KR100208898B1 - 크롬 타겟과 그의 제조 방법 - Google Patents

Abstract

박막을 스퍼터링에 의해 형성하기 위한 크롬 타겟에 있어서, 스퍼터면의 X-선 회정에 의한 (110)면의 회절 강도를 B라고 할 때 A/B0.6 이며 재결정 조직을 갖는 스퍼터링에 의해 박막을 형성하기 위한 크롬 타겟이다. 이 타겟은 크롬소재에 대해서 소성가공 온도가 1000이하의 소성 가공을 적어도 1회 실시하고, 이어서 크롬 소재의 재결정 온도 이상이며, 동시에 1200

Description

크롬 타겟과 그의 제조 방법

제1도는 본 발명의 타겟의 금속 미크로 조직의 일례를 나타낸 사진이다.

제2도는 재결정 조직이 아닌 비교예의 타겟의 금속 미크로 조직의 일례를 나타낸 사진이다.

제3도는 (110)면에 배향된 비교예의 타겟의 금속 미크로 조직의 일례를 나타낸 사진이다.

본 발명은 크롬을 주체로 하는 막을 스퍼터링에 의해 형성하는 경우에 사용하는 크롬 타겟 및 그의 제조 방법에 관한 것이다.

종래의 크롬 타겟은 안정된 고품질의 막 특성을 갖는 크롬 박막을 얻는 목적으로부터 고순도화, 고밀도화의 요구가 있다. 예를 들면, 고밀도화를 위해서는 일본 특개평6-17246호에 기재된 바와 같이, 크롬 분말을 용기에 인가하여 열간압연(熱間壓延)에 의해 압밀화시키는 방법이 있다.

또한, 일본 특개소63-162863호에 기재된 바와 같이, 고순도인 분말을 HIP(Hot Isostatic Press,열간 정수압 프레스) 등에 의해 고온 고압을 가하여 고형화 하는 분말 소결법, 또는 고순도화를 위하여 일본 특공평4-63134호에 기재된 바와 같은 진공 용해주조법(溶解鑄造法)도 공지되어 있다.

또한, 소재의 생산성을 향상시키기 위하여, 예를 들면, 일본 특공평3-2230호에 기재된 바와 같이 상술의 분말 소결법으로 소결체를 얻은 후, 다시 열간압연에 의해 판상의 크롬을 제조하는 방법도 공지되어 있다.

이와 같이 하여 얻어진 크롬 소재는 그 후, 기계 가공에 의해 타겟의 형상으로 가공된다.

그러나, 어떠한 제조법에 의해서도 크롬 타겟은 그의 취악성 때문에, 그의 취급에는 주의가 필요하고, 큰 타겟을 제조하는 것은 어렵다.

최근의 전자부품, 예를 들면 액정 디스플레이에는 고 세밀화가 요구되며, 액정 구동 박막 소자 등의 전극막이나 배선막, 칼라필터의 블랙매트릭스라 칭하는 빛을 차폐하기 위한 막에도 스퍼터링 등에 의해 형성되는 크롬막이 이용되고 있다.

특히, 액정 디스플레이에 대해서는 대형화가 절실히 요구되며, 액정 디스플레이를 제조하는 기판에 균일하게 크롬 막을 형성하기 위하여 대형의 타겟이 요구된다.

종래의 크롬 타겟은 그의 취약성 때문에 단일체로서는 크더라도 스퍼터면의 면적이 250mm × 600mm 정도의 크기로 얻어질 뿐이다. 이 때문에, 액정디스플레이에서 요구되는 예를 들면 500mm× 700mm 정도의 대형의 타겟을 얻고자 하면, 우선 2분할 또는 3분할의 크기로 타겟을 제작하고, 이어서 스퍼터링 장치에 타겟을 고정하기 위하여 구리-제조 등의 고정판(이하, 백킹 플레이트(backing plate 라고도함)) 위에 분할시켜 제조한 타겟을 부착시켜, 소위 분할 타겟이라 하는 것으로 대응하고 있다.

상술의 분할 타겟에 있어서는 스퍼터링에 의해 크롬 막을 형성시키려는 경우, 부착시키는 경계면에서 이상방전(異常放電)이 일어나기 쉽고, 파티클(particle)이라 부르는 이상 입자가 방출되어 기판 위에 부착하기 때문에 크롬 막 중에 홈결이 발생하기 쉽게 되는 문제가 있다.

이 이상방전의 발생은 막 두께 분포의 균일성, 저항치 및 막응력 등의 막 특성이 열화하는 요인이 되므로 바람직하지 않다.

또한, 상술의 액정 디스플레이나 자기 디스크용 기록 매체의 하지막(下地膜)에 크롬 막을 이용하는 경우, 단시간으로 크롬막의 형성을 행하여 생산효율을 향상시키기 위하여, 보다 높은 전력을 타겟에 투입하는 것이 요구된다. 이 경우 타겟표면은 아르곤 이온 등으로 때려서 온도가 상승하고, 냉각되어 있는 백킹 플레이트와의 열팽창의 차이에 의해 큰 열응력이 타겟에 걸린다. 이 경우에도, 균열이 없도록 높은 강도가 요구된다.

그러나, 종래의 크롬 타겟은 고순도인 분말을 고온 고압에서 고형화하는 부말 소결법에 의해 제조할 뿐 아니라, 진공 용해주조법에 의해 제조하는 것으로도 강도가 낮아 깨지기 쉽기 때문에 대형품이 제조될 수 없는 것이고, 스퍼터링에 의한 투입 전력을 높이면 깨짐이 발생하는 문제가 있다.

또한, 진공 용해주조법으로 제조한 잉곳을 기계 가공에 의해 깎아 내어 제작된 크롬 타겟의 결정 입경은 200 ~ 500㎛으로 매우 크고, 각각의 결정 입자에 의한 스퍼터링 속도가 달라서 타겟 표면은 결정 입자마다 큰 차이가 발생하여, 파티클을 증가시키는 경우가 있다. 또한, 이와 같이 결정 입경이 커지는 것은 균열의 진행이 입계(grain boundaries)에 의해서 저지되기 어려우므로 강도의 점에서 불리하다.

상술된 제조법 중 분말 소결법으로 소결체를 얻은 후, 다시 열간 압연을 행하는 방법으로 얻은 일본 특공평3-2230호에 기재된 타겟은 밀도가 높고, 상술된 다른 제법으로 얻어진 타겟보다도 깨짐이 발생하는 것이 어려운 타겟이다.

그러나, 본 발명자 등이 검토한 바에 의하면, 이 제법에 의해 얻은 타겟에 있어서도 대형타겟을 얻기에는 강도가 충분하지 못하고, 상술된 대형 타겟의 깨짐의 발생을 방지하기 위한 목적에 대해서는 만족할 수 없었다.

또한, 열간 압연된 타겟에 있어서는 압연의 영향에 의해 조직이 섬유상(fiber structure)의 압연 조직으로 되고, 압연 방향과 그의 직각 방향에서는 이방성(異方性)이 생기기 때문에 파티클이 증가하는 경우가 있다.

상술된 이외의 크롬 타겟에 관한 개량은 일본 특공평4-48868호에 기재되어 있는 바와 같이 자기 기록 매체의 하지막(back ground film)으로서의 특성으로부터 불순인 산소, 질소량을 제한함과 일본 특개평6-17246호에 기재되어 있는 바와 같이 타겟중의 개재물(inclusions)을 줄여서 파티클을 억제하는 것이 제안되어 있으나, 상술된 크롬 타겟에 요구되는 대형화에 대응하는 강도의 형상이나 파티클의 저감에 관해서는 만족할 만한 제안은 되지 않는다.

본 발명의 목적은 강도가 높고 파티클의 발생이 매우 억제되게 얻어지고, 적어도 400 × 500mm정도 이상의 즉, 0.2㎡ 이상의 대형화에 적합한 크롬 타겟 및 그의 제조 방법을 제공하는 것이다.

본 발명자들은 대형의 크롬 타겟의 강도의 형상화 파티클 저감에 대해서 타겟조직으로부터 검토하였다.

그리고, 스퍼터면의 (110)면의 배향도를 저하시킨 재결정 조직을 타겟으로 하므로써, 고강도의 파티클의 저감이 가능한 것을 알아 본 발명에 이르게 되었다.

즉 본 발명은, 스퍼터면의 X-선 회절서의 (110)면의 회절 강도를 A라 하고, (110)면 + (200)면 + (210)면의 합계의 회절 강도를 B라고 할 때, A/B0.6 인 재결정 조직을 갖는 스퍼터링에 의해 박막을 형성하기 위한 크롬 타겟이다.

본 발명의 타겟은 바람직하기로는 상기 결정면의 조건을 만족시키고, 항절 강도(抗折强度)가 500 MPa 이상이고, 스퍼터면의 면적이 0.2㎡ 이상인 크롬 타겟이다.

또한, 평균 결정 입경은 바람직하게는 50㎛ 이하로 조정한다.

본 발명의 타겟의 제조 방법은 종래의 크롬 타겟의 제조 방법으로서는 채택되지 않았던, 낮은 소성가공 온도와 낮은 온도에서의 재결정을 위한 열처리를 조합시켜서 구성된다.

즉, 크롬 소재에 대해서 소성가공온도가 1000이하의 소성 가공을 적어도 1회 실시하고, 이어서 크롬 소재의 재결정 온도 이상이며 동시에 1200이하의 온도에서 재결정 열처리를 행하여, 스퍼터면으로 된 가공면의 X-선 회절에서의 (110)면의 회절 강도를 A라 하고, (110)면 + (200)면 + (210)면의 합계의 강도를 B라고 하는 경우, A/B0.6 인 재결정 조직으로 하는 크롬 타겟의 제조 방법이며, 바람직하기로는 1000이하의 소성가공 온도를 최종 소성가공 온도로 한다.

본 발명의 제조 방법에서는 압연으로 대표되는 소성가공을 채택하지만, 대형의 크롬 타겟의 소성가공을 깨짐 등의 지장이 없도록 실행하기 위해서는 HIP를 이용한 분말소결법으로 압밀화를 행한다. HIP함에서 보호된 그대로 가열과 압연을 실시하였다. 압밀체는 HIP함에 보호되어 있어서 산화가 방지되고, 변형도 HIP함의 재료인 연강(軟鋼)을 매개로 행하여서 압연이 용이하게 된다.

소성가공시의 가열과 가공은 수단계로 나누어서 행하는 것이 통상적이지만. 어느 단계에 있는 가열도 그의 두께의 가공에 필요한 최소한의 가열 온도가 바람직하다. 이것은 소성가공의 단계에서 가능한 만큼만 가공 변형(strain)을 도입하고, (110)면의 배향성을 저하시키기 위한 것이다. 이 때문에 본 발명에서는 소성가공을 여러 단계로 분할하여 행하는 경우에는, 적어도 1단계 이상의 가공 온도를 1000이하로 하여 가공 변형을 도입한다. 두터운 재료로부터 압연을 개시하는 경우에는 예를 들면 2 ~ 4 회의 가열에 의한 경우도 있다. 이 경우, 1회의 가열에 대해서 복수회(통과)의 압연을 행하는 것이 된다. 그리고 1 ~ 2 회 째의 가열 온도는 1000이상이어도 좋고, 오히려 압력 감소의 목적을 위한 가공성 향상의 점으로부터는 바람직한 경우도 된다.

그러나, 원하는 타겟의 두께 만큼에 가까운 최종 단계의 압연 통과(pass)에서는 가공 온도가 1000이하로 되도록 하여서, 소성가공을 종료하는 것이 바람직하다. 최종 압연 통과에 의한 가공 온도로서 권장되는 온도는 950 ~ 900정도이다.

상술한 바와 같이 본 발명의 최대 특징의 하나는 스퍼터면에 크롬의 최밀(最密) 충전면인 (110)면에 배향도를 저하시킨 재결정 조직으로 조정하는 것이다.

크롬 타겟을 압연 등의 소성가공으로 제조하는 경우에는 소성가공 후에 많은 변형이 남는다. 이때, 소성가공 후의 가공면은 소성가공의 영향으로 (200)면 또는 (211)면으로 강하게 배향시킨 조직으로 됨과 함께, 소성 변형 방향(압연 방향 등)으로 조직이 연장되어, 소위 섬유상의 조직이 된다.

이 변형을 남긴 소성가공 상태로 타겟을 얻으면, 남겨진 변형의 영향이 있기 때문에 깨지기 쉽고, 스퍼터링시에 타겟에 남겨져 있는 잔류 응력이 급하게 해제되기 때문에 파티클의 발생도 많이 일어난다.

본 발명에 있어서는 변형이 남겨진 크롬을 가열시켜 잔류 응력을 해제함과 함께, 재결정시킴으로써 섬유상의 조직으로부터 결정 입자의 균일한 재결정 조직으로 한다.

이 경우, 재결정을 위한 가열 처리의 온도를 높이면, 크롬의 가공면의 결정의 배향성은 (110)면을 향하여 배향된다. 이 재결정을 위한 가열 처리에 있어서, 온도가 높으면 (110)면으로 강하게 배향된다.

본 발명자 등에 의하면 이 (110)면의 배향을 강하게 하면 크롬 타겟의 강도가 저하되어 타겟의 취급 및 스퍼터링 기간 중에 결정 입자 내로부터 용이하게 파단되는 것이 판명되었다.

이와같은 강도의 저하는 크롬 타겟에 대해서 높은 투입 전력을 적용하기 어려울 뿐만 아니라, 파티클의 발생을 증가시키므로 바람직하지 않다.

즉, 대형의 크롬 타겟의 제조 방법으로서는 압연등의 소성가공에 의한 방법이 유효하지만, 소성가공에 의한 결정 이방성이나 잔류 응력을 제거하기 위하여 행하는 가열 처리의 조건에 의해서는 강도의 저하를 수반하는 (110)면의 배향성이 강하게 되는 것이다. 본 발명은 소성가공의 영향 제거와 가열 처리에 의한 강도 저하와 같은 상술의 모순된 문제를 한번에 해결할 수 있다.

이 때문에 본 발명에 있어서는, 소성가공 온도와 재결정 온도를 조정함으로써 (110)면의 배향을 억제한 재결정 조직과 같은 종래에는 없는 크롬 타겟 조직으로 조정하는 것이다.

본 발명에 있어서는 (110)면의 배향을 억제하는 특성을 구체적으로 스퍼터면의 X-선 회절에서의 (110)면의 회절 강도를 A라 하고, (110)면 + (200)면 + (211)면의 합계의 회절 강도를 B라고 하는 경우, A/B0.6으로 규정된다.

이것은 A/B의 값이 0.6을 넘는 조직에서는 강도를 높이는 것에 의한 깨짐 발생의 저감 및 파티클 발생의 저감에 현저한 효과가 얻어지지 않기 때문이다. 본 발명에 있어서는 가능한 한 (110)면의 회절 강도가 낮은 것이 강도 향상의 점에서 바람직하고, A/B가 0.5 이하, 더욱 바람직하게는 A/B가 0.4 이하인 것이 좋다.

본 발명에 있어서, (110)면의 배향도를 저하시키는 것은 상술된 강도 뿐만 아니라 스퍼터링의 대상으로 되는 기관의 대형화에도 대단히 유리하다.

즉, 체심 입방 격자(body-centered)를 갖는 크롬의 최밀 원자면인 (110)면의 배향도를 저하시키는 경우, 스퍼터링시에 튀어나오는 스퍼터 입자가 인접하는 원자를 받는 것이 쉽지 않고, 오히려 스퍼터 입자의 방향이 쉽게 분산되어진다. 따라서, 넓은 면적으로 균일한 두께의 크롬 막을 얻을 수가 있고, 대형의 기판에 크롬 막을 형성하는 경우에 막 두께 분포를 개선하는 효과가 얻어진다.

또한, 본 발명에 있어서는 재결정 조직인 것이 중요하다.

상술된 바와 같이 소성가공에 의해 (211)면 및 (200)면으로 배향되기 때문에 A/B0.6은 소성가공 그대의 상태로도 얻을 수 있으나, 그의 조직은 압연의 영향으로 변형이 남게 되며, 또한 섬유상의 조직을 갖기 때문에 소성가공 방향보다 다른 이방성을 갖게 된다. 이와 같은 타겟은 강도는 높지만, 스퍼터링에서의 타겟의 일부가 아르곤 이온 등으로 부분적으로 때려지고, 가열되어 발생하는 열응력에 의해 깨짐이 발생하기 쉽고, 또한 파티클의 발생도 많아 바람직하지 않다.

이 때문에 소성가공에 의한 변형이나 섬유상 조직을 해소하기 위하여 재결정 조직으로 하는 것이 필요하다.

상술된 바와 같이 본 발명에 있어서는, 소성 가공에 의한 변형의 도입을 향하고, (110)면의 배향을 억제하는 가열 처리를 행한다. 따라서 (110)면에 대해 (200)면 및 (211)면의 강도가 높아진다. 본 발명에 있어서, 구체적인 바람직한 결정 배향은 X-선 회절에서의 강도비에 있어서 (200)/(110)≥0.4, (211)/(110)≥0.3 이다. 이 강도비는 소성가공에 있어서, (200)면의 배향성을 잔류시킨 것을 의미하는 것이며, 소성가공 온도와 그 후의 재결정을 위한 가열 처리 온도를 조정하는 본 발명의 제조 방법에 의해 얻어지는 구체적인 배향성을 나타내는 것이다.

상술된 본 발명의 조직에 의해 500MPa 이상이라는 높은 항절 강도를 갖는 타겟을 얻을 수 있다.

또, 본 발명에 의한 항절 강도는 JIS 3점 구부러짐 항절 시험에 의한 결과이다.

또한, 본 발명의 조직에 있어서, 재결정 조직의 결정 입자를 50㎛이하의 미세한 것으로 하는 경우, 스퍼터링시의 아르곤 이온 등에 의해서 두들겨지기 때문에 나타나는 인접하는 결정입자 동종류의 단계 차이가 적어지고, 결정 입계에 기인하는 파티클의 발생을 더욱 저감할 수 있다. 재결정 조직에 있어서 결정 입경은 재결정을 위한 가열처리의 온도를 조정함으로써 제어할 수 있다.

크롬의 재결정 온도보다도 현저하게 높은 1300정도의 온도를 적용하면 결정의 성장에 의해 결정 입자가 조대화(粗大化) 한다. 이 때문에 본 발명에서는 결정 입자의 조대화 방지를 위해서도 1200이하의 온도에서 재결정시키는 것이 바람직하다.

본 발명의 제조 방법에 있어서는, 소성가공에서의 적어도 1단계의 가공 온도를 1000이하와 같은 낮은 온도로 하고, 그 후 재결정 온도 이상에서 동시에 1200이하의 낮은 온도에서 재결정 열처리를 행한다.

본 발명의 크롬 타겟의 재결정 온도는 가공 조건에 의해서도 변동하지만, 900전후이다.

소성 가공에 의한 적어도 1단계의 가공 온도를 1000이하로 하는 것은 가공시의 온도를 크롬의 재결정 온도 근접이하로 설정함으로써, 가공 변형을 적극적으로 도입하고, 소성 가공의 단계에서 (110)면의 배향성을 저하시키는 것이다.

크롬 조직 내에 변형을 많이 도입하고, 결정 입자를 미세한 것으로 하기 위해서는 바람직하게는 950이하로 한다.

본 발명의 제조 방법에서 소성가공 온도를 설정하기 위해서는 단면감소와 같은 소성가공, 그의 목적은 물론이고, 가공 변형을 도입하는 것과 (110)면의 배향성을 저하시키데 큰 목적이 있어서, 1000이하로 하는 단계는 그의 목적에 합치면 어느 단계도 좋다. 즉, 통상의 단조(鍛造)나 압연으로는 가공을 용이하게 하기 위해 여러 단계로 가열과 가공을 나누어 행하는 경우가 있으나, 본 발명의 방법에서도 이러한 수단이 채택 될 수 있고, 이 경우에는 적어도 1단계의 가공에서의 온도를 1000이하로 하여 가공 변형을 도입한다. 일단, 도입된 가공 변형은 도입 온도보다도 높은 온도로 가열하면 제거되는 것으로부터 최종 가공 단계에 있어서 1000이하의 가공 온도로 설정하여, 가공 변형을 도입하는 것이 효과적이다.

또한, 온도가 낮아지면 가공시에 깨짐이 발생하는 경우가 있기 때문에 바람직하게는 최종 가공 온도는 700이상으로 한다.

이어서, 재결정 온도 이상으로 가열함으로써 가공시에 남아 있는 변형이 개방됨과 함께 크롬의 조직 내에 재결정이 일어날 수 있다. 이 경우, 바람직하게는 최후에 변형이 도입되는 최종 가공 온도보다도 높은 온도로 설정한다.

1200이상으로 가열하면 (110)면의 배향도가 높아진다. 또한, 상술된 바와 같이 결정 입경도 조대화 하는 경향이 나타나기 때문에 본 발명에 있어서는 1200이하로 설정된다.

또한, 본 발명에 있어서는 산소, 질소, 탄소와 같은 크롬 박막의 비저항(比抵抗) 등의 막 특성을 열화하는 원소에 대해서는 가능한 만큼 저감하는 것이 바람직하다. 바람직하기로는 산소, 질소, 탄소의 총량으로 2000ppm 이하로 제한하는 것이 바람직하다. 특히 산소량이 증대하면 크롬의 산화물이 생성되고, 타겟의 강도를 저하시켜 대형의 타겟에서는 깨짐의 발생을 일으킬 염려가 있다. 산소량으로서는 400ppm 이하가 바람직하다.

또한, 본 발명은 순수 크롬의 타겟에 적용하는 것은 물론이지만, 박막 특성으로써, 막의 응력 완화, 내 산화성의 향상 등을 목적으로서 첨가되는 원소를 함유한 것을 제외하지는 않는다.

본 발명의 크롬 타겟에 첨가 가능한 합금 원소로는 예를 들면 Ti, Zr, Hf, V, Nb, Ta, W, Mo, Ru, Pt등이 있고, 이들의 1종 또는 2종이상을 선택적으로 첨가할 수 있다.

이들 원소는 크롬 막의 원자간 거리를 변화시켜 크롬막 본래의 특성을 열화하기 때문에 첨가하는 경우에도 15원자%이하로 한다.

이하, 실시예로 본 발명을 설명하면 다음과 같다.

[실시예 1]

순도 99.9% 이상, 100 메쉬 이하로 조정된 최대입경 100㎛의 순수 크롬 분말을 준비하고, 이것을 열간 정수압 프레스(HIP)용의 연철제의 함(HIP함)에 충전하고, 진공 펌프를 이용하여 3×10^-2Pa로 배기하였다.

이어서, 1000, 100MPa, 2시간의 조건에서 HIP 처리를 행한 후, HIP함의 철피(鐵皮)인 그대로의 압밀체를 1250로 가열하여, 1통과당 약 18%의 환원으로 3통과를 행하고, 추가로 1250에서 재가열하여 1패스당 약 18%의 환원으로 총 6통과로 총 압하율을 70%로한 압연을 행하였다. 이때, 6통과 째의 최종 압연 통과 온도는 900로 설정하였다.

얻어진 크롬의 압연재를 철피인 그대로 표 1에 나타난 온도에서 가열처리를 실시하고, 이어서 철피를 제거하는 기계 가공을 실시함과 함계 500 × 700 ×10t(mm), 스퍼터면의 면적 0.35㎡의 평판 형상을 갖는 크롬 타겟을 얻었다.

얻어진 크롬 타겟과 동일한 압연재로부터 시료를 절단 채취하여 스퍼터면으로된 압연면의 X-선 회절에 의한 결정배향, JIS 3점 구부러짐 항절강도의 측정 결과를 표 1에 나타내었다.

표 1에 나타난 결정 배향에 있어서, A/B는 스퍼터면의 X-선 회절에서의 (110)면의 회절 강도를 A라 하고, (110)면 + (200)면 + (211)면 합계의 회절강도를 B라고 하는 경우 A/B값이며, (110)면의 배향도의 지표로 되는 것이다.

또한, 가열 처리 후의 조직, 결정 입경, 산소, 질소, 탄소의 함유량에 대해서 관찰, 측정 관찰한 결과를 표 2에 나타냈다. 또, 비교예로서 진공주조재의 크롬 타겟에 대해서, 동일 형태의 측정 결과를 표 1 및 표 2에 나타냈다. 이 진공 주조재에 대해서는 주조시의 냉각 깨짐을 일으켜, 타겟으로서는 사용하지 못하였다. 진공 용해주조재의 X-선 회절 강도는 크롬의 랜덤 배향에 의한 X-선 회절 강도와 거의 동일하였다.

깨짐의 발생이 없는 표 1 및 표 2에 나타난 시료 1 내지 6에 대응하는 타겟을 이용하여 유리 기관사에 아르곤 압력 0.3Pa, 타겟의 스퍼터링 면의 단위 면적당 투입전력 50kW/㎡, 기판온도 200에서 300nm의 막 두께로 스퍼터링을 행하여 발생하는 0.2㎛ 이상의 파티클의 발생수를 조사하였다. 결과를 표 2에 나타냈다.

이들의 시료 중 발명의 시료 3, 재결정을 위한 가열 처리 온도가 낮은 비교예 시료 5, 재결정에 의해 (110)면으로 배향된 시료 6에 대해서, 100배의 조직 사진을 각각 제1도-제3도에 나타냈다.

재결정을 위한 가열 처리가 최종 가공 온도인 900보다 낮은 비교예 시료5는 제2도에 나타난 바와 같은 압연의 경우에 생긴 섬유상 조직의 그대로이고, 재결정이 일어나지 않는 조직이 된다. 이 비교예 시료 5가 최고 높은 항절 강도를 나타낸다. 그러나, 표 2에 나타난 바와 같이 섬유상 조직의 타겟을 이용하여 스퍼터링을 행하면, 파티클의 발생이 현저하게 많아지므로 바람직하지 않게 된다.

이것에 대해 본 발명의 시료 1 ~ 4는 재결정 조직으로 되며, 항절강도는 섬유상 조직의 타겟보다는 상대적으로 낮지만, 파티클의 발생은 매우 적어지게 된다. 이 경우, A/B값은 0.6이하로 된다.

한편, A/B 값이 0.6이상인 (110)면으로 배향시킨 비교예 시료 6에서는 일단 항절 강도가 저하되는 것이 판명되었다. 즉, (110)면의 배향성이 높아지므로 항절 강도의 저하가 현저하게 되어 바람직하지 않은 것이 된다.

또한, 재결정 조직에서의 결정 입경은 재결정을 위한 가열 처리의 온도가 높은 만큼 커지게 되는 경향이 있다. 따라서, 본 발명의 제조 방법에서는 1200이하의 재결정이 생기는 온도 범위에서 가능한 만큼 낮은 온도를 선택하는 것이 좋다.

[실시예 2]

실시예 1과 동일 형태의 순도 99.9% 이상의 순수 크롬 분말을 준비하고, 이것을 열간 정수압 프레스(HIP)용의 연철제의 함(HIP함)에 충전하고, 진공펌프를 이용하여 3×10^-2Pa로 배기하였다.

이어서, 1000, 100MPa, 2시간의 조건에서 HIP 처리를 행한 후, HIP함의 철피인 그대로의 압밀체를 실시예 1과 동일하게 8통과로, 총 압하율 70%의 압연을 실행하였다.

또한, 6통과 째의 최종 압연 통과 온도는 표 3에 나타난 800~1100로 설정하였다.

얻어진 크롬의 압연재를 철피인 그대로 1000의 가열 처리를 실시하고, 이어서 기계 가공을 실시하여 철피를 제거함과 함께 500×700×10t(mm)스퍼터면의 면적 0.35㎡의 평판 형상을 갖는 크롬 타겟을 얻었다.

얻어진 크롬 타겟과 동일한 압연재로부터 시료를 절단 채취하고, 실시예 1과 동일한 형태로 스퍼터면으로 된 압연면의 X-선 회절에 의한 결정체배향, JIS 3점 구부러짐 항절 강도의 측정 결과를 표 3에 나타내었다.

또한, 가열 처리 후의 조직, 결정 입경, 산소, 질소, 탄소의 함유량, 실시예 1과 동일 형태로 평가한 각 시료에 대응하는 타겟의 파티클의 발생에 대해서 측정 관찰한 결과를 표 4에 나타내었다.

표 3 및 표 4에 나타난 바와 같이 최종 앞면 온도가 1000를 넘으면, 재결정을 위한 가열 처리에 의한 결정입자 미세화의 효과가 없어지게 되는 것과 함께 X-선 회절 강도가 랜덤한 방향으로 가까워지므로 본 발명과 같이 500MPa 이상이라고 하는 높은 항절 강도를 얻을 수 없게 되는 것이 판명되었다.

한편, 본 발명의 시료 8 ~ 11은 비교예 12에 비해서 항절 강도가 현저하게 높고, 결정 입자도 미세한 것이 되므로 파티클의 발생도 적고, 우수한 타겟인 것이 판명되었다.

또한, 최종 압면 통과 온도가 1000인 시료 11은 다른 실시예에 비해서 항절 강도가 약간 저하됨과 함께, 결정 입자가 약간 커지고 항절 강도도 저하되는 것이 확인되었다.

[실시예 3]

실시예 1과 동일한 방식으로 순도 99.9% 이상의 순수 크롬 분말 및 순도 99.9% 이상의 100메쉬 이하로 분급한 몰리브덴 분말, 티타늄 분말, 니오브늄 분말을 준비하고, 이것을 표 5에 나타난 조성으로 된 바와 같이 혼합한 후, 열간 정수압 프레스(HIP)용의 연철제의 함(HIP함)에 충전하고, 진공펌프에 의해 3×10^-2Pa로 배기하였다.

이어서, 1000, 100MPa, 2시간의 조건에서 HIP처리를 행한 후, HIP함의 철피인 그대로의 압밀체를 실시예 1과 동일한 형태로 6통과로 총 압하율 70%의 압연을 행하였다.

이 때의 6통과 째의 최종 압연 통과 온도는 900로 설정하였다.

얻어진 크롬의 압연재를 철피인 그대로 1000의 가열 처리를 실시하고, 이어서 기계 가공을 실시하여 철피를 제거함과 함께 500×700×10t(mm) 스퍼터면의 면적 0.35㎡의 평판 형상을 갖는 크롬 타겟을 얻었다.

얻어진 크롬 합금 타겟과 동일한 압연재로부터 시료를 절단 채취하고, 실시예 1과 동일한 방식으로 스퍼터면으로 된 압연면의 X-선 회절에 의한 결정배향, JIS 3점 구부러짐 항절 강도의 측정 결과를 표 5에 나타내었다.

또한, 실시예 1과 동일 형태의 가열처리 후의 조직, 결정 입경, 산소, 질소, 탄소의 함유량, 스퍼터링에 있어서 발생하는 파티클에 대해서 측정 관찰한 결과를 표 6에 나타내었다.

표 5 및 표 6으로부터 판명된 바와 같이 크롬 합금이면서도 A/B0.6으로 함으로써, 500MPa 이상의 높은 항절 강도를 얻었다. 또한, 파티클의 발생도 실시예 1 및 실시예 2에 나타난 순수 크롬의 타겟의 경우와 동일하게 낮은 것으로 되었다.

이상 설명한 바와 같이 본 발명의 크롬 타겟은 재결정 조직임에도 (110)면의 배향을 억제하는 결정 배향으로 함으로써, 기계 강도가 높고 파티클의 발생이 적도록 하는 효과가 있다. 따라서, 본 발명의 타겟은 스퍼터 면의 면적이 0.2㎡이상의 대형의 크롬 타겟에 있어서 문제인, 제조과정의 취급시의 타겟의 균열 문제, 스퍼터링시의 열응력에 의한 타겟의 균열 문제 및 파티클의 발생의 문제를 해결 할 수 있다.

이 때문에, 본 발명의 크롬 타겟은 특히 대형화가 요망되고 있는 액정 디스플레이의 용도를 위한 타겟으로서 매우 유효한 것이다.

Claims (7)

1. 스퍼터 면의 X-선 회절에서의 (110)면의 회절 강도를 A라 하고, (110)면 + (200)면 +(211)면의 합계의 회절 강도를 B라고 할 때 A/B0.6이며 재결정 조직을 갖는 스퍼터링에 의해 박막을 형성하기 위한 크롬 타겟.
2. 제1항에 있어서, 항절 강도가 500MPa 이상인 것을 특징으로 하는 크롬 타겟.
3. 제1항 또는 제2항에 있어서, 스퍼터면의 면적이 0.2㎡이상인 크롬 타겟.
4. 제1항 또는 제2항에 있어서, 평균 결정 입경이 50㎛ 이하인 크롬 타겟.
5. 제1항에 있어서, 항절 강도가 500MPa 이상이고, 스퍼터면이 0.2㎡ 이상이고, 평균 결정 입경이 50㎛이하인 크롬 타겟.
6. 크롬 소재에 대해서 소성 가공 온도가 1000이하의 소성 가공을 적어도 1회 실시하고, 이어서 크롬소재의 재결정 온도 이상이며 동시에 1200이하의 온도로 재결정 처리를 행하여, 스퍼터면에 의한 가공면의 X-선 회절에 의한 (110)면의 회절 강도를 A라고 하고, (110)면 + (200)면 + (211)면의 합계의 회절 강도를 B라고 할 때, A/B0.6 이며 재결정 조직으로 하는 크롬 타겟의 제조방법.
7. 제6항에 있어서, 1000이하의 소성 가공 온도를 최종 가공 온도로 하는 크롬 타겟의 제조방법.