特許 6604811 干渉色装飾体の製造方法、干渉色装飾体、および、干渉色装飾体を製造するためのマグネトロンスパッタ装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】6604811

(24)【登録日】2019年10月25日

(45)【発行日】2019年11月13日

(54)【発明の名称】干渉色装飾体の製造方法、干渉色装飾体、および、干渉色装飾体を製造するためのマグネトロンスパッタ装置

(51)【国際特許分類】

   C23C 14/34 20060101AFI20191031BHJP

   C23C 14/35 20060101ALI20191031BHJP

   G02B 5/28 20060101ALI20191031BHJP

【ＦＩ】

   C23C14/34 S

   C23C14/35 Z

   G02B5/28

【請求項の数】14

【全頁数】18

(21)【出願番号】特願2015-203577(P2015-203577)

(22)【出願日】2015年10月15日

(65)【公開番号】特開2017-75370(P2017-75370A)

(43)【公開日】2017年4月20日

【審査請求日】2018年8月30日

(73)【特許権者】

【識別番号】000149170

【氏名又は名称】株式会社大阪真空機器製作所

(74)【代理人】

【識別番号】110001195

【氏名又は名称】特許業務法人深見特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】井口 昌司

(72)【発明者】

【氏名】杉本 繁司

(72)【発明者】

【氏名】黒島 考平

【審査官】 井上 政志

(56)【参考文献】

【文献】 特開平０５−０７０９２８（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平０７−１３８７５２（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１１−０２６６２４（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｃ２３Ｃ１４／００−１４／５８

Ｃ２３Ｃ１６／００−１６／５６

Ｇ０２Ｂ ５／２８

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

反射面としての主表面を有する基材を準備する工程と、
マグネトロンスパッタ装置を用いたマグネトロンスパッタリングにより、単一の層からなる透明薄膜を、前記基材の前記主表面に平行でかつ互いに交差する少なくとも２方向のそれぞれにおいて異なる厚み部分を含む非一様の厚み分布にて前記基材の前記主表面上に成膜する工程とを備えた、干渉色装飾体の製造方法。

【請求項2】

前記透明薄膜を成膜する工程において、ターゲットから放出されたスパッタ粒子の前記基材の前記主表面上における面密度分布が、異なる面密度部分を含む非一様の面密度分布となる条件にて、前記透明薄膜を成膜する、請求項１に記載の干渉色装飾体の製造方法。

【請求項3】

前記透明薄膜を成膜する工程において、前記マグネトロンスパッタ装置における磁石の形状および配設位置ならびに磁力に応じた厚み分布を有するように前記透明薄膜が成膜されることより、干渉色模様を前記磁石の形状および配設位置ならびに磁力に応じたものとする、請求項１または２に記載の干渉色装飾体の製造方法。

【請求項4】

前記透明薄膜を成膜する工程において、成膜される前記透明薄膜の露出表面が連続的に滑らかに起伏するように前記透明薄膜を成膜する、請求項１から３のいずれかに記載の干渉色装飾体の製造方法。

【請求項5】

前記基材として、成膜される前記透明薄膜の露出表面よりも前記主表面が平坦なものを用いる、請求項１から４のいずれかに記載の干渉色装飾体の製造方法。

【請求項6】

前記基材として、前記主表面がアルミニウム膜または銀膜にて構成されたものを用い、
前記透明薄膜として、シリコン酸化膜、酸化アルミニウム膜、酸化インジウム錫膜および二酸化チタン膜のいずれかを成膜する、請求項１から５のいずれかに記載の干渉色装飾体の製造方法。

【請求項7】

前記マグネトロンスパッタ装置として、ターゲットのうら面側に位置しかつ前記ターゲットの前記うら面と平行な方向において互いに間隔をあけて設けられた複数の電磁石と、前記複数の電磁石に選択的に電流を印加可能な電流印加部とを備えたものを用いる、請求項１から６のいずれかに記載の干渉色装飾体の製造方法。

【請求項8】

前記マグネトロンスパッタ装置として、ターゲットのうら面側に位置しかつ前記ターゲットの前記うら面と平行な方向において互いに間隔をあけて複数の磁石取付用穴が設けられた磁石ホルダを備えるとともに、前記複数の磁石取付用穴の各々に着脱自在に永久磁石が取付け可能なものを用いる、請求項１から６のいずれかに記載の干渉色装飾体の製造方法。

【請求項9】

反射面としての主表面を有する基材と、
前記基材の前記主表面上に位置する単一の層からなる透明薄膜とを備え、
前記透明薄膜が、前記基材の前記主表面に平行でかつ互いに交差する少なくとも２方向のそれぞれにおいて異なる厚み部分を含む非一様の厚み分布を有している、干渉色装飾体。

【請求項10】

前記透明薄膜の露出表面が、連続的に滑らかに起伏している、請求項９に記載の干渉色装飾体。

【請求項11】

前記基材の前記主表面が、前記透明薄膜の露出表面よりも平坦である、請求項９または１０に記載の干渉色装飾体。

【請求項12】

前記基材の前記主表面が、アルミニウム膜または銀膜にて構成されており、
前記透明薄膜が、シリコン酸化膜、酸化アルミニウム膜、酸化インジウム錫膜および二酸化チタン膜のいずれかである、請求項９から１１のいずれかに記載の干渉色装飾体。

【請求項13】

チャンバと、
前記チャンバ内に設置されたターゲットと、
前記ターゲットのうら面側に位置し、前記ターゲットの前記うら面と平行な方向において互いに間隔をあけて設けられた複数の電磁石と、
前記複数の電磁石に選択的に電流を印加可能な電流印加部とを備え、
前記複数の電磁石が、前記ターゲットの前記うら面に平行でかつ互いに交差する少なくとも２方向において整列して配置されている、干渉色装飾体を製造するためのマグネトロンスパッタ装置。

【請求項14】

チャンバと、
前記チャンバ内に設置されたターゲットと、
前記ターゲットのうら面側に位置し、前記ターゲットの前記うら面と平行な方向において互いに間隔をあけて複数の磁石取付用穴が設けられた磁石ホルダと、を備え、
前記複数の磁石取付用穴の各々には、着脱自在に永久磁石が取付け可能であり、
前記複数の磁石取付用穴が、前記ターゲットの前記うら面に平行でかつ互いに交差する少なくとも２方向において整列して配置されている、干渉色装飾体を製造するためのマグネトロンスパッタ装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、反射面が透明薄膜で覆われてなる干渉色装飾体およびその製造方法ならびに当該干渉色装飾体を製造するためのマグネトロンスパッタ装置に関する。

【背景技術】

【0002】

干渉色装飾体は、基材に設けられた反射面を光の波長と同程度の厚みを有する透明薄膜にて覆うことによって構成されるものである。この干渉色装飾体に白色光または混合色光が照射された場合には、透明薄膜のおもて面およびうら面のそれぞれで反射した光同士が互いに干渉することで形成される干渉縞に色彩が付与されることになる。

【0003】

ここで、透明薄膜に非一様な厚み分布をもたせた場合には、複数の色相が並んだ色鮮やかな干渉色模様が形成されることになる。したがって、より色鮮やかな干渉色装飾体を製造するためには、透明薄膜の形成に際して、当該透明薄膜の厚みを部位ごとに高精度に制御することが不可欠となる。

【0004】

干渉色装飾体を製造する方法としては、各種の方法が知られているが、その一つに、反射面としての主表面を有する基材を予め準備し、当該基材の主表面に蒸着やスパッタリング等によって透明薄膜を成膜することで干渉色装飾体を製造する方法が知られている。当該製造方法が開示された文献としては、たとえば特開２００９−５１０５５号公報（特許文献１）がある。

【0005】

上記特許文献１に開示の干渉色装飾体の製造方法にあっては、透明薄膜の形成に際して当該透明薄膜の厚みを部位ごとに高精度に制御するために、マスクを用いて繰り返し蒸着等を行なうこととしている。すなわち、基材の主表面から距離をもってマスクを設置した状態で複数の透明薄膜パターンを蒸着等によって成膜し、その後マスクを基板の面方向と平行な方向にずらして、先に形成された複数の透明薄膜パターンと一部が重なるように再度複数の透明薄膜パターンを蒸着等によって成膜することにより、透明薄膜の厚みを部位ごとに高精度に制御可能ならしめている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0006】

【特許文献1】特開２００９−５１０５５号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0007】

しかしながら、上記特許文献１に開示の干渉色装飾体の製造方法にあっては、透明薄膜パターンを繰り返し成膜することが必要であるため、複数回にわたって成膜処理を実施することが不可欠となり、製造作業が煩雑化して製造コストが増大する問題がある。

【0008】

また、上記特許文献１に開示の干渉色装飾体の製造方法にあっては、ドット状やライン状等の比較的単純な干渉色模様の形成は可能であっても、複雑な干渉色模様を形成することが困難になる問題がある。ここで、複雑な干渉色模様を形成するために、異なるマスクパターンを複数準備してこれを複数回にわたって行われる成膜処理ごとに交換することも想定されるが、その製造は困難を極めることとなってしまう。

【0009】

したがって、本発明は、上述した問題を解決すべくなされたものであり、所望の形状や色相変化を有する干渉色模様を容易に実現するこができる干渉色装飾体の製造方法を提供することを目的とし、また、これに併せて、所望の形状や色相変化を有する干渉色模様が実現された干渉色装飾体ならびに当該干渉色装飾体を製造するために好適に用いることのできるマグネトロンスパッタ装置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】

【0010】

本発明に基づく干渉色装飾体の製造方法は、反射面としての主表面を有する基材を準備する工程と、マグネトロンスパッタ装置を用いたマグネトロンスパッタリングにより、単一の層からなる透明薄膜を、上記基材の上記主表面に平行でかつ互いに交差する少なくとも２方向のそれぞれにおいて異なる厚み部分を含む非一様の厚み分布にて上記基材の上記主表面上に成膜する工程とを備えている。

【0011】

上記本発明に基づく干渉色装飾体の製造方法にあっては、上記透明薄膜を成膜する工程において、ターゲットから放出されたスパッタ粒子の上記基材の上記主表面上における面密度分布が、異なる面密度部分を含む非一様の面密度分布となる条件にて、上記透明薄膜を成膜することが好ましい。

【0012】

上記本発明に基づく干渉色装飾体の製造方法にあっては、上記透明薄膜を成膜する工程において、上記マグネトロンスパッタ装置における磁石の形状および配設位置ならびに磁力に応じた厚み分布を有するように上記透明薄膜が成膜されることより、干渉色模様を上記磁石の形状および配設位置ならびに磁力に応じたものとすることが好ましい。

【0013】

上記本発明に基づく干渉色装飾体の製造方法にあっては、上記透明薄膜を成膜する工程において、成膜される上記透明薄膜の露出表面が連続的に滑らかに起伏するように上記透明薄膜を成膜することが好ましい。

【0014】

上記本発明に基づく干渉色装飾体の製造方法にあっては、上記基材として、成膜される上記透明薄膜の露出表面よりも上記主表面が平坦なものを用いることが好ましい。

【0015】

上記本発明に基づく干渉色装飾体の製造方法にあっては、上記基材として、上記主表面がアルミニウム膜または銀膜にて構成されたものを用いることが好ましく、また、上記透明薄膜として、シリコン酸化膜、酸化アルミニウム膜、酸化インジウム錫膜および二酸化チタン膜のいずれかを成膜することが好ましい。

【0016】

上記本発明に基づく干渉色装飾体の製造方法にあっては、上記マグネトロンスパッタ装置として、ターゲットのうら面側に位置しかつ上記ターゲットの上記うら面と平行な方向において互いに間隔をあけて設けられた複数の電磁石と、上記複数の電磁石に選択的に電流を印加可能な電流印加部とを備えたものを用いてもよい。

【0017】

上記本発明に基づく干渉色装飾体の製造方法にあっては、上記マグネトロンスパッタ装置として、ターゲットのうら面側に位置しかつ上記ターゲットの上記うら面と平行な方向において互いに間隔をあけて複数の磁石取付用穴が設けられた磁石ホルダを備えるとともに、上記複数の磁石取付用穴の各々に着脱自在に永久磁石が取付け可能なものを用いてもよい。

【0018】

本発明に基づく干渉色装飾体は、反射面としての主表面を有する基材と、上記基材の上記主表面上に位置する単一の層からなる透明薄膜とを備えており、上記透明薄膜が、上記基材の上記主表面に平行でかつ互いに交差する少なくとも２方向のそれぞれにおいて異なる厚み部分を含む非一様の厚み分布を有している。

【0019】

上記本発明に基づく干渉色装飾体にあっては、上記透明薄膜の露出表面が、連続的に滑らかに起伏していることが好ましい。

【0020】

上記本発明に基づく干渉色装飾体にあっては、上記基材の上記主表面が、上記透明薄膜の露出表面よりも平坦であることが好ましい。

【0021】

上記本発明に基づく干渉色装飾体にあっては、上記基材の上記主表面が、アルミニウム膜または銀膜にて構成されていることが好ましく、また、上記透明薄膜が、シリコン酸化膜、酸化アルミニウム膜、酸化インジウム錫膜および二酸化チタン膜のいずれかであることが好ましい。

【0022】

本発明の第１の局面に基づく干渉色装飾体を製造するためのマグネトロンスパッタ装置は、チャンバと、上記チャンバ内に設置されたターゲットと、上記ターゲットのうら面側に位置し、上記ターゲットの上記うら面と平行な方向において互いに間隔をあけて設けられた複数の電磁石と、上記複数の電磁石に選択的に電流を印加可能な電流印加部とを備えている。上記複数の電磁石は、上記ターゲットの上記うら面に平行でかつ互いに交差する少なくとも２方向において整列して配置されている。

【0023】

本発明の第２の局面に基づく干渉色装飾体を製造するためのマグネトロンスパッタ装置は、チャンバと、上記チャンバ内に設置されたターゲットと、上記ターゲットのうら面側に位置し、上記ターゲットの上記うら面と平行な方向において互いに間隔をあけて複数の磁石取付用穴が設けられた磁石ホルダとを備えており、上記複数の磁石取付用穴の各々には、着脱自在に永久磁石が取付け可能である。上記複数の磁石取付用穴は、上記ターゲットの上記うら面に平行でかつ互いに交差する少なくとも２方向において整列して配置されている。

【発明の効果】

【0024】

本発明によれば、所望の形状や色相変化を有する干渉色模様を容易に実現するこができる干渉色装飾体の製造方法を提供することができ、また、所望の形状や色相変化を有する干渉色模様が実現された干渉色装飾体ならびに当該干渉色装飾体を製造するために好適に用いることのできるマグネトロンスパッタ装置を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【0025】

【図1】本発明の実施の形態１における干渉色装飾体の模式平面図および模式断面図である。

【図2】本発明の実施の形態１における干渉色装飾体を製造するためのマグネトロンスパッタ装置の概略構成図および磁気ユニットの模式平面図である。

【図3】ターゲットのエロージョン分布とスパッタ粒子の基材への粒子付着数分布との相関関係の一例を示すグラフである。

【図4】第１変形例に係る干渉色装飾体の模式平面図および模式断面図である。

【図5】第２変形例に係る干渉色装飾体の模式平面図およびマグネトロンスパッタ装置の磁気ユニットの模式平面図である。

【図6】第３変形例に係る干渉色装飾体の模式平面図およびマグネトロンスパッタ装置の磁気ユニットの模式平面図である。

【図7】第４変形例に係る干渉色装飾体の模式平面図およびマグネトロンスパッタ装置の磁気ユニットの模式平面図である。

【図8】本発明の実施の形態２におけるマグネトロンスパッタ装置の概略構成図および磁気ユニットの模式平面図である。

【図9】図８に示すマグネトロンスパッタ装置の一使用例を説明するための図である。

【図10】図９に示す一使用例において製造される干渉色装飾体の模式平面図である。

【図11】図９に示す一使用例において成膜条件を変更した場合に製造される干渉色装飾体の模式平面図である。

【図12】本発明の実施の形態３におけるマグネトロンスパッタ装置の概略構成図である。

【発明を実施するための形態】

【0026】

以下、本発明の実施の形態について、図を参照して詳細に説明する。なお、以下に示す実施の形態においては、同一のまたは共通する部分について図中同一の符号を付し、その説明は繰り返さない。

【0027】

（実施の形態１）
図１（Ａ）は、本発明の実施の形態１における干渉色装飾体の模式平面図であり、図１（Ｂ）は、図１（Ａ）において示すＩＢ−ＩＢ線に沿った干渉色装飾体の模式断面図である。まず、この図１を参照して、本実施の形態における干渉色装飾体１Ａについて説明する。

【0028】

図１（Ａ）に示すように、干渉色装飾体１Ａは、その表面に円形状の干渉色模様２１が形成されてなるものである。ここで、干渉色模様２１は、内側から順に、紫色（Ｖ）、青色（Ｂ）、緑色（Ｇ）、黄色（Ｙ）、赤色（Ｒ）、黄色（Ｙ）、緑色（Ｇ）、青色（Ｂ）、紫色（Ｖ）の連続した９つの色相の変化を呈する環状模様からなる。

【0029】

図１（Ａ）および図１（Ｂ）に示すように、干渉色装飾体１Ａは、基材１０と透明薄膜２０とを備えている。基材１０は、たとえば平板状の部材からなり、その一方の主表面１０ａが反射面にて構成されている。一方、透明薄膜２０は、単一の層にて構成されており、基材１０の主表面１０ａを覆っている。

【0030】

基材１０は、たとえば単一の部材にて構成されていてもよいし、基部の表面が反射膜によって覆われた部材にて構成されていてもよい。基材１０を単一の部材にて構成する場合には、その表面の反射率が十分に高い金属製の部材（たとえばアルミニウム製の部材やアルミニウム合金製の部材、銀製の部材等）や樹脂製の部材等を利用することができる。また、基材１０をその基部の表面が反射膜によって覆われた部材にて構成する場合には、基部としては特にその材質が制限されることはなく、反射膜としてはその表面の反射率が十分に高い金属製の膜（たとえばアルミニウム膜やアルミニウム合金膜、銀膜等）や樹脂製の膜等を利用することができる。

【0031】

なお、基材１０の主表面１０ａは、より平坦であることが好ましく、その表面粗さは、算術平均粗さＲａで１０［ｎｍ］以下であることが好ましい。当該条件を満たした場合には、透明薄膜２０の透過光に散乱が生じ難くなり、干渉色の明るさや色鮮やかさを増加させることができる。しかしながら、基材１０の主表面１０ａは、必ずしも平面である必要はなく、凹凸面や湾曲面等によって構成されていてもよい。

【0032】

透明薄膜２０は、基材１０の主表面１０ａと平行な方向において非一様の厚み分布を有している。ここで、非一様の厚み分布とは、透明薄膜２０の厚みに異なる部分が含まれていることを意味し、換言すれば、透明薄膜２０の厚みが均一ではないことを意味している。

【0033】

本実施の形態においては、透明薄膜２０の厚み分布が、図１（Ｂ）に示す如くとなっており、これにより上述した円形状の干渉色模様２１が形成されることになる。より詳細には、透明薄膜２０は、その露出表面２０ａの一部に環状に盛り上がった部分を有しており、当該環状に盛り上がった部分における透明薄膜２０の厚みは、概ね２００［ｎｍ］〜４５０［ｎｍ］となっている。なお、環状に盛り上がった部分は、基材１０の主表面１０ａと平行な方向において連続的に滑らかに起伏するように、その露出表面２０ａが径方向において山なりとなっている。

【0034】

ここで、透明薄膜２０は、無色であっても有色であってもよい。また、透明薄膜２０の材質は、特に制限されるものではなく、後述するマグネトロンスパッタリングによって成膜が可能な材質であれば、どのような材質を利用してもよい。好適には、透明薄膜２０は、シリコン酸化膜、酸化アルミニウム膜、酸化インジウム錫膜（いわゆるＩＴＯ膜）、二酸化チタン膜等である。

【0035】

上記構成の干渉色装飾体１Ａにあっては、これに白色光が照射された場合に、透明薄膜２０のおもて面（すなわち、露出表面２０ａ）およびうら面（すなわち、基材１０の主表面１０ａに接する面）のそれぞれで反射した白色光同士が互いに干渉することにより、当該部分における透明薄膜２０の厚みに応じて、ある波長の光が互いに強め合うとともに、それ以外の波長の光が互いに弱め合うことになる。したがって、上述した如くの連続した色相の変化を呈する環状模様からなる干渉色模様２１が、干渉色装飾体１Ａの表面に形成されることになる。

【0036】

なお、透明薄膜２０の露出表面２０ａは、上述したように基材１０の主表面１０ａと平行な方向において連続的に滑らかに起伏していることが好ましく、このように構成することにより、複数の色相が滑らかに連続して変化する色鮮やかな干渉色模様２１が形成できることになる。

【0037】

以上において説明した本実施の形態における干渉色装飾体１Ａは、反射面としての主表面１０ａを有する基材１０を予め準備し、後述するマグネトロンスパッタ装置１００Ａ（図２参照）を用いたマグネトロンスパッタリングにより、単一の層からなる透明薄膜２０を異なる厚み部分を含む非一様の厚み分布にて基材１０の主表面１０ａ上に成膜することで製造できる。

【0038】

すなわち、本実施の形態における干渉色装飾体の製造方法は、基材１０の主表面１０ａに透明薄膜２０を成膜するに際して、マグネトロンスパッタリングを用いた一度の成膜処理にて、透明薄膜２０を非一様の厚み分布にて成膜するものである。以下、その詳細について、当該製造方法を実現するための上述したマグネトロンスパッタ装置１００Ａの構成と併せて説明する。

【0039】

図２（Ａ）は、本実施の形態における干渉色装飾体を製造するためのマグネトロンスパッタ装置の概略構成図であり、図２（Ｂ）は、図２（Ａ）に示す磁気ユニットの模式平面図である。以下、本実施の形態における干渉色装飾体の製造方法を説明するに先立って、まず、この図２を参照して、当該製造方法において用いられるマグネトロンスパッタ装置１００Ａの構成について説明する。

【0040】

図２（Ａ）に示すように、マグネトロンスパッタ装置１００Ａは、チャンバ１１０と、磁気ユニット１２０と、ターゲット１６０とを主として備えている。チャンバ１１０は、真空容器によって構成されており、その内部に磁気ユニット１２０およびターゲット１６０が設置されている。磁気ユニット１２０は、チャンバ１１０内の下部に配置されており、ターゲット１６０は、磁気ユニット１２０上に配置されている。

【0041】

図２（Ａ）および図２（Ｂ）に示すように、磁気ユニット１２０は、ヨーク１３０と、非磁性の磁石ホルダ１４０と、一対の永久磁石１５１，１５２とによって主として構成されている。ヨーク１３０は、磁気ユニット１２０の下部に配置されており、一対の永久磁石１５１，１５２は、磁石ホルダ１４０によって保持されている。ここで、一対の永久磁石１５１，１５２は、円柱状の永久磁石１５１と円筒状の永久磁石１５２とによって構成されており、これら一対の永久磁石１５１，１５２は、同心上に配置されている。

【0042】

円柱状の永久磁石１５１は、そのＮ極がターゲット１６０側に位置しかつそのＳ極がヨーク１３０側に位置するように配置されている。また、円筒状の永久磁石１５２は、そのＮ極がヨーク１３０側に位置しかつそのＳ極がターゲット１６０側に位置するように配置されている。なお、円柱状の永久磁石１５１と円筒状の永久磁石１５２とは、径方向において所定の距離をもって配置されている。

【0043】

ターゲット１６０は、透明薄膜２０を成膜するための材料となるものであり、たとえば平板状の形状を有している。ターゲット１６０は、上述した一対の永久磁石１５１，１５２によって形成される磁力線ＭＬがその内部を厚み方向に沿って通過するように、磁気ユニット１２０に接近配置されている。そして、ターゲット１６０のうら面側に一対の永久磁石１５１，１５２が配設されている。

【0044】

本実施の形態における干渉色装飾体の製造方法にあっては、まず、ワークとしての基材１０が、その反射面としての主表面１０ａがターゲット１６０に対向するように、ターゲット１６０から所定の距離をもってチャンバ１１０内にセットされる。その際、ターゲット１６０のおもて面と基材１０の主表面１０ａとが平行となるように、基材１０がセットされる。

【0045】

この状態において、チャンバ１１０内が真空状態とされ、その後、チャンバ１１０内にＡｒガスが導入されるとともに、ターゲット１６０に負の電圧が印加される。これにより、基材１０とターゲット１６０との間の空間において、図示する如くのドーナッツ状のプラズマ領域Ｐが形成されることになる。

【0046】

このプラズマ領域Ｐで発生したＡｒイオンは、電界で加速されてターゲット１６０のおもて面に衝突し、ターゲット１６０を構成する成膜材料としての原子を弾き出す。弾き出された原子（スパッタ粒子）は、ターゲット１６０に対向配置された基材１０の主表面１０ａに到達し、当該主表面１０ａに付着する。これにより、基材１０の主表面１０ａに成膜材料としてのスパッタ粒子が付着して堆積し、透明薄膜２０が成膜されることになる。

【0047】

なお、本実施の形態においては、円柱状の永久磁石１５１の直径を３０［ｍｍ］とし、円筒状の永久磁石１５２の内径を７０［ｍｍ］とし、円筒状の永久磁石１５２の外径を１００［ｍｍ］とし、基材１０とターゲット１６０との間の距離を１５［ｍｍ］とし、チャンバ１１０内の圧力を０．２［Ｐａ］とすることにより、図１に示す如くの干渉色装飾体１Ａを得ている。

【0048】

ここで、本実施の形態における干渉色装飾体の製造方法においては、上述した成膜の際に、基材１０とターゲット１６０との間の距離が十分に短く設定されているとともに、チャンバ１１０内の圧力が十分に低く設定されている。

【0049】

このような成膜条件にて成膜を行なうことにより、ターゲット１６０から放出されたスパッタ粒子の基材１０の主表面１０ａ上における面密度分布が、非一様の面密度分布となる。ここで、非一様の面密度分布とは、基材１０の主表面１０ａ上におけるスパッタ粒子の面密度に異なる面密度部分が含まれていることを意味し、換言すれば、基材１０の主表面１０ａ上におけるスパッタ粒子の面密度が均一でないことを意味している。

【0050】

これは、基材１０とターゲット１６０との間の距離が十分に短くかつチャンバ１１０内の圧力が十分に低いことにより、ターゲット１６０から弾き出されたスパッタ粒子がもっぱら最短距離で基材１０の主表面１０ａに到達する結果、基材１０の主表面１０ａ上におけるスパッタ粒子の面密度が、ターゲット１６０と基材１０との間の空間に形成されるプラズマの粗密の影響をそのまま受けることに起因する。

【0051】

このことは、以下のシミュレーション結果からも明らかである。図３は、ターゲットのエロージョン分布とスパッタ粒子の基材への粒子付着数分布とにどのような相関関係があるかをシミュレーションした結果の一例を示すグラフであり、図３（Ａ）は、ターゲットのエロージョン分布を、図３（Ｂ）は、スパッタ粒子の基材への粒子付着数分布を、それぞれ表わしている。

【0052】

図３に示すシミュレーション結果は、上述した成膜条件とした場合の、ターゲット１６０のエロージョン分布（すなわち、ターゲット１６０から原子が弾き出されることで生じるターゲット１６０のおもて面の形状変化）と、基材１０の主表面１０ａに付着するスパッタ粒子の粒子付着数分布とをシミュレーションによって算出したものである。

【0053】

この場合、図３（Ａ）に示すように、ターゲット１６０のエロージョン分布は、中心から半径方向に約２３［ｍｍ］の部分においてその深さが最大となっており、当該部分を境に半径方向内側の部分および半径方向外側の部分において深さが漸減し、中心から半径方向に約１４［ｍｍ］より内側の部分および中心から半径方向に約３６［ｍｍ］よりも外側の部分においてエロージョンがほぼ発生していない。

【0054】

これに対し、図３（Ｂ）に示すように、スパッタ粒子の粒子付着数分布は、中心から半径方向に約２２［ｍｍ］の部分において粒子付着数が最大となっており、当該部分を境に半径方向内側の部分および半径方向外側の部分において粒子付着数が漸減している。なお、スパッタ粒子の粒子付着数分布は、基材１０の主表面１０ａ上におけるスパッタ粒子の面密度分布に対応することになる。

【0055】

このように、基材１０の主表面１０ａ上におけるスパッタ粒子の面密度分布は、ターゲット１６０と基材１０との間の空間に形成されるプラズマの粗密によって決定され、ターゲット１６０のエロージョン分布と密接な相関がある。ここで、ターゲット１６０と基材１０との間の空間に形成されるプラズマは、磁気ユニット１２０に設けられる磁石の形状および配設位置によって調整が可能であるため、上述した干渉色模様２１は、磁石の形状および配設位置に応じた形状となる。

【0056】

したがって、上記のようなシミュレーションを予め行なうことにより、成膜する透明薄膜の厚み分布を所望のものとするのに適した成膜条件を導き出すことが可能であり、当該成膜条件に従うことにより、マグネトロンスパッタリングを用いた一度の成膜処理により、単一の層からなる透明薄膜２０を非一様の厚み分布にて成膜することが可能になる。なお、予めシミュレーションを行なうことなく予備実験等にて成膜条件を導き出すことも当然に可能である。

【0057】

なお、基材１０とターゲット１６０との間の距離は、４０［ｍｍ］以下とされることが好ましく、さらには２０［ｍｍ］以下とされることがなお好ましい。また、チャンバ１１０内の圧力は、０．７［Ｐａ］以下とされることが好ましく、さらには０．２［Ｐａ］以下とされることがなお好ましい。これらの条件を満たすことにより、基材１０の主表面１０ａ上におけるスパッタ粒子の面密度分布が非一様となり、成膜される透明薄膜を非一様の厚み分布を有するものとすることができる。

【0058】

また、上述したように、基材１０としてその主表面１０ａが十分に平坦なものを使用した場合には、マグネトロンスパッタリングによって成膜される単一の層からなる透明薄膜２０が非一様の厚み分布を有することにより、基材１０の主表面１０ａが透明薄膜２０の露出表面２０ａよりも平坦になる。この点、本実施の形態における干渉色装飾体１Ａは、基材の主表面に凹凸を予め形成しておいてスピンコーティング等によって透明薄膜を成膜することで形成される干渉色装飾体とは、その構成が相違することになる。

【0059】

以上において説明したように、本実施の形態における干渉色装飾体の製造方法を採用することにより、単一の層からなる透明薄膜が異なる厚み部分を含む非一様の厚み分布にて基材の主表面上に成膜されることになるため、所望の形状や色相変化を有する干渉色模様を容易に実現するこが可能になる。

【0060】

また、本実施の形態における干渉色装飾体１Ａの如く、透明薄膜が異なる厚み部分を含む非一様の厚み分布を有していることにより、所望の形状や色相変化を有する干渉色模様が実現された干渉色装飾体とすることができる。

【0061】

（第１変形例）
図４（Ａ）は、第１変形例に係る干渉色装飾体の模式平面図であり、図４（Ｂ）は、図４（Ａ）において示すＩＶＢ−ＩＶＢ線に沿った干渉色装飾体の模式断面図である。以下、この図４を参照して、上述した実施の形態１に基づいた第１変形例に係る干渉色装飾体１Ａ’について説明する。

【0062】

図４（Ａ）に示すように、干渉色装飾体１Ａ’は、その表面に円形状の干渉色模様２１が形成されてなるものであり、干渉色模様２１が、内側から順に、赤色（Ｒ）、黄色（Ｙ）、緑色（Ｇ）、青色（Ｂ）、紫色（Ｖ）の連続した５つの色相の変化を呈する環状模様からなる点において、上述した実施の形態１における干渉色装飾体１Ａと構成が相違している。

【0063】

本変形例においては、透明薄膜２０の厚み分布が、図４（Ｂ）に示す如くとなっており、これにより上述した円形状の干渉色模様２１が形成されることになる。より詳細には、透明薄膜２０は、その露出表面２０ａの一部に凸状に盛り上がった部分を有しており、当該凸状に盛り上がった部分における透明薄膜２０の厚みは、概ね２００［ｎｍ］〜３００［ｎｍ］となっている。なお、凸状に盛り上がった部分は、基材１０の主表面１０ａと平行な方向において連続的に滑らかに起伏するように、その露出表面２０ａが径方向において山なりとなっているとともに、その頂部部分が概ね平坦となっている。

【0064】

ここで、本変形例に係る干渉色装飾体１Ａ’は、上述した実施の形態１において説明した透明薄膜の成膜条件のうち、基材１０とターゲット１６０との間の距離を２５［ｍｍ］に変更した場合に得られるものである。

【0065】

このように、基材１０とターゲット１６０との間の距離を変更することにより、上述した実施の形態１とは様相の異なる干渉色模様２１を形成することができる。

【0066】

（第２変形例）
図５（Ａ）は、第２変形例に係る干渉色装飾体の模式平面図であり、図５（Ｂ）は、第２変形例に係る干渉色装飾体を製造するめのマグネトロンスパッタ装置の磁気ユニットの模式平面図である。以下、この図５を参照して、上述した実施の形態１に基づいた第２変形例に係る干渉色装飾体１Ｂについて説明する。

【0067】

図５（Ａ）に示すように、干渉色装飾体１Ｂは、その表面に四角形状の干渉色模様２１が形成されてなるものであり、干渉色模様２１が、内側から順に、紫色（Ｖ）、青色（Ｂ）、緑色（Ｇ）、黄色（Ｙ）、赤色（Ｒ）、黄色（Ｙ）、緑色（Ｇ）、青色（Ｂ）、紫色（Ｖ）の連続した９つの色相の変化を呈する四角形模様からなる。

【0068】

当該構成の干渉色装飾体１Ｂは、上述した実施の形態１において示したマグネトロンスパッタ装置１００Ａとは異なる構成の磁気ユニット１２０を備えたマグネトロンスパッタ装置１００Ｂを用いることで製造されるものである。

【0069】

具体的には、図５（Ｂ）に示すように、マグネトロンスパッタ装置１００Ｂの磁気ユニット１２０は、磁石ホルダ１４０と一対の永久磁石１５１，１５２とによって主として構成されており、一対の永久磁石１５１，１５２は、同心上に配置された四角柱状の永久磁石１５１と四角筒状の永久磁石１５２とによって構成されている。

【0070】

このように、磁気ユニット１２０における永久磁石１５１，１５２の形状および配設位置を変更することにより、上述した実施の形態１とは様相の異なる干渉色模様２１を形成することができる。

【0071】

（第３変形例）
図６（Ａ）は、第３変形例に係る干渉色装飾体の模式平面図であり、図６（Ｂ）は、第３変形例に係る干渉色装飾体を製造するめのマグネトロンスパッタ装置の磁気ユニットの模式平面図である。以下、この図６を参照して、上述した実施の形態１に基づいた第３変形例に係る干渉色装飾体１Ｃについて説明する。

【0072】

図６（Ａ）に示すように、干渉色装飾体１Ｃは、その表面に三角形状の干渉色模様２１が形成されてなるものであり、干渉色模様２１が、内側から順に、紫色（Ｖ）、青色（Ｂ）、緑色（Ｇ）、黄色（Ｙ）、赤色（Ｒ）、黄色（Ｙ）、緑色（Ｇ）、青色（Ｂ）、紫色（Ｖ）の連続した９つの色相の変化を呈する三角形模様からなる。

【0073】

当該構成の干渉色装飾体１Ｃは、上述した実施の形態１において示したマグネトロンスパッタ装置１００Ａとは異なる構成の磁気ユニット１２０を備えたマグネトロンスパッタ装置１００Ｃを用いることで製造されるものである。

【0074】

具体的には、図６（Ｂ）に示すように、マグネトロンスパッタ装置１００Ｃの磁気ユニット１２０は、磁石ホルダ１４０と一対の永久磁石１５１，１５２とによって主として構成されており、一対の永久磁石１５１，１５２は、同心上に配置された三角柱状の永久磁石１５１と三角筒状の永久磁石１５２とによって構成されている。

【0075】

このように、磁気ユニット１２０における永久磁石１５１，１５２の形状および配設位置を変更することにより、上述した実施の形態１とは様相の異なる干渉色模様２１を形成することができる。

【0076】

（第４変形例）
図７（Ａ）は、第４変形例に係る干渉色装飾体の模式平面図であり、図７（Ｂ）は、第４変形例に係る干渉色装飾体を製造するめのマグネトロンスパッタ装置の磁気ユニットの模式平面図である。以下、この図７を参照して、上述した実施の形態１に基づいた第４変形例に係る干渉色装飾体１Ｄについて説明する。

【0077】

図７（Ａ）に示すように、干渉色装飾体１Ｄは、その表面に円形状の干渉色模様２１が３つ形成されてなるものであり、各々の干渉色模様２１は、上述した実施の形態１と同様に９つの色相の変化を呈する環状模様（図１（Ａ）参照）からなる。

【0078】

当該構成の干渉色装飾体１Ｄは、上述した実施の形態１において示したマグネトロンスパッタ装置１００Ａとは異なる構成の磁気ユニット１２０を備えたマグネトロンスパッタ装置１００Ｄを用いることで製造されるものである。

【0079】

具体的には、図７（Ｂ）に示すように、マグネトロンスパッタ装置１００Ｄの磁気ユニット１２０は、磁石ホルダ１４０と、３組の永久磁石対によって主として構成されており、３組の永久磁石対の各々は、一対の永久磁石１５１，１５２を含んでいる。一対の永久磁石１５１，１５２は、同心上に配置された円柱状の永久磁石１５１と円筒状の永久磁石１５２とによって構成されている。

【0080】

このように、磁気ユニット１２０における永久磁石１５１，１５２の形状および配設位置を変更することにより、上述した実施の形態１とは様相の異なる干渉色模様２１を形成することができる。

【0081】

（実施の形態２）
図８（Ａ）は、本発明の実施の形態２におけるマグネトロンスパッタ装置の概略構成図であり、図８（Ｂ）は、図８（Ａ）に示す磁気ユニットの模式平面図である。まず、この図８を参照して、本実施の形態におけるマグネトロンスパッタ装置１００Ｅの構成について説明する。

【0082】

図８（Ａ）および図８（Ｂ）に示すように、マグネトロンスパッタ装置１００Ｅは、上述した実施の形態１におけるマグネトロンスパッタ装置１００Ａと比較した場合に、異なる構成の磁気ユニット１２０を備えている点においてのみ相違している。

【0083】

具体的には、磁気ユニット１２０は、複数の電磁石１５３を有しており、これら複数の電磁石１５３の各々が、磁石ホルダ１４１によって個別に保持されている。複数の電磁石１５３の各々は、棒状の鉄心１５３ａと、当該鉄心１５３ａに巻回されたコイル１５３ｂとを含んでいる。

【0084】

複数の電磁石１５３は、ターゲット１６０のうら面と平行な方向において互いに間隔をあけてアレイ状に配置されている。なお、図８（Ｂ）に示すように、本実施の形態においては、電磁石１５３が９行９列に配置されており、その総数は８１個とされている。

【0085】

これら複数の電磁石１５３が有するコイル１５３ｂには、電流印加部１５４が接続されている。電流印加部１５４は、たとえばリレー等の通電状態切り替え手段を有しており、複数の電磁石１５３のうちから、特定の電磁石を選択してこれに電流を印加することで励磁することができるとともに、その磁力も様々に変化させることができる。また、電流印加部１５４は、特定のコイルに対する通電方向も切り替えることが可能であり、これにより各々の電磁石の極性を反転させることも可能である。

【0086】

このように構成された磁気ユニット１２０を備えたマグネトロンスパッタ装置１００Ｅにおいては、励磁される電磁石１５３を電流印加部１５４によって様々に切り替えることにより、磁気ユニット１２０と基材１０との間に形成される磁力線ＭＬについても、これを様々に変更することができる。したがって、当該磁力線ＭＬを様々に変更することにより、高い自由度で様々な干渉色模様を形成することができる。

【0087】

図９は、図８に示すマグネトロンスパッタ装置の一使用例を説明するための図であり、図９（Ａ）は、当該一使用例における複数の電磁石の励磁状態を表わしており、図９（Ｂ）は、図９（Ａ）において示したＩＸＢ−ＩＸＢ線に沿った、当該一使用例におけるマグネトロンスパッタ装置の模式断面を表わしている。また、図１０は、図９に示す一使用例において製造される干渉色装飾体の模式平面図である。なお、本使用例は、表面に「Ｄ」の字が浮かび上がるように干渉色模様２１が形成されてなる干渉色装飾体１Ｅを製造する場合のものである。

【0088】

図９（Ａ）および図９（Ｂ）に示すように、本使用例においては、アレイ状に配置された複数の電磁石１５３のうちの特定の電磁石を励磁させることにより、「Ｄ」の字に対応したプラズマ領域Ｐが形成されるようにしている。ここで、「Ｄ」の字の内側に対応する部分の電磁石については、当該電磁石のターゲット１６０側の端部にＮ極が形成されるようにしており、「Ｄ」の字の外側に対応する部分の電磁石については、当該電磁石のターゲット１６０側の端部にＳ極が形成されるようにしている。なお、これら「Ｄ」の字の内側に対応する部分の電磁石および「Ｄ」の字の外側に対応する部分の電磁石以外の電磁石については、いずれも励磁されていない状態としている。

【0089】

このような状態のもとで本実施の形態におけるマグネトロンスパッタ装置１００Ｅを用いて透明薄膜２０を成膜することにより、図１０に示す如くの干渉色装飾体１Ｅが製造できることになる。ここで、「Ｄ」の字からなる干渉色模様２１は、基材１０とターゲット１６０との間の距離およびチャンバ１１０内の圧力を適切に調節することにより、図示する如くの、内側から順に、紫色（Ｖ）、青色（Ｂ）、緑色（Ｇ）、黄色（Ｙ）、赤色（Ｒ）、黄色（Ｙ）、緑色（Ｇ）、青色（Ｂ）、紫色（Ｖ）の連続した９つの色相の変化を呈するものとすることができる。

【0090】

図１１は、上述した一使用例において成膜条件を変更した場合に製造される干渉色装飾体の模式平面図である。この図１１に示した干渉色装飾体１Ｅ’は、図９中において記号「＊」を付与した電磁石について、その通電電流を下げることにより、これら電磁石によって形成される磁場の強さを弱め、この状態において透明薄膜２０を成膜することで製造されたものである。

【0091】

上述した一使用例では、図１０において示したように、「Ｄ」の字の全域において９つの色相が含まれるように干渉色模様２１が形成されていたが、上記変更後の成膜条件で透明薄膜２０を成膜した場合には、図１１に示すように、「Ｄ」の字の右肩部分について、これに５つの色相のみが含まれるように干渉色模様２１’が形成される。

【0092】

このように、磁石によって形成される磁場の大きさを変化させることにより、形成される干渉色模様は、磁石の形状および配設位置のみならず、磁石の磁力にも応じた形状となる。したがって、磁石の形状および配設位置のみならず磁力をも適宜調節することにより、磁力線ＭＬの分布を変化させることができるため、非常に高い自由度で様々な干渉色模様を形成することができる。

【0093】

（実施の形態３）
図１２は、本発明の実施の形態３におけるマグネトロンスパッタ装置の概略構成図である。以下、この図１２を参照して、本実施の形態におけるマグネトロンスパッタ装置１００Ｆについて説明する。

【0094】

図１２に示すように、マグネトロンスパッタ装置１００Ｆは、上述した実施の形態２におけるマグネトロンスパッタ装置１００Ｅと比較した場合に、異なる構成の磁気ユニット１２０を備えている点においてのみ相違している。

【0095】

具体的には、磁気ユニット１２０は、複数の棒状の永久磁石１５５を有しており、これら複数の永久磁石１５５が、磁石ホルダ１４０によって保持されている。磁石ホルダ１４０には、ターゲット１６０のうら面と平行な方向において互いに間隔をあけてアレイ状に磁石取付用穴１４０ａが複数設けられており、これら複数の磁石取付用穴１４０ａに複数の永久磁石１５５の各々が着脱自在に取付け可能とされている。

【0096】

このように構成された磁気ユニット１２０を備えたマグネトロンスパッタ装置１００Ｆにおいては、いずれの磁石取付用穴１４０ａに永久磁石１５５を取付けるかにより、磁気ユニット１２０と基材１０との間に形成される磁力線ＭＬを様々に変更することができる。したがって、上述した実施の形態２において説明した使用例に準じた使用が可能になり、高い自由度で様々な干渉色模様を形成することができる。

【0097】

上述した本発明の実施の形態１ないし３およびその変形例においては、円形状、三角形状、四角形状、「Ｄ」字状等の干渉色模様を干渉色装飾体に形成する場合を例示して説明を行なったが、本発明に基づく干渉色装飾体の製造方法に従えば、これらに限らず、高い自由度で様々な干渉色模様を形成することができる。

【0098】

ここで、本発明に基づく干渉色装飾体の用途としては、各種のものが想定され、たとえば容器、皿、包装材といった日用品や、電気機器の筐体、車両や船舶、航空機、建物等の内装材や外装材など、その適用範囲は非常に広い。特に、近年その普及が著しいスマートフォンの背面カバーに本発明に基づく干渉色装飾体を好適に利用することもできる。

【0099】

また、複数の基材をランダムにマグネトロンスパッタ装置にセットして成膜を行なったり、大型の基材をマグネトロンスパッタ装置にセットして成膜した後にこれをランダムに切断したりすること等により、唯一無二の干渉色模様を有する干渉色装飾体を製造することも可能である。したがって、本発明に基づく干渉色装飾体を上述したスマートフォンの背面カバーに利用した場合には、唯一無二の背面カバーとすることもできる。

【0100】

このように、今回開示した上記実施の形態およびその変形例はすべての点で例示であって、制限的なものではない。本発明の技術的範囲は特許請求の範囲によって画定され、また特許請求の範囲の記載と均等の意味および範囲内でのすべての変更を含むものである。

【符号の説明】

【0101】

１Ａ，１Ａ’，１Ｂ〜１Ｅ，１Ｅ’ 干渉色装飾体、１０ 基材、１０ａ 主表面、２０ 透明薄膜、２０ａ 露出表面、２１，２１’ 干渉色模様、１００Ａ〜１００Ｆ マグネトロンスパッタ装置、１１０ チャンバ、１２０ 磁気ユニット、１３０ ヨーク、１４０，１４１ 磁石ホルダ、１４０ａ 磁石取付用穴、１５１，１５２，１５５ 永久磁石、１５３ 電磁石、１５３ａ 鉄心、１５３ｂ コイル、１５４ 電流印加部、１６０ ターゲット、ＭＬ 磁力線、Ｐ プラズマ領域。

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】