特開 2022-150501 酸化物材料の洗浄装置、および洗浄方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2022150501

(43)【公開日】2022-10-07

(54)【発明の名称】酸化物材料の洗浄装置、および洗浄方法

(51)【国際特許分類】

   C01B 13/11 20060101AFI20220929BHJP

   H05H 1/24 20060101ALI20220929BHJP

   B08B 3/12 20060101ALI20220929BHJP

【ＦＩ】

C01B13/11 Z

H05H1/24

B08B3/12 Z

【審査請求】未請求

【請求項の数】6

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2021053132

(22)【出願日】2021-03-26

(71)【出願人】

【識別番号】000183369

【氏名又は名称】住友精密工業株式会社

(71)【出願人】

【識別番号】301023238

【氏名又は名称】国立研究開発法人物質・材料研究機構

(74)【代理人】

【識別番号】110001427

【氏名又は名称】弁理士法人前田特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】松田 学

(72)【発明者】

【氏名】倉橋 光紀

【テーマコード（参考）】

2G084

3B201

4G042

【Ｆターム（参考）】

2G084AA03

2G084BB37

2G084CC03

2G084CC19

2G084CC34

2G084DD01

2G084DD12

2G084DD22

2G084FF03

3B201AA02

3B201AA46

3B201AB02

3B201AB53

3B201BB99

3B201BC01

4G042CA01

4G042CB23

4G042CC16

4G042CE04

(57)【要約】

【課題】比較的簡単な構造でありながら、酸化物材料を洗浄できる洗浄装置、および洗浄方法を提案する。
【解決手段】洗浄装置は、酸素ガス中に配置される第１電極と、前記酸素ガス中に配置される酸化物材料と、前記第１電極とに交流電圧を印加することにより、該第１電極と該酸化物単結晶材料との間で無声放電を生じさせる電源部とを備える。
【選択図】図１

【特許請求の範囲】

【請求項1】

酸素ガス中に配置される第１電極と、
前記第１電極および前記酸素ガス中に配置される酸化物材料に交流電圧を印加することにより、該第１電極と該酸化物材料との間で無声放電を生じさせる電源部とを備えた
酸化物材料の洗浄装置。

【請求項2】

請求項１において、
前記酸化物材料は、基板に積層される酸化物薄膜である
酸化物材料の洗浄装置。

【請求項3】

請求項１または２において、
前記酸化物材料を設置することが可能となっており、前記電源部に電気的に接続される金属材料からなる第２電極を備えている
酸化物材料の洗浄装置。

【請求項4】

請求項１～３のいずれか１つにおいて、
前記酸化物材料を収容するとともに開口が形成される密閉容器と、
前記密閉容器の開口を開閉する扉と、
前記密閉容器内の前記酸化物材料を前記開口まで搬送する搬送機構とを備えている
酸化物材料の洗浄装置。

【請求項5】

前記酸素ガス中に配置される第１電極および酸化物材料に、交流電圧を印加することにより、前記第１電極と前記酸化物材料の間で無声放電を生じさせる放電工程を含む
酸化物材料の洗浄方法。

【請求項6】

請求項５において、
前記酸化物材料は、基板に積層される酸化物薄膜であり、
前記放電工程では、前記第１電極と前記酸化物薄膜との間で無声放電を生じさせる
酸化物材料の洗浄方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本開示は、酸化物材料の洗浄装置、および洗浄方法に関する。

【背景技術】

【0002】

酸化物単結晶材料などの酸化物材料は、超伝導体、強誘電体、透明伝導体など様々な特性を有しており、電子部品やセンシングデバイスなどに広く適用されている。

【0003】

特許文献１には、酸化物単結晶材料の洗浄方法が開示されている。具体的には、特許文献１では、高圧の洗浄水（純水）をノズルから酸化物単結晶材料（酸化物単結晶基板）に噴射する。これにより、酸化物単結晶基板の汚れが除去される。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【特許文献1】特開平７－３３５９９号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

特許文献１に記載の洗浄方法では、高圧の純水を噴霧するために装置が大型化したり、複雑化したりする。

【0006】

本開示の目的は、比較的簡単な構造でありながら、酸化物材料を洗浄できる洗浄装置、および洗浄方法を提案することである。

【課題を解決するための手段】

【0007】

上記の課題を解決するために、本発明では、酸素ガス中において、第１電極と酸化物材料との間に交流電圧を印加し無声放電を生じさせることとした。

【0008】

具体的には、洗浄装置は、酸素ガス中に配置される第１電極と、該第１電極および前記酸素ガス中に配置される酸化物材料に交流電圧を印加することにより、該第１電極と該酸化物材料との間で無声放電を生じさせる電源部とを備える。

【0009】

この構成により、酸化物材料の表面近傍では、酸素ガス中の無声放電に伴ってオゾン分子、酸素ラジカルなどを生成できるので、これらのオゾン分子、酸素ラジカルにより酸化物材料の汚れを除去できる。無声放電により酸化物材料の汚れを除去できるため、装置の構造も簡素化できる。これにより、装置のコンパクト化、低コスト化を図ることができる。洗浄装置を、様々なアプリケーションにコンポーネントとして組み込むことができる。

【0010】

酸化物材料は、基板に積層される酸化物薄膜であることが好ましい。

【0011】

特に酸化物薄膜を積層した対象物をスパッタリングなどで洗浄した場合に、酸化物薄膜の結晶性が乱れてしまったとする。この場合、酸化物薄膜の結晶性を改善するために、高温で熱処理する必要がある。しかし、酸化物薄膜を高温で熱処理すると、基板と酸化物薄膜との間の界面で相互拡散が生じてしまう。

【0012】

これに対し、本願発明では、無声放電により酸化物薄膜の結晶性がほとんど乱れないので、結晶性を改善するための高温の熱処理も不要となる。この結果、基板と酸化物薄膜との間での相互拡散を抑制できる。

【0013】

洗浄装置は、酸化物材料を設置することが可能となっており、電源部に電気的に接続される金属材料からなる第２電極を備えているのが好ましい。

【0014】

この構成では、第１電極と第２電極との間に交流電圧を印加することで、第１電極と酸化物材料との間で無声放電を確実に生じさせることができる。

【0015】

洗浄装置は、前記酸化物材料を収容するとともに開口が形成される密閉容器と、前記密閉容器の開口を開閉する扉と、前記密閉容器内の前記酸化物材料を前記開口まで搬送する搬送機構とを備えている
のが好ましい。

【0016】

この構成では、試験設備などにおいて、洗浄後の酸化物材料が外気に触れることなく、この酸化物材料を所定の試験場所まで搬送できる。

【発明の効果】

【0017】

本発明によれば、簡便な洗浄装置、あるいは洗浄方法でありながら、酸化物材料表面の結晶性をほとんど乱すことなく、汚染のみを除去できる。

【図面の簡単な説明】

【0018】

【図1】図１は、実施形態１に係る洗浄装置の概略の構成図である。

【図2】図２は、実施形態１に係る洗浄方法の前後における対象物の表面を分析した結果である。

【図3】図３は、実施形態１に係る洗浄方法の後の対象物の表面を低速電子線回折により解析した結果である。

【図4】図４は、実施形態２に係る洗浄装置の概略の構成図である。

【図5】図５は、実施形態２に係る洗浄方法の前後における対象物の表面を分析した結果である。

【図6】図６は、実施形態２に係る洗浄方法の後の対象物の表面を低速電子線回折により解析した結果である。

【発明を実施するための形態】

【0019】

以下、本発明の実施形態を図面に基づいて詳細に説明する。なお、以下の実施形態は、本質的に好ましい例示であって、本発明、その適用物、あるいはその用途の範囲を制限することを意図するものではない。

【0020】

《実施形態１》
（１）洗浄装置の構成
図１は、実施形態１に係る洗浄装置２０の概略の構成図である。本実施形態の洗浄装置２０は、酸化物材料である酸化物単結晶材料１１を含む対象物１０を評価するための試験設備に組み込まれる。洗浄装置２０は、酸化物単結晶材料１１に付着した汚れを取り除く。洗浄された対象物１０は、種々の試験の試料として用いられる。

【0021】

実施形態１に係る酸化物単結晶材料１１は、二酸化チタン（ＴｉＯ_２)である。

【0022】

洗浄装置２０は、ガス供給部２１、放電容器２２、および放電装置３０を備える。

【0023】

ガス供給部２１は、原料ガスを放電容器２２に供給する。原料ガスは、酸素ガスである。酸素ガスは、少なくとも９９．９％以上の酸素ガスを含んでいるのが好ましい。本実施形態の酸素ガスは、９９．９９９９％の高純度酸素ガスである。

【0024】

ガス供給部２１の酸素ガスは、供給配管２３を経由して放電容器２２へ供給される。供給配管２３は、酸素ガス中の水分を除去するための水除去部を有するのが好ましい。水除去部は、例えばコールドトラップで構成される。コールドトラップは、酸素ガスを冷却し、凝縮した水分を捕捉する。

【0025】

放電容器２２は、密閉式の真空容器である。本実施形態の放電容器２２の酸素圧は約０．１ＭＰａである。放電装置３０が無声放電（バリア放電ともいう）を生じさせると、放電容器２２内の酸素ガスからオゾンガスが生成する。放電容器２２のオゾンガスは、排出管（図示省略）を経由して放電容器２２の外部へ排出される。

【0026】

放電装置３０は、第１電極４０と、第２電極５０と、電源部６０とを有する。第１電極４０と第２電極５０とは、放電容器２２の内部に配置される。第１電極４０は、対象物１０の上側に配置される。第２電極５０は、対象物１０の下側に配置される。つまり、対象物１０である酸化物単結晶材料１１は、第１電極４０と第２電極５０との間に配置される。

【0027】

第１電極４０は、電極本体４１と誘電体４２とを有する。電極本体４１は、金属電極である。本実施形態の電極本体４１は棒状に形成される。電極本体４１の先端（下端）は、対象物１０を指向する。誘電体４２は、上端が開放された有底筒状に形成される。誘電体４２の内部に電極本体４１が挿入される。誘電体４２は、ガラスやセラミックスなどで構成される。

【0028】

第２電極５０は、金属材料で構成される。本実施形態の第２電極５０の上面は、酸化物単結晶材料１１が設置される設置面である。つまり、第２電極５０は、対象物１０を支える支持部材を兼用している。第２電極５０は、対象物１０を保持するための保持具を有しているのが好ましい。保持具は、保持板と、加圧部材とを備える。保持板と第２電極５０との間に対象物１０を挟み込む。この状態で、保持板と第２電極とを加圧部材により加圧する。これにより、対象物１０を第２電極５０の上側に確実に保持できる。

【0029】

対象物１０は、第２電極５０の設置面の上に置かれる。酸化物単結晶材料１１は、第１電極４０と離れ、第２電極５０と接触する。これにより、酸化物単結晶材料１１は、第２電極５０と通電する。第１電極４０と酸化物単結晶材料１１とは、互いに対向する。第１電極４０と酸化物単結晶材料１１との間には、放電ギャップＧが形成される。放電ギャップＧは、酸素ガス雰囲気となる。

【0030】

電源部６０は、交流の高圧電源を含む。電源部６０の高圧側は電極本体４１と電気的に接続する。これにより、電極本体４１を内蔵した第１電極４０は、高圧電極を構成する。電源部６０の低圧側（接地側）は第２電極５０と電気的に接続する。つまり、第２電極５０は、低圧電極を構成する。

【0031】

厳密には、電源部６０の低圧側（接地側）は第２電極５０を介して酸化物単結晶材料１１と電気的に接続する。つまり、酸化物単結晶材料１１は、実質的には無声放電を生じさせるための電極として機能する。

【0032】

電源部６０は、第１電極４０と酸化物単結晶材料１１との間で無声放電を生じさせるように、第１電極４０と酸化物単結晶材料１１との間に交流電圧を印加する。本実施形態の電源部６０は、５～１０ｋｖの交流電圧を供給する。電源部６０から供給される交流電圧の周波数は、１ｋＨｚ以上、３０ｋＨｚ以下であることが好ましい。本実施形態の電源部６０の電源周波数は、１０ｋＨｚである。

【0033】

（２）洗浄装置の動作
洗浄装置２０の動作について説明する。

【0034】

まず、放電容器２２を真空状態にする、あるいは放電容器２２内の酸素以外のガスをセパレータなどにより外部へ排出する工程が行われる。

【0035】

次いで、ガス供給部２１は、酸素ガスを放電容器２２に供給する（供給工程）。これにより、放電容器２２内は高純度の酸素ガス雰囲気となる。

【0036】

電源部６０は、高周波の交流電圧を第１電極４０および第２電極５０に印加する。その結果、第１電極４０と酸化物単結晶材料１１との間で無声放電が生じる。換言すると、電源部６０は、高周波の交流電圧を第１電極４０および酸化物単結晶材料１１に印加することにより、第１電極４０と酸化物単結晶材料１１との間で無声放電を生じさせる（放電工程）。

【0037】

放電ギャップＧにおいて、酸素ガス雰囲気下で無声放電が生じると、酸素原子などのラジカルが生成され、ひいてはオゾンガスが生成される。

【0038】

このように第１電極４０と酸化物単結晶材料１１との間で無声放電が生じることで、酸化物単結晶材料１１に付着した汚れが取り除かれる。これにより、酸化物単結晶材料１１が洗浄される。

【0039】

このような洗浄動作の後には、酸素ガスやオゾンガスを放電容器２２の外部に排出する工程、あるいは、放電容器２２内を次の試験や工程に必要なガス雰囲気に置換する工程が行われる。

【0040】

（３）洗浄作用について
酸化物単結晶材料１１から汚れが取り除かれる作用は、以下の２つの要因によって得られるものと推察できる。

【0041】

（ａ）洗浄装置２０では、無声放電によりオゾン分子や酸素ラジカルなどが生成される。このオゾンガスにより、酸化物単結晶材料１１の表面の汚れ（例えば炭素分）が酸化分解され、汚れが取り除かれる。

【0042】

（ｂ）無声放電により、酸化物単結晶材料１１の表面にイオンなどが周期的に衝突する。イオン衝突により、酸化物単結晶材料１１の表面の汚れを取り除くことができる。

【0043】

（４）洗浄効果の検証結果
洗浄装置２０の洗浄効果を検証した結果について説明する。

【0044】

（４－１）ＸＰＳの試験結果
図２は、洗浄装置２０の洗浄前の二酸化チタン（対象物Ａ）と、洗浄後の二酸化チタン（対象物Ｂ）について、Ｘ線光電子分光法（ＸＰＳ：X-ray Photoelectron Spectroscopy）を用いて、各表面を分析した結果である。入射Ｘ線には、ＭｇＫα線を用いた。なお、対象物Ａは、アニール処理を行った後、大気下に半年間放置している。

【0045】

図２において、対象物Ａでは、結合エネルギーが３００ｅｖ付近（図２の一点鎖線で囲んだ部分）において炭素のピークが確認された。このことから、二酸化チタンを長期間大気下に放置することで、その表面に汚れが付着してしまうことが確認できる。

【0046】

これに対し、洗浄装置２０で洗浄を行った対象物Ｂでは、この炭素のピークが全く表れなくなった。このことから、実施形態１に係る洗浄装置２０により、二酸化チタンの汚れを十分に取り除けることを確認できる。

【0047】

（４－２）低速電子線回折測定の結果
図３は、洗浄処理後の対象物Ｂの表面を低速電子線回折測定（ＬＥＥＤ：Low energy electron diffraction）により解析した結果である。入射電子線のエネルギーは１４６ｅＶである。図３に示すように、対象物Ｂにおいては、複数のスポットＳからなるクリアなＬＥＥＤパターンが確認できる。このことから、上述した無声放電を行ったとしても、二酸化チタンの結晶性が損なうことなく、二酸化チタンの汚れを除去できることが確認できる。

【0048】

本実施形態の電源部６０は、交流電源であるため、直流電源と比べると、酸化物単結晶材料１１に作用するイオン衝撃の頻度が少なくなる。このことが、酸化物単結晶材料１１の結晶性の維持に寄与すると推察できる。

【0049】

（５）実施形態１の効果
以上のように、実施形態１の洗浄装置２０および洗浄方法では、無声放電により酸化物単結晶材料１１の表面の汚れを除去できる。無声放電を生じる装置は、比較的単純な構成であるため、装置の簡素化、小型化、および低コスト化を図ることができる。このため、実施形態１に係る洗浄装置２０を、試験設備などに簡便に導入できる。

【0050】

上述した試験結果からわかるように、本実施形態１では、酸化物単結晶材料１１の結晶性を損なうことなく、その表面の汚れを除去できる。加えて、酸化物単結晶材料１１の汚れを短時間で除去できる。

【0051】

洗浄装置２０では、酸化物単結晶材料１１自体を電極として利用している。このため、洗浄装置２０の簡素化を図ることができる。

【0052】

実施形態１では、イオン衝撃を行うことなしに、清浄かつ結晶性の良い二酸化チタン表面を作製することができる。本手法により作製した二酸化チタン表面を光触媒反応の表面科学的研究に利用できる。

【0053】

対象物１０である酸化物単結晶材料１１は、例えば酸化亜鉛（ＺｎＯ）であってもよい。この場合、汚れや結晶性の乱れがほとんどない酸化亜鉛を試料として得ることができる。このため、例えばこの酸化亜鉛をガスセンサの研究のための試料として利用できる。

【0054】

《実施形態２》
次いで実施形態２の洗浄装置２０について説明する。以下では、主として実施形態１と異なる点について説明する。

【0055】

図４は、実施形態２に係る洗浄装置２０の概略の構成図である。実施形態２は、実施形態１と対象物１０が異なる。実施形態２の対象物１０は、単結晶の基板１２と、基板１２上に積層される酸化物単結晶薄膜１３とを含む。実施形態２の基板１２は、酸化マグネシウム（ＭgＯ）である。酸化物単結晶薄膜１３は、酸化物単結晶材料としての四酸化三鉄（Ｆｅ₃Ｏ₄）である。

【0056】

実施形態２の対象物１０は、実施形態１と同様、第２電極５０の上側に設置される。酸化物単結晶薄膜１３は、第１電極４０に対向する。実施形態２は、酸化物単結晶薄膜１３が電極として機能する。第１電極４０と酸化物単結晶薄膜１３との間に放電ギャップＧが形成される。

【0057】

実施形態２の洗浄装置２０では、電源部６０が第１電極４０と酸化物単結晶薄膜１３とに交流電圧を印加することにより、第１電極４０と酸化物単結晶薄膜１３との間で無声放電を生じさせる。これにより、放電ギャップにおいてオゾンガスや酸素ラジカルが生成され、酸化物単結晶薄膜１３の汚れが取り除かれる。

【0058】

図５は、洗浄装置２０の洗浄前の酸化物単結晶薄膜（対象物Ｃ）と、洗浄後の酸化物単結晶薄膜（対象物Ｄ）について、ＸＰＳにて各表面を分析した結果である。なお、対象物Ｃは、大気下に取り出された後、低真空条件下において約半年間保管されたものである。

【0059】

図５において、対象物Ｃでは、結合エネルギーが３００ｅＶ付近（図５の一点鎖線で囲んだ部分）において炭素のピークが確認された。このことから、実施形態２に係る対象物Ｃの表面には汚染物が付着していることが確認できる。

【0060】

これに対し、洗浄装置２０で洗浄を行った対象物Ｄでは、この炭素のピークが全く表れなくなった。このことから、実施形態２に係る洗浄装置２０により、酸化物単結晶薄膜１３の汚れを十分に取り除けることを確認できる。

【0061】

図６は、洗浄処理後の対象物Ｄの表面をＬＥＥＤ測定により解析した結果である。入射電子線のエネルギーは９３ｅＶである。図６に示すように、対象物Ｄにおいては、複数のスポットＳからなるクリアなＬＥＥＤパターンが確認できる。このことから、上述した無声放電を行ったとしても、酸化物単結晶薄膜１３の結晶性が損なうことなく、その汚れを除去できることが確認できる。

【0062】

本実施形態の電源部６０は、交流電源であるため、直流電源と比べると、酸化物単結晶薄膜１３に作用するイオン衝撃の頻度が少なくなる。このことが、酸化物単結晶薄膜１３の結晶性の維持に寄与すると推察できる。

【0063】

以上のように、実施形態２に係る洗浄装置２０および洗浄方法においても、無声放電により酸化物単結晶薄膜１３の汚れを除去できる。無声放電を生じさせる装置は、比較的単純な構成であるため、装置の簡素化、小型化、および低コスト化を図ることができる。このため、実施形態２に係る洗浄装置２０を、試験設備などに簡単に導入できる。

【0064】

上述した試験結果からわかるように、本実施形態２では、酸化物単結晶薄膜１３の結晶性を損なうことなく、その表面の汚れを除去できる。加えて、酸化物単結晶薄膜１３の汚れを短時間で除去できる。

【0065】

洗浄装置２０では、酸化物単結晶薄膜１３自体を電極として利用している。このため、洗浄装置２０の簡素化を図ることができる。

【0066】

仮にスパッタリングにより対象物１０を洗浄すると、酸化物単結晶薄膜１３の結晶性が乱れてしまう可能性がある。この場合、対象物１０を高温（例えば６００℃）で加熱することにより、酸化物単結晶薄膜１３の結晶性を回復させることが考えられる。しかし、このように対象物１０を高温で加熱すると、基板１２（酸化マグネシウム）と、その表面の酸化物単結晶薄膜１３（四酸化三鉄)との間で相互拡散が生じ、対象物１０の物性が大きく変化してしまう。

【0067】

これに対し、実施形態２では、上述のようなスパッタリングにより酸化物単結晶薄膜１３の結晶性が乱れないため、上述のような高温加熱の工程が不要となる。このため、相互拡散に起因して対象物１０の物性が大きく変化してしまうことを回避できる。

【0068】

四酸化鉄を酸化物単結晶薄膜１３として無声放電を行うと、四酸化三鉄（Ｆｅ₃Ｏ₄）が酸化され三酸化第二鉄（Ｆｅ₂Ｏ₃）に変化する可能性がある。この場合、対象物１０を真空下で中温（例えば２００℃）で加熱することで（加熱工程）、三酸化第二鉄を四酸化三鉄に戻すことができる。この場合、上記のように対象物１０を高温まで加熱しないため、上述したような、酸化物単結晶薄膜１３と基板１２との間での相互拡散も抑制できる。このように、洗浄方法では、上述した放電工程の後、対象物を、相互拡散が生じない温度で加熱する加熱工程を行ってもよい。

【0069】

《その他の実施形態》
上記各実施形態では、以下のような構成を採用してもよい。

【0070】

上記各実施形態の洗浄装置２０は、密閉容器と、扉と、搬送機構とを備えていてもよい。密閉容器は、酸化物材料を収容する気密性の高い容器である。密閉容器には、その内部と外部とを連通する開口が形成される。扉は、密閉容器の開口を開閉する。洗浄装置２０の洗浄動作では、扉が開口を閉じる状態となる。対象物１０の洗浄動作が終了すると、搬送機構は、対象物１０を開口付近まで搬送する。この構成により、例えば試験設備などにおいて、洗浄後の対象物１０を外気に触れることなしに所定箇所（試験場所等）に搬送させることができる。扉を開けることで、対象物１０を試験場所に取り出し、所定の試験や測定を行うことができる。扉は搬送機構による対象物の移動が終了すると、所定の駆動源によって自動的に開状態になってもよいし、手動により開閉できるものであってもよい。

【0071】

上記各実施形態の洗浄装置２０は、洗浄動作を自動的に終了させてもよい。具体的には、洗浄装置２０は、制御装置とタイマ部とを有する。タイマ部には、洗浄動作を実行させる時間を任意に設定できる。タイマ部がカウントする時間が所定時間に達すると、制御装置は、洗浄装置２０の洗浄動作を終了させる。

【0072】

洗浄装置２０は、洗浄動作において、対象物１０の汚れが除去されたことを検出する検出部を有してもよい。検出部は、例えばＸ線光電子分光法（ＸＰＳ：X-ray Photoelectron Spectroscopy）等の表面分析法を用いて、対象物１０の汚れを検出する。検出部により、対象物１０の汚れ（例えば炭素）が除去されたことが検出されると、制御装置は、洗浄装置２０の洗浄動作を終了させる。

【0073】

洗浄装置２０は、第１電極４０と酸化物材料との間の放電ギャップＧを調整する調整機構を有してもよい。調整機構は、第１電極４０と第２電極５０との距離を調節するアジャスタを含む。アシャスタは、所定の駆動源によって、または手動によって、第１電極４０と第２電極５０との距離を調節する。これにより、第１電極４０と酸化物材料との間の放電ギャップを最適に調節できる。

【0074】

ここで、調節機構は、第１電極４０と対象物１０（厳密には、酸化物材料）との間の放電ギャップＧを計測する計測部を有してもよい。計測部は、例えばレーザ式の距離測定器で構成される。調整機構は、計測部で計測した放電ギャップＧが最適になるようにアジャスタを自動で制御する。これにより、対象物１０の形状や厚みが変化したとしても、洗浄装置２０では、第１電極４０と対象物１０との間の放電ギャップＧを最適な距離に調節でき、所望の無声放電を生じさせることができる。

【0075】

上述した酸化物材料は、酸化物単結晶材料である。しかし、酸化物材料は、多結晶酸化物であってもよい。また、上述した酸化物薄膜は、酸化物単結晶薄膜でなくてもよく、酸化物多結晶薄膜であってもよい。また、上述した基板は、金属材料なくてもよく、樹脂材料であってもよい。

【0076】

第１電極４０は、平板状であってもよい。この場合、第１電極４０と酸化物材料とを互いに平行に配置するとよい。

【0077】

第２電極５０に誘電体４２を設けてもよい。第１電極４０と第２電極５０との双方に誘電体４２を設けてもよい。

【0078】

第２電極５０を省略した構成としてもよい。この場合、電源部６０の低圧側（接地側）を、第２電極５０を介さずに酸化物材料に電気的に接続する構成としてもよい。

【0079】

洗浄装置２０は、必ずしも試験設備に組み込まれなくてもよく、単独の装置であってもよい。また、洗浄装置２０は、例えば半導体を含む電子部品の製造設備に組み込まれてもよい。

【0080】

本開示の基板、および酸化物単結晶薄膜は、以下のような構成、および用途に利用されてもよい。

【0081】

酸化マグネシウム（ＭｇＯ）は、強磁性薄膜からなる酸化物単結晶薄膜（例えばＦｅ、Ｆｅ_３Ｏ_４）を成長させる基板として用いられる。これらの強磁性薄膜は、ハードディスクの磁気ヘッドや磁場センサに用いられる。

【0082】

アルミナ（Ａｌ_２Ｏ_３）は、窒素化合物半導体かなる酸化物単結晶薄膜（例えばＧａＮ）を成長させる基板として用いられる。窒素化合物半導体は、青色ＬＥＤ，白色ＬＥＤ，青色レーザなどに用いられる。アルミナ（Ａｌ_２Ｏ_３）は、誘電体や超伝導体薄膜を成長させる基板としても用いられる。

【0083】

チタン酸ストロンチウム（ＳｒＴｉＯ_３）は、強誘電体（例えばＢａＴｉＯ_３）や超伝導体薄膜からなる酸化物単結晶薄膜を成長させる基板として用いられる。ＢａＴｉＯ_３などの強誘電体は、積層セラミックコンデンサなどに用いられる。

【0084】

洗浄装置２０を試験の試料の洗浄に利用する場合、超伝導体、強磁性体、強誘電体、透明導電体などの酸化物単結晶材料を洗浄の対象物１０とすることができる。

【0085】

試料を例えば研究機関において製作した後、その試料の特性を外部の大型施設で詳細に分析することがある。この場合、試料を搬送する過程において、試料が大気中に暴露されるため、試料が炭素や水などにより汚染されてしまう。本開示に係る洗浄装置２０および洗浄方法は、このような大気中の暴露に起因する汚れを、表面の結晶性に損傷を与えることなく、分析や評価の直前の段階にて除去できる。このため、本開示の洗浄装置２０および洗浄方法を様々な試験用途に利用できる。

【産業上の利用可能性】

【0086】

以上説明したように、本発明は、酸化物単結晶材料の洗浄装置、および洗浄方法として有用である。

【符号の説明】

【0087】

１０ 対象物
１１ 酸化物単結晶材料（酸化物材料）
１２ 基板
１３ 酸化物単結晶薄膜（酸化物材料）
２０ 洗浄装置
４０ 第１電極
５０ 第２電極
６０ 電源部

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】