KR101645587B1 - 반도체 배선용 Cu-Mg 스퍼터링 타겟의 제조방법 - Google Patents

반도체 배선용 Cu-Mg 스퍼터링 타겟의 제조방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 반도체 배선용 Cu-Mg 스퍼터링 타겟 제조방법에 관한 것으로서, 구리분말과 마그네슘 분말을 그라파이트 소재로 된 몰드 내에 혼합하여 충진하는 단계와, 구리와 마그네슘 분말이 충진된 몰드를 방전 플라즈마 소결 장치의 챔버 내에 장착하는 단계와, 챔버 내부를 진공화하는 단계와, 몰드 내의 구리와 마그네슘 분말에 설정된 제1압력을 유지하면서 설정된 승온패턴에 따라 승온시키면서 최종 목표온도에 도달할 때까지 승온시키는 단계와, 라 단계의 최종 목표온도에서 1 내지 10분 더 유지하는 유지단계와, 제1압력보다 낮게 설정된 제2압력이 되게 감압하여 챔버 내부를 냉각하는 냉각단계를 포함한다. 이러한 반도체 배선용 Cu-Mg 스퍼터링 타겟 제조방법에 의하면, 방전 플라즈마 소결 공정을 이용하여 스퍼터링 타겟에 적합하게 소결체 제조시 고밀도화가 가능하고 단일 공정으로 짧은 시간에 입자 성장이 거의 없는 균질한 조직 및 고순도의 소결체를 제조할 수 있는 이점이 있다.

Description

반도체 배선용 Cu-Mg 스퍼터링 타겟의 제조방법{method of manufacturing Cu-Mg sputtering target for using semiconductor metallization}
본 발명은 반도체 배선용 Cu-Mg 스퍼터링 타겟의 제조방법에 관한 것으로서, 상세하게는 방전플라즈마 소결 방법을 이용하여 별도의 후처리 공정없이 단일공정으로 단시간에 내외부 물성차가 없는 고밀도/고순도의 반도체 배선용 Cu-Mg 스퍼터링 타겟을 제조하는 방법에 관한 것이다.
구리(Cu)는 융점이 1080℃, 밀도가 8.92g/㎤인 1B 족에 속하는 금속원소로, 붉은 빛을 띠며 열 전도성 및 전기전도성이 뛰어나며 금과 은을 제외하고는 금속 중 가장 낮은 비저항을 가지고 있어 반도체/디스플레이 소자의 배선을 형성하는 스퍼터링 타겟용 소재로서 사용되고 있다.
배선용 스퍼터링 타겟은 스퍼터링 공정을 통해 박막화 시킨 후 식각을 통해 배선을 형성시키는데 이용된다. 이러한 금속 배선은 극미세 패턴으로 형성된 소자 내부에서 전기적 신호를 전달하는 통로로써 디바이스의 수율 및 신뢰성을 좌우하는 핵심 소재이다.
배선용 스퍼터링 타겟은 고밀도, 균질한 조직 및 조성, 결정립 미세화, 고순도 등이 요구되고 있으며 박막의 성능을 좌우하는 중요한 요소로써, 최근 반도체 스퍼터링 타겟 시장은 알루미늄(Al) 타겟에서 구리(Cu) 타겟으로 변화되고 있다.
그러나, 구리(Cu) 단일 소재로 스퍼터링 타겟을 제조하여, 박막 공정에 적용시 적은 양의 산소 이온으로도 쉽게 산화되고, 알루미늄과 다르게 건식공정이 불가능하고, 또한 SiO2와의 부착력이 좋지 않아 회로 접합시 문제가 야기되고 있다. 이러한 단점은 확산방지막 공정 방법을 이용하여 개선할 수 있으나 공정 추가로 인한 반도체 제조 단가에 영향을 주기 때문에 공정 개선이 대두되고 있다.
상기와 같은 단점을 보완하기 위해 Cu 단일 소재 보다는 Mg를 고용한도 이내의 미량을 첨가하여 스퍼터링 타겟을 제조하는 방법이 있다.
이와 같이 Cu에 Mg를 첨가한 스퍼터링 타겟은 미국 공개특허 제2010/0013096호에 게시되어 있다.
이러한 Cu-Mg 스퍼터링 타겟으로 스퍼터링 공정시 Cu 단일 소재의 타겟에서 문제시 되던 Cu의 산화 및 SiO2와의 부착력 등을 MgO층 형성으로 인해 방지 및 개선할 수 있다.
Mg 첨가로 인해 전기 전도성 저하 문제가 생길 수 있으나 Mg의 양이 극소량 첨가되기 때문에 문제가 되지 않는다. 배선용 Cu-Mg 스퍼터링 타겟은 제조방법에 따라 크게 용해/주조법과 분말야금법으로 구분이 가능하다. 그 중 용해/주조법은 금속타겟을 제조하기 위한 가장 일반적인 방법으로써 대량생산이 용이하여 제조단가를 낮출 수 있는 장점을 가지고 있으나, 결정립 제어 및 고밀도화에 한계를 가지고 있어 고성능화하기에는 한계가 있다. 또한, 최근 타겟재의 고기능화를 위해 많은 합금 타겟이 개발되어 지고 있으나, 용해/주조법의 경우 미세조직제어의 한계가 있어 균일한 물성을 갖는 타겟 제조에 어려움이 있다.
이에 반해 분말야금 기술을 이용하는 경우 균질한 상 분포와 미세한 결정립 제어, 고순도화나 고융점 소재 제조가 용이하며 조성 및 성분비의 설계 자유도 범위가 커서 고성능, 고기능성 타겟을 제조할 수 있는 장점이 있어 최근 용해/주조법의 대체 공정으로 활발히 적용되고 있다.
그러나, 종래의 분말야금 법 중 스퍼터링 타겟제조 방법으로 널리 사용되고 있는 방법으로 온도와 압력을 동시에 가하여 비교적 고밀도 소결체를 얻을 수 있는 HIP(Hot Isostatic Pressing)과 HP(Hot Pressing)방법이 주로 사용되어 왔으나, 긴 성형공정시간에 따른 결정립제어의 한계, 외부 가열방식에 의한 소결체 내외부의 물성차, 값비싼 공정 단가 등의 이유로 새로운 공정기술 개발이 요구되고 있다.
본 발명은 상기와 같은 요구사항을 해결하기 위하여 창안된 것으로서, 방전플라즈마 소결 공정으로 배선용 Cu-Mg 스퍼터링 타겟에 적합하게 입자의 미세화가 가능하면서도 단일 공정으로 짧은 시간에 고밀도 및 균질한 조직을 얻고, 공정 단가를 낮출 수 있으며 내외부 물성차이가 거의 없는 반도체 배선용 Cu-Mg 스퍼터링 타겟의 제조방법을 제공하는데 그 목적이 있다.
상기의 목적을 달성하기 위하여 본 발명에 따른 반도체 배선용 Cu-Mg 스퍼터링 타겟의 제조방법은 가. 구리분말과 마그네슘 분말을 그라파이트 소재로 된 몰드 내에 혼합하여 충진하는 단계와; 나. 상기 구리와 마그네슘 분말이 충진된 몰드를 방전 플라즈마 소결 장치의 챔버 내에 장착하는 단계와; 다. 상기 챔버 내부를 진공화하는 단계와; 라. 상기 몰드 내의 구리와 마그네슘 분말에 설정된 제1압력을 유지하면서 설정된 승온패턴에 따라 승온시키면서 최종 목표온도에 도달할 때까지 승온시키는 단계와; 마. 상기 라 단계의 최종 목표온도에서 1 내지 10분 더 유지하는 유지단계와; 바. 상기 마 단계 이후 상기 제1압력보다 낮게 설정된 제2압력이 되게 감압하여 상기 챔버 내부를 냉각하는 냉각단계;를 포함한다.
바람직하게는 상기 가 단계에서 상기 구리분말 100 기준 중량부에 대해 상기 마그네슘 분말 1.3 중량부가 혼합된다.
또한, 상기 라 단계에서 상기 몰드 내부에 인가되는 상기 제1압력은 10 내지 100MPa로 유지하고, 라-1. 상기 몰드 내의 구리와 마그네슘 분말에 대해 30℃ 내지 100℃/min의 승온속도로 1차 목표온도인 300℃까지 1차 승온하는 단계와; 라-2. 상기 1차 목표온도를 1 내지 10분동안 유지하는 단계와; 라-3. 상기 몰드내의 구리와 마그네슘 분말에 대해 10℃ 내지 100℃/min의 승온속도로 2차 목표온도인 500℃까지 2차 승온하는 단계와; 라-4. 상기 2차 목표온도를 1 내지 10분동안 유지하는 단계와; 라-5. 상기 몰드 내의 구리와 마그네슘 분말에 대해 10℃ 내지 100℃/min의 승온속도로 3차 목표온도인 600℃까지 3차 승온하는 단계와; 라-6. 상기 3차 목표온도를 1 내지 10분동안 유지하는 단계와; 라-7. 상기 몰드내의 구리와 마그네슘 분말에 대해 10℃ 내지 100℃/min의 승온속도로 4차 목표온도인 700℃까지 4차 승온하는 단계;를 포함하고, 상기 마단계는 상기 4차 목표온도에서 1 내지 10분동안 유지한다.
또한, 상기 다 단계는 상기 구리와 마그네슘 분말의 산화 및 가스나 불순물로 인한 제2상의 형성을 억제하기 위하여 1X100 Pa 내지 1X10-3 Pa 로 상기 챔버 내부를 진공화한다.
상기 제2압력은 10MPa를 적용하는 것이 바람직하다.
본 발명에 따른 반도체 배선용 Cu-Mg 스퍼터링 타겟 제조방법에 의하면, 방전 플라즈마 소결 공정을 이용하여 스퍼터링 타겟에 적합하게 소결체 제조시 고밀도화가 가능하고 단일 공정으로 짧은 시간에 입자 성장이 거의 없는 균질한 조직 및 고순도의 소결체를 제조할 수 있는 이점이 있다.
도 1은 본 발명에 따른 스퍼터링 타겟용 Cu-Mg 소결체 제조방법에 적용되는 방전 플라즈마 소결장치를 개략적으로 나타내 보인 도면이고,
도 2는 Cu-Mg 스퍼터링 타겟 제조에 사용될 분말의 크기별 형상 분석 및 성분 분석을 주사전자현미결으로 쵤상한 사진이고,
도 3은 Cu-Mg 스퍼터링 타겟 제조에 사용될 분말의 XRD 상분석 사진이며,
도 4는 Cu-Mg 타겟 제조 시 타겟 크랙 및 몰드 파손을 방지하기 위한 이중몰드 구조를 확대하여 발췌한 단면도이고,
도 5는 이중몰드 내에 삽입하여 온도를 측정하기 위해 제작된 펀치의 사진이며,
도 6은 본 발명에 따른 Cu-Mg 스퍼터링 타겟을 제조하기 위한 소결 공정 온도 조건을 나타내 보인 그래프이고,
도 7은 도 6의 승온패턴을 도출하기 위해 연구 진행한 소결 패턴 및 내외부 온도 편차를 나타낸 그래프이며,
도 8은 도 7을 진행하면서 제조된 타겟의 밀도를 나타낸 그래프이며,
도 9는 최적 공정 조건에 의해 제조된 Cu-Mg 타겟의 내외부(Center 및 Edge) 부분을 컷팅하여 EBSD 분석한 사진이며,
도 10은 제조된 Cu-Mg 타겟의 내외부 부분의 EDAX 성분 분석한 사진이며,
도 11은 제조된 Cu-Mg 타겟을 XRD를 이용하여 상분석한 사진이며,
도 12는 K타입 열전대를 이용하여 최종목표 온도를 700로 하여 제조된 직경 200mm, 두께 6.53mm의 Cu-Mg 소결체의 실체 사진이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하면서 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 스퍼터링 타겟용 Cu-Mg 소결체 제조방법을 더욱 상세하게 설명한다.
도 1은 본 발명에 따른 배선용 Cu-Mg 스퍼터링 타겟 제조방법에 적용되는 방전 플라즈마 소결장치를 개략적으로 나타내 보인 도면이다.
도 1을 참조하면, 방전 플라즈마 소결장치(100)는 챔버(110), 냉각부(120), 전류공급부(130), 온도검출부(140), 펌프(150), 가압기(160), 메인제어기(170) 및 조작부(180)를 구비한다.
챔버(110) 내부에는 상호 이격되게 상부전극(211)과, 하부전극(212)이 마련되어 있고, 도시되지는 않았지만 상부 및 하부전극(211)(212)은 방열을 위해 냉각수가 유통될 수 있게 형성되어 있다.
냉각부(120)는 챔버(110)의 내벽에 마련된 냉각수 유통관과, 상부 및 하부 전극(211)(212)에 마련된 냉각수 유통관으로 냉각수를 유통시킬 수 있도록 되어 있다.
전류공급부(130)는 상부 및 하부 전극(211)(212)을 통해 메인제어기(170)에 제어되어 펄스 전류를 인가한다.
온도검출부(140)는 챔버(110)에 마련된 투시창을 통해 온도를 검출하는 적외선 온도검출 방식이 적용되는 것이 바람직하다.
펌프(150)는 챔버(110) 내부의 내기를 외부로 배출시킬 수 있도록 되어 있다.
가압기(160)는 몰드(200) 내에 충진된 Cu-Mg 분말(205)을 가압할 수 있도록 설치되어 있고, 도시된 예에서는 하부전극(212) 하부를 승하강 할 수 있는 실린더 구조가 적용되었다.
메인제어기(170)는 조작부(180)를 통해 설정된 조작명령에 따라 냉각부(120), 전류공급부(130), 펌프(150) 및 가압기(160)를 제어하고, 온도검출부(140)에서 검출된 온도정보를 수신하여 표시부(미도시)를 통해 표시한다.
몰드(200)는 원기둥 형상으로 형성되어 있고, 중앙에 Cu-Mg 분말을 장입할 수 있게 수용홈이 형성되어 있다.
몰드(200)는 도 4에 도시된 바와 같이 외부 몰드(201)와 외부 몰드(201) 내에 삽입되어 Cu-Mg 분말이 수용되는 내부몰드(202)를 갖는 이중 구조로 되어 있다.
이러한 방전 플라즈마 소결장치(100)에서 상부 및 하부 전극(211)(212)으로부터 몰드(200)로 인가되는 전류가 집중되어 승온 효율 및 불필요한 에너지 소모를 줄일 수 있도록 도시된 구조의 스페이서(221)(222)(223)(231)(232)(233)를 삽입하는 것이 바람직하다.
즉, 몰드(200) 내에 전계를 인가하기 위한 상부 전극(211)과 몰드(200) 내에 상방향에서 진입되는 상부 펀치(215) 사이에는 상부 펀치(215)를 향할수록 외경이 작게 형성되며 그라파이트 소재로 된 제1 내지 제3 상부 스페이서(221 내지 223)가 마련된다. 또한, 하부전극(212)과 몰드(200) 내에 하방향에서 진입되는 하부 펀치(216) 사이에도 하부 펀치(216)를 향할수록 외경이 작게 형성되며 그라파이트 소재로 된 제1 내지 제3 하부 스페이서(231 내지 233)가 마련된다.
이러한 상부 및 하부 스페이서(221)(222)(223)(231)(232)(233) 삽입구조에 의하면, 상부 및 하부 전극(211)(212)으로부터 펀치(215)(216)를 통해 몰드(200)로의 전류집중화가 유도되어 전력이용효율 및 발열 효율을 높일 수 있다.
바람직하게는 제1 상부 스페이서(221) 및 제1하부 스페이서(231)는 직경이 350mm, 두께 30mm인 것이 적용되고, 제2 상부 스페이서(222) 및 제2하부 스페이서(232)는 직경 300mm, 두께 60mm인 것이 적용되고, 제3 상부 스페이서(223) 및 제3하부 스페이서(233)는 직경이 200 내지 250mm, 두께 15 내지 30mm인 것이 적용된다.
이하에서는 이러한 구조의 방전 플라즈마 소결장치(100)를 이용하여 Cu-Mg 소결체를 제조하는 과정을 설명한다.
먼저, 분말을 충진 할 방전플라즈마 소결용 외부 몰드(201) 내에 내부몰드(202)를 장착한다. 내부몰드(202)는 내경 200mm, 외경 220mm의 크기로 제작하며 형상은 상부가 하부보다 외경이 큰 사다리꼴 원통으로써 상부외경과 하부외경의 차이는 5mm 내외이다. 내부 몰드(202)를 외부 몰드(201) 내부 크기에 맞추어 끼워 넣는다.
외부 몰드(201) 내에 내부 몰드(202)를 장착하는 이유는 완성된 소결체를 탈형 시킬 때에 외부 몰드(201)와 상하부 펀치(215)(216)와의 접촉으로 인한 소결체의 크랙을 피하기 위함이다.
내부 몰드(202)를 사용하지 않을 경우 소결 후 외부 몰드(201)와 소결체가 고착될 수 있고, 이를 분리하는 과정에서 고비용의 외부 몰드(201) 및 소결체가 파손될 우려가 있다.
내부 몰드(202)를 장착한 몰드(200)에 하부펀치(216)를 끼우고 Cu-Mg 분말을 충진 후 챔버(110) 내에 장착하는 장착 단계를 거친다.
이때 Cu-Mg 분말은 고순도 예를 들면 순도 99.999%의 평균 직경이 32.1㎛의 입도를 갖는 것을 적용하는 것이 바람직하다.
또한, 구리분말 100 기준 중량부에 대해 마그네슘 분말 1.3 중량부로 혼합한 것을 적용한다
다음은 펌프(150)를 가동시켜 챔버(110) 내부를 진공화시킨다. 이때 챔버(110) 내부는 1X100 Pa 내지 1X10-3 Pa 까지 진공화 시킴으로써 초기 분말의 산화 및 가스나 불순물로 인한 제 2상의 형성을 억제시킨다.
성형단계는 Cu-Mg 분말(205)을 가열하여 성형하는 단계로서, 가압기(160)를 작동시켜 몰드(200) 내의 Cu-Mg 분말(205)에 대해 초기 10 내지 100 MPa의 압력을 유지하고, 설정된 승온 및 등온 패턴에 따라 몰드(200)내의 분말을 가열하고 도 6을 함께 참조하여 설명한다.
이 때 몰드(200)의 승온 최종 목표온도는 Cu-Mg 소결체의 상대밀도를 높이기 위해 K타입 열전대로 측정하며, 600℃ 내지 800℃ 더욱 바람직하게는 700℃로 설정한다.
먼저, 몰드(200) 내부의 압력을 10 내지 100 MPa로 유지한 상태에서 몰드(200) 내의 Cu-Mg 분말에 대해 30℃ 내지 100℃/min의 승온속도 바람직하게는 50℃ 내지 60℃/min로 1차 목표 온도인 300℃까지 1차 승온한다.
다음 1차 목표온도인 300℃에 도달하면, 300℃에서 1 내지 10분동안 등온 상태로 유지하고, 바람직하게는 1분동안 등온상태를 유지한다.
1차 등온상태 이후 몰드(200)내의 Cu-Mg 분말에 대해 10℃ 내지 100℃/min의 승온속도 바람직하게는 50℃/min의 승온속도로 2차 목표온도인 500℃까지 2차 승온한다.
다음 2차 목표온도인 500℃에 도달하면, 500℃에서 1 내지 10분동안 등온 상태로 유지하고, 바람직하게는 3분동안 등온상태를 유지한다.
2차 등온상태 이후 몰드(200)내의 Cu-Mg 분말에 대해 10℃ 내지 100℃/min의 승온속도 바람직하게는 30 내지 40℃/min의 승온속도로 3차 목표온도인 600℃까지 3차 승온하다.
다음 3차 목표온도인 600℃에 도달하며, 600에서 1 내지 10분동안 바람직하게는 5분동안 등온 상태로 유지한다.
3차 등온상태 이후 몰드(200)내의 Cu-Mg 분말에 대해 10 내지 100/min의 승온속도 바람직하게는 25℃/min의 승온속도로 로 4차 목표온도인 700까지 4차 승온한다.
최종 목표온도인 700℃에 도달하면, 소결체의 중앙(center)부분과 가장자리(edge) 부분의 온도 편차를 줄여주기 위하여 1 내지 10분 바람직하게는 5분 정도 등온상태로 유지한다.
냉각단계는 최종 목표온도 도달 및 등온 유지 단계 이후에 몰드(200)내의 Cu-Mg 분말에 가해지는 압력을 10MPa 감압시킨후 챔버(110) 내부를 냉각한다.
냉각 이후에는 몰드(200)로부터 Cu-Mg 소결체를 탈영하면 되며, 탈영시 외각에서 고정시켜주고 있는 외부몰드(201)를 제거후 내부몰드(202)를 반으로 가르면서 Cu-Mg 소결체를 탈거하면 되며, 앞서 설명된 과정을 거쳐 제작된 Cu-Mg 소결체는 도 12에 나타난 것처럼 형성된다.
이러한 제조 공정시 상부 및 하부 전극(211)(212)을 통해 인가되는 전류에 의해 Cu-Mg 분말(205)의 입자간의 틈새에 저전압 펄스상의 대전류가 유입되고, 불꽃방전 현상에 의하여 순간적으로 발생하는 방전플라즈마의 높은 에너지에 의한 열확산 및 전계 확산과 몰드(200)의 전기저항에 의한 발열 및 가압력과 전기적 에너지에 의해 소결체가 형성되며, 또한 스파크 방전에 기인하여 발생하는 고온 스퍼터링 현상은 분말 입자의 표면에 존재하는 흡착 가스와 불순물을 제거하여 청정 효과도 나타나게 된다.
또한 이러한 방전 플라즈마 소결방식은 전류가 펀치(215)(216)를 통해 시편인 Cu-Mg 분말에 직접 흘려주는 직접가열방식으로서 몰드(200)의 발열과 동시에 시편 내부에서도 발열이 발생하여 시편 내부와 외부의 온도차가 적고 상대적으로 낮은 온도와 짧은 소결시간으로 인하여 소결공정 중 발생되는 열적 활성화 반응을 최소화 할 수 있다. 특히 Cu-Mg 분말을 소결시 스퍼터링 타겟용에 적합한 고밀도화, 결정립의 미세화, 고순도화 소결체 제조가 가능하다.
아울러 본 발명에 따른 배선용 Cu-Mg 스퍼터링 타겟 제조방법에 의하면 직경 100 내지 200 mm, 두께 6 내지 15 mm의 대면적의 고밀도 및 고순도 및 미세결정립을 갖는 소결체를 제조할 수 있다.
도 2는 실험에 사용한 Cu-Mg 분말로써 입자 크기별 형상을 나타내었다. 가스아토마이징 공정으로 제조된 Cu-Mg분말은 입자 크기가 미세해질수록 구형에 가까운 형상을 나타내고 있으며, EDAX 분석 결과 53 ㎛크기에서 Cu와 Mg의 비율이 적정하게 분포되어 있는 것을 알 수 있다.
도 3은 실험에 사용한 Cu-Mg 분말의 XRD 상분석 결과이며, 초기 원료 분말 외에 다른 2차상은 확인 되지 않는 것을 알 수 있다.
내외부 온도편차가 적은 Cu-Mg 소결체를 제조하기 위하여 도 5와 같은 온도 측정 펀치를 제작하였으며, K타입 열전대를 이용하여 온도의 변화를 관찰하며, 최적 공정조건을 도출할 수 있다.
고밀도 및 고순도, 내외부 물성차가 적은 Cu-Mg 소결체를 제조하기 위하여 도 6의 공정조건을 적용하여 소결을 진행하였으며, 도 6을 도출하기 위하여 도 7과 같은 소결 공정을 진행하였다. 여러 공정을 진행하면서 내외부 온도 편차가 적어지는 것을 확인할 수 있다.
이렇게 3가지 제조 공정으로 제조된 타겟의 밀도를 도 8에 나타내었으며, 3차 온도구배 실험 조건이 가장 높은 상대 밀도를 가지는 것을 확인 할 수 있다.
도 9, 도 10 및 도 11은 제조된 Cu-Mg 소결체의 중앙 및 가장자리 부분의 EBSD 분석 및 EDAX, XRD 분석결과이고 아래의 표 1을 통해 중앙 및 가장자리 부분의 특성이 거의 유사한 것을 확인할 수 있다. 도 9에서 보듯이 소결체의 결정방향은 랜덤하였으며, EDAX 분석 결과 Mg의 함량이 약 1.3 중량비인 것을 알 수 있다.
소결온도 700℃ 소결체 위치
Center Edge
결정립사이즈(㎛) 14.17 16.63
한편, 소결공정 전의 Cu-Mg 분말 및 Cu-Mg 소결체에 대해 ICP분석을 이용하여 순도 분석 결과를 표 2에 나타내었다.
Cu-Mg 분말 Cu-Mg 소결체
분석시험결과(ppm) Al 4.1 3.3
P 35.2 37
S 7.6 5.8
Ca 0.76 0.4
Ti 2.4 3.3
Fe 7.1 5.9
In 5.6 4.8
Pb 13.7 71.9
Total
(wt%)		 76.46
(0.00764)		 71.90
(0.00719)
순도(wt%) 99.99236 99.99281
위 표 2를 통해 알 수 있는 바와 같이 순도가 거의 변화되지 않음을 알 수 있다.
110: 챔버 211: 상부 전극
212: 하부전극 200: 몰드

Claims (6)

  1. 삭제
  2. 삭제
  3. 가. 구리분말과 마그네슘 분말을 그라파이트 소재로 된 몰드 내에 혼합하여 충진하는 단계와;
    나. 상기 구리와 마그네슘 분말이 충진된 몰드를 방전 플라즈마 소결 장치의 챔버 내에 장착하는 단계와;
    다. 상기 챔버 내부를 진공화하는 단계와;
    라. 상기 몰드 내의 구리와 마그네슘 분말에 설정된 제1압력을 유지하면서 설정된 승온패턴에 따라 승온시키면서 최종 목표온도에 도달할 때까지 승온시키는 단계와;
    마. 상기 라 단계의 최종 목표온도에서 1 내지 10분 더 유지하는 유지단계와;
    바. 상기 마 단계 이후 상기 제1압력보다 낮게 설정된 제2압력이 되게 감압하여 상기 챔버 내부를 냉각하는 냉각단계;를 포함하고,
    상기 가 단계에서 상기 구리분말 100 기준 중량부에 대해 상기 마그네슘 분말 1.3 중량부가 혼합되며,
    상기 라 단계에서 상기 몰드 내부에 인가되는 상기 제1압력은 10 내지 100MPa로 유지하고,
    라-1. 상기 몰드 내의 구리와 마그네슘 분말에 대해 30℃ 내지 100℃/min의 승온속도로 1차 목표온도인 300℃까지 1차 승온하는 단계와;
    라-2. 상기 1차 목표온도를 1 내지 10분동안 유지하는 단계와;
    라-3. 상기 몰드내의 구리와 마그네슘 분말에 대해 10℃ 내지 100℃/min의 승온속도로 2차 목표온도인 500℃까지 2차 승온하는 단계와;
    라-4. 상기 2차 목표온도를 1 내지 10분동안 유지하는 단계와;
    라-5. 상기 몰드 내의 구리와 마그네슘 분말에 대해 10℃ 내지 100℃/min의 승온속도로 3차 목표온도인 600℃까지 3차 승온하는 단계와;
    라-6. 상기 3차 목표온도를 1 내지 10분동안 유지하는 단계와;
    라-7. 상기 몰드내의 구리와 마그네슘 분말에 대해 10℃ 내지 100℃/min의 승온속도로 4차 목표온도인 700℃까지 4차 승온하는 단계;를 포함하고,
    상기 마단계는 상기 4차 목표온도에서 1 내지 10분동안 유지하는 것을 특징으로 하는 반도체 배선용 Cu-Mg 스퍼터링 타겟 제조방법.
  4. 제3항에 있어서, 상기 몰드 내에 전계를 인가하기 위한 상기 챔버 내의 상부전극과 상기 몰드 내에 상방향에서 진입되는 상부 펀치 사이에는 그라파이트 소재로 된 복수 개의 상부 스페이서가 상기 상부 펀치를 향할수록 외경이 작게 형성된 것이 적용되고, 상기 챔버 내의 하부전극과 상기 몰드 내에 하방향에서 진입되는 하부 펀치 사이에는 그라파이트 소재로 된 복수 개의 하부 스페이서가 상기 하부 펀치를 향할수록 외경이 작게 형성되어 있고,
    상기 상부 스페이서는 상기 상부전극으로부터 상기 상부 펀치 방향으로 원형상으로 형성된 제1상부 스페이서와, 제2 상부 스페이서 및 제3상부 스페이서가 마련되어 있고,
    상기 하부 스페이서는 상기 챔버 내의 하부전극으로부터 몰드 방향으로 원형상으로 형성된 제1하부 스페이서와, 제2 하부 스페이서 및 제3하부 스페이서가 마련되어 있으며,
    상기 제1 상부 스페이서 및 상기 제1하부 스페이서는 직경이 350mm, 두께가 30mm이고, 상기 제2 상부 스페이서 및 상기 제2하부 스페이서는 직경이 300mm, 두께가 60mm이고, 상기 제3 상부 스페이서 및 상기 제3하부 스페이서는 직경이 200 내지 250mm, 두께가 15 내지 30mm인 것이 적용된 것을 특징으로 하는 반도체 배선용 Cu-Mg 스퍼터링 타겟 제조방법.
  5. 제4항에 있어서, 상기 다 단계는 상기 구리와 마그네슘 분말의 산화 및 가스나 불순물로 인한 제2상의 형성을 억제하기 위하여 1X100 Pa 내지 1X10-3 Pa 로 상기 챔버 내부를 진공화하는 것을 특징으로 하는 반도체 배선용 Cu-Mg 스퍼터링 타겟 제조방법.
  6. 제5항에 있어서, 상기 제2압력은 10MPa를 적용하는 것을 특징으로 하는 반도체 배선용 Cu-Mg 스퍼터링 타겟 제조방법.
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