JP5700485B2 - 光触媒体の製造方法および光触媒体の製造装置 - Google Patents
光触媒体の製造方法および光触媒体の製造装置 Download PDFInfo
- Publication number
- JP5700485B2 JP5700485B2 JP2010290943A JP2010290943A JP5700485B2 JP 5700485 B2 JP5700485 B2 JP 5700485B2 JP 2010290943 A JP2010290943 A JP 2010290943A JP 2010290943 A JP2010290943 A JP 2010290943A JP 5700485 B2 JP5700485 B2 JP 5700485B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- titanium dioxide
- film
- glass substrate
- sputtering
- dioxide film
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Active
Links
- 239000011941 photocatalyst Substances 0.000 title claims description 30
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 title claims description 28
- GWEVSGVZZGPLCZ-UHFFFAOYSA-N Titan oxide Chemical compound O=[Ti]=O GWEVSGVZZGPLCZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 194
- 239000000758 substrate Substances 0.000 claims description 87
- 239000004408 titanium dioxide Substances 0.000 claims description 71
- 239000011521 glass Substances 0.000 claims description 55
- 238000004544 sputter deposition Methods 0.000 claims description 48
- 239000003513 alkali Substances 0.000 claims description 26
- 230000001699 photocatalysis Effects 0.000 claims description 26
- 238000009792 diffusion process Methods 0.000 claims description 19
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 claims description 10
- 239000000463 material Substances 0.000 claims description 7
- 238000000151 deposition Methods 0.000 claims 1
- 238000010030 laminating Methods 0.000 claims 1
- CDBYLPFSWZWCQE-UHFFFAOYSA-L Sodium Carbonate Chemical compound [Na+].[Na+].[O-]C([O-])=O CDBYLPFSWZWCQE-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 35
- 239000013078 crystal Substances 0.000 description 22
- VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N Silicium dioxide Chemical compound O=[Si]=O VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 18
- 239000010936 titanium Substances 0.000 description 14
- RTAQQCXQSZGOHL-UHFFFAOYSA-N Titanium Chemical compound [Ti] RTAQQCXQSZGOHL-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 13
- 229910052719 titanium Inorganic materials 0.000 description 13
- 239000007789 gas Substances 0.000 description 11
- OGIDPMRJRNCKJF-UHFFFAOYSA-N titanium oxide Inorganic materials [Ti]=O OGIDPMRJRNCKJF-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 11
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 10
- 238000005546 reactive sputtering Methods 0.000 description 9
- 235000012239 silicon dioxide Nutrition 0.000 description 9
- 239000000377 silicon dioxide Substances 0.000 description 9
- MYMOFIZGZYHOMD-UHFFFAOYSA-N Dioxygen Chemical compound O=O MYMOFIZGZYHOMD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 8
- 229910001882 dioxygen Inorganic materials 0.000 description 8
- 238000000034 method Methods 0.000 description 7
- XKRFYHLGVUSROY-UHFFFAOYSA-N Argon Chemical compound [Ar] XKRFYHLGVUSROY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 6
- 238000012360 testing method Methods 0.000 description 6
- 238000002425 crystallisation Methods 0.000 description 5
- 230000008025 crystallization Effects 0.000 description 5
- 238000000354 decomposition reaction Methods 0.000 description 5
- 239000003921 oil Substances 0.000 description 5
- 230000002265 prevention Effects 0.000 description 4
- 229910052786 argon Inorganic materials 0.000 description 3
- QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N atomic oxygen Chemical compound [O] QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 3
- 239000001301 oxygen Substances 0.000 description 3
- 229910052760 oxygen Inorganic materials 0.000 description 3
- 230000008569 process Effects 0.000 description 3
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 3
- DGAQECJNVWCQMB-PUAWFVPOSA-M Ilexoside XXIX Chemical compound C[C@@H]1CC[C@@]2(CC[C@@]3(C(=CC[C@H]4[C@]3(CC[C@@H]5[C@@]4(CC[C@@H](C5(C)C)OS(=O)(=O)[O-])C)C)[C@@H]2[C@]1(C)O)C)C(=O)O[C@H]6[C@@H]([C@H]([C@@H]([C@H](O6)CO)O)O)O.[Na+] DGAQECJNVWCQMB-PUAWFVPOSA-M 0.000 description 2
- XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N Silicon Chemical compound [Si] XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 230000007423 decrease Effects 0.000 description 2
- 239000008157 edible vegetable oil Substances 0.000 description 2
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 description 2
- 229910052710 silicon Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000010703 silicon Substances 0.000 description 2
- 229910052708 sodium Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000011734 sodium Substances 0.000 description 2
- 238000012546 transfer Methods 0.000 description 2
- 229910020264 Na2TiO3 Inorganic materials 0.000 description 1
- ZLMJMSJWJFRBEC-UHFFFAOYSA-N Potassium Chemical compound [K] ZLMJMSJWJFRBEC-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910004298 SiO 2 Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000002411 adverse Effects 0.000 description 1
- 230000003373 anti-fouling effect Effects 0.000 description 1
- 230000008901 benefit Effects 0.000 description 1
- 230000008859 change Effects 0.000 description 1
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 1
- 150000001875 compounds Chemical class 0.000 description 1
- 239000000356 contaminant Substances 0.000 description 1
- 230000006837 decompression Effects 0.000 description 1
- 230000001747 exhibiting effect Effects 0.000 description 1
- 238000002474 experimental method Methods 0.000 description 1
- 230000001788 irregular Effects 0.000 description 1
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 1
- 239000012528 membrane Substances 0.000 description 1
- SOQBVABWOPYFQZ-UHFFFAOYSA-N oxygen(2-);titanium(4+) Chemical class [O-2].[O-2].[Ti+4] SOQBVABWOPYFQZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000002245 particle Substances 0.000 description 1
- 229910052700 potassium Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000011591 potassium Substances 0.000 description 1
- 239000012495 reaction gas Substances 0.000 description 1
- SBEQWOXEGHQIMW-UHFFFAOYSA-N silicon Chemical compound [Si].[Si] SBEQWOXEGHQIMW-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- GROMGGTZECPEKN-UHFFFAOYSA-N sodium metatitanate Chemical compound [Na+].[Na+].[O-][Ti](=O)O[Ti](=O)O[Ti]([O-])=O GROMGGTZECPEKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000003980 solgel method Methods 0.000 description 1
- 238000003892 spreading Methods 0.000 description 1
- 230000007480 spreading Effects 0.000 description 1
- 238000005477 sputtering target Methods 0.000 description 1
- 239000013077 target material Substances 0.000 description 1
- 238000001771 vacuum deposition Methods 0.000 description 1
Images
Landscapes
- Laminated Bodies (AREA)
- Catalysts (AREA)
- Physical Vapour Deposition (AREA)
Description
本発明は、基板上に光触媒機能を示す膜が成膜された光触媒体と、その製造方法および製造装置に関する。
酸化チタンの光触媒機能を用いて、基板表面の有機汚染物質の分解や親水化によって防汚性を得ることや、防曇性を得ることが行われている。このような光触媒膜を基板表面に成膜する方法としては、ゾルゲル法などのいわゆるウェット法に対して、真空蒸着やスパッタリングなどのドライ法が利用できる。なかでもスパッタリング法は膜質が緻密で基板との密着性が強く耐久性に優れ、高速に成膜できると言う特徴を持ち、また、廃液等の発生がないドライ法であるので、環境負荷も小さく、スパッタリング法による成膜が行われることが多くなってきている。
また実用的な光触媒機能を呈するには、酸化チタンがアナターゼ構造の結晶であることが必要であることが知られている。このアナターゼ構造の結晶を得るためには、１００〜２００℃前後の高温とする必要がある。
このような高温の環境での成膜では、例えばアルカリ成分を含むガラス基板上にアナターゼ構造の結晶性酸化チタン膜を形成しようとした場合、高温のためガラス中のアルカリ成分が酸化チタン膜に拡散してゆき、光触媒活性の低下や酸化チタン膜の白濁などを引き起こしてしまう。
そのため、アルカリ成分の拡散を防止する二酸化ケイ素（ＳｉＯ２）等の層をガラス基板と酸化チタン膜の間に配置することが提案されている（特許文献１）。
前記のように、基板中の成分が光触媒膜に拡散して光触媒機能や膜質を低下させることのないよう、基板中の成分の拡散を防止する拡散防止膜を、基板と光触媒膜の間に設ける場合、基板上に複数の層の成膜が行われることになる。例えばスパッタリング法を用いてアルカリ成分を含むガラス基板上に、アルカリ拡散防止膜として二酸化ケイ素を成膜し、その上に光触媒膜として酸化チタンを成膜する場合、スパッタターゲットとしてシリコン（Ｓｉ）、およびチタン（Ｔｉ）を使用し、酸素（Ｏ２）ガスでの反応性スパッタを行う。
この時、シリコン、チタンそれぞれのターゲットの準備、それぞれのスパッタリング装置の準備が必要となってしまう。当然、光触媒膜に悪影響を与える拡散物質を含有しない基板を用いる場合では、これらの複数の準備は無駄となってしまう。さらに、複数のスパッタリング装置の間で基板の搬送が必要となり、搬送装置の準備や搬送時間が必要となり、効率的な製造装置の使用が出来ないことや、生産性が低下すると言う問題があった。
本発明は、基板に含まれる光触媒機能を阻害する物質の光触媒膜への拡散を防止しつつ、二酸化ケイ素のような光触媒機能材（酸化チタン）とは別の材料、そのための製造装置を準備する必要がなく、効率的な製造が行える製造方法と製造装置および光触媒体を提供することを目的とする。
一方、本発明の光触媒体の製造方法は、アルカリ成分を含有するガラス基板上に、常温から開始するスパッタリングにより、アモルファス状態の二酸化チタンを成膜し、前記アモルファス状態の二酸化チタンの膜が３０ｎｍ以上の膜厚となった後に、前記ガラス基板を前記アモルファス状態の二酸化チタン膜がアナターゼ構造へ結晶化しない１００〜２００℃に加熱し、さらにスパッタリングを続けて、アナターゼ構造の二酸化チタンを成膜する工程を有し、一回のスパッタリングによって、アルカリ拡散防止膜である前記アモルファス状態の二酸化チタン膜上に、光触媒膜である前記アナターゼ構造の二酸化チタン膜を成膜することを特徴とする。
また、本発明の光触媒体の製造装置は、減圧可能なチャンバと、成膜する材料からなるターゲットと、ガラス基板を載置するステージと、ガラス基板を加熱するヒータと、減圧状態のチャンバ内のステージに載置されたガラス基板に、ターゲットに電力を印加してターゲット材料をスパッタリングする電力源を有しており、スパッタリングの開始時はガラス基板を常温とし、アモルファス状態の二酸化チタン膜を３０ｎｍ以上成膜し、引き続きアナターゼ構造の二酸化チタン膜を成膜するときは、前記ガラス基板を、前記アモルファス状態の二酸化チタン膜がアナターゼ構造へ結晶化しない１００〜２００℃に加熱するよう制御する制御手段を有することを特徴とする。
本発明によれば、光触媒機能用の材料のみで、基板内の光触媒機能を阻害する物質の拡散を防止する光触媒体を提供でき、効率的な製造を行うことができる。
（実施形態）
本発明の実施形態について、図面を用いて説明する。
本発明の実施形態について、図面を用いて説明する。
図１に示す光触媒体１は、ナトリウムやカリウム等のアルカリ成分を含有するソーダガラスの基板２の表面に、アモルファス状態の二酸化チタン膜３と、そのアモルファス状態の二酸化チタン膜の上に、アナターゼ結晶構造となっている二酸化チタン膜４が積層されている構造を有している。
二酸化チタンよりなる光触媒機能を呈する光触媒膜は、アナターゼ結晶構造とすることで、非常に高い光触媒活性を示す。このようなアナターゼ結晶構造の二酸化チタン膜を有することで、基板表面での汚れを分解できるようになり、また高度に親水化できることから、その分解された汚れの除去も容易となる。
高温時または長い時間をかけて、ソーダガラスからはアルカリ成分が溶出するが、ソーダガラスとアナターゼ結晶構造の二酸化チタン膜に間に配置したアモルファス状態の二酸化チタン膜によって、溶出したアルカリ成分がアナターゼ結晶構造の二酸化チタン膜へ拡散することが防止される。
これにより、ソーダガラスから拡散したアルカリ成分と酸化チタンが反応してできる化合物を核にして、アナターゼ結晶がクラスター化し、このクラスターによる乱反射からおこる白濁化が防止できるとともに、アナターゼ結晶構造の二酸化チタンの光触媒活性が低下されることを防止できる。
図２は、図１の構造の光触媒体を製造する製造方法の工程を示す。
図６に示すような、後述する製造装置１０（例えばスパッタリング装置）に、アルカリ成分を含有するガラス基板２（ソーダガラスの基板）を投入する。
スパッタリング装置には、膜材料となるチタンからなるターゲット１１がセットされており、常温のままのソーダガラスの基板２に、酸素ガスとの反応性スパッタリングによる成膜が施される（図２（ａ）参照）。この時、ソーダガラスの基板表面に成膜されるチタンが二酸化チタンとなり、またアモルファス状態で成膜される。そしてスパッタ時に発生する熱によって基板が加熱されることから、ソーダガラスの基板２に含まれるアルカリ成分５が、アモルファス状態の二酸化チタンの膜中に拡散する。（図中の矢印は拡散を示す）
次に、図２（ｂ）に示すように、ソーダガラスの基板２が載置されたステージ１２に組み込まれたヒータ１３等の加熱手段によって、アモルファス状態の二酸化チタンが成膜されたソーダガラスの基板２が加熱される。
次に、図２（ｂ）に示すように、ソーダガラスの基板２が載置されたステージ１２に組み込まれたヒータ１３等の加熱手段によって、アモルファス状態の二酸化チタンが成膜されたソーダガラスの基板２が加熱される。
その加熱された状態で、さらにスパッタリングが施され、アモルファス状態の二酸化チタン膜の表面に、アナターゼ構造の結晶化した二酸化チタン膜が成膜される。
このような工程とすることで、アナターゼ化に必要な温度、例えば１００℃に基板を加熱しつつスパッタリングを行っても、ソーダガラスの基板から溶出したアルカリ成分は、アモルファス状態の二酸化チタン膜中に捉えられ、アナターゼ構造の結晶化した二酸化チタン膜に拡散しない。
図３は、参考例の光触媒体を製造する製造工程を示す。
図３は、ソーダガラスの基板２上にアナターゼ結晶構造をとる二酸化チタン膜４を直接成膜した場合を示している。
また、図４は、別な参考例の光触媒体の製造工程を示す。
図４では、ソーダガラス基板２上に、アルカリ成分拡散防止膜として知られている二酸化ケイ素７をまず成膜し、その後にアナターゼ結晶構造をとる二酸化チタン膜４を成膜した場合を示している。
図３の工程では、スパッタリング装置にソーダガラスの基板２の投入後、すぐに基板が所定の温度、例えば１００℃に加熱され（図３（ａ））、その状態でチタンターゲット１１と酸素ガスによる反応性スパッタが施され、ソーダガラスの基板２上にアナターゼ結晶構造の二酸化チタン膜４が成膜される（図３（ｂ））。
この工程では、基板温度が高温のため、スパッタリング中にソーダガラスの基板よりアルカリ成分が溶出し、成膜中のアナターゼ結晶構造の二酸化チタン膜中に拡散していきやすい。
そして、ソーダガラスの基板２から拡散したアルカリ成分５であるナトリウムと酸化チタンが反応してチタン酸ナトリウム（Na4TiO4あるいはNa2TiO3）となり、これを核にしてアナターゼ結晶がクラスター化し、このクラスター６による乱反射からおこると考えられる。
一方、結晶状態でないアモルファス状態ではクラスター化が進まず白濁化しないと考えられる。
なお、スパッタリング開始時点での基板温度が、上記のように１００℃であっても、スパッタリング中の入熱によって、それ以上の温度に基板は昇温する。これにより最終的には２００℃以上には基板温度が到達し、酸化チタン膜のアナターゼ結晶化が、より十分に達成される。
図４の工程では、図３同様にスパッタリング装置にソーダガラスの基板が投入されるとすぐに所定の温度に加熱される。
この状態で、まずケイ素（シリコン）をターゲットとし、酸素ガスとの反応性スパッタリングが施される。これによりソーダガラスの基板２表面に二酸化ケイ素７の膜が成膜される。
次に、スパッタリング装置を停止し、チタンをターゲットとした別な装置にソーダガラスの基板を移し替えるか、あるいはターゲットをチタンに変更する作業を行い、その後チタンと酸素ガスとの反応性スパッタリングを行う。
この時、二酸化ケイ素７を成膜されたソーダガラスの基板は、所定の温度に加熱されている。
これによって、二酸化ケイ素７の膜の上に二酸化チタン膜が積層成膜される。
この図４の工程では、ソーダガラスのアルカリ成分の二酸化チタン膜への拡散が、二酸化ケイ素７の膜によって遮断される。
次に、上述の本発明の実施形態の製造法による光触媒体（サンプルＢ）と、参考例の二酸化チタン膜のみの製造方法による光触媒体（サンプルＡ）を作成し、それぞれの光触媒機能を確認した結果を示す。
前述のように、光触媒膜の二酸化チタン膜に、ソーダガラスの基板からアルカリ成分が拡散すると、二酸化チタン膜の白濁化を引き起こす。これによって拡散が発生しているかどうか外観より判断できる。
また、食用油の油分解テストを行い、水の接触角に換算して光触媒活性を比較した。
図５にその比較した結果を示す。
参考例のサンプルＡは、ソーダガラスの基板２上に１００ｎｍの二酸化チタン膜を、前述の図３に示す工程からなる製造方法によって参考例サンプルＡを作成した。この時、ターゲットはチタンを使用し、スパッタ圧力２.５Ｐａ、スパッタガスとしてアルゴン（Ａｒ）を使用し、このＡｒのスパッタガス流量を７９ｓｃｃｍ、反応ガスとして酸素を使用し、この酸素ガスの流量を３９ｓｃｃｍとし、ＤＣ５ｋＷの電力によって５００ｓｅｃの反応性スパッタリングを行った。この結果、膜厚１００ｎｍの二酸化チタン膜が形成された。
この時、スパッタリングの前にソーダガラスの基板２を加熱する温度を、１００℃、１５０℃、２００℃の三種類の温度でサンプルを作成した。
本発明の実施形態であるサンプルＢは、ソーダガラスの基板２上に常温（図５の試験では２４℃）で、参考例のサンプルＡと同じく、ターゲットはチタンを使用し、スパッタ圧力２.５Ｐａ、Ａｒのスパッタガス流量を７９ｓｃｃｍ、酸素ガスの流量を３９ｓｃｃｍとし、ＤＣ５ｋＷの電力によって１５０ｓｅｃの反応性スパッタリングを行い、３０ｎｍの二酸化チタン膜を形成した。その後、基板温度を１００℃、１５０℃、２００℃の三種類の温度に加熱して、さらに二酸化チタン膜を７０ｎｍ積層してサンプルＢを作成した。
上記、計６つのサンプルに対して、目視によって白濁の有無を観察した。
また、各サンプル上に市販の食用油を塗り、ペーパでふき取った後、３５２ｎｍの波長の紫外線を１ｍＷ/ｃｍ２の強度で、ブラックライトを使い照射した。
照射開始後、２時間後と６６時間後に、ソーダガラスの基板２上に水滴を垂らし、市販の接触角計によって水滴の基板との接触角を測定した。図５では、三回の測定の平均値を接触角として示している。
図５に示すように、参考例のサンプルＡでは、スパッタリング時の基板加熱温度に係らず、すべてのサンプルで白濁化が観測された。
また、油分解テストでは、紫外線照射２時間後では、水滴の接触角が５０°以上を示し、６６時間後では、変化がないか、１０°程度までの低下がみられた。つまり、サンプルＡの水滴の接触角はすべてのサンプルで１０°以上を示したことになる。
これに対し、本発明の実施形態によるサンプルＢでは、上層の７０ｎｍの二酸化チタンのスパッタリング時の基板温度が、１００℃、１５０℃で白濁化が観測されなかった。
さらに、油分解テストでは、紫外線照射２時間後では水滴の接触角が５０°以上を示し、６６時間後では水滴の接触角がすべての温度で接触角３°程度となっていた。すなわち、サンプルＢの水滴の接触角はすべてのサンプルで１０°以下を示したことになる。
この結果から、ソーダガラスの基板２に、基板を加熱した状態でアナターゼ構造の結晶化した二酸化チタン膜４を成膜したサンプルＡでは、二酸化チタン膜中にソーダガラスの基板中のアルカリ成分が拡散してしまったことが分かる。
しかしながら、常温で最初に二酸化チタン膜を成膜し、その後基板を加熱して二酸化チタン膜を積層成膜したサンプルＢでは、アナターゼ構造に結晶化した二酸化チタン膜中にソーダガラス基板のアルカリ成分の拡散が抑制されたことが分かる。
発明者の知見によれば、低温でのスパッタリングでは結晶化が進まないため、アモルファス状態で成膜される。一度アモルファス状態で成膜された二酸化チタンをアナターゼ結晶構造とするには５００℃近い加熱を加えないと出来ないことがわかっている。
対して、スパッタリング開始時点から基板が高温状態であると、スパッタリング中にも結晶化が進む上に、スパッタリング自体での入熱も手伝って、さらに結晶化が進み、アナターゼ結晶構造とすることは容易である。
したがって、サンプルＢが、上層の二酸化チタン膜を、１００℃の基板温度でスパッタリングしても、アナターゼ結晶構造となり、油分解試験での水の接触角が低下していることから、十分な光触媒活性を示していると言える。
また、白濁は、前述のように結晶構造中にアルカリ成分が拡散した時のみ発現してくるので、このことから、サンプルＡもアナターゼ結晶構造になっていると考えられる。
つまり、サンプルＡで油分解試験での水の接触角が小さくならないのは、アルカリ成分の拡散による光触媒活性が抑制されたことが大きな要因であると言える。
そして、サンプルＢの２００℃条件で白濁が観察されたのは、温度が高いためにアルカリ成分の拡散速度が大きく、アモルファス状態の二酸化チタン層を超えて、アナターゼ構造の結晶の二酸化チタン層へ拡散が進んだためと考えられる。
したがって、図５の実験では、アモルファス状態の二酸化チタン膜の厚さを３０ｎｍとしたが、より厚くすれば、よりアルカリ成分の拡散を抑制できることがわかる。
また、アナターゼ構造の結晶化ができる範囲で、より低温の環境でスパッタリングすることが望ましい。
次に、本発明の実施形態のおける光触媒体を製造する製造装置を、図６を参照して説明する。
図６の製造装置１０は、減圧可能なチャンバ１４を有し、そのチャンバ１４内に基板を載置するステージ１２が配置されている。このステージ１２には、基板を加熱するヒータ１３が内蔵されている。
また、基板に対向してターゲット１１を有するスパッタ源１５が配置されている。このターゲット１１には、電力を印加できる電力源１６が接続されており、前記ヒータ１３および電力源１６は、図示しない制御装置によって制御される。この制御装置は、図示しない排気手段、通気手段、スパッタガス供給手段、反応ガス供給手段も制御し、通排気量やガス流量、ガス供給タイミング等を制御している。
ソーダガラスの基板２に、二酸化チタン膜を成膜し、光触媒体を製造する場合、まず閉鎖されたチャンバ１４内が、図示しない排気手段によって減圧される。次に、ロードロック１７を介して、チャンバ１４内の減圧状態を維持しつつ、図示しない搬送手段によりステージ１２にソーダガラスの基板２を載置する。
この時ステージ１２は加熱されておらず、常温状態となっている。
この状態でアルゴン等のスパッタガスが供給され、電力源１６よりターゲット１１に電力が供給される。スパッタガスがプラズマ化し、ターゲットをスパッタする。
ターゲット１１はチタン材料であり、予め設置されている。
次に酸素ガスが供給され、ソーダガラスの基板２上に成膜されるチタン粒子と酸素が反応し、二酸化チタンとなる。（反応性スパッタ）
この時の二酸化チタンは、アモルファス状態である。
この時の二酸化チタンは、アモルファス状態である。
所定の膜厚になるよう制御装置によってスパッタ時間が制御され、所定の膜厚となったタイミングで、ステージ１２のヒータ１３が所定温度、例えば１００℃にソーダガラスの基板を加熱する。
引き続きスパッタリングが実施され、最終的に必要な二酸化チタン膜厚になるまでスパッタリングが継続される。この時、基板温度が高温でスパッタリングされるので、二酸化チタン膜は容易にアナターゼ構造の結晶化を起こす。
ヒータ１３での加熱は、アモルファス状態の二酸化チタン層を確保するため、アモルファス状態からアナターゼ構造へ結晶化してしまうような高温（例えば５００℃）にせず、高くても２００℃程度とすることが望ましい。
そして、最終的に必要な膜厚に到達した時点で電力源１６がターゲット１１への電力供給を停止し、スパッタリングが終了する。
酸素ガス、アルゴンガスの供給が停止され、ステージ１２の加熱も停止される。
必要に応じて基板を冷却し、ロードロック１７を介して、図示しない搬送手段によってステージ上のソーダガラスの基板をチャンバ１４外へ搬出する。
このように、スパッタリングを中断せず、結晶構造の違う二酸化チタン膜を成膜する。
光触媒不活性なアモルファス状態の二酸化チタン膜の上に、そのまま光触媒活性を示すアナターゼ構造の結晶化した二酸化チタン膜を成膜することで、一回のスパッタによって、アルカリ拡散防止膜と光触媒膜を成膜することができる。
このため、アルカリ拡散防止膜を成膜する装置や、複数の成膜を行う装置間を基板が行き来するための搬送手段などの準備が不要となる。
さらに、そのような複数のスパッタや装置間の移動がないため、製造タクト時間が短縮される。
なお、ヒータ１３は、ステージ内に設置され基板を加熱するようにしているが、これに限らず、ステージ外に配置したランプヒータなども適用可能である。
また、例えば二酸化チタンを材料としたターゲットであれば、反応性スパッタに限られない。
ステージ側にバイパス電力を供給したり、高周波をターゲットと基板に印加する高周波スパッタも適用可能である。
１ 光触媒体
２ 基板
３ アモルファス状態の二酸化チタン
４ アナターゼ結晶構造の二酸化チタン
５ アルカリ成分
６ クラスター
７ 二酸化ケイ素
１０ 製造装置
１１ ターゲット
１２ ステージ
１３ ヒータ
１４ チャンバ
１５ スパッタ源
１６ 電力源
１７ ロードロック
２ 基板
３ アモルファス状態の二酸化チタン
４ アナターゼ結晶構造の二酸化チタン
５ アルカリ成分
６ クラスター
７ 二酸化ケイ素
１０ 製造装置
１１ ターゲット
１２ ステージ
１３ ヒータ
１４ チャンバ
１５ スパッタ源
１６ 電力源
１７ ロードロック
Claims (2)
- アルカリ成分を含有するガラス基板上に、常温から開始するスパッタリングにより、アモルファス状態の二酸化チタンを成膜し、前記アモルファス状態の二酸化チタンの膜が３０ｎｍ以上の膜厚となった後に、前記ガラス基板を前記アモルファス状態の二酸化チタン膜がアナターゼ構造へ結晶化しない１００〜２００℃に加熱し、さらにスパッタリングを続けて、アナターゼ構造の二酸化チタンを成膜する工程を有し、
一回のスパッタリングによって、アルカリ拡散防止膜である前記アモルファス状態の二酸化チタン膜上に、光触媒膜である前記アナターゼ構造の二酸化チタン膜を成膜することを特徴とする光触媒体の製造方法。 - 減圧可能なチャンバと、
成膜する材料からなるターゲットと、
アルカリ成分を含有するガラス基板を載置するステージと、
前記ガラス基板を加熱するヒータと、
減圧状態の前記チャンバ内の前記ステージに載置された前記ガラス基板に、前記ターゲットに電力を印加して前記ターゲットをスパッタリングする電力源とを有する、
前記ガラス基板上に、アモルファス状態の二酸化チタン膜とアナターゼ構造の二酸化チタン膜を積層してなる光触媒膜を成膜する光触媒体の製造装置において、
スパッタリングの開始時は前記ガラス基板を常温としてアモルファス状態の二酸化チタン膜を３０ｎｍ以上成膜し、引き続きアナターゼ構造の二酸化チタン膜を成膜するときは、前記ガラス基板を、前記アモルファス状態の二酸化チタン膜がアナターゼ構造へ結晶化しない１００〜２００℃に加熱するよう、前記ヒータを制御する制御手段を有することを特徴とする光触媒体の製造装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2010290943A JP5700485B2 (ja) | 2010-12-27 | 2010-12-27 | 光触媒体の製造方法および光触媒体の製造装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2010290943A JP5700485B2 (ja) | 2010-12-27 | 2010-12-27 | 光触媒体の製造方法および光触媒体の製造装置 |
Publications (3)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2012135739A JP2012135739A (ja) | 2012-07-19 |
| JP2012135739A5 JP2012135739A5 (ja) | 2014-02-13 |
| JP5700485B2 true JP5700485B2 (ja) | 2015-04-15 |
Family
ID=46673655
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2010290943A Active JP5700485B2 (ja) | 2010-12-27 | 2010-12-27 | 光触媒体の製造方法および光触媒体の製造装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP5700485B2 (ja) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2020129456A1 (ja) * | 2018-12-19 | 2020-06-25 | 富士フイルム株式会社 | 光触媒複合材、並びに、サイネージ用ディスプレイ保護部材、タッチパネル用保護部材、太陽電池用保護部材、センサカバー用保護部材、サイネージ用ディスプレイ、タッチパネル、太陽電池、及び、センサカバー |
Family Cites Families (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6352755B1 (en) * | 1994-10-04 | 2002-03-05 | Ppg Industries Ohio, Inc. | Alkali metal diffusion barrier layer |
| US5830252A (en) * | 1994-10-04 | 1998-11-03 | Ppg Industries, Inc. | Alkali metal diffusion barrier layer |
| JP2002348665A (ja) * | 2001-05-24 | 2002-12-04 | Toto Ltd | 結晶性酸化チタン薄膜の高速成膜方法 |
| JP3851935B2 (ja) * | 2003-07-31 | 2006-11-29 | 福井県 | 光触媒の製造方法 |
| JP2005169205A (ja) * | 2003-12-09 | 2005-06-30 | Yaskawa Electric Corp | 樹脂基材上の光触媒体およびその製造方法 |
-
2010
- 2010-12-27 JP JP2010290943A patent/JP5700485B2/ja active Active
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP2012135739A (ja) | 2012-07-19 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| TWI703231B (zh) | 高折射率氫化矽薄膜的製備方法、高折射率氫化矽薄膜、濾光疊層和濾光片 | |
| CA2762319C (fr) | Procede de depot de couche mince et produit obtenu | |
| JP4823321B2 (ja) | 光触媒体の製造装置 | |
| JP2004513864A5 (ja) | ||
| US10155248B2 (en) | Metal dewetting methods and articles produced thereby | |
| JPH02259602A (ja) | 酸化タンタル―シリカ干渉フィルター，それを用いた基板，干渉フィルター及び電気ランプ | |
| JP2010529290A (ja) | 高光触媒活性を有する酸化チタン層の製造方法およびこの方法により製造された酸化チタン層 | |
| JP4617174B2 (ja) | 有機材料膜の形成方法 | |
| LU87997A1 (fr) | Procede de formation d'un revetement sur du verre | |
| JP5816753B2 (ja) | 低温金属蒸着工程を適用した熱変色性ガラスの製造方法及びこれによる熱変色性ガラス | |
| JP5700485B2 (ja) | 光触媒体の製造方法および光触媒体の製造装置 | |
| JP5258298B2 (ja) | 薄層状バリア保護層 | |
| JP2003049265A (ja) | 光触媒性酸化チタン膜の成膜方法 | |
| EP2624285B1 (en) | Thin film manufacturing method and thin film manufacturing apparatus | |
| TW200416841A (en) | Semiconductor processing method and apparatus for processing target substrate | |
| US20090091033A1 (en) | Fabrication of metal oxide films | |
| WO2011024764A1 (ja) | 光触媒多層金属化合物薄膜及びその作成方法 | |
| JP2012135739A5 (ja) | 光触媒体の製造方法および光触媒体の製造装置 | |
| JP2002201045A (ja) | 親水性薄膜 | |
| JP2003080066A (ja) | 基材上に酸化チタン光触媒薄膜を形成する方法および積層体 | |
| FR2991980A1 (fr) | Procede de depot de couches minces avec etape de traitement sous vide et produit obtenu | |
| JP2006161074A (ja) | 蒸着装置及び蒸着方法 | |
| WO2014196694A1 (ko) | 모재의 표면에 마스킹에 의한 돌기 형성 방법 및 장치 | |
| JP2006346173A (ja) | 浴室鏡、及びその製造方法 | |
| TWI480400B (zh) | 鍍膜件及其製作方法 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20131218 |
|
| A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20131218 |
|
| A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20140825 |
|
| A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20140827 |
|
| A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20141023 |
|
| A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20141202 |
|
| A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20150109 |
|
| TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
| A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20150210 |
|
| A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20150211 |
|
| R150 | Certificate of patent or registration of utility model |
Ref document number: 5700485 Country of ref document: JP Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 |