KR20050098002A

KR20050098002A - 스퍼터링 대상물용 금속 블랭크를 형성하는 방법

Info

Publication number: KR20050098002A
Application number: KR1020057014903A
Authority: KR
Inventors: 크리스토퍼 에이. 미칼룩
Original assignee: 캐보트 코포레이션
Priority date: 2003-02-13
Filing date: 2004-02-11
Publication date: 2005-10-10
Also published as: WO2004074530A3; CN100412224C; KR101093953B1; EP1594998A2; WO2004074530A2; JP2006518010A; JP2012012708A; US20040159545A1; US20050274775A1; JP5341310B2; CN1771346A; US6921470B2

Abstract

본 발명은 금속판의 두 표면 중 하나만을 평탄하게 하여 금속 블랭크, 디스크 및 스퍼터링 대상물을 제조함에 있어서의 개선에 관한 것이다. 금속판의 제2 표면을 평탄화하는 것을 제거하여 상당한 비용이 절감된다. 본 발명의 금속판은 0.005인치(0.0127㎝) 이하의 일측 편평도를 갖는 것이 바람직하며, 이는 대상물 블랭크와 배킹판 사이의 접합의 신뢰를 개선시킨다. 양호한 금속은 탈탄, 니오븀, 티타늄 및 그 합금을 포함하지만, 이에 제한되지는 않는다. 본 발명은 또한 금속판의 제1측을 가공하고, 배킹판에 제1 측부를 접합한 후, 금속판의 제2 측부를 선택적으로 가공하는 것에 관한 것이다.

Description

스퍼터링 대상물용 금속 블랭크를 형성하는 방법{METHOD OF FORMING METAL BLANKS FOR SPUTTERING TARGETS}

본 발명은 스퍼터링 대상물을 준비하는 종래의 방법에 비해 기계 가공 비용을 감소시키고 품질 및 신뢰성을 개선시키는 스퍼터링 대상물을 제조하는 방법에 관한 것이다. 또한, 본 발명은 개선된 금속 디스크를 준비하는 방법에 관한 것이다. 또한, 본 발명은 스퍼터링 대상물 및/또는 금속 디스크의 제조 비용을 감소시키는 방법에 관한 것이다.

일반적으로 금속을 제조하는 분야와, 특히 스퍼터링 대상물을 제조하는 분야에서 상당히 구체적인 특정 치수의 요구조건에 부합하는 편평한 디스크의 생산과 관련한 비용에 있어서 상당한 난점들이 발생하고 있다. 금속 디스크를 제조하는 분야에서, 최종적으로는 금속 디스크, 예를 들면 탄탈 스퍼터링 대상물 예비성형품으로 형성될 금속 블랭크의 양 측면을 평탄화하는 것은 일반적인 공정이다. 이는 금속 블랭크 양 측면에 대한 연마, 양 측면에 대한 압연, 또는 금속 양 측면에 대한 평탄화 및/또는 표면처리를 필요로 한다.

따라서, 예를 들면 편평한 스퍼터링 대상물 예비성형품은 압연 금속판으로부터 기계 가공될 수 있다. 스퍼터링 대상물 예비 성형품을 제조하는 다른 방법, 가령 원통형 금속 빌릿의 단조 및 후속하는 공정이 사용될 수 있다. 통상적으로, 배킹판 상에 결합된 후에 스퍼터링 대상물 예비 성형품의 치수는 최종적으로 완성된 스퍼터링 대상물 블랭크의 치수보다 크며, 마무리 기계 가공 작업이 스퍼터링 대상물 조립체를 생산하기 위해 완료된다.

편평한 탄탈 스퍼터링 대상물의 제조는, 마무리 기계 가공된 대상물 블랭크의 두께보다 통상적으로 0.010 내지 0.100 인치(0.0254 내지 0.254 cm) 두꺼운 게이지에 대해 탄탈 판의 압연을 수반하는데, 압연 게이지의 두께 공차는 약 5 내지 10%이며, 0.050 인치(0.127 cm)의 공칭 편평도로 압연하고, 판을 어닐링한 다음, 판으로부터 블랭크를 대강 절삭하고, 0.010인치(0.0254 cm) 또는 그 이하의 편평도를 달성하기 위하여 가압 평탄화 및 표면 처리의 몇몇 노동 집약적인 과정을 반복한 다음, 원하는 직경으로 블랭크들을 기계 가공한다. 그 다음, 이들 예비 성형품 블랭크는, 배킹판에 블랭크를 접합한 다음, 접합된 예비 성형품의 직경 및 면을 조립된 스퍼터링 대상물에 대한 치수 요구조건에 맞추어 기계 가공하는 스퍼터링 대상물 제조업자에게 판매되는데, 상기 요구조건은 스퍼터링 장비 주문자 상표 부착 방식(OEM) 또는 대상물 공급업자의 고객에 의해 특정된다.

하지만, 생산된 스퍼터링 대상물 또는 최종 금속 디스크는 사실상 디스크 또는 스퍼터링 대상물의 일 측면만이 실질적으로 사용되거나 및/또는 특정 치수의 특성만을 필요로 하는 분야에 사용된다.

예컨대, 탄탈의 높은 가격과 가치로 인하여, 탄탈과 관련한 여러 제조 공정에서 지스러기의 발생을 감소시키는 노력이 일반적으로 취해진다. 대상물 공급자들은, 그들이 구입한 재료의 중량을 최소화하기 위하여 블랭크의 직경 및 게이지에 대한 공차를 까다롭게 평가한다. 게다가, 대상물 공급자들은 대상물 블랭크와 배킹판 사이의 접합에 대한 신뢰성을 상당히 개선하는 0.005인치(0.0127 cm)의 편평도와 일치하는 블랭크를 선호한다. 그러나, 게이지 및 편평도에 대한 이러한 엄격한 공차를 달성하기 위해서는 블랭크에 대한 연마와 래핑을 필요로 하며, 이런 공정은 상당히 많은 비용이 소요되고 스와프(swarf)라고 일컬어 지는 과다한 양의 가치가 낮은 연마 지스러기를 발생시킨다. 통상적으로, 스와프에 포함되는 탄탈의 가치는 기계 가공 작업에 의해 발생된 탄탈의 가치보다 떨어지는데, 그 이유는 기계 가공에 비해 연마 가공이 탄탈을 오염시키는 경향이 크기 때문에, 스와프를 포함하는 연마 매체로부터 탄탈 입자를 분리하기가 어렵고 많은 비용이 소비되기 때문이다.

도1은 상기 압연된 금속판을 기계 가공한 후에 생산된 압연된 금속판 및 스퍼터링 대상물의 개략적 단면도이다.

본 발명의 특징은 비용 효율적인 금속 제품을 제조하는 방법을 제공하는 것이다. 본 발명은 금속의 편평한 대상물의 양면을 연마하는 중에 발생하는 시간, 노동, 및 손실된 금속 재료에 관련된 비용을 회피하는 것에 관한 것이다.

본 발명의 또 다른 특징은 탄탈 또는 다른 금속 대상 블랭크의 공차를 변경함으로써, 금속 블랭크, 디스크, 및 스퍼터링 대상물의 생산성을 향상시키는 것이다.

본 발명의 또 다른 특징은 판의 제1 표면 만을 약 0.005인치(약 0.013cm) 이하의 편평도로 평탄화함으로써 금속 블랭크를 제조하는 방법을 제공하는 것이다.

본 발명의 또 다른 특징은 금속 디스크 제조 방법을 제공하는 것이다.

본 발명의 또 다른 특징은 일 측부가 기계 가공되어서, 배킹판에 접착되고 최종 조합물이 형성 및 절단되거나 원하는 스퍼터링 대상물이 형성되도록 구성되는 것이다.

본 발명의 또 다른 특징은 금속 블랭크, 디스크, 및 금속 스퍼터링 대상물 제조 비용을 감소시키거나 개선하는 방법을 제공하는 것이다.

본 발명의 또 다른 특징은 금속판 또는 금속 블랭크로부터 금속 제품을 제조하는 방법을 제공하여서 그 제품으로부터 나온 재료의 가치를 최대화하는 것이다.

본 발명의 또 다른 특징은 재료로부터 나온 오염 정도를 감소시키는 금속 제품 제조 방법을 제공하는 것이다.

본 발명의 또 다른 특징은 금속판 또는 금속 블랭크로부터 금속 디스크를 제조하는 비용을 감소시키는 방법을 제공하는 것이다.

본 발명의 또 다른 특징은 판, 블랭크, 또는 디스크로부터 금속 스퍼터링 대상물을 제조하는 비용을 감소시키는 방법을 제공하는 것이다.

본 발명의 또 다른 특징 및 장점은 후속하는 설명으로부터 부분적으로 제안될 것이고, 그 부분은 후속 설명으로부터 명백하거나 본 발명의 실행으로부터 알 수 있을 것이다. 본 발명의 목적 및 다른 특징은 상세한 설명과 첨부된 청구범위에 특히 지적된 요소 및 조합에 의해 실현되고 얻어질 수 있을 것이다.

상기 목적 및 다른 장점을 달성하고, 여기서 광범위하게 설명되고 구현된 바와 같이 본 발명의 목적에 따르면, 본 발명은 제1 표면 및 제2 표면을 가지는 적어도 하나의 금속판을 제공하여서 금속 블랭크 또는 디스크를 제조하는 방법에 관한 것인데, 상기 제1 표면 및 제2 표면은 본질적으로 평행하고, 판의 제1 표면만을 약 0.005인치(약 0.013cm) 이하로 평탄화하여서 금속 블랭크가 생산된다.

금속 디스크를 포함하는 금속 스퍼링 대상물의 예비 성형물을 제공하고, 배킹판을 제공하며, 선택적으로 접착제를 제공하고, 상기 금속 대상물과 배킹판 사이의 접착을 얻거나 달성하기 위해, 상기 대상물의 예비 성형물, 배킹판 및 접착제가 충분한 시간동안 충분한 온도 및 충분한 압력을 받도록 하는 방법에 관한 것이다.

전술한 일반적 설명과 후속하는 상세한 설명은 지극히 설명적인 것이며, 본 발명의 청구 범위를 더욱 설명하기 위해 제공된 것이다.

본 발명은 금속 블랭크, 디스크 및 스퍼터링 대상물에 하나의 편평 측면을 공급하는 것에 관한 것이다. 하나의 편평면 또는 측면만을 구비시키는 것은 종래의 금속 디스크 제조 방법에 비해 복수의 장점을 제공한다.

본 발명의 목적을 위해, "본질상 평행한(essentially parallel)"은 교차하지 않는 평면으로 정의될 수 있다. 따라서, 금속판 표면이 절대적 평행한 표면과 같은 매우 구체적인 치수적 특성을 나타내는 것은 본 발명에 대한 임계적 제한이 아니다. 당업자는 금속판, 블랭크, 디스크, 및/또는 스퍼터링 대상물의 표면의 진정한 평행에 대한 편차의 정도를 결정할 수 있으며, 이는 본 발명에서 효과적일 수 있다.

일반적으로, "블랭크(blank)"는 디스크 및/또는 스퍼터링 대상물의 제작에 사용되는 금속체로 정의될 수 있다. 블랭크의 치수에 대한 구체적 제한은 본 발명에서 알려져 있지 않다. 일반적으로, "블랭크(blank)" 및 "예비 성형물(preform)"과 같은 용어는 상호 교환 가능하게 사용될 수 있다. 일반적으로, "금속판(metal plate)"은 압출 성형, 가압 또는 압연된 잉곳-야금 또는 분말-야금으로 유도된 시트 또는 빌릿 또는 다른 비분말 또는 비조각(non-flaked) 형태와 같은 연속적인 형태로 된 임의의 금속으로 정의될 수 있다.

일반적으로, "X 인치의 편평도(a flatness of X inch)"는 전체 표면에 대해 임의의 하나의 지점에서 편평 또는 완전 평면에 대한 편차의 측정으로 이해될 수 있으며, 편판은 0.000인치이다.

일반적으로, "디스크(disk)"는 특히 1 또는 그 이하의 직경 대 두께의 비를 갖는 완전 원형 실린더로 이해될 수 있다. 여기서, 또한, "디스크(disk)"는 난형, 삼각형, 직사각형 또는 다른 다각형을 포함한다. 디스크가 직사각형이면, 이는 양호하게는 적어도 부분적으로 원형인 모서리를 포함한다. 본 발명의 디스크에 대한 알려진 크기 제한은 없다.

일반적으로, "스퍼터링 대상물(sputtering target)"은 물리적 증착에 의하는 것과 같이 박막을 형성하기 위한 소스 재료로 이해될 수 있다. 여기에 사용되는 일반적인 스퍼터링 대상물 재료는 탄탈, 구리, 티타늄, 코발트, 니오븀, 백금, 은, 금, 알루미늄 및 이들의 조합 또는 이들의 합금과 같은 금속을 포함하지만, 이들에 한정되지 않는다.

일반적으로, "배킹판(backing plate)"은 블랭크, 디스크, 또는 스퍼터링 대상물에 접촉될 수 있는 임의의 재료, 화학적 화합물, 금속 기판, 접착제, 기초부 또는 다른 구조적 지지부로 이해될 수 있다. 또한, 상기 금속들은 배킹판에 적합한 금속의 예들이다.

일반적으로, "접합제(bonding agent)"는 블랭크와 배킹판 사이의 접합 형성을 촉진시키는 임의의 재료, 화학적 화합물, 금속 기판, 접착제, 기초부 또는 다른 구조적 지지부로 이해될 수 있다.

일반적으로, 연마는 접합 재료에 더하여 연마재 입자 또는 그릿(grit)을 포함하는 고형 회전 연마 휠의 절삭 작용에 의해 공작물로부터 재료를 제거하는 공정으로 정의된다.

일반적으로, 기계 가공은 지스러기 금속을 오염시키도록 이동될 수 있는 연마재 입자 또는 그릿을 사용하지 않고 비소모성 공구 비트를 사용함으로써 금속판 또는 디스크로부터 재료를 제거하는 임의의 공정으로 정의된다.

본 발명에서, "면(face)", "측면(side)" 및 "표면(surface)"과 같은 단어는 상호 교환 가능하게 사용될 수 있다.

본 발명에서, "스퍼터링 대상물(sputtering target)" 및 "스퍼터 대상물(sputter target)"과 같은 단어는 상호 교환 가능하게 사용될 수 있다.

금속의 하나의 표면을 평탄화함으로써, 접합 완전성을 방해할 수 있는 리플(ripple), 공동(void), 오목부 또는 볼록부와 같은 임의의 표면 결함이 제거될 수 있다.

가압 평탄화 작업의 주목적은 배킹판에 대한 후속적인 접합을 허용하기에 충분히 편평한 면을 갖는 예비 성형물을 생성하는 것이므로, 하나의 편평면만을 구비함으로써, 반복되는 가압 평탄화 작업을 최소화하거나 또는 완전 제거할 수 있다. 가압 평탄화는 블랭크 기계 가공 공정에서 문제점으로 나타나는, 금속 대상물 블랭크 제작을 위한 기계 가공 비용에 대한 원가 동인(cost driver)으로 확인되었다. 이 공정은 접합 및 기계 가공 단계 후 블랭크가 마무리 공차를 충족시키는 것을 보장하도록 블랭크의 게이지 공차를 증가시키는 것을 필요로 하지만, 노동 및 재고 비용에 대한 예상 절약은 약간의 추가적 생산 비용을 그 이상 상쇄하게 된다. 본 발명에 의해 새로운 기계 가공 단계가 도입되거나 또는 요구되지 않으므로, 대상물 공급자의 임의의 추가 제작 비용은 최소가 된다.

또한, 불필요한 연마 단계에서의 금속의 실제 손실에 더하여, 지스러기 자체의 가치가 본 발명에 의해 현저하게 향상 또는 증가될 수 있다. 연마기로부터 제거된 연마재는 불순물로서 지스러기 금속과 섞일 수 있고 지스러기 금속의 가치를 저하시킬 수 있기 때문에, 탄탈 디스크의 양 면을 연마하여 회복된 스와프 값은 함유된 탄탈 1 파운드(453.6 g) 당 약 50 달러($50.00)의 현재 가치를 갖는다. 원광(raw ore)으로부터 탄탈을 정제하는데 사용되는 동일한 화학적 분리 및 감소 공정들을 사용하는 연마 스와프로부터 탄탈은 회복될 수 있다. 또한, 제한하는 것은 아니지만 중력 분리, 프로씽(frothing) 또는 자기 분리 등의 기계적인 분리 공정들이 사용될 수 있으나, 이 공정들은 모든 탄탈과 연마 매질의 분리하는데 비효율적이어서 낮은 탄탈 재생 수율을 야기하며, 탄탈로부터 모든 연마 매질을 분리하는데 비효율적이어서 탄탈의 오염을 야기한다. 그 자체로, 연마 스와프 내의 탄탈의 가치는 천연 광석 내의 탄탈의 가치와 같다. 기계 가공은 임의의 오염물을 도입하지 않거나 지스러기 금속 안으로의 오염물들의 무시할만한 양만을 도입하기 때문에, 탄탈 디스크의 단일면을 기계 가공함으로써 회수된 지스러기 금속은 약 100 달러($100.00)의 현재 가치를 갖는다. 탄탈 기계 가공 지스러기는 화학적 정제 및 감소 공정들의 필요 없이 탄탈 잉곳 안으로 용이하게 용융될 수 있어서, 이들 공정들로부터 가치-부가된 것을 갖는다.

따라서, 편평면 하나를 갖는 금속 대상물 블랭크들을 생산하는 것은 제조비를 현저하게 절감하며 기계 현장 처리량을 후속적으로 향상시킨다. 따라서, 본 발명은 예를 들어, 탄탈, 고순도 구리, 티타늄 등과 같은 지스러기 등급 가치의 편차가 큰 재료들에 대해 이상적이다.

유사한 방식으로, 디스크 및 스퍼터링 대상물의 후속적인 준비 동안 현저한 비용 절감이 생긴다.

양호하게는, 편평 측면 하나만을 갖는 금속 블랭크, 디스크, 스퍼터링 대상물이 밸브 금속 또는 다른 금속으로부터 제조된다. 양호하게는, 그들은 예들 들어, 탄탈, 구리, 알루미늄, 티타늄, 니오븀, 코발트, 백금, 은 및 금으로부터 제조된다. 그외 예들에는 이 금속들을 하나 이상 함유하는 합금들을 포함한다. 바람직한 금속은 탄탈이다.

양호하게는, 금속 블랭크, 디스크 또는 스퍼터링 대상물의 편평면은 약 0.060 인치(0.1524 cm) 내지 약 0.001 인치(0.00254 cm)의 편평도를 가지며, 더 바람직하게는 약 0.005 인치(0.0127 cm) 이하의 편평도를 갖는다. 양호하게는, 금속 블랭크는 약 0.250 내지 약 0.500 인치(0.635 내지 1.27 cm)의 블랭크 두께에 대해 +0.100/-0.00 인치(+0.2540/-0.00 cm)의 공칭 두께 공차를 가지며, 약 0.250(0.635 cm) 인치 미만의 블랭크 두께에 대해서는 +0.050/-0.00 인치(+0.127/-0.00 cm)의 공칭 두께 공차를 갖는다. 본 발명에 따르는 공칭 지름 공차는 약 2 내지 약 24 인치(5.08 내지 60.96 cm)의 지름을 갖는 디스크에 대해 +0.025/-0.00 인치(+0.0635/-0.00 cm)일 수 있다. 양호하게는, 금속 블랭크는 판의 압연 게이지(rolled gauge)의 적어도 약 5%의 공칭 두께 공차를 가지며, 더 바람직하게는, 판의 압연 게이지의 약 5% 내지 약 10%의 공차를 갖는다. 금속 블랭크, 디스크 또는 스퍼터링 대상물의 비-편평면 또는 제2 표면은 0.010 인치(0.0254 cm) 이하 내지 약 0.075 인치(0.1905 cm) 이상의 편평도를 갖는다. 양호하게는, 제2 표면은 약 0.025 인치(0.0635 cm) 이하로부터의 편평도를 가지며, 더 양호하게는 제2 표면은 약 0.015 인치(0.0381 cm) 이하로부터의 편평도를 갖는다.

일 실시예에서, 0.005 인치(0.0127 cm) 이하의 편평도로 기계 가공되거나 조절된 제1 표면을 갖는 금속 블랭크는 처음에는 디스크 모양이 되며, 그 후 배킹판에 고정되거나 배킹판에 즉시 접합되고, 그 후 변경되거나 재형성된다.

일 실시예에서, 금속 블랭크의 제2 표면도 평탄화된다. 기계 가공에 의해 편평화된 양 측면들을 갖는 금속 블랭크, 디스크 및 스퍼터링 대상물을 공급하는 것은 연마에 의해 생산되는 종래 금속 디스크들에 비해 여러 이점들을 제공할 수 있다.

금속 블랭크, 디스크 또는 스퍼터링 대상물의 제2 표면 또는 측면은 0.025 인치(0.0635 cm) 이하로부터의 편평도로 기계 가공될 수 있고 양호하게는 제2 측면이 약 0.005 인치(0.0127 cm) 이하의 편평도로 기계 가공된다. 제2 표면의 기계 가공은 조립된 스퍼터링 대상물의 마무리 기계 가공 단계의 일부로써 배킹판 상에 스퍼터링 대상물 예비 성형물의 접합 뒤에 수행될 수 있다.

처음에 설명한 바와 같이, 금속판을 기계 가공하는 것은 지스러기 금속에 오염물을 도입하지 않거나 무시할 정도의 양만을 도입한다. 따라서, 금속판의 양 측면을 기계 가공하여 생산되는 지스러기 금속은 금속판의 양 측면을 연마하여 생산되는 지스러기 금속(탄탈이 포함되는 파운드 당 약 50달러의 현재 가치)보다 높은 가치(파운드 당 약 100달러의 현재 가치)를 갖는다. 따라서, 연마하는 대신 금속판의 양 표면을 기계 가공하는 것은 금속 블랭크, 디스크 및 스퍼터링 대상물의 총 생산비를 절감한다.

스퍼터링 대상물 조립체를 생산하는 방법은 스퍼터링 대상물의 제조 단계의 순서 또는 진행에 한정되지 않는다. 스퍼터링 대상물 조립체를 형성하는 방법은 바람직하게는 배킹판에 금속 블랭크 또는 금속 디스크와 같은 스퍼터링 대상물을 연결하거나 부착하는 것을 포함한다.

당해 분야의 숙련자에게 공지된 임의의 방법이 배킹판에 스퍼터링 대상물을 연결하거나 부착하는 데 사용될 수 있다. 예를 들어, 스퍼터링 대상물은 접착재, 가압 끼워 맞춤, 가열 용융, 납땜, 땜질, 확산 접합, 연소 접합, 또는 클램핑과 같은 기계 장치를 사용하여 배킹판 또는 배킹판 전구체 합성물에 연결될 수 있다.

또한, 스퍼터링 대상물 조립체는 대상물 블랭크와 배킹판 사이의 접합 촉진제와 같은 역할을 할 수 있는 개재층 재료를 선택적으로 포함할 수 있다. 개재층 재료는 전기 도금, 비전기 도금, 증착, 이온 빔 침착 또는 얇은 막을 침착시키기 위한 적절한 다른 수단에 의해 도포된 얇은 막 코팅의 형태일 수 있다. 개재층은 또한 포일, 판 또는 블록의 형태일 수 있다. 개재층 재료의 예시는 미국 특허 제6,376,281호에 기재된 지르코늄, 미국 특허 제5,863,398호와 제6,071,389호에 기재된 티타늄, 미국 특허 5,693,203호에 기재된 구리, 알루미늄, 은, 니켈 및 이들의 합금 및 미국 특허 제6,183,613 B1호에 기재된 그라파이트를 포함하지만 이에 한정되지는 않으며, 이들은 본 명세서에 참조되었다.

배킹판, 개재층 및/또는 접합제는 임의의 재료, 화학적 화합물, 금속 기재, 접착제 또는 구조적 지지를 제공할 수 있는 기초 재료로부터 제조될 수 있다.

일예에서, 제2 표면은 제1 표면이 약 0.005 인치(0.013 cm) 이하의 편평도를 달성한 후에 평탄화된다. 바람직하게는, 제2 표면은 금속 블랭크가 배킹판에 연결된 후에 평탄화된다. 바람직하게는, 대상물의 제2 표면은 기계 가공에 의해 평탄화된다. 배킹판은 대상물의 제2 표면을 기계 가공할 때 충분한 지지를 제공할 수 있다. 대상물을 지지하기 위한 배킹판을 제공하지 않음으로서, 대상물이 절곡될 수 있다. 따라서, 제1 표면을 부분적으로만 기계 가공할 필요가 있고, 그 후에 제2 표면을 부분적으로 기계 가공하며, 대상물 내에 절곡이 형성되는 것을 방지하도록 제1 표면과 제2 표면 사이에서 연속적으로 변경한다. 이러한 공정은 시간이 매우 많이 걸리고 비용이 많이 든다. 또한, 배킹판에 부착된 후에 OEM 또는 대상물 제작자에 의해 정해진 치수를 보장하기 위해 통상 제2 표면의 기계 가공이 요구된다. 따라서, 제2 표면을 기계 가공할 때 배킹판을 사용하는 것이 제작 비용을 감소시키고 과다한 기계 가공 작업을 방지할 수 있다.

본 발명의 스퍼터링 대상물의 일부일 수 있는 금속 블랭크를 제작하는 바람직한 방법은 제1 표면과 제2 표면을 갖는 적어도 하나의 금속판을 제공하는 단계를 포함하며, 제1 및 제2 표면은 본질상 평행하다. 바람직하게는, 금속판의 제1 표면은 금속 블랭크를 형성하도록 평탄화되어, 이후에 배킹판에 부착될 디스크로 형성되거나, 금속 블랭크의 평평한 제1 표면이 배킹판에 직접 부착(예컨대, 접착)될 수 있어서 이후에 형상이 변경되거나 재형성될 수 있다.

본 발명에 기술된 일련의 단계는 본 발명에 필수 요소는 아니다. 따라서, 예를 들어 당해 분야의 숙련자가 금속판을 시트로 압연할 수 있으며, 블랭크를 형성하도록 단일면 기계 가공되거나, 디스크를 형성하도록 블랭크를 형성한다. 디스크는 그 후에 스퍼터링 대상물 조립체를 형성하도록 배킹판에 부착될 수 있다. 아이와달리, 완료된 소정의 스퍼터링 대상물 또는 디스크의 형상 및 크기를 절단하고, 그 후에 그 바람직한 편평도로 제1 표면을 기계 가공할 수 있다.

바람직하게는, 금속의 제1 표면은 약 0.025 인치(0.064 cm) 이하로 평탄화되고, 더욱 바람직하게는 약 0.005 인치(0.013 cm) 이하로 평탄화된다. 바람직하게는, 금속 블랭크의 제1 표면은 기계 가공 공정에 의해 평탄화된다. 전술한 바와 같이, 기계 가공은 지스러기 금속 내로 어떠한 오염 물질도 유도하지 않거나, 무시할 수 있는 양만큼만 유도하기 때문에, 기계 가공 공정으로부터의 지스러기 금속은 연마 공정으로부터의 지스러기 금속보다 더욱 높은 가치를 갖는다. 따라서, 연마 스워프는 함유된 탄탈의 파운드 당 약 50불 정도의 가치를 가지며, 기계 가공으로부터 회복된 지스러기 금속은 파운드 당 약 100불 정도의 가치를 갖는다.

바람직하게는, 제1 표면을 약 0.005 인치(0.013 cm) 이하로 평탄화하는 기계 가공 공정은 약 0.250 인치(0.635 cm) 내지 0.500 인치(1.270 cm)의 블랭크 두께에 대하여 +0.100/-0.00 인치(+0.254/-0.00 cm)의 공칭 두께 공차 및 약 0.635 cm 이하의 블랭크 두께에 대하여 +0.013/-0.00의 공칭 두께 공차를 제공한다.

바람직하게는 현 시점에서 기계 가공되지 않은 금속 블랭크의 제2 표면은 약 0.075 인치(0.191 cm) 이하의 편평도를 가지거나, 바람직하게는 0.250 인치(0.635 cm) 이하의 편평도를 갖는다. 바람직하게는, 금속 시트를 형성하기 위한 공정은 약 0.060 인치(0.152 cm) 내지 약 0.005 인치(0.013 cm)의 편평도, 더욱 바람직하게는 약 0.03 인치(0.076 cm) 내지 0.005 인치(0.0127 cm)의 편평도를 포함하는 제2 표면을 생성한다. 제2 표면은 금속판 또는 스퍼터링 대상물 블랭크의 판의 레벨 압연, 신축 평탄화, 가압 평탄화, 밀링, 연마 또는 랩핑(lapping)에 의해 평탄화될 수 있다.

다른 예시에서, 탄탈과 같이, 금속의 빌릿 또는 실린더로 개시될 수 있고, 그 후에 둥근 형상의 편평한 대상물로 단조되어, 디스크로 기계 가공될 수 있다. 이러한 발명의 목적을 위해, 블랭크 및/또는 판은 빌릿(예컨대, 단조된 빌릿) 등을 포함할 수 있다.

본 발명은 본 발명을 예시하기 위한 이하의 예들에 의해 더욱 명확해질 것이다.

예

도1은 "f"로 지시되는 압연된 또는 레벨 압연된 편평도와 "g"의 초기화된 게이지 두께를 갖는 압연된 금속판(10)을 도시한다. 마무리 두께 "t"의 편평한 스퍼터링 대상물(20)이 생산될 수 있다. 일반적으로, 초기 편평도에 대한 초기 두께와 마무리 두께사이의 관계는 다음과 같다.

g = t + {2f + 0.005"(0.0127㎝)}

판(10)으로부터 대상물(20)을 생산하는 과정에서 발생되는 지스러기의 양은 이하의 공식을 이용하여 계산될 수 있다.

V_s = {2f + 0.005"(0.0127㎝)}ㆍA_Tㆍρ_Ta

A_T = 대상물 면적

ρ_Ta = 0.60lbs/in³(16.61g/㎤)

그리고, 지스러기의 신뢰도(credit)는 다음의 식을 사용하여 계산될 수 있다.

C_S = V_S(M_S)

M_s = 지스러기의 표시된 값

V_S = 지스러기의 체적

C_S = 지스러기 신뢰도

직경이 14in(35.56㎝){154in²(993.55㎠)}이고 두께가 0.25in(0.64cm)인 탄탈 블랭크와 $250/lb($0.55/g)인 표준판 제조 비용(C_st)의 제조 비용을 고려하면,

경우1 0.005in(0.0127㎝) 평판에 대한 레벨 압연된 블랭크의 이중 디스크 연마

초기 편평도 f = 0.075"(0.19㎝)로 가정

연삭 비용 = C^g _m = $50/disc

연삭 스와프 값 M_s ^g = $50/lb($0.11/g)

초기 판 두께 g = t + (2f + 0.005)

g = 0.250 + 2(0.075) + 0.005

g = 0.405in(1.03㎝)

초기 판 비용 = gㆍA_tㆍρ_TaㆍC_ST

{0.405in(1.05㎝)}{154in²(993.55㎠)}{0.060lbs/in³(16.61g/㎤)}{$250/lb($0.55/g)} = $9355

제조 수율 t/g

(0.250)/(0.405) = 0.62

지스러기 신뢰도+ (2f + 0.005) A_tㆍρ_TaㆍM^g _s

(2(0.075) + 0.005){154in²(993.55㎠)}{0.60lbs/in³(16.61g/㎤)}{$50/lb($0.11/g)} = $716

산출된 제조 비용

경우2 0.005in(0.0127㎝) 평판에 대한 가압 평탄화 및 면 기계 가공

가압 편평도 f=0.010"(0.0254 cm)로 가정

평탄화 노동 비용 CFm = $100/disc

기계 가공 노동 비용 Cmm = $500/disc

기계 가공 지스러기 값 MSM = $100/disc

초기 판 두께 = 0.275"(0.6985 cm)

초기 판 비용 = $6352

가공 수율 = 0.91

지스러기 신뢰도 = $231

산출된 제조 비용 = $6999

경우3 0.005in(0.0127㎝)로 제1 측 평면을 기계 가공

레벨 압연된 편평도 0.075"(0.19㎝)로 가정

가공 노동 비용 $100/disc

가공 스크랩 값 $100/lb($0.22/g)

초기 판 두께 = 0.405"(1.03㎝)

초기 판 비용 = $9355

가공수율 =

지스러기 신뢰도: (0.80)(A_f)(ρ_Ta)(M_s ^M) = $739

산출된 제조 비용 = $11055

경우4 0.10"(0.254㎝)로의 가압 평탄화 및 0.005in(0.0127㎝)로의 제1 측 평면의 기계 가공

가압 편평도는 0.01"(0.254㎝)로 가정

평탄화 노동 비용 = $100/disc

가공 노동 비용 = $150/disc

가공 스크랩 값 = $100/lb($0.22/g)

초기 판 두께 = 0.225"(0.57㎝)

초기 판 비용 = $6352

지스러기 신뢰도(0.15)(A_f)(ρ_Ta)(M_s ^M) = $139

산출된 제조 비용 = $6797

본 발명의 다른 실시예들은 본원에 개시된 본 발명의 상세와 실시를 고려하면 본 기술 분야의 숙련자들에게 명확할 것이다. 상세와 예들은 단지 예시로 고려되도록 의도되었으며, 본 발명의 진정한 범주 및 기술 사상은 후속하는 청구범위 및 그 균등 범위에 의해 지시된다.

Claims

금속 블랭크를 제조하기 위한 방법이며,

a) 본질상 평행한 제1 표면 및 제2 표면을 갖는 적어도 하나의 평면 금속판을 공급하는 단계와,

b) 상기 금속판의 상기 제1 표면을 평탄화함으로써 금속 블랭크가 제조되는 단계를 포함하는 금속 블랭크 제조 방법.
제1항에 있어서, 상기 금속판은 탄탈, 구리, 알루미늄, 티타늄, 니오븀, 코발트, 백금, 은, 금 또는 그 합금을 포함하는 금속 블랭크 제조 방법.
제1항에 있어서, 상기 금속판은 탄탈인 금속 블랭크 제조 방법.
제1항에 있어서, 상기 금속판은 니오븀인 금속 블랭크 제조 방법.
제1항에 있어서, 상기 금속판의 상기 제1 표면은 기계 가공, 연마 또는 그 조합에 의해 평탄화되는 금속 블랭크 제조 방법.
금속 디스크 제조 방법이며,

디스크 내로 제1항의 방법에 의해 제조된 상기 금속 블랭크의 상기 제1 표면을 기계 가공하는 단계를 포함하는 금속 디스크 제조 방법.
제6항에 있어서, 상기 금속 디스크는 탄탈, 구리, 알루미늄, 티타늄, 니오븀, 코발트, 백금, 은, 금 또는 그 합금을 포함하는 금속 디스크 제조 방법.
금속 디스크 제조 방법이며,

디스크 내로 제3항의 방법에 의해 제조된 상기 금속 블랭크의 상기 제1 표면을 기계 가공하는 단계를 포함하는 금속 디스크 제조 방법.
금속 디스크 제조 방법이며,

디스크 내로 제4항의 방법에 의해 제조된 상기 금속 블랭크의 상기 제1 표면을 기계 가공하는 단계를 포함하는 금속 디스크 제조 방법.
배킹판에 접합되는 금속 대상물을 갖는 스퍼터 대상물 조립체 형성 방법이며,

제6항의 방법에 의해 준비된 금속 디스크를 포함하는 금속 스퍼터 대상물을 제공하는 단계와,

상기 금속 디스크 상으로 배킹판을 접합하는 단계를 포함하는 스퍼터 대상물 조립체 형성 방법.
제10항에 있어서, 상기 배킹판은 구리, 구리 합금, 알루미늄, 알루미늄 합금, 탄탈 또는 탄탈 합금, 또는 그 조합을 포함하는 스퍼터 대상물 조립체 형성 방법.
제10항에 있어서, 상기 금속 디스크는 탄탈인 스퍼터 대상물 조립체 형성 방법.
제10항에 있어서, 상기 금속 디스크는 니오븀인 스퍼터 대상물 조립체 형성 방법.
배킹판에 접합되는 금속 대상물을 갖는 스퍼터 대상물 조립체 형성 방법이며,

제1항의 방법에 의해 준비된 금속 블랭크를 포함하는 금속 스퍼터 대상물을 제공하는 단계와,

상기 금속 블랭크 상으로 배킹판을 접합하는 단계를 포함하는 스퍼터 대상물 조립체 형성 방법.
제14항에 있어서, 상기 금속 블랭크는 탄탈, 구리, 알루미늄, 티타늄, 니오븀, 코발트, 백금, 은, 금 또는 그 합금을 포함하는 스퍼터 대상물 조립체 형성 방법.
제14항에 있어서, 상기 금속 블랭크는 탄탈인 스퍼터 대상물 조립체 형성 방법.
제14항에 있어서, 상기 금속 블랭크는 니오븀인 스퍼터 대상물 조립체 형성 방법.
제1항에 있어서, 상기 금속판의 일 표면을 기계 가공하는 단계를 본질상 포함하는 금속 블랭크 제조 방법.
제1항에 있어서, 상기 제2 표면은 약 0.075인치(약 0.191cm) 이하의 편평도를 갖는 금속 블랭크 제조 방법.
제1항에 있어서, 상기 제2 표면은 약 0.060인치(약 0.152cm) 내지 약 0.005인치(약 0.013cm)의 편평도를 갖는 금속 블랭크 제조 방법.
제1항에 있어서, 상기 제2 표면은 약 0.030인치(약 0.076cm) 내지 약 0.005인치(약 0.013cm)의 편평도를 갖는 금속 블랭크 제조 방법.
제1항에 있어서, 상기 제1 표면은 약 0.005인치(약 0.013cm) 이하의 편평도로 평탄화되도록 기계 가공되는 금속 블랭크 제조 방법.
두 개의 본질상 평면을 포함하는 스퍼터링 대상물이며,

제1 표면은 약 0.005인치(약 0.013cm) 이하의 편평도를 갖고, 제2 표면은 약 0.075인치(약 0.191cm)의 편평도를 갖는 스퍼터링 대상물.
제23항에 있어서, 상기 스퍼터링 대상물은 티타늄, 코발트, 알루미늄, 구리, 탄탈, 니오븀, 백금, 금, 은 또는 그 합금을 포함하는 스퍼터링 대상물.
제23항에 있어서, 상기 스퍼터링 대상물은 탄탈인 스퍼터링 대상물.
제23항에 있어서, 상기 스퍼터링 대상물은 니오븀인 스퍼터링 대상물.
두 개의 본질상 평면을 포함하는 금속 디스크이며,

제1 표면은 약 0.010인치(약 0.025cm) 이하의 편평도를 갖고, 제2 표면은 약 0.060인치(약 0.152cm) 내지 약 0.005인치(약 0.013cm)의 편평도를 갖는 금속 디스크.
제27항에 있어서, 상기 금속 디스크는 티타늄, 코발트, 알루미늄, 구리, 탄탈, 니오븀, 백금, 금, 은 또는 그 합금을 포함하는 금속 디스크.
제27항에 있어서, 상기 금속 디스크는 탄탈인 금속 디스크.
제27항에 있어서, 상기 금속 디스크는 니오븀인 금속 디스크.
제1항의 방법에 의해 제조된 금속 블랭크.
제6항의 방법에 의해 제조된 금속 디스크.
제14항의 방법에 의해 제조된 스퍼터링 대상물 조립체.
제14항에 있어서, 상기 금속 대상물은 접착재, 납땜, 브레이징, 확산 접합, 가압 끼움 결합, 고온 용융 또는 폭발 접합에 의해 상기 배킹판에 접합되는 스퍼터 대상물 조립체 형성 방법.
제1항에 있어서, 상기 금속 블랭크는 판의 구름 게이지의 적어도 약 5%의 공칭 두께 공차를 갖는 금속 블랭크 제조 방법.
제1항에 있어서, 약 +0.025/-0.00 인치(약 +0.064/-0 cm)의 직경 공차를 더 포함하는 금속 블랭크 제조 방법.
배킹판에 접합되는 금속 대상물을 갖는 스퍼터 대상물 조립체 성형 방법이며,

제1항의 방법에 의해 제조된 금속 블랭크를 포함하는 금속 스퍼터 대상물을 제공하는 단계와,

상기 금속 블랭크 상으로 배킹판을 접합하는 단계를 포함하며,

상기 금속 스퍼터 대상물은 탄탈이고, 상기 배킹판은 구리 또는 그 합금을 포함하는 스퍼터 대상물 조립체 형성 방법.
제10항에 있어서, 상기 배킹판을 접합하기 전에 상기 금속 스퍼터 대상물과 상기 배킹판 사이에 개재층을 제공하는 단계를 더 포함하는 스퍼터 대상물 조립체 형성 방법.
제1항에 있어서, 상기 제1 표면은 약 0.010인치(약 0.025cm) 이하의 편평도로 평탄화되도록 기계 가공되는 금속 블랭크 제조 방법.
제27항에 있어서, 상기 제1 표면은 약 0.005인치(약 0.013cm) 이하의 편평도를 갖는 금속 디스크.