KR20080055054A - 박막 코팅용 타겟의 제조 방법 - Google Patents

박막 코팅용 타겟의 제조 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 박막 코팅용 타겟의 제조 방법에 관한 것이다.
본 발명은, 기판을 제조하는 기판 제조 단계, 기판의 표면에 코팅층을 형성하는 코팅 단계, 및 기판을 백 플레이트에 접합시키는 접합 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 박막 코팅용 타겟의 제조 방법을 제공한다.
본 발명에 의하는 경우, 기판의 표면에 구리 코팅층을 형성함으로써 기판과 백 플레이트의 계면을 용이하게 접합함으로써 기판과 백 플레이트가 강한 결합을 이루고 백 플레이트의 방열 성능 또한 향상되는 효과가 있다.
저온 분사, 박막, 타겟, 코팅층

Description

박막 코팅용 타겟의 제조 방법{Method of Manufacturing Target for Thin Film Coating}
도1은 본 발명의 실시예에 따른 박막 코팅용 타겟의 제조 방법을 나타내는 흐름도이다.
도2는 본 발명의 실시예에 따라 제조된 박막 코팅용 타겟을 나타내는 사시도이다.
도3은 본 발명의 실시예에 따른 저온 분사 시스템을 나타내는 구성도이다.
도4는 본 발명의 실시예에 따라 제작된 기판을 나타내는 사진이다.
도5는 기판과 코팅층의 계면을 나타내는 사진이다.
도6은 도5의 부분 확대 사진이다.
<도면의 주요 부분에 대한 참조부호의 설명>
100: 타겟 101: 기판
103: 코팅층 105: 백 플레이트
200: 가스 공급 장치 201: 가스 제어부
203: 가스 히터 205: 분말 공급장치
207: 분말 예열장치 209: 혼합챔버
211: 제어부 213: 분사노즐
본 발명은 박막 코팅용 타겟의 제조 방법에 관한 것이다. 보다 상세하게는, 저온 분사 코팅법을 이용하여 기판의 표면에 구리 코팅층을 형성하는 박막 코팅용 타겟의 제조 방법에 관한 것이다.
박막 코팅용 타겟은 일반적으로 고순도의 기판과 저순도의 백 플레이트 (Backing plate)를 포함하여 구성되며, 기판과 백 플레이트는 서로 접합된다.
백 플레이트는 박막 코팅 공정 중 기판에서 발생하는 열을 방출하는 역할을 하므로, 기판과 백 플레이트의 접합 공정에서 불량이 발생하면 기판의 열이 제대로 방출되지 못하기 때문에 박막의 품질이 저하되거나 기판이 분리되는 문제가 발생할 수 있다.
한편, 기판과 백 플레이트가 이종 소재로 이루어진 경우, 예를 들어 기판은 몰리브덴(Mo)으로 이루어지고 백 플레이트는 구리(Cu)로 이루어진 경우에 종래에는 인듐(In) 등의 소재를 이용하여 기판과 백 플레이트의 접합을 하였다. 그런데, 인듐을 사용하는 경우 열 방출 효과가 낮은 문제점이 있었다.
이러한 문제점을 해결하기 위해서는 기판과 백 플레이트의 계면에 열 전도성이 높은 소재를 사용해야 하지만, 그 경우 기판과 백 플레이트의 계면에 불량이 발생하는 문제점이 있기 때문에, 현재까지는 인듐이 주로 사용되고 있는 실정이다.
본 발명은 기판의 표면에 구리 코팅층을 형성함으로써 기판과 백 플레이트의 계면을 용이하게 접합함으로써 기판과 백 플레이트가 강한 결합을 이루고 백 플레이트의 방열 성능 또한 향상되는 박막 코팅용 타겟의 제조 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명은, 기판을 제조하는 기판 제조 단계, 기판의 표면에 코팅층을 형성하는 코팅 단계, 및 기판을 백 플레이트에 접합시키는 접합 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 박막 코팅용 타겟의 제조 방법을 제공한다.
기판은 Cr, Ti, Zr, Nb, W, Mo, Ta, Au, Ag, Al, Al 합금, NiCr, NiCrMo, CrAl, TiAl, ITO, Al2O3 및 ZrO2로 이루어진 군에서 선택된 하나 이상의 재료로 이루어질 수 있다.
코팅 단계는, 구리 또는 구리 합금의 코팅 분말을 기판의 표면에 분사하는 단계를 포함할 수있다.
코팅 분말의 평균 입도는 5 내지 100 마이크론일 수 있다.
코팅 분말은 기판으로부터 5 내지 50mm 떨어진 곳에서 분사될 수 있다.
코팅 단계는, 코팅 분말이 예열되어 혼합 챔버에 유입되는 분말 유입 단계, 혼합 챔버에 공급되는 주 가스와 코팅 분말이 혼합되는 혼합 단계, 및 주 가스와 혼합된 코팅 분말이 기판에 분사되는 분말 분사 단계를 포함할 수 있다.
코팅 분말은 600℃ 이하로 예열되고, 주 가스는 800℃ 이하로 가열될 수 있다.
주 가스는 질소, 헬륨 및 공기로 이루어진 군에서 선택된 하나 이상의 가스를 포함할 수 있다.
주 가스는 10~40 kg/cm2 의 압력으로 혼합 챔버에 공급될 수 있다.
코팅 분말은 1 내지 15 kg/h의 속도로 혼합 챔버에 공급될 수 있다.
백 플레이트는 구리 또는 구리 합금으로 이루어질 수 있다.
이하, 본 발명의 실시예를 첨부된 도면들을 참조하여 상세히 설명한다. 우선 각 도면의 구성요소들에 참조부호를 부가함에 있어서, 동일한 구성요소들에 대해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 부호를 가지도록 하고 있음에 유의해야 한다. 또한, 본 발명을 설명함에 있어, 관련된 공지 구성 또는 기능에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명을 생략한다.
도1은 본 발명의 실시예에 따른 박막 코팅용 타겟의 제조 방법을 나타내는 흐름도이다.
도1을 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 박막 코팅용 타겟의 제조 방법은 기판 제조 단계(S001), 코팅 단계(S002) 및 접합 단계(S003)를 포함하여 구성된다.
기판 제조 단계(S001)는 소정의 두께를 갖는 장방형의 기판을 제조하는 단계이고, 코팅 단계(S002)는 제조된 기판에 저온 분사법을 이용하여 코팅층을 형성하는 단계이며, 접합 단계(S003)는 형성된 코팅층을 매개로 백 플레이트를 결합하는 단계이다.
도2는 본 발명의 실시예에 따라 제조된 박막 코팅용 타겟을 나타내는 사시도이다.
도2를 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 박막 코팅용 타겟(100)은 장방형의 기판(101), 기판(101)의 상면에 소정의 두께(t)로 형성되는 코팅층(103), 및 코팅층(103)에 접하는 백 플레이트(105)를 포함하여 구성된다.
기판(101)은 Cr, Ti, Zr, Nb, W, Mo, Ta, Au, Ag, Al, Al 합금, NiCr, NiCrMo, CrAl, TiAl, ITO, Al2O3 및 ZrO2로 이루어진 군에서 선택된 하나 이상의 재료로 이루어진다.
코팅층(103)은 기판(101)의 상면에 형성되는데, 일반적인 저온 분사법을 통해 형성된다. 코팅층(103)은 구리 또는 구리 합금의 코팅 분말을 저온 분사하여 형성될 수 있다. 코팅 분말의 평균 입도는 5 내지 100 마이크론이 될 수 있다.
한편, 코팅층(103)을 형성하기 전에 블래스팅(Blasting)과 같은 방법으로 기판(101)에 표면 처리를 해 주면 코팅층(103)이 기판(101)의 표면에 강하게 접합될 수 있다.
백 플레이트(105)는 코팅층(103)의 상면에 접합되고, 기판(101)에서 발생하는 열을 방출하는 역할을 한다. 백 플레이트(105)는 구리 또는 구리 합금으로 이루어질 수 있다.
도3은 본 발명의 실시예에 따른 저온 분사 시스템을 나타내는 구성도이다.
도3을 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 저온 분사 시스템은 가스 공급장치(200), 가스 제어부(201), 가스 히터(203), 분말 공급장치(205), 분말 예열장 치(207), 혼합 챔버(209), 제어부(211) 및 분사 노즐(213)을 포함하여 구성된다.
가스 공급장치(200)는 질소, 헬륨 및 공기로 이루어진 군에서 선택된 하나 이상의 가스를 포함하는 주 가스를 공급한다.
가스 제어부(201)는 공급된 주 가스의 분배량을 제어하여 주 가스를 가스 히터(203) 및 분말 공급장치(205)로 차등 분배한다.
가스 히터(203)는 공급되는 주 가스를 800℃ 이하로 가열하여 혼합챔버(209)에 공급한다.
분말 공급장치(205)는 주 가스를 이용하여 코팅 분말을 분말 예열장치(207)를 거쳐 혼합챔버(209)에 공급한다. 코팅 분말은 분말 예열장치(207)의 내부에 구비된 이송관(미도시)을 통과하면서 600℃ 이하로 예열된다.
제어부(211)는 분말 예열장치(207) 및 가스 히터(203)의 온도를 조절한다.
혼합챔버(209)에서는 코팅 분말과 주 가스가 혼합된다. 주 가스는 10~40 kg/cm2 의 압력으로 혼합 챔버(209)에 공급될 수 있고, 코팅 분말은 1 내지 15 kg/h의 속도로 혼합 챔버(209)에 공급될 수 있다.
또한, 혼합챔버(209)에서 혼합된 코팅 분말과 주 가스는 분사 노즐(213)을 통해 기판(101)에 분사되어 코팅층(103)을 형성한다. 분사 노즐(213)은 기판(101)에 수직하게 설치되고, 분사 노즐(213)의 끝단은 기판(101)으로부터 5 내지 50mm 정도 이격되는 것이 바람직하다.
도4는 본 발명의 실시예에 따라 제작된 기판을 나타내는 사진이다.
도4에 도시된 기판(101)의 소재는 몰리브덴이고, 코팅층(103)은 입도 5 내지 45 마이크론의 구리 분말에 의해 형성되었다. 또한, 기판(101)의 제작 조건은 아래의 표1과 같다.
주 가스 질소
주 가스 온도 600 (℃)
분말 공급량 3.3 kg/hr
주 가스 압력 25 kg/cm2
노즐과 기판 사이의 거리 30 mm
이동속도 150 mm/sec
도5는 기판(101)과 코팅층(103)의 계면을 나타내는 사진이고, 도6은 도5의 부분 확대 사진이다.
도5 및 도6을 참조하면, 저온 분사 과정에서 코팅층(103)과 기판(101)의 계면에서 소성 변형이 일어났으며, 기판(101)과 코팅층(103)의 계면에 기공이나 기타의 결함이 발생하지 않았음을 알 수 있다.
이상의 설명은 본 발명을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것으로, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가지는 자는 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 다양한 수정 및 변형을 할 수 있을 것이다. 또한, 본 발명의 보호범위는 특허청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술사상은 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.
본 발명에 의하는 경우, 기판의 표면에 구리 코팅층을 형성함으로써 기판과 백 플레이트의 계면을 용이하게 접합함으로써 기판과 백 플레이트가 강한 결합을 이루고 백 플레이트의 방열 성능 또한 향상되는 효과가 있다.

Claims (11)

  1. 기판을 제조하는 기판 제조 단계;
    상기 기판의 표면에 코팅층을 형성하는 코팅 단계; 및
    상기 기판을 백 플레이트에 접합시키는 접합 단계
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 박막 코팅용 타겟의 제조 방법.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 기판은 Cr, Ti, Zr, Nb, W, Mo, Ta, Au, Ag, Al, Al 합금, NiCr, NiCrMo, CrAl, TiAl, ITO, Al2O3 및 ZrO2로 이루어진 군에서 선택된 하나 이상의 재료로 이루어지는 것을 특징으로 하는 박막 코팅용 타겟의 제조 방법.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 코팅 단계는,
    구리 또는 구리 합금의 코팅 분말을 상기 기판의 표면에 분사하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 박막 코팅용 타겟의 제조 방법.
  4. 제 3 항에 있어서,
    상기 코팅 분말의 평균 입도는 5 내지 100 마이크론인 것을 특징으로 하는 박막 코팅용 타겟의 제조 방법.
  5. 제 4 항에 있어서,
    상기 코팅 분말은 상기 기판으로부터 5 내지 50mm 떨어진 곳에서 분사되는 것을 특징으로 하는 박막 코팅용 타겟의 제조 방법.
  6. 제 1 항에 있어서,
    상기 코팅 단계는,
    상기 코팅 분말이 예열되어 혼합 챔버에 유입되는 분말 유입 단계;
    상기 혼합 챔버에 공급되는 주 가스와 상기 코팅 분말이 혼합되는 혼합 단계; 및
    상기 주 가스와 혼합된 상기 코팅 분말이 상기 기판에 분사되는 분말 분사 단계
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 박막 코팅용 타겟의 제조 방법.
  7. 제 6 항에 있어서,
    상기 코팅 분말은 600℃ 이하로 예열되고,
    상기 주 가스는 800℃ 이하로 가열되는 것을 특징으로 하는 박막 코팅용 타겟의 제조 방법.
  8. 제 6 항에 있어서,
    상기 주 가스는 질소, 헬륨 및 공기로 이루어진 군에서 선택된 하나 이상의 가스를 포함하는 것을 특징으로 하는 박막 코팅용 타겟의 제조 방법.
  9. 제 6 항에 있어서,
    상기 주 가스는 10~40 kg/cm2 의 압력으로 상기 혼합 챔버에 공급되는 것을 특징으로 하는 박막 코팅용 타겟의 제조 방법.
  10. 제 6 항에 있어서,
    상기 코팅 분말은 1 내지 15 kg/h의 속도로 상기 혼합 챔버에 공급되는 것을 특징으로 하는 박막 코팅용 타겟의 제조 방법.
  11. 제 1 항에 있어서,
    상기 백 플레이트는 구리 또는 구리 합금으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 박막 코팅용 타겟의 제조 방법.
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