(57)【要約】  本発明は、第１基材上に備えられた多層の金属層にレーザ照射を行う簡単な方法により、第２基材の一面上に非晶質層を形成する方法に関する。
2021509537.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１基材の一面上に第１金属、第２金属および第３金属を順次に蒸着して、第１金属層、第２金属層および第３金属層が順次に備えられた多層の金属層を形成するステップと、
第２基材の一面を前記第１基材の一面に対向するように位置させるステップと、
前記第１基材の他面から一面の方向にレーザを照射して、前記第１金属、第２金属および第３金属を含む非晶質層を前記第２基材の一面上に形成するステップと、を含む非晶質薄膜の製造方法。
【請求項２】
前記金属の蒸着は、スパッタリング、電子ビーム蒸着法、熱蒸着法、プラズマ化学気相蒸着法、および低圧力化学気相蒸着法のうちのいずれか１つの方法によって行われる、請求項１に記載の非晶質薄膜の製造方法。
【請求項３】
前記第１金属層の光反射率は、前記第２金属層および第３金属層の光反射率より小さい、請求項１または２に記載の非晶質薄膜の製造方法。
【請求項４】
前記第１金属層と前記第１基材とからなる積層体の光反射率は、４５％以下である、請求項１から３のいずれか一項に記載の非晶質薄膜の製造方法。
【請求項５】
前記第１金属層から前記第３金属層の融点のうち、最も大きい融点の値と最も小さい融点の値との差は、２００℃以上５００℃以下である、請求項１から４のいずれか一項に記載の非晶質薄膜の製造方法。
【請求項６】
前記多層の金属層の厚さは、１．５μｍ以上３．０μｍ以下である、請求項１から５のいずれか一項に記載の非晶質薄膜の製造方法。
【請求項７】
前記レーザは、１Ｗ／ｃｍ２以上１０Ｗ／ｃｍ２以下の出力で照射される、請求項１から６のいずれか一項に記載の非晶質薄膜の製造方法。
【請求項８】
前記レーザは、１ｍｍ／ｓｅｃ以上２０ｍｍ／ｓｅｃ以下のスキャン速度で照射される、請求項１から７のいずれか一項に記載の非晶質薄膜の製造方法。
【請求項９】
前記レーザは、１０μｍ以上２００μｍ以下のスポットサイズで照射される、請求項１から８のいずれか一項に記載の非晶質薄膜の製造方法。
【請求項１０】
前記レーザのパルス繰り返し率は、１ｋＨｚ以上４０ｋＨｚ以下である、請求項１から９のいずれか一項に記載の非晶質薄膜の製造方法。
【請求項１１】
前記非晶質層の厚さは、０．０１μｍ以上３μｍ以下である、請求項１から１０のいずれか一項に記載の非晶質薄膜の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、レーザ照射により非晶質層を容易に形成できる非晶質薄膜の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
非晶質金属（ａｍｏｒｐｈｏｕｓ  ｍｅｔａｌ）とは、理論的に結晶粒界（ｇｒａｉｎ  ｂｏｕｎｄａｒｙ）がない金属を意味する。また、一般的に、非晶質金属は、微細な結晶性を有することはできるが、高い短範囲規則性を有していて、外力が加えられる場合に、欠陥が発生する位置である結晶粒界から破断が発生する現象を減少させることができるという利点がある。すなわち、非晶質金属は、結晶性を有する純金属や合金対比の機械的物性に優れているという面がある。
【０００３】
非晶質金属を製造するために、一般的に、３成分以上の様々な金属を組成に合わせて調節して溶湯に溶解させて、バルクタイプの非晶質合金に製造した。ただし、それぞれの金属は溶融温度に差があるため、溶融過程で組成を均一に調節することが難しく、これによって結晶相が部分的に生成される問題がある。生成された結晶相は、欠陥が発生する主要位置で、外力によるクラック（ｃｒａｃｋ）が発生する始発点になり、これによって合金が破断する問題が発生しうる。また、従来の方法で製造された非晶質合金は加工できる厚さ水準が大きくないので、薄膜形態に形成することが難しい問題がある。
【０００４】
したがって、均質な組成を有する非晶質薄膜を製造できる技術が必要なのが現状である。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
そこで、本発明は、非晶質層を容易に製造できる非晶質薄膜の製造方法を提供しようとする。
【０００６】
ただし、本発明が解決しようとする課題は上述した課題に制限されず、言及されていないさらに他の課題は下記の記載から当業者に明確に理解されるであろう。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の一実施態様は、第１基材の一面上に第１金属、第２金属および第３金属を順次に蒸着して、第１金属層、第２金属層および第３金属層が順次に備えられた多層の金属層を形成するステップと、第２基材の一面を前記第１基材の一面に対向するように位置させるステップと、前記第１基材の他面から一面の方向にレーザを照射して、前記第１金属、第２金属および第３金属を含む非晶質層を前記第２基材の一面上に形成するステップと、を含む非晶質薄膜の製造方法を提供する。
【発明の効果】
【０００８】
本発明の一実施態様に係る非晶質薄膜の製造方法は、第１基材上に備えられた多層の金属層にレーザを照射する簡単な方法により、第２基材上に非晶質層を形成することができる。
【０００９】
本発明の効果は上述した効果に限定されるものではなく、言及されていない効果は本願明細書および添付した図面から当業者に明確に理解されるであろう。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】本発明の一実施態様に係る非晶質薄膜の製造過程を示す図である。
【図２】本発明の一実施態様に係る第１積層体、第２積層体および第３積層体の光反射率を示す図である。
【図３】本発明の実施例１および比較例１で製造された非晶質層の表面のＳＥＭ（ｓｃａｎｎｉｎｇ  ｅｌｅｃｔｒｏｎ  ｍｉｃｒｏｓｃｏｐｅ）写真である。
【図４Ａ】本発明の実施例１で製造された非晶質層のＸＲＤ（Ｘ−ｒａｙ  Ｄｉｆｆｒａｃｔｉｏｎ  Ｓｐｅｃｔｒｏｓｃｏｐｙ）分析結果を示す図である。
【図４Ｂ】本発明の実施例２で製造された非晶質層のＸＲＤ分析結果を示す図である。
【図４Ｃ】本発明の参考例１で製造された非晶質層のＸＲＤ分析結果を示す図である。
【図４Ｄ】本発明の参考例２で製造された非晶質層のＸＲＤ分析結果を示す図である。
【図４Ｅ】本発明の実施例１で製造された多層の金属層のＸＲＤ分析結果を示す図である。
【図５】本発明の実施例１で製造された多層の金属層および非晶質層の組成範囲を示す相ダイアグラムである。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
本願明細書全体において、ある部分がある構成要素を「含む」とする時、これは、特に反対の記載がない限り、他の構成要素を除くのではなく、他の構成要素をさらに包含できることを意味する。
【００１２】
本願明細書全体において、ある部材が他の部材の「上に」位置しているとする時、これは、ある部材が他の部材に接している場合のみならず、２つの部材の間にさらに他の部材が存在する場合も含む。
【００１３】
本願明細書全体において、使用される程度の用語「〜（する）ステップ」または「〜のステップ」は、「〜のためのステップ」を意味しない。
【００１４】
本願明細書全体において、単位「ｗｔ％」は、部材の総重量に対して、部材に含まれる成分の重量比率を意味する。
【００１５】
本願明細書全体において、単位「ａｔ％」は、部材に含まれる総原子数に対して当該原子の百分率を意味する。
【００１６】
本願明細書全体において、「光反射率」は、部材に入射する光量に対する、部材で反射した光量の比率を意味する。この時、部材に入射する光量、および部材で反射した光量は分光光度計（Ｌａｍｂｄａ９５０、ＰｅｒｋｉｎＥｌｍｅｒ社）などを用いて測定することができる。
【００１７】
本願明細書全体において、レーザのスキャン速度は、レーザが照射される部材の表面の一地点から、他地点までレーザの光源が移動する速度を意味する。
【００１８】
本願明細書全体において、レーザのスポットサイズは、レーザが照射された領域の一側末端から他側末端までの距離を意味する。
【００１９】
本願明細書全体において、レーザのパルス繰り返し率は、レーザの秒あたりの振動数を意味する。
【００２０】
以下、本明細書についてさらに詳細に説明する。
【００２１】
本発明の一実施態様は、第１基材の一面上に第１金属、第２金属および第３金属を順次に蒸着して、第１金属層、第２金属層および第３金属層が順次に備えられた多層の金属層を形成するステップと、第２基材の一面を前記第１基材の一面に対向するように位置させるステップと、前記第１基材の他面から一面の方向にレーザを照射して、前記第１金属、第２金属および第３金属を含む非晶質層を前記第２基材の一面上に形成するステップと、を含む非晶質薄膜の製造方法を提供する。
【００２２】
本発明の一実施態様に係る非晶質薄膜の製造方法は、第１基材上に備えられた多層の金属層にレーザを照射する簡単な方法により、第２基材上に非晶質層を形成することができる。具体的には、結晶性を有する多層の金属層にレーザを照射することにより、第２基材の一面上に非晶質層を容易に転写させることができる。
【００２３】
図１は、本発明の一実施態様に係る非晶質薄膜の製造過程を示す図である。具体的には、図１は、第１基材１００の一面上に第１金属、第２金属および第３金属を順次に蒸着させて、第１基材１００の一面上に第１金属層２１０、第２金属層２２０および第３金属層２３０が順次に積層された多層の金属層２００を形成することを示すものである。また、図１は、一面上に多層の金属層２００が形成された第１基材１００に対して、第１基材１００の他面から一面の方向にレーザＬを照射して、第２基材３００の一面上に第１金属、第２金属および第３金属を含む非晶質層４００を転写することを示すものである。
【００２４】
本発明の一実施態様によれば、前記第１基材の光反射率は、１％以上４０％以下であってもよい。具体的には、前記第１基材は、１００ｎｍ以上１０６４ｎｍ以下の波長のうちいずれか１つの波長値を有する光に対する光反射率が１％以上４０％以下であってもよい。より具体的には、前記第１基材の光反射率は、３５５ｎｍの波長値を有する光に対するものであってもよい。前記第１基材の光反射率は、例えば、３５５ｎｍの波長値を有する光に対する光反射率が３０％であってもよい。前述した範囲の光反射率を有する第１基材を用いることにより、第１基材の他面から一面の方向に照射されるレーザが効果的に前記多層の金属層に到達することができる。
【００２５】
本発明の一実施態様によれば、前記第１基材は、前述した光反射率を有するものであれば、当業界で用いられる基材を制限なく使用可能である。具体的には、前記第１基材として、多層の金属層を転写するために使用されるレーザビームの波長帯領域でレーザビームの透過が容易な基材を用いることができる。例えば、前記第１基材として、ガラス基材、ポリエチレンテレフタレート（ｐｏｌｙｅｔｈｙｌｅｎｅ  ｔｅｒｅｐｈｔｈａｌａｔｅ、ＰＥＴ）基材、ポリイミド（ｐｏｌｙｉｍｉｄｅ、ＰＩ）基材などを用いることができるが、前記第１基材の種類を限定するものではない。
【００２６】
本発明の一実施態様によれば、前記第１基材の厚さは、０．１ｍｍ以上２．０ｍｍ以下であってもよい。例えば、０．１ｍｍ以上１．０ｍｍ以下、１．０ｍｍ以上２．０ｍｍ以下であってもよい。前記第１基材の厚さを前述した範囲に調節することにより、前記第１基材に照射されるレーザを前記多層の金属層に効果的に誘導することができる。また、前記第１基材の厚さが前述した範囲内の場合、前記第１基材がレーザによって変形することが抑制できる。これによって、レーザ工程効率が低下するのを防止することができる。
【００２７】
本発明の一実施態様によれば、前記第２基材として、当業界で用いられる基材を制限なく使用可能である。また、前記非晶質層が備えられた第２基材が使用される用途に応じて、前記第２基材の種類を選択することができる。例えば、前記非晶質層を太陽電池の電極に適用する場合、前記第２基材として、ソーダライムガラス基板、アルミナ、石英のようなセラミック基板、ステンレススチール、クロムスチール、チタン、フェライトスチール、モリブデンなどの金属基板を用いることができる。
【００２８】
また、前記第１基材と前記第２基材は、同一の素材で形成されるか、または異なる素材で形成されたものであってもよい。
【００２９】
本発明の一実施態様によれば、前記金属の蒸着は、スパッタリング、電子ビーム蒸着法、熱蒸着法、プラズマ化学気相蒸着法、および低圧力化学気相蒸着法のうちのいずれか１つの方法によって行われる。すなわち、第１金属、第２金属および第３金属の蒸着は、スパッタリング、電子ビーム蒸着法、熱蒸着法、プラズマ化学気相蒸着法、および低圧力化学気相蒸着法のうちのいずれか１つの方法によって行われる。具体的には、スパッタリング方法を利用して、前記第１基材の一面上に第１金属、第２金属および第３金属を順次に蒸着することにより、前記第１基材の一面上に均質な組成を有する第１金属層、第２金属層および第３金属層を形成することができる。また、スパッタリング方法を利用する場合、スパッタリングパワー、スパッタリングターゲットと第１基材とのなす角度および距離などを調節して、前記第１基材の一面上に形成される第１金属層、第２金属層および第３金属層の厚さを容易に調節することができる。
【００３０】
本発明の一実施態様によれば、前記第１金属層の光反射率は、前記第２金属層および第３金属層の光反射率より小さい。具体的には、１００ｎｍ以上１０６４ｎｍ以下の波長のうちいずれか１つの波長値を有する光に対して、前記第１金属層の光反射率は、前記第２金属層の光反射率より小さく、前記第３金属層の光反射率より小さい。より具体的には、前記第１金属層、第２金属層および第３金属層の光反射率は、３００ｎｍ以上４５０ｎｍ以下の波長のうちいずれか１つの波長値を有する光に対するものであってもよく、さらにより具体的には、３５５ｎｍの波長値を有する光に対するものであってもよい。
【００３１】
図１を参照すれば、レーザＬは、第１基材１００の他面から一面の方向に照射されて、多層の金属層２００のうち第１金属層２１０と最も先に接する。よって、光反射率が最も低い第１金属層を前記第１基材の一面上に隣接して備えることにより、前記多層の金属層から前記非晶質層への転写効率が低下するのを効果的に防止することができる。具体的には、光反射率が最も低い第１金属層にレーザを一番先に到達させることにより、第１金属層に入射するレーザ光が反射する程度を小さくして、レーザ工程効率が低下するのを防止することができる。
【００３２】
本発明の一実施態様によれば、前記第１金属層、第２金属層および第３金属層の光反射率は、第１基材に具備させて測定することができる。例えば、第１基材および第１基材上に備えられた第１金属層からなる第１積層体の光反射率を測定することができる。また、第１基材および第１基材上に備えられた第２金属層からなる第２積層体の光反射率を測定し、第１基材および第１基材上に備えられた第３金属層からなる第３積層体の光反射率を測定することができる。
【００３３】
本発明の一実施態様によれば、前記第１金属層と前記第１基材とからなる積層体の光反射率は、４５％以下であってもよい。具体的には、前記第１金属層と前記第１基材とからなる積層体の光反射率は、１％以上４５％以下、５％以上４０％以下、１０％以上３０％以下、１５％以上３０％以下、３５％以上４５％以下、３５％以上３８％以下、３８％以上４５％以下、または３８％であってもよい。また、前記積層体の光反射率は、１００ｎｍ以上１０６４ｎｍ以下の波長、または３００ｎｍ以上４５０ｎｍ以下の波長のうちいずれか１つの波長値を有する光に対するものであってもよい。より具体的には、前記積層体の光反射率は、３５５ｎｍの波長値を有する光に対するものであってもよい。前記第１基材と前記第１金属層とからなる積層体の光反射率が前述した範囲内の場合、前記多層の金属層から前記非晶質層への転写効率が低下するのを効果的に防止することができる。
【００３４】
本発明の一実施態様によれば、前記第１金属層から前記第３金属層の融点のうち、最も大きい融点の値と最も小さい融点の値との差は、２００℃以上５００℃以下であってもよい。具体的には、最も大きい融点を有する金属層と最も小さい融点を有する金属層との間の融点の差は、４００℃以上４５０℃以下、４００℃以上４３５℃以下、４３５℃以上４５０℃以下、４３０℃以上４４０℃以下、２８０℃以上４５０℃以下、３００℃以上４００℃以下、２００℃以上２７０℃以下、または３１０℃以上４７０℃以下であってもよい。前記第１金属層から前記第３金属層の融点のうち、最も大きい融点の値と最も小さい融点の値との差が前述した範囲内の場合、レーザ工程効率を向上させることができる。具体的には、前記最も大きい融点の値と最も小さい融点の値との差を前述した範囲内に調節することにより、前記多層の金属層を転写するためのエネルギー量を減少させ、多層の金属層が気化することを抑制することができる。これによって、前記多層の金属層が急激に気化し凝固することにより、非晶質層に結晶相が形成されるのを効果的に防止することができる。
【００３５】
また、前記第１金属層が最も大きい融点を有することができ、前記第３金属層が最も小さい融点を有することができる。
【００３６】
本発明の一実施態様によれば、前記第１金属層の融点と前記第２金属層の融点との差は、１０℃以上１００℃以下であってもよい。例えば、１０℃以上１３℃以下であってもよい。また、前記第２金属層の融点と前記第３金属層の融点との差は、１００℃以上４５０℃以下であってもよい。例えば、１００℃以上４２２℃以下、または４２２℃以上４５０℃以下であってもよい。前記金属層間の融点の差を前述した範囲に調節することにより、レーザ工程効率が低下することを効果的に抑制することができる。
【００３７】
また、本発明の一実施態様によれば、前記第３金属層の融点は、５００℃以上９００℃以下であってもよい。例えば、５００℃以上６５０℃以下、６５０℃以上９００℃以下、６００℃以上６５０℃以下、または６５０℃以上７００℃以下であってもよい。前記第３金属層の融点を前述した範囲に調節することにより、多層の金属層の転写効率を向上させることができる。前記第３金属層の融点が前述した範囲内の場合、レーザが最後に到達する位置に備えられる第３金属層も容易に溶融して、第２基材の一面上に転写される。
【００３８】
本発明の一実施態様によれば、前記第１金属、第２金属および第３金属の原子半径は、互いに異なる。また、前記非晶質層の非晶質物性が実現されるように、前記第１金属、第２金属および第３金属の原子半径を考慮して、第１金属、第２金属および第３金属の種類を選択することができる。
【００３９】
本発明の一実施態様によれば、前記第３金属は、マグネシウム、カルシウム、アルミニウム、およびランタンのうちの少なくとも１つを含むことができる。また、前記第１金属は、銅、イットリウム、および銀のうちの少なくとも１つを含むことができる。さらに、前記第２金属は、サマリウムおよびネオジムのうちの少なくとも１つを含むことができる。ただし、前記第１金属、第２金属および第３金属の種類を限定するものではなく、非晶質層の非晶質物性を実現できる適切な金属元素を第１金属から第３金属として選択して使用可能である。
【００４０】
前記第１金属、第２金属および第３金属の種類を適切に選択することにより、前記第２基材の一面上に非晶質層を形成することができる。例えば、前記第１基材の一面上に銅を含む第１金属層を形成し、第１金属層上にサマリウムを含む第２金属層を形成し、第２金属層上にマグネシウムを含む第３金属層を形成して多層の金属層を製造し、前記多層の金属層にレーザを照射して、第２基材の一面上に非晶質層を形成することができる。
【００４１】
本発明の一実施態様によれば、前記多層の金属層の厚さは、１．５μｍ以上３．０μｍ以下であってもよい。具体的には、前記多層の金属層の厚さは、１．７μｍ以上２．８μｍ以下、２．０μｍ以上２．５μｍ以下、１．５μｍ以上１．８μｍ以下、または２．１μｍ以上２．７μｍ以下であってもよい。前記多層の金属層の厚さを前述した範囲に調節することにより、多層の金属層の転写効率を向上させて非晶質層を容易に形成することができる。また、前記多層の金属層の厚さが前述した範囲内の場合、第２基材の一面上に形成される非晶質層の表面粗さを効果的に減少させることができ、非晶質層の組成を効果的に均質化させることができる。
【００４２】
本発明の一実施態様によれば、一面上に多層の金属層が形成された第１基材に対して、第１基材の他面から一面の方向にレーザを照射することにより、第１基材の一面上に備えられた多層の金属層が第２基材の一面上に転写されて非晶質層が形成される。具体的には、前記多層の金属層にレーザが入射する場合、前記多層の金属層が溶融して前記第２基材の一面上に転写され、急速に冷却されることにより、第２基材の一面上に非晶質層が形成される。
【００４３】
本発明の一実施態様によれば、前記第１金属層から第３金属層の間の融点の差および／または前記多層の金属層の厚さを調節することにより、前記多層の金属層が転写される過程で気化が多量発生することを抑制することができる。具体的には、気化現象を抑制することにより、前記非晶質層の組成の不均衡が生じて結晶相が形成されるのを防止することができる。また、気化した成分が急速に冷却されることにより、前記第２基材上に粉末（ｐｏｗｄｅｒ）形態で析出して、前記多層の金属層の転写効率が低下することを抑制することができる。
【００４４】
本発明の一実施態様によれば、当業界で使用されるレーザを用いることができ、具体的には、パルスレーザを用いることができる。より具体的には、前記レーザとして、波長が３５５ｎｍのパルスレーザを用いることができる。また、前記レーザの出力は、１Ｗ／ｃｍ２以上１０Ｗ／ｃｍ２以下であってもよい。具体的には、前記レーザの出力は、１．５Ｗ／ｃｍ２以上８Ｗ／ｃｍ２以下、１．５Ｗ／ｃｍ２以上８Ｗ／ｃｍ２以下、２Ｗ／ｃｍ２以上６Ｗ／ｃｍ２以下、２．５Ｗ／ｃｍ２以上４．５Ｗ／ｃｍ２以下、１Ｗ／ｃｍ２以上２Ｗ／ｃｍ２以下、または４Ｗ／ｃｍ２以上８Ｗ／ｃｍ２以下であってもよい。レーザの出力を前述した範囲に調節することにより、前記多層の金属層に安定的にエネルギーを伝達することができる。
【００４５】
本発明の一実施態様によれば、前記レーザは、１ｍｍ／ｓｅｃ以上２０ｍｍ／ｓｅｃ以下のスキャン速度で照射される。具体的には、前記レーザは、２Ｗ／ｃｍ２の出力で、２ｍｍ／ｓｅｃ以上１８ｍｍ／ｓｅｃ以下、４．５ｍｍ／ｓｅｃ以上１５ｍｍ／ｓｅｃ以下、７ｍｍ／ｓｅｃ以上１２．５ｍｍ／ｓｅｃ以下、１．５ｍｍ／ｓｅｃ以上５ｍｍ／ｓｅｃ以下、８ｍｍ／ｓｅｃ以上１３ｍｍ／ｓｅｃ以下、または１５ｍｍ／ｓｅｃ以上１９ｍｍ／ｓｅｃ以下のスキャン速度で照射される。より具体的には、前記レーザのスキャン速度は、１ｍｍ／ｓｅｃ以上５ｍｍ／ｓｅｃ以下、１．５ｍｍ／ｓｅｃ以上４．５ｍｍ／ｓｅｃ以下、２．０ｍｍ／ｓｅｃ以上３．５ｍｍ／ｓｅｃ以下、１．０ｍｍ／ｓｅｃ以上２．５ｍｍ／ｓｅｃ以下、２．５ｍｍ／ｓｅｃ以上５．０ｍｍ／ｓｅｃ、２．５ｍｍ／ｓｅｃ以上１０ｍｍ／ｓｅｃ、２．５ｍｍ／ｓｅｃ以上２０．０ｍｍ／ｓｅｃ、５．０ｍｍ／ｓｅｃ以上１０ｍｍ／ｓｅｃ、５．０ｍｍ／ｓｅｃ以上２０ｍｍ／ｓｅｃ、または３．０ｍｍ／ｓｅｃ以上５．０ｍｍ／ｓｅｃ以下であってもよい。前記レーザのスキャン速度を前述した範囲に調節することにより、第２基材の一面上に転写される非晶質層の結晶性を効果的に軽減させることができる。
【００４６】
本発明の一実施態様によれば、前記レーザのパルス繰り返し率は、１ｋＨｚ以上４０ｋＨｚ以下であってもよい。具体的には、前記レーザのパルス繰り返し率は、３ｋＨｚ以上３５ｋＨｚ以下、５ｋＨｚ以上３０ｋＨｚ以下、１０ｋＨｚ以上２０ｋＨｚ以下、または１３ｋＨｚ以上１７ｋＨｚ以下であってもよい。より具体的には、前記レーザのパルス繰り返し率は、２５ｋＨｚ以上３５ｋＨｚ以下、または３０ｋＨｚ以上４０ｋＨｚ以下であってもよい。例えば、３０ｋＨｚであってもよい。前記レーザのパルス繰り返し率を前述した範囲に調節することにより、集束されたレーザビームの重畳度が低下してレーザ工程効率が低下することを抑制することができる。また、レーザのパルス繰り返し率が前述した範囲内の場合、第１基材が過剰のエネルギー照射によって劣化するのを防止することができる。
【００４７】
本発明の一実施態様によれば、前記レーザは、１０μｍ以上２００μｍ以下のスポットサイズで照射される。具体的には、前記レーザは、２０μｍ以上１８０μｍ以下、４０μｍ以上１６０μｍ以下、または７０μｍ以上１２０μｍ以下であってもよい。より具体的には、前記レーザのスポットサイズは、１５μｍ以上４０μｍ以下、２０μｍ以上３０μｍ以下、または２５μｍ以上３０μｍ以下であってもよい。例えば、２５μｍであってもよい。前記レーザのスポットサイズを前述した範囲に調節することにより、レーザによって第１基材に熱変形が発生することを抑制することができる。また、前記レーザのスポットサイズが前述した範囲内の場合、レーザスポットの重畳率が低下してレーザ工程が不安定になることを抑制することができる。
【００４８】
本発明の一実施態様によれば、前記レーザの出力、スキャン速度およびパルス繰り返し率は互いに連動するもので、前記レーザの出力、スキャン速度およびパルス繰り返し率のうちの少なくとも１つを調節することにより、レーザの工程条件を制御することができる。また、レーザ照射対象によっては、前記レーザの出力、スキャン速度、パルス繰り返し率およびスポットサイズを前述した範囲以外に調節して、レーザ照射を行うこともできる。
【００４９】
本発明の一実施態様によれば、前記非晶質層の厚さは、０．０１μｍ以上３μｍ以下であってもよい。具体的には、前記非晶質層の厚さは、０．０１μｍ以上１．４μｍ以下、１．４μｍ以上３．０μｍ以下、０．０５μｍ以上２．８μｍ以下、０．１μｍ以上２．０μｍ以下、０．５μｍ以上１．８μｍ以下、１．０μｍ以上１．５μｍ以下、０．２μｍ以上０．７μｍ以下、１．２μｍ以上１．７μｍ以下、または２．１μｍ以上２．５μｍ以下であってもよい。例えば、１．４μｍであってもよい。前記非晶質層の厚さは、前記多層の金属層の厚さ、前記レーザの出力などを調節して、制御することができる。
【００５０】
したがって、本発明の一実施態様に係る非晶質薄膜の製造方法は、第２基材の一面上に薄膜形態の非晶質金属層を容易に形成することができる。
【実施例】
【００５１】
以下、本発明を具体的に説明するために実施例を挙げて詳細に説明する。しかし、本発明に係る実施例は種々の異なる形態に変形可能であり、本発明の範囲が以下に述べる実施例に限定されると解釈されない。本明細書の実施例は、当業界における平均的な知識を有する者に本発明をより完全に説明するために提供されるものである。
【００５２】
実施例１
第１基材として、厚さが約１ｍｍ、３５５ｎｍの波長値を有する光に対する光反射率が約３０％であるガラス基材を用意した。また、第２基材として、厚さが約１ｍｍであるガラス基材を用意した。この後、スパッタリング装置の出力を２５０Ｗ／ｃｍ２に設定し、スパッタリング装置のＤＣ１陰極（ｃａｔｈｏｄｅ）で銅ターゲットをスパッタリングして、第１基材の一面上に約０．４５μｍの厚さの第１金属層を形成した。この後、スパッタリング装置の出力を２５Ｗ／ｃｍ２に設定し、スパッタリング装置のＲＦ陰極でサマリウムをスパッタリングして、第１金属層上に約０．１５μｍの厚さの第２金属層を形成した。この後、スパッタリング装置の出力を３００Ｗ／ｃｍ２に設定し、スパッタリング装置のＤＣ２陰極でマグネシウムターゲットをスパッタリングして、第２金属層上に約０．９０μｍの厚さの第３金属層を形成した。これによって、第１基材の一面上に総厚さが約１．５μｍである多層の金属層を形成した。
【００５３】
第２基材を第３金属層に対向するように位置させた。この後、レーザ出力が２Ｗ／ｃｍ２、スキャン速度が２．５ｍｍ／ｓｅｃ、スポットサイズが２５μｍ、パルス繰り返し率が３０ｋＨｚに設定された波長３５５ｎｍのパルスレーザを、第１基材の他面から一面の方向に照射した。これによって、第２基材の一面上に厚さが約１．４μｍの非晶質層を形成した。
【００５４】
実施例２
レーザのスキャン速度を５ｍｍ／ｓｅｃに調節したことを除き、前記実施例１と同様の方法で非晶質層を形成した。
【００５５】
比較例１
スパッタリング装置の出力を１２５Ｗ／ｃｍ２に設定して銅ターゲットをスパッタリングして、第１基材上に約０．９９μｍの厚さの第１金属層を形成し、スパッタリング装置の出力を５０Ｗ／ｃｍ２に設定してサマリウムターゲットをスパッタリングして、第１金属層上に約０．３３μｍの厚さの第２金属層を形成し、スパッタリング装置の出力を２５０Ｗ／ｃｍ２に設定してマグネシウムターゲットをスパッタリングして、第２金属層上に約１．９８μｍの厚さの第３金属層を形成して、第１基材の一面上に総厚さが約３．３μｍである多層の金属層を形成したことを除き、前記実施例１と同様の方法で非晶質層を形成した。
【００５６】
参考例１
レーザのスキャン速度を２０ｍｍ／ｓｅｃに調節したことを除き、前記実施例１と同様の方法で非晶質層を形成した。
【００５７】
参考例２
レーザのスキャン速度を１０ｍｍ／ｓｅｃに調節したことを除き、前記実施例１と同様の方法で非晶質層を形成した。
【００５８】
物性評価
実施例１で製造された第１金属層、第２金属層および第３金属層の融点を測定し、その結果、第１金属層の融点は約１，０８５℃であり、第２金属層の融点は約１０７２℃であり、第３金属層の融点は約６５０℃であった。
【００５９】
第１金属層、第２金属層および第３金属層の光反射率の測定を下記のように行った。厚さが約１ｍｍ、３５５ｎｍの波長値を有する光に対する光反射率が約３０％であるガラス基材を用意し、スパッタリング装置の出力を２５０Ｗ／ｃｍ２に設定し、スパッタリング装置のＤＣ１陰極で銅ターゲットをスパッタリングして、ガラス基材上に約０．４５μｍの厚さの第１金属層を形成して、第１積層体を製造した。また、スパッタリング装置の出力を２５Ｗ／ｃｍ２に設定し、スパッタリング装置のＲＦ陰極でサマリウムをスパッタリングして、他のガラス基材上に約０．１５μｍの厚さの第２金属層を形成して、第２積層体を製造した。さらに、スパッタリング装置の出力を３００Ｗ／ｃｍ２に設定し、スパッタリング装置のＤＣ２陰極でマグネシウムターゲットをスパッタリングして、さらに他のガラス基材上に約０．９０μｍの厚さの第３金属層を形成して、第３積層体を製造した。
【００６０】
この後、分光光度計（Ｌａｍｂｄａ９５０、ＰｅｒｋｉｎＥｌｍｅｒ社）を用いて、第１積層体、第２積層体および第３積層体の光反射率を測定した。
【００６１】
図２は、本発明の一実施態様に係る第１積層体、第２積層体および第３積層体の光反射率を示す図である。具体的には、図２は、第１基材と第１金属層とからなる第１積層体、第１基材と第２金属層とからなる第２積層体、および第１基材と第３金属層とからなる第３積層体の光反射率を示すものである。
【００６２】
図２を参照すれば、第１基材と第１金属層とからなる第１積層体は、３５５ｎｍの波長値を有する光に対する光反射率が約３８％であることを確認した。また、第１基材と第２金属層とからなる第２積層体は、３５５ｎｍの波長値を有する光に対する光反射率が約７８．５％であり、第１基材と第３金属層とからなる第３積層体は、３５５ｎｍの波長値を有する光に対する光反射率が約７６％であることを確認した。
【００６３】
非晶質層の表面観察
本発明の実施例１および比較例１で製造された非晶質層の表面を走査電子顕微鏡（ＳＵ８０２０、ＨＩＴＡＣＨＩ社）で観察し、ＳＥＭ写真を撮影した。
【００６４】
図３は、本発明の実施例１および比較例１で製造された非晶質層の表面のＳＥＭ（ｓｃａｎｎｉｎｇ  ｅｌｅｃｔｒｏｎ  ｍｉｃｒｏｓｃｏｐｅ）写真である。図３を参照すれば、多層の金属層の厚さを約２．５μｍに調節した実施例１の場合、多層の金属層が転写されて形成された非晶質層の表面が緩やかであり、表面上で非晶質金属層が均質な組成で形成されたことを確認した。これに対し、多層の金属層の厚さを約３．３μｍに調節した比較例１の場合、非晶質層の表面がやや粗く、表面上に非晶質金属層が均質でないことを確認した。
【００６５】
したがって、本発明の一実施態様によれば、多層の金属層の厚さを１．５μｍ以上３．０μｍ以下に調節することにより、形成される非晶質層の表面粗さを減少させることができ、均質な組成の非晶質層を形成できることが分かる。
【００６６】
非晶質層の物性測定
本発明の実施例１〜実施例２および参考例１〜参考例２で製造された非晶質層をＸ線回折分析器（Ｄ４  ｅｎｄｅａｖｏｒ、Ｂｒｕｋｅｒ社）を用いてＸＲＤ（Ｘ−ｒａｙ  Ｄｉｆｆｒａｃｔｉｏｎ  Ｓｐｅｃｔｒｏｓｃｏｐｙ）分析した。
【００６７】
図４Ａは、本発明の実施例１で製造された非晶質層のＸＲＤ（Ｘ−ｒａｙ  Ｄｉｆｆｒａｃｔｉｏｎ  Ｓｐｅｃｔｒｏｓｃｏｐｙ）分析結果を示す図であり、図４Ｂは、本発明の実施例２で製造された非晶質層のＸＲＤ分析結果を示す図であり、図４Ｃは、本発明の参考例１で製造された非晶質層のＸＲＤ分析結果を示す図であり、図４Ｄは、本発明の参考例２で製造された非晶質層のＸＲＤ分析結果を示す図であり、図４Ｅは、本発明の実施例１で製造された多層の金属層のＸＲＤ分析結果を示す図である。
【００６８】
図４Ｅを参照すれば、本発明の実施例１で製造された多層の金属層は、結晶性を示すピークが存在することを確認した。一方、図４Ａおよび図４Ｂを参照すれば、レーザのスキャン速度を２．５ｍｍ／ｓｅｃに調節した実施例１およびレーザのスキャン速度を５ｍｍ／ｓｅｃに調節した実施例２の場合、結晶性を示すピークの高さが非常に低いことを確認した。すなわち、実施例１および実施例２を通じて、結晶性を有する多層の金属層から非晶質物性を有する非晶質層を製造できることを確認した。
【００６９】
これに対し、レーザのスキャン速度を２０ｍｍ／ｓｅｃに調節した参考例１およびレーザのスキャン速度を１０ｍｍ／ｓｅｃに調節した参考例２の場合、結晶性を示すピークがやや現れることを確認した。さらに、実施例１の場合、実施例２に比べて結晶性を示すピークがほとんど現れないことを確認した。
【００７０】
また、ＸＲＤ分析による、本発明の実施例１で製造された多層の金属層および実施例１で製造された非晶質層に含まれたマグネシウム、銅とサマリウムの含有量を下記表１に示した。
【表１】
2021509537.tif 000003
【００７１】
図５は、本発明の実施例１で製造された多層の金属層および非晶質層の組成範囲を示した相ダイアグラムである。具体的には、図５は、マグネシウム、銅、およびサマリウムの３元素の相ダイアグラムを示すもので、マグネシウム、銅、およびサマリウムの含有量による非晶質領域および結晶質領域を示す図である。より具体的には、図５は、本発明の実施例１で製造された多層の金属層の組成は結晶質領域に含まれ、非晶質層の組成は非晶質領域に含まれることを示す図である。
【００７２】
前記表１、図５を参照すれば、本発明の実施例１で形成された多層の金属層は結晶性を有しているが、第２基材の一面上に形成された非晶質金属層は非晶質形態であることを確認した。
【００７３】
したがって、本発明の一実施態様によれば、結晶性を有する多層の金属層にレーザを照射する簡単な方法により、第２基材の一面上に非晶質金属層を形成できることが分かる。また、前記多層の金属層に照射するレーザのスキャン速度を調節することにより、第２基材の一面上に転写される非晶質層の結晶性を効果的に低減させることができることが分かる。
【符号の説明】
【００７４】
１００：第１基材
２００：多層の金属層
２１０：第１金属層
２２０：第２金属層
２３０：第３金属層
３００：第２基材
４００：非晶質層
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４Ａ】
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【図４Ｂ】
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【図４Ｃ】
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【図４Ｄ】
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【図４Ｅ】
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【図５】
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【国際調査報告】
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