[發明專利]一種制備高性能鐵磁性靶材的方法

有效

• 申請號: 202011640847.8
• 申請日: 2020-12-31
• 公開（公告）號: CN112808833B
• 公開（公告）日: 2023-01-10
• 發明（設計）人: 羅俊鋒;張巧霞;徐國進;張博厚;李勇軍;龐欣;熊曉東;馮昭偉;滕海濤
• 申請（專利權）人: 有研科技集團有限公司
• 主分類號: B21D22/14
• 分類號: B21D22/14;C23C14/34;C23C14/35
• 代理公司: 北京眾合誠成知識產權代理有限公司 11246
• 代理人: 陳波

本發明公開了屬于靶材制備技術領域的一種制備高性能鐵磁性靶材的方法。該方法包括將鐵磁性靶坯通過旋壓使靶坯均勻變形的步驟。利用本發明方法制備的鐵磁性金屬靶材透磁率高、均勻性好。

技術領域

本發明屬于靶材制備技術領域，特別涉及一種制備高性能鐵磁性靶材的方法。

背景技術

磁控濺射技術是利用磁場控制輝光放電產生的等離子體來轟擊出靶材表面的粒子并使其沉積到基片表面的一種技術，制備的薄膜致密度高、附著力強，是半導體領域制備金屬電子薄膜的主要方法之一。但是，對于高導磁性靶材，特別是Fe、Co、Ni及合金等高飽和磁感應強度的靶材，由于材料具有對磁場屏蔽的作用，往往很難發生濺射。解決這一根本問題的辦法是降低材料的磁導率，降低鐵磁性材料磁屏蔽效應，增加靶材表面磁場。通常定義濺射磁場中近靶材表面同一位置有靶材存在時的磁場強度和無靶時的磁場強度之比為透磁率(PTF)。透磁率越高，靶材表面的磁場強度越高，靶材越容易發生濺射。

影響鐵磁性靶材透磁率的因素有很多，主要包括微觀組織織構、厚度及內應力等因素。通過增加靶材內應力，可以有效抑制鐵磁性材料中磁疇的轉動，這樣可以降低磁性材料的飽和磁感應強度，進而降低靶材磁導率。因此，鐵磁性靶材可以通過變形來提高透磁率。為了增加應力，專利US5468305采用對靶坯進行冷軋，引入應力，降低NiPtCr合金靶材磁導率。專利US1586877采用拉伸變形提升靶材透磁率。由于鐵磁性靶材透磁率影響著濺射速率，因此，為了保證薄膜均勻性，需要保證靶材透磁率具有較高的均勻性。然而，采用以上專利方法提高靶材透磁率，都會由于應力分布不均勻而使靶材透磁率不均勻，導致靶材使用壽命或濺射薄膜性能無法滿足半導體器件或集成電路芯片的嚴格要求。

發明內容

為了克服常規方法制備的靶坯透磁率較低、無法滿足正常濺射使用的問題。本發明的目的在于提供一種制備高性能鐵磁性靶材的方法，具體技術方案如下：

一種制備高性能鐵磁性靶材的方法，包括將鐵磁性靶坯通過旋壓使靶坯均勻變形的步驟。本發明所述的鐵磁性靶坯材質為含有鐵磁性能的材質，如高純Co、Ni、Co-Fe、Ni-Fe或Pt≤30wt％的Ni-Pt合金等。

進一步地，所述鐵磁性靶坯的初始厚度3-5mm，鐵磁性靶坯優選為圓形靶坯。

進一步地，所述旋壓為以圓形鐵磁性靶坯圓心為中心點進行旋壓，通過旋壓控制靶坯厚度與形狀。

優選地，所述旋壓用模具底部設置永磁鐵，使靶坯可固定在模具表面。

進一步地，所述旋壓總的壓下變形量為5％-30％，壓下道次變形量5％-15％。旋壓主軸轉速300-2000轉/分鐘，旋輪進給速度50-300米/分鐘。旋壓后靶坯形狀為平面型、球面型或異型。

進一步地，旋壓前，鐵磁性靶坯通過將高純鐵磁性金屬鑄錠進行鍛造、軋制、再結晶熱處理得到板坯，對所得板坯機加工為圓形靶坯制得。其中，再結晶熱處理的參數為300-1000℃，具體需要根據材料種類確定。

旋壓后，對所得靶坯進行焊接、機加工，得到鐵磁性靶材。

相比所述板坯，利用本發明方法得到的鐵磁性靶材透磁率增加20％以上，圓周方向透磁率波動≤1％。

本發明的有益效果為：本發明通過旋壓變形提升靶材透磁率，進而提升濺射速率。利用本發明方法旋壓后的靶坯表面光亮，制備的鐵磁性金屬靶材透磁率高、均勻性好；利用自動數控旋壓設備可批量制備出高透磁、高均勻性的鐵磁性靶材，適用于半導體器件及集成電路芯片制造領域。

附圖說明

圖1為平面型鐵磁性靶坯旋壓示意圖。

圖2為球面型鐵磁性靶坯旋壓示意圖。

圖3為異型鐵磁性靶坯旋壓示意圖。