KR102316360B1 - Sputtering target and production method - Google Patents

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Abstract

본 발명은 적어도 하나의 주기율표 5족 금속을 포함한 Mo 합금으로 구성되는 스퍼터링 타깃으로서 5족 금속의 평균함량이 5 내지 15 at%이고 Mo 함량이 80 ≥at%인 스퍼터링 타깃에 관한 것이다. 상기 스퍼터링 타깃은 (at%/at%)로 ≥1의 평균 C/O 비를 갖는다. 본 발명에 따른 스퍼터링 타깃은 성형에 의해 제조할 수 있고 향상된 스퍼터링 거동을 가질 수 있다.The present invention relates to a sputtering target composed of a Mo alloy containing at least one group 5 metal of the periodic table, wherein the average content of the group 5 metal is 5 to 15 at% and the Mo content is 80 ≥ at%. The sputtering target has an average C/O ratio of ≧1 (at%/at%). The sputtering target according to the present invention can be produced by molding and can have improved sputtering behavior.

Description

스퍼터링 타깃 및 제조방법{SPUTTERING TARGET AND PRODUCTION METHOD}Sputtering target and manufacturing method

본 발명은 몰리브덴(Mo)과 적어도 하나의 주기율표 5족의 금속을 포함하는 스퍼터링 타깃으로서 5족 금속의 평균함량(CM)이 5 내지 15 at%이고 Mo 함량이 ≥80 at%인 스퍼터링 타깃에 관한 것이다.The present invention is a sputtering target comprising molybdenum (Mo) and at least one group 5 metal of the periodic table, wherein the average content ( CM ) of the group 5 metal is 5 to 15 at% and the Mo content is ≥80 at%. it's about

캐소드 아토마이제이션(cathode atomization)이라고도 하는 스퍼터링은 고에너지 이온과의 충돌에 의해 스퍼터링 타깃으로부터 떨어져 나온 원자가 가스상으로 전이되는 물리적 공정이다. Mo로 구성되고 5족 금속을 함유한 스퍼터링 타깃이 알려져 있다. 이에 따르면 EP 0 285 130 A1은 50 내지 85 at%의 탄탈(Ta)을 함유한 Mo 합금으로 구성되어 있는 스퍼터링 타깃을 기재하고 있다. JP 2002 327264 A는 2 내지 50 at%의 니오븀(Nb) 및/또는 바나듐(V)을 함유하고 >95%의 상대밀도, >300 MPa의 굴곡강도와 <300 ㎛의 입도를 가진 Mo 합금으로 구성되어 있는 스퍼터링 타깃을 개시하고 있다. 상기 스퍼터링 타깃은 확산상(diffusion phase)과 적어도 하나의 순수상을 갖거나 확산상만을 가지고 있다. JP 2005 307226 A는 0.1 내지 50 at%의 전이금속을 함유한 Mo 합금으로 구성되어 있는 스퍼터링 타깃을 개시하고 있다. 상기 스퍼터링 타깃은 ≥1 m의 길이와 ≥98%의 균질한 밀도를 갖고 있다. 이와 달리 JP 2005 307226 A는 전체 길이에 걸쳐 ≤20%의 조성 변동을 가진 스퍼터링 타깃을 개시하고 있다.Sputtering, also called cathode atomization, is a physical process in which atoms separated from a sputtering target by collision with high-energy ions are transferred to a gas phase. A sputtering target composed of Mo and containing a Group V metal is known. According to this, EP 0 285 130 A1 describes a sputtering target consisting of a Mo alloy containing 50 to 85 at% of tantalum (Ta). JP 2002 327264 A consists of a Mo alloy containing 2 to 50 at% of niobium (Nb) and/or vanadium (V) and having a relative density of >95%, a flexural strength of >300 MPa and a grain size of <300 μm. Disclosed is a sputtering target. The sputtering target has a diffusion phase and at least one pure phase or only a diffusion phase. JP 2005 307226 A discloses a sputtering target composed of a Mo alloy containing 0.1 to 50 at% of a transition metal. The sputtering target has a length of ≧1 m and a homogeneous density of ≧98%. In contrast, JP 2005 307226 A discloses a sputtering target having a compositional variation of ? 20% over the entire length.

Mo-Nb와 Mo-Ta 스퍼터링 타깃은 예를 들어 박막 트랜지스터용 전극층을 제조하거나 터치 패널용 접촉층을 제조하기 위해 사용되고 있다. 층의 품질과 균질성 측면에서 증가하는 요구와 점점 커지는 치수에서 이를 만족시키는 것이 많은 개발 활동의 목표이다.Mo-Nb and Mo-Ta sputtering targets are used, for example, to produce electrode layers for thin film transistors or contact layers for touch panels. Satisfying the increasing demands in terms of layer quality and homogeneity and the ever-growing dimensions are the goals of many development activities.

이에 따라 JP 2008 280570 A는 0.5 내지 50 at%의 Nb 함량을 가진 Mo-Nb 스퍼터링 타깃을 제조하기 위해 먼저 Mo 소결체를 제조한 다음 파쇄하여 분말을 수득하는 방법을 기술하고 있다. 이렇게 제조한 Mo 분말을 환원처리하고 Nb 분말과 혼합한다. 이어서, 이 혼합물을 열간 정수압 성형(hot isostatic pressing)에 의해 치밀화한다. 비록 상기 방법이 분말의 산소함량을 줄이게 할 수는 있지만 열간 정수압 성형이 밀폐 용기(캔)에서 실시되기 때문에 스퍼터링 타깃 내 산소함량을 추가 감소시키지는 못한다. 또한 많은 용도에서 요구되는 균질도로 Nb를 Mo에 분산시킬 수도 없다.Accordingly, JP 2008 280570 A describes a method of preparing a Mo-Nb sputtering target having an Nb content of 0.5 to 50 at%, first preparing a Mo sintered body, and then crushing it to obtain a powder. The Mo powder thus prepared is reduced and mixed with Nb powder. This mixture is then densified by hot isostatic pressing. Although this method can reduce the oxygen content of the powder, it does not further reduce the oxygen content in the sputtering target because hot isostatic forming is carried out in a closed container (can). It is also not possible to disperse Nb in Mo with the homogeneity required for many applications.

한편 JP 2005 290409 A는 Ti, Zr, V, Nb와 Cr로 이루어진 군으로부터 선택되는 금속 0.5 내지 50 at%를 함유한 Mo 합금으로 구성되어 있는 스퍼터링 타깃으로서 타깃 내 포함되는 산소는 Mo가 풍부한 상/합금화 원소가 풍부한 상의 계면 영역에 산화물 형태로 존재하는 스퍼터링 타깃을 기술하고 있다. 이를 제조하기 위한 바람직한 제조방법은 Mo 분말과 합금화 원소의 분말을 혼합하고, 소결하며, 상기 소결체를 파쇄하여 분말을 수득하고, 이렇게 제조한 분말을 밀봉 상태에서 열간 정수압 성형에 의해 치밀화하는 단계를 포함한다. 상기 산화물은 결정립계 확산 속도가 감소하므로 열간 성형 중에 스퍼터링 타깃의 균질성에 역효과를 갖는다. 또한 상기 산화물은 스퍼터링 거동에 역효과를 미친다.On the other hand, JP 2005 290409 A is a sputtering target composed of a Mo alloy containing 0.5 to 50 at% of a metal selected from the group consisting of Ti, Zr, V, Nb and Cr, and oxygen contained in the target is a Mo-rich phase / A sputtering target is described that exists in the form of an oxide in the interfacial region of an alloying element-rich phase. A preferred manufacturing method for producing this includes mixing Mo powder and powder of alloying element, sintering, crushing the sintered body to obtain a powder, and densifying the powder prepared in this way by hot isostatic pressing in a sealed state. do. The oxide has an adverse effect on the homogeneity of the sputtering target during hot forming because the grain boundary diffusion rate decreases. The oxide also has an adverse effect on the sputtering behavior.

JP 2013 83000 A는 Ti, Nb와 Ta로 이루어진 군으로부터 선택되는 하나 이상의 원소 0.5 내지 60 at%를 함유한 Mo 합금으로 구성되어 있는 스퍼터링 타깃을 Mo 분말과 상기 합금화 원소의 수화물 분말을 혼합하고 이 혼합물을 300℃ 내지 1000℃에서 탈기하고 이어서 열간 정수압 성형에 의해 치밀화하여 제조하는 것을 기재하고 있다. 상기 수화물 분말은 탈기 중에 분해되어 금속 분말을 형성하더라도 산소는 추가 처리 단계 중에 분말 입자의 표면에 흡착되어 다시 흡수된다. 이 산소는 열간 정수압 성형 중에 제거되지 않는다.JP 2013 83000 A discloses a sputtering target composed of a Mo alloy containing 0.5 to 60 at% of one or more elements selected from the group consisting of Ti, Nb and Ta by mixing Mo powder and hydrate powder of the alloying element, and the mixture It describes manufacturing by degassing at 300°C to 1000°C and then densifying by hot isostatic forming. Although the hydrate powder decomposes to form a metal powder during degassing, oxygen is adsorbed on the surface of the powder particles during the further processing step and absorbed again. This oxygen is not removed during hot isostatic pressing.

상기 스퍼터링 타깃들은 층 균질성, 스퍼터링 거동의 균질성과 바람직하지 않은 국소적인 부분 용융의 방지와 관련하여 증가하는 요건을 충족시키지 못한다. 국소적인 부분 용융은 예를 들면 아크 공정(전기 아크의 국소 형성)에 의해 일어난다.Said sputtering targets do not meet the increasing requirements with respect to layer homogeneity, homogeneity of sputtering behavior and prevention of undesirable localized partial melting. Local partial melting takes place, for example, by arc processes (local formation of an electric arc).

상기 기재된 제조기술은 다음과 같은 이유 중 적어도 하나를 이유로 상술한 요건을 만족하는 스퍼터링 타깃을 제조할 수 없게 된다:The above-described manufacturing technique cannot produce a sputtering target satisfying the above-mentioned requirements for at least one of the following reasons:

a) 산화물은 결정립계 확산을 방해한다;a) oxides hinder grain boundary diffusion;

b) 압밀화(consolidation) 공정 중에 산소를 제거할 수 없다; b) oxygen cannot be removed during the consolidation process;

c) 압밀화 공정으로 인해 합금화 원소가 충분히 균질화되지 않는다;c) the alloying elements are not sufficiently homogenized due to the consolidation process;

d) 부분적인 원인이 충분히 높은 확산속도에 있는 계면과 결정립계 체적 및 결함밀도가 충분히 높지 않다;d) the interfacial and grain boundary volumes and defect densities are not high enough, in part due to sufficiently high diffusion rates;

e) 압밀화 공정으로 인해 입자가 허용할 수 없을 만큼 높게 조대화된다;e) the particles become unacceptably high due to the consolidation process;

f) 사용 분말로 인해 조대 입자 스퍼터링 타깃이 얻어진다.f) A coarse particle sputtering target is obtained due to the powder used.

본 발명의 목적은 상술한 요건을 만족하고/또는 상술한 흠결이 없는 스퍼터링 타깃을 제공하는 것이다. 특히 본 발명의 목적은 화학 조성과 층 두께 분포 모두와 관련하여 매우 균질한 층을 제조할 수 있고 아크 공정의 결과로서 일어나는 국소적인 부분 용융에 대한 경향이 없는 스퍼터링 타깃을 제공하는 것이다. 또한 상기 스퍼터링 타깃은 균일한 스퍼터링 거동을 가져야 한다. 이와 관련하여 균일한 스퍼터링 거동이라 함은 스퍼터링 타깃의 개개의 입자 또는 개개의 영역이 동일한 속도로 제거될 수 있어 스퍼터링 공정 중에 스퍼터링된 표면의 영역에 요철(relief) 구조가 형성되지 않는 것을 의미한다.It is an object of the present invention to provide a sputtering target which satisfies the above-mentioned requirements and/or is free from the above-mentioned defects. In particular, it is an object of the present invention to provide a sputtering target capable of producing a layer that is very homogeneous in terms of both the chemical composition and the layer thickness distribution and is not prone to localized partial melting as a result of the arc process. In addition, the sputtering target should have a uniform sputtering behavior. In this context, uniform sputtering behavior means that individual particles or individual regions of the sputtering target can be removed at the same rate, so that relief structures are not formed in the regions of the sputtered surface during the sputtering process.

본 발명의 다른 목적은 간단하면서 일관성 있는 공정 방식으로 위에서 언급한 특성을 가진 스퍼터링 타깃의 제조를 가능하게 하는 제조 경로를 제공하는 것이다.Another object of the present invention is to provide a manufacturing route that enables the manufacture of sputtering targets having the above-mentioned properties in a simple and consistent process manner.

상기 목적은 독립항에 의해 달성된다. 특정 구현예는 종속항에 기재되어 있다.Said object is achieved by the independent claims. Certain embodiments are described in the dependent claims.

상기 스퍼터링 타깃은 Mo와 적어도 하나의 주기율표 5족 금속을 포함한다. 5족 금속은 Ta, Nb와 V이다. 5족 금속의 평균함량(CM)은 5 내지 15 at%인 반면에 Mo 함량은 ≥80 at%이다. 상기 5족 금속은 바람직하게는 Mo에 완전히 용해되는데, 이것은 균일한 스퍼터링 거동에 대해 바람직한 효과가 있다. 이와 관련하여, 완전 용해라 함은 원소 형태(Ta, Nb 및/또는 V 입자로서) 또는 산화물로서 존재하는 5족 금속의 함량이 <1 부피%인 것을 의미한다. 상기 스퍼터링 타깃은 at%/at%로 ≥1, 바람직하게는 ≥1.2의 평균 C/O(탄소/산소) 비를 갖는다. 상기 평균 C/O 비를 결정하기 위해서 스퍼터링 타깃으로부터 중심부와 모서리에서 각각 3개의 시료를 채취 및 분석하여 평균을 계산한다. 탄소는 연소분석(CA)에 의해 결정하고 산소는 운반가스 열 추출(HE)에 의해 결정한다. 이하 본문에서는 평균 C/O 비를 C/O 비라 한다.The sputtering target includes Mo and at least one group 5 metal of the periodic table. Group 5 metals are Ta, Nb and V. The average content (C M ) of Group 5 metals is between 5 and 15 at% while the Mo content is ≥80 at%. The Group 5 metal is preferably completely dissolved in Mo, which has a favorable effect on the uniform sputtering behavior. In this context, complete dissolution means that the content of Group V metals present in elemental form (as Ta, Nb and/or V particles) or as oxides is <1% by volume. The sputtering target has an average C/O (carbon/oxygen) ratio of ≧1, preferably ≧1.2 in at%/at%. In order to determine the average C/O ratio, three samples are taken from the center and the corner from the sputtering target, respectively, and the average is calculated. Carbon is determined by combustion analysis (CA) and oxygen is determined by carrier gas thermal extraction (HE). In the following text, the average C/O ratio is referred to as the C/O ratio.

용해된 상태의 5족 금속은 Mo에 대해 강력한 혼합 결정-경화 효과가 있다. 상기 혼합 결정 경화는 연성과 성형능에 있어서 상당한 감소와 관련이 있다. 2상(Mo가 풍부한 상 + 5족 금속이 풍부한 상) 합금은 5족 금속이 풍부한 상이 연성화 효과가 있기 때문에 성형에 의해 더 간단하고 더 일관성 있는 공정 방식으로 가공할 수 있지만, 이는 매우 균질한 혼합 결정 합금의 경우에 지금까지는 가능하지 않았다. 이때 ≥1의 C/O 비에 의해 성형 단계를 제조공정에 포함할 수 있지만, <1의 C/O 비에서는 성형에 의해 충분한 정도까지 공정 신뢰성 있는 제조가 이루어지지 않고 있다. 그 이유는 아마도 ≥1의 C/O 비로 인해 결정립계 강도가 증가하고, 그 결과 결정립계 균열을 피할 수 있기 때문이다. 어떻게 성형 단계가 스퍼터링 타깃의 특성에 긍정적인 효과를 갖는지에 대해서는 아래에서 상세히 설명하기로 한다. 이에 (at%/at%)로 ≥1의 C/O 비에 의해 최초로 하나의 제품에 합금 균질성과 성형 조직의 긍정적인 효과를 조합할 수 있다. ≥1의 C/O 비는 놀랍게도 성형된 스퍼터링 타깃에 긍정적인 효과를 가질 뿐 아니라 소결만 하거나 소결과 열간 정수압 성형에 의해 치밀화한 스퍼터링 타깃의 스퍼터링 거동에 대한 유리한 영향을 미친다. 이때 열간 정수압 성형은 바람직하게는 캔을 이용하지 않고 실시한다.Group 5 metals in a dissolved state have a strong mixed crystal-hardening effect on Mo. The mixed crystal hardening is associated with significant reductions in ductility and formability. Two-phase (Mo-rich phase + Group 5 metal-rich phase) alloys can be machined in a simpler and more consistent process manner by forming because the Group 5 metal-rich phase has a ductile effect, but it is a very homogeneous mixing In the case of crystalline alloys this has not been possible so far. In this case, the molding step can be included in the manufacturing process with a C/O ratio of ≥ 1, but at a C/O ratio of <1, process reliability is not produced to a sufficient extent by molding. The reason is probably because the grain boundary strength increases due to the C/O ratio of ≥ 1, and consequently grain boundary cracking can be avoided. How the shaping step has a positive effect on the properties of the sputtering target will be described in detail below. Thus (at%/at%) allows for the first time to combine the positive effect of alloy homogeneity and forming texture in one product by a C/O ratio of ≥1. A C/O ratio of ≧1 surprisingly has a positive effect on the molded sputtering target as well as a favorable influence on the sputtering behavior of the sputtering target which is sintered only or densified by sintering and hot isostatic forming. At this time, the hot isostatic pressure forming is preferably performed without using a can.

어떻게 ≥1의 C/O 비가 일관성 있는 공정 방식으로 설정될 수 있는지에 대해서 상세하게 후술하기로 한다. ≥1의 C/O 비에 의해 스퍼터링 타깃 내 산소함량을 낮게 설정할 수도 있다. 산소함량 ≤0.04 at%, 바람직하게는 ≤0.03 at%, 특히 바람직하게는 ≤0.02 at%를 달성할 수 있다. 바람직하게는 상기 스퍼터링 타깃에 산화물이 없다. 이에 따라 바람직하지 않은 아크 공정을 확실하게 피할 수 있다. 이와 관련하여 산화물이 없다는 것은 배율 1000×의 주사전자 현미경에 의한 확대사진에서 0.01 mm2의 영역 내 검출 가능한 산화물 입자의 수가 ≤1인 것을 의미한다. 0.1 mm2의 영역 내 검출 가능한 산화물 입자의 수는 바람직하게는 ≤1이다.How the C/O ratio of ≥ 1 can be set in a consistent process manner will be described later in detail. The oxygen content in the sputtering target may be set low by a C/O ratio of ≧1. It is possible to achieve an oxygen content of ?0.04 at%, preferably ?0.03 at%, particularly preferably ?0.02 at%. Preferably, the sputtering target is free of oxides. In this way, an undesirable arcing process can be reliably avoided. In this regard, the absence of oxide means that the number of detectable oxide particles in an area of 0.01 mm 2 in an enlarged photograph by a scanning electron microscope at a magnification of 1000× is ≤1. The number of detectable oxide particles in an area of 0.1 mm 2 is preferably ≤1.

나아가 상기 스퍼터링 타깃은 바람직하게는 성형 조직을 갖고 있다. 성형 조직은 그 이름이 암시하듯이 성형 공정에서 나온 것이다. 상기 성형 조직은 후속 열처리, 예를 들면 회복 열처리 또는 재결정 열처리에서 소실되지 않는다. 따라서 본 발명의 스퍼터링 타깃은 성형 직후, 회복, 일부 재결정 또는 전부 재결정된 상태일 수 있다. 상기 성형 조직은 예를 들면 압연, 단조 또는 압출 공정에 기인한 것일 수 있다. 상기 성형 공정은 스퍼터링 타깃의 표면에 비해 상당 정도로 동일하거나 유사한 배향을 가진 입자를 형성한다. 이것은 제거율이 입자의 배향에 의존하기 때문에 스퍼터링 거동을 균일하게 한다.Furthermore, the sputtering target preferably has a molded structure. Molding tissue, as the name suggests, comes from the molding process. The formed structure is not lost in subsequent heat treatment, for example, recovery heat treatment or recrystallization heat treatment. Therefore, the sputtering target of the present invention may be in a state immediately after molding, recovery, partially recrystallized or fully recrystallized. The forming structure may be due to, for example, a rolling, forging or extrusion process. The forming process forms particles having the same or similar orientation to a significant extent relative to the surface of the sputtering target. This makes the sputtering behavior uniform because the removal rate depends on the orientation of the particles.

또한 상기 성형 조직에 대한 균일한 스퍼터링 제거가 다음과 같은 주 배향을 갖는 것이 유리하다:It is also advantageous for the uniform sputter removal to the molded tissue to have the following main orientation:

a. 성형방향: 110 a. Forming direction: 110

b. 성형 방향에 수직: 100과 111로 이루어진 군으로부터 선택되는 적어도 하나의 배향b. perpendicular to the forming direction: at least one orientation selected from the group consisting of 100 and 111

판상형 기하구조의 경우에 가능한 바와 같이 성형 중에 방향이 바뀌었다면 성형 방향은 더 크게 성형(더 높은 성형도와 함께)이 이루어진 방향인 것으로 이해된다. 주 배향은 세기가 가장 큰 배향인 것으로 이해된다. 상기 세기는 전형적으로 랜덤 세기(random intensity)의 1.5배, 바람직하게는 2배 더 크다. 상기 성형 조직은 SEM(주사전자 현미경)과 EBSD(전자 후방 산란 회절)에 의해 결정한다. 이를 위해 시료는 70°의 각도로 설치된다. 입사 1차 전자빔은 시료의 원자에 의해 비탄성적으로 산란된다. 브랙(Bragg) 조건을 만족하도록 일부 전자가 격자면에 충돌할 때 보강간섭이 일어난다. 이 증폭은 결정 내 모든 격자면에 대해 일어남으로써 얻어지는 회절 패턴(키쿠치(Kikuchi) 패턴이라고도 알려져 있는 전자 후방 산란 패턴)은 결정 내 모든 각도 관계와 이에 따른 결정 대칭을 포함한다. 상기 측정은 다음과 같은 조건에서 실시한다:As is possible in the case of plate-like geometries, the forming direction is understood to be the direction in which the larger forming (with a higher formability) was made if the direction was changed during forming. The main orientation is understood to be the orientation with the greatest intensity. The intensity is typically 1.5 times, preferably 2 times greater than the random intensity. The molded tissue is determined by SEM (scanning electron microscope) and EBSD (electron backscatter diffraction). For this purpose, the sample is installed at an angle of 70°. The incident primary electron beam is inelastically scattered by the atoms of the sample. Constructive interference occurs when some electrons collide with the lattice plane to satisfy the Bragg condition. This amplification takes place for all lattice planes in the crystal, so the resulting diffraction pattern (electron backscattering pattern, also known as Kikuchi pattern) contains all angular relationships within the crystal and thus the crystal symmetry. The measurement is carried out under the following conditions:

- 가속전압: 20 kV, - Acceleration voltage: 20 kV,

- 오리피스 120 ㎛, - orifice 120 μm,

- 가동거리 22 mm- 22 mm moving distance

- 고전류 모드 - 활성화- High Current Mode - Enabled

- 주사 면적: 1761×2643 ㎛2 - Scanning area: 1761×2643 ㎛ 2

- 인덱스 스텝(index step): 3 ㎛. - index step: 3 μm.

조성 각각의 이론밀도 대비 상기 스퍼터링 타깃의 바람직한 밀도는 소결만 이루어진 상태에서는 >88%이고, 소결 및 열간 정수압 치밀화가 이루어진 상태에서는 >96%이며, 성형 상태에서는 >99.5 %, 바람직하게는 >99.9%이다. 또한 높은 밀도는 낮은 산소함량과 함께 무-아크(arc-free) 스퍼터링을 가능하게 한다.The preferable density of the sputtering target relative to the theoretical density of each composition is >88% in a state where only sintering is made, >96% in a state where sintering and hot isostatic densification are made, and >99.5%, preferably >99.9% in a molded state am. The high density also enables arc-free sputtering with a low oxygen content.

나아가 최종 성형 방향에 수직으로 측정한 입도 분포의 d50 및 d90은 관계식 d90/d50≤5를 만족하는 것이 유리하다. Furthermore, the d 50 of the particle size distribution measured perpendicular to the final forming direction. and d 90 advantageously satisfy the relation d 90 /d 50 ≤5.

d90/d50은 바람직하게는 ≤3이고 특히 바람직하게는 ≤1.5이다.d 90 /d 50 is preferably ≤3 and particularly preferably ≤1.5.

입도 결정을 위해서 연마 부분을 만들고 EBSD에 의해 결정립계를 가시화한다. 다음, 평균 및 최대 입도는 정량 금속조직학에 의해 평가한다. 상기 평가는 ASTM E 2627-10에 따라 실시한다. 결정립계는 2개의 인접 입자 사이의 배향 차이가 ≥5°인 것으로 정의된다. d90과 d50과 함께 입도 분포는 정량적 화상 분석에 의해 결정한다. 좁은 입도 분포는 스퍼터링 거동의 균질성에 매우 긍정적인 영향을 미치는 것으로 밝혀졌다. 다른 재료들에 비해 Mo-5족 금속 스퍼터링 타깃은 입경이 더 작은 입자보다 상대적으로 입경이 큰 가진 입자를 상당 정도로 스퍼터링한다. 그 원인은 여전히 불명확하지만 서로 다른 결함 밀도나 채널링 효과(격자 유도 효과- 격자 원자가 없는 선형 영역으로 인한 이온 침투)에 기인한 것일 수 있다. 이러한 바람직하지 않은 불균일한 스퍼터링 거동은 위에서 언급한 d90/d50 비에 의해 거의 방지될 수 있다. For grain size determination, an abrasive part is made and grain boundaries are visualized by EBSD. Next, average and maximum particle sizes are evaluated by quantitative metallography. The evaluation is carried out according to ASTM E 2627-10. A grain boundary is defined as a difference in orientation between two adjacent grains of ≧5°. The particle size distribution with d 90 and d 50 is determined by quantitative image analysis. The narrow particle size distribution was found to have a very positive effect on the homogeneity of the sputtering behavior. Compared to other materials, the Mo-5 metal sputtering target sputters excitation particles with relatively large particle diameters to a greater extent than particles with smaller particle diameters. The cause is still unclear, but it may be due to different defect densities or channeling effects (lattice-induced effects - ion penetration due to linear regions devoid of lattice atoms). This undesirable non-uniform sputtering behavior can almost be prevented by the above-mentioned d 90 /d 50 ratio.

5족 금속은 Mo에 완전히 용해될 뿐만 아니라 대단히 균일하게 용해된다. SEM/WDX에 의해 측정되는 5족 금속 분포의 표준편차(σ)는 바람직하게는 관계식 σ≤CM×0.15, 특히 σ ≤CM×0.1을 만족한다.Group 5 metals are not only completely soluble in Mo, but also very uniformly soluble. The standard deviation (σ) of the distribution of Group V metals as measured by SEM/WDX preferably satisfies the relation σ≦C M ×0.15, in particular σ≦C M ×0.1.

스퍼터링 속도는 각각의 합금화 원소 함량에 의존하기 때문에 매우 균질한 5족 금속 분포를 가진 본 발명에 따른 스퍼터링 타깃은 극히 균일한 스퍼터링 거동을 갖는다. 이러한 균일한 스퍼터링 거동의 결과로서, 먼저 극히 균질한 두께 분포를 갖는 층이 제조된 다음 장시간 사용 후에도 항상 낮은 표면조도/요철이 형성되는 스퍼터링 타깃이 얻어진다. 이 또한 장기간에 걸쳐 균일한 스퍼터링 거동을 위한 전제조건이다.Since the sputtering rate depends on the content of each alloying element, the sputtering target according to the present invention having a very homogeneous Group V metal distribution has an extremely uniform sputtering behavior. As a result of such a uniform sputtering behavior, a layer having an extremely homogeneous thickness distribution is firstly prepared, and then a sputtering target is obtained in which a low surface roughness/irregularity is always formed even after long-term use. This is also a prerequisite for a uniform sputtering behavior over a long period of time.

나아가 상기 5족 금속은 바람직하게는 Ta 및/또는 Nb이다. Mo-Ta와 Mo-Nb 합금은 특히 유리한 부식 및 에칭 거동을 갖는다. 상기 합금은 Mo 및 5 내지 15 at%의 5족 금속과 전형적인 불순물로 이루어져 있는 것이 유리하다. 전형적인 불순물은 통상적으로 원료 내 존재하거나 제조공정에 기인할 수 있는 모든 불순물이다.Further, the Group 5 metal is preferably Ta and/or Nb. Mo-Ta and Mo-Nb alloys have particularly favorable corrosion and etching behavior. The alloy advantageously consists of Mo and 5 to 15 at% of a Group V metal and typical impurities. Typical impurities are any impurities that are usually present in the raw material or can be attributed to the manufacturing process.

본 발명에 따른 스퍼터링 타깃은 특히 유리하게는 관형 타깃으로서 구성된다. 관형 타깃에 대한 종래의 스퍼터링 조건에서는 산화물, 균질성 또는 평균 입도 대 최대 입도 비와 같은 미세구조적 특징들이 평판형 타깃에 대한 경우보다 더 큰 영향을 미친다는 것이 밝혀져 있다.The sputtering target according to the invention is particularly advantageously configured as a tubular target. It has been found that in conventional sputtering conditions for tubular targets, microstructural characteristics such as oxide, homogeneity or average grain size to maximum grain size ratio have a greater effect than for planar targets.

본 발명의 스퍼터링 타깃은 제조방법이 하기 단계를 포함할 때 특히 간단하면서 일관성 있는 공정 방식으로 제조될 수 있다: The sputtering target of the present invention can be manufactured in a particularly simple and consistent manner when the manufacturing method comprises the following steps:

- 다음을 포함하는 분말 혼합물을 제조하는 단계:- preparing a powder mixture comprising:

i. ≥80 at%의 Mo 분말; i. ≥80 at% Mo powder;

ii. 분말 혼합물 내 함량이 5 내지 15 at%인 적어도 하나의 5족 금속의 분말; 및ii. a powder of at least one group 5 metal having a content of 5 to 15 at% in the powder mixture; and

iii. 분말 혼합물 내 at%로 나타낸 C의 총 함량(ΣC)과 at%로 나타낸 O의 총 함량(ΣO)이 관계식 0.2≤ΣCO≤1.2를 만족하도록 C의 양이 선택되는 C원; 및iii. C source in which the amount of C is selected such that the total content of C expressed in at% (Σ C ) and the total content of O expressed in at% (Σ O ) in the powder mixture satisfy the relation 0.2≤Σ CO ≤1.2 ; and

- 상기 분말 혼합물을 압밀화하는 단계. - compacting the powder mixture.

0.2 내지 1.2 범위의 ΣCO 비에 의해 스퍼터링 타깃 내 C/O 비를 ≥1로 설정할 수 있다. 바람직하게는 산소를 탄소와 수소와 반응시켜 추가 공정단계 중에 산소를 제거한다. It is possible to set the C /O ratio in the sputtering target to ≧1 by the Σ C /Σ O ratio in the range of 0.2 to 1.2. Preferably oxygen is reacted with carbon and hydrogen to remove oxygen during further processing steps.

상기 분말 혼합물 내 산소의 총 함량(ΣO)은 Mo 분말의 산소함량과 5족 금속의 산소함량을 포함한다. 산소는 주로 분말 입자의 표면에 흡착된 형태로 존재한다. 종래의 제조와 저장의 경우에 피셔(Fisher) 입도 2 내지 7 ㎛에서 Mo 분말의 산소함량은 전형적으로 0.1 내지 0.4 at%이다. 피셔법에 의해 측정된 입도가 4 내지 20 ㎛인 5족 금속의 경우에 전형적으로 산소함량은 0.3 내지 3 at%이다. 탄소의 총 함량(ΣC)은 Mo 분말의 탄소함량, 5족 금속의 탄소함량과 C원의 탄소함량을 포함한다. 상기 탄소원은 예를 들면 카본블랙, 활성탄 또는 흑연 분말일 수 있다. 그러나 상기 탄소원은 탄소 방출 화합물, 예를 들면 Nb 탄화물 또는 Mo 탄화물일 수도 있다.The total oxygen content (Σ O ) in the powder mixture includes the oxygen content of the Mo powder and the oxygen content of the group 5 metal. Oxygen is mainly present in the adsorbed form on the surface of the powder particles. In the case of conventional production and storage, the oxygen content of Mo powder at a Fisher particle size of 2 to 7 μm is typically 0.1 to 0.4 at%. In the case of a Group 5 metal having a particle size of 4 to 20 μm measured by the Fisher method, the oxygen content is typically 0.3 to 3 at%. The total carbon content (Σ C ) includes the carbon content of the Mo powder, the carbon content of the Group 5 metal, and the carbon content of the C source. The carbon source may be, for example, carbon black, activated carbon or graphite powder. However, the carbon source may also be a carbon emitting compound, for example Nb carbide or Mo carbide.

사용한 상기 분말의 산소와 탄소함량을 먼저 종래의 방법에 의해 결정한 다음 상기 C원의 분말의 요구량을 결정한다. 다음, 상기 분말들을 종래의 방법에 의해 혼합 및 압밀화한다. 이와 관련하여, 용어 압밀화는 치밀화를 유도하는 공정을 말한다. 압밀화는 바람직하게는 냉간 정수압 성형과 소결에 의해 실시된다. 이와 관련하여, 용어 소결은 치밀화가 열 작용에만 기인하고 압력에는 기인하지 않는(예를 들면 열간 정수압 성형의 경우에서와 같이) 공정을 말한다.The oxygen and carbon content of the powder used is first determined by a conventional method, and then the required amount of the powder of source C is determined. Next, the powders are mixed and compacted by a conventional method. In this context, the term compaction refers to a process leading to densification. Consolidation is preferably carried out by cold isostatic forming and sintering. In this context, the term sintering refers to a process in which densification is due only to the action of heat and not to pressure (eg as in the case of hot isostatic forming).

열처리, 바람직하게는 소결 공정 중에 상기 탄소원의 탄소는 분말 중에 존재하는 산소와 반응하여 CO2와 더 적은 양의 CO를 형성한다. 이 반응은 바람직하게는 소결체가 여전히 개기공율을 갖고 있는 온도에서 일어난다. 예를 들면 열간 정수압 성형의 경우에서와 같이 치밀화시킬 재료가 캔에 존재하는 치밀화 공정은 본 발명의 방법을 유리하게 이용하기에는 그다지 적합하지 않다. 캔을 이용하여 열간 정수압 성형을 실시하는 경우에 본 발명의 분말 혼합물은 별도로 열처리/탈기 처리해야 한다.During the heat treatment, preferably the sintering process, the carbon of the carbon source reacts with the oxygen present in the powder to form CO 2 and smaller amounts of CO. This reaction preferably takes place at a temperature at which the sintered body still has an open porosity. A densification process in which the material to be densified is present in the can, for example in the case of hot isostatic forming, is not very suitable for advantageous use of the method of the present invention. In the case of performing hot isostatic pressing using a can, the powder mixture of the present invention needs to be separately heat treated/degassed.

상기 분말 내 총 탄소함량(ΣC)과 총 산소함량(ΣO)은 다음의 관계식을 만족하는 것이 바람직하다:The total carbon content (Σ C ) and the total oxygen content (Σ O ) in the powder preferably satisfy the following relation:

0.4≤ΣCO≤1.1, 특히 바람직하게는 0.6≤ΣCO≤1.0.4 ≤ Σ CO ≤ 1.1, particularly preferably 0.6 ≤ Σ CO ≤ 1.

이로 인해 특히 매우 높은 공정 신뢰성이 달성될 수 있다.This allows in particular very high process reliability to be achieved.

성형 공정은 100 내지 500 MPa의 압력에서 실시하는 것이 유리하다. 압력이 <100 MPa이면, 소결 중에 충분한 밀도가 달성될 수 없다. >500 MPa의 압력에서는 가스 투과성이 너무 낮기 때문에 탄소와 산소의 반응으로부터 생성된 화합물이 소결공정 중에 소결체로부터 충분히 빨리 운반되지 않는다. 소결 온도 범위는 바람직하게는 1800℃ 내지 2500℃이다. 1800℃ 미만의 온도에서는 소결시간이 매우 길어지거나 밀도와 균질성이 만족스럽지 않게 된다. 2500℃가 넘는 온도에서는 입도 분포의 유리한 균질성에 바람직하지 않은 영향을 미치는 입자 성장이 나타난다. It is advantageous for the molding process to be carried out at a pressure of 100 to 500 MPa. If the pressure is <100 MPa, sufficient density cannot be achieved during sintering. At a pressure of >500 MPa, the compounds resulting from the reaction of carbon and oxygen are not transported from the sinter body quickly enough during the sintering process because the gas permeability is too low. The sintering temperature range is preferably from 1800°C to 2500°C. At a temperature below 1800°C, the sintering time becomes very long or the density and homogeneity become unsatisfactory. Temperatures above 2500° C. show grain growth which undesirably affects the favorable homogeneity of the particle size distribution.

상기 Mo 분말의 유리한 입도는 2 내지 7 ㎛이고 상기 5족 금속 분말의 경우에는 4 내지 20 ㎛이다. 상기 입도는 피셔법에 의해 결정된다. 상기 5족 금속의 입도가 >20 ㎛이면, 합금은 무압 치밀화 공정을 이용할 때 커켄달(Kirkendall) 기공을 형성하는 경향이 증가한다. 상기 5족 금속의 분말 입도가 <4 ㎛이면, 산소함량(분말 입자의 표면에 흡착된 산소)이 너무 높고 고비용의 제조단계, 예를 들면 특별한 탈기 단계에 의해서만 유리한 낮은 산소값을 달성할 수 있다.The advantageous particle size of the Mo powder is 2 to 7 μm and in the case of the Group 5 metal powder is 4 to 20 μm. The particle size is determined by the Fisher method. When the particle size of the Group 5 metal is >20 μm, the alloy has an increased tendency to form Kirkendall pores when using the pressure-free densification process. When the powder particle size of the group 5 metal is <4 μm, the oxygen content (oxygen adsorbed on the surface of the powder particles) is too high and an advantageous low oxygen value can be achieved only by an expensive manufacturing step, for example, a special degassing step. .

상기 Mo 분말의 입도가 7 ㎛를 초과하면, 소결 활성의 감소가 나타난다. 입도가 2 ㎛ 미만이면, 소지(green body)의 가스 투과성이 크게 악화된다. 또한 소지가 상대적으로 낮은 온도에서 소결하기 시작한다. 이 두 효과는 소결공정 중에 산소의 제거를 악화시킨다.When the particle size of the Mo powder exceeds 7 μm, a decrease in sintering activity appears. When the particle size is less than 2 mu m, the gas permeability of the green body is greatly deteriorated. In addition, the substrate begins to sinter at a relatively low temperature. Both of these effects exacerbate the removal of oxygen during the sintering process.

상기 분말 혼합물은 바람직하게는 Mo, 5족 금속과 탄소원 이외에 합금화 원소를 더 함유하지 않는다. 불순물은 이들 재료에 전형적인 범위에서 존재한다.The powder mixture preferably contains no alloying elements other than Mo, a Group 5 metal and a carbon source. Impurities are present in ranges typical of these materials.

추가 합금화 원소를 사용하는 경우에 이들의 총 함량은 15 at%를 넘어서는 안 된다. 스퍼터링과 에칭 거동에 불리한 효과를 갖지 않는 합금화 원소가 유용한 것으로 밝혀졌다. 적합한 합금화 금속으로서 예를 들면 W와 Ti를 언급할 수 있다. If additional alloying elements are used, their total content shall not exceed 15 at%. Alloying elements that do not have an adverse effect on sputtering and etching behavior have been found to be useful. Mention may be made, for example, of W and Ti as suitable alloying metals.

소결은 불활성 분위기 및/또는 환원 분위기 중 진공에서 실시하는 것이 유리하다. 이와 관련하여 불활성 분위기는 합금 성분, 예를 들면 불활성 가스와 반응하지 않는 가스상의 매질이다. 적합한 환원 분위기는 특히 수소이다. CO2 및/또는 CO를 형성하는 C와 O의 반응은 예를 들면 가열공정 중에 진공 또는 불활성 분위기에서 실시하는 것이 유리하다. 이렇게 형성된 반응 생성물은 효율적으로 제거할 수 있다. 또한 상기 5족 금속의 수화물의 형성이 방지된다. 다음, 최종 소결을 환원 분위기, 바람직하게는 수소하에서 적어도 일시적인 시간 동안 실시하는 것이 바람직하다.The sintering is advantageously carried out in a vacuum in an inert atmosphere and/or a reducing atmosphere. An inert atmosphere in this context is a gaseous medium which does not react with alloying components, for example an inert gas. A suitable reducing atmosphere is in particular hydrogen. The reaction of C with O to form CO 2 and/or CO is advantageously carried out, for example, in a vacuum or in an inert atmosphere during the heating process. The reaction product thus formed can be efficiently removed. In addition, the formation of hydrates of the Group 5 metal is prevented. Next, the final sintering is preferably carried out under a reducing atmosphere, preferably hydrogen, for at least a temporary time.

압밀화 후에 성형 공정을 실시한다. 성형은 예를 들면 평판형 타깃의 경우에는 압연, 관형 타깃의 경우에는 압출 또는 단조에 의해 실시할 수 있다. 바람직한 성형도는 45 내지 90%이다. 성형도는 다음과 같이 정의한다:After consolidation, a forming process is performed. Molding can be performed by, for example, rolling in the case of a flat target, and extrusion or forging in the case of a tubular target. A preferred formability is 45 to 90%. Formation is defined as:

(Aa-Au)/Aa×100 (단위 %)(A a -A u )/A a ×100 (unit %)

Aa...성형 전 단면적A a ...cross-sectional area before molding

Au...성형 후 단면적A u ...cross-sectional area after forming

성형도 <45%에서는 밀도와 스퍼터링 거동의 균일도가 악영향을 받는다. >90%의 성형도는 제작비용에 역효과를 갖는다. 상기 성형 온도는 바람직하게는 적어도 일시적인 시간 동안 900℃ 내지 1500℃이다. 이와 관련하여 일시적인 시간이라 함은 예를 들면 상기 온도에서 최초의 성형 단계를 실시하는 것을 의미한다. 이후, 성형 온도는 900℃ 미만일 수도 있다. 성형은 하나 또는 복수의 단계로 실시될 수 있다.At a formability <45%, the density and uniformity of sputtering behavior are adversely affected. A formability of >90% has an adverse effect on manufacturing costs. The molding temperature is preferably between 900° C. and 1500° C. for at least a temporary time. Transient time in this context means, for example, carrying out the first shaping step at said temperature. Then, the molding temperature may be less than 900°C. Molding may be carried out in one or a plurality of steps.

상기 스퍼터링 타깃이 평판형 타깃으로서 구성되는 경우에는 백플레이트에 납땜하는 것이 바람직하다. 관형 타깃은 바람직하게는 납땜 공정에 의해 다시 한 번 지지 튜브에 접합되거나 일체형 스퍼터링 타깃으로서 사용할 수 있다. 납땜 재료로서 인듐 또는 인듐이 풍부한 합금을 사용하는 것이 바람직하다.When the sputtering target is configured as a planar target, it is preferable to solder to a back plate. The tubular target is preferably joined once again to the support tube by means of a brazing process or can be used as an integral sputtering target. It is preferable to use indium or an indium-rich alloy as the brazing material.

이하, 제조예에 의해 본 발명을 예시하기로 한다.Hereinafter, the present invention will be illustrated by way of a preparation example.

도 1은 압연한 Mo-10 at% Nb의 WDX 스캔한 주사전자 현미경사진을 보여주고 있다.1 shows a WDX-scanned scanning electron micrograph of rolled Mo-10 at% Nb.

이러한 목적을 위해 다음과 같은 분말을 사용하였다:The following powders were used for this purpose:

- 피셔 입도 4.5 ㎛, 산소함량 0.24 at%와 탄소함량 0.03 at%를 가진 Mo 분말- Mo powder with Fischer particle size of 4.5 ㎛, oxygen content 0.24 at% and carbon content 0.03 at%

- 피셔 입도 8 ㎛, 산소함량 1.26 at%와 탄소함량 0.46 at%를 가진 Nb 분말 - Nb powder with a Fischer particle size of 8 ㎛, oxygen content of 1.26 at% and carbon content of 0.46 at%

758 kg의 Mo와 81.6 kg의 Nb의 양에서 ΣCO 값 0.7을 달성하기 위해서 피셔 입도가 0.35 ㎛인 카본블랙 분말 0.336 kg을 상기 Mo와 Nb 분말과 기계 혼합기 내에서 혼합하였다. 이 분말 혼합물로부터 180 MPa의 성형압력에서 냉간 정수압 성형에 의해 4개의 플레이트를 제조하였다. 상기 플레이트를 1200℃의 온도까지 3시간에 걸쳐 진공에서 실시하는 가열공정과 함께 2150℃의 온도에서 소결하였다. 이후, 공정가스로서 H2를 사용하였다. 상기 소결체는 8.9 g/cm3의 밀도(이론 밀도의 88.6%), C 함량 0.022 at%와 O 함량 0.018 at%를 가졌다. C/O 비는 1.22이었다.In an amount of 758 kg Mo and 81.6 kg Nb, 0.336 kg of carbon black powder having a Fischer particle size of 0.35 μm was mixed with the Mo and Nb powder in a mechanical mixer to achieve a Σ CO value of 0.7. Four plates were prepared from this powder mixture by cold isostatic pressing at a molding pressure of 180 MPa. The plate was sintered at a temperature of 2150°C with a heating process carried out in vacuum over 3 hours to a temperature of 1200°C. Thereafter, H 2 was used as a process gas. The sintered body had a density of 8.9 g/cm 3 (88.6% of the theoretical density), a C content of 0.022 at% and an O content of 0.018 at%. The C/O ratio was 1.22.

상기 소결체를 SEM/EDX에 의해 검사하였다. Nb와 Mo는 서로 뒤섞여 완전히 용해된다. 산화물을 전혀 검출할 수 없었다.The sintered body was inspected by SEM/EDX. Nb and Mo are completely dissolved by mixing with each other. No oxides could be detected.

다음, 상기 소결체를 압연하고, 이때 성형 온도는 1450℃이었고 성형도는 78%이었다. 압연 플레이트로부터 시편을 채취하고 종래의 금속조직학적 방법에 의해 분쇄 및 연마하였다. 종방향 시편의 조직을 SEM/EBSD에 의해 결정하였다.Next, the sintered body was rolled, wherein the forming temperature was 1450° C. and the forming degree was 78%. Specimens were taken from the rolled plate and ground and polished by conventional metallographic methods. The tissue of the longitudinal specimens was determined by SEM/EBSD.

이를 위해 다음과 같이 세팅하였다: To do this, set it up as follows:

- 가속전압: 20 KV, - Acceleration voltage: 20 KV,

- 가동거리: 22 mm,- Movable distance: 22 mm,

- 고전류 모드 활성화, - enable high current mode,

- 오리피스 120 ㎛- Orifice 120 ㎛

- 주사면적 1761×2643 ㎛2 - Scanning area 1761×2643 ㎛ 2

- 인덱스 스텝 3 ㎛.- index step 3 μm.

역극점도의 평가 결과, 종방향(성형방향)으로 >2×랜덤에서는 주 조직으로서 110이 나타났다. 수직 방향으로(성형 방향에 수직으로) 100과 111 배향 모두 >2×랜덤에서 측정되었다. As a result of the evaluation of the inverse pole viscosity, 110 was shown as the main structure at >2×random in the longitudinal direction (molding direction). Both 100 and 111 orientations in the vertical direction (perpendicular to the forming direction) were measured at >2×random.

횡단면 상에서 입도를 EBSD에 의해 측정하였다. 결정립계는 2개의 인접 입자 사이의 모든 입자 배향 차이가 ≥5°인 것으로서 정의하였다. 입도 분포는 정량적 화상 분석에 의해 결정하였다. 20000 ㎛2의 평가 영역에서 d50은 15 ㎛이었고 d90은 35 ㎛이었다. d90/d50 비는 2.3이었다. 10개의 다른 위치에서도 비슷하게 측정하였고 평균 d90/d50 비를 결정하였다. d90/d50 비는 2.41이었다. 압연된 플레이트 또한 SEM/EDX와 SEM/WDX에 의해 검사하여 Nb 분포의 균질성을 결정하였다. 도 1은 1 mm의 거리에 걸쳐 WDX 스캔한 것을 보여주고 있다. 이 거리에 걸쳐 측정한 Nb 분포의 표준편차는 1.02 at%이었다. 이렇게 제조한 스퍼터링 타깃의 스퍼터링 거동을 2.5×103 내지 1×10-2 mbar 범위의 Ar(아르곤) 압력과 400 또는 800 와트의 출력에서 스퍼터링 실험에 의해 결정하였다. 소다석회 유리를 기판 재료로서 사용하였다. 상기 스퍼터링 타깃은 아크 공정을 수행하지 않고 스퍼터링할 수 있었다. 증착된 층(층 두께 = 200 nm)의 비전기저항은 낮았고 스퍼터링 조건에 따라 13.7 내지 18.5 μΩcm이었다. 상기 층은 -1400 내지 -850 MPa 범위의 압축 응력을 가졌다.
Particle size on the cross section was determined by EBSD. A grain boundary was defined as any difference in grain orientation between two adjacent grains of >5°. The particle size distribution was determined by quantitative image analysis. In the evaluation area of 20000 μm 2 , d 50 was 15 μm and d 90 was 35 μm. d 90 /d 50 The rain was 2.3. Similar measurements were taken at 10 different locations and averaged d 90 /d 50 rain was determined. d 90 /d 50 The rain was 2.41. The rolled plates were also examined by SEM/EDX and SEM/WDX to determine the homogeneity of the Nb distribution. 1 shows a WDX scan over a distance of 1 mm. The standard deviation of the Nb distribution measured over this distance was 1.02 at%. The sputtering behavior of the sputtering target thus prepared was determined by sputtering experiments at an Ar (argon) pressure in the range of 2.5×10 3 to 1×10 -2 mbar and an output of 400 or 800 watts. Soda-lime glass was used as the substrate material. The sputtering target could be sputtered without performing an arc process. The specific electrical resistance of the deposited layer (layer thickness = 200 nm) was low and ranged from 13.7 to 18.5 μΩcm depending on the sputtering conditions. The layer had a compressive stress in the range of -1400 to -850 MPa.

- 도면 번역 - - Drawing translation -

도 1에서in Figure 1

High voltage → 고전압High voltage → high voltage

Enlargement → 배율Enlargement → magnification

Working distance → 가동 거리Working distance → Working distance

Signal → 신호Signal → signal

Nb content → Nb 함량Nb content → Nb content

% by weight → 중량%% by weight → % by weight

Claims (22)

분말 혼합물로부터 압밀화(consolidation)에 의해 제조된, 적어도 하나의 주기율표 5족 금속을 포함한 Mo 합금으로 구성되는 스퍼터링 타깃으로서, 5족 금속의 평균함량(CM)이 5 내지 15 at%이고 Mo 함량이 80 ≥at%이되 (at%/at%)로 ≥1의 평균 C/O 비를 갖고,
상기 5족 금속이 Mo에 완전히 용해되어 있으며,
산화물이 없고,
상기 5족 금속이 용액 내 균일하게 분포되어 존재하고 상기 5족 금속 분포의 표준편차(σ)가 다음과 같은 관계식:
σ≤CM×0.15
을 만족하며,
상기 스퍼터링 타깃은 성형 조직을 갖고,
최종 성형 방향에 수직으로 측정한 입도 분포의 d50과 d90이 관계식 d90/d50≤5를 만족하는 것을 특징으로 하는 스퍼터링 타깃.
A sputtering target composed of a Mo alloy comprising at least one Group V metal of the periodic table, prepared by consolidation from a powder mixture, wherein the average content ( CM ) of the Group 5 metal is 5 to 15 at% and the Mo content 80 ≥at% but with an average C/O ratio of ≥1 (at%/at%),
The Group 5 metal is completely dissolved in Mo,
no oxide,
The group 5 metal is uniformly distributed in the solution, and the standard deviation (σ) of the group 5 metal distribution is the following relation:
σ≤C M ×0.15
is satisfied with
The sputtering target has a molded structure,
A sputtering target, characterized in that d 50 and d 90 of the particle size distribution measured perpendicular to the final forming direction satisfy the relational expression d 90 /d 50 ≤5.
제1항에 있어서, 상기 성형 조직이 다음과 같은 주 배향을 갖는 것을 특징으로 하는 스퍼터링 타깃:
a. 성형방향: 110
b. 성형 방향에 수직: 100과 111로 이루어진 군으로부터 선택되는 적어도 하나의 배향.
The sputtering target according to claim 1, characterized in that the shaped tissue has a major orientation as follows:
a. Forming direction: 110
b. Normal to forming direction: at least one orientation selected from the group consisting of 100 and 111.
제1항 또는 제2항에 있어서, ≤ 0.04 at%의 O 함량을 특징으로 하는 스퍼터링 타깃.3. Sputtering target according to claim 1 or 2, characterized by an O content of ≤ 0.04 at%. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상대밀도가 이론밀도의 >99.5%인 것을 특징으로 하는 스퍼터링 타깃.3. Sputtering target according to claim 1 or 2, characterized in that the relative density is >99.5% of the theoretical density. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 5족 금속이 Ta 또는 Nb인 것을 특징으로 하는 스퍼터링 타깃.The sputtering target according to claim 1 or 2, wherein the Group 5 metal is Ta or Nb. 제1항 또는 제2항에 있어서, 5 내지 15 at%의 5족 금속과 잔량의 Mo와 전형적인 불순물로 이루어져 있는 것을 특징으로 하는 스퍼터링 타깃.The sputtering target according to claim 1 or 2, characterized in that it consists of 5 to 15 at% of a Group 5 metal, the balance of Mo and typical impurities. 제1항 또는 제2항에 있어서, 관형 타깃인 것을 특징으로 하는 스퍼터링 타깃.The sputtering target according to claim 1 or 2, characterized in that it is a tubular target. 하기 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 제1항에 따른 스퍼터링 타깃의 제조방법:
a. 다음을 포함하는 분말 혼합물을 제조하는 단계:
i. ≥80 at%의 Mo 분말;
ii. 분말 혼합물 내 함량이 5 내지 15 at%인 적어도 하나의 5족 금속의 분말; 및
iii. 분말 혼합물 내 at%로 나타낸 C의 총 함량(ΣC)과 at%로 나타낸 O의 총 함량(ΣO)이 관계식 0.2≤ΣCO≤1.2를 만족하도록 C의 양이 선택되는 C원; 및
b. 상기 분말 혼합물을 압밀화하는 단계, 및
c. 성형 공정을 수행하는 단계.
A method of manufacturing a sputtering target according to claim 1 comprising the steps of:
a. preparing a powder mixture comprising:
i. ≥80 at% Mo powder;
ii. a powder of at least one group 5 metal having a content of 5 to 15 at% in the powder mixture; and
iii. C source in which the amount of C is selected such that the total content of C expressed in at% (Σ C ) and the total content of O expressed in at% (Σ O ) in the powder mixture satisfy the relation 0.2≤Σ CO ≤1.2 ; and
b. compacting the powder mixture, and
c. performing the forming process.
제8항에 있어서, 압밀화를
a. 상기 분말 혼합물을 100 내지 500 MPa에서 성형하여 생소지를 수득하고,
b. 상기 생소지를 온도 1800℃ < T < 2500℃에서 소결함으로써 실시하는 것을 특징으로 하는 스퍼터링 타깃의 제조방법.
9. The method of claim 8, wherein the consolidation is
a. The powder mixture is molded at 100 to 500 MPa to obtain a green body,
b. Method for producing a sputtering target, characterized in that carried out by sintering the green body at a temperature of 1800 ° C < T < 2500 ° C.
제8항에 있어서, 상기 Mo 분말이 피셔법에 의해 측정한 입도 2 내지 7 ㎛를 갖고 상기 5족 금속이 피셔법에 의해 측정한 입도 4 내지 20 ㎛를 갖는 것을 특징으로 하는 스퍼터링 타깃의 제조방법.The method for manufacturing a sputtering target according to claim 8, wherein the Mo powder has a particle size of 2 to 7 μm measured by a Fischer method, and the Group 5 metal has a particle size of 4 to 20 μm measured by a Fischer method. . 제8항에 있어서, ΣC와 ΣO이 다음과 같은 관계식을 만족하는 것을 특징으로 하는 스퍼터링 타깃의 제조방법:
0.4≤ΣCO≤1.1
The method according to claim 8, wherein Σ C and Σ O satisfy the following relational expression:
0.4≤Σ CO ≤1.1
제8항에 있어서, 상기 분말 혼합물이 전형적인 불순물 이외에 추가 합금화 원소를 함유하지 않는 것을 특징으로 하는 스퍼터링 타깃의 제조방법.9. A method according to claim 8, characterized in that the powder mixture contains no further alloying elements other than typical impurities. 제8항에 있어서, 성형이 압연, 압출 또는 단조에 의해 성형도 45 내지 90%로 실시되는 것을 특징으로 하는 스퍼터링 타깃의 제조방법.The method for manufacturing a sputtering target according to claim 8, wherein the molding is performed with a molding degree of 45 to 90% by rolling, extrusion or forging. 제8항에 있어서, 소결이 진공, 불활성 분위기와 환원 분위기로부터 선택되는 적어도 하나의 분위기에서 실시되는 것을 특징으로 하는 스퍼터링 타깃의 제조방법.The method for manufacturing a sputtering target according to claim 8, wherein the sintering is performed in at least one atmosphere selected from a vacuum, an inert atmosphere, and a reducing atmosphere. 제14항에 있어서, 소결이 진공과 불활성 분위기로부터 선택되는 적어도 하나의 분위기에서 가열공정 중에 적어도 일시적으로 또한 환원 분위기 중 소결 온도에서 유지하는 시간 동안 적어도 일시적으로 실시되는 것을 특징으로 하는 스퍼터링 타깃의 제조방법.15. The production of a sputtering target according to claim 14, wherein the sintering is carried out at least temporarily during the heating process in at least one atmosphere selected from vacuum and inert atmosphere and at least temporarily during a time held at the sintering temperature in a reducing atmosphere. Way. 삭제delete 삭제delete 삭제delete 삭제delete 삭제delete 삭제delete 삭제delete
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