JP6534282B2

JP6534282B2 - 高純度アルミニウム粒材およびその製造方法

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Publication number: JP6534282B2
Application number: JP2015077854A
Authority: JP
Inventors: 星河　浩介; 浩介星河; 雄輝久保; 章永田
Original assignee: Sumitomo Chemical Co Ltd
Current assignee: Sumitomo Chemical Co Ltd
Priority date: 2015-04-06
Filing date: 2015-04-06
Publication date: 2019-06-26
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Description

本発明は、高純度アルミニウム粒材、詳しくは、アルミニウムまたはアルミニウム化合物成膜用材料として好適な高純度アルミニウム粒材、およびその製造方法に関する。

アルミニウムは、幅広い分野において使用される金属元素であり、例えば半導体の配線材として使われている。また、電子工業および半導体分野においては、アルミニウムが成膜用材料として使用され、抵抗加熱蒸着や電子ビーム蒸着等の気相成長法によって薄膜が形成される（非特許文献１）。電子工業および半導体分野における成膜用材料は、一般に高純度であることが必要であり、高純度でなければ、得られる薄膜の電気伝導性等の物性を制御することが困難となる場合がある。また真空蒸着を行う場合には、成膜用材料中に吸着または内蔵された不純物が溶解と共に急激に放出され、成膜用材料を四散させ、被蒸着物を損傷させたりする場合もある。このような高純度アルミニウムは、例えば偏析精製法や三層電解法によって作製され、通常９９．９９〜９９．９９９質量％程度の純度を有するものが知られている。

成膜用材料においては、純度だけでなく形状も重要な要素である。電子工業、半導体分野では、成膜用材料の成膜装置内容器への供給自動化を行うには、成膜用材料をパーツフィーダーで整列させて送られる。パーツフィーダーで整列および送りを行うためには、成膜用材料は比較的小さな粒材（例えば、直径数ｍｍ程度の粒子形状）であることが求められる。ただ、成膜用材料が比較的小さな粒材であると、単位質量当たりの表面積が大きくなるため、不純物が付着し易く、また表面酸化等の反応が生じ易くなるため、純度が低下する傾向にある。金属元素によっては、高純度であり比較的小さい粒材を製造する方法として、例えば、溶融金属を冷却溶媒へ滴下することによって高純度の金属ショットを得る方法がある（特許文献１）。

特開２０１２−１２５９００号公報

ＴＨＥＪＯＵＲＮＡＬＯＦＶＡＣＵＵＭＳＣＩＥＮＣＥＡＮＤＴＥＣＨＮＯＬＯＧＹ，第９巻（１９７２），第３３頁

しかしながら、公知の粒材は、製造工程において汚染が生じやすく、純度が低い。また、金属ショットも、その製造工程において周辺部材からの成分汚染が生じることがあり、純度に関して十分でない。

そこで本発明は、上記実状に鑑みてなされたものであり、純度が非常に高いアルミニウム粒材およびその製造方法を提供することを課題とする。

本発明者は、上記課題を解決するために、高純度アルミニウム粒材およびその製造方法について詳細に検討を重ねた結果、本発明に到達した。

すなわち、本発明は、以下の好適な態様を包含する。
〔１〕１個当たりの平均質量が０．０１〜１０ｇのアルミニウム粒材であって、
グロー放電質量分析によって測定される、該アルミニウム粒材における、ケイ素（Ｓｉ）、鉄（Ｆｅ）、銅（Ｃｕ）、マグネシウム（Ｍｇ）、チタン（Ｔｉ）、バナジウム（Ｖ）、クロム（Ｃｒ）、マンガン（Ｍｎ）、ニッケル（Ｎｉ）、亜鉛（Ｚｎ）、ガリウム（Ｇａ）およびジルコニウム（Ｚｒ）の１２元素の合計含有量は５質量ｐｐｍ以下である、アルミニウム粒材。
〔２〕前記１２元素の合計含有量は２．５質量ｐｐｍ以下である、〔１〕に記載のアルミニウム粒材。
〔３〕前記アルミニウム粒材２０個における、アルミニウム粒材の質量の標準偏差を質量の平均値で除した値で示される質量バラツキ性は５％以下である、〔１〕または〔２〕に記載のアルミニウム粒材。
〔４〕前記アルミニウム粒材はカットワイヤーである、〔１〕〜〔３〕のいずれかに記載のアルミニウム粒材。
〔５〕前記カットワイヤーは、線径０．３〜２０ｍｍ、長さ１〜５０ｍｍを有する、〔４〕に記載のアルミニウム粒材。
〔６〕前記カットワイヤー２０個における、カットワイヤーの線径の標準偏差を線径の平均値で除した値で示される線径バラツキ性は５％以下であり、カットワイヤーの長さの標準偏差を長さの平均値で除した値で示される長さバラツキ性は５％以下である、〔４〕または〔５〕に記載のアルミニウム粒材。
〔７〕アルミニウム成膜用またはアルミニウム含有無機化合物成膜用の、〔１〕〜〔６〕のいずれかに記載のアルミニウム粒材。
〔８〕滑剤、酸化防止剤およびアンチブロッキング剤を含有しない樹脂袋に真空包装された、〔１〕〜〔７〕のいずれかに記載のアルミニウム粒材。
〔９〕アルミニウム線材を裁断してカットワイヤーを得る裁断工程、および
該カットワイヤーを洗浄液に接触させてアルミニウム粒材を得る洗浄工程
を含む、〔１〕〜〔８〕のいずれかに記載のアルミニウム粒材を製造する方法。
〔１０〕前記洗浄液は、塩酸、硝酸、硫酸、シュウ酸、クエン酸、炭酸ナトリウム、酒石酸、水酸化ナトリウム、リン酸塩、グルコン酸ナトリウムおよびメタけい酸ナトリウムからなる群から選択される少なくとも１種を含む溶液である、〔９〕に記載の方法。
〔１１〕前記洗浄工程において、洗浄液に接触させる前のカットワイヤーの質量を基準として、洗浄液に接触後のカットワイヤーの質量減少率は０．０１〜２０％である、〔９〕または〔１０〕に記載の方法。
〔１２〕前記洗浄工程において、洗浄液に接触させる前のカットワイヤーの質量を基準として、洗浄液に接触後のカットワイヤーの質量減少率は０．１〜１０％である、〔９〕または〔１０〕に記載の方法。

本発明のアルミニウム粒材は、純度が非常に高いために、特にアルミニウム成膜用材料またはアルミニウム含有無機化合物成膜用材料として用いた場合に、電気伝導性等の物性に優れた薄膜を得ることができる。

本発明のアルミニウム粒材は、１個当たりの平均質量が０．０１〜１０ｇであり、グロー放電質量分析によって測定される、アルミニウム粒材における、ケイ素（Ｓｉ）、鉄（Ｆｅ）、銅（Ｃｕ）、マグネシウム（Ｍｇ）、チタン（Ｔｉ）、バナジウム（Ｖ）、クロム（Ｃｒ）、マンガン（Ｍｎ）、ニッケル（Ｎｉ）、亜鉛（Ｚｎ）、ガリウム（Ｇａ）およびジルコニウム（Ｚｒ）の１２元素の合計含有量は５質量ｐｐｍ以下である。

グロー放電質量分析によって測定される、アルミニウム粒材における、Ｓｉ、Ｆｅ、Ｃｕ、Ｍｇ、Ｔｉ、Ｖ、Ｃｒ、Ｍｎ、Ｎｉ、Ｚｎ、ＧａおよびＺｒの１２元素の合計含有量は５質量ｐｐｍ以下、好ましくは２．５質量ｐｐｍ以下、より好ましくは２質量ｐｐｍ以下、さらに好ましくは１質量ｐｐｍ以下、非常に好ましくは０．９質量ｐｐｍ以下である。本発明のアルミニウム粒材における上記１２元素の合計含有量が上記上限値以下であると、含まれる不純物が非常に少なく、高純度の薄膜を製造することができる成膜用材料として適当であるため望ましい。なお、アルミニウム粒材における上記１２元素の合計含有量の下限値は、特に限定されないが、通常０．１質量ｐｐｍ以上である。

本発明において、アルミニウム粒材における上記１２元素の合計含有量をグロー放電質量分析によって測定する場合、アルミニウム粒材を改鋳して測定することが好ましい。アルミニウム粒材を改鋳することによって、アルミニウム粒材全体における上記１２元素の合計含有量を測定することができる。

本発明のアルミニウム粒材は、粒状であり、例えば、球状、楕円体状、円柱状、筒状、繊維状、フレーク状、ペレット状、またはタブレット状等である。本発明のアルミニウム粒材は、その製造方法に応じて、ショットまたはカットワイヤーであり得る。なかでも、形状のバラツキが小さいアルミニウム粒材が得られ易く、成膜用材料として使用して蒸着を行う際に、成膜装置内容器への自動供給化を容易に行うことができる観点から、本発明のアルミニウム粒材は、カットワイヤーであることが好ましい。なお、カットワイヤーとは、線材（ワイヤー）を裁断して形成される円柱状の形状を有するものであり、線材を裁断する際に断面に歪みが生じ得る。また、ショットとは、溶融金属を冷却溶媒に滴下して形成される略球形状を有するものである。

本発明のアルミニウム粒材は、１個当たりの平均質量が０．０１〜１０ｇ、好ましくは０．０５〜５ｇ、より好ましくは０．１〜２ｇである。本発明のアルミニウム粒材の１個当たりの平均質量が上記範囲内であると、本発明のアルミニウム粒材を成膜用材料として使用する際に、成膜装置内容器への自動供給化を含む作業性が向上するため望ましい。なお、本発明のアルミニウム粒材の平均質量は、２０個のアルミニウム粒材の各質量を測定し、その測定値の平均値を算出することによって決定することができる。

本発明において、アルミニウム粒材２０個における、アルミニウム粒材の質量の標準偏差を、質量の平均値で除した値で示される質量バラツキ性は、好ましくは５％以下、より好ましくは２％以下、さらに好ましくは１％以下である。上記アルミニウム粒材の質量バラツキ性が上記範囲内であると、各アルミニウム粒材の質量にバラツキが生じ難く、また比較的小さなアルミニウム粒材であるため、成膜用材料として使用して蒸着を行う際に、成膜装置内容器への自動供給化を容易に行うことができ、また成膜量の制御が容易になり、成膜用材料として好適であるため望ましい。なお、上記質量バラツキ性の下限値は、通常０％以上である。

本発明のアルミニウム粒材がカットワイヤーである場合、カットワイヤーの断面の形状は特に限定されないが、通常、円形または楕円形である。この場合、カットワイヤーは、好ましくは０．３〜２０ｍｍ、より好ましくは１〜１５ｍｍ、さらに好ましくは２〜１０ｍｍの線径を有し、好ましく１〜５０ｍｍ、より好ましくは２〜３０ｍｍ、さらに好ましくは３〜２０ｍｍの長さを有する。カットワイヤーの線径および長さが上記範囲内であると、各アルミニウム粒材の形状にバラツキが生じ難く、また比較的小さいアルミニウム粒材であるため、成膜用材料として使用して蒸着を行う際に、成膜装置内容器への自動供給化を容易に行うことができ、また成膜量の制御が容易になり、成膜用材料として好適であるため望ましい。なお、カットワイヤーの線径とは、カットワイヤーの円形の断面の直径を意味し、カットワイヤーの長さとは、円形断面に対して垂直方向のカットワイヤーの長さを意味する。なお、カットワイヤーの断面が楕円形の場合、カットワイヤーの線径とは、長径と短径との平均値を表す。

カットワイヤーの線径の標準偏差を、線径の平均値で除した値で示される線径バラツキ性は、好ましくは５％以下、より好ましくは２％以下、さらに好ましくは１％以下である。カットワイヤーの長さの標準偏差を、長さの平均値で除した値で示される長さバラツキ性は、好ましくは５％以下、より好ましくは２％以下、さらに好ましくは１％以下である。カットワイヤーの線径バラツキ性および長さバラツキ性が上記範囲内であると、本発明のアルミニウム粒材の形状にバラツキが生じ難く、成膜用材料として好適であるため望ましい。なお、上記線径バラツキ性および長さバラツキ性の下限値は、通常０％以上である。

カットワイヤーの線径および長さは、デジタルノギスまたはデジタルシックネスゲージを用いて、２０個のカットワイヤーの線径および長さをそれぞれ測定し、その測定値の平均値を計算することによって得ることができ、また上記標準偏差は、２０個のカットワイヤーの長さの測定値に基づいて計算することによって得ることができる。

本発明は、滑剤、酸化防止剤およびアンチブロッキング剤を含有しない樹脂袋に真空包装された、本発明のアルミニウム粒材も提供する。上記樹脂袋中に真空包装されることによって、周囲からの不純物の付着や、水分等との反応によるアルミニウム粒材表面の変質を抑制することができる。また、樹脂袋は、通常、摩擦低減のために滑剤が配合されるが、本発明における樹脂袋は、滑剤、酸化防止剤およびアンチブロッキング剤を有さないため、包装されたアルミニウム粒材がこれら添加剤によって汚染されることがなく、高純度を維持することができる。

上記樹脂袋を構成する樹脂として、例えば、ポリエチレン樹脂、ポリプロピレン樹脂等のポリオレフィン樹脂；ポリ酢酸ビニル樹脂、ポリスチレン樹脂、ポリ塩化ビニル樹脂等のポリビニル樹脂；ポリエチレンテレフタラート樹脂、ポリエチレンナフタレート樹脂等のポリエステル樹脂；ポリエチレンオキシド樹脂等のポリエーテル樹脂；およびナイロン６樹脂、ナイロン６６樹脂等のポリアミド樹脂等が挙げられ、上記樹脂袋はこれらの１種類から構成されてもよく、これらを組み合わせて、例えば多層状で構成されてもよい。上記樹脂袋として、例えば旭化成パックス（株）製のコーパック（登録商標）等が挙げられる。

本発明のアルミニウム粒材は、
アルミニウム線材を裁断してカットワイヤーを得る裁断工程、および
カットワイヤーを洗浄液に接触させてアルミニウム粒材を得る洗浄工程
を含む方法によって製造することができる。

上記裁断工程において、アルミニウム線材を裁断することによって、カットワイヤーが得られる。アルミニウム線材の線径は、成膜装置内容器への自動供給化を可能とし、取扱性を向上させる観点から、好ましくは０．３〜２０ｍｍ、より好ましくは１〜１５ｍｍ、さらに好ましくは２〜１０ｍｍである。

アルミニウム線材は、得られるアルミニウム粒材の純度を高くする観点から、純度が９９．９９９５質量％以上であることが好ましく、９９．９９９７５質量％以上であることがより好ましく、９９．９９９９質量％以上であることがさらに好ましい。また、アルミニウム線材の純度の上限値は、特に限定されるものではないが、通常９９．９９９９９質量％以下である。
アルミニウム線材における、Ｓｉ、Ｆｅ、Ｃｕ、Ｍｇ、Ｔｉ、Ｖ、Ｃｒ、Ｍｎ、Ｎｉ、Ｚｎ、ＧａおよびＺｒの１２元素の合計含有量は、得られるアルミニウム粒材の純度を高くする観点から、５質量ｐｐｍ以下、好ましくは２．５質量ｐｐｍ以下、より好ましくは２質量ｐｐｍ以下、さらに好ましくは１質量ｐｐｍ以下、非常に好ましくは０．９質量ｐｐｍ以下である。なお、アルミニウム線材における上記１２元素の合計含有量の下限値は、特に限定されないが、通常０．１質量ｐｐｍ以上である。
このような高純度のアルミニウムを得るためには、例えば、純度９９．９質量％程度のアルミニウムを精製することによって得ることができる。精製方法としては、方向凝固法、偏析精製法、三層電解法、帯溶融精製法、超高真空溶解精製法等の公知の精製方法、およびこれらの組合せが挙げられる。具体的には、特許第５２７４９８１に記載の精製方法を用いることができる。

アルミニウム線材を裁断する際の裁断幅は、成膜装置内容器への自動供給化を可能とし、取扱性を向上させる観点から、好ましくは１〜５０ｍｍ、より好ましくは２〜３０ｍｍ、さらに好ましくは３〜２０ｍｍである。アルミニウム線材を裁断するための裁断装置としては、特に限定されず、例えば自動切断機、自動直線切断機および自動圧造機が挙げられる。なかでも、自動直線切断機が好ましい。自動的に裁断する機械を用いることによって、所定の長さのアルミニウム線材を自動送りすることが可能となる。例えば、自動切断機としてはアイテック社製のシャー刃タイプデジタルカッタ、自動直線切断機としては高島高速度直線機製作所社製の短尺用自動直線切断機、自動圧造機としては旭サナック社製の冷間圧造機が挙げられる。なお、この場合に使用される裁断刃としては、超合金およびステンレス等が挙げられる。

裁断工程後、カットワイヤーに付着した油分を除去するため、有機溶剤を用いて洗浄してもよい。有機溶剤としては、エタノール等のアルコール溶剤、ヘキサン等の炭化水素系溶剤、および灯油等が挙げられる。また、裁断工程後、裁断の際に生じ得る不要な突起（バリ）を除去するため、研削加工またはバレル加工等の機械研磨を行ってもよい。

洗浄工程において、上記裁断工程で得られたカットワイヤーを洗浄液に接触させる。カットワイヤーを洗浄液に接触させる方法としては、カットワイヤーを洗浄液中に浸漬させる方法を用いることができる。カットワイヤーを洗浄液に浸漬させる際、カットワイヤーと洗浄液とを効率良く接触させるために、ボールミルまたは振とう器等を用いて撹拌を行ってもよく、超音波処理を行ってもよい。

洗浄液は、カットワイヤー表面を溶出できるものであれば特に限定されず、例えば酸、アルカリまたは塩を含む溶液が挙げられる。酸としては、塩酸、硝酸、硫酸、リン酸およびホウ酸等の鉱酸；およびギ酸、酢酸、プロピオン酸、シュウ酸、クエン酸および酒石酸等の有機酸が挙げられる。アルカリとしては、水酸化ナトリウム、水酸化カリウム、水酸化カルシウム、炭酸ナトリウムおよびアンモニア等が挙げられる。塩としては、リン酸塩、グルコン酸ナトリウムなどのキレート剤、およびメタけい酸ナトリウムなどケン化性洗浄液等が挙げられる。なかでも、高純度の洗浄液が安価に得られ易く、工業的に有利であるため、洗浄液は、塩酸、硝酸、硫酸、シュウ酸、クエン酸、炭酸ナトリウム、酒石酸、水酸化ナトリウム、リン酸塩、グルコン酸ナトリウムおよびメタけい酸ナトリウムからなる群から選択される少なくとも１種を含む溶液であることが好ましく、より高純度のアルミニウム粒材が得られる観点から、塩酸、硝酸、硫酸、シュウ酸、クエン酸、炭酸ナトリウム、酒石酸および水酸化ナトリウムからなる群から選択される少なくとも１種を含む溶液であることがより好ましく、塩酸、硝酸、硫酸、シュウ酸、クエン酸、炭酸ナトリウム、酒石酸または水酸化ナトリウムを含む溶液であることがさらに好ましい。これらの洗浄液には、界面活性剤が含まれてもよい。

なお、洗浄液は、硫黄、鉄、シリコン等の不純物源となる元素を含まないことが好ましい。洗浄液が硫黄、鉄、シリコン等の元素を含まない場合には、洗浄後に得られるアルミニウム粒材の表面に不純物が付着し難く、高純度が得られ易いため望ましい。

本発明における洗浄液は、通常、酸、アルカリまたは塩と水性溶液とを混合して調製することができる。水性溶液としては、水、および水と水溶性有機溶剤との混合物等が挙げられる。水溶性有機溶剤としては、例えばメタノール、エタノール、プロピレングリコールおよびエチレングリコール等のアルコールが挙げられる。

洗浄液中の酸、アルカリまたは塩の濃度は特に限定されるものではなく、用いる酸、アルカリまたは塩の種類に応じて濃度を適宜調節して用いてよい。洗浄液が強酸または強アルカリの場合、洗浄液中の酸またはアルカリの濃度は、洗浄液の総量に基づいて、好ましくは０．１〜３５質量％であり、より好ましくは１〜２０質量％であり、さらに好ましくは２〜１０質量％である。洗浄液が中程度もしくは弱い酸、または中程度もしくは弱アルカリの場合、洗浄液中の酸またはアルカリの濃度は、洗浄液の総量に基づいて、好ましくは５〜８５質量％であり、より好ましくは１０〜７５質量％であり、さらに好ましくは４０〜６５質量％である。洗浄液中の酸またはアルカリの濃度が上記範囲内であると、アルミニウム粒材表面を効率的に除去し、成膜用材料に適した高純度のアルミニウム粒材を効率的に得られるため望ましい。洗浄液が塩を含む場合、洗浄液中の塩の濃度は、洗浄液の総量に基づいて、好ましくは１〜２０質量％であり、より好ましくは２〜１５質量％であり、さらに好ましくは５〜１０質量％である。洗浄液中の塩の濃度が上記範囲内であると、アルミニウム粒材表面の不純物を効率的に除去し、不純物の付着がない高純度のアルミニウム粒材を効率的に得られるため望ましい。

洗浄液が酸を含む場合、洗浄液のｐＨは、好ましくは−１〜４であり、より好ましくは０〜３である。また、洗浄液がアルカリを含む場合、洗浄液のｐＨは、好ましくは９〜１４であり、より好ましくは１１〜１４である。洗浄液のｐＨが上記範囲内であると、アルミニウムが難溶性とならず、カットワイヤー表面を効率的に溶出させることができるため望ましい。洗浄液が塩を含む場合、ｐＨは特に限定されず、例えば中性付近（ｐＨ７）である。

また、洗浄液として、有機溶剤を用いることもできる。有機溶剤としては、メタノール、エタノール、プロピレングリコール等のアルコール溶剤；アセトン、メチルエチルケトン等のケトン溶剤；ジエチルエーテル、ジオキサン、テトラヒドロフラン等のエーテル溶剤；Ｎ，Ｎ-ジメチルホルムアミド等のアミド溶剤；ジメチルスルホキシド等のスルホキシド溶剤；ｎ−ヘキサン、塩化メチレン、クロロホルム、四塩化炭素等の脂肪族炭化水素系溶剤；ベンゼン、トルエン、キシレン、クロロベンゼン等の芳香族炭化水素系溶剤；等が挙げられる。これらの有機溶剤は、それぞれ単独で用いてもよいし、２種以上を組み合わせて用いてもよい。

カットワイヤーを浸漬する際の洗浄液の温度は、特に限定されないが、好ましくは１０℃〜１２０℃、より好ましくは２０〜６０℃である。カットワイヤーを浸漬する際の洗浄液の温度が上記範囲内であれば、作業性が良好であり、またより短時間での洗浄工程の実施が可能となるため望ましい。

カットワイヤーの浸漬方法としては、カットワイヤーを洗浄液に浸漬させることができれば特に限定されず、洗浄液を連続的に添加し、所定の時間滞留させ、抜き取りながら浸漬を行う方法でも、カットワイヤーを洗浄液に浸漬し、所定の時間滞留させ、脱液した後、新たに洗浄液を添加して浸漬・脱液を繰り返す方法であってもよい。また、洗浄液の全部を更新する方法であってもよいし、洗浄液の一部を更新する方法であってもよい。

カットワイヤーを洗浄液に浸漬させる時間は、洗浄液およびその濃度によって異なり、特に限定されないが、経済性および洗浄効率の観点から、好ましくは２０秒〜３００分、より好ましくは１分〜２００分、さらに好ましくは３分〜１８０分である。

カットワイヤーを洗浄液に浸漬する際の、カットワイヤーと洗浄液との質量割合は、用いる洗浄液の種類、濃度および温度等に応じて適宜調節することができる。洗浄液の質量に対する、浸漬させるカットワイヤーの質量は、通常１〜７０質量％であり、好ましくは１０〜５０質量％である。上記範囲内であれば、洗浄液に溶出した不純物がカットワイヤーへ再付着することを抑制しやすく、また容積効率が適切となるため経済性の観点から望ましい。

洗浄は、１種の洗浄液で１回または複数回行ってもよいし、２種以上の洗浄液を組み合わせて複数回行ってもよい。

洗浄液が酸またはアルカリを含む場合、カットワイヤーを洗浄液に接触させることによって、カットワイヤーの表面の一部が溶出し、除去される。洗浄工程において、洗浄液に接触前のカットワイヤーの質量を基準として、洗浄液に接触後のカットワイヤーの質量減少率は、好ましくは０．０１％以上、より好ましくは０．１％以上、さらに好ましくは１％以上であり、好ましくは２０％以下、より好ましくは１０％以下、さらに好ましくは２％以下である。質量減少率が上記下限値以上であると、得られるアルミニウム粒材の純度がより高くなるため望ましい。また、質量減少率が上記上限値以下であると、生産性が良好であるため望ましい。

本発明のアルミニウム粒材を製造する方法は、洗浄後に得られたアルミニウム粒材を、滑剤、酸化防止剤およびアンチブロッキング剤を含有しない樹脂袋に真空包装する工程を含んでもよい。この工程により、周囲からの不純物の付着やアルミニウム粒材表面の酸化等の化学反応を抑制することができる。

上記の方法によって、本発明のアルミニウム粒材を製造することができる。本発明のアルミニウム粒材は、非常に純度が高く、また好ましくは形状のバラツキが小さいため、アルミニウム成膜用材料またはアルミニウム含有無機化合物成膜用材料として好適に使用することができる。

以下、実施例を用いて本発明をより詳細に説明するが、本発明は実施例により何ら制限されるものではない。

製造例１
純度９９．９２質量％の普通アルミニウムを、特許第５２７４９８１に記載の方法と同様に精製することによって、純度９９．９９９９質量％の高純度アルミニウム鋳塊を得た。得られた高純度アルミニウム鋳塊の一部を切出し、含まれる不純物をグロー放電質量分析（ＧＤＭＳ）にて測定した結果、不純物１２元素の合計値が０．６５質量ｐｐｍであった。次に、得られた高純度アルミニウム鋳塊を鋸切断などの機械加工により円柱状に加工し、押出用材料を得た。その後、この押出用材料を押出用コンテナに挿入し、金型（ダイス）に向けて加圧する押出加工を行い、特段の洗浄を行うことなく、アルミニウム線材（線径６．４ｍｍ）を得た。得られたアルミニウム線材を改鋳し、グロー放電質量分析（ＧＤＭＳ）を行うことによって、アルミニウム線材に含まれる不純物を測定した結果、上記１２元素の合計含有量は１．０質量ｐｐｍであった。

実施例１
裁断工程において、製造例１によって得られたアルミニウム線材を、自動切断機の素材供給部に配置し、自動送り量を約３ｍｍとし、自動切断を行うことで、カットワイヤーを得た。
次に、得られたカットワイヤーを灯油を用いて洗浄した後、バレル装置を用いて回転および落下を繰り返すことによって裁断時のカットワイヤーのバリを除去し（バレル加工）、再度灯油洗浄を行った。
その後、洗浄工程において、表１に記載される洗浄方法に従って、得られたカットワイヤーを、室温（２０℃）において、３５％塩酸／６０％硝酸濃塩酸＝３／１の体積比で混合して得た王水に３分間浸漬させて、１個当たりの平均質量０．２３ｇ、線径６．４ｍｍ、長さ３ｍｍのアルミニウム粒材（１）を得た。

実施例２
洗浄工程において、カットワイヤーを、室温（２０℃）において、王水に１５分間浸漬したこと以外は、実施例１と同様にして、１個当たりの平均質量０．２１ｇ、線径６．２ｍｍ、長さ３ｍｍのアルミニウム粒材（２）を得た。

実施例３
洗浄工程において、まずカットワイヤーを、室温（２０℃）において、循環使用洗浄剤である界面活性剤配合リン酸塩水溶液（純水中、５質量％、中性）に１０分間浸漬し、その後、２次洗浄として、撹拌下、室温（２０℃）において王水に１０分間浸漬させたこと以外は、実施例１と同様にして、１個当たりの平均質量０．２２ｇ、線径６．３ｍｍ、長さ３ｍｍのアルミニウム粒材（３）を得た。

実施例４
押出用材料における１２元素の合計含有量が１．７質量ｐｐｍ（アルミニウム純度は９９．９９９８質量％）であること、カットワイヤーの長さが１９ｍｍとなるよう裁断したこと、および洗浄工程における洗浄方法が１７質量％塩酸水溶液中で１８０分間洗浄したこと以外は、実施例１と同様にして、１個当たりの平均質量１．６ｇ、線径６．４ｍｍ、長さ１９ｍｍのアルミニウム粒材（４）を得た。

実施例５
押出用材料における１２元素の合計含有量が１．７質量ｐｐｍ（アルミニウム純度は９９．９９９８質量％）であること、カットワイヤーの長さが１９ｍｍとなるよう裁断したこと、および洗浄工程における洗浄方法が１０質量％水酸化ナトリウム水溶液中で５分間洗浄したこと以外は、実施例１と同様にして、１個当たりの平均質量１．６ｇ、線径６．４ｍｍ、長さ１９ｍｍのアルミニウム粒材（５）を得た。

実施例６
洗浄工程において、カットワイヤーを、室温（２０℃）において、循環使用洗浄剤である界面活性剤配合リン酸塩水溶液（純水中、５質量％、中性）に、１０分間浸漬したこと以外は、実施例１と同様にして、１個当たりの平均質量０．２３ｇ、線径６．４ｍｍ、長さ３ｍｍのアルミニウム粒材（６）を得た。

実施例７
洗浄工程において、カットワイヤーを界面活性剤配合リン酸塩水溶液に浸漬した後、さらに、２次洗浄として、超音波洗浄器（カイジョー社製、オートパーサー２００）を用いて超音波処理を行いながら、日本ミリポア社製Ｍｉｌｌｉ−Ｑ装置にて作製した純水に１５分間浸漬したこと以外は、実施例６と同様にして、１個当たりの平均質量０．２３ｇ、線径６．４ｍｍ、長さ３ｍｍのアルミニウム粒材（７）を得た。

実施例８
洗浄工程において、カットワイヤーを界面活性剤配合リン酸塩水溶液に浸漬した後、さらに、２次洗浄として、超音波洗浄器を用いて超音波処理を行いながらエタノールに１５分間浸漬したこと以外は、実施例６と同様にして、１個当たりの平均質量０．２３ｇ、線径６．４ｍｍ、長さ３ｍｍのアルミニウム粒材（８）を得た。

実施例９
カットワイヤーをリン酸塩水溶液に浸漬した後、さらに、２次洗浄として、塩化メチレンに５分間浸漬したこと以外は、実施例６と同様にして、１個当たりの平均質量０．２３ｇ、線径６．４ｍｍ、長さ３ｍｍのアルミニウム粒材（９）を得た。

実施例１０
押出用材料における１２元素の合計含有量が１．７質量ｐｐｍ（アルミニウム純度は９９．９９９８質量％）であること、カットワイヤーの長さが１９ｍｍとなるよう裁断したこと、および洗浄工程において超音波処理を行いながらエタノールに２０分間浸漬したこと以外は、実施例１と同様にして、１個当たりの平均質量１．６ｇ、線径６．４ｍｍ、長さ１９ｍｍのアルミニウム粒材（１０）を得た。

比較例１
押出用材料における１２元素の合計含有量が１．７質量ｐｐｍ（アルミニウム純度は９９．９９９８質量％）であること、カットワイヤーの長さが１９ｍｍとなるよう裁断したこと、および裁断後の洗浄を全く行わなかったこと以外は、実施例１と同様にして、１個当たりの平均質量１．６ｇ、線径６．４ｍｍ、長さ１９ｍｍのアルミニウム粒材（１１）を得た。

実施例１〜１０および比較例１において得られたアルミニウム粒材（１）〜（１１）を、それぞれ改鋳し、グロー放電質量分析によって、改鋳したアルミニウム粒材中に含まれるＳｉ、Ｆｅ、Ｃｕ、Ｍｇ、Ｔｉ、Ｖ、Ｃｒ、Ｍｎ、Ｎｉ、Ｚｎ、ＧａおよびＺｒの１２元素の合計含有量を測定した。その結果を表２に示す。

また、実施例１〜１０および比較例１において得られたアルミニウム粒材（１）〜（１１）をそれぞれ用いて、洗浄工程において洗浄液接触後に得られたカットワイヤーについて、洗浄液接触前のカットワイヤーの質量を基準として、次の式に従って質量減少率を算出した。その結果を表２に示す。

質量減少率（％）＝［｛（洗浄液接触前のカットワイヤーの質量）−（洗浄液接触後のカットワイヤーの質量）｝／（洗浄液浸漬前のカットワイヤーの質量）］×１００

実施例１〜１０において得られたアルミニウム粒材（１）〜（１０）は、１２元素の合計含有量が低く、非常に高い純度のアルミニウム粒材が得られたことが明らかである。一方、洗浄工程を行わなかった比較例１で得られたアルミニウム粒材（１１）は、１２元素の合計含有量が非常に高い結果となった。

さらに、実施例１において得られたアルミニウム粒材（１）について、質量バラツキ性、線径バラツキ性および長さバラツキ性を評価した。評価方法としては、アルミニウム粒材から２０個を無作為に抽出し、質量を電子天秤、線径および長さをデジタルシックネスゲージを用いてそれぞれ測定し、その測定値から、上述の方法によって質量バラツキ性、線径バラツキ性および長さバラツキ性を評価した。結果は、質量バラツキ性は０．６２％、線径バラツキ性は０．７０％、長さバラツキ性は０．５０％であった。また、市販の高純度アルミニウムショット材（アルミニウム純度９９．９９質量％、質量０．６〜０．７ｇ、径５〜１０ｍｍ）についても、２０個を無作為に抽出し、質量、径および高さを測定し、バラツキ性を評価した。なお、ショット材の高さは、ショット材のほぼ平坦な２つの面の間隔をデジタルシックネスゲージで測定して得た。ショット材の径は、ショット材の高さ方向の中間位置（底面からの高さがショット材の高さの２分の１となる位置）にてデジタルシックネスゲージにて測定して得た。質量バラツキ性を６回評価した結果６．５％〜１６％、径バラツキ性を２回評価した結果６．０％〜８．９％、高さバラツキ性を６回評価した結果６．８％〜１４．４％であった。これより、本発明のアルミニウム粒材は、ショット材と比較して、質量および形状のバラツキが小さいことが分かる。

また、実施例４のように、塩酸を洗浄液として用いた場合、洗浄液に塩素元素が含まれるものの、アルミニウム表面の塩素元素は洗浄前の２割以下である結果が得られた。また、実施例５のように、水酸化ナトリウム水溶液で洗浄した場合は、洗浄液にナトリウム元素が含まれるものの、アルミニウム表面のナトリウム元素は洗浄前の１割以下であった。
これより、硫黄元素、鉄元素、シリコン元素はもちろんのこと、塩素元素、ナトリウム元素など異種元素の混入を避けるべき薄膜の成形に、これら本発明のアルミニウム粒材を使用することが有利であることが分かる。

Claims

１個当たりの平均質量が０．０１〜１０ｇのアルミニウムカットワイヤーであり、該アルミニウムカットワイヤーを改鋳して行うグロー放電質量分析によって測定される、ケイ素（Ｓｉ）、鉄（Ｆｅ）、銅（Ｃｕ）、マグネシウム（Ｍｇ）、チタン（Ｔｉ）、バナジウム（Ｖ）、クロム（Ｃｒ）、マンガン（Ｍｎ）、ニッケル（Ｎｉ）、亜鉛（Ｚｎ）、ガリウム（Ｇａ）およびジルコニウム（Ｚｒ）の１２元素の合計含有量が５質量ｐｐｍ以下であるアルミニウムカットワイヤーを製造する方法であって、
アルミニウム線材を裁断してカットワイヤーを得る裁断工程、および
該カットワイヤーを洗浄液に接触させてアルミニウムカットワイヤーを得る洗浄工程
を含む、アルミニウムカットワイヤーを製造する方法。
前記洗浄液は、塩酸、硝酸、硫酸、シュウ酸、クエン酸、炭酸ナトリウム、酒石酸、水酸化ナトリウム、リン酸塩、グルコン酸ナトリウムおよびメタけい酸ナトリウムからなる群から選択される少なくとも１種を含む溶液である、請求項１に記載の方法。
前記洗浄工程において、洗浄液に接触させる前のカットワイヤーの質量を基準として、洗浄液に接触後のカットワイヤーの質量減少率は０．０１〜２０％である、請求項１または２に記載の方法。
前記洗浄工程において、洗浄液に接触させる前のカットワイヤーの質量を基準として、洗浄液に接触後のカットワイヤーの質量減少率は０．１〜１０％である、請求項１または２に記載の方法。