KR20110082338A - A method of texture control using differential speed rolling for ta sputtering target and sputtering target - Google Patents

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한국생산기술연구원
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Abstract

PURPOSE: A tantalum sputtering target and a manufacturing method thereof are provided to secure uniform layer quality and prevent contamination during sputtering by regulating the rotation speed ratio between top and bottom rolls and heat treatment temperature. CONSTITUTION: A method for manufacturing a tantalum sputtering target is as follows. Tantalum ingot or billet(100) is rolled and heat-treated for recrystallization. The rolling process is differential speed rolling where the rotation speeds of a top roll(210) and a bottom roll(220) are different from each other and reduction rate is 85%~95%. The heat-treatment process is performed at a temperature of 1000°C~1300°C for 10~60 minutes.

Description

탄탈륨 스퍼터링 타깃의 제조방법 및 그 방법에 의해 제조된 탄탈륨 스퍼터링 타깃{A method of texture control using differential speed rolling for Ta sputtering target and sputtering target}Method of manufacturing tantalum sputtering target and tantalum sputtering target produced by the method {A method of texture control using differential speed rolling for Ta sputtering target and sputtering target}

본 발명은 탄탈륨 스퍼터링 타깃의 제조방법 및 그 방법에 의해 제조된 탄탈륨 스퍼터링 타깃에 관한 것이다.
The present invention relates to a method for producing a tantalum sputtering target and a tantalum sputtering target produced by the method.

일반적으로 반도체 칩 내의 트랜지스터, 축전지, 저항, 다이오드 등의 소자를 구동하기 위한 금속배선은 10nm 두께의 Ti 또는 Ta의 접착층 위에 접착층과 동종의 질화물인 TiN 또는 TaN으로 구성되어 있는 15nm 두께의 확산방지층 그리고 최소 350nm 두께의 주배선금속인 Al 또는 Cu의 샌드위치 구조로 구성되어 있다. In general, a metal wiring for driving devices such as transistors, storage batteries, resistors, and diodes in a semiconductor chip includes a 15 nm thick diffusion barrier layer comprising TiN or TaN, which is the same kind of nitride as the adhesive layer, on a 10 nm thick Ti or Ta adhesive layer. It is composed of sandwich structure of Al or Cu, which is the main wiring metal with a minimum thickness of 350nm.

Cu 배선구조는 규칙적인 배열을 가진 트렌치(trench)가 다층을 이루는 구조로서, 이러한 구조는 Si 및 SiO2 기판에 전자빔 lithography 등을 이용한 식각으로 이루어지는데, 그 위에 Ta-TaN 등 barrier material을 증착한 후 Cu를 전기화학 방법으로 증착하여 트렌치(trench)를 채우는 공정이 사용된다. 상기 Cu 박막의 증착과정에서 가장 중요한 문제 중의 하나는 바로 배리어 재료(barrier material)이다. Cu wiring structure is a structure in which trenches with a regular arrangement form a multilayer, and this structure is formed by etching using electron beam lithography on Si and SiO 2 substrates, on which a barrier material such as Ta-TaN is deposited. Cu is then deposited by electrochemical method to fill the trench. One of the most important problems in the deposition of the Cu thin film is a barrier material.

다양한 종류의 배리어 중에서, Ta과 Ta-N 박막은 융점이 높고 고온에서 Cu와 반응을 잘 일으키지 않는 열역학적으로 안정하기 때문에, Cu가 기판인 Si에 확산되는 것을 막아주는 확산방지막으로 가장 유망하다고 평가되고 있다.Among the various types of barriers, Ta and Ta-N thin films are considered to be the most promising diffusion barriers to prevent Cu from diffusing into the substrate Si because of their high melting point and thermodynamic stability which does not react well with Cu at high temperatures. have.

일반적으로 Ta-N 확산방지막은 Ta 타깃을 사용하여 Ar과 N2의 혼합 가스 속에서 스퍼터링을 행하는 리액티브 스퍼터법을 적용하여 형성된다. 그러나 상용되는 Ta을 타깃 재료로 사용하여 바이어스 스퍼터를 실시하는 경우, 기판 측에 바이어스 전압을 높였을 때 장시간 성막 시 플라즈마가 불안정한 상태로 되어, 방전이 중단되어 버리는 문제가 발생한다. 또한 성막 후 다량의 파티클 발생으로 인한 오염도 문제로 발생한다. 이러한 문제들은 반도체 장치의 양산 라인에서 다량의 불량품을 발생시키며, 반도체 장치의 제조 수율을 대폭 저하시키게 된다. In general, anti-Ta-N diffusion is formed by applying a reactive sputtering method for performing sputtering in a mixed gas of Ar and N 2, using a Ta target. However, when bias sputtering is performed using a commercially available Ta as a target material, when the bias voltage is increased on the substrate side, the plasma becomes unstable during long time film formation, causing a problem that the discharge is stopped. In addition, contamination due to the generation of a large amount of particles after film formation also occurs as a problem. These problems generate a large amount of defective products in the mass production line of the semiconductor device, and greatly reduce the manufacturing yield of the semiconductor device.

상기한 문제의 근본적인 원인은 상용되는 Ta 타깃 재료, 즉 Ta 내 집합조직에서의 특정 텍스쳐 분율, 결정립의 크기 등에 의한 것으로 알려져 있다. 따라서 반도체 제조공정 중 Ta-N 확산방지막을 형성하는 과정에서 발생하는 문제점을 해소하기 위해서는 Ta 타깃 재료의 집합조직 중 특정 텍스쳐의 분율을 높이거나 낮추어 텍스쳐의 분율을 조절하면서 균일하고 미세한 결정립의 크기를 갖도록 해야만 한다. The root cause of the problem is known to be due to the commercially available Ta target material, i.e. the specific texture fraction in the texture in Ta, the size of the grains, and the like. Therefore, in order to solve the problem that occurs in the process of forming Ta-N diffusion barrier in the semiconductor manufacturing process, by increasing or decreasing the fraction of a specific texture in the texture of the Ta target material, the size of the texture is uniform and fine grains are controlled. You must have it.

통상적으로 상용화되는 Ta 타깃 재료는 Ta 잉곳이나 빌릿을 압연 또는 단조한 후 열처리하는 재결정화 과정을 거쳐 제조된다. 일반적으로 실시되는 Ta 잉곳이나 빌릿의 압연은 결정립 평균 입경 크기를 미세화하는데 한계가 있다. 뿐만 아니라 기존의 Ta 타깃 재료의 제조방법은 집합조직의 텍스쳐 분율 조절이 자유롭지 못하다는 단점을 가진다.
A commercially available Ta target material is manufactured through a recrystallization process of rolling or forging a Ta ingot or billet and then heat treatment. Rolling of Ta ingots or billets, which are generally carried out, has a limit in miniaturizing grain average particle size. In addition, the manufacturing method of the existing Ta target material has a disadvantage that the texture fraction control of the texture is not free.

이에 본 발명은 상기한 종래의 문제점을 해소하기 위한 것으로서 Ta 타깃의 텍스쳐의 분율을 자유롭게 조절할 수 있으면서도 균일한 크기의 결정립 평균크기를 갖는 탄탈륨 스퍼터링 타깃의 제조가 가능하도록 한 탄탈륨 스퍼터링 타깃의 제조방법을 제공하는데 그 목적이 있다. Accordingly, the present invention is to solve the above-mentioned problems, and to provide a method for manufacturing a tantalum sputtering target that allows the production of a tantalum sputtering target having a uniform average grain size while being able to freely adjust the texture fraction of the Ta target. The purpose is to provide.

또한 본 발명은 상기 제조방법에 의해 제조된 것으로서 균일한 크기의 결정립 평균크기를 갖는 탄탈륨 스퍼터링 타깃을 제공하는데 다른 목적이 있다.
It is another object of the present invention to provide a tantalum sputtering target having a grain average size of uniform size as manufactured by the above production method.

상기한 목적을 달성하기 위하여 본 발명은 Ta 잉곳(ingot) 또는 Ta 빌릿(billet)을 압연하고 재결정 열처리하는 공정을 포함하는 탄탈륨 스퍼터링 타깃의 제조방법에 있어서, 상기 압연은 상부롤과 하부롤의 회전속도비를 다르게 실시하는 이속압연인 것을 특징으로 하는 탄탈륨 스퍼터링 타깃의 제조방법을 제공한다. In order to achieve the above object, the present invention is a method for manufacturing a tantalum sputtering target comprising the step of rolling and recrystallization heat treatment Ta ingot or Ta billet (billet), the rolling is rotation of the upper roll and the lower roll Provided is a method for producing a tantalum sputtering target, characterized in that it is a two-speed rolling with different speed ratios.

상기 이속압연은 압하율 85%~95%로 실시하는 것이 바람직하다. 나아가 상기 이속압연은 하부롤에 대한 상부롤의 회전속도비를 1:2~1:4로 하여 실시하는 것이 바람직하다. It is preferable to perform the said double-speed rolling by 85%-95% of reduction rates. Further, the speed rolling is preferably performed by setting the ratio of the rotational speed of the upper roll to the lower roll as 1: 2 to 1: 4.

상기 재결정열처리는 1000℃~1300℃의 온도에서 10분~60분간 열처리하는 것이 바람직하다. 아울러 재결정열처리는 1×10-4torr 이하의 진공상태에서 실시하는 것이 바람직하다. The recrystallization heat treatment is preferably heat treated for 10 minutes to 60 minutes at a temperature of 1000 ℃ to 1300 ℃. In addition, the recrystallization heat treatment is preferably carried out in a vacuum of 1 × 10 -4 torr or less.

상기 탄탈륨 스퍼터링 타깃의 결정립 크기의 평균입경은 1~20㎛인 것이 좋다. The average particle size of the grain size of the tantalum sputtering target is preferably 1 ~ 20㎛.

본 발명의 다른 목적을 달성하기 위하여 본 발명은 상기 제조방법에 의해 제조된 것으로서, 탄탈륨 스퍼터링 타깃의 결정립 크기의 평균입경이 1~20㎛의 미세 결정립 크기인 것을 특징으로 하는 탄탈륨 스퍼터링 타깃을 제공한다.
In order to achieve the another object of the present invention, the present invention provides a tantalum sputtering target, characterized in that the average grain size of the grain size of the tantalum sputtering target is 1 ~ 20㎛ fine grain size .

상기한 본 발명에 따른 탄탈륨 스퍼터링 타깃의 제조방법은 결정립 크기의 평균입경이 1~20㎛의 미세 결정립 크기를 갖도록 하는 것이 가능하고, 특히 이속압연 시 상부롤과 하부롤의 회전속도비와 열처리 온도의 조절을 통해 집합조직의 텍스쳐 분율을 조절할 수 있다. 따라서 본 발명에 따라 제조되는 탄탈륨 스퍼터링 타깃은 스퍼터링 시 막질이 균일하고 오염발생이 없어 반도체 공정의 확산방지막 형성에 유용하게 적용할 수 있다.
The method for producing a tantalum sputtering target according to the present invention can be such that the average grain size of the grain size has a fine grain size of 1 ~ 20㎛, in particular, the rotational speed ratio and heat treatment temperature of the upper roll and the lower roll during double-speed rolling By controlling the texture fraction of the texture can be controlled. Therefore, the tantalum sputtering target manufactured according to the present invention can be usefully applied to the formation of a diffusion barrier layer in a semiconductor process because the film quality is uniform and no contamination occurs during sputtering.

도 1은 본 발명에 따른 이속압연 공정을 개략적으로 나타낸 도면이다.
도 2 내지 도 4는 각각 실시예 1, 실시예 4 및 실시예 5에서 제조한 Ta 스퍼터링 타깃의 배향 영상 현미경 사진 및 텍스쳐 분율 분포를 나타낸 사진이다.
1 is a view schematically showing a two-speed rolling process according to the present invention.
2 to 4 are orientation image micrographs and texture fraction distributions of Ta sputtering targets prepared in Examples 1, 4 and 5, respectively.

이하 본 발명은 첨부된 도면을 참조하여 다음과 같이 보다 상세하게 설명한다. Hereinafter, the present invention will be described in more detail with reference to the accompanying drawings.

도 1은 본 발명에 따른 이속압연 공정을 개략적으로 나타낸 도면이다. 1 is a view schematically showing a two-speed rolling process according to the present invention.

본 발명에 따른 탄탈륨 스퍼터링 타깃의 제조방법은 Ta 잉곳 또는 빌릿(100)을 압연하고 재결정 열처리하는 공정을 포함한다. 이때 상기 압연은 상부롤(210)과 하부롤(220)의 회전속도비를 다르게 실시하는 이속압연이다. The method for manufacturing a tantalum sputtering target according to the present invention includes a process of rolling and recrystallizing a Ta ingot or billet 100. At this time, the rolling is a two-speed rolling for differently performing the rotational speed ratio of the upper roll 210 and the lower roll 220.

Ta 스퍼터링 타깃을 제조하기 위하여 출발물질로 사용되는 상기 Ta 잉곳이나 빌릿(100)은 통상적으로 Ta 원료를 전자 빔 용해 후 주조하여 얻어진 것으로서 99.99% 이상의 고순도의 것을 사용한다. 상기 Ta 잉곳이나 빌릿(100)은 일반적으로 시판되는 것을 용이하게 구입하여 사용할 수도 있다. The Ta ingot or billet 100, which is used as a starting material for producing a Ta sputtering target, is typically obtained by casting Ta raw material after electron beam melting and uses a high purity of 99.99% or more. The Ta ingot or billet 100 may be easily purchased and used in general.

상기 Ta 잉곳이나 빌릿(100)은 압연 전에 당해분야에서 일반적으로 실시하는 세정작업을 실시할 수도 있다. 여기서 세정작업이라 함은 Ta 잉곳이나 빌릿(100)의 표면에 묻어있는 오염물질을 제거하는 일반적인 세정작업 뿐만 아니라 당해분야에서 일반적으로 실시하는 기계적 또는 화학적 표면세정 작업을 포함한다. The Ta ingot or billet 100 may be subjected to a cleaning operation generally performed in the art before rolling. Here, the cleaning operation includes mechanical or chemical surface cleaning operations generally performed in the art as well as general cleaning operations for removing contaminants on the surface of the Ta ingot or billet 100.

상기 Ta 잉곳이나 빌릿(100)의 압연은 상부롤(210)과 하부롤(220)의 회전속도비를 다르게 실시하는 이속압연으로 실시된다. Rolling of the Ta ingot or billet 100 is carried out by a two-speed rolling to perform a rotational speed ratio of the upper roll 210 and the lower roll 220 differently.

상기한 Ta 잉곳이나 빌릿(100)의 이속압연은 통상의 등속압연과는 달리 재료에 전단변형을 가하여 줌에 따라 열처리 재결정과정에서 결정립 크기의 평균 입경을 미세하게 만들어 준다. 특히 기존의 등속압연은 결정립 크기의 평균 입경을 미세화시키는 데 그 크기의 한계가 있었다. 그러나 본 발명에 따라 실시되는 이속압연은 결정립의 크기의 평균입경을 1~20㎛로 조절할 수 있게 된다. 결정립 크기의 평균입경이 미세할 경우 스퍼터링시의 성막속도가 높아지고 막질 균일성이 높아진다는 사실이 알려져 있으므로, 본 발명에 따른 Ta 스퍼터링 타깃 재료를 사용하여 성막시 성막속도가 빠르고 막질 균일성이 높아지게 된다. Unlike the conventional constant velocity rolling, the Ta ingot or billet 100 is subjected to shearing deformation, thereby making the average grain size of the grain size fine during the heat treatment recrystallization. In particular, the conventional constant velocity rolling has a limitation in size in miniaturizing the average particle size of grain size. However, the continuous rolling carried out according to the present invention can adjust the average particle diameter of the size of the crystal grains 1 ~ 20㎛. When the average grain size of the grain size is fine, it is known that the film formation speed during sputtering and film quality uniformity is high. Therefore, the film formation speed during film formation is high and film quality uniformity is increased by using Ta sputtering target material according to the present invention. .

상기 이속압연은 압하율(두께 감소율) 85%~95%로 실시하고, 하부롤(220)에 대한 상부롤(210)의 회전속도비를 1:2~1:4로 하여 실시하는 것이 바람직하다. The continuous rolling is carried out at a reduction ratio (thickness reduction rate) of 85% to 95%, and the rotational speed ratio of the upper roll 210 to the lower roll 220 is preferably 1: 2 to 1: 4. .

상기 압하율이 85% 미만일 경우 집합조직이 충분히 발달하지 못하는 문제점이 발생하게 되고, 상기 압하율이 95%를 초과할 경우 압연재 두께가 타깃으로 적용하기에 부적합할 정도로 얇아지는 문제점이 발생하게 된다. 따라서 상기 압하율은 85%~95%로 실시하는 것이 바람직하다. If the reduction ratio is less than 85%, there is a problem that the aggregate structure is not sufficiently developed, if the reduction ratio exceeds 95%, a problem that the thickness of the rolled material is unsuitable to be applied as a target occurs. . Therefore, it is preferable to perform the said reduction rate at 85%-95%.

상기 하부롤(220)에 대한 상부롤(210)의 회전속도비가 1:2 미만일 경우 기존의 일반 압연과 유사한 집합조직이 형성되고, 하부롤(220)에 대한 상부롤(210)의 회전속도비가 1:4를 초과할 경우 압연기에 부하가 많이 걸리거나 Ta 판재에 불균일한 변형이 생기는 문제점이 발생하므로 상기 하부롤(220)에 대한 상부롤(210)의 회전속도비는 1:2~1:4의 비율로 하는 것이 바람직하다.When the ratio of the rotational speed of the upper roll 210 to the lower roll 220 is less than 1: 2, an aggregate structure similar to the conventional general rolling is formed, and the ratio of the rotational speed of the upper roll 210 to the lower roll 220 is When the ratio exceeds 1: 4, the rolling mill takes a lot of load or a non-uniform deformation occurs in the Ta plate, so the ratio of the rotational speed of the upper roll 210 to the lower roll 220 is 1: 2 to 1: 1. It is preferable to set it as the ratio of 4.

상기와 같이 이속압연된 Ta는 결정립 크기의 미세화를 위하여 재결정 열처리를 실시하게 된다. 즉, 이속압연된 Ta는 재결정을 통해 결정립 크기를 미세화시킬 수 있도록 열처리를 실시하게 된다. As described above, the double-rolled Ta undergoes a recrystallization heat treatment to refine the grain size. That is, the bi-rolled Ta is subjected to heat treatment to refine the grain size through recrystallization.

상기 재결정열처리는 1000℃~1300℃의 온도에서 10분~60분간 열처리하는 것이 바람직하다. The recrystallization heat treatment is preferably heat treated for 10 minutes to 60 minutes at a temperature of 1000 ℃ to 1300 ℃.

이때, 상기 재결정 열처리시의 온도가 1000℃ 미만일 경우 재결정 구동력이 부족하여 열처리 시간이 길어지거나 재결정이 되지 않는 문제점이 있으며, 상기 재결정 열처리시의 온도가 1300℃를 초과할 경우 결정립 성장이 빠르게 일어나는 문제점이 발생하게 된다. 따라서 상기 재결정 열처리시의 온도는 1000℃~1300℃에서 실시하는 것이 바람직하다. In this case, when the temperature during the recrystallization heat treatment is less than 1000 ℃ problem of the recrystallization driving force is insufficient due to a long heat treatment time or recrystallization, and when the temperature during the recrystallization heat treatment exceeds 1300 ℃ grain growth occurs quickly This will occur. Therefore, the temperature during the recrystallization heat treatment is preferably performed at 1000 ° C to 1300 ° C.

또한 상기 재결정 열처리시의 시간은 상기의 온도를 기준으로 10분 미만일 경우 재결정이 일어나지 않거나 부분 재결정이 일어나는 문제점이 발생하게 되고, 상기 재결정 열처리시의 시간이 60분을 초과할 경우 결정립 성장에 의한 문제점이 발생하게 되므로, 상기 재결정 열처리 시간은 1000℃~1300℃의 온도에서 10분~60분간 실시하는 것이 바람직하다. In addition, when the recrystallization heat treatment time is less than 10 minutes based on the above temperature, recrystallization does not occur or partial recrystallization occurs. When the recrystallization heat treatment time exceeds 60 minutes, problems due to grain growth are caused. In this case, the recrystallization heat treatment time is preferably performed at a temperature of 1000 ° C to 1300 ° C for 10 minutes to 60 minutes.

상기 재결정 열처리는 진공상태에서 실시하는 것이 바람직하고, 특히, 상기 진공상태는 1×10-4torr 이하가 바람직하고, 더욱 바람직하게는 1×10-4torr 내지 1×10-6torr가 바람직하다. 상기 진공상태가 1×10-4torr를 초과할 경우 Ta 표면이 산화되는 문제점이 발생하게 되고, 1×10-6torr 미만의 진공도는 도달하는 시간이 과도하게 소요될 뿐만 아니라 진공처리 비용이 지나치게 높아지는 문제점이 있다. 따라서 상기 범위의 진공도에서 재결정 열처리를 실시하는 것이 바람직하다. The recrystallization heat treatment is preferably carried out in a vacuum state, in particular, the vacuum state is preferably 1 × 10 -4 torr or less, more preferably 1 × 10 -4 torr to 1 × 10 -6 torr . When the vacuum state exceeds 1 × 10 -4 torr, a problem occurs that the surface of Ta is oxidized, and a vacuum degree of less than 1 × 10 -6 torr not only takes excessive time to reach but also excessively high vacuum treatment cost. There is a problem. Therefore, it is preferable to perform recrystallization heat treatment at a vacuum degree in the above range.

본 발명에 따르면 전술한 하부롤에 대한 상부롤의 회전속도비와 재결정 열처리시의 조건을 적절하게 변화시키면 특정 집합조직의 형성을 유도할 수 있어 집합조직을 자유롭게 조절할 수 있게 된다. According to the present invention, by appropriately changing the rotational speed ratio of the upper roll to the lower roll and the conditions during the recrystallization heat treatment, it is possible to induce the formation of a specific texture and to freely control the texture.

본 발명에 따르면 상기 탄탈륨 스퍼터링 타깃의 결정립 크기의 평균입경이 1~20㎛의 미세 결정립 크기를 갖는 것이 바람직하다. 상기 스퍼터링 타깃의 결정립 크기의 평균입경이 1㎛ 미만일 경우 결정립의 크기 편차가 크거나 부분적으로 재결정 되지 않은 부분이 발생할 수 있고, 상기 스퍼터링 타깃의 결정립 크기의 평균입경이 20㎛를 초과할 경우 스퍼터링 시 성막이 불균일해지는 등의 문제점이 발생할 수 있다.According to the present invention, it is preferable that the average particle diameter of the grain size of the tantalum sputtering target has a fine grain size of 1 to 20 μm. When the average particle size of the grain size of the sputtering target is less than 1㎛ may cause a large portion of the grain size variation or not partially recrystallized, and when sputtering the average particle diameter of the grain size of the sputtering target exceeds 20㎛ Problems such as uneven deposition may occur.

상술한 바와 같이 Ta 잉곳 또는 빌릿(100)은 일반적인 등속압연과는 달리 상부롤(210)과 하부롤(220)의 회전속도비 및 재결정열처리시의 조건, 즉 재결정 열처리시의 온도 시간 및 진공조건을 변화시키면 다양한 텍스쳐 분율을 갖도록 하는 집합조직의 제어가 가능하고, 또한 동일한 조건 하에서의 재결정열처리시 일반적인 등속압연에 비해 결정립 크기가 미세하게 형성되는 장점이 있다. 이에 따라 스퍼터링 시 성막속도 및 막질 균일성이 향상될 수 있다.As described above, the Ta ingot or billet 100 is different from the general constant velocity rolling, and the ratio of the rotational speed ratio of the upper roll 210 and the lower roll 220 and the conditions in the recrystallization heat treatment, that is, the temperature time and the vacuum condition in the recrystallization heat treatment. By changing the, it is possible to control the texture to have various texture fractions, and there is an advantage in that the grain size is finely formed compared to the general constant velocity rolling in the recrystallization heat treatment under the same conditions. Accordingly, the deposition rate and film quality uniformity may be improved during sputtering.

본 발명에 따를 탄탈륨 스퍼터링 타깃은 상기 제조방법에 의해 제조된 것으로서, 탄탈륨 스퍼터링 타깃의 결정립 크기의 평균입경이 1~20㎛의 미세 결정립 크기를 갖는다. 상기한 결정립 크기의 평균입경을 갖는 본 발명에 따른 탄탈륨 스퍼터링 타깃은 스퍼터링시 성막속도가 빠르고 막질 균일성이 높아지게 된다.Tantalum sputtering target according to the present invention is produced by the above method, the average grain size of the grain size of the tantalum sputtering target has a fine grain size of 1 ~ 20㎛. The tantalum sputtering target according to the present invention having the average grain size of the grain size described above has a fast film formation rate and high film quality uniformity during sputtering.

본 발명을 하기 실시예를 통하여 보다 상세하게 설명하기로 하나, 이는 본 발명의 이해를 돕기 위하여 제시된 것일 뿐, 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니다. The present invention will be described in more detail with reference to the following examples, which are only presented to aid the understanding of the present invention, but the present invention is not limited thereto.

<실시예 1>&Lt; Example 1 >

순도 99.99%의 Ta 잉곳을 도 1에서와 같이 냉간압연기의 하부롤(220)에 대한 상부롤(210)의 회전속도비(V1:V2)를 1:4로 하여 압하율 85%로 냉간압연한 후, 아세톤을 이용하여 시료 표면의 유분을 제거하고 진공열처리로에 투입하였다. 진공펌프를 이용하여 열처리로 내 진공도를 2×10-5torr로 만들고, 10℃/분의 승온속도로 1200℃까지 가열하고 1200℃에서 1시간 유지 후 로에서 냉각시켜 200℃ 이하의 온도에서 진공을 깨고 시료를 꺼냈다. As shown in Fig. 1, the Ta ingot having a purity of 99.99% is cold-rolled at a rolling reduction ratio of 85% by setting the rotational speed ratio (V 1 : V 2 ) of the upper roll 210 to the lower roll 220 of the cold rolling mill as 1: 4. After rolling, the oil on the surface of the sample was removed using acetone and charged into a vacuum heat treatment furnace. The degree of vacuum in the heat treatment furnace was increased to 2 × 10 -5 torr using a vacuum pump, heated to 1200 ° C. at a heating rate of 10 ° C./min, maintained at 1200 ° C. for 1 hour, and then cooled in a furnace to obtain a vacuum at a temperature of 200 ° C. or lower. Was broken and the sample was taken out.

<실시예 2 내지 5, 비교예 1 및 2><Examples 2 to 5, Comparative Examples 1 and 2>

냉간압연 시 상부롤(210)에 대한 하부롤(220)의 회전속도비(V1:V2), 열처리 온도 및 시간을 하기 표 1에 나타낸 비율로 한 것을 제외하고는 상기 실시예 1과 동일한 방법으로 실시하였다. In the same manner as in Example 1, except that the rotational speed ratio (V1: V2), heat treatment temperature and time of the lower roll 220 to the upper roll 210 during cold rolling were the ratios shown in Table 1 below. Was carried out.

<실험예>Experimental Example

실시예 및 비교예에서 얻어진 Ta 스퍼터링 타깃 재료은 아래와 같은 방법으로 결정립 크기의 평균입경 및 주요 텍스쳐의 분율을 측정하고 그 결과를 하기 표 1에 나타내었다. The Ta sputtering target material obtained in Examples and Comparative Examples measured the average particle diameter and the fraction of the main texture of the grain size in the following manner and the results are shown in Table 1 below.

- 결정립 크기의 평균입경 --Average particle size of grain size-

ASTM 방법 E-112를 사용하여 결정립 크기의 평균입경을 측정하였다. The average particle diameter of the grain size was measured using ASTM Method E-112.

- 텍스쳐 분율 --Texture fraction-

후방산란전자 회절(Electron BackScatter Diffraction:EBSD)분석기가 장착된 주사전자현미경(Scanning Electron Microscopy)를 이용하여 배향 영상 현미경(Orientation Imaging Micorscopy:OIM)법으로 텍스쳐를 측정하였다.Textures were measured by Orientation Imaging Micorscopy (OIM) using Scanning Electron Microscopy equipped with an Electron BackScatter Diffraction (EBSD) analyzer.

- 배향 영상 현미경 사진 --Orientation Imaging Micrograph-

실시예 1, 실시예 4 및 실시예 5의 경우 상기 텍스쳐 분율 측정방법에 의해 측정된 영상을 도 2 내지 도 4에 나타내었다.In Examples 1, 4 and 5, the images measured by the texture fraction measuring method are shown in FIGS. 2 to 4.

구분division V1:V2 V 1 : V 2 압하율Rolling reduction 열처리
온도(℃)
Heat treatment
Temperature (℃)
열처리
시간(분)
Heat treatment
Minutes
주요집합조직 및 분율Major group organization and fraction 평균결정립크기(㎛)Average grain size (㎛)
실시예1Example 1 1:41: 4 85%85% 12001200 6060 <111>//ND 59.1%<111> // ND 59.1% 18.318.3 실시예2Example 2 1:41: 4 85%85% 11001100 1010 <110>//ND 30.7%<110> // ND 30.7% 6.56.5 실시예3Example 3 1:31: 3 85%85% 10001000 1010 <110>//ND 33.5%<110> // ND 33.5% 2.52.5 실시예4Example 4 1:31: 3 85%85% 12001200 1010 <100>//ND 16.9%<100> // ND 16.9% 6.86.8 실시예5Example 5 1:21: 2 85%85% 12001200 3030 <110>//ND 50.6%<110> // ND 50.6% 7.77.7 비교예1Comparative Example 1 1:11: 1 85%85% 10001000 6060 <110>//ND 35.0%<110> // ND 35.0% 87.487.4 비교예2Comparative Example 2 1:11: 1 85%85% 12001200 6060 <111>//ND 39.5%<111> // ND 39.5% 72.072.0

상기 표 1에서 보는 바와 같이 본 발명에 따른 이속압연을 적용한 실시예 1 내지 5의 경우 기존의 일반적인 등속압연을 적용한 비교예 1 내지 2에 비해 재결정열처리 후 결정립 크기의 평균입경이 월등히 미세함을 확인할 수 있다. 뿐만 아니라 본 발명에 따른 Ta 스퍼터링 타깃의 제조방법은 하부롤에 대한 상부롤의 회전속도비나 압하율 및 재결정 열처리시의 조건에 의해 주요 집합조직인 텍스쳐의 분율이 다양하게 형성되는 것을 확인할 수 있으며, 이는 도 2 내지 도 4에서도 확인할 수 있다.
As shown in Table 1, in the case of Examples 1 to 5 to which the two-speed rolling according to the present invention is applied, the average particle size of the grain size after recrystallization heat treatment is much finer compared to Comparative Examples 1 to 2 to which the conventional general constant-speed rolling is applied. have. In addition, the method of manufacturing a Ta sputtering target according to the present invention can be seen that the texture of the main texture is variously formed by the rotational speed ratio of the upper roll to the lower roll, the reduction ratio and the conditions during the recrystallization heat treatment. 2 to 4 can also be confirmed.

100 : 빌릿
210 : 상부롤
220 : 하부롤
100: billet
210: upper roll
220: lower roll

Claims (9)

Ta 잉곳(ingot) 또는 Ta 빌릿(billet)을 압연하고 재결정 열처리하는 공정을 포함하는 탄탈륨 스퍼터링 타깃의 제조방법에 있어서,
상기 압연은 상부롤과 하부롤의 회전속도비를 다르게 실시하는 이속압연인 것을 특징으로 하는 탄탈륨 스퍼터링 타깃의 제조방법.
In the method of manufacturing a tantalum sputtering target comprising the step of rolling a Ta ingot or Ta billet and recrystallization heat treatment,
The rolling is a method for producing a tantalum sputtering target, characterized in that the two-speed rolling to perform a rotational speed ratio of the upper roll and the lower roll differently.
청구항 1에 있어서, 상기 이속압연은 압하율 85%~95%로 실시하는 것을 특징으로 하는 탄탈륨 스퍼터링 타깃의 제조방법.
The tantalum sputtering target production method according to claim 1, wherein the double-speed rolling is performed at a reduction ratio of 85% to 95%.
청구항 1에 있어서, 상기 이속압연은 하부롤에 대한 상부롤의 회전속도비를 1:2~1:4로 하여 실시하는 것을 특징으로 하는 탄탈륨 스퍼터링 타깃의 제조방법.
The method of manufacturing a tantalum sputtering target according to claim 1, wherein the continuous rolling is performed by setting a rotational speed ratio of the upper roll to the lower roll in a range of 1: 2 to 1: 4.
청구항 1 내지 3항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 재결정열처리는 1000℃~1300℃의 온도에서 10분~60분간 열처리하는 것을 특징으로 하는 탄탈륨 스퍼터링 타깃의 제조방법.
The method for producing a tantalum sputtering target according to any one of claims 1 to 3, wherein the recrystallization heat treatment is performed at a temperature of 1000 ° C to 1300 ° C for 10 minutes to 60 minutes.
청구항 4에 있어서, 상기 재결정열처리는 1×10-4torr 이하의 진공상태에서 실시하는 것을 특징으로 하는 탄탈륨 스퍼터링 타깃의 제조방법.
The method of manufacturing a tantalum sputtering target according to claim 4, wherein the recrystallization heat treatment is performed in a vacuum state of 1 × 10 -4 torr or less.
청구항 5에 있어서, 상기 재결정열처리는 1×10-4torr 내지 1×10-6torr의 진공상태에서 실시하는 것을 특징으로 하는 탄탈륨 스퍼터링 타깃의 제조방법.
The method for manufacturing a tantalum sputtering target according to claim 5, wherein the recrystallization heat treatment is performed in a vacuum of 1 × 10 -4 torr to 1 × 10 -6 torr.
청구항 1에 있어서, 상기 탄탈륨 스퍼터링 타깃의 결정 평균입경은 1~20㎛의 미세 결정립 크기로 하는 것을 특징으로 하는 탄탈륨 스퍼터링 타깃의 제조방법.
The method of manufacturing a tantalum sputtering target according to claim 1, wherein the crystal grain size of the tantalum sputtering target is set to a fine grain size of 1 to 20 µm.
청구항 1의 제조방법에 의해 제조된 것을 특징으로 하는 탄탈륨 스퍼터링 타깃.
Tantalum sputtering target produced by the manufacturing method of claim 1.
청구항 7에 있어서, 상기 탄탈륨 스퍼터링 타깃의 결정 평균입경은 1~20㎛의 미세 결정립 크기인 것을 특징으로 하는 탄탈륨 스퍼터링 타깃. The tantalum sputtering target according to claim 7, wherein the average crystal grain size of the tantalum sputtering target is 1 to 20 µm fine grain size.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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CN102989767A (en) * 2012-08-16 2013-03-27 宁夏东方钽业股份有限公司 Hot rolling process for high-performance tantalum target

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