KR100971866B1 - 스퍼터링 타겟에 사용되는 주석-안티몬 합금과 그의 제조방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 스퍼터링 타겟에 사용되는 Sn-Sb 합금과 그의 제조 방법에 관한 것으로, 주석 및 안티몬을 평량하여 함께 대기로 또는 진공로 중 어느 하나의 도가니로에 장입하는 공정; 상기한 도가니 속 용해 온도를 섭씨 300-550도 의 범위를 유지하게 가열하여 주석이 먼저 용해되고 안티몬-주석 용탕에 의해 확산 용해가 되게 하는 공정; 그리고 안티몬이 거의 다 녹은 시점에서 용탕의 온도를 섭씨 300도 이하가 되도록 가열 온도를 낮추면서 30-60분 정도 유지하여 균일한 합금이 되도록 하는 공정을 포함하는 것을 특징으로 하며, 상기한 도가니 속 용해 온도를 섭씨 300-550도 의 범위를 유지하게 가열하여 주석이 먼저 용해되고 안티몬-주석 용탕에 의해 확산 용해가 되게 하는 공정, 용탕을 교반하는 공정을 더 포함하여, 균일하고 신속한 용해를 촉진하게 하는 것을 특징으로 하며, 상기한 주석과 안티몬 전체를 100중량%로 할때, 주석은 84-98 중량% 로 하고, 안티몬은 2-16 중량% 로 하는 것을 특징으로 한다

스퍼터링, 합금, 주석, 안티몬

Description

스퍼터링 타겟에 사용되는 주석-안티몬 합금과 그의 제조 방법{Sn-Sb alloy for sputtering target and its manufacturing method}

본 발명은 스퍼터링 타겟으로 사용되는 Sn-Sb 합금과 그의 제조 방법에 관한 것이다

예를 들어, PE, PP, 핸드폰 케이스, 금속 표면 등의 재료에 박막 코팅할 경우, 특히 증착방법으로 코팅을 할 경우, 색상은 밝으나 접착력이 약하고 박막 두께를 제어하기 힘들며, 그리고 산화 또는 질화시켜서 금속 박막을 만들기 힘들다는 이유로 스퍼터링 타겟을 이용한 증착방법이 많이 사용되고 있다.

종래의 스퍼터링 증착 방법에 있어서, 주석을 이용한 증착 방법이 있는데, 주석을 이용하여 증착방법으로 코팅하였을 경우에는 밝은 색이 나오는데, 주석을 스퍼터링 타겟을 이용하여 코팅을 했을 경우, 밝은 색이 나오지 않는다.

본 발명은 상기한 점을 감안하여 발명한 것으로, 주석을 이용하여 스퍼터링 타겟을 만들 경우, 최적의 접착력과 밝기가 우수한 코팅면이 나오록 할 수 있는 스퍼터링 타겟용 합금과 그 제조 방법을 제공함에 본 발명의 목적이 있다

상기한 본 발명의 목적을 달성하기 위한 본 발명의 주요 구성은, 주석과 안티몬 전체를 100중량%로 할때, 주석은 84-98 중량%, 안티몬은 2-16 중량% 를 대기로 또는 진공로 중 어느 하나의 도가니로에 장입하는 공정; 상기한 도가니 속 용해 온도를 섭씨 300-550도 의 범위를 유지하게 가열하여 주석이 먼저 용해되고 안티몬-주석 용탕에 의해 확산 용해가 되게 하는 공정; 그리고 안티몬이 용융된 시점에서 용탕의 온도를 섭씨 250-300도가 되도록 가열 온도를 낮추면서 30-60분 정도 유지하여 균일한 합금이 되도록 하는 공정을 포함하는 것을 특징으로 하며, 상기한 안티몬-주석 용탕에 의해 확산 용해가 되게 하는 공정 이후에 용탕을 교반하는 공정을 더 포함하여, 균일하고 신속한 용해를 촉진하게 하는 것을 특징으로 하며, 합금성분은 주석과 안티몬 전체를 100중량%로 할때, 주석은 84-98 중량%, 안티몬은 2-16 중량% 조성으로 이루어지는 것을 특징으로 한다

본 발명에 의하면, 주석을 이용하여 스퍼터링 타겟을 제작할 경우, 접착력과 밝기가 우수한 코팅면이 나올 수 있는 스퍼터링 타겟용 합금을 제공할 수 있다

본 발명을 이하, 상술한다

본 발명에 따른 합금 성분은 주석과 안티몬 전체가 100중량%로 할 경우, 주석이 78-98 중량%, 안티몬이 2-22 중량%로 하는 합금이다. 바람직하기로는 주석이 84-98 중량%, 안티몬이 2-16 중량%로 하며, 특히 실제 산업상 이용면 등 여러 조건을 감안할 때 더욱 바람직하기로는 86-94 중량%, 안티몬이 6-14 중량%로는 합금으로 한다

본 발명에 의하면 PE, PP, 핸드폰 케이스, 금속 표면 등에 증착방법으로 코팅을 할 경우, 색상은 밝으나 접착력이 약하고 박막 두께를 제어하기 힘들고 산화 또는 질화시켜 금속 박막을 만들기 힘들기 때문에 스퍼터링 타겟을 이용하여 증착방법의 미비점을 보완할 수 있다

스퍼터링은 고체의 표면에 고에너지의 입자를 충돌시키면 그 고체 표면의 원자 또는 분자가 에너지와 운동량을 교환하여 표면에서 밖으로 튀어나오게 되는데 이러한 현상을 이용하여 증착하는 것을 "스퍼터링" 이라 한다. 이 스퍼터링 방법은 진공 증착에서 불가능한 혹은 진공증착이 곤란한 저증기압의 원소나 화합물에 적용되는 장점이 있다. 즉, 스퍼터링 타겟을 이용하여 코팅할 경우 아르곤 가스 분위기에서 산화 또는 질화를 시키면서 코팅을 해야하기 때문에 색상이 증착 방식보다 밝지 않는 특징이 있다.

이를 보완하기 위하여 본 발명에서는 주석-안티몬 합금을 사용하였다

주석 안티몬 합금은 진공상태, 기판의 온도, 챔버 내 온도, 에너지와 산소,질소, 탄소의 양에 따라 실버, 노랑, 블루, 블랙 등 다양한 색상을 나타낼 수 있고, 그리고 산화 또는 질화의 정도에 따라 수십옴-수백키로옴-수백메가옴-무통전까지 가능하다

주석과 안티몬 합금의 함량 %(중량%)에 따른 스퍼터링 코팅 결과를 다양한 형태로 실험 한 결과, 바람직한 결과로 나온 것에 대하여 아래의 표 1 로 나타내었다

주석	안티몬(중량%)	접착력	밝기
나머지	2-4	양호	보통
나머지	4-6	양호	보통
나머지	6-8	양호	양호
나머지	8-10	양호	양호
나머지	10-12	양호	양호
나머지	12-14	양호	양호
나머지	14-16	양호	보통
나머지	16-18	보통	보통
나머지	18-20	보통	보통
나머지	20-22	보통	보통
나머지	22-24	미흡	보통
나머지	24-26	미흡	보통
나머지	26-28	미흡	보통
나머지	28-30	미흡	보통

상기한 표에서 보듯이, 주석 84-98 중량%에 대하여 안티몬이 2-16 중량% 정도 범위로 혼합되는 것이 접착력과 밝기 면에서 적합한 형태로 나오므로 이 범위 내의 것을 사용하는 것이 가장 바람직하다.

주석은 용융점이 섭씨 231도이고 안티몬은 용융점이 630도이다

주석 및 안티몬을 상기한 비율로 평량하여 대기로 또는 진공로의 도가니에 장입하고 도가니 속 용해 온도를 섭씨 300-550도의 범위를 유지하고 가열하면 주석이 먼저 용해되고 안티몬주석 용탕에 의해 확산 용해하게 되어 2원 합금이 된다

여기서 바람직하기로는 균일하고 신속한 용해를 촉진하기 위하여 가끔 용탕을 조용히 교반하여 준다. 그리고 안티몬이 거의 다 녹은 시점에서 용탕의 온도를 섭씨 300도 이하, 바람직하기로는 250-300도 정도 범위가 되도록 가열 온도를 낮추면서 30-60분 정도 유지하여 균일한 합금이 되도록 한다

한편, 상기한 안티몬 함량을 더욱 다량 증가시키는 경우, 강도는 향상되나 취성이 나타나게 되어 바람직하지 못하다

Claims (3)

1. 주석과 안티몬 전체를 100중량%로 할때, 주석은 84-98 중량%, 안티몬은 2-16 중량%를 대기로 또는 진공로 중 어느 하나의 도가니로에 장입하는 공정;

   상기한 도가니 속 용해 온도를 섭씨 300-550도 의 범위를 유지하게 가열하여 주석이 먼저 용해되고 안티몬-주석 용탕에 의해 확산 용해가 되게 하는 공정;

   그리고 안티몬이 용융된 시점에서 용탕의 온도를 섭씨 250-300도가 되도록 가열 온도를 낮추면서 30-60분 정도 유지하여 균일한 합금이 되도록 하는 공정을 포함하는 것을 특징으로 하는 스퍼터링 타겟에 사용되는 Sn-Sb 합금의 제조 방법
2. 제 1 항에 있어서,

   상기한 안티몬-주석 용탕에 의해 확산 용해가 되게 하는 공정 이후에 용탕을 교반하는 공정을 더 포함하여, 균일하고 신속한 용해를 촉진하게 하는 것을 특징으로 하는 스퍼터링 타겟에 사용되는 Sn-Sb 합금의 제조 방법
3. 주석과 안티몬 전체를 100중량%로 할때, 주석은 84-98 중량%, 안티몬은 2-16 중량% 조성으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 스퍼터링 타겟에 사용되는 Sn-Sb 합금