CN102812152A - 溅射靶-背衬板组装体 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种溅射靶-背衬板组装体,其特征在于,通过将以成为磁性材料溅射靶的组成的方式配合的原料粉末与背衬板一起填充到模具中并进行热压,在所述磁性材料靶粉末烧结的同时与背衬板接合而得到。本发明的课题在于通过在背衬板上配置靶的原料粉末并进行烧结,得到能够得到高平均漏磁通,可以更稳定地进行溅射的溅射靶-背衬板组装体。另外,本发明通过将烧结和接合同时进行,提供制造工序少,可以缩短制造时间,不会由于溅射中的温度上升而引起剥离问题的该组装体。另外,本发明的课题在于可以降低成本和提高PTF(漏磁通)的溅射靶-背衬板组装体。
Description
技术领域
本发明涉及提高PTF(漏磁通)的溅射靶-背衬板组装体。
背景技术
近年来,作为电子电气部件用材料的成膜法之一,广泛使用可以容易控制膜厚和成分的溅射法。
该溅射法使用如下原理:将正极与作为负极的靶对置,在惰性气体气氛下在这些基板与靶间施加高电压使得产生电场,此时电离的电子与惰性气体撞击而形成等离子体,该等离子体中的阳离子撞击靶(负极)的表面将靶构成原子击出,该飞出的原子附着到对置的基板上形成膜。
使用该溅射法时,靶的形状和特性的好坏对在基板上形成的薄膜的性质产生大的影响。另外,靶的制造工艺的设计会对生产成本产生影响。
一般而言,根据溅射装置的种类,确定能够使用的溅射靶的形状。不将靶与背衬板接合而使用靶本身的,是普通的形状。此时,可以说靶自身兼作背衬板。
但是,降低溅射靶的价格的情况或者需要提高漏磁通的情况下,大多采用将靶与使用便宜的非磁性材料而得到的背衬板接合的方法。
作为接合方法,一般的方法之一是使用铟等焊料的方法。但是,此时存在如下问题:在溅射中溅射靶的温度上升,由此温度上升到焊料的熔点以上,从而产生接合点剥离。
作为解决该问题的手段而采用的方法,有称为扩散焊接(扩散接合)的方法。该方法为,完全不使用焊料,而是在将溅射靶材与背衬板叠合后,暴露在高温和高压下进行固相扩散的方法。但是,此时,溅射靶与背衬板各自需要预先进行机械加工的准备,因此存在工序长,成本高的缺点。
另一方面,在制作硬盘时,一般使用将磁性材料磁控溅射的方法。但是,磁性材料的溅射靶多数含有贵金属,因此价格高。另外,磁导率高时,漏磁通不充分,引起放电不稳定或者完全不引起放电等问题。
因此,在磁性材料用途中,为了提高PTF(漏磁通),要求PTF更高的靶,尝试了如下技术:将未被侵蚀部分,即相当于背衬板的部分变更为漏磁通尽可能大的材料;以及分别制造(通过烧结等手段)靶和背衬板,并用焊料将它们接合或者进行固相扩散接合。
但是,如上所述,在这些接合中,为了使靶和背衬板两者在组合时不产生间隙,需要预先切削加工成适当的形状,但是这会产生在溅射中两者在界面剥离这样的、连磁性材料这种特殊材料也不会例外的、与上述的一般靶-背衬板组装体同样的问题。
另外,说到现有技术,与背衬板接合的方法是低价格化对策之一,但是一般而言背衬板的形状为平板,能够侵蚀的深度减少,因此在研究机构中在少量溅射时是有效的,但是不适合硬盘的大量生产。
这在使用焊料的情况下、扩散焊接的情况下、以及将粉末与背衬板同时烧结的情况下均是同样的。因此,如果仅仅将背衬板的厚度减少,不能实现原本的目的即低价格化。
因此,当利用存在被深度侵蚀的部分和不太被侵蚀的部分这一点,根据侵蚀形状改变背衬板的厚度时,通过接合方法既可以实现低价格化也可以实现高漏磁通化。该接合方法是将粉末与背衬板同时烧结的方法。
另一方面,利用使用焊料的方法或进行扩散焊接的方法时,准备的靶母材的形状不能缩小,并且在接合前需要进行实施机械加工的工序,因此结果是存在阻碍低价格化的问题。
从上述内容可以看出,成型的固体相互之间的接合,在使用接合材料时存在接合部的强度问题,在扩散接合时由于制造工序的复杂而导致生产成本上升的问题。
对于现有公知的技术而言,作为将W-Ti靶的粉末与背衬板烧结时缩短工序的手段,提出了将以成为溅射靶材料的组成的方式准备的粉末与背衬板一起填充到容器中,并进行HIP处理的方法(参考专利文献1)。此时,溅射靶的烧结工序和与背衬板接合的工序同时进行,但是工序复杂且存在必须使用高价的HIP进行处理的靶材料的特殊性。
另外,公开了如下技术:将靶/嵌件与支撑板接合时,先将钨粉末等高纯度粉末成型,制作靶/嵌件,将其直接压缩到具有凹陷的支撑板上,并使其固相扩散而接合,从而在溅射中防止剥离(参考专利文献2)。
另外,公开了如下技术:在由母材金属与分散金属构成的压坯上载置母材金属的锭,将该锭熔融使金属渗透到压坯的空隙中进行接合,从而使该锭的一部分成为背衬板(参考专利文献3)。
公开了如下技术:将金属胶粘到陶瓷靶板的四周,将该靶板载置到烟灰缸型的Cu制背衬板上进行热压而接合(参考专利文献4)。其目的在于冷却和防止破裂。另外,公开含有铝成分的靶、以及将靶材料粉末与背衬板材料粉末进行冷压后,进行热锻压的技术(参考专利文献5)。
但是,上述的公知技术存在并未公开用于解决磁性材料靶固有问题的具体手段的问题。
现有技术文献
专利文献
专利文献1:美国专利第5397050号公报
专利文献2:日本特开2004-530048号公报
专利文献3:日本特开2004-2938号公报
专利文献4:日本特开平7-18432号公报
专利文献5:日本专利第4226900号公报
发明内容
本发明的课题在于通过在背衬板上配置靶的原料粉末并进行烧结,从而得到可以得到高平均漏磁通、可以更稳定地进行溅射的溅射靶-背衬板组装体。另外,通过将烧结和接合同时进行,提供制造工序少、可以缩短制造时间、并且不会由于溅射中的温度上升而产生剥离问题的该组装体。
另外,本发明的课题在于,可以利用被深度侵蚀的部分薄,不太被侵蚀的部分反而厚的背衬板,与此相伴随,可以将高价的靶进一步变薄,从而可以提供降低成本和提高PTF(漏磁通)的溅射靶-背衬板组装体。
根据以上课题,本申请发明提供:
1)一种溅射靶-背衬板组装体,其特征在于,通过将以成为磁性材料溅射靶的组成的方式配合的原料粉末与背衬板一起填充到模具中并进行热压,在所述磁性材料靶粉末烧结的同时与背衬板接合而得到。
2)如上述1)所述的溅射靶-背衬板组装体,其特征在于,所述磁性材料靶为在金属相中微细分散有选自碳、氧化物、氮化物、碳化物和碳氮化物中的一种以上无机物材料的材料。
3)如上述1)或2)所述的溅射靶-背衬板组装体,其特征在于,所述磁性材料靶含有18摩尔%以下的Cr和/或25摩尔%以下的Pt,其余包含Co和不可避免的杂质。
4)如上述1)或2)所述的溅射靶-背衬板组装体,其特征在于,所述磁性材料靶含有18摩尔%以下的Cr和/或45摩尔%以下的Pt,其余包含Fe和不可避免的杂质。
5)如上述3)或4)所述的溅射靶-背衬板组装体,其特征在于,所述磁性材料靶进一步含有总计12摩尔%以下的选自Ru、Ti、Ta、Si、B和C中的一种以上元素。
6)如上述3)至5)中任一项所述的溅射靶-背衬板组装体,其特征在于,所述磁性材料靶进一步含有总计5~15摩尔%的选自Si、Ti、Ta、Co、Cr和B中的一种以上元素的氧化物、氮化物、碳化物或碳氮化物、或者碳。
另外,本申请发明提供:
7)如上述1)至6)中任一项所述的溅射靶-背衬板组装体,其特征在于,背衬板具有比靶的磁导率低的磁导率。
8)如上述1)至7)中任一项所述的溅射靶-背衬板组装体,其特征在于,背衬板是包含磁导率为1.0以下的非磁性材料的背衬板。
9)如上述1)至8)中任一项所述的溅射靶-背衬板组装体,其特征在于,背衬板仅仅为金属相、或者为在该金属相中微细分散有选自碳、氧化物、氮化物、碳化物和碳氮化物中的一种以上无机物材料的非磁性体。
10)如上述9)所述的溅射靶-背衬板组装体,其特征在于,背衬板的金属相含有Co,并且含有选自Cr、Ti、Ta、Si、B和C中的一种以上元素。
11)如上述9)或10)所述的溅射靶-背衬板组装体,其特征在于,在背衬板的金属相中分散的所述无机物材料为包含选自Si、Ti、Ta、Co、Cr和B中的至少一种以上元素的氧化物、氮化物、碳化物或碳氮化物、或者为碳。
12)如上述1)至11)中任一项所述的溅射靶-背衬板组装体,其特征在于,背衬板含有19~40摩尔%的Cr,总计5~15摩尔%的选自Si、Ti、Ta、Co、Cr和B中的一种以上元素的氧化物、氮化物、碳化物或碳氮化物、或者碳,其余为Co和不可避免的杂质。
另外,本申请发明提供:
13)如上述1)至12)中任一项所述的溅射靶-背衬板组装体,其特征在于,背衬板与磁性材料靶的线性膨胀率之差在从室温至1000℃之间最大为0.5以内。
14)如上述1)至13)中任一项所述的溅射靶-背衬板组装体,其特征在于,背衬板是以溅射靶的边角料或废料为原料制作的。
15)一种制造上述1)至14)中任一项所述的溅射靶-背衬板组装体的方法,其特征在于,通过将以成为磁性材料溅射靶的组成的方式配合的原料粉末与背衬板一起填充到模具中后进行热压,在所述磁性材料靶粉末烧结的同时与背衬板接合。
发明效果
本发明在通过在背衬板上配置靶的原料粉末并进行烧结而制造的溅射靶-背衬板组装体中可以得到高平均漏磁通。因此,具有可以更稳定地溅射、可以提供高品质制品的优良效果。
另外,将烧结和接合同时进行,因此具有如下效果:制造工序少,可以缩短制造时间,并且与使用In等焊料的接合方法不同,不会由于溅射中的温度上升而引起剥离问题。
另外,具有可以利用被深度侵蚀的部分薄,不太被侵蚀的部分反而厚的背衬板,与此相伴随,可以将高价的靶进一步变薄,从而可以提供降低成本和提高PTF(漏磁通)的溅射靶-背衬板组装体的效果,并且未被侵蚀的部分为不含Pt的材料,因此具有与一体型的靶相比可以抑制原料费用的效果。
由以上可以看出,通过将以成为目标组成的方式配合的溅射靶的原料粉末与背衬板在烧结的同时进行接合,具有如下显著的效果:可以提供能够便宜并且稳定地提供磁性材料溅射靶-背衬板组装体的技术。
附图说明
图1是表示实施例1所示的包含靶和背衬板材料的接合体的概要的说明图。
图2是表示实施例2和4所示的烟灰缸型靶-背衬板组装体的概要的说明图。
图3是使用本申请发明的烟灰缸型背衬板时的侵蚀轮廓的示意图。
具体实施方式
本申请发明的溅射靶-背衬板组装体,通过将以成为磁性材料溅射靶的组成的方式配合的原料粉末与背衬板一起填充到模具中并进行热压,可以在所述磁性材料靶粉末烧结同时地与背衬板接合。背衬板既可以使用烧结体,也可以使用熔融物。
将所述背衬板配置到碳石墨制模具中,在该背衬板上载置靶的原料粉末,然后在真空中、温度1000~1200℃、压力20~40MPa、保持时间60~120分钟的条件下进行热压,由此可以容易地制造。
可见,由于将烧结和接合同时进行,因此具有如下效果:制造工序少,可以缩短制造时间,并且与使用In等焊料的接合方法的缺点不同,不会由于溅射中的温度上升而引起剥离问题。
另外,可以利用被深度侵蚀的部分薄,不太被侵蚀的部分反而厚的背衬板,与此相伴随,可以将高价的靶进一步变薄,从而可以降低成本和提高PTF(漏磁通)。
另外,本发明的溅射靶-背衬板组装体可以得到高平均漏磁通,因此具有可以更稳定地溅射,可以提供高品质制品的优良效果。
一般而言,为了实施稳定的溅射,有时根据装置需要PTF为50%以上,但是,即使例如PTF低于50%的靶,根据本申请发明,也具有如下显著优点:在保持该靶的厚度不变的情况下,可以使PTF为50%以上。本申请发明包括上述这样的靶。
本申请发明的溅射靶-背衬板组装体的磁性材料靶,可以设定为在金属相中微细分散有选自碳、氧化物、氮化物、碳化物和碳氮化物中的一种以上无机物材料的材料。另外,本发明的磁性材料靶,可以制成含有18摩尔%以下的Cr和/或25摩尔%以下的Pt,其余包含Co和不可避免的杂质的溅射靶-背衬板组装体。
另外,本发明的磁性材料靶,可以制成含有18摩尔%以下的Cr和/或45摩尔%以下的Pt,其余包含Fe和不可避免的杂质的溅射靶-背衬板组装体。
本申请发明的溅射靶-背衬板组装体的磁性材料靶,在上述靶中,可以进一步含有总计12摩尔%以下的选自Ru、Ti、Ta、Si、B和C中的一种以上元素。
本申请发明的溅射靶-背衬板组装体的磁性材料靶,在上述靶中,可以进一步含有总计5~15摩尔%的选自Si、Ti、Ta、Co、Cr和B中的一种以上元素的氧化物、氮化物、碳化物或碳氮化物、或者碳。这些靶,是作为磁性材料有用的成分。本申请发明的溅射靶-背衬板组装体的磁性材料靶,可以得到高的(例如50%以上的)平均漏磁通。
本申请发明的溅射靶-背衬板组装体中,通过将背衬板的磁导率设定为低于靶的磁导率,可以增加靶的平均漏磁通,可以有效地进行溅射。更优选的背衬板是磁导率为1.0以下(基于CGS单位制;下同)的非磁性材料。可见,即使使用靶自身的磁导率例如超过10的高磁导率材料,由于背衬板的磁导率低,因此也可以形成等离子体,进行溅射。背衬板的磁导率如果充分低,则背衬板可以仅仅使用金属相,另外,也可以为在金属相中微细分散有选自碳、氧化物、氮化物、碳化物、碳氮化物中的一种以上无机物材料的非磁性体。
为了实现这一点,可以在背衬板的金属相中含有Co、并且含有选自Cr、Ti、Ta、Si、B和C中的一种以上元素。另外,也可以含有Fe作为金属相。Co和Fe均为强磁性体,因此需要降低背衬板的磁导率的添加物的调节或者控制背衬板的组织。另外,溅射靶-背衬板组装体中,可以将在所述背衬板的金属相中分散的所述无机物材料设定为包含选自Si、Ti、Ta、Co、Cr和B中的至少一种以上元素的氧化物、氮化物、碳化物或碳氮化物、或者碳。
可以提供将背衬板设定为含有19~40摩尔%的Cr,总计5~15摩尔%的选自Si、Ti、Ta、Co、Cr和B中的一种以上元素的氧化物、氮化物、碳化物或碳氮化物、或者碳,其余为Co和不可避免的杂质的溅射靶-背衬板组装体。
一般而言,作为靶的原料的粉末,使用微细粉末,以提高烧结体靶的密度,但是,本发明的目的并不在于仅仅使用微细粉末。因此,可以使用已知水平的平均粒径的粉末。后述的实施例、比较例的粉末中,例示了代表性的粉末,但是可以容易地理解:本申请发明并不限于这些粉末。
另外,制造背衬板的情况也同样。如后所述,背衬板材料的原料粉末大多与靶类似,因此可以使用靶的剩余材料或边角料。即,作为背衬板的材料,可以以溅射靶的边角料或废料为原料,并且进一步根据需要添加可以调节漏磁通的材料,从而可以制作溅射靶-背衬板组装体。但是,可以容易地理解:并不限于剩余材料。材料选择的最终目的在于增加漏磁通。只要是可以实现该目的的材料,则可以使用不产生翘曲等的材料,可以选择具有可以保持靶的适度强度的材料。这可以通过本申请发明的烧结容易地得到。
本发明中,背衬板的形状为烟灰缸型(别名也称为TUB型(澡盆形状))是有效的。烟灰缸型的背衬板的形状和尺寸需要根据靶的形状进行调节,没有特别限制。
另外,靶-背衬板组装体自身也需要基于溅射装置的种类进行设计,因此可以是任意的设计。
使用烟灰缸型的背衬板情况下,靶的侵蚀轮廓示意图如图3所示。该图3中,点线线表示背衬板,短划线表示靶,实线表示侵蚀轮廓。另外,图3的表示尺寸的数值均表示一例,可以容易地理解:本发明不限于该数值。
本申请发明的靶-背衬板组装体,以这样的形状进行靶的侵蚀。该侵蚀轮廓,只用于容易理解本申请发明,通过参考该侵蚀轮廓,可以更容易理解本申请发明。
制造背衬板时的热压条件,只要是可以实现作为背衬板的适度强度则可以是任意的。另外,得到靶与背衬板的接合体的情况也同样。通常,使用碳石墨制模具,在该模具中配置制作好的背衬板,并且在背衬板上装载所述磁性材料靶的混合粉末,然后在真空中进行热压以接合。
此时的温度、压力、保持时间的选择是任意的,只要得到适度强度的靶-背衬板组装体即可。可以使用任意一种公知的方法。可以容易地理解:本申请发明并以不以热压条件作为发明,后述的实施例和比较例中所示的热压条件表示这些通常进行的代表例,没有必要限于这些。
另外,可以提供背衬板与磁性材料靶的线性膨胀率之差在室温至1000℃之间最大为0.5以内的溅射靶-背衬板组装体。通过减少该线性膨胀率之差,可以防止靶的翘曲。以上的溅射靶-背衬板组装体,具有如下效果:可以得到高的(例如,50%以上的)平均漏磁通,因此可以更稳定地进行溅射,可以提供高品质的制品。
实施例
以下,对实施例进行说明。另外,该实施例用于容易地理解本发明,不限制本发明。即,在本发明的技术思想范围内的其它实施例和变形也包括在本发明中。
(实施例1)
准备平均粒径1μm的Co粉末、平均粒径2μm的Cr粉末、平均粒径2μm的Pt粉末、平均粒径1μm的SiO2粉末和平均粒径3μm的CoO粉末,将这些原料粉末以Co-17Cr-15Pt-5SiO2-8CoO(摩尔%)进行配合,用混合机将这些粉末混合,得到磁性材料靶的混合粉末。
另一方面,关于背衬板,同样地准备平均粒径1μm的Co粉末、平均粒径2μm的Cr粉末和平均粒径1μm的SiO2粉末(另外,这些粉末的粒径不会特别地成问题,因此没有列出,但是可以使用靶的剩余粉末;下同),将这些粉末以Co-25Cr-9SiO2(摩尔%)进行配合,将该配合的粉末进行热压,再进行机械加工,而得到背衬板。
该背衬板的磁导率用B-H计(分析仪)测定的结果是,磁导率为1.0。靶的磁导率比其高得多。
另外,在制造背衬板时,粉末的粒度并不需要那么严格,可以为靶的剩余材料。另外,制造方法也不必限于热压。只要可以实现适度的强度,可以是任意制造方法。对此,以下也同样。
然后,将上述制作的背衬板配置到碳石墨制模具中,在该背衬板上填充上述磁性材料靶的混合粉末,然后在真空中、温度1100℃、压力30MPa、保持时间90分钟的条件下进行热压,在烧结的同时进行接合,得到图1所示的包含靶和背衬板的接合体。
使用热机械分析装置(リガク公司制造,TMA-8310E1),测定上述靶和背衬板的线性膨胀率。靶在1000℃下为1.4%,在500℃下为0.9%,在100℃下为0.4%。与此相对,背衬板的线性膨胀率在1000℃下为1.2%,在500℃下为0.7%,在100℃下为0.3%。因此,在从室温至1000℃之间线性膨胀率之差最大为0.2。可见,靶与背衬板的线性膨胀率极其近似,因此完全不用担心靶的翘曲、剥离、破裂。
将该包含靶和背衬板的接合体以φ165.10、背衬板部分厚度2.00mm、靶部分厚度4.35mm的方式进行机械加工,得到溅射靶-背衬板组装体。该组装体的平均漏磁通(PTF)为53.0%。可见,漏磁通(PTF)大,因此容易进行溅射。将结果汇总于表1中。
另外,漏磁通的测定根据ASTM F2086-01(Standard Test Methodfor Pass Through Flux of Circular Magnetic Sputtering Targets,方法2)实施。将靶的中心固定,将旋转0度、30度、60度、90度、120度、150度、180度、210度、240度、270度、300度和330度而测定的漏磁通除以ASTM定义的reference field(参考域)的值,并乘以100用百分数表示。然后,对于这些12个点取平均,所得结果以平均漏磁通(%)记载于表1中。
表1
(比较例1)
准备与实施例1同样的平均粒径1μm的Co粉末、平均粒径2μm的Cr粉末、平均粒径2μm的Pt粉末、平均粒径1μm的SiO2粉末和平均粒径3μm的CoO粉末,将这些原料粉末以作为靶组成的Co-17Cr-15Pt-5SiO2-8CoO(摩尔%)进行配合,用混合机将这些粉末混合,制造磁性材料靶的粉末。
将其放入碳石墨制模具中,在真空中、温度1100℃、压力30MPa、保持时间90分钟的条件下进行热压。此时,不使用背衬板。将这样得到的靶材以成为φ165.1×6.35t的方式进行加工。该靶的平均漏磁通(PTF)为45.0%。
虽然也取决于溅射装置,但是在平均漏磁通45.0%下未开始放电,为不能溅射的状态。结果同样如表1所示。
(实施例2)
准备与实施例1同样的平均粒径1μm的Co粉末、平均粒径2μm的Cr粉末、平均粒径2μm的Pt粉末、平均粒径1μm的SiO2粉末和平均粒径3μm的CoO粉末,将这些原料粉末以作为靶组成的Co-17Cr-15Pt-5SiO2-8CoO(摩尔%)进行配合,用混合机将这些粉末混合,制造磁性材料靶的粉末。
另一方面,关于背衬板,同样地准备Co粉末、Cr粉末和SiO2粉末,将这些粉末以成为Co-25Cr-9SiO2(摩尔%)的组成的方式进行配合,将该配合的粉末进行热压,再进行机械加工,而得到背衬板。
该背衬板的磁导率用B-H计(分析仪)测定的结果是,磁导率为1.0。靶的磁导率比其高得多。
将背衬板的形状设定为内径153.79mm的烟灰缸型(别名也称为TUB型“澡盆形状”)。然后,将所述背衬板材配置到碳石墨制模具中,在该背衬板材上装载靶的原料粉末,然后在真空中、温度1100℃、压力30MPa、保持时间90分钟的条件下进行热压,得到包含靶和背衬板材料的接合体。
再将其进行机械加工而得到靶-背衬板组装体。该组装体如图2所示。图2的形状和尺寸如下所述。直径(1)162.02mm、直径(2)153.79mm、直径(3)165.15mm、厚度(1)4.37mm、厚度(2)6.45mm、厚度(3)1.75mm。背衬板的最厚部为4.45mm、最薄部为2.08mm。可见,背衬板为烟灰缸型,因此完全不必担心靶的翘曲、剥离、破裂。
该组装体的平均漏磁通(PTF)为54.0%。该平均漏磁通(PTF)比实施例1进一步提高。可见,漏磁通(PTF)大,因此容易进行溅射。结果同样如表1所示。
(实施例3)
准备平均粒径1μm的Co粉末、平均粒径2μm的Cr粉末、平均粒径2μm的Pt粉末、平均粒径3μm的Ru粉末、平均粒径1μm的TiO2粉末和平均粒径3μm的CoO粉末,将这些原料粉末以Co-15Cr-18Pt-5Ru-4TiO2-8CoO(摩尔%)进行配合,用混合机将这些粉末混合,制造磁性材料靶的原料粉末。
另一方面,关于背衬板,同样地准备Co粉末、Cr粉末和SiO2粉末,将这些粉末以成为Co-25Cr-10SiO2(摩尔%)的组成的方式进行配合,将该背衬板材料进行热压,再进行机械加工,而制作背衬板材。
该背衬板的磁导率用B-H计(分析仪)测定的结果是,磁导率为1.0。靶的磁导率比其高得多。
然后,将所述背衬板材配置到碳石墨制模具中,在该背衬板材上装载靶的原料粉末,然后在真空中、温度1100℃、压力30MPa、保持时间90分钟的条件下进行热压,得到图1所示的包含靶和背衬板材料的接合体。
靶在1000℃下为0.7%,在500℃下为0.3%,在100℃下为0.2%。与此相对,背衬板的线性膨胀率在1000℃下为1.0%,在500℃下为0.5%,在100℃下为0.2%。因此,在从室温至1000℃之间线性膨胀率之差最大为0.3。可见,靶与背衬板的线性膨胀率极其近似,因此完全不用担心靶的翘曲、剥离、破裂。
将该包含靶和背衬板的接合体以φ165.08、背衬板部分厚度2.05mm、靶部分厚度4.38mm的方式进行机械加工,得到溅射靶-背衬板组装体(BP为Co-25Cr-10SiO2(摩尔%))。该组装体的平均漏磁通(PTF)为51.0%。可见,漏磁通(PTF)大,因此可以进行溅射。结果同样如表1所示。
(实施例4)
准备与实施例3同样的平均粒径1μm的Co粉末、平均粒径2μm的Cr粉末、平均粒径2μm的Pt粉末、平均粒径3μm的Ru粉末、平均粒径1μm的TiO2粉末和平均粒径3μm的CoO粉末,将这些原料粉末以Co-15Cr-18Pt-5Ru-4TiO2-8CoO(摩尔%)进行配合,用混合机将这些粉末混合,制造磁性材料靶的原料粉末。
另一方面,关于背衬板,同样地准备Co粉末、Cr粉末和SiO2粉末,将这些粉末以成为Co-25Cr-10SiO2(摩尔%)的组成的方式进行配合,将该背衬板材料进行热压,再进行机械加工,而制作背衬板材。
该背衬板的磁导率用B-H计(分析仪)测定的结果是,磁导率为1.0。靶的磁导率比其高得多。
将背衬板的形状与实施例2同样地设定为内径153.75mm的烟灰缸型。然后,将制作的所述背衬板配置到碳石墨制模具中,在该背衬板材上装载靶的粉末,然后在真空中、温度1100℃、压力30MPa、保持时间90分钟的条件下进行热压,得到包含靶和背衬板材料的接合体。
再将其进行机械加工而得到靶-背衬板组装体。该组装体如图2所示。图2的形状和尺寸如下所述。直径(1)161.98mm、直径(2)153.75mm、直径(3)165.18mm、厚度(1)4.35mm、厚度(2)6.38mm、厚度(3)1.76mm。背衬板的最厚部为4.42mm、最薄部为2.03mm。可见,背衬板为烟灰缸型,因此完全不必担心靶的翘曲、剥离、破裂。
该组装体的平均漏磁通(PTF)为52.2%。该平均漏磁通(PTF)比实施例3进一步提高。可见,漏磁通(PTF)大,因此容易进行溅射。结果同样如表1所示。
(比较例2)
准备与实施例3同样的平均粒径1μm的Co粉末、平均粒径2μm的Cr粉末、平均粒径2μm的Pt粉末、平均粒径3μm的Ru粉末、平均粒径1μm的TiO2粉末和平均粒径3μm的CoO粉末,将这些原料粉末以Co-15Cr-18Pt-5Ru-4TiO2-8CoO(摩尔%)进行配合,用混合机将这些粉末混合,制造磁性材料靶的原料粉末。
将其放入碳石墨制模具中,在真空中、温度1100℃、压力30MPa、保持时间90分钟的条件下进行热压。此时,不使用背衬板。将这样得到的靶材以成为φ165.1×6.35t的方式进行加工。该靶的平均漏磁通(PTF)为43.4%。
虽然也取决于溅射装置,但是在平均漏磁通43.4%下未开始放电,为不能溅射的状态。结果同样如表1所示。
从上述的比较例1和比较例2可以理解:通过简单的制造工序(制造一体物的工序)得到的磁性材料靶,其漏磁通(PTF)小,因此不能进行溅射。
(实施例5)
准备平均粒径1μm的Co粉末、平均粒径2μm的Cr粉末、平均粒径2μm的Pt粉末、平均粒径1μm的TiO2粉末和平均粒径1μm的SiO2粉末,将这些原料粉末以Co-16Cr-10Pt-3TiO2-3SiO2(摩尔%)进行配合,用混合机将这些粉末混合,制造磁性材料靶的原料粉末。
另一方面,关于背衬板,同样地准备Co粉末、Cr粉末和TiO2粉末,将这些粉末以成为Co-25Cr-3TiO2(摩尔%)的组成的方式进行配合,将该背衬板材料进行热压,再进行机械加工,而制作背衬板材。
该背衬板的磁导率用B-H计(分析仪)测定的结果是,磁导率为1.0。靶的磁导率比其高得多。
然后,将所述背衬板材配置到碳石墨制模具中,在该背衬板材上装载上述靶的原料粉末,然后在真空中、温度1100℃、压力30MPa、保持时间90分钟的条件下进行热压,得到图1所示的包含靶和背衬板材料的接合体。
靶在1000℃下为0.8%,在500℃下为0.3%,在100℃下为0.2%。与此相对,背衬板的线性膨胀率在1000℃下为1.0%,在500℃下为0.5%,在100℃下为0.2%。因此,在从室温至1000℃之间线性膨胀率之差最大为0.2。可见,靶与背衬板的线性膨胀率极其近似,因此完全不用担心靶的翘曲、剥离、破裂。
将该包含靶和背衬板的接合体以φ165.08、背衬板部分厚度2.05mm、靶部分厚度4.38mm的方式进行机械加工,得到溅射靶-背衬板组装体(BP为Co-25Cr-3TiO2(摩尔%))。该组装体的平均漏磁通(PTF)为50.0%。可见,漏磁通(PTF)大,因此可以进行溅射。结果同样如表1所示。
(实施例6)
准备与实施例5同样的平均粒径1μm的Co粉末、平均粒径2μm的Cr粉末、平均粒径2μm的Pt粉末、平均粒径1μm的TiO2粉末和平均粒径1μm的SiO2粉末,将这些原料粉末以Co-16Cr-10Pt-3TiO2-3SiO2(摩尔%)进行配合,用混合机将这些粉末混合,制造磁性材料靶的原料粉末。
另一方面,关于背衬板,同样地准备Co粉末、Cr粉末和TiO2粉末,将这些粉末以成为Co-25Cr-3TiO2(摩尔%)的组成的方式进行配合,将该背衬板材料进行热压,再进行机械加工,而制作背衬板材。
该背衬板的磁导率用B-H计(分析仪)测定的结果是,磁导率为1.0。靶的磁导率比其高得多。
将背衬板的形状与实施例2同样地设定为内径153.75mm的烟灰缸型。然后,将制作的所述背衬板配置到碳石墨制模具中,在该背衬板材上装载靶的粉末,然后在真空中、温度1100℃、压力30MPa、保持时间90分钟的条件下进行热压,得到包含靶和背衬板材料的接合体。
再将其进行机械加工而得到靶-背衬板组装体。该组装体如图2所示。图2的形状和尺寸如下所述。直径(1)161.98mm、直径(2)153.75mm、直径(3)165.18mm、厚度(1)4.35mm、厚度(2)6.38mm、厚度(3)1.76mm。背衬板的最厚部为4.42mm、最薄部为2.03mm。可见,背衬板为烟灰缸型,因此完全不必担心靶的翘曲、剥离、破裂。
该组装体的平均漏磁通(PTF)为50.5%。该平均漏磁通(PTF)比实施例5进一步提高。可见,漏磁通(PTF)大,因此容易进行溅射。结果同样如表1所示。
(实施例7)
准备平均粒径1μm的Co粉末、平均粒径2μm的Cr粉末、平均粒径3μm的Ru粉末、平均粒径1μm的TiO2粉末、平均粒径1μm的SiO2粉末和平均粒径1μm的Cr2O3粉末,将这些原料粉末以Co-16Cr-3TiO2-2SiO2-3Cr2O3(摩尔%)进行配合,用混合机将这些粉末混合,制造磁性材料靶的原料粉末。
另一方面,关于背衬板,同样地准备Co粉末、Cr粉末和Ta2O5粉末,将这些粉末以成为Co-22Cr-2Ta2O5(摩尔%)的组成的方式进行配合,将该背衬板材料进行热压,再进行机械加工,而制作背衬板材。
该背衬板的磁导率用B-H计(分析仪)测定的结果是,磁导率为1.0。靶的磁导率比其高得多。
然后,将所述背衬板材配置到碳石墨制模具中,在该背衬板材上装载靶的原料粉末,然后在真空中、温度1100℃、压力30MPa、保持时间90分钟的条件下进行热压,得到图1所示的包含靶和背衬板材料的接合体。
靶在1000℃下为0.7%,在500℃下为0.3%,在100℃下为0.2%。与此相对,背衬板的线性膨胀率在1000℃下为1.2%,在500℃下为0.7%,在100℃下为0.3%。因此,在从室温至1000℃之间线性膨胀率之差最大为0.5。可见,靶与背衬板的线性膨胀率极其近似,因此完全不用担心靶的翘曲、剥离、破裂。
将该包含靶和背衬板的接合体以φ165.08、背衬板部分厚度2.05mm、靶部分厚度4.38mm的方式进行机械加工,得到溅射靶-背衬板组装体(BP为Co-22Cr-2Ta2O5(摩尔%))。该组装体的平均漏磁通(PTF)为50.8%。可见,漏磁通(PTF)大,因此可以进行溅射。结果同样如表1所示。
(实施例8)
准备与实施例7同样的平均粒径1μm的Co粉末、平均粒径2μm的Cr粉末、平均粒径3μm的Ru粉末、平均粒径1μm的TiO2粉末、平均粒径1μm的SiO2粉末和平均粒径1μm的Cr2O3粉末,将这些原料粉末以Co-16Cr-3TiO2-2SiO2-3Cr2O3(摩尔%)进行配合,用混合机将这些粉末混合,制造磁性材料靶的原料粉末。
另一方面,关于背衬板,同样地准备Co粉末、Cr粉末和Ta2O5粉末,将这些粉末以成为Co-22Cr-2Ta2O5(摩尔%)的组成的方式进行配合,将该背衬板材料进行热压,再进行机械加工,而制作背衬板材。
该背衬板的磁导率用B-H计(分析仪)测定的结果是,磁导率为1.0。靶的磁导率比其高得多。
将背衬板的形状与实施例2同样地设定为内径153.75mm的烟灰缸型。然后,将制作的所述背衬板配置到碳石墨制模具中,在该背衬板材上装载靶的粉末,然后在真空中、温度1100℃、压力30MPa、保持时间90分钟的条件下进行热压,得到包含靶和背衬板材料的接合体。
再将其进行机械加工而得到靶-背衬板组装体。该组装体如图2所示。图2的形状和尺寸如下所述。直径(1)161.98mm、直径(2)153.75mm、直径(3)165.18mm、厚度(1)4.35mm、厚度(2)6.38mm、厚度(3)1.76mm。背衬板的最厚部为4.42mm、最薄部为2.03mm。可见,背衬板为烟灰缸型,因此完全不必担心靶的翘曲、剥离、破裂。
该组装体的平均漏磁通(PTF)为51.4%。该平均漏磁通(PTF)比实施例7进一步提高。可见,漏磁通(PTF)大,因此容易进行溅射。结果同样如表1所示。
(实施例9)
准备平均粒径3μm的Fe粉末、平均粒径2μm的Pt粉末和平均粒径1μm的SiO2粉末,将这些原料粉末以Fe-41Pt-9SiO2(摩尔%)进行配合,用混合机将这些粉末混合,制造磁性材料靶的原料粉末。
另一方面,关于背衬板,同样地准备Co粉末、Cr粉末和SiO2粉末,将这些粉末以成为Co-25Cr-9SiO2(摩尔%)的组成的方式进行配合,将该背衬板材料进行热压,再进行机械加工,而制作背衬板材。
该背衬板的磁导率用B-H计(分析仪)测定的结果是,磁导率为1.0。靶的磁导率比其高得多。
然后,将所述背衬板材配置到碳石墨制模具中,在该背衬板材上装载靶的原料粉末,然后在真空中、温度1100℃、压力30MPa、保持时间90分钟的条件下进行热压,得到图1所示的包含靶和背衬板材料的接合体。
靶在1000℃下为0.7%,在500℃下为0.3%,在100℃下为0.2%。与此相对,背衬板的线性膨胀率在1000℃下为1.0%,在500℃下为0.5%,在100℃下为0.2%。因此,在从室温至1000℃之间线性膨胀率之差最大为0.3。可见,靶与背衬板的线性膨胀率极其近似,因此完全不用担心靶的翘曲、剥离、破裂。
将该包含靶和背衬板的接合体以φ165.08、背衬板部分厚度2.05mm、靶部分厚度4.38mm的方式进行机械加工,得到溅射靶-背衬板组装体(BP为Co-25Cr-9SiO2(摩尔%))。该组装体的平均漏磁通(PTF)为92.5%。可见,漏磁通(PTF)没有下降,可以进行溅射。结果同样如表1所示。
(实施例10)
准备与实施例9同样的平均粒径3μm的Fe粉末、平均粒径2μm的Pt粉末和平均粒径1μm的SiO2粉末,将这些原料粉末以Fe-41Pt-9SiO2(摩尔%)进行配合,用混合机将这些粉末混合,制造磁性材料靶的原料粉末。
另一方面,关于背衬板,同样地准备Co粉末、Cr粉末和SiO2粉末,将这些粉末以成为Co-25Cr-9SiO2(摩尔%)的组成的方式进行配合,将该背衬板材料进行热压,再进行机械加工,而得到背衬板。
该背衬板的磁导率用B-H计(分析仪)测定的结果是,磁导率为1.0。靶的磁导率比其高得多。
将背衬板的形状与实施例2同样地设定为内径153.75mm的烟灰缸型。然后,将制作的所述背衬板配置到碳石墨制模具中,在该背衬板材上装载靶的粉末,然后在真空中、温度1100℃、压力30MPa、保持时间90分钟的条件下进行热压,得到包含靶和背衬板材料的接合体。
再将其进行机械加工而得到靶-背衬板组装体。该组装体如图2所示。图2的形状和尺寸如下所述。直径(1)161.98mm、直径(2)153.75mm、直径(3)165.18mm、厚度(1)4.35mm、厚度(2)6.38mm、厚度(3)1.76mm。背衬板的最厚部为4.42mm、最薄部为2.03mm。可见,背衬板为烟灰缸型,因此完全不必担心靶的翘曲、剥离、破裂。
该组装体的平均漏磁通(PTF)为94.0%。该平均漏磁通(PTF)比实施例9进一步提高。可见,漏磁通(PTF)没有下降,容易进行溅射。结果同样如表1所示。
产业实用性
本发明中通过在背衬板上配置靶的原料粉末并进行烧结而制造的溅射靶-背衬板组装体,可以得到高的(例如50%以上的)平均漏磁通。因此,具有可以更稳定地进行溅射、可以提供高品质制品的优良效果。
另外,由于将烧结和接合同时进行,因此具有制造工序少,可以缩短制造时间,并且与使用In等焊料的接合方法不同,不会由于溅射中的温度上升而引起剥离问题的效果。
另外,具有可以利用被深度侵蚀的部分薄,不太被侵蚀的部分反而厚的背衬板,与此相伴随,可以将高价的靶进一步变薄,从而可以提供降低成本和提高PTF(漏磁通)的溅射靶-背衬板组装体的效果,并且未被侵蚀的部分为不含Pt的材料,因此具有与一体型的靶相比可以抑制原料费用的效果。
由以上可以看出,通过将以成为目标组成的方式而配合的溅射靶的原料粉末与背衬板在烧结的同时进行接合,具有如下显著的效果:可以提供能够便宜并且稳定地提供磁性材料溅射靶-背衬板组装体的技术,因此作为磁性材料靶极其有用。
Claims (15)
1.一种溅射靶-背衬板组装体,其特征在于,通过将以成为磁性材料溅射靶的组成的方式配合的原料粉末与背衬板一起填充到模具中并进行热压,在所述磁性材料靶粉末烧结的同时与背衬板接合而得到。
2.如权利要求1所述的溅射靶-背衬板组装体,其特征在于,所述磁性材料靶为在金属相中微细分散有选自碳、氧化物、氮化物、碳化物和碳氮化物中的一种以上无机物材料的材料。
3.如权利要求1或2所述的溅射靶-背衬板组装体,其特征在于,所述磁性材料靶含有18摩尔%以下的Cr和/或25摩尔%以下的Pt,其余包含Co和不可避免的杂质。
4.如权利要求1或2所述的溅射靶-背衬板组装体,其特征在于,所述磁性材料靶含有18摩尔%以下的Cr和/或45摩尔%以下的Pt,其余包含Fe和不可避免的杂质。
5.如权利要求4所述的溅射靶-背衬板组装体,其特征在于,所述磁性材料靶进一步含有总计12摩尔%以下的选自Ru、Ti、Ta、Si、B和C中的一种以上元素。
6.如权利要求4或5所述的溅射靶-背衬板组装体,其特征在于,所述磁性材料靶进一步含有总计5~15摩尔%的选自Si、Ti、Ta、Co、Cr和B中的一种以上元素的氧化物、氮化物、碳化物或碳氮化物、或者碳。
7.如权利要求1至6中任一项所述的溅射靶-背衬板组装体,其特征在于,背衬板具有比靶的磁导率低的磁导率。
8.如权利要求1至7中任一项所述的溅射靶-背衬板组装体,其特征在于,背衬板是包含磁导率为1.0以下的非磁性材料的背衬板。
9.如权利要求1至8中任一项所述的溅射靶-背衬板组装体,其特征在于,背衬板仅仅为金属相、或者为在该金属相中微细分散有选自碳、氧化物、氮化物、碳化物和碳氮化物中的一种以上无机物材料的非磁性体。
10.如权利要求9所述的溅射靶-背衬板组装体,其特征在于,背衬板的金属相含有Co,并且含有选自Cr、Ti、Ta、Si、B和C中的一种以上元素。
11.如权利要求9或10所述的溅射靶-背衬板组装体,其特征在于,在背衬板的金属相中分散的所述无机物材料为包含选自Si、Ti、Ta、Co、Cr和B中的至少一种以上元素的氧化物、氮化物、碳化物或碳氮化物、或者为碳。
12.如权利要求1至11中任一项所述的溅射靶-背衬板组装体,其特征在于,背衬板含有19~40摩尔%的Cr,总计5~15摩尔%的选自Si、Ti、Ta、Co、Cr和B中的一种以上元素的氧化物、氮化物、碳化物或碳氮化物、或者碳,其余为Co和不可避免的杂质。
13.如权利要求1至12中任一项所述的溅射靶-背衬板组装体,其特征在于,背衬板与磁性材料靶的线性膨胀率之差在从室温至1000℃之间最大为0.5以内。
14.如权利要求1至13中任一项所述的溅射靶-背衬板组装体,其特征在于,背衬板是以溅射靶的边角料或废料为原料制作的。
15.一种制造权利要求1至14中任一项所述的溅射靶-背衬板组装体的方法,其特征在于,通过将以成为磁性材料溅射靶的组成的方式配合的原料粉末与背衬板一起填充到模具中后进行热压,在所述磁性材料靶粉末烧结的同时与背衬板接合。
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