KR950015648A - 집적된 스퍼터링 타겟 어셈블리 - Google Patents

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에네스트 디머레이 리차드
이. 버크스트레서 데이비드
제이. 헤레라 마뉴엘
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제임스 조셉 드롱
어플라이드 머디어리얼스, 인코포레이티드
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Abstract

본 발명은 평면 마그네트론 스퍼터링 타겟에 관한 것으로서 더욱 상세하게는 스퍼터링 타겟을 냉각하는 어셈블리 및 방법과 냉각된 타겟을 고정하기 위한 어셈블리 및 방법에 관한 것이다.
본 발명은 타겟과 타겟 뒤 플레이트를 스퍼터링 하기 위한 개선된 어셈블리에 관한 것이다. 이러한 어셈블리는 이전의 어셈블리에서 나온 많은 단점을 극복하며 글라스 플레이트와 같은 큰 스퍼티 영역과 커버의 스퍼터링을 개선하기 위한 방법 및 어셈블리를 제공한다.
새로운 어셈블리는 상부 주위의 플랜지 표면을 가지는 프로세싱 챔버를 포함한다. 스퍼터링 타겟 어셈블리는 플랜지에서 지지된다. 모놀리식(내부) 어셈블리에서 타겟 (알루미늄이나 그 합금)과 타겟 뒤 플레이트는 0형 링의 홈과 다른 형상이 프로세스 챔버를 밀봉하도록 기계화되는 물질의 단일 조각일 수 있다.

Description

집적된 스퍼터링 타겟 어셈블리
본 내용은 요부공개 건이므로 전문내용을 수록하지 않았음
제3는 본 발명에 따른 실시예의 조립도,
제4도는 본 발명에 따른 냉각 통로 입출 개구부 주변의 스크류 홀을 가진 타겟 어셈블리의 배면도,
제5도는 제4도를 라인 5-5에 따리 절취한 단면도,
제6도는 제4도를 라인 6-6에 따라 절취한 단면도.

Claims (42)

  1. 타겟 백킹 플레이트 어셈블리의 제1면과 밀착된 스퍼터링 타벳을 포함하며, 상기 타겟 백킹 플레이트 어셈블리는 개구부를 밀봉시키도록 스퍼터링 챔버의 개구부를 덮는 어셈블리로 되어 있으며, 상기 백킹 플레이트는 이를 통하여 열교환 유동통로를 가지며, 상기 열교환 유동로로는 하나이상의 유입구 및 출구개구부를 가지는 것을 특징으로하는 스퍼터링 타겟 어셈블리.
  2. 제1항에 있어서, 스퍼터링 챔버의 개구부와 내부원주를 가지며, 상기 유입 및 출구개구부는 상기 백킹 플레이트가 개구부에 밀봉될때 위에 스퍼터링 개구부의 내부원주를 돌출시킴으로써 상기 백킹 플레이트 위에 형성된 패턴외부의 상기 백킹 플레이트에 위치하는 것을 특징으로 히는 스퍼터링 타겟 어셈블리.
  3. 제1항에 있어서, 타겟 백킹 플레이트 어셈블리는 백킹 플레이트 및 냉각 커버 플레이트를 포함하며, 상기 백킹 플레이트 및 냉각커버 플레이트는 각각 제1 및 제2면을 가지며, 제1 및 2면은 서로 마주보며, 상기 타겟 백킹 플레이트 어셈블리의 제1면은 백킹 플래이트의 제1면과 동일하며, 냉각 커버 플레이트의 제1면은 그 내부에 형성된 냉각홈을 가지고 있어 냉각 커버 플레이트의 제1 백킹 플레이트의 제2면에 부착될때, 열교환 냉각경로는 냉각 커버 플레이트의 홈과 상기 홈을 감싸는 백킹 플레이트의 제2면 사이에 형성되는 것을 특징으로 하는 스퍼터링 타겟 어셈블리.
  4. 제2항에 있어서, 타겟 백킹 플레이트 어셈블리는 백킹 플레이트 및 냉각 커버 플레이트를 포함하며, 상기 백킹 플레이트 및 냉각커버 플레이트는 각각 제1 및 제2면을 가지며, 제1 및 2면은 서로 마주보며, 상기 타겟 백킹 플레이트 어셈블 리의 제1면은 백킹 플래이트의 제1면가 동일하며, 냉각 커버 플레이트의 제1면은 그 내부에 형성된 냉각홈을 가지고 있어 냉각 커버 플레이트의 제1 백킹 플레이트의 제2면에 부착될때, 열교환 냉각경로는 냉각 커버 플레이트의 홈과 상기 홈을 감싸는 백킹 플레이트의 제2면 사이에 형성되는 것을 특징으로 하는 스퍼터링 타겟 어셈블리
  5. 제3항에 있어서, 냉각 커버 플레이트의 제2면은 일반적으로 평면인 것을 특징으로 하는 스퍼터링 타겟 어셈블리.
  6. 제4항에 있어서, 냉각 커버 플레이트의 제2면은 일반적으로 평면인 것을 특징으로 하는 스퍼터링 타겟 어셈블리.
  7. 제3항에 있어서, 상기 타겟 및 타겟 백킹 플레이트는 단일암체 재료인 것을 특징으로 하는 스퍼터링 타겟 어셈블리.
  8. 제4항에 있어서, 상기 타겟 및 타겟 백킹 플레이트는 단일암체 재료인 것을 특징으로 하는 스퍼터링 타겟 어셈블리.
  9. 제3항에 있어서, 냉각 커버 플레이트의 제1면과 백킹 플레이트의 제2면 사이에 형성된 결합은 접착제를 이용하여 형성되는 것을 특징으로 하는 스퍼터링 타겟 어셈블리.
  10. 제4항에 있어서, 냉각 커버 플레이트의 제1면과 백킹 플레이트의 제2면 사이에 형성된 결합은 접착제를 이용하여 형성되는 것을 특징으로 하는 스퍼터링 타겟 어셈블리.
  11. 제9항에 있어서, 상기 접착제는 매쉬시트에 매달려 있으며, 접착제는 상기 냉각 커버 플레이트의 홈위치에 대응하는 위치가 아닌 곳에서 냉각 커버 플레이트의 제1면과 백킹 플레이트의 제2면 사이의 메쉬시트에 부착되는 것을 특징으로 하는 스퍼터링 타겟 어셈블리.
  12. 제10항에 있어서, 상기 접착제는 매쉬시트에 매달려 있으며, 접착제는 상기 냉각 커버 플레이트의 홈위치에 대응하는 위치가 아닌 곳에서 냉각 커버 플레이트의 제1면과 백킹 플레이트의 제2면 사이의 메쉬시트에 부착되는 것을 특징으로 하는 스퍼터링 타겟 어셈블리.
  13. 제1항에 있어서, 타겟 백킹 플레이트 어셈블리는 백킹 플레이트 및 냉각 커버 플레이트를 포함하며, 상기 백킹 플레이트 및 냉각커버 플레이트는 각각 제1 및 제2면을 가지며, 제1 및 2면은 서로 마주보며, 상기 타겟 백킹 플레이트 어셈블리의 제1면은 백킹 플래이트의 제1면과 동일하며, 냉각 커버 플레이트의 제1면은 그 내부에 형성된 냉각홈을 가지고 있어 냉각 커버 플레이트의 제1 백킹 플레이트의 제2면에 부착될때, 열교환 냉각경로는 냉각 커버 플레이트의 홈과 상기 홈을 감싸는 냉각커버 플레이트의 제2면 사이에 형성되는 것을 특징으로 하는 스퍼터링 타겟 어셈블리
  14. 접착제가 백킹 플레이트 및 냉각 커버 플레이트에 결합되어 다음과 같이 : 접착제에 압력을 가하여 접착제에 인접한 백킹 플레이트와 냉각 커버 플레이트의 표면사이의 접착을 확실히 하기 위하여 타겟 플레이트 어셈블리의 외부에 균일한 힘을 가하는 단계와; 이와 동시에, 미리 설정된 시간동안 미리 설정된 경화온도까지 피스의 온도를 증가시키는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 제10항에 따른 스퍼터링 타겟 어셈블리를 제하는 방법.
  15. 결합시키기 위한 탄타늄 타겟의 표면을 준비하는 단계 ; 결합시키기 위한 티타늄 백킹 타겟의 표면을 준비하는 단계: 결합 티타늄 표면을 결합될 탄타늄 표면과 접촉시키는 단계; 불활성 가스 또는 진공환경에 결합될 표면을 놓아두는 단계: 약 2MPa로 결합하는 표면에 서로에 대하여 압력을 가하는 동시에 약 750℃로 결합될 표면을 가열하는 단계 ; 약 1시간 동안 약 885℃로 결합될 표면을 가열하는 단계 ; 냉각중에 결합한 표면에 압력을 유지하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 스퍼터링 타겟 어셈블리를 제조하는 방법.
  16. 결합시키기 위한 탄타늄 타겟의 표면을 준비하는 단계 ; 결합시키기 위한 티타늄 백킹 타겟의 표면을 준비하는 단계: 결합 티타늄 표면을 결합될 탄타늄 표면과 접촉시키는 단계; 불활성 가스 또는 진공환경에 결합될 표면을 놓아두는 단계: 약 2MPa로 결합하는 표면에 서로에 대하여 압력을 가하는 동시에 약 750℃로 결합될 표면을 가열하는 단계 ; 약 1시간 동안 약 885℃로 결합될 표면을 가열하는 단계 ; 냉각중에 결합한 표면에 압력을 유지하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 제3항에 따른 스퍼터링 타겟 어셈블리를 제조하는 방법.
  17. 결합시키기 위한 탄타늄 또는 탄타늄 합금 타겟의 표면을 준비하는 단계 ; 결합시키기 위한 티타늄 백킹 타겟의 표면을 준비하는 단계: 결합 티타늄 표면을 결합될 탄타늄 표면과 접촉시키는 단계; 불활성 가스 또는 진공환경에 결합될 표면을 놓아두는 단계: 약 100psi로 결합하는 표면에 서로에 대하여 압력을 가하는 약 2시간 동안 약 850℃로 결합될 표면을 가열하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 스퍼터링 타겟 어셈블리를 제조하는 방법.
  18. 결합시키기 위한 탄타늄 또는 탄타늄 합금 타겟의 표면을 준비하는 단계 ; 결합시키기 위한 티타늄 백킹 타겟의 표면을 준비하는 단계: 결합 티타늄 표면을 결합될 탄타늄 표면과 접촉시키는 단계; 불활성 가스 또는 진공환경에 결합될 표면을 놓아두는 단계: 약 100psi로 결합하는 표면에 서로에 대하여 압력을 가하는 약 2시간 동안 약 850℃로 결합될 표면을 가열하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 제3항에 따른 스퍼터링 타겟 어셈블리를 제조하는 방법.
  19. 확산결합시키기 위한 티타늄 타겟 재료 표면을 준비하는 단계; 상기 티타늄 타겟 재료와 알루미늄 또는 알루미늄 합금 백킹 플레이트를 산소가 없는 환경에 놓아두는 단계; 확산결합시키기 위한 상기 알루미늄 또는 알루미늄 합금 플레이트 재료를 준비하는 단계; 결합시키기 위해 준비된 타겟 재료표면을 결합시키기 위해 준비한 타겟 백킹 플레이트 표면과 접촉시키는 단계 ; 타겟 백킹 플레이트에 대하여 타겟에 압력을 가하기 위하여 하중을 제공하고 한편 적어도 약 2시간 동안 420℃로 적어도 약 200psi의 압력을 형성하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 스퍼터링 타겟 어셈블리를 제조하는 방법.
  20. 확산결합시키기 위한 티타늄 타겟 재료 표면을 준비하는 단계; 상기 티타늄 타겟 재료와 알루미늄 또는 알루미늄 합금 백킹 플레이트를 산소가 없는 환경에 놓아두는 단계; 확산결합시키기 위한 상기 알루미늄 또는 알루미늄 합금 플레이트 재료를 준비하는 단계; 결합시키기 위해 준비된 타겟 재료표면을 결합시키기 위해 준비한 타겟 백킹 플레이트 표면과 접촉시키는 단계 ; 타겟 백킹 플레이트에 대하여 타겟에 압력을 가하기 위하여 하중을 제공하고 한편 적어도 약 2시간 동안 420℃로 적어도 약 200psi의 압력을 형성하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 제3항에 따른 스퍼터링 타겟 어셈블리를 제조하는 방법.
  21. 스퍼터링 타겟 어셈블리에 있어서, 선정된 형태에 따른 형상 및 주변부을 갖는 상부 플렌지가 있는 스퍼터링 프로세싱 챔버와, 상기 플랜지에 밀봉되며 그로부터 절연되는 스퍼터링 타겟 어셈블리를 포함하며, 상기 어셈블리는 스퍼터링 타겟 및 타겟 백킹 플레이트 유니트를 포함하며, 상기 타겟 백킹 플레이트 유니트는 백킹 플레이트와 냉각 카바 플레이트를 포함하며, 냉각 홈 셋트는 냉각 카바 플레이트의 제1 측면에 배치되며, 상기 냉각카바 플레이트의 상기 제1 측면는 상기 타겟 백킹 플레이트에 결합되어 상기 냉각 홈 및 상기 백킹 클레이트 사이에 냉각 유체통로를 형성하는 것을 특징으로 하는 스퍼터링 타겟 어셈블리.
  22. 제21항에 있어서, 압력 균등화 챔버는 보통 상기 스퍼터링 프로세서 챔버의 상기 선정된 형태에 따른 형상 및 주변부를 갖으며, 상기 입력 균등화 챔버는 상기 스퍼터링 타겟 어셈블리에 밀봉되거나 그로부터 절연되는 것을 특징으로 하는 스퍼터링 타겟 어셈블리.
  23. 제22항에 있어서, 프로세서 조작자에 의해서 상기 타겟 어셈블리를 정점으로 전기 절연시키기 위한 절연부재 셋트를 포함하는 것을 특징으로 하는 스퍼터링 타겟 어셈블리.
  24. 제23항에 있어서, 상기 절연부재 셋트는, 프로세싱 챔버의 내부 밀봉재와 외부밀봉재 사이의 간격으로부터 진공시스템까지 상기 부재를 통하는 진공통로를 포함하는 것을 특징으로 하는 스퍼터링 타겟 어셈블리.
  25. 스퍼터링 타겟 어셈블에 있어서, 타겟과 근접하는 제1 측면과 상기 제1 측면에 대향하는 제2 측면을 갖는 타겟 백킹 플레이트와, 냉각 유체 입구로부터 냉각유체출구로 흐르며, 냉각 카바 플레이트의 타겟 후에 형성되는 타겟을 냉각 통로홈을 갖는 냉각 카바단을 포함하며, 상기 냉각카바 플레이트의 상기 타겟 백킹 플레이트의 상기 제2측에 단단히 결합되며, 상기 타겟 백킹 플레이트 및 상기 냉각 카바 플레이트의 어셈블리는 스퍼터 되는 물체를 바라보는 스퍼터링 챔버의 개구를 카바하도록 구성되며, 상기 냉각 유체입구와 상기 냉각 유체 스퍼터링 개구를 다 밀봉할때 스퍼터링 개구의 내측주변부를 백킹 플레이트 상에 돌출시키므로 상기 백킹 플레이트상에 형성된 패턴외부의 상기 백킹 플레이트에 놓이는 것을 특징으로 하는 스퍼터링 타겟 어셈블리.
  26. 제25항에 있어서, 상기 냉각 통로 홈들은 서로 평행하게 장치되며 타겟들이 입구다기관 영역으로부터 유체를 받을때 그들 사이에서 거의 균등하게 유체를 분배하도록 구성되는 것을 특징으로 하는 타겟 스퍼터링 어셈블리.
  27. 제25항에 있어서, 상기 냉각 통로 홈들은 서로 인접하여 장치되며 스퍼터링 타겟 어셈블리는 표면상에서 보통 균일한 온도를 유지되게 유체흐름을 분배하도록 구성되는 것을 특징으로 하는 스퍼터링 타겟 어셈블리.
  28. 스퍼터링 타겟의 냉각방법에 있어서, 열교환 냉각통로를 갖는 보통 평평한 플레이트 스퍼터링 타겟 어셈블리를 제공하며, 스퍼터링 챔버를 밀봉하기 위해 상기 챔버의 스퍼터링 개구상에 스퍼터링 타겟 어셈블리를 배치하며, 상기 스퍼터링 타겟 어셈블리 열교환 냉각 통로에서 냉각유체를 순환시키며, 상기 스퍼터링 타겟 어셈블리 상에 압력 균등화 챔버를 배치하며, 상기 압력균등화 어셈블리의 압력이 상기 스퍼터링 챔버내의 압력과 거의 같도록 조절하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 아는 스퍼터링 타겟 냉각방법.
  29. 스퍼터링 타겟 제조방법에 있어서, 단일 타겟-타겟 백킹 플레이트 유니트를 제조하며, 높은 강도의 부착제로 냉각 홈을 갖는 냉각 카바 플레이트를 상기 타겟-타겟 백킹 플레이트 유니트에 결합시키는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 스퍼터링 타겟 제조방법.
  30. 제24항에 있어서, 청구된 바와같은 스퍼티링 타겟 제조방법에 있어서, 상기 높은 강도의 부착제는 니트릴 에폭시인 것을 특징으로 하는 스퍼터링 타겟 제조방법.
  31. 제24항에 청구된 바와같은 스퍼터링 타겟 제조방법에 있어서, 상기 높은 강도의 부착제는 타겟, 타겟 백킹 플레이트 유니트의 물질과 냉각 카바 플레이트의 물질사이의 확산 결합제인 것을 특징으로 하는 스퍼터링 타겟 제조방법.
  32. 제1항에 있어서, 상기 타겟 백킹 플레이트 어셈블리는 진공챔버의 압력 배출을 허용하도록 상기 바닥개구를 밀봉하기 위한 상부 진공챔버의 바닥개구를 카바하게 구성되는 것을 특징으로 하는 스퍼터링 타겟 어셈블리.
  33. 프로세싱 챔버의 개구를 커버링 및 밀봉하는 타겟 어셈블리를 갖는 기판 프로세싱 챔버와, 보통 상기 타겟 어셈블리로 커터 및 밀봉되며, 크기가 상기 프로세싱 챔버의 상기 상부개구와 유사한 하부 개구를 갖는 상부 진공 챔버와 프로세싱 챔버에서 진공을 발생하기 위한 프로세싱 챔버 진공수단과, 상기 상부 챔버에서 진공을 발생하기 위한 상부 진공챔버 진공수단을 포함하는 것을 특징으로 하는 스퍼터링 장치.
  34. 제33항에 있어서, 상기 타겟 플레이트 어셈블리에 전기 접속부를 포함하며, 상기 접속부는, 선정된 진공압력이 상기 상부 챔버에 제공되지 않을때 개방회로, 전원 및 타겟을 제공하며 상기 선정된 진공압력 이상인 진공압력이 제공될때 폐회로를 제공하는 것을 특징으로 하는 스퍼터링 장치.
  35. 스퍼터링 타겟 어셈블리에 있어서, 타겟 백킹 플레이트 어셈블리와 근접하는 스퍼터링 타겟을 포함하며, 상기 타겟 백킹 플레이트 어셈블리는 스퍼터링 챔버개구를 밀봉하기 위해 상기 개구를 카바하도록 구성되며, 상기 백킹 플레이트 어셈블리는 열교환 유체통로를 갖으며, 상기 열교환 유체통로를 하나 이상의 입구 및 출구를 갖는 것을 특징으로 하는 스퍼터링 타겟 어셈블리.
  36. 제35항에 있어서, 상기 타겟 백킹 플레이트 어셈블리는, 백킹 플레이트 및 냉각 카바 플레이트를 포함하며, 상기 백킹 플레이트는 보통 평면형 제2측면을 갖으며, 상기 냉각 카바 플레이트는 상기 제2측면에 단단히 결합된 평면형 제3측면 유체를 갖으며, 상기 타겟 백킹 플레이트와 상기 냉각 카바 플레이트 사이에 열교환 냉각통로를 형성하도록 상기 제2 및 제3측면중 적어도 하나에 홈이 형성되는 것을 특징으로 하는 스퍼터링 타겟 어셈블리.
  37. 제36항에 있어서, 상기 냉각 카바 플레이트의 제1 측면과 상기 백킹 플레이트의 제2측면 사이에 형성된 결합이 밀봉수단 및 화스너와, 상기 열교환 냉각 통로를 에워싸는 연속 밀봉수단과, 연속되는 0링 홈의 주변부내의 상기 백킹의 상기 제2측면에 상기 냉각 카바 플레이트를 고정시키는 하나 이상의 화스너 주변의 밀봉수단을 이용하여 형성되는 것을 특징으로 하는 스퍼터링 타겟.
  38. 제36항에 있어서, 상기 냉각 카바플레이트의 제1 측면과 상기 백킹 플레이트의 제2 측면사이에 형성된 결합이 밀봉수단 및 화스너와, 상기 역교환 냉각 통로를 에워싸는 연속 밀봉수단과, 연속되는 실 수단홈의 주변부내의 상기 백킹의 상기 제2측면에 상기 냉각카바 플러이트를 고정시키는 하나 이상의 화스너 주변의 밀봉수단을 이용하여 형성되는 것을 특징으로 하는 스퍼터링 타겟.
  39. 타겟 백킹 플레이트 어셈블리의 제1 측면과 근접한 스퍼터링 타겟과, 스퍼터링챔버의 개구를 밀봉시키기 위해서 상기 개구를 에워싸도록 구성된 상기 타겟 백킹 플레이트 어셈블리를 포함하며, 상기 백킹 플레이트는 열교환 유체 통로를 갖으며, 상기 열교환 유체통로는 하나이상의 입구 및 출구를 갖으며, 상기 스퍼터링 챔버의상기 개구의 구성에 일반적으로 매치시키도록 구성되는 바닥개구를 갖는 상부 챔버를 포함하여 상기 타겟 백킹 플레이트 어셈블리가 상기 스퍼터링 챔버와 상기 상부 챔버사이의 벽으로서 작용하며 상기 상부챔버는 또한 진공펌핑포트를 갖으며, 상기 타겟 배킹 플레이트 어셈블리는 상기 상부 챔버의 상기 바닥개구와 상기 스퍼터링 챔버의 상기 개구사이에 배치되어 상기 스퍼터링 탬버개구상의 상기 타겟 블레이트 어셈블리의 압력부하가 상기 상부 챔버의 상기 압력이 상기 스치터링 잼버의 압력에 접근함에 따라 감소되는 것을 특징으로는 하는 스퍼터링 어셈블리.
  40. 제39항에 있어서, 타겟 백킹 플레이트 어셈블리가, 진공압력의 통로 또는 챔버와 냉각 유체 통로사이에 밀봉이 없이도 구성되는 것을 특징으로 하는 스퍼터링 어셈블리.
  41. 제39항에 있어서, 상기 상부 챔버에 대한 진공소스는, 상기 스퍼터링 챔버에 인접하며 상기 타겟 백킹 플레이트 어셈블리 주변의 낮은 진공포트를 통해서 상기 상부 챔버로 루트되는 것을 특징으로 하는 스퍼터링 어셈블리.
  42. 프로세싱 챔버와 상부표턴에 타겟 어셈블리를 배치하이 상기 프로세스 챔버에 제공이 베공될때 상기 타겟 어셈블리가 상기 챔버로 밀봉되며, 상기 타겟 어셈블리에 의해 밀봉된 상기 챔버에 진공을 제공하도록 진공 소스로 부터 상기 프로세스 챔버에 진공을 유도하며, 상기 어셈블리의 타겟측에 대향하는 상기 어셈블리의 측면의 상기 타겟 어셈블리 위에커버 챔버를 배치하며, 상기 커버 챔버는 상기 타겟 어셈블리가 상기 프로세싱 챔버상에서 지지되는 위치에 대응하며 상기 타겟 졸비체의 후측에 대해: 진공밀봉을 발생하는 위치에서 지지대이며, 상기 커리챔버를 10토르 이하의 압력으로 펌핑하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 스퍼터링 공정방법.
    ※ 참고사항 : 최초출원 내용에 의하여 공개하는 것임.
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