KR920001274B1

KR920001274B1 - 스파터링 타겟(sputtering targer)

Info

Publication number: KR920001274B1
Application number: KR1019890006544A
Authority: KR
Inventors: 요시하루 후까사와; 사또시 야마구찌; 히데오 이시하라
Original assignee: 가부시끼가이샤 도시바; 아오이 죠이찌
Priority date: 1988-05-16
Filing date: 1989-05-15
Publication date: 1992-02-10
Also published as: EP0618306A3; DE68928189D1; EP0342894A1; DE68928189T2; KR890017383A; EP0618306A2; DE68928421D1; US4966676A; JPH01290765A; EP0342894B1; EP0618306B1; DE68928421T2

Abstract

내용 없음.

Description

스파터링 타겟(sputtering targer)

제1도는 본 발명의 한예에 따른 스파터링 타겟의 단면도이다.

제2도는 본 발명의 한예에 따른 스파터링 타겟의 사시도이다.

제3도 내지 제6도는 종래형의 스파터링 타겟의 구성을 나타내는 사시도이다.

제7도는 종래형의 스파터링 타겟의 단면도이다.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

1 : 스파터링 타겟 2,3,12,13 : 타겟요소

4,147 : 내부 정크링 5,15 : 외부 정크링

6 : 기판 7 : 얇은 시트

11 : 복함타겟

본 발명은 스파터링 타겟에 관한 것으로서, 특히 기판에 배치된 여러 종료의 타겟요소로 분할되는 복합 스파터링 타겟을 개선시키는 것에 관한 것이다.

종래에 있어서, 스파터링 기술은 특정기판 상에 얇은 필름을 형성시키는 기술로 사용되어져 왔다. 단일 성분으로 구성된 얇은 필름이외에 합금과 같은 그러한 복합 성분의 얇은 필름을 형성시키기 위해 여러 가지의 방법이 시도되어지고 있다. 이러한 스파터링 기술에서 여러 가지의 성분으로 분할되는 복합 스파터링 타겟이 사용되고 있다(일본 특개소 59-179783참조).

이러한 복합 스파터링 타겟은 예로서 몰리브데늄과 실리콘 같이 화학량론적인 양에서 미리 벗어난 조성비를 가지고 균일한 성분을 가지는 타겟을 만드는 것이 어려운 경우에, 또는 융점이나 증기압 사이의 차이가 커서 선정된 조성비의 합금 타겟본체를 만드는 것이 어려운 경우에 사용되어진다. 이러한 복합타겟의 공지된 형태에서 쐐기형으로된 타겟요소가 다수개 배치되어 조립된 디스크형상의 타겟 또는 스트립형상의 타겟요소가 배치되어 구성된 장방형판의 형태로된 타겟등이 있다.

복합타겟인 일반적으로 사용되는 스파터링 타겟의 예가 제3도 내지 제7도에 도시되어 있다.

제3도에 도시된 것과 같이 복합타겟(11)은 일체로된 디스크형상의 복합타겟을 만들기 위해 모자이크형으로 조립된 두가지의 타겟요소(12)(13)로 구성되어 있다. 이 경우에 타겟요소(12)(13)는 제4도에 도시된 것과 같이 각각 부채형상으로 되어 있다. 복합타겟(11)은 제5도에 도시된 내부 정크링(junk ring)(14)과 외부 정크링(15)에 의해 기판을 구성하는 구리가 입혀진 기판(16)에 기계적으로 고착되어져 있다(제6도 참조). 보통 고착시키는 방법은 스크류로 죄는 것이다.

제6도의 축방향을 따른 단면을 나타내는 제7도에 이러한 것이 더 상세히 도시되어져 있다.

상기한 것과 같은 복합 스파터링 타겟을 이용하여 필름을 데포지션 시키는 것에는 타겟요소의 종류 그리고/또는 그들의 결합을 변경시켜 형성되는 필름의 조성비를 임의대로 변경시킬 수 있다는 잇점이 있다 .그러나 상기한 것과 같이 종래형의 복합타겟을 계속해서 사용하면 각 타겟요소(12)(13)사이에 가끔 틈이 생기게된다.

상기의 틈은 사용하는 동안 타겟의 발열에 의해 생기는 열팽창의 차이 그리고 이것에 기인하는 반복적인 열왜곡에 의해 생기게 된다. 특히 상기와 같은 갭은 타겟의 사용말기에 많이 생기게 된다. 이러한 것에 의해서 스파터링이 행해질 경우 타겟요소금속이 스파터링될 때 이와 동시에 이미 형성되어 있는 틈으로부터 기판인 구리가 입혀져 있는 판이 스파터링되는 문제점이 생기게 된다. 이러한 현상이 생기게 되면 조성비가 균일한 얇은 필름을 형성하는 것이 어렵게 되고, 이러한 것은 VLSI 제품의 품질에 나쁜 영향을 미치게 된다.

본 발명의 목적은 장기간 동안 안정된 품질의 데포지션막을 형성시킬 수 있게하는 복합 스파터링 타겟을 제공하는 것이다.

상기한 목적을 달성시키기 위해 본 발명은 기판에 복합물로 배치된 2가지 이상의 타겟요소로 분할되는 스파터링 타겟을 제공하고 그리고 기판과 타겟요소사이에 삽입된 하나 이상의 타겟요소 물질로 구성된 얇은 시트를 제공하는 것으로서, 상기의 얇은 시트는 하나 이상의 금속물질로 구성되어 있다.

본 발명의 스파터링 타겟의 특징은 얇은 시트가 기판과 타겟요소사이에 삽입되어 있는 것에 있다. 본 발명에 따른 이러한 얇은 시트의 물질은 복합타겟의 구성물질중 어느 하나 또는 그들의 혼합물이고, 그리고 적어도 하나의 금속물질을 구성하고 있다. 바람직하기로는 본 발명에 다른 얇은 시트가 복합타겟에서 사용되는 고순도의 융점이 높은 금속으로 구성되어 있는 것이 좋다.

예로서, 고융점 금속 실리사이드필름을 형성할 때 이러한 얇은 시트를 고융점 금속으로 구성시키면 고융점 금속 실리사이드에서 혼합될 때 VLSI 게이트 전극과 배선 전극에 극도로 나쁜 영향을 주는 Na, K, Cu, Fe, Ni 또는 Cr과 같은 그러한 금속에 기인하는 오염을 효율적으로 방지시킬 수 있으므로 많은 잇점 있다. 예로서 순도가 99.99% 이상인 것이 더 좋다. 고융점 금속으로는 Mo, W 및 Ta등이 있다.

또한, 얇은 시트는 우수한 연성과 우수한 열전도성을 가진 물질로 구성되어 있기 때문에 스파터링 시키는 동안 복합타겟의 온도가 상승되는 것을 방지시키는 잇점이 있다.

본 발명의 스파터링 타겟을 구성하는 금속으로는 Mo, W, Ta, Nb, Ti, Ni, V, Cr 및 Al등이 있고 그리고 합금으로는 이러한 금속을 적당하게 결합시킨 여러 종류가 있다. 얇은 시트의 두꺼운 복합타겟의 종류에 의존하며, 정상적으로 0.05 내지 0.6㎜ 정도의 두께로 된 것이 좋고, 0.1 내지 0.5㎜ 정도의 두께로 된 것이 좋다. 얇은 시트의 두께가 0.05㎜ 이하이면 복합타겟과 기판사이에 얇은 시트를 고정시킬 때 취급하기가 어렵게 된다.

한편, 두께가 0.6㎜를 초과하면 얇은 시트의 미세한 휨에 기인하여 기판과 복합타겟사이에 밀착불량이 쉽게 생기게되고 그리고 냉각도 불충분하게 되므로 바람직하지 않게 된다.

얇은 시트의 두께와 스파터링 결과와의 사이의 관계는 하기표와 같다.

[표 1]

제1도는 본 발명의 한예에 따른 스파터링 타겟(1)의 단면도이다. 여기서, 도닛형으로 되어 있고 고순도의 Mo로 되어 있으며 제3도에 도시된 복합타겟(11)과 같은 영역으로된 얇은 시트(7)(두께 0.4㎜)는 구리가 입혀진 기판(6)에 설치되어 있다. 그리고 임의로 선택될 수 잇는 종류의 물질, 예로서 Mo와 Ta의 결합물로 구성되어 있는 복합타겟요소(2)(3)가 그 위에 설치되어 있다. 이 경우에 복합타겟요소(2)(3)의 결합물은 요구되는 조성비로 되어져야 한다.

본 발명에 따른 스파터링 타겟(1)은 제6도에서와 같은 식으로 내부 정크링(4)과 외부 정크링(5)을 사용하여 구리가 입혀져 있는 기판(6)에다 복합타겟요소(2)(3)와 Mo의 얇은 시트(7)를 고착시킴에 의해 얻어진다.

상기한 예에서, 스파터링을 복합타겟과 기판사이에의 열 전달이 저하되는 현상을 야기시키지 않고 또는 스파터링시키는 동안 복합타겟의 온도가 상승되는 현상을 야기시키지 않고서 오랜기간동안 안정된 방식으로 수행될 수 있고, 그리고 어떠한 오염도 야기시키지 않고서 양호하게 데포지션된 필름이 얻어지게 된다.

제2도는 본 발명의 다른예를 구성하는 스파터링 타겟(1)을 나타낸다. 이 예에서, 도면에 도시된 것과 같이 스파터링 타겟(1)의 평면형상은 장방형이다. 이러한 장방형구조는 Mo 타겟요소(2)와 Ta 타겟요소(3)로 구성되어 있다. Mo로 만들어진 두께가 0.2㎜인 얇은 시트(7)는 기판을 구성하는 Cu가 입혀져 있는 냉각된 기판(6)과 타겟요소사이에 삽입되어져 있다. 전체 조립체는 고착용 지그(8)와 고착용 볼트(9)에 의해 함께 고착되어져 있다. 이 예에서도 역시 Mo 타겟요소(2)와 Ta 타겟요소(3) 사이의 접합부에 기판이 노출되지 않기 때문에 스파터링시키는 동안 오염될 위험성이 전혀 없다.

본 발명의 타겟을 가지고 그 타겟의 두께 한계점까지 스파터링을 수행할 수 있으므로 타겟 그 자체의 사용효율을 증가시킬 수 있고 또 가격을 절감시킬 수 있다. 또한 본 발명에서, 얇은 시트의 두께를 일정의 범위내로 한정시켜 스파터링시키는 동안 냉각효율을 증가시킬 수 있으므로 비정상적인 스파터링을 안정성과 신뢰성으로 방지시킬 수 있다.

본 발명에서, 복합타겟요소와 기판사이에 타겟요소의 구성재료로 되어 있는 얇은 시트를 삽입시킨 것의 덕분으로, 상기 스파터링 타겟을 이용하여 얻을 수 있는 데포지션된 필름은 오염되지 않은 품질의 뛰어난 것으로 되게 된다. 또한 장기간에 걸쳐서 안정적인 스파터링이 가능하게하고, 타겟의 사용효율 및 신뢰성을 향상시키는데 있어서 뛰어난 효과를 가지고 있다.

본 발명의 범위내에서 본 발명을 여러형태로 변형시킬 수도 있다.

Claims

기판(6)상에 복합물로 배치된 두가지 이상의 타겟요소(2)(3)로 분할되고, 한가지 이상의 타겟요소물질로 구성되어 있는 얇은 시트(7)가 상기 기판(6)과 타겟요소(2)(3)사이에 삽입되어 있으며, 상기 얇은 시트(7)가 적어도 하나의 고순도 금속물질로 구성되어 있는 것을 특징으로 하는 스파터링 타겟(1).
제1항에 있어서, 타겟요소(2)(3)의 구성물질은 Mo, W, Ta, Nb, Ti, Ni, V, Cr, Al과 그들의 혼합물로부터 선택되어지는 것을 특징으로 하는 스파터링 타겟.
제1항에 있어서, 타겟요소(2)(3)는 Mo와 Ta로 구성되어 있는 복합타겟을 구성하고 있고, 그리고 얇은 시트(7)의 물질은 Mo와 Ta로부터 선택되어지는 것을 특징으로 하는 스파터링 타겟.
제1항에 있어서, 얇은 시트(7)의 두께는 0.05 내지 0.6㎜인 것을 특징으로 하는 스파터링 타겟.
제1항에 있어서, 얇은 시트(7)의 두께는 0.1 내지 0.55㎜인 것을 특징으로 하는 스파터링 타겟.
기판(6), 기판(6)에 배치된 두가지 이상의 타겟요소(2)(3), 그리고 기판(6)과 타겟요소(2)(3) 사이에 삽입되어 있고 타겟요소(2)(3)의 물질중 적어도 한 물질로 구성되어 있는 적어도 하나의 고순도 금속물질로 이루어진 얇은 시트(7)로 구성되어 있는 것을 특징으로 하는 스파터링 타겟(1).
제6항에 있어서, 얇은 시트(7)는 고융점 금속으로 구성되어 있는 것을 특징으로 하는 스파터링 타겟.
제6항에 있어서, 얇은 시트(7)의 물질은 Mo, W, Ta, Nb, Ti, Ni, V, Cr, Al 그리고 그들의 화합물로부터 선택되어지는 것을 특징으로 하는 스파터링 타겟.
제6항에 있어서, 타겟요소(2)(3)는 Mo와 Ta로 구성되어 있고 그리고 얇은 시트(7)의 물질은 Mo와 Ta로부터 선택되어지는 것을 특징으로 하는 스파터링 타겟.
제6항에 있어서, 얇은 시트(7)의 두께는 0.05 내지 0.6㎜인 것을 특징으로 하는 스파터링 타겟.
제6항에 있어서, 얇은 시트(7)의 두께는 0.1 내지 0.5㎜인 것을 특징으로 하는 스파터링 타겟.