(57)【要約】【課題】従来より光触媒性能を向上させるＴｉＯｘ膜を成膜すること。【解決手段】真空室（１）内で基板（２）と対向してＴｉで成るターゲット（４）を配設し、前記真空室（１）内にアルゴンガスと酸化ガス（酸素）を導入し前記ターゲット（４）のスパッタにより前記基板（１）にＴｉＯｘ（ｘ≦２）膜を形成するようにしたＴｉＯｘの成膜方法において、前記真空室（１）内に更にＨ２Ｏガスを導入するようにした。Ｈ２Ｏを添加した場合と、添加しない場合とで、水の接触角のブラックライトの照射時間との関係を測定した。明らかにＨ２Ｏを添加した方が水の接触角は小さくなる。【選択図】　　　　図１
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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で成るターゲットを配設し、前記真空室内に希ガスと酸化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ＴｉＯｘ（ｘ≦２）膜を形成するようにしたＴｉＯｘの成膜方法において、前記真空室内に更にＨ２Ｏガスを導入するようにした
ことを特徴とするＴｉＯｘの成膜方法。
【請求項２】
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に記載のＴｉＯｘの成膜方法。
【請求項３】
前記酸化ガスはＯ２ガスである
ことを特徴とする請求項１または２に記載のＴｉＯｘの成膜方法。　
【請求項４】
前記スパッタはＤＣマグネトロン反応性スパッタである
ことを特徴とする請求項１から３のいずれかに記載のＴｉＯｘの成膜方法。
【請求項５】
真空室内に相対向して配設されたＴｉで成るターゲットと基板と、
前記真空室内に希ガスと酸化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ＴｉＯｘ（ｘ≦２）膜を形成させるようにしたＴｉＯｘの成膜装置において、前記真空室内に更にＨ２Ｏガスを導入する手段を設けた
ことを特徴とするＴｉＯｘの成膜装置。
【請求項６】
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５に記載のＴｉＯｘの成膜装置。
【請求項７】
前記酸化ガスに酸素である
ことを特徴とする請求項５に記載のＴｉＯｘの成膜装置。
【請求項８】
前記ガス励起手段は直流電源と、該直流の電界と直交する磁界を発生する磁場発生手段とを含む
ことを特徴とする請求項５から７のいずれかに記載のＴｉＯｘ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、ＴｉＯｘ（ｘ≦２）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ＴｉＯｘ（ｘ≦２）膜を形成させるＴｉＯｘ（ｘ≦２）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、この方法によればガラス基板上にＴｉＯｘ膜を形成するのにＴｉターゲットを用い、ＡｒガスとＯ２　ガスを導入して反応性スパッタによって成膜されている。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。従って、建築用、自動車用の窓ガラスへの成膜や、更には医療器具や高分子フィルムへの成膜など、幅広い分野での応用が期待される。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は上述のスパッタ法による利点を生かしながら、更に高い活性を有する光触媒ＴｉＯｘ（ｘ≦２）膜を形成する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で成るターゲットを配設し、前記真空室内に希ガスと酸化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ＴｉＯｘ（ｘ≦２）膜を形成するようにしたＴｉＯｘの成膜方法において、前記真空室内に更にＨ２Ｏガスを導入するようにしたことを特徴とするＴｉＯｘの成膜方法によって解決される。
【０００５】
または真空室内に相対向して配設されたＴｉで成るターゲットと基板と、前記真空室内に希ガスと酸化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ＴｉＯｘ（ｘ≦２）膜を形成させるようにしたＴｉＯｘの成膜装置において、前記真空室内に更にＨ２Ｏガスを導入する手段を設けたことを特徴とするＴｉＯｘの成膜装置によって解決される。
【０００６】
以上の構成によって、簡単な操作で経済性良く高活性の光触媒ＴｉＯｘ（ｘ≦２）を基板に形成することができる。
【０００７】
【発明の実施の形態】
図１は本発明の実施の形態によ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ＴｉＯｘ膜が形成されるガラスで成る基板２が配設され、これはヒータ３によって加熱される。さらにその下方に対向して、Ｔｉで成るターゲット４が配設されている。これら基板２とターゲット４との間にシャッター７が支柱６に回動自在に配設されている。
【０００８】
真空槽１内には、アルゴンガスが供給源８から導入される。更に供給源２０からはＯ２　ガスが供給され、供給源３０からはＨ２Ｏガスが供給される。なお、バルブ２１、３４、３６は図示するようにガス導入管路内に設けられている。３２は可変バルブであって真空室１内のＨ２Ｏ導入量を調節し得るようにしている。ターゲット４はマグネット５上に配設され、マグネトロン・スパッタ用の磁束をターゲット４の面上に平行に発生させるものである。
【０００９】
ターゲット４にＤＣ（直流）電源９の負電圧が異常放電防止器（ＡｃｔｉｖｅＡｒｃ　Ｋｉｌｌｅｒ−略してＡ２Ｋ）１０を介して供給される。Ａ２Ｋ１０はターゲット４のエロージョン部と非エロージョン部との間に発生する恐れがある異常放電を防止するものである。これは通常の直流電源にプラス電圧をパルスで印加したものである。このＡ２Ｋ原理は導電性ターゲットにプラス電圧が印加されると、プラズマ中の電子がターゲットに引き込まれ、非エロージョン部に蓄積したプラス電荷と中和することで異常放電を防止するのである。
【００１０】
図１に示したスパッタ装置を用いて以下の操作が行われた。ＤＣマグネトロン・スパッタ法により成膜が行われるのであるが、真空室１内の真空度が１×１０−５Ｔｏｒｒ以下になるまで図示しない排気孔及び排気系により排気される。基板としてはガラスを用いた。
【００１１】
真空室内にＨ２Ｏガスを導入する前にＨ２Ｏガス供給源３０の圧力は０．８Ｔｏｒｒ以下の真空度を保つ。ターゲットはチタンＴｉ（５×１８インチ）を使用した。成膜条件はＤＣパワーが１６ＫＷ、プロセス圧力は１２ｍＴｏｒｒ、アルゴン流量４０ｓｃｃｍ、Ｏ２流量２００ｓｃｃｍで行った。Ｈ２Ｏガスの分圧は０．２ｍＴｏｒｒから４ｍＴｏｒｒの間でバルブ３２により調節された。膜厚は２５００Åで一定とした。
【００１２】
以上のようにして得られたＴｉＯｘ膜の光触媒の評価のために、油分解度と親水性について測定した。油分解度については成膜したＴｉＯｘの５×５ｃｍ２の上に油０．１ｇを均一に塗ってブラックライト（紫外線）を照射し、この照射時間に対する油分解量を化学天秤で測定した。
【００１３】
一方、親水性の測定は、ブラックライトの光強度は１ｍＷ／ｃｍ２　になるように調節され、ブラックライト照射時間は１０分ごとに行いその膜の親水性傾向を水の接触角から求めた。
【００１４】
図２はその親水性測定結果を示すが、横軸にブラックライト（紫外線）照射時間及び縦軸に水の接触角を示す。このグラフから明らかなようにＨ２Ｏを添加した場合の方が水の接触角が小さくなることが分かる。なおブラックライト照射時間４０分以上ではほぼ同等となる。しかし、水を添加したＴｉＯ２　膜は水の接触面は１０分照射後すぐ１０以下になった。なお、ｘは酸素ガスの分圧が増大すると化学量論的に２に近づく。
【００１５】
図３はブラックライト照射時間に対する油の分解量を示すが、水を添加したＴｉＯｘ膜が図から明らかなように約３倍以上の速度で分解されることが分かる。約３時間で油の残量が０となる。
【００１６】
図４には更に水の添加量による油の分解量の差を示す。このグラフから明らかなように水の添加量（圧力）が０．２、０．８、４ｍＴｏｒｒにと増えるにしたがって油の分解速度は減少あるいは低下していることが分かる。
【００１７】
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。
【００１８】
例えば以上の実施の形態では酸化ガスとしてＯ２を用いたが、これに代えて他の酸化ガス例えばＣＯ２を用いてもよい。
【００１９】
また以上の実施の形態では希ガスとしてアルゴンを用いたが、これに代えて他の希ガス例えばネオンやヘリウムを用いてもよい。
【００２０】
また以上の放電形式としてはＤＣマグネトロン・スパッタ方式を用いたが、これに代えてＤＣ放電方式、ＲＦ放電方式、ＲＦマグネトロン放電方式を用いてもよい。
【００２１】
【発明の効果】
以上述べたように本発明によるＴｉＯｘの成膜方法及びその装置によれば、光触媒ＴｉＯ２膜の光触媒性能を従来より大幅に向上させた。例えば油分解性を３倍以上に向上させた。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態によるスパッタ装置の概略側面図である。
【図２】図１の装置を用いて成膜したＴｉＯｘの光触媒性能としての水の接触角（°）と、ブラックライト照射時間との関係を示すグラフである。
【図３】同油の分解性能を示すグラフである。
【図４】同油の分解性能でプロセスガス中のＨ２Ｏの含有率に応じてどのように変化するかを示すグラフである。
【符号の説明】
１　　真空室
２　　基板
４　　ターゲット
５　　マグネット
８　　アルゴンガス供給原
９　　ＤＣ電源
２０　酸素ガス供給源
３０　Ｈ２Ｏガス供給源
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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