KR100678358B1 - 스퍼터링 타겟을 백킹 플레이트에 접착하는 방법 - Google Patents

스퍼터링 타겟을 백킹 플레이트에 접착하는 방법 Download PDF

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KR100678358B1
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Abstract

본 발명은 전처리에 의해 획득되는 스퍼터 타겟 재료의 미세구조 특성이 접착 공정에 의해 변경되지 않도록 스퍼터 타겟(10)과 백킹 플레이트(12: backing plate) 사이에 고강도의 원자 접착부(20)를 형성하는 방법을 제공한다. 또한, 산업 기준에 따른 전체 기준 크기를 유지한 상태에서, 타겟(10)을 백킹 플레이트(12)에 접착하고 증가된 스퍼터링 수명의 보다 큰 타겟 두께를 갖는 접착된 타겟/백킹 플레이트 조립체(30)를 형성하는 방법을 제공한다.
스퍼터 타겟, 백킹 플레이트, 접착 계면, 폭발 접착, 타겟/백킹 플레이트 조립체

Description

스퍼터링 타겟을 백킹 플레이트에 접착하는 방법{Method of bonding a sputtering target to a backing plate}
도 1은 접착 전의 스퍼터 타겟과 백킹 플레이트의 제 1 실시예를 도시하는 개략적인 단면도.
도 2는 접착되는 도중의 스퍼터 타겟과 백킹 플레이트를 도시하는 개략적인 단면도.
도 3은 도 2에서 3으로 표시된 부분의 확대도.
도 4는 제 1 실시예의 접착된 스퍼터 타겟/백킹 플레이트 조립체를 도시하는 개략적인 단면도.
도 5는 접착 전의 스퍼터 타겟과 백킹 플레이트의 제 2 실시예를 도시하는 개략적인 단면도.
도 6은 제 2 실시예의 접착된 스퍼터 타겟/백킹 플레이트 조립체를 도시하는 개략적인 단면도.
도 7은 최종 크기로 기계가공된 제 1 또는 제 2 실시예의 접착된 스퍼터 타겟/백킹 플레이트 조립체를 도시하는 개략적인 단면도.
도 8은 도 7에서 8로 표시된 부분의 확대도.
도 9는 최종 크기로 기계가공된 제 1 실시예의 연장된 수명의 접착된 스퍼터 타겟/백킹 플레이트 조립체를 도시하는 개략적인 단면도.
도 10은 도 9에서 10으로 표시된 부분의 확대도.
* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 *
10 : 스퍼터 타겟 12 : 백킹 플레이트
14 : 하부 접착표면 16 : 상부 접착표면
18 : 이격 공간 19 : 이격 장치
20 : 접착 계면 22 : 폭약
24 : 폭발 부산물 26 : 플라즈마 제트
본 발명은 스퍼터링 타겟을 백킹 플레이트에 접착하는 방법에 관한 것으로, 특히 타겟/백킹 플레이트 조립체를 제조하기 위한 폭발 접착의 사용 방법에 관한 것이다.
음극 스퍼터링은 박층 재료를 필요한 기판상에 증착하기 위하여 폭넓게 사용된다. 기본적으로, 이러한 공정은 박막 또는 박층으로서 기판상에 증착되어지는 원하는 재료로 형성된 면을 갖는 타겟의 가스 이온 폭격(bombardment)을 요구한다. 타겟의 이온 폭격은 타겟 재료의 원자 또는 분자들이 스퍼터링되도록 할 뿐만 아니라, 타겟에 상당한 열 에너지를 가한다. 이러한 열은 타겟과 열교환 관계로 위치되는 백킹 플레이트 아래 또는 주위로 방산된다. 타겟은 불활성 가스, 바람직하게 아르곤이 채워지는 배출 챔버에 양극과 함께 위치되는 음극 조립체의 일부를 형성한다. 고전압의 전기장은 음극과 양극을 교차하여 적용된다. 불활성 가스는 음극으로부터 배출되는 전자와의 충돌에 의해 이온화된다. 양전하로 대전된 가스 이온들은 음극으로 흡인되고, 타겟 표면과의 충돌로, 이러한 이온들은 타겟 재료를 제거한다. 제거된 타겟 재료는 배출 용기를 가로질러, 기판상에서 통상 음극에 인접하여 위치되는 박막으로서 증착된다.
전기장의 사용과 더불어, 스퍼터링 속도를 증가시키는 것은, 전기장 위에 중첩되고 타겟의 표면 위에 폐쇄 루프 구성으로 형성되는 아치형 자기장의 동시 사용에 의해 달성되었다. 이러한 방법은 마그네트론 스퍼터링 방법으로서 공지되어 있다. 아치형 자기장은 타겟 표면에 인접한 환형 영역에서 전자들을 잡아서, 상기 영역에서의 전자-가스 원자 충돌의 수를 증가시켜, 타겟 재료를 제거하기 위해 타겟을 타격하기 위하여 상기 영역에서의 양전하 가스 이온의 수를 증가시킨다. 따라서, 타겟 재료는 타겟 경로로서 공지된 타겟 면의 대체로 환형인 영역에서 침식된다.
종래의 타겟 음극 조립체에 있어서, 타켓은 조립체에 평행한 계면을 형성하기 위하여 비자성 백킹 플레이트에 단일 접착면으로 부착된다. 백킹 플레이트는 스퍼터링 챔버에서 타겟 조립체를 유지하기 위한 수단을 제공하고, 또한 타겟 조립체에 구조적 안정성을 제공하도록 사용된다. 또한, 백킹 플레이트는 일반적으로 타겟의 이온 폭격에 의해 발생되는 열을 제거하도록 수냉된다. 자석들은 타겟의 노출면 주위로 연장하는 루프 또는 타겟의 형태로 자기장을 형성하도록 한정된 위치에서 백킹 플레이트의 아래에 바람직하게 배열된다.
타겟과 백킹 플레이트 사이에 양호한 열 및 전기접촉을 달성하도록, 이러한 부재들은 납땜, 브레이징, 확산 접착, 기계적인 체결 또는 에폭시 접착의 사용에 의해 서로 공동으로 부착된다.
연성 납땜들은 냉각으로 발생하는 타겟/백킹 플레이트 조립체에서의 응력을 어느 정도 수용할 수 있다. 그러나, 매우 다른 열팽창률을 갖는 재료들의 납땜 접착은 납땜이 적용할 수 없을 만큼 너무 약할 때 접착 계면의 맨 끝의 가장자리에서 개시하는 전단 결함에 민감할 수 있다. 공통으로 경험하는 결과는 사용중에 접착부가 분리되는 것이다. 납땜에 의한 하나 이상의 비습윤성 재료들을 접합하는 문제점을 극복하기 위해, 금속으로 예비 코팅하는 것이 납땜성능을 향상시키도록 사용된다. 이러한 코팅들은 전기도금, 스퍼터링 또는 다른 종래의 수단에 의해 적용될 수 있다. 적시고 납땜하는 것이 어려운 타겟 및 백킹 플레이트 재료들에 적용되는 중간 코팅을 위한 이러한 필요성은 적용된 코팅들의 접착 신뢰도와 코팅을 적용하는데 상당한 추가 비용을 포함하는 문제점을 나타낸다. 또한, "연성" 납땜에 연관되는 비교적 낮은 결합 온도는 스퍼터링 동안 타겟이 작동될 수 있는 온도 범위를 감소시킨다.
고강력 접착을 위하여 사용되는 보다 높은 용융 온도의 납땜은 강하지만, 물질계 내에서 전개되는 응력을 훨씬 적게 감소시킨다. 대형 타겟은 보다 큰 응력 문제를 나타낼 뿐만 아니라 전체 접착면을 가로질러 견고한 접착부 형성을 더욱 어렵게 만든다. 스퍼터링 타겟의 크기 및 성능의 필요성이 증가함으로써, 연성 납땜은 관련된 물질계의 결합에 대한 응용가능성은 낮아진다.
매끄러운-표면 확산 접착은 적용가능한 접착 방법이지만, 스퍼터링 타겟 부품들의 접착에 있어서 단지 제한된 사용을 가진다. 접착은 접착 계면을 가로질러 가변하는 범위까지 금속적 연결 및 확산을 만들도록 열을 가하는 동안 물질 표면을 밀접하게 결합한 접촉으로 가압하는 것에 의하여 만들어진다. 보다 용이하게 결합되는 금속 화합물인 접착 보조제들이 때때로 접착될 표면의 한쪽 또는 양쪽에 도포된다. 이러한 코팅은 전기도금, 비전기도금, 스퍼터링, 증착 또는 접착성 금속막을 증착하기 위하여 사용가능한 다른 기술에 의해 적용될 수 있다. 결합될 물질의 어느 한편에 보다 용이하게 접착되는 능력을 갖는 금속 포일을 접착 부재들 사이에 통합하는 것도 가능하다. 결합될 표면들은 접착을 방해하는 산화물 또는 그 화학적 막들을 제거하도록 화학적 수단 또는 다른 수단에 의해 준비된다.
매끄러운 표면 확산 접착은 확실한 접착 품질을 보장하도록 접착 작업 전에 그리고 접착 작업 동안 표면의 청결한 상태를 준비하고 유지하는데 있어서 극도의 주의를 요한다. 확산 접착 계면들은 평면이기 때문에, 계면들은 통상적으로 접착 영역의 단부에서의 벗겨짐을 초래하는 전단 응력을 받게 된다. 장시간 열에 노출됨에 따라 두께가 증가하는 접착 계면에 형성되는 취성의 금속간 화합물들은 접착 전단 결함의 잠재성을 증가시킨다. 미국특허 제5,230,459호에 개시된 바와 같은 다른 접착 기술은 고체 상태로 접착될 부품들중 하나의 표면에 기계가공된 홈을 제공하는 예비접착 단계를 포함한다. 이러한 특징은 가열압력 적용 동안 관련 부품의 접착 표면의 분열을 유발한다. 보다 큰 강도 또는 경도를 갖는 재료는 통상적으로 홈들이 제공되어서, 접착 동안, 홈이 연성 금속을 침투하여, 연성 금속이 실질적으로 홈을 채운다.
홈 접착은 다수의 비유사 재료를 접착하도록 적용할 수 있지만, 이러한 처리가 저융점 합금의 용융 온도 근처에서 발생해야 하기 때문에, 비유사 용융 온도를 갖는 재료들로 제한된다. 이러한 것은 유사한 금속을 위한 이러한 기술의 사용을 불가능하게 한다. 홈의 톱니 형상의 특성이 응력 집중기로서 작용하여 접착부 근처의 합금에서 너무 이른 크랙을 촉진할 수 있다. 또한, 홈들의 기계가공은 시간 소모적인 작업이다.
그 전체가 참조에 의해 본원에 통합되는 미국특허 제5,836,506호에, 고체 상태 접착으로 이어지는 스퍼터 타겟 및/또는 백킹 플레이트의 접착면에 표면 거칠기 처리를 실행하기 위한 방법이 개시된다. 이러한 거친 표면 처리는 표면 처리의 부재시의 99% 표면 접착에 비해 100% 표면 접착을 제공한다. 상기 처리는 처리되지 않은 매끄러운 표면으로부터 형성되는 접착부의 인장강도의 2배 이상의 인장 강도를 갖는 접착부를 추가로 제공한다.
각각의 상기 접착 공정에 있어서, 상승된 온도의 변화 정도는 타겟과 백킹 플레이트 사이에 접착부를 형성하도록 적용된다. 그러므로, 각각의 이러한 공정에서, 상승된 온도에 대한 연장된 금속의 노출이 입자 성장을 야기하기 때문에, 타겟과 백킹 플레이트 재료의 미세구조에서의 변화가 발생하기 쉽다. 증가된 스퍼터링 효율 및 향상된 박막 품질에 관련된 특정의 미세구조를 달성하도록 스퍼터 타겟 블랭크를 처리하는 비약적인 진보가 본 기술분야에서 만들어졌었다. 필요한 미세구조가 스퍼터 타겟에서 얻어진 후에, 이것이 타겟을 백킹 플레이트에 부착하기 위한 접착 방법에서 상승된 온도에 의해 변경될 위험이 있다.
또한, 상술된 접착 방법이 사용되는 것에 관계없이, 종래의 타겟 음극 조립체들은 본 산업에서 사용되고 이해되는 것으로서 조립체의 전체적인 표준 크기에 일치하도록 사용될 수 있는 타겟 재료의 두께에 대해 제한된다. 백킹 플레이트의 두께에 더해진 스퍼터 표면에 대해 직각으로 측정되는 타겟의 두께와, 타겟의 두께와 동일한 방향으로 측정된 그 주변의 백킹 플레이트 두께는 산업기준에 따라 설정된다. 스퍼터 타겟 두께를 증가시키는 것은 전체 조립체의 두께를 너무 크게 만든다. 박형의 타겟은 스퍼터링하기 위하여 적은 재료를 제공하므로, 자주 교체되어야만 된다. 산업상 허용되는 크기를 변경함이 없이 보다 큰 타겟 두께를 달성하기 위한 노력은 비싸고 비효율적인 것으로 판명되었다. 예를 들어, 백킹 플레이트와 타겟은 타겟 재료 단독으로 이루어진 일체형(원피스)구조로 될 수 있다. 이는 보다 많은 타겟 재료를 스퍼터링을 위하여 이용할 수 있도록 하고, 타겟이 교체되어야 하는 빈도를 감소시킨다. 그러나, 타겟 재료는 일반적으로 고가이다. 따라서, 저렴한 재료로 이루어진 백킹 플레이트를 갖는 조립형(투피스) 구조를 제공하는 것이 비용 측면에서 바람직하다.
미국특허 제5,836,506호의 일부 계속 출원인 미국특허출원 제09/172,311호에서, 표면 조면화 처리가 스퍼터 타겟의 측면 및 하부면에 적용되고, 백킹 플레이트 내에 형성되는 홈으로 타겟의 고체 상태 접착, 특히 열간 정수압(hot isostatic pressuring)이 이어진다. 타겟을 백킹 플레이트에 매립하는 것에 의하여, 이러한 방법은 산업 기준에 의해 요구되는 타겟/백킹 플레이트 조립체의 고정된 크기를 변화시키지 않고 타겟 두께를 증가시키는 것을 허용한다. 그러나, 상기와 같이 하기 위해서, 조립체 재료의 미세구조를 변경시키기에 충분한 시간동안 상승된 온도를 적용한다.
따라서, 사전처리에 의해 얻어지는 스퍼터 타겟의 미세구조 특징을 손상시키지 않고 스퍼터 타겟과 백킹 플레이트 사이에 고강도의 접착부를 형성하는 방법을 개발하는 것이 필요하다.
타겟/백킹 플레이트 조립체를 위한 전체 표준 크기 내에서 타겟 두께를 증가시키는 것을 허용하는 접착 방법을 개발하는 것이 더욱 필요하다.
스퍼터 타겟과 백킹 플레이트를 포함하는 재료의 특성과 미세구조를 실질적으로 변화시키지 않고, 강한 접착부가 스퍼터 타겟과 백킹 플레이트 사이에 형성되는 접착된 스퍼터 타겟/백킹 플레이트 조립체를 형성하는 방법이 제공된다. 이러한 목적을 위해, 그리고 본 발명의 원리에 따라, 스퍼터 타겟과 백킹 플레이트는 서로에 근접하여 밀착되게 위치되고, 스퍼터 타겟과 백킹 플레이트 사이의 계면에 원자 접착을 형성하도록 하나 이상의 제어된 폭발에 의해 스퍼터 타겟 및/또는 백킹 플레이트를 서로를 향해 가속시키는 것에 의하여 폭발 접착된다. 스퍼터 타겟과 백킹 플레이트의 비접착 표면들은 그런 다음 최종 조립체 크기를 달성하기 위해 기계가공된다.
타겟 직경과 백킹 플레이트 직경이 동일한 경우에, 타겟의 외측부는 증착 챔버에서 스퍼터 타겟/백킹 플레이트 조립체를 고정하기 위한 하부 플랜지 부분을 형성하도록 접착 후에 기계가공된다. 플랜지가 단지 백킹 플레이트 재료만으로 구성되도록, 타겟은 접착 계면의 범위까지 외측부에서 하향하여 기계가공될 수 있고, 또는 대안적인 실시예에서, 하부 플랜지 부분이 접착 계면에 의해 분리되는 스퍼터 타겟의 일부와 백킹 플레이트의 일부로 구성되도록, 스퍼터 타겟은 접착 계면 바로 위의 깊이까지 하향하여 기계가공될 수 있다. 후자의 경우에 있어서, 스퍼터 타겟의 사용 수명은 타겟 두께를 효율적으로 증가시키는 것에 의하여 증가되고, 그러므로 전체 표준 크기를 유지할 때까지 연장된 수명의 스퍼터 타겟/백킹 플레이트 조립체의 형성 방법을 제공한다.
백킹 플레이트에 접착될 스퍼터 타겟이 백킹 플레이트보다 직경이 작은 경우에, 링이 스퍼터 타겟 주위에 배치되어, 링이 더해진 스퍼터 타겟의 접착면은 백킹 플레이트의 접착면과 동일하다. 폭발 접착 후에, 링은 그런 다음 기계가공될 수 있고, 증착 챔버 내에 조립체를 고정하기 위하여 백킹 플레이트 재료로 이루어진 하부 플랜지 부분을 남긴다.
그러므로, 접착될 미세구조 또는 금속 및 기계 특성에 실질적으로 영향을 주지 않고 강한 원자 접착을 형성할 수 있으며, 일부의 경우에, 스퍼터 타겟의 수명을 증가시킬 수 있는, 스퍼터 타겟을 백킹 플레이트에 접착하기 위한 방법이 제공된다.
본 발명의 상술한 및 다른 목적 및 장점은 첨부 도면과 하기의 설명으로부터 보다 분명해질 것이다.
본 명세서의 일부로서 합체되는 첨부 도면은 위에서 설명된 본 발명의 일반적인 설명과 함께 본 발명의 실시예를 도시하고, 후술되는 상세한 설명은 본 발명의 원리를 설명한다.
본 발명의 원리에 따라서, 접착된 스퍼터 타겟/백킹 플레이트 조립체는 스퍼터 타겟과 백킹 플레이트의 이전의 미세구조를 변경시키지 않고 강한 원자 접착을 형성하도록 백킹 플레이트에 스퍼터 타겟을 폭발 접착하는 것에 의하여 형성된다. 본 발명의 다른 원리에 따라서, 연장된 수명의 스퍼터 타겟/백킹 플레이트 조립체는 폭발 접착의 원리들과 관련하여 형성된다.
도 1을 참조하면, 스퍼터 타겟 블랭크(10)는 백킹 플레이트(12)에 폭발 접착될 수 있다. 이러한 목적을 위해, 타겟 블랭크(10)의 하부 접착표면(14)은 백킹 플레이트(12)의 상부 접착표면(16)에 매우 근접하여 위치된다. 근접 위치되었다는 것은 표면(14, 16)들 사이에 작은 이격 공간(18)이 있다는 것을 의미한다. 박형의 금속 와이어 및 폼 블록(foam block)과 같은 이격 기구(19)는 이격 공간을 형성하도록 사용되고, 그런 다음 접착 동안 시스템으로부터 용이하게 제거된다. 하부 접착표면(14)과 상부 접착표면(16)은 함께 스퍼터 타겟 블랭크(10)와 백킹 플레이트(12)를 위한 접착 계면(20)을 형성한다. 접착 계면(20)에서 원자 접착을 형성하도록, 하나 이상의 제어된 폭발들은 적어도 하나의 표면(14, 16)들을 서로를 향하여 가속시키기 위하여 만들어진다. 이러한 것은 상자 또는 바구니 구조체 내에 수용된 대체로 입자상 또는 액상의 폭발 물질인 폭약(22)을 스퍼터 타겟(10) 위, 백킹 플레이트(12) 아래, 또는 양자 모두에 위치시키는 것에 의하여 달성된다.
도 2와 도 3의 확대도는 폭발 접착 공정이 행해지는 실시예를 도시한다. 타겟(10) 위에서의 폭약(22)의 점진적인 폭발은 팽창 가스와 같은 폭발 부산물(24)에 의해 발생되는 힘에 의해 화살표로 도시된 바와 같이 타겟(10)의 일측부로부터 다른 측부로 발생하여, 접착 계면(20)을 형성하도록 백킹 플레이트의 표면(16) 쪽으로 스퍼터 타겟의 표면(14)을 가속시킨다. 이에 따라, 타겟(10)과 백킹 플레이트(12) 사이에 플라즈마 제트(26)가 발생되어, 시스템으로부터 이격 기구(19)를 배출시킨다.
폭발 접착을 위하여 요구되는 폭발 범위는 대부분의 상업적으로 제조되는 폭약 정도이거나 그보다 낮다. 적절한 폭발 특성은 아마톨(Amatol), 다이너마이트, 또는 NCN과 같은 시판중인 폭약 중 하나 또는 이것들의 조합으로 달성될 수 있다. 이러한 접착 공정에 의해 발생되는 소음과 진동으로 인해, 이러한 작업은 원거리의 지형 위치나, 갱도 또는 벙커나, 폭파실 또는 진공실에서 원격으로 실행될 수 있다.
폭발이 완료된 후에, 도 4에 도시된 바와 같이, 접착 계면(20)에서 백킹 플레이트(12)에 접착된 스퍼터 타겟(10)을 가지는 접착된 스퍼터 타겟/백킹 플레이트 조립체(30)가 존재한다. 접착 계면(20)은 폭발 접촉 공정의 결과로 파형 형태의 지형을 갖는다. 강한 원자/금속 결합이 스퍼터 타겟(10)과 백킹 플레이트(12) 사이에 형성되지만, 파형 형태 접착 계면(20)과 관련된 국지적 변형을 제외하고 스퍼터 타겟 또는 백킹 플레이트 재료의 금속 결합 특성에 대한 어떠한 변경도 발생하지 않는다. 폭발 접착 공정은 상승되지 않은 온도에서 발생하고, 공정으로부터 발생된 열은 백킹과 타겟 금속 요소로의 열전달하기에 충분하지 않은 시간 동안 발생되고; 따라서, 온도 증가는 백킹과 타겟 금속에서 입자 성장을 야기하도록 감지할 수 있을 정도가 아니다.
도 5를 참조하여, 스퍼터 타겟 블랭크(10)가 직경에 있어서 백킹 플레이트(12)보다 작은 대안적인 실시예가 제공된다. 폭발 접착 공정 동안, 백킹 플레이트(12)의 노출된 상부면에 대한 손상은 스퍼터 타겟 블랭크(10)가 백킹 플레이트(12)보다 작은 경우에 발생한다. 그래서, 본 실시예에서, 링(32)이 하부 접착표면(14)의 직경을 효율적으로 증가시키도록 스퍼터 타겟(10) 주위에 배치되어, 백킹 플레이트(12)의 상부 접착면(16)의 직경과 일치시킨다. 링(32)이 결합된 타겟 블랭크(10)는 그런 다음 백킹 플레이트(12)의 상부 접착면(16)에 근접하게 위치되고, 폭약 물질(22)은 도 6에 도시된 바와 같은 타겟/백킹 조립체(34)를 형성하도록 상기된 바와 같이 폭발된다.
폭발 접착 단계 후에, 접착된 스퍼터 타겟/백킹 플레이트 조립체(30 또는 34)는 스퍼터 증착 챔버(도시되지 않음) 내로 삽입을 위하여 도 7에 도시된 바와 같은 최종 치수로 기계 가공되어야만 한다. 접착 및 가공된 조립체(36)를 형성하는 것은 통상적으로 스퍼터 표면(39)을 형성하도록 도 7에서 가상선으로 도시된 바와 같은 상부면(38)으로부터 스퍼터 타겟 블랭크(10)의 일부를 기계 가공으로 제거하고, 가공된 바닥 표면(41)을 형성하기 위해 또한 도 7에 가상선으로 도시된 바와 같은 하부면(40)으로부터 백킹 플레이트(12)의 일부를 기계 가공으로 제거하는 것을 수반한다. 스퍼터 표면(39)으로부터 백킹 플레이트(12)의 기계 가공된 바닥 표면(41)까지의 두께(T)는 산업 기준에 따라 설정된 고정 치수이다. 최종 치수로의 기계가공은 접착 및 기계 가공된 조립체(36)를 클램핑 또는 나사결합에 의해 역전된 자세로 스퍼터 증착 챔버에 체결할 수 있도록 주변 하부 플랜지(42)를 형성하는 것을 포함한다. 도 7에서, 주변 하부 플랜지(42)는 백킹 플레이트(12)의 외부 가장자리 부분으로 이루어지고, 외부 가장자리 부분은 도 4의 경우에서와 같이 스퍼터 타겟 직경이 백킹 플레이트 직경이 동일한 경우에 스퍼터 타겟 블랭크(10)의 측부 가장자리로부터 외측 부분을 기계 가공으로 제거하는 것에 의하여, 또는 도 6의 경우에서와 같은 스퍼터 타겟 직경이 백킹 플레이트 직경보다 작은 경우에 링(32)을 기계 가공으로 제거하는 것에 의하여 플랜지를 형성하도록 노출된다. 어느 실시예에서도, 플랜지(42)를 형성하는 것은 접착 계면(20)을 위치시키도록 정밀 기계가공을 요구한다. 플랜지(42)의 높이(H) 또한 산업 기준에 의해 설정된 치수이다. 도 7에서 도시 및 설명된 실시예는 고강도의 접착부가 부품 재료의 미세구조에 영향을 줌이 없이 조립체 부품들 사이에 본 발명에 따라 형성된다는 것을 제외하고는 백킹 플레이트의 외측 부분이 플랜지로서 작용하는 종래의 스퍼터 타겟/백킹 플레이트 조립체의 구성과 유사하다.
도 8을 참조하면, 도 7의 접착 및 기계 가공된 조립체(36)가 확대 도시되어 있다. 본 발명의 폭발 접착 방법은 표준 타겟/백킹 플레이트 조립체에서 대략 1.0 내지 1.5mm로 이루어지는 파형의 진폭(A)을 갖는 파형 접착 계면(20)을 형성한다. 증착 공정 동안, 타겟을 통과하는 모든 범위를 스퍼터링하는 것 즉, 백킹 플레이트(12)까지 타겟(10)을 통과하는 구멍을 스퍼터링하는 것은 필요하지 않다. 전형적인 스퍼터 타겟/백킹 플레이트 조립체에 있어서, 타겟은 가상선으로 도시된 수평 접착 계면(46)으로 또는 백킹 플레이트까지 펀칭하기 전에 계면(46) 바로 위의 깊이까지 하향하여 스퍼터링될 수 있다. 도 8에 확대 도시된 조립체(36)와 같은 본 발명의 폭발 접착된 조립체에 있어서, 타겟이 스퍼터링될 수 있는 깊이(D)는 파형 접착 계면(20)의 진폭(A)에 의해 한정된다. 그러므로, 폭발 접착된 스퍼터 타겟/백킹 플레이트 조립체에 있어서, 타겟(10)이 스퍼터링될 수 있는 최대 깊이(D)는 계면(20)의 파동부의 상부(48)까지이거나, 또는 백킹 플레이트(12)까지 펀칭하기 전의 파동부 바로 위까지이다. 수평형 접착 계면과 비교하면, 도 8에 가상선으로 도시된 바와 같이, 파형의 진폭(A)과 대략 동일한 쓸 수 있는 타겟 재료의 양이 강한 원자 접착을 달성하도록, 그리고 타겟과 백킹 플레이트 재료의 미세구조를 유지하도록 제거되는 것은 명확하다.
도 9 및 도 10에 도시된 바와 같이 본 발명의 접착 및 기계가공된 조립체(50)의 대안적인 실시예에 있어서, 도 4의 타겟/백킹 플레이트 조립체(30)를 기계가공 시에, 백킹 플레이트(12)의 많은 부분이 기계 가공된 바닥 표면(41)을 형성하도록 백킹 플레이트(12)의 바닥부(40 : 가상선으로 도시됨)로부터 제거되고, 또한 스퍼터 표면(39)을 형성하기 위해 타겟(10)의 상부(38)로부터 일부분이 제거된다. 아울러, 스퍼터 타겟 재료의 상부(54)와 접착 계면(20)에 의해 분리되는 백킹 플레이트 재료의 바닥부(56)로 이루어진 높이(H)의 주변 하부 플랜지(52)를 형성하도록 타겟 블랭크(10)의 측부 가장자리로부터 외측 부분이 제거된다. 플랜지(52)의 높이(H)는 도 7에 도시된 플랜지(42)의 높이(H)와 동일하므로, 두 실시예는 산업 기준 치수에 부합한다. 도 9 및 도 10의 확대도에 도시된 바와 같이, 타겟(10)이 스퍼터링될 수 있는 최대 깊이(D')는 계면(20) 파형의 상부(48)까지이거나 또는 백킹 플레이트(12)까지 펀칭하기 전의 파형의 바로 위까지이다. 그러나, 이러한 도 10에서의 최대 깊이(D')는 도 8의 실시예에서의 최대 깊이(D)보다 크다. 따라서, 도 9 및 도 10의 실시예에서의 타겟(10)은 보다 깊은 깊이까지 하향 스퍼터링될 수 있으므로, 백킹 플레이트 재료까지 펀칭하기 전에 보다 긴 시간 기간 동안 스퍼터링될 수 있다. 실제로, 접착 계면(20)은 보다 긴 시간 기간 동안 스퍼터링될 수 있는 보다 두꺼운 타겟(10)을 형성하도록 접착 및 기계 가공된 타겟/백킹 플레이트 조립체(50)에서 아래로 이동되었다. 접착 계면(20)이 조립체(50)의 바닥부로 이동하는 것에 의하여, 연장된 수명을 갖는 스퍼터 타겟/백킹 플레이트 조립체가 형성된다. 이러한 실시예는 산업 기준 치수를 충족시키며, 조립체의 일부를 위하여 보다 저렴한 백킹 플레이트 재료의 사용을 가능하게 한다.
본 발명이 실시예의 설명에 의해 도시되었고, 그 실시예가 매우 상세하게 설명되었지만, 특허청구범위를 상기 설명에 제한하거나 한정하는 것은 아니다. 추가의 장점 및 변형은 당업자에게는 자명할 것이다. 그러므로, 확대된 양태에서의 본 발명은 상기의 특정 설명, 도시한 장치 및 방법과 도시 및 설명된 도시예에 제한되는 것은 아니다. 따라서, 본 출원인의 일반적인 발명 개념의 정신 및 범위로부터 일탈함이 없이 변형이 상기 설명으로부터 이루어질 수 있다.
본 발명은 스퍼터 타겟과 백킹 플레이트를 포함하는 재료의 특성과 미세구조를 변화시키지 않고, 강도 높은 접착부가 스퍼터 타겟과 백킹 플레이트 사이에 형성되는 접착된 스퍼터 타겟/백킹 플레이트 조립체를 형성하는 방법을 제공한다.

Claims (6)

  1. 접착된 스퍼터 타겟/백킹 플레이트 조립체 형성 방법으로서,
    상부 접착 표면을 갖는 백킹 플레이트를 제공하는 단계;
    상기 백킹 플레이트의 상부 접착 표면의 직경보다 작은 직경의 하부 접착 표면을 갖는 스퍼터 타겟을 제공하는 단계;
    상기 하부 접착 표면의 직경을 상기 상부 접착 표면의 직경과 동일하게 증가시키도록 상기 스퍼터 타겟 주위에 링을 제공하는 단계;
    접착 계면에 원자 접착을 형성하도록 하나 이상의 제어된 폭발에 의해 상기 상부 및 하부 표면 중 하나 이상을 서로를 향해 가속시키는 것에 의하여 백킹 플레이트에 상기 스퍼터 타겟과 링을 폭발 접착하는 단계로서,
    상기 스퍼터 타겟 및 백킹 플레이트 재료의 미세구조 및 특성이 상기 폭발 접착 단계에 의해서는 변화되지 않은 채로 유지되는 단계; 및
    접착된 스퍼터 타겟/백킹 플레이트 조립체를 증착 챔버에 고정하기 위하여 백킹 플레이트로 이루어진 사전 결정된 두께의 주변 플랜지를 형성하도록 상기 링을 접착 계면까지 제거하는 가공 단계를 포함하는 접착된 스퍼터 타겟/백킹 플레이트 조립체 형성 방법.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 스퍼터 타겟은 알루미늄, 티타늄, 탄탈륨, 텅스텐, 코발트, 니켈, 구리 및 그들의 합금으로 이루어진 그룹으로부터 선택되는 재료를 포함하는 접착된 스퍼터 타겟/백킹 플레이트 조립체 형성 방법.
  3. 제 1 항에 있어서, 상기 백킹 플레이트는 알루미늄, 구리 및 금속 매트릭스 복합물로 이루어진 그룹으로부터 선택되는 재료를 포함하는 접착된 스퍼터 타겟/백킹 플레이트 조립체 형성 방법.
  4. 하부 접착 표면을 갖는 스퍼터 타겟을 제공하는 단계;
    상기 스퍼터 타겟의 하부 접착 표면의 직경과 동일한 직경의 상부 접착 표면을 갖는 백킹 플레이트를 제공하는 단계;
    접착 계면에 원자 접착부를 형성하도록 하나 이상의 제어된 폭발에 의해 상기 상부 및 하부 표면 중 하나 이상을 서로를 향하여 가속시키는 것에 의하여 상기 스퍼터 타겟을 상기 백킹 플레이트에 폭발 접착하는 단계로서,
    상기 스퍼터 타겟 및 백킹 플레이트 재료의 미세구조 및 특성이 상기 폭발 접착 단계에 의해서는 변화되지 않은 채로 유지하는 단계; 및
    접착된 스퍼터 타겟/백킹 플레이트 조립체를 증착 챔버 내에 고정하기 위하여, 상기 접착 계면에 의해 구분되는 상기 스퍼터 타겟인 상부 부분과 상기 백킹 플레이트인 하부 부분으로 이루어진 사전 결정된 두께의 주변 플랜지를 형성하도록, 상기 접착 계면 위의 깊이까지 상기 스퍼터 타겟의 외측 부분을 제거하는 가공 단계를 포함하는 접착된 스퍼터 타겟/백킹 플레이트 조립체 형성 방법.
  5. 제 4 항에 있어서, 상기 스퍼터 타겟은 알루미늄, 티타늄, 탄탈륨, 텅스텐, 코발트, 니켈, 구리 및 그들의 합금으로 이루어진 그룹으로부터 선택되는 재료를 포함하는 접착된 스퍼터 타겟/백킹 플레이트 조립체 형성 방법.
  6. 제 4 항에 있어서, 상기 백킹 플레이트는 알루미늄, 구리 및 금속 매트릭스 복합물로 이루어진 그룹으로부터 선택되는 재료를 포함하는 접착된 스퍼터 타겟/백킹 플레이트 조립체 형성 방법.
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