(57)【要約】【課題】電気抵抗率と反射率が共に低い、積層薄膜（低反射導電膜）を提供する。【解決手段】本発明は、第１層、第２層及び第３層がこの順に積層された積層膜であって、第１層が電気抵抗率が１５μΩ・ｃｍ以下である金属薄膜であり、第２層が４０原子％以上６１原子％以下の窒素を含むアルミニウム窒化膜又はアルミニウム合金窒化膜であり、第３層が５０原子％以上６０原子％以下の酸素を含むアルミニウム酸化膜若しくはアルミニウム合金酸化膜、５０原子％以上６０原子％以下の酸素及び１原子％以上１０原子％以下の窒素を含むアルミニウム酸窒化膜若しくはアルミニウム合金酸窒化膜、又は５０原子％以上６０原子％以下の窒素を含むアルミニウム窒化膜若しくはアルミニウム合金窒化膜である積層膜に関する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１層、第２層及び第３層がこの順に積層された積層膜であって、
第１層が電気抵抗率が１５μΩ・ｃｍ以下である金属薄膜であり、
第２層が４０原子％以上６１原子％以下の窒素を含むアルミニウム窒化膜又はアルミニウム合金窒化膜であり、
第３層が５０原子％以上６０原子％以下の酸素を含むアルミニウム酸化膜若しくはアルミニウム合金酸化膜、５０原子％以上６０原子％以下の酸素及び１原子％以上１０原子％以下の窒素を含むアルミニウム酸窒化膜若しくはアルミニウム合金酸窒化膜、又は５０原子％以上６０原子％以下の窒素を含むアルミニウム窒化膜若しくはアルミニウム合金窒化膜である積層膜。
【請求項２】
請求項１に記載の積層膜を備えた表示装置。
【請求項３】
請求項１に記載の積層膜を備えた入力装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光吸収性を有し、入力装置内の金属電極に用いられる積層膜、前記積層膜を備えた表示装置及び入力装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
以下に入力装置の代表例としてタッチパネルセンサーを例に挙げて説明するが、本発明はこれに限定されない。タッチパネルセンサーは、液晶表示装置又は有機ＥＬ装置などの表示装置の表示画面上に入力装置として貼り合わせて使用される。
【０００３】
タッチパネルセンサーの入力ポイントの検出方式には、抵抗膜方式、静電容量方式、光学式又は圧電式等が挙げられる。
【０００４】
静電容量方式のタッチパネルセンサーは、一例として、ガラス基板などの透明基板上に、二方向の透明電極が直交して配置され、その表面に保護ガラスなどの絶縁体であるカバーが被覆された構造を有している。
【０００５】
上記構成のタッチパネルセンサーに用いられる透明基板として、表示装置に用いられる透明基板を用いることもできる。具体的には、液晶表示装置に用いられるカラーフィルター基板又は有機ＥＬ装置に用いられるガラス基板などが例として挙げられる。
【０００６】
最近では、入力装置内の電極薄膜として、低抵抗な金属電極薄膜の使用が検討されている。金属電極薄膜は接触感度向上又はノイズ低減に有効である。しかし、金属電極薄膜は反射率が高く、使用者の肉眼で見える、即ち視認されるため、コントラスト比が低下する。
【０００７】
そこで、特許文献１には、導電性透明パターンセルを相互接続するブリッジ電極における視認性の問題を解決するため、基板上に相互離隔される複数の導電性パターンセルを形成し、前記導電性パターンセル上に絶縁層を形成し、前記絶縁層上に黒色の導電材料を用いて前記ブリッジ電極を形成する、ことを特徴とするタッチパネルの電極の形成方法が開示されている。具体的には、ブリッジ電極として、Ａｌ又はＴｉなどの金属を、薬品との反応により酸化物、窒化物又はフッ化物などに黒色化させる方法が例示されている。
【０００８】
また、特許文献２には透明性基板上に形成された反射防止膜であって、膜厚２５ｎｍにおいて波長５５０ｎｍの透過率が１０％未満であり、主成分がＡｌであるＡｌ系膜と、前記Ａｌ系膜の上層、又は／及び下層に形成され、膜厚２５ｎｍにおいて波長５５０ｎｍの透過率が１０％以上であり、かつ、主成分がＡｌであり、添加物として少なくともＮ元素を含むアルミニウム系Ｎ含有膜と、を備え、比抵抗値が１．０×１０−２Ω・ｃｍ以下であり、前記Ａｌ系Ｎ含有膜面の可視光領域における反射率が５０％以下である反射防止膜が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００９】
【特許文献１】特開２０１３−１２７７９２号公報
【特許文献２】特許５１９７４１８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
しかしながら、特許文献１に記載の薬液を使用する黒化処理では、金属薄膜として膜厚が数百ｎｍ程度の薄膜を用いる場合は黒化層成長の制御が難しく黒化層を形成する化合物からなる高抵抗層の増加により配線の断線が生じ易くなり、金属部の膜厚が薄くなるため抵抗増加に繋がる。
【００１１】
また、特許文献２に記載されるＡｌ系膜は膜厚２５ｎｍにおける透過率は通常１％以下である。そのため、比抵抗値が１．０×１０−２Ω・ｃｍ以下であり、前記Ａｌ系Ｎ含有膜面の可視光領域における反射率が５０％以下である反射防止膜をＡｌ系膜に積層しただけでは、特許文献２の実施例３−１に示されているような、上層膜面側での波長５５０ｎｍにおける反射率値１．６％という値は達成できない。
【００１２】
そのため、従来、特許文献２に記載されるような膜厚２５ｎｍにおいて波長５５０ｎｍの透過率が１０％未満であり、主成分がＡｌであるＡｌ系膜に関しては、酸化もしくは窒化又は添加元素によって低反射化させるか、あるいは、膜厚を薄くし透過率を高くすることで反射率を下げている。主成分がＡｌであるＡｌ系膜をこのような方法で低反射化する場合、当該Ａｌ系膜を含む積層膜を配線に用いると抵抗増加につながるため、低反射かつ低抵抗な配線材料として利用することはできない。しかしながら、特許文献２では積層膜の抵抗については考慮されていない。
【００１３】
本発明は上記を鑑みてなされたものであり、電気抵抗率及び反射率が共に低い、積層薄膜（低反射導電膜）を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
本発明者らは、鋭意研究を重ねた結果、電気抵抗率が特定範囲以下である金属薄膜である第１層、特定の組成を有するアルミニウム又はアルミニウム合金の窒化膜である第２層、特定の組成を有するアルミニウム又はアルミニウム合金の酸化膜、窒化膜又は酸窒化膜である第３層がこの順に積層された積層膜を採用することにより、上記課題を解決できることを見出し、本発明を完成するに至った。
【００１５】
すなわち、本発明は、以下の［１］〜［３］に係るものである。
［１］第１層、第２層及び第３層がこの順に積層された積層膜であって、
第１層が電気抵抗率が１５μΩ・ｃｍ以下である金属薄膜であり、
第２層が４０原子％以上６１原子％以下の窒素を含むアルミニウム窒化膜又はアルミニウム合金窒化膜であり、
第３層が５０原子％以上６０原子％以下の酸素を含むアルミニウム酸化膜若しくはアルミニウム合金酸化膜、５０原子％以上６０原子％以下の酸素及び１原子％以上１０原子％以下の窒素を含むアルミニウム酸窒化膜若しくはアルミニウム合金酸窒化膜、又は５０原子％以上６０原子％以下の窒素を含むアルミニウム窒化膜若しくはアルミニウム合金窒化膜である積層膜。
［２］［１］に記載の積層膜を備えた表示装置。
［３］［１］に記載の積層膜を備えた入力装置。
【発明の効果】
【００１６】
本発明によれば、前記した金属薄膜である第１層、アルミニウム又はアルミニウム合金の窒化膜である第２層、及びアルミニウム又はアルミニウム合金の酸化膜、窒化膜又は酸窒化膜である第３層をこの順に積層することで、電気抵抗率が低く、低反射性、導電性及びエッチング加工性に優れ、かつ安価な光吸収薄膜及び低反射導電膜を得られるとともに、安定した製造が可能になる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】図１は、本発明の積層膜の一構造例を示す概略断面図である。
【図２】図２は、本発明の積層膜の一構造例を示す概略断面図である。
【図３】図３は、本発明の積層膜の一構造例を示す概略断面図である。
【図４】図４は、本発明の積層膜の一構造例を示す概略断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
以下、本発明を詳細に説明するが、本発明は以下の実施形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲において、任意に変形して実施することができる。また本明細書において数値範囲を示す「〜」とは、その前後に記載された数値を下限値及び上限値として含む意味で使用される。「反射率」とは、波長４５０ｎｍ、５５０ｎｍ及び６５０ｎｍにおける反射率を意味する。また「ａｔ％」と「原子％」とは同義である。
【００１９】
＜積層膜＞
図１〜図４に本発明の積層膜の一構造例の概略断面図を示す。図１の積層膜は、基板１上に導電層となる金属薄膜である第１層２を備え、その上にアルミニウム窒化膜又はアルミニウム合金窒化膜である第２層３を備え、その上にアルミニウム又はアルミニウム合金の酸化膜、窒化膜又は酸窒化膜である第３層４を備える。第１層と第３層との間に第２層が配置されていればよく、図２で示すように基板１上に第３層４を備え、その上に第２層３を備え、その上にさらに第１層２を備えてもよい。
【００２０】
また、図３又は図４に示すように、密着層又は保護層５を、基板１と第１層２との界面、又は第１層２の上下層に積層してもよい。第１層２となる金属膜の種類によって、密着性の改善及び耐食性の改善を目的として、該密着層又は保護層５を設けることが好ましい。
【００２１】
（基板）
基板の材料としては、ＰＥＴフィルム若しくはプラスチック等の樹脂基板、ガラス基板、シリコン基板又はカラーフィルター基板等、従来公知の材料から適宜選択することができる。基板の厚みは用途によっても異なるが、一般的には０．１〜３ｍｍが好ましい。
【００２２】
（金属薄膜：第１層）
導電層となる金属電極薄膜（以下、金属膜ともいう。）である第１層２は、単膜としての電気抵抗率が１５μΩ・ｃｍ以下であり、１０μΩ・ｃｍ以下が好ましく、８μΩ・ｃｍ以下がより好ましい。電気抵抗率の下限は特に限定されないが、通常１．５μΩ・ｃｍ以上である。金属膜の電気抵抗率が１５μΩ・ｃｍを超えると、積層膜とした時の目安であるシート抵抗が１．５Ω／ｃｍ２以下となるように厚膜を積層する必要がある。電気抵抗率及びシート抵抗は四端子法で測定する。
【００２３】
金属膜としては、導電性の観点から純アルミニウム薄膜、アルミニウム合金薄膜、純銅薄膜、銅合金薄膜、純銀薄膜又は銀合金薄膜が好ましく、耐熱性及び耐薬品性を鑑みると、アルミニウム合金薄膜、銅合金薄膜又は銀合金薄膜がより好ましい。
【００２４】
金属膜の合金薄膜として含まれていてもよい合金成分としては、例えば、Ａｌ、Ｃｕ、Ａｇ、Ｎｉ、Ｌａ、Ｇｅ、Ｎｄ、Ｔａ、Ｚｒ、Ｍｎ、Ｂｉ及びＺｎ等が挙げられる。これらの主元素でない成分の合計含有量は一般的に０．１〜３．０原子％である。なお、具体的な金属膜の例とその電気抵抗率を表１に示す。
【００２５】
金属膜はスパッタリング法又は蒸着法等により成膜することができる。金属膜の膜厚は好ましくは５０ｎｍ以上であり、シート抵抗の点から８０ｎｍ以上がより好ましい。また、膜厚が厚くなると成膜プロセス時間が長くなるため、５００ｎｍ以下が好ましく、３５０ｎｍ以下がより好ましい。スパッタリング法を用いて金属膜を成膜する場合、スパッタリング条件を変えることで、膜厚を調整することができる。
【００２６】
（アルミニウム窒化膜又はアルミニウム合金窒化膜：第２層）
アルミニウム窒化膜又はアルミニウム合金窒化膜である第２層３は光吸収膜として機能する。そのため、第２層は光の入射側又は視認する側に設けることが好ましい。第２層は、金属膜である第１層とアルミニウム又はアルミニウム合金の酸化膜、窒化膜又は酸窒化膜である第３層との間に設ける。
【００２７】
第２層は、金属膜の低反射化を目的とするため、例えば図１に示すように表面側に設けてもよいし、図２に示すように基板側に設けてもよく、その位置は光の入射側又は視認する側に依存する。これにより、積層膜の低反射化を実現する。
【００２８】
アルミニウム窒化膜又はアルミニウム合金窒化膜は、窒素の含有量が４０原子％以上であり、好ましくは４５原子％以上である。窒素の含有量が４０原子％未満では単膜反射率が高く、積層構造にしても反射率１５．０％以下を達成することができない。窒素の含有量は、６１原子％以下であり、好ましくは５８原子％以下である。窒素の含有量が６１原子％超では透過率が高く、積層構造にしても反射率１５．０％以下を達成することができない。
【００２９】
アルミニウム窒化膜又はアルミニウム合金窒化膜の膜厚は、その組成及び積層する金属膜の種類等によっても異なるが、反射率をより低減できることから２０ｎｍ以上が好ましく、より好ましくは２５ｎｍ以上である。膜厚が厚くなりすぎると、成膜プロセス時間の超過につながるため、２００ｎｍ以下が好ましく、１５０ｎｍ以下がより好ましい。
【００３０】
アルミニウム窒化膜又はアルミニウム合金窒化膜は、スパッタリング法又は蒸着法等により成膜することができる。スパッタリング法を用いてアルミニウム窒化膜又はアルミニウム合金窒化薄膜を成膜する場合、スパッタリング条件を変えることで、膜厚を調整することができる。
【００３１】
アルミニウム窒化膜又はアルミニウム合金窒化膜は上記成分以外のその他の成分として酸素（Ｏ）、銅（Ｃｕ）、イットリウム（Ｙ）、ケイ素（Ｓｉ）、チタン（Ｔｉ）若しくはネオジム（Ｎｄ）等の元素又は不可避不純物が含まれていてもよい。その他の成分の含有量は、アルミニウム窒化膜又はアルミニウム合金窒化膜における窒素含有量又はその他の元素組成によっても異なる。
【００３２】
アルミニウム窒化膜又はアルミニウム合金窒化膜における酸素の含有量は、一般的には、１０．０原子％以下であることが好ましく、より好ましくは５．０原子％以下である。また、酸素の含有量は、３原子％以上であることが好ましく、より好ましくは５原子％以上である。
【００３３】
アルミニウム合金窒化膜におけるＣｕの含有量は、３原子％以上であることが好ましく、より好ましくは５原子％以上である。また、Ｃｕの含有量は、２０原子％以下であることが好ましく、より好ましくは１５原子％以下である。
【００３４】
アルミニウム合金窒化膜におけるＹの含有量は、１原子％以上であることが好ましく、より好ましくは２原子％以上である。また、Ｙの含有量は、２．９原子％以下であることが好ましく、より好ましくは２．５原子％以下である。
【００３５】
アルミニウム合金窒化膜におけるＳｉの含有量は、１原子％以上であることが好ましく、より好ましくは１．５原子％以上である。また、Ｓｉの含有量は、３原子％以下であることが好ましく、より好ましくは２．５原子％以下である。
【００３６】
アルミニウム合金窒化膜におけるＴｉの含有量は、０．５原子％以上であることが好ましく、より好ましくは１原子％以上である。また、Ｔｉの含有量は、７原子％以下であることが好ましく、より好ましくは５原子％以下である。
【００３７】
アルミニウム合金窒化膜におけるＮｄの含有量は、１原子％以上であることが好ましく、より好ましくは２原子％以上である。また、Ｎｄの含有量は、５原子％以下であることが好ましく、より好ましくは４．５原子％以下である。
【００３８】
不可避不純物としてはＣ、Ｆｅ又はＭｇ等の金属元素が挙げられる。不可避不純物の含有量の上限は、合計で０．１原子％未満であることが好ましい。
【００３９】
（アルミニウム又はアルミニウム合金の酸化膜、窒化膜又は酸窒化膜：第３層）
アルミニウム又はアルミニウム合金の酸化膜、窒化膜又は酸窒化膜である第３層４は積層膜の低反射化を実現するために機能するための光学調整層として機能する。そのため、第３層は、アルミニウム又はアルミニウム合金の窒化膜である第２層の直上又は直下に設けることが好ましい。金属膜の低反射化を目的とするため、例えば、図１に示すように第３層を表面側に設けてもよいし、図２に示すように基板側に設けてもよく、その位置は光の入射側又は視認する側に依存する。
【００４０】
第３層が単層である場合、以下の（１）〜（３）のいずれか１であることを特徴とする。
（１）５０原子％以上６０原子％以下の酸素を含む、アルミニウム酸化膜又はアルミニウム合金酸化膜
（２）５０原子％以上６０原子％以下の酸素及び１原子％以上１０原子％以下の窒素を含む、アルミニウム酸窒化膜又はアルミニウム合金酸窒化膜
（３）５０原子％以上６０原子％以下の窒素を含む、アルミニウム窒化膜又はアルミニウム合金窒化膜
【００４１】
前記（１）のアルミニウム酸化膜又はアルミニウム合金酸化膜における酸素の含有量は、５０原子％以上である。また、酸素の含有量は、６０原子％以下である。酸素の含有量が５０原子％以上であることにより、低反射性を実現することができる。また、酸素の含有量が６０原子％以下であることにより、ウェットエッチング法での加工性を確保できる。
【００４２】
前記（２）のアルミニウム酸窒化膜又はアルミニウム合金酸窒化膜における酸素の含有量は、５０原子％以上である。また、酸素の含有量は、６０原子％以下である。酸素の含有量が５０原子％以上であることにより、低反射性を実現することができる。また、酸素の含有量が６０原子％以下であることにより、ウェットエッチング法での加工性を確保できる。
【００４３】
前記（２）のアルミニウム酸窒化膜又はアルミニウム合金酸窒化膜における窒素の含有量は、１原子％以上である。また、窒素の含有量は、１０原子％以下であり、好ましくは７原子％以下である。窒素の含有量が上記範囲になることで、低反射性とウェットエッチング加工性を確保できる。
【００４４】
前記（２）のアルミニウム酸窒化膜又はアルミニウム合金酸窒化膜における酸素と窒素の含有量の合計は、５０原子％以上であることが好ましく、より好ましくは５５原子％以上である。また、６５原子％以下であることが好ましく、より好ましくは６２原子％以下である。酸素と窒素の含有量の合計が５５原子％以上であることにより、低反射性と高い透過性を確保できる。また、酸素と窒素の含有量の合計が６５原子％以下であることにより、ウェットエッチング加工性を確保できる。
【００４５】
前記（３）のアルミニウム窒化膜又はアルミニウム合金窒化膜における窒素の含有量は、５０原子％以上であり、好ましくは５５原子％以上である。また、窒素の含有量は、６０原子％以下である。窒素の含有量が５０原子％以上であることにより、低反射性を実現することができる。また、窒素の含有量が６０原子％以下であることにより、ウェットエッチング加工性を確保できる。
【００４６】
アルミニウム又はアルミニウム合金の酸化膜、窒化膜又は酸窒化膜の膜厚は、その組成及び積層する金属膜の種類等によっても異なるが、反射率をより低減できることから２０ｎｍ以上が好ましく、より好ましくは２５ｎｍ以上である。膜厚が厚くなりすぎると、成膜プロセス時間の超過につながるため、２００ｎｍ以下が好ましく、より好ましくは１５０ｎｍ以下である。
【００４７】
アルミニウム又はアルミニウム合金の酸化膜、窒化膜又は酸窒化膜は、スパッタリング法又は蒸着法等により成膜することができる。スパッタリング法を用いてアルミニウム合金窒化薄膜を成膜する場合、スパッタリング条件を変えることで、膜厚を調整することができる。
【００４８】
アルミニウム又はアルミニウム合金の酸化膜、窒化膜又は酸窒化膜は上記成分以外のその他の成分として銅（Ｃｕ）、ネオジム（Ｎｄ）、鉄（Ｆｅ）、炭素（Ｃ）等の元素又は不可避不純物が含まれていてもよい。その他の成分の含有量は、アルミニウム又はアルミニウム合金の酸化膜、窒化膜又は酸窒化膜における酸素含有量若しくは窒素含有量又はその他の元素組成によっても異なる。
【００４９】
アルミニウム又はアルミニウム合金の酸化膜、窒化膜又は酸窒化膜におけるＣｕの含有量は３原子％以上であることが好ましく、より好ましくは５原子％以上である。Ｃｕの含有量は、２０原子％以下であることが好ましく、より好ましくは１５原子％以下である。
【００５０】
アルミニウム合金の酸化膜、窒化膜又は酸窒化膜におけるＮｄの含有量は１原子％以上であることが好ましく、より好ましくは２．０原子％以上である。Ｎｄの含有量は、５原子％以下であることが好ましく、より好ましくは４．５原子％以下である。
【００５１】
不可避不純物としてはＣ、Ｆｅ又はＭｇ等の金属元素が挙げられる。不可避不純物の含有量の上限は、合計で０．１原子％未満であることが好ましい。
【００５２】
（密着層又は保護層）
密着層又は保護層５は、金属電極薄膜の種類によって、密着性の改善又は耐食性の改善を目的として適宜設ける。具体的には、例えば、金属電極薄膜が純アルミニウム薄膜又はアルミニウム合金薄膜である場合には、加熱によるヒロック発生を抑制するため、保護層としてＴｉ、Ｍｏ、ＴｉＮ又はＭｏＮを積層することが好ましい。
【００５３】
また、例えば、金属電極薄膜が純Ｃｕ薄膜又はＣｕ合金薄膜である場合には、密着性の向上又は耐熱性向上を目的としてＴｉ、ＴｉＮ、Ｔａ、ＴａＮ、ＳｉＮ又はＳｉＣＮを積層することが好ましい。また、例えば、金属電極薄膜が純Ａｇ薄膜又はＡｇ合金薄膜である場合には、密着性の向上又は耐熱性向上を目的としてＩＴＯ薄膜又はＩＺＯ薄膜に代表される透明導電膜を積層することが好ましい。
【００５４】
密着層又は保護層はスパッタリング法、ＣＶＤ法又は蒸着法等により成膜することができる。密着層又は保護層の膜厚は、金属電極薄膜の種類等にもよっても異なるが、連続的に表面が平坦な膜を得るためには１０ｎｍ以上が好ましく、より好ましくは１５ｎｍ以上である。また膜厚の増加は成膜プロセス時間が長くなるため、５００ｎｍ以下が好ましく、より好ましくは３００ｎｍ以下である。スパッタリング法を用いて密着層又は保護層を成膜する場合、スパッタリング条件を変えることで、膜厚を調整することができる。
【００５５】
以下に、実施例及び比較例を挙げて本発明をさらに具体的に説明するが、本発明は、これらの実施例に限定されるものではなく、その趣旨に適合し得る範囲で変更を加えて実施することも可能であり、それらはいずれも本発明の技術的範囲に包含される。
【実施例】
【００５６】
［評価方法］
（１）窒化薄膜中の窒素量
純アルミニウム窒化薄膜及びアルミニウム合金窒化薄膜における膜中窒素量（膜中Ｎ濃度）（原子％）はＰｅｒｋｉｎＥｌｍｅｒ社製のＰＨＩ６５０走査型オージェ電子分光装置を用いて、エネルギー  ３ｋｅＶ、電流  約５０ｎＡの電子線を７５°の角度で膜表面に照射し、オージェ（Ａｕｇｅｒ）スペクトルを測定した。膜の深さ方向については、Ａｒ＋のイオンスパッタでエッチングしながら、上記と同様の条件で測定を行った。
【００５７】
（２）単膜の反射率、透過率及び吸収率
純アルミニウム窒化薄膜及びアルミニウム合金窒化薄膜における反射率及び透過率は、日本分光社製Ｖ−５７０分光光度計を用い、波長４００ｎｍ〜８００ｎｍの反射率スペクトルと透過率スペクトルを測定した。表１には波長４５０ｎｍ、５５０ｎｍ及び６５０ｎｍにおける反射率と透過率を記載した。また各波長における吸収率は下記式より求めた。
吸収率（％）＝１００−反射率（％）−透過率（％）
【００５８】
（３）窒化薄膜、金属電極薄膜及びアルミニウム合金窒化積層薄膜の電気抵抗率及びシート抵抗
窒化薄膜、金属電極薄膜及びアルミニウム合金窒化積層薄膜のシート抵抗はそれぞれ四端子法で測定した。なお窒化薄膜及び金属電極薄膜の単膜の電気抵抗率は、上記で得られたシート抵抗の値に膜厚を掛けることにより算出した。
【００５９】
（４）積層薄膜の反射率
積層薄膜の反射率は、日本分光社製Ｖ−５７０分光光度計を用い、波長４００ｎｍ〜８００ｎｍの反射率スペクトルを測定した。
【００６０】
［金属電極薄膜の評価：試験例１−１〜１−２２］
金属電極薄膜の評価を行うため、表１に示す組成となるように、下記条件でスパッタリング法により金属電極薄膜を成膜した。基板には厚みが０．７ｍｍのＣｏｒｎｉｎｇ社製ＥＡＧＬＥ  ＸＧガラスを用いた。
【００６１】
（スパッタリング条件）
・成膜装置：ＵＬＶＡＣ社製  型式ＣＳ−２００
・ガス圧：２ｍＴｏｒｒ
・成膜ガス：Ａｒガス
・成膜パワー：ＤＣ５００Ｗ
・基板温度：室温
【００６２】
なお、アルミニウム合金窒化薄膜及び金属電極薄膜の膜厚は成膜時間を変更することで調整した。得られた薄膜の膜厚は触針式段差計により測定した。得られた試験例１−１〜１−２２の金属電極薄膜の組成及び評価結果を表１に示す。
【００６３】
【表１】
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【００６４】
表１に示すように、いずれの金属電極薄膜も電気抵抗率が１５μΩ・ｃｍ以下であって、高い導電性を示し、第１層として利用可能であることがわかった。
【００６５】
［アルミニウム合金窒化薄膜の評価：試験例２−１〜２−２９］
アルミニウム合金窒化薄膜の光吸収特性についての評価を行うため、純アルミニウム窒化薄膜（試験例２−１〜２−４）及びアルミニウム合金窒化薄膜（試験例試験例２−５〜２−２９）を表２に記載の組成となるように下記条件でスパッタリング法により成膜した。基板には厚みが０．７ｍｍのＣｏｒｎｉｎｇ社製ＥＡＧＬＥ  ＸＧガラスを用いた。
【００６６】
（スパッタリング条件）
・成膜装置：ＵＬＶＡＣ社製  型式ＣＳ−２００
・ガス圧：２ｍＴｏｒｒ
・成膜ガス：Ａｒガス及びＮ２ガスからなる混合ガス
・成膜パワー：ＤＣ５００Ｗ
・基板温度：室温
【００６７】
なお、表２に示す膜中窒素量（膜中Ｎ濃度）（原子％）になるように、Ａｒガス及びＮ２ガスの混合量を変化させた成膜ガスにより成膜した。得られた試験例２−１〜２−２９の純アルミニウム窒化薄膜又はアルミニウム合金窒化薄膜の組成及び評価結果を表２に示す。表２中、波長４５０ｎｍ、５５０ｎｍ及び６５０ｎｍにおける反射率が５０％以下であれば、評価を「○」とした。
【００６８】
【表２】
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【００６９】
表２に示すように、試験例２−１〜２−４は純アルミニウム窒化薄膜である。膜中の窒素量が４０原子％以上である試験例２−４は、反射率が５０％以下であり、要求を満たした。一方、膜中の窒素量が４０原子％未満である試験例２−１〜２−３は、反射率が５０％超であり、要求を満たさなかった。
【００７０】
試験例２−５〜２−１０はＡｌとＣｕからなるアルミニウム合金窒化薄膜である。膜中の窒素量が４０原子％以上である試験例２−７〜２−１０は、反射率が５０％以下であり、要求を満たした。一方、膜中の窒素量が４０原子％未満である試験例２−５〜２−６は、反射率が５０％超であった。
【００７１】
試験例２−１１〜２−２７はＡｌとＣｕを含み、Ｙ、Ｓｉ、Ｔｉ及びＮｄから選ばれる少なくとも１種を含むアルミニウム合金窒化薄膜である。膜中の窒素量が４０原子％以上である試験例２−１２〜２−２７は、反射率が５０％以下であり、要求を満たした。一方、膜中の窒素量が４０原子％未満である試験例２−１１は、反射率が５０％超であり、要求を満たさなかった。
【００７２】
これらの結果から、アルミニウム又はアルミニウム合金の窒化膜中の窒素量を４０原子％以上とすることにより、反射率が５０％以下となることがわかった。
【００７３】
［アルミニウム合金酸化膜、窒化膜又は酸窒化膜：試験例３−１〜３−１１］
アルミニウム合金酸化膜、窒化膜又は酸窒化膜の分光特性を評価するため、純アルミニウム窒化薄膜（試験例３−１〜３−３）及びアルミニウム合金窒化薄膜（試験例３−４〜３−１１）を表３に示す組成となるように下記条件でスパッタリング法により成膜した。基板には厚みが０．７ｍｍのＣｏｒｎｉｎｇ社製ＥＡＧＬＥ  ＸＧガラスを用いた。
【００７４】
（スパッタリング条件）
・成膜装置：ＵＬＶＡＣ社製  型式ＣＳ−２００
・ガス圧：２ｍＴｏｒｒ
・成膜ガス：Ａｒガス、Ｎ２ガス及びＯ２ガスからなる混合ガス
・成膜パワー：ＤＣ５００Ｗ
・基板温度：室温
【００７５】
なお、成膜ガスは表３に示す膜中窒素量（膜中Ｎ濃度）（原子％）になるように、ＡｒガスとＮ２ガス及びＯ２ガスの混合量を変えて成膜を行った。得られた試験例３−１〜３−１１の薄膜の組成及び評価結果を表３に示す。表３中、反射率が３５％以下で、電気抵抗率が１．０×１０７μΩ・ｃｍ以上であれば、評価を「○」とした。
【００７６】
【表３】
2017220011.tif 000005
【００７７】
表３に示すように、５０原子％以上６０原子％以下の酸素を含むアルミニウム酸化膜又はアルミニウム合金酸化膜である試験例３−１、３−４及び３−１０は、反射率が３５％以下、電気抵抗率が１．０×１０７μΩ・ｃｍ以上であり、要求を満たした。
【００７８】
また、５０原子％以上６０原子％以下の酸素、１原子％以上１０原子％以下の窒素を含むアルミニウム酸窒化膜又はアルミニウム合金酸窒化膜である試験例３−２、３−５〜３−７及び３−１１は、反射率が３５％以下、電気抵抗率が１．０×１０７μΩ・ｃｍ以上であり、要求を満たした。
【００７９】
さらに、５０原子％以上６０原子％以下の窒素を含むアルミニウム窒化膜又はアルミニウム合金窒化膜である試験例３−１及び３−４は、反射率が３５％以下、電気抵抗率が１．０×１０７μΩ・ｃｍ以上であり、要求を満たした。
【００８０】
一方、膜中の窒素濃度が５０原子％未満のアルミニウム合金窒化膜である試験例３−８は、反射率が３５％超と高く、電気抵抗率が１．０×１０７μΩ・ｃｍ未満であり、要求を満たさなかった。
【００８１】
表４に、第１層を表１で示した各金属電極薄膜として、該第１層に表４に示す第２層及び第３層を積層した場合の積層膜の例を示す。表４において、ウェットエッチング加工性は、一括ウェットエッチング加工が可能であれば「ＯＫ」とした。
【００８２】
【表４】
2017220011.tif 000006
【００８３】
表４に示すように、電気抵抗率が１５μΩ・ｃｍ以下である金属薄膜である第１層、４０原子％以上６１原子％以下の窒素を含むアルミニウム合金窒化膜である第２層、並びに５０原子％以上６０原子％以下の酸素及び１原子％以上１０原子％以下の窒素を含むアルミニウム酸窒化膜である第３層を積層することで低反射性、導電性及びエッチング加工性を両立する積層膜が得られることがわかった。
【００８４】
表５に、第２層を表２で示したアルミニウム窒化膜又はアルミニウム合金窒化膜として、該第２層に表５に示す第１層及び第３層を積層した積層膜の例を示す。表５において、ウェットエッチング加工性は、一括ウェットエッチング加工が可能であれば「ＯＫ」とした。
【００８５】
【表５】
2017220011.tif 000007
【００８６】
表５に示すように、試験例５−１〜５−３、５−５、５−６及び５−１１は、第２層の単膜反射率が５０％以上と高いことから、第１層及び第３層を積層しても反射率が１５．０％超と高く、要求する低反射性を満たすことができないことがわかった。
【００８７】
表６には、第３層を表３で示した、アルミニウム合金酸化膜、窒化膜又は酸窒化膜とし、該第３層に表６に示す第１層及び第２層を積層した積層膜の例を示す。表６において、ウェットエッチング加工性は、ウェットエッチング法で一括加工可能であれば「ＯＫ」、一括加工できなければ「ＮＧ」とした。
【００８８】
表６において、反射率（４５０ｎｍ、５５０ｎｍ及び６５０ｎｍ）が１５．０％以下であり且つウェットエッチング加工性が「ＯＫ」であれば「○」、反射率（４５０ｎｍ、５５０ｎｍ及び６５０ｎｍ）が１５．０％以下であり且つウェットエッチング加工性が「ＮＧ」であれば「△」、反射率（４５０ｎｍ、５５０ｎｍ及び６５０ｎｍ）が１５．０％超である場合は「×」と評価した。
【００８９】
【表６】
2017220011.tif 000008
【００９０】
表６に示すように、電気抵抗率が１５μΩ・ｃｍ以下である金属薄膜である第１層、４０原子％以上６１原子％以下の窒素を含むアルミニウム合金窒化膜である第２層、並びに５０原子％以上６０原子％以下の酸素を含むアルミニウム酸化膜若しくはアルミニウム合金酸化膜、５０原子％以上６０原子％以下の酸素及び１原子％以上１０原子％以下の窒素を含むアルミニウム酸窒化膜若しくはアルミニウム合金酸窒化膜、又は５０原子％以上６０原子％以下の窒素を含むアルミニウム窒化膜若しくはアルミニウム合金窒化膜である第３層を積層した試験例６−２〜６−９及び６−１１〜６−２２は、低反射性、導電性及びエッチング加工性を両立する積層膜が得られることがわかった。
【００９１】
一方、試験例６−１は反射率が１５．０％以上と高く、要求を満たさなかった。また、単膜反射率が高い試験例３−８の第３層を積層した試験例６−１０は、反射率が１５．０％以上と高く、要求を満たさなかった。
【符号の説明】
【００９２】
１  基板
２  第１層（導電層）
３  第２層（アルミニウム窒化膜又はアルミニウム合金窒化膜）
４  第３層（アルミニウム又はアルミニウム合金の酸化膜、窒化膜又は酸窒化膜）
５  密着層又は保護層
【図１】
2017220011.tif 000009
【図２】
2017220011.tif 000010
【図３】
2017220011.tif 000011
【図４】
2017220011.tif 000012
【手続補正書】
【提出日】平成29年8月23日(2017.8.23)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１層、第２層及び第３層がこの順に積層された積層膜であって、
第１層が、電気抵抗率が１５μΩ・ｃｍ以下である金属薄膜であり、
第２層が４０原子％以上６１原子％以下の窒素を含むアルミニウム窒化膜又は４０原子％以上６１原子％以下の窒素と、酸素（Ｏ）、銅（Ｃｕ）、イットリウム（Ｙ）、ケイ素（Ｓｉ）、チタン（Ｔｉ）、ネオジム（Ｎｄ）うち少なくとも１つを含むアルミニウム合金窒化膜であり、
第３層が５０原子％以上６０原子％以下の酸素と、銅（Ｃｕ）、ネオジム（Ｎｄ）、鉄（Ｆｅ）、炭素（Ｃ）の少なくとも１つを含むアルミニウム合金酸化膜、５０原子％以上６０原子％以下の酸素及び１原子％以上１０原子％以下の窒素を含むアルミニウム酸窒化膜、又は５０原子％以上６０原子％以下の酸素及び１原子％以上１０原子％以下の窒素と、銅（Ｃｕ）、ネオジム（Ｎｄ）、鉄（Ｆｅ）、炭素（Ｃ）の少なくとも１つを含むアルミニウム合金酸窒化膜であり、
前記第２層の膜厚が２０ｎｍ〜２００ｎｍ、かつ、前記第３層の膜厚が１５ｎｍ〜２００ｎｍである積層膜。
【請求項２】
請求項１に記載の積層膜を備えた表示装置。
【請求項３】
請求項１に記載の積層膜を備えた入力装置。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１４
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１４】
本発明者らは、鋭意研究を重ねた結果、電気抵抗率が特定範囲以下である金属薄膜である第１層、特定の組成を有するアルミニウム又はアルミニウム合金の窒化膜である第２層、特定の組成を有するアルミニウム合金の酸化膜、又はアルミニウム若しくはアルミニウム合金の酸窒化膜である第３層がこの順に積層された積層膜を採用することにより、上記課題を解決できることを見出し、本発明を完成するに至った。
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１５
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１５】
すなわち、本発明は、以下の［１］〜［３］に係るものである。
［１］第１層、第２層及び第３層がこの順に積層された積層膜であって、
第１層が、電気抵抗率が１５μΩ・ｃｍ以下である金属薄膜であり、
第２層が４０原子％以上６１原子％以下の窒素を含むアルミニウム窒化膜又は４０原子％以上６１原子％以下の窒素と、酸素（Ｏ）、銅（Ｃｕ）、イットリウム（Ｙ）、ケイ素（Ｓｉ）、チタン（Ｔｉ）、ネオジム（Ｎｄ）うち少なくとも１つを含むアルミニウム合金窒化膜であり、
第３層が５０原子％以上６０原子％以下の酸素と、銅（Ｃｕ）、ネオジム（Ｎｄ）、鉄（Ｆｅ）、炭素（Ｃ）の少なくとも１つを含むアルミニウム合金酸化膜、５０原子％以上６０原子％以下の酸素及び１原子％以上１０原子％以下の窒素を含むアルミニウム酸窒化膜、又は５０原子％以上６０原子％以下の酸素及び１原子％以上１０原子％以下の窒素と、銅（Ｃｕ）、ネオジム（Ｎｄ）、鉄（Ｆｅ）、炭素（Ｃ）の少なくとも１つを含むアルミニウム合金酸窒化膜であり、
前記第２層の膜厚が２０ｎｍ〜２００ｎｍ、かつ、前記第３層の膜厚が１５ｎｍ〜２００ｎｍである積層膜。
［２］［１］に記載の積層膜を備えた表示装置。
［３］［１］に記載の積層膜を備えた入力装置。
【手続補正４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１６
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１６】
本発明によれば、前記した金属薄膜である第１層、アルミニウム又はアルミニウム合金の窒化膜である第２層、及びアルミニウム合金の酸化膜、又はアルミニウム若しくはアルミニウム合金の酸窒化膜である第３層をこの順に積層することで、電気抵抗率が低く、低反射性、導電性及びエッチング加工性に優れ、かつ安価な光吸収薄膜及び低反射導電膜を得られるとともに、安定した製造が可能になる。
【手続補正５】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００３１
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００３１】
アルミニウム合金窒化膜は上記成分以外のその他の成分として酸素（Ｏ）、銅（Ｃｕ）、イットリウム（Ｙ）、ケイ素（Ｓｉ）、チタン（Ｔｉ）若しくはネオジム（Ｎｄ）等の元素又は不可避不純物が含まれていてもよい。その他の成分の含有量は、アルミニウム合金窒化膜における窒素含有量又はその他の元素組成によっても異なる。
【手続補正６】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００３９
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００３９】
（アルミニウム合金の酸化膜、アルミニウム若しくはアルミニウム合金の窒化膜又は酸窒化膜：第３層）
アルミニウム合金の酸化膜、アルミニウム若しくはアルミニウム合金の窒化膜又は酸窒化膜である第３層４は積層膜の低反射化を実現するために機能するための光学調整層として機能する。そのため、第３層は、アルミニウム又はアルミニウム合金の窒化膜である第２層の直上又は直下に設けることが好ましい。金属膜の低反射化を目的とするため、例えば、図１に示すように第３層を表面側に設けてもよいし、図２に示すように基板側に設けてもよく、その位置は光の入射側又は視認する側に依存する。
【手続補正７】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００４０
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００４０】
第３層が単層である場合、以下の（１）〜（３）のいずれか１であることを特徴とする。
（１）５０原子％以上６０原子％以下の酸素を含む、アルミニウム合金酸化膜
（２）５０原子％以上６０原子％以下の酸素及び１原子％以上１０原子％以下の窒素を含む、アルミニウム酸窒化膜又はアルミニウム合金酸窒化膜
（３）５０原子％以上６０原子％以下の窒素を含む、アルミニウム窒化膜又はアルミニウム合金窒化膜
【手続補正８】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００４１
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００４１】
前記（１）のアルミニウム合金酸化膜における酸素の含有量は、５０原子％以上である。また、酸素の含有量は、６０原子％以下である。酸素の含有量が５０原子％以上であることにより、低反射性を実現することができる。また、酸素の含有量が６０原子％以下であることにより、ウェットエッチング法での加工性を確保できる。
【手続補正９】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００４６
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００４６】
アルミニウム合金の酸化膜、又はアルミニウム若しくはアルミニウム合金の窒化膜又は酸窒化膜の膜厚は、その組成及び積層する金属膜の種類等によっても異なるが、反射率をより低減できることから２０ｎｍ以上が好ましく、より好ましくは２５ｎｍ以上である。膜厚が厚くなりすぎると、成膜プロセス時間の超過につながるため、２００ｎｍ以下が好ましく、より好ましくは１５０ｎｍ以下である。
【手続補正１０】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００４７
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００４７】
アルミニウム合金の酸化膜、又はアルミニウム若しくはアルミニウム合金の窒化膜又は酸窒化膜は、スパッタリング法又は蒸着法等により成膜することができる。スパッタリング法を用いてアルミニウム合金窒化薄膜を成膜する場合、スパッタリング条件を変えることで、膜厚を調整することができる。
【手続補正１１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００４８
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００４８】
アルミニウム合金の酸化膜、アルミニウム合金の窒化膜又は酸窒化膜は上記成分以外のその他の成分として銅（Ｃｕ）、ネオジム（Ｎｄ）、鉄（Ｆｅ）、炭素（Ｃ）等の元素又は不可避不純物が含まれていてもよい。その他の成分の含有量は、アルミニウム合金の酸化膜、アルミニウム合金の窒化膜又は酸窒化膜における酸素含有量若しくは窒素含有量又はその他の元素組成によっても異なる。
【手続補正１２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００４９
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００４９】
アルミニウム合金の酸化膜、窒化膜又は酸窒化膜におけるＣｕの含有量は３原子％以上であることが好ましく、より好ましくは５原子％以上である。Ｃｕの含有量は、２０原子％以下であることが好ましく、より好ましくは１５原子％以下である。
【手続補正１３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００９０
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００９０】
表６に示すように、電気抵抗率が１５μΩ・ｃｍ以下である金属薄膜である第１層、４０原子％以上６１原子％以下の窒素を含むアルミニウム合金窒化膜である第２層、並びに５０原子％以上６０原子％以下の酸素を含むアルミニウム合金酸化膜、５０原子％以上６０原子％以下の酸素及び１原子％以上１０原子％以下の窒素を含むアルミニウム酸窒化膜若しくはアルミニウム合金酸窒化膜、又は５０原子％以上６０原子％以下の窒素を含むアルミニウム窒化膜若しくはアルミニウム合金窒化膜である第３層を積層した試験例６−２〜６−９及び６−１１〜６−２２は、低反射性、導電性及びエッチング加工性を両立する積層膜が得られることがわかった。
【手続補正１４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００９２
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００９２】
１  基板
２  第１層（導電層）
３  第２層（アルミニウム窒化膜又はアルミニウム合金窒化膜）
４  第３層（アルミニウム合金の酸化膜、又はアルミニウム若しくはアルミニウム合金の窒化膜又は酸窒化膜）
５  密着層又は保護層