KR20110084944A - 유전성 ｒｆ 스퍼터 타깃 상의 부식 프로파일 제어 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 전체적으로 RF 스퍼터링 프로세스(sputtering process)에 사용될 수 있는 스퍼터링 타깃 조립체를 포함한다. 스퍼터링 타깃 조립체는 후면 플레이트 및 스퍼터링 타깃을 포함할 수 있다. 후면 플레이트는 상기 후면 플레이트로부터 상기 스퍼터링 타깃을 향해 연장하는 하나 또는 그보다 많은 핀을 가지도록 형성될 수 있다. 스퍼터링 타깃은 상기 후면 플레이트의 핀에 접합될 수 있다. 스퍼터링 프로세스 동안에 사용되는 RF 전류는 상기 하나 또는 그보다 많은 핀 위치에서 상기 스퍼터링 타깃에 인가될 것이다. 상기 핀은 상기 후면 플레이트의 뒤에 배치될 수 있는 마그네트론에 의해 생성되는 자기장에 상응하는 위치에서 상기 후면 플레이트로부터 연장할 수 있다. 상기 RF 전류가 상기 스퍼터링 타깃에 결합되는 위치가 자기장과 정렬되도록 제어함으로써, 상기 스퍼터링 타깃의 부식(erosion)이 제어될 수 있다.
Description
본 발명의 실시예들은 전체적으로 물리 기상 증착(PVD) 장치, 보다 구체적으로는 RF 마그네트론 스퍼터링 장치에 관한 것이다.
PVD 프로세스는 일반적으로 프로세싱 챔버 내에서 기판 상에 물질의 층을 증착하기 위해 사용된다. 이러한 물질의 본체(body), 또는 타깃(target)은 후면 플레이트(backing plate)에 부착된다. 전력 공급원이 이 후면 플레이트에 결합되거나 또는 스퍼터링 타깃에 직접적으로 결합되어 타깃에 전류를 제공한다. 전류는 프로세싱 챔버 내의 프로세싱 가스를 플라스마로 점화시킨다. 스퍼터링 타깃은 플라스마로부터의 이온으로 가격(bombard)되는데, 이러한 이온은 스퍼터링 타깃의 원자가 스퍼터링 타깃으로부터 스퍼터링되도록 한다.
스퍼터링의 한가지 형태는 반응성 스퍼터링(reactive sputtering)이다. 반응성 스퍼터링 프로세스에서는, 스퍼터링 타깃이, 프로세싱 가스와 반응하여 스퍼터링 타깃의 조성과는 다른 조성을 가지는 기판 상에 층을 형성하는, 금속과 같은 물질을 포함할 수 있다. 예를 들어, 반응성 스퍼터링에 의해 티타늄 질화물(titanium nitride)을 증착할 때, 티타늄을 포함하는 스퍼터링 타깃은 DC 전류로 전기적으로 바이어스될 수 있다. 프로세싱 가스는 아르곤과 같은 불활성 가스, 그리고 추가로 질소와 같은 반응성 가스를 포함할 수 있다. 프로세싱 가스가 플라스마로 점화되고 티타늄이 타깃으로부터 스퍼터링된다. 티타늄과 질소는 결합하여 티타늄 질화물로서 기판상에 증착된다.
반응성 스퍼터링에 의해서 막을 증착할 때, 증착된 막의 정확한 조성을 예측하는 것은 어려울 수 있다. 예를 들어, 티타늄 질화물을 증착할 때, 증착된 티타늄 질화물 층은 층 전체에 걸쳐 질소 농도가 변화될 수 있다. 변화하는 질소 농도는 복수의 기판에 걸쳐 반복가능하지 않을 수도 있다.
따라서, 본 발명이 속하는 기술 분야에서는, 미리 결정되고 반복가능한 조성으로서 기판 상에 물질을 반응성 스퍼터링하는데 사용될 수 있는 스퍼터링 타깃이 요구되고 있다.
본 발명은 전체적으로 RF 스퍼터링 프로세스(sputtering process)에 사용될 수 있는 스퍼터링 타깃 조립체를 포함한다. 스퍼터링 타깃 조립체는 후면 플레이트 및 스퍼터링 타깃을 포함할 수 있다. 후면 플레이트는 상기 후면 플레이트로부터 상기 스퍼터링 타깃을 향해 연장하는 하나 또는 그보다 많은 핀을 가지도록 형성될 수 있다. 스퍼터링 타깃은 상기 후면 플레이트의 핀에 접합될 수 있다. 스퍼터링 프로세스 동안에 사용되는 RF 전류는 상기 하나 또는 그보다 많은 핀 위치에서 상기 스퍼터링 타깃에 인가될 것이다. 상기 핀은 상기 후면 플레이트의 뒤에 배치될 수 있는 마그네트론에 의해 생성되는 자기장에 상응하는 위치에서 상기 후면 플레이트로부터 연장할 수 있다. 상기 RF 전류가 상기 스퍼터링 타깃에 결합되는 위치가 자기장과 정렬되도록 제어함으로써, 상기 스퍼터링 타깃의 부식(erosion)이 제어될 수 있다.
일 실시예에서는 스퍼터링 타깃 조립체가 개시된다. 상기 조립체는 후면 플레이트 본체로서, 하나 또는 그보다 많은 핀이 그 위에 센터링되어 결합되는, 후면 플레이트 본체; 상기 후면 플레이트 본체, 상기 하나 또는 그보다 많은 핀의 내부 표면, 및 상기 하나 또는 그보다 많은 핀의 외부 표면에 결합되는 충진재; 및 상기 하나 또는 그보다 많은 핀의 바닥 표면 및 상기 충진재에 결합되는 스퍼터 타깃;을 포함한다. 상기 하나 또는 그보다 많은 핀은 내부 표면, 외부 표면, 및 바닥 표면을 구비한다.
다른 실시예에서는 스퍼터링 타깃 조립체가 개시된다. 상기 조립체는 후면 플레이트 본체로서, 하나 또는 그보다 많은 핀 및 상기 후면 플레이트 본체에 결합되는 스퍼터 타깃을 가지는 후면 플레이트 본체를 구비한다. 상기 하나 또는 그보다 많은 핀은 그 위에 센터링되어 결합되는 스퍼터 타깃과 접촉하도록 구성될 수 있다. 상기 하나 또는 그보다 많은 핀은 내부 표면, 외부 표면, 및 바닥 표면을 구비한다. 상기 스퍼터 타깃은 상기 하나 또는 그보다 많은 핀을 수용하도록 구성되는 하나 또는 그보다 많은 요부(recess)를 구비한다.
또 다른 실시예에서는, 스퍼터 타깃 조립체의 조립 방법으로서, 후면 플레이트 본체 및 스퍼터링 타깃 중 하나 이상에 접합 물질을 도포(apply)하는 단계; 및 상기 후면 플레이트 본체 및 스퍼터링 타깃을 서로 압착시키는 단계를 포함하는 스퍼터 타깃 조립체의 조립 방법이 개시된다. 상기 후면 플레이트 본체는 하나 또는 그보다 많은 핀을 구비한다. 상기 핀은 상기 후면 플레이트 본체의 제1 표면으로부터 연장하며 상기 후면 플레이트 본체의 중심 축을 실질적으로 둘러싼다.
상술한 본 발명의 특징이 상세히 이해될 수 있도록 하기 위하여, 위에서 간략히 요약한 본 발명의 더욱 구체적인 설명이 실시예를 참조하여 이루어지며, 이들 실시예 중 일부는 첨부된 도면에 도시되어 있다. 그러나 첨부된 도면은 본 발명의 전형적인 실시예를 도시할 뿐이며, 따라서 본 발명은 균등한 다른 실시예에 대해서도 허용하고 있으므로 본 발명의 범위를 제한하는 것으로 간주되어서는 안 된다.
도 1은 기판 프로세싱 챔버의 일 실시예에 대한 횡단면도를 도시한다.
도 2a는 타깃 조립체의 일 실시예에 대한 횡단면도를 도시한다.
도 2b는 설명을 위해 자기장이 도시된, 도 2a의 타깃 조립체의 횡단면도를 도시한다.
도 3은 타깃 조립체의 다른 실시예에 대한 횡단면도를 도시한다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 타깃 조립체의 저면도를 도시한다.
도 5는 설명을 위해 자기장이 도시된, 타깃 조립체의 또 다른 실시예의 횡단면도를 도시한다.
도 6은 타깃 조립체의 또 다른 실시예에 대한 횡단면도를 도시한다.
이해를 돕기 위하여, 도면에서 공통되는 동일한 부재를 표시하는데 있어서는 가능하다면 동일한 도면 부호를 사용하였다. 일 실시예에 개시된 부재는 특별한 언급이 없더라도 다른 실시예에 유리하게 사용될 수 있다.
도 1은 기판 프로세싱 챔버의 일 실시예에 대한 횡단면도를 도시한다.
도 2a는 타깃 조립체의 일 실시예에 대한 횡단면도를 도시한다.
도 2b는 설명을 위해 자기장이 도시된, 도 2a의 타깃 조립체의 횡단면도를 도시한다.
도 3은 타깃 조립체의 다른 실시예에 대한 횡단면도를 도시한다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 타깃 조립체의 저면도를 도시한다.
도 5는 설명을 위해 자기장이 도시된, 타깃 조립체의 또 다른 실시예의 횡단면도를 도시한다.
도 6은 타깃 조립체의 또 다른 실시예에 대한 횡단면도를 도시한다.
이해를 돕기 위하여, 도면에서 공통되는 동일한 부재를 표시하는데 있어서는 가능하다면 동일한 도면 부호를 사용하였다. 일 실시예에 개시된 부재는 특별한 언급이 없더라도 다른 실시예에 유리하게 사용될 수 있다.
본 발명은 전체적으로 RF 스퍼터링 프로세스에서 사용할 수 있는 스퍼터링 타깃 조립체를 포함한다. 스퍼터링 타깃 조립체는 후면 플레이트 및 스퍼터링 타깃을 구비할 수 있다. 후면 플레이트는 후면 플레이트로부터 스퍼터링 타깃을 향해 연장하는 하나 또는 그보다 많은 핀을 가지도록 형성될 수 있다. 스퍼터링 타깃은 상기 후면 플레이트의 핀에 접합될 수 있다. 스퍼터링 프로세스 동안에 사용되는 RF 전류는 하나 또는 그보다 많은 핀 위치에서 스퍼터링 타깃에 인가될 것이다. 핀은 후면 플레이트 뒤에 배치될 수 있는 마그네트론에 의해 생성되는 자기장에 상응하는 위치에서 후면 플레이트로부터 연장할 수 있다. RF 전류가 스퍼터링 타깃에 결합하는 위치가 자기장과 정렬되도록 제어함으로써 스퍼터링 타깃의 부식이 제어될 수 있다.
본 발명은 이하에서 PVD 챔버를 참조하여 설명될 것이다. 본 발명을 실행하기 위해 사용될 수 있는 PVD 챔버는 캘리포니아 산타 클라라에 위치하는 Applied Materials, Inc. 로부터 구입할 수 있다. 본 발명은 다른 제조업자가 판매하고 있는 것과 같이 다른 프로세싱 챔버에서도 활용될 수 있다는 것을 이해하여야 한다.
도 1은 기판 프로세싱 챔버(100)의 일 실시예에 대한 횡단면도를 도시한다. 프로세싱 챔버(100)는 프로세싱 영역을 둘러싸는 챔버벽(109)을 포함할 수 있다. 챔버 벽(109)은 접지될 수 있다. 일 실시예에서는, 챔버 벽(109)이 알루미늄, 알루미늄 합금, 또는 기타 적절한 물질을 포함할 수 있다. 일 실시예에서는, 챔버 벽(109)이 스테인리스 스틸(stainless steel)을 포함할 수 있다. 프로세싱 영역 내에 배치되는 기판 지지부(102)는 기판(103)을 지지하기 위해 타깃 조립체(101) 반대편에 배치될 수 있다. 기판 지지부(102)는 접지(ground), DC 전력 공급원, AC 전력 공급원, 또는 RF 전력 공급원에 결합될 수 있다. 기판 지지부(102)는 회전가능 및/또는 선형적으로 작동가능(linearly actuatable)할 수 있는 샤프트(104) 상에 장착될 수 있다.
타깃 조립체(101)는 절연된(insulated) 스페이서(spacer) 또는 시일(seal)(110)에 의해 챔버 벽으로부터 전기적으로 절연될 수 있다. 타깃 조립체(101)는 스퍼터링 타깃(106)에 결합되는 후면 플레이트(105)를 포함할 수 있다. 일 실시예에서는, 후면 플레이트(105)가 알루미늄을 포함할 수 있다. 다른 실시예에서는, 후면 플레이트(105)가 구리를 포함할 수 있다. 또 다른 실시예에서는, 후면 플레이트(105)가 스테인리스 스틸을 포함할 수 있다.
스퍼터링 타깃(106)은 후면 플레이트(105)에 접합될 수 있다. 일 실시예에서는, 스퍼터링 타깃(106)이 절연 재료를 포함할 수 있다. 다른 실시예에서는, 스퍼터링 타깃(106)이 티타늄 질화물을 포함할 수 있다. 또 다른 실시예에서는 스퍼터링 타깃(106)이 탄탈 질화물(tantalum nitride)을 포함할 수 있다. 사용하기에 적절한 접합 재료(bonding material)로는 탄성중합체(elastomer) 등이 있다. 일 실시예에서는, 접합 재료가 금속성 물질을 포함할 수 있다. 다른 실시예에서는, 접합 재료가 납땜 재료(soldering material)를 포함할 수 있다. 또 다른 실시예에서는 접합 재료가 저 용융점 물질을 포함할 수 있다. 접합 재료는 프로세싱 중에 진공에 노출될 수 있으므로 진공에서도 사용가능할 수 있다.
마그네트론(107)은 후면 플레이트(105) 뒤에 배치될 수 있다. 마그네트론(107)은, 스퍼터링 타깃(106) 전방의 프로세싱 영역으로 연장하는 자기장(111)을 생성하는 복수의 자석(108)을 가질 수 있다. 자기장(111)은, 타깃 부식(erosion)의 가장 많은 양이 자기장(111) 내에 포함된 타깃(106)의 영역 내에서 일어나도록, 플라스마 내의 이온을 자기장(111)으로 집중시킬 수 있다.
RF 전류는, 전력 공급원(112)으로부터 후면 플레이트(105)로 인가될 때, 후면 전기 전도성 후면 플레이트(105)의 외부 표면을 따라 이동한다. 따라서, RF 전류는 스퍼터링 타깃(106)의 전체 후면측을 따라 이동할 수 있다. RF 전류는 후면 플레이트(105)에 대응하는 모든 위치에 타깃을 통해 용량적으로(capacitively) 결합할 수 있으나, 후면 플레이트(105)가 스퍼터링 타깃(106)에 접합되는 모든 위치에서는, RF 전류가 스퍼터링 타깃(106)을 통해 더 많은 양으로 용량적으로 전파될 수 있다. RF 전류는 플라스마 형성에 기여하여 플라스마 구름(plasma cloud)(113)을 형성할 것이며, 이러한 구름은 원하지 않은 영역에 더 높은 농도의 플라스마를 생성함으로써 자기장의 이점을 감소시키게 된다. 플라스마 비-균일성(non-uniformity)은 비-균일한 스퍼터링 타깃(106) 부식을 초래할 수 있다.
도 2a는 본 발명의 일 실시예에 따른 타깃 조립체(200)의 단면도이다. 타깃 조립체(200)는 일반적으로 후면 플레이트 본체(201), 후면 플레이트 본체(201)로부터 연장하는 핀(202), 충진재(filler material)(203), 그리고 스퍼터링될 타깃(204)을 구비한다. 핀(202)은 스퍼터링 타깃(204)과 후면 플레이트 본체(201) 사이의 전기적 접촉을 제공할 수 있다. 일 실시예에서는, 핀(202)은 후면 플레이트 본체(201) 폭의 약 50% 내지 90% 사이의 두께를 가질 수 있다. 핀(202)의 두께는 스퍼터링 타깃(204)의 두께와 관련된다. 일 실시예에서는, 스퍼터링 타깃(204)이 핀(202)에 결합되는 위치에서 가장 얇다.
접착제 또는 금속 함유 땜납(solder)과 같은 접합 층(bonding layer)이 타깃(204)을 충진재(203), 핀(202), 또는 이들 모두에 결합시키기 위해 사용될 수 있다. 다수의 마그넷(206)을 포함하는 마그네트론(205)은 후면 플레이트 본체(201)의 타깃(204) 반대편에 위치될 수 있으며 후면 플레이트 본체(201)의 중심 축 주위로 회전할 수 있다. 전력 공급원(208)은 후면 플레이트 본체(201)에 결합될 수 있다. 일 실시예에서는, 전력 공급원(208)이 RF 전력 공급원(208)일 수 있다.
일 실시예에서는, 후면 플레이트 본체(201) 및 핀(202)이 실질적으로 동일한 재료로 제조될 수 있다. 핀(202) 및 후면 플레이트 본체(201)에 적절한 물질로는 구리, 구리 합금, 스테인리스 스틸, 알루미늄, 알루미늄 합금, 또는 기타 전기 전도성 물질 등이 있다. 일 실시예에서는, 후면 플레이트 본체(201)가 핀(202)을 형성하도록 기계가공될 수 있다. 다른 실시예에서는, 핀(202)이 후면 플레이트 본체(201)에 결합되는 별도의 부품일 수 있다. 핀(202)은 후면 플레이트 본체(201) 상에서 실질적으로 대칭적으로 센터링(centering)될 수 있다. 핀(202)은 실질적으로 원형 형태를 가질 수 있다. 일 실시예에서는, 핀(202)이 하나로 이루어진 물질을 포함할 수 있다. 다른 실시예에서는, 핀(202)이 후면 플레이트 본체(201)의 축 주위에서 실질적인 원형 형태로 배치되는 복수의 부분품(piece)을 포함할 수 있다. 일 실시예에서는, 타깃(204)이 산화 알루미늄(Al2O3), 티타늄 질화물, 탄탈 질화물, 이산화실리콘, 실리콘 유전체(silicon dielectrics), 또는 기타 물질과 같은 유전성 물질(dielectric material)을 포함할 수 있다.
도 2a에 도시된 실시예에서는, 스퍼터링 타깃(204)이 충진재(203)에 의해 후면 플레이트 본체(201)로부터 이격되어 있다. 일 실시예에서는, 충진재(203)가 약 2 내지 50 사이의 유전 상수(dielectric constant)를 가지는 유전성 물질일 수 있다. 다른 실시예에서는, 충진재(203)가 석영을 포함할 수 있다. 또 다른 실시예에서는, 충진재(203)가, 충진재(203) 내에 커버되는 타깃(204)의 영역에서 타깃(204)으로 보내지는 전력의 양을 감소시키기 위해서 타깃(204)의 유전 상수보다 낮은 유전 상수를 가질 수 있다.
핀(202)은 일반적으로 RF 전력 공급원(208)으로부터 타깃(204) 상의 특정 위치로의 RF 신호의 전송을 용이하게 하기 위해 사용될 수 있다. RF 신호는 후면 플레이트 본체(201)를 통해서 핀(202)으로 이동한다. 이후 핀(202)은 RF 신호를 타깃(204)으로 전송한다. 충진재(203)는, 그 낮은 커패시턴스(capacitance)로 인해서, RF 신호에 대한 저항을 제공하며, 타깃(204)의 다른 영역으로의 RF 신호의 전송을 제한한다. 충진재(203)는 핀(202)에 결합되지 않은 타깃(204)의 영역으로부터 형성되는 플라스마의 양을 낮춘다. 핀(202)은 타깃(204)의 특정 영역으로의 RF 신호의 정밀한 전송을 가능하게 한다.
RF 신호를 타깃(204) 상의 특정 위치로 전송하는 것은 강화 플라스마 커플링(enhanced plasma coupling)(207)의 영역으로 플라스마를 집중시킬 수 있다. 강화 플라스마 커플링(207)의 영역을 형성함으로써, 플라스마가 타깃(204)의 다른 영역에 이동하여 집중될 가능성이 낮아질 수 있다. 플라스마가 이동할 수 없게 하면 프로세싱 챔버에 대한 손상 및 타깃(204)의 예기치 않은 부식의 양을 제한하게 될 것이다. 또한, 플라스마를 특정 영역에 집중시킴으로써 부식을 타깃(204)의 원하는 영역 내에 한정시키고 타깃(204)의 보다 효과적이고 완전한 사용에 도움이 될 것이다. 강화 플라스마 커플링 영역은 타깃(204)으로부터 대부분의 물질이 스퍼터링되는 위치일 수 있다. 마그네트론(205)은 증가된 플라스마 커플링(207) 영역의 위치 및 플라스마 농도를 제어하는 것을 보조할 수 있다. 핀(202)은 강화 플라스마 커플링(207) 영역이 프로세싱되는 기판 상으로의 물질의 균일한 분배를 용이하게 하도록 위치할 수 있는 크기를 가질 수 있다.
일 실시예에서는, 타깃 조립체(200)가 충진재(203)를 포함하지 않을 수 있다. 후면 플레이트 본체(201) 및 타깃(204) 사이에 갭이 형성될 수 있으며, 타깃(204)이 핀(202)의 단부에 결합될 수 있다. 일 실시예에서는, 갭이 진공이 되거나 또는 가스로 충진될 수 있다. 다른 실시예에서는, 후면 플레이트 본체(201)의 중심 부근에서 핀(202)에 의해 둘러싸인 영역으로부터 충진재(203)가 제거되고 후면 플레이트 본체(201)의 에지 부근에는 충진재(203)가 남겨질 수 있다. 또 다른 실시예에서는, 후면 플레이트 본체(201)의 중심부 부근에서는 충진재(203)가 남겨지면서 후면 플레이트 본체(201)의 에지 부근에는 충진재(203)가 제거될 수 있다.
도 2b는 설명을 위해 자기장(213)이 도시된 도 2a의 타깃 조립체(200)의 단면도이다. 마그네트론(205)은 일반적으로 북극(212) 및 남극(211)으로 이루어지는 2개 또는 그보다 많은 자석(206)으로 이루어질 수 있다. 일 실시예에서 제1 자석(206)은, 자석(206)의 남극(211)이 후면 플레이트 본체(201)를 향하여 배치된다. 인접한 제2 자석(206)은 제1 자석(206)을 실질적으로 둘러싸며, 자석(206)의 북극(212)이 후면 플레이트 본체(201)를 향하도록 배치된다. 자석(206)의 근접성(proximity)으로 인해서 자기장(213)이 형성된다. 일 실시예에서는, 자기장(213)이 타깃 조립체(200)를 통해 이동할 수 있다. 자기장(213)은 제1 자석(206)의 북극(212)과 제2 자석(206)의 남극(211) 사이에 위치한다. 자기장(213)은 타깃 스퍼터링 표면(214)에 평행한 x 방향 및 타깃 스퍼터링 표면(214)에 수직인 y 방향 모두로 향하는 성분을 가질 수 있다. 핀(202)의 중심은, 도 2b에 도시된 바와 같이, x 방향에서의 자기장 성분이 y 방향에서의 자기장 성분보다 더 큰 크기를 가지는 자기장 내에 실질적으로 정렬 및 센터링될 수 있다. 다른 실시예에서는, 핀(202)의 중심이, 후면 플레이트 본체(201)의 폭에 평행한 자기장 성분이 후면 플레이트 본체(201)의 폭에 수직한 자기장 성분보다 더 큰 크기를 가지는 자기장 내에 실질적으로 정렬 및 센터링될 수 있다.
도 3은 타깃 조립체(300)의 일 실시예에 횡단면도를 도시한다. 타깃 조립체(300)는 스퍼터링 타깃(304)에 접합되며, 핀(302)이 그 표면으로부터 연장하는 후면 플레이트(301)를 포함한다. 핀(302) 및 후면 플레이트 본체(301)에 적합한 재료는 구리, 구리 합금, 스테인리스 스틸, 알루미늄, 알루미늄 합금, 또는 기타 전기 전도성 물질을 포함할 수 있다. 일 실시예에서는, 후면 플레이트 본체(301)가 핀(302)을 형성하도록 기계가공될 수 있다. 다른 실시예에서는, 핀(302)이 후면 플레이트 본체(301)에 결합되는 별도의 부품일 수 있다. 핀(302)은 후면 플레이트 본체(301) 상에서 실질적으로 대칭적으로 센터링될 수 있다. 핀(302)은 실질적으로 원형 형태를 가질 수 있다. 일 실시예에서는, 핀(302)이 하나로 이루어진 물질을 포함할 수 있다. 다른 실시예에서는, 핀(302)이 후면 플레이트 본체(301)의 축 주위에서 실질적인 원형 형태로 배치되는 복수의 부분품(piece)을 포함할 수 있다.
스퍼터링 타깃(304)은 후면 플레이트(301) 및 핀(302) 모두에 결합되도록 성형될 수 있다. 성형된 타깃(304)은 충진재의 사용이 비실용적이 되도록 타깃(304)의 유전 상수가 충분히 낮을 때 유리할 수 있다. 성형된 타깃(304)은 후면 플레이트 본체(301) 및 핀(302)의 프로파일과 매칭되도록 기계가공되거나 또는 다른 방식으로 형성될 수 있다. RF 신호가 용량적으로 전파되므로, RF 신호는 성형된 타깃(304)이 더 얇은 영역을 통해 전송되기 쉬운데, 이는 이러한 영역에서는 커패시턴스가 더 높기 때문이다. RF 신호가 타깃(304)을 통해 더욱 쉽게 전파되는 위치에는 증가된 플라스마 커플링(303) 영역이 형성될 수 있다.
도 4는 명확성을 위해 타깃이 제거된, 타깃 조립체(400)의 일 실시예의 저면도를 도시한다. 이 실시예에서는, 후면 플레이트(401)가 실질적으로 원형이다. 핀(402)은 내부 표면을 한정하는 제1 반경(404) 및 외부 표면을 한정하는 제2 반경(405)을 가지는 실질적인 원통형이다. 일 실시예에서는, 제1 반경(404)이 제2 반경(405)보다 작을 수 있다. 충진재(403)는 후면 플레이트 본체(401), 핀(402의 내부 표면, 및 핀(402)의 외부 표면에 결합될 수 있다. 후면 플레이트 본체(401)의 에지 부근의 후면 플레이트 본체(401) 일부분에는 실질적으로 충진재(403)가 없을 수 있다. 도면에서는 연속적인 재료 부분품으로 도시되어 있지만, 핀(402)이 결합된 하나 또는 그보다 많은 재료 부분품을 포함할 수 있다는 것을 이해하여야 한다.
도 5는 설명을 위해 자기장(506)이 도시된, 타깃 조립체(500)의 다른 실시예에 대한 횡단면도를 도시한다. 도 5에 도시된 실시예에서 핀(502)은 후면 플레이트 본체(501) 폭의 약 50% 내지 90% 사이의 두께를 가질 수 있다. 핀(502)은 마그네트론(505)에 의해서 하나보다 많은 자기장(506)이 형성되는 영역을 둘러쌀 수 있다. 핀(502)은 물질이 스퍼터링되어 나갈 가능성이 가장 높을, 더 넓은 타깃(504) 영역을 형성할 수 있는, 더 넓은 영역의 강화 플라스마 커플링(507)도 형성할 수 있다. 핀(502)의 중심은 인접한 자기장(506) 사이에 실질적으로 위치될 수 있다. 일 실시예에서는, 충진재(503)가 후면 플레이트 본체(501)와 핀(502) 사이에 결합되어 타깃(504)과 후면 플레이트 본체(501) 사이의 공간을 실질적으로 채울 수 있다.
도 6은 타깃 조립체(600)의 다른 실시예에 대한 횡단면도를 도시한다. 이 실시예에서는, 다수의 핀(602)이 후면 플레이트 본체(601)로부터 연장한다. 일 실시예에서는, 몇 개의 마그네트론(606)을 포함하는, 더 넓은 마그네트론(605)이 각각의 핀(602)과 정렬되는 다수의 자기장을 형성하는데 사용될 수 있다. 다른 실시예에서는, 다수의 마그네트론(605)이 사용될 수 있다. 다수의 마그네트론 또는 다수의 자기장은 다수의 강화 플라스마 커플링(607) 영역을 형성할 수 있다. 강화 플라스마 커플링(607) 영역은 대부분의 물질이 타깃(604)으로부터 스퍼터링될 수 있게 하여 다수의 부식 홈(608)(점선으로 도시됨)을 형성할 수 있게 한다. 다수의 부식 홈(608)을 가지는 것은 타깃(604)이 교체되기 전에 타깃(604)의 대부분을 스퍼터링하는데 유용할 수 있다. 후면 플레이트 본체(601)와 핀(602) 사이에는 충진재(603)가 결합되어 타깃(604)과 후면 플레이트 본체(601) 사이의 공간을 실질적으로 채울 수 있다.
본 명세서에 개시된 스퍼터링 타깃 조립체는 필요에 따라 개장(refurbishment)될 수 있다. 예를 들어, 스퍼터링 타깃이 그 사용 수명에 도달하면, 스퍼터링 타깃은 후면 플레이트 및/또는 충진재로부터 제거될 수 있다. 접합재도 제거될 수 있다. 이후, 새로운 스퍼터링 타깃이 후면 플레이트 및/또는 충진재에 접합될 수 있다. 일 실시예에서는, 사용된 타깃 자체가 개장되어 후면 플레이트 및/또는 충진재에 재접합되도록, 타깃이 제거되어 스퍼터링된 물질이 교체될 수 있다. 추가로, 충진재가 필요에 따라 교체될 수도 있다. 개장 프로세스 동안에, 사용된 스퍼터링 타깃은 후면 플레이트 및/또는 충진재로부터 제거된다. 추가로, 접합재가 제거될 수도 있다. 이후 새로운 스퍼터링 타깃 또는 개장된 스퍼터링 타깃(즉 사용된 타깃이 새로운 스퍼터링 타깃의 형태 및/또는 밀도와 비슷하도록, 스퍼터링된 물질이 교체된 사용된 스퍼터링 타깃)이 후면 플레이트 및/또는 충진재에 접합될 수 있다.
상기한 본 발명의 실시예들은 효과적인 플라스마 농도 및 분포 관리를 제공한다. 증착 및 부식 프로파일은 본 발명의 실시예들을 사용하여 더 안정되고 용이하게 반복될 수 있다.
전술한 내용은 본 발명의 실시예에 대해 이루어졌으나, 본 발명의 다른 그리고 추가적인 실시예가 본 발명의 범위 내에서 안출될 수 있을 것이며, 본 발명의 범위는 이하의 청구범위에 의해 결정된다.
Claims (15)
- 스퍼터링 타깃 조립체로서,
후면 플레이트 본체로서, 하나 또는 그보다 많은 핀이 그 위에 센터링되어 결합되고, 상기 하나 또는 그보다 많은 핀이 내부 표면, 외부 표면, 및 바닥 표면을 가지는, 후면 플레이트 본체;
상기 후면 플레이트 본체, 상기 하나 또는 그보다 많은 핀의 내부 표면, 및 상기 하나 또는 그보다 많은 핀의 외부 표면에 결합되는 충진재; 및
상기 하나 또는 그보다 많은 핀의 바닥 표면 및 상기 충진재에 결합되는 스퍼터 타깃;을 포함하는,
스퍼터링 타깃 조립체.
- 제1항에 있어서,
상기 후면 플레이트 본체가 복수의 핀을 가지며, 상기 복수의 핀 각각이 인접한 핀으로부터 제1 거리로 이격되며, 상기 제1 거리는 상기 스퍼터 타깃 두께의 약 2 내지 5배인,
스퍼터링 타깃 조립체.
- 제1항에 있어서,
상기 스퍼터 타깃이 상기 충진재와 동일한 물질을 포함하는,
스퍼터링 타깃 조립체.
- 제1항에 있어서,
상기 타깃, 상기 하나 또는 그보다 많은 핀, 그리고 상기 충진재 사이에 결합되는 접합 층을 더 포함하고, 상기 스퍼터 타깃이 상기 충진재와 동일한 물질을 포함하지 않는,
스퍼터링 타깃 조립체.
- 스퍼터링 타깃 조립체로서,
후면 플레이트 본체로서, 그 위에 센터링되어 결합되는 스퍼터 타깃과 접촉하도록 구성되는 하나 또는 그보다 많은 핀을 가지고, 상기 하나 또는 그보다 많은 핀이, 내부 표면, 외부 표면, 및 바닥 표면을 포함하는, 후면 플레이트 본체; 및
상기 후면 플레이트 본체에 결합되는 스퍼터 타깃으로서, 상기 하나 또는 그보다 많은 핀을 수용하도록 구성되는 하나 또는 그보다 많은 요부를 가지는 스퍼터 타깃;을 포함하는,
스퍼터링 타깃 조립체.
- 제5항에 있어서,
상기 후면 플레이트 본체가 스퍼터 타깃과 접촉하도록 구성되는 복수의 핀을 가지며, 각각의 핀은,
내부 표면,
외부 표면, 및
바닥 표면을 포함하고,
상기 복수의 핀 각각은 인접한 핀으로부터 제1 거리로 이격되고,
상기 제1 거리는 상기 스퍼터 타깃의 일부의 두께의 약 2 내지 5배 사이인,
스퍼터링 타깃 조립체.
- 제5항에 있어서,
상기 타깃, 상기 하나 또는 그보다 많은 핀, 및 상기 후면 플레이트 본체 사이에 결합되는 접합 층을 더 포함하는,
스퍼터링 타깃 조립체.
- RF 마그네트론 스퍼터링 장치로서,
실질적으로 평평한 제1 표면을 가지는 후면 플레이트 본체로서, 상기 후면 플레이트 본체의 제2 표면으로부터 하나 또는 그보다 많은 제1 핀이 연장하고, 상기 제2 표면은 상기 제1 표면의 반대편에 위치하는, 후면 플레이트 본체;
상기 하나 또는 그보다 많은 제1 핀에 결합되는 스퍼터 타깃; 및
상기 후면 플레이트 본체의 중심 축 주위에서 회전가능하며 제1 자기장을 생성할 수 있는 마그네트론으로서, 상기 하나 또는 그보다 많은 제1 핀 각각의 중심이 상기 후면 플레이트 본체의 제1 표면에 평행한 제1 자기장의 성분이 상기 후면 플레이트 본체의 제1 표면에 수직한 제1 자기장의 성분보다 더 큰 위치와 실질적으로 정렬하도록 배치되는 마그네트론;을 포함하는
RF 마그네트론 스퍼터링 장치.
- 제8항에 있어서,
상기 후면 플레이트 본체의 제2 표면, 상기 하나 또는 그보다 많은 핀 각각의 일부, 및 상기 스퍼터 타깃에 결합되는 충진재;
상기 후면 플레이트 본체에 결합되는 RF 전력 공급원;을 더 포함하고,
상기 스퍼터 타깃이 상기 후면 플레이트 본체의 제2 표면에 결합되는,
RF 마그네트론 스퍼터링 장치.
- 제8항에 있어서,
상기 마그네트론이 제2 자기장을 생성하고,
하나 또는 그보다 많은 제2 핀이, 상기 후면 플레이트 본체의 제1 표면에 평행한 제1 및 제2 자기장의 성분이 상기 후면 플레이트 본체의 제1 표면에 수직한 제1 및 제2 자기장의 성분보다 더 큰 크기를 가지는 위치에 상기 하나 또는 그보다 많은 제2 핀의 일부가 실질적으로 정렬하도록 배치되는,
RF 마그네트론 스퍼터링 장치.
- 제8항에 있어서,
상기 후면 플레이트 본체의 제2 표면으로부터 복수의 제1 핀이 연장하여 상기 스퍼터 타깃과 결합되고,
상기 마그네트론이 복수의 자기장을 생성하며,
상기 복수의 제1 핀 각각은, 상기 후면 플레이트 본체의 제1 표면에 평행한 상기 복수의 자기장 중 하나의 성분이 상기 후면 플레이트 본체의 제1 표면에 수직한 상기 복수의 자기장 중 하나의 성분보다 더 큰 크기를 가지는 위치에 상기 핀의 중심이 실질적으로 정렬하도록 배치되는,
RF 마그네트론 스퍼터링 장치.
- 제8항에 있어서,
복수의 제1 핀이 상기 후면 플레이트 본체의 제2 표면으로부터 연장하여 상기 스퍼터 타깃과 결합하고,
상기 복수의 제1 핀 각각이 인접한 핀으로부터 제1 거리로 이격되며,
상기 제1 거리는 상기 스퍼터 타깃의 일부의 두께의 약 2 내지 5배 사이인,
RF 마그네트론 스퍼터링 장치.
- 제8항에 있어서,
상기 타깃 및 상기 하나 또는 그보다 많은 핀 사이에 결합되는 접합 층을 더 포함하는,
RF 마그네트론 스퍼터링 장치.
- 스퍼터 타깃 조립체의 조립 방법으로서,
후면 플레이트 본체 및 스퍼터링 타깃 중 하나 이상에 접합 물질을 도포하는 단계; 및
상기 후면 플레이트 본체 및 스퍼터링 타깃을 서로 압착시키는 단계로서, 상기 후면 플레이트 본체는 상기 후면 플레이트 본체의 제1 표면으로부터 연장하며 상기 후면 플레이트 본체의 중심 축을 실질적으로 둘러싸는 하나 또는 그보다 많은 핀을 가지는, 압착 단계;를 포함하는,
스퍼터 타깃 조립체 조립 방법.
- 제14항에 있어서,
상기 후면 플레이트 본체 및 인접한 상기 하나 또는 그보다 많은 핀의 일부에 충진재를 결합시키는 단계로서, 상기 스퍼터링 타깃은 상기 하나 또는 그보다 많은 핀을 수용하도록 형성되며 상기 하나 또는 그보다 많은 핀 및 상기 후면 플레이트 본체 모두에 결합되는,
스퍼터 타깃 조립체 조립 방법.
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