KR20070108860A

KR20070108860A - 은 합금의 스퍼터 타겟, 은 합금의 스퍼터 타겟의 사용 및단열층을 구비한 유리 기판

Info

Publication number: KR20070108860A
Application number: KR1020077015550A
Authority: KR
Inventors: 크리스토프 시몬스; 마르틴 바이게르트
Original assignee: 베.체.헤레우스게엠베하
Priority date: 2004-12-10
Filing date: 2005-12-07
Publication date: 2007-11-13
Also published as: WO2006061195A3; TW200632120A; DE102004059876B4; EP1819837A2; WO2006061195A2; DE102004059876A1; US20070259191A1

Abstract

본 발명은, 은 이외에도, Mg, Ca, Co, Sc, Y, La, Ce, Pr, Nd, Sm, Eu, Gd, Tb, Dy, Ho, Er, Tm, Yb, Lu의 그룹으로부터 선택된 하나 이상의 추가적인 원소가 각각 50 원자 ppm 초과의 비율로, 그리고 상기 그룹의 전체 비율로는 5 원자% 미만으로 포함되는 은 합금의 스퍼터 재료를 이용한 스퍼터 타겟에 관한 것이다. 또한, 본 발명은 상기 스퍼터 타겟의 사용 및 단열층을 구비하는 유리 기판에 관한 것이다.

Description

은 합금의 스퍼터 타겟, 은 합금의 스퍼터 타겟의 사용 및 단열층을 구비한 유리 기판{SPUTTER TARGET OF A SILVER ALLOY, ITS USE AND GLASS SUBSTRATE WITH THERMAL INSULATION LAYER}

본 발명은, 은 합금의 스퍼터 타겟, 이 은 합금의 스퍼터 타겟과 은 합금의 사용 및 단열층을 구비한 유리 기판에 관한 것이다.

건축용 유리 또는 차량 유리에서의 단열층은 일반적으로 스퍼터된 다중층(multiple layer)들을 포함한다. 이러한 층상 패키지는 종종 유리 위에 스퍼터된 유전체층을 구비한다. 이 유전체층 위에 은으로 된 층이 스퍼터된다. 은으로 된 층 위에 차단층이 배치되며, 이 차단층 위에 반사 방지용 유전체층이 배치된다. 또한, 유전체층에 의해 분리된 은으로 된 2개의 층을 구비하는 층상 구조도 알려져 있다. 특히, 열처리 가능한 층상 시스템들은, 예컨대 단열용 안전 유리의 제작 또는 가요성 차량 창유리의 제작에 있어서 산업적인 관심 대상이다. 이러한 층상 패키지의 열처리 후에, 예컨대 육안으로 볼 수 있는 변색 얼룩이 생기도록 할 수도 있는 은의 확산 또는 은으로 된 금속층의 산화에 의해, 은으로 된 층의 열화가 종종 발생된다.

이러한 층상 구조는 DE 35 03 851 A1에 개시되어 있다. 이 경우, 은으로 된 층의 균일성 및 전도성을 개선하기 위해, 은으로 된 층에 텅스텐, 레늄, 탄탈륨, 오스뮴, 니오브, 몰리브덴 또는 이리듐과 같은 고융점 금속이 도핑된다. 사용된 도핑 원소들은 높은 융점을 가지며, 일부는 은과의 혼화성(miscibility)이 불량하다. 상응하는 스퍼터 타겟은 분말 야금 공정에 의해 제조된다.

유사한 코팅법들이 EP 1 060 140 B1으로부터 알려져 있다. 이 경우, 은 합금을 이용한 층상 구조가 개시되며, 5 내지 20 %(원자%) 비율로 존재하는 제2 금속 원소는 이웃한 산화층들에 대한 금속층의 경계 영역에 산화된 상태로 존재한다. 합금함으로써 도입된 원소들은 은의 산화를 방지하기 위한 산소 게터로서 작용한다.

은 타겟은 EP 1 331 280 A1으로부터 알려져 있다. 이 경우, 도핑 원소들이 스퍼터 타겟 내에서 산소의 흡착을 방지하기 위한 산소 게터로서 사용된다. 특히, 이에 따라 파이핑 타겟의 진공 기밀을 보장하기 위해, 입계(grain boundary)에 형성된 파이핑 타겟의 균열은 방지되어야만 한다. DE 103 36 228 A1으로부터 은 네오디뮴은 정보 기록 매체의 반사층을 위한 재료로서 어떤 NaCl 저항도 보이지 않지만, 정보 기록 매체에서 플라스틱 담체 상에 반사층을 제작하기 위해 소정 비율의 Nd를 포함한 은 타겟은 또한 DE 101 52 889 A1으로부터 알려져 있다.

본 발명의 목적은 유리 기판 상에 개량된 단열층을 제작할 수 있음을 이용하여 개량된 스퍼터 타겟을 제공하는 것이다.

상기 목적은 독립 청구항들의 특징부에 의해 본 발명에 따라 달성된다. 유리한 실시예는 종속 청구범위로부터 얻어진다. 은 이외에도 Mg, Ca, Co, Sc, Y, La, Ce, Pr, Nd, Sm, Eu, Gd, Tb, Dy, Ho, Er, Tm, Yb, Lu의 그룹으로부터 선택된 하나 이상의 추가적인 원소가 각각 50 원자 ppm 초과의 비율로, 그리고 상기 그룹의 전체 비율로는 5 원자% 미만으로 포함되는 은 합금의 스퍼터 재료를 이용한 스퍼터 타겟은, 유리 기판 상에 단열층을 제작하기에 매우 적합하다.

본 발명에 따르면, 유리 기판의 단열층에는 결과적으로 은 이외에도 Mg, Ca, Co, Sc, Y, La, Ce, Pr, Nd, Sm, Eu, Gd, Tb, Dy, Ho, Er, Tm, Yb, Lu의 그룹으로부터 선택된 하나 이상의 추가적인 원소가 각각 50 원자 ppm 초과의 비율로, 그리고 상기 그룹의 전체 비율로는 5 원자% 미만으로 포함된다. 이러한 층은 전술한 바와 같이 하지 않는 경우 코팅된 창유리의 어닐링 과정에서 발생하는 폭연 효과(deflagration effect)를 전혀 나타내지 않는다. 스퍼터 타겟은 간단한 용융 과정 및 변환 과정에 의해 제조될 수 있다. 추가적인 원소로서는, 이 경우에 구체적으로는 네오디뮴인 희토류(rare earths)의 그룹으로부터 선택된 원소들이 합금 성분으로서 유리하게 사용된다. 이 경우에는, 추가적인 원소들의 비율이 500 원자 ppm을 넘고, 바람직하게는 1000 원자 ppm을 넘으며, 상기 그룹의 전체 비율로는 5 원자% 미만인 것이 유리하다는 것이 입증되었다. 유사하게, 하나 이상의 원소가 금속간 상(intermetallic phase)으로서 스퍼터 타겟 및 유리 기판의 단열층 모두에 실질적으로 존재하는 것이 유리하다. 특히, 유리 기판은, 하나 이상의 단열층을 구비하는 다층 시스템을 그 표면에 구현하는 것이 바람직하다. 일반적으로, 전술한 층은 주(主) 단열층으로서 기능하며, 은은 실질적으로 적외선을 복사 반사하고, 추가적인 각각의 층은 그 구조에 따라 다소간 단열식으로 작용할 수 있다.

이후에서는, 도면을 이용하여 본 발명을 설명한다.

도 1은 다층 구조를 갖는 유리 기판을 도시한다.

유리 기판(5) 위에 기부 유전체층(1)이 직접 배치된다. 상기 기부 유전체층은 유리 기판(5) 상에 스퍼터된다. 상기 기부 유전체층은 SnO₂, ZnO, TiO₂, Bi₂O₃ 또는 Si₃N₄을 포함하며, 약 30 nm의 두께를 갖는다. 상기 기부 유전체층 위에 두께가 약 12 nm인 은으로 된 층(2)이 스퍼터된다. 은으로 된 층의 부식 방지를 위해, 은으로 된 층(2) 위에는 NiCr 또는 Ti/TiO₂ _-x로 된 차단층(3)이 약 2 nm의 두께로 스퍼터된다. 마지막으로, 반사 방지용 유전체층(4)이 약 30 nm의 두께로 스퍼터링에 의해 도포된다. 이 반사 방지용 유전체층(4)은 SnO₂, ZnO, TiO₂, Bi₂O₃, Si₃N₄ 또는, Si와 Al 혹은 Zn과 Sn의 혼합 산화물을 포함한다. 수개의 은으로 된 층(2)을 서로의 층 위에 배치할 수 있으며, 이들 층은 이후 유전체층(1)과 유사한 약 30 내지 60 nm 두께의 유전체층에 의해 분리된다. 은으로 된 층(2)은, 네오디뮴이 5 원자% 미만의 비율로 존재하는 네오디뮴과 은의 합금을 포함한다.

은으로 된 층은, 예로서 다음과 같이 제조 가능한 스퍼터 타겟을 이용하여 제조된다.

예 1

진공 유도전기로에서, 467.1 kg의 은과 32.9 kg의 Nd(5 원자%에 해당하는 Nd)을 포함하는 500 kg의 합금을 용융시키고, 120 x 240 x 1700 mm 크기의 블록 형태로 금속 캐스팅 몰드에서 주조한다. 이 주조된 블록을 350 ℃까지 가열하고, 350 ℃에서 열간 압연에 의해 21 x 240 x 9700 mm 크기의 금속 박판으로 가공한다. 이 금속 박판으로부터, 3050 x 232 x 18 mm 크기의 스퍼터 타겟 3개를 만들 수 있다. 0.3 원자%의 Nd를 포함하는 스퍼터 타겟(498 kg의 은과 2 kg의 Nd을 이용하여 제작)은 유사한 방식으로 제조된다.

예 2

진공 유도전기로에서, 370 kg의 은과 10 kg의 Nd를 용융시켜 2 원자%의 Nd에 해당하는 은 합금을 형성한다. 상기 은 합금의 주조는, 외경 197 mm, 내경 121 mm, 길이 1000 mm의 크기를 갖는 주조 블랭크(cast blank)가 형성되도록 하는 중공 실린더 타입의 캐스팅 몰드 내에서 이루어진다. 이 주조 블랭크를 300 ℃에서 압출 성형함으로써 내경 125 mm, 외경 158 mm, 길이 260 mm의 크기를 갖는 세장형 튜브로 성형한다. 압출 성형된 튜브는 내경 125 mm, 외경 152 mm, 길이 260 mm의 목표 크기가 되도록 선삭함으로써 변형된다. 1.0 원자%의 Nd를 포함하는 스퍼터 타겟(394.8 kg의 은과 5.2 kg의 Nd)은 유사한 방식으로 제조된다.

Claims

은 이외에도, Mg, Ca, Co, Sc, Y, La, Ce, Pr, Nd, Sm, Eu, Gd, Tb, Dy, Ho, Er, Tm, Yb, Lu의 그룹으로부터 선택된 하나 이상의 추가적인 원소가 각각 50 원자 ppm 초과의 비율로, 그리고 상기 그룹의 전체 비율로는 5 원자% 미만으로 포함되는 은 합금을 스퍼터 재료로 사용하는 것을 특징으로 하는 스퍼터 타겟.
제1항에 있어서, 상기 하나 이상의 추가적인 원소가 각각 1000 원자 ppm 초과의 비율로, 그리고 상기 그룹의 전체 비율로는 5 원자% 미만으로 포함되는 것을 특징으로 하는 스퍼터 타겟.
제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 하나 이상의 추가적인 원소가 실질적으로 금속간 상으로 존재하는 것을 특징으로 하는 스퍼터 타겟.
유리 기판 위에 단열층을 형성하기 위한, 제1항 내지 제3항 중 어느 하나의 항에 따른 스퍼터 타겟의 사용.
단열층을 형성하기 위한 스퍼터 재료로서, 은 이외에도, Mg, Ca, Co, Sc, Y, La, Ce, Pr, Nd, Sm, Eu, Gd, Tb, Dy, Ho, Er, Tm, Yb, Lu의 그룹으로부터 선택된 하나 이상의 추가적인 원소가 각각 50 원자 ppm 초과의 비율로, 그리고 상기 그룹 의 전체 비율로는 5 원자% 미만으로 포함되는 것인 은 합금의 사용.
단열층에는 은 및 하나 이상의 추가적인 원소가 포함되고, 이 추가적인 원소는 Mg, Ca, Co, Sc, Y, La, Ce, Pr, Nd, Sm, Eu, Gd, Tb, Dy, Ho, Er, Tm, Yb, Lu의 그룹으로부터 선택되며, 각각 50 원자 ppm 초과의 비율로, 그리고 상기 그룹의 전체 비율로는 5 원자% 미만으로 포함되는 것을 특징으로 하는 것인 단열층을 구비하는 유리 기판.
제6항에 있어서, 상기 하나 이상의 추가적인 원소가 각각 1000 원자 ppm 초과의 비율로, 상기 그룹의 전체 비율로는 5 원자% 미만으로 포함되는 것을 특징으로 하는 유리 기판.
제6항 또는 제7항에 있어서, 상기 하나 이상의 추가적인 원소가 실질적으로 금속간 상으로서 존재하는 것을 특징으로 하는 유리 기판.
제6항 내지 제8항 중 어느 하나의 항에 있어서, 유리 기판의 표면에 하나 이상의 단열층을 구비하는 다층 시스템을 갖는 것을 특징으로 하는 유리 기판.