TWI288784B - Carbon containing sputter target alloy compositions - Google Patents

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Description

1288784 九、發明說明： 【發明所屬之技術領域】 本發明大體而言係關於濺鍍標靶，且更特定言之係關於 -種產生含碳鉻基合金材料之方法，該等合金材料會促進 鈷合金磁膜上的磁晶面之有利磊晶生長。 【先前技術】 濺鍍方法廣泛用於各種領域中以提供具有原子平滑表面 之經精密控制厚度之薄膜材料沉積，例如用於塗布半導體 及/或在磁記錄媒體之表面上成膜。在習知磁記錄媒體產 生期間，藉由多重濺鍍標靶將薄膜層相繼濺鍍至一基板 上’其中每一濺鑛標靶包含不同材料，導致薄膜"堆疊，，之 沉積。圖1說明習知磁記錄媒體之一典型薄臈堆疊。該堆 疊之底部為非磁性基板101，其通常為鋁或玻璃。晶種層 102為第一沉積層，其通常促成較高層之晶粒結構的形狀 及定向且一般包含NiP或NiA卜其次，沉積一經常包括一 至三個離散層之非磁性底層104,其中該底層通常為諸如 CrMo或CrTi之鉻基合金。於底層104上形成包括一或兩個 分離層之層間105，其中層間105為鈷基的且稍具磁性。於 層間105上沉積具有磁性且可包括兩或三個分離層之上覆 層106，且於上覆層ι〇6上形成碳潤滑劑層1〇8。 在磁§己錄媒體上每單位面積可儲存之資料量與上覆層之 晶粒尺寸成反比。微量添加元素之晶界偏析亦有助於增加 資料儲存潛能。上覆層之晶粒尺寸及均勻晶界偏析可受該 堆疊之早期沉積薄膜的性能影響且特定言之受底層性能影 104370-960621.doc 1288784 響。
一種用於促進磁性合金薄膜層中之所要微結構之技術係 藉由使用底層合金而達成。含鉻底層展示促進鈷合金磁膜 中之磁晶面的蟲晶生長之趨勢。鉻底層另外會促進精細晶 粒結構產生’精細晶粒結構會降低磁膜應用中之媒體雜 訊。底層合金一般可描述為Cr_X_ γ合金系統。X元素表示 諸如Mo、仏或霤之大原子元素，其會擴展鉻合金晶格。γ 元素表示諸如硼B之較小原子元素，其傾向於偏析晶界且 作為或充當晶粒生長抑制劑。 在_方法中’由含有元素形態的石墨粉之粉末摻合物 的壓實材料製成之㈣標㈣向於藉由分散而出現粒子產 生。在韻標乾材料製備中使用石墨粉亦會在整個標把中 產生不良碳分佈1此’用於產生含碳鉻合金之習知技術 會降低其作為_標Μ料之用itiL削弱可杨合金磁記 錄層中達叙該等合金的任何有益Μ生長性能。 因此’吾人考慮極其需要提供含碳鉻基合錢鍵標乾材 料以促進磁記錄據雜 #人人 卞媒體之鈷合金膜中的較佳磁晶面之最佳磊 :生長。詳言之，需要提供化學計量有利之碳化合物或含 碳母合金’以在整個錢餘中達成最佳碳分佈且以與姑 0金磁層之最佳磊晶匹配濺鍍至薄膜中。 【發明内容】 ^ 本發 声之_二从供""種用於製造用於濺鑛磁記錄媒體的; θ y料之粉末冶金方法來解決上述問題，A t 該錢㈣包含含碳鉻合金組合物，該組合物會達成與4 104370-960621.doc 1288784 合金薄媒層形成最佳匹配之有利磊晶生長。 根據—態樣’本發明提供一滅鑛標靶材料。該濺鍍榡乾 材料具有一包含Cr_C、Cr-M_C或CpMyMpC之合Z系 統，其中C佔至少0.5原子百分比且至多2〇原子百分比；Μ 佔至少0.5原子百分比且至多2〇原子百分比並 丁卜V、Y、Zr、Nb、M〇、Hf' Taaw組成之群之元素； 佔至少0.5原子百分比且至多2〇原子百分比並係選自 由Ti、v、Zr、Nb、Mo、Hf、TaAW組成之群之元素；且 Μ2佔至少0.5原子百分比且至多1〇原子百分比並係選自 由U、Mg、Al、Sc、Μη、Υ及Te組成之群之元素。 根據另-態樣，本發明提供一磁記錄媒體。該磁記錄媒 體包含一基板及至少一底層。該底層具有—包含Cr_c、 Cr-M-C及CrKc之合金系統’其中c佔至少〇 5原子 百分比且至多20原子百分比；M佔至少〇 5原子百分比且至 多20原子百分比，並係選自由耵、v、γ、2卜灿、M〇、
Hf、Ta及W組成之群之元素；吣伯至少〇5原子百分比且 至多2〇原子百分比，並係選自由Ti、v、Zm、
Hf、MW組成之群之元素；且⑷佔至少以原子百分比 且至多1〇原子百分比，並係選自由Li、Mg、A1、Sc、 Μη、Y及Te組成之群之元素。 根據本發明之又-態樣，提供_種製造濺鍵絲材料之 方法。該方法包含：（a)選擇元素或其元素組合之粉末材料 以用於包含Cr-C、Cr_M_c或Cr_MiM2_c之合金系統其 tC佔至少0.5原子百分比且至多2〇原子百分比；μ佔至少 I04370-960621.doc S· 1288784 0.5原子百分比且至多20原子百分比，並係選自由Ti v、 丫^卜训^❶^^及^且成之群之元素：…佔至少 0.5原子百分比且至多20原子百分比，並係選自由Ti、v、 : 灿、M〇、财、Ta及W組成之群之元素；且吣佔至少 • 〇.5原子百分比且至多1〇原子百分比，並係選自由Li、
Mg、八卜Sc、Mn、丫及。組成之群之元素且其中選擇 該等粉末材料以具有有效用於濺鍍標靶材料之至少一純度 值、網目尺寸及粒子形態；（b)組合元素或其組合之所選粉 末材料以產生用於該合金系統之未經壓實調配物；及（^緻 Φ化該未經壓實調配物以產生濺鍍標靶材料。包含元素組 合之粉末材料可包括諸如碳化鉻之鉻合金。包含元素組合 之粉末材料亦可包括碳化物或含碳母合金。例示性碳化物 或含碳母合金可為 Ti-c、v_c、Y_c、Zr_c、Nb_c、 c、Hf-C、Ta_c、w_C、Li_c、Mg_c、Al c、Sc C、Mn c、Y_c及 Te-C。 • 在例示性實施例之下列描述中，參考形成其一部分之附 圖且其中以說明之方式來展示可實施本發明之一特定實施 例。應瞭解，在不悖離本發明範疇之情形下可使用其它實 施例且可進行改變。 【實施方式】 為在濺鍍底層上實現最佳磊晶生長且與濺鍍磁性上覆層 薄膜形成磊晶匹配，本發明藉由由個別元素、碳化物之原 材料或含碳母合金來製造含碳鉻合金濺鍍標靶材料而允許 磁記錄媒體之資料儲存有所增加。 104370-960621.doc 1288784 將粉末冶金方法應用於製造具有由式Cr_c、Cr_M_C或
Cr-Mi-lVb-C所表示的合金系統之濺鍍標靶材料會賦予各種 含碳合金系統之產物以多功能性。本發明濺鍍標靶材料之 製造採用個別元素、碳化物或含有屬於週期表11_八族々11八 族及I-B族-IV-B族的元素之含碳母合金的粉末調配物。本 發明之製造方法提供一種用於產生含碳合金之有效方法， 其中藉由選擇個別元素、碳化物或母合金添加劑之有利化 學計量以及彼等添加劑之粒子尺寸分佈可優化含碳粒子之 分佈。採用元素粉末材料、碳化物或母合金而不採用純金 屬、石墨或二者之另一有益特性會因腐钱及喷賤而減少濺 鍍期間之粒子產生。 根據一實施例，本發明提供一濺鍍標靶材料。該濺鍍標 靶材料包括一包含Cr-C、Cr-M-C或Cr-M-rMyC之合金系 統，其中C佔至少〇·5原子百分比且至多2〇原子百分比；μ 佔至少〇·5原子百分比且至多2〇原子百分比，並係選自由 Ti、V、Y、Zr、Nb、Mo、Hf、TaAW組成之群之元素； Μ〗佔至少〇·5原子百分比且至多2〇原子百分比，並係選自 由Ti、V、Zr、Nb、Mo、Hf、Ta及W組成之群之元素；且 Μ2佔至少〇·5原子百分比且至多1〇原子百分比，並係選自 由“’、八卜^^^組成之群之元素^減鍵 標乾材料可藉由緻密化如下文進一步描述之合金系統的粉 末摻合物調配物來製造。例如，緻密化方法可包括：諸如 熱均衡加壓（HIP)之程序；其它高壓、高溫方法；冷粉末 壓製與燒結及其它無壓方法；以及熟習粉末冶金技術者熟 104370-960621.doc -10- C S. 1288784 知之其它程序。 本發明之濺鍍標靶材料可包括（例如）碳c原子百分數與 如上文所闡明之週期表II-A族至VHA族及I-B族至IV-Β族元 素的原子百分數之任何組合。濺鍍標靶材料可具有介於至 少〇·5原子百分比與至多2〇原子百分比之間之碳組合物。 其它實施例包括在濺鍍標靶材料内介於至少1 〇原子百分 比與至多10原子百分比之間之碳組合物。另外實施例包括 介於至少1.5原子百分比與至多8原子百分比之間之碳。具 有合金系統Cr-M-C(其中碳係由2_6原子百分比組成）之濺鍍 標乾材料的例示性實施例包括Cr-2〇M-6C、Cr-20M-2C、 0-6M-4C、Cr-20M-4C及Cr-6M-2C，其中數字對應於合金 内之參考元素的原子百分比。在本發明之濺鍍標靶材料中 亦可採用上述例示性範圍内之所有原子百分數。熟習此項 技術者應瞭解，使用本文所述之本發明方法可執行具有上 述範圍内的特定碳原子百分比之濺鍍標靶材料的選擇及產 生。 本發明之濺鑛標乾材料亦應括H_A族至vii_a族及ι_Β族 至IV_B族之元素之組合物。視所產生之合金系統而定，此 等元素包括：M，其可選自元素Ti、v、Y、Zr、Nb、
Mo、Hf、Ta及W ;或Μ〗，其可選自元素Ti、v、Zr、Nb、 M〇、Hf、Ta及W;及吣，其可選自元素Li、Mg、A1、
Se、Mn、Y及Te。在一些實施例中，諸如當厘或吣為^ 時，原子百分比可為至少1〇原子百分比且至多5〇原子百分 比。具有合金系統Cr-C、Cr-M-C或Cr-M卞M2-C之濺鍍標 104370.960621.doc ί S' 1288784 靶材料的其它例示性實施例包括Cr-4C、Cr-15W-5C、Cr-20Mo-2Ti-2C及 Cr-20Mo-2Ta-2C。 對於合金系統Cr-M-C而言，濺鍍標靶材料可具有介於至 少0.5原子百分比與至多20原子百分比之間之μ的組合物。 •其它實施例包括在滅鐘標把材料内介於至少1 ·〇原子百分 比與至多10原子百分比之間之Μ的組合物。另外實施例包 括介於至少1·5原子百分比與至多8原子百分比之間之Μ。 濺鍍標靶材料之例示性實施例包括Cr-20M-6C、CI-20M- _ 2C、Cr-6M-4C、Cr-20M-4C 及 Cr-6M-2C，其中 Μ 為]Mo，
Mo之原子百分比係由6-20原子百分比所組成，其中數字對 應於合金内之參考元素的原子百分比。如同上述碳百分 數’具有在此等例示性範圍内之]^之所有原子百分數的濺 鍍標靶材料亦可使用本發明之方法產生。 用於合金系統Cr-M-^MrC之賤鑛標乾材料可具有介於 至少0.5原子百分比與至多20原子百分比之間之吣的組合 φ 物。其它實施例包括在濺鍍標靶材料内介於至少i ·〇原子 百分比與至多10原子百分比之間之^^的組合物。額外實施 例包括介於至少1.5原子百分比與至多8原子百分比之間之 M!。該合金系統可具有介於至少〇·5原子百分比與至多1〇 原子百分比之間之Μ2的組合物。其它實施例包括介於至少 1.0原子百分比與至多4.0原子百分比之間之Μ2的組合物。 另外實施例包括介於至少Κ5原子百分比與至多3·5原子百 刀比之間之μ2。在其中Ml*M4M〇之錢鑛標乾材料的例 示性實施例中，Mo之原子百分比包括6-2〇原子百分比。如 104370-960621.doc 12 C S· 1288784 同上述碳百分數，具有上述例示性範圍内之Ml或m2的所 有原子百分數以及該等百分數的所有可能性組合及排列之 濺鍍標靶材料亦可使用本發明之方法產生。
為達到100原子百分比，包含本發明合金系統之濺鍍標 把材料應具有佔該合金之餘下原子百分比之鉻組合物。對 於Cr-C合金系統而言，該鉻組合物應對應於i〇〇原子百分 比減去該合金系統中所含之C的原子百分數。因此，在包 含Cr-C合金糸統之滅鑛標無材料中，cr可介於原子百分 比至99.5原子百分比之間。具有合金系統Cr_M_Ci濺鍍標 靶材料應具有對應於100原子百分比減去該合金系統中所 含Μ與C之原子百分數總和的鉻組合物。在此合金系統 中，濺鍍標靶材料中之Cr可介於60原子百分比與99原子百 分比之間。舉例而言，由Cr_6M〇_2C組成之合金系統心·％· C應具有92原子百分比之鉻組合物。同樣，具有合金系統 之濺鍍標靶材料應具有對應於1〇〇原子百分比 減去該合金體統中所含Ml、MjC之原子百分數總和的絡 組合物。舉例而言，在本發明之具有Cr_M_i_M2_c合金系 統之濺鍍標靶材料中，Cr可介於5〇原子百分比與98 5原子 百分比之間。在特^情形中，可有利地將〇、M、％或仏 之量增加至比上文所提及之範圍更高之原子百分數。在該2 等情形中，所得缝録材料之鉻組合物應相應減少以將 該合金系統之餘下原子百分比補足至1〇〇原子百分比。 熟習此項技術者應瞭解對於本文提供之教示及指導所仏 定的合金系統Cr_C、Cr_M_c或中之任何*** 104370-960621.doc -13· < S· 1288784 而言，可產生具有元素Cr、Μ、Μ!、M2及C的所有可能性 排列及組合之濺鍍標靶材料。舉例而言，可根據濺鍍標靶 材料之預期用途來選擇合金系統、每一元素之原子百分數 及適用於Μ、！^或]^2之彼等元素。所有本文所述之合金系 統均會促進有效且與磁記錄媒體匹配之磊晶生長。此外， 例如，可改變本發明之合金系統、元素組合物及/或所選 合金系統之原子百分數以優化與不同磁記錄媒體匹配使用 之磊晶。熟習此項技術者熟知製造及測試本發明合金系統 之不同組合物以用於優化。 根據另一實施例，本發明亦提供一種濺鍍標靶調配物。 該濺鑛標乾調配物包括&素或其元素組合之粉末推合物材 料以用於包含Cr-C、Cr-M-C或Cr-MyMyC之合金系統， 其中C佔至少〇.5原子百分比且至多2〇原子百分比；μ佔至 少0.5原子百分比且至多2〇原子百分比，並係選自由丁卜 v、Y、zr、Nb、Mo、Hf、TdW_qunw 至少0.5原子百分比且至多2〇原子百分比並係選自由η、 乂、心、灿、仏、财、仏及|組成之群之元素；且吣佔至 少〇·5原子百分比且至多1〇原子百分比，並係選自由u、
Mg、Al、Sc、Μη、Y及Te组成之雜夕-主 及Te、、且成之群之兀素，且其中選擇 以私末材料以具有有效用於濺鍍標乾材料之至少—純产 值、網目尺寸及粒子形態。 又 二：明：滅鍍標乾調配物係由用於產生本發明濺鍵標乾 擇元素材料的粉末推合物組成。如下文所述來選 、原材料且在藉由緻密化進行壓實之前將其組合成 104370-96062l.doc 1288784 未左壓實之摻合物。因此，該等調配物包含對應於先前關 於本發明減錢標把材料所述的任何合金系統之元素及原子 百分數之未經壓實的粉末摻合物材料。該等調配物亦可包 括未經壓實之粉末摻合物材料，其中該等材料中之一或多 者對應於本發明合金系統之元素組合。 同樣，對應於元素組合之兩種或兩種以上粉末材料亦可 包括在本發明之韻標㈣料調配物中。㈣組合可包括 (例如）選自Cr、Μ、Ml、河2或C之兩種或兩種以上元素之 化學計量有利的集合體。 舉例而言，對應於元素的粉末化材料之濺鍍標靶調配物 之、、且伤包括· Cr、C、Μ，其中Μ係選自Ti、V、γ、Zr、
Nb Mo、Hf、Ta及 W ; Μ!，其中 Μ!係選自 Ti、V、Zr、
Nb Mo、Hf、Ta及 W ;及 M2，其中 M2 係選自 Li、Mg、 A卜Sc、Mn、丫及Te。調配物之組份可呈對應於個別元素 之原材料形式。或者，組份可以上述元素之組合形式存 =。疋素組合可為任何二元或更多元合物且包括（例如）合 金、母合金或碳化物。元素組合之粉末材料的特定實例包 括鉻合金或含碳母合金。例示性碳化物包括Cr-C、Ti-C、 V-C、Y r 7 、Zr-C、Nb_C、Mo-C、Hf-C、Ta-C、W-C、L“ g C Al-C、Sc-C、Mn_C、Y-C 或 Te_C，且具有此項 技術中熟知之化學計量。 可摻合濺鍍標靶調配物以含有元素或其組合之各種組份 籾末材料。舉例而言，對每一個別元素之粉末材料加以選 擇且將其組合成對應於先前所述合金系統中之一或多種之 104370-960621.doc
•15- 1288784 =:百分數下的未經屡實調配物。或者，減鑛縣調 ^ 或多種個別元素來摻合且可由對應於元素組合 厌化物、合金或母合金)之-或多種材料來摻合。該 合金或母合金可另外含有碳。此外，減鑛標乾調配物亦^ 由對應於指定本發明合金系統的元素的組合之兩種或兩種 =上材料來摻合。因此，只要最終調配物含有衫本發明 合金系統之組份元素及原子百分數，即可改變對應於賤鑛 標乾調配物組份之元素的粉末材料。可如下文所述或根據 材料科學中熟知之方法來執行選擇且組合成調配物之方 法。可將所得濺鍵標乾調配物緻密4匕以產生賤鑛標靶。 在進一步實施例中，本發明提供一磁記錄媒體。該磁記 錄媒體包含-基板及至少一底層。該磁記錄媒體之底層包 括一包含Cr-C、Cr_M_C及cn^-c之合金系統，其中c 佔至少0.5原子百分比且至多2〇原子百分比；m佔至少〇 $ 原子百分比且至多20原子百分比，並係選自由刊、v、γ、
Zr、Nb、Mo、Hf、Ta及W組成之群之元素；％伯至少〇5 原子百分比且至多20原子百分比，並係選自由Ti、v、
Zr、Nb、Mo、Hf、Ta及W組成之群之元素；且吣佔至少 〇.5原子百分比且至多10原子百分比，並係選自由以、 Mg、Al、Sc、Μη、Y及Te組成之群之元素。 可將由本發明粉末冶金方法產生之濺鍍標靶材料用於濺 鍍於一基板上以製造包含用於所選濺鍍標靶的合金系統之 薄膜層。使用本發明藏鐘㈣可產生之例示性薄膜層為磁 δ己錄媒體之底層。包含由式Cr_C、Cr_M_c或 104370-960621.doc -16- 1288784 表不的本發明合金系統之底層會促進鈷合金上覆層薄膜中 之磁晶面的有利i晶生長。因此，由本發明之減錄標乾材 料可產生濺鍍標靶且可將其用於濺鍍多種底層薄膜以產生 適用於各種應用之不同磁記錄媒體。 • 圖2描述根據本發明之一實施例之磁記錄媒體的薄膜堆 唛簡S之，該磁記錄媒體包括一基板及於該基板上形成 之至少一底層’其中該底層包括一包含Cr_C、Cr-M-C及 C卜之合金系統，其中c佔至少〇·5原子百分比且 至多20原子百分比；Μ佔至少〇·5原子百分比且至多2〇原子 百刀比，並係選自由Ti、V、Υ、Zr、Nb、Mo、Hf、Ta及 W組成之群之元素；Mi佔至少〇·5原子百分比且至多川原 子百分比’並係選自由Ti、v、Zr、Nb、Mo、Hf、Ta及W 組成之群之元素；且M2佔至少〇·5原子百分比且至多1〇原 子百分比’並係選自由Li、Mg、Α卜Sc、Μη、Υ及Te組成 之群之元素。該磁記錄媒體亦可包括（例如）於該底層上形 φ 成之至少一層間。一例示性層間可由Co基合金組成。該磁 吞己錄媒體可另外包括（例如）於該層間上形成之至少一上覆 層。該上覆層同樣可由Co基合金組成。 就此而言，一磁記錄媒體之例示性薄膜堆疊4〇〇包括基 板401，其通常為鋁或玻璃。晶種層4〇2可形成於基板4〇 i 之上’其中晶種層402形成隨後沉積之薄膜層的晶粒結構 的形狀及定向。大體而言，晶種層402可由NiP或NiAl組 成。在本發明之一替代配置中，晶種層402可省略。 底層404形成於晶種層402上；或若晶種層402省略，則 104370-960621 .doc 17 1288784 底層404形成於基板4〇1上。儘管將底層404描繪為一層， 在本發明替代態樣中之底層4〇4可由一至三層或更多層組 成。底層404包含具有式cr-c、Cr-M-C或Cr-MyMyC之本 發明合金系統，其中C佔至少〇·5原子百分比且至多20原子 百分比；Μ佔至少〇·5原子百分比且至多2〇原子百分比，並 係選自由Ti、v、γ、Zr、Nb、M〇、Hf、Ta&w組成之群 之元素；Mi佔至少〇·5原子百分比且至多2〇原子百分比， 並係選自由Τι、V、Zr、Nb、Mo、Hf、Ta及W組成之群之 兀素；且M2佔至少〇·5原子百分比且至多1〇原子百分比， 並係選自由Li、Mg、Al、Se、Μη、Y及Te組成之群之元 素。本發明磁記錄媒體之底層亦可含有額外元素或化合 物舉例而5，包含本發明合金系統之底層可包括有助於 隨後沉積薄膜層形成有利晶粒結構之氧化物或其它化合 層間405可形成於底層 厂 /腎间刊μ糸說明為—严 然而，額外配置中之；門 曰 τ之層間405可由一至三層或更多芦 成0層間405可包合4士1人人 9 或化合物，諸1古 亦可進一步包括額外元 S有助於形成有利晶粒結構之氧化物s 405可稍具磁性。 再W化物。層 上覆層4〇6可形成於層間奶上。在圖2中， 以一層表示。在本發 上覆層406^ 由-至三層或更多層組成。同樣，上覆 f 氧包=外元素或化合物，諸如有助於 104370-960621.doc 1288784 碳潤滑劑層408可形成於上覆層406上，其中該潤滑劑層 包括C或碳基合金。碳潤滑劑層408保護上覆層406不會因 碩寫頭（未描繪出）與上覆層406自身間之物理接觸而引起摘 壞。在本發明之一替代態樣中，碳潤滑劑層4〇8可省略。
在又一實施例中，本發明提供一種製造具有由式Cr-C、 Cr-M-C或Cr-M^-MyC表示之合金系統之濺鍍標把材料的 方法。如先前所述，可組合對應於此等合金系統之組份元 素或組份元素組合的粉末材料以產生未經壓實之調配物， 其中C佔至少〇·5原子百分比且至多2〇原子百分比；M佔至 少〇·5原子百分比且至多20原子百分比，並係選自由Ti、 V、Y、Zr、Nb、Mo、Hf、T^W組成之群之元素；吣佔 至少0.5原子百分比且至多20原子百分比，並係選自由Ti、 V、Zr、Nb、Mo、Hf、Ta&W組成之群之元素；且乂〗佔至 夕〇·5原子百分比且至多10原子百分比，並係選自由u、
Mg、A1、Sc、Mn、成之群之元素。選擇元素或 其組合之粉末材料以具有對濺鍍標靶材料有效之至少一純 度值、網目尺寸及粒子形態。舉例而言，該濺鑛標_配 物可藉由緻密化來壓實以產生濺鍍標靶材料，可隨後將其 處理成濺鍍標粗。 製造本發明濺鑛標乾材料之方法包括具有所要物理及/ 或化學性能之元素或其元素組合之粉末材料的選擇。本發 明方法之-優勢在料選擇且採用組份元素之化學計量有 =集合體以製造由式Cr.c、Cr_M_c或cmc表示 之本發明合金系統之元素及原子百分數的所有組合。 104370-960621.doc -19- 1288784 簡a之’選擇粉末材料以用於所要合金系統中。舉例而 言’選擇Cr及C以用於Cr-C合金系統中。選擇元素Cr、c及 Μ之粉末材料以用於Cr-M-C合金系統，其中M對應於Ti、 V、Y、Zr、Nb、Mo、Hf、Ta及W中之任一者。同樣，選 擇Cr、C、]^及]\42以用於Cr-M-rMrC合金系統，其中Μι 對應於Ti、V、Zr、Nb、Mo、Hf、Ta或W中之任一者且m2 對應於Li、Mg、A卜Sc、Μη、Y及Te中之任一者。可選擇 個別元素之粉末材料或可選擇對應於所要合金系統之兩種 或兩種以上元素之元素組合。舉例而言，可在化學計量有 利組合中選擇碳化物Mo_c& Cr_c作為粉末材料以用於製 造合金系統Cr_M-C，其中Μ為Mo。具有所要或預定物理 及/或化學性能之元素之粉末材料的選擇係為熟習材料科 學技術者所熟知。 具有所要物理及/或化學性能之元素粉末材料的選擇亦 包括具有有效用於濺鍍標靶材料之純度值之粉末材料的選 擇。應基於濺鍍標靶之預期應用來選擇有效純度值。某些 薄膜應用需要高純度值以有效作為磁記錄媒體中之薄膜。 面純度值包括元素或元素組合之原材料粉末，諸如先前所 述之具有至少約99.94%純度值之碳化物或含碳合金。受益 於高純度值之濺鍍薄膜底層的實例為（>-4(：：，其中元素粉 末材料之純度值對應於99·98% Cr及99·5〇% COG。其它薄 膜應用可使用粉末材料之較低純度值，其包括（例如）至少 ^ 99.90%且至多99 93%之純度值。其它濺鑛薄膜底層應用 可具有粉末材料之亦有效較低純度值且包括（例如）至少約 104370-960621 .d〇< -20- 1288784 99.85%或更低％且至多99 89%之純度值。需要後兩個純度 值範圍之底層應用的特定實例分別包括及^ 20MO-6C ’其中元素粉末材料之純度值對應於99 _心、 99.90% Mo及 99.5% Mo2C。 用於本發明合金系統之元素粉末材料的選擇可另外包括 有效用於減鍍標㈣料之網目尺寸的選擇。舉例而言，有 效網目尺寸之選擇應基於調配混合物中之粉末的量，宜對 應於該調配物中之合金_元素的原子百分數。有效網目 尺寸之選擇亦可基於（或包括）其它物理及/或化學性能，諸 如最終產物合金系統之（多種）元素的原子尺寸。 網目尺寸之選擇亦可基於其它因素且包括（例如）關於產 生均勾粉末調配物之原子百分數的考慮。舉例而言，在與 調配物之其諸末材料混合時，粉末材料之較小原子百分 數需要更多關注以產生均勻或大體上均勻調配物。對於本 發明合金m組份而言’可選㈣於m、Mi、M2及㈤ 之較精細網目尺寸以達成整個_標㈣料中之較高均一 性及/或較佳分佈。可藉由在用於本發明合金系統之元素 的類似群内選擇不同元素來調整網目尺寸以與特定混合程 序匹配，從而達成粉末調配物之均質性。另一因素包括有 益於該合金系統之相位變換之啟動。舉例而言，較小網目 尺寸（諸如由碳所產生之彼等尺寸）可引起相位變換之所要 啟動且因此將其選擇為用於本發明特定合金系統之有效網 目尺寸。對於合金系統Cr-M-C(其中M對應於M〇)而言，用 於元素粉末材料之例示性網目尺寸為1〇〇篩目（cr)、325篩 104370-960621.doc -21 - 1288784 目（Mo)及325篩目（碳化物）。 用於本發明合金系統之元素粉末材料的選擇可進一步包 括有效用於濺鍍標靶材料之粒子形態的選擇。可基於欲用 • 於產生濺鍍標靶之所要緻密化方法來選擇有效用於濺鍍標 靶之粉末化元素、碳化物或含碳母合金的粒子形狀。舉例 而言，粉末材料之粒子尺寸可基於粗網目尺寸，其中應採 用熱均衡加壓（HIP)方法來用於緻密化。較粗網目尺寸包 _ 括（例如）1 00篩目。或者，在欲使用無壓緻密化方法之情形 中，選擇較精細粒子尺寸有益於完成燒結且達成高達 100%之密度以用於本發明之合金系統。緻密化之較低壓 力及溫度方法包括（例如）冷粉末壓製及燒結。例如，可用 於此等緻密化方法之例示性粒子尺寸包括325篩目。 元素（包括其組合，諸如碳化物或含碳合金）之上述粉末 材料可借助於材料科學技術中所熟知的各種化學及物理方 法中之任何方法來產生。元素（包括其組合，諸如碳化物 # 或含碳合金）之上述粉末材料亦可借助於材料科學技術中 所熟知的各種方法中之任何方法來製造。尤其適用之製造 方法包括霧化方法，當採用高壓、高溫處理時，其可產生 展示諸如均一化學均質性及球狀粒子形狀之有益特徵的粉 末材料以用於改良緻密化。 用於製造含碳鉻合金之另一替代係使用鉻及碳之預合金 粉末。例如，可藉由熔融及霧化Cr_c母合金來製備此原材 料。在以下實例中，藉由真空感應使99.98% Cr熔融原料 連同99.9%石墨片一起熔融。用於該預合金材料之所要組 104370-960621.doc •22- C S· 1288784 合物為70素組合Cr_c，其中C係以14原子百分比或ClM4c 存在。接著以高Μ氬喷射將該溶融合金氣霧化成精細液 滴其奴後凝固成球狀粒子。經凝固粉末之典型微結構係 顯示於圖3中，其為掃描電子顯微照片（SEM)之-背散射成 像模式。此顯微照片藉由該粉末之粒子截面來展示微結 構0
兀素之Cr-14C組合的微結構係由過飽和鉻基質中之均勻 分佈的1-2 μιη碳化物粒子（箭頭）組成。用於此粉末之化學 組今物系列於下表中
在選擇具有有效純度值、網目尺寸及粒子形態之粉末元 素或其組合之後，將作為本發明合金系統組份之元素或其 組合的粉末材料組合成濺鍍標靶調配物。將該等粉末以所 選量組合以達成包含Cr-C、Cr-M-C或Cr-MyM^C之合金
系統的原子百分數，其中C佔至少〇·5原子百分比且至多2〇 原子百分比，Μ佔至少0.5原子百分比且至多2〇原子百分
Mo、Hf、Ta及 W 組 比，並係選自由Ti、V、Υ、Zr、Nb、 成之群之元素；佔至少〇_5原子百分比且至多2〇原子百 分比，並係選自由Τι、V、Zr、Nb、Mo、Hf、Ta及W組成 之群之元素，且M2佔至少0.5原子百分比且至多1〇原子百 分比’並係選自由Li、Mg、Al、Sc、Μη、Y及Te組成之群 之元素。組合兀素或其組合之粉末材料包括混合或摻合該 等組份粉末材料以產生均質或大體上均質粉末調配物。如 104370-960621.doc -23-
1288784 同。金系統之粉末材料組份的產生，該等合金調配物亦可 使用材料科學技術中熟知的各種化學及物理方法中之任何 方法來產生，例如，藉由霧化方法來製造該等調配物以達 .成有利於合金調配物之均質性及形態特徵。亦可採用熟習 ·· 材料科學技術者熟知之其它方法以組合粉末材料及/或^ 成均勻混合物。 在選擇且組合元素或其元素組合之粉末材料以具有有效 用於包含如上所述的合金系統cr-c、Cr_M_C或 C的濺鍍標靶材料之至少一純度值、網目尺寸及粒子形態 之後，產生含有所選合金系統的元素及原子百分數之粉末 調配物。此粉末調配物可經儲存以隨後根據材料科學技術 中熟知的程序來使用，或其可立即用於產生包含所選合金 系統之濺鍍標靶材料。 濺錢標靶材料可藉由緻密化方法來製造，其中粉末之塊 狀物係形成於一形狀或"罐"中，接著經壓實以形成粒間冶 • 金結合。對於使用HIP之緻密化特定實例而言，將元素^ 料混合以產生均勻摻合物，將該等粉末封裝於一金屬容器 中’並將該容器脫氣以避免任何殘留氣體污染該等材料。 熱均衡加壓出現於該容器中，其中在該容器中應用熱及均 衡加壓以壓實粉末，使疏鬆粉末變成稱作”HIp罐,,之敏密 物質。接著，可將該mp罐切成薄片以造成多個濺鍍標= 述’且可將該等標把述製成適當形狀，其可為圓形、:形 或夕邊形。一旦成形元成，則可將該等濺錢標乾放平且以 研磨機拋光或磨光。 104370-960621.doc -24- 1288784 圖4說明具有一具有式cr-C的合金系統之濺鍍標靶材料 的典型微結構。圖5說明具有一具有式Cr_M_c(其中撾為 Mo)的合金系統之濺鍍標乾材料的典型微結構。對於Cr_c 及Cr-M-C合金系統而吕，分別使用心或厘〇碳化物將c引入 濺鍍標靶調配物中。詳言之，圖4說明一掃描電子顯微照 片（SEM) ’其展示藉由壓實cr及Cr2C粉末材料所製造的cr_ C合金中之碳化物相的分佈。圖5說明SEM，其展示藉由壓 實Cr、Mo及MoA粉末材料所製造的Cr_M_c合金中之碳化 物相的分佈，其中Μ係由Mo組成。 儘管已參考所揭示之實施例來說明本發明，熟習此項技 術者應易於理解上文詳述之特定實例及研究僅用於說明本 發明。應瞭解在不悖離本發明精神之情形下可進行各種修 改。因此，本發明僅受下列申請專利範圍限制。 【圖式簡單說明】 圖1描繪用於習知磁記錄媒體之一典型薄膜堆疊； 圖2描繪根據本發明之一態樣之一薄膜堆疊； 圖3展示掃描電子顯微照之一背散射成像模式， 其係藉由對應於Cr- 14C原子百分比（at%)之元素的預合金組 合之粒子截面而獲得； 圖4展示一 SEM顯微照片，其說明藉由壓實cr與Cr2C粉 末摻合物所獲得的Cr-C合金中之碳化物相的分佈；且 圖5展示一 SEM顯微照片，其說明藉由壓實Cr、Mo及 M〇2C粉末摻合物所獲得的cr-Mo-C合金中之碳化物相的分 佈0 104370-960621.doc -25- 1288784 【主要元件符號說明】 101 102 104 105 106 108 400 401 402 404 405 406 408 非磁性基板 晶種層 非磁性底層 層間 上覆層 碳潤滑劑層 磁記錄媒體之例示性薄膜堆疊 基板 晶種層 底層 層間 上覆層 碳潤滑劑層 104370-960621.doc -26-

Claims (1)

1288 Ί:， 爹月二( 修沒)正本 、申請專利範圍·· 1. 一種濺鍍標靶材料，並且 一 合金H其中^含WC或Cr- 多一分比;Μ佔至二… 百分比，並係選自由Ti、v、.Y原子ζ百分比且至多2〇原子 及W組成之群之一 t Nb、M〇、Hf、Ta 20扃早百八u 、， 1佔至少〇·5原子百分比且至多 原子百刀比’並係選自由 Ta及W組成之群之 Hb'Mo'Hf' 至多Η)原子百分比，^且M2佔至少G.5原子百分比且 並係選自由Li、Mg、Al、Sc、 Μη、Y及Te組成之群之一元素。 2 如請求们之減錢標乾材料，其中c進一步佔至少ι〇原子 百分比且至多10原子百分比。 3. 如請求们之機錢料材料，其中c進一步佔至少15原子 百分比且至多8原子百分比。 4. 如請求項1之減錢標乾材料，其中Μ包含Mo。 5·如响求項4之歲錄標乾材料，其中該合金系統係選自由 Cr-20M〇-6C、Cr-2〇M0-2C、Cr-6Mo-4C、Cr-20M〇-4C及 Cr-6Mo-2C組成之群。 6·如請求項1之濺鍍標靶材料，其中該合金系統係選自由 Cr-4C - Cr-15W-5C > Cr*2〇Mo-2Ti-2C A Cr-20Mo-2Ta-2C 組成之群。 7· 一種磁記錄媒體’其包含-基板及至少-底層，該底層 具有一包含Cr-C、Cr-M-C及Cr-MM-MrC之合金系統， 其中C佔至少〇·5原子百分比且至多2〇原子百分比；μ佔 104370-960621.doc !288784 至少〇·5原子百分比且至多2〇原子百分比，並係選 Ti X 曰田 1 、Y、Zr、Nb、Mo、Hf、Ta及 W 組成之群之 一 · 素’ W佔至少〇·5原子百分比且至多2〇原子百分比，並 係選自由Ti、v、Zr、Nb、Mo、Hf、Ta及W組成之群之 疋素；且M2佔至少〇·5原子百分比且至多1〇原子百分 比’並係選自由u、Mg、Α卜Sc、Μη、γ及心組成之群 之一元素。 8. 9· 10, 11. 如明求項7之磁記錄媒體，其中C進一步佔至少1 ·〇原子百 分比且至多1〇原子百分比。 如吻求項7之磁記錄媒體，其中c進一步佔至少15原子百 分比且至多8原子百分比。 如叫求項7之磁記錄媒體，其中Μ包含Μ〇。 如明求項ίο之磁記錄媒體，其中該合金系統係選自由 20M〇-6C、Cr-20Mo-2C、Cr-6Mo-4C、Cr-20M〇-4C及 Cr. 6Mo-2C組成之群。 12, 如#求項7之磁記錄媒體，其中該合金系統係選自由 4C、CM5W-5C、Cr-20M〇-2Ti-2C 及 Cr-20M〇-2Ta-2C 組 成之群。 13·種製造一錢艘標把材料之方法，其包含： ⑷選擇元素或其元素組合之粉末材料以用於一包含 之合金系統， 其中C佔至少〇·5原子百分比且至多20原子百分比； Μ佔至少〇 5 τ、 •原子百分比且至多20原子百分比，並係選 自由 Ti、V、γ、7 Zr、Nb、Mo、Hf、Ta及W組成之群 104370-960621.doc < S. 1288784 之一元素；Ml佔至少Ο.5原子百分比且至多20原子百分 比，並係選自由 Ti、v、Zr、Nb、M〇、HfTaA^ 成之群之-7G素；j_m2佔至少〇 5原子百分比且至多⑺ 原子百分比，並将撰自士 τ · 1糸選自由Ll、Mg ϋ、Mu、Y及 Te組成之群之一元素，且 其中該等粉末材料係經選擇以具有對—缝標把材 料有效之至少一純度值、網目尺寸及粒子形態；及 (bh且σ TL素或其組合之該等所選粉末材料以產生用於 該合金系統之未經壓實調配物；及 ⑷緻密化該未經壓實之調配物以產生一濺鍍標靶材 料 14. 如η月求項13之方法，其中c進一步佔至少1〇原子百分比 且至多10原子百分比。 15. 如μ求項13之方法’其中^進一步佔至少15原子百分比 且至多8原子百分比。 16·如清求項13之方法，其中Μ包含Mo。 17·如印求項16之方法，其中該合金系統係選自由<：1*-2〇]^〇- 6C、Cr-20Mo-2C、Cr-6Mo-4C、Cr-20M〇-4C 及 Cr-6Mo- 2C組成之群。 18.如請求項13之方法，其中該合金系統係選自由Cr_4C、 Cr-15W-5C、Cr_2〇Mo-2Ti-2C 及 Cr-20Mo-2Ta-2C 組成之 群ο 19·如咕求項13之方法，其中該元素組合包含路合金。 20·如吻求項19之方法，其中該鉻合金包含碳化鉻。 104370-960621.doc 1288784 2 1.如請求項13之方法，其中該元素組合包含碳化物或含碳 母合金。 2 2.如請求項13之方法，其中該碳化物或含碳母合金係選自 由 Ti-C、V-C、Y_C、Zr_C、Nb-C、Mo_C、Hf-C、Ta-C 及 W-C、Li-C、Mg-C、Al-C、Sc-C、Mn-C、Y-C及 Te-C 組成之群。
9 104370-960621.doc 1288784 七、指定代表囷： (一) 本案指定代表圖為：第（2)圖。 (二) 本代表圖之元件符號簡單說明： 400 磁記錄媒體之例示性薄膜堆疊 401 基板 402 晶種層 404 底層 405 層間 ,406 上覆層 408 碳潤滑劑層 八、本案若有化學式時，請揭示最能顯示發明特徵的化學式： (無） 〆 w' 104370-960621.doc
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