KR20080091562A - 스퍼터링 타겟 및 그의 제조방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 스퍼터링 타겟에 관한 것으로, 특히 타겟 경계부의 파티클 요인으로 인한 품질 저하를 방지할 수 있는 스퍼터링 타겟 및 그의 제조방법에 관한 것이다.

본 발명에 따른 스퍼터링타겟의 제조방법은 복수개로 분할된 타겟 패턴을 마련하는 단계와; 상기 타겟 패턴 사이에 굴절된 형태의 접합시트를 삽입하는 단계와; 상기 타겟 패턴의 융점보다 낮고 723K이상의 온도에서 상기 접합시트를 용융하는 단계와; 상기 용융된 접합시트를 냉각하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.

스퍼터링타겟, 접합시트, 브레이징

Description

스퍼터링 타겟 및 그의 제조방법{TARGET FOR SPUTTERING AND FABRICATION METHOD THE SAME}

도 1은 종래의 분할형태 스퍼터링 타겟을 이용한 스퍼터링을 보여주는 도면.

도 2는 파티클로 인해 제 1, 제 2 박막 증착시 발생하는 라인성 오픈 불량을 보여주는 도면.

도 3은 본 발명의 스퍼터링 장치를 나타내는 도면.

도 4는 본 발명에 따른 스퍼터링 타겟 패턴 사이에 삽입되는 접합시트의 형태를 나타내는 도면.

도 5a 내지 5d는 스퍼터링 타겟을 접합하는 방법을 나타내는 도면.

< 도면의 주요부분에 대한 부호 설명 >

10: 스퍼터링 타겟 11: 기판

12: 배킹플레이트 13: 스테이지

14: 본딩재 16: 접합시트

18: 타겟재 22: 지지용플레이트

본 발명은 스퍼터링 타겟에 관한 것으로, 특히 타겟 경계부의 파티클 요인으로 인한 품질 저하를 방지할 수 있는 스퍼터링 타겟 및 그의 제조방법에 관한 것이다.

초박형의 평판표시소자(Flat Panel Display), 그 중에서도 액정표시소자는 동작 전압이 낮아 소비 전력이 적고 휴대용으로 쓰일 수 있는 등의 이점으로 노트북 컴퓨터, 모니터, 우주선, 항공기 등에 이르기까지 응용분야가 넓고 다양하다.

이와 같은 평판표시소자는 박막증착공정과 박막패터닝 공정을 포함하는 다수의 공정 단계를 거쳐 형성된다. 이중 박막증착공정은 스퍼터링 장치를 이용해 박막을 증착한다.

이러한 스퍼터링 장치는 불활성 기체인 아르곤(Ar) 가스가 소량 존재하는 고진공 챔버(Chamber) 내에서 양극과 음극 사이에 전압을 인가하여, 양극과 음극 사이에 전기장을 생성하고, 아르곤 가스를 강한 전기장에 의해 양이온으로 이온화시킨다. 양이온들은 음으로 대전된 타겟(Target)으로 가속시켜 충돌하게 하여, 그 충격에 의해 튀어나온 타겟의 증착용 물질을 기판에 증착하는 장치로 비교적 간단한 구조로 짧은 시간에 막을 형성할 수 있기 때문에 널리 이용되고 있다.

이와 같은 스퍼터링 장치는 평판표시장치가 대형화됨에 따라 그 크기도 대형화되고 있다. 이와 같은 대형 스퍼터링 장치를 제작하는 경우, 성형 및 소결에 필요한 생산설비가 대형으로 되기 때문에 새로운 설비투자를 필요로 하며, 이익율이 저하되어 타겟의 제조코스트 및 생산성이 악화된다. 이러한 이유로 복수의 타겟이 다수개로 분할된 형태의 스퍼터링 타겟이 제안되어 있다.

하지만, 도 1에 도시된 바와 같이, 백킹 플레이트(Backing Plate)(1)에 의해 지지된 분할형태의 스퍼터링 타겟(2)으로 스퍼터링 박막을 형성하는 경우, 스퍼터링 타겟 사이의 갭(Gap)에서 플라즈마가 불안정하게 발생된다. 이러한 불안정한 플라즈마로 인해 스퍼터링 타겟 사이의 갭부로의 스퍼터링 타겟(2)에서 충돌에 의해 뜯겨져 나온 증착용 물질(4)은 도 2a에 도시된 바와 같이 활성층(6)과 절연막(7)이 차례대로 형성된 기판(5) 상에 파티클(3)로 제 1 박막(9a)과 함께 증착된다.

이후, 제 1 박막(9a) 상에 제 2 박막(9b)을 증착하게 되면, 도 2b에 도시된 바와 같이, 파티클(3)에 의해 파티클(3) 상부에 형성된 제 2 박막(9b)과 그 이외의 영역에 형성된 제 2 박막(9b) 사이가 단선된다. 이러한 제 2 박막(9b)을 패터닝한 후 세정하게 되면, 도 2c에 도시된 바와 같이, 파티클(3)과 함께 파티클(3) 상의 제 2 박막(9b)도 함께 제거된다. 이에 따라 도 2d에 도시된 바와 같이, 파티클(3)과 대응하는 영역의 제 2 박막(9b)이 제거됨으로써 제 2 박막(9b)이 단선되는 문제점이 있다.

따라서, 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여, 본 발명은 타겟 경계부의 파티클 요인으로 인한 품질 저하를 방지할 수 있는 스퍼터링 타겟 및 그의 제조방법을 제공하는 데 그 목적이 있다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 스퍼터링 타겟의 제조방법은 복수개로 분할된 타겟 패턴을 마련하는 단계와; 상기 타겟 패턴 사이에 굴절 된 형태의 접합시트를 삽입하는 단계와; 상기 타겟 패턴의 융점보다 낮고 723K이상의 온도에서 상기 접합시트를 용융하는 단계와; 상기 용융된 접합시트를 냉각하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 따른 스퍼터링 타겟은 복수개로 분할된 타겟 패턴과; 상기 타겟 패턴을 접합시키도록 상기 타겟 패턴 사이에 형성되며 상기 타겟 패턴의 융점보다 낮고 723K이상의 융점을 가지는 접합시트를 구비하는 것을 특징으로 한다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 스퍼터링 타겟을 상세히 설명하면 다음과 같다.

도 3은, 본 발명의 스퍼터링 장치를 나타내는 도면이다.

도 3에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 스퍼터링 장치는 진공상태를 유지하는 챔버(미도시), 기판(11)을 지지하는 스테이지(13), 기판(11) 상에 박막을 형성하기 위한 일체화된 다수의 스퍼터링 타겟(10) 및 스퍼터링 타겟(10)을 지지하기 위한 판형의 배킹플레이트(backing plate)(12)를 포함하여 구성된다.

챔버는 스퍼터링 공정을 수행하기 위하여 진공상태를 유지한다. 이러한 챔버 내부에는 스퍼터링 공정시 도시하지 않은 가스 주입구를 통해 아르곤(Ar) 가스와 같은 불활성 가스가 주입된다.

스테이지(13)는 챔버 내부에 설치되어 외부의 기판 반송 장치에 의해 반송되는 기판(11)을 지지한다.

배킹플레이트(12)는 챔버의 상부에 설치되어 기판(11)과 마주보는 스퍼터링 타겟(10)의 배면을 지지한다. 또한 배킹플레이트(12)는 스퍼터링 공정시 스퍼터링 타겟(10)의 온도를 방열시킨다. 이러한 배킹플레이트(12)의 재료는 도전성과 열전도성이 우수한 강철, 스테인레스 등을 사용할 수 있다.

기판(11)에는 스퍼터링 공정시 스퍼터링 타겟(10)으로부터 튕겨져나온 이온이 증착되어 박막, 예를 들어 도전막이 형성된다.

스퍼터링 타겟(10)은 판형의 배킹플레이트(12)와 접합되며, 복수개로 분활된 타겟 패턴(18)과 복수개의 타겟 패턴(18)을 서로 접합시키는 접합시트(16)를 포함하여 구성되어 있다.

타겟 패턴(18)은 전원이 인가되면 배킹플레이트(12)에 접합된 상태에서 스퍼터링 현상에 의하여 금속이온들을 기판 쪽으로 방출시킨다.

이러한 타겟 패턴(18)의 재료는 반도체 소자 또는 평판 표시장치에 적용되는 인듐-틴-옥사이드(Indium-Tin Oxide), 인듐-아연-옥사이드(Indium-Zinc-Oxide), 알루미늄, 크롬, 몰리브덴, 구리 및 산화 마그네슘 등이 사용 가능하다.

또, 접합시트(16)는 타겟 패턴(18)의 융점보다 낮고 723K 이상의 융점을 가지며 브레이징방법을 통해 타겟 패턴(18)들을 서로 접합시킨다. 즉, 접합시트(16)는 타겟 패턴(18)을 용융시키지 않고 자신이 용융되어 타겟 패턴(18) 사이에서 발생하는 모세관 현상에 의해 두 타겟 패턴(18)을 접합시킨다.

이를 위해, 접합시트(16)는 타겟 패턴(18)에 도포되기 쉽고, 적당한 유동성이나 강도를 가지는 재료가 이용되며, 예를 들어, 은, 동, 알루미늄합금, 니켈 및 금 등이 이용된다.

이와 같은 접합시트(16)는 도 4에 도시된 바와 같이 타겟(18) 사이에 굴절된 형태로 예를 들어, 지그재그 형태로 굴절되어 유입된다.

이하 본 발명에 따른 스퍼터링 타겟을 접합하는 방법을 상세히 살펴보면 다음과 같다.

도 5a 내지 5d는 본 발명에 따른 스퍼터링 타겟을 접합하는 방법을 나타내는 도면이다.

먼저, 도 5a에 도시된 바와 같이 도시된 타겟 패턴(18), 특히 서로 접합될 타겟 패턴(18)의 접합면을 탈지세정한 후, 타겟 패턴(18)과, 타겟 패턴(18) 사이에 플럭스를 도포 또는 분사한다. 이 플럭스는 타겟 패턴(18) 표면 상에 형성되어 타겟 패턴(18) 표면의 산화물을 제거함과 동시에 산화물 생성 자체를 방지하는 등의 역할을 한다. 플럭스는 액상일때 산화물을 녹이는 능력이 크기 때문에 플럭스는 접합시트(16)보다도 저온도에서 녹으며 가볍게 유동하기 쉬운 것이 바람직하다.

이후, 도 2b에 도시된 바와 같이, 경사를 이루고 있는 지지용플레이트(22) 상에 복수개의 분할된 타겟 패턴(18)을 안착하고 타겟 패턴(18)들 사이에 접합시트(16)를 삽입시킨다. 타겟 패턴(18) 자중에 의한 압력을 이용하여 접합을 용이하게 하기 위해 지지용플레이트(22)는 경사지게 형성된다. 지지용플레이트(22)의 경사각도는 약 10~90도이다.

이어서, 접합시트(16)와 타겟 패턴(18)에 도 5c에 도시된 바와 같이 열과 압력을 가하면 접합시트(16)가 용융되고, 용융된 접합시트(16)는 모세관현상 등에 의해 접합계면 사이로 완전히 침투하여 타겟 패턴(18) 사이에 간격을 메꾸게 된다. 이때, 접합시트(16)와 타겟 패턴(18)에 1~3시간동안 10^-4~10^-5Torr의 압력과 접합시트(16)의 융점보다 30~50℃ 높은 온도의 열을 가한다.

이후, 도 5d에 도시된 바와 같이, 냉각에 따라 응고과정을 거쳐 접합이 완료된다.

이와 같은 과정을 거쳐 접합된 일체형 대형 타겟에 강도 테스트를 실시하였다. 그에 따른 강도 테스트 결과는 표 1과 같다.

	인장강도 [kgf/mm2]
일체형대형타겟-1	59.9775
일체형대형타겟-2	54.8498
일체형대형타겟-3	48.1079
일체형대형타겟-4	34.0085
일체형대형타겟-5	24.7636
평균치	44.3415
최대치	59.9775
최소치	24.7636
중앙치	48.1079
평균치(JIS K6301)	54.6553

표 1과 같이, 본 발명의 스퍼터링 타겟은 인장강도가 30~60kgf/mm2로써 10kgf/mm2의 허용강도보다 큰 인장강도를 가지게 된다. 이와 같이, 인장강도가 향상된 본 발명의 스퍼터링 타겟은 접합력이 향상됨을 알 수 있다.

이상 설명한 내용을 통해 당업자라면 본 발명의 기술사상을 일탈하지 아니하는 범위에서 다양한 변경 및 수정이 가능함을 알 수 있을 것이다. 따라서 본 발명의 기술적 범위는 명세서의 상세한 설명에 기재된 내용으로 한정되는 것이 아니라 특허 청구의 범위에 의해 정하여 져야만 할 것이다.

상술한 바와 같이, 본 발명에 따른 스퍼터링 장치 및 그의 제조방법은 접합시트를 사용한 브레이징 공정을 통해 복수개의 타겟 패턴을 접합한다. 이에 따라, 타겟 패턴의 경계부에 이물이 발생되지 않으므로 타겟 경계부의 파티클 요인에 의해 발생하는 품질 저하를 방지하여 품질 개선 및 설비의 가동률을 향상시킬 수 있다

Claims (9)

1. 복수개로 분할된 타겟 패턴을 마련하는 단계와;

   상기 타겟 패턴 사이에 굴절된 형태의 접합시트를 삽입하는 단계와;

   상기 타겟 패턴의 융점보다 낮고 723K이상의 온도에서 상기 접합시트를 용융하는 단계와;

   상기 용융된 접합시트를 냉각하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 스퍼터링 타겟의 제조 방법.
2. 제 1항에 있어서,

   상기 굴절된 형태의 접합시트는 지그재그 형태로 굴절된 것을 특징으로 하는 스퍼터링 타겟의 제조 방법.
3. 제 1항에 있어서,

   상기 접합시트는 은, 동, 알루미늄합금, 니켈 및 금 중 적어도 어느 하나로 이루어진 것을 특징으로 하는 스퍼터링 타겟의 제조 방법.
4. 제 1항에 있어서,

   상기 타겟 패턴 사이에 접합시트를 삽입하기 전에 상기 타겟 패턴을 세정하는 단계와;

   상기 세정된 타겟 패턴에 플럭스를 도포 또는 분사하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 스퍼터링 타겟의 제조 방법.
5. 제 1항에 있어서,

   상기 접합시트를 용융하는 단계는

   약 1~3시간 동안 접합시트의 융점보다 약 30~50도 높은 온도의 열과 10-4~10-5[Torr]의 압력을 상기 접합시트에 가하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 스프터링 타겟의 제조방법.
6. 제 1항에 있어서,

   상기 타겟 패턴 사이에 굴절된 형태의 접합시트를 삽입하는 단계는

   상기 타겟 패턴을 지지용 플레이트의 경사면에 안착하는 단계와;

   상기 지지용 플레이트에 안착된 타겟 패턴 사이에 상기 접합시트를 삽입하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 스퍼터링 타겟의 제조방법.
7. 제 6항에 있어서,

   상기 지지용 플레이트는 약 10~90도 경사진 상기 경사면을 가지는 것을 특징으로 하는 스퍼터링 타겟의 제조 방법.
8. 복수개로 분할된 타겟 패턴과;

   상기 타겟 패턴을 접합시키도록 상기 타겟 패턴 사이에 형성되며 상기 타겟 패턴의 융점보다 낮고 723K이상의 융점을 가지는 접합시트를 구비하는 것을 특징으로 하는 스퍼터링 타겟.
9. 제 8항에 있어서,

   상기 접합시트는 은, 동, 알루미늄합금, 니켈 및 금 중 적어도 어느 하나로 이루어진 것을 특징으로 하는 스퍼터링 타겟.

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