KR20150061185A - 스퍼터링용 로터리 타겟 어셈블리 접합방법 및 이의 접합방법에 의해 제조된 스퍼터링용 로터리 타겟 어셈블리 - Google Patents

스퍼터링용 로터리 타겟 어셈블리 접합방법 및 이의 접합방법에 의해 제조된 스퍼터링용 로터리 타겟 어셈블리 Download PDF

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Abstract

본 발명은 스퍼터링용 로터리 타겟 어셈블리 접합방법 및 이의 접합방법에 의해 제조된 스퍼터링용 로터리 타겟 어셈블리에 관한 것으로, 백킹 튜브의 외주면 상에 스퍼터링 타겟을 접합시 엘라스토머(Elastomer)의 주입을 통해 접합시킬 수 있도록 함으로써 저온 결합을 가능하게 할 수 있도록 함에 그 목적이 있다. 이를 위해 구성되는 본 발명은 스퍼터링용 챔버에 회전 가능하게 설치되어 구동모터의 구동에 의해 회전되는 가운데 고전압을 인가하는 스퍼터링용 로터리 타겟 어셈블리를 구성하는 냉각관인 백킹 튜브 외주면에 원통형의 스퍼터링 타겟을 접합시키는 방법에 있어서, (a) 외주면에 인듐이 코팅된 백킹 튜브를 정반에 세로 방향으로 정위치시키는 단계; (b) 단계(a) 과정을 통해 정반에 정위치된 백킹 튜브의 하단부 외주면 상에 타겟 받침관을 결합 고정시키는 단계; (c) 단계(b) 과정을 통해 결합된 타겟 받침관의 상부측으로 백킹 튜브 외주면 상에 내주면에 인듐이 코팅된 다수의 스퍼터링 타겟을 차례로 결합하되 백킹 튜브 외주면과 스퍼터링 타겟 내주면 사이의 간격이 균일하게 이루어지도록 정위치시키는 단계; (d) 단계(c) 과정을 통해 스퍼터링 타겟을 백킹 튜브의 외주면에 차례로 끼워 결합시킨 다음 백킹 튜브와 스퍼터링 타겟 사이의 틈새에 액상의 엘라스토머(Elastomer)를 주입하는 단계; 및 (e) 단계(d) 과정을 통해 엘라스토머를 주입한 다음 백킹 튜브와 스퍼터링 타겟을 일정 온도로 가열 유지하는 가운데 엘라스토머를 경화시켜 백킹 튜브 외주에 스퍼터링 타겟을 접합시키는 단계로 이루어진다.

Description

스퍼터링용 로터리 타겟 어셈블리 접합방법 및 이의 접합방법에 의해 제조된 스퍼터링용 로터리 타겟 어셈블리{Rotary target assembly for sputtering manufactured by the bonding method and rotary target assembly for sputtering}
본 발명은 로터리 타깃 어셈블리 접합방법 및 이의 접합방법에 의해 제조된 로터리 타깃 어셈블리에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 다수의 실리콘(Si)이나 실리콘 산화물(SiO2) 및 실리콘 카바이드(SiC) 재질의 원통형 스퍼터링 타겟(Sputtering Target)을 하나의 회전 음극(Cathod)용 백킹 튜브(Backing Tube) 외주면에 접합시 엘라스토머(Elastomer)를 통해 접합시킬 수 있도록 하여 저온 접합을 실현할 수 있도록 한 스퍼터링용 로터리 타겟 어셈블리 접합방법 및 이의 접합방법에 의해 제조된 스퍼터링용 로터리 타겟 어셈블리에 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 튜브와 백킹 튜브의 외주면으로 결합 구성되는 원통형의 타겟으로 이루어지되 타겟은 인듐(Indium)의 용융 결합에 의한 접합에 의해 백킹 튜브의 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 종래 기술에 따른 스퍼터링용 로터리 타겟 어셈블리를 구성하는 원통형의 백킹 튜브 외주면 상에 원통형의 스퍼터링 타겟을 용융 결합되도록 하는 인듐(Indium)은 희귀금속에 속하여 고가라는 점에서 스퍼터링용 로터리 타겟 어셈블리의 제조에 따른 생산단가의 상승이 따르게 되는 문제가 있다.
아울러, 전술한 바와 같은 종래 기술에 따른 스퍼터링용 로터리 타겟 어셈블리를 구성하는 원통형의 백킹 튜브의 외주면 상에 원통형의 스퍼터링 타겟을 용융 결합되도록 하는 인듐(Indium)은 희귀금속으로 그 공급량이 많지 않기 때문에 시장의 가격이 매우 불안정하여 수급에 문제가 있다.
또한, 종래 기술의 본딩재로 사용하는 인듐(Indium) 접합은 인듐을 인듐의 융점온도인 163도 이상으로 가열하여 고온에서 접합을 함으로써 열팽창 계수가 아주 적은 실리콘(Si)이나 실리콘 산화물(SiO2) 타켓 재질과 백킹 튜브의 재질인 스테인리스나 티타늄 재질과의 사이에 과도한 열팽창 차이로 인하여 접합 후 상온에서 스퍼터링 타겟이 깨지거나 크랙이 발생하는 문제가 있다.
전술한 바와 같은 문제를 해결하기 위해서는 열변형을 방지하고 타켓의 데미지를 방지할 수 있는 새로운 접합재가 요구되고 있다.
특허문헌 1. 공개특허공보 제10-2012-0055979호(2012.06.01.자 공개) 특허문헌 2. 공개특허공보 제10-2012-0006892호(2012.01.19. 공개) 특허문헌 3. 공개특허공보 제10-2012-0006894호(2012.01.19.자 공개)
본 발명은 종래 기술의 제반 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로, 백킹 튜브의 외주면 상에 스퍼터링 타겟을 접합시 엘라스토머(Elastomer)의 주입을 통해 접합시킬 수 있도록 함으로써 저온 결합을 가능하게 할 수 있도록 한 스퍼터링용 로터리 타켓 접합방법 및 이의 접합방법에 의해 제조된 스퍼터링용 로터리 타겟 어셈블리를 제공함에 그 목적이 있다.
본 발명에 따른 기술의 다른 목적은 백킹 튜브의 외주면 상에 스퍼터링 타겟을 접합시 엘라스토머(Elastomer)의 주입을 통해 접합시킬 수 있도록 하여 백킹 튜브의 외주면 상에 스퍼터링 타겟의 저온 결합을 실현함으로써 백킹 튜브와 스퍼터링 타겟 사이에 과도한 열팽창을 방지하여 접합 후 상온에서 스퍼터링 타겟의 파손이나 변형을 방지할 수 있도록 함에 있다.
본 발명에 따른 기술의 또 다른 목적은 백킹 튜브의 외주면 상에 스퍼터링 타겟을 접합시 시중에서 구하기 쉽고 값싼 엘라스토머(Elastomer)를 통해 접합시킬 수 있도록 함으로써 원가를 절감시켜 스퍼터링용 로터리 타겟 어셈블리의 생산단가를 낮출 수 있도록 함에 있다.
아울러, 본 발명에 따른 기술은 백킹 튜브의 외주면 상에 스퍼터링 타겟을 접합시 시중에서 구하기 쉽고 값싼 엘라스토머(Elastomer)를 통해 접합시킬 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 타겟 어셈블리 접합방법은 스퍼터링용 챔버에 회전 가능하게 설치되어 구동모터의 구동에 의해 회전되는 가운데 전압을 인가하는 스퍼터링용 로터리 타겟 어셈블리를 구성하는 냉각관인 백킹 튜브 외주면에 원통형의 스퍼터링 타겟을 접합시키는 방법에 있어서, (a) 외주면에 인듐이 코팅된 백킹 튜브를 정반에 세로 방향으로 정위치시키는 단계; (b) 단계(a) 과정을 통해 정반에 정위치된 백킹 튜브의 하단부 외주면 상에 타겟 받침관을 결합 고정시키는 단계; (c) 단계(b) 과정을 통해 결합된 타겟 받침관의 상부측으로 백킹 튜브 외주면 상에 내주면에 인듐이 코팅된 다수의 스퍼터링 타겟을 차례로 결합하되 백킹 튜브 외주면과 스퍼터링 타겟 내주면 사이의 간격이 균일하게 이루어지도록 정위치시키는 단계; (d) 단계(c) 과정을 통해 스퍼터링 타겟을 백킹 튜브의 외주면에 차례로 끼워 결합시킨 다음 백킹 튜브와 스퍼터링 타겟 사이의 틈새에 액상의 엘라스토머(Elastomer)를 주입하는 단계; 및 (e) 단계(d) 과정을 통해 엘라스토머를 주입한 다음 백킹 튜브와 스퍼터링 타겟을 일정 온도로 가열 유지하는 가운데 엘라스토머를 경화시켜 백킹 튜브 외주에 스퍼터링 타겟을 접합시키는 단계를 포함한 구성으로 이루어진다.
전술한 바와 같은 본 발명의 단계(c) 과정에서 타겟 받침관과 스퍼터링 타겟 및 스퍼터링 타겟과 스퍼터링 타겟 각각의 사이에는 테프론 시트의 상하에 양면 캡톤 접착테이프로 이루어진 기밀테이프가 위치되어 타겟 받침관과 스퍼터링 타겟 및 스퍼터링 타겟과 스퍼터링 타겟 사이에 기밀이 이루어지도록 함이 보다 양호하다.
본 발명에 따른 단계(d) 과정에서 엘라스토머는 폴리이미드, 폴리케톤, 폴리에테르케톤 및 폴리에테르설폰 중에서 선택된 어느 하나의 폴리머로 대체하여 사용할 수 있다.
그리고, 본 발명에 따른 단계(d) 과정에서 백킹 튜브와 스퍼터링 타겟 사이의 틈새에 엘라스토머를 주입시 백킹 튜브와 스퍼터링 타겟에 진동을 가하여 엘라스토머의 균일한 분포가 이루어질 수 있도록 함이 보다 양호하다.
한편, 본 발명에 따른 단계(d) 과정에서 엘라스토머에는 선택된 1종 또는 2종 이상의 열전도성 분말이 일정 비율로 혼합될 수 있다. 이때, 엘라스토머와 열전도성 분말의 혼합비는 엘라스토머(Elastomer) 40∼90 중량%와 열전도성 분말 10∼60 중량%의 비율로 혼합 조성될 수 있다.
전술한 바와 같은 열전도성 분말은 보론 나이트 라이드 분말(Boron Nitride Powder), 그래핀 분말(Graphene : 나노카본), 스테인리스 스틸 볼(S/S ball), 구리(Cu), 알루미늄(Al), 알루미나, 실리콘, 실리콘 산화물, 질화규소, 탄화규소 및 사이알론으로 이루어진 군으로부터 선택된 1종 또는 2종 이상 이루어질 수 있다.
그리고, 전술한 바와 같은 열전도성 분말은 2종 이상 선택하여 혼합하는 경우 동일 비율로 혼합될 수 있다.
또한, 전술한 바와 같은 열전도성 분말의 입자 크기는 0.000001∼0.8mm의 크기로 이루어질 수 있다.
한편, 전술한 바와 같은 열전도성 분말의 충진은 엘라스토머를 주입한 후 경화되기 전에 충진할 수도 있고, 열전도성 분말의 충진은 엘라스토머에 일정 비율로 혼합한 상태로 충진시킬 수도 있으며, 열전도성 분말의 충진은 백킹 튜브 외주면과 스퍼터링 타겟 내주면 사이의 간극에 먼저 충진한 상태에서 엘라스토머를 충진할 수도 있다.
전술한 본 발명의 단계(e) 과정에서 백킹 튜브와 스퍼터링 타겟의 가열온도는 25∼100℃의 온도 조건하에서 2∼20시간 유지하여 엘라스토머의 경화가 이루어질 수 있도록 함이 보다 양호하다.
본 발명에 따른 기술의 다른 특징인 스퍼터링용 로터리 타겟 어셈블리는 앞서 기술한 바와 같은 접합방법을 통해 제조된다.
본 발명의 기술에 따르면 백킹 튜브의 외주면 상에 스퍼터링 타겟을 접합시 엘라스토머(Elastomer)의 주입을 통해 접합시킬 수 있도록 함으로써 저온 결합을 가능하게 할 수가 있다.
또한, 본 발명에 따른 기술은 백킹 튜브의 외주면 상에 스퍼터링 타겟을 접합시 엘라스토머(Elastomer)의 주입을 통해 접합시킬 수 있도록 하여 백킹 튜브의 외주면 상에 스퍼터링 타겟의 저온 결합을 실현함으로써 백킹 튜브와 스퍼터링 타겟 사이에 과도한 열팽창을 방지하여 접합 후 상온에서 스퍼터링 타겟의 파손이나 변형을 방지할 수 있다는 장점이 있다.
아울러, 본 발명에 따른 기술은 백킹 튜브의 외주면 상에 스퍼터링 타겟을 접합시 시중에서 구하기 쉽고 값싼 엘라스토머(Elastomer)를 통해 접합시킬 수 있도록 함으로써 원가를 절감시켜 스퍼터링용 로터리 타겟 어셈블리의 생산단가를 낮출 수가 있다.
나아가, 본 발명에 따른 기술은 백킹 튜브의 외주면 상에 스퍼터링 타겟을 접합시 시중에서 구하기 쉽고 값싼 엘라스토머(Elastomer)를 통해 접합시킬 수 있도록 함으로써 안정적으로 재료의 수급이 가능하다는 장점이 있다.
도 1 은 본 발명에 따른 스퍼터링용 로터리 타겟 어셈블리의 접합과정을 보인 블럭도.
도 2 는 본 발명에 따른 스퍼터링용 로터리 타겟 어셈블리의 접합과정에서 타겟 받침관의 설치를 보인 종단면 구성도.
도 3 은 본 발명에 따른 스퍼터링용 로터리 타겟 어셈블리의 접합과정에서 최하단 스퍼터링 타겟의 설치를 보인 종단면 구성도.
도 4 는 본 발명에 따른 스퍼터링용 로터리 타겟 어셈블리의 접합과정에서 다수의 스퍼터링 타겟의 설치를 보인 종단면 구성도.
도 5 는 본 발명에 따른 스퍼터링용 로터리 타겟 어셈블리의 접합과정에서 다수의 스퍼터링 타겟의 설치를 보인 사시 구성도.
도 6 은 본 발명에 따른 스퍼터링용 로터리 타겟 어셈블리의 접합과정에서 엘라스토머의 주입을 보인 종단면 구성도.
도 7 은 도 6 의 "A-A"선 단면도.
이하에서는 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 스퍼터링용 로터리 타겟 어셈블리 접합방법 및 이의 접합방법에 의해 제조된 스퍼터링용 로터리 타겟 어셈블리를 보다 상세하게 설명하기로 한다.
도 1 은 본 발명에 따른 스퍼터링용 로터리 타겟 어셈블리의 접합과정을 보인 블럭도, 도 2 는 본 발명에 따른 스퍼터링용 로터리 타겟 어셈블리의 접합과정에서 타겟 받침관의 설치를 보인 종단면 구성도, 도 3 은 본 발명에 따른 스퍼터링용 로터리 타겟 어셈블리의 접합과정에서 최하단 스퍼터링 타겟의 설치를 보인 종단면 구성도, 도 4 는 본 발명에 따른 스퍼터링용 로터리 타겟 어셈블리의 접합과정에서 다수의 스퍼터링 타겟의 설치를 보인 종단면 구성도, 도 5 는 본 발명에 따른 스퍼터링용 로터리 타겟 어셈블리의 접합과정에서 다수의 스퍼터링 타겟의 설치를 보인 사시 구성도, 도 6 은 본 발명에 따른 스퍼터링용 로터리 타겟 어셈블리의 접합과정에서 엘라스토머의 주입을 보인 종단면 구성도, 도 7 은 도 6 의 "A-A"선 단면도이다.
도 1 내지 도 7 에 도시된 바와 같이 본 발명에 따른 스퍼터링용 로터리 타겟 어셈블리(100)의 접합과정을 살펴보면 (a) 외주면에 인듐(112)이 코팅된 백킹 튜브(110)를 정반(10)에 세로 방향으로 정위치시키는 과정(S100), (b) 정반(10)에 정위치된 백킹 튜브(110)의 하단부 외주면 상에 타겟 받침관(200)을 결합 고정시키는 과정(S110), (c) 타겟 받침관(200)의 상부측으로 백킹 튜브(110) 외주면 상에 내주면에 인듐(122)이 코팅된 다수의 스퍼터링 타겟(120)을 차례로 결합하되 백킹 튜브(110) 외주면과 스퍼터링 타겟(120) 내주면 사이의 간격이 균일하게 이루어지도록 정위치시키는 과정(S120), (d) 스퍼터링 타겟(120)을 백킹 튜브(110)의 외주면에 차례로 끼워 결합시킨 다음 백킹 튜브(110)와 스퍼터링 타겟(120) 사이의 틈새에 액상의 엘라스토머(Elastomer : 130)를 주입하는 과정(S130) 및 (e) 엘라스토머(130)를 주입한 다음 백킹 튜브(110)와 스퍼터링 타겟(120)을 일정 온도로 가열 유지하는 가운데 엘라스토머(130)를 경화시켜 백킹 튜브(110) 외주에 스퍼터링 타겟(120)을 접합시키는 과정(S140)을 포함한 구성으로 이루어진다.
전술한 바와 같이 본 발명에 따른 기술은 스퍼터링용 챔버에 회전 가능하게 설치되어 구동모터의 구동에 의해 회전되는 가운데 전압을 인가하는 스퍼터링용 로터리 타겟 어셈블리(100)를 구성하는 냉각관인 백킹 튜브(110) 외주면에 원통형의 스퍼터링 타겟(120)을 접합시키는 방법에 관한 것으로, 스퍼터링 타겟(120)의 재질은 실리콘(Si)이나 실리콘 산화물(SiO2) 및 실리콘 카바이드(SiC) 등으로 이루어진다. 이러한 실리콘(Si)이나 실리콘 산화물(SiO2) 및 실리콘 카바이드(SiC) 타겟(120)과 같이 고저항 물질의 경우 RF Power, MF Power 및 Pulse DC Power를 사용한다.
한편, 전술한 바와 같은 과정을 통해 백킹 튜브(110)와 스퍼터링 타겟(120) 사이의 틈새에 주입된 엘라스토머(130)의 경화에 따라 백킹 튜브(110)에 스퍼터링 타겟(120)의 접합이 이루어진 후에는 최하단 스퍼터링 타겟(120) 하부측에 결합된 타겟 받침관(200)을 백킹 튜브(110)로부터 분리하여 본 발명에서 제조하고자 하는 스퍼터링용 로터리 타겟 어셈블리를 제조한다. 이때, 타겟 받침관(200)은 세 개의 조각으로 분리되는 형태로 이루어진다.
전술한 바와 같이 본 발명에 따른 기술은 타겟 받침관(200) 상부측에 배열 결합되는 스퍼터링 타겟(120)과 백킹 튜브(110) 틈새 사이에 주입되는 액상의 엘라스토머(130)가 백킹 튜브(110) 외주면과 스퍼터링 타겟(120) 내주면 상의 인듐 코팅면(112, 122)과 매우 양호한 접합이 이루어진다.
본 발명을 보다 상세하게 설명하면 다음과 같다. 먼저, 백킹 튜브(110) 외주면과 스퍼터링 타겟(120)의 내주면에는 인듐을 통해 코팅 처리를 하여 인듐 코팅면(112, 122)을 형성한다. 이어서, 도 1 및 도 2 의 단계(a) 과정에서와 같이 백킹 튜브(110)의 하부측 내경을 통해 원통형 가열관(20)을 장착하여 백킹 튜브(110)를 정반(10)에 중심을 잃지 않도록 안전하게 세운다(S100).
전술한 바와 같이 단계(a) 과정(S100)에서와 같이 백킹 튜브(110)의 하부측 내경을 통해 원통형 가열관(20)을 장착하는 것은 후술하는 단계(e) 과정에서와 같이 백킹 튜브(110)를 가열하여 백킹 튜브(110)와 스퍼터링 타겟(120) 사이의 틈새에 주입된 엘라스토머(130)를 경화시키기 위함이다.
다음으로, 전술한 바와 같이 원통형 가열관(20)이 내경에 장착된 백킹 튜브(110)를 정반(10)에 수직하게 세운 다음에는 도 1 및 도 2 의 단계(b) 과정에서와 같이 백킹 튜브(110)의 최하단부 외주면 상에 타겟 받침관(200)을 결합 고정시킨다(S110). 이때, 타겟 받침관(200)은 세 개의 조각으로 분리 형성되어 있어 최종적으로는 완성된 스퍼터링 로터리 타겟 어셈블리(100)로부터 분리된다.
다시 말해서, 전술한 타겟 받침관(200)은 백킹 튜브(110)의 외주면 상에 다수의 스퍼터링 타겟(120)을 엘라스토머(130)를 통해 접합한 다음, 완성된 스퍼터링 로터리 타겟 어셈블리(100)로부터 분리된다. 따라서, 타겟 밭침관(200)의 분리를 용이하게 하기 위해 세 개의 조각으로 형성된다.
이어서, 전술한 단계(b) 과정(S110)에서와 같이 백킹 튜브(110)의 최하단부 외주면 상에 타겟 받침관(200)을 결합 고정시킨 다음에는 도 1, 도 3, 도 4 및 도 5 의 단계(c) 과정에서와 같이 백킹 튜브(110)의 상단 외주면을 통해 다수의 스퍼터링 타겟(120)을 차례로 끼워 타겟 받침관(200)의 상부측으로 정위치되게 한다(S120).
한편, 전술한 단계(c) 과정(S120)에서와 같은 스퍼터링 타겟(120)의 정위치는 백킹 튜브(110)가 스퍼터링 타겟(120)의 중심에 위치되도록 하여 타겟 받침관(200) 상단과 스퍼터링 타겟(120) 하단 그리고 상하의 스퍼터링 타겟(120)과 스퍼터링 타겟(120) 사이를 테프론 시트(310)의 상하로 양면 캡톤 접착테이프(320)가 구성된 기밀 테이프(300)를 통해 접착하여 기밀이 이루어지도록 결합한다.
전술한 바와 같이 백킹 튜브(110)의 상단 외주면을 통해 다수의 스퍼터링 타겟(120)을 차례로 끼워 타겟 받침관(200)의 상부측으로 정위치시 스퍼터링 타겟(120)의 전체 길이는 900mm 이상으로 이루어진다. 이처럼 다수의 스퍼터링 타겟(120)을 백킹 튜브(110)의 외주면 상에 끼워 결합하는 방식은 대형 스퍼터링 로터리 타겟 어셈블리(100)를 제조하기 위함이다.
다음으로, 전술한 단계(c) 과정(S120)에서와 같이 백킹 튜브(110)의 상단 외주면을 통해 다수의 스퍼터링 타겟(120)을 차례로 끼워 타겟 받침관(200)의 상부측으로 정위치시킨 다음에는 도 1, 도 6 및 도 7 의 단계(d) 과정에서와 같이 백킹 튜브(110)와 스퍼터링 타겟(120) 사이의 틈새에 엘라스토머(Elastomer : 130)를 주입한다(S130).
전술한 바와 같은 단계(d) 과정(S130)에서와 같이 백킹 튜브(110)와 스퍼터링 타겟(120) 사이의 틈새에 엘라스토머(130)를 주입시에는 백킹 튜브(110)와 스퍼터링 타겟(120)에 진동을 가하여 엘라스토머(130)의 균일한 분포가 이루어질 수 있도록 함이 보다 양호하다 할 것이다.
한편, 전술한 엘라스토머(130)는 변형시켰을 때 원래의 모양으로 되돌아오는 성질(복원성)이 있고, 질기며 잘 닳지 않고 화학약품에 잘 견디는 고무와 성질이 비슷한 합성 중합체물질(작은 분자나 단위체가 결합되어 있는 거대 분자)을 말하는 것으로, 천연고무와 비슷한 탄성을 갖는 물질로써 폴리머가 바람직하다. 실리콘 엘라스토머가 바람직하지만 폴리(디메틸실록산) 엘라스토머가 더 바람직한데, 일례로 다우코닝사에서 판매하는 Sylgard ® 184, 93-500란 상표 등의 실리콘 엘라스토머가 있다. 실리콘은 규소-산소(Si-O)로 백본을 갖는 중합성 엘라스토머이고, 폴리(디메틸실록산)이나 PDMS는 보통 (Me2SiO)n의 디메틸실록산으로 표시된다.
전술한 엘라스토머(130) 이외에 스퍼터링 타겟(120)과 백킹 튜브(110) 사이의 접합 상태를 강하게 유지하고, 스퍼터링 타겟(120)에서 백킹 튜브(110)로 열을 적당히 전달하면서도 50℃ 이상의 온도를 견딜 수 있으며, 진공환경에 어울리는 다른 폴리머로 접합층에 대체하여 사용할 수 있다. 이때, 엘라스토머(130)를 대체하여 사용 가능한 폴리머로는 폴리이미드, 폴리케톤, 폴리에테르케톤 및 폴리에테르설폰 등이 있으며, 유연한 에폭시를 사용할 수도 있다.
다음으로, 본 발명을 구성하는 단계(e) 과정은 백킹 튜브(110) 외주면과 스퍼터링 타겟(120) 내주면 사이의 간극에 주입된 엘라스토머(130)를 경화시켜 백킹 튜브(110)와 스퍼터링 타겟(120)의 접합이 이루어질 수 있도록 하는 과정(S140)으로, 이러한 단계(e) 과정(S140)은 도 1 및 도 6 에 도시된 바와 같이 단계(d) 과정(S130)에서와 같이 엘라스토머(130)를 주입한 다음 백킹 튜브(110)와 스퍼터링 타겟(120)을 일정 온도로 가열 유지하는 가운데 엘라스토머(130)를 경화시켜 백킹 튜브(110) 외주에 스퍼터링 타겟(120)을 접합시키게 된다.
전술한 바와 같은 단계(e) 과정(S140)에서 백킹 튜브(110)와 스퍼터링 타겟(120)의 가열온도는 25∼100℃의 온도 조건하에서 2∼20시간 유지하여 엘라스토머(130)의 경화가 이루어질 수 있도록 함이 보다 바람직하다. 이때, 백킹 튜브(110)와 스퍼터링 타겟(120)의 가열은 백킹 튜브(110) 내경에 장착된 원통형 가열관(20)과 스퍼터링 타겟(120)의 외부에서 가열하는 가열수단(도시하지 않음)을 통해 가열한다.
한편, 본 발명에 따른 기술의 단계(d) 과정(S130)에서 엘라스토머(130)에는 1종 또는 2종 이상의 열전도성 분말(140)이 일정 비율로 혼합될 수 있다. 이러한 열전도성 분말(140)의 주목적은 접합층의 열전도율을 개선하는데 있는 것으로, 접합층을 구성하는 엘라스토머(130)와 열전도성 분말(140)의 조성 비율은 엘라스토머(130) 40∼90 중량%와 열전도성 분말(140) 10∼60 중량%의 비율로 혼합 조성될 수 있다.
전술한 바와 같은 열전도성 분말(140)로는 열전도성 입자나 금속분말 및 세라믹 분말 중에서 선택되어진다. 이때, 열전도성 분말(140)은 보론 나이트 라이드 분말(Boron Nitride Powder), 그래핀 분말(Graphene : 나노카본), 스테인리스 스틸 볼(S/S ball), 구리(Cu), 알루미늄(Al), 알루미나, 실리콘, 실리콘 산화물, 질화규소, 탄화규소 및 사이알론으로 이루어진 군으로부터 선택된 1종 또는 2종 이상 이루어진다.
그리고, 전술한 바와 같은 열전도성 분말(140)의 군에서 2종 이상 선택하여 혼합하는 경우 동일 비율로 혼합될 수 있으며, 열전도성 분말(140)의 입자 크기는 0.000001∼0.8mm의 크기로 이루어진다. 이러한 열전도성 분말(140)은 엘라스토머(130)의 점성을 증가시킨다.
전술한 바와 같은 열전도성 분말(140)의 충진은 엘라스토머(130)를 백킹 튜브(110)와 스퍼터링 타켓(120) 사이의 간극에 주입한 후 경화되기 전에 충진할 수 있다. 또한, 열전도성 분말(140)은 엘라스토머(130)에 일정 비율로 혼합한 상태로 충진시킬 수도 있으며, 백킹 튜브(110) 외주면과 스퍼터링 타겟(120) 내주면 사이의 간극에 열전도성 분말(140)을 먼저 충진한 상태에서 엘라스토머(130)를 충진할 수도 있다.
이상에서와 같이 엘라스토머(Elastomer : 130)의 접합재를 통해 백킹 튜브(110) 외주면 상에 스퍼터링 타겟(120)의 접합이 이루어질 수 있도록 하는 본 발명에 따른 기술은 저온 결합을 가능하게 하여 백킹 튜브(110)와 스퍼터링 타겟(120)의 접합에 따른 열팽창을 방지함은 물론, 이로 인한 스퍼터링 로터리 타겟 어셈블리(100)의 파손이나 변형을 방지할 수가 있다.
아울러, 전술한 바와 같이 엘라스토머(130)의 접합재를 통해 백킹 튜브(110) 외주면 상에 스퍼터링 타겟(120)의 접합이 이루어질 수 있도록 하는 본 발명에 따른 기술은 원가를 절감시켜 생산단가를 낮출 수 있도록 함은 물론, 안정적으로 재료의 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. 가열관
100. 스퍼터링 로터리 타겟 어셈블리 110. 백킹 튜브
112. 인듐 코팅면 120. 스퍼터링 타겟
122. 인듐 코팅면 130. 엘라스토머
140. 전도성 분말 200. 타겟 받침관
300. 기밀 테이프 310. 테프론 시트
320. 양면 캡톤 접착테이프

Claims (14)

  1. 스퍼터링용 챔버에 회전 가능하게 설치되어 구동모터의 구동에 의해 회전되는 가운데 전압을 인가하는 스퍼터링용 로터리 타겟 어셈블리를 구성하는 냉각관인 백킹 튜브 외주면에 원통형의 스퍼터링 타겟을 접합시키는 방법에 있어서,
    (a) 외주면에 인듐이 코팅된 상기 백킹 튜브를 정반에 세로 방향으로 정위치시키는 단계;
    (b) 단계(a) 과정을 통해 정반에 정위치된 상기 백킹 튜브의 하단부 외주면 상에 타겟 받침관을 결합 고정시키는 단계;
    (c) 단계(b) 과정을 통해 결합된 상기 타겟 받침관의 상부측으로 상기 백킹 튜브 외주면 상에 내주면에 인듐이 코팅된 다수의 스퍼터링 타겟을 차례로 결합하되 상기 백킹 튜브 외주면과 스퍼터링 타겟 내주면 사이의 간격이 균일하게 이루어지도록 정위치시키는 단계;
    (d) 단계(c) 과정을 통해 상기 스퍼터링 타겟을 백킹 튜브의 외주면에 차례로 끼워 결합시킨 다음 상기 백킹 튜브와 스퍼터링 타겟 사이의 틈새에 액상의 엘라스토머(Elastomer)를 주입하는 단계; 및
    (e) 단계(d) 과정을 통해 상기 엘라스토머를 주입한 다음 상기 백킹 튜브와 스퍼터링 타겟을 일정 온도로 가열 유지하는 가운데 상기 엘라스토머를 경화시켜 상기 백킹 튜브 외주에 스퍼터링 타겟을 접합시키는 단계를 포함한 구성으로 이루어진 것을 특징으로 하는 스퍼터링용 로터리 타켓 어셈블리 접합방법.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 단계(c) 과정에서 상기 타겟 받침관과 스퍼터링 타겟 및 스퍼터링 타겟과 스퍼터링 타겟 각각의 사이에는 테프론 시트의 상하에 양면 캡톤 접착테이프로 이루어진 기밀테이프가 위치되어 상기 타겟 받침관과 스퍼터링 타겟 및 상기 스퍼터링 타겟과 스퍼터링 타겟 사이에 기밀이 이루어지도록 한 것을 특징으로 하는 스퍼터링용 로터리 타켓 어셈블리 접합방법.
  3. 제 1 항에 있어서, 상기 단계(d) 과정에서 엘라스토머는 폴리이미드, 폴리케톤, 폴리에테르케톤 및 폴리에테르설폰 중에서 선택된 어느 하나의 폴리머로 대체하여 사용할 수 있도록 한 것을 특징으로 하는 스퍼터링용 로터리 타켓 어셈블리 접합방법.
  4. 제 1 항에 있어서, 상기 단계(d) 과정에서 상기 백킹 튜브와 스퍼터링 타겟 사이의 틈새에 엘라스토머를 주입시 백킹 튜브와 스퍼터링 타겟에 진동을 가하여 엘라스토머의 균일한 분포가 이루어질 수 있도록 한 것을 특징으로 하는 스퍼터링용 로터리 타켓 어셈블리 접합방법.
  5. 제 1 항에 있어서, 상기 단계(d) 과정에서 상기 엘라스토머에는 선택된 1종 또는 2종 이상의 열전도성 분말이 일정 비율로 혼합되는 것을 특징으로 하는 스퍼터링용 로터리 타켓 어셈블리 접합방법.
  6. 제 5 항에 있어서, 상기 엘라스토머와 열전도성 분말의 혼합비는 엘라스토머(Elastomer) 40∼90 중량%와 열전도성 분말 10∼60 중량%의 비율로 혼합 조성된 것을 특징으로 하는 스퍼터링용 로터리 타켓 어셈블러 접합방법.
  7. 제 6 항에 있어서, 상기 열전도성 분말은 보론 나이트 라이드 분말(Boron Nitride Powder), 그래핀 분말(Graphene : 나노카본), 스테인리스 스틸 볼(S/S ball), 구리(Cu), 알루미늄(Al), 알루미나, 실리콘, 실리콘 산화물, 질화규소, 탄화규소 및 사이알론으로 이루어진 군으로부터 선택된 1종 또는 2종 이상 이루어진 것을 특징으로 하는 스퍼터링용 로터리 타켓 어셈블러 접합방법.
  8. 제 7 항에 있어서, 상기 열전도성 분말은 2종 이상 선택하여 혼합하는 경우 동일 비율로 혼합되는 것을 특징으로 하는 스퍼터링용 로터리 타켓 어셈블러 접합방법.
  9. 제 8 항에 있어서, 상기 열전도성 분말의 입자 크기는 0.000001∼0.8mm의 크기로 이루어진 것을 특징으로 하는 스퍼터링용 로터리 타켓 어셈블러 접합방법.
  10. 제 9 항에 있어서, 상기 열전도성 분말의 충진은 상기 엘라스토머를 주입한 후 경화되기 전에 충진하는 것을 특징으로 하는 스퍼터링용 로터리 타켓 어셈블러 접합방법.
  11. 제 9 항에 있어서, 상기 열전도성 분말의 충진은 상기 엘라스토머에 일정 비율로 혼합한 상태로 충진시키는 것을 특징으로 하는 스퍼터링용 로터리 타켓 어셈블리 접합방법.
  12. 제 9 항에 있어서, 상기 열전도성 분말의 충진은 상기 백킹 튜브 외주면과 스퍼터링 타겟 내주면 사이의 간극에 먼저 충진한 상태에서 상기 엘라스토머를 충진하는 것을 특징으로 하는 스퍼터링용 로터리 타켓 어셈블리 접합방법.
  13. 제 1 항에 있어서, 상기 단계(e) 과정에서 상기 백킹 튜브와 스퍼터링 타겟의 가열온도는 25∼100℃의 온도 조건하에서 2∼20시간 유지하여 상기 엘라스토머의 경화가 이루어질 수 있도록 한 것을 특징으로 하는 스퍼터링용 로터리 타켓 어셈블리 접합방법.
  14. 제 1 항 내지 제 13 항 중 어느 한 항에 접합방법에 의해 제조된 스퍼터링용 로터리 타켓 어셈블리.
KR1020130144959A 2013-11-27 2013-11-27 스퍼터링용 로터리 타겟 어셈블리 접합방법 및 이의 접합방법에 의해 제조된 스퍼터링용 로터리 타겟 어셈블리 KR20150061185A (ko)

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