KR20170058459A

KR20170058459A - 배킹 플레이트 일체형의 금속제 스퍼터링 타깃 및 그 제조 방법

Info

Publication number: KR20170058459A
Application number: KR1020177013533A
Authority: KR
Inventors: 시로 츠카모토
Original assignee: 제이엑스금속주식회사
Priority date: 2013-09-12
Filing date: 2014-09-05
Publication date: 2017-05-26
Also published as: KR102364005B1; TWI684657B; JP6038305B2; US20160071705A1; KR20150126376A; TW202006163A; KR20200043515A; WO2015037533A1; TWI688667B; US9711336B2; TW201518528A; SG11201507979QA; JP2017078226A; JPWO2015037533A1; JP6293844B2

Abstract

본 발명은, 배킹 플레이트 일체형의 금속제 스퍼터링 타깃으로서, 주위가 배킹 플레이트가 되는 타깃과 일체인 플랜지부를 구비하고, 그 플랜지부는 부분적인 단조를 반복 실시한 조직을 구비하는 것을 특징으로 하는 배킹 플레이트 일체형의 금속제 스퍼터링 타깃을 제공한다. 이와 같이, 배킹 플레이트 일체형 스퍼터링 타깃에 있어서, 타깃의 플랜지부만의 기계 강도를 높임으로써, 스퍼터 중의 타깃의 변형을 억제할 수 있고, 나아가서는, 종래의 스퍼터 특성을 바꾸는 경우가 없고, 이로써, 균일성 (유니포미티) 이 우수한 박막을 형성하는 것을 가능하게 하여, 미세화·고집적화가 진행되는 반도체 제품의 수율이나 신뢰성을 향상시키는 것을 과제로 한다.

Description

배킹 플레이트 일체형의 금속제 스퍼터링 타깃 및 그 제조 방법{METALLIC SPUTTERING TARGET INTEGRATED WITH BACKING PLATE, AND METHOD FOR MANUFACTURING SAME}

본 발명은, 반도체 장치의 박막 형성용 스퍼터링 타깃에 관한 것이다. 특히, 배킹 플레이트 일체형 금속제 스퍼터링 타깃 및 그 제조 방법에 관한 것이다. 또한, 금속제 타깃에는 금속제 및 합금제를 포함하는 것이다. 특히, 티탄제 타깃의 경우에는 티탄 합금제를 포함한다.

최근, 금속 또는 합금제 스퍼터링 타깃을 사용하여, 각종 전자 부품에 대한 성막이 실시되고 있다. 특히, 티탄 (티탄 합금) 제 스퍼터링 타깃의 사용이 증가하고 있다.

일반적으로, 스퍼터링 타깃은, 배킹 플레이트와 본딩재 등을 사용하여 접합되어 있는 경우가 많은데, 타깃의 사용 후에는, 스퍼터링 장치를 정지시켜 사용이 완료된 타깃을 교환할 필요가 있다. 그러나, 이 정지 시간 (다운 타임) 은 생산 효율을 저하시킨다.

이 때문에, 정지 시간을 최대한 단축시킴과 함께, 제조 비용을 삭감하기 위하여 타깃과 배킹 플레이트를 일체형으로 하고, 타깃 자체의 두께를 두껍게 할 것이 요구되고 있다. 그러나, 이와 같은 일체형의 타깃은 기계 강도가 부족하여, 스퍼터 중에 타깃이 휨 등의 변형을 발생시킨다는 결점이 있다.

이와 같은 결점을 극복하기 위하여, 예를 들어, 특허문헌 1 에는, 타깃과 배킹 플레이트가 동일 재료로 제작된 일체 구조형 타깃에 있어서, 타깃을 소성 가공하여 기계적 강도를 높게 함으로써, 고출력으로 스퍼터해도, 타깃의 휨 등을 발생시키지 않는 기술이 개시되어 있다.

그러나, 타깃 전체의 기계적 강도를 높게 하기 위하여 소성 가공의 조건을 변경하면, 타깃 자체의 스퍼터 특성이 변화되어, 원하는 제품 성능을 만족시킬 수 없다는 문제가 있다.

특허문헌 2 에는, 스퍼터링 타깃의 비이로젼부에 레이저를 조사하여 오목부를 형성하고, 그 오목부의 바닥면의 경도를 비이로젼부 표면의 경도에 비하여 작게 함으로써, 조대 파티클의 발생을 저지하는 기술이 기재되어 있다. 그러나, 이것은 레이저 조사에 의해 멜트 부분을 연화시켜, 비이로젼부의 표면에 비하여 오목부의 바닥면의 경도를 작게 하는 것이지, 타깃의 강도를 높여 스퍼터시에 있어서의 타깃 변형을 억제하는 것은 아니다.

특허문헌 3 에는, 알루미늄 또는 알루미늄 합금 스퍼터 타깃과 당해 타깃을 제조하는 방법을 제공한다. 순알루미늄 또는 알루미늄 합금을 기계적으로 가공하여 원형 블랭크로 한 후, 당해 블랭크에 재결정 열처리를 가하여, 필요한 결정 입경과 결정 집합 조직을 실현한다. 이 열처리 스텝 후에 당해 블랭크에 10 ∼ 50 ％ 의 추가 변형을 부여하여, 기계적 강도를 증대시킨다. 또한, 당해 타깃의 플랜지 영역에 있어서는, 변형은 다른 타깃 영역에 있어서의 것보다 크고, 당해 플랜지 영역에 약 20 ∼ 60 ％ 의 비율의 변형이 부여된다. 다음으로, 당해 블랭크를 마무리 가공하여, 필요한 결정 집합 조직과 충분한 기계적 강도를 갖는 스퍼터링 타깃으로 하는 것이 기재되어 있다.

특허문헌 4 에는, 배킹 플레이트 일체형 스퍼터링 타깃에 있어서, 플랜지부에 있어서의 비커스 경도 Hv 가 90 이상, 또한 플랜지부에 있어서의 0.2 ％ 항복 응력이 6.98 × 10⁷ N/㎡ 이상인 것을 특징으로 하는 배킹 플레이트 일체형 스퍼터링 타깃이 기재되어 있다.

상기 특허문헌 3 및 특허문헌 4 에는, 배킹 플레이트 일체형 스퍼터링 타깃이 기재되어 있지만, 이들의 제조 조건은 플랜지부가 동시에 소성 가공되고 있기 때문에, 플랜지부의 소성 가공에 수반하여 타깃의 주위로부터 중심부를 향하여 변형을 부여하고, 타깃의 경도에 편차가 나올 가능성이 있다는 문제가 있다.

일본 공개특허공보 2002-121662호 일본 공개특허공보 평9-209133호 일본 공표특허공보 2012-515847호 국제 공개공보 WO2013/047199호

본 발명은, 배킹 플레이트 일체형 스퍼터링 타깃에 있어서, 타깃의 플랜지부만의 기계 강도를 높임으로써, 스퍼터 중의 타깃의 변형을 억제할 수 있고, 나아가서는, 종래의 스퍼터 특성을 바꾸는 경우가 없고, 이로써, 균일성 (유니포미티) 이 우수한 박막을 형성하는 것을 가능하게 하여, 미세화·고집적화가 진행되는 반도체 제품의 수율이나 신뢰성을 향상시키는 것을 과제로 한다.

특히, 배킹 플레이트 일체형의 티탄제 스퍼터링 타깃의 배킹 플레이트가 되는 플랜지부의 비커스 경도 Hv 가 110 이상이고, 티탄제 타깃의 스퍼터링면의 경도가 균일한 배킹 플레이트 일체형의 금속제 스퍼터링 타깃을 제공하는 것을 과제로 한다.

상기의 과제를 해결하기 위해서, 본 발명은, 이하의 발명을 제공하는 것이다.

1) 배킹 플레이트 일체형의 금속제 스퍼터링 타깃으로서, 주위가 배킹 플레이트가 되는 타깃과 일체인 플랜지부를 구비하고, 그 플랜지부는 부분적인 단조를 반복 실시한 조직을 구비하는 것을 특징으로 하는 배킹 플레이트 일체형의 금속제 스퍼터링 타깃.

2) 단조한 후의 타깃의 외주를 절삭하여, 단조에 의해 변형이 된 부분을 제거한 타깃인 것을 특징으로 하는 상기 1) 에 기재된 배킹 플레이트 일체형 금속제 스퍼터링 타깃.

3) 원반형, 타원형 또는 사각형인 것을 특징으로 하는 상기 1) ∼ 2) 중 어느 한 항에 기재된 배킹 플레이트 일체형의 금속제 스퍼터링 타깃.

4) 배킹 플레이트 일체형의 금속제 스퍼터링 타깃이, 티탄 또는 티탄 합금으로 이루어지고, 배킹 플레이트가 되는 플랜지부의 비커스 경도 Hv 가 110 이상인 것을 특징으로 하는 상기 1) ∼ 3) 중 어느 한 항에 기재된 배킹 플레이트 일체형의 금속제 스퍼터링 타깃.

또, 본원은 이하의 발명을 제공한다.

5) 배킹 플레이트 일체형의 금속제 스퍼터링 타깃을 제조하는 방법으로서, 배킹 플레이트가 되는 플랜지부를 단조할 때에, 부분적인 단조를 실시하고, 최종적으로 재료의 전체 외주를 단조하여 플랜지부로 하는 것을 특징으로 하는 배킹 플레이트 일체형 금속제 스퍼터링 타깃의 제조 방법.

6) 1 회의 단조로, 금속 재료의 전체 둘레의 1/5 이하로 하는 것을 특징으로 하는 상기 5) 에 기재된 배킹 플레이트 일체형 금속제 스퍼터링 타깃의 제조 방법.

7) 단조 후, 타깃의 외주를 절삭하여, 단조에 의해 변형이 된 부분을 제거하는 것을 특징으로 하는 상기 5) ∼ 6) 중 어느 한 항에 기재된 배킹 플레이트 일체형 금속제 스퍼터링 타깃의 제조 방법.

8) 원반형, 타원형 또는 사각형으로 성형하는 것을 특징으로 하는 상기 5) ∼ 7) 중 어느 한 항에 기재된 배킹 플레이트 일체형 금속제 스퍼터링 타깃의 제조 방법.

9) 배킹 플레이트 일체형의 금속제 스퍼터링 타깃이 티탄 또는 티탄 합금으로 이루어지고, 배킹 플레이트가 되는 플랜지부의 비커스 경도 Hv 를 110 이상으로 하는 것을 특징으로 하는 상기 5) ∼ 8) 중 어느 한 항에 기재된 배킹 플레이트 일체형 금속제 스퍼터링 타깃의 제조 방법.

본 발명의 배킹 플레이트 일체형 스퍼터링 타깃은, 타깃의 플랜지부만 기계 강도를 높임으로써, 스퍼터 중의 타깃의 변형을 억제할 수 있고, 나아가서는, 종래의 스퍼터 특성을 바꾸는 경우가 없고, 이로써, 균일성 (유니포미티) 이 우수한 박막을 형성하는 것을 가능하게 하여, 미세화·고집적화가 진행되는 반도체 제품의 수율이나 신뢰성을 향상시킬 수 있다는 우수한 효과를 갖는다.

특히, 배킹 플레이트 일체형의 티탄제 스퍼터링 타깃의 배킹 플레이트가 되는 플랜지부의 비커스 경도 Hv 가 110 이상이고, 티탄제 타깃의 스퍼터링면의 경도가 균일한 배킹 플레이트 일체형의 금속제 스퍼터링 타깃을 제공할 수 있다는 우수한 효과를 갖는다.

도 1 은 종래의 단조 (형 단조) 의 공정을 나타내는 도면이다.
도 2 는 본원발명의 단조의 공정을 나타내는 도면이다.

본 발명에 있어서, 배킹 플레이트 일체형 스퍼터링 타깃은, 스퍼터링 타깃과 배킹 플레이트가 일체화되고, 동일 재료로 제조되어 있는 것을 의미한다. 종래의 스퍼터링 타깃과 배킹 플레이트의 2 피스품에서는, 배킹 플레이트에 의해 기계적 강도를 유지할 수 있으므로, 본 발명과 같이 기계 강도가 부족해도, 스퍼터 중에 타깃이 변형 (휨 등) 된다는 문제는 내재하지 않는다. 변형의 문제는, 본 발명과 같은 스퍼터링 타깃과 배킹 플레이트를 일체화하여, 충분한 두께를 갖게 한 것에 대해 현재화 (顯在化) 하는 것이다.

그러나, 종래의 스퍼터링 타깃과 배킹 플레이트의 2 피스품에서는, 본딩재 등을 사용하여 접합되어 있는 경우가 많은데, 타깃의 사용 후에는, 스퍼터링 장치를 정지시켜 사용이 완료된 타깃을 교환할 필요가 있고, 이 정지 시간 (다운 타임) 은 생산 효율을 저하시킨다는 문제가 있다.

또, 제조 비용을 삭감하기 위하여 타깃과 배킹 플레이트를 일체형으로 하고, 타깃 자체의 두께를 두껍게 할 것이 요구되고 있지만, 배킹 플레이트 자체가 별개이므로, 그 만큼 두께에 제한이 있다는 문제가 있다.

본 발명은, 배킹 플레이트 일체형의 금속제 스퍼터링 타깃으로서, 주위가 배킹 플레이트가 되는 타깃과 일체인 플랜지부를 구비하고, 그 플랜지부는 부분적인 단조를 반복 실시한 조직을 구비하는 것을 특징으로 하는 배킹 플레이트 일체형의 금속제 스퍼터링 타깃을 제공한다. 일반적으로, 타깃과 배킹 플레이트는, 각각 별체로 제작되고, 마지막에 이들을 조립하여 (필요에 따라 용접 등에 의해 접합하여), 제작되는 것이지만, 본원발명은, 동일한 재료를 사용하여 일체형으로 한 것이다. 즉, 본원발명에서 사용하는 가공하기 (단조하기) 전의 타깃과 배킹 플레이트 재료는 성분 조성 및 조직은 동일하다.

상기와 같이, 본 발명의 플랜지부는, 부분적인 단조를 반복 실시한 조직을 구비하는데, 이 조직은 실질적으로는 단조 조직이다. 그러나, 부분적인 단조는, 한 번에 단조하는 경우에 비하여, 변형의 발생량이 적어지므로, 종래의 단조법 (한 번에 단조하는 방법) 에 비하여, 타깃에 미치는 변형을 크게 저감시킬 수 있는 특징을 갖는다.

상기 플랜지부는, 배킹 플레이트 일체형 타깃을 스퍼터링 장치에 장착하기 위한 이음새 부분으로, 플랜지부 자체가 스퍼터되는 경우는 없다. 플랜지부에 상당하는 부분을 순차적으로 가공하기 때문에, 그때마다 타깃보다 낮은 면이 된다. 플랜지부는, 배킹 플레이트 일체형 타깃의 최대 직경으로부터 20 ％ 정도의 범위인데, 배킹 플레이트 일체형 타깃의 사이즈에 따라, 임의로 결정할 수 있고, 그 범위는 10 ∼ 30 ％ 의 범위로 할 수도 있다.

타깃 전체의 기계적 강도 (경도) 가 충분하지 않은 경우에는, 스퍼터링 중의 타깃에 휨이 발생하고, 막두께 균일성 (유니포미티) 을 저하시키기 때문에, 바람직하지 않다. 따라서, 타깃의 스퍼터면의 경도가 균일한 것은, 균일한 스퍼터링을 실시하는 데 있어서 중요한 요건이다.

일반적으로, 타깃을 제조하는 경우에는, 도 1 에 나타내는 바와 같은 공정에 의해 실시된다. 배킹 플레이트 일체형 스퍼터링 타깃의 제조는, 예를 들어, 용해시켜 얻어지는 금속이나 합금을 주조하여 잉곳 (빌릿) 을 제작하고, 이 잉곳을 소정의 단조비로 단조하고, 그 후, 소정의 압하율로 압연하여 압연판을 얻는다.

또한, 이 압연판의 외주부 (플랜지부에 상당) 를 단조 (해머, 형 단조 등) 하여 기계적 강도를 높인다. 즉, 도 1 에 나타내는 바와 같이, 모루 위에 금속 타깃 원료 (도 1 에서는 Ti 재) 를 두고, 그 위에 공간부를 갖는 금형을 얹고, 모루에 의해 프레스하여 형 단조에 의해 플랜지부를 성형하고 있었다.

이와 같이 배킹 플레이트 부분이 되는 플랜지부를 제작하기 위하여, 타깃 원료의 전체 둘레를 한 번에 단조 (소성 가공) 에 의해 변형시키면, 변형의 발생이 커져, 그 변형이 타깃의 스퍼터면에도 들어온다. 이 변형이 타깃의 외주부에 존재하면, 타깃 중심부와 외주부의 경도차를 발생시켜, 편차가 나온다.

이것은 스퍼터링 특성에 영향을 주게 된다. 이와 같이 변형이 된 타깃의 외주부는 절삭에 의해 제거할 필요가 있다. 변형의 발생량이 많을수록 타깃의 둘레 가장자리부로부터 절삭량이 증가하므로, 수율이 저하되고, 생산 코스트를 증가시키는 원인이 된다.

이 때문에, 본원발명에 있어서는, 상기와 같이 배킹 플레이트가 되는 플랜지부를 단조하는 경우에, 1 회의 단조로 금속 재료의 외주를 부분적으로 단조하여 플랜지부로 하는 것이다. 구체적으로는, 도 2 와 같이, 가압 지그를, 플랜지를 형성하는 전부가 아니라, 부분적으로 할당하여 프레스를 실시한다. 이와 같은 부분적인 단조 (부분 가압) 를 실시함으로써, 타깃 둘레 가장자리에 대한 변형의 발생이 현저하게 감소하였다. 또, 미프레스의 부분에 대해서는, 타깃을 회전시켜 재차 프레스할 수 있다.

즉, 배킹 플레이트가 되는 플랜지부를 성형할 때에, 1 회째의 단조로 금속 재료의 외주를 부분적으로 단조 프레스하고, 다음으로 금형을 회전시켜, 재차 금속 재료의 외주를 부분적으로 단조하고, 이것을 반복하여 최종적으로 전체 외주부를 단조하여 플랜지부로 한다.

1 회의 단조로, 타깃에 대한 변형의 발생량을 저감시킬 수 있고, 또한 전체 둘레의 단조를 실시해도, 1 회의 단조에 의해 발생하는 소량의 변형의 반복이므로, 타깃 둘레 가장자리에 대한 변형의 발생은 크게 저감시킬 수 있다.

이 단조는, 가압 지그의 사이즈를 변경함으로써 단조의 크기와 빈도를 임의로 조절할 수 있다. 즉 복수 회의 단조를 실시함으로써 배킹 플레이트 일체형 금속제 스퍼터링 타깃을 제조할 수 있다.

1 회의 단조에서는, 금속 재료의 전체 둘레의 1/5 이하, 바람직하게는 1/6 ∼ 1/8 이 바람직하다. 또, 단조 후에는, 타깃의 외주를 절삭하여, 단조에 의해 변형이 된 부분을 제거할 수도 있는데, 본원발명의 배킹 플레이트 일체형 금속제 스퍼터링 타깃의 제조 방법에서는, 그 양을 현저하게 저감시킬 수 있다.

통상적으로 단조품의 타깃의 스퍼터면에 변형이 되는 부분은, 외주로부터 3 ㎜ 이내이고, 절삭하여 제거하는 양은 매우 적다고 할 수 있다.

이와 같이 하여, 둘레면이 타깃보다 낮은 면인 배킹 플레이트가 되는 플랜지부를 제작하고, 타깃의 스퍼터링면의 경도를 균일하게 한 배킹 플레이트 일체형의 금속제 스퍼터링 타깃을 제조할 수 있다.

일반적으로, 배킹 플레이트 일체형의 금속제 스퍼터링 타깃은 원반형인데, 타원형 또는 사각형으로 성형할 수도 있다. 티탄제 또는 티탄 합금제의 배킹 플레이트 일체형 스퍼터링 타깃에 적용한 경우에는, 배킹 플레이트가 되는 플랜지부의 비커스 경도 Hv 를 110 이상으로 하고, 또한 스퍼터링면의 경도를 균일하게 하는 것이 가능하다. 단조 조건은, 재료에 따라 임의로 결정할 수 있는데, 예를 들어, 티탄제 또는 티탄 합금제의 경우에는, 단조시의 가열 온도는 700 ℃ 이하, 단조 압하율은 10 ％ 이상에서 실시할 수 있다.

그리고, 플랜지부의 기계적 강도를 높여 스퍼터링 중의 휨을 억제하고, 또 상기와 같이 타깃의 스퍼터면에 대한 변형의 잔류를 없앰으로써, 스퍼터링 특성을 안정화시킬 수 있다.

이것은, 다른 금속 (합금을 포함한다) 에 있어서도 마찬가지이고, 각각의 금속 (합금) 의 재료 특성에 따라, 본 발명의 단조를 실시함으로써, 플랜지부의 기계적 강도를 높여 스퍼터링 중의 휨을 억제할 수 있다. 또, 동일하게, 타깃의 스퍼터면에 대한 변형의 잔류를 저감시키는 것이 가능하여, 스퍼터링 특성을 안정화시키고, 또한 타깃의 수율을 높이는 현저한 이점이 있다.

이와 같은 특성의 향상은, 본원발명의 배킹 플레이트 일체형 금속제 스퍼터링 타깃 및 동 타깃의 제조 방법에 있어서, 공통되는 속성이라고 할 수 있다.

다음으로, 실시예에 기초하여 본 발명을 설명한다. 이하에 나타내는 실시예는, 이해를 용이하게 하기 위한 것으로, 이들 실시예에 의해 본 발명을 제한하는 것은 아니다. 즉, 본 발명의 기술 사상에 기초하는 변형 및 다른 실시예는 당연히 본 발명에 포함된다.

(실시예 1)

Ti 원피스 타깃용 압연판에 대해, 상기 도 2 를 사용하여 설명한 부분 가압에 의한 단조를 실시하였다. 티탄의 가열 온도는 500 ℃, 플랜지부의 단조 압하율은 30 ％ 로 하였다. 스퍼터면 중심부의 경도가 Hv ＝ 100 인 데에 대하여, 플랜지부는 소성 변형에 의해 경도는 Hv ＝ 110 ∼ 140 이었다. 스퍼터면 외주부는 최외주로부터 2.0 ㎜ 의 범위가 단조시의 변형에 의해, 경도 Hv 가 110 이상이 되었다.

플랜지부의 경도 측정은 90°마다 4 개 지점 측정하였다. 구체적으로는 측정 위치를 플랜지부를 따라 90°씩 주회시키면서, 그 주회한 플랜지 길이의 중심 위치를 측정하였다.

이 타깃의 최외주의 단단한 부분은 마무리 가공에 의해 제거하였다. 이 절제 부분의 양은 종래와 비교하면 매우 적은 양으로, 실시예의 효과는 매우 높았다.

스퍼터 평가를 실시한 결과, 유니포미티는 약 4 ％ 로 양호하고, 파티클도 7 개/wafer 로 적었다. 사용 후의 타깃 휨은 0.1 ㎜ 로서 양호한 Ti 제 스퍼터링 타깃을 얻을 수 있었다.

(실시예 2)

Ti 원피스 타깃용 압연판에 대해, 상기 도 2 를 사용하여 설명한 부분 가압에 의한 단조를 실시하였다. 티탄은 실온인 25 ℃, 플랜지부의 단조 압하율은 20 ％ 로 하였다.

스퍼터면 중심부의 경도가 Hv ＝ 100 인 데에 대하여, 플랜지부는 소성 변형에 의해 경도는 Hv ＝ 160 ∼ 170 이었다. 타깃의 외주부는 최외주로부터 3.0 ㎜ 의 범위가 단조시의 변형에 의해, 경도 Hv 는 120 이상이 되었다.

이 최외주의 단단한 부분은 마무리 가공에 의해 제거하였다. 이 절제 부분의 양은 종래와 비교하면 매우 적은 양으로, 실시예의 효과는 매우 높았다.

스퍼터 평가를 실시한 결과, 유니포미티는 약 4.5 ％ 로 양호하고, 파티클도 6 개/wafer 로 적었다. 사용 후의 타깃 휨은 0.1 ㎜ 로서 양호한 Ti 제 스퍼터링 타깃을 얻을 수 있었다.

(실시예 3)

Ti 원피스 타깃용 압연판에 대해, 상기 도 2 를 사용하여 설명한 부분 가압에 의한 단조를 실시하였다. 티탄의 가열 온도는 700 ℃, 플랜지부의 단조 압하율은 30 ％ 로 하였다.

스퍼터면 중심부의 경도가 Hv ＝ 100 인 데에 대하여, 플랜지부는 소성 변형에 의해 경도는 Hv ＝ 110 ∼ 130 이었다. 타깃의 면 외주부는 최외주로부터 1.5 ㎜ 의 범위가 단조시의 변형에 의해, 경도 Hv 는 110 이상이 되었다.

이 최외주의 단단한 부분은 마무리 가공에 의해 제거하였다. 이 절제 부분의 양은, 종래와 비교하면 매우 적은 양으로, 실시예의 효과는 매우 높았다.

스퍼터 평가를 실시한 결과, 유니포미티는 약 5 ％ 로 양호하고, 파티클도 9 개/wafer 로 적었다. 사용 후의 타깃 휨은 0.2 ㎜ 로서 양호한 Ti 제 스퍼터링 타깃을 얻을 수 있었다.

(실시예 4)

Ti 원피스 타깃용 압연판에 대해, 상기 도 2 를 사용하여 설명한 부분 가압에 의한 단조를 실시하였다. 티탄의 가열 온도는 500 ℃, 플랜지부의 단조 압하율은 10 ％ 로 하였다.

스퍼터면 중심부의 경도가 Hv ＝ 100 인 데에 대하여, 플랜지부는 소성 변형에 의해 경도는 Hv ＝ 110 ∼ 130 이었다. 스퍼터면 외주부는 최외주로부터 2.0 ㎜ 의 범위가 단조시의 변형에 의해, 경도 Hv 는 110 이상이 되었다.

이 타깃의 최외주의 단단한 부분은 마무리 가공에 의해 제거하였다. 이 절제 부분의 양은, 종래와 비교하면 매우 적은 양으로, 실시예의 효과는 매우 높았다.

스퍼터 평가를 실시한 결과, 유니포미티는 약 5 ％ 로 양호하고, 파티클도 10 개/wafer 로 적었다. 사용 후의 타깃 휨은 0.2 ㎜ 로서 양호한 Ti 제 스퍼터링 타깃을 얻을 수 있었다.

(비교예 1)

Ti 원피스 타깃용 압연판에 대해, 종래법인 전체면 가압에 의한 형 단조를 실시하였다. 티탄의 가열 온도는 500 ℃, 플랜지부의 단조 압하율은 30 ％ 로 하였다. 스퍼터면 중심부의 경도가 Hv ＝ 100 인 데에 대하여, 스퍼터면 외주부는 최외주로부터 5.0 ㎜ 의 범위에서 경도 Hv 는 110 이상이었다. 이 최외주의 단단한 부분은, 마무리 가공을 해도 완전하게는 제거하지 못하여 3.0 ㎜ 정도 남았다.

스퍼터 평가를 실시한 결과, 파티클은 8 개/wafer, 사용 후의 타깃 휨은 0.1 ㎜ 로 양호했지만, 유니포미티는 약 7 ％ 로 나빴다.

(비교예 2)

Ti 원피스 타깃용 압연판에 대해, 절삭으로 타깃을 제작하였다. 스퍼터면, 플랜지부 모두 경도는 Hv ＝ 100 정도였다. 스퍼터 평가의 결과, 유니포미티는 6 ％ 로 약간 나쁘고, 파티클도 13 개/wafer 로 많았다. 사용 후의 타깃 휨은 0.5 ㎜ 였다. 이 비교예의 큰 문제는, 대량의 절삭에 의한 재료의 낭비가 발생하는 것, 그리고 플랜지부의 강도가 부족하기 때문에 스퍼터링 중에 열에 의한 휨이 크게 발생하고, 유니포미티가 악화된 것이다.

(비교예 3)

Ti 원피스 타깃용 압연판에 대해, 종래법인 전체면 가압에 의한 형 단조를 실시하였다. 티탄의 가열 온도는 800 ℃, 플랜지부의 단조 압하율은 30 ％ 로 하였다. 스퍼터면 중심부의 경도가 Hv ＝ 100 인 데에 대하여, 플랜지부의 경도는 Hv ＝ 100 ∼ 120 이었다. 타깃 외주부는 최외주로부터 3.0 ㎜ 의 범위가 단조시의 변형에 의해 경도 Hv ＝ 110 ∼ 120 이었다.

스퍼터 평가를 실시한 결과, 파티클은 12 개/wafer, 사용 후의 타깃 휨은 0.4 ㎜ 로 크고, 유니포미티는 약 6 ％ 로 나빴다.

또한, 상기 실시예 및 비교예의 스퍼터 조건은, 이하와 같이 실시하였다

＜스퍼터 조건＞

·파워 20 ㎾

·두께 20 ㎚ 의 TiN 막을 SiO₂ 기판 상에 성막

·유니포미티는 KLA 텐코르사 제조 옴니맵 (RS-100) 으로 측정

·파티클은 KLA 텐코르사 제조 파티클 카운터 (Surfscan SP1-DLS) 로 측정. 0.2 ㎛ 이상의 것을 측정하였다.

산업상 이용가능성

본 발명은, 배킹 플레이트 일체형 스퍼터링 타깃을 제공하는 것으로서, 타깃의 플랜지부만의 기계적 강도를 높임으로써, 스퍼터 중의 타깃의 변형을 억제할 수 있고, 또한 종래의 스퍼터 특성을 바꾸는 경우가 없고, 이로써, 균일성 (유니포미티) 이 우수한 박막을 형성할 수 있기 때문에, 미세화·고집적화가 진행되는 반도체 제품의 수율이나 신뢰성을 향상시킬 수 있다는 우수한 효과를 갖는다.

특히, 플랜지부의 비커스 경도 Hv 가 110 이상이고, 티탄제 타깃의 스퍼터링면의 경도가 균일한 배킹 플레이트 일체형의 금속제 스퍼터링 타깃을 제공할 수 있기 때문에, 배킹 플레이트 일체형의 티탄제 스퍼터링 타깃의 배킹 플레이트에 유용하다.

Claims

배킹 플레이트 일체형의 금속제 스퍼터링 타깃으로서, 주위가 배킹 플레이트가 되는 타깃과 일체인 플랜지부를 구비하고, 그 플랜지부는 부분적인 단조를 반복 실시한 조직을 구비하고, 또한 단조한 후의 타깃의 스퍼터면의 외주를 절삭하여, 단조에 의해 변형이 된 부분을 제거하여 타깃의 스퍼터면의 중심부와 외주부의 경도가 동일한 타깃인 것을 특징으로 하는 배킹 플레이트 일체형의 금속제 스퍼터링 타깃.
제 1 항에 있어서,
원반형, 타원형 또는 사각형인 것을 특징으로 하는 배킹 플레이트 일체형의 금속제 스퍼터링 타깃.
제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
배킹 플레이트 일체형의 금속제 스퍼터링 타깃이, 티탄 또는 티탄 합금으로 이루어지고, 배킹 플레이트가 되는 플랜지부의 비커스 경도 Hv 가 110 이상인 것을 특징으로 하는 배킹 플레이트 일체형의 금속제 스퍼터링 타깃.
배킹 플레이트 일체형의 금속제 스퍼터링 타깃을 제조하는 방법으로서, 배킹 플레이트가 되는 플랜지부를 단조할 때에, 부분적인 단조를 실시하고, 최종적으로 재료의 전체 외주를 단조하여 플랜지부로 함과 함께, 단조 후, 타깃의 스퍼터면의 외주를 절삭하여, 단조에 의해 변형이 된 부분을 제거하여 타깃의 스퍼터면의 중심부와 외주부의 경도가 동일하도록 형성한 것을 특징으로 하는 배킹 플레이트 일체형 금속제 스퍼터링 타깃의 제조 방법.
제 4 항에 있어서,
1 회의 단조로, 금속 재료의 전체 둘레의 1/5 이하로 하는 것을 특징으로 하는 배킹 플레이트 일체형 금속제 스퍼터링 타깃의 제조 방법.
제 4 항에 있어서,
원반형, 타원형 또는 사각형으로 성형하는 것을 특징으로 하는 배킹 플레이트 일체형 금속제 스퍼터링 타깃의 제조 방법.
제 5 항에 있어서,
원반형, 타원형 또는 사각형으로 성형하는 것을 특징으로 하는 배킹 플레이트 일체형 금속제 스퍼터링 타깃의 제조 방법.
제 4 항 내지 제 7 항 중 어느 한 항에 있어서,
배킹 플레이트 일체형의 금속제 스퍼터링 타깃이 티탄 또는 티탄 합금으로 이루어지고, 배킹 플레이트가 되는 플랜지부의 비커스 경도 Hv 를 110 이상으로 하는 것을 특징으로 하는 배킹 플레이트 일체형 금속제 스퍼터링 타깃의 제조 방법.