KR20110082750A - Bonding material for sputtering targets and sputtering targets using the same - Google Patents

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KR20110082750A KR1020100002639A KR20100002639A KR20110082750A KR 20110082750 A KR20110082750 A KR 20110082750A KR 1020100002639 A KR1020100002639 A KR 1020100002639A KR 20100002639 A KR20100002639 A KR 20100002639A KR 20110082750 A KR20110082750 A KR 20110082750A
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Abstract

PURPOSE: A bonding material for a sputtering target and a sputtering target using the same are provided to prevent crack of a sputtering target material when attaching the sputtering target material to a supporting material and the bending of the supporting material caused by heating. CONSTITUTION: A sputtering target comprises a supporting material(11), a sputtering target material(12), and a bonding material(13). The supporting material is formed in a cylindrical shape. The sputtering target material is attached to the supporting material by the bonding material to form a thin film. The bonding material is formed by mixing tin metal and indium metal, where the content of the tin metal is 48~50 weight% and the melting point is 120~125°C.

Description

스퍼터링 타겟용 본딩재 및 그를 사용한 스퍼터링 타겟{Bonding material for Sputtering Targets and Sputtering Targets using the same}Bonding material for Sputtering Targets and Sputtering Targets using the same}

본 발명은 스퍼터링 타겟용 본딩재 및 그를 사용한 스퍼터링 타겟에 관한 것으로, 특히 본딩재의 녹는점을 낮추어 스퍼터링 타겟재와 지지체 접합 시 스퍼터링 타겟재의 크랙 발생을 방지하고, 나아가 가열에 의한 지지체의 휨(Warp) 발생을 방지할 수 있는 스퍼터링 타겟용 본딩재 및 그를 사용한 스퍼터링 타겟에 관한 것이다.The present invention relates to a bonding material for a sputtering target and a sputtering target using the same, and in particular, lowers the melting point of the bonding material to prevent cracking of the sputtering target material when joining the sputtering target material and the support, and further, warp of the support by heating. The present invention relates to a bonding material for a sputtering target capable of preventing occurrence and a sputtering target using the same.

스퍼터링 공법은 진공용기 내에 예컨대 아르곤(Ar) 가스와 같은 비활성기체를 투입하여 스퍼터링 타겟재를 포함하는 캐소우드에 직류(DC) 전력 또는 고주파(RF)전력을 공급하여 글로우(glow) 방전을 발생시켜서 성막(成膜)하는 방법이다.
The sputtering method generates a glow discharge by supplying direct current (DC) power or high frequency (RF) power to a cathode including a sputtering target material by injecting an inert gas such as argon (Ar) gas into a vacuum container. It is a method of film-forming.

스퍼터링 공법에 의한 성막은 부착력이 강한 박막을 용이하게 얻을 수 있고, 막두께의 제어가 용이하고, 합금의 박막화에 있어서의 재현성이 좋고, 고융점 재료의 박막화가 용이한 특징을 가지고 있으므로, 반도체 등의 전자ㆍ전기부품용재료의 성막, 예를 들면, 액정 디스플레이용 투명 도전막의 제작, 하드디스크의 기록층 제작, 반도체 메모리의 배선재료의 제작 등의 넓은 분야에서 사용되고 있다.
The film formation by the sputtering method can easily obtain a thin film having strong adhesion, easy to control the film thickness, good reproducibility in thinning the alloy, and easy thinning of the high melting point material. Has been used in a wide range of fields such as the formation of materials for electronic and electrical components, for example, production of transparent conductive films for liquid crystal displays, production of recording layers for hard disks, and production of wiring materials for semiconductor memories.

일반적인 스퍼터링 타겟의 구조는 스퍼터링 타겟재와, 지지체와, 스퍼터링 타겟재와 지지체를 접착시키는 본딩재로 구성된다. 지지체의 재질로는 예를 들면 도전성ㆍ열전도성이 우수한 구리, 바람직하게는 무산소 구리, 티탄, 스테인리스 스틸 등을 이용할 수 있으며, 타겟재와 지지체의 접착에 이용되는 본딩재로는 예를 들면 인듐(Indium) 또는 인듐(Indium)에 주석(Tin)이 혼합된 인듐―주석(Indium―Tin) 합금 등이 사용된다.
The structure of a general sputtering target consists of a sputtering target material, a support body, and the bonding material which adhere | attaches a sputtering target material and a support body. As the material of the support, for example, copper having excellent conductivity and thermal conductivity, preferably oxygen free copper, titanium, stainless steel, or the like can be used. As a bonding material used for bonding the target material to the support, for example, indium ( Indium or an Indium-Tin alloy in which Tin is mixed with Indium or the like is used.

한편, 스퍼터링 타겟재와 지지체를 접착시키는 방법으로는 예를 들면 스퍼터링 타겟재와 지지체 사이에 본딩재를 배치하고, 그들을 동시에 가열하는 것에 의해 스퍼터링 타겟재와 지지체 사이에 본딩재를 용융, 충전시키고, 이 상태에서 실온까지 냉각시켜 접착시키는 방법이 있다. 다른 방법으로는 스퍼터링 타겟재의 표면 및 지지체의 표면에 본딩재를 도포하기 전이나 도포한 후에 가열에 의해 본딩재 용융물을 형성하여, 스퍼터링 타겟재와 지지체를 접착시키고, 이 상태에서 실온까지 냉각시키는 방법이 있다.
On the other hand, as a method of adhering the sputtering target material and the support, for example, by placing a bonding material between the sputtering target material and the support and heating them simultaneously, the bonding material is melted and filled between the sputtering target material and the support, In this state, there is a method of cooling to room temperature and adhering. Alternatively, a method of forming a bonding material melt by heating before or after applying the bonding material to the surface of the sputtering target material and the surface of the support, bonding the sputtering target material and the support, and cooling to room temperature in this state. There is this.

그런데, 인듐(Indium) 금속의 녹는점은 약 156.8℃이기에 스퍼터링 타겟재와 지지체를 접착시키는 작업은 보통 157℃ 이상의 고온에서 진행된다. 이는 세라믹 재질인 스퍼터링 타겟재에 크랙(Crack)이 발생하는 원인이 된다. 또한, 157℃ 이상의 고온에서 접착 작업은 스퍼터링 타겟재의 열팽창율과 지지체의 열팽창율 차이로 인해 지지체의 휨(Warp) 현상이 발생하는 원인이 된다. 한편, 인듐(Indium) 금속은 희귀원소로 지속적인 가격상승의 요인을 안고 있어 본딩재의 제조원가 절감을 위한 방안이 요구되고 있다. However, since the melting point of the indium metal is about 156.8 ° C., the operation of bonding the sputtering target material and the support is usually performed at a high temperature of 157 ° C. or higher. This causes cracks in the sputtering target material which is a ceramic material. In addition, the bonding operation at a high temperature of 157 ° C or higher causes a warp phenomenon of the support due to the difference in thermal expansion rate of the sputtering target material and the thermal expansion rate of the support. Meanwhile, indium metal is a rare element and has a factor of continuous price increase, and thus, a method for reducing the manufacturing cost of the bonding material is required.

본 발명은 상기와 같은 배경에서 제안된 것으로, 본 발명의 목적은 스퍼터링 타겟재와 지지체 접합 시 스퍼터링 타겟재의 크랙(Crack) 발생을 방지하고, 나아가 가열에 의한 지지체의 휨(Warp) 발생을 방지할 수 있는 스퍼터링 타겟용 본딩재 및 그를 사용한 스퍼터링 타겟을 제공하는 것이다.The present invention has been proposed in the above background, and an object of the present invention is to prevent cracking of the sputtering target material when joining the sputtering target material and the support, and further to prevent warping of the support by heating. It is providing the bonding material for sputtering target which can be used, and the sputtering target using the same.

본 발명의 다른 목적은 제조 원가를 절감할 수 있는 스퍼터링 타겟용 본딩재 및 그를 사용한 스퍼터링 타겟을 제공하는 것이다.Another object of the present invention is to provide a sputtering target bonding material and a sputtering target using the same, which can reduce manufacturing costs.

상기와 같은 목적을 달성하기 위하여, 본 발명의 일 양상에 따른 스퍼터링 타겟용 본딩재는 주석 금속과 인듐 금속이 혼합되되 주석 금속이 총 중량대비 48 중량% 이상, 50 중량% 이하로 함유되며, 그 녹는점이 120℃ 이상, 125℃ 이하인 것을 특징으로 한다.In order to achieve the above object, the bonding material for the sputtering target according to an aspect of the present invention is a tin metal and indium metal is mixed, but the tin metal is contained in more than 48% by weight, 50% by weight or less relative to the total weight, the melting A point is 120 degreeC or more and 125 degrees C or less, It is characterized by the above-mentioned.

본 발명의 다른 양상에 따른 스퍼터링 타겟은, 지지체와, 지지체에 접착되며 박막을 형성하기 위한 스퍼터링 타겟재, 및 스퍼터링 타겟재와 지지체를 접착시키는 본딩재를 포함하며, 여기서 본딩재가 주석 금속과 인듐 금속이 혼합되되 주석 금속이 총 중량대비 48 중량% 이상, 50 중량% 이하로 함유되며, 그 녹는점이 120℃ 이상, 125℃ 이하인 것을 특징으로 한다.A sputtering target according to another aspect of the present invention includes a support, a sputtering target material for adhering to the support and forming a thin film, and a bonding material for adhering the sputtering target material and the support, wherein the bonding material is a tin metal and an indium metal. This is mixed but the tin metal is contained in more than 48% by weight, 50% by weight or less relative to the total weight, the melting point is characterized in that 120 ℃ or more, 125 ℃ or less.

상기한 구성에 따르면, 본 발명의 스퍼터링 타겟용 본딩재는 주석 금속과 인듐 금속이 혼합되되 주석 금속이 총 중량대비 48 중량% 이상, 50 중량% 이하로 함유되며, 그 녹는점이 120℃ 이상, 125℃ 이하가 되도록 구현됨으로써, 스퍼터링 타겟재와 지지체의 저온접합으로 스퍼터링 타겟재의 크랙 발생을 방지하고, 나아가 가열에 의한 지지체의 휨(Warp) 발생을 방지할 수 있는 유용한 효과가 있다.According to the above configuration, the bonding material for the sputtering target of the present invention is a tin metal and indium metal is mixed, but the tin metal containing 48% by weight or more, 50% by weight or less of the total weight, the melting point of 120 ℃ or more, 125 ℃ Implemented to be below, there is a useful effect that can prevent the occurrence of cracks of the sputtering target material by the low temperature bonding of the sputtering target material and the support, and further prevent the warp of the support by heating.

또한, 본 발명의 스퍼터링 타겟은 주석 금속과 인듐 금속이 혼합되되 주석 금속이 총 중량대비 48 중량% 이상, 50 중량% 이하로 함유된 본딩재를 사용하여 구현됨으로써, 고가의 인듐 금속의 소모량을 줄여 제조원가를 절감할 수 있는 유용한 효과가 있다.In addition, the sputtering target of the present invention is implemented by using a bonding material in which tin metal and indium metal are mixed but containing at least 48% by weight and 50% by weight of tin metal, thereby reducing the consumption of expensive indium metal. There is a useful effect to reduce the manufacturing cost.

도 1 은 본 발명의 제1 실시예에 따른 스퍼터링 타겟을 도시한다.
도 2 는 본 발명의 제2 실시예에 따른 스퍼터링 타겟을 도시한다.
도 3 은 인듐―주석의 혼합비에 따른 녹는점 변화 결과를 도시한다.1 shows a sputtering target according to a first embodiment of the present invention.
2 shows a sputtering target according to a second embodiment of the present invention.
3 shows the melting point change results with mixing ratios of indium-tin.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 전술한, 그리고 추가적인 양상을 기술되는 바람직한 실시예를 통하여 본 발명을 당업자가 용이하게 이해하고 재현할 수 있도록 상세히 설명하기로 한다.
Hereinafter, exemplary embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings so that those skilled in the art can easily understand and reproduce the present invention.

도 1 은 본 발명의 제1실시예에 따른 스퍼터링 타겟을 도시한 것이다. 본 발명에 따른 스퍼터링 타겟(10)은 평판형 스퍼터링 타겟이다. 1 shows a sputtering target according to a first embodiment of the present invention. The sputtering target 10 according to the present invention is a flat sputtering target.

도시한 바와 같이, 본 발명에 따른 스퍼터링 타겟(10)은 지지체(11)와, 지지체(11)에 접착되며 박막을 형성하기 위한 스퍼터링 타겟재(12), 및 스퍼터링 타겟재(12)와 지지체(11)를 접착시키는 본딩재(13)를 포함한다.As shown, the sputtering target 10 according to the present invention is a sputtering target material 12 for adhering to the support 11, the support 11 to form a thin film, and the sputtering target material 12 and the support ( And a bonding material 13 for adhering 11).

지지체(11)는 스퍼터링 타겟재(12)를 지지하는 것으로, 지지체의 재질로는 도전성ㆍ열전도성이 우수한 구리, 바람직하게는 무산소 구리, 티탄, 스테인리스 스틸로 구현될 수 있다. 일례로, 지지체(11)의 두께는 재질이 구리(Cu)인 경우 10 ㎜ ∼ 50 ㎜으로 구현될 수 있다. The support 11 supports the sputtering target material 12. The support material 11 may be made of copper having excellent conductivity and thermal conductivity, preferably oxygen-free copper, titanium, or stainless steel. For example, the thickness of the support 11 may be implemented in 10 mm to 50 mm when the material is copper (Cu).

스퍼터링 타겟재(12)는 지지체(11)에 접착되며 박막을 형성하는데 사용된다. 스퍼터링 타겟재(12)은 인듐(In), 주석(Sn), 아연(Zn), 구리(Cu), 알루미늄(Al), 탄탈륨(Ta), 니오브(Nb) 및 티타늄(Ti)으로 이루어진 군에서 선택되는 적어도 하나의 원소를 주성분으로 포함하는 금속물 또는 산화물, 예컨대 ITO(Indium Tin Oxide), AZO(Aluminum Zinc Oxide), IZO(Indium Zinc Oxide)로 구현될 수 있다. The sputtering target material 12 is adhered to the support 11 and used to form a thin film. Sputtering target material 12 is in the group consisting of indium (In), tin (Sn), zinc (Zn), copper (Cu), aluminum (Al), tantalum (Ta), niobium (Nb) and titanium (Ti) Metal or oxide containing at least one selected element as a main component, such as indium tin oxide (ITO), aluminum zinc oxide (AZO), and indium zinc oxide (IZO).

본딩재(13)는 스퍼터링 타겟재(12)와 지지체(11)를 접착시킨다. 본딩재(13)는 주석 금속과 인듐 금속이 혼합되며, 바람직하게 주석 금속이 총 중량대비 48 중량% 이상, 50 중량% 이하로 함유되며, 그 녹는점이 120℃ 이상, 125℃ 이하로 구현된다. The bonding material 13 adheres the sputtering target material 12 and the support 11. The bonding material 13 is mixed with tin metal and indium metal, preferably tin metal is contained at least 48% by weight, 50% by weight or less relative to the total weight, the melting point is implemented at 120 ℃ or more, 125 ℃ or less.

도 2 는 본 발명의 제2실시예에 따른 스퍼터링 타겟을 도시한 것이다. 본 발명에 따른 스퍼터링 타겟(20)은 원통형 스퍼터링 타겟이다. 2 illustrates a sputtering target according to a second embodiment of the present invention. The sputtering target 20 according to the present invention is a cylindrical sputtering target.

도시한 바와 같이 본 발명에 따른 원통형 스퍼터링 타겟(20)은 원통형 지지체(21)와, 스퍼터링 타겟재(22)와, 본딩재(23)를 포함하여 구현된다.As illustrated, the cylindrical sputtering target 20 according to the present invention includes a cylindrical support 21, a sputtering target material 22, and a bonding material 23.

원통형 지지체(21)는 스퍼터링 타겟재(22)를 지지하는 것으로, 그 재질로는 스퍼터링 타겟재(22)의 열팽창율과 근사한 금속재질로 구현될 수 있다. 일례로 원통형 지지체(21)는 무산소 구리(Cu), 티타늄(Ti), 또는 스테인리스 스틸로 구현될 수 있다. 원통형 지지체(21)와 스퍼터링 타겟재(22)를 접합하는 공정에서 스퍼터링 타겟재(22)에 크랙이나 깨짐이 발행하는 것을 방지할 수 있다.The cylindrical support 21 supports the sputtering target material 22, and may be formed of a metal material that is close to the thermal expansion rate of the sputtering target material 22. In one example, the cylindrical support 21 may be formed of oxygen-free copper (Cu), titanium (Ti), or stainless steel. Cracks and cracks can be prevented from occurring in the sputtering target material 22 in the step of joining the cylindrical support 21 and the sputtering target material 22.

스퍼터링 타겟재(22)는 원통형 지지체(21)의 외측면과 에어갭을 두고 설치되며, 피성막체에 박막을 형성하는데 사용된다. 스퍼터링 타겟재(22)는 인듐(In), 주석(Sn), 아연(Zn), 구리(Cu), 알루미늄(Al), 탄탈륨(Ta), 니오브(Nb) 및 티타늄(Ti)으로 이루어진 군에서 선택되는 적어도 하나의 원소를 주성분으로 포함하는 금속물 또는 산화물, 예컨대 ITO(Indium Tin Oxide), AZO(Aluminum Zinc Oxide), IZO(Indium Zinc Oxide)로 구현될 수 있다. 본 발명에 따른 원통형 스퍼터링 타겟(20)은 복수개의 원통형 스퍼터링 타겟재(22a, 22b, 22c)들을 포함하여 구현될 수 있다. The sputtering target material 22 is provided with an air gap and an outer surface of the cylindrical support 21, and is used to form a thin film on the film to be formed. The sputtering target material 22 is made of indium (In), tin (Sn), zinc (Zn), copper (Cu), aluminum (Al), tantalum (Ta), niobium (Nb), and titanium (Ti). Metal or oxide containing at least one selected element as a main component, such as indium tin oxide (ITO), aluminum zinc oxide (AZO), and indium zinc oxide (IZO). Cylindrical sputtering target 20 according to the present invention may be implemented including a plurality of cylindrical sputtering target material (22a, 22b, 22c).

본딩재(23)는 스퍼터링 타겟재(22)와 원통형 지지체(21)를 접착시킨다. 바람직하게 본딩재(23)는 주석 금속과 인듐 금속이 혼합되며, 바람직하게 주석 금속이 총 중량대비 48 중량% 이상, 50 중량% 이하로 함유되며, 그 녹는점이 120℃ 이상, 125℃ 이하로 구현된다. The bonding material 23 bonds the sputtering target material 22 and the cylindrical support 21. Preferably, the bonding material 23 is a mixture of tin metal and indium metal, preferably containing at least 48% by weight, 50% by weight or less of the tin metal, the melting point is 120 ℃ or more, 125 ℃ or less implemented do.

도 3 은 인듐―주석의 혼합비에 따른 녹는점 변화 결과를 도시한 것이다. 도시한 바와 같이, 주석(Tin)의 중량%(weight percent)가 약 48 중량% 이상(31), 50 중량% 이하(32)인 경우, 녹는점이 120℃ 이상(34), 125℃ 이하(33)인 것을 알 수 있다. Figure 3 shows the melting point change results according to the mixing ratio of indium-tin. As shown, when the weight percent of tin is about 48 wt% or more (31) or 50 wt% or less (32), the melting point is 120 ° C or more (34) or 125 ° C or less (33). It can be seen that).

지금까지, 본 명세서에는 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 지닌 자가 본 발명을 용이하게 이해하고 재현할 수 있도록 도면에 도시한 실시예들을 참고로 설명되었으나 이는 예시적인 것에 불과하며, 당해 기술분야에 통상의 지식을 지닌 자라면 본 발명의 실시예들로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서 본 발명의 진정한 기술적 보호범위는 첨부된 특허청구범위에 의해서만 정해져야 할 것이다.Thus far, the present specification has been described with reference to the embodiments shown in the drawings so that those skilled in the art to which the present invention pertains can easily understand and reproduce the present invention. Those skilled in the art will understand that various modifications and equivalent other embodiments are possible from the embodiments of the present invention. Accordingly, the true scope of the present invention should be determined only by the appended claims.

10, 20: 스퍼터링 타겟
11, 21: 지지체
12, 22: 스퍼터링 타겟재
13, 23: 본딩재10, 20: sputtering target
11, 21: support
12, 22: sputtering target material
13, 23: bonding material

Claims (4)

박막을 형성하기 위한 스퍼터링 타겟재와 지지체를 접착시키는 본딩재에 있어서,
상기 본딩재가 주석 금속과 인듐 금속이 혼합되되 주석 금속이 총 중량대비 48 중량% 이상, 50 중량% 이하로 함유되며, 그 녹는점이 120℃ 이상, 125℃ 이하인 것을 특징으로 하는 스퍼터링 타겟용 본딩재.In the bonding material which adhere | attaches a sputtering target material and support body for forming a thin film,
The bonding material is a tin metal and indium metal is mixed, but the tin metal containing 48% by weight or more, 50% by weight or less of the total weight, the melting point of the sputtering target bonding material, characterized in that 120 ℃ or more, 125 ℃ or less. 지지체와, 상기 지지체에 접착되며 박막을 형성하기 위한 스퍼터링 타겟재, 및 상기 스퍼터링 타겟재와 지지체를 접착시키는 본딩재를 포함하는 스퍼터링 타겟에 있어서,
상기 본딩재가 주석 금속과 인듐 금속이 혼합되되 주석 금속이 총 중량대비 48 중량% 이상, 50 중량% 이하로 함유되며, 그 녹는점이 120℃ 이상, 125℃ 이하인 것을 특징으로 하는 스퍼터링 타겟.A sputtering target comprising a support, a sputtering target material adhered to the support to form a thin film, and a bonding material for adhering the sputtering target material to the support,
The bonding material is a tin metal and indium metal is mixed, but the tin metal is contained in the 48 wt% or more, 50 wt% or less of the total weight, the sputtering target, characterized in that the melting point is 120 ℃ or more, 125 ℃ or less. 제 2 항에 있어서,
상기 지지체가 원통형 지지체인 것을 특징으로 하는 스퍼터링 타겟.The method of claim 2,
Sputtering target, characterized in that the support is a cylindrical support. 제 2 항에 있어서,
상기 스퍼터링 타겟재가,
인듐, 주석 및 산소로 이루어진 ITO 산화물(Indium-Tin Oxide) 타겟재인 것을 특징으로 하는 스퍼터링 타겟.The method of claim 2,
The sputtering target material,
A sputtering target, wherein the sputtering target is made of indium tin oxide and indium tin oxide.
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