KR101376466B1

KR101376466B1 - 스퍼터링용 란타늄 타깃

Info

Publication number: KR101376466B1
Application number: KR1020117018758A
Authority: KR
Inventors: 시로 츠카모토; 도미오 오츠키
Original assignee: 제이엑스 닛코 닛세키 킨조쿠 가부시키가이샤
Priority date: 2009-03-27
Filing date: 2010-03-17
Publication date: 2014-03-19
Also published as: CN102356180B; JP2014095153A; CN102356180A; JPWO2010110134A1; EP2412843A4; KR20110106924A; US9347130B2; JP5497740B2; JP5979644B2; EP2412843A1; TW201040297A; US20110290644A1; TWI482868B; WO2010110134A1; EP2412843B1

Abstract

비커스 경도 60 이상으로, 표면에 매크로 모양의 얼룩짐이 없는 스퍼터링용 란타늄 타깃 및 란타늄을 용해, 주조하여 잉곳을 제조한 후, 이 잉곳을 300 ∼ 500 ℃ 의 온도에서 반죽 단조하고, 그 후 다시 300 ∼ 500 ℃ 에서 업셋 단조하여 타깃 원형으로 형상을 가다듬고, 다시 이것을 기계 가공하여 타깃으로 하는 것을 특징으로 하는 스퍼터링용 란타늄 타깃의 제조 방법을 제공한다. 표면에 매크로 모양의 얼룩짐이 없는 스퍼터링용 란타늄 타깃 및 그 제조 방법을 효율적이고 안정적으로 제공할 수 있는 기술을 제공하는 것을 과제로 한다.

Description

스퍼터링용 란타늄 타깃{LANTHANUM TARGET FOR SPUTTERING}

본 발명은, 표면에 매크로 모양의 얼룩짐 (spotty macro patterns) 이 없는 스퍼터링용 란타늄 타깃 및 그 제조 방법에 관한 것이다.

란타늄 (La) 은 희토류 원소 중에 포함되는 것이지만, 광물 자원으로서 혼합 복합 산화물로서 지각에 함유되어 있다. 희토류 원소는 비교적 드물게 존재하는 광물로부터 분리되었기 때문에 이와 같은 명칭이 붙었지만, 지각 전체로부터 보면 결코 희소하지 않다.

란타늄의 원자 번호는 57, 원자량 138.9 인 백색의 금속으로, 상온에서 복육방 최밀 구조를 구비하고 있다.

융점은 921 ℃, 비점은 3500 ℃, 밀도는 6.15 g/㎤ 이고, 공기 중에서는 표면이 산화되며, 물에는 서서히 녹는다. 열수, 산에 가용이다. 연성은 없지만 전성은 조금 있다. 저항률은 5.70 × 10^-6Ω㎝ 이다. 445 ℃ 이상에서 연소하여 산화물 (La₂O₃) 이 된다 (이화학 사전 참조). 희토류 원소는 일반적으로 산화수 (oxidation number) 가 3 인 화합물이 안정적이지만, 란타늄도 3 가이다. 최근에는 란타늄을 메탈 게이트 재료, 고유전율 재료 (High-k) 등의 전자 재료로 하여 연구 개발이 진행되고 있어, 주목받고 있는 금속이다.

란타늄 금속은 정제시에 산화되기 쉽다는 문제가 있기 때문에, 고순도화가 어려운 재료이다. 또, 란타늄 금속을 공기 중에 방치한 경우에는 단시간에 산화되어 흑색으로 변색되기 때문에, 취급이 용이하지 않다는 문제가 있다.

최근, 차세대 MOSFET 에 있어서의 게이트 절연막으로서 박막화가 요구되고 있는데, 지금까지 게이트 절연막으로서 사용되어 온 SiO₂ 에서는, 터널 효과에 의한 리크 전류가 증가하여 정상 동작이 어려웠다.

이 때문에, 이를 대체하는 것으로서, 높은 유전율, 높은 열적 안정성, 실리콘 중의 정공 (正孔) 과 전자에 대해 높은 에너지 장벽을 갖는 HfO₂, ZrO₂, Al₂O₃, La₂O₃ 가 제안되고 있다. 특히, 이들 재료 중에서도, La₂O₃ 의 평가가 높아 전기적 특성을 조사하여, 차세대 MOSFET 에 있어서의 게이트 절연막으로서의 연구 보고가 이루어지고 있다 (비특허문헌 1 참조). 그러나, 이 비특허문헌 1 의 경우에, 연구의 대상이 되고 있는 것은 La₂O₃ 막으로, La 원소의 특성과 거동에 대해서는 특별히 다루고 있지 않다.

또, 특허문헌 1 에 주로 타깃 재료가 되는 란타늄 (및 그 제조 방법) 에 관해, 란타늄으로 타깃을 제조한다는 기재가 있지만, 구체적인 타깃의 제조 방법 (조건) 의 기재가 없기 때문에 참고할 수는 없었다.

이와 같이 란타늄 (산화란타늄) 에 대해서는 아직 연구 단계에 있다고 할 수 있는데, 이와 같은 란타늄 (산화란타늄) 의 특성을 조사하는 경우에 있어서, 란타늄 금속 자체가 스퍼터링용 타깃재로서 존재하면, 기판 상에 란타늄의 박막을 형성하는 것이 가능하고, 또 실리콘 기판과의 계면의 거동, 나아가서는 란타늄 화합물을 형성하여 고유전율 게이트 절연막 등의 특성을 조사하는 것이 용이하고, 또한 제품으로서의 자유도가 더해진다는 큰 이점을 갖는 것이다.

그러나, 스퍼터링용 란타늄 타깃을 제작해도, 상기와 같이, 공기 중에서 단시간에 (10 분 정도로) 산화되게 된다. 타깃에 산화막이 형성되면, 전기 전도도의 저하가 일어나 스퍼터링의 불량을 초래한다. 또, 공기 중에 장시간 방치해 두면, 공기 중의 수분과 반응하여 수산화물의 흰 가루로 덮이는 상태에 이르러, 정상적인 스퍼터링을 할 수 없다는 문제도 일어난다. 이 때문에, 타깃 제작 후에 산화 방지책을 강구하는 것이 검토되고 있다.

그러나, 상기와 같은 문제를 해결할 수 있다고 해도, 그 밖에도 문제가 있다. 그것은, 용해한 잉곳으로부터 타깃으로 제작하는 단계에서, 기계 가공 후의 란타늄 타깃의 표면에 매크로 모양의 얼룩짐이 발생하는 것이다. 도 1 에, 표면에 매크로 모양의 얼룩짐이 발생한 란타늄 타깃의 사진을 나타낸다.

이 도 1 에서는, 타깃의 중심으로부터 약간 떨어진 위치와 타깃의 주변에, 매크로 모양의 얼룩짐 (구름과 같이 보임) 이 발생하고 있는 것을 관찰할 수 있다. 이것은, 후술하는 비교예에 나타내는 바와 같이 조대화된 조직으로, 다른 부분과의 언밸런스한 조직으로 되어 있다.

이것은, 스퍼터링시에 성막의 불균일성이라는 문제와 파티클 발생의 원인이 되는 큰 문제를 발생시키는 것이다. 따라서, 이와 같은 매크로 모양의 얼룩짐의 발생을 방지하는 방책을 취할 필요가 있지만, 지금까지 이와 같은 문제를 해결하지 못하고, 또 란타늄 타깃에 있어서 이와 같은 문제가 있다는 인식조차 없는 것이 현상황이다.

국제 공개공보 WO2009/084318호

토쿠미츠 에이스케, 외 2 명 저, 「High-k 게이트 절연막용 산화물 재료의 연구」 전기 학회 전자 재료 연구회 자료, Vol.6-13, Page.37-41, 2001년 9월 21일 발행

본 발명은, 표면에 매크로 모양의 얼룩짐이 없는 스퍼터링용 란타늄 타깃 및 그 제조 방법을 효율적이고 안정적으로 제공할 수 있는 기술을 제공하는 것을 과제로 한다.

상기 종래 기술에서 기재하는 바와 같이, 란타늄은 타깃으로의 제조 과정에 있어서, 표면에 매크로 모양의 얼룩짐이 발생하기 쉬운 재료이지만, 본원 발명자는, 란타늄 타깃의 경도를 높이고, 일정한 경도를 유지함으로써 표면에 매크로 모양의 얼룩짐의 발생을 감소시킬 수 있다는 지견을 얻었다. 즉, 이 지견에 의해 본원 발명은 비커스 경도 60 이상으로서, 표면에 매크로 모양의 얼룩짐이 없는 스퍼터링용 란타늄 타깃을 제공하는 것이다.

이로써, 스퍼터링시의 성막의 균일성을 도모하는 것이 가능해지고, 또 파티클의 발생을 효과적으로 억제하는 것이 가능해졌다.

MOSFET 에 있어서의 게이트 절연막으로서 이용하는 경우에, 형성하는 것은 주로 LaOx 막이지만, 이와 같은 막을 형성하는 경우에는 임의의 막을 형성한다는 막형성의 자유도를 더하기 위해서, 란타늄 금속이 필요해진다. 본원 발명은, 이에 바람직한 타깃 재료를 제공할 수 있다.

본 발명에 사용하는 란타늄의 원료로는, 가능한 한 순도가 높은 재료를 사용하는 것이 바람직하지만, 통상 함유되는 불순물은 허용된다. 특히, 란타늄에 함유되는 희토류 원소에는, 란타늄 (La) 이외에, Sc, Y, Ce, Pr, Nd, Pm, Sm, Eu, Gd, Tb, Dy, Ho, Er, Tm, Yb, Lu 가 있는데, 특성이 비슷하기 때문에 La 로부터 분리 정제하는 것이 어렵다. 특히, Ce 는 La 와 근사하기 때문에 Ce 의 저감화는 용이하지 않다. 그러나, 이들 희토류 원소는 성질이 근사하기 때문에, 희토류 원소 합계로 1000 wtppm 미만이면, 전자 부품 재료로서의 사용시에 특별히 문제가 되는 것은 아니다.

따라서, 본원 발명의 란타늄 타깃은, 이 레벨의 희토류 원소의 함유는 허용되는 것이다. 그러나, 란타늄 원소의 특성을 충분히 활용하기 위해서는, 바람직하게는 란타늄 이외의 희토류 원소의 합계량이 100 wtppm 이하, 보다 바람직하게는 10 wtppm 이하, 더욱 바람직하게는 각 희토류 원소의 함유량이 1 wtppm 이하인 것이 바람직하다고 할 수 있다. 본원 발명은, 이를 달성하는 것이 가능하며, 이를 포함하는 것이다.

일반적으로, 가스 성분으로서 C, N, O, S, H 가 존재한다. 이들은 단독 원소로서 존재하는 경우도 있지만, 상당수는 화합물 (CO, CO₂, SO₂ 등) 또는 구성 원소와의 화합물의 형태로 존재하는 경우도 있다. 이들 가스 성분 원소는 원자량 및 원자 반경이 작기 때문에, 다량으로 함유되지 않는 한, 불순물로서 존재해도 재료의 특성에 크게 영향을 주는 경우는 적다. 따라서, 순도 표시를 하는 경우에는, 가스 성분을 제외한 순도로 하는 것이 보통이다.

이 의미에서, 본원 발명의 란타늄의 순도는, 가스 성분을 제외한 순도가 4N 이상으로 하는 것이다. 이 레벨로 정제한 란타늄은, 가스 성분도 그에 따라 저감된다. 예를 들어, 란타늄에 함유되는 산소가 2000 wtppm 이상, 경우에 따라서는 5000 wtppm 이하이면, 큰 문제는 되지 않는 경우가 있다.

그러나, 본원 발명은, 5000 wtppm 근방의 산소 함유량을 목표로 하는 것이 아님을 이해해야 한다. 즉, 산소도 가능한 한 적은 편이 바람직한 것은 말할 것도 없다. 본원 발명에 있어서는, 1500 wtppm 이하, 나아가서는 1000 wtppm 미만으로 하는 것을 목표로 하고, 이를 달성하는 것이다.

또한, 본원 발명의 란타늄 타깃은, 희토류 원소 및 가스 성분을 제외한 순도가 4N 이상인 것이 바람직하다. 특히, 란타늄 중의 알루미늄, 철 및 구리가 각각 100 wtppm 이하, 또한 산소 함유량이 1500 wtppm 이하, 알칼리 금속 및 알칼리 토금속의 각 원소가 각각 1 wtppm 이하, 상기 이외의 천이 금속 및 고융점 금속의 각 원소가 각각 10 wtppm 이하, 방사성 원소가 각각 10 wtppb 이하인 것이 바람직하다.

스퍼터링용 란타늄 타깃의 제조시에는, 원료가 되는 란타늄을 용해, 주조하여 잉곳을 제조한 후, 이 잉곳을 300 ∼ 500 ℃ 의 온도에서 반죽 단조하고, 그 후 다시 300 ∼ 500 ℃ 에서 업셋 단조하여 타깃 원형으로 형상을 가다듬고, 다시 이것을 기계 가공하여 타깃으로 한다. 또한, 반죽 단조는, 세로 방향과 가로 방향으로부터 교대로 큰 변형을 넣는 열간 단조로, 이로써 잉곳의 주조 조직을 파괴하는 것이다.

이로써, 비커스 경도 60 이상으로, 기계 가공 후의 표면에 매크로 모양의 얼룩짐이 없는 스퍼터링용 란타늄 타깃을 제조하는 것이 가능하다. 또한, 비커스 경도 60 미만에서는, 표면의 뜯김 (burr) 이 발생하기 때문에, 비커스 경도 60 이상은 필수 요건이다. 이것을, 다시 소정 사이즈로 재단하고, 연마 공정을 거쳐 스퍼터링 타깃으로 할 수 있다.

본 발명은, 비커스 경도 60 이상으로, 기계 가공 후의 표면에 매크로 모양의 얼룩짐이 없는 스퍼터링용 란타늄 타깃에 관한 것인데, 이와 같이 하여 얻어진 란타늄 타깃을 사용하여 스퍼터링을 실시하면, 균일한 성막이 가능해지고, 파티클의 발생도 억제할 수 있다는 우수한 효과를 갖는다.

도 1 은, 기계 가공 후의 타깃 표면의 매크로 모양의 얼룩짐을 나타내는 사진이다.
도 2 는, 본 발명의 실시예의 기계 가공 후의 타깃 표면의 현미경 사진이다(× 50).
도 3 은, 본 실시예의 XRD 에 의한 결정 방위의 피크를 나타내는 도면이다.
도 4 는, 비교예 1 의 기계 가공 후의 타깃 표면의 현미경 사진이다 (× 100).
도 5 는, 비교예 1 의 XRD 에 의한 결정 방위의 피크를 나타내는 도면이다.

본원 발명에 있어서는, 매크로 모양의 얼룩짐을 란타늄 타깃에서 제거하고, 또한 타깃의 경도를 높인 것이다. 이 경도를 높이기 위해서는, 제조 공정이 중요해진다.

본원 발명의 스퍼터링용 란타늄 타깃을 제조하려면, 란타늄을 용해하고 이것을 주조하여 (응고시켜) 잉곳을 제조한다. 그리고, 이 잉곳을 300 ∼ 500 ℃ 의 온도에서 반죽 단조한다.

종래의 가공 방법에서는, 통상적으로는 그대로 잉곳을 고온 (800 ℃ 정도) 에서 단조하고, 타깃 형상으로 가다듬어 그것을 기계 가공하여 제조되고 있다. 그러나, 란타늄은 유연하고, 전연성이 있기 때문에, 이와 같은 단조 조건에서 제작한 재료에서는, 기계 가공시에 「뜯김」 이 발생하여, 란타늄 타깃 표면에 잔존한다는 문제가 있다.

또, 종래의 제조 방법에서는, 기계 가공한 란타늄 표면에 매크로 모양의 얼룩짐이 발생한다는 문제가 있다. 이와 같은, 란타늄 타깃 표면의 매크로 모양의 얼룩짐이나 「뜯김」 이 존재하는 경우에는, 스퍼터링시에 파티클이 발생하고, 또 균일한 성막을 할 수 없다는 큰 문제를 발생시킨다.

상기와 같은 문제가 있는 종래의 제조 방법을 바꾸어, 본 발명자는 수많은 실험에 의해 제조 조건에 연구를 더하여, 표면에 매크로 모양의 얼룩짐이 없는 스퍼터링용 란타늄 타깃을 얻는 것이 가능해졌다.

본원 발명은 잉곳을 300 ∼ 500 ℃ 의 온도에서 반죽 단조하여, 잉곳의 조직을 파괴하는 것이 큰 특징이다. 또, 이 반죽 단조시에 재료를 가공 경화시켜 경도를 높인다. 이 조건은 란타늄 금속으로는 상당히 가혹한 가공이 되기 때문에, 300 ℃ 이상의 온간 단조를 실시할 필요가 있다. 반대로 500 ℃ 를 초과하는 온도에서는 연화되기 때문에, 충분히 경도를 높일 수 없다.

그 후, 다시 300 ∼ 500 ℃ 에서 업셋 단조하여 타깃 원형으로 형상을 가다듬는다. 이 업셋 단조에 의해 직경을 크게 하여, 란타늄 타깃의 원형으로 한다. 이것을 다시 기계 가공하여 타깃으로 한다. 이 후에, 필요에 따라 마무리 가공 (연마) 을 실시할 수도 있다.

이 결과, 란타늄 타깃 자체의 경도가 비커스 경도 60 이상이 되고, 이와 같이 하여 제작한 란타늄 타깃의 표면에는, 매크로 모양의 얼룩짐은 전혀 보이지 않게 되었다. 또, 기계 가공시에 표면의 「뜯김」 등의 발생도 전혀 보이지 않게 되었다.

이와 같이 하여 제작한 타깃은, 단조 가공한 상태로 되어 있기 때문에, 미(未)재결정 조직을 갖는데, 필요에 따라 재결정 소둔하는 것도 가능하다. 이 경우에는, 미세한 결정을 유지할 필요가 있다.

본원 발명의 란타늄 타깃의 조직에는, 상기와 같은 큰 차이가 확인되지만, 이 점의 차이를 조사하기 위해서 X 선 회절 (XRD) 에 의한 결정 방위에 따른 조직 관찰을 실시하였다. 그러나, 이 XRD 에서는 큰 차이는 확인되지 않았다.

그러나, 본원 발명의 란타늄 타깃에서는, 후술하는 종래의 제조 방법에 의해 얻은 란타늄 타깃에 비해, (100) 의 피크 강도보다 (101) 피크 강도가 강해져 있는 결과가 나왔다. 이 결과에 대해서는, 후술하는 실시예 및 비교예에서 재차 설명한다.

본원 발명의 란타늄 타깃에 대해서는, 타깃의 제작 후, 배킹 플레이트에 결합시키는데, 통상적인 납땜이 아니라 확산 접합 (DB) 시켜 구리 (통상 : OFC 「무산소 구리」) 배킹 플레이트에 접합시킨다.

그러나, 접합부의 박리나 들뜸이 발생하지 않도록, 구리-크롬 (Cu - 1％ Cr) 합금제의 배킹 플레이트를 사용하는 것이 바람직하다. 이와 같은 구리-크롬 합금제의 배킹 플레이트를 사용한 경우에는, 스퍼터링 중에 타깃과 배킹 플레이트의 접합부의 박리나 들뜸이 발생하지 않고, 양호한 접합이 가능해진다. 이 배킹 플레이트의 사용은, 본원 발명의 란타늄 타깃의 고유한 특징의 하나이기도 하다.

실시예

다음으로, 실시예에 대해 설명한다. 또한, 이 실시예는 이해를 용이하게하기 위한 것으로, 본 발명을 제한하는 것은 아니다. 즉, 본 발명의 기술 사상의 범위 내에 있어서의 다른 실시예 및 변형은, 본 발명에 포함되는 것이다.

(실시예 1)

란타늄의 원료로서, 순도 99.9 ％ 의 란타늄을 사용하였다. 이 원료를 70 ㎾ 의 EB 용해로를 사용하여, 진공도 6.0 × 10^-5 ∼ 7.0 × 10^-4 mbar, 용해 출력 10 ㎾ 로 용해하였다. 이것을 주조하고 냉각시켜 란타늄 잉곳을 제작하였다.

다음으로, 이 잉곳을 대기 중, 400 ℃ 의 온도에서 반죽 단조하고, 그 후 다시 300 ∼ 500 ℃ 에서 업셋 단조하여 직경을 크게 하고, 또한 타깃 원형으로 형상을 가다듬고, 다시 이것을 기계 가공하여 φ140 × 14 t (단위는, 모두 ㎜ 임. 이하 동일) 의 원반 형상 타깃으로 하였다. 이 타깃의 중량은 1.42 ㎏ 이었다. 이것을 다시 구리-크롬 합금 배킹 플레이트에 확산 접합시켜, 란타늄 스퍼터링용 타깃으로 하였다.

이와 같이 하여 제작한 란타늄 스퍼터링용 타깃의 경도는 비커스 경도로 70 이 되어, 본원 발명의 조건을 만족시키고 있었다.

다음으로, 이와 같이 하여 얻은 란타늄 스퍼터링용 타깃의 조직을 관찰하기 위해서, 1 wt％ 질산 수용액을 사용하여 에칭하였다. 이 결과의 현미경 사진 (× 50) 을 도 2 에 나타낸다. 타깃의 조직은 미재결정 조직이었다. 이 도 2 에 나타내는 바와 같이, 란타늄 스퍼터링용 타깃의 표면에는 매크로 모양의 얼룩짐은 관찰되지 않았다.

한편, 이 실시예에서 얻은 란타늄 스퍼터링용 타깃을 X 선 회절 (XRD) 에 의한 결정 방위를 측정한 결과를 도 3 에 나타낸다. 후술하는 비교예 1 의 란타늄 타깃에 비해, (100) 의 피크 강도보다 (101) 피크 강도가 강해져 있다는 결과가 나왔지만, 그 이외의 점에 대해서는 큰 차이는 없었다. 이 결과, 결정 방위의 상이는, 본원 발명의 매크로 모양의 얼룩짐의 발생에는 크게 영향을 주고 있지 않는 것으로 생각되었다.

또한, 란타늄 스퍼터링용 타깃을 사용하여, 파워 100 W 의 조건에서 스퍼터링을 실시하였다. 이 결과, 파티클의 발생은 없고, 기판에 대한 균일한 막이 형성되었다. 또, 장시간의 스퍼터링을 실시해도, 배킹 플레이트로부터 타깃의 들뜸이나 타깃과 배킹 플레이트 사이의 박리가 없어, 양호한 스퍼터링이 가능하였다. 이 결과, 구리-크롬 합금 배킹 플레이트에 확산 접합이 유효한 것을 확인할 수 있었다.

(비교예 1)

다음으로, 이 잉곳을 진공 중, 800 ℃ 의 온도에서 핫 프레스 (HP) 하여, 이로써, 직경을 크게 함과 함께 타깃 원형으로 형상을 가다듬고, 다시 이것을 기계 가공하여 φ140 × 14 t 의 원반 형상 타깃으로 하였다. 이 타깃의 중량은 1.42 ㎏ 이었다. 이것을 다시 구리 배킹 플레이트에 확산 접합시켜, 란타늄 스퍼터링용 타깃으로 하였다.

이와 같이 하여 제작한 란타늄 스퍼터링용 타깃의 경도는 비커스 경도로 51 이 되어, 본원 발명의 조건을 만족시키고 있지 않았다.

다음으로, 이와 같이 하여 얻은 란타늄 스퍼터링용 타깃의 조직을 관찰하기 위해서, 1 wt％ 질산 수용액을 사용하여 에칭하였다. 이 결과의 현미경 사진 (× 100) 을 도 4 에 나타낸다. 이 도 4 에 나타내는 바와 같이, 타깃의 조직은 결정 입경이 200 ∼ 300 ㎛ 인 조대 결정 조직으로, 란타늄 스퍼터링용 타깃의 표면에는 매크로 모양의 얼룩짐이 관찰되었다.

한편, 이 비교예에서 얻은 란타늄 스퍼터링용 타깃을 X 선 회절 (XRD) 에 의한 결정 방위를 측정한 결과를 도 5 에 나타낸다. 실시예 1 의 란타늄 타깃에 비해, (101) 의 피크 강도보다 (100) 피크 강도가 강해져 있다는 결과가 나왔지만, 그 이외의 점에 대해서는 큰 차이는 없었다. 이 결정 방위는, 매크로 모양의 얼룩짐의 발생에는 크게 영향을 주고 있지 않는 것으로 생각되었다.

또한, 란타늄 스퍼터링용 타깃을 사용하여, 파워 100 W 의 조건에서 스퍼터링을 실시하였다. 이 결과, 파티클의 발생이 실시예에 비해 많아져, 기판에 대한 성막도 불균일해졌다.

또, 스퍼터링 실시시에 타깃과 배킹 플레이트 사이의 박리는 없었지만, 약간 배킹 플레이트로부터 타깃이 들뜨는 경향이 보였다. 이것은, 스퍼터링 시간이 단시간이었기 때문에, 큰 영향이 없었다고 생각된다.

그러나, 이것을 장시간 실시한 결과, 예상대로 타깃과 배킹 플레이트 사이의 박리가 발생하였다. 이로써, 실시예에 나타내는 구리-크롬 합금제 배킹 플레이트가 바람직한 것을 확인할 수 있었다.

(비교예 2)

다음으로, 이 잉곳을 대기 중, 600 ℃ 의 온도에서 반죽 단조하고, 그 후 다시 300 ∼ 500 ℃ 에서 업셋 단조하여 직경을 크게 하고, 또한 타깃 원형으로 형상을 가다듬고, 다시 이것을 기계 가공하여 φ140 × 14 t 의 원반 형상 타깃으로 하였다. 이 타깃의 중량은 1.42 ㎏ 이었다. 이것을 다시 구리 배킹 플레이트에 확산 접합시켜, 란타늄 스퍼터링용 타깃으로 하였다.

이와 같이 하여 제작한 란타늄 스퍼터링용 타깃의 경도는 비커스 경도로 52 가 되어, 본원 발명의 조건을 만족시키고 있지 않았다.

다음으로, 이와 같이 하여 얻은 란타늄 스퍼터링용 타깃의 조직을 관찰하기 위해서, 1 wt％ 질산 수용액을 사용하여 에칭하였다. 타깃의 조직은 결정 입경이 150 ∼ 250 ㎛ 인 조대 결정 조직으로, 란타늄 스퍼터링용 타깃의 표면에는 매크로 모양의 얼룩짐이 관찰되었다. 이러한 점에서, 잉곳을 300 ∼ 500 ℃ 의 온도에서 반죽 단조하는 것이 양호하다는 것을 확인할 수 있었다.

한편, 이 비교예에서 얻은 란타늄 스퍼터링용 타깃을 X 선 회절 (XRD) 에 의한 결정 방위를 측정하였다. 실시예 1 의 란타늄 타깃과 마찬가지로, (100) 의 피크 강도보다 (101) 피크 강도가 강해져 있다는 결과가 나왔다. 이 결정 방위는, 매크로 모양의 얼룩짐의 발생에는 크게 영향을 주고 있지 않는 것으로 생각되었다.

또한, 란타늄 스퍼터링용 타깃을 사용하여, 파워 100 W 의 조건에서 스퍼터링을 실시하였다. 이 결과, 파티클의 발생이 실시예에 비해 많아지고, 기판에 대한 성막도 불균일해졌다.

산업상 이용가능성

본 발명에 의해 얻어지는 비커스 경도 60 이상으로, 표면에 매크로 모양의 얼룩짐이 없는 스퍼터링용 란타늄 타깃은, 스퍼터링시에 파티클의 발생이 없고, 또 균일한 성막이 가능하다. 이로써, 종래의 문제를 해소하는 것이 가능해져, 본원 발명의 란타늄 타깃을 스퍼터링하여 얻은 박막은, 전자 재료로서 특히 게이트 절연막 또는 메탈 게이트용 박막 등의 재료로서 유용하다.

Claims

비커스 경도 60 이상인 스퍼터링용 란타늄 타깃.
란타늄을 용해, 주조하여 잉곳을 제조한 후, 상기 잉곳을 300 ∼ 500 ℃ 의 온도에서 반죽 단조하고, 그 후 다시 300 ∼ 500 ℃ 에서 업셋 단조하여 타깃 원형으로 형상을 가다듬고, 다시 이것을 기계 가공하여 타깃으로 하는 것을 특징으로 하는 스퍼터링용 란타늄 타깃의 제조 방법.
제 2 항에 있어서,
비커스 경도 60 이상인 스퍼터링용 란타늄 타깃의 제조 방법.