專利名稱：：氧化鎂單晶蒸鍍材料及其制造方法
技術(shù)領(lǐng)域：
：本發(fā)明涉及一種氧化鎂(MgO)單晶蒸鍍材料及其制造方法，該氧化鎂單晶蒸鍍材料在例如使用電子束蒸鍍法、離子鍍法等真空蒸鍍法制造等離子顯示面板(以下，稱為"PDP，，)用保護膜時，被用作蒸鍍源。
背景技術(shù)：
：利用了放電發(fā)光現(xiàn)象的PDP正作為易大型化的平面顯示器進行開發(fā)。透明電極被玻璃電介體覆蓋的結(jié)構(gòu)的AC型PDP為了防止因離子沖擊的濺射導(dǎo)致電介體表面變質(zhì)、放電電壓上升，通常在該電介體上形成保護膜。該保護膜被要求具有低的放電電壓且耐濺射性優(yōu)異。作為滿足該要求的保護膜，一直使用MgO膜。MgO膜的耐濺射性優(yōu)異且為二次電子的發(fā)射系數(shù)大的絕緣物，因而，可降低放電起始電壓，有助于PDP的長壽命化?，F(xiàn)在，通常用MgO蒸鍍材料，通過電子束蒸鍍法、離子鍍法等真空蒸鍍法在電介體上形成MgO膜。作為MgO蒸鍍材料使用高純度MgO多晶的燒結(jié)體、破碎MgO單晶而得到的物質(zhì)等。MgO多晶燒結(jié)體成膜速度慢且成膜時易產(chǎn)生蒸鍍材料的飛散(噴濺)，因而難以得到均勻的保護膜。因此，提出了這樣的方案通過使用高純度且高密度的將平均晶體粒徑控制在特定范圍的MgO多晶的燒結(jié)顆粒、或者使用高純度且高密度的將碳含量控制在特定量以下的MgO多晶的燒結(jié)顆粒作為蒸鍍材料，從而減少蒸鍍時產(chǎn)生噴濺，得到均勻的保護膜(專利文獻l、專利文獻2)。另外，提出了這樣的方案通過限定由MgO多晶燒結(jié)體形成的蒸鍍材料的體積、表面粗糙度，增加電子束照射區(qū)域的蒸鍍材料的實際表面積，提高成膜速度(專利文獻3、專利文獻4和專利文獻5)。然而，如上述那樣對制造方法進行改良而纟尋到的MgO多晶燒結(jié)體雖然表現(xiàn)出對提高蒸鍍時的成膜速度、抑制產(chǎn)生噴濺具有某種程度的效果，但仍難以說是可滿足的保護膜。除此之外，還存在這樣的根本問題，即，多晶燒結(jié)體的晶界本來就晶格變形集中，露出到蒸鍍材料表面的晶界濃度易產(chǎn)生不均，因此MgO的蒸發(fā)量易變動。另一方面，作為用于得到MgO單晶蒸鍍材料的生產(chǎn)率優(yōu)異的方法，采用以旋轉(zhuǎn)刃產(chǎn)生的沖擊力破碎MgO單晶的方法。破碎MgO單晶而得到的蒸鍍材料成膜速度比較快，可得到良好的保護膜。然而，通過這樣的破碎方法制得的MgO單晶蒸鍍材料由于其形狀不定形等原因，會產(chǎn)生噴濺。因此，存在這樣的問題，即，特別是成膜于大型基板上時，難以得到具有均勻膜質(zhì)的保護膜。因此，通過相應(yīng)于成膜裝置、成膜條件最優(yōu)化MgO的粒度，實現(xiàn)了成膜速度與噴濺產(chǎn)生頻率的平衡，兼顧生產(chǎn)率和膜質(zhì)的提高。這樣使粒度最優(yōu)化而得到的MgO單晶雖然可提高成膜速度，但仍不能充分抑制噴濺的產(chǎn)生，從最后得到的MgO膜的均質(zhì)性的觀點出發(fā)，還不能說可以滿足。專利文獻1專利文獻2專利文獻3專利文獻4專利文獻5曰本凈爭開平10—297956號乂>才艮日本特開2000-63171號公報曰本凈爭開2004—43955號7>凈艮曰本4爭開2004—43956號7>才艮日本特開2004-84016號7>凈艮
發(fā)明內(nèi)容發(fā)明所要解決的問題本發(fā)明的目的在于，解決上述問題，提供一種MgO單晶蒸鍍材料及其制造方法，該MgO單晶蒸鍍材料作為靶材用于使用電子束蒸鍍法、離子鍍法等真空蒸鍍法在基板上形成MgO膜，并且該單晶MgO蒸鍍材料可抑制噴濺并得到均質(zhì)的MgO膜，而不減少蒸鍍時的成膜速度。用于解決問題的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
：本發(fā)明人采用MgO單晶作為MgO蒸鍍材料的起始原料，并針對將其用作真空蒸鍍法中的蒸鍍材料時，成為噴濺產(chǎn)生原因的因素反復(fù)進行了各種研究，結(jié)果發(fā)現(xiàn)MgO單晶的結(jié)晶性與噴濺的產(chǎn)生緊密相關(guān)，通過將MgO(200)面的搖擺曲線的半值寬度控制在規(guī)定的范圍內(nèi)，可防止噴濺的產(chǎn)生而不減小成膜速度，從而完成了本發(fā)明。即，采用本發(fā)明，可提供一種MgO單晶蒸鍍材料，其特征在于，MgO(200)面的搖擺曲線的半值寬度為0.005~0.025度。上述MgO單晶蒸鍍材料優(yōu)選是具有15xl(T9~1200x10-9m3的體積的大致長方體狀的單晶。另外，在本發(fā)明中，大致長方體狀是指長方體、立方體、板狀體等形狀，另外，包括在這些面形成有微小的高低差(階梯)的形狀等。另外，用于上述蒸鍍材料的MgO單晶優(yōu)選是通過電弧電熔法制得的，并且MgO單晶的純度為99.9質(zhì)量％以上。另外，采用本發(fā)明，提供一種MgO單晶蒸鍍材料的制造方法，其包括破碎MgO單晶的工序，其中，所述破碎工序包括通過以-5~+5度范圍內(nèi)的角度，使刃狀沖擊體對MgO(100)面方位進行沖擊，以將其解理的工序。對于上述方法，優(yōu)選包括如下工序在石皮石卒工序之后，以1373K以上的溫度、超過600秒的時間進4亍熱處理的工序。具體實施例方式本發(fā)明的MgO單晶蒸鍍材料由MgO(200)面的搖擺曲線的半值寬度為0.005~0.025度的MgO單晶形成。該MgO(200)面的搖擺曲線是表示蒸鍍材料內(nèi)部的MgO單晶的結(jié)晶性的好壞和加工MgO單晶時導(dǎo)入到表面的晶格變形的程度的指標(biāo)(參考巖波理化學(xué)辭典第三版增補版1471頁)。其半值寬度超過0.025度時，雖然成膜速度提高，但MgO的蒸鍍量的變動增大，因而所得到的MgO保護膜的膜質(zhì)顯著降低。另外，半值寬度超過0.025度時，產(chǎn)生局部地導(dǎo)入了晶格變形的區(qū)域的概率增加，其結(jié)果是多發(fā)噴濺的可能性增加。另一方面，搖擺曲線的半值寬度越小越可得到膜質(zhì)良好的保護膜，但另一方面，有成膜速度降低的趨勢。因此，半值寬度為0.005度以上。優(yōu)選為O.Ol~0.025度。從生產(chǎn)率優(yōu)異的觀點出發(fā)，上述MgO單晶優(yōu)選由電弧電熔法制得。另外，可適合使用MgO單晶的純度為99.9質(zhì)量。/。以上的物質(zhì)。另外，由上述MgO單晶得到的本發(fā)明的MgO單晶蒸鍍材料，其為了通過控制晶格變形充分發(fā)揮防止產(chǎn)生噴濺的效果，并且防止伴隨著降低產(chǎn)生噴濺而有可能產(chǎn)生的成膜速度的減小，優(yōu)選MgO單晶蒸鍍材料的體積為15xl0-9~1200xl(T9m3。進一步優(yōu)選的蒸鍍材料的體積為25xl0-9~500x10-9m3。本發(fā)明的MgO單晶蒸鍍材料按如下制得。如上所述，例如通過電弧電熔法制造MgO單晶。接著，破碎該MgO單晶。在該破碎工序中，以-5~+5度(以下，記做"±5度")范圍內(nèi)的角度，使刃狀沖擊體對解理面即MgO(100)面方位進行沖擊，由此解理MgO單晶，得到MgO單晶蒸鍍材料。對上述MgO(100)面方位的角度超過士5度的范圍時，對MgO單晶蒸鍍材料導(dǎo)入晶格變形的導(dǎo)入量過度增加，難以將搖擺曲線的半值寬度控制在0.025度以下。沖擊體對(100)面方位的角度優(yōu)選為±3度。另外，沖擊體的形狀必須為刃狀。MgO單晶是容易沿(100)面解理的NaCl型立方晶，當(dāng)施加沖擊時容易解理，可加工成大致長方體狀。然而，當(dāng)沖擊體具有例如鐵錘這樣的平面(二維)形狀、冰鎬這樣的突起狀(零維即點狀)形狀等時，沖擊力的傳達方向和解理的展開方向會產(chǎn)生偏差，因此破碎時導(dǎo)入晶格變形。也就是說，沖擊體必須是例如美工刃這樣地可對MgO單晶施加連續(xù)的一維沖擊力的形狀。這樣，相比于施加二維、零維的沖擊力，通過施加一維的沖擊力，可使沖擊力的傳達方向和解理的展開方向基本一致，其結(jié)果可將晶格變形導(dǎo)入量控制在期望的范圍內(nèi)。另外，若通過上述方法解理MgO單晶后，在1373K以上的溫度進行至少600秒的熱處理，則可以使解理所產(chǎn)生的MgO單晶蒸鍍材料表面的階梯形狀平坦化，結(jié)果可顯著地減少噴濺的產(chǎn)生，故優(yōu)選。該熱處理優(yōu)選在例如氮氣、氬氣、氦氣等惰性氣體、氧氣、空氣等氧化性氣體、或這些混合氣體中進行。這樣得到的Mg0單晶蒸鍍材料可適當(dāng)用作例如用于形成PDP用保護膜的靶材。作為使用該MgO單晶蒸鍍材料作為靶材的成膜法，可列舉出電子束蒸鍍法、離子鍍法、或濺射法等真空蒸鍍法，特別適合電子束蒸鍍法。將本發(fā)明的Mg0單晶蒸鍍材料作為電子束蒸鍍法的靶材形成MgO保護膜時，可防止噴濺的產(chǎn)生而不使成膜速度降低，其結(jié)果可得到具有優(yōu)異的膜特性的Mg0保護膜。實施例通過實施例具體說明本發(fā)明，但本發(fā)明并不限定于下面的實施例。實施例11.MgO單晶蒸鍍材料的制造使用刃狀沖擊體，將通過電弧電熔法制得的MgO單晶解理，由此加工成大致長方體狀。即，刃狀沖擊體的與施加沖擊線狀，在尖端部分具有寬度為5x10"m以下、尖端的夾角為13.5度的由鋼形成的刃，并將每單位長度該刃的沖擊體重量為5kg/m的沖擊體配制成對解理面成4度角，以1Om/s的速度沖擊，從而破碎MgO單晶。該破碎工序通過邊使被破碎物移動邊以規(guī)定間隔使刃狀沖擊體沖擊而進行，所得破碎物的大小通過被破碎物的移動速度來控制。即，按被破碎物單獨沖擊到?jīng)_擊體的方式供給，每移動3xl0-3m(移動量A)沖擊一次，制得3xl0-3m厚的板狀長方體。接著，將該板狀長方體鋪滿移動臺板，每移動3xl0-3m(移動量B)沖擊一次，制得3xl0-3111見方的棒狀長方體。進一步，將該棒狀長方體鋪滿移動臺板，每移動4xl0-3m(移動量C)沖擊一次，制得大致長方體狀的破碎物。用6.5目的金屬網(wǎng)篩分所得破碎物，除去小的破碎物，將剩余物作為MgO單晶蒸鍍材料。通過下述方法，評價所得到的MgO單晶蒸鍍材料的結(jié)晶性、體積以及表面階梯，結(jié)果示于表l。<結(jié)晶性評價方法〉通過平行束X射線衍射法，進行MgO(200)面的搖擺曲線測定，通過其半值寬度評價結(jié)晶性。裝置使用SLX-2000(RigakuCorporation制造)，X射線源是Cu-Ka,輸出功率為40kVx450mA。入射光通過多層膜鏡和Ge(220)四結(jié)晶單色器，成為發(fā)散角為0.0033度的平行束，用狹縫限制到縱2x10-3、橫0.5xl(T3,使用閃爍計數(shù)器進行了檢測。以常用的半切割操作來設(shè)置測定試樣，將2e設(shè)為42.900度，以0.0005度步長掃描co軸，由此測定搖擺曲線，求出半值寬度。<體積的測定方法>測定大致長方體狀的蒸鍍材料的外觀尺寸并計算出體積。<表面階梯的狀態(tài)判定方法>對蒸鍍材料表面進行SEM分析，以5個等級評價階梯的形成狀態(tài)。無階梯且光滑的表面設(shè)為"l"、存在極其多的階梯的表面設(shè)為"5"。2.利用電子束蒸鍍法形成MgO保護膜使用電子束蒸鍍裝置，將由上述制得的MgO單晶蒸鍍材料在不銹鋼基板上成膜60秒鐘后，通過下述方法測定膜厚，算出成膜速度。接著，從算出的成膜速度確定成膜條件，以100nm的膜厚成膜，得到評價用試樣。另外，電子束蒸鍍是在加速電壓15kV、蒸鍍壓力1x10—2Pa、蒸鍍距離0.6m的各個條件下進行的。對于所得的評價用試樣，分別測定噴濺的發(fā)生程度、成膜后的二次電子發(fā)射系數(shù)，結(jié)果示于表l。<膜厚評價方法>使用單一波長橢圓偏光裝置，以不同的兩個入射角(55度、70度)入射He-Ne激光(波長623.8x10-9m),進行橢圓偏光測定，通過擬合分析(fittinganalysis)求得膜厚?！磭姙R評1^介方法〉從裝置的窗口目視觀察保護膜形成中的狀態(tài)，以5個等級評價噴濺的產(chǎn)生。將不產(chǎn)生噴濺的情況設(shè)為"l"、將頻繁發(fā)生噴濺的情況設(shè)為"5"。<二次電子發(fā)射系數(shù)的測定方法>將所得成膜試樣配置在二次電子測定裝置的靶位置，在高真空中進行活性化處理后，測定二次電子發(fā)射系數(shù)。另外，測定時的試樣溫度為573K、離子加速電壓為300V。實施例2將刃狀沖擊體對MgO單晶的解理面的角度調(diào)節(jié)到2度，分別將被石皮碎物的移動量A~C設(shè)為5xlO—3m、5xlO-3n^。3xlO-3m,用4.7目的金屬網(wǎng)篩分，除此之外，與實施例l同樣地制造MgO單晶蒸鍍材料、和將其作為靶的MgO膜，進行同樣的評價試驗，結(jié)果示于表l。實施例3在破碎MgO單晶時，分別將被破碎物的移動量AC設(shè)為4x10-3m、4x10-3m和3xlO-3m，篩分后，使用電爐在1473K進行1200秒熱處理，除此以外，與實施例1同^f羊地制造MgO單晶蒸鍍材料、和將其作為靶的MgO膜，進行同樣的評價試驗，結(jié)果示于表l。實施例4在破碎MgO單晶時，分別將被破碎物的移動量AC設(shè)為7xl0-3m、7x10-3m和7xl0-3m,用3.5目金屬網(wǎng)篩分，除此以外，與實施例l同樣地制造MgO單晶蒸鍍材料、和將其作為耙的MgO膜，進行同樣的評價試驗，結(jié)果示于表l。實施例5將刃狀沖擊體對MgO單晶的解理面的角度調(diào)節(jié)到5度，分別將被破碎物的移動量A~C設(shè)為2xl0-3m、2><10-3111和3><10-3111，用7.5目的金屬網(wǎng)篩分，除此之外，與實施例l同樣地制造MgO單晶蒸鍍材料、和將其作為靶的MgO膜，進行同樣的評價試驗，結(jié)果示于表l。實施例6分別將祐^皮碎物的移動量AC設(shè)為12xl0-3m、12xl(T3m和10xl0-3m，用2.5目的金屬網(wǎng)篩分，除此以外，與實施例5同樣地制造MgO單晶蒸鍍材料、和將其作為靶的MgO膜，進行同樣的評價試驗，結(jié)果示于表l。比哞交例1除了將刃狀沖擊體對解理面的角度調(diào)節(jié)到IO度之外，與實施例1相同地制造MgO單晶蒸鍍材料、和將其作為靶的MgO膜，進行同樣的評價試驗，結(jié)果示于表l。比專交例2通過旋轉(zhuǎn)的刃狀沖擊體破碎用電弧電熔法制得的MgO單晶。刃狀沖擊體對解理面的沖擊角度由于不能控制因而并不明確。通過金屬網(wǎng)篩分破碎物，得到3.5-4.7目的粒度的物質(zhì)，作為MgO單晶蒸鍍材料。制造該蒸鍍材料、和將其作為靶的MgO膜，進行同樣的評價試驗，結(jié)果示于表l。比車交例3對純度99.93質(zhì)量％的高純度多晶MgO進行造粒后，使用直徑10xl0-3m、厚2xl0—3m的模具，在800xl()4kg/m2的壓力下成型,在電爐中在1873K下進行10800秒的燒結(jié)，得到蒸鍍材料。對該蒸鍍材料、和將其作為靶制造的Mg0膜進行同樣的評價試驗，結(jié)果示于表l。另外，衍射線極其弱、且寬，因而不能求出搖擺曲線的半值寬度。比4交例4代替與被破碎物接觸的最小寬為線狀的刃狀沖擊體，而使用與被破碎物接觸的最小寬為10xlO」m的平面狀沖擊體，除此之外，與實施例l同樣地制造MgO單晶蒸鍍材料和將其作為靶的MgO膜，進行同樣的評價，結(jié)果示于表l。比壽交例5除將刃狀沖擊體對解理面的角度設(shè)為6度以外，與實施例l同樣地制造MgO單晶蒸鍍材料和將其作為靶材的MgO膜，進行同樣的評價試驗，結(jié)果示于表l。表1<table>tableseeoriginaldocumentpage13</column></row><table>從表1的結(jié)果可知，將本發(fā)明的MgO單晶蒸鍍材料作為靶材并通過蒸鍍法制得的MgO膜(實施例1~6)，防止噴濺的產(chǎn)生而未減小蒸鍍時的成膜速度，其結(jié)果確認(rèn)了二次電子發(fā)射特性優(yōu)異。另外，破碎MgO單晶后進行熱處理的實施例3與表面的階梯未被熱處理的情況相比更平坦，減小噴濺的效果顯著，其結(jié)果確認(rèn)了二次電子發(fā)射系數(shù)也顯著地提高。另外，確認(rèn)了將所得的大致長方體狀的蒸鍍材料的體積調(diào)整到^見定范圍的實施例1~4與不在該范圍的實施例5、6相比，膜特性進一步提高。相對于此，MgO單晶的被破碎物的(100)面方位與刃狀沖擊體所成的角超過士5度的比較例1、5、沖擊體為旋轉(zhuǎn)刃而不能控制與被破碎物所成的角的比較例2,由于被導(dǎo)入所得破碎物的晶格變形大，因此噴濺的產(chǎn)生變得頻繁，其結(jié)果膜質(zhì)降低。另一方面，確認(rèn)了當(dāng)使用將多晶MgO粉末成型、燒結(jié)得到的物質(zhì)作為蒸鍍材料的情況(比較例3)下，成膜速度變慢、頻繁發(fā)生噴濺，因而所得的MgO膜的二次電子發(fā)射特性顯著降低。另外，將與刃狀不同的平面狀沖擊體用于MgO單晶的破碎(比較例4)時，即使將沖擊體與被破碎物接觸的面的長邊方位和MgO單晶的解理面的方位配置在特定的角度以內(nèi)施加沖擊，不僅發(fā)生所期望的解理面的解理，而且與該面垂直的方位也進行解理，產(chǎn)生很多微細的破碎物。使用其中被破碎成與所期望的大小相近的形狀的物質(zhì)，依次改變方位進行了》皮碎，但該工序操作性極差且不實用。另外，通過平面狀地施加沖擊，晶格變形的導(dǎo)入量極度增加，因而，噴濺的產(chǎn)生也變得頻繁，其結(jié)果膜質(zhì)降低。如上述詳細說明，對于本發(fā)明的MgO單晶蒸鍍材料，當(dāng)將其用作耙材，用于例如使用電子束蒸鍍法在基板上成膜為MgO膜時，可防止噴濺的產(chǎn)生，而不減小成膜速度，因此可提高優(yōu)異膜特性例如PDP用保護膜的放電特性等。因此，其工業(yè)價值極其大。權(quán)利要求1.一種氧化鎂單晶蒸鍍材料，其特征在于，氧化鎂(200)面的搖擺曲線的半值寬度為0.005～0.025度。2.根據(jù)權(quán)利要求l所述的氧化鎂單晶蒸鍍材料，所述氧化鎂單晶蒸鍍材料是具有15xl0-9~120(^10-91113的體積的大致長方體狀的單晶。3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的氧化鎂單晶蒸鍍材料，所述氧化鎂單晶是通過電弧電熔法制得的，并且氧化鎂單晶的純度為99.9質(zhì)量％以上。4.氧化鎂單晶蒸鍍材料的制造方法，其包括破碎氧化鎂單晶的工序，其中，所述破碎工序包括通過以-5~+5度范圍內(nèi)的角度，使刃狀沖擊體對氧化鎂(100)面方位進行沖擊，以將其解理的工序。5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的制造方法，其包括如下工序在所述石皮碎工序之后，以1373K以上的溫度、超過600秒的時間進行熱處理的工序。全文摘要一種單晶MgO蒸鍍材料，其作為靶材用于使用以電子束蒸鍍法為首的真空蒸鍍法在基板上形成MgO膜，其中，該單晶MgO蒸鍍材料防止產(chǎn)生噴濺，提高優(yōu)異的膜特性例如用作PDP用保護膜時的放電特性等而未減小蒸鍍時的成膜速度。一種氧化鎂(200)面的搖擺曲線的半值寬度為0.005～0.025度的氧化鎂單晶蒸鍍材料、以及包括破碎氧化鎂單晶的工序的氧化鎂單晶蒸鍍材料制造方法，其中，所述破碎工序包括通過以-5～+5度范圍內(nèi)的角度，使刃狀沖擊體對氧化鎂(100)面方位進行沖擊，以將其解理的工序。文檔編號H01J11/40GK101107380SQ20068000325公開日2008年1月16日申請日期2006年1月26日優(yōu)先權(quán)日2005年1月26日發(fā)明者東淳生,國重正明,川口祥史申請人:達泰豪化學(xué)工業(yè)株式會社