KR101465235B1 - 스퍼터링용 로터리 타겟 어셈블리의 접합방법 - Google Patents

스퍼터링용 로터리 타겟 어셈블리의 접합방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 스퍼터링용 로터리 타겟 어셈블리의 접합방법에 관한 것으로, 캡톤 필름을 백킹 튜브와 산화물 원통형 타겟 사이에 배열하여 가열에 따른 인듐 산화막을 제거할 수 있도록 함으로써 백킹 튜브와 산화물 원통형 타겟의 접합을 향상시켜 결합력을 극대화할 수 있도록 함에 그 목적이 있다. 이를 위해 구성되는 본 발명은 (a) 외주면에 인듐이 코팅된 백킹 튜브를 정반에 세로 방향으로 정위치 시키는 과정, (b) 정반에 정위치된 백킹 튜브의 하단부 외주면 상에 타겟 받침관을 결합 고정시키는 과정, (c) 결합된 타겟 받침관의 상부측 백킹 튜브 외주면 상에 내주면에 인듐이 코팅된 원통형 타겟을 정위치 결합시키는 과정, (d) 결합된 원통형 타겟의 내주면과 백킹 튜브 외주면 사이의 틈새에 하단 일정 부분이 상하로 주름진 산화막 제거부가 형성된 캡톤 필름을 원주상의 일정간격으로 3∼5개 배열하는 과정, (e) 캡톤 필름이 백킹 튜브 외주면과의 사이에 위치되도록 다수의 원통형 타겟을 백킹 튜브의 외주면에 끼워 최하단 원통형 타겟의 상부측으로 차례로 결합시키는 과정, (f) 백킹 튜브 내경과 원통형 타겟의 외경에서 가열하는 가운데 백킹 튜브와 원통형 타겟 사이의 틈새에 용융됨 인듐을 주입하는 과정 및 (g) 캡톤 필름을 순서대로 일정 길이만큼씩 잡아 올려 인듐 산화막을 제거하면서 용융됨 인듐이 인듐 산화막이 제거된 백킹 튜브 외주면과 원통형 타겟 내주면 상의 인듐 코팅면과 접합이 이루어지도록 하는 과정을 포함한 구성으로 이루어진다.

Description

스퍼터링용 로터리 타겟 어셈블리의 접합방법{Rotary for sputtering target assembly manufactured by the bonding method}
본 발명은 스퍼터링용 로터리 타겟 어셈블리의 접합방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 다수의 원통형 스퍼터링 타겟(Sputtering Target)을 하나의 회전 음극(Cathod)용 백킹 튜브(Backing Tube) 외주면에 끼워 인듐산화막을 제거하는 가운데 용융된 인듐을 통해 백킹 튜브(Backing Tube)에 스퍼터링 타겟(Sputtering Target)을 접합시키는 스퍼터링용 로터리 타겟 어셈블리의 접합방법에 관한 것이다.
일반적으로 스퍼터링(Sputtering)이란 타겟 물질의 박막을 기판에 증착시키기 위한 진공 증착법을 말하는 것으로, 이러한 스퍼터링에 사용되는 재료로는 원소금속인 알루미늄(Al), 몰리브덴(Mo), 티탄(Ti), 동(Cu), 은(Ag), 금(Au), 네오디뮴(Nd) 및 실리콘(Si) 등이 있다.
전술한 바와 같은 스퍼터링시 회전 음극(Cathod)용 원통형 받침관인 백킹 튜브(Backing Tube)의 재질로는 티탄(Ti)이나 스테인리스가 대부분 사용되고, 산화물 타겟으로는 ITO(Indium Tin Oxide), IZO(Indium Zink Oxide), IGZO(Indium Gallium Zink Oxide) 및 산화규소(SiO2) 등이 있으며, 타겟 재료를 증착한 기판의 예로는 반도체, 평판 디스플레이(LCD, AMOLED, White OLED) 및 솔라셀(Solar Cell) 등이 있다.
한편, 기존의 기술에 따른 스퍼터링 장치는 진공실 안에 타겟과 기판을 배치하였다. 이때, 타겟은 전기적으로 이온류가 큰 전극이고, 진공실은 불활성 기체로 채워 전력을 타겟과 전극에 공급할 때 이온화시킨다. 양극으로 대전된 불활성 기체 이온들이 타겟과 충돌하면서 원자크기의 입자들이 타겟에서 방출되고 이들 입자가 기판 표면에 박막으로 증착되는 것이다.
전술한 바와 같은 전기적 구성 때문에 타겟은 아주 고온으로 가열되기 때문에 백킹튜브 안에서 직접 냉각해야 한다.
종래 기술에 따른 평판형 타겟을 평판 받침대에 접합시키는 경우 조립과 접합 직전 접합재로 사용하고 있는 인듐이 공기의 산소와 반응하여 인듐 표면에 인듐 산화막이 발생하는데 이것을 제거한다. 왜냐하면, 고온에서 조립하기 전 상태에서 인듐 산화막이 눈에 보이기 때문에 직접 금속 스크래퍼나 와이퍼로 쉽게 산화막을 제거한 후, 평판형 타겟과 평판 받침대를 조립 완료하여 인듐 산화막이 없는 상태에서 접합을 완료한다.
한편, 인듐 산화막이 제대로 제거가 안된 상태에서 평판형 타겟과 평판 받침대의 접합이 완료되면 인듐 산화막이 형성된 부분의 접합이 잘 안되어 결합력이 떨어짐은 물론, 쿨링이 잘 안되어 사용 중에 열팽창과 수축이 상이하게 발생하는 등의 문제로 인하여 타겟이 깨지거나 금이 가고 심할 경우 평판 받침대로부터 평판형 타겟이 분리되기도 한다.
최근에는 고전압을 인가하는 전극으로써 회전 음극형 스퍼터링 어셈블리가 사용는데, 회전 음극형 스퍼터링 어셈블리는 원통형의 백킹 튜브와 백킹 튜브의 외주면으로 결합 구성되는 원통형 타겟으로 이루어지되 원통형 타겟은 인듐(Indium)의 용융 결합에 의한 접합을 통해 백킹 튜브의 외주면 상에 결합되어진다. 이러한 회전 음극형 스퍼터링 어셈블리는 스퍼터링 재료로 성막 분야에서 기대되고 있음은 물론, 타겟 크기도 3M 길이에 이를 정도로 대형화되고 있는 추세이다.
그러나, 종래의 기술에 따른 원통형 스퍼터링 어셈블리는 원통형 타겟과 백킹 튜브를 조립하기 전에 미리 인듐 코팅을 완료하고, 상온 상태에서 원통형 타겟을 백킹 튜브에 끼워서 조립한 다음, 173도 까지 가열하여 인듐을 원통형 타겟과 백킹 튜브 사이의 틈새에 채워 넣어서 접합하기 때문에 가열 중에 발생하는 인듐 산화막을 제거할 방법이 없었다.
한편, 전술한 바와 같이 원통형 스퍼터링 어셈블리의 대형화에 따라 원통형 타겟의 수량이 많아지고, 백킹 튜브의 길이가 길어짐에 따라 고온의 접합 온도에서 열팽창과 수축이 길이만큼 비례해짐은 물론, 원통형 타겟 수만큼 타겟과 타겟 사이의 밀봉면이 많아짐에 따라 접합 면적만큼 산화막이 많이 발생하고 있다. 이에 따라, 산화막이 적은 고기술의 접합률이 요구되고 있다.
전술한 바와 같이 산화막이 적은 고기술의 접합률이 요구됨에 따라 진공 상태하에서 가열을 통해 인듐 산화막이 발생하는 것을 원천적으로 방지할 수 있는 방법에 제공되고 있으나, 이러한 진공 상태하에서의 접합방법은 복잡한 장비의 구조적인 문제점과 상당한 비용적인 문제점이 발생함은 물론, 이에 따른 제조단가의 상승을 초래하는 문제가 있다.
따라서, 전술한 바와 같은 대형 사이즈에서의 원통형 타겟 접합에 있어서의 문제점들을 해결하기 위한 많은 시행 착오와 도전이 요구되고 있다.
특허문헌 1. 공개특허공보 제10-2012-0055979호(2012.06.01.자 공개) 특허문헌 2. 공개특허공보 제10-2012-0006892호(2012.01.19. 공개) 특허문허 3. 공개특허공보 제10-2012-0006894호(2012.01.19.자 공개)
본 발명은 종래 기술의 제반 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로, 다수의 산화물 원통형 타겟을 백킹 튜브에 끼워 가열하는 가운데 용융된 인듐을 주입하여 접합시 캡톤 필름을 백킹 튜브와 산화물 원통형 타겟 사이에 배열하여 가열에 따른 인듐 산화막을 제거할 수 있도록 함으로써 백킹 튜브와 산화물 원통형 타겟의 접합을 향상시켜 결합력을 극대화할 수 있도록 한 스퍼터링용 로터리 타겟 어셈블리의 접합방법을 제공함에 그 목적이 있다.
또한, 본 발명에 따른 기술의 다른 목적은 다수의 산화물 원통형 타겟을 백킹 튜브에 끼워 가열하는 가운데 용융된 인듐을 주입하여 접합시 캡톤 필름을 백킹 튜브와 산화물 원통형 타겟 사이에 배열하여 가열에 따른 인듐 산화막을 제거할 수 있도록 함으로써 장비의 운용에 따른 열팽창과 수축이 균일하게 이루어질 수 있도록 하여 산화물 원통형 타겟의 파손을 방지할 수 있도록 함에 있다.
아울러, 본 발명에 따른 기술은 다수의 산화물 원통형 타겟을 백킹 튜브에 끼워 가열하는 가운데 용융된 인듐을 주입하여 접합시 캡톤 필름을 백킹 튜브와 산화물 원통형 타겟 사이에 배열하여 가열에 따른 인듐 산화막을 제거할 수 있도록 함으로써 간편하면서도 저비용으로 고효율의 로터리 타겟 어셈블리를 제조할 수 있도록 함에 그 목적이 있다.
나아가, 본 발명에 따른 기술은 산화물 원통형 타겟을 백킹 튜브에 끼워 가열하는 가운데 용융된 인듐을 주입하여 접합시 캡톤 필름을 백킹 튜브와 산화물 원통형 타겟 사이에 배열하여 가열에 따른 인듐 산화막을 제거할 수 있도록 함으로써 스퍼터링용 로터리 타겟 어셈블리를 제조하는데 따른 불량률을 최소화할 수 있도록 함에 그 목적이 있다.
전술한 목적을 달성하기 위해 구성되는 본 발명은 다음과 같다. 즉, 본 발명에 따른 스퍼터링용 로터리 타겟 어셈블리의 접합방법은 스퍼터링용 챔버에 회전 가능하게 설치되어 구동모터의 구동에 의해 회전되는 가운데 고전압을 인가하는 스퍼터링용 로터리 타겟 어셈블리의 원통형으로 형성된 백킹 튜브 외주면에 산화물 재질로 이루어진 다수의 원통형 타겟을 접합시키는 스퍼터링용 로터리 타켓 어셈블리의 접합방법에 있어서, (a) 외주면에 인듐이 코팅된 백킹 튜브를 정반에 세로 방향으로 정위치 시키는 단계; (b) 단계(a) 과정을 통해 정반에 정위치된 백킹 튜브의 하단부 외주면 상에 타겟 받침관을 결합 고정시키는 단계; (c) 단계(b) 과정을 통해 결합된 타겟 받침관의 상부측 백킹 튜브 외주면 상에 내주면에 인듐이 코팅된 원통형 타겟을 정위치 결합시키는 단계; (d) 단계(c) 과정을 통해 결합된 원통형 타겟의 내주면과 백킹 튜브 외주면 사이의 틈새에 하단 일정 부분이 상하로 주름진 산화막 제거부가 형성된 캡톤 필름(Capton Film)을 원주상의 일정간격으로 3∼5개 배열하는 단계; (e) 단계(d) 과정을 통해 배열된 캡톤 필름이 백킹 튜브 외주면과의 사이에 위치되도록 다수의 원통형 타겟을 백킹 튜브의 외주면에 끼워 최하단 원통형 타겟의 상부측으로 차례로 결합시키는 단계; (f) 단계(e) 과정을 통해 다수의 원통형 타겟을 백킹 튜브의 외주면에 차례로 끼워 결합시킨 다음 백킹 튜브 내경과 원통형 타겟의 외경에서 가열하는 가운데 백킹 튜브와 원통형 타겟 사이의 틈새에 용융됨 인듐을 주입하는 단계; 및 (g) 단계(f) 과정을 통해 용융된 인듐을 주입한 다음 캡톤 필름을 순서대로 일정 길이만큼씩 잡아 올려 하부측의 산화막 제거부를 통해 가열에 따른 백킹 튜브 외주면과 원통형 타겟 내주면 상에 생성되는 인듐 산화막을 제거하면서 용융됨 인듐이 인듐 산화막이 제거된 백킹 튜브 외주면과 원통형 타겟 내주면 상의 인듐 코팅면과 접합이 이루어지도록 하는 단계를 포함한 구성으로 이루어진다.
전술한 바와 같은 본 발명에 따른 단계(d) 과정에서 캡톤 필름은 전체길이가 백킹 튜브 상단 이상으로 연장 형성되고, 캡톤 필름은 하단부의 넓이가 상단부에 비해 더 넓게 형성되며, 캡톤 필름은 0.08∼0.15mm 두께의 비접착 필름의 구성으로 이루어질 수 있다.
그리고, 전술한 바와 같은 본 발명에 따른 단계(d) 과정에서 3∼5개로 배열된 캡톤 필름 하부측에 형성된 산화막 제거부 사이의 간격은 5∼10mm의 간격으로 배열 구성될 수 있다.
한편, 본 발명에 따른 단계(f) 과정에서 백킹 튜브 내경과 원통형 타겟의 외경의 가열온도는 160∼180℃의 온도로 가열함이 보다 양호하다.
아울러, 본 발명에 따른 단계(g) 과정에서 캡톤 필름을 순서대로 일정 길이만큼씩 잡아 올리는 길이는 100∼200mm 또는 원통형 타겟의 1∼2개 길이로 순차적으로 올리는 것이 보다 양호하다.
나아가, 본 발명에 따른 구성에서 타겟 받침관과 원통형 타겟 및 원통형 타겟과 원통형 타겟 사이에는 상하의 양면 캡톤 접착테이프 사이에 테프론 링의 접착을 통해 백킹 튜브와 원통형 타겟 사이에 기밀이 이루어지도록 함이 보다 양호하다.
본 발명에 따른 기술의 다른 특징인 스퍼터링용 로터리 타겟 어셈블리는 앞서 기술한 바와 같은 접합방법을 통해 제조된다.
본 발명의 기술에 따르면 다수의 산화물 원통형 타겟을 백킹 튜브에 끼워 가열하는 가운데 용융된 인듐을 주입하여 접합시 캡톤 필름을 백킹 튜브와 산화물 원통형 타겟 사이에 배열하여 가열에 따른 인듐 산화막을 제거할 수 있도록 함으로써 백킹 튜브와 산화물 원통형 타겟의 접합을 향상시켜 결합력을 극대화시킬 수 있다는 장점이 발현된다.
또한, 본 발명에 따른 기술은 캡톤 필름을 통해 백킹 튜브와 산화물 원통형 타겟 사이에 생성되는 인듐 산화막을 제거할 수 있도록 함으로써 장비의 운용에 따른 열팽창과 수축이 균일하게 이루어질 수 있도록 하여 산화물 원통형 타겟의 파손을 방지할 수가 있다.
아울러, 본 발명에 따른 기술은 캡톤 필름을 통해 백킹 튜브와 산화물 원통형 타겟 사이에 생성되는 인듐 산화막을 제거할 수 있도록 함으로써 간편하면서도 저비용으로 고효율의 로터리 타겟 어셈블리를 제조함은 물론, 스퍼터링용 로터리 타겟 어셈블리를 제조하는데 따른 불량률을 최소화할 수가 있다.
도 1 은 본 발명에 따른 스퍼터링용 로터리 타겟 어셈블리의 접합과정을 보인 블럭도.
도 2 는 본 발명에 따른 스퍼터링용 로터리 타겟 어셈블리의 접합과정에서 타겟 받침관의 설치를 보인 단면 구성도.
도 3 은 본 발명에 따른 스퍼터링용 로터리 타겟 어셈블리의 접합과정에서 최하단 원통형 타겟의 설치를 보인 단면 구성도.
도 4 는 본 발명에 따른 스퍼터링용 로터리 타겟 어셈블리의 접합과정에서 캡톤 필름의 설치를 보인 단면 구성도.
도 5 는 본 발명에 따른 스퍼터링용 로터리 타겟 어셈블리의 접합과정에서 캡톤 필름의 설치 후 나머지 원통형 타겟의 설치를 보인 단면 구성도.
도 6a 내지 도 6c 는 본 발명에 따른 스퍼터링용 로터리 타겟 어셈블리의 접합과정에서 캡톤 필름에 의한 인듐 산화막의 제거를 보인 단면 구성도.
도 7a 및 도 7b 는 본 발명에 따른 스퍼터링용 로터리 타겟 어셈블리의 접합과정에서 캡톤 필름에 의한 인듐 산화막의 제거를 보인 사시 구성도.
도 8 은 본 발명에 따른 스퍼터링용 로터리 타겟 어셈블리의 접합과정에서 캡톤 필름의 형상을 보인 전면 구성도.
이하에서는 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 스퍼터링용 로터리 타겟 어셈블리의 접합방법을 보다 상세하게 설명하기로 한다.
도 1 은 본 발명에 따른 스퍼터링용 로터리 타겟 어셈블리의 접합과정을 보인 블럭도, 도 2 는 본 발명에 따른 스퍼터링용 로터리 타겟 어셈블리의 접합과정에서 타겟 받침관의 설치를 보인 단면 구성도, 도 3 은 본 발명에 따른 스퍼터링용 로터리 타겟 어셈블리의 접합과정에서 최하단 원통형 타겟의 설치를 보인 단면 구성도, 도 4 는 본 발명에 따른 스퍼터링용 로터리 타겟 어셈블리의 접합과정에서 캡톤 필름의 설치를 보인 단면 구성도, 도 5 는 본 발명에 따른 스퍼터링용 로터리 타겟 어셈블리의 접합과정에서 캡톤 필름의 설치 후 나머지 원통형 타겟의 설치를 보인 단면 구성도, 도 6a 내지 도 6c 는 본 발명에 따른 스퍼터링용 로터리 타겟 어셈블리의 접합과정에서 캡톤 필름에 의한 인듐 산화막의 제거를 보인 단면 구성도, 도 7a 및 도 7b 는 본 발명에 따른 스퍼터링용 로터리 타겟 어셈블리의 접합과정에서 캡톤 필름에 의한 인듐 산화막의 제거를 보인 사시 구성도, 도 8 은 본 발명에 따른 스퍼터링용 로터리 타겟 어셈블리의 접합과정에서 캡톤 필름의 형상을 보인 전면 구성도이다.
도 1 내지 도 8 에 도시된 바와 같이 본 발명에 따른 스퍼터링용 로터리 타겟 어셈블리의 접합과정을 살펴보면 (a) 외주면에 인듐이 코팅(110)된 백킹 튜브(100)를 정반(10)에 세로 방향으로 정위치 시키는 과정(S100), (b) 정반(10)에 정위치된 백킹 튜브(100)의 하단부 외주면 상에 타겟 받침관(500)을 결합 고정시키는 과정(S110), (c) 결합된 타겟 받침관(500)의 상부측 백킹 튜브(100) 외주면 상에 내주면에 인듐이 코팅(210)된 원통형 타겟(200)을 정위치 결합시키는 과정(S120), (d) 결합된 원통형 타겟(200)의 내주면과 백킹 튜브(100) 외주면 사이의 틈새에 하단 일정 부분이 상하로 주름진 산화막 제거부(610)가 형성된 캡톤 필름(Capton Film : 600)을 원주상의 일정간격으로 3∼5개 배열하는 과정(S130), (e) 캡톤 필름(600)이 백킹 튜브(100) 외주면과의 사이에 위치되도록 다수의 원통형 타겟(200)을 백킹 튜브(100)의 외주면에 끼워 최하단 원통형 타겟(200)의 상부측으로 차례로 결합시키는 과정(S140), (f) 백킹 튜브(100) 내경과 원통형 타겟(200)의 외경에서 가열하는 가운데 백킹 튜브(100)와 원통형 타겟(200) 사이의 틈새에 용융됨 인듐(400)을 주입하는 과정(S150) 및 (g) 캡톤 필름(600)을 순서대로 일정 길이만큼씩 잡아 올려 인듐 산화막을 제거하면서 용융됨 인듐(400)이 인듐 산화막이 제거된 백킹 튜브(100) 외주면과 원통형 타겟(200) 내주면 상의 인듐 코팅면(110, 210)과 접합이 이루어지도록 하는 과정(S160)을 포함한 구성으로 이루어진다.
한편, 전술한 바와 같은 과정을 통해 백킹 튜브(100)와 원통형 타겟(200) 사이의 틈새로부터 최종적으로 캡톤 필름(600)이 분리되어 최상단의 원통형 타겟(200) 내주면 상단에까지 용융된 인듐(400)의 접합이 이루어진 후에는 가열을 해제하여 냉각시킨 다음, 최하단 원통형 타겟(200) 하부측에 결합된 타겟 받침관(500)을 백킹 튜브(100)로부터 분리하여 본 발명에서 제조하고자 하는 스퍼터링용 로터리 타겟 어셈블리를 제조한다. 이때, 타겟 받침관(500)은 세 개의 조각으로 분리되는 형태로 이루어진다.
전술한 바와 같이 본 발명에 따른 기술은 타겟 받침관(500) 상부측에 배열 결합되는 원통형 타겟(200)과 백킹 튜브(100) 틈새 사이에 하부측에 상하로 주름진 형태의 산화막 제거부(610)가 형성된 비접착 필름인 캡톤 필름(600)을 삽입하여 백킹 튜브(100)의 상단 길이 이상으로 배열함으로써 일정 길이만큼씩 순차적으로 잡아 올리는 캡톤 필름(600)에 의해 백킹 튜브(100) 외주면과 원통형 타겟(200) 내주면에 생성되는 인듐 산화막이 제거되어 주입되는 용융된 인듐(400)이 백킹 튜브(100) 외주면과 원통형 타겟(200) 내주면 상의 인듐 코팅면(110, 210)과 매우 양호한 접합이 이루어진다.
다시 말해서, 본 발명에 따른 기술에서 캡톤 필름(600)은 3∼5개를 순차적으로 잡아 올리게 되면 하단부 상에 형성된 산화막 제거부(610)가 가열에 의해 백킹 튜브(100) 외주면과 원통형 타겟(200) 내주면에 생성되는 인듐 산화막을 긁어내기 때문에 백킹 튜브(100) 외주면과 원통형 타겟(200) 내주면 상의 인듐 산화막이 제거되어 백킹 튜브(100) 외주면과 원통형 타겟(200) 내주면 상의 인듐 코팅면(110, 210)이 주입되는 용융된 인듐(400)과 접합이 매우 양호하게 된다.
본 발명을 보다 상세하게 설명하면 다음과 같다. 먼저, 백킹 튜브(100) 외주면과 원통형 타겟(200)의 외주면에는 인듐을 통해 코팅 처리를 하여 인듐 코팅면(110, 210)을 형성한다. 이어서, 도 1 및 도 2 의 단계(a) 과정에서와 같이 백킹 튜브(100)의 하부측 내경을 통해 원통형 가열관(20)을 장착하여 백킹 튜브(100)를 정반(10)에 중심을 잃지 않도록 안전하게 세운다(S100).
다음으로, 전술한 바와 같이 원통형 가열관(20)이 내경에 장착된 백킹 튜브(100)를 정반(10)에 수직하게 세운 다음에는 도 1 및 도 2 의 단계(b) 과정에서와 같이 백킹 튜브(100)의 최하단부 외주면 상에 타겟 받침관(500)을 결합 고정시킨다(S110). 이때, 타겟 받침관(500)은 세 개의 조각으로 분리 형성되어 있어 최종적으로는 백킹 튜브(100)로부터 분리된다.
전술한 단계(b) 과정에서와 같이 백킹 튜브(100)의 최하단부 외주면 상에 타겟 받침관(500)을 결합 고정시킨 다음에는 도 1 및 도 3 의 단계(c) 과정에서와 같이 같이 백킹 튜브(100)의 상단 외주면을 통해 제 1 원통형 타겟(200)을 끼워 타겟 받침관(500)의 상부측으로 정위치되게 한다(S120).
한편, 전술한 단계(c) 과정에서와 같은 제 1 원통형 타겟(200)의 정위치는 백킹 튜브(100)가 제 1 원통형 타겟(200)의 중심에 위치되도록 하여 타겟 받침관(500) 상단과 제 1 원통형 타겟(200) 하단에 접착된 양면 캡톤 접착테이프(300) 사이에 테프론 링(310)을 위치시켜 타겟 받침관(500)과 제 1 원통형 타겟(200) 사이에 기밀이 이루어지도록 결합한다.
다음으로, 전술한 단계(c) 과정의 제 1 원통형 타겟(200)을 끼워 타겟 받침관(500)의 상부측으로 정위치되게 한 다음에는 도 1 및 도 4 의 단계(d) 과정에서와 같이 3∼5개로 분리 형성된 캡톤 필름(600)을 백킹 튜브(100) 외경과 제 1 원통형 타겟(200) 내경 사이의 틈새에 일정 간격으로 배열하여 백킹 튜브(100 상단 이상으로 늘어뜨린다(S130).
전술한 바와 같은 단계(d) 과정에서 캡톤 필름(600)은 하부측에 상하로 주름진 형태의 산화막 제거부(610) 가 형성된 상태로 이 산화막 제거부(610) 부분이 백킹 튜브(100) 외경과 제 1 원통형 타겟(200) 내경 사이의 틈새에 삽입되고, 산화막 제거부(610) 상단에 일체로 일정 길이 연장 형성되는 부분은 백킹 튜브(100)의 상단 이상으로 연장된다. 따라서, 캡톤 필름(600)의 전체길이는 백킹 튜브(100) 상단 이상으로 연장 형성됨을 알 수 있다.
한편, 전술한 바와 같은 캡톤 필름(600)은 도 8 에 도시된 바와 같이 하단부의 넓이가 상단부에 비해 더 넓게 형성되고, 캡톤 필름(600)은 0.08∼0.15mm 두께의 비접착 필름의 구성으로 이루어지며, 3∼5개로 분리 배열된 캡톤 필름(600) 하부측에 형성된 산화막 제거부(610) 사이의 간격은 5∼10mm의 간격으로 배열 구성된다.
전술한 바와 같은 비접착식 캡톤 필름(600)은 듀퐁사(DuPont™)에서 제조된 Kapton® 폴리이미드 필름을 말하는 것으로, 이러한 Kapton® 폴리이미드 필름(600)은 소비가전, 태양광 에너지, 항공 우주, 자동차 및 산업용 등 다양한 분야에서 요구되는 가장 가혹한 조건에서도 안정적이고 우수한 열적, 전기적, 기계적 및 비주얼 특성을 나타낸다. 이때, 본 발명의 과정에서 160∼180℃의 가열온도 조건에서도 캡톤 필름(600)은 용융되지 않는다.
다음으로, 전술한 단계(d) 과정에서와 같이 백킹 튜브(100) 외경과 제 1 원통형 타겟(200) 내경 사이의 틈새에 다수의 비접착식 캡톤 필름(600)을 삽입하여 백킹 튜브(100) 상단 이상으로 배열한 다음에는 도 1 및 도 5 의 단계(e) 과정에서와 같이 제 2 원통형 타겟(200)으로부터 제 n 원통형 타겟(200)을 차례로 백킹 튜브(100)의 상단 외주면으로 끼워 제 1 원통형 타겟(200)의 상부측으로 결합시킨다(S140).
전술한 단계(e) 과정에서와 같이 제 2 원통형 타겟(200)으로부터 제 n 원통형 타겟(200)을 차례로 백킹 튜브(100)의 상단 외주면으로 끼워 제 1 원통형 타겟(200)의 상부측으로 결합시키는 과정에서 캡톤 필름(600)은 제 2 내지 제 n 개의 원통형 타겟(200)이 이루는 내주면과 백킹 튜브(100) 외주면 사이의 틈새에 위치되어진다.
한편, 전술한 바와 같이 제 1 원통형 타겟(200)의 상부측으로 차례로 결합되는 제 2 내지 제 n 개의 원통형 타겟(200)은 원통형 타겟(200) 상하 사이의 기밀이 이루어지도록 상하의 원통형 타겟(200) 사이에는 양면 캡톤 접착테이프(300) 사이에 테프론 링(310)이 배열된 상태로 결합되어 외부와의 기밀이 이루어진다. 이때, 양면 캡톤 접착테이프(300)와 테프론 링(310)를 통해 원통형 타겟(200)을 결합한 다음에 원통형 타겟(200)과 원통형 타겟(200) 사이의 틈새 외부에 캡톤 테이프를 붙인 다음, 그 위에 엘라스토머(Elastomer)를 바르고 실리콘 벨트로 감싼 후 호스 밴드 클램프로 조여준다.
전술한 바와 같이 양면 캡톤 접착테이프(300)와 테프론 링(310)에 의한 원통형 타겟(200)의 결합은 원통형 타겟(200)의 정위치 결합을 가능하게 함은 물론, 백킹 튜브(100)와 원통형 타겟(200) 사이의 틈새에 용융된 인듐(400)의 주입시 용융된 인듐(400)이 외부로 누출되는 것을 방지한다.
또한, 전술한 바와 같이 양면 캡톤 접착테이프(300)와 테프론 링(310)에 의한 원통형 타겟(200)의 결합은 원통형 타겟(200)과 원통형 타겟(200) 사이의 간격을 유지함으로써 열팽창과 수축이 원통형 타겟(200)과 백킹 튜브(100)의 열팽창 계수 차이에 의해 서로 부딪쳐 깨질 수 있고, 접합시 기밀 유지를 위하여 적절한 간격이 필요하기 때문이다.
다음으로, 전술한 단계(e) 과정에서와 같이 제 2 원통형 타겟(200)으로부터 제 n 원통형 카겟(200)을 결합시킨 다음에는 조립된 어셈블리를 오븐(가열로) 안에 세운다. 이처럼 조립된 어셈블리를 오븐(가열로 : 도시하지 않음) 안에 세운 다음에는 도 1 및 도 6a 의 단계(f) 과정에서와 같이 백킹 튜브(100) 내경의 원통형 가열관(20)과 원통형 타겟(200)의 외경에서 오븐을 통해 가열하는 가운데 백킹 튜브(100)와 원통형 타겟(200) 사이의 틈새에 용융됨 인듐(400)을 주입한다(S150).
전술한 바와 같이 백킹 튜브(100) 내경의 원통형 가열관(20)과 원통형 타겟(200)의 외경에서 오븐을 통해 가열하는 가운데 백킹 튜브(100)와 원통형 타겟(200) 사이의 틈새에 용융됨 인듐(400)을 주입한 것은 접합 과정이 완료되기 전에 용융된 인듐(400)이 냉각되어 고화되지 않도록 하기 위함이다.
한편, 본 발명에 따른 단계(f) 과정에서 백킹 튜브(100) 내경과 원통형 타겟(200)의 외경에서의 가열온도는 160∼180℃의 온도로 가열한다. 이러한 온도 조건은 인듐의 용융점이 156.6℃이기 때문에 접합 과정이 완료되기 전까지 용융된 인듐(400)의 용융 상태를 유지하기 위함이다.
다음으로, 전술한 단계(f) 과정에서와 같이 백킹 튜브(100) 내경의 원통형 가열관(20)과 원통형 타겟(200)의 외경에서 오븐을 통해 가열하는 가운데 백킹 튜브(100)와 원통형 타겟(200) 사이의 틈새에 용융됨 인듐(400)을 주입한 다음에는 도 1, 도 6a, 도 6b, 도 6c, 도 7a 및 도 7b 의 단계(g) 과정에서와 같이 캡톤 필름(600)을 순서대로 일정 길이만큼씩 잡아 올려 하부측의 산화막 제거부(610)를 통해 가열에 따른 백킹 튜브(100) 외주면과 원통형 타겟(200) 내주면 상에 생성되는 인듐 산화막을 제거하면서 용융됨 인듐이 인듐 산화막이 제거된 백킹 튜브(1000 외주면과 원통형 타겟(200) 내주면 상의 인듐 코팅면(110, 210)과 접합이 이루어지도록 한다(S160).
다시 말해서, 캡톤 필름(600)이 네 개로 구성되어 있다 가정하여 첫 번째 캡톤 필름(600)을 일정 길이 잡아 올리면 하단의 산화막 제거부(610)는 백킹 튜브(100) 외주면과 원통형 타겟(200) 내주면에 생성된 인듐 산화막을 긁어 제거하면서 위로 올라간다. 이때, 인듐 산화막을 긁어 제거하면서 위로 올라감에 따라 빈 공간에는 주입된 용융 인듐(400)이 채워져 백킹 튜브(100) 외주면 상의 인튬 코팅면(110)과 원통형 타겟(200) 내주면 사이의 인듐 코팅면(210)과의 접합이 이루어진다.
전술한 바와 같이 첫 번째 캡톤 필름(600)을 일정 길이 잡아 올린 다음에는 두 번째와 세 번째 그리고 네 번째의 캡톤 필름(600)을 차례로 첫 번째 캡톤 필름(600)의 올린 길이만큼 잡아 올려 인듐 산화막이 제거된 공간에 용융 인듐(400)이 채워져 백킹 튜브(100) 외주면 상의 인튬 코팅면(110)과 원통형 타겟(200) 내주면 사이의 인듐 코팅면(210)과의 접합이 이루어지도록 한다.
그리고, 전술한 바와 같이 캡톤 필름(600)을 일정 길이 잡아 올리는 과정에서 캡톤 필름(600)을 순서대로 일정 길이만큼씩 잡아 올리는 길이는 100∼200mm 또는 원통형 타겟(200)의 1∼2개 길이로 순차적으로 올린다. 이처럼 00∼200mm 또는 원통형 타겟(200)의 1∼2개 길이만큼 순차적으로 캡톤 필름(600)을 올린 다음에는 이어서 첫 번째 캡톤 필름(600)부터 네 번째 캡톤 필름(600)의 순서로 다시 일정 길이만큼씩 올려 인듐 산화막이 제거된 공간에 용융 인듐(400)이 채워져 백킹 튜브(100) 외주면 상의 인튬 코팅면(110)과 원통형 타겟(200) 내주면 사이의 인듐 코팅면(210)과의 접합이 이루어지도록 한다.
전술한 바와 같이 캡톤 필름(600)을 순착적으로 일정 길이만큼씩 잡아 올려 최상단의 제 n 원통형 타겟(200) 상단까지 작업을 마친 다음에는 가열을 해제한 후, 작업을 마친 어셈블리를 냉각시킨다. 이어서, 냉각된 어셈블리를 오븐으로부터 꺼내어 원통형 가열관(20)을 백킹 튜브(100)로부터 분리하고, 타겟 받침관(500)을 백킹 튜브(100)로부터 분리하여 본 발명에서 제조하고자 하는 스퍼터링용 로터리 타겟 어셈블리를 완성한다.
이상에서와 같이 본 발명에 따른 기술은 캡톤 필름(600)을 이용하여 백킹 튜브(100) 외주면 상의 인듐 코팅면(110)과 원통형 타겟(200) 내주면 상의 인듐 코팅면(210)에서 가열에 따라 생성되는 인듐 산화막을 효과적으로 제거하여 인듐 코팅면(110, 210) 과 용융된 인듐(400)의 결합이 향상되도록 함으로써 보다 양호한 접합이 이루어질 수 있도록 하는 장점이 있다.
본 발명은 전술한 실시 예에 국한되지 않고 본 발명의 기술사상이 허용하는 범위 내에서 다양하게 변형하여 실시할 수가 있다.
10. 정반 20. 원통형 가열과
100. 백킹 튜브 110. 인듐 코팅면
200. 원통형 타겟 210. 인듐 코팅면
300. 양면 캡톤 접착테이프 310. 테프론 링
400. 용융된 인듐 500. 타겟 받침관
600. 캡톤 필름 610. 산화막 제거부

Claims (9)

  1. 스퍼터링용 챔버에 회전 가능하게 설치되어 구동모터의 구동에 의해 회전되는 가운데 고전압을 인가하는 스퍼터링용 로터리 타겟 어셈블리의 원통형으로 형성된 백킹 튜브 외주면에 산화물 재질로 이루어진 다수의 원통형 타겟을 접합시키는 스퍼터링용 로터리 타켓 어셈블리의 접합방법에 있어서,
    (a) 외주면에 인듐이 코팅된 백킹 튜브를 정반에 세로 방향으로 정위치 시키는 단계;
    (b) 단계(a) 과정을 통해 정반에 정위치된 백킹 튜브의 하단부 외주면 상에 타겟 받침관을 결합 고정시키는 단계;
    (c) 단계(b) 과정을 통해 결합된 타겟 받침관의 상부측 백킹 튜브 외주면 상에 내주면에 인듐이 코팅된 원통형 타겟을 정위치 결합시키는 단계;
    (d) 단계(c) 과정을 통해 결합된 원통형 타겟의 내주면과 백킹 튜브 외주면 사이의 틈새에 하단 일정 부분이 상하로 주름진 산화막 제거부가 형성된 캡톤 필름(Capton Film)을 원주상의 일정간격으로 3∼5개 배열하는 단계;
    (e) 단계(d) 과정을 통해 배열된 캡톤 필름이 백킹 튜브 외주면과의 사이에 위치되도록 다수의 원통형 타겟을 백킹 튜브의 외주면에 끼워 최하단 원통형 타겟의 상부측으로 차례로 결합시키는 단계;
    (f) 단계(e) 과정을 통해 다수의 원통형 타겟을 백킹 튜브의 외주면에 차례로 끼워 결합시킨 다음 백킹 튜브 내경과 원통형 타겟의 외경에서 가열하는 가운데 백킹 튜브와 원통형 타겟 사이의 틈새에 용융됨 인듐을 주입하는 단계; 및
    (g) 단계(f) 과정을 통해 용융된 인듐을 주입한 다음 캡톤 필름을 순서대로 일정 길이만큼씩 잡아 올려 하부측의 산화막 제거부를 통해 가열에 따른 백킹 튜브 외주면과 원통형 타겟 내주면 상에 생성되는 인듐 산화막을 제거하면서 용융됨 인듐이 인듐 산화막이 제거된 백킹 튜브 외주면과 원통형 타겟 내주면 상의 인듐 코팅면과 접합이 이루어지도록 하는 단계를 포함한 구성으로 이루어진 것을 특징으로 하는 스퍼터링용 로터리 타겟 어셈블리의 접합방법.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 단계(d) 과정에서 캡톤 필름은 전체길이가 백킹 튜브 상단 이상으로 연장 형성된 것을 특징으로 하는 스퍼터링용 로터리 타겟 어셈블리의 접합방법.
  3. 제 2 항에 있어서, 상기 단계(d) 과정에서 캡톤 필름은 하단부의 넓이가 상단부에 비해 더 넓게 형성된 것을 특징으로 하는 스퍼터링용 로터리 타겟 어셈블리의 접합방법.
  4. 제 3 항에 있어서, 상기 단계(d) 과정에서 캡톤 필름은 0.08∼0.15mm 두께의 비접착 필름인 것을 특징으로 하는 스퍼터링용 로터리 타겟 어셈블리의 접합방법.
  5. 제 4 항에 있어서, 상기 단계(d) 과정에서 3∼5개로 배열된 캡톤 필름 하부측에 형성된 산화막 제거부 사이의 간격은 5∼10mm인 것을 특징으로 하는 스퍼터링용 로터리 타겟 어셈블리의 접합방법.
  6. 제 5 항에 있어서, 상기 단계(f) 과정에서 백킹 튜브 내경과 원통형 타겟의 외경의 가열온도는 160∼180℃의 온도로 가열하는 것을 특징으로 하는 스퍼터링용 로터리 타겟 어셈블리의 접합방법.
  7. 제 6 항에 있어서, 상기 단계(g) 과정에서 캡톤 필름을 순서대로 일정 길이만큼씩 잡아 올리는 길이는 100∼200mm 또는 원통형 타겟의 1∼2개 길이로 순차적으로 올리는 것을 특징으로 하는 스퍼터링용 로터리 타겟 어셈블리의 접합방법.
  8. 제 7 항에 있어서, 상기 타겟 받침관과 원통형 타겟 및 원통형 타겟과 원통형 타겟 사이에는 상하의 양면 캡톤 접착테이프 사이에 테프론 링의 접착을 통해 백킹 튜브와 원통형 타겟 사이에 기밀이 이루어지도록 한 것을 특징으로 하는 스퍼터링용 로터리 타겟 어셈블리의 접합방법.
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