(57)【要約】【課題】成膜レートの高いＴｉＯ２成膜方法及び成膜装置を提供すること。【解決手段】真空室（１）内で基板（２）と対向してＴｉ酸化物で成るターゲット（３）を配設し、前記真空室内にアルゴンガスとＯ２ガスを導入し前記ターゲット（３）のＤＣ反応性スパッタにより前記基板（２）にＴｉＯ２膜を形成するようにした。アルゴンガスとＯ２ガスとの流量比を変えて、基板（２）に成膜されるＴｉＯｘ膜の成膜レートを測定した。Ｏ２ガスの流量比が小さいほど成膜レートは高い。Ｏ２ガスの流量比が零で最大の成膜レートが得られる。【選択図】　　　　図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
真空室内で基板と対向してＴｉ酸化物で成るターゲットを配設し、前記真空室内に希ガスとＯ２ガスを導入し前記ターゲットのスパッタにより前記基板にＴｉＯ２膜を形成するようにした
ことを特徴とするＴｉＯ２の成膜方法。
【請求項２】
前記希ガスとＯ２ガスとの流量比を調節可能とした
ことを特徴とするＴｉＯ２の成膜。
【請求項３】
前記Ｏ２ガスの流量比を雫又はほぼ雫とした
ことを特徴とする請求項１又は２に記載のＴｉＯ２の成膜方法。　
【請求項４】
前記希ガスはアルゴンガスである
ことを特徴とする請求項１から３のいずれかに記載のＴｉＯ２の成膜方法。
【請求項５】
前記スパッタはＤＣ反応性スパッタである
ことを特徴とする請求項１から４のいずれかに記載のＴｉＯ２の成膜方法。
【請求項６】
真空室内に相対向して配設されたＴｉ酸化物で成るターゲットと基板と、
前記真空室内に希ガスとＯ２ガスを導入するガス導入手段と
前記希ガスをプラズマ化するガス励起手段とを具備し、
前記プラズマ化したガスの陽イオンを前記ターゲットにスパッタさせるようにして、前記基板にＴｉＯ２膜を形成させるようにした
ことを特徴とするＴｉＯ２の成膜装置。
【請求項７】
前記希ガスとＯ２ガスとの流量比を調節可能にする調節手段を設けた
ことを特徴とする請求項６に記載のＴｉＯ２の成膜装置。
【請求項８】
前記Ｏ２ガスの流量比を雫又はほぼ雫とした
ことを特徴とする請求項６又は７に記載のＴｉＯ２の成膜装置。
【請求項９】
前記希ガスはアルゴンガスである
ことを特徴とする請求項６から８に記載のＴｉＯ２の成膜装置。
【請求項１０】
前記スパッタはＤＣ反応性スパッタである
ことを特徴とする請求項６から９のいずれかに記載のＴｉＯ２の成膜装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ＴｉＯ２の成膜方法及びその装置に関し、特別にはターゲットにプラズマ化した希ガスの陽イオンをスパッタさせて、真空室内で対向して配設されている基板にＴｉＯ２膜を形成させるＴｉＯ２の成膜方法及びその装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
ＴｉＯ２膜は光触媒機能を有し、抗菌、防臭、防汚、親水性などの優れた効果を発揮するものである。
ＴｉＯ２膜を形成する成膜法としてスパッタ法があるが、この方法によれば緻密なＴｉＯ２膜を大面積に均一に成膜するのに有利であり、また高い付着力を得ることができる。
このようなスパッタ成膜法としてガラス基板上にＴｉターゲットのＯ２ガス反応性スパッタによって成膜する方法があるが、その成膜レートが低い。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は上述の問題に鑑みてなされ上述のスパッタ法による利点を生かしながらＴｉＯ２成膜レートの高いＴｉＯ２の成膜方法及びその装置を提供することを課題とする。
【０００４】
【課題を解決するための手段】
以上の課題は、真空室内で基板と対向してＴｉ酸化物で成るターゲットを配設し、前記真空室内に希ガスとＯ２ガスを導入し前記ターゲットのスパッタにより前記基板にＴｉＯ２膜を形成するようにしたことを特徴とするＴｉＯ２の成膜方法によって解決される。
【０００５】
又は、真空室内に相対向して配設されたＴｉ酸化物で成るターゲットと基板と、前記真空室内に希ガスとＯ２ガスを導入するガス導入手段と前記希ガスをプラズマ化するガス励起手段とを具備し、前記プラズマ化したガスの陽イオンを前記ターゲットにスパッタさせるようにして、前記基板にＴｉＯ２膜を形成させるようにしたことを特徴とするＴｉＯ２の成膜装置によって解決される。
以上の構成によって、高速でＴｉＯ２を基板上に成膜させることができる。
【０００６】
【発明の実施の形態】
図１は本発明が適用されるスパッタ装置の概略図であるが、図において真空槽１内にはＴｉＯ２膜が形成される基板２が配設され、さらにその下方に対向して、
Ｔｉ酸化物で成るターゲット３が配設されている。これら基板２とターゲット３との間にシャッター５が支柱４に回動自在に配設されている。
【０００７】
真空槽１内には、アルゴンガスが供給源６から導入され、他方、調節弁８を介して供給源７からＯ２ガスが導入される。調節バルブ８により、真空槽１内に導入されるアルゴンガスとＯ２ガスの流量比が調節される。
【０００８】
本実施の形態ではＤＣスパッタ法が適用され、ターゲット３はＤＣ電源に電気的に接続されている。
【０００９】
次に図２を参照して図１に示されるスパッタ装置を使って基板２にＴｉＯ２膜が成膜される作用について説明する。
【００１０】
今ある流量比でアルゴンガスＡｒと酸素ガスＯ２とが真空槽１内に導入されているとする。これに励起手段としてのＤＣ電圧が加えられて、希ガスは励起されてプラズマ化され、この陽イオンがターゲット３に衝突する。なお、従来と同様に基板２に膜を形成する前にはシャッター５が閉じられて、スパッタしてターゲット３の表面をクリーンにしておく。この後、シャッター５を開いて、基板２上にＴｉＯ２の膜が形成される。調節バルブ８の調節により図２で示す酸素Ｏ２の流量比（％）（Ｏ２／Ａｒ＋Ｏ２）が変えられる。基板２上に成膜されるＴｉＯ２膜の厚さが、図示しない厚さ検出器により検出される。
【００１１】
図２において、Ｔｉ酸化物をターゲットとする場合には、ＴｉＯ２の成膜レートは酸素流量比２５パーセントで約５Å／ｓｅｃとなっているが、これから調節バルブ８の調節により酸素流量比を減少させていくと、約９パーセントでは約７Å／ｓｅｃ、約５パーセントでは約１０Å／ｓｅｃと増大していき、酸素流量比０％で最大となり、約２１Å／ｓｅｃとなる。
【００１２】
次に比較実験のためにターゲット３として従来用いられていたをチタンＴｉで成るターゲットを配設する。同様にしてアルゴンガスＡｒ、酸素ガスＯ２を導入し、これらの流量比を、グラフから明らかなように、約５７パーセント及び１６パーセントとした場合、ＴｉＯ２成膜レートは約３Å／ｓｅｃ及び約５Å／ｓｅｃとなる。しかしながら、これより酸素流量比を減少させていく、すなわち１６パーセント以下に流量比を減少すると（いわゆるこの領域はメタル領域と呼ばれている）、成膜されたＴｉＯ２膜は不透明となる。従って光触媒としては用いることができない。よって図２では図示されていないが、実際には酸素流量比を０パーセントとした場合、成膜レートは約４６Å／ｓｅｃと著しく大となるが不透明である。すなわちＴｉ酸化物で成るターゲットと比べてその成膜レートは非常に高くなるのであるが、不透明であるために用いることができない。しかもこの成膜レートは透明な成膜をを与える約１６パーセントの酸素流量比時の成膜レートの約８倍となる。すなわち急激に増大している。
【００１３】
しかるに本発明の実施の形態によれば、上述したように酸素流量比０で約２１Å／ｓｅｃであり、この領域まで透明である。また酸素流量比が高い領域まで成膜レートは徐々に低下していく。従って調節バルブ８の調節により、成膜レートの調節が精確に安定に行うことができる。言い換えれば所望の厚さの成膜を確実に得ることができる。
【００１４】
以上、本発明の実施の形態について説明したが、勿論、本発明はこれに限定されることなく、本発明の技術的思想に基づいて種々の変形が可能である。
【００１５】
例えば以上の実施の形態では希ガスとしてアルゴンガスが用いられたが、これに代えて同じく希ガスのネオンやヘリウムガスを用いてもよい。
また以上実施の形態ではＤＣスパッタ法を適用する場合を説明したが、高周波スパッタ法を用いてもよい。
【００１６】
【発明の効果】
以上述べたように本発明のＴｉＯ２の成膜方法及びその装置によれば、従来のスパッタ法で形成されるＴｉＯ２膜の効果を維持しながら基板に対するＴｉＯ２膜の成膜レートを大幅に向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態が適用される真空スパッタ装置の概略図である。
【図２】同作用を示すグラフである。
【符号の説明】
１　　真空槽
２　　基板
３　　ターゲット
６　　アルゴンガス供給源
７　　酸素ガス供給源
【図１】
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【図２】
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