技術領域

本發明涉及在真空氣氛下使硅基材的表面部多孔質化的技術。

背景技術

近些年，對硅基材進行納米級的微細加工的技術在熱超聲(Thermosonic)元件、太陽能電池、生物基材等各種領域受到注目，作為其中之一現正研究鋰離子二次電池的負電極材料的應用。作為鋰離子二次電池的負電極材料，一直以來使用的是碳。但是最近，要求鋰離子二次電池更進一步的高容量化，作為取代碳的負電極材料，能夠實現容量密度比碳還高一個數量級的更高容量化的硅受到注目。

但是，硅在與鋰離子形成合金時具有膨脹的性質，因此在將硅作為負電極材料使用的情況下，還需要克服如下的耐久性的問題：如由于膨脹引起的電池的破壞、充放電的反復引起的體積變化而產生的負電極的劣化等。

另外，存在通過在硅表面上形成鋰膜可以實現更高容量化。但是，為此需要形成高品質的鋰薄膜，以使其可跟隨充放電時的硅負電極的體積變化。

作為該耐久性問題的解決方法研究了以下的方法：通過在作為負電極材料的硅基材上實施多孔質加工，設置微細的空隙使該空隙吸收充電時的體積的增加量，實現負電極的內部應力的緩和。

一般地作為對基材進行多孔質加工的方法，公知有陽極氧化法。但是陽極氧化法是在基材與電解液接觸的狀況下進行的，因此必須將基材暴露于大氣氣氛下。從而，通過大氣中的水分、氧氣，使硅基材的表面氧化，另外電解液或電極材料中的雜質、甚至大氣中的雜質的附著可產生污染，可能無法得到在后面的工序中的形成高品質的鋰膜所需要的硅基材表面的潔凈度。

在專利文獻1中記載了利用激光光束對硅基板表面進行納米級微細加工的方法，但是對上述提及的課題未作任何的討論。

專利文獻1：日本特開2006-231376號公報

發明內容

本發明是基于這樣的背景而做出的，其目的在于提供一種能夠通過微細加工使硅基材的表面部多孔質化，且還能夠使表面部維持高潔凈度的技術。

本發明的真空處理裝置的特征在于，具備：第1真空室，其在內部配置有用于保持硅基材的第1保持部；

噴嘴部，其用于通過將壓力比該第1真空室內的壓力高的處理氣體向該第1真空室內噴出而使該處理氣體絕熱膨脹來形成作為處理氣體的原子或者分子的集合體的氣體團簇，為了使所述第1保持部所保持的硅基材多孔質化，對該硅基材上噴射所述氣體團簇；

第2真空室，其經由隔離閥與所述第1真空室連接，該第2真空室的內部配置有用于保持硅基材的第2保持部；

成膜處理部，其用于在該第2真空室內對多孔質化的硅基材在真空氣氛下進行成膜處理；和

真空搬送區域，其具備搬送機構，該搬送機構在不破壞真空氣氛的情況下將在所述第1真空室內多孔質化后的硅基材從所述第1真空室搬送到第2真空室，

所述氣體團簇未被離子化。

另外，本發明的真空處理方法的特征在于，包含：使真空室內的保持部保持硅基材的步驟，和

通過使壓力比該真空室內的壓力高的處理氣體從噴嘴部向該真空室內噴出，而使該處理氣體絕熱膨脹來形成作為處理氣體的原子或者分子的集合體的氣體團簇，該氣體團簇在未離子化的情況下，被噴射到所述硅基材噴射而使所述硅基材多孔質化的步驟。

而且，本發明的微細加工裝置的特征在于，具備：第1真空室，其在內部配置有用于保持硅基材的第1保持部；和

噴嘴部，其用于通過將壓力比該第1真空室內的壓力高的處理氣體向該第1真空室內噴出，而使該處理氣體絕熱膨脹來形成作為處理氣體的原子或者分子的集合體的氣體團簇，為了使所述第1保持部所保持的硅基材多孔質化，對該硅基材噴射所述氣體團簇；

所述氣體團簇未被離子化。

本發明利用在真空氣氛下氣體團簇的微細加工，對硅基材的表面部進行多孔質化，所以不必擔憂硅的氧化或雜質的殘渣附著之類，能夠對表面部維持高潔凈度。另外，而且還存在下述效果：通過保持真空氣氛連續地對該表面部進行成膜處理，可抑制成膜的加工品的劣化，得到希望的材料特性。

附圖說明

圖1是表示本發明的實施方式的真空處理裝置的整體的俯視圖。

圖2是表示在上述實施方式中使用的微細加工裝置的概要的縱剖面圖。

圖3是表示團簇噴嘴的概要的縱剖面圖。

圖4是表示成膜裝置的概要的縱剖面圖。

圖5是表示本發明的實施方式中，負電極材料的制造步驟的概要的說明圖。

圖6是表示本發明的實施方式中，對硅基材噴射氣體團簇的方法的一個例子的說明圖。