專利名稱：Al基合金濺射鈀及其制造方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及Al基合金濺射鈀及其制造方法，詳細(xì)而言，涉及使用濺射鈀時的成膜速度(濺射速率)被提高、理想的是能夠防止飛濺的發(fā)生的Al基合金濺射鈀、及其制造方法。
背景技術(shù)：
Al基合金因電阻率低、加工容易等理由而在液晶顯不器(IXD)、等尚子顯不器面板O3DP)、電致發(fā)光顯示器(ELD)、場致發(fā)射顯示器(FED)、微機(jī)電系統(tǒng)(MEMS)顯示器等平板顯示器(FPD)、觸摸面板、電子紙領(lǐng)域被廣泛使用，被用于布線膜、電極膜、反射電極膜等材料。在Al基合金薄膜的形成中，通常采用使用了濺射鈀的濺射法。濺射法是指在基板、和由與薄膜材料相同的材料構(gòu)成的濺射鈀之間形成等離子放電，使由等離子放電而離子化后的氣體與濺射鈀碰撞，轟出濺射鈀的原子，使其在基板上層疊而制作薄膜的方法。濺射法與真空蒸鍍法不同，具有能夠形成組成與濺射鈀相同的薄膜這樣的優(yōu)點。尤其是用濺射法成膜后的Al基合金薄膜，由于能夠使在平衡狀態(tài)未固溶的Nd等合金元素固溶、且作為薄膜發(fā)揮優(yōu)異的性能，所以在工業(yè)上是有效的薄膜制作方法，作為其原料的濺射鈀的開發(fā)正在進(jìn)展。近年來，為了與FPD的生產(chǎn)性提高等對應(yīng)，濺射工序時的成膜速度(濺射速率)與以往相比有高速化的趨勢。為了加快成膜速度，雖然增大濺射力量(power)是最簡便的，但若增加濺射力量，則發(fā)生飛濺(微細(xì)的熔融粒子)等的濺射不良、且在布線膜等產(chǎn)生缺陷，導(dǎo)致FPD的成品率、動作性能降低等的弊端。因此，為了提高成膜速度，例如提出有專利文獻(xiàn)I及2的方法。其中，專利文獻(xiàn)I中記載有控制Al合金鈀的濺射面的(111)結(jié)晶方位含有率而提高成膜速度的方法。另外，專利文獻(xiàn)2中記載有控制Al-N1-稀土類元素合金濺射鈀的濺射面的〈001>、〈011>、〈111>、〈311>結(jié)晶方位面積率的比率而提高成膜速度的方法。專利文獻(xiàn)專利文獻(xiàn)1:日本特開平6-128737號公報專利文獻(xiàn)2:日本特開2008-127623號公報

發(fā)明內(nèi)容
發(fā)明要解決的問題如前所述，迄今為止為了提高成膜速度而提出有各種技術(shù)，但需要進(jìn)一步的改善。本發(fā)明是鑒于上述情況而完成的，其目的在于提供使用濺射鈀時的成膜速度被提高、理想的是能夠防止飛濺的發(fā)生的Al基合金濺射鈀、及其制造方法。

用于解決問題的方案能夠解決上述課題的本發(fā)明的Al基合金濺射鈀在含有Ta方面具有要點。
本發(fā)明的優(yōu)選的實施方式中，關(guān)于上述Al基合金濺射鈀，含有Al及Ta的Al-Ta系金屬間化合物的平均粒子直徑為0.005 μ m以上且1.0 μ m以下,且上述Al-Ta系金屬間化合物的平均粒子間距離滿足0.01 μ m以上且10.0 μ m以下。本發(fā)明的優(yōu)選的實施方式中，上述Al基合金濺射鈀的氧含量為0.01原子％以上且0.2原子％以下。本發(fā)明的優(yōu)選的實施方式中，上述Al基合金濺射鈀還含有:選自由稀土類元素構(gòu)成的第I組、由Fe、Co、N1、及Ge構(gòu)成的第2組、由T1、Zr、Hf、V、Nb、Cr、Mo、及 W 構(gòu)成的第 3 組、以及由Si及Mg構(gòu)成的第4組中的至少一組的元素。本發(fā)明的優(yōu)選的實施方式中，上述Al基合金濺射鈀還含有選自由稀土類元素構(gòu)成的第I組中的至少一種元素。本發(fā)明的優(yōu)選的實施方式中，上述Al基合金濺射鈀還含有選自由Fe、Co、N1、及Ge構(gòu)成的第2組中的至少一種元素。本發(fā)明的優(yōu)選的實施方式中，上述Al基合金濺射鈀還含有選自由T1、Zr、Hf、V、Nb、Cr、Mo、及W構(gòu)成的第3組中的至少一種元素。本發(fā)明的優(yōu)選的實施方式中，上述Al基合金濺射鈀還含有選自由Si及Mg構(gòu)成的第4組中的至少一種元素。

本發(fā)明的優(yōu)選的實施方式中，上述選自第I組中的至少一種元素為選自由Nd及La構(gòu)成的組中的至少一種元素。本發(fā)明的優(yōu)選的實施方式中，上述選自第I組中的至少一種元素為Nd。本發(fā)明的優(yōu)選的實施方式中，選自上述第2組中的至少一種元素為選自由Ni及Ge構(gòu)成的組中的至少一種元素。本發(fā)明的優(yōu)選的實施方式中，上述選自第3組中的至少一種元素為選自由T1、Zr、及Mo構(gòu)成的組中的至少一種元素。本發(fā)明的優(yōu)選的實施方式中，上述選自第3組中的至少一種元素為Zr。本發(fā)明的優(yōu)選的實施方式中，上述選自第4組中的至少一種元素為Si。本發(fā)明的優(yōu)選的實施方式中，上述Al基合金濺射鈀的維氏硬度(Hv)為26以上。本發(fā)明還包含上述Al基合金濺射鈀的制造方法，該方法的特征在于，通過在利用噴射成型法得到合金鑄錠后，依次進(jìn)行致密化操作、鍛造、熱軋、退火時，在下述的條件下進(jìn)行上述噴射成型法、熱軋、及退火。噴射成型時的熔解溫度:700 1400°C噴射成型時的氣體/金屬比:10Nm3/kg以下熱軋的軋制開始溫度:250 500°C熱軋后的退火溫度:200 450°C優(yōu)選在上述退火后進(jìn)一步在下述的條件下進(jìn)行冷軋及冷軋后的退火。冷軋的冷軋率:5 40%冷軋后的退火溫度:150 250°C冷軋后的退火的時間:1 5小時
發(fā)明的效果本發(fā)明的Al基合金濺射鈀由于為如上所述的構(gòu)成，因此如果使用上述濺射鈀，則成膜速度被提高，理想的是能夠有效防止飛濺的發(fā)生。
具體實施例方式本發(fā)明人等為了提供使用濺射鈀而將Al基合金膜成膜時的成膜速度提高、且理想的是能夠防止飛濺的發(fā)生的Al基合金濺射鈀，而進(jìn)行了反復(fù)的研究。其結(jié)果發(fā)現(xiàn):為了提高成膜速度，使用含有Ta的Al基合金濺射鈀是有用的，特別是適當(dāng)控制Al基質(zhì)中的Ta系化合物(即至少含有Al及Ta的Al-Ta系金屬間化合物)的尺寸(為平均粒子直徑，與圓當(dāng)量直徑同義)、分散狀態(tài)(Al-Ta系金屬間化合物的平均粒子間距離)是非常有用的；進(jìn)而為了防止飛濺的發(fā)生，而只要將上述含有Ta的濺射鈀的維氏硬度控制到26以上即可，由此完成了本發(fā)明。(Al基合金濺射鈀的組成)首先，對本發(fā)明所述的Al基合金濺射鈀的組成進(jìn)行說明。如上所述，本發(fā)明的Al基合金濺射鈀含有Ta。本發(fā)明人等根據(jù)實驗結(jié)果，可確認(rèn)到通過Ta與Al結(jié)合而以Al-Ta系金屬間化合物形式進(jìn)行分布，由此可大大有助于提高成膜中的成膜速度。另外，Ta是對使用本發(fā)明的濺射鈀進(jìn)行成膜的Al基合金膜的耐腐蝕性、耐熱性的提聞有用的兀素。為了有效發(fā)揮這樣的作用，優(yōu)選含有Ta例如0.01原子％以上?？煽吹絋a的含量越多則上述作用也越增加的傾向。從上述作用的觀點出發(fā)，Ta量的上限沒有特別限定，若Ta的含量增加，則Al-Ta系金屬間化合物也增大，由于該化合物的熔點為1500°C以上的高熔點，所以若考慮工業(yè)規(guī)模上的生產(chǎn)性、`可制造性等，則Ta量的上限優(yōu)選控制到大概30.0原子％。更優(yōu)選Ta的含量為0.02原子％以上且25.0原子％以下，進(jìn)一步優(yōu)選為0.04原子％以上且20.0原子％以下。關(guān)于本發(fā)明的Al基合金濺射鈀，含有Ta、且余量為Al及不可避免的雜質(zhì)，但為了進(jìn)一步提高上述作用，或者為了有效發(fā)揮上述以外的作用，可以含有下述元素。⑷氧氧是使對提高成膜速度有用的Al-Ta系金屬間化合物(詳細(xì)如后所述。)微細(xì)分散化，而對進(jìn)一步提高上述作用有用的元素。如后所述，本發(fā)明的Al基合金濺射鈀雖然推薦利用噴射成型法、粉末冶金法等加以制造，但本發(fā)明人等通過實驗判明:若存在規(guī)定量的氧，則微細(xì)分散后的氧化物成為Al-Ta系金屬間化合物的析出位點，使該化合物進(jìn)一步微細(xì)分散化，大大有助于成膜速度的提高。為了有效發(fā)揮這樣的作用，優(yōu)選含有氧0.01原子％以上。但是，若氧的含量過剩，則形成的氧化物粗大化，Al-Ta系金屬間化合物的微細(xì)分散效果降低，因此優(yōu)選其上限設(shè)為0.2原子％。更優(yōu)選氧的含量為0.01原子％以上且0.1原子％以下。(B)稀土類元素(第I組元素)稀土類元素(第I組元素)是提高使用Al基合金濺射鈀形成的Al基合金膜的耐熱性、且對防止在Al基合金膜的表面形成突起(hillock)有效的元素。本發(fā)明中使用的稀土類元素為在鑭系元素(在元素周期表中，從原子序號57的La至原子序號71的Lu這15種元素)中加上Sc和Y后的元素組，優(yōu)選的稀土類元素(第I組元素)為Nd、La，更優(yōu)選的稀土類元素(第I組元素)為Nd。這些可以單獨使用、或者并用2種以上。為了有效發(fā)揮上述作用，優(yōu)選稀土類元素的含量(單獨包含稀土類元素時為單獨的量，包含2種以上時為它們的總計量)為0.05原子％以上。能觀察到稀土類元素的含量越多則上述作用也越提高的傾向，但若過剩地添加，則Al基合金膜的電阻率會變高，因此其上限優(yōu)選設(shè)為10.0原子％。更優(yōu)選為0.1原子％以上且5.0原子％以下。(0卩6、&)、附、66(第2組元素)FeXo,Ni,Ge (第2組元素)是對降低Al基合金膜、和與該Al基合金膜直接接觸的像素電極的接觸電阻有效的元素，另外，也是有助于提高耐熱性的元素。Fe、Co、N1、Ge可以分別單獨使用，也可以并用2種以上。優(yōu)選的第2組元素是選自由Ni及Ge構(gòu)成的組中的至少一種元素。為了有效發(fā)揮上述作用，F(xiàn)e、Co、N1、Ge的含量(單獨包含時是單獨的量，包含2種以上時為它們的總計量)優(yōu)選為0.05原子％以上。能觀察到上述元素的含量越多則上述作用也越提高的傾向，但若過剩地添加，則Al基合金膜的電阻率會變高，因此其上限優(yōu)選設(shè)為10.0原子％。更優(yōu)選為0.1原子％以上且5.0原子％以下。(D) T1、Zr、Hf、V、Nb、Cr、Mo、W(第 3 組元素)T1、Zr、Hf、V、Nb、Cr、Mo、W(第3組元素)是有助于Al基合金膜的耐腐蝕性、耐熱性提高的元素?？梢苑謩e單獨使用，也可以并用2種以上。優(yōu)選的第3組元素為選自由T1、Zr、及Mo構(gòu)成的組中的至少一種元素，更優(yōu)選的第3組元素為Zr。但是，若過剩添加，則Al基合金膜的電阻率會變高。11、21'、!^、￥、他、(>^0、1的優(yōu)選的含量(單獨包含時為單獨的量，包含2種以上時為它們的總計量)為0.05原子％以上且10.0原子％以下，更優(yōu)選0.1原子％以上且5.0原子％以下。(E)選自由Si及Mg構(gòu)成的組中的至少一種元素(第4組元素)選自由Si及Mg構(gòu)成的組中的至少一種元素，是有助于Al基合金膜的耐氣候性等耐腐蝕性的提高的元素。可以分別單獨使用，也可以并用。優(yōu)選的第4組元素為Si。但是，若過剩添加，則Al基合金膜的電阻率會變高。選自由Si及Mg構(gòu)成的組中的至少一種元素的優(yōu)選含量(單獨包含時為單獨的量，包含兩者時為它們的總計量)為0.05原子％以上且
10.0原子％以下，更優(yōu)選為0.1原子％以上且5.0原子％以下。本發(fā)明的Al基合金濺射鈀，優(yōu)選作為成分，在包含Ta (優(yōu)選進(jìn)一步推薦的量的氧)的同時，還包含選自上述由稀土類元素構(gòu)成的第I組、上述由Fe、Co、N1、及Ge構(gòu)成的第2組、上述由T1、Zr、Hf、V、Nb、Cr、Mo、及W構(gòu)成的第3組、以及上述由Si及Mg構(gòu)成的第4組中的至少一組的元素的組成。作為更優(yōu)選的組成的鈀，可舉出下述的(i) (iv)。(i)優(yōu)選后述的表I的N0.4 6所示的Al (包含以下所示的元素、且余量為Al及不可避免的雜質(zhì)的Al合金。 以下相同)-Ta-0-第I組元素(稀土類元素)濺射鈀。更優(yōu)選為Al-Ta-O-Nd濺射鈀。(ii)優(yōu)選后述表I的N0.7、8及10所示的Al-Ta-O-第I組元素(稀土類元素)_第2組元素濺射鈀。更優(yōu)選為Al-Ta-O-(選自由Nd及La構(gòu)成的組中的至少一種元素)_(選自由Ni及Ge構(gòu)成的組中的至少一種元素)濺射鈀，進(jìn)一步優(yōu)選為Al-Ta-O-Nd-(Ni及Ge)濺射鈀。
(iii)優(yōu)選后述的表2的N0.17 30所示的Al-Ta-O-第I組元素(稀土類元素)-第2組元素-第3組元素濺射鈀。更優(yōu)選Al-Ta-O-Nd-第2組元素-第3組元素濺射鈀，進(jìn)一步優(yōu)選Al-Ta-O-Nd-(選自由Ni及Ge構(gòu)成的組中的至少一種元素)_第3組元素濺射鈀，更進(jìn)一步優(yōu)選Al-Ta-O-Nd-(選自由Ni及Ge構(gòu)成的組中的至少一種元素)-Zr濺射鈀，特別優(yōu)選后述的表2的N0.29所示的Al-Ta-O-Nd-(Ni及Ge)-Zr濺射鈀。
(iv)優(yōu)選后述的表2的N0.34 37所示的Al-Ta-O-第I組元素(稀土類元素)-第2組元素-第3組元素-第4組元素濺射鈀。更優(yōu)選Al-Ta-O-Nd-第2組元素-第3組元素-第4組元素濺射鈀，進(jìn)一步優(yōu)選Al-Ta-O-Nd-(選自由Ni及Ge構(gòu)成的組中的至少一種元素，特別是Ni及Ge)-第3組元素-第4組元素濺射鈀，更進(jìn)一步優(yōu)選Al-Ta-O-Nd-(選自由Ni及Ge構(gòu)成的組中的至少一種元素、特別是Ni及Ge)-Zr-第4組元素濺射鈀，特別優(yōu)選表2的N0.34所示的Al-Ta-O-Nd-(Ni及Ge)-Zr-Si濺射鈀。
另外，作為其他的優(yōu)選組成的濺射鈀，可舉出Al-Ta-O-第2組元素濺射鈀、Al-Ta-O-第2組元素-第3組元素濺射鈀、Al-Ta-O-第2組元素-第3組元素-第4組元素濺射鈀。
(Al-Ta系金屬間化合物的尺寸及分散狀態(tài))
接著，對帶有本發(fā)明的特征Al-Ta系金屬間化合物的尺寸及分散狀態(tài)進(jìn)行說明。
上述Al-Ta系金屬間化合物是指至少含有Al和Ta的化合物。上述金屬間化合物，根據(jù)Al基合金濺射鈀的組成、制造條件等有時也包含上述的Al及Ta以外的元素(例如上述的優(yōu)選的選擇元素等)，但進(jìn)一步含有這樣的元素的化合物也包含在該Al-Ta系金屬間化合物的范圍內(nèi)。
此外，本發(fā)明的特征在于，上述Al-Ta系金屬間化合物的平均粒子直徑為0.005 μ m以上且1.0 μ m以下，且上述Al-Ta系金屬間化合物的平均粒子間距離為0.01 μ m以上且10.0ym以下，這些要件兩方得到滿 足的化合物與純Al相比可得到高的成膜速度(參照后述的實施例)。
首先，上述金屬間化合物的平均粒子直徑為0.005μπι以上且1.Ομπι以下。本發(fā)明中，這樣一來，通過使上述金屬間化合物的平均粒子直徑超微細(xì)化至1.0 μ m以下的納米級，可均勻地發(fā)生濺射現(xiàn)象，且提高成膜速度。為了有效發(fā)揮這樣的作用，上述金屬間化合物的平均粒子直徑越小越好，但若考慮工業(yè)規(guī)模上的能夠制造性等。其下限為大概0.005 μ m左右。需要說明的是，上述“平均粒子直徑”是用后述的方法測定時的圓當(dāng)量直徑的平均，詳情如后所述。
另外，上述金屬間化合物的平均粒子間距離為0.01 μ m以上且10.0 μ m以下。本發(fā)明中，除了上述的平均粒子直徑以外，還可以通過控制平均粒子間距離，適當(dāng)?shù)乜刂艫l-Ta系金屬間化合物的分散狀態(tài)，由此使濺射面的濺射狀態(tài)均勻，進(jìn)一步提高成膜速度。為了有效發(fā)揮這樣的作用，雖然上述金屬間化合物的平均粒子間距離越小越好，但若考慮工業(yè)規(guī)模上的能夠制造性等，其下限為大概0.01 μ m左右。需要說明的是，上述“平均粒子間距離”的測定方法的詳情如后所述。
本發(fā)明的濺射鈀，具有滿足上述組成及上述要件的金屬間化合物，但維氏硬度(Hv)優(yōu)選為26以上，由此可以防止飛濺的發(fā)生。通過如上所述那樣提高維氏硬度而能夠抑制飛濺的發(fā)生的理由，詳情雖然不明，但可推測如下。即上述濺射鈀的維氏硬度若較低，則用于該濺射鈀的制造的銑床、車床等所進(jìn)行的機(jī)械加工的精加工面的微觀平滑性惡化，因此，換言之，原料表面發(fā)生復(fù)雜的變形、變粗糙，因此用于機(jī)械加工的切削油等的污潰吸入到濺射鈀的表面，并殘留。這樣的污潰在后工序中即便進(jìn)行表面清洗也難以充分去除。認(rèn)為殘留在該濺射鈀的表面的污潰成為濺射時的初期飛濺的發(fā)生起點。另外，為了避免將這樣的污潰殘留于濺射鈀的表面，需要改善機(jī)械加工時的加工性(鋒利性)，以免原料表面變粗糙。因此，在本發(fā)明中，優(yōu)選使濺射鈀的維氏硬度增大的情形。
本發(fā)明所述的Al基合金濺射鈀的維氏硬度，若從防止飛濺發(fā)生的觀點出發(fā)，越高越好，例如更優(yōu)選為35以上，進(jìn)一步優(yōu)選40以上，更進(jìn)一步優(yōu)選為45以上。需要說明的是，維氏硬度的上限沒有特別限定，但若過高，則有必要增大用于維氏硬度調(diào)整的冷軋的軋制率，由于難以進(jìn)行軋制，所以優(yōu)選為160以下，更優(yōu)選為140以下，進(jìn)一步優(yōu)選為120以下。
以上對本發(fā)明的Al基合金濺射鈀進(jìn)行說明。
接著，對制造上述Al基合金濺射鈀的方法進(jìn)行說明。
本發(fā)明的Al基合金濺射鈀，可推薦利用例如噴射成型法、粉末冶金法等得到了規(guī)定組成的合金鑄錠后，根據(jù)需要進(jìn)行用熱進(jìn)行加壓的熱氣靜水壓加工(HIP:Hot IsostaticPressing)等致密化操作，接著，進(jìn)行鍛造、熱軋、退火。在上述工序之后也可以進(jìn)行冷軋一退火(第2次的軋制一退火的工序)。
在得到規(guī)定組成的合金鑄錠時，從能夠容易控制上述Al-Ta系金屬間化合物的尺寸、分散狀態(tài)等觀點出發(fā)，優(yōu)選噴射成型法的應(yīng)用。在此，噴射成型法是指在不活潑氣體氛圍中的腔室內(nèi)向Al合金熔液流吹入高壓的不活潑氣體進(jìn)行噴霧化，使急冷到半熔融狀態(tài).半凝固狀態(tài).固相狀態(tài)的粒子堆積，得到規(guī)定形狀的粗制材(預(yù)成型品)的方法。噴射成型法由本申請的申請人公開的較多，例如記載在日本特開平9-248665號公報、日本特開平11-315373號公報、日本特開2005-82855號公報、日本特開2007-247006號公報中，可以參照這些?；蛘咭部梢詤⒄涨笆龅膶＠墨I(xiàn)2。
具體而言，作為為了得到所希望的Al-Ta系金屬間化合物而優(yōu)選的噴射成型條件，可舉出熔解溫度:700 1400°C、氣體/金屬比為IONmVkg以下，更優(yōu)選為5 8Nm3/kg坐寸ο
另外，在利用噴射成型法等得到合金鑄錠后的工序中，為了得到所希望的Al-Ta系金屬間化合物，而優(yōu)選適當(dāng)控制熱軋條件(例如軋制開始溫度、軋制結(jié)束溫度、I道次最大壓下率、總壓下率等)、退火條件(退火溫度、退火時間等)中的至少任一個。具體而言，上述工序中，優(yōu)選控制在軋制開始溫度:250 500°C、退火溫度:200 450°C的范圍。
另外，本發(fā)明中，為了調(diào)整為優(yōu)選的維氏硬度，而推薦在上述的第2次的軋制一退火的工序中，冷軋率控制在大概5 40%的范圍內(nèi)，退火條件控制在約150 250°C、約I 5小時的范圍內(nèi)等。
實施例
以下列舉實施例對本發(fā)明進(jìn)行更具體說明，但本發(fā)明不受下述實施例限制，可以在適合前述和后述的主旨的范圍適當(dāng)變化而實施，這些均包含在本發(fā)明的技術(shù)的范圍內(nèi)。
(實施例1)
用(I)噴射成型法或者(2)粉末冶金法制作由表I所述的組成構(gòu)成的合金的鑄錠。各方法的詳細(xì)的制造條件如下所述。
(I)噴射成型法
首先，用下述的噴射成型條件得到表I所述的Al基合金預(yù)成型品。
(噴射成型條件)
熔解溫度:1300°C
霧化氣體:氮氣
氣體/金屬比:7Nm3/kg
噴射距離:1050mm
氣體霧化出口角度:1°
收集器(collector)角度:35。
接著，將得到的預(yù)成型品封入膠囊之后進(jìn)行脫氣，用HIP裝置進(jìn)行致密化。HIP處理在HIP溫度:550°C、HIP壓力:85MPa、HIP時間:2小時下進(jìn)行。
將這樣得到的Al基合金致密體在鍛造前的加熱溫度:500°C、加熱時間:2小時、每I次的鐓鍛率:10%以下的條件下進(jìn)行鍛造，得到了板坯(slab)(尺寸:厚60mm、寬540mm、長 540mm)。
然后，進(jìn)行了軋制(條件:軋制開始溫度400°C、總壓下率85%)及退火(條件:200°C X 4小時)后，實施機(jī)械加工制造Al基合金板(厚8mm、寬150mm、長150mm)。
接著,對于上述的Al基合金板,通過實施沖圓(原文:丸抜務(wù))加工和車床加工，由此得到直徑4英寸的圓板狀濺射鈀(厚度5mm)。
(2)粉末冶金法
粉末冶金法中，將100目的純Al粉末和各元素的粉末投入V型混合機(jī)中混合45分鐘。
然后，與上述⑴記載的噴射成型法同樣，進(jìn)行HIP處理、鍛造前的加熱、鍛造、軋制、退火、沖圓加工及車床加工，得到了直 徑4英寸的圓板狀濺射鈀(厚度5mm)。
為了比較,對于表I的N0.11 (純度4N的純Al),用熔解法來制造。詳細(xì)而言,利用DC鑄造法對厚度IOOmm的鑄錠進(jìn)行鑄錠后，在400°C進(jìn)行4小時均熱處理，然后在室溫以冷軋率75%進(jìn)行冷加工。然后，在200°C進(jìn)行4小時的熱處理，在室溫以冷軋率40%進(jìn)行冷車L。
關(guān)于這樣得到的各種濺射鈀材料，如以下所示利用顯微鏡觀察及圖像處理測定Al-Ta系金屬間化合物的尺寸(平均粒子直徑、其為圓當(dāng)量直徑的平均的意思。)及分散狀態(tài)(平均粒子間距離)。詳細(xì)情況根據(jù)視野中觀察到的Al-Ta系金屬間化合物的尺寸(圓當(dāng)量直徑)改變顯微鏡的種類，利用下述(3)及(4)的方法算出Al-Ta系金屬間化合物的尺寸及分散狀態(tài)后，將算出這些的平均值后得到的值作為Al-Ta系金屬間化合物的平均粒子直徑及平均粒子間距離。
(3) Al-Ta系金屬間化合物的圓當(dāng)量直徑超過I μ m時的平均粒子直徑及平均粒子間距離的測定
此時，上述化合物用FE-SEM (倍率1000倍)進(jìn)行觀察。
首先，按照以下所示制作測定用試樣。首先，以上述濺射鈀的測定面(相對軋制面垂直的截面中與軋制方向平行的面，相對于上述濺射鈀的厚度t為表層部、l/4Xt部、l/2Xt部)露出的方式，切斷上述濺射鈀。然后，為了使測定面平滑，用砂紙進(jìn)行研磨，或用金剛石糊膏等進(jìn)行研磨，得到了 FE-SEM測定用試樣。
接著，關(guān)于上述測定用試樣，使用FE-SEM(倍率1000倍)，朝著濺射鈀的板厚方向在表層側(cè)、1/4Xt部、1/2 Xt部總計3處，各分別拍攝5個視野(I個視野長約80μ mX寬約100 μ m)。此時，使用EDS進(jìn)行各金屬間化合物的分析，抽出檢測出Ta的峰的金屬間化合物。然后，各照片中，將檢測出Ta的峰的化合物判斷為至少包含Al及Ta的Al-Ta系金屬間化合物，用圖像處理定量解析該化合物，對各照片的每個求出圓當(dāng)量直徑，這些的平均值作為“Al-Ta系金屬間化合物的平均粒子直徑”。
進(jìn)而，在各照片中求出判斷為Al-Ta系化合物的數(shù)密度(2維、每單位面積的個數(shù))，并計算它們的平均值，利用以下的換算式，求出Al-Ta系金屬間化合物的平均粒子間距離。
Al-Ta系化合物的平均粒子間距離
=2Χ{1+π+[數(shù)密度(2 維)]}1/2
(4)Al-Ta系金屬間化合物的圓當(dāng)量直徑為I μ m以下時的平均粒子直徑及平均粒子間距離的測定
此時，上述化合物用TEM (倍率7500倍)觀察。
首先，如下所示制作測定用試樣。首先，分別從上述濺射鈀的測定面(為相對軋制面垂直的截面中與軋制方向平行的面，相對于上述濺射鈀的厚度t為表層部、l/4Xt部、l/2Xt部)切出厚度約0.8mm左右的樣品。進(jìn)而對該各樣品用砂紙、金剛石糊膏等研磨到厚度約0.1mm左右,將其沖裁成直徑3mm的圓盤狀，以Struers制Tenupol_5使用作為電解液的30%硝酸-甲醇溶液進(jìn)行電解蝕刻，得到TEM觀察用樣品。
接著，對上述測定用試樣，使用TEM(倍率7500倍)朝著濺射鈀的板厚方向在表層偵U/4Xt部、l/2Xt部總計3個部位中，分別各拍攝5個視野(I個視野為長約10μ mX寬約14μ m)。此時，使用EDS進(jìn)行各金屬間化合`物的分析，抽出檢測出Ta的峰的金屬間化合物。然后，在各照片中，將檢測出Ta的峰的化合物判斷為至少包含Al及Ta的Al-Ta系化合物，對該化合物用圖像處理進(jìn)行定量解析，各個照片以圓當(dāng)量直徑形式求出，將這些的平均值作為“Al-Ta系金屬間化合物的平均粒子直徑”。
進(jìn)而，對各照片求出被判斷為Al-Ta系化合物的化合物的數(shù)密度(3維，每單位體積的個數(shù))，計算它們的平均值，用以下的換算式，求出Al-Ta系金屬間化合物的平均粒子間距離。需要說明的是，關(guān)于化合物的數(shù)密度(3維)，使用污垢/斑點法在TEM內(nèi)測定觀察位置的TEM樣品的膜厚，對各個照片算出使用乘以視野面積(I個視野為長約ΙΟμπιΧ寬約14μ m)的體積。
Al-Ta系化合物的平均粒子間距離
=2Χ{(3/4) + π+[數(shù)密度(3 維)]}1/3
另外，本發(fā)明中，利用上述(3)及⑷的方法算出Al-Ta系金屬間化合物的尺寸及分散狀態(tài)后，將算出這些的平均值的值作為Al-Ta系金屬間化合物的平均粒子直徑及平均粒子間距離。本發(fā)明中，將這樣算出的Al-Ta系金屬間化合物的平均粒子直徑及平均粒子間距離分別為0.005 μ m以上且1.0 μ m以下、及0.01 μ m以上且10.0 μ m以下的樣品作為合格。
(5)濺射鈀的維氏硬度的測定
進(jìn)而，使用維氏硬度計(株式會社明石制作所制、AVK-G2)，以載荷50g測定上述各濺射鈀的維氏硬度(Hv)。本實施例中，將維氏硬度為26以上的樣品作為合格。
(6)關(guān)于飛濺的發(fā)生數(shù)
使用上述濺射鈀，在下述條件下以膜厚達(dá)到600nm左右的方式進(jìn)行濺射，觀察此時的飛濺發(fā)生的程度。
詳而言之，首先，對于Corning社制EAGLE XG玻璃基板(尺寸:直徑4英寸X厚度0.70mm)，使用株式會社島灃制作所制“濺射系統(tǒng)HSR-542S”的濺射裝置，以膜厚達(dá)到600nm左右的方式進(jìn)行DC磁控濺射。濺射條件如以下所述。
極限真空度:7X KT6Torr
Ar 氣體壓:2mTorr
放電功率:260W
Ar 氣體流量:30sccm
極間距離:50_
基板溫度:室溫
成膜時間(濺射時間):240秒
然后，使用粒子計數(shù)器(株式會社TOPCON制:晶片表面檢查裝置WM-3)，計量上述薄膜的表面中確認(rèn)到的粒子的位置坐標(biāo)、尺寸(平均粒徑)、及個數(shù)。在此，將尺寸為3μπι以上的視為粒子。然后，光學(xué)顯微鏡觀察(倍率:1000倍)該薄膜表面，將形狀為半球形的粒子視為飛濺，計量每單位面積的飛濺的個數(shù)。
實施例1中，這樣得到的飛濺的發(fā)生數(shù)為10個/cm2以下的樣品評價為〇，11個/cm2以上的樣品評價為X。本實施例中，〇評價為合格(具有飛濺降低的效果)。
(7)與純Al的成膜速度比的測定
利用觸針段差計(TENCOR INSTRUMENTS制“alpha-st印250”)測定利用上述(6)的方法進(jìn)行制作的薄膜的膜厚。關(guān)于膜厚的測定，由薄膜的中心部朝著半徑方向每5_間隔測定總計3點的膜厚，其平均值作為“薄膜的膜厚”(nm)。這樣得到的“薄膜的膜厚”除以濺射時間(秒)算出平均成膜速 度(nm/秒)。
為了比較，使用4N純度的純Al (表I的N0.11)，以與上述同樣進(jìn)行成膜時的平均成膜速度作為基準(zhǔn)，算出與純Al的成膜速度比(=上述薄膜的平均成膜速度/純Al的平均成膜速度)。這樣得到的與純Al的成膜速度比越大，意味著成膜速度越高。
實施例1中，這樣得到的與純Al的成膜速度比為1.1以上的樣品評價為〇，低于1.1的樣品評價為X。本實施例中，〇評價為合格(成膜速度高)。
將這些結(jié)果匯總于表I中。表I中，S/F為用噴射成型法制造的例子。另外，在表I的最右欄中設(shè)置“綜合判定”的欄，“〇”為全部滿足本發(fā)明的要件的例子，“ X ”為不滿足本發(fā)明規(guī)定的要件中任意一項的例子。
權(quán)利要求
1.一種Al基合金濺射鈀，其特征在于，含有Ta。
2.如權(quán)利要求1所述的Al基合金濺射鈀，其中， 含有Al及Ta的Al-Ta系金屬間化合物的平均粒子直徑為0.005 μ m以上且1.0μπι&下，且所述Al-Ta系金屬間化合物的平均粒子間距離為0.01 μ m以上且10.0 μ m以下。
3.如權(quán)利要求2所述的Al基合金濺射鈀，其中， 氧含量為0.01原子％以上且0.2原子％以下。
4.如權(quán)利要求1 3中任一項所述的Al基合金濺射鈀，其中， 還含有選自由稀土類元素構(gòu)成的第I組、 由Fe、Co、N1、及Ge構(gòu)成的第2組、 由T1、Zr、Hf、V、Nb、Cr、Mo、及W構(gòu)成的第3組、以及 由Si及Mg構(gòu)成的第4組中的至少一組中的至少一種元素。
5.如權(quán)利要求3所述的Al基合金濺射鈀，其中， 還含有選自由稀土類元素構(gòu)成的第I組中的至少一種元素。
6.如權(quán)利要求3所述的Al基合金濺射鈀，其中， 還含有選自由Fe、Co、N1、及Ge構(gòu)成的第2組中的至少一種元素。
7.如權(quán)利要求5所述的Al基合金濺射鈀，其中， 還含有選自由Fe、Co、N1、及Ge構(gòu)成的第2組中的至少一種元素。
8.如權(quán)利要求6所述的Al基合金濺射鈀，其中， 還含有選自由T1、Zr、Hf、V、Nb、Cr、Mo、及W構(gòu)成的第3組中的至少一種元素。
9.如權(quán)利要求7所述的Al基合金濺射鈀，其中， 還含有選自由T1、Zr、Hf、V、Nb、Cr、Mo、及W構(gòu)成的第3組中的至少一種元素。
10.如權(quán)利要求8所述的Al基合金濺射鈀，其中， 還含有選自由Si及Mg構(gòu)成的第4組中的至少一種元素。
11.如權(quán)利要求9所述的Al基合金濺射鈀，其中， 還含有選自由Si及Mg構(gòu)成的第4組中的至少一種元素。
12.如權(quán)利要求5所述的Al基合金濺射鈀，其中， 所述選自第I組中的至少一種元素為選自由Nd及La構(gòu)成的組中的至少一種元素。
13.如權(quán)利要求5所述的Al基合金濺射鈀，其中， 所述選自第I組中的至少一種元素為Nd。
14.如權(quán)利要求7所述的Al基合金濺射鈀，其中， 所述選自第2組中的至少一種元素為選自由Ni及Ge構(gòu)成的組中的至少一種元素。
15.如權(quán)利要求9所述的Al基合金濺射鈀，其中， 所述選自第3組中的至少一種元素為選自由T1、Zr、及Mo構(gòu)成的組中的至少一種元素。
16.如權(quán)利要求9所述的Al基合金濺射鈀，其中， 所述選自第3組中的至少一種元素為Zr。
17.如權(quán)利要求11所述的Al基合金濺射鈀，其中， 所述選自第4組中的至少一種元素為Si。
18.如權(quán)利要求1所述的Al基合金濺射鈀，其中， 維氏硬度Hv為26以上。
19.一種Al基合金濺射鈀的制造方法，其特征在于， 其為制造權(quán)利要求1所述的Al基合金濺射鈀的方法， 利用噴射成型法得到合金鑄錠后，依次進(jìn)行致密化操作、鍛造、熱軋、退火時，在下述的條件下進(jìn)行上述噴射成型法、熱軋、及退火， 噴射成型時的熔解溫度:700 1400°C 噴射成型時的氣體/金屬比:10Nm3/kg以下 熱軋的軋制開始溫度:250 500°C 熱軋后的退火溫度:200 450°C。
20.如權(quán)利要求19所述的制造方法，其中， 在所述退火后，還在下述的條件下進(jìn)行冷軋及冷軋后的退火， 冷軋的冷軋率:5 40% 冷軋后的退火溫度:150 250°C 冷軋后的退火時間:1 5小時。
全文摘要
本發(fā)明提供使用了濺射鈀時的成膜速度(濺射速率)被提高、理想的是能夠防止飛濺的發(fā)生的Al基合金濺射鈀。本發(fā)明的Al基合金濺射鈀含有Ta。優(yōu)選的是含有Al及Ta的Al-Ta系金屬間化合物的平均粒子直徑為0.005μm以上且1.0μm以下，且Al-Ta系金屬間化合物的平均粒子間距離滿足0.01μm以上且10.0μm以下。
文檔編號B22F3/15GK103154308SQ20118004831
公開日2013年6月12日 申請日期2011年10月5日 優(yōu)先權(quán)日2010年10月8日
發(fā)明者松本克史, 高木勝壽, 武富雄一, 中井淳一, 蒔野秀忠, 高木敏晃 申請人:株式會社神戶制鋼所, 株式會社鋼臂功科研