KR20080066868A

KR20080066868A - 스퍼터링 타겟 및 그 제조 방법

Info

Publication number: KR20080066868A
Application number: KR1020087013655A
Authority: KR
Inventors: 유키노부 스즈키; 고이치 와타나베; 도시야 사카모토; 미치오 사토; 야스오 고사카
Original assignee: 가부시끼가이샤 도시바; 도시바 마테리알 가부시키가이샤
Priority date: 2005-11-07
Filing date: 2006-11-02
Publication date: 2008-07-16
Also published as: JPWO2007052743A1; US20090134020A1; WO2007052743A1; TW200724704A; TWI356853B; KR101065427B1

Abstract

본 발명은 스퍼터링 타겟재의 스퍼터 처리면측에 위치하는 제1 층과, 스퍼터링 타겟재의 비스퍼터 처리면측에 위치하는 제2 층이, 이 제1 층과 제2 층과의 접합 계면을 통해 접합되어 이루어지는 스퍼터링 타겟으로서, 상기 접합 계면의 산소 피크값(A)과, 상기 제1 층의 산소 피크값(B)과, 상기 제2 층의 산소 피크값(C)의 비가, 하기 조건 X 및 Y를 만족시키는 것을 특징으로 하는 스퍼터링 타겟, 및 그 제조 방법에 관한 것이다.

조건 X: A/B≤1.5

조건 Y: A/C≤1.5

이러한 본 발명에 따르면, 종래 폐기 처분되는 일이 많았던 사용이 끝난 스퍼터링 타겟을 재이용 가능하게 해서 자원의 유효 이용이 가능하며, 이상 방전이나 스플래시의 발생이 효과적으로 억제된 양호한 박막을 안정적으로 형성할 수 있는 스퍼터링 타겟을 제공할 수 있다.

Description

스퍼터링 타겟 및 그 제조 방법{SPUTTERING TARGET AND PROCESS FOR PRODUCING THE SAME}

본 발명은 스퍼터링 타겟 및 그 제조 방법에 관한 것이다.

종래, 기재의 표면에 박막을 형성하는 기술 중 하나로서 스퍼터링 기술이 있다. 스퍼터링에 사용되는 타겟으로서는, 형성하는 박막의 종류, 용도 내지 목적 등에 따라서 수많은 것이 제안되어 있으며, 예컨대, Mo재, W재, Cr재, Ta재, Ti재, A l재, Si재, Mo-W재, Cr-Mo재, Mo-Ta재 등으로 형성된 것이 실용화되어 있다.

타겟재는 스퍼터 처리가 행해지면, 그 표면에서부터 소모하여, 점차로 그 두께가 얇아져 간다. 타겟재의 전체에 걸쳐서 균일적으로 스퍼터 처리를 행하는 것은 곤란하기 때문에, 통상, 타겟재에는 소모가 심한 영역과 소모가 적은 영역이 있으며, 그 결과, 처리가 행해진 타겟재의 표면에는 요철이 발생하게 된다. 장시간 처리가 행해지거나, 표면에 요철이 발생한 타겟재에서는, 양호한 박막을 효율적으로 형성시키는 것이 어렵기 때문에, 소모된 타겟은 폐기 처분되게 된다.

일반적으로, 그 타겟재는, 전체의 중량의 15%∼40% 정도가 소모되면 폐기 처분되기 때문에, 따라서 나머지 60%∼85% 정도는 박막 형성에 사용되지 않고 폐기 처분되게 된다.

타겟재는 고가의 원소를 많이 포함하기 때문에, 그 재이용이 강하게 요망되고 있다. 타겟재를 재이용하는 기술로서, 예컨대 일본 특허 공개 제2001-342562호 공보에는, 사용이 끝난 타겟재인 하나 또는 복수의 고체의 블록을, 실질적으로 상기 고체 블록과 동일한 조성의 분말로 덮고, 그것에 열간 정수압 프레스(HIP)를 실시하여, 소결체로 이루어지는 타겟재를 재생하는 기술이 기재되어 있다. 타겟재를 재이용하는 다른 기술로서, 예컨대 일본 특허 공개 제2004-35919호 공보에는, 사용이 끝난 타겟 및 피타겟재와의 접합 계면 거칠기를 각각 Ra 100 ㎛ 이하로 한 후, 열간 정수압 프레스(HIP)에 의해 접합하여, 타겟재를 재생하는 기술이 개시되어 있다.

특허 문헌 1: 일본 특허 공개 제2001-342562호 공보

특허 문헌 2: 일본 특허 공개 제2004-35919호 공보

상기 기술은, 사용이 끝난 타겟재의 재이용 기술로서 유용한 것이라 인정된다. 그러나, 본 발명자들의 검토에 따르면, 재생된 타겟재와 재생되지 않은 새로운 미사용의 타겟재를 스퍼터 처리에 사용한 경우, 스퍼터 처리의 안정성 및 형성된 박막의 특성 등에 관하여 차이가 생기는 경우가 있는 것이 판명되었다. 예컨대, 재생된 타겟재를 사용한 경우에는, 새로운 타겟재에 비해서 이상 방전이 발생하기 쉽고, 그것이 스플래시 등의 원인이 되어, 박막의 형성에 영향을 주는 것이 판명되었다.

이 문제는, 특히 타겟재가 Al 합금 재료일 때에 현저하다.

사용이 끝난 타겟재와, 재이용을 위하여 새로운 타겟 재료층이 표면에 형성된 재생 타겟재는, 스퍼터 처리 및 박막 형성성에 관하여 실질적으로 차이가 생기지 않는 것으로 종래 생각되고 있으나, 본 발명자들의 검토에 따르면, 사용이 끝난 타겟재부와 새롭게 형성된 타겟재부 사이에는 상기 양 부분(즉, 사용이 끝난 타겟재부 및 새롭게 형성된 타겟재부)은 분명히 다른 접합 계면이 존재하며, 이 접합 계면의 존재가 이상 방전이나 스플래시 및 박막의 안정적인 형성에 영향을 미치는 것을 알 수 있었다.

본 발명자들은, 이 접합 계면에서는 사용이 끝난 타겟재부 및 새롭게 형성된 타겟재부와 산소 피크량이 서로 다른 것, 및 이 접합 계면과 상기 양 부분에 대하여 산소 피크량에 관한 요건을 특정함으로써 이상 방전을 억제하여 양호한 박막을 안정적으로 형성할 수 있는 것을 발견하였다.

따라서, 본 발명에 따른 스퍼터링 타겟은, 스퍼터링 타겟재의 스퍼터 처리면측에 위치하는 제1 층과, 스퍼터링 타겟재의 비스퍼터 처리면측에 위치하는 제2 층이, 이 제1 층과 제2 층과의 접합 계면을 통해 접합되어 이루어지는 스퍼터링 타겟으로서, 상기 접합 계면의 산소 피크값(A)과, 상기 제1 층의 산소 피크값(B)과, 상기 제2 층의 산소 피크값(C)의 비가, 하기 조건 X 및 Y를 만족시키는 것을 특징으로 하는 것이다.

조건 X: A/B≤1.5

조건 Y: A/C≤1.5

이러한 본 발명에 따른 스퍼터링 타겟은, 바람직하게는, 하기 조건 Z를 더 만족시키는 것이다.

조건 Z: C/B≤1.5

이러한 본 발명에 따른 스퍼터링 타겟은, 바람직하게는, 상기 제1 층이, 이 제1 층을 형성하는 타겟 재료의 분말을 상기 접합 계면 상에 퇴적시킨 층형의 퇴적물로 형성된 것을 포함한다.

이러한 본 발명에 따른 스퍼터링 타겟은, 바람직하게는, 상기 제1 층이, 이 제1 층을 형성하는 타겟 재료의 분말을 용사법(溶射法)에 의해 상기 접합 계면 상에 퇴적시킨 층형의 퇴적물로 형성된 것을 포함한다.

이러한 본 발명에 따른 스퍼터링 타겟은, 바람직하게는, 상기 제1 층이, 이 제1 층을 형성하는 판형의 타겟재로 형성된 것을 포함한다.

이러한 본 발명에 따른 스퍼터링 타겟은, 바람직하게는, 열간 정수압 프레스법(HIP법)에 의해, 상기 제1 층을 형성하는 타겟재와 상기 제2 층을 형성하는 타겟재를 확산 접합시킨 것을 포함한다.

이러한 본 발명에 따른 스퍼터링 타겟은, 바람직하게는, 상기 접합 계면이, 상기 제1 층의 형성 또는 접합 전에, 상기 제2 층을 형성하는 타겟재의 표면을 화학 에칭 처리함으로써 형성된 것을 포함한다.

또한, 본 발명에 따른 스퍼터링 타겟은, 상기 제1 층 및 상기 제2 층과 구별되는 타층 및 이 타층과의 사이에 다른 접합 계면을 더 갖는 것을 포함한다.

그리고, 본 발명에 따른 스퍼터링 타겟의 제조 방법은, 스퍼터링 타겟재의 스퍼터 처리면측에 위치하는 제1 층과, 스퍼터링 타겟재의 비스퍼터 처리면측에 위치하는 제2 층이, 이 제1 층과 제2 층과의 접합 계면을 통해 접합되어 이루어지고, 상기 접합 계면의 산소 피크값(A)과, 상기 제1 층의 산소 피크값(B)과, 상기 제2 층의 산소 피크값(C)의 비가, 하기 조건 X 및 Y를 만족시키는 스퍼터링 타겟의 제조 방법으로서, 상기의 제2 층을 형성하는 타겟재의 표면을, 평탄화 처리를 행한 후 또는 행하지 않고, 화학 에칭 처리를 실시하여, 상기 접합 계면이 되는 화학 에칭 처리면을 형성시킨 후, 이 화학 에칭 처리면 상에 상기 제1 층을 형성하는 타겟 재료의 분말을 용사법에 의해 퇴적시켜서 층형의 퇴적물을 형성함으로써, 상기 제1 층과 제2 층을 상기 접합 계면을 통해 접합시키는 것을 특징으로 하는 것이다.

조건 X: A/B≤1.5

조건 Y: A/C≤1.5

또한, 본 발명에 따른 스퍼터링 타겟의 제조 방법은, 스퍼터링 타겟재의 스퍼터 처리면측에 위치하는 제1 층과, 스퍼터링 타겟재의 비스퍼터 처리면측에 위치하는 제2 층이, 이 제1 층과 제2 층과의 접합 계면을 통해 접합되어 이루어지고, 상기 접합 계면의 산소 피크값(A)과, 상기 제1 층의 산소 피크값(B)과, 상기 제2 층의 산소 피크값(C)의 비가, 하기 조건 X 및 Y를 만족시키는 스퍼터링 타겟의 제조 방법으로서, 상기의 제2 층을 형성하는 타겟재의 표면을, 평탄화 처리를 행한 후 또는 행하지 않고, 화학 에칭 처리를 실시하여, 상기 접합 계면이 되는 화학 에칭 처리면을 형성시킨 후, 이 화학 에칭 처리면 상에 상기 제1 층을 형성하는 타겟 재료의 분말을 용사법에 의해 퇴적시켜서 층형의 퇴적물을 형성하고, 그 후, 열간 정수압 프레스법(HIP법)에 의해, 상기 제1 층과 제2 층을 상기 접합 계면을 통해 확산 접합시키는 것을 특징으로 하는 것이다.

조건 X: A/B≤1.5

조건 Y: A/C≤1.5

또한, 본 발명에 따른 스퍼터링 타겟의 제조 방법은, 스퍼터링 타겟재의 스퍼터 처리면측에 위치하는 제1 층과, 스퍼터링 타겟재의 비스퍼터 처리면측에 위치하는 제2 층이, 이 제1 층과 제2 층과의 접합 계면을 통해 접합되어 이루어지고, 상기 접합 계면의 산소 피크값(A)과, 상기 제1 층의 산소 피크값(B)과, 상기 제2 층의 산소 피크값(C)의 비가, 하기 조건 X 및 Y를 만족시키는 스퍼터링 타겟의 제조 방법으로서, 상기의 제2 층을 형성하는 타겟재의 표면을, 평탄화 처리를 행한 후 또는 행하지 않고, 화학 에칭 처리를 실시하여, 상기 접합 계면이 되는 화학 에칭 처리면을 형성시킨 후, 이 화학 에칭 처리면 상에 상기 제1 층을 형성하는 판형의 타겟 재료를 포개며, 그 후, 열간 정수압 프레스법(HIP법)에 의해, 상기 제1 층을 형성하는 타겟재와 상기 제2 층을 형성하는 타겟재를 상기 접합 계면을 통해 확산 접합시키는 것을 특징으로 하는 것이다.

조건 X: A/B≤1.5

조건 Y: A/C≤1.5

이러한 본 발명에 따른 스퍼터링 타겟의 제조 방법은, 바람직하게는, 상기의 제2 층을 형성하는 타겟재로서 사용이 끝난 타겟재를 사용하는 것을 포함한다.

이러한 본 발명에 따른 스퍼터링 타겟의 제조 방법은, 바람직하게는, 상기의 제1 층을 형성하는 타겟재로서, 평탄화 처리 및(또는) 화학적 에칭 처리를 행했거나 또는 행하지 않은 사용이 끝난 타겟재를 사용하는 것을 포함한다.

<발명의 효과>

본 발명에 따른 스퍼터링 타겟은, 스퍼터링 타겟재의 스퍼터 처리면측에 위치하는 제1 층과, 스퍼터링 타겟재의 비스퍼터 처리면측에 위치하는 제2 층이, 이 제1 층과 제2 층과의 접합 계면을 통해 접합되어 이루어지는 스퍼터링 타겟으로서, 상기 접합 계면의 산소 피크값(A), 상기 제1 층의 산소 피크값(B) 및 상기 제2 층의 산소 피크값(C)이 특정의 조건 X 및 Y를 만족시키는 것이기 때문에, 이상 방전이나 스플래시의 발생을 효과적으로 억제하여, 양호한 박막을 안정적으로 형성할 수 있는 것이다.

이러한 본 발명에서는, 종래 폐기 처분되는 일이 많았던 사용이 끝난 스퍼터링 타겟을 재이용 가능하게 해서, 자원의 유효 이용을 도모하고, 스퍼터링 타겟의 생산 비용을 대폭으로 감소할 수 있다.

<스퍼터링 타겟>

본 발명에 따른 스퍼터링 타겟의 구성 재료는 특별히 한정되는 일은 없다. 따라서, 본 발명에 따른 스퍼터링 타겟에는, 종래 공지의 각종 재료, 예컨대 금속 또는 세라믹 재료의 적어도 일종으로 이루어지는 것, 바람직하게는, 예컨대 몰리브덴(Mo), 텅스텐(W), 크롬(Cr), 탄탈(Ta), 티탄(Ti), 알루미늄(Al), 규소(Si), 이트륨(Y), 텅스텐실리사이드(WSi), 몰리브덴실리사이드(MoSi), Pt-Mn 합금, Ir-Mn 합금을 일종 또는 복수 종을 함유하여 이루어지는 것이 포함된다. 이 중에서 특히 바람직한 구체예로서는, 예컨대 W, Mo, Ti, Ir-Mn 합금, Pt-Mn 합금, Cr, Al 합금을 들 수 있다. 이들은, 원료 가격이 높은 것이며, 재이용함으로써 비용을 낮출 수 있다.

본 발명에 따른 스퍼터링 타겟의, 스퍼터링 타겟재의 스퍼터 처리면측에 위치하는 층(즉, 제1 층), 및 스퍼터링 타겟재의 비스퍼터 처리면측에 위치하는 층(즉, 제2 층)은, 상기의 각종 재료로 형성되어 있다. 또, 본 발명에 따른 스퍼터링 타겟의 제1 층 및 제2 층은, 같은 종류의 구성 재료를 동일한 비율로 포함하여 이루어지는 것으로 형성되는 것이 통상이며 또한 바람직하지만, 구성 재료의 비율 또는 종류 등은 경우에 따라 달라도 좋다. 본 발명에 따른 스퍼터링 타겟의 접합 계면은, 상기의 제1 층과 제2 층의 접합부에 존재하는 것이며, 제1 층 형성 전의 제2 층의 표면에서 유래하는 것이다.

본 발명에 따른 스퍼터링 타겟은, 바람직한 형태로서, (1) 상기 제1 층이, 이 제1 층을 형성하는 타겟 재료의 분말을 상기 접합 계면 상에 퇴적시킨 층형의 퇴적물로 형성된 것, 보다 바람직한 형태로서, (2) 상기 제1 층이, 이 제1 층을 형성하는 타겟 재료의 분말을 용사법에 의해 상기 접합 계면 상에 퇴적시킨 층형의 퇴적물로 형성된 것을 포함하며, 그리고 다른 바람직한 형태로서, (3) 상기 제1 층이 판형의 타겟재로 형성된 것을 포함한다.

여기서, 상기 (2)에서, 제1 층을 형성하는 타겟 재료의 분말을 용사하는 방법은 임의적이다. 예컨대, 프레임 용사, 특히 초고속 프레임 용사, 및 플라즈마 용사에 의한 방법이 바람직하다.

본 발명에 따른 스퍼터링 타겟이, 사용이 끝난 폐기 타겟재를 재이용하기 위하여 폐기 타겟재를 사용한 것인 경우, 그 폐기 타겟재는, 본 발명에 따른 스퍼터링 타겟의 제2 층의 형성용 재료로서 사용할 수 있으며, 본 발명에 따른 스퍼터링 타겟의 제1 층 및 제2 층의 형성용 재료로서 사용할 수 있다. 즉, 본 발명에 따른 스퍼터링 타겟에는, (4) 사용이 끝난 타겟재를 제2 층 형성 재료로서 사용하고, 이 제2 층 상에 새롭게 제1 층을 형성할 수 있으며, (5) 제1의 사용이 끝난 타겟재를 제2 층 형성 재료로서 사용하고, 이 위에 제2의 사용이 끝난 타겟재를 접합할 수 있다.

또한, 사용이 끝난 타겟재로서는, 현재 일반적으로 시판, 유통되어, 폐기되고 있는 여러 가지 타겟재, 예컨대, 분말 야금법에 의한 소결체에 열간 정수압 프레스(HIP)를 실시하여 이루어지는 타겟재, 분말 야금법에 의한 소결체에 열간 가공을 실시하여 이루어지는 타겟재를 사용할 수 있으며, 다른 방법으로서는 용해법으로 제조한 잉곳(ingot)에 열간 가공을 실시한 타겟재 등을 폭넓게 이용하는 것이 가능하다. 또한, 상기 분말 야금법에 의한 소결체로서는, 소결법, CIP법, 또는 핫프레스법에 의해 형성된 것을 사용할 수 있다.

또한, (6) 상기 (1)∼(5)의 제2 층의 형성용 재료로서는, 필요에 따라서, 타층(이 타층은 사용이 끝난 타겟재여도, 새롭게 형성시킨 것 중 어떠한 것이나 다 좋다. 또한, 이 타층은 1층이어도 좋고 복수 존재하고 있어도 좋다)을 더 형성 내지 접합할 수 있다. 따라서, 그러한 경우에는, 본 발명에 따른 스퍼터링 타겟에는, 제1 층과 제2 층 사이의 상기 접합 계면에 더하여, 이 타층과의 사이에 다른 접합 계면이 존재하는 경우가 있다.

그러나, 본 발명에 따른 스퍼터링 타겟은, 상기 (1)∼(6)의 경우 및 다른 경우를 포함하여, 제1 층과 제2 층과의 접합 계면의 산소 피크값(A)과, 상기 제1 층의 산소 피크값(B)과, 상기 제2 층의 산소 피크값(C)의 비가, 하기 조건 X 및 Y를 만족시키는 것이 중요하다.

조건 X: A/B≤1.5, 바람직하게는 A/B≤1.3

조건 Y: A/C≤1.5, 바람직하게는 A/C≤1.3

상기 조건 X 및 Y가 만족되지 않는 경우에는, 접합 계면이 불균일하게 되어, 본 발명의 효과를 얻는 것이 어려워진다.

본 발명의 효과는, 상기 조건 X 및 Y에 더하여, 또한 하기 조건 Z가 동시에 만족된 경우, 보다 현저해진다.

조건 Z: C/B≤1.5, 바람직하게는 C/B≤1.3

또한, 스퍼터링 타겟재라고 하는 특질상, 그 표면은 완전한 경면이 아니라, 현미경 관찰에 의하면 표면에 미세한 요철 형상이 보여진다. 또한, 제1 층과 제2 층이 예컨대 확산 접합된 경우에는 제1 층 및(또는) 제2 층의 타겟 재료의 확산에 의해 그 접합 계면이 두께 방향의 일정한 영역으로 확대 내지 광역화하는 경우가 발생한다. 이러한 것을 감안하여, 본 발명에서의 제1 층과 제2 층과의 접합 계면의 산소 피크값(A)은, 접합 계면을 기준으로 해서, 제1 층 및 제2 층의 양 층에 있어서의, 각각 깊이 방향(단면 방향)으로 100 ㎛ 떨어진 곳까지의 영역에 대하여, 산소 피크를 선 분석함으로써 구한 것이다. 또한, 제1 층의 산소 피크값(B), 및 상기 제2 층의 산소 피크값(C)은, 접합 계면을 기준으로 해서, 제1 층 및 제2 층의 양 층에 있어서 각각 깊이 방향(단면 방향)으로 100 ㎛ 초과한 영역에서의 산소 피크를 의미한다.

여기서, 접합 계면의 산소 피크값(A), 및 제1 층의 산소 피크값(B) 및 제2 층의 산소 피크값(C)은, 각각, 전자선 프로브 마이크로 애널라이저(Electron Probe Micro-Analyzer(EPMA))에 의해 측정할 수 있다.

상기의 조건 X 및 조건 Y가 만족되지 않는 경우에는, 이들의 조건이 만족되도록, 접합 계면의 산소 피크값(A), 제1 층의 산소 피크값(B) 및 제2 층의 산소 피크값(C) 중 어느 하나 또는 2 이상을 제어 내지 조정하기 위한 처리를 행할 수 있다. 본 발명에서는, 예컨대, 제2 층이 되는 폐기 타겟의 산소 피크값(C)을 제어하거나, 제1 층을 형성할 때의 조건(예컨대 용사 조건 등)에 의해 산소 피크값(B)을 제어함으로써, 상기의 조건 X 및 조건 Y가 만족되도록 하는 것도 가능하지만, 가장 간단하고 효율적인 것은 접합 계면의 산소 피크값(A)을 제어하는 방법이다.

그를 위한 가장 대표적이며 바람직한 방법으로서는, 상기 제1 층의 형성 또는 접합 전에, 상기 제2 층을 형성하는 타겟재의 표면을 화학 에칭 처리하는 방법을 들 수 있다. 여기서, 본 발명에서의 화학 에칭 처리란, 산 또는 알칼리 용액에 의한 표면 처리를 말하는 것이다.

또한, 제2 층이 되는 타겟재의 표면은, 이 화학 에칭 처리를 행하기 전에, 필요에 따라서, 제2 층이 되는 타겟재 표면을 평활화하기 위한 가공, 예컨대 기계적인 연마 가공을 행할 수 있다. 스퍼터 처리에 의해 소모되어 표면이 요철로 된 폐기 타겟을, 이 제2 층을 형성하는 타겟재로서 사용하는 경우에는, 이 평활화 가공을 실시하는 것이 바람직하다. 이에 따라, 이상 방전이나 스플래시의 발생이 효과적으로 억제되어, 보다 양호한 박막을 보다 안정적으로 형성할 수 있게 된다.

또한, 기계적인 연마 가공에 의해 폐기 타겟의 표면을 단순히 평활화한 것만으로는, 상기의 조건 X 및 Y 그리고 조건 Z가 동시에 만족되도록 하는 것은 매우 곤란하므로, 그 경우, 상기 화학 에칭 처리는 필수적이 된다.

본 발명에 따른 스퍼터링 타겟은, 상기한 바와 같이 제1 층과 제2 층이, 제1 층과 제2 층 사이의 접합 계면을 통해 접합되어 이루어지는 것이지만, 상기 제1 층을 형성하는 타겟재와 상기 제2 층을 형성하는 타겟재를 확산 접합시킨 것이 특히 바람직하다. 이에 따라, 제1 층과 제2 층과의 보다 치밀한 접합이 달성되어, 보다 양호한 스퍼터링 타겟을 얻는 것이 가능해진다.

확산 접합시키기 위한 방법은, 열간 정수압 프레스법(HIP법)이 바람직하다. 또한, 제1 층을 형성하는 타겟재와 상기 제2 층을 형성하는 타겟재는, 통상 동일한 종류의 타겟재로 이루어져 있고, 그리고 본 발명에서는 조건 X 및 Y가 만족되도록, 예컨대 화학 에칭 처리가 실시되어, 접합 계면의 산소 피크값(A), 제1 층의 산소 피크값(B) 및 제2 층의 산소 피크값(C)이 소정 범위 내로 제어되어 있기 때문에, 열간 정수압 프레스법(HIP법)에 의해, 보다 효율적이고 효과적으로 제1 층과 제2 층의 확산 접합이 달성된다.

열간 정수압 프레스(HIP)의 처리 조건으로서는, 이하의 범위의 것이 바람직하다.

즉, 그 온도는, 현재, 상기 여러 가지 타겟재를 구성하고 있는 재질마다, 일반적으로 실시되고 있는 HIP 처리 온도로 실시하면 된다. 대표적인 하기의 재질에 있어서, 그 적정한 온도 범위의 예를 이하에 기재한다.

Mo재: 약 1000℃∼1600℃, 바람직하게는 1100℃∼1400℃,

W재: 약 1400℃∼2000℃, 바람직하게는 1500℃∼1800℃,

Cr재: 약 800℃∼1500℃, 바람직하게는 1000℃∼1300℃,

Ta재: 약 800℃∼1500℃, 바람직하게는 1000℃∼1300℃,

Ti재: 약 800℃∼1500℃, 바람직하게는 1000℃∼1300℃,

Al재: 약 200℃∼600℃, 바람직하게는 300℃∼500℃,

Si재: 800℃∼1500℃, 바람직하게는 1000℃∼1300℃,

Mo-W재: 약 1000℃∼1600℃, 바람직하게는 1200℃∼1400℃,

Cr-Mo재: 약 800℃∼1500℃, 바람직하게는 1000℃∼1300℃,

Mo-Ta재: 약 800℃∼1500℃, 바람직하게는 1000℃∼1300℃이다.

각각의 재질에 있어서의 HIP 처리의 온도가, 모두 상기 하한의 온도 미만이면, 온도가 너무 낮기 때문에 접합을 하고자 하는 접합면에서의 열적 활성화가 촉진되지 않아, HIP에 의한 확산 접합이 불완전해지는 경우가 있다. 또한, 마찬가지로, 그 상한을 넘으면, 처리 중인 재질의 입성장(粒成長)이 일어나, 스퍼터링 시에 파티클이 발생하는 등, 타겟재로서의 기본적인 기능을 손상시키기 때문에 바람직하지 않다.

또한, HIP 처리의 압력으로서, 40 ㎫ 미만에서는 압력이 너무 낮기 때문에 접합을 하고자 하는 접합면에서의 활성화가 촉진되지 않아 HIP에 의한 확산 접합이 불완전해진다. 또한, 상한의 값에 대해서는, 250 ㎫를 넘으면 일반적인 HIP 설비의 능력상 부담이 크다. 따라서, 그 적정한 압력 범위로서 40 ㎫∼250 ㎫ 이하이다.

HIP 처리의 시간에 있어서는, 1시간∼6시간의 범위에서의 처리가 바람직하다. 1시간 미만이 되면 접합면에서의 열적 활성이 촉진되지 않아 접합 강도가 낮아져서 바람직하지 않다. 한편, 상한인 6시간을 넘으면, 양자의 확산 접합은 충분히 완료되기 때문에, 그 이상으로 처리를 계속하는 것은 에너지적으로도 작업성에서도 바람직하지 않다.

<스퍼터링 타겟의 제조 방법>

상기의 본 발명에 따른 스퍼터링 타겟은, 임의의 방법에 의해 제조할 수 있다. 본 발명에서 특히 바람직한 것으로서는, 예컨대 하기 방법을 들 수 있다.

(1) 상기의 제2 층을 형성하는 타겟재의 표면을, 평탄화 처리를 행한 후 또는 행하지 않고, 화학 에칭 처리를 실시하여, 상기 접합 계면이 되는 화학 에칭 처리면을 형성시킨 후, 이 화학 에칭 처리면 상에 상기 제1 층을 형성하는 타겟 재료의 분말을 용사법에 의해 퇴적시켜서 층형의 퇴적물을 형성함으로써, 상기 제1 층과 제2 층을 상기 접합 계면을 통해 접합시키는 스퍼터링 타겟의 제조 방법.

(2) 상기의 제2 층을 형성하는 타겟재의 표면을, 평탄화 처리를 행한 후 또는 행하지 않고, 화학 에칭 처리를 실시하여, 상기 접합 계면이 되는 화학 에칭 처리면을 형성시킨 후, 이 화학 에칭 처리면 상에 상기 제1 층을 형성하는 타겟 재료 의 분말을 용사법에 의해 퇴적시켜서 층형의 퇴적물을 형성하고, 그 후, 열간 정수압 프레스법(HIP법)에 의해, 상기 제1 층과 제2 층을 상기 접합 계면을 통해 확산 접합시키는 스퍼터링 타겟의 제조 방법.

(3) 상기의 제2 층을 형성하는 타겟재의 표면을, 평탄화 처리를 행한 후 또는 행하지 않고, 화학 에칭 처리를 실시하여, 상기 접합 계면이 되는 화학 에칭 처리면을 형성시킨 후, 이 화학 에칭 처리면 상에 상기 제1 층을 형성하는 판형의 타겟 재료를 포개며, 그 후, 열간 정수압 프레스법(HIP법)에 의해, 상기 제1 층을 형성하는 타겟재와 상기 제2 층을 형성하는 타겟재를 상기 접합 계면을 통해 확산 접합시키는 스퍼터링 타겟의 제조 방법.

(4) 상기 (1)∼(3) 중 어느 하나의 방법에 있어서, 상기의 제2 층을 형성하는 타겟재로서 사용이 끝난 타겟재를 사용하는 스퍼터링 타겟의 제조 방법.

(5) 상기 (4)의 방법에 있어서, 상기의 제1 층을 형성하는 타겟재로서, 평탄화 처리 및(또는) 화학적 에칭 처리를 행했거나 또는 행하지 않은 사용이 끝난 타겟재를 사용하는 스퍼터링 타겟의 제조 방법.

실시예

<실시예 1>

Y를 2 at% 포함하는 Al재로 이루어지는 사용이 끝난 스퍼터링 타겟(직경 300 ㎜, 평균 두께 15 ㎜)을 기계 가공하여 그 표면의 볼록부를 제거하였다. 이 사용이 끝난 스퍼터링 타겟을 제2 층으로 하고, 이 기계 가공된 표면을, 화학 에칭 처리하였다. 그 후, 화학 에칭 처리면에, Y를 2 at% 포함하는 Al재로 이루어지는 입 자를, 초고속 프레임 용사법에 의해, 두께 약 15 ㎜ 퇴적시킴으로써, 제1 층을 형성하여, 본 발명에 따른 스퍼터링 타겟을 얻었다.

이 스퍼터링 타겟의 임의의 3부위에서 샘플편을 채취하여, 제1 층, 제2 층 및 제1 층과 제2 층과의 접합 계면에서의 산소 피크를 EPMA 분석법에 의해 측정한 바, 표 1과 같은 결과가 얻어졌다.

또한, 상기에서 얻어진 스퍼터링 타겟으로부터, 직경 50 ㎜×두께 5 ㎜의 타겟을 채취하였다. 이 타겟을 스퍼터 장치에 부착하고, 하기의 성막 조건으로 더미(dummy) 스퍼터를 30분간 행한 후, 스플래시 시험을 10회 행하였다. 10회의 평균값은 표 1에 나타나는 바와 같다.

성막 조건: Ar 유량 10 scm, Power 180 W, TS 거리: 75 ㎜, 스퍼터압: 0.3 ㎩, 기판 온도: R.T, 막 두께: 300 ㎚.

<실시예 2>

기계적 가공을 행하지 않은 것 이외는 실시예 1과 동일하게 하여, 본 발명에 따른 스퍼터링 타겟을 얻었다. 실시예 1과 마찬가지로, 제1 층, 제2 층 및 접합 계면에서의 산소 피크의 측정 및 스플래시 시험을 행하였다. 결과는, 표 1에 나타나는 바와 같다.

<실시예 3>

실시예 1과 마찬가지로, Y를 2 at% 포함하는 Al재로 이루어지는 사용이 끝난 스퍼터링 타겟(직경 300 ㎜, 평균 두께 15 ㎜)을 기계 가공하여 그 표면의 볼록부를 제거하였다. 이 사용이 끝난 스퍼터링 타겟을 제2 층으로 하고, 이 기계 가공 된 표면을 화학 에칭 처리하였다. 그 후, 화학 에칭 처리면에, Y를 2 at% 포함하는 Al재로 이루어지는 입자를, 초고속 프레임 용사법에 의해, 두께 약 30 ㎜ 퇴적시켜서 제1 층을 형성하였다. 그 후, HIP 처리를 행하여, 본 발명에 따른 두께 약 30 ㎜의 스퍼터링 타겟을 얻었다.

실시예 1과 마찬가지로, 제1 층, 제2 층 및 접합 계면에서의 산소 피크의 측정 및 스플래시 시험을 행하였다. 결과는 표 1에 나타나는 바와 같다.

<실시예 4>

기계적 가공을 행하지 않은 것 이외는 실시예 3과 동일하게 하여, 본 발명에 따른 스퍼터링 타겟을 얻었다. 실시예 1과 마찬가지로, 제1 층, 제2 층 및 접합 계면에서의 산소 피크의 측정 및 스플래시 시험을 행하였다. 결과는 표 1에 나타나는 바와 같다.

<비교예 1∼4>

표 1에 나타나는 바와 같이, 화학 에칭 처리를 행하지 않은 것 이외는 실시예 1∼4와 동일하게 하여, 스퍼터링 타겟(비교예 1∼4)을 제조하였다.

각각의 스퍼터링 타겟에 대하여, 실시예 1과 마찬가지로 제1 층, 제2 층 및 접합 계면에서의 산소 피크의 측정 및 스플래시 시험을 행하였다. 결과는 표 1에 나타나는 바와 같다.

<실시예 5∼8 및 비교예 5∼8>

표 1에 나타나는 바와 같이, Y를 0.6 at% 포함하는 Al재로 이루어지는 사용이 끝난 스퍼터링 타겟을 사용한 것 이외는 실시예 1∼4 및 비교예 1∼4와 동일하 게 하여, 스퍼터링 타겟(실시예 5∼8 및 비교예 5∼8)을 제조하였다.

각각의 스퍼터링 타겟에 대하여, 상기와 마찬가지로 제1 층, 제2 층 및 접합 계면에서의 산소 피크의 측정 및 스플래시 시험을 행하였다. 결과는 표 1에 나타나는 바와 같다.

<실시예 9∼12 및 비교예 9∼12>

표 1에 나타나는 바와 같이, Cr재로 이루어지는 사용이 끝난 스퍼터링 타겟을 사용한 것 이외는 실시예 1∼4 및 비교예 1∼4와 동일하게 하여, 스퍼터링 타겟(실시예 9∼12 및 비교예 9∼12)을 제조하였다.

<실시예 13∼16 및 비교예 13∼16>

표 1에 나타나는 바와 같이, Si재로 이루어지는 사용이 끝난 스퍼터링 타겟을 사용한 것 이외는 실시예 1∼4 및 비교예 1∼4와 동일하게 하여, 스퍼터링 타겟(실시예 13∼16 및 비교예 13∼16)을 제조하였다.

<실시예 17∼20 및 비교예 17∼20>

표 1에 나타나는 바와 같이, Cr재로 이루어지는 사용이 끝난 스퍼터링 타겟 을 사용하고, 플라즈마 용사 처리를 행한 것 이외는 실시예 1∼4 및 비교예 1∼4와 동일하게 하여, 스퍼터링 타겟(실시예 17∼20 및 비교예 17∼20)을 제조하였다.

<실시예 21>

Y를 2 at% 포함하는 Al재로 이루어지는 사용이 끝난 스퍼터링 타겟(직경 300 ㎜, 평균 두께 15 ㎜)을 기계 가공하여 그 표면의 볼록부를 제거하였다. 이 사용이 끝난 스퍼터링 타겟을 제2 층으로 하고, 이 기계 가공된 표면을, 화학 에칭 처리하였다. 한편, 상기와 동일한 기계 가공이 행해진, 동일한 재료로 이루어지는 사용이 끝난 스퍼터링 타겟을 한 장 더 준비하고, 이것을 제1 층으로 해서 상기 제2 층의 사용이 끝난 스퍼터링 타겟과 포갠 후, HIP 처리를 행하여, 본 발명에 따른 스퍼터링 타겟을 얻었다. 또한, 이와 같이, 사용이 끝난 폐기 스퍼터링 타겟을 2장 포개는 경우를, 표 2에 있어서 「패턴 1-1」이라고 적는다.

실시예 1과 마찬가지로, 제1 층, 제2 층 및 접합 계면에서의 산소 피크의 측정 및 스플래시 시험을 행하였다. 결과는 표 2에 나타나는 바와 같다.

<실시예 22>

실시예 21과 마찬가지로, Y를 2 at% 포함하는 Al재로 이루어지는 사용이 끝난 스퍼터링 타겟(직경 300 ㎜, 평균 두께 15 ㎜)을 기계 가공하여 그 표면의 볼록부를 제거하였다. 이 사용이 끝난 스퍼터링 타겟을 제2 층으로 하고, 이 기계 가 공된 표면을, 화학 에칭 처리하였다.

한편, 신규의 미사용의 동일한 재료로 이루어지는 스퍼터링 타겟을 한 장 준비하고, 이것을 제1 층으로 해서 상기 제2 층의 사용이 끝난 스퍼터링 타겟과 포갠 후, HIP 처리를 행하여, 본 발명에 따른 스퍼터링 타겟을 얻었다. 또한, 이와 같이, 사용이 끝난 폐기 스퍼터링 타겟과 미사용 스퍼터링 타겟을 포개는 경우를, 표2에 있어서 「패턴 1-2」라고 적는다.

<실시예 23>

실시예 21과 마찬가지로, Y를 2 at% 포함하는 Al재로 이루어지는 사용이 끝난 스퍼터링 타겟(직경 300 ㎜, 평균 두께 15 ㎜)을 기계 가공하여 그 표면의 볼록부를 제거하였다. 이 사용이 끝난 스퍼터링 타겟을 제2 층으로 하고, 이 기계 가공된 표면을, 화학 에칭 처리하였다.

상기의 사용이 끝난 스퍼터링 타겟으로 이루어지는 제2 층 상에 동일한 종류의 분말 재료로 이루어지는 제2 층을 형성한 후, HIP 처리를 행하고, 상기의 사용이 끝난 스퍼터링 타겟으로 이루어지는 제2 층 상에, 동일한 종류의 분말 재료로 이루어지는 제2 층이 형성된 본 발명에 따른 스퍼터링 타겟을 얻었다. 또한, 이와 같이, 기계 가공된 사용이 끝난 폐기 스퍼터링 타겟(제1 층) 상에 분말 재료로 이루어지는 층(제2 층)을 형성하는 경우를, 표 2에 있어서 「패턴 2-1」이라고 적는다.

<실시예 24>

기계적 가공을 행하지 않은 것 이외는 실시예 23과 동일하게 하여, 본 발명에 따른 스퍼터링 타겟을 얻었다. 실시예 1과 마찬가지로, 제1 층, 제2 층 및 접합 계면에서의 산소 피크의 측정 및 스플래시 시험을 행하였다. 결과는 표 1에 나타나는 바와 같다.

<비교예 21∼24>

표 2에 나타나는 바와 같이, 화학 에칭 처리를 행하지 않은 것 이외는 실시예 21∼24와 동일하게 하여, 스퍼터링 타겟(비교예 21∼24)을 제조하였다.

각각의 스퍼터링 타겟에 대하여, 실시예 1과 마찬가지로 제1 층, 제2 층 및 접합 계면에서의 산소 피크의 측정 및 스플래시 시험을 행하였다. 결과는 표 2에 나타나는 바와 같다. 또한, 이와 같이 기계적 가공을 행하지 않은 사용이 끝난 폐기 스퍼터링 타겟(제1 층) 상에 분말 재료로 이루어지는 층(제2 층)을 형성하는 경우를, 표 2에 있어서 「패턴 2-2」라고 적는다.

<실시예 25∼28 및 비교예 25∼28>

표 2에 나타나는 바와 같이, Y를 0.6 at% 포함하는 Al재로 이루어지는 사용이 끝난 스퍼터링 타겟을 사용한 것 이외는 실시예 21∼24 및 비교예 21∼24와 동일하게 하여, 스퍼터링 타겟(실시예 25∼28 및 비교예 25∼28)을 제조하였다.

각각의 스퍼터링 타겟에 대하여, 실시예 1과 마찬가지로 제1 층, 제2 층 및 접합 계면에서의 산소 피크의 측정 및 스플래시 시험을 행하였다. 결과는 표 2에 나타나는 바와 같다.

<실시예 29∼32 및 비교예 29∼32>

표 2에 나타나는 바와 같이, Cr재로 이루어지는 사용이 끝난 스퍼터링 타겟을 사용한 것 이외는 실시예 21∼24 및 비교예 21∼24와 동일하게 하여, 스퍼터링 타겟(실시예 29∼32 및 비교예 29∼32)을 제조하였다.

<실시예 33∼36 및 비교예 33∼36>

표 2에 나타나는 바와 같이, Si재로 이루어지는 사용이 끝난 스퍼터링 타겟을 사용한 것 이외는 실시예 21∼24 및 비교예 21∼24와 동일하게 하여, 스퍼터링 타겟(실시예 33∼36 및 비교예 33∼36)을 제조하였다.

Claims

스퍼터링 타겟재의 스퍼터 처리면측에 위치하는 제1 층과, 스퍼터링 타겟재의 비스퍼터 처리면측에 위치하는 제2 층이, 이 제1 층과 제2 층과의 접합 계면을 통해 접합되어 이루어지는 스퍼터링 타겟으로서, 상기 접합 계면의 산소 피크값(A)과, 상기 제1 층의 산소 피크값(B)과, 상기 제2 층의 산소 피크값(C)의 비가, 하기 조건 X 및 Y를 만족시키는 것을 특징으로 하는 스퍼터링 타겟.

조건 X: A/B≤1.5

조건 Y: A/C≤1.5
제1항에 있어서, 하기 조건 Z를 더 만족시키는 스퍼터링 타겟.

조건 Z: C/B≤1.5
제1항에 있어서, 상기 제1 층은, 이 제1 층을 형성하는 타겟 재료의 분말을 상기 접합 계면 상에 퇴적시킨 층형의 퇴적물로 형성된 것인 스퍼터링 타겟.
제1항에 있어서, 상기 제1 층은, 이 제1 층을 형성하는 타겟 재료의 분말을 용사법(溶射法)에 의해 상기 접합 계면 상에 퇴적시킨 층형의 퇴적물로 형성된 것인 스퍼터링 타겟.
제1항에 있어서, 상기 제1 층은, 이 제1 층을 형성하는 판형의 타겟재로 형성된 것인 스퍼터링 타겟.
제1항에 있어서, 열간 정수압 프레스법(HIP법)에 의해, 상기 제1 층을 형성하는 타겟재와 상기 제2 층을 형성하는 타겟재를 확산 접합시킨 것인 스퍼터링 타겟.
제1항에 있어서, 상기 접합 계면은, 상기 제1 층의 형성 전 또는 접합 전에, 상기 제2 층을 형성하는 타겟재의 표면을 화학 에칭 처리함으로써 형성된 것인 스퍼터링 타겟.
제1항에 있어서, 상기 제1 층 및 상기 제2 층과 구별되는 타층과 이 타층과의 사이에 다른 접합 계면을 더 갖는 것인 스퍼터링 타겟.
스퍼터링 타겟재의 스퍼터 처리면측에 위치하는 제1 층과, 스퍼터링 타겟재의 비스퍼터 처리면측에 위치하는 제2 층이, 이 제1 층과 제2 층과의 접합 계면을 통해 접합되어 이루어지고, 상기 접합 계면의 산소 피크값(A)과, 상기 제1 층의 산소 피크값(B)과, 상기 제2 층의 산소 피크값(C)의 비가, 하기 조건 X 및 Y를 만족시키는 스퍼터링 타겟의 제조 방법으로서,

상기 제2 층을 형성하는 타겟재의 표면을, 평탄화 처리를 행한 후 또는 행하 지 않고, 화학 에칭 처리를 실시하여, 상기 접합 계면이 되는 화학 에칭 처리면을 형성시킨 후, 이 화학 에칭 처리면 상에 상기 제1 층을 형성하는 타겟 재료의 분말을 용사법에 의해 퇴적시켜서 층형의 퇴적물을 형성함으로써, 상기 제1 층과 제2 층을 상기 접합 계면을 통해 접합시키는 것을 특징으로 하는 스퍼터링 타겟의 제조 방법.

조건 X: A/B≤1.5

조건 Y: A/C≤1.5
스퍼터링 타겟재의 스퍼터 처리면측에 위치하는 제1 층과, 스퍼터링 타겟재의 비스퍼터 처리면측에 위치하는 제2 층이, 이 제1 층과 제2 층과의 접합 계면을 통해 접합되어 이루어지고, 상기 접합 계면의 산소 피크값(A)과, 상기 제1 층의 산소 피크값(B)과, 상기 제2 층의 산소 피크값(C)의 비가, 하기 조건 X 및 Y를 만족시키는 스퍼터링 타겟의 제조 방법으로서,

상기 제2 층을 형성하는 타겟재의 표면을, 평탄화 처리를 행한 후 또는 행하지 않고, 화학 에칭 처리를 실시하여, 상기 접합 계면이 되는 화학 에칭 처리면을 형성시킨 후, 이 화학 에칭 처리면 상에 상기 제1 층을 형성하는 타겟 재료의 분말을 용사법에 의해 퇴적시켜서 층형의 퇴적물을 형성하고, 그 후, 열간 정수압 프레스법(HIP법)에 의해, 상기 제1 층과 제2 층을 상기 접합 계면을 통해 확산 접합시키는 것을 특징으로 하는 스퍼터링 타겟의 제조 방법.

조건 X: A/B≤1.5

조건 Y: A/C≤1.5
스퍼터링 타겟재의 스퍼터 처리면측에 위치하는 제1 층과, 스퍼터링 타겟재의 비스퍼터 처리면측에 위치하는 제2 층이, 이 제1 층과 제2 층과의 접합 계면을 통해 접합되어 이루어지고, 상기 접합 계면의 산소 피크값(A)과, 상기 제1 층의 산소 피크값(B)과, 상기 제2 층의 산소 피크값(C)의 비가, 하기 조건 X 및 Y를 만족시키는 스퍼터링 타겟의 제조 방법으로서,

상기 제2 층을 형성하는 타겟재의 표면을, 평탄화 처리를 행한 후 또는 행하지 않고, 화학 에칭 처리를 실시하여, 상기 접합 계면이 되는 화학 에칭 처리면을 형성시킨 후, 이 화학 에칭 처리면 상에 상기 제1 층을 형성하는 판형의 타겟 재료를 포개며, 그 후, 열간 정수압 프레스법(HIP법)에 의해, 상기 제1 층을 형성하는 타겟재와 상기 제2 층을 형성하는 타겟재를 상기 접합 계면을 통해 확산 접합시키는 것을 특징으로 하는 스퍼터링 타겟의 제조 방법.

조건 X: A/B≤1.5

조건 Y: A/C≤1.5
제9항 내지 제11항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 제2 층을 형성하는 타겟재로서, 사용이 끝난 타겟재를 사용하는 스퍼터링 타겟의 제조 방법.
제12항에 있어서, 상기 제1 층을 형성하는 타겟재로서, 평탄화 처리와 화학 적 에칭 처리 중 하나 이상을 행했거나 또는 행하지 않은 사용이 끝난 타겟재를 사용하는 스퍼터링 타겟의 제조 방법.