KR101023597B1 - Al기 합금 스퍼터링 타겟 및 그 제조 방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명은, 스퍼터링 타겟의 사용 초기 단계에서의 스플래시의 발생을 경감하고, 이에 의해 배선막 등에 발생하는 결함을 방지하고, FPD의 수율이나 동작 성능을 향상시키는 것이 가능한 Al-(Ni, Co)-(Cu, Ge)-(La, Gd, Nd)계 합금 스퍼터링 타겟 및 그 제조 방법을 제공한다. 본 발명은, A군(Ni, Co)으로부터 선택되는 적어도 1종과, B군(Cu, Ge)으로부터 선택되는 적어도 1종과, C군(La, Gd, Nd)으로부터 선택되는 적어도 1종을 각각 함유하는 Al-(Ni, Co)-(Cu, Ge)-(La, Gd, Nd)계 합금 스퍼터링 타겟을 구성하고, 그 비커스 경도(HV)가 35 이상인 Al기 합금 스퍼터링 타겟에 관한 것이다.
유도 용해로, Al기 합금의 용탕, 가스 아토마이저, 컬렉터, 노즐

Description

Al기 합금 스퍼터링 타겟 및 그 제조 방법 {Al-GROUP ALLOY SPUTTERING TARGET AND MANUFACTURING METHOD THEREOF}
본 출원은 2008년 3월 31일에 출원된 일본 특허 출원 제2008-093264호의 우선권을 주장하고, 그 전체 내용은 본 명세서에 참조로 포함된다.
본 발명은, A군(Ni, Co)으로부터 선택되는 적어도 1종과, B군(Cu, Ge)으로부터 선택되는 적어도 1종과, C군(La, Gd, Nd)으로부터 선택되는 적어도 1종을 각각 함유하는 Al기 합금(이하,「Al-(Ni, Co)-(Cu, Ge)-(La, Gd, Nd)계 합금」이라 기재함) 스퍼터링 타겟 및 그 제조 방법에 관한 것이고, 상세하게는, 스퍼터링 타겟을 사용하여 박막을 성막할 때, 스퍼터링의 초기 단계에서 발생하는 초기 스플래시를 저감하는 것이 가능한 Al기 합금 스퍼터링 타겟 및 그 제조 방법에 관한 것이다.
Al기 합금은, 전기 저항률이 낮고, 가공이 용이한 등의 이유에 의해, 액정 디스플레이(LCD : Liquid Crystal Display), 플라즈마 디스플레이 패널(PDP : Plasma Display Panel), 일렉트로 루미네선스 디스플레이(ELD : Electro Luminescence Display), 필드 에미션 디스플레이(FED : Field Emission Display), 멤스(MEMS : Micro Electro Mechanical Systems) 디스플레이 등의 플랫 패널 디스 플레이(FPD : Flat Panel Display), 터치 패널, 전자 페이퍼의 분야에서 범용되고 있고, 배선막, 전극막, 반사 전극막 등의 재료에 이용되고 있다.
예를 들어, 액티브 매트릭스형의 액정 디스플레이는, 스위칭 소자인 박막 트랜지스터(TFT : Thin Film Transistor), 도전성 산화막으로 구성되는 화소 전극, 및 주사선이나 신호선을 포함하는 배선을 갖는 TFT 기판을 구비하고 있고, 주사선이나 신호선은, 화소 전극에 전기적으로 접속되어 있다. 주사선이나 신호선을 구성하는 배선 재료에는, 일반적으로, 순Al이나 Al-Nd 합금의 박막이 사용되나, 이들 박막을 화소 전극과 직접 접촉시키면, 절연성의 산화알루미늄 등이 계면에 형성되어 접촉 전기 저항이 증가하기 때문에, 지금까지는, 상기 Al의 배선 재료와 화소 전극 사이에, Mo, Cr, Ti, W 등의 고융점 금속으로 이루어지는 배리어 메탈층을 마련하여 접촉 전기 저항의 저감화를 도모해 왔다.
그러나, 상기와 같이 배리어 메탈층을 개재시키는 방법은, 제조 공정이 번잡해져 생산 비용의 상승을 초래하는 등의 문제가 있다.
따라서, 배리어 메탈층을 개재하지 않고, 화소 전극을 구성하는 도전성 산화막을 배선 재료와 직접 접촉하는 것이 가능한 기술(다이렉트 콘택트 기술)을 제공하기 위해, 배선 재료로서, Al-Ni 합금이나, Nd이나 Y 등의 희토류 원소를 더 함유하는 Al-Ni-희토류 원소 합금의 박막을 사용하는 방법이 제안되어 있다(특허 문헌 1). Al-Ni 합금을 사용하면, 계면에 도전성의 Ni 함유 석출물 등이 형성되고, 절연성 산화알루미늄 등의 생성이 억제되기 때문에, 접촉 전기 저항을 낮게 억제할 수 있다. 또한, Al-Ni-희토류 원소 합금을 사용하면, 내열성을 더 높일 수 있다.
그런데, Al기 합금 박막의 형성에는, 일반적으로 스퍼터링 타겟을 사용한 스퍼터링법이 채용되고 있다. 스퍼터링법이라 함은, 기판과, 박막 재료와 동일한 재료로 구성되는 스퍼터링 타겟 사이에서 플라즈마 방전을 형성하고, 플라즈마 방전에 의해 이온화시킨 기체를 스퍼터링 타겟에 충돌시킴으로써 스퍼터링 타켓의 원자를 때려 내고, 기판 상에 적층시켜 박막을 제작하는 방법이다.
스퍼터링법은, 진공 증착법과는 달리, 스퍼터링 타겟과 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 발휘하기 때문에, 공업적으로 유효한 박막 제작 방법이고, 그 원료로 되는 스퍼터링 타겟의 개발이 진행되고 있다.
최근, FPD의 생산성 향상 등에 대응하기 위해, 스퍼터링 공정시의 성막 속도는, 종래보다도 고속화되는 경향이 있다. 성막 속도를 빠르게 하기 위해서는, 스퍼터링 파워를 크게 하는 것이 가장 간편하나, 스퍼터링 파워를 증가시키면, 스플래시(미세한 용융 입자) 등의 스퍼터링 불량이 발생하고, 배선막 등에 결함이 발생하기 때문에, FPD의 수율이나 동작 성능이 저하되는 등의 폐해를 초래한다.
따라서, 스플래시의 발생을 방지하는 목적에서, 예를 들어 특허 문헌 2 내지 5에 기재된 방법이 제안되어 있다. 이 중, 특허 문헌 2 내지 4는, 모두, 스플래시의 발생 원인이 스퍼터링 타겟의 조직 중에 있는 미세한 공극에 기인한다는 관점을 기초로 하여 이루어진 것이고, Al 매트릭스 중의 Al과 희토류 원소와의 화합물 입자의 분산 상태를 제어하거나(특허 문헌 2), Al 매트릭스 중의 Al과 천이 원소와의 화합물의 분산 상태를 제어하거나(특허 문헌 3), 스퍼터링 타겟 중의 첨가 원소와 Al과의 금속간 화합물의 분산 상태를 제어(특허 문헌 4)함으로써, 스플래시의 발생을 방지하고 있다. 또한, 특허 문헌 5에는, 스플래시의 원인인 아킹(arcing)(이상 방전)을 저감하기 위해, 스패터면의 경도를 조정한 후, 마무리 기계 가공을 행함으로써, 기계 가공에 수반하는 표면 결함의 발생을 억제하는 방법이 개시되어 있다.
한편, 특허 문헌 6에는, 스플래시의 발생을 방지하는 기술로서, Al을 주체로 하는 잉곳을 300 내지 450℃의 온도 범위 75% 이하의 가공률로 압연에 의해 판 형상으로 하고, 계속해서 압연시 온도 이상이고 550℃ 이하의 가열 처리를 행하고, 압연면측을 스퍼터링면으로 함으로써, 얻어지는 Al-Ti-W 합금 등의 스퍼터링 타겟의 비커스 경도를 25 이하로 하는 것이 기재되어 있다.
[특허 문헌 1] 일본 특허 출원 공개 제2004-214606호 공보
[특허 문헌 2] 일본 특허 출원 공개 평10-147860호 공보
[특허 문헌 3] 일본 특허 출원 공개 평10-199830호 공보
[특허 문헌 4] 일본 특허 출원 공개 평11-293454호 공보
[특허 문헌 5] 일본 특허 출원 공개 제2001-279433호 공보
[특허 문헌 6] 일본 특허 출원 공개 평9-235666호 공보
상기와 같이, 예를 들어 Al-Ni-희토류 원소 합금이나, Al-Ti-W 합금에 대해는 일정한 스플래시 방지책이 개시되어 있다. 그러나, 스플래시 방지 기술은 스퍼터링 타켓의 종류에 따라서도 다르다고 생각할 수 있다. 본 발명자들은, 이미 스퍼터링 타겟으로서 Al-(Ni, Co)-(Cu, Ge)-(La, Gd, Nd)계 합금을 사용하면, 당해 재료로 형성되는 Al기 합금막과 도전성 산화막으로 이루어지는 화소 전극을 직접 접촉시킬 수 있고, 또한 접촉 후의 열처리 온도가 비교적 낮은 경우라도, 낮은 전기 저항률 및 우수한 내열성이 얻어지는 것을 발견하고 있으나, 스퍼터링 타겟이 Al-(Ni, Co)-(Cu, Ge)-(La, Gd, Nd)계 합금인 경우에 특히 유효한 스플래시 방지책이 확립되어 있는 것은 아니다.
따라서, 본 발명은, 스퍼터링 타겟으로서 Al-(Ni, Co)-(Cu, Ge)-(La, Gd, Nd)계 합금을 이용한 경우에 스플래시를 유효하게 방지할 수 있는 스퍼터링 타겟 및 그 제조 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명의 요지를 이하에 나타낸다.
(1) Ni 및 Co로 구성되는 A군으로부터 선택되는 적어도 1종과,
Cu 및 Ge으로 구성되는 B군으로부터 선택되는 적어도 1종과,
La, Gd 및 Nd으로 구성되는 C군으로부터 선택되는 적어도 1종을 함유하는 Al기 합금 스퍼터링 타겟이며, 그 경도가 비커스 경도(HV)로 35 이상인 Al기 합금 스 퍼터링 타겟.
(2) 상기 A군의 총 함유량이 0.05원자% 이상, 1.5원자% 이하,
상기 B군의 총 함유량이 0.1원자% 이상, 1원자% 이하,
상기 C군의 총 함유량이 0.1원자% 이상, 1원자% 이하인 (1)에 기재된 Al기 합금 스퍼터링 타겟.
(3) 상기 A군으로부터 Ni만이 선택되고, 상기 B군으로부터 Cu만이 선택되고, 상기 C군으로부터 La만이 선택된 (1)에 기재된 Al기 합금 스퍼터링 타겟.
(4) 상기 A군으로부터 Ni만이 선택되고, 상기 B군으로부터 Cu만이 선택되고, 상기 C군으로부터 La만이 선택된 (2)에 기재된 Al기 합금 스퍼터링 타겟.
(5) Ni 및 Co로 구성되는 A군을 총 함유량으로 0.05원자% 이상, 1.5원자% 이하,
Cu 및 Ge으로 구성되는 B군을 총 함유량으로 0.1원자% 이상, 1원자% 이하,
La, Gd 및 Nd으로 구성되는 C군을 총 함유량으로 0.1원자% 이상, 1원자% 이하를 함유하는 Al기 합금의 850 내지 1000℃의 용탕을 얻는 공정과,
상기 용탕을, 가스/메탈비가 6N㎥/㎏ 이상에서 가스 아토마이즈하여 Al기 합금을 미세화하는 공정과,
상기 미세화한 Al기 합금을 스프레이 거리가 900 내지 1200㎜인 조건에서 컬렉터에 퇴적하여, 프리폼을 얻는 공정과,
상기 프리폼을 치밀화 수단에 의해 치밀화하여, 치밀체를 얻는 공정과,
상기 치밀체를 450℃ 이하에서 소성 가공을 행하는 공정과,
상기 소성 가공 후의 치밀체를 100 내지 300℃에서 어닐링을 행하는 공정을 포함하는 Al기 합금 스퍼터링 타겟의 제조 방법.
(6) 상기 A군으로부터 Ni만이 선택되고, 상기 B군으로부터 Cu만이 선택되고, 상기 C군으로부터 La만이 선택된 (5)에 기재된 Al기 합금 스퍼터링 타겟의 제조 방법.
(7) 상기 A군으로부터 Co만이 선택되고, 상기 B군으로부터 Ge만이 선택되고, 상기 C군으로부터 La만이 선택된 (1)에 기재된 Al기 합금 스퍼터링 타겟.
(8) 상기 A군으로부터 Co만이 선택되고, 상기 B군으로부터 Ge만이 선택되고, 상기 C군으로부터 La만이 선택된 (2)에 기재된 Al기 합금 스퍼터링 타겟.
(9) 상기 A군으로부터 Co만이 선택되고, 상기 B군으로부터 Ge만이 선택되고, 상기 C군으로부터 La만이 선택된 (5)에 기재된 Al기 합금 스퍼터링 타겟의 제조 방법.
(10) 상기 A군으로부터 Ni만이 선택되고, 상기 B군으로부터 Ge만이 선택되고, 상기 C군으로부터 Nd만이 선택된 (1)에 기재된 Al기 합금 스퍼터링 타켓.
(11) 상기 A군으로부터 Ni만이 선택되고, 상기 B군으로부터 Ge만이 선택되고, 상기 C군으로부터 Nd만이 선택된 (2)에 기재된 Al기 합금 스퍼터링 타겟.
(12) 상기 A군으로부터 Ni만이 선택되고, 상기 B군으로부터 Ge만이 선택되고, 상기 C군으로부터 Nd만이 선택된 (5)에 기재된 Al기 합금 스퍼터링 타겟의 제조 방법.
(13) 상기 A군으로부터 Co만이 선택되고, 상기 B군으로부터 Ge만이 선택되 고, 상기 C군으로부터 Nd만이 선택된 (1)에 기재된 Al기 합금 스퍼터링 타켓.
(14) 상기 A군으로부터 Co만이 선택되고, 상기 B군으로부터 Ge만이 선택되고, 상기 C군으로부터 Nd만이 선택된 (2)에 기재된 Al기 합금 스퍼터링 타겟.
(15) 상기 A군으로부터 Co만이 선택되고, 상기 B군으로부터 Ge만이 선택되고, 상기 C군으로부터 Nd만이 선택된 (5)에 기재된 Al기 합금 스퍼터링 타겟의 제조 방법.
본 발명에 따르면, 스퍼터링 타겟으로서 Al-(Ni, Co)-(Cu, Ge)-(La, Gd, Nd)계 합금을 사용하고, 또한 스퍼터링 타겟의 비커스 경도(HV)가 적절하게 조정되어 있기 때문에, 스퍼터링 타겟의 사용 초기 단계에서의 이상 방전, 특히 초기 스플래시의 발생이 경감된다. 따라서, 스플래시에 의한 배선막 등에 발생하는 결함을 방지할 수 있고, 나아가서는 FPD의 수율을 향상시켜, FPD의 동작 성능을 향상시킬 수 있다.
본 발명자들은, Al-(Ni, Co)-(Cu, Ge)-(La, Gd, Nd)계 합금 스퍼터링 타겟을 사용했을 때의 스퍼터링 불량을 저감하기 위해, 다양한 조건에 의한 스플래시의 발생 상황에 대해 예의 연구를 거듭해 왔다. 그 결과, 스퍼터링 타겟의 비커스 경도(HV)를 증가시킴으로써 스플래시의 발생이 현저하게 저감되는 것을 발견하고, 또한 스플래시의 발생을 억제할 수 있는 Al기 합금 스퍼터링 타겟의 제조 방법과 제조 조건을 추구함으로써 본 발명을 완성했다.
보다 상세하게는, 이하와 같이 검토했다. Al-(Ni, Co)-(Cu, Ge)-(La, Gd, Nd)계 합금 스퍼터링 타겟의 경도가 낮으면 초기 스플래시가 발생하기 쉽다. 그 이유로서 다음과 같은 것을 생각할 수 있다. 즉, 스퍼터링 타겟의 경도가 낮으면, 스퍼터링 타겟의 제조에 사용하는 프라이즈반이나 선반(旋盤) 등에 의한 기계 가공의 마무리면의 미시적 평활함이 악화되기 때문에, 바꾸어 말하면, 소재 표면이 복잡하게 변형되고, 거칠어지기 때문에, 기계 가공에 사용하는 절삭유 등의 오염이 스퍼터링 타겟의 표면에 취입되어, 잔류한다. 이와 같은 오염은, 후공정에서 표면 세정을 행해도 충분히 제거하는 것이 곤란하다. 이상과 같이, 스퍼터링 타겟의 표면에 잔류한 오염이, 스퍼터링시의 초기 스플래시의 발생 기점이 되고 있다고 생각할 수 있다.
이와 같은 오염을 스퍼터링 타겟의 표면에 잔류시키지 않도록 하기 위해서는, 기계 가공시의 가공성(예리함)을 개선하여, 소재 표면이 거칠어지지 않도록 하는 것이 필요하다. 그로 인해, 본 발명자 등은 스퍼터링 타겟의 경도를 증대시키는 것을 생각했다.
본 발명에서는, Al-(Ni, Co)-(Cu, Ge)-(La, Gd, Nd)계 합금 스퍼터링 타겟의 경도를 비커스 경도(HV)로 35 이상으로 하고 있다. 그 이유는, 비커스 경도가 35 미만이면, 기계 가공 후의 표면이 거칠어지고 초기 스플래시가 증가해 버리기 때문이다. 그로 인해, 비커스 경도를 35 이상으로 하고, 보다 바람직하게는 40 이상, 더 바람직하게는 45 이상으로 한다. 비커스 경도의 상한값은 특별히 한정되지 않으나, 지나치게 높으면, 단조나 압연 등의 소성 가공이 행하기 어려워지기 때문에, 바람직하게는 160 이하, 보다 바람직하게는 140 이하, 더 바람직하게는 120 이하로 한다.
본 출원인은, 지금까지도, Al기 합금 스퍼터링 타겟을 사용하여 형성되는 배선막, 전극막, 반사 전극막 등의 Al기 합금막에 관해, 화소 전극을 구성하는 도전성 산화막과 저접촉 전기 저항으로 직접 접촉시킬 수 있는 기술을 제안해 왔다. 이와 같은 기술은, 상술한 바와 같이「다이렉트 콘택트 기술」로서 바람직하게 사용된다. 본 발명의 Al기 합금 스퍼터링 타겟에 포함되는 A군(Ni, Co)은, 상기 Al기 합금막과, 이 Al기 합금막에 직접 접촉하는 화소 전극과의 접촉 전기 저항을 저감하는데 유효한 원소이고, 1종 이상을 포함시킨다.
A군의 총 함유량은, 0.05 내지 1.5원자%로 하는 것이 바람직하다. 총 함유량을 0.05원자% 이상으로 한 것은, 접촉 전기 저항을 저감하는 효과를 한층 유효하게 발휘시키기 위해서이고, 보다 바람직하게는 0.07원자% 이상, 더 바람직하게는 0.1원자% 이상이다. 한편, A군의 총 함유량을 지나치게 많게 하면, Al기 합금막의 전기 저항률이 높아져 버리기 때문에, 바람직하게는 1.5원자% 이하로 한다. 보다 바람직하게는 1.3원자% 이하, 더 바람직하게는 1.1원자% 이하이다.
또한, 본 발명의 Al기 합금 스퍼터링 타겟에 포함되는 B군(Cu, Ge)은, 이 Al기 합금 스퍼터링 타겟을 사용하여 형성되는 Al기 합금막의 내식성을 향상시키는데 유효한 원소이고, 1종 이상을 포함시킨다.
B군의 총 함유량은, 0.1 내지 1원자%로 하는 것이 바람직하다. 총 함유량을 0.1원자% 이상으로 한 것은, 내식성 향상의 효과를 한층 유효하게 발휘시키기 위해서이고, 보다 바람직하게는 0.2원자% 이상, 더 바람직하게는 0.3원자% 이상이다. 한편, B군의 총 함유량을 지나치게 많게 하면. Al기 합금막의 전기 저항률이 높아져 버리기 때문에, 바람직하게는 1원자% 이하로 한다. 보다 바람직하게는 0.8원자% 이하, 더 바람직하게는 0.6원자% 이하이다.
또한, 본 발명의 Al기 합금 스퍼터링 타켓에 포함되는 C군(La, Gd, Nd)은, 이 Al기 합금 스퍼터링 타겟을 사용하여 형성되는 Al기 합금막의 내열성을 향상시켜, Al기 합금막의 표면에 형성되는 힐록을 방지하는데 유효한 원소이고, 1종 이상을 포함시킨다.
C군의 총 함유량은, 0.1 내지 1원자%로 하는 것이 바람직하다. 총 함유량을 0.1원자% 이상으로 한 것은, 내열성의 향상 효과, 즉 힐록의 방지 효과를 한층 유효하게 발휘하기 위해서이고, 보다 바람직하게는 0.2원자% 이상, 더 바람직하게는 0.3원자% 이상이다. 한편, C군의 총 함유량을 지나치게 많게 하면, Al기 합금막의 전기 저항률이 높아져 버리기 때문에, 바람직하게는 1원자% 이하로 한다. 보다 바람직하게는 0.8원자% 이하, 더 바람직하게는 0.6원자% 이하이다.
본 발명에 사용되는 Al기 합금은, A군(Ni, Co)으로부터 선택되는 적어도 1종과, B군(Cu, Ge)으로부터 선택되는 적어도 1종과, C군(La, Gd, Nd)으로부터 선택되는 적어도 1종을 각각 함유하고, 잔량부가 Al 및 불가피적 불순물로 이루어지는 것이다. 불가피적 불순물로서는, 제조 과정 등에서 불가피하게 혼입되는 원소, 예를 들어 Fe, Si, C, O, N 등을 들 수 있고, 그 함유량으로서는, Fe이면 0.05중량% 이하, Si이면 0.05중량% 이하, C이면 0.05중량% 이하, O이면 0.05중량% 이하, N이 면 0.05중량% 이하로 하는 것이 바람직하다.
다음에, 본 발명의 스퍼터링 타겟을 제조하는 방법의 개요를 설명한다.
우선, Al-(Ni, Co)-(Cu, Ge)-(La, Gd, Nd)계 합금의 용탕을 준비한다.
다음에, 상기한 Al기 합금을 사용하고, 바람직하게는, 스프레이 포밍법에 의해 Al기 합금 프리폼(최종적인 치밀체를 얻기 전의 중간체)을 제조한 후, 프리폼을 치밀화 수단에 의해 치밀화한다.
여기서, 스프레이 포밍법은, 각종 용융 금속을 가스에 의해 아토마이즈하고, 반용융 상태ㆍ반응고 상태ㆍ고상 상태로 급랭시킨 입자를 퇴적시켜, 소정 형상의 소형재(素形材)(프리폼)를 얻는 방법이다. 이 방법에 따르면, 용해 주조법이나 분말 소결법 등에서는 얻는 것이 곤란한 대형의 프리폼을 단일의 공정에서 얻어지는 것 외에, 결정립을 미세화할 수 있고, 합금 원소를 균일하게 분산할 수 있는 등의 이점이 있다.
프리폼의 제조 공정은, 대략 (액상 온도 + 150℃) 내지 (액상 온도 + 300℃)의 범위 내에서 용해하고, Al기 합금의 용탕을 얻는 공정과, Al기 합금의 용탕을, 가스 유출량/용탕 유출량의 비로 나타내어지는 가스/메탈비가 6N㎥/㎏ 이상인 조건에서 가스 아토마이즈하여, 미세화하는 공정과, 미세화한 Al기 합금을, 스프레이 거리 : 약 900 내지 1200㎜의 조건에서 컬렉터에 퇴적하여, 프리폼을 얻는 공정을 포함한다.
이하, 도 1 및 도 2를 참조하면서, 프리폼을 얻기 위한 각 공정을 상세하게 설명한다.
도 1은 본 발명의 프리폼을 제조하는데 사용되는 장치의 일례를 부분적으로 도시하는 단면도이다. 도 2는 도 1 중, X의 주요부 확대도이다.
도 1에 도시한 장치의 단면 개요도 및 도 2에 도시한 가스 분출부의 주요부 확대 설명도에 따라서 서술하면, Al기 합금을 용해하기 위한 유도 용해로(1)와, 유도 용해로(1)의 하방에 설치된 가스 아토마이저(3a, 3b)와, 프리폼을 퇴적하기 위한 컬렉터(5)를 구비하고 있다. 유도 용해로(1)는, Al기 합금의 용탕(2)을 낙하시키는 노즐(6)을 갖고 있다. 또한, 가스 아토마이저(3a, 3b)는, 각각, 가스를 아토마이즈하기 위한 보빈의 가스 구멍(4a, 4b)을 갖고 있다. 컬렉터(5)는, 프리폼의 제조가 진행되어도 프리폼 퇴적면의 높이가 일정해지도록, 컬렉터(5)를 하강시키기 위해 스텝핑 모터 등의 구동 수단(도시하지 않음)을 갖고 있다.
우선, 전술한 조성의 Al기 합금을 준비한다. 이 Al기 합금을 유도 용해로(1)에 투입한 후, 바람직하게는, 불활성 가스(예를 들어, Ar 가스) 분위기 중에서, Al기 합금의 액상 온도에 대해, 대략 +150℃ 내지 +300℃의 범위 내에서 용해한다.
용해 온도는, 일반적으로, 액상 온도 +50℃ 내지 액상 온도 +200℃의 범위에서 실시되고 있다(예를 들어, 일본 특허 출원 공개 평9-248665호 공보 참조). 이에 반해, 본 발명의 Al기 합금 스퍼터링 타겟의 제조 방법에 있어서는, 금속간 화합물의 입도 분포를 적절하게 제어하기 위해, 액상 온도 +150℃ 내지 +300℃의 범위로 설정했다. 본 발명에서 대상으로 하는 Al-(Ni, Co)-(Cu, Ge)-(La, Gd, Nd)계 합금의 경우에는, 대략 850 내지 1000℃에서 실시한다. 용해 온도가 850℃ 미 만에서는, 스프레이 포밍에 있어서 사용하는 노즐의 폐색이 발생해 버리기 때문이다.
한편, 1000℃를 초과하면, 액적 온도가 높아지기 때문에, 평균 입경 3㎛ 이상의 금속간 화합물이 점유하는 면적률이 증가하여, 원하는 스플래시 경감 효과를 얻을 수 없다. 따라서, Al기 합금의 용해 온도는, (액상 온도 + 150℃) 내지 (액상 온도 + 300℃)의 범위 내인 것이 바람직하다. 본 발명에서 대상으로 하는 Al-(Ni, Co)-(Cu, Ge)-(La, Gd, Nd)계 합금의 경우에는, 상기한 바와 같이 850 내지 1000℃인 것이 바람직하고, 900 내지 1000℃인 것이 보다 바람직하다.
본 발명의 Al기 합금 스퍼터링 타겟의 제조 방법에서는, Al기 합금의 용탕을, 가스/메탈비가 6N㎥/㎏ 이상에서 가스 아토마이즈하여, 미세화하는 공정을 포함한다.
가스 아토마이즈는, 불활성 가스 혹은 질소 가스를 사용하여 행하는 것이 바람직하고, 이에 의해, 용탕의 산화가 억제된다. 불활성 가스로서는, 예를 들어 아르곤 가스 등을 들 수 있다.
여기서, 가스/메탈비는 6N㎥/㎏ 이상으로 한다. 가스/메탈비는, 가스 유출량(N㎥)/용탕 유출량(㎏)의 비로 나타내어진다. 본 명세서에 있어서, 가스 유출량이라 함은, Al기 합금의 용탕을 가스 아토마이즈하기 위해, 보빈의 가스 구멍(4a, 4b)으로부터 유출되는 가스의 총량(최종적으로 사용한 합계량)을 의미한다. 또한, 본 명세서에 있어서, 용탕 유출량이라 함은, Al기 합금의 용탕이 들어간 용기[유도 용해로(1)]의 용탕 유출구[노즐(6)]로부터 유출되는 용탕의 총량을 의미한다.
가스/메탈비가 6N㎥/㎏ 미만인 경우, 액적의 사이즈가 커지는 경향이 있기 때문에, 냉각 속도가 저하되고, 평균 입경 3㎛ 초과의 금속간 화합물의 점적률(占積率)이 증가하여, 원하는 효과를 얻을 수 없다.
가스/메탈비는 클수록 좋고, 예를 들어 6.5N㎥/㎏ 이상인 것이 바람직하고, 7N㎥/㎏ 이상인 것이 보다 바람직하다. 또한, 그 상한은 특별히 한정되지 않으나, 가스 아토마이즈시의 액적 흐름의 안정성이나 비용 등을 고려하면, 15N㎥/㎏ 이하인 것이 바람직하고, 10N㎥/㎏ 이하인 것이 보다 바람직하다.
가스 아토마이즈 노즐 중심축(6a, 6b)이 이루는 각도를 2α로 했을 때, 2α를 1 내지 50°, 보다 바람직하게는 10 내지 40°의 범위 내로 제어하는 것이 바람직하다.
본 발명의 Al기 합금 스퍼터링 타겟의 제조 방법에서는, 미세화한 Al기 합금을 스프레이 거리가 900 내지 1200㎜인 조건에서 컬렉터에 퇴적하여, 프리폼을 얻는 공정을 포함하고 있다. 이 공정은, 상기와 같이 하여 미세화한 Al기 합금(액적)을 컬렉터(5)에 퇴적하여, 프리폼을 얻음으로써 실시된다.
여기서는, 스프레이 거리를 900 내지 1200㎜의 범위 내로 제어하는 것이 바람직하다. 스프레이 거리라 함은 액적의 집적 위치를 규정하고 있고, 도 1에 도시한 바와 같이, 노즐(6)의 선단부(도 1 중, A1)로부터 컬렉터(5)의 중심(도 1 중, A2)까지의 거리(L)를 의미한다. 후술하는 바와 같이, 컬렉터(5)는 컬렉터 각도 β로 경사져 있기 때문에, 스프레이 거리(L)는, 엄밀하게는, 노즐(6)의 선단부와, 컬렉터(5)의 중심 A2의 수평선이 스프레이 축(A)과 교차하는 점(도 1 중, A3)과의 거 리를 의미하고 있다. 여기서, 스프레이 축(A)이라 함은, 설명의 편의를 위해, Al기 합금의 액적이 바로 아래에 낙하하는 방향을 규정한 것이다.
일반적으로, 스프레이 포밍에 있어서의 스프레이 거리는, 대략 500㎜ 전후로 제어하고 있는 일이 많으나, 본 발명에서는, 상기 금속간 화합물에 대해 원하는 입도 분포를 얻기 위해, 상기한 범위로 설정했다. 스프레이 거리가 900㎜를 하회하면, 고온 상태의 액적이 컬렉터 상에 퇴적되기 때문에 냉각 속도가 저하되고, 평균 입경 3㎛ 이상의 금속간 화합물의 점적률이 증가하기 때문에, 원하는 효과가 얻을 수 없다. 한편, 스프레이 거리가 1200㎜를 초과하면, 수율이 저하되어 버린다. 스프레이 거리(L)는, 대략 950 내지 1100㎜의 범위 내인 것이 보다 바람직하다.
또한, 컬렉터 각도 β를 20 내지 45°, 보다 바람직하게는 30 내지 40°의 범위 내로 제어하는 것이 바람직하다.
본 발명의 Al기 합금 스퍼터링 타겟의 제조 방법에서는, 상기 프리폼을 치밀화 수단에 의해 치밀화하여, 치밀체를 얻는 공정을 포함하고 있다.
치밀화 수단으로서는, 프리폼을 대략 등방향으로 가압하는 방법, 특히 열간으로 가압하는 열간 정수압 프레스(HIP : Hot Isostatic Pressing)를 행하는 것이 바람직하다. 구체적으로는, 예를 들어 80㎫ 이상, 보다 바람직하게는 90㎫ 이상의 압력 하, 400 내지 600℃, 보다 바람직하게는 500 내지 570℃의 온도에서 HIP 처리를 행하는 것이 바람직하다. HIP 처리의 시간은, 대략 1 내지 10시간, 보다 바람직하게는 1.5 내지 5시간의 범위 내로 하는 것이 바람직하다.
본 발명의 Al기 합금 스퍼터링 타겟의 제조 방법에서는, 450℃ 이하에서 상 기한 치밀체를 소성 가공하는 공정을 포함하고 있다. 온도를 450℃ 이하로 한 이유는, 450℃를 초과하면 Al 모상의 결정립이나 Al 모상 중의 금속간 화합물이 성장하고, 경도가 저하되어, 초기 스플래시의 발생수가 증가하기 위해서이다. 따라서 치밀체를 소성 가공하는 온도로서는 450℃ 이하로 하는 것이 바람직하고, 보다 바람직하게는 420℃ 이하, 더 바람직하게는 400℃ 이하로 하는 것이 바람직하다.
본 발명의 Al기 합금 스퍼터링 타겟의 제조 방법에서는, 소성 가공 후의 치밀체를 100 내지 300℃에서 어닐링을 행하는 공정을 포함하는 것이다. 어닐링을 행하는 것은, 소성 가공에 의해 발생한 치밀체의 왜곡을 제거하기 때문이다.
어닐링 온도를 100℃ 이상으로 한 이유는, 100℃ 미만으로 되면 소성 가공에 의해 발생한 왜곡을 어닐링에 의해 제거할 수 없고, 후공정의 기계 가공에 의해 원하는 치수ㆍ형상으로 마무리하는 것이 곤란해지기 때문이다. 보다 바람직한 어닐링 온도는 150℃ 이상, 더 바람직하게는 200℃ 이상이다. 한편, 어닐링 온도가 300℃를 초과하면 Al 모상의 결정립이나 Al 모상 중의 금속간 화합물이 성장하고, 경도가 저하되어, 초기 스플래시의 발생수가 증가해 버린다. 따라서, 어닐링 온도의 상한은 300℃로 하는 것이 바람직하다. 보다 바람직하게는 270℃ 이하, 더 바람직하게는 250℃ 이하이다. 또한, 어닐링 시간은, 예를 들어 1시간 내지 4시간, 바람직하게는 2시간 내지 3시간으로 한다.
이상 설명한 Al기 합금 스퍼터링 타겟의 제조 방법에서는, Al-(Ni, Co)-(Cu, Ge)-(La, Gd, Nd)계 합금 중의 합금 원소량(A군 및 B군 및 C군으로부터 선택되는 원소의 총량)이 적으나, Al 모상 중의 금속간 화합물을 미세ㆍ균일하게 석출시킨 것에 의한 석출 강화, 또한 Al 모상의 결정립을 미세ㆍ균일하게 함으로써 결정립계 강화에 의해, 고경도화를 도모하는 것이 가능하다. 따라서 본 발명에서는, Al 모상 중의 금속간 화합물을 미세ㆍ균일하게 석출시키기 위해, 그 제조 방법에는 용해 주조법이 아닌, 급랭법의 하나인 스프레이 포밍법을 채용하고 있다. 또한, Al 모상의 결정립을 미세ㆍ균일하게 하기 위해, 그 제조 방법에 온도를 제어한 소성 가공, 그리고 온도를 제어한 어닐링을 채용한 것이다.
이하, 실시예를 들어 본 발명을 더 구체적으로 설명하나, 본 발명은 물론 하기 실시예에 의해 제한을 받는 것이 아니라, 전ㆍ후기의 취지에 적합한 범위에서 적당히 변경을 가하여 실시하는 것도 물론 가능하고, 그들은 모두 본 발명의 기술적 범위에 포함된다.
(제1 실시예)
Al-Ni-Cu-La계 합금을 사용하고, 표 1, 표 2에 나타낸 바와 같은 다양한 조건 하, 스프레이 포밍법에 의해 Al기 합금 프리폼(밀도 : 약 50 내지 60%)을 얻었다.
(스프레이 포밍 조건)
용해 온도 : 800 내지 1100℃(표 1, 표 2를 참조)
가스/메탈비 : 5 내지 8N㎥/㎏(표 1, 표 2를 참조)
스프레이 거리 : 800 내지 1300㎜(표 1, 표 2를 참조)
가스 아토마이즈 출구 각도 α(도 2 참조) : 7°
컬렉터 각도 β : 35°
이와 같이 하여 얻어진 프리폼을 캡슐에 봉입하여 탈기하고, 상기 캡슐 전체에 열간 정수압 프레스(HIP)를 행하여, Al-Ni-Cu-La계 합금의 치밀체를 얻었다. HIP 처리는, HIP 온도 : 550℃, HIP 압력 : 85㎫, HIP 시간 : 2시간으로 행했다.
다음에, 얻어진 치밀체를 단조하여 판 형상의 금속재로 하고, 또한 판 두께가 대략 최종 제품(스퍼터링 타겟)과 동일한 정도가 되도록 압연을 행한 후, 어닐링, 기계 가공(원형 펀칭 가공 및 선반 가공)을 행하여, 원판 형상의 Al-Ni-Cu-La계 합금 스퍼터링 타겟(사이즈 : 직경 101.6㎜ × 두께 5.0㎜)을 제조했다. 소성 가공 등의 상세한 조건은 이하와 같다.
단조 전의 가열 조건 : 500℃에서 2시간
압연 전의 가열 조건 : 350 내지 480℃에서 2시간
총 압하율 : 50%
어닐링 조건 : 50 내지 350℃에서 2시간
제조된 시료의 비커스 경도(HV)는, 비커스 경도계(가부시끼가이샤 아까시세이사꾸죠제, AVK-G2)를 사용하여 측정했다.
다음에, 상기한 방법에 의해 얻어진 각 스퍼터링 타겟을 사용하여, 이하의 조건으로 스퍼터링을 행했을 때에 발생하는 스플래시(초기 스플래시)의 개수를 측정했다.
우선, Si 웨이퍼 기판(사이즈 : 직경 100.0㎜ × 두께 0.50㎜)에 대해, 가부시끼가이샤 시마쯔세이사꾸죠제「스퍼터링 시스템 HSR-542S」의 스퍼터링 장치를 사용하여 DC 마그네트론 스퍼터링을 행했다. 스퍼터링 조건은 이하와 같다.
배압 : 3.0 × 10-6Torr 이하
Ar 가스압 : 2.25 × 10-3Torr
Ar 가스 유량 : 30sccm
스퍼터링 파워 : 811W
극간 거리 : 51.6㎜
기판 온도 : 실온
스퍼터링 시간 : 81초간
이와 같이 하여, 스퍼터링 타겟 1매에 대해, 16매의 박막을 형성했다. 따라서, 스퍼터링은 81(초간) × 16(매) = 1296초간 행했다.
다음에, 파티클 카운터(가부시끼가이샤 탑콘제 : 웨이퍼 표면 검사 장치 WM-3)를 사용하여, 상기 박막의 표면에 인정된 파티클의 위치 좌표, 사이즈(평균 입경), 및 개수를 계측했다. 여기서는, 사이즈가 3㎛ 이상인 것을 파티클이라 간주하고 있다. 그 후, 이 박막 표면을 광학 현미경 관찰(배율 : 1000배)하고, 형상이 반구형인 것을 스플래시라 간주하고, 단위 면적당의 스플래시의 개수를 계측했다.
상세하게는, 상기 박막 1매에 대해, 상기한 스퍼터링을 행하는 공정을, Si 웨이퍼 기판을 교체하면서, 연속하여, 박막 16매에 대해 마찬가지로 행하고, 스플래시의 개수의 평균값을「초기 스플래시의 발생수」로 했다. 본 실시예에서는, 이와 같이 하여 얻어진 초기 스플래시의 발생수가 8개/㎠ 미만인 것을「초기 스플래시 경감 효과 있음 : 합격(A)」으로 하고, 8개/㎠ 이상인 것을「초기 스플래시 경 감 효과 없음 : 불합격(B)」으로 했다. 이들 시험 결과를 표 1, 표 2에 나타냈다(번호 1 내지 33). 또한, 번호 6, 9, 13, 19, 22, 26, 31에 대해서는, 번호 3의 것과 동일한 조성의 시료를 사용했다.
Figure 112009019307643-pat00001
Figure 112009019307643-pat00002
표 1, 표 2 중, Ni(at%)은 Ni 원소의 함유량(원자%), Cu(at%)는 Cu 원소의 함유량(원자%), La(at%)은 La 원소의 함유량(원자%)을 각각 나타낸다. 표 1, 표 2로부터 다음의 것을 알 수 있다. 번호 1 내지 10, 12 내지 14, 17 내지 19, 21 내지 23, 25 내지 27, 30 내지 32는 Al-Ni-Cu-La계 합금 스퍼터링 타겟의 비커스 경도(HV)가 적절하게 제어되어 있기 때문에, 초기 스플래시의 발생수는 8개/㎠ 미만에 머무르고 있어, 초기 스플래시의 경감 효과가 있다.
이에 반해, 상기 비커스 경도(HV)가 적절하지 않은 시료에서는, 각각 이하의 이유에 의해, 스플래시의 발생수가 8개/㎠ 이상으로, 초기 스플래시의 경감 효과가 있다고는 할 수 없다.
번호 11은 Al-Ni-Cu-La계 합금을 용해하는 온도가 낮은 예이고, 스프레이 포밍에 있어서 노즐의 폐색이 발생했기 때문에, 스프레이 포밍을 중단하여, 그 후의 비커스의 경도 측정과 초기 스플래시의 평가를 행할 수 없었던 것이다.
번호 15는 Al-Ni-Cu-La계 합금을 용해하는 온도가 높은 예이고, 비커스 경도가 낮기 때문에 초기 스플래시의 경감 효과가 없다.
번호 16은 Al-Ni-Cu-La계 합금의 용탕을 가스 아토마이즈하는 공정에 있어서의 가스/메탈비가 낮은 예이고, 비커스 경도가 낮기 때문에 초기 스플래시의 경감 효과가 없다.
번호 20은 Al-Ni-Cu-La계 합금을 컬렉터에 퇴적하는 공정에 있어서의 스프레이 거리가 짧은 예이고, 비커스 경도가 낮기 때문에 초기 스플래시의 경감 효과가 없다.
번호 24는 Al-Ni-Cu-La계 합금을 컬렉터에 퇴적하는 공정에 있어서의 스프레이 거리가 긴 예이고, 스프레이 포밍에 있어서 수율 저하가 발생했다. 그로 인해, 그 후의 공정으로 도달하지 않아, 비커스 경도의 측정과 초기 스플래시의 평가를 행할 수 없었다.
번호 28은 높은 온도에서 소성 가공(압연)한 예이고, 비커스 경도가 낮기 때문에 초기 스플래시의 경감 효과가 없다.
번호 29는 낮은 온도에서 어닐링한 예이고, 소성 가공(압연)에 의해 발생한 왜곡을 제거할 수 없어, 그 후의 기계 가공에 의해 원하는 치수ㆍ형상으로 마무리하는 것이 곤란했다. 그로 인해, 그 후의 초기 스플래시의 평가를 행할 수 없었다.
번호 33은 높은 온도에서 어닐링한 예이고, 비커스 경도가 낮기 때문에 초기 스플래시의 경감 효과가 없다.
(제2 실시예)
다음에, Al-Co-Ge-La계 합금(표 3, 표 4)을 사용하여, 제1 실시예와 같은 방법과 조건(표 3, 표 4에 나타낸 조건을 제외함)에 의해, Al기 합금 스퍼터링 타겟(시료)을 제조했다(번호 34 내지 66). 이와 같이 얻어진 Al기 합금 스퍼터링 타겟의 비커스 경도(HV)를 측정하고, 또한 스퍼터링 시험을 행함으로써 초기 스플래시의 발생을 평가했다.
Figure 112009019307643-pat00003
Figure 112009019307643-pat00004
표 3, 표 4 중, Co(at%)는 Co 원소의 함유량(at%), Ge(at%)은 Ge 원소의 함유량(at%), La(at%)은 La 원소의 함유량(at%)을 각각 나타낸다. 표 3, 표 4로부터 다음의 것을 알 수 있다. 번호 34 내지 43, 45 내지 47, 50 내지 52, 54 내지 56, 58 내지 60, 63 내지 65는 Al-Co-Ge-La계 합금 스퍼터링 타겟의 비커스 경도(HV)가 적절하게 제어되어 있기 때문에, 초기 스플래시의 발생수는 8개/㎠ 미만에 머무르고 있어, 초기 스플래시의 경감 효과가 있다.
이에 반해, 상기 비커스 경도(HV)가 적절하지 않은 시료에서는, 각각 이하의 이유에 의해, 스플래시의 발생수가 8개/㎠ 이상으로, 초기 스플래시의 경감 효과가 있다고는 할 수 없다.
번호 44는 Al-Co-Ge-La계 합금을 용해하는 온도가 낮은 예이고, 스프레이 포밍에 있어서 노즐의 폐색이 발생했기 때문에, 스프레이 포밍을 중단하여, 그 후의 비커스 경도의 측정과 초기 스플래시의 평가를 행할 수 없었던 것이다.
번호 48은 Al-Co-Ge-La계 합금을 용해하는 온도가 높은 예이고, 비커스 경도가 낮기 때문에 초기 스플래시의 경감 효과가 없다.
번호 49는 Al-Co-Ge-La계 합금의 용탕을 가스 아토마이즈하는 공정에 있어서의 가스/메탈비가 낮은 예이고, 비커스 경도가 낮기 때문에 초기 스플래시의 경감 효과가 없다.
번호 53은 Al-Co-Ge-La계 합금을 컬렉터에 퇴적하는 공정에 있어서의 스프레이 거리가 짧은 예이고, 비커스 경도가 낮기 때문에 초기 스플래시의 경감 효과가 없다.
번호 57은 Al-Co-Ge-La계 합금을 컬렉터에 퇴적하는 공정에 있어서의 스프레이 거리가 긴 예이고, 스프레이 포밍에 있어서 수율 저하가 발생했다. 그로 인해, 그 후의 공정으로 도달하지 않아, 비커스 경도의 측정과 초기 스플래시의 평가를 행할 수 없었다.
번호 61은 높은 온도에서 소성 가공(압연)한 예이고, 비커스 경도가 낮기 때문에 초기 스플래시의 경감 효과가 없다.
번호 62는 낮은 온도에서 어닐링한 예이고, 소성 가공(압연)에 의해 발생한 왜곡을 제거할 수 없어, 그 후의 기계 가공에 의해 원하는 치수ㆍ형상으로 마무리하는 것이 곤란했다. 그로 인해, 그 후의 초기 스플래시의 평가를 행할 수 없었다.
번호 66은 높은 온도에서 어닐링한 예이고, 비커스 경도가 낮기 때문에 초기 스플래시의 경감 효과가 없다.
(제3 실시예)
다음에 Al-Ni-Ge-Nd계 합금(표 5, 표 6)을 사용하여, 제1 실시예와 같은 방법과 조건(표 5, 표 6에 나타낸 조건을 제외함)에 의해, Al기 합금 스퍼터링 타겟(시료)을 제조했다(번호 67 내지 99). 이와 같이 얻어진 Al기 합금 스퍼터링 타겟의 비커스 경도(HV)를 측정하고, 또한 스퍼터링 시험을 행함으로써 초기 스플래시의 발생을 평가했다.
Figure 112009019307643-pat00005
Figure 112009019307643-pat00006
표 5, 표 6 중, Ni(at%)은 Ni 원소의 함유량(at%), Ge(at%)은 Ge 원소의 함유량(at%), Nd(at%)은 Nd 원소의 함유량(at%)을 각각 나타낸다. 표 5, 표 6으로부터 다음의 것을 알 수 있다. 번호 67 내지 76, 78 내지 80, 83 내지 85, 87 내지 89, 91 내지 93, 96 내지 98은 Al-Ni-Ge-Nd계 합금 스퍼터링 타겟의 비커스 경도(HV)가 적절하게 제어되어 있기 때문에, 초기 스플래시의 발생수는 8개/㎠ 미만에 머무르고 있어, 초기 스플래시의 경감 효과가 있다.
이에 반해, 상기 비커스 경도(HV)가 적절하지 않은 시료에서는, 각각 이하의 이유에 의해, 스플래시의 발생수가 8개/㎠ 이상으로, 초기 스플래시의 경감 효과가 있다고는 할 수 없다.
번호 77은 Al-Ni-Ge-Nd계 합금을 용해하는 온도가 낮은 예이고, 스프레이 포밍에 있어서 노즐의 폐색이 발생했기 때문에, 스프레이 포밍을 중단하여, 그 후의 비커스 경도의 측정과 초기 스플래시의 평가를 행할 수 없었던 것이다.
번호 81은 Al-Ni-Ge-Nd계 합금을 용해하는 온도가 높은 예이고, 비커스 경도가 낮기 때문에 초기 스플래시의 경감 효과가 없다.
번호 82는 Al-Ni-Ge-Nd계 합금의 용탕을 가스 아토마이즈하는 공정에 있어서의 가스/메탈비가 낮은 예이고, 비커스 경도가 낮기 때문에 초기 스플래시의 경감 효과가 없다.
번호 86은 Al-Ni-Ge-Nd계 합금을 컬렉터에 퇴적하는 공정에 있어서의 스프레이 거리가 짧은 예이고, 비커스 경도가 낮기 때문에 초기 스플래시의 경감 효과가 없다.
번호 90은 Al-Ni-Ge-Nd계 합금을 컬렉터에 퇴적하는 공정에 있어서의 스프레이 거리가 긴 예이고, 스프레이 포밍에 있어서 수율 저하가 발생했다. 그로 인해, 그 후의 공정으로 도달하지 않아, 비커스 경도의 측정과 초기 스플래시의 평가를 행할 수 없었다.
번호 94는 높은 온도에서 소성 가공(압연)한 예이고, 비커스 경도가 낮기 때문에 초기 스플래시의 경감 효과가 없다.
번호 95는 낮은 온도에서 어닐링한 예이고, 소성 가공(압연)에 의해 발생한 왜곡을 제거할 수 없어, 그 후의 기계 가공에 의해 원하는 치수ㆍ형상으로 마무리하는 것이 곤란했다. 그로 인해, 그 후의 초기 스플래시의 평가를 행할 수 없었다.
번호 99는 높은 온도에서 어닐링한 예이고, 비커스 경도가 낮기 때문에 초기 스플래시의 경감 효과가 없다.
(제4 실시예)
다음에, Al-Co-Ge-Nd계 합금(표 7, 표 8)을 사용하여, 제1 실시예와 같은 방법과 조건(표 7, 표 8에 나타낸 조건을 제외함)에 의해, Al기 합금 스퍼터링 타겟(시료)을 제조했다(번호 100 내지 132). 이와 같이 얻어진 Al기 합금 스퍼터링 타겟의 비커스 경도(HV)를 측정하고, 또한 스퍼터링 시험을 행함으로써 초기 스플래시의 발생을 평가했다.
Figure 112009019307643-pat00007
Figure 112009019307643-pat00008
표 7, 표 8 중, Co(at%)는 Co 원소의 함유량(at%), Ge(at%)은 Ge 원소의 함유량(at%), Nd(at%)은 Nd 원소의 함유량(at%)을 각각 나타낸다. 표 7, 표 8로부터 다음의 것을 알 수 있다. 번호 100 내지 109, 111 내지 113, 116 내지 118, 120 내지 122, 124 내지 126, 129 내지 131은 Al-Co-Ge-Nd계 합금 스퍼터링 타겟의 비커스 경도(HV)가 적절하게 제어되어 있기 때문에, 초기 스플래시의 발생수는 8개/㎠ 미만에 머무르고 있어, 초기 스플래시의 경감 효과가 있다.
이에 반해, 상기 비커스 경도(HV)가 적절하지 않은 시료에서는, 각각 이하의 이유에 의해, 스플래시의 발생수가 8개/㎠ 이상으로, 초기 스플래시의 경감 효과가 있다고는 할 수 없다.
번호 110은 Al-Co-Ge-Nd계 합금을 용해하는 온도가 낮은 예이고, 스프레이 포밍에 있어서 노즐의 폐색이 발생했기 때문에, 스프레이 포밍을 중단하여, 그 후의 비커스 경도의 측정과 초기 스플래시의 평가를 행할 수 없었던 것이다.
번호 114는 Al-Co-Ge-Nd계 합금을 용해하는 온도가 높은 예이고, 비커스 경도가 낮기 때문에 초기 스플래시의 경감 효과가 없다.
번호 115는 Al-Co-Ge-Nd계 합금의 용탕을 가스 아토마이즈하는 공정에 있어서의 가스/메탈비가 낮은 예이고, 비커스 경도가 낮기 때문에 초기 스플래시의 경감 효과가 없다.
번호 119는 Al-Co-Ge-Nd계 합금을 컬렉터에 퇴적하는 공정에 있어서의 스프레이 거리가 짧은 예이고, 비커스 경도가 낮기 때문에 초기 스플래시의 경감 효과가 없다.
번호 123은 Al-Co-Ge-Nd계 합금을 컬렉터에 퇴적하는 공정에 있어서의 스프레이 거리가 긴 예이고, 스프레이 포밍에 있어서 수율 저하가 발생했다. 그로 인해, 그 후의 공정으로 도달하지 않아, 비커스 경도의 측정과 초기 스플래시의 평가를 행할 수 없었다.
번호 127은 높은 온도에서 소성 가공(압연)한 예이고, 비커스 경도가 낮기 때문에 초기 스플래시의 경감 효과가 없다.
번호 128은 낮은 온도에서 어닐링한 예이고, 소성 가공(압연)에 의해 발생한 왜곡을 제거할 수 없어, 그 후의 기계 가공에 의해 원하는 치수ㆍ형상으로 마무리하는 것이 곤란했다. 그로 인해, 그 후의 초기 스플래시의 평가를 행할 수 없었다.
번호 132는 높은 온도에서 어닐링한 예이고, 비커스 경도가 낮기 때문에 초기 스플래시의 경감 효과가 없다.
도 1은 본 실시 형태에 관한 프리폼을 제조하는데 사용되는 장치의 일례를 부분적으로 도시하는 단면도.
도 2는 도 1 중, X의 주요부 확대도.
<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>
1 : 유도 용해로
2 : Al기 합금의 용탕
3a, 3b : 가스 아토마이저
4a, 4b : 보빈의 가스 구멍
5 : 컬렉터
6 : 노즐
6a, 6b : 가스 아토마이즈 노즐 중심축
A : 스프레이 축
A1 : 노즐(6)의 선단부
A2 : 컬렉터(5)의 중심
A3 : 컬렉터(5)의 중심 A2의 수평선이 스프레이 축(A)과 교차하는 점
L : 스프레이 거리
α : 가스 아토마이즈 출구 각도
β : 컬렉터 각도

Claims (15)

  1. Ni 및 Co로 구성되는 A군으로부터 선택되는 적어도 1종과,
    Cu 및 Ge으로 구성되는 B군으로부터 선택되는 적어도 1종과,
    La, Gd 및 Nd으로 구성되는 C군으로부터 선택되는 적어도 1종을 함유하는 Al기 합금 스퍼터링 타겟이며, 그 경도가 비커스 경도(HV)로 35 이상인, Al기 합금 스퍼터링 타겟.
  2. 제1항에 있어서, 상기 A군의 총 함유량이 0.05원자% 이상, 1.5원자% 이하,
    상기 B군의 총 함유량이 0.1원자% 이상, 1원자% 이하,
    상기 C군의 총 함유량이 0.1원자% 이상, 1원자% 이하인, Al기 합금 스퍼터링 타겟.
  3. 제1항에 있어서, 상기 A군으로부터 Ni만이 선택되고, 상기 B군으로부터 Cu만이 선택되고, 상기 C군으로부터 La만이 선택된, Al기 합금 스퍼터링 타겟.
  4. 제2항에 있어서, 상기 A군으로부터 Ni만이 선택되고, 상기 B군으로부터 Cu만이 선택되고, 상기 C군으로부터 La만이 선택된, Al기 합금 스퍼터링 타겟.
  5. Ni 및 Co로 구성되는 A군을 총 함유량으로 0.05원자% 이상, 1.5원자% 이 하,
    Cu 및 Ge으로 구성되는 B군을 총 함유량으로 0.1원자% 이상, 1원자% 이하,
    La, Gd 및 Nd으로 구성되는 C군을 총 함유량으로 0.1원자% 이상, 1원자% 이하를 함유하는 Al기 합금의 850 내지 1000℃의 용탕을 얻는 공정과,
    상기 용탕을, 가스/메탈비가 6N㎥/㎏ 이상에서 가스 아토마이즈하여 Al기 합금을 미세화하는 공정과,
    상기 미세화한 Al기 합금을 스프레이 거리가 900 내지 1200㎜인 조건에서 컬렉터에 퇴적하여, 프리폼을 얻는 공정과,
    상기 프리폼을 치밀화 수단에 의해 치밀화하여, 치밀체를 얻는 공정과,
    상기 치밀체를 450℃ 이하에서 소성 가공을 행하는 공정과,
    상기 소성 가공 후의 치밀체를 100 내지 300℃에서 어닐링을 행하는 공정을 포함하는, Al기 합금 스퍼터링 타겟의 제조 방법.
  6. 제5항에 있어서, 상기 A군으로부터 Ni만이 선택되고, 상기 B군으로부터 Cu만이 선택되고, 상기 C군으로부터 La만이 선택된, Al기 합금 스퍼터링 타겟의 제조 방법.
  7. 제1항에 있어서, 상기 A군으로부터 Co만이 선택되고, 상기 B군으로부터 Ge만이 선택되고, 상기 C군으로부터 La만이 선택된, Al기 합금 스퍼터링 타겟.
  8. 제2항에 있어서, 상기 A군으로부터 Co만이 선택되고, 상기 B군으로부터 Ge만이 선택되고, 상기 C군으로부터 La만이 선택된, Al기 합금 스퍼터링 타겟.
  9. 제5항에 있어서, 상기 A군으로부터 Co만이 선택되고, 상기 B군으로부터 Ge만이 선택되고, 상기 C군으로부터 La만이 선택된, Al기 합금 스퍼터링 타겟의 제조 방법.
  10. 제1항에 있어서, 상기 A군으로부터 Ni만이 선택되고, 상기 B군으로부터 Ge만이 선택되고, 상기 C군으로부터 Nd만이 선택된, Al기 합금 스퍼터링 타겟.
  11. 제2항에 있어서, 상기 A군으로부터 Ni만이 선택되고, 상기 B군으로부터 Ge만이 선택되고, 상기 C군으로부터 Nd만이 선택된, Al기 합금 스퍼터링 타겟.
  12. 제5항에 있어서, 상기 A군으로부터 Ni만이 선택되고, 상기 B군으로부터 Ge만이 선택되고, 상기 C군으로부터 Nd만이 선택된, Al기 합금 스퍼터링 타겟의 제조 방법.
  13. 제1항에 있어서, 상기 A군으로부터 Co만이 선택되고, 상기 B군으로부터 Ge만이 선택되고, 상기 C군으로부터 Nd만이 선택된, Al기 합금 스퍼터링 타겟.
  14. 제2항에 있어서, 상기 A군으로부터 Co만이 선택되고, 상기 B군으로부터 Ge만이 선택되고, 상기 C군으로부터 Nd만이 선택된, Al기 합금 스퍼터링 타겟.
  15. 제5항에 있어서, 상기 A군으로부터 Co만이 선택되고, 상기 B군으로부터 Ge만이 선택되고, 상기 C군으로부터 Nd만이 선택된 Al기 합금 스퍼터링 타겟의 제조 방법.
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