KR950010196B1 - 스퍼터링 공정에 의하여 기판상에 얇은 막을 형성하는 방법 - Google Patents
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Abstract
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Description
제1도는 종래 스퍼터링 장치를 도시한 도.
제2도는 스퍼터링 장치에서 사용되는 종래 타켓(tacket)를 도시한 도.
제3도는 본 발명의 실시예에 의하여 기판상에 얇은막을 형성하는 공정에 사용된 스퍼터링 장치를 도시한 도.
제4도는 타켓의 예를 도시한 확대 단면도.
제5a도 및 5b도는 타켓의 다른 예를 도시한 도.
본 발명은 일반적으로 스퍼터링 공정에 의하여 기판상에 얇은 막을 형성하는 방법에 관한 것으로서, 특히 고품질의 얇은막을 높은 스퍼터링 속도로 기판상에 안정하게 퇴적할 수 있는 스퍼터링 공정에 의하여 기판상에 얇은 막을 형성하는 방법에 관한 것이다.
반도체 장치, 자기장치, 광학장치 등에 있어서, 이들 각각은 비자성 금속 또는 자성 금속으로 형성된 얇은 막을 가지며, 이 얇은막은 스퍼터링 공정에 의하여 기판상에 퇴적된다. 기판상에 퇴적되는 얇은막의 특징은 스퍼터링을 행하는 분위기 조건(ambient condition)에 좌우된다. 따라서 얇은 막의 품질을 저하시키는 원인이 되는 수증기와 같은 잔류가스를 스퍼터링 처리를 행하는 챔버내에서 완전히 제거하는 조건하에서 얇은막을 기판상에 퇴적한다.
최근에, 가능한한 고품질의 얇은막을 기판상에 형성하는 것이 요구되어 왔다. 이런 요구를 성취하기 위하여, 아르곤과 같은 불활성 기체가 채워진 챔버내에서 행해지는 스퍼터링 공정에 있어서, 잔류가스량을 감소시켜야 하고 얇은막을 고스퍼터링 속도로 기판상에 퇴적하여 스퍼터링 공정을 단시간으로 처리하여야 한다. 질화물 또는 산화물로 형성된 얇은막을 기판상에 퇴적하는 또다른 형태의 스퍼터링공정에 있어서, 질소 또는 산소와 같은 반응성가스를 스퍼터링 공정을 행하는 챔버내에 불활성 가스와 함께 공급한다. 이런 경우, 고품질의 얇은막을 얻기 위하여, 챔버에 공급되는 반응성가스의 양을 결정하여야 한다. 즉, 고스퍼터링 속도로 기판상에 얇은막을 퇴적하기 위하여는, 스퍼터링 속도에 비례하는 반응성가스량을 챔버내에 공급하여야 한다. 반응성 가스의 방전 전압이 아르곤과 같은 불활성가스의 방전 전압보다 더 높기 때문에, 챔버내의 반응가스의 양이 너무 많은 경우에는 방전이 챔버내에서 정상적으로 행하는 것이 어렵다. 여기서 사용된 것처럼, 방전 전압은 글로방전이 시작되는 때의 전압을 의미한다. 따라서, 얇은막을 스퍼터링 공정에 의하여 기판상에 퇴적하는, 챔버내에 공급되는 반응성 가스양을 최적으로 제어하여야 한다.
스퍼터링 공정에 의하여 기판상에 얇은막을 퇴적하는 종래 방법에 있어서, 스퍼터링 장치 예를들면 제1도에 도시된 스퍼터링 장치가 사용된다. 제1도를 참조하면, 타켓 30은 나사 17a 및 17b에 의하여 캐소드(cathode)어셈블리에 설치된다. 타켓 30은 스퍼터링 되도록 지지판 33과 타켓본체 31로 형성되어 있다. 타켓 본체 31은 저융점을 가지는 금속종류인 솔더(solder) 34에 의하여 지지판 33에 부착된다. 지지판 33은 예를들면, 구리 또는 구리 합금으로 제조되고 솔더 34는 인듐합금 또는 주석합금과 같은 융점이 약 200℃인 재료로 만들어진다. 이 솔더 34의 융점은 타켓본체 31의 융점보다 낮다. 캐소드 어셈블리 3은 지지 프레임 3b의 하단에 플랜지(flange) 3a가 형성되어 있는 지지 프레임 3b를 가진다. 스퍼터링 장치의 자석, 전자석 5등의 구성부는 지지 프레임 3b에 설치된다. 흐름통로 9는 지지프레임 3b내에 자석, 전자석 5등의 주위에 형성된다. 물과 같은 열교환 매체 2a는 입구 6a를 통하여 흐름 통로 9에 공급된다. 열교환 매체 2a는 흐름통로 9를 통하여 흘러 출구 6b로 방출된다. 타켓 30은 지지판 33의 이면이 열교환매체 2a와 접촉하도록 밀봉부재 4(O-링)에 의하여 캐소드 어셈블리 3에 설치된다. 기판에 놓여진 챔버 10은 지지 프레임 3b에 연결되도록 설치된다.
상기 스퍼터링 장치에서, 숄더 34이 용융하는 것을 방지하기 위하여 타켓 본체 31은 스퍼터링 퇴적처리시 지지판 33을 경유하여 열교환 매체 2a(예를들면, 물)에 의하여 냉각된다. 따라서, 타켓 본체 31은 비교적 적은, 즉 약 150℃ 미만의 온도에서 스퍼터링 된다.
타켓 31이 아르곤 가스로 채워진 챔버 10에서 스퍼터링되는 동안, 타켓 본체 31의 원자로 만들어진 얇은 막은 타켓 31과 접하도록 배치된 기판 표면상에 퇴적된다. 질소 또는 산소와 같은 반응성 가스가 챔버 10내에 있는 경우, 스퍼터링은 반응성 가스의 흡수가 타켓 본체 31의 표면상에 일어나는 조건하에서 행해진다. 이 경우, 타켓 본체 31가 스퍼터링되는 동안, 질화물의 얇은막 또는 산화물의 얇은막이 기판의 표면상에 퇴적된다.
제2도는 저융점을 가지는 브레징(brazing)충전재 금속의 종류인 솔더를 사용하지 않는 타켓의 예를 도시한 것이다. 제2도를 참조하면, 타켓 본체 31은 밀봉부재 4(O-링)에 의하여 각각의 나사 17a 및 17b에 의해 지지 프레임 3b의 플랜지 3a상에 직접 설치된다. 따라서, 타켓 본체 31은 냉각수(열교환 매체)로 직접 냉각된다.
얇은막이 제1도에서 도시된 스퍼터링 장치에 의하여 행해지는 스퍼터링에 의하여 기판상에 얇은막을 퇴적하는 경우, 타켓 본체 31은 상술한 바와같이, 비교적 저온에서 스퍼터링 된다. 따라서, 수증기와 같은 잔류가스의 물리적 흡수가 타켓 본체 표면에서 발생되는 조건하에서 스퍼터링을 시작하는 경우가 있을수도 있다. 이런 경우, 수증기가 스퍼터링을 행할때 챔버내에서 확산되기 때문에, 기판상에 퇴적된 얇은막의 질은 저하된다.
더우기, 반응성 가스가 챔버 10내에 있는 조건하에서 스퍼터링을 행하는 경우, 다음의 결점이 발생한다. 타켓 본체 31이 저온인 상태에서, 챔버 10내의 반응성 가스의 부분 압력은 고 스퍼터링 속도에서 스퍼터링을 행하기 위해 증대되어야 한다. 그러나, 챔버 10내의 반응성 가스의 양이 증대되어 반응성 가스의 부분압력이 증대될때, 방전이 챔버 10에서 일어나는 것이 어렵다. 따라서, 스퍼터링을 저온에서 행할때 질화물 또는 산화물의 얇은막이 고스퍼터링 속도에서 기판상에 안정하게 퇴적되는 것이 어렵다.
제2도에서 도시된 타켓을 사용하는 스퍼터링 처리에 의하여 기판상에 얇은막을 퇴적하는 경우, 타켓 본체 31은 캐소드 어셈블리 3에 직접 설치되므로, 스퍼터링용 타켓 본체 31에 공급될 수 있는 전력은 타켓 본체 31 자체의 열전도율이 좌우한다. 즉, 타켓 본체 31의 열전도율이 크면 클수록, 타켓 본체 31에 공급될 수 있는 전력의 양도 많아진다. 따라서, 열전도율이 낮은 타켓 본체 31(예를들면, 실리콘판)을 스퍼터링을 하는데 사용할때, 캐소드 어셈블리 3으로 부터 타켓 본체 31에 공급되는 전력이 제한되어야 한다. 이런 경우, 고스퍼터링 속도에서 스퍼터링을 행하는 것이 어렵다.
따라서, 본 발명의 일반적인 목적은 상술한 종래의 기술의 단점이 제거된, 스퍼터링 공정에 의하여 기판상에 얇은막을 형성하기 위한 새롭고 유용한 방법을 제공하는데 있다.
본 발명의 특정한 목적은 얇은막을 고스퍼터링 속도에서 기판상에 안정하게 퇴적할 수 있도록 스퍼터링 공정에 의하여 기판상에 얇은막을 퇴적하는 방법을 제공하는데 있다.
본 발명의 또 다른 목적은 기판상에 퇴적된 얇은막이 품질을 갖도록 스퍼터링 공정에 의하여 기판상에 얇은막을 퇴적하는 방법을 제공하는데 있다.
본 발명의 상기 목적은 캐소드 어셈블리에서 설치된 타켓을 챔버내의 소정의 분위기 조건하에서 스퍼터링 하는 스퍼터링 공정에 의하여 챔버내에 배치된 기판상에 얇은막을 퇴적하는 방법으로서, (a) 지지판과 이 지지판에 직접 연결된 타켓 본체로 형성되는 타켓을 캐소드 어셈블리상에 설치하고, 단, 상기 지지판의 열전도율은 상기 타켓 본체의 열전도율보다 더 크고, (b) 상기 타켓 본체에 흡수된 잔류가스를 제거할 수 있는 소정의 온도로 상기 타켓을 가열하며, (c) 상기 캐소드 어셈블리를 활성화하여 상기 타켓 본체를 스퍼터링하는 단계로 구성되는 방법에 의하여 성취될 수가 있다.
본 발명에 의하면, 타켓은 타켓 본체에 흡수된 잔류가스를 제거하도록 소정의 온도로 의도적으로 가열된다. 따라서 기판상에 퇴적된 얇은막의 품질을 향상시킬 수 있다.
반응성 가스가 챔버에 공급되는 경우, 타켓 플레트를 의도적으로 가열하면, 타켓상에 흡수된 반응성가스를 쉽게 반응시킬 수 있다. 따라서, 반응성 가스에 대응하는 성분을 함유하는 얇은막을 고스퍼터링 속도로 기판상에 안정하게 퇴적할 수가 있다.
본 발명의 부수적인 목적, 특정 및 이점은 첨부된 도면에 의한 다음의 상세한 설명으로 부터 명확시 된다.
이제, 본 발명의 실시예를 설명한다.
제3도는 본 발명의 실시예에 의하여 스퍼터링 공정에 사용되는 스퍼터링 장치를 도시한 것이다. 제3도에서, 제1도에 도시된 구성부와 동일한 구성부에 대하여는 동일한 참조번호를 병기한다. 제3도를 참조하면, 타켓 1이 캐소드 어셈블리 3에 설치되어 있다. 캐소드 어셈블리 3은 지지 프레임 3b를 갖고, 이 하단에는 플랜지 3a가 형성되어 있다. 스퍼터링 장치의 자석, 전자석 5등의 구성부를 지지프레임 3b에 설치되어 있다. 흐름 통로 9는 제1도에 도시된것과 동일하게 지지 프레임 3b에 형성되어 있다. 열교환 매체 22b는 이 흐름통로 9에 흐른다. 타켓 1은 열교환 매체 22a가 타켓 1과 접촉되도록 각각 나사 17a 및 17b에 의하여 지지 프레임 3b의 플랜지 3a에 밀봉부재 4에 의하여 고정된다. 지지 프레임 3b이 플랜지 3a는 챔버 10에 고정되어, 타켓 1이 고정된 캐소드 어셈블리 3이 챔버 10위에 설치된다. 지지 테이블 12는 챔버 10에 제공되고 기판 20은 타켓 1을 접하도록 지지 테이블 12위에 놓여진다. 밸브 15가 제공된 배출관 13 및 입구관은 각각 챔버 10에 연결된다. 챔버 10은 크리오 펌프(cryopump ; 도시되어 있지 않음)에 의하여 배출관 13을 통하여 배출된다. 아르곤과 같은 불활성 가스 및/또는 질소와 같은 반응성 가스는 입구관 14를 통하여 챔버 10에 공급된다.
타켓 1은 타켓 본체 1a와 지지판 16으로 형성된다. 지지판 1b의 열전도율이 타켓 본체 1a의 열전도율 보다 더 크다. 타켓 본체 1a는 예를들면, 알루미늄으로 형성되고 직경 200mm, 두께 6mm를 가진다. 지지판 1b는 예를들면, 구리로 형성되며 직경 200mm 및 두께 7mm를 가진다. 타켓 본체 1a가 폭발성 클래딩 공정(explosive cladding process)에 의하여 지지판 1b에 직접적으로 연결된다. 즉, 지지판 1b에 타켓 본체 1a를 부착하기 위해 솔더를 사용하지 않는다. 시트형(sheet-shaped)히터 1c는 열경화성 접착제에 의하여 지지판 1b의 이면에 부착되며, 이 이면은 타켓 1b가 제공된 표면의 반대면이다. 열용량이 큰 에틸렌 글리콜은 열교환 매체 흐름통로 9에 흘러서, 타켓 본체 1a 및 지지판 1b로 형성된 타켓 1이 일정온도로 유지된다. 4인치 직경의 기판 20을 50-70mm만큼 타켓 본체 1a와 분리되도록 지지 테이블 12상에 배치한다.
챔버 10을 크리오펌프에 의해 배기시켜 챔버 10내의 압력을 10-8-10-9Torr로 유지한다. 아르곤을 질량흐름 제어기(제3도에 도시되어 있지 않음)을 사용하여 일정 유량(10-150sccm)으로 입구관 14를 통하여 챔버 10에 공급한다. 스퍼터링 압력은 1-15mTorr범위내의 값으로 제어한다. 타켓 본체 1'a에의 스퍼터링이 시작되기전, 시트형 히트 1c를 활성화시켜 타켓 1을 시트형 히터기 1c에 의하여 150℃ 이상의 소정의 온도로 가열한다. 즉, 타켓 본체 1a의 표면에 흡수된 잔류가스를 스퍼터링 시작전에 제거할 수 있는 온도로 타켓 본체 1a를 유지시킨다.
상기 조건에서, 소정의 전력을 캐소드 어셈블리 3을 통하여 타켓 1에 공급하여 스퍼터링 퇴적을 행한다. 즉, 타켓 본체 1a의 표면에 인접하여 플라즈라를 발생시켜 알루미늄으로 제조된 타켓 본체 1a를 타켓 본체 1a의 융점 미만의 온도로 스퍼터링 한다. 그결과, 알루미늄의 얇은 막이 기판 20의 표면에 퇴적된다.
상기 실시예에 의하면, 타켓 본체 1a에의 스퍼터링이 시작되기 전에 타켓 1을 소정의 온도로 가열하므로, 스퍼터링은 잔류 가스가 타켓 본체 1a의 표면으로 부터 제거되는 조건으로 행해진다. 따라서, 기판 20상에 퇴적된 얇은막에 포함되는 잔류가스양이 감소되므로, 얇은막 20의 품질이 개선된다. 더우기, 타켓 플레트 1a가 폭발성 클래딩 공정에 의하여 지지판 1b에 직접연결되어, 솔더가 타켓 본체 1a를 지지판 1b에 부착할 필요가 없으므로, 타켓 1에 공급되는 전력을 증가시킬 수 있다. 즉, 스퍼터링은 타켓 1이 비교적 고온으로 유지되는 상태에서 행해질 수 있다. 즉, 스퍼터링은 타켓 1이 비교적 고온으로 유지되는 상태에서 행해질 수 있다. 간단한 모델의 시뮬레이션에 있어서, 타켓 1a에 공급되는 전력이 8(KW)였을때, 타켓 본체 1a 및 구리로 형성된 지지판 사이의 위치의 온도는 157℃이었다. 온도는 열교환 매체(물)의 유량이 8(1/min)였다는 가정을 근거로 계산되었다. 이런경우, 타켓에 공급된 전력 밀도는 28W/cm2이다.
알루미늄의 타켓 본체를 솔더에 의하여 지지판에 부착하는 종래의 경우에 있어서, 타켓에 공급될 수 있는 최대 전력 밀도는 25W/cm2이었다. 이 경우, 타켓 본체의 직경은 290mm이며 두께는 10mm이었다. 지지판의 직경은 290mm이며 두께는 8mm이었다.
상기 실시예에서, 지지판 1b에 타켓 본체 1a를 부착하는데 솔더를 사용하지 않는 타켓에 비교적 고전력 밀도를 공급할 수 있으므로, 스퍼터링 속도를 증대시킬 수 있다. 알루미늄으로 형성된 타켓 본체의 표면 온도가 400℃인 조건하에서 스퍼터링을 행하는 경우에는, 70W/cm2의 전력 밀도가 타켓 1에 공급할 수가 있다. 이 경우, 스퍼터링은 3㎛/min의 스퍼터링 속도로 행할 수 있고 이 속도는 종래 스퍼터링 속도의 약 3배이다.
반도체 장치의 배선 패턴을 형성하는 얇은 알루미늄 합금막이 상기 조건하에서 행해지는 스퍼터링에 의하여 기판상에 퇴적될 수 있다. 이 얇은 알루미늄 합금막은 다음의 특성을 가진다. 타켓 본체는 순수 알루미늄, Al-1%Si 또는 Al-1%Si-0.5%Cu로 형성될 수 있다. 그러나, 이 경우, 실제 사용된 타켓은 Al-1%Si로 형성된다.
1) 얇은 알루미늄 합금막을 스퍼터링에 의해 고스퍼터링 속도로 기판상에 퇴적하고 나서, 이 알루미늄 얇은막을 공지의 포토리소그래피 처리에 의하여 패턴화하여 배선패턴을 형성한다. 이 경우, 얇은 알루미늄 합금막에 포함되어 있는 잔류가스양은 종래 스퍼터링 공정에 의하여 형성된 얇은막에 포함된 양보다 적다. 그결과, 전자이동저항을 나타내는 평균수명 MTF(Mean-Time-Failure)는 종래 경우의 것보다 약 1단위 높다. 전자이동은 150 내지 250℃범위내의 온도로 알루미늄 배선패턴 저항이 점차 증가하여 최종적으로 단선되는 현상이다.
2) 알루미늄 합금을 350 내지 450℃범위내에 있는 온도로 유지되는 기판상에 퇴적할때, 알루미늄의 유동성이 개선된다. 따라서, 기판의 표면이 요철표면을 갖더라도, 기판의 표면에 퇴적된 알루미늄 얇은막의 표면을 평탄화 시킬 수 있다.
더우기, 이 실시예의 지지판의 열전도율이 제2도에 도시된 바와 같이 캐소드 어셈블리에 직접 설치되는 종래의 타켓의 열전도율 보다 60%도 크다. 따라서, 이 실시예의 스퍼터링 속도가 제2도에 도시된 종래 경우의 것보다 30% 크다.
질화물 또는 산화물로 형성된 얇은막이 질소 또는 산소와 같은 반응성 가스가 공급되는 챔버의 기판상에 퇴적되는 또다른 실시예에 대하여 설명한다.
이 경우, 챔버 10은 챔버 10내의 압력을 10-8-10-9Torr로 유지하도록 크리오 펌프에 의하여 배기된다. 아르곤은 질량흐름 제어기(제3도에 도시되어 있지않음)를 사용하여 50-80sccm범위내에 유량으로 입구관 14를 통하여 챔버 10에 공급된다. 스퍼터링 압력은 1 내지 5mTorr 범위내로 제어된다. 질소가스(반응성가스)는 20-50%의 범위의 상대적인 유량으로 챔버 10에 공급된다. 타켓 본체 1a에의 스퍼터링이 시작하기 전에, 타켓 1을 150℃보다 큰 소정의 온도로 시트형 히터 1c에 의하여 가열한다.
상기 조건에서, 5-10KM의 범위내의 전력(방전전압은 400-450V)을 캐소드 어셈블리 3을 통하여 타켓1에 공급하여 스퍼터링 퇴적을 행한다. 그 결과, 질화물 또는 산화물의 얇은막의 기판 20의 표면에 퇴적된다.
상기 실시예에 의하면, 타켓 본체 1a에 스퍼터링이 시작하기 전에 타켓 본체 1a를 가열하여 본체 1a를 종래 경우보다 더 높은 온도로 유지할 수 있으므로, 타켓 본체 1a의 표면에 흡수된 반응성 가스를 활성화 시키는 조건하에서 스퍼터링을 행한다. 따라서, 반응성 가스는 스퍼터링을 행할때에 효율적으로 반응될 수 있다. 그 결과, 질화물 또는 산화물로 형성된 고품질의 얇은막은 소량의 반응성 가스(질소 또는 산소)사용에 의하여 기판상에 퇴적된다. 상기 경우, 스퍼터링 속도는 종래의 경우보다 더 크다. 예를들면, 1200A/min의 스퍼터링 속도가 상기 경우에 얻어진다. 종래 경우에는 스퍼터링 속도가 1000A/min이였다.
기판상에 질화물 또는 산화물의 얇은 막을 퇴적하기 위하여 요구되는 반응성 가스의 부분압력을 다음과 같이 얻어졌다.
3가지 종류의 타켓을 실험에 사용하였다. 첫번때 타켓 본체는 순수한 알루미늄으로 형성되고 두번째 타켓본체는 크롬으로 형성되고 세번째 타켓 본체는 티탄으로 형성되었다. 각각의 타켓은 디스크형을 가지며 그 각각의 직경은 131mm이었다. 기판 20은 타켓 본체 1a와 100mm만큼 분리된 위치에 놓여졌다. 타켓에 공급된 전력은 1KW이었고 스퍼터링 압력은 500mTorr이었다. 알루미나(Al2O3)의 얇은막이 첫번째 타켓 본체를 사용하여 기판 20상에 퇴적되었을때, 첫번째 타켓 본체 150℃온도인 경우에 요구되는 산소의 부분압력은 첫번째 타켓 본체가 50℃인 경우에 요구되는 것의 1/4이었다. 산화크롬(Cr2O3)의 얇은막이 두번째 타켓본체를 사용하여 기판 20상에 퇴적될때, 두번째 타켓 본체가 300℃온도인 경우에 요구되는 산호의 부분압력은 두번째 타켓 본체가 150℃인 온도 경우에 요구되는 산소의 부분압력의 1/3이었다. 질화 티탄의 얇은막이 세번째 타켓 본체를 사용하여 기판 20상에 퇴적될때, 세번째 타켓 본체가 300℃온도인 경우에 요구되는 질소 부분 압력은 세번째 타켓 본체가 50℃온도인 경우에 요구되는 질소부분 압력의 1/2이었다.
타켓 본체 1a를 단단한 물질로 형성하는 경우, 즉 1-10%의 범위의 마그네슘의 양을 포함하는 알루미늄합금 또는 2% 이상의 실리콘 양을 포함하는 알루미늄 합금(Al-Si,Al-Si-X)으로 형성하는 경우, 폭발성 클래딩 공정에 의하여 구리로 형성된 지지판에 타켓 본체를 직접 연결하는 것이 어렵다. 따라서, 이 경우, 타켓 본체 1a, 지지판 1b 및, 타켓 본체 1a와 지지판 1b 사이에 놓인 스페이서(spacer)23을 제5a도에 도시한 바와같이, 폭발성 클래딩 공정에 의하여 서로 연결할 수 있다. 스페이서 23은 알루미늄, 은, 또는 티탄으로 형성될 수 있다. 스페이서 23의 융점은 타켓 본체 1a의 융점보다 더 높다. 따라서, 스페이서 23은 스퍼터링을 행하기전에 타켓을 가열하여 스퍼터링을 행할때 용융되지 않는다. 타켓 1를 형성하기 위한 공정에 있어서, 타켓이 오염되는 것을 방지하기 위하여 먼저 스페이서 23을 폭발성 클래딩 공정에 의하여 지지판 1b에 연결하고, 다음에 타켓 본체 1a를 폭발설 클래딩 공정에 의하여 스페이서 23에 연결한다. 타켓 본체 1a는 고순도의 알루미늄 합금으로 형성되고 스페이서 23은 저순도의 알루미늄 합금으로 형성되며, 저순도의 알루미늄 합금으로 역시 형성된 지지판 1b는 폭발성 클래딩 공정에 의하여 서로 연결될 수 있다.
타켓 본체와 지지판을 서로 연결하기 위한 공정은 상술된 폭발성 클래딩 공정에 제한되지 않는다. 솔더를 사용하지 않는 다른 공정, 예를들면, 열간 압연공정도 타켓 본체와 지지판을 서로 연결하는데 사용될 수 있다. 알루미늄 합금으로 형성된 타켓 본체, 구리로 형성된 지지판, 및 타켓 본체 및 지지판 양쪽에 쉽게 부착되고, 예를들면 순은, 티탄 또는 니켈로 형성되는 스페이서는 열간 압연공정에 의하여 서로 연결될 수 있다.
물과 같은 열교환 매체가 통과하는 흐름통로는 5b도에 도시된 바와같이 지지판 1b에 형성될 수 있다. 제5b도에서, 흐름통로 21은 타켓 본체 1A를 솔더를 사용하는 일 없이 부착하는 지지판 1b에 형성된다.
스퍼터링 하기 전에 타켓 1을 가열하기 위한 히터로서 캐스트 히터(cast heater)를 사용할 수 있다. 이 경우, 캐스터 히터 1d는 제4도에 도시된 바와같이 열경화성 접착제에 의하여 지지판 1b의 이면에 부착된다.
타켓 본체 1a는 다음 물질중의 어느하나로 형성될 수가 있다 ; 알루미늄, 알미늄이 주성분인 합금, 티탄, 지르콘, 텅스텐, 몰리브덴, 금, 탄탈늄, 니오븀, 팔라듐, 마그네슘, 은, 아연, 루테늄, 및 텔루륨 금속, 상기 금속 중의 적어도 하나가 주성분인 합금, 크롬, 니켈, 크롬합금, 니켈합금, 자기금속, 티탄, 텅스텐, 몰리브덴, 실리콘 금속중의 어느 하나의 실리콘 합금, 상기 물질중의 어느 하나의 산화물.
지지판 1b는 구리, 티탄, 철, 알루미늄, 또는 이들 금속들중의 하나가 주성분인 합금우로 형성될 수 있다. 지지판의 열전도율은 가능한한 높고 기계적 강도는 가능한 한 큰것이 바람직하다.
물, 에틸렌 글리콜과 같이 열용량이 큰 액체, He 가스, 또는 N2가스를 열교환 매체로서 사용할 수 있다. 열교환 매체는 열교환 매체와 접촉하는 타켓의 온도를 일정한 값으로 유지하는 기능을 갖는 것이 바람직하다.
본 발명은 상술된 실시예에 제한되지 않고 변화와 변경이 청구된 발명의 범위로 부터 벗어남이 없이 가능하다.
Claims (12)
- 캐소드 어셈블리상에 설치된 타켓(1)을 챔버(10)내에 소정의 분위기 조건하에서 스퍼터링하는 스퍼터링 공정에 의해 챔버내에 놓여진 기판(20)상에 얇은막을 형성하는 방법에 있어서, (a) 지지판(1b)과 상기 지지판(1b)에 직접 연결된 타켓 본체(1a)로 형성되는 타켓을 캐소드 어셈블리(3)상에 설치하고, 단 상기 지지판의 열전도율은 상기 타켓 본체의 열전도율보다 더 크고, (b) 챔버를 배기하고 타켓의 지지판을 통하여 그 타켓 본체에 열을 전도하여 상기 타켓 본체(1a)에 흡수된 잔류가스를 타켓 본체에서 제거하는 소정의 온도로 타켓 본체를 가열하며, (c) 상기 캐소드 어셈블리를 활성화시켜서 상기 타켓 본체(1a)를 스퍼터링하는 단계로 이루어짐을 특징으로 하여 기판상에 얇은막을 형성하는 방법.
- 캐소드 어셈블리상에 설치된 타켓(1)을 챔버(10)내에 소정의 분위기 조건하에서 스퍼터링하는 스퍼터링 공정에 의해 챔버내에 놓여진 기판(20)상에 얇은막을 형성하는 방법에 있어서, (a) 지지판(1b), 상기 지지판(1b)에 직접 연결된 스페이서(23), 및 상기 스페이서에 직접 연결된 타켓 본체(1a)로 형성되는 타켓을 캐소드 어셈블리상에 설치하고, 단, 상기 스페이서의 융점 온도는 상기 타켓 본체의 융점 온도 보다 높고, (b) 챔버를 배기하고 타켓의 지지판을 통하여 그 타켓 본체에 열을 전도하여 상기 타켓 본체에 흡수된 잔류가스를 타켓 본체에서 제거하는 소정의 온도로 타켓 본체를 가열하며, (c) 상기 캐소드 어셈블리를 활성화하여 상기 타켓 본체를 스퍼터링하는 단계로 이루어짐을 특징으로 하여 기판상에 얇은막을 형성하는 방법.
- 제1항에 있어서, 상기 타켓(1a)를 150℃ 이상의 온도로 가열하는 단계로 더 이루어짐을 특징으로 하는 기판상에 얇은막을 형성하는 방법.
- 제1항에 있어서, 상기 타켓을 상기 타켓 본체(1a)의 융점 온도 미만의 온도로 가열하는 단계로 더 이루어짐을 특징으로 하는 기판상에 얇은 막을 형성하는 방법.
- 제1항에 있어서, 상기 단계(c)가 상기 캐소드 어셈블리로 부터 상기 타켓(1)에 적어도 28W/cm2의 전력 밀도로 전력을 공급하는 단계로 더 이루어짐을 특징으로 하는 기판상에 얇은막을 형성하는 방법.
- 제1항에 있어서, 상기 타켓(c)가 상기 캐소드 어셈블리를 활성화하여 상기 타켓 본체(1a)를 상기 타켓 본체(1a)의 융점 온도 미만의 온도로 스퍼터링하는 단계로 더 이루어짐을 특징으로 하는 기판상에 얇은 막을 형성하는 방법.
- 제1항에 있어서, 스퍼터링 공정시 상기 챔버에 반응성 가스를 공급하여 상기 반응성 가스로 부터 유도되는 성분이 포함하는 얇은막을 상기 기판상에 형성하는 단계(d)로 더 이루어짐을 특징으로 하는 기판상에 얇은막을 형성하는 방법.
- 제2항에 있어서, 상기 타켓(1a)를 150℃ 이상의 온도로 가열하는 단계로 더 이루어짐을 특징으로 하는 기판상에 얇은막을 형성하는 방법.
- 제2항에 있어서, 상기 타켓을 상기 타켓 본체(1a)의 융점 온도 미만의 온도로 가열하는 단계로 더 이루어짐을 특징으로 하는 기판상에 얇은막을 형성하는 방법.
- 제2항에 있어서, 상기 단계(c)가 상기 캐소드 어셈블리로 부터 상기 타켓(1)에 적어도 28W/cm2의 전력 밀도로 전력을 공급하는 단계로 더 이루어짐을 특징으로 하는 기판상에 얇은막을 형성하는 방법.
- 제2항에 있어서, 상기 단계(c)가 상기 캐소드 어셈블리를 활성화하여 상기 타켓 본체(1a)를 상기 타켓 본체(1a)의 융점 온도 미만의 온도로 스퍼터링하는 단계로 더 이루어짐을 특징으로 하는 기판상에 얇은막을 형성하는 방법.
- 제2항에 있어서, 스퍼터링 공정시 상기 챔버에 반응성 가스를 공급하여 상기 반응성 가스로 부터 유도되는 성분을 포함되는 얇은막을 상기 기판상에 형성하는 단계(d)로 더 이루어짐을 특징으로 하는 기판상에 얇은막을 형성하는 방법.
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