KR19990082538A - 석출 경화된 후면판을 갖는 확산 결합된 스퍼터링 타겟 조립체및 그의 제조방법 - Google Patents

석출 경화된 후면판을 갖는 확산 결합된 스퍼터링 타겟 조립체및 그의 제조방법 Download PDF

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Abstract

개시된 내용은 확산 결합 보존을 손상시키지 않고 후면판을 담그는 급속냉각을 포함하는 공정에 의하여 확산 결합된 스퍼터링 타겟 조립체의 제조방법에 관한 것이다. 상기 방법은 열처리와 합금 고용체의 급냉, 그리고 타겟에 확산결합한 후에 인위적으로 후면판 재료를 시효하는 것을 포함한다.상기 확산 결합 스프터링 타겟 조립체의 열처리는 급속 냉각수에 부분적으로 담금질하는 급냉을 포함하고, 확산 결합후에 행하여진다.그리고, 상기 후면판에 다양한 질별을 인정한다.

Description

석출 경화된 후면판을 갖는 확산 결합된 스퍼터링 타겟 조립체 및 그의 제조방법
본 발명은 스퍼터링 타겟에 결합되고, 석출 경화된 후면판 확산을 갖는 스퍼터링 타겟 조립체에 관한 것이다.
비용의 감소를 위하여 박막의 스퍼터링 타겟을 갖는 스퍼터링 타겟 조립체들에 대한 관심이 점차적으로 늘어나고 있고, 어떤 경우에서는 이 스퍼터링 타겟 조립체를 스퍼터링 챔버내에 설치하려는 관심이 증대되고 있다. 그러한 경우에 있어서, 총 두께가 약 1인치 이하로 되는 스퍼터링 타겟 조립체가 요구될 수 있다. 그러나, 스퍼터링 챔버에 필요한 여러 가지 조건들, 예를 들어 스퍼터링 공정동안 일측에서는 냉각을 위한 높은 수압을 필요로 하고, 타측에서는 고진공을 필요로 하는 조건들하에서 그러한 스퍼터링 타겟 조립체들의 후면판 강도는 초과될 수도 있다. 타겟의 앞면과 동시 진공조건들을 갖는 타겟 조립체의 후면에 가해지는 순환 냉매로부터 생기는 열적순환과 압력은 타겟의 후면조립체에서 탄성 및 소성 변형을 일으킬 수 있다.
스퍼터링 타겟 조립체는 타겟에 여러 가지 재료의 후면판들을 솔더(solder) 본딩하여 만들어질 수 있지만, 솔더 본딩은 고압의 스퍼터링을 적용하는 곳에서는 견딜 수 없는 단점을 가진다. 그러므로, 확산 결합된 스퍼터링 타겟 조립체들이 선호된다.
본 발명은 스퍼터링 챔버에서 전형적으로 발생하는 응력과 변형에 견딜 수 있도록 스퍼터링 타겟에 확산 결합된 고강도의 후면판을 갖는 스퍼터링 타겟 조립체를 제조하는 방법을 제공한다.
발명의 요약
발명에 따르면, 스퍼터링 타겟과 이 스퍼터링 타겟에 확산결합되어 열처리 가능하고 석출경화가 가능한 후면판을 포함하며, 이 확산 결합된 스퍼터링 타겟 조립체가 타겟과 후면판 간의 확산결합을 떨어지게 하거나 질을 저하시키지 않고서도 열처리되어 후면판을 석출경화시키는 특징을 갖는 열처리된 스퍼터링 타겟 조립체를 제조하는 방법이 제공된다. 이 방법은 가열(heating), 단조(working), 및 급냉(quenching)하는 과정들을 포함하는 공정에 의하여 확산결합된 스퍼터링 타겟 조립체를 급냉하는 것을 포함하는 열처리에 의하여 후면판을 석출경화하는 것을 포함한다. 이 급냉은 확산결합후 스퍼터링 타겟은 담그지 않고 후면판을 담그어서 스퍼터링 타겟 조립체를 급속냉각액에 담그는 것에 의하여 수행된다. 이 스퍼터링 타겟 조립체는 여러번의 석출경화처리를 받을 수도 있는데, 이 석출경화처리는 후면판에 원하는 질별(質別: temper)을 제공하도록 앞에서 설명한 것처럼, 가열과 부분적으로 담그어서 급냉하는 것을 포함한다. 바람직한 실시예에서, 이 후면판은 열처리 가능한 알루미늄 합금, 예를 들어 2000, 6000 또는 7000계열의 알루미늄 합금을 포함하고, 이 스퍼터링 타겟은 알루미늄, 티타늄, 또는 니켈, 티타늄-텅스텐, 텅스텐, 코발트 및 탄탈륨과 그들의 합금을 포함한다. 본 발명의 이 스퍼터링 타겟 조립체는 스퍼터링 타겟에 확산 결합된 석출경화된 후면판을 포함한다.
확산결합된 스퍼터링 타겟 조립체를 생산하는데 있어서 발생하는 문제는 석출경화된 후면판, 즉 완전 경화상태에 있는 후면판을 갖는 스퍼터링 타겟 조립체를 생산하는 것이 어렵다는데 있다. 예를 들어, 확산결합된 스퍼터링 타겟 조립체들은 가열냉각(anneal), 즉 완전 가열냉각 조건이나, 원하는 정도이하로 경화된 상태에 있고, 스퍼터링 타겟 조립체의 최적의 기계적 강도가 개발되지 않고 이 조립체가 작동중에 변형될 수 있는 플랜지를 생산하는데 적용될 수 있다. 이 문제에 특히 취약한 스퍼터링 타겟 조립체 시스템의 예로는, 확산결합된 공정동안 발생하는 고온에서의 노출에 대하여 연화되는 알루미늄 후면판을 갖는 조립체이다. 알루미늄 합금들은 T6 경화조건을 위한 열처리와 같이, 고강도를 얻기 위하여 열처리될 수 있지만, 그러한 열처리는 확산결합된 조립체를 확산결합이 떨어지거나 질의 저하에 취약하게 하는 급냉단계들을 포함한다.
본 발명의 일 실시예를 설명하기 위하여, 하기에 설명된 것은 스퍼터링 타겟에 확산 결합되고 열처리 가능한 알루미늄 합금을 포함하는 확산 결합된 스퍼터링 타겟 조립체를 생산하는 예이다. 열처리 가능한 재료, 즉 알루미늄 합금은 고온에서는 고용도가 높아지고 저온에서는 고용도가 제한되는 조성물들을 포함하는 재료로 정의된다. 이러한 예로서 열처리 가능한 알루미늄 합금이 사용된다 하더라도, 이 공정은 티타늄, 구리, 또는 알루미늄의 합금(즉, Ti합금, Cu합금, Al합금)과 같은 여타의 석출경화할 수 있는 재료들로 된 후면판에도 유용하게 적용될 수 있다는 것은 명백하다. 유사하게, 티타늄, 알루미늄, 니켈, 텅스텐, 티타늄-텅스텐, 탄탈륨, 코발트, 및 그들의 합금과 같은 여러 가지 타겟 재료들이 사용될 수도 있다. 전형적으로, 확산결합된 티타늄 타겟들은 완전 가열냉각 상태에 있는 알루미늄 또는 알루미늄 합금으로 된 후면판을 타겟에 결합시켜 제조한다. 이 확산결합은 알루미늄 또는 알루미늄 합금을 데드 소프트(dead soft) 상태로 만들기에 충분히 높은 약 300℃를 초과하는 고온에서 열처리하는 것에 의하여 생성된다. 그러나, 본 발명의 방법에 따르면, 이 스퍼터링 조립체는 이 후면판을 경화된 상태로 만들도록 처리된다. 예를 들어, 알루미늄 합금들의 경우에 있어서, 상업적으로 열처리가능한 알루미늄, 예를 들어, 2000, 6000 및 7000계열의 알루미늄 합금은 고강도를 가지지만 스퍼터링 타겟 조립체에서 타겟 변형을 유발하지도, 사용동안 부착된 부분이 떨어지지도 않게 하도록 가공될 수 있다.
한 가지 예를 들면, 스퍼터링 타겟 조립체는 열처리 가능한 알루미늄 합금-6061을 사용하여 만들어진다. 이 상업용 합금은 약 0.4내지 0.8 wt.% 의 실리콘, 약 0.8 내지 약 1.2 wt.%의 마그네슘, 및 약 0.7 wt.%의 철을 주합금성분으로 가지고, 전형적으로 약 99.0 내지 99.9 wt.%의 순도를 가진다. 6000계열의 알루미늄에서 주된 강화용 석출물은 Mg2Si이다.
두 단계의 열처리를 사용하는 것이 이로운데, 이는 고용체 처리와 이후 Mg2Si의 석출을 조절할 수 있는 2차의 인위적인 시효단계를 포함하며, 이렇게 하므로써 기계적인 성질을 향상시킨다. 일반적으로, 과포화된 고용체의 석출강화는 시효 열처리 동안에 미세하게 분산된 석출물들의 형성을 포함한다. 과포화된 고용체를 얻는 고용체 처리와 인위적인 열처리의 두 가지에 있어서 중요한 측면은 급냉이다.
시효 경화라고 지칭되기도 하는 석출 경화는 과포화된 고용체로부터 2상의 석출을 포함한다. 이 석출물들은 합금의 강도를 증가시키고 연성을 약화시키는 전위들의 운동을 방해한다. 합금이 석출경화되도록 하기 위해서는, 부분적인 고용도와 온도의 감소에 따라 고용도가 감소하는 특징을 나타내어야 한다. 석출경화는 용해, 즉 균일한 고용체를 형성하도록 이 고상온도 이상으로 가열을 요하는 용체화와, 합금을 2상의 미세 입자들이 석출되도록 고상선 아래로 이 합금을 가열하는 시효 단계 이후에 상온까지 급속 냉각하여 고용체내에 합금원소가 최대량으로 고용되도록 하는 급냉을 포함한다. 이 고상선은 상태도에서 고용체 영역과 이 고용체 외에도 2상을 포함하는 영역간의 경계를 나타낸다. 이러한 합금들의 열처리동안, 초미세입자들의 조절된 분산이 미세구조내에 형성되고 합금의 최종 성질들은 이 입자들이 분산된 방법과 그들의 사이즈 및 안정성에 의존한다.
확산결합된 타겟 조립체는 종종 다른 열팽창계수(CTE)를 갖는 물질과 결합한다. 그러한 계에서 급속냉각은 부분적인 휨과 결합된 물질들의 분리를 유발한다. 본 발명의 공정을 실시하므로써, 확산 결합은 열처리와 결합되어 원하는 질별, 즉 AL-6061에서 T6 질별을 갖는 후면판을 생산할 수 있다. 본 발명은 타겟과 후면판의 열팽창계수의 불일치를 수용하고, 결합 실패가 일어나지 않도록 한다.
예를 들어, 스퍼터링 타겟으로 사용되는 재료는 후면판에 결합될 표면을 세정하는 것에 의하여 확산결합용으로 제공되고 준비된다. 이 표면은, 결합될 표면상에 나선 패턴을 생성하는 하나의 연속적인 채널을 가공하고 이후 그릿 블래스팅(grit blasting)과 화학세정을 하는 것에 의해서도 준비될 수 있다. 균질화된 주조 알루미늄 6061 빌릿(billet)이나, 선택적인 열처리 가능한 합금, 또는 가공경화된 재료처럼, 후면판으로 사용될 재료는 (원하는 타겟 구조, 최종 체적 및 총 치수를 토대로 하여) 어떤 길이로 절단되고, 흐름 응력(flow stress)을 감소시키기에 충분한 온도로 미리 가열되고, 상온이나 단조될 부분과 동일한 온도까지 높아진 상태에서 단조 압연기를 이용하여 열간단조되고, 급속냉각액, 즉 물에 완전히 담그어서 급냉되어, 가공경화된 AL-6061 합금 후면판을 생산한다. 이 후면판은 그후 어닐되어 단조로 인한 가공경화에 의한 영향들을 제거하고 이 타겟에 결합될 후면판의 표면은 그후 가공, 밀링(milling) 또는 선반위에서의 회전에 의하여 준비되고 세정된다. 이 타겟과 후면판은 앞에서 설명된 준비된 표면들을 결합하는 것에 의하여 조립되고, 후면판의 흐름응력을 감소시키는 동시에 준비된 표면들을 단조단계동안 기밀접촉을 향상시키기에 충분한 온도로 먼저 미리 가열하여 열간단조를 수행하는 것에 의하여 이 조립체는 확산결합된다. 단조롤러는 다시 한번 고온으로 가열될 수 있고 약 20,000psi 내지 35,000psi의 압력이 타겟/후면판 조립체에 인가되어 합체된 결합 표면들이 완전히 접촉되도록 한다. 그후, 이 단조된 조립체는 미리 가열된 로에 바로 놓아두는 것에 의하여 열처리된다. 이 열처리는 원하는 질별, 즉 합금 6061에 대하여 T6의 질별을 얻고 후면판을 경화 및 강화하기 위한 의도로 실시된다. 이 열처리는, 확산결합된 스퍼터링 타겟 조립체를 적어도 약 985。F의 온도로 가열하고, 용액에 제 2 상을 용해하기에 충분한 시간동안 이 조립체를 임의 온도에서 유지하고, 그 후 급냉하는 것에 의하여 후면판을 고용체 처리하는 것을 포함한다. 타겟을 담그지 않고서 후면판이 담그어지도록 열처리된 스퍼터링 타겟 조립체는 급속냉각액, 즉 물에 부분적으로 담그어서 급냉한다.
급냉과 확산 결합된 스퍼터링 타겟 조립체는 그후 가공되고 평탄화될 수 있으며, 그후, 임의 온도까지 가열하여 알루미늄 매트릭스(matrix)내에 제 2 상을 석출시키기에 충분한 시간동안 유지시키고, 이후에 이 타겟을 담그지 않고 앞에서 설명한 것처럼 후면판을 급속냉각액내에 담그는 부분적 담금 급냉이나 이 조립체를 공냉, 즉 급냉이 급속한 공정 순환 시간을 허용하는 것에 의하여 이 후면판을 석출경화시키도록 이 조립체는 인위적으로 시효될 수 있다. 이 결과적인 스퍼터링 타겟 조립체는 원하는 질별, 즉 T6를 가지며, 타겟에 확산결합된 Al 6061과 같은 석출경화된 후면판을 포함한다. 임의의 원하는 질별, 즉 0, T4, 등의 질별을 가지지만, 이 공정은 타겟과 후면판간의 확산결합에 악영향을 주지않고 후면판을 생산하도록 조절될 수도 있다. 열처리될 수 없는 알루미늄 합금으로 만들어지고 확산 결합된 스퍼터링 타겟 조립체를 위한 전단강도는 일반적으로 약 12,000 내지 20,000psi의 범위에 있고, 평균은 16,000psi에 가깝다. 알루미늄 합금 6061-T6의 스퍼터링 타겟 조립체는 상온에서는 약 16,000 내지 23,000psi의 결합전단강도를 가지고, 392。F에서는 약 17,700psi를 가진다. 더구나 이 공정은, 앞에서 언급한 것처럼, 다른 질별 특성, 즉 T4를 갖는 후면판을 갖는 스퍼터링 타겟 조립체들을 생산할 수도 있다. 다음은 특별한 스퍼터링 타겟 조립체들의 기계적 및 물리적인 성질들이다.
A. 알루미늄의 결합강도에 대한 티타늄의 전단강도
70。F(21℃): 16 Ksi 내지 23 Ksi(151 MPa 내지 158 MPa)
392。F(200℃): 17.7 Ksi(122MPa)
B. 후면판의 최종 인장강도
70 。F(21℃): 45 Ksi(310 MPa)
C. 항복강도, 탄성한계
70 。F(21℃): 36 Ksi(248 Mpa)
D. 마무리된 후면판의 경도: 100-109 HBW
E. 티타늄의 입도(grain) 구조는 확산결합과 6061-T6 가공단계들에 의하여 변경되지 않는다.
비교를 위하여, 다음은 열적으로 향상된 기계적인 성질들을 구별하기 위하여 사용되는 6061 상업적 알루미늄 합금들의 질별(Temper) 명칭이다:
"T6", 전형적인 상업적 성질들:
45 ksi(310 MPa)의 최종 인장강도
95 HBW(브리넬 수)의 경도
"T4", 전형적인 상업적 성질들:
35 ksi(241 Mpa)의 최종 인장강도.
65 HBW의 경도.
기계적인 성질들은 ASTM E8-89b 또는 ASTM B557-94에 적합한 인장 테스트에 의하여 전형적으로 측정된다. 경도는 ASTME 10-93에 적합한 500 Kg의 하중과 10mm의 강구를 이용한 브리넬 수-HB로 측정된다.
6061알루미늄을 갖는 스퍼터링 타겟 조립체는 브리넬 경도지수가 약 95인 상태에서 약 45 ksi(310 Mpa)의 전형적인 최종 인장 응력을 형성하는 T6의 질별조건에서 현재 선호된다.
앞에서 설명된 이 공정은 T6 성질들을 형성하는데 바람직한 것으로 알려진 두 단계의 열처리를 갖는 확산결합을 결합한다. 6061 알루미늄 합금의 질별처리는 초기의 고용체 처리와 그후 두 번째의 인공적인 시효 단계를 포함한다. 이 두 단계 열처리는 Mg2Si의 석출을 조절하여 강도가 증가되도록 한다. 과포화된 고용체에서 석출경화가 일어나기 위해서는 시효열처리동안 미세하게 분산된 석출물들이 형성되어야 한다. 이 고용체 처리후, 특별히 설명된 급냉기술은 타겟과 후면판간의 확산결합에 역영향을 미치지 않고 원하는 기계적인 성질들을 달성하는 것이 매우 중요하다. 상업용 등급의 알루미늄 6061은 T6상태로 구매되어, 후속공정동안 질별이 0 으로 가역냉각될 수 있고, 가공경화된 재료는 후면판의 초기재료로 사용될 수 있으며, 혹은 적당한 주조 직경의 균질화처리된 6061 빌렛은 후면판을 미리 가열하고 단조하는 단계들을 줄이는데 사용될 수 있다. 하기의 표 1은 표에서 Ti-6061-1, Ti-6061-2, Ti-6061-3으로 구별되는 세가지의 다른 방법들에 의하여 생산된 스퍼터링 타겟 조립체들의 성질들을 비교한다. 첫 번째 타겟은 앞에서 설명된 표준 확산 결합의 실시와 후속의 인공적인 시효경화 및 물을 이용한 급냉에 의하여 형성된다. 두 번째 조립체는 확산본딩에 의하여 형성되고 합금 6061의 고용체 처리를 포함하며, 이후 물을 이용한 1차 급냉과, 완전한 물 급냉을 이용하는 2차의 인공적인 시효경화를 포함한다. 세 번째 공정은 조립체를 확산본딩하고, 합금 6061을 고용체 처리한 다음 부분적으로 물에 담그는 물 급냉, 그후 2차의 인공적인 시효경화와 다시 부분적으로 물에 담그는 물 급냉에 의하여 생산된다. 세 개의 시편 모두는 초음파 결합선 주사방식(Ultrasound Bondline Scan practices)을 통하여 가공되고, 그후 결합선의 거시적 조사를 위하여 반으로 절단된다. 시편들에 대하여 전단 테스트, 경도 및 금속조직학이 행하여졌다.
표. 1: 상 1, 반분된 타겟의 평가 데이터
타겟 C-스캔 경도, HB 전단강도, psi
Ti-6061-1 100% 42.4 15,150
Ti-6061-2 99% 109 17,615
Ti-6061-3 99% 100 19,021
가공동안 타겟과 후면판이 얇은 조각으로 갈라지는 것은 보고되지 않았는데, 이는 금속조직학에 의하여 확인되었다. Ti-6061-2시편을 위한 공정도 받아들일 수 있는 결과들을 나타내었지만, 전단강도치와 결합선의 금속조직학 평가에 있어서, 완전한 급냉은 전체적인 결합선에 부정적인 충격을 형성할 수도 있음을 암시하고 있다. 그러나, 이 시편또한 타겟과 후면판 재료가 적당한 금속간 결합을 형성하는 경우에는 채택될 수도 있다는 것을 암시하고 있다.
표 2는 확산결합된 타겟을 형성하기 위하여 합금 6061 후면판과 관련하여 사용된 완전한 치수의 티타늄 대상물(full scale titanium blank)을 예로서 사용한 결과를 보여준다. 타겟과 후면판의 재료 표면 석출을 위하여 앞에서 설명된 방법과 Ti-6061-3 조립체에 대하여 앞에서 설명된 가공이 사용되었다. 전단 시편들이 준비되었고 MIL-J-24445A(SH), 3단 손잡이(Triple Lug) 구조에 적합하게 분석되었다. 전단시험의 결과가 표 2에 도시되어 있다.
표 2. 상 2, 전단강도, 상온과 200℃에서 실시된 3단 손잡이 실험
시편 손잡이 온도.(℃) 하중, lbs. 전단응력, psi 평균
1 A 21 4657 24,739 23,535
B 21 3432 19,124
C 21 4916 26,744
2 A 21 3830 21,681 22,678
B 21 3872 20,879
C 21 4703 25,472
3 A 200 2778 15,309 17,727
B 200 3472 18,622
C 200 3474 19,251
상온에서 평균 확산결합 전단응력은 약 22.6 내지 23.5 ksi의 범위내에 있다. 200℃에서의 고온시험은 약 17.7ksi의 값을 보여주었고, 이 둘은 상온에서 테스트되었을 때 표준 후면판 재료들의 보통의 전단응력을 초과한다.
금속학적 구조시험은 석출경화될 수 없는 알루미늄 합금 후면판에 비하여 6061 알루미늄의 화학이나 야금학에서의 변화에 기인하여 확산본딩의 손실이 상당하지 않다는 것을 보여주었다. 평탄화 및 가공후에, T6 상태와 거친 가공상태에서의 타겟의 주사(scanning)는 99.99%의 결합면적을 보여주었다. 이 기계적인 테스트의 결과들이 하기의 표 3에 도시되어 있다. 인장 시험편과 방법들은 ASTM E8과 B557 표준하에서 행하여졌다. 영율(Young's Modulus)의 평가는 ASTM E111-82에서 개략화된 것처럼, 인장시험의 응력/변형 곡선들로부터 측정되고 경도 시험은 ASTM E10-93마다 이행된다. 표 3의 결과는 티타늄 확산결합된 타겟들을 6061-T6 알루미늄 후면판 타겟, 질별이 0인 6061 알루미늄, 그리고 전형적인 확산 결합된 타겟으로부터 취하여진 1%의 Si와 0.5%의 Cu를 함유하는 알루미늄 합금 후면판을 비교한다.
표 3. 상 2, 6061의 공개된 값과 선택적인 후면판 알루미늄 합금에 비교되는 기계적인 데이터
재료 소오스 최종응력, ksi 항복응력, ksi 신장율, %(1/2" 직경 시편) 영율×106psi 경도 HB
6061-T6 공개 45.0 40.0 17.00 10.00 95
6061-0 미가공재 20.8 7.7 24.33 10.03 38
6061-T6 확산결합된 T6 43.8 41.5 11.00 10.90 96
Al+1%Si+0.5%Cu 선택적인 Al 합금 15.7 7.0 39.33 N/A 29
스퍼터링 타겟에 확산 결합된 석출경화할 수 있는 후면판을 갖는 스퍼터링 타겟 조립체를 제조하기 위한 바람직한 실시예가 티타늄 스퍼터링 타겟에 확산 결합된 알루미늄 6061 후면판을 형성하기 위하여 설명된 공정에 의하여 하기에서 설명된다.
계속해서, 주조물 6061, 즉 균질화된 빌렛은 확산결합될 타겟의 최종 치수에 해당하는 특정 길이로 절단된다. 이 빌렛의 직경은 이 타겟의 직경에 따라 약 7 내지 24인치의 범위내에 놓일 수 있다.
이 6061 빌렛은 500。F 내지 750。F의 온도범위까지 미리 가열되고 약 이십 내지 삼십분동안 이 온도를 유지하도록 한다. 그런다음, 이 빌렛은 설정된 높이로 단조되고 급냉된다. 이 응용을 위하여 사용된 단조는 등온상태동안 최소 약 10,000 psi의 압력을 인가하고 가열된 압연기를 이용하여 모양을 만들 수 있는 유리함이 있다. 이 단조율은 분당 약 3 내지 10 인치의 범위에 있다. 이로부터 거친 상태에 있는 후면판이 얻어진다.
그후, 이 후면판을 최소 3시간동안 약 775。F의 온도로 가열하는 것에 의하여, 그의 제조과정에서 가공으로 인한 영향들을 제거하기 위한 어닐을 한다. 775°F에서 3시간동안 유지한 후에 이 온도는 시간당 약 50°F의 비율로 500°F로 낮아진다. 온도가 500。F에 도달하게 되면, 상온에서 공냉하도록 한다. 선택적으로 적정 직경을 갖는 주조 균질화된 6061 빌렛을 사용하고, 단조나 가열냉각단계는 필요치않다.
이 타겟과 후면판은 결합될 표면이 준비 및 세정 후에 확산 결합된다. 예를 들어, 이 타겟 표면상에 하나의 연속적인 가느다란 채널을 가공하고, 이 표면을 그릿 블래스팅하여, 화학적으로 표면을 세정하는 과정에 의하여 이 타겟 표면은 준비 및 세정될 수 있다. 후면재료의 표면은, 가공, 밀링 또는 선반위에서의 선회에 의하여 세정될 수 있다. 이 후면판은 적절한 재료의 흐름과 열간단조를 위한 충분한 온도로 미리 가열하는 것에 의하여 확산결합된다.
확산결합후에, 확산결합된 조립체는 T4 상태를 달성하기 위하여 조립체의 두께에 따라 985。F의 온도에서 한 시간 내지 세 시간동안 고용체 열처리 된다. 온도에 대한 시간은 타겟 두께에 의하여 결정되는데, 세 시간은 낮은 프로파일을 갖는 타겟을 위하여 일반적으로 사용된다. 시간은 최초 1/2인치동안 65분을 적용하고, 1/2인치 증가때마다 30분을 적용한다. 확산결합된 스퍼터링 타겟 조립체는 급속냉각액, 즉 약 50。F 내지 110。F의 온도범위로 유지되는 물 탱크에서 급냉된다. 타겟이 후면판으로부터 갈라지는 것을 피하기 위하여, 이 조립체는 급냉용액속에 부분적으로 담그어 진다. 다시 말하면, 타겟은 담그지 않고 후면판이 급냉용액속에 담그어진다. 전형적으로, 물은 타겟 상(phase)의 상부 표면으로부터 최대 약 1/2인치로 유지되고, 조립체는 이 상태에서 냉각되도록 한다.
타겟은 그후 추가적인 가공을 위하여 대략 적당한 직경으로 절단된다. 이 단계에서 확산결합된 조립체는 굽어지거나 휘게 될 수 있는데, 만약 그렇게 된다면 이 타겟은 중심이 높게 된다. 그러한 시각적인 상태는 최종 열처리 이전에 100톤 용량이나 그 이상의 프레스와 같은 수압기를 이용하여 평탄화시키는 것에 의하여 수정된다. 툴(Tool) 강판들은 타겟 표면위에 놓여질 수 있고, 굽어진 표면에 소성변형을 일으키도록 하는 타겟의 외부 직경의 크기를 가진 툴 강링위에 놓여진 모든 판/조립체 위에 놓여질 수 있다.
평탄화된 조립체는 공기를 분위기로 하는 로에 350。F에서 적어도 8시간을 가열하는 것에 의하여 인위적으로 시효된다. 확산결합된 스퍼터링 타겟 조립체는 그후 앞에서 설명한 부분적인 담금 급냉법에 의하여 급냉된다. 이 조립체는 공정상의 시간이 허락한다면, 공냉될 수도 있다. 설명된 공정의 결과는 최종 가공에 사용될 수 있는, T6상태에 있는 스퍼터링 타겟 조립체이다.
이상의 설명으로부터 본 발명에서 벗어나지 않는 한 여러 가지 변화와 변경이 행해지리라는 것이 분명하다. 따라서, 본 발명의 범위는 특허청구범위로 첨부된 청구항들에만 제한되지는 않아야 한다.

Claims (15)

  1. 스퍼터링 타겟을 위한 후면판을 제공하는 단계;
    스퍼터링 타겟을 제공하는 단계;
    상기 후면판을 상기 스퍼터링 타겟에 확산결합하여 스퍼터링 타겟 조립체를 형성하는 단계; 및
    상기 스퍼터링 타겟 조립체를 열처리하여, 가열과, 상기 스퍼터링 타겟을 담그지 않고 급속냉각액에 상기 후면판을 담그는 급냉을 포함하는 공정에 의하여 상기 확산 결합된 스퍼터링 타겟 조립체의 후면판을 석출경화시키는 단계를 포함하는 열처리된 스퍼터링 타겟 조립체의 제조방법.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 급냉된 스퍼터링 타겟 조립체를 평탄화하는 단계, 상기 후면판을 인위적으로 시효하는 단계, 및 상기 타겟을 담그지 않고 상기 후면판을 담그기 위하여 급속냉각액에 상기 스퍼터링 타겟 조립체를 부분적으로 담그어서 급속냉각시키거나 원하는 경도를 얻기 위하여 공냉시키는 단계를 추가로 포함하는 열처리된 스퍼터링 타겟 조립체의 제조방법.
  3. 제 1 항에 있어서, 상기 후면판은 스퍼터링 타겟에 확산 결합되기 전에 가공경화되었거나 적당한 직경의 주조 균질화된 빌릿이 사용될 수 있는 열처리된 스퍼터링 타겟 조립체의 제조방법.
  4. 제 3 항에 있어서, 상기 스퍼터링 타겟 조립체의 후면판은 확산 결합전에 고용체 가열냉각된 열처리된 스퍼터링 타겟 조립체의 제조방법.
  5. 제 1 항에 있어서, 상기 확산 결합된 스퍼터링 타겟 조립체의 상기 후면판에 원하는 질별을 제공하기 위하여, 상기 스퍼터링 타겟 조립체를 가열과 부분적인 담금 급속냉각을 포함하는 다수회의 석출경화처리를 받게 하는 단계를 추가로 포함하는 열처리된 스퍼터링 타겟 조립체의 제조방법.
  6. 제 1 항에 있어서, 상기 후면판은 열처리 가능한 티타늄, 알루미늄 또는 구리 합금을 포함하는 열처리된 스퍼터링 타겟 조립체의 제조방법.
  7. 제 1 항에 있어서, 상기 후면판은 2000, 6000, 또는 7000계열의 열처리 가능한 알루미늄 합금을 포함하는 열처리된 스퍼터링 타겟 조립체의 제조방법.
  8. 제 1 항에 있어서, 상기 급속냉각액이 물인 열처리된 스퍼터링 타겟 조립체의 제조방법.
  9. 제 1 항에 있어서, 상기 스퍼터링 타겟은 알루미늄, 텅스텐, 니켈, 티타늄, 티타늄-텅스텐, 탄탈륨, 코발트 및 그들의 합금을 포함하는 스퍼터링 타겟 조립체의 제조방법.
  10. 스퍼터링 타겟에 확산결합되어 있고, 석출경화된 후면판을 포함하는 열처리된 스퍼터링 타겟 조립체.
  11. 제 10 항에 있어서, 상기 후면판은 열처리 가능한 티타늄, 알루미늄 또는 구리 합금을 포함하는 열처리된 스퍼터링 타겟 조립체.
  12. 제 10 항에 있어서, 상기 후면판은 2000, 6000, 또는 7000계열의 알루미늄 합금을 포함하는 열처리된 스퍼터링 타겟 조립체.
  13. 제 10 항에 있어서, 상기 스퍼터링 타겟은 알루미늄, 텅스텐, 니켈, 티타늄, 티타늄-텅스텐, 탄탈륨, 코발트, 및 그들의 합금을 포함하는 열처리된 스퍼터링 타겟 조립체.
  14. 제 10 항에 있어서, 상기 후면판은 0, T4, 및 T6의 여러 경화되고 질별처리된 상태들로 만들어지는 열처리된 스퍼터링 타겟 조립체.
  15. 제 10 항에 있어서, 상기 후면판이 T6의 질별을 갖는 열처리된 스퍼터링 타겟 조립체.
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Families Citing this family (15)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO1998041669A1 (en) * 1997-03-19 1998-09-24 Johnson Matthey Electronics, Inc. Ni-plated target diffusion bonded to a backing plate and method of making same
US6579431B1 (en) 1998-01-14 2003-06-17 Tosoh Smd, Inc. Diffusion bonding of high purity metals and metal alloys to aluminum backing plates using nickel or nickel alloy interlayers
US6451185B2 (en) 1998-08-12 2002-09-17 Honeywell International Inc. Diffusion bonded sputtering target assembly with precipitation hardened backing plate and method of making same
US6071389A (en) * 1998-08-21 2000-06-06 Tosoh Smd, Inc. Diffusion bonded sputter target assembly and method of making
US6780794B2 (en) 2000-01-20 2004-08-24 Honeywell International Inc. Methods of bonding physical vapor deposition target materials to backing plate materials
US6698647B1 (en) 2000-03-10 2004-03-02 Honeywell International Inc. Aluminum-comprising target/backing plate structures
JP4519981B2 (ja) * 2000-03-15 2010-08-04 アルバックマテリアル株式会社 固相拡散接合スパッタリングターゲット組立て体及びその製造方法
US6619537B1 (en) 2000-06-12 2003-09-16 Tosoh Smd, Inc. Diffusion bonding of copper sputtering targets to backing plates using nickel alloy interlayers
JP2006144119A (ja) * 2004-10-19 2006-06-08 Kobelco Kaken:Kk Ａｌ−Ｎｄ合金スパッタリング用積層体
RU2385967C2 (ru) * 2005-10-07 2010-04-10 Тохоку Юниверсити Аппарат магнетронного распыления
KR101445945B1 (ko) * 2009-12-24 2014-09-29 제이엑스 닛코 닛세키 킨조쿠 가부시키가이샤 가돌리늄제 스퍼터링 타깃 및 동 타깃의 제조 방법
US9546418B2 (en) 2011-02-14 2017-01-17 Tosoh Smd, Inc. Diffusion-bonded sputter target assembly and method of manufacturing
JP2014051693A (ja) * 2012-09-05 2014-03-20 Mitsubishi Materials Corp Ａｌバッキングプレートが接合されたＴｉスパッタリングターゲット及びその製造方法
DE112015000478T5 (de) * 2014-01-24 2017-03-02 Magna International Inc. Hochfestes Aluminiumprägen
JP6271798B2 (ja) * 2016-07-13 2018-01-31 住友化学株式会社 スパッタリングターゲットの製造方法

Family Cites Families (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4732312A (en) * 1986-11-10 1988-03-22 Grumman Aerospace Corporation Method for diffusion bonding of alloys having low solubility oxides
DE3839775C2 (de) * 1988-11-25 1998-12-24 Vaw Ver Aluminium Werke Ag Kathoden-Zerstäubungstarget und Verfahren zu seiner Herstellung
TW234767B (ko) * 1992-09-29 1994-11-21 Nippon En Kk
JPH06158296A (ja) * 1992-11-24 1994-06-07 Japan Energy Corp 拡散接合されたスパッタリングターゲット組立体及びその製造方法
US5342496A (en) * 1993-05-18 1994-08-30 Tosoh Smd, Inc. Method of welding sputtering target/backing plate assemblies

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WO1998026107A1 (en) 1998-06-18
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