KR100881692B1

KR100881692B1 - 향상된 ｐｖｄ 타겟

Info

Publication number: KR100881692B1
Application number: KR1020070061727A
Authority: KR
Inventors: 마카토 이나가와; 브레들리 오. 스팀슨; 아키히로 호소가와; 히엔민 휴 르; 지르지얀 제리 첸
Original assignee: 어플라이드 머티어리얼스, 인코포레이티드
Priority date: 2006-06-23
Filing date: 2007-06-22
Publication date: 2009-02-06
Also published as: JP5324759B2; JP2008001988A; US7815782B2; CN101979705A; TWI363806B; KR20070122170A; CN101979705B; CN101100741B; US20070295598A1; US20070295596A1; CN101100741A; TW200804610A

Abstract

물리 기상 증착 타겟 어셈블리가 처리 영역으로부터 타겟 결합층을 분리시키도록(to isolate) 구성된다. 일 실시예에서 타겟 어셈블리는 배면 플레이트, 제 1 표면 및 제 2 표면을 갖는 타겟, 배면 플레이트 및 제 2 표면 사이에 배치된 결합층을 포함한다. 타겟의 제 1 표면은 처리 영역과 유체 접촉하고, 타겟의 제 2 표면은 배면 플레이트를 향하도록 배향된다. 타겟 어셈블리는 다중 타겟을 포함할 수 있다.

Description

향상된 ＰＶＤ 타겟 {IMPROVED PVD TARGET}

본 발명의 상기 상술된 특징이 더욱 잘 이해될 수 있도록, 간략히 요약된 본 발명의 더욱 특별한 설명이 실시예를 참고하여 설명될 수 있고, 이 실시예 중 일부는 첨부된 도면에서 도시된다. 첨부된 도면은 본 발명의 오직 전형적인 실시예만을 도시하고 따라서 그 범위를 제한하는 것으로 이해되어서는 안되고, 본 발명은 다른 동등한 효과적인 실시예를 허용할 수 있다.

도 1(종래 기술)은 종래의 PVD 챔버의 개략적인 단면도를 도시한다.

도 2A, 2B(종래 기술)는 도 1의 PVD 챔버에서 표시된 영역의 부분적인 단면도이다.

도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 PVD 챔버의 개략 단면도이다.

도 4는 도 3의 PVD 챔버에서 표시된 영역의 부분 단면도이다.

도 5A는 다중 타겟을 가지고 본 발명의 일 실시예에 따른 PVD 챔버의 개략 평면도를 도시한다.

도 5B는 다중 타겟을 가지고 본 발명의 일 실시예에 따른 PVD 챔버의 개략 단면도를 도시한다.

명확성을 위해, 도면들 사이에서 공통된 동일한 요소를 지칭할 때, 가능하면 동일한 참조 번호가 사용되었다.

* 도면 부호

100 PVD 챔버 110 타겟 어셈블리 111 타겟

112 배면 플레이트 113 결합층 114 DC 전력 연결

115 타겟 측벽 116 날카로운 지점 117 보이드

117A 갭 118 보이드 119 타겟면

120 챔버 바디 130 기판 지지대 131 쉴드

140 쉴드면 150 자석 어셈블리 160 처리 영역

300 PVD 챔버 308 냉각 도관

309 마그네트론 챔버

310 타겟 어셈블리 311 타겟 312 배면 플레이트

313 결합층 314A 전기 연결 314B 전기 연결

315 타겟 측벽 320 챔버 바디 321 밀봉 부재

322 밀봉면 323 상부면

325 기계가공된 반경

326 타겟면 330 기판 지지대 331 기판

340 쉴드 341 쉴드면 350 자석 어셈블리

360 처리 영역 500 PVD 챔버 510 타겟 어셈블리

511A, B, C 타겟 512A, B, C 배면 플레이트

513A, B 지지 부재

515A, B 중앙 측벽 521A, B, C 밀봉 부재 527, 528 챔버벽

540 중앙 쉴드 550A, B 내부 에지

551A, B, C 내부 측벽

514A, B, C 전기 연결 581 영역

본 발명의 실시예는 일반적으로 물리 기상 증착(PVD)을 위한 장치 및 방법에 관한 것이고, 특히 그 작동에 있어서 향상된 PVD 타겟 및 방법에 관한 것이다.

평면 패널 디스플레이, 솔라 패널(solar panels), 및 반도체 기구의 제작은 기판 상에 금속성 및 비금속성 박막을 증착하는 방법에 의존한다. PVD는 이러한 방법의 하나이다.

PVD는 높은 진공 챔버에서 일반적으로 수행되고 일반적으로 마그네트론 스퍼터링 공정을 포함한다. 스퍼터링은 기판 위 쪽에 타겟을 놓고, 타겟 및 기판 사이에 아르곤과 같은 가스를 유입하며, 타겟을 때리도록 이온을 형성하기 위해 고전압 DC 신호로 가스를 여기시킴에 의해 수행된다. 타겟은 기판 상에 박막으로서 증착되는 물질로 이루어진다. 타겟이 이온에 의해 충돌함에 따라, 타겟 원자들은 이동되어 기판 위에 증착하게 된다. 이동된 타겟 원자들은 일반적으로 상당한 운동 에너지를 가지고, 이 원자들이 기판에 충돌할 때 원자들은 기판에 강하게 부착되는 경향이 있다. 또한, 마그네트론 스퍼터링은, PVD 챔버에서 플라즈마 밀도를 증가시켜 기판 위로의 타겟 물질의 증착 속도를 증가시키도록 이루어진, 회전하거나 선형으로 이동하는 자석 또는 자석 어셈블리를 포함한다.

예를 들어 대면적 기판의 처리와 같은 일 응용에서, PVD 타겟은 배면 플레이트(backing plate) 상에 장착되고, 이에 의해 예를 들어 타겟의 구조적인 단단함을 향상시킨다. 대면적 기판을 처리하도록 이루어진 PVD 타겟 어셈블리는 200mm 및 300mm 실리콘 웨이퍼를 처리하도록 이루어진 타겟 어셈블리와 설계에서 크게 차이가 나는데, 그 이유는 기판 크기와 관련된 인자들 때문이다. 예를 들면, 타겟 보우윙(bowing), 증착 균일성, 및 열적 문제들은 대면적 기판을 처리하는데 있어서 관련된 고려사항들이다. 여기서 이용된 것처럼, "대면적 기판"이란 용어는 약 1,000,000mm² 이상의 "풋프린트(footprint)" 또는 표면적을 갖고 및/또는 길이가 적어도 1미터인 일측부를 갖는 기판을 지칭한다. 여기서 사용된 "풋프린트"란 용어는, 기판 또는 타겟의 공칭(nominal) 표면적을 지칭하고 젖음 표면적(wetted surface area), 즉 결합된 표면 및 모든 측부의 총표면적을 지칭하는 것은 아니다. 예를 들면, 1,000mm x 1,000mm 타겟은 1,000,000mm²의 공칭 크기를 가지지만, 젖음 표면적은 실질적으로 더 크고 이는 상부면 및 바닥면 그리고 측부 에지들을 포함한다.

타겟은 배면 플레이트에 일반적으로 장착되는데, 이는 접착성 탄성 중합체 층 또는 납땜 층과 같은 이들 사이에 배치된 결합층을 통해 장착된다. 배면 플레이트에 PVD 타겟을 장착하는데 결합층을 이용하는 것과 관련된 문제점은, 원하지 않는 오염에 챔버 내부의 민감한 영역을 노출시키는 것, 결합층과 관련된 아크-유발 피쳐(feature)의 존재, 및 타겟으로의 전기 에너지의 유동에 영향을 미치는 결합층의 낮은 전기 전도성을 포함한다.

도 1은 종래의 PVD 챔버(100)의 개략적인 단면도를 도시한다. PVD 챔버(100)는 타겟 어셈블리(110), 챔버 바디(120), 기판 지지대(130), 쉴드(140), 자석 어셈블리(150), 및 처리 영역(160)을 포함한다.

타겟 어셈블리(110)는 결합층(113)에 의해 배면 플레이트(112)에 결합된 타겟(111)을 포함한다. DC 전력 연결(114)은 배면 플레이트(112)에 전기적으로 결합된다. 결합층(113)은 타겟(111)을 배면 플레이트(112)에 결합시키고, 이들 사이에 전기적으로 전도성 경로를 제공하며, 이는 PVD 공정 동안 배면 플레이트(112)를 통해 타겟(111)이 활성화되는 것을 가능하게 한다. 결합층(113)은 탄성 중합 결합 또는 납땜 결합일 수 있다.

기판 지지대(130)는 PVD 공정 동안 PVD 챔버(100)의 처리 영역(160)에 인접하게 기판(131)을 위치시킨다. 암흑부 쉴드라고 일컬어지는 쉴드(140)는 PVD 챔버(100) 내부에 그리고 타겟 측벽(115)에 인접하게 위치하고, 이에 의해 원하지 않는 증착으로부터 타겟 측벽(115) 및 바디(120)의 내부면을 보호한다. 쉴드(140)는 타겟 측벽(115)에 매우 가깝게 위치하고, 이에 의해 재스퍼터링되는 물질이 그 위에 증착되는 것을 최소화한다. 또한, 쉴드(140)는 일반적으로 전기적으로 접지된다. 이 때문에, 약 300 내지 500V의 고전압에 있는 타겟(111) 및 쉴드(140) 사이 에서 아크가 쉽게 발생할 수 있다. 아크는 타겟(115)의 표면 상에 어떤 날카로운 지점이 있을 때 더 쉽게 일어나는데, 이는 전기장의 강도와 같은 전하를 띤 전도체 근처의 전기장의 전하 밀도가 전하를 띤 전도체 상의 날카로운 지점 주위에서 훨씬 높기 때문이다. 아크는 PVD 챔버에서 항상 피해야 하는데, 이는 이에 의해 생성되는 다수의 기판 오염 입자 및 기판 상에 이미 형성된 전도성 경로를 손상시킬 가능성 때문이다.

도 2A는 도 1의 PVD 챔버(100)에서 표시된 영역의 부분적 단면도이다. 도시된 예에서, 결합층(113)은 탄성 중합 결합층이고 이는 배면 플레이트(112)에 타겟(111)을 장착시키는데 이용될 수 있다. 발명자는 결합층(113)에 대해 탄성 중합 물질을 이용하는데 있어서 한가지 문제점을 발견하였고, 이는 결합층(113) 내에 일반적으로 보이드(void)가 존재하는 것이다. PVD 챔버(100)가 진공으로 가스 회수(pump down)될 때, 대기 압력에서 에어 및/또는 다른 가스를 함유하는 보이드(117, 118)가 PVD 챔버(100)에서 발생할 수 있고(burst into), 이에 의해 처리 영역(160) 및 이에 노출된 표면(이 표면은 타겟 측벽(115), 쉴드면(141), 및 기판(131)을 포함한다)을 모두 오염시킨다. 보이드 발생은 PVD 챔버(100)의 초기 가스 회수 동안 일어날 수 있거나 또는 기판 처리와 관련된 타겟 어셈블리(110)의 열적 사이클에 의해 타겟 어셈블리(110)의 수명 동안 일어날 수 있다.

기판의 PVD 공정 동안 처리 영역(160)의 오염은, 그 위에 형성된 기구를 손상시킴에 의해 또는 기판으로부터 PVD-증착된 층을 차후에 얇은 조각으로 갈라지게 함(delamination)에 의해, 기판에 해로운 영향을 미칠 수 있다. 또한, PVD 챔 버(100)에서 다른 표면의 오염은, 타겟 어셈블리(110)의 수명에 걸쳐 많은 기판을 오염시키는 결과를 초래할 수 있다. 긴 기간의 오염 문제는, 결합층 오염물질의 층이 그 위에 존재할 때, 타겟 측벽(115) 및 쉴드면(141)의 떨어지는 PVD 증착 물질의 입자에 의해 일어난다.

PVD 공정 동안, 타겟(111)의 타겟면(119)의 시선(line-of-sight)의 어떠한 면들은 기판(131) 및 쉴드(140)와 같은 그 위에 증착된 타겟 물질을 가질 것이다. 또한, 타겟면(119)의 시선에서 직접적이지 않은 면들은, 쉴드면(141)과 같은 표면으로부터 물질의 "재스퍼터링"에 의해 PVD 증착을 겪을 수 있다. 이러한 방법으로, 타겟 측벽(115)도, 타겟면(119)의 시선에 있지는 아니하나 그 위에 증착된 타겟(111)으로부터의 물질을 가진다. 어느 경우에나, 예를 들어 쉴드면(141) 또는 타겟 측벽(115)과 같은 표면 및 증착된 PVD 물질의 층 사이의 접착은 최대화되어야 한다. 예를 들어 보이드 발생으로부터 이러한 표면 상의 어떠한 오염 물질의 존재는, 상기 표면 및 증착된 물질 사이의 접착을 거의 감소시키고, 이에 의해 기판 오염 입자를 만든다.

발명자는 결합층(113)과 관련된 다른 문제점을 발견하였고, 이는 타겟(111) 및 쉴드면(141) 사이의 아크이다. 전하를 띤 전도체의 표면 상의 날카로운 포인트 또는 피쳐의 존재는 상대적으로 강한 전기장을 초래한다. PVD 공정 동안 고전압에서 유지된 타겟(111)의 경우에, 이는 일반적으로 접지된 쉴드면(141) 및 타겟(111) 상의 날카로운 피쳐 사이에 아크를 일으킬 수 있다. 결합층(113)이 배면 플레이트(112)에 타겟(111)을 장착하는데 이용될 때, 타겟(111) 및 배면 플레이트(112) 사이에 매끄러운 변화 표면을 제공하는 것이 어렵고 따라서 아크-유발 피쳐를 포함할 수 있다.

예를 들면, 결합층(113)으로부터의 보이드 발생은 쉴드면(141) 근처에 날카로운 지점을 형성할 수 있다. 도 2B는, 보이드(117)(도 2A에서 도시됨)가 처리 영역(160)으로 발생 후의, 도 1의 PVD 챔버(100)에서 표시된 영역의 부분 단면도이다. 이에 의해 갭(117A)이 타겟(111) 및 배면 플레이트(112) 사이에 형성되고, 이는 아크를 촉진하는 쉴드면(141)에 인접한 날카로운 지점(116)을 생성한다. 결합층(113)이 납땜층일 때, 아크는 납땜층의 표면에서 주름들에 의해 일어날 수 있다. 또한, 아크는 배면 플레이트(112) 및 타겟(111) 사이의 불완전한 납땜 범위의 영역에 의해 초래될 수 있고, 이는 날카로운 지점(116) 및 갭(117A)과 유사한 갭을 형성할 수 있다.

따라서, 작동에 있어서 향상된 PVD 타겟 및 방법에 대한 요구가 있다.

본 발명의 실시예는 PVD를 위한 장치에 일반적으로 관련되고 특히 PVD 타겟 어셈블리에 관련된다. 일 실시예에서, PVD 타겟 어셈블리는 배면 플레이트, 제 1 표면 상에 배치된 밀봉 부재를 구비한 타겟, 및 타겟의 제 2 표면과 배면 플레이트 사이에 배치된 결합층을 포함한다. 또한, 타겟은 그 위에 배치된 전력 연결을 구비한 채 대기에 노출된 측면을 포함한다. 또한, 타겟 어셈블리는 배면 플레이트 확장 부재, 제 2 타겟으로서 이의 표면 상에 배치된 제 2 밀봉 부재를 구비한 제 2 타겟, 및 그 위에 밀봉 부재가 배치되지 않은 타겟의 표면 및 배면 플레이트 사이에 배치된 결합층을 포함할 수 있다.

제 2 실시예에 따르면, PVD 타겟 어셈블리는 제 1 타겟 및 제 2 타겟을 포함하고, 이들의 각각은 결합층을 구비한 채 개별적인 배면 플레이트에 결합된다. 각각의 타겟은 개별적인 배면 플레이트로부터 멀리 향하는 표면 상에 밀봉 부재 수용 구역을 가진다. 또한, 타겟 어셈블리는, 제 2 타겟의 밀봉 부재 수용 구역 및 제 1 타겟의 밀봉 부재 수용 구역을 갖는 타겟 지지 부재를 포함한다.

제 3 실시예에 따르면, 방법은 제 1 면 및 제 2 면을 갖는 타겟을 제공하는 단계, 제 1 면에 거의 평행하고 인접하게 기판을 위치시키는 단계, 상기 타겟의 제 1 면의 에지부를 밀봉하는 단계, 결합층으로 상기 타겟의 제 2 면에 배면 플레이트를 결합시키는 단계, 기판 및 타겟의 제 1 면 사이에 형성된 처리 영역으로 처리 가스를 유동시키는 단계, 및 기판 상에 층을 증착시키기 위해 타겟의 제 1 표면을 스퍼터링하도록 처리 영역에서 플라즈마를 생성하는 단계를 포함한다.

도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 PVD 챔버(300)이 개략적인 단면도이다. PVD 챔버(300)는 타겟 어셈블리(310), 챔버 바디(320), 기판 지지대(330), 쉴드(shield, 340) 및 처리 영역(360)을 포함한다.

타겟 어셈블리(310)는 마그네트론 챔버(magnetron chamber, 309)에 포함된 자석 어셈블리(350) 및 결합층(313)에 의해 배면 플레이트(312)에 결합된 타겟(311)을 포함한다. 자석 어셈블리(350)는 다수의 자석의 배열일 수 있고, 이는 타겟(311)에 평행하게 직선으로 움직이거나 또는 회전하며, 이에 의해 기판(331) 상의 PVD-증착된 필름의 균일성 및 증착 속도를 향상시킨다. 마그네트론 챔버(309)는 대기 압력에 있을 수 있고, 대기 압력 미만의 압력으로 비워지거나 또는 탈이온화된 물과 같은 전기적으로 절연성 냉각 유체로 채워진다. 전력은 전기적 연결을 통해 타겟(311)으로 제공된다. 일 태양에서, 전기적 연결(314A)은 배면 플레이트(312)에 전기적으로 결합될 수 있고, 이에 의해 타겟(311)을 활성화시킨다. 다른 태양에서, 전기적 연결(314B)은 직접 타겟(311)에 전기적으로 결합될 수 있다. 전력은 DC, AC, 또는 펄스된 전력일 수 있다. 타겟(311)은, 일반적으로 매우 정화된 상태의 물질로 구성되고, 이 물질은 PVD 챔버(300)에서 기판(331) 상에 증착된다. 결합층(313)은, 인듐 함유 결합층과 같은 금속 접착성 결합(metallic adhesive bond) 또는 탄성 중합성 결합(elastomeric bond)일 수 있다. 금속 접착성 결합의 경우에, 타겟의 표면 및 받침층의 표면은 인듐계 코팅으로 증착되고, 또한 이는 인듐 납땜이라고 지칭되며, 상승 온도에서 함께 프레스된다. 냉각시, 인듐 함유 층은 응고되고 타겟(311)을 배면 플레이트(312)에 결합시킨다.

일 구성에서, 전력은 전기적 연결(314A)에 의해 타겟(311)으로 제공되고 결합층(313)은 탄성 중합성 결합 물질이며, 결합층(313)은 구리 메쉬(mesh)와 같은 추가적인 전도성 부재(미도시)를 함유할 수 있고, 이에 의해 배면 플레이트 및 타겟 사이에 향상된 전기적 접촉을 제공한다. 바람직한 실시예에서, 타겟(311)은 전기적 연결(314B)에 의해 직접 활성화되고, 이에 의해 배면 플레이트(312) 및 결합층(313)을 통해 간접적으로 타겟(311)을 활성화시킬 필요가 없어진다.

기판 지지대(330)는 PVD 챔버(300) 내에 배치되고, PVD 공정 동안 PVD 챔버(300)의 처리 영역(360)에 인접하게 기판(331)을 위치시킨다. 암흑부 쉴드로서 지칭되는 쉴드(340)는 PVD 챔버(300) 내에서 타겟 측벽(315)에 가까이 장착될 수 있고, 이에 의해 PVD 공정 동안 원하지 않는 증착으로부터 타겟 측벽(315) 및 바디(320)의 내벽을 보호하고, 및/또는 전기적으로 접지된 애노드 영역을 제공한다. 처리 영역(360)은 PVD 챔버(300) 내의 영역이고, 이는 기판 지지대(330), 타겟(311), 및 쉴드(340)에 의해 경계 지어진 부피를 갖는다.

타겟 어셈블리(310)는 진공-밀봉식으로 바디(320)의 상부면(323) 상에 밀봉가능하게 장착된다. 상부면(323) 상의 밀봉 가능한 장착을 통해 타겟 어셈블리(310)를 장착함에 의해, 타겟 어셈블리(310)는, PVD 챔버(300)의 최소 분해로, 교체되거나 또는 수리를 위해 제거될 수 있다. 진공-기밀 밀봉부(seal)는 O-링과 같은 밀봉 부재(321)로 일반적으로 형성되고, 이는 O-링 그루브와 같은 밀봉 표면(322)에 또는 이에 접하여 위치한다. 도 3은 바디(320)의 상부면(323)의 피쳐와 같이 형성된 O-링 그루브와 같은 밀봉 표면(322)을 도시한다. 대안적 구성에서, 밀봉 표면(322)은 타겟(311)의 대응 표면 상의 피쳐일 수 있다. 어느 경우에나, 진공-기밀 밀봉부가 상부면(323) 및 타겟(311) 사이에 형성된다. 이러한 방법으로 배면 플레이트(312)가 타겟 어셈블리(310) 및 바디(320) 사이의 진공-기밀 밀봉부를 형성하는데 사용되지 아니하고, 이에 의해 결합층(313)을 처리 영역(360)에 노출시킬 필요가 없다. 따라서, 타겟 어셈블리(310)는 처리 영역(360)에 노출된 표면 만이 타겟(311) 표면이 되도록 구성된다.

대안적으로, 본 발명의 태양은 상부면(323) 상에 타겟 어셈블리(311)를 밀봉 가능하게 장착하는 구성을 고려하고, 이 경우 밀봉 부재(321)가 O-링이 아니고 밀봉 표면(322)이 O-링 그루브가 아니다. 예를 들면, 타겟(311)은 모든-금속 진공 밀봉을 이용하여 상부면(323)에 밀봉 가능하게 장착될 수 있고, 이 경우 밀봉 부재(321)는 밀봉 표면(322)에 대해 압축된, 구리 스트립(strip)과 같은 금속 가스킷(gasket)일 수 있으며, 이는 스테인리스 강 나이프-에지 시이트(stainless steel knife-edge seat)이다. 다른 예에서, 밀봉 부재(321)는 가스킷과 같은 G-10 물질과 같은 중합체 밀봉부일 수 있다.

일 구성에서, 타겟(311)은 단일 부품의 물질로 제조된다. 이러한 방법으로 처리 영역(360)과 유체 접촉하는 타겟(311)의 면만이 단일 기계가공된 면인데, 즉 날카롭고 아크를 유발하는 피쳐를 생성하는, 둘 이상의 물질 사이의 변화가 없다. 도 4는 도 3의 PVD 챔버(300)의 표시된 영역의 부분적 단면도이다. 배면 플레이트(312) 및 결합층(313)은 처리 영역(360)에 노출되지 않기 때문에, 타겟 물질, 결합층, 또는 배면 플레이트 물질 사이의 급작스런 변화는 없다. 대신에, 매끄럽게 기계가공된 반경(325) 또는 다른 적절한 변화가 타겟 측벽(315) 및 쉴드면(341) 사이에서 일어날 수 있고, 이에 의해 타겟 측벽(315) 및 쉴드면(341) 사이의 아크 생성(arcing) 가능성을 최소화한다. 그리고 결합층(313)이 처리 영역(360)에 노출되지 않기 때문에, 결합층 물질이 상기 영역을 오염시킬 가능성이 없다.

또한, 본 발명의 태양은, 공정 동안 타겟(311)을 활성화시키기 위한 직류 전력 커플링(coupling, 314B)을 이용한다(도 3을 보라). 타겟(311)의 측면이 대기에 노출되기 때문에, 전력은 타겟(311)에 직접 전달될 수 있고 결합층(313) 및 배면 플레이트(312)를 통하지 않아도 되며, 이에 의해 DC 회로의 전기 저항을 감소시킨다.

본 발명의 일 태양에서, 배면 플레이트(312)는 다수의 냉각 도관(308)을 포함하고, 이를 통해 냉각 유체가 유동될 수 있으며 공정 동안 배면 플레이트(312) 및 타겟(311)의 과열을 막는다.

본 발명의 태양은, 타겟 어셈블리가 다중-부품(multi-piece) 타겟을 포함하는 PVD 챔버에서 장점을 가지도록 이용될 수 있다. 도 5A는, 다중-부품 타겟을 가지고 본 발명의 일 실시예에 따른 PVD 챔버(500)의 개략 평면도를 도시한다. 이 태양에서, PVD 챔버(500)는 세 개의 타겟(511A, 511B, 511C)을 갖는 다중-부품 타겟 어셈블리(510)를 포함하고, 본 발명의 태양은 둘, 셋, 또는 그 이상의 타겟을 갖는 다중-부품 타겟 어셈블리에 유리하게 적용될 수 있다. 명확성을 위해, 다중-부품 타겟 어셈블리(510) 및 타겟(511A, 511B, 511C) 만이 도 5A에서 도시된다. 도 5B는 도 5A의 PVD 챔버(500)에서 단면 A-A의 개략적 단면도를 도시한다. 도 5B를 참고하면, PVD 챔버(500)는, 도 3 및 4와 연결하여 상기에서 설명된 PVD 챔버(300)와 그 조직이 거의 유사하다. 다중-부품 타겟 뿐만 아니라, 이들 사이의 차이점은 다중 배면 플레이트(512A-C), 타겟 지지 부재(513A, 513B), 중앙 쉴드(540), 및 밀봉 부재(521A-C)를 포함한다.

도 5B에서 도시된 구성에서, 각각의 타겟(511A-C)은, 개별적으로, 분리된 배면 플레이트, 즉 배면 플레이트(512A-C)에 장착된다. 타겟 지지 부재(513A)는 개별적으로 타겟(511A, 511B)의 내부 에지(550A, 550B)를 지지한다. 유사하게, 타겟 지지 부재(513B)는 개별적으로 타겟(511B, 511C)의 내부 에지(551B, 551C)를 지지한다. 타겟 지지 부재(513A, 513B)는 구조적으로 챔버 벽(527, 528)에 결합될 수 있다. 챔버 벽(527, 528)은 도 5A에서 도시된다. 배면 플레이트(512A-C)는, 챔버의 구조적 요구에 따라, 챔버 벽(527, 528)에 의해, 또는 바디(320) 및 타겟 지지 부재(513A, 513B) 및/또는 이의 조합에 의해, 지지될 수 있다. 타겟(511A-C)은, 도 5A에서 도시된 것처럼, 개별적으로, 전기적 연결(514A-C)을 통해 각각 활성화된다.

도 5B를 참고하면, 타겟 지지 부재(513A, B)는 밀봉부가 각각의 타겟(511A-C) 주위를 따라 형성되도록 하고, 각각의 타겟(511A-C)은 바디(320)의 윗표면(323)에 의해 지지되지 않는 하나 이상의 측부를 가진다. 타겟(511A)의 내부 에지(550A), 타겟(511B)의 내부 에지(550B, 551B), 및 타겟(511C)의 내부 에지(551C)는 바디(320)에 의해 지지되지 않는다. 그러나 타겟 지지 부재(513A, B)로 구성된 다중-타겟 챔버는 각각의 타겟(511A-C)의 표면에 대해 주변을 따라 위치한 밀봉 부재를 가질 수 있고, 이는 각각의 타겟을 부서지지 않은 밀봉부 또는 마감부로 둘러싼다. 예를 들면, 타겟(511A)을 둘러싸는 주변 밀봉부의 일부는 타겟 지지 부재(513A) 및 내부 에지(550A)의 표면 사이의 밀봉 부재(521A)에 의해 형성된다. 이 밀봉부의 잔여물은 타겟(511A)의 타겟면(326) 및 상부면(323) 사이의 밀봉 부재(521A)에 의해 형성된다. 유사한 방법으로, 밀봉 부재(521C)는 타겟(511C)에 대해 주변의 진공-기밀 밀봉부를 형성한다. 타겟(511B)의 경우에, 타겟(511B)을 둘러싸는 주변 밀봉부의 두 개의 일부들은, 타겟 지지 부재의 표면 및 내부 에지의 표면 사이의 밀봉 부재(521B)에 의해 형성된다.

각각의 타겟(511A-C) 주위로 형성된 주변 밀봉부는, 예를 들어 상부면(323) 및 타겟면(326) 사이에 형성된 밀봉부의 일부인, 진공-기밀 밀봉부일 수 있고, 이는 대기로부터 처리 영역(360)으로의 누출을 막는다. 상기 밀봉부의 다른 일부는, 예를 들어 밀봉부의 각각의 측부 상의 부피가 진공에 있을 때, 진공-기밀 밀봉부가 아닐 수 있다. 이는, 영역(581)이 비워진 영역이고 영역(581) 및 처리 영역(360) 사이의 밀봉부가 오직 처리 영역(360)으로 들어가는 오염물질을 막는데만 필요한 때의 경우일 수 있다. 개별적으로 타겟(511A-C)에 대한 밀봉 부재(521A-C)에 의해 형성된 주변 밀봉부가, 처리 영역(360)으로부터 결합층(313)을 분리시킨다. 이러한 구성은 결합층(313)으로부터 처리 영역(360)의 오염을 제거할 뿐만 아니라 결합층(313)과 연관된 날카로운 지점 및/또는 주름들(rugosities)에 의한 아크를 제거한다.

중앙 쉴드(540)는 원치 않는 증착으로부터 표면을 보호하고, 이는 예를 들어 타겟 중앙 측벽(515A, 515B) 및 타겟 지지 부재(513A, B)이다. 도 4와 연관하여 타겟(311)에 대해 상기에서 설명된 것처럼, 타겟(511A-C)은 각각 단일 부품 물질로 제조될 수 있고, 이는 처리 영역으로부터의 배면 플레이트 및 타겟, 결합층 사이의 급작스런 변화를 제거한다.

다중-부품 구성에 대해, 발명자는 타겟 측벽의 수직 배향이 그 위의 증착을 최소화한다는 것과 기판의 이후의 입자 오염을 감소시킨다는 것을 알았다. 따라 서, 일 태양에서, 내부 측벽(551A, 551B)과 같은 타겟(511A, 511B)의 하나 이상의 측벽은, 개별적으로 기판 지지대(330)의 표면에 대해 거의 수직으로 배향된다.

또한, 발명자는 본 발명의 태양은 대면적 기판을 처리하도록 이루어진 PVD 챔버에 대해 유리하게 이용될 수 있다는 것을 알았다. 대면적 기판의 처리는 더 큰 PVD 타겟 어셈블리를 요구한다. 더욱 큰 PVD 타겟 어셈블리는 타겟에 결합된 배면 플레이트에 의해 제공된 구조적 단단함으로부터 더욱 이점을 받을 것이고, 따라서 본 발명의 태양으로부터 이점을 받을 수 있다. 또한, 대면적 기판은, 본 발명의 태양으로부터 이점을 받을 수 있는 다중-부품 타겟 어셈블리를 요구할 수 있다.

본 발명의 기판은 어떠한 형태(예를 들어 원형, 사각형, 직사각형, 다각형 등) 및 크기일 수 있다. 또한, 기판의 형태는 제한이 없고, 실리콘, 탄소 함유 폴리머, 복합 재료, 금속, 플라스틱 또는 유리의 물질로 이루어진 어떠한 기판일 수 있다.

이전의 내용은 본 발명의 실시예에 직접 관한 것이지만, 본 발명의 다른 그리고 추가적인 실시예는 본 발명의 기본적인 범위로부터 벗어나지 아니하고 고안될 수 있고, 이의 범위는 이하의 청구 범위에 의해 결정된다.

본 발명은 PVD를 위한 장치 및 방법에 관한 것이고, 특히 그 작동에 있어서 향상된 PVD 타겟 및 방법을 제공한다.

Claims

물리 기상 증착 타겟 어셈블리로서,

배면 플레이트(backing plate);

상기 배면 플레이트로부터 떨어지게 향하는 제 1 표면, 및 상기 배면 플레이트를 향하는 제 2 표면을 갖는 타겟; 및

상기 제 2 표면과 상기 배면 플레이트 사이에 배치된 결합층(bonding layer)

을 포함하고, 상기 제 1 표면은 밀봉 부재 수용 구역을 갖는,

물리 기상 증착 타겟 어셈블리.
제 1 항에 있어서,

상기 밀봉 부재 수용 구역은 밀봉 부재를 수용하도록 구성된 것을 특징으로 하는 물리 기상 증착 타겟 어셈블리.
제 1 항에 있어서,

상기 타겟은 측면을 추가로 포함하고,

상기 측면은 대기에 노출되는 것을 특징으로 하는 물리 기상 증착 타겟 어셈블리.
제 1 항에 있어서,

상기 타겟 어셈블리는 상기 타겟의 측면 상에 배치된 전력 접속부를 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는 물리 기상 증착 타겟 어셈블리.
제 1 항에 있어서,

상기 타겟 어셈블리는 기판 처리 챔버의 처리 영역에 인접하여 위치하고,

상기 처리 영역과 유체 소통하는 상기 타겟 어셈블리의 표면은 필수적으로 상기 타겟의 제 1 표면으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 물리 기상 증착 타겟 어셈블리.
제 1 항에 있어서,

상기 타겟의 제 1 표면은 필수적으로 단일의 기계가공된 표면으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 물리 기상 증착 타겟 어셈블리.
제 1 항에 있어서,

상기 결합층은 인듐-함유 결합 물질, 탄성 중합체(elastomer), 및 금속성 메쉬-함유 탄성 중합체로 이루어진 그룹으로부터 선택되는 것을 특징으로 하는 물리 기상 증착 타겟 어셈블리.
제 1 항에 있어서,

상기 타겟의 일측부의 길이는 적어도 1미터 인 것을 특징으로 하는 물리 기상 증착 타겟 어셈블리.
제 1 항에 있어서,

상기 타겟의 측벽은 기판 지지면에 수직으로 배향되는 것을 특징으로 하는 물리 기상 증착 타겟 어셈블리.
제 1 항에 있어서,

상기 배면 플레이트는 냉각 도관들을 포함하는 것을 특징으로 하는 물리 기상 증착 타겟 어셈블리.
제 2 항에 있어서,

상기 밀봉 부재는 탄성 중합체 O-링, 금속 가스킷(metallic gasket), 중합체 가스킷(polymeric gasket)으로 이루어진 그룹으로부터 선택되는 것을 특징으로 하는 물리 기상 증착 타겟 어셈블리.
제 2 항에 있어서,

상기 밀봉 부재는 상기 타겟의 둘레에 주변 밀봉부(seal)를 형성하는 것을 특징으로 하는 물리 기상 증착 타겟 어셈블리.
제 12 항에 있어서,

상기 주변 밀봉부는 진공-기밀(vacuum-tight) 밀봉부인 것을 특징으로 하는 물리 기상 증착 타겟 어셈블리.
물리 기상 증착 타겟 어셈블리로서,

제 1 표면 상의 밀봉 부재 수용 구역 및 제 2 표면 상에 배치된 결합층을 갖는 제 1 타겟;

상기 제 2 표면에 결합된 제 1 배면 플레이트;

제 3 표면 상의 밀봉 부재 수용 구역 및 제 4 표면 상에 배치된 결합층을 갖는 제 2 타겟;

상기 제 4 표면에 결합된 제 2 배면 플레이트; 및

상기 제 1 타겟의 밀봉 부재 수용 구역 및 상기 제 2 타겟의 밀봉 부재 수용 구역에 인접한 밀봉 부재 수용 구역을 갖는 타겟 지지 부재

를 포함하는 물리 기상 증착 타겟 어셈블리.
제 14 항에 있어서,

상기 제 1 타겟 주위로 밀봉 부재가 제 1 주변 밀봉부를 형성하고, 상기 제 2 타겟 주위로 제 2 밀봉 부재가 제 2 주변 진공-기밀 밀봉부를 형성하는 것을 특징으로 하는 물리 기상 증착 타겟 어셈블리.
제 15 항에 있어서,

상기 제 1 주변 밀봉부의 일부는 상기 밀봉 부재에 의해 상기 제 1 타겟과 상기 타겟 지지 부재 사이에 형성되고,

상기 제 2 주변 밀봉부의 일부는 상기 제 2 밀봉 부재에 의해 상기 제 2 타겟과 상기 타겟 지지 부재 사이에 형성되는 것을 특징으로 하는 물리 기상 증착 타겟 어셈블리.
제 14 항에 있어서,

상기 제 1 타겟은,

대기에 노출되는 측면; 및

상기 제 1 타겟의 측면 상에 배치된 전력 접속부를 추가로 포함하고,

상기 제 2 타겟은,

대기에 노출되는 측면; 및

상기 제 2 타겟의 측면 상에 배치된 전력 접속부를 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는 물리 기상 증착 타겟 어셈블리.
제 14 항에 있어서,

상기 제 1 타겟의 측벽은 기판 지지면에 수직으로 배향되는 것을 특징으로 하는 물리 기상 증착 타겟 어셈블리.
물리 기상 증착 타겟 어셈블리로서,

배면 플레이트;

제 1 표면 및 제 2 표면을 갖는 타겟;

상기 타겟의 제 2 표면과 상기 배면 플레이트 사이에 배치된 결합층; 및

상기 제 1 표면 상에 배치된 밀봉 부재

를 포함하고, 상기 제 1 표면은 처리 영역과 유체 접촉하며, 상기 제 2 표면은 상기 배면 플레이트를 향해 배향되는,

물리 기상 증착 타겟 어셈블리.
제 19 항에 있어서,

상기 타겟의 제 1 표면은 필수적으로 단일의 기계가공된 표면으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 물리 기상 증착 타겟 어셈블리.
삭제
제 19 항에 있어서,

상기 타겟은,

대기에 노출되는 측면; 및

상기 타겟의 측면 상에 배치된 전력 접속부를 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는 물리 기상 증착 타겟 어셈블리.
제 19 항에 있어서,

상기 타겟 어셈블리는,

타겟 지지 부재;

제 3 표면과 제 4 표면을 갖는 제 2 타겟; 및

상기 배면 플레이트와 상기 제 4 표면 사이에 배치된 결합층

을 추가로 포함하고, 상기 제 3 표면은 상기 처리 영역과 유체 접촉하며, 상기 제 4 표면은 상기 배면 플레이트를 향해 배향되는,

물리 기상 증착 타겟 어셈블리.
청구항 24은(는) 설정등록료 납부시 포기되었습니다.

기판을 처리하는 방법으로서,

제 1 면 및 제 2 면을 갖는 타겟을 제공하는 단계;

상기 제 1 면에 인접하게 및 상기 제 1 면에 평행하게 기판을 위치시키는 단계;

상기 타겟의 제 1 면의 에지부를 밀봉하는 단계;

결합층에 의해 상기 타겟의 제 2 면에 배면 플레이트를 결합시키는 단계;

상기 타겟의 제 1 면과 상기 기판 사이에 규정된 처리 영역에 처리 가스를 유동시키는 단계; 및

상기 기판 상에 층을 증착시키기 위해 상기 타겟의 제 1 표면을 스퍼터링하도록 상기 처리 영역에서 플라즈마를 생성시키는 단계

를 포함하는 기판을 처리하는 방법.
청구항 25은(는) 설정등록료 납부시 포기되었습니다.

제 24 항에 있어서,

밀봉 부재가 상기 처리 영역으로부터 상기 타겟의 에지를 분리시키는 것을 특징으로 하는 기판을 처리하는 방법.