JP6405199B2 - Electrodeposition electrolyte and method for producing metal film - Google Patents

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本発明は、電析用電解質および金属膜の製造方法に関する。   The present invention relates to an electrolyte for electrodeposition and a method for producing a metal film.

太陽電池として使用されるシリコン膜は、シーメンス法によってシリコンインゴットを作製し、シリコンインゴットを厚さ1mm程度にスライスすることによってシリコンウェハを作製し、シリコンウェハにpn接合を形成することによって作製されている(非特許文献1)。その際、シリコン膜中の金属不純物の含有量を0.1質量ppm以下に抑えるとともに、ホウ素の含有量を0.3質量ppm以下に抑えなければならない。   A silicon film used as a solar cell is produced by producing a silicon ingot by the Siemens method, slicing the silicon ingot to a thickness of about 1 mm, producing a silicon wafer, and forming a pn junction on the silicon wafer. (Non-Patent Document 1). At that time, the content of metal impurities in the silicon film must be suppressed to 0.1 mass ppm or less, and the boron content must be suppressed to 0.3 mass ppm or less.

また、高硬度および耐摩耗性を有する、タングステン、モリブデンおよびチタンなどの高融点金属膜は、溶射法(特許文献1)または化学気相析出(CVD)法(特許文献2)により形成されている。しかしながら、溶射法によって高融点金属膜を形成した場合には、高融点金属膜が堆積する基板が大きな熱ダメージを受けるという欠点がある。また、CVD法によって高融点金属膜を形成する場合には、高融点金属膜の成膜速度が遅いという欠点がある。なお、シリサイド膜もCVD法により形成することができる(特許文献3)が、CVD法によって高融点金属膜を形成する場合と同様の欠点がある。   Further, a high melting point metal film such as tungsten, molybdenum and titanium having high hardness and wear resistance is formed by a thermal spraying method (Patent Document 1) or a chemical vapor deposition (CVD) method (Patent Document 2). . However, when a refractory metal film is formed by a thermal spraying method, there is a drawback that the substrate on which the refractory metal film is deposited is subjected to great thermal damage. In addition, when a refractory metal film is formed by a CVD method, there is a drawback that the film forming speed of the refractory metal film is slow. Note that the silicide film can also be formed by the CVD method (Patent Document 3), but has the same drawback as the case of forming the refractory metal film by the CVD method.

そこで、従来においては、溶融塩に電析対象物となる金属を含有させることにより電析用電解質を作製し、電析用電解質を電析することによって基板上に膜を形成する、若しくは電析した金属と基板に含まれる金属とを反応させて合金相を形成する電析法により、シリコン膜、高融点金属膜、シリサイド膜および合金膜などの膜を直接基板上に形成する方法が検討されてきた。   Therefore, conventionally, an electrolyte for electrodeposition is prepared by containing a metal that is an object of electrodeposition in the molten salt, and a film is formed on the substrate by electrodeposition of the electrodepositing electrolyte, or electrodeposition. A method of directly forming a film such as a silicon film, a refractory metal film, a silicide film, or an alloy film on the substrate by an electrodeposition method in which an alloy phase is formed by reacting a metal contained in the substrate with a metal contained in the substrate has been studied I came.

たとえば、非特許文献2および非特許文献3には、フッ化リチウム(LiF)−フッ化ナトリウム(NaF)−フッ化カリウム(KF)混合溶融塩(以下、「FLINAK」と言うこともある。)若しくはフッ化リチウム(LiF)−フッ化カリウム(KF)混合溶融塩を用いて作製された電析用電解質を用いた電析法によって、シリコン膜を形成することが提案されている。   For example, in Non-Patent Document 2 and Non-Patent Document 3, lithium fluoride (LiF) -sodium fluoride (NaF) -potassium fluoride (KF) mixed molten salt (hereinafter sometimes referred to as “FLINAK”). Alternatively, it has been proposed to form a silicon film by an electrodeposition method using an electrodeposition electrolyte prepared using a lithium fluoride (LiF) -potassium fluoride (KF) mixed molten salt.

しかしながら、非特許文献2および非特許文献3に記載の電析法によれば、比較的平滑な表面を有し、かつ高純度のシリコン膜を得ることができるものの、電析用電解質の水に対する溶解度が低いため、シリコン膜の表面に付着した電析用電解質を水洗除去することが困難であった。   However, according to the electrodeposition methods described in Non-Patent Document 2 and Non-Patent Document 3, a silicon film having a relatively smooth surface and a high purity can be obtained. Since the solubility is low, it is difficult to wash and remove the electrodepositing electrolyte attached to the surface of the silicon film.

また、電析法によってタングステンやモリブデンなどの高融点金属膜を形成する場合、FLINAKのような金属フッ化物からなる溶融塩を使用すれば、比較的平滑な表面を有し、かつ高純度の高融点金属膜を得ることができるものの、電析用電解質の水に対する溶解度が低いため、電析用電解質の水洗除去が困難であった(非特許文献4)。   When a high melting point metal film such as tungsten or molybdenum is formed by electrodeposition, a molten salt made of a metal fluoride such as FLINAK has a relatively smooth surface and high purity. Although a melting point metal film can be obtained, it is difficult to remove the electrodeposition electrolyte by washing with water because the electrodeposition electrolyte has low solubility in water (Non-patent Document 4).

一方、水洗除去が容易な金属塩化物からなる溶融塩を用いても高融点金属膜の電析を行なうことは可能であるが、この場合、表面が平滑でなく、不純物の含有量の多い高融点金属膜しか得られなかった(非特許文献5)。   On the other hand, it is possible to deposit a refractory metal film using a molten salt made of a metal chloride that can be easily washed away with water, but in this case, the surface is not smooth and the content of impurities is high. Only a melting point metal film was obtained (Non-Patent Document 5).

特開2006−249578号公報JP 2006-249578 A 特開2001−011628号公報JP 2001-011628 A 特開2008−187190号公報JP 2008-187190 A

半導体基盤技術研究会編、シリコンの科学、リアライズ理工センター、1992年Semiconductor Fundamental Technology Study Group, Silicon Science, Realization Science and Technology Center, 1992 Gopalakrishna M. Rao et al., “Electrowinning of Silicon from K2SiF6-Molten Fluoride Systems”, Journal of The Electrochemical Society, 1980, Vol.127, No.9, pp.1940-1944Gopalakrishna M. Rao et al., “Electrowinning of Silicon from K2SiF6-Molten Fluoride Systems”, Journal of The Electrochemical Society, 1980, Vol.127, No.9, pp.1940-1944 Geir Martin Haarberg et al., “Electrodeposition of silicon from fluoride melts”, Electrochemica Acta, 100(2013), pp.226-228Geir Martin Haarberg et al., “Electrodeposition of silicon from fluoride melts”, Electrochemica Acta, 100 (2013), pp.226-228 S. Senderoff and G. W. Mellors et al., “Electrodeposition of Coherent Deposits of Refractory Metals”, Journal of The Electrochemical Society, 1967, Vol.114, No.6, pp.586-587S. Senderoff and G. W. Mellors et al., “Electrodeposition of Coherent Deposits of Refractory Metals”, Journal of The Electrochemical Society, 1967, Vol.114, No.6, pp.586-587 M. Masuda et al., “Electrodeposition of Tungsten and Related Voltammetric Study in a Basic ZnCl2-NaCl (40-60 mol %) Melt”,Journal of The Electrochemical Society, 2001, vol.148, No.1, pp.C59-C64M. Masuda et al., “Electrodeposition of Tungsten and Related Voltammetric Study in a Basic ZnCl2-NaCl (40-60 mol%) Melt”, Journal of The Electrochemical Society, 2001, vol.148, No.1, pp.C59 -C64

電析法によって、シリコン膜、高融点金属膜、シリサイド膜および合金膜を形成する場合には、電析用電解質の作製に用いられる溶融塩に金属フッ化物を添加しないと、表面が平滑な膜を形成することができなかった。その一方で、KF以外の金属フッ化物は水に対する溶解度が低いため、膜の形成後に電析用電解質を水洗除去することが困難であった。さらに、電析法においては、なるべく低温で電析して膜が形成される基板への熱ダメージを低減して、基板からの膜の剥離を抑制することが要望されている。   When forming a silicon film, a refractory metal film, a silicide film and an alloy film by the electrodeposition method, a film having a smooth surface is required unless a metal fluoride is added to the molten salt used in the preparation of the electrolyte for electrodeposition. Could not be formed. On the other hand, since metal fluorides other than KF have low solubility in water, it has been difficult to wash and remove the electrodeposition electrolyte after film formation. Furthermore, in the electrodeposition method, it is desired to reduce the thermal damage to the substrate on which the film is formed by electrodeposition at as low a temperature as possible, and to suppress the peeling of the film from the substrate.

上記の事情に鑑みて、以下の態様は、比較的低温で、平滑な表面を有する金属膜を電析によって形成することができるとともに、金属膜の形成後には水洗除去が容易な電析用電解質および金属膜の製造方法を提供することを目的とする。   In view of the above circumstances, the following embodiment is capable of forming a metal film having a smooth surface at a relatively low temperature by electrodeposition, and is easy to remove with water after the metal film is formed. And it aims at providing the manufacturing method of a metal film.

本発明の第1の態様によれば、カリウムイオンと、フッ化物イオンと、塩化物イオンと、金属イオンとを含む、電析用電解質を提供することができる。   According to the 1st aspect of this invention, the electrolyte for electrodeposition containing a potassium ion, a fluoride ion, a chloride ion, and a metal ion can be provided.

本発明の第2の態様によれば、フッ化カリウムと、塩化カリウムと、金属化合物および金属の少なくとも一方と、から電析用電解質を作製する工程と、前記電析用電解質に基板を浸漬させる工程と、前記基板を陰極として前記電析用電解質の電解を行なうことによって前記基板上に金属膜を形成する工程と、前記金属膜の表面上に付着している前記電析用電解質を水洗により除去する工程とを含む、金属膜の製造方法を提供することができる。   According to the second aspect of the present invention, a step of producing an electrodepositing electrolyte from potassium fluoride, potassium chloride, at least one of a metal compound and a metal, and immersing the substrate in the electrodepositing electrolyte Forming a metal film on the substrate by electrolyzing the electrodepositing electrolyte using the substrate as a cathode, and washing the electrodepositing electrolyte adhering on the surface of the metal film with water And a step of removing the metal film.

上記の態様によれば、比較的低温で、平滑な表面を有する金属膜を電析によって形成することができるとともに、金属膜の形成後には水洗除去が容易な電析用電解質および金属膜の製造方法を提供することができる。   According to the above aspect, a metal film having a smooth surface at a relatively low temperature can be formed by electrodeposition, and the electrodeposition electrolyte and metal film can be easily washed and removed after the metal film is formed. A method can be provided.

実施の形態の金属膜の製造方法のフローチャートである。It is a flowchart of the manufacturing method of the metal film of embodiment. 実施の形態の金属膜の製造方法における電析用電解質に基板を浸漬させる工程の一例を図解する模式的な断面図である。It is typical sectional drawing illustrating an example of the process of immersing a board | substrate in the electrolyte for electrodeposition in the manufacturing method of the metal film of embodiment. 実施の形態の金属膜の製造方法における基板上に金属膜を形成する工程の一例を図解する模式的な断面図である。It is typical sectional drawing illustrating an example of the process of forming a metal film on the board | substrate in the manufacturing method of the metal film of embodiment. 実施の形態の金属膜の製造方法において、金属のアノード溶解によって電析用電解質を作製する工程の一例を図解する模式的な断面図である。It is typical sectional drawing illustrating an example of the process of producing the electrolyte for electrodeposition by metal anodic dissolution in the manufacturing method of the metal film of embodiment. 実験例1において形成されたSi膜の断面の走査型電子顕微鏡(SEM)像である。2 is a scanning electron microscope (SEM) image of a cross section of a Si film formed in Experimental Example 1. FIG. 実験例1において形成されたSi膜のX線回折(XRD)パターンである。3 is an X-ray diffraction (XRD) pattern of the Si film formed in Experimental Example 1. FIG. (a)〜(c)は、実験例21において形成されたFe−Ti膜のXRDパターンである。(A)-(c) are the XRD patterns of the Fe-Ti film | membrane formed in Experimental example 21. FIG. 実験例22において形成されたSi膜の断面のSEM像である。22 is a SEM image of a cross section of a Si film formed in Experimental Example 22. 実験例23において形成されたSi膜の断面のSEM像である。24 is a SEM image of a cross section of a Si film formed in Experimental Example 23. 実験例24において形成されたSi膜の断面のSEM像である。24 is a SEM image of a cross section of a Si film formed in Experimental Example 24. 実験例25において形成されたSi膜の断面のSEM像である。22 is a SEM image of a cross section of a Si film formed in Experimental Example 25. 実験例26において形成されたSi膜の断面のSEM像である。27 is a SEM image of a cross section of a Si film formed in Experimental Example 26. 実験例27において形成されたSi膜の断面のSEM像である。42 is a SEM image of a cross section of a Si film formed in Experimental Example 27. 実験例28において形成されたSi膜の断面のSEM像である。42 is a SEM image of a cross section of a Si film formed in Experimental Example 28. 実験例29において形成されたSi膜の断面のSEM像である。42 is a SEM image of a cross section of a Si film formed in Experimental Example 29. 実験例30において形成されたSi膜の断面のSEM像である。4 is a SEM image of a cross section of a Si film formed in Experimental Example 30. 実験例31において形成されたSi膜の断面のSEM像である。4 is a SEM image of a cross section of a Si film formed in Experimental Example 31. 実験例32において形成されたSi膜の断面のSEM像である。32 is a SEM image of a cross section of a Si film formed in Experimental Example 32. 実験例33において形成されたSi膜の断面のSEM像である。It is a SEM image of the section of the Si film formed in example 33 of an experiment. 実験例24において形成されたSi膜の断面のSEM像の拡大図である。24 is an enlarged view of an SEM image of a cross section of a Si film formed in Experimental Example 24. FIG. 実験例25において形成されたSi膜の断面のSEM像の拡大図である。29 is an enlarged view of an SEM image of a cross section of a Si film formed in Experimental Example 25. FIG. 実験例34の金属膜の表面のSEM写真である。14 is a SEM photograph of the surface of the metal film of Experimental Example 34. 実験例36の金属膜の表面のSEM写真である。14 is a SEM photograph of the surface of a metal film in Experimental Example 36. 実験例34の金属膜の断面の低加速走査型電子顕微鏡写真である。14 is a low-acceleration scanning electron micrograph of a cross section of a metal film of Experimental Example 34. 実験例36の金属膜の断面の低加速走査型電子顕微鏡写真である。4 is a low acceleration scanning electron micrograph of a cross section of a metal film of Experimental Example 36. 図24に示す分析点のEDX分析結果である。It is an EDX analysis result of the analysis point shown in FIG. 図25に示す分析点のEDX分析結果である。It is an EDX analysis result of the analysis point shown in FIG.

[本発明の実施形態の説明]
(1)本発明の第1の態様によれば、カリウムイオンと、フッ化物イオンと、塩化物イオンと、金属イオンとを含む、電析用電解質を提供することができる。このような構成とすることにより、比較的低温で、平滑な表面を有する金属膜を電析によって形成することができるとともに、金属膜の形成後には水洗除去が容易な電析用電解質とすることができる。
[Description of Embodiment of the Present Invention]
(1) According to the 1st aspect of this invention, the electrolyte for electrodeposition containing a potassium ion, a fluoride ion, a chloride ion, and a metal ion can be provided. By adopting such a configuration, a metal film having a smooth surface can be formed by electrodeposition at a relatively low temperature, and an electrolyte for electrodeposition that can be easily washed and removed after the metal film is formed. Can do.

(2)本発明の第1の態様においては、前記金属イオンのカチオン分率が0.12以下であることが好ましい。この場合には、金属膜の形成後の水洗による電析用電解質の除去が容易となる傾向にある。   (2) In the first aspect of the present invention, the metal ion preferably has a cation fraction of 0.12 or less. In this case, the electrolyte for electrodeposition tends to be easily removed by washing with water after forming the metal film.

(3)本発明の第1の態様においては、前記フッ化物イオンのアニオン分率が0.1以上0.9以下であることが好ましい。この場合には、金属膜の形成後の水洗による電析用電解質の除去が容易となる傾向にある。   (3) In the 1st aspect of this invention, it is preferable that the anion fraction of the said fluoride ion is 0.1-0.9. In this case, the electrolyte for electrodeposition tends to be easily removed by washing with water after forming the metal film.

(4)本発明の第1の態様においては、前記金属イオンが、珪素イオン、タングステンイオン、モリブデンイオン、チタンイオン、ニッケルイオンおよびコバルトイオンからなる群から選択された少なくとも1種を含むことが好ましい。この場合には、金属膜を種々の用途に適した膜とすることができる。   (4) In the first aspect of the present invention, the metal ions preferably include at least one selected from the group consisting of silicon ions, tungsten ions, molybdenum ions, titanium ions, nickel ions, and cobalt ions. . In this case, the metal film can be a film suitable for various applications.

(5)本発明の第2の態様によれば、フッ化カリウムと、塩化カリウムと、金属化合物および金属の少なくとも一方と、から電析用電解質を作製する工程と、前記電析用電解質に基板を浸漬させる工程と、前記基板を陰極として前記電析用電解質の電解を行なうことによって前記基板上に金属膜を形成する工程と、前記金属膜の表面上に付着している前記電析用電解質を水洗により除去する工程とを含む、金属膜の製造方法を提供することができる。このような構成とすることにより、比較的低温で、平滑な表面を有する金属膜を電析によって形成することができるとともに、金属膜の形成後には水洗除去が容易な電析用電解質とすることができる。なお、本明細書において、「金属膜」には、シリコン膜、高融点金属膜、シリサイド膜および合金膜などの金属膜が含まれる。   (5) According to the second aspect of the present invention, a step of producing an electrodepositing electrolyte from potassium fluoride, potassium chloride, at least one of a metal compound and a metal, and a substrate on the electrodepositing electrolyte , A step of forming a metal film on the substrate by electrolyzing the electrodepositing electrolyte using the substrate as a cathode, and the electrodepositing electrolyte adhering on the surface of the metal film The method of manufacturing a metal film including the process of removing by water washing can be provided. By adopting such a configuration, a metal film having a smooth surface can be formed by electrodeposition at a relatively low temperature, and an electrolyte for electrodeposition that can be easily washed and removed after the metal film is formed. Can do. In the present specification, the “metal film” includes metal films such as a silicon film, a refractory metal film, a silicide film, and an alloy film.

(6)本発明の第2の態様においては、前記電析用電解質を作製する工程において、前記フッ化カリウムと前記塩化カリウムとの合計質量を前記電析用電解質の70質量%以上とすることが好ましい。この場合には、比較的低温で、平滑な表面を有する金属膜を電析によって形成することができるとともに、金属膜の形成後には電析用電解質を容易に水洗除去することができる。   (6) In the second aspect of the present invention, in the step of producing the electrodeposition electrolyte, the total mass of the potassium fluoride and the potassium chloride is 70% by mass or more of the electrodeposition electrolyte. Is preferred. In this case, a metal film having a smooth surface can be formed by electrodeposition at a relatively low temperature, and the electrodeposition electrolyte can be easily washed away after the metal film is formed.

(7)本発明の第2の態様において、前記電析用電解質を作製する工程は、フッ化カリウムと塩化カリウムとを混合させた後に溶融させることによって溶融塩を作製する工程と、前記溶融塩に前記金属化合物の少なくとも1種を添加する工程、および前記金属をアノード溶解する工程の少なくとも一方とを含んでいてもよい。この場合にも、比較的低温で、平滑な表面を有する金属膜を電析によって形成することができるとともに、金属膜の形成後には電析用電解質を容易に水洗除去することができる。   (7) In the second aspect of the present invention, the step of preparing the electrodeposition electrolyte includes a step of preparing a molten salt by mixing potassium fluoride and potassium chloride and then melting the molten salt, and the molten salt. At least one of the step of adding at least one of the metal compounds and the step of anodic dissolution of the metal may be included. Also in this case, a metal film having a smooth surface can be formed by electrodeposition at a relatively low temperature, and the electrodeposition electrolyte can be easily washed away after the metal film is formed.

(8)本発明の第2の態様において、前記金属化合物は、金属塩化物ガスを含んでいてもよい。この場合にも、比較的低温で、平滑な表面を有する金属膜を電析によって形成することができるとともに、金属膜の形成後には電析用電解質を容易に水洗除去することができる。   (8) In the second aspect of the present invention, the metal compound may contain a metal chloride gas. Also in this case, a metal film having a smooth surface can be formed by electrodeposition at a relatively low temperature, and the electrodeposition electrolyte can be easily washed away after the metal film is formed.

(9)本発明の第2の態様において、前記溶融塩における前記フッ化カリウムに対する前記塩化カリウムのモル比が0.2以上5以下であることが好ましい。この場合には、比較的低温で電析が可能となるため、金属膜が形成される基板への熱ダメージを抑えることができ、ひいては金属膜の形成後の水洗による電析用電解質の除去時に金属膜が基板から剥離するのを抑えることができる。   (9) In the second aspect of the present invention, the molar ratio of the potassium chloride to the potassium fluoride in the molten salt is preferably 0.2 or more and 5 or less. In this case, since electrodeposition is possible at a relatively low temperature, thermal damage to the substrate on which the metal film is formed can be suppressed, and as a result, the electrodeposition electrolyte can be removed by washing with water after the metal film is formed. The metal film can be prevented from peeling from the substrate.

(10)本発明の第2の態様において、前記基板上に金属膜を形成する工程において、電流密度の絶対値が1mA/cm2以上500mA/cm2以下の電流を流して前記電析用電解質の電解を行なうことが好ましい。この場合には、基板の表面上に金属膜をより短時間で形成することができるとともに、表面の平滑性を向上させた金属膜を形成することができる。 (10) In the second aspect of the present invention, in the step of forming a metal film on the substrate, a current having an absolute value of a current density of 1 mA / cm 2 or more and 500 mA / cm 2 or less is passed, so that the electrodeposition electrolyte It is preferable to perform the electrolysis. In this case, a metal film can be formed on the surface of the substrate in a shorter time, and a metal film with improved surface smoothness can be formed.

(11)本発明の第2の態様において、前記基板の表面が、鉄、銀、炭素、銅およびモリブデンからなる群から選択された少なくとも1種を含むことが好ましい。この場合には、基板と、基板の表面上に形成された金属膜との密着性を向上させることができる。   (11) In the second aspect of the present invention, the surface of the substrate preferably contains at least one selected from the group consisting of iron, silver, carbon, copper and molybdenum. In this case, the adhesion between the substrate and the metal film formed on the surface of the substrate can be improved.

(12)本発明の第2の態様において、前記基板の形状が、柱状またはパイプ状であることが好ましい。この場合には、基板の表面上に形成したSi膜を用いて集光型太陽電池を作製したときに、全方向からの光入射を利用することができるため、単位面積当たりの光の利用効率を向上させることができる。   (12) In the second aspect of the present invention, the substrate preferably has a columnar shape or a pipe shape. In this case, when a concentrating solar cell is fabricated using a Si film formed on the surface of the substrate, light incidence from all directions can be used, so the light utilization efficiency per unit area Can be improved.

[本発明の実施形態の詳細]
以下、本発明の一例である実施の形態について説明する。なお、実施の形態の説明に用いられる図面において、同一の参照符号は、同一部分または相当部分を表わすものとする。
[Details of the embodiment of the present invention]
Hereinafter, an embodiment which is an example of the present invention will be described. Note that in the drawings used to describe the embodiments, the same reference numerals represent the same or corresponding parts.

<電析用電解質の構成>
実施の形態の電析用電解質は、カリウムイオン(K+)と、フッ化物イオン(F-)と、塩化物イオン(Cl-)と、金属イオン(Mn+;nは自然数)とを含んでいる。実施の形態の電析用電解質は、たとえば、フッ化カリウム(KF)と塩化カリウム(KCl)との溶融塩中に、電析される金属(M)を含む金属化合物を溶解することにより作製することができる。
<Configuration of electrolyte for electrodeposition>
The electrodeposition electrolyte according to the embodiment includes potassium ions (K + ), fluoride ions (F ), chloride ions (Cl ), and metal ions (M n + ; n is a natural number). Yes. The electrolyte for electrodeposition according to the embodiment is prepared by, for example, dissolving a metal compound containing metal (M) to be electrodeposited in a molten salt of potassium fluoride (KF) and potassium chloride (KCl). be able to.

KFとKClとの溶融塩中においては、KFおよびKClはそれぞれ電離して、K+、F-およびCl-の状態で存在しており、そこに電析されるMを含む金属化合物を溶解すると、Mを含む金属化合物が電離して、電析されるMは金属イオン(Mn+)として存在する。 In the molten salt of KF and KCl, KF and KCl are ionized and exist in the state of K + , F and Cl , respectively, and when the metal compound containing M deposited therein is dissolved. , And the metal compound containing M is ionized and M is deposited as a metal ion (M n + ).

すなわち、実施の形態の電析用電解質においては、KF、KCl、およびMを含む金属化合物はそれぞれ電離してイオンの状態で存在しているため、実施の形態の電析用電解質は、K+、F-、Cl-およびMn+を含んでいることになる。 That is, in the electrodepositing electrolyte of the embodiment, the metal compounds containing KF, KCl, and M are ionized and exist in an ionic state. Therefore, the electrodepositing electrolyte of the embodiment is K + , F , Cl and M n + .

なお、実施の形態の電析用電解質中のK+、F-、Cl-およびMn+については、たとえば、電析用電解質を硝酸とフッ酸との混合液に溶解させた後にICP発光分光分析(Inductively Coupled Plasma Spectrometry)により確認することができる。ICP発光分光分析装置としては、たとえば、サーモフィッシャーサイエンティフィック株式会社製のiCAP6200などを用いることができる。 As for K + , F , Cl and M n + in the electrodepositing electrolyte of the embodiment, for example, ICP emission spectroscopic analysis is performed after dissolving the electrodepositing electrolyte in a mixed solution of nitric acid and hydrofluoric acid. (Inductively Coupled Plasma Spectrometry). As the ICP emission spectroscopic analyzer, for example, iCAP6200 manufactured by Thermo Fisher Scientific Co., Ltd. can be used.

また、実施の形態の電析用電解質中のK+、F-、Cl-およびMn+については、たとえば、電析用電解質を多量の水に溶解させた後にイオンクロマトグラフィーによっても確認することができる。イオンクロマトグラフィー装置としては、たとえば、株式会社島津製作所製のHIC−SPなどを用いることができる。 In addition, K + , F , Cl and M n + in the electrodeposition electrolyte according to the embodiment may be confirmed by ion chromatography after dissolving the electrodeposition electrolyte in a large amount of water, for example. it can. As the ion chromatography device, for example, HIC-SP manufactured by Shimadzu Corporation can be used.

実施の形態の電析用電解質におけるMn+のカチオン分率は0.12以下であることが好ましく、0.1以下であることがより好ましい。Mn+のカチオン分率が0.12以下である場合、特に0.1以下である場合には、金属膜の形成後の水洗による電析用電解質の除去が容易となる傾向にある。加えて、実施の形態の電析用電解質におけるMn+のカチオン分率は、0.05以下であることがさらに好ましく、0.01以上0.04以下であることが特に好ましい。Mn+のカチオン分率が0.05以下である場合、特に0.01以上0.04以下である場合には、金属膜の形成後の水洗による電析用電解質の除去がさらに容易となる傾向にある。 The cation fraction of M n + in the electrodeposition electrolyte of the embodiment is preferably 0.12 or less, and more preferably 0.1 or less. When the cation fraction of M n + is 0.12 or less, particularly when it is 0.1 or less, the electrolyte for electrodeposition tends to be easily removed by washing with water after forming the metal film. In addition, the cation fraction of M n + in the electrodeposition electrolyte of the embodiment is more preferably 0.05 or less, and particularly preferably 0.01 or more and 0.04 or less. When the cation fraction of M n + is 0.05 or less, particularly when it is 0.01 or more and 0.04 or less, the removal of the electrolyte for electrodeposition by washing with water after the formation of the metal film tends to be easier. It is in.

ここで、実施の形態の電析用電解質におけるMn+のカチオン分率は、以下の式(I)によって算出することができる。 Here, the cation fraction of M n + in the electrodeposition electrolyte of the embodiment can be calculated by the following formula (I).

n+のカチオン分率=(電析用電解質中におけるMn+の物質量)/(電析用電解質中におけるカチオンの総物質量) …(I) Cation fraction of M n + = (Amount of M n + in the electrodeposition electrolyte) / (Total amount of cations in the electrodeposition electrolyte) (I)

実施の形態の電析用電解質におけるF-のアニオン分率は、0.1以上0.9以下であることが好ましく、0.25以上0.75以下であることがより好ましい。F-のアニオン分率が0.1以上0.9以下である場合、特に0.25以上0.75以下である場合には、金属膜の形成後の水洗による電析用電解質の除去が容易となる傾向にある。 The anion fraction of F in the electrodeposition electrolyte of the embodiment is preferably 0.1 or more and 0.9 or less, and more preferably 0.25 or more and 0.75 or less. When the anion fraction of F is 0.1 or more and 0.9 or less, particularly when it is 0.25 or more and 0.75 or less, it is easy to remove the electrolyte for electrodeposition by washing with water after forming the metal film. It tends to be.

ここで、実施の形態の電析用電解質におけるF-のアニオン分率は、以下の式(II)によって算出することができる。 Here, the anion fraction of F in the electrodeposition electrolyte of the embodiment can be calculated by the following formula (II).

-のアニオン分率=(電析用電解質中におけるF-の物質量)/(電析用電解質中におけるアニオンの総物質量) …(II) F anion fraction = (amount of F − in the electrodeposition electrolyte) / (total amount of anion in the electrodeposition electrolyte) (II)

n+は、珪素(Si)イオン、タングステン(W)イオン、モリブデン(Mo)イオン、チタン(Ti)イオン、ニッケル(Ni)イオンおよびコバルト(Co)イオンからなる群から選択された少なくとも1種を含むことが好ましい。たとえば、実施の形態の電析用電解質がSiイオンを含み、電析用電解質を電析することによって基板上にSiを析出させてSi膜を形成した場合には、当該Si膜は太陽電池として使用されるSi膜とすることができる。また、実施の形態の電析用電解質を電析することによって基板上にW、Mo、Tiおよびこれらの少なくとも2種の合金を含む膜を形成した場合には、その膜は、たとえば、高硬度かつ耐摩耗性の機能を有する保護膜として使用することができる。また、実施の形態の電析用電解質を電析することによって基板上にNi、CoおよびNiとCoとの合金を含む膜を形成した場合には、その膜は、たとえば、耐食性皮膜として使用することができる。また、実施の形態の電析用電解質を電析することによって基板上にW、Mo、Ti、NiおよびCoからなる群から選択された少なくとも1種のシリサイド(シリコンとの化合物)を含む膜を形成した場合には、その膜は、たとえば、半導体基板への低抵抗電極として使用することができ、半導体装置の低電圧作動を可能とする。さらに、実施の形態の電析用電解質から電析することによって、電析された金属と基板に含まれる金属とが合金化した合金膜を形成した場合には、合金膜は、たとえば、耐摩耗性保護膜または水素吸蔵合金膜などに使用することができる。 M n + is at least one selected from the group consisting of silicon (Si) ions, tungsten (W) ions, molybdenum (Mo) ions, titanium (Ti) ions, nickel (Ni) ions, and cobalt (Co) ions. It is preferable to include. For example, when the electrodepositing electrolyte of the embodiment contains Si ions, and depositing Si on the substrate by electrodepositing the electrodepositing electrolyte, the Si film is formed as a solar cell. The Si film used can be used. In addition, when a film containing W, Mo, Ti and at least two kinds of these alloys is formed on the substrate by electrodepositing the electrolyte for electrodeposition according to the embodiment, the film has, for example, a high hardness. In addition, it can be used as a protective film having a wear resistance function. Further, when a film containing Ni, Co, and an alloy of Ni and Co is formed on the substrate by electrodepositing the electrolyte for electrodeposition according to the embodiment, the film is used as, for example, a corrosion-resistant film. be able to. Moreover, a film containing at least one silicide (compound with silicon) selected from the group consisting of W, Mo, Ti, Ni and Co on the substrate by electrodepositing the electrolyte for electrodeposition according to the embodiment When formed, the film can be used, for example, as a low-resistance electrode to a semiconductor substrate, enabling a low-voltage operation of the semiconductor device. Furthermore, when an alloy film in which the deposited metal and the metal contained in the substrate are alloyed is formed by electrodeposition from the electrodeposition electrolyte according to the embodiment, the alloy film is, for example, wear resistant. It can be used for a protective film or a hydrogen storage alloy film.

<金属膜の製造方法>
図1に、実施の形態の電析用電解質を用いた金属膜の製造方法の一例(実施の形態の金属膜の製造方法)のフローチャートを示す。実施の形態の金属膜の製造方法は、電析用電解質を作製する工程(S10)と、電析用電解質に基板を浸漬させる工程(S20)と、基板上に金属膜を形成する工程(S30)と、電析用電解質を水洗により除去する工程(S40)とを含んでいる。なお、実施の形態の金属膜の製造方法には、S10、S20、S30およびS40以外の工程が含まれていてもよいことは言うまでもなく、工程の順序も特に限定されないことは言うまでもない。
<Method for producing metal film>
FIG. 1 shows a flowchart of an example of a metal film manufacturing method using the electrodeposition electrolyte of the embodiment (metal film manufacturing method of the embodiment). The manufacturing method of the metal film of the embodiment includes a step of producing an electrodeposition electrolyte (S10), a step of immersing the substrate in the electrodeposition electrolyte (S20), and a step of forming a metal film on the substrate (S30). ) And a step (S40) of removing the electrolyte for electrodeposition by washing with water. In addition, it cannot be overemphasized that processes other than S10, S20, S30, and S40 may be included in the manufacturing method of the metal film of embodiment, and the order of a process is not specifically limited.

[電析用電解質を作製する工程]
電析用電解質を作製する工程(S10)は、KFと、KClと、Mを含む金属化合物とから電析用電解質を作製することにより行なわれる。電析用電解質を作製する工程(S10)は、たとえば、KFとKClとの混合物を溶融することによって溶融塩を作製する工程と、KFとKClとの溶融塩にMの化合物を添加することによって電析用電解質を作製する工程とを含んでいる。
[Process for producing electrolyte for electrodeposition]
The step (S10) of preparing the electrodepositing electrolyte is performed by preparing an electrodepositing electrolyte from KF, KCl, and a metal compound containing M. The step (S10) of preparing the electrodepositing electrolyte includes, for example, a step of preparing a molten salt by melting a mixture of KF and KCl, and adding an M compound to the molten salt of KF and KCl. Producing an electrolyte for electrodeposition.

KFとKClとの溶融塩におけるKFに対するKClのモル比((KFとKClとの溶融塩中のKClの物質量nKCl)/(KFとKClとの溶融塩中のKFの物質量nKF))は、0.2以上5以下であることが好ましく、0.5以上2以下であることがより好ましい。KFとKClとの溶融塩におけるKFに対するKClのモル比が1.2である場合には、当該溶融塩の融点は871Kとなって最も低くなるが、KFとKClとの溶融塩においてKFに対するKClのモル比が0.2以上5以下である場合、特に0.5以上2以下である場合にも、当該溶融塩の融点をKF単塩の融点(1133K)と比較して十分に低くすることができるため、比較的低温で電析が可能となる。これにより、金属膜が形成される基板への熱ダメージを抑えることができ、ひいては金属膜の形成後の水洗による電析用電解質の除去時に金属膜が基板から剥離するのを抑えることができる。 Molar ratio of KCl to KF in the molten salt of KF and KCl ((substance quantity of KCl in the molten salt of KF and KCl n KCl ) / (substance quantity of KF in the molten salt of KF and KCl n KF ) ) Is preferably 0.2 or more and 5 or less, and more preferably 0.5 or more and 2 or less. When the molar ratio of KCl to KF in the molten salt of KF and KCl is 1.2, the melting point of the molten salt is 871 K, which is the lowest, but in the molten salt of KF and KCl, KCl to KF. When the molar ratio is 0.2 or more and 5 or less, particularly when the molar ratio is 0.5 or more and 2 or less, the melting point of the molten salt should be sufficiently lower than the melting point of the KF single salt (1133K). Therefore, electrodeposition can be performed at a relatively low temperature. Thereby, the thermal damage to the board | substrate with which a metal film is formed can be suppressed, and also it can suppress that a metal film peels from a board | substrate at the time of removal of the electrodeposition electrolyte by the water washing after formation of a metal film.

KFとKClとの溶融塩に添加されるMの化合物としては、固体のMの化合物の少なくとも1種、気体のMの化合物の少なくとも1種、または固体のMの化合物の少なくとも1種と気体のMの化合物の少なくとも1種との双方を添加することができる。   The M compound added to the molten salt of KF and KCl includes at least one solid M compound, at least one gaseous M compound, or at least one solid M compound and a gaseous compound. Both with at least one of the compounds of M can be added.

固体のMの化合物としては、実施の形態の電析用電解質の電析により基板上にSi膜を形成する場合には、たとえば、K2SiF6などの珪素化合物を添加することができる。また、W膜を形成する場合には、たとえば、KWF6、WO2またはWO3などのタングステン化合物を添加することができる。また、Mo膜を形成する場合には、たとえば、KMoF6、MoO2またはMoO3などのモリブデン化合物を添加することができる。また、Ti膜を形成する場合には、たとえば、K2TiF6またはTiO2などのチタン化合物を添加することができる。また、Ni膜を形成する場合には、たとえば、NiCl2などのニッケル化合物を添加することができる。さらに、Co膜を形成する場合には、たとえば、CoCl2などのコバルト化合物を添加することができる。 As the solid M compound, for example, a silicon compound such as K 2 SiF 6 can be added when an Si film is formed on the substrate by electrodeposition of the electrolyte for electrodeposition according to the embodiment. When forming a W film, for example, a tungsten compound such as KWF 6 , WO 2, or WO 3 can be added. In the case of forming a Mo film, for example, it can be added to the molybdenum compound such KMoF 6, MoO 2 or MoO 3. When forming a Ti film, for example, a titanium compound such as K 2 TiF 6 or TiO 2 can be added. Further, when forming the Ni film, for example, a nickel compound such as NiCl 2 can be added. Furthermore, when forming a Co film, for example, a cobalt compound such as CoCl 2 can be added.

気体のMの化合物としては、実施の形態の電析用電解質の電析により基板上にSi膜を形成する場合には、たとえば、SiCl4などの珪素化合物ガスをKFとKClとの溶融塩に吹き込むことによって添加することができる。また、W膜を形成する場合には、たとえば、WCl4、WCl5およびWCl6からなる群から選択された少なくとも1種などのタングステン化合物ガスをKFとKClとの溶融塩に吹き込むことによって添加することができる。また、Mo膜を形成する場合には、たとえば、MoF6、MoCl4、MoCl5およびMoCl6からなる群から選択された少なくとも1種などのモリブデン化合物ガスをKFとKClとの溶融塩に吹き込むことによって添加することができる。また、Ti膜を形成する場合には、たとえば、TiCl4などのチタン化合物ガスをKFとKClとの溶融塩に吹き込むことによって添加することができる。 As the gaseous M compound, when forming a Si film on the substrate by electrodeposition of the electrodeposition electrolyte according to the embodiment, for example, a silicon compound gas such as SiCl 4 is used as a molten salt of KF and KCl. It can be added by blowing. When forming a W film, for example, at least one tungsten compound gas selected from the group consisting of WCl 4 , WCl 5 and WCl 6 is added by blowing it into a molten salt of KF and KCl. be able to. When forming a Mo film, for example, at least one selected from the group consisting of MoF 6 , MoCl 4 , MoCl 5 and MoCl 6 is blown into a molten salt of KF and KCl. Can be added. When forming a Ti film, for example, a titanium compound gas such as TiCl 4 can be added by blowing it into a molten salt of KF and KCl.

なお、KFとKClとの溶融塩に気体のMの化合物を吹き込む方法は特に限定されないが、たとえばパイプを用いた吹き込み方法などを用いることができる。   The method of blowing the gaseous M compound into the molten salt of KF and KCl is not particularly limited, but for example, a blowing method using a pipe can be used.

また、上記の固体のMの化合物および気体のMの化合物は、それぞれ、1種類のみ添加してもよく、複数種類添加してもよい。   In addition, each of the solid M compound and the gaseous M compound may be added alone or in combination.

また、実施の形態の電析用電解質は、KFとKClとの合計質量が電析用電解質の70質量%以上となるように作製されることが好ましい。KFとKClとの合計質量が電析用電解質の70質量%以上である電析用電解質を用いて電析を行なうことによって金属膜を形成した場合には、金属膜の形成後の水洗による電析用電解質の除去が容易となる傾向にある。すなわち、KFとKCl以外の溶融塩成分を電析用電解質の30質量%よりも多く含む溶融塩を用いた場合には、イオン交換によって、水への溶解度が低い金属塩が生成するため、電析用電解質の水洗除去が困難となる傾向にある(たとえば、KF+LiCl→LiF+KClの反応式により得られたLiFは水に難溶である)。また、電析対象物となる金属を電析用電解質の30質量%よりも多く含有させた場合にも、電析対象物となる金属は水に難溶であるため、金属膜の形成後の水洗による電析用電解質の除去が困難となる傾向にある。   In addition, the electrodeposition electrolyte according to the embodiment is preferably manufactured so that the total mass of KF and KCl is 70% by mass or more of the electrodeposition electrolyte. In the case where a metal film is formed by performing electrodeposition using an electrolyte for electrodeposition in which the total mass of KF and KCl is 70% by mass or more of the electrolyte for electrodeposition, electrolysis by washing after forming the metal film is performed. It tends to be easy to remove the electrolyte for deposition. That is, when a molten salt containing a molten salt component other than KF and KCl in an amount of more than 30% by mass of the electrodeposition electrolyte is used, a metal salt having low solubility in water is generated by ion exchange. It tends to be difficult to remove the electrolyte for washing with water (for example, LiF obtained by the reaction formula of KF + LiCl → LiF + KCl is hardly soluble in water). In addition, even when the metal to be electrodeposited is contained in an amount of more than 30% by mass of the electrolyte for electrodeposition, the metal to be electrodeposited is hardly soluble in water. It tends to be difficult to remove the electrolyte for electrodeposition by washing with water.

[電析用電解質に基板を浸漬させる工程]
電析用電解質に基板を浸漬させる工程(S20)は、たとえば図2の模式的断面図に示すように、電析用電解質を作製する工程(S10)で作製した電析用電解質2を容器1中に収容し、電析用電解質2中に陽極3および陰極としての基板4を浸漬させることにより行なうことができる。
[Step of immersing substrate in electrolyte for electrodeposition]
In the step of immersing the substrate in the electrodeposition electrolyte (S20), for example, as shown in the schematic cross-sectional view of FIG. 2, the electrodepositing electrolyte 2 prepared in the step of preparing the electrodeposition electrolyte (S10) is the container 1. It can be performed by immersing the anode 3 and the substrate 4 as the cathode in the electrolyte 2 for electrodeposition.

ここで、基板4としては、基板4の表面が、鉄(Fe)、銀(Ag)、炭素(C)、銅(Cu)およびMoからなる群から選択された少なくとも1種を含むものを用いることが好ましい。基板4の表面が、AgおよびCの少なくとも1種を含む場合には基板4の表面上に形成したSi膜と基板4との密着性を向上させることができる。また、基板4の表面が、CuおよびMoの少なくとも1種を含む場合には、基板4の表面上に形成したW膜と基板4との密着性を向上させることができる。   Here, as the substrate 4, a substrate whose surface includes at least one selected from the group consisting of iron (Fe), silver (Ag), carbon (C), copper (Cu), and Mo is used. It is preferable. When the surface of the substrate 4 contains at least one of Ag and C, the adhesion between the Si film formed on the surface of the substrate 4 and the substrate 4 can be improved. Further, when the surface of the substrate 4 contains at least one of Cu and Mo, the adhesion between the W film formed on the surface of the substrate 4 and the substrate 4 can be improved.

また、基板4の形状は、特に限定されないが、柱状またはパイプ状であることが好ましい。基板4の形状が柱状またはパイプ状である場合には、基板4の表面上に形成したSi膜を用いて集光型太陽電池を作製したときに、全方向からの光入射を基板4の表面に対して垂直に入射させて利用することができるため、単位面積当たりの光の利用効率を向上させることができる。   The shape of the substrate 4 is not particularly limited, but is preferably a columnar shape or a pipe shape. When the shape of the substrate 4 is a columnar shape or a pipe shape, when a concentrating solar cell is manufactured using a Si film formed on the surface of the substrate 4, light incidence from all directions is caused to occur on the surface of the substrate 4. Therefore, it is possible to improve the light utilization efficiency per unit area.

なお、本明細書において、「柱状」とは、任意の方向に延在する形状を意味しており、たとえば、円柱および角柱などの形状を挙げることができる。   In the present specification, the “columnar shape” means a shape extending in an arbitrary direction, and examples thereof include a shape of a cylinder or a prism.

また、本明細書において、「パイプ状」とは、任意の方向に延在する外殻部と外殻部の延在方向と同一の方向に延在するように外殻部の内側に設けられた中空部とを有する形状を意味しており、たとえば、円筒、および角柱の内部に角柱の延在方向と同一方向に延在する中空部を有する形状などを挙げることができる。   Further, in this specification, the “pipe shape” is provided inside the outer shell portion so as to extend in the same direction as the outer shell portion extending in an arbitrary direction and the extending direction of the outer shell portion. For example, a shape having a hollow portion extending in the same direction as the extending direction of the prism may be included inside the prism.

[基板上に金属膜を形成する工程]
基板上に金属膜を形成する工程(S30)は、電析用電解質2中に浸漬された陽極3および陰極としての基板4との間に電圧を印加し、電析用電解質2の電解を行なうことによって実施される。これにより、図3の模式的断面図に示すように、以下の式(III)にしたがって、基板4の表面上に金属Mが析出し、基板4の表面上に金属膜5が形成される。
[Process of forming metal film on substrate]
In the step of forming a metal film on the substrate (S30), a voltage is applied between the anode 3 immersed in the electrodeposition electrolyte 2 and the substrate 4 as the cathode, and the electrodeposition electrolyte 2 is electrolyzed. To be implemented. Thereby, as shown in the schematic cross-sectional view of FIG. 3, the metal M is deposited on the surface of the substrate 4 according to the following formula (III), and the metal film 5 is formed on the surface of the substrate 4.

n++ne-→M …(III) M n + + ne → M (III)

ここで、陽極3と基板4との間に流れる電流の基板4上での電流密度の絶対値を1mA/cm2以上500mA/cm2以下として電析用電解質2の電解を行なうことが好ましく、1mA/cm2以上300mA/cm2以下として電析用電解質2の電解を行なうことがより好ましい。陽極3と基板4との間に流れる電流の電流密度の絶対値を1mA/cm2以上として電析用電解質2の電解を行なった場合には、基板4の表面上における金属膜5の形成をより短時間で行なうことができる。また、陽極3と基板4との間に流れる電流の電流密度の絶対値を500mA/cm2以下、特に300mA/cm2以下として電析用電解質2の電解を行なった場合には、表面の平滑性を向上させた金属膜5を形成することができる。加えて、陽極3と基板4との間に流れる電流の電流密度の絶対値を50mA/cm2以上250mA/cm2以下として電析用電解質2の電解を行なうことがさらに好ましい。陽極3と基板4との間に流れる電流の電流密度の絶対値を50mA/cm2以上として電析用電解質2の電解を行なった場合には、実用的な速度で電析用電解質2の電解を行なうことができるとともに、基板4の表面からの金属膜5の剥離がより起こりにくくなる。また、陽極3と基板4との間に流れる電流の電流密度の絶対値を250mA/cm2以下として電析用電解質2の電解を行った場合には、表面の平滑性がより向上した金属膜5を形成することができる。 Here, it is preferable to perform the electrolysis of the electrodeposition electrolyte 2 by setting the absolute value of the current density of the current flowing between the anode 3 and the substrate 4 on the substrate 4 to 1 mA / cm 2 or more and 500 mA / cm 2 or less. More preferably, the electrodeposition electrolyte 2 is electrolyzed at 1 mA / cm 2 or more and 300 mA / cm 2 or less. When the electrodepositing electrolyte 2 is electrolyzed with the absolute value of the current density of the current flowing between the anode 3 and the substrate 4 being 1 mA / cm 2 or more, the metal film 5 is formed on the surface of the substrate 4. This can be done in a shorter time. Further, when electrolysis of the electrodepositing electrolyte 2 is carried out with the absolute value of the current density of the current flowing between the anode 3 and the substrate 4 being 500 mA / cm 2 or less, particularly 300 mA / cm 2 or less, the surface is smooth. The metal film 5 with improved properties can be formed. In addition, it is more preferable to carry out absolute value electrolytic electrodeposition析用electrolyte 2 as a 50 mA / cm 2 or more 250 mA / cm 2 or less of the current density of the current flowing between the anode 3 and the substrate 4. When electrolysis of the electrodepositing electrolyte 2 is performed with the absolute value of the current density of the current flowing between the anode 3 and the substrate 4 set to 50 mA / cm 2 or more, the electrolysis of the electrodepositing electrolyte 2 is performed at a practical speed. And the metal film 5 is less likely to be peeled off from the surface of the substrate 4. In addition, when electrolysis of the electrodepositing electrolyte 2 is performed with the absolute value of the current density of the current flowing between the anode 3 and the substrate 4 being 250 mA / cm 2 or less, the metal film having improved surface smoothness. 5 can be formed.

[電析用電解質を水洗により除去する工程]
電析用電解質を水洗により除去する工程(S40)は、基板4上に金属膜5を析出させる工程(S30)後に、金属膜5の表面上に付着している電析用電解質2を水洗により除去することにより行なわれる。
[Step of removing electrolyte for electrodeposition by washing with water]
The step of removing the electrodepositing electrolyte by washing (S40) is performed by washing the electrodepositing electrolyte 2 adhering to the surface of the metal film 5 with water after the step of depositing the metal film 5 on the substrate 4 (S30). This is done by removing.

本実施の形態においては、電析対象物となるMの化合物を溶解させる溶融塩として、KFとKClとから作製され、K+とF-とCl-とを含む溶融塩を用いており、従来のKF以外の金属フッ化物を用いて作製された溶融塩と比べて、水に対する溶解度を高めることができることから、基板4上へのMの電析によって形成された金属膜5の表面に付着した電析用電解質を水洗により容易に除去することができる。 In the present embodiment, a molten salt prepared from KF and KCl and containing K + , F and Cl is used as a molten salt for dissolving the M compound as an electrodeposition target. Compared with a molten salt prepared using a metal fluoride other than KF, the solubility in water can be increased, so that it adheres to the surface of the metal film 5 formed by electrodeposition of M on the substrate 4. The electrolyte for electrodeposition can be easily removed by washing with water.

[金属膜]
実施の形態の金属膜の製造方法により製造された金属膜5の平均厚さRに対する金属膜5の表面平均粗さRaの割合(100×(Ra/R))は、10%以下であることが好ましく、5%以下であることがより好ましい。この場合には、金属膜5の表面をより平滑なものとすることができる。
[Metal film]
The ratio (100 × (Ra / R)) of the surface average roughness Ra of the metal film 5 to the average thickness R of the metal film 5 manufactured by the metal film manufacturing method of the embodiment is 10% or less. Is preferable, and it is more preferable that it is 5% or less. In this case, the surface of the metal film 5 can be made smoother.

金属膜5の表面平均粗さRaおよび平均厚さRは、それぞれ、金属膜5を樹脂中に埋設し、樹脂を乾燥させた後に、回転研磨機に取り付けた研磨紙(粒度:240番、400番、600番、1000番および2000番)で樹脂を研磨していき、金属膜5の断面を露出させる。そして、金属膜5の露出した断面をSEM(たとえば株式会社キーエンス製のVE−8800)を用いて観察することにより、金属膜5の表面平均粗さRaおよび平均厚さRを測定することができる。   The surface average roughness Ra and the average thickness R of the metal film 5 were respectively determined by polishing paper (grain size: 240, 400) attached to a rotary polishing machine after the metal film 5 was embedded in the resin and the resin was dried. No. 600, 1000 and 2000), the resin is polished to expose the cross section of the metal film 5. And the surface average roughness Ra and average thickness R of the metal film 5 can be measured by observing the exposed cross section of the metal film 5 using SEM (for example, VE-8800 made by Keyence Corporation). .

なお、金属膜5の厚みは、基板4と金属膜5とのSEM断面において、基板4の表面に対する垂線を引き、基板4の金属膜5側の表面から、金属膜5の基板4と反対側の表面までの当該垂線の長さを意味している。金属膜5の表面平均粗さRaは、JIS B 0601(2001)に規定された算術平均粗さRaを意味している。また、金属膜5の平均厚さRは、金属膜5の厚みの算術平均を意味している。   The thickness of the metal film 5 is perpendicular to the surface of the substrate 4 in the SEM cross section between the substrate 4 and the metal film 5, and from the surface on the metal film 5 side of the substrate 4 to the side opposite to the substrate 4 of the metal film 5. This means the length of the perpendicular to the surface. The surface average roughness Ra of the metal film 5 means the arithmetic average roughness Ra defined in JIS B 0601 (2001). Further, the average thickness R of the metal film 5 means an arithmetic average of the thickness of the metal film 5.

実施の形態の金属膜の製造方法により製造された金属膜5の純度は99.9質量%以上であることが好ましい。金属膜5の純度が99.9質量%以上である場合には、金属膜5としてシリコン膜を析出させ、これを太陽電池として用いたときの太陽電池の変換効率が向上する傾向にある。また、金属膜5としてW、Mo、Tiおよびこれらの少なくとも2種の合金を含む膜を析出させ、これを高硬度かつ耐摩耗性の機能を有する保護膜として用いたときの膜の機能を向上させることができる。   The purity of the metal film 5 manufactured by the metal film manufacturing method of the embodiment is preferably 99.9% by mass or more. When the purity of the metal film 5 is 99.9% by mass or more, a silicon film is deposited as the metal film 5 and the conversion efficiency of the solar cell tends to be improved when this is used as a solar cell. In addition, a film containing W, Mo, Ti and at least two kinds of these alloys is deposited as the metal film 5, and the function of the film is improved when it is used as a protective film having a function of high hardness and wear resistance. Can be made.

金属膜5の純度は、金属膜5の全質量に対する、金属膜5の全質量から不純物の全質量を引いた質量の割合であり、以下の式(IV)により算出することができる。   The purity of the metal film 5 is the ratio of the mass obtained by subtracting the total mass of impurities from the total mass of the metal film 5 with respect to the total mass of the metal film 5, and can be calculated by the following formula (IV).

金属膜5の純度[%]=100×(金属膜5の全質量から不純物の全質量を引いた質量)/(金属膜5の全質量) …(IV)   Purity [%] of metal film 5 = 100 × (mass obtained by subtracting the total mass of impurities from the total mass of metal film 5) / (total mass of metal film 5) (IV)

なお、本明細書において、金属膜5の「不純物」は、たとえば、ホウ素、リン、鉄、アルミニウム、リチウム、カリウム、マグネシウムおよびカルシウムの中で電析対象物となるM以外の成分を意味する。   In the present specification, the “impurity” of the metal film 5 means a component other than M that becomes an electrodeposition target in, for example, boron, phosphorus, iron, aluminum, lithium, potassium, magnesium, and calcium.

金属膜5の純度は、グロー放電質量分析(GD−MS)により測定することができ、測定装置としてはたとえばサーモエレクトロン株式会社製のVG9000などを用いることができる。グロー放電質量分析による金属膜5の純度は、たとえば、金属膜5を表面から1〜5μmの厚さスパッタリングして、当該スパッタリングされた金属膜5を構成するM成分以外の不純物成分の含有量を測定することにより行なうことができる。   The purity of the metal film 5 can be measured by glow discharge mass spectrometry (GD-MS). As a measuring device, for example, VG9000 manufactured by Thermo Electron Co., Ltd. can be used. The purity of the metal film 5 by glow discharge mass spectrometry is determined by, for example, determining the content of impurity components other than the M component constituting the sputtered metal film 5 by sputtering the metal film 5 to a thickness of 1 to 5 μm from the surface. This can be done by measuring.

また、金属膜5は、電析用電解質3から電析された金属と基板4に含有される金属との合金であってもよい。この場合にも、比較的低温で平滑な表面を有する金属膜5を形成することができる。   The metal film 5 may be an alloy of a metal electrodeposited from the electrodeposition electrolyte 3 and a metal contained in the substrate 4. Also in this case, the metal film 5 having a smooth surface at a relatively low temperature can be formed.

[金属膜の製造方法の好ましい形態]
実施の形態の電析用電解質2の電析により基板4上に金属膜5としてSi膜を形成する場合には、SiCl4をKFとKClとの溶融塩に吹き込むことによって、KFとKClとの溶融塩にSi化合物を添加して、実施の形態の電析用電解質2を作製することが好ましい。
[Preferred Form of Metal Film Manufacturing Method]
In the case where a Si film is formed as a metal film 5 on the substrate 4 by electrodeposition of the electrolyte 2 for electrodeposition according to the embodiment, SiCl 4 is blown into a molten salt of KF and KCl, so that KF and KCl It is preferable to produce the electrodeposition electrolyte 2 of the embodiment by adding a Si compound to the molten salt.

すなわち、SiCl4をKFとKClとの溶融塩に吹き込むことによって、以下の式(V)で表わされるイオン交換反応を起こすことができる。 That is, by blowing SiCl 4 into a molten salt of KF and KCl, an ion exchange reaction represented by the following formula (V) can be caused.

SiCl4+6F-→SiF6 2-+4Cl- …(V) SiCl 4 + 6F → SiF 6 2− + 4Cl (V)

そして、図2に示すように、SiF6 2-を含む実施の形態の電析用電解質2に陽極3と陰極としての基板4とを浸漬させ、陽極3と基板4との間に電流を流すことにより、電析用電解質2の電解を行なった場合には、陽極3では以下の式(VI)で表わされる反応が起き、陰極としての基板4では以下の式(VII)で表わされる反応が起きる。 Then, as shown in FIG. 2, the anode 3 and the substrate 4 as the cathode are immersed in the electrodeposition electrolyte 2 containing SiF 6 2− , and a current flows between the anode 3 and the substrate 4. Thus, when electrolysis of the electrodeposition electrolyte 2 is performed, a reaction represented by the following formula (VI) occurs at the anode 3, and a reaction represented by the following formula (VII) occurs at the substrate 4 as the cathode. Get up.

(陽極)4Cl-→2Cl2+4e- …(VI) (Anode) 4Cl → 2Cl 2 + 4e (VI)

(陰極)SiF6 2-+4e-→Si+6F- …(VII) (Cathode) SiF 6 2− + 4e → Si + 6F (VII)

したがって、上記の(V)〜(VII)の反応式をまとめると、以下の式(VIII)で表わされる反応式が得られる。   Therefore, when the reaction formulas (V) to (VII) are collected, a reaction formula represented by the following formula (VIII) is obtained.

SiCl4→Si+2Cl2 …(VIII) SiCl 4 → Si + 2Cl 2 (VIII)

したがって、上述の金属膜の製造方法の好ましい形態においては、電析用電解質2の組成を変えることなく電析用電解質2の電解を行なうことが可能であるため、基板4上に金属膜5としてのSi膜を連続的かつ効率的に形成することができる。また、上述の金属膜の製造方法の好ましい形態において、金属膜5としてのSi膜の副生成物となる塩素ガス(Cl2)は、KFとKClとの溶融塩に吹き込まれるSiCl4を製造するのに再利用することができる。これらの観点から、SiCl4をKFとKClとの溶融塩に吹き込んだ後に、KFとKClとの溶融塩にSi成分を添加した電析用電解質2の電解を行なうことによって金属膜5としてのSi膜を形成することが好ましい。 Therefore, in the preferred embodiment of the method for producing a metal film described above, the electrodepositing electrolyte 2 can be electrolyzed without changing the composition of the electrodepositing electrolyte 2, so that the metal film 5 is formed on the substrate 4. The Si film can be formed continuously and efficiently. In a preferred embodiment of the above-described method for producing a metal film, chlorine gas (Cl 2 ) that is a by-product of the Si film as the metal film 5 produces SiCl 4 that is blown into a molten salt of KF and KCl. Can be reused. From these viewpoints, after SiCl 4 is blown into the molten salt of KF and KCl, the electrodeposition electrolyte 2 in which the Si component is added to the molten salt of KF and KCl is electrolyzed to thereby form Si as the metal film 5. It is preferable to form a film.

[金属膜の製造方法のその他の形態]
上記においては、KFとKClとの溶融塩に電析対象物となるMの化合物を添加することによって電析用電解質2を作製する場合について説明したが、電析対象物となるMのアノード溶解によって電析用電解質2を作製することもできる。
[Other forms of metal film manufacturing method]
In the above description, the case where the electrolyte 2 for electrodeposition is prepared by adding an M compound as an electrodeposition target to a molten salt of KF and KCl has been described. The electrodepositing electrolyte 2 can also be produced.

図4に、Mのアノード溶解によって電析用電解質2を作製する工程の一例を図解する模式的な断面図を示す。図4に示すように、Mのアノード溶解によって電析用電解質2を作製する場合には、まず、陽極として電析対象物であるMの基板3aをKFとKClとの溶融塩2aに浸漬させる。そして、陽極としての基板3aと、陰極としての基板4との間に電流を流すことにより、基板3aからMが溶融塩2aに溶出して、電析用電解質2を作製することができる。   FIG. 4 is a schematic cross-sectional view illustrating an example of a process for producing the electrodeposition electrolyte 2 by anodic dissolution of M. As shown in FIG. 4, when the electrodepositing electrolyte 2 is prepared by dissolving the anode of M, first, the M substrate 3a, which is the object of electrodeposition, is immersed in the molten salt 2a of KF and KCl as the anode. . And by flowing an electric current between the board | substrate 3a as an anode and the board | substrate 4 as a cathode, M elutes from the board | substrate 3a to the molten salt 2a, and the electrolyte 2 for electrodeposition can be produced.

[作用効果]
金属塩化物からなる溶融塩を用いて電析用電解質を作製して電析を行なった場合には、表面が平滑である金属膜を形成することができない。その一方で、KF以外の金属フッ化物を用いて作製された溶融塩から電析用電解質を作製して電析を行なった場合には、表面が平滑な金属膜を形成することができるが、金属膜の表面に付着した電析用電解質を水洗除去することが困難である。さらに、KF単塩の溶融塩を用いて電析用電解質を作製して電析を行なった場合には、表面が平滑な金属膜を形成することができるが、KF単塩の融点が高いため、低温で電析を行なうことができず、金属膜が形成される基板に熱ダメージが与えられ、金属膜が基板から剥離してしまう。
[Function and effect]
When an electrodeposition electrodepositing electrolyte is produced using a molten salt made of a metal chloride, a metal film having a smooth surface cannot be formed. On the other hand, when an electrodeposition electrodeposited electrolyte is produced from a molten salt prepared using a metal fluoride other than KF, a metal film having a smooth surface can be formed. It is difficult to wash and remove the electrodeposition electrolyte adhering to the surface of the metal film. Furthermore, when an electrodeposition electrodeposited electrolyte is prepared using a molten salt of KF single salt, a metal film having a smooth surface can be formed, but the melting point of KF single salt is high. Electrodeposition cannot be performed at a low temperature, the substrate on which the metal film is formed is thermally damaged, and the metal film is peeled off from the substrate.

そこで、本実施の形態においては、電析対象物となるMの化合物を溶解させる溶融塩として、KFとKClとから作製され、K+とF-とCl-とを含む溶融塩を用いているため、従来のKF以外の金属フッ化物を用いた場合と比べて水への溶解度を高めることができることから、基板4上へのMの電析によって形成された金属膜5の表面に付着した電析用電解質を水洗により容易に除去することができる。 Therefore, in the present embodiment, a molten salt that is prepared from KF and KCl and contains K + , F −, and Cl is used as a molten salt for dissolving the M compound that is an electrodeposition target. Therefore, the solubility in water can be increased as compared with the case where a metal fluoride other than the conventional KF is used, and therefore, the electrode attached to the surface of the metal film 5 formed by the electrodeposition of M on the substrate 4. The electrolyte for deposition can be easily removed by washing with water.

また、本実施の形態においては、KFとKClとの二元系の溶融塩が用いられているため、KF単塩を用いた場合よりも低温で電析が可能であり、かつ平滑な表面を有する金属膜を形成することができる。   In this embodiment, since a binary molten salt of KF and KCl is used, electrodeposition can be performed at a lower temperature than when a KF single salt is used, and a smooth surface can be obtained. A metal film can be formed.

[実験例1〜21]
<電析用電解質の作製>
表1の溶融塩の欄に示す材質からなる溶融塩を作製し、表1の金属化合物の欄に示すK2SiF6粉末、SiCl4ガスまたはK2TiF6粉末を、溶融塩100molに対して0.5mol〜15molの割合で溶解することによって、表1に示すKFとKClとの合計質量割合、Si4+カチオン分率およびF-アニオン分率を有する実験例1〜実験例21の電析用電解質を作製した。なお、表1に示すSi4+カチオン分率は、以下の式(IX)により算出され、Ti4+カチオン分率は、以下の式(X)により算出され、F-アニオン分率は、以下の式(XI)により算出された。また、KFのモル質量は58.1とし、KClのモル質量は74.6とし、K2SiF6のモル質量は220.3とした。
[Experimental Examples 1 to 21]
<Preparation of electrolyte for electrodeposition>
A molten salt made of the material shown in the column of molten salt in Table 1 was prepared, and K 2 SiF 6 powder, SiCl 4 gas, or K 2 TiF 6 powder shown in the column of metal compound in Table 1 was added to 100 mol of molten salt. by dissolving at a rate of 0.5Mol~15mol, the total mass ratio between KF and KCl shown in Table 1, Si 4+ cation fraction and F - electrodeposition of example 1 to experiment example 21 having an anion fraction An electrolyte was prepared. The Si 4+ cation fraction shown in Table 1 is calculated by the following formula (IX), the Ti 4+ cation fraction is calculated by the following formula (X), and the F anion fraction is: (XI). The molar mass of KF was 58.1, the molar mass of KCl was 74.6, and the molar mass of K 2 SiF 6 was 220.3.

Si4+カチオン分率=(電析用電解質中のSi4+の物質量)/((電析用電解質中のSi4+の物質量)+(電析用電解質中のK+の物質量)) …(IX) Si 4+ cation fraction = (amount of substance of Si 4+ in the electrolyte for electrodeposition) / ((amount of substance of Si 4+ in the electrolyte for electrodeposition) + (amount of substance of K + in the electrolyte for electrodeposition) )) ... (IX)

Ti4+カチオン分率=(電析用電解質中のTi4+の物質量)/((電析用電解質中のTi4+の物質量)+(電析用電解質中のK+の物質量)) …(X) Ti 4+ cation fraction = (amount of substance of Ti 4+ in the electrolyte for electrodeposition) / ((amount of substance of Ti 4+ in the electrolyte for electrodeposition) + (amount of substance of K + in the electrolyte for electrodeposition) ))… (X)

-アニオン分率=(電析用電解質中のF-の物質量)/((電析用電解質中のF-の物質量)+(電析用電解質中のCl-の物質量)) …(XI) F anion fraction = (amount of F − in the electrodepositing electrolyte) / ((amount of F − in the electrodepositing electrolyte) + (amount of Cl in the electrodepositing electrolyte)) (XI)

具体的には、実験例1、実験例6〜実験例11および実験例16〜実験例20においては、KF(和光純薬工業株式会社製)とKCl(和光純薬工業株式会社製)とをKF:KCl=45:55のモル比で混合した混合物を溶融することによって、KFに対するKClのモル比(KFの物質量nKClに対するKClの物質量nKFの比(nKCl/nKF))が1.2であって、融点が871KであるKF−KCl溶融塩を作製した。その後、KF−KCl溶融塩100molに対して2molの割合となるように、K2SiF6粉末(和光純薬工業株式会社製)を添加(実験例1、実験例6〜実験例11および実験例17〜実験例20)すること、若しくはSiCl4ガスを吹き込む(実験例16)ことによって、実験例1、実験例6〜実験例11および実験例16〜実験例20の電析用電解質を作製した。なお、SiCl4ガスの吹き込みは、パイプを用いた方法に吹き込み方法により行なった。 Specifically, in Experimental Example 1, Experimental Example 6 to Experimental Example 11, and Experimental Example 16 to Experimental Example 20, KF (manufactured by Wako Pure Chemical Industries, Ltd.) and KCl (manufactured by Wako Pure Chemical Industries, Ltd.) are used. KF: KCl = 45: by melting the mixture were mixed in a molar ratio of 55, the molar ratio of KCl for KF (KF ratio of amount of substance n KF of KCl to a substance amount n KCl of (n KCl / n KF)) Was a KF-KCl molten salt having a melting point of 871K. Thereafter, K 2 SiF 6 powder (manufactured by Wako Pure Chemical Industries, Ltd.) was added (Experimental Example 1, Experimental Example 6 to Experimental Example 11 and Experimental Example) so as to have a ratio of 2 mol to 100 mol of KF-KCl molten salt. 17 to Experimental Example 20) or by blowing SiCl 4 gas (Experimental Example 16), the electrolytes for electrodeposition of Experimental Example 1, Experimental Example 6 to Experimental Example 11 and Experimental Example 16 to Experimental Example 20 were produced. . The SiCl 4 gas was blown by a method using a pipe.

また、実験例2においては、KFを溶融することによって、融点が1133KであるKF溶融塩を作製し、実験例3においては、KClを溶融することによって、融点が1043KであるKCl溶融塩を作製した。また、実験例4においては、LiF(フッ化リチウム)とNaF(フッ化ナトリウム)とKFとを、LiF:NaF:KF=46.5:11.5:42のモル比で混合した混合物を溶融することによって、融点が727KであるLiF−NaF−KF溶融塩を作製した。さらに、実験例5においては、LiFとKFとを、LiF:KF=50:50のモル比で混合した混合物を溶融することによって、融点が765KであるLiF−KF溶融塩を作製した。その後は、実験例1、実験例6〜実験例11および実験例17〜実験例20と同様にして、実験例2〜実験例5の電析用電解質を作製した。   In Experimental Example 2, a KF molten salt having a melting point of 1133K is produced by melting KF, and in Experimental Example 3, a KCl molten salt having a melting point of 1043K is produced by melting KCl. did. In Experimental Example 4, a mixture obtained by mixing LiF (lithium fluoride), NaF (sodium fluoride), and KF at a molar ratio of LiF: NaF: KF = 46.5: 11.5: 42 was melted. As a result, a LiF-NaF-KF molten salt having a melting point of 727K was produced. Furthermore, in Experimental Example 5, a LiF-KF molten salt having a melting point of 765K was prepared by melting a mixture obtained by mixing LiF and KF at a molar ratio of LiF: KF = 50: 50. Thereafter, the electrodeposition electrolytes of Experimental Examples 2 to 5 were produced in the same manner as Experimental Example 1, Experimental Examples 6 to 11, and Experimental Examples 17 to 20.

また、実験例12においては、KFとKClとをKF:KCl=87:13のモル比で混合した混合物を溶融することによって、KFに対するKClのモル比(nKCl/nKF)が0.15であって、融点が1093KであるKF−KCl溶融塩を作製した。また、実験例13においては、KFとKClとをKF:KCl=62.5:37.5のモル比で混合した混合物を溶融することによって、KFに対するKClのモル比(nKCl/nKF)が0.6であって、融点が973KであるKF−KCl溶融塩を作製した。その後は、実験例1、実験例6〜実験例11および実験例17〜実験例20と同様にして、実験例12および実験例13の電析用電解質を作製した。 In Experimental Example 12, the mixture of KF and KCl mixed at a molar ratio of KF: KCl = 87: 13 was melted, so that the molar ratio of KCl to KF (n KCl / n KF ) was 0.15. A KF-KCl molten salt having a melting point of 1093K was prepared. In Experimental Example 13, the molar ratio of KCl to KF (n KCl / n KF ) was obtained by melting a mixture obtained by mixing KF and KCl at a molar ratio of KF: KCl = 62.5: 37.5. A KF-KCl molten salt having a melting point of 973K and a melting point of 973K was prepared. Thereafter, the electrodeposition electrolytes of Experimental Example 12 and Experimental Example 13 were produced in the same manner as Experimental Example 1, Experimental Example 6 to Experimental Example 11, and Experimental Example 17 to Experimental Example 20.

また、実験例14においては、KFとKClとをKF:KCl=29.4:70.6のモル比で混合した混合物を溶融することによって、KFに対するKClのモル比(nKCl/nKF)が2.4であって、融点が933KであるKF−KCl溶融塩を作製した。また、実験例15においては、KFとKClとをKF:KCl=15.4:84.6のモル比で混合した混合物を溶融することによって、KFに対するKClのモル比(nKCl/nKF)が5.5であって、融点が998KであるKF−KCl溶融塩を作製した。その後は、実験例1、実験例6〜実験例11および実験例17〜実験例20と同様にして、実験例14および実験例15の電析用電解質を作製した。 In Experimental Example 14, the molar ratio of KCl to KF (n KCl / n KF ) was obtained by melting a mixture obtained by mixing KF and KCl at a molar ratio of KF: KCl = 29.4: 70.6. A KF-KCl molten salt having a melting point of 933K and a melting point of 933K was prepared. In Experimental Example 15, the molar ratio of KCl to KF (n KCl / n KF ) was obtained by melting a mixture obtained by mixing KF and KCl at a molar ratio of KF: KCl = 15.4: 84.6. A KF-KCl molten salt having a melting point of 998K was prepared. Thereafter, the electrodeposition electrolytes of Experimental Example 14 and Experimental Example 15 were produced in the same manner as Experimental Example 1, Experimental Example 6 to Experimental Example 11, and Experimental Example 17 to Experimental Example 20.

また、実験例21においては、K2SiF6粉末の代わりに、KF−KCl溶融塩100molに対して0.5molの割合でK2TiF6(和光純薬工業株式会社製)を添加したこと以外は実験例1、実験例6〜実験例11および実験例17〜実験例20と同様にして、実験例21の電析用電解質を作製した。 In Experimental Example 21, K 2 TiF 6 (manufactured by Wako Pure Chemical Industries, Ltd.) was added instead of K 2 SiF 6 powder at a rate of 0.5 mol with respect to 100 mol of KF-KCl molten salt. In the same manner as in Experimental Example 1, Experimental Example 6 to Experimental Example 11, and Experimental Example 17 to Experimental Example 20, the electrodeposition electrolyte of Experimental Example 21 was produced.

<電析用電解質の電析>
上述のようにして作製した実験例1〜実験例21の電析用電解質をグラッシーカーボンるつぼに充填し、カンタル製円筒容器とステンレス製蓋とからなる気密容器内に設置した石英インナーホルダーの底部に、実験例1〜実験例21の電析用電解質の充填後のグラッシーカーボンるつぼを静置した。そして、300ml/minの流量でAr(アルゴン)ガスを気密容器内に流すことで、気密容器内の雰囲気をAr雰囲気にした。そして、実験例1〜実験例21の電析用電解質のそれぞれに、陰極として表2に示す基板を浸漬させるとともに、対極である陽極として直径5mmの円形状の表面を有する円柱状のグラッシーカーボン棒(東海カーボン株式会社製)を浸漬させた。その後、電気化学測定装置(北斗電工株式会社製のHZ−3000)を用いて、表2に示す温度、電流密度および電析時間の条件で、実験例1〜実験例21の電析用電解質の定電流電解を行ない、陰極の表面上に金属膜を形成した。
<Electrodeposition of electrolyte for electrodeposition>
A glassy carbon crucible was filled with the electrodeposition electrolytes of Experimental Examples 1 to 21 prepared as described above, and was placed on the bottom of a quartz inner holder installed in an airtight container composed of a cantal cylindrical container and a stainless steel lid. The glassy carbon crucible after filling with the electrolyte for electrodeposition of Experimental Examples 1 to 21 was allowed to stand. And Ar (argon) gas was flowed in the airtight container by the flow volume of 300 ml / min, and the atmosphere in an airtight container was made into Ar atmosphere. Then, a cylindrical glassy carbon rod having a circular surface with a diameter of 5 mm as an anode serving as a counter electrode is immersed in each of the electrodeposition electrolytes of Experimental Examples 1 to 21 as a cathode. (Tokai Carbon Co., Ltd.) was immersed. Then, using the electrochemical measuring apparatus (HZ-3000 manufactured by Hokuto Denko Co., Ltd.), the conditions for the temperature, current density, and electrodeposition time shown in Table 2 were used. Constant current electrolysis was performed to form a metal film on the surface of the cathode.

具体的には、実験例1、実験例6〜実験例8および実験例16〜実験例20においては、電析用電解質の温度923K、電流密度−193mA/cm2、および電析時間15分間の条件で定電流電解を行なった。このとき、実験例1、実験例6〜実験例8および実験例16〜実験例20においては、陽極はグラッシーカーボン棒とした。しかしながら、実験例1、実験例6〜実験例8および実験例16においては陰極が直径1mmの円形状の表面を有する円柱状のAg線(株式会社ニラコ製)とし、実験例17〜実験例20においては、陰極は、それぞれ、炭素棒、直径1mmの円形状の表面を有する円柱状のMo線(株式会社ニラコ製)、W線およびAg板とした。 Specifically, in Experimental Example 1, Experimental Example 6 to Experimental Example 8, and Experimental Example 16 to Experimental Example 20, the temperature of the electrodeposition electrolyte was 923 K, the current density was −193 mA / cm 2 , and the electrodeposition time was 15 minutes. Constant current electrolysis was performed under the conditions. At this time, in Experimental Example 1, Experimental Examples 6 to 8, and Experimental Examples 16 to 20, the anode was a glassy carbon rod. However, in Experimental Example 1, Experimental Example 6 to Experimental Example 8 and Experimental Example 16, the cathode is a cylindrical Ag wire (manufactured by Niraco Co., Ltd.) having a circular surface with a diameter of 1 mm, and Experimental Example 17 to Experimental Example 20 The cathode was a carbon rod, a cylindrical Mo wire (manufactured by Niraco Co., Ltd.) having a circular surface with a diameter of 1 mm, a W wire and an Ag plate.

また、実験例2〜実験例5においては、電流密度を−193mA/cm2、電析時間を15分、陽極をグラッシーカーボン棒、陰極をAg線とした。また、実験例2〜実験例5の電析時の電析用電解質の温度は、それぞれ、1173K、1073K、873Kおよび873Kとした。 In Experimental Examples 2 to 5, the current density was −193 mA / cm 2 , the electrodeposition time was 15 minutes, the anode was a glassy carbon rod, and the cathode was Ag wire. Moreover, the temperature of the electrolyte for electrodeposition at the time of electrodeposition of Experimental Example 2 to Experimental Example 5 was set to 1173K, 1073K, 873K, and 873K, respectively.

また、実験例6〜実験例8においては、電流密度を−193mA/cm2、電析時間を15分、陽極をグラッシーカーボン棒、陰極をAg線とした。電析用電解質へ添加したK2SiF6は、溶融塩100molに対してそれぞれ、5mol、10molおよび15molの割合で溶解させた。 In Experimental Examples 6 to 8, the current density was −193 mA / cm 2 , the electrodeposition time was 15 minutes, the anode was a glassy carbon rod, and the cathode was Ag wire. K 2 SiF 6 added to the electrolyte for electrodeposition was dissolved at a ratio of 5 mol, 10 mol and 15 mol, respectively, with respect to 100 mol of the molten salt.

また、実験例9〜実験例11においては、温度923Kで定電流電解が行なわれた。しかしながら、実験例9〜実験例11の電流密度は、それぞれ、−97mA/cm2、−386mA/cm2および−772mA/cm2とし、実験例9〜実験例11の電析時間は、それぞれ、30分、7.5分および3.75分とした。このとき、実験例9〜実験例11においては、陽極はグラッシーカーボン棒とし、陰極はAg線とした。 In Experimental Examples 9 to 11, constant current electrolysis was performed at a temperature of 923K. However, the current densities of Experimental Example 9 to Experimental Example 11 were −97 mA / cm 2 , −386 mA / cm 2 and −772 mA / cm 2 , respectively, and the electrodeposition times of Experimental Example 9 to Experimental Example 11 were respectively 30 minutes, 7.5 minutes and 3.75 minutes. At this time, in Experimental Examples 9 to 11, the anode was a glassy carbon rod and the cathode was an Ag wire.

さらに、実験例12〜実験例15においては、電流密度を−193mA/cm2とし、電析時間を15分とし、陽極をグラッシーカーボン棒とし、陰極をAg線とした。また、実験例12〜実験例15の電析時の電析用電解質の温度は、それぞれ、1123K、1023K、973Kおよび1073Kとした。 Furthermore, in Experimental Examples 12 to 15, the current density was −193 mA / cm 2 , the electrodeposition time was 15 minutes, the anode was a glassy carbon rod, and the cathode was Ag wire. Moreover, the temperature of the electrolyte for electrodeposition at the time of electrodeposition of Experimental Example 12 to Experimental Example 15 was set to 1123K, 1023K, 973K, and 1073K, respectively.

また、実験例21においては、溶融塩100molに対して0.5molの割合でK2TiF6を添加した電析用電解質を用いた。陽極をグラッシーカーボン棒とし、陰極をFe線とし、擬似参照極を白金(Pt)線とし、温度923Kでカリウム析出に対して+0.25Vの電位で30分の定電位電解を行なった。電解中の電流密度は、平均−156mA/cm2であった。 In Experimental Example 21, an electrodepositing electrolyte to which K 2 TiF 6 was added at a ratio of 0.5 mol with respect to 100 mol of the molten salt was used. The anode was a glassy carbon rod, the cathode was an Fe wire, the pseudo reference electrode was a platinum (Pt) wire, and constant potential electrolysis was performed at a temperature of 923 K at a potential of +0.25 V for 30 minutes. The current density during electrolysis was an average of −156 mA / cm 2 .

<金属膜の評価>
上述のように、実験例1〜実験例21の電析用電解質の電析を行なうことにより、表2に示す陰極の表面上に表3に示す材質の実験例1〜実験例21の厚さ100μm程度の金属膜が形成された。具体的には、実験例1〜実験例17および実験例20においてはSi膜が形成され、実験例18においてはMoシリサイド膜が形成され、実験例19においてはWシリサイド膜が形成された。さらに、実験例21においては、FeとTiとの合金膜であるFe−Ti膜が形成された。
<Evaluation of metal film>
As described above, the thickness of the experimental examples 1 to 21 of the materials shown in Table 3 on the surface of the cathode shown in Table 2 by performing electrodeposition of the electrolyte for electrodeposition of Experimental Examples 1 to 21. A metal film of about 100 μm was formed. Specifically, in Experimental Examples 1 to 17 and Experimental Example 20, a Si film was formed, in Experimental Example 18, a Mo silicide film was formed, and in Experimental Example 19, a W silicide film was formed. Furthermore, in Experimental Example 21, an Fe—Ti film that is an alloy film of Fe and Ti was formed.

そして、上述のようにして形成された実験例1〜実験例21の金属膜について、以下のようにして、水洗除去、水洗時の剥離およびRa/Rの観点から評価を行ない、これらを総合した総合評価を行なった。その結果を表3に示す。なお、実験例1および実験例6〜実験例21は実施例であり、実験例2〜実験例5は比較例である。   And about the metal film of Experimental example 1-Experimental example 21 formed as mentioned above, it evaluated from the viewpoint of water washing removal, peeling at the time of water washing, and Ra / R, and integrated these. A comprehensive evaluation was performed. The results are shown in Table 3. Experimental Example 1 and Experimental Examples 6 to 21 are Examples, and Experimental Examples 2 to 5 are Comparative Examples.

[水洗除去の評価]
(水洗除去の評価方法)
実験例1〜実験例21の水洗除去の評価は、陰極上に形成された金属膜を333Kの蒸留水に20時間浸漬させた後に乾燥させ、XRD装置(株式会社リガク製のUltima IV;CuKα線、λ=0.15418nm、40kV、40mA)を用いて、乾燥後の金属膜の表面に残存する成分のXRD分析を行ない、以下の評価基準により評価を行なった。
[Evaluation of water removal]
(Evaluation method for water removal)
Evaluation of water washing removal in Experimental Examples 1 to 21 was carried out by immersing the metal film formed on the cathode in 333K distilled water for 20 hours, and then drying the XRD device (Ultima IV manufactured by Rigaku Corporation; CuKα line). , Λ = 0.15418 nm, 40 kV, 40 mA) was subjected to XRD analysis of the components remaining on the surface of the dried metal film, and evaluated according to the following evaluation criteria.

(水洗除去の評価基準)
A…金属膜の表面に残存する電析用電解質成分に起因するX線回折ピークなし
B…金属膜の表面に残存する電析用電解質成分に起因するX線回折ピークがわずかにあり
C…金属膜の表面に残存する電析用電解質成分に起因するX線回折ピークが明確にあり
[水洗時の剥離の評価]
(水洗時の剥離の評価方法)
実験例1〜実験例21の金属膜の水洗時の剥離の評価は、上述のように、陰極上に形成された金属膜を333Kの蒸留水に20時間浸漬して陰極を引き上げたときの陰極からの金属膜の剥離の有無について、以下の評価基準により評価を行なった。
(Evaluation criteria for water washing removal)
A: No X-ray diffraction peak attributed to the electrolyte component for electrodeposition remaining on the surface of the metal film B: Slight X-ray diffraction peak attributed to the electrolyte component for electrodeposition remaining on the surface of the metal film C: Metal There is a clear X-ray diffraction peak due to the electrolyte component for electrodeposition remaining on the surface of the film [Evaluation of peeling during washing with water]
(Evaluation method for peeling during washing with water)
As described above, the evaluation of peeling of the metal film in Experimental Example 1 to Experimental Example 21 when washed with water was performed by immersing the metal film formed on the cathode in 333K distilled water for 20 hours and lifting the cathode. The presence or absence of peeling of the metal film from was evaluated according to the following evaluation criteria.

(水洗時の剥離の評価基準)
A…陰極からの金属膜の剥離なし
B…陰極からの金属膜の剥離がわずかにあり
C…陰極から金属膜が完全に剥離
[Ra/Rの評価]
実験例1〜実験例21の金属膜のRa/Rは、実験例1〜実験例21の金属膜を樹脂中に埋設し、樹脂を乾燥させた後に、回転研磨機に取り付けた研磨紙(粒度:240番、400番、600番、1000番および2000番)で樹脂を研磨していくことによって露出した金属膜の断面をSEMで観察することによって金属膜の表面平均粗さRaおよび平均厚さRを測定し、金属膜の表面平均粗さRaを平均厚さRで割った値を100倍することによって算出した。なお、表3におけるRa/Rの値が低いほど、金属膜の表面が平滑であることを意味している。
(Evaluation criteria for peeling during washing with water)
A: No peeling of metal film from cathode B: Slight peeling of metal film from cathode C: Complete peeling of metal film from cathode [Ra / R evaluation]
The Ra / R of the metal film of Experimental Example 1 to Experimental Example 21 is determined by polishing paper (grain size) attached to a rotary polishing machine after the metal film of Experimental Example 1 to Experimental Example 21 was embedded in the resin and the resin was dried. : No. 240, No. 400, No. 600, No. 1000 and No. 2000) By observing the cross section of the metal film exposed by polishing the resin with SEM, the average surface roughness Ra and the average thickness of the metal film R was measured and calculated by multiplying the value obtained by dividing the surface average roughness Ra of the metal film by the average thickness R by 100. Note that the lower the value of Ra / R in Table 3, the smoother the surface of the metal film.

<評価結果>
(実験例1)
表3に示すように、実験例1においては、電析用電解質の作製に用いられた溶融塩がKFを用いて作製されているため、表面が平滑なSi膜を形成することができるとともに、Si膜の表面に付着した電析用電解質の水洗による除去も容易であった。さらに、実験例1においては、電析用電解質の作製に用いられた溶融塩がKFとKClとの双方を用いて作製されており、KF以外の金属フッ化物を用いて作製されていないため、比較的低温で電析を行なうことができ、陰極への熱ダメージを低く抑えることができたため、水洗時のSi膜の剥離の発生も抑えることができた。
<Evaluation results>
(Experimental example 1)
As shown in Table 3, in Experimental Example 1, since the molten salt used for the preparation of the electrodepositing electrolyte is made using KF, a Si film having a smooth surface can be formed. It was easy to remove the electrodeposition electrolyte deposited on the surface of the Si film by washing with water. Furthermore, in Experimental Example 1, the molten salt used for the preparation of the electrodeposition electrolyte is prepared using both KF and KCl, and is not prepared using a metal fluoride other than KF. Since electrodeposition could be performed at a relatively low temperature and thermal damage to the cathode could be kept low, the occurrence of peeling of the Si film during washing with water could be suppressed.

図5に、実験例1において、Ag線11の表面上に形成されたSi膜12が樹脂13に埋め込まれた後に、回転研磨機に取り付けた研磨紙により研磨されて露出した断面のSEM像を示す。図5に示すように、実験例1で形成されたSi膜12は、緻密に形成されていることがわかる。   FIG. 5 shows an SEM image of a cross section exposed in the experimental example 1 after the Si film 12 formed on the surface of the Ag wire 11 is embedded in the resin 13 and then polished by polishing paper attached to a rotary polishing machine. Show. As shown in FIG. 5, it can be seen that the Si film 12 formed in Experimental Example 1 is densely formed.

図6に、実験例1において、Ag線11の表面上に形成されたSi膜12のXRDパターンを示す。図6に示すように、実験例1において形成されたSi膜12のXRDパターンには、Siに対応するピークが確認された。   FIG. 6 shows an XRD pattern of the Si film 12 formed on the surface of the Ag line 11 in Experimental Example 1. As shown in FIG. 6, a peak corresponding to Si was confirmed in the XRD pattern of the Si film 12 formed in Experimental Example 1.

(実験例2)
表3に示すように、実験例2においては、電析用電解質の作製に用いられた溶融塩がKFを用いて作製されているため、表面が平滑で、かつ高純度のSi膜が形成されていた。しかしながら、実験例2においては、電析時の電析用電解質の温度が非常に高いため、陰極の熱ダメージが大きく、水洗時にSi膜が完全に剥離した。
(Experimental example 2)
As shown in Table 3, in Experimental Example 2, since the molten salt used in the preparation of the electrodeposition electrolyte was prepared using KF, a high-purity Si film with a smooth surface was formed. It was. However, in Experimental Example 2, since the temperature of the electrolyte for electrodeposition during electrodeposition was very high, the thermal damage of the cathode was large, and the Si film was completely peeled off when washed with water.

(実験例3)
表3に示すように、実験例3においては、電析用電解質の作製に用いられた溶融塩がKFを用いて作製されていないため、表面が平滑でないSi膜が形成された。また、電析時の電析用電解質の温度が非常に高いため、陰極の熱ダメージが大きく、水洗時にSi膜が完全に剥離した。
(Experimental example 3)
As shown in Table 3, in Experimental Example 3, since the molten salt used in the preparation of the electrodeposition electrolyte was not prepared using KF, a Si film having a non-smooth surface was formed. Further, since the temperature of the electrolyte for electrodeposition during electrodeposition was very high, thermal damage to the cathode was great, and the Si film was completely peeled off during washing with water.

(実験例4)
表3に示すように、実験例4においては、金属フッ化物の三元系溶融塩を用いて電析用電解質が作製されているため、表面が平滑なSi膜が形成された。しかしながら、KF以外の金属フッ化物を用いて電析用電解質が作製されているため水洗後のSi膜の表面に電析用電解質の残存物に起因するXRDパターンのピークが明確に確認された。
(Experimental example 4)
As shown in Table 3, in Experimental Example 4, since the electrolyte for electrodeposition was prepared using a ternary molten salt of metal fluoride, a Si film having a smooth surface was formed. However, since the electrolyte for electrodeposition was produced using a metal fluoride other than KF, the peak of the XRD pattern caused by the residue of the electrolyte for electrodeposition was clearly confirmed on the surface of the Si film after washing with water.

(実験例5)
表3に示すように、実験例5においては、金属フッ化物の二元系溶融塩を用いて電析用電解質が作製されているため、表面が平滑なSi膜が形成された。しかしながら、KF以外の金属フッ化物を用いて電析用電解質が作製されているため水洗後のSi膜の表面に電析用電解質の残存物に起因するXRDパターンのピークが明確に確認された。
(Experimental example 5)
As shown in Table 3, in Experimental Example 5, since the electrolyte for electrodeposition was prepared using a binary molten salt of metal fluoride, a Si film having a smooth surface was formed. However, since the electrolyte for electrodeposition was produced using a metal fluoride other than KF, the peak of the XRD pattern caused by the residue of the electrolyte for electrodeposition was clearly confirmed on the surface of the Si film after washing with water.

(実験例1および実験例6〜8)
実験例1、実験例6および実験例7においては、KFとKClとからなる溶融塩を用いて電析用電解質が作製されているため、Si膜の表面に付着した電析用電解質の水洗による除去が確認できた。ただし、K2SiF6粉末の添加量が多い実験例8においては、水洗後のSi膜の表面に、わずかながら電析用電解質の残存物のXRDパターンのピークが確認された。
(Experimental Example 1 and Experimental Examples 6-8)
In Experimental Example 1, Experimental Example 6 and Experimental Example 7, the electrodepositing electrolyte was prepared using a molten salt composed of KF and KCl, and thus the electrodepositing electrolyte adhered to the surface of the Si film was washed with water. Removal was confirmed. However, in Experimental Example 8 in which the amount of K 2 SiF 6 powder added was large, a slight XRD pattern peak of the electrodeposition electrolyte residue was confirmed on the surface of the Si film after water washing.

(実験例1および実験例9〜11)
実験例1、実験例9および実験例10においては、電析時の電流密度の絶対値が1mA/cm2以上500mA/cm2以下の範囲内にあるため、表面が平滑なSi膜が形成された。しかしながら、電析時の電流密度の絶対値がその範囲を超えている実験例11においては、実験例1、実験例9および実験例10と比べてSi膜の表面の平滑性が劣る傾向が確認された。
(Experimental Example 1 and Experimental Examples 9-11)
In Experimental Example 1, Experimental Example 9, and Experimental Example 10, since the absolute value of the current density during electrodeposition is in the range of 1 mA / cm 2 to 500 mA / cm 2, a Si film having a smooth surface is formed. It was. However, in Experimental Example 11 in which the absolute value of the current density during electrodeposition exceeds the range, it was confirmed that the smoothness of the surface of the Si film was inferior compared with Experimental Example 1, Experimental Example 9 and Experimental Example 10. It was done.

(実験例12〜15)
実験例12においては、KFに対するKClのモル比が0.2未満であるため平滑な表面を有するSi膜を得ることができるが、電析時の電析用電解質の温度が高いため、水洗時にSi膜がわずかに剥離した。
(Experimental Examples 12-15)
In Experimental Example 12, a Si film having a smooth surface can be obtained because the molar ratio of KCl to KF is less than 0.2. However, since the temperature of the electrolyte for electrodeposition during electrodeposition is high, The Si film peeled slightly.

実験例13および実験例14においては、KFに対するKClのモル比が0.2以上5以下の範囲内に含まれているため、平滑な表面を有するSi膜を得ることができるとともに、水洗後におけるSi膜の剥離も生じなかったが、当該モル比の高い実験例14の方がRa/Rの値が高くなったため、Si膜の表面の平滑性に欠ける結果となった。   In Experimental Example 13 and Experimental Example 14, since the molar ratio of KCl to KF is included in the range of 0.2 or more and 5 or less, it is possible to obtain a Si film having a smooth surface, and after washing with water. Although peeling of the Si film did not occur, the value of Ra / R was higher in Experimental Example 14 having a higher molar ratio, resulting in a lack of surface smoothness of the Si film.

実験例15においては、KFに対するKClのモル比が0.5よりも大きいため、実験例12〜14と比べてSi膜の表面の平滑性に欠ける結果となるとともに、電析時の電析用電解質の温度が高いため、水洗後にSi膜がわずかに剥離した。   In Experimental Example 15, since the molar ratio of KCl to KF is larger than 0.5, the result is that the surface of the Si film lacks smoothness compared with Experimental Examples 12 to 14, and for the electrodeposition during the electrodeposition. Since the temperature of the electrolyte was high, the Si film slightly peeled off after washing with water.

(実験例16〜20)
実験例16は、K2SiF6粉末を添加する代わりにSiCl4ガスを吹き込んだこと以外は実験例1と同様にしてSi膜の形成が行なわれたが、実験例1の場合と同様の良好な結果が得られた。
(Experimental Examples 16 to 20)
In Experimental Example 16, a Si film was formed in the same manner as in Experimental Example 1 except that SiCl 4 gas was blown in place of adding the K 2 SiF 6 powder. Results were obtained.

実験例17は、Ag線の代わりに炭素棒を用いたこと以外は実験例1と同様にしてSi膜の形成が行なわれたが、実験例1の場合と同様の良好な結果が得られた。   In Experimental Example 17, the Si film was formed in the same manner as in Experimental Example 1 except that a carbon rod was used instead of the Ag wire, but the same good results as in Experimental Example 1 were obtained. .

実験例18は、Ag線の代わりにMo線を用いたこと以外は実験例1と同様にして金属膜の形成が行なわれ、実験例19は、Ag線の代わりにW線を用いたこと以外は実験例1と同様にして金属膜の形成が行なわれたが、それぞれ、純金属ではなく、Moシリサイド膜と、Wシリサイド膜とが形成された。   In Experimental Example 18, a metal film was formed in the same manner as in Experimental Example 1 except that Mo wire was used instead of Ag wire. In Experimental Example 19, W wire was used instead of Ag wire. In the same manner as in Experimental Example 1, metal films were formed, but a Mo silicide film and a W silicide film were formed instead of pure metal.

実験例20は、Ag線の代わりにAg板を用いたこと以外は実験例1と同様にしてSi膜の形成が行なわれたが、実験例1の場合と同様の良好な結果が得られた。   In Experimental Example 20, the Si film was formed in the same manner as in Experimental Example 1 except that an Ag plate was used instead of the Ag wire, but good results similar to those in Experimental Example 1 were obtained. .

実験例21は、K2SiF6の代わりにK2TiF6を用い、陰極としてAg線の代わりにFe線を用いて、平均電流密度−156mA/cm2で電解を行なった。電析用電解質の作製に用いられた溶融塩がKFとKClとの双方を用いて作製されており、KF以外の金属フッ化物を用いて作製されていないため、比較的低温で電析を行なうことができるとともに、Fe−Ti膜の剥離の発生を抑えることができ、水洗時の残留物もなかった。図7(a)〜図7(c)に、実験例21において、Fe線の表面に形成されたFe−Ti膜のXRDパターンを示す。図7(a)〜図7(c)に示すように、陰極であるFe線の表面には、電析物であるTiとFe線のFeとの合金であるFeTi相のXRDパターンが確認された。 In Experimental Example 21, electrolysis was performed at an average current density of −156 mA / cm 2 using K 2 TiF 6 instead of K 2 SiF 6 and using Fe wire instead of Ag wire as a cathode. The molten salt used in the preparation of the electrolyte for electrodeposition is prepared using both KF and KCl, and is not prepared using a metal fluoride other than KF, so electrodeposition is performed at a relatively low temperature. In addition, it was possible to suppress the occurrence of peeling of the Fe—Ti film, and there was no residue when washed with water. FIGS. 7A to 7C show XRD patterns of the Fe—Ti film formed on the surface of the Fe wire in Experimental Example 21. FIG. As shown in FIG. 7A to FIG. 7C, an XRD pattern of an FeTi phase that is an alloy of Ti as an electrodeposited material and Fe in the Fe wire is confirmed on the surface of the Fe wire as the cathode. It was.

[実験例22〜33]
<電析用電解質の作製>
表4の溶融塩の欄に示す材質からなる溶融塩を作製し、K2SiF6粉末を、溶融塩100molに対して0.5mol〜5molの割合で溶解することによって、表4に示すKFとKClとの合計質量割合、Si4+カチオン分率およびF-アニオン分率を有する実験例22〜実験例33の電析用電解質を作製した。なお、表4に示すSi4+カチオン分率は、上記の式(IX)により算出され、F-アニオン分率は、上記の式(XI)により算出された。
[Experimental Examples 22 to 33]
<Preparation of electrolyte for electrodeposition>
A molten salt made of the material shown in the column of the molten salt in Table 4 was prepared, and K 2 SiF 6 powder was dissolved at a ratio of 0.5 mol to 5 mol with respect to 100 mol of the molten salt, whereby KF shown in Table 4 and the total weight ratio of the KCl, Si 4+ cation fraction and F - to produce the electrostatic析用electrolyte of example 22 to experiment 33 having an anionic fraction. The Si 4+ cation fraction shown in Table 4 was calculated by the above formula (IX), and the F anion fraction was calculated by the above formula (XI).

具体的には、実験例22〜実験例33においては、KF(和光純薬工業株式会社製)とKCl(和光純薬工業株式会社製)とをKF:KCl=45:55のモル比で混合した混合物を溶融することによって、KFに対するKClのモル比(KFの物質量nKClに対するKClの物質量nKFの比(nKCl/nKF))が1.2であって、融点が871KであるKF−KCl溶融塩を作製した。その後、KF−KCl溶融塩100molに対してそれぞれ0.5mol(実験例22)、2mol(実験例23〜実験例26)、3.5mol(実験例27〜実験例30)および5mol(実験例31〜実験例33)の割合となるように、K2SiF6粉末(和光純薬工業株式会社製)を添加することによって、実験例22〜実験例33の電析用電解質を作製した。 Specifically, in Experimental Example 22 to Experimental Example 33, KF (manufactured by Wako Pure Chemical Industries, Ltd.) and KCl (manufactured by Wako Pure Chemical Industries, Ltd.) are mixed at a molar ratio of KF: KCl = 45: 55. by melting the mixture, the mole ratio of KCl for KF (ratio of amount of substance n KF of KCl to a substance amount n KCl of KF (n KCl / n KF) ) is 1.2, a melting point of 871K A KF-KCl molten salt was made. Then, 0.5 mol (Experimental example 22), 2 mol (Experimental example 23 to Experimental example 26), 3.5 mol (Experimental example 27 to Experimental example 30) and 5 mol (Experimental example 31) were each used for 100 mol of KF-KCl molten salt. The electrolyte for electrodeposition of Experimental Example 22 to Experimental Example 33 was prepared by adding K 2 SiF 6 powder (manufactured by Wako Pure Chemical Industries, Ltd.) so as to have a ratio of ˜Experimental Example 33).

<電析用電解質の電析>
上述のようにして作製した実験例22〜実験例33の電析用電解質をグラッシーカーボンるつぼに充填し、カンタル製円筒容器とステンレス製蓋とからなる気密容器内に設置した石英インナーホルダーの底部に、実験例22〜実験例33の電析用電解質の充填後のグラッシーカーボンるつぼを静置した。そして、300ml/minの流量でArガスを気密容器内に流すことで、気密容器内の雰囲気をAr雰囲気にした。そして、実験例22〜実験例33の電析用電解質のそれぞれに、陰極としてAg線を浸漬させるとともに、対極である陽極として直径5mmの円形状の表面を有する円柱状のグラッシーカーボン棒(東海カーボン株式会社製)を浸漬させた。その後、電気化学測定装置(北斗電工株式会社製のHZ−3000)を用いて、表5に示す温度、電流密度および電析時間の条件で、実験例22〜実験例33の電析用電解質の定電流電解を行ない、陰極であるAg線の表面上にSi膜を形成した。
<Electrodeposition of electrolyte for electrodeposition>
The electrodepositing electrolytes of Experimental Examples 22 to 33 prepared as described above were filled in a glassy carbon crucible and placed on the bottom of a quartz inner holder installed in an airtight container consisting of a cantal cylindrical container and a stainless steel lid. The glassy carbon crucible after filling with the electrolyte for electrodeposition of Experimental Examples 22 to 33 was allowed to stand. Then, the atmosphere in the hermetic container was changed to an Ar atmosphere by flowing Ar gas into the hermetic container at a flow rate of 300 ml / min. Each of the electrodeposition electrolytes of Experimental Examples 22 to 33 is immersed with Ag wire as a cathode, and a cylindrical glassy carbon rod (Tokai Carbon) having a circular surface with a diameter of 5 mm as an anode as a counter electrode. Soaked). Then, using the electrochemical measuring device (HZ-3000 manufactured by Hokuto Denko Co., Ltd.), the conditions for the temperature, current density, and electrodeposition time shown in Table 5 were used. Constant current electrolysis was performed to form a Si film on the surface of the Ag wire as the cathode.

具体的には、実験例22、実験例23および実験例27においては、電析用電解質の温度923K、電流密度−39mA/cm2、および電析時間80分間の条件で定電流電解を行なった。 Specifically, in Experimental Example 22, Experimental Example 23, and Experimental Example 27, constant-current electrolysis was performed under the conditions of an electrolyte electrodeposition temperature of 923 K, a current density of −39 mA / cm 2 , and an electrodeposition time of 80 minutes. .

また、実験例24、実験例28および実験例31においては、電析用電解質の温度923K、電流密度−78mA/cm2、および電析時間40分間の条件で定電流電解を行なった。 Further, in Experimental Example 24, Experimental Example 28, and Experimental Example 31, constant current electrolysis was performed under the conditions of an electrodeposition electrolyte temperature of 923 K, a current density of −78 mA / cm 2 , and an electrodeposition time of 40 minutes.

また、実験例25、実験例29および実験例32においては、電析用電解質の温度923K、電流密度−155mA/cm2、および電析時間20分間の条件で定電流電解を行なった。 Further, in Experimental Example 25, Experimental Example 29, and Experimental Example 32, constant current electrolysis was performed under the conditions of the temperature of the electrodeposition electrolyte 923K, the current density of −155 mA / cm 2 , and the electrodeposition time of 20 minutes.

さらに、実験例26、実験例30および実験例33においては、電析用電解質の温度923K、電流密度−310mA/cm2、および電析時間10分間の条件で定電流電解を行なった。 Furthermore, in Experimental Example 26, Experimental Example 30 and Experimental Example 33, constant-current electrolysis was performed under the conditions of an electrodeposition electrolyte temperature of 923 K, a current density of -310 mA / cm 2 , and an electrodeposition time of 10 minutes.

<Si膜の評価>
上述のように、実験例22〜実験例33の電析用電解質の電析を行なうことにより、Ag線の表面上に、表6に示す材質の実験例22〜実験例33の厚さ60μm程度のSi膜が形成された。
<Evaluation of Si film>
As described above, by performing electrodeposition of the electrolyte for electrodeposition of Experimental Examples 22 to 33, the thicknesses of Experimental Examples 22 to 33 of the materials shown in Table 6 on the surface of the Ag wire are about 60 μm. A Si film was formed.

そして、上述のようにして形成された実験例22〜実験例33のSi膜について、以下のようにして、水洗除去、水洗時の剥離およびRa/Rの観点から評価を行ない、これらを総合した総合評価を行なった。その結果を表6に示す。なお、実験例22〜実験例33は実施例である。   And about Si film | membrane of Experimental Example 22-Experimental Example 33 formed as mentioned above, it evaluated from the viewpoint of water washing removal, peeling at the time of water washing, and Ra / R, and integrated these. A comprehensive evaluation was performed. The results are shown in Table 6. Experimental Examples 22 to 33 are examples.

[水洗除去の評価]
(水洗除去の評価方法)
実験例22〜実験例33の水洗除去の評価は、Ag線上に形成されたSi膜を333Kの蒸留水に20時間浸漬させた後に乾燥させ、XRD装置(株式会社リガク製のUltima IV;CuKα線、λ=0.15418nm、40kV、40mA)を用いて、乾燥後のSi膜の表面に残存する成分のXRD分析を行ない、以下の評価基準により評価を行なった。
[Evaluation of water removal]
(Evaluation method for water removal)
Evaluation of water washing removal in Experimental Example 22 to Experimental Example 33 was conducted by immersing the Si film formed on the Ag wire in 333K distilled water for 20 hours and then drying the XRD device (Ultima IV manufactured by Rigaku Corporation; CuKα wire). , Λ = 0.15418 nm, 40 kV, 40 mA) was subjected to XRD analysis of components remaining on the surface of the Si film after drying, and evaluation was performed according to the following evaluation criteria.

(水洗除去の評価基準)
A…Si膜の表面に残存する電析用電解質成分に起因するX線回折ピークなし
B…Si膜の表面に残存する電析用電解質成分に起因するX線回折ピークがわずかにあり
C…Si膜の表面に残存する電析用電解質成分に起因するX線回折ピークが明確にあり
[水洗時の剥離の評価]
(水洗時の剥離の評価方法)
実験例22〜実験例33のSi膜の水洗時の剥離の評価は、上述のように、Ag線上に形成されたSi膜を333Kの蒸留水に20時間浸漬してAg線を引き上げたときのAg線からのSi膜の剥離の有無について、以下の評価基準により評価を行なった。
(Evaluation criteria for water washing removal)
A: No X-ray diffraction peak due to the electrodeposition electrolyte component remaining on the surface of the Si film B: There is a slight X-ray diffraction peak due to the electrodeposition electrolyte component remaining on the surface of the Si film C: Si There is a clear X-ray diffraction peak due to the electrolyte component for electrodeposition remaining on the surface of the film [Evaluation of peeling during washing with water]
(Evaluation method for peeling during washing with water)
As described above, the evaluation of peeling of the Si films in Experimental Examples 22 to 33 at the time of washing was performed when the Si film formed on the Ag line was immersed in 333K distilled water for 20 hours and the Ag line was pulled up. The presence or absence of peeling of the Si film from the Ag line was evaluated according to the following evaluation criteria.

(水洗時の剥離の評価基準)
A…Ag線からのSi膜の剥離なし
B…Ag線からのSi膜の剥離がわずかにあり
C…Ag線からSi膜が完全に剥離
[Ra/Rの評価]
実験例22〜実験例33のSi膜のRa/Rは、実験例22〜実験例33のSi膜を樹脂中に埋設し、樹脂を乾燥させた後に、回転研磨機に取り付けた研磨紙(粒度:240番、400番、600番、1000番および2000番)で樹脂を研磨していくことによって露出したSi膜の断面をSEMで観察することによってSi膜の表面平均粗さRaおよび平均厚さRを測定し、Si膜の表面平均粗さRaを平均厚さRで割った値を100倍することによって算出した。なお、表6におけるRa/Rの値が低いほど、Si膜の表面が平滑であることを意味している。また、図8〜図19に、それぞれ、実験例22〜実験例33において形成されたSi膜の断面のSEM像を示す。また、図20に、実験例24において形成されたSi膜の断面のSEM像の拡大図を示し、図21に、実験例25において形成されたSi膜の断面のSEM像の拡大図を示す。
(Evaluation criteria for peeling during washing with water)
A: No peeling of Si film from Ag line B: Slight peeling of Si film from Ag line C: Complete peeling of Si film from Ag line [Ra / R evaluation]
The Ra / R of the Si films of Experimental Examples 22 to 33 is determined by polishing paper (grain size) attached to a rotary polishing machine after the Si films of Experimental Examples 22 to 33 were embedded in the resin and the resin was dried. : No. 240, No. 400, No. 600, No. 1000 and No. 2000) By observing the cross section of the Si film exposed by polishing the resin with SEM, the surface average roughness Ra and the average thickness of the Si film R was measured and calculated by multiplying the value obtained by dividing the surface average roughness Ra of the Si film by the average thickness R by 100. Note that the lower the value of Ra / R in Table 6, the smoother the surface of the Si film. 8 to 19 show SEM images of cross sections of the Si films formed in Experimental Examples 22 to 33, respectively. 20 is an enlarged view of the SEM image of the cross section of the Si film formed in Experimental Example 24, and FIG. 21 is an enlarged view of the SEM image of the cross section of the Si film formed in Experimental Example 25.

<評価結果>
表6に示すように、Si4+カチオン分率が0.05以下である実験例22〜実験例33においては、Si膜の形成後の水洗による電析用電解質の除去が容易となり、Ag線からのSi膜の剥離が見られないという結果が見られた。
<Evaluation results>
As shown in Table 6, in Experimental Example 22 to Experimental Example 33 in which the Si 4+ cation fraction is 0.05 or less, it is easy to remove the electrodepositing electrolyte by washing with water after the formation of the Si film. As a result, no peeling of the Si film was observed.

特に、KF−KCl溶融塩100molに対して2molおよび3.5molの割合となるようにK2SiF6粉末が添加されて作製された実験例24(Si4+カチオン分率:0.019)、実験例25(Si4+カチオン分率:0.019)、実験例28(Si4+カチオン分率:0.032)および実験例29(Si4+カチオン分率:0.032)の電析用電解質について、陽極であるグラッシーカーボン棒とAg線との間に流れる電流のAg線上での電流密度の絶対値を50mA/cm2以上250mA/cm2以下(実験例24および実験例28:78mA/cm2;実験例25および実験例29:155mA/cm2)として電解を行うことによって得られたSi膜は、Ag線からのSi膜の剥離がなく、Si膜の表面も平滑であるという結果が見られた。 In particular, Experimental Example 24 (Si 4+ cation fraction: 0.019) prepared by adding K 2 SiF 6 powder to a ratio of 2 mol and 3.5 mol with respect to 100 mol of KF-KCl molten salt, Electrodeposition of Experimental Example 25 (Si 4 + cation fraction: 0.019), Experimental Example 28 (Si 4 + cation fraction: 0.032) and Experimental Example 29 (Si 4 + cation fraction: 0.032) for use electrolyte, the absolute value of the current density at Ag line of the current flowing between the glassy carbon rod and an Ag wire as an anode 50 mA / cm 2 or more 250 mA / cm 2 or less (experimental examples 24 and experimental example 28: 78mA / cm 2; experiment 25 and experiment example 29: 155mA / cm 2) as a Si film obtained by performing electrolysis, no peeling of the Si film from the Ag line, had a surface of the Si film is also smooth Results were seen.

[実験例34〜37]
<電析用電解質の作製>
表7の溶融塩の欄に示す材質からなる溶融塩を作製し、表7の溶融塩を100molとしたときの金属化合物の物質量の欄に示すWCl4粉末を溶融塩100molに対して0.1molの割合で溶解する(実験例34および実験例35)、またはWCl4粉末とWO3粉末とをそれぞれ溶融塩100molに対して0.1molずつの割合で溶解する(実験例36および実験例37)ことによって、実験例34〜実験例37の電析用電解質を作製した。
[Experimental Examples 34 to 37]
<Preparation of electrolyte for electrodeposition>
A molten salt made of the material shown in the column of molten salt in Table 7 was prepared, and the WCl 4 powder shown in the column of the amount of metal compound when the molten salt in Table 7 was 100 mol was added to the molten salt in an amount of 0.00. dissolved at a rate of 1 mol (experimental examples 34 and experimental example 35), or WCl 4 powder and WO 3 powder and is dissolved in a proportion of one by 0.1mol to the molten salt 100mol respectively (experimental examples 36 and experimental example 37 Thus, electrolytes for electrodeposition of Experimental Example 34 to Experimental Example 37 were produced.

具体的には、KF(和光純薬工業株式会社製)とKCl(和光純薬工業株式会社製)とをKF:KCl=45:55のモル比で混合した混合物を溶融することによって、KFに対するKClのモル比(KFの物質量nKClに対するKClの物質量nKFの比(nKCl/nKF))が1.2であって、融点が871KであるKF−KCl溶融塩を作製した。その後、KF−KCl溶融塩100molに対して0.1molの割合となるようにWCl4粉末を添加する(実験例34および実験例35)、またはWCl4粉末およびWO3粉末をそれぞれ溶融塩100molに対して0.1molの割合となるように添加する(実験例36および実験例37)ことによって、実験例34〜実験例37の電析用電解質を作製した。 Specifically, by melting a mixture of KF (manufactured by Wako Pure Chemical Industries, Ltd.) and KCl (manufactured by Wako Pure Chemical Industries, Ltd.) at a molar ratio of KF: KCl = 45: 55, a KCl molar ratio (ratio of KF substance amount n KCl to KCl amount of substance n KF (n KCl / n KF )) is 1.2, to prepare a KF-KCl molten salt having a melting point of 871K. Thereafter, WCl 4 powder is added so that the ratio is 0.1 mol with respect to 100 mol of KF-KCl molten salt (Experimental Example 34 and Experimental Example 35), or WCl 4 powder and WO 3 powder are each added to 100 mol of molten salt. On the other hand, the electrolyte for electrodeposition of Experimental Example 34 to Experimental Example 37 was produced by adding 0.1 mol (Experimental Example 36 and Experimental Example 37).

<電析用電解質の電析>
上述のようにして作製した実験例34〜実験例37の電析用電解質をグラッシーカーボンるつぼに充填し、カンタル製円筒容器とステンレス製蓋とからなる気密容器内に設置した石英インナーホルダーの底部に、実験例34〜実験例37の電析用電解質の充填後のグラッシーカーボンるつぼを静置した。そして、300ml/minの流量でAr(アルゴン)ガスを気密容器内に流すことで、気密容器内の雰囲気をAr雰囲気にした。そして、実験例34〜実験例37の電析用電解質のそれぞれに、陰極としてMo基板を浸漬させるとともに、対極である陽極として直径5mmの円形状の表面を有する円柱状のグラファイトを浸漬させた。その後、電気化学測定装置(北斗電工株式会社製のHZ−3000)を用いて、表7の電析条件の欄に示す温度、電位(K+/Kに対する電位)および時間(電析時間)の条件で、実験例34〜実験例37の電析用電解質の定電位電解を行ない、陰極の表面上に実験例34〜実験例37の金属膜を形成した。
<Electrodeposition of electrolyte for electrodeposition>
A glassy carbon crucible was filled with the electrodepositing electrolytes of Experimental Examples 34 to 37 prepared as described above, and placed on the bottom of the quartz inner holder installed in an airtight container composed of a cylindrical container made of Kanthal and a stainless steel lid. The glassy carbon crucible after filling with the electrolyte for electrodeposition of Experimental Examples 34 to 37 was allowed to stand. And Ar (argon) gas was flowed in the airtight container by the flow volume of 300 ml / min, and the atmosphere in an airtight container was made into Ar atmosphere. In each of the electrolytes for electrodeposition of Experimental Examples 34 to 37, a Mo substrate was immersed as a cathode, and cylindrical graphite having a circular surface with a diameter of 5 mm was immersed as an anode serving as a counter electrode. Then, using an electrochemical measurement device (HZ-3000 manufactured by Hokuto Denko Co., Ltd.), the temperature, potential (potential with respect to K + / K) and time (deposition time) shown in the column of electrodeposition conditions in Table 7 The electrodepositing electrolytes of Experimental Examples 34 to 37 were subjected to constant potential electrolysis under the conditions, and the metal films of Experimental Examples 34 to 37 were formed on the surface of the cathode.

<金属膜の表面の評価>
上述のように形成した実験例34〜実験例37のそれぞれの金属膜の表面を走査型電子顕微鏡(SEM;株式会社キーエンス製のVE−8800)を用いて、加速電圧20kVの条件で観察した。代表的に、図22に実験例34の金属膜の表面のSEM写真を示し、図23に実験例36の金属膜の表面のSEM写真を示す。
<Evaluation of the surface of the metal film>
The surface of each metal film of Experimental Example 34 to Experimental Example 37 formed as described above was observed using a scanning electron microscope (SEM; VE-8800 manufactured by Keyence Corporation) under the condition of an acceleration voltage of 20 kV. Typically, FIG. 22 shows an SEM photograph of the surface of the metal film of Experimental Example 34, and FIG. 23 shows an SEM photograph of the surface of the metal film of Experimental Example 36.

また、上述のように形成した実験例34〜実験例37のそれぞれの金属膜の表面についてエネルギー分散型X線(EDX)分析装置(EDAX Inc.製のGenesis)を用いて加速電圧20kVの条件でEDX分析を行った。その結果を表7の評価のWの析出の欄に示す。表7の評価のWの析出の欄に示すように、実験例34〜実験例37のすべての金属膜の表面において、Wの析出があることが確認された。また、EDX分析の結果から、代表的に、実験例34の金属膜の表面は、Mo(14.0原子%)、W(46.3原子%)、および酸素(39.7原子%)から構成され、実験例36の金属膜の表面は、Mo(19.5原子%)、W(63.0原子%)、および酸素(17.5原子%)から構成されていることが確認された。   Further, the surface of each metal film of Experimental Examples 34 to 37 formed as described above was subjected to an acceleration voltage of 20 kV using an energy dispersive X-ray (EDX) analyzer (Genesis manufactured by EDAX Inc.). EDX analysis was performed. The results are shown in the column of W precipitation in the evaluation of Table 7. As shown in the column of W precipitation in the evaluation of Table 7, it was confirmed that there was W precipitation on the surfaces of all the metal films of Experimental Example 34 to Experimental Example 37. Also, from the results of EDX analysis, the surface of the metal film of Experimental Example 34 is typically made of Mo (14.0 atomic%), W (46.3 atomic%), and oxygen (39.7 atomic%). And the surface of the metal film of Experimental Example 36 was confirmed to be composed of Mo (19.5 atomic%), W (63.0 atomic%), and oxygen (17.5 atomic%). .

<金属膜の断面の評価>
上述のように形成した実験例34〜実験例37のそれぞれの金属膜を集束イオンビーム(FIB)装置を用いて切断して断面を露出させ、実験例34〜実験例37のそれぞれの金属膜の断面を低加速走査型電子顕微鏡(ULTRA55)を用いて加速電圧2kVの条件で観察し、Mo基板上の金属膜の膜厚を測定した。その結果を表7の評価の膜厚の欄に示す。表7の評価の膜厚の欄に示すように、実験例34〜実験例37の金属膜の膜厚は、それぞれ、0.3μm、0.2μm、0.5μmおよび0.2μmであることが確認された。代表的に、図24に実験例34の金属膜の断面の低加速走査型電子顕微鏡写真を示し、図25に実験例36の金属膜の断面の低加速走査型電子顕微鏡写真を示す。図24および図25のW層と示されている箇所がWが析出した層に相当する。
<Evaluation of cross section of metal film>
Each of the metal films of Experimental Examples 34 to 37 formed as described above is cut using a focused ion beam (FIB) device to expose the cross section, and each of the metal films of Experimental Examples 34 to 37 is exposed. The cross section was observed under the condition of an acceleration voltage of 2 kV using a low acceleration scanning electron microscope (ULTRA55), and the film thickness of the metal film on the Mo substrate was measured. The result is shown in the column of the film thickness in the evaluation of Table 7. As shown in the column of the film thickness of the evaluation in Table 7, the film thicknesses of the metal films of Experimental Example 34 to Experimental Example 37 are 0.3 μm, 0.2 μm, 0.5 μm, and 0.2 μm, respectively. confirmed. Typically, FIG. 24 shows a low acceleration scanning electron micrograph of the cross section of the metal film of Experimental Example 34, and FIG. 25 shows a low acceleration scanning electron micrograph of the cross section of the metal film of Experimental Example 36. 24 and 25 corresponds to the layer in which W is deposited.

また、図24に示す実験例34の金属膜の断面の低加速走査型電子顕微鏡写真の分析点について上記と同一のEDX分析装置を用いて加速電圧を30kVとした条件でEDX分析を行った。その結果を図26に示す。EDX分析の結果から、実験例34の上記分析点における金属膜の断面は、Mo(11.3原子%)、W(69.9原子%)、酸素(2.1原子%)および炭素(16.7原子%)から構成されることが確認された。   Further, EDX analysis was performed on the analysis point of the low acceleration scanning electron micrograph of the cross section of the metal film of Experimental Example 34 shown in FIG. 24 under the condition that the acceleration voltage was 30 kV using the same EDX analyzer. The result is shown in FIG. From the result of the EDX analysis, the cross section of the metal film at the analysis point in Experimental Example 34 is Mo (11.3 atomic%), W (69.9 atomic%), oxygen (2.1 atomic%), and carbon (16 .7 atomic%).

また、図25に示す実験例36の金属膜の断面の低加速走査型電子顕微鏡写真の分析点について上記と同一のEDX分析装置を用いて加速電圧を30kVとした条件でEDX分析を行った。その結果を図27に示す。EDX分析の結果から、実験例36の上記分析点における金属膜の断面は、Mo(13.4原子%)、W(77.9原子%)、酸素(2.1原子%)、炭素(3.7原子%)およびカルシウム(2.9原子%)から構成されることが確認された。   Further, EDX analysis was performed on the analysis point of the low acceleration scanning electron micrograph of the cross section of the metal film of Experimental Example 36 shown in FIG. 25 under the condition that the acceleration voltage was 30 kV using the same EDX analyzer. The result is shown in FIG. From the result of EDX analysis, the cross section of the metal film at the above analysis point in Experimental Example 36 is Mo (13.4 atomic%), W (77.9 atomic%), oxygen (2.1 atomic%), carbon (3 .7 atomic%) and calcium (2.9 atomic%).

以上のように本発明の実施の形態および実施例について説明を行なったが、上述の各実施の形態および各実施例の構成を適宜組み合わせることも当初から予定している。   Although the embodiments and examples of the present invention have been described above, it is also planned from the beginning to appropriately combine the configurations of the above-described embodiments and examples.

今回開示された実施の形態および実施例はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。   It should be understood that the embodiments and examples disclosed herein are illustrative and non-restrictive in every respect. The scope of the present invention is defined by the terms of the claims, rather than the description above, and is intended to include any modifications within the scope and meaning equivalent to the terms of the claims.

本発明の実施態様は、電析用電解質および金属膜の製造方法に利用することができ、特にシリコン太陽電池の製造プロセス、耐摩耗性表面加工プロセス、および半導体製造プロセスに好適に利用することができる。   The embodiment of the present invention can be used for an electrodeposition electrolyte and a method for manufacturing a metal film, and particularly preferably used for a silicon solar cell manufacturing process, a wear-resistant surface processing process, and a semiconductor manufacturing process. it can.

1 容器
2 電析用電解質
2a 溶融塩
3 陽極
3a 基板
4 基板
5 金属膜
11 Ag線
12 Si膜
13 樹脂
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Container 2 Electrode for electrodeposition 2a Molten salt 3 Anode 3a Substrate 4 Substrate 5 Metal film 11 Ag wire 12 Si film 13 Resin

Claims (11)

カリウムイオンと、フッ化物イオンと、塩化物イオンと、金属イオンとを含み、
前記フッ化物イオンのアニオン分率が、0.1以上0.9以下である、電析用電解質。
And potassium ions, and fluoride ions, and chloride ions, and metal ions seen including,
The electrolyte for electrodeposition whose anion fraction of the said fluoride ion is 0.1-0.9.
前記金属イオンのカチオン分率が、0.12以下である、請求項1に記載の電析用電解質。   The electrolyte for electrodeposition of Claim 1 whose cation fraction of the said metal ion is 0.12 or less. 前記金属イオンは、珪素イオン、タングステンイオン、モリブデンイオン、チタンイオン、ニッケルイオンおよびコバルトイオンからなる群から選択された少なくとも1種を含む、請求項1または請求項2に記載の電析用電解質。 The electrolyte for electrodeposition according to claim 1 or 2 , wherein the metal ions include at least one selected from the group consisting of silicon ions, tungsten ions, molybdenum ions, titanium ions, nickel ions, and cobalt ions. フッ化カリウムと、塩化カリウムと、金属化合物および金属の少なくとも一方と、から電析用電解質を作製する工程と、
前記電析用電解質に基板を浸漬させる工程と、
前記基板を陰極として前記電析用電解質の電解を行なうことによって前記基板上に金属膜を形成する工程と、
前記金属膜の表面上に付着している前記電析用電解質を水洗により除去する工程とを含み、
前記電析用電解質中のフッ化物イオンのアニオン分率が、0.1以上0.9以下である、金属膜の製造方法。
Producing an electrolyte for electrodeposition from potassium fluoride, potassium chloride, and at least one of a metal compound and a metal;
Immersing the substrate in the electrodeposition electrolyte;
Forming a metal film on the substrate by electrolyzing the electrodeposition electrolyte using the substrate as a cathode;
See containing and removing by washing the electrostatic析用electrolyte adhering to the surface of the metal film,
The method for producing a metal film, wherein the anion fraction of fluoride ions in the electrolyte for electrodeposition is 0.1 or more and 0.9 or less .
前記電析用電解質を作製する工程において、前記フッ化カリウムと前記塩化カリウムとの合計質量を前記電析用電解質の70質量%以上とする、請求項に記載の金属膜の製造方法。 5. The method for producing a metal film according to claim 4 , wherein in the step of producing the electrodeposition electrolyte, a total mass of the potassium fluoride and the potassium chloride is 70 mass% or more of the electrodeposition electrolyte. 前記電析用電解質を作製する工程は、
前記フッ化カリウムと前記塩化カリウムとを混合させた後に溶融させることによって溶融塩を作製する工程と、
前記溶融塩に前記金属化合物の少なくとも1種を添加する工程、および前記金属をアノード溶解する工程の少なくとも一方とを含む、請求項または請求項に記載の金属膜の製造方法。
The step of preparing the electrolyte for electrodeposition includes
A step of preparing a molten salt by melting after obtained by mixing the potassium chloride and the potassium fluoride,
The method for producing a metal film according to claim 4 or 5 , comprising at least one of a step of adding at least one metal compound to the molten salt and an anodic dissolution of the metal.
前記金属化合物は、金属塩化物ガスを含む、請求項に記載の金属膜の製造方法。 The method of manufacturing a metal film according to claim 6 , wherein the metal compound includes a metal chloride gas. 前記溶融塩における前記フッ化カリウムに対する前記塩化カリウムのモル比が、0.2以上5以下である、請求項または請求項に記載の金属膜の製造方法。 The manufacturing method of the metal film of Claim 6 or Claim 7 whose molar ratio of the said potassium chloride with respect to the said potassium fluoride in the said molten salt is 0.2-5. 前記基板上に金属膜を形成する工程において、電流密度の絶対値が1mA/cm2以上500mA/cm2以下の電流を流して前記電析用電解質の電解を行なう、請求項〜請求項のいずれか1項に記載の金属膜の製造方法。 In the step of forming a metal film on the substrate, performing electrolysis of said conductive析用electrolyte absolute value of the current density flowing a 1 mA / cm 2 or more 500mA / cm 2 or less of the current, of Claims 4 to 8 The manufacturing method of the metal film of any one of these. 前記基板の表面が、鉄、銀、炭素、銅およびモリブデンからなる群から選択された少なくとも1種を含む、請求項〜請求項のいずれか1項に記載の金属膜の製造方法。 The method for producing a metal film according to any one of claims 4 to 9 , wherein the surface of the substrate contains at least one selected from the group consisting of iron, silver, carbon, copper, and molybdenum. 前記基板の形状が、柱状またはパイプ状である、請求項〜請求項10のいずれか1項に記載の金属膜の製造方法。 The shape of the substrate, a columnar or tubular, method for producing a metal film according to any one of claims 4 to claim 10.
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