KR100993463B1 - 고순도 강자성 스퍼터 타겟 - Google Patents

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헌트토마스제이.
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프랙스에어 에스.티. 테크놀로지, 인코포레이티드
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Abstract

본 방법은 타겟 블랭크의 PTF 균일성을 증가시키기 위해 스퍼터 타겟 블랭크 내로 적어도 약 5 중량%의 변형율을 부과하도록 적어도 -50 ℃ 이하의 온도에서 스퍼터 타겟 블랭크의 극저온 작업에 의해 고순도 강자성 스퍼터 타겟을 제조한다. 스퍼터 타겟 블랭크는 코발트 또는 니켈로 구성된 군으로부터 선택된 비철 금속이고, 비철 금속은 적어도 약 99.99 중량 %의 순도를 갖는다. 마지막으로, 스퍼터 타겟 블랭크의 제조는 극저온 작업으로 인해 개선된 PTF 균일성을 갖는 스퍼터 타겟을 형성한다.
스퍼터 타겟 블랭크, PTF 균일성, 코발트 타겟 블랭크, 니켈 타겟 블랭크, 상 변환

Description

고순도 강자성 스퍼터 타겟 {HIGH-PURITY FERROMAGNETIC SPUTTER TARGETS}
본 발명은 고순도 코발트 및 니켈 스퍼터 타겟 분야에 관한 것이다. 특히, 본 발명은 저투과성 코발트 및 니켈 스퍼터 타겟에 관한 것이다.
최근, 제조자들은 순수한 코발트 및 순수한 니켈로부터 스퍼터 타겟을 제조하기 위하여 몇몇 프로세싱 기술에 의존하였다. 제조자들은 전통적으로 스퍼터 타겟의 투과성을 낮추고 자기 통과 플럭스(pass through flux; PTF)를 증가시키기 위해 열간 작업과 냉간 작업의 조합에 의존하였다. 불행히도, 이들 프로세스들은 고순도 타겟의 최종 자기 특성을 제어하는 것에 대해서는 성공이 제한되었다. 타겟의 높은 자기 투과성과 낮은 PTF는 결과적으로 비교적 얇은 단면으로 타겟의 유효 두께를 제한한다. 또한, 강자성 스퍼터 타겟의 성능은 자기 특성의 작은 변화에 대해 극단적으로 민감하기 때문에, 임계적으로 균일한 강자성 타겟을 제조하는 것 또한 과제가 되었다. 마지막으로, 강자성 스퍼터 타겟의 자기 특성은 그 자체가 목표를 위한 수단이 되며, 개선의 궁극적인 기준은 스퍼터링 시스템의 타겟의 성능이다.
카노(Kano) 등에게 허여된 유럽 특허 제799905호는 변형율(strain)이 고순도 코발트 타겟의 투과성을 촉진할 수 있는 것으로 인식되었다. 이 특허 공보는 타겟 의 표면에 대해 평행한 타겟의 초기 투과성을 약 7까지 감소시키기 위해 냉간 또는 열간 압연 가공하는 것에 의존하는 프로세스를 개시한다. 불행히도, 이러한 프로세스는 또한 타겟 표면에 수직인 투과성을 증가시킨다.
스노우맨(Snowman) 등에게 허여된 미국 특허 제6,176,944호는 고순도 코발트 타겟의 투과성을 감소시키기 위한 다른 프로세스를 개시한다. 이러한 프로세스는 ⅰ) hcp 구조를 생성하기 위해 제어된 냉각과, ⅱ) 열간 작업과, ⅲ) hcp 구조를 재생성하기 위한 더 제어된 냉각과, ⅳ) 타겟의 투과성을 낮추기 위한 냉간 작업에 의존한다. 이러한 프로세스는 타겟의 초기 투과성을 9 미만으로 낮춘다. 그러나, 이러한 프로세스에 의해 생성된 코발트 타겟은 카노 등에 의한 프로세스의 심각한 이방성 자기 투과성을 겪지 않는다.
로(Lo) 등에게 허여된 발명의 명칭이 "미세 그레인 및 미세 침전물을 갖는 무작위 배향된 알루미늄 합금 스퍼터링 타겟을 제조하기 위한 방법"인 미국 특허 제5,766,380호는 알루미늄 합금 스퍼터 타겟을 제조하기 위한 극저온 방법을 개시한다. 이러한 방법은 그레인(grain)을 바람직한 조직으로 재결정화하기 위해 최종 어닐링 단계와 함께 극저온 프로세싱을 이용한다. 유사하게, 와이. 리우(Y. Liu)에게 허여된 미국 특허 제5,993,621호는 티타늄 스퍼터 타겟의 결정학적인 조직을 처리하고 이를 개선시키기 위해 극저온 작업 및 어닐링을 이용한다.
사와다(Sawada) 등에게 허여된 일본 특허 공보 3-115,562호는 코발트 합금 타겟의 투과성을 낮추기 위한 극저온 프로세스를 개시한다. 이들 코발트 합금 타겟은 fcc 및 hcp 상의 조합을 포함한다. 이러한 프로세스는 2상 코발트 합금 타겟 의 자기 투과성을 더 감소시키기 위해 -196℃ 온도의 극저온 작업을 이용한다.
연구자들은 알루미늄 합금 시트 패널의 형성 제한을 증가시키기 위해 극저온 작업을 이용하여 연구하였다. 예를 들어, 셀린스(Selines) 등에게 허여된 미국 특허 제4,159,217호는 알루미늄 시트를 변형하기 위한 극저온 프로세스를 개시한다. 이러한 극저온 프로세스는 -196 ℃에서 연신 및 형상성을 증가시킨다. 이에 부가하여, 금속 시트 형성 산업은 시트 금속의 형성 제한을 확장시키는 고 변형율-경화율을 개발하였고 시트 금속 변형율 수용 균일성을 개선하였다.
본 방법은 강자성 타겟 블랭크의 PTF 균일성을 증가시키기 위해 스퍼터 타겟 블랭크 내로 적어도 약 5 %의 변형율을 부과하도록 스퍼터 타겟 블랭크를 적어도 -50 ℃ 이하의 온도에서 극저온 작업에 의해 고순도 강자성 스퍼터 타겟을 제조한다. 스퍼터 타겟 블랭크는 코발트 및 니켈로 구성된 군으로부터 선택된 비철 금속이고, 비철 금속은 적어도 약 99.99 중량 %의 순도를 갖는다. 마지막으로, 스퍼터 타겟 블랭크의 제조는 극저온 작업으로부터 발생하는 개선된 PTF 균일성을 갖는 스퍼터 타겟을 형성한다.
본 방법은 고순도 비철 스퍼터 타겟을 형성한다. 비철 스퍼터 타겟은 코발트 및 니켈로 구성된 군으로부터 선택된 스퍼터 공급원을 갖는다. 스퍼터 공급원은 기재 상에 스퍼터링 금속 원자용 상부 표면, 측면 에지, 복수의 적어도 약 99.99 중량 %의 순도 및 균일한 PTF를 갖는다. PTF 균일성은 본 명세서에서 제공된 공식의 평균 PTF의 약 3 % 미만이다.
도1은 PTF 측정을 위한 적절한 배치를 도시하기 위해 이용되는 스퍼터 타겟의 개략도이다.
도2는 냉간 작업과 극저온 작업에 의해 생성된 코발트 스퍼터 타겟용의 타겟 수명의 함수로서 시트 저항(Rs) 균일성(%1 시그마)의 도면을 도시한다.
본 프로세스는 미세한 그레인 크기, 낮은 투과성, 높은 PTF(ASTM 표준 F1761-96을 참조하여 측정된 PTF) 및 개선된 재료 특성 균일성을 갖는 고순도 코발트 및 고순도 니켈 스퍼터 타겟을 제조하는 방법을 제공한다. 낮은 투과성과 높은 PTF는 스퍼터 타겟의 성능을 증가시키고 증가된 두께를 갖는 타겟을 제조하도록 한다. 이러한 증가된 두께에 부가하여, 프로세스는 타겟의 매트릭스를 통해 PTF와 그레인 크기 균일성을 증가시킨다. 이는 이어서 타겟의 수명 동안 개선된 증착 웨이퍼 막 균일성을 갖고 스퍼터링을 용이하게 한다.
주어진 금속 작업편의 구조 민감성 재료 특성 균일성은 미세구조 발생에 영향을 미치는 부과된 열기계적 처리의 균일성에 크게 종속된다. 변형 시퀀스에서, 작업하는 금속의 변형율-경화율을 증가시킴으로써 변형 균일성의 큰 진보가 달성될 수 있다. 금속의 변형율-경화율의 증가는 부과된 변형율이 작업편을 통해 더 평탄하게 수용되도록 하고, 전체적으로 변형된 상태의 균일성을 증가시킨다. 강자성 스퍼터 타겟에서, 재료 자기 특성의 균일성은 균일하게 스퍼터된 막의 제조에서 타겟의 성능을 위해 절대적으로 중요하다. 또한, 변형율-경화율을 최대화하는 금속 가공 상태는 가장 균일하게 분포된 변형을 보장한다. 극저온에서의 변형의 인가는 고순도 금속의 변형율-경화율을 증가시키는데 특히 효율적이다. 전통적으로 특히 낮은 변형율-경화율을 나타낼 수 있는 고순도 금속용으로, 극저온 작업은 변형율-경화율을 크게 증가시키고 수용된 변형의 균일성을 궁극적으로 개선한다. 그러나, 합금용으로, 극저온 변형은 합금 재료의 고유의 (비교적 높은) 변형율-경화율 이상으로 변형율-경화율을 증가시키는데 효과적이지 않다. 비철-강자성 재료용으로, 변형율-경화율을 증가시키는 것은 균일한 변형과 균일한 재료 자기 특성을 나타낸다.
본 프로세스는 고순도 비철 금속 코발트 및 니켈-이들 금속의 강자기 특성을 스퍼터 타겟 설계 및 작동을 제한함-로 효율적으로 작동한다. 비철 스퍼터 타겟은 적어도 약 99.99 중량 %의 순도를 갖는다. 본 출원의 목적을 위해, 모든 농도들은 중량 % 이다. 유리하게, 비철 타겟은 적어도 약 99.995 중량 %의 순도를 갖고, 가장 유리하게는 적어도 약 99.999 중량 %이다.
고순도 코발트 타겟용으로, 프로세스는 가장 유리하게 우선 적어도 약 417 ℃의 온도로 코발트 타겟 블랭크를 가열한다. 약 417 ℃ 이상의 온도에서, 코발트 매트릭스는 개선된 작업성을 위하여 fcc상 구조로 변환된다. 유리하게는, 열간 작업은 개선된 작업성을 위해 적어도 약 500 ℃의 온도에서 발생된다. 또한, 약 1450 ℃와 같은 고온에서 블랭크의 열간 작업을 하는 것이 가능하다. 그러나, 이러한 고온은 종종 제어불가능한 그레인 성장을 야기한다. 더 유리하게는, 열간 작업은 약 600 ℃ 및 975 ℃ 사이의 온도에서 발생된다. 이러한 온도 범위의 열간 작업은 비교적 미세한 입자 크기와, 우수한 작업성 및 등축(equiaxed) 그레인을 제공한다.
열간 작업 후에, 약 417 ℃의 온도 이하로 열간 작업된 코발트 타겟 블랭크의 냉각은 코발트 매트릭스의 임의의 fcc상 구조를 hcp 상 구조로 변환시킨다. 실온으로의 냉각 후에, 코발트 타겟 블랭크는 약 12의 초기 자기 투과성을 갖고 fcc 상 구조의 양은 검출되지 않는다. 실온에서, 전체 매트릭스는 전술한 이러한 그레인 정제 프로세스에 의해 100 미크론 미만의 평균 크기를 갖는 미세한 등축 그레인을 갖는 안정적인 hcp 상 구조로 변환된다. 본 명세서의 목적에 의해, 그레인 크기는 ASTM E112-96에 따라 측정된 그레인을 나타낸다.
니켈 스퍼터 타겟용으로, 프로세스는 동적 재결정화 온도 이상의 온도에서 대개 열간 압연 가공인 열간 작업이 간단히 수행된다. 이러한 온도에서, 열간 작업은 바람직한 등축 그레인을 신속하게 형성한다. 가장 유리하게는, 열간 작업은 그레인을 100 미크론 미만의 평균 크기로 정제한다.
적어도 -50 ℃ 이하의 온도로 스퍼터 타겟 블랭크를 냉각하고 적어도 -50 ℃ 이하의 온도에서 코발트 또는 니켈 타겟 블랭크를 극저온 작업하는 것은 그레인 구조 내에 변형율을 부과한다. 본 프로세스는 500 미크론 또는 그 미만과 같은 임의의 그레인 크기를 갖는 스퍼터 타겟 블랭크에 대해 이점을 제공한다. 유리하게는, 냉각된 스퍼터 타겟 블랭크는 정제된 그레인 구조를 갖고 개시된다. 본 명세서의 목적에 따라, 정제된 그레인 구조는 적어도 일부가 냉간 작업, 열간 작업, 냉간 및 열간 작업의 조합, 재결정화 또는 상 변환으로부터 얻어진 것과 같은 적어도 하나 의 프로세싱 단계에 의해 결정된 형상 또는 크기를 갖는 그레인 구조이다. 가장 유리하게는, 극저온 냉각된 스퍼터 타겟 블랭크는 100 미크론 미만의 그레인 크기를 갖는다.
냉각 매체는 고형 또는 액체 CO2, 질소, 아르곤, 헬륨 또는 다른 과냉각된 가스의 임의의 조합일 수 있다. 유리하게는, 프로세스는 블랭크를 약 -80 ℃로 냉각시킨다. 가장 유리하게는, 프로세스는 블랭크는 적어도 약 -196 ℃ 내지 77 캘빈(K)으로 냉각시킨다. 대다수의 응용예용으로 가장 실용적인 온도는 77K(대기압에서의 액체 질소)이다.
극저온 작업은 비철 타겟 블랭크의 두께에 대해 측정한 바와 같이 적어도 약 5 %의 변형율을 부과한다. 본 명세서의 목적에 의해, 변형율은 원래 두께에 의해 분할된 두께의 공학적인 변형율 또는 변화를 나타낸다. 유리하게는, 약 20 % 미만의 수준으로 변형율을 유지하는 것은 코발트 타겟 블랭크용으로 균열을 감소시킨다. 가장 유리하게는, 변형율은 코발트 타겟 블랭크용으로 약 7 내지 17 %이다. 사실상, 약 10% 이상의 수준에서 극저온 변형율은 코발트 타겟 블랭크의 자기 투과성의 감소의 약간의 개선을 제공한다.
니켈 타겟 블랭크용으로, 적어도 약 5 %의 변형율이 스퍼터 타겟의 PTF 균일성을 개선시킬 것이다. 그러나, 적어도 약 20 %의 변형율과 적어도 약 90 % 미만의 변형율은 니켈 타겟용으로 더 효과적이다. 가장 유리하게는, 니켈 스퍼터 타겟 블랭크는 약 40 내지 80 %의 변형율을 받는다.
전체 변형율에 부가하여, 적절한 변형율 비율로 블랭크를 변형시키는 것이 중요하다. 유리하게는, 변형율은 적어도 0.05 s-1의 비율로 발생한다. 가장 유리하게는, 변형율은 적어도 0.5 s-1의 비율로 발생한다.
코발트 타겟용으로, 블랭크의 두께의 극저온 감소는 코발트 타겟 블랭크의 상부 표면에 평행하게 측정된 바와 같이 약 4 내지 9 사이로 초기 자기 투과성이 감소되고 코발트 타겟 블랭크의 상부 표면에 수직하게 측정된 바와 같이 약 9 내지 14 사이의 수준으로 자기 투과성을 유지한다. 가장 유리하게는, 초기 자기 투과성은 코발트 타겟 블랭크의 상부 표면에 평행하게 측정된 바와 같이 약 4 내지 8 사이로 감소되고 코발트 타겟 블랭크의 상부 표면에 수직하게 측정된 바와 같이 약 9 내지 12 사이로 유지된다. 니켈 타겟용으로, 극저온 작업은 니켈 타겟 블랭크의 상부 표면에 평행하게 측정된 바와 같이 10 내지 20 사이로 또는 니켈 블랭크의 실온 압연 가공을 달성하는 것과 유사한 수준으로 감소된다. 통상적인 투과성 수준은 니켈 타겟 블랭크의 상부 표면에 평행하게 측정된 바와 같이 약 14 내지 17이고 니켈 타겟 블랭크의 상부 표면에 수직하게 측정된 바와 같이 약 14 내지 17 사이이다.
코발트 및 니켈 스퍼터 타겟 블랭크용으로, 잔류 응력은 다음의 타겟 블랭크의 전체 PTF에 기여하는 극저온 압연 가공 변형을 나타낸다. 따라서, 수반하는 제조 단계에서 요구되는 임의의 직선화 작업 또는 평판화 작업은 이러한 바람직한 잔여 응력을 해제하지 않고 달성되어야 한다. 예를 들어, 소성 굴곡 변형율을 부과 하는 자동 플레이트 수준기(leveler)의 이용은 피해야 한다. 정확한 수동 수준 조절 및 소성 변형율의 부과를 최소화하는 것이 바람직하다. 쉽게 제어되지 않지만, 자동 플레이트 수준기를 이용하여 극저온에서 블랭크를 직선화하는 것이 가능하다.
자기 특성의 균일성은 타겟 블랭크 표면의 규칙적인 간격에서 몇몇 위치에서의 PTF 값을 비교함으로써 표현될 수 있다. PTF의 균일성은 다음의 공식을 이용하여 측정된 표준 편차에 의해 정량적으로 표현된다.
Figure 112004055747084-pct00001
여기서, n은 상이한 위치에서의 측정 수이고, n은 적어도 8이고, x는 PTF 측정값이다. 도1을 참조하여, 스퍼터 타겟(10)의 PTF 측정은 배킹 플레이트(18)에 부착되기 전에 스퍼터 공급원(12)의 측면 에지(16)로부터 내향으로 적어도 5 ㎝로 각각의 위치에서 스퍼터 공급원(12)의 상부 표면(14)에서 발생한다. 유리하게는, PTF 균일성은 타겟의 평균 PTF의 약 3.5 % 미만이다. 가장 유리하게는, PTF 균일성은 타겟의 평균 PTF의 약 3 %이다. 타겟의 평균 PTF의 퍼센트가 타겟의 PTF 균일성의 부가의 증가 또는 개선을 나타냄에 따라, PTF 균일성에서 더 감소된다. PTF 측정은 740 가우스 자석으로 ASTM 표준 F1761-96에 따라 행해진다. 본원에서 인용된 측정은 적어도 0.5 ㎝의 두께를 갖는 타겟용이다.
예 1
99.99 %의 순도를 갖는 고순도 코발트의 주조 섹션은 우선 800 ℃의 온도에서 재가열하면서 열간 압연 가공된다. 열간 압연 가공된 코발트 작업편은 공냉을 통해 대기 온도로 복귀되도록 한다. 약 53 미크론의 그레인 크기를 갖는 정제된 미세 구조 타겟 블랭크는 극저온 압연 가공 감소를 받는다.
극저온 작업은 우선 그 표면을 둘러싼 액화 질소가 더 이상 비등하지 않을때까지 액화 질소 내에서 타겟 블랭크를 침지시킨다. 액화 질소 내에서 실온의 금속을 침지시킨 직후에, 금속 주변의 액체는 "막 비등(film boiling)"된다. 막 비등 동안, 가스 배리어가 열 전달을 제한한다. 작업편의 온도가 감소하고 금속이 -196 ℃에 도달함에 따라, 가스 막 배리어는 파단되기 시작하고 비등 전에 금속 표면과 접촉된다. 이러한 "핵 비등(nucleate boiling)" 현상 동안의 열 전달은 비교적 신속하다. 작업편이 -196 ℃에 도달할 때, 비등 상태에서 가청의 변화가 막 비등에서 핵 비등으로의 천이를 나타낸다. 극저온 압연 가공 감소는 두께 방향으로 약 10 %의 최종 전체 감소가 되도록 압연 가공을 통과함에 따라 0.13 ㎜ 이하로 맞춰 행해진다. 전술한 열기계적 시퀀스로 처리된 스퍼터링 타겟 블랭크는 표준 구리 배킹 플레이트에 접착되어 스퍼터링 타겟을 엔두라(Endura) 스타일(원형 디스크 형상)로 기계 가공된다. 본 예의 프로세싱 및 상응하는 재료 특성과 비교예의 프로세싱 및 특성의 비교는 후술하는 표 1에 제공된다.
초기 투과성은 진동 샘플 자기계(VSM)를 이용하여 측정된다. PTF는 8개의 상이한 위치에서 740 가우스 자석을 이용하여 블랭크 에지로부터 51 ㎜에서 5.1 ㎜ 두께의 블랭크에 홀(Hall) 프로브와 가우스미터(gaussmeter)를 이용하여 측정된다.
[표 1]
비교 프로세스와 본 발명의 프로세싱 단계와 코발트 타겟 특성의 비교
조직 계수 /
타겟 특성		 값
비교 Co 타겟 극저온 Co 타겟
슬라이스 직경 135 ㎜ 135 ㎜
슬라이스 두께 38 ㎜ 38 ㎜
열간 압연 온도 1150 ℃ 800 ℃
열간 압연중 감소 85 % 85 %
통과 당 감소 1 ㎜ 1 ㎜
냉간 압연 온도 25 ℃ -196 ℃
냉간 압연중 감소 10 % 10 %
통과 당 감소 0.13 ㎜ 0.13 ㎜
초기 투과성(평행) 8.5 7.4
초기 투과성(수직) 13.3 12.2
평균 PTF 291 가우스 350 가우스
PTF 표준편차 12 가우스 9 가우스
PTF 표준편차/평균PTF 4.1 % 2.6 %
평균 그레인 크기 132 미크론 53 미크론
평균 블랭크 두께 5.1 ㎜ 5.1 ㎜
블랭크 두께 표준편차 0.10 ㎜ 0.05 ㎜

도시된 바와 같이, 본 프로세스는 비교예보다 큰 장점을 제공한다. 이는 투과성의 큰 감소와, 평균 PTF의 증가, PTF 표준 편차의 감소 및 두께 변화의 감소를 제공한다.
개선된 코발트 스퍼터 타겟은 그 다음에 스퍼터링 챔버에서 51 표준 ㎤/분의 아르곤 유동을 갖고 800 와트의 전력으로 등록 상표 엔두라(Endura) 마그네트론 스퍼터링 공구에서 스퍼터된다. 증착 시간은 90초이고 웨이퍼 온도는 20 ℃이다. 표 2는 2 내지 100 ㎾h에서 4 ㎜ 두께의 엔두라 코발트 타겟의 증착 균일성의 결과를 요약한다. 이러한 타겟은 규정 타겟보다 1 ㎜ 더 두껍다. 도2를 참조하여, 극냉간 작업은 낮은 Rs 편차에 의해 측정된 바와 같이 비교예보다 타겟 성능에 명백한 장점과 긴 타겟 이용 수명을 나타낸다. 이는 두께 1 ㎜의 타겟을 통하더라도 증착된 막의 두께 변화가 크게 감소되도록 한다. 비교예의 프로세스에 의해 제조된 타겟용으로, 증착된 막 두께의 더 큰 변화 또는 플라스마를 타격할 수 없는 것에 의해 부가의 1 ㎜의 두께가 수반된다.
[표 2]
2 내지 100 ㎾h에서 4 ㎜ 두께의 엔두라 코발트 타겟용의 다양한 간격에서의 시트 저항 균열성(%1σ). Co 타겟 이용 수명은 ㎾h로 도시됨.
Figure 112004055747084-pct00002
Figure 112004055747084-pct00003
주: W/C 거리는 웨이퍼에서 음극까지의 거리를 나타낸다.
예 2
(예 1에 도시된 것과 유사한 프로세스로 준비된) 99.99 중량%의 순도를 갖는 코발트 스퍼터 타겟의 PTF는 교호식 역전 소성 변형에 의해 수준 조절을 수행하는 자동 수준기에서 다음의 수준 조절 처리로 측정된다. 평균 PTF는 5.1 ㎜ 두께의 블랭크용으로 예1의 값(350 가우스)보다 상당히 낮은 289 가우스로 측정된다. 표준 편차에 의해 보고된 바와 같은 PTF의 균일성은 6 가우스에서 매우 우수하다. 본 예는 코발트 블랭크의 극저온 변형이 자동 수준 조절에 의한 부가의 소성 변형후에도 균일한 자기 특성이 균일하게 유지되도록 보장하는 것을 도시한다. 본 예 는 또한 극저온 작업 동안 도입된 잔여 응력이 코발트 타겟용의 가장 우수한 가능한 PTF 값을 달성하는데 중요하다는 것을 도시한다.
예 3
99.99 중량%의 순도를 갖는 순수한 Ni 타겟 블랭크는 9.53 ㎜의 초기 두께와 5.08 ㎜의 최종 두께를 갖고 두께 방향으로 대략 47 % 감소되도록 압연 가공된다. 하나의 블랭크는 실온에서 압연 가공되고 다른 것은 액체 질소에서 다음의 극저온 냉각으로 압연 가공된다. 타겟 블랭크들 모두는 77미크론의 평균 그레인 크기를 갖는다. 두 개의 블랭크의 PTF는 아래의 표 3에서 비교된다.
[표 3]
Ni 스퍼터 타겟에 대한 PTF는 평균값과 표준 편차.
특성 극저온 압연 가공
Ni 블랭크		 냉간 압연 가공
Ni 블랭크
평균 PTF 170 가우스 174 가우스
PTF 표준편차 5 가우스 11 가우스
PTF 표준편차/평균 PTF 2.9 % 6.3 %
투과성(평행) 14.2 16.0
투과성(수직) 14.3 16.3

다시, 자기 특성의 균일성을 증가시키기 위한 극저온 변형의 장점은 본 예에서 예시된다. 또한, 극저온 압연 가공은 냉간 압연으로써의 PTF 이점과 대략 동일한 수준을 제공하도록 나타난다.
요약하면, 본 발명은 고순도 비철 강자성 타겟의 자기 투과성을 감소시키기 위한 방법을 제공한다. 이러한 감소된 투과성은 긴 타겟 수명을 위해 증가된 두께를 갖는 스퍼터 타겟을 제조한다. - 두꺼운 타겟을 스퍼터링하고 더 우수한 증착 균일성을 달성하는 이러한 능력은 주어진 시간에 더 적은 타겟을 소모한다. 이에 부가하여, 본 프로세스는 자기 특성 및 스퍼터 타겟의 성능 모두의 균일성을 개선한다.
본 발명은 소정의 바람직한 실시예를 참조하여 상세히 설명되었지만, 본 기술 분야의 숙련자들은 청구의 범위의 사상 및 범주 내에서 본 발명의 다른 실시예가 가능하다는 것을 인식할 것이다.

Claims (10)

  1. 고순도 강자성 스퍼터 타겟을 제조하기 위한 방법으로서,
    스퍼터 타겟 블랭크의 PTF 균일성을 증가시키기 위해 적어도 5%의 변형율을 스퍼터 타겟 블랭크에 부과하도록 적어도 -50℃ 이하의 온도에서 스퍼터 타겟 블랭크를 극저온 작업하는 단계와,
    스퍼터 타겟 블랭크를 스퍼터 타겟으로 제조하는 단계
    를 포함하고,
    스퍼터 타겟 블랭크는 코발트와 니켈로 이루어진 그룹으로부터 선택된 적어도 99.99 중량%의 순도를 갖는 비철 금속이고,
    제조된 스퍼터 타겟은 극저온 작업으로 인해 증가된 PTF 균일성을 갖는 고순도 강자성 스퍼터 타겟 제조 방법.
  2. 제1항에 있어서, 극저온 작업은 균일한 PTF를 제공하고, PTF 균일성은 다음의 공식에 의해 평균 PTF의 3.5% 미만이고,
    PTF 균일성 =
    Figure 112010023695673-pct00004
    n은 상이한 위치에서의 측정의 수이고, n은 적어도 8이고, x는 측면 에지로부터 적어도 5㎝ 내향의 각각의 위치에서의 PTF 측정값인 고순도 강자성 스퍼터 타겟 제조 방법.
  3. 제1항에 있어서, 비철 금속은 코발트이고, 극저온 작업은 20% 미만의 변형율을 부과하는 고순도 강자성 스퍼터 타겟 제조 방법.
  4. 제1항에 있어서, 비철 금속은 코발트이고, 극저온 작업은 스퍼터 타겟 블랭크의 초기 자기 투과성을, 스퍼터 타겟 블랭크의 상부 표면에 평행하게 측정할 때 4 내지 9로 감소시키고, 스퍼터 타겟 블랭크의 상부 표면에 수직하게 측정할 때 9 내지 14로 감소시키는 고순도 강자성 스퍼터 타겟 제조 방법.
  5. 제1항에 있어서, 비철 금속은 니켈이고, 극저온 작업은 90% 미만의 변형율을 부과하는 고순도 강자성 스퍼터 타겟 제조 방법.
  6. 제1항에 있어서, 비철 금속은 니켈이고, 극저온 작업은 스퍼터 타겟 블랭크의 초기 자기 투과성을, 니켈 타겟 블랭크의 상부 표면에 평행하게 측정할 때 14 내지 17로 감소시키고, 니켈 타겟 블랭크의 상부 표면에 수직하게 측정할 때 14 내지 17로 감소시키는 고순도 강자성 스퍼터 타겟 제조 방법.
  7. 고순도 강자성 스퍼터 타겟을 제조하기 위한 방법으로서,
    스퍼터 타겟 블랭크의 PTF 균일성을 증가시키기 위해 적어도 5%의 변형율을 스퍼터 타겟 블랭크에 부과하도록 적어도 -50℃ 이하의 온도에서 스퍼터 타겟 블랭크를 극저온 작업하는 단계와,
    스퍼터 타겟 블랭크의 평활도를 개선시키기 위해 스퍼터 타겟 블랭크를 직선화 가공하는 단계와,
    스퍼터 타겟 블랭크를 스퍼터 타겟으로 제조하는 단계
    를 포함하고,
    스퍼터 타겟 블랭크는 코발트와 니켈로 이루어진 그룹으로부터 선택된 적어도 99.99 중량%의 순도를 갖는 비철 금속이고,
    제조된 스퍼터 타겟은 극저온 작업으로 인해 증가된 PTF 균일성을 갖는 고순도 강자성 스퍼터 타겟 제조 방법.
  8. 고순도 비철 스퍼터 타겟으로서,
    비철 스퍼터 타겟은 코발트와 니켈로 이루어진 그룹으로부터 선택된 스퍼터 공급원을 갖고, 스퍼터 공급원은 기재상에 금속 원자를 스퍼터링하기 위한 상부 표면, 측면 에지, 적어도 99.99 중량%의 순도 및 균일한 PTF를 갖고, PTF 균일성은 다음의 공식에 의해 평균 PTF의 3.5% 미만이고,
    PTF 균일성 =
    Figure 112010023695673-pct00005
    n은 상이한 위치에서의 측정의 수이고, n은 적어도 8이고, x는 측면 에지로부터 각각의 5㎝ 위치에서의 PTF 측정값인 고순도 비철 스퍼터 타겟.
  9. 제8항에 있어서, 금속 스퍼터 공급원은 금속 스퍼터 공급원의 상부 표면에 평행하게 측정할 때 4 내지 8의 투과성을 갖고 금속 스퍼터 공급원의 상부 타겟 표면에 수직하게 측정할 때 9 내지 12의 투과성을 갖는 코발트인 고순도 비철 스퍼터 타겟.
  10. 제8항에 있어서, 금속 스퍼터 공급원은 금속 스퍼터 공급원의 상부 표면에 평행하게 측정할 때 10 내지 20의 투과성을 갖는 니켈인 고순도 비철 스퍼터 타겟.
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