KR20060121862A

KR20060121862A - 입자 트랩을 형성하기 위한 증착공정 부재의 처리방법, 및그 위에 입자 트랩을 갖는 증착공정 부재

Info

Publication number: KR20060121862A
Application number: KR1020067004788A
Authority: KR
Inventors: 김재연; 스콧 알. 세일스; 제닌 케이. 카도쿠스; 테리 제이. 펠란
Original assignee: 허니웰 인터내셔널 인코포레이티드
Priority date: 2003-09-11
Filing date: 2004-09-10
Publication date: 2006-11-29
Also published as: TW200609366A; JP2007517133A; WO2005026408A2; EP1682689A2; CN1849409A; WO2005026408A3

Abstract

본 발명은 PVD 부재들의 표면을 따라 입자 트랩들을 형성하는 방법을 포함하며, 그리고 그 위에 입자 트랩들을 갖는 PVD 부재들을 포함한다. 본 발명은 비드-블라스팅을 위한 고가용성 매체의 이용을 포함할 수 있으며, 그리고/또는 비드-블라스팅 매체와 같은 금속성 재료들의 이용을 포함할 수 있다. 본 발명은 또한 입자 트랩들이 요망되는 벡킹 플레이트의 영역들을 따라 삽입체의 형성을 포함하며, 상기 삽입체는 상기 벡킹 플레이트 보다 우수한 입자-트래핑 특성을 갖는 조성으로 되어 있다.

타겟, 벡킹 플레이트, 비드-블라스팅, 트랩

Description

입자 트랩을 형성하기 위한 증착공정 부재의 처리방법, 및 그 위에 입자 트랩을 갖는 증착공정 부재{METHODS OF TREATING DEPOSITION PROCESS COMPONENTS TO FORM PARTICLE TRAPS, AND DEPOSITION PROCESS COMPONENTS HAVING PARTICLE TRAPS THEREON}

본 출원은 2003.9.11일에 출원된 미국 가출원 번호 US60/502,689호에 대한 우선권주장 출원이며, 또한 2004.2.9일에 출원된 미국 가출원 번호 US60/543,457호에 대한 우선권주장 출원이다.

본 발명은 예컨대, 스퍼터 타겟과 같은 물리증기증착(PVD) 공정 부재들의 영역을 따라 입자 트랩을 형성하는 방법에 관한 것이다.

PVD 방법은 기재 표면을 따라 재료의 막(film)을 형성함에 사용되고 있다. PVD 방법은 집적회로 구조 및 디바이스의 제조에 궁극적으로 이용되는 층들을 형성하기 위한, 예컨대 반도체 제조공정들에 이용될 수 있다.

PVD 조업을 도 1의 스퍼터링 장치(110)를 참조하여 설명한다. 장치(110)는 이온금속 플라즈마(IMP) 장치의 일예로, 측벽(114)을 갖는 챔버(112)를 포함한다. 챔버(112)는 전형적으로 고진공 챔버이다. 타겟(10)이 상기 챔버의 상부 영역에 제공되고, 기재(118)는 상기 챔버의 하부 영역에 제공되어 있다. 기재(118)는 홀더 (120)상에 유지되며, 이는 전형적으로 정전기 척(chuck)을 포함한다. 타겟(10)은 적절한 지지 부재(도시되지 않은)로 유지될 수 있으며, 이는 또한 파워 소스를 포함할 수 있다. (도시되지 않은) 상부 쉴드가 상기 타겟(10)의 에지들을 쉴드하기 위하여 제공될 수 있다. 타겟(10)은 예컨대, In, Sn, Ni, Ta, Ti, Cu, Al, Ag, Au, Nb, Pt, Pd, W 및 Ru중 1종 이상을 포함하고 상기 다양한 금속들 중 하나 이상의 합금을 포함할 수 있다. 상기 타겟은 단일 타겟일 수 있으며, 또한 타겟/벡킹 플레이트 조립체의 일부 일 수가 있다.

기재(118)는 예컨대, 예를 들면 단결정 실리콘 웨이퍼와 같은 반도체 웨이퍼를 포함할 수 있다.

상기 타겟(10)의 표면으로부터 재료가 기재(118) 쪽으로 스퍼터된다. 상기 스퍼터된 재료는 화살표(122)로 나타나 있다.

일반적으로, 상기 스퍼터된 재료는 많은 다른 방향으로 그 타겟 표면을 남길 것이다. 이는 문제가 될 수 있으며, 상기 스퍼터된 재료가 기재(118)의 상부면에 상대적으로 직교하는 방향으로 돌려짐이 바람직하다. 따라서 집속코일(126)이 챔버(112) 내에 제공되어 있다. 상기 집속코일은 스퍼터된 재료(122)의 배향을 개선할 수 있으며, 그 스퍼터링 재료가 기재(118)의 상부 표면과 상대적으로 직교하도록 유도한다.

코일(126)은 상기 코일의 측벽 및 챔버(112)의 측벽(114)를 통하여 또한 신장하는 것으로 나타나는 핀(128)에 의해 챔버(112)내에 위치되어 있다. 핀(128)은 그 나타난 구조에서 스크류(132)를 보유하며 유지된다. 도 1의 도식적인 설명은 코 일(126)의 내부표면을 따라 상기 핀들의 헤드(130)를 나타내며, 챔버 측벽(114)의 외부 표면을 따라 그 보유하는 스크류들의 다른 헤드(132) 세트를 나타낸다.

스페이서[140:흔히 컵스(cups)라 불리 우는]가 핀(128)을 따라 신장 되며, 측벽(114)으로부터 스페이스 코일(126)에 이용된다.

입자들이 형성되면, 증착 공정에서 입자들이 증착된 필름 내로 떨어지고 그 필름의 소망하는 특성을 훼손할 수 있는 문제점들이 발생할 수 있다. 따라서 증착공정 동안 입자들이 소망하는 재료내에 떨어짐과 관련된 문제들을 경감할 수 있는 트랩(trap)들을 개발됨이 소망스럽다.

입자 형성을 경감하기 위해 PVD 타겟을 개조하는 약간의 노력들이 이루어지고 있다. 예를 들면, 그 구조화된 표면이 그 표면을 따라 형성된 입자들을 잡을 수 있다는 기대를 가지며, 타겟의 측벽을 따라 조직화된 표면을 형성함에 비드-블라스팅(bead-blasting)이 이용되어 오고 있다. 또한 입자들을 잡을 수 있는 적절한 구조를 형성하기 위한 노력으로 타겟 표면상에 구조를 형성하기 위하여 널링(knurling)과 머쉰 스크롤링(machine scrolling)이 이용되어 오고 있다.

비록 어떤 구조화된 표면은 입자 형성을 감소하는 것으로 확인되지만, 여러 구조화된 표면들에는 문제가 존재한다. 예를 들면, 전형적으로 베드-블라스팅은 큰 힘으로 상기 타겟에 블라스팅되는 입자들을 이용한다. 상기 블라스팅으로부터 약간의 입자들은 그 블라스팅 공정 동안 상기 타겟재료 내에 들어갈 수 있으며, PVD 챔버내에 삽입될 때 상기 타겟 재료내에 잔류한다. 상기 비드들의 표면은 입자-트래핑 영역(particle-trapping region)을 들어가는 재증착 재료에 대한 상대적으로 약 한 접착을 가질 수 있으며, 따라서 상기 입자 트래핑 영역의 성능이 열화 된다.

입자-트래핑 영역에 삽입된 비드-블라스팅된 입자들과 관련한 문제점들을 감소시키고, 바람직하게는 제거하는 새로운 방법을 개발함이 소망스럽다. 이러한 새로운 방법은, 이에 제한되지는 않지만 챔버의 내부 측벽, 코일, 커버링, 클램프, 쉴드, 핀, 컵스등 중 하나 이상의 표면을 포함하는, 스퍼터된 재료에 노출될 수 있는 챔버 내 수많은 부재들의 비-스퍼터된 표면들과 관련된 입자-트래핑 영역으로의 이용이 적용되고; 추가하여, 또는 또다르게는 PVD 타겟의 비-스퍼터된 표면상에 입자-트래핑 영역을 형성하기 위한 새로운 방법의 이용됨이 소망스러울 것이다.

그 일견지에서, 본 발명은 비드-블라스팅 공정 이후 그 매체(media)를 제거하기 위한 비드-블라스트 매체의 가용화(solubilization)를 포함한다. 상기 매체는 초기에는 입자 형태로 제공되어 표면을 거칠게 하기 위한 비드-블라스팅을 위하여 사용된다. 상기 비드-블라스팅 매체는 용매에 많이 용해되며, 후속하여 그 비드-블라스팅된 표면이 상기 용매에 노출됨으로써 거칠어진 표면과 관련될 수 있는 비드-블라스팅된 매체를 용해한다. 예시적인 매체는 암모늄 염화물, 그리고 도 1a 및 도 2a의 그룹으로부터 원소들을 포함하는 다양한 할라이드염을 포함할 수 있다. 특별한 견지에서, 상기 매체는 예컨대 염화나트륨 또는 염화칼륨과 같은 하나 이상의 알카리 할라이드염을 포함할 수 있으며, 이러한 적용에 있어서, 상기 매체를 제거함에 이용되는 용매는 (예컨대 유기금속과 같은) 유기재료를 포함할 수 있으며, 상기 용매는 상기 유기재료를 용해함에 적합한 유기용매를 포함할 수 있다.

그 일견지에 있어서, 본 발명은 비드-블라스팅을 위한 금속의 이용에 관한 것이다. 상기 비드-블라스팅은 PVD 부재의 표면을 거칠게 하기 위해 사용된다. 이러한 표면은 금속(원소 금속의 형태, 또는 합금의 형태 중 어느 하나)을 포함할 수 있으며, 상기 비드-블라스팅에 사용되는 금속들은 상기 PVD 부재 표면의 금속보다 경할 수 있다. 특별한 견지에 있어서, 상기 비드-블라스팅에 이용되는 금속들은 상대적으로 순수한 형태이며, 상술하면 (중량비로) 99% 순도 이상의 금속 함량을 가진다.

그 일견지에 있어서, 본 발명은 그 타겟의 외주 측면을 따라 그리고 상기 타겟에 근접하는 플랜지를 따라 신장하는 비-스퍼터된 영역을 갖는 타겟/벡킹 플레이트(backin plate) 구조를 포함한다. 상기 구조는 상기 플랜지 내에 제공되며 입자 트랩을 형성함에 이용을 위해 적합한 재료를 포함하는 삽입체(insert)를 포함한다. 예시적인 견지에 있어서, 상기 타겟은 탄탈륨을 포함할 수 있으며, 상기 벡킹 플레이트는 구리를 포함할 수 있으며, 그리고 상기 삽입체는 알루미늄, 티타늄 및 탄탈륨중 하나 이상을 포함할 수 있다.

도 1은 물리적 증기증착(예컨대, 스퍼터링) 중을 나타내는 종래기술의 물리적 증기증착장치에 대한 개략 단면도이다.

도 2는 본 발명의 방법에서 이용을 위해 적합한 예시적인 타겟 구조에 대한 개략 평면도이다.

도 3은 도 2의 라인 3-3을 따른 개략 단면도이다.

도 4는 도 3의 타겟 구조(도 3에서 4로 레벨된 영역)에 대한 확대 영역도이며, 본 발명의 예시적인 방법의 예비적인 공정단계에서 나타난다.

도 5는 도 4에 후속하는 공정단계에서 나타나는 도 4의 확대된 영역의 도면이다.

도 6은 도 5에 후속하는 공정단계에서 나타나는 도 4의 확대된 영역의 도면이다.

도 7은 도 6 구조의 일부에 대한 확대도이다.

도 8은 도 6에 후속하는 공정단계에서 나타나는 도 4의 확대된 영역의 도면이다.

도 9는 도 8 구조의 일부에 대한 확대도이다.

도 10은 본 발명의 방법으로 이용에 적합한 예시적인 타겟/벡킹 플레이트의 개략적인 평면도이다.

도 11은 도 10의 라인 11-11을 따른 개략단면도이다.

도 12는 본 발명의 견지에 따른 예시적인 타겟/벡킹 플레이트 구조의 개략 단면도이다.

도 13은 도 12와 유사한 본 발명의 견지에 예시적인 타겟/벡킹 플레이트 구조의 개략 단면도이다.

도 14는 도 13의 라인 14-14에 따른 타겟/벡킹 플레이트 구조에 대한 개략적인 평면도이다.

본 발명은 PVD 부재의 하나 이상의 표면상에 형성될 수 있는 입자-트래핑 영역(particle-traping regoin)과, 그 입자-트래핑 영역을 형성하는 방법을 포함한다. 상기 입자-트래핑 영역들은 증착공정 동안 상기 부재상에 증착되는 재료들을 트래핑하기 위해 이용될 수 있다.

상기 입자-트래핑 영역들은 상기 PVD 부재의 표면을 비드 블라스팅으로, 어떤 견지에서는 또한 기계가공으로 처리함으로써 형성된다. 만일 상기 처리된 부재가 스퍼터링 타겟이면, 상기 처리된 표면은 예컨대 측벽 표면, 플랜지 표면 및/또는 스퍼터링면을 따라 비-스퍼터된 표면과 같은 어떠한 비-스퍼터된 표면들을 포함할 수 있다.

기계가공으로 형성된 돌출부(projection)는 매크로-스케일의 거칠기에 대응하는 것으로 여겨질 수 있으며, 비드 블라스팅으로 확보되는 거칠기는 마이크로-스케일 거칠기에 대응하는 것으로 여겨질 수 있다. 따라서 본 발명은 매크로-스케일과 마이크로-스케일의 거칠기중 하나 또는 양자를 갖는 패턴을 포함할 수 있으며, 이는 트래핑 영역에 이용된다.

매크로-스케일 및 마이크로-스케일 패턴 양자의 이용은 유익할 수 있다. 이러한 결합된 매크로-스케일 패턴 및 마이크로-스케일 패턴들은 증착공정 동안 재료가 부재의 처리된 표면으로부터 떨어짐을 현저하게 감소할 수 있다. 또한 상기 매크로-스케일 패턴상에 마이크로-스케일 거칠기 표면의 형성은 평면 내지 선형적인 증착된 필름의 감소를 통하여 그 증착된 필름으로부터 떨어져 버리는 문제점들을 효과적으로 감소할 수 있다. 상기 평면 내지 선형적인 필름은 주기적인 증착공정 동안 발생하는 주기적인 열응력에 대하여 특히 약할 수 있다. 상세하게 설명하면, (예컨대 길게 기계가공된 스크롤과 같은) 매크로-스케일 패턴은 그 단독으로 트래핑 영역 내에서 긴 필름을 형성하기 위해 재증착된 재료를 트랩할 수 있다. (예컨대, 상기 재증착된 필름과 상기 처리된 부재의 베이스 재료의 다른 열팽창계수과 관련한 응력과 같은) 주기적인 열응력은 상기 필름의 벗겨짐(peeling) 또는 상기 처리된 부재로부터 재증착된 필름의 클러스터(cluster)로 이어질 수 있다. 상기 필름 또는 클러스터가 상기 부재로부터 벗겨질 때, 상기 부재 근처의 기재상에 떨어져 증착공정 동안 그 기판상에 증착된 층 내에 바람직하지 않게 입자들을 형성할 수 있으며, 이는 상기 증착공정의 처리량 또는 수율을 감소시킬 수 있다.

비록 표면에 매크로-스케일 및 마이크로-스케일 거칠기 양자를 부여함이 유익하지만, 마이크로-스케일 거칠기 단독이 트래핑을 위하여 소망스러울 수 있다. 따라서 본 발명은 또한 매크로-스케일 거칠기 없이 마이크고-스케일 거칠기가 스퍼터링 부재의 하나 이상의 표면상에 형성되어 있는 견지를 또한 포함한다. 또다르게는, 본 발명은 마이크로-스케일 거칠기 없이 매크로-스케일 거칠기가 상기 스퍼터링 부재의 하나 이상의 표면상에 형성되는 견지도 포함할 수 있다.

본 발명의 예시적인 견지가 PVD 공정의 부재를 처리하기 위하여(상술하면 스퍼터링 타겟의 비-스퍼터된 표면을 처리하기 위하여) 도 2-3을 참조하여 이하에서 설명된다.

도 2 및 3을 참조하면, 예시적인 스퍼터링 타겟 구조(10)가 평면도(도 2) 및 측단면도(도 3)로 나타나 있다. 구조(10)는 본 발명의 예시적인 견지에서 하나의 물리적 증기증착 타겟으로 나타나지만, 구조(10)는 또다르게는 타겟/벡킹 플레이트 구조(예시적인 타겟/벡킹 플레이트 구조들이 도 10-14에 나타나 있다)일 수 있음은 이해될 수 있다. 타겟 구조(10)는 스퍼터링 면(12)과 상기 스퍼터링면에 근접하는 측벽(14)을 포함한다. 구조(10)는 또한 상기 타겟 구조의 하부 영역을 따라 신장하는 플랜지(16)를 또한 포함한다. 구조(10)는 Honeywell International Inc.로부터 구입가능한 바와 같은, VECTRA-IMP^TM 형 타겟으로 보여지나, 다른 타겟 구조들도 다양한 본 발명의 견지로 이용될 수 있음은 이해될 수 있다.

스퍼터링 면(12)은 재료가 PVD 조업에서 스퍼터 되는 영역과, 재료가 상기 PVD 조업에서 스퍼터 되지 않는 영역 양자를 일반적으로 가질 수 있다. 상기 비-스퍼터링 영역은 예컨대, 면(12)의 측방으로 외주의 영역에 대응하는 측벽(14)에 근접한 영역을 포함한다.

상술한 바와 같이, 스퍼터링 조업에서 타겟 구조(10), 또는 다른 타겟 구조들을 이용함에 따른 문제는, 면(12)으로부터 스퍼터된 어떤 재료가 상기 타겟 구조의 다른 표면(상기 측벽(14), 플랜지(16) 및 면(12)의 비-스퍼터된 영역을 포함하는 비-스퍼터된 영역과 같은)상에 재증착될 수 있다는데 있다. 상기 재증착된 재료는 PVD 조업 동안 입자들로써 상기 타겟 구조로부터 궁극적으로 떨어질 수 있다. 상기 입자들은 상기 PVD 조업 동안 스퍼터 증착된 층 내에 증착되어 그 층의 특성에 나쁘게 영향을 미칠 수 있으며, 그리고/또는 기재를 지지하기 위해 제공되는 정전기척(electrostatic chuck)상으로 떨어질 수 있다. 따라서 스퍼터-증착된 층의 입자 오염을 피하기 위하여 상기 측벽 및/또는 플랜지 및/또는 상기 타겟의 다른 비-스퍼터된 표면를 처리하는 방법을 개발함이 소망스럽다.

본 발명의 일견지에 따르면, 면(12)의 표면(상기 비-스퍼터된 표면), 측벽(14), 및/또는 플랜지(16)가 입자 형성을 경감하기 위한 새로운 방법들에 의해 처리된다. 상기 처리된 영역은 예컨대, 도 3에서 브래킷 18에 의해 지시된 영역들을 따라 부분적으로 또는 전체적으로 신장할 수 있다. PVD 반응챔버 내에 진공으로 노출된 모든 비-스퍼터된 타겟의 표면(상기 면(12), 측벽(14) 또는 플랜지(16) 위 어디든)을 처리하는 본 발명의 방법을 이용함이 특히 바람직할 수 있다.

도 4는 측벽(14)의 확대된 영역(20)을 보여준다. 상기 측벽(14)은 상대적으로 평면적인 표면(21)을 가진다.

도 5는 측벽(14)이 그 측벽의 표면을 따라 신장하는 돌출부(22)의 패턴을 형성하기 위하여 처리된 후, 확대된 영역(20)을 나타낸다. 돌출부(22)는 계수적으로 제어된 (CNC)공구, 널링 디바이스(knurling device) 또는 다른 적합한 기계공구를 이용하여 형성될 수 있으며, 스크롤(scroll) 패턴에 대응할 수 있다. 예를 들면, CNC 공구는 측벽(14)내로 절단하여 도시된 패턴을 남김에 사용될 수 있으며, 그리고/또는 널링 디바이스는 측벽(14)내로 가압하여 상기 패턴을 남김에 이용될 수 있다. 상기 패턴은, 예컨대 비드-블라스팅에 의해 형성될 수 있는 랜덤 패턴과는 반대로 반복하는 패턴이다. 상기 돌출부(22)의 패턴은 매크로패턴이라 일컬어질 수 있으며, (이하 설명되는)후속하여 형성될 수 있는 마이크로패턴으로부터의 패턴과는 구별될 수 있다. 상기 돌출부(22)는 약 28~80/인치, 전형적으로 약 40/인치의 밀도로 형성될 수 있다. 특별한 적용에 있어서, 상기 돌출부들은 약 28~80 티스(teeth)/inch(TPI), 전형적으로 약 40TPI를 갖는 공구로서 형성될 수 있다. 상기 공구의 티스는 상기 돌출부(22)와 1:1 대응관계일 수 있다. 상기 돌출부(22)는 플랜지(16: 도 3)의 표면, 및/또는 비-스퍼터된 면(12)의 영역을 따라 형성될 수 있으며, 또다르게는, 또는 추가하여 상기 측벽(14)을 따라 상기 돌출부의 형성이 있을 수 있다.

도 6은 상기 돌출부(22)를 그 돌출부들을 구부리는 기계적인 힘으로 처리한 후, 확대된 영역(20)을 보여준다. 상기 기계적인 힘은 예컨대 볼 또는 롤러를 포함하는 어떠한 적절한 공구에 의해 제공될 수 있다. 상기 구부러진(bent) 돌출부는 CNC 공구로 적절한 방향성의 기계가공을 이용하여 또한 형성될 수 있다. 상기 구부러진 돌출부들은 그 돌출부들 사이에 캐비티(23)을 정의하며, 이러한 캐비티들은 재증착된 재료의 트랩으로 그리고/또는 다른 입자들의 쏘스(source)를 위한 트랩으로 작용할 수 있다.

다시 도 3을 보면, 측벽(14)이 근접하는 스퍼터링 면(12)이 되고, 그 스퍼터링 면을 따라 타겟 구조(10)의 측방향 외주부를 형성하는 것으로 여겨질 수 있다. 도 6의 구부러진 돌출부(22: 이는 또한 휘어진(curved) 돌출부라 일컬어 질 수 있음)는 따라서 그 측벽을 따라 측방으로 열려진 캐비티(23)을 형성하는 것도 이해될 수 있다. 상기 캐비티(23)들은 상기 구부러진, 또는 휘어진 돌출부(22)들에 의해 형성된 리셉터클(receptacle)의 반복적인 패턴이라 또다르게 여겨질 수 있다. 상기 리셉터클(23)은 재증착된 재료, 또는 PVD 공정중 입자들의 쏘스중 하나가 될 수 있 는 다른 재료들을 보유함에 궁극적으로 이용될 수 있다. 상기 리셉터클(23)은 그 리셉터클의 내부 둘레를 따라 내부 표면(27)을 갖는 것이 도 6에 나타나 있다.

만일 상기 스퍼터링 표면(12: 도 3)이 타겟 구조(10)의 상부 표면으로 정의되면(즉, 만일 상기 타겟 구조가 도 3의 배열이라 여겨진다면), 상기 나타낸 캐비티들은 하방으로 열려 진다. 본 발명의 (도시되지 않은) 다른 견지에서, 상기 휘어진 돌출부들은 도 3의 배열에서 상방으로, 또는 측방으로 열려진 캐비티들을 형성할 수 있다. 따라서 본 발명은 스퍼터링 면이 타겟 구조의 상부 표면으로 정의되는 견지와, 휘어진 돌출부들이 상기 타겟 구조의 측벽을 따라 형성됨으로써 그 스퍼터링 면의 정의된 상부 표면에 대하여 하방, 상방, 및 측방 배열중 하나 이상으로 그 측벽을 따라 측방으로 열려진 캐비티들을 형성함을 포함한다. 레퍼런스의 외측 프레임에 대하여 상기 타겟 구조의 특정한 배열을 지시한다고 보다는, 상기 휘어진 돌출부들에 의해 형성된 상기 캐비티들의 상대적인 배열을 설명할 목적으로, 상기 스퍼터링 면은 상부 표면으로 정의됨을 알 수 있다. 따라서 상기 스퍼터링 표면(12: 도 3)은 상기 타겟 구조에 대한 외부의 뷰어(viewer)에서, 상기 타겟 구조의 상방 표면, 상기 타겟 구조의 하방 표면, 또는 상기 타겟 구조의 측 표면으로 나타날 수 있으며; 그러나 이러한 내용을 설명할 목적으로, 상기 표면은, 휘어진 돌출부(22)에 의해 형성된 상기 캐비티(23) 구멍들의 방향성에 대한 상기 스퍼터링 표면의 관계를 이해하기 위하여 정의된 상부 표면으로 여겨질 수 있다.

상기 캐비티(23)들은 타겟 구조(10)가 궁극적으로 스퍼터림 챔버[예컨대 도 1의 챔버(112)와 같은] 스퍼터링 챔버내에 이용될 수 있는 배열로 상방으로 열려있 음이 유익하다. 따라서 상기 캐비티들은, 상기 타겟 구조의 상부 표면으로 정의되는 스퍼터링 표면(12)에 대하여 상기 도시된 하방 형태로 열려있는 것이 유익하다.

도 7은 도 6 구조의 확대된 영역(30)을 나타내며, 하나의 돌출부(22)를 상세히 나타내고 있다.

도 6과 7의 휘어진 돌출부(22)는 예컨대 약 0.0001~0.1인치(전형적으로 약 0.01인치)의 표면(21)상 높이 "H"와, 약 0.001~1인치(전형적으로 약 0.027인치)의 반복거리 "R"을 가질 수 있다. 상기 거리 "R"은 상기 휘어진 돌출부(22)들의 주기적인 반복거리로 여겨질 수 있다.

특별한 견지에서, 휘어진 돌출부(22)들은 그 휘어진 돌출부들이 측벽(14)에 연결되는 베이스(25)를 가지는 것으로 여겨질 수 있으며, 측벽(14)은 상기 휘어진 돌출부들 사이로 신장하는 표면(15)을 갖는 것으로 여겨질 수 있다. 상기 휘어진 돌출부들은 전형적으로 약 0.0001~0.01인치의 상기 측벽 표면(15)상의 최대 높이("H")를 가질 것이다.

도 8 및 9는 상기 돌출부(22)가 캐비티 또는 디봇(divot)으로 상기 돌출부를 따라 신장하는 미세구조(32)를 형성하기 위해 처리되어진 후를 나타낸다. 상기 처리는 (도시된 바와 같은) 그 내부 표면(27)을 거칠게 하기 위하여 상기 리셉터클(23) 내로 신장됨이 바람직하다. 상기 미세구조들은 함께 미세구조적인 거칠기를 정의한다.

돌출부(22)들의 처리에는 예컨대 화학적인 에칭 및 기계적인 조도부여(roughness)중 하나 또는 양자를 이용할 수 있다. 예시적인 기계적인 조도부여 절 차는 가압된 입자들의 스트림에 노출(예컨대, 비드-블라스팅), 또는 (와이어 브리슬과 같은) 단단한 브리슬(bristles)에 노출을 포함한다. 예시적인 화학적인 에칭제는 화학적으로 상기 돌출부(22)의 재료를 피팅하는 용액을 포함하며, 강염기용액, 약염기용액, 강산용액, 약산용액 및 중성용액을 포함할 수 있다.

만일 비드-블라스팅이 미세구조(32)를 형성함에 이용된다면, 상기 미세구조를 형성함에 이용되는 입자들은 예컨대, 가닛(garnet), 실리콘 탄화물, 알루미늄 산화물, 고형 H₂O(얼음), 고체 이산화탄소, 및 염(예컨대, 중탄산나트륨과 같은 중탄산염과 같은)을 포함할 수 있다. 추가하여, 또는 또다르게 상기 입자들은 적어도 상기 미세구조들이 형성되어 지는 재료 만큼이나 경한 하나 이상의 금속재료를 포함할 수 있다.

만일 상기 비드-블라스팅에 이용된 입자들이 비휘발성 재료를 포함한다면, 상기 입자들을 제거하기 위하여 디봇(32)의 형성후에 세정단계(cleaning step)가 도입될 수 있다. 예를 들면, 상기 입자들이 실리콘 탄화물 또는 알루미늄 산화물을 포함한다면, 돌출부(22)들이 세정재료의 배스(bath) 또는 스트림에 노출되고 그리고/또는 적절한 브러슁 공구(와이어 브러쉬와 같은)로 브러쉬 되는 세정단계가 이용될 수 있다. 적합한 스트림은 고체 H₂O 또는 고체 이산화탄소 입자들을 포함하는 스트림 일 수 있다. 만일 상기 입자들이 (고체 CO₂ 또는 고체 얼음과 같은) 휘발성 입자들만으로 이루어지거나, 또는 이들을 포함하여 이루어진 디봇(32)을 형성하기 위하여 초기에 사용된다면, 이때 상기 세정단계는 생략될 수 있다.

어떤 견지에서는, 상기 비드-블라스팅 매체는 24 그릿 Al₂O₃ 매체일 수 있으며, 상기 비드-블라스팅은 예컨대, 약 1~4000 마이크로-인치 RA, 바람직하게는 약 50~2000 마이크로-인치 RA, 및 전형적으로 약 100~300 마이크로-인치 RA 범위로 수행될 수 있다.

상기 비드-블라스팅 매체는 적절한 용매에 많이 용해될 수 있는 재료를 포함할 수 있다. 이어, 상기 비드-블라스팅 매체는 상기 용매를 이용하여 처리된 표면으로부터 제거될 수 있다. 상세하게 설명하면, 상기 비드-블라스팅 매체는 (예컨대 수성 용매, 알코올 용매, 비극성 유기용매 등과 같은) 적절한 용매에 쉽게 용해될 수 있는 염 또는 다른 조성물을 포함할 수 있다. 상기 비드-블라스팅 매체는 따라서 상기 적절한 용매로 그 표면으로부터 실질적으로 모두 제거될 수 있다. 적절한용매에 가용성인 비드-블라스팅 매체의 사용에 대한 예시적인 적용에 있어서, 주기율표의 1A 및 2A 그룹(리튬, 소디움, 포테슘, 루비듐, 세슘, 프란슘, 베릴륨, 마그네슘, 칼슘, 스트론튬, 바륨 및 라듐를 포함하는 1A 및 2A 그룹으로)으로부터 원소들을 함유하는 하나 이상의 할라이드염을 포함하는 비드-블라스팅 매체가 사용될 수 있으며, 그리고 처리된 표면으로부터 상기 비드-블라스팅 매체를 세정하기 위하여 수성의 용매가 사용될 수 있다. 본원이 속하는 기술분야의 당업자에게 이해될 수 있는 바와 같이, 상기 할라이드염은 그룹 1A와 2A로부터의 원소들을 주기율표의 그룹 7A(불소, 염소, 브롬, 요오드 및 아스타틴을 포함하는 그룹 7A로)의 원소들과의 혼합을 포함할 수 있다. 본 발명의 다양한 견지에서 비드-블라스팅 매체로 사용 될 수 있는 물에 가용성인 다른 예시적인 염은 염화암모늄이다.

할라이드는 그러나 수성 용매에 많이 용해되는 염들중 일예에 불과하다. 할라이드 이외 다른 많은 다른 염들이 본 발명의 다양한 견지에서 이용될 수 있다. 수성 용매에 가용성인 비-할라이드염은 예를 들면, 탄산칼슘과 같은 다양한 탄산염; 그리고 예컨대 금속 수산화물과 같은 다양한 수산화물을 포함한다. 예시적인 탄산염은 트로나 (Na₃(CO₃)(HCO₃))·2(H₂O)이다.

상술한 수성 용매는 그러나 본 발명의 다양한 견지에서 이용될 수 있는 많은 유형의 용매중 하나에 불과하며, 물이 아닌 용매들도 다양한 비드-블라스팅 매체를 제거함에 이용될 수 있음은 이해되어야 한다. 예를 들면, 다양한 유기 입자들이 비드-블라스팅 매체로 이용될 수 있으며, 후속하여 적절한 유기용매 내에서 용해될 수 있다. 상기 유기 입자들은 본 발명의 어떤 견지에서는 유기금속재료를 포함할 수 있다.

가용성 비드-블라스팅 재료의 사용은 비드-블라스팅된 표면들의 세정을 단순화할 수 있다. 상술하면, 적절한 용매를 갖는 매체의 제거는 삽입된 비드-블라스팅 입자들과 관련된 종래기술의 문제점들(예시적인 종래기술의 문제점들이 본 명세서의 종래기술 부분에서 상술 되었다)을 제거할 수 있다. 특별한 견지에 있어서, 고가용성 비드-블라스팅 매체의 사용은 삽입된 매체들과 관련될 수 있는 잠재적인 아킹(arcing)을 방지할 수 있으며, 본 발명의 견지들에 따라 형성된 입자 트랩들상에 재증착된 필름들의 접착을 증진시킴에 도움을 줄 수 있다.

고가용성 비드와 상기 비드를 제거하기 위한 적절한 용매에 대한 방법을 이용함은, 만일 있다 하더라도, 거의 삽입된 비드들을 갖지 않는 (도 8 및 9에 나타난 표면들과 같은) 마이크로-스케일의 표면들이 형성되는 것을 가능하게 할 수 있다. 상기 실질적으로 비드-프리(bead-free) 마이크로-스케일 거칠기의 표면들은 비드 오염의 회피 때문에 최소한의 주기적인 열응력을 제공할 수 있다. 또한 상기 실질적으로 비드-프리 마이크로-스케일 거칠기의 표면들은, (예컨대, 실리콘 카바이드 또는 알루미늄 옥사이드와 같은) 상호 관련되는 실질적으로 많은 비드들을 갖는 트랩들을 스퍼터하는 것과는 대조적으로, 재증착된 재료에 대한 감소된 크기를 가질 수 있다.

상술한 가용성 매체는 그 매체의 제거를 향상시킴으로써 삽입된 비드-블라스팅 매체와 관련된 문제점들을 피하기 위해 이용될 수 있다. 본 발명의 다른 견지에 있어서, 삽입된 비드-블라스팅 매체와 관련된 문제들은 이러한 매체에 의해 처리되어 지는 상기 스퍼터링 부재의 소망스런 사용에 양립가능한 매체를 사용함에 의해 경감될 수 있다. 따라서 상기 매체중 약간은 스퍼터링 적용에서 상기 부재의 이용에 악영향을 미침이 없이 그 처리된 부재 내에 삽입된 채 잔류할 수 있다.

PVD 부재들의 비드-블라스팅을 위해 사용되는 예시적인 양립가능한 매체는 원소형태의 금속, 또는 합금 형태를 포함하거나, 포함하여 조성되거나, 또는 이들 만으로 구성될 수 있다. 일반적으로, 금속성 재료는 PVD 부재들을 처리하기 위한 이전공정에서 비드-블라스팅을 위해 이용되지 않는데, 이는 상기 금속성 재료가 너무 연하기 때문인 것으로 믿어지고 있다. 그러나 본 발명의 견지에서는 적합하게 경한 금속성 재료들이 비드-블라스터 매체 용으로 이용될 수 있음이 인식된다. 비록 상기 금속성 입자들이 종래의 비드-블라스팅 입자들 보다 일반적으로 연하지만, 그 금속성 입자들이 적어도 거칠기 부여 처리되어 질 상기 표면과 같은 경도를 가진다면, 상기 금속성 입자들은 적절한 거칠기를 확보할 수 있다. 상기 경도는 예컨대, 브리넬 스케일, 비커스 스케일, 누프 스케일, 모오스 스케일을 포함하는 어떠한 적절한 스케일에 의해 확인될 수 있다.

만일 상기 입자가 상기 타겟 조성과 같은 조성, 또는 스퍼터링 조업 동안 비소망스러운 특성을 주지 않는 어떤 것 중 어느 일방을 포함한다면, 금속성 입자는 타겟 표면에 양립가능한 것으로 여겨진다. 예를 들면, 만일 스퍼터링 타겟이 탄탈륨을 포함하고 베리어층을 형성함에 이용될 수 있는 것이라면, 상기 타겟의 비-스퍼터된 영역에 거칠기를 부여함에 이용된 상기 비드-블라스팅 입자들은, 티타늄, 몰리브덴, 탄탈륨, 텅스텐 및 코발트중 허나 이상을 포함하거나, 포함하여 조성되거나, 이들만으로 조성될 수 있으며, 이들 모두는 상기 타겟의 탄탈륨과 유사하게 베리어 재료를 형성함에 이용될 수 있다. 처리된 표면에 양립가능하게 여겨질 수 있는 다른 재료들은, 그 입자들이 스퍼터링 조업에서 상기 표면과 관련되지 않도록 상기 처리된 표면으로부터 쉽게 제거될 수 있는 재료들이다. 그러나 스퍼터링 부재 표면으로부터 금속성 입자들을 제거하는 것은 전형적으로 어려울 것이며, 따라서 특별한 스퍼터링 공정을 위한 양립가능한 금속성 입자들은 전형적으로 상기 공정 동안 스퍼터 증착되어 지는 재료와 같은 기능을 반도체 디바이스에서 갖는 하나 이상의 재료로 형성된 입자들일 것이다.

탄탈륨-함유하는 PVD 부재, 또는 티타늄-함유하는 PVD 부재의 거칠기는 상업적으로 특별한 중요성을 가질 수 있다. 탄탈륨, 또는 티타늄의 스퍼터 증착, 특히 질소의 존재하에서 탄탈륨, 또는 티타늄의 증착은 다른 공정들 보다 비-스퍼터된 영역을 따라 재-증착과 접착, 그리고 후속하는 비소망스런 입자형성과 관련한 많은 문제들을 가질 수 있다. 탄탈륨 또는 티타늄은 탄탈륨 질화물 또는 티타늄 질화물을 포함하는 베리어 재료를 형성하기 위해 질소의 존재하에서 빈번히 스퍼터-증착된다. 따라서 본 발명의 스퍼터링 트랩들을 형성하는 방법들은 베리어 재료들의 형성을 위해 이용되는 탄탈륨 또는 티타늄 스퍼터링 타겟의 처리용으로 특히 유익할 수 있다.

금속매체를 포함하는 예시적인 비드-블라스트 재료는 (부피비로) 약 5~30% 금속 분말을 함유하는 재료일 수 있으며, 이 금속은 중량비로 약 99%의 순도를 가진다. 상기 비드-블라스트 재료는 예컨대, 약 20% 금속분말을 포함할 수 있으며, 상기 비드-블라스트 재료의 잔부는, 예컨대 탄산염(중탄산나트륨, 탄산칼륨, 트로나 등), 할라이드염(염화나트륨, 염화칼륨 등), 또는 다른 적합한 매체와 같은 비금속성의 입자일 수 있다. 상기 금속성 재료에 추가하여 이용되는 상기 매체의 성분은 이 성분들이 처리된 표면으로부터 쉽게 제거될 수 있도록 적절한 용매에 고가용성의 재료임이 바람직하다. 어떤 견지에 있어서, 상기 비드-블라스팅 매체는, 금속 합금 및 원소 금속 중 일방 또는 양자를 포함하는 제1 입자들의 세트와, 그리고 수성 또는 유기 용매에 가용성인 제2 입자들의 세트를 포함하는 것으로 고려될 수 있다. 상기 매체내 제1 입자들의 세트와 제2 입자들의 세트와의 부피:부피 비(v/v) 는 약 1:3 이하 일 수 있으며, 특별한 견지에서는 1:10 이상 1:13 이하이다.

본 발명의 특별한 견지에서, 알루미늄 벡킹 플레이트에 접합된 탄탈륨 타겟은 상기 탄탈륨의 측벽 표면상에, 그리고 선택적으로 도 4-7에 나타낸 공정과 유사하게 상기 알루미늄의 표면상에, 홈을 형성하기 위해 기계가공 처리된다. 이어, 상기 매크로-거칠기를 갖는 탄탈륨은 텅스텐 분말(통상적으로 80psi에서 200grit)과 베이킹 소다(중탄산나트륨) 입자들을 1:10의 부피비로 혼합한 혼합체를 이용하여 마이크로-거칠기가 부여된다. 상기 텅스텐은 상기 탄탈륨상에 구조(textured)화된 표면을 형성함에 충분할 정도의 경도의 블라스팅 매체를 제공하나, 텅스텐은 탄탈륨에 잘 접합하고 베리어 재료의 형성을 위해 사용되는 챔버상에서 오염 효과를 가지지 않기 때문에, 상기 탄탈륨 비드-블라스팅 매체의 사용을 통하여 어떠한 문제가 되는 오염물질들이 스퍼터링 챔버내로 유입되지 않는다. 상기 초기 블라스팅 공정은 어떠한 느슨하게 삽입된 텅스텐을 제거하기 위한 순수한 베이킹 소다 블라스터에 후속할 수 있다. 따라서 상기 입자 트랩내에 잔류하는 어떠한 텅스텐도 상기 타겟 표면에 확실하게 삽입될 수 있으며, 스퍼터링 공정 동안 챔버 내로 떨어지지 않는다. 상기 마이크로-거칠기 부여는 상기 알루미늄 벡킹 플레이트 상으로 입자-트래핑영역을 확대하기 위하여, 상기 텅스텐의 일부 뿐만 아니라 상기 알루미늄 벡킹 플레이트의 일부 상에서 수행될 수 있으며, 또 다르게는, 단지 상기 탄탈륨의 매크로-거칠기를 갖는 영역 상에서만 수행될 수도 있다. 어떤 견지에 있어서, 상기 탄탈륨 표면에 대한 매크로-거칠기 부여는 생략될 수 있으며, 보다 큰 그릿(grit)의 텅스텐이 거친 표면을 형성하기 위하여 보다 높은 블라스팅 압력으로 이용될 수 있다. 이러한 거친 표면은 나아가 마이크로-거칠기 부여 처리될 수 있으며, 또한 상기 마이크로-거칠기 부여가 생략될 수 있다.

상술한 본 발명의 견지의 텅스텐 분말은 탄탈륨 분말과 함께 이용될 수 있으며, 또한 탄탈륨이 상기 텅스텐 분말을 대신하여 사용될 수 있다. 만일 상기 타겟이 티타늄 타겟이면, 티타늄 분말은 베이킹 소다와의 혼합물로 연마제로 사용될 수 있다. 바람직하게는, 상기 캐리어 입자들은 쉽게 제거될 수 있으며, 따라서 상기 캐리어 입자들은 상기 비드-블라스팅에 후속하여 사용되는 세정 용매 내에서 바람직하게 쉽게 용해될 수 있다. 따라서 상기 금속성 입자들은 본 명세서에서 앞서 설명된 고가용성의 입자들과 함께 이용될 수 있다.

도 8 및 9의 공정단계에서 나타낸 측벽(14)은 그 내부에 매크로-스케일 및 마이크로-스케일 양자를 갖는 트래핑 영역을 포함하는 표면을 갖는 것으로 여겨질 수 있다. 상세하게 설명하면, 돌출부(22)들은 0.01 인치의 길이를 가질 수 있으며, 기재상에 형성된 매크로-스케일 형상으로 여겨질 수 있다. 상기 돌출부들 내에 형성된 디봇들은 돌출부(22)들의 표면을 따라 형성된 마이크로-스케일 구조들로 여겨질 수 있다. 상기 마이크로-스케일 및 매크로-스케일 구조들의 조합은 스퍼터-증착된 층들내로의 소망 되지 않는 입자들의 유입과 관련하여 본 명세서에서 앞서 기술된 문제점들을 경감하거나, 심지어 방지할 수 있다. 어떤 견지에 있어서, 상기 매크로-스케일 구조들을 따라 형성된 마이크로-스케일 구조들은 또한 그렇지 않으면 PVD공정에서 발생할 수 있는 아킹을 유익하게 경감하거나, 그리고 어떤 경우 전적으로 방지할 수도 있다.

비록 여기에서 제시된 본 발명의 예시적인 견지는 상기 돌출부들을 구부린후 돌출부(22)상에 미세구조들을 형성하지만, 본 발명은 상기 미세구조들이 상기 돌출부들을 구부리기 전에 형성되는 (도시되지 않은) 다른 견지를 포함함이 이해되어야 한다. 상술하면, 도 5의 공정단계에서, 구부리고(bent) 후속하여 비드-블라스팅 및/또는 화학적인 에칭처리되기 보다는, 비드-블라스팅 및/또는 화학적인 에칭처리하고, 이후 구부림 처리될 수 있다.

도 5-9의 돌출부(22)들은 도 3의 영역(18)의 모두 또는 약간을 따라 형성될 수 있다. 따라서 상기 돌출부들은 적어도 부분적으로 측벽(14)을 따라 및/또는 적어도 부분적으로 플랜지(16)를 따라 및/또는 표면(12)의 비-스퍼터된 측방의 외주영역을 따라 신장할 수 있다. 특별한 견지에서, 상기 돌출부들은 측벽(14)을 따라 전체적으로 신장하거나, 및/또는 플랜지(16)를 따라 전체적으로 신장할 수 있으며 및/또는 표면(12)의 비-스퍼터된 측방의 외주영역을 따라 신장할 수 있다.

도 2 및 3은 단일 타겟 구조를 나타내고 있다. 본원이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 스퍼터링 타겟 구조들은 또한 타겟/벡킹 플레이트 구조들을 포함할 수 있음을 인식할 수 있다. 상세하게 설명하면, 스퍼터링 타겟은 (도 1과 관련하여 기술된 챔버와 같은) 스퍼터링 챔버내 상기 타겟의 제공에 앞서 벡킹 플레이트에 접합될 수 있다. 상기 타겟/벡킹 플레이트 구조는 도 2 및 3의 단일 타겟의 형상을 포함하여, 어떠한 소망하는 형상을 가질 수 있다. 상기 벡킹 플레이트는 상기 타켓 보다 값싼 재료로 형성되고, 상기 타겟 보다 쉽게 제조되며, 또한 상기 타겟에 의해 보유되지 않은 다른 소망하는 특성을 가질 수 있다. 상기 벡킹 플 레이트는 상기 스퍼터링 챔버 내에서 상기 타겟을 유지함에 이용된다. 본 발명은 단일 타겟 구조를 위한 도 2-9에 나타낸 바와 유사한 방법으로 타겟/벡킹 플레이트 구조를 처리함에 이용될 수 있다.

도 10 및 11은 본 발명의 방법에 따라 처리될 수 있는 예시적인 타겟/벡킹 플레이트 구조(200: 또는 조립체)를 나타낸다. 도 10 및 11에서, 유사한 번호는 상기 도 2-4를 설명함에 사용된 것과 같이 적절하게 이용될 수 있다.

구조(200)는 벡킹 플레이트(204)에 접합된 타겟(202)을 포함한다. 상기 타겟과 벡킹 플레이트는 상기 나타낸 조립체에서 계면(206)에서 접합한다. 타겟(202)과 벡킹 플레이트(204)간의 접합은 예컨대, 솔더 접합, 또는 확산 접합을 포함하는 어떤 적합한 접합일 수 있다. 타겟(202)은 금속, 세라믹 등을 포함하는 어떤 소망하는 재료를 포함할 수 있다. 특별한 견지에 있어서, 상기 타겟은 도 2 및 3의 타겟과 관련하여 앞서 기술된 재료들 중 하나 이상을 포함할 수 있다. 벡킹 플레이트(204)는 어떤 적절한 재료, 또는 재료들의 조합을 포함할 수 있으며, 흔히 예컨대 Al, Cu 및 Ti중 하나 이상과 같이, 하나 이상의 금속을 포함할 수 있다.

구조(200)는 도 2 및 3의 타겟 구조(10)와 유사한 형상을 가진다. 따라서 구조(200)는 스퍼터링면(12), 측벽(14) 및 플랜지(16)를 가진다. 구조(200)의 다양한 비-스퍼터된 표면들 중 어느 것도 도 2-9와 관련하여 상기 기술된 처리와 유사하게 본 발명의 방법으로 처리될 수 있다. 따라서 구조(200)의 나타낸 영역의 모두 또는 그 일부가 처리될 수 있다.

도 11의 구조(200)와 도 3의 구조(10)와의 차이는, 상기 도 11 구조의 측벽 (14)이 벡킹 플레이트(204)의 측벽과 타겟(202)의 측벽 양자를 포함함에 반하여, 상기 도 3 구조의 측벽(14)은 단지 타겟 측벽만을 포함한다는데 있다. 따라서 상기 도 11 구조의 처리된 영역(18)은 벡킹 플레이트(204)의 측벽을 따라 형성된 입자 트랩들을 및/또는 타겟(202)의 측벽을 따라 형성된 입자 트랩들을 포함할 수 있다. 추가하여, 또는 또다르게는 상기 타겟 영역은 플랜지(16)를 따라 형성된 입자 트랩들을 포함할 수 있으며 그리고/또는 면(12)의 비-스퍼터된 부분을 따라 형성된 입자 트랩들을 포함할 수 있다. 상기 입자 트랩들은 도 4-9의 견지들중 하나 이상과 관련하여 기술된 것과 동일한 방법으로 형성될 수 있다.

구조(200)의 타겟(202)은, 상기 타겟이 상기 벡킹 플레이트에 접합되기 전후, 측벽 영역을 따라 및/또는 상기 스퍼터링면의 비-스퍼터된 영역을 따라 입자 트랩들을 형성하기 위하여 처리될 수 있다. 유사하게, 상기 구조의 벡킹 플레이트(204)는, 상기 벡킹 플레이트가 상기 타겟에 접합되기 전후, 측벽 영역을 따라 및/또는 플랜지 영역을 따라 입자 트랩들을 형성하기 위하여 처리될 수 있다. 전형적으로, 상기 타겟과 상기 벡킹 플레이트 양자는 입자 트랩들을 형성하기 위하여 처리된 하나 이상의 표면을 가질 수 있으며, 구조(200)의 타겟 및/또는 벡킹 플레이트에 대한 처리가 상기 타겟과 벡킹 플레이트가 동시에 처리될 수 있도록 하기 위해 상기 타겟을 상기 벡킹 플레이트에 접합한 후 발생할 것이다.

본 발명의 또다른 견지가 도 12-14를 참조하여 설명된다. 타겟 구조들을 따라 입자-트래핑 영역을 형성하기 위하여 양립할 수 있는 금속성 입자들을 이용하는 상술한 공정으로 발생하는 문제는, 상기 입자들이 상기 타겟에 잘 부착될지라도, 상기 입자들은 타겟/벡킹 플레이트 구조의 벡킹 플레이트에 잘 부착되지 않을 수도 있다는데 있다. 따라서 상기 입자들이 상기 타겟 재료와 양립가능할지라도, 상기 입자들이 상기 벡킹 플레이트와 양립하지 못할 수 있다. 도 12-14의 실시예들은 이러한 문제를 극복할 수 있다.

도 12는 벡킹 플레이트(302), 타겟(304) 및 상기 타겟과 벡킹 플레이트 사이에 삽입체(306)를 포함하는 타겟/벡킹 플레이트 구조(300)를 나타낸다. 도 13 및 14는 벡킹 플레이트(322), 타겟(324) 및 상기 타겟과 벡킹 플레이트 사이에 삽입체(326)를 포함하는 타겟/벡킹 플레이트 구조(320)를 나타낸다. 상기 구조(300,320)들 각각은 궁극적으로 입자 트랩을 형성하기 위하여 처리되어질 영역(18)을 포함하며, 이러한 영역은 상기 타겟(304 또는 324)과 삽입체(306 또는 326)의 표면들을 포함하며, 상기 벡킹 플레이트(302 또는 322)의 영역들을 포함하지 않는다.

도 12-14의 타겟들은 예컨대 고순도 탄탈륨(예컨대 99.9중량% 이상의 순도를 갖는 탄탈륨과 같은)을 포함할 수 있으며, 상기 벡킹 플레이트는 구리 또는 구리 합금(구리/아연 합금, 및 어떤 견지에서는 99중량%이상의 구리 또는 구리합금과 같은)을 포함할 수 있으며, 상기 삽입체 영역들은 99중량% 이상의 순도를 갖는 탄탈륨, 티타늄 또는 알루미늄을 포함할 수 있다. 따라서 상기 벡킹 플레이트들은 제1 조성을 포함하거나, 포함하여 조성되거나, 또는 그 만으로 조성되는 것으로 여겨질수 있으며; 상기 타겟들은 상기 제1 조성과는 다른 제2 조성을 포함하거나, 포함하여 조성되거나, 또는 그 만으로 조성되는 것으로 여겨질 수 있으며; 그리고 상기 삽입체는 상기 제1 및 제2 조성들과는 다른 제3 조성을 포함하거나, 포함하여 조 성되거나, 또는 그 만으로 조성되는 것으로 여겨질 수 있다. 상기 타겟, 벡킹 플레이트 및 삽입체는 (나타난 바와 같이) 조성적으로 균일하거나, 또는 다른 견지에 있어서, 상기 타겟, 벡킹 플레이트 및 삽입체중 하나 이상은 (예컨대, 다른 조성들의 적층된 층들과 같은) 다중 조성들을 포함할 수 있다.

탄탈륨과 양립가능한 상술한 다양한 금속들은 구리에 양립하지 않을 수도 있으나, 탄탈륨에 양립가능함에 추가하여 티타늄 또는 알루미늄에 일반적으로 양립가능할 수 있다. 따라서 상기 삽입체(306 또는 326)는, 그 영역을 궁극적으로 처리함에 이용되어 질 상기 금속 입자들과 양립가능한 금속들을 따라 상기 입자-트래핑 영역이 신장할 수 있도록, 상기 타겟과 벡킹 플레이트 사이에 제공된다. 어떤 견지에서는, 본 발명은 Cu합금 벡킹 플레이트에 접합된 Ta 타겟은, 벡-스퍼터된(back-sputtered) Ta가 상기 Cu 벡킹 플레이트에 부착하지 않을 것이라는 문제를 가질 수 있으며, 따라서 상기 벡킹 플레이트로부터 쉽게 벗겨질 것이다. 상기 삽입체(306 또는 326)의 내부층 또는 링재료는 Cu 벡킹 플레이트 재료 보다 Ta에 보다 좋은 접착(화학적인 또는 야금학적인 접합)을 갖기 위해 선택될 수 있다. 상기 삽입체(306 또는 326)는 (나타난 바와 같이) 균일한 단일 조성이며, 또한 다중의 조성들을 포함할 수 있다. 또한 상기 나타낸 삽입체는 (도시되지 않은) 본 발명의 다른 견지들에 있어서 수개의 삽입체들의 적층체로 대체될 수 있다.

도 12-14의 영역(18)은 그 영역들이 매크로-스케일 및 마이크로-스케일 거칠기 양자를 포함하거나, 또다르게는 단지 마이크로-스케일 거칠기를 형성하기 위해 처리될 수 있도록 도 5-9를 참조하여 상술한 방법을 이용하여 처리될 수 있다. 마 이크로-스케일 거칠기 및 매크로-스케일 거칠기 양자가 이용되는 견지에 있어서, 상기 매크로-스케일 거칠기 부여는 상기 마이크로-스케일 거칠기 부여 전후에 발생할 수 있다. 그러나 상기 매크로-스케일 거칠기는 상기 마이크로-스케일 거칠기 보다 조대하기 때문에, 상기 매크로-스케일 거칠기 부여는 상기 마이크로-스케일 거칠기 부여 전에 발생함이 바람직하다.

도 12의 실시예와 관련하여 도 13 및 14의 실시예와의 차이는 위에서 볼 때, 도 12의 삽입체(306)는 고형(속이 꽉찬)의 원, 또는 다른 적절한 형상일 수 있으며; 반면에 도 13 및 14의 삽입체(326)는 위에서 볼 때 환상이며, 그리고 제시된 실시예에서 위에서 볼 때 환상의 원형 링이다. 어떤 견지에서는, 도 12의 삽입체(306)는 고형의 기하학적인 형상으로 대표될 수 있으며, 상기 삽입체(326)는 속이 빈 기하학적인 형상의 클래스로 대표될 수 있다.

도 12의 타겟은 상기 삽입체를 따라 전체적으로 존재하는 접합표면을 갖기 위한 것으로 여겨질 수 있으며, 도 13 및 14의 타겟은 상기 삽입체를 따라 부분적으로 그리고 상기 벡킹 플레이트를 따라 부분적으로 존재하는 접합표면을 갖기 위한 것으로 여겨질 수 있다. 다시 말하면, 도 12-14의 구조들은 상기 삽입체가 적어도 상기 타겟의 일부와 상기 벡킹 플레이트 사이에 있음을 나타내며, 도 12의 구조는 상기 타겟의 단지 일부와 상기 벡킹 플레이트 사이의 삽입체를 나타내며, 그리고 도 13 및 14의 구조는 상기 타겟의 전체와 상기 벡킹 플레이트 사이의 삽입체를 나타내고 있다.

도 12 및 13의 구조들은 어떠한 적합한 방법들에 의해 형성될 수 있다. 예를 들면, 예시적인 방법에 있어서, 상기 삽입체는 (예컨대, 솔더 접합 또는 확산 접합과 같은) 적절한 접합으로 상기 벡킹 플레이트에 1차적으로 접합 되고, 상기 타겟은 후속하여 (예컨대, 솔더 접합 또는 확산 접합과 같은) 적절한 접합으로 상기 삽입체/상기 벡킹 플레이트 조립체에 접합 된다. 또다르게는, 상기 삽입체는 (예컨대, 솔더 접합 또는 확산 접합과 같은) 적절한 접합으로 상기 타겟에 1차적으로 접합 되고, 상기 타겟/벡킹 플레이트 조립체는 후속하여 (예컨대, 솔더 접합 또는 확산 접합과 같은) 적절한 접합으로 상기 벡킹 플레이트에 접합 된다. 또다른 실시예로서, 상기 타겟, 벡킹 플레이트 및 삽입체는 모두 동시에 상호 접합 될 수 있다.

상기 타겟, 벡킹 플레이트 및 삽입체가 어떻게 상호 접합 되는지 여부에 불구하고, 상기 입자-트래핑 영역들이 상기 타겟, 벡킹 플레이트 및 삽입체의 상호 접합 이후 영역(18) 전체에 걸쳐 형성되거나, 또는 상기 타겟, 벡킹 플레이트 및 삽입체중 하나 이상의 상호 접합 이후 적어도 부분적으로 형성될 수 있다. 예를 들면, 도 5에 나타난 형식의 매크로-거칠기를 갖는 영역들이 상기 타겟 및/또는 접합체의 상기 타겟/벡킹 플레이트 구조로의 접합에 앞서 상기 타겟 및/또는 삽입체의 표면을 따라 형성될 수 있다. 다른 실시예로서, 도 6 및 7의 구부림(bending)과 도 8 및 9의 마이크로-거칠기 부여가 상기 타겟 및/또는 접합체의 상기 타겟/벡킹 플레이트 구조로의 접합에 앞서 상기 타겟 및/또는 삽입체의 표면을 따라 수행될 수 있다. 또다른 실시예로서, 도 5-9의 모든 공정단계들이 상기 타겟, 벡킹 플레이트, 접합체의 타겟/벡킹 플레이트 구조로의 접합에 앞서 수행될 수 있다.

스퍼터링 타겟의 비-스퍼터된 영역을 처리하는 상술한 방법은 수많은 증착공 정들(물리적 증기증착(PVD) 장치, 화학적 증기증착(CVD) 장치등을 포함하는)에서의 이용을 위해 적합한 수많은 부재들의 표면들을 처리함에 이용될 수 있으며, 소망하는 거칠기 제어를 유지하면서 이용될 수 있다. 예를 들면, 상기 방법은 PVD 장치들의 컵스, 핀, 쉴드, 코일, 커버링, 클램프, 챔버 내부측벽 등의 표면들을 처리함에 이용될 수 있다.

Claims

증착 장치의 부재를 처리하는 방법에 있어서,

상기 부재는 제1 경도를 갖는 조성을 포함하며,

상기 방법은,

상기 부재의 표면을 노출시켜 상기 제1 경도 이상의 제2 경도를 갖는 입자들을 포함하는 비드-블라스팅 매체로 비드 블라스팅하는 것을 포함하며,

상기 입자들은 금속합금과 원소 금속중 일방 또는 양자를 포함하여 조성되는 방법.
제 1항에 있어서, 상기 부재 표면은 탄탈륨을 포함하며, 상기 입자들은 상기 탄탈륨과 양립할 수 있는 하나 이상의 금속 성분을 포함함을 특징으로 하는 방법.
제 1항에 있어서, 상기 부재 표면은 탄탈륨을 포함하며, 상기 입자들은 티타늄, 몰리브덴, 탄탈륨, 텅스텐 및 코발트 중 하나 이상을 포함함을 특징으로 하는 방법.
제 1항에 있어서, 상기 부재는 탄탈륨을 포함하는 스퍼터링 타겟이며, 상기 입자들은 티타늄, 몰리브덴, 탄탈륨, 텅스텐 및 코발트 중 하나 이상을 포함함을 특징으로 하는 방법.
제 1항에 있어서, 상기 부재는 탄탈륨을 포함하는 스퍼터링 타겟이며, 상기 입자들은 상기 비드-블라스팅 매체에 의해 포함되는 제1 입자들 세트이며, 상기 비드-블라스팅 매체는 상기 제1 입자들 세트와는 다른 제2 입자들 세트를 포함하며,

상기 제1 입자들의 세트는 텅스텐을 포함하고 상기 제2 입자들 세트는 중탄산나트륨을 포함하며, 그리고 상기 비드-블라스팅 매체 내 상기 제1 입자들 세트에 대한 상기 제2 입자들 세트에 대한 부피 비가 약 1:10인 것을 특징으로 하는 방법.
제 1항에 있어서, 상기 부재의 표면을 따라 돌출부 패턴을 형성하고; 그리고 상기 돌출부를 구부리는 것을 추가로 포함하는 방법.
제 6항에 있어서, 상기 부재 표면은 탄탈륨을 포함하며, 상기 입자들은 티타늄, 몰리브덴, 탄탈륨, 텅스텐 및 코발트 중 하나 이상을 포함함을 특징으로 하는 방법.
제 6항에 있어서, 상기 비드 블라스팅이 상기 돌출부 패턴의 형성 전에 발생함을 특징으로 하는 방법.
제 6항에 있어서, 상기 비드 블라스팅이 상기 돌출부 패턴의 형성 이후, 상기 돌출부의 구부림 전에 발생함을 특징으로 하는 방법.
제 6항에 있어서, 상기 비드 블라스팅이 상기 돌출부의 구부림 이후에 발생함을 특징으로 하는 방법.
제 1항에 있어서, 상기 입자들은 상기 비드-블라스팅 매체에 의해 포함되는 제1 입자들 세트이며, 그리고 상기 비드-블라스팅 매체는 상기 제1 입자들 세트와 다른 제2 입자들 세트를 포함하고, 상기 제2 입자들 세트는 수용성 용액에 가용성인 것을 특징으로 하는 방법.
제 11항에 있어서, 상기 비드-블라스팅 매체 내 상기 제1 입자들 세트에 대한 상기 제2 입자들 세트와의 부피:부피 비가 약 1:3 이하인 것을 특징으로 하는 방법.
제 11항에 있어서, 상기 비드-블라스팅 매체 내 상기 제1 입자들 세트에 대한 상기 제2 입자들 세트와의 부피:부피 비가 약 1:3 이하이고 약 1:10 이상인 것을 특징으로 하는 방법.
제 11항에 있어서, 상기 제2 입자들의 세트는 알카리 할라이드염 및 암모늄 할라이드염으로 이루어진 그룹중 선택된 하나 이상의 염을 포함함을 특징으로 하는 방법.
제 11항에 있어서, 상기 제2 입자들 세트는 금속 수산화물들로 이루어진 그룹중 선택된 하나 이상의 염을 포함함을 특징으로 하는 방법.
제 11항에 있어서, 상기 제2 입자들 세트는 주기율표의 1A 및 1B 그룹으로부터 선택된 원소들을 포함하는 할라이드염들로 이루어진 그룹중 선택된 하나 이상의 염을 포함함을 특징으로 하는 방법.
제 1항에 있어서, 상기 입자들은 상기 비드-블라스팅 매체에 의해 포함되는 제1 입자들 세트이며, 그리고 상기 비드-블라스팅 매체는 상기 제1 입자들 세트와는 다른 제2 입자들 세트를 포함하고, 상기 제2 입자들 세트는 유기용액에 가용성인 것을 특징으로 하는 방법.
제 17항에 있어서, 상기 제2 입자들 세트는 하나 이상의 유기금속 재료를 포함함을 특징으로 하는 방법.
타겟/벡킹 플레이트의 제조방법에 있어서,

제1 조성을 포함하는 벡킹 플레이트를 제공하고;

상기 제1 조성과 다른 제2 조성을 포함하는 타겟을 제공하고;

상기 제1 및 제2 조성들과 다른 제3 조성을 갖는 삽입체를 제공하고;

상기 타겟, 벡킹 플레이트 및 삽입체를 상기 삽입체가 적어도 상기 타겟의 일부와 상기 벡킹 플레이트 사이에 존재하는, 상기 타겟의 일부와 상기 삽입체의 일부를 따라 신장하는 표면을 갖는 구성으로 접합하며; 그리고

상기 표면을 따라 입자-트래핑 영역을 형성하는 것;을 포함하며,

상기 입자-트래핑 영역은 상기 삽입체의 일부와 상기 타겟의 일부를 따라 신장하는 휘어진 돌출부들의 패턴을 포함하고, 상기 휘어진 돌출부들은 캐비티(cavities)들을 형성하며, 적어도 상기 캐비티들 중 약간은 상기 타겟/벡킹 플레이트 구조를 따라 측방으로 열려있는 제조방법.
제 19항에 있어서,

상기 입자-트래핑 영역을 형성하는 것은 접합후 발생하며,

그리고

그 표면을 따라 돌출부의 패턴을 형성하고;

상기 돌출부들을 구부리고; 그리고

상기 돌출부들 상에 미세구조들을 형성하기 위해 상기 돌출부들을 비드 블라스팅에 노출시키는 것;을 포함함을 특징으로 하는 제조방법.
제 19항에 있어서, 상기 비드 블라스팅은 사기 제2 조성의 경도 이상의 경도를 갖는 입자들을 포함하는 매체를 이용하고, 상기 입자들은 금속합금과 원소 금속중 일방 또는 양자를 포함함을 특징으로 하는 제조방법.
제 21항에 있어서, 상기 입자들은 상기 비드-블라스팅 매체에 의해 포함되는 제1 입자들의 세트이며, 그리고 상기 비드-블라스팅 매체는 상기 제1 입자들의 세트와는 다른 제2 입자들의 세트를 포함하고, 상기 제2 입자들의 세트는 수용성 용액 또는 유기용액에 가용성인 것을 특징으로 하는 제조방법.
제 19항에 있어서, 상기 입자-트래핑 영역중 적어도 약간은 상기 접합전에 형성됨을 특징으로 하는 제조방법.
제 19항에 있어서,

상기 접합은,

상기 삽입체를 상기 벡킹 플레이트 내에 삽입하고 그 삽입체를 상기 벡킹 플레이트에 접합시키고; 그리고

상기 삽입체가 상기 벡킹 플레이트에 접합된후 상기 타겟을 상기 삽입체에 접합하는 것;을 포함함을 특징으로 하는 제조방법.
제 19항에 있어서, 상기 제2 조성은 탄탈륨을 포함함을 특징으로 하는 제조방법.
제 19항에 있어서, 상기 제2 조성은 탄탈륨을 포함하여 조성됨을 특징으로 하는 제조방법.
제 19항에 있어서, 상기 제2 조성은 탄탈륨만으로 조성됨을 특징으로 하는 제조방법.
제 19항에 있어서, 상기 제1 조성은 구리를 포함하고; 상기 제2 조성은 탄탈륨을 포함하며; 그리고 상기 제3 조성은 티타늄을 포함함을 특징으로 하는 제조방법.
제 19항에 있어서, 상기 제1 조성은 구리를 포함하고; 상기 제2 조성은 탄탈륨을 포함하여 조성되며; 그리고 상기 제3 조성은 티타늄을 포함하여 조성됨을 특징으로 하는 제조방법.
제 19항에 있어서, 상기 제1 조성은 구리를 포함하고; 상기 제2 조성은 탄탈륨만으로 조성되며; 그리고 상기 제3 조성은 티타늄만으로 조성됨을 특징으로 하는 제조방법.
제 19항에 있어서, 상기 제2 조성은 탄탈륨을 포함하고, 그리고 상기 제3 조성은 알루미늄, 탄탈륨 및 티타늄중 하나 이상을 포함함을 특징으로 하는 제조방법.
제 19항에 있어서, 상기 타겟은 상기 벡킹 플레이트에 근접하는 접합표면을 가지며, 그리고 상기 접합표면 전체는 상기 삽입체와 접촉하고 있음을 특징으로 하는 제조방법.
제 19항에 있어서, 상기 타겟은 상기 벡킹 플레이트에 근접하는 접합표면을 가지며, 그리고 상기 접합표면중 단지 일부가 상기 삽입체와 접촉하고 있음을 특징으로 하는 제조방법.
제 19항에 있어서, 상기 삽입체는 상기 제3 조성으로 된 고형의 기하학적 형상인 것을 특징으로 하는 제조방법.
제 19항에 있어서, 상기 삽입체는 상기 제3 조성으로 된 속이 빈 기하학적 형상인 것을 특징으로 하는 제조방법.
제 19항에 있어서, 상기 삽입체는 상기 제3 조성으로 된 고형의 원인 것을 특징으로 하는 제조방법.
제 19항에 있어서, 상기 삽입체는 상기 제3 조성으로 된 환상의 링인 것을 특징으로 하는 제조방법.
제1 조성을 포함하는 벡킹 플레이트;

상기 제1 조성과 다른 제2 조성을 포함하는 타겟;

상기 타겟의 적어도 일부와 상기 벡킹 플레이트 사이의, 상기 제1 및 제2 조성들과 다른 제3 조성을 갖는 삽입체;

상기 삽입체의 일부를 따라 신장하는 입자-트래핑 영역을 포함하고,

상기 입자-트래핑 영역은 상기 삽입체의 일부 및 상기 타겟의 일부를 따라 신장하는 휘어진 돌출부들의 패턴을 포함하고, 상기 휘어진 돌출부들은 캐비티들을 형성하며, 상기 캐비티들중 적어도 약간은 그 타겟/벡킹 플레이트 구조를 따라 측방으로 열려있는 타겟/벡킹 플레이트 구조.
제 38항에 있어서, 상기 제2 조성은 탄탈륨을 포함함을 특징으로 하는 타겟/벡킹 플레이트 구조.
제 39항에 있어서, 상기 제3 조성은 티타늄을 포함함을 특징으로 하는 타겟/벡킹 플레이트 구조.
제 38항에 있어서, 상기 제2 조성은 탄탈륨을 포함하여 조성됨을 특징으로 하는 타겟/벡킹 플레이트 구조.
제 41항에 있어서, 상기 제3 조성은 티타늄을 포함함을 특징으로 하는 타겟/벡킹 플레이트 구조.
제 38항에 있어서, 상기 제2 조성은 탄탈륨만으로 조성됨을 특징으로 하는 타겟/벡킹 플레이트 구조.
제 43항에 있어서, 상기 제3 조성은 티타늄을 포함함을 특징으로 하는 타겟/벡킹 플레이트 구조.
제 38항에 있어서, 상기 제1 조성은 구리를 포함하고; 상기 제2 조성은 탄탈륨을 포함하며; 그리고 상기 제3 조성은 티타늄을 포함함을 특징으로 하는 타겟/벡킹 플레이트 구조.
제 38항에 있어서, 상기 제1 조성은 구리를 포함하고; 상기 제2 조성은 탄탈륨을 포함하여 조성되며; 그리고 상기 제3 조성은 티타늄을 포함하여 조성됨을 특징으로 하는 타겟/벡킹 플레이트 구조.
제 38항에 있어서, 상기 제1 조성은 구리를 포함하고; 상기 제2 조성은 탄탈륨만으로 조성되며; 그리고 상기 제3 조성은 티타늄만으로 조성됨을 특징으로 하는 타겟/벡킹 플레이트 구조.
제 38항에 있어서, 상기 제2 조성은 탄탈륨을 포함하고, 그리고 상기 제3 조성은 알루미늄, 탄탈륨 및 티타늄중 하나 이상을 포함함을 특징으로 하는 타겟/벡킹 플레이트 구조.
제 38항에 있어서, 상기 타겟은 상기 벡킹 플레이트에 근접하는 접합표면을 가지며, 그리고 상기 접합표면 전체는 상기 삽입체와 접촉하고 있음을 특징으로 하는 타겟/벡킹 플레이트 구조.
제 38항에 있어서, 상기 타겟은 상기 벡킹 플레이트에 근접하는 접합표면을 가지며, 그리고 상기 접합표면중 단지 일부가 상기 삽입체와 접촉하고 있음을 특징으로 하는 타겟/벡킹 플레이트 구조.
제 38항에 있어서, 상기 삽입체는 상기 제3 조성으로 된 고형의 기하학적 형상인 것을 특징으로 하는 타겟/벡킹 플레이트 구조.
제 38항에 있어서, 상기 삽입체는 상기 제3 조성으로 된 속이 빈 기하학적 형상인 것을 특징으로 하는 타겟/벡킹 플레이트 구조.
제 38항에 있어서, 상기 삽입체는 상기 제3 조성으로 된 고형의 원인 것을 특징으로 하는 타겟/벡킹 플레이트 구조.
제 38항에 있어서, 상기 삽입체는 상기 제3 조성으로 된 고형의 원이며, 상기 벡킹 플레이트 내에 삽입되어 있음을 특징으로 하는 타겟/벡킹 플레이트 구조.
제 38항에 있어서, 상기 삽입체는 상기 제3 조성으로 된 환상의 링인 것을 특징으로 하는 타겟/벡킹 플레이트 구조.
제 38항에 있어서, 상기 삽입체는 상기 제3 조성으로 된 환상의 링이며 상기 벡킹 플레이트 내에 삽입되어 있음을 특징으로 하는 타겟/벡킹 플레이트 구조.