KR20070114844A - 스퍼터링 타겟, 스퍼터 리액터, 주조잉곳을 제조하는 방법및 금속제품을 제조하는 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 금속 제품을 제조하는 방법을 포함한다. 금속재료 잉곳이 제공되며, 상기 잉곳은 초기 두께를 갖는다. 상기 잉곳은 열간단조가 행해진다. 상기 열간단조 제품은 상기 금속재료내 250마이크론 이하의 평균 결정립 크기를 고정하기 위하여 켄칭된다. 상기 켄칭된 재료는 3차원 물리증착 타겟으로 제조될 수 있다. 또한, 본 발명은 주조잉곳을 제조하는 방법을 포함한다. 특정한 견지에 있어서, 상기 주조잉곳은 고순도 구리 재료이다. 또한, 본 발명은 물리증착 타겟과 마그네트론 플라즈마 스퍼터 리액터 집합체를 포함한다.

스퍼터링 타겟. 스퍼터 리액터, 주조 잉곳, 물리증착, 열간단조

Description

스퍼터링 타겟, 스퍼터 리액터, 주조잉곳을 제조하는 방법 및 금속제품을 제조하는 방법{Sputtering Targets, Sputter Reactors, Methods of Forming Cast Ingots, and Methods of Forming Metallic Articles}

본 발명은 주조잉곳을 제조하는 방법에 관한 것이고, 또한 고순도 금속제품을 제조하는 방법에 관한 것이다. 부가적으로, 본 발명은 스퍼터링 타겟을 제조하는 방법에 관한 것이고, 스퍼터링 타겟 구조에 관한 것이다. 또한, 본 발명은 스퍼터 리액터 집합체에 관한 것이다. 특정한 관점에 있어서, 본 발명은 비자성 재료를 포함하거나, 비자성 재료를 본질적으로 포함하거나, 또는 비자성 재료만으로 구성되는 스퍼터링 타겟 구조에 관한 것이다.

물리증착(PVD)은 반도체 제조공정에서 재료의 얇은 막을 형성하는 방법으로 주로 이용된다. PVD는 스퍼터링 공정을 포함한다. 통상적인 PVD공정에서, 음극 타겟은 강한 세기의 입자로 이루어진 빔에 노출된다. 상기 강한 세기의 입자가 상기 타겟의 표면에 충돌함에 따라, 재료는 상기 타겟 표면으로부터 떨어져 나오게 된 다. 이후, 상기 재료는 기판을 가로질러 상기 재료의 박막을 형성하기 위하여 반도체 기판위에 놓여진다.

PVD공정동안 반도체 기판 표면과 관련될 수 있는 다양한 물결모양을 가로질러 균일한 박막두께를 얻기 위한 시도를 하는데 어려움이 있다. 타겟 형상과 관련된 상기 어려움을 처리하기 위한 시도가 있어왔다. 따라서, 최근에는 다양한 타겟 형상들이 상업적으로 생산되고 있다. 통상적인 형상은 도 1-8에 묘사되어 있다. 도 1 및 2는 각각 Applied Materials Self Ionized Plasma Plus™ 타겟 구조(10)의 투시도 및 측단면도이다. 도 3 및 4는 각각 Novellus Hollow Cathode Magnetron™ 타겟 구조(12)의 투시도 및 측단면도이다. 도 5 및 6은 각각 Honeywell, International Endura™ 타겟 구조(14)의 투시도 및 측단면도이다. 마지막으로, 도 7 및 8은 각각 평평한 타겟 구조(16)의 투시도 및 측단면도이다.

도 2, 4, 6 및 8의 각각의 측단면도는 수평 디멘션 "X"와 수직 디멘션 "Y"를 포함하여 보여지고 있다. "X" 대 "Y"의 비는 상기 타겟이 소위 3-차원 타겟, 또는 2-차원 타겟인지로 결정되어질 수 있다. 특히, 각각의 타겟들은 통상적으로 약 15-17인치의 수평 디멘션 "X"를 갖는다. 상기 Applied Material™ 타겟(도 2)은 통상적으로 약 5인치의 수직 디멘션 "Y"를 가지고, 상기 Novellus™ 타겟(도 4)는 통상적으로 약 10인치의 수직 디멘션을 가지며, 상기 Endura™ 타겟(도 6)은 통상적으로 약 2-6인치의 수직 디멘션을 가지고, 상기 평평한 타겟은 통상적으로 약 1인치 이하의 수직 디멘션을 갖는다. 다음의 본 명세서 및 청구항을 해석할 목적으로, 타겟은 수직 디멘션 "Y" 대 수평 디멘션 "X"의 비가 0.15 이상인 3차원 타겟으로 간 주된다. 본 발명의 특정한 관점에 있어서, 3차원 타겟은 수직 디멘션 "Y" 대 수평 디멘션 "X"의 비가 0.5 이상이다. 수직 디멘션 "Y" 대 수평 디멘션 "X"의 비가 0.15 미만이면 그 타겟은 2-차원 타겟으로 간주된다.

상기 Applied Material™ 타겟(도 2) 및 Novellus™ 타겟(도 4)은 이러한 타겟의 형상을 갖는 모놀리식(monolithic) 타겟을 제조하기 어렵다는 점에서, 복잡한 3차원 형상으로 구성되는 것으로 간주되어질 수 있다. 상기 Applied Material™ 타겟(도 2) 및 Novellus™ 타겟(도 4)은 둘다 한쌍의 반대쪽 단부(13 및 15)를 갖는 적어도 하나의 컵(11)을 포함하여 이루어지는 형상적 특성을 공유한다. 단부(15)는 열려있고, 단부(13)은 닫혀있다. 상기 컵(11)은 그것의 내부에 걸쳐서 구멍(19)을 갖는다. 또한, 각각의 컵(11)은 상기 구멍(19)의 주변으로 정의되는 내부면(21), 상기 내부면 반대쪽의 외부면(23)을 갖는다. 상기 외부면(23)은 각각의 컵(11)의 주위에 걸쳐있고, 코너(25)에서 상기 닫힌 단부(13)을 감싼다. 각각의 타겟(10 및 12)는 외부면으로 정의되는 측벽(27)을 가지며, 단부(13 및 15)사이에 걸쳐있다. 또한, 도 2 및 4의 타겟(10 및 12)은 측벽(27)의 주위에 걸쳐있는 플랜지(29)의 특성을 공유한다. 도 2의 타겟(10)에 대한 도 4의 타겟(12)의 차이점은 타겟(12)의 컵에 비하여 타겟(10)의 컵(11)을 좁게 하기 위하여 타겟의 중앙을 통하여 아래쪽으로 걸쳐있는 공동(cavity,17)을 갖는다는 점이다.

도 2의 Applied Materials™ 타겟(10)을 이용할 수 있는 통상적인 스퍼터링 기구는 U.S. Patent No.6,251,242에 묘사되어있다. 이러한 기구들중 하나가 도 9에 도식적으로 보여진다. 특히, 도 9는 그 안에 제공되는 스퍼터링 타겟(10)을 갖는 마그네트론 플라즈마 스퍼터 리액터(200)를 예시한다. 상기 타겟(10)은 상기 타겟의 다른 예시를 보여주기 위하여, 도 2에 이용하였던 것과 다른 언어 및 숫자를 이용하여 도 9에 묘사될 것이다.

상기 리액터(200)은 중심축(204)의 주위에 대칭적으로 배열된 마그네트론(202)을 포함하여 이루어진다. 상기 타겟(10), 또는 적어도 그것의 내부면, 은 스퍼터 증착된 재료로 구성된다. 상기 타겟은 예를들면, Ti, Ta 또는 고순도 구리를 포함하여 이루어질 수 있다. 타겟(10)은 스퍼터 코팅된 웨이퍼(208)과 마주보는 고리모양의 아래쪽으로 마주보는 아치(vault,206)(예를들면, 도 2에 묘사된 구멍(19))를 포함하여 이루어진다. 아치(206)은 고리모양의 아래쪽으로 마주보는 골로써 다르게 특정되어질 수도 있다. 아치(206)은 그것의 깊이와 방사상의 넓이의 면비가 적어도 1:2를 가지며, 특정한 적용에 있어서는 적어도 1:1을 갖는다. 상기 아치는 상기 웨이퍼(208)의 외부면의 바깥의 외부 측벽(210), 상기 웨이퍼(208)과 겹쳐지는 내부 측벽(212) 및 일반적으로 평평한 아치 상부벽 또는 지붕(216)을 갖는다. 타겟(10)은 상기 내부 측벽(212)과, 웨이퍼와 평행하게 마주보는 통상적인 평면(220)을 포함하는 포스트(218)를 형성하는 중심부를 포함한다. 타겟(10)의 플랜지(29)는 리액터(200)의 바디(222)에 진공봉인을 형성한다.

상기 마그네트론 리액터(200)는 제1수직 자기극성을 갖는 하나 이상의 자석(224), 상기 제1극성과 반대인 하나 이상의 제2수직 자기극성을 포함하며, 고리모양으로 배열된다. 상기 자석(224 및 226)은 영구자석일 수 있으며, 따라서 강자성 재료로 구성될 수 있다. 내부자석(224)은 상기 내부 타겟 측벽(212) 부분의 사 이에 형성된 원통형의 중심우물(228)(예를들면, 도 2의 공동(17))내에 위치되며, 상기 외부자석(226)은 일반적으로 상기 외부 타겟 측벽(210)의 외부를 둘러싸며 위치된다. 원형의 자석 요크(yoke, 230)는 상기 내부 및 외부 자석(224 및 226)의 상부와 자기적으로 결합된다. 상기 요크는 자석(224 및 226)에 의하여 생성되는 자성을 위한 자기회로를 형성하기 위하여 자화될 수 있는 자기적으로 연한 재료, 예를들면 상자성 재료와 같이, 로 구성되어질 수 있다.

자기적으로 연한 재료인 원통형의 내부 폴(pole) 조각(232)은 내부 자석(224)의 하단부와 인접하며, 상기 내부 타겟 측벽(212)에 인접하여 타겟우물(228)까지 깊게 형성된다. 자기 조각(230 및 232)은 대응하는 자석(224 및 226)의 자기장에 실질적으로 수직인 자기장(아치(206)내에 점선으로 된 화살표에 의하여 예시된)을 발생하기 위한 크기로 형성되어질 수 있다. 따라서, 상기 자기장은 상기 타겟 아치 측벽(210 및 212)와 실질적으로 수직이다.

리액터(200)는 그 안에 제공된 유전체의 타겟 절연체(도시되지 않음)를 가질 수 있는 진공 챔버 바디(222)를 포함한다. 웨이퍼(208)는 적절한 메카니즘, 예를들면 더미링(clamping ring)(도시되지 않음)과 같이, 에 의하여 히터 받침대 전극(250)의 위에 위치한다. 전기적인 쉴드(도시되지 않음)는 통상적으로 상기 음극 타겟에 대하여 양극으로 작용되도록 제공되며, 파워 서플라이(도시되지 않음)는 상기 음극전극을 음으로 대전되도록 제공된다. 도 9의 기구에서 이용될 수 있는 다양한 쉴드 및 파워 서플라이는, 예를들면 U.S. Patent No.6,251,242에 기술되어 있다.

포트(252)는 바디(222)를 통하여 확장되도록 제공되고, 진공 펌핑 시스템(254)은 포트(252)를 통하여 챔버(200)내에 진공을 형성하기 위하여 이용된다. RF 파워 서플라이(256)는 RF 바이어스 받침대(250)에 이용되고, 컨트롤러(258)는 다양한 면의 기구(200), 예를들면 보여진 바와 같이 상기 RF 컨트롤러(256) 및 상기 진공 펌프(254)를 포함하는, 를 조절하기 위하여 제공된다.

작은 평균 결정립 크기를 갖는 스퍼터링 타겟을 형성하는 것이 바람직할 수 있다. 그 안에 이용된 보다 작은 평균 결정립 크기의 상기 재료를 갖는 타겟은 보다 큰 결정립 크기를 갖는 동일한 재료를 가지는 타겟보다 더 균일한 증착막을 형성할 수 있다는 것은 자주 발견된다. 증착막의 균일성에 대한 보다 작은 결정립 크기의 효과에 대한 기본 메카니즘은 작은 결정립 크기가 큰 결정립 크기에 대한 미세-아크(micro-arcing) 문제를 감소시킬 수 있다는데 있다. 보다 작은 결정립 크기를 갖는 재료로 이루어질 수 있는 증착막 균일성의 향상은 스퍼터링 타겟으로 작은 결정립 크기의 재료를 도입할 수 있다는 측면에서 바람직하다. 작은 결정립 크기의 재료는 재료가 형성될때 상기 재료를 높은 압력하에 둠으로써 2-차원 스퍼터링 타겟 내에 간단하게 형성시킬 수 있음이 알려져 있다. 상기 2-차원 타겟은 반드시 평평해야하므로, 고압 기술은 2차원 타겟을 제조하는 공정과 바로 연관될 수 있다. 반대로, 그 안에 작은 결정립 크기를 갖는 3차원 타겟을 형성하는 것이 어렵다는 것이 증명되어왔다. 작은 평균 결정립 크기를 가지면서, 도 2 및 도 4 타겟 형태의 복잡한 형상을 갖는 모놀리식 구리 타겟을 형성하는 것이 특히 바람직하다.

다양한 재료가 스퍼터링 타겟을 형성하기 위하여 이용될 수 있고, 통상적인 재료로는 금속재료(예를들면, Cu, Ni, Co, Mo, Ta, Al 및 Ti중 하나 이상으로 이루어진 재료와 같이)가 있으며, 몇몇의 경우에는 비자성일 수도 있다. 스퍼터링 타겟에 이용될 수 있는 특히 바람직한 재료중 하나는 고순도 구리("고순도(high purity)"는 적어도 99.995중량%의 순도를 갖는 구리 재료를 말함)이다. 고순도 구리재료는 반도체 회로와 연관된 전기적인 연결을 형성하기 위한 반도체 제조공정에 자주 이용된다. 약 250마이크론 이하의 평균 결정립 크기를 갖는 3-차원 고순도 구리 타겟을 형성할 수 있는 공정을 개발하는 것이 바람직하다.

일견지에 있어서, 본 발명은, 예를들면 스퍼터링 타겟과 같은 금속제품을 제조하는 방법을 포함한다. 상기 금속제품의 금속은 예를들면 Cu, Ni, Co, Ta, Al 및 Ti중 하나 이상을 포함할 수 있고, 특정한 실시예에서는 Ta, Ti 또는 Cu를 포함할 수 있다. 특정한 견지에 있어서, 본 발명은 고순도 구리제품을 제조하는 방법을 포함한다. 적어도 99.995중량%의 구리순도를 가지며, 또한 250마이크론 보다 큰 초기 결정립 크기, 그리고 초기 두께를 갖는 구리재료 잉곳이 제공된다. 상기 잉곳은 초기 두께의 약 40-90%로 상기 잉곳의 두께를 감소시킬 수 있는 충분한 압력 및 시간하에서 약 700-1100℉의 온도에서 열간단조된다. 상기 열간단조 제품은 상기 고순도 구리 재료내에서 250마이크론 이하로 평균 결정립 크기가 고정될 수 있도록 켄칭(quenched)된다. 상기 평균 결정립 크기는 200마이크론 이하로 고정될 수 있고, 심지어는 100마이크론 이하로 고정될 수도 있다. 특정한 견지에 있어서, 상기 켄칭된 재료는 3차원 물리증착 타겟으로 제조될 수 있다.

또 다른 견지에 있어서, 본 발명은 주조잉곳을 제조하는 방법을 포함한다. 몰드가 제공된다. 상기 몰드는 내부 공동을 갖는다. 상기 내부 공동은 1차 장입 용융재료로 부분적으로 채워진다. 상기 1차 장입 재료는 상기 1차 장입 재료가 부분적으로 응고될 수 있도록 내부 공동내에서 냉각된다. 상기 1차 장입 용융재료가 부분적으로 응고되는 동안, 상기 내부 공동의 나머지 부분은 2차 장입 용융재료로 적어도 부분적으로 채워진다. 상기 1차 장입 재료 및 2차 장입 재료는 상기 1차 장입 재료 및 2차 장입 재료로 이루어지는 잉곳을 형성하기 위하여 상기 내부 공동내에서 냉각된다. 특정한 관점에 있어서, 상기 주조잉곳은 고순도 구리재료이다.

그러나, 또 다른 견지에 있어서, 본 발명은 특정한 형상 및/또는 약 250마이크론 이하의 평균 결정립 크기를 갖는 다양한 타겟 구조를 포함한다.

그러나, 또 다른 견지에 있어서, 본 발명은 상기 구리의 평균 결정립 크기가 250마이크론 이하인 다양한 모놀리식 구리 타겟을 포함한다.

일견지에 있어서, 본 발명은 약 250㎛ 이하의 결정립 크기, 바람직하게는 약 200㎛ 이하, 보다 더 바람직하게는 약 100㎛ 이하의 결정립 크기를 갖는 금속제품을 제조하는 방법을 포함한다. 이러한 실시예는 도 10-15에 묘사되어있다. 우선 도 10을 살펴보면, 금속재료의 잉곳(20)이 예시되어있다. 특정한 구현에 있어서, 잉곳(20)은 주조재료를 포함하여 이루어진다. 잉곳(20)의 통상적인 금속성분은 Cu, Ni, Co, Ta, Al 및 Ti중 1종 이상이며; 적어도 99.995중량%의 순도를 갖는 구리인 것이 바람직하다. 상기 금속재료는 Cu, Ni, Co, Ta, Al 및 Ti중 1종 이상을 포함하는 합금으로 이루어질 수 있으며; 예를들면 적어도 99.9995중량%의 순도를 갖는 Ti/Zr 합금이 있다. 잉곳(20)은 직경 "D"와 두께 "T"를 갖는 실질적으로 원통형을 포함한다. 두께 "T"는 잉곳(20)의 초기 두께로 언급될 수 있다. 잉곳(20)의 형상은 실제 원통에서 약간 변형된 형태일 수도 있다는 것을 가리키기 위하여 "실질적으로" 원통형이라고 언급되었다. 또한, 잉곳(20)은 반대쪽에 위치한 단부(22 및 24) 를 포함하여 이루어진다. 단부(22)는 제 1단부로 언급될 수 있으며, 단부(24)는 제 2단부로 언급될 수 있다.

도 11을 살펴보면, 잉곳(20)이 단조 기구(30) 내부에 위치된다. 기구(30)는 잉곳이 실온보다 높은 온도에 있을 동안 잉곳(20)에 압력이 가해지는 것이 바람직하다는 점에서 열간단조로 고려되어질 수 있다. 잉곳(20)은 상기 잉곳 벌크가 약 700-1100℉의 온도에 있을때, 보다 바람직하게는 약 850-1050℉의 온도에 있을때 통상적으로 압축될 것이다(상기 "벌크"라는 용어는 잉곳 질량의 95% 이상임을 의미함).

기구(30)는 잉곳(20)의 반대쪽에 위치한 단부(22 및 24)를 압축하기 위하여 형성된 프레스를 포함하여 이루어지는 것으로 고려될 수 있다. 기구(30)는 제 1부분(32)와 반대쪽의 제 2부분(34)을 포함하여 이루어진다. 작동시 잉곳(20)은 부분(32 및 34) 사이에 위치되고, 제 1단부(22)는 제 1부분(32)와 서로 인접하여 접하며, 제 2단부(24)는 제 2부분(34)에 인접하여 접한다. 이후, 부분(32 및 34)은 그들 사이의 잉곳(20)을 압축하기 위하여 서로에 대하여 이동된다. 상기 부분(32 및 34)의 이동은 도 11의 화살표(37)에 의하여 예시되며, 상기 화살표는 부분(32)가 부분(34)쪽으로 이동되는 것을 가리킨다. 상기 부분(32 및 34)의 이동은 부분(34)의 부분(32)쪽으로의 이동을 포함하여 이루어질 수 있으며, 또는 상기 부분(32 및 34) 모두 상대쪽으로 이동하는 것을 포함할 수 있다. 상기 잉곳(20)의 압축은 초기 두께의 약 40-90%까지 잉곳의 두께를 감소시키기 위하여(예를들면, 초기 두께의 약 10~60%의 두께로 잉곳을 감소시키기 위하여), 충분한 압력하에서, 충분 한 지속시간동안 행하는 것이 바람직하다.

상기 열간단조는 잉곳(20)을 열간단조된 제품(도 12에 도시됨)으로 변환한다. 잉곳(20)의 압축을 위한 적절한 압력은 약 10,000 파운드/in²(psi), 통상적으로는 약 9,700psi이다. 본 발명의 특정한 공정에 있어서, 잉곳(20)은 약 10인치의 직경 "D"를 가지며, 약 1,100톤의 압력이 단부(22 및 24)의 전표면을 걸쳐서 적용될 것이다.

잉곳(20)은 통상적으로 상기 잉곳이 주조 재료라면 약 10,000㎛의 평균 결정립 크기를 처음부터 포함할 것이며, 상기 결정립 크기는 본 발명의 열간단조에 의하여 250㎛ 이하, 200㎛ 이하 또는 심지어 100㎛ 이하까지 감소될 수 있다. 예를들면, 고순도의 구리 잉곳(20)의 두께가 약 1시간 이하의 시간에 초기 두께의 약 30%로 감소되는 통상적인 공정에서, 상기 결과물인 열간단조 제품은 약 70℉의 온도로 켄칭된 후 약 85-90마이크론의 평균 결정립 크기를 갖는 것으로 측정되었다.

도 11의 압축에 의하여 얻어지는 상기 열간단조 제품내에 형성되는 결정립 크기에 궁극적으로 영향을 미치는 파라미터중에는 압축지속이 있다. 특히, 잉곳(20)은 약 15분-3시간의 시간동안, 바람직하게는 약 30분-1시간, 열간단조와 연관된 상대적으로 높은 온도에 의하여 지배되는 것이 바람직할 수 있다. 또한, 잉곳 두께의 감소량은 결과적인 평균 결정립 크기에 영향을 미칠 수 있다. 특히, 만약 잉곳(20)의 두께가 60% 이하까지 감소된다면, 결과적인 결정립 크기는 100㎛를 초과하여 증가된다는 것이 발견되었다. 예를들면, 만약 고순도 구리 재료의 두께가 50%까지 감소된다면, 결과적인 결정립 크기는 200㎛이고, 반면에 약 60-90%까지 두께를 감소시키면 약 100㎛ 이하의 결과적인 평균 결정립 크기를 얻을 수 있다는 것을 알아냈다. 열간단조와 연관된 상기 온도는 오븐에서 700℉ 이상(바람직하게는 800℉ 이상)의 바람직한 온도로 상기 잉곳(20)을 가열하는 단계를 포함할 수 있으며, 이후 상기 잉곳(20) 벌크(상기 잉곳의 "벌크"는 상기 잉곳 질량의 약 95% 이상으로 고려되어짐)의 온도가 700℉ 이상(바람직하게는 800℉ 이상)에서 유지되는 동안 상기 잉곳(20)은 열간에서 프레스된다. 상기 열간단조 온도의 지속은 상기 잉곳이 바람직한 온도에서 열간 프레스되는 시간 뿐만 아니라 상기 잉곳(20)이 바람직한 온도에서 오븐내에 있는 시간을 포함하는 것으로 고려될 수 있다.

보여진 바람직한 실시예에서, 윤활재료(36 및 38)는 잉곳(20)과 기구(30)의 각각의 상기 부분(32 및 34) 사이에 제공된다. 윤활재료(36 및 38)는 예를들면, 석영호일과 같은 고체 윤활제를 포함하여 이루어진다. 고체 윤활제가 본 발명의 열간단조 공정에 채택된 고온에 보다 적합하다는 것이 발견되었기 때문에, 상기 고체 윤활제는 액체 윤활제보다 바람직할 수 있다. 덜 바람직한 실시예에서, 액체 윤활제가 적용될 수 있다. 그러나, 액체 윤활제는 본 발명의 공정조건에서 통상적으로 타는 것으로 나타났다.

*상기 석영호일(36)은 바람직하게는 약 0.01-0.100인치의 두께, 바람직하게는 약 0.030-0.060인치의 두께로 제공된다. 석영호일(38)은 유사한 바람직한 두께범위를 갖는다. 만약에 석영호일의 하나(36 또는 38)가 0.01인치보다 얇으면 본 발 명의 공정동안 찢어지고, 만약에 상기 호일이 0.100인치보다 두꺼우면 본 공정의 기계적 특성에 기여함에 의하여 단조공정을 방해할 수 있음이 발견되었다. 상기 공정에서 상기 윤활호일의 기계적 특성의 상기와 같은 기여는 상기 공정조건의 재생산성을 혼란스럽게 할 수 있고, 또한 잉곳(20)의 내부영역(예를들면, 단부 사이의 영역)내의 평균 결정립 크기와 다른 잉곳(20) 단부와 연관된 평균 결정립 크기를 초래할 수 있다. 상기 석영호일은 약 0.030-0.060인치 두께를 얻기 위하여 하나의 호일 위에 다수의 얇은 석영호일을 적층함으로써 원하는 두께로 제공될 수 있다. 또한, 원하는 두께를 갖는 한 장의 고체 윤활제는 이용될 수 있다.

기구(30)내에서 잉곳(20)이 압축된 후, 상기 결과적인 열간단조 제품은 상기 제품내에 250㎛ 이하, 200㎛ 이하, 또는 심지어 100㎛ 이하의 평균 결정립 크기를 고정하기 위하여 냉각된다. 상기 "고정(fix)"이라는 용어는 상기 켄칭 이후에 상기 재료내에서 평균 결정립 크기가 변하지 않는 것을 지시하기 위한 것이며, 보다 특정하게는 상기 재료가 100℉ 이하의 온도에서 유지될때 상기 재료내의 평균 결정립 크기가 고정되는 것을 지시하기 위한 것이다. 만약 상기 재료가 100℉ 이상으로 재가열되거나, 특히 150℉를 초과하게 되면, 재료내 평균 결정립 크기는 증가될 수 있다. 상기 열간단조 제품의 켄칭은 프레스(30)로부터 상기 열간단조 제품을 제거하는 약 15분 이내에 행하게 되며, 상기 열간단조 제품의 전체 온도를 약 150℉ 이하로 감소시키는 것을 포함하여 이루어진다. 상기한 사항은 대략 실온(약 70℉)에서 유지된 액체 탱크내에 상기 열간단조 제품을 침적시킴에 의하여 수행될 수 있다. 본 발명의 바람직한 실시예에서, 상기 열간단조된 제품 전체는 상기 열간단조 제품을 프레스(30)로부터 제거하는 약 15분 이내에 약 70℉ 이하의 온도로 감소시킨다.

도 12는 기구(30)(도 11)내의 잉곳(20)의 압축에 기인한 열간단조 제품을 보여준다. 제품(40)은 직경 "E"와 두께 "W"를 갖는 실질적으로 원통형태이다. 두께 "W"는 잉곳(20)(도 10)의 원래 두께 "T"의 약 10-40%인 것이 바람직하다. 제품(40)은 잉곳(20)의 서로 반대쪽 단부(22 및 24)를 포함하여 이루어지며, 상기 단부는 잉곳(20)의 직경 "D" 보다 큰 직경 "E"를 갖는다.

열간단조된 제품(40)은 스퍼터링 타겟으로 제조될 수 있다. 제품(40)을 스퍼터링 타겟으로 제조하는 통상적인 방법은 도 13에 묘사되어있다. 특히, 제품(40)은 측단면도로 보여지고 있으며, 예시된 타겟구조(42)는 제품(40)내에 포함되었다. 타겟구조(42)는 도 1 및 2의 3차원 타겟(10)과 대략 대응된다. 그러나, 타겟구조(42)는 다른 구조들, 예들들면 2차원 타겟구조 또는 도 3-6의 3차원 타겟구조(12 및 14), 에 대응될 수 있다. 제품(40)은 상기 타겟구조(42)를 둘러싼 재료의 덩어리(44)를 포함하여 이루어진다. 덩어리(44)는 상기 타겟구조(42)를 제거하기 위한 머시닝 공정에 의하여 제거될 수 있다.

제품(40)으로부터 타겟구조를 형성하기 위한 다른 방법은 도 14 및 15에 묘사되어있다. 먼저 도 14를 살펴보면, 열간단조된 제품(40)이 프레스(50)내에 제공된다. 프레스(50)는 제 1부분(52) 및 제 2부분(54)를 포함하여 이루어진다. 부분(52 및 54)은 그들 사이의 제품(40)을 압축하기 위하여 서로 상대적으로 이동된다. 상기 보여진 실시예에서, 부분(52 및 54)의 이동은 화살표(56 및 58)에 의하여 보여지며, 2개의 부분(52 및 54)은 서로 상대적으로 이동되는 것을 나타낸다. 그러나, 본 발명은 서로 상대적으로 부분(52 및 54)이 이동할때 오직 하나의 부분(52 및 54)만이 이동하는 다른 실시예를 포함하는 것으로 이해될 수 있다.

도 15는 제품(40)이 부분(52 및 54) 사이에서 압축된 후의 기구(50)를 보여준다. 제품(40)은 타겟(10)(도 1 및 2)의 형태에 대략 대응하는 3차원 타겟 형상으로 형성된 것으로 보여진다. 제품(40)은 타겟(10)의 형태와 완전히 같진 않으며, 상기 보여진 실시예에서 과도한 재료(60)가 상기 타겟 재료의 측면으로부터 바깥쪽으로 돌출되었다는 것을 알 수 있다. 상기 과도한 재료는 적절한 기계가공에 의하여 제거될 수 있다. 또한, 제품(40)이 원하는 타겟 형태로 정확하게 형성되지 않는 어떠한 다른 범위에서, 상기 제품은 원하는 타겟 형태로 제품의 형태를 바꾸기 위하여 기계가공될 수 있다. 일반적으로, 프레스(50)는 정확한 타겟 형태로 타겟(40)을 제조하기 위하여 이용되지는 않을 것이나, 원하는 타겟 형태를 넘어 과도하게 재료가 남는 원하는 타겟 형태와 유사한 형태로 타겟을 제조하기 위하여 이용될 것이다. 이후, 상기 과도한 재료는 상기 원하는 타겟 형태를 형성하기 위하여 적절한 기계가공에 의하여 제거될 수 있다.

프레스(50)는 상기 원하는 타겟 형태로 돌출되도록 상기 제품(40)의 재료를 허용하기 위하여, 약 5분 이하, 바람직하게는 약 3분 이하의 지속시간동안 약 1300-1700℉의 온도범위 내에서 제품(40)이 유지되는 조건하에서 작동되는 것이 바람직하다. 제품(40)은 1300℉ 이상의 오븐에서 먼저 미리 가열(프리 히팅)될 수 있고, 이후 프레스(50) 내에서 프레싱된다. 상기 오븐 프리 히팅은 상기 제품(40)을 프레스를 이용하여 1300℉를 초과하는 바람직한 온도로 홀로 가열하는 것이 통상적으로 실질적이지 않기 때문에, 일반적으로 바람직하다.

상기 재료의 제품(40)이 프레스(50)에 의해서 원하는 타겟 형태로 압축된 후, 기구(30)(도 11)로부터 단조된 제품의 열간 켄칭의 상기 언급된 조건과 동일한 조건에서 켄칭될 수 있다. 따라서, 프레스(50)내의 제품(40)의 압축에 기인한 상기 타겟 형태는 프레스(50)내로부터 타겟 형태를 제거 후 약 15분 이내에 약 150℉ 이하(바람직하게는 약 70℉ 이하)의 온도에서 상기 타겟 형태의 전체가 감소되도록 켄칭될 수 있다.

도 13에서 언급된 실시예에 비하여 도 14 및 15의 실시예를 이용하는 이점은 도 14 및 15의 실시예가 도 13의 실시예보다 재료의 낭비가 적다는데 있다. 도 13의 실시예에서 이용된 열간단조된 제품은 통상적으로 약 5인치의 두께에 약 17인치의 직경을 갖는 형태를 포함하여 이루어지나, 도 14 및 15의 실시예에서 이용된 열간단조된 제품은 보다 작으며, 특정한 실시예에서 5인치의 두께와 17인치의 직경을 가지는 재료에 의해 형성되고 도 13의 공정에 지배되는 것과 같은 제품을 형성하기 위하여 약 4인치의 두께와 약 15인치의 직경을 가질 수 있다. 이것은 도 13의 실시예에 따라서 제조된 재료에 비하여, 도 14 및 15에 따라서 제조된 재료가 약 40-50%의 감소가 가능하다는 것이다. 예를들면, 3차원 타겟을 제조하기 위한 공정에 지배되는 고순도 구리 재료는 3차원 스퍼터링 타겟을 제조하기 위하여 이용될때, 수백 파운드의 질량을 가질 수 있다. 도 14 및 15의 실시예의 이용은 도 13의 실시예의 이용에 비하여 약 180파운드의 구리재료를 절약할 수 있음이 확인되었다.

윤활제는 도 14 및 15의 공정동안 제품(40)의 표면에 적용될 수 있다. 액체 윤활제는 고체 윤활제와는 달리 프레스(50)의 다양한 흔들림 속에서 흐를 수 있기 때문에, 바람직한 윤활제는 상기 공정동안 고온에서 이용되는 경우를 제외하고는 액체 윤활제일 수 있다. 특정한 실시예에서, 고온의 쿠킹 오일(cooking oil)이 상기 윤활제로 이용될 수 있다.

도 14 및 15의 방법은 다양하고 복잡한 타겟 형상을 제조하기 위하여 이용될 수 있다. 통상적인 타겟 형상은 도 16-18에 묘사되어 있다. 먼저 도 16을 살펴보면, 타겟(300)이 예시되어 있다. 타겟(300)은 도 2의 타겟(10)의 형상(예를들면, Applied Material™ 타겟과 유사한 형상)과 유사한 형상을 갖는다. 타겟(300)은 그 안의 전체에 걸쳐있는 구멍(302)를 갖는 컵(301)을 포함하는 형태를 포함하여 이루어진다. 내표면(308)은 주변의 구멍으로 정의되며, 외표면(309)은 상기 내표면에 대하여 반대쪽에 위치한다. 컵(301)은 제 1단부(305) 및 반대쪽의 제 2단부(307)를 갖는다. 제시된 실시예에서, 단부(305)는 열려있으며, 단부(307)는 닫혀있다. 그러나, 단부(307)는 그것의 전체에 걸쳐 신장하는 개구부를 포함할 수 있는 것으로 이해될 수 있다.

외표면(309)은 단부(307) 주위에서 신장한다(제시된 실시예에서, 상기 외표면은 상기 닫혀진 단부의 전체를 둘러싸고 있으나, 본 발명은 외표면이 열린 단부(307) 주위에 부분적으로 신장하는 다른 실시예(도시되지 않음)를 포함하는 것으로 이해될 수 있다). 외표면(309)은 둥근 코너(304)에서 단부(307) 주위를 둘러싼다. 상기 둥근 코너는 한점(점(311)이 예시됨)에 대한 적어도 약 1인치의 곡률반경 을 갖는다. 특정한 실시예에서, 코너(304) 주위의 곡률반경은 적어도 약 1.25인치, 1.5인치, 1.75인치, 2인치 또는 그 이상일 수 있다. 대략적으로 굽은 영역(304)의 위치에서 상기 타겟 재료의 과도한 얇아짐을 피하기 위하여, 상기 곡률반경이 충분히 작은 것이 바람직하다. 과도한 얇아짐은 타겟 형성에 불리하게 작용하는 얇아짐으로 이해될 수 있다.

타겟(300)은 종래기술인 Applied Material™ 타겟과 실질적으로 동일한, 또는 특정한 실시예에서는 정확하게 동일한 주변 표면(308)에 의하여 정의되는 내부 형태를 포함할 수 있다; 그리고, 종래기술인 Applied Material™ 타겟과 다른 주변 표면(309)에 의하여 정의되는 외부 형태를 포함한다.

구부러진 코너(304)를 형성하는 이점은 이러한 것이 보다 사각 또는 각진 코너의 형성에 비하여 도 14 및 15의 공정을 단순화할 수 있다는데 있다. 특히, 도 14 및 15의 프레스(50)내의 압축은 상기 사각 코너 주변의 재료의 흐름이 좋지 못하다는 점에서 실질적으로 사각 코너에 비하여 어려울 수 있다는 것이 발견되었다. 그러나, 구부러진 코너의 이용은 재료의 흐름을 향상시킬 수 있으며, 따라서 도 14 및 15의 압축에 의하여 형성된 제품의 질을 향상시킨다. 타겟(300)의 외주면(309)와 연관된 상기 사각 코너의 오직 몇개만이 둥글지라도, 다른 코너들(예를들면, 310 및 312로 표시된 코너들과 같이)도 본 발명의 다른 실시예에서는 둥글게 될 수 있음을 알 수 있다. 둥글지 않은 코너(310 및 312)의 이점은 실질적으로 사각 코너(310 및 312)를 포함하여 이루어지는 타겟 기구가 상기 타겟 또는 기구의 변경없이 종래기술인 Applied Material™ 스퍼터링 기구에 적합할 수 있다는데 있다. 적 어도 몇개의 둥근 코너를 갖는 3차원 타겟 구조의 이점은 이러한 구조가 상기 타겟 구조와 관련된 재료의 양을 감소시킬 수 있고, 따라서 상기 타겟 구조의 재료와 관련된 비용을 감소시킨다는데 있다.

상기 예시된 타겟은 플랜지(318)를 통하여 신장하는 구멍(orifice, 316)을 가지며, 이는 스퍼터링 기구에 상기 타겟을 장착하기 위한 것이다. 그러나, 상기 예시된 플랜지(318) 및 구멍(316)은 전형적인 것이며, 다른 형태가 본 발명의 타겟 구조에 이용될 수 있는 것으로 이해될 수 있다.

타겟(300)은 Ni, Co, Ta, Al 및 Ti중 하나 이상을 포함하는 재료로 이루어질 수 있으며; 특정한 실시예에서 Cu 또는 Ti로 이루어질 수 있다.

도 17 및 18은 본 발명에 따라 형성될 수 있는 타겟 구조의 추가적인 실시예를 보여준다. 특히, 도 17은 도 4의 Novellus™ 타겟과 유사한 타겟(350)을 보여주나, 상기 타겟의 외주면(outer periphery, 354)을 따라서 둥근 코너(352)를 갖는다. 상기 타겟(350)은 종래기술인 Novellus™ 타겟의 내주면과 동일한 내주면(inner periphery, 356)을 포함하여 이루어진다. 둥근 코너(352)의 곡률반경은 도 16의 타겟(300)에 묘사된 반지름과 동일할 수 있다.

도 18에는 타겟(360)이 예시된다. 타겟(360) 또한 도 4의 Novellus™ 타겟과 유사하나, 외주면(364) 뿐만 아니라 내주면(362)을 따라서도 둥근 코너를 포함하여 이루어진다. 보다 특정하게는, 내주면(362)은 둥근 코너(366)를 포함하여 이루어지며, 외주면(364)은 둥근 코너(368)를 포함하여 이루어진다. 상기 예시된 실시예에서, 둥근 코너(368 및 366)는 서로 동일한 곡률반경으로 이루어지며; 내부의 둥근 코너(366)는 반지름 방향으로 외부의 둥근 코너(368) 내에 위치한다. 예를들면, 코너(366 및 368)의 곡률반경은 이전의 도 16에 묘사된 곡률반경과 동일할 수 있다. 본 발명은 내부 코너(366)가 외부 코너(368)와 서로 다른 곡률반경을 갖는 다른 실시예(도시되지 않음)를 포함하는 것으로 이해될 수 있다.

도 19에서, 마그네트론 스퍼터 리액터(400)는 도 16에 묘사된 형태의 타겟을 포함하여 이루어지는 것으로 예시된다. 도 9의 리액터(200)를 묘사할때 사용되었던 것과 같이 리액터(400)를 묘사할때 유사한 번호매김이 이용될 것이다. 리액터(400)는 자석(226 및 224)를 포함하여 이루어진다. 타겟(300)과 타겟(10)(도 9)의 이용상의 차이점은 구부러진 코너(304)가 타겟(300)의 외주면(306)과 자석(224 및 226) 사이에 갭(402)를 형성한다는데 있다. 갭(402)은 갭과 관련된 투자율이 타겟(300)의 재료를 통한 자기흐름에 감지할 수 있을 정도로 영향을 미치지 않는다는 점에서 일반적으로 문제가 되지 않는다. 그러나, 컵형태의 자석의 다른 부분과 컵 형태의 자석의 한부분에서 자석과 스퍼터링 표면과의 두께가 다른 타겟(300)을 갖는 것은 문제될 수 있다. 예를들면, 상기 예시된 타겟(300)은 측벽의 낮은 부분을 통하여 걸쳐있는 제 1두께 "A"를 가지며, 측벽의 제 2부분을 통하여 걸쳐있는 제 2의 보다 두꺼운 두께 "B"를 갖는다. "A"와 "B"의 상대적인 비는 상기 타겟의 다른 부분과 연관된 다른 투자율을 초래할 수 있으며, 따라서 상기 타겟의 다른 부분에 대한 어느 한부분에서의 스퍼터링 수행을 변경할 수 있다. 그러나, 상기 타겟이 비자성 재료(예를들면, 구리와 같은)를 포함하여 이루어지는 실시예에서, 타겟 구조의 컵 주변에서 다른 두께를 가짐에 의한 효과는 무시될 수 있다. 상기 타겟 구조의 다른 두께가 문제가 될 수 있는 실시예에서, 타겟 구조는 스퍼터링 동안 타겟의 다른 영역과 연관된 자기 흐름의 차이를 최소화하거나 또는 제거하기 위하여 선택된 곡률반경 및 지리적인 비를 갖는 구부러진 코너를 갖도록 형성될 수 있다.

도 10-19의 공정을 이용할때 발견되었던 어려움은 상기 공정에 적합한 초기 잉곳을 얻어야 한다는데 있다. 도 20은 잉곳(70)의 단면도를 보여주며, 통상적인 주조공정의 문제점을 보여준다. 특히, 잉곳(70)은 두께 "R"과 이용할 수 있는 양의 두께 "R"을 감소시키는 상기 잉곳 재료로의 상당한 깊이까지 걸쳐있는 수축공동(72)을 포함하여 이루어진다. 점선(74)은 상기 점선 위의 이용할 수 없는 부분(76)과 상기 점선 아래의 이용할 수 있는 부분(78)으로 상기 잉곳을 나누기 위하여 잉곳(70)을 가로질러 보여진다. 실질적으로, 잉곳(70)은 점선(74)을 따라서 잘려질 것이며, 따라서 상기 두께는 상기 잉곳의 이용할 수 있는 부분(78)의 두께에 대응하는 제 2두께 "X"로 감소될 것이다. 기존의 공정에 있어서, 약 15인치의 초기 두께 "R"을 갖도록 제조된 고순도 구리 잉곳(70)은 통상적으로 약 2인치 이상의 두께에 걸쳐서 수축공동(72)을 가진다. 상기 수축공동은 약 13인치 이하의 두께 "X"로 상기 잉곳(70)의 이용할 수 있는 부분을 감소시킬 것이다. 즉, 원래의 두께 "R"의 적어도 약 13%는 수축결함(72) 때문에 희생된다.

수축결함(72)은 주조공정에서 잉곳(70)의 재료의 냉각동안 발생한다. 본 발명의 적용에 있어서, 적어도 14인치의 두께로 이용할 수 있는 부분을 갖는 잉곳이 바람직할 수 있으며, 몇몇 적용에 있어서는 처음부터 약 17인치의 이용할 수 있는 두께를 갖는 잉곳이 바람직할 수 있다. 상기 잉곳을 얻기 위한 하나의 방법은 처음 부터 원하는 두께보다 두껍게 잉곳을 제조하고, 이후 상기 잉곳을 절단하여 수축결함을 제거하는 것이다. 그러나, 상기 잉곳내의 수축결함의 형성을 실질적으로 감소시킬 수 있도록 잉곳의 제조방법을 개발하는 것이 바람직할 것이다.

본 발명의 방법에 따라 잉곳을 제조하는 방법은 도 21-24에 묘사된다. 먼저 도 21을 살펴보면, 주형(100)이 단면도로 보여진다. 바람직한 실시예에서, 주형(100)은 원통형으로 이루어지는 내부 공동(102)을 포함하여 이루어진다. 용융된 금속재료(104)의 1차 장입은 상기 공동을 오직 부분적으로 채울 수 있도록 공동(102)내에 제공된다. 바람직한 실시예에서, 상기 1차 장입은 내부공동(102) 부피의 약 50% 이하가 되도록 제공될 것이다. 재료(104)는 주형(100)이 요동될동안 냉각된다. 상기 요동은 화살표(106)에 의하여 예시된 것처럼, 기계적인 요동인 것이 바람직하다. 상기 요동은 예시된 측면에서 측면으로의 움직임일 수 있으며, 또는 다른 움직임을 포함할 수도 있다. 상기 요동은 상기 재료의 냉각동안 용융된 재료(104)내로 부터 가스를 빼내는데 도움을 준다. 특정한 실시예에서, 재료(104)는 약 2200-2800℉의 온도에서 주형(100)내로 처음부터 제공되는 고순도 구리를 포함하여 이루어질 수 있으며, 주형(100)은 재료(104)의 융점 이하의 냉각온도에서 유지된다. 재료(104)는 약 30-40초의 시간동안 냉각되며, 재료(104)의 상부 표면은 부분적으로 응고된다.

도 22에서, 재료의 2차 장입(104)은 부분적으로 응고된 1차 장입 재료위로 제공된다. 이후, 주형(100)은 2차 장입(104)이 약 30-40초동안 냉각될때, 흔들린다.

도 23에서, 재료의 3차 장입(104)은 상기 2차 장입 재료위로 제공되며, 주형(100)은 상기 1차, 2차 및 3차 장입 재료가 완전하게 냉각되고 응고될 동안 요동된다. 추가적인 이후의 장입동안 먼저 장입된 재료(104)가 단지 부분적으로 응고되도록 한 이유는 상기 여러번의 장입사이에 고체계면을 형성하는 것을 억제하기 위한 것이다. 비록 도 22 및 23은 1차, 2차 및 3차 장입 재료사이에 계면을 보여주지만, 이러한 것은 오직 도시의 목적으로 제공된 것이며, 실질적으로 이러한 계면은 오직 부분적으로 응고된 다수의 장입에 의하여 피하여진다. 따라서, 결과적인 잉곳은 상기 잉곳의 가장 낮은 부분부터 가장 높은 부분까지 균일한 조성을 갖는다.

도 24는 본 발명에 따라 제조된 잉곳(130)의 측단면도를 보여준다. 잉곳(130)은 두께 "R"과 상기 두께 "R"을 따라 부분적으로 걸쳐있는 수축공동(132)을 포함하여 이루어진다. 그러나, 수축공동(132)은 도 20에 보여진 종래기술의 잉곳(70)의 수축공동(72)보다 매우 작다. 따라서, 잉곳(130)의 이용할 수 있는 부분 "X"는 종래기술의 잉곳(70)의 이용할 수 있는 부분 "X"보다 더 크다. 특정한 적용에 있어서, 잉곳은 총 두께 "R"이 15인치이며 0.25인치 이하의 공동 깊이를 갖도록, 그리고 또한 총 두께가 18인치이며 0.25인치 이하의 공동 깊이를 갖도록 제조된다. 따라서, 잉곳(130)은 상기 잉곳의 총 두께 "R"의 약 10% 이하로 수축공동을 갖도록 제조될 수 있으며, 특정한 실시예에서는 상기 잉곳의 총 두께 "R"의 약 5% 이하, 그리고 또 다른 실시예에서는 상기 잉곳의 총 두께 "R"의 약 2% 이하가 되도록 제조될 수 있다.

특정한 실시예에서, 1차 장입이 상기 내부공동의 원래 부피의 약 10%에 대응 하는 부피를 채운 후에 각각의 연속적인 용융재료의 투입이 내부공동(102)내로 제공된다. 따라서, 만약 1차 장입이 상기 원래 공동의 부피의 약 50%를 채운다면, 각각의 추가적인 장입은 상기 원래의 공동의 부피의 약 10%를 채울 것이며, 상기 잉곳 주형을 완전하게 채우기 위하여 이용되는 추가적인 장입은 약 5회일 것이다. 또 다른 특정한 실시예에서, 1차 장입이 상기 내부공동의 원래의 부피의 약 90%를 채우고, 나머지 부피가 한번의 이어지는 장입으로 채워진다. 본 발명의 상기 주조는 진공챔버내에서 약 200mTorr의 압력하에서 수행되는 진공주조를 포함할 수 있다.

본 발명의 방법은 평균 결정립 크기가 250마이크론, 200마이크론 또는 심지어는 100마이크론 이하인 3차원 타겟을 제조하기 위하여 이용될 수 있다. 예를들면, 본 발명의 방법은 적어도 99.995중량%의 구리 순도를 가지며, 도 2 및 4에 예시된 형태의 3차원 형태를 갖는 모놀리식 구리 타겟을 제조하기 위하여 이용될 수 있다. 또 다른 실시예에서, 본 발명의 방법은 Ta 또는 Ti를 포함하며, 도 2 및 4에 예시된 형태의 3차원 형태를 갖는 모놀리식 타겟을 제조하기 위하여 이용될 수 있다.

이하, 다음의 첨부된 도면을 통하여 본 발명의 바람직한 실시예가 묘사된다.

도 1은 종래기술인 Applied Material™ 스퍼터링 타겟의 투시도이다.

도 2는 도 1의 스퍼터링 타겟의 측단면도이다.

도 3은 종래기술인 Novellus™ hollow cathode 스퍼터링 타겟의 투시도이다.

도 4는 도 3의 스퍼터링 타겟의 측단면도이다.

도 5는 종래기술인 Honeywell International Endura™ 스퍼터링 타겟의 투시도이다.

도 6은 도 5의 스퍼터링 타겟의 측단면도이다.

도 7은 종래기술인 평평한 스퍼터링 타겟의 투시도이다.

도 8은 도 7의 스퍼터링 타겟의 측단면도이다.

도 9는 종래기술인 마그네트론 스퍼터 리액터의 개략적인 단면도이다.

도 10은 본 발명의 방법의 예비적인 공정 단계에서의 잉곳의 투시도이다.

도 11은 열간단조에 의하여 압축되는 도 10의 잉곳의 그림이다.

도 12는 도 11의 열간단조 압축으로부터 유래된 열간단조 제품의 그림이다.

도 13은 도 12의 제품으로부터 제조될 수 있는 3차원 타겟 프로파일을 예시하는, 도 12의 제품의 측단면도이다.

도 14는 도 12 제품으로부터 3차원 타겟 형상을 형성하기 위하여 고안된 프레스내에 위치된 도 12의 제품의 그림이다.

도 15는 도 14의 공정에 이은 공정 단계에서 보여진 도 14의 기구의 그림이 며, 도 12의 열간단조 제품으로 부터 형성된 3차원 타겟 형상을 예시한다.

도 16은 본 발명에 의하여 완성된 제 1실시예 스퍼터링 타겟 형상의 개략적인 단면도이다.

도 17은 본 발명에 의하여 완성된 제 2실시예 스퍼터링 타겟 형상의 개략적인 단면도이다.

도 18은 본 발명에 의하여 완성된 제 3실시예 스퍼터링 타겟 형상의 개략적인 단면도이다.

도 19는 본 발명에 의하여 완성된 제 1실시예 스퍼터링 타겟 형상을 포함하여 이루어지는 마그네트론 스퍼터 리액터의 개략적인 단면도이다.

도 20은 종래기술의 주조잉곳의 개략적인 단면도이다.

도 21은 본 발명의 방법에 따라 주조잉곳을 제조하는데 이용된 기구의 개략적인 단면도이다.

도 22는 도 21의 공정에 이은 공정 단계에서 보여진 도 21의 기구의 그림이다.

도 23은 도 22의 공정에 이은 공정 단계에서 보여진 도 21의 기구의 그림이다.

도 24는 본 발명의 방법에 따라 제조된 주조잉곳의 개략적인 측단면도이다.

Claims (27)

1. 제 1단부와, 상기 제 1단부와 대향하는 관계의 제 2단부를 갖는 적어도 하나의 컵을 포함하는 형태; 그 내부에 신장하는 개구부(opening)를 갖는 상기 제 1단부; 그 내부에 구멍을 갖는 상기 컵; 상기 제 1단부 내의 개구부로부터 제 2단부쪽으로 신장하는 상기 구멍; 상기 구멍의 주면을 정의하는 내부표면을 갖는 상기 컵; 상기 내부표면과 대향하는 관계에 있으며, 상기 컵의 외부를 따라서 신장하는 외부표면을 포함하는 상기 형태; 둥근 코너로 상기 제 2단부의 적어도 일부를 따라서 둘러싸인 영역을 포함하는 상기 외부표면; 적어도 약 1인치의 곡률반경을 갖는 상기 둥근 코너; 및

   상기 컵의 내부표면을 따라서 정의되는 스퍼터링 표면;을 포함하는 물리증착 타겟.
2. 제 1항에 있어서, 상기 내부표면은 적어도 약 1인치의 곡률반경을 갖는 둥근 코너를 포함하지 않음을 특징으로 하는 물리증착 타겟.
3. 제 1항에 있어서, 상기 내부표면은 적어도 약 1인치의 곡률반경을 갖는 둥근 코너를 포함하는 것을 특징으로 하는 물리증착 타겟.
4. 제 1항에 있어서, 상기 내부표면은 적어도 약 1인치의 곡률반경을 갖는 둥근 코너를 포함하며, 그리고 상기 내부표면의 둥근 코너는 상기 외부표면의 둥근 코너내에 있음을 특징으로 하는 물리증착 타겟.
5. 제 1항에 있어서, 고순도 구리로 이루어지는 것을 특징으로 하는 물리증착 타겟.
6. 제 1항에 있어서, Ta로 이루어지는 것을 특징으로 하는 물리증착 타겟.
7. 제 1항에 있어서, Ti로 이루어지는 것을 특징으로 하는 물리증착 타겟.
8. 제 1항에 있어서, Cu, Ni, Co, Ta, Al 및 Ti중 하나 이상으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 물리증착 타겟.
9. 제 1항에 있어서, 상기 외부표면은 상기 제 2단부를 완전히 둘러싸는 것을 특징으 로 하는 물리증착 타겟.
10. 제 1항에 있어서, 상기 곡률반경은 적어도 약 1.5인치임을 특징으로 하는 물리증착 타겟.
11. 제 1항에 있어서, 상기 곡률반경은 적어도 약 1.7인치임을 특징으로 하는 물리증착 타겟.
12. 제 1항에 있어서, 상기 곡률반경은 적어도 약 1.8인치임을 특징으로 하는 물리증착 타겟.
13. 제 1항에 있어서, 상기 형태는 그 평균 결정립 크기가 250마이크론 이하인 재료로 이루어짐을 특징으로 하는 물리증착 타겟.
14. 제 1항에 있어서, 상기 형태는 그 평균 결정립 크기가 200마이크론 이하인 재료로 이루어짐을 특징으로 하는 물리증착 타겟.
15. 제 1항에 있어서, 상기 형태는 그 평균 결정립 크기가 100마이크론 이하인 재료로 이루어짐을 특징으로 하는 물리증착 타겟.
16. 제 1항에 있어서, 상기 형태는 그 평균 결정립 크기가 250마이크론 이하인 재료로 이루어짐을 특징으로 하는 물리증착 타겟.
17. 제 1항에 있어서, 상기 형태는 그 평균 결정립 크기가 200마이크론 이하인 재료로 이루어짐을 특징으로 하는 물리증착 타겟.
18. 제 1항에 있어서, 상기 형태는 그 평균 결정립 크기가 100마이크론 이하인 재료로 이루어짐을 특징으로 하는 물리증착 타겟.
19. Cu, Ni, Co, Ta, Al 및 Ti중 하나 이상을 포함하는 재료;

    상기 재료내 250마이크론 이하의 평균 결정립 크기;

    제 1단부와 상기 제 1단부와 대향하는 관계에 있는 제 2단부를 갖는 적어도 하나의 컵을 포함하는 형태; 그 내부에 신장하는 개구부를 갖는 상기 제 1단부; 그 내부에 구멍을 갖는 상기 컵; 상기 제 1단부 내의 개구부로부터 상기 제 2단부쪽으로 신장하는 상기 구멍; 상기 구멍의 주면을 정의하는 내부표면을 갖는 상기 컵; 및

    상기 컵의 내부표면을 따라서 정의되는 스퍼터링 표면;을 포함하여 이루어지는 3차원 물리증착 타겟.
20. 제 19항에 있어서, 상기 재료는 구리로 이루어지며, 그리고 상기 타겟은 상기 재료로 이루어짐을 특징으로 하는 3차원 물리증착 타겟.
21. 제 19항에 있어서, 상기 재료는 탄탈륨으로 이루어지며, 그리고 상기 타겟은 상기 재료로 이루어짐을 특징으로 하는 3차원 물리증착 타겟.
22. 제 19항에 있어서, 상기 평균 결정립 크기가 200마이크론 이하임을 특징으로 하는 3차원 물리증착 타겟.
23. 제 19항에 있어서, 상기 평균 결정립 크기가 100마이크론 이하임을 특징으로 하는 3차원 물리증착 타겟.
24. 제 19항에 있어서, 상기 평균 결정립 크기가 90마이크론 이하임을 특징으로 하는 3차원 물리증착 타겟.
25. 제 19항에 있어서, 상기 평균 결정립 크기가 85마이크론 이하임을 특징으로 하는 3차원 물리증착 타겟.
26. 제 19항에 있어서, 상기 물리증착 타겟은 Applied Material™ Self Ionized Plasma Plus™ 타겟 형태인 것을 특징으로 하는 3차원 물리증착 타겟.
27. 제 19항에 있어서, 상기 물리증착 타겟은 Novellus Hollow Cathode Magnetron™ 타겟 형태인 것을 특징으로 하는 3차원 물리증착 타겟.

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