KR20180104167A - 변경된 표면을 갖는 스퍼터링 장치 구성요소와, 그 제조 방법 - Google Patents

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KR20180104167A
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재연 김
패트릭 케이 언더우드
수잔 디. 스트로더스
마이클 디. 페이튼
스콧 알. 세일즈
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허니웰 인터내셔널 인코포레이티드
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Abstract

증착 장치에 이용되는 스퍼터링 타겟 조립체로서, 스퍼터링 표면; 상기 스퍼터링 표면으로부터 상기 스퍼터링 표면에 비스듬하게 연장되는 측벽; 및 상기 측벽을 따라 위치되어 상기 스퍼터링 표면으로부터 반경방향으로 연장되는 거칠기로 형성된 입자 트랩을 포함하며, 상기 입자 트랩의 거칠기는 매크로 구조체 및 마이크로 구조체를 갖는, 스퍼터링 타겟 조립체.

Description

변경된 표면을 갖는 스퍼터링 장치 구성요소와, 그 제조 방법
본 개시내용은 스퍼터링 챔버에 이용되는 입자 트랩(particle traps)과, 이를 수행하는 방법에 관한 것이다. 보다 구체적으로, 본 개시내용은 증착 조건에 노출되는 챔버 구성요소 상에 거친 표면을 형성하는 특정한 관점에 관한 것이다. 상기 거친 표면은, 예컨대 스퍼터링 타겟 또는 스퍼터링 타겟 조립체 상에 스퍼터링 표면을 둘러싸는 표면 상에 형성될 수 있다.
증착법은 기판 표면을 가로질러 재료막을 형성하는데 이용된다. 증착법은, 예컨대 집적회로 구조체 및 장치의 제조에서 금속화층을 형성하도록 반도체 제조 공정에 이용될 수 있다. 본 출원이 적용가능한 예시적인 증착법은 물리적 증착법(physical vapor deposition: "PVD")이다.
일례로서, PVD 방법론은 스퍼터링 공정을 구비한다. PVD 스퍼터링 방법론은 각종 기판 위에 얇은 재료막을 형성하는데 널리 이용된다. 예시적인 물리적 증착 장치(8)의 일부에 대한 개략도가 도 1에 도시된다. 일 구성에서, 스퍼터링 타겟 조립체(10)는 타겟(14)을 접착한 백킹 플레이트(12)를 포함한다. 반도전성 재료 웨이퍼 등의 기판은 PVD 장치(8) 내에서 타겟(14)으로부터 이격되도록 제공된다. 타겟(14)의 표면(16)은 스퍼터링 표면 또는 스퍼터링면이다. 도시한 바와 같이, 타겟(14)은 기판(18) 위에 배치되어, 표면(16)이 기판(18)에 면하도록 위치설정된다. 작동 시에, 스퍼터링된 재료(22)는 타겟(14)의 표면(16)으로부터 변위되어 기판(18) 위에 코팅 또는 박막(20)을 형성하는데 이용된다. 일부 실시예에서, 적절한 기판(18)은 반도체 제조에 이용되는 웨이퍼를 포함한다.
예시적인 PVD 공정에서, 타겟(14)은 표면(16)으로부터의 원자가 둘러싸는 대기에 해제된 후에 기판(18) 상에 증착될 때까지 에너지로 충격을 받는다. 일 예시적인 사용에서, 플라즈마 스퍼터링은 전자기술에 이용되는 칩 또는 웨이퍼 상에 금속 박막을 증착하는데 이용된다.
타겟(14)은 PVD 증착 공정에 적절한 임의의 금속으로 형성될 수 있다. 예컨대, 타겟(14)은 알루미늄, 바나듐, 니오븀, 구리, 티타늄, 탄탈륨, 텅스텐, 루테늄, 게르마늄, 셀레늄, 지르코늄, 몰리브덴, 하프늄과, 그 합금 및 그 조합물을 포함할 수 있다. 이와 같은 예시적인 금속 또는 합금이 표면 상에 막으로서 증착되도록 의도되면, 금속 원자는 PVD 동안에 제거되어 기판(18) 상에 증착될 것이다.
입자가 형성되면, 입자가 증착된 막 내에 또는 그 상에 낙하하여 박막의 소정 특성에 방해한다는 점에서, 증착 공정에서 문제가 발생할 수 있다. 따라서, 증착 공정 동안에 감소된 수의 입자가 증착된 물질 상에 낙하하는 스퍼터링 타겟을 개발하는 것이 바람직하다.
본원에는 증착 장치에 이용되는 스퍼터링 타겟 조립체가 기술된다. 상기 스퍼터링 타겟 조립체는 스퍼터링 표면; 상기 스퍼터링 표면으로부터 상기 스퍼터링 표면에 비스듬하게 연장되는 측벽; 및 상기 측벽을 따라 위치되어 상기 스퍼터링 표면으로부터 반경방향으로 연장되는 거칠기를 형성하는 입자 트랩을 갖는다. 상기 스퍼터링 타겟 조립체는 상기 스퍼터링 표면으로부터 80 Å 미만의 깊이에서 40% 미만의 탄소원자 농도를 갖는다.
또한, 본원에는 물리적 증착 공정을 위한 타겟 조립체가 기술된다. 상기 타겟 조립체는 제1 평면 내의 스퍼터링 표면; 제2 평면 내의 외측 플랜지; 상기 스퍼터링 표면을 둘러싸고 상기 스퍼터링 표면을 상기 외측 플랜지에 연결하는 전이 지대; 및 상기 전이 지대 상에 위치된 입자 트랩을 갖는다. 상기 입자 트랩은 매크로 구조체 및 마이크로 구조체를 갖는 표면 거칠기를 갖는다.
또한, 본원에는 스퍼터링 타겟 상에 입자 트랩을 형성하는 방법이 기술된다. 상기 방법은 제1 평면 내에 스퍼터링 표면을 형성하는 단계; 상기 스퍼터링 표면을 둘러싸는 표면 상에 표면 거칠기를 형성하는 단계; 매크로 구조체를 형성하도록 상기 표면 거칠기를 기계적으로 연마하는 단계; 및 플라즈마 에칭 및 화학적 에칭 중 적어도 하나를 이용하여 상기 스퍼터링 타겟을 세정하는 단계를 포함한다.
또한, 본원에는 스퍼터링 타겟 상에 입자 트랩을 형성하는 방법이 기술된다. 상기 방법은 제1 평면 내에 스퍼터링 표면을 형성하는 단계; 상기 스퍼터링 표면을 둘러싸는 표면 상에 매크로 구조체를 형성하는 단계로서, 상기 매크로 구조체는 제1 거칠기를 형성하는, 상기 매크로 구조체의 형성 단계를 포함한다. 상기 방법은 마이크로 구조체를 형성하도록 상기 매크로 구조체를 기계적으로 연마하는 단계로서, 상기 마이크로 구조체는 제2 거칠기를 형성하는, 상기 매크로 구조체의 기계적 연마 단계; 및 플라즈마 에칭 및 화학적 에칭 중 적어도 하나를 이용하여 상기 스퍼터링 타겟을 더욱 연마하는 단계를 더 포함한다. 상기 연마 후에, 상기 매크로 구조체는 상기 매크로 구조체의 초기 높이의 적어도 50%인 최종 높이를 갖는다.
다수의 실시예가 기술되지만, 본 발명의 다른 실시예는 본 발명의 예시적인 실시예를 도시 및 기술하는 하기의 상세한 설명으로부터 당업자에게 명백해질 것이다. 따라서, 도면 및 상세한 설명은 본래 예시적인 것으로 간주되어야 하고, 제한적인 것으로 간주되지 않아야 한다.
도 1은 물리적 증착 장치의 일부에 대한 개략도,
도 2는 상부에서 본 스퍼터링 타겟의 개략도,
도 3은 스퍼터링 타겟의 측부에 대한 측단면도,
도 4는 입자 트랩의 형성 전의 타겟의 표면에 대한 단면도,
도 5는 표면 거칠기를 갖는 스퍼터링 타겟의 측면에 대한 단면도,
도 6은 표면 거칠기를 갖는 스퍼터링 타겟의 측면에 대한 단면도,
도 7은 입자 트랩 거칠기에 대한 확대도,
도 8은 입자 트랩을 갖는 스퍼터링 타겟을 형성하는 방법에 대한 예시적인 흐름도,
도 9는 소정 특성을 도시한 입자 트랩에 대한 전체적인 이미지,
도 10은 소정 특성을 도시한 입자 트랩에 대한 이미지,
도 11은 소정 특성을 도시한 입자 트랩에 대한 이미지,
도 12는 소정 특성을 도시한 입자 트랩에 대한 이미지,
도 13a, 13b 및 13c는 3배 증가하는 확대 배율로 기계적 거칠기된 입자 트랩에 대한 이미지,
도 14a, 14b 및 14c는 3배 증가하는 확대 배율로 기계적 거칠기되고, 비드-블라스팅된 입자 트랩에 대한 이미지,
도 15a, 15b 및 15c는 3배 증가하는 확대 배율로 기계적 거칠기되고, 비드-블라스팅되며, 화학적 연마된 입자 트랩에 대한 이미지.
본 개시내용은 증착 챔버 내의 입자 포착을 위한 트랩을 형성하는 방법에 관한 것으로서, 소정의 관점에서, 증착 조건에 노출된 챔버 구성요소 상에 거친 표면을 형성하는 방법에 관한 것이다. 일반적으로, 표면(들)의 일부는 스퍼터링 타겟 구성요소의 표면 상에 거칠기를 갖는 매크로 구조체를 형성하도록 전체적으로 거칠기화 또는 기계 텍스쳐링될 수 있다. 상기 표면의 선택 부분은 거칠기화될 수 있고, 특히 타겟의 입자 트랩을 형성하는 스퍼터링 타겟의 일부는 거칠기 형성된 다음, 유리, 금속, 탄화물 또는 산화물 분말을 이용하여 비드 블라스팅에 의해 거칠기화할 수 있다. 스퍼터링 타겟은 화학적 처리 또는 플라즈마 세정될 수 있다. 입자 트랩을 위한 표면 거칠기된 영역은, 예컨대 타겟의 하나의 위치 또는 그 이상, 예컨대 표면, 베벨, 플랜지, 오버행, 슬로프, 언더컷, 반경, 또는 에지, 또는 PVD 챔버 구성요소 중 어느 것에 형성될 수 있다. 일부 실시예에서, 본 출원의 방법은 알루미늄, 탄탈륨, 코발트, 구리, 마그네슘, 니켈, 텅스텐, 및 CuMn, WTi, NiPt, FeCoB, MgO, GeSbTe, GaAsTe, Si-GaAsTe 또는 C-GeSbTe 등의 합금 중 어느 것으로부터 제조된 스퍼터링 타겟에 적용될 수 있다.
도 2는 스퍼터링 타겟(30)을 전체적인 구성으로 도시한다. 도 2의 평면도에 도시한 바와 같이, 스퍼터링 타겟(30)은 일반적으로 스퍼터링 표면(32)과, 플랜지(34)를 갖는다. 일부 실시예에서, 스퍼터링 타겟(30)은 중심축(54) 둘레에서 제1 평면에서 대체로 만곡 또는 원형이다. 또한, 스퍼터링 표면(32)은 스퍼터링 타겟(30)의 중심축(54)으로부터 반경방향 외측으로 측정된 바와 같이 제1 반경(56)을 갖는 원형이다. 일부 실시예에서, 스퍼터링 표면(32)은 중심축(54)으로부터 연장되며 반경방향 외측으로 연장되는 제1 평면에서 대체로 평면일 수 있다. 일부 실시예에서, 스퍼터링 표면(32)은 평면이지 않고, 중심축(54)으로부터 외측 반경방향으로 볼록 또는 오목 표면을 가질 수 있다.
플랜지(34)는 대체로 평탄하거나 또는 평면일 수 있고, 예컨대 플랜지(34)는 스퍼터링 표면(32)의 제1 평면에 상대적으로 평행한 제2 평면에 있을 수 있다. 플랜지(34)는 스퍼터링 표면(32)의 제1 평면에 평행하지만, 중심축(54)을 따르는 방향으로 제1 평면으로부터 거리만큼 분리된 평면에 있을 수 있다. 일부 실시예에서, 플랜지(34)는 스퍼터링 표면(32)의 제1 평면에 비스듬한 평면에 있을 수 있다. 스퍼터링 표면(32)은 플랜지(34)에 의해 스퍼터링 챔버 내의 소정 위치에 보유된다. 이에 따라, 스퍼터링 표면(32)은 플랜지(34)에 부착되고, 플랜지(34)는 사용을 위해 스퍼터링 장치의 추가적인 구성요소에 나사 체결 또는 클램핑된다.
일부 실시예에서, 플랜지(34)와 스퍼터링 표면(32) 사이는, 예컨대 슬로프(36)와 측벽(40)을 갖는 중간 지대이다. 슬로프(36)와 스퍼터링 표면(32)이 만나는 위치는 제1 전이점(38)이다. 일부 실시예에서, 중간 지대는 측벽(40)을 갖고, 슬로프(36)를 가지지 않을 수 있다. 일부 실시예에서, 슬로프(36)는 스퍼터링 표면(32)보다 더 먼 중심축(54)으로부터 반경방향 외측으로 연장되어, 제2 반경을 가질 수 있다. 일부 실시예에서, 측벽(40)은 슬로프(36)에 부착될 수 있다.
도 3의 스퍼터링 타겟의 일부에 대한 측면도에 도시된 바와 같이, 일부 실시예에서, 스퍼터링 표면(32)의 에지는 제1 평면(화살표(33)로 도시)에서 비교적 평면이다. 또한, 플랜지(34)는 비교적 평면이며, 제1 평면에 평행하지만 중심축에 평행한 방향으로 측정된 바와 같이 거리(55)만큼 분리된 제2 평면(화살표(45)로 도시)에 있을 수 있고, 그 방향은 화살표(54)로 도 3에 도시된다.
스퍼터링 표면(32)을 따라, 외경은 제1 평면 내의 제1 전이점(38)이다. 제1 전이점(38)은 스퍼터링 표면(32)이 슬로프(36)를 만나는 위치를 표시한다. 슬로프(36)는 중심축(화살표(54)로 도시)으로부터 반경방향 외측으로 연장되고, 측벽(40)에서 종단한다. 일부 실시예에서, 측벽(40)과 슬로프(36)는 제2 전이점(42)에서 만난다. 일부 실시예에서, 스퍼터링 타겟(30)은 슬로프(36)를 가지지 않고, 스퍼터링 표면(32)은 제1 전이점(38)에서 측벽(40)에 연결된다. 도 3에 도시한 바와 같이, 슬로프(36)는 측벽(40)을 갖는 플랜지(34)에 연결된다. 측벽(40)이 플랜지(34)를 만나는 위치에는 제3 전이점(44)이 있을 수 있다.
일부 실시예에서, 측벽(40)은 스퍼터링 표면(32)에 실질적으로 수직일 수 있다. 즉, 제2 전이점(42)은 제3 전이점(44)과 중심축(54)으로부터 동일한 반경방향 거리에 있을 수 있다. 변형적으로, 측벽(40)은 스퍼터링 표면(32)에 비스듬할 수 있다. 예컨대, 도 3에 도시한 바와 같이, 제2 전이점(42)은 제3 전이점(44)보다 중심축(54)으로부터 반경방향으로 더 멀리 위치될 수 있다. 일부 실시예에서, 측벽(40)은 제2 전이점(42) 근방의 오버행 또는 제3 전이점(44) 근방의 언더컷 등의 추가적인 특징부를 구비할 수 있다. 일부 실시예에서, 제2 전이점(42)은 제3 전이점(44)보다 중심축(54)에 더 근접하게 위치될 수 있다.
일부 실시예에서, 입자 트랩은, 스퍼터링 표면(32) 둘레에, 예컨대 슬로프(36)를 따라 또는 측벽(40)을 따라 스퍼터링 타겟(30)의 일부 상에 형성된다. 도 3에 도시한 바와 같이, 입자 트랩은 스퍼터링 표면(32) 둘레에서 외경(37)을 따라 위치될 수 있다. 입자 트랩은 외경(37) 근방에서 타겟 표면(32)의 일부 상에 위치될 수 있다. 일부 실시예에서, 입자 트랩은 플랜지(34)의 일부 상에 위치될 수 있다. 또한, 입자 트랩은 측벽(40)의 일부 및 플랜지(34)의 일부 양자 상에 위치될 수도 있다. 예컨대, 입자 트랩은 측벽(40)의 일부 상에 위치되고, 제3 전이점(44)을 따라 연장되고, 플랜지(34)의 일부 위로 연장될 수 있다.
또한, 플랜지(34)는 중심축(54)으로부터 반경방향 외측으로 슬로프부를 가질 수 있다. 예컨대, 플랜지(34)는 중심축(54)을 따라 제3 전이점(44)으로부터 더 멀어진 거리에 위치된 부분을 가질 수 있다. 일부 실시예에서, 플랜지(34)는 플랜지(34) 내에 형성된 O-링 그루브 등의 추가적인 특징부를 구비할 수 있다. 플랜지(34)는 중심축(545)의 방향을 따라 제3 전이점(44)으로부터 훨씬 더 멀어진 추가적인 단차부를 가질 수 있다.
도 4는 예비 처리 스테이지에서 또는 표면 거칠기가 형성되기 전의 도 2 및 3의 스퍼터링 타겟(30)의 표면(50)의 일부에 대한 확대도를 도시한다. 도 4에 도시한 바와 같이, 표면(50)의 일부는 스퍼터링 표면에 비스듬할 수 있는 비교적 평면 또는 평탄 표면(52)을 갖는다. 평면 또는 평탄 표면(52)은 스퍼터링 타겟의 일부가 기계가공 단계 전에 어떻게 나타나는지일 수 있다. 평면 또는 평탄 표면(52)은 도 2 및 3의 측벽(40) 및/또는 플랜지(34)를 따르는 임의의 표면일 수 있다.
도 5에 개략적으로 도시된 바와 같이, 표면 거칠기는 도 4의 비교적 평면 또는 평탄 표면(52)에 추가될 수 있다. 도 5는 스퍼터링 타겟(30)의 표면을 가로질러 연장되는 거칠기(60)를 형성하도록 처리된 후의 도 2 및 3의 스퍼터링 타겟(30)의 표면의 일부(58)에 대한 확대도를 도시한다. 거칠기(60)는 도 3에 도시한 바와 같이 스퍼터링 타겟(30)의 측벽(40) 및/또는 플랜지(34)를 따라 형성될 수 있다. 거칠기(60)는 쏘(saw), 널링 장치(knurling device), 컴퓨터 수치 제어식(CNC) 장치, 수동 선반 또는 다른 적절한 기계가공 공구를 이용하여 형성될 수 있고, 임의 또는 반복 패턴에 대응할 수 있다. 쏘는 측벽(40)을 형성하는 재료의 표면 등의 표면 내로 절단하여, 도시한 바와 같이 패턴을 남기는데 이용될 수 있다. 변형적으로 또는 추가적으로, 널링 장치는 재료의 표면 내로 압착하여 소정의 패턴을 남기는데 이용될 수 있다.
도 5에 도시한 바와 같이, 일부 실시예에서, 거칠기(60)는 단면도로 볼 때 특정한 형상을 가질 수 있다. 도 5에 도시된 예에서, 거칠기(60)는 스퍼터링 타겟(30)의 표면에 연결된 가장 가까운 위치에서 넓은 베이스(62)를 갖는 돌출부의 형태일 수 있다. 거칠기(60)는, 거칠기(60)의 표면적에 기여하는 좁거나 또는 뾰족한 첨부(64)를 구비할 수 있다. 이에 따라, 거칠기는 스퍼터링 타겟(30)의 표면적을 증대시킨다. 각종 실시예에서, 거칠기(60)의 단면 형상은 파형 패턴, 삼각형 패턴, 블록 패턴, 원형 패턴 또는 임의의 패턴일 수 있다.
일부 실시예에서, 거칠기(60)는, 예컨대 약 550 내지 약 1150 μin(micro-inch), 약 750 내지 약 1125 μin, 또는 약 900 내지 약 1100 μin의 스퍼터링 타겟(30)의 표면 상의 높이(66)를 갖는다. 일부 실시예에서, 거칠기(60)는, 예컨대 약 500 내지 약 700 μin, 약 525 내지 약 675 μin, 또는 약 550 내지 약 650 μin의 스퍼터링 타겟(30)의 표면 상의 높이(66)를 갖는다. 일부 실시예에서, 거칠기(60)는, 예컨대 약 950 내지 약 1150 μin, 약 975 내지 약 1125 μin, 또는 약 1000 내지 약 1100 μin의 스퍼터링 타겟(30)의 표면 상의 높이(66)를 갖는다.
일부 실시예에서, 거칠기(60)는 제1 전체적인 형상을 가질 수 있다. 또한, 이러한 제1 전체적인 형상은 매크로 구조체로 지칭될 수도 있다. 또한, 매크로 구조체는 거칠기(60)의 형상 또는 표면을 변경하도록 또 다른 처리 단계를 받을 수 있다. 추가적인 표면 텍스쳐는 거칠기에 추가될 수 있다. 매크로 구조체에 추가되는 추가적인 표면 텍스쳐는 마이크로 구조체로 지칭될 수 있다.
도 6은 본원에서 매크로 구조체로 지칭되는 거칠기(60)가 추가적인 처리를 받흔 후의 도 5에서와 같이, 도 2 및 3의 스퍼터링 타겟(30)의 표면의 일부(78)에 대한 확대도를 도시한다. 도 5에 도시된 거칠기(60)는 전체적인 표면 프로파일을 형성함으로써 적절한 입자 트랩을 형성할 수 있고, 그대로 스퍼터링 챔버에 이용될 수 있다. 거칠기(60)는 스퍼터링 타겟(30)의 표면에 연결된 가장 가까운 위치에서 넓은 베이스(62)와, 거칠기(60)를 형성하는 돌출부 각각 사이의 갭(72)을 갖는 돌출부 등의 반복 패턴의 형태일 수 있다. 그러나, 거칠기(60) 상의 추가적인 표면 텍스쳐 또는 마이크로 구조체(90)를 형성하는 또 다른 처리는 거칠기(60)의 입자 포획 능력을 강화시킬 수 있다. 일부 실시예에서, 거칠기(60)는, 거칠기(60)의 표면 텍스쳐를 강화하도록 기계적 연마를 받을 수 있다. 예컨대, 기계적 연마 단계는, 예컨대 플랜지, 슬로프, 측벽 또는 언더컷을 따라 스퍼터링 타겟에 추가적인 표면 텍스쳐를 추가하는데 이용될 수 있다. 기계적 연마 단계는 비드 블라스팅, 와이어 브러싱, 파일링, 슬롯 피닝, 또는 표면 연마의 다른 방법을 포함할 수 있다. 도 6 및 7에서 거칠기(60)가 만곡된 팁 형상을 갖는 것으로 도시되지만, 일부 실시예에서, 거칠기(60)의 팁부는 만곡되지 않는다.
일부 실시예에서, 비드 블라스팅 후에, 거칠기(60)는, 예컨대 약 250 내지 약 1100 μin의 스퍼터링 타겟(30)의 표면 위의 추가적인 표면 텍스쳐를 가질 수 있다. 일부 실시예에서, 비드 블라스팅 후에, 거칠기(60)는, 예컨대 약 900 내지 약 1100 μin, 약 925 내지 약 1075 μin, 또는 약 930 내지 약 1040 μin의 스퍼터링 타겟(30)의 표면 위의 높이를 가질 수 있다. 일부 실시예에서, 비드 블라스팅 후에, 거칠기는, 예컨대 약 250 내지 약 450 μin, 및 약 200 내지 약 400 μin의 스퍼터링 타겟(30)의 표면 위의 높이를 가질 수 있다.
매크로 구조체 및 마이크로 구조체의 형성 후에, 스퍼터링 타겟(30)은 세정 등의 추가적인 표면 처리를 받을 수 있다. 예컨대, 스퍼터링 타겟(30)은 임의의 잔여 물질을 제거하도록 플라즈마 세정 또는 플라즈마 에칭을 받은 후 비드 블라스팅을 받을 수 있다. 또 다른 예에서, 스퍼터링 타겟(30)은 임의의 잔여 물질 또는 오염물을 제거하도록 화학적 에칭 또는 화학적 세정 단계를 받은 후에, 스퍼터링 타겟 제조 및 거칠기화 단계를 받을 수 있다. 스퍼터링 타겟(30)은 화학적 에칭 또는 세정을 수행하도록 질산, 플루오르화수소산(hydrofluoric acid) 또는 그 조합물에 노출될 수 있다. 세정 단계는 스퍼터링 타겟(30)의 표면으로부터의 임의의 잔여 오염물, 예컨대 임의의 비드 블라스팅 매체를 제거하는데 이용될 수 있다.
일부 실시예에서, 화학적 에칭, 화학적 세정, 플라즈마 에칭 또는 플라즈마 세정은 스퍼터링 타겟(30) 상에 위치된 입자 트랩의 표면 텍스쳐 또는 표면 거칠기를 더욱 강화한 후에, 비드 블라스팅 단계를 받을 수 있다. 도 7은 텍스쳐 또는 디포트(divots)로서 매크로 구조체의 표면으로부터 연장되는 마이크로 구조체(90)에 추가하는 화학적 에칭 단계를 받은 후의 표면 거칠기(88)에 대한 개략도이다. 일부 실시예에서, 표면 처리는 특정한 표면 거칠기(88)를 성취하도록 맞춰질 수 있다. 일부 실시예에서, 화학적 에칭 단계 후에, 거칠기는 약 300 내지 약 900 μin의 스퍼터링 타겟(30)의 표면 위의 높이를 가질 수 있다. 일부 실시예에서, 화학적 에칭 단계 후에, 거칠기는 약 700 내지 약 1000 μin, 약 750 내지 약 950 μin, 또는 약 800 내지 약 900 μin의 스퍼터링 타겟(30)의 표면 위의 높이를 가질 수 있다. 일부 실시예에서, 화학적 에칭 단계 후에, 거칠기는 약 250 내지 약 500 μin, 또는 약 300 내지 약 450 μin의 스퍼터링 타겟(30)의 표면 위의 높이를 가질 수 있다. 일부 실시예에서, 거칠기는 최소한 32 μin Ra를 가질 수 있다.
화학적 에칭 또는 세정 혹은 플라즈마 에칭 또는 세정은 스퍼터링 타겟(30)의 표면 상에서의 탄소 함유량의 상당한 감소를 나타내는 X-레이 광자 분광학 분석된 데이터에 의해 입증된 바와 같이 추가적인 표면 청결도 제어를 제공한다. 또한, 화학적 에칭 또는 세정 혹은 플라즈마 에칭 또는 세정은 스퍼터링 표면 및 입자 트랩 영역 양자를 따라 국부적으로 측정된 레이저 비접촉 거칠기에 의해 측정된 바와 같이 추가적인 마이크로-거칠기 제어를 제공한다.
도 8에 도시한 바와 같이, 소정의 처리 요소의 흐름도는 본 개시내용의 방법(200)을 수행하도록 조합하여 이용될 수 있다. 일부 실시예에서, 스퍼터링 타겟은, 예컨대 표면 오염물을 제거하고 공정을 위한 타겟 재료를 마련하도록, 예컨대 타겟 재료를 세정함으로써 마련 단계(208)를 받을 수 있다. 단계(210)에서, 기계가공은 스퍼터링 타겟의 입자 트랩부 상에 거칠기를 형성하는데 이용될 수 있다. 거칠기는 캐비티 또는 리셉터클을 형성하는 매크로 구조체를 가질 수 있다. 단계(212)에서, 거칠기는 비드 블라스팅 공정 등의 기계적 연마 단계를 받을 수 있다. 비드 블라스팅은 표면 텍스쳐 또는 마이크로 구조체를 형성하도록 탄화규소, 유리, 알루미나 또는 실리카의 고속 입자에 거칠기를 받게 함으로써 수행될 수 있다. 기계적 연마 후에, 단계(214)에서, 스퍼터링 타겟은, 예컨대, 화학적 에칭, 연마, 세정을 위해 추가적인 연마 단계를 받을 수 있거나, 또는 플라즈마 에칭, 연마 또는 세정을 받을 수 있다. 최종의 처리 단계(216)에서, 스퍼터링 타겟은, 예컨대 화학적 또는 플라즈마 에칭, 연마 또는 세정으로부터 임의의 잔여 화학물을 제거하도록 추가적인 처리를 받을 수 있다.
스퍼터링 공정에 이용될 때, 본원에 기술된 방법을 이용하여 형성된 입자 트랩을 갖는 스퍼터링 타겟은 개선된 성능을 갖는 증착 코팅을 형성하는 것을 알게 되었다. 이는 오염물을 제거하도록 입자 트랩의 표면을 연마, 에칭 또는 세정함으로써, 스퍼터링 공정 동안에 입자 트랩이 스퍼터링 재료를 더욱 양호하게 보유할 수 있으므로, 더 적은 오염물을 갖는 스퍼터링된 막을 생성함을 알게 되었다.
개선된 성능을 결정하는 하나의 방법은, 스퍼터링 공정 후에 스퍼터링된 표면으로 끝나는 입자 또는 오염물의 개수를 측정하는 것이다. 입자 트랩의 성능을 예측하는 또 다른 척도는 입자 트랩의 표면 상의 탄소 오염량을 측정하는 것이다. 스퍼터링 타겟 및/또는 입자 트랩의 표면 상의 낮춰진 탄소원자 농도는 스퍼터링 공정 동안에 강화된 처리 성능을 스퍼터링 타겟에 제공한다. 이는 화학적 처리 또는 플라즈마 처리 공정 후에 비드 블라스팅 처리를 이용하여, 표면 기준점 스퍼터링 타겟에 비해 더 낮은 레벨의 탄소 농도를 갖는 스퍼터링 타겟을 제조하는 것을 알게 되었다. 예컨대, 탄소원자 농도는 45% 미만, 30% 미만, 또는 25% 미만일 수 있다. 그 결과는 본원에 기술된 화학적 처리 또는 플라즈마 처리 단계에서 스퍼터링 타겟 재료 내에 감소된 탄소 농도 또는 더 낮은 유기 화합물 또는 금속 트레이스 요소를 갖는 스퍼터링 타겟을 형성하는데 기여하여, 바람직하지 못한 입자를 더 적게 갖는 증착 제품을 제조하는 것을 나타낸다. 이에 따라, 본 개시내용의 방법은 매크로 구조체, 마이크로 구조체 및 더 낮은 탄소 함유량을 갖는 거칠기 Ra를 수용하는 입자 트랩을 갖는 스퍼터링 타겟을 형성하는데 적합하다.
에칭, 연마 또는 세정 단계에 이용되는 화학물은 스퍼터링 타겟을 제조하는 재료에 근거하여 선택될 수 있다. 예컨대, 희석된 HF/HNO3 용액이 Ti 또는 Ti 합금 스퍼터링 타겟에 이용될 수 있다. 또 다른 예로서, 희석된 HN3 또는 희석된 HCl이 CuMn 합금 등의 Cu 또는 Cu 합금 스퍼터링 타겟에 이용될 수 있다. 희석된 HF 및/또는 HNO3 용액이 Ta 타겟에 적합할 수 있다. 희석된 HNO3 용액이 Co 또는 Co 합금 타겟에 이용될 수 있다. 희석된 HF 및/또는 HNO3 용액이 Al 또는 Al 합금 타겟에 이용될 수 있다. 또한, 희석된 HF 및 HNO3이 강 또는 스테인리스강 타겟에 이용될 수 있다. 희석된 HF 및/또는 HNO3 용액이 W 스퍼터링 타겟에 이용될 수 있다.
이는 본원에 기술된 방법을 이용하여 에칭, 연마 또는 세정된 스퍼터링 타겟이 배깅(bagged)된 후에도 더 적은 양의 탄소 오염물을 갖는 것을 관찰하였다. 일반적으로, 스퍼터링 타겟은 수송 동안에 스퍼터링 타겟을 보호하도록 제조된 후에 패키징 또는 백에 배치된다. 패키징 또는 백 재료는 일반적으로 폴리에틸렌, PET 또는 다른 탄화수소 등의 중합체로 제조된 중합체 백이다. 백 재료가 스퍼터링 타겟과 접촉하면, 백은 탄소의 트레이스 레벨이 스퍼터링 표면으로 전달하게 하는 스퍼터링 타겟에 대해 마찰할 수 있다. 이러한 트레이스 탄소는 스퍼터링 공정 후에 스퍼터링된 표면의 오염에 기여할 수 있다. 본원에 기술된 에칭, 연마 또는 세정 방법을 이용하면, 더 낮은 레벨의 탄소 오염물을 갖는 스퍼터링 타겟이 제조되어지고, 스퍼터링 타겟이 배깅 단계를 받은 후에도 더 낮은 레벨의 입자를 갖는 스퍼터링된 표면을 제조하는데 이용될 수 있다.
예
하기의 비제한적인 예는 본 발명의 각종 특징 및 특성을 예시하지만, 그에 제한되는 것으로 고려되지 않아야 한다.
예 1 및 2
2가지 예에서, 스퍼터링 표면을 둘러싸는 입자 포획 특징부를 갖는 티타늄 스퍼터링 타겟 조립체를 형성하였다. 제1 단계에서, 스퍼터링 타겟은 스퍼터링 타겟의 측부의 표면 상의 매크로 구조체를 갖는 표면 거칠기를 형성한 CNC 선반에 적용되어 입자 트랩을 형성하였다. CNC 선반을 적용한 후의 스퍼터링 타겟의 측부의 표면 위의 매크로 구조체의 높이는 하기의 표 1에 도시된다. 그 다음, 매크로 구조체는 비드 블라스팅 단계를 받아 매크로 구조체에 마이크로 구조체를 추가하였다. 비드 블라스팅 단계 후의 매크로 구조체와 마이크로 구조체를 구비하는 거칠기의 전체 높이는 하기의 표 1에 도시된다. 마지막으로, 스퍼터링 타겟은 최종 화학적 처리 단계를 위해 희석된 HF/HNO3 용액으로 처리하였다. 각 예를 위해 가변 거칠기값을 갖는 다수의 샘플을 마련하였다. 표 1 및 2는 각 샘플을 위한 각 단계 후에 스퍼터링 타겟의 측부의 표면 위에 표면 거칠기의 높이값을 포함한다.
표 1: 예 1의 입자 트랩 실험값
거칠기(Ra)(μin)
샘플 1 샘플 2 샘플 3
CNC 선반 후 1101 1089 1066
비드 블라스트 후 935 1032 933
HF/HNO3 후 805 893 824
표 2: 예 2의 입자 트랩 실험값
거칠기(Ra)(μin)
공정 샘플 1 샘플 2 샘플 3 샘플 4 샘플 5
CNC 선반 후 563 593 N/A N/A N/A
비드 블라스트 후 334 398 N/A N/A N/A
HF/HNO3 후 341 300 403 417 441
화학적 연마 등의 화학 처리 단계는 스퍼터링 타겟의 표면 거칠기를 맞추어 소정의 바람직한 특성을 갖는 입자 트랩을 형성하는데 이용될 수 있다. 예컨대, 특정한 표면 거칠기 또는 높이를 갖는 타겟 표면은 이용되는 화학 처리의 지속기간 및 타입을 제어함으로써 맞춰질 수 있다. 특정한 표면 거칠기가 소망되면, 초기의 거칠기는 비드 블라스팅 단계를 이용하여 형성될 수 있다. 초기 거칠기는 비드 블라스팅 단계 후에 측정될 수 있고, 그 거칠기가 너무 높다면, 화학적 연마 등의 화학 처리 단계가 표면 거칠기를 더욱 적절한 높이 또는 텍스쳐로 감소시키는데 이용될 수 있다. 이러한 방식에서, 표면 거칠기 또는 표면 높이는 특정 타입의 스퍼터링 재료 또는 특정 타입의 가능한 오염물에 이용되기 위해 형성될 수 있다.
화학적 처리 단계 후의 비드 블라스팅을 수행하는 것이 상당한 개선을 제공함을 알게 되었다. 하기의 표 3에 도시한 바와 같이, 화학적 세정(화학적 에치) 또는 플라즈마 세정(플라즈마 에치) 후의 비드 블라스팅 공정으로 처리된 스퍼터링 타겟은 X-레이 광자 분광학(XPS)에 의해 측정될 때, 제어 스퍼터링 타겟(STD 세정 1-4)에 비해 스퍼터링 타겟 상에 상당히 더 낮은 레벨의 탄소 농도를 제공하는 것으로 도시되었다.
XPS 데이터는 동질층을 가정하는 모델 및 상대 감도 인자를 이용하여 정량화된다. 분석 용량은 분석 영역(스폿 사이즈 또는 개구 사이즈) 및 관통 깊이의 결과물이다. 광전자는 X-레이 관통 깊이(일반적으로 수 마이크론) 내에서 발생되지만, 상부의 3개의 광전자 탈출 깊이(top three photoelectron escape depths) 내의 광전자만이 검출된다. 탈출 깊이는 15-35 Å의 단위이며, 이는 ~50-100 Å의 분석 깊이로 이어진다. 일반적으로, 신호의 95%는 이러한 깊이에서 비롯된다.
표 3의 데이터를 형성하는데 이용되는 시험 방법을 위해, 분석 변수는 하기와 같다. 이용된 도구는 (Eden Prairie, MN에 위치된) Physical Electronics로부터 입수가능한 PHI Quantum 2000이었다. X-레이원은 ±23°의 수용 각도(acceptance angle)와, 45°의 출발 각도(takeoff angle)를 갖는 단색 Alka 1486.6eV이었다. 분석 영역은 1400mm x 300mm이었고, 충전 보정(charge correction)은 C1s 284.8 eV이었다.
도 3에 도시한 바와 같이, 개선된 처리를 갖는 탄소원자 농도는 제어 (STD 세정 1-4) 스퍼터링 타겟에서 발견된 양의 절반 미만이었다. 탄소원자 농도는 50 내지 80 Å의 깊이에서 측정하였다. 또한, 그 결과는 입자 포획 표면을 따라 재증착된 TiN/Ti막의 개선된 부착을 예시한다.
표 3. 스퍼터링 타겟 표면의 탄소원자 농도.
세정 방법 탄소원자 농도 %
STD 세정 1 (제어) 54
STD 세정 2 (제어) 45
STD 세정 3 (제어) 45
STD 세정 4 (제어) 51
화학적 에치 20
플라즈마 에치 21
예 3
제3 예에서, 전술한 바와 같은 방법을 샘플 Ti 타겟에 수행하였고, 측정 위치를 도시하고 소정의 특성을 예시하도록 이미지를 제공한다. 도 9에 도시한 바와 같이, 입자 트랩의 표면은 표면의 전체 구성으로서 정의된 매크로 구조체(300)를 특징으로 하는 표면 거칠기를 수용할 수 있다. 매크로 구조체는 표면 위의 프로파일로도 지칭되는 높이(310)를 갖는 것으로 측정될 수 있다. 예컨대, 매크로 구조체는 함몰부에서 밸리(304) 또는 트로프와, 돌출부에서 피크(302) 또는 첨부를 형성할 수 있다. 매크로 구조체 거칠기 Ra의 높이(310)는 밸리(304)의 하부로부터 피크(302)의 상부로 측정된다. 이에 따라, 매크로 구조체(300)는 밸리(304) 및 피크(302) 양자를 구비하는 영역 위와 같은 매크로 구조체의 적어도 하나의 반복 유닛을 포함하도록 충분히 큰 영역의 표면 위에서 측정된다. 도 9에 도시한 바와 같이, 피크(302) 사이 또는 밸리(304) 내와 같은 매크로 구조체(300)의 하나의 반복 유닛 사이의 거리보다 더 짧은 영역에서, 표면의 국부 영역(320)은 비교적 매끄러울 수 있다.
도 10은 소정 특징부들 간의 거리 및 측정 스케일을 예시하도록 CNC 선반으로 형성된 후의 입자 트랩 표면을 도시한다. 도 10의 표면은 도 9의 표면과 유사한 매크로 구조체(300)를 갖는다. 도 10에 도시한 바와 같이, 예컨대 매크로 구조체의 하나의 반복 유닛보다 더 작은 스케일 상의 국부 영역(320)에서, 매크로 구조체(300)는 비교적 매끄러운 것으로 보인다.
도 11은 비드 블라스팅으로 처리된 후의 도 10의 입자 트랩 표면을 도시한다. 도 11의 매크로 구조체(330)는 비드 블라스팅 후의 도 9 및 10에 기술된 동일한 매크로 구조체(300)이다. 도 11을 도 10과 비교하면, 도 11의 매크로 구조체(330)는 마모 또는 연마되어 도 10의 매크로 구조체(300)에서와 같이 날카롭게 형성되지 않음을 알 수 있다. 도 11에 도시한 바와 같이, 기계적 연마 단계 후에, 입자 트랩 표면은 마이크로 구조체(340)를 가질 수 있다. 마이크로 구조체(340)는 도 9를 참조하여 전술된 밸리(304) 및 피크(302) 양자를 구비하는 전체 표면 위에서 발견된 국부화된 텍스쳐이다. 도 11에 도시한 바와 같이, 마이크로 구조체(340)는 매크로 구조체(330) 상에 추가적인 텍스쳐 또는 거칠기를 형성한다. 이러한 추가적인 텍스쳐는 입자 트랩의 전체 표면적을 증대시키고, 추가된 텍스쳐 또는 거칠기로 인해 입자 트랩의 유효성을 증대시킨다.
비드 블라스팅 등의 기계적 연마 단계 후에, 입자 트랩은 화학적 또는 플라즈마 처리를 받을 수 있다. 도 12는 화학적 연마로 화학 처리된 후의 도 11의 입자 트랩 표면을 도시한다. 도 12를 도 11 및 10과 비교하면, 도 12의 매크로 구조체(350)는 도 11의 매크로 구조체(330)보다 더 많이 연마되어, 더 적은 날카로운 에지를 갖고 도 10 또는 도 11의 매크로 구조체(300, 330)보다 더 매끄러운 표면 텍스쳐가 된다. 도 12에 도시한 스퍼터링 타겟의 표면 위의 매크로 구조체(350)의 전체 높이는 도 10 또는 도 11에 도시한 매크로 구조체(300, 330)의 전체 높이보다 짧다. 마이크로 구조체(360)는 도 11의 마이크로 구조체(340)보다 더욱 연마된 거칠기 Ra를 갖고, 매크로 구조체 및 마이크로 구조체 양자를 구비하는 거칠기의 전체 높이는 도 10 또는 11의 거칠기의 전체 높이보다 짧다.
하기의 표 4는 도 9-12에 포함된 예를 형성하는데 이용되는 각 단계 후에 측정된 매크로 구조체 Ra 및 마이크로 구조체 Ra의 측정을 포함한다. 도 9를 참조하여 전술한 바와 같이, 매크로 구조체 Ra는 밸리(304)의 하부로부터 피크(302)의 상부로 측정된다. 마이크로 구조체 Ra는 매크로 구조체 위의 거칠기로 측정된다. 표 4에 도시한 바와 같이, 매크로 구조체 Ra는 CNC 선반 후에 가장 높고, 마이크로 구조체 Ra는 가장 낮다. 비드 블라스팅 단계 후에, 매크로 구조체 Ra는 감소되었고, 마이크로 구조체 Ra는 증가되었다. 이는 매크로 구조체의 상부의 피크(302) 또는 다른 특징부가 비드 블라스팅에 의해 연마 또는 마모된 후에 기대된 것과 일치한다. 표 4에 도시한 바와 같이, 비드 블라스팅 전후의 마이크로 구조체와 비교하면, 마이크로 구조체 거칠기 Ra는 비드 블라스팅 후에 증가했다. 이는 매크로 구조체의 표면 상에 마이크로 구조체를 형성하는 표면 텍스쳐가 비드 블라스팅에 의해 추가되었기 때문이다.
표 4에 도시한 바와 같이, 비드 블라스팅 후에, 매크로 구조체 Ra의 전체 높이는 화학적 연마에 의해 더욱 감소하였다. 화학적 연마가 비드 블라스팅된 표면에 적용된 후에는 매크로 구조체 Ra의 전체 높이는 감소했고, 마이크로 구조체 거칠기 Ra는 증가했다.
표 4: 예 3의 입자 트랩 표면 실험값
매크로 구조체 Ra 마이크로 구조체 Ra
CNC 선반 후 52.501 μm (2,066 μin) 1.355 μm (53 μin)
비드 블라스팅 후 41.295 μm (1,625 μin) 6.410 μm (232 μin)
화학적 에치 후 40.517 μm (1,595 μin) 14.734 μm (580 μin)
예 4
제4 예에서, 입자 트랩은 상술한 방법을 이용하여 스퍼터링 타겟의 측부 상에 형성하였다. 입자 트랩은 (Hillsboro, OR에 위치된) FEI™으로부터 입수가능한 스캐닝 전자현미경을 이용하여 가변 배율로 촬영했다. 입자 트랩의 사진은 도 13a-13c, 14a-14c 및 15a-15c를 형성하는데 이용했다.
도 13a는 제1 배율에서 머시닝된 CNC 선반에 의해 표면 처리된 스퍼터링 타겟의 표면을 도시한다. CNC 선반은 스퍼터링 타겟의 측부 상에 매크로 구조체를 이루고 표면 거칠기를 갖는 입자 트랩을 형성하는 돌출부(380)를 형성했다. 도 13a에 도시한 바와 같이, 매크로 구조체를 형성하는 돌출부(380)는 스퍼터링 타겟의 표면으로부터 돌출하고 제1 높이를 갖는 전체 표면 프로파일을 형성한다. 상기 돌출부는 도 13a의 스케일에서 약 1100 ㎛ 떨어진 것으로 보인다. 돌출부(380)는 스퍼터링 표면이 있는 평면에 대해 볼 때 서로 평행한 라인을 형성한다.
도 13b는 더 큰 배율에서 도 13a의 돌출부(380)들 간의 표면을 도시한다. 도 13b에 도시한 바와 같이, 상기 표면은 약 60.0 ㎛의 범위에 걸쳐 균일하거나 또는 실질적으로 매끄러운 텍스쳐를 갖는다. 도 13a 및 13b의 2가지 배율 간의 표면 특징부를 비교하면, 매크로 구조체를 형성하고 입자 트랩 표면 거칠기를 형성하는 돌출부(380)의 범위를 예시한다. 매크로 구조체를 형성하는 돌출부(380)를 보기 위해서는, 약 1100 ㎛의 거리 또는 범위가 필요하다. 단지 CNC 선반 단계 후에, 60.0 ㎛의 거리 또는 범위 내에서, 상기 표면은 비교적 평탄하거나 매끄럽게 보인다. 도 13c는 훨씬 더 큰 배율에서 도 13a 및 13b에 포함된 동일한 표면을 도시한다. 약 9.00 ㎛의 범위 또는 거리에서, 미세한 특징부가 보일 수 있고, 그 표면은 매크로 구조체의 높이에 대해 거의 평탄한 것으로 보인다.
도 14a는 제1 배율에서 비드 블라스팅 단계로 처리된 후의 도 13a의 표면을 도시한다. 도 14a에 도시한 바와 같이, 비드 블라스팅 후에, 도 13a에 도시한 매크로 구조체(380)는 약 1100 μm의 거리 또는 범위에 걸쳐 볼 때 변경된다. 도 13a에 도시한 돌출부(380)는 아래로 연마되어, 도 13a에 도시한 제1 높이로부터 도 14a에 도시한 더 낮은 제2 높이로 돌출부(380)의 전체 높이를 감소시켰다. 도 13a의 매크로 구조체에는 마이크로 구조체가 추가되었다. 도 14a의 돌출부(480)의 높이를 도 13a의 돌출부(380)와 비교하면, 전체 높이가 감소되었다. 도 14b는 더 큰 배율에서 도 14a에 포함된 동일한 표면을 도시하고, 마이크로 구조체가 도시된다. 도 14b에 도시한 바와 같이, 비드 블라스팅 후에, 도 13b에서와 같은 60.0 ㎛의 범위에서 매끄러운 표면보다는, 상기 표면이 동일한 전체 프로파일을 갖더라도, 그 표면은 동일한 범위에 걸쳐 텍스쳐 또는 거칠기를 갖는다. 비드 블라스팅 후에, 그 표면은 날카로운 돌출부(490)를 갖는 에지를 갖는다. 도 14c는 훨씬 더 큰 배율에서 도 14a 및 14b에 포함된 동일한 표면을 도시한다. 도 14c에 도시한 바와 같이, 9.00 ㎛의 범위에 이르기까지, 그 표면은 도 13c에 도시한 표면보다 더 날카롭고 더 두드러진 특징부를 갖는 삐죽삐죽한 거친 텍스쳐를 갖는다.
도 15a는 제1 배율에서 화학적 연마를 적용한 후의 도 14a의 표면을 도시한다. 도 15a에 도시한 바와 같이, 도 14a의 돌출부(480)의 전체 높이는 훨씬 더 감소되지만, 돌출부(580)는 도 15에서 여전히 보이는데, 이는 돌출부(580)가 스퍼터링 타겟의 표면 위의 거칠기의 전체 높이를 여전히 형성함을 도시한다. 돌출부(480)가 예컨대 평행한 라인으로 여전히 보이기 때문에, 돌출부(580)의 높이는 매크로 구조체 위의 마이크로 구조체의 높이보다 여전히 더 큰 것이 명백하다. 즉, 스퍼터링 타겟의 표면으로부터의 매크로 구조체의 높이는 스퍼터링 타겟의 표면으로부터 마이크로 구조체의 높이보다 여전히 더 크다.
도 15a에 도시한 바와 같이, 전체 표면 텍스쳐는 약 1100 ㎛의 거리 또는 범위에 걸쳐 볼 때, 도 14a의 표면 텍스쳐보다 만곡되거나 또는 더 매끄럽다. 도 15b는 더 큰 배율에서 도 15a에 포함된 동일한 표면을 도시한다. 도 15b를 도 14b와 비교하면, 도 14b의 날카로운 돌출부(490)는 약 60.0 ㎛의 범위에서 더 매끄럽고 만곡되는 것으로 보인다. 도 15c는 훨씬 더 큰 배율에서 도 15a 및 15b에 포함된 동일한 표면을 도시한다. 도 15c에 도시한 바와 같이, 9.00 ㎛의 거리 또는 범위에 걸쳐, 마이크로-공극(520)이 보일 수 있다. 이러한 마이크로-공극(520)은 화학적 연마 처리가 비드-블라스팅 단계 후에 입자 트랩의 표면을 마이크로로 거칠게 하거나 또는 에칭할 때 형성된다. 마이크로-공극(520)은 입자 트랩에 더 큰 표면 텍스쳐를 제공하여 입자 트랩의 유효성을 증대시킬 수 있는 캐비티 또는 큰 구멍으로서 보인다.
본 발명의 범위로부터 벗어나지 않고서 기술된 예시적인 실시예에 각종 수정 및 추가가 이루어질 수 있다. 예컨대, 상술한 실시예가 특정한 특징을 언급하지만, 본 발명의 범위는 상술한 모든 특징을 포함하지 않는 실시예 및 상이한 특징부의 조합을 갖는 실시예를 포함한다.

Claims (10)

  1. 증착 장치에 이용되는 스퍼터링 타겟 조립체에 있어서,
    스퍼터링 표면;
    상기 스퍼터링 표면으로부터 상기 스퍼터링 표면에 비스듬하게 연장되는 제2 표면 상에 형성된 측벽; 및
    상기 제2 표면 상에 거칠기로 형성된 입자 트랩으로서, 상기 스퍼터링 표면으로부터 반경방향으로 연장되는 입자 트랩
    을 포함하며,
    상기 스퍼터링 타겟 조립체는 상기 스퍼터링 표면으로부터 80 Å 미만의 깊이에서 40% 미만의 탄소원자 농도를 갖는,
    스퍼터링 타겟 조립체.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 입자 트랩은 매크로 구조체(macrostructure) 및 마이크로 구조체(microstructure)를 구비하는,
    스퍼터링 타겟 조립체.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 매크로 구조체는 제1 높이를 갖는 제1 표면 거칠기를 형성하고, 상기 마이크로 구조체는 제2 높이를 갖는 제2 표면 거칠기를 형성하며,
    상기 제2 높이는 상기 제1 높이의 1/2 미만인,
    스퍼터링 타겟 조립체.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 입자 트랩은 질산 및 플루오르화수소산(hydrofluoric acid) 중 적어도 하나로 화학적 에칭을 받은 비드 블라스팅된 표면을 포함하는,
    스퍼터링 타겟 조립체.
  5. 제2항에 있어서,
    상기 마이크로 구조체는 상기 입자 트랩의 표면 내에 형성된 마이크로-공극을 구비하는,
    스퍼터링 타겟 조립체.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 입자 트랩은 약 32 μin(micro-inch) 내지 약 3000 μin의 표면 거칠기를 갖는,
    스퍼터링 타겟 조립체.
  7. 스퍼터링 타겟 상에 입자 트랩을 형성하는 방법에 있어서,
    제1 평면 내에 스퍼터링 표면을 형성하는 단계;
    상기 스퍼터링 표면을 둘러싸는 표면 상에 초기 높이를 갖는 매크로 구조체를 형성하는 단계로서, 상기 매크로 구조체는 제1 거칠기 Ra를 형성하는, 상기 매크로 구조체의 형성 단계;
    마이크로 구조체를 형성하도록 상기 매크로 구조체를 기계적으로 연마하는 단계로서, 상기 마이크로 구조체는 제2 거칠기 Ra를 형성하는, 상기 매크로 구조체의 기계적 연마 단계; 및
    플라즈마 에칭 및 화학적 에칭 중 적어도 하나를 이용하여 상기 스퍼터링 타겟을 연마하는 단계
    를 포함하며,
    상기 연마 후에, 상기 매크로 구조체는, 상기 매크로 구조체의 초기 높이의 적어도 50%인 최종 높이를 갖는,
    방법.
  8. 제8항에 있어서,
    연마 후에, 상기 매크로 구조체는 약 275 μin 내지 약 900 μin의 최종 높이를 갖는,
    방법.
  9. 제8항에 있어서,
    연마 후에, 상기 매크로 구조체의 최종 높이는 상기 마이크로 구조체의 제2 거칠기 Ra의 높이의 2배 이상인,
    방법.
  10. 제8항에 있어서,
    상기 방법은 X-레이 광자 분광학에 의해 측정될 때 40% 미만의 탄소원자 농도를 갖는 스퍼터링 타겟 조립체를 제공하는,
    방법.
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