KR20110060938A - 원통형 스퍼터링 타겟 및 그 제조방법 - Google Patents

원통형 스퍼터링 타겟 및 그 제조방법 Download PDF

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Abstract

복수의 원통형 타겟재로 이루어진 긴 원통형 스퍼터링 타겟을 이용해서 스퍼터링 성막했을 경우에 있어서도, 성막 공정의 제조 수율이 높은 원통형 스퍼터링 타겟을 제공한다. 원통형 기재와 복수의 원통형 타겟재를 접합재를 이용해서 접합하여 이루어진 다분할의 원통형 스퍼터링 타겟에 있어서, 이웃하는 원통형 타겟재가 간격을 가지고 배치되어 있는 분할부를 지니고, 또한 분할부에 있어서 이웃하는 원통형 타겟재의 외주면의 단차가 0.5㎜ 이하인 것을 특징으로 한다. 이러한 타겟은, 원통형 기재를 기준으로 해서 원통형 타겟재를 배치할 때, 원통형 타겟재의 외주면을 기준으로 해서 원통형 타겟재를 고정시켜 제조함으로써 얻어진다.

Description

원통형 스퍼터링 타겟 및 그 제조방법{CYLINDRICAL SPUTTERING TARGET, AND METHOD FOR MANUFACTURING SAME}
본 발명은 원통형 스퍼터링 타겟 및 그 제조방법에 관한 것이다.
최근, 평판형 디스플레이나 태양 전지에서 사용되는 유리 기판은 대형화되고, 이 대형화된 기판 상에 박막을 형성하기 위해서, 길이 3m를 넘는 원통형 타겟이 필요로 되고 있다. 이러한 긴 원통형 스퍼터링 타겟은 마그네트론 회전 캐소드 스퍼터링 장치에 이용된다. 원통형 스퍼터링 타겟은, 통상, 긴 원통형 기재 상에 원통형 타겟재가 고정되어서 이루어진 것으로, 원통형 기재로서는, 일반적으로 금속의 이음매 없는 관이 사용된다. 긴 원통형 기재의 전체 면을 연삭 가공하는 것은 비용이 들기 때문에 경제적이지 않고, 또 가공 정밀도에도 문제가 있다. 따라서, 원통형 기재의 양단의 부분만이 스퍼터링 장치에 장착하기 위해서 연삭가공되어, 원통형 타겟재가 고정되는 부분은 이음매 없는 관의 고유관 자체이므로, 진원이 아니라, 굴곡이나 휨 등이 존재한다.
또, 긴 원통형 스퍼터링 타겟에서는, 소형의 원통형 타겟재를 10개 이상 포개어 쌓아서(즉, 적층) 구성하는 일도 있어, 적층에 의한 어긋남이 원통형 타겟재의 외주면에 단차를 발생시키는 원인으로 된다. 또한, 복수의 원통형 타겟재로 이루어진 다분할의 원통형 스퍼터링 타겟은, 스퍼터링 중의 플라즈마에 의해 원통형 타겟재가 열팽창하여, 타겟끼리 충돌해서 깨지는 것을 방지하기 위하여, 이웃하는 원통형 타겟재가 간격을 가지고 배치되어 있는 분할부가 필요하다. 특히, 이러한 분할부에 있어서, 이웃하는 원통형 타겟재의 외주면에서 단차가 발생하기 쉽다.
복수매의 타겟 부재를 단일의 배킹 플레이트(backing plate)에 배치한 평판형의 타겟에 있어서, 단차를 생기지 않도록 하는 방법으로서, 스퍼터링 면의 높이가 높은 타겟 부재의 분할부 측의 스퍼터링 면을, 낮은 쪽의 스퍼터링 면에 이르는 경사면으로 하는 방법(예를 들어, 특허문헌 1)이 알려져 있다. 그러나, 이 방법은 타겟재에 연삭가공을 실시할 필요가 있으므로, 타겟재의 손실이 크다고 하는 문제가 있었다.
또, 원통형 타겟재와 원통형 기재의 중심을 일치시키는 방법으로서, 원통형 기재와 원통형 타겟재의 간격보다도 약간 두꺼운 스페이서를 이용해서, 원통형 기재의 외주면과 타겟재의 내주면에서 중심을 일치시키는 방법(예를 들어, 특허문헌 2 및 3 참조)이 알려져 있다. 그러나, 이 방법에서는, 긴 원통형 기재를 이용했을 경우, 원통형 타겟재가 원통형 기재에 삽입될 수 없게 되거나, 원통형 기재의 형상에 의해 원통형 타겟재의 위치가 제약되어, 이웃하는 원통형 타겟재의 외주면에 단차가 생기거나 하는 일이 있었다.
JP2000-204468 A JPH08-060351 A JP2005-281862 A
본 발명의 과제는, 복수의 원통형 타겟재로 이루어진 긴 원통형 스퍼터링 타겟을 이용해서 스퍼터링 성막했을 경우에 있어서도, 성막 공정의 제조 수율이 높은 원통형 스퍼터링 타겟을 제공하는 것이다.
본 발명자들은, 상기 과제를 해결하기 위해서 예의 검토를 행한 결과, 복수의 원통형 타겟재로 이루어진 원통형 스퍼터링 타겟에 있어서, 이웃하는 원통형 타겟재끼리의 외주면의 단차를 억제함으로써, 스퍼터링 성막 시의 이상방전과 파티클의 발생을 억제할 수 있는 것을 찾아내어, 본 발명을 완성하기에 이르렀다.
즉, 본 발명은, 원통형 기재의 외주면에 대해서, 복수의 포개어 쌓은 원통형 타겟재를, 접합재를 이용해서 접합하여 이루어지고, 이웃하는 원통형 타겟재가 간격을 가지고 배치되어 있는 분할부를 지니며, 또한 분할부에 있어서 이웃하는 원통형 타겟재의 외주면의 단차가 0.5㎜ 이하인 것을 특징으로 하는 원통형 스퍼터링 타겟이다.
또, 본 발명은, 원통형 기재의 외주면에 대해서, 복수의 포개어 쌓은 원통형 타겟재를, 접합재를 이용해서 접합함으로써 원통형 스퍼터링 타겟을 제조하고, 원통형 기재를 기준으로 해서 복수의 원통형 타겟재를 배치할 때에, 이웃하는 원통형 타겟재의 외주면의 단차가 0.5㎜ 이하로 되도록, 한쪽의 원통형 타겟재의 외주면을 기준으로 해서 다른 쪽의 원통형 타겟재를 고정하는 것을 특징으로 하는 원통형 스퍼터링 타겟의 제조방법이다.
본 발명에 의하면, 복수의 원통형 타겟재로 이루어진 긴 원통형 스퍼터링 타겟을 이용해서 스퍼터링 성막했을 경우에 있어서도, 이상방전과 파티클의 발생을 억제하여, 성막 공정의 제조 수율을 높일 수 있다.
도 1은 본 발명에 있어서의 원통형 스퍼터링 타겟의 조립상태의 일례를 나타낸 길이방향의 단면도;
도 2는 본 발명에 있어서의 원통형 스퍼터링 타겟의 조립상태의 일례를 나타낸 직경방향의 단면도;
도 3은 본 발명에 있어서의 원통형 스퍼터링 타겟의 외주면의 단차를 설명하는 개략도;
도 4는 비교예에 있어서의 원통형 스퍼터링 타겟의 조립상태의 일례를 나타낸 직경방향의 단면도;
도 5는 비교예에 있어서의 원통형 스퍼터링 타겟의 조립상태의 일례를 나타낸 길이방향의 단면도.
이하, 도 1 내지 도 3을 참조하면서, 본 발명을 상세히 설명한다.
본 발명의 원통형 스퍼터링 타겟에 이용되는 원통형 타겟재(2)로서는, 일반적으로 스퍼터링에서 이용되는 각종 재질이 사용가능하며, 예를 들어, In, Sn, Zn, Al, Nb, Ti 등의 금속, 혹은 이들 금속을 함유해서 이루어진 합금, 또는 이들 금속 등의 1종 이상의 산화물이나 질화물 등을 들 수 있다. 산화물로는, 예를 들어, ITO(Indiuｍ Tin Oxide), AZO(Aluｍiniuｍ Zinc Oxide), IZO(Indiuｍ Zinc Oxide), SnO2, In2O3, Al2O3, TiO2, ZnO 등을 들 수 있고, 이들과 같은 무른 세라믹스 재료에서는, 특히 본 발명의 효과가 얻어진다.
본 발명의 원통형 스퍼터링 타겟에 이용되는 원통형 기재(1)로서는, 각종 재질이 사용가능하다. 이 재질로서는, 타겟을 사용해서 스퍼터링할 때에, 원통형 기재(1)와 원통형 타겟재(2)를 접합하는 접합재가 열화·용융되지 않도록 충분한 냉각을 행할 수 있는 바와 같은 열전도성을 지니고, 스퍼터링 시 타겟재(2)로부터 방전가능해지는 바와 같은 전기전도성을 지니며, 또한 타겟을 유지하는 것이 가능한 강도 등을 구비하고 있는 것이면 된다. 이러한 재질로서는, 예를 들어, Cu, Ti, Al, Mo, 그들의 금속을 함유하는 합금, SUS 등을 들 수 있다.
또, 원통형 기재(1)의 길이로서는 특별히 제한은 없다. 본 실시형태에서는 1000㎜ 이상의 길이를 가진 원통형 기재를 이용한 원통형 스퍼터링 타겟이더라도, 수율 양호하게 성막하는 것이 가능하다.
본 실시형태의 원통형 스퍼터링 타겟에 이용되는 접합재로서는, 타겟을 사용해서 스퍼터링할 때에, 접합재가 열화·용융되지 않도록 충분한 냉각을 행할 수 있는 바와 같은 열전도성을 지니고, 스퍼터링 시 타겟재(2)로부터 방전가능하게 되는 바와 같은 전기전도성을 지니며, 또한 타겟을 유지하는 것이 가능한 강도 등을 구비하고 있는 재질이면 된다. 예를 들어, 땜납재나 도전성 수지를 들 수 있다.
땜납재로서는, 일반적으로 땜납재로서 사용되는 것이면 사용가능하다. 바람직하게는, 저융점 땜납이며, 예를 들어, In, In 합금, Sn, Sn 합금 등을 들 수 있다. 보다 바람직하게는, In 또는 In 합금땜납이다. In 또는 In 합금땜납은 평판형의 타겟에서의 실적도 풍부하며, 또한 전연성이 풍부하므로, 스퍼터링 중에 가열되는 타겟재(2)와 냉각되고 있는 기재(1)와의 열팽창 등의 왜곡을 완화하는 효과도 있다.
도전성 수지로서는, 예를 들어, 에폭시, 아크릴, 폴리에스터, 우레탄, 페놀 등의 열경화형 수지에, 필러로서 Ag, C, Cu 등의 도전성 물질을 혼합한 것을 들 수 있다.
본 실시형태의 원통형 스퍼터링 타겟은, 원통형 기재(1)가 복수의 원통형 타겟재(2)를 접합해서 이루어지고, 이웃하는 원통형 타겟재(2)가 간격을 가지고 배치되어 있는 분할부를 지니며, 그 분할부에 있어서 이웃하는 원통형 타겟재(2)의 외주면의 단차가 0.5㎜ 이하이다. 이 단차는 바람직하게는 0.3㎜ 이하, 더 바람직하게는 0.2㎜ 이하이다. 큰 단차가 존재하는 원통형 스퍼터링 타겟을 이용해서 스퍼터링을 행한 경우, 돌출한 쪽의 원통형 타겟재의 가장자리에 전계가 집중되므로, 이상방전이 발생하여 타겟재의 가장자리가 부서져 파티클이 생기기 쉬워진다. 특히, 원통형 스퍼터링 타겟에 있어서 큰 단차가 존재하면, 원통형이라고 하는 구조 때문에, 단차의 반대쪽에도 요철이 거꾸로 된 단차가 존재하는 것으로 된다. 따라서, 그러한 타겟을 회전시키면, 1회전당 2회의 큰 단차가 나타나는 것으로 된다. 원통형 타겟은 회전하면서 스퍼터링되므로, 이 큰 단차에 의한 전계의 교란이 타겟 1회전당 2회 발생하고, 이 전계의 교란이 이상방전의 원인으로 되는 것으로 여겨지고 있다. 또, 원통형 타겟은, 스퍼터링 시에는 3 내지 15초 정도로 1회전하므로, 3 내지 15초 정도에 2회나 전계의 교란이 발생하여, 이상방전의 원인으로 되는 것으로 여겨진다. 또한, 원통형 스퍼터링 타겟은, 평판형 스퍼터링 타겟과 비교해서 큰 파워를 투입하므로, 분할부에서의 타겟재의 단차의 영향이 극히 크다.
또, 본 실시형태에 있어서, 분할부에 있어서 이웃하는 원통형 타겟재(2)의 외주면의 단차란, 도 3의 화살표가 나타내는 「어긋남」 부분이며, 그 원통형 스퍼터링 타겟 중에서 최대의 값을 말한다. 즉, 본 실시형태에 있어서는, 모든 분할부에 있어서, 그 차이가 0.5㎜ 이하인 것을 의미한다.
본 실시형태의 원통형 스퍼터링 타겟은, 이웃하는 원통형 타겟재(2)가 간격을 가지고 배치되어 있는 분할부를 지니고 있는 것에 의해, 스퍼터링 중의 플라즈마에 의한 원통형 타겟재(2)의 열팽창에 의해, 타겟재(2)끼리 충돌해서 갈라지는 것을 방지하는 것이 가능해진다. 그러나, 분할부의 간격에 분포가 있으면, 원통형 타겟재(2)의 위치 어긋남을 생기게 하여, 원통형 타겟재(2)의 외주면에 단차를 발생시키는 원인으로 된다. 따라서, 분할부의 간격의 분포는 ±0.1㎜ 이하인 것이 바람직하고, 보다 바람직하게는 ±0.05㎜ 이하이다. 또, 본 실시형태의 분할부의 간격의 분포란, 분할부에 있어서 둘레 방향으로 균등하게 8개소 이상의 간격을 측정했을 때의 평균치에 대한 최대값과 최소치와의 차이이며, 복수의 분할부가 존재하는 경우에는 그 중에서 최대값을 말한다.
이 분할부의 간격은 0이 아니고, 원통형 타겟재(2)의 길이와 열팽창률로부터 적절하게 최적인 값을 설계할 수 있지만, 간격이 좁을 경우, 스퍼터링 중의 플라즈마에 의한 원통형 타겟재(2)의 열팽창에 의해 타겟재끼리 충돌해서 깨질 우려가 있다. 따라서, 이웃하는 타겟재(2)가 가장 근접하고 있는 부분의 간격이 0.1㎜ 이상인 것이 바람직하다. 또, 분할부의 간격이 큰 경우에는, 접합재가 스퍼터링될 우려가 있다. 그 때문에, 분할부의 간격은 사용하는 스퍼터링 가스의 평균 자유행정과 타겟의 사용효율을 고려해서, 분할부의 접합재가 스퍼터링되지 않는 값으로 결정하는 것이 바람직하다. 전술한 바와 같이 분할부의 간격의 평균치를 구한 경우, 어느 쪽의 분할부에 있어서도 그 평균치가 0.5㎜ 이하인 것이 실용상 바람직하고, 0.4㎜ 이하인 것이 더욱 바람직하다.
본 실시형태에 이용하는 원통형 타겟재(2)는 이웃하는 원통형 타겟재(2)의 외주면의 가장자리부를 모따기(chamferring)하는 것이 바람직하다. 이렇게 함으로써, 스퍼터링을 행한 경우, 원통형 타겟재(2)의 가장자리부에 전계가 집중하는 것을 방지할 수 있어, 이상방전의 발생을 억제하는 것이 가능하다. 모따기의 크기(폭 또는 깊이)로서는, 막두께 분포에의 영향으로부터 2㎜ 이하인 것이 바람직하고, 보다 바람직하게는 1㎜ 이하이다. 모따기 형상은, 스퍼터링 성막 시의 전계의 집중을 완화할 수 있으면 특별히 제한은 없고, C면, R면 혹은 계단 형상이어도 된다.
본 실시형태의 원통형 스퍼터링 타겟의 제조방법의 일례로서는, 원통형 기재(1)와 복수의 원통형 타겟재(2)와의 간극에 접합재를 충전해서 접합하는 방법을 예시할 수 있다. 접합재를 충전하기 위해서는, 우선 원통형 기재(1)를 기준으로 해서 원통형 타겟재(2)를 배치하고, 예를 들어, 미리 원통형 기재(1)의 외측에 복수의 원통형 타겟재(2)를 포개어 쌓아 배치한다. 그 후, 원통형 기재(1)와 원통형 타겟재(2)와의 간극의 하부를 밀봉하고, 접합재를 충전하기 위한 공간을 형성한다. 그리고, 원통형 타겟재(2)의 외주면을 기준으로 원통형 기재(1)와의 위치맞춤을 행한다. 이러한 원통형 스퍼터링 타겟의 조립은 지그를 이용해서 행하는 것이 바람직하다. 이때 이용하는 지그의 재질은 땜납 충전 시의 가열을 견디어낼 수 있는 재질이면 특별히 제한은 되지 않는다. 예를 들어, 알루미늄, 제랄민 등의 금속을 들 수 있다.
보다 구체적으로는, 도 1과 같이, 원통형 기재(1)를 기재 지지부(6a)에 설치되어 있는 오목부에 끼워 넣음으로써 배치하고, 실리콘의 O링을 개재해서 밀봉지그(4)에 의해 고정하였다. 원통형 기재(1)의 양단부는, 스퍼터링 장치에의 장착을 위하여, O링 등을 이용한 진공 밀봉부로 되고, 그 외주면 및/ 또는 내주면은 정밀도 양호하게 연삭 가공되어 있기 때문에, 이 부분을 위치결정의 기준면으로 하는 것이 바람직하다. 또, 밀봉지그(4)의 밑에 임의의 크기의 블록(8)을 배치함으로써 원통형 기재(1)의 단면으로부터 임의의 거리를 두고 원통형 타겟재(2)를 배치할 수 있다.
그리고, 원통형 기재(1)의 외주면에 있는 밀봉지그(4) 위에 원통형 타겟재(2)를 포개어 쌓아서 배치하여, 접합재를 충전하는 공간(3)을 형성한다. 이때, 원통형 타겟재(2)가 원통형 기재(1)와 동심원 형상으로 되는 것이 바람직하다. 접합재를 충전하는 공간(3)의 밀폐성을 유지하기 위해서, 복수의 원통형 타겟재(2) 사이나 원통형 타겟재(2)와 밀봉지그(4) 사이, 밀봉지그(4)와 원통형 기재(1) 사이, 원통형 타겟재(2)와 기재 지지부(6b) 사이는, 밀봉재(5)로 봉지한다. 접합재가 저융점 땜납이나 도전성 수지 등의 경우, 가열 처리가 행해지므로, 밀봉재(5)는 내열성의 패킹이나 O링을 사용할 필요가 있고, 그 경우 테플론(등록상표)이나 실리콘 등의 재료가 사용가능하다. 특히, 복수의 원통형 타겟재(2) 사이에 밀봉재(5)를 삽입함으로써, 분할부에 소정의 간격을 형성하고, 그 분포를 극히 작게 할 수 있다. 이때 삽입하는 밀봉재(5)의 두께는 소망하는 간격의 설계값에 걸맞은 소정의 두께의 것을 사용한다.
그 후, 최상부의 타겟재(2) 상에 밀봉재(5)를 개재해서 기재 지지부(6b)를 놓고, 상하의 기재 지지부(6a), (6b)를 연결 축(9)에 의해 연결하였다. 그리고, 원통형 타겟재(2)는 그 외주면을 기준으로 해서, 예를 들어, 그 외주면을 맞추어서 분할부에서의 어긋남을 최대한 억제하도록 해서, 스프링(도시 생략)과 나사(도시 생략)를 가진 타겟 지지부(7)로 고정하고, 타겟 지지부(7)는 연결 축(9)에 결합시켜서 고정한다. 타겟 지지부(7)는 기재 지지부(6a), (6b)에 대해서 임의의 위치로 조정 가능하게 해서, 도시하고 있는 바와 같이, 접합해야 할 타겟재(2)의 외주면을 1개의 막대 형상체로 고정하는 구조여도 되고, 또한, 타겟재(2)의 분할부를 포함하는 그 주변부분만의 타겟재 외주면을 억제하는 구조여도 된다. 타겟 지지부(7)는, 기재 지지부(6a), (6b)에 대해서 원통형 타겟재(2)의 위치결정을 행하기 위해서, 최저라도 2개가 필요하고, 바람직하게는 3개, 보다 바람직하게는, 도 2와 같이 4개 또는 그 이상의 짝수개로 서로 마주 보는 위치에 균등하게 배치한다. 이렇게 함으로써, 원통형 타겟재의 외주면의 단차를 확실하게 억제하는 것이 가능해진다.
상기 순서로 조립이 종료하면, 타겟 지지부(7)가 타겟재(2)들을 누르고 있지 않은 장소에서, 0.5㎜를 넘는 단차가 형성되어 있지 않은 것을 확인한다.
접합재로서 땜납재를 이용할 경우, 예를 들어, 도 1과 같이 조립한 원통형 스퍼터링 타겟 전체를 땜납의 융점 이상의 온도로 가열하고, 용융 상태의 땜납을 기재 지지부(6b)의 상부로부터 공간(3)에 유입시켜 충전시킨다. 충전 종료 후, 땜납을 냉각 고착화시킴으로써, 원통형 기재(1)와 원통형 타겟재(2)를 접합시킨다. 이때 온도가 지나치게 높으면 땜납이 산화되어 접착강도가 저하할 우려가 있으므로, 가열온도로서는 땜납의 융점 내지 땜납의 융점+100℃의 범위 내인 것이 바람직하고, 보다 바람직하게는 땜납의 융점+50℃의 범위 내이다. 또한, In 땜납의 융점은 156℃이다. 또, 접합재가 도전성 수지의 경우, 도 1과 같이 조립한 원통형 스퍼터링 타겟의 공간(3)에 도전성 수지를 충전하고, 수지의 경화 조건에 맞춰서 가열 등의 경화 처리를 행하여, 원통형 타겟재(2)과 원통형 기재(1)를 접합한다.
또한, 원통형 기재(1) 및 원통형 타겟재(2)의 접합면에는, 접합재의 흡습성을 향상시켜, 접합재가 충전되기 쉽게 하기 위해서, 미리 그들의 접합면을 적시는 처리를 실시하는 것이 바람직하다. 이 처리로서는, 접합재의 젖음성을 개선시키는 것이면 되고, UV 조사, Ni의 도금, 혹은 증착, 또는 초음파 땜납 인두에 의한 밑바탕 처리 등을 들 수 있다.
이상과 같이, 원통형 기재(1)와 원통형 타겟재(2)를 접합 후, 지그나 여분의 접합재 등을 제거하는 것에 의해 소망의 원통형 스퍼터링 타겟이 얻어진다. 이때, 접합재를 부착시키고 싶지 않은 부분이나 제거하는 지그 등에, 미리 마스킹을 실시함으로써 용이하게 제거작업을 행하는 것이 가능하다. 또, 이웃하는 원통형 타겟재(2) 사이의 밀봉재(5)는, 원통형 기재(1)와 원통형 타겟재(2)를 접합 후, 가열함으로써, 원통형 기재(1)와 원통형 타겟재(2)의 열팽창차를 이용해서, 용이하게 제거할 수 있다.
실시예
이하, 본 발명을, 실시예를 들어 상세하게 설명하지만, 본 발명은 이들로 한정되는 것은 아니다. 또, 분할부에 있어서의 간격의 분포 및 간격의 평균치는, 전술한 바와 같이 해서 8개소의 간격을 측정해서 구한 것이다.
( 실시예 1)
ITO 원통형 타겟재(외경: 15㎜φ, 내경: 133㎜φ, 길이: 260㎜)를 12개 준비하여, 원통형 타겟재의 접합면 이외를 내열성 테이프로 마스킹하고, 접합면에 초음파 땜납 인두로 In 땜납을 초벌 도포하였다. 한편, SUS제 원통형 기재(외경: 130㎜φ, 내경: 120㎜φ, 길이: 3200㎜)를 1개 준비하여, 접합면 이외의 면을 접합재가 부착하는 것을 방지하기 위해서 내열성 테이프로 마스킹하고, 접합면에 초음파 땜납 인두로 In 땜납을 초벌 도포하였다.
다음에, 상기 처리를 실시한 원통형 기재(1)와 12개의 원통형 타겟재(2)와, 또한, 듀랄라민제의 밀봉지그(4)와, 기재 지지부(6a), (6b)와, 타겟 지지부(7)와, 블록(8)을, 도 1과 같이 조립하였다. 최초에, 원통형 기재(1)를 기재 지지부(6a) 위에 배치하고, 실리콘의 O링을 개재해서 밀봉지그(4)에 의해 고정시켰다. 12개의 원통형 타겟재(2)와 밀봉재(5)를 원통형 기재(1)에 순차 끼워넣어 포개 쌓은 후, 원통형 타겟재(2) 위에 밀봉재(5)를 개재해서 기재 지지부(6b)를 놓았다. 그리고, 상하의 기재 지지부(6a), (6b)를 연결 축(9)으로 연결하고, 원통형 타겟재(2)를 고정하였다. 다음에, 도 2와 같이, 4개의 타겟 지지부(7)를 이용해서, 원통형 타겟재(2)의 위치맞춤과 고정을 행하였다. 이때 밀봉재(5)로서, 이웃하는 원통형 타겟재(2) 사이와 원통형 타겟재(2)와 밀봉지그(4) 사이에는 환상의 테플론(등록상표) 시트를 이용하고, 원통형 기재(1)와 밀봉지그(4) 사이에는 실리콘의 O링을 이용하였다.
다음에, 조립한 원통형 스퍼터링 타겟의 전체를 180℃까지 가열하고, 상측으로부터 용융 In 땜납(융점 156℃)을 공간(3)에 유입시켰다. In 땜납의 유입 종료 후 120℃까지 냉각시키고, In 땜납이 완전하게 고형화된 것을 확인 후, 재차 130℃로 가열해서 이웃하는 원통형 타겟재(2) 사이의 테플론(등록상표) 시트를 절단해서 제거하여, 간극을 지닌 분할부를 형성시켰다. 그 후, 실온까지 냉각시키고, 지그나 마스킹을 제거해서 ITO 원통형 스퍼터링 타겟을 제조하였다.
얻어진 원통형 스퍼터링 타겟의 분할부에 있어서의 외주면의 단차는 0.2㎜였고, 분할부의 간격의 분포는 ± 0.05㎜였다. 또, 각 분할부에 있어서의 간격의 평균치는 0.29 내지 0.36㎜였다.
( 비교예 1)
실시예 1과 마찬가지로 원통형 기재(1)와 원통형 타겟재(2)를 준비하고, 도 4에 나타낸 바와 같이, 원통형 기재(1)의 외주면 상에, 스페이서(10)로서 8개의 구리 와이어(0.7㎜φ)를 등간격으로 배치하였다. 다음에, 도 5의 조립도로 되도록, 다만 원통형 타겟재(2)를 12개 이용해서, 원통형 타겟재(2)를 원통형 기재(1)에 끼워넣어 삽입해서 행하였지만, 원통형 타겟재(2)가 도중에 움직이지 않게 되어, 원통형 스퍼터링 타겟으로서 조립할 수 없었다.
( 비교예 2)
비교예 1의 스페이서(10)인 구리 와이어의 직경을 0.6㎜φ로 한 이외에는, 비교예 1과 마찬가지 방법으로 도 5와 같이, 다만 원통형 타겟재를 12개 이용해서, 원통형 스퍼터링 타겟을 조립하였다. 그 후, 실시예 1과 마찬가지로, In 땜납으로 원통형 기재(1)와 원통형 타겟재(2)를 접합하여, 원통형 타겟재를 제조하였다. 얻어진 원통형 스퍼터링 타겟의 분할부에 있어서의 외주면의 단차는 0.8㎜였고, 분할부의 간격의 분포는 ±0.13㎜였다. 또, 각 분할부에 있어서의 간격의 평균치는 0.30 내지 0.39㎜였다.
( 실시예 2)
ITO 원통형 타겟재(외경: 93.0㎜φ, 내경: 78.5㎜φ, 길이: 175㎜)를 2개 준비하고, 원통형 타겟재의 접합면 이외를 내열성 테이프로 마스킹하고, 접합면에 초음파 땜납 인두로 In 땜납을 초벌 도포하였다. 한편, SUS제 원통형 기재(외경: 75.5㎜φ, 내경: 70㎜φ, 길이: 490㎜)를 1개 준비하여, 접합면 이외의 면을 접합재가 부착되는 것을 방지하기 위해서 내열성 테이프로 마스킹하고, 접합면에 초음파 땜납 인두로 In 땜납을 초벌 도포하였다. 그 후, 실시예 1과 마찬가지 방법으로, 다만 원통형 타겟재를 2개 이용해서, 표 1에 나타낸 분할부를 지닌 타겟 I을 제조하였다. 또한, 실시예 1과 마찬가지 방법으로, 다만 원통형 타겟재를 2개 이용해서, 표 1에 나타낸 분할부를 가진 타겟 II 내지 IV를 제조하였다.
( 비교예 3)
구리 와이어를 사용하지 않은 이외에는 비교예 2와 마찬가지 방법으로, 단, ITO 원통형 타겟재(외경: 93.0㎜φ, 내경: 78.5㎜φ, 길이: 175㎜) 2개와, SUS제 원통형 기재(외경: 75.5㎜φ, 내경: 70㎜φ, 길이: 490㎜) 1개를 이용해서, 표 1에 나타낸 분할부를 가진 타겟 V 내지 VII을 제조하였다.
(성막 평가)
이와 같이 해서 제작된 원통형 스퍼터링 타겟을 이하의 스퍼터링 조건에서 20㎾h 스퍼터링을 행하고, 이상방전(아크)의 발생횟수를 측정하였다. 아크의 발생횟수의 측정은, 마이크로아크모니터(랜드마크테크놀러지사 제품)를 이용해서, 방전 전압의 강하 시간을 기준으로 소 아크(2μsec 이상 20μsec 미만)와 대아크(20μsec 이상)로 나누어, 이하의 측정 조건에서 행하였다. 얻어진 방전 결과를 표 1에 나타낸다.
스퍼터링 조건
DC전력: 15W/㎠(마그넷 면적에 대해서)
타겟 회전수: 6rpm
스퍼터링 가스: Ar+O2
가스압: 0.5㎩
아크 측정 조건
검출 전압: 300V
소 아크: 2μsec 이상 20μsec 미만
대 아크: 20μsec 이상
Figure pct00001
타겟 I 내지 IV와 V 내지 VII의 비교로부터, 분할부에 있어서의 외주면의 단차를 0.5㎜ 이하로 함으로써 대 아크의 발생을 억제하는 것이 가능하고, 또 타겟 III과 IV의 비교로부터, 타겟의 외주면의 가장자리의 모따기 가공을 함으로써 소 아크의 발생을 억제하는 것이 가능한 것을 알 수 있다. 또한, 방전 후의 분할부를 마이크로스코프로 관찰한 바, 타겟 V 내지 VII은 돌출한 쪽의 원통형 타겟재의 가장자리가 부서져 있었다.
또, 이상방전(아크)이 발생하면, 성막 속도가 저하하여 생산성이 저하한다. 그중에서도 특히 전압강하시간이 긴 대 아크는, 방출되는 에너지가 크기 때문에, 타겟재나 박막에 손상을 주는 원인으로 되어, 파티클의 발생이나 박막의 막질열화의 원인으로도 되며, 결과적으로 성막 공정의 제조 수율을 저하시키는 것으로 된다. 본 발명에 의하면, 이러한 대 아크의 발생을 억제할 수 있다.
본 발명은, 원통형 스퍼터링 타겟 및 그 제조방법을 사용 용도로 하고, 복수의 원통형 타겟재로 이루어진 긴 원통형 스퍼터링 타겟을 이용해서 스퍼터링 성막했을 경우에 있어서도, 성막 공정의 제조 수율이 높은 원통형 스퍼터링 타겟을 제공하는 것이 가능한 것이다.
1: 원통형 기재 2: 원통형 타겟재
3: 공간 4: 밀봉지그
5: 밀봉재 6a, 6b: 기재 지지부
7: 타겟 지지부 8: 블록
9: 연결 축 10: 스페이서

Claims (8)

  1. 원통형 기재의 외주면에 대해서, 복수의 포개어 쌓은 원통형 타겟재를, 접합재를 이용해서 접합해서 이루어지고,
    이웃하는 원통형 타겟재가 간격을 가지고 배치되어 있는 분할부를 지니고, 또한 분할부에 있어서 이웃하는 원통형 타겟재의 외주면의 단차가 0.5㎜ 이하인 것을 특징으로 하는 원통형 스퍼터링 타겟.
  2. 제1항에 있어서, 상기 분할부의 간격의 분포가 ±0.1㎜ 이하인 것을 특징으로 하는 원통형 스퍼터링 타겟.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 분할부에 있어서 이웃하는 원통형 타겟재의 외주면의 가장자리부를 모따기(chamferring)하는 것을 특징으로 하는 원통형 스퍼터링 타겟.
  4. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 원통형 기재의 길이가 1000㎜ 이상인 것을 특징으로 하는 원통형 스퍼터링 타겟.
  5. 원통형 기재의 외주면에 대해서, 복수의 포개어 쌓은 원통형 타겟재를, 접합재를 이용해서 접합함으로써 원통형 스퍼터링 타겟을 제조하는 단계; 및
    원통형 기재를 기준으로 해서 복수의 원통형 타겟재를 배치할 때, 이웃하는 원통형 타겟재의 외주면의 단차가 0.5㎜ 이하로 되도록, 한쪽의 원통형 타겟재의 외주면을 기준으로 해서 다른 쪽의 원통형 타겟재를 고정하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 원통형 스퍼터링 타겟의 제조방법.
  6. 제5항에 있어서, 상기 원통형 기재의 적어도 한쪽 단부의 외주면 및/또는 내주면을 해당 원통형 기재의 기준면으로서 이용하고, 상기 기준면을 기준으로 해서 상기 복수의 원통형 타겟재를 고정하는 것을 특징으로 하는 원통형 스퍼터링 타겟의 제조방법.
  7. 제5항 또는 제6항에 있어서, 상기 복수의 원통형 타겟재를 고정할 때에는, 상기 원통형 기재에 대해서 고정된 타겟 지지부에 의해서, 상기 복수의 원통형 타겟재의 외주면을 맞추도록 고정하는 것을 특징으로 하는 원통형 스퍼터링 타겟의 제조방법.
  8. 제7항에 있어서, 상기 복수의 원통형 타겟재를 고정할 때에는, 짝수개의 상기 타겟 지지부를, 상기 원통형 타겟재에 대해서 서로 마주 보는 위치에 배치하는 것을 특징으로 하는 원통형 스퍼터링 타겟의 제조방법.
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