TWI821944B - 濺鍍靶、其製造方法以及製造合金薄膜的方法 - Google Patents
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Abstract
本發明是關於一種濺鍍靶、其製造方法以及製造合金薄膜
的方法。根據本揭露的一態樣的所述濺鍍靶包括：板；以及合金靶層，設置於所述板上且包含比例為98.0%或大於98.0%的非晶相。
Description
本揭露是有關於一種濺鍍靶、一種製造所述濺鍍靶的方法以及一種製造合金薄膜的方法。
濺鍍(sputtering)是一種在低真空中使電漿離子化氣體(例如氬)加速以與靶碰撞並噴射原子以在板(例如晶圓、玻璃或基材)上形成薄膜的真空沈積方法。濺鍍具有較一般蒸餾方法優越的沈積能力，可當複雜合金用作濺鍍靶時具有優異的維持合金的能力，且可在高溫下具有優異的耐熱金屬沈積能力。
作為用於在濺鍍製程中形成薄膜的濺鍍靶，可依據欲形成的薄膜或塗層的組成物而使用各種類型的濺鍍靶，且可使用具有99.99%或大於99.99%的純度的金屬、合金及化合物材料。鈦、鎳、鈷、鉬、鎢、鉭、鈮、五氧化鈮、鋁、鉬-鈮合金、不鏽鋼、鎳合金、鈷合金及氧化銦錫(indium tin oxide，ITO)可主要用作靶。
同時，當在藉由濺鍍而形成的薄膜中形成柱狀結構或包括晶界(grain boundary)的結構時，腐蝕溶液可能沿晶界滲透，進而使得可能使腐蝕加速，且據以，所述膜可能易受腐蝕，且其強度可能降低。因此，已對形成包含非晶相且不包含耐腐蝕性及結晶結構的非晶薄膜的技術進行了研究。
然而，非晶濺鍍靶的溫度可能由於濺鍍製程中的離子碰撞而昇高，且很有可能的情況是，濺鍍靶的表面周圍的結構可能由於溫度昇高而改變。即，由於可能熱不穩定的非晶相的性質，當濺鍍靶的溫度昇高時，在濺鍍靶的表面上可能發生局部結晶，且據以，靶的脆性(brittleness)可能增加，進而使得濺鍍靶在濺鍍製程期間可能容易破裂。當濺鍍靶在所述製程期間破裂時，在產品生產中可能會出現致命的問題，且因此，可能有必要確保濺鍍靶的穩定性。
[先前技術文件]
(參考文獻)韓國特許專利公開案第10-2019-0109863號
為在所處理的靶上形成非晶合金薄膜，本揭露的一目的是提供由所期望合金組成物形成且具有高非晶相比例的濺鍍靶以及一種用於製造所述濺鍍靶的方法。
此外，為藉由濺鍍來形成由所期望組成物構成的合金薄
膜，本揭露的一目的是提供一種可使用由單一板構成的靶、而不使用二或更多個板來執行濺鍍的濺鍍靶。
此外，當使用具有非晶合金的濺鍍靶以在所處理對象上形成非晶合金薄膜時，本揭露旨在解決在濺鍍靶的表面上出現的非晶合金的局部結晶及脆性的問題，且旨在提供一種即使當由於濺鍍製程導致表面上的溫度局部昇高時亦可減少由結晶引起的濺鍍靶脆性的增加且在所述製程期間可不容易破裂的濺鍍靶。
根據本揭露的一態樣的一種濺鍍靶包括：板；以及合金靶層，設置於所述板上且包含比例為98.0%或大於98.0%的非晶相。
根據本揭露的一態樣的一種製造濺鍍靶的方法包括：製備板；以及藉由將鐵(Fe)系非晶合金粉末或具有擁有非晶形成能力(amorphous forming ability)的組成物的鐵(Fe)系合金粉末冷噴塗(cold spray)於所述板上而形成包含比例為98.0%或大於98.0%的非晶相的靶層。
根據本揭露的一態樣，一種濺鍍靶可藉由將包含具有高比例的非晶相的合金粉末或者具有優異的非晶形成能力的合金粉末熱噴塗(thermal spray)於板上來製造，且當非晶粉末用於製造濺鍍靶時，非晶合金粉末的高非晶比例可在所述濺鍍靶的靶層中得到維持，進而使得所述濺鍍靶的非晶相比例可增加，且使用所述濺鍍靶而製造的薄膜亦可具有高非晶比例。
此外，當合金粉末是在所述濺鍍靶的製造期間具有優異的非晶形成能力的合金粉末時，其組成物亦可在靶層中得到維持，且使用所述濺鍍靶而製造的薄膜可由非晶形成。
此外，在使用非晶合金粉末藉由熱噴塗塗佈製程(thermal spray coating process)製造的情形中，可容易地控制濺鍍靶層的尺寸(增加面積)及厚度，且亦可自由地選擇背板(back plate)(或背襯板(backing plate))。
此外，由於製造所述濺鍍靶的製程可相對簡化，因此可容易地製造所述濺鍍靶，且亦可在濺鍍之後修復(repair)受損區，進而使得降低製造成本的效果可為優異的。
此外，當使用濺鍍製程來製造合金薄膜時，由所包含元素構成的濺鍍靶可能需要同時安裝於真空腔室中，但當使用非晶合金粉末藉由熱噴塗塗佈製程來製造濺鍍靶時，可僅使用設置於單一板上的單一濺鍍靶，進而使得可減小裝置的尺寸且可減少製造時間。
此外，當使用熱噴塗塗佈製程來製造濺鍍靶時，可容易地形成具有99.99%的高密度的濺鍍層(塗層)，且可製造圓柱型濺鍍靶，此可為有利的。
100:靶層
200:板
300:合金薄膜
400:所處理對象
圖1是示出濺鍍裝置的結構以及濺鍍方法的圖。
圖2是示出藉由霧化製程(atomization process)製造的鐵系非晶粉末的橫截面微結構以及X射線繞射(X-ray diffraction，XRD)分析結果的圖。
圖3是藉由熱噴塗塗佈製程製造的鐵系非晶合金濺鍍靶的影像。
圖4是藉由冷噴塗(動力噴塗(kinetic spray))製造的鐵系非晶合金靶層的橫截面微結構的影像。
圖5是藉由高速氧燃料(High velocity oxy-fuel，HVOF)噴塗製造的鐵系非晶合金靶層的橫截面微結構的影像。
圖6是藉由冷噴塗(動力噴塗)製造的非晶合金靶層的XRD分析結果。
圖7是指示藉由冷噴塗(動力噴塗)製造的非晶合金靶層的電子探針微量分析(electron probe microanalysis，EPMA)分析結果的影像。
在下面詳細闡述本揭露之前，本文中所使用的用語可被提供用以闡述具體實施例，且可不旨在限制本揭露的範圍，本揭露的範圍僅受隨附申請專利範圍所限制。應理解，除非另有指示，否則本文中所使用的所有技術性用語及科學性用語皆可具有與此項技術中具有通常知識者所通常理解的含義相同的含義。
在本說明書及申請專利範圍通篇中，除非另有指示，否
則用語「包括(comprise、comprises及comprising)」可包括所提及的對象、步驟、或者對象群組及製程群組，且可不排除任何其他對象、步驟、或者對象群組或製程群組。
同時，除非另有指示，否則本揭露的各種實施例可與任何其他實施例進行組合。被指示為特別較佳或有利的任何特徵可與被指示為較佳或有利的任何其他特徵進行組合。
在圖式中，為易於說明，可能誇大組件的寬度、長度、厚度或類似尺度。作為整體，可自觀察者的角度來闡述圖式，且當稱一個組件位於另一組件「上方/下方(above/below)」時，所述說明可包括另一組件位於所述一個組件「正上方/正下方(directly above/below)」的實例及其間設置有另一組件的實例。
作為本揭露的一個態樣，一種濺鍍靶可包括板200及設置於板200上的靶層100。
板200可為用於形成所述濺鍍靶的靶層100的背板，可提供可在上面形成靶層100的表面，且可決定所述濺鍍靶的尺寸。板200的材料不受限制，且可使用由金屬或合金材料形成的板200，且可使用具有優異導電性及導熱性的金屬、合金或金屬氧化物材料，且舉例而言，可使用由銅金屬、氧化銦錫(ITO)、氧化銦鋅(indium zinc oxide，IZO)或氧化銦鎵鋅(indium gallium zinc oxide，IGZO)形成的板200。
板200的尺寸不受限制，但當所述濺鍍靶用作濺鍍製程的靶時，所述尺寸可依據濺鍍製程時間、速度及操作量而變化，且
可依據用於製造所述濺鍍靶的方法及條件來確定。
板200與靶層100之間可設置有稍後欲闡述的結合層。當設置於板200上的靶層100與板200之間的結合不良時，可能存在靶層100可能剝落的問題。舉例而言，為補充板200的結合性質，可提供例如彈性體(elastomer)等結合層，且當不需要板200與所述結合層之間的優異結合時，靶層100可在無結合層的情況下直接形成於板200上。
靶層100可為設置於板200上的合金層，且可設置於板200或所述結合層的表面上。靶層100可由具有優異的非晶形成能力的合金組成物形成，且可為包含非晶相的非晶合金層。
具體而言，包含於靶層100中的合金可為具有包含鐵(Fe)作為主要組分的組成物的鐵系合金，且可較佳為包含改善所述非晶形成能力的元素的鐵系非晶合金。作為非晶濺鍍靶材料，可包括作為可改善所述非晶形成能力的大原子的K、Sr、Eu、Ca、Y、Pb、Er、In、Zr或類似物的一部分，可包括可為中間原子的Ni、Cr、Co、Cu、V、Mo、W、Pt、Nb、Ta、Au、Ag、Ti或類似物，且可添加可為小原子的P、S、B及C。
本揭露的實施例中的鐵系合金可包含Fe、Cr及Mo，且可更包含選自由Ni、Co、Cu、V、W、Pt、Nb、Ta、Au、Ag、Ti、P、S、B及C組成的群組的至少一種元素，且可包含選自所述元素群組的二或更多種元素。
同時，所更包含的選自由Ni、Co、Cu、V、W、Pt、Nb、
Ta、Au、Ag、Ti、P、S、B及C組成的群組的至少一或多種元素可各自在總合金的10重量%內被包含。
當所選擇的所述至少一種元素超過10重量%時，由於合金的非晶形成能力的降級以及玻璃轉變溫度(Tg)及結晶溫度(Tx)的降低，非晶相的比例可能降低或者可能容易發生結晶。此外，據以，由於在濺鍍期間產生的熱量，靶層100中可能容易發生結晶，此可能導致靶中的裂紋(crack)或導致藉由濺鍍製造的合金薄膜300的組成物不均勻。
當形成靶層100的合金具有以上組成物時，可提供包含具有優異非晶形成能力的合金的鐵系合金靶層100。在此種情形中，靶層100中可包含高比例的非晶相，且即使當靶層100不包含非晶相或者可能包含低比例的非晶相時，在最終獲得的薄膜中亦可獲得高比例的非晶相。
包含於靶層100中的非晶相的比例可較佳為80%至100%、較佳為90%至100%、更佳為95%至100%。
當非晶相的比例低於對應的範圍時，結晶相的比例可能增加，且濺鍍薄膜的組成均勻性可能由於合金中形成結晶相的元素的不均勻分佈而降低。此外，由於靶層100的脆性因結晶相比例的增加而增加，或者由於在靶層100的其中形成結晶相的一部分中合金的玻璃轉變溫度(Tg)及結晶溫度(Tx)降低，非晶形成能力可能降低，且由在濺鍍期間發生的溫度昇高引起的額外結晶可能局部發生，進而使得可能在靶層100中引起裂紋。
同時，靶層100的厚度可不受顯著限制，且可根據所應用的技術領域及產品的要求來容易地控制，但所述厚度可在50微米至4000微米、較佳在100微米至4000微米的範圍內。
作為用於製造由包含非晶相的合金形成的靶層100的方法，可使用用於在將合金製成粉末之後藉由熱噴塗塗佈製程來形成靶層100的方法、用於對合金進行沈積或濺鍍的方法、製造成帶(ribbon)及薄膜並在高溫下形成或燒結的方法、以及鑄造(casting)或按壓(pressing)的方法，且較佳地，可使用藉由對合金粉末的熱噴塗塗佈來形成靶層100的方法。
當使用非晶合金粉末藉由熱噴塗塗佈製程來製造濺鍍靶時，可包括在使合金粉末完全熔化之後以快速冷卻速率(~106開/秒(K/s))使合金粉末快速冷卻的製程，且可在維持粉末的非晶相的同時形成靶層100是藉由控制噴塗溫度來達成，其有利之處可在於可容易地控制厚度及尺寸。
然而，在高溫下形成或燒結的方法、鑄造或按壓的方法、沈積或濺鍍的方法、或者類似方法的情形中，可能難以提供快速冷卻速率(~106開/秒)，進而使得可能難以形成短程有序結構(short range ordered structure)，此乃因可能添加與背板(或背襯板)(back plate or backing plate)進行額外結合的製程，此可能使生產率及經濟可行性降級。
更具體而言，靶層100可藉由各種熱噴塗方法來製造，且在所述方法中，可較佳地使用HVOF(高速氧燃料)噴塗、電漿
噴塗(plasma spraying/plasma spray)、火焰噴塗(flame spraying/flame spray)、電弧噴塗(arc spraying/arc spray)、雙絲電弧噴塗(twin wire arc spray，TWAS)以及包括冷噴塗(cold spray)或類似方法的熱噴塗(thermal spray)方法。
當所述熱噴塗方法用作形成靶層100的方法時，可使用具有所期望合金組成物的合金粉末，且可容易地控制塗佈方法及條件。此外，當包含非晶相的合金粉末用作熱噴塗材料(原料(feedstock))時，可在使包含於粉末中的非晶相的比例維持處於高水準的同時形成靶層100，進而使得形成具有為高比例的非晶相的非晶相可為有利的。
本揭露的實施例揭露一種包括藉由熱噴塗方法而形成的靶層100的濺鍍靶以及一種藉由使用熱噴塗方法中的冷噴塗(cold spray)(動力噴塗)方法而具有靶層100的濺鍍靶。
在例如大氣電漿噴塗(atmospheric plasma spray，APS)、電弧噴塗(arc spray)、高速火焰噴塗(HVOF噴塗)等基於高溫的熱噴塗塗佈製程的情形中，粉末在高於玻璃轉變溫度(Tg)或結晶溫度(Tx)的溫度區段中進行層疊，進而使得粉末的氧化可能由於其中粉末在飛行期間因高熱源而氧化(oxidation)的飛行中氧化(inflight oxidation)而發生，此可能導致金屬元素的耗盡(depletion)。額外元素的耗盡可能局部地使塗層的玻璃形成能力(glass forming ability)降低，進而使得合金的結晶可能發生於耗盡區(depleted zone)中。
然而，藉由使用冷噴塗(動力噴塗)製程，此種問題可能不會發生，進而使得靶的總非晶比例可能高於藉由其他熱噴塗塗佈製程製造的材料的總非晶比例，可獲得均勻的非晶相比例，且純度及密度亦可更高，此可為有利的。
冷噴塗(動力噴塗)製程可為一種藉由使用高壓壓縮氣體(例如氦、氮、氬或混合氣體)以約500米/秒至1200米/秒(m/s)的超音速使金屬或複合材料粉末加速以引發粉末的塑性變形(plastic deformation)且將粉末沈積於基板上來形成緻密塗層的技術，且由於粉末在低溫下不熔化，而是可以固態進行層疊，進而使得可藉由動能發生塑性變形，且因此，所述技術可應用於在高溫下與氧高度反應的銅及鈦材料，或者可用作對具有低相穩定性的非晶及奈米結晶材料進行熱噴塗的方法，且可具有維持初始粉末的性質(純度、組成物或類似性質)的優點。
此外，在使用非晶合金粉末藉由熱噴塗方法形成靶層100的情形中，所形成的熱噴塗層可設置於板200或基材上，且因此，可存在的優點在於，可省略將靶層100結合至一般的板200所需的結合製程。
另外，透過藉由熱噴塗塗佈製程對粉末進行層疊來製造濺鍍靶的方法亦可較佳地用於維護及修復(repair)廢濺鍍靶。
所形成的靶層100可依據合金粉末中所包含的合金的組成物、非晶相的比例、熱噴塗方法及熱噴塗條件而部分地具有不同的性質。靶層100可在顆粒邊界(particle boundary)中不具有氧
化物，進而使得塗層的純度可與粉末的純度相似(低雜質含量)，孔隙率(porosity)可非常低，且可以與原料(feedstock)的水準相似的水準獲得一定比例的非晶相。
具體而言，包含於靶層100中的雜質的含量可為0.05重量%或小於0.05重量%、較佳為0.001重量%至0.04重量%、更佳為0.001重量%至0.005重量%。當雜質含量高於對應範圍時，薄膜的組成物與粉末的組成物可能不同，此可能導致預期性質(耐磨性、耐腐蝕性或類似性質)的劣化。
此處，雜質可包括自外部進入的雜質，且亦可包括例如在形成靶層100的製程中以痕量存在於晶界中的氮及氧等元素、因飛行中氧化而形成的金屬氧化物、其中金屬原子與非金屬原子以化學方式組合的陶瓷相(ceramic phase)、金屬間化合物(intermetallic compound)或類似物，且可包括異物，且亦包括非晶合金粉末中所不包含的新化合物及結晶相。
此外，靶層100的孔隙率可為0.1%或小於0.1%。更佳地，孔隙率可為0.01%至0.1%。當靶層100的孔隙率高於對應範圍時，可能存在的問題是靶層100的剝落及薄膜的粗糙度(roughness)在濺鍍期間可能增加，進而使得最終產品的品質可能降級。
此外，相較於包含於用於塗佈的非晶合金粉末中的非晶相的比例而言，包含於靶層100中的非晶相的比例可較佳為98.0%或大於98.0%、較佳為99.0%或大於99.0%、更佳為99.5%或大於
99.5%，且可在0.96倍至1倍、較佳在0.98倍至1倍的範圍內。當包含於靶層100中的非晶相的比例低於對應範圍、或者包含比例低於非晶合金粉末的比例的非晶相時，薄膜的局部組成可能存在差異，此可能導致性質的劣化。
此外，與初始粉末的強度或維氏硬度(Vickers hardness)(HV0.3)相似，濺鍍靶層100的強度或維氏硬度可為900維氏硬度至1100維氏硬度，且可較佳為1000維氏硬度至1100維氏硬度。當強度或維氏硬度低時，可能存在的情況是在塗層的不同位置可能存在組成物差異，且可理解，粉末的晶界的結合強度可能降低。在此種情形中，在執行濺鍍的同時，薄膜的組成物可能不同於靶層100的組成物，或者靶層100的一部分可能剝落且可能落於薄膜上，此可能導致產品缺陷。
同時，在用於形成靶層100的熱噴塗製程中使用的非晶合金粉末的尺寸及形狀不受限制，但可較佳為與球形形狀相似的粉末，且合金粉末的平均粒徑(average particle diameter)可為40微米或小於40微米，且可較佳為30微米或小於30微米。
當粒度(particle size)小於對應範圍時，粉末的動能可能降低，且沈積效率可能降低，進而使得製造濺鍍靶的經濟效率可能降低，且每單位克的比表面積(specific surface area)可能增加，進而使得可能因飛行中氧化而形成金屬氧化物，且當尺寸大於對應範圍時，可能存在的問題是可能無法引發粉末的變形，進而使得靶層100的孔隙率可能增加。
在本揭露的實施例中，可藉由將非晶合金粉末冷噴塗(動力噴塗)於板200上來形成濺鍍靶，或者若有必要，則可提供藉由熱處理而獲得的濺鍍靶。當在冷噴塗(動力噴塗)之後執行熱處理時，可在不會形成氧化物或不會發生結晶的溫度範圍內執行熱處理，且在熱處理期間，靶層100的合金可維持非晶相，且孔隙率可降低，進而使得靶層100的密度可改善。
在此種情形中，作為熱處理氣氛，真空氣氛或Ar氣氛可適合於熱處理，熱處理可在550℃至570℃下執行，且可較佳在560℃至570℃下執行。當熱處理溫度低於對應範圍時，可能無法獲得孔隙改善效果，進而使得可能難以改善塗層的密度。
根據本揭露的此態樣的濺鍍靶可較佳地用作單一靶，所述單一靶可藉由在濺鍍期間使離子化氣體原子與所處理對象400的表面碰撞而在所述表面上形成由與靶層100的組成物相同的組成物構成的合金薄膜300，且所述使用所述靶作為單一靶可指示其中由單一組成物構成的合金所形成的靶層100形成於單一板200上的濺鍍靶可獨特地用於濺鍍製程中。
由單一組成物構成的合金可指示所述合金包含完全不同的元素或者排除所包含元素的含量彼此不同的情形，且可包括在形成靶層100的製程中可能部分地包含雜質或者雜質的不同含量可忽略不計的情形，且即使所包含的非晶相比例不同，所述合金亦可被配置成具有相同的組成物。
包含於靶層100中的合金可為具有優異的玻璃形成能力
的鐵系非晶合金，且非晶相的比例、玻璃轉變溫度(Tg)及結晶溫度(Tx)可為高的，進而使得即使當在濺鍍製程期間局部靶的溫度昇高時亦可不容易發生結晶，且據以，脆性性質可為良好的，進而使得在濺鍍靶中可幾乎不會引起裂紋。
此外，當藉由熱噴塗塗佈製程而形成的濺鍍靶用作用於濺鍍製程的單一靶時，由於前述靶層100的優異性質(高玻璃形成能力)及藉由熱噴塗塗佈製程而獲得的靶層100的良好微結構(非常低的孔隙率及粉末介面缺陷)，即使當靶溫度在濺鍍製程期間昇高時，亦可防止由於微結構缺陷(孔隙及粉末介面缺陷)中的物理性質劣化而在靶層100中形成裂紋。
本揭露的另一態樣可為一種用於製造濺鍍靶的方法，且所述方法可包括：製備鐵系合金粉末以及板200；以及藉由將鐵系非晶合金粉末熱噴塗於前述板200上來形成靶層100。
作為鐵系合金粉末，較佳可使用與上述者相同的非晶合金粉末，且使用即使當不包含非晶相時亦具有高玻璃形成能力的合金粉末可為較佳的。板200以與上述者相同的方式在濺鍍製程期間電性連接至陰極進而使得離子化氣體原子可朝向靶層100加速可為較佳的。
至於熱噴塗方法，可使用各種方法，且使用冷噴塗方法可為最佳的。
根據本揭露的對應態樣，當藉由濺鍍方法製造包含非晶相的薄膜時，為提供由具有優異玻璃形成能力的組成物構成的合
金作為靶，相較於使用藉由合金組成物比例而計算的二或更多個靶執行濺鍍的方法而言，可使用單一濺鍍靶，且據以，可存在可獲得薄膜的組成物均勻性且可簡化濺鍍製程的優點，且可存在解決可能難以藉由燒結或鑄造來製造由非晶合金組成物構成的靶的問題的優點。
前述濺鍍靶的靶板200可在濺鍍製程期間原樣用作背板，可為單一板(single plate)，且可連接至直流(direct current，DC)或交流(alternating current，AC)電源且可作為陰極(負電極(cathode))來工作。設置於板200上的靶層100可提供上面發生濺鍍的表面，進而使得包含於濺鍍靶的靶層100中的合金可為濺鍍製程期間的濺鍍的靶，且可在作為陽極(正電極(anode))來工作的所處理對象400(例如基板或板200)上形成由相同組成物構成的合金薄膜300。
用於濺鍍的設備及濺鍍條件不受限制，且可在一般技術水準可採用的裝置及條件下施行。
本揭露的另一態樣是有關於一種包括合金薄膜的結構以及一種使用前述濺鍍靶作為濺鍍靶而形成的合金薄膜。
藉由濺鍍而生產的薄膜較佳地可包含由與靶層100相同的組成物構成的合金，且在量測方法或獲得樣品中可能出現一些誤差，但藉由濺鍍製程形成的薄膜的組成物可具有與用作濺鍍靶的靶層100的組成物相同的組成物。
具體而言，在藉由濺鍍而製造的薄膜中，當用作濺鍍靶
的靶層100包含非晶相時，可包含靶層100的非晶相，且包含於薄膜中的非晶相的比例與包含於靶層100中的非晶相的比例之間的差可較佳為0%，但可在5%內，或者較佳為0.1%至5%。
此外，藉由熱噴塗方法而形成的靶層100的粉末層疊結構可減少在濺鍍製程期間合金粉末之間或合金粉末中的化學反應或雜質形成，進而使得由所期望組成物構成的合金可原樣施加至薄膜，此可為有利的。
[發明的最佳方式]
在下文中，將藉由實施例更詳細地闡述本揭露。
(實施例)
製造濺鍍靶
作為Fe系非晶合金粉末，製備出了鐵系非晶合金，所述鐵系非晶合金包含可為中等原子的粉末Cr及Mo以及可為小原子的B及C，且具有如表1中的平均粒度，其中每一組分的含量是：Cr為15.8重量%、Mo為27.0重量%、B為1.2重量%、C為3.7重量%，且餘量為Fe。在此之後，藉由使用冷噴塗方法、高速火焰噴塗(HVOF)方法及大氣電漿噴塗(APS)方法將每一合金粉末施加於不鏽鋼板上而形成了具有如表1中的厚度的靶層。
(實驗例)
實驗例1-對鐵系非晶粉末的結構的分析
利用電子顯微鏡觀察了表1中的鐵系非晶合金粉末的橫截面微結構，並執行了對鐵系非晶合金粉末的X射線繞射分析，且結果列出於圖2中。
圖2的(a)是粉末的橫截面微結構的影像，觀察到粉末作為整體具有球形形狀，且平均粒度為29.5微米。在圖2中的(b)所示結果中，未偵測到結晶峰(crystalline peak)，且僅偵測到寬廣的暈峰(broad halo peak)，且因此，確定出每一粉末均維持非晶相。
實驗例2-對靶層的結構性質的分析
藉由電感耦合電漿(Inductively Coupled Plasma，ICP)分析針對樣品1至樣品6的合金塗層及合金粉末對合金組成物以及雜質或異物的存在進行了辨識，使用X射線繞射(X-ray diffraction，XRD)分析對晶體結構進行了分析，且使用場發射掃描電子顯微鏡(field emission scanning electron microscope)及場發射電子探針顯微分析儀(field emission electron probe micro
analyazer)對塗層的微結構(孔隙率及元素分佈)進行了辨識。
圖3是在基材上在具有為8公分的寬度及高度的區中使用樣品1的鐵系非晶粉末製造濺鍍靶之後獲得的影像。
圖4及圖5是分別使用樣品1及樣品2的粉末藉由冷噴塗(動力噴塗)製程及HVOF(高速氧燃料)噴塗製程製造的鐵系非晶合金靶層的橫截面表面及微結構的影像。
在圖4的(a)中，將靶層的厚度量測為420微米，且在靶層內部及靶層與基板之間的介面區域中未觀察到缺陷或雜質。
圖4的(b)是當在高放大率下觀察時靶層的微結構的影像，且在由(1)指示的部分中的晶界中未偵測到氧化物，此指示靶層包含與初始粉末相同水準的雜質。
在圖5的(a)中，在靶層中及靶層與基材之間的介面表面上未觀察到結合，但觀察到在晶界中存在一些孔隙。在圖5的(b)中，清楚地觀察到晶界之間的區域，且分析出Fe-Cr系複合氧化物存在於由(2)指示的部分中，進而使得預期相較於圖4中的冷噴塗製程的靶層而言，所述靶層中的雜質含量高，且所述靶層中所包含的雜質含量高於用於製造的鐵系非晶合金粉末中所包含的雜質含量。
圖6是藉由樣品1的冷噴塗製程而製造的非晶合金靶層的XRD分析結果。作為分析的結果，當使用樣品1的鐵系非晶合金粉末藉由冷噴塗方法而形成靶層時，未如在圖2的(a)中所使用的粉末中一樣偵測到結晶相的峰，且僅偵測到寬廣的暈峰，從而指
示非晶相如在所述粉末中一樣得到維持。
圖7是指示藉由冷噴塗製程製造的非晶合金靶層的EPMA分析結果的影像，且作為所述分析的結果，包含於合金中的Fe、Cr、Mo及B均勻且精細地分佈，且未觀察到進行合金的元素因相(phase)的沈澱而造成的偏析(segregation)。
實驗例3-對濺鍍靶的物理性質的分析
對樣品1至樣品7中所使用的合金粉末及濺鍍靶層的非晶比例、孔隙率及硬度進行了量測，並在對靶材料的表面拋光之後觀察了裂紋密度。基於對靶層的微結構分析的結果，執行了基於四個等級(非常良好、優異、良好及差)的評價。
實驗例1及實驗例3的結果被總結並列出於下表2中。
(◎：非常良好，○：優異，△：良好，X：差)
實驗例4-對在執行濺鍍之後的濺鍍靶表面的評價
使用樣品1至樣品7執行了濺鍍，且在濺鍍之後，使用光學顯微鏡執行了對所使用的靶材料的表面的視覺評價以及裂紋密度量測，且執行了基於四個等級(非常良好、優異、良好及差)的評價，且所述評價被列出於下表3中。
(◎：非常良好，○：優異，△：良好，X：差)
儘管以上已示出並闡述了示例性實施例，然而對於熟習此項技術者而言將顯而易見，在不背離如由隨附申請專利範圍界定的本揭露的範圍的情況下，可作出修改及變化。
100:靶層
200:板
300:合金薄膜
400:所處理對象
Claims (13)
- 一種濺鍍靶，包括：板；以及合金靶層，設置於所述板上且包含比例為98.0%或大於98.0%的非晶相，其中所述合金靶層的孔隙率為0.1%或小於0.1%。
- 如請求項1所述的濺鍍靶，其中所述合金靶層包含鐵(Fe)系合金，所述鐵(Fe)系合金包含Cr及Mo。
- 如請求項2所述的濺鍍靶，其中所述鐵(Fe)系合金包含選自由Ni、Co、Cu、V、W、Pt、Nb、Ta、Au、Ag、Ti、P、S、B及C組成的群組的至少一種元素，所述至少一種元素各自佔10重量%或小於10重量%。
- 如請求項1所述的濺鍍靶，其中所述合金靶層的厚度為50微米至4000微米。
- 如請求項1所述的濺鍍靶，其中所述板是單一板，且設置於所述板上的所述合金靶層具有單一組成物。
- 一種製造濺鍍靶的方法，所述方法包括：製備板；以及藉由將鐵(Fe)系非晶合金粉末或具有擁有非晶形成能力的組成物的鐵(Fe)系合金粉末冷噴塗於所述板上而形成包含比例為98.0%或大於98.0%的非晶相的靶層，其中所述靶層的孔隙率為0.1%或小於0.1%。
- 如請求項6所述的方法，其中所述鐵(Fe)系合金粉末是包含Cr及Mo的鐵(Fe)系合金粉末。
- 如請求項7所述的方法，其中所述鐵(Fe)系合金包含選自由Ni、Co、Cu、V、W、Pt、Nb、Ta、Au、Ag、Ti、P、S、B及C組成的群組的至少一種元素，所述至少一種元素各自佔10重量%或小於10重量%。
- 如請求項6所述的方法，其中所述鐵(Fe)系合金粉末具有40微米或小於40微米的平均粒度。
- 如請求項6所述的方法，其中所述靶層的厚度為50微米至4000微米。
- 如請求項6所述的方法，其中包含於所述靶層中的所述非晶相的所述比例是包含於所述鐵(Fe)系合金粉末中的非晶相的比例的0.96倍至1倍。
- 如請求項6所述的方法，更包括：在低於所述鐵(Fe)系合金粉末的結晶溫度(Tx)的溫度下對所述濺鍍靶執行熱處理。
- 一種製造合金薄膜的方法，所述方法包括：藉由使離子化氣體原子與藉由如請求項6至請求項12中任一項所述者製造的濺鍍靶進行碰撞而在所處理對象上沈積包含於靶層中的元素。
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