KR20100008345A

KR20100008345A - 저온 고 강도 결합을 갖는 스퍼터 표적 조립체

Info

Publication number: KR20100008345A
Application number: KR1020090063874A
Authority: KR
Inventors: 홀거 제이. 퀘니그스만; 치-펑 로; 폴 에스. 길만
Original assignee: 프랙스에어 테크놀로지, 인코포레이티드
Priority date: 2008-07-15
Filing date: 2009-07-14
Publication date: 2010-01-25
Also published as: EP2573205A3; TWI498435B; TW201020332A; US20100012488A1; EP2573205A2; EP2145976A1

Abstract

표적 및 배킹 플레이트를 저온에서 납땜에 의해 결합시켜 표적과 배킹 플레이트 간의 우수한 결합을 생성하는 스퍼터 표적 조립체를 개시한다.

스퍼터, 표적, 조립체, 배킹 플레이트, 납땜

Description

저온 고 강도 결합을 갖는 스퍼터 표적 조립체 {SPUTTER TARGET ASSEMBLY HAVING A LOW-TEMPERATURE HIGH-STRENGTH BOND}

본 발명은 일반적으로 스퍼터 표적 분야에 관한 것이다. 특히, 본 발명의 실시양태는 표적 물질이 저온에서 납땜을 통해 배킹 플레이트(backing plate)에 결합되어 필름의 물리적 증착에 유용한 스퍼터 표적 조립체를 형성하는 개선된 스퍼터 표적 조립체에 관한 것이다.

캐쏘드 스퍼터링(cathodic sputtering)은 물질의 박층을 기재 상에 침착시키기 위해 광범위하게 사용되는 방법이다. 일반적으로, 이 방법은 기재 상에 박막 또는 박층으로 침착되는 목적하는 물질로 형성된 표면을 갖는 표적의 기체 이온 충격을 필요로 한다. 표적의 이온 충격은 표적 물질의 원자 또는 분자를 스퍼터링시킬 뿐만 아니라, 상당한 열 에너지를 표적에 제공한다. 이러한 열은 전형적으로, 표적과 열 교환 관계로 배치된 배킹 플레이트의 아래에 또는 그 둘레에 순환하는 냉각 유체를 사용하여 방산시킨다.

표적은, 애노드(anode)와 함께 예를 들어 아르곤과 같은 불활성 기체를 함유하는 진공 챔버에 위치한 캐쏘드(cathode) 조립체의 일부분을 형성한다. 고 전압 전기장을 캐쏘드 및 애노드를 가로질러 가한다. 불활성 기체는 캐쏘드로부터 배출된 전자와의 충돌에 의해 이온화된다. 양으로 하전된 기체 이온은 캐쏘드로 유인되고, 표적 표면과 충돌시, 표적 물질을 이동시킨다. 이동된 표적 물질은 진공 인클로저(enclosure)를 가로질러 보통 애노드 근처에 위치한 목적하는 기재 상에 박막으로 침착된다.

종래 표적 캐쏘드 조립체에서, 표적은 배킹 플레이트에 부착된다. 배킹 플레이트는 스퍼터링 챔버에 스퍼터 표적을 유지하고, 또한 스퍼터 표적에 대한 구조적 지지체를 제공한다. 배킹 플레이트는 보통 수냉에 의해 표적의 이온 충격에 의해 발생된 열을 방산시킨다. 자석은 전형적으로, 표적의 노출된 표면 둘레에 연장된 루프 또는 터널 형태로 자기장을 형성하기 위하여 널리 공지된 배향으로 배킹 플레이트의 아래에 배열시킨다.

표적과 배킹 플레이트 사이에 양호한 열 및 전기 접촉을 이루기 위하여, 이들 부재를 일반적으로 납땜, 확산 결합, 클램핑(clamping), 에폭시 시멘트에 의해 또는 인터로킹 환상 부재를 이용하여 서로에 부착시킨다. 선택되는 기술은 결합 물질의 특징 뿐만 아니라, 표적 조립체의 목적하는 특성 및 특징에 따라 달라진다.

납땜 기술은 전형적으로 강자성 스퍼터 표적, 예컨대 순수 니켈 (Ni) 및 Ni-기재 합금, 예컨대 NiFe 및 NiFeCo; 순수 철 (Fe) 및 Fe-기재 합금, 예컨대 FeTa, FeCo 및 FeNi; 및 순수 코발트 (Co) 및 Co-기재 합금, 예컨대 CoCr 및 CoCrPt를 결합시키기 위해 사용된다. 당업자에게 친숙한 공지 기술에 따르면, 표적은 전형적으로, 인듐, 인듐-주석, 주석-납 또는 주석-은-구리와 같은, 융점이 약 140 내지 220℃일 수 있는 땜납을 이용하여 배킹 플레이트에 결합된다. 그러나, 두 부품 사이의 열팽창 특성의 큰 차이로 인하여, 부품 뒤틀림 및 상이한 부품 수축 및 응력이 발생해서 박리 및 다른 원하지 않는 효과가 야기될 수 있다.

예를 들어, 바스칵(Vascak) 등의 미국 특허 제5,230,462호는 스퍼터링 공정에서의 후속 사용을 위해 스퍼터 표적을 배킹 플레이트에 땜납 결합시키는 것에 관한 것이다. 배킹 플레이트 및 표적을 땜납조에 잠기게 하여 땜납을 배킹 플레이트 및 표적의 대면에 습윤시킨 후, 습윤된 부품들을 압착하여 접촉시킨다.

또한, 코에니그스만(Koenigsmann) 등의 미국 특허 제6,708,870 B2호에는 배킹 플레이트에 대한 표적 삽입물의 고체-상태 결합 및 고정과 냉각 또는 배킹 플레이트의 경계 주변의 충전제 금속의 조합이 개시되어 있다.

또한, 오하시(Ohhashi) 등의 미국 특허 제5,693,203호에는 확산 결합을 위해 전형적으로 요구되는 높은 압력 및 온도를 피하기 위하여 고체 상태 결합을 사용하는 것이 개시되어 있다. 이 특허에는 배킹 플레이트와 스퍼터 표적 사이에 금속 호일을 압착시켜 고체 상태 결합을 형성하는 것이 기재되어 있다.

또한, 길만(Gilman) 등은 동시 계류중이며 동일인에게 양도된 미국 특허 출원 11/480,831호에서 땜납 결합을 형성하기에 충분한 에너지를 제공하는 발열성 필름을 사용하는, 표적 및 배킹 플레이트의 결합을 위한 납땜 방법을 개시하고 있다.

반도체 제조에서는, 스퍼터 표적을 배킹 부재, 예를 들어 배킹 플레이트에 부착 또는 고정시켜 스퍼터링 절차를 수행하는 것이 일반적이다. 표적이 부착되는 배킹 플레이트는 스퍼터링 동안 스퍼터 표적을 유지시키는 마운트(mount) 또는 고 정구로서 작용한다. 스퍼터링 절차 동안 발생되는 열 및 기계적 응력이 표적을 배킹 플레이트로부터 박리 또는 분리시킬 수 있기 때문에, 표적과 배킹 플레이트 사이에 고정 결합을 얻는 것이 중요하다.

표적 물질을 배킹 플레이트에 확산 결합시키는 다른 공지된 방법은 완성된 표적에 덜 바람직한 특징을 생성할 수 있다. 이러한 공지된 제조 방법은 낮은 재결정화 온도를 갖는 알루미늄 및 구리와 같은 표적 물질의 입자 성장을 야기시킨다. 또한, 공지된 방법에 따르면, 요구되는 높은 온도로 인하여 확산 결합 동안 배킹 플레이트 물질의 기계적 특성이 저하될 수 있다.

본 발명은 관련 기술을 능가하는 몇가지 이점을 제공한다. 특히, 본 발명은 압력 인가 및 내부 열원과 조합으로 납땜 분말을 제공하여 예상가능하고 반복가능한 방식으로 표적 및 배킹 플레이트에 우수한 결합을 제공한다. 생성된 목적하는 표적 조립체 특성은, 저온에서 표적과 배킹 플레이트 사이의 발화성 결합 호일과 결합되는 표적 및 배킹 플레이트의 표면 상 소정의 납땜 층의 배치를 통해 제어 또는 변경될 수 있다.

일 실시양태에서, 본 발명은 스퍼터 표적 조립체 및 그의 제조 방법에 관한 것이다. 스퍼터 표적 조립체는, 표적 물질, 내부 열원 (즉, 결합 호일) 및 배킹 플레이트를 포함하는 샌드위치(sandwich)를 형성하기 위하여, 표적과 배킹 플레이트 사이의 하나 이상의 대향 표면에 대해 분말로부터 제조된 납땜 층을 포함한다. 샌드위치를 적절한 정렬을 유지시키는 고정구에 배치하고, 상기 샌드위치에 압력을 인가하고, 열원을 발화시킨다. 이 후, 표적 조립체를 고정구로부터 제거한다. 바람직하게는, 충분한 열-발생 능력을 갖는 물질을 사용하여, 실질적으로 동시에 표적의 미세구조 또는 배킹 플레이트의 기계적 특성에 상당한 변화를 일으키지 않으면서 표적 물질과 배킹 플레이트 사이에 결합을 형성한다.

또다른 실시양태에서, 본 발명은 노출된 표면을 갖는 배킹 플레이트를 제공하는 단계, 및 노출된 표면을 갖는 스퍼터 표적을 제공하는 단계를 포함하는, 스퍼터 표적 조립체의 형성 방법에 관한 것이다. 그 후, 소정량의 납땜 물질을 배킹 플레이트의 노출된 표면 및 스퍼터 표적의 노출된 표면에 제공하면서, 바람직하게는 배킹 플레이트 상 납땜 물질과 표적 물질 상 납땜 물질 사이에 결합 호일을 개재시킨다. 배킹 플레이트 및 표적 물질을 소정량의 압력 하에 함께 압착시키고, 소정량의 전류를 결합 호일에 (소정량의 압력과 함께) 공급하여 표적 물질과 배킹 플레이트 사이에 필요한 결합을 얻는다.

또다른 실시양태에 따라, 본 발명은 표적 물질의 미세구조 또는 배킹 플레이트 물질의 기계적 특성을 실질적으로 변경시키지 않으면서 표적과 배킹 플레이트 물질을 결합시키는 방법에 관한 것이다.

또다른 실시양태에 따라, 본 발명은 표적 물질을 배킹 플레이트에 결합시키고, 생성된 스퍼터 표적을 고 출력에서 사용할 수 있도록 땜납 결합의 결합 강도를 상당히 초과하는 결합 강도를 얻는 방법에 관한 것이다.

본 발명의 실시양태에 따라, 유리하게는 약 250℃ 미만, 바람직하게는 약 20℃ 내지 약 150℃의 낮은 가공 온도를 필요로 하면서, 스퍼터 표적에 대한 배킹 플레이트의 우수한 접착성을 갖는 스퍼터 표적 조립체의 제조를 위한 방법, 장치 및 시스템이 개시된다.

또한, 본 발명의 목적, 이점 및 실시양태는 첨부된 도면을 참조로 본 발명의 하기 상세한 기술을 읽음으로써 명백해질 것이다.

바람직한 실시양태에 따라, 본 발명은 스퍼터 표적 및 배킹 플레이트가 납땜 공정에 의해 결합된 스퍼터 표적 조립체를 제공한다. 구체적으로, 표적과 배킹 플레이트는 조립체의 납땜 결합 중에 미세하고 실질적으로 균일한 미세구조를 유지한다. 또한, 본 발명의 실시양태는 납땜 결합 이후에 배킹 플레이트 물질의 기계적 특성을 유지하는 스퍼터 표적 조립체를 제공한다. 또한, 본 발명의 실시양태는 약 290 파운드의 표준 땜납 결합을 꽤 초과하는 하중 범위에서 결합 분리가 발생하는 스퍼터 표적 조립체를 제공한다. 보다 바람직하게는, 본 발명의 표적 조립체는 630 파운드 이상의 결합 분리 하중값을 포함한다. 따라서, 본 실시양태의 스퍼터 표적은 예컨대, 땜납을 사용하여 제조된 표적과 같은, 공지된 표적보다 높은 스퍼터 출력에서 유용할 수 있다.

본 발명은 표적 물질의 미세하고 실질적으로 균일한 미세구조, 강한 배킹 플레이트, 및 높은 결합 강도에 대한 고객의 요구를 충족시키는, 스퍼터 표적 조립체에 대한 신규하고 비용 효율적인 결합을 제공한다.

본 발명의 예시적인 실시양태에 따라, (예컨대, 납땜 분말과 같은) 납땜 물질은 바람직하게는 열적 분무(thermally spraying)에 의해 배킹 플레이트와 표적 물질의 결합 표면 상에 위치된다. 납땜 분말의 적용 이전의 준비 단계는 스퍼터 표적 제조 분야의 당업자에게 공지되어 있다.

준비 단계가 완료되면, 종래의 방법과 공지된 조성을 사용하여 표적과 배킹 플레이트 모두에 납땜 분말의 코팅이 침착될 수 있다. 예컨대, 60Ag-30Cu-10Sn 중량%의 조성을 갖는 코팅을 적용하도록 고속 산소 연료(High-Velocity Oxy-Fuel:HVOF) 열적 분무 공정이 이용될 수 있다. 이러한 공정에서, 연료와 산소의 혼합물이 함께 연소된다. 노즐의 형상으로 인해 가스 흐름이 팽창하며 높은 속도에 도달한다. 이어서 납땜 분말이 가스 흐름에 주입되어 고온 가스 및 입자의 제어 가능한 비임을 생성한다. 비임이 표적 또는 배킹 플레이트와 충돌할 때, 납땜 분말은 코팅을 형성한다. 생성된 코팅은 약 5 % 미만의 기공율, 이론 밀도의 약 95 % 이상의 밀도, 및 직경 인치당 0.004 내지 약 0.012 인치의 두께 범위, 바람직하게는 약 0.0005 인치의 평균 코팅 두께를 갖는다. 예컨대, 4 인치 직경을 갖는 표적에서 두께 범위는 0.002 인치인 반면, 10 인치 직경을 갖는 표적의 경우 두께 범위는 0.005 인치이다.

발화성 이종 층상 구조와 같은 결합 호일은 표적 조립체의 중앙에 배향된다. 이러한 결합 호일이, 본 명세서의 일부로서 그 전체 내용이 본원에 참조로 도입된, 길먼(Gilman) 등의 공동 계류 중이며 동일인에게 양도된 미국 특허 출원 제11/480,831호에 개시된다. 결합 호일은 본질적으로 표적 납땜 분말 층 및 배킹 층 납땜 분말 층에 의해 둘러싸인다. 납땜 분말은 바람직하게는 DC 공급원(비도시)에 의해 발화되어, 발열 반응이 전파된다. 이러한 반응 중에 발생된 열은 납땜 층을 용융시키지만, 스퍼터 표적 또는 배킹 플레이트로 침투하지는 않는다. 바람직하게는, 스퍼터 표적 또는 배킹 플레이트의 결정학적 또는 야금학적 구조를 뒤틀리거나 교란시키지 않으면서, 적용된 납땜 층을 용융시키고, 실질적으로 동시적으로 함께 결합시키도록 열 침투의 깊이는 약 0.012 인치 이하이다. 그 결과 스퍼터 표적은 야금학적 완전성 뿐만 아니라 편평도도 유지한다.

본 발명의 다른 예시적인 실시양태에서, 결합될 성분은 예컨대, 유압, 나사, 수동 또는 컴퓨터 등으로 작동되는 약 50,000 파운드 이상의 하중을 전달할 수 있는 프레스에 배치될 수 있다. 정렬 고정구는 정렬 핀 상에 배치되는 정밀 스페이서를 포함하여, 배킹 플레이트 및 스퍼터 표적을 중심설정 및 정렬한다. 납땜 층은 각각 약 0.004 내지 0.012 인치 범위의 두께로 배킹 플레이트 및 스퍼터 표적 위에 적용된다. 하중을 배킹 플레이트 위에 균일하게 분배하도록 알루미늄 합금 6061과 같은 알루미늄 스페이서 플레이트가 네오프렌 시트 물질 상에 배치된다. 약 50,000 파운드 이상의 하중이 성분을 결합시킬 때 인가된다. 직류 전기 접속부가 프레스에 부착될 수 있다. 특히, DC 공급원(비도시)로부터의 음의 도선이 배킹 플레이트에 부착될 수 있고 양의 도선이 결합 호일에 연결된다. 플래튼에 의해 인가되는 압력이 안정되면, 결합 호일이 발화되어 전술된 바와 같은 발열 반응을 일으킨다. 결합/납땜 층이 용융되어 약 0.015 인치의 깊이를 갖는 층이 되며 스퍼터 표적을 배킹 플레이트에 부착시킴으로써 스퍼터 표적 조립체를 형성한다. 결합 이후에, 통합된 표적 조립체를 프레스에서 제거한다. 본 발명의 실시양태에서 유용한 것으로 고려되는 압력 하중은 표적의 치수에 따라 약 50,000 내지 약 120,000 파운드 범위이다. 예컨대, 약 435 psi의 압력에 상응하는, 약 107,000 파운드의 적절한 하중이 17.700 인치의 직경을 갖는 표적에 인가되어야 하는 것으로 결정되었다.

결합에 결함 유무를 판정하기 위해서 결합 및 기계 가공된 스퍼터 표적 조립체는 초음파로 검사될 수 있다. 완성된 표적 조립체 구조의 치수를 확인하기 위해 초음파 및 기계적 측정이 실시될 수 있다.

보다 구체적으로, 그리고 예시적인 실시양태로 도 1을 참조하여, 조립체 상에 일정 압력이 얻어지도록, 결합되는 표적 및 배킹 플레이트 성분이 프레스에 배치된다. 조립체는 알루미늄 합금 6061과 같은, 배킹 플레이트(11)를 정렬시키기 위해 정밀 정렬 핀(12) 상에 배치되는 정밀 스페이서(5, 13)를 구비한 정렬 고정구(7)로 구성된다. 압력이 인가되고, 웨스고 메탈스 프로덕츠(Wesgo Metals Products)[캘리포니아주 헤이워드(Hayward, California)]에 의해 제조되고 60Ag-30Cu-10Sn (중량%)의 조성을 갖는, 시판 커실틴-10(Cusiltin-10)과 같은, 납땜 분말(10)의 실질적으로 균일한 층이, 결합될 표적 표면 및 배킹 플레이트에 적용된다. 납땜 분말은 약 0.004 내지 0.012 인치 범위의 두께를 가지며, 약 0.002 내지 약 0.008 인치 범위의 두께를 갖는 결합 호일(6)이 사이에 배치된다. 예시적인 실시양태의 스퍼터 표적 물질(4)은 바람직하게는, 250 ℃ 미만, 바람직하게는 약 20 ℃ 내지 약 250 ℃의 온도에서 위에 납땜 분말(9)의 실질적으로 균일한 층이 적용된 고-순도 알루미늄-구리 합금이다. 예시적인 실시양태에서, 납땜 물질은 약 0.004 내지 약 0.012 인치의 두께로 적용된 60Ag-30Cu-10Sn (중량%)의 조성을 갖는 커실틴-10(Cusiltin-10)이었다. 스퍼터 표적 물질 표면의 임의의 결함을 보상하기 위해 스퍼터 표적 물질과 거의 동일한 직경, 통상적으로 17.700 인치 직경의 네오프렌 시트(3)가 위에 배치된다. 약 107,000 파운드의 하중을 결합되는 조립체 상에 고르게 분배하도록 스퍼터 표적 물질과 동일한 직경의 알루미늄 스페이서 플레이트(2), 통상적으로 알루미늄 합금 6061이 네오프렌 시트(3) 상에 배치된다.

도 2에 도시된 바와 같이, 정렬 고정구에서 조립된 성분은 예컨대, 유압, 나 사 또는 수동 프레스와 같은, 약 107,000 파운드 용량의 프레스에 배치된다. 직류(DC) 전기 접속부가 조립체에 부착되며, 음의 도선은 정렬 고정구(7)에 부착되고 양의 도선은 결합 호일(6)에 연결된다. 압력이 조립체에 인가된다. 압력이 안정될 때, DC 공급원(비도시)를 이용하여 결합 호일(6)을 발화시켜 표적 또는 배킹 플레이트 물질에 미세구조적인 교란을 야기하지 않으면서 적용된 납땜 분말이 용융되어 순간적으로 함께 결합되도록, 적용된 납땜 층(9, 10)을 약 0.012 인치 이하의 깊이로 침투하는 발열 반응을 일으킨다.

결합 호일의 발화 및 조립체의 후속적인 결합 이후에, 압력이 해제되고 도 3에 도시된 바와 같이, 결합된 조립체(20)가 정렬 고정구로부터 제거된다. 예시적인 실시양태가 납땜 분말로서 60Ag-30Cu-10Sn (중량%)의 조성을 갖는 커실틴-10(Cusiltin-10)을 사용하여 알루미늄 합금 6061에 고-순도 알루미늄-구리 합금을 결합시키는 것을 예시하지만, 본 발명은 59Ag-27.3Cu-12.5In-1.2Ti (중량%)의 조성을 갖는 인큐실-ABA(Incusil-ABA) 또는 61.5Ag-23.5Cu-15In (중량%)의 조성을 갖는 인큐실-15(Incusil-15)와 같은, 임의의 종류의 납땜 분말을 사용하여 임의의 직경, 형상 또는 구조, 예컨대, 알루미늄, 티타늄, 구리 및 탄탈륨, 또는 이의 합금과 같은 스퍼터 표적 조립체로 사용하기에 적합할 수 있는 합금 또는 조성물의 스퍼터 표적 및 배킹 플레이트 물질에 유사한 효과로 사용될 수 있다는 것을 주목할 만하다. 납땜 분말은 약 57 내지 63 중량%의 은, 약 22 내지 약 32 중량%의 구리, 약 0 내지 약 12 중량%의 주석, 약 0 내지 약 17 중량%의 인듐, 및 약 0 내지 약 3 중량% 의 티타늄을 포함하는 조성물일 수 있으며, 이 구성 성분 중 2개 이하가 0 중 량%일 수 있다.

본 발명의 표적 조립체가 또한 하기의 실시예를 참조하여 상세하게 기술될 것이나, 본 발명을 제한하는 것으로 해석되어서는 안된다.

비교예

본 발명의 표적 조립체에 대한 비교예로서, 땜납 결합 조립체가 다음과 같이 제조된다. 고-순도 알루미늄-구리 타켓 블랭크와 알루미늄 합금 6061 배킹 플레이트 블랭크를 0.0005 인치의 니켈로 전착시킨다. 이어서 두 블랭크를 220 ℃의 온도를 갖는 핫 플레이트 상에 위치시킨다. 플럭스를 결합 표면에 인가한 후에, 63 중량%의 주석 및 37 중량%의 납을 포함하는 용융된 땜납이 플럭싱된 결합 표면에 적용되었다. 결합 표면으로부터 표면 산화물을 제거하고, 이어서 두 블랭크를 결합시켰다. 후속적으로 조립체는 300 psi의 압력을 인가하면서 실온으로 공냉되었다.

결과

비교예의 땜납 결합 표적 조립체는 후속적으로 결합 범위에 대해 초음파 검사되었으며, 선택된 납땜 물질이 60Ag-30Cu-10Sn (중량%)의 조성을 갖는 커실틴-10(Cusiltin-10)인, 본 발명에 따라 제조된 조립체와 비교되었다. 두 조립체 모두 99 % 초과의 결합 범위를 나타내었다. 추가적으로, 인장 시험을 통해 결합 강도가 평가되었다. 본 발명에 따라 제조된 표적 조립체의 조립체 결합 분리는 630 파운드의 하중에서 발생한 반면, 표준 땜납 결합 조립체의 결합 분리는 290 파운드의 하중에서 발생하였다. 또한, 도 4 내지 도 5의 현미경 사진에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따라 결합된 표적 조립체의 미세구조는 변하지 않았다. 결합 이전의 고-순도 알루미늄-구리 블랭크의 평균 입자 크기는 도 4에 도시된 바와 같이 42 마이크로미터였으며, 결합 이후의 고-순도 알루미늄 구리 블랭크의 평균 입자 크기는 도 5에 도시된 바와 같이 42 마이크로미터였다.

본 발명은 특정 실시양태를 참조하여 상세하게 기술되었지만, 다양한 변경, 수정 및 치환이 이뤄질 수 있고 특허 청구범위를 벗어나지 않으면서 등가물이 채용될 수 있으며 특허 청구범위내에 포함된다는 것이 당업자에게 명백할 것이다.

도 1은 본 발명의 실시양태의 분해 단면도를 나타낸다.

도 2는 조립된 상태의 도 1에 도시된 실시양태를 나타낸다.

도 3은 최종 치수로 기계 가공될 준비가 된 결합된 상태의 도 1 및 2에 도시된 실시양태를 나타낸다.

도 4는 결합 전 고 순도 알루미늄-구리 합금 표적 블랭크의 미세구조를 도시한다.

도 5는 결합 후 고 순도 알루미늄-구리 합금 표적 블랭크의 미세구조를 도시한다.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>

2: 알루미늄 스페이서 플레이트

3: 네오프렌 시트

4: 스퍼터 표적 물질

5, 13: 정밀 스페이서

6: 결합 호일

7: 정렬 고정구

9: 납땜 분말

11: 배킹 플레이트

12: 정밀 정렬 핀

Claims

물리적 증착 챔버에 사용되는 스퍼터 표적 조립체로서,

노출된 표면을 갖는 배킹 플레이트,

노출된 표면을 갖는 스퍼터 표적,

저온에서 배킹 플레이트의 노출된 표면 및 스퍼터 표적의 노출된 표면에 적용된 납땜 물질층, 및

발화성 결합 호일층

을 포함하고,

상기 발화성 결합 호일층은 배킹 플레이트상의 납땜 물질과 표적 물질상의 납땜 물질 사이에 개재된 이종 층상 구조이고, 상기 배킹 플레이트 및 스퍼터 표적은 600 파운드를 초과하는 결합 분리 하중값을 포함하는 표적 조립체를 형성하도록 결합되고, 상기 표적 및 배킹 플레이트의 미세구조는 조립 후 실질적으로 변하지 않으며, 상기 표적 조립체는 챔버에서 20㎾를 초과하는 출력으로 동작가능한 스퍼터 표적 조립체.
제1항에 있어서,

상기 납땜 물질은, 약 57 내지 63 중량% 은, 약 22 내지 약 32 중량% 구리, 약 0 내지 약 12 중량% 주석, 약 0 내지 약 17 중량% 인듐, 및 약 0 내지 약 3 중량% 티타늄을 포함하는 납땜 분말을 포함하고, 이들 구성 성분 중 둘 이하는 0 중 량%일 수 있는 스퍼터 표적 조립체.
제1항에 있어서,

상기 납땜 물질은, 약 60 중량% 은, 약 30 중량% 구리 및 약 10 중량% 주석을 포함하는 납땜 분말을 포함한 스퍼터 표적 조립체.
제1항에 있어서,

상기 결합 호일의 두께는 약 0.002 내지 약 0.008 인치인 스퍼터 표적 조립체.
제1항에 있어서,

상기 납땜 물질은 실질적으로 균일한 층으로 제공되는 스퍼터 표적 조립체.
제1항에 있어서,

상기 납땜 물질은 약 0.004 내지 약 0.012 인치의 두께를 갖는 스퍼터 표적 조립체.
제1항에 있어서,

나사 프레스, 유압 프레스 및 수동 프레스로 이루어진 군으로부터 선택된 프레스를 통해 압력이 인가되는 스퍼터 표적 조립체.
제1항에 있어서,

상기 배킹 플레이트는, 알루미늄, 알루미늄 합금, 구리, 구리 합금, 티타늄, 티타늄 합금 및 그 혼합물로 이루어진 군으로부터 선택된 물질로 제조되는 스퍼터 표적 조립체.
제1항에 있어서,

상기 배킹 플레이트는, 알루미늄 합금, 구리 및 구리 합금으로 이루어진 군으로부터 선택된 물질로 제조되는 스퍼터 표적 조립체.
제1항에 있어서,

상기 스퍼터 표적은, 고순도 알루미늄 및 알루미늄 합금, 고순도 구리 및 구리 합금, 고순도 티타늄, 및 고순도 텅스텐으로 이루어진 군으로부터 선택된 물질로 제조되는 스퍼터 표적 조립체.
제1항에 있어서,

상기 납땜은 열적 분무 공정을 통해 적용되는 스퍼터 표적 조립체.
배킹 플레이트,

스퍼터 표적, 및

배킹 플레이트와 스퍼터 표적 사이에 개재된 결합층

을 포함하고,

상기 결합층은, 상기 스퍼터 표적 및 상기 배킹 플레이트 각각에 접촉하는 측에 배치되어 600 파운드를 초과하는 결합 분리 하중값을 포함하는 스퍼터 표적 조립체를 형성하는 분말형 납땜 물질층을 포함하고, 상기 스퍼터 표적 및 상기 배킹 플레이트의 미세구조는 조립 후 변하지 않는 스퍼터 표적 조립체.
제12항의 스퍼터 표적 조립체를 포함하는 반도체 제조 시스템.
제13항의 스퍼터 표적 조립체를 포함하는 반도체 제조 공정에서 제조된 반도체 성분.
물리적 증착 챔버에 사용되는 스퍼터 표적 조립체를 형성하는 방법으로서,

노출된 표면을 갖는 배킹 플레이트를 제공하는 단계,

노출된 표면을 갖는 스퍼터 표적을 제공하는 단계,

저온에서 배킹 플레이트의 노출된 표면 및 스퍼터 표적의 노출된 표면에 열적 분무를 통해 납땜 물질층을 적용하는 단계,

배킹 플레이트상의 납땜 물질층과 스퍼터 표적상의 납땜 물질층 사이에, 이종 층상 구조인 발화성 결합 호일을 개재시키는 단계,

배킹 플레이트 및 스퍼터 표적을 사전설정된 압력하에서 압착하는 단계, 및

결합 호일에 사전설정된 양의 전류와 사전설정된 압력을 공급하여 600 파운드를 초과하는 결합 분리 하중값을 포함하는 스퍼터 표적 조립체를 얻는 단계

를 포함하고,

상기 스퍼터 표적 및 배킹 플레이트의 미세구조는 조립 후 실질적으로 변하지 않는, 스퍼터 표적 조립체 형성 방법.
제15항에 있어서,

상기 압착 단계 전에 상기 스퍼터 표적 및 배킹 플레이트를 정렬하는 단계, 및

약 50,000 내지 약 120,000 파운드의 하중을 인가하는 단계

를 더 포함하는 스퍼터 표적 조립체 형성 방법.
제15항에 있어서,

상기 호일을 발화하도록 인가된 전류는 약 5 볼트 내지 약 50 볼트인 스퍼터 표적 조립체 형성 방법.
제16항의 방법에 따라 제조된 스퍼터 표적 조립체.