專利名稱：高ptf濺鍍靶和制造方法
技術(shù)領(lǐng)域：
一般地，本發(fā)明涉及制造硬盤驅(qū)動(dòng)器磁盤，更具體地涉及用于磁盤制造中的具有高PTF的濺鍍靶。
背景技術(shù)：
硬盤驅(qū)動(dòng)器(HDD)在HDD內(nèi)的磁盤上存儲(chǔ)和重新找回?cái)?shù)據(jù)。每個(gè)磁盤表面是由幾個(gè)不同的涂覆在鋁或者玻璃復(fù)合物基片上的磁性和非磁性材料層組成的層狀結(jié)構(gòu)。所得的介質(zhì)層為讀/寫/擦除循環(huán)提供了磁介質(zhì)。一個(gè)或多個(gè)磁盤被固定在旋轉(zhuǎn)的軸上，以充分的速度自旋以在磁盤表面上產(chǎn)生空氣緩沖層?？諝饩彌_層為空氣動(dòng)力學(xué)設(shè)計(jì)的磁頭提供了一個(gè)軸承面，磁頭將在非常接近于磁盤介質(zhì)表面處“飛”以進(jìn)入不同的位置。
HDD使用每個(gè)介質(zhì)表面上的磁頭在磁盤上執(zhí)行寫、擦除和讀功能。磁頭具有兩個(gè)基本活動(dòng)組件，這些組件是寫元件和讀傳感器。寫元件可以基本上描述為包括一個(gè)周圍被磁極結(jié)構(gòu)環(huán)繞的線圈的電磁鐵。當(dāng)電流流經(jīng)線圈時(shí)，電流感應(yīng)一個(gè)磁場(chǎng)到磁極結(jié)構(gòu)中。磁極結(jié)構(gòu)包括一個(gè)在物理上將自身呈現(xiàn)在磁盤介質(zhì)表面的間隙。當(dāng)磁場(chǎng)被感應(yīng)到磁極結(jié)構(gòu)中時(shí)，通量能躍過(guò)磁極結(jié)構(gòu)中的間隙，產(chǎn)生從磁頭設(shè)備射出到介質(zhì)表面上的場(chǎng)。寫區(qū)域?qū)е麓女犜诮橘|(zhì)表面內(nèi)的特殊排列，稱為躍遷。通過(guò)精心制作的編碼方案，HDD將在磁盤的介質(zhì)表面上“寫”數(shù)據(jù)模式。
在磁頭中的讀傳感器實(shí)現(xiàn)了數(shù)據(jù)檢索或讀取。讀傳感器是包括幾層鐵磁和反鐵磁材料的磁阻(MR)設(shè)備。當(dāng)讀傳感器經(jīng)過(guò)寫躍遷被安置在介質(zhì)上面時(shí)，傳感器的MR效應(yīng)在介質(zhì)表面上產(chǎn)生與躍遷的“被感應(yīng)”場(chǎng)強(qiáng)度成比例的阻抗變化。這個(gè)阻抗變化在電學(xué)上解釋為一個(gè)數(shù)據(jù)位，并且通過(guò)精心制作的編碼方案，可以轉(zhuǎn)化為數(shù)據(jù)。
硬磁材料和軟磁材料廣泛地應(yīng)用于HDD的介質(zhì)和磁頭組件的構(gòu)造。磁材料表現(xiàn)出滯后行為，鐵磁材料的磁化隨施加磁場(chǎng)的增加而增加，直至達(dá)到飽和。在達(dá)到飽和后，即使施加場(chǎng)再增加，材料的磁化保持相對(duì)恒定。但是，在飽和后，施加場(chǎng)減少到零不會(huì)使材料磁化減少到零。相反，被磁化的材料維持低于飽和磁化值的剩余場(chǎng)。這樣，鐵磁材料可以制造成永久磁鐵。因?yàn)檫@些原因，選擇了用于長(zhǎng)期數(shù)據(jù)存儲(chǔ)應(yīng)用(也就是HDD)的鐵磁材料。
鐵磁材料可以描述為軟磁的或硬磁的。典型地，對(duì)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)應(yīng)用而言，剩磁的高和低值分別與軟磁和硬磁材料有關(guān)?；蛘?，鐵磁材料被稱為軟磁或硬磁材料。
典型地，對(duì)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)應(yīng)用而言，磁矯頑力的低值和高值與軟磁和硬磁材料有關(guān)。軟磁材料趨向于具有幾奧斯特到幾百奧斯特之間的磁矯頑力值，而硬磁材料具有幾千到幾萬(wàn)奧斯特之間的磁矯頑力值。例如，軟磁材料可具有5-2000范圍內(nèi)的矯頑力，硬磁材料可具有2000-100,000范圍內(nèi)的矯頑力。
大部分介質(zhì)和磁頭組件用物理汽相沉積(PVD)或?yàn)R鍍法、具體地為磁控管濺鍍沉積法制造。PVD是一種在基片上沉積薄膜材料的方法。將基片緊密接近真空室里的材料源(靶)放置，材料源偏向負(fù)壓(陰極)，而基片偏向正壓(陽(yáng)極)。大量中性(不帶電的)氬氣被引入濺鍍室，一些附帶的帶電氬離子和電子分別向陰極和陽(yáng)極的加速運(yùn)動(dòng)導(dǎo)致了與主要?dú)鍤庠茍F(tuán)的碰撞，導(dǎo)致氬離子化現(xiàn)象擴(kuò)大(雪崩)。加速的氬離子與有足夠能量的靶表面碰撞以噴射靶表面原子。被噴射的靶原子穿過(guò)靶和基片之間的空間并沉積在基片上。這種方法導(dǎo)致薄膜在基片上以原子接著原子的方式產(chǎn)生。
磁控管濺鍍是用于數(shù)據(jù)存儲(chǔ)介質(zhì)工業(yè)的主要方法，在磁控管濺鍍中，氬氣的離子化可以通過(guò)在靶后面放置一個(gè)磁性陣列來(lái)進(jìn)一步增強(qiáng)。具有必須足以穿過(guò)靶傳輸?shù)膹?qiáng)度的磁場(chǎng)與主要電場(chǎng)共同作用，以將電子聚焦在靠近靶表面的區(qū)域內(nèi)。這通過(guò)氬原子的電子導(dǎo)致了多樣的和更有效的離子化，并提高了靶原子在基片上的沉積速度。
但是，由于磁性靶合金的磁性質(zhì)，在靶主體中存在相當(dāng)可觀的施加磁場(chǎng)分路。這導(dǎo)致了如下效應(yīng)靶利用的降低，這是由于通過(guò)分路形成的侵蝕凹槽中被傳輸磁場(chǎng)的聚焦；和在可操作磁靶厚度上的上限，這是由于需要足夠的磁通量通道通過(guò)靶主體以引發(fā)濺鍍過(guò)程。這兩個(gè)效應(yīng)都隨著穿過(guò)通量(PTF)能力的降低而加劇。嚴(yán)重靶侵蝕剖面的存在也促進(jìn)了點(diǎn)源濺鍍現(xiàn)象，這可以導(dǎo)致小于最適宜沉積膜厚度的均勻性。
磁靶的PTF定義為被傳輸磁場(chǎng)與施加磁場(chǎng)的比率。100％的PTF值是非磁性材料的指示，其中沒有一個(gè)施加場(chǎng)通過(guò)靶主體被分流。磁靶材料的PTF典型地指定在0到100％的范圍內(nèi)，大多數(shù)商業(yè)上制造的材料顯示1到80％之間的值。
有幾種不同的測(cè)定產(chǎn)品PTF的技術(shù)。一種技術(shù)包括將4.4(±0.4)千高斯的條形磁鐵與靶材料的一個(gè)側(cè)面接觸放置，用與靶材料另一個(gè)側(cè)面接觸的軸向霍爾探頭監(jiān)測(cè)被傳輸場(chǎng)。在磁體和探頭之間不存在靶的情況下(維持和當(dāng)靶在它們中間時(shí)一樣的分離距離)，通過(guò)靶主體被傳輸?shù)拇艌?chǎng)的最大值除以施加場(chǎng)強(qiáng)度定義為PTF。PTF可以表示為一個(gè)分?jǐn)?shù)或百分?jǐn)?shù)。另一種測(cè)量PTF的技術(shù)包括使用馬蹄形磁鐵和橫向霍爾探頭。除非另作說(shuō)明，這種技術(shù)已用于獲取在本申請(qǐng)中描述的PTF值。測(cè)量技術(shù)本身的更詳細(xì)描述可以在ASTM Standard F1761中找到。
PTF測(cè)量技術(shù)被創(chuàng)立以實(shí)際地接近出現(xiàn)在真實(shí)的磁控管濺鍍機(jī)器中的施加磁通量。因此，PTF測(cè)量與磁控管濺鍍過(guò)程中的靶材料性能相互關(guān)聯(lián)。磁材料PTF和磁導(dǎo)率不相互排斥。相反，在磁材料的PTF和最大導(dǎo)磁率之間典型地存在逆相關(guān)。材料磁導(dǎo)率值可以通過(guò)使用按照ASTM Standard A894-89的振動(dòng)樣品磁強(qiáng)計(jì)(VSM)技術(shù)很精確地測(cè)定。對(duì)于磁導(dǎo)率測(cè)定而言，樣品幾何形狀的描述和適當(dāng)?shù)耐舜乓驍?shù)的計(jì)算在本領(lǐng)域中也是熟知的，如Bozarth，F(xiàn)erromagnetism，p.846中所述。
真空感應(yīng)熔煉(VIM)法已經(jīng)用于現(xiàn)有技術(shù)中以形成用于靶中的硬和軟的鐵磁材料。盡管現(xiàn)有技術(shù)文獻(xiàn)描寫了提高硬磁材料中的PTF的技術(shù)，該硬磁材料典型地用于數(shù)據(jù)存儲(chǔ)工業(yè)，但是在現(xiàn)有技術(shù)文獻(xiàn)中明顯缺乏用于軟磁材料的高PTF處理技術(shù)，特別是當(dāng)軟磁材料被應(yīng)用于磁控管濺鍍薄膜電子應(yīng)用中時(shí)。在數(shù)據(jù)存儲(chǔ)和電子工業(yè)中用于磁控管濺鍍應(yīng)用的軟磁材料可以廣泛地描述為包括三個(gè)合金族鈷基的、鎳基的和鐵基的。
CoA-(Fe，Ta，Nb，Zr，B)BNiA-(Fe，Nb，Cu，V，Cr，Mo)BFeA-(Al，Si，Ta，B，C，Co，Cr，Ni，Ir，Rh，V)B對(duì)于這些族的每一種，一種或多種合金添加劑(圓括號(hào)中所示)可以合計(jì)達(dá)不超過(guò)60原子百分?jǐn)?shù)的總濃度。這樣，下標(biāo)B在所述一種或多種合金添加劑的0到60原子百分?jǐn)?shù)范圍內(nèi)，下標(biāo)A組成了剩余部分，所以A和B合計(jì)達(dá)100原子百分?jǐn)?shù)的總數(shù)。
通過(guò)常規(guī)VIM技術(shù)的使用，形成了具有相同的微觀和宏觀化學(xué)組成(或成分)的軟磁材料。VIM處理包括在真空室里面澆鑄材料。被配制以獲得所需合金化學(xué)組成的原材料被放置于由難熔材料組成的坩堝中。原材料典型地組成各種組成元素的薄片、粉末和合金再熔體。一個(gè)線圈圍繞在坩堝周圍，交流電流在可控制頻率下流過(guò)線圈以產(chǎn)生伏特電壓。坩堝中的材料短路了這個(gè)電壓并通過(guò)電流被電阻加熱。一旦變成液體，材料被灌注(澆鑄)到一個(gè)金屬的或陶瓷的模型中，使其固化并冷卻。固態(tài)澆鑄材料是指錠，如果需要，可以進(jìn)行進(jìn)一步的熱機(jī)械處理以獲得材料致密化或特定的微結(jié)構(gòu)性質(zhì)。熱機(jī)械處理典型地組成了熱軋、溫軋、鍛造和退火的各種組合。
如前面討論的，軟磁材料的VIM處理的一個(gè)問(wèn)題就是產(chǎn)生了很低PTF的材料。這個(gè)PTF值典型地在1％-10％之間的范圍內(nèi)。對(duì)厚度值在3mm到7mm之間的靶材料而言，大于10％的PTF值是達(dá)不到的。這對(duì)鎳基和鐵基軟磁材料而言尤其如此。但是，對(duì)于選定數(shù)量的鈷基軟磁材料(典型地不含任何鐵或鎳合金添加劑)而言，可以能夠獲得超過(guò)10％的PTF值(通常20％到50％)，使用VIM技術(shù)時(shí)厚度在上面指定的范圍內(nèi)。因此，需要一種高PTF軟磁材料及其制造方法。
發(fā)明概述本發(fā)明滿足了這些和其他需要，按照一個(gè)方面提供了用于沉積器械的靶。該靶包括具有第一PTF的第一材料相和具有高于第一PTF的第二PTF的第二材料相。第二PTF也高于具有與靶相同化學(xué)組成的材料的PTF。靶的化學(xué)組成不同于第一和第二材料相的化學(xué)組成，靶的化學(xué)組成是適于制造軟磁材料的化學(xué)組成。靶由粉末冶金法形成。
在本發(fā)明的某些方面，靶具有大于3mm的厚度、大于50mm的直徑和高于5％的靶PTF。當(dāng)靶的化學(xué)組成包括至少40原子百分?jǐn)?shù)的鐵或鎳且不包括鈷時(shí)，靶的PTF可以高于20％。當(dāng)靶化學(xué)組成包括至少40原子百分?jǐn)?shù)的鈷且不包括鐵和鎳時(shí)，靶的PTF可以高于50％。
在本發(fā)明的其他方面中，靶的平均粒度小于500微米或小于200微米。而且，第一相和第二相為元素相或合金相。或者，第一相和第二相中的一個(gè)為元素相，而第一相和第二相中的另一個(gè)為合金相。靶可以具有高于80％理論值或高于95％理論值的密度。
在本發(fā)明的另一個(gè)實(shí)施方案中，通過(guò)將至少兩種不用種類的粉末混合在一起和用粉末冶金方法固結(jié)粉末以形成坯料，從而形成用于沉積器械的靶。粉末的固結(jié)可以使用等靜壓制或單軸壓制進(jìn)行。然后靶由坯料形成。靶包括具有第一PTF的第一材料相和具有大于第一PTF的第二PTF的第二材料相。第二PTF也大于具有和靶相同化學(xué)組成的材料的PTF。靶的化學(xué)組成是適于制造軟磁材料的化學(xué)組成。
在本發(fā)明的其他方面，粉末由元素粉末和合金粉末組成?；蛘?，粉末中的一種粉末為元素粉末，而另一種粉末為合金粉末。每種粉末的聚集體直徑小于500微米或小于200微米。
在本發(fā)明的還一個(gè)實(shí)施方案中，提供了形成磁盤的方法。該方法包括將來(lái)自靶的材料沉積到磁盤基片上面。靶包括具有第一PTF的第一材料相和具有大于第一PTF的第二PTF的第二材料相。靶的化學(xué)組成不同于第一和第二材料相的化學(xué)組成，靶的化學(xué)組成是適于制造軟磁材料的化學(xué)組成。通過(guò)粉末冶金法形成靶。
在本發(fā)明的又一個(gè)實(shí)施方案中，提供了磁盤驅(qū)動(dòng)器。磁盤驅(qū)動(dòng)器包括通過(guò)將來(lái)自靶的材料沉積到磁盤基片上形成的磁盤。靶包括具有第一PTF的第一材料相和具有大于第一PTF的第二PTF的第二材料相。靶的化學(xué)組成不同于第一和第二材料相的化學(xué)組成，靶的化學(xué)組成是適于制造軟磁材料的化學(xué)組成。通過(guò)粉末冶金法形成靶。
對(duì)于本領(lǐng)域的技術(shù)人員，本發(fā)明的其他優(yōu)點(diǎn)將從后續(xù)的詳細(xì)描述中變得顯而易見，其中，簡(jiǎn)單地通過(guò)預(yù)期實(shí)施本發(fā)明的最好方式的說(shuō)明，只顯示和描述了本發(fā)明的示例性實(shí)施方案。如將要認(rèn)識(shí)到的，本發(fā)明能夠用于其他的和不同的實(shí)施方案，它的幾個(gè)細(xì)節(jié)在多種明顯方面中可以修改，所有這些都不背離本發(fā)明。因此，附圖和說(shuō)明書將被認(rèn)為實(shí)際上是說(shuō)明性的，而非限制性的。
附圖概述參照附圖，其中具有相同標(biāo)號(hào)的成分始終代表相同成分，其中

圖1為依照本發(fā)明一個(gè)方面用于形成高PTF靶的工藝流程圖；圖2a顯示了常規(guī)制造的NiFeNb合金的微結(jié)構(gòu)；圖2b顯示了依照本發(fā)明的一個(gè)方面制造的高PTF的NiFeNb合金的微結(jié)構(gòu)；圖3a顯示了依照本發(fā)明的一個(gè)方面使用元素相制造的高PTF的FeAlSi合金的微結(jié)構(gòu)；圖3b顯示了依照本發(fā)明的一個(gè)方面使用合金相制造的高PTF的FeAlSi合金的微結(jié)構(gòu)。
實(shí)施方案詳述根據(jù)本發(fā)明，提供了制造高PTF軟磁材料的方法。本發(fā)明也可適用于高PTF硬磁材料的制造。本發(fā)明特別適用于很脆的硬磁材料的制造，其中很難或者不可能通過(guò)使用標(biāo)準(zhǔn)鍛造處理進(jìn)行PTF增加。另外，也提供了用高PTF材料形成的新穎濺鍍靶。這些濺鍍靶可以用于磁盤的PVD制造方法中。另外，濺鍍靶也可用于形成HDD中的磁盤。
依照本發(fā)明的方面，高PTF材料包括至少兩個(gè)不同的材料相(或顆粒類型)。這些材料相中的至少一個(gè)具有第一PTF特性，而其他材料相中的至少一個(gè)具有低于第一PTF特性的PTF特性。對(duì)特定類型合金的高PTF材料可以被選擇定義為是宏觀合金的和微觀非合金的(或部分微觀非合金的)中的一個(gè)。如同被定義的，高PTF材料的單個(gè)顆粒的化學(xué)組成(或成分)可以本質(zhì)上不同于高PTF材料的聚集體成分的化學(xué)組成。單個(gè)顆粒除了具有不同化學(xué)組成外，還可以具有本質(zhì)上不同的PTF特性。另外，這些材料相(或顆粒類型)中的至少一個(gè)的PTF特性可以高于用于濺鍍靶主體中的常規(guī)形成的材料的總合PTF特性。
通過(guò)為至少兩個(gè)材料相提供至少一個(gè)具有較高PTF特性的材料相，高PTF材料相為磁場(chǎng)提供了較高的PTF磁通路線以通過(guò)靶主體。這個(gè)作用隨著靶主體內(nèi)較高PTF相(一個(gè)或多個(gè))的百分含量的增加而增強(qiáng)。當(dāng)靶主體內(nèi)一個(gè)或多個(gè)較高PTF相的分布導(dǎo)致提供了通過(guò)靶主體的連續(xù)高PTF磁通路線時(shí)，這個(gè)作用也得到增強(qiáng)。材料的高PTF特性也可以用靶主體微結(jié)構(gòu)中的低PTF化合物或固溶相的減少或消除來(lái)解釋。
因此，高PTF材料宏觀上具有所需要的軟磁相化學(xué)組成，但微觀上由截然不同的元素相和/或合金相的結(jié)合組成，元素相和/或合金相不具有聚集復(fù)合物的低PTF特性。因?yàn)槠渲锌梢允褂酶逷TF材料的PVD法(或磁控管濺鍍法)是一種原子接著原子的沉積方法，所以被沉積的薄膜相重新獲得宏觀上表現(xiàn)為靶材料的平衡軟磁材料相化學(xué)組成。因此，高PTF材料允許經(jīng)過(guò)靶PTF最大化進(jìn)行磁控管濺鍍制造方法的最優(yōu)化，同時(shí)在產(chǎn)生的薄膜設(shè)備上保留必要的軟磁相化學(xué)組成的形成。
本發(fā)明不限于如下方式，其中提供了這里描述的高PTF材料的至少兩個(gè)材料相。例如，這種結(jié)構(gòu)也可以通過(guò)不同相的機(jī)械結(jié)合來(lái)提供，(也就是制造一個(gè)相的靶，并在基體中機(jī)械地嵌入另一相的碎片。提供高PTF材料的另一種方法是熟知的粉末冶金法。粉末冶金法和粉末冶金衍生物在材料處理領(lǐng)域是為人所熟知的，本發(fā)明不限于具體變化。在粉末冶金法中，靶主體用元素和/或合金粉末形成，粉末在促進(jìn)所得產(chǎn)物的致密化的條件下被加工。該方法在元素和/或合金粉末沒有完全相互擴(kuò)散和反應(yīng)的條件下完成，以至于提供了至少一個(gè)高PTF相，減少了低PTF相的量。
使用粉末冶金法的一種示例性方法法示于圖1中。在步驟10中，選擇原材料的粉末參數(shù)以促進(jìn)元素和/或合金粉末的均勻混合，優(yōu)化最終產(chǎn)物性質(zhì)。粉末參數(shù)的例子包括尺寸、分布、形態(tài)和純度。盡管在這個(gè)方式中不受限制，在本發(fā)明的某些方面，粉末的聚集體直徑小于200微米，在其他方面，粉末的聚集體直徑小于500微米。
在步驟20中粉末被接受后，在步驟30中將這些粉末混合在一起。有很多可以用來(lái)有效混合和均勻化元素粉末的技術(shù)。在一些情況下，也可以使用機(jī)械預(yù)合金化。混合和均勻化粉末的技術(shù)例子包括球磨研磨、V形混合、管狀混合和磨碎研磨。
在步驟40中，在混合處理后，可以將粉末裝罐以準(zhǔn)備固結(jié)。例如，容器中裝滿粉末，加熱抽空以保證除去任何存在的水分或夾帶氣體，然后密封。盡管容器的幾何形狀在任何方式中不受限制，但是容器可以具有關(guān)于最終材料構(gòu)型的近終形的幾何形狀。包封材料可以經(jīng)過(guò)單軸壓制或等靜壓制被固結(jié)。盡管在這種方式中不受限制，但是溫度可以處于從環(huán)境溫度到約1500℃的范圍內(nèi)。
在步驟50中，被混合的粉末可以進(jìn)行固結(jié)，例如，經(jīng)熱等靜壓制(HIP)。HIP單元典型地為大到足以容納一個(gè)或多個(gè)容器的圓筒形壓力容器。壓力容器的內(nèi)壁可以排列有電阻加熱元件，壓力可以通過(guò)在容器內(nèi)引入惰性氣體來(lái)控制。混合粉末的固結(jié)也可以采用熱的/暖的單軸壓制或等靜壓制。在不同溫度(包括室溫)和不同壓力(對(duì)溫度和壓力都進(jìn)行斜面速度控制)下，可以根據(jù)所研究的合金體系和粉末特性來(lái)利用多步驟單軸壓制/等靜壓制。
根據(jù)周期的復(fù)雜性，在單軸壓制/等靜壓制過(guò)程中的總保持時(shí)間典型地在約1小時(shí)至約12小時(shí)之間變化。對(duì)于數(shù)據(jù)存儲(chǔ)軟磁材料，在約500℃至約1500℃之間(優(yōu)選地為600-900℃)的溫度下，約5至約40ksi(優(yōu)選地為10-20ksi)的壓力被典型地用來(lái)確保大于約98％理論值的密度，盡管在本發(fā)明的其他方面可以提供大于80％理論值的密度。高密度有利地確保了材料的微觀彎曲和缺陷產(chǎn)生在PVD制造法的過(guò)程中不損害數(shù)據(jù)存儲(chǔ)介質(zhì)收率。在本發(fā)明的至少一個(gè)方面，在約400℃至約1000℃之間的溫度和約10至約20ksi之間的壓力下，保持時(shí)間為約2至約6小時(shí)。
通過(guò)軋輥壓實(shí)前面描述的容器或罐、或通過(guò)在不應(yīng)用施加壓力的條件下燒結(jié)合金和/或元素粉末也可以促進(jìn)固結(jié)。在固結(jié)后，坯料可以進(jìn)一步熱機(jī)械處理以獲得性質(zhì)如PTF的進(jìn)一步最優(yōu)化。例如，在溫度小于800℃時(shí)，對(duì)于壓縮比超過(guò)2％、優(yōu)選在5％到20％之間，直接溫軋一個(gè)矩形坯料或圓柱形靶截面可以促進(jìn)靶PTF的顯著提高。
在步驟60中，在固結(jié)后，將固態(tài)材料形式(坯料)從密封罐中移除，然后可以將一片坯料送去測(cè)試坯料的多種性質(zhì)。當(dāng)用VIM處理時(shí)，坯料可以進(jìn)行任選的熱機(jī)械處理以進(jìn)一步控制靶的微結(jié)構(gòu)性質(zhì)和宏觀磁性質(zhì)。在步驟70、80和90中，也可以例如通過(guò)如研磨、水噴射、磨碎和車床的方法形成濺鍍靶的最終形狀和尺寸。在步驟100中，可以對(duì)靶進(jìn)行清洗和做最后檢查。
使用混合的元素粉末最理想地制造了一些軟磁材料，而其他軟磁材料采用合金粉末制造。盡管在這種方式中不受限制，但是合金粉末典型地用氣體霧化法制造。在氣體霧化法中，VIM處理可以用來(lái)產(chǎn)生熔融金屬，該熔融金屬通過(guò)噴嘴灌注，并被惰性氣體流霧化。霧化材料進(jìn)行球化處理，很快冷卻以形成合金粉末聚集體。制造合金粉末的另一種方法是常規(guī)澆鑄靶材料的錠，碾碎它，并篩分它以生產(chǎn)具有所需尺寸和形態(tài)的粉末。
如前面所討論的，在PVD法過(guò)程中需要良好的致密化以使缺陷的產(chǎn)生最小化?；旌舷嗟谋壤途w結(jié)構(gòu)也可以通過(guò)在PVD法過(guò)程中影響原子噴射角對(duì)介質(zhì)性質(zhì)起作用。對(duì)具體的應(yīng)用，可以在個(gè)體基礎(chǔ)上開發(fā)材料設(shè)計(jì)范例。例如，對(duì)在GMR讀傳感器(數(shù)據(jù)存儲(chǔ)磁頭設(shè)備的讀組件)中的Ni-Fe軟磁合金，雜質(zhì)氧的含量可以被有利地最小化，以減輕GMR效果的不利損害。相反，在用作數(shù)據(jù)存儲(chǔ)介質(zhì)設(shè)備一部分的相同Ni-Fe合金中，在幾千ppm的范圍內(nèi)的氧含量可能是有益的。在介質(zhì)應(yīng)用中，氧雜質(zhì)含量可以正面影響軟磁薄膜和晶種層(也就是鈦、釕、鉑等)之間的潤(rùn)濕特性，以促進(jìn)與粒度細(xì)化有關(guān)的有益的介質(zhì)性能效應(yīng)。
盡管不限于下面描述的特性，由本發(fā)明的方法形成的靶可以具有下面的磁特性和微結(jié)構(gòu)特性。所描述的數(shù)據(jù)是關(guān)于厚度在3到7mm之間、直徑在50到200mm之間的圓柱形靶。但是，這些數(shù)據(jù)的一般適用性不受這些靶尺寸范圍的限制。當(dāng)使用ASTM技術(shù)測(cè)量時(shí)，PTF可以超過(guò)5％，PTF的優(yōu)選范圍在20％和70％之間。對(duì)于沒有鐵或鎳合金添加劑的鈷基合金，優(yōu)選的PTF范圍可以進(jìn)一步增加到50％和90％之間。平均粒子大小和顆粒尺寸可以典型地小于500微米，優(yōu)選小于200微米。靶的微結(jié)構(gòu)構(gòu)成了元素相的集合、合金相的集合、或元素相和合金相的某一組合。典型地，在不同相之間的相互擴(kuò)散將保持為最小值，以避免平衡低PTF軟磁相的形成。但是，在某種情況下，有限的相互擴(kuò)散可以被設(shè)計(jì)以提高相內(nèi)聚(如因?yàn)檠诱剐栽?，或因?yàn)镻TF最大化除外的原因?qū)Π泻暧^磁性質(zhì)產(chǎn)生影響。靶典型地具有大于80％理論值的密度，優(yōu)選地大于95％理論值。
通過(guò)提高靶的PTF，可以在靶濺鍍過(guò)程中提供一個(gè)不很嚴(yán)重的侵蝕剖面。這增加了靶材料的利用并隨后有助于降低材料成本。較高PTF也使較厚的靶能夠使用，這降低了靶在薄膜設(shè)備制造過(guò)程中被更換的頻率，由頻繁的靶更換導(dǎo)致的器械停工期的減少可以降低組件制造成本。并且，增加的靶材料PTF具有通過(guò)降低點(diǎn)源濺鍍現(xiàn)象來(lái)增加沉積薄膜厚度均勻性的附加有益效果。
實(shí)施例1為了比較目的，用常規(guī)處理和前面討論的依照本發(fā)明的方面的處理制造使用Ni-15.6Fe-3.2Nb合金的靶。
通過(guò)常規(guī)方法形成的靶常規(guī)形成的靶用真空感應(yīng)熔煉指定合金化學(xué)組成的錠而形成。錠隨后在900℃和1200℃之間的溫度下被軋制處理形成板。進(jìn)行軋制處理以確保細(xì)密的動(dòng)力學(xué)再結(jié)晶的顆粒形態(tài)和完全的材料致密化作用。凈壓縮比超過(guò)60％，其中壓縮比＝((錠厚度-板厚度)/錠厚度)。具有厚度為5mm和直徑為180mm的圓柱形靶由這個(gè)軋制板機(jī)械加工而成。
常規(guī)形成靶的PTF用前面描述的ASTM測(cè)量技術(shù)在四個(gè)相等間隔位置(每個(gè)象限測(cè)量一次)和在靶中心與外徑的中點(diǎn)的徑向位置處測(cè)試。常規(guī)形成靶的微結(jié)構(gòu)，當(dāng)用微晶粒度表現(xiàn)其特征時(shí)，用本領(lǐng)域熟知的標(biāo)準(zhǔn)光學(xué)金相學(xué)技術(shù)測(cè)試。用Ni-15.6Fe-3.2Nb合金常規(guī)形成的靶的微結(jié)構(gòu)示于圖2A。PTF和粒度測(cè)量的結(jié)果如下平均PTF＝1％平均粒度＝45微米盡管常規(guī)處理可以形成具有適度細(xì)粒的微結(jié)構(gòu)的靶，這對(duì)最適宜的沉積薄膜厚度均勻性是很需要的，但是宏觀磁性PTF很低。在磁控管濺鍍的濺鍍室中，在可達(dá)到的陰極電壓和氣壓條件下，PVD過(guò)程通常在靶的PTF值超過(guò)20％到30％時(shí)才被引發(fā)。這樣，常規(guī)形成的靶在5mm厚度以穩(wěn)定方式中將不太可能點(diǎn)燃和濺鍍。盡管較薄的靶在穩(wěn)定方式中將較有可能點(diǎn)燃和濺鍍，但是減小靶的厚度另外在HDD組件制造過(guò)程中對(duì)產(chǎn)品生產(chǎn)量和成本產(chǎn)生有害影響。這導(dǎo)致制造過(guò)程中較高的靶更換頻率，說(shuō)明可用于濺鍍的材料量的降低。
通過(guò)本發(fā)明方法形成的靶用本發(fā)明方法制造Ni-15.6Fe-3.2Nb靶包括使用元素Ni、Fe和Nb粉末，每種粉末具有小于150微米的平均直徑。這些粉末被混合以獲得均勻的混合，被裝入膠囊、抽真空，和在約600℃至約900℃之間的溫度、約10至約20ksi之間的壓力下進(jìn)行被熱等靜壓制，持續(xù)時(shí)間在約2小時(shí)到約6小時(shí)之間。在熱等靜壓制后，完全固結(jié)或完全致密的材料被機(jī)械加工以生產(chǎn)具有厚度為5mm和直徑為180mm的圓柱形靶。
靶的PTF用前面描述的ASTM測(cè)量技術(shù)在四個(gè)相等間隔位置(每個(gè)象限測(cè)量一次)和在靶中心與外徑之間的中點(diǎn)的徑向位置處測(cè)定，這和用于測(cè)定常規(guī)形成的靶的PTF的方法相同。常規(guī)形成靶的微結(jié)構(gòu)，當(dāng)用微晶粒度表現(xiàn)其特征時(shí)，用掃描電子顯微術(shù)(SEM)技術(shù)測(cè)定。使用Ni-15.6Fe-3.2Nb合金的常規(guī)形成靶的微結(jié)構(gòu)示于圖2B。為了改良的對(duì)比能力，用SEM來(lái)顯示靶的多元素相。PTF和粒度測(cè)量的結(jié)果如下平均PTF＝32％平均粒度＝13微米本發(fā)明方法形成了具有非常細(xì)的粒度的靶，這對(duì)獲得良好的沉積膜厚度均勻性很重要，用本發(fā)明方法形成的靶粒度比用常規(guī)處理形成的靶粒度細(xì)很多。另外，相比于常規(guī)形成的具有1％PTF的靶，用本發(fā)明方法形成的靶PTF顯著較高，為32％。這樣，用本發(fā)明方法形成的靶在5mm厚度以穩(wěn)定方式中可以點(diǎn)燃和濺鍍。因此，用本發(fā)明方法形成的靶的用途可以用在HDD組件的制造過(guò)程中，并因此，導(dǎo)致不太顯著的濺鍍侵蝕凹槽、沉積膜厚度的較高均勻性、和較好的全部材料利用。
依照本發(fā)明的處理技術(shù)產(chǎn)生了比常規(guī)技術(shù)高的靶PTF值，部分是因?yàn)榛旌系脑?合金相典型地具有比化合物/合金相高的單獨(dú)PTF值。這樣，施加磁場(chǎng)將找到通過(guò)混合的元素/合金相比通過(guò)具有均一低PTF的常規(guī)單相的更多可利用的“較高PTF”磁通路線。單獨(dú)的鎳和鐵顯示比組合的鎳-鐵軟磁相高的PTF值。另外，因?yàn)殁壴诳刹僮鞯腜VD溫度下不是顯著地有磁性的(順磁性的)，所以鈮呈現(xiàn)極好的高PTF特性(PTF＝100)。因此，鎳、鐵和鈮的元素組合和固結(jié)來(lái)形成具有標(biāo)稱Ni-15.6Fe-3.2Nb組合物的元素混合靶比具有單一Ni-15.6Fe-3.2Nb軟磁相的常規(guī)形成靶具有較高的PTF值。
實(shí)施例2為了比較目的，采用Fe-30.5Co-11B、Fe-9.7Al-16.5Si和Ni-19Fe合金(用原子百分?jǐn)?shù)計(jì))的靶用常規(guī)處理和依照本發(fā)明一個(gè)方面的處理來(lái)制造。
通過(guò)常規(guī)方法形成的靶對(duì)于Fe-30.5Co-11B和Ni-19Fe合金，用真空感應(yīng)熔煉具有指定的合金化學(xué)組成的錠來(lái)制造靶。然后在900℃到1200℃之間的溫度下軋制處理錠以形成板。進(jìn)行軋制處理以確保細(xì)密的動(dòng)力學(xué)再結(jié)晶的顆粒形態(tài)和完全的材料致密化作用。凈壓縮比超過(guò)60％，其中壓縮比＝((錠厚度-板厚度)/錠厚度)。具有厚度為5mm和直徑為180mm的圓柱形靶由軋制板機(jī)械加工得到。
由于Fe-9.7Al-16.5Si材料的過(guò)度脆性，材料在真空感應(yīng)熔煉后不能被軋制處理。這樣，對(duì)于這種材料而言，靶由鑄態(tài)錠機(jī)械加工得到，對(duì)于從這種具體材料制造靶而言，這是一個(gè)常規(guī)慣例。在常規(guī)鑄造Fe-9.7Al-16.5Si產(chǎn)品后，冷卻速度被嚴(yán)格控制以確保鑄態(tài)錠不會(huì)災(zāi)難性破裂。
常規(guī)形成靶的PTF用前面描述的ASTM測(cè)量技術(shù)在四個(gè)等間隔位置(每個(gè)象限測(cè)量一次)和在靶中心和外徑之間的中點(diǎn)的徑向位置處測(cè)定。
通過(guò)本發(fā)明方法形成的靶用本發(fā)明方法制造Fe-30.5Co-11B靶包括使用元素鐵、鈷和硼粉末，每種粉末具有小于150微米的平均直徑。粉末被混合以獲得均勻的混合，被裝入膠囊、抽真空、和在約700℃至約1200℃之間的溫度、約12至約25ksi之間的壓力下在進(jìn)行熱等靜壓制，持續(xù)時(shí)間在約2小時(shí)至約6小時(shí)之間。在熱等靜壓制后，完全固結(jié)或完全致密的材料被機(jī)械加工以生產(chǎn)具有5mm厚度和180mm直徑的圓柱形靶。
用本發(fā)明方法制造Ni-19Fe靶包括使用元素鎳和鐵粉末，每種粉末具有小于150微米的平均直徑。粉末被混合以獲得均勻的混合，被裝入膠囊、被抽真空、和在約700℃至約1200℃之間的溫度、在約12至約25ksi之間的壓力下進(jìn)行熱等靜壓制，持續(xù)時(shí)間在約2小時(shí)至約6小時(shí)之間。在熱等靜壓制后，完全固結(jié)或完全致密的材料被機(jī)械加工以生產(chǎn)具有5mm厚度和180mm直徑的圓柱形靶。
用本發(fā)明方法制造Fe-9.7Al-16.5Si靶包括使用元素鐵、鎳和硅粉末，每種粉末具有小于150mm的平均直徑。粉末被混合以獲得均勻的混合，被裝入膠囊、被抽真空，和在約300℃至約600℃之間的溫度、約15至約30ksi之間的壓力下進(jìn)行熱等靜壓制，持續(xù)時(shí)間在約4小時(shí)到約8小時(shí)之間。在熱等靜壓制后，完全固結(jié)或完全致密的材料被機(jī)械加工以生產(chǎn)具有5mm厚度和180mm直徑的圓柱形靶。
靶的PTF用前面描述的ASTM測(cè)量技術(shù)在四個(gè)等間隔位置(每個(gè)象限測(cè)量一次)和在靶中心和外徑之間的中心的徑向位置處測(cè)量，該技術(shù)與用于測(cè)量常規(guī)形成靶的PTF的方法相同。
下表1顯示了從常規(guī)形成靶到本發(fā)明方法形成的靶的PTF的明顯增加。
表1
如前面在實(shí)施例1中陳述的，從本發(fā)明方法形成的和具有較高PTF值的靶將通過(guò)最大化靶的材料利用來(lái)減少薄膜制造成本。與較高PTF值有關(guān)的較不嚴(yán)重的侵蝕凹槽促進(jìn)了有用材料的更大利用，靶的較大可能厚度促進(jìn)了較長(zhǎng)時(shí)間的靶利用、和因此在濺鍍工具中較少的靶更換頻率。另外，與高PTF靶有關(guān)的較不嚴(yán)重侵蝕凹槽幾何形狀增加了沉積薄膜厚度的均勻性。
Fe-9.7Al-16.5Si合金是用本發(fā)明方法形成的靶為何產(chǎn)生較高PTF的例子。鋁和硅在可操作的PVD溫度下是非磁性元素相。因此，靶微結(jié)構(gòu)的相當(dāng)大一部分具有非磁性元素相，這些非磁性元素相允許磁場(chǎng)的更多可用的較高PTF磁通路線穿過(guò)靶主體。相反，常規(guī)形成靶的整體微結(jié)構(gòu)由一個(gè)低PTF的Fe-9.7Al-16.5Si軟磁化合物相組成。
同樣的基本原理應(yīng)用于表1中出現(xiàn)的其他兩種合金。對(duì)于Ni-19Fe，鎳和鐵都是軟磁元素相；但是，鎳和鐵的單獨(dú)PTF值高于Ni-19Fe化合物相的PTF。這樣，通過(guò)本發(fā)明方法形成的帶有多相的靶具有比常規(guī)形成的單相靶的PTF高的總合PTF。
實(shí)施例3在前面實(shí)施例中討論的用本發(fā)明方法形成的靶都是用元素粉末相制造的。但是，這些靶也可以用元素/合金或合金/合金相的混合物來(lái)形成。例如，實(shí)施例2中的Fe-30.5Co-11B合金可以用單獨(dú)的鐵、鈷、和硼元素相制造，或者作為選擇，通過(guò)用元素鐵相結(jié)合鈷-硼相來(lái)制造。鈷-硼合金相可以用例如氣體霧化、熔融、或破碎來(lái)形成。相似地，用本發(fā)明方法形成的Fe-9.7AL-16.5Si靶可以包括單獨(dú)的鐵、鋁和硅元素相、或元素鋁和鐵-硅相的組合。
盡管不受限于下面描述的原因，有很多原因在使用本發(fā)明方法的過(guò)程中參與復(fù)雜的元素/合金相混合。不同的元素和合金相具有不同的雜質(zhì)特性；這樣，組合的元素和合金相一起形成標(biāo)稱組合物的適應(yīng)性提供了改良能力以在微結(jié)構(gòu)上設(shè)計(jì)指定的靶雜質(zhì)剖面以增強(qiáng)薄膜性能特性。
例如，如前面提到的，對(duì)于數(shù)據(jù)存儲(chǔ)介質(zhì)應(yīng)用而言，氧在軟磁材料中是潛在的有用雜質(zhì)。相反，在數(shù)據(jù)存儲(chǔ)GMR傳感器應(yīng)用中，氧需要最小化。但是，通過(guò)使用元素/合金相混合的用戶定制設(shè)計(jì)的雜質(zhì)分布圖，可以提供利用本發(fā)明方法和包括所有與該方法有關(guān)的益處的靶。
復(fù)雜的元素/合金相混合的另一個(gè)原因是軟磁合金的一些元素相添加劑是電絕緣的(也就是，硼、碳、硅)。當(dāng)這些絕緣的元素相嵌入傳導(dǎo)的金屬基體中時(shí)，它們可以促進(jìn)微觀彎曲和材料噴濺到正被制造的薄膜設(shè)備上。在薄膜設(shè)備的PVD制造中，噴濺是不希望的缺陷產(chǎn)生現(xiàn)象。但是，絕緣相的合金化可以在PVD處理過(guò)程中減輕噴濺現(xiàn)象。
例如，利用本發(fā)明方法的Fe-9.7Al-16.5Si靶的形成可以用元素鋁相結(jié)合鐵-硅相。在PVD制造方法過(guò)程中這種組合可以導(dǎo)致薄膜收率提高。對(duì)于這個(gè)特定化學(xué)組成，硅以更加精煉的形式(取代地、間隙地或沉淀地)分布在鐵基體中，因此，在磁控管PVD法過(guò)程中較不可能表現(xiàn)微觀彎曲和噴濺特性。
根據(jù)本發(fā)明方法用鐵、鋁和硅元素相制造的Fe-9.7Al-16.5Si靶的SEM顯微照片示于圖3A中。圖3B是根據(jù)本發(fā)明方法采用和氣體霧化的鐵-鋁和鐵-硅合金相混合的鐵元素相制造的Fe-9.7Al-16.5Si靶的SEM顯微照片。對(duì)兩個(gè)方法，粉末被混合以獲得均勻的混合，被裝入膠囊、被抽真空、在約300℃至約600℃之間的溫度、約15至約30ksi之間的壓力下進(jìn)行熱等靜壓制，持續(xù)時(shí)間在約4小時(shí)到約8小時(shí)之間。在熱等靜壓制后，完全固結(jié)或完全致密的材料被機(jī)械加工以生產(chǎn)具有5mm厚度和180mm直徑的圓柱形靶。靶的PTF用前面描述的ASTM測(cè)量技術(shù)在四個(gè)等間隔位置(每個(gè)象限測(cè)量一次)和在靶中心和外徑的中間的徑向位置處測(cè)量。元素/合金混合物的PTF為35％，稍微低于純?cè)鼗旌衔颬TF，其為49％。
實(shí)施例4為了比較目的，采用Co-4Nb-5Zr合金(按原子百分?jǐn)?shù)計(jì))的靶用常規(guī)處理和依照本發(fā)明一個(gè)方面的處理制造。眾所周知，采用常規(guī)處理或依照本發(fā)明的處理的、沒有鐵或鎳合金添加劑的鈷基軟磁合金表現(xiàn)最高PTF能力。
通過(guò)常規(guī)方法形成的靶常規(guī)形成靶使用真空感應(yīng)熔煉指定合金化學(xué)組成的錠而形成。然后在950℃到1200℃之間的溫度下軋制處理錠以形成板。進(jìn)行軋制處理以確保細(xì)密的動(dòng)力學(xué)再結(jié)晶的顆粒形態(tài)和完全的材料致密化作用。凈壓縮比超過(guò)60％，其中壓縮比＝((錠厚度-板厚度)/錠厚度)。在隨后的步驟中，熱軋制板按照Bartholomeusz等人的美國(guó)專利No.6,123,783中的描述熱機(jī)械地處理，該文獻(xiàn)引入本文以供參考。然后從熱機(jī)械處理的板機(jī)械加工得到具有厚度為5mm和直徑為180mm的圓柱形靶。
常規(guī)形成靶的PTF用前面描述的ASTM測(cè)量技術(shù)在四個(gè)等間隔位置(每個(gè)象限測(cè)量一次)和在靶中心和外徑的中間徑向位置處測(cè)量。
通過(guò)本發(fā)明方法形成的靶用本發(fā)明方法制造Co-4Nb-5Zr靶包括使用元素鈷、鈮和鋯粉末，每種粉末具有小于150mm的平均直徑。粉末被混合以獲得均勻混合，被裝入膠囊、被抽真空，在約800℃至約1400℃之間的溫度、約5至約15ksi之間的壓力下進(jìn)行熱等靜壓制，持續(xù)時(shí)間在約1小時(shí)到約4小時(shí)之間。在熱等靜壓制后，完全固結(jié)或完全致密的材料按照Bartholomeusz等人的美國(guó)專利No.6,123,783中的描述被熱機(jī)械處理。然后從熱機(jī)械處理的板機(jī)械加工得到具有厚度為5mm和直徑為180mm的圓柱形靶。
靶的PTF用前面描述的ASTM測(cè)量技術(shù)在四個(gè)等間隔位置(每個(gè)象限測(cè)量一次)和在靶中心和外徑的中間徑向位置處測(cè)量，該技術(shù)和用來(lái)測(cè)量常規(guī)形成的靶的PTF的方法相同。
常規(guī)形成靶和用本發(fā)明方法制造的靶的PTF值分別為39％和56％。39％的PTF值說(shuō)明，即使常規(guī)形成的鈷基軟磁材料(不包含鐵或鎳作為合金添加劑)可以顯示適度的高PTF值。但是，如前面所論證的，用本發(fā)明方法形成靶仍導(dǎo)致研究中的合金PTF性能顯著增大。這個(gè)實(shí)施例進(jìn)一步證明用于鈷和鎳基材料的PTF增強(qiáng)技術(shù)對(duì)于提高元素鈷和鎳組成相的PTF是有效的，所述組成相包含在使用本發(fā)明方法形成的靶中。
在上面討論的實(shí)施例中，靶的PTF測(cè)試和幾何形狀已經(jīng)盡可能地保持一致，因?yàn)檐洿挪牧系慕^對(duì)PTF值可以表現(xiàn)對(duì)靶和磁鐵之間的相對(duì)幾何形狀以及所利用磁鐵的標(biāo)稱強(qiáng)度的依賴性。因此，盡管用常規(guī)方法和本發(fā)明方法形成的靶的絕對(duì)PTF值可以作為用于測(cè)量PTF的方法的函數(shù)變化，但是用本發(fā)明方法制造的靶具有比用同樣的合金但用常規(guī)處理的靶高的PTF值。
作為實(shí)施例，兩個(gè)Ni-19Fe靶用相同的方法制造，第一個(gè)靶厚度為6mm，直徑為76mm，第二個(gè)靶也是厚度為6mm，但直徑為152mm。對(duì)于兩個(gè)靶，具有6.5mm×26mm橫截面的4.4千高斯磁鐵與每個(gè)靶的一個(gè)面的中心接觸放置。然后將軸向的霍爾探頭放置在相對(duì)面的中心。直徑為76mm和152mm的靶的PTF測(cè)量值分別為30％和15％。這樣，這個(gè)測(cè)試證明了，帶有較小相對(duì)量的軟磁靶材料的靶(76mm)可以通過(guò)施加磁場(chǎng)被飽和以產(chǎn)生較高的凈PTF。
在使用152mm靶的另一個(gè)測(cè)試中，將靶放置在實(shí)際的PVD磁控管陰極上。在10mm和15mm的靶到陰極的距離上，在152mm靶的相對(duì)面上的最大PTF分別測(cè)定為60％和20％。由此，這個(gè)測(cè)試說(shuō)明了施加磁場(chǎng)強(qiáng)度對(duì)軟磁材料凈PTF的影響。
本發(fā)明可通過(guò)使用常規(guī)的材料、方法和設(shè)備來(lái)實(shí)施。因此，這些材料、設(shè)備和方法的細(xì)節(jié)這里不作詳細(xì)闡明。為了提供對(duì)本發(fā)明的透徹理解，在前面的描述中，闡明了很多具體細(xì)節(jié)，如具體的材料、結(jié)構(gòu)、化學(xué)物質(zhì)、方法等。但是，應(yīng)該認(rèn)識(shí)到，本發(fā)明在不借助具體闡明的細(xì)節(jié)的條件下也可實(shí)行。在其他情況下，為了避免不必要的模糊本發(fā)明，人們熟知的處理結(jié)構(gòu)未被詳細(xì)描述。
只有本發(fā)明的一個(gè)示例性方面和僅僅一些通用性實(shí)施例在本發(fā)明中被說(shuō)明和描述。應(yīng)理解，本發(fā)明可以用于不同的其它組合和環(huán)境中，并能夠在這里表達(dá)的本發(fā)明概念的范圍內(nèi)進(jìn)行變化或修改。
權(quán)利要求
1.一種用于沉積器械的靶，包括具有第一PTF的第一材料相；和具有第二PTF的第二材料相，該第二PTF高于該第一PTF。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的靶，其中靶具有不同于第一和第二材料相的化學(xué)組成的化學(xué)組成。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的靶，其中第二PTF高于具有與靶相同的化學(xué)組成的材料的PTF。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的靶，其中靶的化學(xué)組成是適于制造軟磁材料的化學(xué)組成。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的靶，其中靶具有大于3mm的厚度、大于50mm的直徑，且靶的PTF高于5％。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的靶，其中靶的PTF高于20％。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的靶，其中靶的化學(xué)組成包括至少40原子百分?jǐn)?shù)的Fe或Ni。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的靶，其中靶的化學(xué)組成不包括Co。
9.根據(jù)權(quán)利要求5所述的靶，其中靶的PTF高于50％。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的靶，其中靶的化學(xué)組成包括至少40原子百分?jǐn)?shù)的Co且不包括Fe和Ni。
11.根據(jù)權(quán)利要求1所述的靶，其中靶的平均粒度小于500微米。
12.根據(jù)權(quán)利要求11所述的靶，其中靶的平均粒度小于200微米。
13.根據(jù)權(quán)利要求1所述的靶，其中第一相和第二相基本上由元素相組成。
14.根據(jù)權(quán)利要求1所述的靶，其中第一相和第二相基本上由合金相組成。
15.根據(jù)權(quán)利要求1所述的靶，其中第一相和第二相中的一個(gè)相是元素相，而該第一相和第二相中的另一個(gè)相是合金相。
16.根據(jù)權(quán)利要求1所述的靶，其中靶具有高于80％理論值的密度。
17.根據(jù)權(quán)利要求16所述的靶，其中靶具有高于95％理論值的密度。
18.根據(jù)權(quán)利要求1所述的靶，其中靶通過(guò)粉末冶金法形成。
19.一種形成用于沉積器械的靶的方法，包括以下步驟將至少兩種不同類型的元素或合金粉末混合在一起；用粉末冶金法固結(jié)粉末以形成坯料；和由坯料形成靶。
20.根據(jù)權(quán)利要求19所述的方法，其中該至少兩種粉末基本上由元素粉末組成。
21.根據(jù)權(quán)利要求19所述的方法，其中該至少兩種粉末基本上由合金粉末組成。
22.根據(jù)權(quán)利要求19所述的方法，其中該至少兩種粉末中的一種為元素粉末，而該至少兩種粉末中的另一種為合金粉末。
23.根據(jù)權(quán)利要求19所述的方法，其中粉末的固結(jié)通過(guò)等靜壓制進(jìn)行。
24.根據(jù)權(quán)利要求19所述的方法，其中粉末的固結(jié)通過(guò)單軸壓制進(jìn)行。
25.根據(jù)權(quán)利要求19所述的方法，其中每種粉末的聚集體直徑小于500微米。
26.根據(jù)權(quán)利要求25所述的方法，其中每種粉末的聚集體直徑小于200微米。
27.根據(jù)權(quán)利要求19所述的方法，其中靶包括具有第一PTF的第一材料相和具有第PTF的第二材料相，該第PTF高于該第一PTF。
28.根據(jù)權(quán)利要求27所述的方法，其中靶具有不同于第一和第二材料相的化學(xué)組成的化學(xué)組成。
29.根據(jù)權(quán)利要求28所述的方法，其中第PTF高于具有與靶相同的化學(xué)組成的材料的PTF。
30.根據(jù)權(quán)利要求19所述的方法，其中靶的化學(xué)組成是適于制造軟磁材料的化學(xué)組成。
31.根據(jù)權(quán)利要求30所述的方法，其中靶具有大于3mm的厚度、大于50mm的直徑，且靶的PTF高于5％。
32.根據(jù)權(quán)利要求31所述的方法，其中靶的PTF高于20％。
33.根據(jù)權(quán)利要求32所述的方法，其中靶的化學(xué)組成包括至少40原子百分?jǐn)?shù)的Fe或Ni。
34.根據(jù)權(quán)利要求33所述的方法，其中靶的化學(xué)組成不包括Co。
35.根據(jù)權(quán)利要求31所述的方法，其中靶的PTF高于50％。
36.根據(jù)權(quán)利要求35所述的方法，其中靶的化學(xué)組成包括至少40原子百分?jǐn)?shù)的Co，且不包括Fe和Ni。
37.根據(jù)權(quán)利要求19所述的方法，其中靶具有大于80％理論值的密度。
38.根據(jù)權(quán)利要求37所述的方法，其中靶具有大于95％理論值的密度。
39.一種形成磁盤的方法，包括以下步驟提供磁盤基片；和將來(lái)自靶的材料沉積到基片上，其中靶包括具有第一PTF的第一材料相和具有第二PTF的第二材料相，該第二PTF高于該第一PTF。
40.根據(jù)權(quán)利要求39所述的方法，其中靶具有不同于第一和第二材料相的化學(xué)組成的化學(xué)組成。
41.根據(jù)權(quán)利要求39所述的方法，其中靶的化學(xué)組成是適于制造軟磁材料的化學(xué)組成。
42.根據(jù)權(quán)利要求39所述的方法，其中靶通過(guò)粉末冶金法形成。
43.一種磁盤驅(qū)動(dòng)器，包括磁盤；其中磁盤通過(guò)將來(lái)自靶的材料沉積到磁盤基片上形成，該靶包括具有第一PTF的第一材料相和具有第二PTF的第二材料相，該第二PTF高于該第一PTF。
44.根據(jù)權(quán)利要求43所述的磁盤驅(qū)動(dòng)器，其中靶具有不同于第一和第二材料相的化學(xué)組成的化學(xué)組成。
45.根據(jù)權(quán)利要求43所述的磁盤驅(qū)動(dòng)器，其中靶的化學(xué)組成是適于制造軟磁材料的化學(xué)組成。
46.根據(jù)權(quán)利要求43所述的方法，其中靶通過(guò)粉末冶金法形成。
全文摘要
本發(fā)明通過(guò)將至少兩種不同類型的粉末混合在一起并用粉末冶金法固結(jié)粉末以形成坯料，從而形成用于沉積器械的靶。然后由坯料形成靶。靶包括具有第一PTF的第一材料相和具有高于第一PTF的第二PTF的第二材料相。第二PTF也高于具有和靶相同的化學(xué)組成的材料的PTF。
文檔編號(hào)B22F1/00GK1671881SQ03818079
公開日2005年9月21日 申請(qǐng)日期2003年5月14日 優(yōu)先權(quán)日2002年6月7日
發(fā)明者張文軍, 貝恩德·孔克爾, 阿南德·德奧杜特, 邁克爾·巴托洛梅烏斯 申請(qǐng)人:黑羅伊斯有限公司