WO2015052139A1 - Metalloxid-target und verfahren zu seiner herstellung - Google Patents

Metalloxid-target und verfahren zu seiner herstellung Download PDF

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Christoph Simons
Carl Christoph Stahr
Jens Wagner
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Definitions

  • the invention relates to a sputtering target for the production of layers, in particular of optical layers. Furthermore, the invention relates to a layer, in particular optical layer, and a device for producing a sputtering target. Furthermore, the invention relates to a method for producing a sputtering target.
  • a Zr target is known, which is used for the production of scratch-resistant outer layers.
  • the US patent describes a layer system with a protective Zr0 2 cover layer.
  • US 2007/0036986 A1 discloses a zirconium-containing target for producing particularly stable layers.
  • the layer system is produced by sputtering a ZrSi target in an oxygen- and nitrogen-containing atmosphere.
  • the layer system provided with this layer is characterized by improved durability and
  • the layer produced by the target is a UV-blocking layer system having a ZrSiOxNy layer as a cover layer and an NbZrOx layer as an intermediate layer.
  • the layers can be produced by sputtering using SiZr and NbZr Target.
  • NbZr target is known from US 2004/0258926 A1, wherein the NbZr layers include a double-Ag infrared reflective layer system.
  • the NbZr layers are made using an NbZr target, the layer system being characterized by improved durability and durability.
  • JP 05154950 B2 discloses a target which consists of the elements Al, Si, ZrSi.
  • the Zr is used in the form of a ZrSi compound
  • Sputtering targets is that due to the manufacturing of SiZr based systems used powder, such as the Zr or ZrSi powder, a potential risk of ignition and fire due to the exothermic metallic character of the powder is formed.
  • the object of the invention is therefore, inter alia, to develop a sputtering target that is light, safe and easy to handle.
  • the object of the invention is achieved with a sputtering target comprising the elements Si and Al or an Si-Al alloy in that the sputtering target further comprises at least one metal oxide or further comprising at least one combination of at least two metal oxides or further comprising a combination of at least one metal oxide in the form of an alloy or in the form of a mixture, so that by the elements Si and Al or their alloy and by the at least one metal oxide or a combination of a sputtering target with metal oxide.
  • the object of the invention is further achieved in a sputtering target comprising the element Si or an Si alloy in that the sputtering target further comprises at least one
  • Metal oxide or further comprising at least one combination of at least two
  • the use of at least one metal oxide moiety in a target provides improved mechanical strength and chemical resistance over the sputtered layers known in the art.
  • the oxidized Zr or the oxidized Zr compound as a respective alloying element can also be produced mechanically and chemically stable optical layers.
  • the metal oxide in the sputtering target is a metal oxide from the group Zr0 2 , Ta 2 O 5 , Y 2 O 3 , HfO, CaO, MgO, Ce 2 0 3 , Al 2 0 3 , Ti0 2 or Nb 2 0 5 .
  • a plurality of metal oxides in a sputtering target according to the invention for example a ZrO 2 metal oxide with TiO 2 fraction.
  • the metal oxide is a combination of the group of Zr0 2 and Y 2 0 3 .
  • the aluminum has a content of from 1 to 35 at%, preferably from 5 to 30 at%, particularly preferably from 10 to 20 at% or from 5 to 10 at% , on.
  • the metal oxide has a content of 10 to 50 mol%, preferably 10 to 20 mol% or 20 to 40 mol%.
  • the metal oxide in the sputtering target is a metal oxide from the group Zr0 2 , Ta 2 0 5 , Y 2 0 3 , HfO, CaO, MgO, Ce 2 0 3 , Al 2 0 3 , Ti0 2 or Nb 2 0 5 .
  • a plurality of metal oxides in a sputtering target according to the invention for example a ZrO 2 metal oxide with TiO 2 fraction.
  • the metal oxide is a combination of the group of Zr0 2 and Y 2 0 3 .
  • the metal oxide has a content of 10 to 50 mol%, preferably from 10 to 20 mol% or from 20 to 40 mol%.
  • the oxide alloy Zr0 2 : Y 2 0 3 has a Y 2 0 3 proportion of 4 to 8 mol% in the oxide alloy.
  • the invention relates to a layer, in particular an optical layer, produced by means of a sputtering target according to one of claims 1 to 11. Furthermore, the invention relates to a device for producing a sputtering target according to any one of claims 1 to 1 1, characterized in that the device comprises suitable means for producing the sputtering target according to one of claims 1 to 1 1.
  • the invention relates to a method for producing a sputtering target according to one of claims 1 to 1 1 with the aid of a device according to claim 13.
  • the invention relates to a method according to claim 14 or a method for producing a sputtering target according to one of claims 1 to 1 1, characterized in that a plasma spraying method is used as the manufacturing method, wherein the
  • Powder mixture comprising the elements Si and Al or an alloy of Si and Al and at least one metal oxide or the element Si or an alloy of Si and at least one metal oxide.
  • a sputtering target for the production of the sputtering target, preference is given to a sputtering target, preferably a tubular target, which is between 0.1 m and 10 m long and preferably about 3 to 4 m long
  • AI powder having an average particle size of 45 to 75 ⁇ , preferably 60 ⁇ , and
  • Metal oxide powder preferably metal oxide powder with Zr0 2 content, with a middle
  • Metal oxide powder preferably metal oxide powder with Zr0 2 content, with a middle
  • the sputtering targets according to the invention are sputtered in the non-pulsed or pulsed DC (direct current) mode and the sputtering behavior compared with a standard target, such as a SiAl 10 wt .-% target.
  • a standard target such as a SiAl 10 wt .-% target.
  • the essential point of comparison is an occurrence of the arcing behavior of the target.
  • MF medium-frequency
  • RF radio-frequency
  • a SiAIZr0 2 target is used, which is made of three powdered components, namely Si, Al and Zr0 2 or alternatively Y 2 0 3 stabilized Zr0 2 , is produced.
  • a target material having at least the phases Si, Al and Zr0 2 is formed .
  • the target material shows good sputtering capability in the DC process.
  • the arcing behavior of the target is comparable to that of a comparison target having comparative proportions in the form of SiAl or Si moieties.
  • Previous embodiments for producing a sputtering target or for DC sputtering or arcing behavior are also applicable and transferable to Si targets or Si-Al targets with a metal oxide content that do not have a Zr0 2 content.
  • previous designs may be for sputtering with MF operation or RF operation when a Si target or Si-Al target having a metal oxide portion, each not having a ZrO 2 content, is used.
  • Weight%) are to be interpreted alternatively with customary variations due to the manufacturing process.
  • the sputtering targets with a Si content according to the invention or an Si and Al content can be embodied as a pipe target or planar target.
  • a sputtering target with an Si and Al content with a ZrO 2 metal oxide content particularly preferably higher proportions of ZrO 2 are used.
  • the ZrO 2 used in the sputtering targets according to the invention is alternatively yttrium
  • an unstabilized ZrO 2 is used in the target according to the invention.
  • the respective sputtering target according to the invention in particular according to claim 1 or claim 7, has unavoidable impurities which have no influence on the properties of the respective alloy of the sputtering target.
  • the preferred alloys of sputtering targets according to the invention are tabulated, wherein the sputtering behavior is documented in the table below.
  • a 0.5 m SiAl5Zr0 2 35 wt% target (Run 6) is prepared as a tube target by plasma spray technique using Si, Al and ZrO 2 powder portions.
  • a spray powder having the following properties is used, namely that the mean grain size of the Si powder is 35 ⁇ m, the average grain size of the Al powder is 60 ⁇ m and the average grain size of the Zr0 2 powder is 30 ⁇ m.
  • the plasma spraying process for producing a SiAl5Zr0 2 35 wt .-% target is doing with a mixture of argon and hydrogen as a plasma gas in, for example, a
  • the two targets described above have the same behavior compared to a standard target, such as a SiAl 10 wt .-% target, on. Both targets each have a similarly low arcing rate in the sputtering process compared to a comparison target, such as a standard target with SiAl 10 wt .-%, on.
  • a 0.5 m SiAl5Y: Zr0 2 35 wt% target (Run 16) with the aid of plasma spraying using Si, Al, and Al Y 2 0 3 : Zr0 2 - powder proportions produce.
  • the Zr0 2 powder is stabilized yttrium. Even with this sputtering target produced according to the invention with a 35% strength by weight, yttrium-stabilized Zr0 2 content, the same DC sputtering behavior and arcing rate behavior result compared to a comparison target, such as a SiAl 10% by weight target.
  • sputter by means of MF operation or by means of RF operation above embodiments according to the table and optionally to compare.
  • the sputtering targets from the table for example, have a length of about 4 m.

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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Sputtertarget zur Herstellung von Schichten, insbesondere von optischen Schichten. Des Weiteren betrifft die Erfindung eine Schicht, insbesondere optische Schicht, und eine Vorrichtung zur Herstellung eines Sputtertargets. Ferner betrifft die Erfindung ein Verfahren zur Herstellung eines Sputtertargets. Erfindungsgemäß ist beispielsweise vorgehenden, dass das Sputtertarget des Weiteren zumindest ein Metalloxid oder des Weiteren aufweisend zumindest eine Kombination aus zumindest zwei Metalloxiden oder des Weiteren aufweisend eine Kombination von zumindest einem Metalloxid in Form einer Legierung oder in Form einer Mischung aufweist, so dass durch die Elemente Si und AI oder deren Legierung und durch das zumindest eine Metalloxid oder deren Kombination ein Sputtertarget mit Metalloxidanteil entsteht. Das Metalloxid in dem Sputtertarget ist bevorzugt ein Metalloxid aus der Gruppe ZrO2, Ta2O5, Y2O3, HfO, CaO, MgO, Ce2O3, Al2O3, TiO2 oder Nb2O5.

Description

Metalloxid-Target und Verfahren zu seiner Herstellung
Die Erfindung betrifft ein Sputtertarget zur Herstellung von Schichten, insbesondere von optischen Schichten. Des Weiteren betrifft die Erfindung eine Schicht, insbesondere optische Schicht, und eine Vorrichtung zur Herstellung eines Sputtertargets. Ferner betrifft die Erfindung ein Verfahren zur Herstellung eines Sputtertargets.
Aus der US 201 1/0212312 A1 ist ein Zr-Target bekannt, das zur Herstellung kratzfester Deckschichten eingesetzt wird. Die US-Schrift beschreibt ein Schichtsystem mit einer schützenden Zr02-Deckschicht.
Aus der US 2007/0036986 A1 ist ein zirkonhaltiges Target zur Herstellung besonders stabiler Schichten bekannt. Die US 2007/0036986 A1 beschreibt ein Infrarot reflektierendes Einfach- Ag-Schichtsystem mit einer ZrSiOxNy-Schicht (ZrSiOxNy =ZrSi-Sauerstoff-Stickstoff- Verbindung), das heißt einer ZrSi-Oxynitrid-Schicht. Das Schichtsystem wird durch Sputtern eines ZrSi-Targets in Sauerstoff- und stickstoffhaltiger Atmosphäre hergestellt. Das mit dieser Schicht versehene Schichtsystem zeichnet sich durch verbesserte Haltbarkeit und
Beständigkeit aus.
Aus der WO 201 1/1 10584 A1 ist ein Schichtsystem mit einer Ti02:Zr02 Schicht bekannt, das eine mechanische und chemische Beständigkeit von pyrolitischen Schichten aufweist.
Aus der US 2006/0159933 A1 ist ein Target bekannt. Die mittels des Targets erzeugte Schicht ist ein UV-blockierendes Schichtsystem mit einer ZrSiOxNy-Schicht als Deckschicht und einer NbZrOx-Schicht als Zwischenschicht. Die Schichten können durch Verwendung von SiZr und NbZr Target sputtertechnisch hergestellt werden.
Ein NbZr-Target ist aus der US 2004/0258926 A1 bekannt, wobei die NbZr-Schichten ein Infrarot reflektierendes Doppel-Ag-Schichtsystem beinhalten. Die NbZr-Schichten werden unter Verwendung eines NbZr-Targets hergestellt, wobei das Schichtsystem sich durch verbesserte Haltbarkeit und Beständigkeit auszeichnet.
Ferner ist aus der JP 05154950 B2 ein Target bekannt, das aus den Elementen AI, Si, ZrSi besteht. Das Zr wird dabei in Form einer ZrSi-Verbindung verwendet
Nachteilig bei dem oben näher bezeichneten Stand der Technik und den zugehörigen
Sputtertargets ist, dass aufgrund des bei der Herstellung von SiZr basierten Systemen verwendeten Pulvers, beispielsweise des Zr- oder ZrSi-Pulvers, eine potentielle Entzündungsund Brandgefahr aufgrund des exothermen metallischen Charakters der Pulver entsteht.
Außerdem ist die Herstellung des entsprechenden Pulvers aufwändig und teuer.
Aufgabe der Erfindung ist es daher, unter anderem ein Sputtertarget zu entwickeln, das leicht, sicher und einfach handhabbar ist.
Die Aufgabe der Erfindung wird bei einem Sputtertarget aufweisend die Elemente Si und AI oder eine Si-Al-Legierung dadurch gelöst, dass das Sputtertarget des Weiteren zumindest ein Metalloxid oder des Weiteren aufweisend zumindest eine Kombination aus zumindest zwei Metalloxiden oder des Weiteren aufweisend eine Kombination von zumindest einem Metalloxid in Form einer Legierung oder in Form einer Mischung aufweist, so dass durch die Elemente Si und AI oder deren Legierung und durch das zumindest eine Metalloxid oder deren Kombination ein Sputtertarget mit Metalloxidanteil entsteht.
Die Aufgabe der Erfindung wird ferner bei einem Sputtertarget aufweisend das Element Si oder eine Si-Legierung dadurch gelöst, dass das Sputtertarget des Weiteren zumindest ein
Metalloxid oder des Weiteren aufweisend zumindest eine Kombination aus zumindest zwei
Metalloxiden oder des Weiteren aufweisend eine Kombination von zumindest einem Metalloxid in Form einer Legierung oder in Form einer Mischung aufweist, so dass durch das Element Si oder deren Legierung und durch das zumindest eine Metalloxid oder deren Kombination ein Sputtertarget mit Metalloxidanteil entsteht. Vorteilhaft bei der Verwendung der vorhergehend bezeichneten Metalloxide ist, dass der Einsatz der Metalloxide, insbesondere des Zr02 als Zr-Trägerkomponente, kostengünstiger gegenüber der Verwendung von einer Si-Zr-Verbindung oder reinem, nicht oxidiertem Zr-Pulver ist, da das Metalloxid, insbesondere das Zr02, gut verfügbar und leicht handhabbar ist. Auch ist die potentielle Entzündungs- und Brandgefahr des oxidischen Pulvers in Form von einem Metalloxid, beispielsweise Zr02, reduziert oder in der Regel gar verhindert. Schließlich ergibt sich durch die Verwendung von zumindest einem Metalloxid-Anteil in einem Target eine verbesserte mechanische Festigkeit und chemische Beständigkeit gegenüber dem aus dem Stand der Technik bekannten gesputterten Schichten. Mittels des oxiderten Zr bzw. der oxiderten Zr-Verbindung als jeweiliges Legierungselement lassen sich ferner mechanisch und chemisch stabile optische Schichten herstellen.
In einer vorteilhaften Ausgestaltung des Sputtertargets mit einem Si- und AI-Anteil ist das Metalloxid in dem Sputtertarget ein Metalloxid aus der Gruppe Zr02, Ta205, Y203, HfO, CaO, MgO, Ce203, Al203, Ti02 oder Nb205. Es ist somit auch eine Kombination von mehreren Metalloxiden in einem erfindungsgemäßen Sputtertarget möglich, beispielsweise ein Zr02 Metalloxid mit Ti02 Anteil.
In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung des Sputtertargets mit einem Si- und AI-Anteil ist das Metalloxid eine Kombination aus der Gruppe von Zr02 und Y203.
In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung des Sputtertargets mit einem Si- und AI-Anteil weist das Aluminium einen Gehalt von 1 bis 35 at%, bevorzugt von 5 bis 30 at%, insbesondere bevorzugt von 10 bis 20 at% oder von 5 bis 10 at%, auf.
In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung des Sputtertargets mit einem Si- und AI-Anteil weist das Metalloxid einen Gehalt von 10 bis 50 mol%, bevorzugt 10 bis 20 mol% oder 20 bis 40 mol%, auf.
In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung des Sputtertargets mit einem Si- und AI-Anteil weist die die Oxidlegierung Zr02:Y203 einen Y203-Anteil von 4 bis 8 mol% in der Oxidlegierung auf. In einer vorteilhaften Ausgestaltung des Sputtertargets mit Si-Anteil ist das Metalloxid in dem Sputtertarget ein Metalloxid aus der Gruppe Zr02, Ta205, Y203, HfO, CaO, MgO, Ce203, Al203, Ti02 oder Nb205. Es ist somit auch eine Kombination von mehreren Metalloxiden in einem erfindungsgemäßen Sputtertarget möglich, beispielsweise ein Zr02 Metalloxid mit Ti02 Anteil.
In einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung des Sputtertargets mit einem Si-Anteil ist das Metalloxid eine Kombination aus der Gruppe von Zr02 und Y203.
In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung des Sputteretargets mit einem Si-Anteil weist das Metalloxid einen Gehalt von 10 bis 50 mol%, bevorzugt von 10 bis 20 mol% oder von 20 bis 40 mol%, auf.
In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung des Sputtertargets mit einem Si-Anteil weist die Oxidlegierung Zr02:Y203 einen Y203 Anteil von 4 bis 8 mol% in der Oxidlegierung auf.
Des Weiteren betrifft die Erfindung eine Schicht, insbesondere optische Schicht, hergestellt mit Hilfe eines Sputtertargets nach einem der Ansprüche 1 bis 1 1. Des Weiteren betrifft die Erfindung eine Vorrichtung zur Herstellung eines Sputtertargets nach einem der Ansprüche 1 bis 1 1 , dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung geeignete Mittel zur Herstellung des Sputtertargets nach einem der Ansprüche 1 bis 1 1 aufweist.
Des Weiteren betrifft die Erfindung ein Verfahren zur Herstellung eines Sputtertargets nach einem der Ansprüche 1 bis 1 1 mit Hilfe einer Vorrichtung nach Anspruch 13.
Der weiteren betrifft die Erfindung ein Verfahren nach Anspruch 14 oder ein Verfahren zur Herstellung eines Sputtertargets nach einem der Ansprüche 1 bis 1 1 , dadurch gekennzeichnet, dass als Herstellungsverfahren ein Plasmaspritzverfahren verwendet wird, wobei die
Pulvermischung die Elemente Si und AI oder eine Legierung aus Si und AI und zumindest ein Metalloxid oder das Element Si oder eine Legierung aus Si und zumindest ein Metalloxid aufweist.
Bevorzugt wird zur Herstellung des Sputtertargets ein zwischen 0,1 m und 10 m langes, vorzugsweise ein etwa 3 bis 4 m langes, Sputtertarget, vorzugsweise Rohrtarget, mit
Schichtstärken von 2 bis 20 mm, vorzugsweise 5 bis 15 mm, über Plasmaspritztechnik hergestellt, wobei als Pulver für die Plasmaspritztechnik ein Si-, AI- und ein Metalloxid-Pulver oder ein Si- und ein Metalloxid-Pulver, vorzugsweise jeweils als Metalloxidpulver mit Zr02- Anteil, verwendet wird, wobei das Spritzpulver folgende Eigenschaften aufweist:
Si-Pulver mit einer mittleren Korngröße von 60 bis 90 μηη, vorzugweise 75 μηη,
AI-Pulver mit einer mittleren Korngröße von 45 bis 75 μηη, vorzugsweise 60 μηη, und
Metalloxid-Pulver, vorzugsweise Metalloxid-Pulver mit Zr02-Anteil, mit einer mittleren
Korngröße von 15 bis 45μη"ΐ, vorzugsweise 30 μηη, zur Herstellung eines Si-Al-Metalloxid-Sputtertargets, oder
Si-Pulver mit einer mittleren Korngröße von 60 bis 90 μηι, vorzugweise 75 μηι, und
Metalloxid-Pulver, vorzugsweise Metalloxid-Pulver mit Zr02-Anteil, mit einer mittleren
Korngröße von 15 bis 45μηι, vorzugsweise 30 μηι, zur Herstellung eines Si-Metalloxid-Sputtertargets, und des Weiteren während des Plasmaspritzprozesses ein Gas-Gemisch, vorzugsweise ein Gemisch aus Argon und Wasserstoff, verwendet wird.
Zur Beurteilung des Sputterverhaltens werden die erfindungsgemäßen Sputtertargets im ungepulsten oder gepulsten DC (Direct Current)-Betrieb gesputtert und das Sputterverhalten mit einem Standardtarget, wie beispielsweise einem SiAl 10 Gew.-%-Target, verglichen. Dabei ist der wesentliche Vergleichspunkt ein Auftreten des Arcingverhalten des Targets.
Alternativ gegenüber dem DC-Betrieb ist es möglich, das erfindungsgemäße Target mittels MF(Mittel-Frequenz)-Betrieb oder RF(Radio-Frequenz)-Betrieb zu sputtern und gegebenenfalls zu vergleichen.
Besondere bevorzugt wird gemäß der Erfindung ein SiAIZr02 Target verwendet, das aus drei pulverförmigen Komponenten, nämlich Si, AI und Zr02 oder alternativ Y203 stabilisierten Zr02, hergestellt wird.
Im Rahmen der Herstellung des besonders bevorzugten Targets über Plasmaspritzen entsteht ein Targetmaterial aufweisend zumindest die Phasen Si, AI und Zr02. Das so hergestellte
Targetmaterial zeigt trotz Einsatz des elektrisch isolierenden und nicht leitfähigen Zirkon Zr02 gute Sputterfähigkeit im DC-Prozess. Das Arcing-Verhalten des Targets ist vergleichbar mit dem von einem Vergleichtarget, das Vergleichsanteile in Form von SiAl- oder Si-Anteilen aufweist. Vorhergehende Ausführungen zur Herstellung eines Sputtertargets oder zum DC-Sputter- Verhalten oder zum Arcing-Verhalten sind auch auf Si-Targets oder Si-Al-Targets mit einem Metalloxidanteil anwendbar und übertragbar, die nicht einen Zr02-Anteil aufweisen. Alternativ können vorhergehende Ausführungen auf das Sputtern mit MF-Betrieb oder RF-Betrieb übertragen werden, wenn ein Si-Target oder Si-Al-Target mit einem Metalloxidanteil verwendet wird, die jeweils nicht einen Zr02-Anteil aufweisen.
Die vorhergehenden Angaben in at% (Atom-%), mol% (Mol-%) und wt% (Gew.-% oder
Gewichts-%) sind alternativ mit üblichen Variationen aufgrund des Herstellungsverfahren zu interpretieren.
Die Sputtertargets mit einem Si-Anteil gemäß der Erfindung oder einem Si- und AI-Anteil können als Rohrtarget oder Planartarget ausgeführt sein.
Bei der besonders bevorzugten Ausführungsform eines Sputtertargets mit einem Si- und AI- Anteil mit einem Zr02 Metalloxidanteil werden besonders bevorzugt höhere Anteile an Zr02 verwendet.
Das verwendete Zr02 in den erfindungsgemäßen Sputtertargets ist alternativ Yttrium
stabilisiertes Zr02. Bevorzugt wird gemäß der Erfindung ein nicht stabilisiertes Zr02 bei dem erfindungsgemäßen Target verwendet.
Es ist möglich, dass das jeweilige erfindungsgemäße Sputtertarget, insbesondere gemäß Anspruch 1 oder Anspruch 7, unvermeidbare Verunreinigungen aufweist, welche keinen Einfluss auf die Eigenschaften der jeweiligen Legierung des Sputtertargets haben.
Nachfolgend werden einige Ausführungsbeispiele beschrieben, die sich als besonders geeignet erwiesen haben.
Zunächst werden die bevorzugten Legierungen von erfindungsgemäßen Sputtertargets tabellarisch aufgeführt, wobei das Sputterverhalten in der nachfolgenden Tabelle mit dokumentiert wird.
rsnummer Sputtertarget Sputterverhalten Bemerkung
1 SiAI10wt% gut
2 SiZr0235wt% mittel
3 SiZrO250wt% mittel
4 SiZrO270wt% mittel
5 SiZrO280wt% möglich
6 SiAI5Zr0235wt% gut
7 SiAI5Zr0245wt% gut
8 SiAI5ZrO250wt% gut
9 SiAI5ZrO260wt% gut
10 SiAI5ZrO270wt% mittel
1 1 SiAI5ZrO280wt% möglich
12 SiAI10ZrO250wt% gut
13 SiAI10ZrO270wt% mittel
14 SiAI10ZrO280wt% möglich
15 SiAI5Ti0210ZrO250wt% mittel
Y:Zr02 = Y203
16 SiAI5Y:Zr0235wt% gut 8mol%:Zr02
Nachfolgend wird beispielhaft die Herstellung von drei Sputtertargets beschrieben, wobei es sich bei der Abmessung von 0,5 m um ein Versuchstarget handelt. Ein 0,5 m langes SiAI5Zr02 35 Gew.-%-Target (Versuch 6) wird als Rohrtarget mit Hilfe der Plasmaspritztechnik unter Verwendung von Si-, AI- und Zr02-Pulver-Anteilen hergestellt. Im Rahmen des Plasmaspritzens wird ein Spritzpulver mit folgenden Eigenschaften verwendet, nämlich dass die mittlere Korngröße des Si-Pulvers 35 μηη, die mittlere Korngröße des AI- Pulvers 60 μηη und die mittlere Korngröße des Zr02-Pulvers 30 μηη ist. Der Plasmaspritzprozess zur Herstellung eines SiAI5Zr02 35 Gew.-% Targets wird dabei mit einem Gemisch aus Argon und Wasserstoff als Plasmagas in beispielsweise einer
erfindungsgemäßen Vorrichtung durchgeführt.
Alternativ ist es möglich, ein SiAI5Zr02 50 Gew.-% Rohrtarget (Versuch 8) gemäß der vorhergehenden Beschreibung mit Hilfe der Plasmaspritztechnik unter Verwendung von Pulver aufweisend vorhergehende Korngrößen, jedoch mit anderen Anteilen herzustellen. Es ist möglich, vorhergehend beschriebene beide Targets in einem DC Prozess zu sputtern.
Die beiden vorhergehend beschriebenen Targets weisen gleiches Verhalten im Vergleich zu einem Standardtarget, wie beispielsweise einem SiAl 10 Gew.-% -Target, auf. Auch weisen beide Targets jeweils im Sputterprozess eine ähnlich niedrige Arcing-Rate gegenüber einem Vergleichstarget, wie beispielsweise einem Standardtarget mit SiAl 10 Gew.-%, auf.
Alternativ ist es mittels des Verfahrens zur Herstellung eines Sputtertargets und der erfindungsgemäßen Vorrichtung es möglich, ein 0,5 m langes SiAI5Y:Zr0235 Gew.-% Target (Versuch 16) mit Hilfe der Plasmaspritztechnik unter Verwendung von Si-, AI- und Y203:Zr02- Pulver-Anteilen herzustellen. Das Zr02-Pulver ist dabei Yttrium stabilisiert. Auch bei diesem erfindungsgemäß hergestellten Sputtertarget mit einem 35 Gew.-%igen, Yttrium stabilisierten Zr02-Anteil ergeben sich gegenüber einem Vergleichstarget, wie einem SiAl 10 Gew.-% Target, gleiches DC-Sputterverhalten und Arcing-Ratenverhalten.
Alternativ ist es erfindungsgemäß möglich, mittels MF-Betrieb oder mittels RF-Betrieb obige Ausführungsbeispiele gemäß der Tabelle zu sputtern und gegebenenfalls zu vergleichen. Alternativ ist es möglich die 0,5 m langen Versuchstargets als etwa 3 m bis etwa 4 m lange Targets, vorzugsweise Rohrtargets, herzustellen und zu sputtern. So ist es möglich, dass die Sputtertargets aus der Tabelle beispielsweise eine Länge von etwa 4 m aufweisen.
Mittels eines erfindungsgemäßen Sputtertargets ist es möglich, eine optische Schicht im DC- Verfahren zu sputtern.

Claims

Sputtertarget zur Herstellung von Schichten, insbesondere von optischen Schichten, aufweisend die Elemente Si und AI oder eine Si-Al-Legierung, dadurch gekennzeichnet, dass das Sputtertarget des Weiteren zumindest ein Metalloxid oder des Weiteren aufweisend zumindest eine Kombination aus zumindest zwei Metalloxiden oder des Weiteren aufweisend eine Kombination von zumindest einem Metalloxid in Form einer Legierung oder in Form einer Mischung aufweist, so dass durch die Elemente Si und AI oder deren Legierung und durch das zumindest eine Metalloxid oder deren Kombination ein Sputtertarget mit Metalloxidanteil entsteht.
Sputtertarget nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass das Metalloxid in dem Sputtertarget ein Metalloxid aus der Gruppe Zr02, Ta205, Y2O3, HfO, CaO, MgO, Ce203, AI2O3, Ti02 oder Nb205 ist.
Sputtertarget nach Anspruchl oder Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Metalloxid eine Kombination aus der Gruppe von Zr02 und Y203 ist.
Sputtertarget nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Aluminium einen Gehalt von 1 bis 35 at%, bevorzugt von 5 bis 30 at%, insbesondere bevorzugt von 10 bis 20 at% oder von 5 bis 10 at%, aufweist.
Sputtertarget nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Metalloxid einen Gehalt von 10 bis 50 mol%, bevorzugt 10 bis 20 mol% oder 20 bis 40 mol%, aufweist.
Sputtertarget nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Oxidlegierung Zr02:Y203 einen Y203-Anteil von 4 bis 8 mol% in der
Oxidlegierung aufweist.
Sputtertarget zur Herstellung von Schichten, insbesondere von optischen Schichten, aufweisend das Element Si oder eine Si-Legierung, dadurch gekennzeichnet, dass das Sputtertarget des Weiteren zumindest ein Metalloxid oder des Weiteren aufweisend zumindest eine Kombination aus zumindest zwei Metalloxiden oder des Weiteren aufweisend eine Kombination von zumindest einem Metalloxid in Form einer Legierung oder in Form einer Mischung aufweist, so dass durch das Element Si oder deren Legierung und durch das zumindest eine Metalloxid oder deren Kombination ein Sputtertarget mit Metalloxidanteil entsteht.
8. Sputtertarget nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass das Metalloxid in dem Sputtertarget ein Metalloxid aus der Gruppe Zr02, Ta205, Y2O3, HfO, CaO, MgO, Ce203, AI2O3, Ti02 oder Nb205 ist.
9. Sputtertarget nach Anspruch 7 oder Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass das Metalloxid eine Kombination aus der Gruppe von Zr02 und Y203 ist.
10. Sputtertarget nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Metalloxid einen Gehalt von 10 bis 50 mol%, bevorzugt von 10 bis 20 mol% oder von 20 bis 40 mol%, aufweist.
1 1 . Sputtertarget nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Oxidlegierung Zr02:Y203 einen Y203 Anteil von 4 bis 8 mol% in der
Oxidlegierung aufweist.
12. Schicht, insbesondere optische Schicht, hergestellt mit Hilfe eines Sputtertargets nach einem der Ansprüche 1 bis 1 1 .
13. Vorrichtung zur Herstellung eines Sputtertargets nach einem der Ansprüche 1 bis 1 1 , dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung geeignete Mittel zur Herstellung des Sputtertargets nach einem der Ansprüche 1 bis 1 1 aufweist.
14. Verfahren zur Herstellung eines Sputtertargets nach einem der Ansprüche 1 bis 1 1 mit Hilfe einer Vorrichtung nach Anspruch 13.
15. Verfahren nach Anspruch 14 oder zur Herstellung eines Sputtertargets nach einem der Ansprüche 1 bis 1 1 , dadurch gekennzeichnet, dass als Herstellungsverfahren ein Plasmaspritzverfahren verwendet wird, wobei die Pulvermischung die Elemente Si und AI oder eine Legierung aus Si und AI und zumindest ein Metalloxid oder das Element Si oder eine Legierung aus Si und zumindest ein Metalloxid aufweist.
16. Verfahren nach Anspruch 14 oder Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, dass zur Herstellung der Sputtertargets ein zwischen 0,1 m und 10 m langes, vorzugsweise ein etwa 3 m bis etwa 4 m langes, Target, vorzugsweise Rohrtarget, mit Schichtstärken von 2 bis 20 mm, vorzugsweise 5 bis 15 mm, über Plasmaspritztechnik hergestellt wird, wobei als Pulver für die Plasmaspritztechnik ein Si-, AI- und ein Metalloxid-Pulver oder ein Si- und ein Metalloxid-Pulver, vorzugsweise jeweils als Metalloxidpulver mit Zr02- Anteil, verwendet wird, wobei das Spritzpulver folgende Eigenschaften aufweist:
Si-Pulver mit einer mittleren Korngröße von 60 bis 90 μηι, vorzugweise 75 μηι,
AI-Pulver mit einer mittleren Korngröße von 45 bis 75 μηι, vorzugsweise 60 μηι, und
Metalloxid-Pulver, vorzugsweise Metalloxid-Pulver mit Zr02-Anteil, mit einer mittleren Korngröße von 15 bis 45 μηι, vorzugsweise 30 μηι, zur Herstellung eines Si-Al-Metalloxid-Sputtertargets, oder
Si-Pulver mit einer mittleren Korngröße von 60 bis 90 μηι, vorzugweise 75 μηι, und
Metalloxid-Pulver, vorzugsweise Metalloxid-Pulver mit Zr02-Anteil, mit einer mittleren Korngröße von 15 bis 45 μηι, vorzugsweise 30 μηι, zur Herstellung eines Si-Metalloxid-Sputtertargets, und des Weiteren während des Plasmaspritzprozesses ein Gas-Gemisch, vorzugsweise ein Gemisch aus Argon und Wasserstoff, als Plasmagas verwendet wird.
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