TW201540856A - 多元合金濺鍍靶材、其製法及多元合金層 - Google Patents

Abstract

本發明提供一種多元合金濺鍍靶材及其製法，該多元合金濺鍍靶材之組成為Cr(1-a-b)-Tia-Mb，M為銅、鉬或其組合，a係大於1且小於35原子百分比，且b係大於10且小於或等於50原子百分比。依據本發明，藉由控制多元合金濺鍍靶材中各成份之種類及含量比例，不僅能提升多元合金濺鍍靶材之抗折強度，更能避免其於濺鍍製程時發生顆粒掉落或異常電弧放電等情形。此外，本發明另提供一種由該多元合金濺鍍靶材所濺鍍而成之多元合金層，其因兼具附著性、導電性、抗腐蝕性及非晶態等特性，故能適用於作為磁記錄媒體之附著層，藉此提升該磁記錄媒體之磁記錄密度。

Description

多元合金濺鍍靶材、其製法及多元合金層

本發明關於濺鍍靶材相關領域，尤指一種多元合金濺鍍靶材、多元合金濺鍍靶材之製法以及由該多元合金濺鍍靶材所濺鍍而成之多元合金層。

隨著科技日益進步，人們對於磁記錄媒體(magnetic recording media)的依賴性越來越高。傳統上，硬碟多半係以水平式磁記錄媒體為主，但水平式磁記錄媒體在提升磁記錄密度之技術已面臨物理上之極限，故目前已轉而發展另一種垂直式磁記錄媒體的疊層結構，以符合市場上對高記錄密度之需求。

垂直式磁記錄媒體之疊層結構依序包含玻璃基板、附著層(adhesion layer)、軟磁層、晶種層、中間層、記錄層、覆蓋層及潤滑層。為了使附著層與玻璃基板之間獲得所需之附著性，現有技術多半係使用鉻鈦合金濺鍍靶材進行濺鍍製程，以利於該玻璃基板上形成該附著層。

然而，鉻鈦合金濺鍍靶材進行濺鍍製程時易發生嚴重的顆粒掉落及異常電弧放電(arcing)等問題，致使於玻璃基板上濺鍍而成之附著層容易產生缺陷，影響後續軟磁層、晶種層等沉積於附著層上的膜層品質，甚而劣化 整體垂直式磁記錄媒體之記錄效能。

有鑑於現有技術之缺陷，本發明其中一目的在於改善現有技術之鉻鈦合金濺鍍靶材在濺鍍製程中容易發生顆粒掉落或異常電弧放電等問題。

為達成前述目的，本發明提供一種多元合金濺鍍靶材，其組成為Cr_(1-a-b)-Ti_a-M_b，M為銅、鉬或其組合，且a係大於1原子百分比(atomic percent，at%)且小於35at%，b係大於10at%且小於或等於50at%。

依據本發明，藉由適當控制多元合金濺鍍靶材中各成份之種類及含量比例，不僅能有效改善現有技術之鉻鈦合金濺鍍靶材在濺鍍製程中發生顆粒掉落或異常電弧放電等問題；更能使該多元合金濺鍍靶材具有大於或等於99.5重量百分比之純度、大於或等於99%以上之相對密度以及大於285MPa以上之抗折強度等優點。

於本說明書中，a代表鈦佔整體多元合金濺鍍靶材之含量。較佳的，於該多元合金濺鍍靶材之組成中，a係大於或等於15at%且小於35at%；換言之，鈦佔整體多元合金濺鍍靶材之含量係大於或等於15at%且小於35at%。更佳的，a係大於或等於20at%且小於或等於30at%。

較佳的，該多元合金濺鍍靶材的抗折強度係大於或等於290百萬帕斯卡(MPa)；更佳的，其抗折強度係大於或等於290MPa且小於或等於450MPa。

較佳的，該多元合金濺鍍靶材的純度係大於或等於99.8重量百分比(wt%)。

較佳的，該多元合金濺鍍靶材的氧含量係低於2000ppm；更佳的，其氧含量係介於1330ppm至1800ppm之間。

較佳的，於該多元合金濺鍍靶材之組成中，鉻佔整體多元合金濺鍍靶材之含量係介於15at%至75at%之間，鈦佔整體多元合金濺鍍靶材之含量係大於或等於15at%且小於35at%，銅、鉬或其組合佔整體多元合金濺鍍靶材之含量係大於10at%且小於或等於50at%。

於本說明書中，b代表銅、鉬或其組合佔整體多元合金濺鍍靶材之含量。較佳的，於該多元合金濺鍍靶材之組成中，b係大於10at%且小於50at%；換言之，銅、鉬或其組合佔整體多元合金濺鍍靶材之含量係大於10at%且小於50at%。

於一較佳實施態樣中，前述之M為銅，b為b1，且該多元合金濺鍍靶材之組成為Cr_(1-a-b1)-Ti_a-Cu_b1，其中a係大於或等於15at%且小於35at%，b1係大於10at%且小於50at%。據此，藉由適當控制多元合金濺鍍靶材中各成份之種類及含量比例，能更進一步地避免多元合金濺鍍靶材在濺鍍製程中發生顆粒掉落或異常電弧放電之問題。

於此，當M為銅時，該多元合金濺鍍靶材包含鉻鈦合金相、鈦銅合金相及鉻鈦銅合金相，且實質上不含有純鉻相、純鈦相或純銅相。

於本說明書中，b1代表銅佔整體多元合金濺鍍靶材之含量。較佳的，b1係大於或等於15at%且小於或等於40at%；換言之，銅佔整體多元合金濺鍍靶材之含量係 大於或等於15at%且小於或等於40at%。據此，該多元合金濺鍍靶材能獲得較佳之濺鍍均勻性，避免該多元合金濺鍍靶材在濺鍍製程中發生顆粒掉落或異常電弧放電等問題，且該多元合金濺鍍靶材之抗折強度係大於或等於290MPa且小於或等於400MPa。

於另一較佳實施態樣中，前述之M為鉬，b為b2，該多元合金濺鍍靶材之組成為Cr_(1-a-b2)-Ti_a-Mo_b2，其中a係大於或等於15at%且小於35at%，b2係大於或等於5at%且小於40at%。

於此，當M為鉬時，該多元合金濺鍍靶材包含鉻鈦合金相及純鉬相，且實質上不含有純鉻相或純鈦相。

於本說明書中，b2代表鉬佔整體多元合金濺鍍靶材之含量。較佳的，b2係大於或等於10at%且小於或等於30at%；換言之，鉬佔整體多元合金濺鍍靶材之含量係大於或等於10at%且小於或等於30at%。

於又一較佳實施態樣中，前述之M同時包含銅與鉬，b為b1及b2之總和，該多元合金濺鍍靶材之組成為Cr_(1-a-b1-b2)-Ti_a-Cu_b1-Mo_b2，其中a係大於或等於15at%且小於35at%，b1係大於或等於5at%且小於或等於40at%，且b2係大於或等於5at%比且小於40at%。

較佳的，b1及b2之總和係大於或等於10at%且小於或等於50at%。

於此，當M同時包含銅與鉬時，該多元合金濺鍍靶材包含鉻鈦銅合金相、鉻鈦合金相及銅鈦合金相，且實質上不含有純鉻相、純鈦相或純銅相。

較佳的，b1係大於或等於10at%且小於或等於20at%，且b2係大於或等於10at%比且小於或等於20at%。

本發明另提供一種如前述多元合金濺鍍靶材的製法，其包括混合鉻粉末、鈦粉末及金屬粉末，以獲得一粉末混合物，該金屬粉末包括銅粉末、鉬粉末或其組合，再於750℃至950℃之溫度下熱壓燒結該粉末混合物，以製得該多元合金濺鍍靶材。據此，所製得之多元合金濺鍍靶材具有高純度、高相對密度以及高抗折強度等優點。

較佳的，該製法中所選用之鉻粉末、鈦粉末及金屬粉末之平均粒徑係介於30微米至100微米之間。

較佳的，該製法可經由如球磨法混合鉻粉末、鈦粉末及金屬粉末，以製得平均粒徑介於15微米至50微米之間的粉末混合物。於此，該製法可選擇性地加入如氧化鋯球之球磨介質進行球磨粉末混合物之製程。

較佳的，該製法包括於750℃至950℃之溫度及280至320巴之壓力下熱壓燒結該粉末混合物，以製得該多元合金濺鍍靶材。據此，所製得之多元合金濺鍍靶材能具有高相對密度及高純度等優點。

本發明另提供一種由前述多元合金濺鍍靶材所濺鍍而成之多元合金層。依據本發明，該多元合金濺鍍靶材可經由如直流濺鍍法(direct current sputtering deposition，DC sputtering deposition)、射頻濺鍍法(radio frequency sputtering deposition，RF sputtering deposition)、反應性濺鍍法(reactive sputtering deposition)、磁控濺鍍法(magnetron sputtering deposition) 濺鍍形成該多元合金層，但並非僅限於此。於此，所濺鍍而成之多元合金層的組成係實質上近似或等同於多元合金濺鍍靶材之組成。

更具體而言，該多元合金層之組成為Cr_(1-a'-b')-Ti_a' -M_b' ，M為銅、鉬或其組合，且a'係大於1at%且小於35at%，b'係大於10at%且小於或等於50at%。

依據本發明，藉由適當控制多元合金層中各成份之種類及含量比例，該多元合金層能同時兼具良好的附著性、抗腐蝕性及導電性等，故能有利於應用在記錄媒體中，但並非僅限於此。於此，所指之附著性係指該多元合金層與玻璃基板之間的附著性；該記錄媒體包含磁記錄媒體，尤指垂直式磁記錄媒體，但並非僅限於此。

於本說明書中，a'代表鈦佔整體多元合金層之含量。較佳的，於該多元合金層之組成中，a'係大於或等於15at%且小於35at%；換言之，鈦佔整體多元合金層之含量係大於或等於15at%且小於35at%。更佳的，a係大於或等於20at%且小於或等於30at%。

於本說明書中，b'代表銅、鉬或其組合佔整體多元合金層之含量。較佳的，於該多元合金層之組成中，b'係大於10at%且小於50at%；換言之，銅、鉬或其組合佔整體多元合金層之含量係大於10at%且小於50at%。更佳的，於該多元合金層之組成中，b'係大於10at%且小於或等於40at%。據此，藉由適當控制銅、鉬或其組合佔整體多元合金層之含量，能同時兼顧該多元合金層之附著性、導電性及抗腐蝕性，以提升該多元合金層的應用價值。

於一較佳實施態樣中，M為銅，b'為b1'，且該多元合金層之組成為Cr_(1-a'-b1')-Ti_a' -Cu_b1' ，且a'係大於或等於15原子百分比且小於35原子百分比，b1'係大於10原子百分比且小於或等於40原子百分比。據此，藉由適當控制多元合金濺鍍靶材中各成份之種類及含量比例，能在維持該多元合金層之附著性及導電性之情況下，進一步提升其抗腐蝕性。

於另一較佳實施態樣中，M為鉬，b'為b2'，且該多元合金層之組成為Cr_(1-a'-b2')-Ti_a' -Mo_b2' ，且a'係大於或等於15原子百分比且小於35原子百分比，b2'係大於或等於5原子百分比且小於40原子百分比。

於本說明書中，b2'代表鉬佔整體多元合金層之含量。較佳的，b2'係大於或等於10at%且小於或等於30at%；換言之，鉬佔整體多元合金層之含量係大於或等於10at%且小於或等於30at%。

於又一較佳實施態樣中，M包含銅及鉬，b'為b1'及b2'之總和，且該多元合金層之組成為Cr_{(1-a'-bi'-b2')}-Ti_a' -Cu_b1' -Mo_b2' ，且a'係大於或等於15原子百分比且小於35原子百分比，b1'係大於或等於5原子百分比且小於或等於40原子百分比，且b2'係大於或等於5原子百分比且小於40原子百分比。

如前所述，該多元合金層之組成可為Cr_(1-a'-b1')-Ti_a' -Cu_b1' 、Cr_(1-a'-b2')-Ti_a' -Mo_b2' 或Cr_{(1-a'-bi'-b2')}-Ti_a' -Cu_b1' -Mo_b2' 。

較佳的，該多元合金層之結晶型態為非晶態 (amorphous)或微晶態。更佳的，該多元合金層之結晶型態為非晶態。

於此，請參閱Elements of X-ray diffraction,3^rd edition,B.D.cullity and S.R stock之內容，一金屬薄膜的晶粒尺寸，可經由curve-fitting軟體取得其XRD光譜中的特徵峰位置(θ)及其半高寬(β)等參數，經計算得到平均該金屬薄膜的晶粒尺寸。當一金屬薄膜的晶粒尺寸低於100奈米時，判定該金屬薄膜之結晶型態為微晶態；當一金屬薄膜的晶粒尺寸高於100奈米時，判定該金屬薄膜之結晶型態為結晶態。

依據本發明，該多元合金層因同時兼具非晶態或微晶態之結晶型態、良好的附著性、良好的導電性及良好的抗腐蝕性，故能適用於垂直式磁記錄媒體中，並作為垂直式磁記錄媒體之附著層，進而有利於提升包含該多元合金層之垂直式磁記錄媒體的磁記錄密度。

綜上所述，藉由適當控制多元合金濺鍍靶材中各成份之種類及含量比例，本發明之多元合金濺鍍靶材不僅能具備高純度、高相對密度及高抗折強度等優點，更能有效改善現有技術之鉻鈦合金濺鍍靶材在濺鍍製程中容易發生顆粒掉落或異常電弧放電等問題；且利用該多元合金濺鍍靶材所濺鍍而成之多元合金層更能兼具絕佳的附著性、導電性及抗腐蝕性，並且獲得非晶態之結晶型態。

圖1A至1D依序為實施例3至6之多元合金濺鍍靶材 的背向散射電子影像圖(back-scattered electrons image，BSE image)。

圖2A為比較例1之鉻鈦合金濺鍍靶材的背向散射電子影像圖。

圖2B為比較例2之鉻鈦銅合金濺鍍靶材的背向散射電子影像圖。

圖3為實施例3至6之多元合金濺鍍靶材(銅含量分別為20at%、25at%、40at%及50at%)、比較例1之鉻鈦合金濺鍍靶材(銅含量為0at%)及比較例2之鉻鈦銅合金濺鍍靶材(銅含量為10at%)的抗折強度結果圖。

圖4A至4F依序為實施例1至6之多元合金濺鍍靶材經濺鍍製程後的二次電子影像圖(secondary electrons image，SE image)。

圖5A為比較例1之鉻鈦合金濺鍍靶材經濺鍍製程後的二次電子影像圖。

圖5B為比較例2之鉻鈦銅合金濺鍍靶材經濺鍍製程後的二次電子影像圖。

圖5C為比較例3之鉻鈦鉭合金濺鍍靶材經濺鍍製程後的二次電子影像圖。

圖6A至6D依序為實施例3至6之多元合金濺鍍靶材經濺鍍製程後的背向散射電子影像圖。

圖7A為比較例1之鉻鈦合金濺鍍靶材經濺鍍製程後的背向散射電子影像圖。

圖7B為比較例2之鉻鈦銅合金濺鍍靶材經濺鍍製程後的背向散射電子影像圖。

圖8為實施例7及12之多元合金層、比較例4之鉻鈦合金層及比較例5之鉻鈦銅合金層的X射線繞射光譜圖。

圖9A為實施例7至9之多元合金層與比較例6之鉻鈦鉭合金層未經熱處理前的X射線繞射光譜圖。

圖9B為實施例7至9之多元合金層與比較例6之鉻鈦鉭合金層經熱處理後的X射線繞射光譜圖。

以下，將藉由具體實施例說明本發明之實施方式，熟習此技藝者可經由本說明書之內容輕易地了解本發明所能達成之優點與功效，並且於不悖離本發明之精神下進行各種修飾與變更，以施行或應用本發明之內容。

《多元合金濺鍍靶材》

實施例1至6：多元合金濺鍍靶材

實施例1至6之多元合金濺鍍靶材係大致上經由下列所述之方法所製得：首先，準備鉻粉末(Cr powders)、鈦粉末(Ti powders)以及銅粉末(Cu powders)、鉬粉末(Mo powders)或其組合，混合該等金屬粉末，以獲得一平均粒徑約30微米(μm)至100μm的粉末混合物。

之後，於750℃至950℃之溫度、280至320巴(bar)之壓力下持續熱壓燒結該粉末混合物3小時，即完成各實施例之多元合金濺鍍靶材之製作。

各實施例之詳細製程條件係如下表1所示，經由前述方法所製得之多元合金濺鍍靶材之組成為Cr_(1-a-b)-Ti_a-M_b，以各實施例之多元合金濺鍍靶材中所含之 原子總數為基準，鉻、鈦、銅及鉬之含量係分別如下表2所示。

比較例1：鉻鈦合金濺鍍靶材

本比較例係混合平均粒徑約30μm之鉻粉末及 平均粒徑約30μm之鈦粉末，以獲得一平均粒徑約30μm的粉末混合物。於此，該粉末混合物不含銅粉末及鉬粉末。

接著，於1000℃之溫度及399bar之壓力下持續熱壓燒結該粉末混合物3小時，製得比較例1之鉻鈦合金濺鍍靶材。

以本比較例之鉻鈦合金濺鍍靶材中所含之原子總數為基準，鉻及鈦之含量係如上表2所示。

比較例2：鉻鈦銅合金濺鍍靶材

本比較例混合鉻粉末、鈦粉末及銅粉末，以獲得平均粒徑約50μm的粉末混合物。

之後，於900℃之溫度、308bar之壓力下持續熱壓燒結該粉末混合物3小時，製得比較例2之鉻鈦銅合金濺鍍靶材。

以本比較例之鉻鈦銅合金濺鍍靶材中所含之原子總數為基準，鉻、鈦及銅之含量係如上表2所示。

比較例3：鉻鈦鉭合金濺鍍靶材

本比較例係大致上經由如同比較例1所述之方法製備多元合金濺鍍靶材，其差別在於本比較例另添加平均粒徑約30μm之鉭粉末(Ta powders)與鉻粉末及鈦粉末混合，先獲得該粉末混合物，再熱壓燒結該粉末混合物製得鉻鈦鉭合金濺鍍靶材。

以本比較例之鉻鈦鉭合金濺鍍靶材中所含之原子總數為基準，鉻、鈦及鉭之含量係如上表2所示。

試驗例1：多元合金濺鍍靶材之金相微結構及相組成

本試驗例係使用掃描式電子顯微鏡觀察實施例3至6之多元合金濺鍍靶材、比較例1之鉻鈦合金濺鍍 靶材及比較例2之鉻鈦銅合金濺鍍靶材的金相微結構，以了解銅含量對多元合金濺鍍靶材之金相微結構的影響。

請合併參閱圖1A至圖1D、圖2A及圖2B所示，相較於比較例1之鉻鈦合金濺鍍靶材的金相微結構，實施例3至6之多元合金濺鍍靶材皆具有類似的金相微結構；又相較於比較例2之鉻鈦銅合金濺鍍靶材的金相微結構，隨著多元合金濺鍍靶材中銅含量之上升，實施例3至6之多元合金濺鍍靶材的金相微結構中白色不連續相之面積也逐漸擴大。

本試驗例另於實施例3至6之多元合金濺鍍靶材、比較例1之鉻鈦合金濺鍍靶材及比較例2之鉻鈦銅合金濺鍍靶材的金相微結構中分別選取3至4處位置，所選取之位置分別以A、B與C及/或D標示於圖1A至圖1D、圖2A及圖2B上，並使用能量散射光譜儀(energy dispersive spectrometer，EDS)檢測實施例3至6之多元合金濺鍍靶材、比較例1之鉻鈦合金濺鍍靶材及比較例2之鉻鈦銅合金濺鍍靶材的相組成，詳細檢測結果係如下表3所示。

如下表3所示，實施例3至6之多元合金濺鍍靶材中皆同時包含鉻鈦合金相、鈦銅合金相及鉻鈦銅合金相；反觀比較例1因未添加銅元素，故比較例1之鉻鈦合金濺鍍靶材之相組成僅有純鉻相及鉻鈦合金相且比較例2之整體鉻鈦銅合金濺鍍靶材之銅含量未超過10原子百分比，致使比較例2之鉻鈦銅合金濺鍍靶材之相組成包含純鈦相、鉻鈦合金相及鉻鈦銅合金相，而不同時具有鉻鈦合 金相、鈦銅合金相及鉻鈦銅合金相。

經由上述實驗結果證實，實施例3至6之多元合金濺鍍靶材的金相微結構及相組成明顯有別於比較例1之鉻鈦合金濺鍍靶材及比較例2之鉻鈦銅合金濺鍍靶材。

試驗例2：多元合金濺鍍靶材之特性

本試驗例使用阿基米德治具，將水溫設定於25 ℃下，量測多元合金濺鍍靶材之密度，並分別以鉻鈦合金濺鍍靶材及鉻鈦銅合金濺鍍靶材之理論密度基準，得到實施例3至6之多元合金濺鍍靶材、比較例1之鉻鈦合金濺鍍靶材及比較例2之鉻鈦銅合金濺鍍靶材之相對密度，其結果係如下表4所示。

此外，使用四點抗折分析儀(four-point bending tester)量測實施例3至6及比較例1及2之多元合金濺鍍靶材的抗折強度，單位為百萬帕斯卡(MPa)，其量測結果係如下表4所示。

於本試驗例中，另使用電感偶合式電漿(inductive coupled plasma，ICP)分析法，利用氬電漿源提供能量，將各待測之多元合金濺鍍靶材中的原子激發後放出光譜偵測，以辨別實施例3至6及比較例1及2之多元合金濺鍍靶材中內部所含的不純物，測得該等多元合金濺鍍靶材之純度與氧含量，其量測結果亦如下表4所示。

請參閱上表4之內容，實施例3至6之多元合 金濺鍍靶材皆具有大於99%以上之相對密度以及大於99.5wt%(3N5)之純度；且經由實施例3至6之氧含量結果可知，隨著多元合金濺鍍靶材中銅含量之上升，其氧含量亦有增加的趨勢。

請再合併參閱圖3及上表4之內容，當多元合金濺鍍靶材中銅含量控制在大於10原子百分比且小於或等於50原子百分比時，多元合金濺鍍靶材係具有大於285MPa之抗折強度，且隨著多元合金濺鍍靶材中銅含量之上升，其抗折強度亦有逐漸增加之趨勢。

實驗結果顯示，藉由適當控制多元合金濺鍍靶 材中各成份之含量比例，在鉻鈦合金濺鍍靶材中添加銅成分不僅能使該等多元合金濺鍍靶材保有高相對密度及高純度之特性，更能提升多元合金濺鍍靶材之抗折強度。

試驗例3：經濺鍍製程之多元合金濺鍍靶材的表面樣貌及相分佈

本試驗例係選用實施例1至6之多元合金濺鍍靶材、比較例1之鉻鈦合金濺鍍靶材、比較例2之鉻鈦銅合金濺鍍靶材及比較例3之鉻鈦鉭合金濺鍍靶材，並設定70瓦/平方英吋(W/in²)之功率密度，以直流濺鍍法分別濺鍍該等合金濺鍍靶材長達300秒，得到經濺鍍製程之多元合金濺鍍靶材。

最後，使用掃描式電子顯微鏡，以二次電子影像圖觀察該等經濺鍍製程之多元合金濺鍍靶材的表面樣貌，其結果請參閱圖4A至4F及5A至5C所示；另以背向散射電子影像圖觀察該等經濺鍍製程之多元合金濺鍍靶材 之相分佈，其結果請參閱圖6A至6D及7A與7B所示。

請參閱圖4A及4B所示，其二次電子影像圖中雖可觀察到微孔(圖中以連續線圓圈標示之處)之存在，但並未發現經濺鍍製程之多元合金濺鍍靶材(實施例1及2)中有任何微裂紋之生成；且圖4C至4F中則完全未觀察到有任何微裂紋及微孔。反觀圖5A所示，由二次電子影像圖可觀察到比較例1之鉻鈦合金濺鍍靶材中有明顯的微裂紋(圖中以不連續線圓圈標示之處)及回濺之顆粒(圖中以箭頭標示之處)附著，可知比較例1之鉻鈦合金濺鍍靶材中在濺鍍製程中會發生顆粒掉落之問題；而比較例2之鉻鈦銅合金濺鍍靶材因銅含量較低，故該鉻鈦銅合金濺鍍靶材在濺鍍製程中發生選擇性濺鍍的情況較為嚴重，致使經濺鍍製程之鉻鈦銅合金濺鍍靶材之純銅相裸露於其濺鍍靶材之表面上，如圖5B之聚集物所示；又如圖5C所示，於該二次電子影像圖中亦可觀察到比較例3之鉻鈦鉭合金濺鍍靶材中有明顯的微裂紋(圖中以不連續線圓圈標示之處)及微孔(圖中以連續線圓圈標示之處)。

請再參閱圖6A至6D所示，藉由適當控制多元合金濺鍍靶材中各成份之種類及含量比例，能具體提升多元合金濺鍍靶材之強度，故實施例3至6之多元合金濺鍍靶材在進行濺鍍製程後，並未觀察到有裂縫形成在該等多元件合金濺鍍靶材之表面；反觀圖7A及7B所示，比較例1之鉻鈦合金濺鍍靶材因未添加有銅成分，且比較例2之鉻鈦銅合金濺鍍靶材中僅含有10at%之銅成分，故比較例1之鉻鈦合金濺鍍靶材及比較例2之鉻鈦銅合金濺鍍靶材 在進行濺鍍製程後，易有裂縫(如圖7A及7B中以箭頭標示之處)形成在該等濺鍍靶材之表面。

經由上述實驗結果證實，相較於比較例1之鉻鈦合金濺鍍靶材、比較例2之鉻鈦銅合金濺鍍靶材及比較例3之鉻鈦鉭合金濺鍍靶材，藉由適當控制多元合金濺鍍靶材中各成份之種類及含量比例，能確保實施例1至6之多元合金濺鍍靶材進行濺鍍製程時不發生明顯的表面選擇性，亦即，在濺鍍製程中，實施例1至6之多元合金濺鍍靶材的各相之間皆能均勻地進行濺鍍，故經濺鍍製程之多元合金濺鍍靶材的表面樣貌雖呈粗糙狀，但該等多元合金濺鍍靶材之表面上並不會有任何微裂紋之生成，亦無附著任何回濺之顆粒。尤其，實施例3至6之多元合金濺鍍靶材進行濺鍍製程後，甚至不會有任何微孔形成在濺鍍靶材之表面上。

又，進一步比較實施例3至6之多元合金濺鍍靶材經濺鍍製程之表面樣貌，發現實施例3至5之多元合金濺鍍靶材的表面起伏皆小於實施例6之多元合金濺鍍靶材的表面起伏，證實實施例3至5之多元合金濺鍍靶材能提供良好的濺鍍均勻性，使該等多元合金濺鍍靶材在各相之間的濺鍍速率較為一致。

試驗例4：異常電弧放電之情形

本試驗例係選用實施例1至6之多元合金濺鍍靶材、比較例1之鉻鈦合金濺鍍靶材、比較例2之鉻鈦銅合金濺鍍靶材及比較例3之鉻鈦鉭合金濺鍍靶材，並設定70W/in²之功率密度，以直流濺鍍法分別濺鍍該等合金濺 鍍靶材長達300秒，並以電壓/電流計表偵測濺鍍過程中電壓的改變，計算濺鍍製程中發生異常電弧放電之次數(arcing counts)。

實驗結果顯示，比較例1之鉻鈦合金濺鍍靶材及比較例3之鉻鈦鉭合金濺鍍靶材於濺鍍製程中分別發生4次異常電弧放電，比較例2之鉻鈦銅合金濺鍍靶材於濺鍍製程中發生1次異常電弧放電；而實施例1及2之多元合金濺鍍靶材於濺鍍製程中分別發生2次及1次異常電弧放電，實施例3至6之多元合金濺鍍靶材於相同濺鍍製程中則未發生任何異常電弧放電之情形。

合併試驗例3及4之結果可知，比較例1之鉻鈦合金濺鍍靶材在濺鍍製程中易發生顆粒掉落之問題，故經濺鍍製程之鉻鈦合金濺鍍靶材的表面上可觀察到有回濺之顆粒附著，致使其於濺鍍製程中發生異常電弧放電之次數高達4次。

再者，相較於比較例1之鉻鈦合金濺鍍靶材及比較例3之鉻鈦鉭合金濺鍍靶材，藉由適當控制多元合金濺鍍靶材中各成份之種類及含量比例，能有利於降低實施例1至6之多元合金濺鍍靶材於濺鍍製程中發生異常電弧放電之次數；甚至能完全避免實施例3至6之多元合金濺鍍靶材於濺鍍製程中發生異常電弧放電之情形。

《多元合金層》

實施例7至12：多元合金層

實施例7至12係分別選用實施例1至6之多元合金濺鍍靶材，以200瓦(W)之功率、20毫托(mtorr) 之壓力及通有50標準狀態毫升/分鐘(standard cubic centimeter per minute，sccm)之氬氣的濺鍍環境中，設定1.67奈米/秒之濺鍍速率，利用直流濺鍍法持續濺鍍30秒，以分別於各玻璃基板上濺鍍形成多元合金層。

比較例4：鉻鈦合金層

本比較例係選用比較例1之鉻鈦合金濺鍍靶 材，以200W之功率、20mtorr之壓力及通有50sccm之氬氣的濺鍍環境中，設定1.67奈米/秒之濺鍍速率，利用直流濺鍍法持續濺鍍30秒，以於玻璃基板上濺鍍形成一鉻鈦合金層。

比較例5：鉻鈦銅合金層

本比較例係選用比較例2之鉻鈦銅合金濺鍍靶材，並大致上經由如同比較例4所述之濺鍍方法，於玻璃基板上濺鍍形成一鉻鈦銅合金層。

比較例6：鉻鈦鉭合金層

本比較例係選用比較例3之鉻鈦鉭合金濺鍍靶材，並大致上經由如同比較例4所述之濺鍍方法，於玻璃基板上濺鍍形成一鉻鈦鉭合金層。

試驗例5：多元合金層之特性

本試驗例使用前述濺鍍方法所濺鍍而成之多元合金層，另使用原子力顯微鏡(atomic force microscopy，AFM)及四點探針片電阻量測儀(four-point probe sheet resistance meter)分別量測實施例7至12之多元合金層、比較例4之鉻鈦合金層、比較例5之鉻鈦銅合金層及比較例6之鉻鈦鉭合金層的厚度及片電阻率[sheet resistivity，單位：歐姆/單位面積(Ω/sq)]及電阻率[resistivity，單位：微歐姆-公分(μΩ-cm)]，其量測結果係如下表5所示。

此外，本試驗例另使用X射線繞射儀(X-ray diffractometer)量測實施例7至9及12之多元合金層、比較例4之鉻鈦合金層、比較例5之鉻鈦銅合金層及比較例6之鉻鈦鉭合金層的結晶型態，其結果係如下表5及圖8、圖9A及圖9B所示。其中，實施例7至9之多元合金層與比較例3之鉻鈦鉭合金層另分別於500℃下持續進行熱處理1小時，並以X射線繞射儀分別觀察其於熱處理前之多元合金層(as-deposited complex alloy layer)及熱處理後之多元合金層(complex alloy layer after heat treatment)的結晶型態，以進一步觀察其熱穩定性。

請參閱上表5所示，使用實施例1至6之多元 合金濺鍍靶材濺鍍形成多元合金層，能具體控制多元合金層中各成份之種類及含量比例，確保實施例1至6之多元合金層之片電阻率能控制在150Ω/sq以下；尤其，實施例3至6之多元合金層之片電阻率更可降低至80Ω/sq以下，且隨著銅含量逐漸上升，其片電阻率亦隨之下降。

此外，請參閱上表5及圖8、9A及9B之內容，實施例7至12之多元合金層之結晶型態皆為非晶態，且不論於熱處理前或熱處理後，實施例7、8及9之多元合金層之結晶型態皆維持於非晶態，並未受高溫熱處理之影響而改變其結晶型態。反觀比較例1之鉻鈦合金層，於其X射線繞射光譜圖中2θ為31°、35°、36°、40°、43.5°、44.5°及65°等處，分別可觀察到[Cr₂Ti(104)]、[Cr₂Ti(105)]、[TiCr₂(220)]、[Cr₂Ti(110)]、[TiCr₂(331)]、[Cr(110)]、[Cr(200)]之特徵峰，且經由curve-fitting軟體分析其XRD光譜圖得知該特徵峰位置(θ)及其半高寬(β)，再經計算後得知其晶粒尺寸超過160奈米，顯示比較例4之鉻鈦合金層之結晶型態為結晶態；就比較例6之鉻鈦鉭合金層，於其未經熱處理前之X射線繞射光譜圖中2θ為40°之處，可觀察到[Cr₂Ti(110)]之特徵峰，且於經熱處理後之X射線繞射光譜圖中2θ為43°及55°等處，分別可觀察到[TiCr₂(331)]、[Cr₂Ti(206)]之微弱特徵峰，且經由curve-fitting軟體分析其XRD光譜圖得知該特徵峰位置及其半高寬，再經計算後得知其晶粒尺寸為10奈米，顯示比較例6之鉻鈦鉭合金層之結晶型態為微晶態，而不是非晶態。

實驗結果顯示，相較於比較例4之鉻鈦合金層及比較例6之鉻鈦鉭合金層，利用實施例1至6之多元合金濺鍍靶材所濺鍍而成的實施例7至12之多元合金層，不論在熱處理前、後，該等多元合金層之結晶型態皆為非晶態，故該等多元合金層能適用於磁記錄媒體中，並作為磁記錄媒體之附著層，藉此提升磁記錄媒體之磁記錄密度。

試驗例6：多元合金層之附著性

本試驗例選用實施例9至12之多元合金層、比較例4之鉻鈦合金層及比較例5之鉻鈦銅合金層作為待測樣品，並以ASTM D3359-09標準試驗方法，檢驗各待測樣品之附著性。

於試驗中，先使用百格刀在面積為10毫米×10毫米之待測樣品上劃出相互交會的10條橫切割線及10條縱切割線，形成100格測試表面；再將3M公司販售之膠帶黏貼於該測試表面上，並沿180°之方式將膠帶撕除；最後，使用光學顯微鏡觀察各待測樣品於100格測試表面內有無被膠帶移除之情形，以評估各待測樣品之附著性。評估結果以移除面積比率(removed area ratio)表示，單位為百分比(%)，數值越小表示該待測樣品之附著性越佳。

實驗結果顯示，實施例9至12之多元合金層、比較例4之鉻鈦合金層及比較例5之鉻鈦銅合金層的移除面積比率皆為0%，經由前述檢驗方法證實，藉由適當控制多元合金層中各成份之含量比例，實施例9至12之多元合金層皆可提供足夠的附著強度，故能適用於作為磁記錄媒體之附著層。

試驗例7：多元合金層之抗腐蝕性

本試驗例選用實施例7至12之多元合金層、比較例4之鉻鈦合金層、比較例5之鉻鈦銅合金層及比較例5之鉻鈦銅合金層作為待測樣品，並將各待測樣品分別浸漬於20體積百分比之鹽酸溶液中1小時，再使用光學顯微鏡觀察酸浸後之待測樣品中是否有孔蝕(pitting corrosion)現象發生，以評估各待測樣品之抗腐蝕性。評估結果以光學顯微鏡下觀察到之孔蝕總數表示，數值越小表示該待測樣品之抗腐蝕性越佳。

實驗結果顯示，實施例9至11之多元合金層、比較例4之鉻鈦合金層及比較例5之鉻鈦銅合金層於酸浸後皆未觀察到有孔蝕之現象發生，且實施例12之多元合金層於酸浸後僅觀察到1處孔蝕。

經由前述檢驗方法證實，將多元合金層之組成為Cr_(1-a-b)-Ti_a-Cu_b，且a係大於1原子百分比且小於35原子百分比，b係大於10原子百分比且小於50原子百分比時，多元合金層能具備良好的抗腐蝕性，故能適用於作為磁記錄媒體之附著層。

綜合上述試驗例1至4之結果，藉由適當控制多元合金濺鍍靶材中各成份之種類及含量比例，能確保所製得之多元合金濺鍍靶材之品質，使其具備高純度、高相對密度及高抗折強度等優點，且該多元合金濺鍍靶材之相組成實質上不具有純金屬相。據此，本發明能具體避免該多元合金濺鍍靶材進行濺鍍製程時發生顆粒掉落或異常電弧放電等情形，藉此提升該多元合金濺鍍靶材之濺鍍均勻 性。

再者，綜合上述試驗例5至之結果，利用前述多元合金濺鍍靶材濺鍍形成之多元合金層，能同時控制多元合金層中各成份之種類及含量比例，並且製得兼具絕佳的附著性、導電性及抗腐蝕性的多元合金層。尤其，該多元合金層之結晶型態呈非晶態，故能適用於磁記錄媒體中，並作為磁記錄媒體之附著層，進而提升包含該多元合金層之磁記錄媒體的磁記錄密度。

上述實施例僅係為了方便說明而舉例而已，本發明所主張之權利範圍自應以申請專利範圍所述為準，而非僅限於上述實施例。

Claims (15)

1. 一種多元合金濺鍍靶材，其組成為Cr_(1-a-b)-Ti_a-M_b，M為銅、鉬或其組合，a係大於1原子百分比且小於35原子百分比，b係大於10原子百分比且小於或等於50原子百分比。
2. 如請求項1所述之多元合金濺鍍靶材，其中a係大於或等於15原子百分比且小於35原子百分比。
3. 如請求項2所述之多元合金濺鍍靶材，其中M為銅，b為b1，且該多元合金濺鍍靶材之組成為Cr_(1-a-b1)-Ti_a-Cu_b1，且a係大於或等於15原子百分比且小於35原子百分比，b1係大於10原子百分比且小於50原子百分比。
4. 如請求項3所述之多元合金濺鍍靶材，其中b1係大於或等於15原子百分比且小於或等於40原子百分比。
5. 如請求項3所述之多元合金濺鍍靶材，其中該多元合金濺鍍靶材包含鉻鈦合金相、鈦銅合金相及鉻鈦銅合金相。
6. 如請求項2所述之多元合金濺鍍靶材，其中M為鉬，b為b2，且該多元合金濺鍍靶材之組成為Cr_(1-a-b2)-Ti_a-Mo_b2，且a係大於或等於15原子百分比且小於35原子百分比，b2係大於或等於5原子百分比且小於40原子百分比。
7. 如請求項2所述之多元合金濺鍍靶材，其中M包含銅及鉬，b為b1及b2之總和，且該多元合金濺鍍靶材之組成為Cr_(1-a-bi-b2)-Ti_a-Cu_b1-Mo_b2，且a係大於或等於15原子 百分比且小於35原子百分比，b1係大於或等於5原子百分比且小於或等於40原子百分比，且b2係大於或等於5原子百分比且小於40原子百分比。
8. 如請求項1至7中任一項所述之多元合金濺鍍靶材，其中該多元合金濺鍍靶材之抗折強度係大於285百萬帕斯卡。
9. 一種製作如請求項1至8中任一項所述之多元合金濺鍍靶材的方法，其包括混合鉻粉末、鈦粉末及金屬粉末，以獲得一粉末混合物，該金屬粉末包括銅粉末、鉬粉末或其組合，再於750℃至950℃之溫度及280至320巴之壓力下熱壓燒結該粉末混合物，以製得該多元合金濺鍍靶材。
10. 一種多元合金層，其係由如請求項1至8中任一項所述之多元合金濺鍍靶材所濺鍍而成。
11. 如請求項10所述之多元合金層，該多元合金層組成為Cr_(1-a'-b')-Ti_a' -M_b' ，M為銅、鉬或其組合，且a'係大於1原子百分比且小於35原子百分比，b'係大於10原子百分比且小於或等於50原子百分比。
12. 如請求項11所述之多元合金層，其中M為銅，b'為b1'，且該多元合金濺鍍靶材之組成為Cr_(1-a'-b1')-Ti_a' -Cu_b1' ，且a'係大於或等於15原子百分比且小於35原子百分比，b1'係大於10原子百分比且小於或等於40原子百分比。
13. 如請求項11所述之多元合金層，M為鉬，b'為b2'，且該多元合金濺鍍靶材之組成為Cr_(1-a'-b2')-Ti_a' -Mo_b2' ，且a'係大於或等於15原子百分比且小於35原子百分比，b2'係 大於或等於5原子百分比且小於40原子百分比。
14. 如請求項11所述之多元合金濺鍍靶材，其中M包含銅及鉬，b'為b1'及b2'之總和，且該多元合金濺鍍靶材之組成為Cr_{(1-a'-bi'-b2')}-Ti_a' -Cu_b1' -Mo_b2' ，且a'係大於或等於15原子百分比且小於35原子百分比，b1'係大於或等於5原子百分比且小於或等於40原子百分比，且b2'係大於或等於5原子百分比且小於40原子百分比。
15. 如請求項10至14中任一項所述之多元合金層，其中該多元合金層之結晶型態為非晶態或微晶態。