KR20050029223A - Ｐｖｄ 타겟 및 타겟의 처리방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 비스퍼터링된 영역(예를들면, 측벽과 같은)을 갖는 PVD 타겟, 그리고 상기 비스퍼터링된 영역을 따라 형성된 파티클-트래핑 형상을 포함한다. 특정한 관점에 있어서, 상기 파티클-트래핑 형상은 리셉타클을 형성하는 구부러진 돌출부 패턴을 포함할 수 있으며, 상기 구부러진 돌출부 상에 미세구조를 포함할 수 있다. 상기 타겟은 타겟/백킹 플레이트 구조의 일부일 수 있으며, 또는 모놀리식일 수 있다. 또한, 본 발명은 스퍼터링 타겟의 측벽을 따라 또는 타겟/백킹 플레이트 구조의 측벽을 따라 파티클-트랩핑 형상을 형성하는 방법을 포함한다. 상기 형상은 측벽을 따라 돌출부의 패턴을 초기에 형성함에 의하여 형성되어질 수 있다. 상기 돌출부는 구부러질 수 있으며, 결과적으로 상기 구부러진 돌출부 상에 미세구조를 형성하기 위하여 파티클에 노출될 수 있다.

Description

ＰＶＤ 타겟 및 타겟의 처리방법{PVD TARGET AND METHOD OF TREATING TARGET}
본 발명은 물리증착(PVD) 타겟 구조의 비(非)스퍼터링된 영역을 따라 파티클 트랩을 형성하는 방법에 관한 것이며, 적어도 하나의 비스퍼터링된 영역을 따라 돌출부를 갖는 PVD 타겟 구조에 관한 것이다.
증착방법은 기판의 표면에 재료의 막을 형성하기 위하여 이용된다. 증착방법은 예를들면, 집적회로구조 및 기구의 제조에 궁극적으로 이용되는 막을 형성하기 위한 반도체 제조공정에 이용될 수 있다. 대표적인 증착방법은 물리증착(PVD)이 있으며, 이는 스퍼터링 공정을 포함한다.
물리증착 오퍼레이션이 도 1의 스퍼터링 장치(110)를 참조하여 설명된다. 장치(110)는 이온 메탈 플라즈마(IMP) 장치의 예이며, 측벽(114)을 갖는 챔버(112)를 포함한다. 챔버(112)는 통상적으로 고진공 챔버이다. 타겟(10)은 상기 챔버의 상부 영역에 제공되며, 기판(118)은 상기 챔버의 하부 영역에 제공된다. 기판(118)은 정전기 척(electrostatic chuck)을 통상적으로 포함하는 홀더(120) 위에 놓여진다. 타겟(10)은 적당한 지지부재(도시되지 않음)를 이용하여 놓여지며, 상기 지지부재는 파워소스를 포함할 수 있다. 상부 실드(도시되지 않음)는 상기 타겟(10)의 가장자리를 보호하기 위하여 제공될 수 있다.
기판(118)은 예를들면, 단결정 실리콘 웨이퍼와 같은 반도체 웨이퍼를 포함할 수 있다. 특정한 적용에 있어서, 금속함유 막은 상기 기판의 표면위에 놓여질 수 있다. 타겟(10)은 예를들면, 니켈, 탄탈륨, 티타늄, 구리, 알루미늄, 은, 금, 니오븀, 플래티늄, 팔라듐, 텅스텐 및 루테늄중 1종 이상, 상기 다양한 금속의 1종 이상의 합금을 포함할 수 있다. 대표적인 타겟은 예를들면, Ti/N, Ti/Nb, Ti/W 및 Ti/Al을 포함하는 다양한 혼합물, 화합물 또는 합금 중 1종 이상을 포함할 수 있다. 상기 타겟은 모놀리식 타겟일 수 있으며, 타겟/백킹 플레이트 조립체의 일부일 수 있다.
재료는 타겟(10)의 표면으로부터 스퍼터되어, 기판(118)쪽을 향하게 된다. 상기 스퍼터링되는 재료는 화살표(122)로 표현된다.
일반적으로, 상기 스퍼터링되는 재료는 다양한 다른 방향으로 상기 타겟을 떠날 것이다. 이것은 문제가 될 수 있으며, 상기 스퍼터링되는 재료는 기판(118)의 상부 표면에 대하여 상대적으로 수직인 방향을 향하는 것이 바람직하다. 따라서, 포커싱 코일(126)이 챔버(112)내에 제공된다. 상기 포커싱 코일은 스퍼터링되는 재료(122)의 오리엔테이션을 향상시킬 수 있으며, 기판(118)의 상부 표면에 상대적으로 수직인 방향으로 상기 스퍼터링 재료를 향하게 함을 알 수 있다.
코일(126)은 상기 코일의 측벽을 통하여, 그리고 또한 챔버(112)의 측벽(114)통하여 뻗어있는 것으로 도시된 핀(128)에 의하여 챔버(112)내에 놓여진다. 핀(128)은 상기 보여진 형상에서 보유 스크류(retaining screws, 132)내에 놓여진다. 도 1의 개략적인 예는 코일(126)의 내부표면에 접하는 상기 핀의 헤드(130)와, 챔버 측벽(114)의 외부표면에 접하는 상기 보유 스크류 헤드(132)의 다른 세트를 보여준다.
스페이서(140)는 핀(128)의 주위에 있으며, 측벽(114)으로부터 코일(126)에 간격을 두는데 이용된다.
파티클이 증착된 막에 떨어질 수 있고, 상기 막의 바람직한 특성을 저해할 수 있다는 점에서, 파티클이 형성된다면 증착공정에서 문제가 발생할 수 있다. 따라서, 증착공정동안 목적하는 재료로 떨어지는 파티클과 연관된 문제를 경감할 수 있는 트랩을 개발하는 것이 바람직하다.
파티클 형성을 경감하기 위하여 PVD 타겟을 변경하려는 약간의 노력이 있었다. 예를들면, 텍스쳐화된 표면이 상기 표면을 따라 형성된 파티클을 붙잡을 것이라는 기대를 가지고 타겟의 측벽을 따라 텍스쳐화된 표면을 형성하기 위하여 비드 블라스팅(bead blasting)이 이용되었다. 또한, 파티클을 붙잡을 적절한 텍스쳐를 형성하기 위한 노력으로, 타겟 표면위에 텍스쳐를 형성하기 위하여 널링(knurling) 및 머신 스크롤링(machine scrolling)이 이용되었다.
비록 약간의 텍스쳐화된 표면이 파티클 형성을 감소시킨 것이 확인되기는 하였지만, 상기 파티클 형성은 바람직한 수준으로 좀처럼 감소되지 않았다. 몇몇 예에서는, 타겟의 측벽 표면상의 텍스쳐링이 결국에는 매우 큰 파티클의 형성을 초래할 수 있다. 특히, 스퍼터링된 재료의 막이 전시간에 걸쳐 상기 텍스쳐화된 표면위에 형성되며, 일정한 시점에서 상기 막이 상기 타겟으로부터 떨어져나간다. 상기 막은 PVD 공정동안 기판위로 떨어져 PVD 공정동안 증착되는 막에 결함을 야기할 수 있다. 이러한 문제는 머신 스크롤링 및/또는 널링을 통하여 제조된 텍스쳐에서 자주 발견된다.
또 다른 문제는 텍스쳐화된 표면의 형성이 그 자체로 오염물을 도입할 수 있다는 것이다. 예를들면, 비드-블라스팅은 타겟의 표면을 텍스쳐화하기 위하여 고에너지로 상기 타겟에 블라스트되는 파티클을 이용한다. 블라스팅을 위한 상기 파티클의 약간은 상기 블라스팅 공정동안 상기 타겟내에 파묻히고, PVD 챔버내로 넣어질때 상기 타겟에 남아있으며, 그리고 이후 스퍼터링 공정동안 상기 타겟으로부터 떨어져서 스퍼터링 동안 문제가 되는 오염물이 된다.
종래기술의 텍스쳐보다 파티클 형성을 보다 잘 경감시키기 위한 PVD 타겟 구조의 측벽 또는 다른 비스퍼터링된 표면위에 형성되어질 수 있는 새로운 텍스쳐를 개발하는 것이 바람직하며, 만약 새로운 텍스쳐가 PVD공정동안 타겟 구조의 측벽 및 다른 비스퍼터링된 표면으로부터 바람직하지 않은 재료의 필링(peeling)을 제거할 수 있다면 특히 바람직하다. 또한, 스퍼터링 타겟 구조에서 파묻힌 비드-블라스트된 파티클로부터 초래되는 스퍼터링 공정 오염을 감소시키는 것이 바람직하며, 제거하는 것이 보다 바람직하다.
본 발명의 바람직한 실시예가 다음의 덧붙여지는 도면을 참조하여 하기에 설명된다.
도 1은 물리증착(예를들면, 스퍼터링)공정동안 보여지는 종래기술의 물리증착 장치의 개략적인 단면도이다.
도 2는 본 발명의 방법을 이용하기에 적합한 대표적인 타겟 구조의 개략적인 상부 도면이다.
도 3은 도 2의 3-3 선을 따르는 개략적인 단면도이다.
도 4는 도 3 타겟 구조의 확대영역(도 3에서 4로 명명된 영역)의 도면이며, 본 발명의 대표적인 방법의 예비적인 공정단계를 보여준다.
도 5는 도 4의 공정에 이은 공정단계에서 보여지는 도 4의 확대영역의 도면이다.
도 6은 도 5의 공정에 이은 공정단계에서 보여지는 도 4의 확대영역의 도면이다.
도 7은 도 6의 구조의 일부를 확대한 도면이다.
도 8은 도 6의 공정에 이은 공정단계에서 보여지는 도 4의 확대영역의 도면이다.
도 9는 도 8의 구조의 일부를 확대한 도면이다.
도 10은 본 발명의 방법을 이용하기에 적합한 대표적인 타겟/백킹 플레이트 구조의 개략적인 상부 도면이다.
도 11은 도 10의 11-11선을 따르는 개략적인 단면도이다.
하나의 관점에 있어서, 본 발명은 PVD 타겟 구조의 비스퍼터링된 표면(예를들면, 측벽, 플랜지, 또는 스퍼터 페이스의 비스퍼터링된 영역과 같은)의 처리방법을 포함한다. 돌출부의 패턴이 상기 비스퍼터링된 표면을 따라 형성된다. 상기 돌출부는 구부러진다. 또한, 상기 돌출부는 상기 돌출부위에 미세구조를 형성하기 위하여 파티클에 노출된다. 상기 돌출부는 돌출부가 구부러지기 전 또는 후에 파티클에 노출될 수 있다.
하나의 관점에 있어서, 본 발명은 스퍼터링 페이스에 근접한 측벽을 갖는 PVD 타겟 구조를 포함한다. 상기 측벽은 측면 주변의 타겟 구조를 형성한다. 상기 타겟 구조는 측벽을 따르는 곡선형태의 돌출부 패턴을 포함한다. 상기 돌출부는 측벽을 따라 측방으로 열려있는 캐비티를 형성한다.
하나의 관점에 있어서, 본 발명은 스퍼터링 페이스에 근접한 측벽을 갖는 PVD 타겟 구조를 포함하며, 상기 측벽을 따라 반복된 리셉타클(receptacle)의 패턴을 포함한다. 상기 리셉타클은 내부 표면을 가지며, 상기 타겟 구조는 상기 리셉타클의 내부표면에 미세구조를 추가로 포함한다.
본 발명의 명세서는 "과학과 유용한 기술의 진보를 증진하기 위한"이라고 한 U.S. 특허법(Article 1, Section 8)의 입법취지에 따라 제출된다.
본 발명은 PVD 타겟 또는 타겟/백킹 플레이트 집합체의 하나 이상의 표면위에 형성될 수 있는, 그리고 상기 타겟 또는 집합체 위에 재증착되는 스퍼터링되는 재료를 붙잡기 위하여 이용될 수 있는 새로운 텍스쳐를 포함한다. 특정한 관점에 있어서, 곡선형태의 돌출부(예를들면, 구부러진 스크롤 패턴과 같은)는 타겟 또는 타겟/백킹 플레이트 집합체의 비스퍼터링된 표면위에 형성되어 파티클을 붙잡는 영역(트랩핑 영역)을 형성한다. 상기 비스퍼터링된 표면은 측벽 표면, 플랜지 표면 및/또는 스퍼터링 페이스를 따르는 비스퍼터링된 표면을 포함할 수 있다. 상기 돌출부는 상기 돌출부의 표면을 거칠게 하기 위하여 파티클에 노출될 수 있다. 상기 돌출부는 트랩핑 영역의 거시-스케일 거칠기를 형성하기 위한 것으로 고려되어질 수 있으며, 상기 돌출부의 거칠어진 표면은 상기 트랩핑 영역의 미시-스케일 거칠기를 형성하기 위한 것으로 고려되어질 수 있다. 그러므로, 본 발명은 거시-스케일과 미시-스케일의 거칠기를 둘다 가지며, 트랩핑 영역에서 이용되는 패턴을 포함할 수 있다.
거시-스케일과 미시-스케일 패턴의 이용은 유익할 수 있다. 상기 거시-스케일 패턴과 미시-스케일 패턴은 타겟 및/또는 백킹 플레이트 표면으로부터 떨어지는 재료를 현저하게 감소할 수 있다. 또한, 상기 거시-스케일 패턴 위에 미시-스케일의 거친 표면을 형성하는 것은 반복적인 스퍼터링 공정동안 발생하는 반복적인 열응력과 연관되어질 수 있는 문제를 효과적으로 감소시킬 수 있다. 특히, 거시-스케일 패턴 단독(예를들면, 롱 머신드 스크롤(long machined scroll)과 같은)은 트랩핑 영역내에서 긴 막을 형성하기 위하여 재증착된 재료를 붙잡을 수 있다. 열응력(예를들면, 상기 재증착된 막과 상기 타겟 및/또는 백킹 플레이트 베이스 재료 사이의 열팽창 계수의 차이에 관련된 응력과 같은)은 상기 타겟 및/또는 백킹 플레이트로부터 상기 막의 필링을 초래할 수 있다. 상기 막이 상기 타겟 및/또는 백킹 플레이트로부터 벗겨질때, 그것이 상기 타겟의 아래에 놓여진 기판위로 떨어져 PVD 공정동안 상기 기판위에 스퍼터-증착된 층 내에서 바람직하지 못하게 파티클을 형성할 수 있다. 부가적으로 또는 이를 대신하여, 상기 벗겨진 막이 기판을 지지하는 정전기 척위로 직접 떨어질 수 있고, 이는 시스템 고장을 형성할 수 있다. 특정한 관점에서 본 발명은 상기 패턴내에서 재증착된 재료의 잔류에 도움을 주기 위하여 궁극적으로 이용되어질 수 있는 패턴 상의 미세구조를 형성하기 위하여 비드-블라스팅 및/또는 스틸 브러싱 및/또는 거시-스케일 패턴의 다른 처리를 포함하며, 따라서 상기 트랩핑 영역으로부터 재증착된 막 재료가 벗겨지는 것을 경감할 수 있고, 심지어는 막을 수 있다.
본 발명의 특별한 면이 도 2 내지 11을 참조하여 설명된다. 우선 도 2 및 3을 살펴보면, 대표적인 스퍼터링 타겟 구조(10)가 평면도(도 2) 및 측단면도(도 3)에 보여진다. 구조(10)는 모놀리식 물리증착 타겟일 수 있다. 타겟구조(10)는 스퍼터링 페이스(12)와 상기 스퍼터링 페이스에 인접한 측벽(14)을 포함한다. 또한, 구조(10)는 상기 타겟구조의 하부 영역 둘레에 뻗어 있는 플랜지(16)를 포함한다. 구조(10)는 Honeywell International Inc.로부터 이용할 수 있는 것과 같은 VECTRA-IMP™형 타겟을 보여주나, 본 발명의 다양한 관점에서 다른 타겟구조가 이용될 수 있는 것으로 이해될 수 있다.
스퍼터 페이스(12)는 일반적으로 PVD 작동시 재료가 스퍼터되는 영역과 PVD 작동시 재료가 스퍼터되지 않는 영역을 둘다 가질 것이다. 상기 비스퍼터링 영역은 예를들면, 페이스(12)의 측면방향 둘레 영역에 해당하는 측벽(14)에 근접한 영역을 포함할 수 있다.
상기에서 논의된 것처럼, 스퍼터링 작동시 타겟구조(10) 또는 다른 타겟 형상을 이용하는 문제점은 페이스(12)로부터 스퍼터링된 약간의 재료가 상기 타겟구조의 다른 표면(측벽(14), 플랜지(16) 및 페이스(12)의 비스퍼터링된 영역과 같은)에 재증착될 수 있다는데 있다. 결과적으로 상기 재증착된 재료는 PVD 작동동안 파티클로서 상기 타겟구조로부터 떨어질 수 있다. 상기 파티클은 PVD 작동동안 스퍼터 증착된 층내에 증착되어 상기 층의 특성에 해롭게 작용할 수 있으며, 그리고/또는 기판을 지지하는 정전기 척위로 떨어질 수 있다. 그러므로, 스퍼터 증착된 층의 파티클 오염을 방지하기 위하여, 측벽 및/또는 플랜지 및/또는 상기 타겟의 다른 비스퍼터링된 표면의 처리방법을 개발하는 것이 바람직하다.
본 발명의 관점에 따라, 페이스의 표면(12)(비스퍼터링된 표면), 측벽(14) 및/또는 플랜지(16)는 파티클 형성을 경감하기 위한 새로운 방법에 의하여 처리된다. 상기 처리된 영역은 예를들면, 도 3의 브라킷(18)에 의하여 지시되는 영역을 부분적으로 또는 완전하게 가로질러 분포될 수 있다. (페이스(12), 측벽(14) 또는 플랜지(16)를 가리지 않고)PVD 반응 챔버내 진공에 노출되는 타겟의 모든 비스퍼터링된 표면을 처리하기 위하여, 본 발명의 방법을 이용하는 것이 특히 바람직하다.
도 4는 본 발명의 대표적인 방법의 예비적인 공정단계에서 측벽(14)의 확대된 영역(20)을 보여준다. 상기 측벽은 상대적으로 평평한 표면(21)을 갖는다.
도 5는 측벽(14)이 처리되어 상기 측벽의 표면을 가로질러 신장하는 돌출부(22)의 패턴을 형성한 후, 확대된 영역(20)을 보여준다. 돌출부(22)는 컴퓨터 수치제어(CNC) 기구, 널링 장치 또는 다른 적절한 머신 기구를 이용하여 형성될 수 있으며, 스크롤 패턴에 대응할 수 있다. 예를들면, CNC 기구는 측벽(14)으로 절단하는데 이용될 수 있고, 도시된 패턴을 남길 수 있으며, 그리고/또는 널링 장치는 측벽(14)으로 프레스하고 도시된 패턴을 남기기 위하여 이용될 수 있다. 예를들면, 비드 블라스팅에 의하여 형성될 수 있는 무작위 패턴과는 반대로, 상기 패턴은 반복적인 패턴이다. 돌출부(22)의 패턴은 결과적으로 형성될 수 있는 미시-패턴(아래에서 논의됨)으로부터 상기 패턴을 구분하기 위하여 거시-패턴이라 칭할 수 있다. 상기 돌출부(22)는 인치당 약 28~80, 전형적으로는 약 40의 밀도로 형성되어질 수 있다. 특정한 적용에 있어서, 상기 돌출부는 인치당 약 28~80의 티쓰(teeth)(TPI), 전형적으로는 약 40 TPI를 갖는 기구로 형성되어질 수 있다. 상기 기구의 티쓰는 상기 돌출부(22)와 1:1로 대응될 수 있다. 상기 돌출부(22)는 플랜지(16)의 표면(도 3) 및/또는 대안으로는 페이스(12)의 비스퍼터링된 영역을 가로질러 형성되어질 수 있으며, 또는 부가적으로 상기 측벽 표면(14)를 따라 돌출부를 형성할 수 있다.
도 6은 상기 돌출부를 구부리는 기계적인 힘에 상기 돌출부(22)가 놓여진 후의, 확대된 영역(20)을 보여준다. 상기 기계적인 힘은 예를들면, 볼 또는 롤러를 포함하는 어떠한 적절한 기구에 의하여 제공될 수 있다. 또한, 상기 구부러진 돌출부는 또한 CNC 기구를 가지고 적절한 방향의 기계가공을 이용하여 형성되어질 수도 있다. 상기 구부러진 돌출부는 상기 돌출부 사이의 캐비티(23)로 정의하며, 상기 캐비티는 재증착된 재료 및/또는 다른 소스의 파티클을 붙잡는 작용을 할 수 있다.
다시 도 3을 살펴보면, 측벽(14)은 스퍼터링 페이스(12)에 인접하며, 상기 스퍼터링 페이스의 주변에 타겟구조(10)의 측면 둘레를 형성하는 것으로 생각될 수 있다. 따라서, 도 6의 상기 구부러진 돌출부(22)(곡선형태의 돌출부라고도 말할 수 있는)는 상기 측벽을 따라 측면방향으로 열려있는 캐비티(23)를 형성하는 것으로 이해될 수 있다. 상기 캐비티(23)는 다르게는 상기 구부러진, 또는 곡선형태의 돌출부(22)에 의하여 형성된 반복된 패턴의 리셉타클로 간주될 수 있다. 상기 리셉타클(23)은 재증착된 재료, 또는 PVD공정동안 파티클 소스의 하나일 수 있는 다른 재료를 보유하기 위하여 궁극적으로 이용될 수 있다. 상기 리셉타클(23)은 상기 리셉타클의 내부 둘레를 둘러싼 내부표면(27)을 갖는다.
만약 상기 스퍼터링 페이스(12)(도 3)가 타겟구조(10)의 상부표면으로 정의된다면(예를들어 상기 타겟구조가 도 3의 오리엔테이션으로 간주된다면), 상기 도시된 캐비티는 아래쪽으로 개방된다. 본 발명의 다른 관점에서(도시되지 않음), 상기 곡선형태의 돌출부는 도 3의 방향에서 위쪽으로 개방된 또는 측면쪽으로 개방된 캐비티를 형성할 수 있다. 따라서, 본 발명은 스퍼터링 페이스가 타겟구조의 상부표면으로 정의되는 관점을 포함하며, 그리고 곡선형태의 돌출부가 상기 스퍼터링 페이스의 상기 정의된 상부표면에 대하여 아래쪽, 위쪽 및 측면쪽 방향 중 하나 이상으로 측벽을 따라 측면방향으로 개방된 캐비티를 형성하기 위하여 상기 타겟구조의 측벽을 따라 형성되는 관점을 포함한다. 상기 스퍼터링 페이스는 기준이 되는 외부 프레임에 대하여 상기 타겟구조의 어떤 특정한 방향을 지정하는 것보다는 상기 곡선형태의 돌출부에 의하여 형성된 상기 캐비티의 상대적인 방향을 설명할 목적으로 상부표면으로 정의된다는 것을 주목하여야 한다. 따라서, 상기 스퍼터링 페이스(12)(도 3)는 상기 타겟구조를 외부에서 보는 사람에게는 상기 타겟구조의 위쪽 표면, 상기 타겟구조의 아래쪽 표면, 또는 상기 타겟구조의 측면쪽 표면으로 보일 수 있으나; 다음의 본 발명의 명세서 및 청구항을 해석할 목적으로, 상기 표면은 곡선형태의 돌출부(22)에 의하여 형성된 상기 캐비티(23)의 개구부의 방향에 대한 상기 스퍼터링 페이스의 관계를 이해하기 위하여 정의된 상부표면으로 간주될 수 있다.
타겟구조(10)가 스퍼터링 챔버(예를들면, 도 1의 챔버(12)와 같이)에서 궁극적으로 이용되는 방항에서, 상기 캐비티(23)는 위쪽으로 개방되는 것이 유리할 수 있다. 따라서, 상기 타겟구조의 상부표면으로 정의되는 스퍼터링 표면(12)에 대하여 상기 캐비티가 도시된 아래쪽 형상으로 개방되는 것이 유리할 수 있다.
도 7은 도 6 구조의 확대된 영역(30)을 예시하며, 특히 단독 돌출부(22)를 예시한다.
도 6 및 7의 곡선형태의 돌출부(22)는 예를들면, 약 0.0001~0.1인치(통상적으로는 약 0.01인치)인 표면위로의 높이 "H", 그리고 약 0.001~1인치(통상적으로는 약 0.027인치)인 반복 거리("R")를 가질 수 있다. 상기 거리 "R"은 상기 곡선형태의 돌출부(22)의 주기적인 반복 거리로 생각될 수 있다.
특정한 관점에 있어서, 곡선형태의 돌출부(22)는 상기 곡선형태의 돌출부가 측벽(14)에 결합되는 베이스(base, 25)를 가질 수 있는 것으로 고려되어질 수 있으며, 측벽(14)은 상기 곡선형태의 돌출부의 베이스 사이에 걸쳐있는 표면(15)을 갖는 것으로 고려되어질 수 있다. 상기 곡선형태의 돌출부는 통상적으로 약 0.0001~0.01인치의 측벽위로의 최대 높이를 가질 것이다.
도 8 및 9는 캐비티 또는 디봇(divots)과 같은 상기 돌출부를 따라 뻗어있는 미세구조(32)를 형성하기 위하여 압축된 파티클 스트림(stream)(예를들면, 비드-블라스팅)에 노출된 후dml, 상기 돌출부를 보여준다. 상기 파티클은 바람직하게는 상기 리셉타클로 침투하여 상기 내부표면(27)을 거칠게 한다(도시된 바와 같음).
상기 미세구조를 형성하기 위하여 이용된 상기 파티클은 예를들면, 실리콘 카바이드, 알루미늄 옥사이드, 고체 H2O(얼음), 또는 고체 이산화탄소중 하나 이상을 포함할 수 있다. 만약 상기 파티클이 비휘발성 재료를 포함한다면, 상기 파티클을 제거하기 위하여 디봇(32)의 형성후 클리닝 단계가 도입될 수 있다. 예를들어, 만약 상기 파티클이 실리콘 카바이드 또는 알루미늄 옥사이드를 포함한다면, 돌출부(22)가 클리닝 재료의 배쓰(bath) 또는 스트림(stream)에 노출되고, 그리고/또는 적절한 브러싱 기구(와이어 브러시처럼)로 브러시되는 클리닝 단계가 이용될 수 있다. 적절한 스트림은 고체 H2O 또는 고체 이산화탄소 파티클을 포함하는 스트림일 수 있다. 만약 상기 파티클이 휘발성 파티클(고체 얼음 또는 고체 CO2처럼)로 본질적으로 구성되거나, 또는 구성되는 디봇(32)을 형성하기 위하여 초기부터 이용된다면, 이후 상술한 클리닝 단계는 생략될 수 있다. 특정한 관점에서, 상기 비드-블라스팅 매체는 24 그릿(grit) Al2O3 매체이며, 상기 비드-블라스팅은 예를들면, 약 1~4000 마이크로-인치 RA, 바람직하게는 약 50~2000 마이크로-인치 RA, 그리고 통상적으로는 약 100~300 마이크로-인치 RA에서 행해진다.
본 발명의 비드-블라스팅은 종래기술 공정의 통상적인 압력보다 매우 낮은 압력에서 행해질 수 있는데, 이것은 본 발명으로 처리된 구조에서 비드-블라스트된 파티클이 파묻히게 될 가능성을 감소할 수 있다. 특히, 종래기술의 비드-블라스팅은 통상적으로 적어도 약 80 psi의 압력에서 행해진다(예를들면, 평균 적어도 약 80 psi인 미립자에 의하여 구조상에 부여되는 충격 압력을 가지고 구조에 미립자를 밀어냄에 의하여 행해진다). 이와는 달리, 본 발명의 비드-블라스팅은 20 psi 이하의 압력에서 행해질 수 있다. 파묻혀 남아있거나 아니면 본 발명에 따라 처리된 표면과 결합된 비드-블라스트된 파티클이 있을 가능성을 보다 감소하기 위하여, 상기 표면은 상기 비드-블라스팅후 상기 표면을 기계적으로 브러싱함에 의하여(예를들면, 와이어 브러시를 이용하여), 그리고/또는 휘발성 클리닝 에이젼트로 상기 표면을 스프레이함에 의하여(예를 들면, CO2를 표면에 블라스팅 함으로써), 및/또는 비휘발성 클리닝 에이젼트로 상기 표면을 스프레이함에 의하여 클리닝될 수 있다.
도 8 및 9의 공정단계에서 보여준 측벽(14)은 그 안에 거시-스케일 및 미시-스케일 구조를 둘다 갖는 트랩핑 영역을 포함하는 표면을 갖는 것으로 생각될 수 있다. 특히, 돌출부(22)는 0.01인치의 길이를 가질 수 있으며, 기판위에 형성된 거시-스케일 형상인 것으로 간주될 수 있다. 상기 돌출부내 형성된 상기 디봇은 돌출부(22)의 표면을 따라 형성된 미시-스케일 구조인 것으로 간주될 수 있다. 상기 미시-스케일과 거시-스케일의 조합은 스퍼터-증착된 층으로의 바람직하지 못한 파티클의 유입과 관련한 본 명세서내에서 이전에 언급한 문제를 경감할 수 있으며, 심지어는 막을 수도 있다.
비록 여기에 설명된 본 발명의 대표적인 관점은 상기 돌출부를 구부린 후 돌출부(22) 위에 미세구조를 형성하지만, 본 발명은 돌출부를 구부리기 전에 상기 미세구조를 형성시키는 다른 관점(도시되지 않음)을 포함하는 것으로 이해될 수 있다. 특히, 돌출부(22)는 구부러지고 그 결과 비드-블라스팅을 겪기 보다는, 도 5의 공정단계에서 비드-블라스팅 과정을 겪고, 이후에 구부러질 수도 있다.
도 5 내지 9의 돌출부(22)는 도 3의 일부 또는 모든 영역(18)을 따라 형성될 수 있다. 따라서, 상기 돌출부는 적어도 부분적으로 측벽(14)을 따라, 그리고/또는 적어도 부분적으로 플랜지(16)를 따라, 그리고/또는 페이스(12)의 비스퍼터링된 측면 주변을 따라 신장할 수 있다. 특별한 경우에는, 돌출부는 전체적으로 측벽(14)을 따라, 그리고/또는 전체적으로 플랜지(16)를 따라, 그리고/또는 전체적으로 페이스(12)의 비스퍼터링 측면 주변을 따라 신장할 수 있다.
도 2 및 3은 모놀리식 타겟 구조를 예시한다. 당업계에서 통상적인 지식을 가진 자는 스퍼터링 타겟 구조가 타겟/백킹 플레이트 구조를 포함할 수도 있다는 것을 인지할 것이다. 특히, 스퍼터링 타겟은 스퍼터링 챔버(도 1을 참조하여 설명된 챔버와 같은)에서 상기 타겟의 제공 이전에 백킹 플레이트에 접착될 수 있다. 상기 타겟/백킹 플레이트 구조는 도 2 및 3의 모놀리식 타겟의 형태를 포함하는 어떠한 원하는 형태도 가질 수 있다. 상기 백킹 플레이트는 상기 타겟보다 값싸며, 상기 타겟보다 제조하기 쉽고, 또는 상기 타겟이 갖지 못하는 다른 원하는 물성을 갖는 재료로 제조될 수 있으며, 상기 스퍼터링 챔버내에 상기 타겟을 유지하기 위하여 이용된다. 본 발명은 모놀리식 타겟구조를 처리하기 위한 도 2-9에 설명된 것과 유사한 방식으로 타겟/백킹 플레이트 구조를 처리하기 위하여 이용될 수 있다.
도 10 및 11은 본 발명의 방법에 따라 처리될 수 있는 대표적인 타겟/백킹 플레이트 구조(또는 집합체)(200)를 예시한다. 도 10 및 11을 살펴보면, 도 2-9를 설명할때 위에서 이용되었던 것처럼, 유사한 숫자가 이용될 것이다.
구조(200)는 백킹 플레이트(204)에 결합된 타겟(202)을 포함한다. 상기 타겟과 백킹 플레이트는 도시된 집합체내 계면(206)에서 결합한다. 타겟(202)와 백킹 플레이트(204) 사이의 결합은 예를들면, 땜납 접합 또는 확산 접합을 포함하는 어떠한 적합한 결합일 수도 있다. 타겟(202)는 금속, 세라믹 등을 포함하는 어떠한 바람직한 재료도 포함할 수 있다. 특정한 관점에서, 상기 타겟은 도 2 및 3의 타겟(10)에 대하여 이전에 설명하였던 하나 이상의 재료를 포함할 수 있다. 백킹 플레이트(204)는 어떠한 적당한 재료 또는 재료들의 조합을 포함할 수 있으며, 예를들면, Al, Cu 및 Ti중 1종 이상과 같은 1종 이상의 금속을 종종 포함할 것이다.
구조(200)는 도 2 및 3의 타겟구조와 유사한 형태를 갖는다. 따라서, 구조(200)는 스퍼터링 페이스(12), 측벽(14) 및 플랜지(16)을 갖는다. 어떤 다양한 비스퍼터링된 타겟(200)의 표면도 도 2-9를 참조하여 상기에서 설명된 처리와 유사한 본 발명의 방법으로 처리될 수 있다. 따라서, 구조(200)의 도시된 영역(18)의 전부 또는 일부는 처리될 수 있다.
도 11의 구조(200)와 도 3의 구조(10)의 차이는 도 11의 측벽(14)이 백킹 플레이트(204)의 측벽과 타겟(202)의 측벽을 둘다 포함하나, 도 3 구조의 측벽(14)은 오직 타겟 측벽만을 포함한다는데 있다. 그러므로, 도 11 구조의 처리된 영역(18)은 백킹 플레이트(204)의 측벽을 따라 형성된 파티클 트랩 그리고/또는 타겟(202)의 측벽을 따라 형성된 파티클 트랩을 포함할 수 있다. 부가적으로 또는 이를 대신하여, 상기 처리된 영역은 플랜지(16)를 따라 형성된 파티클 트랩을 포함할 수 있으며, 그리고/또는 페이스(12)의 비스퍼터링된 부분을 따라 형성된 파티클 트랩을 포함할 수 있다. 상기 파티클 트랩은 도 4-9를 참조하여 설명된 것과 동일한 방법으로 형성되어질 수 있다.
구조(200)의 타겟(202)은 상기 타겟이 상기 백킹 플레이트에 접착되기 전 또는 후에 측벽영역 및/또는 상기 스퍼터링 페이스의 비스퍼터링된 영역을 따라 파티클 트랩을 형성하기 위하여 처리되어질 수 있다. 유사하게, 상기 구조의 백킹 플레이트(204)는 상기 백킹 플레이트가 상기 타겟에 접착되기 전 또는 후에 측벽 영역 및/또는 플랜지 영역을 따라 파티클 트랩을 형성하기 위하여 처리되어질 수 있다. 통상적으로, 상기 타겟과 상기 백킹 플레이트 모두는 파티클 트랩을 형성하기 위하여 처리된 하나 이상의 표면을 가질 것이며, 구조(200)의 타겟 및/또는 백킹 플레이트의 처리는 상기 타겟을 상기 백킹 플레이트에 접착시킨 후에 행해질 것이고, 그 결과 상기 타겟과 백킹 플레이트는 동일한 공정 기구를 가지고 동시에 처리될 수 있다.

Claims (35)

  1. 비스퍼터링되는 영역을 따라 돌출부의 패턴을 형성하는 단계;
    상기 돌출부를 구부리는 단계; 및
    상기 돌출부를 고압의 파티클 스트림에 노출시켜 상기 돌출부상에 미세구조를 형성하는 단계;를 포함하는 PVD 타겟의 비스퍼터링되는 영역의 처리방법.
  2. 제 1항에 있어서, 상기 타겟이 모놀리식 타겟임을 특징으로 하는 PVD 타겟의 비스퍼터링된 영역의 처리방법.
  3. 제 1항에 있어서, 상기 타겟을 타겟/백킹 플레이트 구조로 결합하기 위하여, 상기 타겟을 백킹 플레이트에 접합하는 단계를 추가로 포함하는 PVD 타겟의 비스퍼터링된 영역의 처리방법.
  4. 제 3항에 있어서, 상기 타겟을 상기 백킹 플레이트에 결합하는 것은 상기 비스퍼터링된 영역을 따라 돌출부의 패턴을 형성하기 이전에 행해지는 것을 특징으로 하는 PVD 타겟의 비스퍼터링된 영역의 처리방법.
  5. 제 4항에 있어서, 상기 타겟은 측벽을 가지며; 상기 비스퍼터링된 영역은 상기 타겟의 측벽의 적어도 일부분을 포함하고; 상기 백킹 플레이트는 측벽을 가지며, 그리고
    상기 백킹 플레이트 측벽의 적어도 일부분 및 상기 타겟 측벽의 적어도 일부분을 따라서 신장하는 돌출부의 패턴을 형성하는 것을 추가로 포함하는 PVD 타겟의 비스퍼터링된 영역의 처리방법.
  6. 제 1항에 있어서, 상기 돌출부는 상기 돌출부가 상기 파티클에 노출되기 이전에 구부러지는 것을 특징으로 하는 PVD 타겟의 비스퍼터링된 영역의 처리방법.
  7. 제 1항에 있어서, 상기 돌출부는 상기 돌출부가 상기 파티클에 노출된 후에 구부러지는 것을 특징으로 하는 PVD 타겟의 비스퍼터링된 영역의 처리방법.
  8. 제 1항에 있어서, 돌출부의 패턴은 상기 타겟의 비스퍼터링된 영역으로 절단하는 CNC 기구를 이용함으로써 스크롤 패턴으로 형성되는 것을 특징으로 하는 PVD 타겟의 비스퍼터링된 영역의 처리방법.
  9. 제 1항에 있어서, 상기 파티클이 고체 H2O와 고체 CO2중 1종 또는 2종을 포함함을 특징으로 하는 PVD 타겟의 비스퍼터링된 영역의 처리방법.
  10. 제 1항에 있어서, 상기 파티클이 실리콘 카바이드와 알루미늄 옥사이드중 1종 또는 2종을 포함하며, 상기 비스퍼터링된 영역을 상기 고압의 스트림에 노출하는 것은 상기 노출동안 상기 스트림내에서 20 psi 미만의 압력을 이용하는 것을 포함함을 특징으로 하는 PVD 타겟의 비스퍼터링된 영역의 처리방법.
  11. 제 1항에 있어서, 상기 파티클이 실리콘 카바이드와 알루미늄 옥사이드중 1종 또는 2종을 포함하며; 그리고
    상기 파티클로의 노출후 상기 비스퍼터링된 영역을 브러싱하는 것을 추가로 포함하는 PVD 타겟의 비스퍼터링된 영역의 처리방법.
  12. 제 1항에 있어서, 상기 파티클이 실리콘 카바이드와 알루미늄 옥사이드중 1종 또는 2종을 포함하며; 그리고
    상기 파티클로의 노출후 상기 비스퍼터링된 영역을 클리닝 에이젼트의 스트림에 노출하는 것을 추가로 포함하는 PVD 타겟의 비스퍼터링된 영역의 처리방법.
  13. 제 12항에 있어서, 상기 클리닝 에이젼트는 고체 H2O와 고체 CO2중 1종 또는 2종을 포함함을 특징으로 하는 PVD 타겟의 비스퍼터링된 영역의 처리방법.
  14. 제 1항에 있어서, 상기 구부러진 돌출부는 베이스(bases)를 가지고, 상기 타겟의 비스퍼터링된 영역은 상기 구부러진 돌출부의 베이스 사이에 신장하는 표면을 가지며, 상기 구부러진 돌출부는 상기 표면위로 약 0.0001~0.01인치의 최대 높이를 갖는 것을 특징으로 하는 PVD 타겟의 비스퍼터링된 영역의 처리방법.
  15. 제 1항에 있어서, 상기 비스퍼터링된 영역을 가로지르는 구부러진 돌출부의 주기적인 반복은 약 0.0001~1인치의 거리로 발생하는 것을 특징으로 하는 PVD 타겟의 비스퍼터링된 영역의 처리방법.
  16. 스퍼터링 페이스에 근접한 측벽을 가지며,
    상기 측벽은 타겟의 측면 주변부를 형성하고, 상기 타겟은 상기 측벽을 따라 측면방향으로 개방되는 캐비티를 형성하는 상기 측벽을 따른 곡선형태의 돌출부 패턴을 포함하는 PVD 타겟.
  17. 제 16항에 있어서, 상기 타겟은 타겟/백킹 플레이트 구조의 일부인 것을 특징으로 하는 PVD 타겟.
  18. 제 17항에 있어서, 상기 백킹 플레이트가 측벽을 가지며, 곡선형태의 돌출부 패턴이 상기 백킹 플레이트의 측벽을 따라 신장하는 것을 특징으로 하는 PVD 타겟.
  19. 제 18항에 있어서, 상기 백킹 플레이트는 플랜지를 가지며, 곡선형태의 돌출부 패턴이 상기 백킹 플레이트의 플랜지를 따라 신장하는 것을 특징으로 하는 PVD 타겟.
  20. 제 16항에 있어서, 상기 곡선형태의 돌출부는 베이스를 가지며, 상기 측벽은 상기 곡선형태의 돌출부의 베이스 사이에 신장하는 표면을 가지고, 상기 곡선형태의 돌출부는 상기 측벽 표면 위로 약 0.0001~0.01인치의 최대 높이를 갖는 것을 특징으로 하는 PVD 타겟.
  21. 제 16항에 있어서, 상기 측벽을 가로지르는 곡선형태의 돌출부의 주기적인 반복은 약 0.0001~1인치의 거리로 발생하는 것을 특징으로 하는 PVD 타겟.
  22. 제 16항에 있어서, 상기 곡선형태의 돌출부위에 비드-블라스트-형성된 미세구조를 추가로 포함하는 PVD 타겟.
  23. 제 16항에 있어서, 상기 스퍼터링 표면이 상부 표면으로 정의되며, 상기 캐비티가 상방으로 개방되는 것을 특징으로 하는 PVD 타겟.
  24. 제 16항에 있어서, 상기 스퍼터링 표면이 상부 표면으로 정의되며, 상기 캐비티가 하방으로 개방되는 것을 특징으로 하는 PVD 타겟.
  25. 제 16항에 있어서, 상기 스퍼터링 표면이 상부 표면으로 정의되며, 상기 캐비티가 측방으로 개방되는 것을 특징으로 하는 PVD 타겟.
  26. 제 16항에 있어서, 상기 측벽에 의하여 상기 스퍼터링 페이스로부터 이격된 플랜지를 추가로 포함하며, 상기 플랜지가 표면을 가지며, 그리고
    곡선형태의 돌출부 패턴이 상기 플랜지의 상기 표면의 적어도 일부분을 따라 신장하는 것을 특징으로 하는 PVD 타겟.
  27. 스퍼터링 페이스에 근접한 측벽을 가지며,
    상기 측벽을 따라 반복된 리셉타클의 패턴;과 상기 리셉타클의 내부 표면위에 미세구조;를 포함하고,
    상기 리셉타클은 상기 리셉타클의 내부 주변부를 따라 내부 표면을 갖는 PVD 타겟/백킹 플레이트 구조.
  28. 제 27항에 있어서, 상기 측벽의 일부는 타겟에 포함되며,
    리셉타클의 패턴은 상기 타겟에 의하여 포함되는 상기 측벽의 일부를 따라 존재하는 것을 특징으로 하는 PVD 타겟/백킹 플레이트 구조.
  29. 제 28항에 있어서, 상기 측벽의 일부는 상기 백킹 플레이트에 포함되며, 리셉타클의 패턴이 상기 백킹 플레이트에 의하여 포함되는 측벽의 일부를 따라 존재하는 것을 특징으로 하는 PVD 타겟/백킹 플레이트 구조.
  30. 제 27항에 있어서, 상기 측벽의 일부는 상기 백킹 플레이트에 포함되며, 리셉타클의 패턴이 상기 백킹 플레이트에 의하여 포함되는 측벽의 일부를 따라 존재하는 것을 특징으로 하는 PVD 타겟/백킹 플레이트 구조.
  31. 제 27항에 있어서, 상기 리셉타클이 상기 측벽으로부터 확장된 구부러진 돌출부에 의하여 한정되고, 상기 구부러진 돌출부는 베이스를 가지며, 상기 측벽은 상기 구부러진 돌출부의 베이스 사이에 신장하는 표면을 가지고, 그리고 구부러진 돌출부는 상기 측벽 표면위로 약 0.0001~0.01인치의 최대 높이를 갖는 것을 특징으로 하는 PVD 타겟/백킹 플레이트 구조.
  32. 제 31항에 있어서, 상기 구부러진 돌출부의 주기적인 반복은 약 0.0001~1인치의 거리로 발생하는 것을 특징으로 하는 PVD 타겟/백킹 플레이트 구조.
  33. 제 27항에 있어서, 상기 미세구조는 비드-블라스트된 구조에 해당하는 것을 특징으로 하는 PVD 타겟/백킹 플레이트 구조.
  34. 제 27항에 있어서, 측벽에 의하여 상기 스퍼터링 페이스로부터 이격된 표면을 갖는 플랜지를 추가로 포함하며, 상기 플랜지는 표면을 가지고, 그리고
    리셉타클의 반복된 패턴이 상기 플랜지의 상기 표면의 적어도 일부를 따라 신장하는 것을 특징으로 하는 PVD 타겟/백킹 플레이트 구조.
  35. 제 33항에 있어서, 상기 미세구조가 상기 플랜지의 상기 표면의 적어도 일부를 따라 신장하는 리셉타클 상에 존재하는 것을 특징으로 하는 PVD 타겟/백킹 플레이트 구조.
KR1020057000866A 2002-07-16 2003-07-11 Ｐｖｄ 타겟 및 타겟의 처리방법 KR20050029223A (ko)

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