KR100774608B1 - 탄소함유 스퍼터 타겟 합금 조성물 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 스퍼터 타겟 재료를 제공한다. 상기 스퍼터 타겟 재료는 Cr-C, Cr-M-C 또는 Cr-M1-M2-C를 포함하는 합금계를 포함하며, 여기에서 C는 0.5~20원자% 포함되며; M은 0.5~20원자% 포함되고 Ti, V, Y, Zr, Nb, Mo, Hf, Ta 및 W로 이루어지는 그룹으로부터 선택된 하나의 원소이며; M1은 0.5~20원자% 포함되고 Ti, V, Zr, Nb, Mo, Hf, Ta 및 W로 이루어지는 그룹으로부터 선택된 하나의 원소이며, 그리고 M2는 0.5~10원자% 포함되고 Li, Mg, Al, Sc, Mn, Y 및 Te로 이루어지는 그룹으로부터 선택된 하나의 원소이다. 기판과 본 발명의 스퍼터 타겟 재료를 포함하는 적어도 하나의 하부층을 포함하는 자기 기록 매체가 또한 제공된다. 또한, 스퍼터 타겟 재료를 제조하는 방법도 제공된다. 상기 방법은 원소들의 조합을 포함하는 분말 재료를 채택할 수 있고, 크롬합금, 탄화물 또는 탄소함유 마스터 합금을 포함할 수 있다.
스퍼터 타겟, 크롬합금, 탄화물, 탄소함유, 분말 재료

Description

탄소함유 스퍼터 타겟 합금 조성물{Carbon containing sputter target alloy compositions}
지금부터 도면을 살펴보는데, 상기 도면의 도면부호는 도면전체에 걸쳐 대응하는 부분을 나타낸다:
도 1은 통상적인 자기 기록 매체(magnetic recording media)의 대표적인 박막 적층을 나타낸다.
도 2는 본 발명의 하나의 관점에 따른 박막 적층을 나타낸다.
도 3은 Cr-14C 원자%(at%)에 대응하는 미리-합금화된 조합의 원소들의 입자부분을 통한 백-스케터드(back-scattered) 이미지 모드의 주사 전자 현미경(SEM) 사진을 나타낸다.
도 4는 Cr과 Cr2C 분말 혼합물의 조밀화에 의해 얻어진 Cr-C 합금에서 탄화물상의 분포를 예시하는 SEM 사진을 나타낸다.
도 5는 Cr, Mo 및 Mo2C 분말 혼합물의 조밀화에 의해 얻어진 Cr-Mo-C 합금에서 탄화물상의 분포를 예시하는 SEM 사진을 나타낸다.
본 발명은 일반적으로 스퍼터 타겟에 관한 것으로, 보다 상세하게는 코발트 합금 자기 박막에서 자기 결정면의 바람직한 에피텍시얼(epitaxial) 성장을 증진시키는 탄소함유 크롬계 합금 재료를 제조하는 방법에 관한 것이다.
스퍼터링 공정은 원자적으로 평탄한 표면을 갖는 정밀하게 조절된 두께의 박막 재료 증착을 제공하기 위한 다양한 분야에서 널리 이용되며, 예를 들어 반도체를 코팅하고 및/또는 자기 기록 매체(magnetic recording media)의 표면위에 박막을 형성하기 위하여 이용된다. 통상적인 자기 기록 매체(magnetic recording media)를 제조하는 동안, 박막층들이 다수의 스퍼터 타겟들에 의하여 기판위로 순차적으로 스퍼터되며, 여기에서 각각의 스퍼터 타겟은 다른 재료로 구성되고 그 결과 박막 "적층(stack)"으로 증착된다. 도 1은 통상적인 자기 기록 매체(magnetic recording media)의 대표적인 박막 적층을 예시한다. 상기 적층의 베이스(base)는 비자성 기판(101)이며, 대표적으로는 알루미늄 또는 글래스이다. 제 1증착층인 시드층(102)은 통상적으로 보다 상부층의 결정립 구조의 형태 및 방향을 결정하며, 일반적으로 NiP 또는 NiAl로 구성된다. 다음으로 종종 한개에서 세개의 분리된 층을 포함하는 비자성 하부층(104)이 증착되며, 여기에서 상기 하부층은 통상적으로 CrMo 또는 CrTi과 같은 크롬계 합금이다. 하나 또는 두개의 분리층을 포함하는 중간층(105)은 하부층(104) 위에 형성되고, 여기에서 중간층(105)은 코발트계이며 약간의 자성을 띈다. 자성을 띄며 두개 또는 세개의 분리층을 포함할 수 있는 상부 층(106)은 중간층(105)위에 증착되고, 탄소 윤활층(108)이 상부층(106)위에 형성된다.
자기 기록 매체(magnetic recording medium)상에 단위 면적당 저장될 수 있는 데이타의 양은 상기 상부층의 결정립 크기에 반비례한다. 또한 적은 추가원소들의 결정립계 편석은 데이타 저장 포텐셜을 향상시키는데 기여한다. 상기 상부층의 결정립 크기 및 균일한 결정립계 편석은 상기 적층의 먼저 증착된 박막의 비율과 특히 하부층의 특성에 의하여 영향을 받을 수 있다.
자기 합금 박막 층에서 바람직한 미세구조를 증진시키기 위한 하나의 기술은 하부층 합금의 이용을 통하는 것이다. 크롬함유 하부층은 코발트 합금 자기 박막에서 자기 결정면의 에피텍시얼(epitaxial) 성장을 촉진시키는 경향을 보인다. 크롬 하부층은 미세한 결정립 구조를 추가적으로 증진시키고, 상기 자기 박막 용도에서 미디어 노이즈(media noise)를 감소시킨다. 하부층 합금은 일반적으로 Cr-X-Y 합금계로 나타낼 수 있다. 상기 X 원소는 크롬 합금 격자를 확장하는 Mo, Ta 또는 W와 같은 큰 원자 원소들을 나타낸다. 상기 Y 원소는 보론(B)과 같은 보다 작은 원자 원소들을 나타내며, 결정립계로 편석하는 경향이 있고 결정립 성장 억제제로 제공되거나 결정립 성장 억제제로써 역할을 한다.
원소 형태로 흑연 분말을 함유한 분말 혼합물의 조밀화된(consolidated) 재료로부터 제조된 스퍼터 타겟은 스퍼터링 공정동안 스피팅(spitting)을 통해 일어나는 입자를 발생(particle generation)시키기 쉽다. 또한, 스퍼터 타겟 재료를 마련할때 흑연 분말을 이용하는 것은 상기 타겟 전체에 걸쳐 바람직하지 못한 탄소 분포를 초래한다. 따라서, 탄소함유 크롬 합금을 제조하기 위한 통상적인 방법은 스퍼터 타겟 재료로의 그들의 이용을 다른데로 돌리게 하며, 코발트 합금 자기 기록 층에서 얻어질 수 있는 그러한 합금의 어떤 유익한 에피텍시얼 성장 특성을 경감시킨다.
따라서, 자기 기록 매체(magnetic recording medium)의 코발트 합금 박막에서 바람직한 자기 결정면의 최적화된 에피텍시얼 성장을 촉진시키기 위하여, 탄소함유 크롬계 합금 스퍼터 타겟 재료를 제공하는 것이 매우 바람직하게 생각된다. 특히, 스퍼터 타겟 전체에 걸쳐 탄소의 최적화된 분포 및 코발트 합금 자기층의 최적화된 에피텍시얼 매치(match)를 갖는 박막으로의 스퍼터링을 얻기 위하여, 화학양론적으로 바람직한 탄화물 화합물 또는 탄소함유 마스터(master)합금을 제공하는 것이 바람직하다.
본 발명은 자기 기록 매체(magnetic recording medium)의 하부층을 스퍼터링하기 위한 스퍼터 타겟 재료를 제조하는 분말야금방법을 제공함에 의하여 상기 문제를 해결하며, 여기에서 상기 스퍼터 타겟은 코발트 합금 박막층을 갖는 최적화된 매치(match)를 위한 바람직한 에피텍시얼 성장을 달성하는 탄소함유 크롬 합금 조성물로 이루어진다.
하나의 관점에 따라, 본 발명은 스퍼터 타겟 재료를 제공한다. 상기 스퍼터 타겟 재료는 Cr-C, Cr-M-C 또는 Cr-M1-M2-C를 포함하는 합금계를 가지며, 여기에서 C는 0.5~20원자% 포함되며; M은 0.5~20원자% 포함되고 Ti, V, Y, Zr, Nb, Mo, Hf, Ta 및 W으로 이루어지는 그룹으로부터 선택된 하나의 원소이며; M1은 0.5~20원자% 포함되고 Ti, V, Zr, Nb, Mo, Hf, Ta 및 W으로 이루어지는 그룹으로부터 선택된 하나의 원소이며, 그리고 M2는 0.5~10원자% 포함되고 Li, Mg, Al, Sc, Mn, Y 및 Te로 이루어지는 그룹으로부터 선택된 하나의 원소이다.
다른 관점에 따라, 본 발명은 자기 기록 매체(magnetic recording medium)를 제공한다. 상기 자기 기록 매체(magnetic recording medium)는 기판과 적어도 하나의 하부층을 포함한다. 상기 하부층은 Cr-C, Cr-M-C 또는 Cr-M1-M2-C를 포함하는 합금계를 가지며, 여기에서 C는 0.5~20원자% 포함되고; M은 0.5~20원자% 포함되고 Ti, V, Y, Zr, Nb, Mo, Hf, Ta 및 W으로 이루어지는 그룹으로부터 선택된 하나의 원소이며; M1은 0.5~20원자% 포함되고 Ti, V, Zr, Nb, Mo, Hf, Ta 및 W으로 이루어지는 그룹으로부터 선택된 하나의 원소이며, 그리고 M2는 0.5~10원자% 포함되고 Li, Mg, Al, Sc, Mn, Y 및 Te로 이루어지는 그룹으로부터 선택된 하나의 원소이다.
본 발명의 또 다른 관점에 따라, 스퍼터 타겟 재료의 제조방법이 제공된다. 상기 제조방법은: (a) Cr-C, Cr-M-C 또는 Cr-M1-M2-C를 포함하는 합금계에서 원소들의 분말재료 또는 그러한 원소들의 조합을 선택하는 단계를 포함하며, 여기에서 C는 0.5~20원자% 포함되고; M은 0.5~20원자% 포함되고 Ti, V, Y, Zr, Nb, Mo, Hf, Ta 및 W로 이루어지는 그룹으로부터 선택된 하나의 원소이며; M1은 0.5~20원자% 포함되고 Ti, V, Zr, Nb, Mo, Hf, Ta 및 W로 이루어지는 그룹으로부터 선택된 하나의 원소이며, 그리고 M2는 0.5~10원자% 포함되고 Li, Mg, Al, Sc, Mn, Y 및 Te로 이루어지는 그룹으로부터 선택된 하나의 원소이며, 그리고 여기에서 상기 분말 재료는 스퍼터 타겟 재료로 효과가 있는 적어도 하나의 순도 레벨, 메쉬 크기 및 입자 형태를 갖도록 선택된다; (b) 상기 선택된 원소들의 분말 재료 또는 그들의 조합을 결합하여 상기 합금계에서의 미조밀화된 배합재료(unconsolidated formulation)를 제조하는 단계, 그리고 (c) 상기 미조밀화된 배합재료를 조밀하게 하여 스퍼터 타겟 재료를 제조하는 단계를 포함한다. 원소들의 조합을 포함하는 분말 재료는 크롬 탄화물과 같은 크롬 합금을 포함할 수 있다. 원소의 결합을 포함하는 분말 재료는 또한 탄화물 또는 탄소함유 마스터 합금을 포함할 수 있다. 대표적인 탄화물 또는 탄소함유 마스터 합금은 Ti-C, V-C, Y-C, Zr-C, Nb-C, Mo-C, Hf-C, Ta-C, W-C, Li-C, Mg-C, Al-C, Sc-C, Mn-C, Y-C 및 Te-C일 수 있다.
다음의 대표적인 실시예의 설명에서, 그것의 일부를 형성하는 첨부된 도면을 참조하며, 본 발명이 실시될 수 있는 특정한 실시예를 예시하는 방식에 의하여 나타낸다. 다른 실시예들이 이용될 수 있으며, 본 발명의 범위로부터 벗어나지 않고 변형될 수 있는 것으로 이해될 수 있다.
본 발명은 스퍼터된 하부층에서의 최적화된 에피텍시얼 성장 및 스퍼터된 자 기 상부층 박막을 갖는 에피텍시얼 매치를 달성하기 위하여, 각각의 원소들의 가공하지 않은 재료, 탄화물 또는 탄소를 함유한 마스터 합금으로부터 탄소함유 합금 스퍼터 타겟 재료를 제조함에 의하여 자기 기록 매체의 데이터 저장을 증가시킨다.
Cr-C, Cr-M-C 또는 Cr-M1-M2-C 식으로 표현되는 합금계를 갖는 스퍼터 타겟 재료를 제조하는 분말야금 방법을 적용하는 것은 넓은 범위의 탄소함유 합금계의 제조에 다양하게 이용된다. 본 발명의 스퍼터 타겟 재료의 제조는 각각의 원소들, 탄화물 또는 주기율표의 그룹 ⅡA에서 ⅦA 및 그룹 Ⅰ-B에서 Ⅳ-B에 속하는 원소들을 함유하는 탄소함유 마스터 합금의 분말 배합재료(formulation)를 채용한다. 본 발명의 제조방법은 탄소함유 입자들의 분포가 이러한 첨가제의 입자 크기 분포뿐만 아니라 각각의 원소들, 탄화물 또는 마스터 합금 첨가제의 바람직한 화학양론의 선택을 통하여 최적화될 수 있는 탄소함유 합금을 제조하기 위한 효율적인 수단을 제공한다. 순수 금속, 흑연 또는 그 두가지보다 원소 분말 재료, 탄화물 또는 마스터 합금을 채용하는 다른 이점은 부식(erosion) 및 스피팅(spitting)의 결과로써 스퍼터동안 입자 발생(particle generation)이 감소된다는 것이다.
일실시예에 따라, 본 발명은 스퍼터 타겟 재료를 제공한다. 상기 스퍼터 타겟 재료는 Cr-C, Cr-M-C 또는 Cr-M1-M2-C를 포함하는 합금계를 포함하며, 여기에서 C는 0.5~20원자% 포함되고; M은 0.5~20원자% 포함되고 Ti, V, Y, Zr, Nb, Mo, Hf, Ta 및 W로 이루어진 그룹으로부터 선택된 하나의 원소이며; M1은 0.5~20원자% 포함되고 Ti, V, Zr, Nb, Mo, Hf, Ta 및 W로 이루어진 그룹으로부터 선택된 하나의 원 소이며, 그리고 M2는 0.5~10원자% 포함되고 Li, Mg, Al, Sc, Mn, Y 및 Te로 이루어지는 그룹으로부터 선택된 하나의 원소이다. 상기 스퍼터 타겟 재료는 아래에서 추가로 설명하는 것처럼 상기 합금계의 분말 혼합 배합재료(formulation)를 조밀하게 함에 의하여 제조될 수 있다. 조밀화 공정은, 예를들면 열간 아이소스테틱(isostatic) 프레싱(HIP); 다른 높은 압력 높은 온도의 공정; 냉간 분말 프레스 및 소결, 그리고 분말야금 기술분야에서 통상적인 지식을 가진 자에게 잘 알려진 다른 공정뿐만 아니라 다른 무압력(pressless) 방법을 포함할 수 있다.
본 발명의 스퍼터 타겟 재료는, 예를들면 상술한 바와 같이 탄소(C)와, 주기율표의 그룹 Ⅱ-A에서 Ⅶ-A 및 그룹 Ⅰ-B에서 Ⅳ-B의 원소들의 원자%의 어떠한 조합을 포함할 수 있다. 스퍼터 타겟 재료는 0.5~20원자%의 범위로 탄소조성을 가질 수 있다. 다른 실시예는 1.0~10원자%의 범위로 스퍼터 타겟 재료내 탄소조성을 포함한다. 또 다른 실시예는 1.5~8원자%의 범위로 탄소를 포함한다. 탄소가 2-6원자%로 구성되는 합금계 Cr-M-C를 갖는 스퍼터 타겟 재료의 대표적인 실시예는 Cr-20M-6C, Cr-20M-2C, Cr-6M-4C, Cr-20M-4C 및 Cr-6M-2C를 포함하며, 여기에서 숫자는 상기 합금내 참조된 원소의 원자%에 대응한다. 또한, 상술한 대표적인 범위내 모든 원자%는 본 발명의 스퍼터 타겟 재료에 채용될 수 있다. 당업계에서 통상적인 지식을 가진 자는 상기 범위내 특정한 원자%의 탄소를 갖는 스퍼터 타겟 재료의 선택 및 제조가 여기에 설명된 본 발명의 방법을 이용하여 수행될 수 있음을 이해할 것이다.
또한, 본 발명의 스퍼터 타겟 재료는 그룹 Ⅱ-A에서 Ⅶ-A 및 그룹 Ⅰ-B에서 Ⅳ-B의 원소들의 조성을 포함할 것이다. 제조된 상기 합금계에 따라, 이러한 원소들은 원소 Ti, V, Y, Zr, Nb, Mo, Hf, Ta 및 W로부터 선택될 수 있는 M, 또는 원소 Ti, V, Zr, Nb, Mo, Hf, Ta 및 W로부터 선택될 수 있는 M1, 그리고 원소 Li, Mg, Al, Sc, Mn, Y 및 Te로 부터 선택될 수 있는 M2를 포함한다. 몇몇 실시예에서, M 또는 M1이 Ti일때, 상기 원자%는 10~50원자%일 수 있다. 합금계 Cr-C, Cr-M-C 또는 Cr-M1-M2를 갖는 스퍼터 타겟 재료의 다른 대표적인 실시예는 Cr-4C, Cr-15W-5C, Cr-20Mo-2Ti-2C 및 Cr-20Mo-2Ta-2C를 포함한다.
합금계 Cr-M-C의 경우, 스퍼터 타겟 재료는 0.5~20원자%의 범위로 M조성을 가질 수 있다. 다른 실시예는 1.0~10원자%의 범위로 스퍼터 타겟 재료내 M조성을 포함한다. 또 다른 실시예는 1.5~8원자%의 범위로 M을 포함한다. M이 Mo인 스퍼터 타겟 재료의 대표적인 실시예에서, Mo의 원자%는 6-20원자%로 구성되고, Cr-20M-6C, Cr-20M-2C, Cr-6M-4C, Cr-20M-4C 및 Cr-6M-2C를 포함하며, 여기에서 숫자는 상기 합금내 참조된 원소의 원자%에 대응한다. 상술한 탄소 퍼센트를 가지기 때문에, 이러한 대표적인 범위내 모든 원자%의 M을 갖는 스퍼터 타겟 재료는 본 발명의 방법을 이용하여 또한 제조될 수 있다.
합금계 Cr-M1-M2-C의 스퍼터 타겟 재료는 0.5~20원자%의 범위로 M1조성을 가질 수 있다. 다른 실시예는 1.0~10원자%의 범위로 스퍼터 타겟 재료내 M1의 조성을 포함한다. 추가적인 실시예는 1.5~8원자%의 범위로 M1을 포함한다. 상기 합금계는 0.5~10원자%의 범위로 M2조성을 가질 수 있다. 다른 실시예는 1.0~4.0원자%의 범위로 M2조성을 포함한다. 또 다른 실시예는 1.5~3.5원자%의 범위로 M2를 포함한다. M1 또는 M2가 Mo인 스퍼터 타겟 재료의 대표적인 실시예에서, Mo의 원자%는 6-20원자%를 포함한다. 상술한 탄소 퍼센트를 가지기 때문에, 상기 대표적인 범위내 이러한 퍼센트의 모든 가능한 조합 및 순열(permutations) 뿐만 아니라 M1 또는 M2의 모든 원자%를 갖는 스퍼터 타겟 재료는 본 발명의 방법을 이용하여 제조될 수 있다.
본 발명의 합금계를 포함하는 스퍼터 타겟 재료는 100원자%에 달하는 상기 합금의 나머지를 포함하는 크롬 조성을 가질 것이다. Cr-C 합금계에서, 상기 크롬 조성은 상기 합금계에 함유된 C의 원자%만큼 적은 100원자%에 대응할 것이다. 따라서, Cr은 Cr-C 합금계를 포함하는 스퍼터 타겟 재료에서 80~99.5원자%의 범위일 수 있다. 합금계 Cr-M-C를 갖는 스퍼터 타겟 재료는 상기 합금계에 함유된 M 및 C의 합의 원자%만큼 적은 100원자%에 대응하는 크롬조성을 가질 것이다. 이러한 합금계에서, Cr은 스퍼터 타겟 재료내 60-99원자%의 범위일 수 있다. 예를 들면, Cr-6Mo-2C로 구성되는 합금계 Cr-M-C는 92원자%의 크롬조성을 가질 것이다. 유사하게, 합금계 Cr-M1-M2-C를 갖는 스퍼터 타겟 재료는 상기 합금계내 함유된 M1, M2 및 C의 합의 원자%만큼 적은 100원자%에 대응하는 크롬조성을 가질 것이다. 예를 들면, Cr은 본 발명의 Cr-M1-M2-C 합금계를 갖는 스퍼터 타겟 재료내 50~98.5원자%의 범위일 수 있다. 특정한 예에 있어서, 상술한 범위보다 높은 원자%로 C, M, M1 또는 M2의 양을 증가시키는 것이 유리할 수 있다. 그러한 예에 있어서, 결과물인 스퍼터 타겟 재료의 크롬조성은 상기 합금계의 나머지를 100원자%로 맞추기 위하여 대응하여 감소될 것이다.
당업계에서 통상적인 지식을 가진 자는 여기에서 제공된 가르침 또는 지침을 주는 어떠한 가능한 계 Cr-C, Cr-M-C 또는 Cr-M1-M2-C에 있어서, 스퍼터 타겟 재료가 Cr, M, M1, M2 및 C 원소들의 모든 가능한 순열 및 조합을 가지고 제조될 수 있다는 것을 이해할 것이다. 합금계, 각각의 원소들 및 M, M1 또는 M2로 이용될 수 있는 원소들의 원자%의 선택은 예를 들면 상기 스퍼터 타겟 재료의 의도된 용도에 따라 선택될 수 있다. 여기에 설명된 모든 합금계들은 자기 기록 매체를 위한 효율적인 에피텍시얼 성장 및 매칭을 증진시킨다. 게다가, 상기 합금계, 원소 조성 및/또는 본 발명의 선택된 합금계의 원자%는 예를들면 다른 자기 기록 매체를 갖는 용도를 위한 에피텍시얼 매칭을 최적화하기 위하여 변경될 수 있다. 최적화를 위하여 본발명의 합금계의 조성을 만들고 시험하는 것은 당업계에서 통상적인 지식을 가진 자에게 자명한 것이다.
다른 실시예에 따라, 본 발명은 또한 스퍼터 타겟 배합재료(formulation)를 제공한다. 상기 스퍼터 타겟 식은 Cr-C, Cr-M-C 또는 Cr-M1-M2-C를 포함하는 합금계에서 원소들의 분말 혼합 재료, 또는 그러한 원소들의 조합을 포함하며, 여기에서 C는 0.5~20원자% 포함되며; M은 0.5~20원자% 포함되고 Ti, V, Y, Zr, Nb, Mo, Hf, Ta 및 W로 이루어지는 그룹으로부터 선택된 하나의 원소이며; M1은 0.5~20원자% 포함되고 Ti, V, Zr, Nb, Mo, Hf, Ta 및 W로 이루어지는 그룹으로부터 선택된 하나의 원소이며, 그리고 M2는 0.5~10원자% 포함되고 Li, Mg, Al, Sc, Mn, Y 및 Te로 이루어지는 그룹으로부터 선택된 하나의 원소이며, 여기에서 상기 분말 재료는 스퍼터 타겟 재료에 효과적인 적어도 하나의 순도 레벨, 메쉬 크기 및 입자 형태를 갖도록 선택된다.
본 발명의 스퍼터 타겟 배합재료는 본 발명의 스퍼터 타겟 재료의 제조를 위하여 이용된 원료 원소들의 분말 혼합물로 구성된다. 원소들의 원료는 아래에 설명되는 것처럼 선택되며, 조밀화(densification)에 의하여 조밀화되기 전에 미조밀화된 혼합물로 결합된다. 그러므로, 상기 배합재료들은 본 발명의 스퍼터 타겟 재료에 있어서, 이전에 설명된 어떠한 합금계에 대응하는 원소들의 미조밀화된 분말 혼합 재료 및 원자%를 포함한다. 또한, 상기 배합재료들은 하나 이상의 이러한 재료들이 본 발명의 합금계의 원소들의 조합에 대응하는 미조밀화된 분말 혼합 재료를 포함할 수 있다.
유사하게, 원소들의 조합에 대응하는 2개 이상의 분말 재료들은 본 발명의 스퍼터 타겟 배합재료에 또한 포함될 수 있다. 원소들의 조합은, 예를 들면 Cr, M, M1, M2 또는 C로부터 선택된 2개 이상의 원소들의 화학양론적으로 바람직한 집합체를 포함할 수 있다.
원소들의 분말화된 재료들에 대응하는 상기 스퍼터 타겟 배합재료의 구성은, 예를 들면 Cr, C, M을 포함하며, 여기에서 M은 Ti, V, Y, Zr, Nb, Mo, Hf, Ta 및 W로부터 선택되고, M1은 Ti, V, Zr, Nb, Mo, Hf, Ta 및 W로부터 선택되며, M2는 Li, Mg, Al, Sc, Mn, Y 및 Te로부터 선택된다. 배합재료의 구성은 각각의 원소에 대응하는 원료 형태일 수 있다. 또한, 구성은 상기 원소들의 조합의 형태로 존재할 수 있다. 원소들의 조합은 어떠한 2원계 또는 그 이상의 화합물일 수 있으며, 예를 들면 합금, 마스터 합금 또는 탄화물을 포함한다. 원소들이 조합된 분말 재료의 특정한 예는 크롬 합금 또는 탄소함유 마스터 합금을 포함한다. 대표적인 탄화물은 Cr-C, Ti-C, V-C, Y-C, Zr-C, Nb-C, Mo-C, Hf-C, Ta-C, W-C, Li-C, Mg-C, Al-C, Sc-C, Mn-C, Y-C 또는 Te-C를 포함하며, 당업계에서 자명한 화학양론을 가진다.
스퍼터 타겟 배합재료는 원소들 또는 그들의 조합의 매우 다양한 구성 분말 재료를 함유하도록 혼합될 수 있다. 예를 들면, 각각의 원소의 분말 재료들이 선택되고, 이전에 설명된 하나 이상의 상기 합금계에 대응하는 특정한 원자%의 미조밀화된 배합재료로 결합된다. 또한, 스퍼터 타겟 배합재료는 하나 이상의 각각의 원소들 및 탄화물, 합금 또는 마스터 합금과 같은 원소들의 조합에 대응하는 하나 이상의 재료들로부터 혼합될 수 있다. 상기 합금 또는 마스터 합금은 추가적으로 탄소를 함유할 수 있다. 또한, 스퍼터 타겟 배합재료는 본 발명의 합금계를 특정하는 원소들의 조합에 대응하는 2개 이상의 재료들로부터 혼합될 수 있다. 그러므로, 스퍼터 타겟 배합재료의 구성에 대응하는 원소들의 분말 재료는 상기 최종 배합재료 가 본 발명의 합금계를 특정하는 구성 원소들 및 원자%를 포함하는 한 변할 수 있다. 배합재료를 선택하고 배합재료로로 결합하는 공정은 아래에 설명된 것처럼 또는 재료과학 분야에서 잘 알려진 방법에 따라 수행될 수 있다. 결과물인 스퍼터 타겟 배합재료는 조밀화되어 스퍼터 타겟으로 제조될 수 있다.
다른 실시예에서, 본 발명은 자기 기록 매체를 제공한다. 상기 자기 기록 매체는 기판과 적어도 하나의 하부층을 포함한다. 상기 자기 기록 매체의 하부층은 Cr-C, Cr-M-C 또는 Cr-M1-M2-C를 포함하는 합금계를 포함하며, 여기에서 C는 0.5~20원자% 포함되고; M은 0.5~20원자% 포함되고 Ti, V, Y, Zr, Nb, Mo, Hf, Ta 및 W로 이루어지는 그룹으로부터 선택된 하나의 원소이며; M1은 0.5~20원자% 포함되고 Ti, V, Zr, Nb, Mo, Hf, Ta 및 W로 이루어지는 그룹으로부터 선택된 하나의 원소이며, 그리고 M2는 0.5~10원자% 포함되고 Li, Mg, Al, Sc, Mn, Y 및 Te로 이루어지는 그룹으로부터 선택된 하나의 원소이다.
본 발명의 분말야금 방법으로부터 제조된 스퍼터 타겟 재료는 선택된 스퍼터 타겟의 합금계를 포함하는 박막층의 제조에 기판위로 스퍼터되기 위하여 이용될 수 있다. 본 발명의 스퍼터 타겟을 이용하여 제조될 수 있는 대표적인 박막층은 자기 기록 매체의 하부층이다. 식 Cr-C, Cr-M-C 또는 Cr-M1-M2-C로 표현되는 본 발명의 합금계를 포함하는 하부층은 코발트합금 상부층 박막에 자기 결정면의 바람직한 에피텍시얼 성장을 증진시킨다. 그러므로, 스퍼터 타겟은 본 발명의 스퍼터 타겟 재료로부터 제조될 수 있으며, 넓은 범위의 적용에 유용한 다른 자기 기록 매체의 제 조를 위한 다양한 하부층 박막을 스퍼터하기 위하여 이용될 수 있다.
도 2는 본 발명의 하나의 실시예에 따른 자기 기록 매체의 박막 적층을 나타낸다. 간단하게, 상기 자기 기록 매체는 기판과, 상기 기판위에 형성된 적어도 하나의 하부층을 포함하며, 여기에서 상기 하부층은 Cr-C, Cr-M-C 또는 Cr-M1-M2-C를 포함하는 합금계를 포함하고, 여기에서 C는 0.5~20원자% 포함되고; M은 0.5~20원자% 포함되고 Ti, V, Y, Zr, Nb, Mo, Hf, Ta 및 W로 이루어지는 그룹으로부터 선택된 하나의 원소이며; M1은 0.5~20원자% 포함되고 Ti, V, Zr, Nb, Mo, Hf, Ta 및 W로 이루어지는 그룹으로부터 선택된 하나의 원소이며, 그리고 M2는 0.5~10원자% 포함되고 Li, Mg, Al, Sc, Mn, Y 및 Te로 이루어지는 그룹으로부터 선택된 하나의 원소이다. 또한, 상기 자기 기록 매체는 예를 들면, 상기 하부층 위에 형성된 적어도 하나의 중간층을 포함할 수 있다. 대표적인 중간층은 Co-계 합금으로 구성될 수 있다. 상기 자기 기록 매체는 예를 들면, 상기 중간층위에 형성된 적어도 하나의 상부층을 추가적으로 포함할 수 있다. 상기 상부층은 Co-계 합금으로 유사하게 구성될 수 있다.
이러한 관점에 있어서, 자기 기록 매체(400)의 대표적인 박막 적층은 기판(401)을 포함하며, 상기 기판은 일반적으로 알루미늄 또는 글래스이다. 시드층(402)은 기판(401)위에 형성될 수 있으며, 여기에서 시드층(402)은 최종적으로 증착된 박막층의 결정립 구조의 형태 및 방향을 결정한다. 일반적으로, 시드층(402)은 NiP 또는 NiAl로 구성될 수 있다. 본 발명의 다른 배열에 있어서, 시드 층(402)은 생략될 수 있다.
하부층(404)은 시드층(402)위에, 또는 시드층(402)이 생략되면 기판(401)위에 형성된다. 비록 하부층(404)이 하나의 층으로 묘사되지만, 본 발명의 다른 관점에서 하부층(404)은 1~3개 또는 그 이상의 층으로 구성될 수 있다. 하부층(404)은 식 Cr-C, Cr-M-C 또는 Cr-M1-M2-C를 갖는 본 발명의 합금계로 구성되며, 여기에서 C는 0.5~20원자% 포함되고; M은 0.5~20원자% 포함되고 Ti, V, Y, Zr, Nb, Mo, Hf, Ta 및 W로 이루어지는 그룹으로부터 선택된 하나의 원소이며; M1은 0.5~20원자% 포함되고 Ti, V, Zr, Nb, Mo, Hf, Ta 및 W로 이루어지는 그룹으로부터 선택된 하나의 원소이며, 그리고 M2는 0.5~10원자% 포함되고 Li, Mg, Al, Sc, Mn, Y 및 Te로 이루어지는 그룹으로부터 선택된 하나의 원소이다. 본 발명의 자기 기록 매체의 하부층은 추가적인 원소들 또는 화학적 화합물을 또한 포함할 수 있다. 예를 들면, 본 발명의 합금계를 포함하는 하부층은 최종적으로 증착된 박막층의 바람직한 결정립 구조를 조장하는 산화물 또는 다른 화합물을 포함할 수 있다.
중간층(405)은 하부층(404)위에 형성될 수 있다. 중간층(405)은 하나의 층으로 예시되나, 추가적인 배열에 있어서 중간층(405)은 1~3개 또는 그 이상의 층으로 구성될 수 있다. 중간층(405)은 코발트-계 합금으로 구성될 수 있으며, 또한 바람직한 결정립 구조를 조장하는 추가적인 원소들 또는 산화물과 같은 화합물을 추가적으로 포함할 수 있다. 중간층(406)은 약간의 자성을 띌 수 있다.
상부층(406)은 중간층(405)위에 형성될 수 있다. 도 2에서, 상부층(406)은 하나의 층으로 나타낸다. 본 발명의 다른 추가적인 관점에서, 상부층(405)은 1~3개 또는 그 이상의 층으로 구성될 수 있다. 상부층(406)은 코발트-계 합금으로 유사하게 구성될 수 있으며, 또한 바람직한 결정립 구조를 조장하는 추가적인 원소들 또는 산화물과 같은 화합물을 포함할 수 있다.
탄소 윤활층(408)은 상부층(406)위에 형성될 수 있으며, 여기에서 상기 윤활층은 C 또는 탄소-계 합금을 포함한다. 탄소 윤활층(408)은 읽기-쓰기 헤드(read-write head, 도시되지 않음) 및 상부층(408) 그 자신 사이의 물리적 접촉에 의한 손상으로부터 상부층(406)을 보호한다. 본 발명의 다른 관점에서, 탄소 윤활층(408)은 생략될 수 있다.
다른 실시예에서, 본 발명은 식 Cr-C, Cr-M-C 또는 Cr-M1-M2-C로 표현되는 합금계를 갖는 스퍼터 타겟 재료의 제조방법을 제공한다. 이전에 설명된 것처럼, 이러한 합금계에 대응하는 구성원소들, 또는 구성원소들의 조합의 분말 재료가 미조밀화된 배합재료(formulations)를 제조하기 위하여 결합될 수 있으며, 여기에서 C는 0.5~20원자% 포함되고; M은 0.5~20원자% 포함되고 Ti, V, Y, Zr, Nb, Mo, Hf, Ta 및 W로 이루어지는 그룹으로부터 선택된 하나의 원소이며; M1은 0.5~20원자% 포함되고 Ti, V, Zr, Nb, Mo, Hf, Ta 및 W로 이루어지는 그룹으로부터 선택된 하나의 원소이며, 그리고 M2는 0.5~10원자% 포함되고 Li, Mg, Al, Sc, Mn, Y 및 Te로 이루어지는 그룹으로부터 선택된 하나의 원소이다. 원소들, 또는 그것의 조합의 분말 재료는 스퍼터 타겟 재료에 효과적인 적어도 하나의 순도 레벨, 메쉬 크기 및 입자 형태를 갖도록 선택된다. 상기 스퍼터 타겟 배합재료는 예를 들면, 스퍼터 타겟 재료를 제조하기 위한 조밀화에 의하여 조밀화될 수 있으며, 그 결과 스퍼터링 타겟으로 제조될 수 있다.
본 발명의 스퍼터 타겟 재료의 제조방법은 바람직한 물리적 및/또는 화학적 특성을 갖는 원소들, 또는 그러한 원소들의 조합의 분말 재료의 선택을 포함한다. 본 발명의 방법의 하나의 이점은 구성원소들의 화학양론적으로 바람직한 집합체가 식 Cr-C, Cr-M-C 또는 Cr-M1-M2-C로 표현되는 본 발명의 합금계의 모든 조합의 원소들 및 원자%를 제조하기 위하여 선택되고 채용될 수 있다는데 있다.
간단하게, 분말 재료는 바람직한 합금계를 위하여 선택된다. 예를 들면, Cr과 C는 Cr-C 합금계를 위하여 선택된다. 원소들 Cr, C 및 M의 분말 재료는 M이 Ti, V, Y, Zr, Nb, Mo, Hf, Ta 및 W중 어떠한 하나에 대응하는 Cr-M-C 합금계를 위하여 선택된다. 유사하게, Cr, C, M1 및 M2가 M1이 Ti, V, Zr, Nb, Mo, Hf, Ta 또는 W중 어떠한 하나에 대응하며, M2가 Li, Mg, Al, Sc, Mn, Y 및 Te중 어떠한 하나에 대응하는 Cr-M1-M2-C 합금계를 위하여 선택된다. 개별적인 원소들의 분말 재료가 선택될 수 있으며, 또는 원소들의 조합이 바람직한 합금계의 2개 이상의 원소들에 대응하도록 선택될 수 있다. 예를 들면, 탄화물 Mo-C 및 Cr-C는 M이 Mo인 합금계 Cr-M-C를 제조하기 위한 분말 재료로서 화학양론적으로 바람직한 조합으로 선택될 수 있다. 바람직한 또는 미리 결정된 물리적 및/또는 화학적 특성을 갖는 원소들의 분말 재료의 선택은 재료과학 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 자명하다.
또한, 바람직한 물리적 및/또는 화학적 특성을 갖는 원소들의 분말 재료의 선택은 스퍼터 타겟 재료로 효과적인 순도 레벨을 갖는 분말 재료의 선택을 포함한다. 효과적인 순도 레벨이 상기 스퍼터 타겟의 의도된 적용에 기초하여 선택될 것이다. 어떠한 박막 적용은 자기 기록 매체의 박막으로써 효과적인 고순도 레벨을 요구한다. 고순도 레벨은 적어도 약 99.94%의 순도 레벨을 갖는 원소 원료, 또는 이전에 설명된 탄화물 또는 탄소함유 합금과 같은 원소들의 조합의 분말을 포함한다. 고순도 레벨에 의하여 유리해진 스퍼터된 박막 하부층의 예는 상기 원소들의 분말 재료의 순도 레벨이 99.98% Cr 및 99.50% Cr3C2에 대응하는 Cr-4C이다. 다른 박막 적용은, 예를 들면 적어도 약 99.90%에서 99.93%까지의 순도 레벨을 포함하는 보다 낮은 순도 레벨의 분말재료를 이용할 수 있다. 또 다른 스퍼터된 박막 하부층 적용은 여전히 효과적인 한 보다 낮은 순도 레벨의 분말 재료를 이용할 수 있으며, 예를 들면 적어도 약 99.85% 또는 그 보다 낮은 %에서 99.89%까지의 순도 레벨을 포함할 수 있다. 뒤의 2가지 범위의 순도 레벨을 요구하는 상기 하부층 적용의 특정한 실시예는 각각 Cr-15Mo-4C 및 Cr-20Mo-6C를 포함하며, 여기에서 원소들의 분말 재료의 순도 레벨은 99.98% Cr, 99.90% Mo 및 99.5% Mo2C에 대응한다.
본 발명의 합금계의 경우, 분말 재료 원소들의 선택은 스퍼터 타겟 재료에서 효과적인 메쉬 크기의 선택을 추가적으로 포함할 수 있다. 효과적인 메쉬 크기는 예를 들면, 상기 배합재료 혼합물에서 분말의 양을 기반으로 하여 선택될 것이며, 이는 상기 배합재료내 상기 합금계 원소의 원자%에 대응한다. 또한, 효과적인 메쉬 크기는 상기 원소들의 원자 크기와 같은 다른 물리적 및/또는 화학적 특성 또는 최종 제품 합금계의 원소들을 기반으로 하거나, 또는 포함하여 선택될 수 있다.
또한, 메쉬 크기는 다른 요소(factors)를 기반으로 하여 선택될 수 있으며, 예를 들면 균일한 분말 배합재료의 발생에 대한 원자%의 고려를 포함할 수 있다. 예를 들면, 보다 작은 원자%의 분말 재료는 균일물 또는 실질적으로 균일한 배합재료를 제조하기 위하여 배합재료의 다른 분말 재료와 혼합시 보다 많은 주의를 요한다. M, M1, M2 및/또는 C의 경우 보다 미세한 메쉬 크기가 스퍼터 타겟 재료 전체에서의 보다 높은 균일성 및/또는 보다 최적화된 분포를 얻기 위하여 본 발명의 합금계의 이러한 구성에서 선택될 수 있다. 메쉬 크기는 상기 분말 배합재료의 균질성을 얻기 위하여 본 발명의 합금계의 비슷한 그룹의 원소들내에서 다른 원소를 선택함에 의하여 특정한 혼합 단계를 매치함으로써 조절될 수 있다. 또 다른 요소는 상기 합금계에 유익한 상변화의 활성화를 포함한다. 예를 들면, 탄소에 의하여 제조된 것처럼 보다 작은 메쉬크기는 상변화의 바람직한 활성화를 초래할 수 있으며, 따라서 본 발명의 특정한 합금계에서 효과적인 메쉬 크기로 선택된다. M이 Mo에 대응하는 합금계 Cr-M-C의 경우 분말 재료 원소들의 대표적인 메쉬 크기는 Cr의 경우 100메쉬, Mo의 경우 325메쉬, 그리고 탄화물의 경우 325메쉬이다.
본 발명의 합금계의 경우 분말 재료 원소들의 선택은 스퍼터 타겟 재료에 효과적인 입자 형태의 선택을 추가적으로 포함할 수 있다. 스퍼터 타겟에 효과적인 분말화된 원소들, 탄화물 또는 탄소함유 마스터 합금의 입자형태는 스퍼터 타겟을 제조할때 이용되는 바람직한 조밀화 공정을 기초로하여 선택될 수 있다. 예를 들면, 열간 아이소스테틱 프레싱(hot isostatic pressing, HIP) 방법이 조밀화를 위하여 채택될 경우, 분말 재료의 입자 크기는 조대한 메쉬 크기일 수 있다. 보다 조대한 메쉬 크기는 예를 들면, 100메쉬를 포함한다. 또한, 무압력 조밀화 방법이 적용되는 경우, 보다 미세한 입자 크기의 선택이 본 발명의 합금계의 완전한 소결 및 100%까지의 밀도를 달성하는데 유리하다. 조밀화를 위한 보다 낮은 압력 및 온도 방법은 예를 들면, 냉간 분말 프레스 및 소결을 포함한다. 이러한 조밀화 방법에 적용할 수 있는 대표적인 입자 크기는 예를 들면, 325메쉬를 포함한다.
탄화물 또는 탄소함유 합금과 같은 그러한 조합을 포함하는 상기 분말 재료 원소들은 재료과학 분야에서 잘 알려진 어떤 다양한 화학적 및 물리적 방법에 의하여 제조될 수 있다. 탄화물 또는 탄소함유 합금과 같은 그러한 조합을 포함하는 상기 분말 재료 원소들은 재료과학 분야에서 잘 알려진 어떤 다양한 공정에 의해서도 또한 제조될 수 있다. 특정하게 이용될 수 있는 제조공정은 균일한 화학적 균질성 및 높은 압력, 높은 온도의 공정이 적용될 때 향상된 조밀화를 위한 구형의 입자 형태와 같은 유리한 특성을 보여주는 분말 재료를 제조할 수 있는 원자화 방법(atomization methods)을 포함한다.
탄소함유 크롬 합금을 제조하는 또 다른 방법은 미리-합금화된 크롬 및 탄소 분말을 이용하는 것이다. 이러한 원료는 예를 들면, Cr-C 마스터 합금을 용융하고 원자화함에 의하여 마련될 수 있다. 다음의 실시예에서, 99.98% Cr 용융 스톡이 99.9% 흑연 프레이크(flake)와 함께 진공 유도에 의하여 용융되었다. 상기 미리-합 금화된 재료의 바람직한 조성은 C가 14원자%로 존재된 Cr-C, 또는 Cr-14C 원소 조합이었다. 이후 상기 용융 합금은 고압 아르곤 제트를 이용하여 최종적으로 구형 입자로 응고된 미세한 드랍릿(droplets)으로 가스 원자화되었다. 응고된 분말의 통상적인 미세구조는 도 3에 나타내며, 이는 백-스케터드 이미지 모드의 주사 전자 현미경(SEM) 사진이다. 이러한 미세 사진은 상기 분말의 입자 부분을 통하여 미세구조를 드러낸다.
Cr-14C 원소 조합의 미세구조는 과포화된 크롬 매트릭스내 균일하게 분포된 1-2㎛의 탄화물 입자들(화살표)로 구성된다. 이러한 파우더의 화학 조성은 다음의 표에 열거된다:
Ca ppm Fe ppm Mn ppm Ni ppm Si ppm V ppm O ppm N ppm S ppm C* 원자%
64 186 7 7 81 46 32 9 87 13.82
본 발명의 합금계를 구성하는 원소들, 또는 원소들의 조합의 분말 재료는 효과적인 순도 레벨, 메쉬 크기 및 입자 형태를 갖는 분말 원소들 또는 그들의 조합을 선택한 다음 스퍼터 타겟 배합재료로 혼합된다. 상기 분말들은 Cr-C, Cr-M-C 또는 Cr-M1-M2-C를 포함하는 합금계의 원자%를 얻기 위하여 선택된 양으로 혼합되며, 여기에서 C는 0.5~20원자% 포함되며; M은 0.5~20원자% 포함되고 Ti, V, Y, Zr, Nb, Mo, Hf, Ta 및 W로 이루어지는 그룹으로부터 선택된 하나의 원소이며; M1은 0.5~20원자% 포함되고 Ti, V, Zr, Nb, Mo, Hf, Ta 및 W로 이루어지는 그룹으로부터 선택된 하나의 원소이며, 그리고 M2는 0.5~10원자% 포함되고 Li, Mg, Al, Sc, Mn, Y 및 Te로 이루어지는 그룹으로부터 선택된 하나의 원소이다. 원소들 또는 그들의 조합의 분말 재료의 혼합은 구성 분말 재료를 믹싱하거나 혼합하여 균일물 또는 실질적으로 균일한 분말 배합재료를 제조하는 것을 포함한다. 합금계의 분말 재료 구성의 제조에 있어서, 상기 합금 배합재료는 예를 들면, 상기 합금 배합재료의 바람직한 균질성 및 형태 특성을 얻기 위하여 원자화 방법에 의하여 제조되는 것을 포함하는 재료과학 분야에서 잘 알려진 어떤 다양한 화학적 및 물리적 방법을 이용하여 또한 발생될 수 있다. 재료과학 분야에서 통상적인 지식을 가진 자에게 잘 알려진 다른 방법은 분말 재료를 혼합하고 및/또는 균일한 혼합물을 얻기 위하여 또한 채택될 수 있다.
상술한 바와 같이 합금계 Cr-C, Cr-M-C 또는 Cr-M1-M2-C를 포함하는 스퍼터 타겟 재료에 효과적인 적어도 하나의 순도 레벨, 메쉬 크기 및 입자 형태를 갖기 위하여, 원소들, 또는 그들의 조합의 분말 재료를 선택하고 혼합한 다음, 상기 선택된 합금계의 원소들 및 원자%를 함유하는 분말 배합재료가 제조된다. 이러한 분말 배합재료는 재료과학 분야에서 잘 알려진 다음의 공정에 이용되기 위하여 저장될 수 있으며, 또는 상기 선택된 합금계로 이루어진 스퍼터 타겟 재료를 제조하기 위하여 곧 바로 이용될 수 있다.
스퍼터 타겟 재료는 일정량의 분말이 형상 또는 "캔(can)"으로 형성되는 조밀화 방법에 의하여 제조될 수 있으며, 이후 입자간(inter-particle) 금속결합을 형성하기 위하여 결합된다. HIP을 이용하는 조밀화의 특정한 실시예에서, 원소 재 료들이 균일한 혼합을 제공하기 위하여 혼합되고, 상기 분말들은 금속 콘테이너내로 캡슐화되며, 상기 콘테이너는 어떤 상주된 가스에 의하여 상기 재료들의 오염을 방지하기 위하여 가스가 방출된다. 열간 아이소스테틱 프레싱(hot isostatic pressing)은 상기 콘테이너상에서 발생하며, 열 및 아이소스테틱 압력이 상기 베슬(vessel)에 적용되어 상기 분말을 조밀화하여 느슨한 분말이 "HIP된 캔(HIP'ed can)"으로 알려진 조밀화된 물질로 바뀐다. 이후 상기 HIP된 캔은 얇게 잘라져 다중 스퍼터 타겟 블랭크(blanks)를 형성할 수 있으며, 상기 타겟 블랭크는 적절한 형태로 가공될 수 있고, 상기 적절한 형태는 원형, 직사각형 또는 다각형일 수 있다. 성형이 완료되면, 상기 스퍼터 타겟은 평평하게 놓여져 그라인더로 폴리싱되거나 연마될 수 있다.
도 4는 식 Cr-C를 갖는 합금계의 스퍼터 타겟 재료의 통상적인 미세구조를 예시한다. 도 5는 M이 Mo인 식 Cr-M-C를 갖는 합금계의 스퍼터 타겟 재료의 통상적인 미세구조를 예시한다. 상기 Cr-C와 Cr-M-C 합금계 2가지 경우, C가 Cr 또는 Mo 탄화물을 이용하여 각각 스퍼터 타겟 배합재료로 도입되었다. 특히, 도 4는 Cr 및 Cr2C 분말 재료의 조밀화에 의하여 제조된 Cr-C 합금내 탄화물 상의 분포를 보여주는 주사 전자 현미경(SEM) 사진을 예시한다. 도 5는 Cr, Mo 및 Mo2C 분말 재료의 조밀화에 의하여 제조된 M이 Mo인 Cr-M-C 합금내 탄화물 상의 분포를 보여주는 SEM을 예시한다.
비록 본 발명은 게시된 실시예들을 참조하여 설명되었으나, 당업계에서 통상 적인 지식을 가진 자라면 상술한 특정한 실시예 및 연구가 본 발명의 예시에 불과함을 기꺼이 인정할 것이다. 본 발명의 정신에 벗어나지 않고 다양한 변경이 행해질 수 있음이 이해되어야 한다. 따라서, 본 발명은 다음의 청구항에 의해서만 제한된다.
상술한 바와 같이, 본 발명에 따르면 자기결정면의 바람직한 에피텍시얼 성장을 촉진시킬 수 있는 스퍼터 타겟 재료를 제공할 수 있다.

Claims (15)

  1. Cr-C를 포함하는 합금계를 가지며,
    C가 0.5~20원자% 포함되고,
    상기 합금계는 100%까지의 밀도를 달성할 수 있는 방법에 의해 형성되며,
    상기 방법은 복수의 분말들이 콘테이너 내에서 캡슐화되고,
    상기 캡슐화된 복수의 분말들이 가열 및 가압되는 것을 포함함을 특징으로 하는 스퍼터 타겟 재료.
  2. 제 1항에 있어서, 1.5~8원자%의 C를 포함함을 특징으로 하는 스퍼터 타겟 재료.
  3. 제 1항에 있어서, 상기 합금계는 Cr-4C를 포함함을 특징으로 하는 스퍼터 타겟 재료.
  4. 제 1항에 있어서, 상기 합금계의 순도 레벨은 99.5% 이상임을 특징으로 하는 스퍼터 타겟 재료.
  5. 제 1항에 있어서, 상기 합금계는 크롬 매트릭스내 탄화물 상을 포함함을 특징으로 하는 스퍼터 타겟 재료.
  6. 제 1항에 있어서, 상기 합금계는 크롬 매트릭스내 1-2㎛의 입도를 갖는 탄화물 상을 포함함을 특징으로 하는 스퍼터 타겟 재료.
  7. Cr-C를 포함하는 합금계를 위한 원소들 또는 그러한 원소들의 조합인 분말 재료를 선택하는 단계;
    원소들 또는 그러한 원소들의 조합인 상기 선택된 분말 재료를 혼합하여 상기 합금계를 위한 미조밀화된 배합재료(formulation)를 제조하는 단계;
    상기 혼합된 분말 재료를 콘테이너 내에서 캡슐화하는 단계; 및
    상기 캡슐화된 분말 재료를 가열 및 가압하는 단계를 포함하며,
    C가 0.5~20원자% 포함되고,
    상기 분말 재료가 스퍼터 타겟 재료로 적어도 하나의 순도 레벨, 메쉬 크기 및 입자 형태를 갖도록 선택되며,
    상기 방법은 상기 합금계에서 100%까지의 밀도를 달성할 수 있는 것을 특징으로 하는 스퍼터 타겟 재료의 제조방법.
  8. 청구항 7의 스퍼터 타겟 재료의 제조방법에 상기 스퍼터 타겟 재료를 가공함을 추가로 포함하고,
    상기 혼합 단계는 상기 선택된 분말 재료를 혼합하는 것을 포함함을 특징으로 하는 스퍼터 타겟 재료의 제조방법.
  9. 제 7항에 있어서, 1.5~8원자%의 C를 포함함을 특징으로 하는 스퍼터 타겟 재료의 제조방법.
  10. 제 7항에 있어서, 상기 합금계는 Cr-4C를 포함함을 특징으로 하는 스퍼터 타겟 재료의 제조방법.
  11. 제 7항에 있어서, 합금계를 위한 분말 재료를 선택하는 단계는 크롬 합금을 포함하는 상기 원소들의 조합인 분말 재료를 선택하는 것을 포함함을 특징으로 하는 스퍼터 타겟 재료의 제조방법.
  12. 제 11항에 있어서, 상기 크롬 합금은 미리-합금화된 분말의 크롬 탄화물을 포함함을 특징으로 하는 스퍼터 타겟 재료의 제조방법.
  13. 제 7항에 있어서, 상기 메쉬 크기는 100메쉬, 325메쉬, 또는 이들의 조합(combination)을 포함함을 특징으로 하는 스퍼터 타겟 재료의 제조방법.
  14. 제 7항에 있어서, 상기 순도 레벨은 99.5% 이상임을 특징으로 하는 스퍼터 타겟 재료의 제조방법.
  15. 제 7항에 있어서, 상기 스퍼터 타겟 재료는 크롬 매트릭스내 탄화물 상을 포함함을 특징으로 하는 스퍼터 타겟 재료의 제조방법.
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