KR20150005316A - 스퍼터 타겟 및 그 제조방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 몰리브덴(MO)에 적정량의 니오븀(Nb) 또는 탄탈륨(Ta) 포함시킨 Mo-Nb 합금 또는 Mo-Ta 합금 재질을 스퍼터 타겟으로 사용함으로써 시간 경과에 따라 저항 같은 물성변화가 작아 보존성을 높이고 안정적인 공정환경을 제공할 수 있는 스퍼터 타겟을 제공함을 목적으로 하며, 몰리브덴(MO)에 원자%가 9:1 등 적정량의 니오븀(Nb) 또는 탄탈륨(Ta)을 포함시킨 Mo-Nb 합금 또는 Mo-Ta 합금 재질을 스퍼터 타겟으로 사용함으로써 시간 경과에 따라 저항 같은 물성변화가 작아 보존성을 높일 수 있으며 안정적인 스퍼터링 공정조건을 제공할 수 있다.

Description

스퍼터 타겟 및 그 제조방법 {Sputter target, and method for manufacturing the same}
본 발명은 스퍼터링 타겟 및 그 제조방법에 관한 것이다.
스퍼터링은, 반도체 산업 및 광전 산업에서 이용되는 다양한 제조 방법으로 금속층을 생산하기 위해 이용되는 기술이다. 스퍼터링 중에 형성되는 막의 특성은, 각 결정립의 크기 및 분포 특징을 갖는 2차상의 형성과 같은 스퍼터링 타겟 자체의 특성에 관한 것이다. 막의 균일성, 스퍼터링 중의 최소 입자 생성, 및 소망의 전기적 특성을 제공할 스퍼터 타겟을 제조하는 것이 바람직하다.
기판의 표면상에 막의 증착을 행하기 위해 다양한 스퍼터링 기술이 이용된다. 플랫 패널 디스플레이 장치상의 금속 막과 같은 증착된 금속 막은, 마그네트론 스퍼터링 장치 또는 다른 스퍼터링 기술에 의해 형성될 수 있다.
마그네트론 스퍼터링 장치는 타겟에 충격을 가하기 위해 가스의 플라즈마 이온을 유도하고, 타겟 물질의 표면 원자를 배출하여 기판의 표면상에서 막 또는 층으로서 증착되도록 한다. 통상적으로, 평면 디스크 또는 직사각형 형태의 스퍼터링 소스가 타겟으로서 이용되고, 배출된 원자는 증착면이 타겟의 부식면과 평행한 웨이퍼의 상단에 증착하기 위해서 조준 궤도의 라인을 따라 이동한다. 또한, 스퍼터 타겟은 관형 스퍼터링 타겟이 이용될 수 있다.
스퍼터 타겟의 재질은 수행될 공정에 따라서 그 재질이 결정되며 몰리브덴 또한 스퍼터 타겟으로 사용되고 있다.
그런데 몰리브덴이 스퍼터 타겟은 초기에 저항이 15μΩ/㎝ 에서 습도 85%의 조건 하에 5일 후 79μΩ/㎝ 로 급격하게 증가하여 그 물성이 변하는 문제점이 있다.
특히 스퍼터 타겟의 물성의 급격한 변화로 인하여 스퍼터링 공정에 악영향을 미치는 문제점이 있다.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여, 몰리브덴(MO)에 적정량의 니오븀(Nb) 또는 탄탈륨(Ta) 포함시킨 Mo-Nb 합금 또는 Mo-Ta 합금 재질을 스퍼터 타겟으로 사용함으로써 시간 경과에 따라 저항 같은 물성변화가 작아 보존성을 높이고 안정적인 공정환경을 제공할 수 있는 스퍼터 타겟을 제공함을 목적으로 한다.
상기 과제를 해결하기 위하여 본 발명은 스퍼터 타겟에 있어서, 상기 스퍼터 타겟은 몰리브덴(Mo), 상기 몰리브덴(Mo)의 5원자%~15원자%의 제1불순물을 포함하며, 상기 제1불순물은 니오븀(Nb) 또는 탄탈륨(Ta)인 것을 특징으로 하는 스퍼터 타겟이 제공된다.
상기 제1불순물의 5원자%~15원자%의 제2불순물을 더 포함하며, 상기 제2불순물은 탄탈륨(Ta) 또는 텅스텐(W)인 것이 바람직하다.
상기 몰리브덴(Mo)의 0.1원자%~1.5원자%의 제3불순물을 더 포함하며, 상기 제3불순물은 바나듐(V) 및 티타늄(Ti) 중 적어도 어느 하나인 것이 더욱 바람직하다.
상기 스퍼터 타겟은, 판상 구조 또는 관상 구조를 가질 수 있다.
본 발명의 다른 측면에 따르면, 상기와 같은 스퍼터 타겟의 제조방법으로서, 1기압 내지 300기압의 압력 하에서 상기 몰리브덴, 상기 니오븀 및 상기 제1불순물을 용융하여 혼합하여 형성하는 것을 특징으로 하는 스퍼터 타겟의 제조방법이 제공된다.
본 발명은 몰리브덴(MO)에 원자%가 9:1 등 적정량의 니오븀(Nb) 또는 탄탈륨(Ta)을 포함시킨 Mo-Nb 합금 또는 Mo-Ta 합금 재질을 스퍼터 타겟으로 사용함으로써 시간 경과에 따라 저항 같은 물성변화가 작아 보존성을 높일 수 있으며 안정적인 스퍼터링 공정조건을 제공할 수 있다.
이하, 본 발명의 실시예에 대하여 설명한다.
본 발명에 따른 스퍼터 타겟은 몰리브덴(Mo; molybdenum), 몰리브덴(Mo)의 5원자%~15원자%의 제1불순물을 포함함을 특징으로 한다.
여기서 본 발명에 따른 스퍼터 타겟은 스퍼터링 공정을 수행하는 스퍼터의 타겟으로서, 판상 구조, 관형 구조 등 스퍼터의 공정조건에 따라서 다양한 구조를 가질 수 있다.
제1불순물은 니오븀(Nb) 및 탄탈륨(Ta) 중 어느 하나이다.
그리고 제1불순불은 몰리브덴에 대한 1/9의 원자비율을 가지는 것이 바람직하다.
또한 본 발명에 따른 스퍼터 타겟은 제1불순물의 5원자%~15원자%의 제2불순물을 더 포함할 수 있다.
특히 제1불순불 및 제2불순물의 원자% 합은 제1불순물에 대한 1/9의 원자비율을 가지며, 제2불순물의 원자%는 제1불순물에 대한 1/9의 원자비를 가지는 것이 바람직하다.
그리고 제2불순물은 탄탈륨(Ta) 및 텅스텐(W) 중 어느 하나이다.
또한 제2불순물은, 제1불순물이 탄탈륨(Ta)인 경우 니오븀(Nb)이 사용될 수 있다.
정리하면, 제1불순물 및 제2불순물의 조합은, 탄탈륨(Ta) 및 니오븀(Nb), 또는 니오븀(Nb) 및 텅스텐(W)이 될 수 있다.
또한 본 발명에 따른 스퍼터 타겟은 몰리브덴(Mo)의 0.1원자%~1.5원자%의 제3불순물을 더 포함할 수 있다.
여기서 제1불순물이 탈륨(Ta)인 경우 제2불순물은 텅스텐(W)임은 물론이다.
그리고 제3불순물은 바나듐(V) 및 티타늄(Ti) 중 적어도 어느 하나이다.
여기서 제3불순물은 Mo의 표면에서의 산화상태가 잘 형성된 상태를 유지시켜 스퍼터 타겟의 물성변화를 최소화할 수 있다.
또한 제3불순물은 제1불순물 및 제2불순물의 조합이 탄탈륨(Ta) 및 니오븀(Nb)인 경우 텅스텐(W)을 제4불순물로서 포함할 수 있다.
이때, 제4불순물은 몰리브덴(Mo)의 0.1원자%~1.5원자%인 것이 바람직하다.
한편 상기와 같은 조성을 가지는 스퍼터 타겟의 제조방법으로서, 1기압 내지 300기압의 압력 하에서 몰리브덴, 니오븀 및 제1불순물을 용융하여 혼합하여 형성함으로서 제조될 수 있다.
상기와 같은 조성을 가지는 스퍼터 타겟의 물성에 관한 실험예를 다음 표와 같다.
구분 조성
(원자비)		 제조 직후 저항
(μΩ/㎝)		 5일 경과후 저항
85% 습도 조건		 200㎚식각시간
(H3PO4+CH3COOH+HNO3+H2O)
종래 Mo 15 79 15 초
실시예 1 MoNb (9:1) 21 28 215 초
실시예 2 MoNbW
(9:0.9:0.1)		 17 22 215 초
실시예 3 MoNbTa
(9:0.9:0.1)		 26 31 215 초
위 표에서 볼 수 있듯이, Mo 만의 조성을 가지는 경우 저항이 5일이 경과된 후 저항이 급격하게 높아지는바 물성이 급격한 변화를 가지는 것을 알 수 있다.
이에 비하여 실시예 1~3의 조성의 경우 저항이 Mo 만의 조성에 비하여 저항이 다소 높아지나 5일 경과 후에도 편차가 작아 물성의 급격한 변화가 없음을 알 수 있다.
특히 실시예 2, MoNbW (9:0.9:0.1)의 경우 스퍼터 타겟의 저항을 낮은 상태로 유지시킬 수 있는 효과가 있다.

Claims (6)

  1. 스퍼터 타겟에 있어서,
    상기 스퍼터 타겟은
    몰리브덴(Mo),
    상기 몰리브덴(Mo)의 5원자%~15원자%의 제1불순물을 포함하며,
    상기 제1불순물은 니오븀(Nb) 또는 탄탈륨(Ta)인 것을 특징으로 하는 스퍼터 타겟.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 제1불순물의 5원자%~15원자%의 제2불순물을 더 포함하며,
    상기 제2불순물은 탄탈륨(Ta) 또는 텅스텐(W)인 것을 특징으로 하는 스퍼터 타겟.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 몰리브덴(Mo)의 0.1원자%~1.5원자%의 제3불순물을 더 포함하며,
    상기 제3불순물은 바나듐(V) 및 티타늄(Ti) 중 적어도 어느 하나인 것을 특징으로 하는 스퍼터 타겟.
  4. 제1항 내지 제3항 중 어느 하나의 항에 있어서,
    상기 스퍼터 타겟은, 판상 구조 또는 관상 구조인 것을 특징으로 하는 스퍼터 타겟.
  5. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 따른 스퍼터 타겟의 제조방법으로서,
    1기압 내지 300기압의 압력 하에서 상기 몰리브덴, 상기 니오븀 및 상기 제1불순물을 용융하여 혼합하여 형성하는 것을 특징으로 하는 스퍼터 타겟의 제조방법.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 스퍼터 타겟은, 판상 구조 또는 관상 구조인 것을 특징으로 하는 스퍼터 타겟의 제조방법.
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CN110172676A (zh) * 2019-04-15 2019-08-27 武汉理工大学 一种Ta/Mo双层膜及其制备方法
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