KR20210000473A - 불소계 스퍼터링 타겟의 접합 방법 및 이를 이용하여 접합된 불소계 스퍼터링 타겟 어셈블리 - Google Patents

불소계 스퍼터링 타겟의 접합 방법 및 이를 이용하여 접합된 불소계 스퍼터링 타겟 어셈블리 Download PDF

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Abstract

본 발명은 불소계 스퍼터링 타겟의 접합 방법 및 이를 이용하여 접합된 불소계 스퍼터링 타겟 어셈블리에 관한 것이다. 본 발명의 일 구현예에 따른 불소계 스퍼터링 타겟의 접합 방법은, 백킹 플레이트와 불소계 스퍼터링 타겟 각각의 일면에 접합재를 도포한 후, 상기 도포된 백킹 플레이트와 불소계 스퍼터링 타겟 각각의 일면을 서로 가접합하는 단계, 상기 백킹 플레이트의 타면이 단열재의 일면과 접하도록 상기 가접합된 백킹 플레이트와 불소계 스퍼터링 타겟을 상기 단열재 상에 위치시키는 단계, 상기 불소계 스퍼터링 타겟의 타면이 중량재의 일면과 접하도록 상기 가접합된 백킹 플레이트와 불소계 스퍼터링 타겟 상에 상기 중량재를 위치시키는 단계, 상기 단열재, 상기 백킹 플레이트, 상기 불소계 스퍼터링 타겟 및 상기 중량재를 폐공간 내부에 위치시키는 단계 및 상기 폐공간 내부를 가열, 유지 및 냉각하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.

Description

불소계 스퍼터링 타겟의 접합 방법 및 이를 이용하여 접합된 불소계 스퍼터링 타겟 어셈블리{BONDING METHOD OF FLUORINATED SPUTTERING TARGET}
본 발명은 불소계 스퍼터링 타겟의 접합 방법 및 이를 이용하여 접합된 불소계 스퍼터링 타겟 어셈블리에 관한 것으로, 보다 상세하게는 불소계고분자 증착 공정시, 안정적으로 스퍼터링이 가능하도록 금속 페이스트를 접합재로 사용하고 밀폐 공간에서 접합을 수행하여, 스퍼터링 타겟 재료와 기재 사이의 접착성 및/또는 밀착성을 향상시킴으로써, 스퍼터링 타겟의 손상 및 분리 현상을 효과적으로 억제할 수 있는 불소계 스퍼터링 타겟의 접합 방법 및 이를 이용하여 접합된 불소계 스퍼터링 타겟 어셈블리에 관한 것이다.
최근, 디스플레이 장치는 멀티미디어의 발달과 함께 그 중요성이 증대되고 있다. 이에 부응하여 액정 디스플레이 장치, 플라즈마 디스플레이 장치 및 유기 발광 디스플레이 장치 등의 평판 디스플레이 장치가 상용화되고 있으며, 스마트폰, 디지털 TV, 테블릿 PC, 노트북, PMP, 네비게이션 등 다양한 디지털 기기가 출시되면서 평판 디스플레이 패널이나 터치 스크린의 수요가 증가하고 있다.
이러한 평판 디스플레이 패널로는 LCD, PDP, OLED 등을 들 수 있다. 이들은 경량, 박형, 저전력구동, 풀-컬러 및 고해상도 구현 등의 특징으로 인해 각종 디지털 기기의 디스플레이 장치로 널리 사용되고 있다. 터치 스크린은 각종 평판 표시 장치의 표시 면에 설치되어 사용자가 표시 장치를 보면서 원하는 정보를 선택하도록 하는데 이용되는 입력장치로 그 수요가 증가하고 있다.
이러한 평판 디스플레이 패널이나 터치 스크린은 전면이 외부로 노출되어 있어서 수분이나 수분을 함유한 오염물에 의해 오염되기 쉬우며, 오염물이 묻은 상태로 장시간 방치되어 고착되면 오염물을 닦아내기가 쉽지 않다는 문제점을 가진다. 더욱이, 디스플레이 패널이나 터치 스크린은 수분이 묻으면 제품의 기능에 악영향을 줄 수 있으므로 수분으로부터 보호될 필요가 있다.
이러한 문제점을 해결하기 위해, 이들 디스플레이 장치 표면에 불소를 함유하는 박막을 형성하여 소수성화 시키는 방법을 도입하였다. 특히, 최근에는 탄소와 불소로 구성되어 기계적 강도와 열적/화학적 안정성이 우수할 뿐만 아니라 우수한 절연성을 가지는 탄화불소 박막이 방오 및 발수 코팅 재질로 각광을 받고 있다. 이와 같은 탄화불소 박막은 증착방법, 증착조건 및 기판의 표면 상태에 따라 그 특성이 크게 달라지는 것으로 알려져 있다.
특히, 탄화불소계 고분자는 낮은 표면에너지로 인하여 기재와의 접합 특성이 좋지 못하기 때문에 부착되는 기재에 대한 다양한 표면처리, 예를 들면, 표면의 산화 또는 에칭이 필요하다는 단점을 가진다.
또한, 이러한 표면처리를 하여 젖음성을 확보한 후 기재와 접착시킴에도 불구하고, 접착성 및/또는 밀착성이 충분하지 않아 스퍼터링시 타겟 재료의 변형에 의한 타겟 재료의 분리가 발생하여 장시간 안정적으로 스퍼터링할 수 없다.
따라서, 불소계고분자 증착 공정시, 안정적으로 스퍼터링이 가능하도록 스퍼터링 타겟 재료와 기재 사이의 접착성 및/또는 밀착성을 향상시킴으로써, 스퍼터링 타겟의 손상 및 분리 현상을 효과적으로 억제할 수 있는 불소계 스퍼터링 타겟의 접합 방법 및 이를 이용하여 접합된 불소계 스퍼터링 타겟 어셈블리가 요구된다.
대한민국공개특허 제10-2000-0050930호(스퍼터링 타겟의 접합제조방법) (2000.08.05. 공고)
본 발명이 해결하고자 하는 과제는, 불소계고분자 증착 공정시, 안정적으로 스퍼터링이 가능하도록 금속 페이스트를 접합재로 사용하고 밀폐 공간에서 접합을 수행하여, 스퍼터링 타겟 재료와 기재 사이의 접착성 및/또는 밀착성을 향상시킴으로써, 스퍼터링 타겟의 손상 및 분리 현상을 효과적으로 억제할 수 있는 불소계 스퍼터링 타겟의 접합 방법 및 이를 이용하여 접합된 불소계 스퍼터링 타겟 어셈블리를 제공하는 것이다.
본 발명의 기술적 과제는 이상에서 언급한 것들로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 기술적 과제는 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
상기 과제를 달성하기 위하여, 본 발명의 일 구현예에 따른 불소계 스퍼터링 타겟의 접합 방법은, 백킹 플레이트와 불소계 스퍼터링 타겟 각각의 일면에 접합재를 도포한 후, 상기 도포된 백킹 플레이트와 불소계 스퍼터링 타겟 각각의 일면을 서로 가접합하는 단계, 상기 백킹 플레이트의 타면이 단열재의 일면과 접하도록 상기 가접합된 백킹 플레이트와 불소계 스퍼터링 타겟을 상기 단열재 상에 위치시키는 단계, 상기 불소계 스퍼터링 타겟의 타면이 중량재의 일면과 접하도록 상기 가접합된 백킹 플레이트와 불소계 스퍼터링 타겟 상에 상기 중량재를 위치시키는 단계, 상기 단열재, 상기 백킹 플레이트, 상기 불소계 스퍼터링 타겟 및 상기 중량재를 폐공간 내부에 위치시키는 단계 및 상기 폐공간 내부를 가열, 유지 및 냉각하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.
이 때, 상기 불소계 스퍼터링 타겟은 불소계고분자와 도전성 기능화제 입자를 포함하는 불소계고분자 복합 타겟으로서, 상기 불소계고분자와 도전성 기능화제 입자를 포함하는 혼합물을 열성형하여 제조되어 내부에 도전성 기능화제가 분산되어 있는 것이고, 상기 도전성 기능화제는 전도성입자, 전도성 고분자 및 금속성분에서 선택된 1종 이상이며, 상기 불소계고분자는 폴리테트라 플루오로에틸렌, 폴리클로로트리플루오로에틸렌, 폴리비닐리덴디플루오라이드, 플로린화 에틸렌 프로필렌 공중합체, 에틸렌-테트라플루오로에틸렌 공중합체, 에틸렌-클로로트리플루오로 에틸렌 공중합체, 퍼플루오로알콕시 공중합체, 비닐플루오라이드 단일중합체 고무, 비닐플루오라이드 공중합체 고무, 비닐리덴플루오라이드 단일중합체 고무 및 비닐리덴플루오라이드 공중합체 고무에서 선택된 1종 이상일 수 있다.
또한, 상기 접합재는, 전기 전도성 페이스트를 포함할 수 있다.
또한, 상기 전기 전도성 페이스트는, 은(Ag), 주석(Sn), 구리(Cu) 및 니켈(Ni)로 이루어진 군에서 최소한 하나 이상을 포함할 수 있다.
또한, 상기 전기 전도성 페이스트를 120 내지 200 ℃의 온도로 가열할 수 있다.
또한, 상기 접합재는, 열경화성 수지를 포함할 수 있다.
또한, 상기 열경화성 수지는, 에폭시, 아크릴, 아크릴레이트, 아크릴레이트 에스테르, 비닐 수지, 말레이미드, 나드이미드, 이타콘이미드, 시아네이트 에스테르, 알키드 수지, 시아네이트 에스테르, 페놀계, 벤족사진, 폴리이미드, 관능화 폴리이미드, 옥세탄, 비닐 에테르, 폴리우레탄, 멜라민, 우레아-포름알데히드 수지, 페놀-포름알데히드 수지, 실리콘 및 멜라민으로 이루어진 군에서 최소한 하나 이상을 포함할 수 있다.
또한, 상기 열경화성 수지를 60 내지 150 ℃의 온도로 가열할 수 있다.
또한, 상기 폐공간 내부를 가열, 유지 및 냉각하는 단계에서, 상기 가열은 승온 속도가 1 내지 1.2 ℃/분이 되도록 가열하고, 1시간 동안 유지한 후, 상온에서 서냉(徐冷)할 수 있다.
또한, 상기 단열재는 나무(Wood), 글래스 파이버(Glass Fiber), 글래스 울(Glass Wool) 또는 이들의 조합을 포함할 수 있다.
또한, 상기 중량재는 구리(Cu), 스테인리스 스틸(Stainless Steel), 알루미늄(Al), 몰리브덴(Mo), 철(Fe), 티타늄(Ti), 텅스텐(W), 니켈(Ni) 또는 이들의 조합을 포함할 수 있다.
한편, 본 발명의 다른 구현예에 따른 불소계 스퍼터링 타겟 어셈블리는, 전술한 불소계 스퍼터링 타겟의 접합 방법을 이용하여 접합된 불소계 스퍼터링 타겟 어셈블리로서, 백킹 플레이트 및 상기 백킹 플레이트의 일면에 접합되는 타겟을 포함하는 것을 특징으로 한다.
기타 실시예들의 구체적인 사항들은 상세한 설명 및 도면들에 포함되어 있다.
본 발명에 따른 불소계 스퍼터링 타겟의 접합 방법 및 이를 이용하여 접합된 불소계 스퍼터링 타겟 어셈블리에 의하면, 불소계고분자 증착 공정시, 안정적으로 스퍼터링이 가능하도록 금속 페이스트를 접합재로 사용하고 밀폐 공간에서 접합을 수행하여, 스퍼터링 타겟 재료와 기재 사이의 접착성 및/또는 밀착성을 향상시킴으로써, 스퍼터링 타겟의 손상 및 분리 현상을 효과적으로 억제할 수 있다.
본 발명의 효과들은 이상에서 언급한 효과들로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 효과들은 청구범위의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
도 1은 본 발명의 일 구현예에 따른 불소계 스퍼터링 타겟의 접합 방법을 나타낸 순서도이다.
도 2는 본 발명의 일 구현예에 따른 불소계 스퍼터링 타겟의 접합 방법을 이용하여 불소계 스퍼터링 타겟을 접합하는 모습을 나타낸 개략도이다.
도 3은 본 발명의 일 구현예에 따른 불소계 스퍼터링 타겟의 접합 방법에서 가열, 유지 및 냉각 공정의 세부 순서도이다.
도 4는 본 발명의 다른 구현예에 따른 불소계 스퍼터링 타겟 어셈블리를 나타낸 구성도이다.
이하, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명을 용이하게 실시할 수 있을 정도로 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명하면 다음과 같다.
실시예를 설명함에 있어서 본 발명이 속하는 기술 분야에 익히 알려져 있고 본 발명과 직접적으로 관련이 없는 기술 내용에 대해서는 설명을 생략한다. 이는 불필요한 설명을 생략함으로써 본 발명의 요지를 흐리지 않고 더욱 명확히 전달하기 위함이다.
마찬가지 이유로 첨부 도면에 있어서 일부 구성요소는 과장되거나 생략되거나 개략적으로 도시되었다. 또한, 각 구성요소의 크기는 실제 크기를 전적으로 반영하는 것이 아니다. 각 도면에서 동일한 또는 대응하는 구성요소에는 동일한 참조 번호를 부여하였다.
또한, 장치 또는 요소 방향(예를 들어, “전(front)”, “후(back)”, “위(up)”, “아래(down)”, “상(top)”, “하(bottom)”, “좌(left)”, “우(right)”, “횡(lateral)”)등과 같은 용어들에 관하여 본원에 사용된 표현 및 술어는 단지 본 발명의 설명을 단순화하기 위해 사용되고, 관련된 장치 또는 요소가 단순히 특정 방향을 가져야 함을 나타내거나 의미하지 않는다는 것을 알 수 있을 것이다.
일반적으로 박막 증착용 타겟은 전압을 인가하는 금속 전극에 고정하여 사용하게 된다. 상기 고정의 방법으로 종래에는 납땜, 브레이징, 확산 접착, 기계적인 체결, 에폭시 접착 등의 방법을 사용하였으나, 타겟과 금속 전극 사이의 열팽창율의 차이로 인해 접착 계면의 가장자리 엣지에서 전단 결함을 보이거나 접착부가 분리되는 문제점이 있었다. 이러한 문제점은 금속 전극과 타겟 사이에서 아크 등을 발생시킬 수 있으며, 이로 인해 인가되는 전압에 비해 낮은 효율의 플라즈마를 발생시킴으로써, 낮은 증착 효율을 나타낸다.
게다가, 종래의 불소계 스퍼터링타겟의 경우, 소수성의 특성 및 절연 특성을 가짐에 따라 금속 전극과 타겟의 표면 접촉각이 높아 이들을 고정화하기 위해서는 다양한 화학적 처리가 수반되어야 한다.
또한, 상기 불소계 스퍼터링타겟은 매우 큰 절연성을 나타내므로, 스퍼터링하기 위해서는, RF(radio-frequency)의 고주파 에너지가 인가되어야 하며, 이에 따라 불소계 스퍼터링타겟은 그자체로서 변형될 뿐만 아니라 전극면과의 접합부위에 필연적으로 변형이 발생하거나 접합부위의 결함이 발생될 수밖에 없으며, 피착체의 표면에 균일하게 증착되지 않기도 하거니와 증착효율이 매우 열악할 수밖에 없었다.
이에, 본 발명은 불소계고분자 증착 공정시, 안정적으로 스퍼터링이 가능하도록 금속 페이스트를 접합재로 사용하고 밀폐 공간에서 접합을 수행하여, 스퍼터링 타겟 재료와 기재 사이의 접착성 및/또는 밀착성을 향상시킴으로써, 스퍼터링 타겟의 손상 및 분리 현상을 효과적으로 억제할 수 있는 불소계 스퍼터링 타겟의 접합 방법을 제공하기 위하여 안출되었다.
이를 위해, 본 발명의 일 구현예에 따른 불소계 스퍼터링 타겟의 접합 방법은 백킹 플레이트와 불소계 스퍼터링 타겟 각각의 일면에 접합재를 도포한 후, 상기 도포된 백킹 플레이트와 불소계 스퍼터링 타겟 각각의 일면을 서로 가접합하는 단계, 상기 백킹 플레이트의 타면이 단열재의 일면과 접하도록 상기 가접합된 백킹 플레이트와 불소계 스퍼터링 타겟을 상기 단열재 상에 위치시키는 단계, 상기 불소계 스퍼터링 타겟의 타면이 중량재의 일면과 접하도록 상기 가접합된 백킹 플레이트와 불소계 스퍼터링 타겟 상에 상기 중량재를 위치시키는 단계, 상기 단열재, 상기 백킹 플레이트, 상기 불소계 스퍼터링 타겟 및 상기 중량재를 폐공간 내부에 위치시키는 단계 및 상기 폐공간 내부를 가열, 유지 및 냉각하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명의 다른 구현예에 따른 불소계 스퍼터링 타겟 어셈블리는 전술한 불소계 스퍼터링 타겟의 접합 방법을 이용하여 접합된 불소계 스퍼터링 타겟 어셈블리로서, 백킹 플레이트 및 상기 백킹 플레이트의 일면에 접합되는 타겟을 포함하는 것을 특징으로 한다.
이하에서는 본 발명의 실시예들에 의하여 불소계 스퍼터링 타겟의 접합 방법 및 이를 이용하여 접합된 불소계 스퍼터링 타겟 어셈블리를 설명하기 위한 도면들을 참고하여 본 발명에 대해 설명하도록 한다.
이하, 도 1 내지 도 3을 참조하여 본 발명의 일 구현예에 따른 불소계 스퍼터링 타겟의 접합 방법을 설명하면 다음과 같다.
도 1은 본 발명의 일 구현예에 따른 불소계 스퍼터링 타겟의 접합 방법을 나타낸 순서도이고, 도 2는 본 발명의 일 구현예에 따른 불소계 스퍼터링 타겟의 접합 방법을 이용하여 불소계 스퍼터링 타겟을 접합하는 모습을 나타낸 개략도이다.
도 1 및 도 2를 참조하면, 본 발명의 일 구현예에 따른 불소계 스퍼터링 타겟의 접합 방법은 백킹 플레이트(200)와 불소계 스퍼터링 타겟(400) 각각의 일면에 접합재(300)를 도포한 후, 도포된 백킹 플레이트(200)와 불소계 스퍼터링 타겟(400) 각각의 일면을 서로 가접합(S110)하는 과정에 의해 개시된다.
이 때, 본 발명의 일 구현예에서 불소계 스퍼터링 타겟(400)은 불소계고분자와 도전성을 부여하는 기능화제을 함유한 불소계고분자 복합 타겟으로서, 불소계고분자 복합 타겟은 타겟 전체에 고르게 도전성을 부여하는 기능화제가 균일하게 분포할 수도 있고, 일측 표면으로부터 타측 표면으로 상기 기능화제의 함량을 증가 또는 감소시켜 연속적으로 목적과 기능에 따른 기능화제의 함량 변화를 줄 수도 있으며, 두께방향으로 일정 구간 기능화제의 함량을 단계적으로 감소 또는 증가하도록 구배를 줄 수도 있다. 즉, 상기 구배는 면과 면사이의 두께 방향으로 상기 기능화제의 함량을 연속적으로 달리하여 구배를 줄 수도 있고, 2 이상의 단계로 함량을 변화시켜 구배를 주는 형태로 제조할 수도 있는데 이는 다양한 목적이나 기능에 따라 다양한 형태로 조절하여 제조될 수 있음을 의미한다.
본 발명에서 일 구현예에서 불소계 스퍼터링 타겟(400)은 불균일하게 기능화제를 분포시키는 불소계고분자 복합 타겟이나 혹은 불소계고분자 복합 타겟이 고정되는 전극면 측과 반대측의 면의 일정 깊이로 도전성 기능화제만이 함유되는 형태로 이루어질 수 있다. 다만, 이에 한정되지는 않는다.
이와 같이, 본 발명의 일 구현예에서 불소계 스퍼터링 타겟(400)은 불소계고분자에 전도성입자, 전도성 고분자 및 금속성분 등의 도전성 기능화제를 포함함으로써, 전압을 인가하는 전극과의 표면 접촉각을 낮추어 높은 표면 에너지를 가질 수 있어서 고에너지를 인가하는 경우에라도 불소계고분자 복합 타겟이 변형이 일어나지 않게 된다.
또한, 본 발명의 일 구현예에서 불소계 스퍼터링 타겟(400)은 절연 특성을 가지는 불소계고분자에 기능화제를 함유함으로써 불소계고분자 복합 타겟에 전도성을 부여함으로써 플라즈마 형성 효율을 증가시켜 높은 증착율을 구현할 수 있다.
구체적으로, 불소계고분자는 불소를 함유한 수지류 라면 한정되는 것은 아니나 바람직하게는 불소를 함유하는 올레핀을 중합시킨 합성수지인 폴리테트라 플루오로에틸렌(PTFE, polytetrafluoroethylene), 폴리클로로트리플루오로에틸렌(PCTFE, polychlorotrifluoroethylene), 폴리비닐리덴디플루오라이드(PVDF, polyvinylidenedifluoride), 플로린화 에틸렌 프로필렌 공중합체 (FEP, fluorinated ethylene propylene copolymer), 폴리 에틸렌-테트라플루오로 에틸렌 (ETFE, poly ethylene-co-tetra fluoro ethylene), 폴리 에틸렌-클로로 트리플루오로 에틸렌 (ECTFE, poly ethylene-co-chloro trifluoro ethylene), 폴리 테트라 플루오로에틸렌-플로오로 알킬 비닐 에테르 (PFA, poly tetra fluoro ethylene-co-fluoro alkyl vinyl ether) 등에서 선택되는 하나 이상의 불소계고분자; 및 비닐플루오라이드 단일중합체 고무, 비닐플루오라이드 공중합체 고무, 비닐리덴플루오라이드 단일중합체 고무 및 비닐리덴플루오라이드 공중합체 고무 등에서 선택되는 하나 이상의 불소고무; 로부터 선택되는 하나 이상일 수 있으며, 보다 바람직하게는 폴리테트라 플루오로에틸렌(PTFE, polytetrafluoroethylene) 일 수 있으나, 이에 한정하는 것은 아니다.
또한, 불소계 스퍼터링 타겟(400)은 전극 방향으로 고함량의 전도성입자, 전도성 고분자 및/또는 금속성분 등에서 선택되는 하나 이상의 도전성 기능화제를 순차적으로 또는 단계적으로 적층되는 형태로 구배를 가질 수 있고, 불소계 스퍼터링 타겟(400)은 전술한 도전성 기능화제를 포함할 수 있으며, 금속유기물, 금속산화물, 금속탄소체, 금속수산화물, 금속카보네이트, 금속바이카보네이트, 금속질화물 및 금속불화물 등에서 선택되는 하나 이상의 금속화합물 등을 더 포함하여, 이를 이용하여 형성된 성형체에 다양한 기능성을 부여할 수도 있다.
이 때, 전도성입자는 예컨대 카본나노튜브(Carbon nano tube), 카본나노섬유 (carbon nano fiber), 카본블랙(Carbon black), 그래핀(Graphene), 그라파이트(Graphite), 탄소섬유(Carbon fiber) 등에서 선택되는 하나 이상일 수 있으며, 기타 유기 전도성입자도 포함할 수 있다. 이와 같이, 전도성입자로 탄소계 전도성입자를 사용할 경우 탄화 불소 성분을 유지하면서 전도성을 부여할 수 있어 바람직하다. 다만, 이에 한정되는 것은 아니다.
또한, 전도성 고분자는 폴리아닐린(polyaniline), 폴리아세틸렌(polyacetylene), 폴리티오펜(polythiophene), 폴리피롤(polypyrrole), 폴리플루렌(polyfluorene), 폴리피렌(polypyrene), 폴리아줄렌(polyazulene), 폴리나프탈렌(polynaphthalene), 폴리페닐렌(polyphenylene), 폴리페닐렌비닐렌(poly phenylene vinylene), 폴리카르바졸(polycarbazole), 폴리인돌(polyindole), 폴리아제핀(polyazephine), 폴리에틸렌(polyethylene), 폴리에틸렌비닐렌(polyethylene vinylene), 폴리페닐렌설파이드(polyphenylene sulfide), 폴리퓨란(polyfuran), 폴리셀레노펜(polyselenophene), 폴리텔루로펜(polytellurophene) 등에서 선택되는 하나 이상일 수 있다. 다만, 이에 한정되는 것은 아니다.
아울러, 금속성분은 제한하지 않지만 예컨대 구리(Cu), 알루미늄(Al), 은(Ag), 금(Au), 텅스텐(W), 마그네슘(Mg), 니켈(Ni), 몰리브덴(Mo), 바나듐(V), 나이오븀(Nb), 티타늄(Ti), 백금(Pt), 크롬(Cr), 탄탈(Ta) 등 일 수 있고, 이들 중 둘 이상의 혼합 금속일 수 있으며, 금속 전극과의 우수한 결착력을 가지는 측면에서 바람직하게는 구리(Cu), 알루미늄(Al), 은(Ag), 금(Au), 텅스텐(W), 마그네슘(Mg), 니켈(Ni) 또는 이들의 혼합물, 보다 바람직하게는 구리(Cu), 알루미늄(Al), 은(Ag), 금(Au) 또는 이들의 혼합물이 사용될 수 있다. 다만, 이에 한정되는 것은 아니다.
한편, 본 발명의 일 구현예에서 금속화합물은 금속유기물, 금속산화물, 금속탄소체, 금속수산화물, 금속카보네이트, 금속바이카보네이트, 금속질화물 및 금속불화물 등에서 선택되는 하나 이상 일 수 있으며, 구체적으로 이산화규소(SiO2), 산화알루미늄(Al2O3), 인듐-주석산화물(ITO), 인듐-갈륨-아연 산화물(IGZO), 아연산화물(ZnO), 산화인듐(In2O3), 주석산화물(SnO2), 산화티타늄(TiO2), 안티몬-주석산화물(Antimony Tin Oxide, ATO), 안티몬-아연산화물(Antimony Zinc Oxide, AZO), 스트론튬-티타늄산화물(SrTiO3), 세륨산화물(CeO2), 마그네슘산화물(MgO), 니켈산화물(NiO), 산화칼슘(CaO), 지르코늄산화물(ZrO2), 이트륨산화물(Y2O3), 산화알루미늄(Al2O3), 규소질화물(Si3N4), 불화마그네슘(MgF2), 불화구리(CuF2) 등에서 선택되는 하나 이상일 수 있다. 다만, 이에 한정되는 것은 아니다.
이 때, 전극에 대한 보다 우수한 접착력을 가지기 위한 측면에서 상기 금속화합물은 규소질화물(Si3N4), 불화마그네슘(MgF2) 또는 이들의 혼합물을 사용할 수 있으며, 이를 이용하여 제조되는 박막의 경도를 높이기 위한 측면에서 이산화규소(SiO2), 산화알루미늄(Al2O3), 규소질화물(Si3N4) 또는 이들의 혼합물을 사용할 수도 있다. 다만, 이에 한정되는 것은 아니다.
이와 같이, 불소계 스퍼터링 타겟(400)은 불소계고분자와 혼합하는 기능화제나 금속화합물의 종류 및 함량을 조절함에 따라, 이를 이용하여 형성된 박막에 다양한 기능성을 부여할 수 있다.
보다 상세하게, 전술한 전도성입자, 전도성 고분자, 금속성분 및 금속화합물이 불소계 스퍼터링 타겟(400)에 포함됨으로써, 타겟에 전도성을 부여하여 RF 뿐만 아니라 MF 및 DC전원에서도 스퍼터링이 가능하며, 이를 이용하여 제조된 박막의 전도성 및 강도를 현저히 증진시킬 수 있다.
이에 따라, 본 발명의 일 구현예에 따른 불소계 스퍼터링 타겟(400)을 이용하여 형성된 박막은 기본적으로 초소수성, 고투명성을 유지하면서 광학적 특성이 우수하며, 오염 방지, 반사방지, 내화학성 및 윤활성 등이 우수하다.
그리고, 불소계 스퍼터링 타겟(400)은 기능화제와 금속화합물의 종류 및 함량을 조절함으로써, 제조된 박막의 전도성 및 강도를 향상시킬 수 있다. 또한, 기능화제를 반드시 함유하는 불소계 스퍼터링 타겟(400) 내 향상된 전도성으로 인해 보다 낮은 전압에서도 스퍼터링이 가능하여 낮은 비용으로 불소함유 박막을 제조할 수 있다는 장점을 가진다.
이는, 종래 불소계 스퍼터링 타겟(400)을 스퍼터링하기 위해 고주파의 전원을 인가해야만 하는 공정과는 달리, 전도성을 부여함에 따라 RF뿐만 아니라 MF 또는 DC에서도 원활히 스퍼터링이 가능하고 또한 그 효율에 있어서도 매우 높은 놀라운 효과를 가지게 되는 이점이 있다.
한편, 본 발명의 일 구현예에서 백킹 플레이트(200)와 불소계 스퍼터링 타겟(400) 각각의 일면에 도포되는 접합재(300)는 금속 입자, 금속 도금된 입자, 금속 합금 입자 또는 이들의 조합을 포함하는 전기 전도성 페이스트 또는 열경화성 수지를 포함할 수 있다.
구체적으로, 전기 전도성 페이스트는 구리 페이스트(Cu paste), 은 페이스트(Ag paste), 주석 페이스트(Sn paste), 니켈 페이스트(Ni paste) 등에서 선택되는 하나 이상일 수 있으며, 열경화성 수지는 에폭시, 아크릴, 아크릴레이트, 아크릴레이트 에스테르, 비닐 수지, 말레이미드, 나드이미드, 이타콘이미드, 시아네이트 에스테르, 알키드 수지, 시아네이트 에스테르, 페놀계, 벤족사진, 폴리이미드, 관능화 폴리이미드, 옥세탄, 비닐 에테르, 폴리우레탄, 멜라민, 우레아-포름알데히드 수지, 페놀-포름알데히드 수지, 실리콘, 멜라민 등에서 선택되는 하나 이상일 수 있다. 다만, 이에 한정되는 것은 아니다.
백킹 플레이트(200)와 불소계 스퍼터링 타겟(400) 각각의 일면이 접합재(300)에 의해 서로 가접합되면, 이후 백킹 플레이트(200)의 타면이 단열재(100)의 일면과 접하도록 가접합된 백킹 플레이트(200)와 불소계 스퍼터링 타겟(400)을 단열재(100) 상에 위치시킨다(S120).
이 때, 단열재(100)는 나무(Wood), 글래스 파이버(Glass Fiber), 글래스 울(Glass Wool) 등에서 선택되는 하나 이상일 수 있다. 다만, 이에 한정되는 것은 아니다.
특히, 단열재(100)는 백킹 플레이트(200)와 불소계 스퍼터링 타겟(400)을 단열재(100) 상에 올리기 위하여 충분한 크기, 즉, 백킹 플레이트(200)의 면적 이상으로 형성되는 것이 바람직하며, 후술되는 가열 과정(S150)에서 가해지는 열이 백킹 플레이트(200)와 불소계 스퍼터링 타겟(400)에 직접적으로 전달되는 것을 방지할 수 있도록 충분한 두께로 형성되는 것이 바람직하다.
백킹 플레이트(200)와 불소계 스퍼터링 타겟(400)이 단열재(100) 상에 위치되면, 이후 불소계 스퍼터링 타겟(400)의 타면이 중량재(500)의 일면과 접하도록 가접합된 백킹 플레이트(200)와 불소계 스퍼터링 타겟(400) 상에 중량재(500)를 위치시킨다(S140).
이 때, 중량재(500)는 백킹 플레이트(200)와 동일하거나 혹은 열 전달이 용이한 다른 소재로 형성될 수 있으며, 예컨대, 구리(Cu), 스테인리스 스틸(Stainless Steel), 알루미늄(Al), 몰리브덴(Mo), 철(Fe), 티타늄(Ti), 텅스텐(W), 니켈(Ni) 등에서 선택되는 하나 이상일 수 있다. 다만, 이에 한정되는 것은 아니다.
또한, 중량재(500)는 불소계 스퍼터링 타겟(400)을 덮을 수 있는 충분한 크기로 형성되는 것이 바람직하며, 백킹 플레이트(200)와 가접합된 불소계 스퍼터링 타겟(400)의 위치가 이동하지 않도록 하중을 가할 수 있는 충분한 무게로 형성되는 것이 바람직하다.
백킹 플레이트(200)와 불소계 스퍼터링 타겟(400) 상에 중량재(500)가 위치되면, 하측부터 단열재(100), 백킹 플레이트(200), 불소계 스퍼터링 타겟(400), 중량재(500) 순으로 적층된 단열재(100), 백킹 플레이트(200), 불소계 스퍼터링 타겟(400) 및 중량재(500)를 폐공간(600) 내부에 위치시킨다(S140).
이 때, 폐공간(600)은, 도 2에 도시된 바와 같이, 격벽으로 이루어진 중공형의 구조물일 수 있으며, 내부에 단열재(100), 백킹 플레이트(200), 불소계 스퍼터링 타겟(400) 및 중량재(500)가 내장되고도 남을만큼의 여유있는 크기로 형성되는 것이 바람직하다. 그리고, 폐공간(600) 내부의 온도를 비교적 일정하게 유지할 수 있도록 격벽은 스테인리스 스틸(Stainless Steel) 등으로 형성되는 것이 바람직하다. 다만, 이에 한정되는 것은 아니다.
단열재(100), 백킹 플레이트(200), 불소계 스퍼터링 타겟(400) 및 중량재(500)가 폐공간(600) 내부에 위치되면, 이후 폐공간(600) 내부를 가열, 유지 및 냉각한다(S150).
도 3은 본 발명의 일 구현예에 따른 불소계 스퍼터링 타겟의 접합 방법에서 가열, 유지 및 냉각 공정의 세부 순서도이다.
도 3을 참조하면, 단열재(100), 백킹 플레이트(200), 불소계 스퍼터링 타겟(400) 및 중량재(500)가 내부에 위치된 폐공간(600)을 서서히 가열한다. (S151).
여기에서, 가열은 승온 속도가 1 내지 1.2 ℃/분이 되도록 가열하는 것이 바람직하다. 이 때, 승온은 폐공간(600)의 하부에 핫플레이트(hot plate)를 두어 가열하거나 혹은 폐공간(600)을 밀폐 분위기로 형성하여 진공 오븐의 형태로 가열하는 방법으로 이루어질 수 있다. 다만, 이에 한정되는 것은 아니다.
이후, 승온된 상태에서 약 1시간 동안 유지한 후(S152), 상온에서 충분한 시간을 두고 서냉(徐冷)하게 된다(S153).
냉각이 완료되면, 폐공간(600)에서 단열재(100), 백킹 플레이트(200), 불소계 스퍼터링 타겟(400) 및 중량재(500) 혹은 백킹 플레이트(200), 불소계 스퍼터링 타겟(400) 및 중량재(500)를 꺼낸 후, 단열재(100)와 중량재(500) 혹은 중량재(500) 만을 제거하여 접합이 완료된 백킹 플레이트(200), 불소계 스퍼터링 타겟(400)을 검사할 수 있다.
이하, 도 4를 참조하여 본 발명의 다른 구현예에 따른 불소계 스퍼터링 타겟 어셈블리를 설명하면 다음과 같다.
도 4는 본 발명의 다른 구현예에 따른 불소계 스퍼터링 타겟 어셈블리를 나타낸 구성도이다.
도 4를 참조하면, 본 발명의 다른 구현예에 따른 불소계 스퍼터링 타겟 어셈블리(10)는 전술한 불소계 스퍼터링 타겟의 접합 방법을 이용하여 접합된 불소계 스퍼터링 타겟 어셈블리(10)로서, 백킹 플레이트(200) 및 상기 백킹 플레이트(200)의 일면에 접합되는 타겟을 포함한다.
이와 같이, 본 발명에 따른 불소계 스퍼터링 타겟의 접합 방법 및 이를 이용하여 접합된 불소계 스퍼터링 타겟 어셈블리에 의하면, 불소계고분자 증착 공정시, 안정적으로 스퍼터링이 가능하도록 금속 페이스트를 접합재(300)로 사용하고 밀폐 공간에서 접합을 수행하여, 스퍼터링 타겟 재료와 기재 사이의 접착성 및/또는 밀착성을 향상시킴으로써, 스퍼터링 타겟의 손상 및 분리 현상을 효과적으로 억제할 수 있게 된다.
한편, 본 명세서와 도면에는 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 개시하였으며, 비록 특정 용어들이 사용되었으나, 이는 단지 본 발명의 기술 내용을 쉽게 설명하고 발명의 이해를 돕기 위한 일반적인 의미에서 사용된 것이지, 본 발명의 범위를 한정하고자 하는 것은 아니다. 여기에 개시된 실시예 외에도 본 발명의 기술적 사상에 바탕을 둔 다른 변형예들이 실시 가능하다는 것은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 자명한 것이다.
10: 불소계 스퍼터링 타겟 어셈블리
100: 단열재
200: 백킹 플레이트
300: 접합재
400: 불소계 스퍼터링 타겟
500: 중량재
600: 폐공간

Claims (12)

  1. 백킹 플레이트와 불소계 스퍼터링 타겟 각각의 일면에 접합재를 도포한 후, 상기 도포된 백킹 플레이트와 불소계 스퍼터링 타겟 각각의 일면을 서로 가접합하는 단계;
    상기 백킹 플레이트의 타면이 단열재의 일면과 접하도록 상기 가접합된 백킹 플레이트와 불소계 스퍼터링 타겟을 상기 단열재 상에 위치시키는 단계;
    상기 불소계 스퍼터링 타겟의 타면이 중량재의 일면과 접하도록 상기 가접합된 백킹 플레이트와 불소계 스퍼터링 타겟 상에 상기 중량재를 위치시키는 단계;
    상기 단열재, 상기 백킹 플레이트, 상기 불소계 스퍼터링 타겟 및 상기 중량재를 폐공간 내부에 위치시키는 단계; 및
    상기 폐공간 내부를 가열, 유지 및 냉각하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 불소계 스퍼터링 타겟의 접합 방법.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 불소계 스퍼터링 타겟은 불소계고분자와 도전성 기능화제 입자를 포함하는 불소계고분자 복합 타겟으로서, 상기 불소계고분자와 도전성 기능화제 입자를 포함하는 혼합물을 열성형하여 제조되어 내부에 도전성 기능화제가 분산되어 있는 것이고,
    상기 도전성 기능화제는 전도성입자, 전도성 고분자 및 금속성분에서 선택된 1종 이상이며,
    상기 불소계고분자는 폴리테트라 플루오로에틸렌, 폴리클로로트리플루오로에틸렌, 폴리비닐리덴디플루오라이드, 플로린화 에틸렌 프로필렌 공중합체, 에틸렌-테트라플루오로에틸렌 공중합체, 에틸렌-클로로트리플루오로 에틸렌 공중합체, 퍼플루오로알콕시 공중합체, 비닐플루오라이드 단일중합체 고무, 비닐플루오라이드 공중합체 고무, 비닐리덴플루오라이드 단일중합체 고무 및 비닐리덴플루오라이드 공중합체 고무에서 선택된 1종 이상인 것을 특징으로 하는 불소계 스퍼터링 타겟의 접합 방법.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 접합재는,
    전기 전도성 페이스트를 포함하는 것을 특징으로 하는 불소계 스퍼터링 타겟의 접합 방법.
  4. 제 3 항에 있어서,
    상기 전기 전도성 페이스트는,
    은(Ag), 주석(Sn), 구리(Cu) 및 니켈(Ni)로 이루어진 군에서 최소한 하나 이상을 포함하는 것을 특징으로 하는 불소계 스퍼터링 타겟의 접합 방법.
  5. 제 4 항에 있어서,
    상기 전기 전도성 페이스트를
    120 내지 200 ℃의 온도로 가열하는 것을 특징으로 하는 불소계 스퍼터링 타겟의 접합 방법.
  6. 제 1 항에 있어서,
    상기 접합재는,
    열경화성 수지를 포함하는 것을 특징으로 하는 불소계 스퍼터링 타겟의 접합 방법.
  7. 제 6 항에 있어서,
    상기 열경화성 수지는,
    에폭시, 아크릴, 아크릴레이트, 아크릴레이트 에스테르, 비닐 수지, 말레이미드, 나드이미드, 이타콘이미드, 시아네이트 에스테르, 알키드 수지, 시아네이트 에스테르, 페놀계, 벤족사진, 폴리이미드, 관능화 폴리이미드, 옥세탄, 비닐 에테르, 폴리우레탄, 멜라민, 우레아-포름알데히드 수지, 페놀-포름알데히드 수지, 실리콘 및 멜라민으로 이루어진 군에서 최소한 하나 이상을 포함하는 것을 특징으로 하는 불소계 스퍼터링 타겟의 접합 방법.
  8. 제 7 항에 있어서,
    상기 열경화성 수지를
    60 내지 150 ℃의 온도로 가열하는 것을 특징으로 하는 불소계 스퍼터링 타겟의 접합 방법.
  9. 제 1 항에 있어서,
    상기 폐공간 내부를 가열, 유지 및 냉각하는 단계에서,
    상기 가열은 승온 속도가 1 내지 1.2 ℃/분이 되도록 가열하고,
    1시간 동안 유지한 후, 상온에서 서냉(徐冷)하는 것을 특징으로 하는 불소계 스퍼터링 타겟의 접합 방법.
  10. 제 1 항에 있어서,
    상기 단열재는 나무(Wood), 글래스 파이버(Glass Fiber), 글래스 울(Glass Wool) 또는 이들의 조합을 포함하는 것을 특징으로 하는 불소계 스퍼터링 타겟의 접합 방법.
  11. 제 1 항에 있어서,
    상기 중량재는 구리(Cu), 스테인리스 스틸(Stainless Steel), 알루미늄(Al), 몰리브덴(Mo), 철(Fe), 티타늄(Ti), 텅스텐(W), 니켈(Ni) 또는 이들의 조합을 포함하는 것을 특징으로 하는 불소계 스퍼터링 타겟의 접합 방법.
  12. 제 1 항 내지 제 11 항 중 어느 한 항에 따른 불소계 스퍼터링 타겟의 접합 방법을 이용하여 접합된 불소계 스퍼터링 타겟 어셈블리로서,
    백킹 플레이트; 및
    상기 백킹 플레이트의 일면에 접합되는 타겟을 포함하는 것을 특징으로 하는 불소계 스퍼터링 타겟 어셈블리.
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DE102021214878A1 (de) 2021-01-04 2022-07-07 Lg Electronics Inc. Thermo-Hygrostat-Klimaanlage, die eine Wärmepumpe verwendet, und Verfahren zum Steuern einer Thermo-Hygrostat-Klimaanlage

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