KR20140138922A - 밀폐된 장벽 층을 형성하기 위한 스퍼터링 타겟 및 관련된 스퍼터링 방법 - Google Patents

밀폐된 장벽 층을 형성하기 위한 스퍼터링 타겟 및 관련된 스퍼터링 방법 Download PDF

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샤리 이 코발
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Abstract

스퍼터링 타겟은 낮은 Tg 유리, 또는 구리 또는 주석의 산화물을 포함한다. 그러한 타겟 물질은 셀프-부동태화 현상 (self-passivating phenomenon)을 나타내고 공기 또는 수분에 노출로부터 민감한 워크피스를 실링하기 위해 사용될 수 있는 기계적으로-안정된 박막을 형성하기 위해 사용될 수 있다. 낮은 Tg 유리 물질은 주석 포스페이트 및 주석 플루오로포스페이트와 같은 포스페이트 유리, 붕산염 유리, 텔루라이트 유리 및 찰코게나이트 유리 뿐만 아니라 이들의 조합을 포함할 수 있다.

Description

밀폐된 장벽 층을 형성하기 위한 스퍼터링 타겟 및 관련된 스퍼터링 방법 {SPUTTERING TARGETS AND ASSOCIATED SPUTTERING METHODS FOR FORMING HERMETIC BARRIER LAYERS}
본 출원은 35 U.S.C.§119 하에 참고문헌으로서 본 명세서에 병합된 2012년 3월 14일에 제출된 U.S. 가출원 일련번호 제61/610,695호의 우선권의 이익을 주장한다.
본 발명은 일반적으로 밀폐된 장벽 층 (hermetic barrier layers), 및 더 구체적으로는 밀폐된 장벽 층을 형성하기 위한 스퍼터링 타겟 조성물 및 스퍼터링 방법에 관한 것이다.
밀폐된 장벽 층은 매우 다양한 액체 및 기체에 유해한 노출로부터 민감한 물질을 보호하기 위해 사용될 수 있다. 본 명세서에서 사용되었듯이, "밀폐된 (hermetic)"은 비록 다른 액체 및 기체에 노출로부터의 보호는 고려될 수 있지만, 특히 물 또는 공기의 누출 또는 출입에 대비하여 완전히 또는 실질적으로 실링된 상태를 말한다.
밀폐된 장벽 층을 생성하는 접근 방법은 증발 또는 스퍼터링과 같은 물리 증착법 (PVD) 및 플라즈마-강화 CVD (plasma-enhanced CVD, PECVD)와 같은 화학 증착법 (CVD)를 포함한다. 그러한 방법을 사용할 때, 밀폐된 장벽 층은 보호될 디바이스 또는 물질 바로 위에 형성될 수 있다. 택일적으로, 밀폐된 장벽 층은 기판 또는 가스켓과 같은 중간 구조물 상에 형성될 수 있고, 밀폐적으로 실링된 워크피스 (workpiece)를 제공하기 위해 밀폐된 장벽 층은 추가적인 구조물과 협력 (cooperate)할 수 있다.
반응성 및 비-반응성 스퍼터링 모두는 예를 들면, 상온 또는 높은 온도 증착 조건하에서 밀폐된 장벽 층을 형성하기 위해 사용될 수 있다. 반응성 스퍼터링은 산소 또는 질소와 같은 반응성 기체와 함께 수행되고, 그 결과 대응 화합물 장벽 층 (즉, 산화물 또는 질화물)을 형성한다. 비-반응성 스퍼터링은 유사한 또는 관련된 조성물을 가지는 장벽 층을 형성하기 위해서 바람직한 조성물을 가지는 산화물 또는 질화물 타겟을 사용하여 수행될 수 있다.
한편으로는, 반응성 스퍼터링 공정은 전형적으로 비-반응성 공정보다 더 빠른 증착 속도를 나타내고, 따라서 어떤 방법에서 경제적인 이점을 가질 수 있다. 그러나 증가된 처리량 (throughput)이 반응성 스퍼터링에 의해 달성될 수 있지만, 그것의 본질적인 반응성 성질은 그러한 반응이 보호를 요구하는 민감한 디바이스 또는 물질과 양립불가 하도록 할 수 있다.
산소, 물, 열 또는 다른 오염 물질에 원하지 않는 노출로부터 디바이스, 제품 또는 원료 물질과 같은 민감한 워크피스를 보호하기 위해 사용될 수 있는 스퍼터링 타겟을 포함하는, 경제적인 스퍼터링 물질이 매우 바람직할 수 있다.
스퍼터링 타겟은 낮은 Tg 유리 물질, 낮은 Tg 유리 물질의 전구체, 또는 구리 또는 주석의 산화물을 포함한다. 상기 구리 또는 주석 산화 물질은 다결정질 (polycrystalline) 또는 무정형 (amorphous)일 수 있다. 실시예의 낮은 Tg 유리 물질은 포스페이트 유리 (phosphate glasses), 붕산염 유리 (borate glasses), 텔루라이트 유리 (tellurite glasses) 및 찰코게나이드 유리 (chalcogenide glasses)를 포함한다.
낮은 Tg 유리 물질을 포함하는 스퍼터링 타겟을 형성하는 방법은 원료 물질 파우더를 제공하는 단계, 상기 파우더 혼합물을 가열하여 용융된 낮은 Tg 유리를 형성하는 단계, 및 단단한 스퍼터링 타겟 속에서 유리 용융물 (glass melt)를 성형하는 단계를 포함한다.
압축한 파우더 스퍼터링 타겟을 형성하는 추가적인 방법은 원료 물질 파우더의 혼합물을 제공하는 단계, 단단한 스퍼터링 타겟 속에서 상기 혼합물을 압축하는 단계를 포함하고, 여기서 파우더 혼합물은 CuO, SnO 또는 포스페이트 유리, 붕산염 유리, 텔루라이트 유리, 및 찰코게나이드 유리로 이루어진 군으로부터 선택된 낮은 Tg 유리 전구체 조성물을 포함한다.
추가적인 특징 및 이점은 하기의 상세한 설명에서 설명될 것이고, 상기 설명으로부터 당업자에게 점차 명백해지고, 하기의 상세한 설명, 청구항, 뿐만 아니라 첨가된 도면을 포함하는 본 명세서에 기재된 것으로서 본 발명을 실행함으로써 인식될 수 있을 것이다.
상술한 일반적인 명세서 및 후술한 상세한 설명은 본 발명의 구체예를 제시하고, 본 발명이 청구하고 있는 것으로서 본 발명의 성질 및 특성을 이해하기 위해서 개요 또는 체계를 제공하기 위해 의도된 것으로 이해될 것이다. 첨부된 도면은 본 발명의 추가적인 이해를 제공하기 위해 포함되고, 본 명세서의 일부분에 병합되거나 본 명세서의 일부분을 구성한다. 상기 도면은 본 발명의 다양한 구체예를 나타내고, 상세한 설명과 함께 다양한 구체 예의 작동 및 원리를 설명하기 위해 사용된다.
도 1은 밀폐된 장벽 층을 형성하기 위한 싱글 챔버 스퍼터 장치 (single chamber sputter tool)의 개략도이다.
도 2는 기판의 표면 위에 형성된 밀폐된 장벽 층의 도면이다.
도 3은 예시적인 구체예에 따른 RF 스퍼터링 장치의 일부분을 나타낸다.
도 4는 추가적인 예시 구체예에 따른 연속 인-라인 마그네트론 (continuous in-line magnetron) 스퍼터링 장치의 일부분을 나타낸다.
도 5는 밀폐성의 가속화 평가 (accelerated evaluation)를 위한 칼슘-패치 (calcium-patch) 테스트 샘플의 도면이다.
도 6은 가속화 테스트 후에 비-밀폐적으로 실링된 칼슘 패치 (좌측) 및 밀폐적으로 실링된 칼슘 패치 (우측)에 대한 테스트 결과를 나타낸 도면이다.
도 7은 물질을 형성하는 밀폐된 CuO-기반 장벽 층 (탑 시리즈 (top series)) 및 물질을 형성하는 비-밀폐된 Cu2O-기반 장벽 층 (바텀 시리즈 (bottom series))에 대한 입사각의 여각 (glancing angle) (A,C) 및 박막 (B,D) x-선 회절 (x-ray diffraction, XRD) 스펙트럼을 나타낸다.
도 8A-8I는 가속화 테스트 후에 밀폐된 CuO-기반 장벽 층에 대한 일련의 입사각의 여각 XRD 스펙트럼을 나타낸다.
도 9는 가속화 테스트 다음에 밀폐된 SnO-기반 장벽 층 (탑) 및 비-밀폐된 SnO2- 기반 장벽 층 (바텀)에 대한 일련의 입사각의 여각 XRD 스펙트럼을 나타낸다.
도 10은 다양한 구체예에 따른 구리 후면 판 (backing plate)의 사진이다.
도 11은 솔더 (solder)-코팅된 구리 후면 판의 사진이다.
도 12는 어닐링된 (annealed) 낮은 Tg 유리 물질을 포함하는 실시예의 스퍼터링 타겟의 이미지이다.
도 13은 압축한 낮은 Tg 유리 스퍼터링 타겟의 이미지이다.
도 14는 압착 (compressing)전에 큰 형상 계수 (form factor) 스퍼터링 타겟을 나타낸다.
도 15는 판의 중심 영역에 통합된 루스 (loose) 파우더 물질이 있는 원형 구리 후면 판을 나타낸다.
도 16은 루스 파우더의 압착 후에 도 15의 원형 구리 후면 판을 나타낸다.
기계적으로-안정한 밀폐된 장벽 층은 워크피스 바로 위 또는 워크피스를 캡슐화하기 위해 사용될 수 있는 기판 바로 위에 적절한 출발 물질의 물리 증착법 (예를 들면, 스퍼터 증착 또는 레이저 식각 (laser ablation))에 의해 형성될 수 있다. 상기 출발 물질은 낮은 Tg 유리 물질 및 그들의 전구체, 및 구리 또는 주석의 다결정질 도는 무정형 산화물을 포함한다. 본 명세서에서 정의되었듯이, 낮은 Tg 유리 물질은 400℃ 미만, 예를 들면, 350 미만, 300, 250 또는 200℃의 유리 전이 온도를 가진다.
도 1에서는 그러한 장벽 층을 형성하기 위한 싱글-챔버 스퍼터 증착 장치 (100)를 도식으로 나타냈다. 기판 위에 증착에 대하여 장치 및 수반되는 방법이 아래에서 설명되지만, 기판은 워크피스 또는 보호될 다른 디바이스에 의해 대체될 수 있다는 것이 인식될 것이다.
장치 (100)은 하나 이상의 기판 (112)을 올려놓을 수 있는 기판 스테이지 (110), 및 마스크 스테이지 (120)를 가진 진공 챔버 (105)를 포함하고, 상기 마스크 스테이지 (120)은 상기 기판 상에 다른 층의 패턴화된 증착을 위해 쉐도우 마스크 (122)를 올려놓기 위해 사용될 수 있다. 상기 챔버 (105)는 내부 압력을 조절하기 위한 진공 포트 (140), 뿐만 아니라 워터 쿨링 포트 (150) 및 가스 주입구 포트 (160)을 갖추고 있다. 상기 진공 챔버는 크라이오펌프 (cryopump, CTI-8200/Helix; MA, USA)가 될 수 있고, 증발 공정 (~ 10-6 토르 (Torr)) 및 RF 스퍼터 증착 공정 (~ 10-3 토르) 양쪽에 적절한 압력에서 작동할 수 있다.
도 1에서 나타나듯이, 기판 (112) 상에 물질을 증발시키기 위한 선택적인 대응 쉐도우 마스크 (122)를 각각 가지는 멀티 증발 고정장치 (180)는 전도성 납 (182)에 의해 개별 전력 공급 장치 (190)에 연결된다. 증발되는 타겟 물질 (200)은 각각의 고정 장치 (180) 속에 위치될 수 있다. 두께 측정기 (186)은 증착된 물질의 양 제어에 영향을 주기 위해 제어기 (controller, 193) 및 제어 스테이션 (control station, 195)을 포함하는 피드백 제어 루프에 통합될 수 있다.
일 실시예의 시스템에서, 각각의 증발 고정 장치 (180)은 약 80-180 Watts의 작동 전력에서 DC 전류를 제공하기 위해 한 쌍의 구리 납 (182)이 갖춰져 있다. 효과적인 고정 장치 저항은 일반적으로 정확한 전류 및 전력량을 결정하는 고정 장치의 기하학적 구조의 함수일 것이다.
스퍼터 타겟 (310)을 가지는 RF 스퍼터 건 (gun) (300)은 또한 기판 상에 장벽 층을 형성하기 위해 제공된다. 상기 RF 스퍼터 건 (300)은 RF 전력 공급 장치 (390) 및 피드백 제어기 (393)에 의해 제어 스테이션 (395)에 연결된다. 무기의, 밀폐된 층을 스퍼터링하기 위해, 워터-쿨링된 원통형의 RF 스퍼터 건 (Onyx-3TM, Angstrom Science, PA)는 챔버 (105) 내부에 위치될 수 있다. 적절한 RF 증착 조건은 약 ~ 5Å/초의 전형적인 증착 속도에 대응하는 50-150 W 전달파 (forward) 전력 (< 1W 반사파 (reflected) 전력)을 포함한다 (Advanced Energy, Co, USA).
밀폐된 장벽 층의 증착 동안, 기판은 바람직한 온도 (예를 들면, -30℃- 150℃)에서 선택적으로 냉각되거나 가열될 수 있다. 구체예에서, 상기 기판은 약 상온에서 유지된다. 이미 증착된 (as-deposited) 물질의 후-증착 소결 (sintering) 또는 어닐링 (annealing)단계는 수행되거나 생략될 수도 있다.
본 명세서에 개시된 밀폐된 장벽 층은 박막 물질로서 특징화 될 수 있다. 밀폐된 장벽 층의 총 두께는 약 150 nm 내지 200 마이크론의 범위일 수 있다. 다양한 구체예에서, 이미 증착된 층의 두께는 200 마이크론 미만, 예를 들면, 200 미만, 100, 50, 20, 10, 5, 2, 1, 0.5 또는 0.2 마이크론일 수 있다. 이미 증착된 유리 층의 실시예 두께는 200, 100, 50, 20, 10, 5, 2, 1, 0.5, 0.2 또는 0.15 마이크론을 포함한다.
다양한 스퍼터링 접근 방법에 따라, 셀프-부동태화 층 (self-passivating layer)은 적절한 타겟 물질로부터 기판 또는 워크피스의 표면 상에 형성될 수 있다. 셀프-부동태화 층은 무기 물질이다. 이론에 의해 한정됨이 없이, 다양한 구체예에 따라, 그것의 형성 동안 또는 후에, 이미 증착된 층은 기계적으로-안정한 밀폐된 장벽 층을 형성하기 위해 수분 또는 산소와 반응한다. 상기 밀폐된 장벽 층은 이미 증착된 층 및 제2 무기 층을 포함하고, 제2 무기 층은 수분 또는 산소와 상기 증착된 층의 반응 생성물이다. 따라서, 상기 제2 무기 층은 상기 이미 증착된 층의 주변 인터페이스 (interface)에서 형성된다. 도 2에서는 기판 (400)의 표면 위에 형성된 밀폐된 장벽층 (404)의 도면을 나타낸다. 예시적인 구체예에서, 밀폐된 장벽 층 (404)는 제1 (이미 증착된) 무기 층 (404A), 및 제2 (반응 생성물) 무기 층 (404B)를 포함한다. 구체예에서, 제1 및 제2 층은 밑에 있는 구조물을 격리하고 보호할 수 있는 합성 박막을 형성하기 위해 협력할 수 있다. 부동태 가능한 이미 증착된 층은 낮은 Tg 유리 물질 또는 구리 또는 주석의 산화물을 포함한다.
추가적인 구체예에 따라, 제2 무기 층의 몰 부피는 제1 무기 층의 몰 부피보다 약 -1% 내지 15% 더 두껍고, 제2 무기 층의 평형 두께 (equilibrium thickness)는 제1 무기 층의 적어도 10% 이지만, 초기 두께보다는 더 얇다. 제1 무기 층은 무정형일 수 있지만, 제2 무기 층은 적어도 부분적으로 결정형일 수 있다.
구체예에서, 몰 부피 변화 (예를 들면, 증가)는 셀프-실링 현상 (self-sealing phenomenon)에 기여하는 합성 장벽 층 내에서 압축력으로서 나타난다. 제2 층은 제1 무기 층과 산소 또는 물의 자발적인 반응 생성물로서 형성되기 때문에, 밀폐된 장벽 층을 성공적으로 형성하는 이미 증착된 층 (제1 무기 층)은 그것에 대응하는 제2 무기 층보다 열적으로 덜 안정하다. 열역학적 안정성은 각각 형성 (formation)을 위한 깁스 프리 에너지에서 반영된다.
본 발명에 따른 스퍼터-증착된 밀폐된 장벽 층은 수분 및 산소 확산을 효과적이고도 상당히 지연하는 셀프-부동태화 속성 (attribute)을 나타낼 수 있다.
구체예에 따라, 밀폐된 장벽 층 물질 및 워크피스 또는 기판 위에 밀폐된 장벽 층을 형성하기 위한 공정 조건의 선택은 상기 장벽 층의 형성에 의해 상기 워크피스 또는 기판에 불리하게 영향을 받지 않도록 충분히 융통성이 있다.
도 3 및 4에서는 다양한 구체예에 따른 실시예 스퍼터링 배열을 나타낸다. 도 3은 도 1에서 또한 도식화된 것으로서, 회전하는 기판 스테이지 (110)에 의해 지지되는 기판 (112) 상에 장벽 층을 형성하기 위해 스퍼터링 타겟 (310)으로부터 RF 스퍼터링을 나타낸다. 도 4는 움직이는 기판의 표면 상에 밀폐된 장벽 층을 연속적으로 형성하기 위해 배열된 연속 인-라인 평면 마그네트론 스퍼터링 장치의 부분을 나타낸다. 도 4에서 기판의 움직임 방향은 화살표 A에 의해 나타난다. 본래 (pristine) 기판은 제1 롤로부터 풀려질 수 있고, 워크피스의 일부분 상에 장벽 층을 제공하기 위해 마그네트론 스퍼터링 타겟 (311)의 증착 존 (zone) 위를 통과될 수 있으며, 그 후 코팅된 워크피스는 제2 롤 위에서 싸여질 수 있다.
일반적으로, 밀폐된 장벽 층을 형성하기 위한 적절한 물질은 낮은 Tg 유리 및 적절한 반응성의 구리 또는 주석의 산화물을 포함한다. 밀폐된 장벽층은 포스페이트 유리, 붕산염 유리, 텔루라이트 유리 및 찰코게나이드와 같은 낮은 Tg 물질으로부터 형성될 수 있다. 실시예의 붕산염 및 포스페이트 유리는 주석 포스페이트, 주석 플루오로포스페이트 및 주석 플루오로보레이트를 포함한다. 스퍼터링 타겟은 그러한 유리 물질 또는 택일적으로 이들의 전구체를 포함할 수 있다. 실시예의 구리 및 주석 산화물은 CuO 및 SnO 이고, 이러한 물질의 압축한 파우더를 포함하는 스퍼터링 타겟으로부터 형성될 수 있다.
선택적으로, 조성물은 텅스텐 (tungsten), 세륨 (cerium) 및 니오븀 (niobium)을 포함하는 하나 이상의 도펀트 (dopant)를 포함할 수 있지만, 이에 한정되는 것은 아니다. 포함된다면, 그러한 도펀트는 예를 들면, 장벽 층의 광학적 특성에 영향을 줄 수 있고, 레이저 복사를 포함한 전자기 복사 (electromagnetic radiation)의 장벽 물질에 의한 흡수를 제어하기 위해 사용될 수 있다. 예를 들면, 산화 세륨 (ceria)으로 도핑하는 것은 레이저 공정 파장에서 낮은 Tg 유리 장벽에 의해 흡수를 증가시킬 수 있고, 그것은 기판 또는 가스켓 상의 형성 후에 레이저-기반 실링 기술의 사용을 가능하게 할 수 있다.
실시예의 주석 플루오로포스페이트 유리 조성물은 대응하는 3상 상태도 (ternary phase diagram)에서 SnO, SnF2, 및 P2O5의 각각의 조성물로 표시될 수 있다. 적절한 주석 플루오로포스페이트 유리는 20-100 몰% SnO, 0-50 몰% SnF2 및 0-30 몰% P2O5를 포함한다. 이 주석 플루오로포스페이트 유리 조성물은 선택적으로 0-10 몰% WO3, 0-10 몰% CeO2 및/또는 0-5 몰% Nb2O5를 포함할 수 있다.
예를 들면, 밀폐된 장벽 층을 형성하기에 적절한 도핑된 주석 플루오로포스페이트 출발 물질의 조성물은 35 내지 50 몰% SnO, 30 내지 40 몰% SnF2, 15내지 25 몰% P2O5, 및 1.5 내지 3 몰%의 WO3, CeO2 및/또는 Nb2O5와 같은 도펀트 산화물을 포함한다.
하나의 특정 구체예에 따른 주석 플루오로포스페이트 유리 조성물은 약 38.7 몰% SnO, 39.6 몰% SnF2, 19.9 몰% P2O5 및 1.8 몰% Nb2O5를 포함하는 니오븀-도핑된 주석 산화물/주석 플루오로포스페이트/인 5산화물 (phosphorus pentoxide) 유리이다. 그러한 유리 층을 형성하기 위해 사용될 수 있는 스퍼터링 타겟은 원자 몰 퍼센트에 대해서 표현되는, 23.04% Sn, 15.36% F, 12.16% P, 48.38% O 및 1.06% Nb을 포함할 수 있다.
대체 구체예에 따른 주석 포스페이트 유리 조성물은 원자 몰 퍼센트에서 약 27% Sn, 13% P 및 60% O를 포함하는 스퍼터링 타겟으로부터 얻어질 수 있는 약 27% Sn, 13% P 및 60% O를 포함한다. 인식될 수 있듯이, 본 명세서에 개시된 다양한 유리 조성물은 증착된 층의 조성물 또는 소스 (source) 스퍼터링 타겟의 조성물을 나타낼 수 있다.
주석 플루오로포스페이트 유리 조성물과 마찬가지로, 실시예의 주석 플루오로보레이트 유리 조성물은 SnO, SnF2 및 B2O3의 각각의 3상 상태도 조성물로 표시될 수 있다. 적절한 주석 플루오로보레이트 유리 조성물은 20-100 몰% SnO, 0-50 몰% SnF2 및 0-30 몰% B2O3를 포함한다. 이 주석 플루오로보레이트 유리 조성물은 선택적으로 0-10 몰% WO3, 0-10 몰% CeO2 및/또는 0-5 mol% Nb2O5를 포함할 수 있다.
이 물질로부터 유리 층을 형성하기 위해 사용된 적절한 낮은 Tg 유리 조성물 및 방법의 추가적인 측면은 일반적으로-할당된 U.S. 특허 번호 제5,089,446호 및 U.S. 특허 출원 일련번호 제11/207,691호, 제11/544,262호, 제11/820,855호, 제12/072,784호, 제12/362,063호, 제12/763,541호 및 제12/879,578호에서 개시되고, 그것의 전체 내용은 본 명세서에 참조로서 통합된다.
본 명세서에 개시된 밀폐된 장벽 층 물질은 2성분, 3성분 또는 그 이상 성분의 조성물을 포함할 수 있다. 몇몇의 2성분 산화물 시스템의 조사에 의해 다른 물질이 셀프-부동태화 하는 밀폐된 장벽 층을 형성할 수 있음을 드러낸다. 구리 산화물 시스템에서, 예를 들면, 이미 증착된 무정형 CuO는 부분적으로 결정형 Cu4O3를 형성하기 위해 수분/산소와 반응하고, 최종 합성 층은 좋은 밀폐성을 나타낸다. 그러나, Cu2O가 제1 무기 층으로서 증착될 때, 최종 필름은 밀폐되지 않는다. 주석 산화물 시스템에서, 이미 증착된 무정형 SnO는 부분적으로 결정형 Sn6O4(OH)4 및 SnO2를 형성하기 위해 수분/산소와 반응한다. 최종 합성 층은 좋은 밀폐성을 나타낸다. 그러나 SnO2가 제1 무기 층으로서 증착될 때, 최종 필름은 밀폐되지 않는다.
밀폐된 층은 현실적인 목적을 위해 실질적으로 공기에 밀폐되고 실질적으로 수분이 침투하지 않는 층이다. 실시예의 방법에 의해, 밀폐된 박막은 약 10-2㎤/㎡/day 미만 (예를 들면, 약 10-3㎤/㎡/day 미만)에서 산소의 증발 (확산)을 제한하고, 약 10-2g/㎡/day (예를 들면, 약 10-3 미만, 10-4,10-5, 또는 10-6 g/㎡/day)에서 물의 증발 (확산)을 제한하기 위해 배열될 수 있다. 구체예에서, 상기 밀폐된 박막은 공기 및 물이 밑에 있는 워크피스 또는 밀폐된 물질을 사용하는 구조물 내에서 실링된 워크피스와 접촉하는 것을 실질적으로 방지한다.
밀폐된 장벽 층의 밀폐성을 평가하기 위해, 칼슘 패치 테스트 샘플이 싱글-챔버 스퍼터 증착 장치 (100)을 사용하여 제조되었다. 제1 단계에서, 칼슘 샷 (Stock #10127; Alfa Aesar)은 2.5 인치 정사각형 유리 기판 상에 5×5 배열로 분포된 25개의 칼슘 점 (0.25 인치 직경, 100nm 두께)을 형성하기 위해 쉐도우 마스크 (122)를 통해 증발되었다. 칼슘 증발을 위해, 상기 챔버 압력은 10-6 토르로 감소되었다. 초기에 미리 세제에 담그는 단계 동안, 증발 고정 장치 (180)에서 전력은 대략적으로 10분 동안 약 20W로 제어되었고, 그 후 각각의 기판 상에 약 100nm 두께의 칼슘 패턴을 증착하기 위해 전력은 80-125W로 증가시키는 증착 단계가 진행되었다.
칼슘의 증착 다음에, 패턴화된 칼슘 패치는 비교예의 무기 산화물질 뿐만 아니라 다양한 구체예에 따른 밀폐된 무기 산화 물질을 사용하여 캡슐화 되었다. 상기 무기 산화 물질은 압축한 파우더 또는 유리 스퍼터 타겟의 상온 RF 스퍼터링을 사용하여 증착되었다. 상기 압축한 파우더 타겟은 개별적으로 수동 가열된 벤치-탑 유압 압축 (Carver Press, Model 4386, Wabash, IN, USA)을 사용하여 제조되었다. 상기 압축은 전형적으로 2시간 동안 약 200℃ 및 5,000 psi에서 작동되었다.
RF 전력 공급 장치 (390) 및 피드백 컨트롤 (393) (Advanced Energy, Co, USA)은 약 2마이크로 미터의 두께를 가지는 칼슘 위에 제1 무기 산화물 층을 형성하기 위해 사용되었다. 후-증착 가열 처리는 사용되지 않았다. RF 스퍼터링 동안 챔버 압력은 약 1 밀리토르 였다. 제1 무기 층 위에 제2 무기 층의 형성은 테스트 전에 상온 및 상압에서 테스트 샘플의 주변 (ambient) 노출을 함으로써 시작되었다.
도 5는 유리 기판 (400), 패턴화된 칼슘 패치 (~100 nm) (402), 및 무기 산화물 필름 (~ 2 μm) (404)를 포함하는 테스트 샘플의 횡 단면도이다. 주변 노출 후에, 상기 무기 산화물 필름 (404)은 제1 무기 층 (404A) 및 제2 무기 층 (404B)를 포함한다. 상기 무기 산화물 필름의 밀폐성을 평가하기 위해서, 칼슘 패치 테스트 샘플은 오븐 속에 위치하였고, 전형적으로 85℃ 및 85%의 상대 습도 ("85/85 테스트")인 고정된 온도 및 습도에서 가속화된 환경 에이징 (accelerated environmental aging)을 실시하였다.
상기 밀폐성 테스트는 선택적으로 진공-증착된 칼슘층의 외관을 관찰한다. 이미 증착된 각각의 칼슘 패치는 높은 반사성 금속 외관을 가진다. 물 및/또는 산소에 노출 중에, 상기 칼슘은 반응하고 반응 생성물은 불투명하고, 흰색이며 얇은 조각 모양 (flaky)이다. 1000 시간 이상 85/85 오븐에서 칼슘 패치의 잔존물은 5-10 년의 주변 작동으로부터 살아남은 캡슐화된 필름과 등가이다. 테스트의 검출 한계는 60℃ 및 90% 상대 습도에서 대략 1일 당 10-7g/㎡이다.
도 6은 85/85 가속 에이징 테스트에 노출 후에 비-밀폐적으로 실링된 및 밀폐적으로 실링된 칼슘 패치를 대표하는 거동을 도시한다. 도 6에서, 좌측 칼럼은 상기 패치 바로 위에 형성된 Cu2O 필름에 대한 비-밀폐된 캡슐화 거동을 나타낸다. Cu2O 층을 통해 수분 침투를 입증하는 칼슘 점 패치의 대단원의 (catastrophic) 박리로 모든 Cu2O 코팅된 샘플은 가속화 테스트에 실패했다. 우측 칼럼은 CuO-증착된 밀폐된 층을 포함하는 샘플 중 거의 50%의 샘플에서 대한 긍정적인 테스트 결과를 나타낸다. 우측 칼럼의 샘플에서, (75개의 테스트 샘플 중) 34개의 온전한 칼슘 점의 금속성 마감 (metallic finish)이 분명하다.
입사각의 여각 x-선 회절 (GIXRD) 및 전통적인 파우더 x-선 회절 양쪽은 비-밀폐된 증착된 층과 밀폐된 증착된 층 양쪽에 대해 표면 근처 및 전체 산화물 층을 각각 평가하기 위해 사용되었다. 도 7은 밀폐된 CuO-증착된 층 (플롯 (plot) A 및 B) 및 비-밀폐되고 Cu2O-증착된 층 (플롯 C 및 D) 양쪽에 대해, GIXRD 데이터 (플롯 A 및 C) 및 전통적인 파우더 영상 (reflections) (플롯 B 및 D)를 나타낸다. 전형적으로, 도 7A 및 7C의 GIXRD 스캔을 만들기 위해 사용된 1도 입사각의 여각은 대략 50-300 나노미터의 표면 근처 (near-surface) 깊이를 조사한다.
또한 도 7에서 나타난, 비록 증착된 필름의 내부 (플롯 B)는 상당한 무정형 구리 산화물 함량과 일치하는 영상을 나타내지만, 밀폐된 CuO-증착된 필름 (플롯 A)는 파라멜러코나이트 상 (phase paramelaconite, Cu4O3)에 지표가 되는 표면 부근 반사를 나타낸다. 상기 파라멜러코나이트 층은 제2 무기 층에 대응하고, 그것은 칼슘 패치 바로 위에 형성된 제1 무기 층 (CuO)으로부터 형성된다. 대조적으로, 비-밀폐되고 Cu2O-패치된 층은 Cu2O와 일치하는 양쪽 스캔에서 x-선 영상을 나타낸다.
XRD 결과는 밀폐된 필름은 표면 근처 지역에서만 스퍼터링된 (이미 증착된) 물질이 가열된 수분과 상당한 및 협력적인 반응을 나타내지만, 비-밀폐된 필름이 효과적인 밀폐성을 불가능하게 하는 상당한 확산 채널을 생산하는 그것들의 전체에서 가열된 수분과 반응하는 것을 제시한다. 구리 산화물 시스템을 위한, 밀폐된 필름 데이터 (증착된 CuO)는 파라멜러코나이트 결정 층은 반응하지 않은 스퍼터링된 CuO의 무정형 기반 맨 위에 형성되고, 따라서 기계적으로 안정하고 밀폐된 합성 층을 형성한다.
도 8A-8H는 일련의 GIXRD 플롯을 나타내고, 도 8I는 가속화 테스트 후에 CuO-증착된 밀폐된 장벽 층을 위한 Bragg XRD 스펙트럼을 나타낸다. 전체 필름 부피 (volume)로부터 Bragg 회절은 필름 표면 상에서/근처에서 존재하는 파라멜러코나이트 상과 함께, 무정형 특징을 가진다. 6.31 g/㎤의 CuO 밀도, 44.65 ㎠/g의 질량 감쇠 계수 (mass attenuation coefficient) 및 281.761 cm- 1 의 감쇠 계수를 사용하여, 상기 파라멜러코나이트 깊이는 도 8의 GIXRD 플롯으로부터 추정되었다. 도 8A-8H에서, 1°, 1.5°, 2°, 2.5°, 3.0°, 3.5°, 4°, 및 4.5°의 각각의 입사각에서 얻어진 연속적인 비스듬히 입사하는 x-선 회절 스펙트럼은 1092 시간 동안 85℃ 및 85% 상대 습도에 노출된 후에 원래 2 마이크론의 스퍼터링된 CuO의 31% (619nm)와 46% (929nm) 사이를 포함하는 표면 층 (파라멜러코나이트)를 나타낸다. 표 1에서는 각각의 GIXRD 각을 위해 계산된 표면 깊이 (조사된 깊이)의 요약을 나타낸다.
파라멜러코나이트 깊이 프로파일
도표
(Figure)		 GIXRD 각 (도) 조사된 깊이 (nm)
6A 1 300
6B 1.5 465
6C 2 619
6D 2.5 774
6E 3 929
6F 3.5 1083
6G 4 1238
6H 4.5 1392
6I n/a 2000
구리 산화물-기반 장벽 층을 사용하여 수행된 밀폐성 평가에 추가하여, 주석 산화물-기반 장벽층 또한 평가되었다. 85/85 노출 후에 SnO (탑) 및 SnO2-증착된 필름 (바텀)에 대한 GIXRD 스펙트럼을 나타낸 도 9에서 참조와 함께 보여지듯이, 밀폐된 박막 (탑)은 증착된 무정형 SnO 층 위에 형성된 결정형 SnO2-같은 (부동태화) 층을 나타내지만, 비-밀폐된 (SnO2-증착된) 필름은 전체적으로 결정형 형태를 나타낸다.
표 2는 표면 수화 (hydration) 생성물의 필름 스트레스에 기여하는 중심 금속 이온에 관한 부피 변화의 영향을 강조한다. 몰 부피 변화에서 대략 15%이하 증가에 대응하는 협대역 (narrow band)이 밀폐적으로-효과적인 압축력에 기여하는 것이 발견되었다. 구체예에서, 제2 무기층의 몰 부피는 제1 무기 층의 몰 부피보다 약 -1% 내지 15% (즉, -1, 0, 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11, 12, 13, 14 또는 15%) 크다. 결과적인 셀프-실링 거동 (즉, 밀폐성)은 부피 확장과 연관된 것을 나타낸다.
다양한 물질에서 계산된 몰 부피 변화
스퍼터링 타겟 물질/제1 무기 층 제2 무기 층 Δ몰 부피 [%] 밀폐된 층?
SnO SnO2 5.34 yes
FeO Fe2O3 † 27.01 no
Sb2O3
(세나르모니타이트(senarmonitite))		 Sb2O5 † 63.10 no
Sb2O3
(발랜티나이트(valentinite))		 Sb2O5 † 67.05 no
Sb2O3
(발랜티나이트(valentinite))		 Sb+3Sb+5O4
(세르반타이트(cervantite))		 -9.61 no
Sb2O3
(발랜티나이트(valentinite))		 Sb3O6(OH)
(스티비코나이트(stibiconite))† 		-14.80 no
Ti2O3 TiO2 † 17.76 no
Cu2O Cu+ 2Cu2 + 2O3
(파라멜러코나이트(paramelaconite))† 		12.30 no
CuO Cu+ 2Cu2 + 2O3
(파라멜러코나이트(paramelaconite))		 0.97 yes
† 추정
표 3은 주어진 원소 쌍에 대해 이들의 형성 깁스 프리 에너지가 반영된 것으로써, 밀폐된-필름-형성하는 무기 산화물은 항상 최소 열역학적으로 안정한 산화물이었다는 것을 나타낸다. 이것은 이미 증착된 무기 산화물 필름이 준안정적 (metastable)이고 따라서 가수분해 (hydrolysis) 및/또는 산화에 대해 잠재적으로 반응성이 있다는 것을 제시한다.
다양한 산화물의 깁스 형성 프리 에너지 (ΔG°형성)
타겟 물질 ΔG°형성 [kJ/mol] 밀폐된 층
SnO -251.9 yes
SnO2 -515.8 no
CuO -129.7 yes
Cu2O -146.0 no
구체예에서, 비록 다른 박막 증착 기술이 사용될 수 있어도, 하나 이상의 전술한 물질들의 상온 스퍼터링으로부터 얻을 수 있다. 다양한 워크피스 구조물을 수용하기 위해서, 증착 마스크는 적절하게 패턴화된 밀폐된 장벽 층을 생산하기 위해 사용될 수 있다. 택일적으로, 종래의 리소그래피 (lithography) 및 에칭 (etching) 기술은 이전에-증착된 블랭킷 층으로부터 패턴화된 밀폐된 층을 형성하기 위해 사용될 수 있다.
스퍼터링에 관해 밀폐된 장벽 층을 형성하기 위해, 스퍼터링 타겟은 낮은 Tg 유리 물질 또는 압축한 파우더 타겟과 같은 이들의 전구체를 포함할 수 있고, 여기서, 상기 파우더 구성성분은 바람직한 장벽 층 조성물에 대응하는 전체 조성물을 가진다. 유리-기반 스퍼터링 타겟은 밀집한 (dense), 싱글 상 낮은 Tg 유리 물질을 포함할 수 있다. 유리 조성물 스퍼터링 타겟 및 압축한 파우더 스퍼터링 타겟 양쪽을 형성하는 측면은 본 명세서에서 개시된다.
유리 조성물 및 압축된 파우더 조성물 양쪽에 대해서, 구리 후면 판과 같은 열적으로-전도성 후면 판은 타겟 물질을 지지하기 위해 사용될 수 있다. 상기 후면 판은 임의의 크기 및 형태를 가질 수 있다. 하나의 예시 구체예에서, 3 인치 외경 (outer diameter, OD) 원형 구리 후면 판은 0.25인치 두께 구리 판으로부터 형성된다. 약 2.875 인치의 직경을 가진 중심 영역은 중심 영역의 주변 모서리 (peripheral edge) 주위에 대략적으로 1/16 인치 넓은 가장자리 (lip)를 남겨두고, 약 1/8 인치의 깊이에서 판으로부터 밀링 (mill)된다. 도 10에서는 그러한 구리 후면 판의 사진을 나타낸다.
일 구체예에 따른 유리 조성물 스퍼터링 타겟을 형성하기 위해, 후면 판의 중심 영역은 초기에 플럭스-적은 솔더 (flux-less solder) (Cerasolzer ECO-155)의 얇은 층으로 코팅된다. 상기 솔더는 산화물 없이, 또는 실질적으로 산화물 없이, 접착-촉진 층을 제공하고, 타겟 물질은 접착-촉진 층에 결합 될 수 있다. 도 11에서는 솔더-처리된 구리 후면 판의 이미지를 나타낸다.
바람직한 유리 조성물은 원료 출발 물질로부터 제조될 수 있다. 예를 들면, 주석 플루오로포스페이트 유리를 형성하기 위한 출발 물질은 유리를 균질화 (homogenize)하기 위해 혼합되고 용융될 수 있다. 예를 들면, 파우더 물질을 포함할 수 있는 원료 물질은 500-550℃의 범위의 온도에서 카본 도가니 (crucible)에서 가열될 수 있고, 그 후 유리 컬릿 (cullet)을 형성하기 위해 흑연 블락 (graphite block)으로 캐스팅 (cast)된다. 상기 컬릿은 부서지고, 재용융되고 (500-550℃), 그 후 미리-가열된, 솔더-처리된 후면 판의 중심 영역 속으로 부어질 수 있다. 상기 후면 판은 100-125℃의 범위의 온도에서 미리-가열될 수 있다. 비록 더 큰 후면 판을 위해 더 긴 어닐링 시간이 사용될 수 있지만, 상기 캐스팅은 약 1시간 동안 100-125℃의 온도에서 어닐링 될 수 있다. 도 12에서는 이미 어닐링된 낮은 Tg 유리 스퍼터링 타겟의 이미지를 나타낸다.
유리 조성물은 어닐링 된 후에, 상기 유리는 225℃ 아래의 온도, 예를 들면, 140-225℃의 온도 및 2000-25,000 psi의 적용된 압력에서 예를 들면, Carver 압축을 사용하여 솔더-코팅된 구리에 대고 가열-압축될 수 있다. 상기 가열-압축은 치밀화 (compaction) 및 후면 판에 유리 물질의 좋은 접착화를 통해 촉진된다. 추가적인 구체예에서, 가열-압축의 단계는 180℃ 미만의 온도에서 수행될 수 있다. 도 13에서는 압축한, 낮은 Tg 유리 스퍼터링 타겟의 이미지를 나타낸다.
유리 타겟을 어닐링하고 압착하기 위해 사용되는 온도 및 압력을 제어함으로써, 원하지 않는 빈 공간 (void) 또는 2차적인 상을 최소화하거나 피할 수 있다. 다양한 구체예에 따라, 낮은 Tg 유리 물질을 포함하는 스퍼터링 타겟은 상기 유리 물질의 이론상 밀도에 접근하거나 동일한 밀도를 가질 수 있다. 실시예의 타겟 물질은 상기 물질의 이론상 밀도의 95% 보다 큰 밀도 (예를 들면, 적어도 96, 97, 98, 또는 99% 밀집한)를 가지는 유리 물질을 포함한다.
밀집한 스퍼터링 타겟을 제공함으로써, 사용하는 동안 타겟의 분해 (degradation)를 최소화 할 수 있다. 예를 들면, 다공성 또는 혼합된 상을 함유하는 타겟의 노출된 표면은 다공성 또는 제2 상이 노출되었을 때, 사용되는 동안 우선적으로 스퍼터링 될 수 있고, 거칠어질 수 있다. 그 결과 타겟 표면의 런어웨이 분해 (runaway degradation)가 생길 수 있다. 거칠어진 타겟 표면은 타겟으로부터 미립자 물질의 플레이킹 (flaking)으로 이어질 수 있고, 그것은 증착된 층 내에 결함 또는 입자 폐쇄 (occlusions)의 통합으로 이어질 수 있다. 그러한 결함을 포함하는 장벽 층은 밀폐 파손 (breakdown)에 민감해 질 수 있다. 밀집한 스퍼터링 타겟은 또한 균일한 열전도성을 나타낼 수 있고, 작동 동안에 타겟 물질의 비-파괴적인 가열 및 냉각을 촉진한다.
다양한 구체예에 따라, 본 명세서에 개시된 스퍼터링 타겟을 형성하는 방법은 낮은 Tg 유리 조성물의 단일 상, 높은 밀도 타겟을 생성하기 위해 사용될 수 있다. 유리 타겟은 2차원 또는 불순물 상이 없을 수 있다. 상술한 내용은 후면 판 바로 위에 스퍼터링 타겟을 형성하는 것에 관한 것이지만, 적절한 유리-기반 타겟 조성물은 그러한 후면 판으로부터 독립적으로 제조될 수 있고 그 후 선택적으로 다음 단계에서 후면 판 위에 통합될 수 있다는 것을 인식할 수 있을 것이다.
구체예에서, 낮은 Tg 유리 물질을 포함하는 스퍼터링 타겟을 제조하는 방법은 원료 물질 파우더의 혼합물을 제공하는 단계, 용융된 유리를 형성하기 위해 파우더 혼합물을 가열하는 단계, 컬릿을 형성하기 위해 유리를 냉각하는 단계, 유리 용융물을 형성하기 위해 상기 컬릿을 용융하는 단계, 및 단단한 스퍼터링 타겟 속에서 상기 유리 용융물을 성형하는 단계를 포함한다. 도 14는 유리 물질을 더 큰 형상 계수의 직사각형 후면 판의 중심 영역으로 통합을 나타내는 이미지이다.
유리 물질-기반 스퍼터링 타겟에 다른 방안으로서, 출발 원료 물질을 용융하고 균질화하는 단계는 생략될 수 있고, 파우더 원료 물질 대신에 적절한 후면 판의 중앙 영역 속에서 바로 혼합되고 압축될 수 있다. 도 15는 원형 후면 판의 중앙 영역 속에서 파우더 원료 물질의 통합을 나타내는 이미지이고, 도 16은 도 15의 파우더 물질의 압착 후에 마지막 압축한-파우더 스퍼터링 타겟을 나타낸다.
낮은 Tg 유리의 조성물을 가지는 파우더 콤팩트 (compact)를 포함하는 압축한-파우더 스퍼터링 타겟을 제조하는 방법은 원료 물질 파우더의 혼합물을 제공하는 단계, 및 단단한 스퍼터링 타겟 속에서 상기 혼합물을 압축하는 단계를 포함한다. 그러한 접근 방법에서, 상기 파우더 혼합물은 낮은 Tg 유리 물질의 전구체이다. 관련된 접근 방법에서, 구리 또는 주석의 산화물을 포함하는 압축한-파우더 스퍼터링 타겟을 제조하는 방법은 CuO 또는 SnO의 파우더를 제공하는 단계 및 단단한 스퍼터링 타겟 속에서 파우더를 압축하는 단계를 포함한다.
스퍼터링에 의해 밀폐된 장벽 층은 선택적으로 투명할 수 있고, 그것은 패키지를 열지 않고 패키지 내용물을 볼 수 있는 능력이 이로운 곳에서, 예를 들면, 음식물, 의료 장비, 및 약물이 캡슐화되는데 적절하게 만들 수 있다. 광학 투명도는 빛 투과에 의존하는 디스플레이 및 광전 디바이스 (photovoltaic device)와 같은 광-전자 디바이스를 실링하는 데 또한 유용할 수 있다. 구체예에서, 상기 밀폐된 장벽 층은 90% 초과 (예를 들면, 90 초과, 92, 94, 96 또는 98%)의 광 투과율 (optical transmittance)에 의해 특징화되는 광학 투명도를 가진다.
하나의 추가적인 예시 구체예에서, 스퍼터-증착된 밀폐된 장벽 층은 액체 또는 기체를 함유하는 워크피스를 캡슐화하기 위해 사용될 수 있다. 그러한 워크피스는 염료감응형 태양전지 (dye-sensitized solar cells, DSSCs), 전기-습윤 디스플레이 (electro-wetting displays), 및 전기 영동 디스플레이 (electrophoretic displays)을 포함한다. 개시된 밀폐된 장벽 층은 실질적으로 공기 및/또는 수분에 워크피스의 노출을 막으며, 산화, 수화, 흡수 또는 흡착 (adsorption), 승화 (sublimations) 등과 같은 바람직하지 않은 물리적 및/또는 화학적 반응뿐만 아니라 부패 (spoilage), 분해 (degradation), 팽윤 (swelling), 감소된 기능성 (decreased functionality) 등을 포함하는 그러한 반응의 수반되는 징후 (attendant manifestation)를 유리하게 방지할 수 있다.
보호적인 장벽 층의 밀폐성 때문에, 보호된 워크피스의 수명은 종래의 밀폐된 장벽 층을 사용하여 달성될 수 있는 것을 넘어 연장될 수 있다. 개시된 물질 및 방법을 사용하여 보호될 수 있는 다른 디바이스는 유기 LEDs, 형광 물질 (fluorophores), 알카리 금속 전극, 투명 전도성 산화물 (transparent conducting oxides), 및 양자점 (quantum dots)을 포함한다.
낮은 Tg 유리 물질 또는 이들의 전구체, 또는 구리 또는 주석의 산화물을 포함하는 스퍼터링 타겟을 형성하기 위한 스퍼터링 타겟 및 방법이 개시된다. 상술한 타겟을 사용하는 스퍼터링 공정은 셀프-부동태화 밀폐된 장벽 층을 형성하기 위해 사용될 수 있다.
본 명세서에서 사용된 것으로, 만약 문맥이 달리 지시하지 않았다면, 단수 표현은 복수의 대상을 포함한다. 그러므로, 예를 들면 "유리"라는 용어는 문맥에서 분명하게 달리 지시하지 않았다면, 둘 이상의 그러한 "유리들"을 가지는 실시예를 포함한다.
범위는 "약" 하나의 특정 값부터 및/또는 "약" 다른 특정 값까지 본 명세서에 표현될 수 있다. 그러한 범위로 표현될 때, 실시예는 하나의 특정 값부터 및/또는 다른 특정한 값까지를 포함한다. 유사하게, 값이 앞에 "약"을 사용함으로써 근사치로 표현될 때, 특정 값은 또 다른 측면을 형성하는 것으로 이해될 수 있을 것이다. 각각 범위의 끝점은 나머지 끝점에 관련한 모두가 중요할 뿐만 아니라 다른 끝점과 독립적으로도 중요하다는 것을 추가적으로 이해될 수 있을 것이다.
만약 분명하게 달리 언급되지 않았다면, 여기에 열거된 모든 방법이 그들의 단계가 특정 순서로 수행되어야 하는 것을 의도하는 것은 아니다. 따라서, 어떤 방법 청구항이 단계별 순서를 실제로 기재하지 않은 경우, 또는 청구항이나 명세서에서 단계가 특정 순서로 한정되도록 특정적으로 기재되지 않은 경우, 임의의 특정 순서가 되도록 추론되는 것을 의도하는 것은 아니다.
본 명세서에서 설명은 특정 방법에서 "설정" (confiqured)되거나 "맞춰진" (adapted to) 기능을 가진 구성 성분을 나타내는 것은 또한 주목된다. 이러한 관점에서, 그러한 구성성분이 "설정"되거나 특정 성질, 또는 특정한 방식에서 기능을 구현하는 것에 "맞춰"지고, 여기서 그러한 설명은 의도된 사용의 설명과 반대되는 것으로 구조적인 설명이다. 더 구체적으로, 구성성분이 "설정"되거나 "맞춰"진 상태에서 본 명세서의 참조는 구성성분의 존재하는 물리적 조건을 나타내고, 그런 것으로서, 구성성분의 구조적 특성의 명확한 설명으로서 받아들여질 수 있다.
본 발명의 사상 및 범위로부터 벗어나지 않고, 본 발명에 다양한 변형 및 변경을 할 수 있음은 당업자에게 명확할 것이다. 변형 조합, 하위-조합 및 본 발명의 사상 및 실질이 반영된 개시된 구체예의 다양한 변형이 당업자에게 일어날 수 있기 때문에, 본 발명은 첨부된 청구범위 및 그의 등가물 내의 모든 것을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.

Claims (15)

  1. 낮은 Tg 유리, 낮은 Tg 유리의 전구체, 및 구리 또는 주석의 산화물로 이루어진 군으로부터 선택된 스퍼터링 물질을 포함하는 스퍼터링 타겟.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 스퍼터링 물질은 열전도성 후면 판 위에 형성되는 것을 특징으로 하는 스퍼터링 타겟.
  3. 청구항 1에 있어서,
    상기 낮은 Tg 유리 또는 낮은 Tg 유리 전구체는 포스페이트 유리, 붕산염 유리, 텔루라이트 (tellurite) 유리 및 찰코게나이드 (chalcogenide) 유리로부터 선택된 물질을 포함하는 것을 특징으로 하는 스퍼터링 타겟.
  4. 청구항 3에 있어서,
    상기 낮은 Tg 유리 또는 낮은 Tg 유리 전구체는 추가적으로 도펀트를 포함하는 것을 특징으로 하는 스퍼터링 타겟.
  5. 청구항 1에 있어서,
    상기 낮은 Tg 유리 또는 낮은 Tg 유리 전구체는 주석 포스페이트, 주석 플루오로포스페이트 및 주석 플루오로보레이트로 이루어진 군으로부터 선택된 물질을 포함하는 것을 특징으로 하는 스퍼터링 타겟.
  6. 청구항 1에 있어서,
    상기 낮은 Tg 유리 또는 낮은 Tg 유리 전구체의 조성물은,
    20-100 몰% SnO;
    0-50 몰% SnF2; 및
    0-30 몰% P2O5 또는 B2O3 를 포함하는 것을 특징으로 하는 스퍼터링 타겟.
  7. 청구항 1에 있어서,
    상기 낮은 Tg 유리 또는 낮은 Tg 유리 전구체의 조성물은,
    35-50 몰% SnO,
    30-40 몰% SnF2,
    15-25 몰% P2O5 또는 B2O3; 및
    1.5-3 몰%의 WO3, CeO2 및 Nb2O5로 이루어진 군으로부터 선택된 적어도 하나의 도펀트 산화물을 포함하는 것을 특징으로 하는 스퍼터링 타겟.
  8. 청구항 1에 있어서,
    상기 구리 산화물은 CuO를 포함하는 것을 특징으로 하는 스퍼터링 타겟.
  9. 청구항 1에 있어서,
    상기 주석 산화물은 SnO를 포함하는 것을 특징으로 하는 스퍼터링 타겟.
  10. 청구항 1에 있어서,
    상기 구리 산화물 또는 주석 산화물은 무정형 (amorphous)인 것을 특징으로 하는 스퍼터링 타겟.
  11. 청구항 1에 있어서,
    상기 구리 산화물 또는 주석 산화물은 결정형 (crystalline)인 것을 특징으로 하는 스퍼터링 타겟.
  12. 청구항 1에 있어서,
    상기 스퍼터링 물질은 구리 또는 주석 산화물 또는 낮은 Tg 유리 전구체의 압축한 파우더를 포함하는 것을 특징으로 하는 스퍼터링 타겟.
  13. 원료 물질 파우더의 혼합물을 제공하는 단계;
    상기 파우더 혼합물을 가열하여 용융된 낮은 Tg 유리를 형성하는 단계; 및
    단단한 스퍼터링 타겟 속에서 유리 용융물을 성형하는 단계를 포함하는,
    낮은 Tg 유리 물질을 포함하는 스퍼터링 타겟을 형성하는 방법.
  14. 청구항 13에 있어서,
    상기 성형 단계는 후면 판의 표면 위로 유리 용융물을 붓는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 낮은 Tg 유리를 포함하는 스퍼터링 타겟을 형성하는 방법.
  15. 원료 물질 파우더의 혼합물을 제공하는 단계; 및
    단단한 스퍼터링 타겟 속에서 상기 혼합물을 압축하는 단계를 포함하고,
    여기서 상기 파우더 혼합물은 CuO, SnO 또는 포스페이트 유리, 붕산염 유리, 텔루라이트 유리, 및 찰코게나이드 유리로 이루어진 군으로부터 선택된 낮은 Tg 유리 전구체 조성물을 포함하는 것을 특징으로 하는 스퍼터링 타겟을 형성하는 방법.
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