条件をそのまま維持した状態で５秒間待機し、５秒後に再度アルミニウムターゲットに電力を印加して、１回目のスパッタリングで成膜された第１のアルミニウム膜２１の上に２回目のスパッタリングを行う。２回目のスパッタリングは１回目のスパッタリングと同様の成膜条件下で行い、アルミニウム膜を最終的に所望する膜厚の残りの半分の８００Åの厚みに成膜する。
【００２４】
これにより、被成膜部材１０の成膜領域に図２（成膜状態の断面模式図）に示すように、第１のアルミニウム膜２１と該第１のアルミニウム膜２１上に形成された第２のアルミニウム膜２２による多層膜構造からなる膜厚が１６００Åのアルミニウム膜１が形成される。第１のアルミニウム膜２１と第２のアルミニウム膜２２は同一材料からなっている。
【００２５】
この場合、１回目のスパッタリングで成膜された第１のアルミニウム膜２１と２回目のスパッタリングで成膜された第２のアルミニウム膜２２の多層膜構造からなるアルミニウム膜１は、成膜工程において上述のように１回目のスパッタリングと２回目のスパッタリングの間に５秒間の待機時間を設けている（図３（成膜プロセスの説明図）参照）。
【００２６】
この待機時間中に、１回目のスパッタリングで成膜された第１のアルミニウム膜２１の上面に真空チャンバ内の雰囲気ガス（Ａｒガス）が付着したり、あるいは第１のアルミニウム膜２１（特に、第１のアルミニウム膜２１の上部）の温度が低下する。そのため、第１のアルミニウム膜２１と第２のアルミニウム膜２２との境界面でアルミニウム結晶の不連続面２５が形成される。
【００２７】
そのため、アルミニウム膜１において、レンズによって集光されて高エネルギー密度化された太陽光が第２のアルミニウム膜２２に照射されると、該第２のアルミニウム膜２２内を進行した光が不連続面２５で反射・拡散されて第１のアルミニウム膜２１に進入する光のエネルギー密度が弱められる。そのため、樹脂材料からなる被成膜部材１０には該被成膜部材１０を溶解するだけの熱を発生する光エネルギーは届かない。
【００２８】
つまり、アルミニウム膜１の不連続面２５が被成膜部材１０に対して遮光およびアルミニウム膜中を伝わる熱振動を散乱させ熱伝導の程度を減ずる働きをなすものとなり、アルミニウム膜１に高エネルギー密度化された太陽光が照射されても、不連続面２５を有する多層膜構造からなるアルミニウム膜１が形成された、樹脂材料からなる被成膜部材１０が溶融されるような不具合が生じることはない。
【００２９】
したがって、不連続面２５を有する多層膜構造からなる本実施形態のアルミニウム膜１と、単層膜構造からなる従来のアルミニウム膜を比較した場合、同じ膜厚の多層膜構造と単層膜構造に同じエネルギー密度の太陽光を照射したとすると、単層膜構造のアルミニウム膜が太陽光を透過して被成膜部材を加熱溶融したとしても、多層膜構造のアルミニウム膜１においては不連続面２５が遮光面およびアルミニウム膜中を伝わる熱振動を散乱させ熱伝導の程度を減ずる面として働くために被成膜部材１０が加熱溶融されることはない。
【００３０】
つまり、アルミニウム膜の単層膜構造において、高エネルギー密度の太陽光が照射されても下方に位置する被成膜部材が加熱溶融されないためには、不連続面を有する多層膜構造よりも膜厚を厚く形成することが必要になる。換言すると、不連続面を有する多層膜構造からなるアルミニウム膜を単層膜構造からなるアルミニウム膜よりも薄膜化しても、高エネルギー密度の太陽光によって下方に位置する被成膜部材が加熱溶融されることはない。
【００３１】
上記アルミニウム膜の成膜方法は、アルミニウム膜にアルミニウム結晶の不連続面を設けるために、待機時間を挟んだ複数回のスパッタリングの繰り返しによって成膜する方法であったが、以下に、成膜条件を変えて連続的に繰り返すスパッタリングによってアルミニウム膜にアルミニウム結晶の不連続部を設ける成膜方法について説明する。
【００３２】
まず、樹脂材料からなると共にマスク治具が密接配置されてなる被成膜部材１０とアルミニウムターゲットを真空チャンバ内にセットし、真空チャンバ内を５〜７×１０−１ＰａのＡｒガス雰囲気に保持するのは上述の成膜方法と同様である。
【００３３】
次に、アルミニウムターゲットに電力を印加してスパッタリングを開始し、マスク治具を通して被成膜部材１０の成膜面の成膜領域に最終的に所望する膜厚の半分の８００Åの厚みのアルミニウム膜を成膜する。これにより図４（成膜状態の断面模式図）に示すように、被成膜部材１０上の成膜領域に第１のアルミニウム膜２１が形成される。
【００３４】
次に、スパッタリングをそのまま継続させた状態で１秒間だけ真空チャンバ内のＡｒガスの圧力を５〜７×１０−１Ｐａから１０〜１２×１０−１Ｐａに上げる。これにより、図５（成膜状態の断面模式図）に示すように、第１のアルミニウム膜２１の上に連続的に極めて薄い第３のアルミニウム膜２３が形成される。
【００３５】
その後、Ａｒガスの圧力を元の５〜７×１０−１Ｐａに戻してアルミニウム膜を最終的に所望する残りの半分の８００Åの厚みに成膜する。
【００３６】
これにより、被成膜部材１０の成膜領域に図６（成膜状態の断面模式図）に示すように、第１のアルミニウム膜２１と該第１のアルミニウム膜２１上に形成された第３のアルミニウム膜２３と該第３のアルミニウム膜２３上に形成された第２のアルミニウム膜２２による多層膜構造からなる膜厚が約１６００Åのアルミニウム膜１が形成される。第１のアルミニウム膜２１と第２のアルミニウム膜２２と第３のアルミニウム膜２３は同一材料からなっている。
【００３７】
このように、スパッタリングによる成膜中にスパッタリング雰囲気の圧力を変化させることにより、第１のアルミニウム膜２１と第２のアルミニウム膜２２の間に第３のアルミニウム膜２３が設けられてなるアルミニウム膜１を形成することができる（図７（成膜プロセスの説明図）参照）。
【００３８】
このとき、スパッタリング時に飛散するスパッタ（アルミニウム分子）は、成膜面の面方向への動きが該成膜面上におけるＡｒガスによって制約され、Ａｒガスの圧力が高くなると成膜面の面方向への成長が制約されて成膜面の面方向に垂直な方向への成長が促進される。
【００３９】
そのため、第３のアルミニウム膜２３を、第１のアルミニウム膜２１及び第２のアルミニウム膜２２の成膜時のＡｒガスの圧力雰囲気よりも高い圧力雰囲気で成膜することにより、第１のアルミニウム膜２１と第２のアルミニウム膜２２との間にアルミニウム結晶の不連続部となる第３のアルミニウム膜２３が形成される。
【００４０】
そのため、アルミニウム膜１において、レンズによって集光されて高エネルギー密度化された太陽光が第２のアルミニウム膜２２に照射されると、該第２のアルミニウム膜２２内を進行した光が第２のアルミニウム膜２２と第３のアルミニウム膜２３との境界面、及び第３のアルミニウム膜２３と第１のアルミニウム膜２１との境界面で反射・拡散されて第１のアルミニウム膜に進入する光のエネルギー密度が弱められる。そのため、樹脂材料からなる被成膜部材１０には該被成膜部材１０を溶解するだけの熱を発生する光エネルギーは届かない。
【００４１】
つまり、アルミニウム膜１を構成する第３のアルミニウム膜２３が被成膜部材１０に対して遮光およびアルミニウム膜中を伝わる熱振動を散乱させ熱伝導の程度を減ずる働きをなすものとなり、アルミニウム膜１に高エネルギー密度化された太陽光が照射されても、不連続部となる第３のアルミニウム膜２３を有する多層膜構造からなるアルミニウム膜１が形成された、樹脂材料からなる被成膜部材１０が溶融されるような不具合が生じることはない。
【００４２】
したがって、不連続部となる第３のアルミニウム膜２３を有する多層膜構造からなる本実施形態のアルミニウム膜１と、単層膜構造からなる従来のアルミニウム膜を比較した場合、同じ膜厚の多層膜構造と単層膜構造に同じエネルギー密度の太陽光を照射したとすると、単層膜構造のアルミニウム膜が太陽光を透過して被成膜部材を加熱溶融したとしても、多層膜構造のアルミニウム膜においては不連続部の第３のアルミニウム膜２３が遮光部およびアルミニウム膜中を伝わる熱振動を散乱させ熱伝導の程度を減ずる部分として働くために被成膜部材１０が加熱溶融されることはない。
【００４３】
つまり、アルミニウム膜の単層膜構造において、高エネルギー密度の太陽光が照射されても下方に位置する被成膜部材が加熱溶融されないためには、不連続部の第３のアルミニウム膜を有する多層膜構造よりも膜厚を厚く形成することが必要になる。換言すると、不連続部の第３のアルミニウム膜を有する多層膜構造からなるアルミニウム膜を単層膜構造からなるアルミニウム膜よりも薄膜化しても、高エネルギー密度の太陽光によって下方に位置する被成膜部材が加熱溶融されることはない。
【００４４】
以上説明したように本発明は、樹脂材料からなる被成膜部材にスパッタリング法によってアルミニウム膜を成膜するにあたり、成膜開始から成膜終了までの一連の成膜工程において、待機時間を挟んだ複数回のスパッタリングの繰り返し、あるいは成膜条件を変えて連続的に繰り返すスパッタリングによってアルミニウム膜を積層形成するものである。これにより、アルミニウム結晶の不連続面あるいは不連続部を有する縞状の多層膜構造からなるアルミニウム膜が成膜される。
【００４５】
多層膜構造のアルミニウム膜にアルミニウム結晶の不連続面あるいは不連続部を設けることにより、該不連続面あるいは不連続部が高エネルギー密度の太陽光に対する遮光および遮熱手段として働き、下方に位置する被成膜部材が加熱溶融されるのを防止する。
【００４６】
そのため、単層膜構造からなる従来のアルミニウム膜の膜厚（上述の１５００Å以上２５００：但し、高エネルギー密度の太陽光が照射された場合の加熱保護は考慮されていない）に対して、アルミニウム膜にアルミニウム結晶の不連続面あるいは不連続部を設けた多層膜構造からなる本発明のアルミニウム膜の膜厚が１８００Åであっても必ず被成膜部材を高エネルギー密度の太陽光による加熱から保護する。これにより、被成膜部材に形成するアルミニウム膜の薄膜化が可能となる。
【００４７】
その結果、アルミニウム膜の薄膜化により、アルミニウム膜の材料費やマスク治具のメンテナンス頻度が減って製造コストの低減を図ることができる。同時に、成膜時間が低減されて被成膜部材やマスク治具からのアウトガスの発生が抑制され、アルミニウム膜の膜質を良好に確保することができる。
【００４８】
なお、上記実施形態において、多層膜構造のアルミニウム膜は２層膜構造又は３層膜構造のいずれかであるが必ずしもこれに限られるものではなく、夫々３層膜以上あるいは５層膜以上の多層膜構造であってもよい。
【００４９】
さらに、スパッタリングに待機時間を設ける成膜方法において、待機時間は上記５秒間に限られるものではなく、少なくとも待機時間を設けることが重要である。そのため、具体な待機時間については成膜効率等を考慮して適宜設定される。
【００５０】
また、成膜条件（特に、ガス圧）を変えて連続的にスパッタリングを行う成膜方法において、ガス圧は上記５〜７×１０−１Ｐａと１０〜１２×１０−１Ｐａに限られるものではなく、少なくとも圧力差を設けることが重要である。そのため、具体的なガス圧についてはスパッタ電力やスパッタ時間等の成膜条件を考慮して適宜設定される。
【符号の説明】
【００５１】
１…  アルミニウム膜
１０…  被成膜部材
２１…  第１のアルミニウム膜
２２…  第２のアルミニウム膜
２３…  第３のアルミニウム膜（不連続部）
２５…  不連続面
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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