JP2000087212A - 金属の酸化方法 - Google Patents
金属の酸化方法Info
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 低い温度において乾式で緻密な酸化膜を形成
する。 【解決手段】 原料ガス源１０からのＣＦ4 は、水バ
ブリングユニット１６において水蒸気を添加されたの
ち、放電ユニット２０に供給される。放電ユニット２０
は、ＣＦ4 と水蒸気との混合ガスを介した気体放電を
発生し、両者を反応させてＨＦ、ＣＯＣＦ2 などの反
応性フッ素系ガスを生成して処理室２４に供給し、処理
室２４に配置されている金属２８をフッ化する。所定時
間金属２８をフッ化したならば、弁２６を閉じて処理室
２４へのフッ化用ガスの供給を停止する。その後、流量
調整弁４８を開いて蒸気発生部３４にキャリアガス源４
６からキャリアガスを流入させ、蒸気発生部３４におい
て発生させた水蒸気をキャリアガスによって蒸気配管３
２を介して処理室２４に供給し、処理室２４を相対湿度
１００％の酸化雰囲気にする。これにより、水蒸気の酸
素が金属２８に取り込まれたフッ素と置換され、金属２
８を酸化する。
する。 【解決手段】 原料ガス源１０からのＣＦ4 は、水バ
ブリングユニット１６において水蒸気を添加されたの
ち、放電ユニット２０に供給される。放電ユニット２０
は、ＣＦ4 と水蒸気との混合ガスを介した気体放電を
発生し、両者を反応させてＨＦ、ＣＯＣＦ2 などの反
応性フッ素系ガスを生成して処理室２４に供給し、処理
室２４に配置されている金属２８をフッ化する。所定時
間金属２８をフッ化したならば、弁２６を閉じて処理室
２４へのフッ化用ガスの供給を停止する。その後、流量
調整弁４８を開いて蒸気発生部３４にキャリアガス源４
６からキャリアガスを流入させ、蒸気発生部３４におい
て発生させた水蒸気をキャリアガスによって蒸気配管３
２を介して処理室２４に供給し、処理室２４を相対湿度
１００％の酸化雰囲気にする。これにより、水蒸気の酸
素が金属２８に取り込まれたフッ素と置換され、金属２
８を酸化する。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、金属を酸化する方
法に係り、特に乾式で金属を酸化する方法に関する。
法に係り、特に乾式で金属を酸化する方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】近年、電子デバイスの発達とともに、半
導体（シリコン）や金属を膜状に形成したのち、半導体
膜または金属膜を酸化する工程が増えつつある。これら
を酸化する方法、特に金属を酸化する方法は、従来から
多様な方法が知られており、半導体装置の分野において
は、一般的に緻密な酸化膜を得たい場合、熱を利用して
いる。すなわち、従来は、被処理物である金属膜を酸化
する場合、酸素雰囲気中で被処理物を高温に加熱する方
法である。また、酸素雰囲気ではなく、湿度の高い雰囲
気中に被処理物を配置して高温処理して酸化する方法も
知られている。
導体（シリコン）や金属を膜状に形成したのち、半導体
膜または金属膜を酸化する工程が増えつつある。これら
を酸化する方法、特に金属を酸化する方法は、従来から
多様な方法が知られており、半導体装置の分野において
は、一般的に緻密な酸化膜を得たい場合、熱を利用して
いる。すなわち、従来は、被処理物である金属膜を酸化
する場合、酸素雰囲気中で被処理物を高温に加熱する方
法である。また、酸素雰囲気ではなく、湿度の高い雰囲
気中に被処理物を配置して高温処理して酸化する方法も
知られている。
【０００３】一方、例えば、アルミ電界コンデンサやタ
ンタル電界コンデンサを製造する場合、誘電体として陽
極となるアルミ箔やタンタル箔の表面に形成した酸化皮
膜を使用することがある。この酸化皮膜は、一般にアル
ミ箔またはタンタル箔を電解液中において陽極酸化する
ことにより形成している。そして、大きな静電容量を得
るために表面に凹凸を形成する場合、アルミ箔またはタ
ンタル箔の表面を電解処理によるエッチングによって形
成している。
ンタル電界コンデンサを製造する場合、誘電体として陽
極となるアルミ箔やタンタル箔の表面に形成した酸化皮
膜を使用することがある。この酸化皮膜は、一般にアル
ミ箔またはタンタル箔を電解液中において陽極酸化する
ことにより形成している。そして、大きな静電容量を得
るために表面に凹凸を形成する場合、アルミ箔またはタ
ンタル箔の表面を電解処理によるエッチングによって形
成している。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】しかし、従来の熱を利
用した酸化方法は、被処理物を一般に２００〜１０００
℃の高温に加熱する必要があるため、熱に弱いデバイス
や基板に適用することが困難である。しかも、緻密な酸
化物、すなわち化学量論組成を有する酸化物（酸化膜）
とするためには、より高温において長時間処理をする必
要があり、緻密な酸化膜を得ることが容易でない。
用した酸化方法は、被処理物を一般に２００〜１０００
℃の高温に加熱する必要があるため、熱に弱いデバイス
や基板に適用することが困難である。しかも、緻密な酸
化物、すなわち化学量論組成を有する酸化物（酸化膜）
とするためには、より高温において長時間処理をする必
要があり、緻密な酸化膜を得ることが容易でない。
【０００５】一方、電解処理によって金属を酸化する方
法は、金属の電解液との濡れ性をよくするために電解処
理前に洗浄を行ったり、電解処理後に電解液を除去する
ための洗浄を必要とするなど、処理が面倒で工程数も多
くなる。また、電解液の流れや温度分布などのために、
広い面積を均一に酸化することが難しく、微細な凹凸を
有する金属を酸化するのも容易でない。
法は、金属の電解液との濡れ性をよくするために電解処
理前に洗浄を行ったり、電解処理後に電解液を除去する
ための洗浄を必要とするなど、処理が面倒で工程数も多
くなる。また、電解液の流れや温度分布などのために、
広い面積を均一に酸化することが難しく、微細な凹凸を
有する金属を酸化するのも容易でない。
【０００６】本発明は、前記従来技術の欠点を解消する
ためになされたもので、低温において乾式で緻密な酸化
膜を得ることを目的としている。
ためになされたもので、低温において乾式で緻密な酸化
膜を得ることを目的としている。
【０００７】
【課題を解決するための手段】本発明者らは、耐熱温度
の低いデバイスなどにも適用することができるととも
に、緻密な金属酸化膜が得られる方法を研究し、種々実
験を行ったところ、フッ化処理をした金属は、常温など
の低い温度においても容易に酸化され、かつ緻密な酸化
物が得られることを見出した。本発明は、本発明者らの
このような知見に基づいてなされたもので、本発明に係
る金属の酸化方法は、大気圧またはその近傍の圧力下に
ある反応性のフッ素系ガスを金属に接触させてフッ化処
理したのち、前記金属を酸化雰囲気中に配置することを
特徴としている。
の低いデバイスなどにも適用することができるととも
に、緻密な金属酸化膜が得られる方法を研究し、種々実
験を行ったところ、フッ化処理をした金属は、常温など
の低い温度においても容易に酸化され、かつ緻密な酸化
物が得られることを見出した。本発明は、本発明者らの
このような知見に基づいてなされたもので、本発明に係
る金属の酸化方法は、大気圧またはその近傍の圧力下に
ある反応性のフッ素系ガスを金属に接触させてフッ化処
理したのち、前記金属を酸化雰囲気中に配置することを
特徴としている。
【０００８】このように形成した本発明は、金属をフッ
化することにより、金属中に取り込まれたフッ素が金属
原子同士の結合を切るとともに、金属原子同士の結合を
切りつつ金属内を移動する。このため、フッ化処理をし
た金属を酸素や高い湿度などの酸化雰囲気中に配置する
と、フッ素によって結合を切られた活性な金属原子が酸
化雰囲気中の酸素と容易に結合するとともにフッ素と置
換し、常温においても容易に酸化されるものと思われ
る。しかも、金属に取り込まれたフッ素は、金属原子同
士の結合を切りつつ移動するため、活性な金属原子が多
数発生し、緻密な酸化膜を形成することができる。ま
た、フッ素は、容易に金属の深い位置まで容易に移動す
るため、深くまで緻密な酸化物が形成される。そして、
ガスを利用した乾式処理であるため、酸化処理が容易で
あるとともに、均一な処理をすることができ、微細な凹
凸が形成されている場合でも確実に酸化することができ
る。さらに、常温において緻密な酸化膜を形成すること
ができるため、耐熱性の小さなデバイスや基板などにも
適用することができる。しかも、フッ化処理は、大気圧
またはその近傍の圧力下にある反応性のフッ素系ガスを
金属に接触させて行うため、高価な真空装置を必要とし
ないばかりでなく、真空にするための排気を必要としな
いためにフッ化処理を短時間で行うことができ、連続処
理も容易となる。
化することにより、金属中に取り込まれたフッ素が金属
原子同士の結合を切るとともに、金属原子同士の結合を
切りつつ金属内を移動する。このため、フッ化処理をし
た金属を酸素や高い湿度などの酸化雰囲気中に配置する
と、フッ素によって結合を切られた活性な金属原子が酸
化雰囲気中の酸素と容易に結合するとともにフッ素と置
換し、常温においても容易に酸化されるものと思われ
る。しかも、金属に取り込まれたフッ素は、金属原子同
士の結合を切りつつ移動するため、活性な金属原子が多
数発生し、緻密な酸化膜を形成することができる。ま
た、フッ素は、容易に金属の深い位置まで容易に移動す
るため、深くまで緻密な酸化物が形成される。そして、
ガスを利用した乾式処理であるため、酸化処理が容易で
あるとともに、均一な処理をすることができ、微細な凹
凸が形成されている場合でも確実に酸化することができ
る。さらに、常温において緻密な酸化膜を形成すること
ができるため、耐熱性の小さなデバイスや基板などにも
適用することができる。しかも、フッ化処理は、大気圧
またはその近傍の圧力下にある反応性のフッ素系ガスを
金属に接触させて行うため、高価な真空装置を必要とし
ないばかりでなく、真空にするための排気を必要としな
いためにフッ化処理を短時間で行うことができ、連続処
理も容易となる。
【０００９】酸化雰囲気中に配置したフッ化処理後の金
属は、加熱するとフッ素の動きがより活発となって酸化
が促進される。加熱する温度は、従来の加熱温度より低
い温度、すなわち例えば金属膜を形成した基体や基板の
耐熱温度以下であってよい。このため、耐熱温度の低い
デバイスや基板などに対しても酸化処理を容易に行うこ
とができる。
属は、加熱するとフッ素の動きがより活発となって酸化
が促進される。加熱する温度は、従来の加熱温度より低
い温度、すなわち例えば金属膜を形成した基体や基板の
耐熱温度以下であってよい。このため、耐熱温度の低い
デバイスや基板などに対しても酸化処理を容易に行うこ
とができる。
【００１０】また、フッ化処理は、大気圧またはその近
傍の圧力下にある反応性のフッ素系ガスと水蒸気とを金
属に接触させて行うと、反応性フッ素系ガスと水蒸気と
が反応してより反応性の高いフッ素系のイオンが生成さ
れるため、フッ化処理の速度を大きくすることができ
る。さらに、フッ化処理は、金属に紫外線を照射しつつ
行ってよい。このように紫外線を照射しながらフッ化処
理を行うと、紫外線のエネルギーが反応性フッ素系ガス
を分解してより反応性の高いフッ素単原子が生成される
ため、フッ化処理の速度を高めることができる。さら
に、フッ化処理は、金属を加熱して行うと、熱エネルギ
ーがフッ化処理を促進する。
傍の圧力下にある反応性のフッ素系ガスと水蒸気とを金
属に接触させて行うと、反応性フッ素系ガスと水蒸気と
が反応してより反応性の高いフッ素系のイオンが生成さ
れるため、フッ化処理の速度を大きくすることができ
る。さらに、フッ化処理は、金属に紫外線を照射しつつ
行ってよい。このように紫外線を照射しながらフッ化処
理を行うと、紫外線のエネルギーが反応性フッ素系ガス
を分解してより反応性の高いフッ素単原子が生成される
ため、フッ化処理の速度を高めることができる。さら
に、フッ化処理は、金属を加熱して行うと、熱エネルギ
ーがフッ化処理を促進する。
【００１１】また、本発明に係る金属の酸化方法は、金
属の表面に反応性のフッ素系ガスと、酸素を含む酸化ガ
スとを同時に接触させることを特徴としている。すなわ
ち、この発明は、金属のフッ化と酸化とを同時、並行的
に行うようにしたもので、工程の簡略化が図れ、酸化処
理に要する時間を短縮することができる。この場合にお
いても、金属を加熱することにより、酸化処理の速度を
向上することができる。
属の表面に反応性のフッ素系ガスと、酸素を含む酸化ガ
スとを同時に接触させることを特徴としている。すなわ
ち、この発明は、金属のフッ化と酸化とを同時、並行的
に行うようにしたもので、工程の簡略化が図れ、酸化処
理に要する時間を短縮することができる。この場合にお
いても、金属を加熱することにより、酸化処理の速度を
向上することができる。
【００１２】上記の各発明における金属をフッ化するた
めの反応性フッ素系ガスは、大気圧またはその近傍の圧
力下にある安定なフッ素系ガスを介した放電（コロナ放
電やグロー放電など）を発生させて生成することができ
る。反応性フッ素系ガスとして、例えばボンベに詰めた
ＨＦガスなどを使用することができるが、この場合、安
全装置やボンベユニットなどを必要とするためにコスト
高となるのに対して、放電によってＣＦ4 、ＳＦ6 など
の安定なフッ素系ガスから生成すると、取り扱いが容易
であり、安全装置などが不要でコストの削減を図ること
ができる。安定なフッ素系ガスには、水蒸気を添加する
ことができる。安定なフッ素系ガスと水蒸気との混合ガ
スを介した気体放電を発生させると、安定なフッ素系ガ
スと水蒸気とが反応してＨＦ、ＣＯＦ2 などの反応性フ
ッ素系ガスを効率よく生成することができる。
めの反応性フッ素系ガスは、大気圧またはその近傍の圧
力下にある安定なフッ素系ガスを介した放電（コロナ放
電やグロー放電など）を発生させて生成することができ
る。反応性フッ素系ガスとして、例えばボンベに詰めた
ＨＦガスなどを使用することができるが、この場合、安
全装置やボンベユニットなどを必要とするためにコスト
高となるのに対して、放電によってＣＦ4 、ＳＦ6 など
の安定なフッ素系ガスから生成すると、取り扱いが容易
であり、安全装置などが不要でコストの削減を図ること
ができる。安定なフッ素系ガスには、水蒸気を添加する
ことができる。安定なフッ素系ガスと水蒸気との混合ガ
スを介した気体放電を発生させると、安定なフッ素系ガ
スと水蒸気とが反応してＨＦ、ＣＯＦ2 などの反応性フ
ッ素系ガスを効率よく生成することができる。
【００１３】
【発明の実施の形態】本発明に係る金属の酸化方法の好
ましい実施の形態を、添付図面に従って詳細に説明す
る。
ましい実施の形態を、添付図面に従って詳細に説明す
る。
【００１４】図１は、本発明の第１実施の形態に係る金
属の酸化方法の説明図である。図１において、原料ガス
源１０は、流量制御弁１２を有する原料配管１４を介し
て水バブリングユニット１６に接続してあって、水バブ
リングユニット１６にＣＦ4やＳＦ6 などの安定なフッ
素系ガス（この実施形態の場合、ＣＦ4 ）を水バブリン
グユニット１６に導入できるようにしてある。また、水
バブリングユニット１６には、供給配管１８を介して放
電ユニット２０が接続してあり、水蒸気（Ｈ2Ｏ）を添
加したＣＦ4 を放電ユニット２０に供給できるようにし
てある。放電ユニット２０は、詳細を後述するように、
気体放電を発生させてＣＦ4 と水蒸気とを反応させてＨ
ＦやＣＯＦ2 などの反応性のフッ素系ガスを生成する。
属の酸化方法の説明図である。図１において、原料ガス
源１０は、流量制御弁１２を有する原料配管１４を介し
て水バブリングユニット１６に接続してあって、水バブ
リングユニット１６にＣＦ4やＳＦ6 などの安定なフッ
素系ガス（この実施形態の場合、ＣＦ4 ）を水バブリン
グユニット１６に導入できるようにしてある。また、水
バブリングユニット１６には、供給配管１８を介して放
電ユニット２０が接続してあり、水蒸気（Ｈ2Ｏ）を添
加したＣＦ4 を放電ユニット２０に供給できるようにし
てある。放電ユニット２０は、詳細を後述するように、
気体放電を発生させてＣＦ4 と水蒸気とを反応させてＨ
ＦやＣＯＦ2 などの反応性のフッ素系ガスを生成する。
【００１５】放電ユニット２０の流出側には、処理ガス
配管２２を介して処理室２４が接続してあり、処理ガス
配管２２に設けた弁２６を開放することにより放電ユニ
ット２０において生成した反応性フッ素系ガスを含むフ
ッ化処理用ガスを処理室２４に流入させ、処理室２４内
に配置した錫やクロム、ステンレス等の金属２８にフッ
素系ガスを接触させ、金属２８をフッ化することができ
るようになっている。また、処理室２４には、排気弁５
０を介して排気ポンプ５２が接続してあるとともに、弁
３０を有する蒸気配管３２を介して蒸気発生部３４が接
続してある。
配管２２を介して処理室２４が接続してあり、処理ガス
配管２２に設けた弁２６を開放することにより放電ユニ
ット２０において生成した反応性フッ素系ガスを含むフ
ッ化処理用ガスを処理室２４に流入させ、処理室２４内
に配置した錫やクロム、ステンレス等の金属２８にフッ
素系ガスを接触させ、金属２８をフッ化することができ
るようになっている。また、処理室２４には、排気弁５
０を介して排気ポンプ５２が接続してあるとともに、弁
３０を有する蒸気配管３２を介して蒸気発生部３４が接
続してある。
【００１６】この蒸気発生部３４は、例えば給水管３６
に接続した散水管３８が蒸気発生室４０の上部に配設し
てあるとともに、散水管３８の下方にパイプ状ヒータな
どの加熱器４２が設けてあって、高温の加熱器４２に散
水管３８から散水することにより水蒸気を発生させるこ
とができるようになっている。そして、水蒸気発生室４
０には、キャリアガス管４４を介してコンプレッサなど
のキャリアガス源４６が接続してあり、蒸気発生部３４
に空気などのキャリアガスを供給できるようにしてあ
る。また、キャリアガス管４４には、流量制御弁４８が
設けてあって、蒸気発生部３４に供給するキャリアガス
の流量を調節できるようにしてある。
に接続した散水管３８が蒸気発生室４０の上部に配設し
てあるとともに、散水管３８の下方にパイプ状ヒータな
どの加熱器４２が設けてあって、高温の加熱器４２に散
水管３８から散水することにより水蒸気を発生させるこ
とができるようになっている。そして、水蒸気発生室４
０には、キャリアガス管４４を介してコンプレッサなど
のキャリアガス源４６が接続してあり、蒸気発生部３４
に空気などのキャリアガスを供給できるようにしてあ
る。また、キャリアガス管４４には、流量制御弁４８が
設けてあって、蒸気発生部３４に供給するキャリアガス
の流量を調節できるようにしてある。
【００１７】上記のごとく構成した実施の形態において
は、処理室２４に被処理物となる金属２８を配置したの
ち、原料配管１４を介して原料ガス源１０から水バブリ
ングユニット１６に原料ガスとなるＣＦ4 を供給する。
ＣＦ4 は、水バブリングユニット１６において水蒸気が
添加されたのち、供給配管１８を介して放電ユニット２
０に流入する。放電ユニット２０は、ＣＦ4 と水蒸気と
の混合ガスが通流する電極間に例えば周波数が１０ｋＨ
ｚ、１０ｋＶの電圧が印加してあって、混合ガスを介し
たコロナ放電を発生し、
は、処理室２４に被処理物となる金属２８を配置したの
ち、原料配管１４を介して原料ガス源１０から水バブリ
ングユニット１６に原料ガスとなるＣＦ4 を供給する。
ＣＦ4 は、水バブリングユニット１６において水蒸気が
添加されたのち、供給配管１８を介して放電ユニット２
０に流入する。放電ユニット２０は、ＣＦ4 と水蒸気と
の混合ガスが通流する電極間に例えば周波数が１０ｋＨ
ｚ、１０ｋＶの電圧が印加してあって、混合ガスを介し
たコロナ放電を発生し、
【００１８】
【化１】ＣＦ4 ＋ｅ→Ｆ- ＋ＣＦ3 +＋ｅ
【００１９】
【化２】Ｆ- ＋ＣＦ3 +＋２Ｈ2 Ｏ→４ＨＦ＋ＣＯ2 または、
【００２０】
【化３】Ｆ- ＋ＣＦ3 +＋Ｈ2 Ｏ→２ＨＦ＋ＣＯＦ2 のようにＣＦ4 と水蒸気（Ｈ2 Ｏ）とを反応させてＨ
Ｆ、ＣＯＦ2 などの反応性フッ素系ガスを生成する。
Ｆ、ＣＯＦ2 などの反応性フッ素系ガスを生成する。
【００２１】放電ユニット２０において生成された反応
性フッ素系ガスは、未反応のＣＦ4 とともに処理ガス配
管２２を介して処理室２４に供給され、金属２８と接触
してこれをフッ化する。この金属２８のフッ化は、金属
の表面が自然酸化膜に覆われている場合、自然酸化膜を
形成している酸素を含んだフッ化金属となる。そして、
処理室２４を排気ポンプ５２によって適宜の排気を行い
つつ金属２８を所定時間（例えば、２０００ｐｐｍのＨ
Ｆで１分間）のフッ化処理をしたならば、弁２６を閉じ
て反応性フッ素系ガスの処理室２４への供給を停止す
る。その後、キャリアガス管４４に設けた流量調整弁４
８と蒸気配管３２に設けた弁３０とを開放し、処理室２
４に水蒸気を供給して処理室２４を相対湿度１００％の
酸化雰囲気にする。これにより、フッ化された金属２８
は、水蒸気中の酸素によって酸化される。すなわち、金
属２８に取り込まれたフッ素は、金属中の原子間に入り
込んで金属原子同士の結合を切り、さらには金属内を移
動する。そして、結合を切られた金属原子は、非常に活
性となって常温においても水（水蒸気）の酸素と容易に
結合し、酸化される。
性フッ素系ガスは、未反応のＣＦ4 とともに処理ガス配
管２２を介して処理室２４に供給され、金属２８と接触
してこれをフッ化する。この金属２８のフッ化は、金属
の表面が自然酸化膜に覆われている場合、自然酸化膜を
形成している酸素を含んだフッ化金属となる。そして、
処理室２４を排気ポンプ５２によって適宜の排気を行い
つつ金属２８を所定時間（例えば、２０００ｐｐｍのＨ
Ｆで１分間）のフッ化処理をしたならば、弁２６を閉じ
て反応性フッ素系ガスの処理室２４への供給を停止す
る。その後、キャリアガス管４４に設けた流量調整弁４
８と蒸気配管３２に設けた弁３０とを開放し、処理室２
４に水蒸気を供給して処理室２４を相対湿度１００％の
酸化雰囲気にする。これにより、フッ化された金属２８
は、水蒸気中の酸素によって酸化される。すなわち、金
属２８に取り込まれたフッ素は、金属中の原子間に入り
込んで金属原子同士の結合を切り、さらには金属内を移
動する。そして、結合を切られた金属原子は、非常に活
性となって常温においても水（水蒸気）の酸素と容易に
結合し、酸化される。
【００２２】このように、実施の形態においては、金属
２８をフッ化処理したのちに、酸化雰囲気中に配置する
ことにより、常温において容易に酸化することができ
る。しかも、金属に取り込まれたフッ素は、金属原子同
士の結合を切りながら移動するため、フッ化処理せずに
単に酸化雰囲気で加熱して酸化しただけでは入り込まな
いような所へも酸素原子が入り込み、緻密な酸化物（酸
化膜）を得ることができ、例えば金属を酸化して絶縁膜
を形成する場合に、非常に絶縁性に優れた絶縁膜とする
ことができる。そして、金属に取り込まれたフッ素が金
属内に深く拡散、移動するため、従来の酸化処理のにお
いては酸化物の厚さが２０ｎｍ程度であったが、実施の
形態においてはこれを１００ｎｍ程度まで成長させるこ
とができる。
２８をフッ化処理したのちに、酸化雰囲気中に配置する
ことにより、常温において容易に酸化することができ
る。しかも、金属に取り込まれたフッ素は、金属原子同
士の結合を切りながら移動するため、フッ化処理せずに
単に酸化雰囲気で加熱して酸化しただけでは入り込まな
いような所へも酸素原子が入り込み、緻密な酸化物（酸
化膜）を得ることができ、例えば金属を酸化して絶縁膜
を形成する場合に、非常に絶縁性に優れた絶縁膜とする
ことができる。そして、金属に取り込まれたフッ素が金
属内に深く拡散、移動するため、従来の酸化処理のにお
いては酸化物の厚さが２０ｎｍ程度であったが、実施の
形態においてはこれを１００ｎｍ程度まで成長させるこ
とができる。
【００２３】また、実施の形態においては、水蒸気を用
いた乾式による酸化処理であるため、取り扱いが容易で
あるとともに、金属の酸化を確実、均一に行うことがで
き、金属２８の表面に微細な凹凸がある場合であっても
容易、確実に酸化することができる。そして、実施の形
態においては、例えばフッ化処理用のガスを希釈ガスに
よって希釈して反応性フッ素ガスの濃度を調節したり、
フッ化処理の時間を調節するなどのフッ化条件や、酸化
の条件を制御することによって金属２８の酸化処理の程
度、酸化物（酸化膜）の深さを所望の厚さに容易に制御
することができる。
いた乾式による酸化処理であるため、取り扱いが容易で
あるとともに、金属の酸化を確実、均一に行うことがで
き、金属２８の表面に微細な凹凸がある場合であっても
容易、確実に酸化することができる。そして、実施の形
態においては、例えばフッ化処理用のガスを希釈ガスに
よって希釈して反応性フッ素ガスの濃度を調節したり、
フッ化処理の時間を調節するなどのフッ化条件や、酸化
の条件を制御することによって金属２８の酸化処理の程
度、酸化物（酸化膜）の深さを所望の厚さに容易に制御
することができる。
【００２４】なお、前記実施の形態においては、水蒸気
によって酸化させる場合について説明したが、酸素ガス
などを用いてもよい。また、前記実施の形態において
は、金属２８のフッ化処理をする場合に、水蒸気の供給
を停止した状態で行う場合について説明したが、処理室
２４にフッ化処理用のガスと、酸化用の水蒸気（酸化ガ
ス）とを同時に供給してフッ化処理と酸化処理とを同
時、並行的に行ってもよい。このようにフッ化処理と酸
化処理とを同時に行うと、工程の簡略化を図ることがで
きるとともに、処理時間を短縮することができる。さら
に、前記実施の形態においては、ＣＦ4 と水蒸気との
混合ガスを放電ユニット２０に供給して反応性フッ素系
ガスを生成する場合について説明したが、ＣＦ4 のみ
を放電させて反応性フッ素系ガスを生成してもよいし、
ＣＦ4 を紫外線や熱によって分解して反応性フッ素系
ガスを生成してもよい。そして、前記実施の形態におい
ては、被処理物が金属２８である場合について説明した
が、酸化処理する金属は、半導体基板やガラス基板など
に成膜した金属薄膜であってもよい。
によって酸化させる場合について説明したが、酸素ガス
などを用いてもよい。また、前記実施の形態において
は、金属２８のフッ化処理をする場合に、水蒸気の供給
を停止した状態で行う場合について説明したが、処理室
２４にフッ化処理用のガスと、酸化用の水蒸気（酸化ガ
ス）とを同時に供給してフッ化処理と酸化処理とを同
時、並行的に行ってもよい。このようにフッ化処理と酸
化処理とを同時に行うと、工程の簡略化を図ることがで
きるとともに、処理時間を短縮することができる。さら
に、前記実施の形態においては、ＣＦ4 と水蒸気との
混合ガスを放電ユニット２０に供給して反応性フッ素系
ガスを生成する場合について説明したが、ＣＦ4 のみ
を放電させて反応性フッ素系ガスを生成してもよいし、
ＣＦ4 を紫外線や熱によって分解して反応性フッ素系
ガスを生成してもよい。そして、前記実施の形態におい
ては、被処理物が金属２８である場合について説明した
が、酸化処理する金属は、半導体基板やガラス基板など
に成膜した金属薄膜であってもよい。
【００２５】はお、ＨＦ、ＣＯＣＦ2 などの反応性フ
ッ素系ガスに水蒸気を加えてフッ化処理をすると、
ッ素系ガスに水蒸気を加えてフッ化処理をすると、
【００２６】
【化４】ＣＯＦ2 ＋Ｈ2 Ｏ→ＣＯ2 ＋２ＨＦ さらに、
【００２７】
【化５】２ＨＦ＋Ｈ2 Ｏ→ＨＦ- ＋Ｈ3 Ｏ+ となり、ＨＦやＣＯＦ2 よりも反応性が高いフッ素系イ
オン分子が生成されるため、金属２８のフッ化をより迅
速に行うことができる。
オン分子が生成されるため、金属２８のフッ化をより迅
速に行うことができる。
【００２８】図２は、他の実施形態の要部説明図であ
る。図２において、処理ガス配管２２には、ヒータ５４
が設けてあって、処理ガス配管２２を流れるフッ化処理
ガスを例えば８０〜１５０℃の所定の温度に加熱できる
ようにしてある。また、処理室２４には、内部に紫外線
ランプ５６が設けてあって、金属２８に紫外線を照射で
きるようにしてあるとともに、ヒータ５８が設けてあ
り、金属２８を所定の温度に加熱できるようにしてあ
る。
る。図２において、処理ガス配管２２には、ヒータ５４
が設けてあって、処理ガス配管２２を流れるフッ化処理
ガスを例えば８０〜１５０℃の所定の温度に加熱できる
ようにしてある。また、処理室２４には、内部に紫外線
ランプ５６が設けてあって、金属２８に紫外線を照射で
きるようにしてあるとともに、ヒータ５８が設けてあ
り、金属２８を所定の温度に加熱できるようにしてあ
る。
【００２９】このように構成した本実施の形態において
は、放電ユニット２０において生成したＨＦ、ＣＯＦ2
などの反応性フッ素系ガスを処理ガス配管２２によって
処理室２４に供給するとともに、蒸気配管３２を介して
蒸気発生部３４からの水蒸気を処理室２４に供給するよ
うになっている。そして、処理室２４には、上部に紫外
線ランプ５６が配設してあって、処理室２４内に配置し
た金属２８に紫外線を照射できるようにしてある。ま
た、処理室２４には、ヒータ５８が設けてあって、金属
２８を所定の温度に加熱できるようになっている。
は、放電ユニット２０において生成したＨＦ、ＣＯＦ2
などの反応性フッ素系ガスを処理ガス配管２２によって
処理室２４に供給するとともに、蒸気配管３２を介して
蒸気発生部３４からの水蒸気を処理室２４に供給するよ
うになっている。そして、処理室２４には、上部に紫外
線ランプ５６が配設してあって、処理室２４内に配置し
た金属２８に紫外線を照射できるようにしてある。ま
た、処理室２４には、ヒータ５８が設けてあって、金属
２８を所定の温度に加熱できるようになっている。
【００３０】このように構成した本実施の形態において
は、放電ユニット２０からのフッ化処理用のガスを処理
室２４に供給するとともに、紫外線ランプ５６によって
紫外線を金属２８の表面に照射しながら金属２８のフッ
化処理を行う。これにより、紫外線のエネルギーがＨ
Ｆ、ＣＯＦ2 などの反応性フッ素系ガスを分解し、より
反応性の高いフッ素単原子が生成されることにより、金
属２８のフッ化処理速度を向上することができる。ま
た、金属２８のフッ化処理の際に、紫外線を照射すると
ともに、ヒータ５８によって金属２８を加熱すると、金
属表面におけるフッ化反応が熱エネルギーによってさら
に促進され、フッ化処理時間を短縮することができる。
しかも、処理ガス配管２２にヒータ５４を設けて処理ガ
ス配管２２を流れるガスを加熱することにより、処理ガ
ス配管２２を流れるＨＦが水素結合によって分子会合を
形成するのを防止し、処理室２４への反応性フッ素系ガ
スの供給が安定し、金属２８のむらのないフッ化処理が
行われるとともに、処理ガス配管２２の腐食とを防止で
きる。
は、放電ユニット２０からのフッ化処理用のガスを処理
室２４に供給するとともに、紫外線ランプ５６によって
紫外線を金属２８の表面に照射しながら金属２８のフッ
化処理を行う。これにより、紫外線のエネルギーがＨ
Ｆ、ＣＯＦ2 などの反応性フッ素系ガスを分解し、より
反応性の高いフッ素単原子が生成されることにより、金
属２８のフッ化処理速度を向上することができる。ま
た、金属２８のフッ化処理の際に、紫外線を照射すると
ともに、ヒータ５８によって金属２８を加熱すると、金
属表面におけるフッ化反応が熱エネルギーによってさら
に促進され、フッ化処理時間を短縮することができる。
しかも、処理ガス配管２２にヒータ５４を設けて処理ガ
ス配管２２を流れるガスを加熱することにより、処理ガ
ス配管２２を流れるＨＦが水素結合によって分子会合を
形成するのを防止し、処理室２４への反応性フッ素系ガ
スの供給が安定し、金属２８のむらのないフッ化処理が
行われるとともに、処理ガス配管２２の腐食とを防止で
きる。
【００３１】一方、フッ化処理した金属２８を水蒸気に
よって酸化する場合、ヒータ５８によって金属２８を所
定の温度、例えば７０〜１５０℃に加熱する。このよう
に加熱しながら金属２８の酸化を行うと、常温において
酸化するよりも一層迅速な酸化を行うことができる。
よって酸化する場合、ヒータ５８によって金属２８を所
定の温度、例えば７０〜１５０℃に加熱する。このよう
に加熱しながら金属２８の酸化を行うと、常温において
酸化するよりも一層迅速な酸化を行うことができる。
【００３２】
【発明の効果】以上に説明したように、本発明によれ
ば、金属をフッ化することにより、金属中に取り込まれ
たフッ素が金属原子同士の結合を切りつつ金属内を移動
するため、フッ化処理をした金属を酸素や高い湿度など
の酸化雰囲気中に配置すると、フッ素によって結合を切
られた活性な金属原子が多数発生して酸化雰囲気中の酸
素と容易に結合するとともにフッ素と置換し、常温にお
いても容易に酸化され、かつ緻密な酸化物が深くまで形
成される。そして、ガスを利用した乾式処理であるた
め、酸化処理が容易であるとともに、均一な処理をする
ことができ、微細な凹凸が形成されている場合でも確実
に酸化することができる。さらに、常温において緻密な
酸化膜を形成することができるため、耐熱性の小さなデ
バイスや基板などにも適用することができる。しかも、
フッ化処理は、大気圧またはその近傍の圧力下にある反
応性のフッ素系ガスを金属に接触させて行うため、高価
な真空装置を必要としないばかりでなく、真空にするた
めの排気を必要としないためにフッ化処理を短時間で行
うことができ、連続処理も容易となる。
ば、金属をフッ化することにより、金属中に取り込まれ
たフッ素が金属原子同士の結合を切りつつ金属内を移動
するため、フッ化処理をした金属を酸素や高い湿度など
の酸化雰囲気中に配置すると、フッ素によって結合を切
られた活性な金属原子が多数発生して酸化雰囲気中の酸
素と容易に結合するとともにフッ素と置換し、常温にお
いても容易に酸化され、かつ緻密な酸化物が深くまで形
成される。そして、ガスを利用した乾式処理であるた
め、酸化処理が容易であるとともに、均一な処理をする
ことができ、微細な凹凸が形成されている場合でも確実
に酸化することができる。さらに、常温において緻密な
酸化膜を形成することができるため、耐熱性の小さなデ
バイスや基板などにも適用することができる。しかも、
フッ化処理は、大気圧またはその近傍の圧力下にある反
応性のフッ素系ガスを金属に接触させて行うため、高価
な真空装置を必要としないばかりでなく、真空にするた
めの排気を必要としないためにフッ化処理を短時間で行
うことができ、連続処理も容易となる。
【図１】本発明の実施の形態に係る金属の酸化方法の説
明図である。
明図である。
【図２】他の実施の形態に係る酸化方法の要部説明図で
ある。
ある。
１０ 原料ガス源 １６ 水バブリングユニット ２０ 放電ユニット ２４ 処理室 ３４ 蒸気発生部 ４６ キャリアガス源 ５６ 紫外線ランプ ５４、５８ ヒータ
Claims (9)
- 【請求項１】 大気圧またはその近傍の圧力下にある反
応性のフッ素系ガスを金属に接触させてフッ化処理した
のち、前記金属を酸化雰囲気中に配置することを特徴と
する金属の酸化方法。 - 【請求項２】 酸化雰囲気中に配置した前記金属を加熱
することを特徴とする請求項１に記載の金属の酸化方
法。 - 【請求項３】 前記フッ化処理は、大気圧またはその近
傍の圧力下にある反応性のフッ素系ガスと水蒸気とを前
記金属に接触させて行うことを特徴とする請求項１また
は２に記載の金属の酸化方法。 - 【請求項４】 前記フッ化処理は、前記金属に紫外線を
照射しつつ行うことを特徴とする請求項１ないし３のい
ずれかに記載の金属の酸化方法。 - 【請求項５】 前記フッ化処理は、前記金属を加熱して
行うことを特徴とする請求項１ないし４のいずれかに記
載の金属の酸化方法。 - 【請求項６】 金属の表面に反応性のフッ素系ガスと、
酸素を含む酸化ガスとを同時に接触させることを特徴と
する金属の酸化方法。 - 【請求項７】 前記金属を加熱することを特徴とする請
求項６に記載の金属の酸化方法。 - 【請求項８】 前記反応性フッ素系ガスは、大気圧また
はその近傍の圧力下にある安定なフッ素系ガスを介した
放電を発生させて生成することを特徴とする請求項１な
いし７のいずれかに記載の金属の酸化方法。 - 【請求項９】 前記安定なフッ素系ガスは、水蒸気が添
加されていることを特徴とする請求項８に記載の金属の
酸化方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP25732898A JP3506016B2 (ja) | 1998-09-10 | 1998-09-10 | 金属の酸化方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP25732898A JP3506016B2 (ja) | 1998-09-10 | 1998-09-10 | 金属の酸化方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2000087212A true JP2000087212A (ja) | 2000-03-28 |
| JP3506016B2 JP3506016B2 (ja) | 2004-03-15 |
Family
ID=17304845
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP25732898A Expired - Fee Related JP3506016B2 (ja) | 1998-09-10 | 1998-09-10 | 金属の酸化方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3506016B2 (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US7087970B2 (en) * | 2003-08-29 | 2006-08-08 | Fuji Photo Film Co., Ltd. | Laminated structure, method of manufacturing the same and ultrasonic transducer array |
| WO2009054536A1 (ja) * | 2007-10-24 | 2009-04-30 | Air Water Inc. | Ｔｉ－Ａｌ系合金の表面処理方法およびそれによって得られたＴｉ－Ａｌ系合金 |
| JP2011046981A (ja) * | 2009-08-25 | 2011-03-10 | Nisshin Steel Co Ltd | 塗膜密着性に優れたステンレス鋼板の製造方法 |
-
1998
- 1998-09-10 JP JP25732898A patent/JP3506016B2/ja not_active Expired - Fee Related
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US7087970B2 (en) * | 2003-08-29 | 2006-08-08 | Fuji Photo Film Co., Ltd. | Laminated structure, method of manufacturing the same and ultrasonic transducer array |
| US7454820B2 (en) | 2003-08-29 | 2008-11-25 | Fujifilm Corporation | Method of manufacturing a plurality of laminated structures |
| WO2009054536A1 (ja) * | 2007-10-24 | 2009-04-30 | Air Water Inc. | Ｔｉ－Ａｌ系合金の表面処理方法およびそれによって得られたＴｉ－Ａｌ系合金 |
| JP2009102696A (ja) * | 2007-10-24 | 2009-05-14 | Air Water Inc | Ｔｉ−Ａｌ系合金の表面処理方法およびそれによって得られたＴｉ−Ａｌ系合金 |
| JP2011046981A (ja) * | 2009-08-25 | 2011-03-10 | Nisshin Steel Co Ltd | 塗膜密着性に優れたステンレス鋼板の製造方法 |
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| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP3506016B2 (ja) | 2004-03-15 |
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