JP2013166976A - Ｃｕ−Ｇａ合金スパッタリングターゲットの製造方法及びＣｕ−Ｇａ合金スパッタリングターゲット - Google Patents

Abstract

【課題】 取扱いが困難な金属ナトリウムを安定的に使用することが可能なＣｕ−Ｇａ合金スパッタリングターゲットの製造方法を提供する。
【解決手段】
ナトリウムを含有するＣｕ−Ｇａ合金スパッタリングターゲットの製造方法において、Ｇａ−Ｎａ合金中におけるナトリウムの量が１５質量％以下となるように、ガリウム及びナトリウムを攪拌しながら溶解することによりＧａ−Ｎａ合金を形成し、Ｇａ−Ｎａ合金と銅とを原料として用いて、Ｃｕ−Ｇａ合金スパッタリングターゲット中にナトリウムを０．０１〜７質量％、ガリウムを１〜４５質量％含み、残部が銅と不可避的不純物となるように加熱し、鋳造する。
【選択図】 なし

Description

本発明は、ＣＩＧＳ（Ｃｕ−Ｉｎ−Ｇａ−Ｓｅ四元系合金）太陽電池の光吸収層の形成に使用されるアルカリ金属を含有するＣｕ−Ｇａ合金スパッタリングターゲットの製造方法及びＣｕ−Ｇａ合金スパッタリングターゲットに関する。

近年、クリーンエネルギーの一つとして太陽光発電が注目されており、その中でも結晶系Ｓｉが主流となっているが、供給面やコストの問題から、薄膜系太陽電池でも特に変換効率の高いＣＩＧＳ系太陽電池が注目されている。ＣＩＧＳ系太陽電池は、Ｃｕ−Ｉｎ−Ｇａ−Ｓｅ四元系合金に代表される薄膜化合物半導体を光吸収層に使用した薄膜太陽電池である。Ｃｕ−Ｉｎ−Ｇａ−Ｓｅ薄膜太陽電池は、ソーダライムガラス基板上に、裏面電極となるＭｏ電極層が形成され、Ｍｏ電極層の上に光吸収層となるＣｕ−Ｉｎ−Ｇａ−Ｓｅ四元系合金膜が形成され、光吸収層の上にバッファ層としてＺｎＳ、ＣｄＳなどが形成され、バッファ層の上に透明導電膜が形成された基本構造を有する。

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、蒸着法が知られているが、成膜時間を要してしまうことから、スパッタ法によって形成する方法が提案されている。

Ｃｕ−Ｉｎ−Ｇａ−Ｓｅ四元系合金膜をスパッタ法により成膜する方法として、次のような方法が知られている。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、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する。得られたＩｎ膜及び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。

このＣｕ−Ｉｎ−Ｇａ−Ｓｅ薄膜太陽電池を高性能化するためには、光吸収層にアルカリ金属、例えばナトリウムを添加する必要がある。

一般に、ソーダ石灰を主成分とするソーダ石灰ガラス等を基板に用いる場合には、基板に含まれるアルカリ金属が光吸収層に拡散するため、意図的にアルカリ金属を添加する必要はない。

一方、耐熱性に優れた無アルカリガラスや低アルカリガラスを基板に用いようとする場合、又はフレキシブル太陽電池を作成する目的で金属基板やプラスチック基板を用いようとする場合には、基板からのアルカリ金属の拡散が期待できない。そのため、アルカリプリカーサを用いることによって、アルカリ金属を光吸収層に拡散させる必要がある。

アルカリプリカーサを用いる方法では、アルカリプリカーサを形成し、そこから光吸収層にアルカリ金属を拡散させる。この方法は、アルカリプリカーサを設けるために、工程数が増えてしまい、産業的にはデメリットである。また、このようにアルカリ金属を光吸収層に拡散させる方法では、アルカリ金属の添加量を細かく制御することが困難である。更に、この方法は、光吸収層の厚さ方向で考えると、アルカリ金属源に近いほどアルカリ金属の濃度が濃くなり、アルカリ金属源と反対側ではアルカリ金属の濃度が薄くなる傾向がある。このことは、太陽電池の高性能化を計る上では良い手段であるとは言えない。

そこで、Ｃｕ−Ｉｎ−Ｇａ−Ｓｅ光吸収層を作製する際に使用する成膜材料、すなわち、スパッタリングターゲットや蒸着材料にアルカリ金属を添加すれば、Ｃｕ−Ｉｎ−Ｇａ−Ｓｅ光吸収層にアルカリ金属を添加することができる。しかしながら、アルカリ金属は非常に反応性が高い金属であり、取扱いが困難である。このため、薄膜太陽電池のアルカリ金属を含有する光吸収層を形成するスパッタリングターゲットを製造する方法において、アルカリ金属単体を用いずにアルカリ金属を含有したスパッタリングターゲットを製造する方法が求められている。

しかしながら、アルカリ金属である金属ナトリウムは、消防法の第３類に属する物質であり、化学的に極めて活性なため、空気中の酸素と容易に反応し、水と反応しやすい物質である。そのため、金属ナトリウムは、油中又は不活性雰囲気で保管する必要がある。また、工業的においては、金属ナトリウムは、比較的に沸点が低いことから沸点以上の高温処理、例えば、溶解にて溶解原料として用いると容易に気化する。しかし、気化したナトリウムは、反応性が高いため、取扱いが非常に困難である。

これに関して、特許文献１、２では、ナトリウムを安定的に含有させる方法として、金属ナトリウムを投入するのではなく、Ｎａ_２Ｓ、ＮａＦのような化合物の状態で添加する方法が提案されている。しかし、これらの方法の場合、不純物がスパッタリングターゲット中に含有されてしまうので、成膜した後の太陽電池特性に支障が生じる可能性がある。

特許第４７９３５０４号公報 特開２０１１−２１４１４０号公報

本発明は、このような実情に鑑みて提案されたものであり、取扱いが困難な金属ナトリウムを安定的に使用して、ナトリウムを含有するＣｕ−Ｇａ合金スパッタリングターゲットを製造することが可能なＣｕ−Ｇａ合金スパッタリングターゲットの製造方法及びＣｕ−Ｇａ合金スパッタリングターゲットを提供することを目的とする。

本発明者らは、鋭意検討の結果、ナトリウムを含有するＣｕ−Ｇａ合金スパッタリングターゲットを製造する際に、まず、Ｇａ−Ｎａ合金（Ｇａ−Ｎａの二元系合金）中におけるナトリウムの量が所定量以下であるＧａ−Ｎａ合金を形成し、次に、このＧａ−Ｎａ合金と銅とを原料として用いて、加熱し、鋳造することによって、取扱いが困難な金属ナトリウムを安定的に使用して、ナトリウムを含有するＣｕ−Ｇａ合金スパッタリングターゲットを製造することができることを見出し、本発明を完成させるに至った。

本発明は、ナトリウムを含有するＣｕ−Ｇａ合金スパッタリングターゲットの製造方法において、Ｇａ−Ｎａ合金中におけるナトリウムの量が１５質量％以下となるように、ガリウム及びナトリウムを攪拌しながら溶解することによりＧａ−Ｎａ合金を形成し、Ｇａ−Ｎａ合金と銅とを原料として用いて、Ｃｕ−Ｇａ合金スパッタリングターゲット中にナトリウムを０．０１〜７質量％、ガリウムを１〜４５質量％含み、残部が銅と不可避的不純物となるように加熱し、鋳造することを特徴とする。

本発明は、ナトリウムを含有するＣｕ−Ｇａ合金スパッタリングターゲットにおいて、Ｇａ−Ｎａ合金と銅とが原料として用いられており、Ｇａ−Ｎａ合金は、Ｇａ−Ｎａ合金中におけるナトリウムの量が１５質量％以下となるように、ガリウム及びナトリウムを攪拌しながら溶解することによって得られ、ナトリウムを０．０１〜７質量％、ガリウムを１〜４５質量％含み、残部が銅と不可避的不純物であることを特徴とする。

本発明によれば、Ｇａ−Ｎａ合金を形成し、このＧａ−Ｎａ合金と銅とを原料として用いることによって、取扱いが困難な金属ナトリウムを安定的に使用して、ナトリウムを含有するＣｕ−Ｇａ合金スパッタリングターゲットを製造することができる。

以下、本発明の実施の形態（以下、「本実施の形態」という。）について、図面を参照しながら以下の順序で詳細に説明する。
１．Ｇａ−Ｎａ合金作製工程
２．加熱工程
３．鋳造工程
４．スパッタリングターゲット製造工程

本実施の形態に係るＣｕ−Ｇａ合金スパッタリングターゲットの製造方法では、Ｇａ−Ｎａ合金中におけるナトリウムの量が１５質量％以下となるように、ガリウム及びナトリウムを攪拌しながら溶解することによりＧａ−Ｎａ合金を形成し、このＧａ−Ｎａ合金と銅とを原料として用いて、Ｃｕ−Ｇａ合金スパッタリングターゲット中にナトリウムを０．０１〜７質量％、ガリウムを１〜４５質量％含み、残部が銅と不可避的不純物となるように加熱し、鋳造する。

これにより、取扱いが困難な金属ナトリウムを安定的に使用して、ナトリウムを含有するＣｕ−Ｇａ合金スパッタリングターゲットを製造することができる。

本実施の形態に係るＣｕ−Ｇａ合金スパッタリングターゲットの製造方法は、例えば、Ｇａ−Ｎａ合金作製工程と、加熱工程と、鋳造工程と、スパッタリングターゲット製造工程とを有する。

＜１．Ｇａ−Ｎａ合金作製工程＞
Ｇａ−Ｎａ合金作製工程においては、Ｇａ−Ｎａ合金中におけるナトリウムの量が１５質量％以下となるように、ガリウム及びナトリウムを攪拌しながら溶解することによってＧａ−Ｎａ合金を形成する。

ナトリウムを含有するＣｕ−Ｇａ合金スパッタリングターゲットの組成としては、主にナトリウムとガリウムと銅とが挙げられるが、本実施の形態においては、まず、ナトリウム及びガリウムを用いてＧａ−Ｎａ合金を形成する。ガリウムは、融点が３０℃程度と低温であることから、後に詳述するようにガリウムとナトリウムとの合金を１００〜６００℃で加熱して形成する際にナトリウムが気化することなく、容易に且つ安定的にＧａ−Ｎａ合金を形成することができる。一方、銅は、融点が１０８４℃程度と高温であるため、銅の融点以上の温度域で、例えば銅とナトリウムとガリウムとの合金を形成しようとすると、ナトリウムが気化してしまい、組成の制御が困難である。また、気化したナトリウムの反応性は、非常に高い。また、ガリウムや銅以外の融点が低い物質、例えば、スズ（Ｓｎ）やビスマス（Ｂｉ）は、供する材質、すなわち、スズやビスマス自体が不純物となってしまうため好ましくない。

Ｇａ−Ｎａ合金を形成する際には、Ｇａ−Ｎａ合金中におけるナトリウムの量を１５質量％以下とする。Ｇａ−Ｎａ合金中におけるナトリウムの量を１５質量％以下とすることにより、ナトリウム相が晶出してしまうのを防止することができる。このように、ナトリウム相が晶出するのを防止することができるため、Ｇａ−Ｎａ合金中にナトリウム特有の反応性の高い性質が残ってしまうことを防止することができる。したがって、取扱いが困難な金属ナトリウムを安定的に使用して、ナトリウムを含有するＣｕ−Ｇａ合金スパッタリングターゲットを製造することができる。

Ｇａ−Ｎａ合金を形成する際には、ガリウム及びナトリウムを１００〜６００℃で攪拌しながら溶解することが好ましく、４００〜６００℃で攪拌しながら溶解することがより好ましい。ガリウム及びナトリウムを加熱する際の温度を１００℃以上６００℃以下とすることにより、合金化の初期段階でガリウムとナトリウムとの化合物が形成されてしまうのを防止することができ、ガリウムとナトリウムとが均一に混合されなくなってしまうのを効果的に防止することができる。また、ガリウム及びナトリウムを溶解する際の温度を４００℃以上とすることにより、より効果的に、合金化の初期段階で化合物が形成されてしまうのを防止し、また、ガリウム及びナトリウムが均一に混合されなくなってしまうのを防止することができる。

Ｇａ−Ｎａ合金を形成する際に、ガリウム及びナトリウムを攪拌する方法としては、ガリウムとナトリウムとが均一に混合されるようにすることが可能な方法であれば、特に限定されず、種々の方法を採用することができる。例えば、ガリウム及びナトリウムを１００〜６００℃で攪拌棒によって攪拌しながら溶解するようにしてもよい。

ガリウムとナトリウムとを合金化させる方法としては、特に限定されないが、例えば、不活性ガス雰囲気中で簡易的なホットプレートを用いる方法や、溶解炉を用いる方法が挙げられ、特に、溶解炉を用いる方法が好ましい。溶解炉を用いることにより、ガリウム及びナトリウムをより均一に混合することができ、より安定的なＧａ−Ｎａ合金を作製することが可能となる。

＜２．加熱工程＞
加熱工程では、Ｇａ−Ｎａ合金作製工程で作製したＧａ−Ｎａ合金と、銅とを加熱する。加熱工程においては、Ｇａ−Ｎａ合金と銅とを、例えば坩堝内で加熱する。坩堝の材質は、加熱温度が１００〜４００℃の範囲においては特に限定されず、例えば、黒鉛坩堝、鉄やＳＵＳなど比較的融点が高い金属製のものを用いることができる。加熱温度が４００℃以上の場合には、坩堝の材質として、金属ナトリウムとの反応が少ない鉄やステンレス鋼（ＳＵＳ）など比較的融点が高い金属製のものが好ましい。黒鉛坩堝は、４５０℃位で金属ナトリウムと相関化合物を形成してしまうが、例えば黒鉛坩堝の内面を金属ナトリウムと反応しないような物質で保護することにより、金属ナトリウムとの相間化合物が形成されるのを防止することができる。

銅の配合量は、Ｇａ−Ｎａ合金の組成を鑑みて、銅を主成分としてガリウムが１〜４５質量％、ナトリウムが０．０１〜７質量％となるように配合する。すなわち、Ｃｕ−Ｇａ合金スパッタリングターゲットが、質量比でナトリウムを０．０１〜７質量％、ガリウムを１〜４５質量％含み、残部が銅と不可避的不純物となるようにする。ガリウムの量を４５質量％よりも多くすると、ガリウムの染み出しが発生してしまう。すなわち、ガリウムの量を４５質量％以下とすることにより、スパッタリングターゲット製造工程においてガリウムが溶けて、一部に液相が発生してしまうことを防止することができる。そのため、均一な組織のスパッタリングターゲットを得ることができる。また、ナトリウムの量が７質量％より多くなると、Ｇａ−Ｎａ合金中におけるナトリウムの量が１５質量％を超えてしまうため好ましくない。

銅の形状は、特に限定されず、例えば、塊状や粉末状のものを用いることができる。Ｇａ−Ｎａ合金の組成において、ガリウムが少ない場合には、原料として銅以外にガリウム又はＣｕ−Ｇａ合金を用いてもよい。銅以外に用いるガリウム又はＣｕ−Ｇａ合金の形状は、特に限定されず、例えば、塊状や粉末状のものを用いることができる。

＜３．鋳造工程＞
鋳造工程においては、加熱工程で加熱して得られたＧａ−Ｎａ合金と銅との溶解物を鋳型に鋳造し、ナトリウムを含有するＣｕ−Ｇａ合金の鋳塊を作製する。Ｇａ−Ｎａ合金と銅とを用いてナトリウムを含有するＣｕ−Ｇａ合金を作製する際には、不活性ガス雰囲気中において、例えば、高周波誘導溶解炉で９００〜１０００℃に加熱して鋳造することが好ましい。このように、不活性ガス雰囲気中において、高周波誘導溶解炉で９００〜１０００℃に加熱して鋳造することにより、銅、ガリウム及びナトリウムの酸化を防止することができる。

＜４．スパッタリングターゲット製造工程＞
スパッタリングターゲット製造工程においては、鋳造工程で得られたナトリウムを含有するＣｕ−Ｇａ合金の鋳塊を用いて、ナトリウムを含有するＣｕ−Ｇａ合金スパッタリングターゲットを製造する。スパッタリングターゲットの製造方法は、特に限定されず、例えばワイヤーカットなどでの切出しによる製法や、粉砕して焼結による製法を採用することができる。ワイヤーカットなどで切出す場合には、任意の寸法に切出した後、平面研削などで指定の厚さに調整することでスパッタリングターゲットを作製することができる。また、鋳塊を粉砕する場合には、例えばホットプレス装置を用いて高温・高圧にて、粉砕粉末から焼結体を作製し、得られた焼結体を指定寸法に切出し、平面切削することでスパッタリングターゲットを作製することができる。

以上のように、本実施の形態に係るＣｕ−Ｇａ合金スパッタリングターゲットの製造方法では、まず、Ｇａ−Ｎａ合金中におけるナトリウムの量が１５質量％以下となるように、ガリウム及びナトリウムを攪拌しながら溶解することによりＧａ−Ｎａ合金を形成する。次に、このＧａ−Ｎａ合金と銅とを原料として用いて、Ｃｕ−Ｇａ合金スパッタリングターゲット中にナトリウムを０．０１〜７質量％、ガリウムを１〜４５質量％含み、残部が銅と不可避的不純物となるように加熱し、鋳造する。これにより、合金中にナトリウム相が晶出するのを防止することができるため、Ｇａ−Ｎａ合金中にナトリウム特有の反応性の高い性質が残ってしまうことを防止することができる。したがって、取扱いが困難な金属ナトリウムを安定的に使用して、ナトリウムを含有するＣｕ−Ｇａ合金スパッタリングターゲットを製造することができる。例えば、ナトリウムを含む太陽電池の光吸収層を容易に作製することができる。また、太陽電池の光吸収層を作製するにあたって、上述したナトリウムを含有するＣｕ−Ｇａ合金スパッタリングターゲットを用いることにより、ナトリウムを光吸収層に拡散させるためのアルカリプリカーサを設ける必要が無く、産業的にも有利である。

上述したＣｕ−Ｇａ合金スパッタリングターゲットの製造方法で得られたＣｕ−Ｇａ合金スパッタリングターゲットは、Ｇａ−Ｎａ合金と銅とが原料として用いられており、ナトリウムを０．０１〜７質量％、ガリウムを１〜４５質量％含み、残部が銅と不可避的不純物である。また、このＧａ−Ｎａ合金は、Ｇａ−Ｎａ合金中におけるナトリウムの量が１５質量％以下となるように、ガリウム及びナトリウムを攪拌しながら溶解することによって得られたものである。

このようなＣｕ−Ｇａ合金スパッタリングターゲットにおいては、例えばＮａ_２Ｓ、ＮａＦのような化合物の状態で金属ナトリウムが添加されずに、金属ナトリウムの状態で使用することができるため、不純物がスパッタリングターゲット中に含有されることを防止することができる。また、スパッタリングターゲットに割れなどの不具合が発生することを防止することができる。そのため、このようなＣｕ−Ｇａ合金スパッタリングターゲットを用いることによって、例えば、成膜した後の太陽電池特性に支障が生じることをより効果的に防止することができる。

以下、本発明の具体的な実施例について説明する。なお、下記のいずれかの実施例に本発明の範囲が限定されるものではない。

（実施例１）
ナトリウムを含有するＣｕ−Ｇａ合金を作製するための出発原料として７０００ｇ用意し、Ｇａを３５質量％、Ｎａを１質量％含有し、残部がＣｕとなるように秤量した。そのうち、秤量した金属ガリウム２４５０ｇ、金属ナトリウム７０ｇを黒鉛坩堝に入れてホットプレートにてアルゴン雰囲気中で１５０℃に加熱してＧａ−Ｎａ合金（Ｇａ−Ｎａ合金中のＮａ濃度が２．７質量％）を作製した。

作製したＧａ−Ｎａ合金と４４８０ｇの金属銅原料とを用いて、高周波誘導真空溶解炉（富士電波工業株式会社製）で、ＳＵＳ３０４の坩堝中でアルゴンガス雰囲気にて９００℃まで加熱し、鉄製の鋳型に鋳造した。

得られたＣｕ−Ｇａ−Ｎａ鋳塊の表面の異物をグラインダー等で除去した後、スタンプミルにて粒径の最大値で１０６μｍ以下となるように粉砕し、粉砕粉末を得た。

次に、この粉砕粉末７０００ｇをホットプレス装置（ＩＨＩ株式会社製）にて４７０×１３０ｍｍの黒鉛型に粉砕粉末を投入し、温度を６８０℃、圧力を３００ｋｇ／ｃｍ^２の条件としてアルゴン雰囲気中でプレスした。得られた焼結体を平面研削にて加工し、ワイヤーカットで４５０×１２０ｍｍに周囲加工した後、ボンディングすることでＣｕ−Ｇａ−Ｎａスパッタリングターゲットを作製した。

（実施例２）
実施例２では、出発原料を実施例１と同様にして秤量して、秤量した金属ガリウム２４５０ｇ、金属ナトリウム７０ｇ（Ｇａ−Ｎａ合金中のＮａ濃度が２．７質量％）を黒鉛坩堝に入れてホットプレートにてアルゴン雰囲気中で５５０℃に加熱してＧａ−Ｎａ合金を作製した。以降は、実施例１と同様の製法でＣｕ−Ｇａ−Ｎａスパッタリングターゲットを作製した。

（実施例３）
実施例３では、ナトリウムを含有するＣｕ−Ｇａ合金を作製するための出発原料として７０００ｇ用意し、Ｇａを３５質量％、Ｎａを１質量％含有し、残部がＣｕとなるように秤量した。そのうち、秤量した金属ガリウム５５０ｇと、金属ナトリウム７０ｇとを黒鉛坩堝に入れてホットプレートにてアルゴン雰囲気中で１５０℃に加熱してＧａ−Ｎａ合金（Ｇａ−Ｎａ合金中のＮａ濃度が１１．３質量％）を作製した。

作製したＧａ−Ｎａ合金と４４８０ｇの金属銅原料と、金属ガリウム原料を１９００ｇ用いて、高周波誘導真空溶解炉（富士電波工業株式会社製）でＳＵＳ３０４の坩堝中でアルゴンガス雰囲気にて９００℃まで加熱し、鉄製の鋳型に鋳造した。以降は、実施例１と同様の製法でＣｕ−Ｇａ−Ｎａスパッタリングターゲットを作製した。

（実施例４）
実施例４では、出発原料として７０００ｇ用意し、Ｇａを２５質量％、Ｎａを１質量％含有し、残部がＣｕとなるように秤量した。そのうち、秤量した金属ガリウム１７５０ｇと、金属ナトリウム７０ｇとを黒鉛坩堝に入れてホットプレートにてアルゴン雰囲気中で１５０℃に加熱してＧａ−Ｎａ合金（Ｇａ−Ｎａ合金中のＮａ濃度が３．８質量％）を作製した。以降は、実施例１と同様の製法でＣｕ−Ｇａ−Ｎａスパッタリングターゲットを作製した。

（実施例５）
実施例５では、出発原料として７０００ｇ用意し、ガリウムを３５質量％、Ｎａを５質量％含有し、残部がＣｕとなるように秤量した。そのうち、秤量した金属ガリウム２５２０ｇと、金属ナトリウム３５０ｇとを黒鉛坩堝に入れてホットプレートにてアルゴン雰囲気中で１５０℃に加熱してＧａ−Ｎａ合金（Ｇａ−Ｎａ合金中のＮａ濃度が１２．２質量％）を作製した。以降は、実施例１と同様の製法でＣｕ−Ｇａ−Ｎａスパッタリングターゲットを作製した。

（比較例１）
比較例１では、実施例１と同様に秤量し、そのうち、秤量した金属ガリウム２８０ｇと、金属ナトリウム７０ｇとを黒鉛坩堝に入れてホットプレートにてアルゴン雰囲気中で１５０℃に加熱してＧａ−Ｎａ合金（Ｇａ−Ｎａ合金中のＮａ濃度が２０．０質量％）を作製したが、金属ナトリウムとして残存したためにその後の取扱いが困難という不具合が発生した。そのため、比較例１では、Ｃｕ−Ｇａ−Ｎａスパッタリングターゲットを作製することができなかった。

（比較例２）
比較例２では、実施例１と同様に秤量し、そのうち、秤量した金属ガリウム２８０ｇと、金属ナトリウム７０ｇとを黒鉛坩堝に入れて高周波誘導真空溶解炉においてアルゴン雰囲気中で５５０℃まで加熱したが、黒鉛と反応して坩堝が破損し作業が継続出来ないという不具合が発生した。そのため、比較例１では、Ｃｕ−Ｇａ−Ｎａスパッタリングターゲットを作製することができなかった。

（比較例３）
比較例３では、出発原料として７０００ｇ用意し、ガリウムを５０質量％、Ｎａを１質量％含有し、残部がＣｕとなるように秤量した。そのうち、秤量した金属ガリウム３４３０ｇ、金属ナトリウム７０ｇを黒鉛坩堝に入れてホットプレートにてアルゴン雰囲気中で１５０℃に加熱してＧａ−Ｎａ合金（Ｇａ−Ｎａ合金中のＮａ濃度が２．０質量％）を作製した。以降は、実施例１と同様の製法でＣｕ−Ｇａ−Ｎａスパッタリングターゲットを作製した。

（比較例４）
比較例４では、出発原料として７０００ｇ用意し、ガリウムを３５質量％、Ｎａを１０質量％含有し、残部がＣｕとなるように秤量した。そのうち、秤量した金属ガリウム２４５３ｇ、金属ナトリウム７００ｇを黒鉛坩堝に入れてホットプレートにてアルゴン雰囲気中で１５０℃に加熱してＧａ−Ｎａ合金（Ｇａ−Ｎａ合金中のＮａ濃度が２２．２質量％）を作製した。以降は、実施例１と同様の製法でＣｕ−Ｇａ−Ｎａスパッタリングターゲットを作製した。

実施例１〜５及び比較例１〜４の条件等をまとめたものを表１に示す。

表１において、「製造時の不具合」は、実施例１〜５及び比較例１〜４において、製造時に不具合が発生しなかった場合を（○）、製造時に何らかの不具合が発生した場合を（×）と評価した。また、「ターゲットの不具合」は、実施例１〜５及び比較例１〜４において、スパッタリングターゲットに割れなどの不具合が発生しなかった場合を（○）、スパッタリングターゲットに割れなどの不具合が発生した場合を（×）、製造時に不具合が生じてスパッタリングターゲットを作製できなかった場合を（−）と評価した。

比較例１では、Ｇａ−Ｎａ合金中に金属ナトリウムが残存したため、その後の取扱いが困難という製造時の不具合が発生した。これは、Ｇａ−Ｎａ合金を形成する際に、Ｇａ−Ｎａ合金中におけるナトリウムの量が１５質量％を超えており、ナトリウムの量が多すぎたためと考えられる。

比較例２では、Ｇａ−Ｎａ合金中に金属ナトリウムが残存したため、その後の取扱いが困難という製造時の不具合が発生した。これは、Ｇａ−Ｎａ合金を形成する際に、Ｇａ−Ｎａ合金中におけるナトリウムの量が１５質量％を超えており、ナトリウムの量が多すぎたためと考えられる。

比較例３では、Ｃｕ−Ｇａ合金スパッタリングターゲットに不具合（割れ）が発生した。これは、Ｃｕ−Ｇａ合金スパッタリングターゲット中の銅の含有量が少なすぎたためと考えられる。

比較例４では、Ｇａ−Ｎａ合金中に金属ナトリウムが残存したため、その後の取扱いが困難という製造時の不具合が発生した。これは、Ｇａ−Ｎａ合金を形成する際に、Ｇａ−Ｎａ合金中におけるナトリウムの量が１５質量％を超えており、ナトリウムの量が多すぎたためと考えられる。

一方、実施例１〜実施例５では、Ｇａ−Ｎａ合金中に金属ナトリウムが残存せず、製造時の不具合が発生しなかった。これは、Ｇａ−Ｎａ合金中におけるナトリウムの量が１５質量％以下となるように、ガリウム及びナトリウムを攪拌しながら溶解することによりＧａ−Ｎａ合金を形成し、Ｇａ−Ｎａ合金と銅とを原料として用いて、Ｃｕ−Ｇａ合金スパッタリングターゲット中にナトリウムを０．０１〜７質量％、ガリウムを１〜４５質量％含み、残部が銅と不可避的不純物となるように加熱し、鋳造したためと考えられる。

Claims (3)

1. ナトリウムを含有するＣｕ−Ｇａ合金スパッタリングターゲットの製造方法において、
   Ｇａ−Ｎａ合金中におけるナトリウムの量が１５質量％以下となるように、ガリウム及びナトリウムを攪拌しながら溶解することによりＧａ−Ｎａ合金を形成し、
   上記Ｇａ−Ｎａ合金と銅とを原料として用いて、Ｃｕ−Ｇａ合金スパッタリングターゲット中にナトリウムを０．０１〜７質量％、ガリウムを１〜４５質量％含み、残部が銅と不可避的不純物となるように加熱し、鋳造することを特徴とするＣｕ−Ｇａ合金スパッタリングターゲットの製造方法。
2. 上記ガリウム及びナトリウムを１００〜６００℃で攪拌しながら溶解することによって、上記Ｇａ−Ｎａ合金を形成することを特徴とする請求項１記載のＣｕ−Ｇａ合金スパッタリングターゲットの製造方法。
3. ナトリウムを含有するＣｕ−Ｇａ合金スパッタリングターゲットにおいて、
   Ｇａ−Ｎａ合金と銅とが原料として用いられており、
   上記Ｇａ−Ｎａ合金は、Ｇａ−Ｎａ合金中におけるナトリウムの量が１５質量％以下となるように、ガリウム及びナトリウムを攪拌しながら溶解することによって得られ、
   ナトリウムを０．０１〜７質量％、ガリウムを１〜４５質量％含み、残部が銅と不可避的不純物であることを特徴とするＣｕ−Ｇａ合金スパッタリングターゲット。