KR101392749B1 - Method for reparing target for sputtering and target for sputtering - Google Patents
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Abstract
본 발명은 사용 후 침식된 타겟이 장착된 백킹 플레이트를 준비하는 단계; 사용 후 침식된 타겟 소재 또는 태양전지용 타겟 소재를 포함하는 코팅분말 소재를 분사하여 타겟 소재의 침식부를 평탄화 하게 형성하는 단계를 포함하는, 스퍼터링용 타겟 보수 방법 및 스퍼터링용 타겟에 관한 것이다.The present invention relates to a method of manufacturing a backing plate, comprising: preparing a backing plate equipped with an eroded target after use; And forming a planarizing portion of the eroded portion of the target material by spraying a coating powder material containing the eroded target material or the target material for the solar cell after use to form a target for repairing and a sputtering target for sputtering.
Description
본 발명은 박막 증착에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 스퍼터링용 타겟 보수 방법 및 스퍼터링용 타겟에 관한 것이다.
The present invention relates to thin film deposition, and more particularly, to a target repair method for sputtering and a target for sputtering.
반도체 또는 태양전지 디바이스 구조를 제작하기 위해 박막을 증착하는데 있어서, 물리기상증착(PVD; Physical Vapor Deposition)방법 가운데 스퍼터링(sputtering) 방식을 적용하고 있다. 스퍼터링은 진공 중에서 불활성 기체를 공급하면서 형성한 양이온들을 스퍼터링 타겟(target)에 충돌시켜, 충돌에 의해 방출된 타겟 원자가 대상물에 증착되어 박막을 형성하게 유도하는 원리를 이용한 방법이다. 스퍼터링 타겟은 고순도의 타겟(target) 소재와 백킹 플레이트(backing plate)를 포함하여 이루어진다. In the deposition of a thin film to fabricate a semiconductor or solar cell device structure, a sputtering method is applied among physical vapor deposition (PVD) methods. Sputtering is a method using a principle in which cations formed while supplying an inert gas in a vacuum are caused to collide with a sputtering target and the target atoms released by the collision are deposited on the object to form a thin film. The sputtering target comprises a high-purity target material and a backing plate.
타겟 소재는 고온압축(HP; Hot press) 방식 또는 소결 방식을 이용하여 제작하고, 제작된 타겟 소재를 백킹 플레이트에 접합하여 스퍼터링에 적용하고 있다. 타겟 소재를 백킹 플레이트에 접합하는 방법은 일반적으로 에폭시 접합(epoxy bonding), 솔더 접합(solder bonding) 또는 확산접합(diffusion bonding) 가운데 하나를 이용하고 있다. 이러한 접합 방법은 타겟 소재와 백킹 플레이트의 재질 및 적용 분야에 따라서 선택하여 적용한다. The target material is manufactured by using a hot press (HP) method or a sintering method, and the prepared target material is bonded to a backing plate and applied to sputtering. The method of bonding the target material to the backing plate generally uses one of epoxy bonding, solder bonding or diffusion bonding. These bonding methods are selected and applied according to the material of the target material and the backing plate and the application field.
그런데 스퍼터링을 함에 따라서 타겟소재가 일정한 형태를 가진 형상으로 침식이 발생하게 되어 일정시간 사용후에 타겟소재가 모두 침식되어 하부에 접합된 백킹플레이트 소재가 노출을 하게 된다. 이와같이 타겟의 일정비율 이상으로 침식이 발생하면 백킹플레이트의 재사용을 위하여 접합된 타겟을 제거한 후에 새로운 타겟을 접합하여 사용하는 실정이다. 통상적으로 타겟의 30~40%정도의 침식이 발생하면 타겟의 수명이 다 한 것으로 간주하여 고가의 타겟소재를 폐기함에 따라서 경제적인 손실이 발생한다.
However, due to sputtering, the target material is eroded into a shape having a certain shape, so that the target material is eroded after a certain period of use, and the backing plate material bonded to the bottom is exposed. When erosion occurs at a certain rate or more of the target, a new target is bonded after the bonded target is removed for reuse of the backing plate. Generally, when the erosion of about 30 to 40% of the target occurs, it is considered that the life of the target has reached the end of life, and an economic loss occurs due to disposal of the expensive target material.
본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는, 스퍼터링을 함에따라 침식이 발생하는 타겟을 초기 타겟소재와 동일한 소재를 침식부위에 적층하여 재사용이 가능하게 하는 스퍼터링용 타겟 보수 방법 및 스퍼터링용 타겟을 제공하는데 있다. An object of the present invention is to provide a sputtering target repairing method and a sputtering target, in which a target in which erosion occurs by sputtering is stacked on an erosion site by the same material as an initial target material, thereby enabling reuse.
본 발명의 다른 기술적 과제는, 분말의 가속 및 백킹 플레이트와 충돌시 코팅이 이루어지는 코팅 방법을 사용하여 백킹 플레이트에 접합된 사용후 침식된 타겟 소재의 침식부분에 직접 코팅 증착함으로써 밀착성이 우수한 보수를 함과 동시에 표면가공을 통한 재사용이 가능한 스퍼터링용 타겟 보수 방법 및 스퍼터링용 타겟을 제공하는데 있다.
Another object of the present invention is to provide an excellent adhesion property by directly depositing a coating on the eroded portion of the eroded target material after use, which is bonded to the backing plate by using the coating method in which the powder is accelerated and coated with the backing plate. And a target for a sputtering repair method and a target for sputtering that can be reused through surface processing.
본 발명에 따른 사용후 침식된 타겟 보수 방법은, 침식된 타겟이 접착된 백킹 플레이트를 준비하는 단계; 상기 침식된 타겟 상에 반도체용 타겟 소재 또는 태양전지용 타겟 소재를 포함하는 코팅분말 소재를 분사하여 침식된 타겟 소재의 침식부를 채우는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다. A post-use eroded target repair method according to the present invention comprises the steps of: preparing a backing plate to which an eroded target is bonded; And injecting a coating powder material containing a target material for semiconductor or a target material for a solar cell onto the eroded target to fill the erosion portion of the eroded target material.
상기 백킹 플레이트는 구리(Cu), 티타늄(Ti) 또는 알루미늄합금을 포함한다.The backing plate includes copper (Cu), titanium (Ti), or an aluminum alloy.
상기 침식된 타겟 소재의 침식부를 채우는 단계는, 상기 타겟을 메인 가스 히터, 분말 송급 장치, 분말 예열 장치, 혼합 챔버 및 분사 노즐이 구비된 스프레이 장치 상에 배치하는 단계; 상기 메인 가스 히터 내에 공급된 메인 가스를 가열하여 상기 혼합 챔버로 공급하는 단계; 상기 분말 예열 장치로 공급된 반도체용 타겟 소재 또는 태양전지용 타겟 소재를 포함하는 5㎛ 내지 100㎛의 입자 크기의 코팅분말 소재를 상기 혼합 챔버로 공급하는 단계; 상기 혼합 챔버로 공급된 상기 메인 가스와 상기 코팅분말 소재를 혼합하는 단계; 및 상기 메인 가스와 혼합된 코팅분말 소재를 상기 타겟부의 코팅 대상 영역에 분사하는 단계를 포함하는 것이 바람직하다. The step of filling the eroded portion of the eroded target material comprises the steps of: placing the target on a spray device having a main gas heater, a powder feeder, a powder preheater, a mixing chamber and an injection nozzle; Heating the main gas supplied into the main gas heater and supplying the main gas to the mixing chamber; Supplying a coating powder material having a particle size of 5 mu m to 100 mu m containing the target material for semiconductor or the target material for a solar cell supplied to the powder preheating device to the mixing chamber; Mixing the main gas supplied into the mixing chamber and the coating powder material; And spraying the coating powder material mixed with the main gas to a region to be coated of the target portion.
상기 메인 가스는 압축 공기, 질소 가스, 헬륨 가스 및 아르곤 가스로 이루어진 그룹에서 단일 성분의 가스 또는 2가지 이상의 가스를 혼합한 혼합 가스를 포함하고, 200℃ 내지 800℃의 온도로 가열한다. The main gas includes a gas mixture of a single component gas or a mixture of two or more gases in the group consisting of compressed air, nitrogen gas, helium gas and argon gas, and is heated to a temperature of 200 ° C to 800 ° C.
상기 반도체용 타겟 소재 또는 태양전지용 타겟 소재는 Cr, Ti, Nb, Ta, Au, Ag, Al, NiCr, NiCrMo, CrAl, TiAl 및 알루미늄 합금으로 이루어진 그룹에서 하나 이상의 물질을 선택하여 혼합한 재료를 공급하는 것이 바람직하다. The target material for semiconductors or the target material for solar cells may be prepared by mixing at least one material selected from the group consisting of Cr, Ti, Nb, Ta, Au, Ag, Al, NiCr, NiCrMo, CrAl, .
상기 태양전지용 타겟 소재는 Cu, In, Ga, CuIn, CuGa 및 CuInGa으로 이루어진 그룹에서 하나 이상의 물질을 선택하여 혼합한 재료를 공급하는 것이 바람직하다. It is preferable that the target material for the solar cell is a mixture of at least one material selected from the group consisting of Cu, In, Ga, CuIn, CuGa and CuInGa.
상기 반도체용 타겟 소재 또는 태양전지용 타겟 소재는 상온의 온도를 유지하거나 또는 50℃ 내지 800℃의 온도로 예열하여 혼합 챔버로 공급하는 것이 바람직하다. Preferably, the semiconductor target material or the target material for the solar cell is maintained at a room temperature or preheated to a temperature of 50 ° C to 800 ° C and supplied to the mixing chamber.
상기 코팅분말 소재는 5㎛ 내지 100㎛의 입자 크기를 가지는 구형 형상이다.The coating powder material is a spherical shape having a particle size of 5 mu m to 100 mu m.
상기 백킹 플레이트의 코팅 대상 영역에 분사하는 단계는, 상기 스프레이 장치의 분사 노즐과 상기 백킹 플레이트의 코팅 대상 영역 사이의 거리를 5mm 내지 50mm를 유지하고, 공급 압력은 15kgf/cm2 내지 40kgf/cm2 으로 유지하면서 분사하는 하는 것이 바람직하다. Injecting coating the region of the backing plate, the distance between the spray nozzle and coating the region of the backing plate of the spray apparatus holding a 5mm to 50mm, and the supply pressure is 15kgf / cm 2 to 40kgf / cm 2 It is preferable to spray the ink while maintaining the pressure.
본 발명에 따른 스퍼터링용 타겟은, 백킹 플레이트; 및 상기 백킹 플레이트 표면에 접착된 반도체용 타겟 소재 또는 태양전지용 타겟 소재를 포함하는 것을 특징으로 한다.
A sputtering target according to the present invention comprises: a backing plate; And a target material for semiconductor or a target material for a solar cell bonded to the surface of the backing plate.
본 발명에 따르면, 백킹 플레이트 상에 접착된 사용후 침식된 타겟 소재에 바로 코팅하여 침식부를 치밀하게 채움으로서 스퍼터링 공정시 우수한 품질의 박막을 구현할 수 있다. 아울러 공정 단계를 단축시킴으로써 제품의 제작기간을 단축시킬 수 있어 수율을 향상이 가능한 효과가 있다.
According to the present invention, it is possible to realize a thin film of excellent quality in the sputtering process by directly coating the eroded target material bonded on the backing plate after use to densely fill the eroded portion. In addition, by shortening the process steps, the production period of the product can be shortened and the yield can be improved.
도 1은 본 스퍼터링에 따른 타겟의 침식형상을 설명하기 위해 나타내 보인 도면이다.
도 2는 본 발명에 따른 스퍼터링용 타겟의 보수방법을 설명하기 위해 나타내보인 공정 흐름도이다.
도 3은 본 발명에 따른 저온분사 장치를 개략적으로 나타내 보인 도면이다.
도 4는 코팅소재 분말의 입자 크기에 따른 적층율을 실험한 결과 데이터이다.
도 5는 분사 노즐의 출구와 백킹 플레이트간의 거리에 따른 실험 결과 데이터이다.
도 6은 분사노즐의 출구와 백킹 플레이트 사이의 거리에 따른 표면조도 시험 결과 데이터이다.
도 7 내지 도 8는 저온 분사 공정조건을 이용하여 형성된 타겟 소재의 단면 조직을 나타내 보인 사진이다.FIG. 1 is a view for explaining the erosion shape of the target according to the present sputtering.
2 is a process flow chart for explaining a method of repairing a sputtering target according to the present invention.
3 is a schematic view showing a low temperature injection device according to the present invention.
FIG. 4 shows experimental data on the deposition rate depending on the particle size of the coating material powder.
5 is experimental data on the distance between the exit of the injection nozzle and the backing plate.
6 is data of the surface roughness test result according to the distance between the exit of the injection nozzle and the backing plate.
7 to 8 are photographs showing the cross-sectional structure of the target material formed using the low-temperature injection process conditions.
이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예에 대해 상세히 설명하고자 한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다. Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. The present invention may, however, be embodied in many different forms and should not be construed as limited to the embodiments set forth herein.
도 1은 본 발명에 의해 형성된 스퍼터링용 타겟을 설명하기 위해 나타내보인 도면이다. 1 is a view for explaining a sputtering target formed by the present invention.
도 1을 참조하면, 스퍼터링용 타겟(110)은 백킹 플레이트(100) 위에 타겟 소재(105)가 코팅된 구조로 이루어진다. 여기서 백킹 플레이트(100)는 구리(Cu), 티타늄(Ti) 또는 알루미늄합금을 포함하는 재질로 이루어진다. 백킹 플레이트(100) 위에 코팅된 타겟 소재(105)는 반도체용 타겟 소재 또는 태양전지용 타겟 소재가 혼합된 코팅 재료를 포함하여 이루어진다. 여기서 반도체용 타겟 소재는 Cr, Ti, Nb, Ta, Au, Ag, Al, NiCr, NiCrMo, CrAl, TiAl 및 알루미늄 합금으로 이루어진 그룹에서 하나 이상의 재료를 혼합한 물질이고, 태양전지용 타겟 소재는 Cu, In, Ga, CuIn, CuGa 및 CuInGa으로 이루어진 그룹에서 하나 이상의 재료를 혼합한 물질을 포함한다. 이 경우 타겟 소재(105)는 스프레이 장치를 이용하여 고상 상태의 타겟 소재를 분사하는 저온 분사 방식으로 백킹 플레이트(100) 상에 코팅하여 증착된다. Referring to FIG. 1, the
이하 도면을 참조하여 스퍼터링용 타겟 제조방법을 설명하기로 한다. Hereinafter, a method of manufacturing a target for sputtering will be described with reference to the drawings.
도 2는 본 발명에 따른 스퍼터링용 타겟 제조방법을 설명하기 위해 나타내보인 공정 흐름도이다. 도 3은 본 발명에 따른 스프레이 장치를 개략적으로 나타내보인 도면이다. Fig. 2 is a process flow chart for explaining a method of manufacturing a sputtering target according to the present invention. 3 is a schematic view of a spraying apparatus according to the present invention.
도 2 및 도 3을 참조하면, 타겟이 접착된 백킹 플레이트(backing plate, 100)를 준비하고, 준비된 타겟이 접착된 백킹 플레이트(100)를 저온분사 장치 상에 배치한다(S100). 타겟이 접착된 백킹 플레이트(100)를 준비하는 단계는 타겟 소재가 코팅될 위치 및 코팅 두께에 따른 코팅 면적을 결정하는 단계를 포함한다. 여기서 백킹 플레이트(100)는 구리(Cu), 티타늄(Ti) 또는 알루미늄합금을 포함하는 재질로 이루어진다. 이 경우 백킹 플레이트(100)는 원형, 사각형의 형상의 구조로 이루어진다. 또한 백킹 플레이트(100)는 실린더형의 구조로 이루어질 수도 있다. Referring to FIGS. 2 and 3, a
다음에 준비된 타겟이 접착된 백킹 플레이트(100)를 도 3의 저온분사 장치(40) 상에 배치한다. 저온분사 장치(40)는 가스 컨트롤부(41), 메인 가스 히터(42), 분말 송급 장치(43), 분말 예열 장치(44), 혼합 챔버(45), 온도 컨트롤부(46), 분사 노즐(47) 및 가스 저장부(48)를 포함하여 구성된다. 여기서 가스 컨트롤부(41)는 가스의 공급량을 제어하는 역할을 하며, 가스 저장부(48)에 저장된 메인 가스를 메인 가스 히터(42)로 이동시키면서 메인 가스의 일부는 분말 송급 장치(43)로 이동시킨다. 가스 저장부(48)에 저장된 메인 가스는 압축 공기, 질소 가스, 헬륨 가스 및 아르곤 가스로 이루어진 그룹에서 단일 성분의 가스 또는 2가지 이상의 가스를 혼합한 혼합 가스이다. Next, the
가스 콘트롤부(41)와 연결된 메인 가스 히터(42)는 공급된 메인 가스를 소정의 온도로 예열하는 역할을 한다. 메인 가스 히터(42)에서 예열된 메인 가스는 도면에서 화살표로 도시한 바와 같이, 연결관을 따라 혼합 챔버(45)로 공급한다. 가스 컨트롤부(41)와 연결된 분말 송급 장치(43)는 코팅소재 분말을 공급하며, 가스 컨트롤부(41)로부터 일부 이동된 메인 가스를 이용하여 코팅소재 분말을 분말 예열 장치(44)로 연결관을 통해 이동시킨다. 여기서 분말 예열 장치(44)는 스크류 형상의 이송관(44a)과 이를 가열하는 저항선(미도시함)을 포함한다. 또한 분말 예열 장치(44)는 이송관을 직접 가열하는 직접 가열 방식의 이송관(미도시함)을 포함할 수도 있다. 이러한 분말 예열 장치(44) 및 메인 가스 히터(42)는 온도 컨트롤부(46)를 통해 온도를 조절할 수 있다. 그리고 분사 노즐(47)은 코팅소재 분말 및 메인 가스를 분사 노즐(47)과 표면이 대응하게 배치된 백킹 플레이트(100)에 향하게 배치된다. 여기서 분사 노즐(47)은 백킹 플레이트(100)의 표면에 대해 소정 각도(α)를 가지며, 바람직하게는 90도의 각도를 갖게 배치하는 것이 바람직하다. The
다음에 저온분사 장치의 메인 가스 히터(42)로 공급된 메인 가스를 가열한다(S110). 구체적으로, 가스 저장부(48)에 저장된 메인 가스를 메인 가스 히터(42)로 이동하고, 메인 가스 히터(42)는 이동된 메인 가스를 200℃ 내지 800℃의 온도로 가열한다. 여기서 메인 가스는 압축 공기, 질소 가스, 헬륨 가스 및 아르곤 가스로 이루어진 그룹에서 단일 성분의 가스 또는 2가지 이상의 가스를 혼합한 혼합 가스이다. 이 경우 메인 가스를 200℃ 미만의 온도로 가열하면 가스 분사 속도가 떨어져 생산 효율이 저하되는 문제가 발생한다. 또한 800℃를 넘는 온도로 가열하면 스프레이 장치의 피팅 연결부가 열에 의해 변형되어 밀봉되지 않고 내구성이 저하되는 문제가 있다. 이에 따라 메인 가스는 200℃ 내지 800℃의 온도로 가열한다.Next, the main gas supplied to the
다음에 가열된 메인 가스에 반도체용 타겟 소재 또는 태양전지용 타겟 소재를 포함하는 코팅소재 분말을 주입한다(S120). 이를 위해 먼저, 반도체용 타겟 소재 또는 태양전지용 타겟 소재를 포함하는 코팅소재 분말을 분말 송급 장치(43)로부터 공급한다. 다음에 가스 컨트롤부(41)에서 일부 이동된 메인 가스를 이용하여 반도체용 타겟 소재 또는 태양전지용 타겟 소재를 포함하는 코팅소재 분말을 연결관을 통해 분말 예열 장치(44)로 이동시킨다. 여기서 반도체용 타겟 소재는 Cr, Ti, Nb, Ta, Au, Ag, Al, NiCr, NiCrMo, CrAl, TiAl 및 알루미늄 합금으로 이루어진 그룹에서 하나 이상의 재료를 혼합한 물질이고, 태양전지용 타겟 소재는 Cu, In, Ga, CuIn, CuGa 및 CuInGa으로 이루어진 그룹에서 하나 이상의 재료를 선택하여 혼합한 물질을 포함한다. 분말 예열 장치(44)로 이동된 반도체용 타겟 소재 또는 태양전지용 타겟 소재를 포함하는 코팅소재 분말은 분말 예열 장치(44)의 스크류 형상의 이송관(44a)을 통과한다. 저항선(미도시함)에 의해 가열된 이송관(44a)을 통과하면서 반도체용 타겟 소재 또는 태양전지용 타겟 소재를 포함하는 코팅소재 분말은 소정 온도, 예를 들어 50℃ 내지 800℃로 예열된다. 이와 같이 예열된 코팅소재 분말은 도 3에서 화살표로 도시한 바와 같이 연결관을 따라 혼합 챔버(45)로 이동된다. 여기서 코팅소재 분말을 예열하지 않고 상온의 온도를 유지하면서 혼합 챔버(45)로 이동할 수도 있다. Next, a coating material powder containing a target material for semiconductor or a target material for a solar cell is injected into the heated main gas (S120). To this end, a powder coating material containing a target material for semiconductor or a target material for a solar cell is supplied from a
한편, 코팅소재 분말의 입자 크기는 5㎛ 내지 100㎛를 가지는 것이 바람직하다. 코팅소재 분말의 입자 크기에 따른 적층율을 실험한 결과 데이터를 나타내보인 도 4를 참조하면, 입자 크기가 5㎛ 보다 작은 크기인 경우 보우 쇽(bow shock)작용에 의해 코팅이 정상적으로 이루어지지 않는 문제점이 발생하고, 100㎛를 넘게 되면 입자 크기가 너무 커 적층 율이 저하되는 것을 확인할 수 있다. 이에 따라 코팅소재 분말의 입자크기는 5㎛ 내지 100㎛를 가지는 것이 바람직하다. 또한 코팅소재 분말의 입자는 구형의 형상 또는 괴상을 가진다. 구형의 형상의 입자를 갖는 코팅소재 분말은 다른 형상의 입자보다 코팅 효율이 우수하고 분말을 송급하는데 있어 유리한 특성이 있다. On the other hand, it is preferable that the particle size of the coating material powder is 5 mu m to 100 mu m. As shown in FIG. 4, when the particle size of the coating material powder is less than 5 μm, the coating is not normally performed due to the bow shock, And when it exceeds 100 탆, it is confirmed that the particle size is too large and the deposition rate is lowered. Accordingly, it is preferable that the particle size of the coating material powder is 5 占 퐉 to 100 占 퐉. In addition, the particles of the coating material powder have a spherical shape or mass. The coating material powder having spherical shape particles has better coating efficiency than other shape particles and is advantageous in feeding powder.
도 4의 실험에서 사용된 코팅소재는 타이타늄(Ti)으로서 분말의 입도(입자 크기)를 26㎛ 이하, 27~63㎛ 그리고 63~100㎛로 나누어 진행하였고, 메인 가스 온도는 600℃로 가열하였으며, 코팅소재 분말의 예열 온도는 400℃이고 압력은 25 kgf/cm2 의 조건에서 진행하였다. 또한 반도체용 타겟 소재 또는 태양전지용 타겟 소재를 포함하는 코팅소재 분말의 예열은 사용되는 소재의 종류에 따라 온도를 조절할 수 있으나, 바람직하게는 50℃ 내지 800℃로 예열한다. 예열 온도가 200℃를 초과하게 되면 코팅소재 분말이 이송관 내부 또는 노즐 내부에 고착되어 이송관의 내부 및 노즐이 막히는 현상이 발생한다. 예열된 코팅소재 분말이 연결관을 따라 혼합 챔버(45)로 이동하면, 메인 가스 히터(42)에서 예열되어 혼합 챔버(45)로 공급된 메인 가스와 혼합 챔버(45) 내에서 혼합된다. The coating material used in the experiment of FIG. 4 was titanium (Ti), and the particle size (particle size) of the powder was divided into 26 μm or less, 27 to 63 μm and 63 to 100 μm, and the main gas temperature was heated to 600 ° C. , The preheating temperature of the coating material powder was 400 캜 and the pressure was 25 kgf / cm 2 . Further, the preheating of the coating material powder containing the target material for semiconductor or the target material for the solar cell can be controlled depending on the kind of the material used, but is preferably preheated to 50 to 800 ° C. When the preheating temperature exceeds 200 ° C, the coating material powder is adhered to the inside of the conveyance pipe or the nozzle, and the inside of the conveyance pipe and the nozzle are clogged. When the preheated coating material powder moves into the mixing
다음에 메인 가스에 혼합된 반도체용 타겟 소재 또는 태양전지용 타겟 소재를 포함하는 코팅소재 분말을 백킹 플레이트(100)에 접착된 타겟의 침식부분을 코팅 대상영역으로 하여 분사하여 타겟 소재(105, 도 3 참조)를 형성한다(S130). 이에 따라 침식된 타겟부에에 타겟 소재(105)가 코팅되어 스퍼터링용 타겟(110)의 보수가 완료된다. 여기서 메인 가스에 혼합된 코팅소재 분말은 스프레이 장치(40)의 분사 노즐(47)을 통해 타겟부에서 코팅 예정 영역에 분사된다. 이 경우 분사 노즐(47)의 선단과 백킹 플레이트(100)의 표면 사이의 거리는 5mm 내지 50mm를 유지하고, 공급 압력은 15kgf/cm2 내지 40kgf/cm2 으로 유지한다. 분사 노즐의 출구와 백킹 플레이트간의 거리에 따른 실험 결과 데이터를 도 5에 도시하였다. 도 5를 참조하면, 분사 노즐의 출구와 백킹 플레이트 사이의 거리가 5mm 미만인 경우에는 코팅소재 분말이 보우 쇽 작용에 의해 코팅이 이루어지지 않는 것을 확인할 수 있다. 또한 분사 노즐의 출구와 백킹 플레이트 사이의 거리가 50mm를 초과하면 노즐 출구를 벗어난 코팅소재 분말의 속도가 코팅이 이루어지는 임계속도 이하로 낮아지기 때문에 코팅이 이루어지지 않거나, 코팅 효율 및 코팅 특성이 낮아지는 문제가 발생한다. 이에 따라 분사 노즐(47)의 선단과 백킹 플레이트(100)의 표면, 즉, 코팅 대상물 면 사이의 거리는 5mm 내지 50mm를 유지하는 것이 바람직하다. Next, the coating material powder containing the target material for semiconductors or the target material for the solar cells mixed in the main gas is sprayed as an area to be coated with the erosion part of the target adhered to the
도 5에 도시한 바와 같이, 분사노즐의 출구와 백킹 플레이트 사이의 거리에 따른 코팅 시험을 해 보았을 때 일정 거리 이상을 넘어서는 경우 코팅의 두께가 낮아지는, 즉, 코팅의 적층 효율이 낮아지는 임계거리가 발생하게 된다. 그 기준은 코팅의 적층효율을 볼 경우와 코팅 층의 표면조도를 동시에 검토하여 적정 거리를 결정하게 되는데 통상적으로 저온 분사에서 코팅 거리가 50mm를 벗어나게 되면 코팅의 효율이 낮아지게 되는 문제점을 가지기 때문에 표면조도와 적층효율을 고려하여 50mm 이내의 거리에서 코팅을 진행하게 된다. 분사노즐의 출구와 백킹 플레이트 사이의 거리에 따른 표면조도 시험 결과 데이터를 나타내 보인 도 6을 참조하면, 코팅 거리가 50mm를 벗어나는 경우 코팅 거리가 5mm인 경우와 비교하여 표면 조도 값이 31.8㎛에서 11㎛으로 낮아지는 것을 확인할 수 있다. As shown in FIG. 5, when a coating test is performed according to the distance between the outlet of the injection nozzle and the backing plate, when the thickness exceeds a certain distance, the thickness of the coating is lowered, that is, . As a result, the optimum distance is determined by examining the coating efficiency of the coating layer and the surface roughness of the coating layer at the same time. In general, when the coating distance exceeds 50 mm in the low temperature injection, the coating efficiency is lowered. Considering the roughness and the lamination efficiency, the coating proceeds at a distance of 50 mm or less. Referring to FIG. 6 showing the result of surface roughness test according to the distance between the outlet of the injection nozzle and the backing plate, when the coating distance is out of 50 mm, the surface roughness value is 31.8 μm Lt; / RTI >
이하 본 발명의 구체적인 실시예를 들어 설명하면 다음과 같다.
Hereinafter, a specific embodiment of the present invention will be described.
[실시 예 1][Example 1]
본 실시예 1은 상기의 코팅방법을 이용하여 코팅소재 분말을 니켈 분말로 이용하여 제작하였다. 침식된 타겟소재를 시뮬레이션 하는 방법으로 초기 니켈이 코팅되어 있는 백킹 플레이트를 선정하여 선정된 타겟에 동일 니켈소재를 사용하여 실제 타겟보수 시험을 표 1과 같은 공정조건으로 진행하였다.Example 1 was prepared by using the coating material powder as a nickel powder using the above coating method. As a method of simulating the eroded target material, the backing plate coated with the initial nickel was selected and the actual target repair test was conducted under the same process conditions as in Table 1 using the same nickel material for the selected target.
[표 1][Table 1]
이러한 저온 분사 공정조건을 이용하여 형성된 타겟 소재의 단면 조직이 도 8에 도시하였다. 타겟 소재를 형성하기 위해 사용한 코팅소재 분말은 15㎛ 내지 38㎛ 크기의 입도를 가지는 분말을 사용하였다. 실시예 1의 보수방법으로 형성된 타겟 소재는 도 7의 타겟 소재를 소정 방향으로 잘라내 확대하여 나타내보인 도 8에 도시한 바와 같이, 기공이 거의 존재하지 않는 우수한 타겟 소재를 구현할 수 있음을 알 수 있다. The cross-sectional structure of the target material formed using such low-temperature injection process conditions is shown in Fig. Powder having a particle size of 15 mu m to 38 mu m was used as the coating material powder used for forming the target material. It can be seen that the target material formed by the repair method of Embodiment 1 can realize an excellent target material having almost no pores as shown in Fig. 8, which is obtained by enlarging the target material cut in the predetermined direction in Fig. 7 .
본 발명은 용융의 고온이 존재하지 않으므로 작업의 안전성을 기할 수 있다. 또한 로봇등과 같은 장치에 분사노즐의 장착을 통하여 설정된 복잡한 형상의 코팅 제작이 가능하고 대형 부품 등 부품 크기에 제약을 받지 않는다.
Since the present invention does not have a high temperature of melting, the safety of the operation can be ensured. In addition, it is possible to manufacture a coating having a complicated shape, which is set by mounting a spray nozzle on a device such as a robot, and is not limited by the size of parts such as large parts.
Claims (13)
상기 침식된 타겟 상에 반도체용 타겟 소재 또는 태양전지용 타겟 소재를 포함하는 코팅분말 소재를 분사하여 타겟 소재를 형성하는 단계;를 포함하고,
상기 타겟 소재를 형성하는 단계는,
상기 침식된 타겟소재를 메인 가스 히터, 분말 송급 장치, 분말 예열 장치, 혼합 챔버 및 분사 노즐이 구비된 스프레이 장치 상에 배치하는 단계; 상기 메인 가스 히터 내에 공급된 메인 가스를 가열하여 상기 혼합 챔버로 공급하는 단계; 상기 분말 예열 장치로 공급된 반도체용 타겟 소재 또는 태양전지용 타겟 소재를 포함하는 5㎛ 내지 100㎛의 입자 크기의 코팅분말 소재를 상기 혼합 챔버로 공급하는 단계; 상기 혼합 챔버로 공급된 상기 메인 가스와 상기 코팅분말 소재를 혼합하는 단계; 및 상기 메인 가스와 혼합된 코팅분말 소재를 상기 침식된 타겟소재의 코팅 대상 영역에 분사하는 단계를 포함하며,
상기 반도체용 타겟 소재 또는 태양전지용 타겟 소재는 50℃ 내지 800℃의 온도로 예열하여 상기 혼합 챔버로 공급하는 스퍼터링용 타겟 보수방법.
Preparing a backing plate to which an eroded target is adhered; And
And forming a target material by spraying a coating powder material containing a target material for semiconductor or a target material for a solar cell on the eroded target,
Wherein forming the target material comprises:
Disposing the eroded target material on a spray device equipped with a main gas heater, a powder feeder, a powder preheater, a mixing chamber and an injection nozzle; Heating the main gas supplied into the main gas heater and supplying the main gas to the mixing chamber; Supplying a coating powder material having a particle size of 5 mu m to 100 mu m containing the target material for semiconductor or the target material for a solar cell supplied to the powder preheating device to the mixing chamber; Mixing the main gas supplied into the mixing chamber and the coating powder material; And spraying a coating powder material mixed with the main gas to an area to be coated of the eroded target material,
Wherein the semiconductor target material or the target material for a solar cell is preheated to a temperature of 50 to 800 占 폚 and supplied to the mixing chamber.
상기 백킹 플레이트는 구리(Cu), 티타늄(Ti) 또는 알루미늄합금을 포함하는 재질로 이루어진 스퍼터링용 타겟보수 방법.
The method according to claim 1,
Wherein the backing plate is made of a material including copper (Cu), titanium (Ti), or aluminum alloy.
상기 메인 가스는 압축 공기, 질소 가스, 헬륨 가스 및 아르곤 가스로 이루어진 그룹에서 단일 성분의 가스 또는 2가지 이상의 가스를 혼합한 혼합 가스를 포함하는 스퍼터링용 타겟 보수방법.
The method according to claim 1,
Wherein the main gas comprises a single component gas or a mixture of two or more gases in a group consisting of compressed air, nitrogen gas, helium gas and argon gas.
상기 메인 가스는 200℃ 내지 800℃의 온도로 가열하는 스퍼터링용 타겟 보수방법.
The method according to claim 1,
Wherein the main gas is heated to a temperature of 200 to 800 占 폚.
상기 반도체용 타겟 소재는 Cr, Ti, Nb, Ta, Au, Ag, Al, NiCr, NiCrMo, CrAl, TiAl 및 알루미늄 합금으로 이루어진 그룹에서 하나 이상의 물질을 선택하여 혼합한 재료를 공급하는 스퍼터링용 타겟 보수방법.
The method according to claim 1,
Wherein the target material for semiconductor is selected from the group consisting of Cr, Ti, Nb, Ta, Au, Ag, Al, NiCr, NiCrMo, CrAl, TiAl and an aluminum alloy. Way.
상기 태양전지용 타겟 소재는 Cu, In, Ga, CuIn, CuGa 및 CuInGa으로 이루어진 그룹에서 하나 이상의 물질을 선택하여 혼합한 재료를 공급하는 스퍼터링용 타겟 보수방법.
The method according to claim 1,
Wherein the target material for the solar cell is one selected from the group consisting of Cu, In, Ga, CuIn, CuGa, and CuInGa, and supplies the mixed material.
상기 반도체용 타겟 소재 또는 태양전지용 타겟 소재는 상온의 온도를 유지하면서 상기 혼합 챔버로 공급하는 스퍼터링용 타겟 보수방법.
The method according to claim 1,
Wherein the target material for semiconductors or the target material for solar cells is supplied to the mixing chamber while maintaining a room temperature.
상기 스프레이 장치의 분사 노즐과 상기 백킹 플레이트의 코팅 대상 영역 사이의 거리를 5mm 내지 50mm를 유지하고, 공급 압력은 15kgf/cm2 내지 40kgf/cm2 으로 유지하면서 분사하는 스퍼터링용 타겟 보수방법.
2. The method of claim 1, wherein the step of spraying onto the area to be coated of the backing plate comprises:
Wherein the distance between the spraying nozzle of the spraying device and the area to be coated of the backing plate is maintained at 5 mm to 50 mm while the supply pressure is maintained at 15 kgf / cm 2 to 40 kgf / cm 2 .
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