KR100215592B1

KR100215592B1 - 모자이크 타아겟

Info

Publication number: KR100215592B1
Application number: KR1019940016925A
Authority: KR
Inventors: 타테오 오오하시; 코이치 나카시마; 데아키 후쿠요히; 카즈 세키타카
Original assignee: 나가시마 카쭈시게, 노미야마 아키히코; 가부시키가이샤 저펜에너지
Priority date: 1993-07-15
Filing date: 1994-07-14
Publication date: 1999-08-16
Also published as: DE69413327T2; EP0634499B1; KR950003472A; JP2898515B2; JPH0734234A; EP0634499A1; DE69413327D1

Abstract

본 발명은 복수의 피이스로 구성되는 모자이크타겟에 관한 것으로서, 인접하는 피이스의 맞댐부분의 틈새에 기인하는 이상방전이나 파티클의 발생을 배제하고, 타겟재료의 쓸데없는 가공을 필요로 하지 않는 모자이크타겟의 개발을 목적으로 하여, 그 구성에 있어서, 복수의 피이스로 구성되는 모자어크타켓에 있어서, 인접하는 피이스의 맞댐부분을 고상접합한 것을 특징으로 하는 모자이크타겟이며, 재질A의 피이스(1)와 재질B의 피이스(2)를 번갈아 배열하고, 맞댐부분을 HIP, 호토프레스 등에 의해 적당한 압력 및 온도조건에 의해 고상접합하고, 접합재를 타겟으로 기계가공한다. 고상접합은 각 타겟피이스의 특성을 실질상 회생하는 일없이 피이스간의 틈새를 배제해서 모자이크타겟을 일체화한다. 틈새에 기인하는 이상방전이나 땜납재 혹은 뒷받침판재의 동시스퍼터에 의한 스퍼터막의 오염을 회피하는 모자이크타겟을 실현한다.

Description

모자이크 타겟

제 1도는 타겟피이스의 배열예 및 압력의 작용예를 표시하며, (a)는 블록형상의 2종의 피이스를 방사형상으로 번갈아 배열하고, HIP에 의해 고상(固相)접합해서 직원주(直圓柱)형상의 타겟접재를 제작한 상태를 표시하고, (b)는 평판형상의 2종의 피이스를 번갈아 맞포개어, 호토프레스에 의해 고상접합한 타겟접합재를 제작한 상태를 표시한 도면,

제 2도는 실시예에서 사용한 Ta-Mo모자이크타겟을 표시한 상면도,

제 3도는 종래의 타겟피이스의 맞댐부분의 예를 표시하며, (a)는 단붙이맞댐부분을 표시하고 그리고 (b)는 경사절단 맞댐부분을 표시한다.

(1) … 재질A의 피이스

(2) … 재질B의 피이스

본 발명은, 복수의 피이스로 구성되는 모자이크타겟에 관한 것이며, 특히 인접한 피이스의 맞댐부분을 고상접합(固相接合)한 것을 특징으로 하는 모자이크타겟에 관한 것이다.

타겟은, 스퍼터링에 의해 각종의 반도체디바이스의 전극, 게이트, 배선, 소자, 절연막, 보호막 등을 기판위에 형성하기 위한 스퍼터링원(原)이 되는, 통상은 원반형상의 판이다. 가속된 입자가 타겟표면에 충돌할 때 운동량의 교환에 의해 타겟을 구성하는 원자가 공간에 방출되어서 대향하는 기판위에 퇴적한다. 스퍼터링타겟으로서는, A1 및 Al합금타겟, 고융점금속 및 합금(W, Mo, Ti, Ta, Zr, Nb등 및 W-Ti와 같은 그 합금)타겟, 금속실리사이드(Mo。S_iX, WS_iX, N_iS_iX등)타겟 등이 대표적으로 사용되어 왔다.

일반적으로, 2성분이상을 가진 타겟을 제조하는 방법으로서는, 용해법이나 분말야금법에 의해서 합금 혹은 화합물로해서 타겟으로 하고 있으나, 밀도, 조성, 산소농도 등의 문제로 이러한 방법으로서는 양질의 타겟을 만들 수 없는 경우에는, 모자이크방식이 채용되는 일이 많다. 모자이크방식은, 타겟이 2성분이상을 가지는 경우에, 단열성분 혹은 그 합금 내지 화합물을 적당한 형상으로 가공하여, 그들을 적당히 조합해서 전체로서 원반형상 또는 네모판형상이 되도록 배열하여, 타겟전체로서 목적의 조성으로 하는 것이다. 이렇게 조합배열된 타겟을 모자이크타겟이라고 호칭한다. 이 모자이크타겟에 있어서 구성단위를 형성하고 그리고 맞댐관계로 배열되는, 적당한 형상으로 가공한 단일성분 혹은 그 합금 내지 화합물의 벌크 내지 판재는 피이스라고 호칭되고 있다. 예를 들면, Ta-Mo모자이크타겟에서는, Ta피이스와 Mo피이스가 줄무늬형상으로 혹은 방사형상으로 번갈아 조합되어서 배열된다.

모자이크타겟의 예로서는, 상기의 Ta-Mo타겟의 예, Ta-W, Ta-Ti, W-Ti와 같은 고융점금속의 합금으로 이루어진 타겟, 실리사이드타겟을 들 수 있다.

종래부터의 모자이크타겟은, 각 피이스를 맞대고, 그대로 됫받침판에 In등의 땜납재를 사용해서 본딩하거나 혹은 뒷받침판에 직접 수축끼워맞춤하고 있었다. 그러나, 이 방법으로는 맞댐면에 수μm∼수백μm의 틈새가 생기고, 이 부분에서 이상방전이 발생하거나, 스퍼터속도가 국부적으로 빨라지므로서 파티클(Particle)의 발생원이 되거나, 땜납재 혹은 됫받침판재가 함께 스퍼터되거나 해서, 스퍼터막을 오염시켜, 그 막특성이 떨어졌다.

이 「파티클」 이란, 스퍼터링에 의한 박막형성시에 장치내를 비산하는 입자가 클러스터화해서 기판위에 틔적한 것을 말하나, 이 클러스터화입자는 직경이 수㎛정도까지 크게 되는 것이 많으므로, 이것이 기판위에 틔적하면, 예를 들면 LSI의경우는 배선의 단락 혹은 반대로 단선을 일으키는 등의 문제를 발생하여, 불량율증대의 원인이 된다. 이들 파티클은 타켓으로부터 방출되는 입자에 기인한다.

땜납재 혹은 뒷받침판재를 직접 스퍼터하는 것을 방지할 목적으로, 피이스의맞댐면을 제 3도(a) 및 (b)와 같이 단붙이 가공 혹은 경사절단가공하는 방법이 채용되었다. 재질A의 피이스와 재질B의 피이스가, 단붙이가공면을 맞대어서 혹은 경사절판가공면을 맞대어서, 뒷받침판 및 맞댐부분을 스퍼터면으로부터 은폐되도록해서 됫받침판에 본딩되어 있다. 그러나, 이 방법으로도, 이상방전이나 파티클의 발생은 피할 수 없고, 이에 더하여, 맞댐부분을 가공하기 때문에 수율이 나빠지고, 고가인 원료를 사용하는 타겟으로는 원료비가 고가로 되는 위에, 가공코스트도 고액으로 되었다. 또 타겟재질에 따라서는, 이와 같은 가공을 실시하는 일이 곤란한 경우도 있다.

본 발명의 과제는, 모자이크타겟의 맞댐부분의 틈새에 기인하는 이상방전이나 파티클의 발생을 배제하고, 타겟재료의 쓸데없는 가공을 필요로 하지 않는 모자이크타겟을 개발하는 것이다.

본 발명자는, 모자이크타겟의 인접하는 피이스사이를 HIP, 호토프레스, 폭착(爆着 = explosive pressure welding)에 의해 고상접합하므로서 이러한 과제를 해결할 수 있는 것을 발견하였다. 이 발견한 지식에 의거해서, 본 발명은, 복수의 피이스로 구성되는 모자이크타겟에 있어서, 이 피이스의 맞댐부분을 고상접합한 것을 특징으로하는 모자이크타겟을 제공한다.

각 피이스의 맞댐부분을 고상접합함으로서 맞댐부의 틈새를 배제하고, 틈새에 기인하는 이상방전이나 땜납재 혹은 됫받침판재의 동시스퍼터에 의한 스퍼터막의 오염을 회피한다. 고상접합은, 고체재료끼리를 접촉상태에 놓고, 적당한 온도에서 적당한 압력을 가하므로서 접촉계면의 원자의 확산이나 원자간 힘등에 의해 고체끼리를 접합시키는 방법을 말한다. 각 타겟피이스의 특성을 실질상 희생시키는 일없이 피이스간의 틈새를 배제해서 모자이크타겟을 일체화할 수 있다.

이하, 본 발명의 실시예를 첨부한 도면에 의거하여, 상세히 설명한다.

본 발명은, 고융점금속의 합금(W, Mo, Ti, Zr, Nb등의 합금)타겟, 금속실리사이드(Mo。S_iX, WS_iX, N_iS_iX등)타겟, 금속간 화합물타겟 등을 대상으로 한다. 특히, 용해법이나 분말야금법에 의해서는, 밀도, 조성, 산소농도 등의 문제로 양질의 타겟이 될 수 없는 경우, 녹여만드는 것이 곤란한 경우에 채용된다. 그 가장 적합한 예는, Ta-Mo, Ta-W, Ta-Ti, W-Ti와 같은 고융점금속의 합금모자이크타겟이다.

상기한 바와 같이, 고상접합은, 고체재료끼리를 접촉상태에 놓고, 적당한 온도에서 적당한 압력을 가하므로서 고체끼리를 접합시키는 것이다. 모자이크타겟에 고상접합법을 적용하므로서 각 타겟피이스의 밀도, 조성 그 밖의 특성을 실질상 희생시키는 일없이 피이스간의 틈새를 배제해서 모자이크타겟을 일체화할 수 있다. 목적으로 하는 모자이크타겟을 구성하도록, 단일성분 혹은 그 합금내지 화합물의 블록이나 판재로 이루어진 피이스가 맞댐상태로 조합해서 배열된다. 고상접합은, HIP, 호토프레스, 폭착 등의 방법으로 이루어질 수 있다. 타겟재질에 적합한 온도하에서 적당한 압력을 가하고 혹은 무하중으로 일정시간 유지하므로서 피이스계면의 접합을 가져을 수 있다. 접합온도는 고상방법에 의한다. 예를 들면, Ta피이스와 Mo피이스를 조합한 타겟의 HIP 또는 호토프레스에 의한 고상접합의 경우, 700∼2000℃의 온도범위 그리고 0.5∼15kg/㎟의 하중범위에서 고상접합가능하다. 이렇게 해서 고상접합된 타겟접합재는 소정의 직경 및 두께를 가진 타겟으로 기계가공된다.

제 1 도는 타겟피이스의 배열예 및 압력의 적용예를 표시한다. 여기서,(a)는 블록형상의 재질A의 피이스(1)와 재질B의 피이스(2)를 방사형상으로 번갈아 배열하고 그리고 그들을 예를 들면 HIP에 의해 고상접합해서 직(直)원주형상의 타겟접합재를 제작한 상태를 표시한다. (b)는 평판형상의 재질A의 피이스(1)와 재질B의 피이스(2)를 번갈아 맞포개고 그리고 예를 들면 호토프레스에 의해 고상 접합한 타켓접합재를 표시한다. 고상접합된 타겟접합재는 소정의 직경 및 두께를 가진 타겟으로 기계가공된다. 앞서 표시한 종래예보다 사용원료는 훨씬 적어도 된다.

타겟의 형상에 따라서는, 일체물은 아니고, 지장이 없는 범위에서 분할해도 된다. 이 경우, 대다수의 맞댐부분이 고상접합되어 있으므로, 이상방전이나 땜납재 혹은 e뒷받침판재의 오염은 거의 없도록 하는 일이 가능하다.

(실시예 및 비교예)

제 2 도에 표시한 바와 같은 줄무늬형상으로 배열한 Ta피이스(폭 : 6.5mm)와 Mo피이스(폭 : 6.5mm)와의 맞땜부분을 고상접합한 Ta-Mo의 4인치모자이크타겟(두께 5mm)을 제작하고, 실제로 스퍼터를 행하여, 스퍼터속의 이상방전의 모양을 관찰하고, 생성된 스퍼터막의 특성을 평가하였다.

모자이크타겟은, 제 1 도(b)에 표시한 것과 같이 해서 두께 6.5mm의 Ta판재와 두께 6.5mm의 Mo판재를 번갈아 맞포개고, HIP에 의해 고상접합하였다. HIP조건은, 온도 : 1400℃, 압력 : lkg/㎟, 유지시간 : 1시간으로 하였다. 얻게된 접합재를 4인치타겟으로 가공하였다. 접합부분은 SEM관찰에 의해 틈새가 전혀없는 것을 확인하였다. 이 타겟을 Cu제의 뒷받침판에 In땜납재를 사용해서 본딩하였다.

이 타겟조립체를 다음과 같은 스퍼터조건으로 스퍼터한 결과, 이상방전은 10분동안 영회(零回)였다. 스퍼터막으로부터는, 뒷받침판을 구성하는 Cu 및 땜납재를 구성하는 In은 어느 것도 검출되지 않았다.

(스퍼터 조건)

분위기 : Ar

압력 : 0.5Pa

파우어밀도 : 5W/㎠

기판 : 코우닝 7059유리

기판온도 : 실온

비교예로서, 고상접합을 행하지 않는 단순한 모자이크타겟에서는, 이상방전은 수회∼수10회 발생하고, 스퍼터막속으로부터는 땜납재의 In이 수10∼수100 ppm 검출되었다. 파티클의 발생량도 많았다.

이와같이 해서, 맞댐부분을 고상접합하므로서, 이상방전이나 됫받침판재에 의한 오염을 방지하고, 따라서 막질이 좋은 스퍼터막을 안정적으로 성막할 수 있는 것이 확인되었다.

본 발명의 모자이크타겟을 사용하였을 경우, 이상방전이나 파티클의 발생이 없고, 안정된 조건으로 스퍼터를 실시할 수 있다. 생성된 스퍼터막은 땜납재나 뒷받침판재에 의한 오염이 없고, 고품질의 막특성을 나타낸다. 또, 종래 채용된 바와 같은 맞댐면을 복잡하게 가공할 필요가 없고, 가공에 수반되는 원료손실 및 가공비를 절약할 수 있다.

Claims

복수의 피이스로 구성되는 모자이크타겟에 있어서, 인접하는 피이스의 맞댐부분을 고상접합(固相接合)한 것을 특징으로 하는 모자이크타겟.
제 1 항에 있어서, 타겟피이스의 재질이 W, Mo, Ti, Ta, Zr, Nb, Si와 그 합금 및 화합물로 이루어지는 군으로부터 선택되는 것을 특깅으로 하는 모자이크타겟.
제 1 항에 있어서, 타겟피이스가 줄무늬형상으로 또는 방사형상으로 조합해서 배열되는 것을 특징으로 하는 모자이크타겟.