[发明专利]一种制备高性能铁磁性靶材的方法

说明书

本发明公开了属于靶材制备技术领域的一种制备高性能铁磁性靶材的方法。该方法包括将铁磁性靶坯通过旋压使靶坯均匀变形的步骤。利用本发明方法制备的铁磁性金属靶材透磁率高、均匀性好。

技术领域

本发明属于靶材制备技术领域，特别涉及一种制备高性能铁磁性靶材的方法。

背景技术

磁控溅射技术是利用磁场控制辉光放电产生的等离子体来轰击出靶材表面的粒子并使其沉积到基片表面的一种技术，制备的薄膜致密度高、附着力强，是半导体领域制备金属电子薄膜的主要方法之一。但是，对于高导磁性靶材，特别是Fe、Co、Ni及合金等高饱和磁感应强度的靶材，由于材料具有对磁场屏蔽的作用，往往很难发生溅射。解决这一根本问题的办法是降低材料的磁导率，降低铁磁性材料磁屏蔽效应，增加靶材表面磁场。通常定义溅射磁场中近靶材表面同一位置有靶材存在时的磁场强度和无靶时的磁场强度之比为透磁率(PTF)。透磁率越高，靶材表面的磁场强度越高，靶材越容易发生溅射。

影响铁磁性靶材透磁率的因素有很多，主要包括微观组织织构、厚度及内应力等因素。通过增加靶材内应力，可以有效抑制铁磁性材料中磁畴的转动，这样可以降低磁性材料的饱和磁感应强度，进而降低靶材磁导率。因此，铁磁性靶材可以通过变形来提高透磁率。为了增加应力，专利US5468305采用对靶坯进行冷轧，引入应力，降低NiPtCr合金靶材磁导率。专利US1586877采用拉伸变形提升靶材透磁率。由于铁磁性靶材透磁率影响着溅射速率，因此，为了保证薄膜均匀性，需要保证靶材透磁率具有较高的均匀性。然而，采用以上专利方法提高靶材透磁率，都会由于应力分布不均匀而使靶材透磁率不均匀，导致靶材使用寿命或溅射薄膜性能无法满足半导体器件或集成电路芯片的严格要求。

发明内容

为了克服常规方法制备的靶坯透磁率较低、无法满足正常溅射使用的问题。本发明的目的在于提供一种制备高性能铁磁性靶材的方法，具体技术方案如下：

一种制备高性能铁磁性靶材的方法，包括将铁磁性靶坯通过旋压使靶坯均匀变形的步骤。本发明所述的铁磁性靶坯材质为含有铁磁性能的材质，如高纯Co、Ni、Co-Fe、Ni-Fe或Pt≤30wt％的Ni-Pt合金等。

进一步地，所述铁磁性靶坯的初始厚度3-5mm，铁磁性靶坯优选为圆形靶坯。

进一步地，所述旋压为以圆形铁磁性靶坯圆心为中心点进行旋压，通过旋压控制靶坯厚度与形状。

优选地，所述旋压用模具底部设置永磁铁，使靶坯可固定在模具表面。

进一步地，所述旋压总的压下变形量为5％-30％，压下道次变形量5％-15％。旋压主轴转速300-2000转/分钟，旋轮进给速度50-300米/分钟。旋压后靶坯形状为平面型、球面型或异型。

进一步地，旋压前，铁磁性靶坯通过将高纯铁磁性金属铸锭进行锻造、轧制、再结晶热处理得到板坯，对所得板坯机加工为圆形靶坯制得。其中，再结晶热处理的参数为300-1000℃，具体需要根据材料种类确定。

旋压后，对所得靶坯进行焊接、机加工，得到铁磁性靶材。

相比所述板坯，利用本发明方法得到的铁磁性靶材透磁率增加20％以上，圆周方向透磁率波动≤1％。

本发明的有益效果为：本发明通过旋压变形提升靶材透磁率，进而提升溅射速率。利用本发明方法旋压后的靶坯表面光亮，制备的铁磁性金属靶材透磁率高、均匀性好；利用自动数控旋压设备可批量制备出高透磁、高均匀性的铁磁性靶材，适用于半导体器件及集成电路芯片制造领域。

附图说明

图1为平面型铁磁性靶坯旋压示意图。

图2为球面型铁磁性靶坯旋压示意图。

图3为异型铁磁性靶坯旋压示意图。