TWI257431B - Method for producing composite material and composite material produced thereby - Google Patents

Description

1257431 故會因包埋 所得到之成形體中就容易產生孔隙等之缺陷 有氣體而使得材料密度降低。 此外，以熱壓法及HIPC熱各向同性靜水壓法）等所 代表之粉末冶金法，係將作為母材之金屬粉與作為分散材 之非金屬粉以既定比率混合，再將其施行成形、燒製 =之。上述方法在金屬為容易氧化者時，由於起：原:料： 粉體’故所得到的複合材料中之氧濃度會變高，而使得複 :材料之物性變得很難控制。另夕卜，由於上述粉末冶：法 遲有粕末，周整及粉末之混合處理等限制，故报難 更均勻地分散於母材中。 除了上述的半熔融攪拌法及粉末冶金法以外，也可進 1 一般㈣解轉造法，但是當母材與分散材同時為金屬 時’由於低熔點金屬與高熔點金屬各自具有其性 利用例如真空炫：艇、车水制、★ τ 、 熔％法來製造出如上述般金屬彼此融合 合材料是非常困難的。 在此處係就利用習知的製造方法得出之複合材料，舉 出繼材為例來作更進-步的詳細說明。近年來，在； 成液晶顯：器或半導體積體電路之配線等之際，係採用使 用複口材料之乾材的賤鍵法之配線技術。利用 所形成之配線中，係以#舢& ^ * 糸以耐熱性、低電阻性優異的鋁薄膜為 代表而非常適用之，盘 為了形成上述之鋁薄膜，故使用以鋁 作為母材之複合材料的靶材。 非常適合作為、、右Β θ _ 為夜S曰顯示器及半導體積體電路 用的鋁薄膜，可使用如丄 用例如··以鋁作為母材而分散於碳及鈦 2169-3830-PF1 U57431 荨之第iva族金屬所構成的 之鋁製複合材料的靶材^ "之靶材。若使用上述般 的配線，並能謀求防:因熱性、—優良 上述紹製複合材料的乾之配線斷線。因此， 性的薄膜之組成來構成，進二:要求以可形成滿足配線特 孔隙或空穴等缺陷少a +步，更需要求在靶材本身t 少。 …及成為雜質之氣體的混入量 碳及第：二述該 造能滿足作為配線形成二:::：出的複合材料，在製 使藉由半熔融攪拌、去 有困難。也就是說，即 上述銘製之IM才，作是=冶金法或溶解鑄造法可製造出 散於紹之母材中右^〜使石厌及第1^族金屬均勻地分 滿足實用性存在，故在作為可穩定的形成能 且，因為是作為革巴^使用配線的乾材方面仍不足夠。而 程度的體積使用，故主（bulk)體必須具有某 合材料，會產生知的製造方法所形成之主體的複 低的傾向，此外，、、曰、㈣缺陷而使得主體之密度有降 因此，即便是以利二：氣體等之雜質的情形也很常見。 ㈣使用，亦很難實：:之製造方法所作成的主體來作為 成。 、貝 用濺鍵法來穩定的施行配線之形 造方法雖可：::：例來研判的話’習知之複合材料的製 日认 刀政材分散於母材中，但是其分散性並不足 夠，且於主體内 个^ «屋生内部缺陷及混入雜質等，故應改 2169-3830-PF1 1257431 善之處很夕。而且’不光是作為靶 零件及飛㈣料之結 作為π車 複合材料來考量時，在的制:極材料等等其他用途之 白0的衣造方法中，欲將各種組忐 之複&材料廣泛地利用一 、 本發明即係有鐘於上述Λ兄Γ常困難的。 上之金屬或非金屬以及上述者：：提供-種由2種以 的製造方法，此方法可比4: 所構成之複合材料 ==合材料之母材中，且為-種不拘於複合材: 之、、且成而此廣泛地適用之複合材料之製造方法。 【發明内容] 的解决上述課題’經本發明者等著眼於薄膜形成所 、=:相沉積技術而銳意研究之結果，終至完成 心知之製造方法所無法實現的複合材料之技術。 本卷月之第一發明為一種複合材料之製造方 法，其係以金屬 < 彳纟^ ^ 鸯-飞非金屬或上述者之化合物 =艮料材不同種類之金屬或非金屬或上述者之化合物; 、/、、種以上成份作為分散材所分散構成的複合材料之製 =二m構成上述母材之金屬或非 王、、:五述者之化合物所構成之母材用原料以及用以構成 上述刀政材之金屬或非金屬或上述者之化合物之至少1種 以ΐ的分散材用原料同時地或交互地施行蒸發，以於基板 上’儿積上述之蒸發粒子而形成主㈤"體。 、’〔之第發明，係將用以構成母材之母材用原料盥 用以構成分散材之分散材用原料利用所謂的物理氣相沉積 2169-3830-PF1 1257431 據上述之二發粒子沉積於基板上來形成主體。若根 別鐵 "，則構成母材以及分散材之原料就會分 」：洛發粒子而沉積，故與習知之製造方法不同，分散 右而=中可極均勾地分散，所以可不受各原料性質的左 =地製造出各種之複合材料。也就是1兒，即使是 、:广屬與低炫點金屬之組合的複合材料也能輕 造出。 又 在上述的第—發明中，係以使用物理氣相沉積法中之 =又=及真空諸法較佳。此乃因為上述之方法可以較高 二由各原料處產生蒸發粒子，故較容易形成具有既定 "貝之主體。而且，於上述第-發明中使用濺鍍法及直* 際，由於在使原料蒸發時舰氣等之非活； ::圍中:戈真空氛圍中來進行，故亦可適用於容易氧化的 且能控制混入於所製造之主體中的氧混入量，同時 亦此極力避免氣體等之雜質混入，故而能進一步製造出内 部缺陷非常少的複合材料。 上述第—發明中之原料的蒸發，可令母材用原料盘分 黄:材用原料同時或交互地來進行之。在同時蒸發而沉積 w ’ :材用原料與分散材用原料之蒸發粒子係呈隨機沉積 即便是在父互蒸發的情況下，亦因母材與分 政材之"L積層係控制在埃級（抓柯咖）的程度下，故巨 觀〇還疋為刀散材均勻地分散於母材中的複合材料。 述第&明中之原料的蒸發，若考量要以比較短的 時間來形成主體的話，則以利用濺鍍法較佳。 2169-3830-PF1 1257431 ,其次，本發明之第二發明為—種複合材料之製造方 法’其係以金屬或非金屬或上述者之化合物作為母材，再 T跟該母材不同種類之非金屬或上述者之化合物之至少】 種以上成份作為分散材所分散構成的複合材料之夢二方 法，包括下列步驟··使用以構成上述母材之非 或上述者之化合物或者是用以谌士 y w b屬 或卜、fI入’ 冓成7刀放材之金屬或非金屬 =述者之化5物所構成的蒸發用原料於烴系氣體、氧氣 或氮氣之氛圍中墓笋，以於IL ^ ㈤,)體。 於基板上沉積蒸發粒子而形成主 由於上述之第二發明係基於物理氣相沉 或化學氣相沉積法（CVD沐彳+、走（PVD法） α( ^ 法）來進行，故藉由令 料_之氛圍由烴系氣體、氧氣及氮 擇= 之，即可fy ;生ψ I 7出使用 义。出作為/刀散材之碳化物、 極均勻地分散於母材中之莽入^ 乳化物能 恭m π 之奴β材料。上述第二發明中之亨 』原料的蒸發’可使用物理氣相 2 鑛法或化學氣相沉積法中之活性化蒸鑛法法及真空療 上述弟二發明φ + 為在進行賤錢或墓二嚷’其組成並未特別限制，可< 院、乙…炔氣::;蝴 原料的蒸發氛圍而言；：。：外：:“述第二發明中之 調整原料之蒸發效率。1用含有職等之非活性氣體來 在上述第二發明巾 金屬或上述者之化合：所：使用用以構成母材之金屬或非 含有加入於母材中 才冓成之瘵發用原料，或是使用包 用以構成分散材之金屬或非金屬或上 2169-3830-PF1 10 1257431 处者之化合物的蒸發用原料。例如 及作為分散材切所構成的“：：為母材之銅以 而生成穩定的崎板上，與氫就會反應 散材而極均勻地八％、此就此製造出以該氮化矽作為分 將由作為母材iΜ於母材之鋼中的複合材料。同樣地， 料於氧氣中利用繼使其產？二:構成的蒸發用原 上，則銘與氧就會反應而生成的立子而，儿積於基板 造出以該氧化_為分散材而極均二 ==就能製 的複合材料。 勾地刀放於母材之銅中 實現的^第二發明，即可製造出習知製造方法所無法 材而丄材料’亦即’即使是對於母材濕潤性差的分散 之複:材t可製造出能將該分散材極均句的分散於母材中 可=才料。然後，藉由調整進行原料蒸發時之氛圍，即 H抑制雜質之混入’因而能製造出内部缺陷等非常少 ::。上述第二發明中之原料的蒸發，若考量要以比較 且’日寸間來形成主體的話’則以利用濺鍍法較佳。 、利θ用以上所述之本發明的第-以及第二發明的製造 方法所得到的複合材料’為形成有沉積於基材上所形成之 主體者’要將該主體以所謂的薄膜之形式來作為單體使用 並不困難’藉著由基板剝離，其主體本身就具有可直接使 用程度的體積。因此’利用第—及第二發明之製造方法並 由基板剥離的主體，可直接使用於靶材等之各種用途。 又，在本發明中，係將由上述第一及第二發明中之製 2169-3830-PF1 11 1257431 =所得到的主體與構成母材之金屬或非金屬或上述者 所構成之母㈣原料—料解、混合料行禱造 =即可調整分散材濃度。雖然從在第-及第二發明之 :二法中所侍到的主體之複合材料係呈分散材極均勻地 母材中的狀態之觀點來看，其結構可說非常的理 ，但是由於上述的2個製造方法係基於氣相沉積法，故 :形成具有較大體積之主體時因為必須進行長時間的製 k ’因此报難得到複雜的形狀。因此，藉由將利用上述2 個方法所得到的主體與母㈣原料—起熔解、混合、禱造 成形來調整分散材之濃度，以製造出更A主體之複合材 料。然後，於進行鑄造成形之際’若使用既定形狀之模且 的話’則即使是複雜形狀的複合材料也可很容易就得到:、 當將第-及第二發明所得到之主體與母材用原料炼 :、混合而進行鑄造成形時，雖然也考慮到會如習知之製 造T法般有產生分散材與母材分離之現象’但是在本發明 之第一及第二發明中，由於母材與分散材之間係以非4微 細的分散混合狀態來形成主體，亦即，分散材係以對母材 之濕潤性高的狀態來構成主體，故即使是將上述主體與母 材用原料一起熔解，分散材也不會由母材分離。因此將 2體與母材用原料熔解、混合而進行鑄造成形所得到之複 D材料，就會呈分散材極均勻地分散入母材中之狀熊。另 外，在如上述般將主體與母材用原料進行熔解來製造複入 材料時’可藉由於形成主體之際預先增減分散材之量咬力 入之母材用原料的量’而輕易地控制最後所得到的複人材 2169^3830-PF2 12 1257431 料之組成。 與母㈣料進㈣料之溫度，可由^ 材科之組成來適當決定之，基 旻口 七皿度到咖度的範圍内來 ‘ 將溫度調整至主體可變成充份的流動狀必須 之氛圍並切職制，但是當H心上述熔解處理時 複合材料時，❹在為容易氧化的 二ί 混合後施行鑄造成 、入^欠錢造係以會急冷凝固者較佳。此乃因為若在各 Γ田牛下施行禱造的話’複合材料的結晶組織就會微

二，而術之分散材亦會呈極均勻且微細之方式J 體二外，利用第一與第二發明所得之主體以及由上述主 體吳母材用原料所炫解e人 可茲丄 十所匕合、每造成形而得之複合材料， τ精由施行壓延加工或熱處理 製造出之複合曰曰構W取終所 有可適用於各用途之特性，而 -口於各用途之特性可舉例如： 合材料時，可夢由施”““ “乍強度特性優異的複 猎由^丁堡延加工或熱處理來實現調整其結 目的。此情形下’可併用壓延加工與熱處理，亦 σ 4 ’應進行壓延加工或熱處理。 接著’在上述第一及第二發明的複合材料之製造方法 ’係以一面旋轉基板-面沉積蒸發粒子較佳。若使用維 持於既定旋轉速度之旋轉基板，就可在旋轉基板表面之各 2169-3830-PF1 13 1257431 處均勾地進行蒸發粒子之 情況而言，卽m 積故比（况積於蛘止基板的 ,I可形成組成更均勻、厚度更均勻的主體。 質者較佳至Y積有蒸發粒子之基板係以使用與母材相同材 乃因為如此可使蒸鍍粒子與基板成整合性的 1L積’而能容易地得到均句的結晶組織。此外，當上述主 月豆與母材用用祖 > 料時其Ή、仃、讀、混合、鑄造成形來製造複合材 丁十¥ ’基板的材質甚| 不會由美板Μ 同的話’則所形成的主體就 由基板剝離而能熔解，故可簡化製造步驟。 適人：用發：的複合材料之製造方法，可廣泛的應用於⑼ 複合材料而可不拘於其組成，且分散材會在 故、以：均勾的狀態來分散之，並能抑制雜質的混入， 進而可得到沒有孔隙等内部缺陷的主體之複合材料。因 二利用本發明之製造方法所得到的複合材料 而貫際應用於各用途，並非當 μ 件笼少_ 卫非吊適合用於汽車零件或飛機零 寻之4材料、電極材料及薄膜形成用乾材材料等方面。 之由更進一步，利用本發明之製造方法所得到的複合材料 站，母材為鋁而分散材為碳者非常適合作為靶材材料來 ^用。如前所述’㈣膜可有效地利心液晶顯示器 :體積體電路之配線上。習知以來’利用賤鍍法形成包含 ^反之1S薄膜時’已知有使用直接於㉟金屬材中包埋有由 碳及矽等所構成之晶片等的所謂馬賽克狀之靶材 2-292821號公報）1而，上述之馬赛克狀乾材被指^ 有所形成的薄膜組成不均勻及產生塵粒等之問題，故在= 為薄膜形成用之IM才上並不實用。另一方面’利用本發明 2169-3830-PF1 14 1257431 之製造方法所得到的複合材料，其母材之鋁中的碳會極均 勻且微細地分散，故一旦將上述複合材料使用作靶材而進 仃配線形成時，就可穩定地形成耐熱性、低電阻性優良、 配線。 支4 【實施方式】 【發明之較佳實施例】 本發明之複合材料的製造方法其較佳之實施例係如 下所iC在以下之第1實施例中係有關於上述之第一發明 的製造方法之說明，而在第2實施例中則係有關於上述之 第二發明的製造方法之說明。 差1實施例— 本第1實施例係有關於利用濺鍍法或真空蒸鍍法使母 材用原料Η分散材用原料蒸發而形成主體之製造方法。第 1圖〜第4圖係表示本第i實施例中之各種製造方法的概略 圖 〇 、、第1圖係表示利用濺鍍法使作為母材之金屬原料以及 乍為刀政材之非金屬原料蒸發，而使其沉積於板狀的靜止 基板上之方法。在艙室1内係預先設置有板狀之靜止基板 2亚以面向於上述靜止基板2之方式而分別在基材3上設 ，有母材用金“材4以及分散材用非金躲# 5。上述 靜止基板2、各靶材4、5皆與未圖示之電源相連接。又， 上述秤止基板2係由母材用金屬所構成。另外，在第i圖 中雖僅表不出使用母材用金屬乾材4以及分散材用乾材$ 等2個μ之情形，但亦可對應其標的之複合材料的組成 2169-3830-Ppi 15 1257431 而適當設置更多數之靶材。 然後，於艙室1中導入非活性氣體例如氬氣而調整至 既定壓力之後’藉由在母材用金屬㈣4與靜止基板2之 間以及刀政材用非金屬靶材5與靜止基板2之間施加既定 的電壓而引發濺鍍現象，以使母材用金屬以及分散材用非 金屬蒸發而沉積於靜止基板2上。上述之施加電壓，可用 會同時地引發濺鍍現象之方式施加於兩靶材4、5，亦可用 會交互地引發賤鍛現象之方式來施加。在上述第1圖中雖 係以直流2極_方式為例來說明之，但是也可以使用所 謂的高頻濺鍍或磁控管濺鍍之方式。 如上述般進行既定時間之濺鍍後，即會於靜止基板2 士形成主ϋ 6之複合材料。待既定之主體6形成後，再將 靜止基板2利用切肖彳或#刻等方式把主體6由靜止基板2 取下以成為主體6之單體，如此即可使用於結構材料、 電極材料及Μ料等之各種料上。上述之主冑6可直接 使用之#可在必要時對應施行以壓延加工或熱處理來調 整其結晶構造而使用之。 又’亦可不由靜止基板2將主體6取下而直接與另外 準備之母材金屬-起加熱炫解，並藉由調整上述另外準備 之母材用金屬之量，即能任意地決定最終所得狀複合材 料的組成、亦即能任意地決定分散材之濃度。加熱至既定 溫度並熔解至某程度之流動狀態之後，藉由充份的授拌來 均勾地混合，再於急冷凝固條件下進行鑄造成形，即可得 到作為標的之組成以及形狀之複合材料。更進—步必要 2169-3830-PF2 16 1257431 時亦可對應將上述複合材 結晶構造進行調整。Ό 施行壓延加工或熱處理來對其 接著，在第2圖中係 材之金屬原料以及作為分:不利用真空蒸鍍法來使作為母 板狀之靜止基板之方法金屬原料蒸發而沉積於 靜止基板2,並以面向於上述：係預先設置有板狀之 掛鋼7中設置有母材用全屬二土板2之方式而在蒸鍍 蒸鍍源9。上述兩蒸鍍源8二:：=及分散材用非金屬 上述之蒸鐘源亦可為棒狀物而口白14未圖示之電源相連接。 行複合材料之量產時 :可連續供給者，如此於進 由母材用金屬所構成。有二丈。又，上述靜止基板2係 用真空蒸鐘法之情形 卜’在上述第2圖中雖僅說明利 的之複合材料的組成而適當之情況般對應其標 然後，令艙室〗減二之厂數之蒸鍍源。 將母材 S〜之《力而呈真空氛圍，再 加熱，以使母分散材用非金屬細9通電 蒸發而沉積於it:散材，/⑽各 之蒸鍍，即可於私卜其4 妆妝上述步驟進行既定時間 既定之主體6开/1 上形成主體6之複合材料。待 主體6來第1圖之說明般’可作成單體之 造加工以或者是與母材用金屬一起炫解、混合、缚 又，必要日：散材之濃度調整而作為複合材料使用。 造進行職。、可對應施行塵延加工或熱處理來對其結晶構 、，利用第3圖以及第4圖而就使用旋轉基板 2169-3830-ΡΡ1 17 1257431 之‘造方法來進行說明。第3圖係表示利用濺鍍法於旋轉 基板上製造主體之複合材料的情況。在艙室丨内係預先2 置有筒狀之旋轉基板10，並於面向旋轉基板且互相垂 直正交之基材3上分別設置有母材用金屬靶材4以及分散 材用非金屬革巴材5。 在上述情形下，於艙室1内導入氬氣並藉由以未圖示 之電源施域定之電壓來進行錢*，以使母材用金屬盘分 2材用非金屬沉積於旋轉之筒狀旋轉基板10的側面而形 成主體6 。一旦如上述般使用旋轉基板形成主體6，，則 上述主體6,之微結構就會變成母材用金屬與分散材用非 金屬係以埃級（angstr⑽）沉積於層上之狀態。然而，若 ，上述主體6’之整體由巨觀的觀點來看，則母材用金： t分散材用非金屬其組成係均勾的，即分 分散於母材中。 炫倣、、，田的 於上述旋轉基板所形成之主體6，，可同第 明般，直接拿來作為各用途之複合材料 :之祝 體6’盥母材用全屬& 次者疋將主 合材料使用。更進^ 整分散材漠度來作為複 整…構i另厂亦可施行磨延加工或熱處理來調 個二 在上述第3圖中雖僅表示出使用2 才日守之情況，但亦可對應其標的之複合材料成 旋轉^其；、、、成而 疋轉基板之周圍设置3個以上之靶材。 圖中雖係說明利用濺鍍法 述弟3 並利用真空蒸鍵法亦同樣可；：屮使用上述旋轉基板〗。 使用上述真空蒸鍍法時， 材枓。 甶於基本上而言係將第3厨中之 2169-3830-PF1 18 1257431 “靶材4、5改換成各蒸鍍源，故此處省略掉其細部說明。 第4圖係表示併用濺鍍法及蒸鍍法而於旋轉基板上形 成主體之複合材料時之圖。在艙室1内係設置有筒狀之旋 轉基板10 ,並以面向上述旋轉基板1〇且互相垂直正交之 式而刀別方；基材3上設置有母材用金屬靶材4以及於蒸 鍍坩鍋7設置有分散材用非金屬蒸鍍源9。 在上述情形下，於導入氬氣並調整至既定壓力之後， Π”屬會藉由賤錢而蒸發，另-方面，將分散材用非 王-通包加熱至非金屬物質之蒸氣壓大於搶室 的溫度以使分散材用非仝屬亨於 # , ； 、，屬π备。猎此，於旋轉基板1 〇之 侧面沉積母材用金屬蛊 / 、、 一刀政材用非孟屬而形成主體6，。 上述所形成之主體6，可得_ i g 3 複合材料。又，關於主體fi t 5同結構之 、主體6之使用方式因與第 說明相同，故省略之。 $丨圖中之 此處，就本第彳每A y ^例之相關實施例進行說明。 本實施例1係利用錢鑛法並使用如 基板來製作鋁-碳複合松 ㈡所不之旋轉 材之結（純度99.999% =情況。準備作為母材用金屬無 ^ 以及作為分散材用非全屬> 碳（純度99_9% ) 2種 非金屬靶材之 毫米、長279.4毫米及 形狀為見127 極.磁控管滅鑛型之f署笔米。歲鑛裝置係利用3陰 又衣置，並係使用3陰極中 準備由1面為長279毫来^ 之2陰極。又， 邊彼此個別連接而成^ 鋼板8片其長 角形的筒狀物之旋轉基板，並於 2169-3830-PF1 19 1257431 上述旋轉基板之側面捲繞厚度12|απι之鋁箔（純度99.999 /〇 ^ ’以使鋁及碳沉積於上述鋁箔上。 錢錢條件係在艙室内導入氬氣，濺鍍壓力為〇. 8 7pa、 輸入電力為|呂靶材12kW ( 24· 8W/cm2 )、碳靶材4kW (&3W/Cm2)、旋轉基板之旋轉速度則為3〇rpm。施行約 30小時之賤鑛’以於旋轉基板之側面形成厚度〇· 6_之主 體上述所形成的主體之剖面結構，由成膜速度來推算之 係呈約〇· 3Mm厚之鋁層與約〇· 〇1_厚之碳層層壓之狀態， 故主體中之碳濃度經分析就變為2· Θ重量％ (5. 6原子％ )。 將上述主體與另外準備之鋁（純度99· 999% ) 一起藉 由真空熔解而將鋁—碳之組成調整成碳濃度會變為0· 7重 量％ ，再利用水冷銅鑄模具來進行鑄造。將進行上述鑄造 成形所彳于之物質於顯微鏡下觀察之結果，確認於母材之鋁 :碳係呈Al-C(Al4C3)相之型態，並以—左右之粒徑來 :際之。關於上述實施例i中所得到之—碳的複合材料， 其Al-CCAhC3)相之分散狀態的觀察結果係如第$圖所示。 第5圖中，黑色可見部份即為Ακ (Αι心）相。 如以上所述般，將已鑄造成形之鋁-碳（〇· 7重量％ 的複口材料成形加工為賤鍍乾材，並藉此進行銘薄膜之成 ' 、薄膜之成膜條件係使用DC磁控管·賤鍍裝置，並右 錢壓力U咖⑴mT町）、輸人電^Watt/cni2下炉 王又之薄膜所需要的濺鍍時間約為 完3000A之薄腺饴 、，乂換玻璃基板再進行薄膜形成。藉由 2169-3830-PF2 20 1257431 反覆進行上述薄膜形成操作 v… 们/¾鑛歡材連锖推杆 長％間之薄膜形成。妷後，八別 、、、進仃 ^ ± 刀別對初次所形成之薄膜、濺 :時間總共…"、時程度時之薄膜峨錢時間總共 、二過4。小吟程度時之薄膜就其耐熱特性進行是 狀凸起之檢測。上述 生山 ^ , 起，係指當將上述附有薄膜 5基板置於真空中、溫度3〇〇。 、 j. . l Γ木選订既定時間之 …處理打，於薄膜表面所產生的_ % 田狀凸起而言。結果，確 w無命總共的濺鍍時間為何， 於各4朕中皆幾乎未產生山 / ^“定各_之電性比電阻時，亦確認在 :適條件下比電阻為5μΩ⑽程度。上述之結果顯示且在作 二夜晶顯不器或半導體積體電路之配線特性 由此可知，若將在上述實施例i ,^ 〒所侍到的複合材料作為 靶材之原料來使用，就可穩定的形成薄膜特性@ ' '' 小成溥艇特性優良的薄膜。 Η2^ΓΓ 1係採用半炫融授掉法。將銘（純度99.999 : 斤置於碳掛鋼内’昇溫至7〇〇t左右並待其溶解之 後’即冷卻至640它而成半 熔融狀恶（固液相共存狀態）。 在邊狀恶下，於鋁熔融液中加入 # 伞、士 ΰ見十均粒徑150μπι之碳 永刀末，再利用攪拌機強攪拌之 行鑄造。所㈣讀塊n 心㈣核具進 厣 9 A ng〇t)為長 20〇_x寬 200mmx厚 :士 _之板狀，當檢測對應於鋼鑄模具之底側部份的碳濃 度 ¥，得到 0. 0 03〜0. 0 08 重 ^ 直里/g ，故確認了碳幾乎未分散。 备以目測觀察上述之錠蟥士 ,^ 4 鬼守’確認了碳乃偏析出於錠塊之 〇 Mi U象發生之原因’乃因為在半熔融攪拌法 2169-3830-PF1 21 1257431 之中鋁及碳之間幾乎 故俨^ h 十無濕潤，且因鋁與碳之比重又不同， 故呶因而與鋁分離而浮在上方。 JLlXife 例 本第2實施例将古 令， 糸有關於在由烴系氣體、氧氣及气教中 之任一氣體與氬氣耸夕^ 軋乱及虱虱中 原料蒸發，以於基板上 mu 上，儿積瘵發粒子而形成主體之製造方 古。弟6圖以及第么士 _ 7圖係表示本第2實施例中之各種势造 方法的概略圖。第一 、 圖係表示利用濺鍍法之情況，而第7 圖係表示利用蒸鍍法之情況。 利用濺鍍法時，得士楚 — 弟6圖所示般’在艙室1内係預 先6又置有板狀之靜止其纟9 、， 、 止基板2，亚以面向於上述靜止基板2 之方式而在基材3 丄 1叹且有由母材用金屬與分散材用非金 屬所構成之蒸發用♦奸1 ]. 不。上述#止基板2、蒸發用靶材 11皆與電源12相i車垃。v ^ ^ ^ ，上述逆止基板2係由母材用 金屬：構成。在上述第6圖中雖係以直流2極減鑛方式為 例來％明4 ’但是也可以使用所謂的高頻㈣或磁控 鍍之方式。 ' 然後，在艙室1内設置氛圍氣體導入口 13與氛圍氣 體排出口 1 4。所供給的由乙炔等之烴系氣體與氬氣等之非 活性氣體戶斤混合而叙&圍氣體，係、由上豸氛I氣體導入 口 13導入於艙室1内。 將翻至1内調整至既定壓力之後，施加既定電壓來引 發減1鍍現象’以由蒸發用靶材Π使母材用金屬以及分散材 用非金屬蒸發。此時，導入於艙室〗内之乙炔氣體等之烴 2169-3830-PF1 22 1257431 系風體會分解成氫與氧。例如，上Mu 金屬或分散材用非金屬同時形成於靜心板之母材用 為主體6，或者是舆蒸發上而滲入成 反應而生成稃定^ 了用金屬或分散材用非金屬 止基板2上::=’並以該碳化物之狀態形 於艙室1内二:：體6。此情況下，藉由調整導入 壓 度 屢，即可適-“：::："、氣體量或濺鍍時之施加電 田、為體6而形成之複合材料中的竣濃 八久，就利用第7圖所示之蒗 明 板 …、锻去的情形來進行說 在弟7圖中，於艙室J内係 ，#丨V & Α 识无叹置有板狀之靜止基 -置有由丹：於上述靜止基板2之方式在蒸鍍掛銷7中 Γ5二;;用〗金屬嶋 源15^7γΓΛ :與未圖示之電源相連接。上述之蒸鍵 ¥ ““列中所說明般，可為棒狀物而呈可連 者，如此於進行複合材料之量產時就非常有效。又， 上述靜止基板2係由母材用金屬所構成。 :然後，在艙室内係設置有氛圍氣體導入口 13與氛圍 亂體排出口 14，而所供給的由乙块等之烴系氣體與氬氣等 體所混合而成之氛圍氣體’係由上述氛圍氣體 導…3導入於搶室i内。其後，藉由調整至既定壓力並 將蒸鍍源15施行通電加熱，以使母材用金屬、分散材用非 金屬蒸發，上述蒸發粒子會通過加速用探測電極16而沉積 於靜止基板2。此時，導入於搶室！内之乙快氣體等之烴 系氣體就會如同第6圖之情況般分解成氯與氧，而經由上 2169-3830-PF1 23 1257431 ::::生成的碳即會與蒸發之母材用金屬或分散材用非 金屬同時形成於靜止㈣2上而渗人成為主體6，或者是 =:之：材用金屬或分散材用非金屬反應而生成穩定的 賴’並以該碳化物之狀態形成於靜止基板2上而參入 成=體6。此情況下，藉由調整導入於艙室丨内之氛圍 氣體中的烴系氣體量或蒸錢時之通電加熱溫度，即可適當 決定主體6中之碳濃度。 利用第6圖及第7圖中所說明的製造方法來形成既定 之主體6之後，可將其如同帛1實施例中所說明般作成單 體之主體6來使用’或者是與母材用金屬—起溶解、混合、 鑄造加工來調整分散材之濃度而作為複合材料來使用。此 外，必要時可對應進行壓延加工或熱處理來調整結晶構造。 此處’就本第2實施例之相關實施例來進行說明。 實施例2 本實施例2係表示利用如第6圖所示之減鍛法來製作 銘-碳複合材料之情況U係㈣反應性磁控管滅鑛裝 置，並使用直徑203.2mm、厚度10mm之圓盤狀鋁（純度 99.999% )來作為濺鍍靶材。此外，並使用厚度ι〇_之二 箔（純度99· 999% )來作為靜止基板。 將氣體流量4〇CCm之氬氣（純度99 999% )與氣體流 量2〇CCm之乙炔氣體（純度99·5% )的混合氣體供給於2 室内’並將錢鑛壓力調整成〇·4Ρ&。然後，輸入電力為對 铭靶材8kW (24.7W/Cm2)、基板溫度則為2〇〇。〇。 進行60分鐘之濺鍍，而於靜止基板上形成厚度 2169-3830-PF2 24 1257431 8〇μιη、總量 6 古、 ^ ^ 克之主體。當將以上所形成之主體J:硭：歲 度進行氣體分析時，得到於主體中含有2 4wt%的碳， 由真二上：主體與另外準備之銘(純度99.999% )-起藉 而將鋁—碳之組成調整成碳濃度會變為〇 7重 =所㈣用水冷銅禱模具來進行鑄造。將進行上述鑄造 :侍之物質於顯微鏡下觀察之結果，發現係同於實施 例1之第5岡玲涔— 呈粒柄 不的觀察照片，而確認於母材之無中碳係 /工_左右之M-C ( Αΐ4。）相之型態而均勻的分散。 如以上所述般，將已鑄造成形之鋁—碳（〇7 ^合㈣^為⑽㈣，並藉此在與上述實施例/之> :兄相同的條件下進行銘薄膜之成膜，檢測其薄膜特性。 、”σ果’若將在本實施例2中所得到㈣-碳之複合材料作為 乾材之原料來使用的話，就會同實施们之情況般可穩定 的形成耐山狀凸起性優良且電性比電阻亦很小的薄膜。 【產業上之可利用性】 如上所述，依據本發明的複合材才斗之製造方法的話， 即可比習知的複合材料之製造方法更為令分散材極均勾地 2散至複合材料之母材中，且不拘於複合㈣之組成而能 • &出各種泛用之複合材料。然後，利用本發明之製造方 法所得到的複合材料由於其分散材可極均勾地分散於母材 十而不會產生孔隙等之内部缺陷’故可充份地滿足構成材 料及電極材料等所要求之特性’而成為適用於各用途之物 質。特別是在作為施行液晶顯示器或半導體積體電路之配 線形成時的靶材來使用時，更可穩定的實現所要求之薄膜 2169-3830-PF2 25 1257431 特性。 【圖式簡單說明】 第1圖係表示利用濺鍍法於靜μ I α r止基板上形成主體時之 概略圖。 弟2圖係表示利用 時之概略圖。 笫3圖係表示利用 概略圖。 真工条鍍法於靜止基板上形成主體 满1 法於轉基板上形成主體時之 弟4圖係表示併用激鑛法及真空条鍵法於旋轉基板上 形成主體時之概略圖。 第5圖係實施例1中之水冷鑄造後的複合材料剖面觀 察照片。 第6圖係利用濺鍍法並導入挺氣脰而於靜止基板上形 成主體時之概略圖。 第7圖係利用蒸鍍法並導入烴氣體而於靜止基板上形 成主體時之概略圖。 【主要元件符號說明】 修 1〜艙室、 2〜靜止基板、 3〜基材、 4〜母材用金屬靶材、 5〜分散材用非金屬靶材、 6〜主體、 7〜蒸鍍坩鍋、 2169-3830-PF1 26 1257431 8〜母材用金屬蒸鍍源、 9〜分散材用非金屬蒸鍍源、 10〜旋轉基板、 11〜蒸發用靶材、 1 2〜電源、 13〜氛圍氣體導入口、 14〜氛圍氣體排出口、 1 5〜蒸鐘源、 16〜加速用探測電極。 27 2169-3830-PF1

Claims (1)

1. 5573唬中文申請專利範圍修正本 、申請專利範圍： 修正日期：95.5.12 鋁為、種用於濺鍍靶材之鋁複合材料之製造方法，係以 “、、母材，以碳作為分散材之用於濺鍍靶材的複合材 乂方法，包括下列步驟： 八a :用X構成上述母材之鋁或鋁化合物及用以構成上 刀散材之原料同時地或交互地施行蒸發，以於基板上沉 、述之蒸發粒子而形成主（bulk )體。 2·—種用於材之銘複合材料之製造方法，係以 '…’ X奴作為分散材之用於濺鍍靶材的複合材 | &方法，包括下列步驟： 用 二構々成上述母材之鋁或鋁化合物所構成·的蒸發 …、4系乳體、氧氣或氮氣之氛圍中蒸發，以於基板 沉積蒸發粒子而形成主（bulk)體。 由腺4丨_用於’賤鍍靶材之鋁複合材料之製造方法，係藉 由將利用如申請專利範 、 圍第1員所述之方法製造出之主體 及用以構成母材之銘 來調整分散材之碳濃度再將其禱造成形4 由將1 一如種申用ΓΓ錄乾材之紹複合材料之製造方法，係藉 將利用如申凊專利範圍第2項所述之方法製造出之主體 以及用以構成母材之原料施行熔解 形來調整分散材之碳濃度。 再將其W成 5.-種用於…材之銘複合材 由將利用如申請專利範圍笛^ +、 &万次係精 材料施行壓延加工或之方法製造出之複合 X “、、處理來调整結晶結構。 2169-3830-PF2 28 1257431 王川々； ’八 u f ,〜教造方法， 由將利用如中請專利範圍第2項所述之方法製造出之複= 材料施行壓延加工或熱處理來調整結晶結構。 ㈣於濺鍍乾材之純合材料之製造方 :利用如申請專利範圍第3項所述之方法製造出之複！ 材料施行壓延加工或熱處理來調整結晶結構。 σ 8. -種用於濺躲材之紹複合材料之製造方法，係藉 將利用如中清專利範圍第4項所述之方法製造出之複人 材料施行壓延加工或熱處理來調整結晶結構。 σ 9. 如申請專圍第丨項所述μ麵鍍㈣之 合材料之製造方法，其中原料之蒸發係利用㈣法來進行。 10. 如申請專利範圍第2項所述之用於機鍍靶材之銘 複合材料之製造方法，1中历极 Υ义 e *中原枓之蒸發係利用濺鍍 仃0 11.如申請專利範圍第3項所述之用於濺鍍靶 複合材料之製造方法，苴巾#/ ’ 乂 其中原枓之蒸發係利用濺鍍法來進 行0 12·如申請專利範 複合材料之製造方法， 行0 圍第4項所述之用於濺鍍靶材之鋁 其中原料之蒸發係利用濺鍍法來進 13·如申請專利範圍第5 複合材料之製造方法，其中原行0 項所述之用於濺鍍靶材之鋁 料之蒸發係利用機鍍法來進 14.如申請專利範圍第 6項所述之用於賤鍍靶材之鋁 2169-3830-PF2 29 1257431 複合材料之製造方法，#中原料之蒸發係利用濺鍍法來進 行。 1 5 ’如申明專利範圍第7項所述之用於賤錢乾材之鋁 複合材料之製造方法，《μ料之蒸發係利用㈣法來進 16.如申請專利範圍第8項所述之用於濺鍍靶材之鋁 複合材料之製造方法，纟中原料之蒸發係利用濺鍍法來進 行0 1 7 ·如申請專利範圍第 複合材料之製造方法，其中 蒸發粒子。 18·如申請專利範圍第 複合材料之製造方法，其中 療發粒子。 19.如申請專利範圍第 複合材料之製造方法，其中 蒸發粒子。 2 〇 ·如申請專利範圍第 複合材料之製造方法，其中 蒸發粒子。 21 ·如申請專利範圍第 複合材料之製造方法，其中 蒸發粒子。 1項所述之用於濺鍍靶材之鋁 ’係使基板一面旋轉一面沉積 2項所述之用於濺鍍靶材之鋁 ’係使基板一面旋轉一面沉積 3項所述之用於濺鍍靶材之鋁 ’係使基板一面旋轉一面沉積 4項所述之用於濺鍍靶材之鋁 ’係使基板一面旋轉一面沉積 5項所述之用於賤鑛乾材之銘 ，係使基板一面旋轉一面沉積 22·如申請專利範圍第 項所述之用於濺鍍靶材之鋁 2169-3830-PF2 30 1257431 複合材料之製造方法，其中 療發粒子。 23·如申請專利範圍第 複合材料之製造方法，其中 療發粒子。 ，係使基板一面旋轉一面沉積 7項所述之用於濺鍍靶材之鋁 ，係使基板一面旋轉一面沉積 24·如申明專利範圍第8項所述之用於濺鍍靶材之鋁 複合材料之製造m中，係使基板-面旋轉-面沉積 蒸發粒子。 2 5 ·如申請專利範圍第 複合材料之製造方法，其中 蒸發粒子。 9項所述之用於濺鍍靶材之鋁 ’係使基板一面旋轉一面沉積 26.如申請專利範圍第1〇項所述之用於濺鍍靶材之鋁 複合材料之製造方法，其中，係使基板一面旋轉一面沉積 蒸發粒子。 27·如申請專利範圍第11項所述之用於濺鍍靶材之鋁 複合材料之製造方法，其中，係使基板一面旋轉一面沉積 蒸發粒子。 28.如申請專利範圍第12項所述之用於濺鍍靶材之鋁 複a材料之製造方法，其中，係使基板一面旋轉一面沉積 蒸發粒子。 29.如申請專利範圍第13項所述之用於濺鍍靶材之鋁 複合材料之製造方法，其中，係使基板一面旋轉一面沉積 療發粒子。 30·如申請專利範圍第14項所述之用於濺鍍靶材之鋁 2169-3830-PF2 1257431 相►合材料之制、iL +、j_ W方法，其中，係使基板一面旋轉一面沉積 蒸發粒子。 W 、31.如申請專利範圍第15項所述之用於濺鍍靶材之鋁 複合材料之盡】批士 — 方法，其中，係使基板一面旋轉一面沉積 療發粒子。 、 32 如由主 °月專利範圍第1 6項所述之用於濺鍍乾材 複合材料之製诰古、土 *丄少^ 姑 法，其中，係使基板一面旋轉一面沉積 蒸發粒子。 ^ 33·如申請專利範圍第1項〜第32項中之任一項所述_ 之用於康錢乾材之銘複合材料之製造方法，其中，基材係 使用與母材相同的鋁材質之物質。 ” 34· —種用於濺鍍靶材之鋁複合材料，係利用如申請 專利範圍第1項〜第3 2項中之任一項所述之方法所製得。 35· —種用於濺鍍靶材之鋁複合材料，係利用如申請 專利範圍第33項所述之方法所製得。

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