KR100446563B1 - Method for producing composite material and composite material produced thereby - Google Patents

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Abstract

본 발명은 2 이상의 금속 또는 비금속 및 이들의 화합물로 이루어진 복합재료의 제조방법에 관한 것으로서, 특히 복합재료의 조성에 국한되지 않고, 복합재료의 모재중으로 분산재를 매우 균일하게 분산시킬 수 있는 제조기술에 관한 것이다. 본 발명은 금속 또는 비금속 또는 이들의 화합물을 모재로 하고, 분산재로서 상기 모재와 다른 종류의 금속 또는 비금속 또는 이들의 화합물을 적어도 1종 이상 분산시켜 이루어진 복합재료의 제조방법에 있어서, 상기 모재를 구성하는 금속 또는 비금속 또는 이들의 화합물로 이루어진 모재용 원료와, 상기 분산재를 구성하는 금속 또는 비금속 또는 이들의 화합물로 이루어진 적어도 하나 이상의 분산재용 원료를 동시에 또는 서로 번갈아 증발시켜, 기판상에 이들 증발입자를 퇴적시켜 벌크체로 하는 것을 특징으로 하는 것이다.The present invention relates to a method for producing a composite material composed of two or more metals or nonmetals and compounds thereof, and is not particularly limited to the composition of the composite material, and to a manufacturing technology capable of dispersing the dispersion material very uniformly in the base material of the composite material. It is about. The present invention is a method for producing a composite material comprising a metal or non-metal or a compound thereof as a base material and dispersing at least one or more kinds of the metal or non-metal or a compound thereof different from the base material as a dispersant. A base material composed of a metal or a nonmetal or a compound thereof, and at least one raw material for a dispersant composed of a metal or a nonmetal or a compound thereof constituting the dispersion material are simultaneously or alternately evaporated so that these vaporized particles are deposited on a substrate. It deposits and makes it bulk.

Description

복합재료의 제조방법 및 그것에 의해 얻어지는 복합재료{Method for producing composite material and composite material produced thereby}Method for producing composite material and composite material obtained thereby

종래부터, 금속 또는 비금속 또는 이들의 화합물로 이루어진 복합재료는 자동차부품이나 항공기부품 등의 구조재료, 전극재료, 박막형성용의 타겟재료 등으로서, 상당히 다방면에서 사용되고 있다. 이 복합재료는 모재중에 모재와 다른 금속 또는 비금속 또는 이들의 화합물을 분산시키므로써, 각 용도에 맞추어 재료물성을 실현할 수 있도록 조정하여 제조되는 것이다. 여기에서, 본 명세서에서 사용되는 비금속이라는 용어는 수소, 붕소, 탄소, 규소, 질소, 인 등을 나타내는 것으로, 소위 반금속이라 불리우는 안티몬이나 비스무스 등을 포함하는 넓은 개념으로서 사용되고 있다.Background Art Conventionally, composite materials made of metals or nonmetals or compounds thereof have been widely used in various aspects as structural materials such as automobile parts and aircraft parts, electrode materials, target materials for thin film formation, and the like. The composite material is produced by dispersing the base metal and other metals or nonmetals or compounds thereof in the base material so as to realize material properties for each use. As used herein, the term nonmetal refers to hydrogen, boron, carbon, silicon, nitrogen, phosphorus, and the like, and is used as a broad concept including antimony, bismuth, and the like, called semimetals.

이와 같은 복합재료의 제조방법으로서는, 반용융교반법(컴포캐스팅법(compo-casting process))이나 분말야금법이 알려져 있다. 이 반용융교반법은 모재로 되는 금속을 반용융상태로 하여, 그것에 분산재로서의 비금속입자를 투입하고, 강교반하여 모재금속중에 비금속입자를 강제적으로 분산시킨 것이다. 이 방법은 모재의 용융금속과 습윤성이 나쁜 비금속입자로부터 복합재료를 제조하는 경우에 유효하고, 모재금속과 비금속입자와의 분리가 발생하지 않도록 반용융상태로 하여, 복합재료를 제조하는 것이다. 그러나, 반용융교반법에서는 반용융상태의 금속이 소위 셔벳(sherbet)상태로 되어 있으므로, 얻어지는 성형체에 공동(cavity) 등의 결함이 생기기 쉽고, 가스가 유입되어 재료밀도가 저하하는 경향도 있다.As a manufacturing method of such a composite material, the semi-melt stirring method (compo-casting process) and the powder metallurgy method are known. In this anti-melt stirring method, a metal as a base material is made into a semi-melt state, a nonmetal particle as a dispersant is added thereto, and the steel is agitated to forcibly disperse nonmetal particles in the base metal. This method is effective when manufacturing a composite material from the molten metal and non-wetting nonmetal particles of a base material, and manufacturing a composite material in the semi-melt state so that separation of a base metal and a nonmetal particle may not occur. However, in the semi-melt stirring method, since the metal in the semi-molten state is in the so-called sherbet state, defects such as cavities are likely to occur in the formed article, and gas tends to flow and the material density tends to decrease.

또한, 핫프레스나 HIP(열간등방정수압법) 등으로 대표되는 분말야금법은 모재로 되는 금속분과 분산재로 이루어진 비금속분말을 소정 비율로 혼합하여, 이것을 성형, 소결하여 제조하는 것이다. 이 방법은 산화하기 쉬운 금속의 경우, 출발원료가 분체이므로, 얻어지는 복합재료중의 산소농도가 높아지고, 복합재료물성의 제어가 곤란한 경우가 있다. 그리고, 이 분말야금법은 분말조정이나 그 분말의 혼합처리 등에 제약이 있으므로, 분산재를 모재중으로 보다 균일하게 분산시키는 것이 어려운 경우도 있다.In addition, powder metallurgy represented by hot press, HIP (hot isotropic hydrostatic pressure method) or the like is produced by mixing a metal powder as a base material and a nonmetal powder composed of a dispersant at a predetermined ratio, and molding and sintering it. In this method, in the case of a metal which is easy to oxidize, since the starting material is powder, the oxygen concentration in the obtained composite material becomes high, and it may be difficult to control the composite material properties. Since the powder metallurgy has limitations in powder adjustment, mixing treatment of the powder, and the like, it may be difficult to more uniformly disperse the dispersant in the base material.

이 반용융교반법이나 분말야금법 이외의 것으로서, 일반적으로 행해지는 용해주조법도 있지만, 모재 및 분산재가 모두 금속이고, 저융점금속과 고융점금속의 성질을 각각 갖고 있는 경우, 예컨대 진공용해법에 의해 이와 같은 금속끼리의 복합재료를 제조하는 것은 상당히 곤란한 것이다.In addition to the anti-melt stirring method and the powder metallurgy method, there are also commonly used melt casting methods. However, when the base material and the dispersant are both metals and have properties of low melting point metals and high melting point metals, for example, by vacuum melting method. It is quite difficult to manufacture such a composite material between metals.

여기에서 종래의 제조방법에 의한 복합재료에 관해서, 스퍼터링 타겟재를 예로서, 더욱 상세하게 후술한다. 최근, 액정디스플레이나 반도체집적회로의 배선 등을 형성할 때에, 복합재료의 타겟재를 사용하는 스퍼터링법에 의한 배선기술이 이용되고 있다. 이 스퍼터링에 의한 배선형성에는 내열성, 저저항성이 우수한 알루미늄박막이 대표적인 것으로서 적용되고 있고, 이 알루미늄박막을 형성하기 위해서, 알루미늄을 모재로 하는 복합재료의 타겟재가 사용되고 있다.Here, the composite material by the conventional manufacturing method is mentioned later in more detail as an example of a sputtering target material. In recent years, the wiring technique by the sputtering method using the target material of a composite material is used, when forming the wiring of a liquid crystal display, a semiconductor integrated circuit, etc. The aluminum thin film which is excellent in heat resistance and low resistance is applied to wiring formation by sputtering, and the target material of the composite material which uses aluminum as a base material is used in order to form this aluminum thin film.

액정디스플레이나 반도체집적회로의 배선용으로서 적용되는 알루미늄박막은 예컨대, 알루미늄을 모재로 하고, 탄소 및 티탄 등의 제 IVa족 금속을 분산시킨 복합재의 타겟재가 사용되고 있다. 이와 같은 알루미늄제 복합재료의 타겟재를 사용하면, 내열성, 저저항성이 우수한 배선이 형성가능하고, 응력에 의한 배선단선의 방지도 도모할 수 있기 때문이다. 그 때문에, 이 알루미늄제 복합재료의 타겟재는 배선특성을 만족한 박막을 형성할 수 있는 조성으로 구성되어 있을 것이 당연하게 요구되고, 또한 타겟재 자체에 공동이나 공경 등 결함이 작고, 고밀도이며, 불순물로 되는 가스의 혼입량이 적은 것이 요구된다.As the aluminum thin film used for wiring of a liquid crystal display or a semiconductor integrated circuit, for example, a target material of a composite material in which aluminum is used as a base material and in which Group IVa metals such as carbon and titanium are dispersed is used. This is because when the target material of the aluminum composite material is used, wiring excellent in heat resistance and low resistance can be formed, and the wiring breakage due to stress can be prevented. Therefore, it is natural that the target material of the aluminum composite material is composed of a composition capable of forming a thin film satisfying the wiring characteristics, and the defects such as voids and voids in the target material itself are small, high density, and impurities. It is required that the amount of gas to be mixed is small.

그런데, 상기한 종래기술에서는 알루미늄을 모재로 하고, 탄소 및 IVa족 금속을 분산재로 하여 복합재료를 제조할 수 있지만, 배선형성용의 타겟재로서 만족할 수 있는 것을 제조하는 것이 곤란하였다. 요컨대, 반용융교반법이나 분말야금법, 혹은 용해주조법에 의해, 상기하는 알루미늄제의 타겟재를 제조하여도, 알루미늄의 모재중으로, 탄소 및 제 IVa족 금속을 균일하게 분산시키는 것에 한계가 있고, 실용적인 배선특성을 만족한 배선형성을 안정적으로 행하는 타겟재로서는 불충분한 것이었다. 그리고, 타겟재로서 사용하기 위해서는 어느 정도의 체적을 유지하는 벌크체가 필요하게 되지만, 종래의 제조방법으로 벌크체의 복합재료를 형성하면, 공동 등의 내부결함을 생기게 하여 벌크체의 밀도가 낮아지게 되는 경향이 있고, 또한 가스 등의 불순물이 혼입되는 경우도 많았다. 그 때문에, 종래의 제조방법에 의해 벌크체를 타겟재로서 사용하여도, 안정한 배선형성을 스퍼터링에 의해 실현하는 것이 어려웠다.By the way, in the above-mentioned prior art, a composite material can be manufactured using aluminum as a base material and carbon and a Group IVa metal as a dispersing material, but it was difficult to produce a satisfactory target material for wiring formation. In other words, even if the above-described aluminum target material is produced by the semi-melt stirring method, the powder metallurgy method, or the melt casting method, there is a limit in uniformly dispersing the carbon and the Group IVa metal in the aluminum base material. It was insufficient as a target material for stably forming wiring that satisfies practical wiring characteristics. In addition, in order to use it as a target material, a bulk body that maintains a certain volume is required. However, when a bulk composite material is formed by a conventional manufacturing method, internal defects such as cavities are generated, resulting in a low density of the bulk body. In many cases, impurities such as gas are mixed. Therefore, even when using a bulk body as a target material by the conventional manufacturing method, it was difficult to realize stable wiring formation by sputtering.

이 타겟재를 예로 하여도 알 수 있는 바와 같이, 종래의 복합재료의 제조방법은 분산재를 모재중에 분산시키는 것은 가능하지만, 그 분산성은 불충분하고, 벌크체에 발생하는 내부결함, 불순물의 혼입 등이 있어, 개선해야할 점이 많다. 그리고, 타겟재만이 아니라, 자동차부품이나 항공기부품 등의 구조재료, 전극재료로서의 다른 용도의 복합재료를 제조하는 경우를 고려하면, 종래의 제조방법으로는 여러가지의 조성의 복합재료를 범용적으로 하나의 제법에 의해 제조하는 것은 상당히 곤란한 것이라 말할 수 있다.As can be seen by using this target material as an example, in the conventional method for producing a composite material, it is possible to disperse the dispersant in the base material, but its dispersibility is insufficient, and internal defects generated in the bulk body, mixing of impurities, etc. There are many things to improve. Considering the case of manufacturing not only the target material but also structural materials such as automobile parts and aircraft parts, and composite materials for other uses as electrode materials, conventional manufacturing methods generally employ composite materials of various compositions. It can be said that manufacturing by the manufacturing method of this is quite difficult.

본 발명은 이상과 같은 사정을 배경으로 하여 이루어진 것으로서, 2 이상의 금속 또는 비금속 및 이들의 화합물로 이루어진 복합재료의 제조방법에 있어서, 종래의 제조방법보다도 복합재료의 모재중으로 분산재를 매우 균일하게 분산시킬 수 있는 제조방법을 제공하여, 복합재료의 조성에 국한되지 않고, 범용적으로 적용할 수 있는 복합재료의 제조방법을 제공하는 것이다.The present invention has been made on the basis of the above circumstances, and in the method for producing a composite material composed of two or more metals or nonmetals and compounds thereof, it is possible to disperse the dispersion material more uniformly in the base material of the composite material than in the conventional production method. The present invention provides a method for producing a composite material, which is not limited to the composition of the composite material, but which can be applied universally.

본 발명은 2 이상의 금속 또는 비금속 및 이들의 화합물로 이루어진 복합재료의 제조방법에 관한 것으로서, 특히 복합재료의 조성에 관계없이, 복합재료의 모재중으로 분산재를 매우 균일하게 분산시킬 수 있는 제조기술에 관한 것이다.The present invention relates to a method for producing a composite material composed of two or more metals or nonmetals and compounds thereof, and more particularly, to a manufacturing technology capable of dispersing a dispersion material very uniformly in a matrix of a composite material regardless of the composition of the composite material. will be.

도 1은 스퍼터링법에 의해 정지기판상으로 벌크체를 형성하는 경우를 나타내는 개략도이다.1 is a schematic view showing a case where a bulk body is formed on a stationary substrate by the sputtering method.

도 2는 진공증착법에 의해 정지기판상으로 벌크체를 형성하는 경우를 나타내는 개략도이다.2 is a schematic view showing a case where a bulk body is formed on a stationary substrate by a vacuum deposition method.

도 3은 스퍼터링법에 의해 회전기판상으로 벌크체를 형성하는 경우를 나타내는 개략도이다.3 is a schematic view showing a case where a bulk body is formed on a rotating substrate by a sputtering method.

도 4는 스퍼터링법 및 진공증착법을 병용하여 회전기판상으로 벌크체를 형성하는 경우를 나타내는 개략도이다.4 is a schematic view showing a case where a bulk body is formed on a rotating substrate by using a sputtering method and a vacuum deposition method together.

도 5는 실시예 1에 있어서 수냉주조후의 복합재료 단면관찰사진이다.FIG. 5 is a cross-sectional photograph of a composite material after water-cooled casting in Example 1. FIG.

도 6은 스퍼터링법으로 탄화수소가스를 도입하여 정지기판상으로 벌크체를 형성하는 경우를 나타내는 개략도이다.Fig. 6 is a schematic diagram showing a case where a bulk body is formed on a stationary substrate by introducing a hydrocarbon gas by the sputtering method.

도 7은 증착법으로 탄화수소가스를 도입하여 정지기판상으로 벌크체를 형성하는 경우를 나타내는 개략도이다.7 is a schematic view showing a case where a bulk body is formed on a stationary substrate by introducing a hydrocarbon gas by a vapor deposition method.

상기 과제를 해결하기 위해서, 본 발명자들은 박막형성에 사용되는 기상(氣相)성장기술에 착안하여 주의깊게 연구한 결과, 종래의 제조방법으로는 실현할 수 없었던 복합재료의 제조가 가능한 기술을 완성시킨 것이다.In order to solve the above problems, the present inventors focused on the vapor phase growth technology used for thin film formation, and as a result of careful research, the present inventors have completed a technology capable of manufacturing a composite material that could not be realized by the conventional manufacturing method. will be.

본 발명은 우선 제 1의 발명으로서, 금속 또는 비금속 또는 이들의 화합물을모재로 하여, 분산재로서 상기 모재와 다른 종류의 금속 또는 비금속 또는 이들의 화합물을 적어도 1종 이상 분산시켜 이루어진 복합재료의 제조방법에 있어서, 상기 모재를 구성하는 금속 또는 비금속 또는 이들의 화합물로 이루어진 모재용 원료와, 상기 분산재를 구성하는 금속 또는 비금속 또는 이들의 화합물로 이루어진 적어도 하나 이상의 분산재용 원료를 동시에 또는 서로 번갈아 증발시켜. 기판상에 이들 증발입자를 퇴적하여 벌크체로 하는 것이다.The present invention is, as a first invention, a method for producing a composite material obtained by dispersing at least one or more kinds of metals or nonmetals or compounds thereof different from the base material as a dispersant, using a metal or nonmetal or a compound thereof as a base material. The raw material for a base material which consists of the metal or nonmetal or a compound which comprises the said base material, and the raw material for at least one dispersion material which consists of the metal or nonmetal or these compound which comprises the said dispersing material are vaporized simultaneously or alternately. These vaporized particles are deposited on a substrate to form a bulk body.

이 제 1의 발명은 모재를 구성하기 위한 모재용 원료와 분산재를 구성하기 위한 분산재용 원료를, 소위 물리적 기상성장법(PVD법)에 의해 증발입자로 하여, 이것을 기판상에 퇴적시키므로써 벌크체를 형성하는 것이다. 이 제 1의 발명에 의하면, 모재 및 분산재를 구성하는 원료가 각각 증발입자로 되어 퇴적하는 것으로 되므로, 종래의 제조방법과 다르고, 분산재가 모재중에 매우 균일하게 분산되어, 각 원료의 성질 등에 좌우되지 않고 여러가지의 복합재료를 용이하게 제조할 수 있다. 요컨대, 고융점금속과 저융점금속을 조합한 복합재료이어도 용이하게 제조가능하게 된다.In the first invention, the bulk material is formed by depositing a base material for forming a base material and a raw material for dispersing material as vaporized particles by a so-called physical vapor deposition method (PVD method) and depositing them on a substrate. To form. According to the first invention, since the raw materials constituting the base material and the dispersing material are deposited as evaporated particles, respectively, and are different from the conventional manufacturing method, the dispersing material is dispersed very uniformly in the base material and is not influenced by the properties of each raw material. Various composite materials can be manufactured easily without doing this. In short, a composite material combining a high melting point metal and a low melting point metal can be easily manufactured.

이 제 1의 발명에서는 물리적 기상성장법에 있어서 스퍼터링법이나 진공증착법을 사용하는 것이 바람직하다. 이들 방법은 비교적 고속으로 각 원료로부터 증발입자가 발생하기 때문에, 소정 체적을 갖는 벌크체를 형성하는 것이 용이하게 되기 때문이다. 그리고, 이 제 1의 발명에서는 스퍼터링법이나 진공증착법을 적용하는 경우에는 원료를 증발시킬 때에 아르곤 등의 불활성가스 분위기중이나 진공분위기중에서 행하기 때문에, 산화하기 쉬운 원료이어도 적용할 수 있고, 제조되는 벌크체로의 산소혼입량을 제어할 수 있음과 동시에, 가스 등의 불순물 혼입도 극력 피할 수 있고, 더욱이 내부결함도 상당히 적은 상태의 복합재료의 벌크체를 제조할 수 있다.In this first invention, it is preferable to use a sputtering method or a vacuum deposition method in the physical vapor phase growth method. This is because these methods generate evaporated particles from each raw material at a relatively high speed, making it easy to form a bulk body having a predetermined volume. In the first invention, when the sputtering method or the vacuum deposition method is applied, since the raw material is evaporated in an inert gas atmosphere such as argon or in a vacuum atmosphere, even a raw material which is easy to oxidize can be applied. In addition to controlling the amount of oxygen mixed into the sieve, the mixing of impurities such as gas can be avoided as much as possible, and a bulk body of a composite material can be produced in a state where the internal defects are considerably less.

이 제 1의 발명에 있어서 원료의 증발은 모재용 원료와 분산재용 원료를 동시에 혹은 서로 번갈아 행할 수 있다. 동시에 증발시켜 퇴적하는 경우에는 모재용 원료와 분산재용 원료와의 증발입자가 랜덤하게 퇴적된 상태로 된다. 또한, 서로 번갈아 증발시킨 경우에 있어서도, 모재와 분산재와의 퇴적층을 옹스트롬 수준으로 제어하므로써, 거시적으로는 분산재가 균일하게 모재중에 분산된 복합재료로 된다. 또한, 이 제 1의 발명에 있어서, 비교적 단시간에 벌크체를 형성하는 것을 고려하면, 원료의 증발은 스퍼터링법에 의하는 것이 바람직하다.In this first invention, the evaporation of the raw material can be performed simultaneously or alternately with the base material and the dispersant material. At the same time, when evaporating and depositing, evaporated particles of the base material and the dispersion material are randomly deposited. In the case of alternately evaporating each other, by controlling the deposition layer between the base material and the dispersant at the angstrom level, the dispersant is uniformly dispersed in the base material in a macroscopic manner. In addition, in this 1st invention, in consideration of forming a bulk body in a comparatively short time, it is preferable to evaporate a raw material by the sputtering method.

다음에, 본 발명자 등은 제 2의 발명으로서 금속 또는 비금속 또는 이들의 화합물을 모재로 하고, 분산재로서 상기 모재와 다른 종류의 금속 또는 비금속 또는 이들의 화합물을 적어도 1종 이상 분산시켜 이루어지는 복합재료의 제조방법에 있어서, 상기 모재를 구성하는 금속 또는 비금속 또는 이들의 화합물, 또는 분산재를 구성하는 금속 또는 비금속 또는 그 화합물로 이루어지는 증발용 원료를 탄화수소계 가스, 산소가스, 질소가스중의 어느 하나의 분위기중에서 증발시키고, 기판상에 증발입자를 퇴적시켜 벌크체로 하는 것으로 하였다.Next, the present inventors, as a second invention, use a metal or nonmetal or a compound thereof as a base material, and disperse at least one or more kinds of a metal or nonmetal or a compound thereof different from the base material as a dispersant. In the production method, a raw material for evaporation comprising the metal or nonmetal or compound thereof constituting the base material or the metal or nonmetal or compound thereof constituting the dispersant is any one of a hydrocarbon gas, oxygen gas and nitrogen gas. It was made to evaporate in the middle, and evaporated particle was deposited on the board | substrate to make it a bulk body.

이 제 2의 발명은 물리적 기상성장법(PVD법) 또는 화학적 기상성장법(CVD법)에 기초한 것으로, 증발용 원료를 증발시킬 때의 분위기를 탄화수소계 가스, 산소가스, 질소가스중 어느 것을 선택하므로써, 분산재로서의 탄화물, 질화물, 산화물을 매우 균일하게 모재중에 분산시킨 복합재료를 제조할 수 있다. 이 제 2의 발명에 있어서 증발용 원료의 증발은 물리적 기상법에 있어서 스퍼터링법이나 진공증착법 혹은 화학적 기상성장법에 있어서 활성화증착법이 적당하다.The second invention is based on the physical vapor growth method (PVD method) or the chemical vapor growth method (CVD method), and selects any of hydrocarbon gas, oxygen gas and nitrogen gas as the atmosphere for evaporating the raw material for evaporation. Thus, a composite material in which carbides, nitrides, and oxides as dispersion materials are dispersed in a base material very uniformly can be produced. In the second invention, the evaporation of the raw material for evaporation is preferably a sputtering method, a physical vapor deposition method, or an activation vapor deposition method in a chemical vapor deposition method.

이 제 2의 발명에 있어서 탄화수소가스는 그 조성은 특별히 제한은 없고, 스퍼터링이나 증착할 때에, 탄소와 수소로 분해할 수 있으면 좋고, 바람직하게는 메탄, 에탄 또는 아세틸렌가스를 들 수 있다. 또한, 이 제 2의 발명에 있어서 원료의 증발분위기에 관해서는 아르곤 등의 불활성가스를 포함하므로써, 원료의 증발효율을 조정하는 것이 가능하다.In this second invention, the composition of the hydrocarbon gas is not particularly limited, and may be decomposed into carbon and hydrogen at the time of sputtering or vapor deposition, and methane, ethane or acetylene gas is preferable. In the second invention, the evaporation atmosphere of the raw material can be adjusted by including an inert gas such as argon.

이 제 2의 발명에서는, 모재를 구성하는 금속 또는 비금속 또는 이들의 화합물로 이루어진 증발용 원료를 사용하여도 좋고, 혹은 모재에 더하여 분산재를 구성하는 금속 또는 비금속 또는 그 화합물을 포함하는 증발용 원료를 사용하여도 좋다. 예컨대, 모재로서의 구리(銅) 및 분산재로서의 규소로 이루어진 증발용 원료를 질소가스중에서 스퍼터링법에 의해 증발입자를 발생시키고, 기판상에 퇴적시키면, 규소와 질소가 반응하여 안정한 질화규소를 생성하고, 그 질화규소가 분산재로서 모재인 구리 중으로 매우 균일하게 분산된 상태의 복합재료가 제조될 수 있다. 동일하게, 모재로서의 구리 및 분산재로서의 알루미늄으로 이루어진 증발용 원료를 산소가스중에서 스퍼터링법에 의해 증발입자를 발생시켜 기판상에 퇴적시키면, 알루미늄과 산소가 반응하여 안정한 산화알루미늄을 생성하여, 그 산화알루미늄이 분산재로서 모재의 구리 중으로 매우 균일하게 분산된 상태의 복합재료가 제조될 수 있다.In this second invention, a raw material for evaporation composed of a metal or nonmetal or a compound thereof constituting the base material may be used, or a raw material for evaporation comprising a metal or nonmetal or a compound constituting the dispersant in addition to the base material is used. You may use it. For example, when an evaporation raw material composed of copper as a base material and silicon as a dispersant is generated by evaporation particles by sputtering in nitrogen gas and deposited on a substrate, silicon and nitrogen react to form stable silicon nitride. A composite material can be produced in which silicon nitride is very uniformly dispersed in copper as a base material as a dispersant. Similarly, when evaporation raw material consisting of copper as a base material and aluminum as a dispersing material is generated by evaporation particles by sputtering in oxygen gas and deposited on a substrate, aluminum and oxygen react to form stable aluminum oxide, and the aluminum oxide As this dispersing material, a composite material in a very uniform state dispersed in copper of the base material can be produced.

이 제 2의 발명에 의해서도, 종래의 제조방법으로는 실현할 수 없었던 복합재료 즉, 모재에 대해서 습윤성이 나쁜 분산재이어도, 그 분산재를 매우 균일하게 모재중에 분산시킨 복합재료를 제조하는 것이 가능하고, 그리고 원료의 증발을 행하는 분위기를 조정하므로써, 불순물의 혼입을 극력 억제할 수 있고, 내부결함 등이 상당히 적은 벌크체를 제조하는 것이 가능하게 된다. 이 제 2의 발명에 있어서, 비교적 단시간에 벌크체를 형성하는 것을 고려하면, 원료의 증발은 스퍼터링법에 의하는 것이 바람직하다.According to this second invention, even if the composite material, that is, a dispersant having poor wettability with respect to the base material, could not be produced by the conventional manufacturing method, it is possible to produce a composite material in which the dispersant is very uniformly dispersed in the base material, By adjusting the atmosphere in which the raw material is evaporated, the incorporation of impurities can be suppressed as much as possible, thereby making it possible to produce a bulk body with a considerably less internal defect. In this second invention, in consideration of forming the bulk body in a relatively short time, the evaporation of the raw material is preferably performed by the sputtering method.

이상에서 설명한 본 발명에 따른 제 1 및 제 2의 발명의 제조방법에 의해 얻어지는 복합재료는 기재상에 퇴적하여 형성되는 벌크체로 이루어진 것이지만, 이 벌크체는 소위 박막과 같이 단체로서 취급하는 것이 곤란한 것은 아니고, 기판으로부터 박리하므로써, 그 벌크체 자체를 그대로 취급할 수 있는 정도의 체적을 갖는 것이다. 그리고, 제 1 및 제 2의 발명에 따른 제조방법에 의해서, 기판으로부터 박리된 벌크체는 그대로 타겟재 등의 각 용도에 사용할 수 있는 것이다.Although the composite material obtained by the manufacturing method of the 1st and 2nd invention which concerns on this invention mentioned above consists of the bulk body formed by depositing on a base material, it is difficult to handle this bulk body as a single body like a so-called thin film. Instead, it has a volume of the extent that the bulk body itself can be handled as it is by peeling from the substrate. And the bulk body peeled from the board | substrate can be used for each use, such as a target material, as it is by the manufacturing method which concerns on the 1st and 2nd invention.

또한, 본 발명에서는 이 제 1 및 제 2의 발명에 따른 제조방법에 의해 얻어진 벌크체를 모재를 구성하는 금속 또는 비금속 또는 이들의 화합물로 이루어진 모재용 원료와 함께 용해, 혼합하고, 그것을 주조성형하여, 분산재 농도를 조정할 수 있다. 제 1 및 제 2의 발명의 제조방법에서 얻어지는 벌크체의 복합재료는 분산재가 매우 균일하게 모재중에 분산되어 있는 점에 있어서, 구조적으로는 상당히 이상적인 것이라 할 수 있지만, 이들 2가지 제조방법은 기상성장법에 기초하고 있으므로, 보다 큰 체적을 갖는 벌크체로 하는 경우에는 장시간의 제조를 행할 필요가 있고, 복잡한 형상의 것이 얻어지는 것도 어렵다. 따라서, 이들 2가지의 방법에 의해 얻어진 벌크체와 모재용 원료를 함께 용해, 혼합, 주조성형하므로써, 분산재의 농도를 조정하여, 보다 큰 벌크체로 한 복합재료를 제조하는 것이다. 그리고, 주조성형의 경우에, 소정 형상의 금형을 사용하면, 복잡한 형상의 복합재료를 얻는 것도 용이하게 된다.In the present invention, the bulk body obtained by the production method according to the first and second inventions is dissolved and mixed together with the base material for the base metal made of the metal or the nonmetal or the compound constituting the base material, and cast and molded. , Dispersant concentration can be adjusted. The bulk composite material obtained by the production methods of the first and second inventions is a structurally ideal one in that the dispersant is very uniformly dispersed in the base material, but these two production methods are vapor growth. Since it is based on the method, when making into a bulk body which has a larger volume, it is necessary to carry out manufacture for a long time, and it is also difficult to obtain a complicated shape. Therefore, by dissolving, mixing and molding the bulk body and the base material obtained by these two methods together, the concentration of the dispersant is adjusted to produce a composite material having a larger bulk body. In the case of casting, when a mold having a predetermined shape is used, it is also easy to obtain a composite material having a complicated shape.

제 1 및 제 2의 발명에 의해 얻어진 벌크체와 모재용 원료를 용해, 혼합하여 주조성형하는 경우, 종래의 제조방법과 같이 분산재가 모재와 분리하는 현상이 생긴다는 것도 생각할 수 있지만, 본 발명에 있어서 제 1 및 제 2의 발명에서는 모재와 분산재가 상당히 미세하게 분산되어 합쳐진 상태에서 벌크체를 형성하고 있으므로, 즉 분산재가 모재에 대해서 습윤성이 높은 상태에서 벌크체를 구성하고 있으므로, 이 벌크체를 모재용 원료와 함께 용해하여도, 분산재가 모재로부터 분리하지 않는 것이다. 따라서, 벌크체와 모재용 원료를 용해, 혼합하여, 주조성형하여 얻어지는 복합재료는 분산재가 매우 균일하게 모재중으로 분산된 상태로 된다. 더욱이, 이와 같이 벌크체와 모재용 원료를 용해하여 복합재료를 제조하는 경우에는 벌크체를 형성할 때에 미리 분산재의 양을 가감하거나, 가해진 모재용 원료의 양을 가감하는 것에 의해, 최종적으로 얻어지는 복합재료의 조성제어를 용이하게 행할 수 있다.When dissolving, mixing, and molding the bulk body and the base material obtained by the first and second inventions, it is also conceivable that a phenomenon in which the dispersant separates from the base material occurs as in the conventional manufacturing method. In the first and second inventions, the bulk material is formed in a state where the base material and the dispersant are finely dispersed and combined, that is, since the dispersing material constitutes the bulk body in a state of high wettability with respect to the base material, Even if it melt | dissolves with a base material, a dispersing material does not isolate from a base material. Therefore, the composite material obtained by melt-molding and mixing a bulk material and a base material, and casting molding will be in the state which the dispersing material disperse | distributed to a base material very uniformly. Moreover, when manufacturing a composite material by dissolving a bulk body and a base material in this way, when forming a bulk body, the composite finally obtained by adding or subtracting the quantity of a dispersing material beforehand, or the amount of the base material for which it was added is added or subtracted. The composition control of the material can be easily performed.

이 벌크체와 모재용 원료와의 용해를 행할 때의 온도는 복합재료의 조성에 의해 적절하게 결정하면 좋고, 기본적으로는 벌크체의 융점온도로부터 증발온도까지의 범위에서 행하면 좋다. 요컨대 벌크체가 충분한 유동상태로 되고, 투입하는모재용 원료와 벌크체가 균일하게 혼합할 수 있는 정도의 상태로 되는 온도 조정을 행하면 좋다. 이 용해처리를 행하는 경우의 분위기에 특별히 제한은 없지만, 모재 또는 분산재가 산화하기 쉬운 복합재료에 있어서는, 진공분위기중이나 아르곤 등의 불활성가스 분위기중에서 행하는 것이 바람직하다. 더욱이, 용해, 혼합후에 주조성형할 때에, 그 주조는 급냉응고로 되도록 하는 것이 바람직하다. 급냉응고조건에서 주조하면, 복합재료의 결정조직이 미세화하고, 모재중의 분산재가 매우 균일하고, 또한 미세하게 분산되기 때문이다.The temperature at the time of melt | dissolving this bulk body and a base material raw material may be suitably determined by the composition of a composite material, and basically it may be performed in the range from the melting point temperature of a bulk body to evaporation temperature. In other words, it is sufficient to adjust the temperature such that the bulk body is in a sufficient flow state and the raw material for the base material to be introduced and the bulk body can be uniformly mixed. Although there is no restriction | limiting in particular in the atmosphere at the time of performing this melt | dissolution process, In a composite material with which a base material or a dispersing material is easy to oxidize, it is preferable to carry out in a vacuum atmosphere or inert gas atmosphere, such as argon. Moreover, when casting and molding after melting and mixing, it is preferable that the casting is to be quench solidified. This is because when cast under quench solidification conditions, the crystal structure of the composite material becomes fine and the dispersion material in the base material is very uniform and finely dispersed.

또한, 제 1 및 제 2의 발명에 의한 벌크체 및 그 벌크체와 모재용 원료를 용해, 혼합, 주조성형하여 얻어지는 복합재료는 압연가공 또는 열처리를 하므로써, 그 결정구조를 제어할 수 있다. 최종적으로 제조되는 복합재료는 각 용도에 적응할 수 있는 특성을 가질 필요가 있지만, 각 용도에 맞는 특성, 예컨대 강도특성이 우수한 복합재료로 하는 경우에는 압연가공 또는 열처리를 행하는 것에 의해, 그 결정조직을 조정하므로써 실현할 수 있기 때문이다. 이 경우, 압연가공과 열처리를 병용하여도 좋고, 압연가공 혹은 열처리만 행하는 것으로도 대응할 수 있다.In addition, the bulk structure according to the first and second inventions, and the composite material obtained by dissolving, mixing, and molding the bulk body and the base material for the base material can be subjected to rolling processing or heat treatment to control the crystal structure. Finally, the composite material to be manufactured needs to have characteristics that can be adapted to each application. However, when the composite material has excellent characteristics, for example, strength properties, for each application, the crystal structure is subjected to rolling or heat treatment. This can be achieved by adjusting. In this case, you may use together a rolling process and a heat processing, and it can respond also by performing only rolling processing or heat processing.

그리고, 상기한 제 1 및 제 2의 발명에 따른 복합재료의 제조방법에 있어서는, 기판을 회전시키면서 증발입자를 퇴적시키도록 하는 것이 바람직하다. 소정의 회전속도로 유지된 회전기판을 사용하면, 회전기판 표면의 각 부위에 있어서, 증발입자의 퇴적이 균일하게 진행되고, 정지기판에 퇴적시키는 경우에 비교하여, 보다 균일한 조성으로, 균일한 두께인 벌크체를 형성할 수 있기 때문이다.In the method for producing a composite material according to the first and second inventions described above, it is preferable to deposit evaporated particles while rotating the substrate. By using a rotating substrate maintained at a predetermined rotational speed, deposition of evaporated particles proceeds uniformly in each part of the surface of the rotating substrate, and is more uniform in composition than in the case of depositing on a stationary substrate. This is because a bulk body having a thickness can be formed.

그리고 증발입자를 퇴적시키는 기판은 모재와 같은 재질인 것을 사용하는 것이 바람직하다. 이와 같이 하면, 증착입자가 기판과 정합적으로 퇴적하는 것으로 되어, 균일한 결정조직이 얻어지기 쉽게 되기 때문이다. 또한, 상기한 벌크체와 모재용 원료를 용해, 혼합, 주조성형하여 복합재료를 제조하는 경우, 기판의 재질이 모재와 같은 것이면, 형성된 벌크체를 기판으로부터 박리하지 않고, 용해할 수 있으므로 제조공정을 간략화할 수 있다.The substrate on which the evaporated particles are deposited is preferably made of the same material as the base material. This is because vapor deposition particles are deposited consistently with the substrate, whereby a uniform crystal structure is easily obtained. In addition, in the case of manufacturing a composite material by dissolving, mixing and casting the above-mentioned bulk body and the base material, if the material of the substrate is the same as the base material, the formed bulk body can be dissolved without peeling from the substrate, thus producing the process. Can be simplified.

본 발명에 따른 복합재료의 제조방법에서는 각 용도에 따른 복합재료를 그 조성에 국한되지 않고 범용적으로 제조할 수 있고, 분산재가 모재중에 매우 균일한 상태로 분산하고, 불순물의 혼입도 제어되고, 또한 공동 등의 내부결함이 없는 벌크체의 복합재료를 얻을 수 있다. 그 때문에, 본 발명의 제조방법에 의해 얻어진 복합재료는 각 용도에 적당하게 대응하여 실용할 수 있고, 자동차부품이나 항공기부품 등의 구조재료, 전극재료, 박막형성용의 타겟재료 등에 매우 적합한 것이다.In the method for producing a composite material according to the present invention, a composite material according to each use can be produced in general without being limited to its composition, the dispersion material is dispersed in a very uniform state in the base material, and the incorporation of impurities is controlled, In addition, a bulk composite material without internal defects such as a cavity can be obtained. Therefore, the composite material obtained by the manufacturing method of the present invention can be suitably used for each application, and is very suitable for structural materials such as automobile parts and aircraft parts, electrode materials, target materials for thin film formation, and the like.

더욱이, 본 발명의 제조방법에 의해 얻어지는 복합재료에 있어서, 모재를 알루미늄, 분산재를 탄소로 한 것은 타겟재료로서 매우 적당하다. 상술한 바와 같이, 알루미늄 박막은 액정디스플레이나 반도체집적회로의 배선에 유효한 것으로서 이용되고 있다. 종래, 스퍼터링법으로 탄소를 포함하는 알루미늄 박막을 형성하는 경우, 알루미늄 금속재에 직접 탄소나 규소 등으로 이루어진 칩 등을 매립한, 소위 모자이크상의 타겟재를 사용하는 것이 알려져 있다(특개평 2-292821호 공보). 그러나, 이와 같은 모자이크상 타겟은 형성되는 박막조성의 불균일이나 먼지의 발생 등의 문제가 지적되고 있고, 박막형성용의 타겟재로서 실용화되어 있지 않다. 한편, 본 발명의 제조방법으로 얻어진 복합재료에 의하면, 탄소가 모재인 알루미늄중에매우 균일하고 또한 미세하게 분산하게 되고, 이와 같은 복합재료를 타겟재로 사용하여 배선형성을 행하면, 내열성, 저저항성이 우수한 배선을 안정하게 형성가능하게 된다.Furthermore, in the composite material obtained by the production method of the present invention, it is very suitable as a target material to use aluminum as the base material and carbon as the dispersant. As described above, the aluminum thin film is used as an effective material for wiring of liquid crystal displays and semiconductor integrated circuits. Conventionally, when forming an aluminum thin film containing carbon by sputtering, it is known to use a so-called mosaic target material in which a chip made of carbon, silicon, or the like is embedded directly in an aluminum metal material (Japanese Patent Application Laid-Open No. 2-292821). report). However, such mosaic-like targets have been pointed out such as unevenness of the thin film composition to be formed and generation of dust, and have not been put into practical use as target materials for thin film formation. On the other hand, according to the composite material obtained by the production method of the present invention, carbon is very uniformly and finely dispersed in aluminum, which is a base material, and when the wiring material is formed using such a composite material as a target material, heat resistance and low resistance are achieved. Excellent wiring can be formed stably.

본 발명에 따른 복합재료의 제조방법에 바람직한 실시의 형태에 관해서 서술한다. 이하의 제 1 실시형태에서는 상기한 제 1의 발명의 제조방법에 관하여, 제 2실시형태에서는 상기한 제 2의 발명의 제조방법에 관하여 설명한다.Embodiments preferred for the method for producing a composite material according to the present invention will be described. In the following first embodiment, the manufacturing method of the first invention described above will be described, and in the second embodiment, the manufacturing method of the second invention described above will be described.

제 1 실시형태 : 이 제 1 실시형태는 모재용 원료와 분산재용 원료를 스퍼터링법 또는 진공증착법에 의해 증발시켜 벌크체를 형성하는 제조방법에 관한 것이다.1st Embodiment: This 1st Embodiment relates to the manufacturing method which forms a bulk body by evaporating a raw material for base materials and a raw material for dispersion materials by a sputtering method or a vacuum deposition method.

도 1∼도 4는 이 제 1 실시형태에 있어서 각종 제조방법을 개략도로서 나타낸 것이다.1-4 show the various manufacturing methods in this 1st Embodiment as a schematic diagram.

도 1은 모재로 이루어진 금속원료 및 분산재로 이루어진 비금속원료를 스퍼터링법에 의해 증발시켜, 판상의 정지기판상으로 퇴적시키는 방법을 나타내고 있다. 챔버(1) 내에는 판상의 정지기판(2)이 설치되어 있고, 이 정지기판(2)에 대향하도록 기재(3)상에 모재용 금속타겟(4) 및 분산재용 비금속 타겟(5)을 각각 갖춘 것을 설치하고 있다. 이 정지기판(2), 각 타겟(4), (5)은 도시하지 않은 전원과 접속되어 있다. 또한, 이 정지기판(2)은 모재용 금속으로 구성되어 있다. 도 1에서는 모재용 금속타겟(4)과 분산재용 타겟(5)의 2개의 타겟을 사용한 경우를 나타내고 있지만, 목적으로 하는 복합재료의 조성에 따라서, 보다 복수의 타겟을 적절하게 설치하는 것도 가능하다.Fig. 1 shows a method of depositing a metal raw material composed of a base material and a nonmetal raw material composed of a dispersing material by sputtering to deposit a plate-like stationary substrate. In the chamber 1, a plate-like stop board 2 is provided, and a base metal target 4 and a base metal target 5 for dispersing material are placed on the base material 3 so as to face the stop board 2, respectively. We install thing which we equipped. The stationary substrate 2, each target 4, 5 is connected to a power supply not shown. The stationary substrate 2 is made of a base metal. Although the case where two targets, the metal target 4 for a base material, and the target 5 for a dispersing material are used is shown in FIG. 1, it is also possible to provide several targets more suitably according to the composition of the target composite material. .

그리고, 챔버(1)애는 불활성가스, 예컨대 아르곤가스를 도입하여 소정 압력으로 조정한 후, 모재용 금속타겟(4)과 정지기판(2)과의 사이 및 분산재용 비금속 타겟(5)과 정지기판(2)과의 사이에 소정의 전압을 인가하므로써 스퍼터링 현상을 일으키고, 모재용 금속 및 분산재용 비금속을 증발시켜 정지기판(2)상에 퇴적시킨다. 이 인가전압은 양 타겟(4), (5)에 있어서, 동시에 스퍼터현상을 일으키도록 인가하는 것도 좋고, 서로 번갈아 스퍼터링 현상을 일으키도록 인가하여도 좋다. 이 도 1에서는 직류2극 스퍼터방식(DC pole sputtering system)을 예로서 설명하고 있지만, 소위 고주파 스퍼터(high-frequency sputtering system)나 마그네트론 스퍼터(magnetron sputtering system)로 칭해지는 방식을 적용하여도 좋다.Then, the chamber 1 is adjusted to a predetermined pressure by introducing an inert gas such as argon gas, and then stopped between the base metal target 4 and the stationary substrate 2 and the base metal target 5 for the dispersing material. Sputtering phenomenon is caused by applying a predetermined voltage between the substrate 2 and the base metal and the base metal for the dispersant are evaporated and deposited on the stationary substrate 2. The applied voltage may be applied to both targets 4 and 5 so as to cause sputtering at the same time, or may be applied so as to alternately cause sputtering. In FIG. 1, a DC pole sputtering system is described as an example, but a so-called high-frequency sputtering system or a magnetron sputtering system may be used.

이와 같이 하여 소정시간의 스퍼터링을 행하면, 정지기판(2)상에 벌크체(6)의 복합재료가 형성된다. 소정의 벌크체(6)를 형성한 후, 정지기판(2)을 연삭(硏削) 혹은 에칭하는 것 등에 의해, 벌크체(6)를 정지기판(2)으로부터 제거하고, 벌크체(6)의 단체로서, 구조재료, 전극재료, 타겟재료의 각 용도로 사용할 수 있다. 이 벌크체(6)는 그대로 사용하는 것도 가능하지만, 필요에 따라서 압연가공 혹은 열처리를 행하는 것에 의해, 결정구조를 조정하여 사용하는 것도 가능하다.When sputtering for a predetermined time is performed in this manner, a composite material of the bulk body 6 is formed on the stationary substrate 2. After the predetermined bulk body 6 is formed, the bulk body 6 is removed from the stationary substrate 2 by grinding or etching the stationary substrate 2 and the bulk body 6. As a single unit, it can be used for each use of structural materials, electrode materials and target materials. Although this bulk body 6 can also be used as it is, it is also possible to adjust and use a crystal structure by performing rolling process or heat processing as needed.

또한, 정지기판(2)으로부터 벌크체(6)를 제거하지 않고, 별도로 준비한 모재금속과 그대로 함께 가열용해하고, 이 별도로 준비한 모재용 금속의 양을 조정하는 것에 의해, 최종적으로 얻어지는 복합재료의 조성, 요컨대 분산재의 농도를 임의로 결정할 수 있다. 소정 온도로 가열하여, 어느 정도의 유동상태로 용해된 후에는 충분하게 교반하므로써 균일하게 되도록 혼합하고, 급냉응고조건으로 주조성형을 행하여, 목적으로 하는 조성 및 형상의 복합재료를 얻을 수 있다. 또한, 필요에 따라서 그 복합재료를 압연가공 혹은 열처리하므로써 결정구조의 조정을 행할 수도 있다.The composition of the composite material finally obtained by heating and melting together with the base metal prepared separately without adjusting the bulk body 6 from the stationary substrate 2 and adjusting the amount of the base metal prepared separately. In other words, the concentration of the dispersant may be arbitrarily determined. After heating to a predetermined temperature and dissolving to a certain flow state, the mixture is mixed so as to be uniform by sufficient stirring, and cast molding is carried out under rapid cooling and solidifying conditions to obtain a composite material having a desired composition and shape. If necessary, the crystal structure can be adjusted by rolling or heat treating the composite material.

이어서, 도 2에는 모재로 이루어진 금속원료 및 분산재로 이루어진 비금속원료를 진공증착법에 의해 증발시켜, 판상의 정지기판으로 퇴적시키는 방법을 나타내고 있다. 챔버(1)내에는 판상의 정지기판(2)이 설치되어 있고, 이 정지기판(2)에 대향하도록 증착도가니(7)에 모재용 금속증착원(8) 및 분산재용 비금속 증착원(9)을 갖춘 것을 설치하고 있다. 이 양 증착원(8), (9)은 도시하지 않은 전원과 접속되어 있다. 이 증착원은, 로드상의 것을 연속공급할 수 있도록 하면, 복합재료의 양산을 행하는 경우에 유효하게 된다. 또한, 이 정지기판(2)은 모재용 금속으로 구성되는 것이다. 이 도 2에서 설명하는 진공증착법에 의한 경우에 있어서도, 도 1의 경우와 동일하게, 목적으로 하는 복합재료의 조성에 따라서, 보다 많은 증착원을 적절하게 설차하는 것도 가능하다.Next, FIG. 2 shows a method of depositing a metal raw material composed of a base material and a nonmetal raw material composed of a dispersing material by vacuum evaporation to deposit a plate-like stationary substrate. In the chamber 1, a plate-like stop substrate 2 is provided, and a base metal deposition source 8 and a base metal deposition source 9 for dispersing materials are deposited on the deposition crucible 7 so as to face the stop substrate 2. We install thing equipped with. Both deposition sources 8 and 9 are connected to a power source (not shown). This vapor deposition source becomes effective when mass production of a composite material is made possible by supplying a rod-like thing continuously. The stationary substrate 2 is made of a base metal. Also in the case of the vacuum vapor deposition method demonstrated by this FIG. 2, it is also possible to install more deposition sources suitably according to the composition of the target composite material similarly to the case of FIG.

그리고, 챔버(1)는 소정의 압력까지 감압하여 진공분위기로 하여, 모재용 금속증착원(8) 및 분산재용 비금속증착원(9)을 통전가열하므로써, 각 증착원(8), (9)으로부터 모재용 금속, 분산재용 비금속을 증발시켜 정지기판(2)상에 퇴적시킨다. 이와 같이 하여 소정시간의 증착을 행하면, 정지기판(2)상에 벌크체(6)의 복합재료가 형성된다. 소정의 벌크체(6)를 형성한 후에는 도 1에서의 설명과 같이, 단체의 벌크체(6)로 하여 사용하거나 혹은 모재용 금속과 함께 용해, 혼합, 주조가공하여 분산재의 농도조정을 행한 복합재료로서 사용할 수 있다. 또한 필요에 따라서 압연가공 또는 열처리를 행하여, 결정구조의 조정을 할 수 있다.Then, the chamber 1 is depressurized to a predetermined pressure to obtain a vacuum atmosphere, and the evaporation sources 8 and 9 are heated by energizing the base metal deposition source 8 and the base metal deposition source 9 for dispersing materials. The base metal and the base metal for the dispersant are evaporated therefrom and deposited on the stationary substrate 2. In this way, when vapor deposition is performed for a predetermined time, a composite material of the bulk body 6 is formed on the stationary substrate 2. After the predetermined bulk body 6 is formed, as described in FIG. 1, the bulk material 6 may be used as a single bulk body 6, or dissolved, mixed, and cast together with the base metal to adjust the concentration of the dispersant. It can be used as a composite material. Further, if necessary, rolling processing or heat treatment can be performed to adjust the crystal structure.

또한, 도 3 및 도 4에 의해 회전기판을 사용하여 제조하는 방법에 관해서 설명한다. 도 3은 스퍼터링법에 의해 회전기판으로 벌크체의 복합재료를 제조하는 경우를 나타내고 있다. 챔버(1) 내에는 원통모양의 회전기판(10)이 설치되어 있고, 회전기판(10)에 대향하며 또한 서로 직교하는 방향으로 기판(3)상에 모재용 금속타겟(4) 및 분산재용 비금속타겟(5)을 갖춘 것을 각각 설치하고 있다.3 and 4, a manufacturing method using the rotating substrate will be described. Fig. 3 shows a case where a bulk composite material is produced from a rotating substrate by the sputtering method. In the chamber 1, a cylindrical rotating substrate 10 is provided, and the base metal target 4 and the base metal for the dispersing material are disposed on the substrate 3 in a direction opposite to the rotating substrate 10 and perpendicular to each other. Each with the target 5 is installed.

이 경우도, 챔버(1) 내에 아르곤가스를 도입하고, 도시하지 않은 전원에 의해 소정의 전압을 인가하여 스퍼터링을 행하므로써, 회전하는 원통모양의 회전기판(10)의 측면으로, 모재용 금속과 분산재용 비금속을 퇴적시켜 벌크체(6')를 형성한다. 이와 같이 회전기판을 사용하여 벌크체(6')를 형성하면, 그 벌크체(6')의 미시적인 구조는 모재용 금속과 분산재용 비금속이 옹스트롬 수준으로 층상으로 퇴적된 상태로 된다. 다만, 이 벌크체(6')를 전체로 하여 거시적으로 보면, 모재용 금속과 분산재용 비금속이 균일한 조성으로, 분산재가 모재중으로 매우 미세하게 분산되어 있는 것이다.Also in this case, argon gas is introduced into the chamber 1 and sputtering is performed by applying a predetermined voltage by a power source (not shown), so that the base metal and the base metal are rotated on the side surface of the rotating substrate 10. The nonmetals for the dispersant are deposited to form the bulk body 6 '. When the bulk body 6 'is formed using the rotating substrate in this way, the microstructure of the bulk body 6' is such that the base metal and the base metal for the dispersing material are stacked in the layer of angstroms. However, when the bulk body 6 'is used as a whole, the base metal and the base metal for the dispersant are uniform in composition, and the dispersant is very finely dispersed in the base material.

이 회전기판에 형성된 벌크체(6')는 도 1에서의 설명과 동일하게, 각 용도의 복합재료로서 그대로 사용할 수 있고, 또한 벌크체(6')와 모재용 금속을 함께 용해하여, 분산재 농도를 조정한 복합재료로서 사용할 수 있다. 더욱이, 압연가공 또는 열처리하여 결정구조를 조정하는 것도 가능하다. 또한, 이 도 3에서는 2개의 타겟을 사용한 경우를 나타내고 있지만, 목적으로 하는 복합재료의 조성에 따라 3개 이상의 타겟을 회전기판의 주위에 설치하는 것도 당연히 가능하다. 또한, 이 도 3에서는 스퍼터링법에 의한 경우를 설명하였지만, 이 회전기판(10)을 사용하여, 진공증착법에 의해 벌크체(6')의 복합재료를 동일하게 제조할 수 있다. 이 진공증착법의 경우, 기본적으로는 도 3에 있어서 양 타겟(4), (5)을 각 증착원으로 치환하여 생각하면 되기 때문에 상세한 설명은 생략한다.The bulk body 6 'formed on the rotary substrate can be used as it is as a composite material for each application as described in FIG. 1, and the bulk body 6' and the base metal are dissolved together to disperse the concentration of the dispersant. It can be used as a composite material adjusted. Furthermore, it is also possible to adjust the crystal structure by rolling or heat treatment. In addition, although FIG. 3 shows the case where two targets are used, it is naturally possible to provide three or more targets around a rotating board | substrate according to the composition of the target composite material. In addition, although the case by the sputtering method was demonstrated in this FIG. 3, the composite substrate of the bulk body 6 'can be similarly manufactured by the vacuum evaporation method using this rotating substrate 10. As shown in FIG. In the case of this vacuum evaporation method, since both targets 4 and 5 are basically replaced by each vapor deposition source in FIG. 3, detailed description is abbreviate | omitted.

도 4는 스퍼터링법과 증착법을 병용하여, 회전기판상에 벌크체의 복합재료를제조하는 경우를 나타내고 있다. 챔버(1)내에는 원통모양의 회전기판(10)이 설치되어 있고, 이 회전기판(10)에 대향하고 또 서로 직교하는 방향으로 기재(3)상에 모재용 금속 타겟(4)을 설치한 것과, 증착도가니(7)에 분산재용 비금속 증착원(9)을 갖춘 것이 설치되어 있다.4 shows a case where a bulk composite material is produced on a rotating substrate by using a sputtering method and a vapor deposition method together. In the chamber 1, a cylindrical rotating substrate 10 is provided, and a base metal target 4 is provided on the base material 3 in a direction opposite to and perpendicular to the rotary substrate 10. And the non-metal deposition source 9 for dispersing material are provided in the deposition crucible 7.

이 경우, 아르곤가스를 도입하여 소정 압력으로 조정한 후, 모재용 금속을 스퍼터링에 의해 증발시키는 한편, 분산재용 비금속은 비금속물질의 증기압이 챔버(1) 내의 압력보다 크게 되는 온도로 될때까지 통전가열하여 분산재용 비금속을 증발시킨다. 이것에 의해, 회전기판(10)의 측면에 모재용 금속과 분산재용 비금속을 퇴적시켜 벌크체(6')를 형성한다. 이 형성된 벌크체(6')는 도 3의 설명과 동일한 구조의 복합재료가 얻어진다. 또한, 벌크체(6')의 취급에 관해서는 도 1에서의 설명과 동일하므로 생략한다.In this case, after argon gas is introduced and adjusted to a predetermined pressure, the base metal is evaporated by sputtering, while the base metal for the dispersing material is energized and heated until the vapor pressure of the non-metallic material becomes a temperature higher than the pressure in the chamber 1. To evaporate the base metal for the dispersion. Thereby, the base metal and the base metal for dispersing material are deposited on the side surface of the rotary substrate 10 to form the bulk body 6 '. The formed bulk body 6 'is obtained with a composite material having the same structure as that described in FIG. In addition, since handling of the bulk body 6 'is the same as that of description in FIG. 1, it abbreviate | omits.

이하, 이 제 1 실시형태에 따른 실시예에 관해서 설명한다.Hereinafter, the Example which concerns on this 1st Embodiment is demonstrated.

실시예 1: 이 실시예 1은 스퍼터링법에 의해 도 3에 나타낸 회전기판을 사용하여 알루미늄-탄소의 복합재료를 제작한 경우이다. 모재용 금속타겟으로서의 알루미늄(순도 99.999%) 및 분산재용 비금속 타겟으로서 탄소(순도 99.9%)의 2종류의 재료를 준비하였다. 양 타겟의 형상은 세로 127mm, 가로 279.4mm, 두께 10mm이다. 스퍼터링장치는 3캐소드ㆍ마그네트론 스퍼터링 타입의 것을 사용하고, 3캐소드중의 2캐소드를 사용하였다. 또한, 1면이 세로 279mm, 가로 80mm의 스테인레스판 8매를, 각각 세로변끼리를 접속한 팔각형의 원통체의 회전기판을 준비하고, 이 회전기판의 측면에 두께 12㎛의 알루미늄박(순도 99.999%)을 감아 붙여서, 이 알루미늄박 위에알루미늄과 탄소를 퇴적시켰다. Example 1 : This Example 1 is a case where an aluminum-carbon composite material is produced by using the rotary substrate shown in Fig. 3 by sputtering. Two kinds of materials were prepared: aluminum (purity 99.999%) as the base metal target and carbon (purity 99.9%) as the base metal target for the dispersant. The shape of both targets is 127 mm long, 279.4 mm wide, and 10 mm thick. The sputtering apparatus used the thing of the 3 cathode magnetron sputtering type, and used the 2 cathode of 3 cathodes. In addition, an octagonal cylindrical substrate in which eight stainless plates each having a length of 279 mm and a width of 80 mm were connected to each other was prepared. %) Was wound up and aluminum and carbon were deposited on this aluminum foil.

스퍼터링 조건은 챔버내에 아르곤가스를 도입하고, 스퍼터링 압력을 0.87Pa, 투입전력은 알루미늄타겟에 12kW(24.8W/㎠), 탄소타겟에 4kW(8.3W/㎠)로 하고, 회전기판의 회전속도는 30rpm으로 하였다. 약 30시간의 스퍼터링을 행하여, 두께 0.6mm의 벌크체를 회전기판의 측면에 형성하였다. 이 형성된 벌크체의 단면구조는 성막속도로부터 환산하여 약 0.3㎛두께의 알루미늄층과 약 0.01㎛ 두께의 탄소층이 적층된 상태인 것으로, 벌크체에 있어서 탄소농도는 분석에 의해 2.6중량%(5.6원자%)로 되어 있었다.In sputtering conditions, argon gas is introduced into the chamber, the sputtering pressure is 0.87 Pa, the input power is 12 kW (24.8 W / cm 2) for the aluminum target, 4 kW (8.3 W / cm 2) for the carbon target, and the rotational speed of the rotating substrate is It was set as 30 rpm. Sputtering for about 30 hours was performed, and the bulk body of thickness 0.6mm was formed in the side surface of a rotating substrate. The cross-sectional structure of the formed bulk body is a state in which an aluminum layer having a thickness of about 0.3 μm and a carbon layer having a thickness of about 0.01 μm are laminated in terms of the film formation rate, and the carbon concentration in the bulk body is 2.6% by weight (5.6). Atomic percent).

이 벌크체를 별도로 준비한 알루미늄(순도 99.999%)과 함께 진공용해하므로써, 탄소농도가 0.7중량%로 되는 알루미늄-탄소의 조성으로 되도록 조정하고, 수냉(水冷)구리주형에 의해 주조를 행하였다. 이 주조성형을 행한 것을 현미경 관찰한 결과, 모재의 알루미늄중에 탄소가 Al-C(Al4C3)상의 형으로서, 1mm 전후의 입경으로 분제하고 있는 것이 확인되었다. 이 실시예 1에서 얻어진 알루미늄-탄소의 복합재료에 관해서, Al-C(Al4C3)상의 분산상태를 관찰한 결과를 도 5에 나타내고 있다. 도 5중, 흑색으로 보이는 부분이 Al-C(Al4C3)상이다.This bulk was vacuum-dissolved together with separately prepared aluminum (purity 99.999%) to adjust the carbon concentration to a composition of aluminum-carbon at 0.7% by weight, and cast by water-cooled copper casting. As a result of microscopic observation that the casting was performed, it was confirmed that carbon was powdered in the Al-C (Al 4 C 3 ) phase in the aluminum of the base metal with a particle diameter of about 1 mm. The result of observing the dispersion state of the Al-C (Al 4 C 3 ) phase with respect to the aluminum-carbon composite material obtained in Example 1 is shown in FIG. 5. Of Figure 5, it is the portion shown by the black Al-C (Al 4 C 3 ).

이상과 같이 하여 주조성형된 알루미늄-탄소(0.7중량%)의 복합재료를 스퍼터링-게이트재로 성형가공하여, 이것에 의해 알루미늄박막의 성막을 행하였다. 알루미늄 박막의 성막조건은 DC마그네트론ㆍ스퍼터장치를 사용하고, 스퍼터링 압력 0.333Pa(2.5mTorr), 투입전력 3Watt/㎠에서, 유리기판상에 막두께 3000Å 정도의박막을 형성하였다. 막두께 3000Å정도의 박막을 형성하기 위해서 필요한 스퍼터링시간은 약 100초간이고, 3000Å의 박막을 형성한 후에는 유리기판을 교환하여 박막형성을 더 행하였다. 이 박막형성조작을 반복하므로써, 하나의 스퍼터링 게이트재에 의해 연속하여 장시간의 박막형성을 행하였다. 그리고, 처음에 형성한 박막과, 스퍼터링시간이 통산 20시간 정도 경과한 때의 박막과, 스퍼터링 시간이 통산 40시간 정도 경과한 때의 박막에 관해서, 내열특성인 힐록(hillock)의 발생을 각각 조사하였다. 이 힐록은 이 박막 부착 유리기판을 진공중, 온도 300℃에서 소정시간의 열처리를 한 때에, 박막표면에 발생하는 커브상의 돌기를 말한다. 그 결과, 통산의 스퍼터링시간에 국한되지 않고, 각 박막에 있어서 힐록이 거의 발생하지 않은 것이 확인되었다. 또한, 각 박막의 전기비저항을 측정한 바, 최적조건에 있어서 5μΩcm정도의 비저항인 것이 확인되었다. 이들 결과는 액정디스플레이나 반도체집적회로의 배선특성으로서 상당히 우수한 것이다. 따라서, 이 실시예 1에서 얻어진 복합재료를 타겟재의 원료로서 사용하면, 박막특성이 우수한 박막을 안정하게 형성할 수 있다는 것이 판명되었다.The cast-molded aluminum-carbon (0.7 wt%) composite material was molded into a sputtering-gate material as described above, whereby an aluminum thin film was formed. As a film forming condition of the aluminum thin film, a DC magnetron sputtering device was used, and a thin film having a thickness of about 3000 Pa was formed on a glass substrate at a sputtering pressure of 0.333 Pa (2.5 mTorr) and an input power of 3 Watt / cm 2. The sputtering time required to form a thin film with a thickness of about 3000 mm 3 was about 100 seconds. After forming a thin film of 3000 mm, the glass substrates were replaced to further form a thin film. By repeating this thin film formation operation, a long time thin film formation was performed continuously with one sputtering gate material. In addition, the occurrence of hillock, which is a heat-resistant property, was investigated for the first thin film formed, the thin film when the sputtering time passed about 20 hours, and the thin film when the sputtering time passed about 40 hours. It was. This hillock refers to a curve-like protrusion that is generated on the surface of the thin film when the glass substrate with the thin film is subjected to heat treatment at a temperature of 300 ° C. for a predetermined time. As a result, it was confirmed that the hillock was hardly generated in each thin film without being limited to the sputtering time of the total. Moreover, when the electrical resistivity of each thin film was measured, it turned out that it is a resistivity of about 5 micrometer cm in an optimal condition. These results are quite excellent as wiring characteristics of a liquid crystal display or a semiconductor integrated circuit. Therefore, when the composite material obtained in Example 1 is used as a raw material of the target material, it has been found that a thin film having excellent thin film characteristics can be stably formed.

비교예 1: 이 비교예 1은 반용융교반법에 의한 것이다. 알루미늄(순도 99.999%) 2kg을 카본도가니 내에서 700℃정도로 승온하여 일단 용해한 후, 640℃까지 냉각하므로써 반용융상태(고액상공존상태)로 하였다. 그 상태에서, 평균입경 150㎛의 탄소분말을 알루미늄 용융중에 15g 투입하여, 교반기로 강교반한 후, 수냉 구리주형으로 세로주조하였다. 얻어진 잉고트(ingot)는 세로 200mm ×가로 200mm × 두께 20mm의 판상이고, 구리주형의 바닥측에 대응하는 부분의 탄소농도를 조사한 결과, 0.003∼0.008중량%이고, 탄소는 거의 분산되어 있지 않은 것이 확인되었다. 이 잉고트는 눈으로 관찰한 결과, 잉고트의 상부에 탄소가 편석(偏析)하고 있는 것이 확인되었다. 이것은 반용융교반법에서는 알루미늄과 탄소와의 습윤성이 거의 없다는 것과, 알루미늄과 탄소와의 비중의 상위에 의해 탄소가 알루미늄과 분리하여 위쪽에 떠 있는 것이라고 추측된다. Comparative Example 1 : This Comparative Example 1 is based on an anti-melt stirring method. 2 kg of aluminum (purity 99.999%) was heated to about 700 ° C. in a carbon crucible and dissolved once, and then cooled to 640 ° C. to obtain a semi-melt state (solid liquid coexistence state). In this state, 15 g of carbon powder having an average particle diameter of 150 µm was added to the molten aluminum, and stirred with a stirrer, followed by longitudinal casting with a water-cooled copper mold. The obtained ingot was 200 mm long x 200 mm wide 20 mm thick, and the carbon concentration of the portion corresponding to the bottom side of the copper mold was examined to be 0.003 to 0.008% by weight, and almost no carbon was dispersed. It became. As a result of visual observation, this ingot was confirmed that carbon segregated on the upper part of the ingot. It is assumed that the anti-melt stirring method has little wettability between aluminum and carbon, and that carbon is separated from aluminum and floated upward due to the difference in specific gravity between aluminum and carbon.

제 2 실시형태: 이 제 2 실시형태는 탄화수소계 가스, 산소가스, 질소가스중의 어느 가스와, 아르곤가스 등의 불활성가스와의 혼합분위기중에서, 증발용 원료를 증발시키고, 기판상에 증발입자를 퇴적하여 벌크체를 형성하는 제조방법에 관한 것이다. 도 6 및 도 7에는 이 제 2 실시형태에 있어서 각종의 제조방법을 개략도로 서 나타내었다. 도 6은 스퍼터링법에 의한 경우를, 도 7은 증착법에 의한 경우를 나타내고 있다. Second Embodiment In this second embodiment, a raw material for evaporation is evaporated in a mixed atmosphere of an inert gas such as argon gas with any gas of hydrocarbon gas, oxygen gas or nitrogen gas, and evaporated particles on a substrate. It relates to a manufacturing method of forming a bulk body by depositing. 6 and 7 show various manufacturing methods in this second embodiment as a schematic view. FIG. 6 shows the case by the sputtering method and FIG. 7 shows the case by the vapor deposition method.

스퍼터링법에 의한 경우, 도 6에 나타난 바와 같이, 챔버(1) 내에는 판상의 정지기판(2)이 설치되어 있고, 이 정지기판(2)에 대향하도록 기재(3) 위에 모재용 금속과 분산재용 비금속에 의해 구성된 증발용 타겟(11)을 설치하고 있다. 이 정지기판(2), 증발용 타겟(11)은 전원(12)과 접속되어 있다. 또한, 이 정지기판(2)은 모재용 금속으로 구성되어 있다. 이 도 6에서는 직류2극스퍼터를 예로서 설명하고 있지만, 소위 고주파 스퍼터나 마그네트론 스퍼터라 하는 방식을 적용하는 것도 가능하다.In the case of the sputtering method, as shown in FIG. 6, a plate-like stationary substrate 2 is provided in the chamber 1, and dispersed with a base metal on the substrate 3 so as to face the stationary substrate 2. An evaporation target 11 made of a nonmetal for reuse is provided. The stationary substrate 2 and the evaporation target 11 are connected to a power source 12. The stationary substrate 2 is made of a base metal. In FIG. 6, a direct current two-pole sputter is described as an example, but a so-called high frequency sputter or a magnetron sputter can be applied.

그리고, 챔버(1)에는 분위기가스 도입구(13)와 분위기가스 취출구(14)가 설치되어 있고, 이 분위기 가스도입구(13)로부터 아세틸렌가스 등의 탄화수소계 가스와 아르곤가스 등의 불활성가스를 혼합한 분위기가스가 공급되어, 챔버(1)내에 이 분위기가스가 도입된다.The chamber 1 is provided with an atmosphere gas inlet 13 and an atmosphere gas outlet 14. From the atmosphere gas inlet 13, a hydrocarbon gas such as acetylene gas and an inert gas such as argon gas are supplied. The mixed atmospheric gas is supplied, and this atmospheric gas is introduced into the chamber 1.

챔버(1)내를 소정압력으로 조정한 후, 소정압력을 인가하여 스퍼터현상을 일으키고, 증발용 타겟(11)으로부터 모재용 금속 및 분산재용 비금속을 증발시킨다. 이때, 챔버(1)내에 도입된 아세틸렌가스 등의 탄화수소계 가스는 탄소와 수소로 분해된다. 예컨대, 이 탄소는 증발하는 모재용 금속이나 분산재용 비금속과 함께, 정지기판(2)상에 형성되는 벌크체(6)로 취입되는데, 증발하는 모재용 금속 혹은 분산재용 비금속과 반응하여 안정한 탄화물을 생성하여, 그 탄화물의 상태에서 정지기판(2)상에 형성되는 벌크체(6)로 취입되게 된다. 이 경우, 챔버(1) 내로 도입되는 분위기가스중의 탄화수소계 가스량이나 스퍼터링시의 인가전압을 조정하므로써, 벌크체(6)로서 형성되는 복합재료중의 탄소농도를 적절하게 결정하는 것이 가능하게 된다.After adjusting the inside of the chamber 1 to a predetermined pressure, a predetermined pressure is applied to cause sputtering, and the base metal and the base metal for the dispersant are evaporated from the evaporation target 11. At this time, hydrocarbon gas such as acetylene gas introduced into the chamber 1 is decomposed into carbon and hydrogen. For example, the carbon is blown into the bulk body 6 formed on the stationary substrate 2 together with the base metal or the dispersing base metal to be evaporated. Is generated and blown into the bulk body 6 formed on the stationary substrate 2 in the state of the carbide. In this case, it is possible to appropriately determine the carbon concentration in the composite material formed as the bulk body 6 by adjusting the amount of hydrocarbon gas in the atmosphere gas introduced into the chamber 1 or the applied voltage during sputtering. .

다음에, 도 7에 나타나는 증착법에 의한 경우에 관해서 설명한다. 도 7에서는 챔버(1)내에 판상의 정지기판(2)이 설치되어 있고, 이 정지기판(2)에 대향하도록 증착도가니(7)에 모재용 금속과 분산재용 비금속으로 구성된 증착원(15)을 갖춘 것을 설치하고 있다. 이 증착원(15)은 도시하지 않은 전원과 접속되어 있다. 이 증착원(15)은 제 1 실시상태에서의 설명과 동일하게, 로드상인 것을 연속 공급할 수 있도록 하면, 복합재료의 양산을 행하는 경우에 유효한 것으로 된다. 또한, 이 정지기판(2)은 모재용 금속으로 구성된 것이다.Next, the case by the vapor deposition method shown in FIG. 7 is demonstrated. In FIG. 7, a plate-shaped stop substrate 2 is provided in the chamber 1, and a deposition source 15 composed of a base metal and a base metal for dispersing material is disposed in the deposition crucible 7 so as to face the stop substrate 2. We install thing which we equipped. This vapor deposition source 15 is connected with the power supply which is not shown in figure. As described in the first embodiment, the vapor deposition source 15 is effective when mass production of a composite material is made possible if the rod-like material can be continuously supplied. The stationary substrate 2 is made of a base metal.

그리고, 챔버에는 분위기가스 도입구(13)와 분위기가스 취출구(14)가 설치되어 있고, 이 분위기가스 도입구(13)로부터 아세틸렌가스 등의 탄화수소계 가스와 아르곤가스 등의 불활성가스를 혼합한 분위기가스가 공급되어, 챔버(1)내에 이 분위기가스가 도입된다. 그후, 소정압력으로 조정하여, 증착원(15)을 통전가열하므로써, 모재용 금속, 분산재용 비금속을 증발시키고, 그 증발입자는 가속용 프로브전극(16)을 통과하여 정지기판(2)에 퇴적한다. 이때, 챔버(1)내에 도입된 아세틸렌가스 등의 탄화수소계 가스는 도 6의 경우와 동일하게, 탄소와 수소로 분해하고, 그 분해생성된 탄소는 증발하는 모재용 금속이나 분산재용 비금속과 함께, 정지기판(2)상에 형성되는 벌크체(6)로 취입되는데, 증발하는 모재용 금속 혹은 분산재용 비금속과 반응하여 안정한 탄화물을 생성하고, 그 탄화물의 상태에서 정지기판(2)상에 형성되는 벌크체(6)로 취입되게 된다. 이 경우, 챔버(1)내로 도입되는 분위기가스중의 탄화수소계 가스량이나 증착시의 통전가열온도를 조정하므로써, 벌크체(6)중의 탄소농도를 적절하게 결정할 수 있다.The chamber is provided with an atmosphere gas inlet 13 and an atmosphere gas outlet 14, and an atmosphere in which a hydrocarbon gas such as acetylene gas and an inert gas such as argon gas are mixed from the atmosphere gas inlet 13. Gas is supplied and this atmospheric gas is introduced into the chamber 1. Thereafter, the deposition source 15 is energized and heated at a predetermined pressure to evaporate the base metal and the base metal for the dispersant, and the evaporated particles pass through the acceleration probe electrode 16 and are deposited on the stationary substrate 2. do. At this time, hydrocarbon-based gas such as acetylene gas introduced into the chamber 1 is decomposed into carbon and hydrogen as in the case of FIG. 6, and the decomposed carbon is together with the base metal or the base metal for dispersing which evaporates. It is blown into the bulk body 6 formed on the stationary substrate 2, and reacts with the base metal for evaporation or the base metal for dispersant to produce stable carbide, and is formed on the stationary substrate 2 in the state of the carbide. Blown into the bulk body (6). In this case, the carbon concentration in the bulk body 6 can be appropriately determined by adjusting the amount of hydrocarbon gas in the atmosphere gas introduced into the chamber 1 and the energizing heating temperature at the time of vapor deposition.

도 6 및 도 7에서 설명한 제조방법에 의해 소정의 벌크체(6)를 형성한 후에는, 제 1 실시형태에서의 설명과 동일하게, 단체의 벌크체(6)로 하여 사용하거나 혹은 모재용 금속과 함께 용해, 혼합, 주조가공하여 분산재의 농도조정을 행한 복합재료로서 사용할 수 있다. 또한, 필요에 따라서 압연가공 또는 열처리를 행하여 결정구조의 조정을 할 수 있다.After the predetermined bulk body 6 is formed by the manufacturing method described with reference to Figs. 6 and 7, the same as the description in the first embodiment is used as the bulk body 6 of a single body or the base metal. It can be used as a composite material which is melted, mixed and cast together with the concentration adjustment of the dispersant. In addition, as necessary, the crystal structure can be adjusted by rolling or heat treatment.

이하, 제 2 실시형태에 따른 실시예에 관해서 설명한다.Hereinafter, the Example which concerns on 2nd Embodiment is demonstrated.

실시예 2: 이 실시예 2에서는 도 6에서 나타낸 스퍼터링법에 의해, 알루미늄-탄소의 복합재료를 제작한 경우에 관해서 나타낸다. 장치는 반응성 마그네트론ㆍ스퍼터링 장치를 사용하고, 스퍼터링 타겟으로서 직경 203.2mm, 두께 10mm의 원반상 알루미늄(순도 99.999%)을 사용하였다. 또한, 정지기판으로서 두께 10㎛의 알루미늄(순도 99.999%)박을 사용하였다. Example 2 In this Example 2, the case where an aluminum-carbon composite material was produced by the sputtering method shown in FIG. The apparatus used reactive magnetron sputtering apparatus, and used disk shaped aluminum (purity 99.999%) of diameter 203.2mm and thickness 10mm as a sputtering target. In addition, an aluminum (purity 99.999%) foil having a thickness of 10 μm was used as the stationary substrate.

챔버내에는 가스유량 40ccm의 아르곤가스(순도 99.999%)와, 가스유량 20ccm의 아세틸렌가스(순도 99.5%)와의 혼합가스를 공급하고, 스퍼터링 압력을 0.4Pa로 되도록 조정하였다. 그리고, 투입전력은 알루미늄타겟에 8kW(24.7W/㎠)로 하고, 기판온도 200℃로 하였다.Into the chamber, a mixed gas of argon gas (purity 99.999%) and gas flow rate 20ccm acetylene gas (purity 99.5%) was supplied, and the sputtering pressure was adjusted to 0.4 Pa. The input power was 8 kW (24.7 W / cm 2) for the aluminum target, and the substrate temperature was 200 ° C.

60분간의 스퍼터링을 행하여, 정지기판상에 두께 80㎛, 총량 6.14g의 벌크체를 형성하였다. 이 형성된 벌크체의 탄소농도를 가스분석한 결과, 벌크체 중에는 2.4중량%의 탄소가 함유되어 있는 것이 판명되었다.The sputtering for 60 minutes was performed, and the bulk body of thickness 80micrometer and a total amount of 6.14g was formed on the stationary substrate. As a result of gas analysis of the carbon concentration of the formed bulk body, it was found that the bulk body contained 2.4% by weight of carbon.

이 벌크체를 별도로 준비한 알루미늄(순도 99.999%)과 함께 진공용해하므로써 탄소농도가 0.7중량%로 되는 알루미늄-탄소의 조성으로 되도록 조정하고, 수냉 구리주형에 의해 주조를 행하였다. 이 주조성형을 행한 것을 현미경 관찰한 결과, 실시예 1의 도 5에 나타난 관찰사진과 동일하게 모재의 알루미늄중으로 직경 1mm 전후의 Al-C(Al4C3)상의 형으로서 탄소가 균일하게 분산되어 있는 것이 확인되었다.The bulk was vacuum-dissolved together with separately prepared aluminum (purity 99.999%) to adjust the composition so as to have a composition of aluminum-carbon having a carbon concentration of 0.7% by weight, and casting was performed by a water-cooled copper mold. As a result of microscopic observation of the casting molding, carbon was uniformly dispersed in the Al-C (Al 4 C 3 ) phase around 1 mm in diameter in the aluminum of the base material as in the observation photograph shown in FIG. It was confirmed that there was.

이상과 같이 하여 주조성형된 알루미늄-탄소(0.7중량%)의 복합재료를 스퍼터링 타겟재로 가공하여, 이것에 의해 알루미늄박막의 성막을, 상기한 실시예 1의 경우와 동일한 조건으로 행하여, 그 박막특성을 조사하였다. 그 결과, 이 실시예 2에서 얻어진 알루미늄-탄소의 복합재료를 타겟재의 원료로서 사용하면 실시예 1의 경우와 동일하게, 내힐록성이 우수하고, 전기비저항도 작은 박막을 안정하게 성막할 수 있다는 것이 확인되었다.The cast-molded aluminum-carbon (0.7 wt%) composite material is processed into a sputtering target material as described above, whereby an aluminum thin film is formed under the same conditions as in Example 1, and the thin film is formed. The properties were investigated. As a result, when the aluminum-carbon composite material obtained in Example 2 is used as a raw material of the target material, it is possible to stably form a thin film having excellent heel resistance and low electric resistivity as in the case of Example 1. Confirmed.

이상 설명한 바와 같이, 본 발명에 따른 복합재료의 제조방법에 의하면, 종래의 복합재료의 제조방법보다도 복합재료의 모재중으로 분산재를 매우 균일하게 분산시킬 수 있고, 복합재료의 조성에 국한되지 않고, 여러가지의 복합재료를 범용적으로 제조할 수 있다. 그리고, 본 발명의 제조방법에 의해 얻어진 복합재료는 모재중으로 분산재가 매우 균일하게 분산되고, 공동 등의 내부결함이 없으므로, 구성재료나 전극재료 등의 요구특성을 충분하게 만족시키게 되고, 각 용도에 있어서 적당한 것으로 된다. 특히, 액정디스플레이나 반도체집적회로의 배선형성을 행하는 경우의 타겟재로서 사용하면 요구되는 박막특성을 안정하게 실현하는 것이 가능하게 된다.As described above, according to the manufacturing method of the composite material according to the present invention, it is possible to disperse the dispersion material more uniformly in the base material of the composite material than in the conventional method of manufacturing the composite material, and is not limited to the composition of the composite material, The composite material of can be manufactured universally. In the composite material obtained by the manufacturing method of the present invention, since the dispersant is very uniformly dispersed in the base material and there are no internal defects such as cavities, the composite material satisfies the required characteristics of the constituent material and the electrode material and the like. It becomes appropriate. In particular, when used as a target material in the case of forming the wiring of a liquid crystal display or a semiconductor integrated circuit, it is possible to stably realize the required thin film characteristics.

Claims (9)

알루미늄을 모재로 하고, 분산재로서 탄소를 분산시켜 이루어진 알루미늄계 복합재료의 제조방법으로서,As a method for producing an aluminum-based composite material comprising aluminum as a base material and carbon being dispersed as a dispersant, 알루미늄 또는 알루미늄 화합물에 의하여 이루어진 모재용 원료와, 상기 분산재로 이루어진 분산재용 원료를 동시에 또는 서로 번갈아 증발시켜, 기판상에 이들 증발입자를 퇴적시켜 벌크체로 하는 것을 특징으로 하는 알루미늄계 복합재료의 제조방법.A method for producing an aluminum-based composite material, characterized in that the base material made of aluminum or an aluminum compound and the raw material for dispersing material of the dispersing material are evaporated simultaneously or alternately to deposit these vaporized particles on a substrate to form a bulk body. . 알루미늄을 모재로 하고, 분산재로서 탄소를 분산시켜 이루어진 알루미늄계복합재료의 제조방법으로서,As a method for producing an aluminum-based composite material comprising aluminum as a base material and carbon being dispersed as a dispersant, 알루미늄 또는 알루미늄 화합물에 의하여 이루어진 증발용 원료를 탄화수소계 가스 분위기 중에서 증발시켜, 기판상에 증발입자를 퇴적시켜 벌크체로 하는 것을 특징으로 하는 알루미늄계 복합재료의 제조방법.A method for producing an aluminum-based composite material, characterized by evaporating a raw material for evaporation made of aluminum or an aluminum compound in a hydrocarbon gas atmosphere to deposit evaporated particles on a substrate to form a bulk body. 제 1항 또는 제 2항의 방법에 의해 제조되는 벌크체와, 모재인 알루미늄을 용해, 혼합하고, 이것을 주조성형하는 것에 의해 분산재인 탄소의 농도를 조정하는 것을 특징으로 하는 알루미늄계 복합재료의 제조방법.A method for producing an aluminum-based composite material characterized by adjusting the concentration of carbon as a dispersant by dissolving and mixing the bulk body produced by the method according to claim 1 or 2 with aluminum as a base material and casting the same. . 제 3항의 방법에 의해 제조되는 알루미늄계 복합재료를 압연가공 또는 열처리하는 것에 의해 결정구조를 조정하는 것을 특징으로 하는 알루미늄계 복합재료의 제조방법.A method for producing an aluminum-based composite material, characterized in that the crystal structure is adjusted by rolling or heat-treating the aluminum-based composite material produced by the method of claim 3. 제 1항 또는 제 2항에 있어서,The method according to claim 1 or 2, 원료의 증발은 스퍼터링법에 의해 행하는 것을 특징으로 하는 알루미늄계 복합재료의 제조방법.The evaporation of a raw material is performed by the sputtering method, The manufacturing method of the aluminum type composite material characterized by the above-mentioned. 제 1항 또는 제 2항에 있어서,The method according to claim 1 or 2, 기판을 회전시키면서 증발입자를 퇴적시키는 것을 특징으로 하는 알루미늄계 복합재료의 제조방법.A method for producing an aluminum-based composite material, comprising depositing evaporated particles while rotating a substrate. 제 1항 또는 제 2항에 있어서,The method according to claim 1 or 2, 기판은 모재와 같은 재질의 것을 사용하는 것을 특징으로 하는 알루미늄계 복합재료의 제조방법.The substrate is a manufacturing method of the aluminum-based composite material, characterized in that using the same material as the base material. 제 3항에 기재된 방법에 의하여 제조된 것을 특징으로 하는 알루미늄계 복합재료.An aluminum-based composite material produced by the method according to claim 3. 삭제delete
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