스퍼터링 타겟의 주조 공정 소개

스퍼터링 타겟 주조에 적합한 재료

금속 및 합금

주조 방법은 녹는점이 낮고 주조하기 쉬운 금속 및 그 합금에 특히 적합합니다.이 방법은 일반적으로 알루미늄, 구리, 주석, 아연, 납, 니켈, 금, 은과 같은 재료에 사용됩니다.이러한 금속 및 합금은 용융 상태의 유동성으로 인해 주조에 이상적인 후보이며, 최종 제품의 정밀한 성형과 최소한의 다공성을 허용합니다.

이러한 금속은 녹는점이 낮기 때문에 효율적으로 용융할 수 있어 에너지 소비와 처리 시간을 줄일 수 있습니다.또한 주조가 용이하여 스퍼터링 타겟의 무결성을 손상시킬 수 있는 보이드 및 내포물과 같은 결함의 위험을 최소화합니다.

반면 융점이 상당히 높은 텅스텐과 몰리브덴과 같은 내화성 금속은 일반적으로 주조에 적합하지 않으며 대신 분말 야금 방법을 사용하여 처리합니다.이러한 차이는 스퍼터링 타겟에 가장 적합한 제조 기술을 결정할 때 재료 특성의 중요성을 강조합니다.

내화성 금속

텅스텐 및 몰리브덴과 같은 내화성 금속의 경우 융점이 매우 높고 마모, 부식 및 변형에 대한 내성이 강하기 때문에 일반적으로 주조 방법을 사용하지 않습니다.대신 분말 야금법이 이러한 금속에 선호됩니다.이 방법은 균일한 조성을 보장하며 특히 녹는점과 밀도가 매우 다른 금속에 적합합니다.

예를 들어 몰리브덴은 다른 내화 금속에 비해 비용 효율이 높아 진공 용광로에서 자주 사용됩니다.하지만 일반적인 작동 온도로 가열하면 저항이 약 5배까지 크게 증가합니다.따라서 작동 온도가 상승함에 따라 전기 제어 시스템을 조정해야 합니다.

반면 텅스텐 발열체는 더 높은 작동 온도를 견딜 수 있지만 가격이 더 비쌉니다.흑연은 금속 요소보다 비용이 저렴하지만 가열 시 전기 저항이 20% 감소하여 특정 애플리케이션에 적합한 대안이 될 수 있습니다.

주조 및 분말 야금 방법의 장점

주조 방법의 장점

스퍼터링 타겟을 위한 주조 방법은 다양한 산업 응용 분야에서 선호되는 몇 가지 뚜렷한 이점을 제공합니다.주요 이점 중 하나는 다음과 같은 타겟을 생산할 수 있다는 점입니다. 낮은 불순물 함량 .불순물은 스퍼터링된 필름의 성능과 신뢰성에 큰 영향을 미칠 수 있으므로 고품질 코팅을 보장하는 데 매우 중요합니다.불순물을 최소화함으로써 코팅의 결과물은 더욱 균일하고 우수한 특성을 나타냅니다.

또 다른 주요 장점은 고밀도 주조 공정을 통해 달성합니다.고밀도 타겟은 더 나은 전도성과 더 긴 타겟 수명을 제공하기 때문에 효율적인 스퍼터링에 필수적입니다.주조 방법을 사용하면 이론적 최대 밀도에 가까운 밀도의 타겟을 생성할 수 있으므로 스퍼터링 공정의 전반적인 효율성이 향상됩니다.

또한 주조 방법은 특히 대형 타겟에 적합 .이 기능은 평면 패널 디스플레이 및 건축용 유리와 같이 대면적 코팅이 필요한 산업에서 매우 유용합니다.대형 타겟을 단일 조각으로 주조할 수 있으므로 스퍼터링 공정이 복잡해지고 최종 코팅에 불일치가 발생할 수 있는 여러 개의 작은 타겟의 필요성이 줄어듭니다.

이러한 장점은 고성능 스퍼터링 타겟을 생산할 때 주조 방법의 효과와 신뢰성에 종합적으로 기여합니다.

분말 야금 방법의 장점

분말 야금 방법의 뛰어난 장점 중 하나는 균일한 조성을 가진 부품을 만들 수 있다는 점인데, 이는 융점과 밀도가 매우 다른 금속을 다룰 때 특히 유리합니다.이러한 균일성은 최종 제품이 전체적으로 일관된 특성을 유지하도록 보장하며, 이는 정밀도와 신뢰성이 타협할 수 없는 자동차 및 항공 우주와 같은 산업 분야에 매우 중요한 특징입니다.

또한 분말 야금 공정은 다양한 금속과 비금속을 원활하게 혼합하고 혼합하는 능력이 뛰어납니다.이러한 유연성 덕분에 기존 주조 방식으로는 달성하기 어렵거나 불가능한 독특한 합금과 복합재를 만들 수 있습니다.분말 야금은 결합 재료를 통합함으로써 복잡한 2차 공정이 필요 없는 복잡한 야금 조성을 가진 복잡한 부품을 생산할 수 있습니다.

분말 야금의 또 다른 중요한 장점은 그물에 가까운 형상 구현 능력입니다.이 방법을 사용하여 생산된 부품은 일반적으로 최소한의 2차 가공만 필요합니다.그물에 가까운 형상으로 생산되므로 치수 정확도가 높아 낭비를 줄이고 생산 비용을 절감할 수 있습니다.또한 이 공정은 본질적으로 친환경적이며, 사용된 재료의 최대 97%가 최종 제품의 일부가 되어 폐기물과 환경에 미치는 영향을 크게 줄여줍니다.

원자재 가용성 측면에서 분말 야금은 분말 금속의 접근성과 경제성 측면에서 이점이 있습니다.원자재 부족으로 생산에 차질을 빚는 일부 기존 방식과 달리 분말 야금은 일반적이고 쉽게 구할 수 있는 재료에 의존합니다.따라서 안정적인 공급망을 보장하고 생산 공정의 확장성을 지원합니다.

마지막으로, 분말 야금 공정의 반복성은 대량 생산 시나리오에서 타의 추종을 불허합니다.생산되는 각 부품은 정확한 치수를 유지하여 모든 부품이 설계의 엄격한 요구 사항을 충족하도록 보장합니다.이러한 일관성은 최종 제품의 품질을 향상시킬 뿐만 아니라 제조 공정을 간소화하여 효율성과 비용 효율을 모두 높여줍니다.

주조 방법의 공정 흐름

용융

용융은 스퍼터링 타겟의 주조 공정에서 중요한 초기 단계로, 고체 금속 또는 합금을 액체 상태로 변환하는 과정을 포함합니다.이러한 변형은 재료의 무결성과 순도를 유지하도록 설계된 정밀한 가열 기술을 통해 이루어집니다.이를 위해 사용되는 주요 방법으로는 진공 유도 용해, 진공 아크 용해, 진공 전자 충격 용해 등이 있습니다.

진공 유도 용해(VIM)는 전자기 유도를 이용해 금속을 가열하므로 산화와 오염을 최소화하여 높은 순도를 보장합니다.반면 진공 아크 용융(VAR)은 전극과 금속 사이에 아크를 생성하여 진공을 유지하면서 재료를 녹여 불순물이 용융 금속에 유입되는 것을 방지합니다.진공 전자 충격 용융(VEBM)은 전자 빔을 사용하여 금속을 가열하므로 용융 공정을 정밀하게 제어하고 순도를 더욱 높일 수 있습니다.

이러한 각 방법에는 고유한 장점이 있으며 처리되는 금속 또는 합금의 특정 요구 사항에 따라 선택됩니다.예를 들어, VIM은 융점이 낮은 금속에 특히 효과적인 반면, VAR과 VEBM은 고온을 처리하고 높은 순도를 유지할 수 있기 때문에 내화성 금속에 더 적합합니다.

용융 방법의 선택은 최종 스퍼터링 타겟의 순도와 품질에 영향을 미칠 뿐만 아니라 타겟의 원하는 치수와 특성을 달성하는 데 필수적인 잉곳 주조 및 압연과 같은 후속 공정 단계에도 영향을 미칩니다.

잉곳 주조

잉곳 주조는 특히 용융점이 낮은 합금의 경우 스퍼터링 타겟 생산에 있어 매우 중요한 단계입니다.이 공정은 용융 금속을 정밀하게 설계된 금형에 붓는 것으로 시작됩니다.이 금형은 일반적으로 고온을 견딜 수 있고 최종 제품에 필요한 모양과 치수를 제공하는 재료로 만들어집니다.

용융 금속을 금형에 붓고 나면 제어된 냉각 과정을 거칩니다.이 냉각은 금속이 원하는 잉곳 형태로 응고되는 데 필수적입니다.응고 공정은 잉곳의 구조적 무결성을 보장할 뿐만 아니라 밀도 및 입자 구조와 같은 최종 특성에도 영향을 미칩니다.

응고 후에는 잉곳을 금형에서 조심스럽게 제거합니다.이 단계에서는 잉곳의 섬세한 표면이 손상되지 않도록 정밀한 작업이 필요합니다.그 후 잉곳은 세척 및 표면 준비를 거칩니다.이 단계는 잔류 금형 재료를 제거하고 압연 또는 추가 기계적 처리와 같은 후속 가공을 위해 잉곳 표면을 준비하는 데 매우 중요합니다.

잉곳 주조는 특정 합금을 소량으로 경제적으로 생산하는 데 특히 유리합니다.그러나 연속 주조 방식에 비해 수율이 낮기 때문에 범용 강재의 대량 생산에는 적합하지 않습니다.잉곳 주조의 다용도성 덕분에 특히 특수 합금 및 맞춤형 주문에 있어 제조 공정의 무기고에서 가치 있는 기술입니다.

롤링

주조 잉곳은 롤링이라는 중요한 공정을 거치는데, 이는 스퍼터링 타겟에 필요한 정확한 두께와 치수를 달성하는 데 필수적인 공정입니다.이 공정은 소재의 물리적 특성을 개선할 뿐만 아니라 구조적 무결성도 향상시킵니다.압연하는 동안 잉곳은 내부 공극과 불완전성을 줄이는 데 도움이 되는 제어된 변형을 거쳐 대상의 전반적인 밀도와 균일성을 향상시킵니다.

원하는 사양을 달성하기 위해 압연 공정은 세심하게 제어되어 최종 제품이 스퍼터링 애플리케이션에서 사용하기 위한 엄격한 요구 사항을 충족하도록 보장합니다.롤링 공정은 일반적으로 여러 단계로 진행되며, 각 단계는 잉곳의 두께를 점진적으로 줄이면서 균일성을 유지하거나 심지어 향상시킵니다.이러한 다단계 접근 방식을 통해 재료의 입자 구조를 점진적으로 정렬할 수 있으며, 이는 스퍼터링 타겟에 필요한 최적의 기계적 및 전기적 특성을 달성하는 데 매우 중요합니다.

또한 압연 공정은 최종 제품의 성능을 저하시킬 수 있는 잔류 응력이 없는지 확인하는 데 중요한 역할을 합니다.압연 중 변형과 온도 조건을 세심하게 관리함으로써 제조업체는 치수가 정확할 뿐만 아니라 기계적 강도와 균일성이 우수한 스퍼터링 타겟을 생산할 수 있습니다.이러한 세심한 주의를 통해 압연된 타겟은 어닐링 및 정밀 가공을 포함한 제조 공정의 후속 단계에 대비할 수 있으며, 궁극적으로 고품질 스퍼터링 타겟을 생산할 수 있습니다.

어닐링

어닐링은 재료의 특성과 구조를 개선하기 위해 설계된 스퍼터링 타겟 제조의 중요한 후처리 단계입니다.이 공정에서는 금속을 특정 온도로 가열하여 결정 구조가 유동적이 되지만 금속은 고체로 유지됩니다.이 열처리를 통해 소재에 내재된 결함을 자체적으로 복구할 수 있습니다.

금속은 미리 정해진 기간 동안 이 고온을 유지하여 필요한 미세 구조 변화를 가능하게 합니다.그 후 금속은 실온으로 서서히 냉각됩니다.이 제어된 냉각 공정은 스퍼터링 응용 분야에서 타겟의 성능에 중요한 연성 및 안정적인 결정 구조의 형성을 촉진하므로 필수적입니다.

어닐링의 시간-온도 주기는 금속의 구성과 원하는 결과에 따라 크게 달라집니다.전체 어닐링, 응력 완화 및 등온 어닐링과 같은 특정 어닐링 공정은 특정 요구 사항을 해결하기 위해 사용되어 스퍼터링 타겟이 고성능 애플리케이션의 엄격한 요구 사항을 충족하도록 보장합니다.

기계 가공

정밀 가공 기술은 어닐링된 잉곳을 최종 스퍼터링 타겟으로 변환하는 데 중요한 역할을 합니다.이러한 기술은 타겟이 스퍼터링 애플리케이션에서 최적의 성능을 발휘하는 데 필요한 정확한 사양을 충족하도록 보장합니다.이 공정에는 일반적으로 몇 가지 주요 단계가 포함됩니다:

• 선삭 및 밀링: 이러한 작업은 대상의 정확한 치수와 평탄도를 달성하는 데 필수적입니다.선삭은 선반을 사용하여 외경과 내부 보어를 형성하고 밀링은 표면의 평탄도와 매끄러움을 보장합니다.

• 그라인딩: 밀링 후 연삭을 통해 표면 마감을 더욱 세밀하게 다듬습니다.이 단계는 스퍼터링 효율과 증착된 필름의 품질에 영향을 줄 수 있는 표면 거칠기를 줄이는 데 매우 중요합니다.

• 래핑: 매우 매끄러운 표면이 필요한 대상의 경우 래핑이 사용됩니다.이 기술에는 미세 연마재를 사용하여 거울과 같은 마감 처리를 하는 것이 포함되며, 고품질 박막이 필요한 애플리케이션에서 특히 중요합니다.

이러한 각 단계는 최종 제품이 스퍼터링 공정의 엄격한 요구 사항을 충족할 수 있도록 세심하게 제어됩니다.이러한 정밀 가공 기술의 조합으로 치수적으로 정확할 뿐만 아니라 효율적이고 효과적인 스퍼터링에 필요한 표면 특성을 갖춘 스퍼터링 타겟이 탄생합니다.

세척 및 배송

일련의 세심한 제조 공정을 거친 후, 스퍼터링 타겟은 통제된 환경에서 철저한 세척 절차를 거칩니다.이 단계는 타겟에 스퍼터링 중 성능에 영향을 줄 수 있는 오염 물질이 없는지 확인하는 데 매우 중요합니다.세척 공정에는 일반적으로 잔류 입자나 표면 결함을 제거하기 위해 초음파 세척, 화학 수조, 진공 건조와 같은 특수 기술을 사용합니다.

대상물이 깨끗하고 준비되었다고 판단되면 운송 중 손상을 방지하기 위해 조심스럽게 포장합니다.포장 재료는 물리적 충격, 습기 및 기타 무결성을 손상시킬 수 있는 환경 요인으로부터 대상을 보호하는 기능을 고려하여 선택됩니다.배송 프로세스는 정밀하게 관리되어 타겟이 최적의 상태로 목적지에 도착하여 스퍼터링 시스템에 즉시 통합될 수 있도록 준비됩니다.

이 공정의 마지막 단계는 생산에서 설치에 이르는 전 과정에서 스퍼터링 타겟의 품질과 순도를 유지하여 고성능 애플리케이션에서 그 효과를 보장하는 것이 중요하다는 것을 강조합니다.

백킹 플레이트 고려 사항

백킹 플레이트 용접 시기

백킹 플레이트를 스퍼터링 타겟에 용접할지 여부는 스퍼터링 공정의 크기, 두께 및 의도된 전력 레벨에 따라 크게 달라집니다.다음과 같은 경우 크고 얇은 타겟 설계 고출력 스퍼터링 의 경우 백킹 플레이트의 사용이 필수적입니다.이러한 타겟은 크기와 얇은 프로파일로 인해 고출력 스퍼터링 중에 발생하는 강한 열과 압력에 의해 뒤틀리거나 균열이 발생하기 쉽습니다.백킹 플레이트는 추가적인 구조적 지지력을 제공하여 타겟이 프로세스 내내 안정적이고 기능적으로 유지되도록 합니다.

반대로 작고 두꺼운 타겟 대상 저전력 스퍼터링 는 백킹 플레이트가 필요하지 않습니다.이러한 타겟은 더 작고 두껍기 때문에 추가 지지대 없이도 저전력 조건을 견딜 수 있습니다.이러한 타겟의 고유한 견고성 덕분에 열 및 기계적 스트레스가 현저히 감소하는 저전력 애플리케이션에 적합합니다.

요약하면, 백킹 플레이트의 필요성은 스퍼터링 공정의 특정 요구 사항에 따라 달라지며, 고전력 애플리케이션의 경우 크고 얇은 타겟은 이러한 추가 지원이 필요하지만 저전력 애플리케이션의 경우 작고 두꺼운 타겟은 필요하지 않습니다.

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