CN106011755B - Cu-Ga合金溅射靶材 - Google Patents

Cu-Ga合金溅射靶材 Download PDF

Info

Publication number
CN106011755B
CN106011755B CN201610172665.XA CN201610172665A CN106011755B CN 106011755 B CN106011755 B CN 106011755B CN 201610172665 A CN201610172665 A CN 201610172665A CN 106011755 B CN106011755 B CN 106011755B
Authority
CN
China
Prior art keywords
face
sputtering target
target material
phase
casting
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Expired - Fee Related
Application number
CN201610172665.XA
Other languages
English (en)
Other versions
CN106011755A (zh
Inventor
卫藤雅俊
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
JX Nippon Mining and Metals Corp
Original Assignee
JX Nippon Mining and Metals Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by JX Nippon Mining and Metals Corp filed Critical JX Nippon Mining and Metals Corp
Publication of CN106011755A publication Critical patent/CN106011755A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN106011755B publication Critical patent/CN106011755B/zh
Expired - Fee Related legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Classifications

    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C23COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • C23CCOATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
    • C23C14/00Coating by vacuum evaporation, by sputtering or by ion implantation of the coating forming material
    • C23C14/22Coating by vacuum evaporation, by sputtering or by ion implantation of the coating forming material characterised by the process of coating
    • C23C14/34Sputtering
    • C23C14/3407Cathode assembly for sputtering apparatus, e.g. Target
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C22METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22CALLOYS
    • C22C9/00Alloys based on copper

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Metallurgy (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Physical Vapour Deposition (AREA)

Abstract

提供一种高强度的柱状晶Cu‑Ga合金的溅射靶材,其含有含量为25.0原子%以上且29.5原子%以下的Ga,且余量由Cu和不可避免的杂质构成,ζ相的(112)面的取向率为25%~60%。

Description

Cu-Ga合金溅射靶材
技术领域
本发明涉及一种Cu-Ga合金溅射靶材。尤其是,本发明涉及一种在形成作为薄膜太阳能电池层的光吸收层的Cu-In-Ga-Se(以下,记为CIGS)四元合金薄膜时所使用的Cu-Ga合金溅射靶材。
背景技术
近年,作为薄膜太阳能电池,高光电转换效率的CIGS系太阳能电池的大规模量产正在取得进展。CIGS系薄膜太阳能电池通常具有将背电极、光吸收层、缓冲层以及透明电极等顺次积层的结构。作为该光吸收层的制造方法,蒸镀法和硒化法是公知的。以蒸镀法制造的太阳能电池具有高转换效率的优点,但具有成膜速度低、成本高、低生产性的缺点,硒化法则适用于产业上的大规模生产。
硒化法的简要工序如下。首先,在碱石灰玻璃基板上形成钼电极层,在其上溅射沉积Cu-Ga层和In层后,通过硒化氢气体下的高温处理形成CIGS层。在由该硒化法形成CIGS层的形成工序中溅射沉淀Cu-Ga层时,使用了Cu-Ga合金溅射靶材。
作为溅射靶材的形状,有平板形和圆筒形状。圆筒形靶材,由于通过以圆柱轴线为中心进行旋转而使整个表面被侵蚀,因此材料的利用率比平板形靶材高,而且由于通过连续改变等离子体照射表面而能够有效冷却,因此可维持高输出,提高量产性。然而,圆筒形靶材与平板形靶材相比,由于形状复杂而制造难度高,制造时发生开裂和缺损的危险性变高。如果在溅射中发生开裂或缺损,由此产生的碎片和裂纹而成为颗粒和异常放电发生的原因。此外,具有在运输或溅射过程中不易破损的高强度也是对平板形靶材的额外要求。
其中,作为Cu-Ga合金靶材的制造方法,熔解鋳造法和粉末烧结法是公知的。粉末烧结法中存在不可避免的空孔。空孔不仅造成异常放电,也使高密度化变得困难,成为在切削或溅射时产生开裂和缺损的原因。特开2008-138232号公报(专利文献1)中公开了为防止造成开裂的偏析,将高浓度Ga粉末和低浓度Ga粉末混合并烧结、形成两相组织的方法,但工艺复杂且成本高。
另一方面,关于熔解铸造法,特开2000-073163号公报(专利文献2)中记载了,通过熔解法将Ga的组分设为15重量%-70重量%而铸造的Cu-Ga合金;还记载了作为该Cu-Ga合金的制造方法,利用具有加热单元和冷却单元的铸型,控制温度使其达到不产生脆性开裂和偏析的冷却速度,通过熔解法进行铸造的方法。由于通过该方法得到的Cu-Ga合金不具有脆性和偏析,因此成型容易且能够加工成任意形状。
特开2013-76129号公报(专利文献3)中记载了,通过熔解铸造形成为圆筒的、Ca浓度为27wt%以上且30wt%以下的Cu-Ga合金的溅射靶材。该溅射靶材的组织在平行地切割所述溅射靶材的凝固面的切面中为等轴状的特征。也记载了该溅射靶材品质高且可量产。
现有技术文献
专利文献
专利文献1 特开2008-138232号公报
专利文献2 特开2000-73163号公报
专利文献3 特开2013-76129号公报
发明内容
发明所要解决的课题
基于制造圆筒形靶材,考虑到熔解铸造法比粉末烧结法更适用,但上述任何文献中关于靶材的强度的研究都不充分。
专利文献2中虽然记载了控制温度使其达到不产生脆性开裂和偏析的冷却速度,但仅对冷却速度的控制,不能控制引起溅射时的异常放电的缩孔的产生。因为,在浇铸金属液体的铸造方法中,在凝固过程中保持一定的凝固速度是困难的,即使使其从铸型底部定向凝固,在铸型上部,由于释放的凝固潜热使凝固速度变小,也会产生较多缩孔。而且,专利文献2中记载了将冷却速度控制在1.0×10-1℃/sec~1.5×10-2℃/sec的范围内,但由于冷却速度慢,以该冷却速度得到的结晶组织为等轴晶。等轴晶不具有高的强度。此外,专利文献2中没有关于圆筒形靶材的记载。
专利文献3中虽然具体地记载了圆筒形靶材,但是由于其与专利文献2相同,结晶组织为等轴晶,不能得到具有足够强度的靶材。
本发明是鉴于上述情况而产生的,将提供一种具有高强度的Ca比例高的Cu-Ga合金溅射靶材作为课题。此外,特别是将提供一种为圆筒形的高强度的Cu-Ga合金溅射靶材作为课题。
解决技术问题的手段
本发明人为解决上述课题进行了深入研究,发现了Cu-Ga合金为柱状晶,且通过将ζ相的(112)面的取向率控制在25%~60%内,即使是Ga比例高的Cu-Ga合金也易于表现出高强度,从而完成了本发明。
因此,本发明的一个方案为,一种柱状晶的Cu-Ga合金溅射靶材,其含有含量为25.0原子%以上且29.5原子%以下的Ga,且余量由Cu和不可避免杂质构成,其特征在于,用X射线衍射中的ζ相的(100)面、(002)面、(101)面、(102)面、(110)面、(200)面、(112)面、(201)面以及(004)面的各衍射峰的测定强度分别除以JCPDS卡片编号44-1117中记载的所述各衍射峰对应的结晶面的标准强度后得到的值的总和作为(A),并且,用通过X射线衍射的ζ相的(112)面的衍射峰强度除以JCPDS卡片编号44-1117中记载的(112)面的衍射峰标准强度后的值作为(B)时,通过(B)/(A)求得的ζ相的(112)面的取向率为25%~60%。
本发明所涉及的溅射靶材的另一个方案,相对密度为99.0~100%。
本发明所涉及的溅射靶材的另一个方案,所述不可避免的杂质的含氧量为50质量ppm以下,所述不可避免的杂质的含碳量为30质量ppm以下。
进一步,本发明所涉及的溅射靶材的另一个方案,为板状或圆筒形状。
进一步,本发明所涉及的溅射靶材的另一个方案,为圆筒形状。
进一步,在本发明所涉及的溅射靶材的另一个方案,通过铸造形成。
发明效果
通过本发明,可提供一种具有高强度的Ga比例高的Cu-Ga合金溅射靶材。此外,特别是可提供一种为圆筒形的由Cu-Ga合金制成的,具有高强度的Cu-Ga合金溅射靶材。具体地,可提供一种在Ga含量为25.0原子%~29.5原子%的Cu-Ga合金中抗弯强度高的溅射靶材。本发明所涉及的溅射靶材为圆筒形时,其效果被更显著地表现出来。本发明所涉及的溅射靶材搬运或溅射时不易破损,实用性优异。
附图说明
图1是Cu-Ga系合金的状态图。
图2是本发明所涉及的Cu-Ga合金溅射靶材剖面的微观组织的一个例子。
图3是现有技术中的Cu-Ga合金溅射靶材剖面的微观组织的一个例子。
图4是由EPMA得到的本发明所涉及的Cu-Ga合金溅射靶剖面的背散射电子像(COMPO像)的一个例子(倍率:50倍)。
图5是由EPMA得到的现有技术中的Cu-Ga合金溅射靶剖面的背散射电子像(COMPO像)的一个例子(倍率:50倍)。
图6是由X射线衍射测得的本发明所涉及的Cu-Ga合金溅射靶剖面的衍射峰的一个例子(倍率:50倍)。
图7是由X射线衍射测得的现有技术中的Cu-Ga合金溅射靶剖面的衍射峰的一个例子(倍率:50倍)。
图8是示出实施例中使用的立式连续铸造装置的结构的示意图。
图9是示出比较例中使用的重力铸造装置的结构的示意图。
具体实施方式
从图1的Cu-Ga系合金的状态图可知,Cu(α)相Ga含量为0~20.6原子%、β相Ga含量为19.3原子%~27.5原子%、ζ相Ga含量为20.5%~22.5原子%、γ相Ga含量为29.5原子%~34.7原子%、γ1相Ga含量为29.8原子%~37.4原子%、γ2相Ga含量为33.9原子%~37.7原子%、γ3相Ga含量为37.5原子%~42.7原子%等。
(组分)
本发明所涉及的Cu-Ga合金溅射靶材在一个实施方式中,其组分为,含有25.0原子%以上且29.5原子%以下的Ga,且余量由Cu和不可避免的杂质构成。Ga的含量虽然是根据形成制造CIGS系太阳能电池时所必需的Cu-Ga合金溅射膜的要求而确定的,但是本发明的一个特征在于,较高地设定Ga的含量。从Cu-Ga系的状态图可看出,随着Ga的含量变高,ζ相中γ相的比例增加,但由于γ相比ζ相脆,因此难以确保强度。本发明中,由于适当控制晶体结构和这两相中具有较高延展性的ζ相的(112)面的取向率,即使Ga的含量较高,也能成功地得到高的强度。通过Cu-Ga系的状态图,Ga的含量为27.5原子%以上时,γ相占据优势,因此,根据本发明,特别是当Ga的含量为27.5原子%以上时,明显地表现出强度提高的效果。
本发明所涉及的Cu-Ga合金溅射靶材在另一个实施方式中,不可避免的杂质的氧含量为50质量ppm以下,优选为30质量ppm以下。基于这样的构成,通过减少成为溅射靶材的开裂起点的氧化物、以及含碳微粒与碳元素的化合物等,能够提高溅射靶材的强度。
(晶体结构)
本发明所涉及的Cu-Ga合金溅射靶材的特征在于,其为柱状晶。在一个实施方式中,可具有由Ca固溶于Cu中的γ相或ζ相混合组成的柱状晶。由于形成柱状晶,与等轴晶相比能够具有更高的强度。通过图2及图3所示出的金相组织的宏观观察,可看见线状的晶界,由此可确认柱状晶。此外,本发明所涉及的Cu-Ga合金为γ相和ζ相的混合相,这是可从Cu-Ga系的状态图得到的。仅为γ相时硬而脆,通过与相对韧性的ζ相混合成为混合相,可得到韧性组织。
(组织)
利用EPMA的背散射电子像(COMPO像)来观察本发明所涉及的Cu-Ga合金溅射靶材的剖面的微观组织,可确认如图4及图5所示的两相组织(图4及图5中,Cu-Ga合金的Ga浓度为28原子%)。图4及图5的黑色部分为ζ相,白色部分为γ相。
(晶体取向及晶体面的取向率)
用X射线衍射中的ζ相的(100)面、(002)面、(101)面、(102)面、(110)面、(200)面、(112)面、(201)面以及(004)面的各衍射峰的测定强度分别除以JCPDS卡片编号44-1117中记载的所述各峰对应的结晶面的标准强度后得到的值的总和作为(A),并且,用通过X射线衍射的ζ相的(112)面的衍射峰强度除以JCPDS卡片编号44-1117中记载的(112)面的衍射峰标准强度后的值作为(B)时,通过(B)/(A)求得的ζ相的(112)面的取向率为25%~60%。以下示出该取向率的计算公式。
(112)面的取向率:(B)/(A)={(112)面测定强度/(112)面标准强度}/{(100)面测定强度/(100)面标准强度+(002)面测定强度/(002)面标准强度+(101)面测定强度/(101)面标准强度+(102)面测定强度/(102)面标准强度+(110)面测定强度/(110)面标准强度+(200)面测定强度/(200)面标准强度+(112)面测定强度/(112)面标准强度+(201)面测定强度/(201)面标准强度+(004)面测定强度/(004)面标准强度}×100%
若ζ相的(112)面的取向率小于25%,则产生溅射靶材的抗弯强度降低的问题。此外,本发明中ζ相的(112)面的取向率典型地为60%以下。
图6中示出了通过X射线衍射测定本发明所涉及的Cu-Ga合金溅射靶材剖面的衍射峰的一个例子。此外,图7中示出了通过X射线衍射测定现有技术的Cu-Ga合金溅射靶剖面的衍射峰的一个例子。
(相对密度)
通常,使烧结件的相对密度在95%以上为目标。这是由于,如果相对密度低,则溅射过程中内部空孔露出时,由以空孔周边为起点的飞溅和异常放电引起的到膜的粒子的产生和表面凹凸化的进展提前进行,容易引起以表面突起(Nodule)为起点的异常放电等。铸件的相对密度大致可达到100%,其结果是,具有能够抑制产生溅射中的不同的粒子的效果。这是铸件的一个主要优点。由于本发明所涉及的Cu-Ga合金溅射靶材可通过铸造来制造,因此能够具有高的相对密度。例如,本发明所涉及的Cu-Ga合金溅射靶材在一个实施方式中,其相对密度能够达到99.0%以上,优选99.5%以上,进一步优选100%,例如能够达到99~100%。
(抗弯强度)
本发明所涉及的Cu-Ga合金溅射靶材在一个实施方式中,遵从JIS R1601:2008标准测得的3点弯曲强度为350MPa以上。本发明所涉及的Cu-Ga合金溅射靶材在一个优选的实施方式中,遵从JIS R1601:2008标准测得的3点弯曲强度为360MPa以上。本发明所涉及的Cu-Ga合金溅射靶材在一个更优选的实施方式中,遵从JIS R1601:2008标准测得的3点弯曲强度为370MPa以上。本发明所涉及的Cu-Ga合金溅射靶材在一个更优选的实施方式中,遵从JIS R1601:2008标准测得的3点弯曲强度为380MPa以上。本发明所涉及的Cu-Ga合金溅射靶材在典型的实施方式中,遵从JIS R1601:2008标准测得的3点弯曲强度为350~410MPa以上。
本发明所涉及的Cu-Ga合金溅射靶材,例如可作为板状或圆筒形状而提供。此外,由于具有高强度,易于加工成所要求的形状。
(铸造法)
对本发明所涉及的Cu-Ga合金溅射靶材的合适的制造方法的例子进行说明。本发明所涉及的Cu-Ga合金溅射靶材,例如可使用如图8所示的具有高频感应加热装置、石墨坩埚和水冷探针的结构的立式连续铸造装置30进行制造。在石墨坩埚31内熔化靶材原料,将该熔融金属38浇铸到设置于坩埚底部的、与引锭34一起拉拔的铸型20内,并进行连续冷却,由此可连续制造Cu-Ga合金的铸件(空心坯)39。根据引锭34的形状,可使铸件39的形状变化。例如,如果将引锭设为圆筒形状,则可得到圆筒形的铸件39。如果将引锭34设为平板状,则可得到平板状的铸件39。对得到的铸件39进一步进行机械加工和抛光,也可得到所要求的形状的Cu-Ga合金溅射靶材。
水冷铜套33作为使铸造空间从外周侧冷却的冷却部,被设置于坩埚31的外周侧。此时,由于形成了冷却介质不直接与熔融金属38接触的结构,即使发生金属液泄露也不会存在水蒸气爆炸的危险。坩埚31中设置有导入惰性气体的惰性气体导入部42,使熔融金属38内的氧分压降低。
坩埚31的外周设置有加热装置45。坩埚31的壁部设置有坩埚温度控制用热电偶44。熔融金属温度测定用热电偶43,用于测定从坩埚31向铸造空间供给熔融金属38的熔融金属供给部位的熔融金属温度,以收纳于特定的保护管内的状态通过贯通柱状的铸芯32的上表面而形成的热电偶保护管插入口,并到达熔融金属供给部位。用于从内周侧冷却铸造空间的水等多根冷却介质探针46,从冷却介质探针插入口36呈同心圆状插入到铸芯32的内部。立式连续铸造装置30,通过使直接从金属熔化炉供给到铸型20及配置于铸型20内侧的铸芯32之间的熔融金属38冷却并凝固,形成铸件39,利用拉拔装置47从铸型20及铸芯32拉拔引锭34,从而进行连续铸造得到铸件。
其中,在控制晶体结构和晶体生长方向、进一步防止缩孔、确保强度的基础上,控制铸件的拉拔速度及凝固界面上的冷却速度[℃/sec]是很重要的。通过提高拉拔速度,促进定向凝固,可生长柱状晶。此外,ζ相也受到冷却速度的影响,当定向凝固中的冷却速度高时,通过细长且微小的ζ相的急速生长,可获得晶体不易开裂之优点。
具体地,优选将拉拔速度设置为30~120mm/min,更优选设置为60~120mm/min,进一步优选设置为90~120mm/min。此外,将Cu-Ga合金的凝固温度±50℃的冷却速度平均设置为1.7~14.5℃/sec。优选将该冷却速度设置为3.3~14.5℃/sec,更优选设置为5.0~14.5℃/sec。
可以边重复拉拔装置的驱动和停止边进行拉拔操作。本发明中,拉拔速度是指从相对于驱动和停止的全部时间、拉拔后的铸件的长度算出的值。可通过控制拉拔装置内的夹送辊48的旋转速度来使拉拔速度变化。当驱动和停止的平衡差时,即使以相同的拉拔速度,也可能得不到所要求的组织,因此驱动时间和停止时间可被设置为,例如驱动时间/停止时间=0.1~0.5,典型地可以设置为0.15~0.4。此外,可改变拉拔速度来控制冷却速度。凝固界面的冷却速度(℃/sec)=[温度梯度(℃/mm)]×[拉拔速度(mm/min)]/60(sec)。该式的含义为,在温度梯度为一定时,冷却速度与拉拔速度成比例增大。温度梯度由铸型和铸芯中插入的热电偶的测温距离和它们的温度差求得。具体为,用直线连接测量点进行插补,制作曲线图(横轴:热电偶位置,纵轴:温度),求得熔点±50℃范围的温度梯度。
实施例
以下,举出实施例以更好地理解本发明及其优点,但本发明不受这些实施例的限定。
(1.立式连铸铸造:实施例1~6、比较例1)
使用如图8所示的具有高频感应加热线圈、石墨坩埚和水冷探针的结构的立式连续铸造装置,制造了外径159mm、厚度14mm、高度650mm的圆筒形Cu-Ga合金溅射靶材。
将各组分的Cu-Ga合金原料35kg导入坩埚内,在氩气气氛中将坩埚内加热到1100℃。该高温加热的目的是使设置于坩埚底部的圆筒状的引锭与Cu-Ga合金熔融金属熔接。
原料熔化后,将熔融金属温度降低到960℃,当熔融金属温度与坩埚温度稳定时,开始拉拔引锭。通过拉出引锭,连续地拉出了凝固的圆筒状的铸件。拉拔模式为,对拉拔装置驱动0.5秒、停止2.5秒,如此反复地运行,通过使频率变化,而使拉拔速度变化,从而使冷却速度变化。表1示出了冷却速度。拉拔时,为防止在凝固界面附近产生缩孔,将拉拔速度限制在120mm/min以下以使冷却速度不会过大。此外,该冷却速度(℃/sec)可通过公式:温度梯度(℃/mm)×拉拔速度(mm/min)/60(sec)而变得清楚,求得该温度梯度时,连接图表中凝固温度+50℃的点和凝固温度-50℃的点,除以它们之间的位置差(mm),从而求得。表1示出得到的Cu-Ga合金的各Ga含量(原子%)。
<晶体结构>
抛光与凝固方向和圆筒的中心轴方向平行的剖面,用硝酸和盐酸腐蚀,通过目视及实体显微镜进行了观察。如图2及图3所示,从圆筒状铸锭的外周侧及内周侧的散热部分凝固并生长的晶界在板厚度的中央附近相互碰撞的位置判断为柱状晶,晶界呈斑点状分布的位置判断为等轴晶。(这里,散热部分指与铸锭接触的铸型、铸芯以及冷却空间。)
<晶体取向>
用水砂纸对试料进行湿式抛光至#2400,进行干燥成为测定试料。用理学电机(株)社制RINT-2200,在管球:Cu,管电压:40kV,管电流:40mA,扫描范围(2θ):20°~100°,狭缝大小:发散(DS)[mm]、防散射(SS)[mm]、接收(RS)[mm],测定步骤(2θ):0.02°,扫描速度:4°/min的条件下进行了X射线衍射。
<微观组织>
用EPMA(日本电子制,装置名:XJA-8500F)的背散射电子像(COMPO像)观察了与圆筒的中心轴方向垂直的剖面的微观组织。黑色部分为ζ相,白色部分为γ相。
<不可避免的杂质中氧、碳含量>
对于得到的构成溅射靶材的Cu-Ga合金,通过红外吸收法(LECO社制,装置名:CS6000)测定O的浓度,通过红外吸收法(LECO社制,装置名:CS844)测定C的浓度。
<相对密度>
通过阿基米德法测定得到的溅射靶材的密度,求出相对于由组分确定的理论密度的百分比(%),作为相对密度。
<抗弯强度>
遵从JIS R1601:2008标准测定了得到的溅射靶材的3点弯曲强度。将试验夹具设置为3p-30。从各靶材切出5个试验片进行抗弯强度测定。将沿靶材的长度方向切出的板材作为试验片,沿与长度方向垂直的方向施加压力进行测定。长度方向是指靶材的安装方向,即背板和背衬管的方向。
(2.重力铸造:比较例2~5)
利用如图9所示的具有石墨坩埚51、中间包52以及铸型53的重力铸造装置50,制造外径为162mm、厚度为18mm、高度为630mm的圆筒形的Cu-Ga合金溅射靶材。将44kg的Cu-Ga合金原料(Cu的纯度为4N、Ga的纯度为4N)导入坩埚51中,将铸造装置50内设为10Pa左右的真空气氛,加热至1300℃。之后,经过中间包52将坩埚51内的熔融金属浇入铸型中。
由于从中间包52浇入铸型的熔融金属在铸型底部飞溅,铸锭的下部会残留空孔。此外,由于随着从铸型底部散热在上方凝固的推进,被释放的凝固潜热积累,导致铸锭上部也多有发生缩孔的倾向。因此,评价质量时,从距铸锭的底部100~350mm的位置取样。
比较例2~5中,冷却速度通过监测插入铸型的热电偶(设置在距底面300mm和600mm的位置)的温度变化并绘制温度vs时间的曲线图而求得。在浇铸的熔融金属的温度下降的过程,释放凝固潜热,图上的温度梯度变缓,随着该潜热的散去温度梯度再次变陡。将示出了如上所述变化的曲线的拐点的切线斜率作为该热电偶位置的冷却速度[℃/sec]。因此,冷却速度是各热电偶位置的测定值。表1中记载的冷却速度记载了得到的测定值的平均值。
关于得到的圆筒形的溅射靶材,与之前同样,评价了其晶体结构、晶体取向、相对密度以及抗弯强度。
(3.考察)
表1示出了试验条件及评价结果。此外,由X射线衍射测定的ζ相的各面的取向率示于表2。表2中记载的ζ相的(112)面的取向率是,用X射线衍射中的ζ相的(100)面、(002)面、(101)面、(102)面、(110)面、(200)面、(112)面、(201)面以及(004)面的各衍射峰的测定强度分别除以JCPDS卡片编号44-1117中记载的所述各峰对应的结晶面的标准强度后得到的值的总和作为(A),并且,用通过X射线衍射的ζ相的(112)面的衍射峰强度除以JCPDS卡片编号44-1117中记载的(112)面的衍射峰标准强度后的值作为(B)时,通过(B)/(A)求得的值。
ζ相的(112)面的取向率与比较例相比,其值较大的实施例1~6的溅射靶材的抗弯强度高。金属组织中的ζ相聚集在特定的面取向,同时扩散深入到其外部存在的γ相中,由此可得到单相中所得不到的强度的提高。即通过韧性组织连接脆性组织,或通过相反的情况,利用ζ相的韧性来弥补γ相的脆性的效果,单相时的脆性和硬度低很难反映在抗弯强度上。此外,由于比较例2~5重力铸造中冷却速度较低,其虽然柱状晶,但是ζ相的(112)面的取向率小,因此不能得到高的抗弯强度。
[表1]
[表2]
附图标记说明
20 铸型
30 立式连续铸造装置
31 坩埚
32 铸芯
33 水冷铜套
34 引锭
36 冷却介质探针插入口
38 熔融金属
39 铸件(坯)
42 惰性气体导入装置
43 熔融金属温度测定用热电偶
44 坩埚温度测定用热电偶
45 加热装置
46 冷却介质探针
47 拉拔装置
48 夹送辊
50 重力铸造装置
51 坩埚
52 中间包
53 铸型

Claims (6)

1.一种柱状晶的Cu-Ga合金的溅射靶材,其含有含量为25.0原子%以上且29.5原子%以下的Ga,且余量由Cu和不可避免的杂质构成,其特征在于,
用X射线衍射中的ζ相的(100)面、(002)面、(101)面、(102)面、(110)面、(200)面、(112)面、(201)面以及(004)面的各衍射峰的测定强度分别除以JCPDS卡片编号44-1117中记载的所述各衍射峰对应的结晶面的标准强度后得到的值的总和作为(A),并且,
用通过X射线衍射的ζ相的(112)面的衍射峰强度除以JCPDS卡片编号44-1117中记载的(112)面的衍射峰标准强度后的值作为(B)时,
通过(B)/(A)求得的ζ相的(112)面的取向率为25%~60%。
2.如权利要求1所述的溅射靶材,其特征在于,
所述溅射靶材的相对密度为99.0~100%。
3.如权利要求1所述的溅射靶材,其特征在于,
所述不可避免的杂质的含氧量为50质量ppm以下,所述不可避免的杂质的含碳量为30质量ppm以下。
4.如权利要求1所述的溅射靶材,其特征在于,
所述溅射靶材为板状或圆筒形状。
5.如权利要求4所述的溅射靶材,其特征在于,
所述溅射靶材为圆筒形状。
6.如权利要求1~5中任一项所述的溅射靶材,其特征在于,
所述溅射靶材通过铸造形成。
CN201610172665.XA 2015-03-26 2016-03-24 Cu-Ga合金溅射靶材 Expired - Fee Related CN106011755B (zh)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2015-065008 2015-03-26
JP2015065008A JP6147788B2 (ja) 2015-03-26 2015-03-26 Cu−Ga合金スパッタリングターゲット

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN106011755A CN106011755A (zh) 2016-10-12
CN106011755B true CN106011755B (zh) 2019-03-29

Family

ID=57082828

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201610172665.XA Expired - Fee Related CN106011755B (zh) 2015-03-26 2016-03-24 Cu-Ga合金溅射靶材

Country Status (4)

Country Link
JP (1) JP6147788B2 (zh)
KR (1) KR20160115724A (zh)
CN (1) CN106011755B (zh)
TW (1) TWI625400B (zh)

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2019183277A (ja) * 2018-04-04 2019-10-24 三菱マテリアル株式会社 Cu−Ga合金スパッタリングターゲット

Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102959107A (zh) * 2010-07-06 2013-03-06 三井金属矿业株式会社 Cu-Ga合金以及Cu-Ga合金溅射靶

Family Cites Families (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2000073163A (ja) 1998-08-28 2000-03-07 Vacuum Metallurgical Co Ltd Cu−Ga合金スパッタリングターゲット及びその製造方法
JP4811660B2 (ja) 2006-11-30 2011-11-09 三菱マテリアル株式会社 高Ga含有Cu−Ga二元系合金スパッタリングターゲットおよびその製造方法
EP2684978A4 (en) * 2011-08-29 2015-01-14 Jx Nippon Mining & Metals Corp CU-GA ALLOY SPUTTER TARGET AND MANUFACTURING METHOD THEREFOR
JP2013076129A (ja) 2011-09-30 2013-04-25 Hitachi Cable Ltd スパッタリングターゲット及びその製造方法
JP5907428B2 (ja) * 2012-07-23 2016-04-26 三菱マテリアル株式会社 スパッタリングターゲット及びその製造方法
KR20150023925A (ko) * 2012-11-13 2015-03-05 제이엑스 닛코 닛세키 킨조쿠 가부시키가이샤 Cu-Ga 합금 스퍼터링 타깃 및 그 제조 방법
JP6365922B2 (ja) * 2013-04-15 2018-08-01 三菱マテリアル株式会社 スパッタリングターゲット及びその製造方法
JP6120076B2 (ja) * 2013-08-01 2017-04-26 三菱マテリアル株式会社 Cu−Ga合金スパッタリングターゲット及びその製造方法

Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102959107A (zh) * 2010-07-06 2013-03-06 三井金属矿业株式会社 Cu-Ga合金以及Cu-Ga合金溅射靶

Also Published As

Publication number Publication date
TWI625400B (zh) 2018-06-01
JP2016183394A (ja) 2016-10-20
KR20160115724A (ko) 2016-10-06
JP6147788B2 (ja) 2017-06-14
TW201638348A (zh) 2016-11-01
CN106011755A (zh) 2016-10-12

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN103691912B (zh) 一种金基合金铸坯的熔铸一体化装置及其使用方法
CN105074047B (zh) 圆筒型溅射靶及其制造方法
CN103817313B (zh) 一种整体细晶向心叶轮铸件的制备方法
JP2012162792A (ja) インジウムターゲット及びその製造方法
CN103805801A (zh) Cu-Mg 合金体、Cu-Mg 合金体的制造方法及拉丝材料
CN106011755B (zh) Cu-Ga合金溅射靶材
KR101516064B1 (ko) Cu-Ga 합금 스퍼터링 타깃 및 그 제조 방법
US20170169998A1 (en) In-Cu Alloy Sputtering Target And Method For Producing The Same
JP6390432B2 (ja) Cu−Ga合金円筒型スパッタリングターゲット、Cu−Ga合金円筒型鋳塊、Cu−Ga合金円筒型スパッタリングターゲットの製造方法及びCu−Ga合金円筒型鋳塊の製造方法
JP2012051766A (ja) シリコンインゴットの連続鋳造方法
CN104271506B (zh) 用于制造高纯硅的方法、通过该方法得到的高纯硅、以及用于制造高纯硅的硅原料
Zhang et al. Structure analysis of precursor alloy and diffusion during dealloying of Ag–Al alloy
CN105274481B (zh) Cu‑Ga合金溅射靶
JP6060755B2 (ja) サファイア単結晶育成用坩堝およびその製造方法
CN1461359A (zh) 晶体薄板的制造方法及包含晶体薄板的太阳能电池
WO2023084864A1 (ja) アルミニウム合金鋳塊、アルミニウム合金材およびアルミニウム合金材の製造方法
WO2023084867A1 (ja) アルミニウム合金鋳塊、アルミニウム合金材およびアルミニウム合金材の製造方法
JP2013086154A (ja) 鋳造装置
Kartavykh et al. Chemical compatibility of a TiAl-Nb melt with oxygen-free crucible ceramics made of aluminum nitride
CN117904467A (zh) 大规格7系铝合金铸锭及其制备方法
CN107815628A (zh) 一种成分可控铝基金属玻璃涂层制备方法
JP2016023361A (ja) Cu−Ga合金円筒型スパッタリングターゲット及びCu−Ga合金円筒型鋳塊
JP2016141876A (ja) Cu−Ga合金スパッタリングターゲット、及び、Cu−Ga合金鋳塊
JP2007268601A (ja) 半凝固金属スラリーの製造方法

Legal Events

Date Code Title Description
C06 Publication
PB01 Publication
C10 Entry into substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant
CF01 Termination of patent right due to non-payment of annual fee
CF01 Termination of patent right due to non-payment of annual fee

Granted publication date: 20190329

Termination date: 20200324