KR20220093100A - 간극 배치 부재 - Google Patents

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Abstract

적층 구조로 이루어지는 간극 배치 부재에 관해, 가열에 의해 층간 박리가 발생하기 어려운, 새로운 간극 배치 부재를 제공한다. 스퍼터링 타깃의 기재(간단히 「기재」라 칭함)의 표면측에 복수의 타깃 부재를 배치할 때, 인접하는 타깃간의 간극을 따라서, 해당 타깃 부재와 기재 사이에 개재시키는 간극 배치 부재이며, 두께 방향으로 3층 이상을 적층하여 이루어지는 다층 구조를 이루고, 타깃 부재측의 층(「표면층」이라고도 칭함)과, 기재측의 층(「이면층」이라고도 칭함) 사이에 중간층을 구비하고, 상기 중간층을 구성하는 재료의 선팽창률이, 상기 표면층을 구성하는 재료의 선팽창률과 상기 이면층을 구성하는 재료의 선팽창률 사이의 범위 내인 것을 특징으로 하는, 간극 배치 부재이다.

Description

간극 배치 부재
본 발명은, 스퍼터링 타깃의 기재(간단히 「기재」라 칭함)의 표면측에, 복수의 타깃 부재를, 인접하는 타깃 부재와의 사이에 간극을 마련하여 배치하는 분할 타깃에 있어서, 인접하는 타깃 부재의 간극을 따라서 배치함과 함께, 해당 타깃 부재와 기재 사이에 개재시켜, 상기 간극에 있어서 당해 기재가 표면측에 노출되지 않도록 할 수 있는, 간극 배치 부재에 관한 것이다.
스퍼터링이란, 박막 형성 기술의 한 수법이다. 그 일례로서, Ar 등의 불활성 가스를 진공 중에 도입하고, 타깃 부재에 마이너스의 전압을 인가하여 글로우 방전을 발생시키고, 글로우 방전에 의해 불활성 가스를 플라스마화시켜 이온화하여 가스 이온으로 하고, 이 가스 이온을 고속으로 타깃의 표면에 충돌시켜, 해당 타깃을 구성하는 성막 재료의 입자를 튀겨내고, 이 입자를, 박막을 형성하는 기재 표면에 부착·퇴적시켜, 치밀하고 강한 박막을 기재 표면에 형성하는 방법을 들 수 있다.
이와 같은 스퍼터링법에 의하면, 고융점 금속이나 합금, 세라믹스 등, 진공 증착법 등으로는 성막이 곤란한 재료라도 성막이 가능한 것 외에, 대면적을 갖는 박막을 고정밀도로 형성할 수 있다. 그 때문에, 스퍼터링법은, 예를 들어 정보 기기, AV 기기, 가전제품 등의 각종 전자 부품의 제조에 다용되고 있다. 스퍼터링법에 의해 형성되는, ITO, IZO, IGZO 등의 박막은, 액정 디스플레이, 터치 패널, EL디스플레이 등을 중심으로 하는 표시 디바이스의 전극으로서 널리 사용되고 있다.
근년, 디스플레이 패널의 대형화에 수반하여, 대면적을 갖는 박막을 형성할 것이 요구되게 되어, 타깃 부재도 대형화할 필요가 있었다. 그런데, 스퍼터링에 사용하는 타깃 부재를, 대면적으로 이루어지는 1매의 타깃 부재로 형성하는 것은 어렵다. 그 때문에, 타깃 부재를, 복수의 타깃 부재로 분할하고, 기재 상에 복수의 타깃 부재를 접합함으로써, 대면적의 스퍼터링 타깃으로 하는 방법이 채용되고 있다(예를 들어 특허문헌 1 참조).
이와 같이, 복수의 타깃 부재로 분할된 타깃(「분할 타깃」이라고도 칭함)은, 기재 상에, 해당 기재와 타깃 부재의 열팽창차를 고려하여, 인접하는 타깃 부재간에 간극이 생기도록 배치하고, 해당 기재와 각 타깃 부재는, In계나 Sn계 금속 등의 열전도가 양호한 저융점 땜납으로 접합하는 것이 일반적이다.
이와 같은 복수의 산화물 반도체 타깃 부재를 접합한 분할 스퍼터링 타깃에 있어서는, 상기와 같이 각 타깃 부재끼리의 사이에 간극을 마련하여 배치하기 때문에, 해당 간극에 있어서 기재가 노출되어 있으면, 스퍼터링 시에 기재도 스퍼터링 되어 버려, 형성하는 산화물 반도체의 박막 중에 혼입된다고 하는 문제가 염려되고 있다. 그 때문에, 인접하는 타깃 부재끼리의 간극에 보호 부재(본 발명의 간극 배치 부재에 상당)를 마련하여 기재가 노출되지 않도록 하는 방법이 제안되어 있다(예를 들어 특허문헌 2 참조).
일본 특허 공개 제2005-232580호 공보 국제 공개 제2012/063524호 팸플릿
특허문헌 2에는, 인접하는 타깃 부재간의 간극에 있어서 기재가 노출되지 않도록 하여, 기재 표면이 스퍼터링되지 않도록 보호하는 보호 부재(본 발명의 간극 배치 부재에 상당)로서, 2층 구조의 것이 개시되어 있다. 즉, 기재측에 배치되는, Cu 등의 금속 또는 합금으로 이루어지는 금속박으로 형성되는 제2 보호 부재와, 그 상측, 즉 타깃 부재측에 배치되는, 타깃 부재에 포함되는 원소의 1종 이상을 포함하는 금속 또는 합금 또는 세라믹 재료로 형성되는 제1 보호 부재로 이루어지는 2층 구조의 보호 부재가 개시되어 있다.
그러나, 이와 같은 2층 구조의 보호 부재(본 발명의 간극 배치 부재에 상당)는, 스퍼터링 등에 의해 가열되면, 제2 보호 부재와 제1 보호 부재를 구성하는 재료의 선팽창률차에 의해 층간 박리가 발생해 버리는 경우가 있었다.
그래서 본 발명은, 적층 구조로 이루어지는 간극 배치 부재에 관해, 특허문헌 2에 개시된 보호 부재(본 발명의 간극 배치 부재에 상당)의 개량을 도모하여, 스퍼터링 등의 가열에 의해서도 층간 박리가 발생하기 어려운, 새로운 간극 배치 부재를 제공하려고 하는 것이다.
본 발명은, 스퍼터링 타깃의 기재(간단히 「기재」라 칭함)의 표면측에 복수의 타깃 부재를 배치할 때, 인접하는 타깃 부재간의 간극을 따라서, 해당 타깃 부재와 기재 사이에 개재시키는 간극 배치 부재로서,
두께 방향으로 3층 이상을 적층하여 이루어지는 다층 구조를 이루고, 타깃 부재측의 층(「표면층」이라고도 칭함)과, 기재측의 층(「이면층」이라고도 칭함) 사이에 중간층을 구비하고, 상기 중간층을 구성하는 재료의 선팽창률이, 상기 표면층을 구성하는 재료의 선팽창률과 상기 이면층을 구성하는 재료의 선팽창률 사이의 범위 내인 것을 특징으로 하는, 간극 배치 부재를 제안한다.
본 발명이 제안하는 간극 배치 부재는, 3층 이상을 적층하여 이루어지는 다층 구조를 이루고, 상기 중간층을 구성하는 재료의 선팽창률이, 상기 표면층을 구성하는 재료의 선팽창률과 상기 이면층을 구성하는 재료의 선팽창률 사이의 범위 내이도록 조정한 것이기 때문에, 각 층간의 선팽창률차가 작아져, 스퍼터링 등의 가열에 의해서도 층간 박리가 발생하기 어렵도록 할 수 있다.
도 1은 분할 타깃의 일례의 개략을 도시한 상면으로 본 사시도이다.
도 2는 본 발명의 일례에 관한 간극 배치 부재를 배치하여 이루어지는 스퍼터링 타깃의 일례의 일부를 도시한 종단면도이다.
도 3은 본 발명의 일례에 관한 간극 배치 부재의 개략을 도시한 단면도이다.
다음에, 실시 형태예에 기초하여 본 발명을 설명한다. 단, 본 발명이 다음에 설명하는 실시 형태에 한정되는 것은 아니다.
<본 간극 배치 부재>
본 발명의 실시 형태의 일례에 관한 간극 배치 부재(「본 간극 배치 부재」라 칭함)(1)는, 도 1, 도 2에 도시한 바와 같이, 기재(2)의 표면측에, 복수의 타깃 부재(3)를, 인접하는 타깃 부재(3, 3)와의 사이에 간극(4)을 마련하여 배치하는 구성을 구비한 분할 타깃에 있어서, 인접하는 타깃 부재(3, 3) 간의 간극(4)을 따라서, 해당 타깃 부재(3)와 기재(2) 사이에 개재시키는, 바꿔 말하면, 인접하는 타깃 부재(3, 3) 간의 간극(4)을 따라서 배치함과 함께, 해당 타깃 부재(3)와 기재(2) 사이에 개재시키는 간극 배치 부재이다.
본 간극 배치 부재(1)는, 인접하는 타깃 부재(3, 3) 간의 간극(4)을 따라서, 기재(2)의 표면을 덮을 수 있기 때문에, 스퍼터링 시에, 당해 간극(4)에 있어서 기재(2) 표면이 스퍼터되어, 당해 기재(2)의 구성 재료가, 성막하는 박막 중에 혼입되는 것을 효과적으로 방지할 수 있다.
본 간극 배치 부재(1)는, 도 3에 도시한 바와 같이, 두께 방향으로 3층 이상을 적층하여 이루어지는 다층 구조를 구비하고 있으면 된다. 즉, 타깃 부재측의 층 즉 표면층(1A)과, 기재(2)측의 층 즉 이면층(1C) 사이에, 1층 또는 2층 이상의 중간층(1B)을 마련할 수 있다.
(선팽창률)
중간층(1B)을 구성하는 재료의 선팽창률은, 표면층(1A)을 구성하는 재료의 선팽창률과 이면층(1C)을 구성하는 재료의 선팽창률 사이의 범위 내인 것이 바람직하다. 이때, 범위 내란, 중간층(1B)을 구성하는 재료의 선팽창률이 표면층(1A)을 구성하는 재료의 선팽창률과 동일한 경우, 또는, 중간층(1B)을 구성하는 재료의 선팽창률이 이면층(1C)을 구성하는 재료의 선팽창률과 동일한 경우를 포함한다.
예를 들어, 본 간극 배치 부재(1)가, 제1 보호층(표면층(1A)), 제2 보호층(중간층(1B)) 및 제3 보호층(이면층(1C))의 순으로 표면측으로부터 적층되어 이루어지는 3층 구조인 경우, 각 층을 구성하는 재료의 선팽창률은, 제1 보호층≤제2 보호층≤제3 보호층인 것이 바람직하고, 그 중에서도 제1 보호층<제2 보호층<제3 보호층인 것이 보다 바람직하다.
또한, 본 간극 배치 부재(1)가, 제1 보호층(표면층(1A)), 제2 보호층(중간층(1B)), 제3 보호층(중간층(1B)) 및 제4 보호층(이면층(1C))의 순으로 적층되어 이루어지는 4층 구조인 경우, 각 층을 구성하는 재료의 선팽창률은, 제1 보호층≤제2 보호층≤제3 보호층≤제4 보호층인 것이 바람직하고, 그 중에서도 제1 보호층<제2 보호층<제3 보호층<제4 보호층인 것이 보다 바람직하다.
중간층(1B)과 표면층(1A), 그리고 중간층(1B)과 이면층(1C)을 구성하는 재료의 선팽창률의 차는 9.0×10-6/K 이하인 것이 바람직하고, 그 중에서도 7.0×10-6/K 이하, 그 중에서도 5.0×10-6/K 이하인 것이 더욱 바람직하다.
또한, 본 간극 배치 부재(1)와 기재(2)의 접합을 적합하게 확보하는 관점에서, 본 간극 배치 부재(1)의 이면층(1C)과 기재(2)를 구성하는 재료의 선팽창률의 차는, 9.0×10-6/K 이하인 것이 바람직하고, 그 중에서도 7.0×10-6/K 이하, 그 중에서도 5.0×10-6/K 이하, 그 중에서도 3.0×10-6/K 이하, 그 중에서도 1.0×10-6/K 이하인 것이 더욱 바람직하고, 동일한 것이 특히 바람직하다.
(형상)
본 간극 배치 부재(1)의 평면으로 본 형상으로서는, 예를 들어 직사각 형상, 띠 형상, 십자 띠 형상, 격자 프레임 형상 등을 들 수 있다. 단, 이들 평면으로 본 형상에 한정되는 것은 아니다.
(층 두께)
상기 이면층(1C)의 두께는, 열팽창률의 차에 의한 휨이나, 보호막 형성 시의 응력에 대한 휨을 억제하는 등의 관점에서, 상기 표면층(1A)의 두께와 동일하거나, 혹은, 보다 큰 것이 바람직하다.
이때, 이면층(1C)과 표면층(1A)의 두께의 차는, 0㎜ 이상 1.0㎜ 이하인 것이 바람직하고, 그 중에서도 0.8㎜ 이하, 그 중에서도 0.5㎜ 이하인 것이 더욱 바람직하다.
상기 이면층(1C)의 두께는, 열팽창률의 차에 의한 휨이나 보호막 형성 시의 응력에 대한 휨의 관점에서, 상기 중간층(1B)의 두께와 동일하거나, 혹은, 보다 큰 것이 바람직하다.
이때, 이면층(1C)과 중간층(1B)의 두께의 차는, 0㎜ 이상 1.0㎜ 이하인 것이 바람직하고, 그 중에서도 0.8㎜ 이하, 그 중에서도 0.5㎜ 이하인 것이 더욱 바람직하다.
상기 중간층(1B)의 두께는, 표면층(1A)과 이면층(1C)의 열팽창차를 완화하는 효과를 얻는 관점에서, 상기 표면층(1A)의 두께와 동일하거나, 혹은, 보다 큰 것이 바람직하다.
이때, 중간층(1B)과 표면층(1A)의 두께의 차는, 0㎜ 이상 0.5㎜ 이하인 것이 바람직하고, 그 중에서 0.3㎜ 이하, 그 중에서도 0.1㎜ 이하인 것이 더욱 바람직하다.
따라서, 예를 들어 본 간극 배치 부재(1)가, 제1 보호층(표면층(1A)), 제2 보호층(중간층(1B)) 및 제3 보호층(이면층(1C))의 순으로 적층되어 이루어지는 3층 구조인 경우, 각 층의 두께는, 적어도 제1 보호층≤제3 보호층인 것이 바람직하고, 그 중에서도 제1 보호층<제3 보호층인 것이 보다 바람직하다. 또한, 제1 보호층≤제2 보호층≤제3 보호층인 것이 바람직하고, 그 중에서도 제1 보호층<제2 보호층<제3 보호층인 것이 보다 바람직하다.
또한, 본 간극 배치 부재(1)가, 제1 보호층(표면층(1A)), 제2 보호층(중간층(1B)), 제3 보호층(중간층(1B)) 및 제4 보호층(이면층(1C))의 순으로 적층되어 이루어지는 4층 구조인 경우, 각 층의 두께는, 적어도 제1 보호층≤제4 보호층인 것이 바람직하고, 그 중에서도 제1 보호층<제4 보호층인 것이 바람직하다. 또한, 제1 보호층≤제2 보호층≤제3 보호층≤제4 보호층인 것이 바람직하고, 그 중에서도 제1 보호층<제2 보호층<제3 보호층<제4 보호층인 것이 보다 바람직하다.
또한, 적어도 타깃 부재(3)가 스퍼터링되고 있는 동안, 본 간극 배치 부재(1)의 표면층(1A)은, 가스 이온의 충돌에 견딜 필요가 있기 때문에, 상기 표면층(1A)의 두께는, 타깃 부재(3)의 두께의 0.2％ 이상인 것이 바람직하고, 그 중에서도 0.5％ 이상, 그 중에서도 1.0％ 이상인 것이 더욱 바람직하다. 한편, 본더층 두께나 냉각 효율의 관점에서, 타깃 부재(3)의 두께의 20％ 이하인 것이 바람직하고, 그 중에서도 10％ 이하, 그 중에서도 5％ 이하인 것이 더욱 바람직하다.
또한, 각 층의 두께 그 자체는, 타깃 부재(3)의 크기 등으로부터 적절히 설정하는 것이 바람직하다.
기준으로서는, 표면층(1A)의 두께로서는, 예를 들어 0.05㎜ 이상 0.5㎜ 이하, 그 중에서 0.1㎜ 이상 혹은 0.3㎜ 이하, 그 중에서 0.2㎜ 이하를 들 수 있다.
이면층(1C)의 두께로서는, 예를 들어 0.2㎜ 이상 1.0㎜ 이하, 그 중에서 0.8㎜ 이하, 그 중에서 0.5㎜ 이하를 들 수 있다.
중간층(1B)의 두께로서는, 예를 들어 0.05㎜ 이상 0.5㎜ 이하, 그 중에서 0.1㎜ 이상 혹은 0.3㎜ 이하, 그 중에서 0.2㎜ 이하를 들 수 있다.
또한, 본 간극 배치 부재(1) 전체의 두께의 기준으로서는, 0.3㎜ 이상 2㎜ 이하, 그 중에서 0.4㎜ 이상 혹은 1.5㎜ 이하, 그 중에서도 1.0㎜ 이하를 들 수 있다.
(재료)
본 간극 배치 부재(1)의 표면층(1A)은, 성막하는 박막에 혼입되어도 악영향을 주지 않는 재료, 혹은, 스퍼터링 현상을 억제할 수 있는 재료로 구성되는 것이 바람직하다.
성막하는 박막에 혼입되어도 악영향을 주지 않는 재료로서는, 예를 들어 타깃 부재(3)의 조성을 구성하는 원소의 전부 혹은 그 일부, 이들 원소를 포함하는 합금이나 산화물 등을 사용할 수 있다.
한편, 스퍼터링 현상을 억제할 수 있는 재료로서는, 예를 들어 타깃 부재(3)보다도 그 체적 저항이 큰 물질, 즉 고저항 물질을 간극 배치 부재의 재료로서 사용할 수 있다. 이와 같은 고저항 물질을 간극 배치 부재의 재료로서 사용하는 경우, 고저항 물질의 체적 저항률(Ω·㎝)이 타깃 부재(3)의 체적 저항률의 10배 이상의 값을 갖는 것인 것이 바람직하다.
보다 구체적으로는, 상기 표면층(1A)은, 타깃 부재(3)를 구성하는 금속 재료, 또는, 세라믹스 재료, 또는, 고분자 재료, 또는, 이들의 2종류 이상의 복합 재료로 형성하는 것이 바람직하다.
이때, 세라믹 재료로서는, 타깃 부재(3)와 동일 조성이거나, 혹은 일부의 조성이 타깃 부재(3)와 동일한 재료로 이루어지는 세라믹스 재료이거나, 혹은, ZrO2, Al2O3 등의 저항이 높은 세라믹스 재료가 바람직하다. 저항이 높은 세라믹스 재료이면, 스퍼터링 시에 분할 부분으로의 플라스마의 진입이 억제되어, Zr이나 Al의 스퍼터링을 효과적으로 방지할 수 있다.
본 간극 배치 부재(1)의 이면층(1C)을 구성하는 재료는, 기재(2)와의 선팽창률차가 작고, 접합재(예를 들어 In 땜납)와 반응하지 않는 재료인 것이 바람직하다.
이러한 관점에서, 상기 이면층(1C)은, 금속 재료, 또는, 세라믹스 재료, 또는, 이들의 복합 재료로 형성되는 것이 바람직하다.
본 간극 배치 부재(1)의 중간층(1B)은, 표면층(1A) 및 이면층(1C)과 적층 가능한 재료이며, 선팽창률을 상기 범위로 조정 가능한 재료이면 된다.
따라서, 중간층(1B)은, 금속 재료, 또는, 세라믹스 재료, 또는, 이들의 복합 재료로 형성되는 것이 바람직하다.
여기서, 상기 타깃 부재(3)를 구성하는 금속 재료로서는, 예를 들어 타깃 부재(3)가 IGZO(In-Ga-Zn-O)이면, In, Zn 및 Ga 중 어느 1종 이상의 금속 재료이고, 타깃 부재(3)가 IZO(In-Zn-O)이면, In 또는 Zn의 금속 재료이다.
상기 세라믹스 재료로서는, In, Zn, Al, Ga, Zr, Ti, Sn, Mg 중 어느 1종 이상을 포함하는 산화물 또는 질화물로 이루어지는 재료를 들 수 있다. 구체적으로는, 예를 들어 In2O3, ZnO, Al2O3, ZrO2, TiO2, IZO, IGZO 등이나, ZrN, TiN, AlN, GaN, ZnN, InN 등을 들 수 있다.
상기 고분자 재료로서는, 예를 들어 페놀 수지, 멜라민 수지, 에폭시 수지, 우레아 수지, 염화비닐 수지, 폴리에틸렌, 폴리프로필렌 등의 합성 수지 재료나, 폴리에틸렌, 폴리염화비닐, 폴리프로필렌, 폴리스티렌 등의 범용 플라스틱 재료, 폴리아세트산비닐, ABS 수지, AS 수지, 아크릴 수지 등의 준범용 플라스틱 재료 등을 들 수 있다. 또한, 폴리아세탈, 폴리카르보네이트, 변성 폴리페닐렌에테르(PPE), 폴리부틸렌테레프탈레이트 등의 엔지니어링 플라스틱이나 폴리아릴레이트, 폴리술폰, 폴리페닐렌술피드, 폴리에테르에테르케톤, 폴리이미드 수지, 불소 수지 등의 슈퍼엔지니어링 플라스틱도 사용할 수 있다. 특히, 폴리이미드 수지 등은 테이프 형상의 재료도 있고, 내열성, 절연성도 높기 때문에 바람직하다.
이와 같은 고분자 재료는, 고저항 물질이기 때문에, 스퍼터링 시에, 타깃 부재(3, 3) 간의 간극(4)에 있어서의 스퍼터링 현상이 억제되어, 성막하는 박막에 대한 악영향을 방지할 수 있다.
예를 들어, 본 간극 배치 부재(1)가, 제1 보호층(표면층(1A)), 제2 보호층(중간층(1B)) 및 제3 보호층(이면층(1C))의 순으로 적층되어 이루어지는 3층 구조인 경우, 표면층(1A)은, 타깃 부재(3)에 포함되는 원소의 1종 이상을 포함하는 단 금속 또는 합금 혹은 세라믹 재료로 형성하고, 중간층(1B)은, 금속 재료 또는 세라믹스 재료로 형성하고, 이면층(1C)도, 금속 재료 또는 세라믹스 재료로 형성하고, 각 층을 구성하는 재료의 선팽창률이 상기 범위로 되도록 조정하는 것이 바람직하다.
(본 간극 배치 부재의 제조 방법)
본 간극 배치 부재(1)의 제조 방법의 일례로서, 이면층(1C)을 형성하는 재료, 즉, 금속 재료, 또는, 세라믹스 재료, 또는, 이들의 복합 재료로 이루어지는 테이프, 시트, 필름 혹은 박을 형성 혹은 준비하고, 이 이면층(1C)의 표면에, 중간층(1B)을 형성하는 재료를 사용하여, 증착법, 도금법, 스퍼터링법, 플라스마 용사법, 도포법 등, 공지의 막 형성 방법을 이용하여 중간층(1B)을 형성하고, 당해 중간층(1B)과 마찬가지로 표면층(1A)을 형성하면 된다. 단, 이들 제조 방법에 한정되는 것은 아니다.
<타깃 부재>
본 간극 배치 부재(1)를 적용하는 타깃 부재(3)는, 인접하는 타깃 부재(3, 3) 사이에 간극(4)을 마련하여 배치하는 것이 바람직하다.
이때, 당해 간극(4)은, 통상 0.2㎜ 내지 0.5㎜ 정도이다.
타깃 부재(3)는, 사각형 면을 갖는 판 형상 또는 원통 형상을 나타내는 것이 바람직하다. 단, 이들 형상에 한정되는 것은 아니다.
타깃 부재(3)는, 그 재료를 특별히 한정하는 것은 아니다. 예를 들어 Cu, Al, In, Sn, Ti, Ba, Ca, Zn, Mg, Ge, Y, La, Al, Si, Ga, W 중 어느 1종 이상을 포함하는 산화물로 이루어지는 산화물 반도체용 타깃이나, 투명 전극용 타깃(ITO 등)이나 Al 등의 금속 타깃을 들 수 있다.
상기 산화물 반도체용 타깃으로서는, 예를 들어 In-Ti-O, In-Ga-Zn-O, Ga-Zn-O, In-Zn-O, In-W-O, In-Zn-W-O, Zn-O, Sn-Ba-O, Sn-Zn-O, Sn-Ti-O, Sn-Ca-O, Sn-Mg-O, Zn-Mg-O, Zn-Ge-O, Zn-Ca-O, Zn-Sn-Ge-O, Cu2O, CuAlO2, CuGaO2, CuInO2 등을 들 수 있다.
타깃 부재(3)의 두께는, 특별히 한정되는 것은 아니고, 통상은 3㎜ 내지 20㎜이다.
<기재>
기재(2)는, 판 형상 혹은 원통 형상을 나타내고, 그 재료는, Ti, SUS 또는 Cu 등의 단독 금속 또는 그들의 합금이면 된다. 단, 이들에 한정되는 것은 아니다.
또한, 기재(2)의 두께는, 특별히 한정되는 것은 아니다.
타깃 부재(3) 및 기재(2)가 판 형상을 나타내는 경우, 판 형상 기재(2) 상에, 복수의 타깃 부재(3)를, 전후 좌우로 간격을 두고 배치하고, 타깃 부재(3) 및 기재(2)를 접합재로 접합하는 것이 통상이다.
또한, 타깃 부재(3) 및 기재(2)가 원통 형상을 나타내는 경우, 원통 형상 기재(2)의 원주축 방향으로, 복수의 원통 형상 타깃 부재(3)를 적절히 간격을 두고 배치하고, 타깃 부재(3) 및 기재(2)를 접합재로 접합하는 것이 통상이다.
<접합재>
기재(2)와 타깃 부재(3), 그리고, 기재(2)와 본 간극 배치 부재(1)는, 접합재(5)에 의해 서로 접합할 수 있다.
접합재(5)로서는, 이러한 종류의 타깃 부재(3)와 기재(2)의 접합에 사용될 수 있는 것이면 특별히 한정되지 않는다. 예를 들어 In 메탈, In-Sn 메탈, 또는, In에 미량 금속 성분을 첨가한 In 합금 메탈 등의 땜납 금속 또는 땜납 합금을 들 수 있다.
<스퍼터링 타깃의 제조>
먼저, 기재(2)의 표면에 소정의 간격을 두고 복수의 본 간극 배치 부재(1)를 배치한다.
다음에, 본 간극 배치 부재(1)의 표면측에 복수의 타깃 부재(3)를, 인접하는 타깃 부재(3, 3)와의 사이에 간극(4)을 마련하여 배치한다. 이때, 본 간극 배치 부재(1)가 간극(4)을 따라서, 타깃 부재(3)와 기재(2) 사이에 개재되도록 배치한다. 그리고, 본 간극 배치 부재(1), 기재(2), 타깃 부재(3)를, 땜납을 사용하여 접합하면 된다.
단, 이와 같은 방법에 한정되는 것은 아니다.
<어구의 설명>
본 명세서에 있어서 「X 내지 Y」(X, Y는 임의의 숫자)로 표현하는 경우, 특별히 언급하지 않는 한 「X 이상 Y 이하」의 의미임과 함께, 「바람직하게는 X보다 크다」 혹은 「바람직하게는 Y보다 작다」는 의미도 포함한다.
또한, 「X 이상」(X는 임의의 숫자) 혹은 「Y 이하」(Y는 임의의 숫자)로 표현한 경우, 「X보다 큰 것이 바람직하다」 혹은 「Y 미만인 것이 바람직하다」는 취지의 의도도 포함한다.
또한, 「X≤」(X는 임의의 숫자) 혹은 「Y≥」(Y는 임의의 숫자)로 표현한 경우, 「X<인 것이 바람직하다」 혹은 「Y>인 것이 바람직하다」는 취지의 의도도 포함한다.
실시예
이하, 실시예에 기초하여 본 발명을 설명한다. 단, 본 발명이, 여기에서 설명하는 실시예에 한정되는 것은 아니다.
<실시예 1>
두께 0.3㎜, 세로×가로가 200㎜×20㎜인 상면으로 보아 직사각 형상을 나타내는 동판(이면층)을 준비하고, 이 동판의 표면에 ZrO2를 용사함으로써 중간층을 형성하고, 또한, Al2O3를 용사하여 표면층을 형성하고, 표면층(두께 100㎛)/중간층(두께 100㎛)/이면층(두께 0.3㎜)으로 이루어지는 3층 구조의 간극 배치 부재(샘플)를 제작하였다.
또한, 이면층을 구성하는 구리(Cu)의 선팽창률은 17×10-6/K이고, 중간층을 구성하는 ZrO2의 선팽창률은 11×10-6/K이며, 표면층을 구성하는 Al2O3의 선팽창률은 7×10-6/K이다.
<실시예 2>
실시예 1에 있어서, Al2O3 대신에 Y2O3를 용사하여 표면층을 형성한 것 이외는, 실시예 1과 마찬가지로, 표면층(두께 100㎛)/중간층(두께 100㎛)/이면층(두께 0.3㎜)으로 이루어지는 3층 구조의 간극 배치 부재(샘플)를 제작하였다.
또한, 표면층을 구성하는 Y2O3의 선팽창률은 7×10-6/K이다.
<실시예 3>
실시예 1에 있어서, ZrO2 대신에 MgO를 용사함으로써 중간층을 형성하고, 또한 Al2O3 대신에 ZrO2를 용사하여 표면층을 형성한 것 이외는, 실시예 1과 마찬가지로, 표면층(두께 100㎛)/중간층(두께 100㎛)/이면층(두께 0.3㎜)으로 이루어지는 3층 구조의 간극 배치 부재(샘플)를 제작하였다.
또한, 중간층을 구성하는 MgO의 선팽창률은 13×10-6/K이다.
<실시예 4>
실시예 2에 있어서, 이면층을 구성하는 구리(Cu) 대신에 니켈(Ni)로 바꾼 것 이외는, 실시예 2와 마찬가지로, 표면층(두께 100㎛)/중간층(두께 100㎛)/이면층(두께 0.3㎜)으로 이루어지는 3층 구조의 간극 배치 부재(샘플)를 제작하였다.
또한, 이면층을 구성하는 Ni의 선팽창률은 13×10-6/K이다.
<실시예 5>
실시예 3에 있어서, 이면층을 구성하는 구리(Cu) 대신에 니켈(Ni)로 바꾼 것 이외는, 실시예 3과 마찬가지로, 표면층(두께 100㎛)/중간층(두께 100㎛)/이면층(두께 0.3㎜)으로 이루어지는 3층 구조의 간극 배치 부재(샘플)를 제작하였다.
또한, 이면층을 구성하는 Ni의 선팽창률은 13×10-6/K이다.
<실시예 6>
두께 0.3㎜, 세로×가로가 200㎜×20㎜인 상면으로 보아 직사각 형상을 나타내는 티타늄판(이면층)을 준비하고, 이 티타늄판의 표면에 Al2O3를 용사함으로써 중간층을 형성하고, 또한, 멀라이트를 용사하여 표면층을 형성하고, 표면층(두께 100㎛)/중간층(두께 100㎛)/이면층(두께 0.3㎜)으로 이루어지는 3층 구조의 간극 배치 부재(샘플)를 제작하였다.
또한, 이면층을 구성하는 티타늄(Ti)의 선팽창률은 9×10-6/K이고, 중간층을 구성하는 Al2O3의 선팽창률은 7×10-6/K이며, 표면층을 구성하는 멀라이트(3Al2O3·2SiO2)의 선팽창률은 5×10-6/K이다.
<비교예 1>
실시예 1에 있어서, 중간층을 형성하지 않은 것 이외는, 실시예 1과 마찬가지로, 표면층(두께 100㎛)/이면층(두께 0.3㎜)으로 이루어지는 2층 구조의 간극 배치 부재(샘플)를 제작하였다.
<박리 평가 시험>
JIS Z 0237:2009에 준거하여, 실시예·비교예에서 얻은 간극 배치 부재(샘플)를, 전기로를 사용하여 품온 200℃에 도달할 때까지 가열한 후, 25℃까지 냉각하여, 하기 필 시험을 실시하였다.
필 시험은, 지그에 간극 배치 부재(샘플)를 세트하고, 점착 테이프(니치반 가부시키가이샤제 셀로판테이프(등록 상표) CT-18)를 그 표면에 접착하고, 90°의 각도에서 300㎜/min의 속도로 당해 점착 테이프를 박리하였을 때의 상태를, 다음 기준으로 평가하였다.
A(very good): 박리 면적 0％였다.
B(good): 박리 면적 10％ 미만이었다.
C(poor): 박리 면적 10％ 이상이었다.
Figure pct00001
상기 실시예·비교예 및 지금까지 본 발명자가 행한 많은 시험 결과로부터, 중간층을 구성하는 재료의 선팽창률을, 표면층을 구성하는 재료의 선팽창률과 이면층을 구성하는 재료의 선팽창률 사이의 범위 내가 되도록 조정함으로써, 각 층간의 선팽창률차가 작아져, 가열에 의해 층간 박리가 발생하는 것을 방지할 수 있음을 알 수 있었다.
또한, 특허문헌 2(WO2012/063524)의 단락 [0039] 내지 [0044]에 있어서, 보호 부재(본 발명의 간극 배치 부재에 상당)를 타깃 부재(크기 210㎜×355㎜, 두께 6㎜, 선팽창률 5×10-6/K)와 기재(두께 30㎜, 선팽창률 17×10-6/K) 사이에 개재시켜, 인접하는 타깃 부재간의 간극에 있어서 기재가 스퍼터링되는 것을 방지할 수 있음을 확인하였다. 본 발명은, 당해 특허문헌 2(WO2012/063524)에 개시된 보호 부재의 개량을 도모한 것이기 때문에, 특허문헌 2(WO2012/063524)의 단락 [0039] 내지 [0044]에 기재된 시험 내용 및 시험 결과를 참조 시험으로서 본원 명세서에 원용하는 것이다.
1: 간극 배치 부재
1A: 표면층
1B: 중간층
1C: 이면층
2: 기재
3: 타깃 부재
4: 간극
5: 접합재

Claims (8)

  1. 스퍼터링 타깃의 기재(간단히 「기재」라 칭함)의 표면측에 복수의 타깃 부재를 배치할 때, 인접하는 타깃 부재간의 간극을 따라서, 해당 타깃 부재와 기재 사이에 개재시키는 간극 배치 부재로서,
    두께 방향으로 3층 이상을 적층하여 이루어지는 다층 구조를 이루고, 타깃 부재측의 층(「표면층」이라고도 칭함)과, 기재측의 층(「이면층」이라고도 칭함) 사이에 중간층을 구비하고, 상기 중간층을 구성하는 재료의 선팽창률이, 상기 표면층을 구성하는 재료의 선팽창률과, 상기 이면층을 구성하는 재료의 선팽창률 사이의 범위 내인 것을 특징으로 하는 간극 배치 부재.
  2. 제1항에 있어서,
    타깃 부재로부터 기재측을 향하여, 제1 보호층(표면층), 제2 보호층(중간층) 및 제3 보호층(이면층)의 순으로 적층하여 이루어지고, 각 층을 구성하는 재료의 선팽창률은, 제1 보호층≤제2 보호층≤제3 보호층인, 간극 배치 부재.
  3. 제1항에 있어서,
    타깃 부재로부터 기재측을 향하여, 제1 보호층(표면층), 제2 보호층(중간층) 및 제3 보호층(이면층)의 순으로 적층하여 이루어지고, 각 층을 구성하는 재료의 선팽창률은, 제1 보호층<제2 보호층<제3 보호층인, 간극 배치 부재.
  4. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 이면층의 두께가, 상기 표면층의 두께와 동일하거나, 혹은, 보다 큰 것을 특징으로 하는 간극 배치 부재.
  5. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서,
    타깃 부재로부터 기재측을 향하여, 제1 보호층(표면층), 제2 보호층(중간층) 및 제3 보호층(이면층)의 순으로 적층하여 이루어지고, 각 층의 두께는, 제1 보호층≤제2 보호층≤제3 보호층인, 간극 배치 부재.
  6. 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 표면층의 두께는, 타깃 부재의 두께의 0.2 내지 20％인, 간극 배치 부재.
  7. 제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 표면층은, 타깃 부재를 구성하는 금속 재료, 또는, 세라믹스 재료, 또는, 고분자 재료, 또는, 이들의 2종류 이상의 복합 재료로 이루어지고,
    상기 이면층은, 금속 재료, 또는, 세라믹스 재료, 또는, 이들의 복합 재료로 이루어지고,
    상기 중간층은, 금속 재료, 또는, 세라믹스 재료, 또는, 고분자 재료, 또는, 이들의 2종류 이상의 복합 재료로 이루어지는, 간극 배치 부재.
  8. 기재와, 당해 기재의 표면측에 배치된 복수의 타깃 부재와, 제1항 내지 제7항 중 어느 한 항에 기재된 간극 배치 부재를 구비한, 스퍼터링 타깃.
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