KR101302480B1 - 스퍼터링 타겟용 본딩재 및 그를 사용한 스퍼터링 타겟 - Google Patents

Abstract

본 발명은 스퍼터링 타겟용 본딩재 및 그를 사용한 스퍼터링 타겟에 관한 것으로, 특히 본 발명의 스퍼터링 타겟용 본딩재는 주석 금속과 인듐 금속이 혼합되되 주석 금속이 총 중량대비 55 중량% 이상, 65 중량% 이하로 함유되며, 그 녹는점이 140℃ 이상, 160℃ 이하인 것을 특징으로 한다.

스퍼터링, 타겟, 본딩재, 인듐, 주석

Description

스퍼터링 타겟용 본딩재 및 그를 사용한 스퍼터링 타겟{Bonding material for Sputtering Targets and Sputtering Targets using the same}

본 발명은 기본 본딩재인 인듐 금속에 주석 금속을 적절히 혼합하여 인듐 금속만을 사용한 기본 본딩재와 유사한 성능을 유지하면서 고가의 인듐 금속의 소모량을 줄여 원가절감의 이익을 발생시키는 스퍼터링 타겟용 본딩재 및 그를 사용한 스퍼터링 타겟에 관한 것이다.

스퍼터링 공법은 진공용기 내에 예컨대 아르곤(Ar) 가스와 같은 비활성기체를 투입하여 스퍼터링 타겟재를 포함하는 캐소우드에 직류(DC) 전력 또는 고주파(RF)전력을 공급하여 글로우(glow) 방전을 발생시켜서 성막(成膜)하는 방법이다.

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

일반적인 스퍼터링 타겟의 구조는 박막의 구성재료로 구성되는 스퍼터링용 타겟재와, 백킹 플레이트와, 백킹 플레이트와 스퍼터링용 타겟재를 접착시키는 본딩재로 구성된다. 백킹 플레이트의 재질로는 예를 들면 도전성ㆍ열전도성이 우수한 구리, 바람직하게는 무산소 구리, 티탄, 스테인리스 스틸 등을 이용할 수 있으며, 타겟재와 백킹 플레이트의 접착에 이용되는 본딩재로는 예를 들면 인듐(Indium) 또는 인듐(Indium)에 주석(Tin)이 혼합된 인듐―주석(Indium―Tin) 합금 등이 사용된다. 이는 인듐(Indium) 금속의 녹는점이 약 156.8℃로서 비교적 높지 않아 본딩공정온도를 낮출 수 있으며, 취급성 또한 우수하여 널리 사용되고 있다.

한편, 스퍼터링용 타겟재와 백킹 플레이트를 접착시키는 방법으로는 예를 들면 스퍼터링용 타겟재와 백킹 플레이트 사이에 본딩재를 배치하고, 그들을 동시에 가열하는 것에 의해 스퍼터링용 타겟재와 백킹 플레이트 사이에 본딩재를 용융, 충전시키고, 이 상태에서 실온까지 냉각시켜 접착시키는 방법이 있다. 다른 방법으로는 스퍼터링용 타겟재의 표면 및 백킹 플레이트의 표면에 본딩재를 도포하기 전이나 도포한 후에 가열에 의해 본딩재 용융물을 형성하여, 스퍼터링용 타겟재와 백킹 플레이트를 접착시키고, 이 상태에서 실온까지 냉각시키는 방법이 있다.

그런데, 인듐(Indium) 금속은 희귀원소로 지속적인 가격상승의 요인을 안고 있어 기존의 본딩공정의 변화를 주지 않는 범위 내에서 원가절감 차원에서 타 재료로의 대체가 요구되고 있다.

본 발명은 상기와 같은 배경에서 제안된 것으로, 본 발명의 목적은 인듐 금속에 주석 금속을 적절히 혼합하여 인듐 금속만을 사용한 기본 본딩재와 유사한 성능을 유지하면서 고가의 인듐 금속의 소모량을 줄여 원가절감의 이익을 발생시키는 스퍼터링 타겟용 본딩재 및 그를 사용한 스퍼터링 타겟을 제공하는 것이다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위하여, 본 발명의 일 양상에 따른 스퍼터링 타겟용 본딩재는 주석 금속과 인듐 금속이 혼합되되 주석 금속이 총 중량대비 55 중량% 이상, 65 중량% 이하로 함유되며, 그 녹는점이 140℃ 이상, 160℃ 이하인 것을 특징으로 한다.

본 발명의 다른 양상에 따른 스퍼터링 타겟은, 백킹 플레이트와 백킹 플레이트에 접착되며 박막을 형성하기 위한 스퍼터링용 타겟재 및 스퍼터링용 타겟재와 백킹 플레이트를 접착시키는 본딩재를 포함하며, 여기서 본딩재가 주석 금속과 인듐 금속이 혼합되되 주석 금속이 총 중량대비 55 중량% 이상, 65 중량% 이하로 함유되며, 그 녹는점이 140℃ 이상, 160℃ 이하인 것을 특징으로 한다.

상기한 구성에 따르면, 본 발명의 스퍼터링 타겟용 본딩재는 주석 금속과 인 듐 금속이 혼합되되 주석 금속이 총 중량대비 55 중량% 이상, 65 중량% 이하로 함유되며, 그 녹는점이 140℃ 이상, 160℃ 이하가 되도록 구현됨으로써, 기존의 본딩공정의 변화를 주지 않는 범위 내에서 고가의 인듐 금속의 소모량을 줄여 원가를 절감할 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.

도 1 은 본 발명의 일 실시예에 따른 스퍼터링 타겟을 도시한 것이고, 도 2 는 인듐―주석의 혼합비에 따른 녹는점 변화 결과를 도시한 것이다.

먼저, 도1을 참조하면 도시한 바와 같이, 본 발명에 따른 스퍼터링 타겟(10)은 백킹 플레이트(11)와, 백킹 플레이트(11)에 접착되며 박막을 형성하기 위한 스퍼터링용 타겟재(12), 및 스퍼터링용 타겟재(12)와 백킹 플레이트(11)를 접착시키는 본딩재(13)를 포함한다.

백킹 플레이트(11)는 스퍼터링용 타겟재(12)를 지지하는 것으로, 백킹 플레이트의 재질로는 도전성ㆍ열전도성이 우수한 구리, 바람직하게는 무산소 구리, 티탄, 스테인리스 스틸로 구현될 수 있다. 일례로, 백킹 플레이트(11)의 두께는 재질이 구리(Cu)인 경우 10 ㎜ ∼ 50 ㎜으로 구현될 수 있다.

스퍼터링용 타겟재(12)는 백킹 플레이트(11)에 접착되며 박막을 형성하는데 사용된다. 스퍼터링용 타겟재(12)은 크롬, 티탄, 알루미늄, 인듐과 주석 및 산소로 이루어진 ITO 산화물(Indium-Tin Oxide)로 구현할 수 있다. 스퍼터링용 타겟재(12)는 복수의 타켓재를 1장의 백킹 플레이트(11) 상에 접착하여 구현할 수 있다.

본딩재(13)는 스퍼터링용 타겟재(12)와 백킹 플레이트(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 구현된다.

이하, 도2를 참조하면, 주석(Tin)의 중량%(weight percent)이 약 55 중량% 이상(21), 65 중량% 이하(22)인 경우, 녹는점이 140℃ 이상(24), 160℃ 이하(23)인 것을 알 수 있다. 즉, 인듐―주석의 총질량에서 주석 금속이 총 중량대비 55 중량% 이상, 65 중량% 이하로 함유된 본딩재를 사용하더라도, 기존의 본딩공정을 변화없이 사용할 수 있게 되는 것이다.

한편, 인듐―주석의 총질량에서 주석 금속이 총 중량대비 50 중량% 이하인 경우에는 녹는점이 약 120℃로 이는 스퍼터링 공정중에 고열로 인해 스퍼터링 타겟재(도1의 도면부호 12)가 백킹 플레이트(도1의 도면부호 11)로부터 이탈이 될 수 있다.

도 3 은 본 발명에 따른 스퍼터링 타겟용 본딩재를 사용한 스퍼터링 타겟의 이상방전(또는 트래킹 아크; tracking arc) 수치측정결과를 도시한다.

일반적으로 스퍼터링 공법에서는 스퍼터링 타겟재 위에 혹은 기타 진공용기내의 부재 표면에서의 이상방전(tracking arc)이 발생하는 문제가 있다. 이상방전(tracking arc)이 발생하면, 방전 임피던스가 변화하고, 전력 효율이 떨어져 그 결과, 성막 속도가 저하거나 전혀 성막되지 않는 문제가 생긴다. 경우에 따라서는, 이상방전(tracking arc)의 발생에 의해 특성이 완전히 다른 막이 형성되는 문제도 있다.

본 출원 발명자는 인듐(Indium) 100% 본딩재를 사용한 스퍼터링 타겟의 경우(31)와, 주석(Tin)이 약 60 중량% 첨가된 본딩재를 사용한 스퍼터링 타겟의 경우(32)에 이상방전(tracking arc) 수치를 측정하였다.

도 3을 참조하면, 인듐(Indium) 100% 본딩재를 사용한 스퍼터링 타겟(31)의 경우에는 스퍼터링을 하는 동안 약 9시간정도 이상방전(tracking arc) 수치가 점점 증가하는 반면, 주석(Tin)이 약 60 중량% 첨가된 본딩재를 사용한 스퍼터링 타겟(32)의 경우에는 단 2시간 동안만 이상방전(tracking arc)이 증가하다가 그 다음부터는 일정한 수치를 보이고 있다. 따라서, 주석(Tin)이 약 60 중량% 첨가된 본딩재를 사용한 스퍼터링 타겟(32)이 인듐(Indium) 100% 본딩재를 사용한 스퍼터링 타겟(31) 보다 이상방전(tracking arc)의 관점에서는 더 우수한 특성을 나타내고 있음을 알 수 있다.

지금까지, 본 명세서에는 본 발명이 속하는 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 발명의 일 실시예에 따른 스퍼터링 타겟을 도시한다.

도 2 는 인듐―주석의 혼합비에 따른 녹는점 변화 결과를 도시한다.

도 3 은 본 발명에 따른 스퍼터링 타겟용 본딩재를 사용한 스퍼터링 타겟의 트래킹 아크 수치측정결과를 도시한다.

Claims (3)

1. 박막을 형성하기 위한 스퍼터링용 타겟재와 백킹 플레이트를 접착시키는 본딩재에 있어서,

   인듐주석산화물로 이루어지되, 주석 금속이 총 중량대비 55 중량% 이상, 65 중량% 이하로 함유되며, 그 녹는점이 140℃ 이상, 160℃ 이하인 것을 특징으로 하는 스퍼터링 타겟용 본딩재.
2. 백킹 플레이트;

   상기 백킹 플레이트에 접착되며 박막을 형성하기 위한 스퍼터링용 타겟재; 및

   상기 백킹 플레이트와 상기 스퍼터링용 타겟재를 접착시키고, 인듐주석산화물로 이루어지되, 주석 금속은 총 중량대비 55 중량% 이상, 65 중량% 이하로 함유되어 있고, 녹는점은 140℃ 이상, 160℃ 이하인 본딩재;

   를 포함하는 것을 특징으로 하는 스퍼터링 타겟.
3. 삭제

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