KR20120006894A - 스퍼터링용 로터리 타겟의 접합 조성물 및 이를 이용한 로터리 타겟의 접합방법 - Google Patents

스퍼터링용 로터리 타겟의 접합 조성물 및 이를 이용한 로터리 타겟의 접합방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 스퍼터링용 로터리 타켓의 접합 조성물 및 이를 이용한 로터리 타겟의 접합방법에 관한 것으로, 백킹 플레이트의 외주면 상에 타겟을 접합 결합시키기 위한 접합 조성물을 구하기 쉽고 값싼 두 개 이상의 금속을 일정 조성비로 혼합하여 조성한 접합 조성물을 통해 용융 결합시킬 수 있도록 함으로써 인듐(Indium)을 대체할 수 있도록 함에 그 목적이 있다. 이를 위해 구성되는 스퍼터링용 로터리 타켓의 접합 조성물은 스퍼터링용 로터리 타켓 접합 조성물은 주석(Tin) 90∼96 중량% 및 비스무트(Bismuth) 4∼10 중량%의 비율로 혼합 조성되어진다. 그리고, 스퍼터링용 로터리 타켓의 접합방법은 (a) 스퍼터링용 로터리 타겟을 구성하는 백킹 플레이트와 타겟을 일정온도 이상으로 가열시키는 단계, (b) 가열된 백킹 플레이트의 외주면과 타겟의 내주면 각각에 파우더 상의 인듐(Indium)을 도포하여 용융시키는 가운데 표면처리를 하는 단계, (c) 표면처리된 백킹 플레이트와 타겟을 냉각시키는 단계, (d) 백킹 플레이트의 외주면 상에 타겟을 결합하여 정반에 세로 방향으로 정위치시키는 단계, (e) 정위치된 백킹 플레이트와 타겟을 일정온도 이상으로 가열하는 단계, (f) 백킹 플레이트와 타겟을 가열하는 가운데 진동이 이루어지도록 하는 단계, (g) 백킹 플레이트와 타겟을 가열 및 진동시키는 가운데 접합 조성물을 백킹 플레이트의 외주면과 타겟 내주면 사이의 공간에 용융 투입시키는 단계 및 (h) 냉각시키는 단계를 포함한 구성으로 이루어진다.

Description

스퍼터링용 로터리 타겟의 접합 조성물 및 이를 이용한 로터리 타겟의 접합방법{Bonding a composite of rotary target and bonding method}
본 발명은 스퍼터링용 로터리 타켓의 접합 조성물 및 이를 이용한 로터리 타겟의 접합방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 스퍼터링용 로터리 타겟을 구성하는 백킹 플레이트의 외주면 상에 타겟을 접합 결합시 시중에서 구하기 쉽고 값싼 구성 성분을 일정 조성비로 조성한 접합 조성물을 통해 결합시킬 수 있도록 한 스퍼터링용 로터리 타켓의 접합 조성물 및 이를 이용한 로터리 타겟의 접합방법에 관한 것이다.
일반적으로 스퍼터링(Sputtering)이란 목적물 표면에 막의 형태로 부착하는 기술을 말하는 것으로, 이러한 스퍼터링은 세라믹이나 반도체 소재 등에 전자 회로를 만들기 위해 고진공 상태에서 고체를 증발시켜 박막(Thin film)이나 후막(Thick film)을 형성하는 경우에 사용된다.
다시 말해서, 전술한 바와 같은 스퍼터링(Sputtering)은 진공 중에 불활성가스(주로 아르곤 가스(Ar gas))를 도입시키면서 기판과 타겟(Target : 부착 되어지는 물질 Cr·Ti 등) 사이에 직류전압을 가하여 이온화시킨 아르곤을 타겟에 충돌시켜서 타겟 물질을 기판에 막 형성시키는 방법이다. 또한, 아르곤 가스와 같이 미량의 O2·N2가스를 넣는 것에 의해　반응성 스퍼터링(ITO·TiN 등)을 행할 수 있다.
전술한 바와 같은 스퍼터링은 건식도금법으로 분류되어 코팅하는 대상물을 액체나 고온기체에 노출시키지 않고 도금처리가 된다. 그에 따라, 여러 가지 기반재료(수지·Glass·Ceramic·기타)의 판재물·성형품에 예를 들면, 전극·실드(Shield)·마스킹(Masking)으로써 사용되어지고 있다.
한편, 전술한 바와 같이 코팅이나 박막과 같은 도금처리를 하는 스퍼터링 장비에서 고전압을 인가하는 전극으로써 로터리 타겟이 사용된다. 이러한 스퍼터링용 로터리 타겟은 원통형의 백킹 플레이트와 백킹 플레이트의 외주면으로 결합 구성되는 원통형의 타겟으로 이루어지되 타겟은 인듐(Indium)의 용융 결합에 의한 접합에 의해 백킹 플레이트의 외주면 상에 결합되어 일체화된다.
전술한 바와 같은 인듐(Indium)은 주기율표 13족인 붕소족에 속하는 희유금속 원소로, 1863년에 페르디난드 라이크와 테오도르 리히터가 아연광석에서 밝은 은백색 광택이 나는 인듐을 발견해 독특한 남색(indigo)의 스펙트럼선을 내놓는다고 해서 인듐이라고 명명하였다.
그리고, 전술한 바와 같은 인듐(Indium)은 녹으면 깨끗한 유리 및 다른 표면에 달라붙거나 적시는 특이한 성질이 있기 때문에 유리·금속·석영·세라믹·대리석 사이를 용접 밀봉(鎔接密封)하는데 쓰이며, 내식성(耐蝕性)을 증가시키고 표면에 접착성 유막(油膜)을 형성하기 때문에 항공기용 엔진 베어링을 도장(塗裝)하는 데에도 쓰인다.
그러나, 전술한 바와 같이 스퍼터링용 로터리 타겟을 구성하는 원통형의 백킹 플레이트의 외주면 상에 원통형의 타겟을 용융 결합되도록 하는 인듐(Indium)은 희귀금속에 속하여 고가라는 점에서 스퍼터링용 로터리 타겟의 제조에 따른 생산단가의 상승이 따르게 되는 문제가 있다.
아울러, 전술한 바와 같이 스퍼터링용 로터리 타겟을 구성하는 원통형의 백킹 플레이트의 외주면 상에 원통형의 타겟을 용융 결합되도록 하는 인듐(Indium)은 희귀금속으로 그 공급량이 많지 않기 때문에 시장의 가격이 매우 불안정하여 수급에 문제가 따르는 문제가 있다.
본 발명은 종래 기술의 제반 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로, 백킹 플레이트의 외주면 상에 타겟을 접합 결합시키기 위한 접합 조성물을 구하기 쉽고 값싼 두 개 이상의 금속을 일정 조성비로 혼합하여 조성한 접합 조성물을 통해 용융 결합시킬 수 있도록 함으로써 인듐(Indium)을 대체할 수 있도록 한 스퍼터링용 로터리 타켓의 접합 조성물 및 이를 이용한 로터리 타겟의 접합방법을 제공함에 그 목적이 있다.
또한, 본 발명에 따른 기술은 백킹 플레이트의 외주면 상에 타겟을 접합 결합시키기 위한 접합 조성물을 구하기 쉽고 값싼 두 개 이상의 금속을 일정 조성비로 혼합하여 조성한 접합 조성물을 통해 용융 결합시킬 수 있도록 함으로써 스퍼터링용 로터리 타겟의 생산단가를 낮출 수 있도록 함에 그 목적이 있다.
아울러, 본 발명에 따른 기술은 백킹 플레이트의 외주면 상에 타겟을 접합 결합시키기 위한 접합 조성물을 구하기 쉽고 값싼 두 개 이상의 금속을 일정 조성비로 혼합하여 조성한 접합 조성물을 통해 용융 결합시킬 수 있도록 함으로써 안정적으로 재료의 수급이 가능하도록 함에 그 목적이 있다.
전술한 목적을 달성하기 위해 구성되는 본 발명은 다음과 같다. 즉, 본 발명에 따른 스퍼터링용 로터리 타켓의 접합 조성물은 스퍼터링용 챔버에 회전 가능하게 설치되어 구동모터의 구동에 의해 회전되는 가운데 고전압을 인가하는 스퍼터링용 로터리 타겟의 원통형으로 형성된 백킹 플레이트의 외주면에 원통형의 타겟을 접합 결합시키는 스퍼터링용 로터리 타켓 접합 조성물에 있어서, 스퍼터링용 로터리 타켓 접합 조성물은 주석(Tin) 90∼96 중량% 및 비스무트(Bismuth) 4∼10 중량%의 비율로 혼합 조성된다.
전술한 바와 같은 본 발명의 구성에서 주석(Tin)과 비스무트(Bismuth)로 혼합 조성된 접합 조성물에는 비스무트(Bismuth) 중량에 대하여 아연(Zn), 알루미늄(Al), 구리(Cu), 은(Ag), 게르마늄(Ge), 갈륨(Ga), 안티몬(Sb) 및 인(P)으로 이루어진 미량금속원소 군으로부터 선택된 하나 이상의 미량금속원소 1∼40 중량%의 비율로 더 혼합될 수 있다.
그리고, 전술한 본 발명의 구성에서 미량금속원소를 둘 이상 선택하여 혼합하는 경우 혼합 비율은 동일 비율로 혼합될 수 있다.
본 발명의 방법적인 기술인 스퍼터링용 로터리 타켓의 접합 조성물을 이용한 로터리 타겟의 접합방법은 (a) 스퍼터링용 로터리 타겟을 구성하는 백킹 플레이트와 타겟을 일정온도 이상으로 가열시키는 단계; (b) 단계(a)의 과정을 통해 가열된 백킹 플레이트의 외주면과 타겟의 내주면 각각에 파우더 상의 인듐(Indium)을 도포하여 용융시키는 가운데 브러시나 초음파표면처리기로 표면처리를 하는 단계; (c) 단계(b)의 과정을 통해 표면처리된 백킹 플레이트와 타겟을 냉각시키는 단계; (d) 단계(c)의 과정을 통해 냉각된 백킹 플레이트의 외주면 상에 타겟을 결합하여 정반에 세로 방향으로 정위치시키는 단계; (e) 단계(d)의 과정을 통해 정반에 정위치된 백킹 플레이트와 타겟을 일정온도 이상으로 가열하는 단계; (f) 단계(e)의 과정을 통해 백킹 플레이트와 타겟을 일정온도 이상으로 가열하는 가운데 진동이 이루어지도록 하는 단계; (g) 단계(f)의 과정을 통해 백킹 플레이트와 타겟을 가열 및 진동시키는 가운데 주석(Tin)과 비스무트(Bismuth)로 혼합 조성된 접합 조성물을 백킹 플레이트의 외주면과 타겟 내주면 사이의 공간에 용융 투입시켜 진동에 의해 용융된 접합 조성물의 균일한 분포가 이루어지도록 하는 단계; 및 (h) 단계(g)의 과정을 통해 접합 조성물을 용융 투입시켜 진동에 의한 균일한 분포가 이루어지도록 한 다음 가열과 진동을 정지시켜 냉각시키는 단계를 포함한 구성으로 이루어진다.
전술한 바와 같은 본 발명에 따른 단계(a)의 과정에서 백킹 플레이트와 타겟의 가열온도는 단계(b)에서 도포되는 인듐(Indium)의 용융이 이루어질 수 있도록 인듐(Indium)의 융점인 156.61℃ 이상으로 가열함이 양호하다.
그리고, 본 발명에 따른 단계(e)의 과정에서 백킹 플레이트와 타겟의 가열온도는 단계(f)의 과정에서 투입되는 용융된 접합 조성물의 용융 상태가 유지될 수 있도록 비스무트(Bismuth)의 융점인 135∼271.3℃의 범위로 가열함이 양호하다.
한편, 본 발명에 따른 단계(g)의 과정에서 접합 조성물을 구성하는 주석(Tin)과 비스무트(Bismuth)의 조성비는 90∼96 : 4∼10 중량%의 비율로 혼합 조성될 수 있다.
그리고, 본 발명에 따른 단계(g)의 과정에서 주석(Tin)과 비스무트(Bismuth)로 혼합 조성된 접합 조성물에는 비스무트 중량(Bismuth)에 대하여 아연(Zn), 알루미늄(Al), 구리(Cu), 은(Ag), 게르마늄(Ge), 갈륨(Ga), 안티몬(Sb) 및 인(P)으로 이루어진 미량금속원소 군으로부터 선택된 하나 이상의 미량금속원소 1∼40 중량%의 비율로 더 혼합될 수 있다.
본 발명의 기술에 따르면 백킹 플레이트의 외주면 상에 타겟을 접합 결합시키기 위한 접합 조성물을 구하기 쉽고 값싼 두 개 이상의 금속을 일정 조성비로 혼합하여 조성한 접합 조성물을 통해 용융 결합시킬 수 있도록 함으로써 인듐(Indium)을 대체할 수가 있다.
또한, 본 발명에 따른 기술은 백킹 플레이트의 외주면 상에 타겟을 접합 결합시키기 위한 접합 조성물을 구하기 쉽고 값싼 두 개 이상의 금속을 일정 조성비로 혼합 사용함으로써 스퍼터링용 로터리 타겟의 생산단가를 대폭적으로 절감시킬 수가 있다.
아울러, 본 발명에 따른 기술은 백킹 플레이트의 외주면 상에 타겟을 접합 결합시키기 위한 접합 조성물을 구하기 쉽고 값싼 두 개 이상의 금속을 일정 조성비로 혼합 사용함으로써 안정적인 재료의 수급이 가능하다는 장점이 있다.
도 1 은 본 발명에 따른 기술이 적용된 스퍼터링용 로터리 타겟을 보인 분리 사시도.
도 2 는 본 발명에 따른 기술이 적용된 스퍼터링용 로터리 타겟을 보인 결합 사시도.
도 3 은 본 발명에 따른 스퍼터링용 로터리 타겟의 접합 조성물을 이용한 로터리 타겟의 접합을 보인 단면 구성도.
도 4 는 본 발명에 따른 스퍼터링용 로터리 타겟을 보인 단면 구성도.
도 5 는 본 발명에 따른 스퍼터링용 로터리 타켓의 접합 조성물을 이용한 로터리 타겟의 접합방법을 보인 블록도.
이하에서는 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 스퍼터링용 로터리 타켓의 접합 조성물 및 이를 이용한 로터리 타겟의 접합방법을 보다 상세하게 설명하기로 한다.
도 1 은 본 발명에 따른 기술이 적용된 스퍼터링용 로터리 타겟을 보인 분리 사시도, 도 2 는 본 발명에 따른 기술이 적용된 스퍼터링용 로터리 타겟을 보인 결합 사시도, 도 3 은 본 발명에 따른 스퍼터링용 로터리 타겟의 접합 결합을 보인 단면 구성도, 도 4 는 본 발명에 따른 스퍼터링용 로터리 타겟을 보인 단면 구성도, 도 5 는 본 발명에 따른 스퍼터링용 로터리 타켓의 접합 조성물을 이용한 로터리 타겟의 접합방법을 보인 블록도이다.
도 1 내지 도 5 에 도시된 바와 같이 스퍼터링용 로터리 타겟(100)을 구성하는 백킹 플레이트(110)의 외주면에 고전압의 인가가 이루어지는 타겟(120)을 접합시키는 본 발명에 따른 스퍼터링용 로터리 타켓 접합 조성물(130)은 주석(Tin)과 비스무트(Bismuth)가 일정 조성비로 혼합 조성되어진다.
한편, 전술한 바와 같은 본 발명에 따른 스퍼터링용 로터리 타켓 접합 조성물(130)의 구성에서 주석(Tin)과 비스무트(Bismuth)의 조성비는 주석(Tin) 90∼96 중량%과 비스무트(Bismuth) 4∼10 중량%의 비율로 혼합 조성되어진다. 이때, 주석(Tin) 90∼96 중량%과 비스무트(Bismuth) 4∼10 중량%의 비율로 혼합 조성된 본 발명에 따른 접합 조성물(130)은 용융된 상태로 백킹 플레이트(110) 외주면과 타겟(120) 내주면 사이의 공간에 투입된다.
전술한 바와 같이 구성된 본 발명에 따른 접합 조성물(130)을 통해 백킹 플레이트(110)의 외주면에 고전압의 인가가 이루어지는 타겟(120)을 접합시키는 과정은 수평이 맞추어진 정반(10)에 백킹 플레이트(110)를 수직으로 정위치시킨 다음 타겟(120)을 백킹 플레이트(110)의 외주면으로 결합시켜 백킹 플레이트(110)의 외주면과 타겟(120)의 내주면 사이에 일정 공간이 형성되도록 정위치시킨다.
다음으로, 전술한 바와 같이 백킹 플레이트(110)의 외주면에 타겟(120)이 결합되어 정반(10)에 수직으로 정위치된 다음에는 백킹 플레이트(110)와 타겟(120)을 가열 및 진동시키는 가운데 백킹 플레이트(110)의 외주면과 타겟(120)의 내주면 사이에 일정 공간에 주석(Tin) 90∼96 중량%과 비스무트(Bismuth) 4∼10 중량%의 비율로 혼합 조성된 본 발명에 따른 접합 조성물(130)을 용융된 상태로 투입하여 진동에 의한 균일한 분포가 이루어지도록 한 후 가열 및 진동을 정시켜 냉각시킴으로써 백킹 플레이트(110)의 외주면 상에 타겟(120)의 접합이 이루어질 수 있도록 한다.
전술한 바와 같은 본 발명에 따른 접합 조성물(130)을 구성하는 주석(Tin)은 주기율표 상의 14족인 탄소족에 속하는 화학 원소로, 이러한 주석(Tin)은 연하며 푸른 빛이 나는 은백색 금속으로 고대에는 구리와의 합금인 청동으로 쓰였다. 또한, 주석(Tin)은 식품용기로 쓰이는 도금된 강철통에 널리 쓰이고 베어링에 사용하는 금속 및 납땜에 쓰인다.
그리고, 전술한 바와 같은 주석(Tin)은 지각의 화성암에 약 0.001％ 정도로 존재하며, 천연 금속 입자로도 산출되지만 주로 광물인 석석에서 산화물로 산출된다. 주석(Tin)은 반사로(反射爐)에서 석석을 석탄으로 환원(산소 제거)시켜 얻는다. 주석(Tin)은 독성이 없고 연성과 전성이 있으며, 압연(壓延)·회전성형(回轉成形)·압출성형(壓出成形)과 같은 모든 종류의 냉간가공에 쓰인다.
한편, 전술한 바와 같은 본 발명에 따른 접합 조성물(130)을 구성하는 비스무트(Bismuth)는 주기율표 15족인 질소족에 속하는 원소로, 가장 금속성이 크지만 존재량은 제일 적다. 이러한 비스무트(Bismuth)는 모든 금속 중 반자성(反磁性)이 가장 크고, 수은을 제외한 금속 중 열전도도가 가장 낮으며, 단단하고 부서지기 쉽고 광택이 나며 결이 거친 결정형태이다.
또한, 전술한 바와 같은 비스무트(Bismuth)는 붉은빛이 도는 회백색을 띤 독특한 색깔로 다른 금속과 구별할 수 있다. 천연에서 종종 유리상태로 산출되며, 황화물인 휘창연석(Bi2S3)과 산화물인 창연석(Bi2O3)으로 존재한다. 또한, 주석·납·구리의 광석과 종종 결합되어 있으므로 이들 금속은 정제과정의 부산물로 얻어진다. 순수한 비스무트(Bismuth)는 산화물과 탄소를 반응시켜 환원시키거나 황화물을 숯과 금속성 철의 존재하에서 배소(焙燒)하여 황을 제거한 후에 얻어진다. 비스무트의 녹는점은 271.3℃이고, 비중은 9.747g/cc(20℃)이다.
한편, 본 발명에 따른 접합 조성물(130)에는 미량금속원소가 더 혼합될 수 있다. 이때, 미량금속원소는 아연(Zn), 알루미늄(Al), 구리(Cu), 은(Ag), 게르마늄(Ge), 갈륨(Ga), 안티몬(Sb) 및 인(P)으로 이루어진 군으로부터 선택된 하나 이상의 미량금속원소로 이루어진다.
아울러, 전술한 바와 같은 미량금속원소를 주석(Tin)과 비스무트(Bismuth)로 혼합 조성된 접합 조성물(130)에 혼합하는 경우 그 혼합 조성비는 비스무트(Bismuth) 중량에 대하여 1∼40 중량%의 비율로 더 혼합될 수 있다. 이때, 미량금속원소를 둘 이상 선택하여 혼합하는 경우 둘 이상의 미량금속원소는 동일 비율로 혼합 조성된다.
본 발명에 따른 스퍼터링용 로터리 타켓의 접합 조성물을 이용한 로터리 타겟의 접합방법은 (a) 스퍼터링용 로터리 타겟(100)을 구성하는 백킹 플레이트(110)와 타겟(120)을 일정온도 이상으로 가열시키는 단계(S100), (b) 가열된 백킹 플레이트(110)의 외주면과 타겟(120)의 내주면 각각에 파우더 상의 인듐(Indium)을 도포하여 용융시키는 가운데 브러시나 초음파표면처리기로 표면처리를 하는 단계(S110), (c) 표면처리된 백킹 플레이트(110)와 타겟(120)을 냉각시키는 단계(S120), (d) 냉각된 백킹 플레이트(110)의 외주면 상에 타겟(120)을 결합하여 정반(10)에 세로 방향으로 정위치시키는 단계(S130), (e) 정반(10)에 정위치된 백킹 플레이트(110)와 타겟(120)을 일정온도 이상으로 가열하는 단계(S140), (f) 백킹 플레이트(110)와 타겟(120)을 일정온도 이상으로 가열하는 가운데 진동이 이루어지도록 하는 단계(S150), (g) 백킹 플레이트(110)와 타겟(120)을 가열 및 진동시키는 가운데 주석(Tin)과 비스무트(Bismuth)로 혼합 조성된 접합 조성물을 백킹 플레이트(110)의 외주면과 타겟(120) 내주면 사이의 공간에 용융 투입시켜 진동에 의해 용융된 접합 조성물(130)의 균일한 분포가 이루어지도록 하는 단계(S160) 및 (h) 접합 조성물(130)을 용융 투입시켜 진동에 의한 균일한 분포가 이루어지도록 한 다음 가열과 진동을 정지시켜 냉각시키는 단계(S170)를 포함한 구성으로 이루어진다.
전술한 바와 같이 주석(Tin)과 비스무트(Bismuth)로 혼합 조성된 접합 조성물(130)을 통해 백킹 플레이트(110)의 외주면 상에 타겟(120)을 접합시키는 방법을 보다 상세하게 설명하면 다음과 같다. 먼저, 단계(a)의 과정을 통해 도 5 에 도시된 바와 같이 스퍼터링용 로터리 타겟(100)을 구성하는 백킹 플레이트(110)와 타겟(120)을 일정온도 이상으로 가열시킨다(S100).
전술한 바와 같이 스퍼터링용 로터리 타겟(100)을 구성하는 백킹 플레이트(110)와 타겟(120)을 일정온도 이상으로 가열하는 단계(a)의 과정(S100)은 백킹 플레이트(110)와 타겟(120)의 표면에 생성된 산화막을 제거하기 위한 과정의 일환으로, 이후의 단계(b) 과정(S110)에서 도포되는 파우더 상의 인듐(Indium)을 용융시키기 위한 가열과정이다.
한편, 전술한 바와 같이 단계(a)의 과정(S100)을 통해 스퍼터링용 로터리 타겟(100)을 구성하는 백킹 플레이트(110)와 타겟(120)의 가열온도는 이후의 단계(b)의 과정(S110)에서 도포되는 인듐(Indium)의 용융이 이루어질 수 있도록 인듐(Indium)의 융점인 156.61℃ 이상으로 가열하게 된다. 즉, 인듐(Indium)의 융점이 156.61℃이기 때문에 도포되는 파우더 상의 인듐(Indium)을 용융시키기 위해서는 백킹 플레이트(110)와 타겟(120)을 156.61℃ 이상으로 가열시켜야 한다.
다음으로, 단계(a)의 과정을 통해 백킹 플레이트(110)와 타겟(120)을 인듐(Indium)의 융점인 156.61℃ 이상으로 가열시킨 다음에는 도 5 에 도시된 바와 같이 단계(b)의 과정을 통해 가열된 백킹 플레이트(110)의 외주면과 타겟(120)의 내주면 각각에 파우더 상의 인듐(Indium)을 도포하여 용융시키는 가운데 브러시나 초음파표면처리기로 백킹 플레이트(110)의 외주면과 타겟(120)의 내주면 각각을 표면처리 한다(S110).
전술한 바와 같이 가열된 백킹 플레이트(110)의 외주면과 타겟(120)의 내주면 각각에 파우더 상의 인듐(Indium)을 도포하여 용융시키는 가운데 브러시나 초음파표면처리기로 표면처리를 하는 과정에서 용융된 인듐(Indium)은 브러시나 초음파표면처리기에 의해 백킹 플레이트(110)의 외주면과 타겟(120)의 내주면 표면에 불규칙하게 도포됨은 물론, 브러시나 초음파표면처리기에 의해 백킹 플레이트(110)의 외주면과 타겟(120)의 내주면 표면의 산화막이 제거된다.
다시 말해서, 전술한 바와 같은 단계(b)의 과정(S110)을 통해 용융된 인듐(Indium)을 브러시나 초음파표면처리기를 통해 백킹 플레이트(110)의 외주면과 타겟(120)의 내주면 표면에 펼쳐 불규칙하게 도포되도록 하는 과정에서 백킹 플레이트(110)의 외주면과 타겟(120)의 내주면 표면의 산화막이 제거된다.
따라서, 단계(b)의 과정(S110)을 통해 용융된 인듐(Indium)을 백킹 플레이트(110)의 외주면과 타겟(120)의 내주면 표면에 펼쳐 불규칙하게 도포되도록 하는 과정에서 백킹 플레이트(110)의 외주면과 타겟(120)의 내주면 표면의 산화막을 제거함으로써 접합 조성물(130)을 통해 백킹 플레이트(110)의 외주면에 타겟(120)을 접합시키는 경우 접합이 탈리되지 않도록 한다.
본 발명에 따른 단계(c)의 과정(S120)은 백킹 플레이트(110)와 타겟(120)을 냉각시키는 과정(S120)으로, 이러한 단계(c)의 과정(S120)은 도 5 에 도시된 바와 같이 단계(b)의 과정(S110)을 통해 백킹 플레이트(110)의 외주면과 타겟(120)의 내주면 표면을 표면처리한 다음 백킹 플레이트(110)와 타겟(120)을 냉각시킴으로써 백킹 플레이트(110)의 외주면과 타겟(120)의 내주면 표면 각각에 도포된 상태의 용융된 인듐(Indium)이 고착되도록 한다.
또한, 전술한 바와 같은 단계(c)의 과정(S120)은 단계(b)의 과정(S110)을 통해 백킹 플레이트(110)의 외주면과 타겟(120)의 내주면을 표면처리 하는 과정에서 가열된 백킹 플레이트(110)와 타겟(120)을 냉각시킴으로써 다음 과정을 통해 백킹 플레이트(110)와 타겟(120)을 결합시키는 경우 작업자의 안전을 도모하여 작업이 원활하게 이루어질 수 있도록 한다.
전술한 바와 같은 단계(c) 과정(S120)의 냉각과정에서 냉각은 융융 도포된 인듐(Indium)의 급격한 변화를 방지하기 위해 상온에서 자연냉각을 통해 냉각시킴이 보다 양호하다.
다음으로, 단계(d)의 과정은 정반(10)에 백킹 플레이트(110)와 타겟(120)을 결합시켜 정위치시키는 과정(S130)으로, 이러한 단계(d)의 과정(S130)은 도 3 및 도 5 에 도시된 바와 같이 단계(c)의 과정(S120)을 통해 냉각된 백킹 플레이트(110)의 외주면 상에 타겟(120)을 결합하여 정반(10)에 세로 방향으로 정위치시키게 된다.
전술한 바와 같이 단계(c)의 과정(S120)을 통해 냉각된 백킹 플레이트(110)의 외주면 상에 타겟(120)을 결합하여 정반(10)에 세로 방향으로 정위치시키는 과정에서 백킹 플레이트(110)의 외주면과 타겟(120)의 내주면 사이에는 접합 조성물(130)이 투입되는 공간이 형성된다.
다시 말해서, 본 발명을 구성하는 타겟(120)의 내경이 백킹 플레이트(110)의 외경에 비해 약 2mm 정도 크게 형성되어 백킹 플레이트(110)의 외주면 상에 타겟(120)을 결합시켜 정위치시키는 경우 백킹 플레이트(110)의 외주면과 타겟(120)의 내주면 사이에는 약 1mm 정도의 공간 형성된다.
본 발명에 따른 단계(e)의 과정은 정반(10)에 정위치된 백킹 플레이트(110)와 타겟(120)을 가열하기 위한 과정(S140)으로, 이러한 단계(e)의 과정(S140)은 도 3 및 도 5 에 도시된 바와 같이 단계(d)의 과정(S130)을 통해 정반(10)에 정위치된 백킹 플레이트(110)와 타겟(120)을 일정온도 이상으로 가열하여 이후의 과정에서 투입되는 용융된 접합 조성물(130)의 용융 상태가 유지되도록 하기 위한 과정이다.
전술한 바와 같이 단계(e)의 과정(S140)에서 정반(10)에 정위치된 백킹 플레이트(110)와 타겟(120)의 가열온도는 접합 조성물(130)을 구성하는 주석(Tin)과 비스무트(Bismuth) 중 융점이 높은 비스무트(Bismuth)의 융점인 135∼271.3℃의 범위로 가열함이 적당하다 할 것이다.
다음으로, 본 발명에 따른 단계(f)의 과정은 정반(10)을 통한 백킹 플레이트(110)와 타겟(120)의 간접진동 또는 백킹 플레이트(110)와 타겟(120)의 직접진동을 통해 진동시키는 과정(S150)으로, 이러한 단계(f)의 과정(S150)은 도 3 및 도 5 에 도시된 바와 같이 단계(e)의 과정(S140)을 통해 백킹 플레이트(110)와 타겟(120)을 일정온도 이상으로 가열하는 가운데 진동이 이루어지도록 한다.
전술한 바와 같이 단계(f)의 과정(S150)을 통해 플레이트(110)와 타겟(120)을 일정온도 이상으로 가열하는 가운데 진동이 이루어지도록 하는 과정은 이후의 단계에서 용융 투입되는 접합 조성물(130)의 용융 상태를 유지함은 물론, 용융된 접합 조성물(130)의 균일한 분포가 이루어질 수 있도록 하기 위함이다.
한편, 전술한 바와 같이 백킹 플레이트(110)와 타겟(120)을 일정온도 이상으로 가열하는 가운데 진동이 이루어지도록 하는 단계(f)의 과정(S150)에서 진동은 에어바이브레이터를 통해 진동이 이루어질 수 있도록 할 수 있고, 초음파 진동을 통해서도 진동이 이루어질 수 있도록 할 수도 있다. 이때, 단계(f)의 과정(S150)에서 진동 대신에 정반(10)을 회전시킬 수도 있다.
본 발명을 구성하는 단계(g)의 과정은 가열과 진동이 이루어지는 백킹 플레이트(110)의 외주면과 타겟(120)의 내주면 사이의 공간으로 접합 조성물(130)을 용융 투입시키는 과정(S160)으로, 이러한 단계(g)의 과정(S160)은 도 3 및 도 5 에 도시된 바와 같이 단계(e)의 과정(S140)과 단계(f)의 과정(S150)을 통해 가열과 진동(또는 회전)이 이루어지는 백킹 플레이트(110)와 타겟(120) 사이의 공간에 주석(Tin)과 비스무트(Bismuth)로 혼합 조성된 접합 조성물(130)이 용융된 상태로 투입된다.
다시 말해서, 전술한 바와 같이 구성된 단계(g) 과정(S160)에서와 같이 백킹 플레이트(110)와 타겟(120) 사이의 공간에 주석(Tin)과 비스무트(Bismuth)로 혼합 조성된 접합 조성물(130)이 용융된 상태로 투입하게 되면 정반(10)에 정위치된 상태의 백킹 플레이트(110)와 타겟(120)은 단계(e)의 과정(S140)과 단계(f)의 과정(S150)을 통해 가열과 진동(또는 회전)이 이루어지기 때문에 용융 투입된 접합 조성물(130)은 백킹 플레이트(110)와 타겟(120) 사이의 공간에 균일하게 분포되어진다.
전술한 바와 같은 단계(g)의 과정(S160)에서 접합 조성물(130)을 구성하는 주석(Tin)과 비스무트(Bismuth)의 조성비는 90∼96 : 4∼10 중량%의 비율로 혼합 조성되어진다. 이때, 주석(Tin) 90∼96 중량%와 비스무트(Bismuth) 4∼10 중량%의 비율로 조성되는 접합 조성물(130)은 용융된 상태로 백킹 플레이트(110)의 외주면과 타겟(120) 내주면 사이의 공간에 투입된다.
한편, 전술한 바와 같이 조성되는 접합 조성물(130)의 비스무트(Bismuth)는 용융된 상태에서 고화될 때 3∼3.5% 정도 팽창하게 된다. 본 발명에서는 이처럼 용융된 상태에서 고화될 때 팽창되는 비스무트(Bismuth)의 패창력을 통해 백킹 플레이트(110)와 타겟(120)의 접합력을 보다 양호하게 한다.
전술한 바와 같이 백킹 플레이트(110)의 외주면과 타겟(120) 내주면 사이의 공간에 투입된 용융 접합 조성물(130)에는 아연(Zn), 알루미늄(Al), 구리(Cu), 은(Ag), 게르마늄(Ge), 갈륨(Ga), 안티몬(Sb) 및 인(P)으로 이루어진 군으로부터 선택된 하나 이상의 미량금속원소가 더 혼합될 수 있다. 이때, 미량금속원소의 혼합량은 접합 조성물(130)의 비스무트 중량(Bismuth)에 대하여 1∼40 중량%의 비율로 더 혼합될 수 있다.
다음으로, 본 발명에 따른 단계(h)의 과정은 백킹 플레이트(110)와 타겟(120) 사이의 공간에 용융 투입된 접합 조성물(130)을 냉각시켜 백킹 플레이트(110)와 타겟(120)의 접합이 이루어질 수 있도록 하는 과정(S170)으로, 이러한 단계(h)의 과정(S170)은 도 5 에 도시된 바와 같이 일정시간 동안 가열 및 진동(또는 회전)이 이루어지는 가운데 용융 투입된 접합 조성물(130)의 균일한 분포가 이루어진 상태에서 가열 및 진동(또는 회전)을 정지시킨 다음 용융 투입된 접합 조성물(130)의 냉각이 이루어질 수 있도록 한다.
따라서, 전술한 바와 같이 단계(g)의 과정(S160)을 통해 백킹 플레이트(110)의 외주면과 타겟(120) 내주면 사이의 공간에 접합 조성물(130)을 용융 투입한 상태에서 진동(또는 회전)에 의해 접합 조성물(130)의 균일하게 분포가 이루어진 다음 단계(h) 과정(S170)에서와 같이 가열 및 진동을 정지시킨 상태에서 냉각시키게 되면 용융 투입된 접합 조성물(130)의 고화가 이루어진다.
한편, 전술한 바와 같은 단계(h)의 과정(S170)을 통한 냉각은 자연스럽게 냉각이 이루어질 수 있도록 상온에서 자연냉각을 통해 냉각시켜 고화되는 용융 투입된 접합 조성물(130)이 급격한 변화없이 냉각되어 고착되도록 함이 보다 양호하다 할 것이다.
이상에서와 같이 본 발명에 따른 기술은 주석(Tin) 90∼96 중량%과 비스무트(Bismuth) 4∼10 중량%의 비율로 혼합 조성된 접합 조성물(130)을 통해 백킹 플레이트(110)와 타겟(120)을 접합함으로써 희귀금속이면서 고가인 인듐(Indium)을 대체할 수 있음은 물론, 이로 인하여 스퍼터링용 로터리 타겟(100)의 생산단가를 낮출 수 있고, 또한 접합 조성물(130)의 안정적인 수급이 가능하다는 장점이 있다.
본 발명은 전술한 실시 예에 국한되지 않고 본 발명의 기술사상이 허용하는 범위 내에서 다양하게 변형하여 실시할 수가 있다.
10. 정반 20. 진동기
100. 로터리 타겟 110. 백킹 플레이트
120. 타겟 130. 접합 조성물

Claims (8)

  1. 스퍼터링용 챔버에 회전 가능하게 설치되어 구동모터의 구동에 의해 회전되는 가운데 고전압을 인가하는 스퍼터링용 로터리 타겟의 원통형으로 형성된 백킹 플레이트의 외주면에 원통형의 타겟을 접합 결합시키는 스퍼터링용 로터리 타켓 접합 조성물에 있어서,
    상기 스퍼터링용 로터리 타켓 접합 조성물은 주석(Tin) 90∼96 중량% 및 비스무트(Bismuth) 4∼10 중량%의 비율로 혼합 조성된 것을 특징으로 하는 스퍼터링용 로터리 타켓 접합 조성물.
  2. 제 1 항에 있어서 상기 주석(Tin)과 비스무트(Bismuth)로 혼합 조성된 접합 조성물에는 상기 비스무트(Bismuth) 중량에 대하여 아연(Zn), 알루미늄(Al), 구리(Cu), 은(Ag), 게르마늄(Ge), 갈륨(Ga), 안티몬(Sb) 및 인(P)으로 이루어진 미량금속원소 군으로부터 선택된 하나 이상의 미량금속원소 1∼40 중량%의 비율로 더 혼합된 것을 특징으로 하는 스퍼터링용 로터리 타켓 접합 조성물.
  3. 제 2 항에 있어서, 상기 미량금속원소를 둘 이상 선택하여 혼합하는 경우 혼합 비율은 동일 비율로 혼합되는 것을 특징으로 하는 스퍼터링용 로터리 타켓 접합 조성물.
  4. (a) 스퍼터링용 로터리 타겟을 구성하는 백킹 플레이트와 타겟을 일정온도 이상으로 가열시키는 단계;
    (b) 단계(a)의 과정을 통해 가열된 상기 백킹 플레이트의 외주면과 타겟의 내주면 각각에 파우더 상의 인듐(Indium)을 도포하여 용융시키는 가운데 브러시나 초음파표면처리기로 표면처리를 하는 단계;
    (c) 단계(b)의 과정을 통해 표면처리된 상기 백킹 플레이트와 타겟을 냉각시키는 단계;
    (d) 단계(c)의 과정을 통해 냉각된 상기 백킹 플레이트의 외주면 상에 상기 타겟을 결합하여 정반에 세로 방향으로 정위치시키는 단계;
    (e) 단계(d)의 과정을 통해 상기 정반에 정위치된 상기 백킹 플레이트와 타겟을 일정온도 이상으로 가열하는 단계;
    (f) 단계(e)의 과정을 통해 상기 백킹 플레이트와 타겟을 일정온도 이상으로 가열하는 가운데 진동이 이루어지도록 하는 단계;
    (g) 단계(f)의 과정을 통해 상기 백킹 플레이트와 타겟을 가열 및 진동시키는 가운데 주석(Tin)과 비스무트(Bismuth)로 혼합 조성된 접합 조성물을 상기 백킹 플레이트의 외주면과 타겟 내주면 사이의 공간에 용융 투입시켜 진동에 의해 상기 용융된 접합 조성물의 균일한 분포가 이루어지도록 하는 단계; 및
    (h) 단계(g)의 과정을 통해 상기 접합 조성물을 용융 투입시켜 진동에 의한 균일한 분포가 이루어지도록 한 다음 가열과 진동을 정지시켜 냉각시키는 단계를 포함한 구성으로 이루어진 스퍼터링용 로터리 타겟의 접합방법.
  5. 제 4 항에 있어서, 상기 단계(a)의 과정에서 상기 백킹 플레이트와 타겟의 가열온도는 상기 단계(b)에서 도포되는 상기 인듐(Indium)의 용융이 이루어질 수 있도록 상기 인듐(Indium)의 융점인 156.61℃ 이상으로 가열하는 것을 특징으로 하는 스퍼터링용 로터리 타켓의 접합방법.
  6. 제 5 항에 있어서, 상기 단계(e)의 과정에서 상기 백킹 플레이트와 타겟의 가열온도는 상기 단계(f)의 과정에서 투입되는 용융된 접합 조성물의 용융 상태가 유지될 수 있도록 상기 비스무트(Bismuth)의 융점인 135∼271.3℃의 범위로 가열하는 것을 특징으로 하는 스퍼터링용 로터리 타켓의 접합방법.
  7. 제 4 항 내지 제 6 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 단계(g)의 과정에서 접합 조성물을 구성하는 주석(Tin)과 비스무트(Bismuth)의 조성비는 90∼96 : 4∼10 중량%의 비율로 혼합 조성되는 것을 특징으로 하는 스퍼터링용 로터리 타켓의 접합방법.
  8. 제 7 항에 있어서, 상기 단계(g)의 과정에서 상기 주석(Tin)과 비스무트(Bismuth)로 혼합 조성된 접합 조성물에는 상기 비스무트 중량(Bismuth)에 대하여 아연(Zn), 알루미늄(Al), 구리(Cu), 은(Ag), 게르마늄(Ge), 갈륨(Ga), 안티몬(Sb) 및 인(P)으로 이루어진 미량금속원소 군으로부터 선택된 하나 이상의 미량금속원소 1∼40 중량%의 비율로 더 혼합된 것을 특징으로 하는 스퍼터링용 로터리 타켓의 접합방법.
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