타겟 제조
제조 방법
스퍼터링 타겟 시트와 튜브는 특정 재료 시스템에 맞춘 기존 방법을 통해 제조됩니다. 이러한 방법에는 주조, 압연 및 기계 가공을 포함한 다양한 기술이 포함되며, 재료의 특성과 원하는 타겟 사양에 따라 선택됩니다. 예를 들어 텅스텐이나 몰리브덴과 같이 녹는점이 높은 소재는 필요한 밀도와 균질성을 달성하기 위해 분말 야금과 같은 특수 공정이 필요한 경우가 많습니다.
일반적으로 두 가지 이상의 서로 다른 재료로 구성된 복합 재료의 경우 제조 공정이 더욱 복잡해집니다. 이러한 재료를 응집력 있는 구조로 결합하기 위해 다용도 방법인 분말 야금이 자주 사용됩니다. 이 공정에는 여러 단계가 포함되는데, 먼저 원료를 균일한 분말 혼합물로 혼합한 다음 고압으로 원하는 모양으로 압축합니다. 그런 다음 압축된 형태를 고온에서 소결하여 입자 간의 결합을 달성함으로써 조밀하고 균일한 타겟을 만듭니다.
더 높은 수준의 순도와 제어가 필요한 재료의 경우 진공 아크 용융 또는 전자빔 용융과 같은 고급 기술이 사용됩니다. 이러한 방법은 타겟의 순도를 향상시킬 뿐만 아니라 최적의 스퍼터링 성능을 달성하는 데 중요한 미세 구조를 개선합니다. 따라서 제조 방법의 선택은 스퍼터링 타겟의 최종 품질과 성능을 결정하는 데 중요한 요소입니다.
정제 기술
초고순도 스퍼터링 타겟을 달성하려면 불순물을 제거하는 것이 가장 중요합니다. 이 공정은 고진공 시스템에서의 전자빔 용융과 반응성 염의 침출이라는 두 가지 주요 방법을 통해 수행할 수 있습니다. 각 방법은 고유한 장점을 제공하며 다양한 유형의 재료와 제조 요구 사항에 적합합니다.
전자빔 용융
전자빔 용융(EBM)은 고진공 조건에서 작동하므로 대기 가스로 인한 오염 위험을 최소화합니다. 이 공정은 대상 물질에 집중된 전자 빔을 조사하여 물질을 녹인 다음 응고시키는 과정을 포함합니다. 이 방법은 전자빔에서 발생하는 강한 열이 녹는 온도를 쉽게 초과할 수 있기 때문에 녹는점이 높은 재료에 특히 효과적입니다. 고진공 환경은 잔류 가스를 배출하여 재료를 더욱 깨끗하게 정화합니다.
반응성 염의 침출
반면 침출은 대상 물질을 반응성 염이 담긴 용액에 담그는 방식입니다. 이 염은 불순물과 선택적으로 반응하여 불순물을 용해시키고 순수한 물질은 남깁니다. 이 기술은 고온에 민감한 물질이나 보다 제어된 정제 과정이 필요한 물질에 자주 사용됩니다. 소금의 선택과 침출 공정의 기간은 최종 제품의 순도에 큰 영향을 미칠 수 있는 중요한 요소입니다.
두 가지 방법 모두 초고순도 스퍼터링 타겟을 위한 제조 공정의 필수 요소로, 최종 제품이 고성능 애플리케이션에 필요한 엄격한 순도 요건을 충족하도록 보장합니다.
백킹 플레이트/튜빙, 솔더링 및 확산 본딩
백킹 플레이트는 스퍼터링 타겟의 성능에 중요한 역할을 하므로 낮은 저항률, 높은 자기 투과성, 우수한 열 전도성 등의 특성이 필요합니다. 이러한 특성은 스퍼터링 공정 중 효율적인 에너지 전달과 최적의 자기장 분포를 보장하는 데 필수적입니다.
이러한 백킹 플레이트에 타겟을 부착하기 위해 납땜과 확산 본딩이라는 두 가지 주요 기술이 사용됩니다.솔더링 은 타겟 및 백킹 플레이트 재료보다 융점이 낮은 필러 금속을 사용합니다. 이 방법을 사용하면 본드의 강도와 열 특성을 정밀하게 제어할 수 있으므로 특정 열 관리가 필요한 애플리케이션에 적합합니다.
이와 대조적으로확산 본딩 은 재료를 녹이지 않는 고체 상태의 접합 공정입니다. 대신 높은 압력과 온도를 가하여 타겟과 백킹 플레이트 사이에 강력한 야금 결합을 생성하는 데 의존합니다. 이 기술은 열 손상을 최소화하고 견고한 결합을 보장하기 때문에 고온에 노출되면 성능이 저하될 수 있는 고온 애플리케이션 및 소재에 특히 유리합니다.
솔더링과 확산 본딩 중 선택은 종종 타겟 및 백킹 플레이트의 재료 특성, 작동 조건, 원하는 본드 특성 등 애플리케이션의 특정 요구 사항에 따라 달라집니다. 두 방법 모두 타겟과 백킹 플레이트의 성공적인 통합에 필수적이며, 스퍼터링 공정의 수명과 효율성을 보장합니다.
스퍼터링 타겟 균일성 및 필름 품질
거시적 및 미시적 고려 사항
스퍼터링 타겟의 균일성은 단순히 바람직한 특성이 아니라 증착된 필름의 품질에 직접적인 영향을 미치는 중요한 요소입니다. 이러한 균일성은 거시적 및 미시적 특성의 조합에 의해 영향을 받으며, 각 특성은 스퍼터링 속도와 전체 필름 형성 공정을 결정하는 데 중요한 역할을 합니다.
거시적 요인:
- 다공성: 타겟 재료 내에 기공이 존재하면 스퍼터링 공정에서 불일치가 발생할 수 있습니다. 기공은 장벽 역할을 하여 타겟에서 기판으로 원자가 균일하게 흐르는 것을 방해합니다. 이로 인해 필름 두께와 구성이 균일하지 않아 최종 제품의 성능에 해를 끼칠 수 있습니다.
- 입자 크기: 대상 재료 내의 입자 크기는 균일성에 영향을 미치는 또 다른 거시적 요소입니다. 입자가 클수록 재료 제거 공정이 타겟 표면 전체에서 일관성이 떨어지기 때문에 스퍼터링 속도가 균일하지 않을 수 있습니다.
미시적 요인:
- 결정 방향: 미세한 수준에서는 타겟 재료 내의 결정 입자의 방향이 중요한 역할을 합니다. 결정 방향에 따라 다양한 스퍼터링 속도가 나타나는데, 이를 우선 스퍼터링이라고 합니다. 이는 필름의 구성과 구조에 국부적인 변화를 일으켜 전반적인 품질과 성능에 영향을 줄 수 있습니다.
제조업체는 거시적 요인과 미시적 요인을 모두 신중하게 제어함으로써 보다 균일한 스퍼터링 공정을 보장하여 일관된 특성을 가진 고품질의 필름을 생산할 수 있습니다.
다공성 및 보이드
다공성 및 보이드는 제조 공정의 여러 단계에서 발생할 수 있는 중요한 결함으로, 스퍼터링 속도의 균일성과 증착된 필름의 전반적인 품질에 큰 영향을 미칩니다. 이러한 결함은 주조, 분말 야금, 심지어 고온 공정에서 미세 구조적 불일치가 발생할 수 있는 정제 단계와 같은 기존 제조 방법의 내재적 한계에서 비롯되는 경우가 많습니다.
예를 들어 분말 야금에서는 금속 분말을 고체 형태로 통합할 때 소결 공정이 완벽하게 제어되지 않으면 미세한 공극이 남을 수 있습니다. 마찬가지로 주조 과정에서 가스 포획은 특히 용융점이 높아 용융 금속의 점도가 가스의 배출을 방해할 수 있는 재료에서 다공성을 생성할 수 있습니다. 이러한 공극과 기공은 균열이 시작되는 우선적인 장소로 작용하여 불균일한 스퍼터링 속도와 필름 품질 저하로 이어질 수 있습니다.
또한 다공성 및 공극의 존재는 타겟 재료의 열 및 전기 전도도에 영향을 미쳐 스퍼터링 공정을 더욱 복잡하게 만들 수 있습니다. 예를 들어, 다공성이 높은 영역은 밀도가 높은 영역에 비해 다른 속도로 스퍼터링되어 필름 두께와 구성이 달라질 수 있습니다. 이러한 불균일성은 반도체 제조와 같이 정밀한 필름 특성이 중요한 애플리케이션에서 특히 문제가 됩니다.
우선적 스퍼터링 및 입자 형태
결정 방향에 따라 다양한 스퍼터링 속도가 나타나는데, 이러한 현상을우선적 스퍼터링. 이러한 선택적 에로젼은 결정의입자 형태 및크기 에 큰 영향을 미칠 수 있으며, 이는 사용된 제조 공정에 직접적으로 영향을 받습니다.
다음과 같은 맥락에서물리적 기상 증착(PVD) 기술의 경우, 스퍼터링된 필름의 균일성은 대상 재료의 일관성에 크게 좌우됩니다. 따라서입자 구조 은 방향과 크기가 특징인 타겟의 입자 구조가 스퍼터링 효율과 결과물인 필름 품질을 결정하는 데 중요한 역할을 합니다. 예를 들어, 특정 방향의 입자는 더 빠르게 침식되어 불균일한 스퍼터링으로 이어지고 증착된 필름의 무결성이 손상될 수 있습니다.
다음과 같은 제조 공정분말 야금 및열간 등방성 프레싱(HIP)와 같은 제조 공정은 대상 재료의 입자 구조를 형성하는 데 중요한 역할을 합니다. 이러한 공정은 타겟의 밀도와 다공성에 영향을 미칠 뿐만 아니라 최종 입자 형태를 결정하여 스퍼터링 거동에 영향을 미칩니다. 따라서 이러한 제조 파라미터를 이해하고 제어하는 것은 PVD 스퍼터링 타겟의 성능을 최적화하는 데 필수적입니다.
열간 등방성 프레싱(HIP) 및 고압 열처리(HPHT)
HIP 응용 분야
열간 등방성 프레스(HIP)는 특히 주조 및 분말 야금을 통해 생산되는 재료의 고품질 스퍼터링 타겟 제조에 있어 매우 중요한 공정입니다. HIP의 주요 기능은 이러한 재료 내의 다공성과 공극을 제거하여 밀도와 균일성을 향상시키는 것입니다. 이 공정에는 제어된 환경에서 고압과 고온을 가하여 재료를 압축하고 거의 완벽한 밀도를 달성하도록 하는 과정이 포함됩니다.
다공성을 줄이는 데 있어 HIP의 중요성은 아무리 강조해도 지나치지 않습니다. 다양한 제조 공정에서 발생할 수 있는 다공성은 스퍼터링 속도와 형성된 필름의 전반적인 품질에 큰 영향을 미칩니다. HIP는 이러한 미세한 공극을 제거함으로써 스퍼터링 공정 중에 스퍼터링 타겟이 균일하게 작동하여 보다 일관된 필름 증착이 이루어지도록 보장합니다.
또한 HIP는 스퍼터링 타겟의 구조적 무결성에도 기여합니다. HIP를 거친 재료는 강도와 인성이 증가하는 등 우수한 기계적 특성을 나타냅니다. 이는 스퍼터링 타겟의 신뢰성과 수명이 가장 중요한 고성능 애플리케이션에 특히 중요합니다.
요약하면, HIP는 스퍼터링 타겟 생산에 필수적인 기술로 고밀도, 균일성 및 구조적 무결성에 대한 엄격한 요구 사항을 충족합니다.
HPHT의 이점
고압, 고온(HPHT) 처리는 다양한 재료 시스템 제조에 여러 가지 이점을 제공합니다. 주요 이점 중 하나는 온도 균일성이 향상되어 전체 재료 시스템이 일관된 열 조건에 노출된다는 점입니다. 이러한 균일성은 최종 제품의 무결성과 성능을 유지하는 데 매우 중요합니다.
또한 HPHT는 냉각 속도를 제어할 수 있어 재료의 열 응력 및 균열을 방지하는 데 필수적입니다. 냉각 공정을 정밀하게 관리함으로써 제조업체는 원하는 기계적 특성을 달성하고 결함을 최소화할 수 있습니다. 이러한 수준의 제어는 다이아몬드와 같이 사소한 결함도 품질과 시장 가치에 큰 영향을 미칠 수 있는 고부가가치 소재의 생산에서 특히 중요합니다.
또한 HPHT는 공정 시간을 반복할 수 있어 각 재료 배치가 동일한 조건에서 생산되도록 보장합니다. 이러한 반복성은 일관된 제품 품질과 성능을 유지하는 데 필수적입니다. 예를 들어, 다이아몬드 산업에서 HPHT는 덜 매력적인 다이아몬드를 고품질의 무색, 핑크, 블루 또는 카나리아 옐로우 다이아몬드로 변환하여 시장 가치를 크게 향상시킬 수 있습니다.
HPHT 공정은 다이아몬드를 높은 압력과 온도에 노출시켜 색상을 개선할 뿐만 아니라 투명도도 향상시킵니다. 따라서 투명도와 색상이 다이아몬드의 품질을 결정하는 핵심 요소인 주얼리 업계에서 HPHT 다이아몬드는 매우 선호도가 높습니다. HPHT와 화학 기상 증착(CVD) 다이아몬드 간에는 약간의 차이가 있지만, HPHT 처리는 종종 CVD 다이아몬드의 마감을 향상시켜 고품질 표준을 충족하는 데 사용됩니다.
요약하면, HPHT 처리는 고품질 소재를 제조하는 데 필수적인 다양한 이점을 제공합니다. 온도 균일성 향상, 냉각 속도 제어, 반복 가능한 공정 시간을 제공하는 이 기술은 다양한 산업 분야, 특히 다이아몬드와 같은 고부가가치 소재 생산에 매우 유용한 기술입니다.
캐뉼러 HIP 및 확산 본딩
캐뉼러 열간 등방성 프레스(HIP) 및 확산 본딩 기술은 복잡한 형상을 제작하고 타겟과 백킹 플레이트 사이의 견고한 결합을 보장하는 데 필수적인 기술입니다. 이러한 방법은 부식 및 내마모성과 같은 우수한 특성이 필요한 프리미엄 소재를 다룰 때 특히 유리하며, 비용 효율성을 최적화하기 위해 보다 경제적인 기판에 적용하는 경우가 많습니다.
HIP는 단일 공정 사이클 내에서 여러 확산 본드를 촉진할 수 있어 복잡한 제조 요구 사항을 위한 다재다능하고 효율적인 솔루션입니다. 이 기술은 니켈, 코발트, 텅스텐, 티타늄, 몰리브덴, 알루미늄, 구리, 철 기반 합금과 같은 금속은 물론 세라믹, 유리, 금속 간, 고성능 플라스틱 등 다양한 재료와 호환됩니다.
이 공정에는 고객, 군사 및 산업 사양을 충족하거나 초과하기 위해 일반적으로 아르곤을 사용하는 불활성 가스 순도에 대한 엄격한 제어가 포함됩니다. 재현 가능하고 자동화된 HIP 사이클은 고객의 특정 요구 사항을 충족하도록 맞춤화되어 처음부터 끝까지 부품 추적성을 보장합니다. 또한 새로운 재료 또는 합금의 HIP에 대한 기술 지원이 가능하며, 다양한 툴링 요구 사항에 맞게 공정을 조정할 수 있어 HIP 주기 및 재료 사양과의 호환성을 보장합니다.
캐뉼러 HIP 및 확산 본딩을 활용하면 제조업체는 강력하고 안정적인 본딩뿐만 아니라 다른 방법으로는 달성하기 어려운 복잡한 형상도 생산할 수 있습니다. 이러한 다목적성과 정밀성 덕분에 이러한 기술은 고품질 스퍼터링 타겟 제조에 없어서는 안 될 필수 요소입니다.
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