KR20130080047A

KR20130080047A - Ａｌ기 합금 스퍼터링 타깃 및 그 제조 방법

Info

Publication number: KR20130080047A
Application number: KR1020137011870A
Authority: KR
Inventors: 가츠시 마츠모토; 가츠토시 다카기; 유이치 다케토미; 쥰이치 나카이; 히데타다 마키노; 도시아키 다카기
Original assignee: 가부시키가이샤 고베 세이코쇼; 가부시키가이샤 코베루코 카겐
Priority date: 2010-10-08
Filing date: 2011-10-05
Publication date: 2013-07-11
Also published as: JP2012224942A; TWI534284B; CN103154308B; US20130233706A1; WO2012046768A1; EP2626443A1; TW201237201A; CN103154308A

Abstract

본 발명은 스퍼터링 타깃을 사용했을 때의 성막 속도(스퍼터 레이트)가 높아져, 바람직하게는 스플래시의 발생을 방지할 수 있는 Al기 합금 스퍼터링 타깃을 제공하는 것이다. 본 발명의 Al기 합금 스퍼터링 타깃은 Ta을 함유하는 것이다. 바람직하게는 Al 및 Ta을 포함하는 Al-Ta계 금속간 화합물의 평균 입자 직경은 0.005㎛ 이상 1.0㎛ 이하이고, 또한 Al-Ta계 금속간 화합물의 평균 입자간 거리는 0.01㎛ 이상 10.0㎛ 이하를 만족시키는 것이다.

Description

ＡＬ기 합금 스퍼터링 타깃 및 그 제조 방법 {AL-BASED ALLOY SPUTTERING TARGET AND PRODUCTION METHOD OF SAME}

본 발명은 Al기 합금 스퍼터링 타깃 및 그 제조 방법에 관한 것으로, 상세하게는 스퍼터링 타깃을 사용했을 때의 성막 속도(스퍼터 레이트)를 높일 수 있고, 바람직하게는 스플래시의 발생 방지가 가능한 Al기 합금 스퍼터링 타깃과, 그 제조 방법에 관한 것이다.

Al기 합금은 전기 저항률이 낮고, 가공이 용이한 것 등의 이유에 의해, 액정 디스플레이(LCD), 플라즈마 디스플레이 패널(PDP), 일렉트로 루미네센스 디스플레이(ELD), 필드 에미션 디스플레이(FED), 멤스(MEMS) 디스플레이 등의 플랫 패널 디스플레이(FPD), 터치 패널, 전자 페이퍼의 분야에서 범용되고 있고, 배선막, 전극막, 반사 전극막 등의 재료에 이용되고 있다.

Al기 합금 박막의 형성에는 일반적으로 스퍼터링 타깃을 사용한 스퍼터링법이 채용되어 있다. 스퍼터링법이라 함은, 기판과, 박막 재료와 동일한 재료로 구성되는 스퍼터링 타깃 사이에서 플라즈마 방전을 형성하여, 플라즈마 방전에 의해 이온화시킨 기체를 스퍼터링 타깃에 충돌시킴으로써 스퍼터링 타깃의 원자를 두드려, 기판 상에 적층시켜 박막을 제작하는 방법이다.

스퍼터링법은 진공 증착법과는 달리, 스퍼터링 타깃과 동일한 조성의 박막을 형성할 수 있다는 장점을 갖고 있다. 특히, 스퍼터링법으로 성막된 Al기 합금 박막은, 평형 상태에서는 고용하지 않는 Nd 등의 합금 원소를 고용시킬 수 있어, 박막으로서 우수한 성능을 발휘하므로, 공업적으로 유효한 박막 제작 방법이고, 그 원료가 되는 스퍼터링 타깃의 개발이 진행되고 있다.

최근, FPD의 생산성 향상 등에 대응하기 위해, 스퍼터링 공정 시의 성막 속도(스퍼터 레이트)는 종래보다도 고속화되는 경향이 있다. 성막 속도를 빠르게 하기 위해서는, 스퍼터링 파워를 크게 하는 것이 가장 간편하지만, 스퍼터링 파워를 증가시키면, 스플래시(미세한 용융 입자) 등의 스퍼터링 불량이 발생하여, 배선막 등에 결함이 발생하므로, FPD의 수율이나 동작 성능이 저하되는 등의 폐해를 초래한다.

따라서, 성막 속도를 높이는 목적으로, 예를 들어 특허문헌 1 및 2의 방법이 제안되어 있다. 이 중 특허문헌 1에는 Al 합금 타깃의 스퍼터면의 (111) 결정 방위 함유율을 제어하여 성막 속도를 향상시키는 방법이 기재되어 있다. 또한, 특허문헌 2에는 Al-Ni-희토류 원소 합금 스퍼터링 타깃의 스퍼터링면의 <001>, <011>, <111>, <311> 결정 방위 면적률의 비율을 제어하여 성막 속도를 향상시키는 방법이 기재되어 있다.

일본 특허 출원 공개 평6-128737호 공보 일본 특허 출원 공개 제2008-127623호 공보

전술한 바와 같이, 지금까지 성막 속도를 향상시킬 목적으로 다양한 기술이 제안되어 있지만, 가일층의 개선이 요구되고 있다.

본 발명은 상기 사정을 감안하여 이루어진 것으로, 그 목적은 스퍼터링 타깃을 사용했을 때의 성막 속도가 높아져, 바람직하게는 스플래시의 발생을 방지할 수 있는 Al기 합금 스퍼터링 타깃과, 그 제조 방법을 제공하는 데 있다.

상기 과제를 해결할 수 있었던 본 발명의 Al기 합금 스퍼터링 타깃은 Ta을 함유하는 것에 요지를 갖는 것이다.

본 발명의 바람직한 실시 형태에 있어서, 상기 Al기 합금 스퍼터링 타깃은 Al 및 Ta을 포함하는 Al-Ta계 금속간 화합물의 평균 입자 직경이 0.005㎛ 이상 1.0㎛ 이하이고, 또한 상기 Al-Ta계 금속간 화합물의 평균 입자간 거리가 0.01㎛ 이상 10.0㎛ 이하를 만족시킨다.

본 발명의 바람직한 실시 형태에 있어서, 상기 Al기 합금 스퍼터링 타깃은 산소 함유량이 0.01원자％ 이상 0.2원자％ 이하이다.

본 발명의 바람직한 실시 형태에 있어서, 상기 Al기 합금 스퍼터링 타깃은,

희토류 원소로 이루어지는 제1군,

Fe, Co, Ni 및 Ge으로 이루어지는 제2군,

Ti, Zr, Hf, V, Nb, Cr, Mo 및 W으로 이루어지는 제3군 및,

Si 및 Mg으로 이루어지는 제4군

중에서 선택되는 적어도 하나의 군의 원소를 더 포함한다.

본 발명의 바람직한 실시 형태에 있어서, 상기 Al기 합금 스퍼터링 타깃은 희토류 원소로 이루어지는 제1군으로부터 선택되는 적어도 1종의 원소를 더 함유한다.

본 발명의 바람직한 실시 형태에 있어서, 상기 Al기 합금 스퍼터링 타깃은 Fe, Co, Ni 및 Ge으로 이루어지는 제2군으로부터 선택되는 적어도 1종의 원소를 더 함유한다.

본 발명의 바람직한 실시 형태에 있어서, 상기 Al기 합금 스퍼터링 타깃은 Ti, Zr, Hf, V, Nb, Cr, Mo 및 W으로 이루어지는 제3군으로부터 선택되는 적어도 1종의 원소를 더 함유한다.

본 발명의 바람직한 실시 형태에 있어서, 상기 Al기 합금 스퍼터링 타깃은 Si 및 Mg으로 이루어지는 제4군으로부터 선택되는 적어도 1종의 원소를 더 함유한다.

본 발명의 바람직한 실시 형태에 있어서, 상기 제1군으로부터 선택되는 적어도 1종의 원소는 Nd 및 La으로 이루어지는 군으로부터 선택되는 적어도 1종의 원소이다.

본 발명의 바람직한 실시 형태에 있어서, 상기 제1군으로부터 선택되는 적어도 1종의 원소는 Nd이다.

본 발명의 바람직한 실시 형태에 있어서, 상기 제2군으로부터 선택되는 적어도 1종의 원소는 Ni 및 Ge으로 이루어지는 군으로부터 선택되는 적어도 1종의 원소이다.

본 발명의 바람직한 실시 형태에 있어서, 상기 제3군으로부터 선택되는 적어도 1종의 원소는 Ti, Zr 및 Mo으로 이루어지는 군으로부터 선택되는 적어도 1종의 원소이다.

본 발명의 바람직한 실시 형태에 있어서, 상기 제3군으로부터 선택되는 적어도 1종의 원소는 Zr이다.

본 발명의 바람직한 실시 형태에 있어서, 상기 제4군으로부터 선택되는 적어도 1종의 원소는 Si이다.

본 발명의 바람직한 실시 형태에 있어서, 상기 Al기 합금 스퍼터링 타깃의 비커스 경도(Hv)는 26 이상이다.

본 발명은 상기 Al기 합금 스퍼터링 타깃의 제조 방법도 포함하는 것이며, 상기 방법은 스프레이 포밍법에 의해 합금 주괴를 얻은 후, 치밀화 수단, 단조, 열간 압연, 어닐링을 순차 행할 때에, 상기 스프레이 포밍법, 열간 압연 및 어닐링을 하기의 조건으로 행하는 것에 특징을 갖는다.

스프레이 포밍 시의 용해 온도:700∼1400℃

스프레이 포밍 시의 가스/메탈비:10N㎥/㎏ 이하

열간 압연의 압연 개시 온도:250∼500℃

열간 압연 후의 어닐링의 온도:200∼450℃

상기 어닐링 후에는, 또한, 냉간 압연 및 냉간 압연 후의 어닐링을 하기의 조건으로 행하는 것이 바람직하다.

냉간 압연의 냉연율:5∼40％

냉간 압연 후의 어닐링의 온도:150∼250℃

냉간 압연 후의 어닐링의 시간:1∼5시간

본 발명의 Al기 합금 스퍼터링 타깃은 상기와 같이 구성되어 있으므로, 상기 스퍼터링 타깃을 사용하면, 성막 속도를 높일 수 있고, 바람직하게는 스플래시의 발생을 유효하게 방지할 수 있다.

본 발명자들은 스퍼터링 타깃을 사용하여 Al기 합금막을 성막했을 때의 성막 속도가 높아져, 바람직하게는 스플래시의 발생을 방지할 수 있는 Al기 합금 스퍼터링 타깃을 제공하기 위해, 검토를 거듭해 왔다. 그 결과, 성막 속도의 향상에는 Ta을 함유하는 Al기 합금 스퍼터링 타깃의 사용이 유용하고, 특히 Al 매트릭스 중의 Ta계 화합물(즉, Al 및 Ta을 적어도 함유하는 Al-Ta계 금속간 화합물)의 사이즈(평균 입자 직경이고, 원 상당 직경과 동의)나 분산 상태(Al-Ta계 금속간 화합물의 평균 입자간 거리)를 적절하게 제어하는 것이 극히 유용한 것;또한 스플래시의 발생을 방지하기 위해서는, 상기 Ta 함유 스퍼터링 타깃의 비커스 경도를 26 이상으로 제어하면 되는 것을 발견하여, 본 발명을 완성하였다.

(Al기 합금 스퍼터링 타깃의 조성)

우선, 본 발명에 관한 Al기 합금 스퍼터링 타깃의 조성에 대해 설명한다.

상기와 같이 본 발명의 Al기 합금 스퍼터링 타깃은 Ta을 함유한다. 본 발명자들의 실험 결과에 따르면, Ta은 Al과 결합하여 Al-Ta계 금속간 화합물로서 분포함으로써 성막 중의 성막 속도 향상에 크게 기여하는 것이 확인되었다. 또한, Ta은 본 발명의 스퍼터링 타깃을 사용하여 성막되는 Al기 합금막의 내식성이나 내열성의 향상에도 유용한 원소이다.

이와 같은 작용을 유효하게 발휘시키기 위해서는, Ta을, 예를 들어 0.01원자％ 이상 함유하는 것이 바람직하다. Ta의 함유량이 많을수록, 상기 작용도 증가하는 경향이 보인다. Ta량의 상한은 상기 작용의 관점으로부터는 특별히 한정되지 않지만, Ta의 함유량이 증가하면 Al-Ta계 금속간 화합물도 증대되어, 당해 화합물의 융점은 1500℃ 이상으로 고융점이므로, 공업적 규모에서의 생산성이나 제조 가능성 등을 고려하면, Ta량의 상한은 대략 30.0원자％로 제어하는 것이 바람직하다. 보다 바람직한 Ta의 함유량은 0.02원자％ 이상 25.0원자％ 이하이고, 더욱 바람직하게는 0.04원자％ 이상 20.0원자％ 이하이다.

본 발명의 Al기 합금 스퍼터링 타깃은 Ta을 포함하고, 잔량부:Al 및 불가피적 불순물이지만, 상기 작용을 한층 향상시킬 목적으로, 또는 상기 이외의 작용을 유효하게 발휘시킬 목적으로, 하기 원소를 함유해도 좋다.

(가) 산소

산소는 성막 속도의 향상에 유용한 Al-Ta계 금속간 화합물(상세한 것은 후술함)을 미세 분산화시켜 상기 작용의 가일층의 향상에 유용한 원소이다. 후기하는 바와 같이 본 발명의 Al기 합금 스퍼터링 타깃은 스프레이 포밍법이나 분말 야금법 등에 의해 제조하는 것이 추장되지만, 소정량의 산소가 존재하면, 미세 분산된 산화물이 Al-Ta계 금속간 화합물의 석출 사이트로 되어 당해 화합물을 한층 미세 분산화시켜, 성막 속도 향상에 크게 기여하는 것이 본 발명자들의 실험에 의해 판명되었다. 이와 같은 작용을 유효하게 발휘시키기 위해서는, 산소를 0.01원자％ 이상 함유하는 것이 바람직하다. 단, 산소의 함유량이 과잉으로 되면, 형성되는 산화물이 조대화되고, Al-Ta계 금속간 화합물의 미세 분산 효과가 저하되므로, 그 상한을 0.2원자％로 하는 것이 바람직하다. 보다 바람직한 산소의 함유량은 0.01원자％ 이상 0.1원자％ 이하이다.

(나) 희토류 원소(제1군 원소)

희토류 원소(제1군 원소)는 Al기 합금 스퍼터링 타깃을 사용하여 형성되는 Al기 합금막의 내열성을 향상시켜, Al기 합금막의 표면에 형성되는 힐록을 방지하는 데 유효한 원소이다. 본 발명에 사용되는 희토류 원소는 란타노이드 원소(주기표에 있어서, 원자 번호 57의 La로부터 원자 번호 71의 Lu까지의 15 원소)에, Sc과 Y을 더한 원소군이고, 바람직한 희토류 원소(제1군 원소)는 Nd, La이고, 보다 바람직한 희토류 원소(제1군 원소)는 Nd이다. 이들을 단독으로, 또는 2종 이상을 병용할 수 있다.

상기 작용을 유효하게 발휘시키기 위해서는, 희토류 원소의 함유량(희토류 원소를 단독으로 포함할 때에는 단독의 양이고, 2종 이상을 포함할 때에는 그들의 합계량임)은 0.05원자％ 이상인 것이 바람직하다. 희토류 원소의 함유량이 많아질수록, 상기 작용도 향상되는 경향이 보이지만, 과잉으로 첨가하면, Al기 합금막의 전기 저항률이 높아져 버리므로, 그 상한은 10.0원자％로 하는 것이 바람직하다. 보다 바람직하게는 0.1원자％ 이상 5.0원자％ 이하이다.

(다) Fe, Co, Ni, Ge(제2군 원소)

Fe, Co, Ni, Ge(제2군 원소)은 Al기 합금막과, 이 Al기 합금막에 직접 접촉하는 화소 전극의 접촉 전기 저항을 저감시키는 데 유효한 원소이고, 또한 내열성 향상에도 기여하는 원소이다. Fe, Co, Ni, Ge은 각각 단독으로 사용해도 좋고, 2종 이상을 병용해도 좋다. 바람직한 제2군 원소는 Ni 및 Ge으로 이루어지는 군으로부터 선택되는 적어도 1종의 원소이다.

상기 작용을 유효하게 발휘시키기 위해서는, Fe, Co, Ni, Ge의 함유량(단독으로 포함할 때에는 단독의 양이고, 2종 이상을 포함할 때에는 그들의 합계량임)은 0.05원자％ 이상인 것이 바람직하다. 상기 원소의 함유량이 많아질수록, 상기 작용도 향상되는 경향이 보이지만, 과잉으로 첨가하면, Al기 합금막의 전기 저항률이 높아져 버리므로, 그 상한은 10.0원자％로 하는 것이 바람직하다. 보다 바람직하게는 0.1원자％ 이상 5.0원자％ 이하이다.

(라) Ti, Zr, Hf, V, Nb, Cr, Mo, W(제3군 원소)

Ti, Zr, Hf, V, Nb, Cr, Mo, W(제3군 원소)은 Al기 합금막의 내식성이나 내열성의 향상에 기여하는 원소이다. 각각 단독으로 사용해도 좋고, 2종 이상을 병용해도 좋다. 바람직한 제3군 원소는 Ti, Zr 및 Mo으로 이루어지는 군으로부터 선택되는 적어도 1종의 원소이고, 보다 바람직한 제3군 원소는 Zr이다. 단, 과잉으로 첨가하면 Al기 합금막의 전기 저항률이 높아져 버린다. Ti, Zr, Hf, V, Nb, Cr, Mo, W의 바람직한 함유량(단독으로 포함할 때에는 단독의 양이고, 2종 이상을 포함할 때에는 그들의 합계량임)은 0.05원자％ 이상 10.0원자％ 이하이고, 보다 바람직하게는 0.1원자％ 이상 5.0원자％ 이하이다.

(마) Si 및 Mg으로 이루어지는 군으로부터 선택되는 적어도 1종의 원소(제4군 원소)

Si 및 Mg으로 이루어지는 군으로부터 선택되는 적어도 1종의 원소는 Al기 합금막의 내후성 등의 내식성의 향상에 기여하는 원소이다. 각각 단독으로 사용해도 좋고, 병용해도 좋다. 바람직한 제4군 원소는 Si이다. 단, 과잉으로 첨가하면 Al기 합금막의 전기 저항률이 높아져 버린다. Si 및 Mg으로 이루어지는 군으로부터 선택되는 적어도 1종의 원소의 바람직한 함유량(단독으로 포함할 때에는 단독의 양이고, 양쪽을 포함할 때에는 그들의 합계량임)은 0.05원자％ 이상 10.0원자％ 이하이고, 보다 바람직하게는 0.1원자％ 이상 5.0원자％ 이하이다.

본 발명의 Al기 합금 스퍼터링 타깃은 성분으로서, Ta(바람직하게는 더욱 추장되는 양의 산소)을 포함하는 동시에, 또한,

상기 희토류 원소로 이루어지는 제1군,

상기 Fe, Co, Ni 및 Ge으로 이루어지는 제2군,

상기 Ti, Zr, Hf, V, Nb, Cr, Mo 및 W으로 이루어지는 제3군 및,

상기 Si 및 Mg으로 이루어지는 제4군

중에서 선택되는 적어도 하나의 군의 원소를 포함하는 조성의 것이 바람직하다.

보다 바람직한 조성의 타깃으로서, 하기의 (i) 내지 (iv)를 들 수 있다.

(i) 후술하는 표 1의 No.4 내지 6에 나타내는 바와 같은 Al(이하에 나타내는 원소를 포함하고, 잔량부가 Al 및 불가피적 불순물인 Al 합금을 의미함. 이하 동일함)-Ta-O-제1군 원소(희토류 원소) 스퍼터링 타깃이 바람직하다. 보다 바람직하게는 Al-Ta-O-Nd 스퍼터링 타깃이다.

(ii) 후술하는 표 1의 No.7, 8 및 10에 나타내는 바와 같은 Al-Ta-O-제1군 원소(희토류 원소)-제2군 원소 스퍼터링 타깃이 바람직하다. 보다 바람직하게는 Al-Ta-O-(Nd 및 La으로 이루어지는 군으로부터 선택되는 적어도 1종의 원소)-(Ni 및 Ge으로 이루어지는 군으로부터 선택되는 적어도 1종의 원소) 스퍼터링 타깃이고, 더욱 바람직하게는 Al-Ta-O-Nd-(Ni 및 Ge) 스퍼터링 타깃이다.

(iii) 후술하는 표 2의 No.17 내지 30에 나타내는 바와 같은 Al-Ta-O-제1군 원소(희토류 원소)-제2군 원소-제3군 원소 스퍼터링 타깃이 바람직하다. 보다 바람직하게는 Al-Ta-O-Nd-제2군 원소-제3군 원소 스퍼터링 타깃, 더욱 바람직하게는 Al-Ta-O-Nd-(Ni 및 Ge으로 이루어지는 군으로부터 선택되는 적어도 1종의 원소)-제3군 원소 스퍼터링 타깃, 보다 더욱 바람직하게는 Al-Ta-O-Nd-(Ni 및 Ge으로 이루어지는 군으로부터 선택되는 적어도 1종의 원소)-Zr 스퍼터링 타깃, 특히 바람직하게는 후술하는 표 2의 No.29에 나타내는 바와 같은 Al-Ta-O-Nd-(Ni 및 Ge)-Zr 스퍼터링 타깃이다.

(iv) 후술하는 표 2의 No.34 내지 37에 나타내는 바와 같은 Al-Ta-O-제1군 원소(희토류 원소)-제2군 원소-제3군 원소-제4군 원소 스퍼터링 타깃이 바람직하다. 보다 바람직하게는 Al-Ta-O-Nd-제2군 원소-제3군 원소-제4군 원소 스퍼터링 타깃, 더욱 바람직하게는 Al-Ta-O-Nd-(Ni 및 Ge으로 이루어지는 군으로부터 선택되는 적어도 1종의 원소, 특히 Ni 및 Ge)-제3군 원소-제4군 원소 스퍼터링 타깃, 보다 더욱 바람직하게는 Al-Ta-O-Nd-(Ni 및 Ge으로 이루어지는 군으로부터 선택되는 적어도 1종의 원소, 특히 Ni 및 Ge)-Zr-제4군 원소 스퍼터링 타깃, 특히 바람직하게는, 표 2의 No.34에 나타내는 바와 같은 Al-Ta-O-Nd-(Ni 및 Ge)-Zr-Si 스퍼터링 타깃이다.

또한, 다른 바람직한 조성의 스퍼터링 타깃으로서, Al-Ta-O-제2군 원소 스퍼터링 타깃, Al-Ta-O-제2군 원소-제3군 원소 스퍼터링 타깃, Al-Ta-O-제2군 원소-제3군 원소-제4군 원소 스퍼터링 타깃을 들 수 있다.

(Al-Ta계 금속간 화합물의 사이즈 및 분산 상태)

다음에, 본 발명을 특징짓는 Al-Ta계 금속간 화합물의 사이즈 및 분산 상태에 대해 설명한다.

상기 Al-Ta계 금속간 화합물은 적어도 Al과 Ta을 포함하는 화합물을 의미한다. 상기 금속간 화합물에는, Al기 합금 스퍼터링 타깃의 조성이나 제조 조건 등에 따라서 상술한 Al 및 Ta 이외의 원소(예를 들어, 상술한 바람직한 선택 원소 등)가 포함되는 경우도 있지만, 이와 같은 원소를 더 포함하는 것도, 당해 Al-Ta계 금속간 화합물의 범위 내에 포함된다.

그리고 본 발명에서는, 상기 Al-Ta계 금속간 화합물의 평균 입자 직경이 0.005㎛ 이상 1.0㎛ 이하이고, 또한 상기 Al-Ta계 금속간 화합물의 평균 입자간 거리가 0.01㎛ 이상 10.0㎛ 이하인 것에 특징이 있고, 이들의 요건을 모두 만족시키는 것은 순Al에 비해 높은 성막 속도가 얻어진다(후기하는 실시예를 참조).

우선, 상기 금속간 화합물의 평균 입자 직경은 0.005㎛ 이상 1.0㎛ 이하이다. 본 발명에서는, 이와 같이 상기 금속간 화합물의 평균 입자 직경을 1.0㎛ 이하의 나노 오더까지 초미세화함으로써, 스퍼터 현상을 균일하게 생기게 하여, 성막 속도를 향상시키는 것이다. 이와 같은 작용을 유효하게 발휘시키기 위해서는, 상기 금속간 화합물의 평균 입자 직경은 작을수록 좋지만, 공업 규모에서의 제조 가능성 등을 고려하면, 그 하한은 대략 0.005㎛ 정도이다. 또한, 상기 「평균 입자 직경」은 후기하는 방법으로 측정했을 때의 원 상당 직경의 평균이고, 상세한 것은 후술한다.

또한, 상기 금속간 화합물의 평균 입자간 거리는 0.01㎛ 이상 10.0㎛ 이하이다. 본 발명에서는, 상기의 평균 입자 직경에 추가하고, 또한 평균 입자간 거리를 제어하여 Al-Ta계 금속간 화합물의 분산 상태를 적절하게 제어함으로써, 스퍼터면의 스퍼터 상태를 균일하게 하여, 성막 속도를 한층 향상시키는 것이다. 이와 같은 작용을 유효하게 발휘시키기 위해서는, 상기 금속간 화합물의 평균 입자간 거리는 작을수록 좋지만, 공업 규모에서의 제조 가능성 등을 고려하면, 그 하한은 대략 0.01㎛ 정도이다. 또한, 상기 「평균 입자간 거리」의 측정 방법의 상세한 것은 후술한다.

본 발명의 스퍼터링 타깃은 상기 조성 및 상기 요건을 만족시키는 금속간 화합물을 갖는 것이지만, 비커스 경도(Hv)는 26 이상인 것이 바람직하고, 이에 의해 스플래시의 발생을 방지할 수 있다. 비커스 경도를 상기와 같이 높게 함으로써 스플래시의 발생을 억제할 수 있는 이유는, 상세하게는 불분명하지만, 이하와 같이 추찰된다. 즉, 상기 스퍼터링 타깃의 비커스 경도가 낮으면, 당해 스퍼터링 타깃의 제조에 사용하는 밀링머신이나 선반 등에 의한 기계 가공의 마무리면의 미시적 평활성이 악화되기 때문에, 바꾸어 말하면, 소재 표면이 복잡하게 변형되어, 거칠어지기 때문에, 기계 가공에 사용하는 절삭유 등의 오염이 스퍼터링 타깃의 표면으로 들어가 잔류한다. 이와 같은 오염은 후공정에서 표면 세정을 행해도 충분히 제거하는 것이 곤란하다. 이 스퍼터링 타깃의 표면에 잔류한 오염이, 스퍼터링 시의 초기 스플래시의 발생 기점으로 되고 있다고 생각된다. 그리고, 이와 같은 오염을 스퍼터링 타깃의 표면에 잔류시키지 않도록 하기 위해서는, 기계 가공 시의 가공성(절삭 능력)을 개선하여, 소재 표면이 거칠어지지 않도록 하는 것이 필요하다. 그로 인해, 본 발명에서는, 바람직하게는 스퍼터링 타깃의 비커스 경도를 증대시키는 것으로 한 것이다.

본 발명에 관한 Al기 합금 스퍼터링 타깃의 비커스 경도는 스플래시 발생 방지의 관점에서 보면 높을수록 좋고, 예를 들어 35 이상인 것이 보다 바람직하고, 더욱 바람직하게는 40 이상, 또한 보다 바람직하게는 45 이상이다. 또한, 비커스 경도의 상한은 특별히 한정되지 않지만, 지나치게 높으면, 비커스 경도 조정을 위한 냉연의 압연율을 증대시킬 필요가 있어, 압연을 행하기 어려워지므로, 바람직하게는 160 이하, 보다 바람직하게는 140 이하, 더욱 바람직하게는 120 이하이다.

이상, 본 발명의 Al기 합금 스퍼터링 타깃에 대해 설명하였다.

다음에, 상기 Al기 합금 스퍼터링 타깃을 제조하는 방법에 대해 설명한다.

본 발명의 Al기 합금 스퍼터링 타깃은, 예를 들어 스프레이 포밍법, 분말 야금법 등에 의해 소정 조성의 합금 주괴를 얻은 후, 필요에 따라서, 열간으로 가압하는 열간 정수압 가공(HIP:Hot Isostatic Pressing) 등의 치밀화 수단을 행하고, 계속해서, 단조, 열간 압연, 어닐링을 행하는 것이 추장된다. 상기 공정 후, 냉간 압연→어닐링(2회째의 압연→어닐링의 공정)을 행해도 좋다.

소정 조성의 합금 주괴를 얻는 데 있어서는, 상기 Al-Ta계 금속간 화합물의 사이즈나 분산 상태를 용이하게 제어할 수 있는 등의 관점으로부터 스프레이 포밍법의 적용이 바람직하다. 여기서 스프레이 포밍법이라 함은, 불활성 가스 분위기 중의 챔버 내에서 Al 합금 용탕류에 고압의 불활성 가스를 분사하여 분무화하고, 반 용융 상태ㆍ반응고 상태ㆍ고상 상태로 급냉시킨 입자를 퇴적시켜, 소정 형상의 소형재(프리폼)를 얻는 방법이다. 스프레이 포밍법은 본원 출원인에 의해 많이 개시되어 있고, 예를 들어 일본 특허 출원 공개 평9-248665호 공보, 일본 특허 출원 공개 평11-315373호 공보, 일본 특허 출원 공개 제2005-82855호 공보, 일본 특허 출원 공개 제2007-247006호 공보에 기재되어 있고, 이들을 참조할 수 있다. 혹은, 전술한 특허문헌 2도 참조할 수 있다.

구체적으로는, 원하는 Al-Ta계 금속간 화합물을 얻기 위한 바람직한 스프레이 포밍 조건으로서는, 용해 온도:700∼1400℃, 가스/메탈비는 10N㎥/㎏ 이하, 보다 바람직하게는 5∼8N㎥/㎏ 등을 들 수 있다.

또한, 스프레이 포밍법 등에 의해 합금 주괴를 얻은 후의 공정에 있어서는, 원하는 Al-Ta계 금속간 화합물을 얻기 위해, 열간 압연 조건(예를 들어, 압연 개시 온도, 압연 종료 온도, 1패스 최대 압하율, 총 압하율 등), 어닐링 조건(어닐링 온도, 어닐링 시간 등) 중 적어도 어느 한쪽을, 적절하게 제어하는 것이 바람직하다. 구체적으로는, 상기 공정에 있어서, 압연 개시 온도:250∼500℃, 어닐링 온도:200∼450℃의 범위로 제어하는 것이 바람직하다.

또한 본 발명에 있어서, 바람직한 비커스 경도로 조정하기 위해서는, 상술한 2회째의 압연→어닐링의 공정에 있어서, 냉연율을 대략 5∼40％의 범위 내로 제어하고, 어닐링 조건을 약 150∼250℃에서 약 1∼5시간의 범위 내로 제어하는 것 등이 추장된다.

(실시예)

이하, 실시예를 들어 본 발명을 더욱 구체적으로 설명하지만, 본 발명은 하기 실시예에 의해 제한되지 않고, 전ㆍ후기의 취지에 적합할 수 있는 범위에서 적당히 변경을 가하여 실시하는 것도 가능하고, 그들은 모두 본 발명의 기술적 범위에 포함된다.

(제1 실시예)

표 1에 나타내는 조성으로 이루어지는 합금의 주괴를, (1) 스프레이 포밍법 또는 (2) 분말 야금법으로 제작하였다. 각 방법의 상세한 제조 조건은 이하와 같다.

(1) 스프레이 포밍법

우선, 하기의 스프레이 포밍 조건에 의해, 표 1에 기재된 Al기 합금 프리폼을 얻었다.

(스프레이 포밍 조건)

용해 온도:1300℃

아토마이즈 가스:질소 가스

가스/메탈비:7N㎥/㎏

스프레이 거리:1050㎜

가스 아토마이즈 출구 각도:1°

콜렉터 각도:35°

다음에, 얻어진 프리폼을 캡슐에 봉입한 후 탈기하고, HIP 장치로 치밀화하였다. HIP 처리는 HIP 온도:550℃, HIP 압력:85㎫, HIP 시간:2시간으로 행하였다.

이와 같이 하여 얻어진 Al기 합금 치밀체를, 단조 전의 가열 온도:500℃, 가열 시간:2시간, 1회당의 업세팅률:10％ 이하의 조건으로 단조하여 슬래브를 얻었다(사이즈: 두께 60㎜, 폭 540㎜, 길이 540㎜).

다음에, 압연(조건:압연 개시 온도 400℃, 전체 압하율 85％) 및 어닐링(조건:200℃×4시간)을 행한 후, 기계 가공을 실시하여 Al기 합금판(두께 8㎜, 폭 150㎜, 길이 150㎜)을 제조하였다.

다음에, 상기한 Al기 합금판에 대해, 펀칭 가공과 선반 가공을 실시함으로써 직경 4인치의 원판 형상 스퍼터링 타깃을 얻었다(두께 5㎜).

(2) 분말 야금법

분말 야금법에서는 100 메쉬의 순Al 분말과 각 원소의 분말을 V형 혼합기에 투입하여 45분간 혼합하였다.

계속해서, 상기 (1)에 기재된 스프레이 포밍법과 마찬가지로, HIP 처리, 단조 전의 가열, 단조, 압연, 어닐링, 펀칭 가공 및 선반 가공을 행하여, 직경 4인치의 원판 형상 스퍼터링 타깃을 얻었다(두께 5㎜).

비교를 위해, 표 1의 No.11(순도 4N의 순Al)에 대해서는, 용해법으로 제조하였다. 상세하게는, 두께 100㎜의 주괴를 DC 주조법에 의해 조괴한 후, 400℃에서 4시간 균열 처리하고, 계속해서 실온에서 냉연율 75％로 냉간 가공하였다. 그 후, 200℃에서 4시간 열처리하고, 실온에서 냉연율 40％로 냉간 압연하였다.

이와 같이 하여 얻어진 각종 스퍼터링 타깃 재료에 대해, Al-Ta계 금속간 화합물의 사이즈(평균 입자 직경이고, 이는 원 상당 직경의 평균의 의미임) 및 분산 상태(평균 입자간 거리)를, 이하에 나타내는 바와 같이 현미경 관찰 및 화상 처리에 의해 측정하였다. 상세하게는, 시야 중에 관찰되는 Al-Ta계 금속간 화합물의 사이즈(원 상당 직경)에 따라서 현미경의 종류를 바꾸고, 하기 (3) 및 (4)의 방법에 의해 Al-Ta계 금속간 화합물의 사이즈 및 분산 상태를 산출한 후, 이들의 평균값을 산출한 것을, Al-Ta계 금속간 화합물의 평균 입자 직경 및 평균 입자간 거리로 하였다.

(3) Al-Ta계 금속간 화합물의 원 상당 직경이 1㎛ 초과인 경우에 있어서의, 평균 입자 직경 및 평균 입자간 거리의 측정

이 경우, 상기 화합물은 FE-SEM(배율 1000배)으로 관찰하였다.

우선, 측정용 시료를 이하와 같이 하여 제작하였다. 처음에 상기 스퍼터링 타깃의 측정면(압연면에 대해 수직인 단면 중, 압연 방향과 평행한 면이고, 상기 스퍼터링 타깃의 두께 t에 대해 표층부, 1/4×t부, 1/2×t부)이 나오도록, 상기 스퍼터링 타깃을 절단하였다. 계속해서, 측정면을 평활하게 하기 위해, 에머리지에 의한 연마나 다이아몬드 페이스트 등으로 연마를 행하여, FE-SEM 측정용 시료를 얻었다.

다음에, 상기 측정용 시료에 대해, FE-SEM(배율 1000배)을 사용하여 스퍼터링 타깃의 판 두께 방향을 향해 표층측, 1/4×t부, 1/2×t부의 합계 3개소에 있어서, 각각 5시야(1시야는 세로 약 80㎛×가로 약 100㎛)씩 촬영하였다. 그때에, EDS를 사용하여 각 금속간 화합물의 분석을 행하여, Ta의 피크가 검출되는 금속간 화합물을 추출하였다. 계속해서, 각 사진에 있어서 Ta의 피크가 검출된 화합물을, 적어도 Al 및 Ta을 포함하는 Al-Ta계 금속간 화합물이라고 판단하여, 당해 화합물을 화상 처리에 의해 정량 해석하고, 각 사진마다 원 상당 직경으로 구하여, 그들의 평균값을 「Al-Ta계 금속간 화합물의 평균 입자 직경」으로 하였다.

또한, Al-Ta계 화합물이라고 판단된 화합물의 수밀도(2차원, 단위 면적당의 개수)를 각 사진마다 구하여, 그들의 평균값을 계산하고, 이하의 환산식에 의해, Al-Ta계 금속간 화합물의 평균 입자간 거리를 구하였다.

Al-Ta계 화합물의 평균 입자간 거리

＝2×{1÷π÷[수밀도(2차원)]}^1/2

(4) Al-Ta계 금속간 화합물의 원 상당 직경이 1㎛ 이하인 경우에 있어서의, 평균 입자 직경 및 평균 입자간 거리의 측정

이 경우, 상기 화합물은 TEM(배율 7500배)으로 관찰하였다.

우선, 측정용 시료를 이하와 같이 하여 제작하였다. 처음에 상기 스퍼터링 타깃의 측정면(압연면에 대해 수직인 단면 중, 압연 방향과 평행한 면이고, 상기 스퍼터링 타깃의 두께 t에 대해, 표층부, 1/4×t부, 1/2×t부)으로부터 두께 약 0.8㎜ 정도의 샘플을 각각 잘라냈다. 또한, 그 각 샘플을 두께 약 0.1㎜ 정도까지 에머리지나 다이아몬드 페이스트 등으로 연마하고, 그것을 직경 3㎜의 원반 형상으로 펀칭하고, Struers제 Tenupol-5에 의해, 전해액으로서 30％ 질산-메탄올 용액을 사용하여 전해 에칭을 행하여, TEM 관찰용 샘플을 얻었다.

다음에 상기 측정용 시료에 대해, TEM(배율 7500배)을 사용하여, 스퍼터링 타깃의 판 두께 방향을 향해 표층측, 1/4×t부, 1/2×t부의 합계 3개소에 있어서, 각각 5시야(1시야는 세로 약 10㎛×가로 약 14㎛)씩 촬영하였다. 그때에, EDS를 사용하여 각 금속간 화합물의 분석을 행하여, Ta의 피크가 검출되는 금속간 화합물을 추출하였다. 계속해서, 각 사진에 있어서 Ta의 피크가 검출된 화합물을, 적어도 Al 및 Ta을 포함하는 Al-Ta계 화합물이라고 판단하여, 당해 화합물을 화상 처리에 의해 정량 해석하고, 각 사진마다 원 상당 직경으로서 구하여, 그들의 평균값을 「Al-Ta계 금속간 화합물의 평균 입자 직경」으로 하였다.

또한, Al-Ta계 화합물이라고 판단된 화합물의 수밀도(3차원, 단위 체적당의 개수)를 각 사진마다 구하여, 그들의 평균값을 계산하고, 이하의 환산식에 의해, Al-Ta계 금속간 화합물의 평균 입자간 거리를 구하였다. 또한, 화합물의 수밀도(3차원)는 관찰 위치의 TEM 샘플의 막 두께를 콘터미네이션ㆍ스폿법을 사용하여 TEM 내에서 측정하고, 시야 면적(1시야는 세로 약 10㎛×가로 약 14㎛)을 곱한 체적을 사용하여 각 사진마다 산출하였다.

Al-Ta계 화합물의 평균 입자간 거리

＝2×{(3/4)÷π÷[수밀도(3차원)]}^1/3

그리고 본 발명에서는, 상기 (3) 및 (4)의 방법에 의해 Al-Ta계 금속간 화합물의 사이즈 및 분산 상태를 산출한 후, 이들의 평균값을 산출한 것을, Al-Ta계 금속간 화합물의 평균 입자 직경 및 평균 입자간 거리로 하였다. 본 발명에서는, 이와 같이 하여 산출되는 Al-Ta계 금속간 화합물의 평균 입자 직경 및 평균 입자간 거리가 각각 0.005㎛ 이상 1.0㎛ 이하 및 0.01㎛ 이상 10.0㎛ 이하인 것을 합격으로 하였다.

(5) 스퍼터링 타깃의 비커스 경도의 측정

또한, 상기한 각 스퍼터링 타깃의 비커스 경도(Hv)를, 비커스 경도계(주식회사 아카시 제작소제, AVK-G2)를 사용하여 하중 50g으로 측정하였다. 본 실시예에서는 비커스 경도가 26 이상인 것을 합격으로 하였다.

(6) 스플래시의 발생수에 대해

상기 스퍼터링 타깃을 사용하여, 하기 조건 하에서, 막 두께가 600㎚ 정도가 되도록 스퍼터링을 행하고, 그때의 스플래시 발생의 정도를 관찰하였다.

상세하게는 우선, Corning사제 EAGLE XG 글래스 기판(사이즈:직경 4인치×두께 0.70㎜)에 대해, 주식회사 시마츠 제작소제 「스퍼터링 시스템 HSR-542S」의 스퍼터링 장치를 사용하여, 막 두께가 600㎚ 정도로 되도록 DC 마그네트론 스퍼터링을 행하였다. 스퍼터링 조건은 이하와 같다.

도달 진공도:7×10^-6Torr

Ar 가스압:2mTorr

방전 전력:260W

Ar 가스 유량:30sc㎝

극간 거리:50㎜

기판 온도: 실온

성막 시간(스퍼터링 시간):240초

다음에, 파티클 카운터(주식회사 탑콘제:웨이퍼 표면 검사 장치 WM-3)를 사용하여, 상기 박막의 표면에 인정된 파티클의 위치 좌표, 사이즈(평균 입경) 및 개수를 계측하였다. 여기서는 사이즈가 3㎛ 이상인 것을 파티클로 간주하고 있다. 그 후, 이 박막 표면을 광학 현미경 관찰(배율:1000배)하여, 형상이 반구형인 것을 스플래시로 간주하여, 단위 면적당의 스플래시의 개수를 계측하였다.

제1 실시예에서는, 이와 같이 하여 얻어진 스플래시의 발생수가 10개/㎠ 이하인 것을 ○, 11개/㎠ 이상인 것을 ×로 평가하였다. 본 실시예에서는 ○를 합격(스플래시 경감 효과 있음)으로 평가하였다.

(7) 순Al과의 성막 속도비의 측정

상기 (6)의 방법에 의해 제작한 박막의 막 두께를, 촉침 단차계(TENCOR INSTRUMENTS제 「alpha-step 250」)에 의해 측정하였다. 막 두께의 측정은 박막의 중심부로부터 반경 방향을 향해 5㎜ 간격마다 합계 3점의 막 두께를 측정하고, 그 평균값을 「박막의 막 두께」(㎚)로 하였다. 이와 같이 하여 얻어진 「박막의 막 두께」를, 스퍼터링 시간(초)으로 나누어, 평균 성막 속도(㎚/초)를 산출하였다.

비교를 위해, 4N 순도의 순Al(표 1의 No.11)을 사용하여, 상기와 마찬가지로 하여 성막했을 때의 평균 성막 속도를 기준으로 하여, 순Al과의 성막 속도비(＝상기 박막의 평균 성막 속도/순Al의 평균 성막 속도)를 산출하였다. 이와 같이 하여 얻어지는 순Al과의 성막 속도비가 클수록, 성막 속도가 높은 것을 의미한다.

제1 실시예에서는, 이와 같이 하여 얻어진 순Al과의 성막 속도비가 1.1 이상인 것을 ○, 1.1 미만인 것을 ×로 평가하였다. 본 실시예에서는 ○를 합격(성막 속도가 높음)으로 평가하였다.

이들의 결과를 표 1에 병기한다. 표 1 중, S/F는 스프레이 포밍법으로 제조한 예이다. 또한, 표 1의 가장 우측란에는 「종합 판정」의 란을 마련하고 있고, 「○」는 본 발명의 요건을 모두 만족시키는 예이고, 「×」는 본 발명에서 규정하는 요건 중 어느 하나를 만족시키지 않는 예이다.

표 1로부터 No.1∼8 및 No.10은 Ta을 포함하고, Al-Ta계 금속간 화합물의 평균 입자 직경 및 평균 입자간 거리가 본 발명의 바람직한 요건을 만족시키고 있으므로, 순Al에 비해 높은 성막 속도를 갖고 있다. 또한, 이들은 비커스 경도도 바람직한 범위로 제어되고 있으므로, 스플래시의 발생을 충분히 경감시킬 수 있었다.

이에 대해, Ta을 포함하지 않는 No.9 및 No.12는 No.11(순도 4N의 순Al)과 대략 동일한 정도의 성막 속도밖에 얻어지지 않았다. 또한, No.11은 비커스 경도도 바람직한 범위를 하회하기 때문에, 스플래시의 발생이 증대되었다.

(제2 실시예)

표 2에 나타내는 조성으로 이루어지는 합금의 주괴를, 상기 제1 실시예와 동일한 조건으로 (1) 스프레이 포밍법 또는 (2) 분말 야금법에 의해 제작하였다. 상기 (1) 스프레이 포밍법을 채용한 것에 대해서는, 제1 실시예와 마찬가지로, 얻어진 Al기 합금 프리폼을, HIP 장치에서 치밀화하고, 단조하고, 압연 및 어닐링을 행하고, 펀칭 가공과 선반 가공을 행함으로써, 직경 4인치의 원판 형상 스퍼터링 타깃을 얻었다(두께 5㎜). 또한, 상기 (2) 분말 소결법을 채용한 것에 대해서는, 제1 실시예와 마찬가지로 분말을 혼합한 후, 상기 스프레이 포밍법과 마찬가지로, HIP 장치에서 치밀화하고, 단조하고, 압연 및 어닐링을 행하여, 펀칭 가공과 선반 가공을 행함으로써, 직경 4인치의 원판 형상 스퍼터링 타깃을 얻었다(두께 5㎜).

이와 같이 하여 얻어진 각종 스퍼터링 타깃에 대해, 제1 실시예와 동일한 방법으로, Al-Ta계 금속간 화합물의 평균 입자 직경과 평균 입자간 거리를 측정하였다. 그리고 본 발명에서는, 측정된 Al-Ta계 금속간 화합물의 평균 입자 직경 및 평균 입자간 거리가 각각 0.005㎛ 이상 1.0㎛ 이하 및 0.01㎛ 이상 10.0㎛ 이하인 것을 합격으로 하였다.

또한, 상기한 각종 스퍼터링 타깃에 대해, 제1 실시예와 동일한 방법으로 비커스 경도(Hv)를 측정하였다. 그리고 본 발명에서는, 비커스 경도(Hv)가 26 이상인 것을 합격으로 하였다.

또한, 상기한 각종 스퍼터링 타깃에 대해, 제1 실시예와 동일한 방법으로 스플래시의 발생수를 측정하였다. 그리고 제2 실시예에서는, 스플래시의 발생수가 10개/㎠ 이하인 것을 ○(합격, 스플래시 경감 효과 있음), 11개/㎠ 이상인 것을 ×(불합격, 스플래시 경감 효과 없음)로 판정하였다.

또한, 상기한 각종 스퍼터링 타깃에 대해, 제1 실시예와 동일한 방법으로 순Al과의 성막 속도비를 산출하였다. 그리고 제2 실시예에서는, 순Al과의 성막 속도비가 1.1 이상인 것을 ○(합격, 성막 속도가 높음), 1.1 미만인 것을 ×(불합격, 성막 속도가 낮음)로 판정하였다.

이들의 결과를 표 2에 병기한다. 표 2 중, 제법을 S/F법으로 나타낸 것은 스프레이 포밍법으로 제조한 예이다. 또한, 표 2의 가장 우측란에는 「종합 판정」의 란을 마련하고 있고, 「○」는 본 발명의 요건을 모두 만족시키는 예이고, 「×」는 본 발명에서 규정하는 요건 중 어느 하나를 만족시키지 않는 예이다.

표 2로부터, No.13∼37은 Ta을 포함하고, Al-Ta계 금속간 화합물의 평균 입자 직경 및 평균 입자간 거리가 본 발명의 바람직한 요건을 만족시키고 있으므로, 순Al에 비해 높은 성막 속도를 갖고 있다. 또한, 이들은 비커스 경도도 바람직한 범위로 제어되고 있으므로, 스플래시의 발생을 충분히 경감시킬 수 있었다.

(제3 실시예)

조성이 Al-0.45원자％ Ta-0.026원자％ O-0.2원자％ Nd-0.1원자％ Ni-0.5원자％ Ge-0.35원자％ Zr(표 2의 No.29와 동일한 조성)인 직경 4인치의 원판 형상 스퍼터링 타깃(두께 5㎜)을, 표 3에 나타내는 조건(스프레이 포밍의 용해 온도, 스프레이 포밍의 가스/메탈비, 열간 압연의 압연 개시 온도 및 열간 압연 후의 어닐링의 온도)을 채용하는 것 이외는 제1 실시예[합금의 주괴는 상기 (1) 스프레이 포밍법에 의해 제작하였음]와 마찬가지로 하여 제조하였다.

이와 같이 하여 얻어진 각종 스퍼터링 타깃에 대해, 제1 실시예와 동일한 방법으로, Al-Ta계 금속간 화합물의 평균 입자 직경 및 평균 입자간 거리를 산출하였다. 그리고, 산출된 Al-Ta계 금속간 화합물의 평균 입자 직경 및 평균 입자간 거리가 각각 0.005㎛ 이상 1.0㎛ 이하 및 0.01㎛ 이상 10.0㎛ 이하인 것을 합격으로 하였다.

또한, 상기한 각종 스퍼터링 타깃에 대해, 제1 실시예와 동일한 방법으로 순Al과의 성막 속도비를 산출하였다. 이들의 결과를 표 3에 병기한다.

표 3으로부터 다음과 같이 고찰할 수 있다. 즉, No.29, 38, 40, 42, 43 및 45는 스프레이 포밍의 용해 온도, 스프레이 포밍의 가스/메탈비, 열간 압연의 압연 개시 온도 및 열간 압연 후의 어닐링의 온도가, 본 발명의 바람직한 요건을 만족시키고 있으므로, Al-Ta계 금속간 화합물의 평균 입자 직경 및 평균 입자간 거리가 본 발명의 바람직한 범위로 제어되어, 순Al에 비해 높은 성막 속도를 나타냈다.

이에 대해, No.39, 41, 44 및 46은 스프레이 포밍의 용해 온도, 스프레이 포밍의 가스/메탈비, 열간 압연의 압연 개시 온도, 열간 압연 후의 어닐링의 온도 중 어느 하나가, 본 발명의 바람직한 요건을 만족시키고 있지 않으므로, Al-Ta계 금속간 화합물의 평균 입자 직경 및 평균 입자간 거리가 본 발명의 바람직한 범위로 제어되지 않아, 순Al과 대략 동일한 정도의 성막 속도밖에 얻어지지 않았다.

(제4 실시예)

조성이 Al-0.16원자％ Ta-0.029원자％ O-0.28원자％ Nd(표 1의 No.6과 동일한 조성)인 직경 4인치의 원판 형상 스퍼터링 타깃(두께 5㎜)을, 표 4에 나타내는 조건(냉간 압연의 냉연율, 냉간 압연 후의 어닐링의 온도 및 냉간 압연 후의 어닐링의 시간)으로 냉간 압연 및 냉간 압연 후의 어닐링을, 열간 압연 후의 어닐링의 이후에 행한 것 이외는, 제1 실시예[합금의 주괴는 상기(1) 스프레이 포밍법에 의해 제작하였음]와 마찬가지로 하여 제조하였다.

이와 같이 하여 얻어진 각종 스퍼터링 타깃에 대해, 제1 실시예와 동일한 방법으로 비커스 경도(Hv)를 측정하였다. 그리고, 측정된 비커스 경도(Hv)가 26 이상인 것을 합격으로 하였다.

또한, 상기한 각종 스퍼터링 타깃에 대해, 제1 실시예와 동일한 방법으로 스플래시의 발생수를 계측하였다. 그리고 제4 실시예에서는, 계측된 스플래시의 발생수가 10개/㎠ 이하인 것을 ◎(스플래시 경감 효과 있음)로 판정하였다. 이들의 결과를 표 4에 병기한다.

표 4로부터 다음과 같이 고찰할 수 있다. 즉, No.48 내지 51, 53 및 54는 냉간 압연의 냉연율, 냉간 압연 후의 어닐링의 온도 및 냉간 압연 후의 어닐링의 시간이, 본 발명의 바람직한 요건을 만족시키고 있으므로, 비커스 경도(Hv)가 본 발명의 바람직한 범위로 제어되어, 스플래시의 발생을 충분히 경감시킬 수 있었다. 이에 대해, No.47, 52 및 55는 냉간 압연의 냉연율, 냉간 압연 후의 어닐링의 온도, 냉간 압연 후의 어닐링의 시간 중 어느 하나가 본 발명의 바람직한 요건을 만족시키고 있지 않으므로, 비커스 경도(Hv)가 본 발명의 바람직한 범위로 제어되지 않아, 스플래시의 발생을 충분히 경감시킬 수 없었다.

(제5 실시예)

표 5에 나타내는 그룹 I 내지 IV의 조성의 Al기 합금으로 이루어지는 직경 4인치의 원판 형상 스퍼터링 타깃(두께 5㎜)을, 제1 실시예[합금의 주괴는 상기(1) 스프레이 포밍법에 의해 제작하였음]와 마찬가지로 하여 제조하였다. 그리고, 이들 각종 Al기 합금 스퍼터링 타깃을 사용하여, 각종 Al기 합금 박막을 다음과 같이 하여 성막하였다.

Corning사제 EAGLE XG 글래스 기판(사이즈:직경 4인치×두께 0.70㎜)에 대해, 주식회사 시마츠 제작소제 「스퍼터링 시스템 HSR-542S」의 스퍼터링 장치를 사용하여, 막 두께가 300㎚ 정도로 되도록 DC 마그네트론 스퍼터링을 행하였다. 스퍼터링 조건은 이하와 같다.

도달 진공도:7×10^-6Torr

Ar 가스압:2mTorr

방전 전력:260W

Ar 가스 유량:30sccm

극간 거리:50㎜

기판 온도:실온

성막 시간(스퍼터링 시간):120초

얻어진 각종 Al기 합금 박막에 대해, 불활성 가스(N₂) 분위기 하에서 온도 550℃에서 20분간 보유 지지하는 가열 처리를 행한 후, 각종 Al기 합금 박막의 전기 저항률을 직류 4탐침법으로 측정하였다. 그리고, 박막의 특성으로서, 고내열성보다도 저전기 저항률을 중시하는 그룹 I에 대해서는, 4μΩ㎝ 이하인 것을 ◎(매우 낮음), 4μΩ㎝를 초과하지만 8μΩ㎝ 이하인 것을 ○(낮음), 8μΩ㎝를 초과하는 것을 △(낮지 않음)로 판정하였다. 또한 박막의 특성으로서, 저전기 저항률보다도 고내열성을 중시하는 그룹 II∼IV에 대해서는, 6μΩ㎝ 이하의 것을 ◎(매우 낮음), 6μΩ㎝를 초과하지만 12μΩ㎝ 이하인 것을 ○(낮음), 12μΩ㎝를 초과하는 것을 △(낮지 않음)로 판정하였다. 이 결과를 표 5에 병기한다.

표 5로부터 다음과 같이 고찰할 수 있다. 즉, No.6, 10, 29 및 34는 본 발명의 Al기 합금 스퍼터링 타깃 중에서도 특히 바람직한 조성의 스퍼터링 타깃을 사용한 예이다. 상기 No.6과 No.56의 비교로부터는, 제1군 원소(희토류 원소)로서 La보다도 Nd를 함유시킨 쪽이, 보다 낮은 전기 저항률을 나타내고 우수한 것을 알 수 있다. 또한, No.10과 No.58의 비교로부터, 제2군 원소로서 Co와 Ge의 조합보다도, Ni과 Ge의 조합의 쪽이, 보다 낮은 전기 저항률을 나타내고 우수한 것을 알 수 있다. 또한, No.29와, No.59 내지 61의 비교로부터, 제3군 원소로서 Ti이나 Mo, W보다도 Zr을 함유시킨 쪽이, 보다 낮은 전기 저항률을 나타내고 우수한 것을 알 수 있다. 또한, No.34와 No.35의 비교로부터, 제4군 원소로서 Mg보다도 Si를 함유시킨 쪽이, 보다 낮은 전기 저항률을 나타내고 우수하다고 할 수 있다.

Claims

Ta을 함유하는 것을 특징으로 하는, Al기 합금 스퍼터링 타깃.
제1항에 있어서, Al 및 Ta을 포함하는 Al-Ta계 금속간 화합물의 평균 입자 직경이 0.005㎛ 이상 1.0㎛ 이하이고, 또한 상기 Al-Ta계 금속간 화합물의 평균 입자간 거리가 0.01㎛ 이상 10.0㎛ 이하인, Al기 합금 스퍼터링 타깃.
제2항에 있어서, 산소 함유량이 0.01원자％ 이상 0.2원자％ 이하인, Al기 합금 스퍼터링 타깃.
제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 희토류 원소로 이루어지는 제1군,
Fe, Co, Ni 및 Ge으로 이루어지는 제2군,
Ti, Zr, Hf, V, Nb, Cr, Mo 및 W으로 이루어지는 제3군 및,
Si 및 Mg으로 이루어지는 제4군
중에서 선택되는 적어도 하나의 군 중 적어도 1종의 원소를 더 포함하는, Al기 합금 스퍼터링 타깃.
제3항에 있어서, 희토류 원소로 이루어지는 제1군으로부터 선택되는 적어도 1종의 원소를 더 함유하는, Al기 합금 스퍼터링 타깃.
제3항에 있어서, Fe, Co, Ni 및 Ge으로 이루어지는 제2군으로부터 선택되는 적어도 1종의 원소를 더 함유하는, Al기 합금 스퍼터링 타깃.
제5항에 있어서, Fe, Co, Ni 및 Ge으로 이루어지는 제2군으로부터 선택되는 적어도 1종의 원소를 더 함유하는, Al기 합금 스퍼터링 타깃.
제6항에 있어서, Ti, Zr, Hf, V, Nb, Cr, Mo 및 W으로 이루어지는 제3군으로부터 선택되는 적어도 1종의 원소를 더 함유하는, Al기 합금 스퍼터링 타깃.
제7항에 있어서, Ti, Zr, Hf, V, Nb, Cr, Mo 및 W으로 이루어지는 제3군으로부터 선택되는 적어도 1종의 원소를 더 함유하는, Al기 합금 스퍼터링 타깃.
제8항에 있어서, Si 및 Mg으로 이루어지는 제4군으로부터 선택되는 적어도 1종의 원소를 더 함유하는, Al기 합금 스퍼터링 타깃.
제9항에 있어서, Si 및 Mg으로 이루어지는 제4군으로부터 선택되는 적어도 1종의 원소를 더 함유하는, Al기 합금 스퍼터링 타깃.
제5항에 있어서, 상기 제1군으로부터 선택되는 적어도 1종의 원소는 Nd 및 La으로 이루어지는 군으로부터 선택되는 적어도 1종의 원소인, Al기 합금 스퍼터링 타깃.
제5항에 있어서, 상기 제1군으로부터 선택되는 적어도 1종의 원소는 Nd인, Al기 합금 스퍼터링 타깃.
제7항에 있어서, 상기 제2군으로부터 선택되는 적어도 1종의 원소는 Ni 및 Ge으로 이루어지는 군으로부터 선택되는 적어도 1종의 원소인, Al기 합금 스퍼터링 타깃.
제9항에 있어서, 상기 제3군으로부터 선택되는 적어도 1종의 원소는 Ti, Zr 및 Mo으로 이루어지는 군으로부터 선택되는 적어도 1종의 원소인, Al기 합금 스퍼터링 타깃.
제9항에 있어서, 상기 제3군으로부터 선택되는 적어도 1종의 원소는 Zr인, Al기 합금 스퍼터링 타깃.
제11항에 있어서, 상기 제4군으로부터 선택되는 적어도 1종의 원소는 Si인, Al기 합금 스퍼터링 타깃.
제1항에 있어서, 비커스 경도(Hv)가 26 이상인, Al기 합금 스퍼터링 타깃.
제1항에 기재된 Al기 합금 스퍼터링 타깃을 제조하는 방법이며,
스프레이 포밍법에 의해 합금 주괴를 얻은 후, 치밀화 수단, 단조, 열간 압연, 어닐링을 순차 행할 때에, 상기 스프레이 포밍법, 열간 압연 및 어닐링을 하기의 조건으로 행하는 것을 특징으로 하는, Al기 합금 스퍼터링 타깃의 제조 방법.
스프레이 포밍 시의 용해 온도:700∼1400℃
스프레이 포밍 시의 가스/메탈비:10N㎥/㎏ 이하
열간 압연의 압연 개시 온도:250∼500℃
열간 압연 후의 어닐링의 온도:200∼450℃
제19항에 있어서, 상기 어닐링 후, 또한, 냉간 압연 및 냉간 압연 후의 어닐링을 하기의 조건으로 행하는, Al기 합금 스퍼터링 타깃의 제조 방법.
냉간 압연의 냉연율:5∼40％
냉간 압연 후의 어닐링의 온도:150∼250℃
냉간 압연 후의 어닐링의 시간:1∼5시간