KR101137912B1 - 원통형 스퍼터링 타겟 - Google Patents

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Abstract

본 발명에 따른 원통형 스퍼터링 타겟은, 원통형 백킹 튜브와, 원통형 백킹 튜브의 외측면과 에어갭을 두고 설치되는 스퍼터링 타겟재와, 스퍼터링 타겟재와 원통형 백킹 튜브 사이의 에어갭에 삽입되는 삽입편과 삽입편으로부터 수직으로 연장형성되어 높이 방향으로 설치되는 서로 다른 스퍼터링 타겟재들을 이격시키는 연장편을 포함하는 고정재와, 스퍼터링 타겟재와 원통형 백킹 튜브를 접착시키는 본딩재를 포함한다.
원통형, 스퍼터링 타겟재, 백킹 튜브

Description

원통형 스퍼터링 타겟{Cylinderical sputtering target}
본 발명은 마그네트론 회전 캐소드 스퍼터링 장치에서 도전막 성막에 사용되는 원통형 스퍼터링 타겟에 관한 것으로, 특히 작업의 편리성과 효율성을 높일 수 있는 원통형 스퍼터링 타겟에 관한 것이다.
마그네트론 회전 캐소드 스퍼터링 장치는, 원통형 타겟의 내부에 자장발생장치를 가지고, 타겟의 내부로부터 냉각하면서, 타겟을 회전시킴으로써 스퍼터링을 수행하여 타겟재의 전면이 침식상태(erosion state)로 되어 균일하게 깍여진다. 그 결과, 종래의 평판형 마그네트론 회전 캐소드 스퍼터링 장치의 사용효율(20-30%)에 비하여, 현저하게 높은 타겟 사용효율(60% 이상)이 얻어진다. 나아가, 타겟을 회전시킴으로써, 종래의 평판형 마그네트론 회전 캐소드 스퍼터링 장치에 비하여, 단위 면적당 큰 전력을 투입할 수 있어 그 결과, 높은 성막속도를 얻을 수 있다.
한편, 기존 평판형 스퍼터링 타겟의 구조는 평판형 스퍼터링 타겟재와, 백킹 플레이트와, 금속 와이어와, 백킹 플레이트와 스퍼터링 타겟재를 접착시키는 본딩재로 구성된다. 여기서, 금속 와이어는 평판형 스퍼터링 타겟재와 백킹 플레이트 사이에 접착되는 본딩재가 적절한 두께 간격을 갖도록 하기 위해 사용된다.
그런데, 최근에 개발이 활발한 원통형 스퍼터링 타겟은 기존 평판형 스퍼터링 타겟과는 달리 수직으로 복수개의 원통형 타겟재들이 적층되는 구조이므로, 금속 와이어를 사용시 많은 문제점이 있다. 예를 들어, 원통형 스퍼터링 타겟에 금속 와이어를 사용하는 경우 복수개의 원통형 타겟재에 동일하게 제작된 금속 와이어를 사용해야 함으로, 사용되는 원통형 타겟재들의 내경이 모두 일정하도록 제조해야 하는 문제점이 있었다. 또한, 복수개의 원통형 타겟재들을 적층하는 과정에서 금속 와이어가 끊어지게 되면 금속 와이어와 복수개의 원통형 타겟재들을 설치하는 작업을 다시 해야 하는 문제점이 있었다.
본 발명은 상기와 같은 배경에서 제안된 것으로, 본 발명의 목적은 작업의 편리성과 효율성을 높일 수 있는 원통형 스퍼터링 타겟을 제공하는 것이다.
본 발명의 다른 목적은 사용되는 복수개의 원통형 타겟재들의 내경이 동일하지 않더라도 제작이 가능한 원통형 스퍼터링 타겟을 제공하는 것이다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위하여, 본 발명의 일 양상에 따른 원통형 스퍼터링 타겟은, 원통형 백킹 튜브와, 원통형 백킹 튜브의 외측면과 에어갭을 두고 설치되는 스퍼터링 타겟재와, 스퍼터링 타겟재와 원통형 백킹 튜브 사이의 에어갭에 삽입되는 삽입편과 삽입편으로부터 수직으로 연장형성되어 높이 방향으로 설치되는 서로 다른 스퍼터링 타겟재들을 이격시키는 연장편을 포함하는 고정재와, 스퍼터링 타겟재와 원통형 백킹 튜브를 접착시키는 본딩재를 포함한다.
본 발명의 부가적인 양상에 따른 원통형 스퍼터링 타겟은, 고정재의 삽입편 두께가 서로 다른 적어도 2개 이상의 고정재를 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기한 구성에 따르면, 본 발명의 원통형 스퍼터링 타겟은 복수개의 스퍼터링 타겟재들을 적층할 경우 스퍼터링 타겟재들 사이에 고정재를 사용하여 스퍼터링 타겟재와 원통형 백킹 튜브 사이에 에어갭을 형성하도록 구현됨으로써, 작업의 편리성과 효율성을 높일 수 있는 유용한 효과가 있다.
또한, 본 발명의 원통형 스퍼터링 타겟은 사용되는 복수개의 원통형 타겟재들의 내경이 동일하지 않더라도 삽입편 두께가 서로 다른 고정재들을 사용하여 스퍼터링 타겟재와 원통형 백킹 튜브 사이에 에어갭을 형성할 수 있는 유용한 효과가 있다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 전술한, 그리고 추가적인 양상을 기술되는 바람직한 실시예를 통하여 본 발명을 당업자가 용이하게 이해하고 재현할 수 있도록 상세히 설명하기로 한다. 그러나 본 발명은 여기에서 제시한 모범적인 실시예에 한정되도록 해석되지 않는다.
도 1 은 본 발명에 따른 원통형 스퍼터링 타겟을 설명하기 위한 도면이고, 도 2a, 도 2b는 도 1의 원통형 스퍼터링 타겟에 대한 종단면을 도시한 제1 실시예이다.
도 1, 도 2a 및 2b에 도시한 바와 같이 본 발명에 따른 원통형 스퍼터링 타겟(10)은 원통형 백킹 튜브(11)와, 스퍼터링 타겟재(12)와, 본딩재(13)와, 고정재(14)를 포함하여 구현된다.
원통형 백킹 튜브(11)는 스퍼터링 타겟재(12)를 지지하는 것으로, 그 재질로는 스퍼터링 타겟재(12)의 열팽창율과 근사한 금속재질로 구현될 수 있다. 일례로 원통형 백킹 튜브(11)는 무산소 구리(Cu), 티타늄(Ti), 또는 스테인리스 스틸로 구 현될 수 있다. 원통형 백킹 튜브(11)와 스퍼터링 타겟재(12)를 접합하는 공정에서 스퍼터링 타겟재(12)에 크랙이나 깨짐이 발행하는 것을 방지할 수 있다.
스퍼터링 타겟재(12)는 원통형 백킹 튜브(11)의 외측면과 에어갭을 두고 설치되며, 피성막체에 박막을 형성하는데 사용된다. 스퍼터링 타겟재(12)는 인듐(In), 주석(Sn), 아연(Zn), 구리(Cu), 알루미늄(Al), 탄탈륨(Ta), 니오브(Nb) 및 티타늄(Ti)으로 이루어진 군에서 선택되는 적어도 하나의 원소를 주성분으로 포함하는 금속물 또는 산화물, 예컨대 ITO(Indium Tin Oxide), AZO(Aluminum Zinc Oxide), IZO(Indium Zinc Oxide)로 구현될 수 있다. 본 발명에 따른 원통형 스퍼터링 타겟(10)은 복수개의 원통형 스퍼터링 타겟재(12a, 12b, 12c)들을 포함하여 구현될 수 있다.
본딩재(13)는 스퍼터링 타겟재(12)와 원통형 백킹 튜브(11)를 접착시킨다. 본딩재(13)는 주석 금속과 인듐 금속이 혼합되되 기존의 본딩공정의 변화를 주지 않는 범위 내에서 최소한의 인듐 금속을 포함하도록 구현된다. 바람직하게 본딩재(13)는 주석 금속이 총 중량대비 55 중량% 이상, 65 중량% 이하로 함유되며, 그 녹는점이 140℃ 이상, 160℃ 이하로 구현될 수 있다.
고정재(14)는 복수개의 원통형 스퍼터링 타겟재(12a, 12b, 12c)들을 적층할 경우 복수개의 원통형 스퍼터링 타겟재(12a, 12b, 12c)들 사이를 이격시키고, 복수개의 원통형 스퍼터링 타겟재(12a, 12b, 12c)와 원통형 백킹 튜브(11) 사이에 에어갭을 형성시키는데 사용된다. 도 2a, 도 2b 에 도시한 바와 같이, 고정재(14)는 복수개의 원통형 스퍼터링 타겟재(12a, 12b, 12c)와 원통형 백킹 튜브(11) 사이의 에 어갭에 삽입되는 삽입편(14a)과, 삽입편(14a)으로부터 수직으로 연장형성되는 연장편(14b)을 포함한다.
본 발명에서 고정재(14)는 삽입편(14a)의 두께가 다른 적어도 2개 이상의 고정재들을 포함한다. 이에 따라 복수개의 원통형 스퍼터링 타겟재(12a, 12b, 12c)들의 내경이 모두 동일하지 않더라도 원통형 스퍼터링 타겟재(12a, 12b, 12c)와 원통형 백킹 튜브(11) 사이의 에어갭의 두께 간격에 알맞은 삽입편(14a)을 갖는 고정재(14)를 사용하여 복수개의 원통형 스퍼터링 타겟재(12a, 12b, 12c)들을 적층할 수 있다.
일례로, 고정재(14)는 스퍼터링 타겟재(12)와 동일한 재질 혹은 열팽창율이 유사한 금속물, 예컨대 인듐(In), 주석(Sn), 아연(Zn), 구리(Cu), 알루미늄(Al), 탄탈륨(Ta), 니오브(Nb) 및 티타늄(Ti)으로 이루어진 군에서 선택되는 적어도 하나의 원소를 주성분으로 포함하는 금속물로 구현될 수 있다.
도 3a, 도 3b는 도 1의 원통형 스퍼터링 타겟에 대한 종단면을 도시한 제2 실시예이다.
스퍼터링 타겟재(12a, 12b)는 도 3a, 도 3b에서 도시한 바와 같이, 삽입홈(121)이 형성되도록 구현될 수 있다. 스퍼터링 타겟재(12a, 12b)에 삽입홈(121)이 형성되는 경우, 고정재(14)는 스퍼터링 타겟재(12a, 12b)와 원통형 백킹 튜브(12a, 12b) 사이의 에어갭과 스퍼터링 타겟재(12a, 12b)의 삽입홈(121)에 끼워져, 높이 방향으로 설치되는 서로 다른 스퍼터링 타겟재(12a, 12b)들을 이격시킨 다.
스퍼터링 타겟재(12a, 12b)에 삽입홈(121)이 형성되는 경우, 일 실시예에 있어서, 고정재(14)는 도 3b에 도시한 바와 같이, 복수개의 원통형 스퍼터링 타겟재(12a, 12b)와 원통형 백킹 튜브(11) 사이의 에어갭에 삽입되는 삽입편(14a)과, 삽입편(14a)으로부터 수직으로 연장형성되며 스퍼터링 타겟재(12a, 12b)의 삽입홈(121)에 끼워지는 연장편(14b)을 포함하여 구현될 수 있다.
도 4 는 도 2a의 원통형 스퍼터링 타겟에 대한 A?A 횡단면을 도시한 실시예이다. 도시한 바와 같이, 본 발명에 따른 원통형 스퍼터링 타겟(10)은 원통형 스퍼터링 타겟재(12b)의 상부 끝단에 연장편(14b)이 걸쳐진 적어도 2개 이상의 고정재(14)가 원통형 백킹 튜브(11)의 둘레에 이격되게 설치된다.
지금까지, 본 명세서에는 본 발명이 하는 기술 분야에서 통상의 지식을 지닌 자가 본 발명을 용이하게 이해하고 재현할 수 있도록 도면에 도시한 실시예들을 참고로 설명되었으나 이는 예시적인 것에 불과하며, 당해 기술분야에 통상의 지식을 지닌 자라면 본 발명의 실시예들로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서 본 발명의 진정한 기술적 보호범위는 첨부된 특허청구범위에 의해서만 정해져야 할 것이다.
도 1 은 본 발명에 따른 원통형 스퍼터링 타겟을 설명하기 위한 도면이다.
도 2a, 도 2b는 도 1의 원통형 스퍼터링 타겟에 대한 종단면을 도시한 제1 실시예이다.
도 3a , 도 3b는 도 1의 원통형 스퍼터링 타겟에 대한 종단면을 도시한 제2 실시예이다.
도 4 는 도 2a의 원통형 스퍼터링 타겟에 대한 A?A 횡단면을 도시한 실시예이다.
<주요 도면 부호의 간단한 설명>
10: 원통형 스퍼터링 타겟
11: 원통형 백킹 튜브
12: 스퍼터링 타겟재
13: 본딩재
14: 고정재
14a: 삽입편 14b: 연장편

Claims (10)

  1. 원통형 백킹 튜브;
    상기 원통형 백킹 튜브의 외측면과 에어갭을 두고 설치되는 복수의 스퍼터링 타겟재;
    상기 스퍼터링 타겟재와 원통형 백킹 튜브 사이의 에어갭에 삽입되는 삽입편과, 상기 삽입편으로부터 수직으로 연장형성되어 높이 방향으로 설치되는 각 스퍼터링 타겟재들을 이격시키는 연장편을 포함하는 고정재; 및
    복수의 상기 스퍼터링 타겟재와 원통형 백킹 튜브를 접착시키는 본딩재;
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 원통형 스퍼터링 타겟.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 원통형 스퍼터링 타겟은,
    상기 고정재의 삽입편 두께가 서로 다른 적어도 2개 이상의 고정재를 포함하는 것을 특징으로 하는 원통형 스퍼터링 타겟.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 고정재가,
    상기 스퍼터링 타겟재와 동일한 재질 혹은 열팽창율이 유사한 금속물인 것을 특징으로 하는 원통형 스퍼터링 타겟.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 원통형 스퍼터링 타겟은,
    상기 복수개의 고정재가 상기 원통형 백킹 튜브의 둘레에 이격되게 설치되는 것을 특징으로 하는 원통형 스퍼터링 타겟.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 고정재가,
    인듐(In), 주석(Sn), 아연(Zn), 구리(Cu), 알루미늄(Al), 탄탈륨(Ta), 니오브(Nb) 및 티타늄(Ti)으로 이루어진 군에서 선택되는 적어도 하나의 원소를 포함하는 금속물로 구현되는 것을 특징으로 하는 원통형 스퍼터링 타겟.
  6. 원통형 백킹 튜브;
    상기 원통형 백킹 튜브의 외측면과 에어갭을 두고 설치되며, 상기 원통형 백킹 튜브와 마주 대하는 내측면의 끝 부분에 삽입홈이 형성되는 스퍼터링 타겟재;
    상기 스퍼터링 타겟재와 원통형 백킹 튜브 사이의 에어갭과 상기 스퍼터링 타겟재의 삽입홈에 끼워져, 높이 방향으로 설치되는 서로 다른 스퍼터링 타겟재들을 이격시키는 고정재; 및
    상기 스퍼터링 타겟재와 원통형 백킹 튜브를 접착시키는 본딩재;
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 원통형 스퍼터링 타겟.
  7. 제 6 항에 있어서, 상기 고정재가:
    상기 스퍼터링 타겟재와 원통형 백킹 튜브 사이의 에어갭에 삽입되는 삽입편; 및
    상기 삽입편으로부터 수직으로 연장형성되며, 상기 스퍼터링 타겟재의 삽입홈에 끼워지는 연장편;
    을 포함하는 것을 특징으로 하는 원통형 스퍼터링 타겟.
  8. 제 7 항에 있어서,
    상기 원통형 스퍼터링 타겟은,
    상기 고정재의 삽입편 두께가 서로 다른 적어도 2개 이상의 고정재를 포함하는 것을 특징으로 하는 원통형 스퍼터링 타겟.
  9. 제 6 항에 있어서,
    상기 원통형 스퍼터링 타겟은,
    상기 복수개의 고정재가 상기 원통형 백킹 튜브의 둘레에 이격되게 설치되는 것을 특징으로 하는 원통형 스퍼터링 타겟.
  10. 제 6 항에 있어서,
    상기 고정재가,
    인듐(In), 주석(Sn), 아연(Zn), 구리(Cu), 알루미늄(Al), 탄탈륨(Ta), 니오브(Nb) 및 티타늄(Ti)으로 이루어진 군에서 선택되는 적어도 하나의 원소를 포함하는 금속물로 구현되는 것을 특징으로 하는 원통형 스퍼터링 타겟.
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