KR20180124003A - Cylindrical sputtering target - Google Patents
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Abstract
[과제] 스퍼터링 타깃재의 균열을 방지하여, 기재에 안정적으로 유지되는 스퍼터링 타깃을 제공하는 것을 목적의 하나로 한다.
[해결수단] 금속으로 형성된 기재와, 기재의 일면에 형성된 스퍼터링 타깃재와, 기재와 상기 스퍼터링 타깃재 사이에 형성된 접합재를 갖고, 접합재는, 제1 금속 원소와 제2 금속 원소를 적어도 포함하고, 제2 금속 원소는 제1 금속 원소에 대하여 10ppm 이상, 5000ppm 이하의 농도로 포함되는 스퍼터링 타깃이 제공된다.[PROBLEMS] To provide a sputtering target that can be stably held on a substrate by preventing cracking of the sputtering target material.
[MEANS FOR SOLVING PROBLEMS] A sputtering target comprising a base material formed of a metal, a sputtering target material formed on one surface of the base material, and a bonding material formed between the base material and the sputtering target material, wherein the bonding material includes at least a first metal element and a second metal element, And the second metal element is contained in the sputtering target at a concentration of 10 ppm or more and 5000 ppm or less with respect to the first metal element.
Description
본 발명의 일 실시형태는 스퍼터링 타깃에 관련된 것으로, 금속 재료로 이루어지는 접합재에 의해 타깃재와 기재가 접합되는 스퍼터링 타깃에 관한 것이다.One embodiment of the present invention relates to a sputtering target, and relates to a sputtering target in which a target material and a base material are bonded to each other by a bonding material made of a metal material.
스퍼터링에 의한 박막 형성에 사용되는 스퍼터링 타깃재는, 이것을 지지하는 기재에 맞붙여진 상태에서 스퍼터링 장치에 장착된다. 대표적인 스퍼터링 타깃은, 판상으로 성형된 타깃재가, 마찬가지로 판상의 지지 기재(이것은 「백킹 플레이트」라고도 불리고 있다.)에 맞붙여진 형태를 갖고 있다.A sputtering target material used for forming a thin film by sputtering is attached to a sputtering device while being stuck to a substrate supporting the sputtering target material. A representative sputtering target has a form in which a target material formed into a plate shape is similarly stuck to a plate-like support base material (which is also referred to as a " backing plate ").
스퍼터링 장치에 장착된 스퍼터링 타깃은, 스퍼터링에 의한 성막시에 있어서 감압 하에 유지되고, 아르곤 가스 등에 의한 글로우 방전 플라즈마 중에서 생성된 이온이 조사되어 스퍼터링된다. 타깃재는 이온이 조사됨으로써 온도가 상승되기 때문에, 스퍼터링 장치에는 스퍼터링 타깃의 냉각 기구가 설치되어 있다. 냉각 기구로는, 지지 기재의 이면측에 냉각수가 흐르도록 구성되어 있는 것이 많이 채용되고 있다.The sputtering target mounted on the sputtering apparatus is kept under reduced pressure at the time of film formation by sputtering, and ions generated in a glow discharge plasma by argon gas or the like are irradiated and sputtered. Since the temperature of the target material is raised by irradiation with ions, a sputtering target cooling mechanism is provided in the sputtering apparatus. In many cases, the cooling mechanism is configured such that cooling water flows on the back side of the supporting base material.
타깃재와 지지 기재는 통상적으로는 재질이 다르기 때문에, 양자를 접합하기 위하여 접합재가 사용된다. 접합재로는, 인듐이나 주석 등의 융점이 비교적 낮은 금속 재료가 사용되고 있다.Since the target material and the support base material are usually of different materials, a bonding material is used to bond them. As the bonding material, a metal material having a relatively low melting point such as indium or tin is used.
스퍼터링에 의한 박막 제조 기술에 있어서는, 마그네트론 스퍼터링법이 주류이다. 마그네트론 스퍼터링 장치에 사용되는 평판형의 스퍼터링 타깃은, 스퍼터링에 의해 타깃재가 소모되는 이로전 영역이 좁기 때문에, 타깃재의 유효 사용률은 20% 내지 30% 정도라고 여겨지고 있다. 이에 대하여, 타깃재의 형상을 원통형으로 한 원통형 스퍼터링 타깃이 개발되어 있다.In the thin film manufacturing technique by sputtering, magnetron sputtering is the mainstream. In the flat sputtering target used in the magnetron sputtering apparatus, the entire target area is consumed by sputtering, and the effective utilization rate of the target material is considered to be about 20% to 30%. On the other hand, a cylindrical sputtering target having a cylindrical target shape has been developed.
원통형 스퍼터링 타깃은, 원통상의 기재의 외주면에 통형의 타깃재가 장착된 구조를 갖고 있다. 이러한 원통형 스퍼터링 타깃을 회전시키면서 스퍼터링 성막을 행함으로써, 타깃재가 소모되는 이로전 영역을 넓혀, 타깃재의 사용률의 개선을 도모하고 있다(예를 들어, 특허문헌 1 참조).The cylindrical sputtering target has a structure in which a cylindrical target material is mounted on the outer peripheral surface of a cylindrical base material. Sputtering film formation is performed while rotating the cylindrical sputtering target, thereby widening the entire area of the target material, thereby improving the utilization ratio of the target material (see, for example, Patent Document 1).
스퍼터링 타깃은, 타깃재와 기재를 접합재에 의해 맞붙이고 있다. 이 때, 타깃재와 기재 사이에 형성하는 접합재가 균일하게 충전되지 않아 공극이 생겨 버리면, 접합 강도가 저하되게 된다. 또한, 접합재에 공극이 존재하면, 그 부위는 타깃재의 열이 기재를 통해 확산되기 어려워지기 때문에, 열 변형에 의해 타깃재가 파손되는 문제가 발생할 우려가 있다.In the sputtering target, the target material and the substrate are bonded together by the bonding material. At this time, if the bonding material to be formed between the target material and the substrate is not uniformly filled and voids are formed, the bonding strength is lowered. Further, if voids are present in the bonding material, heat of the target material is difficult to diffuse through the base material, and there is a possibility that the target material may be damaged due to thermal deformation.
원통형 스퍼터링 타깃에서는, 원통형 기재와, 이것과 동축에 배치되는 원통형 스퍼터링 타깃재 사이에 간극부가 형성되고, 이 간극부에 접합재가 충전되어 양자를 고정시키는 구조를 갖고 있다. 접합재가 원통형 기재와 원통형 스퍼터링 타깃재 사이의 간극부에 잘 충전되지 않아 공극이 생겨 버리면 접합 불량이 되어, 스퍼터링 성막 중에 원통형 스퍼터링 타깃재가 헛돌거나, 변형이 발생하여 균열되는 문제가 발생한다.In the cylindrical sputtering target, a gap portion is formed between a cylindrical base material and a cylindrical sputtering target material disposed coaxially with the cylindrical base material, and the gap portion is filled with a bonding material to fix the two. If the bonding material is not sufficiently filled in the gap portion between the cylindrical base material and the cylindrical sputtering target material, voids are formed, which results in defective joining, causing the cylindrical sputtering target material to be twisted or deformed and cracked during sputtering deposition.
특허문헌 1에 기재된 원통형 스퍼터링 타깃에서는, 접합재를 충전한 후, 원통 축방향의 일단으로부터 냉각을 개시해 타단을 향하여 순차적으로 냉각하고, 냉각 중에 용융 상태의 접합재를 더 공급함으로써, 일정한 수준까지 공극의 비율을 줄일 수 있는 것이 기재되어 있다.In the cylindrical sputtering target described in Patent Document 1, after the bonding material is filled, the cooling is started from one end in the cylindrical axial direction and is sequentially cooled toward the other end. By further supplying the bonding material in a molten state during cooling, It is described that the ratio can be reduced.
평판형의 스퍼터링 타깃은 스퍼터링 장치 내에 장착되면 정지한 상태에서 사용되지만, 원통형 스퍼터링 타깃은 그 자체가 회전되어 사용되기 때문에, 접합재는 그것에 견딜 수 있을 만큼의 접합 강도가 요구된다. 또한, 원통형 스퍼터링 타깃재는, 원통형 기재에 의해 1축상으로 유지되기 때문에, 자중에 의한 휨이나, 열적 또는 기계적인 변형이 작용해도 타깃재가 간단히 균열되지 않도록 유지되어 있을 필요가 있다. 그러나, 접합재를 단지 원통형 기재와 원통형 스퍼터링 타깃재 사이에 공극이 생기지 않도록 충전하는 것만으로는, 이들 요구를 만족시킬 수 없는 것이 문제가 되고 있다.Although the flat sputtering target is used in a stationary state when mounted in the sputtering apparatus, since the cylindrical sputtering target is rotated and used, the bonding material requires a bonding strength sufficient to withstand it. Further, since the cylindrical sputtering target material is held uniaxially by the cylindrical base material, it is necessary that the target material is kept so as not to be easily cracked even if warpage due to its own weight or thermal or mechanical deformation acts. However, it is a problem that these requirements can not be satisfied simply by filling the bonding material so that no gap is formed between the cylindrical base material and the cylindrical sputtering target material.
본 발명은, 이러한 문제를 감안하여, 원통형 스퍼터링 타깃재의 균열을 방지하여, 원통형 기재에 안정적으로 유지되는 원통형 스퍼터링 타깃을 제공하는 것을 목적의 하나로 한다.In view of the above problems, it is an object of the present invention to provide a cylindrical sputtering target which is stably held on a cylindrical substrate by preventing cracking of the cylindrical sputtering target material.
본 발명의 일 실시형태에 의하면, 금속으로 형성된 기재와, 기재의 일면에 형성된 스퍼터링 타깃재와, 기재와 스퍼터링 타깃재 사이에 형성된 접합재를 갖고, 접합재는, 제1 금속 원소와 제2 금속 원소를 적어도 포함하고, 제2 금속 원소는 제1 금속 원소에 대하여 10ppm 이상, 5000ppm 이하의 농도로 포함되는 스퍼터링 타깃이 제공된다.According to one embodiment of the present invention, there is provided a sputtering target comprising: a substrate formed of a metal; a sputtering target material formed on one surface of the substrate; and a bonding material formed between the substrate and the sputtering target material, wherein the bonding material comprises a first metal element and a second metal element And the second metal element is contained at a concentration of 10 ppm or more and 5000 ppm or less with respect to the first metal element.
본 발명의 일 실시형태에 의하면, 금속으로 형성된 원통형 기재와, 원통형 기재의 외주면에 동축에 형성된 원통형 스퍼터링 타깃재와, 원통형 기재와 상기 원통형 스퍼터링 타깃재 사이에 형성된 접합재를 갖고, 접합재는, 제1 금속 원소와, 제2 금속 원소를 적어도 포함하고, 제2 금속 원소는 제1 금속 원소에 대하여 10ppm 이상, 5000ppm 이하의 농도로 포함되는 스퍼터링 타깃이 제공된다.According to one embodiment of the present invention, there is provided a cylindrical sputtering target comprising a cylindrical base material formed of metal, a cylindrical sputtering target material formed coaxially with the outer circumferential surface of the cylindrical base material, and a bonding material formed between the cylindrical base material and the cylindrical sputtering target material, And the second metal element is contained in a concentration of 10 ppm or more and 5000 ppm or less with respect to the first metal element.
본 발명의 일 실시형태에 있어서, 제1 금속 원소는 인듐(In)이고, 제2 금속 원소는 구리(Cu), 티탄(Ti), 니켈(Ni)에서 선택된 1종인 것이 바람직하다.In one embodiment of the present invention, the first metal element is indium (In), and the second metal element is preferably one selected from copper (Cu), titanium (Ti), and nickel (Ni).
본 발명의 일 실시형태에 있어서, 제1 금속 원소는 인듐(In)이고, 제2 금속 원소는 구리(Cu)이며, 제2 금속 원소로서의 구리(Cu)는 제1 금속 원소로서의 인듐(In)에 대하여 2000ppm 이상, 5000ppm 이하의 농도로 포함되는 것이 바람직하다.In one embodiment of the present invention, the first metal element is indium (In), the second metal element is copper (Cu), and the copper (Cu) as the second metal element is indium (In) , Preferably not less than 2000 ppm and not more than 5000 ppm.
본 발명의 일 실시형태에 있어서, 제1 금속 원소는 인듐(In)이고, 제2 금속 원소는 티탄(Ti)이며, 제2 금속 원소로서의 티탄(Ti)은 제1 금속 원소로서의 인듐(In)에 대하여 18ppm 이상, 120ppm 이하의 농도로 포함되는 것이 바람직하다.In one embodiment of the present invention, the first metal element is indium (In), the second metal element is titanium (Ti), and the titanium (Ti) as the second metal element is indium (In) By weight, preferably not less than 18 ppm and not more than 120 ppm.
본 발명의 일 실시형태에 있어서, 제1 금속 원소는 인듐(In)이고, 제2 금속 원소는 니켈(Ni)이며, 제2 금속 원소로서의 니켈(Ni)은 제1 금속 원소로서의 인듐(In)에 대하여 44ppm 이상, 480ppm 이하의 농도로 포함되는 것이 바람직하다.In one embodiment of the present invention, the first metal element is indium (In), the second metal element is nickel (Ni), and the nickel (Ni) as the second metal element is indium (In) By weight to 480 ppm by weight or less.
접합재는, 1.1 이상 1.7 이하의 쇼어 경도를 갖고, ITO 표면에 대한 접촉각이 15° 이상 25° 미만이어도 된다.The bonding material may have a Shore hardness of 1.1 or more and 1.7 or less and a contact angle to the ITO surface may be 15 ° or more and less than 25 °.
스퍼터링 타깃재가, 세라믹스 소결체이고, 예를 들어 당해 세라믹스 소결체가 산화인듐을 포함하는 것이어도 된다. 기재의 외측 표면은, 표면 거칠기(Ra)의 값이 1.8㎛ 이상이어도 된다.The sputtering target material is a ceramics sintered body, and for example, the ceramics sintered body may contain indium oxide. The outer surface of the substrate may have a surface roughness (Ra) value of 1.8 占 퐉 or more.
본 발명의 일 실시형태에 의하면, 스퍼터링 타깃재와 기재를 접합하기 위하여, 적어도 제1 금속 원소와 제2 금속 원소를 포함하고, 제2 금속 원소는 제1 금속 원소에 대하여 100분의 1 이하의 농도로 포함되는 접합재를 사용함으로써, 스퍼터링 타깃재의 균열을 방지하여, 기재에 안정적으로 유지되는 스퍼터링 타깃을 얻을 수 있다.According to one embodiment of the present invention, in order to bond the substrate with the sputtering target material, at least a first metal element and a second metal element are included, and the second metal element is one-hundredth or less By using the bonding material contained in the concentration, the sputtering target material is prevented from cracking, and a sputtering target stably held in the base material can be obtained.
도 1은 본 발명의 일 실시형태에 따른 원통형 스퍼터링 타깃의 구성을 나타내는 사시도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시형태에 따른 원통형 스퍼터링 타깃의 구성을 나타내는 단면이다.
도 3은 본 발명의 일 실시형태에 따른 원통형 스퍼터링 타깃의 제조 방법을 설명하는 단면도이다.
도 4는 접합재의 젖음성을 평가하는 방법을 나타내는 도면이다.1 is a perspective view showing a configuration of a cylindrical sputtering target according to an embodiment of the present invention.
2 is a cross-sectional view showing a configuration of a cylindrical sputtering target according to an embodiment of the present invention.
3 is a cross-sectional view illustrating a method of manufacturing a cylindrical sputtering target according to an embodiment of the present invention.
4 is a view showing a method of evaluating the wettability of a bonding material.
이하, 본 발명의 실시형태를, 도면 등을 참조하면서 설명한다. 단, 본 발명은 많은 다른 양태로 실시하는 것이 가능하며, 이하에 예시하는 실시형태의 기재 내용에 한정하여 해석되는 것은 아니다. 또한, 도면은 설명을 보다 명확하게 하기 위하여, 실제의 양태에 비해 각 부의 폭, 두께, 형상 등에 대해 모식적으로 나타내어지는 경우가 있으나, 어디까지나 일례이며, 본 발명의 해석을 한정하는 것은 아니다. 또한, 본 명세서와 각 도면에 있어서, 기출(旣出)의 도면에 관하여 전술한 것과 동일한 요소에는 동일한 부호를 붙여, 상세한 설명을 적절히 생략하는 경우가 있다.DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings and the like. However, the present invention can be embodied in many different modes, and is not limited to the description of the embodiments described below. Although the drawings are schematically illustrated with respect to width, thickness, shape, and the like of each part in comparison with actual embodiments in order to make the description more clear, the drawings are merely exemplary and do not limit the interpretation of the present invention. In the present specification and the drawings, the same elements as those described above with respect to the drawing of the drawing are denoted by the same reference numerals, and the detailed description may be appropriately omitted.
[원통형 스퍼터링 타깃][Cylindrical sputtering target]
도 1은, 본 실시형태에 따른 원통형 스퍼터링 타깃의 구성을 설명하기 위한 사시도를 나타낸다. 도 2는, 본 실시형태에 따른 스퍼터링 타깃의 구성을 단면도로 나타낸다.Fig. 1 is a perspective view for explaining a configuration of a cylindrical sputtering target according to the present embodiment. Fig. Fig. 2 is a sectional view showing a configuration of the sputtering target according to the present embodiment.
원통형 스퍼터링 타깃(100)은, 원통형 스퍼터링 타깃재(102)와, 당해 원통형 스퍼터링 타깃재(102)를 지지하는 원통형 기재(104)를 포함하고 있다. 원통형 스퍼터링 타깃재(102)는, 접합재(106)에 의해 원통형 기재(104)에 고정되어 있다. 접합재(106)는, 원통형 스퍼터링 타깃재(102)와 원통형 기재(104) 사이에 형성된 간극부를 충전하도록 형성되어 있다.The
원통형 스퍼터링 타깃재(102)는, 원통형 기재(104)의 외주면을 둘러싸도록 형성되어 있다. 원통형 스퍼터링 타깃재(102)는, 원통형 기재(104)의 중심축에 대하여 동축 또는 대략 동축에 형성되어 있는 것이 바람직하다. 이러한 구성에 의해, 원통형 스퍼터링 타깃을 스퍼터링 장치에 장착하여, 원통형 기재(104)를 중심으로 회전시켰을 때, 원통형 스퍼터링 타깃재(102)와 피성막면(시료 기판)의 간격을 일정하게 유지할 수 있다.The cylindrical
원통형 스퍼터링 타깃(100)은, 원통형 기재(104)에 대하여 복수의 원통형 스퍼터링 타깃재(102)를 장착하도록 해도 된다. 복수의 원통형 스퍼터링 타깃재(102)를 원통형 기재(104)에 장착할 때, 각 원통형 스퍼터링 타깃재(102)는 간극을 갖고 배치되어 있는 것이 바람직하다. 간극은 1mm 이하이면 되고, 예를 들어, 0.2mm 내지 0.5mm이면 된다. 이와 같이 복수의 원통형 스퍼터링 타깃재(102)를, 간극을 갖고 배치함으로써 파손을 방지할 수 있다.The
본 실시형태에 의하면, 복수의 원통형 스퍼터링 타깃재(102)를 접합재(106)에 의해 원통형 기재(104)에 접합시킴으로써, 길이 100mm 이상의 원통형 스퍼터링 타깃을 제공할 수 있다.According to this embodiment, a cylindrical sputtering target having a length of 100 mm or more can be provided by bonding a plurality of cylindrical sputtering
[원통형 스퍼터링 타깃재][Cylindrical sputtering target material]
도 1 및 도 2에서 나타내는 바와 같이, 원통형 스퍼터링 타깃재(102)는 중공으로 성형되어 있고, 원통형상을 갖고 있다. 원통형 스퍼터링 타깃재(102)는, 적어도 수 밀리미터 내지 수십 밀리미터의 두께를 갖고, 이 두께 부분 전체를 타깃재로서 이용하는 것이 가능하다. 원통형 스퍼터링 타깃재(102)의 중공 부분에 원통형 기재(104)가 삽입되어, 접합재(106)에 의해 접합된다. 원통형 스퍼터링 타깃재(102)와 원통형 기재(104)는 밀착하여 형성되는 것은 아니며, 양자는 간극을 갖고 배치되고, 이 간극부를 충전하도록 접합재(106)가 형성되어 있다. 원통형 스퍼터링 타깃재(102)와 원통형 기재(104)를 안정적으로 유지하기 위하여, 바람직하게는 당해 간극부에 있어서 접합재(106)에 공극이 없도록 형성되어 있다.As shown in Figs. 1 and 2, the cylindrical sputtering
원통형 스퍼터링 타깃재(102)는 원통의 외측 표면이 타깃 표면이 되고, 원통의 내측 표면이 원통형 기재(104)에 면하여 접합재(106)에 접하는 면이 된다. 이 때문에 제조시에 있어서는, 원통형 스퍼터링 타깃재(102)의 외측 표면이 평활하게 성형 가공되고, 원통의 내측 표면은 접착성을 높이기 위하여 조면화되어 있어도 된다.The cylindrical
원통형 스퍼터링 타깃재(102)는, 스퍼터링 성막이 가능한 각종 재료에 의해 제조된다. 예를 들어, 원통형 스퍼터링 타깃재(102)는 세라믹스이어도 된다. 세라믹스로는, 금속 산화물, 금속 질화물, 금속 산질화물의 소결체 등을 적용할 수 있다. 금속 산화물로는, 산화인듐, 산화주석, 산화아연, 산화갈륨 등 전형 원소에 속하는 금속의 산화물을 적용할 수 있다. 구체적으로는, 산화주석을 포함하는 산화인듐의 소결체(Indium Tin Oxide: ITO), 산화아연의 소결체(Zinc Oxide: ZnO), 산화인듐·산화아연(Indium Zinc Oxide: IZO), 산화인듐·산화아연·산화갈륨(Indium Gallium Zinc Oxide: IGZO)의 소결체 등을, 원통형 스퍼터링 타깃재(102)로서 적용할 수 있다. 한편, 상기의 예시는 일례이며, 본 발명에 따른 스퍼터링 타깃은, 타깃재로서 각종 스퍼터링 재료를 적용할 수 있다.The cylindrical
[원통형 기재][Cylindrical base]
원통형 기재(104)는, 중공 구조를 갖는 원통형 스퍼터링 타깃재(102)의 내측 표면을 따르는 외면 형상을 갖고 있는 것이 바람직하다. 원통형 기재(104)의 외경은, 원통형 스퍼터링 타깃재(102)의 내경보다 약간 작아, 양자를 동축에 겹쳤을 때에 간극이 생기도록 조정되어 있다. 이 간극부에는, 접합재(106)가 형성된다.The
원통형 스퍼터링 타깃재(102)는 스퍼터링에 의한 성막시의 이온의 조사에 의해 가열되어 온도가 상승된다. 스퍼터링 성막시에 있어서 원통형 스퍼터링 타깃재(102)의 온도 상승을 억제하기 위하여, 원통형 기재(104)에는 원통형 스퍼터링 타깃재(102)의 냉각 기능을 갖고 있는 것이 바람직하다. 예를 들어, 원통형 기재(104)를 중공 구조로 하여, 냉매가 흐르도록 구성되어 있는 것이 바람직하다. 이 때문에, 원통형 기재(104)는, 스퍼터링 타깃의 구성 부재로서, 양호한 도전성과 열전도성을 갖고 있는 것이 바람직하다.The cylindrical
또한, 원통형 기재(104)는 접합재와 젖음성이 좋아, 높은 접합 강도가 얻어지는 금속이 바람직하고, 예를 들어, 구리(Cu) 또는 티탄(Ti), 혹은 구리 합금 또는 티탄 합금 등으로 형성되어 있는 것이 바람직하다. 예를 들어, 구리 합금으로는, 크롬구리 등의 구리(Cu)를 주성분으로 하는 합금을 적용할 수 있다. 또한, 원통형 기재(104)로서 티탄(Ti)을 사용하면, 경량으로 강성이 있는 기재로 할 수 있다.The
원통형 기재(104)는 단체 금속 또는 금속 합금으로 형성될 뿐만 아니라, 금속 기재의 표면에 다른 금속에 의한 피막이 형성된 것이어도 된다. 예를 들어, 티탄(Ti), 구리(Cu), 은(Ag), 니켈(Ni) 등을 포함하는 금속 피막이 형성되어 있어도 된다.The
원통형 스퍼터링 타깃은, 스퍼터링시에 원통형 스퍼터링 타깃재(102)의 전체면에 이온이 조사되는 것은 아니며, 일부의 면에만 이온이 조사되면서 회전하므로, 이온의 조사면과 그 이면측면에서는 원통형 스퍼터링 타깃재(102)에 온도차가 발생하게 된다. 그러나, 원통형 기재(104)가 냉각 기능을 갖고 있음으로써, 그 외측에 있는 원통형 스퍼터링 타깃재(102)의 온도 상승을 억제하고, 또 온도차에 의한 열 변형의 영향을 억제할 수 있다.In the cylindrical sputtering target, ions are not irradiated on the entire surface of the cylindrical
원통형 기재(104)는, 접합재와 접하는 표면측이 조면화되어 있어도 된다. 원통형 기재(104)의 표면이 조면화됨으로써, 접합재와 접하는 표면적을 크게 할 수 있다. 예를 들어, 원통형 기재(104)의 표면은 샌드 블라스트 처리 등에 의해 조면화되고, 표면 거칠기(Ra)의 값이 1.8㎛ 이상인 값을 갖고 있어도 된다.The surface of the
[접합재][binder]
접합재(106)는, 원통형 스퍼터링 타깃재(102)와 원통형 기재(104) 사이에 형성되어 있다. 접합재(106)는, 원통형 스퍼터링 타깃재(102)와 원통형 기재(104)를 접합하는데, 그 이외에도 내열성과 열전도성이 양호할 것이 요구된다. 또한, 진공 중에서 가스 방출이 적은 특성을 갖고 있을 것이 요구된다. 또한, 제조상의 관점에서, 접합재(106)는 원통형 스퍼터링 타깃재(102)와 원통형 기재(104)를 접합할 때에 유동성을 갖고 있는 것이 바람직하다. 이들 특성을 만족하기 위하여, 융점이 300℃ 이하인 저융점 금속 재료가 접합재(106)로서 사용된다. 예를 들어, 접합재(106)로서, 인듐, 주석 등의 금속, 또는 이들 중 어느 1종의 원소를 포함하는 금속 합금 재료가 적용된다. 구체적으로는, 인듐 또는 주석의 단체, 인듐과 주석의 합금, 주석을 주성분으로 하는 땜납 합금 등이 접합재(106)로서 사용된다.The
본 실시형태에 있어서, 접합재(106)는 복수종의 금속 원소를 포함하여 구성된다. 이 복수종의 금속 원소 중, 제1 금속 원소는 주된 구성 원소로서 접합재(106)에 포함되고, 제2 금속 원소는 제1 금속 원소보다 매우 저농도로 포함된다. 여기서는, 접합재(106)를 구성하는 주된 금속 원소를 「제1 금속 원소」로 하고, 이 제1 금속 원소보다 미량으로 포함되는 부차적인 금속 원소를 「제2 금속 원소」로 하여 구별하고 있으나, 제1 금속 원소 및 제2 금속 원소는 각 1종의 금속 원소에 한정되지 않고, 제1 금속 원소군 및 제2 금속 원소군으로서, 각 군이 각각 복수종의 금속 원소를 포함하여 구성되는 것이어도 된다.In the present embodiment, the
본 실시형태에 있어서, 주성분으로서 포함되는 제1 금속 원소(또는 제1 금속 원소군)란 전체에 차지하는 비율이 99중량% 이상, 100중량% 미만을 차지하는 금속 원소이고, 제1 금속 원소보다 저농도로 포함되는 제2 금속 원소(또는 제2 금속 원소군)란 0.001중량% 이상, 0.5중량% 이하(10ppm 이상, 5,000ppm 이하)의 비율로 포함되는 금속 원소이다. 즉, 제2 금속 원소는, 제1 금속 원소에 대하여 100분의 1 이하의 농도로 포함되는 것이다.In the present embodiment, the first metal element (or the first metal element group) contained as a main component is a metal element occupying not less than 99 wt% and less than 100 wt% in the total amount, The second metal element (or the second metal element group) included is a metal element contained in a ratio of 0.001 wt% or more and 0.5 wt% or less (10 ppm or more and 5,000 ppm or less). That is, the second metal element is contained at a concentration of not more than 1/100 of the first metal element.
또한, 불가피하게 포함되는 불순물 원소란 전술한 주된 금속 원소 및 미량 금속 원소를 제외하고 1ppm 이하의 농도로 포함되는 원소를 말한다. 이것을 달리 말하면, 접합재(106)는, 제2 금속 원소(또는 제2 금속 원소군)를 0.001중량% 이상, 0.5중량% 이하(10ppm 이상, 5,000ppm 이하)의 비율로 포함하고, 그 이외가 제1 금속 원소(또는 제1 금속 원소군) 및 불가피한 불순물로 이루어져 있다.Incidentally, an impurity element which is inevitably included refers to an element contained at a concentration of 1 ppm or less, excluding the main metal element and the trace metal element. In other words, the
달리 말하면, 제2 금속 원소(또는 제2 금속 원소군)는, 이것과 제1 금속 원소(또는 제1 금속 원소군) 및 불가피하게 포함되는 불순물 원소의 합계가 100중량%를 초과하지 않는 범위에 있어서, 0.001중량% 이상, 0.5중량% 이하(10ppm 이상, 5000ppm 이하)의 농도로 포함되어 있는 것이 바람직하다.In other words, the second metal element (or the second metal element group) can be formed in such a range that the total of the first metal element (or the first metal element group) and the inevitably included impurity element does not exceed 100 wt% , And it is preferably contained in a concentration of 0.001 wt% or more and 0.5 wt% or less (10 ppm or more and 5,000 ppm or less).
접합재(106)는, 주성분으로서 포함되는 제1 금속 원소(또는 제1 금속 원소군)가 원통형 스퍼터링 타깃재(102)에 포함되는 적어도 1종의 금속 원소와 동종의 금속 원소인 것이 바람직하다. 접합재(106)가, 원통형 스퍼터링 타깃재(102)와 동종의 금속 원소를 포함하여 구성됨으로써, 예를 들어, 복수의 원통형 스퍼터링 타깃재(102)가 원통형 기재(104)에 장착된 원통형 스퍼터링 타깃에 있어서, 원통형 스퍼터링 타깃재(102)의 이음매 영역에 접합재(106)가 노출되어도, 스퍼터링에 의해 피착한 피막으로의 불순물 오염을 방지할 수 있게 된다.The
접합재(106)는, 제1 금속 원소로서 인듐(In) 또는 주석(Sn) 등의 금속이 선택된다. 이들 금속은 융점이 300℃ 이하이기 때문에, 용융된 상태에서 원통형 스퍼터링 타깃재(102)와 원통형 기재(104)의 간극부(108)에 흘려 넣을 수 있다. 또한, 접합재(106)는 제1 금속 원소군으로서 파악되도록, 인듐(In) 및 주석(Sn)의 쌍방이 포함되어 있어도 된다.As the
원통형 스퍼터링 타깃재(102)가 산화인듐을 포함하는 세라믹스인 경우, 접합재(106)에 주성분으로서 포함되는 제1 금속 원소로서 인듐을 적용할 수 있다. 또한, 원통형 스퍼터링 타깃재(102)가 산화인듐과 산화주석을 포함하는 세라믹스인 경우, 접합재(106)에 주성분으로서 포함되는 제1 금속 원소로서, 인듐 또는 주석, 혹은 인듐과 주석의 합금을 사용할 수 있다.When the cylindrical
이러한 접합재(106)에 포함되는 제2 금속 원소로는, 제1 금속 원소와는 이종의 금속 원소이며, 예를 들어, 천이 원소인 것이 바람직하다. 또한, 접합재(106)에 포함되는 제2 금속 원소로는, 원통형 기재(104)를 구성하는 금속과 동종의 금속 원소인 것이 바람직하다. 그러한 제2 금속 원소로서 티탄(Ti), 구리(Cu), 은(Ag), 니켈(Ni)을 적용할 수 있다.The second metal element contained in the
접합재(106)는, 원통형 스퍼터링 타깃재(102)와의 젖음성이 높으면, 원통형 기재(104)와의 간극에 충만시키기가 용이해져, 접착 불량이 되는 공극이 잔류하기 어려워진다.When the wettability of the
또한, 접합재(106)는, 스퍼터링에 필요한 도전성과 열전도성 외에, 충격 흡수성(완충재 효과)을 갖고 있는 것이 바람직하다. 원통형 스퍼터링 타깃재(102)가 세라믹스인 경우에는 외력이 작용하면 균열되기 쉬워진다. 이 때 접합재(106)가 원통형 스퍼터링 타깃재 및 원통형 기재와 같은 정도의 경도를 갖고 있으면 충격을 흡수할 수 없다. 그러나, 원통형 스퍼터링 타깃재 및 원통형 기재보다 경도가 낮으면, 양자간에 형성되는 접합재(106)는 완충재가 되어, 충격을 완화할 수 있다.Further, it is preferable that the
본 실시형태에 있어서 접합재(106)에 포함되는 제2 금속 원소(또는 제2 금속 원소군)는, 적어도 접합재(106)의 젖음성 및 경도를 일정한 범위 내로 조정할 수 있는 농도로 포함되어 있는 것이 바람직하다. 예를 들어, 제2 금속 원소(또는 제2 금속 원소군)를 0.001중량% 이상, 0.5중량% 이하(10ppm 이상, 5000ppm 이하)의 비율로 포함하고, 그 이외를 제1 금속 원소(또는 제1 금속 원소군) 및 불가피한 불순물로 이루어지도록 함으로써, 접합재(106)의 젖음성 및 경도를 소정의 범위로 제어할 수 있다. 예를 들어, 제2 금속 원소가 구리(Cu)인 경우, 0.2중량% 이상, 0.5중량% 이하(2000ppm 이상, 5000ppm 이하)의 범위에서 접합재에 포함되어 있는 것이 바람직하다. 또한, 제2 금속 원소가 티탄(Ti)인 경우, 0.0018중량% 이상, 0.012중량% 이하(18ppm 이상, 120ppm 이하)의 범위에서 접합재에 포함되어 있는 것이 바람직하다. 또한, 제2 금속 원소가 니켈(Ni)인 경우, 0.0044중량% 이상, 0.048중량% 이하(44ppm 이상, 480ppm 이하)의 범위에서 접합재에 포함되어 있는 것이 바람직하다.The second metal element (or the second metal element group) included in the
접합재(106)는 금속 재료이기 때문에, 적어도 금속 산화물 등의 이종 재료로 형성되는 원통형 스퍼터링 타깃재(102)와의 젖음성이 나쁘면, 원통형 스퍼터링 타깃재와 원통형 기재 사이에 충전하였을 때에 공극이 생기기 쉬워져 버린다. 접합재(106)의 젖음성은, 원통형 스퍼터링 타깃재(102)에 대한 접합재(106)의 접촉각으로 평가할 수 있다. 즉, 젖음성이 높은 경우에는 접촉각이 작아지고, 반대로 젖음성이 나쁜 경우에는 접촉각이 커진다. 본 실시형태에 있어서, 접합재(106)에 포함되는 제2 금속 원소는, 당해 제2 금속 원소를 포함하지 않는 경우에 비하여 접촉각을 40% 개선(작게)할 수 있는 농도 범위에서 포함되어 있는 것이 바람직하다. 즉, 접촉각으로서 15° 이상 25° 이하인 것이 바람직하다. 이러한 수치 범위이면, 원통형 스퍼터링 타깃재(102)와 원통형 기재(104) 사이의 간극부에 접합재(106)를, 공극을 포함하지 않고 충전할 수 있다.Since the
또한, 접합재(106)는 원통형 기재(104)에 원통형 스퍼터링 타깃재(102)를 접합해 유지시키기 위하여 소정의 경도를 갖고 있을 필요가 있다. 그러나, 접합재(106)가 지나치게 단단하면 완충재로서의 기능이 저하되어 버린다. 본 실시형태에 있어서 접합재(106)의 경도는, 쇼어 경도로 나타내면 1.0 이상을 갖고 있는 것이 바람직하고, 1.0 이상 1.5 이하의 쇼어 경도를 갖고 있는 것이 바람직하다. 쇼어 경도를 이 범위로 함으로써, 스퍼터링 타깃의 균열을 방지할 수 있다.In addition, the
한편, 본 실시형태에서는 접합재(106)의 경도를 쇼어 경도로 나타내고 있으나, 록웰 경도, 브리넬 경도, 비커스 경도 등 다른 경도로 환산하였을 때에, 같은 정도의 경도의 범위에 있으면 된다.On the other hand, in the present embodiment, the hardness of the
또한, 불가피하게 포함되는 불순물 원소로는, 납(Pb), 카드뮴(Cd), 철(Fe), 알루미늄(Al), 규소(Si), 비소(As), 비스무트(Bi), 인(P), 황(S) 등의 원소이고, 이들 원소는 10ppm, 바람직하게는 1ppm 이하의 농도로 포함되어 있음으로써, 접합재(106)의 특성에 영향을 미치지 않도록 할 수 있다.The impurity elements which are inevitably included are lead (Pb), cadmium (Cd), iron (Fe), aluminum (Al), silicon (Si), arsenic (As), bismuth (Bi) , And sulfur (S). These elements are contained at a concentration of 10 ppm, preferably 1 ppm or less, so that the characteristics of the
도 3은, 원통형 스퍼터링 타깃재(102)를 원통형 기재(104)에 접합하는 방법을 나타낸다. 원통형 기재(104)에, 중심축이 동축 또는 대략 동축이 되도록 원통형 스퍼터링 타깃재(102)를 삽입한다. 원통형 기재(104)와 원통형 스퍼터링 타깃재(102)는, 양자간에는 간극부(108)가 형성되도록 배치된다. 접합재(106)가 이 간극부(108)에 흘러들도록, 적어도 당해 간극부(108)는 감압으로 유지되어 있는 것이 바람직하다. 혹은, 간극부(108)에 질소 가스 또는 불활성 가스를 흐르게 하여 공기와 치환하도록 해도 된다. 어느 쪽이든 용융 상태에서 공급되는 접합재의 산화를 방지하도록 해 두는 것이 바람직하다.Fig. 3 shows a method of bonding the cylindrical
접합재(106)는, 원통형 기재(104)와 원통형 스퍼터링 타깃재(102)를 직립시킨 상태에서, 간극부(108)의 하측으로부터 공급된다. 원통형 기재(104) 및 원통형 스퍼터링 타깃재(102)의 주위에는 히터(110)가 설치되어 있다. 접합재(106)를 충전할 때는, 원통형 기재(104) 및 원통형 스퍼터링 타깃재(102) 부근의 온도가, 접합재(106)의 융점 이상의 온도로 가열되어 있다. 온도의 균일화를 도모하기 위하여, 원통형 기재(104)의 내측, 즉 중공 부분으로 열풍을 보내 내측으로부터도 가열되도록 해도 된다.The
히터(110)는, 가열 존을 복수로 나누어, 각각의 가열 존을 개별적으로 온도 제어하도록 해도 된다. 예를 들어, 접합재(106)를 간극부(108)에 충전하여 냉각할 때, 원통형 스퍼터링 타깃재(102)의 길이 방향에 있어서, 일방에서 타방을 향하여 냉각되도록 해도 된다. 이와 같이 온도 제어를 함으로써, 접합재(106)에 공극(기포)의 잔류, 용융 고화 영역이 중첩되어 웰드의 생성을 방지할 수 있다.The
한편, 접합재(106)를 충전할 때에는, 원통형 스퍼터링 타깃재(102)의 내면과 원통형 기재(104)의 외면에 접합재(106)와 동일하거나 또는 유사한 피막을 형성해 두어도 된다. 이 피막은 웰더 처리에 의해 형성하는 것이 가능하다.On the other hand, at the time of filling the
원통형 스퍼터링재를 원통형 기재에 고정시키기 위하여 사용하는 접합재는, 공극뿐만 아니라 접합재 그 자체의 물성값이 접합 강도에 영향을 준다. 접합재는 젖음성이 높을수록, 접착 강도가 높아진다고 생각된다. 접합재의 젖음성은, 본 실시형태에서 서술하는 제2 금속 원소(또는 제2 금속 원소군)의 함유량의 증가에 따라 높아지는 한편, 그 함유량이 지나치게 높으면 경화되어 내충격성이 열화된다. 본 실시형태에서 나타내는 바와 같이, 제2 금속 원소로는, 적어도, 티탄(Ti), 구리(Cu), 은(Ag), 니켈(Ni)이 선택되고, 이들 금속 원소는 불가피하게 포함되는 불순물 원소보다 고농도이며, 본 실시형태에서 나타내는 바와 같이, 제2 금속 원소(또는 제2 금속 원소군)는, 제1 금속 원소(또는 제1 금속 원소군)에 대하여 0.001중량% 이상, 0.5중량% 이하(10ppm 이상, 5000ppm 이하)의 농도로 포함되는 것이 바람직하다.The bonding material used for fixing the cylindrical sputtering material to the cylindrical base material affects not only the void but also the bonding strength of the bonding material itself. The higher the wettability of the bonding material, the higher the bonding strength is believed to be. The wettability of the bonding material increases with an increase in the content of the second metal element (or the second metal element group) described in the present embodiment, while if the content is too high, the bonding property hardens and the impact resistance deteriorates. As shown in this embodiment mode, at least titanium (Ti), copper (Cu), silver (Ag), and nickel (Ni) are selected as the second metal element, and these metal elements are inevitably included in the impurity element The second metal element (or the second metal element group) is contained in the first metal element (or the first metal element group) in an amount of 0.001 wt% or more and 0.5 wt% or less 10 ppm or more and 5,000 ppm or less).
접합재(106)에 포함되는 제2 금속 원소로서, 원통형 기재(104)를 구성하는 금속과 동종의 금속이 포함되어 있어도 된다. 원통형 기재(104)와 동종의 금속 원소를 포함함으로써, 젖음성을 높일 수 있게 된다. 또한, 접합재(106)로서 접착 강도를 높일 수 있다.As the second metal element included in the
본 실시형태에 있어서의 접합재는, 주성분으로서 포함되는 제1 금속 원소(또는 제1 금속 원소군)에 더하여, 원통형 기재를 구성하는 금속과 동종의 금속 원소인 제2 금속 원소(또는 금속 원소군)를 포함함으로써 젖음성을 높일 수 있어, 공극이 생기는 것을 방지할 수 있다.(Or a group of metal elements) which is a metal element of the same kind as the metal constituting the cylindrical base material, in addition to the first metal element (or the first metal element group) included as the main component, It is possible to increase the wettability and prevent the occurrence of voids.
[평판형 스퍼터링 타깃][Planar Sputtering Target]
상기에서는 원통형 스퍼터링 타깃재에 대해 설명하고 있으나, 본 발명은 이에 한정되지 않으며, 평판형 스퍼터링 타깃재에 대해서도 적용할 수 있다. 즉, 평판상의 기재(백킹 플레이트)에 평판형 스퍼터링 타깃을 접합할 때에, 본 실시형태에 있어서의 접합재를 사용할 수 있다.Although the cylindrical sputtering target material has been described above, the present invention is not limited thereto, and it is also applicable to a flat sputtering target material. That is, when bonding a flat sputtering target to a flat substrate (backing plate), the bonding material of the present embodiment can be used.
평판형 스퍼터링 타깃재로서, 금속 및 세라믹스 등의 스퍼터링 가능한 각종 재료를 적용할 수 있다. 세라믹스로는, 금속 산화물, 금속 질화물, 금속 산질화물의 소결체 등을 적용할 수 있다. 금속 산화물로는, ITO, ZnO, IZO, IGZO 등의 소결체를 평판형 스퍼터링 타깃으로서 사용할 수 있다.As the planar sputtering target material, various sputterable materials such as metals and ceramics can be applied. As the ceramics, a sintered body of a metal oxide, a metal nitride, a metal oxynitride, or the like can be applied. As the metal oxide, sintered bodies such as ITO, ZnO, IZO and IGZO can be used as a flat sputtering target.
평판형 스퍼터링 타깃에 있어서도 본 실시형태에 따른 접합재를 사용함으로써, 접합재의 젖음성을 높일 수 있고, 쇼어 경도를 전술한 소정의 범위 내로 할 수 있다. 그것에 의하여, 평판형 기재에 평판상의 스퍼터링 타깃을 접합할 때에, 접합재에 공극이 생기는 것이 억제되고, 접합 후에 있어서는 스퍼터링 타깃의 균열을 방지할 수 있다.By using the bonding material according to the present embodiment also in the flat sputtering target, the wettability of the bonding material can be enhanced and the shore hardness can be set within the above-mentioned predetermined range. Thereby, voids are prevented from being generated in the bonding material when the flat sputtering target is bonded to the flat plate-shaped base material, and after the bonding, cracking of the sputtering target can be prevented.
실시예Example 1 One
접합재로서 인듐(In)을 사용한 경우에, 그것에 포함되는 금속 성분량에 대한 접촉각을 평가한 결과를 나타낸다. 접합재를 구성하는 금속 원소로서 인듐(In)을 사용하고, 함유하는 성분이 다른 6종류의 시료를 준비하였다.The results of evaluating the contact angle with respect to the amount of the metal component contained in the case of using indium (In) as the bonding material are shown. Six kinds of samples containing indium (In) as the metal element constituting the bonding material and containing different components were prepared.
시료 1은 순도 99.99%의 인듐(In)이고, 시료 2는 구리(Cu)를 2000ppm 함유하는 인듐(In)이고, 시료 3은 구리(Cu)를 5000ppm 함유하는 인듐(In)이고, 시료 4는 구리(Cu)를 7000ppm 함유하는 인듐(In)이고, 시료 5는 구리(Cu)를 10000ppm 함유하는 인듐(In)이며, 시료 6은 티탄(Ti)을 890ppm 함유하는 인듐(In)이다.Sample 1 is indium (In) having a purity of 99.99%,
본 실시예에 있어서, 인듐(In)은, 접합재를 구성하는 제1 금속 원소에 상당하고, 구리(Cu) 및 티탄(Ti)은 제2 금속 원소에 상당하는 것이다.In this embodiment, indium (In) corresponds to the first metal element constituting the bonding material, and copper (Cu) and titanium (Ti) correspond to the second metal element.
베이스면에는 각 시료와 동종의 금속을 ITO면에 도포한 상태에서 평가하였다. 이 베이스면은 타깃의 표면에 초음파 웰더 처리를 하여 접합재와 동종의 금속을 도포한 상태를 상정하고 있다.The base surface was evaluated by applying the same kind of metal to each sample on the ITO surface. This base surface assumes a state in which a surface of the target is ultrasonically welded and a metal of the same kind as the bonding material is applied.
접촉각 θ은, 도 4에 나타내는 바와 같이, 각 베이스면에 시료를 접촉시켰을 때의 액적의 높이 : a, 중심까지의 거리: b/2로부터 다음 식(1)으로 구하였다.As shown in Fig. 4, the contact angle [theta] was obtained from the following equation (1) from the height of the liquid droplet when a sample was brought into contact with each base surface: a and the distance to the center: b / 2.
[수학식 1][Equation 1]
θ=2·tan-1(2a/b) …(1)? = 2? tan -1 (2a / b)? (One)
각 시료를 평가한 결과를 표 1에 나타낸다. 시료 1은 접합재로서 인듐(In)을 사용한 경우의 결과를 나타내고, 25.9°의 접촉각이 얻어져 있다. 그 반면, 구리(Cu)를 2000ppm 포함하는 시료 2에서는 16.7°, 구리(Cu)를 5000ppm 포함하는 시료 3에서는 16.4°, 구리(Cu)를 7000ppm 포함하는 시료 4에서는 19.4°, 구리(Cu)를 10000ppm 포함하는 시료 5에서는 12.8°의 접촉각이 각각 얻어져 있다. 또한, 티탄(Ti)을 890ppm 포함하는 시료 6에서는 24.4°의 접촉각이 얻어져 있다.The results of evaluating each sample are shown in Table 1. Sample 1 shows the result when indium (In) was used as the bonding material, and a contact angle of 25.9 ° was obtained. On the other hand, in
[표 1][Table 1]
본 실시예에 의하면, 접합재로서, 제1 금속 원소에 상당하는 인듐(In)에 대하여, 제2 금속 원소에 상당하는 구리(Cu) 또는 티탄(Ti)이 포함됨으로써, 상대적으로 보았을 때 접촉각이 저하되는 것이 나타나 있다. 본 실시예에 의하면, 접촉각으로서 10° 이상, 25° 이하의 접촉각이 얻어져 있다. 이 수치 범위는 접합재로서, 제2 금속 원소를 포함하지 않는 경우에 비하여 모두 작은 값이 되어 있다.According to this embodiment, as the bonding material, copper (Cu) or titanium (Ti) corresponding to the second metal element is contained in indium (In) corresponding to the first metal element, . According to this embodiment, a contact angle of 10 DEG or more and 25 DEG or less is obtained as the contact angle. This numerical value range is smaller than the case where the second metal element is not included in the bonding material.
표 1의 결과로부터 구리(Cu)에 있어서는 2000ppm 내지 10000ppm의 범위에 있어서, 티탄(Ti)에 있어서는 890ppm이면, 베이스면에 대한 접촉각이 25° 이하인 값이 얻어져 있다. 즉, 시료 1에 대하여 시료 2 내지 6의 접촉각은 모두 작은 값이 얻어져 있고, 접합재에 포함되는 제2 금속 원소에 상당하는 금속 원소는 20ppm 이상 5000ppm 이하의 농도로 포함되어 있으면 되는 것이 시사되어 있다.From the results shown in Table 1, it was found that the contact angle to the base surface was 25 占 or less in the range of 2000 ppm to 10000 ppm for copper (Cu) and 890 ppm for titanium (Ti). That is, it is suggested that the contact angles of the
상기 각 시료의 쇼어 경도를 평가한 결과를 표 2에 나타낸다. 인듐(In)이 99.99%인 시료 1에서는 쇼어 경도가 1.09HS인 반면, 구리(Cu) 함유량이 2000ppm인 시료 2에서는 쇼어 경도가 1.20HS, 구리(Cu) 함유량이 5000ppm인 시료 3에서는 쇼어 경도가 1.49HS, 구리(Cu) 함유량이 7000ppm인 시료 4에서는 쇼어 경도가 1.61HS, 구리(Cu) 함유량이 10000ppm인 시료 5에서는 쇼어 경도가 1.72HS, 티탄(Ti) 함유량이 890ppm인 시료 6에서는 쇼어 경도가 1.77HS가 얻어져 있다. 한편, 쇼어 경도는, 일본 공업 규격에서 규정되어 있는 쇼어 경도 시험 방법(JISZ2246)에 따라 측정하였다.The Shore hardness of each sample was evaluated. Sample 1 having 99.99% indium (In) had a Shore hardness of 1.09HS while
[표 2][Table 2]
표 2의 결과에 의하면, 인듐(In)에 대하여, 구리(Cu) 또는 티탄(Ti)의 함유량이 많아질수록 쇼어 경도는 높아지고 있다. In 메탈의 경도는 타깃의 크랙 발생에 영향을 줄 가능성이 있어, 1.5 이하로 조정하는 것이 바람직하다.According to the results shown in Table 2, the Shore hardness increases as the content of copper (Cu) or titanium (Ti) increases with respect to indium (In). The hardness of the In metal may affect the occurrence of cracks in the target, and it is desirable to adjust it to 1.5 or less.
본 실시예에 의하면, 제1 금속 원소를 주성분으로 하는 접합재에 있어서, 접합재에 포함되는 제2 금속 원소로서, 구리(Cu)에 대해서는 적어도 2000ppm 이상, 5000ppm 이하의 범위에 있어서, 접촉각을 15° 이상 25° 이하로 할 수 있고, 그 경우에도 쇼어 경도를 1.1 이상 1.5 미만으로 할 수 있는 것이 나타나 있다.According to the present embodiment, in the bonding material containing the first metallic element as a main component, the second metallic element contained in the bonding material preferably has a contact angle of not less than 15 degrees (inclusive) in the range of not less than 2000 ppm and not more than 5000 ppm with respect to copper (Cu) 25 DEG or less, and in this case, Shore hardness can be set to 1.1 or more and less than 1.5.
실시예Example 2 2
평판형 스퍼터링 타깃재로서 ITO를 사용하고, 접합재에 있어서의 제1 금속 원소로서 인듐(In)을 사용하고, 제2 금속 원소의 함유량을 변화시켰을 때의 타깃재의 균열(크랙)의 발생을 평가하였다.The occurrence of cracks (cracks) in the target material when ITO was used as a flat sputtering target material and indium (In) was used as a first metal element in the bonding material and the content of the second metal element was changed was evaluated .
ITO에 의한 평판형 스퍼터링 타깃재의 사이즈는, 127mm×508mm×6.35mm(세로×가로×두께)이고, 접합재로서 실시예 1에 있어서의 시료 2 또는 시료 3에서 사용한 것과 동일한 접합재를 사용하였다.The size of the flat sputtering target material by ITO was 127 mm x 508 mm x 6.35 mm (length x width x thickness) and the same bonding material as used in
스퍼터링 조건은, 스퍼터 가스로서 아르곤(Ar)을 사용하고, 스퍼터압을 0.6Pa, 스퍼터링 전력 밀도(DC)로서 2.3W/㎠로 하여 스퍼터링을 행하였다.Sputtering was performed under the conditions that argon (Ar) was used as the sputter gas, the sputter pressure was 0.6 Pa, and the sputtering power density (DC) was 2.3 W /
스퍼터링 후의 타깃재의 외관 평가를 행한 결과, 크랙 등의 발생은 확인되지 않았다.As a result of evaluating the appearance of the target material after sputtering, no occurrence of cracks or the like was observed.
실시예Example 3 3
접합재에 있어서의 제1 금속 원소로서 인듐(In)을 사용하고, 제2 금속 원소로서 티탄(Ti)을 사용한 경우에 있어서의 접촉각을 평가한 결과를 나타낸다. 본 실시예에서는, 인듐(In)에 대한 티탄(Ti)의 함유량이 다른 시료를 평가한 결과를 나타낸다.(In) is used as the first metal element in the bonding material, and titanium (Ti) is used as the second metal element. The present embodiment shows the results of evaluating samples different in content of titanium (Ti) relative to indium (In).
시료 1은 순도 99.99%의 인듐(In)으로, 실시예 1과 동일한 것이다. 시료 7은 티탄(Ti)을 18ppm 함유하는 인듐(In)이고, 시료 8은 티탄(Ti)을 60ppm 함유하는 인듐(In)이며, 시료 9는 티탄(Ti)을 120ppm 함유하는 인듐(In)이다. 또한, 시료 6은 티탄(Ti)을 890ppm 함유하는 인듐(In)으로, 실시예 1과 동일한 것이다.Sample 1 is indium (In) having a purity of 99.99%, which is the same as Example 1. Sample 7 is indium (In) containing 18 ppm of titanium (Ti), sample 8 is indium (In) containing 60 ppm of titanium (Ti), and sample 9 is indium (In) containing 120 ppm of titanium . Sample 6 is indium (In) containing 890 ppm of titanium (Ti), which is the same as that of Example 1.
본 실시예에 있어서, 인듐(In)은, 접합재를 구성하는 제1 금속 원소에 상당하고, 티탄(Ti)은 제2 금속 원소에 상당하는 것이다.In the present embodiment, indium (In) corresponds to the first metal element constituting the bonding material, and titanium (Ti) corresponds to the second metal element.
베이스면에는 각 시료와 동종의 금속을 ITO면에 도포한 상태에서 평가하였다. 이 베이스면은 타깃의 표면에 초음파 웰더 처리를 하여 접합재와 동종의 금속을 도포한 상태를 갖고 있다.The base surface was evaluated by applying the same kind of metal to each sample on the ITO surface. This base surface has a state in which a surface of the target is subjected to ultrasonic welding treatment to apply a metal of the same kind as the bonding material.
각 시료를 평가한 결과를 표 3에 나타낸다. 티탄(Ti)을 18ppm 포함하는 시료 7에서는 24.8°, 티탄(Ti)을 60ppm 포함하는 시료 8에서는 24.8°, 티탄(Ti)을 120ppm 포함하는 시료 9에서는 24.5°의 접촉각이 각각 얻어져 있다. 한편, 접촉각 θ은, 실시예 1과 동일한 방법으로 구하고 있다.Table 3 shows the results of evaluating each sample. A contact angle of 24.8 DEG for Sample 7 containing 18 ppm of titanium (Ti), 24.8 DEG of 24.8 DEG for Sample 8 containing 60 ppm of titanium (Ti), and 24.5 DEG of Sample 9 containing 120 ppm of titanium (Ti) On the other hand, the contact angle? Is obtained in the same manner as in the first embodiment.
[표 3][Table 3]
본 실시예에 의하면, 접합재로서, 제1 금속 원소에 상당하는 인듐(In)에 대하여, 제2 금속 원소에 상당하는 티탄(Ti)이 포함됨으로써, 접촉각이 저하되는 것이 나타나 있다. 구체적으로는, 인듐(In)에 대한 티탄(Ti)의 함유량이 18ppm 이상 890ppm 이하의 범위 내에서, 24° 이상, 25° 이하의 접촉각이 얻어져 있다.According to this embodiment, as the bonding material, titanium (Ti) corresponding to the second metal element is contained in indium (In) corresponding to the first metal element, and thus the contact angle is lowered. Specifically, a contact angle of not less than 24 ° and not more than 25 ° is obtained within a range of not less than 18 ppm and not more than 890 ppm of titanium (Ti) relative to indium (In).
표 3의 결과로부터 티탄(Ti)이 18ppm 내지 890ppm이면, 베이스면에 대한 접촉각 25° 이하의 접촉각이 얻어져 있다. 즉, 시료 1에 대하여 시료 6 내지 9의 접촉각은 모두 작은 값이 얻어져 있고, 접합재에 포함되는 제2 금속 원소에 상당하는 티탄(Ti)은 18ppm 이상 890ppm 이하의 농도로 포함되어 있으면 되는 것이 나타나 있다.From the results shown in Table 3, it was found that when the titanium (Ti) content was 18 ppm to 890 ppm, a contact angle of 25 DEG or less with respect to the base surface was obtained. That is, it was found that the contact angles of the samples 6 to 9 were all small in the sample 1, and the titanium (Ti) corresponding to the second metal element contained in the bonding material was contained in a concentration of 18 ppm or more and 890 ppm or less have.
표 3에 나타내는 각 시료의 쇼어 경도를 평가한 결과를 표 4에 나타낸다. 인듐(In)이 99.99%인 시료 1에서는 쇼어 경도가 1.09HS인 반면, 티탄(Ti) 함유량이 18ppm인 시료 7에서는 쇼어 경도가 1.28HS, 티탄(Ti) 함유량이 60ppm인 시료 8에서는 쇼어 경도가 1.52HS, 티탄(Ti) 함유량이 120ppm인 시료 9에서는 쇼어 경도가 1.70HS가 얻어져 있다. 한편, 쇼어 경도는, 실시예 1과 마찬가지로 일본 공업 규격에서 규정되어 있는 쇼어 경도 시험 방법(JISZ2246)에 따라 측정하였다.Shore hardness of each sample shown in Table 3 was evaluated. Sample 8 having a Shore hardness of 1.28 HS and a titanium (Ti) content of 60 ppm in Sample 7 having a titanium (Ti) content of 18 ppm had Shore hardness of 1.09 HS in Sample 1 having indium (In) of 99.99% 1.52 HS and a sample 9 having a titanium (Ti) content of 120 ppm has a Shore hardness of 1.70 HS. On the other hand, the shore hardness was measured in accordance with the Shore hardness test method (JISZ2246) prescribed in Japanese Industrial Standards as in Example 1. [
[표 4][Table 4]
표 4의 결과에 의하면, 인듐(In)에 대하여, 티탄(Ti)의 함유량이 많아지면 쇼어 경도는 높아지는 경향이 나타나 있다. 접합재로서의 인듐(In)의 경도는 타깃의 크랙 발생에 영향을 줄 가능성이 있어, 쇼어 경도는 1.7 이하, 바람직하게는 1.5 이하로 조정하는 것이 바람직하다.According to the results shown in Table 4, Shore hardness tends to increase when the content of titanium (Ti) increases with respect to indium (In). The hardness of indium (In) as a bonding material may affect the occurrence of cracks in the target, and it is preferable to adjust the Shore hardness to 1.7 or less, preferably 1.5 or less.
본 실시예에 의하면, 인듐(In)을 주성분으로 하는 접합재에 있어서, 당해 접합재에 포함되는 제2 금속 원소로서, 티탄(Ti)에 대해서는 적어도 18ppm 이상, 120ppm 이하의 범위에 있어서, 접촉각을 25° 이하로 할 수 있고, 그 경우에도 쇼어 경도를 1.1 이상 1.7 이하로 할 수 있는 것이 나타나 있다.According to this embodiment, in the bonding material containing indium (In) as a main component, the second metal element contained in the bonding material is at least 18 ppm and not more than 120 ppm with respect to titanium (Ti) Or less, and in this case, Shore hardness can be set to 1.1 or more and 1.7 or less.
실시예Example 4 4
접합재에 있어서의 제1 금속 원소로서 인듐(In)을 사용하고, 제2 금속 원소로서 니켈(Ni)을 사용한 경우에 있어서의 각 시료의 쇼어 경도를 평가한 결과를 표 5에 나타낸다. 본 실시예에서는, 인듐(In)에 대한 니켈(Ni)의 함유량이 다른 시료를 평가한 결과를 나타낸다.Table 5 shows the Shore hardness of each sample when indium (In) was used as the first metal element in the bonding material and nickel (Ni) was used as the second metal element. This embodiment shows the results of evaluating samples having different contents of nickel (Ni) relative to indium (In).
시료 1은 순도 99.99%의 인듐(In)으로, 실시예 1과 동일한 것이다. 시료 10은 니켈(Ni)을 44ppm 함유하는 인듐(In)이고, 시료 11은 니켈(Ni)을 250ppm 함유하는 인듐(In)이며, 시료 12는 니켈(Ni)을 480ppm 함유하는 인듐(In)이다.Sample 1 is indium (In) having a purity of 99.99%, which is the same as Example 1. Sample 10 is indium (In) containing 44 ppm of nickel (Ni), sample 11 is indium (In) containing 250 ppm of nickel (Ni), and sample 12 is indium (In) containing 480 ppm of nickel .
본 실시예에 있어서, 인듐(In)은, 접합재를 구성하는 제1 금속 원소에 상당하고, 니켈(Ni)은 제2 금속 원소에 상당하는 것이다.In the present embodiment, indium (In) corresponds to the first metal element constituting the bonding material, and nickel (Ni) corresponds to the second metal element.
표 5에 있어서, 인듐(In)이 99.99%인 시료 1에서는 쇼어 경도가 1.09HS인 반면, 니켈(Ni) 함유량이 44ppm인 시료 10에서는 쇼어 경도가 1.12HS, 니켈(Ni) 함유량이 250ppm인 시료 11에서는 쇼어 경도가 1.21HS, 니켈(Ni) 함유량이 480ppm인 시료 12에서는 쇼어 경도가 1.46HS가 얻어져 있다. 한편, 쇼어 경도는, 실시예 1과 마찬가지로 일본 공업 규격에서 규정되어 있는 쇼어 경도 시험 방법(JISZ2246)에 따라 측정하였다.In Table 5, Sample 1 having indium (In) of 99.99% had a Shore hardness of 1.09HS while Sample 10 having a nickel (Ni) content of 44ppm had a Shore hardness of 1.12HS and a nickel (Ni) content of 250 ppm 11, a Shore hardness of 1.46 HS was obtained in Sample 12 having a Shore hardness of 1.21 HS and a nickel (Ni) content of 480 ppm. On the other hand, the shore hardness was measured in accordance with the Shore hardness test method (JISZ2246) prescribed in Japanese Industrial Standards as in Example 1. [
[표 5][Table 5]
표 5의 결과에 의하면, 인듐(In)에 대하여, 니켈(Ni)의 함유량이 많아지면 쇼어 경도는 높아지는 경향이 나타나 있다. 접합재로서의 인듐(In)의 경도는 타깃의 크랙 발생에 영향을 줄 가능성이 있어, 쇼어 경도는 1.7 이하, 바람직하게는 1.5 이하로 조정하는 것이 바람직하다.According to the results shown in Table 5, Shore hardness tends to increase when the content of nickel (Ni) increases with respect to indium (In). The hardness of indium (In) as a bonding material may affect the occurrence of cracks in the target, and it is preferable to adjust the Shore hardness to 1.7 or less, preferably 1.5 or less.
본 실시예에 의하면, 인듐(In)을 주성분으로 하는 접합재에 있어서, 당해 접합재에 포함되는 제2 금속 원소로서, 니켈(Ni)에 대해서는 적어도 44ppm 이상 포함되어 있으면 되는 것이 나타나 있고, 적어도 44ppm 이상, 480ppm 이하의 범위에 있어서, 쇼어 경도를 1.1 이상 1.7 이하로 할 수 있는 것이 나타나 있다.According to this embodiment, in the bonding material containing indium (In) as a main component, at least 44 ppm or more of nickel (Ni) is contained as the second metal element contained in the bonding material, It is shown that the Shore hardness can be set to 1.1 or more and 1.7 or less in the range of 480ppm or less.
비교예Comparative Example
실시예 1에 있어서의 시료 4 내지 시료 6에 상당하는 접합재를 사용하여, 상기와 동일한 평가를 행하였다. 스퍼터링 후의 타깃재의 외관 평가를 행한 결과, 크랙 등의 발생이 확인되었다.Using the bonding materials corresponding to the samples 4 to 6 in the example 1, the same evaluation as described above was carried out. As a result of evaluation of the appearance of the target material after sputtering, occurrence of cracks or the like was confirmed.
본 실시예에 의하면, 젖음성이 양호하고 경도(쇼어 경도)가 소정의 범위 내에 있는 접합재를 사용하면 스퍼터링 타깃재의 균열을 방지할 수 있는 것이 나타났다.According to this embodiment, it has been shown that cracking of the sputtering target material can be prevented by using a bonding material having good wettability and hardness (Shore hardness) within a predetermined range.
100…원통형 스퍼터링 타깃
102…원통형 스퍼터링 타깃재
104…원통형 기재
106…접합재
108…간극부
110…히터100 ... Cylindrical sputtering target
102 ... Cylindrical sputtering target material
104 ... Cylindrical substrate
106 ... binder
108 ... Gap portion
110 ... heater
Claims (11)
상기 복수의 원통형 스퍼터링 타깃재는 인듐(In)을 포함하고,
상기 접합재는, 인듐(In)과 구리(Cu)를 포함하고,
상기 구리(Cu)는 상기 인듐(In)에 대하여 2000중량ppm 이상, 5000중량ppm 이하의 농도로 포함되고,
상기 복수의 원통형 스퍼터링 타깃재 각각은 간극을 갖고 상기 원통형 기재에 장착되어, 상기 간극 부분에 상기 접합재가 노출되어 있는 것을 특징으로 하는 원통형 스퍼터링 타깃.A plurality of cylindrical sputtering target members mounted on the cylindrical base material; and a bonding material formed between the cylindrical base material and the plurality of cylindrical sputtering target materials,
Wherein the plurality of cylindrical sputtering target materials comprise indium (In)
The bonding material includes indium (In) and copper (Cu)
The copper (Cu) is contained in a concentration of 2000 ppm by weight or more and 5,000 ppm by weight or less based on the indium (In)
Wherein each of the plurality of cylindrical sputtering target members has a gap and is mounted on the cylindrical base, and the bonding material is exposed to the gap portion.
상기 복수의 원통형 스퍼터링 타깃재는 인듐(In)을 포함하고,
상기 접합재는, 인듐(In)과 티탄(Ti)을 포함하고,
상기 티탄(Ti)은 상기 인듐(In)에 대하여 18중량ppm 이상, 60중량ppm 이하의 농도로 포함되고,
상기 복수의 원통형 스퍼터링 타깃재 각각은 간극을 갖고 상기 원통형 기재에 장착되어, 상기 간극 부분에 상기 접합재가 노출되어 있는 것을 특징으로 하는 원통형 스퍼터링 타깃.A plurality of cylindrical sputtering target members mounted on the cylindrical base material; and a bonding material formed between the cylindrical base material and the plurality of cylindrical sputtering target materials,
Wherein the plurality of cylindrical sputtering target materials comprise indium (In)
The bonding material includes indium (In) and titanium (Ti)
The titanium (Ti) is contained in a concentration of 18 ppm by weight or more and 60 ppm by weight or less based on the indium (In)
Wherein each of the plurality of cylindrical sputtering target members has a gap and is mounted on the cylindrical base, and the bonding material is exposed to the gap portion.
상기 복수의 원통형 스퍼터링 타깃재는 인듐(In)을 포함하고,
상기 접합재는, 인듐(In)과 니켈(Ni)을 포함하고,
상기 니켈(Ni)은 상기 인듐(In)에 대하여 44중량ppm 이상, 480중량ppm 이하의 농도로 포함되고,
상기 복수의 원통형 스퍼터링 타깃재 각각은 간극을 갖고 상기 원통형 기재에 장착되어, 상기 간극 부분에 상기 접합재가 노출되어 있는 것을 특징으로 하는 원통형 스퍼터링 타깃. A plurality of cylindrical sputtering target members mounted on the cylindrical base material; and a bonding material formed between the cylindrical base material and the plurality of cylindrical sputtering target materials,
Wherein the plurality of cylindrical sputtering target materials comprise indium (In)
Wherein the bonding material comprises indium (In) and nickel (Ni)
The nickel (Ni) is contained at a concentration of not less than 44 ppm by weight and not more than 480 ppm by weight based on the indium (In)
Wherein each of the plurality of cylindrical sputtering target members has a gap and is mounted on the cylindrical base, and the bonding material is exposed to the gap portion.
상기 접합재는, ITO 표면에 대한 접촉각이 16.4° 이상, 16.7° 이하인 것을 특징으로 하는 원통형 스퍼터링 타깃.The method according to claim 1,
Wherein the bonding material has a contact angle of not less than 16.4 DEG and not more than 16.7 DEG with respect to the ITO surface.
상기 접합재는, ITO 표면에 대한 접촉각이 25.0° 미만인 것을 특징으로 하는 원통형 스퍼터링 타깃.3. The method of claim 2,
Wherein the bonding material has a contact angle with respect to the ITO surface of less than 25.0 DEG.
상기 접합재는, 1.20 이상, 1.49 이하의 쇼어 경도를 갖는 것을 특징으로 하는 원통형 스퍼터링 타깃.The method according to claim 1,
Wherein the bonding material has a Shore hardness of 1.20 or more and 1.49 or less.
상기 접합재는, 1.28 이상, 1.70 이하의 쇼어 경도를 갖는 것을 특징으로 하는 원통형 스퍼터링 타깃.3. The method of claim 2,
Wherein the bonding material has a Shore hardness of 1.28 or more and 1.70 or less.
상기 접합재는, 1.12 이상, 1.46 이하의 쇼어 경도를 갖는 것을 특징으로 하는 원통형 스퍼터링 타깃.The method of claim 3,
Wherein the bonding material has a Shore hardness of 1.12 or more and 1.46 or less.
상기 원통형 스퍼터링 타깃재가, 인듐(In)을 포함하는 세라믹스 소결체인 것을 특징으로 하는 원통형 스퍼터링 타깃.4. The method according to any one of claims 1 to 3,
Wherein the cylindrical sputtering target material is a ceramics sintered body containing indium (In).
상기 세라믹스 소결체가 산화인듐을 포함하는 것을 특징으로 하는 원통형 스퍼터링 타깃.10. The method of claim 9,
Wherein the ceramics sintered body contains indium oxide.
상기 원통형 기재의 외측 표면의 표면 거칠기(Ra)가 1.8㎛ 이상인 것을 특징으로 하는 원통형 스퍼터링 타깃.4. The method according to any one of claims 1 to 3,
And a surface roughness (Ra) of an outer surface of the cylindrical base material is 1.8 占 퐉 or more.
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