KR101728923B1 - 열 투사에 의한 타겟의 제조 방법 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 내화성 금속, 저항성 산화물 및 휘발성 산화물로부터 선택된 1종 이상의 화합물을 포함하는 타겟의 열 투사, 특히 플라즈마 투사에 의한 제조 방법에 관한 것이다. 상기 방법은 화합물의 분말 조성물의 형태로 상기 화합물의 적어도 하나의 분획이 제어된 분위기 하에서 타겟의 표면의 적어도 부분 상에 열 투사에 의해 투사되고, 형성 동안 타겟을 향하는 강력 극저온 냉각 제트가 사용되는 것을 특징으로 한다.
Description
본 발명은 진공 또는 불활성 또는 반응성 분위기에서 특히 마그네트론 스퍼터링 또는 이온 빔 스퍼터링에 의해 수행되는 침착 공정에서 사용되도록 의도된 타겟의 제조 방법에 관한 것이다.
본 발명의 다른 양태에 따르면, 본 발명은 또한 상기 방법을 수행하여 얻어질 수 있는 타겟, 및 상기 타겟으로부터 스퍼터링된 재료를 기재로 한 막을 얻기 위한 이러한 타겟의 용도, 및 또한 본 발명에 따른 방법에 의해 상기 타겟을 제조하기 위한 화합물의 조성물에 관한 것이다.
특정 분말 형성 기술을 비롯한, 타겟의 제조를 위한 다양한 기술이 공지되어 있다. 예를 들어, 당해 타겟은 캐스팅 공정 (금속 타겟의 경우) 또는 분말 소결 공정 후 형성 작업 (금속 타겟의 경우), 흔히 고온 형성 후, 지지체 상에서 조립 또는 소결된 세그먼트의 직접 조립, 또는 보다 덜 통상으로는 열 분무 기술 및 보다 특히 플라즈마 분무 기술로부터 생성될 수 있다.
이러한 타겟은 특히 유리 기판 상의 박막 침착을 위한 산업적 규모로 통상 사용되는 공정, 예를 들어 마그네트론 스퍼터링 공정에서 사용되도록 의도된다. 이러한 공정에서, 플라즈마는 침착되는 화학 원소를 포함하는 타겟에 근접하게 높은 진공에서 생성된다. 플라즈마의 활성 종은 타겟에 충돌하여 상기 원소를 인열시키고, 기판 상에 침착되어 원하는 박막을 형성한다.
몰리브덴을 침착시키도록 의도된 타겟의 특정 경우에서, 플라즈마가 스퍼터링 기체, 바람직하게는 Ar, Kr, Xe 또는 Ne 유형의 희가스로만 구성된 비반응성 침착 공정이 사용된다. 이러한 방법은 대형 기판에 대해 수행되고, 기판, 예를 들어 변의 길이가 6 m 초과인 평평한 유리 시트 상에 박막이 침착될 수 있게 한다.
이러한 타겟은 평면형 형상 또는 관형 형상을 갖는다.
평면형 타겟은 보다 더 복잡한 회전식 타겟 전용 캐쏘드와 비교하여 비교적 단순한 구조의 캐쏘드에 집적될 수 있다는 이점을 갖는다. 그러나, 평면형 타겟은 일반적으로 50％ 이하인 활용 인자를 가지며, 이는 실질적으로 50％를 초과하는 활용 인자를 갖는 회전식 타겟의 경우와는 다르다.
내화성 금속, 예를 들어 텅스텐 또는 몰리브덴으로 제조된 박막의 특정 경우에서, 몰리브덴은 특히 고가인 금속이고, 미국 특허 제4 356 073호에 기재된 바와 같은 원통형 형상의 회전식 타겟을 사용하는 것이 바람직한데, 이는 이러한 타겟이 70％ 초과, 바람직하게는 75％ 초과의 재료 수율 (박막을 생성하기 위한 표적 상에 활용가능한 재료의 양에 대한 스퍼터링된 재료의 비율을 나타냄)을 갖기 때문이다. 그러나, 각종 다른 마그네트론 타겟 형상: 평면형 (디스크, 정사각형, 직사각형) 형상이 공지되어 있고, 본 발명은 또한 원통형 형상 이외의 형상에 대해 적용가능하다.
게다가, 타겟을 사용하는 마그네트론 스퍼터링 이외에 몰리브덴을 침착하기 위한 다른 진공 공정도 있다: 이들은 예를 들어 레이저 스퍼터링 (펄스화 또는 연속 레이저를 사용하는 레이저 삭마(ablation)) 및 이온 빔 스퍼터링을 포함한다. 이들 공정은 또한 본 발명에 따른 타겟의 용도로부터 이익을 얻을 수 있다.
보다 특히 몰리브덴 마그네트론 타겟 또는 다른 내화성 금속으로 이루어진 것들에 관하여, 하기 공정에 관련되고 하기 열거된 특허 출원의 주제를 형성하는 많은 발명이 출원되어 왔다.
- 특허 출원 EP 1 784 518, US 2008/0193798 및 WO 2006/041730:
잉곳(ingot) 또는 예비성형품의 압축하고 소결한 (200 내지 250 MPa의 압력 하에서 및 1780 내지 2175℃의 온도에서) 후 상기 예비성형품을 회전 또는 압출 또는 단조에 의해 고온 성형 (약 900℃에서)하였다. 일반적으로, 이러한 공정은 또한 타겟 내의 산화물 함량을 감소시키기 위해서 수소 또는 환원 분위기에서의 열 처리 및 선택적으로 응력 완화 열처리를 포함한다.
또한 특허 출원 WO 2006/117145로부터 기체/분말 혼합물을 초음파 속도로 분무하는 것으로 이루어지고, 분말은 용융 상태가 아니고, 따라서 열 분무 공정과는 상이한 냉 분무에 의한 타겟의 완전한 또는 부분적인 형성 또는 회복이 공지되어 있다.
저항성 산화물을 기재로 한 박막의 특정 경우에, 이들 막은 일반적으로 금속 타겟의 반응성 마그네트론 스퍼터링에 의해 및 침착 챔버에 주입된 산소의 분압에 의해 원위치에서(in situ) 재료를 산화시키거나 또는 금속 또는 세라믹 타겟의 RF 스퍼터링에 의해 얻어진다.
DC(직류) 마그네트론 스퍼터링 공정은 타겟의 재료가 그의 표면 상의 전기 전하가 제거되게 한다고 가정한다. 이는 흔히 저항성 조성물 중 세라믹 타겟을 배제한다.
본 발명은 비반응성 DC 스퍼터링 방식에서 타겟의 사용을 허용하도록 산소 부재를 도입함으로써 이들의 저항률을 크게 감소시키는 이점을 갖는 산화물, 즉 저항성 재료를 기재로 한 마그네트론 타겟을 제조할 수 있게 한다.
따라서, 비반응성 DC 스퍼터링이 가능하게 되고, 하기 이점을 갖는다:
- 공정이 보다 안정하고 (산소 압력 이력이 없고, 초기 전도성 타겟의 표면 상에 저항성 막의 형성으로 인해 불안정성이 없고, 와류(parasitic) 아크의 공급원이 없음);
- 보다 높은 스퍼터링 속도 (전형적으로 경우에 따라 1.3 내지 3배 증가됨)가 비반응성 DC 마그네트론 방식에서 가능하다.
이러한 타겟은 특정 조성물의 경우 환원 분위기에서 소결에 의해 제조될 수 있다. 본 발명은 또한 플라즈마 분무와 연관된 이하의 이점을 갖는 이러한 타겟을 제조할 수 있게 한다. 즉:
- 대형 모놀리스 원통형 타겟의 제조 가능성;
- 이들 타겟의 단부 상에 국부 추가 두께 ("도그-본(dog-bone)" 타겟)의 제조 가능성; 및
- 용융성 중간체 상 없이 지지체 관의 우수한 결합 - 이로써 타겟이 훨씬 더 높은 전력 수준에서 사용되어서, 보다 빠른 속도로 박막을 침착시킬 수 있게 함.
저항성 산화물 기재 박막의 특정 경우, 이들은 일반적으로 소결 공정에 의해 제조된 타겟을 스퍼터링하여 얻어진다. 이어서, 작은 타겟의 경우 소결된 모놀리스 부품이 타겟 지지체 상에 브레이즈되거나, 또는 대형 타겟의 경우 세그먼트 또는 타일을 소결한 후 타겟 지지체를 결합하는 공정 동안 병치되도록 (따라서 결합부를 갖는 타겟이 생성됨) 의도된다.
AZO를 위해 사용된 열 분무 (특히 플라즈마 분무) 기술 (ITO 기재 재료를 제조하기 위해 JP 701433 및/또는 JP 7026373 및/또는 US 2007/0137999를 참조할 수 있음)은 이러한 재료의 경우 분무된 재료의 증발이 즉시 재료의 손실을 야기한다는 사실로 인해 낮은 재료 수율을 갖는 단점을 갖는다.
본 발명에 따른 방법은 하기를 가능하게 한다:
- 손실을 최소화하고 공정이 이러한 조성물에 대해 실행가능하게 하고;
- 공극을 증가시킬 필요 없이도 당해 공정에 의해 제조된 타겟의 내부 응력을 감소시키고, 이로써 플라즈마 분무를 사용하는 종래 기술의 두께보다 더 큰 두께를 갖는 타겟을 형성하는 것을 가능하게 함 (예를 들어, AZO의 경우 6 mm의 두께).
본 발명은 통상적인 제조 방법에 의해 얻어지는 것과 적어도 동등하거나, 또는 심지어 보다 우수한 작업 성능을 갖는, 특히 내화성 금속 또는 저항성 산화물 또는 휘발성 산화물로부터 선택된 화합물을 기재로 한 타겟을 플라즈마 분무에 의해 제조하는 방법에 관한 것이다.
본 발명의 문맥에서, "저항성 산화물"이라는 용어는 25℃에서 105 Ω.cm보다 큰 부피 저항률을 갖는 산화물의 부류를 의미하는 것으로 이해되고, 특히 하기 부류의 산화물이 언급될 수 있다:
a) 화학식 ABO 3 의 페로브스카이트 구조를 갖는 산화물: 여기서 A 및 B는 A를 구성하는 원소(들)의 원자가와 B를 구성하는 원소(들)의 원자가의 합이 6이도록 하는 원소 또는 원소들의 조합이다. A 및 B를 구성하는 원소들의 하기 부류들이 열거될 수 있다:
■ 원자가 5의 원소 (Nb, Ta, V 등)와 조합된 원자가 1 (K, Rb 등)
■ 원자가 4의 원소 (Ti, Zr, Hf, Sn, Ge, Ce 등)와 조합된 원자가 2 (Sr, Ba, Pb 등)
■ 원자가 3 (La, Y, Sc, Bi 등).
예로써, 하기 산화물이 이러한 부류에서 발견될 수 있다:
- 티타네이트, 예를 들어 BaTiO3, SrTiO3 및 Pb(Zr53Ti47)O3. BaTiO3는 실온에서 약 109 Ω.cm의 부피 저항률을 가짐;
- 니오베이트, 예를 들어 PMN (Pb(Mg1 /3Nb2 /3)O3);
b) AB 2 O 6 유형의 컬럼바이트 / 트리루타일 구조를 갖는 산화물: 여기서 B는 Nb 또는 Ta이고, A는 원자가 2의 원소 (Sr, Ba, Pb 등)이거나 또는 이들 원소의 종합이다.
예를 들면, 니오베이트 SBN (Sr,Ba)NbO6가 언급될 수 있다.
c) 내화성 및 저항성 산화물:
다른 산화물, 예를 들어 Ta2O5, Nb2O5, V2O5, ZrO2, HfO2, CeO2, Y2O3, Al2O3, La2O3, MgO, BeO 등이 또한 25℃에서 105 Ω.cm 초과의 실온에서의 높은 부피 저항률을 갖는다.
하기와 같은 이러한 산화물의 혼합 화합물도 또한 중요하다:
- (Ta2O5-Nb2O5) 고용체;
- (Al2O3-Y2O3) 화합물, 예를 들어 YAG, LaAlO3 (란탄 알루미네이트) 등;
- DxTyOz 유형의 화합물 (식 중, D = Zr, Hf, Ce, Ti이고, T = Al, Y, La임), 예를 들어 란탄 티타네이트 (LaTiOx); 및
- DxTyVvOz 화합물 (식 중, D = Zr, Hf, Ce이고, T = Al, Y이고, V = Ta, Nb 또는 V임), 예를 들어 (ZrAlNb)Ox.
본 발명의 문맥에서, "휘발성 산화물"이라는 용어는 휘발 시작 온도 Tvap 및 융점 Tm이 하기 기준을 만족하는 산화물의 부류를 의미하도록 의도된다:
Tvap < Tm + 400℃
이러한 산화물 중에서, 이들의 융점 (문헌에서 취함) 및 휘발 시작 온도 (문헌에서 취하거나 또는 TGA, 즉 열중량 분석법에 의해 측정함)을 갖는 하기의 순수 산화물이 언급될 수 있다:
또한, 순수한 산화물로부터 유래된 하기 화합물을 언급할 수 있다. 즉:
- AZO (알루미늄 도핑된 아연 산화물);
- MZO (몰리브덴 아연 산화물);
- GZO (갈륨 도핑된 아연 산화물);
- ATO (안티몬 주석 산화물); 및
- FTO (불소 도핑된 주석 산화물); 및
이들 산화물의 혼합물, 예를 들어 혼합 주석 아연 산화물.
본 발명의 문맥에서, "내화성 금속"이라는 용어는 내화성 금속의 하기 목록으로부터 선택된 금속을 의미하는 것으로 이해된다: 텅스텐, 탄탈, 니오븀, 티탄, 바나듐, 하프늄, 지르코늄, 레늄, 로듐 및 AB 합금으로 이루어진 것으로 정의된 내화성 합금 (식 중, A 및 B는 Mo, W, Ta, Nb, Ti, V, Hf, Zr, Re, Rh의 원소 목록 및, AM유형의 합금에 속함 (식 중, A는 Mo, W, Ta, Nb, Ti, V, Hf, Zr, Re의 목록에 속하고, M은 Co, Ni, Rh, Pd, Pt, Cu, Ag, Au의 목록에 속함).
이러한 목적을 위해, 본 발명에 따른 열 분무, 특히 플라즈마 토치(torch)를 사용하는 플라즈마 분무에 의한 내화성 금속 또는 반응성 산화물 또는 휘발성 산화물로부터 선택된 1종 이상의 화합물을 포함하는 타겟의 제조 방법은, 상기 화합물의 분말 조성물의 형태로 상기 화합물의 적어도 하나의 분획이 제어된 분위기에서 타겟의 적어도 하나의 표면 부분 상에 열 분무에 의해 분무되고, 타겟의 형성 동안 타겟으로 향하고 토치 주변에 분포되는 강력한, 선택적으로는 극저온의, 냉각 제트가 사용되는 것을 특징으로 한다.
-150℃ 이하의 온도를 갖는 유체는 극저온 유체인 것으로 정의에 의해 간주된다는 점을 상기해낼 것이다.
극저온 냉각 제트 (극저온 액체 제트 또는 혼합된 극저온 기체/액체 제트 또는 극저온 기체 제트)의 플라즈마 분무 동안 사용함으로써 타겟의 품질을 개선시키면서 하기 3개의 기능을 제공한다:
- 분무된 구역을 즉시 냉각시킴으로써 내화성 화합물 및 저항성 산화물의 경우 분무된 물질의 어떠한 화학적 개질 가능성도 배제함;
- 분무된 표면을 강력하게 세정함으로써, 입자와 이어지는 통과 사이의 우수한 깨끗한 접착력을 제공함; 및
- 재료 수율이 증가하면서 내부 응력이 감소함.
게다가, 플라즈마 토치 및 플라즈마 기체 혼합물의 사용은 분무된 분말 입자의 비산(flight)의 확실한 감소를 얻게 할 수 있으므로, 따라서 내화성 화합물 또는 저항성 화합물의 경우 분말에 존재하는 것과 비교하여 타겟에 존재하는 산화물 함량을 감소시킨다 (Toc<Top, 여기서 Toc는 타겟에 존재하는 산소 함량이고 Top는 분말에 존재하는 산소 함량임).
또한, 본 발명에 따른 방법은 보다 통상적인 하기 양태를 포함한다:
- 플라즈마 토치와 타겟 사이의 상대적인 움직임이 형성되고;
- 타겟의 표면은 상기 화합물의 침착 전에 준비되고;
- 표면 준비는 당해 타겟의 표면 부분 상에 연마 입자의 제트를 사용하여 블래스팅하는 단계 (샌드블래스팅이라 부름), 또는 별법으로 하부층의 키잉(keying)에 적합한 줄무늬 가공(machining striation) 단계를 포함하고;
- 이어서 표면 준비는 당해 타겟의 표면 부분 상에 키잉 재료 (하부층)의 막의 분무를 포함한다.
본 발명의 다른 실시양태에서, 하기 배열 중 하나 및/또는 다른 것이 또한 선택적으로 사용될 수 있다:
- 챔버 내에 산소 결핍된 분위기 (％O2 5％ 미만)를 생성하기 위해서 퍼징 또는 세정한 후 50 mbar 내지 1100 mbar의 범위일 수 있는 압력까지 불활성 기체로 채운 챔버에 내화성 또는 저항성 화합물을 분무하고;
- 냉각 제트의 전부 또는 일부가 산화 특성을 갖고;
- 키잉 하부층이 사용되고, 이는 상기 화합물의 열 분무 전에 당해 타겟의 표면 부분 상에 침착되고;
- 타겟은 플라즈마 분무 동안 열적으로 조절되고;
- 크기 분포가 5 ㎛ < D10 < 50 ㎛; 25 ㎛ < D50 < 100 ㎛; 및 40 ㎛ < D90 < 200 ㎛로 주어진 분말 입자를 포함하는 상기 분무된 화합물의 분말 조성물이 사용되고;
- 이는 열 분무 단계 후 타겟에 존재하는 산소 함량을 감소시키기 위한 환원 분위기에서의 후속 열 처리 단계를 포함하고;
- 상이한 열 제트 지점에서 상이한 재료를 주입하기 위해, 주입 매개변수가 각 주입기에 주입되는 재료에 따라 독립적으로 조절되는 다수의 화합물 주입기가 사용된다.
본 발명의 또 다른 양태는 본 발명에 따른 방법에 의해 선택적으로 제조되고 스퍼터링 장치, 특히 마그네트론 스퍼터링 장치에서, 또는 타겟을 사용하는 임의의 다른 진공 스퍼터링 장치에서 사용되도록 의도된, 주로 내화성 금속, 저항성 금속 산화물 및 휘발성 산화물로부터 선택된 화합물을 포함하는 타겟에 관한 것이다.
이러한 목적을 위해, 내화성 금속, 저항성 금속 산화물 및 휘발성 산화물로부터 선택된 화합물을 기재로 한 1종 이상의 화합물을 포함하는, 공칭 두께 (e)의 본 발명에 따른 타겟은
- 라멜라 미세구조를 갖는 것을 특징으로 한다.
내화성 금속의 경우, 타겟은 하기를 갖는다:
- 1000 ppm 미만, 바람직하게는 600 ppm 미만, 보다 더 바람직하게는 450 ppm 미만의 산소 함량; 및
- 화합물의 이론적 전기 저항률의 5배 미만, 바람직하게는 3배 미만, 보다 바람직하게는 2배 미만의 전기 저항률.
이러한 저항률 측정은 반 데르 파우프 (Van der Pauw, ASTM F76) 방법을 사용하여 수행되고, 상대 저항률 측정은 거대 화합물의 20℃에서의 이론값 (또는 문헌으로부터 얻어진 값)에 대해 계산된다 (몰리브덴이 5.34 μohms.cm의 저항률을 갖는다는 것을 상기한다).
저항성 산화물의 화합물의 경우, 타겟은 산화물의 공칭 저항률의 1000배, 바 10000배, 보다 더 바람직하게는 100000배 낮은 부피 저항률을 갖는다.
휘발성 산화물의 화합물의 경우, 타겟은 하기를 갖는다:
- 3 mm 초과, 바람직하게는 6 mm 초과의 공칭 두께; 및
- 공칭 밀도의 85％ 초과, 바람직하게는 90％ 초과의 밀도.
본 발명의 바람직한 실시양태에서, 하기 배열 중 하나 이상이 선택적으로 또한 사용될 수 있다:
- 타겟을 형성하는 저항성 산화물은 화학식 ABO3 (식 중, A 및 B는 A를 구성하는 원소(들)의 원자가와 B를 구성하는 원소(들)의 원자가의 합이 6이되도록 하는 원소들 또는 원소들의 조합임)의 페로브스카이트 구조를 갖는 산화물 중 1종 이상으로부터 선택되거나, 또는 AB2O6 유형(식 중, B는 Nb 또는 Ta이고 A는 원자가 2의 원소, 예를 들어 Sr, Ba, Pb 등임)의 컬럼바이트/트리루타일 구조를 갖는 산화물로부터 선택되거나, 또는 Ta2O5, Nb2O5, V2O5, ZrO2, HfO2, CeO2, Y2O3, Al2O3, La2O3, MgO, BeO로부터 선택되고;
- 저항성 산화물 기재 타겟은 상기 목록으로부터의 2종 이상의 저항성 산화물의 혼합물 또는 조합물로 이루어진 조성물을 포함하거나, 또는 주로 1종의 저항성 산화물을 포함하고;
- 타겟을 형성하는 내화성 금속은 텅스텐, 탄탈, 니오븀, 티타늄, 바나듐, 하프늄, 지르코늄, 레늄, 로듐 및 AB 합금 (식 중, A 및 B는 Mo, W, Ta, Nb, Ti, V, Hf, Zr, Re, Rh 및 AM 유형의 합금 (식 중, A는 Mo, W, Ta, Nb, Ti, V, Hf, Zr, Re에 속하고, M은 Co, Ni, Rh, Pd, Pt, Cu, Ag, Au에 속함)으로 이루어진 것으로 정의된 내화성 합금으로부터 선택되고;
- 내화성 금속 타겟은 또한 내화성 화합물, 휘발성 산화물 화합물 또는 저항성 산화물 화합물로부터 선택된 1종 이상의 추가 원소를 포함하고, 타겟은 추가 원소 또는 추가 원소들의 0.5 내지 30 중량％를 갖고;
- 타겟을 형성하는 휘발성 산화물은 상기 정의된 바와 같이 Tvap < Tm + 400℃의 기준을 만족하고, 이는 상기 산화물이 특히 아연 산화물, 주석 산화물, 바륨 산화물, 카드뮴 산화물, 인듐 산화물, 몰리브덴 산화물, 알루미늄, 몰리브덴, 갈륨, 주석, 불소 또는 인듐으로 도핑된 아연 산화물이고, 휘발성 산화물 기재 타겟은 상기 기준을 만족하는 2종 이상의 휘발성 산화물의 혼합물 또는 조합물로 이루어진 조성물을 포함하거나 또는 상기 정의된 주로 1종의 휘발성 산화물을 포함한다.
변인으로서, 타겟은 규소 5몰당 내화성 금속 1몰 내지 규소 1몰당 내화성 금속 5몰의 범위, 바람직하게는 규소 2몰당 내화성 금속 1몰일 수 있는 몰비로 한편으로는 몰리브덴, 텅스텐, 탄탈, 니오븀, 티탄, 바나듐, 하프늄, 지르코늄, 레늄, 로듐 및 다른 한편으로는 규소로 구성될 수 있다. 이 경우, 타겟의 라멜라 미세구조는 복합체이고 순수한 규소 라멜라와 병치된 내화성 금속 라멜라를 포함한다.
타겟이 추가 원소를 포함하거나, 다수의 물질의 조립체를 포함하는 경우에, 다양한 원소들이 하기 수단 중 하나의 의해 제공될 수 있다:
- 분말의 열 분무 동안 증발에 의한 임의의 동일하지 않은 손실을 고려하기 위해 각 분말 입자가 가능하게는 약간 상이한 원하는 타겟의 조성을 갖는 미리-합금된 분말의 사용;
- 열 분무 단계 동안 각각 상이한 채널에 의해 열 제트로 주입되는 2종 이상의 분말의 사용;
- 타겟은 평면형 형상을 갖고;
- 타겟은 관형 형상을 갖고;
- 타겟은 각각의 말단에서 재료의 추가 두께를 갖고;
- 타겟은 화합물이 침착되는 하나 이상의 부품을 포함하고; 상기 부품(들)은 스퍼터링 장치 상에 설치될 수 있는 평면형 지지체 또는 이어서 상기 지지체 상에 결합되는 중간 부품이고;
- 추가 두께는 화합물 층의 공칭 두께의 약 25 내지 50％이고;
- 타겟은 85％ 초과, 바람직하게는 90％ 초과의 밀도를 갖고;
- 공칭 두께 (e)는 1 내지 25 mm, 바람직하게는 6 내지 14 mm이고;
- 타겟은 99.95％ 이상의 순도를 갖고;
- 타겟은 사용시 마그네트론 타겟의 예상된 특성 (충분한 기계적 강도, 충분한 열 전도도, 사용 동안 타겟을 냉각시키기 위한 물에 의한 부식에 대한 내성 등)과 상용성인 특성을 제공하는 지지체 재료, 예를 들어 구리 또는 구리 합금, 또는 오스테나이트 스테인리스강, 예를 들어 X2CrNi18-9 또는 X2CrNiMo17-12-2 상에 형성된다.
비제한적인 예로서, 본 발명은 하기 도면으로 도시될 수 있다:
- 도 1a, 1b 및 1c는 본 발명에 따른 제조 방법에 의해 얻어진 Mo 타겟의 단면적에서 미세구조를 나타내는 도면이고;
- 도 1d 및 1e는 본 발명에 따른 제조 방법에 의해 얻어지는 텅스텐 타겟의 단면적의 미세구조를 도시하는 도면이고;
- 도 2는 본 발명에 따른 제조 방법에 의해 얻어지는 바륨 티타네이트 (저항성 산화물) 타겟의 단면적의 미세구조를 도시하는 도면이고;
- 도 3은 본 발명에 따른 제조 방법에 의해 얻어지는 혼합 알루미늄 아연 산화물 (휘발성 산화물) 타겟의 단면적의 미세구조를 도시하는 도면이다.
본 발명의 다른 특징 및 이점은 하기 상세한 설명을 따라 명백해질 것이다.
- 도 1a, 1b 및 1c는 본 발명에 따른 제조 방법에 의해 얻어진 Mo 타겟의 단면적에서 미세구조를 나타내는 도면이고;
- 도 1d 및 1e는 본 발명에 따른 제조 방법에 의해 얻어지는 텅스텐 타겟의 단면적의 미세구조를 도시하는 도면이고;
- 도 2는 본 발명에 따른 제조 방법에 의해 얻어지는 바륨 티타네이트 (저항성 산화물) 타겟의 단면적의 미세구조를 도시하는 도면이고;
- 도 3은 본 발명에 따른 제조 방법에 의해 얻어지는 혼합 알루미늄 아연 산화물 (휘발성 산화물) 타겟의 단면적의 미세구조를 도시하는 도면이다.
본 발명의 다른 특징 및 이점은 하기 상세한 설명을 따라 명백해질 것이다.
타겟이 형성되는 지지체는 구리, 구리 합금, 스테인리스강 또는 마그네트론 타겟의 제조와 적합하게 상용성인 임의의 다른 합금으로 이루어질 수 있다. 본 발명에서, 지지체에 관련된, 본 발명에 기재된 방법과 연관된 특별한 요건은 없으며, 다만 냉각수에 관해 형상, 기계적 강도 및 화학적 불활성의 관점에서 마그네트론 타겟과 관련되는 통상의 요건에만 부합해야 한다.
지지체의 표면 준비
유분을 제거한 후, 지지체의 표면을 연마 그레인의 제트로 블래스팅하여 준비한다. 상기 그레인은 다양한 유형: 강옥(corundum) (용융 백색 알루미나) 그레인, 갈색 강옥 그레인, 알루미나-지르코니아 연마 그레인, 용융-캐스팅 슬래그 입자 (바실그리트(Vasilgrit) 유형)로부터 제조된 연마 그레인, 알만딘 가넷 그레인 (almandine garnet grain) 또는 다른 각도강 (angular steel) 또는 주철 샷(shot)일 수 있다 (상기 목록은 완전한 것이 아님).
바람직하게는, 하기 연마재가 사용된다: 강옥 (용융 백색 알루미나), 및 알루미나-지르코니아 (예를 들어, 생-고뱅 코팅 솔루션스(Saint-Gobain Coating Solutions)로부터의 AZ24) (이 물질은 그레인의 균열을 제한하고 결과적으로 표면에서 그레인 분획의 혼입을 제한하는 그의 높은 강성도로 인해 바람직하다 - 이러한 혼입은 코팅의 접착에 악영향을 미친다). 연마 그레인의 평균 직경은 바람직하게는 연마재의 유형에 따라 180 내지 800 ㎛이다. 본 작업의 목적은 타이 하부층 또는 타겟의 구성 재료의 정확한 접착력을 보장할 수 있는 표면 거칠기를 제공하는 것이다.
대안적인 방법은 또한 하부층 또는 타겟의 구성 재료의 우수한 접착력을 또한 허용하는 줄무늬 가공으로 이루어진다.
열 분무에 의한 타이
하부층의
제조
타겟의 기능성 층의 기계적 접착을 최적화하기 위해서, 타이 하부층은 열 분무에 의해 생성될 수 있다. 이러한 작업은 하기로부터 취해진 통상적인 열 분무 공정을 사용할 수 있다: 플라즈마 분말 분무, 전기-아크 와이어 분무, 산소-기체 화염 분무 (장비에 따라 와이어 또는 분말), HVOF (고속 산소 연료) 공정을 사용하는 분무, 폭발 용사(detonation gun) 분무 공정 및 분말이 주입되는, 선택적으로 예열된 기체를 사용하는 냉 분무 공정. 상기 작업은 본 발명에 악영향을 미치지 않고도 대기 하에 수행될 수 있다.
타이 하부층 재료는 하부층으로서 통상 사용되는 통상적인 재료로부터 선택될 수 있다:
- 니켈 또는 니켈 기재 합금: NiAl, NiCr 또는 NiCrAl; 철 또는 철 함유 합금: FeCrAl, FeCrC 또는 FeMnC 강철, X2CrNi18-9 또는 X2CrNiMo17-12-2 오스테나이트 스테인리스강 등;
- 구리 또는 구리 합금, 예를 들어 CuAl, CuAlFe, CuZn 등;
- 몰리브덴 또는 몰리브덴 합금: MoCu 등.
상기 목록은 모두를 포괄하는 것은 아니고, 하부층 재료의 선택은 지지체 관의 재료 및 분무 장비 (및 적합한 형태의 충전제 재료의 가용성)에 따라 좌우될 수 있다.
바람직하게는
플라즈마
분무에 의한, 본 발명에 따른 타겟의 기능성 막의 형성
타겟의 기능성 막은 열 분무, 바람직하게는 플라즈마 분무에 의해 1 및 2에 대한 하기 특정 조건 하에서 형성된다:
- 제어된 분위기를 갖는 챔버에서 수행된 플라즈마 분무, 다시 말하면 예를 들어 산소 및 질소 함량이 낮고, 분위기는 주로 불활성 기체로 이루어지고 챔버 내 압력은 50 mbar 내지 1100 mbar임;
- 불활성 또는 비교적 환원성 플라즈마 기체 혼합물을 사용하는 플라즈마 분무 - 분말 입자의 용융시 및 기판 상으로의 분말 입자의 비산 동안 분말 입자의 표면 상에 초기에 존재하는 산소의 양을 낮출 수 있게 하고, 이는 예를 들어 화합물이 내화성 재료일 때 또는 화합물이 저항성 산화물일 때의 경우임;
- 불활성 유체 (내화성 금속 또는 저항성 산화물의 경우) 또는 불활성 또는 산화 유체 (휘발성 산화물의 경우)의 강력한 액체 또는 기체 극저온 제트를 송풍하기 위한 노즐의 사용 - 상기 제트는 토치 주변에 분포됨;
- 토치와 타겟 사이의 상대적 움직임 - 타겟 상에, 특히 타겟의 말단에서 "도그-본" 타겟으로서 통상 불리는 추가 두께를 형성함으로써 형성된 두께의 가능한 다양성을 허용함;
- 하나 이상의 분말 주입기의 사용 - 플라즈마 제트 내의 분말의 보다 우수한 분포를 허용함; 및
- 플라즈마 토치가
○ 상업적으로 입수가능한 DC 블로운-아크 플라즈마 토치;
○ 또는 유도결합 RF 플라즈마 토치
인 것이 가능함
타겟을 생성하는 데 사용된 분말은 하기 전형적인 특성을 갖는다:
- 하기와 같도록 정의된 입자 크기 분포:
○ D10 ％ (입자의 10％가 이 직경보다 크기가 작도록 하는 직경): 5 내지 50 ㎛;
○ D50 ％ (중위 직경): 25 내지 100 ㎛; 및
○ D90 ％ (입자의 90％가 이 직경보다 크기가 작도록 하는 직경): 40 내지 200 ㎛;
- 바람직하게는 99.95％ 초과인 타겟을 위한 순도 목적에 따른 순도; 및
- 산소 함량 : 1500 ppm 미만, 바람직하게는 1000 ppm 미만 또는 심지어 500 ppm 미만.
본 발명에 따른 방법은 특히 순수한 몰리브덴 타겟의 경우에 분무에 의해 통상적으로 얻어진, 라멜라 구조를 갖는 것에 비해 우수한 타겟 품질을 얻을 수 있고: 독자는 몰리브덴의 경우 도 1a, 1b 및 1c를 참조할 수 있고; 텅스텐의 경우 도 1d 및 1e를 참조할 수 있고; 저항성 산화물의 경우 도 2를 참조할 수 있고; 휘발성 산화물의 경우 도 3을 참조할 수 있고, 환원 분위기에서 고온 열 처리와 같은 후속 단계 없이도 500 ppm 미만의 산소 함량을 갖는 내화성 금속 타겟을 직접 얻을 수 있다.
후속 열 처리 단계를 사용하지 않는다는 사실은 타겟의 구성 재료 (내화성 금속 또는 저항성 산화물)의 팽창 계수와 현저하게 상이한 팽창 계수를 갖는 지지체, 예를 들어 오스테나이트 스테인리스강을 비롯한 지지체 (관형 타겟을 위한 관, 또는 평면형 타겟을 위한 평면형 지지체)를 위한 임의의 유형의 재료를 사용하는 이점을 가지며, 이는 산소 함량을 감소시키기 위한 후속 열처리의 경우에는 금지되었을 것이다.
물론, 생성된 타겟의 산소 함량을 더 감소시키기 위해 열처리를 또한 선택사항으로서 수행할 수 있다.
평면형
타겟
경우:
본 발명은 하기 절차에 따라 평면형 타겟을 생성하는 것이 가능하게 한다:
- 사용하기 위해 마그네트론에 장착되기에 적합한 평면형 타겟 지지체;
- 타겟 지지체가 복잡한 형상을 갖고 타겟이 사용된 후 재순환되어야 하는 경우, 타겟 재료는 타겟 지지체 상에 직접 형성되는 것이 아니라 지지체 상에 결합될 하나 이상의 중간체 플레이트 ("타일"이라 부름) 상에 형성될 것이고;
- 타겟 재료 (예를 들어 몰리브덴을 기재로 함)는 상기와 동일한 절차에 이어 지지체 또는 타일(들) 상에 형성될 것이고;
- 타일(들)의 결합은 타겟 재료의 형성 전 (지지체가 높은 기계적 강도를 가진 경우) 또는 지지체가 충분하게 강하지 않은 경우 타일 상에 타겟 재료의 형성 후에 수행할 수 있다. 후자의 경우, 타일의 치수는 플라즈마 분무에 의해 타겟 재료를 형성하는 작업 동안 뒤틀리는 위험을 최소화하도록 결정될 것이다.
실시예
실시예 1 (도 1a, 1b 및 1c)은 회전식 캐쏘드를 사용하여 마그네트론 스퍼터링에서 사용되도록 의도된 내화성 금속, 특히 몰리브덴을 기재로 한 관형 타겟에 관한 것이다. 하기 절차가 수행되었다:
- 오스테나이트 스테인리스강, 예를 들어 X2CrNi18-9 또는 X2CrNiMo17-12-2로 제조된 지지체 관;
- AZ 그리트(grit) 24 알루미나-지르코니아 연마 블래스팅에 의한 지지체 관의 표면 준비;
- 공기 중에서 수행되는, 이중-아크 와이어 분무에 의한 키잉 하부층의 제조 - 키잉 하부층은 NiAl (95％ 니켈/5％ 알루미늄) 조성을 가짐. 기재된 실시예에서, 키잉 하부층의 두께는 공칭 200 ㎛였음;
- 하기 조건 하에서 플라즈마 분무에 의한 타겟 상의 몰리브덴 활성 막의 형성:
○ 특정 플라즈마 제트 속도 특성 및 결과적으로 분무된 입자 특성을 부여하는 플라즈마 토치,
○ 챔버 내에 위치시킨 타겟,
○ 예를 들어 펌핑 후 충전에 의한 챔버 내 불활성 분위기의 생성,
○ 타겟으로 향하는 극저온 냉각 제트의 사용 - 이들은 토치 주변에 분포됨,
○ 타겟을 제조하는 데 사용된 분말은 하기 특성을 갖는 몰리브덴 분말이었음:
■ 응집 소결된 몰리브덴 분말
■ 입자 크기 d50 = 80 ㎛
■ 99.95％ 순도, 특히 Fe 20 ppm 및 산소 600 ppm을 가짐, 및
○ 하기 매개변수를 사용한 플라즈마 분무:
■ 하기 매개변수를 사용한 플라즈마 토치가 실시예의 타겟을 제조하는 데 사용되었음:
○ Rmax < 15 ㎛가 되도록 하는 거칠기를 얻도록 연마 또는 가공에 의한 표면 피니싱.
상기에 지시된 바와 같이, 본 발명에 따른 특정 공정 덕분에, 얻어진 타겟의 산소 함량은 450 ppm으로서, 분말에 초기에 존재하는 함량인 600 ppm보다 낮았다.
상이한 분말 조성을 갖는 몰리브덴 타겟을 제조하기 위한 상기 프로토콜에 따른 추가 결과는 본 발명에 따른 극저온 제트를 사용하지 않은 결과와 비교하여 하기 표에 주어진다:
상기 결과가 나타내는 바와 같이, 플라즈마 토치 주변에 분포된 극저온 냉각 제트를 사용한 플라즈마 분무 공정은 출발 분말의 산소 함량과 비교하여 타겟의 산소 함량을 감소시킬 수 있다. 따라서, 매우 순수한 출발 분말을 선택할 필요가 없으며, 특히 이는 특정 양의 산소를 함유하는 분말을 피하는 것이 실제 가능하지 않기 때문이다. 따라서, 본 발명에 따른 공정은 특히 유리하다.
내화성 화합물을 기재로 한 타겟의 실시예 2는 하기에 주어진다. 여기서, 이는 텅스텐이다 (도 1d 및 1e 참조).
실시예는 DC 마그네트론 스퍼터링에서 사용되도록 의도된 평면형 텅스텐 타겟에 관한 것이다.
하기 공정이 수행되었다:
- 후속으로 타겟 지지체 상에 블레이즈되도록 의도된 중간체 구리 지지체 플레이트 상에 타겟의 형성;
- AZ 그리트 36 알루미나-지르코니아 연마 블래스팅에 의한 지지체 플레이트의 표면 준비;
- CuAl (90/10) 합금의 플라즈마 분무에 의한 두께가 150 ㎛인 키잉 하부층의 제조;
- 하기 조건 하에서 플라즈마 분무에 의한 타겟 상의 텅스텐 활성 막의 형성:
○ 특정 플라즈마 제트 속도 특성 및 결과적으로 분무된 입자 특성을 부여하는 플라즈마 토치,
○ 챔버 내에 위치시킨 타겟,
○ 펌핑 사이클 (5·10-2 kPa 아래의 진공) 후 챔버 내 불활성 분위기 (10-2 kPa 미만의 산소 분압을 갖는 아르곤으로 구성됨)를 얻기 위해서 아르곤으로 챔버를 충전함 (1 atm 까지),
○ 타겟으로 향하는 극저온 냉각 제트의 사용 - 이들은 토치 주변에 분포됨,
○ 타겟을 제조하는 데 사용된 분말은 하기 특성을 갖는 텅스텐 분말이었음:
■ 입자 크기 d50 = 25 ㎛
■ 99.95％ 순도,
○ 하기 매개변수를 사용하여 수행된 플라즈마 분무:
■ 하기 매개변수를 사용한 플라즈마 토치가 실시예의 타겟을 제조하는 데 사용되었음:
○ Rmax < 15 ㎛가 되도록 하는 거칠기를 얻도록 연마 또는 가공에 의한 표면 피니싱.
얻어진 타겟은 하기 다른 주목할만한 특성을 가졌다:
밀도 = 88％
전기 저항률은 하기와 같다:
실시예
3: 저항성 산화물로 제조된
마그네트론
타겟의
실시예
(도 2 참조)
실시예는 DC 마그네트론 스퍼터링에서 사용되도록 의도된 바륨 티타네이트 BaTiO3-x로 제조된 평면형 타겟에 관한 것이다.
하기 공정이 수행되었다:
- 후속으로 타겟 지지체 상에 블레이즈되도록 의도된 중간체 구리 지지체 플레이트 상에 타겟의 형성;
- AZ 그리트 36 알루미나-지르코니아 연마 블래스팅에 의한 지지체 플레이트의 표면 준비;
- CuAl (90/10) 합금의 플라즈마 분무에 의한 두께가 150 ㎛인 키잉 하부층의 제조;
- 하기 조건 하에서 플라즈마 분무에 의한 타겟 상의 BaTiO3 -x 활성 막의 형성:
○ 특정 플라즈마 제트 속도 특성 및 결과적으로 분무된 입자 특성을 부여하는 플라즈마 토치,
○ 챔버 내에 위치시킨 타겟,
○ 펌핑 사이클 (5·10-2 kPa 아래의 진공) 후 챔버 내 불활성 분위기 (10-2 kPa 미만의 산소 분압을 갖는 아르곤으로 구성됨)를 얻기 위해서 아르곤으로 챔버를 충전함 (1 atm 까지),
○ 타겟으로 향하는 극저온 냉각 제트의 사용 - 이들은 토치 주변에 분포됨,
○ 타겟을 제조하는 데 사용된 분말은 하기 특성을 갖는 바륨 티타네이트 분말이었음:
■ 응집 소결된 분말
■ 입자 크기 d50 = 70 ㎛
■ 99.5％ 순도 (SrO 불순물 배제),
○ 하기 매개변수를 사용하여 수행된 플라즈마 분무:
■ 하기 매개변수를 사용한 플라즈마 토치가 실시예의 타겟을 제조하는 데 사용되었음:
○ Rmax < 15 ㎛가 되도록 하는 거칠기를 얻도록 연마 또는 가공에 의한 표면 피니싱.
이와 같이 제조된 타겟의 필수 특성 및 유리한 특성:
본 발명에 따른 방법은 타겟의 재료의 저항률이 산소 부재를 생성함으로써 매우 크게 감소될 수 있게 한다.
따라서, 실시예에 따른 타겟은 DC 마그네트론 방식에서 사용될 수 있고, 마그네트론 방식으로 온화한 분압을 사용하여 화학당론량의 BaTiO3 막을 생성할 수 있게 한다 (높은 분압으로 반응성 마그네트론 스퍼터링에서와 같은 단점, 예를 들어 pO2 이력 현상을 생성하지 않음).
실시예
4: 휘발성 산화물로 제조된
마그네트론
타겟의
실시예
(도 3 참조)
본 실시예는 회전식 캐쏘드 마그네트론 스퍼터링에서 사용되도록 의도된 관형 타겟에 관한 것이다. 하기 절차가 수행되었다:
- 오스테나이트 스테인리스강, 예를 들어 X2CrNi18-9 또는 X2CrNiMo17-12-2로 제조된 지지체 관;
- AZ 그리트 24 알루미나-지르코니아 연마 블래스팅에 의한 지지체 관의 표면 제조;
- 공기 중에서 수행되는, 플라즈마 분무에 의한 키잉 하부층의 제조, 키잉 하부층은 NiAl (80％ 니켈/20％ 알루미늄) 조성을 가짐. 기재된 실시예에서, 키잉 하부층의 두께는 공칭 150 ㎛였음;
- 하기 조건 하에서 플라즈마 분무에 의한 타겟 상의 AZO (2％ Al2O3-ZnO) 활성 막의 형성:
○ 특정 플라즈마 제트 속도 특성 및 결과적으로 분무된 입자 특성을 부여하는 플라즈마 토치,
○ 챔버 내에 위치시킨 타겟,
○ 냉각 제트의 사용,
○ 타겟을 제조하는 데 사용된 분말은 하기 특성을 갖는 AZO 분말이었음:
■ 입자 크기 d50 = 50 ㎛
■ 99.9％ 순도,
○ 하기 매개변수를 사용하여 수행된 플라즈마 분무:
■ 하기 매개변수를 사용한 플라즈마 토치가 실시예의 타겟을 제조하는 데 사용되었음:
○ Rmax < 15 ㎛가 되도록 하는 거칠기를 얻도록 연마 또는 가공에 의한 표면 피니싱.
본 발명에 따른 공정은 두께가 6 mm이고 세그먼트 사이의 결합이 없는 모놀리스 무균열 AZO 타겟을 생성할 수 있다. 얻어진 타겟은 밀도가 92％였다 (이론적 AZO 밀도 5.57 g/㎤에 대해 5.15 g/㎤).
본 발명의 특징 및 이점
본 발명에 따른 타겟은 하기 특성 및 이점을 갖는다 :
○ 소결 (및/또는 고온 형성) 공정에 의해 얻어지는 관형 타겟과 비교하여 플라즈마 분무에 의해 얻어지는 관형 타겟에서 사용되는 재료의 보다 우수한 활용 인자 - 이는 본 발명에 따른 방법이 작은 곡률 반경을 갖는, 캐쏘드 및 이들의 마그네트에 의해 생성된 자기장의 휘어짐에 상응하는 구역에서의 광범위한 국부 부식을 보상하도록 타겟의 단부에서 추가 두께의 침착 가능성을 제공하기 때문이다. 이는 75％ 초과, 또는 심지어 80％ 초과의 타겟 재료 수율을 달성할 수 있게 하는 반면에, 평면형 프로파일 타겟에서의 수율은 여전히 75％ 미만이다. 이러한 유형의 타겟을 사용하는 당연한 귀결로써, 막이 침착된 표면에서 기판의 특성 치수에 따라 (예를 들어, 3.20 m 폭의 기판 상에서) R□ 균일성 프로파일이 ± 2％ 이하로 편차를 갖는 막, 특히 순수한 몰리브덴 기재 막이 얻어진다. 이러한 측정치는 무접촉 측정에 의한 "나기(Nagy)" 유형의 장치를 사용하여 수행된다;
○ 타겟 상의 재료 폭 두께는 1 내지 25 mm의 범위를 갖는다: 타겟의 두께는 그의 원하는 수명에 따라 선택될 수 있다 (상기 두께는 사실상 라인을 멈추지 않고도 제조의 예상되는 지속시간에 의해 결정됨);
○ 관형 타겟의 경우, (지지체 관과 타겟 사이의 열 구배로 인한) 균열 위험성 또는 블레이즈 용융 위험성 없이 30 kW/m를 초과하는 전력 수준으로 AC 모드 또는 DC 모드에서 타겟을 바이어스하는 것이 가능하고 (침착률의 증가);
○ 재료 두께가 사용자에게 엄격하게 요구되는 양으로 감소되기 때문에, 고 전력 방전을 지속시키는 데 필요한 전압을 제한하고 따라서 상기 타겟이 현행의 마그네트론 전력 공급장치와 상용성이게 하는 것이 가능하다.
본 발명에 따른 저항성 산화물 타겟의 경우, 이점은 하기와 같다:
- 온화한 산수 분압의 사용을 요구하는, 비반응성 마그네트론 스퍼터링에 의한 저항성 박막을 얻기 위한 세라믹 타겟의 제조 가능성 (사용시 이력 효과 없음). 본 발명에 따른 공정에 의해 얻어지는 세라믹 타겟은 화합물의 이론적 저항률에 비해 매우 감소된 저항률을 가짐;
- 대형 모놀리스 원통형 타겟의 제조 가능성;
- 단부에서의 국부 추가 두께를 갖는 타겟 ("도그-본" 타겟)의 제조 가능성; 및
- 용융성 중간체 상 없이 지지체 관에 대한 우수한 결합.
본 발명에 따른 휘발성 산화물 타겟의 경우, 이들은 하기 이점을 제공한다:
- 재료 수율 손실이 최소화되고 공정은 이러한 유형의 조성물에 대해 실행가능하고;
- 당해 공정에 의해 제조된 타겟의 내부 응력이 공극을 증가시킬 필요없이 감소된다. 이는 플라즈마 분무에 의한 종래 기술에서 두께보다 두꺼운 두께 (예를 들어, AZO의 경우 6 mm)를 갖는 타겟을 형성할 수 있게 한다.
본 발명을 사용하여 제조된 모놀리스 관형 또는 평면형 타겟의 경우, 조립된 세그먼트를 포함하는 타겟과 대비하여, 하기 위험성이 상당히 감소된다:
○ 와류 입자를 생성하는 아크 출현의 위험성, 및 몰리브덴 막의 오염원인 것으로 알려진, 지지체로부터 분리되는 타겟 재료의 파편 위험성;
○ 세그먼트 사이의 간격을 통한 놋쇠 재료 또는 타겟 지지체 재료의 스퍼터링 위험성; 및
○ 지지체에 대한 결합 (블레이즈 또는 전도성 시멘트)의 열적 또는 기계적 파괴의 위험성.
Claims (22)
- 플라즈마 토치를 사용하는 플라즈마 분무에 의한 열 분무에 의한, 내화성 금속, 저항성 산화물 및 휘발성 산화물로부터 선택된 1종 이상의 화합물을 포함하는 타겟의 제조 방법으로서, 상기 화합물의 분말 조성물의 형태로 상기 화합물의 하나 이상의 분획을 제어된 분위기에서 타겟의 적어도 하나의 표면 부분 상에 열 분무에 의해 분무하고, 플라즈마 분무 동안 타겟으로 향하며 플라즈마 토치 주변에 분포된 강력한 극저온의 냉각 제트를 사용하는 것을 특징으로 하는, 타겟의 제조 방법.
- 제1항에 있어서, 퍼징 또는 세정한 후 50 mbar 내지 1100 mbar 범위일 수 있는 압력에서 불활성 기체를 충전하여 내부에 산소 결핍 분위기를 생성시킨 챔버에 화합물을 분무하는 것을 특징으로 하는, 타겟의 제조 방법.
- 제1항 또는 제2항에 있어서, 열 분무가 플라즈마 토치에 의해 수행되고, 사용된 플라즈마 기체 혼합물이 환원성인 (분말에 초기에 존재하는 산화된 화합물 함량을 감소시킬 수 있음) 것을 특징으로 하는, 타겟의 제조 방법.
- 제1항에 있어서, 냉각 제트의 전부 또는 일부가 산화 특성을 갖는 것을 특징으로 하는, 타겟의 제조 방법.
- 제1항, 제2항 및 제4항 중 어느 한 항에 있어서, 키잉(keying) 하부층이 사용되며, 키잉 하부층은 상기 화합물이 당해 타겟의 표면 부분 상에 열 분무되기 전에 침착되는 것을 특징으로 하는, 타겟의 제조 방법.
- 제1항, 제2항 및 제4항 중 어느 한 항에 있어서, 타겟이 플라즈마 분무 동안 열적으로 조절되는 것을 특징으로 하는, 타겟의 제조 방법.
- 제1항, 제2항 및 제4항 중 어느 한 항에 있어서, 5 ㎛ < D10 < 50 ㎛; 25 ㎛ < D50 < 100 ㎛; 및 40 ㎛ < D90 < 200 ㎛로 주어진 크기 분포를 갖는 분말 입자를 포함하는 상기 분무된 화합물의 분말 조성물이 사용되는 것을 특징으로 하는, 타겟의 제조 방법.
- 제1항 또는 제2항에 있어서, 열 분무 단계 후 타겟에 존재하는 산소 함량을 감소시키기 위한 환원 분위기에서의 후속 열 처리 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는, 타겟의 제조 방법.
- 제1항, 제2항 및 제4항 중 어느 한 항에 있어서, 열 제트의 상이한 지점에서 상이한 재료를 주입하기 위하여, 주입 매개변수가 각각의 주입기에 주입되는 재료에 따라 독립적으로 조절되는 다수의 화합물 주입기가 사용되는 것을 특징으로 하는, 타겟의 제조 방법.
- 규소 5몰당 내화성 금속 1몰 내지 규소 1몰당 내화성 금속 5몰의 범위일 수 있는 몰비로 한편으로는 내화성 금속, 및 다른 한편으로는 규소로 구성되고 라멜라 미세구조를 갖는, 제1항, 제2항 및 제4항 중 어느 한 항에 따른 방법에 의해 얻을 수 있는 타겟으로,
상기 내화성 금속은 몰리브덴, 텅스텐, 탄탈, 니오븀, 티탄, 바나듐, 하프늄, 지르코늄, 레늄, 로듐, 및 AB 합금 (식 중, A 및 B는 Mo, W, Ta, Nb, Ti, V, Hf, Zr, Re, Rh의 원소에 속함) 및 AM 유형의 합금 (식 중, A는 Mo, W, Ta, Nb, Ti, V, Hf, Zr, Re에 속하고, M은 Co, Cr, Ni, Rh, Pd, Pt, Cu, Ag, Au에 속함)으로 이루어진 것으로 정의된 내화성 합금으로부터 선택되고;
타겟의 라멜라 미세구조는 복합체이고, 순수한 규소 라멜라와 병치된 내화성 금속 라멜라를 포함하는 타겟. - 화학식 ABO3 (식 중, A 및 B는 A를 구성하는 원소(들)의 원자가와 B를 구성하는 원소(들)의 원자가의 합이 6이도록 하는 원소 또는 원소들의 조합임)의 페로브스카이트 구조를 갖는 산화물 부류로부터 선택되거나, 또는 AB2O6 (식 중, B는 Nb 또는 Ta이고 A는 원자가 2인 원소임) 유형의 컬럼바이트/트리루타일 구조를 갖는 산화물로부터 선택된 1종 이상의 저항성 산화물이거나, 또는 Ta2O5, Nb2O5, V2O5, ZrO2, HfO2, CeO2, Y2O3, Al2O3, La2O3, MgO, BeO에서 선택된 화합물을 포함하는, 제1항, 제2항 및 제4항 중 어느 한 항에 따른 방법에 의해 얻을 수 있는 타겟.
- 제11항에 있어서, 2종 이상의 저항성 산화물의 혼합물 또는 조합물로 이루어진 조성물을 포함하거나, 또는 1종의 저항성 산화물을 포함하는 것을 특징으로 하는 타겟.
- Tvap < Tm + 400℃의 기준을 만족하는 1종 이상의 휘발성 산화물로부터 선택되는 화합물을 포함하는, 제1항, 제2항 및 제4항 중 어느 한 항에 따른 방법에 의해 얻을 수 있는 타겟.
- 제13항에 있어서, 2종의 휘발성 산화물 또는 조합물로 이루어진 조성물을 포함하거나, 또는 1종의 휘발성 산화물을 포함하는 것을 특징으로 하는 타겟.
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