KR20150130552A

KR20150130552A - 코발트 스퍼터링 타깃 및 그 제조 방법

Info

Publication number: KR20150130552A
Application number: KR1020157029694A
Authority: KR
Inventors: 겐타로 하라다; 가즈시게 다카하시
Original assignee: 제이엑스 닛코 닛세키 킨조쿠 가부시키가이샤
Priority date: 2013-03-27
Filing date: 2014-03-25
Publication date: 2015-11-23
Also published as: KR20170095410A; JP6084683B2; TWI600783B; JPWO2014157187A1; TW201447001A; WO2014157187A1; SG11201506950WA; KR101991150B1

Abstract

순도가 99.99 ％ 이상이고, 스퍼터면내에 있어서의 면내 투자율이 5 이상 10 이하이고, 스퍼터면내에 있어서의 면내 투자율의 표준 편차가 3 이내인 것을 특징으로 하는 코발트 스퍼터링 타깃. 스퍼터면과 평행한 방향의 투자율을 저하시키고, 스퍼터면에 대하여 수직 방향의 투자율을 크게 하여 스퍼터 효율을 향상시킴과 함께, 스퍼터면내에 있어서의 면내 투자율의 편차를 억제함으로써 막의 유니포미티를 향상시킬 수 있는 코발트 스퍼터링 타깃 및 그 제조 방법을 제공한다.

Description

코발트 스퍼터링 타깃 및 그 제조 방법{COBALT SPUTTERING TARGET AND PRODUCTION METHOD THEREFOR}

본 발명은, 스퍼터면과 평행한 방향의 투자율 (透磁率) 을 저하시키고, 스퍼터면에 대하여 수직 방향의 투자율을 크게 하여 스퍼터 효율을 향상시킴과 함께, 또한 스퍼터면에 있어서의 면내 방향의 투자율의 편차를 억제함으로써 성막한 막의 유니포미티를 향상시킬 수 있는 코발트 스퍼터링 타깃 및 그 제조 방법에 관한 것이다.

스퍼터링법은 박막의 형성 수단으로서 이미 널리 알려진 기술이다. 그 기본 원리는, 아르곤 등의 희박 가스 중에서, 박막이 형성되는 기판 (양극측) 과 그것에 조금 거리를 두고 대향시킨 박막 형성 물질로 이루어지는 타깃 (음극측) 사이에 전압을 인가하고, 이것에 의해 상기 아르곤 가스를 플라즈마화시키고, 거기에서 발생한 플라즈마 중의 아르곤 이온을 음극 물질인 타깃에 충돌시키고, 그 에너지에 의해 타깃의 물질을 외부로 비상 (飛翔) 시키는 (내보내는) 것으로, 이 비상된 물질을 대향하는 기판에 적층시켜 박막을 형성하는 것이다.

코발트 타깃을 스퍼터링하여 성막된 박막은, VLSI 의 전극이나 배선으로서 사용된다. 특히, 이와 같은 코발트로는 고순도 코발트가 필요시되고 있어, 99.99 wt％ 이상의 순도의 코발트가 사용되고 있다. 또, 일반적으로 코발트 타깃을 스퍼터링하는 경우, 마그네트론 스퍼터링법이 사용된다.

코발트 타깃의 제조시에는, 고순도의 정제한 코발트를 용해, 주조한 후, 잉곳을 고온에서의 열간 가공 (단조, 열간 압연) 을 실시한 후, 온간 가공, 냉간 가공, 저온 가공, 열처리 등의 처리를 실시한 후, 최종적인 기계 가공에 의해 타깃으로 마무리하고 있다. 그러나, 코발트는 강자성체로, 결정 구조나 가공의 집합 조직에 의해 자기적 이방성이 강한 재료이기 때문에, 상기와 같은 마그네트론 스퍼터링법을 사용해도, 균일한 막을 성막하는 것이 곤란하다는 문제가 있다.

또, 코발트를 열간 가공한 후, 이것을 그대로 판상의 타깃으로 가공한 경우, 타깃의 면과 평행한 방향의 투자율이 높고, 반대로 스퍼터면에 대하여 수직인 방향의 투자율이 현저히 작아진다. 이와 같은 경우에 있어서는, 당연히 스퍼터면에 수직인 방향으로의 누설 자속이 저하되므로, 스퍼터링 효율이 현저히 나빠진다. 경우에 따라서는, 스퍼터링이 곤란해져 성막 불능이 된다. 이것은, 코발트의 결정 구조에 강하게 영향을 받는데, 열간 압연한 타깃은 면심 입방 격자 (FCC) 이고, 이것이 많이 잔류하고 있는 경우에는 스퍼터링의 표면이 (100) 면에 강하게 배향하여, 이것이 스퍼터면에 대하여 수직인 방향의 투자율을 현저히 작게 하는 원인으로 되어 있다.

코발트 타깃의 제조 공정에서, 열간 가공에 의해 생긴 면심 입방 격자 (FCC) 의 조직을 가공 유기 (誘起) 마텐자이트 변태시켜 조밀 육방 격자 (HCP) 로 하여, 스퍼터링 면에 코발트의 (002) 면을 강하게 배향시킴으로써, 스퍼터면에 대하여 수직 방향의 투자율을 크게 하는 것이 가능하다. 종래, 이와 같은 지견에서 코발트 타깃의 제조에 여러 가지 연구가 이루어지고 있다.

예를 들어, 하기 특허문헌 1 에는, 코발트 잉곳을 열간 단조와 열간 압연에 의해 판재를 제작한 후, 2 축 방향으로의 냉간 압연과 420 ∼ 600 ℃ 에서의 열처리를 반복하여, 타깃 표면으로의 누설 자속의 편차를 ±5 ％ 이내로 하는 것이 기재되어 있다. 이것은, 타깃의 급준한 이로젼을 줄여, 성막의 막두께 균일화를 도모하고자 하는 것이다. 또, 하기 특허문헌 2 에는, 99.99 wt％ 의 니켈 또는 코발트 타깃의 PTF 의 균일성을 도모하기 위해, -50 ℃ 이하의 온도에서 타깃의 블랭크를 극저온 하강시키고자 하는 것이 제안되어 있다.

또, 하기 특허문헌 3 에는, 코발트 잉곳을 1050 ∼ 1250 ℃ 에서 열간 가공한 후 380 ∼ 415 ℃ 에서 온간 가공하고, 필요에 따라 또한 동일한 온도 (375 ∼ 422 ℃) 에서 열처리하고, 열간 가공에 의해 생긴 면심 입방 격자 (FCC) 의 조직을 가공 유기 마텐자이트 변태시켜 조밀 육방 격자 (HCP) 로 하여, 스퍼터링 면에 코발트의 (002) 면을 강하게 배향시킴으로써, 스퍼터면에 대하여 수직 방향의 투자율을 크게 하는 것이 제안되어 있다.

또, 하기 특허문헌 4 에는, 코발트를 주조한 후 1000 ℃ 에서 열간 가공하여 65 ％ 의 변형을 부여하고, 다음으로 이것을 속도 15 ℃/분 이하의 저속으로 실온까지 냉각하고, 또한 이것을 실온에서 5 ∼ 20 ％ 냉간 가공하여 저투자율의 코발트 스퍼터링 타깃을 제조하는 것이 개시되어 있다. 또, 하기 특허문헌 5 에는, 고순도의 코발트 스퍼터링 타깃을 제조할 때에, 열간 성형 처리를 750 ∼ 900 ℃ 의 온도 범위에서 실시하고, 그 후 냉간 성형 처리를 300 ∼ 422 ℃ 의 온도에서 실시하는 것이 개시되어 있다.

또, 하기 특허문헌 6 에는, 고순도 코발트 잉곳을 1100 ∼ 1200 ℃ 에서 열간 가공한 후 필요에 따라 냉간 가공하고, 또한 450 ℃ 이하 (구체적으로는, 400 ℃ 와 450 ℃ 의 온도) 에서 온간 가공을 실시하여, 스퍼터면과 평행한 방향의 투자율을 12 이하로 저하시키고, 한편, 스퍼터면에 대하여 수직 방향의 투자율을 36 이상으로 하는 것이 개시되어 있다. 이 특허문헌 6 에서는, 타깃의 두께를 종래보다 두꺼운 3.0 ㎜ 이상, 나아가서는 6.36 ㎜ 내지 그 이상에 달하는 두께로 할 수 있는 것이 개시되어 있다.

상기에 나타낸 종래의 기술에서는, 스퍼터면과 평행한 방향의 투자율 (이하 「면내 투자율」이라고 한다.) 을 저하시키고, 스퍼터면에 대하여 수직 방향의 투자율을 크게 한다는 개시는 있지만, 그 투자율은 스퍼터면내에 있어서 안정성이 부족하다는 문제점이 있었다. 또, 제조 공정이 복잡하여 생산성의 면에서도 뒤떨어져 있었다. 또한, 특허문헌 6 은, 본 특허 출원인 (주식회사 재팬 에너지에서 JX 제이엑스 닛코 닛세키 킨조쿠 주식회사로 회사명 변경) 이 제작한 것으로, 많은 점에서 유효하지만, 온간 가공시의 온도 조건의 구체예가 적고, 약간의 결점을 갖는 것이다. 본원 발명은 이들을 더욱 개량하는 것이다.

일본 공개특허공보 2007-297679호 일본 공표특허공보 2005-528525호 일본 공개특허공보 2003-306751호 일본 공개특허공보 2001-200356호 일본 공표특허공보 2001-514325호 일본 공개특허공보 평9-272970호

본 발명은, 스퍼터면과 평행한 방향의 투자율 (이하, 필요에 따라 「면내 투자율」이라고 표현한다.) 을 저하시키고, 스퍼터면에 대하여 수직 방향의 투자율을 크게 하여 스퍼터 효율을 향상시킴과 함께, 또한 스퍼터면내에 있어서 면내 투자율의 편차를 억제함으로써 성막한 막의 유니포미티를 향상시킬 수 있는 코발트 스퍼터링 타깃 및 그 제조 방법을 제공하는 것을 과제로 한다.

상기 과제를 감안하여, 본 발명은 이하를 제공한다.

1) 순도가 99.99 ％ 이상이고, 스퍼터면내에 있어서의 면내 투자율이 5 이상 10 이하이고, 스퍼터면내에 있어서의 면내 투자율의 편차가 3 이내인 것을 특징으로 하는 코발트 스퍼터링 타깃.

2) 스퍼터면내에 있어서의 X 선 회절 피크 강도비 {I₍₁₀₀₎ ＋ I₍₁₁₀₎ ＋ I₍₂₀₀₎}/{I₍₀₀₂₎ ＋ I₍₀₀₄₎｝의 최대값이 1 이하인 것을 특징으로 하는 상기 1) 에 기재된 코발트 스퍼터링 타깃.

3) 순도 99.99 ％ 이상의 코발트를 용해, 주조하여 잉곳으로 한 후, 이것을 1000 ℃ 이상 1200 ℃ 이하의 온도역이면서 또한 노 내의 온도 분포를 ±10 ℃ 이내로 일정하게 유지한 노 내에서 가열한 후, 열간 단조 또는 열간 압연하고, 다음으로, 이것을 300 ℃ 이상 400 ℃ 이하의 온도역이면서 또한 노 내의 온도 분포를 ±10 ℃ 이내로 일정하게 유지한 노 내에서 가열한 후, 온간 압연하고, 추가로 이것을 기계 가공하는 것을 특징으로 하는 코발트 스퍼터링 타깃의 제조 방법.

본 발명은, 스퍼터면의 「면내 투자율」을 저하시키고, 스퍼터면에 대하여 수직 방향의 투자율을 크게 하여 스퍼터 효율을 향상시킴과 함께, 스퍼터면내에 있어서의 면내 투자율의 편차를 억제함으로써 막의 유니포미티를 향상시킬 수 있다는 우수한 효과를 갖는다.

도 1 은, 타깃의 특성을 조사하기 위한 샘플링 위치를 설명하는 도면이다.

본 발명은, 순도 99.99 ％ 이상의 코발트 스퍼터링 타깃에 특히 유효하다. 물론, 그 이하의 순도에서도 적용 가능하지만, 불순물이 증가하면 투자율에도 영향을 주어, 변동이 생기므로, 99.99 ％ 이상의 순도를 갖는 코발트가 바람직한 것은 말할 필요도 없다.

타깃의 제조 공정에 있어서, 면내 투자율을 저하시키기 위해, 상기 종래 기술에 나타내는 바와 같이 열간 가공 (단조, 압연) 을 실시한 후, 온간 압연 또는 냉간 압연, 또 필요에 따라 열처리하는 것이 실시되고 있다. 그러나, 이 경우, 가공의 온도, 열처리의 온도에 의해 투자율은 매우 민감하게 변화하므로, 엄밀한 조정이 필요하다.

코발트는 422 ℃ 이상에서 면심 입방 격자 (FCC) 구조의 조직을 갖고, 그 이하에서 조밀 육방 격자 (HCP) 구조의 조직을 갖는다. 따라서, 이 온도 이상에서의 온간 압연에서는, 코발트의 조밀 육방 격자 (HCP) 구조의 (002) 면의 집합 조직을 발현시켜, 면내 투자율을 저하시키는 것은 어렵다.

이와 같은 점에서, 본 발명의 코발트 스퍼터링 타깃은, 먼저 순도 99.99 ％ 이상의 코발트를 용해, 주조하여 잉곳으로 하고, 이것을 1000 ℃ 이상 1200 ℃ 이하의 범위의 온도역이면서 또한 노 내의 온도 분포를 ±10 ℃ 이내로 일정하게 유지한 노 내에서 가열한 후, 열간 단조 또는 열간 압연하고, 그 후, 300 ℃ 이상 400 ℃ 이하의 온도역이면서 또한 노 내의 온도 분포를 ±10 ℃ 이내로 일정하게 유지한 노 내에서 가열한 후, 온간 압연하는 것이다. 상기 1000 ℃ 이상 1200 ℃ 이하에서 열간 단조 또는 열간 압연한 상태 그대로에서는, 면심 입방 격자 (FCC) 구조의 조직을 갖는다.

이것을 또한 300 ℃ 이상 400 ℃ 이하의 온도에서 온간 압연함으로써, 가공 유기 마텐자이트 변태시켜 조밀 육방 격자 (HCP) 로 하는 것이다. 그리고, 이것을 추가로 기계 가공하여 타깃으로 한다. 이로써, 스퍼터면과 평행한 방향의 투자율 (면내 투자율) 을 5 이상, 10 이하로 하는 것이 가능해진다.

투자율은 가공시의 가열 온도 등의 영향을 크게 받고, 그 때에 온도 편차가 있으면, 투자율은 스퍼터면내에서 크게 변동한다. 따라서, 열간 또는 온간 압연 전의 가열시의 노 내 온도 분포를 ±10 ℃ 이내로 엄밀하게 제어하는 것이 특히 중요하다. 이로써, 코발트 타깃의 스퍼터면내에 있어서의 면내 투자율의 편차 (표준 편차) 를 저감시키는 것이 가능해진다. 또, 그 밖에도 압연기의 롤 갭을 ±2 ㎜ 이하가 되도록 조정함으로써, 면내 투자율의 균일성을 높일 수 있다.

본 발명의 코발트 스퍼터링 타깃은, 스퍼터면의 결정 배향을 특정함으로써, 투자율을 엄밀히 제어하는 것이 가능해진다. 즉, 스퍼터면내에 있어서 X 선 회절 피크 강도비 {I₍₁₀₀₎ ＋ I₍₁₁₀₎ ＋ I₍₂₀₀₎}/{I₍₀₀₂₎ ＋ I₍₀₀₄₎｝의 최대값을 1 이하로 함으로써, 면내 투자율이 낮은 타깃을 안정적으로 제공할 수 있다. 또한, (100) 면의 X 선 회절 피크 강도를 I₍₁₀₀₎, (110) 면의 X 선 회절 피크 강도를 I₍₁₁₀₎, (200) 면의 X 선 회절 피크 강도를 I₍₂₀₀₎, (002) 면의 X 선 회절 피크 강도를 I₍₀₀₂₎, (004) 면의 X 선 회절 피크 강도를 I₍₀₀₄₎ 로 한다.

실시예

다음으로, 구체적인 실시예 (실험예) 에 대해 설명한다. 이 경우, 비교가 되는 예도 나타낸다. 또한, 이 실시예는 본원 발명에서 규정하는 범위이지만, 이해를 용이하게 하기 위해서 특정한 조건으로 실시된 예이다. 따라서, 발명은 이하의 예에 한정되지 않고, 본원 발명의 기술 사상에 기초한 변형이 가능한 것은 말할 것도 없다. 본원 발명은 이들 모두를 포함하는 것이다.

(실시예 1)

이 시험에 사용한 코발트는 99.998 ％ 의 순도를 갖는 전자빔 용해된 코발트이다. 이 용해 잉곳을 1100 ℃ 에서 26.8 t 에서 11.7 t 까지 열간 압연하였다. 또한 이것을 6 t 까지, 400 ℃ 에서 온간 압연하였다. 그리고, 이와 같이 압연한 코발트 판재를 스퍼터링 형상으로 기계 가공하여, 코발트 스퍼터링 타깃을 제작하였다.

이와 같이 하여 제작한 코발트 스퍼터링 타깃에 대해, 압연면 (즉 스퍼터면이 되는 면) 에 대하여, 평행한 방향의 투자율을 도 1 에 나타내는 바와 같이 면내 9 개 지점 측정하였다. 이 결과를 표 1 에 나타낸다. 이 표 1 에 나타내는 바와 같이 면내 투자율의 평균은 8.9 이고, 투자율의 표준 편차는 1.6 이었다. 또한, 투자율은 각 지점에 대하여 5 ㎜ × 5 ㎜ × 20 ㎜ 의 샘플을 사용하여 측정하였다.

또, 상기와 같은 온도에서 온간 압연하여 제조한 타깃에 대해, 도 1 에 나타내는 면내 9 개 지점에 있어서, (100) 면, (110) 면, (200) 면, (002) 면, (004) 면의 X 선 회절 강도를 측정하고, X 선 회절 피크 강도비 {I₍₁₀₀₎ ＋ I₍₁₁₀₎ ＋ I₍₂₀₀₎}/{I₍₀₀₂₎ ＋ I₍₀₀₄₎｝를 산출하였다. 그 결과, 표 1 에 나타내는 바와 같이 평균값은 0.24 이고, 최대값은 0.35 였다. 또한, X 선 회절 장치의 조건은 다음과 같이 하였다.

선원 : CuKα

관 전압 : 40 ㎸

관 전류 : 40 ㎃

산란 슬릿 : 0.63 ㎜

수광 슬릿 : 0.15 ㎜

또한, 이 코발트 스퍼터링 타깃을 배킹 플레이트에 고상 (固相) 접합하고, 이것을 스퍼터 챔버에 삽입하여, 아르곤 가스 분위기 중, 스퍼터링을 실시하여 기판 상에 코발트막을 형성하였다. 그 후, 기판 상의 면내 49 개 지점에 있어서 막두께를 측정하였다. 그 결과, 막두께의 유니포미티 (표준 편차/평균값 × 100) 는 1.16 ％ 였다.

(실시예 2)

이 시험에 사용한 코발트는 99.998 ％ 의 순도를 갖는 전자빔 용해된 코발트이다. 이 용해 잉곳을 1100 ℃ 에서 26.8 t 에서 11.7 t 까지 열간 압연하였다. 또한 이것을 6 t 까지, 350 ℃ 에서 온간 압연하였다. 그리고, 이와 같이 압연한 코발트 판재를 스퍼터링 형상으로 기계 가공하여, 코발트 스퍼터링 타깃을 제작하였다.

이와 같이 하여 제작한 코발트 스퍼터링 타깃에 대해, 압연면 (즉 스퍼터면이 되는 면) 에 대하여, 평행한 방향의 투자율을 도 1 에 나타내는 바와 같이 면내 9 개 지점 측정하였다. 이 결과를 표 1 에 나타낸다. 이 표 1 에 나타내는 바와 같이 면내 투자율의 평균은 6.8 이고, 투자율의 표준 편차는 2.1 이었다.

또, 상기와 같은 온도에서 온간 압연하여 제조한 타깃에 대해, 도 1 에 나타내는 면내 9 개 지점에 있어서, (100) 면, (110) 면, (200) 면, (002) 면, (004) 면의 X 선 회절 강도를 측정하고, X 선 회절 피크 강도비 {I₍₁₀₀₎ ＋ I₍₁₁₀₎ ＋ I₍₂₀₀₎}/{I₍₀₀₂₎ ＋ I₍₀₀₄₎｝를 산출하였다. 그 결과, 표 1 에 나타내는 바와 같이 평균값은 0.32 이고, 최대값은 0.42 였다.

또한, 이 코발트 스퍼터링 타깃을 배킹 플레이트에 고상 접합하고, 이것을 스퍼터 챔버에 삽입하여, 아르곤 가스 분위기 중, 스퍼터링을 실시하여 기판 상에 코발트막을 형성하였다. 그 후, 기판 상의 면내 49 개 지점에 있어서 막두께를 측정하였다. 그 결과, 막두께의 유니포미티 (표준 편차/평균값 × 100) 는 1.18 ％ 였다.

(실시예 3)

이 시험에 사용한 코발트는 99.998 ％ 의 순도를 갖는 전자빔 용해된 코발트이다. 이 용해 잉곳을 1100 ℃ 에서 26.8 t 에서 11.7 t 까지 열간 압연하였다. 또한 이것을 6 t 까지, 310 ℃ 에서 온간 압연하였다. 그리고, 이와 같이 압연한 코발트 판재를 스퍼터링 형상으로 기계 가공하여, 코발트 스퍼터링 타깃을 제작하였다.

이와 같이 하여 제작한 코발트 스퍼터링 타깃에 대해, 압연면 (즉 스퍼터면이 되는 면) 에 대하여, 평행한 방향의 투자율을 도 1 에 나타내는 바와 같이 면내 9 개 지점 측정하였다. 이 결과를 표 1 에 나타낸다. 이 표 1 에 나타내는 바와 같이 면내 투자율의 평균은 5.4 이고, 투자율의 표준 편차는 2.9 였다.

또, 상기와 같은 온도에서 온간 압연하여 제조한 타깃에 대해, 도 1 에 나타내는 면내 9 개 지점에 있어서, (100) 면, (110) 면, (200) 면, (002) 면, (004) 면의 X 선 회절 강도를 측정하고, X 선 회절 피크 강도비 {I₍₁₀₀₎ ＋ I₍₁₁₀₎ ＋ I₍₂₀₀₎}/{I₍₀₀₂₎ ＋ I₍₀₀₄₎｝를 산출하였다. 그 결과, 표 1 에 나타내는 바와 같이 평균값은 0.65 이고, 최대값은 0.48 이었다.

또한, 이 코발트 스퍼터링 타깃을 배킹 플레이트에 고상 접합하고, 이것을 스퍼터 챔버에 삽입하여, 아르곤 가스 분위기 중, 스퍼터링을 실시하여 기판 상에 코발트막을 형성하였다. 그 후, 기판 상의 면내 49 개 지점에 있어서 막두께를 측정하였다. 그 결과, 막두께의 유니포미티 (표준 편차/평균값 × 100) 는 1.21 ％ 였다.

(비교예 1)

이 시험에 사용한 코발트는 99.998 ％ 의 순도를 갖는 전자빔 용해된 코발트이다. 이 용해 잉곳을 1100 ℃ 에서 26.8 t 에서 11.7 t 까지 열간 압연하였다. 또한 이것을 6 t 까지, 290 ℃ 에서 온간 압연하였다. 그리고, 이와 같이 압연한 코발트 판재를 스퍼터링 형상으로 기계 가공하여, 코발트 스퍼터링 타깃을 제작하였다.

이와 같이 하여 제작한 코발트 스퍼터링 타깃에 대해, 압연면 (즉 스퍼터면이 되는 면) 에 대하여, 평행한 방향의 투자율을 도 1 에 나타내는 바와 같이 면내 9 개 지점 측정하였다. 이 결과를 표 1 에 나타낸다. 이 표 1 에 나타내는 바와 같이 면내 투자율의 평균은 4.3 이고, 투자율의 표준 편차는 4.2 였다.

또, 상기와 같은 온도에서 온간 압연하여 제조한 타깃에 대해, 도 1 에 나타내는 면내 9 개 지점에 있어서, (100) 면, (110) 면, (200) 면, (002) 면, (004) 면의 X 선 회절 강도를 측정하고, X 선 회절 피크 강도비 {I₍₁₀₀₎ ＋ I₍₁₁₀₎ ＋ I₍₂₀₀₎}/{I₍₀₀₂₎ ＋ I₍₀₀₄₎｝를 산출하였다. 그 결과, 표 1 에 나타내는 바와 같이 평균값은 0.89 이고, 최대값은 1.35 였다.

또한 이 코발트 스퍼터링 타깃을 배킹 플레이트에 고상 접합하고, 이것을 스퍼터 챔버에 삽입하여, 아르곤 가스 분위기 중, 스퍼터링을 실시하여 기판 상에 코발트막을 형성하였다. 그 후, 기판 상의 면내 49 개 지점에 있어서 막두께를 측정하였다. 그 결과, 막두께의 유니포미티 (표준 편차/평균값 × 100) 는 2.52 ％ 였다.

(비교예 2)

이 시험에 사용한 코발트는 99.998 ％ 의 순도를 갖는 전자빔 용해된 코발트이다. 이 용해 잉곳을 1100 ℃ 에서 26.8 t 에서 11.7 t 까지 열간 압연하였다. 또한 이것을 6 t 까지, 350 ℃ 에서 온간 압연하였다. 단, 압연로의 온도 관리를 엄격히 실시하지 않았기 때문에, 열간 및 온간 압연 전의 가열시의 노 내 온도 분포는, 각각 ±20 ℃, ±10 ℃ 초과였다. 그리고, 이와 같이 압연한 코발트 판재를 스퍼터링 형상으로 기계 가공하여, 코발트 스퍼터링 타깃을 제작하였다.

이와 같이 하여 제작한 코발트 스퍼터링 타깃에 대해, 압연면 (즉 스퍼터면이 되는 면) 에 대하여, 평행한 방향의 투자율을 도 1 에 나타내는 바와 같이 면내 9 개 지점 측정하였다. 이 결과를 표 1 에 나타낸다. 이 표 1 에 나타내는 바와 같이 면내 투자율의 평균은 6.4 이고, 투자율의 표준 편차는 4.5 였다.

또, 상기와 같은 온도에서 온간 압연하여 제조한 타깃에 대해, 도 1 에 나타내는 면내 9 개 지점에 있어서, (100) 면, (110) 면, (200) 면, (002) 면, (004) 면의 X 선 회절 강도를 측정하고, X 선 회절 피크 강도비 {I₍₁₀₀₎ ＋ I₍₁₁₀₎ ＋ I₍₂₀₀₎}/{I₍₀₀₂₎ ＋ I₍₀₀₄₎｝를 산출하였다. 그 결과, 표 1 에 나타내는 바와 같이 평균값은 0.33 이고, 최대값은 1.41 이었다.

또한, 이 코발트 스퍼터링 타깃을 배킹 플레이트에 고상 접합하고, 이것을 스퍼터 챔버에 삽입하여, 아르곤 가스 분위기 중, 스퍼터링을 실시하여 기판 상에 코발트막을 형성하였다. 그 후, 기판 상의 면내 49 개 지점에 있어서 막두께를 측정하였다. 그 결과, 막두께의 유니포미티 (표준 편차/평균값 × 100) 는 2.87 ％ 였다.

산업상 이용가능성

스퍼터면의 「면내 투자율」을 저하시키고, 스퍼터면에 대하여 수직 방향의 투자율을 크게 하여 스퍼터 효율을 향상시킴과 함께, 스퍼터면내에 있어서의 면내 투자율의 편차를 억제함으로써 막의 유니포미티를 향상시킬 수 있으므로, VLSI 의 전극이나 배선막을 형성하기 위한 코발트 스퍼터링 타깃으로서 유용하다.

Claims

순도가 99.99 ％ 이상이고, 스퍼터면내에 있어서의 면내 투자율이 5 이상 10 이하이고, 스퍼터면내에 있어서의 면내 투자율의 표준 편차가 3 이내인 것을 특징으로 하는 코발트 스퍼터링 타깃.
제 1 항에 있어서,
스퍼터면내에 있어서의 X 선 회절 피크 강도비 {I₍₁₀₀₎ ＋ I₍₁₁₀₎ ＋ I₍₂₀₀₎}/{I₍₀₀₂₎ ＋ I₍₀₀₄₎｝의 최대값이 1 이하인 것을 특징으로 하는 코발트 스퍼터링 타깃.
순도 99.99 ％ 이상의 코발트를 용해, 주조하여 잉곳으로 한 후, 이것을 1000 ℃ 이상 1200 ℃ 이하의 범위의 온도역이면서 또한 노 내의 온도 분포를 ±10 ℃ 이내로 일정하게 유지한 노 내에서 가열한 후, 열간 압연하고, 다음으로, 이것을 300 ℃ 이상 400 ℃ 이하의 온도역이면서 또한 노 내의 온도 분포를 ±10 ℃ 이내로 일정하게 유지한 노 내에서 가열한 후, 온간 압연하고, 추가로 이것을 기계 가공하는 것을 특징으로 하는 코발트 스퍼터링 타깃의 제조 방법.