KR20130133002A - High purity ni sputtering target and method for manufacturing same - Google Patents

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노부아키 나카시마
도오루 고마츠
다카시 사노
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가부시끼가이샤 도시바
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Abstract

본 발명은, 평균 결정 입자 직경이 1000㎛ 이하인 고순도 Ni 스퍼터링 타깃이며, 그 스퍼터면에 있어서의 결정 배향이 랜덤 배향인 동시에, 스퍼터링 타깃의 두께 방향의 중심면에 있어서의 결정 배향도 랜덤 배향인 것을 특징으로 하는 고순도 Ni 스퍼터링 타깃이다. 분말로 하여 X선 회절을 행해도 피크의 순서가 변하지 않는 것이 바람직하다. 상기 구성에 의하면, 안정된 스퍼터 레이트를 얻을 수 있으며, 장기간 사용할 수 있는 고순도 Ni 스퍼터링 타깃이 얻어진다.The present invention is a high-purity Ni sputtering target having an average crystal grain diameter of 1000 µm or less, the crystal orientation in the sputter surface is random orientation, and the crystal orientation in the center plane in the thickness direction of the sputtering target is also random orientation. It is a high-purity Ni sputtering target. It is preferable that the order of the peaks does not change even when the powder is subjected to X-ray diffraction. According to the said structure, stable sputter rate can be obtained and the high purity Ni sputtering target which can be used for a long time is obtained.

Description

고순도 Ni 스퍼터링 타겟 및 그 제조 방법{HIGH PURITY Ni SPUTTERING TARGET AND METHOD FOR MANUFACTURING SAME}High purity Ni sputtering target and manufacturing method thereof {HIGH PURITY Ni SPUTTERING TARGET AND METHOD FOR MANUFACTURING SAME}

본 발명은 고순도 Ni 스퍼터링 타겟 및 그 제조 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a high purity Ni sputtering target and a manufacturing method thereof.

고융점 금속 실리사이드 막은 반도체 소자(액정 표시 소자 포함함) 등의 배선막으로서 널리 사용되고 있다. 이 배선막의 형성 방법으로서는, 고융점 금속 실리사이드 스퍼터링 타겟을 스퍼터하여 성막하는 방법이 사용되고 있었다.High melting point metal silicide films are widely used as wiring films for semiconductor devices (including liquid crystal display devices). As a formation method of this wiring film, the method of sputtering and forming into a film the high melting-point metal silicide sputtering target was used.

이러한 종류의 스퍼터링 타겟의 제조 방법으로서는, 예를 들어, 일본 특허 공개 제 2002-38260호 공보(특허문헌 1)에서는, W, Mo, Ni 등의 실리사이드를 소결하여 타겟을 제조하는 것이 개시되어 있다. 이러한 금속 실리사이드 타겟에서는, 금속 실리사이드 및 유리 Si의 제어가 필요하다.As a manufacturing method of this kind of sputtering target, Unexamined-Japanese-Patent No. 2002-38260 (patent document 1) discloses manufacturing a target by sintering silicides, such as W, Mo, and Ni. In such a metal silicide target, control of metal silicide and free Si is necessary.

한편, 반도체 소자는 배선의 협(狹)피치화나 복잡화에 수반하여, 금속막을 형성한 후에, 열처리를 실시하여 금속막을 금속 실리사이드 막으로 하는 것이 시도 되고 있다. 예를 들어, 일본 특허 공개 제 2009-239172호 공보(특허문헌 2)에서는, V, Ti, Co, Ni 등의 금속막을 형성한 후에, 400 내지 500℃ 정도에서 열처리하여 금속막을 금속 실리사이드 막으로 하는 RTA(Rapid Thermal Annealing)법이 개시되어 있다. 이 방법에 의해, 목적으로 하는 개소에 금속 실리사이드 막을 형성할 수 있다.On the other hand, in the semiconductor device, with the narrow pitch and the complexity of wiring, it has been attempted to heat-treat the metal film as a metal silicide film after forming the metal film. For example, in Japanese Unexamined Patent Publication No. 2009-239172 (Patent Document 2), after forming metal films such as V, Ti, Co, and Ni, heat treatment is performed at about 400 to 500 ° C. to make the metal films as metal silicide films. Rapid Thermal Annealing (RTA) method is disclosed. By this method, a metal silicide film can be formed in the target location.

이러한 금속 실리사이드 막에 사용되는 금속으로서는 Ni가 주목받고 있다. 예를 들어, 일본 특허 공개 제 2008-101275호 공보(특허문헌 3)에서는, 고순도 Ni 스퍼터링 타겟이 개시되어 있다. 특허문헌 3에서는, 투자율과 조대 입자를 제어함으로써, 스퍼터링 막의 유니포머티(균일성)을 향상시키고 있다.Ni is attracting attention as a metal used for such a metal silicide film. For example, Japanese Unexamined Patent Application Publication No. 2008-101275 (Patent Document 3) discloses a high purity Ni sputtering target. In patent document 3, the uniformity (uniformity) of a sputtering film is improved by controlling permeability and a coarse particle.

한편, 특허문헌 3의 타겟은 타겟 두께가 5㎜ 이하로 해야만 하므로, 장기의 스퍼터 조작을 실시할 수 없어, 타겟의 교환 횟수가 많고 연속 운전 특성이 낮은 결점이 있었다.On the other hand, since the target thickness of the patent document 3 must be 5 mm or less, the long term sputter operation was not able to be performed, and there existed a fault which has a large number of replacement | exchange of a target, and low continuous operation characteristics.

일본 특허 공개 제 2002-38260호 공보Japanese Patent Laid-Open No. 2002-38260 일본 특허 공개 제 2009-239172호 공보Japanese Patent Publication No. 2009-239172 일본 특허 공개 제 2008-101275호 공보Japanese Patent Publication No. 2008-101275

두께가 5㎜ 이상의 고순도 Ni 타겟을 제조하는 경우에 문제가 되는 것은 결정의 배향성이다. 예를 들어, 스퍼터면의 결정 배향과 타겟 중심부의 결정 배향성이 상이하면, 스퍼터 레이트가 변화해 버리므로 안정된 장기의 스퍼터 특성이 얻어지지 않는 문제점이 있었다.A problem in the case of producing a high purity Ni target having a thickness of 5 mm or more is crystal orientation. For example, when the crystallographic orientation of the sputter surface and the crystallographic orientation of the target center are different, the sputtering rate changes, so that there is a problem in that stable long-term sputtering characteristics cannot be obtained.

본 발명은 이러한 문제를 해결하기 위하여 이루어진 것이며, 결정 배향을 균일한 랜덤 배향으로 함으로써 장기 신뢰성이 있는 스퍼터링 타겟을 제공하는 것이다.This invention is made | formed in order to solve such a problem, and it is providing the sputtering target of long-term reliability by making crystal orientation into uniform random orientation.

본 발명의 제1 고순도 Ni 스퍼터링 타겟은, 평균 결정 입자 직경이 1000㎛ 이하인 고순도 Ni 스퍼터링 타겟이며, 그 스퍼터면에 있어서의 결정 배향이 랜덤 배향인 동시에, 스퍼터링 타겟의 두께 방향의 중심면에 있어서의 결정 배향도 랜덤 배향인 것을 특징으로 하는 것이다.The 1st high purity Ni sputtering target of this invention is a high purity Ni sputtering target whose average crystal grain diameter is 1000 micrometers or less, crystal orientation in the sputter surface is random orientation, and the sputtering target in the center plane of the thickness direction Crystal orientation is also characterized by random orientation.

또한, 본 발명의 제2 고순도 Ni 스퍼터링 타겟은, 평균 결정 입자 직경이 1000㎛ 이하인 고순도 Ni 스퍼터링 타겟이며, 그 스퍼터면을 X선 회절했을 때 검출되는 각 피크의 높이의 순서와, 타겟의 일부를 분말로 하여 X선 회절했을 때 검출되는 각 피크의 높이의 순서가 동일한 것을 특징으로 하는 것이다.Moreover, the 2nd high purity Ni sputtering target of this invention is a high purity Ni sputtering target whose average crystal grain diameter is 1000 micrometers or less, The order of the height of each peak detected when X-ray diffraction of the sputter surface, and a part of a target are carried out. It is characterized by the same order of height of each peak detected when X-ray diffraction is used as a powder.

또한 상기 고순도 Ni 스퍼터링 타겟에 있어서, 상기 평균 결정 입자 직경이 20 내지 500㎛인 것이 바람직하다. 또한, 상기 스퍼터면의 결정 입자 직경의 평균 종횡비가 3 이하인 것이 바람직하다.Moreover, in the said high purity Ni sputtering target, it is preferable that the said average crystal grain diameter is 20-500 micrometers. Moreover, it is preferable that the average aspect ratio of the crystal grain diameter of the said sputter surface is three or less.

또한, 상기 스퍼터면을 X선 회절했을 때 검출되는 각 피크의 높이의 순서와, 타겟의 일부를 분말로 하여 X선 회절했을 때 검출되는 각 피크의 높이의 순서가 동일한 것이 바람직하다.In addition, it is preferable that the order of the heights of the peaks detected when the sputter surface is detected by X-ray diffraction is the same as the order of the heights of the peaks detected by X-ray diffraction when a part of the target is used as a powder.

또한, 상기 고순도 Ni는, 순도가 99.999질량% 이상인 것이 바람직하다. 또한, 스퍼터링 타겟의 두께가 6㎜ 이상인 것이 바람직하다. 또한, 스퍼터면의 X선 회절(2θ) 피크를 측정했을 때, (220), (200), (111)의 상대 강도비의 순서가, (220)<(200)<(111)인 것이 바람직하다.Moreover, it is preferable that the said high purity Ni is 99.999 mass% or more. Moreover, it is preferable that the thickness of a sputtering target is 6 mm or more. In addition, when the X-ray diffraction (2θ) peak of the sputtering surface is measured, it is preferable that the order of the relative intensity ratios of (220), (200), and (111) is (220) <(200) <(111). Do.

또한, 본 발명의 고순도 Ni 스퍼터링 타겟의 제조 방법은, 원기둥 형상의 고순도 Ni 잉곳 또는 빌렛을 포함하여 이루어지는 Ni 소재를, 두께 방향에 평행한 방향으로 가압하는 냉간 또는 열간 단조 가공과 두께 방향에 수직인 방향으로 가압하는 냉간 또는 열간 단조 가공을 1세트로 하는 니딩 단조를 2세트 이상 행하는 제1 니딩 단조 공정과,Moreover, the manufacturing method of the high purity Ni sputtering target of this invention is a cold or hot forging process which presses the Ni material which consists of a cylindrical high purity Ni ingot or a billet in the direction parallel to a thickness direction, and is perpendicular | vertical to a thickness direction. A first kneading forging step of performing two or more sets of kneading forgings having one set of cold or hot forgings pressurized in a direction;

니딩 단조 공정 후에 900℃ 이상의 온도에서 재결정화시키는 제1 열처리 공정과,A first heat treatment step of recrystallization at a temperature of 900 ° C. or higher after the forging process;

제1 열처리 공정 후에, 두께 방향에 평행한 방향으로 가압하는 냉간 또는 열간 단조 가공과 두께 방향에 수직인 방향으로 타격 가압하는 냉간 또는 열간 단조 가공을 1세트로 하는 니딩 단조를 2세트 이상 행하는 제2 니딩 단조 공정과,After the first heat treatment step, a second or more performing two or more sets of kneading forgings having one set of cold or hot forging processing pressurized in a direction parallel to the thickness direction and cold or hot forging processing hitting and pressing in a direction perpendicular to the thickness direction. Kneading forging process,

제2 니딩 단조 공정 후에, 냉간 압연을 행하는 냉간 압연 공정과,A cold rolling step of performing cold rolling after the second kneading forging step,

냉간 압연 공정 후에, 500℃ 이상의 온도에서 열처리하는 제2 열처리 공정,A second heat treatment step of performing heat treatment at a temperature of 500 ° C. or higher after the cold rolling process,

을 구비하는 것을 특징으로 하는 것이다.It is characterized by having a.

또한, 상기 고순도 Ni 스퍼터링 타겟의 제조 방법에 있어서, 상기 냉간 압연 공정을 2회 이상 행하는 것이 바람직하다. 또한, 제1 니딩 단조 공정 및 제2 니딩 단조 공정 중 적어도 한쪽은, 단면 감소율 또는 두께 감소율이 40% 이상의 가공율로 행해지는 것이 바람직하다. 또한, 제1 니딩 단조 후의 Ni 합금 소재의 비커스 경도 Hv의 평균값이 Hv 160 이상인 것이 바람직하다. 또한, Ni 소재는, Ni 순도가 99.999질량% 이상인 것이 바람직하다.Moreover, in the manufacturing method of the said high purity Ni sputtering target, it is preferable to perform the said cold rolling process 2 times or more. In addition, it is preferable that at least one of a 1st kneading forging process and a 2nd kneading forging process performs a cross-sectional reduction rate or a thickness reduction rate at 40% or more of processing rate. Moreover, it is preferable that the average value of the Vickers hardness Hv of the Ni alloy material after 1st kneading forging is Hv160 or more. Moreover, it is preferable that Ni raw material is 99.999 mass% or more in Ni purity.

본 발명에 따른 고순도 Ni 스퍼터링 타겟에 있어서는, 임의적인 결정 배향이 두께 방향에 걸쳐 유지되어 있으므로 장기간에 걸쳐 스퍼터 레이트가 안정되어 있다. 그로 인해, 스퍼터 공정에 있어서, 타겟의 교환 횟수가 적어도 되므로 스퍼터링 막의 제조를 효율적으로 실시할 수 있다.In the high purity Ni sputtering target which concerns on this invention, since arbitrary crystal orientation is hold | maintained over the thickness direction, the sputter rate is stable over a long time. Therefore, in a sputtering process, since the number of times of target replacement | exchange is small, manufacture of a sputtering film can be performed efficiently.

또한, 본 발명에 따른 고순도 Ni 스퍼터링 타겟의 제조 방법에 의하면, 본 발명의 고순도 Ni 스퍼터링 타겟을 효율적으로 제조할 수 있다.Moreover, according to the manufacturing method of the high purity Ni sputtering target which concerns on this invention, the high purity Ni sputtering target of this invention can be manufactured efficiently.

도 1은, 본 발명에 따른 고순도 Ni 스퍼터링 타겟의 형상예를 도시하는 사시도이다.
도 2는, 원기둥 형상 Ni 소재의 형상예를 도시하는 사시도이다.
도 3은, 원기둥 형상 Ni 소재를 가로 방향에서 본 형상예를 도시하는 측면도이다.
도 4는, 원기둥 형상 Ni 소재를 위에서 본 형상예를 도시하는 평면도이다.
1 is a perspective view illustrating a shape example of a high purity Ni sputtering target according to the present invention.
2 is a perspective view illustrating a shape example of a cylindrical Ni material.
3 is a side view illustrating a shape example in which a cylindrical Ni material is seen in a lateral direction.
4 is a plan view showing a configuration example of a cylindrical Ni material viewed from above.

본 발명의 제1 고순도 Ni 스퍼터링 타겟은, 평균 결정 입자 직경이 1000㎛ 이하인 고순도 Ni 스퍼터링 타겟이며, 그 스퍼터면에 있어서의 결정 배향이 랜덤 배향인 동시에, 스퍼터링 타겟의 두께 방향의 중심면에 있어서의 결정 배향도 랜덤 배향인 것을 특징으로 하는 것이다.The 1st high purity Ni sputtering target of this invention is a high purity Ni sputtering target whose average crystal grain diameter is 1000 micrometers or less, crystal orientation in the sputter surface is random orientation, and the sputtering target in the center plane of the thickness direction Crystal orientation is also characterized by random orientation.

또한, 본 발명의 제2 고순도 Ni 스퍼터링 타겟은, 평균 결정 입자 직경이 1000㎛ 이하인 고순도 Ni 스퍼터링 타겟이며, 그 스퍼터면을 X선 회절했을 때 검출되는 각 피크의 높이의 순서와, 타겟의 일부를 분말로 하여 X선 회절했을 때 검출되는 각 피크의 높이의 순서가 동일한 것을 특징으로 하는 것이다.Moreover, the 2nd high purity Ni sputtering target of this invention is a high purity Ni sputtering target whose average crystal grain diameter is 1000 micrometers or less, The order of the height of each peak detected when X-ray diffraction of the sputter surface, and a part of a target are carried out. It is characterized by the same order of height of each peak detected when X-ray diffraction is used as a powder.

본 발명에서 사용하는 고순도 Ni(니켈)이란, Ni 순도가 99.99질량% 이상의 고순도를 나타내는 것이다. 순도의 측정 방법은, 주된 불순물 금속으로서 Fe, Cr, Al, Co, Ti, Zr, Hf, V, Nb, Ta, Pt, Pb, Cu, Mn, Na, K, S, W, Mo, B, P, U, Th의 함유량을 각각 측정하고, 그 합계량을 100질량%에서 제함으로서 Ni 순도가 구해진다. 이 밖에도 금속 불순물은 함유되지만, 대부분의 경우가 순도의 계산에 영향이 없을 정도의 극미량이다.High purity Ni (nickel) used by this invention shows Ni purity 99.99 mass% or more high purity. The measuring method of purity is Fe, Cr, Al, Co, Ti, Zr, Hf, V, Nb, Ta, Pt, Pb, Cu, Mn, Na, K, S, W, Mo, B, Ni purity is calculated | required by measuring content of P, U, and Th, respectively, and subtracting the total amount from 100 mass%. In addition, although the metal impurity is contained, in most cases, it is the trace amount which does not affect the calculation of purity.

본 발명에서는, 불순물 금속의 함유량이 0.01질량% 이하(100wtppm 이하), 바람직하게는 0.001질량% 이하(10wtppm 이하)이다. 불순물 금속의 함유량이 0.01질량% 이하란, Ni 순도 99.99질량% 이상을 의미한다. 또한, 불순물 금속의 함유량이 0.001질량% 이하란, Ni 순도 99.999질량% 이상을 의미한다.In this invention, content of impurity metal is 0.01 mass% or less (100 wtppm or less), Preferably it is 0.001 mass% or less (10 wtppm or less). As for content of an impurity metal, 0.01 mass% or less means Ni purity 99.99 mass% or more. In addition, content of an impurity metal is 0.001 mass% or less means Ni purity 99.999 mass% or more.

또한, 불순물 금속 이외의 불순물로서 불순물 가스 성분을 들 수 있다. 가스 성분으로서는, 산소, 질소, 탄소, 수소가 있다. 이들 가스 성분의 합계량은 300wtppm 이하, 나아가 150wtppm 이하가 바람직하다.Moreover, impurity gas components are mentioned as impurities other than an impurity metal. Examples of the gas component include oxygen, nitrogen, carbon, and hydrogen. The total amount of these gas components is preferably 300 wtppm or less, more preferably 150 wtppm or less.

상기 불순물 금속 및 불순물 가스 성분이 많이 존재하면, 타겟의 부분적인 저항 변동을 발생시키는 원인이 되며, 스퍼터 레이트의 변동이 커진다. 따라서, 상술한 범위인 것이 바람직하다.If the impurity metal and the impurity gas components are present in a large amount, it causes a partial resistance variation of the target, and the variation of the sputter rate is large. Therefore, it is preferable that it is the range mentioned above.

또한, Ni 스퍼터링 타겟의 평균 결정 입자 직경은, 1000㎛ 이하이다. 평균 결정 입자 직경이 1000㎛를 초과하면 Ni(Ni 합금을 포함함)의 결정이 과대해져 스퍼터 레이트의 변동의 원인으로 된다. 바람직하게는, 평균 결정 입자 직경은 20 내지 500㎛이며, 또한 40 내지 500㎛, 나아가 40 내지 120㎛의 범위가 바람직하다. 또한, 평균 결정 입자 직경의 제어 방법으로서는, 열처리에 의해 재결정화하는 것도 유효하다.In addition, the average crystal grain diameter of Ni sputtering target is 1000 micrometers or less. When the average crystal grain diameter exceeds 1000 µm, the crystals of Ni (including Ni alloy) become excessive, which causes variation in the sputter rate. Preferably, the average crystal grain diameter is 20 to 500 µm, more preferably 40 to 500 µm, and further preferably 40 to 120 µm. Moreover, it is also effective to recrystallize by heat processing as a control method of average crystal grain diameter.

상기 평균 결정 입자 직경의 측정은, 광학 현미경 사진에 의해, 단위 면적 3000㎛×3000㎛의 확대 사진을 찍어, 선 인터셉트법에 의해 행한다. 선 인터셉트법은, 임의의 직선(길이 3000㎛ 분)을 긋고, 그 선상에 있는 Ni 결정 입자의 수를 세어, (3000㎛/직선 3000㎛ 상의 결정의 수)에 의해 평균 결정 입자 직경을 구한다. 이 작업을 3회 행한 평균값을 평균 결정 입자 직경으로 한다.The measurement of the said average crystal grain diameter takes an enlarged photograph of unit area 3000 micrometers x 3000 micrometers with an optical micrograph, and is performed by the line intercept method. The line intercept method draws an arbitrary straight line (about 3000 µm in length), counts the number of Ni crystal grains on the linear line, and calculates the average crystal grain diameter by (the number of crystals on 3000 µm / 3000 µm in a straight line). The average value which performed this operation 3 times is made into the average crystal grain diameter.

또한, Ni 스퍼터링 타겟의 스퍼터면의 결정 입자 직경의 평균 종횡비가 3 이하인 것이 바람직하다. 평균 종횡비가 3을 초과하면, 스퍼터면에 있어서 랜덤 배향이 아닌 부분이 형성되어 버릴 우려가 있다. 평균 종횡비는 3 이하, 나아가 2 이하인 것이 바람직하다.Moreover, it is preferable that the average aspect ratio of the crystal grain diameter of the sputter surface of Ni sputtering target is three or less. When average aspect ratio exceeds 3, there exists a possibility that the part which is not a random orientation in a sputter surface may be formed. It is preferable that an average aspect ratio is three or less, Furthermore, it is two or less.

또한, 평균 종횡비의 측정 방법은, 평균 결정 입자 직경을 측정하는 데 사용한 확대 사진을 사용하여, 개개의 결정 입자의 장축과 단축을 측정하고, 종횡비(장축/단축)를 구한다. 이 작업을 100개의 결정 입자에 대하여 행하여, 그 평균값을 「평균 종횡비」로 한다. 또한, 장축은, 결정 입자의 최대 직경이며, 단축은 장축의 중심으로부터 수직으로 선을 그은 부분의 폭이다.In addition, the measuring method of an average aspect ratio uses the enlarged photograph used for measuring the average crystal grain diameter, measures the long axis and short axis of each crystal grain, and calculates an aspect ratio (long axis / short axis). This operation | work is performed about 100 crystal grains, and makes the average value into "average aspect ratio." In addition, the long axis is the maximum diameter of the crystal grains, and the short axis is the width of the portion lined vertically from the center of the long axis.

제1 발명에 관한 고순도 Ni 스퍼터링 타겟은 스퍼터면의 결정 배향이 랜덤 배향인 동시에, 타겟의 두께 방향의 중심면에 있어서의 결정 배향도 랜덤 배향인 것을 특징으로 하는 것이다.The high-purity Ni sputtering target according to the first invention is characterized in that the crystal orientation of the sputter surface is random orientation, and the crystal orientation in the center plane of the thickness direction of the target is also random orientation.

도 1에 본 발명의 스퍼터링 타겟의 일 형상예를 도시한다. 도면 중, 도면 부호 (1)은 스퍼터링 타겟, (2)는 스퍼터면, T는 타겟의 두께이다. 도 1에서는 원기둥 형상(원반 형상)의 타겟으로 했지만, 직육면체이어도 된다. 원기둥 형상, 직육면체 중 어느 형상이어도 되고, 필요에 따라 모따기 가공해도 된다.1 shows an example of one shape of the sputtering target of the present invention. In the figure, reference numeral 1 denotes a sputtering target, 2 denotes a sputtering surface, and T denotes the thickness of the target. In FIG. 1, although it used as the target of a column shape (disk shape), a rectangular parallelepiped may be sufficient. Any shape of a cylindrical shape and a rectangular parallelepiped may be sufficient, and you may chamfer as needed.

제1 발명에 따른 고순도 Ni 스퍼터링 타겟(1)은 그 스퍼터면(2)의 결정 배향이 랜덤 배향이다. 또한, 타겟의 두께 방향의 중심면(4)의 결정 배향도 랜덤 배향을 나타내는 것이다. 「타겟의 두께 방향의 중심면」이란 도 1에 점선으로 나타낸 바와 같이, 타겟의 두께 T의 한가운데(T/2 위치)로부터 스퍼터면에 평행하게 절단한 면이다. 고순도 Ni 스퍼터링 타겟(1)은 단조나 압연 등의 소성 가공을 실시하여 제조된다.In the high purity Ni sputtering target 1 which concerns on 1st invention, the crystal orientation of the sputter surface 2 is a random orientation. In addition, the crystal orientation of the center plane 4 in the thickness direction of the target also indicates random orientation. As shown by the dotted line in FIG. 1, a "center plane in the thickness direction of a target" is the surface cut | disconnected in parallel with the sputter surface from the middle (T / 2 position) of the thickness T of a target. The high purity Ni sputtering target 1 is manufactured by performing plastic working, such as forging and rolling.

금속 소재에 소성 가공을 행하면 결정이 배향하기 쉽다. 한편, 스퍼터면과 내부에서는 결정 배향성이 상이한 현상이 일어나기 쉽다. 그에 비해 본 발명에서는 스퍼터면을 랜덤 배향으로 하고, 또한 타겟의 중심부도 랜덤 배향으로 되어 있으므로 장기간 연속하여 사용해도 스퍼터 레이트의 변화가 일어나기 어렵다.When plastic working is performed on a metal material, crystals tend to be oriented. On the other hand, the phenomenon in which crystal orientation differs easily in a sputter surface and inside. In contrast, in the present invention, since the sputter face is in a random orientation and the center of the target is also in a random orientation, the sputter rate is hardly changed even when used continuously for a long time.

타겟의 두께 방향의 중심면(4)의 결정 배향도 랜덤 배향인 상태는, 타겟의 두께 방향의 중심의, 스퍼터면에 평행한 면을 잘라 내어 X선 회절함으로써, 마찬가지의 랜덤 배향을 확인할 수 있다.In the state where the crystal orientation of the center plane 4 in the thickness direction of the target is also in the random orientation, the same random orientation can be confirmed by cutting out a plane parallel to the sputter surface in the center of the thickness direction of the target and performing X-ray diffraction.

또한, 본 발명의 제2 고순도 Ni 스퍼터링 타겟은, 평균 결정 입자 직경 1000㎛ 이하의 고순도 Ni 스퍼터링 타겟이며, 스퍼터면을 X선 회절했을 때 검출되는 각 피크의 높이의 순서와, 타겟의 일부를 분말로 하여 X선 회절했을 때 검출되는 각 피크의 높이의 순서가 동일한 것을 특징으로 하는 것이다.Moreover, the 2nd high purity Ni sputtering target of this invention is a high purity Ni sputtering target with an average crystal grain diameter of 1000 micrometers or less, The order of the height of each peak detected when X-ray-diffraction of a sputter surface, and a part of target are powdered. In this case, the order of the heights of the peaks detected at the time of X-ray diffraction is the same.

스퍼터면을 X선 회절했을 때 검출되는 각 피크의 높이의 순서와, 타겟의 일부를 분말로 하여 X선 회절했을 때 검출되는 각 피크의 높이의 순서가 동일한 것은, 타겟 전체가 균일한 랜덤 배향을 구비하고 있는 것을 나타내고 있다.The order of the heights of the peaks detected when the sputter surface is detected by X-ray diffraction and the order of the heights of the peaks detected by X-ray diffraction when a part of the target is used as a powder are the same. It shows what is equipped.

상기 X선 회절의 조건으로서는, 사용 X선이 Cu-Kα이고, 관 전압이 40㎸이며, 관 전류가 40㎃이고, 산란 슬릿이 0.63㎜이며, 수광 슬릿이 0.15㎜이라는 일반적인 조건을 시용(試用)하여 행하는 것으로 한다.As the conditions for the X-ray diffraction, the general conditions that the used X-ray is Cu-Kα, the tube voltage is 40 mA, the tube current is 40 mA, the scattering slit is 0.63 mm, and the light receiving slit is 0.15 mm are applied. Shall be performed.

스퍼터면의 X선 회절을 찍었을 때 랜덤 배향이면 상대 강도비(피크의 높이)의 순서가 (220)<(200)<(111)이라는 결과가 얻어진다.When X-ray diffraction of the sputtering surface is performed, random order results in that the order of relative intensity ratio (peak height) is (220) <(200) <(111).

또한, 타겟의 일부를 분말로 하여 행하는 X선 회절은, 이하의 순서로 실시한다. 즉, 적어도 5㎜ 각의 직육면체를 타겟의 임의의 개소로부터 잘라 내어, 평균 입경이 50 내지 100㎛로 되도록 분쇄한다. 이 분쇄분을 X선 회절에 의해, 분말의 X선 회절 피크(PDF 피크)를 얻는다. X선 회절의 측정 조건은 전술한 것과 동일한 조건에서 행한다.In addition, X-ray diffraction which uses a part of target as powder is performed in the following procedures. That is, the rectangular parallelepiped of an at least 5 mm square is cut out from arbitrary places of a target, and it grind | pulverizes so that an average particle diameter may be 50-100 micrometers. This powder is obtained by X-ray diffraction to obtain an X-ray diffraction peak (PDF peak) of the powder. The measurement conditions of X-ray diffraction are performed on the same conditions as the above-mentioned.

본 발명에서는, 스퍼터면의 피크의 높이의 순서와, PDF 피크의 높이의 순서를 비교하면 동일하게 된다. 개개의 피크의 높이의 비는, 스퍼터면과 PDF(분말)는 상이한 경우도 있지만, 검출되는 피크의 높이의 순서는 일치한다. 전술에 나타낸 바와 같이 스퍼터면의 피크 순은 (220)<(200)<(111)이며, 이 순서가 분말(PDF 피크)이 되어도 유지된다. 분말로 하더라도 랜덤 배향이 유지되어 있다는 것은 타겟 전체에서 균일한 랜덤 배향이 유지되어 있는 것이 증명된다.In the present invention, the order of the heights of the peaks on the sputter face and the order of the heights of the PDF peaks are the same. Although the ratio of the height of an individual peak may differ from a sputter surface and PDF (powder), the order of the height of the detected peak is the same. As described above, the peak order of the sputtering surface is (220) <(200) <(111), and this order is maintained even if it becomes a powder (PDF peak). Even if it is powder, it is proved that the random orientation is maintained and uniform random orientation is maintained in the whole target.

또한, X선 회절에 있어서의 피크의 높이의 순서 (220)<(200)<(111)은 시판되고 있는 Ni 분말의 피크 순과도 동일하다. 이 점에서도 랜덤 배향이라고 할 수 있다.In addition, the order (220) <(200) <(111) of the height of the peak in X-ray diffraction is also the same as the peak order of Ni powder commercially available. This can also be said to be a random orientation.

또한, 스퍼터면의 어느 곳을 보더라도 랜덤 배향인 것은, 주조 조직이 잔존한 고스트 그레인이 없는 미세 결정 구조를 형성할 수 있는 것을 의미한다. 고스트 그레인이 존재하면, 부분적으로 랜덤 배향이 아닌 부분이 생겨 버리기 때문에 바람직하지 않다.In addition, the random orientation in any of the sputter surfaces means that the cast structure can form a fine crystal structure free of ghost grains remaining. If ghost grains are present, it is not preferable because a part which is not partially random orientation is generated.

본 발명에서는 타겟의 두께를 3㎜ 이상, 나아가 6㎜ 이상으로 두껍게 하더라도, 장기간 스퍼터 레이트가 안정된 타겟을 얻을 수 있다. 또한, 타겟의 두께의 상한은 특별히 한정되는 것은 아니지만 15㎜ 이하가 바람직하다. 15㎜를 초과하면 지나치게 두꺼워져 취급성이 악화된다. 또한, 타겟의 직경에 대해서도 특별히 한정되는 것은 아니지만 직경 200㎜ 이상, 나아가 400㎜ 이상으로 대형화하더라도 균일한 랜덤 배향을 얻을 수 있다. 또한, 타겟 직경의 상한은 특별히 한정되는 것은 아니지만 600㎜ 이하가 바람직하다. 600㎜를 초과하면 취급성이 악화된다.In the present invention, even if the thickness of the target is increased to 3 mm or more and even 6 mm or more, a target having a stable sputter rate for a long time can be obtained. In addition, although the upper limit of the thickness of a target is not specifically limited, 15 mm or less is preferable. When it exceeds 15 mm, it will become too thick and a handleability will worsen. In addition, the diameter of the target is not particularly limited, but even if the diameter is increased to 200 mm or more and more than 400 mm, a uniform random orientation can be obtained. In addition, although the upper limit of a target diameter is not specifically limited, 600 mm or less is preferable. When it exceeds 600 mm, handleability will deteriorate.

또한, 본 발명의 스퍼터링 타겟에는, 필요에 따라, 배킹 플레이트를 접합해도 된다.In addition, you may join a backing plate to the sputtering target of this invention as needed.

이어서, 제조 방법에 대하여 설명한다. 본 발명의 고순도 Ni 스퍼터링 타겟의 제조 방법은 특별히 한정되는 것은 아니지만 효율적으로 얻기 위한 방법으로서 다음 제조 방법을 들 수 있다.Next, a manufacturing method is demonstrated. Although the manufacturing method of the high purity Ni sputtering target of this invention is not specifically limited, The following manufacturing method is mentioned as a method for obtaining efficiently.

본 발명의 고순도 Ni 스퍼터링 타겟의 제조 방법은, 원기둥 형상의 고순도 Ni 잉곳 또는 빌렛을 포함하여 이루어지는 Ni 소재를, 두께 방향에 평행한 방향으로 가압하는 냉간 또는 열간 단조 가공과 두께 방향에 수직인 방향으로 가압하는 냉간 또는 열간 단조 가공을 1세트로 하는 니딩 단조를 2세트 이상 행하는 제1 니딩 단조 공정과, 니딩 단조 공정 후에 900℃ 이상의 온도에서 재결정화시키는 제1 열처리 공정과, 제1 열처리 공정 후에, 두께 방향에 평행한 방향으로 가압하는 냉간 또는 열간 단조 가공과 두께 방향에 수직인 방향으로 타격 가압하는 냉간 또는 열간 단조 가공을 1세트로 하는 니딩 단조를 2세트 이상 행하는 제2 니딩 단조 공정과, 제2 니딩 단조 공정 후에, 냉간 압연을 행하는 냉간 압연 공정과, 냉간 압연 공정 후에, 500℃ 이상의 온도에서 열처리하는 제2 열처리 공정을 구비하는 것을 특징으로 하는 것이다.The manufacturing method of the high purity Ni sputtering target of this invention is a cold or hot forging process which presses the Ni material which consists of a cylindrical high purity Ni ingot or a billet in the direction parallel to a thickness direction, and a direction perpendicular | vertical to a thickness direction. A first kneading forging step of performing two or more sets of kneading forgings with one set of pressurized cold or hot forging, a first heat treatment step for recrystallization at a temperature of 900 ° C. or higher after the kneading forging step, and a thickness after the first heat treatment step. A second kneading forging step of performing two or more sets of kneading forgings in which one set of cold or hot forging is pressurized in a direction parallel to the direction and cold or hot forging is pressed in a direction perpendicular to the thickness direction; At the temperature of 500 degreeC or more after the cold rolling process which cold-rolls after a forging process, and a cold rolling process, And a second heat treatment step of heat treatment.

상기 원기둥 형상의 고순도 Ni 잉곳 또는 빌렛을 포함하여 이루어지는 Ni 소재란, 예를 들어 도 2에 도시한 바와 같이 원기둥 형상을 구비하는 Ni 소재이다. 또한, 도 3에는 원기둥 형상 Ni 소재(3)의 두께 H 및 직경 W를 나타내었다. 원기둥 형상 Ni 소재(3)의 크기는, 특별히 한정되는 것은 아니지만, 두께 H가 20 내지 300㎜, 직경 W가 100 내지 400㎜ 정도의 것이, 취급이 용이하다. 또한, Ni 소재는, EB(일렉트론 빔) 용해법 등의 주조에 의해 고순도화된 것이 바람직하다. 또한, 필요에 따라, 2 내지 3회의 EB 용해를 반복하여 실시해도 된다. Ni 소재의 순도를 얻을 수 있는 고순도 Ni 타겟의 순도에 근접시키기 위해서이다. 그로 인해, 순도 99.99wt% 이상(4N 이상)의 Ni 타겟이 필요할 때는, 순도 99.99wt% 이상의 고순도의 Ni 소재를 사용하는 것으로 한다.A Ni material including the cylindrical high purity Ni ingot or billet is, for example, a Ni material having a cylindrical shape as shown in FIG. 2. 3, the thickness H and the diameter W of the cylindrical Ni raw material 3 are shown. Although the magnitude | size of the cylindrical Ni raw material 3 is not specifically limited, The thing of thickness H which is about 20-300 mm and diameter W which is about 100-400 mm is easy to handle. In addition, the Ni material is preferably highly purified by casting such as an EB (electron beam) melting method. In addition, you may repeat 2 to 3 times of EB dissolution as needed. This is to approach the purity of the high purity Ni target which can obtain the purity of Ni material. Therefore, when Ni target of purity 99.99 wt% or more (4N or more) is needed, Ni material of high purity 99.99 wt% or more shall be used.

원기둥 형상의 Ni 소재를, 두께 방향에 평행한 방향으로 가압하는 냉간 또는 열간 단조 가공과 두께 방향에 수직인 방향으로 가압하는 냉간 또는 열간 단조 가공을 1세트로 하는 니딩 단조를 2세트 이상 행하는 제1 니딩 단조 공정을 행한다. 두께 방향에 평행한 방향이란 두께 H 방향이며, 두께 방향에 수직인 방향이란 직경 W 방향이다.1st which performs two or more sets of kneading forgings which make one set the cold or hot forging process which presses a cylindrical Ni raw material in the direction parallel to a thickness direction, and the cold or hot forging process which presses in a direction perpendicular | vertical to a thickness direction. A kneading forging process is performed. The direction parallel to the thickness direction is the thickness H direction, and the direction perpendicular to the thickness direction is the diameter W direction.

두께 H 방향과 직경 W 방향을 교대로 단조하는 니딩 단조를 1세트로 했을 때, 이를 2세트 이상 행하는 것으로 한다. 니딩 단조는, 상이한 방향으로부터 압력을 가하고 있으므로, 결정 입자 직경의 미세화를 달성하고, 특정한 방향으로 결정 배향이 치우치는 것을 방지할 수 있다. 또한, 주조에 의해 제조된 Ni 소재의 주조 조직을 감소시킬 수 있다. 상기 니딩 단조의 횟수는 많을수록 좋지만, 지나치게 횟수가 많으면 제조 비용을 올리고, 소재의 깨짐, 주름 등이 발생하기 쉬워지므로 니딩 단조 횟수는 2 내지 4세트가 바람직하다.When kneading forging in which the thickness H direction and the diameter W direction are forged alternately is set as one set, this shall be performed 2 or more sets. Since the kneading forging is applied with pressure from different directions, it is possible to achieve miniaturization of the crystal grain diameter and to prevent the crystal orientation from shifting in a specific direction. In addition, it is possible to reduce the casting structure of the Ni material produced by casting. The more the number of the kneading forgings is better, the higher the number of the kneading forgings, so that the manufacturing cost is increased, and cracking, wrinkles, etc. of the material are more likely to occur, so the number of kneading forgings is preferably 2 to 4 sets.

또한, 제1 니딩 단조 공정 후의 Ni 소재의 비커스 경도 Hv가 160 이상인 것이 바람직하다. 상기 니딩 단조를 2세트 이상 행함으로써 조직의 균질화가 도모되어 Ni 소재의 경도는 올라간다. 그러나, 후술하는 제조 공정을 고려했을 때, Hv 160 미만으로 했다고 하더라도, 더 이상의 효과는 얻어지지 않으며, 니딩 단조 공정을 불필요하게 행하게 된다. 따라서, 제1 니딩 단조의 세트 수를 제어하는 데 있어서도 비커스 경도 Hv 160 이상으로 되도록 니딩 단조를 행하는 것이 바람직하다.Moreover, it is preferable that the Vickers hardness Hv of Ni raw material after a 1st kneading forging process is 160 or more. By performing two or more sets of said forgings, homogenization of a structure is attained and the hardness of Ni material rises. However, when considering the manufacturing process mentioned later, even if it is less than Hv160, no further effect will be acquired, and a kneading forging process will be performed unnecessarily. Therefore, also in controlling the number of sets of 1st kneading forging, it is preferable to perform kneading forging so that it may become Vickers hardness Hv160 or more.

또한, 직경 W 방향의 압력은, 도 4에 도시한 바와 같이 항상 일정 방향은 아니며, 1세트째는 「압력 2」의 방향으로부터 압력을 부가하는 한편, 2세트째는 「압력 3」의 방향으로부터 압력을 부가하는 등, 가압 방향을 적절히 바꾸는 것이 바람직하다. 또한, 1세트 중에 압력을 부가하는 방향을 바꾸는 것도 유효하다. 직경 W 방향에 있어서도 압력을 부가하는 방향을 바꿈으로써, 결정 입자 직경의 미세화를 달성하고, 특정한 방향으로 결정 배향이 치우치는 것을 효과적으로 방지할 수 있다. 또한, 제1 니딩 단조는 냉간 단조인 것이 바람직하지만, 열간 단조도 가능하다. 열간 단조의 경우에 있어서의 가열 온도는 1000 내지 1200℃의 범위가 바람직하다. 또한, 결정의 입자 성장이 일어나므로 평균 결정 입자 직경 1000㎛ 이하의 미세한 결정 조직은 얻기 어렵다.In addition, as shown in FIG. 4, the pressure of the diameter W direction is not always a fixed direction, but the 1st set adds a pressure from the direction of "pressure 2", and the 2nd set is from the direction of "pressure 3". It is preferable to change a pressurization direction suitably, such as adding a pressure. It is also effective to change the direction in which the pressure is added in one set. By changing the direction in which pressure is applied also in the diameter W direction, refinement | miniaturization of the crystal grain diameter can be achieved and it can prevent effectively that the crystal orientation shifts to a specific direction. The first kneading forging is preferably cold forging, but hot forging is also possible. As for the heating temperature in the case of hot forging, the range of 1000-1200 degreeC is preferable. In addition, since grain growth of crystals occurs, it is difficult to obtain a fine crystal structure with an average crystal grain diameter of 1000 µm or less.

제1 니딩 단조 공정 후에, 900℃ 이상의 온도에서 재결정화시키는 제1 열처리 공정을 행한다. 제1 니딩 단조 공정에 의해, 원기둥 형상 Ni 소재에 발생한 내부 변형을 열처리에 의해 제거하고, 또한 재결정화시켜 균일한 미세 결정 구조를 얻을 수 있다. 열 처리 온도는 950 내지 1300℃로 하여, 1 내지 10시간 실시하는 것이 바람직하다. 열 처리 온도가 1300℃를 초과하거나 또는 열처리 시간이 10시간을 초과하거나 하면, 입자 성장을 수반할 우려가 있다. 바람직하게는 1000 내지 1200℃×3 내지 7시간이다. 또한, 열처리 분위기는 0.133㎩ 이하의 진공 분위기가 바람직하다. 산소 함유 분위기에서는 열처리 중에 표면이 산화될 우려가 있기 때문이다.After the first kneading forging step, a first heat treatment step of recrystallization at a temperature of 900 ° C. or higher is performed. By the first kneading forging step, the internal strain generated in the cylindrical Ni material can be removed by heat treatment and further recrystallized to obtain a uniform fine crystal structure. The heat treatment temperature is set to 950 to 1300 ° C, and is preferably performed for 1 to 10 hours. If the heat treatment temperature exceeds 1300 ° C. or the heat treatment time exceeds 10 hours, there is a fear that the growth of particles is accompanied. Preferably it is 1000-1200 degreeCx 3 to 7 hours. Moreover, as for heat processing atmosphere, the vacuum atmosphere of 0.133 Pa or less is preferable. This is because the surface may be oxidized during heat treatment in an oxygen-containing atmosphere.

제1 열처리 공정 후에, 제2 니딩 단조를 행한다. 니딩 단조의 상세한 것은 제1 니딩 단조와 동일하며, 2세트 이상 행하는 것이 바람직하다. 제2 니딩 단조도 2 내지 4회가 바람직하다. 또한, 1세트째와 2세트째에서 직경 W 방향으로 부가하는 압력 방향을 바꾸는 것이 바람직하다. 또한, 제2 니딩 단조 공정도 냉간 단조인 것이 바람직하지만, 열간 단조도 가능하다. 제2 니딩 단조에 의해, 결정 입자 직경의 미세화를 더 진척시킬 수 있다.After the first heat treatment step, second kneading forging is performed. The detail of kneading forging is the same as that of 1st kneading forging, and it is preferable to carry out two or more sets. Second kneading forging is also preferable 2 to 4 times. Moreover, it is preferable to change the pressure direction added in the diameter W direction in the 1st set and the 2nd set. Moreover, although it is preferable that a 2nd kneading forging process is also cold forging, hot forging is also possible. By the second kneading forging, it is possible to further advance the refinement of the crystal grain diameter.

제2 니딩 단조 후, 냉간 압연 공정을 행한다. 냉간 압연은, 원기둥 형상 Ni 소재를 판상으로 소성 가공하는 공정이다. 필요에 따라, 냉간 압연 공정을 2회 이상 행해도 된다. 냉간 압연 공정에 의해, 두께 3 내지 20㎜, 바람직하게는 6 내지 15㎜의 판 두께로 하는 것이 바람직하다. 냉간 압연 공정에 의해 제조한 판 두께로부터 절삭 가공을 실시하여 스퍼터링 타겟의 판 두께로 한다.After the second kneading forging, a cold rolling step is performed. Cold rolling is a process of plastic-processing cylindrical Ni raw material to plate shape. As needed, you may perform a cold rolling process twice or more. By a cold rolling process, it is preferable to set it as thickness of 3-20 mm, Preferably it is 6-15 mm. Cutting is performed from the sheet thickness manufactured by the cold rolling process, and it is set as the sheet thickness of a sputtering target.

또한, 제2 니딩 단조 공정과 냉간 압연 공정 사이에는, 열처리 공정은 행하지 않는 편이 좋다. 제2 니딩 단조 공정에 의해 균질화된 Ni 소재를 그대로 냉간 압연하는 편이 바람직하다.In addition, it is better not to perform a heat treatment process between a 2nd kneading forging process and a cold rolling process. It is more preferable to cold-roll Ni material homogenized by the 2nd kneading forging process as it is.

또한, 제1 니딩 단조 공정, 제2 니딩 단조 공정 및 냉간 압연 공정의 가공율은 임의이지만, 제1 니딩 단조 공정, 제2 니딩 단조 공정 및 냉간 압연 공정 중 적어도 하나의 공정은 단면 감소율 또는 두께 감소율이 40% 이상인 것이 바람직하다. 단면 감소율은, 원기둥 형상 Ni 소재의 직경 W 방향의 단면적의 감소율이다. 두께 감소율은 원기둥 형상 Ni 소재의 두께 H 방향의 감소율이다. 예를 들어, 제1 니딩 단조 공정은 2세트 이상 행하고 있다. 가공율 40% 이상이란, 1세트당 행한 결과의 가공율이다.In addition, although the processing rate of a 1st kneading forging process, a 2nd kneading forging process, and a cold rolling process is arbitrary, at least one process of a 1st kneading forging process, a 2nd kneading forging process, and a cold rolling process has a cross-sectional reduction rate or a thickness reduction rate. It is preferable that it is 40% or more. The cross-sectional reduction rate is a reduction rate of the cross-sectional area in the diameter W direction of the cylindrical Ni material. The thickness reduction rate is a reduction rate in the thickness H direction of the cylindrical Ni material. For example, two or more sets of 1st kneading forging processes are performed. The processing rate of 40% or more is the processing rate of the result performed per set.

가공율 40% 이상의 공정은, 냉간 공정인 것이 바람직하다. 예를 들어, 제1 니딩 단조 공정 → 제1 열처리 공정 → 제2 니딩 단조 공정을 행한 후이면, 가공율 40% 이상의 냉간 압연을 행했다고 하더라도 내부 변형의 발생을 억제할 수 있다. 가공율이 낮으면 내부 변형의 발생은 억제할 수 있지만 각 공정을 몇 번이나 반복하게 되어 제조 시간이 지나치게 많이 든다. 그 때문에, 어느 한 공정에서 가공율 40% 이상의 공정을 행하는 것이 바람직하다. 또한, 가공율의 상한은 80% 이하가 바람직하다. 하나의 공정에서 80%를 초과하는 가공율로 가공하면 내부 변형, 깨짐, 주름 등이 발생하기 쉽다.It is preferable that the process of 40% or more of a working rate is a cold process. For example, after performing a 1st kneading forging process → a 1st heat treatment process → a 2nd kneading forging process, even if cold rolling of 40% or more of work rate is performed, generation | occurrence | production of internal deformation can be suppressed. When the processing rate is low, the occurrence of internal deformation can be suppressed, but each process is repeated several times, which takes too much time for production. Therefore, it is preferable to perform the process of 40% or more of processing rate in any one process. Moreover, as for the upper limit of a processing rate, 80% or less is preferable. Processing at a processing rate exceeding 80% in one process is likely to cause internal deformation, cracking, and wrinkles.

냉간 압연 공정 후, 500℃ 이상의 온도에서 열처리하는 제2 열처리 공정을 행한다. 열처리 조건은 500 내지 1100℃×2 내지 5시간이 바람직하다. 또한, 열처리 분위기는 0.133㎩ 이하의 진공 분위기가 바람직하다. 산소 함유 분위기에서는 열처리 중에 표면이 산화될 우려가 있기 때문이다. 제2 열처리 공정에 의해, 제2 니딩 단조 공정 및 냉간 압연 공정에 의해 발생한 내부 변형을 제거함과 아울러, 재결정화시킬 수 있다.After the cold rolling step, a second heat treatment step of heat treatment at a temperature of 500 ° C. or higher is performed. As for heat processing conditions, 500-1100 degreeCx 2 to 5 hours are preferable. Moreover, as for heat processing atmosphere, the vacuum atmosphere of 0.133 Pa or less is preferable. This is because the surface may be oxidized during heat treatment in an oxygen-containing atmosphere. By the second heat treatment step, the internal strain generated by the second kneading forging step and the cold rolling step can be removed and recrystallized.

제2 열처리 공정 후에는 필요에 따라, 선반 가공 등의 절삭 가공에 의해 형상을 정돈한다. 또한, 납재 접합 또는 확산 접합 등에 의해 배킹 플레이트를 접합하는 것으로 한다.After the second heat treatment step, the shape is trimmed by cutting, such as lathe machining, as necessary. In addition, a backing plate is joined by solder | pewter bonding, diffusion bonding, etc.

이러한 제조 방법이면, 평균 결정 입자 직경이 1000㎛ 이하와 미세한 결정 구조와 랜덤 배향을 동시에 얻을 수 있다. 또한, 주조 조직이 잔존한 고스트 그레인의 형성을 억제할 수 있다.With such a manufacturing method, an average crystal grain diameter can obtain 1000 micrometers or less, a fine crystal structure, and a random orientation simultaneously. In addition, formation of ghost grains in which the cast structure remains can be suppressed.

다음으로 반도체 소자의 제조 방법에 대하여 설명한다. 반도체 소자의 제조 방법은, Si를 구성 원소로서 포함하는 막 상에 본 발명의 고순도 Ni 스퍼터링 타겟을 스퍼터하여 고순도 Ni 박막을 형성하는 공정과, 열처리를 실시하여 고순도 Ni 박막을 Ni 실리사이드 막으로 하는 공정을 구비하는 것을 특징으로 하는 것이다.Next, the manufacturing method of a semiconductor element is demonstrated. The method for manufacturing a semiconductor device comprises the steps of sputtering a high purity Ni sputtering target of the present invention on a film containing Si as a constituent element to form a high purity Ni thin film, and performing a heat treatment to form a high purity Ni thin film as a Ni silicide film. It is characterized by having a.

Si를 구성 원소로서 포함하는 막이란, Si 기판, 게이트 전극(다결정 Si, 비정질 Si 등)을 들 수 있다. Si를 구성 원소로서 포함하는 막 상에, 본 발명의 고순도 Ni 스퍼터링 타겟을 사용하여 마그네트론 스퍼터함으로써 고순도 Ni막을 형성한다. 이어서, 400 내지 500℃ 정도로 열처리하여 고순도 Ni막을 Si와 반응시켜 Ni 실리사이드 막으로 하는 RTA(Rapid Thermal Annealing) 공정을 행한다.Examples of the film containing Si as a constituent element include Si substrates and gate electrodes (polycrystalline Si, amorphous Si, etc.). On the film containing Si as a constituent element, a high purity Ni film is formed by magnetron sputtering using the high purity Ni sputtering target of this invention. Subsequently, heat treatment is carried out at about 400 to 500 ° C. to make the high purity Ni film react with Si to perform a Rapid Thermal Annealing (RTA) process to form a Ni silicide film.

열처리의 정도에 따라, Ni막은, 그 일부 또는 전부가 Ni 실리사이드 막으로 된다. 또한, 상기 Ni 실리사이드 막은 게이트 전극, 소스 전극, 드레인 전극의 일부 또는 전부에 사용되는 것이 바람직하다.Depending on the degree of heat treatment, part or all of the Ni film becomes a Ni silicide film. In addition, the Ni silicide film is preferably used for part or all of the gate electrode, the source electrode, and the drain electrode.

본 발명의 고순도 Ni 스퍼터링 타겟을 사용함으로써, 장기간 스퍼터 레이트를 안정시킬 수 있으므로 반도체 소자를 제조할 때 안정된 고순도 Ni막을 얻을 수 있다. 또한, 타겟 두께를 두껍게 하더라도 스퍼터 레이트의 변동이 적으므로 타겟의 교환 횟수를 저감시킬 수 있으므로 반도체 소자의 제조 효율을 대폭 향상시킬 수 있다.By using the high-purity Ni sputtering target of the present invention, the sputter rate can be stabilized for a long time, so that a stable high-purity Ni film can be obtained when manufacturing a semiconductor element. In addition, even if the thickness of the target is increased, the variation in the sputter rate is small, so that the number of replacement of the target can be reduced, and thus the manufacturing efficiency of the semiconductor element can be significantly improved.

(실시예)(Example)

(실시예 1 내지 6 및 비교예 1)(Examples 1 to 6 and Comparative Example 1)

EB 용해에 의해 고순도화한 직경 W 100 내지 300㎜×두께 H 100 내지 200㎜의 고순도 Ni 소재를 준비하여, 표 1에 나타내는 제조 공정을 실시하였다. 또한, 표 1에 있어서, 가공율(%)은 직경 W 방향의 단면 감소율(%) 또는 두께 H 방향의 두께 감소율(%) 중 적어도 한쪽 중, 큰 쪽의 값을 기재하였다.The high purity Ni raw material of diameter W100-300 mm x thickness H100-200 mm high-purified by EB melt | dissolution was prepared, and the manufacturing process shown in Table 1 was implemented. In addition, in Table 1, the processing rate (%) described the larger value among at least one of the cross-sectional reduction rate (%) of the diameter W direction, or the thickness reduction rate (%) of the thickness H direction.

또한, Ni 소재는, 산소 20wtppm 이하, 질소 10wtppm 이하, 탄소 10wtppm 이하이고, 불순물 금속의 함유량은 합계 10wtppm 이하였다.In addition, Ni material was 20 wtppm or less of oxygen, 10 wtppm or less of nitrogen, 10 wtppm or less of carbon, and content of impurity metal was 10 wtppm or less in total.

Figure pct00001
Figure pct00001

상기 표 1의 제조 공정을 거친 고순도 Ni 소재를 선반 가공하여, 표 2에 나타내는 크기의 스퍼터링 타겟을 제조하였다. 각 타겟에 있어서의 평균 결정 입자 직경(㎛), 랜덤 배향의 유무를 확인하였다. 평균 결정 입자 직경의 측정은, 스퍼터면 및 단면으로부터 단위 면적 3000㎛×3000㎛의 확대 사진(광학 현미경 사진)을 찍어, 선 인터셉트법(직선 3개의 평균값)에 의해 구하였다. Ni 결정 입자의 측정에 대해서는 전술한 확대 사진으로부터 100개의 종횡비를 구하여, 그 평균값을 나타내었다. 랜덤 배향의 유무는, 스퍼터면 및 스퍼터면으로부터 타겟 두께의 중심의 스퍼터면에 평행한 면을 잘라낸 곳에서 임의의 측정 개소를 선택하여 X선 회절 분석(2θ)을 행하였다. 또한, X선 회절은, Cu-Kα(타겟 Cu), 관 전압 40㎸, 관 전류 40㎃, 산란 슬릿 0.63㎜, 수광 슬릿 0.15㎜으로 행하였다.The high-purity Ni material which passed the manufacturing process of the said Table 1 was lathed, and the sputtering target of the size shown in Table 2 was manufactured. The average crystal grain diameter (micrometer) in each target and the presence or absence of random orientation were confirmed. The measurement of an average crystal grain diameter took the enlarged photograph (optical microphotograph) of unit area 3000 micrometers x 3000 micrometers from the sputter surface and the cross section, and calculated | required by the line intercept method (average of three straight lines). About the measurement of Ni crystal grains, 100 aspect ratios were calculated | required from the enlarged photograph mentioned above, and the average value was shown. In the presence or absence of random orientation, X-ray diffraction analysis (2θ) was performed by selecting an arbitrary measurement location from a surface cut out parallel to the sputter surface of the center of the target thickness from the sputter surface and the sputter surface. In addition, X-ray diffraction was performed with Cu-K (target Cu), a tube voltage of 40 mA, a tube current of 40 mA, a scattering slit 0.63 mm, and a light receiving slit 0.15 mm.

그 분석 결과를 표 2에 나타낸다. 또한, 결정 조직은 모두 재결정화되어 있었다.The analysis results are shown in Table 2. In addition, all crystal structures were recrystallized.

Figure pct00002
Figure pct00002

또한, 타겟으로부터 5㎜ 각의 시료를 잘라 내어 평균 입경 80㎛로 되도록 분쇄하고 X선 회절을 행하여 검출되는 피크의 순서를 구하였다. 그 결과를 표 3에 나타낸다.In addition, a 5 mm square sample was cut out from the target, ground to an average particle diameter of 80 µm, and subjected to X-ray diffraction to determine the order of the detected peaks. The results are shown in Table 3.

Figure pct00003
Figure pct00003

표 2와 표 3을 비교하면 검출되는 피크의 순서는 일치하였다. 또한, (220)<(200)<(111)의 피크 순은 시판되고 있는 Ni 분말의 피크 순과도 일치한다.Comparing Table 2 and Table 3, the order of the detected peaks was consistent. In addition, the peak order of (220) <(200) <(111) is also consistent with the peak order of commercially available Ni powder.

(실시예 7 내지 10)(Examples 7 to 10)

EB 용해에 의해 고순도화한 직경 W 200 내지 300㎜×두께 H 100 내지 150㎜의 고순도 Ni 소재를 준비하여, 하기 표 4에 나타내는 제조 공정을 실시하였다. 또한, 표 4에 있어서, 가공율(%)은 직경 W 방향의 단면 감소율(%) 또는 두께 H 방향의 두께 감소율(%) 중 적어도 한쪽 중, 큰 쪽의 값을 기재하였다.The high purity Ni raw material of diameter W200-300 mm x thickness H100-150 mm high-purified by EB melt | dissolution was prepared, and the manufacturing process shown in following Table 4 was implemented. In addition, in Table 4, the processing rate (%) described the larger value among at least one of the cross-sectional reduction rate (%) of the diameter W direction, or the thickness reduction rate (%) of the thickness H direction.

또한, Ni 소재는, 산소 함유량이 20wtppm 이하, 질소함유량이 10wtppm 이하, 탄소함유량이 10wtppm 이하이고, 불순물 금속의 함유량은 합계 10wtppm 이하였다.The Ni material had an oxygen content of 20 wtppm or less, a nitrogen content of 10 wtppm or less, a carbon content of 10 wtppm or less, and the impurity metal content was 10 wtppm or less in total.

Figure pct00004
Figure pct00004

실시예 7 내지 10에 따른 Ni 스퍼터링 타겟에 대하여, 실시예 1과 마찬가지의 측정을 행하였다. 그 결과를 표 5에 나타낸다.The measurement similar to Example 1 was performed about the Ni sputtering target which concerns on Examples 7-10. The results are shown in Table 5.

Figure pct00005
Figure pct00005

또한, 타겟으로부터 5㎜ 각의 시료를 잘라 내어 평균 입경 80㎛로 되도록 분쇄하고 X선 회절을 행하여 검출되는 피크의 순서를 구하였다. 그 결과를 표 6에 나타낸다.In addition, a 5 mm square sample was cut out from the target, ground to an average particle diameter of 80 µm, and subjected to X-ray diffraction to determine the order of the detected peaks. The results are shown in Table 6.

Figure pct00006
Figure pct00006

표 5와 표 6을 비교하면 검출되는 피크의 순서는 일치하였다. 또한, (220)<(200)<(111)의 피크 순은 시판되고 있는 Ni 분말의 피크 순과도 일치한다.Comparing Table 5 and Table 6, the order of the detected peaks was consistent. In addition, the peak order of (220) <(200) <(111) is also consistent with the peak order of commercially available Ni powder.

다음으로 각 실시예 및 비교예의 타겟을 사용하여 마그네트론 스퍼터 공정을 행하였다. 스퍼터 개시 후로부터 타겟이 0.5㎜ 소비되었을 때의 Ni 막 두께를 100으로 했을 때, 2㎜ 소비 후와 5㎜ 소비 후의 막 두께를 비교하였다.Next, the magnetron sputtering process was performed using the target of each Example and a comparative example. When the Ni film thickness when the target was consumed 0.5 mm from the start of sputtering was 100, the film thicknesses after 2 mm consumption and 5 mm consumption were compared.

Figure pct00007
Figure pct00007

상기 표 7에 나타내는 결과로부터 명백해진 바와 같이, 각 실시예에 따른 타겟에 있어서는, 장기간 사용하더라도 스퍼터 레이트의 변화가 작은 것을 알았다. 이 결과로부터, 본 실시예의 타겟은 두께를 두껍게 하더라도 장기 신뢰성이 높은 것을 알 수 있다.As apparent from the results shown in Table 7, the target according to each of the examples showed that the sputter rate change was small even when used for a long time. From this result, it can be seen that the target of the present embodiment has high long-term reliability even with a thicker thickness.

1: 스퍼터링 타깃
2: 스퍼터면
3: Ni 소재
T: 스퍼터링 타깃의 두께
W: Ni 소재의 직경
H: Ni 소재의 두께(높이)
1: Sputtering Target
2: sputter surface
3: Ni material
T: thickness of the sputtering target
W: diameter of Ni material
H: Thickness of Ni material (height)

Claims (15)

평균 결정 입자 직경이 1000㎛ 이하인 고순도 Ni 스퍼터링 타깃이며, 그 스퍼터면에 있어서의 결정 배향이 랜덤 배향인 동시에, 스퍼터링 타깃의 두께 방향의 중심면에 있어서의 결정 배향도 랜덤 배향인 것을 특징으로 하는 고순도 Ni 스퍼터링 타깃.High purity Ni sputtering target whose average crystal grain diameter is 1000 micrometers or less, The crystal orientation in the sputter surface is random orientation, The crystal orientation in the center surface of the thickness direction of a sputtering target is also random orientation, High purity Ni characterized by the above-mentioned. Sputtering Target. 평균 결정 입자 직경이 1000㎛ 이하인 고순도 Ni 스퍼터링 타깃이며, 그 스퍼터면을 X선 회절했을 때 검출되는 각 피크의 높이의 순서와, 타깃의 일부를 분말로 하여 X선 회절했을 때 검출되는 각 피크의 높이의 순서가 동일한 것을 특징으로 하는 고순도 Ni 스퍼터링 타깃.It is a high purity Ni sputtering target having an average crystal grain diameter of 1000 μm or less, and the order of the heights of the peaks detected when the sputter surface is X-ray diffracted, and the peaks detected when X-ray diffraction is performed using a portion of the target as a powder. The high purity Ni sputtering target characterized by the same order of height. 제1항 또는 제2항에 있어서,
상기 평균 결정 입자 직경이 20 내지 500㎛인 것을 특징으로 하는 고순도 Ni 스퍼터링 타깃.
3. The method according to claim 1 or 2,
Said average crystal grain diameter is 20-500 micrometers, High purity Ni sputtering target characterized by the above-mentioned.
제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 스퍼터면의 결정 입자 직경의 평균 종횡비가 3 이하인 것을 특징으로 하는 고순도 Ni 스퍼터링 타깃.
4. The method according to any one of claims 1 to 3,
A high purity Ni sputtering target, wherein the average aspect ratio of the crystal grain diameter of the sputter surface is 3 or less.
제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 스퍼터면을 X선 회절했을 때 검출되는 각 피크의 높이의 순서와, 타깃의 일부를 분말로 하여 X선 회절했을 때 검출되는 각 피크의 높이의 순서가 동일한 것을 특징으로 하는 고순도 Ni 스퍼터링 타깃.
5. The method according to any one of claims 1 to 4,
A high purity Ni sputtering target, wherein the order of the heights of the peaks detected when the sputter surface is detected by X-ray diffraction is the same as the order of the heights of the peaks detected by X-ray diffraction when a part of the target is used as a powder.
제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 고순도 Ni는, 순도가 99.999질량% 이상인 것을 특징으로 하는 고순도 Ni 스퍼터링 타깃.
The method according to any one of claims 1 to 5,
The said high purity Ni is 99.999 mass% or more, The high purity Ni sputtering target characterized by the above-mentioned.
제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 스퍼터링 타깃의 두께가 6㎜ 이상인 것을 특징으로 하는 고순도 Ni 스퍼터링 타깃.
7. The method according to any one of claims 1 to 6,
The thickness of the said sputtering target is 6 mm or more, The high purity Ni sputtering target characterized by the above-mentioned.
제1항 내지 제7항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 스퍼터면의 X선 회절(2θ) 피크를 측정했을 때, (220), (200), (111)의 상대 강도비의 순서가, (220)<(200)<(111)인 것을 특징으로 하는 고순도 Ni 스퍼터링 타깃.
8. The method according to any one of claims 1 to 7,
When the X-ray diffraction (2θ) peak of the sputter surface is measured, the order of the relative intensity ratios of (220), (200), and (111) is (220) <(200) <(111), High purity Ni sputtering target.
원기둥 형상의 고순도 Ni 잉곳 또는 빌렛을 포함하는 Ni 소재를, 두께 방향에 평행한 방향으로 가압하는 냉간 또는 열간 단조 가공과 두께 방향에 수직인 방향으로 가압하는 냉간 또는 열간 단조 가공을 1세트로 하는 니딩 단조를 2세트 이상 행하는 제1 니딩 단조 공정과,
니딩 단조 공정 후에 900℃ 이상의 온도에서 재결정화시키는 제1 열처리 공정과,
제1 열처리 공정 후에, 두께 방향에 평행한 방향으로 가압하는 냉간 또는 열간 단조 가공과 두께 방향에 수직인 방향으로 타격 가압하는 냉간 또는 열간 단조 가공을 1세트로 하는 니딩 단조를 2세트 이상 행하는 제2 니딩 단조 공정과,
제2 니딩 단조 공정 후에, 냉간 압연을 행하는 냉간 압연 공정과,
냉간 압연 공정 후에, 500℃ 이상의 온도에서 열처리하는 제2 열처리 공정
을 포함하는 것을 특징으로 하는 고순도 Ni 스퍼터링 타깃의 제조 방법.
Kneading comprising one set of cold or hot forging for pressurizing a Ni material including a cylindrical high purity Ni ingot or billet in a direction parallel to the thickness direction and a cold or hot forging for pressing in a direction perpendicular to the thickness direction A first kneading forging step of performing two or more sets of forgings,
A first heat treatment step of recrystallization at a temperature of 900 ° C. or higher after the forging process;
After the first heat treatment step, a second or more performing two or more sets of kneading forgings having one set of cold or hot forging processing pressurized in a direction parallel to the thickness direction and cold or hot forging processing hitting and pressing in a direction perpendicular to the thickness direction. Kneading forging process,
A cold rolling step of performing cold rolling after the second kneading forging step,
After the cold rolling step, the second heat treatment step of heat treatment at a temperature of 500 ℃ or more
Method for producing a high purity Ni sputtering target comprising a.
제9항에 있어서,
상기 냉간 압연 공정을 2회 이상 행하는 것을 특징으로 하는 고순도 Ni 스퍼터링 타깃의 제조 방법.
10. The method of claim 9,
A method for producing a high purity Ni sputtering target, wherein the cold rolling step is performed two or more times.
제9항 또는 제10항에 있어서,
상기 제1 니딩 단조 공정 및 제2 니딩 단조 공정 중 적어도 한쪽은, 단면 감소율 또는 두께 감소율이 40% 이상의 가공율로 행해지는 것을 특징으로 하는 고순도 Ni 스퍼터링 타깃의 제조 방법.
11. The method according to claim 9 or 10,
At least one of the said 1st kneading forging process and the 2nd kneading forging process is a cross-sectional reduction rate or a thickness reduction rate performed at 40% or more of processing rates, The manufacturing method of the high purity Ni sputtering target characterized by the above-mentioned.
제9항 내지 제11항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 제1 니딩 단조 후의 Ni 합금 소재의 비커스 경도 Hv의 평균값이 Hv 160 이상인 것을 특징으로 하는 고순도 Ni 스퍼터링 타깃의 제조 방법.
12. The method according to any one of claims 9 to 11,
The average value of the Vickers hardness Hv of the Ni alloy material after the first kneading forging is Hv 160 or more, characterized in that the manufacturing method of high purity Ni sputtering target
제9항 내지 제12항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 Ni 소재는, Ni순도가 99.999질량% 이상인 것을 특징으로 하는 고순도 Ni 스퍼터링 타깃의 제조 방법.
13. The method according to any one of claims 9 to 12,
The said Ni raw material is 99.999 mass% or more of Ni purity, The manufacturing method of the high purity Ni sputtering target characterized by the above-mentioned.
제9항 내지 제13항 중 어느 한 항에 있어서,
얻어진 고순도 Ni 스퍼터링 타깃은, 평균 결정 입자 직경이 1000㎛ 이하인 것을 특징으로 하는 고순도 Ni 스퍼터링 타깃의 제조 방법.
14. The method according to any one of claims 9 to 13,
The obtained high purity Ni sputtering target is 1000 micrometers or less in average crystal grain diameter, The manufacturing method of the high purity Ni sputtering target characterized by the above-mentioned.
제9항 내지 제14항 중 어느 한 항에 있어서,
얻어진 고순도 Ni 스퍼터링 타깃은, 스퍼터면의 결정 입자의 평균 종횡비가 3 이하인 것을 특징으로 하는 고순도 Ni 스퍼터링 타깃의 제조 방법.
15. The method according to any one of claims 9 to 14,
The obtained high purity Ni sputtering target is a mean aspect ratio of 3 or less of crystal grains of a sputter surface, The manufacturing method of the high purity Ni sputtering target characterized by the above-mentioned.
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