TWI714491B

TWI714491B - 蒸鍍材料

Info

Publication number: TWI714491B
Application number: TW109111031A
Authority: TW
Inventors: 高田英士; 小林孝; 仲野幸健; 中越秀司; 塩田達也
Original assignee: 日商松田產業股份有限公司; 日商Ｙａｍａｋｉｎ股份有限公司
Priority date: 2019-07-26
Filing date: 2020-03-31
Publication date: 2020-12-21
Also published as: JP2021021109A; TW202104620A; JP6630460B1

Abstract

本發明係一種蒸鍍材料，其於蒸鍍材料之表面具有微孔，且上述微孔之圓等效直徑0.1μm以上且10.0μm以下之個數係每500μm²為1個以上。本發明之課題在於：提供一種真空蒸鍍法所使用之蒸鍍材料，且可於蒸鍍材料之熔解時抑制爆沸現象。

Description

蒸鍍材料

本發明係關於一種真空蒸鍍法所使用之蒸鍍材料。

真空蒸鍍法係成膜技術之一，且為以下技術，即，於真空中對蒸發材料進行加熱，成為氣體分子之蒸鍍材料附著於基板，藉此形成薄膜。真空蒸鍍法廣泛地利用於形成電子零件、半導體裝置、光學薄膜、磁裝置、LED、有機EL、LCD等中之元件。又，真空蒸鍍法不僅可使金屬成膜，亦可使氧化物等非金屬成膜。

過去，於將蒸鍍材料填充至坩堝，並使用電子束等使之熔解時，產生蒸發材料所含之雜質等揮發而產生爆沸現象，導致於基板上附著粒子之問題。關於該爆沸現象之問題，專利文獻1中提出有減少雜質之方法。又，專利文獻2中提出有加入添加金屬之方法，進而，專利文獻3中提出有控制最外表面之氧量之方法。 [先前技術文獻] [專利文獻]

[專利文獻1]日本特開平1-180961號公報 [專利文獻2]國際公開第2017/199873號 [專利文獻3]日本特開2000-212728號公報

[發明所欲解決之課題]

本發明之課題在於：提供一種蒸鍍材料，其係真空蒸鍍法所使用之材料，且可於蒸鍍材料之熔解時抑制爆沸現象。 [解決課題之技術手段]

可解決上述課題之本發明之實施形態為一種蒸鍍材料，其係真空蒸鍍法所使用之材料，其特徵在於：具有微孔，且圓等效直徑為0.1 μm以上且10.0 μm以下之微孔個數係每500 μm ²為1個以上。 [發明之效果]

根據本發明，可於蒸鍍材料之熔解時抑制爆沸現象，藉此，可減少附著於基板上之粒子。因此，有助於改善產品之良率。

真空蒸鍍法所使用之蒸鍍材料通常藉由以下方式製作：將原料於氧化鋁等陶瓷坩堝或碳坩堝等中進行熔解，將熔液流入至鑄模而製作鑄錠，將所獲得之鑄錠機械加工成適當形狀（顆粒狀）後，利用酸或有機溶劑將表面洗淨而製作。作為原料，使用純度3N（99.9 wt%）以上者，又，機械加工後，對表面進行化學洗淨，而去除附著物。

然而，於使用以此種方式洗淨之蒸鍍材料之情形時，亦於蒸鍍（熔解）時產生爆沸現象，而產生於基板上附著粒子之問題。本發明者對此種問題進行研究，結果認為：於蒸鍍材料之內部，原料或製造過程中所混入之蒸氣壓較高之雜質（揮發性元素）於熔解時氣化，而產生爆沸現象。

因此，本發明者進行努力研究，結果獲得以下知識見解，即，藉由於蒸鍍材料之表面形成微孔，而使存在於蒸鍍材料內部之揮發性元素容易揮發，藉此，可抑制爆沸現象。基於該知識見解，本發明之實施形態之蒸鍍材料之特徵在於：具有微孔，且圓等效直徑0.1 μm以上且10.0 μm以下之微孔個數係每500 μm ²為1個以上。

於蒸鍍材料之表面，藉由使圓等效直徑0.1 μm以上且10.0 μm以下之微孔個數係每500 μm ²為1個以上，可使存在於蒸鍍材料之內部之蒸氣壓較高之雜質容易揮發，有效地抑制爆沸現象。較佳為圓等效直徑為0.1 μm以上且10.0 μm以下之微孔個數係每500 μm ²為5個以上、進而較佳為10個以上、進而理想為20個以上。微孔個數越多，則蒸鍍材料之表面積越大，存在於內部之揮發性元素之氣體越容易自微孔逸出，能夠更有效地抑制爆沸現象。

於本發明中，圓等效直徑0.1 μm以上且10.0 μm以下之微孔個數係以如下方式測定。首先，利用掃描式電子顯微鏡（SEM）以倍率：5000倍觀察蒸鍍材料之具代表性表面，數出存在於面積（500 μm ²）範圍之微孔（圓等效直徑0.1 μm以上且10.0 μm以下）之個數。

本實施形態之蒸鍍材料較佳為主要應用於貴金屬材料、尤其是Au、Ag、Pt、Pd，又，亦可應用於該等與Ge、Si、Sn、As、Sb之合金（例如Au-Sn、Au-Ge）。該等材料為相對廣泛地應用於電子零件、半導體裝置、光學薄膜、磁裝置、LED、有機EL、LCD等中之材料。尤其是貴金屬材料之價格較高，故而藉由防止因爆沸現象所致之不必要之飛散，可享有成本方面之優點。

本實施形態之蒸鍍材料較佳為純度為3N（99.9 wt%）以上，較佳為4N（99.99 wt%）以上。藉由減少雜質量，可抑制隨之產生的爆沸現象。但本發明主要防止因存在於內部之As、Zn、Mg、Na、K等揮發性元素（蒸氣壓較蒸鍍材料之蒸氣壓高之元素）所引起之爆沸現象，因此，並非只要純度較高便可抑制爆沸現象。再者，純度之計算時，雜質中不包括下述添加物（C、S、P）及氣體成分。

本實施形態之蒸鍍材料例如能夠以如下方式製作。向純度3N（99.9wt%）以上之金屬原料添加微量之碳（C）、硫（S）、磷（P）之任一種以上，於大氣中、真空中或不活性氣體環境中熔解後，對其進行鑄造而製作鑄錠。其後，對所獲得之鑄錠進行切削等，機械加工成顆粒狀之後，使用酸或有機溶劑等洗淨表面。繼而，對添加有上述碳等之顆粒（蒸鍍材料）於含氧、含氫或含水蒸氣之環境下，於400℃以上且蒸鍍材料之熔點以下之溫度進行熱處理。此時所添加之碳等與氧或氫等反應而成為CO ₂、CH ₄等氣體，脫附時，可於蒸鍍材料之表面形成微孔。再者，碳由於成為化合物之氣體而去除，故而幾乎不會殘留於最終蒸鍍材料中。又，確認到除碳以外，對於硫或磷亦具有同樣之效果。 [實施例]

繼而，對本發明之實施例等進行說明。再者，以下之實施例僅表示代表性之例，本發明無需受該等實施例限制，應由說明書所記載之技術思想之範圍作解釋。

（習知例）將純度4N（99.99 wt%）之Au原料於大氣中熔解，對其進行鑄造而製作鑄錠，將所獲得之鑄錠藉由拉線等而機械加工成顆粒狀，其後，進行洗淨，製作純度4N之Au顆粒。對於該Au顆粒，利用SEM觀察其表面，結果微孔個數為0個。將習知例之利用SEM之觀察照片示於圖1。再者，習知例及以下之實施例中，數出存在於觀察面積（500 μm ²）之圓等效直徑0.1 μm以上且10.0 μm以下之微孔個數。繼而，將該Au顆粒（蒸鍍材料）填充於真空蒸鍍裝置之坩堝內，利用電子束進行預加熱後，使之熔融，觀察爆沸現象。其結果，因爆沸現象產生之晶圓上之缺陷（粒子）為500個以上。將以上之結果示於表1。

（實施例1）將添加碳10 wtppm所製作之純度4N之Au顆粒於含氧環境中、900℃進行加熱。對於熱處理後之Au顆粒，利用SEM觀察其表面，結果微孔個數為20～100個。將實施例1之利用SEM之觀察照片示於圖2。繼而，將該Au顆粒（蒸鍍材料）填充於真空蒸鍍裝置之坩堝內，利用電子束進行預加熱後，使之熔融，觀察爆沸現象。其結果，因爆沸現象產生之晶圓上之缺陷（粒子）為0個。

（實施例2）將添加碳5 wtppm所製作之純度4N之Au顆粒於含氫環境中、600℃進行加熱。對於熱處理後之Au顆粒，利用SEM觀察其表面，結果微孔個數為10～30個。繼而，將該Au顆粒（蒸鍍材料）填充於真空蒸鍍裝置之坩堝內，利用電子束進行預加熱後，使之熔融，觀察爆沸現象。其結果，因爆沸現象產生之晶圓上之缺陷（粒子）為1～5個。

（實施例3）將添加碳1 wtppm所製作之純度5N之Au顆粒於含水蒸氣環境中、400℃進行加熱。對於熱處理後之Au顆粒，利用SEM觀察其表面，結果微孔個數為1～10個。繼而，將該Au顆粒（蒸鍍材料）填充於真空蒸鍍裝置之坩堝內，利用電子束進行預加熱後，使之熔融，觀察爆沸現象。其結果，因爆沸現象產生之晶圓上之缺陷（粒子）為20～30個。

（實施例4）將添加硫5 wtppm所製作之純度4N之Au顆粒於大氣中、1050℃進行加熱。對於熱處理後之Au顆粒，利用SEM觀察其表面，結果微孔個數為20～50個。繼而，將該Au顆粒（蒸鍍材料）填充於真空蒸鍍裝置之坩堝內，利用電子束進行預加熱後，使之熔融，觀察爆沸現象。其結果，因爆沸現象產生之晶圓上之缺陷（粒子）為1～10個。

（實施例5）將添加磷5 wtppm所製作之純度4N之Au顆粒於大氣中、700℃進行加熱。對於熱處理後之Au顆粒，利用SEM觀察其表面，結果微孔個數為20～50個。繼而，將該Au顆粒（蒸鍍材料）填充於真空蒸鍍裝置之坩堝內，利用電子束進行預加熱後，使之熔融，觀察爆沸現象。其結果，因爆沸現象產生之晶圓上之缺陷（粒子）為1～10個。

（實施例6）將添加碳3 wtppm所製作之純度3N5之Pt顆粒於含氫環境中、1550℃進行加熱。對於熱處理後之Pt顆粒，利用SEM觀察其表面，結果微孔個數為20～50個。繼而，將該Pt顆粒（蒸鍍材料）填充於真空蒸鍍裝置之坩堝內，利用電子束進行預加熱後，使之熔融，觀察爆沸現象。其結果，因爆沸現象產生之晶圓上之缺陷（粒子）為0個。

（實施例7）將添加碳3 wtppm所製作之純度4N之Pt顆粒於含水蒸氣環境中、1000℃進行加熱。對於熱處理後之Pt顆粒，利用SEM觀察其表面，結果微孔個數為5～10個。將實施例7之利用SEM之觀察照片示於圖3。繼而，將該Pt顆粒（蒸鍍材料）填充於真空蒸鍍裝置之坩堝內，利用電子束進行預加熱後，使之熔融，觀察爆沸現象。其結果，因爆沸現象產生之晶圓上之缺陷（粒子）為5～10個。

（實施例8）將添加碳1 wtppm所製作之純度4N之Ag顆粒於含氧環境中、400℃進行加熱。對於熱處理後之Ag顆粒，利用SEM觀察其表面，結果微孔個數為1～5個。繼而，將該Ag顆粒（蒸鍍材料）填充於真空蒸鍍裝置之坩堝內，利用電子束進行預加熱後，使之熔融，觀察爆沸現象。其結果，因爆沸現象產生之晶圓上之缺陷（粒子）為10～30個。

（實施例9）將添加碳3 wtppm所製作之純度4N之Ag顆粒於含水蒸氣環境中、900℃進行加熱。對於熱處理後之Ag顆粒，利用SEM觀察其表面，結果微孔個數為20～50個。繼而，將該Ag顆粒（蒸鍍材料）填充於真空蒸鍍裝置之坩堝內，利用電子束進行預加熱後，使之熔融，觀察爆沸現象。其結果，因爆沸現象產生之晶圓上之缺陷（粒子）為0個。

（實施例10）將添加碳3 wtppm所製作之純度3N之Pd顆粒於含氫環境中、1300℃進行加熱。對於熱處理後之Pd顆粒，利用SEM觀察其表面，結果微孔個數為20～50個。繼而，將該Pd顆粒（蒸鍍材料）填充於真空蒸鍍裝置之坩堝內，利用電子束進行預加熱後，使之熔融，觀察爆沸現象。其結果，因爆沸現象產生之晶圓上之缺陷（粒子）為1～5個。

（實施例11）將添加碳5 wtppm所製作之純度3N之Au-Sb顆粒於含氫環境中、800℃進行加熱。對於熱處理後之Au-Sb顆粒，利用SEM觀察其表面，結果微孔個數為5～10個。繼而，將該Au-Sb顆粒（蒸鍍材料）填充於真空蒸鍍裝置之坩堝內，利用電子束進行預加熱後，使之熔融，觀察爆沸現象。其結果，因爆沸現象產生之晶圓上之缺陷（粒子）為1～10個。

（實施例12）將添加碳5 wtppm所製作之純度3N之Au-As顆粒於含氫環境中、800℃進行加熱。對於熱處理後之Au-As顆粒，利用SEM觀察其表面，結果微孔個數為1～10個。繼而，將該Au-As顆粒（蒸鍍材料）填充於真空蒸鍍裝置之坩堝內，利用電子束進行預加熱後，使之熔融，觀察爆沸現象。其結果，因爆沸現象產生之晶圓上之缺陷（粒子）為1～10個。

[表1]

	蒸鍍材料	純度	添加物	添加量（wtppm）	加熱環境	加熱溫度（℃）	0.1 μm以上且10 μm以下之微孔個數 ^*（/500 μm ²）	因爆沸現象產生之粒子個數 ^*
習知例	Au	4N	-	-	-	-	0個	500個以上
實施例	1	Au	4N	C	10	含O ₂	900	20～100個	0個
2	Au	4N	C	5	含H ₂	600	10～30個	1～5個
3	Au	5N	C	1	含水蒸氣	400	1～10個	20～30個
4	Au	4N	S	5	大氣	1050	20～50個	1～10個
5	Au	4N	P	5	大氣	700	20～50個	1～10個
6	Pt	3N5	C	3	含H ₂	1550	20～50個	0個
7	Pt	4N	C	3	含水蒸氣	1000	5～10個	5～10個
8	Ag	4N	C	1	含O ₂	400	1～5個	10～30個
9	Ag	4N	C	3	含水蒸氣	900	20～50個	0個
10	Pd	3N	C	3	含H ₂	1300	20～50個	1～5個
11	Au-Sb	3N	C	5	含H ₂	800	5～10個	1～10個
12	Au-As	3N	C	5	含H ₂	800	1～10個	1～10個
*微孔個數為上述範圍所包含之大致個數。粒子個數亦同。

[產業上之可利用性]

根據本發明，可於蒸鍍材料之熔解時抑制爆沸現象，藉此，可減少附著於基板上之粒子。本實施形態之蒸鍍材料可廣泛地利用於使用真空蒸鍍法之形成電子零件、半導體裝置、光學薄膜、磁裝置、LED、有機EL、LCD等中之元件。

無

[圖1]係習知例之蒸鍍材料之表面利用SEM（5000倍）所觀察到之圖像。 [圖2]係實施例1之蒸鍍材料之表面利用SEM（5000倍）所觀察到之圖像。 [圖3]係實施例7之蒸鍍材料之表面利用SEM（5000倍）所觀察到之圖像。

Claims

一種蒸鍍材料，其於蒸鍍材料之表面具有微孔，且上述微孔之圓等效直徑0.1μm以上且10.0μm以下之個數係每500μm²為1個以上，且上述蒸鍍材料係由Au、Ag、Pt、Pd及該等合金中之任一種以上構成，上述合金為Au、Ag、Pt、Pd與其他金屬之合金。
如請求項1之蒸鍍材料，其純度為3N(99.9wt%)以上。