KR20140029456A - 원통형 스퍼터 타깃 조립체를 형성하는 방법 - Google Patents

원통형 스퍼터 타깃 조립체를 형성하는 방법 Download PDF

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프랙스에어 에스.티. 테크놀로지, 인코포레이티드
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Abstract

(a) 원통형 지지 튜브를 제공하는 단계와; (b) 원통형 스퍼터 타깃을 제공하는 단계로서, 스퍼터 타깃의 내경은 지지 튜브의 외경보다 큰, 단계와; (c) 지지 튜브 주위에 스퍼터 타깃을 배열하는 단계와; (d) 지지 튜브와 스퍼터 타깃 사이에 땜납 층을 제공함으로써 지지 튜브에 스퍼터 타깃을 접합하는 단계를 포함하는 원통형 스퍼터 타깃 조립체를 형성하는 방법에서, 본 발명에 따르면, 단계 (d)는 땜납 층을 방향성 응고시키는 단계를 포함한다.

Description

원통형 스퍼터 타깃 조립체를 형성하는 방법{METHOD OF FORMING A CYLINDRICAL SPUTTER TARGET ASSEMBLY}
본 발명은 원통형 스퍼터 타깃 조립체 및 그 형성 방법에 관한 것이다.
여전히 많은 스퍼터링 공정에서, 평면형 스퍼터링 타깃이 채용되고 있지만, 근년에 들어, 회전 원통형 스퍼터 타깃을 제공하려는 활동이 증가되었는데, 원통형 스퍼터 타깃이 평면형 타깃보다 높은 재료 사용의 효율을 제공하기 때문이다.
평면형 타깃에서와 같이, 원통형 스퍼터링 타깃에서도, 타깃 재료는 대개 지지 재료(backing material) 상에 제공된다. 이와 같이, 원통형 스퍼터링 타깃은 전형적으로 스퍼터링 공정 동안 자석이 스퍼터링 공정을 위한 자기장을 생성하도록 제공되고 선택 사항으로 냉각 유체가 스퍼터링 공정 동안 통과될 수 있는 캐리어(carrier) 또는 지지 튜브(backing tube)를 포함한다. 스퍼터링 재료는 지지 튜브의 외부측 상에 중공 원통형 층으로서 제공된다. 스퍼터 타깃 조립체를 형성할 때에, 스퍼터 타깃 재료가 지지 튜브의 외부측 상에 직접적으로 피착될 수 있거나, 스퍼터 타깃 재료가 우선 원통형 튜브로서 또는 복수의 튜브 세그먼트 또는 슬리브(tube segment or sleeve)로서 형성되고 그 다음에 지지 튜브에 부착될 수 있다. 지지 튜브로의 스퍼터 타깃의 부착은 스프링 또는 클램프 배열체(spring or clamp arrangement)에 의해, 에폭시 접합에 의해, 또는 미국 특허 제5,354,446호에 기재된 것과 같이 지지 튜브와 스퍼터 타깃 사이에 땜납 층(solder layer)을 제공함으로써 수행될 수 있다.
개별 구성 요소로서 스퍼터 타깃 및 지지 튜브를 제조하는 것은 스퍼터 타깃이 지지 튜브 상에 직접적으로 형성되는 방법에 비해 어느 정도의 장점을 갖지만, 지지 튜브로의 스퍼터 타깃의 접합은 종종 만족스럽지 못한 것으로 밝혀졌다. 재료 피착 공정에서의 그 사용 중의 스퍼터링 타깃이 높은 온도, 높은 진공, 큰 자기장 등의 가혹한 공정 조건에 노출되는 것을 고려하면, 스퍼터 타깃과 지지 튜브 사이의 접합의 균질성이 특히 원통형 스퍼터링 타깃에 대해 제품 품질의 중요한 인자이다. 즉, 평면형 스퍼터링 타깃에서는, 스퍼터 타깃 및 지지 판의 열 팽창의 차이가 지지 판에 대한 스퍼터 타깃의 시프팅(shifting)을 초래할 수 있지만, 원통형 스퍼터 타깃 조립체에서는, 원통형 스퍼터 타깃 및 원통형 지지 판이 반경 방향으로 서로에 대해 이동될 공간이 없고, 그에 의해 스퍼터 타깃 및 지지 튜브의 열 팽창의 차이가 항상 평면형 타깃에 비해 구성 요소 내에서의 훨씬 더 높은 응력을 초래할 것이다. 그러므로, 원통형 스퍼터 타깃에서, 스퍼터 타깃과 지지 튜브 사이의 접합이 불균질하면, 스퍼터 타깃 조립체 내에 생성된 국부 응력은 스퍼터 타깃 재료 내의 크랙(crack) 그리고 지지 튜브로부터의 스퍼터 타깃의 국부 스폴링(spalling)을 초래할 수 있다. 나아가, 타깃을 확실하게 제자리에 유지하여야 하는 것과는 별개로, 접합은 지지 튜브와 타깃 재료 사이의 양호하고 균일한 열 전도를 제공하여야 한다. 이것은 회전식 타깃의 외부측이 스퍼터 피착 동안 가열될 때에 열이 일반적으로 수냉식인 지지 튜브로 효율적으로 전달되어야 하기 때문에 중요하다. 지지 튜브를 냉각시키는 것은 타깃의 전체 온도를 하강시키고, 열 효과가 성능을 제한하기 시작하기 전에 더 높은 스퍼터링 출력(sputtering power)에 도달하게 한다.
상기의 내용을 고려하여, 본 발명의 목적은 특히 스퍼터 타깃과 지지 판 사이의 균일하고 균질한 접합을 갖는 더 높은 품질의 회전식 스퍼터 타깃이 제조될 수 있게 하는 원통형 스퍼터 타깃 조립체를 형성하는 방법을 제공하는 것이다.
(a) 원통형 지지 튜브를 제공하는 단계와;
(b) 원통형 스퍼터 타깃을 제공하는 단계로서, 스퍼터 타깃의 내경은 지지 튜브의 외경보다 큰, 단계와;
(c) 지지 튜브 주위에 스퍼터 타깃을 배열하는 단계와;
(d) 지지 튜브와 스퍼터 타깃 사이에 땜납 층을 제공함으로써 지지 튜브에 스퍼터 타깃을 접합하는 단계
를 포함하는 원통형 스퍼터 타깃 조립체를 형성하는 방법에서,
본 발명에 따르면, 위의 목적은 지지 튜브에 스퍼터 타깃을 접합하는 도중에 땜납 층이 방향성 응고된다(directionally solidified)는 점에서 해결된다.
집중적인 연구의 결과로서, 지지 튜브에 스퍼터 타깃을 접합하는 데 사용되는 땜납 층이 방향성 응고될 때에 접합의 균일성이 상당히 개선될 수 있는 것으로 밝혀졌다. 방향성 응고를 성취하기 위해, 땜납 층이 임의의 방향으로 또는 모든 방향으로 응고되기보다는 오히려 땜납 층의 응고가 공작물 전체를 통해 단지 1방향으로 전파되도록 땜납 층을 응고시키는 단계 동안 온도 구배(temperature gradient)를 의도적으로 도입하는 조치가 취해져야 된다.
본 발명의 양호한 실시예가 종속 청구항 내에 한정되어 있다.
특히, 땜납 층의 응고 동안, 바람직하게는 온도 구배가, 원통형 스퍼터 타깃에서 사용 중에 재료 내에 유도될 수 있는 응력의 관점에서 가장 중요한 방향인 특히 반경 방향으로의 균일성을 제공하도록 스퍼터 타깃 조립체의 길이 방향 축을 따라 설정(establish)된다.
땜납 층의 방향성 응고는 스퍼터 타깃과 지지 튜브 사이 내에 용융된 땜납을 제공하고 땜납을 그 다음에 방향성 전파 방식으로 스퍼터 타깃 조립체의 온도를 가변시키면서 방향성 응고시킴으로써 구현될 수 있지만, 양호한 실시예에서, 방향성 응고는 땜납 층의 응고 동안 냉각 전면(cooling front)을 설정하고 냉각 전면을 스퍼터 타깃 조립체의 길이 방향 축을 따라 점차로 이동시킴으로써 수행된다.
스퍼터 타깃과 지지 튜브 사이에 제공되는 용융된 땜납 층의 방향성 응고는 이처럼 땜납 층 내에 온도 구배를 유도함으로써 예컨대 방향성 전파 방식으로 열을 공급 또는 인출함으로써 수행될 수 있다.
스퍼터 타깃 조립체가 접합 동안 가열되는 실시예에서, 용융된 땜납 층의 방향성 응고는 용융된 땜납 층이 주위 온도까지 냉각되도록 스퍼터 타깃 조립체의 길이를 따라 가열을 점차로 턴 오프(turn off)함으로써 수행될 수 있다.
주위 냉각을 채용하는 대신에, 용융된 땜납 층의 방향성 응고는 냉각 전면이 땜납 층의 응고 동안 설정되고 냉각 전면이 스퍼터 타깃 조립체의 길이 방향 축을 따라 점차로 이동되는 강제 냉각에 의해, 즉 스퍼터 타깃 조립체에 냉각제(refrigeration)를 제공함으로써 유발될 수 있다.
이것은 온도 구배가 지지 튜브의 내부를 따라 및/또는 스퍼터 타깃의 외부를 따라 설정되도록 열 교환 매체 또는 열 교환 수단을 채용함으로써 구현될 수 있다.
이와 같이, 땜납 층의 응고 동안, 지지 튜브의 내부에는 냉각수 등의 냉각 매체가 점차로 충전될 수 있다. 대안으로 또는 추가로, 예컨대 냉각수 등의 냉각 매체가 점차로 충전되는 리셉터클(receptacle) 내에 스퍼터 타깃 조립체를 배열함으로써 스퍼터 타깃의 외부를 점차로 냉각시키는 냉각 매체가 채용될 수 있다.
땜납 층의 응고 동안 냉각 전면을 설정할 때에, 냉각 속도를 선택할 때에 주의해야 된다. 지지 튜브 및 스퍼터링 타깃의 재료가 유사한 열 팽창 계수를 가지면 더 높은 냉각 속도가 사용될 수 있지만, 지지 튜브 및 스퍼터 타깃의 재료가 상이한 열 팽창 계수를 갖는 스퍼터 타깃 조립체의 제조에서는 냉각 속도가 제한되어야 한다. 후자의 경우에, 과도하게 높은 냉각 속도가 채용되면, 재료의 상이한 열 팽창 계수는 냉각 동안 타깃 재료 내에 크랙 등의 손상의 위험성을 생성한다.
스퍼터 타깃 조립체의 재료 및 치수, 채용된 온도 그리고 사용된 냉각 매체의 특성에 따라, 땜납 층의 응고가 스퍼터 타깃 조립체의 길이 방향으로 전파되는 방향성 응고 공정은 수 시간 걸릴 수 있다.
냉각 매체를 채용하는 것에 추가하여 또는 그 대안으로, 땜납 층의 응고 동안, 열 교환 수단이 지지 튜브의 내부 내에 및/또는 스퍼터 타깃의 외부 주위에 위치될 수 있고, 열 교환 수단은 열 교환이 수행되는 영역 또는 체적이 스퍼터 타깃 조립체의 길이 방향 축을 따라 점차로 이동되도록 또는 증가되도록 작동된다.
스퍼터 타깃과 지지 튜브 사이에 유입된(introduced) 용융된 땜납 층의 방향성 냉각은 스퍼터 타깃 조립체를 따라 축 방향으로 수냉식 또는 공랭식 냉각 링 등의 냉각 링(cooling ring)을 이동시킴으로써 구현될 수 있다.
본 발명의 방법의 양호한 실시예에서, 땜납 층의 응고 동안, 열 교환 수단이 스퍼터 타깃의 외부 주위에 위치되고, 열 교환 수단은 열 교환이 수행되는 영역이 스퍼터 타깃 조립체의 길이 방향 축을 따라 점차로 증가되도록 작동된다. 이러한 열 교환 수단은, 예컨대 스퍼터 타깃 조립체의 길이를 따라 연장되고 스퍼터 타깃 조립체가 지지 판과 스퍼터 타깃 사이에 형성되는 간극 내로의 용융된 땜납의 유입을 용이하게 하는 온도까지 가열되게 하는 가열기를 채용함으로써 방향성 주위 냉각에 대해 조정될(adapted) 수 있고, 간극에 용융된 땜납을 충전한 때에, 가열기는 스퍼터 타깃 조립체의 길이 방향 축을 따라 점차로 턴 오프된다.
대안으로, 열 교환 수단은 예컨대 스퍼터 타깃 조립체의 길이를 따라 연장되고 땜납 층의 응고 동안 스퍼터 타깃 조립체의 길이 방향 축을 따라 점차로 턴 온(turn on)되는 냉각기를 채용함으로써 방향성 강제 냉각에 대해 조정될 수 있다.
땜납 층은 적어도 부분적으로 지지 튜브의 외부측 또는 스퍼터 타깃의 내부측 상에 미리-형성될 수 있지만, 본 발명의 방법의 양호한 실시예에서, 간극이 지지 튜브 주위에 스퍼터 타깃을 배열할 때에 지지 판과 스퍼터 타깃 사이에 형성되고, 그 다음에 이러한 간극에는 용융된 땜납이 충전된다. 대부분의 적용 분야에서, 간극 그에 따라 땜납 층은 0.7 내지 1.5 ㎜의 범위 내에서 예컨대 약 1.0 ㎜ 또는 0.2 내지 1.2 ㎜의 범위 내에서 예컨대 약 0.5 ㎜의 두께를 갖는다.
스퍼터 타깃 조립체를 형성할 때에, 스퍼터 타깃 슬리브(들) 및 지지 튜브는 바람직하게는 이들의 길이 방향 축이 공심이고 실질적으로 수직하도록 배향되고, 용융된 땜납은 간극의 저부로부터 스퍼터 타깃과 지지 튜브 사이에 형성된 간극 내로 충전된다. 스퍼터 타깃 및 지지 튜브를 수직하도록 배향시키는 것은 예컨대 10 내지 20 ㎝의 직경 그리고 1 내지 5 m의 길이를 갖는 스퍼터 타깃 등의 긴 스퍼터 타깃을 제조할 때에 특히 유리하고, 타깃 실린더는 전형적으로 10 내지 20 ㎜의 두께를 갖는데, 긴 스퍼터 타깃을 상이한 배향으로 예컨대 수평하도록 배향시킬 때에 스퍼터 타깃 및/또는 지지 튜브가 쳐지고 이것은 지지 튜브에 대한 스퍼터 타깃의 불균일한 위치 설정을 초래하고, 그에 따라 땜납 층의 두께가 가변하게 된다. 수직으로 스퍼터 타깃 및 지지 튜브를 배향시킬 때에, 저부로부터 간극 내로 땜납을 충전하는 것이 양호한데, 이것이 간극으로의 땜납의 균일하고 가스-없는 충전을 용이하게 하기 때문이다.
특히, 저부로부터 간극 내로 땜납을 충전하는 것은 액체 땜납 재료 내로의 가스의 흡기로 이어질 수 있었던 액체 땜납 재료 내에서의 난류의 발생을 피하게 한다. 나아가, 액체 땜납 내에 존재하는 임의의 가스가 땜납 내에서 상향으로 이동되는 경향을 가질 것이므로, 저부로부터 간극 내로 땜납을 충전하는 것은 땜납으로부터의 임의의 가스의 배출을 방해하지 않는다.
간극 내로 충전되는 용융된 땜납에 의한 간극 내에 존재하는 공기 또는 임의의 다른 가스의 이동은 간극에 진공을 가함으로써 더욱 도움을 받을 수 있다.
지지 판과 스퍼터 타깃 사이에 형성되는 간극 내로의 용융된 땜납의 유입을 용이하게 하기 위해, 전체의 스퍼터 타깃 조립체는 바람직하게는 전자 제어 가열 요소를 사용하여 바람직하게는 땜납의 융점 위의 온도까지 가열될 수 있다. 용융된 땜납이 중력 충전(gravity filling)에 의해 즉 스퍼터 타깃 조립체의 상부 단부 위에 있는 높이에 위치되는 용융된 땜납을 위한 저장조를 제공함으로써 지지 판과 스퍼터 타깃 사이의 간극 내로 충전되는 실시예에서, 이러한 저장조 그리고 또한 저장조로부터 스퍼터 타깃 조립체로 통과되는 임의의 라인이 바람직하게는 땜납의 융점 위의 온도까지 가열될 수 있다.
접합의 품질은 지지 튜브 주위에 스퍼터 타깃을 배열하기 전에 지지 튜브의 외부 표면이 버니싱(burnishing)될 때에 더욱 개선될 수 있는 것으로 밝혀졌다. 버니싱은 지지 튜브의 외부 표면 상으로 용융된 땜납의 얇은 층을 피착하고 예컨대 스크래치 브러시(scratch brush)를 사용함으로써 지지 튜브의 표면 내로 이러한 땜납 층을 브러싱함으로써 수행될 수 있다.
나아가, 지지 튜브의 외부 표면 및/또는 스퍼터 타깃의 내부 표면에 접합 층 시스템(bonding layer system)이 코팅되면 유리한 것으로 밝혀졌다. 특히 양호한 실시예에서, 접합 층 시스템은 부착을 촉진하는 하부 코팅(undercoat) 예컨대 티타늄, 크롬 또는 니크롬 등의 니켈 및 크롬의 합금의 층을 포함하는 하부 코팅을 포함한다. 하부 코팅의 상부 상에, 니켈, 니켈-바나듐 합금 또는 팔라듐의 층 등의 중간 층 그리고 보호 상부 코팅 예컨대 은을 포함하는 상부 코팅이 형성될 수 있다. 접합 층 시스템은 특히 균일한 코팅이 성취될 수 있는 물리 증착에 의해 예컨대 스퍼터링에 의해 피착될 수 있다. 지지 튜브의 외부 표면이 스퍼터 타깃을 접합하기 전에 버니싱되는 실시예에서, 버니싱은 지지 튜브에 접합 층 시스템을 코팅한 후에 수행될 것이라는 것이 주목되어야 한다.
지지 튜브에 스퍼터 타깃을 접합하는 데 사용된 땜납 층은 주로 인듐을 포함할 수 있고, 즉 적어도 50%의 인듐을 포함하고, 최대 100%의 인듐을 포함할 수 있다. 본 발명의 방법에서 사용되는 땜납 층의 예는 In90:Sn10 등의 인듐 및 주석의 혼합물을 포함한다.
스퍼터 타깃의 최종 목적에 따라, 광범위한 재료가 지지 튜브의 제조에 사용될 수 있다. 지지 튜브를 위한 특히 양호한 재료는 구리, 티타늄, 스테인리스강 및 니켈-도금 스테인리스강이다.
본 발명의 방법으로써, 대체로 임의의 타입의 스퍼터 타깃 특히 원소 즉 순수한 재료, 합금 또는 화합물을 포함하는 스퍼터 타깃이 제조될 수 있다. 본 발명의 방법이 특히 유리한 것으로 밝혀진 재료는 인듐 주석 산화물(종종, ITO로서 축약됨) 그리고 ZnO:Al2O3(종종, AZO로서 축약됨) 등의 알루미늄 산화물 및 아연 산화물의 혼합물 등의 세라믹 재료, 또는 구리 갈륨 등의 금속이다.
스퍼터 타깃이 세라믹 재료 특히 소결된 세라믹 재료를 포함하는 경우에, 스퍼터 타깃은 세라믹 분말에 추가하여 소결 첨가제를 포함할 수 있다.
본 발명의 방법은 지지 튜브 및 스퍼터 타깃이 제조된 방법과 무관하게 적용될 수 있다는 것이 이해되어야 한다. 타깃 재료를 균질화하는 단계 등의 그 형성 후에 타깃을 형성 또는 가공하는 단계, 미세-연삭 단계, 등압 프레싱(isostatic pressing)에 의해 또는 단축 프레싱(uni-axial pressing)에 의해 예비-형태로 타깃 재료를 가압하는 단계, 사전-기계 가공 단계, 소결 단계, 선택 사항의 첨가제의 제거 단계 예컨대 이러한 첨가제를 버닝-아웃(burning-out)하는 단계 그리고 또한 절삭, 연삭 및 연마 등의 선택 사항의 최종의 기계 가공은 더욱 상세하게 여기에서 설명되지 않을 것이다.
여기에서 제안된 방법의 양호한 실시예가 도면을 참조하여 아래에서 설명될 것이다.
도 1은 제조 중의 원통형 스퍼터 타깃 조립체의 단면도이다.
도 2는 제조 공정의 종료 시의 도 1의 스퍼터 타깃 조립체의 확대 단면도이다.
도 3은 본 발명의 방법에서 사용되는 장치의 개략도이다.
도 4는 일반적인 시험 시편에 적용될 때의 초음파 시험 방법의 개략도이다.
도 5는 본 발명의 방법에 의해 제조될 때의 스퍼터 타깃 조립체에 적용될 때의 초음파 시험 방법의 개략도이다.
도 6 내지 9는 상이한 품질의 스퍼터 타깃 조립체의 샘플의 초음파 시험 스캔(ultrasonic testing scan)을 도시하고 있다.
도 1에 도시된 스퍼터 타깃 조립체는 인듐 주석 산화물의 세라믹 스퍼터 타깃 등의 스퍼터 타깃(10)을 포함한다. 스퍼터 타깃(10)은 외경 d12를 갖는 원통형 지지 튜브(12) 상에 동심으로 배열되는 내경 d10을 갖는 긴 중공형 실린더의 형상으로 되어 있다. 스퍼터 타깃(10)의 내경 d10은 스퍼터 타깃(10)이 지지 튜브(12) 주위에 위치될 때에 스퍼터링 타깃 조립체의 제조 공정의 도중에 땜납이 충전되는 간극(14)이 형성되도록 지지 튜브(12)의 외경 d12보다 약간 크다. 많은 적용 분야에서 대개 접합 간극으로서 불리는 지지 튜브의 외경 d12와 타깃 재료의 내경 d10 사이의 치수의 차이는 1 ㎜의 영역 내에 있다. 전형적인 지지 튜브가 사용될 수 있다.
도 2는 간극(14)에 땜납이 충전된 후의 도 1의 스퍼터 타깃 조립체의 확대도이다. 도 2에 도시된 실시예에서, 타깃(10)의 내부 표면 그리고 또한 지지 튜브(12)의 외부 표면에는 지지 튜브에 스퍼터 타깃을 접합하기 전에 접합 층 시스템이 코팅된다. 상이한 접합 층 시스템이 스퍼터 타깃 및 지지 튜브에 피착될 수 있지만, 도 2는 스퍼터 타깃(10) 및 지지 튜브(12)에 동일한 접합 시스템이 코팅된 실시예를 도시하고 있다.
특히, 스퍼터 타깃(10)에는 스퍼터 타깃으로의 접합 층 시스템의 부착을 촉진하도록 티타늄의 하부 코팅(16)이 우선 그 내부 표면 상에 제공된다. 그 다음에 하부 코팅(16)에 니켈 바나듐의 중간 층(18)이 코팅되고, 그 다음에 중간 층에 은의 보호 층(20)이 코팅된다. 마찬가지로, 지지 튜브(12)에는 니켈 바나듐 중간 층(24) 및 보호 은 층(26)이 제공되는 티타늄 하부 코팅(22)이 코팅된다. 도 2는 코팅된 스퍼터 타깃과 코팅된 지지 튜브 사이 내에 형성된 땜납 층(28)을 추가로 도시하고 있다.
간극(14) 내로 용융된 땜납을 유입(introduce)시키기 위해, 원통형 타깃 및 지지 튜브(12)는 이들의 축(30)이 동축으로 연장되고 실질적으로 수직으로 배열되도록 배열된다. 그 다음에, 인듐 또는 인듐 및 주석의 혼합물 등의 땜납이 그 융점 초과까지 가열되고, 간극(14)의 하부측으로부터 간극(14) 내로 유입된다. 이러한 목적을 위해, 환형 고정구(annular fixture)(32)가 도 1에 도시된 것과 같이 지지 튜브(12) 주위에 부착될 수 있다. 고정구(32)는 O-링 밀봉부(34)에 의해 지지 튜브(12)에 대해 그리고 추가의 O-링 밀봉부(36)에 의해 스퍼터 타깃(10)에 대해 밀봉된다. 고정구(32)는 스퍼터 타깃(10)과 지지 튜브(12) 사이에 형성되는 간극(14)과 연통되는 환형 간극(38)을 포함한다. 용융된 땜납은, 간극(14)이 용융된 땜납으로 완전히 충전될 때까지 간극(14) 내로 진입되어 그 내에서 상승되도록 저장조(40)로부터 급송 라인(42)을 통해 환형 리세스(annular recess)(38) 내로 급송된다. 도 1에 도시된 실시예에서, 용융된 땜납이 단지 중력에 의해 즉 간극(14)의 상부 단부보다 높은 높이에 저장조(40)를 배열함으로써 생성되는 정수압(hydrostatic pressure)에 의해 저장조(40)로부터 간극(14) 내로 이동될 수 있지만, 원하는 경우, 간극(14) 내로 용융된 땜납을 펌핑하도록 펌프가 라인(42) 내에 제공될 수 있다. 라인(42)이 고정구(32)에 인접되는 지점의 근처에, 땜납 저장조(40)를 격리하도록 밸브(70)가 제공된다.
간극(14) 내로 용융된 땜납을 충전하는 동안, 간극이 진공화되면, 도 1에 도시된 고정구(32)와 유사한 추가의 고정구가 도 3에 도시된 상부 캡(72) 등의 스퍼터 타깃 조립체의 상부 단부에서 사용될 수 있다. 상부 캡(72)은 O-링 밀봉부(74)에 의해 지지 튜브(12)에 대해 그리고 추가의 O-링 밀봉부(76)에 의해 스퍼터 타깃(10)에 대해 밀봉된다. 상부 캡(72)은 진공 펌프(82)가 연결되는 끼움부(80)와 연통되는 환형 간극(78)을 포함한다. 조립체의 저부 및 상부 단부에서 접합 간극 전체 및 고정구를 밀봉하고 접합 간극 내에 그리고 상부 및 저부 고정구 내의 임의의 비사용 공간(dead space) 내에 진공을 생성하도록 진공 펌프를 사용함으로써, 공기 기포가 접합 동안 땜납 접합 층 내에 형성되는 것이 방지된다.
간극(14) 내로 땜납을 충전하기 전에 그리고 충전하는 동안, 땜납을 그 융점을 상당히 초과하여 가열해야 하며, 그 다음에 간극(14) 내로 급송되는 저장조(40) 내로 충전되거나, 적절한 가열 수단에 의해 저장조(40) 내에서 직접적으로 가열된다. 용융된 땜납이 라인(42) 내에서 미리 경화 또는 응고되는 것을 방지하기 위해, 저장조(40) 및 라인(42) 주위에 단열부(48)가 제공된다.
나아가, 그 일부만 도 1에 도시된 가열 코일(46)이 간극(14) 내로 용융된 땜납을 충전하는 동안 스퍼터 타깃 조립체를 가열하도록 스퍼터 타깃 조립체의 길이를 따라 스퍼터 타깃(10)의 원주부 주위에 배열된다.
도 3은 용융된 땜납이 간극(14) 내로 충전된 후의 그리고 땜납 층(28)을 응고시키는 동안의 스퍼터 타깃 조립체를 도시하고 있다. 땜납 층(28)을 응고시키기 위해, 가열 코일(46)이 턴-오프되거나 도 3에 도시된 것과 같이 제거되고, 냉각 링(50)이 스퍼터 타깃 조립체의 외부 주위에 위치된다. 도 3에 도시된 실시예에서, 스퍼터 타깃(10) 및 지지 튜브(12)의 하부 단부는 한편으로는 도 1에 도시된 환형 고정구(32)와 동일한 목적을 갖지만 추가로 조립체의 하부 단부에서의 온도의 제어를 가능케 하는 플린스(plinth)(64) 상에 위치된다. 이를 위해, 플린스(64)는 가열/냉각 매체가 제어 유닛(68)에 의해 유동될 수 있는 도관 등의 내부 가열/냉각 수단(66)을 포함한다. 접합 간극(14) 내로 용융된 땜납을 충전하는 동안 플린스(64)가 가열될 수 있지만, 땜납의 응고를 개시시키기 위해, 플린스는 적어도 응고 공정의 시작 시에 바람직하게는 응고 공정 전체에 걸쳐 냉각된다.
도 3에 도시된 실시예에서, 냉각 링(50)은 가요성 호스(54)를 통해 냉각 링(50)에 연결되는 펌프(52)로부터 공기가 공급되는 공기 냉각기이다. 스퍼터 타깃 조립체의 길이 방향 축(30)을 따른 땜납 층(28)의 방향성 응고를 제공하기 위해, 냉각 링(50)은 길이 방향 축(30)에 평행하게 화살표 56의 방향으로 도 3에 지시된 것과 같은 방향으로 스퍼터 타깃 조립체를 따라 서서히 이동된다. 도 3에 도시된 실시예에서, 땜납 층(28)은 따라서 스퍼터 타깃 조립체의 저부 단부로부터 상부 단부까지 방향성 응고된다.
도 1은 스퍼터 타깃(10)이 단일의 일체형 실린더를 포함하는 실시예를 도시하고 있지만, 도 3에 도시된 실시예에서는, 스퍼터 타깃(10)이 지지 튜브(12) 상에 상하로 적층되는 3개의 세그먼트(58, 60, 62)를 포함한다는 것이 주목되어야 한다. 전형적인 적용 분야의 경우 스퍼터 타깃 조립체는 0.5 내지 5 m의 길이를 가지므로, 특히 복수의 적층된 세그먼트의 스퍼터 타깃(10)을 형성하는 더 큰 스퍼터 타깃 조립체의 경우 스퍼터 타깃 조립체의 취급 및 제조를 용이하게 한다.
나아가, 스퍼터 타깃(10)의 개별 세그먼트는 약간의 상호 축 거리에 배열되도록 지지 튜브(12) 상에 상하로 적층될 수 있다. 이러한 방식으로, 사용 중에 높은 온도에 노출될 수 있는 스퍼터 타깃 재료의 팽창을 위한 공간이 제공될 수 있다. 특히, 지지 튜브 및 타깃 재료의 열 팽창 계수가 상당히 상이한 경우에, 스퍼터 타깃 세그먼트들 사이에 간극을 제공하는 것은 지지 튜브 및 타깃 재료의 상이한 열 팽창으로 인해 타깃 재료 내에 유도될 수 있는 응력을 감소시킨다.
위의 설명으로부터, 스퍼터 타깃 조립체를 형성하는 공정은 이처럼 다음의 단계로 구성될 수 있다는 것이 이해되어야 한다: 즉,
1. O-링을 사용하여 플린스 상에 수직으로 지지 튜브를 위치시키고, 클램프를 이용하여 지지 튜브에 플린스를 고정한다.
2. 위에서 설명된 것과 같이 지지 튜브 주위에 동심으로 타깃 슬리브(들)를 배열한다.
3. "O"-링 및 클램프를 사용하여 재차 금속 헤더(metal header) 내로 지지 튜브의 상부를 밀봉한다.
4. 접합 간극 전체를 충전할 정도로 충분한 양의 고체 땜납 잉곳을 땜납 저장조에 로딩한다.
5. 진공 밀봉부를 제공하기 위해 리드(lid)를 부착함으로써 땜납 저장조의 상부를 밀봉한다.
6. 회전식 타깃, 그 조립 지그(assembly jig) 및 땜납 지그(solder jig) 모두가 온도-제어될 수 있도록 접합 조립체 주위에 가열 요소를 제공한다. 회전식 타깃 접합 조립체는 이제 접합 공정을 시작할 준비가 되어 있다.
7. 튜브 조립체로부터 저장조를 격리하는 땜납 저장조 출력 밸브를 폐쇄한다.
8. 땜납 저장조를 포함하는 전체 조립체를 땜납의 융점을 초과하여 가열한다.
9. 진공 펌프를 사용하여, 땜납 간극 + 저부 플린스 및 상부-캡 조립체 등의 상부 및 저부 고정구 내의 비사용 공간을 진공화한다. 땜납 저장조를 또한 진공화한다. 땜납 간극 그리고 플린스 및 상부 캡 공간에 땜납이 완전히 충전될 때까지 땜납이 저부로부터 땜납 간극 내로 진입되게 하도록 땜납 저장조와 조립체의 잔여부 사이의 격리 밸브를 개방한다.
10. 땜납 저장조로의 격리 밸브를 폐쇄한다.
11. 저부 플린스 조립체의 제어식 강제-냉각에 의해 방향성 냉각 공정을 시작한다.
12. 온도가 스퍼터 타깃 조립체의 저부로부터 조립체의 축을 따라 상부로 점차로 하강되어 일단부로부터 타단부로 냉각 전면을 이동시키도록 회전식 타깃 외부측에서의 가열 오븐(heating oven)의 온도 프로파일(temperature profile)을 조정한다. 온도가 땜납의 융점 아래까지 하강될 때에, 응고가 제어되는 방식으로 방향성으로 즉 저부에서 시작되어 상부로 이동되면서 일어날 것이다.
13. 접합 간극 및 단부 고정구의 전체 체적 내의 땜납이 응고된 때에, 전체 조립체가 실온까지 서서히 냉각되게 한다.
14. 실온에 도달되면, 타깃으로부터 기부 및 상부-캡 조립체를 제거한다.
15. 제품 평가 및 성능 등급 결정의 일부로서 초음파 시험을 위한 타깃을 제출한다.
원통형 스퍼터 타깃 조립체를 형성하는 방법의 예시된 예에서, 스테인리스강으로 제조되고 약 133 ㎜의 직경, 3 m의 길이 그리고 4 ㎜의 두께를 갖는 지지 튜브가 채용된다. 세라믹 타깃 실린더는 알루미늄 아연 산화물로 제조되고, 15 ㎜의 두께를 갖는다. 지지 튜브의 외부 표면 그리고 또한 타깃 튜브의 내부 표면에는 50 ㎚의 두께의 티타늄 및 크롬의 제1 코팅, 200 ㎚의 두께의 NiV7의 제2 코팅 그리고 150 ㎚의 두께의 Ag의 제3 코팅이 코팅된다. 지지 튜브와 타깃 실린더 사이의 접합 간극은 약 1 ㎜의 폭을 갖는다.
접합 간극에 인듐 땜납을 충전하기 전에, 전체 조립체는 명목상 200℃의 온도까지 가열된다. 방향성 응고를 제공하기 위해, 우선 저부 플린스가 약 1 시간 동안 플린스를 통해 20℃의 온도를 갖는 물을 유동시킴으로써 100℃의 온도까지 냉각된다. 그 다음에, 냉각 전면이 약 60 ㎝/h의 속도로 조립체를 따라 서서히 이동된다. 냉각 전면이 타깃 조립체의 상부 단부에 도달된 때에, 조립체가 최소 4 시간 동안 실온에 조립체를 노출시킴으로써 약 30℃의 최종 온도까지 추가로 냉각된다.
땜납 층(28)의 비파괴 초음파 시험 및 평가에 따르면, 땜납 층(28)의 방향성 응고를 사용함으로써, 종래 기술의 방법에 비해 훨씬 더 균일하고 균질한 접합이 성취될 수 있다. 이와 같이, 본 명세서에서 제시된 방법을 사용하면, 예컨대 초음파 스캐닝에 의해 결정될 때의 지지 튜브의 외부 표면에 접합되는 스퍼터 타깃의 내부 표면의 총 면적의 비율의 관점에서 더 높은 접합 품질이 성취될 수 있다.
회전식 타깃에 접합되면, 제품으로서 회전식 타깃을 한정하기 위해 그 성능 능력을 등급화하는 것이 바람직하다. 바람직하게는, 초음파 시험(UT: ultrasonic testing) 절차가 접합의 균일성 및 품질을 평가하는 데 사용된다. 이들 품질은 본질적으로 타깃 스퍼터링 출력 처리 능력에 연결된다. 타깃 스퍼터링 출력 처리 능력은 타깃의 성능 그에 따라 제품 사양을 한정한다.
접합의 품질을 평가하는 데 사용된 초음파 시험 방법은 펄스-에코 기술(pulse-echo technique)로서 알려져 있다. 이 방법은 초음파 신호를 보내고 검출하는 것의 양쪽 모두를 수행할 수 있는 초음파 변환기를 요구한다. 본질적으로 "인-라인" 송수신 장치이므로, 변환기는 신호를 방출하고, 그 다음 수신기를 이용하여 신호가 결함으로부터 또는 계면으로부터 재차 반사되면 이들 동일한 신호를 검출하는 데 사용된다.
펄스-에코 기술에서, 신호가 매체, 대개 물을 통해 시험될 물체를 향해 보내진다. 예시 목적을 위해, 도 4를 참조하여, 물(92) 내의 강철 블록(90)의 침지 검사가 설명될 것이다. 이러한 단순화된 경우에, 음파 에너지는 변환기(94)를 떠나고, 물(92)을 통해 이동되고, 강철 블록(90)의 전방 표면(96)을 만나고, 강철 블록의 후방 표면(98)을 만나고, 변환기(94)로의 그 복귀 중에 전방 표면(96)을 통해 재차 반사된다. 물-스테인리스강 계면에서 반사되는 에너지가 0.88 또는 88%인 것으로 간주하면, 물 강철 계면(전방 표면)에서, 에너지의 단지 12%가 전달된다. 후방 표면에서, 전방 표면을 통과한 12%의 에너지 중 88% 또는 초기 입사파의 강도의 10.6%가 반사된다. 입사파가 전방 표면을 통해 부품 시편으로부터 배출될 때에, 이러한 10.6%의 단지 12% 또는 최초 에너지의 1.3%가 변환기로 재차 전달된다.
표면이 거칠고 재료 내에 격리된 불균질부가 있을 수 있는 더 복잡한 경우에, 신호는 신호가 표면에서 반사되는 물체 상으로의 입사가 표면 거칠기로 인해 또는 임의의 결함에 의해 감쇠되거나 이들 재료 불균질부에 의해 재차 반사될 때까지 물을 통과한다. 신호의 잔여 부분은 신호가 재차 반사되어 부분적으로 감쇠될 또 다른 계면 또는 결함 상에 입사될 때까지 물체를 통해 계속하여 전파된다.
반사된 신호의 진폭 그리고 보내진 신호(들)와 복귀 신호(들) 사이의 시간 간극은 각각 계면의 속성 그리고 표면 아래까지의 거리의 측정치이다. 반사된 신호의 진폭은 최초로-전달된 신호의 크기 - 감쇠된 신호 - 물체를 통해 계속하여 전파되는 신호의 크기의 함수이다. 흡수 및 산란의 합계인 초음파 감쇠는 주로 신호가 만나는 재료 계면(들)으로부터 또는 재료 내의 임의의 이상부(anomaly)로부터의 감쇠 능력 및 산란에 의존한다.
고체 내에 많은 계면이 있으면, 각각의 계면에서의 재료의 속성에 대한 정보를 나타내는 일련의 반사 신호가 있을 것이다. 그러므로, 이들 신호의 해석은 특히 스캐닝 모드에서 사용되면 계면에서의 국부 결함을 나타내는 데 사용될 수 있다.
초음파 변환기 및 물체, 이 경우에서는 스퍼터 타깃 조립체가 수조 내에 위치되면, 초음파 신호는 우선 도 5에 도시된 것과 같이 표면에 직각인 타깃의 외부 표면을 만날 때까지 물을 통해 전달될 것이다. 여기에서, 초음파 신호는 부분적으로 흡수되고 부분적으로 반사될 것이다. 이러한 반사된 감쇠 신호는 변환기에 의해 검출될 수 있다. 반사된 신호는 물과 타깃 사이의 계면이 단순한 액체/고체 계면일 때에 비교적 작은 감쇠 상태로 선명해야 한다.
전달된 초음파 신호가 만나는 다음의 계면은 타깃/외부 접합 층 계면일 것이다. 이러한 계면에 도달될 때에, 신호의 일부는 반사되는 한편 잔여부는 감쇠되거나 접합 매체를 통해 계속하여 전달될 것이다. 타깃/땜납 접합 계면의 특성은 신호가 반사, 감쇠 또는 추가로 전달되는 양에 중요하다. 양호하게-접합된 영역은 입력 신호와 유사한 스펙트럼 폭의 분명하고 양호하게-한정된 반사 신호를 생성하여야 하지만, 타깃 재료로부터 분리된 접합 영역의 경우에서와 같이, 계면이 불량하게-한정되면, 신호는 공기-간극 내에서의 흡수에 의해 심하게 감쇠되고 계면의 거칠기에 의해 산란될 것이다. 감쇠는 이처럼 접합 품질의 양적인 측정치로서 사용될 수 있다.
보내진 신호는 대개 초당 약 50-1000개의 펄스로 구성되고, 이들은 시험될 (이러한 경우에, 접합된 타깃의 벽에 직각인) 샘플로 유도된다. 초음파 변환기가 튜브형 타깃 조립체의 축에 평행한 방향으로 이동될 수 있으면, 튜브 타깃의 일부의 선형 스캔이 얻어질 수 있다. 나아가, 타깃이 예컨대 한번에 1˚씩 회전됨으로써 선회 또는 인덱싱되면, 전체의 타깃 접합의 360-라인스캔이 성취될 수 있다.
변환기에 의해 측정된 신호 감쇠가 감쇠의 정도에 따라 상이한 색상에 의해 표현될 수 있으면, 타깃/접합부 계면의 채색도(coloured pictorial representation)가 생성될 수 있다. 타깃 원주부가 x-축을 따라 표시되고 타깃 길이가 y-축을 따라 표시되는 회전식 타깃의 초음파 시험 스캔을 도시하는 예가 도 6에 도시되어 있다. 실제의 측정 동안, -20 dB 내지 1.5 dB의 범위 내의 감쇠가 기본적으로 모든 색상 스펙트럼을 포함하는 연속 범위의 색상으로 표시될 수 있게 하는 색상 코드가 감쇠의 정도를 시각화하는 데 채용되지만, 설명의 용이화를 위해, 첨부 도면에서, 감쇠의 스케일(scale of attenuation)은 옅은 회색으로 도시된 -20 내지 -7 dB의 낮은 감쇠, 해칭으로 도시된 -7 내지 -3 dB의 중간 감쇠 그리고 도트형 흑색(dotted black)으로 도시된 -3 내지 1.5 dB의 높은 감쇠를 포함하는 3개의 하위 범위로 분할되는 것으로 도시되어 있다.
도 6 내지 9에 도시된 결과를 생성하는 시험에서, UT 스캔은 타깃 표면으로부터 나오는 최대 반사 신호가 출력 스크린 상에 풀 스케일보다 20% 낮도록 설정된다. 이러한 시점에서, 땜납/타깃 계면 등의 타깃 계면 내의 상이한 계면으로부터의 다른 피크는 비교하면 매우 작다. 그 다음에, 모든 신호 스펙트럼이 모든 피크의 높이를 증가시켜 더 큰 감도를 얻도록 +16 dB만큼 증폭된다. 외부 표면으로부터 반사된 신호는 이제 스케일을 상당히 벗어나지만, 다른 더 작은 신호는 이제 디스플레이 스크린 상에서 양호하게 관찰 가능하다. 물론 여기에서 언급된 초음파 변환기 신호의 감쇠의 스케일은 스캐너에서 사용된 초음파 발생원으로부터의 신호의 강도 등의 스캐닝 시스템의 특성 및 조정에 의존한다는 것이 이해되어야 한다. 그러므로, 여기에서 언급된 스케일은 절대 스케일로서 간주되지 않아야 한다.
위의 설정을 사용하여, 도 6 내지 9에서 옅은 회색으로 도시된 -20 dB 내지 -7 dB의 비교적 낮은 감쇠를 보이면, 영역이 완벽에 가까고 양호한 품질의 접합 계면을 갖는 것으로 분류되며, 이것은 강한 초음파 신호를 나타낸다. 도 6 내지 9에서 해칭된 라인으로 도시된 -7 dB 내지 -3 dB의 감쇠를 보이는 영역은 양호하지만 그렇게 완벽하지는 않은 것으로 분류된다. 약한 반사 그에 따라 강하게 감쇠되는 초음파 신호를 나타내는 -3 dB 내지 +1.5 dB의 감쇠를 보이는 영역은 불충분한 접합을 나타내는 것으로 간주되고, 백색 점을 갖는 흑색으로 도 6 내지 9에 도시되어 있다. 불충분한 또는 불합격된 접합을 갖는 이러한 영역은 열 전도로서 타깃 작업 동안 국부 가열로 이어질 수 있고, 그에 따라 이들 영역 내의 접합의 냉각 효율이 감소된다.
초음파 시험 스캔은 이처럼 높은 흡수 영역(약한 반사 신호 즉 불량한 품질의 접합 계면)과 낮은 흡수 영역(강한 반사 신호 즉 양호한 품질의 접합 계면)을 용이하게 구별하게 한다.
위에서 설명된 것과 같은 초음파 시험 스캔을 사용함으로써 회전식 스퍼터 타깃의 접합 품질을 평가 및 분류할 때에, 스퍼터 타깃 조립체는 바람직하게는 3개의 단계의 평가 절차로 평가되고, 제1 레벨의 평가에서, 전체의 타깃 영역이 평가된다.
Figure pct00001
위의 표에 기재된 것과 같이, 전체의 타깃 영역의 5% 미만이 (도트형 흑색으로 도 6 내지 9에서 도시된) -3 dB 내지 +1.5 dB의 감쇠를 보이는 경우에, 스퍼터 타깃 조립체는 스퍼터링 공정 동안 높은 출력 처리에 적절한 양호한 품질의 제품으로서 분류된다. 스퍼터 타깃 조립체가 높은 또는 중간의 출력 처리를 보이면, 제2 레벨의 평가에서, 개별 슬리브의 접합 품질이 평가된다.
제2 레벨의 평가는 본 명세서에서 제안된 방법에 의해 제조된 스퍼터 타깃 조립체가 전형적으로 0.5 내지 5 m의 길이를 갖고 바람직하게는 지지 튜브 상에 적층 구성으로 배열되는 복수의 개별 슬리브로 구성되는 것을 고려하고 있다. 제2 레벨의 평가에서, 각각의 슬리브는 개별적으로 평가되고, 유사한 분류 방식이 제1 레벨의 평가에서와 같이 적용된다.
Figure pct00002
특히, 초음파 시험 스캔이 2-차원 초음파 시험 스캔에 대해 큰 도트형 흑색 영역(> 10 ㎠)을 보이는 경우에, 도 7에 도시된 스캔에서 특히 우측 하부에서 관찰될 수 있는 것과 같이, 타깃의 성능은 심하게 손상될 수 있을 것이고, 이것은 스퍼터링 중의 출력 처리 능력을 제한할 것이다. 타깃은 이처럼 단지 낮은 출력 밀도에서 스퍼터링에 사용될 수 있는 낮은 출력 제품으로서 분류될 것이다. 도 8에서, 초음파 시험 스캔은 소나 그래픽(sonar graphic) 상에서 작은 도트형 영역을 보이지만, 이들은 작은 섬부(island)(< 5 ㎟)이고, 이들 영역 내에서 타깃의 냉각 특성의 심각한 저하로 이어지지 않는다. 그러므로, 이러한 타깃은 "양호"로서 분류될 것이고, 중간 내지 높은 출력 적용 분야에 사용될 수 있을 것이다.
도 9에서, 전체의 초음파 시험 스캔은 타깃/땜납 계면에서 양호한 반사 신호 그에 따라 매우 양호하고 균일한 접합을 표시하는 옅은 회색이다. 이러한 타깃은 "우수"로서 분류될 것이고, 높은 스퍼터링 출력 적용 분야에서 사용 가능할 것이다. 이러한 타깃은 프리미엄급 제품을 나타낸다.
위의 설명으로부터 이해될 수 있는 것과 같이, 타깃/접합 계면의 품질을 평가하는 데 초음파 스캐닝 기술을 사용하면, 타깃 제조 공정과 연계된 도구로서 제품의 성능을 한정하는 기술을 사용하는 것이 가능하다.
땜납 접합 방법이 금속 지지 튜브에 타깃 재료의 실린더 또는 "슬리브"를 부착하는 데 채용되고 그에 후속하여 제품을 평가 및 분류하는 초음파 시험 스캐닝 공정이 수행되는 여기에서 제안된 스퍼터 타깃 제조 기술을 사용하면, 제조 공정 및 비파괴 평가의 이러한 조합은 제조될 제품이 접합 일체성 및 출력-처리 성능에 대해 분류되게 한다.
도면 부호의 목록
10: 스퍼터 타깃
12: 원통형 지지 튜브
14: 간극
16: 10의 하부 코팅
18: 10의 중간 층
20: 10의 보호 층
22: 12의 하부 코팅
24: 12의 중간 층
26: 12의 보호 층
28: 땜납 층
30: 10 및 12의 축
32: 환형 고정구
34: O-링 밀봉부
36: O-링 밀봉부
38: 환형 간극
40: 저장조
42: 급송 라인
46: 가열 코일
48: 단열부
50: 냉각 링
52: 펌프
54: 가요성 호스
56: 50의 이동 방향
58: 세그먼트
60: 세그먼트
62: 세그먼트
64: 플린스
66: 가열/냉각 수단
68: 제어 유닛
70: 밸브
72: 상부 캡
74: O-링 밀봉부
76: O-링 밀봉부
78: 환형 간극
80: 끼움부
82: 진공 펌프
90: 강철 블록
92: 물
94: 변환기
96: 전방 표면
98: 후방 표면

Claims (26)

  1. 원통형 스퍼터 타깃 조립체를 형성하는 방법으로서,
    (a) 원통형 지지 튜브를 제공하는 단계와;
    (b) 내경이 지지 튜브의 외경보다 큰 원통형 스퍼터 타깃을 제공하는 단계와;
    (c) 지지 튜브 주위에 스퍼터 타깃을 배열하는 단계와;
    (d) 지지 튜브와 스퍼터 타깃 사이에 땜납 층(solder layer)을 제공함으로써 지지 튜브에 스퍼터 타깃을 접합하는 단계
    를 포함하고,
    단계 (d)는 땜납 층을 방향성 응고시키는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  2. 제1항에 있어서, 땜납 층의 응고 동안, 온도 구배가 스퍼터 타깃 조립체의 길이 방향 축을 따라 설정되는, 방법.
  3. 제2항에 있어서, 땜납 층의 응고 동안, 스퍼터 타깃 조립체의 길이 방향 축을 따라 점차로 이동되는 냉각 전면이 설정되는, 냉각 방법.
  4. 제3항에 있어서, 땜납 층의 응고 동안, 지지 튜브의 내부에는 냉각 매체가 점차로 충전되는, 방법.
  5. 제3항에 있어서, 땜납 층의 응고 동안, 열 교환 수단이 지지 튜브의 내부 내에 위치되고, 열 교환 수단은 열 교환이 수행되는 영역이 스퍼터 타깃 조립체의 길이 방향 축을 따라 점차로 이동되도록 작동되는, 방법.
  6. 제3항에 있어서, 땜납 층의 응고 동안, 열 교환 수단이 지지 튜브의 내부 내에 위치되고, 열 교환 수단은 열 교환이 수행되는 영역이 스퍼터 타깃 조립체의 길이 방향 축을 따라 점차로 증가되도록 작동되는, 방법.
  7. 제3항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서, 땜납 층의 응고 동안, 열 교환 수단이 스퍼터 타깃의 외부 주위에 위치되고, 열 교환 수단은 열 교환이 수행되는 영역이 스퍼터 타깃 조립체의 길이 방향 축을 따라 점차로 이동되도록 작동되는, 방법.
  8. 제7항에 있어서, 땜납 층의 응고 동안, 냉각 링이 스퍼터 타깃 조립체를 따라 축 방향으로 이동되는, 방법.
  9. 제3항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서, 땜납 층의 응고 동안, 열 교환 수단이 스퍼터 타깃의 외부 주위에 위치되고, 열 교환 수단은 열 교환이 수행되는 영역이 스퍼터 타깃 조립체의 길이 방향 축을 따라 점차로 증가되도록 작동되는, 방법.
  10. 제6항 또는 제9항에 있어서, 상기 열 교환 수단은 스퍼터 타깃 조립체의 길이 방향 축을 따라 위치되는 복수의 열 교환 섹션을 포함하고, 땜납 층의 응고 동안, 상기 열 교환 섹션은 순차적인 방식으로 작동되는, 방법.
  11. 제1항 내지 제10항 중 어느 한 항에 있어서, 단계 (c)에서, 간극이 지지 판과 스퍼터 타깃 사이에 형성되고, 단계 (d)는 상기 간극 내로 용융된 땜납을 충전하는 단계를 포함하는, 방법.
  12. 제11항에 있어서, 단계 (d) 동안, 스퍼터 타깃 및 지지 튜브는 이들의 길이 방향 축이 실질적으로 수직하도록 배향되고, 용융된 땜납은 상기 간극의 저부로부터 상기 간극 내로 충전되는, 방법.
  13. 제11항 또는 제12항에 있어서, 상기 간극 내로 용융된 땜납을 충전하는 단계 동안, 진공이 상기 간극에 가해지는, 방법.
  14. 제11항 내지 제13항 중 어느 한 항에 있어서, 간극 내로 용융된 땜납을 충전하는 단계 동안, 스퍼터 타깃 조립체는 바람직하게는 땜납의 융점을 초과하는 온도까지 가열되는, 방법.
  15. 제1항 내지 제14항 중 어느 한 항에 있어서, 단계 (c) 전에, 지지 튜브의 외부 표면이 버니싱(burnishing)되는, 방법.
  16. 제1항 내지 제15항 중 어느 한 항에 있어서, 단계 (c) 전에, 지지 튜브의 외부 표면 및/또는 상기 스퍼터 타깃의 내부 표면에 접합 층 시스템이 코팅되는, 방법.
  17. 제16항에 있어서, 상기 접합 층 시스템은 부착을 촉진하는 하부 코팅, 중간 층 및 보호 상부 코팅을 포함하는 방법.
  18. 제17항에 있어서, 상기 하부 코팅은 티타늄, 크롬 또는 니켈 및 크롬의 합금의 층을 포함하고, 상기 중간 층은 니켈, 니켈 바나듐 합금 또는 팔라듐을 포함하고, 상기 상부 코팅은 은을 포함하는, 방법.
  19. 제16항 내지 제18항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 접합 층 시스템은 물리 증착에 의해 피착되는 방법.
  20. 제1항 내지 제19항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 땜납 층은 주로 인듐을 포함하고, 바람직하게는 인듐으로 구성되는, 방법.
  21. 초음파 스캐너에 의해 측정될 때에 접합 강도를 갖는 원통형 스퍼터 타깃 조립체에 있어서,
    외경을 갖는 원통형 지지 튜브와;
    원통형 지지 튜브의 외경보다 큰 내경을 갖는 원통형 스퍼터 타깃 -원통형 지지 튜브는 원통형 스퍼터 타깃 내에 동축으로 배치됨-
    을 포함하고,
    스퍼터 타깃 및 지지 튜브는 땜납 재료에 의해 접합되고, 접합은 초음파 스캐너에 의해 측정될 때에 평균적으로 -3 dB 내지 +1.5 dB의 감쇠를 갖는,
    원통형 스퍼터 타깃 조립체.
  22. 제21항에 있어서, 원통형 스퍼터 타깃은 여러 개의 개별 세그먼트를 포함하는 원통형 스퍼터 타깃 조립체.
  23. 제22항에 있어서, 스퍼터 타깃에 접합되는 임의의 1개의 특정 개별 세그먼트에 대해, 초음파 스캐너에 의해 측정될 때에 -3 dB 내지 +1.5 dB의 범위 밖의 감쇠를 갖는 10 ㎠ 초과의 개별 영역(spot)이 없는, 원통형 스퍼터 타깃 조립체.
  24. 제21항에 있어서, 지지 튜브는 구리, 티타늄, 스테인리스강 또는 니켈 판 스테인리스강으로 제조되는 원통형 스퍼터 타깃 조립체.
  25. 제21항에 있어서, 스퍼터 타깃은 세라믹 재료인 원통형 스퍼터 타깃 조립체.
  26. 제21항에 있어서, 세라믹 재료는 인듐 주석 산화물, 알루미늄 아연 산화물, 구리 갈륨 그리고 알루미늄 산화물의 혼합물을 포함하는 원통형 스퍼터 타깃 조립체.
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