JP2009120863A - Cu−In−Ga三元系焼結合金スパッタリングターゲットの製造方法 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】原料粉末として、Ga:20〜50質量%を含有し、残部がCuおよび不可避不純物からなるCu−Ga二元系母合金粉末、In:20〜70質量%を含有し、残部がCuおよび不可避不純物からなるCu−In二元母合金粉末並びに純Cu粉末を用意し、これら原料粉末をIn:40〜60質量%、Ga:1〜45質量%を含有し、残部がCuからなる成分組成となるように配合し混合して混合粉末を作製し、得られた混合粉末をプレス成形して成形体を作製し、得られた成形体を焼結する。
【選択図】なし
Description
前記Cu−In−Ga−Se四元系合金膜からなる光吸収層の形成方法として、蒸着法により成膜する方法が知られており、この方法により得られたCu−In−Ga−Se四元系合金膜からなる光吸収層は高いエネルギー変換効率が得られるものの、蒸着法による成膜は速度が遅いためにコストがかかる。そのために、スパッタリング法によってCu−In−Ga−Se四元系合金膜からなる光吸収層を形成する方法が提案されている(特許文献1参照)。
このCu−In−Ga−Se四元系合金膜をスパッタリング法により成膜する方法として、まず、Inターゲットを使用してスパッタによりIn膜を成膜し、このIn膜の上にCu−Ga二元系合金ターゲットを使用してスパッタすることによりCu−Ga二元系合金膜を成膜し、得られたIn膜およびCu−Ga二元系合金膜からなる積層膜をSe雰囲気中で熱処理してCu−In−Ga−Se四元系合金膜を形成する方法が提案されている。そして、前記Cu−Ga二元系合金ターゲットとしてGa:1〜40重量%を含有し、残部がCuからなる組成を有するCu−Ga二元系合金ターゲットが知られており(特許文献2参照)、このCu−Ga二元系合金ターゲットは一般に鋳造で作製されている。
そこで、本発明者らは、従来法では、Inターゲットを使用してスパッタリングによりIn膜を成膜し、このIn膜の上にCu−Ga二元系合金ターゲットを使用してスパッタリングすることによりCu−Ga二元系合金膜を成膜してIn膜およびCu−Ga二元系合金膜からなる積層膜を形成していたのを、Cu−In−Ga三元系合金ターゲットを使用して一回のスパッタリングによりCu−In−Ga三元系合金膜を成膜すれば、成膜工程を一工程省略することができ、この成膜工程を一工程省略ことにより一層のコストダウンを図ることができるとの考えに基づいて、Cu−In−Ga三元系合金溶湯を作製し、このCu−In−Ga三元系合金溶湯を鋳造することによりCu−In−Ga三元系合金からなる鋳造ターゲットを作製し、このCu−In−Ga三元系合金からなる鋳造ターゲットを用いてスパッタリングすることによりCu−In−Ga三元系合金膜を成膜した。
原料粉末として、Ga:20〜50質量%を含有し、残部がCuおよび不可避不純物からなるCu−Ga二元系母合金粉末、In:20〜70質量%を含有し、残部がCuおよび不可避不純物からなるCu−In二元母合金粉末並びに純Cu粉末を用意し、これら原料粉末をIn:40〜60質量%、Ga:1〜45質量%を含有し、残部がCuからなる成分組成となるように配合し混合して混合粉末を作製し、得られた混合粉末をプレス成形して成形体を作製し、得られた成形体を焼結するCu−In−Ga三元系焼結合金スパッタリングターゲットの製造方法、に特徴を有するものである。
また、この発明のIn:40〜60質量%、Ga:1〜45質量%を含有し、残部がCuからなる成分組成を有するCu−In−Ga三元系焼結合金スパッタリングターゲットを製造する際に使用するCu−In二元母合金粉末は、In:20〜70質量%を含有し、残部がCuおよび不可避不純物からなる成分組成を有する溶湯を作製し、不活性ガスを用いてガスアトマイズすることにより作製する。
さらに、表2に示される成分組成を有するCu−In二元系合金をアルミナ坩堝内で高周波溶解し、アルゴンガスを用いてガスアトマイズすることにより平均粒径:33μmのCu−In二元系母合金粉末a〜iを作製した。
さらに、平均粒径:20μmの純Cu粉末を用意した。
表1に示されるCu−Ga二元系母合金粉末A〜I、表2に示されるCu−In二元系母合金粉末a〜iおよび純Cu粉末を表3に示される配合組成となるように配合し混合して混合粉末を作製し、この混合粉末をAr雰囲気中、圧力:196MPa、温度:140℃、30分間保持の条件でホットプレスすることにより表3に示される成分組成を有するCu−In−Ga三元系合金ホットプレス体を作製し、得られたホットプレス体の表面を切削してターゲットに仕上げることにより本発明Cu−In−Ga三元系焼結合金ターゲットの製造法(以下、本発明法という)1〜7および比較Cu−In−Ga三元系焼結合金ターゲットの製造法(以下、比較法という)1〜4を実施した。
Cu−Ga二元系合金原料に、純Cu原料およびIn原料をカーボン坩堝に装入し高周波溶解して溶湯を作成し、この溶湯を鋳型に鋳造して表3に示される成分組成を有するインゴットを作製し、このインゴットの表面を切削してターゲットに仕上げることにより従来Cu−In−Ga三元系鋳造合金ターゲットの製造法(以下、従来法という)を実施した。
真空到達度:5×10−5Pa、
電力:800W、
雰囲気:Arガス、
ターゲットと基板との距離:70mm、
の条件で1時間スパッタを行い、異常放電回数をアーキングカウンターにて測定し、その結果を表3に示した。
Claims (1)
- 原料粉末として、Ga:20〜50質量%を含有し、残部がCuおよび不可避不純物からなるCu−Ga二元系母合金粉末、In:20〜70質量%を含有し、残部がCuおよび不可避不純物からなるCu−In二元母合金粉末並びに純Cu粉末を用意し、これら原料粉末をIn:40〜60質量%、Ga:1〜45質量%を含有し、残部がCuからなる成分組成となるように配合し混合して混合粉末を作製し、得られた混合粉末をプレス成形して成形体を作製し、得られた成形体を焼結することを特徴とするCu−In−Ga三元系焼結合金スパッタリングターゲットの製造方法。
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