JP4315406B2

JP4315406B2 - Processing method of Mg evaporation material

Info

Publication number: JP4315406B2
Application number: JP2000007880A
Authority: JP
Inventors: 倉内　　利春; 宗人箱守; 一也内田; 三沢　　俊司
Original assignee: Ulvac Inc
Current assignee: Ulvac Inc
Priority date: 2000-01-17
Filing date: 2000-01-17
Publication date: 2009-08-19
Anticipated expiration: 2020-01-17
Also published as: JP2001192814A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、真空蒸着、イオンプレーティングに使用するＭｇ蒸発材料の加工方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、Ｍｇは割れやすい材料であるために、線状あるいは板状に加工する際には約４００℃に加熱しながら線引き加工や圧延加工などを行うのが通常である。真空蒸着の蒸発材料として使用されるＭｇは、ペレット状に形成され、フロン洗浄を施して所定量ずつ梱包される。Ｍｇペレットをルツボに供給する場合、純水希釈１％ＨＮＯ₃などの水で希釈した酸により化学的エッチングを施し、続いて純水中で洗浄し乾燥してその表面の付着物を除去してから供給している。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
従来のＭｇペレットを使用すると、蒸着膜にピンホールなどの欠陥が発生する欠点があり、その原因は、ルツボ内に残る酸化物がダストとなって飛散するためであることが分かった。Ｍｇは昇華して蒸発するものであるが、蒸気圧が高い金属成分だけが蒸発し、ルツボ内には蒸気圧の低い酸化物が残り、これが飛散して上記欠点をもたらす。この酸化物は、Ｍｇペレットの表面に形成された厚い酸化膜で、この酸化膜は、線引き加工等の加工時に該表面が大気と接触することにより、あるいは、該表面に切削加工時に使用した水溶性の切削油、機械加工後の洗浄に使用した有機溶剤などの水分が付着して反応することにより、形成されてしまうものである。また、上記のＭｇペレットの純水による洗浄や乾燥中でも水と反応して厚い酸化膜が形成されてしまう。
【０００４】
本発明は、ダストの発生を防止し得るＭｇ蒸発材料の加工方法を提供することを目的とするものである。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
本発明では、Ｍｇの押出し原料を熱間押出して線材とし、これを適当な長さに切断して得たＭｇペレットをＭｇ蒸発材料として密封状態に梱包する加工方法に於いて、該熱間押出し及び切断を乾燥窒素やアルゴンなどの不活性ガス雰囲気中で行い、その切断後ただちに梱包することにより、Ｍｇペレットの表面の酸化膜の発生を防ぎ上記の目的を達成するようにした。該梱包時に梱包容器中を脱気して乾燥窒素を封入することが好ましい。また、梱包されたＭｇペレットを開梱して蒸発源に供給するに先立ち、該Ｍｇペレットを水を使わない化学研磨液により表面研磨してその表面の酸化膜の厚さを低減することによっても、上記の目的を達成できる。この場合、該化学研磨液に高純度のアセトンを使用し、その表面研磨後にジクロロメタンの蒸気でＭｇペレットを乾燥させることが有利である。該熱間押出しした線材の表面層を除去する場合にも、乾燥窒素やアルゴンなどの不活性ガス雰囲気中で行なうことが好ましい。
【０００６】
【発明の実施の形態】
９９．９％の高純度のＭｇは市販（Timinco社他）されており、その直径８８．６ｍｍ、長さ３００ｍｍのビレットとして販売されている。これをＭｇペレットに加工する場合、図１に示すように、４００℃の熱間押出し工程１により例えば直径６ｍｍの線材とし、これを巻き取り工程２にてコイル状に巻き取り、切断工程３により長さ６ｍｍに切断してＭｇペレットを得、これを直ちに所定量例えば１ｋｇずつ梱包工程４において気密に梱包し、Ｍｇ蒸発材料としてストックされる。
【０００７】
これを更に説明すると、該ビレット５を図２に示すような熱間押出し機の４００℃に加熱されたコンテナ６に入れ、ラム７により直径６ｍｍのダイス８の前方へ押出し、直径６ｍｍのＭｇ線材９に加工する。この寸法のビレットからは長さ２．７ｍの線材が得られ、これをコイルに巻き取り、切断機により長さ６ｍｍに切断し、続いて梱包機により所定量ずつガラス瓶やアルミパックなどの密封容器に梱包される。このダイス８から押し出された線材９に乾燥窒素やアルゴンなどの不活性ガスをノズル１０で吹き付けて不活性ガス雰囲気とし、該線材９の表面が空気と接触により酸化することを防止しながらコイルに巻き取り、これを切断機にかけ同様の不活性ガス雰囲気中で切断をする。梱包もこの雰囲気で行うが、その際、梱包容器の内部を脱気し乾燥窒素を封入し、密封して空気との接触を断つ。尚、該線材９をコイルに巻き取り後、乾燥窒素やアルゴンなどの不活性ガス中で該線材の表面をダイスにより切削すると、更に酸化膜の少ないものが得られる。
【０００８】
こうして加工されたＭｇペレットを開梱してそのまま蒸発材料として通常の蒸着に使用したところ、形成された蒸着膜にはピンホールなどの欠陥の発生がなく、ルツボ内にも酸化物の発生が見られなかった。梱包されていたＭｇペレットの表面の酸化膜の厚さを電子線マイクロアナライザーで測定したところ、約３ｎｍでサンプル間のバラツキが小さかった。前記従来の方法により加工されたＭｇペレットの酸化膜は、１００〜５００ｎｍでサンプル間のバラツキも大きく、本発明の方法で水分を使用せずに加工され空気との接触時間の短いものの方が大幅に薄かった。
【０００９】
また、本発明の上記方法により加工されたＭｇペレットであっても、開梱後の時間が経つと、空気中の湿気などで表面に酸化膜が形成され、このようなものを蒸発材料として使用すると、前記したように酸化物がルツボ内に残ってダスト発生の原因になるので、このようなＭｇペレットを使用するときは、例えばアセトン希釈１％ＨＮＯ₃液などの水を使わない化学研磨液にＭｇペレットを漬けて該酸化膜を化学的エッチングにより除去し、アセトン液により付着した化学研磨液を洗浄し、更にジクロロメタン蒸気を吹き付けて乾燥させる表面処理を施す。
【００１０】
この処理を施したＭｇペレットの表面の酸化膜の厚さを電子線マイクロアナライザーで測定したところ、約３ｎｍでサンプル間のバラツキも小さかった。前記従来の水で希釈した酸でエッチングし、純水で洗浄したＭｇペレットは、厚さ３００〜７００ｎｍの酸化膜を持ち、蒸着時にダストの原因になる酸化物が残存する不都合を生じるが、これも本発明の表面処理を施すことにより酸化膜を３ｎｍ程度の厚さに減少させ得た。従って、図１の加工方法を経て梱包されたＭｇペレットを開梱後すぐに蒸発材料として使用するか、開梱後時間が経ったものや図１以外の方法で加工されたものを上記表面処理することで、ダストの発生がなく蒸着膜にピンホールを発生させない蒸着を行える。
【００１１】
尚、市販のＭｇビレットは表面に黒皮を持っており、熱間押出しの際には、この黒皮を機械加工により削除するか巻き込まないように熱間押出しする。
【００１２】
【発明の効果】
以上のように本発明によるときは、Ｍｇの押出し原料を熱間押出して線材とする工程とこれをペレットに切断する工程を不活性ガスの雰囲気中で行い、その切断後ただちに梱包するようにしたので、該ペレットをＭｇ蒸発材料として使用したとき酸化物が残存せず、従ってダストの発生による装置の汚染を防止でき、ピンホールのない蒸着膜を成膜できる等の効果があり、その梱包後に梱包容器中を脱気して乾燥窒素を封入することで表面の酸化膜の成長を抑止して長期間の保存ができ、Ｍｇペレットを開梱して蒸発源に供給するに先立ち、該Ｍｇペレットを水を使わない化学研磨液により表面研磨してその表面の酸化膜の厚さを低減することで、Ｍｇペレットの酸化膜を除去してダストの発生や蒸着膜のピンホールの発生のない蒸発材料として使用することができる効果がある。尚、線材の表面層を除去する場合も不活性ガス雰囲気中で行うことで前記効果が得られる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の加工方法の説明図
【図２】図１の熱間押出しの説明図
【符号の説明】
１熱間押出し工程、３切断工程、４梱包工程、８Ｍｇ線材、[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a method for processing a Mg evaporation material used for vacuum deposition and ion plating.
[0002]
[Prior art]
Conventionally, Mg is a fragile material, and therefore, drawing or rolling is usually performed while heating to about 400 ° C. when processing into a line or plate. Mg used as an evaporation material for vacuum deposition is formed into pellets, and is packed with a predetermined amount after chlorofluorocarbon cleaning. When supplying Mg pellets to the crucible, chemical etching is performed with an acid diluted with water such as 1% pure HNO ₃ diluted with pure water, followed by washing in pure water and drying to remove deposits on the surface. Is supplied from.
[0003]
[Problems to be solved by the invention]
It has been found that when conventional Mg pellets are used, defects such as pinholes occur in the deposited film, and the cause is that the oxide remaining in the crucible is scattered as dust. Mg sublimates and evaporates, but only the metal component with a high vapor pressure evaporates, and an oxide with a low vapor pressure remains in the crucible, which scatters and causes the above-mentioned drawbacks. This oxide is a thick oxide film formed on the surface of the Mg pellet. This oxide film is a water-soluble material used when the surface is in contact with the atmosphere during processing such as drawing, or when the surface is used for cutting. It forms when water, such as a characteristic cutting oil and the organic solvent used for washing | cleaning after machining, adheres and reacts. In addition, a thick oxide film is formed by reacting with water even during cleaning or drying of the Mg pellets with pure water.
[0004]
An object of this invention is to provide the processing method of Mg evaporation material which can prevent generation | occurrence | production of dust.
[0005]
[Means for Solving the Problems]
In the present invention, in a processing method in which Mg extrusion raw material is hot-extruded to form a wire, and Mg pellets obtained by cutting the wire into an appropriate length are packaged in a sealed state as Mg evaporation material. Then, the cutting was performed in an inert gas atmosphere such as dry nitrogen or argon, and packing was performed immediately after the cutting, thereby preventing the generation of an oxide film on the surface of the Mg pellet and achieving the above-mentioned purpose. It is preferable to deaerate the inside of the packing container and enclose dry nitrogen during the packing. In addition, prior to unpacking the packed Mg pellets and supplying them to the evaporation source, the Mg pellets are surface-polished with a chemical polishing liquid that does not use water to reduce the thickness of the oxide film on the surface. The above-mentioned purpose can be achieved. In this case, it is advantageous to use high-purity acetone for the chemical polishing liquid and dry the Mg pellets with dichloromethane vapor after the surface polishing. Even when the surface layer of the hot-extruded wire is removed, it is preferably performed in an inert gas atmosphere such as dry nitrogen or argon.
[0006]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
99.9% high-purity Mg is commercially available (Timinco, et al.) And is sold as a billet with a diameter of 88.6 mm and a length of 300 mm. When this is processed into Mg pellets, as shown in FIG. 1, a wire having a diameter of, for example, 6 mm is formed by a hot extrusion process 1 at 400 ° C., and this is wound into a coil shape by a winding process 2, and by a cutting process 3 It is cut into a length of 6 mm to obtain Mg pellets, which are immediately packed in a predetermined amount, for example, 1 kg, in a packing step 4 in an airtight manner and stocked as Mg evaporating material.
[0007]
To explain this further, the billet 5 is placed in a container 6 heated to 400 ° C. in a hot extruder as shown in FIG. 2 and extruded by a ram 7 to the front of a die 8 having a diameter of 6 mm, and an Mg wire having a diameter of 6 mm. 9 is processed. A billet with a length of 2.7 m is obtained from a billet of this size, wound on a coil, cut into a length of 6 mm by a cutting machine, and then sealed containers such as glass bottles and aluminum packs by a predetermined amount by a packing machine. Will be packed. An inert gas atmosphere such as dry nitrogen or argon is blown to the wire 9 extruded from the die 8 with a nozzle 10 to form an inert gas atmosphere, and the surface of the wire 9 is prevented from being oxidized by contact with air and applied to the coil. It winds up, this is applied to a cutting machine, and it cut | disconnects in the same inert gas atmosphere. Packing is also performed in this atmosphere, but at that time, the inside of the packing container is deaerated, sealed with dry nitrogen, sealed, and disconnected from air. When the wire 9 is wound around a coil and then the surface of the wire is cut with a die in an inert gas such as dry nitrogen or argon, an oxide film with less oxide film can be obtained.
[0008]
When the Mg pellets processed in this way are unpacked and used as they are for normal evaporation as evaporation materials, there is no occurrence of defects such as pinholes in the deposited film, and oxide is also observed in the crucible. I couldn't. When the thickness of the oxide film on the surface of the packed Mg pellet was measured with an electron beam microanalyzer, the variation between samples was small at about 3 nm. The oxide film of Mg pellets processed by the conventional method has a large variation between samples at 100 to 500 nm, and the one processed without using moisture by the method of the present invention has a shorter contact time with air. It was thin.
[0009]
In addition, even in the case of Mg pellets processed by the above method of the present invention, after a period of time after unpacking, an oxide film is formed on the surface due to moisture in the air, and such a thing is used as an evaporation material. Then, as described above, the oxide remains in the crucible and causes dust generation. Therefore, when using such Mg pellets, for example, a chemical polishing liquid that does not use water such as acetone diluted 1% HNO ₃ liquid. Then, Mg pellets are soaked and the oxide film is removed by chemical etching, the chemical polishing liquid adhering to the acetone liquid is washed, and further a surface treatment is performed by spraying dichloromethane vapor to dry.
[0010]
When the thickness of the oxide film on the surface of the Mg pellet subjected to this treatment was measured with an electron beam microanalyzer, the variation between the samples was small at about 3 nm. The conventional Mg pellets etched with acid diluted with water and washed with pure water have an oxide film with a thickness of 300-700 nm, which causes the inconvenience that oxides that cause dust remain during deposition. In addition, the oxide film can be reduced to a thickness of about 3 nm by performing the surface treatment of the present invention. Accordingly, the Mg pellets packed through the processing method of FIG. 1 are used as an evaporating material immediately after unpacking, or those that have been processed by a method other than FIG. By doing so, it is possible to perform vapor deposition without generating dust and generating no pinholes in the vapor deposition film.
[0011]
In addition, the commercially available Mg billet has a black skin on the surface, and in the case of hot extrusion, the black skin is hot-extruded so as to be removed by machining or not to be caught.
[0012]
【The invention's effect】
As described above, according to the present invention, the process of hot-extrusion of the extruded material of Mg to form a wire and the process of cutting this into pellets are performed in an inert gas atmosphere, and immediately after the cutting, packing is performed. Therefore, when the pellet is used as an Mg evaporation material, no oxide remains, and therefore, contamination of the device due to generation of dust can be prevented, and an evaporated film without pinholes can be formed. By degassing the inside of the packing container and encapsulating dry nitrogen, the growth of the oxide film on the surface can be suppressed and storage can be performed for a long time. Prior to unpacking the Mg pellet and supplying it to the evaporation source, the Mg pellet By polishing the surface with a chemical polishing liquid that does not use water to reduce the thickness of the oxide film on the surface, the oxide film of the Mg pellets is removed, and evaporation without generation of dust or pinholes in the deposited film Material and There is an effect that can be used Te. In addition, when removing the surface layer of a wire, the said effect is acquired by carrying out in inert gas atmosphere.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is an explanatory view of a processing method of the present invention. FIG. 2 is an explanatory view of hot extrusion in FIG. 1.
1 hot extrusion process, 3 cutting process, 4 packing process, 8 Mg wire,

Claims

Ｍｇの押出し原料を熱間押出して線材とし、これを適当な長さに切断して得たＭｇペレットをＭｇ蒸発材料として密封状態に梱包する加工方法に於いて、該熱間押出し及び切断を乾燥窒素やアルゴンの不活性ガス雰囲気中で行い、その切断後ただちに梱包することを特徴とするＭｇ蒸発材料の加工方法。In a processing method in which Mg pellets obtained by extruding Mg extrusion raw material into a wire rod and cutting it into an appropriate length are packaged in a sealed state as Mg evaporation material, the hot extrusion and cutting are dried. A method for processing an Mg evaporating material, which is performed in an inert gas atmosphere of nitrogen or argon, and packed immediately after the cutting.

上記梱包時に梱包容器中を脱気して乾燥窒素を封入することを特徴とする請求項１に記載のＭｇ蒸発材料の加工方法。The method for processing an Mg evaporating material according to claim 1, wherein the inside of the packing container is degassed during the packing and dry nitrogen is enclosed.

梱包されたＭｇペレットを開梱して蒸発源に供給するに先立ち、該Ｍｇペレットを水を使わない化学研磨液により表面研磨してその表面の酸化膜の厚さを低減することを特徴とするＭｇ蒸発材料の加工方法。Prior to unpacking the packed Mg pellets and supplying them to the evaporation source, the Mg pellets are surface-polished with a chemical polishing liquid that does not use water to reduce the thickness of the oxide film on the surface. Processing method of Mg evaporation material.

上記化学研磨液に高純度のアセトンを使用し、上記表面研磨後にジクロロメタンの蒸気で上記Ｍｇペレットを乾燥させることを特徴とする請求項３に記載のＭｇ蒸発材料の加工方法。4. The method for processing an Mg evaporation material according to claim 3, wherein high-purity acetone is used for the chemical polishing liquid, and the Mg pellets are dried with a vapor of dichloromethane after the surface polishing.

上記熱間押出し後に上記線材の表面層を乾燥窒素やアルゴンの不活性ガス雰囲気中で除去することを特徴とする請求項１に記載のＭｇ蒸発材料の加工方法。The method for processing an Mg evaporative material according to claim 1, wherein the surface layer of the wire is removed in an inert gas atmosphere of dry nitrogen or argon after the hot extrusion.