KR102707659B1 - Sputtering target assembly - Google Patents
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Abstract
본 발명에 의한 스퍼터링 타겟 접합체는 일정한 열팽창 계수를 가지는 스퍼터링 타겟 및 상기 스퍼터링 타겟과 접합되고, 일정한 열팽창 계수를 가지는 백킹 플레이트를 포함하고, 상기 백킹 플레이트의 열팽창 계수는 상기 상기 스퍼터링 타겟의 열팽창 계수보다 크며, 상기 백킹 플레이트는 상기 스퍼터링 타겟이 접합하는 면에 형성되고, 단면이 ‘V’자 모양을 형성하는 홈부를 포함한다.A sputtering target joint according to the present invention comprises a sputtering target having a constant thermal expansion coefficient and a backing plate joined to the sputtering target and having a constant thermal expansion coefficient, wherein the thermal expansion coefficient of the backing plate is larger than the thermal expansion coefficient of the sputtering target, and the backing plate includes a groove formed on a surface to which the sputtering target is joined and whose cross section forms a ‘V’ shape.
Description
본 발명은 스퍼터링 타겟 접합체에 관한 것이며, 구체적으로는 일정한 열팽창 계수를 가지는 스퍼터링 타겟 및 상기 스퍼터링 타겟과 접합되고, 일정한 열팽창 계수를 가지는 백킹 플레이트를 포함하고, 상기 백킹 플레이트의 열팽창 계수는 상기 상기 스퍼터링 타겟의 열팽창 계수보다 크며, 상기 백킹 플레이트는 상기 스퍼터링 타겟이 접합하는 면에 형성되고, 단면이 ‘V’자 모양을 형성하는 홈부를 포함하는 스퍼터링 타겟 접합체에 관한 것이다.The present invention relates to a sputtering target assembly, and more particularly, to a sputtering target assembly including a sputtering target having a constant thermal expansion coefficient and a backing plate bonded to the sputtering target and having a constant thermal expansion coefficient, wherein the thermal expansion coefficient of the backing plate is larger than the thermal expansion coefficient of the sputtering target, and the backing plate includes a groove formed on a surface to which the sputtering target is bonded and whose cross section forms a ‘V’ shape.
스퍼터링은 프로세싱 챔버내에 장착된 반도체 웨이퍼 또는 다른 기판을 코팅하는 단계를 포함하는 공정을 말하며, 여기서, 웨이퍼는 이격 대향 배치된 스퍼터링될 재료로 제조된 스퍼터 타겟에 대하여 전기적으로 바이어스된다. 불활성 가스가 저온에서 챔버내로 도입되고, 전기장이 적용되어 상기 가스를 이온화한다.Sputtering is a process that involves coating a semiconductor wafer or other substrate mounted within a processing chamber, wherein the wafer is electrically biased against a sputtering target made of a material to be sputtered, which is positioned spaced apart from the substrate. An inert gas is introduced into the chamber at a low temperature, and an electric field is applied to ionize the gas.
상기 가스로부터의 이온은 상기 타겟에 충돌하게되고, 상기 타겟으로부터 원자들을 분리시켜내며, 이들은그후, 타겟 재료로 코팅될 웨이퍼 또는 다른 기판상에 증착되게 된다.Ions from the gas collide with the target, detaching atoms from the target, which are then deposited on a wafer or other substrate to be coated with the target material.
반도체 산업에 사용되는 스퍼터 타겟, 특히, 복합 집적 회로상에 박막을 물리적으로 기상증착하는데 사용되는 스퍼터 타겟의 제조시에, 막 균일성과, 높은 증착율과, 스퍼터링 동안 최소의 입자 생성과, 소정의 전기적 특성을 갖는 스퍼터 타겟을 제공하는 것이 바람직하다. In the manufacture of sputtering targets used in the semiconductor industry, particularly sputtering targets used for physically vapor-depositing thin films on complex integrated circuits, it is desirable to provide a sputtering target having film uniformity, a high deposition rate, minimal particle generation during sputtering, and desired electrical characteristics.
입자가 크고, 균일하지 못하면, 타겟 성능이 감소되게 된다. 부가적으로, 막 균일성과 스퍼터 증착률은 스퍼터링 타겟의 결정학적 지향성에 관련되어 있으며, 이는 타겟으로부터 배출된 재료의 산포에 영향을 미친다. 또한, 타겟으로부터의 원자의 스퍼터링은 타겟 재료의 밀집 방향을따라 발생되고, 입자 지향방향이 랜덤하면 스퍼터링된 막의 균일성이 양호해진다.If the particles are large and non-uniform, the target performance is reduced. Additionally, the film uniformity and the sputter deposition rate are related to the crystallographic orientation of the sputtering target, which affects the dispersion of the material ejected from the target. In addition, sputtering of atoms from the target occurs along the dense direction of the target material, and if the particle orientation is random, the uniformity of the sputtered film is improved.
알루이늄 또는 구리 타겟을 제조하는 종래의 방법에서는 200 또는 220 방향으로 지향된 결정 구조 및/또는 10㎛에 달하는 대형 제 2 상 합금 석출 중 어느 한쪽을 발생시킨다. 강한 200 또는 220 결정 지향성을 가진 타겟은 균일성이 열악한 막을 발생시킨다. 그러므로, 타겟은 랜덤 또는 약한 지향방향을 가지는 것이 바람직하다. 대형 제 2 상 석출의 열악한 도전성은 스퍼터링 동안 국부적인 아크현상을 발생시키며, 이는 웨이퍼상에 대형 입자가 증착되게 하거나 높은 입자 밀도를 발생시킨다.Conventional methods for fabricating aluminum or copper targets produce either a crystal structure oriented in the 200 or 220 direction and/or large second phase alloy precipitates up to 10 μm in size. Targets with a strong 200 or 220 crystal orientation produce films with poor uniformity. Therefore, it is desirable for targets to have random or weakly oriented orientations. The poor conductivity of the large second phase precipitates causes local arcing during sputtering, which causes large particles to be deposited on the wafer or produces high particle densities.
종래의 타겟 캐소드 조립체에서, 타겟은 일반적으로 알루미늄 또는 구리인 비자성 백플레이트(backing plate)상에 하나의 접착면으로 부착되어 조립체 내에서 백플레이트와 스퍼터 타겟 사이에 평행한 경계면을 형성하게된다. 상기 백플레이트(backing plate)는 타겟을 스퍼터링 챔버내에서 유지하는 수단을 제공하며, 타겟에 대한 구조적 안정성을 제공한다. 또한, 상기 백플레이트는 타겟의 이온 충돌에 의해 발생된 열을 방출하기 위해 일반적으로 수냉식이다. 타겟과 백플레이트 사이에 양호한 열적 전기적 접촉을 달성하기 위해, 이들 부재들은 일반적으로 용접, 납땜, 확산 본딩, 클램핑, 스크류 패스너 또는 에폭시 시멘트 등을 사용하여 서로 부착되어 있다.In a conventional target cathode assembly, the target is attached with one adhesive surface to a non-magnetic backing plate, typically aluminum or copper, to form a parallel interface between the backing plate and the sputtering target within the assembly. The backing plate provides a means for retaining the target within the sputtering chamber and provides structural stability to the target. Additionally, the backing plate is typically water-cooled to dissipate heat generated by ion bombardment of the target. To achieve good thermal and electrical contact between the target and the backing plate, these members are typically attached to each other by welding, soldering, diffusion bonding, clamping, screw fasteners, or epoxy cement.
납땜 접합은 스퍼터링 작업 동안 분리되어버리기 쉽다. 부가적으로, 연납은 접합 온도가 상대적으로 낮기 때문에, 스퍼터링 동안 타겟이 작동될 수 있는 온도 범위가 작아진다. 따라서, 납땜으로 접합된 조립체는 보다 비싸며, 타겟이 낮은 전압 수준에서 사용되어야 하고, 따라서, 백플레이트로부터 타겟의 분리를 방지 하기 위해서는 스퍼터링 속도가 감소되어야 하기 때문에 사용자들이 많은 시간을 소모하게 된다.Solder joints are prone to detachment during sputtering. Additionally, since solder has a relatively low joining temperature, the temperature range over which the target can operate during sputtering is limited. Therefore, soldered assemblies are more expensive, the target must be used at lower voltage levels, and the sputtering rate must therefore be reduced to prevent detachment of the target from the backplate, which is time-consuming for the user.
예비 처리 등으로 조면화된 면을 가진 확산 본딩은 보다 강한 접합을 제공하지만, 제조에 많은 시간이 소모된다. 특히, 확산 본딩이 고온에서 진행되기 때문에 예비 본딩 공정 동안 얻어진 미세 구조에 변화가 발생된다. 따라서, 타겟 제조 단계에서 미세 입자 크기나 랜덤 지향방향이 달성될 수 있다 하더라도, 현재의 확산 본딩 기술에 의해 그 특성들이 사라지게 된다. 구리 및 알루미늄 타겟에서, 확산 본딩 동안 적용되는 고온은 입자 크기를 거의 두배로 만드는 효과를 갖는다. 따라서, 미세구조 및 야금학적 특성의 변화 및 분리는 종래의 확산 본딩 기술의 심각한 단점이며, 이로인해 작고, 균일한 입자가 바람직한 스퍼터 타겟에서 구리 타겟 조립체용으로 이들을 사용하는 것이 바람직하지 못해진다.Diffusion bonding with a roughened surface, such as by pretreatment, provides a stronger bond, but is time-consuming to manufacture. In particular, since diffusion bonding is performed at high temperatures, changes occur in the microstructure obtained during the prebonding process. Therefore, even if fine grain size or random orientation can be achieved during the target fabrication step, those properties are lost by current diffusion bonding techniques. In copper and aluminum targets, the high temperatures applied during diffusion bonding have the effect of nearly doubling the grain size. Therefore, changes in the microstructure and metallurgical properties and separation are serious drawbacks of conventional diffusion bonding techniques, making them undesirable for use in copper target assemblies in sputter targets where small, uniform grains are desirable.
또한, 백플레이트가 없는 모놀리식 스퍼터 타겟을 사용하는 것도 대형 실리콘 웨이퍼를 스퍼터링하기 위해 필요한 타겟 직경을 지속적으로 증가시키기 어려우며, 타겟 재료의 필요 순도를 증가시키기 어렵고, 이들 양자 모두는 모놀리식 타겟의 제조 비용을 증가시키게 된다.Additionally, the use of monolithic sputter targets without backplates makes it difficult to continuously increase the target diameter required for sputtering large silicon wafers and to increase the required purity of target materials, both of which increase the manufacturing cost of monolithic targets.
특히, 스퍼터링 타겟과 백킹 플레이트를 접합시킬 때에는 확산접합공정을 사용할 수 있는데, 이러한 확산접합 과정에서 휘어지는 변형으로 인해서 가공시 재료의 손실이 발생하게 된다. 이러한 문제는 기본적으로 스퍼터링 타겟과 백킹 플레이트의 열팽창 계수가 다르기 때문에 발생하게 된다. 따라서, 이렇게 열팽창계수가 다른 이종 물질간 확산접합을 위해서는 이러한 문제점을 해결할 필요가 있다.In particular, when bonding a sputtering target and a backing plate, a diffusion bonding process can be used, but during this diffusion bonding process, material loss occurs during processing due to bending deformation. This problem basically occurs because the thermal expansion coefficients of the sputtering target and the backing plate are different. Therefore, in order to bond heterogeneous materials with different thermal expansion coefficients, it is necessary to solve this problem.
본 발명의 목적은 일정한 열팽창 계수를 가지는 스퍼터링 타겟 및 상기 스퍼터링 타겟과 접합되고, 일정한 열팽창 계수를 가지는 백킹 플레이트를 포함하고, 상기 백킹 플레이트의 열팽창 계수는 상기 상기 스퍼터링 타겟의 열팽창 계수보다 크며, 상기 백킹 플레이트는 상기 스퍼터링 타겟이 접합하는 면에 형성되고, 단면이 ‘V’자 모양을 형성하는 홈부를 포함하는 스퍼터링 타겟 접합체를 제공하는 것이다.An object of the present invention is to provide a sputtering target joint including a sputtering target having a constant thermal expansion coefficient and a backing plate bonded to the sputtering target and having a constant thermal expansion coefficient, wherein the thermal expansion coefficient of the backing plate is larger than the thermal expansion coefficient of the sputtering target, and the backing plate includes a groove formed on a surface to which the sputtering target is bonded and whose cross section forms a ‘V’ shape.
본 발명에 의한 스퍼터링 타겟 접합체는 일정한 열팽창 계수를 가지는 스퍼터링 타겟; 및 상기 스퍼터링 타겟과 접합되고, 일정한 열팽창 계수를 가지는 백킹 플레이트;를 포함한다.A sputtering target joint according to the present invention comprises: a sputtering target having a constant thermal expansion coefficient; and a backing plate joined to the sputtering target and having a constant thermal expansion coefficient.
또한, 상기 스퍼터링 타겟의 열팽창 계수와 상기 백킹 플레이트의 열팽창 계수는 서로 다를 수 있다.Additionally, the thermal expansion coefficient of the sputtering target and the thermal expansion coefficient of the backing plate may be different from each other.
또한, 상기 백킹 플레이트의 열팽창 계수는 상기 상기 스퍼터링 타겟의 열팽창 계수보다 클 수 있다.Additionally, the thermal expansion coefficient of the backing plate may be greater than the thermal expansion coefficient of the sputtering target.
또한, 상기 백킹 플레이트는 상기 스퍼터링 타겟이 접합하는 면에 형성되고, 단면이 ‘V’자 모양을 형성하는 홈부를 포함할 수 있다.Additionally, the backing plate may include a groove formed on a surface to which the sputtering target is bonded and having a cross-section forming a ‘V’ shape.
또한, 상기 홈부의 폭은 0.5 내지 2 밀리미터(mm)이고, 상기 홈부의 깊이는 0.75 내지 6 밀리미터(mm)일 수 있다.Additionally, the width of the groove may be 0.5 to 2 millimeters (mm), and the depth of the groove may be 0.75 to 6 millimeters (mm).
또한, 상기 백킹 플레이트에서 상기 홈부가 차지하는 면적은 상기 백킹 플레이트와 상기 스퍼터링 타겟이 접합하는 면적의 3 내지 20%일 수 있다.Additionally, the area occupied by the groove portion in the backing plate may be 3 to 20% of the area where the backing plate and the sputtering target are bonded.
또한, 상기 백킹 플레이트는 상기 스퍼터링 타겟이 상기 백킹 플레이트와 접합하는 과정에서 발생하는 기포를 배출하기 위한 기포배출부를 더 포함할 수 있다.In addition, the backing plate may further include a bubble discharge portion for discharging bubbles generated during the process of bonding the sputtering target to the backing plate.
본 발명에 따르면, 일정한 열팽창 계수를 가지는 스퍼터링 타겟 및 상기 스퍼터링 타겟과 접합되고, 일정한 열팽창 계수를 가지는 백킹 플레이트를 포함하고, 상기 백킹 플레이트의 열팽창 계수는 상기 상기 스퍼터링 타겟의 열팽창 계수보다 크며, 상기 백킹 플레이트는 상기 스퍼터링 타겟이 접합하는 면에 형성되고, 단면이 ‘V’자 모양을 형성하는 홈부를 포함하는 스퍼터링 타겟 접합체를 제공할 수 있다.According to the present invention, a sputtering target joint can be provided, which includes a sputtering target having a constant thermal expansion coefficient and a backing plate bonded to the sputtering target and having a constant thermal expansion coefficient, wherein the thermal expansion coefficient of the backing plate is larger than the thermal expansion coefficient of the sputtering target, and the backing plate includes a groove formed on a surface to which the sputtering target is bonded and whose cross section forms a ‘V’ shape.
도 1은 스퍼터링 타겟이 백킹 플레이트에 접합된 모습을 나타낸 사진이다.
도 2는 종래기술에서 열팽창 계수의 차이로 인하여, 확산접합 이후에 휨 현상이 발생하는 과정을 나타낸 도면이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 의한 스퍼터링 타겟 접합체를 나타낸 도면이다.
도 4는 본 발명의 다른 실시예에 의한 스퍼터링 타겟 접합체를 나타낸 도면이다.
도 5는 본 발명에 의한 스퍼터링 타겟 접합체의 홈부 단면을 나타낸 도면이다.
도 6은 본 발명에 의한 스퍼터링 타겟 접합체에서 백킹 플레이트에 홈부가 형성된 모습을 나타낸 도면이다.
도 7은 본 발명에 의한 스퍼터링 타겟 접합체에에서 백킹 플레이트에 홈부가 형성된 모습을 나타낸 사진이다.Figure 1 is a photograph showing a sputtering target bonded to a backing plate.
Figure 2 is a drawing showing the process in which a bending phenomenon occurs after diffusion bonding due to a difference in thermal expansion coefficient in the prior art.
FIG. 3 is a drawing showing a sputtering target joint according to one embodiment of the present invention.
FIG. 4 is a drawing showing a sputtering target joint according to another embodiment of the present invention.
Figure 5 is a drawing showing a cross-section of a groove portion of a sputtering target joint according to the present invention.
FIG. 6 is a drawing showing a state in which a groove is formed in a backing plate in a sputtering target joint according to the present invention.
Figure 7 is a photograph showing a state in which a groove is formed in a backing plate in a sputtering target joint according to the present invention.
본 발명의 추가적인 목적들, 특징들 및 장점들은 다음의 상세한 설명 및 첨부도면으로부터 보다 명료하게 이해될 수 있다. Additional objects, features and advantages of the present invention will become more apparent from the following detailed description and accompanying drawings.
본 발명의 상세한 설명에 앞서, 본 발명은 다양한 변경을 도모할 수 있고, 여러 가지 실시 예를 가질 수 있는바, 아래에서 설명되고 도면에 도시된 예시들은 본 발명을 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.Before going into the detailed description of the present invention, it should be understood that the present invention can attempt various modifications and have various embodiments, and the examples described below and illustrated in the drawings are not intended to limit the present invention to specific embodiments, but include all modifications, equivalents, and substitutes included in the spirit and technical scope of the present invention.
어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "연결되어" 있다거나 "접속되어" 있다고 언급된 때에는, 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되어 있거나 또는 접속되어 있을 수도 있지만, 중간에 다른 구성요소가 존재할 수도 있다고 이해되어야 할 것이다. 반면에, 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "직접 연결되어" 있다거나 "직접 접속되어" 있다고 언급된 때에는, 중간에 다른 구성요소가 존재하지 않는 것으로 이해되어야 할 것이다.When it is said that a component is "connected" or "connected" to another component, it should be understood that it may be directly connected or connected to that other component, but that there may be other components in between. On the other hand, when it is said that a component is "directly connected" or "directly connected" to another component, it should be understood that there are no other components in between.
본 명세서에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시 예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도는 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 명세서에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.The terminology used herein is only used to describe particular embodiments and is not intended to be limiting of the present invention. The singular expression includes the plural expression unless the context clearly indicates otherwise. As used herein, the terms "comprises" or "has" and the like are intended to specify the presence of a feature, number, step, operation, component, part or combination thereof described in the specification, but should be understood to not exclude in advance the possibility of the presence or addition of one or more other features, numbers, steps, operations, components, parts or combinations thereof.
또한, 명세서에 기재된 "...부", "...유닛", "...모듈" 등의 용어는 적어도 하나의 기능이나 동작을 처리하는 단위를 의미하며, 이는 하드웨어나 소프트웨어 또는 하드웨어 및 소프트웨어의 결합으로 구현될 수 있다.Additionally, terms such as “... section,” “... unit,” and “... module” described in the specification mean a unit that processes at least one function or operation, which may be implemented by hardware, software, or a combination of hardware and software.
또한, 첨부 도면을 참조하여 설명함에 있어, 도면 부호에 관계없이 동일한 구성 요소는 동일한 참조부호를 부여하고 이에 대한 중복되는 설명은 생략하기로 한다. 본 발명을 설명함에 있어서 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략한다.In addition, when describing with reference to the attached drawings, the same components will be given the same reference numerals regardless of the drawing numbers, and redundant descriptions thereof will be omitted. When describing the present invention, if it is determined that a detailed description of a related known technology may unnecessarily obscure the gist of the present invention, the detailed description thereof will be omitted.
이하, 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 오일 누유 방지 구조를 갖는 플런저 펌프에 대하여 첨부 도면을 참조하여 상세히 설명한다.Hereinafter, a plunger pump having an oil leakage prevention structure according to a preferred embodiment of the present invention will be described in detail with reference to the attached drawings.
도 1은 스퍼터링 타겟이 백킹 플레이트에 접합된 모습을 나타낸 사진이고, 도 2는 종래기술에서 열팽창 계수의 차이로 인하여, 확산접합 이후에 휨 현상이 발생하는 과정을 나타낸 도면이다.Figure 1 is a photograph showing a sputtering target bonded to a backing plate, and Figure 2 is a drawing showing a process in which warping occurs after diffusion bonding due to a difference in thermal expansion coefficient in the prior art.
본 발명은 열팽창 계수가 다른 스퍼터링 타겟과 백킹 플레이트를 확산접합 할 때 발생하는 문제점을 해결하기 위한 것이다. 이러한 이종 접합은 결정 성장 기술로 원자층 레벨의 급격한 조성 변화를 나타내는 계면에서 접합하는 것을 의미한다.The present invention is to solve the problem that occurs when diffusion bonding a sputtering target and a backing plate having different coefficients of thermal expansion. Such hetero-bonding means bonding at an interface that exhibits a rapid compositional change at the atomic layer level by a crystal growth technique.
확산접합이란 금속재료를 밀착시켜 소재를 융점 이하의 온도로 가열하면서 소성변형을 일으키지 않을 정도로 압력을 가해, 접합면 사이에서 발생하는 원자의 확산을 이용하여 접합하는 방법을 말한다. 같은 종류의 금속만이 아닌, 이종금속의 접합에도 사용될 수 있다. Diffusion bonding is a method of joining metal materials by applying pressure that does not cause plastic deformation while heating the materials to a temperature below the melting point, and utilizing the diffusion of atoms that occurs between the joining surfaces. It can be used not only for the same type of metal, but also for joining dissimilar metals.
이러한 확산접합을 할 때 종래기술의 경우 일정온도로 가열후 접합이 완료되고, 열팽창 계수가 다른 스퍼터링 타겟과 백킹 플레이트가 냉각되는 과정에서 도 2와 같이 휘어지는 현상이 발생하게 된다. 또한, 이렇게 휨이 발생한 상태에서 가공을 하는 경우 재료의 손실이 발생하게 되는 것이다.When performing such diffusion bonding, in the case of the prior art, after heating to a certain temperature, bonding is completed, and during the cooling process of the sputtering target and the backing plate, which have different thermal expansion coefficients, a bending phenomenon as shown in Fig. 2 occurs. In addition, if processing is performed in this bending state, material loss occurs.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 의한 스퍼터링 타겟 접합체를 나타낸 도면이고, 도 4는 본 발명의 다른 실시예에 의한 스퍼터링 타겟 접합체를 나타낸 도면이다.FIG. 3 is a drawing showing a sputtering target joint according to one embodiment of the present invention, and FIG. 4 is a drawing showing a sputtering target joint according to another embodiment of the present invention.
도 5는 본 발명에 의한 스퍼터링 타겟 접합체의 홈부 단면을 나타낸 도면이고, 도 6은 본 발명에 의한 스퍼터링 타겟 접합체에서 백킹 플레이트에 홈부가 형성된 모습을 나타낸 도면이며, 도 7은 본 발명에 의한 스퍼터링 타겟 접합체에에서 백킹 플레이트에 홈부가 형성된 모습을 나타낸 사진이다.FIG. 5 is a drawing showing a cross-section of a groove portion of a sputtering target assembly according to the present invention, FIG. 6 is a drawing showing a shape in which a groove portion is formed in a backing plate in a sputtering target assembly according to the present invention, and FIG. 7 is a photograph showing a shape in which a groove portion is formed in a backing plate in a sputtering target assembly according to the present invention.
본 발명에 의한 스퍼터링 타겟 접합체는 일정한 열팽창 계수를 가지는 스퍼터링 타겟 및 스퍼터링 타겟과 접합되고, 일정한 열팽창 계수를 가지는 백킹 플레이트를 포함한다.A sputtering target joint according to the present invention includes a sputtering target having a constant thermal expansion coefficient and a backing plate joined to the sputtering target and having a constant thermal expansion coefficient.
고체의 열팽창 계수는 온도가 1K 올라갈 때 고체가 얼마나 팽창하는 지를 알려주는 지수이며, 스퍼터링 타겟은 티타늄, 백킹 플레이트는 티타늄보다 열팽창 계수가 더 큰 알루미늄인 것이 바람직하다.The coefficient of thermal expansion of a solid is an index that indicates how much the solid expands when the temperature rises by 1K. It is desirable that the sputtering target be titanium and the backing plate be aluminum, which has a larger coefficient of thermal expansion than titanium.
스퍼터링 타겟과 백킹 플레이트를 확산 접합하는 과정에서 도 3과 같은 구조로 접합시키는 것도 가능하고, 도 4 및 도 7과 같이 백킹 플레이트에 스퍼터링 타겟이 내측으로 안착할 수 있도록 스퍼터링 타겟 수납부를 포함하고 홈부 및 기포배출부는 스퍼터링 타겟이 수납되는 수납부에 형성되도록 하여 구조적 안정성을 더할 수 있다.In the process of diffusion bonding the sputtering target and the backing plate, it is also possible to bond them in a structure like that of Fig. 3, and as shown in Figs. 4 and 7, a sputtering target receiving portion may be included so that the sputtering target can be settled inwardly on the backing plate, and a groove portion and a bubble discharge portion may be formed in the receiving portion where the sputtering target is received, thereby adding structural stability.
접합면의 경우 고온에서 접합하며 발생하는 것으로, 종래 기술에서는 접합면의 밀착을 향상시키기 위해서 접합면에 얇은 금속등을 삽입하였다. 그러나, 본 발명에서는 후술하는 백킹 플레이트에 형성되는 홈부를 이용하여 밀착력을 강화시키기 때문에 별도의 금속등을 접합면에 삽입하지 않는 것이 바람직하다.In the case of the bonding surface, it occurs when bonding is performed at a high temperature, and in the conventional technology, a thin metal, etc., was inserted into the bonding surface to improve the adhesion of the bonding surface. However, in the present invention, since the adhesion is improved by utilizing the groove formed in the backing plate described later, it is preferable not to insert a separate metal, etc., into the bonding surface.
스퍼터링 타겟의 열팽창 계수와 상기 백킹 플레이트의 열팽창 계수는 서로 다른 경우가 바람직하며, 백킹 플레이트의 열팽창 계수는 상기 상기 스퍼터링 타겟의 열팽창 계수보다 큰 경우가 가장 바람직하다.It is preferable that the thermal expansion coefficient of the sputtering target and the thermal expansion coefficient of the backing plate are different from each other, and it is most preferable that the thermal expansion coefficient of the backing plate is larger than the thermal expansion coefficient of the sputtering target.
스퍼터링 타겟은 티타늄, 백킹 플레이트는 알루미늄으로 하여 실험을 진행한 결과, 백킹 플레이트는 상기 스퍼터링 타겟이 접합하는 면에 형성되고, 단면이 ‘V’자 모양을 형성하는 홈부를 포함하고, 도 5와 같이, 상기 홈부의 폭(w)은 0.5 내지 2 밀리미터(mm)이고, 상기 홈부의 깊이(h)는 0.75 내지 6 밀리미터(mm)인 것이 바람직하다. As a result of conducting an experiment using titanium as a sputtering target and aluminum as a backing plate, it was found that the backing plate is formed on a surface where the sputtering target is bonded and includes a groove having a cross-section forming a ‘V’ shape, and as shown in Fig. 5, the width (w) of the groove is preferably 0.5 to 2 millimeters (mm), and the depth (h) of the groove is preferably 0.75 to 6 millimeters (mm).
홈부의 깊이와 홈부가 접합면에서 차지하는 면적을 동일하게 하고, 홈부의 폭을 변화하시키면서 홈부의 폭(w)을 아래와 같이 변화시키면서 실험한 결과, 다음과 같은 결과를 얻을 수 있었다. (품질지수는 최저 1, 최고 10 기준)As a result of the experiment where the depth of the groove and the area occupied by the groove on the joint surface were the same and the width of the groove was changed, the following results were obtained. (Quality index is based on a minimum of 1 and a maximum of 10)
(1) 0.01 내지 0.3 밀리미터(mm) - 품질지수 3(1) 0.01 to 0.3 millimeters (mm) - Quality index 3
(2) 0.3 내지 0.5 밀리미터(mm) - 품질지수 5(2) 0.3 to 0.5 millimeters (mm) - Quality index 5
(3) 0.5 내지 2 밀리미터(mm) - 품질지수 9(3) 0.5 to 2 millimeters (mm) - Quality index 9
(4) 2 내지 5 밀리미터(mm) - 품질지수 4(4) 2 to 5 millimeters (mm) - Quality index 4
(5) 5내지 10 밀리미터(mm) - 품질지수 2(5) 5 to 10 millimeters (mm) - Quality index 2
또한, 홈부의 폭(w)을 0.5 내지 2 밀리미터(mm)으로 고정하고, 홈부가 접합면에서 차지하는 면적을 동일하게 하여 홈부의 깊이(h)를 변화시키면서 측정한 결과, 다음과 같은 결과를 얻을 수 있었다. (품질지수는 최저 1, 최고 10 기준)In addition, the width (w) of the groove was fixed to 0.5 to 2 millimeters (mm), and the depth (h) of the groove was varied while the area occupied by the groove on the joint surface was the same. As a result of measurement, the following results were obtained. (Quality index is based on a minimum of 1 and a maximum of 10)
(1) 0.01 내지 0.75 밀리미터(mm) - 품질지수 7(1) 0.01 to 0.75 millimeters (mm) - Quality index 7
(2) 0.75 내지 6 밀리미터(mm) - 품질지수 10(2) 0.75 to 6 millimeters (mm) - Quality index 10
(3) 6 내지 12 밀리미터(mm) - 품질지수 6(3) 6 to 12 millimeters (mm) - Quality index 6
(4) 12 내지 20 밀리미터(mm) - 품질지수 4(4) 12 to 20 millimeters (mm) - Quality index 4
백킹 플레이트에서 홈부가 차지하는 면적은 백킹 플레이트와 스퍼터링 타겟이 접합하는 면적의 3 내지 20%이고, 백킹 플레이트는 상기 스퍼터링 타겟이 백킹 플레이트와 접합하는 과정에서 발생하는 기포를 배출하기 위한 기포배출부를 더 포함한다. 기포배출부는 접합과정에서 발생하는 기포가 기포배출부를 통하여 배출될 수 있도록 구조적으로 형성하는 것이며, 도 6과 같이 제1 기포배출부와 제2 기포배출부를 포함한다.The area occupied by the groove in the backing plate is 3 to 20% of the area where the backing plate and the sputtering target are bonded, and the backing plate further includes a bubble discharge portion for discharging bubbles generated during the process of bonding the sputtering target to the backing plate. The bubble discharge portion is structurally formed so that bubbles generated during the bonding process can be discharged through the bubble discharge portion, and includes a first bubble discharge portion and a second bubble discharge portion as shown in Fig. 6.
제1 기포배출부는 홈부와 연결되어 있으며, 접합과정에서 홈부에서 발생하는 기포가 제1 기포배출부로 이동하여, 제2 기포배출부를 통하여 외부로 배출된다. 제2 기포배출부는 홈부에는 연결되지 않고 제1 기포배출부에만 연결되어 있기 때문에, 접합하는 과정에서 홈부에서 발생한 기포는 제1 기포배출부로 확산되어 이동하고, 제1 기포배출부로 확산되어 이동한 기포는 다시 제1 기포배출부에만 연결되어 있는 제2 기포배출부를 통하여 외부로 배출되는 것이다. The first bubble discharge unit is connected to the groove unit, and bubbles generated in the groove unit during the bonding process move to the first bubble discharge unit and are discharged to the outside through the second bubble discharge unit. Since the second bubble discharge unit is not connected to the groove unit but only to the first bubble discharge unit, bubbles generated in the groove unit during the bonding process spread and move to the first bubble discharge unit, and bubbles that spread and move to the first bubble discharge unit are again discharged to the outside through the second bubble discharge unit, which is connected only to the first bubble discharge unit.
홈부의 폭(w)을 0.5 내지 2 밀리미터(mm), 홈부의 깊이(h)를 0.75 내지 6 밀리미터(mm)로 고정하고, 백킹 플레이트에서 홈부가 차지하는 면적을 변화시키면서 측정한 결과 다음과 같은 결과를 얻을 수 있었다. (품질지수는 최저 1, 최고 10 기준)The following results were obtained by fixing the width (w) of the groove to 0.5 to 2 millimeters (mm) and the depth (h) of the groove to 0.75 to 6 millimeters (mm) and changing the area occupied by the groove in the backing plate. (Quality index is based on a minimum of 1 and a maximum of 10)
(1) 0.01 내지 3% - 품질지수 7(1) 0.01 to 3% - Quality index 7
(2) 3 내지 10% - 품질지수 10(2) 3 to 10% - Quality index 10
(3) 10 내지 20% - 품질지수 10(3) 10 to 20% - Quality index 10
(4) 20 내지 30% - 품질지수 8(4) 20 to 30% - Quality index 8
(5) 30 내지 40% - 품질지수 5(5) 30 to 40% - Quality index 5
이상 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 설명하였지만, 본 발명이 속하는 기술분야의 당업자는 본 발명이 그 기술적 사상이나 필수적 특징을 변경하지 않고 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다.Although the embodiments of the present invention have been described with reference to the attached drawings, those skilled in the art will understand that the present invention can be implemented in other specific forms without changing the technical idea or essential features thereof.
그러므로 이상에서 기술한 실시예는 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적인 것이 아닌 것으로서 이해되어야 하고, 본 발명의 범위는 상기 상세한 설명은 후술하는 특허청구범위에 의하여 나타내어지며, 특허청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 등가개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다. Therefore, the embodiments described above should be understood as illustrative and not restrictive in all respects, and the scope of the present invention is indicated by the claims described below in the above detailed description, and all changes or modifications derived from the meaning and scope of the claims and their equivalent concepts should be interpreted as being included in the scope of the present invention.
10 : 스퍼터링 타겟
20 : 백킹 플레이트
21 : 홈부
w : 홈부의 폭
h : 홈부의 깊이
22 : 제1 기포배출부
23 : 제2 기포배출부
30 : 접합면
100 : 스퍼터링 타겟 접합체10: Sputtering target
20 : Backing plate
21 : Home
w: width of the home section
h: Depth of the home
22: 1st bubble discharge section
23: Second bubble discharge section
30 : Joint surface
100 : Sputtering target joint
Claims (7)
상기 스퍼터링 타겟과 접합되고, 일정한 열팽창 계수를 가지는 백킹 플레이트;를 포함하고,
상기 스퍼터링 타겟의 열팽창 계수와 상기 백킹 플레이트의 열팽창 계수는 서로 다르고,
상기 백킹 플레이트의 열팽창 계수는 상기 상기 스퍼터링 타겟의 열팽창 계수보다 크고,
상기 백킹 플레이트는
상기 스퍼터링 타겟이 접합하는 면에 형성되고,
단면이 ‘V’자 모양을 형성하는 홈부를 포함하고,
상기 홈부의 폭은 0.5 내지 2 밀리미터(mm)이고,
상기 홈부의 깊이는 0.75 내지 6 밀리미터(mm)이고,
상기 백킹 플레이트에서 상기 홈부가 차지하는 면적은
상기 백킹 플레이트와 상기 스퍼터링 타겟이 접합하는 면적의 3 내지 20%이고,
상기 백킹 플레이트는
상기 스퍼터링 타겟이 상기 백킹 플레이트와 접합하는 과정에서 발생하는 기포가 확산되어 배출되어 지는 기포배출부를 더 포함하고,
상기 기포배출부는
상기 홈부와 연결되어 있는 제1 기포배출부 및
상기 홈부에는 연결되지 않고 상기 제1 기포배출부에만 연결되어 있는 제2 기포배출부를 포함하고,
상기 접합하는 과정에서 상기 홈부에서 발생한 기포는 상기 제1 기포배출부로 확산되어 이동하고, 상기 제1 기포배출부로 확산되어 이동한 기포는 다시 상기 제1 기포배출부에만 연결되어 있는 제2 기포배출부를 통하여 외부로 배출되고,
상기 홈부는 상기 백킹 플레이트의 상기 스퍼터링 타겟이 접합하는 면에 동심원 모양으로 최소한 2개 이상 형성되고, 상기 제1 기포배출부는 상기 최소한 2개 이상의 동심원 모양의 홈부와 최소한 2개 이상의 접점을 통하여 연결되고, 상기 제2 기포배출부는 상기 제1 기포배출부의 양단에 형성되면서 상기 백킹 플레이트의 외곽에 형성되어 외부와 연결되는 것을 특징으로 하는
스퍼터링 타겟 접합체. A sputtering target having a constant coefficient of thermal expansion; and
A backing plate is bonded to the sputtering target and has a constant thermal expansion coefficient;
The thermal expansion coefficient of the above sputtering target and the thermal expansion coefficient of the above backing plate are different from each other,
The thermal expansion coefficient of the above backing plate is greater than the thermal expansion coefficient of the above sputtering target,
The above backing plate
The above sputtering target is formed on the surface to be bonded,
Includes a groove portion forming a 'V' shape in cross section,
The width of the above home portion is 0.5 to 2 millimeters (mm),
The depth of the above groove is 0.75 to 6 millimeters (mm),
The area occupied by the groove in the above backing plate is
3 to 20% of the area where the backing plate and the sputtering target are bonded,
The above backing plate
The sputtering target further includes a bubble discharge section through which bubbles generated during the process of bonding with the backing plate are diffused and discharged.
The above bubble discharge part
A first bubble discharge unit connected to the above home unit and
The above home portion includes a second bubble discharge portion that is not connected and is only connected to the first bubble discharge portion,
During the above joining process, the bubbles generated in the groove are diffused and moved to the first bubble discharge unit, and the bubbles diffused and moved to the first bubble discharge unit are discharged to the outside through the second bubble discharge unit that is connected only to the first bubble discharge unit.
The above-mentioned grooves are formed in a concentric shape at least two or more on the surface of the backing plate to which the sputtering target is joined, the first bubble discharge portion is connected to the at least two or more concentric grooves through at least two or more contact points, and the second bubble discharge portion is formed at both ends of the first bubble discharge portion and formed on the outer surface of the backing plate to be connected to the outside.
Sputtering target joint.
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| E902 | Notification of reason for refusal | ||
| E701 | Decision to grant or registration of patent right | ||
| GRNT | Written decision to grant |