法及熱等靜壓法,及快速全向壓實(shí)法及Ceracon? 工藝。所述壓制步驟優(yōu)選包括一熱等靜壓粉末的步驟。預(yù)定溫度優(yōu)選是大約800°C或更高, 更優(yōu)選是大約900°C或更高,甚至更優(yōu)選是大約1000°C或更高,甚至更優(yōu)選是大約IKKTC 或更高,及最優(yōu)選是大約1200°C或更高。預(yù)定溫度優(yōu)選是大約1700°C或更低,更優(yōu)選是大 約1600°C或更低,甚至更優(yōu)選是大約1500°C或更低,甚至更優(yōu)選是大約1400°C或更低,及 最優(yōu)選是大約1300°C或更低。預(yù)定壓制時(shí)間可以是大約1分鐘或更高,優(yōu)選是大約15分鐘 或更高,更優(yōu)選是大約30分鐘或更高,預(yù)定壓制時(shí)間是大約24小時(shí)或更少,更優(yōu)選是大約 12小時(shí)或更少,甚至更優(yōu)選是大約8小時(shí)或更少,及最優(yōu)選是大約5小時(shí)或更少。預(yù)定壓制 壓力可以是大約5MPa或更高,大約20MPa或更高,大約50MPa或更高,或大約70MPa或更高。 預(yù)定壓力可以是大約1000 MPa或更低,優(yōu)選是大約700MPa或更低,更優(yōu)選是大約400MPa或 更低,及最優(yōu)選是大約250MPa或更低。
[0102] 制造靶材的工藝可以任選包括一粘結(jié)步驟(兩塊或多塊靶板(如第一靶板和第 二靶板),以制造粘結(jié)靶板。例如,所述粘結(jié)步驟可以是一邊緣粘結(jié)的步驟。所述粘結(jié)工 藝可以是擴(kuò)散粘結(jié)工藝。粘結(jié)步驟在生產(chǎn)擁有相對(duì)較大面積(如長(zhǎng)度大于大約67英寸 (1702mm),或大于大約84英寸(2134mm)及寬度大于大約55英寸(1397mm),或大于大約70 英寸(1778mm))的靶材時(shí)比較有利。
[0103] 正如此處所教導(dǎo)的那樣,在本發(fā)明優(yōu)選的一個(gè)方面,壓制形成的靶板能夠乳制,從 而延長(zhǎng)靶板的長(zhǎng)度,從而加大靶板的寬度,或者實(shí)現(xiàn)這兩者。因此,所述形成濺射靶材的工 藝可以是基本上沒(méi)有,或者甚至是完全沒(méi)有粘結(jié)(如邊緣粘結(jié))兩塊或多塊靶板的步驟。應(yīng) 該了解的是,可以采用一個(gè)或多個(gè)乳制靶板的步驟。通過(guò)乳制靶板,不再需要較大的模具和 /或較大的壓機(jī)(如至少與最終濺射靶材差不多一樣大的模具和/或壓機(jī))。一個(gè)或多個(gè) 乳制步驟在生產(chǎn)擁有相對(duì)較大面積(如長(zhǎng)度大于大約67英寸(1702mm),或大于大約84英 寸(2134mm)及寬度大于大約55英寸(1397mm),或大于大約70英寸(1778mm))的靶材時(shí)比 較有利。
[0104] 鍛造
[0105] 制造靶材的工藝可以任選包括一個(gè)或多個(gè)鍛造步驟。如果采用鍛造步驟的話,所 述鍛造步驟可以包括熱鍛(如在溫度超過(guò)靶材重結(jié)晶溫度的條件下鍛造)。可以采用的 合適的鍛造方法包括壓鍛、鐓鍛、自動(dòng)熱鍛、輥鍛、精密鍛造、感應(yīng)鍛造,及它們的任意組合。 所述鍛造工藝可以采用但不限于,例如,國(guó)際專利申請(qǐng)公開(kāi)W02005/108639 Al (Matera等, 2005年11月17日公開(kāi))中所述的轉(zhuǎn)軸鍛造,該專利的全部?jī)?nèi)容通過(guò)引用結(jié)合在本申請(qǐng)中。 轉(zhuǎn)軸鍛造工藝可以采用,例如,W02005/108639 Al中0032段描述的轉(zhuǎn)軸鍛造機(jī)。
[0106] 減少/消除織構(gòu)的變化
[0107] 制造靶材的工藝可以包括一采用,例如WO 2009/020619 Al (Bozkaya等,2009年2 月12日公開(kāi))中描述的方法或設(shè)備進(jìn)行傾斜乳制或其它不對(duì)稱乳制的步驟,該專利的全部 內(nèi)容通過(guò)引用結(jié)合在本申請(qǐng)中。
[0108] 應(yīng)用
[0109] 所述濺射靶材可以用于生產(chǎn)平板顯示器或光伏電池的電極基板的一層或多層 (如作為一個(gè)或多個(gè)阻隔層)。可以有利地采用本發(fā)明的濺射靶材的平板顯示器的實(shí)例包 括液晶顯示器(例如,有源矩陣液晶顯示器,如薄膜晶體管-液晶顯示器(即TFT-IXD))、發(fā) 光二極管、等離子顯示板、真空熒光顯示器、場(chǎng)發(fā)射顯示器、有機(jī)發(fā)光顯示器、電發(fā)光顯示器 及電致-變色顯示器。
[0110] 可以包括由含鉬層制造的濺射靶材的器件包括計(jì)算機(jī)顯示器、光盤、太陽(yáng)能電池、 磁數(shù)據(jù)儲(chǔ)存、光通信、裝飾涂料、硬涂料、玻璃涂料(包括WEB涂料)、照相機(jī)、錄像機(jī)、視頻游 戲、移動(dòng)電話、智能手機(jī)、觸摸屏、全球定位衛(wèi)星裝置、視頻記分牌、視頻廣告牌和其它顯示 器面板等。
[0111] 參考圖11,一個(gè)此類器件可以包括多層結(jié)構(gòu)102。所述多層結(jié)構(gòu)包括含基材層104 和沉積含鉬層106的兩層或更多層。所述基材層可以由玻璃、半導(dǎo)體、金屬、聚合物或它們 的任意組合形成。應(yīng)該了解的是,所述基材層可以包括多種材料。優(yōu)選的基材層包括玻璃 或基本上由玻璃組成。另一種優(yōu)選的基材層包括硅或基本上由硅組成。所述多層結(jié)構(gòu)包括 一層或多層沉積層106。所述沉積層106可采用本發(fā)明教導(dǎo)的濺射方法形成,可采用本發(fā)明 教導(dǎo)的濺射靶材形成,或采用這兩個(gè)教導(dǎo)形成。所述沉積層106可以是薄膜。所述沉積層 的厚度可以小于基材層102的厚度。沉積層的厚度可以小于大約1 μπι,甚至更優(yōu)選小于大 約200nm,甚至更優(yōu)選小于大約100nm,及最優(yōu)選小于大約50nm。沉積層106可以沉積到基 材104上,或沉積層106可以沉積到基材104和沉積層106之間的一個(gè)或多個(gè)中間層(未 畫(huà)出)上。多層結(jié)構(gòu)102還可以包括一個(gè)或多個(gè)導(dǎo)電層108。導(dǎo)電層108的電導(dǎo)率大于基 材層104的電導(dǎo)率,大于沉積層106的電導(dǎo)率,或優(yōu)選大于基材層104和沉積層106的電導(dǎo) 率。沉積層106優(yōu)選夾在基材層104和導(dǎo)電層108之間。例如,沉積層106可包括至少部分 與基材層104接觸的第一表面,至少部分與導(dǎo)電層108接觸的相對(duì)表面。因此,沉積層106 可以是減少或避免導(dǎo)電層108和基材層102之間原子擴(kuò)散的阻隔層。
[0112] 測(cè)試方法
[0113] 粘附性
[0114] 采用符合ASTM B905-00的膠粘帶試驗(yàn)測(cè)量粘附性。5B級(jí)表明具有良好的粘附性 及沉積層未被膠帶脫除。
[0115] 沉積速率
[0116] 沉積速率通過(guò)測(cè)量沉積層的厚度(單位:nm),并除以沉積時(shí)間(單位:分鐘)來(lái)確 定。
[0117] 蝕刻速率
[0118] 蝕刻速率(單位:μ m/min)是浸在25 °C鐵氰化物溶液時(shí)沉積層厚度的變化率。
[0119] 電阻率
[0120] 沉積薄膜的薄膜電阻采用四點(diǎn)探針測(cè)定。每個(gè)沉積條件測(cè)定兩個(gè)樣品。然后,通 過(guò)樣品的幾何形狀計(jì)算電阻率。
[0121] 沉積薄膜的微觀結(jié)構(gòu)
[0122] 沉積薄膜的微觀結(jié)構(gòu)可以采用掃描電子顯微鏡獲得。在實(shí)例中采用可以測(cè)量背散 射電子和二次電子的JEOL JSM-7000F場(chǎng)致發(fā)射電子顯微鏡。
[0123] 濺射靶材的微觀結(jié)構(gòu)
[0124] 濺射靶材的微觀結(jié)構(gòu)可以采用掃描電子顯微鏡獲得。采用ASPEX Personal Scanning Electron Micrsoscope (個(gè)人掃描電子顯微鏡)。
[0125] 工作距離是大約20mm,加速電壓是大約20keV。二次電子檢測(cè)器是 Everhart-Thornley類型。也可以獲得背散射電子的圖像。還采用電子顯微鏡測(cè)定能量色 散X-射線光譜,采用大約I ym斑點(diǎn)尺寸。這樣制備濺射靶材的電子顯微鏡樣品:采用切割 砂輪切片,將切割的片安裝在聚合物材料中,采用砂粒逐漸變細(xì)的的SiC砂紙粗磨,最后采 用金剛石研磨膏拋光,然后采用A1 203、SiO2懸浮液拋光。
[0126] X-射線衍射測(cè)定
[0127] 采用菲利浦XPert Pro X-射線衍射儀開(kāi)展X-射線衍射研究。
[0128] 此處引用的任何數(shù)值包括以一個(gè)單位增量增加的從低值到高值的所有值,只要任 何低值和任何高值之間相隔至少2個(gè)單位。例如,如果聲明一個(gè)組分的量或一個(gè)工藝參數(shù) 的值,例如,溫度、壓力、時(shí)間等,例如,是1至90,優(yōu)選是20至80,更優(yōu)選是30至70,它表明 的是例如,15至85、22至68、43至51、30至32等都明確列舉在本申請(qǐng)說(shuō)明書(shū)中。對(duì)于小于 1的數(shù)值,根據(jù)情況,一個(gè)單位被認(rèn)為是〇. 〇〇〇1、〇. 〇〇1、〇. 01或〇. 1。這些僅僅是特別指出 的實(shí)例,最低值和最高值之間列舉的數(shù)值的所有可能組合均被視為以類似的方式在本申請(qǐng) 中明確聲明。
[0129] 除非特別聲明,所有范圍包括兩個(gè)端點(diǎn)和兩個(gè)端點(diǎn)之間的所有數(shù)字。連接范圍時(shí) 使用的"大約"或"近似"適用于范圍的兩個(gè)端點(diǎn)。因此,"大約20至30"包括"大約20至 大約30",包括至少規(guī)定的端點(diǎn)。
[0130] 所有文章和參考文獻(xiàn)的公開(kāi)內(nèi)容,包括專利申請(qǐng)和專利公開(kāi),均通過(guò)引用而結(jié)合 在本申請(qǐng)中。術(shù)語(yǔ)"基本上由......組成"用于描述一個(gè)組合應(yīng)包括標(biāo)明的元素、組分、成 分或步驟,及其它不會(huì)對(duì)組合的基本特點(diǎn)和新穎性特點(diǎn)造成重大影響的無(wú)素、組分、成分或 步驟。采用術(shù)語(yǔ)"包括"或"包含(含)"描述元素、組分、成分或步驟的組合時(shí),還涵蓋基本 上由元素、組分、成分或步驟組成或由元素、組分、成分或步驟組成的實(shí)施例。
[0131] 單數(shù)集成元素、組分、成分或步驟,可以指的是復(fù)數(shù)元素、組分、成分或步驟。或者, 單數(shù)集成元素、組分、成分或步驟,可以分成獨(dú)立的復(fù)數(shù)元素、組分、成分或步驟。本發(fā)明公 開(kāi)內(nèi)容中使用"一"或"一個(gè)"來(lái)描述元素、組分、成分或步驟時(shí),并不排除其它元素、組分、 成分或步驟。
[0132] 應(yīng)該理解的是,上述說(shuō)明是說(shuō)明性的,而不是限制性的。除提供的實(shí)例外,對(duì)于閱 讀上述說(shuō)明的本領(lǐng)域的技術(shù)人員來(lái)說(shuō),許多實(shí)施例以及許多應(yīng)用是顯而易見(jiàn)的。因此,本發(fā) 明的范圍不應(yīng)該由參考上述說(shuō)明確定,而應(yīng)該參考所附的權(quán)利要求書(shū)以及所述權(quán)利要求書(shū) 賦予的相當(dāng)?shù)娜糠秶_定。所有文章和參考文獻(xiàn)的公開(kāi)內(nèi)容,包括專利申請(qǐng)和專利公開(kāi), 均通過(guò)引用而結(jié)合在本申請(qǐng)中。在下述權(quán)利要求中省略此處公開(kāi)的主題的任何一個(gè)方面, 并不是放棄此主題,也不應(yīng)認(rèn)為發(fā)明人并未考慮到此主題是公開(kāi)發(fā)明主題的一部分。
[0133] 實(shí)例
[0134] 實(shí)例1-13-鉬/鈮/鉭
[0135] 實(shí)例1說(shuō)明了包括鉬、鈮和鉭的濺射靶材。實(shí)例2-13說(shuō)明了采用實(shí)例1濺射靶材 制造的沉積膜。
[0136] 實(shí)例 1
[0137] 實(shí)例1是采用下述方法制造的濺射靶材:首先將粒徑大約3-4 μ m的鉬粉、粒徑大 約45-90 μ m的鉭粉及粒徑大約10-45 μ m的鈮粉混合,形成含大約80原子%鉬、大約10原 子%鈮和大約10原子%鉭的粉末混合物。將所述粉末混合物在V-混合機(jī)中混合大約20 分鐘,得到這三種粉末的均勻混合物。然后,施加大約340, OOOkg的力,在溫度大約23°C條 件下,通過(guò)單向壓制法壓實(shí)所得粉末混合物,使其變成直徑大約95_的顆粒(即壓力大約 470MPa)。然后,將壓制顆粒封裝在低碳鋼罐內(nèi),并在溫度大約1325°C和壓力大約120MPa的 條件下熱等靜壓大約4小時(shí)。這樣制造后,實(shí)例1的濺射靶材的密度大于理論密度的大約 94%。然后,從罐中取出壓實(shí)的材料,并加工成直徑大約58. 4mm,厚度大約6. 4mm。
[0138] 所述靶材包括至少一個(gè)含50原子%以上鉬的第一相,至少一個(gè)含50原子%以上 鈮的第二相及至少一個(gè)含50原子%以上鉭的第三相。所述濺射靶材采用二次電子的掃描 電子顯微照片如圖1所示。采用背散射電子的掃描電子顯微照片如圖2、3A、4A、5A、6A和7A 所示。如這些圖所示,所述濺射靶材具有包括鉬連續(xù)相16、鉭分散相12 (以光區(qū)表示)及 鈮分散相14(以黑區(qū)表示)的形態(tài)。還采用X-射線吸收光譜法對(duì)濺射靶材不同區(qū)域進(jìn)行 了元素分析。如圖3B所示,濺射靶材包括一基本上由鉬組成的相。如圖4B所示,濺射靶材 包括一基本上由鈮組成的相。如圖5B所示,濺射靶材包括一基本上由鉭組成的區(qū)域。如圖 6B所示,濺射靶材包括一基本上由鉬和鈮合金組成的區(qū)域。如圖7B所示,濺射靶材包括一 基本上由鉬和鉭合金組成的區(qū)域。
[0139] 如圖1-7所示,濺射靶材的大多數(shù)是第一相(即含50原子%或更多鉬的相),第一 相是連續(xù)相。我們認(rèn)為,在熱等靜壓步驟期間,通過(guò)金屬元素的擴(kuò)散(如鉬原子擴(kuò)散到鈮相 區(qū)和鉭相區(qū))形成了合金相(如鉬/鈮合金相和鉬/鉭合金相),但是并不受理論限制。
[0140] 實(shí)例 2-13
[0141] 實(shí)例2-13說(shuō)明了包括采用此處教導(dǎo)的濺射靶材在基材(如含硅基材,或含玻璃基 材)上濺射薄膜層的步驟的方法。濺射可以采用磁控管完成。一般說(shuō)來(lái),濺射將在真空度 大約1至大約100毫托(優(yōu)選大約2至大約20毫托)、基材和濺射靶材之間的距離大約5 至300mm(優(yōu)選大約20至大約150mm)條件下派射大約1至大約240分鐘(優(yōu)選大約1至 大約40分鐘)。所得結(jié)構(gòu)將具有與此處實(shí)例2-13 -致的特點(diǎn)。
[0142] 實(shí)例2-13的薄膜層是通過(guò)將實(shí)例1的濺射靶材放到磁控管濺射沉積室內(nèi),采用表 IA和IB所示的條件制備的。基材是硅片(100)取向或Corning 1737玻璃。在沉積之前, 基材采用丙酮和乙醇的超聲波浴連續(xù)清洗干凈。然后,采用氮?dú)獯蹈苫摹=酉聛?lái),將基材 與濺射靶材一起裝到沉積室內(nèi)。靶材采用壓力大約5毫托的氬氣流在200W DC濺射清洗大 約10分鐘。在靶材清洗期間,在靶材前面放置一擋板,以避免沉積到基材上。
[0143] 當(dāng)使用玻璃基材時(shí),基材采用在60毫托濺射30分鐘蝕刻,以清除基材表面上可能 的污染。在靶材濺射清洗后,拿走擋板,采用300W直流電,在基材OV接地時(shí)將靶材濺射到 基材上。基材和靶材之間的距離保持在大約121mm。濺射時(shí)間大約5分鐘和大約30分鐘, 室壓大約3暈托、大約5暈托和大約8暈托,如表1A和IB所不。
[0144] 表1A采用實(shí)例1濺射靶材濺射到硅基材上的沉積條件
[0148] 圖8A是放大倍數(shù)大約50000倍的二次電子掃描電子顯微照片,說(shuō)明了實(shí)例3沉積 層(在沉積壓力大約3毫托,沉積時(shí)間大約30分鐘的條件下沉積)的表面情況。沉積層的 形態(tài)基本上由含大約80原子%鉬、大約10原子%鈮和大約10原子%鉭的單一合金相組 成。如圖8A所示,實(shí)例3的合金的平均粒徑是大約49nm。圖8B是放大倍數(shù)大約50000倍 的二次電子掃描電子顯微照片,說(shuō)明了實(shí)例7沉積層(在沉積壓力大約8毫托,沉積時(shí)間大 約30