KR20160113971A

KR20160113971A - 원통형 스퍼터링 타겟

Info

Publication number: KR20160113971A
Application number: KR1020160030958A
Authority: KR
Inventors: 요시타카 츠루타
Original assignee: 제이엑스금속주식회사
Priority date: 2015-03-23
Filing date: 2016-03-15
Publication date: 2016-10-04
Also published as: US20160284524A1; JP2016180135A; US10679833B2; TW201634720A; TWI565819B; JP5909006B1; CN105986232A; KR20170077862A; KR101937526B1; CN105986232B

Abstract

본 발명은, 원통형 기재와 원통형 스퍼터링 타겟재의 접합성 높이는 것을 목적으로 한다. 원통형 기재와 원통형 스퍼터링 타겟재와의 접합체로부터 구성되는 원통형 스퍼터링 타겟에 있어서, 원통형 기재와 상기 원통형 스퍼터링 타겟재를 접합시키는 접합재의 두께를 d(mm), 접합재의 선팽창 계수를 α₁(μm/μmK), 접합재의 융점과 실온과의 차이를 ΔT(K)로 한 경우에, 원통형 스퍼터링 타겟재의 접합재 측의 십점평균 거칠기(Rz)가 d(μm)×α₁(μm/μmK)×ΔT(K)≤Rz(μm)하는 원통형 스퍼터링 타겟이 제공된다.

Description

원통형 스퍼터링 타겟{CYLINDRICAL SPUTTERING TARGET}

본 발명은, 원통형 스퍼터링 타겟에 관한 것으로, 특히, 원통형 기재(백킹 튜브라고도 명명됨)에 접합된 세라믹 원통형 스퍼터링 타겟과 관련된다.

　원통형(로터리형 또는 회전형이라고도 함) 스퍼터링 타겟은 평판형 스퍼터링 타겟에 비해, 스퍼터링 타겟재의 전체 면이 이로전(erosion) 되어, 균일하게 깎이는 것에 의해, 사용 효율이 높게 되는 이점이 있다. 따라서, 최근에는, 종래의 평판형 스퍼터링 타겟 대신에 원통형 스퍼터링 타겟의 사용이 증가하고 있다.

원통형 스퍼터링 타겟의 제조 방법으로서는, 원통형 스퍼터링 타겟재를 원통형 기재와 일체적으로 제조하는, 원통형 기재의 외주면에의 용사법에 의한 제조 방법이 있다. 또한, 원통형 기재의 외주에 스퍼터링 타겟재의 원료인 분말을 충전하여 열간 등방압 가압(Hot Isostatic Press; HIP)하는 것에 의해 제조하는 등, 별도 제조한 세라믹 소결체로부터 구성되는 원통형 스퍼터링 타겟재를 땜납재 등의 접합재를 이용하여, 원통형 기재에 접합하는 방법이 알려져 있다.

원통형 스퍼터링 타겟재를 원통형 기재와 일체적으로 제조하는 방법으로 제조된 원통형 스퍼터링 타겟의 경우, 원통형 기재의 재이용이 어렵고, 비경제적인 한편, 원통형 스퍼터링 타겟재와 원통형 기재의 열팽창 계수의 차이로부터 스퍼터 시에 원통형 스퍼터링 타겟재의 붕괴나 깨짐이 발생된다.

한편, 별도 제조한 세라믹 소결체로부터 구성되는 원통형 스퍼터링 타겟재를 땜납재 등의 접합재를 이용해 원통형 기재에 접합하여 제조하는 방법의 경우, 원통형 스퍼터링 타겟재와 원통형 기재는 그 사이에 삽입되는 땜납재 등의 접합재를 통해 접합되기 때문에, 땜납재 등의 접합재의 충전이 불충분의 경우, 접합이 불충분하게 된다.

접합이 불충분하다면, 스퍼터 시에, 원통형 스퍼터링 타겟재의 팽창에 의해 원통형 스퍼터링 타겟재가 원통형 기재로부터 벗어나, 공전한다, 또는 원통형 스퍼터링 타겟재의 분열, 빠진다고 하는 원인이 된다.

접합이 불충분하다면, 스퍼터 시에, 원통형 스퍼터링 타겟재의 팽창에 의해 원통형 스퍼터링 타겟재가 원통형 기재로부터 빗나가 헛돌게 되고, 또는 원통형 스퍼터링 타겟재의 붕괴, 깨짐의 원인이 된다.

거기에서, 특허 문헌 1에서는, 원통형 스퍼터링 타겟재와 원통형 기재와의 접합을 강화하기 위해, 땜납재 등의 접합재를 충전한 후, 원통축 방향의 일 단부터 냉각을 개시하여 타 단을 향해 차례차례 냉각하고, 냉각 중에 용융 상태의 접합재를 더 공급하고 있다. 이와 같이 접합재를 공급하는 것에 의해, 접합 상태를 개선하고, 붕괴, 깨짐을 방지하는 것이 기재되어 있다.

통상, 땜납 등의 접합재는, 액체 상으로 원통형 스퍼터링 타겟재와 원통형 기재의 사이의 캐비티에 충전되고, 충전 후에 냉각 시에 고체 상으로 변화되어 원통형 스퍼터링 타겟재와 원통형 기재의 접합을 수행한다. 냉각에 수반하는 접합재의 열수축량을 고려하면, 특허 문헌 1에 개시되고 있는 방법은, 접합재의 열수축량을 보충하는 것에 의해 캐비티에의 충전율을 높이는 것이라고 말할 수 있다.

그렇지만, 특허 문헌 1에 개시되어 있는 방법은, 접합재의 열수축량을 보충하는 것 밖에 수행할 수 없다. 따라서, 특허 문헌 1에 개시되어 있는 방법은, 결과적으로, 냉각 시에 있어서의 접합재의 원통형 스퍼터링 타겟의 축방향에 대한 수축에 의한 접합성의 저하를 방지하는 것에 지나지 않는다.

접합재의 수축은, 원통형 스퍼터링 타겟의 축방향에 대한 수축 뿐만 아니라, 직경 방향도 고려해야 한다. 원통의 직경 방향의 수축에 의해서 용이하게 기재와 타겟재는 박리되어 버리기 때문이다. 원통축 방향의 일 단부터 냉각을 개시하여, 용융 상태의 접합재를 캐비티에 더 공급하더라도, 접합재에는 일정한 점성이 있어, 원통의 직경 방향의 수축에 의해서 발행할 수 있는 공극을 배제하도록 제어하는 것은 곤란하다. 특허 문헌 1에 대해도, 접합재의 원통형 스퍼터링 타겟의 직경 방향에의 수축에 의해서 발생하는 원통형 스퍼터링 타겟재와 접합재의 사이에 생기는 공극에 대한 대응책은 취하고 있지 못한 상황이다.

특허 문헌 1: 특개 2010-18883호 공보

본 발명의 과제는, 원통형 스퍼터링 타겟재와 원통 기재의 접합성을 높이는 것과 동시에, 원통형 스퍼터링 타겟재 및 원통형 기재의 열팽창 계수의 차이에 의해 일어나는 스퍼터 시에 있어서의 원통형 스퍼터링 타겟재의 붕괴, 깨짐을 방지하는 것이 가능한 원통형 스퍼터링 타겟 및 그 제조 방법을 제공하는 것이다.

본 발명자들은, 상기 과제를 해결하기 위해 원통형 스퍼터링 타겟재의 접합재 측의 표면 거칠기를, 접합재의 열수축에 의해서 생기는 접합재의 두께의 감소량 이상으로 크게 하는 것에 의해, 열수축한 때의 박리를 방지하는 것이 가능해지는 것을 발견했다. 통상, 원통형 스퍼터링 타겟재의 접합재 측의 표면 거칠기는 가능한 한 작게되도록 한다. 그렇지만, 본 발명에서는, 오히려 표면 거칠기를 크게하고, 또한, 단지 거칠게할 뿐만 아니라, 표면 거칠기(Rz 및/또는 Ra)와 접합재의 두께의 관계를 규정하는 것으로, 정밀도가 좋고 접합재와 원통형 스퍼터링 타겟재와의 앵커 효과를 높이는 것을 가능하게 하는 본 발명의 완성에 도달했다.

본 발명의 일 실시 형태에 의하면, 원통형 기재와 원통형 스퍼터링 타겟재와의 접합체로부터 구성되는 원통형 스퍼터링 타겟에 있어서, 원통형 기재와 원통형 스퍼터링 타겟재를 접합시키는 접합재의 두께를 d(μm), 접합재의 선팽창 계수를 α₁(μm/μmK), 접합재의 융점과 실온과의 차이를 ΔT(K)로 한 경우에, 원통형 스퍼터링 타겟재의 접합재 측의 십점평균 거칠기(Rz)가 d(μm)×α₁(μm/μmK)×ΔT(K)≤Rz(μm)(식 1)를 만족하는 것을 특징으로 하는 원통형 스퍼터링 타겟이 제공된다.십점평균 거칠기(Rz)의 상한은, 특별히 규정하지 않는다. 십점평균 거칠기(Rz)가 클수록 원통형 스퍼터링 타겟재의 접합면과 접합재가 접하는 면적을 크게 할 수 있어, 접합재와 원통형 스퍼터링 타겟재와의 앵커 효과를 높이는 것이 가능해지기 때문이다. 한편, 하한은, 접합재로서 이용되는 In 또는 In 합금의 땜납재의 열수축량 이상으로 클 필요가 있으므로 하한은 접합재의 열수축량으로 하는 것이 바람직하다.

본 발명의 일 실시 형태에 의하면, 원통형 스퍼터링 타겟재는, 원통형 스퍼터링 타겟재의 접합재 측의 면의 십점평균 거칠기(Rz)가 d(μm)×α₁(μm/μmK)×ΔT(K)≤Rz(μm)를 만족할 뿐만 아니라, 또한, 그 접합재 측의 면의 산술평균 거칠기(Ra)가 d(μm)×α₁(μm/μmK)×ΔT(K)×0.1≤Ra(μm)(식 2)를 만족하는 원통형 스퍼터링 타겟이 제공된다.

원통형 스퍼터링 타겟재는, ITO 또는 IZO, IGZO, 또는 ITZO일 수 있다.

접합재는, In 또는 InSn를 포함한다. 접합재의 두께는 0.5 mm≤d≤2.0 mm로 하는 것이 바람직하다.

본 발명에 의하면, 접합재가 액체 상으로부터 고체 상으로 변화할 때에 원통형 스퍼터링 타겟의 직경 방향으로 수축한다고 하더라도, 원통형 스퍼터링 타겟재의 접합재 측의 면의 십점평균 거칠기(Rz)가 d(μm)×α₁(μm/μmK)×ΔT(K)≤Rz(μm)를 만족하지 않는 원통형 스퍼터링 타겟에 비해, 원통형 스퍼터링 타겟재와 접합재와의 접점을 확보하는 것이 가능해지고, 원통형 스퍼터링 타겟재와 원통형 기재와의 접합의 강도를 높이는 것이 가능해진다.

추가로 본 발명에 의하면, 접합재가 열수축하여 원통형 스퍼터링 타겟재와 접합재의 사이에 공극이 형성되더라도, 공극에 의한 스퍼터 시의 열에 따른 원통형 스퍼터링 타겟재, 접합재 및 원통형 기재의 각 열팽창 계수의 차이에 따라 생기는 응력을 완화하는 것이 가능해진다.

도 1 본 발명의 실시 형태와 관련되는 원통형 스퍼터링 타겟재와 원통형 기재를 접합재를 이용해 접합시키기 위한 본딩 공정을 설명하기 위한 개략도이다.
도 2 본 발명의 실시 형태와 관련되는 원통형 스퍼터링 타겟재의 접합재 측의 표면을 나타내는 개략도이다.

이하, 도면을 참조하여 본 발명과 관련되는 원통형 스퍼터링 타겟 및 그 제조 방법에 대해 설명한다. 다만, 본 발명의 원통형 스퍼터링 타겟 및 그 제조 방법은 많은 다른 형태로 실시하는 것이 가능하고, 이하에 나타내는 실시의 형태의 기재 내용으로 한정해 해석되는 것은 아니다. 또한, 본 실시의 형태에서 참조하는 도면에 있어서, 동일 부분 또는 같은 기능을 가지는 부분에는 동일한 부호를 교부하고, 그 반복의 설명은 생략한다.

본 발명과 관련되는 원통형 스퍼터링 타겟의 구성 및 제조 방법을 설명한다. 본 발명에 대해 실시예를 통해 설명하지만, 본 발명은 이것으로 한정되는 것은 아니다.

도 1은 본 발명의 실시 형태와 관련되는 원통형 스퍼터링 타겟재와 원통형 기재를 접합재를 이용하여 접합시키기 위한 본딩 공정을 설명하기 위한 개략도이다. 도 2는, 본 발명의 실시 형태와 관련되는 원통형 스퍼터링 타겟재의 접합재면의 표면을 나타내는 개략도이다. 도 1 및 도 2에 의해서는 본 발명에 해당하는 원통형 스퍼터링 타겟을 설명한다.

복수의 원통형 스퍼터링 타겟재(1), 원통형 기재(4), 및 접합재(3)를 준비한다. 원통형 스퍼터링 타겟재(1) 및 원통형 기재(4)의 외경, 내경, 및 길이에 대해서, 특별히 제한은 없다. 다만, 원통형 스퍼터링 타겟재(1)의 내경과 원통형 기재(4)의 외경은, 원통형 스퍼터링 타겟재(1)와 원통형 기재(4)의 사이에 형성되는 캐비티의 폭을 규정하고, 캐비티에 충전되는 접합재(3)의 두께를 규정한다. 따라서, 원통형 스퍼터링 타겟재(1)의 내경과 원통형 기재(4)의 외경은, 접합재(3)의 두께가 소망한 두께가 되도록 조정된다.

원통형 스퍼터링 타겟재(1)는 세라믹 소결체로부터 구성되어, 예컨대, 인듐, 주석 및 산소로부터 구성되는 ITO 소결체(Indium Tin Oxide), 아연, 알루미늄 및 산소로부터 구성되는 AZO 소결체(Aluminium Zinc Oxide), 인듐, 아연 및 산소로부터 구성되는 IZO 소결체(Indium Zinc Oxide), TiO₂ 등의 소결체이다. 다만, 본 발명에 해당하는 원통형 스퍼터링 타겟의 원통형 스퍼터링 타겟재(1)는 세라믹 소결체라면, 상기 조성으로 한정되지 않는다.

원통형 기재(4)로는, 여러 가지의 재질이 사용 가능하다. 원통형 기재(4)의 일례로서 동(Cu), 티탄(Ti), 몰리브덴(Mo) 또는 이러한 원소가 복수 포함되는 금속을 들 수 있다.

접합재(3)로는, 예컨대, 저융점의 인듐(In), 또는 Sn 등을 포함한 In 합금의 땜납재를 들 수 있다. In 합금의 경우, 융점 및 열전도성 등을 고려하면, In을 적어도 99.99% 이상 함유하는 In 합금이 바람직하다.

우선, 준비한 원통형 스퍼터링 타겟재(1)의 원통형 기재(4)와의 접합면의 표면을 블라스트(blast) 처리, 기계 가공, 벨트 샌더, 샌드페이퍼, 블라스트 매체(blast media)를 문지르기 등에 의해, 예컨대, 도 2에 나타낸 것처럼 거칠게 한다. 이 때, 접합재(3)의 두께 및 당해 접합재(3)의 열수축량에 따라, 표면 거칠기를 결정한다. 접합재(3)의 두께를 d(μm), 접합재(3)의 선팽창 계수를 α₁(μm/μmK), 접합재(3)의 융점과 실온과의 차이를 ΔT(K)로 한 경우, 원통형 스퍼터링 타겟재(1)의 접합재 측의 십점평균 거칠기(Rz)가 d(μm)×α1(μm/μmK)×ΔT(K)≤Rz(μm)를 만족하도록 원통형 스퍼터링 타겟재(1)의 원통형 기재(4)와의 접합면을 거칠게 하는 것이 바람직하다.

이유는 정확하지 않으나, 원통형 스퍼터링 타겟재(1)과 원통형 기재(4)의 사이로 흘러 들어가는 접합재(3)은, 흘러 들어간 직후에는 액체 상태로 존재하고, 그 유동성 때문에 원통형 기재(4) 및 원통형 스퍼터링 타겟재(1)의 각 표면에 존재하게 된다. 그렇지만, 접합재(3)는 융점에서 고체화하고, 실온까지 온도가 변화하는 동안에 축소가 생겨 접합재(3)과 원통형 기재(4) 및 원통형 스퍼터링 타겟재(1)의 각 표면과의 사이에 공극이 생길 우려가 있다. 특히, 공극은, 원통형 스퍼터링 타겟재(1)의 표면과 접합재(3)의 사이에 생긴다. 접합재(3)를 흘려 넣었을 때, 원통형 기재(4) 및 원통형 스퍼터링 타겟재(1)는, 상온 시에 비해 선팽창 계수분만큼, 커지게 된다. 거기에 접합재(3)를 흘려 넣고, 응고 후에 상온까지 온도를 낮춘다. 이 때에, 가장 줄어드는 것이 접합재(3)이다. 직경의 변화, 또는 둘레 길이의 변화를 계산하면, 접합재(3)가 그 내측에 있는 원통형 기재(4)를 단단히 조이기 때문에, 접착 불량은 오로지 원통형 스퍼터링 타겟재 측에서 발생한다.

접합재(3)이 융점에서 고체화 하여, 실온까지의 온도 변화에서의 수축량은, 접합재(3)의 선팽창 계수를 α₁(μm/μmK), 접합재(3)의 융점과 실온과의 차이를 ΔT(K)로 했을 경우, 식 d(μm)×α₁(μm/μmK)×ΔT(K)로부터 산출 가능하다. 따라서, 원통형 스퍼터링 타겟재(1)의 접합재 측의 면의 십점평균 거칠기(Rz)를 접합재(3)의 두께 d의 함수로 하여, d(μm)×α₁(μm/μmK)×ΔT(K)≤Rz(μm)(식 1)를 만족하도록 거칠게 하면, 비록 접합재(3)가 d(μm)×α₁(μm/μmK)×ΔT(K)로부터 산출되는 값으로 수축해도 표면 거칠기에 의한 표면적의 증가에 의해 원통형 스퍼터링 타겟재(1)의 접합재(3)와 접하는 면적을, 원통형 스퍼터링 타겟재(1)의 접합재 측의 표면을 접합재(3)의 두께와 열수축량을 고려하여 거칠게 하지 않은 경우에 비해 확실히 크게 하는 것이 가능하게 된다.

또한, 원통형 스퍼터링 타겟재(1)의 접합재 측의 면의 표면 거칠기에 대해서는, 산술평균 거칠기(Ra)를 d(μm)×α₁(μm/μmK)×ΔT(K)×0.1≤Ra(μm)(식 2)를 만족하도록 할 수 있다. 산술평균 거칠기(Ra)의 값을 상기의 식을 만족하는 값으로 했을 경우, 원통형 스퍼터링 타겟재(1)의 표면이 남김 없이 소망한 표면 거칠기가 되어, 원통형 스퍼터링 타겟재(1)의 접합재(3)와 접하는 면적을 더 한층 크게 하는 것이 가능해지기 때문이다.

또한, 본 발명에서, 산술평균 거칠기(Ra) 및 십점평균 거칠기(Rz)는 현시점의 JIS 규격(JIS B 601: 1994)으로 정의된다.

원통형 스퍼터링 타겟재(1)의 접합재 측의 면은 전체적으로 상기 각 식을 만족하는 십점평균 거칠기(Rz) 또는 십점평균 거칠기(Rz) 및 산술평균 거칠기(Ra)의 값을 가지도록 거칠게하는 것이 바람직하다. 원통형 스퍼터링 타겟재(1)의 접합재 측의 면이 전체적으로 상기 각 식을 만족하는 십점평균 거칠기(Rz) 또는/및 산술평균 거칠기(Ra)의 값을 가지도록 거칠게 되어 있는지는, 원통형 스퍼터링 타겟재(1)의 길이 방향으로 등간격으로 12점에서 측정하여, 어느 곳에서도, 십점평균 거칠기(Rz) 또는/및 산술평균 거칠기(Ra)를 만족하는지 아닌지를 확인할 수 있다.

다음으로, 접합재(3)과 접하는 측의 표면이 거칠게된 복수의 원통형 스퍼터링 타겟재(1)를, 원통형 기재(4)에 각 중심축이 일치하도록 배치하여 고정한다.

원통형 스퍼터링 타겟재(1)의 내경과 원통형 기재(4)의 외경으로 형성되는 캐비티는, 접합재(3)의 두께를 규정한다. 원통형 스퍼터링 타겟재(1)의 내경과 원통형 기재(4)의 외경으로 형성되는 캐비티는, 바람직하게는, 0.5 mm~2.0 mm이다. 0.5 mm보다 좁으면 액체 상의 접합재(3)가 흐르기 어렵게 되어 접합 불량을 일으킨다. 한편, 2.0 mm보다 두꺼우면 열전도율의 저하 등을 일으켜, 스퍼터 시에 이상 방전등의 원인이 될 수 있다.

다음으로, 히터(도시하지 않음)를 이용하여 원통형 스퍼터링 타겟재(1) 및 원통형 기재(4)를 각각 157℃ 이상까지 가열하고, 원통형 스퍼터링 타겟재(1)의 내주면과 원통형 기재(4)의 외주면의 사이에 용해 시킨 접합재(3)를 흘려 넣는다. 흘려 넣은 후, 157℃ 이상의 온도에서부터, 서서히 온도를 저하시켜 접합재(3)를 고체화 시킴으로써 원통형 스퍼터링 타겟재(1)를 원통형 기재(4)에 접합시킨다.

(실시예 1)

Sn를 10% 함유하는 ITO 소결체의 원통형 스퍼터링 타겟재(1)(외경: 160 mmφ, 내경: 136 mmφ, 길이: 200 mm), 원통형 기재(4)(외경: 134 mmφ, 내경: 120 mmφ, 길이: 3000 mm), In 합금의 땜납재로부터 구성되는 접합재(3)를 준비했다. 접합재(3)의 두께는, 원통형 스퍼터링 타겟재(1)의 내경과 원통형 기재(4)의 외경의 차이로부터 1000μm라고 추측할 수 있다. 실시예 1에서 이용한 In 합금의 땜납재의 열팽창 계수는, 32.1×10^-6이며, 융점은 156.6℃이다. 따라서, d(μm)×α₁(μm/μmK)×ΔT(K)≤Rz(μm)(식 1)에 적용시키면, 본 발명에 해당하는 십점평균 거칠기(Rz)의 값으로서는 4.38μm 이상이 되었다. 이 결과에 근거하여, 본 실시예에서는, 원통형 스퍼터링 타겟재(1)의 접합재 측의 표면의 십점평균 거칠기(Rz)가 4.38μm 이상이 되도록, 블라스트 처리에 의해 원통형 스퍼터링 타겟재(1)의 접합재 측의 표면을 거칠게 하였다.

이와 같이 표면을 거칠게 한 원통형 스퍼터링 타겟재(1)의 접합재 측의 표면의 표면 거칠기를, 원통형 스퍼터링 타겟재(1)의 원통의 축방향으로 가상으로 직선을 긋고 그것을 균등하게 12 분할하여, 각 분할 선 상의 임의의 점에서 측정했다. 표면 거칠기는, 표면 거칠기 계산으로서 미쓰도요 사 제조의 SJ-301을 이용하고, 촉침반경: 2μm, 전송 속도: 0.5 mm/sec, 컷 오프: λc 0.8 mm, 평가 길이: 4.0 mm의 조건으로 측정할 수 있다. 실시예 1에 해당하는 원통형 스퍼터링 타겟재(1)의 접합재 측의 표면의 십점평균 거칠기(Rz)는, 12곳의 평균으로 5μm 였다. 실시예 1에서는, 산술평균 거칠기(Ra)에 관해서는 제어하지 않았기 때문에, 산술평균 거칠기(Ra)는, 원통형 스퍼터링 타겟재(1)의 원통의 축방향으로 가상으로 직선을 긋고 그것을 균등하게 12 분할하여, 각 분할 선 상의 임의의 점에서 측정한 결과, 12곳의 평균으로 0.4μm 였다.

이와 같이 접합재 측 표면을 거칠게 한 원통형 스퍼터링 타겟재(1)를 도 1에 나타내는 방법으로 접합재(3)를 통해 원통형 기재(4)에 접합시키고, 원통형 스퍼터링 타겟을 제작했다.

실시예 1에 해당하는 원통형 스퍼터링 타겟을, 초음파 탐상기에 의해, 접착률을 측정한 결과, 98.0% 였다.

(실시예 2)

실시예 2는, 기본적으로 실시예 1과 같지만, 산술평균 거칠기(Ra)를 d(μm)×α₁(μm/μmK)×ΔT(K)×0.1≤Ra(μm)로부터 도출되는 값을 만족하도록 제어한 점으로 다르다. In의 땜납재로부터 구성되는 접합재(3)의 열팽창 계수는 32.1×10^-6이며, 융점은 156.6℃이다. d(μm)×α₁(μm/μmK)×ΔT(K)×0.1≤Ra(μm)(식 2)를 이용하여 산술평균 거칠기(Ra)를 요청한 결과, 0.438μm 이상이 되었다. 실시예 2에서는, 이 결과에 근거하여, 원통형 스퍼터링 타겟재(1)의 접합재 측의 표면의 십점평균 거칠기(Rz)는 4.38μm 이상, 산술평균 거칠기(Ra)는 0.438μm 이상이 되도록, 블라스트 처리에 의해 표면을 거칠게 하였다.

이와 같이 표면을 거칠게 한 원통형 스퍼터링 타겟재(1)의 접합재 측의 표면의 표면 거칠기를, 원통형 스퍼터링 타겟재(1)의 원통의 축방향으로 가상으로 직선을 긋고 그것을 균등하게 12 분할하여, 각 분할 선 상의 임의의 점에서 측정했다. 실시예 2의 원통형 스퍼터링 타겟재(1)의 접합재 측의 표면의 십점평균 거칠기(Rz)는, 12곳의 평균으로 6μm 였다. 산술평균 거칠기(Ra)는 12곳의 평균으로 0.8μm 였다.

이와 같이 접합재 측의 표면을 거칠게 한 실시예 2에 해당하는 원통형 스퍼터링 타겟재(1)를 원통형 기재(4)에, 도 1에서 나타낸 방법으로, 접합재(3)를 통해 접합시켜, 원통형 스퍼터링 타겟을 제작했다.

실시예 2에 해당하는 원통형 스퍼터링 타겟을, 초음파 탐상기에 의해, 접착률을 측정한 결과, 99.0% 였다. 실시예 1에 비해 산술평균 거칠기(Ra) 역시 본 발명의 식 2에 의해서 산출되는 산술평균 거칠기(Ra)를 만족하는 값으로 하고 있기 때문에, 실시예 2에 해당하는 원통형 스퍼터링 타겟은, 실시예 1에 해당하는 원통형 스퍼터링 타겟으로 비해 접착률이 높아져 있었다.

(실시예 3)

실시예 3은, 기본적으로 실시예 1과 같지만, 원통형 스퍼터링 타겟재(1)의 접합재 측의 표면의 십점평균 거칠기(Rz)의 값 및 산술평균 거칠기(Ra)의 값을 바꾼 것이다.

실시예 3에서는, 원통형 스퍼터링 타겟재(1)의 접합재 측의 표면의 표면 거칠기를, 원통형 스퍼터링 타겟재(1)의 원통의 축방향으로 가상으로 직선을 긋고 그것을 균등하게 12 분할하여, 각 분할 선 상의 임의의 점에서 측정한 결과, 십점평균 거칠기(Rz)는, 12곳의 평균으로 8μm 였다. 산술평균 거칠기(Ra)는 12곳의 평균으로 1.1μm 였다. 실시예 3에 해당하는 원통형 스퍼터링 타겟재(1)의 접합재 측의 표면의 십점평균 거칠기(Rz) 및 산술평균 거칠기(Ra)는 모두 본 발명의 식 1 및 식 2로부터 산출되는 십점평균 거칠기(Rz) 및 산술평균 거칠기(Ra)의 값을 만족한다.

이와 같이 접합재 측의 표면을 거칠게 한 실시예 3에 해당하는 원통형 스퍼터링 타겟재(1)를 원통형 기재(4)에, 도 1에서 나타낸 방법으로, 접합재(3)를 통해 접합시켜, 원통형 스퍼터링 타겟을 제작했다.

실시예 3에 해당하는 원통형 스퍼터링 타겟을, 초음파 탐상기에 의해, 접착률을 측정한 결과, 99.5% 였다. 실시예 3에 해당하는 원통형 스퍼터링 타겟은, 실시예 2에 해당하는 원통형 스퍼터링 타겟에 비해 십점평균 거칠기(Rz) 및 산술평균 거칠기(Ra)가 모두 크다. 실시예 3에 해당하는 원통형 스퍼터링 타겟은, 실시예 2에 해당하는 원통형 스퍼터링 타겟에 비해 한층 더 접착률이 높아져 있었다.

(실시예 4)

실시예 4는, 기본적으로 실시예 1과 같지만, 원통형 스퍼터링 타겟재(1)의 접합재 측의 표면의 십점평균 거칠기(Rz)의 값 및 산술평균 거칠기(Ra)의 값을 바꾼 것이다.

실시예 4에 대해서는, 원통형 스퍼터링 타겟재(1)의 접합재 측의 표면의 표면 거칠기를, 원통형 스퍼터링 타겟재(1)의 원통의 축방향으로 가상으로 직선을 긋고 그것을 균등하게 12 분할하여, 각 분할 선 상의 임의의 점에서 측정한 결과, 십점평균 거칠기(Rz)는, 12곳의 평균으로 14μm 였다. 산술평균 거칠기(Ra)는 12곳의 평균으로 2.1μm 였다. 실시예 4에 해당하는 원통형 스퍼터링 타겟재(1)의 접합재 측의 표면의 십점평균 거칠기(Rz) 및 산술평균 거칠기(Ra)는 모두 본 발명의 식 1 및 식 2로부터 각각 산출되는 십점평균 거칠기(Rz) 및 산술평균 거칠기(Ra)의 값을 만족한다.

이와 같이 접합재 측의 표면을 거칠게 한 실시예 4에 해당하는 원통형 스퍼터링 타겟재(1)를 원통형 기재(4)에, 도 1에서 나타낸 방법으로, 접합재(3)를 통해 접합시켜, 원통형 스퍼터링 타겟을 제작했다.

실시예 4에 해당하는 원통형 스퍼터링 타겟의, 초음파 탐상기에 의해, 접착률을 측정한 결과, 99.7% 였다. 실시예 4에 해당하는 원통형 스퍼터링 타겟은, 실시예 3에 해당하는 원통형 스퍼터링 타겟에 비해 십점평균 거칠기(Rz) 및 산술평균 거칠기(Ra)가 모두 크다. 실시예 4에 해당하는 원통형 스퍼터링 타겟은, 실시예 3에 해당하는 원통형 스퍼터링 타겟으로 비교해 한층 더 접착률이 높아져 있었다.

(실험예 5)

실시예 5는, 기본적으로 실시예 1과 같지만, 원통형 스퍼터링 타겟재(1)의 접합재 측의 표면의 십점평균 거칠기(Rz)의 값 및 산술평균 거칠기(Ra)의 값을 바꾼 것이다.

실시예 5에 대해서는, 원통형 스퍼터링 타겟재(1)의 접합재 측의 표면의 표면 거칠기를, 원통형 스퍼터링 타겟재(1)의 원통의 축방향으로 가상으로 직선을 긋고 그것을 균등하게 12 분할하여, 각 분할 선 상의 임의의 점에서 측정한 결과, 십점평균 거칠기(Rz)는, 12곳의 평균으로 7μm 였다. 산술평균 거칠기(Ra)는 12곳의 평균으로 1μm 였다. 실시예 5에 해당하는 원통형 스퍼터링 타겟재(1)의 접합재 측의 표면의 십점평균 거칠기(Rz) 및 산술평균 거칠기(Ra)는 모두 본 발명의 식 1 및 식 2로부터 각각 산출되는 십점평균 거칠기(Rz) 및 산술평균 거칠기(Ra)의 값을 만족한다.

이와 같이 접합재 측의 표면을 거칠게 한 실시예 5에 해당하는 원통형 스퍼터링 타겟재(1)를 원통형 기재(4)에, 도 1에서 나타낸 방법으로, 접합재(3)를 통해 접합시켜, 원통형 스퍼터링 타겟을 제작했다.

실시예 5에 해당하는 원통형 스퍼터링 타겟의, 초음파 탐상기에 의해, 접착률을 측정한 결과, 99.0% 였다.

(실시예 6)

실시예 6은, 기본적으로 실시예 1과 같지만, 접합재(3)의 두께를 1500μm(원통형 스퍼터링 타겟재(1)의 내경과 원통형 기재(4)의 외경의 차이를 1500μm)로 했다. 또한, 원통형 스퍼터링 타겟재(1)의 접합재 측의 표면의 십점평균 거칠기(Rz)의 값 및 산술평균 거칠기(Ra)의 값을 바꾸었다.

실시예 6에서는, 접합재(3) 자체의 재질은, 실시예 1과 같지만, 접합재(3)의 두께를 1500μm로 했기 때문에, 십점평균 거칠기(Rz)를 요구하는 식 1 및 산술평균 거칠기(Ra)를 요구하는 식 2를 이용하여, 본 발명에 해당하는 십점평균 거칠기(Rz) 및 산술평균 거칠기(Ra)를 각각 산출했다. 십점평균 거칠기(Rz)는 6.58μm 이상이 되고, 산술평균 거칠기(Ra)는 0.658μm 이상으로 되었다.

실시예 6에서는, 원통형 스퍼터링 타겟재(1)의 접합재 측의 표면을 십점평균 거칠기(Rz)로 6.58μm 이상, 산술평균 거칠기(Ra)로 0.658μm 이상이 되도록 블라스트 처리를 실시했다.

실시예 6에 해당하는 원통형 스퍼터링 타겟재(1)의 접합재 측의 표면의 표면 거칠기를, 원통형 스퍼터링 타겟재(1)의 원통의 축방향으로 가상으로 직선을 긋고 그것을 균등하게 12 분할하여, 각 분할 선 상의 임의의 점에서 측정한 결과, 십점평균 거칠기(Rz)는, 12곳의 평균으로 9μm 였다. 산술평균 거칠기(Ra)는 12곳의 평균으로 1.3μm 였다. 실시예 6에 해당하는 원통형 스퍼터링 타겟재(1)의 접합재 측의 표면의 십점평균 거칠기(Rz) 및 산술평균 거칠기(Ra)는 모두 본 발명의 식 1 및 식 2로부터 각각 산출되는 십점평균 거칠기(Rz) 및 산술평균 거칠기(Ra)의 값을 만족한다.

이와 같이 접합재 측의 표면을 거칠게 한 실시예 6에 해당하는 원통형 스퍼터링 타겟재(1)를 원통형 기재(4)에, 도 1에서 나타낸 방법으로, 접합재(3)를 통해 접합시켜, 원통형 스퍼터링 타겟을 제작했다.

실시예 6에 해당하는 원통형 스퍼터링 타겟을, 초음파 탐상기에 의해, 접착률을 측정한 결과, 98.0% 였다.

(실시예 7)

실시예 7은, 실시예 1에 비해 원통형 스퍼터링 타겟재(1)의 재질을 IZO로 한 점과 해당 원통형 스퍼터링 타겟재(1)의 접합재 측의 표면의 십점평균 거칠기(Rz)의 값 및 산술평균 거칠기(Ra)의 값을 바꾼 점이 상이하며, 그 외의 조건은 같다.

실시예 7에 해당하는 원통형 스퍼터링 타겟재(1)의 접합재 측의 표면의 표면 거칠기를, 타겟재(1)의 원통의 축방향으로 가상으로 직선을 긋고 그것을 균등하게 12 분할하여, 각 분할 선 상의 임의의 점에서 측정한 결과, 십점평균 거칠기(Rz)는, 12곳의 평균으로 6μm 였다. 산술평균 거칠기(Ra)는 12곳의 평균으로 0.8μm 였다. 실시예 7에 해당하는 원통형 스퍼터링 타겟재(1)의 접합재 측의 표면의 십점평균 거칠기(Rz) 및 산술평균 거칠기(Ra)는 모두 본 발명의 식 1 및 식 2로부터 각각 산출되는 십점평균 거칠기(Rz) 및 산술평균 거칠기(Ra)의 값을 만족한다.

이와 같이 접합재 측의 표면을 거칠게 한 실시예 7에 해당하는 원통형 스퍼터링 타겟재(1)를 원통형 기재(4)에, 도 1에서 나타낸 방법으로, 접합재(3)를 통해 접합시켜, 원통형 스퍼터링 타겟을 제작했다.

실시예 7에 해당하는 원통형 스퍼터링 타겟을, 초음파 탐상기에 의해, 접착률을 측정한 결과, 99.0% 였다.

(실시예 8)

실시예 8은, 실시예 1에 비서 원통형 스퍼터링 타겟재(1)의 재질을 IGZO로 한 점과 해당 원통형 스퍼터링 타겟재(1)의 접합재 측의 표면의 십점평균 거칠기(Rz)의 값 및 산술평균 거칠기(Ra)의 값을 바꾼 점이 상이하며, 그 외의 조건은 같다.

실시예 8에 해당하는 원통형 스퍼터링 타겟재(1)의 접합재 측의 표면의 표면 거칠기를, 타겟재(1)의 원통의 축방향으로 가상으로 직선을 긋고 그것을 균등하게 12 분할하여, 각 분할 선 상의 임의의 점에서 측정한 결과, 십점평균 거칠기(Rz)는, 12곳의 평균으로 8μm 였다. 산술평균 거칠기(Ra)는 12곳의 평균으로 1.1μm 였다. 실시예 8에 해당하는 원통형 스퍼터링 타겟재(1)의 접합재 측의 표면의 십점평균 거칠기(Rz) 및 산술평균 거칠기(Ra)는 모두 본 발명의 식 1 및 식 2로부터 각각 산출되는 십점평균 거칠기(Rz) 및 산술평균 거칠기(Ra)의 값을 만족한다.

이와 같이 접합재 측의 표면을 거칠게 한 실시예 8에 해당하는 원통형 스퍼터링 타겟재(1)를 원통형 기재(4)에, 도 1에서 나타낸 방법으로, 접합재(3)를 통해 접합시켜, 원통형 스퍼터링 타겟을 제작했다.

실시예 8에 해당하는 원통형 스퍼터링 타겟을, 초음파 탐상기에 의해, 접착률을 측정한 결과, 99.0% 였다.

실시예 7 및 8과 실시예 2는, 원통형 스퍼터링 타겟재(1)의 재질은 다르지만, 십점평균 거칠기(Rz)의 값 및 산술평균 거칠기(Ra)의 값이 각각 식 1 및 식 2를 만족하도록 제어되고 있는 점으로 공통된다. 실시예 7 및 8과 실시예 2를 비교하면, 접착률은 99.0%로 같은 값이었다. 따라서, 원통형 스퍼터링 타겟재(1)의 접합재 측의 표면의 십점평균 거칠기(Rz) 및 산술평균 거칠기(Ra)를 각각 식 1 및 식 2를 만족하도록 제어하면, 원통형 스퍼터링 타겟재(1)의 재질에 관계없이, 원통형 스퍼터링 타겟재(1)과 원통형 기재(4)의 접착률이 높아지는 것이 분명해졌다.

(비교예 1)

비교예 1은, 실시예 1과 기본적으로 동일하지만, 원통형 스퍼터링 타겟재의 접합재 측의 표면의 십점평균 거칠기(Rz)의 값 및 산술평균 거칠기(Ra)의 값을 바꾼 것이다.

비교예 1에 해당하는 원통형 스퍼터링 타겟재의 접합재 측의 표면의 표면 거칠기를, 원통형 스퍼터링 타겟재의 원통의 축방향으로 가상으로 직선을 긋고 그것을 균등하게 12 분할하여, 각 분할 선 상의 임의의 점에서 측정한 결과, 십점평균 거칠기(Rz)는, 12곳의 평균으로 4μm 였다. 산술평균 거칠기(Ra)는 12곳의 평균으로 0.5μm 였다. 비교예 1에 해당하는 원통형 스퍼터링 타겟재의 경우, 그 접합재 측의 표면의 십점평균 거칠기(Rz)의 값은 본 발명의 식 1으로부터 얻어지는 십점평균 거칠기(Rz)를 만족하지는 않지만, 식 2로부터 얻어지는 산술평균 거칠기(Ra)의 값은 만족한다.

이와 같이 접합재 측의 표면을 거칠게 한 비교예 1에 해당하는 원통형 스퍼터링 타겟재(1)를 원통형 기재(4)에, 도 1에서 나타낸 방법으로, 접합재(3)를 통해 접합시켜, 원통형 스퍼터링 타겟을 제작했다.

비교예 1에 해당하는 원통형 스퍼터링 타겟의, 초음파 탐상기에 의해, 접착률을 측정한 결과, 접착률은 95.0% 였다.

(비교예 2)

비교예 2는, 실시예 1과 기본적으로 동일하지만, 원통형 스퍼터링 타겟재의 접합재 측의 표면의 십점평균 거칠기(Rz) 및 산술평균 거칠기(Ra)를 바꾼 것이다.

비교예 2에 해당하는 원통형 스퍼터링 타겟재의 접합재 측의 표면의 표면 거칠기를, 원통형 스퍼터링 타겟재의 원통의 축방향으로 가상으로 직선을 긋고 그것을 균등하게 12 분할하여, 각 분할 선 상의 임의의 점에서 측정한 결과, 십점평균 거칠기(Rz)는, 12곳의 평균으로 1μm 였다. 산술평균 거칠기(Ra)는 12곳의 평균으로 0.2μm 였다. 비교예 2에 해당하는 원통형 스퍼터링 타겟재의 경우, 그 접합재 측의 표면의 십점평균 거칠기(Rz) 및 산술평균 거칠기(Ra)의 값은 모두 본 발명에 해당하는 식 1으로부터 얻어지는 십점평균 거칠기(Rz) 및 식 2로부터 얻어지는 산술평균 거칠기(Ra)의 값을 만족하지 않는다.

이와 같이 접합재 측의 표면을 거칠게 한 비교예 2에 해당하는 원통형 스퍼터링 타겟재(1)를 원통형 기재(4)에, 도 1에서 나타낸 방법으로, 접합재(3)를 통해 접합시켜, 원통형 스퍼터링 타겟을 제작했다.

비교예 2에 해당하는 원통형 스퍼터링 타겟의, 초음파 탐상기에 의해, 접착률을 측정한 결과, 접착률은 92.0% 였다.

(비교예 3)

비교예 3은, 실시예 6과 기본적으로 동일하지만, 원통형 스퍼터링 타겟재의 접합재 측의 표면의 십점평균 거칠기(Rz)의 값 및 산술평균 거칠기(Ra)의 값을 바꾼 것이다.

비교예 3에 해당하는 원통형 스퍼터링 타겟재의 접합재 측의 표면의 표면 거칠기를, 원통형 스퍼터링 타겟재의 원통의 축방향으로 가상으로 직선을 긋고 그것을 균등하게 12 분할하여, 각 분할 선 상의 임의의 점에서 측정한 결과, 십점평균 거칠기(Rz)는, 12곳의 평균으로 4μm 였다. 산술평균 거칠기(Ra)는 12곳의 평균으로 0.6μm 였다. 비교예 3에 해당하는 원통형 스퍼터링 타겟재의 경우, 그 접합재 측의 표면의 십점평균 거칠기(Rz) 및 산술평균 거칠기(Ra)의 값은 모두 본 발명에 해당하는 식 1으로부터 얻어지는 십점평균 거칠기(Rz) 및 식 2로부터 얻어지는 산술평균 거칠기(Ra)의 값을 만족하지 않는다.

이와 같이 접합재 측의 표면을 거칠게 한 비교예 3에 해당하는 원통형 스퍼터링 타겟재(1)를 원통형 기재(4)에, 도 1에서 나타낸 방법으로, 접합재(3)를 통해 접합시켜, 원통형 스퍼터링 타겟을 제작했다.

비교예 3에 해당하는 원통형 스퍼터링 타겟의, 초음파 탐상기에 의해, 접착률을 측정한 결과, 접착률은 93.0% 였다.

실시예 1 내지 8 및 비교예 1 내지 3의 각 분석 결과 등을 집계한 것을 표 1에 나타내면 하기와 같다. 한편, 십점평균 거칠기(Rz) 및 산술평균 거칠기(Ra)는 12곳 측정한 값의 평균치이다.

[표 1]

표 1에서도 나타난 것처럼, 원통형 스퍼터링 타겟재의 재질에 관계 없이, 원통형 스퍼터링 타겟재의 접합재 측의 표면의 표면 거칠기에 대해, 십점평균 거칠기(Rz)의 값을 d(μm)×α₁(μm/μmK)×ΔT(K)≤Rz(μm)(식 1)를 만족하도록 제어함으로써, 원통형 스퍼터링 타겟재와 원통형 기재의 접착률이 높아지는 것이 분명해졌다. 추가로 산술평균 거칠기(Ra)의 값도 d(μm)×α₁(μm/μmK)×ΔT(K)×0.1≤Ra(μm)(식 2)를 만족하도록 제어하면, 한층 더 접착률이 높아지는 것이 분명해졌다.

또한, 본 발명은 상기의 실시 형태에 한정된 것이 아니고, 취지를 일탈하지 않는 범위에서 적당히 변경하는 것이 가능하다.

1 원통형 스퍼터링 타겟재
2 스페이서
3 접합재
4 원통형 기재

Claims

원통형 기재와 원통형 스퍼터링 타겟재와의 접합체로부터 구성되는 원통형 스퍼터링 타겟에 있어서,
상기 원통형 스퍼터링 타겟재의 내경과 상기 원통형 기재의 외경의 차이로부터 추정되는, 상기 원통형 기재와 상기 원통형 스퍼터링 타겟재를 접합시키는 접합재의 두께를 d(μm), 접합재의 선팽창 계수를 α₁(μm/μmK), 접합재의 융점과 실온과의 차이를 ΔT(K)로 한 경우에,
상기 원통형 스퍼터링 타겟재의 접합재 측의 표면의 십점평균 거칠기(Rz)가 d(μm)×α₁(μm/μmK)×ΔT(K)≤Rz(μm)를 만족하는 것을 특징으로 하는, 원통형 스퍼터링 타겟.
제1항에 있어서,
상기 원통형 스퍼터링 타겟재의 접합재 측의 표면은, 산술평균 거칠기(Ra)가 d(μm)×α₁(μm/μmK)×ΔT(K)×0.1≤Ra(μm)를 더 만족하는 것을 특징으로 하는, 스퍼터링 타겟.
제1항에 있어서,
상기 원통형 스퍼터링 타겟재는, ITO, IZO, IGZO, 또는 ITZO로부터 구성되는 것을 특징으로 하는, 원통형 스퍼터링 타겟.
제1항에 있어서,
상기 접합재는, In 또는 InSn를 포함하는 것을 특징으로 하는, 원통형 스퍼터링 타겟.
제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 접합재의 두께는, 0.5 mm≤d≤2.0 mm인 것을 특징으로 하는, 원통형 스퍼터링 타겟.