KR101222969B1 - 스퍼터링용 타겟 및 그의 제조방법과 이를 이용한 스퍼터링장치 및 방법 - Google Patents

스퍼터링용 타겟 및 그의 제조방법과 이를 이용한 스퍼터링장치 및 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 타겟(Target)의 표면을 엠보싱 형태로 만듦으로써 기판에 도전막을 균일하게 형성할 수 있도록 한 스퍼터링용 타겟 및 그의 제조방법과 이를 이용한 스퍼터링 장치 및 방법에 관한 것이다.
본 발명의 실시 예에 따른 스퍼터링용 타겟은 플라즈마 방전을 이용하여 기판 상에 도전막을 증착하기 위한 타겟에 있어서, 상기 타겟은 상기 기판과 마주보는 표면에 형성된 엠보싱 패턴을 포함하며, 상기 엠보싱 패턴은 일정한 간격으로 형성된 복수의 돌출부 및 상기 복수의 돌출부 사이마다 형성된 복수의 홈부를 포함하고, 상기 돌출부와 상기 홈부는 원주가 동일한 원호 형태이다.
이러한 구성에 의하여, 본 발명은 타겟의 표면에 엠보싱 패턴을 형성하여 스퍼터링시 금속이온을 다각도로 방출시킴으로써 반도체 패턴의 경사면뿐만 아니라 기판 상에 균일한 도전막을 형성할 수 있다.
스퍼터링, 타겟, 엠보싱

Description

스퍼터링용 타겟 및 그의 제조방법과 이를 이용한 스퍼터링 장치 및 방법{TARGET FOR SPUTTERING AND FABRICATION METHOD THE SAME, AND APPARATUS AND METHOD FOR SPUTTERING USING THE SAME}
도 1은 종래의 스퍼터링 장치를 개략적으로 나타낸 도면.
도 2는 종래의 스퍼터링 장치에 의해 기판 상에 형성된 도전막을 나타낸 단면도.
도 3은 본 발명의 실시 예에 따른 스퍼터링 장치를 개략적으로 나타낸 도면.
도 4는 도 3에 도시된 타겟을 나타낸 평면도.
도 5는 도 4에 도시된 Ⅰ-Ⅰ'의 절단면을 나타낸 단면도.
도 6은 본 발명의 실시 예에 따른 스퍼터링용 타겟의 제조방법을 개략적으로 나타낸 단면도.
도 7은 본 발명의 실시 예에 따른 스퍼터링 장치에 의해 기판 상에 형성된 도전막을 나타낸 단면도.
<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>
100: 백 플레이트 110: 타겟
112a: 볼록부 112b: 오목부
120: 기판 130: 스테이지
140: 반도체 패턴 150: 챔버
160: 도전막 170: 전력 원
180: 성형 틀 190: 프레스
200: 금속이온
본 발명은 스퍼터링 장치 및 방법에 관한 것으로, 특히 타겟(Target)의 표면을 엠보싱 형태로 만듦으로써 기판에 도전막을 균일하게 형성할 수 있도록 한 스퍼터링용 타겟 및 그의 제조방법과 이를 이용한 스퍼터링 장치 및 방법에 관한 것이다.
일반적으로, 반도체 소자 또는 평판 표시장치(Flat Panel Display)의 제조공정 중 기판에 금속박막을 형성하기 위하여 스퍼터링 장치를 이용한다. 스퍼터링 장치는 플라즈마 방전을 이용하여 알루미늄과 같은 금속의 타겟에서 금속이온을 방출시켜 기판에 금속박막을 형성하는 장치이다. 이러한, 스퍼터링 장치는 사용하는 전원에 따라 직류 스퍼터링 장치 및 교류 스퍼터링 등으로 구분된다.
도 1은 종래의 스퍼터링 장치를 개략적으로 나타낸 도면이다.
도 1을 참조하면, 종래의 스퍼터링 장치는 진공상태를 유지하는 챔버(15), 반도체 패턴이 형성된 기판(12)을 지지하는 스테이지(13), 기판의 반도체 패턴에 도전막을 형성하기 위한 타겟(11) 및 타겟(11)을 지지하기 위한 백 플레이트(10) 를 포함하여 구성된다.
챔버(15)는 스퍼터링 공정을 수행하기 위하여 진공상태를 유지한다. 이러한 챔버(15) 내부에는 스퍼터링 공정시 도시하지 않은 가스 주입구를 통해 아르곤(Ar) 가스와 같은 불활성 가스가 주입된다.
스테이지(13)는 챔버(15) 내부에 설치되어 외부의 기판 반송 장치에 의해 반송되는 기판(12)을 지지한다.
타겟(11)은 반도체 소자 또는 평판 표시장치의 제조 공정에 따라 크롬(Cr),티타늄(Ti), 금(Au), 은(Ag) 또는 기타 특수 금속의 재질을 가지며, 기판(12)과 마주 보는 표면은 균일한 평탄도를 갖는다. 이러한, 타겟(11)은 전력 원(17)으로부터 전원이 인가되면, 백 플레이트(10)에 부착된 상태에서 스퍼터링 현상에 의하여 금속이온들을 기판(12) 쪽으로 방출시킨다. 이때 금속이온은 기판(12)의 표면을 기준으로 타겟(11)에서 수직한 방향으로 방출된다. 즉, 타겟(11)에서 방출되는 금속이온은 직진성만을 가진다.
백 플레이트(10)는 챔버(15)의 상부에 설치되어 기판(12)과 마주보는 상기 타겟(11)의 배면을 지지한다. 또한 백 플레이트(10)는 스퍼터링 공정시 타겟(11)의 온도를 방열시킨다.
기판(12)에는 이전 공정에 의해 반도체 패턴(14)이 형성된다. 이때 반도체 패턴(14)은 일정한 두께를 가지도록 형성되기 때문에 두께에 의한 단차를 방지하기 위하여 양 측면에 경사면을 가지도록 패터닝된다.
그리고 기판(12)에는 스퍼터링 공정시 타겟(11)으로부터 방출되는 금속이온 이 증착되어 도전막이 형성된다.
이와 같은 종래의 스퍼터링 장치는 스테이지(13) 상에 기판(12)을 안착시킨 후 기판(12)과 타겟(11)을 일정 거리로 유지시킨 상태에서 전력 원(17)으로부터의 전력을 타겟(11)에 인가함으로써 챔버(15) 내부에 플라즈마를 형성하여 타겟(11)으로부터 금속이온을 방출시켜 기판(12) 상에 도전막을 증착한다.
이에 따라 기판(12) 상에는 도 2에 도시된 바와 같이 기판(12) 상에 도전막이 형성된다.
그러나 종래의 스퍼터링 장치는 스퍼터된 금속이온이 직진성만을 가지기 때문에 기판(12)의 반도체 패턴(14)의 경사면에는 도전막이 형성되지 않으므로 반도체 패턴(14)의 경사면에 형성되는 도전막에서 단선이 발생하는 문제점이 있다.
이러한 도전막의 단선을 방지하기 위해서는 반도체 패턴(14)의 경사면의 기울기를 작게 해야 하기 때문에 반도체 패턴(14)의 선폭이 증가하게 된다. 반도체 패턴(14)의 선폭이 증가하게 될 경우 반도체 소자의 집적도가 감소하게 되는 문제점이 있으며, 평판 표시장치의 경우 개구율이 감소되어 고개구율을 실현할 수 없는 문제점이 있다.
따라서, 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 본 발명은 타겟의 표면을 엠보싱 형태로 만듦으로써 기판에 도전막을 균일하게 형성할 수 있도록 한 스퍼터링용 타겟 및 그의 제조방법과 이를 이용한 스퍼터링 장치 및 방법을 제공하는 데 그 목적이 있다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 실시 예에 따른 스퍼터링용 타겟은 플라즈마 방전을 이용하여 기판 상에 도전막을 증착하기 위한 타겟에 있어서, 상기 타겟은 상기 기판과 마주보는 표면에 형성된 엠보싱 패턴을 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 실시 예에 따른 스퍼터링 장치는 반도체 패턴이 형성된 기판을 지지하는 스테이지; 상기 기판과 마주보는 표면에 엠보싱 패턴이 형성되고, 상기 반도체 패턴에 도전막을 형성하기 위한 타겟; 및 상기 타겟을 지지하기 위한 백 플레이트를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 다른 실시 예에 따른 스퍼터링 장치는 반도체 패턴이 형성된 기판을 지지하는 스테이지; 상기 기판과 마주보도록 설치되어 금속이온을 다각도로 방출시켜 상기 기판에 도전막을 형성하는 타겟; 및 상기 타겟을 지지하기 위한 백 플레이트를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 실시 예에 따른 스퍼터링용 타겟의 제조방법은 분말 형태의 금속재료를 마련하는 단계; 상기 금속재료를 성형 틀에 충진하는 단계; 및 엠보싱 패턴이 형성된 프레스로 상기 성형 틀에 충진된 상기 금속재료를 압축 및 소결하는 단계를 포함하여 이루어진 것을 특징으로 한다.
본 발명의 실시 예에 따른 스퍼터링 방법은 엠보싱 패턴이 형성된 타겟을 마련하는 단계; 상기 타겟과 마주보도록 설치된 스테이지에 반도체 패턴이 형성된 기판을 공급하는 단계; 및 플라즈마 방전을 이용하여 상기 타겟에서 금속이온을 방출 시켜 상기 기판에 도전막을 형성하는 단계를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 다른 실시 예에 따른 스퍼터링 방법은 스테이지에 반도체 패턴이 형성된 기판을 공급하는 단계; 및 상기 기판과 마주보도록 설치된 타겟에서 금속이온을 다각도로 방출시켜 상기 기판에 도전막을 형성하는 단계를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 한다.
이하 첨부된 도면 및 실시 예를 통해 본 발명의 실시 예를 구체적으로 살펴보면 다음과 같다.
도 3은 본 발명의 실시 예에 따른 스퍼터링 장치를 나타낸 도면이다.
도 3을 참조하면, 본 발명의 실시 예에 따른 스퍼터링 장치는 진공상태를 유지하는 챔버(150), 반도체 패턴이 형성된 기판(120)을 지지하는 스테이지(130), 기판(120)과 마주보는 표면에 형성된 엠보싱 패턴(112)을 포함하는 타겟(110) 및 타겟(110)을 지지하기 위한 백 플레이트(100)를 포함하여 구성된다.
챔버(150)는 스퍼터링 공정을 수행하기 위하여 진공상태를 유지한다. 이러한 챔버(150) 내부에는 스퍼터링 공정시 도시하지 않은 가스 주입구를 통해 아르곤(Ar) 가스와 같은 불활성 가스가 주입된다.
스테이지(130)는 챔버(150) 내부에 설치되어 외부의 기판 반송 장치에 의해 반송되는 기판(120)을 지지한다.
타겟(110)은 반도체 소자 또는 평판 표시장치의 제조 공정에 따라 크롬(Cr),티타늄(Ti), 금(Au), 은(Ag) 또는 기타 특수 금속의 재질을 갖는다. 또한, 타 겟(110)은 기판(120)과 마주보는 표면에 형성된 엠보싱 패턴(110)을 포함한다.
엠보싱 패턴(112)은 도 4 및 도 5에 도시된 바와 같이 타겟(110)의 표면으로부터 일정한 간격으로 형성된 복수의 돌출부(112a)와, 복수의 돌출부(112a) 사이마다 형성된 복수의 홈부(112b)를 포함하여 구성된다.
복수의 돌출부(112a) 및 복수의 홈부(112b)는 동일한 원주를 가지도록 원호 형태로 형성된다.
또한, 엠보싱 패턴(112)은 제 1 방향(114)의 패턴과, 제 1 방향(114)과 인접한 제 2 방향(116)이 서로 엇갈리는 지그재그 형태로 형성된다. 이와 같이 타겟(120) 표면의 형성된 엠보싱 패턴(112)이 지그재그 형태로 형성되기 때문에 불균일한 증착을 방지할 수 있다. 여기서, 엠보싱 패턴(112)이 지그재그 형태가 아니라 매트릭스 형태로 형성될 경우 엠보싱 형태의 규칙성에 의해 증착이 불균일하게 될 수 있다.
이와 같은, 엠보싱 패턴(112)을 가지는 타겟(110)은 소결 방식에 의해 제작된다.
구체적으로, 타겟(110)의 제조방법은 도 6에 도시된 바와 같이 반도체 소자 또는 평판 표시장치의 제조 공정에 따라 크롬(Cr),티타늄(Ti), 금(Au), 은(Ag) 또는 기타 특수 금속을 분말 형태로 가공한다.
그런 다음, 가공된 분말 형태의 금속재료(110)를 성형 틀(180)에 충진한다.
이어서, 성형용 엠보싱 패턴이 음각된 프레스(190)로 성형 틀(180)에 충진된 금속재료(110)를 압축하여 소결한다.
이에 따라, 타겟(100)의 표면은 프레스(190)의 형성된 성형용 엠보싱 패턴과 동일한 형태로 소결되어 원하는 형태로 성형된다.
백 플레이트(100)는 챔버(150)의 상부에 설치되어 상기 기판(120)과 마주보는 타겟(110)의 배면을 지지한다. 또한 백 플레이트(100)는 스퍼터링 공정시 타겟(110)의 온도를 방열하여 타겟(110)의 온도를 일정하게 유지시킨다. 이를 위해, 백 플레이트(100)의 내부에는 외부로부터 냉각 수 또는 냉각 가스가 공급되는 방열관이 형성될 수 있다.
이와 같은 본 발명의 실시 예에 따른 스퍼터링 장치는 스테이지(130) 상에 기판(120)을 안착시킨 후 기판(120)과 타겟(110)을 일정 거리로 유지시킨 상태에서 전력 원(170)으로부터의 전력을 타겟(110)에 인가한다. 이에 따라, 챔버(150) 내부에 플라즈마 방전이 발생됨으로써 엠보싱 패턴을 포함한 타겟(110)에서 금속이온(200)이 다각도로 방출된다. 타겟(110)에서 다각도로 방출되는 금속이온(200)은 반도체 패턴(140)이 형성된 기판(120) 상에 균일하게 증착됨으로써 기판(120) 상에 일정한 두께를 가지는 도전막이 형성된다.
이러한, 본 발명은 엠보싱 패턴(112)에 의해 타겟(110)으로부터 금속이온(200)이 다각도로 방출되기 때문에 경사면을 가지는 반도체 패턴(140)을 포함하는 기판(120) 상에 도전막(160)을 균일하게 형성할 수 있다.
따라서, 본 발명은 반도체 패턴(140)의 경사면에도 균일한 도전막(160)을 형성할 수 있으므로 도전막(160)의 단선을 방지할 수 있다.
한편, 이상에서 설명한 본 발명은 상술한 실시 예 및 첨부된 도면에 한정되 는 것이 아니고, 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 여러 가지 치환, 변형 및 변경이 가능하다는 것이 본 발명이 속하는 기술분야에서 종래의 지식을 가진 자에게 있어 명백할 것이다.
상술한 바와 같은 스퍼터링용 타겟 및 그의 제조방법과 이를 이용한 스퍼터링 장치 및 방법은 타겟의 표면에 엠보싱 패턴을 형성하여 스퍼터링시 금속이온을 다각도로 방출시킴으로써 반도체 패턴의 경사면뿐만 아니라 기판 상에 균일한 도전막을 형성할 수 있다.
또한 본 발명은 반도체 패턴의 경사면에도 균일한 도전막을 형성할 수 있으므로 반도체 패턴의 경사면의 기울기를 크게 하여 반도체 패턴의 선폭을 감소시킬 수 있다. 따라서, 본 발명은 반도체 소자의 집적도가 증가할 수 있으며, 평판 표시장치의 경우 개구율을 증가시켜 고개구율을 실현할 수 있다.

Claims (20)

  1. 플라즈마 방전을 이용하여 기판 상에 도전막을 증착하기 위한 타겟에 있어서,
    상기 타겟은 상기 기판과 마주보는 표면에 형성된 엠보싱 패턴을 포함하며,
    상기 엠보싱 패턴은 일정한 간격으로 형성된 복수의 돌출부 및 상기 복수의 돌출부 사이마다 형성된 복수의 홈부를 포함하고, 상기 돌출부와 상기 홈부는 원주가 동일한 원호 형태인 것을 특징으로 하는 스퍼터링용 타겟.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 엠보싱 패턴은 제 1 방향의 패턴과, 상기 제 1 방향과 인접한 제 2 방향의 패턴이 서로 지그재그 형태로 형성되는 것을 특징으로 하는 스퍼터링용 타겟.
  3. 삭제
  4. 삭제
  5. 반도체 패턴이 형성된 기판을 지지하는 스테이지;
    상기 반도체 패턴에 도전막을 형성하기 위한 타겟; 및
    상기 타겟을 지지하기 위한 백 플레이트를 포함하여 구성되며,
    상기 기판과 마주보는 상기 타겟의 표면에 일정한 간격으로 형성된 복수의 돌출부 및 상기 복수의 돌출부 사이마다 형성된 복수의 홈부를 포함하는 엠보싱 패턴이 형성되고,
    상기 돌출부와 상기 홈부는 원주가 동일한 원호 형태인 것을 특징으로 하는 스퍼터링 장치.
  6. 삭제
  7. 삭제
  8. 제 5 항에 있어서,
    상기 엠보싱 패턴은 제 1 방향의 패턴과, 상기 제 1 방향과 인접한 제 2 방향의 패턴이 서로 지그재그 형태로 형성되는 것을 특징으로 하는 스퍼터링 장치.
  9. 삭제
  10. 삭제
  11. 제 5 항에 있어서,
    상기 반도체 패턴은 경사면을 포함하는 것을 특징으로 하는 스퍼터링 장치.
  12. 분말 형태의 금속재료를 마련하는 단계;
    상기 금속재료를 성형 틀에 충진하는 단계; 및
    표면에 일정한 간격으로 형성된 복수의 돌출부 및 상기 복수의 돌출부 사이마다 형성된 복수의 홈부를 포함하는 엠보싱 패턴이 형성된 프레스로 상기 성형 틀에 충진된 상기 금속재료를 압축 및 소결하는 단계를 포함하며,
    상기 돌출부와 상기 홈부는 원주가 동일한 원호 형태인 것을 특징으로 하는 스퍼터링용 타겟의 제조방법.
  13. 제 12 항에 있어서,
    상기 엠보싱 패턴은 제 1 방향의 패턴과, 상기 제 1 방향과 인접한 제 2 방향의 패턴이 서로 지그재그 형태로 형성되는 것을 특징으로 하는 스퍼터링용 타겟의 제조방법.
  14. 삭제
  15. 삭제
  16. 일정한 간격으로 형성된 복수의 돌출부 및 상기 복수의 돌출부 사이마다 형성된 복수의 홈부를 포함하는 엠보싱 패턴이 표면에 형성된 타겟을 마련하는 단계;
    상기 타겟의 엠보싱 패턴과 마주보도록 설치된 스테이지에 반도체 패턴이 형성된 기판을 공급하는 단계; 및
    플라즈마 방전을 이용하여 상기 타겟에서 금속이온을 방출시켜 상기 기판에 도전막을 형성하는 단계를 포함하며,
    상기 돌출부와 상기 홈부는 원주가 동일한 원호 형태인 것을 특징으로 하는 스퍼터링 방법.
  17. 제 16 항에 있어서,
    상기 금속이온은 상기 타겟에서 다각도로 방출됨을 특징으로 하는 스퍼터링 방법.
  18. 삭제
  19. 삭제
  20. 제 16 항에 있어서,
    상기 반도체 패턴은 경사면을 포함하며,
    상기 도전막은 상기 반도체 패턴의 경사면을 포함하도록 상기 기판에 형성됨을 특징으로 하는 스퍼터링 방법.
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