KR101730175B1

KR101730175B1 - 몰리브덴 함유 타겟들

Info

Publication number: KR101730175B1
Application number: KR1020137002414A
Authority: KR
Inventors: 게리 앨런 로작; 마크 이. 게이도스; 패트릭 앨런 호간; 슈웨이 선
Original assignee: 에이치. 씨. 스타아크 아이앤씨
Priority date: 2010-06-30
Filing date: 2010-07-01
Publication date: 2017-04-25
Also published as: US20180076011A1; JP2017014619A; US9837253B2; KR20140001195A; JP6276327B2; US20130224422A1; US20110117375A1; EP2588637A1; US9150955B2; KR20170046807A; US20150332903A1; JP2013539500A; US8449818B2; US20200013598A1; CN103154306B; CN107083534A; US10403483B2; WO2012002969A1; CN103154306A; CN107083534B

Abstract

본 발명은 50원자퍼센트 또는 그 이상의 몰리브덴, 티타늄의 제2금속 원소, 크로뮴 또는 탄탈륨의 제3금속 원소를 포함하는 스퍼터 타겟들 및 상기 스퍼터 타겟들에 의해 제조되는 증착 필름들을 겨냐한다. 본 발명의 바람직한 관점에서, 상기 스퍼터 타겟은 몰리브덴이 풍부한 페이즈, 티타늄이 풍부한 페이므, 상기 제3금속 원소가 풍부한 페이즈를 포함한다.

Description

몰리브덴 함유 타겟들{MOLYBDENUM CONTAINING TARGETS}

우선권 주장

본 발명은 미국 특허출원 제 12/827,562(2010년 6월 30일에 출원된)의 우선권을 주장하며, 이로써 모든 목적을 위하여 전체가 참조로써 삽입된다.

본 발명은 일반적으로 스퍼터 타겟들(sputter targets), 스퍼터 타겟들을 제작하는 방법들, 평면 디스플레이 패널들(예를 들어, 박막 트랜지스터-액정 디스플레이들) 및 광전지 셀들, 타겟들에 의해 만들어지는 박막들, 그리고 상기 설명된 것과 동일한 것들을 포함하는 제품들을 만드는데 이용되는 그런 필름(films)들을 함유하는 얇은 몰리브덴(thin molybdenum)을 제조함에 있어 스퍼터 타겟들을 이용하는 방법들에 관련되어 있다.

스퍼터 디포지션(증착, 침착, 침적, 용착, deposition)은 반도체 및 광전자 산업에서 이용되는 다양한 제조 프로세스들에서 금속성 레이어를 생산하기 위해 이용되는 테크닉이다. 반도체와 광전자 산업에서의 발전과 더불어, 하나 또는 그 이상의 전기적(eletrical) 기준, 지속성 기준, 생산성 기준들을 만족시키는 스퍼터 타겟들에 대한 요구가 있다. 예를 들어, 프로세스하기 쉽고, 덜 비싸지만, 더 균일한 필름들을 생산하는데 이용될 수 있는, 스퍼터 타겟들에 대한 요구가 있다. 게다가, 디스플레이들의 크기가 증가함에 따라, 성능면에서 가장 적절한 개선들의 경제적 이익이 증폭되었다. 스퍼터 타겟의 구성에서 약간의 변화는 상당한 특성의 변화를 이끌 수 있다. 게다가, 타겟이 만들어지는 다른 방법들은 동일한 구성을 이용하여 만들어진 타겟으로부터 도출되는 다양화된 특성들을 이끌 수 있다.

스퍼터 타겟들은 몰리브덴, 그것들을 제조하는 방법들, 그리고 평면 패널 디스플레이들에서 그들의 이용은 미국 특허 No. 7,336,336B2, 및 Butzer 등에 의해 출원된 미국 출원공개 No. 2005/0189401 A1(2005. 9월 1일 공개됨)에서 설명되고, 그 각각은 전부 여기서 레퍼런스에 의해 포함된다. 몰리브덴 및 티타늄을 함유하는 스퍼터 타겟들, 그들을 제조하는법, 그리고 평면 패널 디스플레이들에서 그들의 이용은 미국 특허 No. 7,336,824B2 그리고 2008, 12월 25일 발간된 미국 출원 공보 No. 2008/0314737A1 by Gaydos et al. 와 2007년 4월 26일 발간된 2007/0089984A1 by Gaydos et al., 2007년 12월 1일에 발간된 2007/0251820 A 1 by Nitta et al.에 의해 설명되며, 그 전부 각각은 여기서 레퍼런스로 포함되었다.

몰리브덴 및 제2메탈을 함유하는 스퍼터 타겟들은 미국 특허출원공개 No. 2004/0263055A1 by Chao et al. (2004.12.30 공개), 2007/0122649A1 by Lee et al.(2007.5.31 공개), 2005/0230244A1 by Inoue et al.(2005.10.20 공개), 2008/0073674A1 by Cho et al.(2008.3.27 공개), 2005/0191202A1 by Iwasaki et al.(2005.9.1 공개)에서 설명되며, 이 각각은 전부 레퍼런스로 여기에 포함된다. 많은 장치들의 제조에 있어, 박막 제품들은 하나 또는 그 이상의 재료 제거 단계들(예를 들어, 에칭(etching))과 함께 층상으로(layer by layer) 형성된다. 향상된 설계 선택을 위한 재료들의 넓은 선택을 수용하기 위해, 박막 에칭 레이트(etch rate)를 선택적으로 제어하는 것을 가능하게 하는 것이 바람직하다. 예를 들어, 적절한 스퍼터 타겟의 선택에 의해 특정 에칭 레이트를 달성하는 것을 가능하게 하는 것이 바람직하다. 예를 들어, 적절한 스퍼터 타겟의 선택에 의해 특정한 에칭 레이트를 달성하는 것을 가능하게 하는 것이 바람직하다. 스퍼터 타겟에 디포지션된 레이어가 하나 또는 그 이상의 다른 레이어들의 에칭 레이트와 호환가능한 에칭 레이트(예를 들어 대략 25%보다 낮게 다르거나 같은 에칭 레이트)를 갖고 그리고/또는 하나 또는 그 이상의 다른 레이어들의 에칭 레이트와 다른 에칭 레이트(예를 들어 약 25% 또는 그 이상)를 갖는 것이 바람직할 수 있다.

예를 들어, 스퍼터 타겟에 대한 요구가 계속하여 존재하는 몇몇 응용에 대하여, 50 원자 % 몰리브덴 및 50 원자 % 티타늄으로 구성되는 스퍼터 타겟으로부터 적층된 레이어의 에칭 레이트보다 낮은 페리시안 화합물(페리시아나이드, ferricyanide)에서의 에칭 레이트처럼, 상대적으로 낮은 에칭 레이트들을 갖는 증착된(디포지션된, depositioned) 레이어들을 생산한다. 좋은 배리어 특성들(good barrier properties), Si-함유 그리고 Cu-함유 레이어들, 기질들에 대한 강한 접착의 하나 또는 어떠한 구성을 갖는 증착된(디포지션된) 레이어들을 생산하는 스퍼터 타겟들에 대한 요구 또한 있다. 추가적으로, 상기 특성들 중 하나 또는 그 이상을 갖는 스퍼터 타겟들에 대한 요구가 있고, 그것은 롤링 단계를 이용하여 스퍼터 타겟으로 처리될 수 있는 이질성(heterogeneous) 재료로부터 제조될 수 있다.

상기 요구들 중 하나 또는 그 이상은 몰리브덴(Mo), 티타늄(Ti) 및 제3금속 원소를 포함하는 스퍼터 타겟과 함께 놀랍게도 충족될 수 있는데, 여기서 상기 제3금속 원소는 탄탈륨(tantalum) 또는 크로뮴(chromium)이다. 본 발명은 그것의 다양한 가르침들에서, 결과적인 박막 제품들을 아니라, 연관될 그것들과 함께 만들어진 스퍼터 타겟들 및 구성 같은 것들, 그리고 연관된 방법들에도 관계가 있다.

본 발명의 하나의 관점은 약 50 원자 % 또는 그 이상의 몰리브덴을 함유하는 제1파우더, 약 50 원자 % 또는 그 이상의 티타늄을 함유하는 제2파우더, 크로뮴 및 탄탈륨으로 구성되는 그룹으로부터 선택되는 제3금속 원소의 약 50 원자 % 또는 그 이상을 함유하는 제3파우더를 블렌딩하는 단계를 포함하는 스퍼터 타겟을 제조하는데 이용되는 스퍼터 타겟 및/또는 블랭크(blank)를 제조하기 위한 프로세스이다.

본 발명의 또 다른 관점은, 스퍼터 타겟에서 원자들의 전체 숫자에 기반하여, 약 40 원자 % 또는 그 이상의 몰리브덴(molybdenum); 스퍼터 타겟에서 원자들의 전체 숫자에 기반하여, 약 1 원자 % 또는 그 이상의 티타늄; 스퍼터 타겟에서 원자들의 전체 숫자에 기반하여, 약 1 원자 % 또는 그 이상의 제3금속 원소; 를 포함하는 스퍼터 타겟을 제조하는데 이용되는 스퍼터 타겟 및/또는 블랭크를 겨냥하며, 여기서 상기 제3금속 원소는 탄탈륨 또는 크로뮴이다; 그래서 상기 스퍼터 타겟은 합금을 포함하는 증착된(디포지션된) 필름을 제조하기 위해 이용될 수 있고, 상기 합금은 몰리브덴, 티타늄, 및 상기 제3금속 원소를 포함한다.

본 발명의 또 다른 관점은 다음을 포함하는 스퍼터 타겟을 제조하는데 이용되는 스퍼터 타겟 및/또는 블랭크를 겨냥한다; 제1페이즈(phase)의, 스퍼터 타겟의 전체 부피(볼륨, volume)에 기반하여, 적어도 약 40%의 부피; 여기서 상기 제1페이즈는 적어도 제1금속 원소의 약 50원자%를 포함하며(그래서 이와 같이 제1금속 원소가 풍부하다고 언급될 수 있다.), 여기서 제1금속 원소는, 몰리브덴이며, 제2페이즈의, 상기 스퍼터 타겟의 전체 부피에 기반하여, 약 1 내지 40% 부피; 여기서 제2페이즈는 적어도 제2금속 원소의 약 50원자%를 포함하며(그래서 제2금속 원소가 풍부하다고 언급될 수 있다.), 여기서 제2금속원소는 티타늄이며, 제3페이즈의, 상기 스퍼터 타겟의 전체 부피에 기반하여, 약 1내지 40%부피; 여기서 상기 제3페이즈는 적어도 제3금속 원소의 약 50원자%를 포함하며, 여기서 상기 제3금속 원소는 크로뮴 및 탄탈륨을 구성하는 그룹으로부터 선택되고, 그래서 상기 스퍼터 타겟은 합금을 포함하는 증착(디포지션, deposition) 필름을 제조하는데 이용될 수 있고, 상기 합금은 몰리브덴, 티타늄 및 상기 제3금속 원소를 포함한다. 상기 제3원소는 크로뮴과 탄탈륨의 구성으로 대체될 수 있다는 것이 여기서 알려주는 것에서 이해될 것이다.

본 발명의 다른 관점은 약 50원자% 또는 그 이상의 몰리브덴, 약 0.5원자% 또는 그 이상의 티타늄, 및 크로뮴 및 탄탈륨으로 구성되는 그룹으로부터 선택되는 제3원소의 약0.5원자% 또는 그 이상을 포함하는 필름(예를 들어, 스퍼터-증착 필름)을 겨냥한다. 예시의 방법에 의해, 그러한 하나의 필름은 약50원자% 내지 90원자% 몰리브덴, 약 5원자% 내지 약 30원자% 티타늄, 및 약 5원자% 내지 약 30원자%의 상기 제3금속 원소(예를 들어 크로뮴, 탄탈륨, 또는 양쪽 모두)를 가질 수 있다. 상기 필름은 여기서 알려지는 에칭 레이트에 따라 상대적으로 낮은 에칭 레이트를 보여준다.

본 발명의 또 다른 관점은 여기서 설명되는 스퍼터 타겟으로부터 증착된(디포지션된) 필름을 포함하는 멀티레이어 구조(multilayer structure)를 겨냥한다.

본 발명의 또 다른 관점은 여기서 설명된 스퍼터 타겟을 이용하여 기질에서 필름을 증착(디포지션)하는 프로세스를 겨냥한다.

본 발명의 스퍼터 타겟들은 일반적으로 낮은 에칭 레이트들을 갖는 필름을 증착하기 위해 유리하게 이용될 수 있다. 예를 들어, 25°C에서 페리시아나이드 용액에서 증착된 필름의 에칭 레이트는 약 100 nm/min 또는 그 이하일 수 있고, 바람직하게는 75 nm/min 또는 그 이하일 수 있으며, 더 바람직하게는 70 nm/min 또는 그 이하일 수 있으며, 심지어 더 바람직하게는 68 nm/min 또는 그 이하일 수 있고, 더 많이 바람직하게는 65 nm/min 또는 그 이하일 수 있고, 가장 바람직하게는 62 nm/min 또는 그 이하일 수 있다. 스퍼터 타겟은 기질들에 강한 접착력을 갖는; 좋은 배리어 특성들을 갖는; 구리-함유 레이어 및 실리콘-함유 레이어 사이에 위치할 때 구리 규소화합물(코퍼 실리사이드, copper silicide)의 형성을 실질적으로 피하는, 낮은 전기적 저항성을 갖는, 또는 언급된 것들의 어떠한 결합을 갖는 필름을 증착하기 위해 이용될 수 있다. 유리하게, 상기 스퍼터 타겟은, 하나 또는 그 이상의 열기계적 변형 작업 같은 것에 의해, 변형될 수 있는 재료로 형성될 수 있다. 예를 들어 상기 스퍼터 타겟은, 큰 스퍼터 타겟들이 효율적으로 생산될 수 있도록, 바람직하게는 크랙팅(cracking)없이, 말릴 수 있는(capable of being rolled) 재료로부터 제조될 수 있다.(예를 들어 하나 또는 그 이상의 롤링 작업들을 통해) 다수의 개별적으로 미리 형성된 구조들을 연결하는 것에 의해, 예를 들어, 고온 등압 처리 작업(hot isostatic processing operation)을 통해 확산 결합(diffusion bonding)처럼, 인접한 미리 형성된 구조 사이의 파우더와 함께 또는 파우더 없이 큰 타겟들을 만드는 것도 가능하다.

도1은 이차 전자 이미징(secondary electron imaging)을 이용하여 몰리브덴, 티타늄, 탄탈륨을 포함하는 스퍼터 타겟을 도시하는 스캐닝 일렉트론 마이크로그래프(주사 전자 현미경 사진).
상기 스퍼터는 바람직하게는 50원자% 또는 그 이상의 몰리브덴을 포함하는 모리브덴 풍부 페이즈(molybdenum rich phase), 50원자% 또는 그 이상의 티타늄을 포함하는 티타늄 풍부 페이즈(titanium rich phase), 50원자% 또는 그 이상의 탄탈륨을 포함하는 탄탈륨 풍부 페이즈(tantalum rich phase)를 포함한다.
도2는 후방 산란 전자 이미징(backscattered electron imaging)을 이용하여 몰리브덴, 티타늄 및 탄탈륨을 포함하는 스퍼터 타겟을 도시하는 주사 전자 현미경 사진.
상기 스퍼터 타겟은 바람직하게는 몰리브덴이 풍부한 페이즈, 탄탈륨이 풍부한 페이즈, 및 티타늄이 풍부한 페이즈를 포함한다.
도 3a는 후방 산란 전자 이미징을 이용하여 몰리브덴, 티타늄, 및 탄탈륨을 포함하는 스퍼터 타겟을 도시하는 주사 전자 현미경 사진.
도3b는 도3a의 스퍼터 타겟의 영역에 대한 0에서 20keV 에너지를 갖는 엑스레이의 주파수 분포를 보여주는 도시적인 에너지 분산 엑스레이 분광기(스펙트로스코피, spectroscopy) 그래프(엑스레이 분광 그래프, x-ray spectroscopy graph).
도3b에 도시된대로, 상기 스퍼터 타겟은 기본적으로 전체적으로 몰리브덴인 페이즈를 포함할 수 있다.(예를 들어, 약 90원자% 또는 그 이상, 바람직하게는 약 95% 또는 그 이상, 및 더 바람직하게는 98원자% 또는 그 이상)
도4a는 후방산란 전자 이미징을 이용하여 몰리브덴, 티타늄, 및 탄탈륨을 포함하는 스퍼터 타겟을 도시하는 주사 전자 현미경 사진.
4a에 도시된대로, 상기 스퍼터 타겟은 바람직하게는 티타늄 풍부 페이즈를 포함한다.
도4b는 도4a의 상기 스퍼터 타겟의 영역에 대한 0에서 20keV 에너지를 갖는 엑스레이들의 주파수 분포를 나타내는 에너지 분산 엑스레이 분광 그래프.
도4b는 상기 스퍼터 타겟이 기본적으로 전체적으로 티타늄인 페이즈를 가질 수 있다는 것을 도시한다.(예를 들어 약 90원자% 또는 그 이상, 바람직하게는 약 95원자% 또는 그 이상, 및 더 바람직하게는 약 98원자% 또는 그 이상)
도5a는 후방 산란 전자 이미징을 이용하여 몰리브덴, 티타늄, 및 탄탈륨을 포함하는 스퍼터 타겟을 도시하는 주사 전자 현미경 사진.
도5a에 도시된대로, 상기 스퍼터 타겟은 바람직하게는 탄탈륨이 풍부한 페이즈를 포함한다.
도5b는 도5a의 상기 스퍼터 타겟의 영역에 대한 0에서 20keV 에너지를 갖는 엑스레이들의 주파수 분포를 나타내는 에너지 분산 엑스레이 분광 그래프.
도4b는 상기 스퍼터 타겟이 기본적으로 전체적으로 탄탈륨인 페이즈를 가질 수 있다는 것을 도시한다.(예를 들어 약 90원자% 또는 그 이상, 바람직하게는 약 95원자% 또는 그 이상, 및 더 바람직하게는 약 98원자% 또는 그 이상)
도6a 및 도6b는 2차 전자 이미징을 이용하여 기질에 증착된 스퍼터된 필름들(sputtered films)의 표면을 나타내는 주사 전자 현미경 사진.
상기 필름들은 몰리브덴 풍부 페이즈, 티타늄 풍부 페이즈, 탄탈륨 풍부 페이즈를 포함하는 스퍼터 타겟으로부터 증착된다. 상기 증착된 필름은 바람직하게는 몰리브덴, 티타늄 및 탄탈륨을 함유하는 합금 페이즈를 포함한다.
도7은 기질에 증착된 스퍼터 필름의 단면도를 나타내는 주사 전자 현미경 사진.
상기 필름은 몰리브덴이 풍부한 페이즈, 티타늄이 풍부한 페이즈, 탄탈륨이 풍부한 페이즈를 포함하는 스퍼터 타겟으로부터 증착된다. 증착된 필름은 바람직하게는 몰리브덴, 티타늄 및 탄탈륨을 함유하는 합금 페이즈를 포함한다. 증착된 필름은, 도7에 도시된 형태처럼, 원주형 형태를 가질 수 있다.
도8a 및 8b는 실리콘 기질, 몰리브덴, 티타늄 및 탄탈륨을 포함하는 제1증착 레이어(제1스퍼터 레이어,first sputtered layer), 그리고 구리의 제2증착 레이어(제2스퍼터 레이어,second sputtered layer)를 포함하는 다층레이어 구조의 오거 스펙트럼(Auger Spectra)을 도시한 도면.
상기 스펙트럼은, 약 350°C에서 약 30분간 어닐링 이전(도8a)과 이후(도8b), 깊이에 대한 Cu, Si, Ta, Ti, 및 Mo의 구성들을 도시한다.
도9a 및 9b는 몰리브덴, 티타늄 및 탄탈륨을 포함하는 제1증착 레이어(제1스퍼터 레이어,first sputtered layer), 그리고 i) 구리의 제2증착 레이어(제2스퍼터 레이어,second sputtered layer) 및 ii) 실리콘 기질(도9b) 사이의 인터페이스를 포함하는 다층레이어 구조의 오거 스펙트럼(Auger Spectra)을 도시한 도면.
상기 스펙트럼은, 약 350°C에서 약 30분간 어닐링 이전(도8a)과 이후(도8b), 깊이에 대한 Cu, Si, Ta, Ti, 및 Mo의 구성들을 도시한다.
도10은 기질 레이어, 레이어를 함유하는 몰리브덴, 및 전도성 레이어를 포함하는 멀티-레이어 구조를 도시하는 도면.
상기 몰리브덴 함유 레이어는 바람직하게는 몰리브덴 풍부 페이즈, 티타늄 풍부 페이즈 및 탄탈륨 풍부 페이즈를 포함하는 스퍼터 타겟으로부터 증착된다.

자세한 설명(Detailed Description)

다양한 관점들에서, 본 발명은, 박막 레이어, 박막 배리어 레이어, 결속 레이어, 또는 다른 것들을 포함하는 하나 또는 그 이상의 다양한 장치들(예를 들어, 평면 패널 디스플레이들)의 제조에서 이용되기 위한 주목되는 스퍼터 타겟을 유도하기 위한 재료들의 독특한 조합을 활용한다.

본 발명의 스퍼터 타겟들로부터 제조된 상기 증착된 레이어들은 상대적으로 낮은 전기 저항성, 기질에의 좋은 접착력 및/또는 훌륭한 배리어 특성들의 놀랄만한 조합을 갖는다. 상기 스퍼터 타겟은 바람직하게는 낮은 에칭 레이트들을 갖는(예를 들어, 페리시아나이드 용액에서) 증착된 레이어들을 제공하도록 만들어질 수 있다. 본 발명의 상기 스퍼터 타겟들은 요구되는 성능 특성들을 달성하기 위한 세개 또는 그 이상의 다른 원소들을 이용한다. 제한 없이, 적합한 스퍼터 타겟들은 기본적으로 세개의 금속 원소들, 네개의 금속 원소들, 또는 다섯개 또는 그 이상의 금속 원소들로 구성되거나 이를 포함하는 재료를 포함한다. 예를 들어, 상기 스퍼터 타겟은 실질적으로 몰리브덴(즉 Mo), 티타늄(즉 Ti), 그리고 바나듐(즉 V), 크로뮴(Cr), 탄탈륨(즉 Ta), 및 니오븀(즉Nb)으로 구성되는 그룹으로부터 선택되는 하나 또는 그 이상의 추가적인 금속 원소들로 구성되거나 이를 포함할 수 있다. 바람직한 스퍼터 타겟들은 몰리브덴, 티타늄, 그리고 탄탈륨 및 크로뮴으로부터 선택되는 제3금속 원소들을 실질적으로 포함하거나 그로부터 구성된다. 바람직한 스퍼터 타겟들은 몰리브덴, 티타늄 그리고 전체 농도에서 약 60원자% 또는 그 이상, 더 바람직하게는 약80원자% 또는 그 이상, 훨씬 더 바람직하게는 약 95원자% 또는 그 이상, 훨씬 더 바람직하게는 99원자% 또는 그 이상, 가장 바람직하게는 약 99.5원자% 또는 그 이상에서 존재하는 제3금속 원소를 포함한다. 제한 없이, 본 발명의 스퍼터 타겟들로부터 제조되는 증착된 레이어들은 3원(ternary) 재료들 및/또는 4원(quaternary) 재료들을 포함할 수 있다.

상기 스퍼터 타겟들은 (예를 들어, 몰리브덴 함유 레이어에서 전체 원자 숫자에 기반하여 농도에서 적어도 50원자%인)몰리브덴, 티타늄, 그리고 제3금속 원소를 포함하는 적어도 하나의 몰리브덴 함유 레이어(예를 들어, 배리어 레이어)를 갖는 필름을 생산하기 위해(예를 들어 증착하기 위해) 이용될 수 있다. 상기 증착된 레이어는 상기 스퍼터 타겟보다 더 적은 페이즈들을 함유할 수 있다. 제한 없이, 상기 스퍼터 타겟으로부터 생산된 예시적인 증착된 레이어들은 하나 또는 두개의 페이즈들을 포함할 수 있고, 반면 그들이 제조된 것으로부터 스퍼터 타겟은, 바람직하게 적어도 세개의 페이즈들을 포함할 수 있다.(예를 들어, 하나 또는 그 이상의 순수한 금속 페이즈들 및/또는 하나 또는 그 이상의 합금 페이즈들) 더 바람직하게, 상기 증착된 레이어는 기본적으로 합금 페이즈로 구성되거나 이를 포함하고, 여기서 상기 합금은 몰리브덴, 티타늄 및 상기 제3금속 원소를 포함한다. 훨씬 더 바람직하게, 상기 증착된 레이어는 기본적으로 알로이 페이즈로 구성되며, 여기서 상기 합금은 몰리브덴, 티타늄 및 상기 제3금속 원소를 포함하거나 이로부터 구성될 수 있다. 가장 바람직하게는, 상기 증착된 레이어는 기본적으로 알로이 합금으로 구성되거나 이를 포함하며, 여기서 상기 합금은 기본적으로 몰리브덴, 티타늄 및 탄탈륨으로 구성되거나 이를 포함한다.

스퍼터 타겟의 형태(Morphology of the Sputter Target)

상기 스퍼터 타겟은 복수의 페이즈들을 포함하는 이종 재료일 수 있다. 상기 스퍼터 타겟은 바람직하게는 적어도 세개의 페이즈들을 포함할 수 있다. 예를 들어, 상기 타겟은 적어도 각각 50원자% 몰리브덴을 포함하는 하나 또는 그 이상의 제1페이즈들, 각각 적어도 50원자% 티타늄을 포함하는 하나 또는 그 이상의 제2페이즈들, 그리고 각각 50원자%의 제3메탈 원소를 포함하는 제3페이즈들을 포함할 수 있고, 여기서 상기 제3금속 원소는 탄탈륨 또는 크로뮴이다.

제2페이즈는 다음 하나 또는 어떠한 결합에서 제1페이즈와 다를 수 있다:

하나 또는 둘 또는 그 이상의 원소들의 농도, 밀도, 전기적 저항성, 브라베이 격자 구조(bravais lattice structure), 대칭 그룹(symmetry group), 하나 또는 그 이상의 격자 치수(lattice dimension), 또는 결정학상 공간 그룹(crystallographic space group).

예의 방법에 의해, 제1페이즈 그리고 제2페이즈는 하나의 원소의 농도에서, 약 0.5질량퍼센트(wt.%) 또는 그 이상, 약 1질량퍼센트 또는 그 이상, 약 5질량퍼센트 또는 그 이상, 또는 약 20질량퍼센트 또는 그 이상, 다를 수 있다. 제3페이즈는 제1페이즈 및/또는 제2페이즈와 다음의 하나 또는 어떠한 결합에서 다를 수 있다:

예의 방법에 의해, 제3페이즈에서 원소의 농도는 제1페이즈, 제2페이즈, 또는 양쪽 모두의 하나의 원소의 농도와, 약 0.5질량퍼센트(wt.%) 또는 그 이상, 약 1질량퍼센트 또는 그 이상, 약 5질량퍼센트 또는 그 이상, 또는 약 20질량퍼센트 또는 그 이상, 다를 수 있다. 제3페이즈는 제1페이즈 및/또는 제2페이즈와 다음의 하나 또는 어떠한 결합에서 다를 수 있다. 상기 스퍼터 타겟은 (제1페이즈 및 제2페이즈 또는 제3페이즈같은)두 페이즈들을 포함할 수 있고, 여기서 두 페이즈들 농도 사이의 차이는 약 0.1 g/㎤ 또는 그 이상, 바람직하게는 약 0.3 g/㎤ 또는 그 이상, 더 바람직하게는 약 0.6 g/㎤, 그리고 가장 바람직하게는 약 1.2 g/㎤ 또는 그 이상이다.

상기 제1페이즈, 상기 제2페이즈, 그리고 상기 제3페이즈는, 4 브라베 격자 타입들의 하나 또는 그 이상에 의해 특화된 결정들을 각각 독립적으로 포함할 수 있다. 상기 페이즈의 브라베 격자는 트리클리닉(삼사정계), 모노클리닉(단사정계)(예를 들어, 단순 모노클리닉 또는 센터 모노클리닉), 오쏘롬빅(사방정계)(예를 들어, 단순 베이스 센터 오쏘롬빅, 바디 센터드 오쏘롬빅, 또는 페이스-센터드 오쏘롬빅), 테트라고날(예를 들어, 심플 테트라고날 또는 바디-센터드 테트라고날), 롬보헤드랄(능면체), 헥사고날(육방정계), 또는 큐빅(입방체)(예를 들어 단순 입방, 체심 입방, 또는 면심 입방)이 될 수 있다. 예시의 방법에 의해, 상기 제1페이즈, 상기 제2페이즈, 그리고 상기 제3페이즈는 각각 독립적으로 기본적으로 헥사고날, 단순 입방, 체심 입방, 그리고 면심 입방, 또는 그것들의 어떠한 결합인 브라베 격자들을 갖는 결정들로 구성되거나 이를 포함할 수 있다. 상기 하나 또는 그 이상의 제2페이즈들은 하나 또는 그 이상의 페이즈의 브라베 격자와 다른 또는 같은 브라베 격자를 갖는 결정들을 포함할 수 있다. 예시의 방법에 의해, 상기 제1페이즈는 체심 입방 브라베 격자를 갖는 페이즈를 포함할 수 있고, 상기 제2페이즈는 체심 입방 브라베 구조, 헥사고날 브라베 구조, 또는 양쪽 모두를 갖는 페이즈를 포함할 수 있다. 하나 또는 그 이상의 제3페이즈들은 하나 또는 그 이상의 제1페이즈들과 같거나 다른, 하나 또는 그 이상의 제2페이즈들, 또는 그들의 어떠한 결합과 다른 브라베 격자를 갖는 결정들을 포함할 수 있다. 예시의 방법에 의해, 하나 또는 그 이상의 제3페이즈들은 헥사고날 브라베 격자, 체심 입방 브라베 격자, 또는 양쪽 모두를 갖는 결정들을 기본적으로 포함하거나 그로부터 구성될 수 있다.

도1은 이차 전자 이미징(secondary electron imaging)을 이용하여 몰리브덴, 티타늄, 및 탄탈륨을 포함하는 스퍼터 타겟을 도시하는 주사 전자 현미경 사진이다. 여기서 알려주는 것에 따라, 다른 금속 원소들은 상기 스퍼터 타겟에서 이용될 수 있다. 도1의 레퍼런스와 함께, 상기 스퍼터 타겟(10)은 제1페이즈(16), 제2페이즈(14), 제3페이즈(12)를 포함할 수 있다. 도1에 보여지는대로, 상기 제2페이즈(14), 상기 제3페이즈(12), 또는 양쪽은, 개별 페이즈일 수 있다.(상기 제1페이즈에 분산된 개별 페이즈처럼) 제2페이즈, 제3페이즈, 또는 양쪽 모두는 연속적인 페이즈(예를 들어 공 연속적 페이즈(co-continuous phase))이고 또한 본 발명의 범위 내에 있다. 상기 제3페이즈(12)는, 상기 제3페이즈에서 전체 원자 숫자에 기반하여, 크로뮴 또는 탄탈륨처럼, 약 50원자퍼센트 또는 그 이상의 제3원소를 포함할 수 있다. 도1에 도시된 것처럼, 하나 또는 그 이상의 제1페이즈들의 부피은, 상기 스퍼터 타겟의 전체 부피에 기반하여, 약 40부피퍼센트 또는 그 이상, 또는 약 50부피퍼센트 또는 그 이상일 수 있다. 하나 또는 그 이상의 제2페이즈들의 부피, 하나 또는 그 이상의 제3페이즈들의 부피, 하나 또는 그 이상의 제1 및 제2페이즈들의 전체 부피은, 상기 스퍼터 타겟의 전체 부피에 기반하여, 약 1부피퍼센트 또는 그 이상, 또는 약 5부피퍼센트 또는 그 이상일 수 있다. 하나 또는 그 이상의 제2페이즈들의 부피, 하나 또는 그 이상의 제3페이즈들의 부피, 하나 또는 그 이상의 제1 및 제2페이즈들의 전체 부피은, 상기 스퍼터 타겟의 전체 부피에 기반하여, 약 50부피퍼센트 또는 그 이하, 또는 약 25부피퍼센트 또는 그 이하일 수 있다. 상기 제2페이즈, 상기 제3페이즈, 또는 모두는 일반적으로 임의적으로 향하게 된다. 상기 제2페이즈, 상기 제3페이즈, 또는 양쪽 모두는 일반적으로 길게 연장된다. 바람직하게 상기 제페이즈, 상기 제3페이즈, 또는 양쪽 모두는, 길이 대 너비 비율을 약 20:1 또는 그 이하, 약 10:1 또는 그 이하, 또는 약 5:1 또는 그 이하를 갖는다. 상기 제2페이즈는 약 0.3㎛ 또는 이상의 평균 길이를 갖는, 약 200㎛ 또는 그 이하의 평균 길이를 갖는 입자들(파티클, particles)을 포함할 수 있다. 상기 제3페이즈는 약 0.3㎛ 또는 이상의 평균 길이를 갖는, 약 200㎛ 또는 그 이하의 평균 길이를 갖는 입자들(파티클, particles)을 포함할 수 있다. 페이즈의 길이 및/또는 부피는 주사 전자 현미경을 이용하여 측정될 수 있다. 주사 전자 현미경은, 에너지 분산 엑스레이 분광같은, 페이즈의 구성을 측정하기 위해 추가적인 방법들에 의해 보충될 수 있다.

도2는 후방산한 전자 이미징을 이용하여 몰리브덴, 니오븀 및 탄탈륨을 포함하는 스퍼터 타겟의 주사 전자 현미경을 도시한다. 여기서 시사하는 바에 따라, 다른 금속 원소들은 스퍼터 타겟에서 이용될 수 있다. 도2의 레퍼런스와 함께, 상기 스퍼터 타겟(10)은 제1페이즈(16), 제2페이즈(14), 그리고 제3페이즈(12)를 포함할 수 있다. 개별 페이즈 각각은 실질적으로 금속 페이즈일 수 있다.(예를 들어, 약 80원자퍼센트 또는 그 이상, 약 90원자퍼센트 또는 그 이상, 또는 약 95원자퍼센트 또는 그 이상 양의 금속을 포함하는 페이즈) 상기 스퍼터 타겟은 몰리브덴 및 탄탈륨(18)을 포함하는 합금 페이즈 같은, 합금 페이즈, 및/또는 인터메탈릭(intermetallic) 페이즈 또한 포함할 수 있다.

하나 또는 그 이상의 제1페이즈들은 선택적으로 상대적으로 순수한 제1페이즈와 상대적으로 순수한 제1페이즈보다 낮은 농도에서 몰리브덴을 함유하는 높게 합성된(highly alloyed) 제1페이즈 모두를 포함할 수 있다. 예를 들어, 상대적으로 순수한 제1페이즈는, 상대적으로 순수한 제1페이즈의 원자들의 전체 숫자에 기반하여, 약80원자퍼센트 또는 그 이상, 더 바람직하게는 약 90원자퍼센트 또는 그 이상 농도의 몰리브덴을 함유할 수 있다. 예의 방법에 의해, 상당히 합금된 제1페이즈에서 몰리브덴의 농도는 약 90원자퍼센트 또는 이하, 약 80원자퍼센트 또는 이하, 또는 약70원자퍼센트 또는 이하일 수 있다. 바람직하게는, 하나 또는 그 이상의 제1페이즈들은 일반적으로 높은 몰리브덴 농도(예를 들어, 약60원자퍼센트 또는 그 이상의 몰리브덴, 약 70원자퍼센트 또는 그 이상의 몰리브덴, 약80원자퍼센트 또는 그 이상의 몰리브덴, 약90원자퍼센트 또는 그 이상의 몰리브덴)를 갖는 재료의 충분한 부피을 포함하고 그래서 상기 스퍼터 타겟은 상기 스퍼터 타겟의 너비, 길이, 또는 양쪽 모두를 증가시키는 단계에서 말려질 수 있다.(롤링될 수 있다. can be rolled)

하나 또는 그 이상의 제2페이즈들은 선택적으로 상대적으로 순수한 제2페이즈와 상대적으로 순수한 제2페이즈보다 낮은 농도에서 티타늄을 함유하는 상당히 합성된(highly alloyed) 제2페이즈 모두를 포함할 수 있다. 예를 들어, 상대적으로 순수한 제2페이즈는, 상대적으로 순수한 제2페이즈의 원자들의 전체 숫자에 기반하여, 약80원자퍼센트 또는 그 이상, 더 바람직하게는 약 90원자퍼센트 또는 그 이상 농도의 티타늄을 함유할 수 있다. 예의 방법에 의해, 상당히 합금된 제2페이즈에서 티타늄의 농도는 약 90원자퍼센트 또는 이하, 약 80원자퍼센트 또는 이하, 또는 약70원자퍼센트 또는 이하일 수 있다.

하나 또는 그 이상의 제3페이즈들은 선택적으로 상대적으로 순수한 제3페이즈와 상대적으로 순수한 제3페이즈보다 낮은 농도에서 제3금속 원소(예를 들어 탄탈륨 또는 크로뮴)을 함유하는 상당히 합성된(highly alloyed) 제3페이즈 모두를 포함할 수 있다. 예를 들어, 상대적으로 순수한 제3페이즈는, 상대적으로 순수한 제3페이즈의 원자들의 전체 숫자에 기반하여, 약80원자퍼센트 또는 그 이상, 더 바람직하게는 약 90원자퍼센트 또는 그 이상 농도의 제3금속 원소을 함유할 수 있다. 예의 방법에 의해, 상당히 합금된 제3페이즈에서 제3금속 원소의 농도는 약 90원자퍼센트 또는 이하, 약 80원자퍼센트 또는 이하, 또는 약70원자퍼센트 또는 이하일 수 있다.

제1페이즈가 연속적인 페이즈이도록(예를 들어, 하나 또는 그 이상의 다른 페이즈들이 분산되는 매트릭스 페이즈) 하나 또는 그 이상의 제1페이즈들의 부피은 바람직하게는 충분히 높을 수 있다. 하나 또는 그 이상의 제1페이즈들의 부피은, 상기 스퍼터 타겟의 전체 부피에 기반하여, 약 40% 또는 그 이상, 약 50% 또는 그 이상, 약 60% 또는 그 이상, 또는 약 70% 또는 그 이상일 수 있다. 바람직하게 하나 또는 그 이상의 제1페이즈들의 부피은 하나 또는 그 이상의 제2페이즈의 부피보다 크다. 바람직하게는 하나 또는 그 이상의 제1페이즈들의 부피은 하나 또는 그 이상의 제2페이즈들의 부피보다 크다. 하나 또는 그 이상의 페이즈들의 부피은, 상기 스퍼터 타겟의 전체 부피에 기반하여, 약 99% 또는 그 이하, 약 95% 또는 그 이하, 약 92% 또는 그 이하, 또는 약 90% 또는 그 이하일 수 있다.

스퍼터 타겟의 전체 부피에 기반하여, 하나 또는 그 이상의 제2페이즈들, 하나 또는 그 이상의 제3페이즈들, 또는 하나 또는 그 이상의 제2페이즈들과 하나 또는 그 이상의 제3페이즈들의 결합의 부피은 약 1% 또는 그 이상 부피, 약 2% 또는 그 이상 부피, 약 3% 또는 그 이상 부피, 또는 약 5% 또는 그 이상 부피일 수 있다. 스퍼터 타겟의 전체 부피에 기반하여, 하나 또는 그 이상의 제2페이즈들, 하나 또는 그 이상의 제3페이즈, 또는 하나 또는 그 이상의 제2페이즈들과 하나 또는 그 이상의 제3페이즈들의 결합의 부피은 약 50% 또는 그 이하 부피, 약 45% 또는 그 이하 부피, 약 40% 또는 그 이하 부피, 약 35% 또는 그 이하 부피, 약 30% 또는 그 이하 부피, 약 25% 또는 그 이하 부피, 또는 약 20% 또는 그 이하 부피일 수 있다.

하나 또는 그 이상의 제1페이즈들, 하나 또는 그 이상의 제2페이즈들, 스퍼터 타겟의 하나 또는 그 이상의 제3페이즈들은 각각 개별 페이즈들, 연속적인 페이즈들, 또는 공-연속적인 페이즈들이 될 수 있다. 바람직하게, 상기 스퍼터 타겟은 연속적 페이즈인 제1페이즈를 포함할 수 있다. 이론에 얽매이지 않고, 연속적인 제1페이즈는 그 길이를 증가시키고, 그 너비를 증가시키고, 또는 양쪽 모두를 증가시키기 위해 스퍼터 타겟을 롤링하는 능력을 향상시킬 수 있다고 여겨진다. 바람직하게 하나 또는 그 이상의 제2페이즈들은 개별 제2페이즈를 포함한다. 예를 들어, 개별 제2페이즈는 제1페이즈내에 개별 페이즈, 또는 제3페이즈 내에 개별 페이즈일 수 있다. 바람직하게는, 상기 스퍼터 타겟은 50원자퍼센트 또는 그 이상의 몰리브덴을 포함하는 제1페이즈 내에 개별 페이즈인 50원자퍼센트 또는 그 이상의 티타늄을 포함하는 제2페이즈를 포함한다. 바람직하게, 하나 또는 그 이상의 제3페이즈들은 개별 페이즈를 포함한다. 예를 들어, 개별 제3페이즈는 상기 제1페이즈 또는 상기 제2페이즈 내에 개별 페이즈일 수 있다. 바람직하게, 상기 스퍼터 타겟은 50원자퍼센트 또는 그 이상의 몰리브덴을 포함하는 제1페이즈 내에 개별 페이즈인 50원자퍼센트 또는 그 이상의 크로뮴 또는 탄탈륨을 포함하는 제3페이즈를 포함한다. 상기 스퍼터 타겟이 적어도 두개의 제2페이즈들을 갖는다면, 제2페이즈들 중 하나가 약 80원자퍼센트 또는 그 이상의 티타늄을 함유하는 형태를 가질 수 있고 상기 제2메탈 원소의 더 낮은 농도를 함유하는 또 다른 제2페이즈들에 의해 피포(encapsulated)될 수 있다. 상기 스퍼터 타겟이 적어도 두개의 제3페이즈들을 갖는다면, 제3페이즈들 중 하나는 약 80원자퍼센트 또는 그 이상의 제3금속 원소를 함유하는 형태를 가지고 제3금속 원소의 더 낮은 농도를 함유하는 또 다른 제3페이즈에 의해 피포된다.

스퍼터 타겟의 하나 또는 그 이상, 또는 심지어 모든 페이즈들의 도메인들(즉, 연속적인 영역은 하나 또는 그 이상의 페이즈의 그레인들을 포함한다)의 크기는, 상대적으로 클 수 있다. 예를 들어, 상기 스퍼터의 페이즈들의 하나 또는 그 이상, 또는 심지어 전체는 스퍼터 타겟에 의해 제조된 증착된 레이어의 페이즈들 또는 페이즈의 도메인들의 크기보다 더 클 수 있다.(예를 들어, 50% 또는 그 이상, 약 100% 또는 그 이상, 200% 또는 그 이상, 약 500% 또는 그 이상, 약 1000% 또는 그 이상) 제한 없이, 하나 또는 그 이상의 제1페이즈들, 하나 또는 그 이상의 제2페이즈들 및/또는 하나 또는 그 이상의 제3페이즈들의 도메인 크기(예를 들어, 도메인들의 숫자 평균 길이)는 약 0.3㎛ 또는 그 이상, 바람직하게는 0.5㎛ 또는 그 이상, 더 바람직하게는 1㎛ 또는 그 이상, 그리고 가장 바람직하게는 3㎛ 또는 그 이상이 될 수 있다. 상기 스퍼터 타겟의 페이즈들의 도메인 크기들을 결정함에 있어, 상기 제1페이즈들 모두는 하나의 페이즈로 고려될 수 있고, 상기 제1페이즈들 모두는 하나의 페이즈로 고려될 수 있고, 상기 제3페이즈들 모두는 하나의 페이즈로 고려될 수 있다. 제한 없이, 하나 또는 그 이상의 제1페이즈들, 하나 또는 그 이상의 제2페이즈들, 하나 또는 그 이상의 제3페이즈들의 도메인 사이즈(예를 들어 도메인들의 숫자 평균 길이)는 약 200㎛ 또는 그 이하, 바람직하게는 100㎛ 또는 그 이하, 그리고 더 바람직하게는 50㎛ 또는 그 이하가 될 수 있다. 더 큰 도메인 사이즈가 상기 스퍼터 타겟에서 이용될 수 있다고 이해될 것이다. 예를 들어, 여기서 알려지는대로, 하나 또는 그 이상의 페이즈들은 연속 페이즈일 수 있다. 상기 제2페이즈, 상기 제3페이즈, 또는 둘 다의 도메인들의 형태는, 일반적으로 길게 연장될 수 있다. 바람직하게는 상기 제2페이즈, 상기 제3페이즈, 또는 둘 다는, 길이 대 너비 비율이 약 20:1 또는 그 이하, 약 10:1 또는 그 이하, 또는 약 5:1 또는 그 이하를 가진다.

도3a는 몰리브덴 페이즈에서 위치(32)를 도시하고 몰리브덴 페이즈(16)를 포함하는 몰리브덴, 티타늄 및 탄탈륨을 포함하는 스퍼터 타겟의 영역의 주사 전자 현미경 사진이다.(후방 산란된 전자들) 도3b는 도3a의 위치(32)에서 찍힌 에너지 분산 엑스레이 스펙트로그래프(30)을 도시한다. 도3b의 스펙트로그래프는 몰리브덴에 대응하는 피크(34)만을 포함한다. 도3b에 도시된 대로, 상기 스퍼터 타겟은 실질적으로 순수한 몰리브덴의 페이즈를 포함하는 영역을 포함할 수 있다.(즉 약 80원자퍼센트 또는 그 이상의 몰리브덴, 약 90원자퍼센트 또는 그 이상의 몰리브덴, 또는 약 95원자퍼센트 또는 그 이상의 몰리브덴을 포함한다)

도4a는 몰리브덴, 티타늄 및 티타늄 페이즈의 위치(42)에서 티타늄 페이즈(14)를 포함하는 탄탈륨을 포함하는 스퍼터 타겟의 영역의 주사 전자 현미경 사진(후방산란된 전자들)이다. 도4b는 도4a의 포인트(42)에서 찍힌 에너지 분산 엑스레이 스펙트로그래프이다. 도4b의 스펙트럼(40)은 티타늄에 대응하는 44, 44', 및 44" 피크만을 포함한다. 도4b에 도시된대로, 상기 스퍼터 타겟은 실질적으로 순수한 티타늄의 페이즈를 포함하는 영역을 포함할 수 있다.(즉, 약 80원자퍼센트 또는 그 이상의 티타늄, 약 90원자퍼센트 또는 그 이상의 티타늄, 또는 약 95원자퍼센트 또는 그 이상의 티타늄을 포함)

도5a는 몰리브덴, 티타늄 및 탄탈륨 페이즈의 위치(52), 몰리브덴 페이즈(16), 탄탈륨 페이즈(12)를 포함하는 탄탈륨을 포함하는 스퍼터 타겟의 영역의 주사 전자 현미경 사진이다.(후방 산란된 전자들) 도5b는 도5a의 위치(52)에서 찍힌 에너지 분산 엑스레이 스펙트로그래프이다. 도5b의 스펙트럼(50)은 탄탈륨에 대응하는 피크들(54, 54', 54", 54"')만을 포함한다. 도5b에 도시된대로, 상기 스퍼터 타겟은, 실질적으로 순수한 탄탈륨(즉, 약 80원자퍼센트 또는 그 이상의 탄탈륨, 약 90원자퍼센트 또는 그 이상의 탄탈륨, 또는 약 95원자퍼센트 또는 그 이상의 탄탈륨을 포함)의, 또는 실질적으로 순수한 크로뮴(즉, 약 80원자퍼센트 또는 그 이상의 크로뮴, 약 90원자퍼센트 또는 그 이상의 크로뮴, 또는 약 95원자퍼센트 또는 그 이상의 크로뮴을 포함)의 페이즈처럼, 실질적으로 순수한 제3금속 원소의 페이즈를 포함하는 영역을 포함할 수 있다.

스퍼터 타겟의 몰리브덴 농도(Molybdenum Concentration of the Sputter Target)

타겟에서 몰리브덴의 전체 농도는 적어도 50원자퍼센트, 바람직하게는 적어도 60원자퍼센트, 더 바람직하게는 적어도 약 65원자퍼센트, 훨씬 더 바람직하게는 적어도 약 70원자퍼센트, 가장 바람직하게는 적어도 약 75원자퍼센트일 수 있다. 타겟에서 몰리브덴의 농도는 약 95원자퍼센트 이하, 바람직하게는 약 90원자퍼센트 이하, 더 바람직하게는 약 85원자퍼센트 이하, 훨씬 더 바람직하게는 약 83원자퍼센트 이하, 가장 바람직하게는 약 81원자퍼센트 이하일 수 있다. 상기 스퍼터 타겟은 스퍼터 타겟을 형성하기 위한 재료를 롤링하는 단계를 포함하는 프로세스를 이용하여 제조될 수 있다. 엄밀한 의미에서, 상기 스퍼터 타겟은 바람직하게는 여기서 설명된 롤링 단계같은, 롤링 단계를 겪을 수 있는 몰리브덴의 충분한 양을 포함한다.

추가적인 원소들:

몰리브덴에 더하여, 상기 타겟은 적어도 두개의 추가 금속 원소들을 포함한다.(즉 제2금속 원소 및 제3금속 원소) 상기 제2금속 원소 및 상기 제3금속 원소는 개별적으로 몰리브덴의 원자 질량보다 크거나 작은 원자 질량을 가질 수 있다. 예를 들어, 상기 제2금속 원소는 몰리브덴의 원자 질량보다 작은 원자 질량을 그리고 상기 제3금속 원소는 몰리브덴의 원자 질량보다 큰 원자 질량을 가질 수 있다. 또 다른 예로, 상기 제2금속 원소 및 상기 제3금속 원소는 둘 다 몰리브덴의 원자 질량보다 작은 원자 질량을 가질 수 있다. 상기 제2 및 제3금속 원소들은 IUPAC 그룹 4, 5, 및 6 원소들로부터 선택될 수 있다. 바람직하게는 상기 타겟은 티타늄, 탄탈륨, 크로뮴, 하프늄, 지르코늄, 및 텅스텐으로 구성되는 그룹으로부터 선택되는 하나 또는 그 이상의 원소들(즉 제2금속 원소 및 제3금속 원소)을 포함한다. 더 바람직하게 상기 타겟은 티타늄, 탄탈륨, 및 크로뮴으로 구성되는 그룹으로부터 선택되는 둘 또는 그 이상의 원소들을 포함한다. 바람직하게, 상기 스퍼터 타겟의 제3금속 원소는 탄탈륨 또는 크로뮴이다.

제한 없이, 예시적 타겟들은 다음을 포함하고, 기본적으로 구성되거나(consisting essentially of), 또는 그로부터 구성되는(consisting of) 타겟을 포함한다:몰리브덴, 티타늄, 및 탄탈륨; 몰리브덴,티타늄, 및 크로뮴; 몰리브덴, 탄탈륨, 및 크로뮴 또는 몰리브덴, 티타늄, 탄탈륨 및 크로뮴.

스퍼터 타겟에서 상기 제2금속 원소, 상기 제3금속 원소, 또는 제2금속 원소 및 제3금속 원소의 결합의 농도는, 타겟에서 원자들의 전체 농도에 기반하여, 약 0.1 원자퍼센트 또는 그 이상, 바람직하게는 약 0.5 원자퍼센트 또는 그 이상, 더 바람직하게는 약 1원자퍼센트 또는 그 이상, 훨씬 더 바람직하게는 약 2원자퍼센트 또는 그 이상, 가장 바람직하게는 약 5원자퍼센트 또는 그 이상이 될 수 있다. 스퍼터 타겟에서 제2금속 원소의 농도, 제3금속 원소, 또는 제2 및 제3금속 원소의 결합은, 타겟에서 원자들의 전체 농도에 기반하여, 약 50원자퍼센트, 바람직하게는 약 45원자퍼센트 또는 그 이하, 더 바람직하게는 약 40원자퍼센트 또는 그 이하, 심지어 더 바람직하게는 약 35원자퍼센트 또는 그 이하 및 가장 바람직하게는 약 30원자퍼센트 또는 그 이하가 될 수 있다.

상기 스퍼터 타겟의 이론적인 농도, ρ_t,는 개별 원소들의 농도에 의해 계산될 수 있다.

여기서 C₁, C₂, C₃ 는 개별적으로, 몰리브덴, 상기 제2금속 원소 및 상기 제3금속 원소의 농도들(원자퍼센트로)이며, W₁, W₂, W₃는 개별적으로 몰리브덴, 상기 제2금속 원소 및 상기 제3금속 원소의 원자 질량들이며, 그리고 ρ₁, ρ₂, ρ₃ 은 몰리브덴, 상기 제2금속 원소 및 상기 제3금속 원소의 밀도들이다. 일반적으로, 구성요소들의 이론적인 밀도는 다음에 의해 측정될 수 있는 n 원소들을 포함한다:

여기서 합산은 원소 i=1 부터 n까지이며, 및 C_i, W_i, 및 ρ_i 는 개별적으로, 원소 i의 농도, 원자 질량, 및 밀도이다.

몰리브덴, 티타늄, 바나듐, 크로뮴, 니오븀, 그리고 탄탈륨의 밀도는 개별적으로 약 10.2, 4.51 , 6.11 , 7.15, 8.57, 및 16.4 g/cm3이다. 스퍼터 타겟의 밀도는 약 0.85 ρ_t 보다, 바람직하게는 약 0.90ρ_t 보다, 더 바람직하게는 약 0.92 ρ_t 보다, 훨씬 더 바람직하게는 0.94ρ_t 보다, 훨씬 더 바람직하게는 0.96ρ_t 보다, 가장 바람직하게는 0.98ρ_t 보다 더 클 수 있다. 상기 스퍼터 타겟의 밀도는 바람직하게는 약 1.00ρ_t 보다 작다.

스퍼터 타겟의 텍스쳐(Texture of the Sputter Target)

스퍼터 타겟의 텍스쳐는, 제1페이즈, 제2페이즈, 제3페이즈, 또는 그들의 어떠한 결합의 그레인들의 방향처럼, 그레인(grain)들의 방향(성향, orientation)에 의해 결정될 수 있다. 예를 들어, 하나 또는 그 이상의 페이즈들은 일반적으로 <110>//ND, <111>//ND, <100>//ND, 또는 그들의 결합과 함께 맞추어진다. 상기 스퍼터 타겟이 스퍼터되는 레이트는(예를 들어, 스퍼터 필름의 증착 레이트는) 그레인들의 방향에 의존할 수 있다. 일반적으로 말해, 본 발명의 몇몇 관점에서, 상기 스퍼터 타겟은 일반적으로 균일한 방향을 갖는다. 미국 특허 출원 공보 (U.S. Patent Application Publication) No. 2008/0271779A1 (Miller et al., published November 6, 2008) 그리고 국제 특허 출원 공보(International Patent Application Publication) No. WO 2009/020619 A1 (Bozkaya et al., published February 12, 2009)에서 설명된 방법을 이용하여, 그레인들의 방향은 전자 후방 산란 회절에 의해 측정될 수 있고, 그 컨텐츠는 둘다 전부 여기에 레퍼런스에 의해 첨부된다. 면심 입방 금속의 유닛 부피에서, 이와 같이 측정된, 15-degrees of <100> // ND 내에 정렬된 그레인들의 퍼센티지(percentage)는 약 5%보다, 약 8%보다, 약 10.2%보다, 약 13%보다, 약 15%보다,클 수 있고, 15-degrees of <111> // ND 내에 정렬된 그레인들의 퍼센티지는 약 5%보다 , 약 10%보다, 약 13.6%보다, 또는 약 15% 보다, 또는 약 18%보다, 또는 그들의 결합보다 더 클 수 있다. 이와 같이 측정된, 15 degrees of <110> // ND 내에 정렬된 체심 입방 금속의 유닛 부피의 그레인들의 퍼센티지는 약 5%보다, 약 15%, 20.4%보다, 또는 약 30% 보다 더 클 수 있다. 텍스쳐 변화율(그래디언트, gradient)의 기준 편차(예를 들어, 100 그래디언트, 111그래디언트, 또는 둘 다)는 약 4.0보다, 바람직하게는 약 2.0보다, 더 바람직하게는 약 1.7보다, 훨씬 더 바람직하게는 약 1.5보다, 훨씬 더 바람직하게는 약 1.3보다, 가장 바람직하게는 약 1.1보다 작을 수 있다.

관통-두께 방향(through-thickness direction)에서 방향(orientation)의 다양성을 상대적으로 낮을 수도 있다. 예를 들어, 텍스쳐 구성요소들 100 // ND, 111 // ND, 또는 둘 다에 대한 관통-두께 텍스쳐 그래디언트는 6%/mm 또는 그 이하, 바람직하게는 4%/mm 또는 그 이하, 더 바람직하게는 2%/mm 또는 그 이하일 수 있다.(International Patent Application Publication No. WO 2009/020619 A1에 설명된 방법에 의해 측정됨)

레이어를 함유하는 증착된 몰리브덴(Deposited Molybdenum Containing Layer)

이전에 설명된대로, 상기 스퍼터 타겟들은 몰리브덴, 제2금속 원소, 제3금속 원소를 포함하는 적어도 하나의 몰리브덴 함유 레이어(예를 들어, 증착된 필름 레이어같은, 증착된 레이어)를 갖는 구조를 생산하기 위해 이용될 수 있다. 예를 들어, 상기 스퍼터 타겟은 몰리브덴, 티타늄, 및 크로뮴과 탄탈륨으로 구성되는 그룹으로부터 선택되는 제3금속 원소를 포함하는 증착된 레이어를 생산하기 위해 이용될 수 있다. 바람직하게는 제3금속 원소는 탄탈륨이다. 기질상에 몰리브덴 함유 레이어를 증착하는 프로세스는 다음 중 하나 또는 어떤 조합을 포함할 수 있다 : 원자들이 스퍼터 타겟으로부터 제거되고 기질상에 증착되도록, 대전된 입자같은(such as a charged particle), 입자(파티클, particle)를 제공, 입자를 가속(accelerating), 또는 입자와 함께 스퍼터 타겟을 임팩팅(충돌, impacting). 바람직한 입자들은 원자 입자들과 아원자 입자(subatomic)들을 포함한다. 예시의 방법에 의해, 상기 아원자 입자는 이온(ion)일 수 있다. 바람직하게, 상기 몰리브덴 함유 레이어는, 레이어에서 원자들의 전체 숫자에 기반하여, 약 50원자퍼센트 또는 그 이상의 몰리브덴, 약 0.5% 또는 그 이상의 티타늄, 그리고 약 0.5 원자퍼센트 또는 그 이상의 탄탈륨을 포함한다. 몰리브덴 함유 레이어에서 몰리브덴의 농도는, 몰리브덴 함유 레이어에서 전자들의 전체 농도에 기반하여, 약 60원자퍼센트 또는 그 이상, 약 65원자퍼센트 또는 그 이상, 약 70원자퍼센트 또는 그 이상, 또는 약 75원자퍼센트 또는 그 이상이 될 수 있다. 몰리브덴 함유 레이어에서 몰리브덴의 농도는, 몰리브덴 함유 레이어의 원자들의 전체 숫자에 기반하여, 약 98원자퍼센트 또는 그 이하, 바람직하게는 약 95원자퍼센트 또는 그 이하, 더 바람직하게는 약 90원자퍼센트 또는 그 이하, 훨씬 더 바람직하게는 약 85원자퍼센트 또는 그 이하, 가장 바람직하게는 약 83원자퍼센트 또는 그 이하일 수 있다. 증착된 레이어의 몰리브덴 농도(원자퍼센트)의 스퍼터 타겟의 몰리브덴 농도에 대한 비율은 약 0.50 또는 그 이상, 약 0.67 또는 그 이상, 약 0.75 또는 그 이상, 약 0.80 또는 그 이상, 약 0.9 또는 그 이상일 수 있다. 증착된 레이어의 몰리브덴 농도의 스퍼터 타겟의 몰리브덴 농도에 대한 비율은 약 2.00 또는 그 이하, 약 1.5 또는 그 이하, 약 1.33 또는 그 이하, 약 1.25 또는 그 이하, 또는 약 1.11 또는 그 이하일 수 있다.

제2금속 원소 및 제3금속 원소는, 몰리브덴 함유 레이어에서 원자들의 전체 농도에 기반하여, 약 0.1원자퍼센트보다 더 큰, 바람직하게는 약 1원자퍼센트보다 더 큰, 더 바람직하게는 약 3원자퍼센트보다 더 큰, 훨씬 더 바람직하게는 약 5원자퍼센트보다 더 큰, 그리고 가장 바람직하게는 7원자퍼센트보다 더 큰 농도에서 독립적으로 각각 존재할 수 있다. 제2금속 원소 및 제3금속 원소는, 몰리브덴 함유 레이어에서 원자들의 전체 농도에 기반하여, 약 45원자퍼센트 또는 그 이하, 약 40원자퍼센트 또는 그 이하, 약 35원자퍼센트 또는 그 이하, 약 30원자퍼센트 또는 그 이하, 약 25원자퍼센트 또는 그 이하, 약 20원자퍼센트 또는 그 이하, 약 10원자퍼센트 또는 그 이하의 농도에서 각각 독립적으로 존재할 수 있다.

제2 및 제3금속 원소들의 전체 농도는, 몰리브덴 함유 레이어에서 원자들의 전체 농도에 기반하여, 바람직하게는 약 5원자퍼센트 또는 그 이상, 더 바람직하게는 약 10원자퍼센트 또는 그 이상, 가장 바람직하게는 15원자퍼센트 또는 그 이상이다.

예의 방법에 의해, 상기 제2 및 제3금속 원소들의 전체 농도는, 몰리브덴 함유 레이어에서 원자들의 전체 농도에 기반하여, 약 20원자퍼센트 도는 그 이상일 수 있다. 제2금속 원소 및 제3금속 원소의 전체는, 몰리브덴 함유 레이어의 원자들의 전체 농도에 기반하여, 약 50원자퍼센트 또는 그 이하, 약 45원자퍼센트 또는 그 이하, 약 40원자퍼센트 또는 그 이하, 약 35원자퍼센트 또는 그 이하, 약 30원자퍼센트 또는 그 이하, 또는 약 25원자퍼센트 또는 그 이하일 수 있다. 스퍼터 타겟에서 제2 및 제3금속 원소들의 전체 농도에 대한 증착된 레이어에서의 제2 및 제3금속 원소들의 전체 농도의 비율(원자퍼센트)은 약 0.50 또는 그 이상, 약 0.67 또는 그 이상, 약 0.8 또는 그 이상, 또는 약 0.9 또는 그 이상이 될 수 있다. 스퍼터 타겟에서 제2 및 제3금속 원소들의 전체 농도에 대한 증착된 레이어에서의 제2 및 제3금속 원소들의 전체 농도 비율은(원자퍼센트) 약 2.00 또는 그 이하, 약 1.5 또는 그 이하, 약 1.25 또는 그 이하, 또는 약 1.11 또는 그 이하일 수 있다.

증착된 몰리브덴 함유 레이어는 (예를 들어 스퍼터 타겟을 스퍼터링하는 단계를 포함하는 프로세스에 의해) 기질상에 증착될 수 있다. 예를 들어, 50원자퍼센트 또는 그 이상의 몰리브덴, 약 0.1 원자퍼센트 또는 그 이상의 티타늄 및 약 0.1 원자퍼센트 또는 그 이상의 제3금속 원소를 갖는 몰리브덴 함유 레이어의 제1페이즈를 포함하는 몰리브덴 함유 레이어(예를 들어 증착된 레이어)를 포함하는 멀티-레이어 아티클(article)을 제조하는 공정(프로세스, process)에서 적용될 수 있고, 여기서 제3금속 원소는 크로뮴 또는 탄탈륨이다.

몰리브덴 함유 레이어의 제1페이즈는 몰리브덴 함유 레이어의 60부피퍼센트 또는 그 이상, 70부피퍼센트 또는 그이상, 80부피퍼센트 또는 그 이상, 90부피퍼센트 또는 그 이상, 또는 95부피퍼센트 또는 그 이상이다. 몰리브덴 함유 레이어는 실질적으로 전체적으로 증착된 레이어의 제1페이즈일 수 있다. 증착된 몰리브덴 함유 레이어의 제1페이즈에서 몰리브덴, 제2금속 원소, 및 제3금속 원소의 농도는 몰리브덴 함유 레이어에서 몰리브덴, 제2금속 원소, 제3금속 원소에 대한 상기 설명된 농도들 중 어떤 것이 될 수 있다.

증착된 몰리브덴 함유 레이어는 약 5 내지 10,000 nm의 입자 크기(grain size)를 가질 수 있다. 평균 입자 크기는 증착된 레이어의 두께에 대해 법선 속도면(surface normal)의 표면 마이크로스코피(예를 들어 주사 전자 현미경)을 이용하여 측정될 수 있다. 개별 입자의 크기는 증착된 레이어의 두께에 대해 플레인 노멀(plane normal)에서의 입자의 가장 큰 차원에 따라 얻어질 수 있다. 증착된 몰리브덴 함유 레이어(예를 들어, 증착된 레이어의 제1페이즈)는 바람직하게는 상대적으로 입자 크기를 갖는다.(스퍼터 타겟의 제1페이즈, 스퍼터 타겟의 제2페이즈, 스퍼터 타겟의 제페이즈, 또는 그들의 어떠한 결합의 입자 크기보다 작은 입자 크기) 증착된 몰리브덴 함유 레이어의 제1페이즈는 약 5nm 또는 그 이상, 약 10nm 또는 그 이상, 약 20nm 또는 그 이상, 또는 약 50nm 또는 그 이상의 입자 크기를 가질 수 있다. 증착된 몰리브덴 함유 레이어의 제1페이즈는 약 10,000 또는 그 이하의 입자 크기를 가질 수 있다. 바람직하게는, 증착된 필름 레이어의 제1페이즈는 약 1000nm 또는 그 이하, 약 500nm 또는 그 이하, 약 200nm 또는 그 이하, 또는 약 150nm 또는 그 이하의 입자 크기를 갖는다. 입자들은 일반적으로 임의의 방향을 향할 수 있고, 입자들은 일반적으로 정렬될 수 있거나, 또는 그들의 어떤 결합일 수 있다. 입자들은 어떠한 형태든 가질 수 있다. 예를 들어, 입자들은 일반적으로 길게 연장된다. 바람직하게는, 입자들은 약 100:1보다 작은, 더 바람직하게는 약 30:1 보다 작은, 가장 바람직하게는 약 10:1보다 작은 길이 대 너비 비율을 갖는다. 증착된 레이어는 일반적으로 큰 길이 대 너비 비율(예를 들어 5:1보다 큰)을 갖는 입자들 그리고 일반적으로 작은 길이 대 너비 비율(예를 들어 약 5:1보다 작은, 또는 약 2:1보다 작은)을 갖는 입자들을 포함할 수 있다. 입자들은 일반적으로, 약 3:1보다 작은, 약 2:1보다 작은, 또는 약 1.5:1보다 작은 길이 대 너비 비율을 갖는 형태처럼, 균일한 형태를 가질 수 있다.

예시의 방법에 의해, 도6a는 약 80원자퍼센트 몰리브덴, 약 10원자퍼센트 티타늄, 및 약 10원자퍼센트 탄탈륨을 함유하는 증착된 레이어의 약 50,000의 배율에서 이차 주사 전자 현미경을 이용하여 (제한없이) 미세구조를 도시한다. 도6a의 레퍼런스에 관하여, 증착된 몰리브덴 함유 레이어는 실질적으로 단일 페이즈일 수 있다.

증착된 몰리브덴 함유 레이어의 두께는 증착된 레이어의 기능적 요구들에 기반하여 다양할 수 있다. 제한없이, 증착된 레이어의 두께는 약 1nm 또는 그 이상, 약 5nm 또는 그 이상, 약 10nm 또는 그 이상, 약 15nm 또는 그 이상, 약 20nm 또는 그 이상, 약 25nm 또는 그 이상, 약 30nm 또는 그 이상, 또는 약 35nm 또는 그 이상일 수 있다. 증착된 몰리브덴 함유 레이어의 두께는 약 3㎛ 또는 그 이하일 수 있다. 바람직하게, 증착된 몰리브덴 함유 레이어의 두께는 약 1㎛ 또는 그 이하, 더 바람직하게는 약 0.5 ㎛ 또는 그 이하, 훨씬 더 바람직하게는 약 0.2㎛ 또는 그 이하, 훨씬 더 바람직하게는 약 100nm 또는 그 이하, 가장 바람직하게는 약 50nm 또는 그 이하이다. 약 1nm 보다 더 작은 두께를 갖는 증착된 레이어들 또한 고려될 수 있다.

도7은 기질(72)상에 약 80원자퍼센트 몰리브덴, 10원자퍼센트 티타늄, 약 10원자퍼센트 탄탈륨을 함유하는 증착된 레이어(70) 단면도의 이차 전자 주사 전자 현미경 사진(약 10,000 배율) 도7에 도시된대로, 증착된 레이어는 일반적으로 원주형 미세구조를 포함할 수 있다. 다른 미세구조들 또한 고려된다.

증착된 몰리브덴 함유 레이어에서 원자들의 배치는 스퍼터 타겟에서 원자들의 배치와는 다르다. 예를 들어, 증착된 레이어는 i) 적어도 50원자퍼센트 몰리브덴 및 ii) 적어도 하나의 제2금속 원소 및 제3금속 원소,를 포함하는 하나 또는 그 이상의 제1합금 페이즈를 포함할 수 있다. 증착된 레이어는 몰리브덴을 90원자퍼센트보다 크게 포함하는 페이즈가 실질적으로 없을 수 있다.(예를 들어, 증착된 레이어의 전체 부피에 기반하여, 30부피퍼센트보다 작게, 더 바람직하게는 약 10부피퍼센트보다 작게, 가장 바람직하게는 약 5부피퍼센트보다 작게 포함) 바람직하게, 증착된 레이어에서 제2금속 원소의 다수는 하나 또는 그 이상의 제1합금 페이즈들에서 존재한다. 바람직하게, 증착된 레이어에서 제3금속 원소의 다수는 하나 또는 그 이상의 제1합금 페이즈들에서 존재한다.

제한 없이, 증착된 레이어는 증착된 레이어에서 몰리브덴을 약 70% 또는 그 이상, 바람직하게는 약 80퍼센트 또는 그 이상, 더 바람직하게는 90퍼센트 또는 그 이상, 가장 바람직하게는 약 95퍼센트 또는 그 이상을 함유하는 하나 또는 그 이상의 제1합금 페이즈들을 포함할 수 있다. 제한 없이, 증착된 레이어는 증착된 레이어에서 티타늄을 약 70퍼센트 또는 그 이상, 바람직하게는 약 80퍼센트 또는 그 이상, 더 바람직하게는 약 90퍼센트 또는 그 이상, 그리고 가장 바람직하게는 약 95퍼센트 또는 그 이상을 증착된 레이어에서 더 함유하는 하나 또는 그 이상의 제1합금 페이즈들을 포함할 수 있다. 제한 없이, 증착된 레이어는 증착된 레이어에서 제3금속 원소를 약 70퍼센트 또는 그 이상, 바람직하게는 약 80퍼센트 또는 그 이상, 더 바람직하게는 약 90퍼센트 또는 그 이상, 더 바람직하게는 약 95퍼센트 또는 그 이상을 증착된 레이어에서 더 함유하는 하나 또는 그 이상의 제1합금 페이즈들을 포함할 수 있다.

선택적으로, 증착된 레이어는 하나 또는 그 이상의 제2합금 페이즈들을 함유할 수 있고, 각각은 50원자퍼센트보다 적은 몰리브덴을 함유한다. 존재한다면, 그러한 선택적 제2합금 페이즈들은 바람직하게는 전체에서 약 40부피퍼센트보다 더 적은 농도로, 더 바람직하게는 약 20부피퍼센트보다 더 적게, 가장 바람직하게는 약 10부피퍼센트보다 더 적게, 증착된 레이어의 전체 부피에 기반하여, 존재한다. 제한 없이, 하나 또는 그 이상의 제2합금 페이즈는, 만약 존재한다면, 각각 적어도 50원자퍼센트의 제2금속 원소, 적어도 50원자퍼센트의 제3금속 원소, 적어도 50원자퍼센트의 제2금속 및 제3금속, 또는 그들의 어떠한 결합을 포함할 수 있다.

증착된 레이어는 스퍼터 증착 공정(예를 들어 스퍼터링)같은, 물리적 증기 증착 공정을 이용하여 기질상에 증착될 수 있다. 증착 프로세스는 가스(바람직하게는 아르곤 같은, 비활성 가스)를 이용하여 ㅅv퍼터 타겟으로부터 원자들의 그룹 또는 원자들을 제거하기 위해 그리고 기질 상에 제거된 원자들의 부분을 적어도 증착하기 위해 전자기 필드들 및/또는 마그네틱 필드들(바람직하게는 둘 다)을 이용할 수 있다. 증착 공정은 스퍼터 타겟을 가열하는 하나 또는 그 이상의 단계들, 스퍼터 타겟 및/또는 기질을 에칭하는 하나 또는 그 이상의 단계들(예를 들어 산화 레이어를 제거하기 위해), 스퍼터 타겟 및/또는 기질을 클리닝하는 하나 또는 그 이상의 단계들, 또는 이들의 어떠한 결합을 이용할 수 있다. 스퍼터링(sputtering)은 대기압보다 작은 압력에서 진공 챔버에서 수행될 수 있다. 압력, 온도, 그리고 전자기적 필드들은 플라즈마가 형성되도록 하기 위해 선택될 수 있다. 예시의 방법에 의해, 상기 공정은 약 100 토르(Torr) 또는 그 이사(약 13.3 kPa 또는 그 이하), 바람직하게는 약 1000mTorr 또는 그 이하(약 133Pa 또는 그 이하), 더 바람직하게는 약 100mTorr 또는 그 이하(약 13.3Pa 또는 그 이하), 가장 바람직하게는 약 20mTorr 또는 그 이하(약 2.67 또는 그 이하)의 하나 또는 그 이상의 압력들에서 스퍼터링되는 것을 포함할 수 있다. 상기 공정은 바람직하게는 약 0.1 mTorr 및 그 이상(약 0.0133 Pa 또는 그 이상), 바람직하게는 약 1 mTorr 또는 그 이상(약 0.133 Pa 또는 그 이상), 및 더 바람직하게는 약 2mTorr 또는 그 이상(약 0.267 Pa 또는 그 이상)의 하나 또는 그 이상의 압력에서 스퍼터링하는 것을 포함한다.

제한 없이, 증착된 몰리브덴 함유 레이어는 실질적으로 또는 전체적으로 오버라잉 레이어(overlaying layer)로 언더라잉 레이어(underlying layer)의 원자들의 이동(migration)를 피하고, 실질적으로 또는 전체적으로 언더라잉 레이어로 오버라잉 레이어의 원자들의 이동를 피하게게 하거나, 또는 둘 다의 기능을 수행하기 위한 것처럼, 배리어 레이어(barrier layer)로 기능할 수 있다. 예를 들어, 증착된 몰리브덴 함유 레이어는 제1재료(예를 들어, 제1기질 재료)에 증착될 수 있고 그것 위에 증착되는 제2재료를 가질 수 있다. 그러한 것으로서, 증착된 몰리브덴 함유 레이어는 제1재료의 하나 또는 그 이상의 구성요소들에서 제2재료로의, 제2재료의 하나 또는 그 이상의 구성요소들에서 제1재료로의, 또는 둘 다의 (예를 들어 어닐링 단계, 형성 단계, 또는 이용 단계 동안의)이동(이탈, migration)를 방지할 수 있다. (예를 들어 배리어 레이어로 이용되는)증착된 몰리브덴 함유 레이어의 두께는 약 1000nm 또는 그 이하, 약 500nm 또는 그 이하, 약 200nm 또는 그 이하, 약 100nm 또는 그 이하, 또는 약 50nm 또는 그 이하일 수 있다. (예를 들어 배리어 레이어로 이용되는) 증착된 몰리브덴 함유 레이어의 두께는 약 1nm 또는 그 이상일 수 있다. 몰리브덴 함유 레이어는 몰리브덴 50원자퍼센트 또는 그 이상(예를 들어, 몰리브덴 약 80원자퍼센트), 티타늄 약 1원자퍼센트 또는 그 이상(예를 들어 약 5원자퍼센트 티타늄), 및 제3금속 원소 약 1원자퍼센트 또는 그 이상(예를 들어 탄탈륨 약 5원자퍼센트 또는 그 이상)을 포함할 수 있다.

상기 재료들은 그 후, 예를 들어 약 350°C 어닐링 온도와 약 30분의 어닐링 시간를 이용하여 몰리브덴 함유 레이어의 배리어 특성을 결정하기 위해 어닐링 될 수 있다. 몰리브덴 함유 레이어는 실질적으로 유리하게 기질 레이어의 구성요소들의 전도성 레이어 및/또는 몰리브덴 함유 레이어로의 이동를 전적으로 회피하는 것까지는 아니라도, 전도성 레이어의 구성요소들의 기질 레이어 및/또는 몰리브덴 함유 레이어로의 이동를 감소시키거나 방지하고, 또는 이들의 어떤 결합(combination)일 수 있다. 예를 들어, 구리 규소화합물(copper silicide)의 농도는 약 350°C에서 약 30분 동안 어닐링 된 후에 엑스레이 회절 방법에 의해 감지가능한 레벨 이하일 수 있다. 증착된 몰리브덴 함유 레이어는 어닐링 공정에 의해 (예를 들어 각 레이어, 또는 증착된 레이어들의 결합인) 증착된 레이어들의 전기 저항성에서 변화를 피하기 위해 이용될 수 있다. 바람직하게는 전기 저항성은 약 30퍼센트보다 적게, 더 바람직하게는 약 20퍼센트보다 더 적게, 가장 바람직하게는 약 10퍼센트보다 더 적게 변화한다. 그러한 일반적으로 일정한 전기 저항성은 몰리브덴 함유 레이어가 구리 규소화합물 같은, 규소 화합물의 형성을 방지하는 것을 나타낼 수 있다. 증착된 레이어는 구리 원자들의 실리콘 레이어로의 이동(migration), 실리콘 원자들의 구리 레이어로의 이동, 또는 둘 다를 피할 수 있다. 예를 들어 실리콘 레이어의 표면에서 구리 원자들의 농도는 1원자퍼센트 보다 적은, 바람직하게는 약 0.1원자퍼센트보다 더 작은, 가장 바람직하게는 마그네트론을 이용하여 스퍼터 타겟을 스퍼터링한 것에 의해 증착된, 실리콘 웨이퍼 상에, 몰리브덴, 제2금속 원소 및 제3금속 원소를 포함하는 증착 레이어를 포함하는 구조를 어닐링 한 후에 오거 스펙트로스코피에 의해 측정되는 감지 한계 아래일 수 있고, 증착된 레이어는 약 25nm의 두께를 가지며, 약 30분의 시간 약 350°C의 온도로 어닐링 되며, 구리 레이어는 증착 레이어 위에 증착된다. 동일 조건들 하에서, 구리 레이어의 표면에서 실리콘 원자들의 농도는 약 1원자퍼센트 또는 그 이하, 바람직하게는 약 0.1원자퍼센트 또는 그 이하, 가장 바람직하게는 오거 스펙트로스코피에 의해 측정되는 감지 한계(limit of detection) 아래일 수 있다.

도시된 방법에 의해, 도8a는 (제한 없이) 전도성 구리 레이어 및 증착된 몰리브덴 함유 레이어와 함께 실리콘 기질의 오거 깊이 프로필(Auger depth profile)을 도시한다. 도8a에 도시된것처럼, 몰리브덴 함유 레이어는 몰리브덴 약 50원자퍼센트 또는 그 이상(예를 들어 약 몰리브덴 80원자퍼센트), 티타늄 약 1원자퍼센트 또는 그 이상(예를 들어 티타늄 약 5원자퍼센트), 및 제3금속 원소 약 1원자퍼센트 또는 그 이상(예를 들어 탄탈륨 약 5원자퍼센트 또는 그 이상)을 포함할 수 있다. 상기 재료들은, 예를 들어, 약 350°C의 어닐링 온도와 약 30분의 어닐링 시간을 이용하여 몰리브덴 함유 레이어의 배리어 특성을 결정하기 위해 그 후 어닐링 될 수 있다. 도8b에 도시된대로, 몰리브덴 함유 레이어는 기질 레이어로부터 전도성 레이어 및/또는 몰리브덴 함유 레이어로 실리콘 원자들의 이동을 완전히 회피하는 것 까지는 아니라 하더라도, 유리하게 실질적으로 구리 원자들의 전도성 레이어로부터 기질 레이어 및/또는 몰리브덴 함유 레이어로의 이동, 또는 이들의 어떤 결합을 감소시키거나 방지할 수 있다. 제한 없이, 상기 몰리브덴 함유 레이어는 이롭게 약 30분동안 약 350°C에서 어닐링 한 후에 구리 규소화합물의 형성을 감소시키거나 방지할 수 있다.

증착된 몰리브덴 함유 레이어는 다음 중 하나 또는 어떤 결합에 의해 특징지어질 수 있다: 일반적으로 글래스에 대해 좋은 접착력(예를 들어, ASTM B905-00에 따라 테스트될 때 적어도 2B, 적어도 3B, 적어도 4B, 또는 적어도 5B로 레이팅됨), 일반적으로 실리콘에 대해 좋은 접착력(예를 들어, ASTM B905-00에 따라 테스트될 때 적어도 2B, 적어도 3B, 적어도 4B, 또는 적어도 5B로 레이팅됨) 일반적으로, 구리, 알루미늄, 크로뮴, 또는 이들의 어떤 결합으로 기본적으로 구성되거나 이를 함유하는 레이어처럼, 전도성 레이어에 대한 좋은 접착력(예를 들어, ASTM B905-00에 따라 테스트될 때 적어도 2B, 적어도 3B, 적어도 4B, 또는 적어도 5B로 레이팅됨) 몰리브덴 함유 증착 레이어가 Si 및 Cu 사이에 접촉하여 위치하고 약 350℃ 약 30분동안 어닐링될 때 구리 규소산화물 형성을 방지하는 능력(예를 들어, 약 200nm 또는 그 이하의 두께, 바람직하게는 35nm 또는 그 이하의 두께, 더 바람직하게는 약 25nm 또는 그 이하의 두께를 가짐); 또는 약 200nm의 두께를 갖는 필름에 대해 전기 저항성이 약 60 이하, 바람직하게는 약 45이하, 더 바람직하게는 약 35 μΩ·cm이하.

증착된 몰리브덴 함유 레이어는 상대적으로 낮은 전기 저항성을 갖는다. 예를 들어, 몰리브덴 함유 레이어의 전기 저항성은 몰리브덴 50원자퍼센트 그리고 티타늄 50원자퍼센트로 구성되는 동일 두께의 증착된 레이어의 전기 저항성보다 작다.

바람직하게 증착된 몰리브덴 함유 레이어는 일반적으로 낮은 전기 저항성을 갖는다. 예를 들어, 증착된 몰리브덴 함유 레이어의 전기적 저항성(약 200nm의 두께를 갖는 필름상에 4침법(four-poing probe)은 바람직하게는 약 75μΩ·cm 또는 이하, 더 바람직하게는 약 60μΩ·cm 또는 그 이하, 훨씬 더 바람직하게는 약 50μΩ·cm 또는 그 이하, 훨씬 더 바람직하게는 약 40μΩ·cm 또는 그 이하, 훨씬 더 바람직하게는 30μΩ·cm 또는 그 이하, 가장 바람직하게는 약 28μΩ·cm 또는 그 이하이다. 바람직하게는, 증착된 몰리브덴 함유 레이어의 전기 저항성은 약 5μΩ·cm 또는 그 이상이다. 증착된 몰리브덴 함유 레이어의 전기 저항성은 또한 약 5μΩ·cm 보다 작다는 것이 이해될 것이다. 증착된 몰리브덴 함유 레이어는 바람직하게는 일반적으로 균일한 전기 저항성을 갖는다. 예를 들어 (76.2mm 지름 실리콘 웨이퍼 상에 증착된 200nm 두께 레이어에서 측정된) 평균 전기 저항성에 대한 전기 저항성의 기준 편차의 비율은 바람직하게는 약 0.25 또는 그 이하, 더 바람직하게는 0.20 또는 그 이하 그리고 가장 바람직하게는 약 0.18 또는 그 이하이다.

증착된 몰리브덴 함유 레이어의 에칭(Etching of the Deposited Molybdenum Containing Layer)

몰리브덴 함유 레이어를 증착한 후에 적어도 부분적으로 몰리브덴 함유 레이어를 에칭하는 것이 요구될 수 있다. 예시의 방법에 의해, 멀티 레이어 구조의 부분이 에칭되도록 에칭 단계가 이용될 수 있다. 적어도 몰리브덴 함유 레이어의 부분이 에칭되지 않도록 몰리브덴 함유 레이어의 에칭 레이트가 일반적으로 낮은 것이 요구될 수 있고, 강력한 에칭 약품(etching chemicals)들이 이용될 수 있고, 더 두꺼운 몰리브덴 함유 레이어들이 이용되거나, 그것들의 어떤 조합이 이용될 수 있다.

에칭 단계는 증착된 몰리브덴 함유 레이어 몇몇 또는 모두를 제거할 능력이 있는 용액 또는 약품으로 에칭하는 단계를 포함할 수 있다. 더 바람직하게는, 에칭 단계는, 기질 레이어 같은, 몰리브덴 레이어 밑의 레이어가 적어도 부분적으로 에칭 단계에서 노출되로록, 몰리브덴 레이어를 충분히 에칭하는 단계를 포함한다. 에칭 단계는 산(acid)를 포함하는 용액 또는 약품을 이용할 수 있다. 예를 들어, 에칭 단계는 약 8의 pH 또는 그 이상, 약 10의 pH 또는 그 이상, 또는 약 12 pH 또는 그 이상을 갖는 용액 또는 약품을 이용할 수 있다. 에칭 단계는 염기(base)를 포함하는 용액 또는 약품을 이용할 수 있다. 예를 들어, 에칭 단계는 약 6의 pH 또는 그 이하, 약 4의 pH 또는 그 이하, 또는 약 2의 pH 또는 그 이하를 갖는 용액 또는 약품을 이용할 수 있다. 에칭 단계는 일반적으로 중성인 용액 또는 약품을 이용할 수 있다. 일반적으로 중성 용액들 또는 약품들은 약 6보다 큰 pH, 약 6.5pH 또는 그 이상, 약 6.8 pH 또는 그 이상, 또는 약 7pH 또는 그 이상의 pH를 갖는다. 일반적으로 중성 용액들 또는 약품들은 또한 약 8보다 작은 pH, 약 7.5 pH 또는 그 이하, 약 7.2 pH 또는 그 이하, 약 7pH 또는 그 이하의 pH를 갖는다.

에칭 공정은 하나 또는 그 이상의 산들을 포함할 수 있다. 예시적인 산들은 질산(nitric acid), 황산(sulfuric acid), 염산(hydrochloric acid), 및 그들의 조합을 포함하여 이용될 수 있다. 에칭 공정은 황산염(sulfate)을 이용할 수 있다. 예시적인 황산염은 U.S. Patent No. 5,518,131, 문단 2, 3-46 줄 및 문단 2, 62번째 줄에서 문단 5, 54번째 줄까지에 설명되어 있는 것들을 포함하며, 분명히 페릭 설페이트(ferric sulfate) 및 페릭 암모늄 설페이트(ferric ammonium sulfate) 같은, 레퍼런스에 의해 여기에 포함된다. 에칭 공정은 페리시아나이드 이온들, 크로메이트 이온들, 디크로메이트 이온들, 페릭 이온들(ferricyanide ions, chromate ions, dichromate ions, ferric ions), 또는 이들의 어떠한 조합을 포함하는 용액을 이용할 수 있다. 예를 들어, 에칭 공정은, 여기에 레퍼런스로 첨부된 U.S. Patent No. 4,747,907, 문단 1, 66번째 줄부터 문단 8, 2번째 줄까지 설명된 하나 또는 그 이상의 이온 함유 용액들을 이용할 수 있다. 몰리브덴 함유 레이어를 에칭하는데 특히 바람직한 용액은 페리시아나이드 이온들(ferricyanide ions)을 함유한 용액이다.

바람직하게는, 멀티 레이어 구조를 제조하는 공정은 약 100nm/min 또는 그 이하, 더 바람직하게는 약 70nm/min 또는 그 이하, 훨씬 더 바람직하게는 약 60nm/min 또는 그 이하, 훨씬 더 바람직하게는 약 50nm/min 또는 그 이하, 훨씬 더 바람직하게는 40nm/min 또는 그 이하, 가장 바람직하게는 약 30nm/min 또는 그 이하의 레이트에서 몰리브덴 함유 레이어를 에칭하는 단계를 포함한다. 에칭 단계는 멀티-레이어 구조의 하나 또는 그 이상의 레이어들을 에칭할 수 있는 어떠한 에칭 용액(솔루션, solution)을 이용할 수 있다. 에칭 단계는 위의 레이트들 중 하나 또는 그 이상에서 페리시아나이드 용액을 이용할 수 있다.

증착된 몰리브덴 함유 레이어는 25°C 페리시아나이드 용액에서, 동일 에칭 조건드을 이용하여 몰리브덴 50원자퍼센트 및 티타늄 50원자퍼센트로 구성되는 증착된 레이어의 에칭 레이트보다 더 낮은 에칭 레이트같은, 상대적으로 나은 에칭 레이트를 가질 수 있다. 25°C 페리시아나이드 용액에서 몰리브덴 함유 레이어의 에칭 레이트는 바람직하게는 약 100nm/min 또는 그 이하, 더 바람직하게는 약 70nm/min, 훨씬 더 바람직하게는 약 60nm/min 또는 그 이하, 훨씬 더 바람직하게는 약 50nm/min 또는 그 이하, 훨씬 더 바람직하게는 약 40nm/min 또는 그 이하, 가장 바람직하게는 약 30nm/min 또는 그 이하이다. 25°C 페리시아나이드 용액에서 몰리브덴 함유 레이어의 에칭 레이트는 바람직하게는 약 0.1nm/min 또는 그 이상이다.

프로세스(PROCESS)

일반적으로, 상기 타겟들(또는 타겟으로 조립되기 위한 블록들같은, 미리 형성된 구조들)은 금속 파우더 시작(초기) 재료들을 이용하여 만들어질 수 있다. 하나의 접근은 그러한 파우더들을, 열, 압력, 또는 둘 다에 의해, 굳히는(consolidating) 그러한 파우더들을 포함한다. 예를 들어, 파우더들은 압축되고 소결되고(sintered), 차갑게 등압 압축, 뜨겁게 등압 압축, 또는 그들의 어떠한 조합에 의해 처리될 수 있다.

타겟을 만드는 공정은 2007년 4월 26일에 공개된 Gaydos et al. in U.S. Patent Application Publication Nos. 2007/0089984A1, 2008년 12월 25일에 공개된 US2008/0314737 에 설명된 단계들의 하나 또는 어떠한 조합을 포함할 수 있고, 이 컨텐츠들은 전부 레퍼런스에 의해 여기에 첨부된다.

스퍼터 타겟을 만들기 위한 공정은 적어도 몰리브덴 50원자퍼센트를 포함하는 하나의 제1파우더, 제2금속 원소를 적어도 50원자퍼센트 포함하는 제2파우더, 제3금속 원소를 적어도 50원자퍼센트 포함하는 제3파우더를 최소한 제공하는 단계를 포함할 수 있다. 예를 들어, 타겟들을 만드는 공정은 적어도 몰리브덴 50원자퍼센트를 포함하는 제1파우더를 제공하는 단계, 티타늄을 적어도 50원자퍼센트 포함하는 제2파우더를 제공하는 단계, 탄탈륨 또는 크로뮴, 또는 이들의 어떤 조합의 적어도 50원자퍼센트를 포함하는 제3파우더를 제공하는 단계를 포함할 수 있다. 상기 개별 파우더들(예를 들어, 제1파우더, 제2파우더 및 제3파우더)은 블렌딩된 파우더를 제조하기 위해 함께 블렌딩 될 수 있다. 상기 블렌딩 단계는 바람직하게는 파우더가 함께 녹지 않도록 충분히 낮은 온도를 이용한다. 상기 블렌딩은 바람직하게는 제1파우더, 제2파우더 및 제3파우더가 일반적으로 임의로 분배되도록 충분한 블렌딩 시간과 속도를 이용한다. 예시의 방법에 의해, 상기 블렌딩은 V-블렌더(V-blender)에서 약 100°C 이하(예를 들어, 약 25°C )보다 낮은 온도에서 수행될 수 있다.

바람직하게는 스퍼터 타겟을 제조하는 공정은 두개 또는 그 이상의 제1파우더, 제2파우더, 제3파우더를 합금이 형성되는 온도에서 믹싱(mixing)하는 단계가 없다. 예를 들어, 상기 공정은 약 550°C 또는 그 이상, 약 700°C 또는 그 이상, 약 900°C 또는 그 이상, 약 1100°C 또는 그 이상, 약 1200°C 또는 그 이상, 약 1500°C 또는 그 이상의 온도에서 제1파우더, 제2파우더, 제3파우더를 둘 또는 그 이상 믹싱하는 단계가 없을 수 있다.

상기 공정은 합쳐진(consolidated) 파우더를 제조하기 위해 블렌딩된 파우더를 합치는 하나 또는 그 이상의 단계(consolidating)를 선택적으로 포함할 수 있다. 상기 공정은 피포된 파우더를 제조하기 위해 합쳐진 파우더 또는 블렌드 파우더(blend powder)를 피포하는 하나 또는 그 이상의 단계들 및/또는 제1타겟 플레이트(plate)를 제조하기 위해 피포된(encapsulated) 파우더를 가열하는 동안 컴팩팅하는(compacting) 하나 또는 그 이상의 단계를 포함할 수 있다.

바람직하게, 스퍼터 타겟을 제조하는 공정은, 미리 설정된 시간, 미리 설정된 프레싱 압력으로 프레싱(pressing)하는 것에 의해 타겟 플레이트를 형성하기 위해 합쳐진 파우더들 또는 파우더들을 프레싱하는 하나 또는 그 이상의 단계들을 포함하며, 미리 설정된 프레싱 온도는 파우더들이 함께 녹고 그리고/또는 재료의 밀도가 약 0.86pt 또는 그 이상으로 증가하도록 충분히 높으며, 여기서 pt는 이론적인 밀도이다. 상기 타겟 플레이트(예를 들어 블록(block) 또는 블랭크(blank))는 스퍼터 타겟을 형성하기 위해 (예를 들어 이하에 설명되는 것처럼) 더 처리될 수 있다. 엄밀히 말해, 타겟 플레이트들 그리고 타겟 플레이트들을 제조하는 방법들은 여기서 알려주는 것들에 포함된다는 것이 이해될 것이다.

비활성 가스 단축(uniaxial) 고온 프레싱(hot pressing) 같은, 진공 고온 프레싱(압축, pressing), 및 고온 등압 프레싱, 및 급속 전방위 컴팩션(rapid omnidirectional compaction), 세라콘 공정(Ceracon™ process)같은, 다양한 컴팩팅 방법들이 기술분야에서 알려져 있고, 이를 포함하지만, 이에 제한되는 것은 아니다. 프레싱 단계는 바람직하게는 파우더를 고온 등압 프레싱(pressing, 압축)하는 단계를 포함한다. 바람직하게는 미리 결정된 온도는 약 800°C 또는 그 이상, 더 바람직하게는 약 900°C 또는 그 이상, 훨씬 더 바람직하게는 약 1000°C 또는 그 이상, 훨씬 더 바람직하게는 약 1100°C 또는 그 이상, 가장 바람직하게는 약 1200°C 또는 그 이상이다. 바람직하게는 미리 결정된 온도는 약 1700°C 또는 그 이하, 더 바람직하게는 약 1600°C 또는 그 이하, 훨씬 더 바람직하게는 약 1500°C 또는 그 이하, 훨씬 더 바람직하게는 약 1400°C 또는 그 이하, 가장 바람직하게는 약 1300°C 또는 그 이하이다. 미리 결정된 프레싱 시간은 약 1분 또는 그 이상, 바람직하게는 약 15분 또는 그 이상, 더 바람직하게는 약 30분 또는 그 이상이며, 미리 결정된 시간은 바람직하게는 약 24시간 또는 그 이하, 더 바람직하게는 약 12시간 또는 그 이하, 훨씬 더 바람직하게는 약 8시간 또는 그 이하, 가장 바람직하게는 약 5시간 또는 그 이하이다. 미리 결정된 프레싱 압력은 약 5MPa 또는 그 이상, 약 20MPa 또는 그 이상, 약 50MPa 또는 그 이상, 또는 약 70MPa 또는 그 이상일 수 있다. 미리 결정된 압력은 약 1000MPa 또는 그 이하, 바람직하게는 약 700MPa 또는 그 이하, 더 바람직하게는 약 400MPa 또는 그 이하이고 가장 바람직하게는 약 250MPa 또는 그 이하일 수 있다.

타겟을 만드는 공정은 결합된 타겟 플레이트를 제조하기 위해 둘 또는 그 이상의 타겟 플레이트들(예를 들어, 제1타겟 플레이트와 제2타겟 플레이트)을 본딩하는 (binding) 단계를 선택적으로 포함할 수 있다. 본딩 공정은 확산(diffusion) 본딩 공정일 수 있다. 그런 본딩은 상대적으로 넓은 영역(예를 들어 약 67인치(1702mm)보다 큰 또는 약 84인치(2134mm)보다 큰 길이 및 약 55인치(1397mm)보다 큰, 또는 약 70인치(1778mm)보다 큰 너비)를 갖는 타겟들을 제조하는데 유리할 수 있다.

여기서 알려지는대로, 본 발명의 바람직한 관점에서, 타겟 플레이트의 길이가 증가할 수 있도록, 타겟 플레이트의 너비가 증가될 수 있도록, 또는 둘 다 가능할 수 있도록, 프레싱에 의해 형성되는 타겟 플레이트는 롤링이 가능할 수 있다. 엄밀히 말해, 스퍼터 타겟을 형성하는 공정은 실질적으로, 둘 또는 그 이상의 타겟 플레이트들을 본딩(예를 들어 엣지 본딩)의 단계가 실질적으로, 또는 완전히 없을 수 있다. 하나 또는 그 이상의 타겟 플레이트를 롤링하는 단계들이 이용될 수 있다는 것이 이해될 것이다. 타겟 플레이트를 롤링하는 것에 의해, (적어도 대략 최종 스퍼터 타겟의 크기인 몰드들 및/또는 프레스들같은) 큰 몰드들(molds) 및/또는 큰 프레스들은 피해질 수 있다. 롤링의 하나 또는 그 이상의 단계들은 (예를 들어, 약 67인치(1702mm)보다 큰 또는 약 84인치(2134mm)보다 큰 길이 및 약 55인치(1397mm)보다 큰, 또는 약 70인치(1778mm)보다 큰 너비인) 상대적으로 큰 영역을 갖는 스퍼터 타겟들을 제조하는데 유리할 수 있다.

포징(단조, Forging)

상기 타겟을 만드는 공정은 선택적으로 하나 또는 그 이상의 단조(포징, forging) 단계를 포함할 수 있다. 이용된다면, 단조 단계는 고온 단조(예를 들어, 타겟 재료의 재결화 온도 이상의 온도에서)를 포함할 수 있다. 이용될 수 있는 적합한 단조 방법들은 프레스 단조, 업셋 단조, 자동 고온 단조, 롤 단조(roll forging), 유도 단조(induction forging), 및 이들의 어떠한 조합을 포함한다. 제한 없이, 상기 단조 공정은 국제 특허 출원 공보(International Patent Application Publication) No. WO2005/108639 A1 (Matera et al., 2005년 11월 17일 공개)에 설명된대로 회전 축 단조를 이용할 수 있고, 그 전체의 컨텐츠는 레퍼런스에 의해 여기에 첨부되어 있다. 회전 축 단조 공정은 WO2005/108639 A1 의 0032 문단에 설명된 것 같은 회전 축 단조 머신을 이용할 수 있다.

텍스쳐에서의 감소 / 제거 다양화(Reducing / Eliminating Variation in Texture)

상기 타겟을 만드는 공정은, 국제 특허 출원 No. WO 2009/020619 A1 (Bozkaya et al, 2009, 2월 12 공개)에 설명된 방법 또는 장치를 이용하여, 틸트 롤링 또는 다른 비대칭 롤링을 포함할 수 있고, 그 컨텐츠들은 전부 여기에 레퍼런스로 첨부되어 있다.

응용들(Applications)

스퍼터 타겟들은 광전지(photovoltaic) 셀 또는 평면 패널 디스플레이의 전극 기질에서 하나 또는 그 이상의 레이어들(예를 들어 하나 또는 그 이상의 배리어 레이어들)을 제조하는데 이용될 수 있다. 본 발명의 스퍼터 타겟들을 이점이 있도록 이용할 수 있는 평면 패널 디스플레이들의 예들은 액정 디스플레이(예를 들어, 박막 트랜지스터-액정 디스플레이(즉 TFT-LCD)), 발광 다이오드, 플라즈마 디스플레이 패널, 진공 형광 디스플레이, 전자 발광 디스플레이들, 및 일렉트로크로믹(electro-chromic) 디스플레이 같은 액티브 매트릭스 액정 디스플레이)를 포함한다.

스퍼터 타겟들로부터 제조된 몰리브덴 함유 필름들을 포함할 수 있는 장치들은 컴퓨터 모니터들, 옵티컬 디스크들, 솔라 셀들, 마그네틱 데이터 저장매체, 광통신들, 장식 코팅들, 하드 코팅들, WEB 코팅들을 포함하는 글래스 코팅들, 카메라들, 비디오 레코더들, 비디오 게임들, 휴대폰들, 스마트폰들, 터치 스크린들, GPS 장치들, 비디오 스코어보드들, 비디오 빌보드들, 다른 디스플레이 패널들, 또느 유사한 것들을 포함한다.

도10의 레퍼런스와 함께, 그러한 장치는 멀티레이어 구조(102)를 포함할 수 있다. 멀티레이어 구조는 기질레이어(104) 및 증착된 몰리브덴 함유 레이어(106)을 포함하는 둘 또는 그 이상의 레이어들을 포함한다. 기질 레이어는 글래스, 반도체, 금속, 폴리머, 또는 그들의 어떠한 결합으로 형성될 수 있다. 상기 기질 레이어는 복수의 재료들을 포함할 수 있다는 것이 이해될 것이다. 바람직한 기질 레이어들은 기본적으로 글래스로 구성되거나 이를 포함한다. 또 다른 바람직한 기질 레이어는 기본적으로 실리콘으로 구성되거나 이를 포함한다. 멀티레이어 구조는 하나 또는 그 이상의 증착된 레이어들(106)을 포함한다. 증착된 레이어(106)은 여기서 알려지는 것에 따른 스퍼터 방법에 의해 형성될 수 있고, 여기서 알려지는 것에 따른 스퍼터 타겟에 의해 형성될 수도 있고, 둘 다에 의해 형성될 수 있다. 증착된 레이어(106)은, 박막일 수 있다. 증착된 레이어는 기질 레이어(102)의 두께보다 작은 두께를 가질 수 있다. 증착된 레이어는 약 1㎛, 훨씬 더 바람직하게는 약 200nm, 훨씬 더 바람직하게는 약 100nm보다 적은, 가장 바람직하게는 약 50nm보다 적은 두께를 가질 수 있다. 증착된 레이어(106)은 기질(104)상에 증착될 수 있고, 또는 상기 증착된 레이어(106)은 기질 레이어(104) 및 증착된 레이어(106) 사이에 끼어들은(interposed) 하나 또는 그 이상의 중간 레이어(intermediate layer)들 상에 증착될 수 있다. 멀티 레이어 구조(102)는 또한 하나 또는 그 이상의 전도성 레이어들(108)을 포함할 수도 있다. 전도성 레이어(108)은 기질 레이어(104)보다 큰, 증착된 레이어(106)보다 큰, 또는 바람직하게는 기질 레이어(104) 및 증착된 레이어(106) 둘 다 보다 큰, 전기 전도성을 가질 수 있다. 증착된 레이어(106)은 바람직하게는 기질 레이어(104) 및 전도성 레이어(108) 사이에 위치된다. 예를 들어, 증착된 레이어(106)은 기질 레이어(104)와 적어도 부분적으로 접촉하는 제1표면, 전도성 레이어(108)과 적어도 부분적으로 접촉하는 반대 표면을 포함할 수 있다. 그런, 증착된 레이어(106)은 전도성 레이어(108) 및 기질 레이어(102) 사이 원자들의 확산을 방지하거나 감소시키는 배리어 레이어일 수 있다.

테스트 방법들(Test methods)

접착력(Adhesion)

ASTM B905-00에 따른 접착력 테이프 테스트를 이용하여 접착력이 측정된다. 5B의 레이팅(rating)은 좋은 접착력을 나타내고 증착된 레이어가 테이프에 의해 제거되지 않는다.

증착 레이트(Deposition rate)

증착 레이트는 증착된 레이어(nm 단위)의 두께를 측정하는 것에 의해 그리고 증착 시간(분 단위)에 의해 나누어지는 것에 의해 결정된다.

에칭 레이트(Etch rate)

에칭 레이트(m/mmin 단위)는 25°C 페리시아나이드 용액에 담궈질 때 증착된 레이어의 두께가 변하는 레이트에 따라 측정된다.

전기 저항성(Electrical Resistivity)

증착된 필름들의 시트 저항성(sheet resistance)은 4침법(four-point probe)을 이용하여 측정된다. 두개의 샘플들은 각 증착 조건에 대해 측정된다. 저항성은 테스트 샘플의 기하학에 의해 계산된다.

증착된 필름들의 미세구조(Microstructure of deposited films)

증착된 필름들의 미세 구조는 주사 전자 현미경을 이용하여 얻어질 수 있다. JEOL JSM-7000F 필드 방출 전자 마이크로스코프는 예시에서 이용된 이차 전자들 및 후방산란 전자들을 측정할 수 있다.

스퍼터 타겟들의 미세구조(Microstructure of the sputter targets)

스퍼터 타겟들의 미세구조는 주사 전자 현미경에 의해 얻어질 수 있다. ASPEX 퍼스널 스캐닝 전자 마이크로스코프(Personal Scanning Electron Microscope)가 이용된다.

작동 거리는 20mm이고 가속 전압은 약 20keV이다. 이차 전자 디텍터는 Everhart-Thornley 타입이다. 이미지들은 후방산란 전자들에 의해서도 얻어진다. 전자 마이크로스코프는 1㎛의 스팟 크기(spot size)를 이용하여 에너지 분산 엑스레이 스펙트로스코피의 측정에 대해 이용될 수도 있다. 스퍼터 타겟의 전자 마이크로스코피의 샘플들은 연마 절단 휠(cutoff wheel)로 절단되고, 폴리머 재료에서 단면이 마운팅되고, 계속해서 미세한 그릿(grits)들로 SiC 페이퍼들과 함께 거친 그라인딩(rough grinding)하고, Al₂0₃, Si0₂ 서스펜션과 함께, 그리고 다이아몬드 페이스트(diamond paste)와 함께 최종 폴리싱되어 제조된다.

엑스레이 회절(X-ray Diffractions)

엑스레이 회절 연구는 Phillips XPert Pro X-ray 회절기(diffractometer)에 의해 수행된다.

여기서 인용된 어떠한 수치 값들은 제공된 하나의 단위의 증가에 있어 하위 값에서 상위값으로의 모든 수치를 포함하며 어떤 하위 값 및 어떤 상위 값 사이에는 적어도 2 단위의 분리가 있다. 예를 들어, 1에서 90, 바람직하게는 20에서 80, 더 바람직하게는 30에서 70,으로 다양한 공정의 값 또는 구성요소들의 양이 언급된다면, 15에서 85, 22에서 68, 43에서 5, 30에서 32 등등 같은 값들이 이 명세서에서 표현되어 열거되는 것을 의도한 것이다. 하나보다 작은 값들에 대해, 하나의 단위는 0.001, 0.001 , 0.01 또는 0.1로 적절하게 고려될 것이다. 이는 특히 의도된 예들일 뿐이며, 열거된 가장 낮은 값 및 가장 높은 값 사이의 수치 값들의 모든 가능한 조합들이 유사한 방법들로 본 응용에서 표현적으로 언급되는 것으로 고려될 것이다.

다르게 언급되기 전에는, 모든 범위들이 종점(엔드포인트, endpoints)들 사이의 모든 숫자들 및 양 종점들을 포함한다. 범위를 연결하는 것에서 "약" 또는 "근사적으로"의 사용은 범위의 종점들에 적용된다. 이와 같이, "약 20 내지 30"은 "약 20 내지 약 30"을 커버하는 것으로 의도되며, 적어도 특정 종점들을 포함한다.

모든 아티클들 및 레퍼런스들의 공개들은, 특허 출원과 공개들을 포함하여, 모든 목적들을 위해 레퍼런스에 의해 첨부되었다. "기본적으로 ~로 구성되는"이라는 용어는 원소들, 재료들, 구성요소들 또는 식별된 단계들, 조합의 기본적이고 신규한 특성들에 실질적으로 영향을 주지 않는 다른 원소들, 재료들, 구성요소들 또는 단계들 같은 것들을 포함할 조합을 설명한다. 여기에서 원소들, 재료들, 구성요소들 또는 식별된 단계들의 조합들을 설명하기 위한 "포함하는(comprising)" 또는 "포함하는(including)" 용어의 사용은 원소들, 재료들, 구성요소들 또는 단계들로 구성되는 또는 기본적으로 구성되는 실시예들 또한 고려한다.

복수의 원소들, 재료들, 구성요소들 또는 단계들은 단일 통합(single intergrated) 원소, 재료, 구성요소 또는 단계에 의해 제공될 수 있다. 대안적으로, 단일 통합된 원소, 재료, 구성요소 또는 단계는 분리된 복수의 원소들, 재료들, 구성요소들 또는 단계들로 분할될 수 있다. 원소, 재료, 구성요소 또는 단계를 설명하기 위한 "하나(a)" 또는 "하나(one)"의 개시는 추가적인 원소들, 재료들, 구성요소들 또는 단계들을 배제하려는 의도가 아니다.

상기 설명은 설명을 위한 것이지 제한적인 의도는 아니라고 이해된다. 제공된 예들에 더하여 많은 응용들 뿐만 아니라 많은 실시예들이 해당 기술 분야의 당업자들에게 상기 설명을 읽고 명확해 질 것이다. 본 발명의 범위는, 그래서, 상기 설명에 대한 레퍼런스 없이 결정되어야 하고, 그러나 대신 첨부된 청구항들에 대한 레퍼런스와 함께, 자격이 있는 그러한 청구항들에 대해 균등한 완전한 범위에 따라, 결정되어야 한다. 모든 아티클들과 레퍼런스들의 공개는, 특허 출원과 공개를 포함하며, 모든 목적을 위해 레퍼런스에 의해 첨부된다. 다음 청구항들에서 여기서 공개된 주제의 어떤 관점의 생략은 그러한 주제의 권리를 부인하는 것도 아니고, 발명자가 그러한 주제를 공개된 발명의 주제의 부분(part)으로 여기는 것도 아니다.

예들(EXAMPLES)

예들 1-10 - 몰리브덴 티타늄 / 탄탈륨(Molybdenum Titanium / Tantalum)

예1은 몰리브덴, 티타늄 그리고 탄탈륨을 포함하는 스퍼터 타겟을 도시한다. 예 2-9는 예1의 스퍼터 타겟으로부터 제조되는 증착된 필름들을 도시한다.

예1 (Example 1)

예1은 몰리브덴 약 80원자퍼센트, 티타늄 약 10원자퍼센트, 및 탄탈륨 약 10원자퍼센트를 갖는 파우더 블렌드를 형성하기 위해 약 3-4㎛ 입자 크기를 갖는 몰리브덴 파우더, 약 45-90㎛ 입자 크기를 갖는 탄탈륨 파우더, 및 약 10-45㎛ 입자 크기를 갖는 티타늄 파우더를 먼저 블렌딩하는 것에 의해 제조되는 스퍼터 타겟이다. 블렌딩은 세개의 다른 파우더들의 동질의 믹스쳐를 얻기 위해 V-블렌더에서 약 20분간 수행된다. 결과 파우더 블렌드는 약 23°C의 온도에서 약 95mm의 지름을 갖는 펠렛으로 약 340,000kg 의 힘(즉 약 470 MPa 의 압력)이 적용되는 단축 프레싱에 의해 단단해진다(consolidated). 프레스된 펠렛은 약 4시간 동안 약 100 내지 약 120 MPa의 압력으로 그리고 약 1325°C의 온도에서 고온 등압 압축되고 저탄소강(low carbon steel)으로 만들어진 캔(can)에 피포된다. 이와 같이 제조되면, 예1은 약 94%의 이론적인 밀도보다 큰 밀도를 갖는다.단단해진 재료는 그 후 캔으로부터 제거되고 약 6.4mm 두께 및 약 58.44mm의 지름으로 가공된다.

상기 타겟은 50원자퍼센트보다 더 큰 몰리브덴을 함유하는 하나의 적어도 하나의 제1페이즈, 50원자퍼센트보다 더 큰 티타늄을 함유하는 적어도 하나의 제2페이즈, 약 50원자퍼센트보다 더 큰 탄탈륨을 함유하는 적어도 하나의 제3페이즈를 포함한다. 이차 전자들을 이용한 스퍼터 타겟의 주사 전자 현미경 사진들은 도1에 도시된다. 후방 산란 전자들을 이용한 스퍼터 타겟의 주사 전자 현미경 사진들은 도2, 3a, 4a, 및 5a에 도시된다. 이러한 도면들에 도시된것처럼, 스퍼터 타겟은 몰리브덴의 연속적 페이즈(16), 탄탈륨 풍부 영역들(밝은 영역들, 12)의 개별 페이즈, 및 티타늄 풍부 영역들(어두운 영역들, 14)을 포함하는 형태를 가질 수 있다. 도면들. 스퍼터 타겟은 또한 타겟의 다른 영역들에서 원소 분석을 위한 엑스레이 흡수 스펙트로스코피를 이용하여 분석된다. 도3b에 도시된것처럼, 상기 스퍼터 타겟은 기본적으로 몰리브덴으로 구성되는 페이즈를 포함한다. 도4b에 도시된것처럼, 스퍼터 타겟은 기본적으로 티타늄으로 구성되는 페이즈를 포함한다. 도5b에 도시된것처럼, 상기 스퍼터 타겟은 기본적으로 탄탈륨으로 구성되는 영역을 포함한다. 도1-5에서 도시된것처럼, 상기 스퍼터 타겟의 다수는 상기 제1페이즈(즉, 50%원자퍼센트 또는 그 이상의 몰리브덴을 함유하는 페이즈)일 수 있고 상기 제1페이즌 연속적 페이즈일 수 있다.

순수 금속 페이즈들 사이의 인터페이스들 근처에, 몰리브덴과 티타늄의 합금 페이즈, 몰리브덴과 탄탈륨의 합금 페이즈 같은 합금 페이즈가 있을 수 있다. 이론에 의해 제한됨 없이, 스퍼터 타겟에서 합금 페이즈(즉 몰리브덴/티타늄 합금 페이즈 및 몰리브덴/탄탈륨 합금 페이즈)는 금속 원소들의 확산(즉 몰리브덴 원자들의 티타늄 도메인들 및 탄탈륨 도메인들로의 확산)에 의해 고온 등압 프레싱 단계 동안 형성될 수 있다.

예들 2-9 (Examples 2-9)

예들 2-9는 여기서 알려지는대로 기질상에 스퍼터 타겟을 이용하여 박막 레이어를 스퍼터링하는 단계를 포함하는 방법을 도시한다. 스퍼터링은 마그네트론을 이용하여 수행될 수 있다. 일반적으로, 스퍼터링은 약 1 내지 약 240분동안(바람직하게는 약 1 내지 약 40분 동안), 약 1 내지 약 100mTorr 압력(바람직하게는 약 2 내지 약 20mTorr 압력)의 진공 조건 하에서 일어날 것이고, 기질과 스퍼터 타겟 사이의 공간은 약 5 내지 300mm(바람직하게는 약 20 내지 약 150mm)이다. 상기 결과적인 구조는 여기의 2-9 예들과 함께 일치하는 특성들을 가질 것이다.

예들 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 및 9는 표1에서 설명된 조건을 이용하여 마그네트론 스퍼터 증착 챔버로 예1의 스퍼터 타겟을 위치시키는 것에 의해 제조된다. 상기 기질은 실리콘 웨이퍼(100) 방향, 또는 코닝 1737 글래스(Corning 1737 glass) 중 하나이이다. 증착에 앞서, 상기 기질은 아세톤 및 에틸 알콜의 초음파 용기들(ultrasonic baths)에서 연속적인 헹굼(린싱, rinsing)에 의해 세척된다. 상기 기질들은 그 후 니트로겐 가스를 날려버리는 것에 의해 건조된다. 상기 기질들은 다음으로 상기 스퍼터 타겟을 따라 증착 챔버로 로딩(loaded)된다. 상기 타겟은 약 10분 동안 200 W DC에서 약 5mTorr 의 압력에서 아르곤 흐름과 함께 스퍼터 세척된다. 타겟을 세척하는동안, 셔터(shutter)는 기질상의 증착을 방지하기 위해 상기 타겟의 앞에 놓여진다.

글래스 기질을 이용할 때, 상기 기질은 기질 표면 상의 가능한 오염을 제거하기 위해 60mTorr 로 30분 동안 스퍼터링에 의해 에칭된다. 타겟을 스퍼터 클리닝한 후에, 셔터는 제거되고 타겟 재료는 200W, 직류를 이용하여 기질은 0V, 접지된 상태에서, 기질 상에 스퍼터(sputtered)된다. 기질 및 타겟 사이의 공간은 약 76mm로 유지된다. 3분 및 30분 동안의 스퍼터링 시간들, 5 및 8mTorr 의 챔버 압력은 표1에 보여지는대로 이용된다.

표 1. 증착 조건들(Table 1. Deposition Conditions)

예 번호	예2	예3	예4	예5	예6	예7	예8	예9
스퍼터 타겟	1	1	1	1	1	1	1	1
기질-Si 웨이퍼 100	yes	yes	yes	yes
기질-코닝 1737 글래스 (Substrate-Corning 1737 glass)					yes	yes	yes	yes
챔버 압력, mTorr	5	5	8	8	5	5	8	8
증착 시간, min	3	30	3	30	3	30	3	30

도6a는 약 50,000 배율에서 이차 전자 주사 전자 현미경 사진이고 약 30분의 증착 시간 및 약 5 mTorr 의 증착 압력을 이용한 예7의 증착 레이어의 표면을 나타낸다. 도6a에 보여지는대로, 입자들은 약 125nm의 평균 입자 크기를 갖는다.

도6b는 약 50,000 배율에서 이차 전자 주사 전자 현미경 사진이고 약 30분의 증착 시간 및 약 8 mTorr 의 증착 압력을 이용한 예9의 증착 레이어의 표면을 나타낸다. 도6b에 보여지는대로, 입자들은 약 89nm의 평균 입자 크기를 갖는다.

도6a 및 6b에 보여지는대로, (예를 들어 기본적으로 모든) 증착된 몰리브덴의 대부분, (예를 들어 기본적으로 모든) 증착된 티타늄의 대부분, (예를 들어 기본적으로 모든) 증착된 탄탈륨의 대부분,은 몰리브덴 50원자퍼센트를 넘게 함유하는 하나의 합금 페이즈에서 있다.

10,000의 배율에서 이차 전자 주사 전자 현미경을 이용한 예9의 증착된 필름의 단면도는 도7에 보여진다. 도7은 원주형 미세구조를 갖는 증착된 재료를 도시한다. 예1 타겟의 기질에 대한 증착 레이트는 예2 내지 9의 조건들을 이용하여 약 62.4nm/hr이다. 증착된 필름들은 약 80원자퍼센트 몰리브덴, 약 10원자퍼센트 티타늄 및 약 10원자퍼센트 탄탈륨을 함유한다.

예1 스퍼터 타겟을 스퍼터링하는 것에 의해 증착된 (약 200nm의 두께를 갖는) 박막들은 약 26.5μΩ·cm 의 전기 저항성을 갖고 (약 1㎛보다 큰 두께를 갖는) 두꺼운 필름들은 약 22.6μΩ·cm 의 전기 저항성을 갖는다.

약 25°C 페리시아나이드 용액에서 에칭될 때, 증착된 피름들은 약 61nm/min의 평균 에칭 레이트를 갖는다. 증착된 필름의 글래스 기질에 대한 접착력은 약 2B 내지 5B에서 다양하고, 증착된 필름의 실리콘 기질에 대한 접착력은 약 5B이다.

예10. 예10은 몰리브덴 함유 레이어 상에 500nm 구리(Cu) 레이어의 증착 이후 실리콘 기질상에 예1 스퍼터 타겟으로부터 몰리브덴 함유 레이어를 200nm 증착하는 것에 의해 제조된다. 멀티레이어 재료의 구성 깊이 프로필( composition depth profile )은 오더 깊이 프로필 분석을 이용하여 측정된다. 샘플은 이후 350°C 에서 30분 동안 어닐링되고 오거 깊이 프로필 분석은 반복된다. 도8a 및 8b는 어닐링 전과 후에, Cu, Si, Mo, Ti, 및 Ta에 대한 오거 깊이 프로필을 각각 도시한다. 도9a는, 몰리브덴 함유 레이어 및 구리 레이어 사이의 인터페이스에 근접한 Mo, Ti, Ta, 및 Cu에 대한 오거 깊이 프로필을 도시한다. 도 9b는, 어닐링 전과 후 모두, 몰리브덴 함유 레이어 및 실리콘 기질 사이의 인터페이스 근처의 Mo, Ti, Ta 및 Si에 대한 오거 깊이 프로필을 도시한다. 도 8a, 8b, 9a, 및 9b에 보여지는대로, 구성 프로필은 어닌링 단계 전과 후에 동일하고, 몰리브덴 함유 레이어는 Si 기질로의 Cu 의 이동 및 Si의 Cu 레이어로의 이동을 감소 및/또는 방지하는 배리어로 역할한다. 어닐링 후 샘플의 엑스레이 분석은 감지 가능한 구리 규소화합물이 없다는 것을 보여준다. 어닐링 / 오거 스펙트로스코피 연구는 예1의 스퍼터 타겟으로부터 증착된 필름의 좋은 배리어 성능을 도시한다. 예를 들어, 상기 연구는 350℃에서 30분 동안 어닐링 한후 예1 스퍼터 타겟으로부터 Mo-Ti-Cr 증착 필름의 구리 규소화합물 형성을 방지하는 능력을 보여준다.

예11·12 - 몰리브덴(50%) 및 티타늄(50%)

예11 (Example 11.)

비교 예11은 약 50원자퍼센트 몰리브덴 및 약 50원자퍼센트 티타늄을 포함하는 스퍼터 타겟이다. 스퍼터 타겟은, 티타늄 및 몰리브덴 입자들이 Mo:Ti 가 50:50의 원자비율에서 이용되는 것만 제외하고, 예1에 설명되는 방법을 이용하여 제조되며, 상기 타겟은 약 1325℃ 및 약 100 내지 약 120 MPa의 압력으로 약 4시간 동안 고온 등압 프레스된다.

예12 (Example 12)

예12는 예6의 스퍼터 타겟이 이용되는 것을 제외하고, 예7의 방법을 이용하여 글래스 기질 상에 증착된 200nm 두께의 필름(후막, thick film)이다. 증착 레이트는 약 102.6nm/min이다. 200nm 두께 필름의 전기 저항성79.8μΩ·cm이다. 증착된 레이어의 글래스에 대한 접착력은 5B이다. 증착된 레이어의 에칭 레이트는 77nm/min이다. 증착된 레이어는 원주 형태를 갖는다.

예13-25 - 몰리브덴/니오븀/탄탈륨(Examples 13-25 - Molybdenum / Niobium / Tantalum)

예13은 몰리브덴, 니오븀, 및 탄탈륨을 포함하는 스퍼터 타겟을 도시하고, 예14-25는 스퍼터 타겟으로부터 제조된 증착된 필름들을 도시한다. 예13은 몰리브덴 약 80원자퍼센트, 니오븀 약 10원자퍼센트, 탄탈륨 약 10원자퍼센트를 갖는 파우더 블렌드를 형성하기 위해 약 3-4㎛ 입자 크기를 갖는 몰리브덴 파우더, 약 45-90㎛ 입자 크기를 갖는 탄탈륨 파우더, 및 약 10-45㎛ 입자크기를 갖는 니오븀 파우더를 먼저 블렌딩하는 것에 의해 제조되는 스퍼터 타겟이다. 상기 블렌딩은 세 다른 파우더들의 동질 믹스쳐를 얻기 위해 약 20분간 V-블렌더에서 수행된다. 결과 파우더 블렌드는 그 후 약 23°C의 온도에서 약 95mm의 지름을 갖는 펠렛들로 약 340m000kg의 힘을 적용하여(약 470MPa 압력) 단축 프레싱되는 것에 의해 단단해진다. 압축된 펠렛은 저탄소강으로 만들어진 캔(can)에서 피포되며(encapsulated) 약 1325°C 온도 및 약 100내지 약 120MPa의 압력으로 약 4시간 동안 고온 등압 프레싱된다. 이와같이 제조된, 예13은 이론적 밀도인 약 94%보다 큰 밀도를 갖는다. 단단해진 재료는 이후 캔으로부터 제거되며 약 58.4mm의 지름 및 6.4mm의 두께로 가공된다. 예14-25는 표2a 및 2b에 설명된 조건을 이용하여 마그네트론 스퍼터 증착 챔버로 예13의 스퍼터 타겟을 위치시키는 것에 의해 제조된다. 기질은 실리콘 웨이퍼(100) 방향, 또는 코닝 1737 글래스 중 어느 하나이다. 증착에 앞서, 기질은 아세톤 및 아세틸 알콜의 초음파 용기에서 연속적으로 헹구는 것에 의해 세척된다. 기질은 이후 니트로겐 가스를 부는 것에 의해 건조된다. 기질은 이후 스퍼터 타겟을 따라 증착 챔버로 로딩된다. 상기 타겟은 약 5mTorr의 압력 200W DC 에서 약 10분간 아르곤 플로우(flow)와 함께 스퍼터 클린된다. 타겟이 세척되는 동안, 셔터(shutter)는 기질상의 증착을 방지하기 위해 타겟의 앞에 위치된다.

글래스 기질을 이용할 때, 기질 표면 상에 가능한 오염을 제거하기 위해 기질은 60 mTorr에서 30분간 스퍼터링하는 것에 의해 에칭된다. 타겟을 스퍼터 클리닝한 후에, 셔터는 제거되고 타겟 재료는 300W, 직류를 이용하여, 접지된, 0V 기질과 함께 스퍼터된다. 기질과 타겟 사이의 공간은 약 121mm로 유지된다. 표2a 및 2b에 도시된대로 약 5분 및 약 30분의 스퍼터링 시간, 약 3, 약 5, 약 8mTorr의 챔버 압력이 이용된다.

[표2a. 실리콘 기질 상에 예13 타겟의 스퍼터 타겟을 이용한 증착 조건들.]

[표2b. 글래스 기질 상에 예7a의 스퍼터 타겟을 이용한 증착 조건들.]

예14-25에서, 증착된 레이어들은 약 33 내지 약 41nm/min의 증착 레이트에서 증착된다. 약 5분의 증착 시간으로 제조된 샘플들 은 약 200nm의 두께를 갖는다. 약 30분의 증착 시간 동안 제조된 샘플들은약 900 내지 약 1300nm의 두께를 갖는다. 약 5mTorr의 압력에서 제조된 예22의 글래스 기질의 접착력은 약 4B이다. 3 및 8 mTorr의 압력에서 각각 제조된 예20 및 24의 글래스 기질에 대한 접착력은 약 5B이다. 3, 5, 및 8 mTorr의 압력에서 각각 제조된 예14, 16, 18의 실리콘 기질에 대한 접착력은 약 5B이다.

증착된 레이어들의 전기 저항성은 예20-25에 대한 표2b에 주어진다. 글래스 기질상에 증착된 레이어의 평균 전기 저항성은 약 100 내지 약 200nm두께를 갖는 레이어들에 대해서 약 19.2μΩ·cm이고, 약 0.9㎛ 보다 큰 두께를 갖는 샘플들에 대해서는 18.2μΩ·cm이다. 전기저항성의 단일성은 예16 상에서, 3" 웨이퍼상 복수의 위치들에서 전기 저항성을 측정하는 것에 의해 측정된다. 전기저항성의 단일성은 평균 전기 저항성에 대한 전기 저항성의 기준 편차의 비율이다. 표4의 전기 저항성의 단일성은 약 0.07이다.

예15, 17, 및 19에 대한 페리시아나이드 용액에서 증착된 레이어들의 에칭 레이트는 25℃에서 측정된다. 에칭 레이트들은 에칭 시간에 의해 두께의 변화를 나누는 것에 의해 결정된다. 에칭 레이트들은 표2a에서 nm/min단위로 주어진다. 예1 스퍼터 타겟과 함께 제조된 필름들에 대한 평균 에칭 레이트는 약 278nm/min이다.

예26 - 몰리브덴/티타늄/크로뮴(Example 26 - Molybdenum / Titanium / Chromium)

예26의 스퍼터 타겟은, 탄탈륨 파우더가 약 10-45㎛의 입자 크기를 갖는 크로뮴 파우더로 대체되는 것을 제외하고, 예1의 방법을 이용하여 제조된다. 증착된 필름들은, 몰리브덴, 티타늄, 크로뮴을 포함하는 스퍼터 타겟이 이용되는 것을 제외하고, 예2-9의 방법들을 이용하여 제조된다. 증착된 필름들은 약 13nm/min의 에칭 레이트(약 25℃ 페리시아나이드 용액에서)를 갖는다. 증착된 필름들은 약 4B-5B의 글래스에 대한 접착력을 갖는다. 증착된 필름들은 약 5B의 실리콘에 대한 접착력을 갖는다. 증착된 필름들은 약 70-79nm의 입자 크기를 갖는다. 증착된 필름들은 (200nm 두께 필름들에 대해) 약 31.0μΩ·cm 의, (1㎛ 두께 필름들에 대해) 27.1μΩ·cm의 전기 전도성을 갖는다.

Claims

스퍼터 타겟(sputter target)에 있어서,
i) 상기 스퍼터 타겟에서 원자들의 전체 숫자에 기반하여, 40원자퍼센트(atomic %)부터 85 원자퍼센트까지의 몰리브덴(molybdenum);
ii) 상기 스퍼터 타겟에서 원자들의 전체 숫자에 기반하여, 5원자퍼센트부터 30원자퍼센트까지의 티타늄(titanium); 및
iii) 상기 스퍼터 타겟의 원자들의 전체 숫자에 기반하여, 5원자퍼센트부터 30원자퍼센트까지의 제3금속 원소;를 포함하고, 상기 제3금속 원소는 탄탈륨(tantalum) 또는 크로뮴(chromium)이며;
몰리브덴, 티타늄, 제3금속 원소의 총량은 95원자퍼센트 이상이어서;
몰리브덴, 티타늄 및 제3금속 원소를 포함하는 합금을 포함하는 증착 필름을 제조하는데 사용 가능한 스퍼터 타겟.
제1항의 스퍼터 타겟에 있어서,
상기 스퍼터 타겟에서 티타늄 및 제3금속 원소의 전체 농도는 30원자퍼센트 이하인 스퍼터 타겟.
제1항의 스퍼터 타겟에 있어서,
i) 상기 스퍼터 타겟의 전체 부피에 기반하여 40% 이상 부피인 제1페이즈를 포함하되, 제1페이즈는 제1페이즈 내의 원자들의 전체 숫자에 기반하여 50원자퍼센트 이상의 몰리브덴을 포함하며;
ii) 상기 스퍼터 타겟의 전체 부피에 기반하여 1 내지 40% 부피인 제2페이즈를 포함하되, 제2페이즈는 제2페이즈 내의 원자들의 전체 숫자에 기반하여 50원자퍼센트 이상의 티타늄을 포함하며; 및
iii) 상기 스퍼터 타겟의 전체 부피에 기반하여 1 내지 40% 부피인 제3페이즈를 포함하되, 제3페이즈는 제3페이즈 내의 원자들의 전체 숫자에 기반하여 50원자퍼센트 이상의 상기 제3금속 원소를 포함하는;
스퍼터 타겟.
제1항 내지 제3항 중 어느 한 항의 스퍼터 타겟에 있어서,
상기 제3금속 원소는 탄탈륨인 스퍼터 타겟.
제1항 내지 제3항 중 어느 한 항의 스퍼터 타겟에 있어서,
상기 제3금속 원소는 크로뮴인 스퍼터 타겟.
제1항 내지 제3항 중 어느 한 항의 스퍼터 타겟에 있어서,
상기 스퍼터 타겟에서 몰리브덴의 농도는 70원자퍼센트 이상인 스퍼터 타겟.
제1항 내지 제3항 중 어느 한 항의 스퍼터 타겟에 있어서,
상기 스퍼터 타겟은 바나듐, 크로뮴, 그리고 탄탈륨으로 구성되는 그룹으로부터 선택되는 하나 또는 그 이상의 제4금속 원소를 포함하며,
상기 제4금속 원소는 상기 제3금속 원소와 다른 스퍼터 타겟.
제3항의 스퍼터 타겟에 있어서,
상기 제2페이즈는 상기 스퍼터 타겟의 전체 부피에 기반하여 5부피% 이상의 농도로 존재하며,
상기 제3페이즈는 상기 스퍼터 타겟의 전체 부피에 기반하여 5부피% 이상의 농도로 존재하는 스퍼터 타겟.
제3항의 스퍼터 타겟에 있어서,
상기 제1페이즈는 제1 몰리브덴 농도를 갖는 제1A페이즈와 상기 제1몰리브덴 농도보다 낮은 제2 몰리브덴 농도를 갖는 제1B페이즈를 포함하며, 제1A페이즈는 90원자퍼센트 이상의 몰리브덴을 포함하고, 제1B페이즈는 티타늄 및 몰리브덴을 포함하되 몰리브덴의 농도는 적어도 50원자퍼센트이고 90원자퍼센트보다 작은 스퍼터 타겟.
제3항의 스퍼터 타겟에 있어서,
상기 제1페이즈는:
i) 몰리브덴으로 구성되는 몰리브덴 페이즈;
ii) Mo_xTi_1-x 로 구성되며 x는 0.5 이상이고 1보다 작은 몰리브덴-티타늄 페이즈;
iii) Mo_yM_1-y 으로 구성되며 y는 0.5 이상이고 1보다 작으며 M은 크로뮴인 몰리브덴-크로뮴 페이즈를 포함하는,
스퍼터 타겟.
제3항, 제8항, 제9항 및 제10항 중 어느 한 항의 스퍼터 타겟에 있어서,
티타늄은 5 내지 25원자퍼센트의 농도로 존재하며,
상기 제3금속 원소는 5 내지 25원자퍼센트의 농도로 존재하는 스퍼터 타겟.
제3항, 제8항, 제9항 및 제10항 중 어느 한 항의 스퍼터 타겟에 있어서,
상기 제2페이즈는 별개의 페이즈(discrete phase)이고 상기 제3페이즈는 별개의 페이즈인 스퍼터 타겟.
제12항의 스퍼터 타겟에 있어서,
상기 제2페이즈는 50㎛보다 작은 평균 도메인 크기(average domain size)를 가지며 상기 제3페이즈는 50㎛보다 작은 평균 도메인 크기를 갖는 스퍼터 타겟.
제13항의 스퍼터 타겟에 있어서,
상기 제1페이즈는 적어도 90원자퍼센트의 몰리브덴을 포함하며, 상기 제2페이즈는 적어도 90원자퍼센트의 티타늄을 포함하며, 그리고 상기 제3페이즈는 적어도 90원자퍼센트의 탄탈륨을 포함하는 스퍼터 타겟.
제1항 내지 제3항 중 어느 한 항의 스퍼터 타겟에 있어서,
마그네트론을 이용하여 클린 실리콘 웨이퍼 상에 상기 스퍼터 타겟을 스퍼터링하는 것에 의해 증착된 200nm의 두께를 갖는 증착 레이어는, 50원자퍼센트 몰리브덴 및 50원자퍼센트 티타늄으로 구성되는 스퍼터 타겟으로부터 제조되는 동일한 두께를 갖는 증착 레이어의 전기 저항성보다 더 작은 전기 저항성을 가지는 스퍼터 타겟.
제1항 내지 제3항 중 어느 한 항의 스퍼터 타겟에 있어서,
상기 스퍼터 타겟은 1m 이상의 길이를 갖고, 롤링 단계를 포함하는 프로세스에 의해 형성되며, 이론적인 밀도의 90% 이상의 밀도를 갖는 스퍼터 타겟.
제1항 내지 제3항 중 어느 한 항의 스퍼터 타겟을 만드는 방법에 있어서,
a) 몰리브덴을 적어도 50원자퍼센트 함유하는 제1입자들, 티타늄을 적어도 50원자퍼센트 함유하는 제2입자들, 및 제3금속 원소를 적어도 50원자퍼센트 함유하는 제3입자들을 블렌딩(blending)하는 단계;
b) 미리 설정된 온도로 상기 블렌딩된 입자들을 가열하는 단계;
c) 이질성(heterogeneous) 재료를 형성하기 위해 미리 설정된 시간동안 상기 블렌딩된 입자들에 미리 설정된 압력을 적용하는 단계; 및
d) 최소한 상기 이질성 재료의 길이를 증가시키기 위해 상기 이질성 재료를 롤링하는 단계;를 포함하며,
상기 이질성 재료의 몰리브덴, 티타늄, 제3금속 원소의 총량은 95원자퍼센트 이상인,
스퍼터 타겟을 만드는 방법.
필름을 증착하는 공정에 있어서,
필름이 기질상에 증착되도록, 상기 공정은 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항의 스퍼터 타겟을 스퍼터링하는 단계를 포함하는 공정.
기질 및 증착된 레이어를 포함하는 물품(article)에 있어서,
상기 증착된 레이어는 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항의 스퍼터 타겟으로부터 증착되며,
상기 증착된 레이어는 몰리브덴, 티타늄, 그리고 상기 제3금속 원소를 포함하는 합금을 포함하는 물품.
제19항의 물품을 제작하는 공정에 있어서,
상기 공정은 65 nm/min 보다 작은 레이트로 몰리브덴을 함유하는 레이어를 부분적으로 에칭하는 단계를 포함하는 공정.
기질 레이어; 및
상기 기질 레이어 상의 증착된 필름 레이어를 포함하며;
상기 증착된 필름 레이어는,
i) 증착된 필름 레이어 내의 원자들의 전체 숫자에 기반하여 50 내지 98원자퍼센트의 몰리브덴,
ii) 증착된 필름 레이어 내의 원자들의 전체 숫자에 기반하여 0.5원자퍼센트 이상의 티타늄,
iii) 증착된 필름 레이어 내의 원자들의 전체 숫자에 기반하여 0.5원자퍼센트 이상의 제3금속 원소를 포함하며, 상기 제3금속 원소는 탄탈륨(tantalum) 또는 크로뮴(chromium)이며;
상기 몰리브덴, 티타늄, 제3금속 원소의 총량은 95원자퍼센트 이상인,
증착된 필름 레이어를 포함하는 장치.
제21항에 있어서, 상기 필름 레이어는 상기 기질 레이어와 전도성 레이어 사이에 개재되는, 증착된 필름 레이어를 포함하는 장치.
제22항에 있어서 상기 필름 레이어 내의 몰리브덴 농도는 75 내지 98원자퍼센트인, 증착된 필름 레이어를 포함하는 장치.
제23항에 있어서, 상기 필름 레이어는 10nm 내지 1㎛의 두께를 갖는, 증착된 필름 레이어를 포함하는 장치.
제24항에 있어서, 상기 기질 레이어는 반도체 또는 유리를 포함하는, 증착된 필름 레이어를 포함하는 장치.
제25항에 있어서, 상기 필름 레이어는 10 내지 200nm의 두께를 가지며, 상기 필름 레이어 내의 티타늄 농도는 20원자퍼센트 이하이고, 상기 필름 레이어 내의 제3금속 원소의 농도는 1 내지 10원자 퍼센트인, 증착된 필름 레이어를 포함하는 장치.
제21항 내지 제26항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 제3금속 원소는 탄탈륨이고 상기 필름 레이어 내의 탄탈륨 농도는 20원자퍼센트 이하인, 증착된 필름 레이어를 포함하는 장치.
제27항에 있어서, 탄탈륨과 티타늄의 총 농도는 25원자퍼센트 이하인, 증착된 필름 레이어를 포함하는 장치.
제28항에 있어서, 상기 전도성 레이어는 Cu, Al, Ag, Au 중 적어도 하나를 포함하여 구성되는, 증착된 필름 레이어를 포함하는 장치.
제28항에 있어서, 상기 증착된 필름 레이어를 포함하는 장치는 디스플레이 패널인, 증착된 필름 레이어를 포함하는 장치.
i) 유리 또는 반도체로 된 기질 레이어;
ii) 상기 기질 레이어 상의 것으로서, 75 내지 98원자퍼센트의 몰리브덴, 0.5 내지 10원자퍼센트의 티타늄, 0.5 내지 10원자퍼센트의 탄탈륨을 함유하는, 몰리브덴 함유 레이어; 및
iii) 상기 몰리브덴 함유 레이어와 접촉하는 전도성 레이어;를 포함하여 구성되며,
상기 몰리브덴 함유 레이어는 10 내지 200nm의 두께를 갖는,
디스플레이 패널.
제31항에 있어서, 상기 전도성 레이어는 Cu, Al, Ag, Au 중 적어도 하나를 포함하여 구성되는, 디스플레이 패널.
디스플레이 패널을 제조하는 방법으로서,
i) 유리 또는 반도체인 기질을 제공하는 단계;
ii) 상기 기질 상에 몰리브덴 함유 레이어를 증착하는 단계;
iii) 상기 몰리브덴 함유 레이어를 에칭하는 단계; 및
iv) 상기 몰리브덴 함유 레이어에 접촉하는 전도성 레이어를 상기 기질 상에 증착하는 단계;를 포함하며,
상기 몰리브덴 함유 레이어는 몰리브덴, 탄탈륨, 니오븀을 포함하는 스퍼터 타겟을 스퍼터링하여서 증착되고;
상기 몰리브덴 함유 레이어는 50 내지 98원자퍼센트의 몰리브덴, 0.5원자퍼센트 이상의 티타늄, 0.5 원자 % 이상의 탄탈륨 또는 크로뮴을 포함하는,
디스플레이 패널의 제조 방법.
제33항에 있어서, 상기 몰리브덴 함유 레이어 내의 몰리브덴 농도는 75 내지 98원자퍼센트, 티타늄 농도는 1 내지 10원자퍼센트, 크로뮴 농도는 1 내지 10원자퍼센트이고;
상기 몰리브덴 함유 레이어는 10 내지 200nm의 입자 크기를 가지며;
상기 스퍼터 타겟은 이론적 밀도의 96% 이상의 밀도를 갖는,
디스플레이 패널의 제조 방법.
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