KR20070077427A

KR20070077427A - 방향성 응고를 이용하여 제조된 자기 스퍼터 타겟

Info

Publication number: KR20070077427A
Application number: KR1020060045574A
Authority: KR
Inventors: 컨켈 번드; 롱 데비드; 지아니 아델로아하브; 다스 아니르밴; 준휘
Original assignee: 헤래우스 인코포레이티드
Priority date: 2006-01-23
Filing date: 2006-05-22
Publication date: 2007-07-26
Also published as: CZ2006199A3; EP1811050A3; SG134200A1; EP1811050A2; CN101008075A; JP2007197811A; TW200728485A; US20070169853A1

Abstract

스퍼터 타겟은 타겟 표면, 배후면, 상기 타겟 표면과 상기 배후면 사이의 두께를 갖는 금속 합금을 포함한다. 상기 타겟 표면과 배후면은 상기 금속 합금의 외부 표면이다. 상기 금속 합금은 상기 두께를 따라 두께 방향성을 갖는다. 상기 타겟 표면은 상기 두께 방향에 수직이다. 상기 금속 합금은 상기 전 두께에 걸쳐서 단일한 실질적으로 균질한 미세구조 존을 가진다. 상기 금속 합금은 나아가 수지상 결정들을 포함한다. 상기 타겟 표면의 수지상 결정들은 실질적 한 방향을 따라 방위를 갖고, 상기 금속 합금의 중앙 면의 수지상 결정들은 상기 실질적 같은 한 방향에 따라 방위를 갖는다. 스퍼터 타겟은 코발트계 합금(cobalt-based alloy)일 수 있으며, 상기 타겟 표면에 수직한 방위를 갖는 육방밀집구조의 [0001] 방향으로 방위를 갖을 수도 있다. 상기 스퍼터 타겟은 온도 구배를 통한 최적으로(at a first rate)로 상기 금속 합금을 회수(withdraw)함으로써, 근접-평형 온도 조건에서 방향성 응고에 의해서 형성 가능하다. 상기 스퍼터 타겟은 데이터 저장을 위해서 기판 위에 하나 혹은 그 이상의 자기 층을 형성하기 위한 것이다.

스퍼터 타겟(sputter target), 방향성 응고(directional solidification)

Description

방향성 응고를 이용하여 제조된 자기 스퍼터 타겟{MAGNETIC SPUTTER TARGETS MANUFACTURED USING DIRECTIONAL SOLIDIFICATION}

도 1은 본 발명의 일실시예에 따른, 스퍼터 타겟을 도시한 도면이다.

도 2는 본 발명의 한 측면에 따른, 스퍼터 타겟의 타겟 표면의 일부분을 도시한 도면이다.

도 3은 본 발명의 또 다른 측면에 따른, 스퍼터 타겟의 일측의 단면도를 도시한 도면이다.

도 4는 본 발명의 또 다른 측면에 따른, 스퍼터 타겟의 타겟 표면의 일부분을 도시한 도면이다.

도 5는 본 발명의 또 다른 측면에 따른, 스퍼터 타겟의 중앙면의 일부분을 도시한 도면이다.

도 6은 본 발명의 또 다른 측면에 따른, 방향적으로 응고화된 금속 합금을 도시한 도면이다.

도 7은 스퍼터 타겟의 타겟 표면을 일부분을 도시한 도면이다.

도 8은 스퍼터 타겟의 중앙면의 일부분을 도시한 도면이다.

도 9는 본 발명의 일실시예에 따른 스퍼터 타겟을 도시한 도면이다.

본 발명은 스퍼터 타겟에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 개선된(improved) 미세구조(microstructural)의 균질성(homogeneity)과 피티에프(PTF, pass through flux)를 갖는 스퍼터 타겟 및 자기 박막 물질과 같이 그로부터 제조된 물질에 관한 것이다.

음극 스퍼터링 프로세스는 바람직한 기판 위에 박막 물질의 적층을 위해 널리 사용된다. 특별하게도, 자기 박막 물질은 음극 스퍼터링 프로세스를 통하여 제조될 수 있다. 향상된 자기 저장 매체의 요구의 증가와 더불어, 향상된 자기적 특성과 균일성을 가지는 자기 매체의 박막에 대한 필요도 증가하고 있다. 이러한 원하는 속성(attributes)을 가지는 박막을 얻기 위해서는, 개선된 미세구조의 균질성을 갖는 스퍼터 타겟을 사용하는 것이 필요하다.

스퍼터 타겟의 미세구조의 균질성을 개선하기 위한 시도로서, 열역학적 작업에 따른 진공 유도 융해(VIM, vacuum induction melting)와 잉곳(ingot) 응고화(solidification)를 이용한 프로세스가 있다. 이러한 기술들은 롤링(rolling) 과 열처리와 같은 열역학적 작업 프로세스에 의해 필요한 소요되는 제조 시간 때문에 효율적인 면에서 한계가 있다. 더구나, 이러한 프로세스들은 합금을 롤링하기가 난이한 것(difficult-to-roll alloys)과 더불어 열역학적인 작업 동안의 잉곳 크랙킹(cracking)의 위험이 더 높기 때문에 낮은 연성의 합금으로 구성된 스퍼터 타겟의 수율을 중대하게 제한할 수 있다. 게다가, 롤링과 열처리 프로세스 윈도 우(window)의 약간의 편차는 타겟의 두께를 가로질러(예를 들면 스퍼터 방향) 선례없는(un-precedent) 미세구조의 불균질성을 초래할 수도 있다.

게다가, 음극 스퍼터링 프로세스 동안의 충분한 정도의 물질의 제거와 적층을 위해서는 스퍼터 타겟에 적용된 자기장의 피티에프(PTF)는 결정적(critical)이다. 낮은 피티에프(PTF)는 타겟을 스퍼터링을 위한 더 높은 전압/전력 보상치를 필요로 하고, 따라서 극대화된 이용(maximum utilization)을 제한한다. 상술되어 논의된 열역학적 작업에 이은 표준 응고화 방법에 의한 피티에프(PTF, pass through flux)를 개선하기 위한 기술은 높은 비용, 오랜 프로세싱 시간, 낮은 수율 등의 문제점이 있었다.

이에, 미세구조의 균질성과 피티에프(PTF, pass through flux)를 개선시키기 위한 스퍼터 타겟이 필요하다. 본 발명은 이러한 필요성을 만족시키고, 다른 장점들을 제공한다.

본 발명은 상기와 같은 종래 기술을 개선하기 위해 안출된 것으로서, 이전에 가능했던 것보다 개선된 미세구조의 균질성과 높은 피티에프(PTF)를 갖는 스퍼터 타겟을 제공한다. 스퍼터 타겟은 근접-평형(near-equilibrium) 온도 조건에서 온도구배(temperature gradient)를 통해 최적으로(at a first rate) 금속 합금을 회수(withdrawing)시킴으로써, 방향성으로(directionally) 응고화(solidify)시켜 형성된다. 그러므로 제조된 스퍼터 타겟은 실질적으로(substantially) 두께 전체에 걸쳐 단일하고 실질적으로 균질한 미세구조 존(zone)을 가진다.

상기의 목적을 이루고 종래기술의 문제점을 해결하기 위하여 본 발명은 금속 합금을 포함하는 스퍼터 타겟을 제공한다. 금속 합금으로 구성된 스퍼터 타겟에 있어서, 상기 금속 합금은 타겟 표면(target surface), 배후면(rear surface) 및 상기 타겟 표면과 상기 배후면 사이의 두께를 갖고, 상기 타겟 표면과 상기 배후면은 상기 금속 합금의 외부 표면을 이루고, 상기 금속 합금은 실질적으로(substantially) 상기 두께 전체에 걸쳐 단일하고 실질적으로 균질한 미세구조 존(zone)을 갖는 것을 특징으로 하는 금속합금으로 구성된 스퍼터 타겟을 제공한다.

본 발명의 또 다른 일측에 따르면, 금속 합금으로 구성된 스퍼터 타겟에 있어서, 타겟 표면, 배후면, 상기 타겟 표면과 배후면 사이의 두께를 갖고, 상기 타겟 표면과 배후면은 상기 금속 합금의 외부 표면을 이루고, 실질적으로 단일 방향의 방위를 갖는 타겟 표면의 수지상 결정들 및 실질적으로 동일한 단일 방향의 방위를 갖는 상기 금속 합금의 중앙 면의 수지상 결정들을 가지는 금속 합금으로 이루어진 것을 특징으로 하는 금속 합금으로 구성된 스퍼터 타겟이 제공된다.

본 발명의 또 다른 일측에 의하면, 금속 합금으로 구성된 스퍼터 타겟에 있어서, 상기 금속 합금은 코발트계 합금(cobalt-based alloy)이고, 타겟 표면, 배후면 및 상기 타겟 표면과 상기 배후면 사이의 두께(thickness)를 가지며, 상기 타겟 표면과 상기 배후면은 상기 금속 합금의 외부 표면을 이루고, 상기 타겟 표면은 상기 두께의 방향과 실질적으로 수직(normal)이고, 상기 금속 합금의 육방밀집구 조(HCP, hexagonal close-packing)의 [0001]방향은 상기 타겟 표면과 실질적으로 수직인 방위를 갖는 것을 특징으로 하는 금속 합금으로 구성된 스퍼터 타겟이 제공된다.

이하에서는 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 일실시예를 상세히 설명한다.

도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 스퍼터 타겟이 도시된 도면이다. 도 1을 참조하면, 스퍼터 타겟(100)은 금속 합금을 포함한다. 금속 합금은 타겟 표면(101), 배후면(103), 측면(104)과 같은 면을 가진다. 상기 금속 합금은 나아가 타겟 표면(101)과 배후면(103) 사이의 두께(102)를 가진다. 상기 타겟 표면(101)은 상기 금속 합금의 외부 표면으로서 두께 방향(106)에 본질적으로 수직이다. 상기 측면(104)도 또한 상기 금속 합금의 외부 표면이다. 배후면(103)은 상기 금속 합금의 외부 표면이고 본질적으로 두께 방향(106)에 수직이고, 타겟 표면(101)에 평행한 면이다. 본 발명의 일실시예에 따른면, 상기 금속 합금은 아래에서 더 자세히 설명될, 두께(102) 전체를 걸쳐 단일하고 실질적으로 균질한 미세구조 존을 갖는다. 본 발명의 또 다른 일실시예에 따르면, 스퍼터 타겟(100)은 타겟 표면(101)과 배후면(103)사이에 배치된 중앙면(105)을 더 포함할 수 있다. 도 1에 예시적으로 구체화된 스퍼터 타겟(100)의 금속 합금은 Co-5Ta-5Zr 이다.

방향성 응고(directional solidification)는 응고화 구조들(solidification structures)(예, 수지상 결정들)이 우선적으로(preferentially) 성장하도록 가능하게 하며, 융액(melt) 전체에 걸쳐, 특별한 방향(예를들면, 성장 혹은 응고화 방향)을 따라 균질적으로 안정화가 가능케 하는 응고화 프로세스이다. 방향성 응고 동 안, 상기 융액(예를 들어, 응고화될 금속 혹은 금속 합금의 융해물)을 포함하는 세라믹 피복 몰드(ceramic investment mold) 같은 도가니는 일정한 열적 구배가 방향성 응고 동안 융액 전체에 걸쳐 유지되는, 제어 가능한(controllable) 용광로 혹은 유도 열 장치(induction heating device)를 통해서 특정 회수 속도로 당겨진다. 응고화가 평형 온도 조건 근처에서 발생할 때, 미세구조의 특징은 응고화 방향(즉 회수 방향에 반대방향)에 우선적 방위(preferentially oriented)를 갖는다. 결정학적인 방향뿐만 아니라 미세구조의 외관적인 면에서의 방향성 혹은 이방성은 구조적 혹은 기능적인 성질(즉, 자기적 성질)에 관한 이방성(anisotropy)에 이르도록 한다.

이러한 우선적 방향이 도 2에 도시되어 있는데, 이는 도 1의 스퍼터 타겟(100)의 타겟 표면(101)의 A영역을 확대하여 묘사한 것으로서, 타겟 표면(101)의 미세구조 특징(111, 112)들이 보여진다. 도 2는 전형적인 방향적으로 응고화된 Co-5Ta-5Zr 합금의 미세구조를 보여준다. Co, Ta 및 Zr으로 구성된 밝은 상을 가지는 부분, 및 반면에 Co, Ta으로 우세하게 구성된 어두운 상을 가지는 전형적인 이상(biphasic) 구조가 관찰된다. 수지상의 위상(phase)은 성장 방향을 따라 우선적 방위를 갖는다. 이러한 미세구조 특징의 우선적 방위(preferential orientation)의 결과로서, 전개되는(evolved) 응고화 미세구조는 응고화 방향(예를들면, 성장 방향)을 따라 실질적으로 균질적이다. 방향성 응고 과정 동안의 융액 전체가 겪는 일정한(uniform) 열적 구배 때문에 응고화된 수지상의 상태의 모양이나 크기에 관한 미세구조의 특징들은 금속 합금의 타겟 표면(101)과 중앙 면(105) 에서 스퍼터 타겟(100)의 두께(102) 전체에 걸쳐 미세구조 균질(예를들면, 단일하고 실질적으로 균질한 미세구조 영역)을 나타내며 실질적으로 동일하거나 유사하게 관찰된다. 도 3은 스퍼터 타겟(100)의 B 영역의 부분적인 단면도를 도시한 것으로서, 두께 방향(106)을 따라 실질적으로 균질한 미세구조 존(110)을 나타낸다. 일정하게 방향성을 가진 수지상의 구조들이 상기 타겟 두께에 걸쳐서 관찰된다.

스퍼터 타겟의 미세구조의 균질성은 타겟의 스퍼터링에 의한 코팅된 미세구조 균질성을 개선시킨다. 본 발명의 기판위에 하나 혹은 그 이상의 스퍼터 타겟은 데이터 저장을 위한 자기 층을 스퍼터링하는데 사용된다. 택일적으로, 본 발명의 스퍼터 타겟은 반도체 기판 위에 도전성 층들을 스퍼터링하거나, 광학적 박막들(optical thin films)을 스퍼터링하거나 혹은 다른 스퍼터링 응용과 관계되는 곳에 사용될 수 있다.

도 1의 타겟 표면(101)의 영역 C와 스퍼터 타겟(100)의 중앙 면(105)의 D 영역이 도 4와 도 5에 각각 도시되어 있다. 본 발명의 일실시예에 의하면, 스퍼터 타겟(100)은 수지상 결정들(205, 206)을 포함할 수 있다. 타겟 표면(101)에서의 수지상 결정들(205)은 실질적으로 한 방향(401)(예를 들면, 성장 방향)으로 방위를 갖고, 금속 합금의 중앙 면(105)에서의 수지상 결정(206)도 실질적으로 같은 방향(401)(예를 들면, 성장 방향)으로 방위를 갖는다.

도 6를 참조하면, 본 발명의 한 측면에 따라, 방향성 응고화된 금속 합금(600)이 도시되어 있다. 본 발명의 한 측면에 따라, 금속 합금(600)은 예를 들어 제한없이 코발트(Co), 철(Fe), 니켈(Ni), 크롬(Cr), 백금(Pt), 붕소(B), 구 리(Cu), 금(Au), 티타늄(Ti), 바나듐(V), 이트륨(Y), 지르코늄(Zr), 니오브(Nb), 몰리브덴(Mo), 루테늄(Ru), 로듐(Rh), 란탄(La), 하프늄(Hf), 탄탈(Ta), 텅스텐(W) 또는 이리듐(Ir)의 하나 혹은 그 이상의 금속을 포함하는 금속들 중 선택된 둘 혹은 그 이상의 금속으로 이루어진다. 본 발명의 또 다른 측면에 의하면, 금속 합금(600)은 하나 혹은 그 이상의 금속들로 이루어진다.

본 발명의 또 다른 실시예에 의하면, 금속 합금(600)은 예를 들면, Co-(5-25)Cr-(5-25)Pt-(5-20)B-(1.5-7.5)Cu 또는 Au의 at.%(atomic percent) 혹은/및 (1.5-7.5)X at.% (여기서, X= Ti, V, Y, Zr, Nb, Mo, Ru, Rh, La, Hf, Ta, W 혹은 Ir)와 같이, 길이방향(Longitudinal)의 자기 기록에서의 자기층들(magnetic layers)을 위한 낮은 요소(Cr 함유량 > 18 at.%(atomic percent))에서 높은 요소(Cr 함유량 < 18 at.%(atomic percent))까지 넓은 범위의 코발트 합금을 포함한다.

본 발명의 또 다른 실시예에 의하면, 금속 합금(600)은 예를 들어, Co-(5-30)Cr, Co-(5-30)Cr-(2-15)Ta 같이, 길이방향(Longitudinal)의 자기 기록에서의 간층들(interlayers)의 스퍼터링을 위한 구성적 범위를 갖는 코발트계 합금일 수 있다.

본 발명의 또 다른 실시예에 의하면, 금속 합금(600)은 연자성(soft magnetic) 하층들(underlayers)과 수직 자기 기록을 위한 APC(anti-parallel coupled pinned layers)의 스퍼터링을 위한 Co-Ta-Zr, Co-Nb-Zr, Fe-Co-B, Fe-Co-Cr-B, Fe-Co-Ni-B, Co-Fe, Ne-Fe 및 Ni-Mn 와 같은 가능한 구성 요소 비를 갖는 코 발트계, 철계, 니켈계 합금일 수 있다.

본 발명의 또 다른 실시예에 의하면, 금속 합금(600)은 코발트(Co), (0~5 at.%)탄탈(Ta),(0~5 at.%)지르코늄(Zr)을 포함할 수 있다.

본 발명의 실시예에 의하면, 금속 합금(600)은 Co-5Ta-5Zr 와 같은 코발트계 합금일 수 있다. 또 다른 실시예에 의하면 금속 합금은 금속 기재(meatal-based) 합금 혹은 금속 화합물일 수 있다.

금속 합금(600)은 회수 방향 [001]으로 방향성 응고 동안 융액 전체에 걸쳐 일정한(uniform) 열적 구배가 유지되고, 제어가능(controllable)한 용광로 혹은 유도 열 장치를 통해서 회수(withdraw)된다. 방향성 응고 동안 응고화가 근접 평형(near-equilibrium) 온도 조건 근처에서 발생하면, 낮은 온도의 육방밀집구조(HCP)의 코발트(Co) 상 안정성(phase stabilization)이 선호된다. 그러므로, 면심입방구조(FCC)의 코발트 상보다는 육방밀집구조(HCP)의 코발트 상의 상대적 비율이 증가한다. 그 결과로써, 상기 육방밀집구조의 [0001] 방향(즉, 육방밀집구조 기저면에 수직인 표면)은 금속 합금의 상기 표면(601)과 54°의 각도를 이루며 우선적 방위를 갖는다. 기저(basal)의 육각의 면(texture)이 스퍼터링 동안의 발생하는 자기력선(602)에 평행하다면 가장 높은 피티에프(PTF)가 얻어질 수 있다. 그러므로, 금속 합금(600)의 표면(601)에 대하여 36°각도의 타겟 표면이 이루어진 금속 합금(600)을 가공함으로써(예를 들어 도 6의 단면(603)을 따라 자름), 그것에 의하여 그렇게 제조된 스퍼터 타겟의 피티에프(PTF)의 증가에 의해, [0001] 방향은 금속 합금(600)으로부터 만들어진 스퍼터 타겟의 타겟 표면과 수직으로 향하게 할 수 있다.

아래의 표 1은 진공 유도 융해, 잉곳 캐스팅 및 부수적인 열역학적 가공 작업으로 응고화된 스퍼터 타겟과 비교하여 본 발명의 일실시예에 따른 스퍼터 타겟의 피티에프(PTF)적인 면에서의 장점을 나타낸 표이다.

	방향성 응고된 스퍼터 타겟	열역학적 가공 작업된 스퍼터 타겟
구성	Co-5Ta-5Zr	Co-6Ta-4Zr
피티에프(PTF)	15%	5%

상기 본 발명의 방향적으로 응고된 스퍼터 타겟의 피티에프(PTF)(pass through flux)는 적어도 10% 인 것이 바람직하다.

Co-6Ta-4Zr 구성을 갖는 열역학적 가공작업을 거친 스퍼터 타겟의 타겟 표면 및 중앙 면의 미세구조가 도 7과 8에 각각 도시되어 있다. 본 발명의 스퍼터 타겟과는 대조적으로 응고화된 수지상 결정 상(phase)들(701, 801)의 방위, 형상 및 크기에 관한 미세구조에서의 실질적 차이점이 타겟 표면(도 7)과 스퍼터 타겟의 중앙 면(도 8)에서 보여진다. 타겟 표면에서, 제1의(primary) 수지상 결정 위상(예로 어두운 구조들)의 상기 미세구조들은 제1 위상(primary phase)의 미세구조들이 더 굵고 등축인 중앙 면에서 보다 더 원주형(columnar)이며 얇다. 어떠한 평면도 관찰된 성장 방향에 따른 선호되는 방향이 아니다.

도 3 및 도 4를 참조하여 비교하면, 본 발명의 스퍼터 타겟(100)의 타겟 표면(101)에서의 수지상 결정들(205)의 실질적(substantial) 부분들의 크기들은 본 발명의 스퍼터 타겟(100)의 중앙 면(105)에서의 수지상 결정(206)의 실질적(substantial) 부분들의 크기와 실질적으로 비슷하다는 것은 명백하다. 도 7과 도 8을 참조하여 비교하면, 열역학적 가공작업을 거친 스퍼터 타겟의 타겟 표면에서의 수지상 결정들(701)의 실질적 부분들의 크기들은 열역학적 작업을 거친 스퍼터 타겟의 중앙 면에서의 수지상 결정들(801)의 실질적 부분들의 크기와 실질적으로 비유사하다는 것은 명백하다.

도 3 및 도 4를 참조하여 좀 더 비교하면, 본 발명의 스퍼터 타겟(100)의 타겟 표면(101)에서의 수지상 결정들(205)의 실질적 부분들의 형상은 본 발명의 스퍼터 타겟(100)의 중앙 면(105)에서의 수지상 결정들(206)의 실질적 부분들의 형상과 유사하다는 것은 명백하다. 도 7과 도 8을 참조하여 좀 더 비교하면, 열역학적 작업을 거친 타겟 표면에서의 수지상 결정들(701)의 실질적 부분들의 형상은 열역학적 작업을 거친 중앙 면에서의 수지상 결정들(801)의 상당한 부분들의 형상과 비유사하다.

본 발명의 한 측면에 의하면, 타겟 표면에서의 수지상 결정들의 실질적 부분은 1mm² (예를 들면 한 모서리가 1mm인 정사각형)혹은 그 이상의 면적을 점유하고 금속 합금의 중앙 면에서의 수지상 결정들의 실질적 부분도 약 1mm² (예를 들면 한 모서리가 1mm인 정사각형)혹은 그 이상의 면적을 갖는다.

도 9를 참조하면, 본 발명의 또 다른 측면에 의한 스퍼터 타겟이 도시되어 있다. 스퍼터 타겟(900)은 코발트계 합금인 금속 합금을 포함한다. 금속 합금은 타겟 표면(901), 측면(904), 배후면(903)을 갖는다. 상기 금속 합금은 또한 상기 타겟 표면(901)과 상기 배후면(903)사이에 두께(902)를 갖는다. 나아가 상기 금속 합금은 두께(902)를 따라 실질적으로 두께 방향(906)을 갖는다. 상기 타겟 표면(901)과 상기 배후면(903)은 상기 금속 합금의 외부 면이다. 상기 금속 합금은 나아가 타겟 표면(901)과 θ각도를 이루는 육방밀집구조의 [0001] 방향으로 방위를 갖는다. 본 발명의 한 측면에 따라, 상기 금속 합금의 육방밀집구조의 [0001]방향은 상기 타겟 표면(901)에 수직한 0~10°범위의 각도를 이루는 방향으로 방위를 갖는다. 본 발명의 다른 측면에 따라, 상기 금속 합금의 육방밀집구조의 [0001]방향은 상기 타겟 표면(901)에 상당하게 수직한 방향을 이룬다.

도 1과 도 9에 도시된 스퍼터 타겟은 평면(planar)의 타겟 표면과 배후면으로 보여지는 반면에, 본 발명이 속하는 기술에 관한 통상의 지식을 가진 자에게는 본 발명의 범위 이내의 스퍼터 타겟은 다른 모양으로 변형되어 만들어질 수 있다는 것은 명백하다. 예를 들면, 한정되는 것은 아니지만, 본 발명의 스퍼터 타겟은 타겟 표면과 배후면이 원통의 부분으로서 정의되는 기판으로부터 각각 가까이 혹은 멀리에서 접하는 원통형의 고체 모양의 회전가능한 스퍼터 타겟일 수 있다. 택일적으로, 본 발명의 스퍼터 타겟은 홈이 있거나(grooved) 그렇지 않으면 조직이 있는 타겟 표면을 갖거나 혹은 매끄럽고 계단모양의 굴곡을 갖는 비평면(non-planar)의 타겟 표면을 가질 수 있다.

이상과 같이 본 발명은 비록 한정된 실시예와 도면에 의해 설명되었으나, 본 발명은 상기의 실시예에 한정되는 것은 아니며, 이는 본 발명이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이러한 기재로부터 다양한 수정 및 변형이 가능하다. 따라서, 본 발명 사상은 아래에 기재된 특허청구범위에 의해서만 파악되어야 하고, 이의 균등 또는 등가적 변형 모두는 본 발명 사상의 범주에 속한다고 할 것이다.

본 발명에 의하면, 이전에 가능했던 것보다 개선된 미세구조의 균질성과 높은 피티에프(PTF)를 갖는 스퍼터 타겟이 제공된다. 스퍼터 타겟은 근접 평형 온도 조건에서 온도구배(temperature gradient)를 통한 최적으로(at a first rate) 금속 합금을 회수함으로써, 방향성 응고를 통해 형성된다. 그러므로 제조된 스퍼터 타겟은 실질적으로 전 두께에 걸쳐 단일하고 실질적으로 균질한 미세구조 존(zone)을 가진다.

Claims

금속 합금으로 구성된 스퍼터 타겟에 있어서,

상기 금속 합금은 타겟 표면(target surface), 배후면(rear surface) 및 상기 타겟 표면과 상기 배후면 사이의 두께를 갖고,

상기 타겟 표면과 상기 배후면은 상기 금속 합금의 외부 표면을 이루고,

상기 금속 합금은 실질적으로(substantially) 상기 두께 전체에 걸쳐 단일하고 실질적으로 균질한 미세구조 존(zone)을 갖는 것을 특징으로 하는 금속합금으로 구성된 스퍼터 타겟.
제1항에 있어서,

상기 스퍼터 타겟은 온도 구배(gradient)를 통해 최적으로(at a first rate) 금속 합금을 회수(withdraw)함으로써, 근접 평형(near-equilibrium) 온도 조건에서 응고화시켜 형성된 것임을 특징으로 하는 금속합금으로 구성된 스퍼터 타겟.
제1항에 있어서,

상기 금속 합금은 복수의 수지상 결정들(dendrites)을 포함하고, 실질적으로 모든 상기 복수의 수지상 결정들의 성장 방향을 따라 우선 방위(preferentially oriented)를 갖는 것을 특징으로 하는 금속합금으로 구성된 스퍼터 타겟.
제1항에 있어서,

상기 금속 합금은 실질적으로 상기 타겟 표면의 제1 수지상 결정 방향에 따른 방위(oriented)를 갖는 복수의 제1 수지상 결정들과,

실질적으로 상기 금속 합금의 중앙 면의 제2 수지상 결정 방향에 따른 방위를 갖는 복수의 제2 수지상 결정들을 포함하고,

상기 제1 수지상 결정 방향은 상기 제2 수지상 결정 방향과 평행한 것을 특징으로 하는 금속합금으로 구성된 스퍼터 타겟.
제1항에 있어서,

상기 금속 합금은 상기 타겟 표면의 수지상 결정들의 모양이 상기 금속 합금의 중앙 면의 수지상 결정들의 모양과 유사한 수지상 결정들을 포함하는 것을 특징으로 하는 금속합금으로 구성된 스퍼터 타겟.
제5항에 있어서,

상기 타겟 표면의 상기 수지상 결정들은 적어도 1mm² 의 면적을 갖고, 상기 금속 합금의 상기 중앙 면의 상기 수지상 결정들은 적어도 1mm² 의 면적을 갖는 것을 특징으로 하는 금속합금으로 구성된 스퍼터 타겟.
제1항에 있어서,

상기 금속 합금은 상기 타겟 표면의 수지상 결정들의 크기가 상기 금속 합금의 중앙 면의 수지상 결정들의 크기와 유사한 수지상 결정들을 포함하는 것을 특징으로 하는 금속합금으로 구성된 스퍼터 타겟.
제7항에 있어서,

상기 타겟 표면의 상기 수지상 결정들은 적어도 1mm² 의 면적을 갖고, 상기 금속 합금의 상기 중앙 면의 상기 수지상 결정들 결정들은 적어도 1mm² 의 면적을 갖는 것을 특징으로 하는 금속합금으로 구성된 스퍼터 타겟.
제1항에 있어서,

상기 금속 합금은 코발트(Co), 0~5 at.%(atomic percent)의 탄탈(Ta), 및 0~5 at.%의 지르코늄(Zr)을 포함하는 것을 특징으로 하는 금속합금으로 구성된 스퍼터 타겟.
제1항에 있어서,

상기 스퍼터 타겟은 데이터 저장을 위해서 기판 위에 하나 이상의 자기 층을 형성하기 위한 것임을 특징으로 하는 금속합금으로 구성된 스퍼터 타겟.
금속 합금으로 구성된 스퍼터 타겟에 있어서,

타겟 표면, 배후면, 상기 타겟 표면과 배후면 사이의 두께를 갖고, 상기 타겟 표면과 배후면은 상기 금속 합금의 외부 표면을 이루고,

실질적으로 단일 방향의 방위를 갖는 타겟 표면의 수지상 결정들 및 실질적으로 동일한 단일 방향의 방위를 갖는 상기 금속 합금의 중앙 면의 수지상 결정들을 가지는 금속 합금으로 이루어진 것을 특징으로 하는 금속 합금으로 구성된 스퍼터 타겟.
제11항에 있어서,

상기 금속 합금은 방향성 응고(directional solidification)에 의해 형성된 것임을 특징으로 하는 금속합금으로 구성된 스퍼터 타겟.
제11항에 있어서,

상기 금속 합금은 코발트(Co), 니켈(Ni), 또는 철(Fe)로 이루어진 군에서 적어도 하나를 포함하는 것을 특징으로 하는 금속합금으로 구성된 스퍼터 타겟.
제11항에 있어서,

상기 금속 합금은 코발트(Co), 철(Fe), 니켈(Ni), 크롬(Cr), 백금(Pt), 붕소(B), 구리(Cu), 금(Au), 티타늄(Ti), 바나듐(V), 이트륨(Y), 지르코늄(Zr), 니오브(Nb), 몰리브덴(Mo), 루테늄(Ru), 로듐(Rh), 란탄(La), 하프늄(Hf), 탄탈(Ta), 텅스텐(W) 또는 이리듐(Ir)으로 이루어진 군에서 적어도 하나를 포함하는 것을 특 징으로 하는 금속합금으로 구성된 스퍼터 타겟.
제11항에 있어서,

상기 금속 합금은 코발트(Co), 0~5 at.%(atomic percent)의 탄탈(Ta), 및 0~5 at.%의 지르코늄(Zr)을 포함하는 것을 특징으로 하는 금속합금으로 구성된 스퍼터 타겟.
제11항에 있어서,

상기 수지상 결정들은 성장 방향을 따른 우선 방위를 갖는 것을 특징으로 하는 금속합금으로 구성된 스퍼터 타겟.
제11항에 있어서,

상기 스퍼터 타겟은 데이터 저장을 위해서 기판 위에 하나 혹은 그 이상의 자기 층을 형성하기 위한 것임을 특징으로 하는 금속합금으로 구성된 스퍼터 타겟.
제11항에 있어서,

상기 금속 합금은 자기적 특성을 갖는 것을 특징으로 하는 금속합금으로 구성된 스퍼터 타겟.
금속 합금으로 구성된 스퍼터 타겟에 있어서,

상기 금속 합금은 코발트계 합금(cobalt-based alloy)이고,

타겟 표면, 배후면 및 상기 타겟 표면과 상기 배후면 사이의 두께(thickness)를 가지며, 상기 타겟 표면과 상기 배후면은 상기 금속 합금의 외부 표면을 이루고,

상기 타겟 표면은 상기 두께의 방향과 실질적으로 수직(normal)이고, 상기 금속 합금의 육방밀집구조(HCP, hexagonal close-packing)의 [0001]방향은 상기 타겟 표면과 실질적으로 수직인 방위를 갖는 것을 특징으로 하는 금속 합금으로 구성된 스퍼터 타겟.
제19항에 있어서,

상기 스퍼터 타겟은 방향성 응고에 의해 형성된 것임을 특징으로 하는 금속합금으로 구성된 스퍼터 타겟.
제19항에 있어서,

상기 스퍼터 타겟의 피티에프(PTF, pass through flux)는 적어도 10% 인 것을 특징으로 하는 금속합금으로 구성된 스퍼터 타겟.
제19항에 있어서,

상기 금속 합금의 상기 육방밀집구조(HCP)의 [0001] 방향은 상기 타겟 표면에 수직한 방향에 대하여 0~10°의 방위를 가지는 것을 특징으로 하는 금속합금으 로 구성된 스퍼터 타겟.