KR101452879B1 - Polycrystalline alloy having glass forming ability, method of fabricating the same, alloy target for sputtering and method of fabricating the same - Google Patents

Abstract

본 발명은 비정질 형성능을 가지면서도 열적 안정성이 비정질에 비해 현저하게 우수한 비정질 형성능을 가지는 결정질 합금 및 그 제조방법의 제공을 목적으로 한다. 또한 본 발명은 상기 결정질 합금을 이용하여 제조한 스퍼터링용 합금타겟 및 그 제조방법의 제공을 또 다른 목적으로 한다. 본 발명의 일 관점에 의하면, 비정질 형성능을 가지는 3원소 이상으로 이루어진 합금으로서 상기 합금의 결정립 평균크기는 0.1 내지 5㎛ 범위에 있고, 상기 합금은 Al이 5 내지 20원자%, Cu 및 Ni 중에서 선택된 어느 하나 이상이 15 내지 40원자%, 잔부가 Zr으로 이루어진, 비정질 형성능을 가지는 결정질 합금이 제공된다.An object of the present invention is to provide a crystalline alloy having an amorphous forming ability and a thermal stability that is remarkably superior to that of amorphous, and a method for producing the same. Another object of the present invention is to provide an alloy target for sputtering manufactured using the crystalline alloy and a method of manufacturing the same. According to one aspect of the present invention, the alloy has an average crystal grain size in the range of 0.1 to 5 mu m, and the alloy contains 5 to 20 atomic% of Al, Cu and Ni At least one of which is 15 to 40 atomic%, and the remainder is Zr.

Description

비정질 형성능을 가지는 결정질 합금, 그 제조방법, 스퍼터링용 합금타겟 및 그 제조방법{Polycrystalline alloy having glass forming ability, method of fabricating the same, alloy target for sputtering and method of fabricating the same}TECHNICAL FIELD The present invention relates to a crystalline alloy having amorphous forming ability, a method for producing the same, an alloy target for sputtering, and a method for fabricating the same.

본 발명은 비정질 형성능을 가지는 3종 이상의 금속으로 이루어지며 열적, 기계적 안정성이 우수한 결정질 합금 및 이러한 결정질 합금으로 이루어진 스퍼터링용 합금타겟에 관한 것이다.The present invention relates to a crystalline alloy made of three or more metals having amorphous forming ability and having excellent thermal and mechanical stability, and a sputtering alloy target made of such a crystalline alloy.

스퍼터링 공정은 음의 전압이 인가된 타겟에 아르곤 이온 등을 고속으로 충돌시켜 타겟원자를 이탈시켜 모재에 공급함으로써 모재의 표면에 박막을 형성하는 기술을 말한다. 이러한 스퍼터링 공정은 반도체 제조공정분야, MEMS 등과 같은 미세소자의 제조에는 물론 각종 공구, 금형, 자동차용 부품의 내마모 향상 등을 위한 코팅형성 분야에도 이용되고 있다.The sputtering process refers to a technique of forming a thin film on the surface of a base material by colliding argon ions or the like with a negative voltage at high speed to release the target atoms and supplying the target atoms to the base material. Such a sputtering process is also used in the field of semiconductor manufacturing process, the manufacture of fine devices such as MEMS, as well as the coating formation for the improvement of wear resistance of various tools, molds, and automobile parts.

스퍼터링을 이용하여 비정질상 박막 혹은 비정질상을 포함하는 나노복합박막을 제조할 경우, 비정질로 이루어진 타겟을 이용할 수 있다. 이러한 비정질 타겟은 비정질 형성능이 높은 다원계 금속합금으로 이루어 질 수 있으며, 이러한 비정질 타겟으로부터 이탈된 이종의 금속원소들은 모재 표면위에 비정질상을 가지는 합금박막을 형성할 수 있다. When the amorphous thin film or the nanocomposite thin film containing the amorphous phase is produced by sputtering, a target made of amorphous can be used. The amorphous target may be formed of a multi-metallic metal alloy having high amorphous forming ability, and the dissimilar metal elements separated from the amorphous target may form an alloy thin film having an amorphous phase on the surface of the base material.

그러나 이러한 비정질 타겟은 스퍼터링 과정에서 이온의 충돌로 인해 온도가 증가되며, 이러한 온도증가로 인해 타겟의 표면 근처의 조직이 변화될 수 있다. 즉, 열적으로 불안정한 비정질상의 특성상, 타겟의 온도가 증가될 경우 타겟 표면에서 국부적인 결정화가 진행될 수 있다. 이러한 국부적인 결정화는 타겟의 부피변화 및 구조완화를 일으킬 수 있으며, 이로 인해 타겟의 취성이 증가되어 스퍼터링 공정 중에 타겟이 쉽게 파괴되는 결과를 초래할 수 있다. 공정 중에 타겟이 파괴 될 경우 제품생산에 치명적인 문제를 일으키게 되며, 따라서 스퍼터링 공정 중에 이러한 파괴가 일어나지 않은 안정적인 타겟을 확보하는 것이 매우 중요하다. However, such an amorphous target has an increased temperature due to the collision of ions in the sputtering process, and this temperature increase can change the structure near the surface of the target. That is, due to the characteristics of the thermally unstable amorphous phase, when the temperature of the target is increased, local crystallization can proceed on the surface of the target. This local crystallization can cause volume change and structural relaxation of the target, which can increase the target's brittleness and result in the target being easily destroyed during the sputtering process. If the target is destroyed during the process, it will cause a serious problem in the production of the product, so it is very important to secure a stable target that does not cause such destruction during the sputtering process.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 포함하여 여러 문제점들을 해결하기 위한 것으로서, 비정질 형성능을 가지면서도 열적 안정성이 비정질에 비해 현저하게 우수한 결정질 합금 및 그 제조방법의 제공을 목적으로 한다. 또한 본 발명은 상기 결정질 합금을 이용하여 제조한 스퍼터링용 합금타겟 및 그 제조방법의 제공을 또 다른 목적으로 한다. 그러나 이러한 과제는 예시적인 것으로, 이에 의해 본 발명의 범위가 한정되는 것은 아니다.It is an object of the present invention to solve the various problems including the above problems and to provide a crystalline alloy having an amorphous forming ability and a thermal stability remarkably superior to an amorphous state, and a method for producing the same. Another object of the present invention is to provide an alloy target for sputtering manufactured using the crystalline alloy and a method of manufacturing the same. However, these problems are exemplary and do not limit the scope of the present invention.

본 발명의 일 관점에 의하면, 비정질 형성능을 가지는 3원소 이상으로 이루어진 합금으로서 상기 합금의 결정립 평균크기는 0.1 내지 5㎛ 범위에 있고, 상기 합금은 Al이 5 내지 20원자%, Cu 및 Ni 중에서 선택된 어느 하나 이상이 15 내지 40원자%, 잔부가 Zr으로 이루어진, 비정질 형성능을 가지는 결정질 합금이 제공된다. According to one aspect of the present invention, the alloy has an average crystal grain size in the range of 0.1 to 5 mu m, and the alloy contains 5 to 20 atomic% of Al, Cu and Ni At least one of which is 15 to 40 atomic%, and the remainder is Zr.

본 발명의 다른 관점에 의하면, 비정질 형성능을 가지는 3원소 이상으로 이루어진 합금으로서, 상기 합금의 결정립 평균크기는 0.1 내지 5㎛ 범위에 있고, 상기 합금은 Al이 5 이상 20원자% 미만, Cu 및 Ni 중 어느 하나 이상이 15 내지 40원자%, Cr, Mo, Si, Nb, Co, Sn, In, Bi, Zn, V, Hf, Ag, Ti 및 Fe 중에서 선택되는 어느 하나 이상의 합이 8원자% 이하(0초과), 잔부가 Zr으로 이루어진, 비정질 형성능을 가지는 결정질 합금이 제공된다. According to another aspect of the present invention, there is provided an alloy comprising three or more elements having amorphous forming ability, wherein an average grain size of the alloy is in the range of 0.1 to 5 mu m, At least any one selected from the group consisting of Cr, Mo, Si, Nb, Co, Sn, In, Bi, Zn, V, Hf, Ag, (More than 0), and the remainder being Zr.

상기 비정질 형성능을 가지는 합금은 상기 합금의 용탕을 10⁴~10⁶K/sec 범위의 냉각속도로 주조시 20 내지 100㎛ 범위에 주조두께로 비정질리본을 얻을 수 있는 합금일 수 있다. The amorphous alloy having an amorphous forming ability may be an alloy capable of obtaining an amorphous ribbon with a casting thickness in the range of 20 to 100 mu m when the molten alloy is cast at a cooling rate in the range of 10 ⁴ to 10 ⁶ K / sec.

또한 상기 결정질 합금의 결정립 평균크기는 0.1 내지 0.5㎛ 범위에 있을 수 있다. The average grain size of the crystalline alloy may be in the range of 0.1 to 0.5 mu m.

본 발명의 또 다른 관점에 의하면, 상술한 결정질 합금으로 이루어진 스퍼터리용 합금타겟이 제공될 수 있다. According to another aspect of the present invention, an alloy target for a sputtering made of the above-described crystalline alloy can be provided.

본 발명의 또 다른 관점에 의하면, 비정질 형성능을 가지는 3 이상의 금속원소로 이루어진 비정질 합금 또는 나노결정질 합금을 상기 비정질 합금의 결정화 개시온도 이상 용융온도 미만의 온도범위에서 가열하여 결정립의 평균크기가 0.1 내지 5㎛ 범위가 되도록 제어하는 단계를 포함하고, 상기 비정질 합금 또는 나노결정질 합금은 Al이 5 내지 20원자% 범위, Cu 및 Ni 중에서 선택된 어느 하나 이상이 15 내지 35원자% 범위, 잔부가 Zr으로 이루어진, 비정질 형성능을 가지는 결정질 합금 제조방법이 제공된다. According to another aspect of the present invention, an amorphous alloy or a nanocrystalline alloy composed of three or more metal elements having an amorphous forming ability is heated in a temperature range lower than a crystallization start temperature and a melting temperature of the amorphous alloy, Wherein the amorphous alloy or the nanocrystalline alloy includes Al in a range of 5 to 20 atomic%, at least one selected from Cu and Ni in a range of 15 to 35 atomic%, and the balance of Zr , A method of manufacturing a crystalline alloy having an amorphous forming ability is provided.

본 발명의 또 다른 관점에 의하면, 비정질 형성능을 가지는 3 이상의 금속원소로 이루어진 비정질 합금 또는 나노결정질 합금을 상기 비정질 합금 또는 나노결정질 합금의 결정화 개시온도 이상 용융온도 미만의 온도범위에서 가열하여 결정립의 평균크기가 0.1 내지 5㎛ 범위를 가지도록 제어하는 단계를 포함하고, 상기 비정질 합금 또는 나노결정질 합금은 Al이 5 내지 15원자% 범위, Cu 및 Ni 중 어느 하나 이상이 15 내지 30원자% 범위, Cr, Mo, Si, Nb, Co, Sn, In, Bi, Zn, V, Hf, Ag, Ti 및 Fe 중에서 선택되는 어느 하나 이상이 8원자% 이하(0초과) 범위, 잔부가 Zr으로 이루어진, 비정질 형성능을 가지는 결정질 합금 제조방법이 제공된다. According to another aspect of the present invention, an amorphous alloy or a nanocrystalline alloy composed of three or more metal elements having amorphous forming ability is heated in a temperature range lower than a crystallization start temperature of the amorphous alloy or a nanocrystalline alloy at a temperature lower than a crystallization start temperature, Wherein the amorphous alloy or the nanocrystalline alloy contains Al in the range of 5 to 15 atomic%, at least one of Cu and Ni in the range of 15 to 30 atomic%, Cr At least one selected from the group consisting of Mo, Si, Nb, Co, Sn, In, Bi, Zn, V, Hf, Ag, A method for producing a crystalline alloy having a forming ability is provided.

이때 상기 결정립의 평균크기는 0.1 내지 0.5㎛ 범위가 되도록 제어될 수 있다. At this time, the average size of the crystal grains can be controlled to be in the range of 0.1 to 0.5 mu m.

본 발명의 또 다른 관점에 따르면, 비정질 형성능을 가지는 3 이상의 금속원소로 이루어진 비정질 합금 또는 나노결정질 합금을 복수개로 준비하는 단계; 및 상기 복수개의 비정질 합금 또는 나노결정질 합금을 상기 비정질 합금 또는 나노결정질 합금의 결정화 개시온도 이상 용융온도 미만의 온도범위에서 열가압하여 결정립의 평균크기가 0.1 내지 5㎛ 범위를 가지는 결정질 합금을 제조하는 단계;를 포함하며, 상기 비정질 합금 또는 나노결정질 합금은 Al이 5 내지 20원자% 범위, Cu 및 Ni 중에서 선택된 어느 하나 이상이 15 내지 35원자% 범위, 잔부가 Zr으로 이루어진, 스퍼터링용 합금타겟의 제조방법이 제조된다. According to another aspect of the present invention, there is provided a method of manufacturing a semiconductor device, comprising: preparing a plurality of amorphous alloys or nanocrystalline alloys made of three or more metal elements having amorphous forming ability; And thermally pressing the plurality of amorphous alloys or nanocrystalline alloys in a temperature range not lower than the crystallization starting temperature of the amorphous alloy or the nanocrystalline alloy at a temperature not lower than the crystallization starting temperature, thereby producing a crystalline alloy having an average grain size in the range of 0.1 to 5 mu m Wherein the amorphous alloy or the nanocrystalline alloy contains Al in a range of 5 to 20 atomic percent, at least one selected from Cu and Ni in a range of 15 to 35 atomic percent, and the balance of Zr, A manufacturing method is produced.

본 발명의 또 다른 관점에 따르면, 비정질 형성능을 가지는 3 이상의 금속원소로 이루어진 비정질 합금 또는 나노결정질 합금을 복수개로 준비하는 단계; 및 상기 복수개의 비정질 합금 또는 나노결정질 합금을 상기 비정질 합금 또는 나노결정질 합금의 결정화 개시온도 이상 용융온도 미만의 온도범위에서 열가압하여 결정립의 평균크기가 0.1 내지 5㎛ 범위를 가지는 결정질 합금을 제조하는 단계;를 포함하며, 상기 비정질 합금 또는 나노결정질 합금은 Al이 5 내지 15원자% 범위, Cu 및 Ni 중 어느 하나 이상이 15 내지 30원자% 범위, Cr, Mo, Si, Nb, Co, Sn, In, Bi, Zn, V, Hf, Ag, Ti 및 Fe 중에서 선택되는 어느 하나 이상이 8원자% 이하(0초과) 범위, 잔부가 Zr으로 이루어진, 스퍼터링용 합금타겟의 제조방법이 제공된다.According to another aspect of the present invention, there is provided a method of manufacturing a semiconductor device, comprising: preparing a plurality of amorphous alloys or nanocrystalline alloys made of three or more metal elements having amorphous forming ability; And thermally pressing the plurality of amorphous alloys or nanocrystalline alloys in a temperature range not lower than the crystallization starting temperature of the amorphous alloy or the nanocrystalline alloy at a temperature not lower than the crystallization starting temperature, thereby producing a crystalline alloy having an average grain size in the range of 0.1 to 5 mu m Wherein the amorphous alloy or the nanocrystalline alloy contains Al in a range of 5 to 15 atomic percent, at least one of Cu and Ni in a range of 15 to 30 atomic percent, Cr, Mo, Si, Nb, Co, Sn, Wherein at least one selected from In, Bi, Zn, V, Hf, Ag, Ti and Fe is contained in a range of 8 atomic percent or less (more than 0) and the balance of Zr is provided.

이때 상기 결정립의 평균크기는 0.1 내지 0.5㎛ 범위를 가질 수 있다. The average size of the grains may range from 0.1 to 0.5 mu m.

상기 비정질 합금 또는 나노결정질 합금은 예를 들어 비정질 합금분말 또는 나노결정질 합금분말일 수 있으며, 상기 비정질 합금분말 또는 나노결정질 합금분말은, 상기 3 이상 금속원소가 용해된 용탕을 준비하는 단계; 및 상기 용탕에 가스를 분무하는 단계;를 포함하는 어토마이징법에 의해 제조된 것일 수 있다. The amorphous alloy or the nanocrystalline alloy may be, for example, an amorphous alloy powder or a nanocrystalline alloy powder. The amorphous alloy powder or the nanocrystalline alloy powder may be prepared by preparing a molten metal in which the three or more metal elements are dissolved. And spraying the gas to the molten metal.

다른 예로서 상기 비정질 합금 또는 나노결정질 합금은 비정질 합금리본 또는 나노결정질 합금리본일 수 있으며, 상기 비정질 합금리본 또는 나노결정질 합금리본은, 상기 3 이상 금속원소가 용해된 용탕을 준비하는 단계; 및 상기 용탕을 회전하는 롤에 투입하는 단계;를 포함하는 멜트스피닝법에 의해 제조될 수 있다. As another example, the amorphous alloy or the nanocrystalline alloy may be an amorphous alloy ribbon or a nanocrystalline alloy ribbon, and the amorphous alloy ribbon or the nanocrystalline alloy ribbon may be prepared by preparing a melt in which the three or more metal elements are dissolved; And a step of putting the molten metal into a rotating roll.

또 다른 예로서 상기 비정질 합금 또는 나노 결정질 합금은 비정질 합금주조재 또는 나노결정질 합금주조재일 수 있으며, 상기 비정질 합금주조재 또는 나노결정질 합금주조재는, 상기 3 이상 금속원소가 용해된 용탕을 준비하는 단계;As another example, the amorphous alloy or the nanocrystalline alloy may be an amorphous alloy casting material or a nanocrystalline alloy casting material, and the amorphous alloy casting material or the nanocrystalline alloy casting material may be prepared by preparing a molten metal in which the three or more metal elements are dissolved ;

상기 용탕을 구리금형 내부와 외부의 압력차를 이용하여 상기 구리금형에 주입하는 단계;를 포함하는 구리금형주조법에 의해 제조될 수 있다. And injecting the molten metal into the copper mold using a pressure difference between the inside and the outside of the copper mold.

상기 비정질 합금주조재 또는 나노결정질 합금주조재는 봉상 또는 판상을 가질 수 있다. The amorphous alloy casting material or the nanocrystalline alloy casting material may have a rod shape or a plate shape.

본 발명의 또 다른 관점에 의하면, 비정질 합금 또는 나노결정질 합금을 상기 비정질 합금 또는 나노결정질 합금의 결정화 개시온도 이상 용융온도 미만의 온도범위에서 가열하여 결정립의 평균크기가 0.1 내지 5㎛ 범위를 가지는 결정질 합금을 제조하는 단계를 포함하며, 상기 비정질 합금 또는 나노결정질 합금은 비정질 형성능을 가지는 3 이상의 금속원소로 이루어진 용탕을 주조하여 제조한 것으로서 Al이 5 내지 20원자% 범위, Cu 및 Ni 중에서 선택된 어느 하나 이상이 15 내지 35원자% 범위, 잔부가 Zr으로 이루어진, 스퍼터링용 합금타겟의 제조방법이 제공된다. According to another aspect of the present invention, an amorphous alloy or a nanocrystalline alloy is heated in a temperature range not lower than a crystallization start temperature of the amorphous alloy or a nanocrystalline alloy at a temperature lower than a crystallization start temperature so that a crystalline material having an average grain size in the range of 0.1 to 5 mu m Wherein the amorphous alloy or the nanocrystalline alloy is produced by casting a molten metal consisting of three or more metal elements having an amorphous forming ability, wherein Al is in the range of 5 to 20 atomic%, any one selected from Cu and Ni Or more of the alloy is in the range of 15 to 35 atomic percent, and the balance of Zr is the alloy.

본 발명의 또 다른 관점에 의하면, 비정질 합금 또는 나노결정질 합금을 상기 비정질 합금 또는 나노결정질 합금의 결정화 개시온도 이상 용융온도 미만의 온도범위에서 가열하여 결정립의 평균크기가 0.1 내지 5㎛ 범위를 가지는 결정질 합금을 제조하는 단계를 포함하며, 상기 비정질 합금 또는 나노결정질 합금은 비정질 형성능을 가지는 3 이상의 금속원소로 이루어진 용탕을 주조하여 제조한 것으로서 Al이 5 내지 15원자% 범위, Cu 및 Ni 중 어느 하나 이상이 15 내지 30원자% 범위, Cr, Mo, Si, Nb, Co, Sn, In, Bi, Zn, V, Hf, Ag, Ti 및 Fe 중에서 선택되는 어느 하나 이상이 8원자% 이하(0초과) 범위, 잔부가 Zr으로 이루어진, 결정질 합금 제조방법이 제공된다. According to another aspect of the present invention, an amorphous alloy or a nanocrystalline alloy is heated in a temperature range not lower than a crystallization start temperature of the amorphous alloy or a nanocrystalline alloy at a temperature lower than a crystallization start temperature so that a crystalline material having an average grain size in the range of 0.1 to 5 mu m Wherein the amorphous alloy or the nanocrystalline alloy is prepared by casting a molten metal consisting of three or more metal elements having an amorphous forming ability, wherein Al is in the range of 5 to 15 atomic%, and at least one of Cu and Ni At least one selected from the group consisting of Cr, Mo, Si, Nb, Co, Sn, In, Bi, Zn, V, Hf, Ag, Ti, And a balance of Zr.

본 발명의 실시예들을 따를 경우, 타겟의 열적/기계적 안정성이 크게 향상되어 스퍼터링 과정 중에 타겟이 갑작스럽게 파괴되는 현상이 일어나지 않아 안정적으로 스퍼터링 공정을 수행할 수 있다. 또한 매우 균일한 미세조직을 가지게 되므로 타겟을 구성하는 다성분의 스퍼터링율(sputtering yield) 차이에 기인한 타겟조성과 박막조성간의 조성 편차를 근소하게 하는 효과가 있으며, 박막의 두께에 따른 조성균일성을 확보할 수 있는 효과가 있다. 물론 이러한 효과에 의해 본 발명의 범위가 한정되는 것은 아니다.According to the embodiments of the present invention, the thermal / mechanical stability of the target is greatly improved, and the target is not suddenly broken during the sputtering process, so that the sputtering process can be stably performed. In addition, since it has a very uniform microstructure, it has an effect of narrowing the compositional deviation between the target composition and the thin film composition due to the difference of the sputtering yield of the multi-component constituting the target, There is an effect that can be secured. Of course, the scope of the present invention is not limited by these effects.

도 1은 본 발명의 실시예를 따르는 Zr_{63 .9}Al₁₀Cu_{26 .1} 구리금형 흡입주조재(봉)의 비정질 형성능을 X-선 회절을 이용하여 조사한 결과이다.
도 2는 본 발명의 실시예를 따르는 Zr_{63 .9}Al₁₀Cu_{26 .1} 구리금형 흡입주조재(봉)의 결정화 특성을 나타내는 DSC 분석결과가 나타나 있다.
도 3a 내지 3e는 본 발명의 실시예를 따르는 Zr_{63 .9}Al₁₀Cu_{26 .1} 합금 주조재(봉)을 어닐링 온도에 따라 크랙발생 테스트한 후 압자자국 주변을 전자현미경으로 관찰한 결과이다.
도 4a 내지 4d는 실시예 3, 비교예 2 내지 4의 미세조직을 관찰한 결과이다.
도 5a 내지 5d는 각각 비정질 합금봉, 비정질 합금분말, 나노결정질 합금분말 및 비정질 합금리본을 결합하여 제조한 합금타겟의 미세조직을 전자현미경으로 관찰한 결과이다.
도 6a 및 6b는 어토마이징법에 의해 제조된 비정질 분말 및 이를 600℃에서 어닐링한 나노결정질 분말의 X-선 회절 패턴을 나타낸 것이다.
도 7은 본 발명의 실시예에 따라 제조한 결정질 합금타겟(Zr_62.5Al₁₀Mo₅Cu_22.5)의 스퍼터링 후 타겟 표면을 관찰한 결과이다.
도 8a 및 8b는 도 7의 결정질 합금타겟(Zr_62.5Al₁₀Mo₅Cu_22.5)의 스퍼터링 전 미세조직 및 스퍼터링 후 스퍼터링이 일어난 타겟의 표면을 관찰한 결과이다.
도 9a 및 9b는 도 7의 결정질 합금타겟과 동일조성을 가지는 비정질 합금타겟의 스퍼터링 중 발생된 타겟 파단을 관찰한 결과 및 그 파단면을 전자현미경으로 관찰한 결과이다.
도 10a 및 10b는 도 9의 비정질 합금타겟의 스퍼터링 전후의 X-선 회절패턴을 나타낸 것이다.
도 11a 및 11b는 도 9의 비정질 합금타겟의 스퍼터링 전후 크랙발생 테스트 후 압자자국 주변을 전자현미경으로 관찰한 결과이다.
도 12는 도 7의 결정질 합금타겟과 동일조성을 가지는 주조재 합금타겟의 스퍼터링 후 타겟 표면을 관찰한 결과이다.
도 13a 및 13b는 도 12의 주조재 합금타겟의 스퍼터링 전의 미세조직 및 스퍼터링 후 스퍼터링이 일어난 타겟의 표면을 관찰한 결과이다.
도 14는 응고과정 중에 파손된 주조재 합금타겟의 관찰결과이다. 1 is a result of investigation by using the amorphous forming ability of Zr _{63 .9} Al ₁₀ Cu _{26 .1} copper mold suction casting material according to an embodiment of the invention (bar) X- ray diffraction.
Figure 2 shows the DSC analysis showing the crystallization properties of the Zr _{63 .9} Al ₁₀ Cu _{26 .1} copper mold cast material intake (rods) according to the embodiment of the present invention.
Figure 3a to 3e shows the observed results of the indentation marks around after cracking tests in accordance with the Zr _{63 .9} Al ₁₀ Cu _{26 .1} alloy cast material (bar) in accordance with an embodiment of the present invention to the annealing temperature by an electron microscope.
Figs. 4A to 4D show the results of observing the microstructure of Example 3 and Comparative Examples 2 to 4. Fig.
FIGS. 5A to 5D are electron microscopic observation of the microstructure of an alloy target prepared by combining an amorphous alloy rod, an amorphous alloy powder, a nanocrystalline alloy powder, and an amorphous alloy ribbon, respectively.
FIGS. 6A and 6B show X-ray diffraction patterns of the amorphous powder produced by the atomization method and the nanocrystalline powder annealed at 600.degree. C. FIG.
7 is a result of observing the surface of the target after sputtering of a crystalline alloy target (Zr _62.5 Al ₁₀ Mo ₅ Cu _22.5 ) produced according to an embodiment of the present invention.
FIGS. 8A and 8B are the results of observing the microstructure of the crystalline alloy target (Zr _62.5 Al ₁₀ Mo ₅ Cu _22.5 ) of FIG. 7 before sputtering and the surface of the target after sputtering.
FIGS. 9A and 9B are the results of observing the target fracture occurred during the sputtering of the amorphous alloy target having the same composition as that of the crystalline alloy target of FIG. 7, and observing the fracture surface thereof with an electron microscope.
FIGS. 10A and 10B show X-ray diffraction patterns of the amorphous alloy target of FIG. 9 before and after sputtering.
Figs. 11A and 11B are the results of observing the periphery of the indentation of the amorphous alloy target of Fig. 9 with an electron microscope after the crack generation test before and after the sputtering.
12 shows the result of observing the surface of the target after sputtering of a cast alloy target having the same composition as that of the crystalline alloy target of FIG.
13A and 13B are the results of observing the microstructure of the cast alloyed target of FIG. 12 before sputtering and the surface of the target after sputtering.
Fig. 14 is a result of observation of a cast alloyalloy target broken during the solidification process.

이하, 첨부된 도면들을 참조하여 본 발명의 실시예를 상세히 설명하면 다음과 같다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 수 있는 것으로, 이하의 실시예는 본 발명의 개시가 완전하도록 하며, 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이다. 또한 설명의 편의를 위하여 도면에서는 구성 요소들이 그 크기가 과장 또는 축소될 수 있다.Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. It should be understood, however, that the invention is not limited to the disclosed embodiments, but may be embodied in many different forms and should not be construed as limited to the embodiments set forth herein. Rather, these embodiments are provided so that this disclosure will be thorough and complete, Is provided to fully inform the user. Also, for convenience of explanation, the components may be exaggerated or reduced in size.

본 발명을 따르는 결정질 합금은 비정질 형성능(glass forming ability)을 가지는 3 이상의 금속원소로 이루어진 비정질 합금 또는 나노결정질 합금을 그 비정질합금 또는 나노결정질 합금의 결정화 개시온도 이상 용융온도 미만의 온도범위에서 가열함으로써 구현할 수 있다. 이러한 비정질 합금의 경우에는 가열과정에서 결정화가 일어난 후 결정립 성장과정을 거치게 되며, 나노결정질 합금의 경우에는 나노결정립의 성장이 일어나게 된다. 이때 가열 조건은 상기 합금타겟의 결정립평균크기가 0.1 내지 5㎛ 범위, 엄격하게는 0.1 내지 1㎛, 더욱 엄격하게는 0.1 내지 0.5㎛, 더욱 더 엄격하게는 0.3 내지 0.5㎛의 범위를 갖도록 제어될 수 있다. The crystalline alloy according to the present invention can be obtained by heating an amorphous alloy or a nanocrystalline alloy composed of three or more metal elements having glass forming ability in a temperature range not lower than the crystallization start temperature of the amorphous alloy or the nano- Can be implemented. In the case of such an amorphous alloy, crystallization takes place in the heating process, followed by grain growth. In the case of the nanocrystalline alloy, nanocrystalline growth occurs. Wherein the heating conditions are controlled such that the average grain size of the alloy target is in the range of 0.1 to 5 mu m, strictly 0.1 to 1 mu m, more strictly 0.1 to 0.5 mu m, more strictly 0.3 to 0.5 mu m .

본 발명에서 결정화 개시온도란 비정질 상태에 있던 합금이 결정화가 시작되는 온도로서 특정한 합금조성에 따라 고유의 값을 갖는다. 따라서 나노결정질 합금의 결정화 개시온도는 상기 나노결정질 합금과 동일한 조성을 가지는 비정질 합금이 결정화가 되기 시작한 온도로 정의될 수 있다. In the present invention, the crystallization initiation temperature is a temperature at which an alloy in an amorphous state starts to crystallize, and has an inherent value according to a specific alloy composition. Therefore, the crystallization initiation temperature of the nanocrystalline alloy can be defined as the temperature at which the amorphous alloy having the same composition as the nanocrystalline alloy starts to crystallize.

상기 비정질 합금은 실질적으로 특정한 결정구조를 가지지 않으며 X-선 회절패턴이 특정한 브래그각도에서 뚜렷한 결정 피크(sharp peak)를 보이지 않고 넓은 각도 범위에서 브로드 피크(broad peak)가 관찰되는 상을 가진 금속합금체를 의미할 수 있다. 또한 상기 나노결정질 합금은 결정립의 평균크기가 100nm 미만인 금속합금체를 의미할 수 있다.Wherein the amorphous alloy has a substantially crystalline structure and the X-ray diffraction pattern shows a sharp peak at a specific Bragg angle and has a phase in which a broad peak is observed in a wide angle range, It can mean sieve. The nanocrystalline alloy may mean a metal alloy having an average grain size of less than 100 nm.

비정질 형성능이란 특정조성의 합금이 어느 정도의 냉각속도까지 용이하게 비정질화가 될 수 있는지를 나타내는 상대적인 척도를 의미하다. 일반적으로 주조를 통해 비정질 합금을 형성하기 위해서는 일정 수준 이상의 높은 냉각속도를 필요로 하며, 응고속도가 상대적으로 느린 주조방법(예를 들어 구리금형주조법)으로 사용할 경우 비정질 형성 조성범위가 줄어들게 되는 반면, 회전하는 구리 롤에 용융합금을 떨어뜨려 리본이나 선재로 응고시키는 멜트스피닝(melt spinning)과 같은 급속응고법은 10⁴~10⁶K/sec 이상의 극대화된 냉각속도를 얻을 수 있어서 비정질을 형성할 수 있는 조성범위가 확대되게 된다. 따라서 특정조성이 얼마정도의 비정질 형성능을 갖고 있는지에 대한 평가는 일반적으로 주어진 급속냉각공정의 냉각속도에 따라 상대적인 값을 나타내는 특징을 가진다. The amorphous formability means a relative measure indicating how much the alloy of a specific composition can be easily amorphized up to a certain cooling rate. Generally, in order to form an amorphous alloy through casting, a high cooling rate higher than a certain level is required. When the casting method is used with a relatively slow solidification rate (for example, a copper mold casting method), the composition range of amorphous formation is reduced, The rapid solidification method such as melt spinning in which a molten alloy is dropped on a rotating copper roll to solidify it with a ribbon or a wire rod can obtain a maximized cooling rate of 10 ⁴ to 10 ⁶ K / sec or more, The composition range is enlarged. Therefore, the evaluation of the degree of amorphous formability of a particular composition is generally characterized by a relative value depending on the cooling rate of a given rapid cooling process.

이러한 비정질 형성능은 합금조성과 냉각속도에 의존적이며, 일반적으로 냉각속도는 주조 두께에 역비례(냉각속도)∝(주조두께)^-2〕하기 때문에 주조시 비정질을 얻을 수 있는 주조재의 임계두께를 평가함으로써 비정질 형성능을 상대적으로 정량화 할 수 있다. 예를 들어, 구리금형주조법에 의할 시, 비정질구조를 얻을 수 있는 주조재의 임계주조두께(봉상인 경우에는 지름)로 표시할 수 있다. 다른 예로서 멜트스피닝에 의해 리본 형성시, 비정질이 형성되는 리본의 임계두께로 표시할 수 있다. This amorphous forming ability depends on the alloy composition and the cooling rate, and generally the cooling rate is inversely proportional to the casting thickness (cooling rate) α (casting thickness) ^-2 ], so that by evaluating the critical thickness of the casting material, The amorphous forming ability can be relatively quantified. For example, according to the copper mold casting method, the critical casting thickness of the casting material (in case of a stick-shaped casting) capable of obtaining an amorphous structure can be expressed as a diameter. As another example, when the ribbon is formed by melt spinning, it can be expressed as a critical thickness of the ribbon in which amorphous is formed.

본 발명에 있어서, 비정질 형성능을 가지는 합금의 의미는 상기 합금의 용탕을 10⁴~10⁶K/sec 범위의 냉각속도로 주조시 20 내지 100㎛ 범위에 주조두께로 비정질리본을 얻을 수 있는 합금을 의미한다. In the present invention, the alloy having amorphous forming ability means an alloy capable of obtaining an amorphous ribbon with a casting thickness in the range of 20 to 100 mu m when casting the molten alloy of the alloy at a cooling rate in the range of 10 ⁴ to 10 ⁶ K / sec it means.

본 발명을 따르는 비정질 형성능을 가지는 합금은 3원소 이상의 다성분으로 구성되며, 주 원소간의 원자반경의 차이가 12%이상으로 크고, 주 원소간의 혼합열(heat of mixing)이 음의 값을 갖는 특징을 가진다. The amorphous alloy having the ability to form amorphous materials according to the present invention is composed of three or more elements and has a difference in atomic radius between major elements of 12% or more and a negative heat of mixing between main elements. .

본 발명의 일 실시예를 따르는 비정질 형성능을 가지는 3 이상의 금속원소는 Zr, Al과, Cu 및 Ni 중에서 선택된 1종 이상 일수 있다. 예를 들면, Zr, Al, Cu로 이루어진 3원계 합금, Zr, Al, Ni로 이루어진 3원계 합금 또는 Zr, Al, Cu 및 Ni로 이루어진 4원계 합금일 수 있다.  The three or more metal elements having amorphous forming ability according to an embodiment of the present invention may be at least one selected from Zr, Al, Cu and Ni. For example, it can be a ternary alloy made of Zr, Al and Cu, a ternary alloy made of Zr, Al and Ni, or a quaternary alloy made of Zr, Al, Cu and Ni.

이때 상기 합금은 Al이 5 내지 20원자%, Cu 및 Ni 중에서 선택된 하나 이상이 15 내지 40원자%, 잔부가 Zr으로 이루어진 것일 있다. 엄격하게는 상기 Al은 6 내지 13원자% 범위를 가질 수 있고, Cu 및 Ni 중에서 선택된 하나 이상은 18 내지 30원자% 범위를 가질 수 있다. At this time, the alloy may be composed of 5 to 20 atomic% of Al, 15 to 40 atomic% of at least one selected from Cu and Ni, and the balance of Zr. Strictly, the Al may have a range of 6 to 13 atomic%, and at least one of Cu and Ni may have a range of 18 to 30 atomic%.

다른 실시예로서, 이러한 비정질 형성능을 가지는 3 이상의 금속원소는 Zr, Al와 Cu 및 Ni 중에서 선택된 어느 하나 이상, 그리고 M(M은 Cr, Mo, Si, Nb, Co, Sn, In, Bi, Zn, V, Hf, Ag, Ti 및 Fe 중에서 선택되는 어느 하나 이상)으로 이루어진 4원계 이상의 합금일 수 있다. 예를 들면, Zr, Al, Cu, M으로 이루어진 다원계 합금, Zr, Al, Ni, M으로 이루어진 다원계 합금 또는 Zr, Al, Cu, Ni, M으로 이루어진 다원계 합금일 수 있다. In another embodiment, the three or more metal elements having such an amorphous forming ability include at least one selected from Zr, Al, Cu, and Ni, and M (M is at least one element selected from the group consisting of Cr, Mo, Si, Nb, Co, Sn, , V, Hf, Ag, Ti, and Fe). For example, a multi-element alloy made of Zr, Al, Cu and M, a multi-element alloy made of Zr, Al, Ni and M or a multi-element alloy made of Zr, Al, Cu, Ni and M.

이때 상기 합금은 Al이 5 이상 20원자% 미만, Cu 및 Ni 중 어느 하나 이상이 15 내지 40원자%, M이 8원자% 이하(0초과), 잔부가 Zr으로 이루어 질 수 있다. 엄격하게는 상기 Al이 6 내지 13원자% 범위, Cu 및 Ni 중 어느 하나 이상이 17 내지 30원자% 범위, M이 5원자% 이하(0초과) 범위를 가질 수 있다. At this time, the alloy may have Al of 5 or more and less than 20 atomic%, any one or more of Cu and Ni of 15 to 40 atomic%, M of 8 atomic% or less (more than 0), and the balance of Zr. Strictly, the Al may be in the range of 6 to 13 atomic%, any one or more of Cu and Ni may be in the range of 17 to 30 atomic%, and M may be in the range of 5 atomic% or less (more than 0).

이러한 본 발명을 따르는 결정질 합금은 동일조성의 비정질 합금에 비해 매우 우수한 열적 안정성을 가진다. 즉, 비정질 합금의 경우 열적 불안정성으로 인해 외부에서 전달된 열에너지에 의해 국부적으로 부분 결정화가 일어나면서 나노결정질이 국부적으로 형성된다. 이러한 국부적인 결정화는 비정질 합금의 구조완화 현상에 의해 취약해지며 파괴인성이 감소하게 된다. Such a crystalline alloy according to the present invention has excellent thermal stability compared to an amorphous alloy of the same composition. That is, in the case of an amorphous alloy, due to thermal instability, locally partial crystallization occurs due to heat energy transferred from the outside, and nanocrystals are locally formed. This local crystallization is weakened by the structural relaxation of the amorphous alloy and the fracture toughness is reduced.

그러나 본 발명을 따르는 결정질 합금과 같이 비정질 합금 또는 나노결정질 합금으로부터 결정화 및/또는 결정립성장을 통해 그 결정립 크기가 제어된 합금은 외부에서 열이 가해지더라도 미세조직의 큰 변화를 보이지 않으며, 따라서 종래의 비정질 합금 또는 나노결정질 합금이 가지는 열적, 기계적 불안전성에 기인한 파괴가 나타나지 않는다. However, alloys whose grain size is controlled through crystallization and / or grain growth from amorphous alloys or nanocrystalline alloys such as the crystalline alloys according to the present invention do not show large changes in microstructure even when heat is applied from the outside, The amorphous alloy or the nanocrystalline alloy does not exhibit destruction due to thermal and mechanical instability.

이러한 본 발명의 실시예들을 따르는 결정질 합금은 열적 안정성이 필요한 분야에 성공적으로 적용될 수 있으며, 일 예로서 스퍼터링용 타겟에 적용될 수 있다. Such a crystalline alloy according to the embodiments of the present invention can be successfully applied to fields requiring thermal stability, and can be applied to a sputtering target as an example.

스퍼터링 및 반응성 스퍼터링을 통해 비정질 박막 또는 나노복합박막을 형성하기 위하여 비정질 형성능을 가진 복수의 금속원소로 이루어진 비정질 합금타겟이 이용될 수 있다. 스퍼터링 타겟의 경우 공정 중에 플라즈마로부터 가속되는 이온이 계속 충돌하게 되며, 이로 인해 스퍼터링 타겟은 공정 중에 필연적으로 온도가 상승하게 된다. 스퍼터링 타겟이 비정질로 이루어진 경우, 스퍼터링 과정 중에 온도상승에 따른 타겟 표면에서의 국부적 결정화가 진행될 수 있으며, 이러한 국부적 결정화는 타겟의 취성을 증가시켜 스퍼터링 공정 중에 타겟이 쉽게 파괴되는 결과를 초래할 수 있다.An amorphous alloy target composed of a plurality of metal elements having amorphous ability to form an amorphous thin film or a nanocomposite thin film through sputtering and reactive sputtering may be used. In the case of the sputtering target, the ions accelerated from the plasma during the process continuously collide with each other, so that the temperature of the sputtering target inevitably rises during the process. When the sputtering target is made of amorphous material, local crystallization at the target surface due to a rise in temperature may proceed during the sputtering process, and this local crystallization may increase the brittleness of the target, which may result in the target being easily broken during the sputtering process.

반면, 본 발명에 의한 결정질 합금은 열처리에 의해 제어된 특정한 크기범위를 가지는 결정립이 균일하게 분포하는 미세조직을 가지므로 열적/기계적 안정성이 크게 향상되어 스퍼터링 중에 발생되는 타겟의 온도상승에도 국부적인 조직의 변화가 나타나지 않으며, 따라서 상술한 것과 같은 기계적 불안정성이 나타나지 않는다. 따라서 본 발명의 결정질 합금타겟의 경우에는 스퍼터링을 이용하여 비정질 박막 또는 나노복합박막을 안정적으로 형성하는데 이용 될 수 있다. On the other hand, the crystalline alloy according to the present invention has a microstructure in which crystal grains having a specific size range controlled by heat treatment have a uniformly distributed microstructure, so that the thermal / mechanical stability is greatly improved and the local temperature , And thus the mechanical instability as described above does not appear. Therefore, in the case of the crystalline alloy target of the present invention, sputtering can be used to stably form an amorphous thin film or a nanocomposite thin film.

이하에서는 본 발명의 결정질 합금을 이용하여 스퍼터링용 합금타겟을 제조하는 방법에 대해 예시적으로 설명한다. Hereinafter, a method of manufacturing an alloy target for sputtering using the crystalline alloy of the present invention will be described as an example.

본 발명의 결정질 합금을 이용한 스퍼터링용 합금은 상술한 비정질 합금 또는 나노결정질 합금은 실제 사용되는 스퍼터링 타겟과 유사한 크기 및 형상으로 주조된 것일 수 있으며, 이렇게 주조된 비정질 합금 또는 나노결정질 합금을 열처리 즉, 어닐링(annealing)을 통해 결정화 내지는 결정립을 성장시킴으로써 결정질 합금타겟을 제조할 수 있다. The amorphous alloy or the nanocrystalline alloy described above may be cast in the size and shape similar to the sputtering target actually used. The amorphous alloy or the nanocrystalline alloy thus cast may be subjected to heat treatment, that is, A crystalline alloy target can be produced by crystallizing or growing crystal grains through annealing.

또 다른 방법으로는 상술한 비정질 합금 또는 나노결정질 합금을 복수개로 준비하고, 이러한 복수개의 비정질 합금 또는 나노결정질 합금을 열가압하여 서로 결합시킴으로써 스퍼터링 타겟을 제조할 수 있다. 상기 열가압을 수행하는 동안 비정질 합금 또는 나노결정질 합금의 소성변형이 일어날 수 있다. As another method, a plurality of amorphous alloys or nanocrystalline alloys may be prepared, and the plurality of amorphous alloys or nanocrystalline alloys may be thermally press-bonded to each other to produce a sputtering target. Plastic deformation of an amorphous alloy or a nanocrystalline alloy may occur during the heat pressing.

이때 상기 어닐링처리 또는 열가압은 비정질 합금 또는 나노결정질 합금의 결정화 개시온도 이상 용융온도 미만의 온도범위에서 수행된다. 결정화 개시온도는 특정 조성을 가지는 합금이 비정질 상태에서 결정질 상태로 상천이가 시작되는 온도로서 정의된다. Wherein the annealing or heat pressing is performed in a temperature range that is not lower than the crystallization start temperature of the amorphous alloy or the nanocrystalline alloy but lower than the melting temperature. The crystallization initiation temperature is defined as the temperature at which an alloy having a specific composition begins to transition from an amorphous state to a crystalline state.

복수개로 준비되는 비정질 합금 또는 나노결정질 합금은 예를 들어, 비정질 합금분말 또는 나노결정질 합금분말일 수 있다. 이러한 합금분말들의 응집체를 소결금형에서 가압소결하여 결합시킴으로써 실제 타겟과 근사한 형상과 크기로 제조할 수 있다. 이 경우 가압소결은 상기 합금분말이 가지는 조성에서의 비정질 결정화 개시온도 이상 융융온도 미만의 온도범위에서 수행된다. 가열하는 과정 중에 비정질 합금분말의 응집체 또는 나노결정질 합금분말의 응집체는 서로 확산에 의해 결합되면서 결정화 및/또는 결정립성장이 일어나게 된다. 이때 결정화 또는 결정립성장은 결정립의 크기가 특정한 범위를 갖게 되도록 시간 및/또는 온도 등이 제어된다. 따라서 최종적으로 결정화 또는 결정립 성장된 합금은 상기 합금의 결정립 크기가 5㎛ 이하, 예를 들어 0.1 내지 5㎛ 범위, 엄격하게는 0.1 내지 1㎛ 범위, 더욱 엄격하게는 0.1 내지 0.5㎛ 범위, 더욱 더 엄격하게는 0.3 내지 0.5㎛의 범위를 가질 수 있다. The plurality of amorphous alloys or nanocrystalline alloys may be, for example, amorphous alloy powders or nanocrystalline alloy powders. The agglomerates of these alloy powders are pressed and sintered in a sintered metal mold and bonded to each other, whereby a shape and size approximate to an actual target can be produced. In this case, the pressure sintering is carried out in a temperature range higher than the amorphous crystallization start temperature and lower than the melting temperature in the composition of the alloy powder. During the heating process, the agglomerates of the amorphous alloy powder or the agglomerates of the nanocrystalline alloy powder are bonded to each other by diffusion to cause crystallization and / or grain growth. At this time, the time and / or temperature and the like are controlled so that the size of the crystal grains has a specific range. Thus, the finally crystallized or grain-grown alloy has a grain size of less than 5 탆, for example in the range of 0.1 to 5 탆, strictly in the range of 0.1 to 1 탆, more strictly in the range of 0.1 to 0.5 탆, And may strictly have a range of 0.3 to 0.5 mu m.

이때 상기 비정질 합금분말 또는 나노결정질 합금분말은 어토마이징법(automizing)에 의해 제조된 것일 수 있다. 구체적으로 비정질 형성능을 가지는 3 이상의 금속원소가 용해된 용탕을 준비하고 상기 용탕을 분출시키면서 아르곤 가스 등과 같은 불활성 가스를 상기 분출된 용탕에 분무함으로써 상기 용탕을 급냉시켜 합금분말을 형성하게 된다. At this time, the amorphous alloy powder or the nanocrystalline alloy powder may be one produced by automizing. Specifically, a molten metal in which three or more metal elements having amorphous forming ability are dissolved is prepared, and an inert gas such as argon gas is sprayed onto the molten metal while the molten metal is sprayed, thereby rapidly cooling the molten metal to form an alloy powder.

다른 예로서 복수개로 준비되는 비정질 합금 또는 나노결정질 합금은 비정질 합금리본 또는 나노결정질 합금리본 일 수 있다. 이러한 리본들을 복수개로 적층한 후 합금리본이 가지는 조성에서의 결정화 개시온도 이상 용융온도 미만의 온도범위에서 열가압함으로써 타겟을 형성할 수 있다. 이 경우 가압처리 과정 중에 비정질 합금리본 적층체 또는 나노결정질 합금리본 적층체는 리본간의 상호확산에 의한 결합이 진행되면서 결정화 및/또는 결정립성장이 일어나게 된다. 한편 이러한 과정에서 적층된 합금리본 간의 적층계면은 상호확산에 의해 소멸될 수 있다. As another example, a plurality of amorphous alloys or nanocrystalline alloys may be amorphous alloy ribbons or nanocrystalline alloy ribbons. After the plurality of such ribbons are laminated, the target can be formed by thermal pressurization in a temperature range from the crystallization start temperature to the melting temperature in the composition of the alloy ribbon. In this case, the amorphous alloy ribbon laminate or the nanocrystalline alloy ribbon laminate undergoes crystallization and / or grain growth while bonding due to interdiffusion between the ribbons. Meanwhile, the lamination interface between the stacked alloy ribbons in this process can be extinguished by mutual diffusion.

이때 상기 비정질 합금리본 또는 나노결정질 합금리본은 멜트스피닝(melt spinning)과 같은 급속응고법(rapid solidification process)에 의해 제조된 것일 수 있다. 구체적으로 비정질 형성능을 가지는 3 이상의 금속원소가 용해된 용탕을 준비하고 상기 용탕을 고속으로 회전하는 롤 표면에 투입하여 급속응고시킴으로써 리본형상의 비정질 합금 또는 나노결정질 합금을 제조할 수 있다. At this time, the amorphous alloy ribbon or the nanocrystalline alloy ribbon may be one produced by a rapid solidification process such as melt spinning. Specifically, a molten metal in which three or more metal elements having amorphous forming ability are dissolved is prepared, and the molten metal is put on a surface of a roll rotating at a high speed to rapidly solidify the amorphous alloy or nanocrystalline alloy in a ribbon shape.

또 다른 예로서, 복수개로 준비되는 비정질 합금 또는 나노결정질 합금은 비정질 합금주조재 또는 나노결정질 합금주조재일 수 있다. 이때 비정질 합금주조재 또는 나노결정질 합금주조재는 봉상 또는 판상을 가질 수 있다. 이 경우 열가압처리 과정 중에 복수의 비정질 합금주조재가 적층된 적층체 또는 나노결정질 합금주조재가 적층된 적층체는 개별 합금주조재간의 상호확산에 의한 결합이 진행되면서, 결정화 및/또는 결정립성장이 일어나게 된다. 이때 합금주조재간의 계면은 상호확산에 의해 소멸될 수 있다. As another example, a plurality of prepared amorphous alloys or nanocrystalline alloys may be amorphous alloy castings or nanocrystalline alloy castings. At this time, the amorphous alloy casting material or the nanocrystalline alloy casting material may have a rod shape or a plate shape. In this case, in the laminate in which a plurality of amorphous alloy casting materials are laminated or a nano-crystalline alloy casting material is laminated during the heat-pressurizing treatment, crystallization and / or grain growth is caused do. At this time, the interface between the alloy castings may be eliminated by mutual diffusion.

이때 상기 비정질 합금주조재 또는 나노결정질 합금주조재는 높은 냉각능을 갖는 구리 등과 같은 금형에 상기 금형 내부와 외부와의 압력차를 이용하여 상기 금형의 내부에 상기 용탕을 주입하는 흡입법 또는 가압법을 이용하여 제조된 것일 수 있다. 예를 들어 구리금형주조법에 의할 시 비정질 형성능을 가지는 3 이상의 금속원소가 용해된 용탕을 준비하고, 상기 용탕을 가압 또는 흡입시켜 노즐을 통해 고속으로 구리금형에 주입하여 급속응고시킴으로써 일정형상의 비정질 합금주조재 또는 나노결정질 합금주조재를 제조할 수 있다. At this time, the amorphous alloy casting material or the nanocrystalline alloy casting material may be formed by using a suction method or a pressurizing method in which the molten metal is injected into a mold such as copper having high cooling ability by using a pressure difference between the inside and the outside of the mold ≪ / RTI > For example, a molten metal in which three or more metal elements having amorphous forming ability are prepared is prepared by a copper mold casting method, and the molten metal is injected into the copper mold at a high speed through a nozzle by pressurizing or sucking the molten metal and rapidly solidified to form amorphous Alloy castings or nanocrystalline alloy castings can be produced.

합금리본 혹은 합금주조재의 경우에도 합금분말에서와 마찬가지로 최종적으로 결정화된 합금은 상기 합금의 결정립 크기가 위에서 기술한 범위가 되도록 조절된다.In the case of alloy ribbons or alloy castings, the final crystallized alloy, like in the case of alloy powders, is adjusted such that the grain size of the alloy is in the range described above.

이하, 본 발명의 이해를 돕기 위해서 실시예를 제공한다. 다만, 하기의 실시예들은 본 발명의 이해를 돕기 위한 것일 뿐, 본 발명이 아래의 실시예들에 의해서 한정되는 것은 아니다.Hereinafter, embodiments are provided to facilitate understanding of the present invention. It should be understood, however, that the following examples are for the purpose of promoting understanding of the present invention, but the present invention is not limited by the following examples.

봉상의 비정질 합금주조재(합금봉)의 결정화Crystallization of rod-shaped amorphous alloy castings (alloy rods)

도 1에는 본 발명의 실시예를 따르는 Zr-Al-Cu 합금봉의 비정질 형성능을 X-선 회절을 이용하여 조사한 결과가 나타나 있으며, 도 2에는 상기 Zr-Al-Cu 합금봉의 지름에 따른 결정화 특성을 나타내는 DSC 분석결과가 나타나 있다. 상기 Zr-Al-Cu의 조성은 각각 원자%로 각각 63.9, 10, 26.1 이었다. 이를 Zr_{63 .9}Al₁₀Cu_{26 .1}로 표시한다(이후 합금의 조성을 이와 같은 방식으로 표시한다). FIG. 1 shows the results of X-ray diffraction analysis of the amorphous formation ability of a Zr-Al-Cu alloy rod according to an embodiment of the present invention. FIG. 2 shows crystallization characteristics according to the diameters of the Zr- DSC analysis results are shown. The compositions of Zr-Al-Cu were 63.9, 10, and 26.1 at%, respectively. Indicate a _{Zr 63 .9 Al 10 Cu 26 .1} ( The composition of the alloy after the display in this way).

상기 Zr_{63 .9}Al₁₀Cu_{26 .1} 합금봉은 상기 조성을 가지는 합금버튼(alloy button)을 아크멜팅에 의해 용해한 후 구리금형 흡입주조법으로 제조하였다. 상기 Zr_63.9Al₁₀Cu_26.1 합금봉의 용융온도(고상온도)는 913℃였다. 도 1 및 도 2의 (a), (b), (C) 및 (d)는 각각 합금봉의 지름이 각각 2mm, 5mm, 6mm, 8mm인 합금봉을 나타낸다.The Zr _{63 .9} Al ₁₀ Cu _{26 .1} alloy having the composition of the alloy rod was dissolved by the button (button alloy) to the arc melting was produced in the copper mold casting, suction. The melting temperature (solid phase temperature) of the Zr _63.9 Al ₁₀ Cu _26.1 alloy rod was 913 ° C. Figs. 1 and 2 (a), 2 (b), 2 (c) and 2 (d) show alloy rods having diameters of 2 mm, 5 mm, 6 mm and 8 mm, respectively.

도 1을 참조하면, 지름이 5mm 이하의 범위에서는 비정질상에서 전형적으로 나타나는 브로드 피크가 관찰되나, 6mm 이상에서는 결정질 피크가 관찰됨을 알 수 있다. 6mm 및 8mm의 지름을 가지는 합금봉을 전자현미경으로 관찰한 결과 주된 결정립의 평균 결정립 크기가 100nm 이하인 매우 미세한 나노결정질 구조를 가지고 있었다.Referring to FIG. 1, broad peaks typically observed in an amorphous phase are observed in a range of 5 mm or less in diameter, but crystalline peaks are observed in a range of 6 mm or more. Observation of the alloy rod with diameters of 6 mm and 8 mm by electron microscope revealed that the average grain size of the main grains was very fine nanocrystalline structure of 100 nm or less.

일반적으로 구리금형 흡입주조법과 같은 금형주조법의 냉각속도는 멜트스피닝법에 비해 낮은 냉각속도를 가지며, 따라서 상기 합금은 본 발명에서 정의하는 비정질 형성능을 가짐을 알 수 있다. 또한 상기 합금조성은 구리금형 흡입주조법에 의할 경우에는 5mm 이하의 두께 또는 지름을 가지는 비정질 합금을 제조할 수 있음을 알 수 있다. In general, the cooling rate of the mold casting method such as the copper mold suction casting method has a lower cooling rate than that of the melt spinning method, and thus the alloy has the amorphous forming ability defined in the present invention. Further, it can be understood that the alloy composition can be an amorphous alloy having a thickness or diameter of 5 mm or less when the copper mold suction casting method is used.

도 2를 참조하면, 합금봉 지름이 6mm까지는 승온시 결정화 거동에 따르는 발열피크가 관찰되지만, 8mm는 발열피크가 관찰되지 않았다. 이로부터 6mm인 경우에는 나노결정질 구조와 더불어 일부에 비정질상이 존재하고 있음을 알 수 있다. 지름이 2mm, 5mm 및 6mm인 경우에 유리천이온도(Tg)가 각각 404.4℃, 400.9℃ 및 391.3℃임을 알 수 있으며, 결정화 개시온도는 모두 450℃ 내외의 값을 나타냄을 알 수 있다. Referring to FIG. 2, although an exothermic peak corresponding to the crystallization behavior was observed at an elevated temperature up to an alloy rod diameter of 6 mm, no exothermic peak was observed at 8 mm. From this, it can be seen that, in the case of 6 mm, amorphous phase is present in a part together with the nanocrystalline structure. It can be seen that the glass transition temperatures (Tg) are 404.4 ° C, 400.9 ° C and 391.3 ° C, respectively, when the diameters are 2mm, 5mm and 6mm, respectively.

표 1에는 지름이 2mm 인 Zr_{63 .9}Al₁₀Cu_{26 .1} 합금봉과 8mm인 Zr_{63 .9}Al₁₀Cu_{26 .1} 합금봉의 어닐링 온도에 따른 경도 및 균열발생 유무가 나타나 있다. 경도측정은 1Kgf 하중에서 실시하였으며, 균열발생 유무는 5Kgf 하중에서의 압자자국을 전자현미경으로 관찰하여 판정하였다. 어닐링은 고온 진공 퍼니스에서 수행하였으며, 어닐링 시간은 모든 온도에서 30분이었다.Table 1 shows the diameter of 2mm of Zr _{63 .9} Al ₁₀ Cu _{26 .1} alloy rods 8mm of Zr _{63 .9} Al ₁₀ Cu _{26 .1} alloy rod hardness and cracks according to the annealing temperature has occurred or not shown. The hardness was measured at 1 Kgf load, and the presence or absence of cracks was determined by observing the indentation marks under a 5 Kgf load with an electron microscope. The annealing was performed in a hot vacuum furnace and the annealing time was 30 minutes at all temperatures.

원소재Raw material 제조방법Manufacturing method 측정항목Metrics 어닐링 온도에 따른 어닐링재의 경도시험후
경도(Hv) 및 균열발생유무After the hardness test of the annealing material according to the annealing temperature
Hardness (Hv) and presence / absence of crack 500℃500 ℃ 600℃600 ℃ 700℃700 ℃ 800℃800 ° C 900℃900 ℃ 비정질
주조봉재
(ф2mm)
Amorphous
Casting rod
(ф2mm)
구리금형
흡입주조법Copper mold
Suction casting 경도
(Hv)Hardness
(Hv) 705705 725725 710710 599599 473473 크랙발생
유무Cracking
The presence or absence ○○ ○○ ×× ×× ○○ 나노결정질
주조봉재
(ф8mm)
Nanocrystalline
Casting rod
(ф8mm)
구리금형
흡입주조법
Copper mold
Suction casting
경도
(Hv)Hardness
(Hv) 655655 725725 622622 606606 510510 크랙발생
유무Cracking
The presence or absence ○○ ○○ ○○ ×× ○○ ●어닐링 : 고온 진공 퍼니스, 30분 유지
●경도측정 : 경도측정 1Kgf하중, Crack 유무관찰 5Kgf 하중● Annealing: High temperature vacuum furnace, hold for 30 minutes
● Hardness measurement: Hardness measurement 1Kgf Observation of load and cracks 5Kgf load

표 1을 참조하면, 지름이 2mm인 합금봉과 8mm인 합금봉 모두 600℃ 이하에서는 어닐링온도가 증가할수록 경도값이 증가하였으나, 600℃를 넘어서는 다시 감소하는 경향을 나타내었다. 한편 지름인 2mm인 합금봉은 700℃ 및 800℃에서 크랙이 발생하지 않았으며, 지름이 8mm인 합금봉은 800℃에서 크랙이 발생하지 않았다. As shown in Table 1, the hardness value of the alloy rod having a diameter of 2 mm and the alloy rod having a diameter of 8 mm increased as the annealing temperature was increased below 600 ° C., but decreased again at a temperature exceeding 600 ° C. On the other hand, the alloy rod having a diameter of 2 mm did not crack at 700 ° C and 800 ° C, and the alloy rod having a diameter of 8 mm did not crack at 800 ° C.

도 3a 내지 3d에는 지름이 2mm인 합금봉을 각각 600℃ 700℃, 800℃ 및 900℃에서 어닐링한 경우의 압흔 주변을 관찰한 결과가 나타나 있으며, 도 3e에는 지름이 8mm인 합금봉을 800℃에서 어닐링한 경우를 관찰한 결과가 나타나 있다. 3A to 3D show the results of observing the indentation periphery when the alloy rod having a diameter of 2 mm was annealed at 600 ° C., 700 ° C., 800 ° C. and 900 ° C., respectively. FIG. 3E shows the alloy rod having a diameter of 8 mm at 800 ° C. The results of annealing are shown in Fig.

도 3a 내지 3c를 참조하면, 크랙이 발생한 경우(도 3a)에는 평균 결정립(이하 편의상 결정립으로 표기함)의 크기가 0.1㎛ 보다 작은 나노결정립 구조를 나타내었으나, 크랙이 관찰되지 않은 경우(도 3b 및 3c)에는 0.1㎛ 내지 약 1㎛ 범위의 크기를 가지는 결정립이 균일하게 분포하는 결정질 조직을 나타내었다. 결정립이 5㎛를 초과하는 경우(도 3d)에는 크랙이 발생하였다. 도 3e와 같이 지름이 8mm인 합금봉의 경우에도 도 3(c)와 유사한 미세조직을 나타내는 경우, 크랙이 발생하지 않은 것을 확인할 수 있었다. Referring to FIGS. 3A to 3C, when a crack occurs (FIG. 3A), the average grain size (hereinafter referred to as a crystal grain) is smaller than 0.1 μm. However, when no crack is observed And 3c) exhibited a crystalline structure in which crystal grains having a size ranging from 0.1 mu m to about 1 mu m were uniformly distributed. When the crystal grains exceeded 5 mu m (Fig. 3D), cracks occurred. As shown in Fig. 3E, even when the alloy rod having a diameter of 8 mm showed a microstructure similar to Fig. 3 (c), it was confirmed that no crack occurred.

이로부터 비정질 상태의 합금봉이 어닐링되어 나노결정립을 가지는 미세구조로 부분결정화 또는 결정화되는 경우에는 경도의 증가와 함께 취성이 증가됨을 알 수 있다. 이러한 취성의 증가는 구조완화 및 비정질 기지에 나노결정립이 석출되며 발생되는 비정질 본래의 자유부피(free volume)의 변화에 기인한 것으로 판단된다. From this, it can be seen that when the amorphous alloy rod is annealed and partially crystallized or crystallized with a nanostructure having nanocrystalline grains, the brittleness increases with increasing hardness. This increase in brittleness is attributed to the relaxation of the structure and the change in the free volume of the amorphous originally generated by precipitation of nanocrystalline grains in the amorphous matrix.

그러나 비정질 합금이 완전히 결정화 되더라도 그 결정립의 크기가 0.1㎛ 내지 5㎛의 범위에 있는 경우에는 이러한 구조완화 및 나노결정립의 석출에 기인한 취성증가의 현상이 나타나지 않으며, 파괴인성이 현저하게 향상됨을 알 수 있다. 표 2에는 상술한 합금조성(표 2의 실시예 1) 외에 다양한 조성을 가지는 여러 비정질상 또는 비정질상이 포함된 합금주조재(지름 2mm봉재, 두께0.5mm 판재)를 800℃에서 어닐링한 경우의 비정질 특성 및 크랙발생 여부에 대한 결과가 요약되어 있다(실시예2 와 비교예 1의 경우에는 700℃에서 어닐링하였음). 표 2의 Tg, Tx, Tm은 각각 유리천이온도, 결정화 개시온도 및 용융온도(고상온도)을 나타낸다. 결정립의 크기는 KS D0205의 금속의 결정립 직경 측정법으로 측정하였다.However, even if the amorphous alloy is completely crystallized, when the grain size is in the range of 0.1 탆 to 5 탆, the phenomenon of the increase in the brittleness due to the relaxation of the structure and the precipitation of the nanocrystalline does not occur and the fracture toughness is remarkably improved . Table 2 shows the amorphous characteristics when annealed at 800 DEG C of an alloy casting material (2 mm diameter rod, 0.5 mm thick plate) containing various amorphous or amorphous phases in addition to the above alloy composition (Example 1 of Table 2) The results for crack occurrence are summarized (annealed at 700 ° C for Example 2 and Comparative Example 1). Tg, Tx and Tm in Table 2 indicate the glass transition temperature, the crystallization start temperature and the melting temperature (solid phase temperature), respectively. The grain size was measured by measuring the grain diameter of the metal of KS D0205.

표 2를 참조하면, 실시예 2 내지 30의 합금도 어닐링 후 모두 실시예 1의 합금과 매우 유사한 미세 조직을 나타내었으며, 크랙발생 테스트시 크랙발생이 관찰되지 않았다. 도 4a에는 예시적으로 실시예 3의 압자에 의한 크랙발생 테스트 후 미세조직을 관찰한 결과가 나타나 있다. Referring to Table 2, the alloys of Examples 2 to 30 also showed microstructures very similar to the alloys of Example 1 after annealing, and no cracks were observed in the cracking test. 4A shows a result of observing the microstructure after the crack occurrence test by the indenter of Example 3 as an example.

이에 비해, 합금 내 Al이 포함되지 않은 시편(비교예 1) 및 어닐링 온도가 융점 이상인 시편(비교예 2)의 경우에는 크랙이 발생하였다. 또한 Cu의 조성이 15원자%에 미만이고 M(즉, Co)의 조성이 8중량% 이상인 실시예(비교예 4)의 경우에도 역시 크랙발생이 관찰되었다. 한편, Zr, Al, Cu, Ni외에 다른 이종금속이 더 첨가되는 경우에는 Al의 조성이 20원자% 이상인 경우에 크랙발생이 관찰되었다(비교예 3). 도 4b 내지 4d에는 비교예 2 내지 4의 크랙발생 테스트 후 미세조직을 관찰한 결과가 나타나 있다. On the other hand, in the case of the specimen not containing Al in the alloy (Comparative Example 1) and the specimen in which the annealing temperature was higher than the melting point (Comparative Example 2), a crack occurred. Also in the case of the example (Comparative Example 4) in which the composition of Cu was less than 15 atomic% and the composition of M (that is, Co) was 8 weight% or more, cracks were also observed. On the other hand, when a different kind of metal other than Zr, Al, Cu and Ni was added, cracking was observed when the composition of Al was 20 atomic% or more (Comparative Example 3). Figs. 4B to 4D show the results of observing the microstructure after the crack occurrence test of Comparative Examples 2 to 4.

복수의 비정질 합금봉을 이용한 합금타겟의 제조Fabrication of Alloy Targets Using Multiple Amorphous Alloy Bars

표 3에는 실시예 1의 합금조성(Zr_{63 .9}Al₁₀Cu_{26 .1})을 가지는 지름 3mm 비정질 합금봉을 복수개로 준비하고 이를 그라파이트 금형 내에 적층한 후 통전가압소결장치에서 열가압하여 결합한 합금타겟에 있어서, 결합온도에 따른 경도 및 크랙발생 유무를 관찰한 결과가 나타나 있다. 이때 결합온도는 그라파이트(graphite) 금형의 접촉온도를 의미한다. 또한 표 3의 △Tx는 유리천이온도와 결정화 개시온도 사이의 온도구간, 즉 과냉액체온도구간 중에서 선택된 온도를 의미한다.Table 3 Example 1 Alloy composition (Zr ₆₃ Al ₁₀ Cu _{26 .9 .1)} having a diameter of 3mm alloy bonded to prepare the amorphous alloy rod, and a plurality of heating and pressing it from the energization-pressing device and then stacked in a graphite mold In the target, the results of observing the hardness and the occurrence of cracks according to the bonding temperature are shown. Here, the bonding temperature means the contact temperature of the graphite mold. In addition,? Tx in Table 3 means the temperature interval between the glass transition temperature and the crystallization start temperature, that is, the temperature selected from the supercooled liquid temperature range.

출발원료에 따른Depending on the starting material
소결재Sintered material 분류 Classification 제조방법Manufacturing method 측정항목Metrics 결합온도에 따른 Depending on the bonding temperature 소결재Sintered material 경도시험후After the hardness test
경도(Hardness( HvHv ) 및 ) And 균열발생유무Presence or absence of crack
410℃
(△Tx)410 ° C
(DELTA Tx) 500℃500 ℃ 700℃700 ℃ 800℃800 ° C 900℃900 ℃ 비정질
주조봉재
소결체Amorphous
Casting rod
Sintered body 리 금형
흡입 주조
(ф3mm)
+ 적층결합Mold
Suction casting
(ф3mm)
+ Laminated bonding 도
(Hv)Degree
(Hv) 652652 670670 691691 565565 498498 크랙발생
유무Cracking
The presence or absence ○○ ○○ ×× ×× ○○ ● 소결조건 : 통전가압소결장치, 유지시간 30분
● 결합온도 : 그라파이트 금형 접촉온도● Sintering condition: electrification pressure sintering equipment, holding time 30 minutes
● Coupling temperature: graphite mold contact temperature

표 3을 참조하면, 표 1에 나타난 결과와 동일하게 결합온도가 700℃ 및 800℃ 인 경우에는 크랙이 발생하지 않았다. 이를 전자현미경으로 관찰한 결과, 1㎛ 이하의 결정립이 균일하게 분포하는 결정질 조직을 나타내었다. 도 5a에는 예시적으로 800℃에서 결합한 합금타겟의 미세조직을 전자현미경으로 관찰한 결과를 나타내었다. Referring to Table 3, when the bonding temperatures were 700 ° C. and 800 ° C. as in the results shown in Table 1, cracks did not occur. As a result of observation with an electron microscope, crystal grains having a grain size of 1 μm or less were uniformly distributed. FIG. 5A shows electron micrographs of the microstructure of an alloy target bonded at 800 ° C. by way of example.

비정질 합금분말 또는 나노결정질 합금분말을 이용한 합금타겟의 제조Manufacture of Alloy Target Using Amorphous Alloy Powder or Nanocrystalline Alloy Powder

표 4에는 실시예 1과 동일한 조성(Zr_{63 .9}Al₁₀Cu_{26 .1})을 가지는 합금을 분말형태로 제조한 후 이를 그라파이트 금형에 적층하여 통전가압소결장치로 가압소결하여 제조한 합금타겟에 있어서, 소결온도에 따른 경도 및 크랙발생 유무를 관찰한 결과가 나타나 있다.In Table 4, Example 1 and the same composition (Zr ₆₃ Al ₁₀ Cu _{26 .9 .1)} After preparing the alloy having a powder form manufactured by this hot pressing a pressure energized by laminating a graphite mold sintering alloy target device And the results of observation of hardness and crack occurrence according to the sintering temperature are shown.

이때 합금분말은 어토마이징법에 의해 제조되었는바, 구체적으로 Zr, Al 및 Cu의 조성비를 맞춰 아크멜팅법으로 합금용해후 합금버튼을 제조하고, 분말제조장치를 이용해서 합금버튼을 고주파에 의해 재용해후, 용융합금을 아르곤 가스로 분무하여 제조하였다. 이렇게 제조된 합금분말은 비정질상을 나타내었으며, 상기 합금분말의 X-선 회절 결과가 도 6a에 나타나 있다. At this time, the alloy powders were prepared by atomization method. Specifically, the alloying buttons were prepared by dissolving alloy by the arc melting method in accordance with the composition ratio of Zr, Al and Cu, and the alloy buttons were reused by high frequency After the melt, the molten alloy was sprayed with argon gas. The alloy powder thus prepared exhibited an amorphous phase and the X-ray diffraction results of the alloy powder are shown in FIG. 6A.

이렇게 제조된 비정질 합금분말은 바로 그라파이트 금형에서 소결하여 합금타겟으로 제조하거나 혹은 위와 같이 제조된 비정질 합금분말을 고진공 퍼니스에서 600℃ 어닐링 처리하여 나노결정질 합금분말로 제조한 후 이를 소결하여 타겟으로 제조하였다. 도 6b에는 비정질 합금분말을 어닐링한 후에 X-선 회절 결과가 나타나 있다.The amorphous alloy powder thus prepared was sintered in a graphite mold to produce an alloy target, or the amorphous alloy powder thus prepared was annealed at 600 ° C in a high-vacuum furnace to produce a nanocrystalline alloy powder, which was then sintered to be a target . FIG. 6B shows X-ray diffraction results after annealing the amorphous alloy powder.

출발원료에 따른Depending on the starting material
소결재Sintered material 분류 Classification
제조방법Manufacturing method 측정항목Metrics 소결온도에 따른 Depending on sintering temperature 소결재Sintered material 경도시험후After the hardness test
경도(Hardness( HvHv ) 및 ) And 균열발생유무Presence or absence of crack 420℃420 DEG C 500℃500 ℃ 700℃700 ℃ 800℃800 ° C 900℃900 ℃ 비정질 분말
소결재
Amorphous powder
Sintered material
가스아토마이징 +
소결
Gas atomization +
Sintering
경도
(Hv)Hardness
(Hv) 582582 678678 656656 591591 523523 크랙발생
유무Cracking
The presence or absence ○○ ○○ ×× ×× ○○ 나노결정질 분말 소결재
Nanocrystalline powder sintered material
가스아토마이징 +
600℃ 어닐링
Gas atomization +
600 ℃ annealing
경도
(Hv)Hardness
(Hv) -- -- 578578 578578 504504 크랙발생
유무Cracking
The presence or absence -- -- ○○ ×× ○○ ● 소결조건 : 통전가압소결장치, 유지시간 30분
● 소결온도 : 그라파이트 금형 접촉온도
● 어닐링 : 고진공 퍼니스, 30분 유지● Sintering condition: electrification pressure sintering equipment, holding time 30 minutes
● Sintering temperature: graphite mold contact temperature
● Annealing: High vacuum furnace, hold for 30 minutes

표 4의 결과를 참조하면, 비정질 합금분말을 소결하여 제조한 합금타겟의 경우에는 700℃ 및 800℃에서 크랙이 발생되지 않았으며, 나노결정질 합금분말을 소결하여 제조한 합금타겟의 경우에는 800℃에서 크랙이 발생하지 않았다. 전자현미경으로 관찰한 결과, 크랙이 발생되지 않은 합금타겟에서는 모두 1㎛ 이하의 결정립이 균일하게 분포하는 결정질 조직을 나타내었다. 도 5b 및 5c에는 각각 비정질 합금분말 및 나노결정질 합금분말을 800℃에서 소결한 합금타겟의 미세조직을 전자현미경으로 관찰한 결과가 나타나 있다.  In the case of the alloy target prepared by sintering the amorphous alloy powder, cracks were not generated at 700 ° C and 800 ° C, and in the case of the alloy target obtained by sintering the nanocrystalline alloy powder, Cracks did not occur. As a result of observation with an electron microscope, all of the alloy targets without cracks exhibited a crystalline structure in which crystal grains of 1 mu m or less were uniformly distributed. FIGS. 5B and 5C show electron micrographs of the microstructure of the alloy target obtained by sintering the amorphous alloy powder and the nanocrystalline alloy powder at 800.degree. C., respectively.

비정질 합금리본을 이용한 합금타겟의 제조Manufacture of alloy targets using amorphous alloy ribbon

표 5에는 실험예 1과 동일한 조성(Zr_{63 .9}Al₁₀Cu_{26 .1})을 가지는 비정질 합금을 리본형태로 제조한 후 복수개의 합금리본을 그라파이트 금형안에 적층하고 통전가압소결장치로 가압소결(결합)하여 제조한 합금타겟에 있어서, 가압온도에 따른 경도 및 크랙발생 유무를 관찰한 결과가 나타나 있다.Table 5 Experimental Example 1 and the same composition, laminating the (Zr ₆₃ Al ₁₀ Cu _{26 .9 .1)} having a plurality of the alloy ribbon after the production of the amorphous alloy ribbon to form in the graphite mold and hot pressing of an electrically conductive-pressing device ( The results are shown in the observation of the hardness and the occurrence of cracks according to the pressing temperature in the alloy target produced by the above method.

출발원료에 따른
소결재 분류
Depending on the starting material
Sorts classification
제조방법Manufacturing method 측정항목Metrics 소결온도에 따른 Depending on sintering temperature 소결재Sintered material 경도시험후After the hardness test
경도(Hardness( HvHv ) 및 ) And 균열발생유무Presence or absence of crack 420℃420 DEG C 500℃500 ℃ 700℃700 ℃ 800℃800 ° C 900℃900 ℃ 멜트스피닝
리본
Melt spinning
ribbon
비정질 리본
+
소결Amorphous ribbon
+
Sintering 경도
(Hv)Hardness
(Hv) 631631 663663 678678 575575 522522 크랙발생
유무Cracking
The presence or absence ○○ ○○ ○○ ×× ○○ ● 소결조건 : 통전가압소결장치, 유지시간 30분
● 소결온도 : 그라파이트 금형 접촉온도● Sintering condition: electrification pressure sintering equipment, holding time 30 minutes
● Sintering temperature: graphite mold contact temperature

이때 비정질 합금리본은 멜트스피닝법에 의해 제조되었는바, 구체적으로 Zr, Al 및 Cu의 조성비를 맞춰 아크멜팅법으로 합금용탕을 제조한 후, 700rpm의 고속으로 회전하는 지름 600mm 구리 롤 표면에 상기 합금용탕을 노즐을 통하여 투입하여 급속응고시킴으로써 제조하였다. 이때 비정질 합금리본의 두께는 70㎛ 이었다. At this time, the amorphous alloy ribbon was produced by the melt spinning method. Specifically, a molten alloy was produced by an arc melting method in accordance with the composition ratio of Zr, Al and Cu, and then the alloy was cast on a copper roll having a diameter of 600 mm, The molten metal was injected through a nozzle and rapidly solidified. At this time, the thickness of the amorphous alloy ribbon was 70 mu m.

표 5를 참조하면, 소결온도가 800℃인 경우에는 크랙이 발생하지 않았으며, 이를 전자현미경으로 관찰한 결과 역시 위 실시예 결과와 마찬가지로 도 5d와 같이 1㎛ 이하의 결정립이 균일하게 분포하는 결정질 조직을 나타내었다. Referring to Table 5, when the sintering temperature was 800 ° C, cracks did not occur, and as a result of observation with an electron microscope, as in the results of the above Examples, the crystal grains having a size of 1 μm or less Tissue.

결정질 합금타겟, 비정질 합금타겟 및 주조재 합금타겟의 스퍼터링 특성Sputtering Properties of Crystalline Alloy Targets, Amorphous Alloy Targets and Cast Alloy Targets

도 7에는 비정질 합금분말을 800℃에서 소결하여 제조한 결정질 합금타겟(Zr_62.5Al₁₀Mo₅Cu_22.5)을 실제 스퍼터링 장치에 장착하고 300W DC 플라즈마 전원을 인가하는 경우, 그 표면을 관찰한 결과가 나타나 있다. 또한 도 8a에는 스퍼터링 전 합금의 미세조직이 나타나 있으며, 도 8b에는 스퍼터링 후 스퍼터링이 일어난 타겟의 표면을 관찰한 결과가 나타나 있다. FIG. 7 shows the results of observing the surface of a crystalline alloy target (Zr _62.5 Al ₁₀ Mo ₅ Cu _22.5 ) prepared by sintering amorphous alloy powder at 800 ° C. in an actual sputtering apparatus and applying a 300 W DC plasma power source Is shown. FIG. 8A shows the microstructure of the pre-sputtering alloy, and FIG. 8B shows the result of observing the surface of the target after sputtering after sputtering.

도 7, 8a 및 8b을 참조하면, 결정질 합금타겟의 경우에는 스퍼터링 후에도 매우 매끈한 표면을 가지고 있음을 알 수 있으며, 스퍼터링 전후로 합금조직의 큰 변화는 관찰되지 않은 것을 알 수 있다. 이로부터 본 발명의 실시예를 따르는 결정질 합금타겟은 스퍼터링 중에 발생되는 온도증가에도 합금조직의 변화가 나타나지 않는 우수한 열적/기계적 안정성을 보임을 알 수 있다. Referring to FIGS. 7, 8A and 8B, it can be seen that the crystalline alloy target has a very smooth surface even after sputtering, and a large change in the alloy structure is not observed before and after sputtering. From this, it can be seen that the crystalline alloy target according to the embodiment of the present invention exhibits excellent thermal / mechanical stability that does not show changes in alloy structure even when the temperature is raised during sputtering.

한편 도 9a에는 비교예로서 동일조성(Zr_{62 .5}Al₁₀Mo₅Cu_{22 .5})의 비정질 합금분말을 과냉액체온도구간에서 소결한 비정질 합금타겟을 이용하여 동일한 조건에서 스퍼터링을 수행한 경우에 발생된 타겟 파단을 관찰한 결과가 나타나 있으며, 도 9b에는 그 파단면을 전자현미경으로 관찰한 결과가 나타나 있다. In the other hand, as a comparative example in Figure 9a, if performed by sputtering under the same conditions using the amorphous alloy target sintering the amorphous alloy powder of the same composition _{(Zr 62 .5 Al 10 Mo 5} Cu 22 .5) in the sub-cooled liquid temperature range The result of observing the generated target fracture is shown in FIG. 9B, and the fractured surface is observed by an electron microscope.

도 9a 및 9b를 참조하면, 비정질 합금타겟은 스퍼터링 공정 수행 중에 파괴가 일어날 수 있음을 확인할 수 있으며, 그 파단면의 양상을 관찰하면 그 표면이 평탄한 취성파괴의 양상을 보임을 알 수 있다. 이로부터 파괴경로는 분말입자의 경계면이 아닌 입자 내부를 관통하는 파괴경로로 파단 되었음을 알 수 있다. Referring to FIGS. 9A and 9B, it can be seen that the amorphous alloy target may be broken during the sputtering process, and that the surface of the amorphous alloy target exhibits a flat brittle fracture surface when the profile of the fracture surface is observed. From this, it can be seen that the fracture path was broken by the fracture path passing through the inside of the particle, not at the interface of the powder particle.

도 10a 및 10b에는 스퍼터링 전후 비정질 합금타겟의 X-선 회절 패턴이 나타나 있으며, X-선 회절결과로부터 스퍼터링 전의 비정질상이 스퍼터링 과정 중에 부분적으로 결정화되었음을 알 수 있다. FIGS. 10A and 10B show X-ray diffraction patterns of the amorphous alloy target before and after sputtering. From the X-ray diffraction results, it can be seen that the amorphous phase before sputtering partially crystallized during the sputtering process.

도 11a 및 11b에는 스퍼터링 전후 합금타겟의 크랙발생 테스트(수직하중: 1kgf)후 압자주변을 전자현미경으로 관찰한 사진이 나타나 있다. 비정질 합금타겟의 경우에는 스퍼터링 과정에서의 나노결정립의 석출에 따른 취성이 증가되며, 따라서 도 11b에 나타내었듯이 크랙발생 테스트시 크랙이 발생되었다. 11A and 11B show photographs of the periphery of the indentor observed with an electron microscope after the crack generation test (vertical load: 1 kgf) of the alloy target before and after the sputtering. In the case of the amorphous alloy target, the embrittlement due to precipitation of nanocrystalline particles in the sputtering process is increased, and thus cracks are generated in the crack generation test as shown in FIG. 11B.

이로부터 비정질 합금타겟의 경우에는 열적 안정성이 취약하여 스퍼터링 중에 발생되는 온도상승에 국부적인 결정화가 일어날 수 있으며, 이러한 국부적 결정화에 의해 타겟의 취성이 증가하여 스퍼터링 공정 중에 타겟이 파괴가 일어날 수 있음을 확인할 수 있다. From this, it can be seen that the amorphous alloy target may have local thermal crystallization due to the poor thermal stability due to the temperature rise during sputtering, and the brittleness of the target may be increased by the local crystallization to cause destruction of the target during the sputtering process Can be confirmed.

도 12에는 또 다른 비교예로서 동일조성(Zr_{62 .5}Al₁₀Mo₅Cu_{22 .5})을 일반적인 주조법으로 제조한 합금타겟을 실제 스퍼터링 장치에 장착하고 300W DC 플라즈마 전원을 인가하는 경우의 그 표면을 관찰한 결과가 나타나 있다. 또한 도 13a에는 스퍼터링 전 합금의 미세조직이 나타나 있으며, 도 13b에는 스퍼터링 후 스퍼터링이 일어난 타겟의 표면을 관찰한 결과가 나타나 있다. 12 has the same composition as still another comparative example the surface of a _{(Zr 62 .5 Al 10 Mo 5} Cu 22 .5) for mounting the alloy target made of a typical casting process and, if the actual sputtering apparatus for applying a DC plasma power 300W The results are shown in Fig. 13A shows the microstructure of the pre-sputtering alloy, and FIG. 13B shows the result of observing the surface of the target after sputtering after sputtering.

도 12, 13a 및 13b를 참조하면, 주조재 합금타겟의 경우 본 발명의 결정질 합금타겟(도 7 참조)에 비해 스퍼터링이 일어난 면이 불균일하고 매우 거칠었음을 알 수 있으며, 이는 주조재 합금타겟의 미세조직이 조대하고 불균일하여 그 표면에서의 스퍼터링이 불균일하게 일어나기 때문으로 판단된다. 12, 13A and 13B, it can be seen that the sputtered surface of the cast alloyed target is uneven and very rough compared to the crystalline alloy target of the present invention (see FIG. 7) It is judged that the microstructure is coarse and uneven and the sputtering on the surface thereof occurs unevenly.

주조재 합금타겟의 경우 도 13a와 같이 응고과정에서 주상정 조직 또는 수지상 형태의 초정 등과 같은 서로 다른 조성을 가지는 다양한 크기 및 형태의 조대한 상들이 혼재되어 있는 불균일한 미세조직을 나타낸다. 이러한 미세조직의 불균일성에 기인하여 스퍼터링된 표면도 도 13b와 같이 불균일하게 형성되게 된다. 13A, uneven microstructures in which coarse phases of various sizes and shapes having different compositions such as columnar structure or dendritic superficial phase are mixed in the solidification process are shown. Due to such non-uniformity of the microstructure, the sputtered surface is also formed unevenly as shown in FIG. 13B.

이러한 주조재 합금타겟의 불균일성에 의해 스퍼터링에 의해 제조된 박막조성의 균일성이 열악한 특성을 보일 수 있다. 또한 타겟의 조성과 스퍼터링을 통해 형성된 박막의 조성 간에 현저한 차이가 나타날 수 있으며, 스퍼터링이 진행됨에 따라 박막의 조성이 변하는 등의 박막특성에 악영향을 줄 수 있다. 더 나아가 스퍼터링 중에 타겟으로부터 파티클이 발생되어 스퍼터링 챔버를 오염시키는 문제를 발생시킬 수도 있다.The unevenness of the composition of the thin film produced by the sputtering may be poor due to the unevenness of the casting alloyed target. Also, there may be a marked difference between the composition of the target and the composition of the thin film formed through sputtering, and the thin film characteristics such as the composition of the thin film may be adversely affected as the sputtering proceeds. Furthermore, particles may be generated from the target during sputtering, causing contamination of the sputtering chamber.

또한 다원계 합금을 주조하는 경우에는 높은 취성을 가지는 다양한 금속간화합물이 형성될 수 있음에 따라 주조 중 혹은 주조 이후 타겟을 가공하는 과정에서 타겟이 취성파괴 되는 현상이 나타날 수 있다. 예시적으로 도 14에는 Zr_{63 .9}Al₁₀Cu_{26 .1} 조성을 가지는 3인치급 주조재 합금타겟이 수냉하는 구리 허스에서 아크멜팅 후 자연 응고하는 중에 크랙이 발생하여 파손된 결과가 나타나 있다. In addition, when casting a multi-element alloy, various intermetallic compounds having high brittleness can be formed, so that a brittle fracture of the target may occur during the process of casting or casting the target. Illustratively, Fig. 14 Zr _{63 .9} Al ₁₀ Cu _{26 .1} composition has shown that the breakage results of the crack is occurred when coagulation nature after arc melting in a copper hearth by the 3-inch cast material alloy target water-cooling.

이에 비해 본 발명에 따른 결정질 합금타겟은 미세한 결정립이 균일하게 분포하는 미세조직을 가지고 있으며 이로 인해 타겟표면에서 매우 균일한 스퍼터링이 일어나므로 형성된 박막의 조성이 균일하며 타겟의 조성에 근사하는 박막의 조성을 얻을 수 있다. 또한 주조재 합금타겟과 달리 파티클의 발생 정도가 현저하게 개선될 수 있다.On the other hand, the crystalline alloy target according to the present invention has a microstructure in which fine grains are uniformly distributed, and thereby, the uniformity of sputtering occurs on the target surface, so that the composition of the thin film is uniform and the composition of the thin film approximates to the target composition Can be obtained. Unlike the casting alloyed target, the generation of particles can be remarkably improved.

표 6에는 Zr_{62 .5}Al₁₀Mo₅Cu_{22 .5} 조성의 결정질 합금타겟 및 주조재 합금타겟을 스퍼터링하여 제조한 박막의 조성이 나타나 있다. 이때 스퍼터링 타겟에는 직류 200W의 전압이 인가되었으며, 챔버압력은 5mTorr였다. 증착된 박막의 두께는 10㎛ 이었으며, 조성은 EPMA로 분석하였다. Table 6 shows the composition of a thin film produced by sputtering the target and the crystalline alloy cast material alloy target of a composition of _{Zr 62 .5 Al 10 Mo 5 Cu} 22 .5 shown. At this time, a DC voltage of 200 W was applied to the sputtering target, and the chamber pressure was 5 mTorr. The thickness of the deposited thin film was 10 μm and the composition was analyzed by EPMA.

표 6을 참조하면, 결정질 타겟은 주조재 타겟에 비해 박막의 조성이 타겟조성에 더 근사하게 나타남을 알 수 있다.Referring to Table 6, it can be seen that the composition of the thin film is closer to the target composition than that of the cast target.

타겟종류Target type
화학성분 (Chemical composition atat %)%) ZrZr AlAl MoMo CuCu 결정질 합금Crystalline alloy 62.4562.45 10.8310.83 6.106.10 20.6020.60 주조재 합금타겟Casting alloyed target 63.2363.23 11.2911.29 7.197.19 18.2918.29

본 발명은 도면에 도시된 실시예를 참고로 설명되었으나 이는 예시적인 것에 불과하며, 당해 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 다른 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 첨부된 특허청구범위의 기술적 사상에 의하여 정해져야 할 것이다.While the present invention has been described with reference to exemplary embodiments, it is to be understood that the invention is not limited to the disclosed exemplary embodiments, but, on the contrary, is intended to cover various modifications and equivalent arrangements included within the spirit and scope of the invention. Accordingly, the true scope of the present invention should be determined by the technical idea of the appended claims.

Claims (10)

삭제delete 비정질 형성능을 가지는 3 이상의 금속원소로 이루어진 비정질 합금 리본 또는 나노결정질 합금 리본을 복수개로 준비하는 단계; 및
상기 복수개의 비정질 합금 리본 또는 나노결정질 합금 리본을 상기 리본을 구성하는 상기 비정질 합금 또는 나노결정질 합금의 결정화 개시온도 이상 용융온도 미만의 온도범위에서 열가압하여 결정립의 평균크기가 0.1 내지 5㎛ 범위를 가지는 결정질 합금을 제조하는 단계;
를 포함하는, 스퍼터링용 합금타겟의 제조방법.Preparing a plurality of amorphous alloy ribbons or nanocrystalline alloy ribbons made of at least three metal elements having an amorphous forming ability; And
Wherein the plurality of amorphous alloy ribbons or nanocrystalline alloy ribbons are thermally pressed in a temperature range lower than a crystallization start temperature of the amorphous alloy or the nanocrystalline alloy constituting the ribbon to a temperature not lower than a crystallization start temperature, Producing a crystalline alloy;
Wherein the sputtering target is a sputtering target. 비정질 형성능을 가지는 3 이상의 금속원소로 이루어진 비정질 합금 리본 또는 나노결정질 합금 리본을 준비하는 단계; 및
상기 비정질 합금 리본 또는 나노결정질 합금 리본을 상기 리본을 구성하는 상기 비정질 합금 또는 나노결정질 합금의 결정화 개시온도 이상 용융온도 미만의 온도범위에서 가열하여 결정립의 평균크기가 0.1 내지 5㎛ 범위를 가지는 결정질 합금을 제조하는 단계;
를 포함하는, 스퍼터링용 합금타겟의 제조방법.Preparing an amorphous alloy ribbon or a nanocrystalline alloy ribbon made of three or more metal elements having amorphous forming ability; And
The amorphous alloy ribbon or the nanocrystalline alloy ribbon is heated in a temperature range lower than a crystallization start temperature of the amorphous alloy or the nano-crystalline alloy constituting the ribbon to a temperature lower than a crystallization start temperature to obtain a crystalline alloy having an average grain size in the range of 0.1 to 5 mu m Lt; / RTI >
Wherein the sputtering target is a sputtering target. 제2항에 있어서,
상기 복수개의 비정질 합금 리본 또는 나노결정질 합금 리본을 상기 리본을 구성하는 상기 비정질 합금 또는 나노결정질 합금의 결정화 개시온도 이상 용융온도 미만의 온도범위에서 열가압하여 결정립의 평균크기가 0.1 내지 5㎛ 범위를 가지는 결정질 합금을 제조하는 단계;는
복수개의 상기 비정질 합금 리본 또는 나노결정질 합금 리본을 적층한 후에 상기 결정화 개시온도 이상 용융온도 미만의 온도범위에서 열가압하는 단계;
를 포함하는, 스퍼터링용 합금타겟의 제조방법.3. The method of claim 2,
Wherein the plurality of amorphous alloy ribbons or nanocrystalline alloy ribbons are thermally pressed in a temperature range lower than a crystallization start temperature of the amorphous alloy or the nanocrystalline alloy constituting the ribbon to a temperature not lower than a crystallization start temperature, Producing a crystalline alloy;
After the plurality of amorphous alloy ribbons or nanocrystalline alloy ribbons are laminated, heat-pressurizing in a temperature range not lower than the crystallization start temperature and lower than the melting temperature;
Wherein the sputtering target is a sputtering target. 제4항에 있어서,
상기 복수개의 상기 비정질 합금 리본 또는 나노결정질 합금 리본을 적층한 후에 상기 결정화 개시온도 이상 용융온도 미만의 온도범위에서 열가압하는 단계;는
상기 열가압하는 과정에서, 적층된 상기 복수개의 상기 비정질 합금 리본 또는 상기 나노결정질 합금 리본 간의 상호확산에 의한 결합이 진행되면서 결정화 또는 결정립성장이 일어나는 단계;
를 포함하는, 스퍼터링용 합금타겟의 제조방법.5. The method of claim 4,
After the plurality of amorphous alloy ribbons or nanocrystalline alloy ribbons are laminated, heat-pressurizing in a temperature range not lower than the crystallization start temperature and lower than the melting temperature
Wherein crystallization or crystal grain growth occurs while bonding by mutual diffusion among the plurality of amorphous alloy ribbons or the nanocrystalline alloy ribbon stacked in the process of heat pressing is progressed;
Wherein the sputtering target is a sputtering target. 제2항 또는 제3항에 있어서,
상기 비정질 합금 또는 나노결정질 합금은 Al이 5 내지 20원자% 범위, Cu 및 Ni 중에서 선택된 어느 하나 이상이 15 내지 35 원자% 범위, 잔부가 Zr으로 이루어지는, 스퍼터링용 합금타겟의 제조방법.The method according to claim 2 or 3,
Wherein the amorphous alloy or the nanocrystalline alloy has Al in a range of 5 to 20 atomic percent, and at least one selected from Cu and Ni in a range of 15 to 35 atomic percent, the balance being Zr. 제2항 또는 제3항에 있어서,
상기 비정질 합금 또는 나노결정질 합금은 Al이 5 내지 15원자% 범위, Cu 및 Ni 중 어느 하나 이상이 15 내지 30원자% 범위, Cr, Mo, Si, Nb, Co, Sn, In, Bi, Zn, V, Hf, Ag, Ti 및 Fe 중에서 선택되는 어느 하나 이상이 8원자% 이하(0초과) 범위, 잔부가 Zr으로 이루어지지는, 스퍼터링용 합금타겟의 제조방법.The method according to claim 2 or 3,
The amorphous alloy or the nanocrystalline alloy may contain Al in a range of 5 to 15 atomic%, at least one of Cu and Ni in a range of 15 to 30 atomic%, Cr, Mo, Si, Nb, Co, Sn, In, Wherein at least one selected from the group consisting of V, Hf, Ag, Ti and Fe is contained in a range of 8 atomic percent or less (more than 0) and the balance of Zr is contained. 제2항 또는 제3항에 있어서,
상기 비정질 합금 리본 또는 나노결정질 합금 리본은,
상기 3 이상 금속원소가 용해된 용탕을 준비하는 단계; 및
상기 용탕을 회전하는 롤에 투입하는 단계;
를 포함하는 멜트스피닝법에 의해 제조되는,
스퍼터링용 합금타겟의 제조방법.The method according to claim 2 or 3,
The amorphous alloy ribbon or nanocrystalline alloy ribbon may have a thickness
Preparing a molten metal in which the three or more metal elements are dissolved; And
Introducing the molten metal into a rotating roll;
Which is produced by a melt spinning process,
A method for producing an alloy target for sputtering. 3 이상의 금속원소로 이루어진 결정질 합금으로 구성된 스퍼터링용 합금타겟으로서,
상기 결정질 합금은 Al이 5 내지 20원자% 범위, Cu 및 Ni 중에서 선택된 어느 하나 이상이 15 내지 35 원자% 범위, 잔부가 Zr으로 이루어지며, 결정립의 평균크기가 0.1 내지 5㎛ 범위를 가지며,
상기 결정질 합금은 비정질 형성능을 가지는 상기 3 이상의 금속원소로 이루어진 복수개의 비정질 합금 리본 또는 나노결정질 합금 리본을 상기 리본을 구성하는 상기 비정질 합금 또는 나노결정질 합금의 결정화 개시온도 이상 용융온도 미만의 온도범위에서 열가압함으로써 형성된,
스퍼터링용 합금타겟.1. A sputtering alloy target comprising a crystalline alloy consisting of three or more metal elements,
Wherein the crystalline alloy has an Al content in the range of 5 to 20 atomic%, at least one selected from Cu and Ni in the range of 15 to 35 atomic%, and the balance Zr, wherein the average grain size ranges from 0.1 to 5 탆,
Wherein the crystalline alloy comprises a plurality of amorphous alloy ribbons or nanocrystalline alloy ribbons made of the three or more metal elements having an amorphous forming ability in a temperature range lower than a crystallization start temperature or higher than a crystallization start temperature of the amorphous alloy or a nanocrystalline alloy constituting the ribbon Formed by heat pressing,
Alloy targets for sputtering. 3 이상의 금속원소로 이루어진 결정질 합금으로 구성된 스퍼터링용 합금타겟으로서,
상기 결정질 합금은 Al이 5 내지 15원자% 범위, Cu 및 Ni 중 어느 하나 이상이 15 내지 30원자% 범위, Cr, Mo, Si, Nb, Co, Sn, In, Bi, Zn, V, Hf, Ag, Ti 및 Fe 중에서 선택되는 어느 하나 이상이 8원자% 이하(0초과) 범위, 잔부가 Zr으로 이루어지지며, 결정립의 평균크기가 0.1 내지 5㎛ 범위를 가지며,
상기 결정질 합금은 비정질 형성능을 가지는 상기 3 이상의 금속원소로 이루어진 복수개의 비정질 합금 리본 또는 나노결정질 합금 리본을 상기 리본을 구성하는 상기 비정질 합금 또는 나노결정질 합금의 결정화 개시온도 이상 용융온도 미만의 온도범위에서 열가압함으로써 형성된,
스퍼터링용 합금타겟.



1. A sputtering alloy target comprising a crystalline alloy consisting of three or more metal elements,
The crystalline alloy preferably has a composition of Al ranging from 5 to 15 atomic%, at least one of Cu and Ni ranging from 15 to 30 atomic%, Cr, Mo, Si, Nb, Co, Sn, In, Bi, Zn, At least one selected from the group consisting of Ag, Ti and Fe is contained in a range of 8 atomic% or less (more than 0) and the balance of Zr, the average size of the crystal grains is in the range of 0.1 to 5 占 퐉,
Wherein the crystalline alloy comprises a plurality of amorphous alloy ribbons or nanocrystalline alloy ribbons made of the three or more metal elements having an amorphous forming ability in a temperature range lower than a crystallization start temperature or higher than a crystallization start temperature of the amorphous alloy or a nanocrystalline alloy constituting the ribbon Formed by heat pressing,
Alloy targets for sputtering.

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