KR20140119859A - method of manufacturing Al-Si(Cu) sputtering target for semiconductor metallization - Google Patents

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Abstract

The present invention relates to a method for manufacturing an Al-Si (Cu) sputtering target for semiconductor wiring. The method for manufacturing an Al-Si (Cu) sputtering target for semiconductor wiring includes: a step of melting base materials by heating an upper crucible of evacuated gas atomizing equipment and a lower crucible which receives molten base materials from the upper crucible and discharges the molten base materials through an orifice hole connected with a lower chamber using high frequency, wherein the upper crucible installed in the upper chamber of the gas atomizing equipment is filled with base materials of aluminum, copper, and silicon; a step of manufacturing powders by spraying argon gas into the lower chamber while the molten base materials flow from the upper crucible to the lower crucible through the orifice hole; a step of filling a mold made of graphite after cooling and extracting the manufacturing powders and mounting the mold filled with the powders in a chamber of a spark plasma sintering device; a step of increasing a temperature up to the predetermined final target temperature according to a predetermined pattern of increasing temperature while uniformly maintaining a pressure of the powders in the mold of the chamber of the evacuated spark plasma sintering device; and a step of cooling the chamber after maintaining the final target temperature for a predetermined time period when the temperature of the mold approaches the final target temperature. The method for manufacturing an Al-Si (Cu) sputtering target for semiconductor wiring can manufacture a pellet for an Al-Si (Cu) sputtering target with uniform high purity composition and property and little temperature deviation between internal and external parts through the spark plasma sintering process from ball-shaped high purity powders with uniform composition manufactured through a gas atomizing process.

Description

반도체 배선용 Al-Si(Cu) 스퍼터링 타겟의 제조방법{method of manufacturing Al-Si(Cu) sputtering target for semiconductor metallization}TECHNICAL FIELD The present invention relates to a method of manufacturing an Al-Si (Cu) sputtering target for semiconductor wiring,

본 발명은 반도체 배선용 Al-Si(Cu) 스퍼터링 타겟의 제조방법에 관한 것으로서, Al, Si 및 Cu 모합금으로 아토마이징 공법을 이용하여 고순도 및 구형의 미세분말을 제조 후, 방전플라즈마 소결 방법을 이용하여 별도의 후처리 공정없이 단일 공정으로 단시간에 내/외부 물성차가 없는 고밀도/고순도의 반도체 배선용 Al-Si(Cu) 스퍼터링 타겟 제조 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a method for producing an Al-Si (Cu) sputtering target for semiconductor wirings, which comprises the steps of preparing a high-purity and spherical fine powder by using an atomization technique with Al, Si and a parent alloy and then using a discharge plasma sintering method (Cu) sputtering target for high-density / high-purity semiconductor wirings without a separate after-treatment process and a single process with no difference in internal / external physical properties in a short time.

알루미늄(Al)은 융점이 660.4℃, 밀도가 2.70g/㎤인 13족에 속하는 금속원소로, 은백색의 가볍고 높은 가공성과 비교적 낮은 비저항을 가지고 있어 반도체/디스플레이 소자의 배선을 형성하는 스퍼터링 타겟용 소재로서 사용되고 있으며 금속 스퍼터링 타겟 중 51%의 높은 점유율을 차지하고 있다.Aluminum (Al) is a metallic element belonging to Group 13, having a melting point of 660.4 占 폚 and a density of 2.70 g / cm3, and has a silver-white color, high processability and relatively low resistivity. Thus, a material for a sputtering target And occupies a high share of 51% of metal sputtering targets.

배선용 스퍼터링 타겟은 스퍼터링 공정을 통해 박막화 시킨 후 식각을 통해 배선을 형성시키는데 이용된다. 이러한 금속 배선은 극미세 패턴으로 형성된 소자 내부에서 전기적 신호를 전달하는 통로로써 디바이스의 수율 및 신뢰성을 좌우하는 핵심 소재이다.The sputtering target for wiring is thinned through a sputtering process and then used to form wiring through etching. Such a metal wiring is a key material for determining the yield and reliability of a device as a passage for transmitting an electrical signal in a device formed in a very fine pattern.

이와 같은 배선용 알루미늄 스퍼터링 타겟은 고밀도의 균일한 조직 및 조성, 결정립 미세화, 고순도 등이 요구되고 있으며 박막의 성능을 좌우하는 중요한 요소이다.Such an aluminum sputtering target for wiring is required to have a high-density uniform structure and composition, fine grain refinement, high purity, and the like, and is an important factor that determines the performance of the thin film.

최근 연구 결과 알루미늄 단일 소재로 타겟 제조시 스파이크(Spike) 및 전자이동(Electro-migration)과 같은 온전한 배선형성을 방해하는 요소가 발생하는 연구 결과가 보고 되고 있다. 이러한 문제를 해결하기 위해 알루미늄에 소량의 Si 및 Cu를 첨가하여 위와 같은 스파크(Spike) 및 전자이동 효과(Electromigration effect)를 방지하고 있다.Recent researches have shown that when manufacturing a target with an aluminum single material, elements that interfere with the formation of intimate wiring such as spike and electro-migration are reported. In order to solve this problem, a small amount of Si and Cu are added to aluminum to prevent the spike and the electromigration effect as described above.

배선용 Al-Si(Cu) 스퍼터링 타겟은 제조방법에 따라 크게 용해/주조법과 분말야금법으로 구분이 가능하다. 그 중 용해/주조법은 금속타겟을 제조하기 위한 가장 일반적인 방법으로써 대량생산이 용이하여 제조단가를 낮출 수 있는 장점을 가지고 있으나, 결정립 제어 및 고밀도화에 한계를 가지고 있어 고성능화하기에는 한계가 있고 국내 등록특허 제10-0318112호 등 다양하게 개시 있다. 또한, 최근 타겟재의 고기능화를 위해 많은 합금 타겟이 개발되어 지고 있으나, 용해/주조법의 경우 미세조직제어의 한계가 있어 균일한 물성을 갖는 타겟 제조에 어려움이 있다.The Al-Si (Cu) sputtering target for wiring can be largely divided into the dissolution / casting method and the powder metallurgy method according to the manufacturing method. Among them, the dissolution / casting method is the most general method for manufacturing a metal target. However, it has a merit that it can be mass-produced easily and can lower the manufacturing cost. However, it has limitations in crystal grain control and high density, 10-0318112. In addition, many alloying targets have recently been developed in order to make the target material more sophisticated. In the case of the dissolution / casting method, however, there is a limit to the microstructure control and it is difficult to produce a target having uniform physical properties.

이에 반해 분말야금 기술을 이용하는 경우 균질한 상 분포와 미세한 결정립 제어, 고순도화나 고융점 소재 제조가 용이하며 조성 및 성분비의 설계 자유도 범위가 커서 고성능, 고기능성 타겟을 제조할 수 있는 장점이 있어 최근 용해/주조법의 대체 공정으로 활발히 적용되고 있다.On the other hand, when using powder metallurgy technology, homogeneous phase distribution, fine grain control, high purity and high melting point material can be easily manufactured, and the range of design freedom of composition and composition ratio is large, so that a high performance and high functionality target can be manufactured It is actively being applied as a replacement process of melting / casting method.

그러나, 종래의 분말야금법 중 스퍼터링 타겟제조 방법으로 널리 사용되고 있는 방법으로 온도와 압력을 동시에 가하여 비교적 고밀도 소결체를 얻을 수 있는 HIP(Hot Isostatic Pressing)과 HP(Hot Pressing)방법이 주로 사용되어 왔으나, 긴 성형공정시간에 따른 결정립제어의 한계, 외부 가열방식에 의한 소결체 내·외부간 물성차, 값비싼 공정 단가 등의 이유로 새로운 공정기술 개발이 요구되고 있다.However, HIP (Hot Isostatic Pressing) and HP (Hot Pressing) methods, which can obtain a relatively high density sintered body by simultaneously applying temperature and pressure, have been mainly used as a method widely used in the conventional powder metallurgy method, It is required to develop a new process technology because of the limit of crystal grain control according to a long molding process time, the difference in physical properties between the sintered body and the outside due to the external heating method, and the expensive process unit price.

본 발명은 상기와 같은 요구사항을 해결하기 위하여 창안된 것으로서, 가스 아토마이징 공정을 이용하여 초기 원료 분말에 적합한 균일한 조성을 갖는 고순도의 구상 분말을 제조한 후, 제조된 분말을 이용하여 방전플라즈마 소결 공정으로 배선용 Al-Si(Cu) 스퍼터링 타겟에 적합하게 입자의 미세화가 가능하면서도 단일 공정으로 짧은 시간에 고밀도의 균질한 조직을 가지는 내·외부 물성차이가 거의 없는 배선용 Al-Si(Cu) 스퍼터링 타겟의 제조방법을 제공하는데 그 목적이 있다.Disclosure of Invention Technical Problem [8] Accordingly, the present invention has been made to solve the above-mentioned problems, and it is an object of the present invention to provide a sintered powder of high purity having a uniform composition suitable for initial raw material powders using a gas atomization process, (Cu) sputtering target having a homogeneous structure of high density in a short time and having almost no difference in internal and external physical properties in a short time while being capable of finer particles suitable for an Al-Si (Cu) sputtering target for wiring, And a method for producing the same.

상기의 목적을 달성하기 위하여 본 발명에 따른 반도체 배선용 Al-Si(Cu) 스퍼터링 타겟 제조방법은 가. 알루미늄(Al)과 구리(Cu) 및 실리콘(Si) 각각의 모재를 가스 아토마이징 장비의 상부챔버 안에 내장된 상부도가니에 충진하는 단계와; 나. 상기 가스 아토마이징 장비의 상부챔버와 상기 상부 챔버 하부에 상기 상부챔버와 구획되게 마련된 하부챔버 내부를 진공화하는 단계와; 다. 상기 가스 아토마이징 장비의 상기 상부 챔버에 내장된 상부 도가니와 상기 상부 도가니로부터 용융된 모재를 유입받아 상기 하부챔버로 연통되게 형성된 오리피스홀을 통해 용융된 모재를 토출할 수 있도록 내장된 하부 도가니 각각을 고주파 가열에 가열하여 상기 모재를 용융시키는 단계와; 라. 용융된 상기 모재를 상기 상부도가니로부터 상기 하부도가니로 흘러주어 상기 오리피스 홀을 통과시키는 단계와; 마. 상기 가스 아토마이징 장비의 상기 하부 챔버 내에 아르곤(Ar) 가스를 분사 시켜 분말을 제조하는 단계와; 바. 제조된 상기 분말을 냉각하여 추출하는 단계와; 사. 상기 분말을 그라파이트 소재로 된 몰드 내에 충진하는 단계와; 아. 상기 분말이 충진된 몰드를 방전 플라즈마 소결 장치의 챔버 내에 장착하는 단계와; 자. 상기 방전플라즈마 소결 장치의 챔버 내부를 진공화하는 단계와; 차. 상기 몰드 내의 분말에 일정한 압력을 유지하면서 설정된 최종 목표온도에 도달할 때까지 설정된 승온패턴에 따라 승온시키는 단계와; 카. 상기 몰드의 온도가 설정된 상기 최종목표온도에 도달하면 상기 최종 목표온도를 설정된 시간동안 유지하는 단계와; 타. 상기 방전플라즈마 소결 장치의 챔버 내부를 냉각하는 단계;를 포함한다.In order to accomplish the above object, there is provided a method of manufacturing an Al-Si (Cu) sputtering target for semiconductor wiring according to the present invention. Filling each of the base materials of aluminum (Al), copper (Cu) and silicon (Si) into an upper crucible built in an upper chamber of a gas atomization equipment; I. Evacuating an upper chamber of the gas atomizing apparatus and a lower chamber inside the upper chamber, the lower chamber being partitioned from the upper chamber; All. The upper crucible built in the upper chamber of the gas atomization equipment, and the lower crucible built in the upper crucible so as to discharge the molten base material through the orifice hole formed to communicate with the lower chamber by flowing the molten base material from the upper crucible Heating the base material by high-frequency heating to melt the base material; la. Flowing the molten base material from the upper crucible to the lower crucible to pass through the orifice hole; hemp. Spraying argon (Ar) gas into the lower chamber of the gas atomizing equipment to produce a powder; bar. Cooling and extracting the produced powder; four. Filling the powder in a mold made of a graphite material; Ah. Mounting a mold filled with the powder in a chamber of a discharge plasma sintering apparatus; character. Evacuating the inside of the chamber of the discharge plasma sintering apparatus; car. Heating the powder in the mold according to a set temperature rising pattern until a final target temperature is reached while maintaining a constant pressure; Car. Maintaining the final target temperature for a set time when the temperature of the mold reaches the set final target temperature; Get on. And cooling the inside of the chamber of the discharge plasma sintering apparatus.

바람직하게는 상기 가단계에서 상기 알루미늄 모재 100 기준중량부에 대해 상기 실리콘 모재는 0.5 내지 3 중량부가 혼합되고, 상기 구리 모재는 0.1 내지 1 중량부로 혼합한다.Preferably, 0.5 to 3 parts by weight of the silicon base material is mixed with respect to 100 parts by weight of the aluminum base material, and 0.1 to 1 part by weight of the copper base material is mixed.

또한, 상기 차 단계에서 상기 최종 목표 온도는 350 내지 500℃로 적용되며, 상기 카단계에서 상기 최종목표 온도를 1 내지 10분간 유지한다.In addition, the final target temperature is applied at 350 to 500 ° C in the next step, and the final target temperature is maintained in the car step for 1 to 10 minutes.

더욱 바람직하게는 상기 다단계의 상부도가니의 온도는 1000℃가 적용되고, 상기 라단계의 오리피스홀은 내경 3mm인 것이 적용되며, 상기 마단계의 가스 압력은 15atm이 적용되고, 상기 바단계의 공냉시간은 30분이 적용되고, 상기 사단계의 채거름된 혼합 분말의 크기는 100㎛ 이하의 분말을 사용하며, 상기 자단계의 방전플라즈마 소결장치의 진공도는 6Pa이하로 하며, 상기 차단계의 가압력은 60MPa의 압력을 유지하면서, 승온속도 50℃/min으로 하며, 상기 카단계의 최종목표온도는 420℃로 약 2내지 3분간 등온시키며, 상기 타단계에서 60MPa의 압력에서 10MPa의 최저압으로 낮추어 유지하는 것이 바람직하다.More preferably, the temperature of the upper crucible of the upper stage is 1000 ° C., the orifice hole of the stage of La is applied with an inner diameter of 3 mm, the gas pressure of the stage is 15 atm, And the vacuum powdered sintering apparatus of the self-stage has a degree of vacuum of 6 Pa or less, and the pressing force of the secondary step is 60 MPa And the final target temperature of the car phase is kept at 420 DEG C for about 2 to 3 minutes while maintaining the pressure at 60 MPa to a minimum pressure of 10 MPa at the other stage .

본 발명에 따른 반도체 배선용 Al-Si(Cu) 스퍼터링 타겟 제조방법에 의하면 배선용 스퍼터링 타겟 제조에 필요한 균일한 조성을 갖는 고순도의 구상 분말을 제조 하고, 제조된 분말을 이용하여 방전플라즈마 소결 공정으로 배선용 Al-Si(Cu) 스퍼터링 타겟에 적합하게 입자의 미세화가 가능하면서 단일 공정으로 짧은 시간에 고밀도, 고순도의 균일한 조성 및 물성을 가지는 내/외부 온도편차가 거의 없는 배선용 Al-Si(Cu) 스퍼터링 타겟을 제조 할 수 있다.According to the method for producing an Al-Si (Cu) sputtering target for semiconductor wirings according to the present invention, a high-purity spherical powder having a uniform composition required for manufacturing a wiring sputtering target is produced, Si (Cu) sputtering target, it is possible to miniaturize the particles and to produce a wired Al-Si (Cu) sputtering target that has high density, high purity, uniform composition and physical properties in a short time, Can be manufactured.

도 1은 본 발명에 따른 스퍼터링 타겟용 Al-Si(Cu) 분말 제조방법에 적용되는 가스 아토마이징 장비를 개략적으로 나타내 보인 도면이고,
도 2는 본 발명에 사용된 Al, Si 및 Cu 모재 합금이고,
도 3은 본 아토마이징 공정에 의해 제조된 아토마이징 공정후의 분말이며,
도 4는 아토마이징 공정에 의해 제조된 분말의 순도, 성분 및 상분석 데이터이며,
도 5는 본 발명에 따른 스퍼터링 타겟용 Al-Si(Cu) 소결체 제조방법에 적용되는 방전 플라즈마 소결장치를 개략적으로 나타내 보인 도면이고,
도 6은 방전플라즈마 소결 장치를 이용하여 압력변화에 따른 밀도 변화를 나타내 보인 그래프이고,
도 7은 방전플라자마 소결장치를 이용하여 소결시 소결체의 중앙과 모서리 부분의 온도 편차를 측정한 그래프를 나타낸 것이며,
도 8은 제조된 타겟의 순도분석 및 상분석을 나타낸 것이며,
도 9는 제조된 타겟의 EBSD 분석을 나타낸 것이며,
도 10은 가스아토마이징 공정으로 제조된 분말을 이용하여, 방전플라즈마 소결장치로 소결된 직경 200mm, 두께 6.25mm 크기의 최종 타겟을 촬상한 사진이다.1 is a schematic view of a gas atomizing apparatus applied to a method for producing an Al-Si (Cu) powder for a sputtering target according to the present invention,
2 is an Al, Si and Cu base alloy used in the present invention,
FIG. 3 is a powder after the atomization process, which is produced by the present atomization process,
4 is purity, component and phase analysis data of the powder produced by the atomization process,
5 is a view schematically showing a discharge plasma sintering apparatus applied to a method for producing an Al-Si (Cu) sintered body for a sputtering target according to the present invention,
6 is a graph showing a change in density with a change in pressure using a discharge plasma sintering apparatus,
7 is a graph showing the temperature deviation between the center and the corners of the sintered body during sintering using the discharge plasma sintering apparatus,
Figure 8 shows the purity and phase analysis of the prepared target,
Figure 9 shows an EBSD analysis of the prepared target,
10 is a photograph of a final target having a diameter of 200 mm and a thickness of 6.25 mm sintered by a discharge plasma sintering apparatus using powder produced by a gas atomization process.

이하, 첨부된 도면을 참조하면서 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 반도체 배선용 Al-Si(Cu) 스퍼터링 타겟 제조방법을 더욱 상세하게 설명한다.Hereinafter, a method for manufacturing an Al-Si (Cu) sputtering target for semiconductor wiring according to a preferred embodiment of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

먼저 가스 아토마이징(atomizing) 장비를 이용하여 Al-Si(Cu) 분말을 제조하는 과정을 설명한다.First, the process of manufacturing Al-Si (Cu) powder using gas atomizing equipment will be described.

도 1을 참조하면, 본 발명에 적용되는 가스 아토마이징 장비(10)는 상부 챔버(12), 하부챔버(14), 분말집진기(16)가 일체로 된 본체와, 상부챔버(12)와, 하부챔버(14)로 이어지는 가스공급경로를 통해 아르곤 가스를 공급할 수 있는 아르곤가스 공급원(20)(21)이 마련되어 있다. 1, a gas atomizing apparatus 10 according to the present invention includes a main body having an upper chamber 12, a lower chamber 14 and a powder dust collector 16, an upper chamber 12, An argon gas supply source 20 (21) capable of supplying argon gas through a gas supply path leading to the lower chamber 14 is provided.

가스 공급원(20)(21)으로부터 상부챔버(12) 및 하부챔버(140)로의 아르곤가스 공급 및 배기는 밸브 및 펌프(50)의 구동에 의해 제어된다.Argon gas supply and exhaust from the gas sources 20 and 21 to the upper and lower chambers 12 and 140 are controlled by the actuation of the valve and pump 50.

또한, 가스 아토마이징 장비(10)의 상부챔버(12) 내에는 모재 합금을 용융시키는 상부도가니(30)와 상부 도가니(30)에서 용융된 용탕을 받아 하부챔버(14)와 연통된 오리피스홀(42)을 통해 흘러 내리는 하부도가니(40)가 구비되어 있다. 그리고 상부챔버(12)의 하부도가니(40)로부터 분출되는 용탕으로부터 분말이 제조되는 하부챔버(14) 아래에 용탕이 떨어져 제조되는 분말을 집진할 수 있는 분말 집진기(16)가 마련되어 있다. 분말 집진기(16) 우측으로 분말 집진기(16)에 집진된 분말 중 설정된 크기 이하를 필터링하여 수집할 수 있게 분말 집진기(16)와 연통되게 접속된 극미세 분말집진기(18)가 마련되어 있다.In the upper chamber 12 of the gas atomizing apparatus 10, an upper crucible 30 for melting the base metal alloy and an orifice hole (not shown) communicating with the lower chamber 14 by receiving the melted molten metal from the upper crucible 30 And a lower crucible 40 which flows down through the upper crucible 42. And a powder dust collector 16 capable of collecting the powder produced by the molten metal beneath the lower chamber 14 from which the powder is produced from the molten metal ejected from the lower crucible 40 of the upper chamber 12 is provided. A powder dust collector 18 connected to the powder dust collector 16 so as to collect and collect powder of a predetermined size or less among powders collected in the powder dust collector 16 is provided on the right side of the powder dust collector 16.

이하에서는 이러한 가스 아토마이징 장비(10)를 이용하여 알루미늄(Al), 실리콘(Si), 구리(Cu)가 혼합된 분말을 제조하는 과정을 설명한다.Hereinafter, a process for producing powder mixed with aluminum (Al), silicon (Si), and copper (Cu) using the gas atomization apparatus 10 will be described.

<분말 제조예>&Lt; Production Example of Powder >

순도 99.999%, 크기 직경 7 × 7 × 7mm 이하의 알루미늄(Al), 실리콘(Si) 및 구리(Cu) 모재 합금을 준비 하였다.Aluminum (Al), silicon (Si) and copper (Cu) base alloys having a purity of 99.999% and a diameter of 7 x 7 x 7 mm or less were prepared.

준비된 모재 합금은 도 2에 나타내었으며, 고순도 모재 합금을 용융시킬 상부도가니(30)에 알루미늄, 실리콘 및 구리를 알루미늄 모재 100 기준중량부에 대해 실리콘 모재는 0.5 내지 3 중량부가 혼합되고, 구리 모재는 0.1 내지 1 중량부로 혼합시킨다. 바람직하게는 중량비로서 알루미늄(Al) 98.5중량퍼센트와, 실리콘(Si) 1 중량퍼센트 및 구리(Cu) 0.5중량퍼센트의 비율로 혼합하여 상부 도가니(30)에 충진 시킨다. 2, aluminum, silicon, and copper are mixed in an amount of 0.5 to 3 parts by weight based on 100 parts by weight based on 100 parts by weight of the aluminum base material, and the copper base material is mixed with the upper base crucible 30 0.1 to 1 part by weight. Preferably 98.5 weight percent of aluminum (Al), 1 weight percent of silicon (Si), and 0.5 weight percent of copper (Cu) as a weight ratio and filled in the upper crucible 30.

다음은 상부 챔버(12) 및 하부챔버(14) 내부를 진공화한다.Next, the inside of the upper chamber 12 and the lower chamber 14 is evacuated.

여기서, 가스 아토마이징 장비(10)의 상부 및 하부 챔버(12)(14) 내부의 불순 가스로 인한 용융된 모재의 산화 및 불순물로 인한 오염을 억제하기 위해 6Pa 내지 1X10-3 Pa로 상부 및 하부 챔버(12)(14) 내부를 진공화한다.Here, the gas atomizing device 10 of the upper and lower chambers 12, 14 in order to suppress the contamination due to impurities and oxidation of molten parent material due to the impurity gas inside the top to 6Pa to 1X10 -3 Pa and lower The inside of the chamber 12 (14) is evacuated.

다음은 상부 도가니(30)와 하부 도가니(40)의 온도를 600 내지 1100℃로 가열한다. 여기서 상부 도가니(30) 및 하부 도가니(40)는 외주면에 고주파 전류에 의해 가열될 수 있게 되어 있다.Next, the temperature of the upper crucible 30 and the lower crucible 40 is heated to 600 to 1100 占 폚. Here, the upper crucible 30 and the lower crucible 40 can be heated by a high-frequency current on the outer circumferential surface.

바람직하게는 고주파 전류에 의해 가열되는 상부 및 하부도가니(30)(40)의 온도를 열전대(미도시)를 이용하여 1000℃에 맞추어 가열한 후 상부도가니(30) 안의 모재합금을 용융시킨다. Preferably, the temperature of the upper and lower crucibles 30 and 40 heated by the high-frequency current is heated to 1000 DEG C by using a thermocouple (not shown), and the base alloy in the upper crucible 30 is melted.

용융된 합금을 상부 도가니(30)로부터 하부도가니(40)로 천천히 흘러주어 하부도가니(40) 하부에 형성된 오리피스홀(42)을 통해 흘러내리게 한다.The molten alloy flows slowly from the upper crucible 30 to the lower crucible 40 and flows down through the orifice hole 42 formed in the lower crucible 40. [

여기서, 상부 도가니(30)는 기울임 장치에 의해 기울어질 수 있게 되어 있다.Here, the upper crucible 30 can be inclined by the tilting device.

또한, 하부도가니(40)로 흘러주는 양이 많을 시에는 하부도가니(40)에 모합금이 넘치는 경우가 있고, 흘러주는 양이 적을시에는 용융된 모합금이 응고 되거나 점성이 높아 질수가 있어 적절한 양이 공급될 수 있게 오리피스홀(42)의 내경은 1 내지 15mm 크기를 갖는 것을 적용 한다. 오리피스홀(42)을 통해 하부챔버(14) 내부로 용탕이 주입될 때 가스 공급원(21)으로부터 하부챔버(14)로 이어지는 가스 공급경로상에 설치된 밸브를 개방하여 15 atm의 고압으로 아르곤(Ar) 가스를 분사시킨다. 이렇게 제조되는 분말의 공정시간은 약 1 내지 3분정도 소요되며, 제조된 분말은 분말집진기(16)와 극미세분말 집진기(18)로 집진되며, 10 내지 60분간 공냉시키고, 바람직하게는 30분간 노냉시킨다.In addition, when the amount of the molten alloy flowing through the lower crucible 40 is large, the parent alloy 40 may overflow the parent alloy 40. When the amount of the molten alloy is small, the molten parent alloy may solidify or become viscous, The inner diameter of the orifice hole 42 is 1 to 15 mm so that the amount can be supplied. The valve provided on the gas supply path from the gas supply source 21 to the lower chamber 14 when the molten metal is injected into the lower chamber 14 through the orifice hole 42 is opened and argon (Ar ) Gas is injected. The powder thus produced is collected by the powder dust collector 16 and the ultra fine powder dust collector 18, air-cooled for 10 to 60 minutes, preferably for 30 minutes Lt; / RTI &gt;

여기서, 아르곤 가스의 압력을 10기압(atm), 15기압(atm) 및 18기압(atm)으로 각각 아래의 표 1와 같이 달리 적용하였을 때 제조된 분말의 수율을 아래의 표 2에 나타내었다.Table 2 shows the yields of the powders produced when the argon gas pressure was differently applied at 10 atm, 15 atm, and 18 atm, respectively, as shown in Table 1 below.

조건Condition 가스 압력Gas pressure 가스 종류Gas type 도가니 온도Crucible temperature 1One 10 atm10 atm ArAr 1000℃1000 ℃ 22 15 atm15 atm 33 18 atm18 atm

Size(㎛)Size (㎛) 200 up200 up 150~100150-100 100~75100 to 75 75 under75 under TotalTotal 조건 1Condition 1 31%31% 29%29% 16%16% 24%24% 100%100% 조건 2Condition 2 23%23% 25%25% 22%22% 30%30% 100%100% 조건 3Condition 3 19%19% 20%20% 26%26% 35%35% 100%100%

표 2에서 조건 3과 같이 즉, 18기압으로 아르곤 가스를 분사한 경우 가스 압이 높아 입도가 작은 크기의 분말을 얻을 수 있었으나 분말의 형상이 구형이 아닌 원통형으로 제조 되었다. 이에 반해 15기압으로 아르곤 가스를 분사한 조건 2에서는 조건 3보다 미세분말 수율이 조금 떨어지지만 구형의 분말이 잘 형성되어 제조 되었다.As shown in Table 2, when the argon gas was injected at 18 atm as in Condition 3, powder having a small particle size was obtained because of high gas pressure, but the powder was formed into a cylindrical shape instead of a spherical shape. On the other hand, in the condition 2 in which argon gas was sprayed at 15 atm, the spherical powder was well formed although the yield of fine powder was slightly lower than that of condition 3.

이렇게 제조된 분말을 도 3에 나타내었으며, 도 4는 제조된 분말의 순도, 성분 및 상분석 데이터를 나타내었다.The powder thus prepared is shown in FIG. 3, and FIG. 4 shows purity, component and phase analysis data of the powder.

이하에서 이렇게 제조된 분말을 이용하여 방전플라즈마 소결장치로 스퍼터링 타겟용 소결체를 제조하는 방법을 도 5를 참조하여 설명한다.Hereinafter, a method for producing a sintered body for a sputtering target by using a discharge plasma sintering apparatus using the powder thus produced will be described with reference to FIG.

도 5는 본 발명에 따른 반도체 배선용 Al-Si(Cu) 스퍼터링 타겟 제조방법에 적용되는 방전 플라즈마 소결장치를 개략적으로 나타내 보인 도면이다.5 is a schematic view showing a discharge plasma sintering apparatus applied to a method for manufacturing an Al-Si (Cu) sputtering target for semiconductor wiring according to the present invention.

도 5를 참조하면, 방전 플라즈마 소결장치(100)는 챔버(110), 냉각부(120), 전류공급부(130), 온도검출부(140), 펌프(150), 가압기(160), 메인제어기(170) 및 조작부(180)를 구비한다.5, the discharge plasma sintering apparatus 100 includes a chamber 110, a cooling unit 120, a current supply unit 130, a temperature detection unit 140, a pump 150, a pressurizer 160, a main controller 170 and an operation unit 180. [

챔버(110) 내부에는 상호 이격되게 상부전극(211)과, 하부전극(212)이 마련되어 있다.Inside the chamber 110, an upper electrode 211 and a lower electrode 212 are provided apart from each other.

도시되지는 않았지만 상부 및 하부전극(211)(212)은 방열을 위해 냉각수가 유통될 수 있게 형성되어 있다.Although not shown, the upper and lower electrodes 211 and 212 are formed so that cooling water can be circulated for heat dissipation.

냉각부(120)는 챔버(110)의 내벽에 마련된 냉각수 유통관과, 상부 및 하부 전극(211)(212)에 마련된 냉각수 유통관으로 냉각수를 유통시킬 수 있도록 되어 있다.The cooling unit 120 is configured to allow the cooling water to flow through the cooling water circulation pipe provided on the inner wall of the chamber 110 and the cooling water circulation pipe provided on the upper and lower electrodes 211 and 212.

전류공급부(130)는 상부 및 하부 전극(211)(212)을 통해 메인제어기(170)에 제어되어 펄스 전류를 인가한다.The current supply unit 130 is controlled by the main controller 170 through the upper and lower electrodes 211 and 212 to apply a pulse current.

온도검출부(140)는 챔버(110)에 마련된 투시창을 통해 온도를 검출하는 적외선 온도검출 방식이 적용되는 것이 바람직하다.The temperature detector 140 may be an infrared temperature detector that detects the temperature of the chamber 110 through a window provided in the chamber 110.

펌프(150)는 챔버(110) 내부의 내기를 외부로 배출시킬 수 있도록 되어 있다.The pump 150 is capable of discharging the inside of the chamber 110 to the outside.

가압기(160)는 몰드(200) 내에 충진된 Al-Si(Cu) 분말(205)을 가압할 수 있도록 설치되면 되고, 도시된 예에서는 하부전극(212) 하부를 승하강 할 수 있는 실린더 구조가 적용되었다.The pressurizer 160 may be installed so as to press the Al-Si (Cu) powder 205 filled in the mold 200. In the illustrated example, a cylinder structure capable of moving up and down the lower electrode 212 Respectively.

메인제어기(170)는 조작부(180)를 통해 설정된 조작명령에 따라 냉각부(120), 전류공급부(130), 펌프(150) 및 가압기(160)를 제어하고, 온도검출부(140)에서 검출된 온도정보를 수신하여 표시부(미도시)를 통해 표시한다.The main controller 170 controls the cooling unit 120, the current supply unit 130, the pump 150 and the pressurizer 160 according to an operation command set through the operation unit 180, Receives the temperature information, and displays it through a display unit (not shown).

몰드(200)는 원기둥 형상으로 형성되어 있고, 중앙에 Al-Si(Cu) 분말(205)을 장입할 수 있게 수용홈이 형성되어 있다.The mold 200 is formed in a cylindrical shape, and a receiving groove is formed so that the Al-Si (Cu) powder 205 can be charged in the center.

이러한 방전 플라즈마 소결장치(100)에서 상부 및 하부 전극(211)(212)으로부터 몰드(200)로 인가되는 전류가 집중되어 승온 효율 및 불필요한 에너지 소모를 줄일 수 있도록 도시된 구조의 스페이서(221)(222)(223)(231)(232)(233)를 삽입하는 것이 바람직하다.In this discharge plasma sintering apparatus 100, a spacer 221 having a structure shown in the figure so as to reduce the temperature increase efficiency and unnecessary energy consumption by concentrating the current applied from the upper and lower electrodes 211 and 212 to the mold 200 222, 223, 231, 232, and 233 are preferably inserted.

즉, 몰드(200) 내에 전계를 인가하기 위한 상부 전극(211)과 몰드(200) 내에 상방향에서 진입되는 상부 펀치(215) 사이에는 상부 펀치(215)를 향할수록 외경이 작게 형성되며 그라파이트 소재로 된 제1 내지 제3 상부 스페이서(221 내지 223)가 마련된다. 또한, 하부전극(212)과 몰드(200) 내에 하방향에서 진입되는 하부 펀치(216) 사이에도 하부 펀치(216)를 향할 수록 외경이 작게 형성되며 그레파이트 소재로 된 제1 내지 제3 하부 스페이서(231 내지 233)가 마련된다.That is, between the upper electrode 211 for applying an electric field in the mold 200 and the upper punch 215 entering the mold 200 in the upward direction, the outer diameter is smaller toward the upper punch 215, First to third upper spacers 221 to 223 are formed. The outer diameter of the lower electrode 212 and the lower punch 216 entering the mold 200 in the downward direction is smaller toward the lower punch 216, (231 to 233) are provided.

이러한 상부 및 하부 스페이서(221)(222)(223)(231)(232)(233) 삽입구조에 의하면, 상부 및 하부 전극(211)(212)으로부터 펀치(215)(216)를 통해 몰드(200)로의 전류집중화가 유도되어 전력이용효율 및 발열 효율을 높일 수 있다.According to the insertion structure of the upper and lower spacers 221, 222, 223, 231, 232 and 233, the upper and lower electrodes 211 and 212 are connected to the molds 200) is induced to increase the power utilization efficiency and heat generation efficiency.

바람직하게는 제1 상부 스페이서(221) 및 제1하부 스페이서(231)는 직경이 350mm, 두께 30mm인 것이 적용되고, 제2 상부 스페이서(222) 및 제2하부 스페이서(232)는 직경 300mm, 두께 60mm인 것이 적용되고, 제3 상부 스페이서(223) 및 제3하부 스페이서(233)는 직경이 100 내지 200mm, 두께 15 내지 30mm인 것이 적용된다.Preferably, the first upper spacer 221 and the first lower spacer 231 are 350 mm in diameter and 30 mm in thickness, and the second upper spacer 222 and the second lower spacer 232 are 300 mm in diameter, And the third upper spacer 223 and the third lower spacer 233 have a diameter of 100 to 200 mm and a thickness of 15 to 30 mm.

이하에서는 이러한 구조의 방전 플라즈마 소결장치(100)를 이용하여 Al-Si(Cu) 소결체를 제조하는 과정을 설명한다.Hereinafter, a process of manufacturing an Al-Si (Cu) sintered body using the discharge plasma sintering apparatus 100 having such a structure will be described.

<스퍼터링 타겟 제조예><Production example of sputtering target>

아토마이징 공정으로 제조된 100㎛ 이하 크기의 분말(205)을 방전플라즈마 소결용 몰드(200)에 충진 시킨다. 충진 단계는 방전플라즈마 소결 몰드(200)의 하부에 하부펀치(216)를 끼우고 제조된 분말(205)을 몰드(200) 내에 충진한 다음 상부 펀치(215)를 몰드(200)의 상부에 끼운 다음 성형 프레스를 이용하여 1400 내지 1600kgf의 압력으로 5 내지 15분 동안 유지시키는 예비 가압을 해 줌으로써 분말 입자간의 밀착력을 증가 시킨다. Powder 200 having a size of 100 탆 or less manufactured by the atomizing process is filled in the mold 200 for sintering plasma for discharge. In the filling step, powder 200 is filled with the powder 205 produced by sandwiching the lower punch 216 on the lower part of the discharge plasma sintered mold 200 and then the upper punch 215 is inserted into the upper part of the mold 200 And the preliminary pressurization is carried out by using the following molding press at a pressure of 1400 to 1600 kgf for 5 to 15 minutes, thereby increasing the adhesion between the powder particles.

충진단계를 거친 다음에는 몰드(200)를 방전 플라즈마 소결장치(100)의 챔버(110) 내에 장착하는 장착단계를 수행한다. 이때 몰드(200)의 상부 및 하부 전극(212)(211) 사이에는 앞서 설명된 상부 및 하부 스페이서(221, 222, 223, 233, 232, 231)를 장착한다. 이때 상하부 스페이서의 정 중앙에 몰드(200)을 장착하여야 하며, 일정 오차범위를 넘길시 가압력에 의해 몰드(200)가 파손 되어 무너 질수 있다.After the filling step, a mounting step of mounting the mold 200 in the chamber 110 of the discharge plasma sintering apparatus 100 is performed. At this time, the upper and lower spacers 221, 222, 223, 233, 232, and 231 described above are mounted between the upper and lower electrodes 212 and 211 of the mold 200. At this time, the mold 200 should be mounted at the center of the upper and lower spacers. When the predetermined distance is exceeded, the mold 200 may be damaged by the pressing force.

진공화 단계는 챔버(110)의 내부 공간을 진공 상태로 만드는 것으로서, 펌프(150)를 통해 챔버(110)의 내부의 공기를 배출하여 진공상태로 만든다. 이때 챔버(110) 내부는 6Pa 이하 바람직하게는 6Pa 내지 1X10-3 Pa로 진공화 시킨다.The vacuuming step is to vacuum the internal space of the chamber 110, and exhausts the air inside the chamber 110 through the pump 150 to a vacuum state. At this time, the inside of the chamber 110 is evacuated to 6 Pa or less, preferably 6 Pa to 1 X 10 -3 Pa.

챔버(110) 내부의 진공도가 낮을 경우 불순물로 인한 제조된 분말의 오염 및 산화를 야기 시킬수 있으며, 또한 챔버(110) 내부의 산화를 발생 시킬수 있다.If the degree of vacuum inside the chamber 110 is low, it may cause contamination and oxidation of the produced powder due to impurities, and may also cause oxidation inside the chamber 110.

성형 단계는 몰드(200) 내의 분말(205)에 전류를 인가하여 성형하는 단계로서, 가압기(160)를 작동시켜 몰드(200)내의 제조된 분말(205)에 대해 10 내지 100MPa의 압력을 유지한다. 도 6의 그래프를 참고하면, 압력이 높아질수록 고밀도를 형성하는 것을 알 수 있다. The forming step is a step of applying current to the powder 205 in the mold 200 to operate the presser 160 to maintain a pressure of 10 to 100 MPa against the powder 205 produced in the mold 200 . Referring to the graph of FIG. 6, it can be seen that the higher the pressure, the higher density is formed.

이후에는 설정된 승온패턴에 따라 몰드(200)내의 혼합분말을 가열한다. 여기서 몰드(200)의 승온 최종 목표 온도는 350 내지 500℃로 설정하는 것이 바람직하다. 최종목표 온도가 350℃ 미만일 경우 소결체의 성형이 이루어지지 않으며, 저밀도를 가지는 소결체가 제조된다. 또한 최종 목표온도가 500℃ 를 초과할 경우 소결체의 액상화 및 결정립이 급성장하여 기계적 특성에 악영향을 미친다.Thereafter, the mixed powder in the mold 200 is heated according to the set heating pattern. Here, the target temperature for raising the temperature of the mold 200 is preferably set to 350 to 500 ° C. If the final target temperature is lower than 350 DEG C, the sintered body is not formed and a sintered body having a low density is produced. If the final target temperature exceeds 500 ° C, the liquefaction and grain growth of the sintered body rapidly grow, which adversely affects the mechanical properties.

이러한 성형과정을 더욱 상세하게 설명하면, 먼저, 몰드(200) 내의 분말(205)에 대해 10 내지 100℃/min의 승온 속도로 최종 목표 온도인 350 내지 500℃까지 승온한다. 바람직하게는 최종 목표 온도는 420℃로 설정한다.First, the powder 205 in the mold 200 is heated to a final target temperature of 350 to 500 DEG C at a heating rate of 10 to 100 DEG C / min. Preferably, the final target temperature is set at 420 占 폚.

다음은 최종 목표 온도에 도달하면 1내지 10분 동안 등온 상태를 유지한다.The next isotherm is maintained for 1 to 10 minutes when the final target temperature is reached.

다음으로 최종 목표온도 도달 및 등온 유지시간 이후에 적용되는 냉각단계는 몰드(200) 내의 제조된 분말에 가해지는 압력을 설정된 최저압 바람직하게는 10MPa로 낮춘 상태에서 냉각한다. Next, the cooling step, which is applied after reaching the final target temperature and after the isothermal holding time, is cooled with the pressure applied to the powder produced in the mold 200 lowered to the set minimum pressure, preferably 10 MPa.

냉각 이후에는 몰드(200)로부터 Al-Si(Cu) 소결체를 탈형하면 된다.After cooling, the Al-Si (Cu) sintered body may be demolded from the mold 200.

이러한 제조공정시 상부 및 하부 전극(211)(212)을 통해 인가되는 전류에 의해 Al-Si(Cu) 분말(205)의 입자간의 틈새에 저전압 펄스상의 대전류가 유입되고, 불꽃방전 현상에 의하여 순간적으로 발생하는 방전플라즈마의 높은 에너지에 의한 열확산 및 전계 확산과 몰드(200)의 전기저항에 의한 발열 및 가압력과 전기적 에너지에 의해 소결체가 형성된다.In this manufacturing process, a large current of a low-voltage pulse flows into a gap between particles of the Al-Si (Cu) powder 205 due to the current applied through the upper and lower electrodes 211 and 212, The sintered body is formed by heat diffusion due to the high energy of the discharge plasma generated by the discharge plasma, heat generation due to electric resistance of the mold 200, and pressing force and electrical energy.

또한, 이러한 방전 플라즈마 소결방식은 전류가 펀치(215)(216)를 통해 시편인 Al-Si(Cu)에 직접 흘려주는 직접가열방식으로서 몰드(200)의 발열과 동시에 시편 내부에서도 발열이 발생하여 도 7의 그래프와 같이 시편 내부와 외부의 온도차가 적고 상대적으로 낮은 온도와 짧은 소결시간으로 인하여 소결공정 중 발생되는 열적 활성화 반응을 최소화 할 수 있다. 특히 Al-Si(Cu)분말을 소결시 스퍼터링 타겟용에 적합한 결정립의 미세화가 가능하며, 이렇게 제조된 스퍼터링 타겟용 소결체에 대해 입도 분석 및 결정 방향성에 대해 측정한 결과를 도 9에 나타내었다.This discharge plasma sintering method is a direct heating method in which electric current is directly supplied to the specimen Al-Si (Cu) through the punches 215 and 216, and heat is generated in the specimen at the same time as the heat of the mold 200 is generated As shown in the graph of FIG. 7, since the temperature difference between the inside and the outside of the specimen is small, and the relatively low temperature and short sintering time, the thermal activation reaction generated during the sintering process can be minimized. Particularly, it is possible to make fine grains suitable for a sputtering target at the time of sintering Al-Si (Cu) powder. The sintered body for the sputtering target thus manufactured is subjected to particle size analysis and crystal orientation measurement.

또한 제조된 소결체에 대한 성분 분석 및 상분석 결과가 도 8에 도시되어 있다.The component analysis and phase analysis results for the sintered body thus produced are also shown in Fig.

이러한 스퍼터링 타겟용 Al-Si(Cu) 소결체의 제조방법에 의하면 직경 100 내지 300mm, 두께 6 내지 35mm의 대면적의 소결체를 제조할 수 있으며, 직경 200mm, 두께 6.25mm 크기의 제조 타겟을 도 10에 나타내었다.
According to such a method for producing an Al-Si (Cu) sintered body for a sputtering target, a large-area sintered body having a diameter of 100 to 300 mm and a thickness of 6 to 35 mm can be manufactured. A manufacturing target having a diameter of 200 mm and a thickness of 6.25 mm is shown in FIG. Respectively.

10: 가스 아토마이징 장비 12: 상부 챔버
14: 하부챔버 16: 분말집진기
30: 상부 도가니 40: 하부 도가니
100: 방전 플라즈마 소결장치 200: 몰드10: Gas atomizing device 12: Upper chamber
14: Lower chamber 16: Powder dust collector
30: upper crucible 40: lower crucible
100: Discharge plasma sintering apparatus 200: Mold

Claims (11)

가. 알루미늄(Al)과 구리(Cu) 및 실리콘(Si) 각각의 모재를 가스 아토마이징 장비의 상부챔버 안에 내장된 상부도가니에 충진하는 단계와;
나. 상기 가스 아토마이징 장비의 상부챔버와 상기 상부 챔버 하부에 상기 상부챔버와 구획되게 마련된 하부챔버 내부를 진공화하는 단계와;
다. 상기 가스 아토마이징 장비의 상기 상부 챔버에 내장된 상부 도가니와 상기 상부 도가니로부터 용융된 모재를 유입받아 상기 하부챔버로 연통되게 형성된 오리피스홀을 통해 용융된 모재를 토출할 수 있도록 내장된 하부 도가니 각각을 고주파 가열에 가열하여 상기 모재를 용융시키는 단계와;
라. 용융된 상기 모재를 상기 상부도가니로부터 상기 하부도가니로 흘러주어 상기 오리피스홀을 통과시키는 단계와;
마. 상기 가스 아토마이징 장비의 상기 하부 챔버 내에 아르곤(Ar) 가스를 분사 시켜 분말을 제조하는 단계와;
바. 제조된 상기 분말을 냉각하여 추출하는 단계와;
사. 상기 분말을 그라파이트 소재로 된 몰드 내에 충진하는 단계와;
아. 상기 분말이 충진된 몰드를 방전 플라즈마 소결 장치의 챔버 내에 장착하는 단계와;
자. 상기 방전플라즈마 소결 장치의 챔버 내부를 진공화하는 단계와;
차. 상기 몰드 내의 분말에 일정한 압력을 유지하면서 설정된 최종 목표온도에 도달할 때까지 설정된 승온패턴에 따라 승온시키는 단계와;
카. 상기 몰드의 온도가 설정된 상기 최종목표온도에 도달하면 상기 최종 목표온도를 설정된 시간동안 유지하는 단계와;
타. 상기 방전플라즈마 소결 장치의 챔버 내부를 냉각하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 반도체 배선용 Al-Si(Cu) 스퍼터링 타겟의 제조방법.end. Filling each of the base materials of aluminum (Al), copper (Cu) and silicon (Si) into an upper crucible built in an upper chamber of a gas atomization equipment;
I. Evacuating an upper chamber of the gas atomizing apparatus and a lower chamber inside the upper chamber, the lower chamber being partitioned from the upper chamber;
All. The upper crucible built in the upper chamber of the gas atomization equipment, and the lower crucible built in the upper crucible so as to discharge the molten base material through the orifice hole which is connected to the lower chamber by flowing the molten base material from the upper crucible Heating the base material by high-frequency heating to melt the base material;
la. Flowing the molten base material from the upper crucible to the lower crucible to pass through the orifice hole;
hemp. Spraying argon (Ar) gas into the lower chamber of the gas atomizing equipment to produce a powder;
bar. Cooling and extracting the produced powder;
four. Filling the powder in a mold made of a graphite material;
Ah. Mounting a mold filled with the powder in a chamber of a discharge plasma sintering apparatus;
character. Evacuating the inside of the chamber of the discharge plasma sintering apparatus;
car. Heating the powder in the mold according to a set temperature rising pattern until a final target temperature is reached while maintaining a constant pressure;
Car. Maintaining the final target temperature for a set time when the temperature of the mold reaches the set final target temperature;
Get on. And cooling the inside of the chamber of the discharge plasma sintering apparatus. The method of manufacturing an Al-Si (Cu) sputtering target for semiconductor wiring according to claim 1, 제1항에 있어서, 상기 가단계에서 상기 알루미늄 모재 100 기준중량부에 대해 상기 실리콘 모재는 0.5 내지 3 중량부가 혼합되고, 상기 구리 모재는 0.1 내지 1 중량부로 혼합된 것을 특징으로 하는 반도체 배선용 Al-Si(Cu) 스퍼터링 타겟의 제조방법.The method according to claim 1, wherein 0.5 to 3 parts by weight of the silicon base material is mixed with 0.1 to 1 part by weight of the copper base material with respect to 100 parts by weight of the aluminum base material. (Cu) sputtering target. 제2항에 있어서, 상기 나 단계의 진공화는 상기 가스 아토마이징 장비의 챔버 내부의 불순 가스로 인한 용융된 모재의 산화 및 불순물로 인한 오염을 억제하기 위해 6Pa 내지 1X10-3 Pa로 상기 가스 아토마이징 장비의 챔버 내부를 진공화하고, 상기 다 단계는 상기 상부 도가니와 상기 하부 도가니의 온도를 600 내지 1100℃로 가열하는 것을 특징으로 하는 반도체 배선용 Al-Si(Cu) 스퍼터링 타겟의 제조방법.3. The method of claim 2, wherein the second step is performed in a vacuum of 6 Pa to 1X10 &lt; -3 &gt; Pa to suppress the oxidation of the molten base material due to the impurity gas inside the chamber of the gas atomization equipment, Wherein the upper crucible and the lower crucible are heated to a temperature of 600 to 1100 占 폚, and the multi-step is to heat the upper crucible and the lower crucible to a temperature of 600 to 1100 占 폚. 제3항에 있어서, 상기 라 단계에서 상기 하부 도가니의 상기 오리피스홀의 내경은 1 내지 15mm 크기로 된 것이 적용되며, 상기 가스 아토마이징 장비의 하부 챔버로 용융된 상기 아르곤 가스를 5 내지 18 atm으로 분사시키는 것을 특징으로 하는 반도체 배선용 Al-Si(Cu) 스퍼터링 타겟의 제조방법.The method of claim 3, wherein the orifice hole of the lower crucible in the step (a) is 1 to 15 mm in inner diameter, and the argon gas melted in the lower chamber of the gas atomizing equipment is injected at 5 to 18 atm (Cu) sputtering target for semiconductor wirings. 제4항에 있어서, 상기 바 단계는 상기 가스 아토마이징 장비의 챔버 내부를 10 내지 60 분간 공냉 시키는 것을 특징으로 하는 반도체 배선용 Al-Si(Cu) 스퍼터링 타겟의 제조방법.[6] The method of claim 4, wherein the bar is air-cooled for 10 to 60 minutes in the chamber of the gas atomization equipment. 제5항에 있어서, 상기 사 단계는 상기 가스 아토마이징 장비에 의해 제조된 Al-Si(Cu) 분말을 상기 몰드 내에 충진하고 성형 프레스를 이용하여 1400 내지 1600kgf의 압력으로 예비 가압을 하고 5 내지 15분간 유지시키는 예비가압과정을 포함하는 것을 특징으로 반도체 배선용 Al-Si(Cu) 스퍼터링 타겟의 제조방법.The method of claim 5, wherein the four steps, the pre-pressurization of the Al-Si (Cu) powder prepared by the gas atomizing equipment at a pressure of 1400 to 1600kg f to filling and using a forming press in the mold, and 5 to (Cu) sputtering target for semiconductor wirings, wherein the pre-pressurizing process is performed for 15 minutes. 제6항에 있어서, 상기 아 단계는 상기 몰드 내에 전계를 인가하기 위한 상기 방전플라즈마 소결장치의 챔버 내의 상부전극과 상기 몰드 내에 상방향에서 진입되는 상부 펀치 사이에는 그라파이트 소재로 된 복수개의 상부 스페이서가 상기 상부 펀치를 향할 수록 외경이 작게 형성된 것이 적용되고, 상기 방전플라즈마 소결장치의 챔버 내의 하부전극과 상기 몰드 내에 하방향에서 진입되는 하부 펀치 사이에는 그라파이트 소재로 된 복수 개의 하부 스페이서가 상기 하부 펀치를 향할수록 외경이 작게 형성되어 있고, 상기 상부 스페이서는 상기 상부전극으로부터 상기 상부 펀치 방향으로 원형상으로 형성된 제1상부 스페이서와, 제2 상부 스페이서 및 제3상부 스페이서가 마련되어 있고, 상기 하부 스페이서는 상기 방전플라즈마 소결장치의 챔버 내의 하부전극으로부터 몰드 방향으로 원형상으로 형성된 제1하부 스페이서와, 제2 하부 스페이서 및 제3하부 스페이서가 마련되어 있으며, 상기 제1 상부 스페이서 및 상기 제1하부 스페이서는 직경이 350mm, 두께가 30mm이고, 상기 제2 상부 스페이서 및 상기 제2하부 스페이서는 직경이 300mm, 두께가 60mm이고, 상기 제3 상부 스페이서 및 상기 제3하부 스페이서는 직경이 100 내지 200mm, 두께가 15 내지 30mm인 것이 적용된 것을 특징으로 하는 반도체 배선용 Al-Si(Cu) 스퍼터링 타겟 제조방법.[7] The method of claim 6, wherein the sub-step includes a plurality of upper spacers made of graphite material between the upper electrode in the chamber of the discharge plasma sintering apparatus for applying an electric field in the mold and the upper punch, A plurality of lower spacers made of a graphite material are arranged between the lower electrode in the chamber of the discharge plasma sintering apparatus and the lower punch entering in the lower direction in the mold, The upper spacer has a first upper spacer formed in a circular shape in the direction of the upper punch from the upper electrode, a second upper spacer and a third upper spacer, Inside the chamber of the discharge plasma sintering apparatus A first lower spacer formed in a circular shape in the direction of the mold from the negative electrode, a second lower spacer and a third lower spacer, wherein the first upper spacer and the first lower spacer have a diameter of 350 mm and a thickness of 30 mm, Wherein the second upper spacer and the second lower spacer have a diameter of 300 mm and a thickness of 60 mm and the third upper spacer and the third lower spacer have a diameter of 100 to 200 mm and a thickness of 15 to 30 mm (Cu) sputtering target for semiconductor wiring. 제1항에 있어서, 상기 자 단계는 상기 방전플라즈마 소결 장치 챔버 내부에서 상기 분말의 산화 및 불순물로 인한 오염을 억제하기 위해 6Pa 내지 1X10-3 Pa로 상기 방전플라즈마 소결 장치의 챔버 내부를 진공화 하는 것을 특징으로 하는 반도체 배선용 Al-Si(Cu) 스퍼터링 타겟의 제조방법.The method of claim 1, wherein the self-step is a step of evacuating the inside of the chamber of the discharge plasma sintering apparatus to 6Pa to 1X10 &lt; -3 &gt; Pa in order to suppress the oxidation of the powder and the contamination of the inside of the discharge plasma sintering apparatus chamber (Cu) sputtering target for semiconductor wirings. 제7항에 있어서, 상기 차 단계는 상기 몰드내에 충진된 분말에 10 내지 100MPa의 압력을 유지하면서, 10 내지 100℃/min의 승온속도로 승온 하는 것을 특징으로 하는 반도체 배선용 Al-Si(Cu) 스퍼터링 타겟의 제조방법.The method according to claim 7, wherein the step of heating the Al-Si (Cu) layer for semiconductor wirings comprises heating the powder filled in the mold at a temperature raising rate of 10 to 100 占 폚 / min while maintaining a pressure of 10 to 100 MPa. A method of manufacturing a sputtering target. 제9항에 있어서, 상기 차 단계에서 상기 최종 목표 온도는 350 내지 500℃로 적용되며, 상기 카단계에서 상기 최종목표 온도를 1 내지 10분간 유지하는 것을 특징으로 하는 반도체 배선용 Al-Si(Cu) 스퍼터링 타겟 제조방법.The method as claimed in claim 9, wherein the final target temperature is in a range of 350 to 500 캜, and the final target temperature is maintained for 1 to 10 minutes in the car step. A method for manufacturing a sputtering target. 제1항에 있어서, 상기 타 단계는 상기 몰드내에 소결된 소결체에 가해진 압력을 설정된 최저압으로 낮추어 상기 방전플라즈마 소결 장치 내부를 냉각시키는 것을 특징으로 하는 반도체 배선용 Al-Si(Cu) 스퍼터링 타겟 제조방법.
The method of manufacturing an Al-Si (Cu) sputtering target for semiconductor wirings according to claim 1, wherein the other step is to cool the inside of the discharge plasma sintering apparatus by lowering the pressure applied to the sintered body sintered in the mold to a set minimum pressure .
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CN111283190A (en) * 2018-12-06 2020-06-16 通用电气航空***有限责任公司 Apparatus and method for additive manufacturing

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