JP2000203885A - Functional thin film, functional substrate and production of titanium oxide thin film - Google Patents
Functional thin film, functional substrate and production of titanium oxide thin filmInfo
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Abstract
Description
【０００１】[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、光触媒機能を有する機能性薄膜を
応用した技術分野に関する。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a technical field of a functional thin film, and more particularly, to a technical field to which a functional thin film having a photocatalytic function is applied.
【０００２】[0002]
【従来の技術】近年では、超親水性と防汚効果が得られ
る薄膜材料として、酸化チタン(ＴｉＯ2)が注目されて
いる。2. Description of the Related Art In recent years, attention has been paid to titanium oxide (TiO 2 ) as a thin film material having superhydrophilicity and an antifouling effect.
【０００３】酸化チタンは光触媒の一種であり、紫外線
が照射されると活性化し、空気中の酸素からヒドロキシ
ラジカルやスーパーオキサイドアニオンが生成され、そ
れによって表面に付着した有機汚染物質が分解されるの
でセルフクリーニング効果があり、また、汚染物質の分
解により、清浄な表面が露出する結果、超親水性が得ら
れることが知られている。[0003] Titanium oxide is a type of photocatalyst, which is activated by irradiation with ultraviolet rays, and generates hydroxyl radicals and superoxide anions from oxygen in the air, thereby decomposing organic pollutants attached to the surface. It is known that there is a self-cleaning effect, and that a clean surface is exposed as a result of decomposition of contaminants, resulting in superhydrophilicity.
【０００４】図８の符号１１０は、上記のような酸化チ
タンを応用した鏡である。この鏡１１０は、ソーダライ
ムガラスから成る基板１１１を有しており、その裏面に
は反射層(クロム層)１１８が形成され、表面にはシリコ
ン酸化物薄膜から成るバリア薄膜１１２が形成されてい
る。[0004] Reference numeral 110 in FIG. 8 is a mirror to which the above-described titanium oxide is applied. This mirror 110 has a substrate 111 made of soda lime glass, a reflection layer (chromium layer) 118 is formed on the back surface, and a barrier thin film 112 made of a silicon oxide thin film is formed on the front surface. .
【０００５】このバリア薄膜１１２の表面には、酸化チ
タン粉末の分散液が吹き付けられた後、焼成され、酸化
チタン薄膜１１３が形成されており(ゾル・ゲル法)、表
面に、酸化チタン薄膜１１３から成る光触媒薄膜が形成
されている。この酸化チタン薄膜１１３により、セルフ
クリーニング効果や超親水性が得られるようになってい
る。[0005] A dispersion of titanium oxide powder is sprayed on the surface of the barrier thin film 112 and then baked to form a titanium oxide thin film 113 (sol-gel method). Is formed. The titanium oxide thin film 113 can provide a self-cleaning effect and superhydrophilicity.
【０００６】なお、バリア薄膜１１２はナトリウム等の
基板１１１中の不純物拡散を防止するための薄膜であ
る。バリア薄膜１１２を形成せず、酸化チタンの分散液
を基板１１１表面に直接吹き付けて酸化チタン薄膜１１
３を形成した場合、酸化チタン薄膜の焼成の際に、基板
１１１中に含まれるナトリウム成分が酸化チタン薄膜１
１３中に侵入し、チタン−ナトリウム化合物が生成され
てしまい、酸化チタン薄膜１１３が失活してしまう。The barrier thin film 112 is a thin film for preventing diffusion of impurities such as sodium in the substrate 111. Without forming the barrier thin film 112, the titanium oxide thin film 11
When the titanium oxide thin film 1 is formed, the sodium component contained in the substrate 111 is reduced when the titanium oxide thin film is fired.
13, the titanium-sodium compound is generated, and the titanium oxide thin film 113 is deactivated.
【０００７】ところで、酸化チタンの結晶系は、アナタ
ーゼ型、ルチル型、及びブルッカイト型があるが、アナ
ターゼ型が最も高い光学活性を示すことが知られてい
る。しかし、アナターゼ型は高温に曝されるとルチルゼ
型に転移し、防汚効果や超親水性が発現されなくなって
しまう。The titanium oxide crystal system includes an anatase type, a rutile type and a brookite type, and it is known that the anatase type has the highest optical activity. However, when the anatase type is exposed to a high temperature, it is transformed into a rutile type, and the antifouling effect and superhydrophilicity are not exhibited.
【０００８】一般に、スパッタリング法によって薄膜を
形成する場合は、成膜エネルギーが大きすぎるため、ア
ナターゼ型の酸化チタン薄膜を形成することができな
い。また、蒸着法の場合は、成膜対象物を高温に加熱し
ながら薄膜を形成する必要があるため、ガラス基板表面
への薄膜形成には適さない。In general, when a thin film is formed by a sputtering method, an anatase-type titanium oxide thin film cannot be formed because the film formation energy is too large. In addition, in the case of the vapor deposition method, it is necessary to form a thin film while heating an object to be formed at a high temperature, and thus it is not suitable for forming a thin film on a glass substrate surface.
【０００９】それに対し、上記のようなゾル・ゲル法で
は、アナターゼ型の酸化チタン粉末を用い、８００℃程
度の低温で焼成して薄膜を形成するので、転移が生じ
ず、アナターゼ型の酸化チタン薄膜を形成することがで
きる。しかしながら、ゾル・ゲル法で形成された酸化チ
タン薄膜１１３は薄膜の強度が弱いため、剥離しやすい
という欠点がある。On the other hand, in the sol-gel method as described above, anatase-type titanium oxide powder is used and calcined at a low temperature of about 800 ° C. to form a thin film. A thin film can be formed. However, the titanium oxide thin film 113 formed by the sol-gel method has a drawback that it is easily peeled because the strength of the thin film is weak.
【００１０】近年では、酸化チタン薄膜の超親水性が注
目されており、鏡に応用した場合、雨天においても視認
性がよく、且つセルフクリーニング機能を有する高性能
のサイドミラー等が得られると期待されている。従っ
て、酸化チタン薄膜を用いた機能性薄膜の製品化に向
け、耐久性の向上が増々求められている。In recent years, attention has been paid to the superhydrophilicity of a titanium oxide thin film. When applied to a mirror, it is expected that a high-performance side mirror or the like having good visibility even in rainy weather and having a self-cleaning function can be obtained. Have been. Therefore, there is an increasing demand for improved durability in order to commercialize a functional thin film using a titanium oxide thin film.
【００１１】[0011]
【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、耐久性が高く、光触媒機能を有する酸化チタン
薄膜を提供することにある。SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made to solve the above disadvantages of the prior art, and has as its object to provide a titanium oxide thin film having high durability and a photocatalytic function. is there.
【００１２】[0012]
【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に、請求項１記載の発明は、親水性薄膜と酸化チタン薄
膜を有する機能性薄膜であって、前記機能性薄膜の表面
には、前記親水性薄膜が露出する部分と、前記酸化チタ
ン薄膜が露出する部分とが、微小領域中で混在すること
を特徴とする。Means for Solving the Problems In order to solve the above problems, the invention according to claim 1 is a functional thin film having a hydrophilic thin film and a titanium oxide thin film, wherein the surface of the functional thin film has A portion where the hydrophilic thin film is exposed and a portion where the titanium oxide thin film is exposed are mixed in a minute region.
【００１３】請求項２記載の発明は、請求項１記載の機
能性薄膜であって、前記酸化チタン薄膜は前記親水性薄
膜上に形成されたことを特徴とする。According to a second aspect of the present invention, there is provided the functional thin film according to the first aspect, wherein the titanium oxide thin film is formed on the hydrophilic thin film.
【００１４】請求項３記載の発明は、ガラス基板と、前
記ガラス基板上に形成されたバリア薄膜と、前記バリア
薄膜上に形成された酸化チタン薄膜とを有する機能性基
板であって、前記酸化チタン薄膜は、前記バリア薄膜表
面が部分的に露出するように構成されたことを特徴とす
る。According to a third aspect of the present invention, there is provided a functional substrate comprising a glass substrate, a barrier thin film formed on the glass substrate, and a titanium oxide thin film formed on the barrier thin film. The titanium thin film is characterized in that the surface of the barrier thin film is partially exposed.
【００１５】請求項４記載の発明は、請求項３記載の機
能性基板であって、前記酸化チタン薄膜間には親水性薄
膜が配置され、前記基板上の微小領域内に、前記酸化チ
タン薄膜が露出する部分と前記親水性薄膜が露出する部
分とが混在するように構成されたことを特徴とする。According to a fourth aspect of the present invention, there is provided the functional substrate according to the third aspect, wherein a hydrophilic thin film is disposed between the titanium oxide thin films, and the titanium oxide thin film is formed in a minute area on the substrate. And a portion where the hydrophilic thin film is exposed is mixed.
【００１６】請求項５記載の発明は、機能性基板であっ
て、ガラス基板と、前記ガラス基板上に形成されたバリ
ア薄膜と、前記バリア薄膜上に形成された酸化チタン薄
膜と、前記酸化チタン薄膜表面に形成された親水性薄膜
を有し、前記ガラス基板上の微量領域内に、前記親水性
薄膜が露出する部分と、前記酸化チタン薄膜が露出する
部分とが混在するように構成されたことを特徴とする。According to a fifth aspect of the present invention, there is provided a functional substrate, comprising: a glass substrate; a barrier thin film formed on the glass substrate; a titanium oxide thin film formed on the barrier thin film; It has a hydrophilic thin film formed on the surface of the thin film, and is configured such that a part where the hydrophilic thin film is exposed and a part where the titanium oxide thin film is exposed are mixed in a trace area on the glass substrate. It is characterized by the following.
【００１７】請求項６記載の発明は、真空雰囲気中に成
膜対象物を配置し、スパッタリングガスのプラズマによ
って酸化チタンターゲットをスパッタリングし、前記成
膜対象物表面に酸化チタン薄膜を製造する酸化チタン薄
膜の製造方法であって、前記スパッタリングガス中に、
酸素ガス、オゾンガス、又は二酸化窒素ガスのいずれか
１種又は２種以上のガスを酸素含有ガスとして含有させ
ることを特徴とする。According to a sixth aspect of the present invention, there is provided a titanium oxide film, wherein a titanium oxide target is placed in a vacuum atmosphere, a titanium oxide target is sputtered by a plasma of a sputtering gas, and a titanium oxide thin film is produced on the surface of the titanium oxide target. A method for producing a thin film, wherein in the sputtering gas,
One or more of oxygen gas, ozone gas, and nitrogen dioxide gas are contained as an oxygen-containing gas.
【００１８】請求項７記載の発明は、請求項６記載の酸
化チタン薄膜の製造方法であって、前記スパッタリング
ガス中の前記酸素含有ガスの含有割合を１０体積％以上
にすることを特徴とする。According to a seventh aspect of the present invention, there is provided the method for producing a titanium oxide thin film according to the sixth aspect, wherein the content of the oxygen-containing gas in the sputtering gas is set to 10% by volume or more. .
【００１９】請求項８記載の発明は、真空雰囲気中に成
膜対象物を配置し、スパッタリングガスのプラズマによ
って酸化チタンターゲットをスパッタリングし、前記成
膜対象物表面に酸化チタン薄膜を製造する酸化チタン薄
膜の製造方法であって、前記成膜対象物表面に酸素プラ
ズマを照射しながら前記酸化チタン薄膜を形成すること
を特徴とする。According to the present invention, a titanium oxide target is placed in a vacuum atmosphere, a titanium oxide target is sputtered by a plasma of a sputtering gas, and a titanium oxide thin film is produced on the surface of the target. A method for producing a thin film, wherein the titanium oxide thin film is formed while irradiating oxygen plasma to the surface of the object to be film-formed.
【００２０】本発明の機能性薄膜は上記のように構成さ
れており、親水性薄膜が露出する部分と、酸化チタン薄
膜が露出する部分とが、機能性薄膜表面の微小領域中で
混在している。例えば、親水性薄膜間に、酸化チタン薄
膜が島状に散在していたり、その逆に、酸化チタン薄膜
間に、親水性薄膜が島状に散在していてもよい。また、
酸化チタン薄膜と親水性薄膜が線状に交互に配置されて
いたり、一方が網状に配置され、他方が網の目の位置に
配置されていてもよい。The functional thin film of the present invention is configured as described above, and the portion where the hydrophilic thin film is exposed and the portion where the titanium oxide thin film is exposed are mixed in a minute area on the surface of the functional thin film. I have. For example, the titanium oxide thin films may be scattered like islands between the hydrophilic thin films, or conversely, the hydrophilic thin films may be scattered like islands between the titanium oxide thin films. Also,
The titanium oxide thin film and the hydrophilic thin film may be alternately arranged linearly, or one may be arranged in a mesh and the other may be arranged in a mesh position.
【００２１】酸化チタン薄膜表面が露出する部分と親水
性薄膜表面が露出する部分とが混在する機能性薄膜は、
ガラス基板上に形成されたバリア薄膜上に形成してもよ
い。散在する酸化チタン薄膜間を親水性薄膜で充填して
もよいし、散在する親水性薄膜間が酸化チタン薄膜で充
填されるようにしてもよい。また、バリア薄膜上に全面
成膜した酸化チタン上に島状に散在する親水性薄膜や、
線状、又は網状の親水性薄膜を形成してもよい。The functional thin film in which a portion where the surface of the titanium oxide thin film is exposed and a portion where the surface of the hydrophilic thin film is exposed are mixed,
It may be formed on a barrier thin film formed on a glass substrate. The space between the scattered titanium oxide thin films may be filled with the hydrophilic thin film, or the space between the scattered hydrophilic thin films may be filled with the titanium oxide thin film. Also, a hydrophilic thin film scattered in an island shape on titanium oxide formed entirely on the barrier thin film,
A linear or net-like hydrophilic thin film may be formed.
【００２２】要するに、機能性薄膜表面の微小領域中に
酸化チタン薄膜表面と親水性薄膜表面とが混在していれ
ばよい。微小領域が１平方インチの場合、島状の酸化チ
タン薄膜がその中に１００個程度散在していればよい。In short, it is only necessary that the surface of the titanium oxide thin film and the surface of the hydrophilic thin film coexist in a minute region on the surface of the functional thin film. When the minute area is 1 square inch, it is sufficient that about 100 island-like titanium oxide thin films are scattered therein.
【００２３】上記の機能性薄膜又は機能性基板に設けら
れた酸化チタン薄膜は、光触媒機能を有している必要が
ある。酸化チタンターゲットをスパッタリングして形成
する場合、アルゴンガス等の希ガス中に酸素ガス、オゾ
ンガス、又は二酸化窒素ガス等の酸素含有ガスを添加し
てスパッタリングガスとし、そのスパッタリングガスプ
ラズマによってターゲットをスパッタリングすると、形
成される酸化チタン薄膜中の欠損酸素原子が補充され、
光触媒機能を有するアナターゼ型の酸化チタン薄膜を得
ることができる。The above-mentioned functional thin film or titanium oxide thin film provided on a functional substrate needs to have a photocatalytic function. When a titanium oxide target is formed by sputtering, an oxygen-containing gas such as an oxygen gas, an ozone gas, or a nitrogen dioxide gas is added to a rare gas such as an argon gas to form a sputtering gas, and the target is sputtered by the sputtering gas plasma. Deficient oxygen atoms in the formed titanium oxide thin film are replenished,
An anatase-type titanium oxide thin film having a photocatalytic function can be obtained.
【００２４】光触媒機能を有する酸化チタン薄膜を得る
ためには、酸素含有ガスの添加割合は多いほど好まし
く、１０体積％(希ガス：酸素含有ガス＝９：１)以上を
含有させる必要がある。なお、アルゴンガス等の希ガス
の割合が小さくなると、スパッタリング速度が低下する
ので、酸素含有ガスの上限は、成膜速度によって決めら
れる。In order to obtain a titanium oxide thin film having a photocatalytic function, the proportion of the oxygen-containing gas added is preferably as high as possible, and it is necessary to contain at least 10% by volume (rare gas: oxygen-containing gas = 9: 1). Note that when the proportion of a rare gas such as an argon gas decreases, the sputtering rate decreases. Therefore, the upper limit of the oxygen-containing gas is determined by the deposition rate.
【００２５】また、イオンガン等により、スパッタリン
グ中に基板表面に酸素プラズマを照射しても、欠損酸素
原子を補充できるので、光触媒機能を有する酸化チタン
薄膜を形成することができる。Further, even if oxygen plasma is applied to the substrate surface during sputtering by an ion gun or the like, defective oxygen atoms can be replenished, so that a titanium oxide thin film having a photocatalytic function can be formed.
【００２６】[0026]
【発明の実施の形態】本発明の機能性薄膜と機能性基板
を、本発明の酸化チタン薄膜製造方法と共に説明する。
図３を参照し、符号９は、本発明の機能性薄膜を形成す
る成膜装置の一例である。この成膜装置９は、真空槽５
４を有している。真空槽５４内の底壁側には、ターンテ
ーブル５９が配置されており、その上方の天井側には、
搬出入部６０と、第１〜第３の成膜部６１〜６３とが配
置されている。DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS A functional thin film and a functional substrate of the present invention will be described together with a method of manufacturing a titanium oxide thin film of the present invention.
Referring to FIG. 3, reference numeral 9 is an example of a film forming apparatus for forming the functional thin film of the present invention. The film forming apparatus 9 includes a vacuum chamber 5
Four. A turntable 59 is disposed on the bottom wall side in the vacuum chamber 54, and on the ceiling side above the turntable 59,
The carry-in / out unit 60 and the first to third film forming units 61 to 63 are arranged.
【００２７】ターンテーブル５９は、水平回転と昇降移
動可能に構成されており、図示しない搬出入口から成膜
対象の基板を搬出入部６０内に搬入し、ターンテーブル
５９上に載せた状態で回転させると、第１〜第３の成膜
部６１〜６３へ基板を搬送できるように構成されてい
る。また、ターンテーブル５９を昇降移動させると、タ
ーンテーブル５９上に置かれた基板を、第１〜第３の成
膜部６１〜６３内に搬入できるように構成されている。The turntable 59 is configured to be horizontally rotatable and capable of moving up and down. The turntable 59 carries a substrate to be formed into the carry-in / out portion 60 from a carry-in / out port (not shown), and rotates the substrate on the turntable 59. And the substrate can be transported to the first to third film forming units 61 to 63. Further, when the turntable 59 is moved up and down, the substrate placed on the turntable 59 can be carried into the first to third film forming units 61 to 63.
【００２８】図１(ａ)〜(ｄ)の符号１１はソーダライム
ガラスから成る基板を示している。ガラス基板１１裏面
には、予め、不図示の反射膜が形成されている。Reference numeral 11 in FIGS. 1A to 1D indicates a substrate made of soda lime glass. On the back surface of the glass substrate 11, a reflection film (not shown) is formed in advance.
【００２９】上記成膜装置９を用い、機能性薄膜を形成
する場合、予め図示しない真空ポンプによって真空槽５
４内部を真空雰囲気にし、その雰囲気を維持したまま、
基板１１を搬出入部５０内に搬入する。そして、ターン
テーブル５９を動作させ、基板１１を第１の成膜部５１
内に搬入する。When a functional thin film is formed using the film forming apparatus 9, a vacuum tank 5 is previously prepared by a vacuum pump (not shown).
4 Make the inside a vacuum atmosphere, and while maintaining that atmosphere,
The substrate 11 is loaded into the loading / unloading section 50. Then, the turntable 59 is operated to move the substrate 11 to the first film forming section 51.
Carry in.
【００３０】第１の成膜部５１はスパッタリング装置で
あり、シリコン酸化物から成るターゲットが配置されて
いる。そのターゲットをスパッタリングし、基板１１の
表面にシリコン酸化物から成るバリア薄膜１２を全面成
膜する(図１(ｂ))。The first film-forming section 51 is a sputtering apparatus, and a target made of silicon oxide is provided. The target is sputtered to form a barrier thin film 12 made of silicon oxide on the entire surface of the substrate 11 (FIG. 1B).
【００３１】次に、その基板１１を、第２の成膜部５２
に移動させる。この第２の成膜部５２もスパッタリング
装置であり、その構造を図４に模式的に示す。この成膜
部５２は、隔壁７１を有しており、天井側にはカソード
７２が配置されている。カソード７２の底壁側の面に
は、チタン酸化物から成るターゲット７３が配置されて
いる。搬入された基板１１は、その表面のバリア薄膜１
２をターゲット７３側に向け、隔壁７１内に配置され
る。Next, the substrate 11 is moved to the second film forming section 52.
Move to The second film forming section 52 is also a sputtering device, and its structure is schematically shown in FIG. The film forming section 52 has a partition wall 71, and a cathode 72 is arranged on the ceiling side. A target 73 made of titanium oxide is disposed on the bottom wall side surface of the cathode 72. The loaded substrate 11 has a barrier thin film 1 on its surface.
2 is arranged in the partition 71 with the target 2 facing the target 73 side.
【００３２】この隔壁７１内では、ターゲット７３と基
板１１の間に、フィルタ７５が配置されている。それら
位置関係を図５に示す。In the partition 71, a filter 75 is arranged between the target 73 and the substrate 11. FIG. 5 shows their positional relationship.
【００３３】フィルタ７５は、１００メッシュ(１平方
インチ中に１００個の目を有する金属製の網)の篩であ
り、網部分である遮蔽部７６と、網の目となる通過部７
７とで構成されている。The filter 75 is a sieve having a mesh of 100 (a metal mesh having 100 meshes per square inch). The filter 75 has a shielding portion 76 as a mesh portion and a passing portion 7 as a mesh.
7.
【００３４】基板１１の搬入後、第２の成膜部５２内の
雰囲気を真空槽５４内の雰囲気から独立させ、アルゴン
ガスと酸素ガスを所定割合(ここでは１：１、即ち、Ｏ2
ガスの含有割合は５０体積％)で導入し、３．０×１０
-2Ｔｏｒｒの圧力で安定したところでカソード７２に電
圧を印加する。After the substrate 11 is carried in, the atmosphere in the second film forming section 52 is made independent of the atmosphere in the vacuum chamber 54, and the argon gas and the oxygen gas are mixed at a predetermined ratio (1: 1 here, that is, O 2).
Gas content is 50% by volume) and 3.0 × 10
When the pressure is stabilized at -2 Torr, a voltage is applied to the cathode 72.
【００３５】その結果、ターゲット７３表面近傍に、ア
ルゴンガスと酸素ガスとから成るスパッタリングガスプ
ラズマが生成され、ターゲット７３がスパッタリングさ
れる。As a result, a sputtering gas plasma composed of argon gas and oxygen gas is generated near the surface of the target 73, and the target 73 is sputtered.
【００３６】ターゲット７３表面から飛び出したスパッ
タリング粒子(酸化チタン)が、基板１１のバリア薄膜１
２表面に到達すると、その部分に酸化チタン薄膜が形成
される。The sputtered particles (titanium oxide) protruding from the surface of the target 73 form the barrier thin film 1 on the substrate 11.
When the surface reaches the second surface, a titanium oxide thin film is formed at that portion.
【００３７】スパッタリング法により酸化チタン薄膜を
形成する場合、スパッタリングガス中に酸素含有ガスが
含まれていれば、形成される酸化チタン薄膜はアナター
ゼ型になる。また、スパッタリング雰囲気圧力と、結晶
型には密接な関係がある。When a titanium oxide thin film is formed by a sputtering method, if the sputtering gas contains an oxygen-containing gas, the formed titanium oxide thin film becomes an anatase type. Further, there is a close relationship between the sputtering atmosphere pressure and the crystal type.
【００３８】下記表に、酸化チタン薄膜成膜時のスパッ
タリング雰囲気圧力と形成されるチタン薄膜の性質を下
記表に示す。The following table shows the sputtering atmosphere pressure during the formation of the titanium oxide thin film and the properties of the formed titanium thin film.
【００３９】[0039]
【表１】 [Table 1]
【００４０】接触角θは、ガラス基板表面に全面成膜し
た酸化チタン薄膜表面に所定時間紫外線を照射し、水滴
を載せた場合のガラス基板と水滴表面の成す角度であ
る。接触角θを図６に示す。符号６０はガラス基板、符
号６１は水滴である。The contact angle θ is an angle formed between the glass substrate and the surface of the water droplet when the surface of the titanium oxide thin film formed on the entire surface of the glass substrate is irradiated with ultraviolet rays for a predetermined time and a water droplet is placed thereon. FIG. 6 shows the contact angle θ. Reference numeral 60 denotes a glass substrate, and reference numeral 61 denotes a water drop.
【００４１】表１によると、２．０×１０-2Ｔｏｒｒ以
上の圧力で接触角θが１０°以下になっており、超親水
性の発現が認められる。従って、２．０×１０-2以上の
圧力において、アナターゼ型の酸化チタン薄膜が形成さ
れる。According to Table 1, the contact angle θ was 10 ° or less at a pressure of 2.0 × 10 −2 Torr or more, and the expression of superhydrophilicity was observed. Therefore, at a pressure of 2.0 × 10 −2 or more, an anatase-type titanium oxide thin film is formed.
【００４２】図７に示したグラフは、超親水性が得られ
た場合の、紫外線照射時間と接触角θの関係を示すグラ
フである。４０乃至６０分程度の照射によって超親水性
が得られることが分かる。The graph shown in FIG. 7 is a graph showing the relationship between the ultraviolet irradiation time and the contact angle θ when super hydrophilicity is obtained. It can be seen that super hydrophilicity can be obtained by irradiation for about 40 to 60 minutes.
【００４３】但し、１．０×１０-2Ｔｏｒｒの圧力で得
られた酸化チタン薄膜の接触角でも実用上十分であり、
５．０×１０-3Ｔｏｒｒ以上の圧力で形成した酸化チタ
ン薄膜であれば使用することができると考えられる。上
限は、スパッタリング中にアーク放電が生じない圧力で
あり、５．０×１０-2Ｔｏｒｒ程度である。However, the contact angle of the titanium oxide thin film obtained at a pressure of 1.0 × 10 −2 Torr is practically sufficient.
It is considered that any titanium oxide thin film formed at a pressure of 5.0 × 10 −3 Torr or more can be used. The upper limit is a pressure at which no arc discharge occurs during sputtering, which is about 5.0 × 10 −2 Torr.
【００４４】ところで、上記の第３の成膜部５３内で
は、ターゲット７３と基板１１の間にフィルタ７５が位
置しているので、ターゲット７３から飛び出したスパッ
タリング粒子がフィルタ７５を通過する際、一部が遮蔽
部７６に付着し、網の目７６を通ったスパッタリング粒
子だけがバリア薄膜１２表面に到達する。従って、フィ
ルタ７５を用いてバリア薄膜１２表面に形成したチタン
薄膜は、網の目状になっている。図１(ｃ)の符号３１
は、その網の目状の酸化チタン薄膜を示しており、バリ
ア薄膜１２表面に規則的に散在している。Since the filter 75 is located between the target 73 and the substrate 11 in the third film forming section 53, when the sputtered particles jumping out of the target 73 pass through the filter 75, The part adheres to the shielding part 76, and only the sputtered particles that have passed through the mesh 76 reach the surface of the barrier thin film 12. Therefore, the titanium thin film formed on the surface of the barrier thin film 12 using the filter 75 has a mesh shape. Reference numeral 31 in FIG.
Indicates a mesh-like titanium oxide thin film, which is regularly scattered on the surface of the barrier thin film 12.
【００４５】網の目状の酸化チタン薄膜３１の形成後、
成膜装置９から基板１１を取り出し、サイドミラーを作
製した場合、酸化チタン薄膜３１表面に紫外線が照射さ
れる環境下では、酸化チタン薄膜３１のセルフクリーニ
ング機能によって表面が清浄になり、また、超親水性効
果が発現する。この状態では表面に水が付着しても薄膜
拡がり、水玉が生成されない。After the formation of the mesh-like titanium oxide thin film 31,
When the substrate 11 is taken out from the film forming apparatus 9 and a side mirror is manufactured, the surface is cleaned by the self-cleaning function of the titanium oxide thin film 31 in an environment where the surface of the titanium oxide thin film 31 is irradiated with ultraviolet rays. A hydrophilic effect appears. In this state, even if water adheres to the surface, the thin film spreads and no polka dots are generated.
【００４６】また、酸化チタン薄膜３１間には、親水性
のバリア薄膜１２表面が露出していることから、紫外線
が照射されない環境下においても、ある程度の親水性が
確保される。Further, since the surface of the hydrophilic barrier thin film 12 is exposed between the titanium oxide thin films 31, a certain degree of hydrophilicity is ensured even in an environment where ultraviolet rays are not irradiated.
【００４７】従って、網の目状の酸化チタン薄膜３１と
バリア薄膜１２とで構成される機能性薄膜２は、紫外線
の有無によらずに親水性を有している。符号５は、その
機能性薄膜２を有する機能性基板を示している。Therefore, the functional thin film 2 composed of the mesh-like titanium oxide thin film 31 and the barrier thin film 12 has hydrophilicity regardless of the presence or absence of ultraviolet rays. Reference numeral 5 denotes a functional substrate having the functional thin film 2.
【００４８】ここでは、その基板１１を成膜装置９外に
取り出さず、更に、第３の成膜部５３に搬送する。Here, the substrate 11 is not taken out of the film forming apparatus 9 but is further transferred to the third film forming section 53.
【００４９】この成膜部５３はスパッタリング装置であ
り、その内部には、シリコン酸化物から成るターゲット
と、上記のような金属製の篩から成るフィルタが設けら
れている。The film forming section 53 is a sputtering apparatus, in which a target made of silicon oxide and a filter made of a metal sieve as described above are provided.
【００５０】成膜部５３内に搬入した基板１１をフィル
タの後方に配置し、フィルタと基板１１とを相対的に位
置合わせし、酸化チタン薄膜３１間に露出するバリア薄
膜１２上に、フィルタの網の目を位置させる。その状態
でスパッタリングを行うと、露出したバリア薄膜１２表
面に、シリコン酸化物から成る親水性薄膜４１が形成さ
れる(図１(ｄ))。The substrate 11 carried into the film forming section 53 is arranged behind the filter, the filter and the substrate 11 are relatively positioned, and the filter is placed on the barrier thin film 12 exposed between the titanium oxide thin films 31. Position the mesh. When sputtering is performed in this state, a hydrophilic thin film 41 made of silicon oxide is formed on the exposed surface of the barrier thin film 12 (FIG. 1D).
【００５１】その基板１１を成膜装置９から搬出し、鏡
を作製した場合、表面には酸化チタン薄膜３１と親水性
薄膜４１とが露出しているため、セルフクリーニング機
能と超親水性を有するサイドミラーが得られる。When the substrate 11 is unloaded from the film-forming apparatus 9 and a mirror is produced, the surface of the substrate is exposed to the titanium oxide thin film 31 and the hydrophilic thin film 41, so that the substrate 11 has a self-cleaning function and superhydrophilicity. A side mirror is obtained.
【００５２】バリア薄膜１２の表面が、酸化チタン薄膜
３１又は親水性薄膜４１で覆われた場合、バリア薄膜１
２には親水性は無くてもよく、基板１１中の不純物が酸
化チタン薄膜３１内に拡散することを防止できればよ
い。従って、酸化チタン薄膜３１と親水性薄膜４１と
で、親水性を有する機能性薄膜３が構成される。符号６
は、その機能性薄膜３を有する機能性基板を示してい
る。When the surface of the barrier thin film 12 is covered with the titanium oxide thin film 31 or the hydrophilic thin film 41, the barrier thin film 1
2 does not have to be hydrophilic, as long as the impurities in the substrate 11 can be prevented from diffusing into the titanium oxide thin film 31. Therefore, the functional thin film 3 having hydrophilicity is constituted by the titanium oxide thin film 31 and the hydrophilic thin film 41. Code 6
Indicates a functional substrate having the functional thin film 3.
【００５３】なお、図２(ａ)に示すように、基板１１上
のバリア薄膜１２表面に酸化チタン薄膜３２を全面成膜
し(膜厚５００〜３０００Å程度)、その表面に、島状に
散在するシリコン酸化物薄膜等の親水性薄膜４２(膜厚
５００〜３０００Å程度)を形成してもよい。親水性薄
膜４２間の底面に酸化チタン薄膜３２が露出しており、
その部分でセルフクリーニング機能と超親水性が得られ
る。従って、その酸化チタン薄膜３２と親水性薄膜４２
とで、機能性薄膜４が構成される。符号７は、その機能
性薄膜４を有する機能性基板を示している。As shown in FIG. 2 (a), a titanium oxide thin film 32 is formed on the entire surface of the barrier thin film 12 on the substrate 11 (thickness: about 500 to 3000 °), and is scattered like islands on the surface. It is also possible to form a hydrophilic thin film 42 (thickness of about 500 to 3000 °) such as a silicon oxide thin film. The titanium oxide thin film 32 is exposed on the bottom surface between the hydrophilic thin films 42,
The self-cleaning function and superhydrophilicity can be obtained at that portion. Therefore, the titanium oxide thin film 32 and the hydrophilic thin film 42
Thus, the functional thin film 4 is configured. Reference numeral 7 denotes a functional substrate having the functional thin film 4.
【００５４】この場合は、バリア薄膜１２は、基板１１
中のナトリウム等の不純物が酸化チタン薄膜３２中に侵
入することを防げばよく、親水性は無くてもよい。In this case, the barrier thin film 12 is
It suffices if impurities such as sodium therein are prevented from entering the titanium oxide thin film 32, and may not have hydrophilicity.
【００５５】[0055]
【発明の効果】スパッタリング法によって酸化チタン薄
膜が形成されるので、強靱な機能性薄膜が得られる。酸
化チタン薄膜間に親水性薄膜表面が配置されているの
で、紫外線が照射されない環境下でも、親水性を得るこ
とができる。微小領域内で酸化チタン薄膜表面と親水性
薄膜表面とが混在しているので、水玉が生成されにくく
なっている。According to the present invention, a titanium oxide thin film is formed by a sputtering method, so that a tough functional thin film can be obtained. Since the hydrophilic thin film surface is arranged between the titanium oxide thin films, hydrophilicity can be obtained even in an environment where ultraviolet rays are not irradiated. Since the surface of the titanium oxide thin film and the surface of the hydrophilic thin film are mixed in the minute region, polka dots are not easily generated.
【図１】(ａ)〜(ｄ)：本発明の機能性薄膜及び機能性基
板の製造方法の一例を説明するための図FIGS. 1A to 1D are diagrams for explaining an example of a method for producing a functional thin film and a functional substrate of the present invention.
【図２】(ａ)、(ｂ)：他の例を説明するための図FIGS. 2A and 2B are diagrams for explaining another example.
【図３】機能性薄膜を形成できる成膜装置の一例FIG. 3 shows an example of a film forming apparatus capable of forming a functional thin film.
【図４】酸化チタン薄膜の形成方法を説明するための図FIG. 4 is a view for explaining a method of forming a titanium oxide thin film.
【図５】フィルタの配置状態を説明するための図FIG. 5 is a diagram for explaining an arrangement state of a filter.
【図６】接触角θを示す図FIG. 6 is a diagram showing a contact angle θ.
【図７】紫外線照射時間と接触角θの関係を示すグラフFIG. 7 is a graph showing the relationship between ultraviolet irradiation time and contact angle θ.
【図８】従来技術の機能性薄膜を説明するための図FIG. 8 is a view for explaining a functional thin film of the related art.
【符号の説明】 ２〜４……機能性薄膜 ５〜７……機能性基板 １１……ガラス基板 １２……バリア薄膜又は親水性薄膜 ３１、３２……酸化チタン薄膜 ４１、４２……親水性薄膜[Description of Symbols] 2-4 Functional thin film 5-7 Functional substrate 11 Glass substrate 12 Barrier thin film or hydrophilic thin film 31, 32 ... Titanium oxide thin film 41, 42 ... Hydrophilic Thin film
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 牧元 貴彦 神奈川県茅ヶ崎市萩園2500番地 日本真空 技術株式会社内 Ｆターム(参考） 4G059 AA01 AC21 AC22 EA04 EA05 EB04 GA01 GA04 GA05 GA06 GA12 4G069 AA03 AA08 BA02A BA02B BA04A BA04B BA14A BA14B BA48A CA10 CA11 DA05 EA08 ED01 ED02 EE01 FA03 FB03 4K029 AA09 AA24 BA46 BA48 BB02 BB03 CA05 ────────────────────────────────────────────────── ─── Continued on the front page (72) Inventor Takahiko Makimoto 2500 Hagizono, Chigasaki-shi, Kanagawa F-term in Japan Vacuum Engineering Co., Ltd. 4G059 AA01 AC21 AC22 EA04 EA05 EB04 GA01 GA04 GA05 GA06 GA12 4G069 AA03 AA08 BA02A BA02B BA04A BA04B BA14A BA14B BA48A CA10 CA11 DA05 EA08 ED01 ED02 EE01 FA03 FB03 4K029 AA09 AA24 BA46 BA48 BB02 BB03 CA05
Claims (8)
性薄膜であって、 前記機能性薄膜の表面には、前記親水性薄膜が露出する
部分と、前記酸化チタン薄膜が露出する部分とが、微小
領域中で混在することを特徴とする機能性薄膜。1. A functional thin film comprising a hydrophilic thin film and a titanium oxide thin film, wherein a portion where the hydrophilic thin film is exposed and a portion where the titanium oxide thin film is exposed are formed on the surface of the functional thin film. Functional thin film characterized by being mixed in a minute area.
形成されたことを特徴とする請求項１記載の機能性薄
膜。2. The functional thin film according to claim 1, wherein said titanium oxide thin film is formed on said hydrophilic thin film.
れたバリア薄膜と、 前記バリア薄膜上に形成された酸化チタン薄膜とを有す
る機能性基板であって、 前記酸化チタン薄膜は、前記バリア薄膜表面が部分的に
露出するように構成されたことを特徴とする機能性基
板。3. A functional substrate comprising a glass substrate, a barrier thin film formed on the glass substrate, and a titanium oxide thin film formed on the barrier thin film, wherein the titanium oxide thin film is A functional substrate characterized in that a surface of a thin film is partially exposed.
置され、前記基板上の微小領域内に、前記酸化チタン薄
膜が露出する部分と前記親水性薄膜が露出する部分とが
混在するように構成されたことを特徴とする請求項３記
載の機能性基板。4. A hydrophilic thin film is disposed between the titanium oxide thin films so that a portion where the titanium oxide thin film is exposed and a portion where the hydrophilic thin film is exposed are mixed in a minute region on the substrate. 4. The functional substrate according to claim 3, wherein:
れたバリア薄膜と、 前記バリア薄膜上に形成された酸化チタン薄膜と、 前記酸化チタン薄膜表面に形成された親水性薄膜を有
し、 前記ガラス基板上の微量領域内に、前記親水性薄膜が露
出する部分と、前記酸化チタン薄膜が露出する部分とが
混在するように構成されたことを特徴とする機能性基
板。5. A glass substrate, a barrier thin film formed on the glass substrate, a titanium oxide thin film formed on the barrier thin film, and a hydrophilic thin film formed on the surface of the titanium oxide thin film, A functional substrate, wherein a part where the hydrophilic thin film is exposed and a part where the titanium oxide thin film is exposed are mixed in a trace area on the glass substrate.
ッタリングガスのプラズマによって酸化チタンターゲッ
トをスパッタリングし、前記成膜対象物表面に酸化チタ
ン薄膜を製造する酸化チタン薄膜の製造方法であって、 前記スパッタリングガス中に、酸素ガス、オゾンガス、
又は二酸化窒素ガスのいずれか１種又は２種以上のガス
を酸素含有ガスとして含有させることを特徴とする酸化
チタン薄膜の製造方法。6. A method for producing a titanium oxide thin film, comprising: placing a film-forming object in a vacuum atmosphere; sputtering a titanium oxide target by plasma of a sputtering gas; and producing a titanium oxide thin film on the surface of the film-forming object. In the sputtering gas, oxygen gas, ozone gas,
A method for producing a titanium oxide thin film, characterized in that one or more of nitrogen dioxide gas is contained as an oxygen-containing gas.
ガスの含有割合を１０体積％以上にすることを特徴とす
る請求項６記載の酸化チタン薄膜の製造方法。7. The method for producing a titanium oxide thin film according to claim 6, wherein the content ratio of said oxygen-containing gas in said sputtering gas is 10% by volume or more.
ッタリングガスのプラズマによって酸化チタンターゲッ
トをスパッタリングし、前記成膜対象物表面に酸化チタ
ン薄膜を製造する酸化チタン薄膜の製造方法であって、 前記成膜対象物表面に酸素プラズマを照射しながら前記
酸化チタン薄膜を形成することを特徴とする酸化チタン
薄膜の製造方法。8. A method for manufacturing a titanium oxide thin film, comprising: placing a film-forming target in a vacuum atmosphere; sputtering a titanium oxide target by plasma of a sputtering gas; and manufacturing a titanium oxide thin-film on the surface of the film-forming target. Forming the titanium oxide thin film while irradiating the surface of the film formation target with oxygen plasma.
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