KR20030024854A - 원통형상 타겟 및 그 제조방법 - Google Patents

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KR20030024854A
KR20030024854A KR10-2003-7002016A KR20037002016A KR20030024854A KR 20030024854 A KR20030024854 A KR 20030024854A KR 20037002016 A KR20037002016 A KR 20037002016A KR 20030024854 A KR20030024854 A KR 20030024854A
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우에다히로시
가미야마도시히사
간다고이찌
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아사히 가라스 가부시키가이샤
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Abstract

내통인 금속제의 백킹튜브와, 외통인 원통형상의 타겟재료의 사이에 카본펠트 등의 완충부재 (52) 를 개재하여 양자를 접합시켜, 타겟재료와, 이것을 지지하는 백킹튜브의 재료선택의 가능성이 확대되어, 제조의 간이화와 재이용화를 가능하게 하는 원통형상 타겟을 얻는다.

Description

원통형상 타겟 및 그 제조방법{CYLINDRICAL TARGET AND METHOD OF MANUFACTURING THE CYLINDRICAL TARGET}
유리나 플라스틱등의 기판에 박막을 형성하는 기술의 하나로서 마그네트론 스퍼터링법이 알려져 있다. 일본 특허공표 평5-501587호에는, 회전하는 원통형상의 타겟을 사용하는 스퍼터링시스템이 개시되어 있다. 이 장치는, 원통형상 타겟의 내측에 자석을 가지며, 타겟의 내측으로부터 냉각하면서, 타겟을 회전시키며 스퍼터를 하는 것이다. 원통형상 타겟은, 평판형상 (플레너형) 타겟과 비교하여 사용효율이 높고, 고속막형성이 가능하다는 이점이 있다.
원통형상 타겟의 제조방법으로서, 일본 공개특허공보 평5-214525호에는, 스테인리스나 티탄등의 백킹튜브의 외표면에, 막의 재료가 되는 스퍼터해야 할 타겟재료를 플라즈마 용사 (溶射) 법에 의해 부착형성하는 방법이 개시되어 있다. 또한, 백킹튜브의 외표면 주위에, 원통형상으로 제조된 타겟재료를 배치하여 양자의 사이에 인듐등의 금속을 삽입하여 접합하는 방법이나, 백킹튜브에 상당하는 부분을타겟재료로 일체적으로 형성하는 방법등도 알려져 있다.
그러나, 용사법의 경우, 용사가능한 재료와 백킹튜브의 재료와의 서로 맞는 성질 (예컨대, 열팽창차) 에 의해서 타겟재료 또는 백킹튜브재료가 한정된다는 결점이 있다. 인듐등으로 접합하는 방법은, 백킹튜브의 외주면과 타겟재료의 내주면에 표면처리가 필요하고, 또한 접합부에 인듐을 용해하여 넣기 위한 가열장치도 필요하며, 용해된 인듐이 누설되지 않도록 궁리할 필요도 있다. 또, 타겟재료가 세라믹스제의 경우에는, 일반적으로 타겟재료의 열팽창률이 금속제의 백킹튜브 및 접합재인 인듐보다도 작기 때문에, 접합후의 냉각시의 수축차에 의해 접합부에 간극이 생기는 문제가 발생한다.
또한, 스퍼터에 의해서 타겟재료가 소모하였을 때는 타겟을 교환하게 되지만, 용사법 또는 인듐접합법으로 제조된 타겟의 경우, 백킹튜브와 타겟재료의 분리가 곤란하여, 백킹튜브의 재이용 (리사이클) 에도 적합하지 않다.
한편, 백킹튜브에 상당하는 부분을 타겟재료로 일체적으로 형성하는 것도 가능하지만, 세라믹스나 일부의 금속재료로서는 강도부족, 또는 기계적인 내충격성이 낮은 등의 이유에 의해, 일체형 타겟은 구조체로서의 신뢰성이 결여된다. 더구나, 고가인 타겟재료를 일체적으로 형성하는 것은, 제조비용상 문제가 있다.
본 발명은 이러한 사정을 감안하여 이루어진 것으로, 타겟재료 및 백킹튜브의 재료선택의 가능성을 확대함과 동시에, 제조의 간이화를 도모하여, 재이용성을 높일 수 있는 원통형상 타겟 및 그 제조방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.
발명의 개시
상기 목적을 달성하기 위해서 본 발명에 관련되는 원통형상 타겟은, 원통형상의 백킹튜브의 외주에 중공원통형상의 타겟재료가 배치됨과 동시에, 상기 백킹튜브와 상기 타겟재료의 사이에 완충부재를 통하여 상기 백킹튜브와 상기 타겟재료가 접합되어 있는 것을 특징으로 하고 있다.
도면의 간단한 설명
도 1은, 본 발명의 원통형상 타겟이 적용되는 원통형상 마그네트론 스퍼터링시스템의 구성도이다.
도 2는, 본 발명의 실시형태에 관련되는 원통형상 타겟의 사시도이다.
도 3은, 도 2의 3-3선에 따른 단면도이다.
도 4는, 본예의 원통형상 타겟 제조시의 분해사시도이다.
도 5는, 카본 펠트 (felt) 및 카본시트의 초기물성치의 예를 도시하는 도표이다.
도 6은, 복수의 타겟재료를 접합한 형태의 예를 도시하는 단면도이다.
도 7은, 내열성 O링을 삽입한 원통형상 타겟의 단면도이다.
도 8은, 복수의 타겟재료를 접합한 다른 예를 도시하는 단면도이다.
*도면의 주요부분에 대한 부호의 설명*
10 밀폐반응실12 기재 (基材)
14 원통형상 타겟 16 백킹튜브
17 테이퍼지그18 자석유닛
20 타겟재료20A 단차부분
22 타겟구동장치24, 26, 28 자극
30 DC 전원32 전력선
34 미끄럼접점36 출구튜브
38 진공펌프40 제 1가스공급튜브
44, 50 노즐46 제 2가스공급튜브
52 도전성 펠트 (완충부재) 53 내열성 O링
발명을 실시하기 위한 최선의 형태
본 발명에 의하면, 막형성의 재료로 되는 타겟재료와, 이것을 지지하는 백킹튜브 (타겟홀더) 의 사이에 완충부재를 개재시켰기 때문에, 양자의 열팽창차에 의한 체적변화를 완충부재에 의해서 흡수할 수 있다. 따라서, 타겟재료와 백킹튜브의 재질에 관한 조합의 자유도가 넓어져, 보다 적절한 재료선택이 가능해 진다. 또한, 소모한 타겟재료를 백킹튜브로부터 분리하는 작업도 용이하며, 백킹튜브의 재이용이 가능하다.
타겟재료와 백킹튜브의 사이에 완충부재를 형성하는 일태양으로서, 압축변형 가능한 시트형상의 완충부재를 백킹튜브와 타겟재료의 사이에 압축충전하는 것이 바람직하다. 또, 시트형상의 완충부재는 미리 원통형상으로 가공되어 사용되어도 좋다.
상기 완충부재로서 도전성펠트 또는 도전성시트를 사용하는 태양이 있다. 본 발명의 일태양에 의하면, 상기 도전성펠트로서 카본펠트가 적용된다. 이 카본펠트는, 완충성의 관점에서 압축충전전의 초기상태 (이하, 단지 초기상태라고 함) 의밀도가 0.05∼0.5g/cm3인 것이 바람직하다.
본 발명에 사용하는 카본펠트는, 초기상태의 두께가 0.5∼10mm이고, 압축충전시의 압축률이 10∼80%가 되는 것이 바람직하다. 또한, 이 카본펠트는 도전성의 관점에서 초기상태에 있어서의 두께방향의 체적고유저항이 0.1∼100Ω·cm 인 것이 바람직하다.
상기 구성의 원통형상 타겟을 제조하는 방법을 제공하기 위해서, 본 발명에 관련되는 원통형상 타겟의 제조방법은, 중공원통형상을 갖는 타겟재료의 내면에 완충부재를 형성하고, 이것에 백킹튜브를 끼워넣어, 해당 삽입동작에 의해서 상기 백킹튜브의 외주면과 상기 타겟재료의 내면과의 사이에 상기 완충부재를 위치시킴으로써, 상기 타겟재료를 상기 백킹튜브와 접합시켜 원통형상 타겟을 얻는 것을 특징으로 하고 있다.
상기 제조방법의 일태양으로서, 상기 타겟재료의 내면에 압축변형 가능한 시트형상의 완충부재를 형성하고, 상기 백킹튜브의 삽입동작에 의해서 상기 완충부재를 압축하여 상기 백킹튜브의 외주면과 상기 타겟재료의 내면과의 사이에 상기 완충부재를 충전하는 태양이 있다.
또한, 카본펠트 등의 상기 완충부재는, 압축충전하는 것에 의해, 발진(發塵) 하기 쉬운 상태로 되기 때문에, 스퍼터링중의 발진을 방지하기 위해서, 상기 타겟재료의 양단 내면부에 내열성 O링 등의 시일부재를 배치하는 것이 바람직하다.
이하 첨부도면에 의거하여 본 발명에 관련되는 원통형상 타겟 및 그 제조방법의 바람직한 실시형태에 관해서 설명한다.
우선, 본 발명이 적용되는 원통형상 타겟을 사용하는 마그네트론 스퍼터링시스템의 구성에 대해서 일본 특허공표 평5-501587호를 원용하면서 설명한다. 도 1은, 원통형상 마그네트론 스퍼터링시스템의 구성도이다. 다만, 동도에 있어서 도면부호 14로 나타낸 원통형상 타겟에 관해서는 내부구조를 나타내기 위해서 절단면도로 하였다. 플라즈마가 생성되는 밀폐반응실 (10) 내는 진공이 유지되며, 막형성 대상의 기재 (12) 가 설치된다. 본 발명의 원통형상 타겟 (14) 에 있어서는, 백킹튜브 (16) 의 외주에 중공원통형상의 타겟재료 (20) 가 배치됨과 동시에, 백킹튜브 (16) 와 타겟재료 (20) 와의 사이에 도 2에 나타내는 바와 같은 압축변형 가능한 시트형상의 완충부재 (본예에서는, 도전성펠트 (52)) 가 압축충전되고 백킹튜브 (16) 와 타겟재료 (20) 가 접합되어 있다. 또, 도 1에 나타내었듯이, 백킹튜브 (16) 내에는 자석유닛 (18) 이 수용되어 있다. 백킹튜브 (16) 는, 물 그 밖의 냉각액이 통과됨으로써 냉각된다.
타겟재료 (20) 를 유지한 백킹튜브 (16) 는, 타겟구동장치 (22) 에 의해 길이방향의 축 주위에 회전가능하게 지지되어 있다. 도 1에서는, 평판형상의 기재 (12) 가 수평으로 유지되며, 원통형상 타겟 (14) 의 길이방향 축도 수평으로 유지되어 있지만, 기재 (12) 와 원통형상 타겟 (14) 의 배치관계는 이것으로 한정되지 않는다.
자석유닛 (18) 은, 백킹튜브 (16) 의 축에 따라서 평행한 3열의 자극 (24, 26, 28) 을 포함한다. 자극 (24, 26 및 28) 은 각각 N극, S극, 및 N극을 갖도록 배치되며, 자력선은 백킹튜브 (16) 를 관통하여 반대의 극성을 갖는 인접의 자극으로 들어간다. 이 자극배치에 의해, 자기터널이 생성되어, 스퍼터링속도의 고속화가 달성되어 있다.
스퍼터링을 생기게 하기 위해서 필요한 캐소드전위 V는, DC 전원 (30) 으로부터 전력선 (32) 및 미끄럼접점 (34) 을 통하여 백킹튜브 (16) 에 공급된다.
또한, 스퍼터링에 필요한 저압을 얻기 위해서, 밀폐반응실 (10) 은 도시하지 않은 진공펌프와 연결되는 출구튜브 (36) 를 구비하고 있다.
밀폐반응실 (10) 에는, 스퍼터링에 필요한 가스를 공급하기 위한 가스공급수단이 형성되어 있다. 제 1가스공급튜브 (40) 는 도시하지 않은 불활성가스원으로부터 밀폐반응실 (10) 내로 배관되어 있다. 제 1가스공급튜브 (40) 에 연결된 노즐 (44) 은, 원통형상 타겟 (14) 의 상부영역에 불활성가스 (예컨대 아르곤가스) 를 분배한다. 밀폐반응실 (10) 에 도입된 불활성가스는 이온화되어, 자장영역내에서 전기장의 영향하에 타겟재료 (20) 의 표면에 충돌한다.
제 2가스공급튜브 (46) 는, 도시하지 않은 반응성가스원으로부터 밀폐반응실 (10) 내로 배관되어 있다. 제 2가스공급튜브 (46) 에 연결된 노즐 (50) 은, 기재 (12) 의 부근에 그 폭방향에 걸쳐 반응성가스 (예컨대, 순산소) 를 분배한다. 반응성가스의 분자는, 이온충격의 결과로서 타겟표면에서 스퍼터링된 분자와 화합하여, 기재 (12) 의 표면에 부착되는 소정의 분자를 생성한다.
도 2는, 본 발명의 실시형태에 관련되는 원통형상 타겟의 사시도이고, 도 3은 도 2의 3-3선에 따른 단면도, 도 4는 타겟제조시의 분해사시도이다. 이들의 도면에 나타내었듯이, 원통형상 타겟 (14) 은, 내통인 금속제의 백킹튜브 (16) 와, 외통인 원통형상의 타겟재료 (20) 의 사이에 완충부재로서의 도전성펠트 (52) 를 압축충전하는 것에 의해 양자를 접합하여 구성된다. 또, 도전성펠트 (52) 대신에 도전성시트를 사용하는 것도 가능하지만, 이하의 설명에서는, 펠트를 예로서 설명한다.
타겟재료 (20) 는, 막형성의 재료로 이루어지는 금속제 또는 세라믹스제의 중공원통형상체이고, 예컨대, 길이: 0.4∼4m, 외경: φ80∼150mm, 내경: φ60∼130mm, 두께: 5∼10mm의 것이 사용된다. 구체적으로는, Sn, A1, Zn, Ti, Ag, mo, Si-Zr, Si-Sn 등의 금속, ITO, SiC, Al 도프 (dope) ZnO, Sn 도프 ZnO 등의 도전성세라믹스를 들 수 있다. 특히 도전성세라믹스가 바람직하다. 타겟재료 (20) 를 지지하는 백킹튜브 (16) 는, 타겟재료 (20) 의 치수에 대응하여 예컨대, 길이: 0.4∼4m, 외경: φ60∼130mm, 내경: φ50∼120mm, 두께: 2∼5mm의 것이 사용된다. 백킹튜브 (16) 의 재질로서는, 스테인리스, 구리, 티탄, 몰리브덴 등의 금속을 사용할 수 있다. 도전성펠트 (52) 는, 도전성을 갖는 섬유로 이루어지는 펠트성의 시트재로, 예컨대, 탄소섬유로 이루어지는 카본펠트 (또는 시트) 가 적용된다.
도 4에 나타내었듯이, 타겟재료 (20) 의 내면에 도전성펠트 (52) 를 형성하고 (감음), 이것을 전용의 지그 (도시생략) 를 사용하여 백킹튜브 (16) 의 외측에 끼워 넣는다. 이에 의해, 도전성펠트 (52) 가 압축되어, 타겟재료 (20) 와 백킹튜브 (16) 가 접합된다. 또, 백킹튜브 (16) 의 선단부에는, 삽입하기 쉽도록 테이퍼지그 (17) 를 장착하고 있다.
도 5에는, 본 실시형태에서 사용 가능한 카본펠트 또는 카본시트의 초기물성치의 예를 도시한다. 도전성펠트 (또는 시트:52) 는, 그 초기물성치 (압축충전 전의 상태에 있어서의 물성치) 로서, 타겟재료 (20) 내경과 백킹튜브 (16) 외경의 간극보다도 큰 두께를 갖는 것이 사용된다. 타겟재료 (20) 와 백킹튜브 (16) 의 간극치수에 편차가 큰 경우는, 카본시트보다도 쿠션성이 높은 카본펠트를 사용함으로써, 간극 전체에 도전성물질을 충전할 수가 있다.
예컨대, 초기두께 0.5∼10mm (보다 바람직하게는 1∼5mm) 의 카본펠트을, 간극 0.1∼8mm (보다 바람직하게는, 0.5∼2.5mm) 로 압축충전함으로써, 백킹튜브 (16) 와 타겟재료 (20) 를 접합한다. 초기두께가 0.5mm보다도 작으면, 압축시의 쿠션효과가 충분히 발휘되지 않는다. 반대로, 초기두께가 10mm보다도 크면, 펠트의 특징인 단열효과가 지나치게 커지기 때문에, 타겟으로서 사용하였을 때에 타겟재료 (20) 의 온도가 너무 상승하여 파손 등의 문제의 원인으로 되고, 또 타겟재료 (20) 외경이 지나치게 크기 때문에 장치상의 치수의 제약으로부터 이용할 수 없게 된다는 문제가 생긴다.
펠트의 압축충전시의 압축율은, 10∼80% (보다 바람직하게는 30∼60%) 로 한다. 압축율이 10%보다도 작으면 충전밀도가 너무 낮기 때문에 접합강도가 부족하게 된다. 반대로, 압축율이 80%보다도 크면 펠트를 구성하고 있는 섬유가 절단되어 접합강도가 부족하게 되거나, 또는 충전밀도가 지나치게 커지기 때문에 접합작업이 곤란하게 된다.
카본펠트 (또는 시트) 는, 예컨대, 폭 1m, 길이 5m의 롤형상 펠트 (또는 시트) 로부터, 타겟재료 (20) 의 내측 면적에 맞는 치수로 절단하여 사용한다. 타겟재료 (20) 의 길이는 백킹튜브 (16) 의 길이보다도 약간 짧게 형성한다. 타겟재료 (20) 는, 도 1에서 설명한 기재 (12) 의 폭방향의 길이 이상의 길이 치수를 갖는 일체일 필요는 없으며, 제조가 용이한 적당한 길이로 분할하여 복수개의 타겟재료 (20) 를 연결하는 구조로 하여도 좋다. 예컨대, 도 6에 나타내듯이, 길이 3m의 백킹튜브 (16) 에 대하여, 길이 295mm의 타겟재료 (20) 를 10개 접합하는 태양이 있다.
상기와 같이 구성된 원통형상 타겟 (14) 에 의하면, 금속제의 백킹튜브 (16) 와 세라믹스제의 타겟재료 (20) 에서는 열팽창율에 큰 차가 있지만, 양자간에 도전성펠트 (52) 를 위치시킴으로써, 그 열팽창차에 의한 치수변화를 도전성펠트 (52) 에 의해서 흡수할 수 있다. 따라서, 백킹튜브 (16) 와 타겟재료 (20) 의 재질에 관한 조합의 자유도가 확대되어, 보다 적절한 재료선택이 가능해진다.
타겟재료 (20) 가 소모된 때에는, 타겟재료 (20) 를 백킹튜브 (16) 로부터 분리하여, 새로운 타겟재료 (20) 로 교환한다. 본 실시형태에 관련되는 원통형상 타겟 (14) 은, 소모된 타겟재료 (20) 의 분리작업도 용이하고, 백킹튜브 (16) 의 재이용이 가능하다.
또한, 실리콘 카바이트 (SiC) 그 외의 세라믹스제의 중공원통형상의 타겟재료 (20) 의 경우, 중공내면은 가공하기 어려운 소위「거친표면」의 상태에서는, 치수정밀도가 너무 좋지 않다. 그러나, 본예의 원통형상 타겟 (14) 은, 타겟재료 (20) 와 백킹튜브 (16) 의 사이에 쿠션성이 있는 도전성펠트 (52) 를 압축충전하여양자를 접합하고 있기 때문에, 타겟재료 (20) 의 내면치수에 대해서 높은 정밀도가 요구되지 않는다. 따라서, 내주면의 2차 가공 등이 불필요하여 제조가 용이하다.
실시예 1
이하, 실시예에 의해 본 발명의 구체적인 태양을 설명한다.
직류마그네트론 스퍼터링장치로 SiO2박막을 형성하기 위한 원통형상 타겟을 이하와 같이 제조하였다.
타겟재료 (20) 로서는, 외경 φ152mm, 내경 φ138mm, 길이 220mm의 치수를 갖는 중공원통형상의 Si 함유 SiC 소성체를 제작하여, 이것을 6개 연결함으로써, 전장 1320mm로 하였다. 또, 타겟재료 (20) 의 내주면 및 외주면은 거친표면 상태로 하여, 소성체 양단면을 절단가공하여 길이 220mm로 하였다. 내외직경 치수정밀도는, 소성체 제조시의 변형등에 의해 약 ±0.5mm 이였다.
타겟재료 (20) 를 지지하는 백킹튜브 (16) 는, 시판의 SUS304제 튜브 (JISG3459에 의거함: 135A (외경) × Sch40 (두께)) 를 사용하여, 외경 φ136mm, 내경 φ127mm, 길이 1377mm의 치수로 가공하여 제작하였다.
외통인 타겟재료 (20) 와 내통인 백킹튜브 (16) 는, 이들의 간극에 두께 (초기 상태의 두께) 2mm의 카본펠트 (초기 상태의 밀도는 0.12g/cm3, 초기 상태의 두께 방향의 체적고유저항은 8Ω·cm) 를 압축충전함으로써 접합하는 구조로 하였다. 간극은 평균 1mm 이므로, 이 때의 카본펠트의 압축율은 50%가 된다.
카본펠트는, 시판의 폭 1m, 길이 5m의 롤형상 펠트로부터, 타겟재료 (20) 의내면적에 맞는 치수, 즉 430mm ×220mm로 절단하여 사용하였다.
접합공정은, 카본펠트 절단품을 타겟재료 (20) 내면에 형성하고 (휘감음), 이것을 전용의 지그를 사용하여 백킹튜브 (16) 의 외측에 삽입하고, 6개의 타겟재료 (20) 에 대해서 이 조작을 되풀이하여 전장 1320mm의 타겟재료의 접합을 완료하였다.
접합공정에 사용하는 전용의 지그는, 내주면에 카본펠트를 형성한 (휘감은) 타겟재료 (20) 를 외주면에서 고정하고, 백킹튜브 (16) 를 타겟재료 (20) 와 동축이 되도록 세트하여, 유압에 의해 백킹튜브 (16) 를 타겟재료 (20) 에 삽입할 수 있도록 한 것이다.
또한, 접합에 있어서는, 백킹튜브 (16) 의 선단에 테이퍼형상의 지그 (도 4중 도면부호 17로 나타낸 부재) 를 장착시킴으로써, 접합을 원활하게 할 수 있으며, 접합후는 이 테이퍼지그 (17) 는 제거한다.
이상과 같이 행하여 얻어진 원통형상 타겟을 직류마그네트론 스퍼터링장치에 장착하여 스퍼터링을 행하였다. 이 때의 배압은 1.3 ×10-3Pa, 스퍼터링압력은 0.4Pa로 하였다. 또한, 스퍼터링가스로서는 산소/아르곤 = 1/1 (체적비) 의 혼합가스를 사용하였다. 스퍼터링을 행하고 있는 동안, 안정한 방전을 확인하고, 또한 유리기판 (도 1의 기재 (12) 에 상당) 상에 소망의 SiO2박막이 형성되어 있는 것을 확인하였다.
또한, 스퍼터링에 의해 소모된 타겟재료 (20) 는, 상기한 접합용 전용지그를이용하여 용이하게 백킹튜브 (16) 로부터 제거할 수 있기 때문에, 백킹튜브 (16) 는 재이용이 가능하다.
다음으로, 본 발명의 다른 실시형태에 관해서 설명한다.
도 7은, 본 발명의 다른 실시형태에 관련되는 원통형상 타겟의 단면도이다. 도 7에 있어서 도 3과 동일 또는 유사의 부재에는 동일의 부호를 붙여, 그 설명은 생략한다. 도 7에 나타내듯이, 완충부재인 도전성펠트 (52) 의 발진방지를 확실하게 하기 위해서는, 타겟재료 (20) 의 양단 내면에 단 (段) 가공을 실시하고, 그 단차부분 (20A) 에 내열성 O링 (53) 을 배치하는 것이 바람직하다. 내열성 O링 (53) 의 재질로서는, 니트릴고무, 스틸렌부타디엔고무, 에틸렌프로필렌고무, 폴리아크릴고무, 실리콘고무, 불소고무 등을 들 수 있다. 특히 내열성이 높은 실리콘고무 또는 불소고무가 바람직하다. 내열성 0링의 내경은 백킹튜브 (16) 의 외경보다 약간 작은 것이 바람직하며, 굵기는 2∼5mm 인 것이 바람직하다.
상기 내열성 O링 (53) 을 사용하는 태양의 구체적 실시예를 이하에 서술한다.
실시예 2
직류마그네트론 스퍼터링장치로 SiO2박막을 형성하기 위한 원통형상 타겟을 아래와 같이 제조하였다.
타겟재료 (20) 로서는, 외경 φ152mm, 내경 φ138mm, 길이 220mm의 치수를 갖는 중공원통형상의 Si 함유 SiC 소성체를 제작하고, 이것을 6개 연결함으로써,전장 1320mm로 하였다. 타겟재료 (20) 의 내주면은 거친표면 대로하고, 외주면은 감삭가공하며, 소성체 양단면을 절단가공하여 길이 220mm로 하고, 또한, 양단 내면부에 단가공 하였다. 내경치수정밀도는, 소성체 제조시의 변형 등에 의해 약 ±0.5mm 이였다.
타겟재료 (20) 를 지지하는 백킹튜브 (16) 는, 시판의 SUS304제 튜브 (JISG3459에 의거: 135A (외경) ×Sch40 (두께)) 를 사용하여, 외경 φ136mm, 내경 φ127mm, 길이 1377mm의 치수로 가공하여 제작하였다.
외통인 타겟재료 (20) 와 내통인 백킹튜브 (16) 는, 이들의 간극에 두께 (초기 상태의 두께) 2mm의 카본펠트 (초기 상태의 밀도는 0.12g/cm3, 초기 상태의 두께 방향의 체적고유저항은 8Ω·cm) 를 압축충전하여 접합하는 구조로 하였다. 간극은 평균 1mm 이기 때문에, 이때의 카본펠트의 압축율은 50%로 된다.
카본펠트는, 시판의 폭 1m, 길이 5m의 롤형상펠트로부터, 타겟재료 (20) 의 내면적에 맞는 치수로 절단하여 사용하였다. 타겟재료 (20) 의 양단 내면부에 배치되는 내열성 O링 (53) 의 굵기를 고려하여, 길이 방향에 대해서는 타겟재료 (20) 의 길이 치수 (220mm) 보다도 약간 작은 치수의 카본펠트가 사용된다.
본 실시예 2에서는, 실리콘고무로 이루어지는 굵기 3mm, 내경 φ129mm의 내열성 O링 (53) 을 사용하며, 이 경우, 단차부분 (20A) 의 치수를 내열성 O링 (53) 의 굵기보다 약간 큰 5mm로 한다. 이에 대응하여 카본펠트는, 430mm ×210mm의 것이 사용된다.
접합공정에 있어서, 카본펠트 절단품을 타겟재료 (20) 내면에 형성하여 (휘감음), 이것을 실시예 1과 같이 전용의 지그에 의해서 백킹튜브 (16) 의 외측에 삽입하고, 또, 타겟재료 (20) 의 양단 내면부에 내열성 O링 (53) 을 배치하여, 도 8에 나타내었듯이, 6개의 타겟재료 (20) 에 대하여 이 조작을 되풀이함으로써, 전장 1320mm의 타겟재료의 접합을 완료하였다.
이렇게 하여 얻어진 원통형상 타겟은, 실시예 1과 같이 스퍼터링할 수 있음과 동시에, 내열성 O링 (53) 의 시일효과에 의해 장기간에 거쳐 발진을 방지할 수 있다는 이점이 있다.
산업상의 이용 가능성
이상 설명하였듯이 본 발명에 관련되는 원통형상 타겟 및 그 제조방법에 의하면, 중공원통형상 타겟재료와, 이것을 지지하는 백킹튜브의 사이에 카본펠트 등의 완충부재를 개재시켜 양자를 접합하는 구조로 하였기 때문에, 타겟재료와 백킹튜브의 재질에 관한 조합의 제약이 적어, 보다 적절한 재료선택이 가능해진다. 또한, 본 발명은 타겟재료와 백킹튜브의 접합작업 및 소모된 타겟재료를 백킹튜브로부터 분리하는 작업이 용이하며, 백킹튜브의 재이용도 가능하기 때문에, 제조비용의 삭감에 의한 경제적 효과도 크다.
또한, 본 발명에 관련되는 원통형상 타겟은, 타겟재료와 백킹튜브의 사이를 완충부재에 의해서 간극없이 충전할 수 있기 때문에, 접합부에 간극이 생기지 않는 효과가 있다. 또한, 본 발명에 관련되는 원통형상 타겟의 제조방법은 실시가 용이하며, 원통형상 타겟의 저비용화를 실현할 수 있다.
본 발명은, 박막형성등에 사용되는 마그네트론 스퍼터링장치 (특히, 직류 마그네트론 스퍼터링장치) 에 적용되는 원통형상 타겟의 구조 및 그 제조방법에 관한 것이다.

Claims (9)

  1. 원통형상의 백킹튜브의 외주에 중공원통형상의 타겟재료가 배치됨과 동시에, 상기 백킹튜브와 상기 타겟재료의 사이에 완충부재를 개재하여 백킹튜브와 상기 타겟재료가 접합되어 있는 것을 특징으로 하는 원통형상 타겟.
  2. 제 1 항에 있어서, 압축변형 가능한 시트형상의 완충부재가 백킹튜브와 타겟재료의 사이에 압축충전되어 있는 것을 특징으로 하는 원통형상 타겟.
  3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 상기 완충부재로서 도전성펠트 또는 도전성시트가 사용되는 것을 특징으로 하는 원통형상 타겟.
  4. 제 3 항에 있어서, 상기 도전성펠트로서 카본펠트가 사용되는 것을 특징으로 하는 원통형상 타겟.
  5. 제 4 항에 있어서, 상기 카본펠트는, 상기 백킹튜브와 상기 타겟재료의 사이에 압축충전되기 전의 초기 상태의 두께가 0.5∼10mm이고, 압축충전시의 압축율이 10∼80%로 되는 것을 특징으로 하는 원통형상 타겟.
  6. 제 1 항 ∼ 제 5 항 중의 어느 한 항에 있어서, 상기 타겟재료는, 세라믹스로 이루어지는 중공원통형상체인 것을 특징으로 하는 원통형상 타겟.
  7. 제 1 항 ∼ 제 6 항 중의 어느 한 항에 있어서, 하나의 백킹튜브에 복수의 타겟재료가 접합되어 있는 것을 특징으로 하는 원통형상 타겟.
  8. 중공원통형상을 갖는 타겟재료의 내면에 완충부재를 형성하고, 이것에 백킹튜브를 끼워 넣어, 해당 삽입동작에 의해서 상기 백킹튜브의 외주면과 상기 타겟재료의 내면과의 사이에 상기 완충부재를 위치시킴으로써, 상기 타겟재료를 상기 백킹튜브와 접합시켜 원통형상 타겟을 얻는 것을 특징으로 하는 원통형상 타겟의 제조방법.
  9. 제 8 항에 있어서, 상기 타겟재료의 내면에 압축변형 가능한 시트형상의 완충부재를 형성하고, 상기 백킹튜브의 삽입동작에 의해서 상기 완충부재를 압축하여 상기 백킹튜브의 외주면과 상기 타겟재료의 내면과의 사이에 상기 완충부재를 충전하는 것을 특징으로 하는 원통형상 타겟의 제조방법.
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