(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
真空槽内で成膜対象物を移動させながら、前記成膜対象物表面にＳｉＯ2のアンダーコート層と酸化チタンの光触媒層を形成する光触媒層形成方法であって、
前記真空槽内で前記アンダーコート層を形成した後、
前記成膜対象物を加熱せずに前記アンダーコート層上に入射角８６°以下の角度でスパッタ粒子を入射させ、前記アンダーコート層表面に酸化チタン層を形成し、
前記成膜対象物を加熱せずに前記酸化チタン層上にスパッタ粒子を入射させ、前記酸化チタン層を成長させ、前記アンダーコート層上にアナターゼ型の酸化チタン層から成る前記光触媒層を形成する光触媒層形成方法。
【請求項２】
前記光触媒層の膜厚が３００ｎｍ以上になるように、前記酸化チタン層を成長させる請求項１記載の光触媒層形成方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、機能性薄膜の技術分野にかかり、特に酸化膜及び光触媒機能を有する光触媒装置を製造する技術に関する。
【０００２】
【従来の技術】
酸化チタン（Ｔｉ０2）の光活性による自浄性や親水性は広く知られており、Ｔｉ０2を用いた商品は、環境汚染が深刻化しつつある現在、環境浄化保全商品として各方面で開発が急がれている。
図１０の符号１１０は従来技術の光触媒装置の一例を示している。光触媒装置１１０は基板１１１と、基板１１１上に配置された光触媒層１１５とを有している。
【０００３】
この光触媒層１１５は酸化チタンからなり、光触媒層１１５に紫外線が照射されると、光触媒層１１５中の酸化チタンが活性化し、光触媒層１１５表面に付着した汚染物が分解される。
その結果、光触媒層１１５の表面は常に清浄に保たれ、親水性が非常に高くなるので、光触媒装置１１０の表面は汚れ難く、かつ、水滴などがつき難い。
【０００４】
光触媒層１１５の成膜方法としては、例えば、酸化チタンの塗工液を基板１１１表面に、塗布、乾燥するゾルゲル法が一般に用いられているが、ゾルゲル法では、基板１１１と光触媒層１１５との密着性が悪く、光触媒層１１５が基板１１１から剥離する場合がある。
【０００５】
ターゲットとして金属チタンや酸化チタンを用い、スパッタリングにより光触媒層１１５を形成すれば、基板１１１との密着性が高い光触媒層１１５が得られる。しかし、スパッタリング法により光触媒活性が高いアナターゼ型酸化チタンを生成するには、基板１１１を３００℃以上に加熱した状態でスパッタリングを行うか、スパッタリングをした後で基板１１１を３００℃以上に加熱する必要がある。
【０００６】
従って、基板１１１の材質はガラスなどの耐熱性の高いものに限定されてしまい、プラスチックなどからなる基板１１１の表面に光触媒活性の高く、かつ、堅牢な酸化チタン薄膜を成膜することは困難であった。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は上記従来技術の不都合を解決するために創作されたものであり、その目的は、耐熱性のある材料はもとより、プラスチック等の耐熱性のない材質からなる基板の表面にも光触媒活性の高い光触媒層を形成することである。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
本発明者等は酸化チタンの薄膜形成方法としてスパッタ法に着目し、鋭意検討を行った結果、スパッタ法により形成される酸化チタンの結晶性は、基板に最初に到達するスパッタ粒子の入射角度により左右されることがわかった。
本発明者等が更に検討を行った結果、最初に入射するスパッタ粒子の飛び出し方向と、基板表面の法線との成す角度である入射角度が８６°以下の場合には、微細なアナターゼ型の結晶構造が形成されることを見出した。
【０００９】
かかる知見に基づいて成された請求項１記載の発明は、真空槽内で成膜対象物を移動させながら、前記成膜対象物表面にＳｉＯ2のアンダーコート層と酸化チタンの光触媒層を形成する光触媒層形成方法であって、前記真空槽内で前記アンダーコート層を形成した後、前記成膜対象物を加熱せずに前記アンダーコート層上に入射角８６°以下の角度でスパッタ粒子を入射させ、前記アンダーコート層表面に酸化チタン層を形成し、前記成膜対象物を加熱せずに前記酸化チタン層上にスパッタ粒子を入射させ、前記酸化チタン層を成長させ、前記アンダーコート層上にアナターゼ型の酸化チタン層から成る前記光触媒層を形成する光触媒層形成方法である。
請求項２記載の発明は、請求項１記載の光触媒層形成方法であって、前記光触媒層の膜厚が３００ｎｍ以上になるように、前記酸化チタン層を成長させる光触媒層形成方法である。
【００１０】
本発明は上記のように構成されており、本発明の成膜装置では、ターゲットから基板に向けて放射されるスパッタ粒子のうち、基板への入射角度が８６°以上のものは遮蔽板によって遮断されるようになっている。
従って、スパッタ粒子が酸化チタンである場合、薄膜形成の初期の段階で、基板に入射するスパッタ粒子は、その入射角度が８６°以下に制限され、その後に成長する酸化チタンの結晶がアナターゼ型となる。
【００１１】
本発明によれば、基板に最初に入射するスパッタ粒子の入射角度を８６°以下に制限することで、基板を加熱しないでもアナターゼ型の酸化チタン薄膜が得られるので、基板を構成する材料が硝子、金属等の耐熱性のものに限定されることがなく、等種々の樹脂材料を用いることができる。
【００１２】
樹脂材料の中でも、ポリカーボネート樹脂は透明性、耐衝撃性などに優れ、コンパクトディスク（ＣＤ）、建築用窓や自動車用窓、高遠道路の防音壁など広く用いられている。こうしたプラスチックの応用によって、新らたな光触媒性商品の開発が可能になり、一層の用途拡大に貢献することが期待できる。
【００１３】
基板を構成する材料として樹脂を用いる場合は、基板表面にアンダーコート膜である二酸化ケイ素薄膜を形成しておき、該アンダーコート膜上に酸化チタン薄膜を形成すれば、アンダーコート膜を介して酸化チタン薄膜が基板に強固に固定されるので、得られる光触媒装置の強度が高くなる。
成膜装置は少なくとも２つの成膜源を有しているので、基板を大気にさらさずに、酸化チタン薄膜と、酸化チタン薄膜を重ねる薄膜を連続して成膜することができる。
【００１４】
基板を成膜源の下方を所定速度で移動させながら成膜を行う、所謂インライン方式の成膜装置の場合、各成膜源での成膜速度が遅いと作業の効率が極端に悪くなる。本発明では、２つの電極が交互に負の電位に置かれることで、ターゲットがスパッタされるので、スパッタ効率が高く、インライン方式の成膜装置として実用上充分な程に成膜速度が早い。
また、第一、第二の電極の電位を１０ｋＨｚ以上１００ｋＨｚ以下の中間周波数で切り替えれば、ターゲットに直流電圧を印加した場合と同じ程度に成膜速度が早くなる。
【００１５】
【発明の実施の形態】
以下に本発明の成膜装置の一例と、該成膜装置を用いて光触媒装置を製造する工程とを詳細に説明する。
図１の符号１は、本発明の成膜装置の一例を示している。
【００１６】
この成膜装置１は、搬入室６と、成膜室５と、搬出室７とを有している。成膜室５の外部には真空排気系２５が配置されており、真空排気系２５によって成膜室５内と、搬入室６内と、搬出室７内が個別に真空排気されるようになっている。
【００１７】
成膜室５は、真空槽８と、基板移動装置と、複数個の成膜源２１〜２３を有している。ここでは成膜源２１〜２３は３個であり、それらは真空槽８の内部の天井側に横一列に配置されている。
基板移動装置は、基板載置台９と、不図示のモータとを有している。搬入室６と搬出室７は、入り口側ゲートバルブ３８と出口側ゲートバルブ３９を介してそれぞれ真空槽８に接続されており、後述する基板は、搬入室６の扉４８から搬入室６内に搬入され、搬入室６内に設けられた不図示の基板移動機構により、搬入室６から入り口側ゲートバルブ３８を通って真空槽８内に搬入され、その基板は基板載置台９上に載置されるようになっている。
【００１８】
次いで、モータが起動されると、基板載置台９は、各成膜源２１〜２３の直下位置を移動し、後述するように、各成膜源２１〜２３から放出されたスパッタ粒子によって薄膜が形成された後、出口側ゲートバルブ３９近くまで移動し、搬出室７内に設けられた不図示の基板移載機構により、真空槽８から出口側ゲートバルブ３９を通って搬出室７内に搬入され、搬出室７の扉４９から成膜装置１外部へ取り出される。
【００１９】
成膜源２１〜２３の構成を詳述すると、各成膜源２１〜２３は、カソード電極３１〜３６と、ターゲット４１〜４６と、遮蔽板５１〜５６をそれぞれ２個ずつ有している。
２個のカソード電極３１〜３６は、基板載置台９が移動する真上位置であって、基板載置台９の移動方向に沿って並べられている。また、各カソード電極３１〜３６は、水平にされており、各カソード電極３１〜３６の、基板載置台９に向けられた面には、１個のカソード電極３１〜３６につき、一個のターゲット４１〜４６が配置されている。
【００２０】
カソード電極３１〜３６のターゲット４１〜４６と反対側には、１個のカソード電極３１〜３６につき、磁界発生用のマグネット６１〜６７が１個配置されている。成膜源２１〜２３は容器状の静電シールド７１〜７３を有しており、１個のカソード電極３１〜３６と、１個のマグネット６１〜６７が一緒に静電シールド７１〜７３に収容されており、互いに隣接する電極３１〜３６と、電極３１〜３６と遮蔽板５１〜５６との間は静電シールド７１〜７３の一部からなる隔壁で遮断され、電極３１〜３６からの放電が遮断されるようになっている。
【００２１】
真空槽８の外部には、電源７５〜７７が配置されており、各カソード電極３１〜３６は、それぞれ電源７５〜７７に接続されている。真空槽８は接地電位に接続されており、１台の成膜源２１〜２３中の２個のカソード電極３１〜３６は、一方のカソード電極に負電圧が印加されるときには他方のカソード電極には接地電圧が印加されるようになっている。従って、２個のターゲット４１〜４６のうち、一方のターゲットに負電圧が印加され、正電荷を有するスパッタガスイオンが入射してスパッタされる間、他方のターゲットは、スパッタされず、むしろ負電荷の電子が入射し、ターゲット表面に誘電体薄膜が形成されている場合には、その誘電体薄膜のチャージアップが解消されるようになっている。
【００２２】
２枚の遮蔽板５１〜５６は鉛直方向に向け、互いに離間して配置されており、カソード電極３１〜３６は２枚の遮蔽板５１〜５６の間に配置されている。
遮蔽板５１〜５６の上端は天井近傍に位置しており、カソード電極３１〜３６とターゲット４１〜４６は２枚の遮蔽板５１〜５６の上端の間に位置する。
【００２３】
遮蔽板５１〜５６は、基板載置台９が成膜源２１〜２３の直下を移動するときの入り口側と出口側にそれぞれ位置している。遮蔽板５１〜５６の長さは、後述する基板が基板載置台９と共に遮蔽板５１〜５６の下方を通過するときに、遮蔽板５１〜５６の下端と基板表面との間に所定距離だけ隙間が存するようになっている。
【００２４】
ターゲット４１〜４６から飛び出すスパッタ粒子の飛び出し方向と、鉛直方向との成す角度を飛び出し角度とし、飛び出し角度を０°以上９０°以下と定義すると、飛び出し角度が大きいものは遮蔽板５１〜５６に付着するが、飛び出し角度が小さいものは真空槽８の底壁側に放射されるようになっている。
【００２５】
基板に入射するスパッタ粒子と鉛直方向との成す角度を入射角度とすると、基板が水平に配置されている場合には、飛び出し角度と入射角度は錯角の関係にあるから、互いに等しくなる。
スパッタ粒子が真空槽８の底壁側に放射される範囲を成膜範囲とすると、後述する基板が成膜範囲を通過する間に、基板表面に薄膜が成膜されることになる。
【００２６】
ここでは、成膜源２１〜２３の間の距離は、成膜範囲が重ならないように充分に離されているので、１つの成膜源により成膜される薄膜の成分が、他の成膜源による薄膜の成分と混ざることがない。
真空槽８外部にはスパッタガス源２６と、反応ガス源２７とが配置されており、スパッタガス源２６からのスパッタガス（ここではアルゴンガス、Ａｒ）と、反応ガス源２７からの反応ガス（ここでは酸素ガス、Ｏ2）はガス導入系２８によって真空槽８内へ供給されるようになっている。
【００２７】
次に、上記のような成膜装置１を用いて成膜対象物に薄膜を形成する工程について説明する。
図４（ａ）の符号１６は成膜対象物である基板を示している。基板１６は支持体１１と、支持体１１表面に形成されたハードコート層１２で構成されている。ここでは、支持体１１は膜厚が５ｍｍ、縦２５ｍｍ、横７５ｍｍ、あるいはそれ以上の大きさの長方形のポリカーボネート樹脂フィルムで構成されている。
【００２８】
また、ハードコート層１２は支持体１１を構成する樹脂よりも硬い樹脂（例えば、熱硬化性樹脂の硬化物や紫外線硬化型樹脂の硬化物）で構成されており、支持体１１は後述するスパッタリングの工程でハードコート層１２によって保護され、損傷しないようになっている。
【００２９】
次に、図１に示したような成膜装置１を用いて上記基板１６を成膜処理する工程について説明する。
先ず、成膜源２１〜２３のカソード電極３１〜３６に無機材料からなるターゲット４１〜４６を取り付ける。ここでは、搬入室６に隣接する成膜源２１のカソード電極３１、３４と、搬出室７に隣接する成膜源２３のカソード電極３３、３６にはそれぞれケイ素からなるターゲット４１、４４、４３、４６を取り付け、真中の成膜源２２のカソード電極３２、３５には金属チタンからなるターゲット４２、４５を取り付けた。
【００３０】
尚、ターゲット４１〜４６の平面形状は、長辺１０９０ｍｍ、短辺３８０ｍｍの長方形形状であった。
図２は成膜装置１を用いて複数の基板１６を１枚ずつ連続して成膜処理する場合であり、搬入室６側の成膜源２１で成膜処理された基板と、該成膜源２１に隣接する成膜源２２で成膜処理された基板が、それぞれ次の成膜源２２、２３へ送られると同時に、搬出室７側の成膜源２３で成膜処理された基板が搬出室７へ送られており、搬入室６からは新たに未処理の基板が、真空槽８内に搬入されている。
【００３１】
図２は、搬入室６から搬入される未処理の基板１６に着目した図であり、真空槽８内に搬入された基板１６は、ハードコート層１２を上側に向けて基板載置台９上に水平に載置される。
その基板１６を基板載置台９と共に、成膜源２１〜２３の下方に向かって所定速度（ここでは２０ｃｍ／分）で水平移動させる。基板１６が搬入室６に隣接する成膜源２１の成膜範囲を通過すると、基板１６のハードコート層１２表面にケイ素の酸化物である二酸化ケイ素（ＳｉＯ2）の薄膜が成膜される。
【００３２】
図４（ｂ）の符号１７は、二酸化ケイ素薄膜からなるアンダーコート層１３が成膜された状態の基板を示している。このアンダーコート層１３の膜厚は０．１μｍ以上２μｍ以下程度である。
図３はその状態の基板１７が更に移動方向に送られ、基板１７の移動方向先端が次の成膜源２２の成膜範囲の端部に到達した直後の状態を示している。
【００３３】
ターゲット５１〜５６がスパッタされる領域をエロ−ジョン領域とすると、成膜範囲の端部に到達するスパッタ粒子は、エロ−ジョン領域のうち、遮蔽板５３から最も遠い位置から飛び出し、かつ、飛び出し角度θ1が最も小さいものになる。
エロ−ジョン領域のうち、入り口側の遮蔽板５３から最も遠い位置と、該遮蔽板５３との間の距離をｗとし、該遮蔽板５３の下端からターゲット４２、４５表面までの高さをｈとすると、飛び出し角度θ1は、ｔａｎ-1（ｗ／ｈ）で表される。
【００３４】
本発明では、距離ｗと高さｈとが、ｔａｎ-1（ｗ／ｈ）≦８６°になるように構成されている。
上述したように、基板１７が水平の場合には、スパッタ粒子の入射角度θ2は飛び出し角度θ1に等しいから、ターゲット４２、４５から飛び出し、入り口側の遮蔽板５３に向かうスパッタ粒子の基板１７に入射する入射角度θ2は８６°以下である。
【００３５】
上述したように、基板１７の表面にはＳｉＯ2からなるアンダーコート層１３が形成されており、アンダーコート層１３の表面に入射角度８６°以下で入射した酸化チタンからなるスパッタ粒子が付着し、そのスパッタ粒子によって結晶が成長し、酸化チタンの結晶からなる薄膜が形成されはじめる。
【００３６】
基板１７がターゲット４２、４５の下方に向かって送られると、最初に到達したスパッタ粒子よりも、より小さい飛び出し角度θ2のスパッタ粒子が基板１７に到達するようになり、最初に形成された薄膜の表面に、より小さい角度で入射したスパッタ粒子によって薄膜が成長する。
【００３７】
出口側の遮蔽板５４の下端からターゲット４２、４５表面までの距離は特に限定されていないが、該遮蔽板５４を通過した後の基板１７に、入射角度が８６°を超えるスパッタ粒子が入射したとしても、最初に入射するスパッタ粒子によって既に結晶の型が決まっており、後から入射するスパッタ粒子はその軸に添って成長するから、大きな入射角度で入射するスパッタ粒子によって結晶の型が影響を受けない。
【００３８】
図４（ｃ）の符号１８は、成膜領域を通過し、所定膜厚の酸化チタン薄膜（光触媒層）１４が形成された状態の基板を示している。
更に、その基板１８を搬出室７側の成膜源２３へ送り、その成膜源２３の成膜範囲を通過させると、光触媒層１４の表面に所定膜厚（２．５ｎｍ以上２０ｎｍ以下）の二酸化ケイ素薄膜（トップコート層）１５が形成され、図４（ｄ）に示すような光触媒装置１０が得られる。
【００３９】
光触媒装置１０を基板載置台９と共に出口側のゲートバルブ３９の近傍まで送り、出口側のゲートバルブ３９を開け、光触媒装置１０を真空槽８内から搬出室７へ搬出し、出口側のゲートバルブ３９を閉じた後、搬出室７の扉４９を開ければ、光触媒装置１０を成膜室７外へ取り出すことができる。
【００４０】
この光触媒装置１０では、基板１７に最初に入射するスパッタ粒子の入射角度θ2が８６°以下に制限されることで、光触媒層１４に微細なアナターゼ型結晶が形成されており、アモルファス型やルチル型の酸化チタンに比べて光触媒活性が非常に高くなっている。
【００４１】
また、光触媒層１４はアンダーコート層１３の表面に形成されているので、光触媒層１４の光触媒活性により、支持体１１やハードコート層１２が侵食されないようになっている。
光触媒層１４の表面に形成されたトップコート層１５は、光触媒装置１０を光の当たらないところに放置しても、その親水性を保持する機能がある。
この光触媒装置１０では、支持体１１がポリカーボネ−ト樹脂のような樹脂で構成されているため、光触媒装置１０の加工や軽量化が容易である。
【００４２】
【実施例】
上記の工程で作製した光触媒装置１０を実施例１とし、実施例１の光触媒層１４の電子顕微鏡写真の撮影と、光触媒層１４のＸ線回析とを行った。
尚、光触媒層１４の成膜条件は、真空槽８内の真空度が１２ｍＴｏｒｒ、酸素ガスの分圧ＰO2とアルゴンガスの分圧ＰArとの比がＰAr：ＰO2＝４０：６０、ターゲット４１〜４６の投入電力密度が２．７Ｗ／ｃｍ2であり、得られた光触媒層１４の膜厚は１．１μｍであった。また、ｔａｎ-1ｈ／ｗで求められる角度θは８６°であった。
【００４３】
光触媒層１４の電子顕微鏡写真を図５に示す。尚、図５の右下にある目盛りの間隔は３００ｎｍである。
図５から明らかなように、この光触媒層１４では、直径が１０ｎｍ程度の一次微粒子が成長し、１００ｎｍ×５０ｎｍ程度の大きさの二次粒子が構成され、その結果、光触媒層１４に緻密な微細構造が形成されている。
【００４４】
ＥＢ蒸着法により膜厚２７０ｎｍの光触媒層が成膜された市販の車積用ミラー（光触媒装置）や、ゾルゲル法により製作された光触媒装置についても電子顕微鏡写真の撮影を行ったが、そられの光触媒装置では、光触媒層に上述したような微細構造が見られなかった。
【００４５】
即ち、本発明の成膜方法により成膜された光触媒層１４は、従来のものに比べて比表面積が大きく、分解対象物との接触面積が大きいことから、分解対象物を分解する能力が高いことが推測される。
図６に光触媒層１４のＸ線回析図形を示す。図６の横軸は回析角（２θ）を、縦軸は強度をそれぞれ示しており、同図の符号Ｐ101は酸化チタンの〔１０１〕配向面に由来するピークを示し、同図の符号Ｐ200は〔２００〕配向面に由来するピークを示している。
【００４６】
アナターゼ型の酸化チタンについてＸ線回析を行った場合、〔１０１〕配向面と〔２００〕配向面に由来するピークが見られることが知られている。
図６から明らかなように、上記工程で成膜された光触媒層１４では、〔１０１〕配向面と〔２００〕配向面に由来するピークＰ101、Ｐ200の強度が高く、この光触媒層１４がアナターゼ型の酸化チタンで構成されていることがわかる。
【００４７】
また、ｔａｎ-1ｗ／ｈで求められる角度が８６°を超える成膜装置１を用いて光触媒層を形成したところ、アナターゼ型の結晶構造が確認できなかった。
次に、光触媒層１４を成膜するときの成膜条件を変えた以外は、上述した工程で実施例２〜４の光触媒装置１０を作製した。
【００４８】
＜実施例２＞
上記実施例１と同じ条件で、ハードコート層１２を形成した後、ターゲットに印加する電力が１５ｋＷ、成膜時間が２．７時間の条件で膜厚３３０ｎｍの光触媒層１４を形成し、更に、光触媒層１４の表面に膜厚１０ｎｍのトップコート層１５を形成し、実施例２の光触媒装置１０を得た。
【００４９】
＜実施例３＞
上記実施例１と同じ条件でハードコート層１２を形成した後、ターゲットに印加する電力が２０ｋＷ、成膜時間が１．３時間の条件で膜厚２４０ｎｍの光触媒層１４を形成し、更に光触媒層１４の表面に膜厚２０ｎｍのトップコート層１５を形成し、実施例３の光触媒装置１０を得た。
【００５０】
＜実施例４＞
トップコート層１５を形成しなかった以外は実施例３と同じ条件で実施例４の光触媒装置１０を得た。
上記実施例２〜４の光触媒装置１０と、比較例の光触媒装置とを用いて下記に示す「光触媒活性」試験を行った。
尚、ここでは比較例の光触媒装置として、上記電子顕微鏡写真の撮影に用いたものと同じ車積用ミラーを用いた。
【００５１】
〔光触媒活性〕
先ず、光触媒装置１０のトップコート層１５、又は光触媒層１４の表面に、４ｍＷ／ｃｍ2の強度を持ち、波長３５０ｎｍのＵＶ光を４８時間照射して初期化を行う。次いで、その光触媒装置１０を、濃度１ｍｍｏｌ/ｌのメチレンブルー（Ｃ16Ｈ18Ｎ3Ｓ・Ｃｌ・３Ｈ2Ｏ）水溶液に１時間漫した後、メチレンブルー水溶液から引き上げ、暗所で３０分乾燥して測定試料とした。
【００５２】
この測定試料を、(株)真空理工製の光触媒チェッカーである商品名「ＰＣＣ−１」で光触媒性能を測定する。
その方法は、測定試料のトップコート層１５側の面に、強度１ｍＷ／ｃｍ2のＵＶ光を照射し、波長６５０ｎｍの光の吸光度の変化量を経時的に測定した。
つまり、ＵＶ光照射により、光触媒層１４が強力な酸化カを発揮し、メチレンブルーが分解されて徐々に透明になっていくのを、吸光度の経時的変化で測定するものであり、吸光度の低下が大きい程光触媒活性が高いことを示している。
【００５３】
図７は「光触媒活性」試験で測定された吸光度変化を示すグラフであり、縦軸はΔＡＢＳ(absorbance、吸光度)、横軸は時間（分）を示している。
図７の符号Ｌ2〜Ｌ4は実施例２〜４の光触媒装置１０について得られたグラフを示し、同図の符号Ｌ5は比較例の光触媒装置について得られたグラフである。図７から明らかなように、実施例２〜４は比較例に比べて吸光度の低下が大きく、本発明の成膜方法により光触媒層１４を形成した場合にその光触媒活性が高いことがわかる。
【００５４】
実施例３、４を比較すると、同じ膜厚の光触媒層１４を形成した場合であっても、トップコート層１５が形成された場合は、トップコート層１５が形成されない場合に比べて光触媒活性が高くなっている。
また、実施例２と実施例３を比較すると、光触媒層１４の膜厚が３００ｎｍ以上であれば光触媒活性が非常に高くなることがわかる。
【００５５】
以上は、支持体１１をポリカーボネ−ト樹脂で構成する場合について説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、支持体１１を構成する樹脂としては、アクリル樹脂やポリエステル樹脂等種々のものを用いることができる。
また、支持体１１を構成する材料は樹脂に限定されるものではなく、金属、ガラス等の無機材料を用いることもできる。
【００５６】
尚、本発明による光触媒装置１０の応用例としては、例えば、自動軍のヘッドライトリフレクター・インパネカバー、ケーブルカーの窓、道路の反射鏡、太陽電池カバー、コンピュータディスプレイ、浴室設備部材、キッチン設備部材等がある。
光触媒層１４の膜厚は特に限定されないが、その膜厚が１５０ｎｍ以上であれば、その光触媒活性が実用上十分に高くなる。
また、光触媒層１４を支持体１１表面に直接密着形成したり、トップコート層１５を形成せず、光触媒装置１０の表面に光触媒層１４を露出させることもできる。
【００５７】
以上はスパッタガスとしてアルゴンガス（Ａｒ）を用いる場合について説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、例えば、キセノンガス（Ｘｅ）等、種々の不活性ガスを用いることができる。
以上は反応ガスとして酸素を用いる場合について説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、ターゲットを構成する無機材料と反応するガスであれば、種々のものを用いることができる。例えば、反応ガスとして窒素を用いれば、ターゲットを構成する無機材料の窒化物からなる窒化膜が得られる。
【００５８】
以上は、各成膜源２１〜２３に遮蔽板５１〜５６を２枚ずつ設置する場合について説明したが、本発明はこれに限定されるものではない。遮蔽板５１〜５６は成膜対象物がターゲット４１〜４６と対面する前の位置に設置されていればよく、また、３枚以上の遮蔽板でターゲット４１〜４６を囲むこともできる。
遮蔽板の形状は特に限定されるものではなく、例えば、遮蔽板を筒状に成形し、該筒状の内部に電極３１〜３６とターゲット４１〜４６を配置してもよい。
【００５９】
以上は遮蔽板を天井近傍に配置する場合について説明したが、本発明はこれに限定されるものではない。図９は遮蔽板９６ａ〜９６ｄの他の例を示している。図９の符号９５は成膜源を示しており、この成膜源９５は４枚の遮蔽板９６ａ〜９６ｄを有している。
遮蔽板９６ａ〜９６ｄのうち、２枚の遮蔽板９６ａ、９６ｂは真空槽８内の天井近傍に鉛直配置され、これら２枚の遮蔽板９６ａ、９６ｂのうち、一方の遮蔽板９６ａは載置台９が成膜源９５を通過するときの入り口側に位置し、他方の遮蔽板９６ｂはその出口側に位置する。
【００６０】
他の２枚の遮蔽板９６ｃ、９６ｄは真空槽８内の底壁側に鉛直配置され、一方の遮蔽板９６ｃは載置台９５が成膜源を通過するときの入り口側に位置し、他方の遮蔽板９６ｄはその出口側に位置する。
天井側に配置された遮蔽板９６ａ、９６ｂと、底壁側に配置された遮蔽板９６ｃ、９６ｄは所定距離だけ離間しており、基板１６を載置した載置台９は天井側の遮蔽板９６ａ、９６ｂと、底壁側の遮蔽板９６ｃ、９６ｄとの間を通過可能になっている。
【００６１】
以上は、基板載置台９と共に基板１６が搬送される場合について説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、例えば、成膜源２１〜２３を基板１６に対して移動させても良い。  また、基板が成膜源の回りを回転する回転成膜でも良い。
成膜源２１〜２３の数も特に限定されるものではなく、その数は成膜目的によって決定される。また、トップコート層１５やアンダーコート層１３のように、同じ材質の薄膜を成膜する場合には、図７に示す成膜装置９０のように、同じ成膜源で成膜を行うこともできる。
【００６２】
成膜目的も酸化チタン薄膜に限定されず、その他の酸化膜の場合であっても、上記構造の成膜装置１を用いれば、同様の低温成膜により結晶構造が得られる。図８を参照し、この成膜装置９０は成膜室５と、１つの搬出入室９１とを有しており、成膜室５の真空槽８内には成膜源２１、２２が２つ配置されている。
２つの成膜源２１、２２のうち、搬出入室７に隣接する成膜源２１のターゲット４１、４４はケイ素で構成され、他方の成膜源２２のターゲット４２、４５はチタンで構成されている。
【００６３】
この成膜装置９０を用いて光触媒装置１０を製造するには、搬出入室９１を通って真空槽８内に基板１６を搬入し、基板載置台９と共に成膜源２１、２２下方を通過させてアンダーコート層１３と光触媒層１４を形成した後、基板１８を搬出入室９１側に戻し、搬出入室７に隣接する成膜源２１の下方を再び通過させると、光触媒層１４表面にアンダーコート層１３と同じ材料で構成されるトップコート層１５が形成される。トップコート層１５が形成された状態の光触媒装置１０は、再び搬出入室９１を通って成膜装置９０外部へ取り出される。
【００６４】
【発明の効果】
本発明によれば、基板を加熱しないでも光触媒活性の高い光触媒層を形成することができる。また、成膜源による成膜速度が高く、複数枚の基板を連続して処理可能なので生産効率も高い。本発明の応用範囲は光触媒膜（ＴｉＯ2）のみでなく、その他の酸化膜（ＩＴＯ、ＺｎＯ2、Ｔａ2Ｏ5、ＳｉＯ2）などの成膜における低温結晶化にも同様の効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の成膜装置の一例を説明する図。
【図２】本発明の成膜方法により光触媒装置を製造する工程の前半を説明する図
【図３】本発明の成膜方法により光触媒装置を製造する工程の後半を説明する図
【図４】（ａ）〜（ｄ）：光触媒装置を製造する工程の断面図
【図５】本発明の成膜方法により成膜された光触媒層の電子顕微鏡写真
【図６】光触媒層のＸ線回析図形
【図７】光触媒装置の光触媒活性を示すグラフ
【図８】本発明の他の例の成膜装置を説明する図
【図９】遮蔽板の他の例を説明する図
【図１０】従来技術の光触媒装置を説明する図
【符号の説明】
１……成膜装置
８……真空槽
１６〜１８……基板
２１〜２３、９５……成膜源
３１〜３６……電極（カソード電極）
４１〜４６……ターゲット
５１〜５６、９６ａ〜９６ｂ……遮蔽板
【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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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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