KR100745437B1

KR100745437B1 - 스퍼터링 타깃 및 그 제조방법

Info

Publication number: KR100745437B1
Application number: KR1020067003704A
Authority: KR
Inventors: 나오키 오노
Original assignee: 미츠이 긴조쿠 고교 가부시키가이샤
Priority date: 2004-05-18
Filing date: 2005-05-17
Publication date: 2007-08-02
Also published as: CN1842613A; KR20070063050A; WO2005111261A1; KR20060057620A; TWI266809B; JPWO2005111261A1; TW200602507A

Abstract

본 발명은 스퍼터링에 의해 박막을 제작할 때에 사용하는 스퍼터링 타깃 및 그 제조방법으로, 배킹플레이트와, 그들을 접착시키고 있는 본딩재층 으로 이루어지고, 본딩재층 중에는 스페이서가 존재하지 않고, 본딩재층의 두께가 0.5 ∼ 2 ㎜의 범위내이고, 타깃의 접착면과 배킹플레이트의 접착면이 실질적으로 평행하게 유지되어 있는 스퍼터링 타깃 및 그 제조방법이다.

Description

스퍼터링 타깃 및 그 제조방법{SPATTERING TARGET AND METHOD OF MANUFACTURING THE SAME}

본 발명은 스퍼터링에 의해 박막을 제작할 때에 사용하는 스퍼터링 타깃 및 그 제조방법에 관한 것이다. 더욱 구체적으로 타깃, 배킹플레이트 및 이들을 접착시키고 있는 본딩재층으로 이루어지는 스퍼터링 타깃으로, 본딩재층 중에는 스페이서가 존재하지 않는 스퍼터링 타깃 및 그 제조방법에 관한 것이다.

스퍼터링에 의한 성막법은 부착력이 강한 박막을 용이하게 얻을 수 있고, 막두께의 제어가 용이하고, 합금의 박막화에 있어서의 재현성이 좋고, 고융점 재료의 박막화가 용이하다는 등의 특징을 가지고 있으므로, 반도체 등의 전자ㆍ전기부품용 재료의 성막, 예를 들면, 액정 디스플레이용 투명 도전막의 제작, 하드디스크의 기록층 제작, 반도체 메모리의 배선재료의 제작 등의 넓은 분야에서 사용되고 있다.

이러한 스퍼터링에 의한 성막법에서는 스퍼터링 타깃으로서, 형성하려고 하는 박막의 구성재료로 구성되는 타깃과, 도전성ㆍ열전도성이 우수한 재질로 구성되는 배킹플레이트를 본딩재를 통해서 접착시킨 구성의 것이 일반적으로 이용되고 있다. 이러한 경우에는, 배킹플레이트의 재질로는 예를 들면 도전성ㆍ열전도성이 우수한 구리, 바람직하게는 무산소 구리, 티탄, 스테인리스스틸 등을 이용할 수 있으 며, 타깃과 배킹플레이트의 접착에 이용할 수 있는 본딩재로는 예를 들면 In계, Sn계 등의 저융점 금속으로 구성되는 본딩납재가 이용되고 있다.

또, 타깃과 배킹플레이트를 접착시키는 방법으로서는 예를 들면 타깃과 배킹플레이트 사이에 본딩재를 배치하고, 그들을 동시에 가열하는 것에 의해서 타깃과 배킹플레이트 사이에 본딩재를 용융, 충전시키고, 이 상태에서 실온까지 냉각시키는 것에 의해서 타깃과 배킹플레이트를 접착시키는 방법이나, 타깃의 표면 및 배킹플레이트의 표면에 각각 본딩재를 도포하기 전의 가열 또는 도포 후의 가열에 의해서 본딩재의 용융물을 형성하고, 이어서 상기 타깃과 상기 배킹플레이트를 상기 본딩재층을 통해서 접착시키고, 이 상태에서 실온까지 냉각하는 것에 의해서 타깃과 배킹플레이트를 접착시키는 방법 등이 채용되고 있다.

이러한 타깃과 배킹플레이트를 접착시키기 위해서 사용하는 본딩재층으로서는, (1) 타깃과 배킹플레이트의 열팽창율의 차이에 의한 열팽창의 차이를 흡수하기 위한 완충성, (2) 스퍼터링 중에서의 열응력의 완화 흡수성, (3) 스퍼터링 장치에 장착할 때에 발생하는 변형, 진공흡인 시의 대기압에 의한 배킹플레이트 이면에서 가해지는 변형응력의 완화 흡수성이 요구되고 있고, 이 때문에, 본딩재층이 어느 정도 두꺼울 필요가 있다.

저융점 금속 등의 본딩재를 사용해서 타깃과 배킹플레이트를 종래의 방법에 의해 접착시키는 경우에는, 본딩재층을 어느 정도 두껍게 하려고 하면, 본딩재층의 두께 조절이 곤란해지고, 각 스퍼터링 타깃 제품별로 본딩재층의 두께가 반드시 일정하지 않기 때문에, 이러한 본딩재층의 두께가 서로 다른 스퍼터링 타깃을 사용해 서 스퍼터링을 수행하는 경우, 사용하는 스퍼터링 타깃마다 방전전압이 변화한다는 문제가 발생한다. 또, 타깃의 접착면과 배킹플레이트의 접착면의 평행관계를 유지할 수 없는 경우가 많고, 이렇게 부분에 의해서 조금이라도 양면의 간격이 서로 다른 스퍼터링 타깃을 사용하게 되면, 스퍼터링 시간의 경과에 따라서 타깃의 스퍼터링면에 편마모가 발생하는 결과가 되기 때문에 바람직하지 못하다.

이 때문에, 타깃과 배킹플레이트 사이에 동판이나 와이어 등의 스페이서를 개재시켜서 본딩재층을 두껍게 하고, 상기한 평행관계를 유지시키는 것에 의해서 본딩재의 상기 문제점을 해결하는 것이 제안되고 있다(예를 들면 특허문헌 1, 2 및 3 참조). 그러나, 이것들의 방법에서는 스페이서가 존재하는 부분에서 본딩재층이 얇아지고, 변형응력이 집중하기 쉽고, 스페이서가 본딩재층의 변형을 저해하게 되므로, 스페이서와의 접촉부분 또는 그 근방의 본딩재 부분에서 크랙이 발생하는 경우가 있다.

특허문헌1: 일본 공개특허 소63-317668호 　

특허문헌2: 일본 공개특허공보 평08-170170호 　

특허문헌3: 일본 공개특허공보 평11-200028호

본 발명은 이러한 현재의 상태를 감안하여, 본딩재를 사용해서 타깃과 배킹플레이트를 접착시킨 스퍼터링 타깃에 있어서, 스페이서를 사용하지 않고 본딩재층의 두께가 두껍고, 타깃의 접착면과 배킹플레이트의 접착면이 실질적으로 평행하게 유지되어 있는 스퍼터링 타깃 및 그 제조방법을 제공하는 것을 첫 번째 목적으로 하고 있다.

또, 본 발명은 상기의 특성에 추가하여, 스퍼터링 시에도 본딩재가 튀어나올 위험성이 적은 스퍼터링 타깃 및 그 제조방법을 제공하는 것을 두 번째 목적으로 하고 있다.

상기의 제반 목적을 달성하기 위해서 예의 검토한 결과, 내열성 일시 스페이서를 사용해서 본딩재층의 두께를 제어하고, 타깃의 접착면과 배킹플레이트의 접착면이 실질적으로 평행하게 유지되도록 하는 것에 의해서 첫 번째목적으로 하는 스퍼터링 타깃을 얻을 수 있는 것을, 추가로, 내열성 일시 스페이서를 사용해서 타깃의 접착면측 표면상에 존재하는 본딩재의 범위를 제어하는 것에 의해 두 번째 목적으로 하는 스퍼터링 타깃을 얻을 수 있는 것을 발견하고, 본 발명을 완성하였다.

즉, 본 발명의 스퍼터링 타깃은 타깃, 배킹플레이트 및 이들을 접착시키고 있는 본딩재층으로 이루어지고, 본딩재층 중에는 스페이서가 존재하지 않고 본딩재층의 두께가 0.5 ∼ 2 ㎜의 범위내이며, 또한, 타깃의 접착면과 배킹플레이트의 접착면이 실질적으로 평행하게 유지되어 있는 것을 특징으로 한다.

또, 본 발명의 스퍼터링 타깃은 타깃, 배킹플레이트 및 이들을 접착시키고 있는 본딩재층으로 이루어지고, 본딩재층 중에는 스페이서가 존재하지 않고 본딩재층의 두께가 0.5 ∼ 2 ㎜의 범위내이고, 타깃의 접착면과 배킹플레이트의 접착면이 실질적으로 평행하게 유지되고 있으며, 또한 타깃의 접착면측 표면의 주변의 적어도 일부와 배킹플레이트 사이에는 본딩재가 존재하고 있지 않는 것을 특징으로 한다.

또, 본 발명의 스퍼터링 타깃의 제조방법은 본딩재층에 접착되는 타깃 표면과 본딩재층에 접착되는 배킹플레이트 표면이 실질적으로 평행하게 유지되도록 할 수 있는 배치에서 내열성 일시 스페이서를, (1) 타깃의 접착면측 표면의 주변에 이탈 가능하게 설치하거나, (2) 상기 타깃의 표면상의 내열성 일시 스페이서의 설치 가능위치와는 면대칭이 되는 배치에서 배킹플레이트의 접착면측 표면상에 이탈 가능하게 설치하거나, 또는 (3) 그 양쪽에 이탈 가능하게 설치하고, 이 때에 내열성 일시 스페이서의 합계 두께가 0.5∼2 ㎜의 범위 내에서 실질적으로 일정값이 되도록 조정하고, 상기 타깃의 접착면측 표면상에 본딩재의 용융물을 형성하거나, 상기 배킹플레이트의 접착면측 표면상에 상기 타깃의 표면상의 본딩재 용융물의 형성 가능위치와는 면대칭이 되는 배치에서 본딩재의 용융물을 형성하거나, 또는 그 양쪽에 본딩재의 용융물을 형성하고, 이어서 상기 타깃과 상기 배킹플레이트를 상기 본딩재층 을 통해서 접착시키고, 이 때에 그 양쪽에 내열성 일시 스페이서가 이탈 가능하게 설치되어 있는 경우에는 상기 타깃과 상기 배킹플레이트를 면대칭이 되어 있는 내열성 일시 스페이서가 일치하도록 본딩재층을 통해서 접착시키고, 냉각한 후 그들의 내열성 일시 스페이서를 제거하는 것을 특징으로 한다.

또, 본 발명의 스퍼터링 타깃의 제조방법은 내열성 일시 스페이서를, (1) 본딩재층에 접착되는 타깃 표면의 주변의 전체주위에 이탈 가능하게 설치하거나, (2) 상기 타깃의 표면상의 내열성 일시 스페이서의 설치 가능위치와는 면대칭이 되는 배치에서 본딩재층에 접착되는 배킹플레이트 표면에 이탈 가능하게 설치하거나, 또는 (3) 그 양쪽에 이탈 가능하게 설치하고, 이 때에 내열성 일시 스페이서의 합계 두께가 0.5∼2 ㎜의 범위 내에서 실질적으로 일정값이 되도록 조정하고, 상기 타깃의 표면상, 상기 배킹플레이트의 표면상, 또는 그 양쪽의 표면상의 내열성 일시 스페이서로 둘러 쌓여진 부분에 본딩재의 용융물을 형성하고, 이어서 상기 타깃과 상기 배킹플레이트를 상기 본딩재층을 통해서 접착시키고, 이 때에 그 양쪽에 내열성 일시 스페이서가 이탈 가능하게 설치되어 있는 경우에는 상기 타깃과 상기 배킹플레이트를 면대칭이 되어 있는 내열성 일시 스페이서가 일치하도록 본딩재층을 통해서 접착시키고, 냉각한 후 그들의 내열성 일시 스페이서를 제거하는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 있어서 「실질적으로 평행하게 유지되어 있다」, 「실질적으로 일정값」은 배킹플레이트와 타깃이 본딩된 스퍼터링 타깃에 있어서 당업계에서 허용되고 있는 정도의 배킹플레이트와 타깃의 평행도가 확보되는 것을 의미하며, 또 「내열성 일시 스페이서의 합계 두께」는 내열성 일시 스페이서를 타깃의 접착면측 표면에만 설치하는 경우에는 그 두께, 배킹플레이트의 접착면측 표면에만 배치하는 경우에는 그 두께, 그 양쪽에 설치할 경우에는 그 양자의 합계 두께를 의미한다.

발명의 효과

본 발명의 스퍼터링 타깃에 있어서는 본딩재층 중에는 스페이서가 존재하지 않고 본딩재층의 두께가 일정하고 타깃의 접착면과 배킹플레이트의 접착면이 실질적으로 평행하게 유지되어 있으므로, 스퍼터링 타깃 마다 방전전압이 변화하지 않으며, 또한 스퍼터링 시간의 경과에 따라서 스퍼터링 타깃의 스퍼터링면에 편마모가 발생하지 않고, 본딩재 부분에 크랙이 발생하지 않는다. 또 타깃의 접착면측 표면의 주변의 적어도 일부와 배킹플레이트 사이에 본딩재가 존재하지 않고 있는 경우에는, 스퍼터링 시에 본딩재가 튀어나올 위험성이 적다.

도 1은 본 발명의 스퍼터링 타깃의 일예를 나타내는 개략적인 단면도이다.

도 2는 본 발명의 스퍼터링 타깃의 제조방법에서의 내열성 일시 스페이서의 배치위치를 나타내는 개략적인 설명도이다.

도 3은 본 발명의 스퍼터링 타깃의 제조방법에서의 타깃 표면상의 내열성 일시 스페이서의 배치위치를 나타내는 개략적인 설명도이다.

도 4는 본 발명의 스퍼터링 타깃의 제조방법에서의 2분할타깃 표면상의 내열성 일시 스페이서의 배치위치를 나타내는 개략적인 설명도이다.

도 5는 본 발명의 스퍼터링 타깃의 제조방법에서의 3분할타깃 표면상의 내열성 일시 스페이서의 배치위치를 나타내는 개략적인 설명도이다.

도 6은 본 발명의 스퍼터링 타깃의 제조과정의 다른 단계의 상태를 나타내는 개략적인 단면도이다.

도 7은 내압시험의 상태를 나타내는 개략적인 설명도이다.

<<부호의 설명>>

1 타깃

2 배킹플레이트

3 본딩재층

5 내열성 일시 스페이서를 이탈 가능하게 설치하는 위치

6 내열성 일시 스페이서를 이탈 가능하게 설치하는 위치

7 내열성 일시 스페이서

8 내열성 일시 스페이서

9 지그

도 1에 나타낸 바와 같이 타깃(1)과, 배킹플레이트(2)와, 그들을 접착시키고 있는 본딩재층(3)으로 이루어지는 본 발명의 스퍼터링 타깃에 있어서는, 본딩재층 중에는 스페이서가 존재하지 않고 본딩재층의 두께가 0.5 ∼ 2 ㎜의 범권내이며, 타깃의 접착면과 배킹플레이트의 접착면이 실질적으로 평행하게 유지되어 있다. 또한 본 발명의 다른 형태에 있어서는, 본딩재층 중에는 스페이서가 존재하지 않고 본딩재층의 두께가 0.5 ∼ 2㎜의 범위내이며, 또한, 타깃의 접착면과 배킹플레이트의 접착면이 실질적으로 평행하게 유지되고 있고, 타깃의 접착면측 표면의 주변의 적어도 일부, 예를 들면 전체주위와 배킹플레이트 사이(4)에는 본딩재가 존재하지 않고 있다.

본 발명의 스퍼터링 타깃에서는 타깃(1)은 타깃으로서 일반적으로 사용되고 있는 모든 재료로 형성될 수 있고, 예를 들면 크롬, 티탄, 알루미늄, ITO(In-Sn계), Si02 등의 재료로 형성되어 있는 것을 사용할 수 있다. 또 본 발명의 스퍼터링 타깃에서는 타깃(1)은 재질이 서로 다른 복수의 타깃을 1장의 배킹플레이트 상에 접착시킨 분할타깃일 수 있다.

본 발명의 스퍼터링 타깃에서는 배킹플레이트(2)는 배킹플레이트로서 일반적 으로 사용되고 있는 모든 재료로 형성될 수 있고, 예를 들면 도전성ㆍ열전도성이 우수한 구리, 특히 무산소 구리, 티탄, 스테인리스스틸 등의 재료로형성되어 있는 것을 이용할 수 있다. 또 본 발명의 스퍼터링 타깃에서는 배킹플레이트의 두께는 강도를 고려하면, 예를 들면 재질이 Cu(JISC 1020)의 경우에는 10 ㎜ ∼ 50 ㎜으로 하는 것이 바람직하다.

본 발명의 스퍼터링 타깃에서는 본딩재층(3)은 본딩재로서 일반적으로 사용되는 모든 재료로 형성될 수 있고, 일반적으로는 In계, Sn계 등의 저융점 금속으로 구성되는 본딩납재로 형성된다. 이 본딩재층의 두께는 2 ㎜이하인 것이 바람직하다. 2 ㎜ 보다 두꺼워지면 누설자속의 저하가 지나치게 커져서 스퍼터링 시의 방전전압이 불안정해진다. 따라서 1.5 ㎜이하로 하는 것이 더 바람직하다. 그러나, 스퍼터링 타깃의 크랙, 박리방지의 면에서 본딩재층의 두께는 0.25 ㎜이상인 것이 바람직하고, 0.5 ㎜이상인 것이 더 바람직하다.

본 발명의 스퍼터링 타깃에서는 본딩재 부분에 크랙이 발생하지 않도록 하기 위해서는 본딩재층 중에는 스페이서가 존재하지 않고 있는 것이 필요하며, 또, 스퍼터링 시간의 경과에 따라서 스퍼터링 타깃의 스퍼터링면에 편마모가 발생하지 않도록 하기 위해서는 타깃의 접착면과 배킹플레이트의 접착면이 실질적으로 평행하게 유지되어 있는 것이 필요하다.

또, 본 발명의 스퍼터링 타깃에서는 스퍼터링 시에 본딩재가 튀어나올 위험성이 적도록 하기 위해서는 타깃의 접착면측 표면 주변의 적어도 일부, 예를 들면 전체주위와 배킹플레이트 사이(4)에는 본딩재가 존재하지 않는(즉, 타깃의 접착면 측 표면 주변의 적어도 일부, 예를 들면 전체주위와 배킹플레이트 사이(4)에는 본딩재가 충전되지 않고, 또 타깃의 접착면측 표면 주변의 적어도 일부, 예를 들면 전체주위에도 그 부분에 대면하고 있는 부분의 배킹플레이트의 표면에도 본딩재가 부착되어 있지 않음)것이 바람직하다.

본 발명의 스퍼터링 타깃의 제조방법에서는 우선, 처음에 예를 들면, 도 2∼도 5에 나타낸 바와 같이 본딩재층에 접착되는 타깃 표면과 본딩재층에 접착되는 배킹플레이트 표면이 실질적으로 평행하게 유지되도록 하기 위해서, 내열성 일시 스페이서를, (1) 타깃(1)의 접착면측 표면의 주변에서 상기 타깃을 지지할 수 있는 적어도 3점의 지점 부분을 각각 포함하는 부분(5)에 이탈 가능하게 설치거나, (2) 상기 타깃(1)의 표면상의 내열성 일시 스페이서의 설치 가능위치와는 면대칭이 되는 배치(6)에서 배킹플레이트(2)의 접착면측 표면상에 이탈 가능하게 설치하거나, 또는 (3) 그 양쪽에 이탈 가능하게 설치한다. 또, 타깃(1)이 동일한 재질 또는 서로 다른 재질의 복수의 타깃으로 구성되는 분할타깃의 경우에는, 본딩재층에 접착되는 분할타깃의 각각의 타깃 표면과 본딩재층에 접착되는 배킹플레이트 표면이 실질적으로 평행하게 유지되도록 하기 위해서, 내열성 일시 스페이서를 (1) 분할타깃의 각각의 타깃의 접착면측 표면의 주변에서 상기 분할타깃의 각각의 타깃을 지지할 수 있는 적어도 3점의 지점 부분을 각각 포함하는 부분에 이탈 가능하게 설치거나, (2) 상기 분할타깃의 각각의 타깃의 표면상의 내열성 일시 스페이서의 설치 가능위치와는 면대칭이 되는 배치에서 배킹플레이트(2)의 접착면측 표면상에 이탈 가능하게 설치하거나, 또는 (3) 그 양쪽에 이탈 가능하게 설치한다.

상기의 「타깃의 접착면측 표면의 주변에서 상기 타깃을 지지할 수 있는 적어도 3점의 지점 부분을 각각 포함하는 부분」의 예시로서는 도 2에 나타낸 바와 같이 전체주위(5)일 경우 이외에, 도 3 ∼ 도 5 에 나타낸 바와 같은 여러 가지의 형태가 있다. 도 3의 (a) ∼(d)는 단일판 타깃의 경우를 나타내며, 도 4의 (a) ∼ (d)는 2분할 타깃의 경우를 나타내며, 도 5의 (a) ∼ (d)는 3분할 타깃의 경우를 나타내고 있다.

본 발명의 제조방법에서 사용하는 내열성 일시 스페이서는 본딩재층의 냉각 고화 후에 제거할 수 있는 것이라면 어떠한 재료로도 만들어진 것일 수 있다. 그러한 재료로서는 구리, 스테인리스스틸, 알루미늄, 니켈, 아연 등의 금속 또는 합금, 세라믹스, 테플론(등록상표) 등의 내열성수지 등을 들 수 있다. 그러나, 바람직한 것으로서는 본딩재층의 냉각 고화 후에 스페이서를 제거하는 것이기 때문에, 본딩재의 용융온도에서 실질적으로 소실하지 않는 것, 소성변형하지 않는 것, 본딩재와 반응하지 않는 것, 합금층을 형성하지 않는 것, 본딩재의 선팽창 계수와 동등 이상의 선팽창 계수를 가지는 것, 또는 탄성변형이 적당한 것, 강도가 적당한 것 등이다.

본 발명의 제조방법에서 사용하는 내열성 일시 스페이서의 형상에 대해서는 테이프형상, 판형상, 와이어형상, 봉형상(각봉, 둥근봉), 원반형상, 높이가 낮은 삼각주 형상 등의 모든 형상일 수 있다. 또, 그러한 스페이서를 이탈 가능하게 설치하는 방법으로서는 접착제를 이용해서 임시 고정하는 방법, 스페이서를 타깃 또는 배킹플레이트의 접착면측 표면, 측면, 이면을 따라서 구부리고, 그 구부린 스페 이서를 타깃 또는 배킹플레이트에 끼워서 임시 고정하는 방법, 스페이서를 타깃 또는 배킹플레이트의 접착면측 표면의 주변부에 두고 측면측에서 클램프로 임시 고정하는 방법 등을 채용할 수 있다. 본 발명의 제조방법은 스페이서를 타깃 또는 배킹플레이트의 접착면측 표면에 단순하게 두는 것 만으로도 실시가능 하다.

내열성 일시 스페이서의 두께에 대해서는 도 6에 나타내는 바와 같이 상기 타깃(1) 상의 내열성 일시 스페이서(7)의 두께와 상기 배킹플레이트(2) 상의 내열성 일시 스페이서(8)의 두께의 합계가 0.5 ∼ 2 ㎜의 범위내에서 실질적으로 일정값이 되도록 조정하여도, 상기 타깃(1) 상 또는 상기 배킹플레이트(2) 상의 어느 한쪽에만 내열성 일시 스페이서를 이탈 가능하게 설치하더라도, 그 두께가 0.5 ∼ 2 ㎜의 범위 내에서 실질적으로 일정값이 되도록 조정할 수 있다.

또한 내열성 일시 스페이서(7) 및 (8)로서 내열성 점착테이프를 사용하고, 그 두께가 얇아서 그들의 두께 또는 그들의 합계 두께가 0.5∼2 ㎜의 범위내의 소정의 두께가 안되는 경우에는, 내열성 점착테이프를 2장 이상 중첩하여 사용할 수도 있다. 내열성 점착테이프를 이용하는 경우에는, 마찰계수가 작아서 강도가 있고 본딩재의 냉각 고화 후에 용이하게 빼낼 수 있다는 점에서, 불소수지(예를 들면 테플론(등록상표)) 테이프와 그 한 면에 도포된 변성 실리콘계 점착재로 이루어지는 내열성 점착테이프, 또는 불소수지 층과 그 위의 무기섬유 크로스 층과 그 위의 불소수지 층과 그 위의 변성 실리콘계 점착재층으로 이루어지는 내열성 점착테이프를 사용하는 것이 바람직하다.

그 후에, 타깃의 접착면측 표면상에 본딩재의 용융물을 형성하거나, 배킹플 레이트의 접착면측 표면상에 상기 타깃의 표면상의 본딩재 용융물의 형성 가능위치와는 면대칭이 되는 배치에서 본딩재의 용융물을 형성하거나, 또는 그 양쪽에 본딩재의 용융물을 형성한다. 이때에, 본딩재 용융물의 합계 두께는 타깃과 배킹플레이트가 완전하게 접착되도록 상기 내열성 일시 스페이서의 합계 두께보다도 약간 두꺼운 것이 바람직하다. 이어서, 도 6에 나타내는 바와 같이 타깃과 배킹플레이트를 접착시키고, 이 때에 그 양쪽에 내열성 일시 스페이서가 이탈 가능하게 설치되어 있는 경우에는 상기 타깃과 상기 배킹플레이트를 면대칭이 되어 있는 내열성 일시 스페이서가 일치하도록 본딩재층를 통해서 접착시킨다.

타깃의 표면, 배킹플레이트의 표면, 또는 그 양쪽의 표면에 본딩재의 용융물을 형성하는 방법으로서는 상기의 타깃의 표면 및 상기의 배킹플레이트의 표면을 본딩재를 용융시키기에 충분한 온도로 가열하고, 상기 타깃의 표면, 상기 배킹플레이트의 표면 또는 그 양쪽의 표면에 각각 본딩재를 도포해서 용융시키는 방법이나, 상기 타깃의 표면, 상기 배킹플레이트의 표면 또는 그 양쪽의 표면에 각각 본딩재를 도포하고, 그 후 가열, 용융시키는 방법이 있다.

타깃과 배킹플레이트를 접착시킨 후, 그 양쪽에 내열성 일시 스페이서가 이탈 가능하게 설치되어 있는 경우에는 상기 타깃과 상기 배킹플레이트를 면대칭이 되어 있는 내열성 일시 스페이서가 일치하도록 본딩재층을 통해서 접착시킨 후, 본딩재를 냉각 응고시킨다. 본딩재를 냉각 응고시키는 방법으로서는 특별하게 한정되는 것이 아니지만, 예를 들면 배킹플레이트측에서 냉풍을 내뿜거나, 배킹플레이트 이면의 중앙부에 구리의 잉곳을 누르는 등의 방법을 채용할 수 있다. 또한 타깃이 열 충격에 강한 메탈계 등의 경우에는, 타깃측에서 냉풍 등을 내뿜어서 냉각할 수 있다.

본딩재가 냉각 응고한 후, 내열성 일시 스페이서를 제거해서 본 발명의 스퍼터링 타깃을 얻는다. 이렇게 내열성 일시 스페이서를 제거하는 것에 의해 내열성 일시 스페이서가 존재하고 있었던 부분에 대해서는 본딩재가 부착되지 않은 상태가 되고, 타깃의 접착면측 표면의 주변의 전체주위에 내열성 일시 스페이서를 이탈 가능하게 설치하고 있었던 경우에는, 타깃의 접착면측 표면의 주변의 전체주위와 배킹플레이트 사이에는 본딩재는 존재하지 않으며, 또 타깃의 접착면측 표면의 주변의 전체주위에도 그 부분에 대면하고 있는 부분의 배킹플레이트의 표면에도 본딩재가 부착되어 있지 않은 상태가 된다. 이러한 스퍼터링 타깃을 이용하는 경우에는, 스퍼터링 시에 본딩재가 튀어나올 위험성이 없다.

또, 본 발명의 제조방법으로 수득된 스퍼터링 타깃은 타깃과 배킹플레이트의 접착부의 양자의 면이 실질적으로 평행하게 유지되고 있으며, 이것을 이용한 스퍼터링에서는 타깃 간의 방전전압의 편차가 작고, 또 편마모가 발생하지 않는다는 특징을 갖는다.

본 발명의 스퍼터링 타깃 및 그 제조방법을 이하에 실시예, 비교예에 의거하여 설명한다.

실시예 1

127 ㎜ × 381 ㎜ × 4.8 ㎜의 크기의 청판 글라스 타깃, 150 ㎜ × 440 ㎜ × 6 ㎜의 크기의 무산소 구리제 배킹플레이트, 4불화 에틸렌수지(테플론(등록상표))를 기재로 하고, 그 한 면에 변성 실리콘계 점착재를 도포한 폭 3 ㎜, 두께가 약 0.13 ㎜의 내열성 점착테이프, 및 본딩재로서의 인듐 분말을 준비하였다.

상기의 타깃 및 배킹플레이트에 도 2에 나타내는 배치에서 내열성 점착테이프를 이탈 가능하게 설치하였다. 그 후에 핫플레이트를 이용해서 타깃 및 배킹플레이트를 190℃로 가열하고, 각각의 본딩면에 인듐 분말을 도포하고, 용융시켜서 본딩재의 용융물을 형성하였다. 이어서, 도 6에 나타내는 바와 같이 타깃과 배킹플레이트를 면대칭이 되어 있는 내열성 점착테이프가 일치하도록 본딩재층을 통해서 접착시켰다. 접착시킨 후, 타깃 상에 3 ㎏의 중석을 올려 놓고, 자연 냉각하였다. 타깃의 온도가 약 100℃가 되었을 때에, 중석을 제거하고, 내열성 점착테이프를 떼어내어 제거하고, 본 발명의 스퍼터링 타깃을 얻었다. 같은 방법으로 합계 10개의 스퍼터링 타깃을 제작하였다. 각각의 스퍼터링 타깃의 본딩재층의 두께는 0.25 ㎜로 거의 일정하였다.

실시예 2

4불화 에틸렌수지(테플론(등록상표))를 기재로 하고, 그 한 면에 변성 실리콘계 점착재를 도포한 폭 3 ㎜, 두께 약 0.66 ㎜의 내열성 점착테이프를 사용한 이외에는 실시예 1과 같은 방법으로 10개의 스퍼터링 타깃을 제작하였다. 각각의 스퍼터링 타깃의 본딩재층의 두께는 1.3 ㎜로 거의 일정하였다.

비교예 1

127 ㎜ × 381 ㎜× 4.8 ㎜의 크기의 청판 글라스 타깃, 150 ㎜× 440 ㎜ × 6 ㎜의 크기의 무산소 구리제 배킹플레이트, 20 ㎜ × 381 ㎜ × 0.25 ㎜의 크기의 무산소 동판(스페이서), 및 본딩재로서 인듐 분말을 준비하였다.

핫플레이트를 사용해서 타깃 및 배킹플레이트를 190℃로 가열하고, 각각의 본딩면에 인듐 분말을 도포하고 용융시켰다. 상기 무산소 동판(스페이서) 2장을 190℃로 가열하고, 그들의 전체 표면에 인듐 분말을 도포하고 용융시켜서 적셨다. 이들 2장의 무산소 동판을 배킹플레이트 상의 인듐 용융막 상에 65 ㎜의 간격으로 평행하게 배치하고, 그 위에 타깃을 접착시켰다. 접착시킨 후, 타깃 상에 3 ㎏의 중석을 올려 놓고, 자연 냉각해서 스퍼터링 타깃을 얻었다. 같은 방법으로 합계 10개의 스퍼터링 타깃을 제작하였다. 각각의 스퍼터링 타깃의 본딩재층의 두께는 0.25 ㎜로 거의 일정하였다.

비교예 2

20 ㎜ × 381 ㎜ × 0.25 ㎜의 크기의 무산소 동판(스페이서) 대신에 20 ㎜ × 381 ㎜ × 1.3 ㎜의 크기의 무산소 동판(스페이서)을 이용한 이외에는 비교예 1과 같은 방법으로 10개의 스퍼터링 타깃을 제작하였다. 각각의 스퍼터링 타깃의 본딩재층의 두께는 1.3 ㎜로 거의 일정하였다.

실시예 3

127 ㎜ × 381 ㎜ × 4.8 ㎜의 크기의 청판 글라스 타깃, 150 ㎜ × 440 ㎜ × 6 ㎜의 크기의 무산소 구리제 배킹플레이트, 폭 5 ㎜ × 두께 1.5 ㎜의 크기의 무산소 동판(스페이서), 및 본딩재로서 인듐 분말을 준비하였다.

상기의 타깃에만 도 2에 나타내는 배치에서 상기의 동판제 스페이서를 이탈 가능하게 설치하였다. 그 후에 핫플레이트를 사용해서 타깃 및 배킹플레이트를 190℃로 가열하고, 타깃의 본딩면에 인듐 분말을 도포하고 용융시켜서 본딩재의 용융물을 형성하였다. 이어서, 도 6에 나타내는 바와 같은 배치에서, 타깃과 배킹플레이트를 본딩재층을 통해서 접착시켰다. 접착 후, 타깃 상에 3 ㎏의 중석을 올려 놓고, 자연 냉각하였다. 타깃의 온도가 약 100℃가 되었을 때에, 중석을 제거하고, 동판제 스페이서를 뽑아서 제거하고, 본 발명의 스퍼터링 타깃을 얻었다. 같은 방법으로 합계 10개의 스퍼터링 타깃을 제작하였다. 각각의 스퍼터링 타깃의 본딩재층의 두께는 1.5 ㎜로 거의 일정하였다.

비교예 3

동판제 스페이서를 제거하지 않고 그대로 남겨둔 이외에는 실시예 3과 같은 방법으로 10개의 스퍼터링 타깃을 제작하였다. 각각의 스퍼터링 타깃의 본딩재층의 두께는 1.5 ㎜로 거의 일정하였다.

실시예 4

127 ㎜ × 381 ㎜ × 4.8 ㎜의 크기의 청판 글라스 타깃, 150 ㎜ × 440 ㎜ × 6 ㎜의 크기의 무산소 구리제 배킹플레이트, 폭 5 ㎜ × 길이 21 ㎜ × 두께 2 ㎜의 크기의 SUS판(스페이서), 및 본딩재로서 인듐 분말을 준비하였다.

타깃의 표면 상의 도 3(b)에 나타내는 배치와는 면대칭이 되는 배치에서 본딩재층에 접착되는 배킹플레이트 표면에 상기의 SUS판제 스페이서를 클램프에 의해 이탈 가능하게 설치하였다. 그 후에 핫플레이트를 사용해서 타깃 및 배킹플레이트를 190℃로 가열하고, 배킹플레이트의 본딩면에 인듐 분말을 도포하고 용융시켜서 본딩재의 용융물을 형성하였다. 이어서, 타깃과 배킹플레이트를 상기의 각각의 SUS판제 스페이서의 9.5 ㎜길이 부분에 타깃이 덮이도록 타깃과 배킹플레이트를 본딩재층을 통해서 접착시켰다. 접착 후, 타깃 상에 3 ㎏의 중석을 올려 놓고, 자연 냉각하였다. 타깃의 온도가 약 100℃가 되었을 때에, 중석을 제거하고, SUS판제 스페이서를 뽑아 내어 제거하고, 본 발명의 스퍼터링 타깃을 얻었다. 같은 방법으로 합계 10개의 스퍼터링 타깃을 제작하였다. 각각의 스퍼터링 타깃의 본딩재층의 두께는 2.0 ㎜로 거의 일정하였다.

비교예 4

SUS 판제 스페이서를 제거하지 않고 그대로 남겨둔 이외에는 실시예 4와 같은 방법으로 10개의 스퍼터링 타깃을 제작하였다. 각각의 스퍼터링 타깃의 본딩재층의 두께는 2.0 ㎜로 거의 일정하였다.

실시예 5

폭 5 ㎜ × 길이 21 ㎜ × 두께 2 ㎜의 크기의 SUS판(스페이서) 대신에 직경 0.5 ㎜ × 길이 21 ㎜의 구리제 와이어(스페이서)를 사용한 이외에는 실시예 4와 같은 방법으로 10개의 스퍼터링 타깃을 제작하였다. 각각의 스퍼터링 타깃의 본딩재층의 두께는 0.5 ㎜로 거의 일정하였다.

비교예 5

구리제 와이어(스페이서)을 제거하지 않고 그대로 남겨둔 이외에는 실시예 5와 같은 방법으로 10개의 스퍼터링 타깃을 제작하였다. 각각의 스퍼터링 타깃의 본딩재층의 두께는 0.5㎜로 거의 일정하였다.

실시예 6

폭 5 ㎜ × 길이 21 ㎜ × 두께 2 ㎜의 크기의 SUS판(스페이서) 대신에 직경 1.0 ㎜ × 길이 21 ㎜의 SUS제 와이어(스페이서)를 이용한 이외에는 실시예 4와 같은 방법으로 10개의 스퍼터링 타깃을 제작하였다. 각각의 스퍼터링 타깃의 본딩재층의 두께는 1.0 ㎜로 거의 일정하였다.

비교예 6

SUS제 와이어(스페이서)을 제거하지 않고 그대로 남겨둔 이외에는 실시예 6과 같은 방법으로 10개의 스퍼터링 타깃을 제작하였다. 각각의 스퍼터링 타깃의 본딩재층의 두께는 1.0 ㎜로 거의 일정하였다.

비교예 7

폭 5 ㎜ × 길이 21 ㎜ × 두께 2 ㎜의 크기의 SUS판(스페이서) 대신에 직경 0.1 ㎜ × 길이 21 ㎜의 구리제 와이어(스페이서)를 사용한 이외에는 비교예 4와 같은 방법으로 스퍼터링 타깃을 제작하였다. 각각의 스퍼터링 타깃의 본딩재층의 두께는 0.1 ㎜로 거의 일정하였다. 그러나, 구리제 와이어(스페이서)가 너무 가늘어서, 제거하려고 하면 끊어져 버리어, 완전하게 제거할 수는 없었다.

비교예 8

폭 5 ㎜ × 길이 21 ㎜ × 두께 2 ㎜의 크기의 SUS판(스페이서) 대신에 직경 2.5 ㎜ × 길이 21 ㎜의 구리제 와이어(스페이서)를 사용한 이외에는 비교예 4와 같은 방법으로 스퍼터링 타깃의 제작을 시도하였다. 그러나, 타깃과 배킹플레이트를 본딩재층을 통해서 접착시켰을 때에 본딩재 mp 누설이 발생하였다.

내압시험

실시예 1∼6 및 비교예 1∼6에서 제작한 각각의 스퍼터링 타깃의 내압성을 하기의 방법으로 평가하였다.

도 7에 나타내는 바와 같이 스퍼터링 타깃의 배킹플레이트(2)를 지그(9)에 나사(미도시)로 고정하고, 배킹플레이트의 이면 전체에 등압이 걸리도록 하였다. 공간(10) 중에 질소 가스를 서서히 도입해서 크랙이 발생하였을 때의 압력을 측정 하였다. 그들의 결과는 표 1에 나타내는 바와 같았다.

표 1에 나타내는 데이터로부터도 분명하게 알 수 있듯이, 본 발명의 제조방법에 의해 수득된 본 발명의 스퍼터링 타깃은 스페이서를 포함하는 것보다도 우수하다. 또, 표 1에 나타내는 데이터로부터 분명하게 알 수 있듯이, 본딩재층의 두께가 증가함에 따라서 크랙이 발생하였을 때의 압력이 커지고 있으며, 본딩재층의 두께가 0.5 ㎜이상에서 크랙이 발생하였을 때의 압력이 6.3 ㎏/㎠이상이 되고, 본딩재층의 두께가 1 ㎜이상(1∼2㎜)에서 크랙이 발생하였을 때의 압력이 7.3 ㎏/㎠이상으로 되어 있다.

Claims

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본딩재층에 접착되는 타깃 표면과 본딩재층에 접착되는 배킹플레이트 표면이 평행하게 유지되도록 할 수 있는 배치에서 내열성 일시 스페이서를,

(1) 타깃의 접착면측 표면의 주변에 이탈 가능하게 설치하거나,

(2) 상기 타깃의 표면상의 내열성 일시 스페이서의 설치 가능위치와는 면대칭이 되는 배치에서 배킹플레이트의 접착면측 표면상에 이탈 가능하게 설치하거나, 또는

(3) 그 양쪽에 이탈 가능하게 설치하고,

이 때에 내열성 일시 스페이서의 합계 두께가 0.5 ∼ 2 ㎜의 범위 내에서 일정값이 되도록 조정하고, 상기 타깃의 접착면측 표면상에 본딩재의 용융물을 형성하거나, 상기 배킹플레이트의 접착면측 표면상에 상기 타깃의 표면상의 본딩재 용융물의 형성 가능위치와는 면대칭이 되는 배치에서 본딩재의 용융물을 형성하거나, 또는 그 양쪽에 본딩재의 용융물을 형성하고, 이어서 상기 타깃과 상기 배킹플레이트를 상기 본딩재층을 통해서 접착시키고, 이 때에 그 양쪽에 내열성 일시 스페이서가 이탈 가능하게 설치되어 있는 경우에는 상기 타깃과 상기 배킹플레이트를 면대칭이 되어 있는 내열성 일시 스페이서가 일치하도록 본딩재층을 통해서 접착시키고, 냉각한 후 그들의 내열성 일시 스페이서를 제거하는 것을 특징으로 하는 스퍼터링 타깃의 제조방법.
내열성 일시 스페이서를,

(1) 본딩재층에 접착되는 타깃 표면의 주변의 전체주위에 이탈 가능하게 설치하거나,

(2) 상기 타깃의 표면상의 내열성 일시 스페이서의 설치 가능위치와는 면대칭이 되는 배치에서 본딩재층에 접착되는 배킹플레이트 표면에 이탈 가능하게 설치하거나, 또는

(3) 그 양쪽에 이탈 가능하게 설치하고,

이 때에 내열성 일시 스페이서의 합계 두께가 0.5 ∼ 2 ㎜의 범위 내에서 일정값이 되도록 조정하고, 상기 타깃의 표면상, 상기 배킹플레이트의 표면상, 또는 그 양쪽의 표면상의 내열성 일시 스페이서로 둘러 쌓여진 부분에 본딩재의 용융물을 형성하고, 이어서 상기 타깃과 상기 배킹플레이트를 상기 본딩재층을 통해서 접착시키고, 이 때에 그 양쪽에 내열성 일시 스페이서가 이탈 가능하게 설치되어 있는 경우에는 상기 타깃과 상기 배킹플레이트를 면대칭이 되어 있는 내열성 일시 스페이서가 일치하도록 본딩재층을 통해서 접착시키고, 냉각한 후 그들의 내열성 일시 스페이서를 제거하는 것을 특징으로 하는 스퍼터링 타깃의 제조방법.
제 3 항 또는 제 4 항에 있어서, 상기의 본딩재층을 통해서 접착시키는 상기의 타깃 및 상기의 배킹플레이트의 각각의 표면을 본딩재를 용융시키기에 충분한 온도로 가열하고, 상기 타깃의 표면, 상기 배킹플레이트의 표면, 또는 그 양쪽의 표면에 각각 본딩재를 도포하여 용융시키는 것에 의해 상기 타깃의 표면상, 상기 배킹플레이트의 표면상, 또는 그 양쪽의 표면상에 본딩재의 용융물을 형성하는 스퍼터링 타깃의 제조방법.
제 3 항 또는 제 4 항에 있어서, 상기의 타깃의 표면, 상기의 배킹플레이트의 표면, 또는 그 양쪽의 표면에 각각 본딩재를 도포하고, 그 후 가열하는 것에 의해 상기 타깃의 표면상, 상기 배킹플레이트의 표면상, 또는 그 양쪽의 표면상에 본딩재의 용융물을 형성하는 스퍼터링 타깃의 제조방법.
제 3 항 또는 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서, 내열성 일시 스페이서가 불소수지 테이프와 그 한 면에 도포된 변성 실리콘계 점착재로 이루어지는 것이거나, 또는 불소수지 층과 그 위의 무기섬유 크로스 층과 그 위의 불소수지 층과 그 위의의 변성 실리콘계 점착재층으로 이루어지는 것이고, 본딩재가 인듐을 포함하는 본딩재인 스퍼터링 타깃의 제조방법.
삭제
제 3 항 또는 제 4 항에 있어서, 내열성 일시 스페이서의 합계 두께가 1∼2 ㎜범위 내에서 일정값이 되도록 조정하는 스퍼터링 타깃의 제조방법.
제 9 항에 있어서, 상기 본딩재층을 통해서 접착시키는 상기 타깃 및 상기 배킹플레이트의 각각의 표면을 본딩재를 융합시키기에 충분한 온도로 가열하고, 상기 타깃의 표면, 상기 배킹플레이트의 표면, 또는 그 양쪽의 표면에 각각 본딩재를 도포하여 융합시키는 것에 의해 상기 타깃의 표면상, 상기 배킹플레이트의 표면상, 또는 그 양쪽의 표면상에 본딩재의 융합물을 형성하는 스퍼터링 타깃의 제조방법.
제 9 항에 있어서, 상기 타깃의 표면, 상기 배킹플레이트의 표면, 또는 그 양쪽의 표면에 각각 본딩재를 도포하고, 그 후 가열하는 것에 의해 상기 타깃의 표면상, 상기 배킹플레이트의 표면상, 또는 그 양쪽의 표면상에 본딩재의 용융물을 형성하는 스퍼터링 타깃의 제조방법.
제 9 항에 있어서, 내열성 일시 스페이서가 불소수지 테이프와 그 한 면에 도포된 변성 실리콘계 점착재로 이루어지는 것이거나, 또는 불소수지 층과 그 위의 무기섬유 크로스 층과 그 위의 불소수지 층과 그 위의 변성 실리콘계 점착재 층으로 이루어지는 것이고, 본딩재가 인듐을 포함하는 본딩재인 스퍼터링 타깃의 제조방법.
제 5 항에 있어서, 내열성 일시 스페이서가 불소수지 테이프와 그 한 면에 도포된 변성 실리콘계 점착제로 이루어지는 것이나, 또는 불소수지 층과 그 위의 무기섬유 크로스 층과 그 위의 불소수지 층과 그 위의 변성 실리콘계 점착제 층으로 이루어지는 것이고, 본딩재가 인듐을 포함하는 스퍼터링 타깃의 제조방법.
제 10 항에 있어서, 내열성 일시 스페이서가 불소수지 테이프와 그 한 면에 도포된 변성 실리콘계 점착제로 이루어지는 것이나, 또는 불소수지 층과 그 위의 무기섬유 크로스 층과 그 위의 불소수지 층과 그 위의 변성 실리콘계 점착제 층으로 이루어지는 것이고, 본딩재가 인듐을 포함하는 스퍼터링 타깃의 제조방법.
제 6 항에 있어서, 내열성 일시 스페이서가 불소수지 테이프와 그 한 면에 도포된 변성 실리콘계 점착제로 이루어지는 것이나, 또는 불소수지 층과 그 위의 무기섬유 크로스 층과 그 위의 불소수지 층과 그 위의 변성 실리콘계 점착제 층으로 이루어지는 것이고, 본딩재가 인듐을 포함하는 스퍼터링 타깃의 제조방법.
제 11 항에 있어서, 내열성 일시 스페이서가 불소수지 테이프와 그 한 면에 도포된 변성 실리콘계 점착제로 이루어지는 것이나, 또는 불소수지 층과 그 위의 무기섬유 크로스 층과 그 위의 불소수지 층과 그 위의 변성 실리콘계 점착제 층으로 이루어지는 것이고, 본딩재가 인듐을 포함하는 스퍼터링 타깃의 제조방법.