KR100761592B1 - 경사진 스퍼터링 타겟 및 그 제조 방법 - Google Patents

Abstract

경사진 스퍼터링 타겟(10)은 상부면(18, 118), 바닥면(20, 120) 및 외측 둘레면(22, 122)을 갖는 스퍼터링 재료로 제조된 타겟 부재(12, 112)를 포함한다. 하나 이상의 경사진 환형 영역(24, 124, 224)이 상기 바닥면(20, 120)으로부터 떨어져서 상기 외측 둘레면(22, 122)으로부터 내측 반경 방향으로 연장하는 상기 타겟 부재(12, 112)의 상부면(18, 118)에 형성된다. 상기 타겟 부재는 하나 이상의 경사진 환형 영역(24, 124, 224)에 의해 둘러싸인 상기 상부면(18, 118)에 형성된 평면의 요면(34, 134) 또는 중앙의 함몰 영역(38, 138)을 더 포함한다. 상기 타겟 부재(12, 112)의 구성은 스퍼터링 공정 중에 상기 타겟의 외측 둘레면(22, 122) 근처에서 형성하는 융기로부터의 오염 입자의 생성을 감소시킨다. 경사진 스퍼터링 타겟을 형성하는 방법이 또한 개시된다.

Description

경사진 스퍼터링 타겟 및 그 제조 방법{CONTOURED SPUTTERING TARGET AND METHOD OF MANUFACTURING THE SAME}

본 발명은 일반적으로 스퍼터링 시스템에 관한 것이며, 더 구체적으로는 스퍼터링 시스템에서 기판 또는 웨이퍼 처리용으로 사용되는 스퍼터링 타겟에 관한 것이다.

스퍼터링 코팅은 스퍼터링 시스템의 진공 처리 챔버 내에서 반도체 웨이퍼와 같은 기판을 코팅하는 공정을 말한다. 스퍼터링 코팅 공정에서, 가해진 전기장은, 대향되어 장착되고 음으로 바이어스되며 스퍼터링 재료로 제조된 타겟에 대해, 웨이퍼를 양으로 바이어스시킨다. 처리 챔버가 배출되면, 불활성 가스가 저압에서 처리 챔버내로 유입되고, 가해진 전기장이 공정 가스를 이온화시킨다. 결과적으로, 공정 가스로부터 나온 양이온이 타겟을 가격하여 웨이퍼 상에 박막의 타겟 재료를 스퍼터링시킨다. 자석 또는 전자석은 타겟 뒤에 위치되어 웨이퍼와 대향하는 타겟의 표면 상으로 자기장을 제공하여 타겟 주위에 이온 "플라즈마"를 한정시키며, 이에 의해 스퍼터링 코팅 공정이 향상된다.

스퍼터링 타겟은 일반적으로 알루미늄 합금, 금, 은, 동, 티타늄, 티타늄-텅스텐 또는 백금과 같은 타겟 재료로 원형 디스크의 형태로 형성된다. 이러한 디스크형 타겟 재료는 지지 타겟 뒷판에 납땜되거나 결합되어 교체 가능한 스퍼터링 타겟 조립체를 형성한다. 스퍼터링 공정 중에, 재료는 타겟의 상부면에서부터 스퍼터링되어 웨이퍼 상에 증착된다. 스퍼터링 재료는 일반적으로 웨이퍼에 노출된 타겟의 폭 또는 면에 걸쳐 불균일하게 침식되고, 타겟의 어떤 영역은 다른 영역보다 더 빨리 침식된다.

이러한 문제점을 극복하기 위해, 어떤 스퍼터링 설비는 일반적으로 타겟의 면에 걸쳐 균일한 스퍼터링율을 생성하기 위해 자기장의 변화, 또는 타겟에 다중의 비평면 침식 영역의 변화, 또는 양자의 변화를 적용한다. 일반적으로, 타겟의 외측 반경 영역은 타겟의 중앙 영역보다 더 두껍게 만들어진다. 타겟은 타겟 면에 형성된 오목한 영역 또는 타겟의 중앙을 통해 형성된 구멍을 포함한다. 타겟이 웨이퍼 상에 소정의 코팅 미세구조물을 제공할 수 없을 때까지 스퍼터링 재료는 타겟으로부터 침식된다. 이 때에, 침식된 타겟과 뒷판으로 구성된 타겟 조립체는 새로운 타겟 조립체로 교체된다.

예를 들어, 질화 티타늄(TiN) 스퍼터링에 있어서, 티타늄 스퍼터링 타겟과 뒷판 조립체는 타겟의 노출면이 웨이퍼를 향하도록 진공 처리 챔버내에 장착된다. 진공 챔버는 배출되어, 이후 가해진 전기장의 존재하에서 이온화되는 질소 가스로 채워진다. 플라즈마 공정 가스로부터 나온 양이온은 타겟의 상부면을 가격하여 티타늄 입자가 웨이퍼에 스퍼터링되도록 한다. 스퍼터링 공정 중에, 티타늄 입자는 질소인 공정 가스와 화학적으로 반응하여 기판의 표면 상에 질화 티타늄 박막을 형성한다.

웨이퍼의 스퍼터링 코팅에서 중요한 측면은 웨이퍼에 증착된 박막의 순도이다. 스퍼터링 처리 챔버 내의 불순물의 양이 증가할 때, 불순물이 웨이퍼 상에 형성되기 때문에 웨이퍼 제조 수율은 감소한다. 예를 들어, 질화 티타늄 스퍼터링에서, 타겟 중앙부의 재료가 스퍼터링되고 그리고 웨이퍼 보다는 타겟면의 외측 둘레 에지 상에 다시 재부착되기 때문애, TiN 융기(nodule)가 타겟의 스퍼터링 면에 형성된다는 것이 공지되어 있다. 스퍼터링 공정 중에, TiN 융기가 벗겨져서 웨이퍼 상에 증착된 질화 티타늄 박막의 순도에 악영향을 주는 불순물 입자를 형성하는 경향을 가진다. TiN 입자의 형성은 타겟 사용 시간의 증가에 따라 더욱 악화되기 때문에, 타겟은 만족스러운 장치 수율을 유지하기 위해 주기적으로 컨디셔닝(conditioning; 상태 관리)되어야 한다.

타겟의 컨디셔닝 작업은 비-제품(non-product) 기판 상에 티타늄 만을 스퍼터링함으로써 달성된다. 이렇게 티타늄만을 스퍼터링하는 것은 타겟 상에 유지된 TiN 융기가 분리되어 비-제품 기판 상에 부착되도록 한다. 이러한 주기적인 컨디셔닝은 오염 TiN 융기를 제거함으로써 타겟의 사용 수명을 연장시키지만, 반면에 주기적인 컨디셔닝은 웨이퍼의 코팅 생산 라인의 중단을 요구하고 스퍼터링 시스템의 작동 중지를 요구한다. 그러므로, 공지된 스퍼터링 타겟의 경사와 스퍼터링 시스템의 작동에 수정을 가함에도 불구하고, 타겟에 융기의 형성은 특히 질화 티타늄 스퍼터링 증착에서 문제가 되어 왔다.

과거에는, 타겟의 외측면 근처에 TiN 입자가 재증착하는 것을 감소시키기 위해 타겟의 외측 에지 부근에 형성된 가파른 경사면(bevel)을 포함하는 하나의 스퍼터링 타겟이 제조되었다. 예를 들어, 미국 특허 제 5,538,603호에서 타겟의 평면에 대해 30°이상의 각도로, 바람직하게는 더 큰 각도, 즉 70°의 각도로 테이퍼(taper)된 경사부가 타겟의 외측 에지 부근에 형성되어서, 후방 산란되는 원자의 궤적에 의해 원자가 타겟의 외측 면을 빗나가도록 한다. 가파른 경사면의 각도는 테이퍼된 타겟 에지 근처에서의 스퍼터링 증착 속도를 증가시키기 위해 타겟의 외측 둘레 에지 부근에서 타겟의 두께를 감소시키도록 선택된다. 그러므로, 타겟에 충돌하고 재증착되는 후방 산란된 TiN 입자는 웨이퍼 또는 기판 상에 보다 더 용이하게 재스퍼터링될 것이다. 그러나, 가파르게 테이퍼된 타겟은 타겟 뒷판에 장착된 스퍼터링 타겟과 관련된 TiN 융기 형성의 문제점을 나타내지 않는 단일 타겟이다.

따라서, 스퍼터링 공정 중에 형성될 수도 있는 융기로부터 오염 입자의 생성을 감소시킬 수 있는 스퍼터링 타겟과 뒷판 조립체를 필요로 하게 되었다. 또한, 타겟의 유효 수명 동안 주기적인 컨디셔닝의 횟수를 감소시켜서, 시스템의 작업 중지 시간을 감소시키고 예방적인 유지 보수 비용을 감소시킬 수 있는 스퍼터링 타겟과 뒷판 조립체를 필요로 하게 되었다.

본 발명은 지금까지 공지된 스퍼터링 타겟의 문제점 및 전술된 단점들을 극복한다. 본 발명은 소정의 실시예로 설명되지만, 본 발명이 이러한 실시예에 의해 제한되는 것이 아니라는 것을 이해할 것이다. 반대로, 본 발명은 본 발명의 개념과 범위 내에 포함되는 모든 변형예, 수정예 및 동등물을 포함한다.

본 발명의 원리에 따르면, 코팅될 웨이퍼나 기판에 노출되거나 대향하도록 구성된 상부 표면 또는 면, 일반적으로 통상의 타겟 뒷판에 결합되거나 연결된 평면 바닥면, 및 외측 둘레면을 갖는 스퍼터링 재료로 제조된 타겟 부재를 포함하는 경사진 스퍼터링 타겟이 제공된다. 처리 챔버 내에서 스퍼터링 공정 중에, 스퍼터링된 재료는 타겟 부재의 상부 표면으로부터 배출되어 기판 상에 얇은 코팅이나 박막을 형성하도록 증착된다.

본 발명의 한 실시예에서, 타겟 부재는 바닥면으로부터 멀어지는 쪽을 향해서 외측 둘레면으로부터 내측 반경 방향으로 소정의 거리로 연장하도록 상부 표면에 형성된 경사진 환형 영역을 가진다. 이러한 경사진 환형 영역은 바닥면으로부터 멀어지는 쪽을 향해서 내측 반경 방향으로 연장하는 평면, 또는 반경면을 포함할 수도 있다. 타겟 부재는 경사진 환형 영역에 의해 둘러싸인 타겟의 상부면에 형성된 평면, 오목 또는 중앙의 함몰(recess) 영역을 포함할 수도 있다.

본 발명의 대안적인 실시예에서, 두 개 이상의 경사진 환형 영역이 타겟 부재의 상부면 상에 형성될 수도 있다. 경사진 환형 영역 중 어느 하나는 다른 경사진 환형 영역으로부터 내측 반경 방향으로 형성된다. 경사진 환형 영역 중 어느 하나 또는 모두는 바닥면으로부터 멀어지는 쪽을 향해서 내측 반경 방향으로 연장하는 평면 또는 반경면을 포함할 수도 있다. 타겟 부재는 경사진 환형 영역에 의해 둘러싸인 타겟의 상부면에 형성된 평면, 오목 또는 중앙의 함몰 영역을 더 포함할 수도 있다.

타겟 부재 상의 경사진 환형 영역의 형태 또는 프로파일은 타겟 에지에서 재증착의 축적을 감소시키는데 특히 유리하다. 부가적으로, 본 발명의 경사진 스퍼터링 타겟은 외측 둘레면 근처에서 타겟 부재의 스퍼터링 또는 침식 속도를 감소시키도록 특히 프로파일된다. 융기(도시 않음)는 스퍼터링 공정 중에 외측 둘레면에서 또는 근처에서 형성되기 때문에, 타겟에 형성된 환형 영역 근처에 존재하는 낮은 플라즈마 강도 및 타겟의 프로파일에 의해 생성된 감소된 스퍼터링 속도는 융기가 스퍼터링 공정 중에 박리되거나 재스퍼터링되는 것을 방지한다. 타겟 부재 상에 형성된 경사진 환형 영역은 유리하게도 스퍼터링 공정 중에 융기의 재스퍼터링이나 박리를 상당히 감소시키도록 타겟 부재 상에 형성된 융기를 안정화시킨다.

본 발명의 경사진 스퍼터링 타겟은 스퍼터링 공정 중에 융기의 축적을 감소시키고, 스퍼터링 작업 중에 형성될 수 있는 융기로부터 오염 입자가 생성되는 것을 더 감소시킨다. 본 발명의 경사진 스퍼터링 타겟은 타겟의 유효 수명 동안 주기적인 컨디셔닝의 요구를 감소시키며, 시스템 작업 중지 시간 및 예방적인 유지 보수 시간을 감소시킨다.

본 발명의 특징과 장점은 첨부된 도면과 상세한 설명을 참조하여 더 잘 이해될 것이다.

본 명세서의 부분에 통합되고 구성되는 첨부 도면은 상술된 본 발명의 일반적인 설명, 및 후술되는 실시예의 상세한 설명과 함께 본 발명의 실시예를 설명하고, 본 발명의 원리를 설명하도록 제공된다.

도 1은 본 발명의 한 실시예에 따른 스퍼터링 타겟의 직경을 따라 취한 횡단면도.

도 1a는 도 1의 원형 영역의 확대도.

도 1b는 본 발명의 대안적인 실시예를 도시한 도 1a와 유사한 도면.

도 2는 도 1에 도시된 스퍼터링 타겟의 평면도.

도 3은 본 발명의 제 2 실시예에 따른 스퍼터링 타겟을 도시한 도 1에 유사한 도면.

도 3a는 도 3에 도시된 원형 영역의 확대도.

도 3b는 본 발명의 대안적인 실시예를 도시한 도 3a와 유사한 도면.

도 4는 도 3에서 도시한 스퍼터링 타겟의 평면도.

도 5는 본 발명의 제 3 실시예에 의한 스퍼터링 타겟을 도시한 도 1과 유사한 도면.

도 5a는 도 5에 도시된 원형 영역의 확대도.

도 5b는 본 발명의 대안적인 실시예를 도시한 도 5a에 유사한 도면.

도 5c는 본 발명의 또다른 대안적인 실시예를 도시한 도 5a에 유사한 도면.

도 6은 도 5에서 도시한 스퍼터링 타겟의 평면도.

도 7은 본 발명의 제 4 실시예에 의한 스퍼터링 타겟을 도시한 도 1에 유사한 도면.

도 8은 도 7에서 도시한 스퍼터링 타겟의 평면도이다.

도면, 특히 도 1에 참조하면, 본 발명의 한 실시예에 따른 경사진 스퍼터링 타겟 조립체(10)가 도시되어 있다. 스퍼터링 타겟 조립체(10)는 스퍼터링 시스템(도시 않음)에서 이용되는 타겟 뒷판(14)에 납땜되거나 결합되는 스퍼터링 재료로 제조된 타겟 부재(12)를 포함한다. 당업자가 인식하는 것처럼, 스퍼터링 타겟 조립체(10)는 패스너(fastener, 도시 않음) 및 중앙의 나사축(16)에 의해 스퍼터링 시스템(도시 않음)의 진공 처리 챔버(도시 않음) 내에 장착된다. 스퍼터링 시스템(도시 않음)은 본 발명의 양수인에게 양도된 미국 특허 제 4,909,695 및 5,130,005호에서 도시된 형태일 수도 있으며, 본원에 참조되었다.

타겟 부재(12)는 일반적으로 티타늄, 티타늄-텅스텐, 백금, 알루미늄 합금, 금, 은, 구리 또는 내화성 금속 규소 화합물을 포함하지만 이들로 한정되는 것은 아닌 스퍼터링 재료로 제조된 원형 디스크로 형성될 수도 있다. 타겟 부재(12)의 직경은 변하고, 일반적으로 스퍼터링될 웨이퍼의 크기에 따라 10 내지 14인치의 범위에 있다. 예를 들어, 10 인치 직경의 타겟은 6 인치 직경의 웨이퍼를 스퍼터링 코팅하는데 이용되고, 12 인치 타겟은 8 인치 웨이퍼를 스퍼터링 코팅하는데 이용된다. 타겟 부재(12)는 여기서 약 10 인치의 직경을 갖는 원형 디스크로 상세히 설명되지만, 다른 구성과 크기의 타겟 부재(12)가 본 발명의 개념과 범위로부터 벗어남이 없이 가능하다는 것이 당업자에 의해 인식될 것이다.

도 1 및 도 2를 참조해서 가장 잘 이해되는 것처럼, 타겟 부재(12)는 정밀하게 가공된 면 또는 상부면(18), 평면 바닥면(20), 및 외측 둘레면(22)을 갖추고 있다. 바람직하게, 도면에서 도시된 것처럼, 외측 둘레면(22)은 일반적으로 평면 바닥면(20)에 수직하게 형성된다. 스퍼터링 공정 중에, 타겟(12)의 상부면(18)이 웨이퍼(도시 않음)에 대향한 상태로 타겟 부재(12)는 스퍼터링 공정 챔버(도시 않음) 내에 장착된다. 스퍼터링 재료는 타겟 부재(12)의 상부면(18)으로부터 배출되어 공지된 것처럼 웨이퍼(도시 않음) 상에 증착되어 박막을 형성하도록 된다.

도 1, 도 1a 및 도 2를 참조하여 가장 잘 이해되는 것처럼, 본 발명의 한 실시예에 따르면 타겟 부재(12)는 스퍼터링 공정 중에 타겟의 외측 둘레면(22)의 근처에 형성되는 융기로부터 오염 입자가 생성되는 것을 감소시키도록 경사진 형태를 갖는다. 타겟 부재(12)의 상부면(18)은 바닥면(20)으로부터 멀어지는 쪽으로 외측 둘레면(22)으로부터 내측 반경 방향으로 연장하는 경사진 환형 영역(24)으로 형성된다. 예를 들어, 10 인치 직경의 타겟에 대해 경사진 환형 영역(24)은 약 0.195 인치 내지 약 0.975 인치로 외측 둘레면(22)으로부터 내측 반경 방향으로 위치한 환형의 경계(26)로 연장한다.

경사진 환형 영역(24)의 프로파일은 특히 외측 둘레면(22)에서 또는 그 근처에서 재증착의 축적을 감소시키도록 선택된다. 또한, 경사진 환형 영역(24)의 프로파일은 외측 둘레면(22) 근처에서 타겟 부재(12)의 스퍼터링 또는 침식 속도를 감소시키도록 선택된다. 그러므로, 융기(도시 않음)가 경사진 환형 영역에서 또는 그 근처에 형성될 때, 타겟 부재(12)의 프로파일과 외측 둘레면(22) 근처에 존재하는 낮은 플라즈마 강도에 의해 생성된 감소된 스퍼터링 속도는 융기(도시 않음)를 안정화시키고 융기가 박리되고 기판 또는 웨이퍼(도시 않음) 상에 스퍼터링된 박막에 악영향을 주는 처리 챔버(도시 않음) 내의 오염 입자를 형성하는 것을 방지한다. 타겟 부재(12)의 경사는 타겟 부재(12) 상에 형성되는 융기로부터의 오염 입자의 형성을 감소시키고, 특히 질화 티타늄 스퍼터링 공정에서, 당업자는 본 발명이 본 발명의 취지와 범위를 벗어남이 없이 다른 스퍼터링 공정에 잘 적용될 수 있다는 것을 이해할 것이다.

경사진 환형 영역(24)은 외측 둘레면(22)으로부터 내측 반경 방향의 환형 경계(26)로 경사진다. 경사진 환형 영역(24)은 타겟의 평면 바닥면(20)과 평행한 평면(28, 도 1a)에 대해 약 5°내지 약 20°의 각 "α"(도 1a)로 경사진다. 본 발명의 한 실시예에서, 경사진 환형 영역(24)은 평면(30)을 포함할 수도 있다(도 1, 도 1a 및 도 2). 대안적으로, 도 1b에서 도시된 것처럼, 경사진 환형 영역(24)은 타겟의(12) 바닥면(20)으로부터 멀어지는 쪽을 향해서 외측 둘레면(22)으로부터 내측 반경 방향으로 환형의 경계(26)로 연장하는 반경면(32)을 포함한다. 도 1a 및 도 1b에서 도시된 것처럼 경사진 환형 영역(24)의 실시예 중 어느 하나에서, 타겟 부재(12)의 구성은 스퍼터링 공정 중에 외측 둘레면(22) 근처에 형성될 수도 있는 융기로부터 오염 입자의 생성을 감소시킨다.

본 발명의 원리에 따라, 타겟 부재(12)는 경사진 환형 영역(24)에 의해 둘러싸인 상부면(18)에 형성된 평면 영역(도시 않음)을 포함할 것이다. 평면 영역(도시 않음)은 일반적으로 타겟(12)의 평면 바닥면(20)에 평행하게 형성된다. 본 발명의 또다른 실시예에서, 도 1 및 도 2를 참조하여 가장 잘 이해되는 것처럼, 타겟 부재(12)는 경사진 환형 영역(24)에 의해 둘러싸인 상부면(18)에 형성된 실질적으로 오목한 영역(34)을 포함할 것이다. 오목한 영역(34)의 둘레 에지는 환형의 경계(26)와 일치한다.

본 발명의 또다른 실시예에서, 도 5, 도 5a, 도 5b, 도 5c 및 도 6을 참조하여 가장 잘 이해되는 것처럼, 타겟 부재(12)는 환형 영역(24)에 의해 둘러싸인 상부면(18)에 형성된 평면 영역(36)을 포함할 수도 있다. 평면 영역(36)은 일반적으로 타겟의 평면 바닥면(20)에 평행하다. 평면 영역(36)은 평면 영역(36)과 타겟(12)의 바닥면(20) 사이의 타겟 부재(12)의 두께를 약 5% 내지 약 20%까지 감소시키며 상부면(18)에 형성된 중앙의 함몰 영역(38)을 포함한다.

예를 들어, 10 인치 직경의 타겟에 대해, 중앙의 함몰 영역(38)은 바람직하게 상부면(18)의 중앙 부분에서 약 0.195 인치 내지 3.10 인치로 형성된다. 도 5 및 도 5a를 참조하여 가장 잘 이해되는 것처럼, 중앙의 함몰 영역(38)은 평면 영역(36)으로부터 상부면(18)에 형성된 함몰 평면 영역(42)으로 45°단층(40)을 포함할 수도 있다. 대안적으로, 평면 영역(36)으로부터 함몰 평면 영역(42)으로의 단층은 90°단층(44, 도 5b) 또는 반경 단층(46, 도 5c)으로 변형될 수도 있다. 경사진 환형 영역(24)과 함께, 도 1 및 도 2의 오목한 영역(34), 및 도 5, 도 5a, 도 5b, 도 5c 및 도 6의 중앙의 함몰 영역(38)의 형성은 스퍼터링 공정 중에 타겟(12)의 외측 둘레면(22) 근처에서 형성될 수도 있는 융기에서의 오염 입자의 형성을 감소시킬 수도 있다.

이제 도 3, 도 3a, 도 3b 및 도 4를 참조하면, 타겟 부재(12)의 대안적인 실시예는 타겟 부재(112)로 지정된다. 타겟 부재(112)는 면 또는 상부면(118), 평면 바닥면(120), 및 바람직하게 평면 바닥면(120)에 수직으로 연장하는 외측 둘레면(122)을 갖추고 있다.

도 3 및 도 4를 참조하여 가장 잘 이해되는 것처럼, 타겟 부재(112)의 상부면(118)은 바닥면(120)으로부터 멀어지는 쪽을 향해서 외측 둘레면(122)으로부터 내측 반경 방향으로 연장하는 제 1 경사진 환형 영역(124)과 함께 형성된다. 예를 들어, 10 인치 직경의 타겟에 대해, 경사진 환형 영역(124)은 약 0.0195 인치 내지 약 0.195 인치로 외측 둘레면(122)으로부터 내측 반경 방향으로 위치되는 환형의 경계(126)로 연장할 수도 있다.

본 발명의 실시예에서, 타겟 부재(112)의 상부면(118)은 바닥면(120)으로부터 멀어지는 쪽을 향해서 제 1 환형 영역(124)으로부터 내측 반경 방향으로 연장하는 제 2 경사진 환형 영역(224)과 함께 형성된다. 예를 들어, 10 인치 직경의 타겟에 대해, 제 2 경사진 환형 영역(224)은 약 0.1755 인치 내지 약 0.995 인치로 환형의 경계(126)로부터 내측 반경 방향으로 위치된 환형의 경계(226)로 연장할 수도 있다.

경사진 환형 영역(124)은 타겟의 평면 바닥면(120)에 평행한 평면(128, 도 3a)에 대해 약 30°내지 약 60°범위의 각 "β"(도 3a)로 경사진다. 본 발명의 실시예에서, 경사진 환형 영역(124)은 외측 둘레면(122)으로부터 내측 반경 방향의 환형의 경계(126)로 경사진 평면(130, 도 3 및 도 3a)을 포함한다. 대안적으로, 도 3b에서 도시된 것처럼 경사진 환형 영역(124)은 바닥면(120)으로부터 멀어지는 쪽을 향해서 외측 둘레면(122)으로부터 환형의 경계(126)로 내측 반경 방향으로 연장하는 반경면(132)을 포함한다.

경사진 환형 영역(224)은 타겟(112)의 평면 바닥면(120)에 평행한 평면(228, 도 3a)에 대해 약 5°내지 약 20°범위의 각 "α"(도 3a)로 경사진다. 본 발명의 한 실시예에서, 경사진 환형 영역(224)은 경사진 환형 영역(124)으로부터 내측 반경 방향의 환형의 경계(226)로 경사진 평면(230, 도 3 및 도 4)을 포함할 수도 있다. 대안적으로, 경사진 환형 영역(224)은 바닥면(120)으로부터 멀어지는 쪽을 향해서 환형의 경계(126)로부터 환형의 경계(226)로 내측 반경 방향으로 연장하는 반경면(도시 않음)을 포함할 수도 있다. 도 3a 및 도 3b에서 도시된 것처럼 경사진 환형 영역(124 및 224)의 각각의 실시예에서, 타겟 부재(112)의 구성은 스퍼터링 공정 중에 타겟(112)의 외측 둘레면(122) 근처에 형성될 수도 있는 융기에서의 오염 입자의 생성을 감소시킨다.

본 발명의 원리에 따르면, 타겟 부재(112)는 환형 영역(124, 224)에 의해 둘러싸인 상부면(118)에 형성된 평면 영역(도시 않음)을 포함할 수도 있다. 평면 영역(도시 않음)은 일반적으로 바닥면(120)에 평행하게 형성된다. 본 발명의 또다른 실시예에서, 도 3 및 도 4를 참조하여 가장 잘 이해되는 것처럼, 타겟 부재(112)는 환형 영역(124, 224)에 의해 둘러싸인 상부면(118)에 형성된 실질적으로 오목한 영역(134)을 포함할 수도 있다. 본 발명의 또다른 실시예에서, 도 7 및 도 8을 참조하여 가장 잘 이해되는 것처럼, 타겟 부재(112)는 환형 영역(124, 224)에 의해 둘러싸인 상부면(118)에 형성된 평면 영역(136)을 포함할 수도 있다. 평면 영역(136)은 일반적으로 바닥면(120)에 평행하게 형성된다. 평면 영역(136)은 도 5, 도 5a, 도 5b 및 도 5c를 참조하여 전술된 중앙의 함몰 영역(38)과 유사한 상부면(118)에 형성된 중앙의 함몰 영역(138)을 포함한다.

도 7을 참조하여 가장 잘 이해되는 것처럼, 중앙의 함몰 영역(138)은 평면 영역(136)으로부터 상부면(118)에 형성된 함몰 평면 영역(142)으로 연장하는 45°의 단층(140)을 포함한다. 대안적으로, 평면 영역(136)으로부터 함몰 평면 영역(142)으로의 단층은 도 5b 및 도 5c를 참조하여 상기에서 자세히 설명된 것처럼 90°의 단층(도시 않음) 또는 반경 단층(도시 않음)으로서 변형될 수도 있다. 도 3 및 도 4의 오목한 영역(134), 및 도 7 및 도 8의 중앙의 함몰 영역(138)의 형성은 스퍼터링 공정 중에 타겟(112)의 외측 둘레면(122) 근처에 형성될 수도 있는 융기에서의 오염 입자의 형성을 보다 더 감소시킨다.

상기한 본 발명의 일반적인 원리의 설명과 본 발명의 실시예에 대한 상세한 설명으로부터, 당업자는 본 발명에서 구현될 수 있는 다양한 수정예를 용이하게 이해할 것이다. 예를 들어, 중앙의 함몰 영역(38, 138)은 타겟 부재의 두께를 통해 연장하는 중앙 구멍(도시 않음)으로 교체될 수도 있다. 더욱이, 본 명세세에서 설명된 10 인치 직경의 타겟 부재(12)보다 더 크거나 작은 직경의 스퍼터링 타겟에 있어서, 연장된 경사진 환형 영역(24, 124, 224)의 내측 반경 방향으로의 정도에 관해 전술된 설명에서 설정된 치수는 비례적으로 증가하거나 감소할 수도 있다. 따라서, 넓은 관점에서 본 발명은 전술된 상세한 설명과 실시예로 한정되는 것이 아니다. 따라서, 본 발명의 일반적인 개념 또는 범위로부터 벗어남이 없이 개시 및 변형이 가능하다. 그러므로, 출원인은 단지 다음의 청구의 범위와 이의 동등 범위에 의해서만 제한될 것을 바란다.

Claims (29)

1. 스퍼터링 시스템에서 기판을 처리하는 경사진 스퍼터링 타겟(10)으로서,

   타겟 뒷판(14), 및

   상기 뒷판(14)에 장착되고 상부면(118), 바닥면(120) 및 외측 둘레면(122)을 갖추고 있고, 스퍼터링 공정 중에 상기 상부면(118)으로부터 배출되어 상기 기판 상에 증착되는 스퍼터링 재료로 제조된 타겟 부재(112)를 포함하며,

   상기 타겟 부재(112)가, 상기 바닥면(120)에 평행한 평면에 대해 30°내지 60°의 각도를 이루며 상기 바닥면(120)으로부터 멀어지는 쪽으로, 상기 외측 둘레면(122)과의 접합부로부터 내측 반경 방향으로 소정(所定)의 거리까지 연속적으로 연장하도록 상기 상부면(118)에 형성되는 제 1 경사진 환형 영역(124)을 포함하며,

   상기 타겟 부재(112)가, 상기 바닥면(120)에 평행한 평면에 대해 5°내지 20°의 각도를 이루며 상기 바닥면(120)으로부터 멀어지는 쪽으로, 상기 제 1 경사진 환형 영역(124)과의 접합부(126)로부터 내측 반경 방향으로 소정의 거리까지 연속적으로 연장하도록 상기 상부면(118)에 형성되는 제 2 경사진 환형 영역(224)을 더 포함하는,

   경사진 스퍼터링 타겟.
2. 제 1 항에 있어서,

   상기 타겟 부재(112)가 상기 제 1 및 제 2 경사진 환형 영역(124, 224)에 의해 둘러싸인 상기 상부면(118)에 형성된 오목한 영역(134)을 포함하는,

   경사진 스퍼터링 타겟.
3. 제 1 항에 있어서,

   상기 타겟 부재(112)가 상기 제 1 및 제 2 경사진 환형 영역(124, 224)에 의해 둘러싸인 상기 상부면(118)에 형성된 중앙의 함몰 영역(138)을 포함하는,

   경사진 스퍼터링 타겟.
4. 제 1 항에 있어서,

   상기 타겟 부재(112)가 상기 제 1 및 제 2 경사진 환형 영역(124, 224)에 의해 둘러싸인 상기 상부면(118)에 형성된 평면 영역(136)을 포함하는,

   경사진 스퍼터링 타겟.
5. 제 1 항에 있어서,

   상기 제 1 경사진 환형 영역(124)이 평면(130)을 갖는,

   경사진 스퍼터링 타겟.
6. 제 1 항에 있어서,

   상기 제 1 경사진 환형 영역(124)이 상기 외측 둘레면(122)으로부터 내측 반경 방향으로 0.0195 인치 내지 0.195 인치 범위로 연장하는,

   경사진 스퍼터링 타겟.
7. 제 1 항에 있어서,

   상기 제 2 경사진 환형 영역(224)이 평면(230)을 갖는,

   경사진 스퍼터링 타겟.
8. 제 1 항에 있어서,

   상기 제 2 경사진 환형 영역(224)이 상기 제 1 경사진 환형 영역(124)으로부터 내측 반경 방향으로 0.1755 인치 내지 0.955 인치 범위로 연장하는,

   경사진 스퍼터링 타겟.
9. 제 1 항에 있어서,

   상기 외측 둘레면(122)이 상기 바닥면(120)에 수직인,

   경사진 스퍼터링 타겟.
10. 경사진 스퍼터링 타겟의 제조 방법으로서,

    상부면(118), 바닥면(120) 및 외측 둘레면(122)을 갖는 타겟 부재(112)를 스퍼터링 재료로 형성하는 단계,

    상기 바닥면(120)으로부터 멀어지는 쪽을 향해서 상기 바닥면(120)에 평행한 평면에 대해 30°내지 60°범위의 각도로 상기 외측 둘레면(122)과의 접합부로부터 내측 반경 방향으로 연속적으로 연장하도록 상기 상부면(118)에 형성된 제 1 경사진 환형 영역(124)을 형성하는 단계,

    상기 바닥면(120)으로부터 멀어지는 쪽을 향해서 상기 바닥면(120)에 평행한 평면에 대해 5°내지 20°범위의 각도로 상기 제 1 경사진 환형 영역(124)과의 접합부(126)로부터 내측 반경 방향으로 연속적으로 연장하도록 상기 상부면(118)에 형성된 제 2 경사진 환형 영역(224)을 형성하는 단계를 포함하는,

    경사진 스퍼터링 타겟의 제조 방법.
11. 제 10 항에 있어서,

    상기 제 1 경사진 환형 영역(124)에 평면(130)을 형성하는 단계를 더 포함하는,

    경사진 스퍼터링 타겟의 제조 방법.
12. 제 10 항에 있어서,

    상기 제 2 경사진 환형 영역(224)에 평면(230)을 형성하는 단계를 더 포함하는,

    경사진 스퍼터링 타겟의 제조 방법.
13. 웨이퍼를 스퍼터링 코팅하는 방법으로서,

    상부면(118), 바닥면(120) 및 외측 둘레면(122)을 갖는 스퍼터링 재료로 제조된 타겟 부재(112)를 스퍼터링 시스템 처리 챔버 내에 설치하는 단계로서, 상기 스퍼터링 재료가 스퍼터링 공정 중에 상기 상부면(118)으로부터 배출되어 상기 웨이퍼 상에 증착되며, 상기 타겟 부재(112)가 상기 바닥면(120)으로부터 멀어지는 쪽을 향해서 상기 바닥면(120)에 평행한 평면에 대해 30°내지 60°범위의 각도로 상기 외측 둘레면(122)과의 접합부로부터 연속적으로 내측 반경 방향으로 소정의 거리로 연장하도록 상기 상부면(118)에 형성된 제 1 경사진 환형 영역(124)을 갖고, 상기 바닥면(120)으로부터 멀어지는 쪽을 향해서 상기 바닥면(120)에 평행한 평면에 대해 5°내지 20°범위의 각도로 상기 제 1 환형 영역(124)과의 접합부(126)로부터 연속적으로 내측 반경 방향으로 소정의 거리로 연장하도록 상기 상부면(118)에 형성된 제 2 경사진 환형 영역(224)을 더 갖는, 타겟 부재(112)를 설치하는 단계,

    상기 처리 챔버 내에 진공을 형성하는 단계,

    상기 처리 챔버 내에 불활성 가스를 유입시키는 단계, 및

    스퍼터링 재료가 웨이퍼(112) 상에 증착되도록 상기 웨이퍼와 상기 타겟 부재 사이에 전압 포텐셜을 인가하는 단계를 포함하는,

    웨이퍼를 스퍼터링 코팅하는 방법.
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