JP2015127445A - ＣｕＧａ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
【課題】Ｇａ含有率を高くしても切断（スライス）加工に対する強度を確保するとともに、スプラッシュの発生を効果的に抑制することができ、Ｃｕ及びＧａの成分均一性を担保し、大型品も簡便に製造可能とするＣｕＧａ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】Ｃｕ板１１０上にそれぞれＧａ膜１２０を形成する。第１の熱処理を行うことによりＣｕ板１１０の一部とＧａ膜１２０とを反応させて、Ｃｕ板１１０及びＣｕＧａ合金膜１３０を有する複合材１４０を複数形成する。複数の複合材１４０を重ね合せて固定した上で第２の熱処理を行うことにより複数の複合材を一体化して複合材ブロック１６０を形成する。そして、複合材ブロック１６０からＣｕＧａ合金のスパッタリングターゲット１７０を切り出す。【選択図】図１
Description
本発明は、ＣＩＧＳ太陽電池の製造に好適なＣｕＧａ合金スパッタリングターゲットの製造方法に関する。
近時、ＣＩＧＳ（Ｃｕ（Ｉｎ，Ｇａ）Ｓｅ2）太陽電池の製造方法として、ＣｕＧａＩｎのプレカーサを形成した後に、このプレカーサをＳｅ化処理して、ＣＩＧＳ合金を作製するというセレン化処理の方法が量産技術として利用されている。ＣｕＧａＩｎのプレカーサを形成するための方法としては、例えば、Ｃｕ、Ｇａ及びＩｎを同時に蒸着するという方法、ＣｕＧａ合金ターゲットを用いたスパッタリングを行った後にＩｎターゲットを用いたスパッタリングを行うという方法が挙げられる。
ＣＩＧＳ型太陽電池については、非特許文献１に記載されているようにＧａ含有率が増すと太陽電池の効率が上昇することが知られている。その一方で、ＣｕＧａ合金は、Ｇａ含有率が高くなるほど脆く割れやすくなる。スパッタリングターゲットを作製する際の切削や切断の加工時に割れたり、加工できてもひび割れが入ってしまうとターゲットとして用いることができなくなる。そこで、Ｇａを高濃度で含有しながら割れにくいＣｕＧａ合金スパッタリングターゲットについて種々の検討が行われている。例えば、特許文献１には、Ｇａを高濃度で含有するＣｕＧａ合金の溶湯を作製した後、冷却速度を厳密に制御してインゴットを得ることが記載されている。また、特許文献２には、特定の組成の２種類の粉末のホットプレスを行うことにより、高Ｇａ含有ＣｕＧａ二元系合金粒を低Ｇａ含有ＣｕＧａ二元系合金の粒界相で包囲した組織のホットプレス体を作製するという方法が記載されている。
しかしながら、特許文献１に記載された方法を実行するためには煩雑な温度制御が必要となるため、特許文献１に記載された方法は工業的な量産に適さない。また、特許文献２に記載された方法では、切削時の割れを抑制できる可能性はあるものの、ホットプレス体からスパッタリングターゲットを得るための切断（スライス）加工に耐え得るほどの強度を得ることは困難である。
また、Ｃｕ多孔体にＧａを含浸させた後に熱処理を施してＣｕＧａ合金を形成する際に、未反応部のＣｕを骨材として残存させて強度、靭性を確保するとともに、ＣｕＧａの合金相の層中のＧａが傾斜組成となるようにすることが特許文献３に記載されている。
しかしながら、Ｃｕ多孔体にＧａを含浸させる方法においては、大面積のターゲットを作製する際に大面積のＣｕ多孔体が必要となる。大面積のＣｕ多孔体では孔の分布が不均一になりやすく、Ｇａの分布が不均一になると、ターゲットとして使用する際にターゲットの場所や消耗度合いの違いによりＧａ比率が変化してしまう虞がある。
化合物薄膜太陽電池の最新技術（和田隆博、2007、シーエムシー出版）
本発明は、Ｇａ含有率を高くしても切断（スライス）加工に対する強度を確保するとともに、スプラッシュの発生を効果的に抑制することができ、Ｃｕ及びＧａの成分均一性を担保し、大型品も簡便に製造可能とするＣｕＧａ合金スパッタリングターゲットの製造方法を提供することを目的とする。
本願発明者らは、鋭意検討の結果、以下の諸態様に想到した。
（１）
複数のＣｕ板上にそれぞれＧａ膜を形成する工程と、
第１の熱処理を行うことにより前記複数のＣｕ板の各々において当該Ｃｕ板の一部と前記Ｇａ膜とを反応させて、Ｃｕ板及びＣｕＧａ合金膜を有する複合材を複数形成する工程と、
前記複数の複合材を重ね合せて固定した上で第２の熱処理を行うことにより前記複数の複合材を一体化する工程と、
を有することを特徴とするＣｕＧａ合金スパッタリングターゲットの製造方法。
複数のＣｕ板上にそれぞれＧａ膜を形成する工程と、
第１の熱処理を行うことにより前記複数のＣｕ板の各々において当該Ｃｕ板の一部と前記Ｇａ膜とを反応させて、Ｃｕ板及びＣｕＧａ合金膜を有する複合材を複数形成する工程と、
前記複数の複合材を重ね合せて固定した上で第２の熱処理を行うことにより前記複数の複合材を一体化する工程と、
を有することを特徴とするＣｕＧａ合金スパッタリングターゲットの製造方法。
（２）
前記Ｇａ膜の厚さを０．０２ｍｍ〜１ｍｍとすることを特徴とする（１）に記載のＣｕＧａ合金スパッタリングターゲットの製造方法。
前記Ｇａ膜の厚さを０．０２ｍｍ〜１ｍｍとすることを特徴とする（１）に記載のＣｕＧａ合金スパッタリングターゲットの製造方法。
（３）
Ｇａ融液中に複数のＣｕ板を浸漬する工程と、
第１の熱処理を行うことにより前記複数のＣｕ板の各々において当該Ｃｕ板の一部と前記Ｇａ融液とを反応させて、Ｃｕ板及びＣｕＧａ合金膜を有する複合材を複数形成する工程と、
前記複数の複合材を重ね合せて固定した上で第２の熱処理を行うことにより前記複数の複合材を一体化する工程と、
を有することを特徴とするＣｕＧａ合金スパッタリングターゲットの製造方法。
Ｇａ融液中に複数のＣｕ板を浸漬する工程と、
第１の熱処理を行うことにより前記複数のＣｕ板の各々において当該Ｃｕ板の一部と前記Ｇａ融液とを反応させて、Ｃｕ板及びＣｕＧａ合金膜を有する複合材を複数形成する工程と、
前記複数の複合材を重ね合せて固定した上で第２の熱処理を行うことにより前記複数の複合材を一体化する工程と、
を有することを特徴とするＣｕＧａ合金スパッタリングターゲットの製造方法。
（４）
前記第１の熱処理を、真空中又は不活性ガス雰囲気中において３００℃以上６００℃以下の温度で行うことを特徴とする（１）乃至（３）のいずれかに記載のＣｕＧａ合金スパッタリングターゲットの製造方法。
前記第１の熱処理を、真空中又は不活性ガス雰囲気中において３００℃以上６００℃以下の温度で行うことを特徴とする（１）乃至（３）のいずれかに記載のＣｕＧａ合金スパッタリングターゲットの製造方法。
（５）
前記第２の熱処理を、真空中又は不活性ガス雰囲気中において２５４℃以上６００℃以下の温度で行うことを特徴とする（１）乃至（４）のいずれかに記載のＣｕＧａ合金スパッタリングターゲットの製造方法。
前記第２の熱処理を、真空中又は不活性ガス雰囲気中において２５４℃以上６００℃以下の温度で行うことを特徴とする（１）乃至（４）のいずれかに記載のＣｕＧａ合金スパッタリングターゲットの製造方法。
本発明によれば、Ｇａ含有率を高くしてもスパッタリングされるターゲット面に平行な切断に対する強度を十分に確保することができる。また、スプラッシュの発生を効果的に抑制することができる。更に、大型ターゲットの製造の際にもＣｕ及びＧａの成分均一性を担保することができる。
スパッタリングターゲットのうちで、成膜に寄与する部分はエロージョン部のみである。そして、スパッタリングターゲットが複合材料から構成されている場合には、各材料のエロージョン部における面積比によって、各材料のスパッタされる量が決まり、形成されるスパッタ膜中の成分の比が決まる。
従って、Ｇａ含有率が高いＣｕＧａ合金のスパッタ膜を形成しようとする場合には、ＣｕＧａ合金スパッタリングターゲットのエロージョン部全体が、どの部分もＧａ含有率が高い領域となっている必要はなく、エロージョン部の全体でＧａ含有率が高い部分の面積比が大きくなっていればよい。つまり、ＣｕＧａ合金スパッタリングターゲット内にＧａが存在しない領域とＣｕが存在しない領域とが混在していてもよい。
そこで、本願発明者らは、この点に着目し、鋭意検討を行った。そして、この結果、ＣｕＧａ合金スパッタリングターゲットの構造を、Ｃｕ単体領域を骨材として、その間にＧａを有するＣｕＧａ合金を分散させたものとすれば、Ｃｕ単体領域により高い強度を確保して良好な加工性を得ながら、Ｇａ含有率が高いＣｕ合金Ｇａスパッタ膜を形成することが可能になることを見出した。
この構造を具現化するため、Ｃｕ多孔体の孔部に空隙分のＧａを含浸させた後、合金化熱処理を施して、強度を確保するための残存Ｃｕの領域と合金化反応したＣｕＧａとの領域を有するターゲット材を作製する方法を見出した。
しかしながら、大型ターゲット、例えば一辺の長さが１６インチを超えるような大型ターゲットの場合、ハンドリングに注意が必要で生産性が悪くなる上、Ｇａ不均一による歩留落ちも加わり、コストアップにつながってしまう。
本願発明者らは、この問題を解決すべく鋭意検討を行った結果、Ｃｕ多孔体等の空隙を含有したＣｕ構造体にＧａを含浸させるのではなく、Ｃｕ板及びＣｕＧａ合金膜を備えた複合材を用いることで、ハンドリングも容易で、かつＧａの分布が均一になるようなＣｕＧａ合金の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た。Ｇａ濃度を制御することで、異常放電をより効果的に抑制することもできる。
以下、本発明の実施形態について、添付の図面を参照しながら説明する。
（第１の実施形態）
先ず、第１の実施形態について説明する。図１は、本発明の第１の実施形態に係るＣｕＧａ合金スパッタリングターゲットの製造方法を工程順に示す図である。
先ず、第１の実施形態について説明する。図１は、本発明の第１の実施形態に係るＣｕＧａ合金スパッタリングターゲットの製造方法を工程順に示す図である。
第１の実施形態では、先ず、図１（ａ）に示すように、Ｃｕ板１１０上にＧａ膜１２０を形成する。Ｇａ膜１２０の形成方法は特に限定されず、例えば、スピンコート法、スプレーコート法、ドクターブレード法、ディップコート法等により形成することができる。スピンコート法によりＧａ膜１２０を形成する場合、例えば、Ｃｕ板１１０を回転吸着子に取り付け、Ｇａ融液を所定量回転軸の中心付近に滴下し、回転させることで余分なＧａ融液を飛散させる。Ｇａの融点が２９．８℃であるため、このような液体材料のコーティング方法と同様の方法を採用することができる。また、Ｇａ膜１２０の厚さは、例えばＧａ融液の粘度及び回転速度により調整することができる。Ｇａ融液の粘度は、例えばＧａ融液自体の温度で調整することができる。
次いで、Ｃｕ板１１０の一部とＧａ膜１２０とを合金化させて、図１（ｂ）に示すように、Ｃｕ板１１０及びＣｕＧａ合金膜１３０を備えた複合材１４０を形成する。ＣｕＧａ合金膜１３０には、例えば、図２（ａ）に示すように、Ｃｕ板１１０側のγ相領域１３１及びその外側のε相領域１３２が含まれる。Ｃｕ板１１０から離間する程Ｃｕの拡散量が減るため、ε相領域１３２はγ相領域１３１より高い濃度でＧａを含有する。このことは、図３に示すＣｕＧａ合金の二元系状態図（出典：BINARY ALLOY PHASE DIAGRAMS (ASM International)）からも明らかである。そして、ＣｕＧａ合金のε相はγ相よりも低温で溶融しやすい。なお、この合金化では、Ｇａ膜１２０の全体を合金化させることが好ましい。これは、Ｇａ膜１２０の一部が残存していると、後の工程のハンドリングの際にＧａが冶具等に付着してスパッタリングターゲットの組成が所期のものからずれることがあるためである。
Ｃｕ板１１０の一部とＧａ膜１２０との合金化の際には、例えば真空中又は不活性ガス雰囲気中での熱処理を行う。この熱処理の温度は３００℃〜６００℃とすることが好ましい。この温度が３００℃未満では、合金化に時間が掛かり過ぎる。このため、Ｇａ膜１２０が多い場合には、数時間にも及ぶ熱処理を行ってもＧａ膜１２０の一部が残存しやすい。この温度が６００℃超では、合金化が急速に進行するため、γ相領域１３１及びε相領域１３２を含むようにＣｕＧａ合金膜１３０を形成することが困難になりやすい。
Ｃｕ板１１０の残りの部分はＧａ膜１２０と合金化させずにそのまま残存させる。これは、ＣｕＧａ合金スパッタリングターゲットの強度を確保するためである。熱処理の温度を４００℃〜５００℃とすると、Ｃｕ板１１０の厚さ及びＧａ膜１２０の厚さの割合に拘わらず、時間を調整するだけで、Ｇａ膜１２０の全体を合金化し、かつＣｕ１１０の一部を残存させることが容易である。
このような複合材１４０を複数形成し、図１（ｃ）に示すように、複合材１４０同士を重ね合わせる。このとき、ＣｕＧａ合金膜１３０同士を接触させることが好ましい。複数の複合材１４０は型枠に入れて固定するか、又は重ね合わせた後に冶具を用いて固定することが好ましい。
その後、複数の複合材１４０を重ね合せたブロックの熱処理を行うことにより、図１（ｄ）に示すように、ＣｕＧａ合金膜１３０同士を一体化してＣｕＧａ合金膜１５０を形成し、Ｃｕ板１１０及びＣｕＧａ合金膜１５０を含む複合材ブロック１６０を形成する。図２（ａ）に示すようにＣｕＧａ合金膜１３０にγ相領域１３１及びε相領域１３２が含まれている場合、図２（ｂ）に示すように、主として融点が低いε相領域１３２同士が一体化してε相領域１３３となる。この熱処理の温度は２５４℃以上とし、６００℃以下とすることが好ましい。この温度が２５４℃未満では、ε相領域１３２が溶融しないため、複合材１４０同士を一体化させることができない。この温度が６００℃超ではＣｕ板１１０の全体も合金化して十分な強度を得ることが困難になることがある。
図２（ｂ）に示すような構成が得られた場合、スパッタリングターゲットのスパッタ面における組織を、Ｃｕ単相、γ相（低Ｇａ含有ＣｕＧａ合金）、ε相（高Ｇａ含有ＣｕＧａ合金）、γ相（低Ｇａ含有ＣｕＧａ合金）、Ｃｕ単相とすることができる。このような組織では、Ｇａの含有量が傾斜的に変化することになり、スパッタされやすさが傾斜的に変化する。従って、ＣｕとＣｕＧａ合金との界面での段差に伴う異常放電を抑制することができる。Ｃｕ単相とγ相（低Ｇａ含有ＣｕＧａ合金）との間に合金反応相が形成されてもよい。
なお、複合材１４０同士の一体化の際に、熱間等方圧加圧（ＨＩＰ：hot isostatic press）法又はホットプレス（ＨＰ：hot press）法を採用してもよい。圧力の印加により、複合材１４０同士のずれを防止することができ、また、ＣｕＧａ合金膜１３０が溶融しやすくなるため、一体化の信頼性を向上することができる。
続いて、複合材ブロック１６０を、複合材１４０の積層方向に平行な面が現れるように分割することにより、図１（ｅ）に示すように、複数のＣｕＧａ合金のスパッタリングターゲット１７０を形成する。
なお、Ｇａ膜１２０の厚さは特に限定されないが、組成ずれの原因となる未反応Ｇａが残存しないようにＧａ膜１２０の全体を合金化させることを考慮すると、Ｇａ膜１２０の厚さは１ｍｍ以下とすることが好ましく、０．５ｍｍ以下とすることがより好ましい。Ｇａ膜１２０が厚いほど、Ｇａ膜の全体を合金化させるために必要な時間が長くなり、生産性が低下する。Ｇａ含有率が３０質量％〜５０質量％のスパッタリングターゲットを製造する場合には、理論上、Ｃｕ板の厚さはＧａ膜の厚さの２／３倍〜１．５倍程度となるため、Ｃｕ板の厚さは１．５ｍｍ以下とすることが好ましく、０．７５ｍｍ以下とすることがより好ましい。また、Ｇａ膜１２０の厚さは０．０２ｍｍ以上とすることが好ましい。Ｇａ膜１２０の厚さが０．０２ｍｍ未満では、後にγ相領域１３１及びε相領域１３２を含むようにＣｕＧａ合金膜１３０を形成することが困難となり、複合材１４０同士を結合させることが困難となることがある。また、Ｇａ膜１２０の厚さが０．０２ｍｍ未満では、ＣｕＧａ合金スパッタリングターゲット中でのＧａ濃度の変化が急峻になりやすく、スパッタリング中に異常放電が生じやすくなる。
また、Ｇａ膜１２０をスピンコート法により形成する場合、Ｇａ膜１２０の厚さは０．５ｍｍ以下とすることが好ましい。Ｇａ膜１２０の厚さを０．５ｍｍ超とするためには、コーティング時の回転速度を遅くすることとなるが、回転速度を遅くすると、飛散しきれない過剰なＧａがＣｕ板１１０の周縁部に残存しやすい。この場合、Ｇａ膜１２０に、中央部で薄く周縁部で厚いという厚さのばらつきが生じる。このため、組成が均一なＣｕＧａ合金スパッタリングターゲットを得にくい。また、Ｇａ膜１２０の厚さが０．５ｍｍ超では、Ｇａ膜１２０の全体を合金化させるための時間が長くなる。Ｇａ膜１２０の一部が合金化せずに残存すると、上述のように、後の工程のハンドリングの際にＧａが治具等に付着してスパッタリングターゲットの組成が所期のものからずれることがあるためである。
ＣｕＧａ合金スパッタリングターゲットの組成はＣｕ板１１０の厚さ及びＧａ膜１２０の厚さの割合により調整される。例えば、厚さが０．３ｍｍのＣｕ板１１０上に厚さが０．２ｍｍのＧａ膜１２０を形成した場合、ＣｕＧａ合金スパッタリングターゲットにおけるＣｕとＧａとの体積比は６０：４０となり、質量比に換算すると６９．５：３０．５となる。また、ＣｕＧａ合金スパッタリングターゲットのＧａ含有量を３５質量％としようとするならば、Ｇａの割合を４５体積％とする必要がある。このため、厚さが０．２ｍｍのＣｕ板を用いる場合には、Ｇａ膜１２０の厚さを０．１６４ｍｍとすればよい。
なお、第１の実施形態では、２つの複合材１４０を用いてＣｕＧａ合金スパッタリングターゲットを製造しているが、３つ以上の複合材１４０を用いてＣｕＧａ合金スパッタリングターゲットを製造してもよい。この場合、例えば、図４（ａ）及び図５（ａ）に示すように、ＣｕＧａ合金膜１３０とＣｕ板１１０とを接触させながら、複数の複合材１４０を重ね合せる。そして、複数の複合材１４０を重ね合せたブロックの熱処理を行う。この結果、ＣｕＧａ合金膜１３０中のＧａが、特にε相領域１３２中のＧａが、重ね合せにより接触することとなったＣｕ板１１０中に拡散し、図５（ｂ）に示すように、新たにγ相領域１３４が生じる。従って、図４（ｂ）及び図５（ｂ）に示すように、γ相領域１３１、ε相領域１３２及びγ相領域１３４を含むＣｕＧａ合金膜１８０が形成される。このようにして、Ｃｕ板１１０、ＣｕＧａ合金膜１３０及びＣｕＧａ合金膜１８０を含む複合材ブロック１９０を形成する。そして、複合材ブロック１９０を、複合材１４０の積層方向に平行な面が現れるように分割することにより、ＣｕＧａ合金のスパッタリングターゲットを形成する。
（第２の実施形態）
次に、第２の実施形態について説明する。図６は、本発明の第２の実施形態に係るＣｕＧａ合金スパッタリングターゲットの製造方法を工程順に示す図である。
次に、第２の実施形態について説明する。図６は、本発明の第２の実施形態に係るＣｕＧａ合金スパッタリングターゲットの製造方法を工程順に示す図である。
第２の実施形態では、先ず、図６（ａ）に示すように、Ｇａ融液２２０を準備し、その内部にＣｕ板２１０を浸漬させる。次いで、図６（ｂ）に示すように、Ｃｕ板２１０の一部をＧａ融液２２０と合金化させて、図６（ｂ）に示すように、Ｃｕ板２１０及びＣｕＧａ合金膜２３０を備えた複合材２４０を形成する。ＣｕＧａ合金膜１３０と同様に、ＣｕＧａ合金膜２３０にも、例えば、Ｃｕ板２１０側のγ相領域及びその外側のε相領域が含まれる。この合金化の際には、例えば、Ｃｕ板２１０をＧａ融液２２０に浸漬させた状態で、真空又は不活性ガス雰囲気の加熱炉内で熱処理を行う。第１の実施形態と同様に、この熱処理の温度は３００℃〜６００℃とすることが好ましく、４００℃〜５００℃とすることがより好ましい。
Ｃｕ板２１０の残りの部分はＧａ融液２２０と合金化させずにそのまま残存させる。これは、ＣｕＧａ合金スパッタリングターゲットの強度を確保するためである。ＣｕＧａ合金膜１３０の厚さは、Ｇａ融液２２０の温度及び熱処理の時間により調整することができる。
このような複合材２４０を複数形成し、図６（ｃ）に示すように、複合材２４０同士を重ね合わせる。複数の複合材２４０は型枠に入れて固定するか、又は重ね合わせた後に冶具を用いて固定することが好ましい。
その後、複数の複合材２４０を重ね合せたブロックの熱処理を行うことにより、図６（ｄ）に示すように、ＣｕＧａ合金膜２３０同士を一体化してＣｕＧａ合金膜２５０を形成し、Ｃｕ板２１０及びＣｕＧａ合金膜２５０を含む複合材ブロック２６０を形成する。複合材ブロック２６０の形成は、第１の実施形態における複合材ブロック１６０の形成と同様の方法で行うことができる。
続いて、複合材ブロック２６０を、複合材２４０の積層方向に平行な面が現れるように分割することにより、図６（ｅ）に示すように、複数のＣｕＧａ合金のスパッタリングターゲット２７０を形成する。
なお、複数の複合材２４０は、例えば、Ｇａ融液２２０の内部に複数のＣｕ板２１０を浸漬し、熱処理を行うことにより同時に形成することができる。また、複数の容器にＧａ融液２２０を入れ、複数の容器の各々においてＣｕ板２１０を浸漬してもよい。
次に、本発明者らが行った実験について説明する。これらの実験における条件等は、本発明の実施可能性及び効果を確認するために採用した例であり、本発明は、これらの例に限定されるものではない。
（実施例１−１）
純度が９９．９９％のＧａペレット３００ｇをガラス容器に入れ、ホットプレート上で８０℃で１０分間加熱してＧａ融液を作製し、その後、ホットプレートの温度を６０℃まで低下させた。次いで、スピンコータの吸着子に４２０ｍｍ（幅）×１５ｍｍ（奥行）×０．３ｍｍ（厚さ）のＣｕ板を真空吸着させ、Ｃｕ板上にＧａ融液を５０ｇ滴下し、２００ｒｐｍで３０秒回転させて、厚さが０．２５ｍｍのＧａ膜を形成した。ＣｕとＧａとの体積比は厚さの比である０．３：０．２５と一致するので、Ｃｕの割合は５４．５体積％、Ｇａの割合は４５．５体積％であった。これを質量比に換算すると、Ｃｕの割合は６４．５質量％、Ｇａの割合は３５．５質量％であった。
純度が９９．９９％のＧａペレット３００ｇをガラス容器に入れ、ホットプレート上で８０℃で１０分間加熱してＧａ融液を作製し、その後、ホットプレートの温度を６０℃まで低下させた。次いで、スピンコータの吸着子に４２０ｍｍ（幅）×１５ｍｍ（奥行）×０．３ｍｍ（厚さ）のＣｕ板を真空吸着させ、Ｃｕ板上にＧａ融液を５０ｇ滴下し、２００ｒｐｍで３０秒回転させて、厚さが０．２５ｍｍのＧａ膜を形成した。ＣｕとＧａとの体積比は厚さの比である０．３：０．２５と一致するので、Ｃｕの割合は５４．５体積％、Ｇａの割合は４５．５体積％であった。これを質量比に換算すると、Ｃｕの割合は６４．５質量％、Ｇａの割合は３５．５質量％であった。
続いて、真空中４５０℃で１時間の熱処理を行った。この結果、ＣｕＧａ合金膜が形成され、単体のＧａは残存していなかった。また、Ｃｕ板の厚さは０．１５ｍｍになっていた。つまり、Ｃｕ板及びＣｕＧａ合金膜を備えた複合材が得られた。更に、この複合材の厚さ方向における各部位の相を観察したところ、残存したＣｕ板側から順に、Ｃｕ単相、γ相（低Ｇａ含有ＣｕＧａ合金）、ε相（高Ｇａ含有ＣｕＧａ合金）となっていた。なお、Ｃｕは合金化により色が変化するため光学顕微鏡で観察可能であるが、Ｇａ及びＣｕＧａ合金は光学顕微鏡では判別できない。このため、単体Ｇａ、ＣｕＧａ合金の相の判別では、電界放出形走査電子顕微鏡（ＦＥ−ＳＥＭ）を用いたエネルギー分散型Ｘ線分光法（ＥＤＸ）による元素分析を行った。
次いで、Ｃｕ板及びＣｕＧａ合金膜の複合材を２２０枚重ね合わせ、この積層体をクランプで挟持して位置ずれが生じないようにした。この積層体の総厚さは１２１．５ｍｍであった。そして、クランプで挟んだまま電気炉に入れ、真空中３５０℃で３時間の熱処理を行った。熱処理後に観察したところ、接触していたＣｕ板とＣｕＧａ合金膜とが結合し、２２０枚の複合材が一体化して全体は灰色の金属状のブロックになっていた。また、その厚さは１０８．６ｍｍになっていた。
このようにして、４２０ｍｍ（幅）×１０８．６ｍｍ（高さ）×１５ｍｍ（奥行）の複合材ブロックが得られた。この複合材ブロックには多少の凹凸が存在していたが、研削により凹凸を消滅させることができた。次いで、複合材ブロックを加工し、そのサイズを４２０ｍｍ（幅）×１００ｍｍ（高さ）×１５ｍｍ（奥行）とした。この複合材ブロックの高さ方向における各部位の相をＦＥ−ＳＥＭで観察したところ、残存したＣｕ板側から順に、Ｃｕ単相、γ相（低Ｇａ含有ＣｕＧａ合金）、ε相（高Ｇａ含有ＣｕＧａ合金）、γ相（低Ｇａ含有ＣｕＧａ合金）、Ｃｕ単相の組み合わせが繰り返された周期的な配列が存在した。また、複合材ブロック内に空隙は存在しなかった。
その後、スライサーを用いて、複合材ブロックから４２０ｍｍ×１００ｍｍ×５ｍｍのスパッタリングターゲットを２枚切り出した。この切り出しでは、複合材の積層方向と平行な面が現れるようにした。すなわち、スパッタ面とする切り出し面において、上記の周期的な配列が現れるように切り出しを行った。このようにして得られたスパッタリングターゲットでは、スパッタ面上に周期的な配列が存在し、深さ方向では組成が均一であった。このような切り出しを５個の複合材ブロックについて行うことによって１０枚のスパッタリングターゲットを作製したところ、１０枚のスパッタリングターゲットのいずれにおいてもひび割れは生じておらず、所望の形状となっていた。つまり、９０％以上の歩留まりが望まれるところ、１００％の歩留まりが得られた。
続いて、スパッタリングターゲットの中央部から直径が１００ｍｍの円盤状ターゲット（厚さ：５ｍｍ）を切り出した。そして、スパッタ装置に設けられている銅製のバッキングプレートに円盤状ターゲットを貼り付け、高周波スパッタリング装置（キヤノンアネルバ製ＳＰＦ−４３０ＨＳ）にて、ダミースパッタによりスパッタリングターゲットの表面の吸着水及び酸化物層を飛散させ、その後に、５００Ｗで１０分間の成膜を行った。異常放電の回数は１０回以下であることが望まれるところ、１０分間の成膜中の異常放電は１回のみであった。
（実施例１−２）
実施例１−１と同様にＧａ融液を作製し、予め恒温器で４０℃に加熱しておいた塗料カップに入れて平噴きスプレーガンに装填し、４２０ｍｍ（幅）×１５ｍｍ（奥行）×０．３ｍｍ（厚さ）のＣｕ板に均等になるように吹き付けることにより、厚さが０．３ｍｍのＧａ膜を形成した。ＣｕとＧａとの体積比は厚みの比である０．３：０．３と一致するので、Ｃｕの割合は５０体積％、Ｇａの割合は５０体積％であった。これを質量比に換算すると、Ｃｕの割合は６０．３質量％、Ｇａの割合は３９．７質量％であった。
実施例１−１と同様にＧａ融液を作製し、予め恒温器で４０℃に加熱しておいた塗料カップに入れて平噴きスプレーガンに装填し、４２０ｍｍ（幅）×１５ｍｍ（奥行）×０．３ｍｍ（厚さ）のＣｕ板に均等になるように吹き付けることにより、厚さが０．３ｍｍのＧａ膜を形成した。ＣｕとＧａとの体積比は厚みの比である０．３：０．３と一致するので、Ｃｕの割合は５０体積％、Ｇａの割合は５０体積％であった。これを質量比に換算すると、Ｃｕの割合は６０．３質量％、Ｇａの割合は３９．７質量％であった。
続いて、真空中４５０℃で１時間の熱処理を行った。この結果、ＣｕＧａ合金膜が形成され、単体のＧａは残存していなかった。また、Ｃｕ板の厚さは０．１２ｍｍになっていた。つまり、Ｃｕ板及びＣｕＧａ合金膜を備えた複合材が得られた。更に、この複合材の厚さ方向における各部位の相を観察したところ、残存したＣｕ板側から順に、Ｃｕ単相、γ相（低Ｇａ含有ＣｕＧａ合金）、ε相（高Ｇａ含有ＣｕＧａ合金）となっていた。
次いで、Ｃｕ板及びＣｕＧａ合金膜の複合材を２００枚重ね合わせ、この積層体をクランプで挟持して位置ずれが生じないようにした。この積層体の総厚さは１３３．３ｍｍであった。そして、クランプで挟んだまま電気炉に入れ、真空中３５０℃で３時間の熱処理を行った。熱処理後に観察したところ、接触していたＣｕ板とＣｕＧａ合金膜とが結合し、２００枚の複合材が一体化して全体は灰色の金属状のブロックになっていた。また、その厚さは１０９．８ｍｍになっていた。
このようにして得られた複合材ブロックの高さ方向における各部位の相をＦＥ−ＳＥＭで観察したところ、残存したＣｕ板側から順に、Ｃｕ単相、γ相（低Ｇａ含有ＣｕＧａ合金）、ε相（高Ｇａ含有ＣｕＧａ合金）、γ相（低Ｇａ含有ＣｕＧａ合金）、Ｃｕ単相の組み合わせが繰り返された周期的な配列が存在した。また、複合材ブロック内に空隙は存在しなかった。
次いで、複合材ブロックを加工し、そのサイズを４２０ｍｍ（幅）×１００ｍｍ（高さ）×１５ｍｍ（奥行）とした。その後、スライサーを用いて、複合材ブロックから４２０ｍｍ×１００ｍｍ×５ｍｍのスパッタリングターゲットを２枚切り出した。この切り出しでは、複合材の積層方向と平行な面が現れるようにした。すなわち、スパッタ面とする切り出し面において、上記の周期的な配列が現れるように切り出しを行った。このようにして得られたスパッタリングターゲットでは、スパッタ面上に周期的な配列が存在し、深さ方向では組成が均一であった。このような切り出しを５個の複合材ブロックについて行うことによって１０枚のスパッタリングターゲットを作製したところ、１０枚のスパッタリングターゲットのいずれにおいてもひび割れは生じておらず、所望の形状となっていた。つまり、１００％の歩留まりが得られた。
続いて、スパッタリングターゲットの中央部から直径が１００ｍｍの円盤状ターゲット（厚さ：５ｍｍ）を切り出した。そして、実施例１−１と同様の成膜を行ったところ、１０分間の成膜中の異常放電は１回のみであった。
（実施例１−３）
純度が９９．９９％のＧａペレット８００ｇをガラス容器に入れ、ホットプレート上で８０℃で１０分間加熱し、Ｇａ融液を作製した。その後、このガラス容器内に４２０ｍｍ（幅）×１５ｍｍ（奥行）×０．３ｍｍ（厚さ）のＣｕ板を浸漬し、そのままの状態で、電気炉に入れ、真空中４５０℃で１時間の熱処理を行った。その後、Ｃｕ板をガラス容器から取り出して観察したところ、Ｃｕ板の両面に厚さが０．６ｍｍのＣｕＧａ合金膜が形成されていた。また、Ｃｕ板の厚さは０．１ｍｍになっていた。更に、この複合材の厚さ方向における各部位の相を観察したところ、残存したＣｕ板の両側にこのＣｕ板から順に、γ相（低Ｇａ含有ＣｕＧａ合金）、ε相（高Ｇａ含有ＣｕＧａ合金）となっていた。
純度が９９．９９％のＧａペレット８００ｇをガラス容器に入れ、ホットプレート上で８０℃で１０分間加熱し、Ｇａ融液を作製した。その後、このガラス容器内に４２０ｍｍ（幅）×１５ｍｍ（奥行）×０．３ｍｍ（厚さ）のＣｕ板を浸漬し、そのままの状態で、電気炉に入れ、真空中４５０℃で１時間の熱処理を行った。その後、Ｃｕ板をガラス容器から取り出して観察したところ、Ｃｕ板の両面に厚さが０．６ｍｍのＣｕＧａ合金膜が形成されていた。また、Ｃｕ板の厚さは０．１ｍｍになっていた。更に、この複合材の厚さ方向における各部位の相を観察したところ、残存したＣｕ板の両側にこのＣｕ板から順に、γ相（低Ｇａ含有ＣｕＧａ合金）、ε相（高Ｇａ含有ＣｕＧａ合金）となっていた。
次いで、Ｃｕ板及びＣｕＧａ合金膜の複合材を２００枚重ね合わせ、この積層体をクランプで挟持して位置ずれが生じないようにした。この積層体の総厚さは１２０ｍｍであった。そして、クランプで挟んだまま電気炉に入れ、真空中３５０℃で３時間の熱処理を行った。熱処理後に観察したところ、接触していたＣｕ板とＣｕＧａ合金膜とが結合し、２００枚の複合材が一体化して全体は灰色の金属状のブロックになっていた。また、その厚さは１０７ｍｍになっていた。
このようにして、複合材ブロックが得られた。この複合材ブロックには多少の凹凸が存在していたが、研削により凹凸を消滅させることができた。この複合材ブロックの高さ方向における各部位の相をＦＥ−ＳＥＭで観察したところ、残存したＣｕ板側から順に、Ｃｕ単相、γ相（低Ｇａ含有ＣｕＧａ合金）、ε相（高Ｇａ含有ＣｕＧａ合金）、γ相（低Ｇａ含有ＣｕＧａ合金）、Ｃｕ単相の組み合わせが繰り返された周期的な配列が存在した。また、複合材ブロック内に空隙は存在しなかった。
次いで、複合材ブロックを加工し、そのサイズを４２０ｍｍ（幅）×１００ｍｍ（高さ）×１５ｍｍ（奥行）とした。その後、スライサーを用いて、複合材ブロックから４２０ｍｍ×１００ｍｍ×５ｍｍのスパッタリングターゲットを２枚切り出した。この切り出しでは、複合材の積層方向と平行な面が現れるようにした。すなわち、スパッタ面とする切り出し面において、上記の周期的な配列が現れるように切り出しを行った。このようにして得られたスパッタリングターゲットでは、スパッタ面上に周期的な配列が存在し、深さ方向では組成が均一であった。このような切り出しを５個の複合材ブロックについて行うことによって１０枚のスパッタリングターゲットを作製したところ、１０枚のスパッタリングターゲットのいずれにおいてもひび割れは生じておらず、所望の形状となっていた。つまり、１００％の歩留まりが得られた。
続いて、スパッタリングターゲットの中央部から直径が１００ｍｍの円盤状ターゲット（厚さ：５ｍｍ）を切り出した。そして、実施例１−１と同様の成膜を行ったところ、１０分間の成膜中の異常放電は１回のみであった。
（比較例１）
実施例１−１と同様にスピンコート法により４２０ｍｍ（幅）×１５ｍｍ（奥行）×０．３ｍｍ（厚さ）のＣｕ板上に厚さが０．２５ｍｍのＧａ膜を形成した。この直後の熱処理は行わなかった。その後、熱処理を行うことなく、Ｃｕ板及びＧａ膜の複合材を２００枚重ね合わせ、この積層体をクランプで挟持して位置ずれが生じないようにした。そして、クランプで挟んだまま電気炉に入れ、真空中３５０℃で３時間の熱処理を行った。この結果、ＣｕＧａ合金膜が形成され、単体のＧａは残存していなかった。しかし、２００枚の複合材が一体化して全体が灰色の金属状のブロックになっていたものの、一部では、接触していたＣｕ板とＣｕＧａ合金膜との結合が生じておらず、複合材ブロック中に空隙が存在した。
実施例１−１と同様にスピンコート法により４２０ｍｍ（幅）×１５ｍｍ（奥行）×０．３ｍｍ（厚さ）のＣｕ板上に厚さが０．２５ｍｍのＧａ膜を形成した。この直後の熱処理は行わなかった。その後、熱処理を行うことなく、Ｃｕ板及びＧａ膜の複合材を２００枚重ね合わせ、この積層体をクランプで挟持して位置ずれが生じないようにした。そして、クランプで挟んだまま電気炉に入れ、真空中３５０℃で３時間の熱処理を行った。この結果、ＣｕＧａ合金膜が形成され、単体のＧａは残存していなかった。しかし、２００枚の複合材が一体化して全体が灰色の金属状のブロックになっていたものの、一部では、接触していたＣｕ板とＣｕＧａ合金膜との結合が生じておらず、複合材ブロック中に空隙が存在した。
このようにして得られた複合材ブロックの高さ方向における各部位の相を観察したところ、残存したＣｕ板側から順に、Ｃｕ単相、γ相（低Ｇａ含有ＣｕＧａ合金）、Ｃｕ単相の組み合わせが繰り返された周期的な配列が存在した。また、複合材ブロック内に空隙が存在した。
次いで、複合材ブロックを加工し、そのサイズを４２０ｍｍ（幅）×１００ｍｍ（高さ）×１５ｍｍ（奥行）とした。その後、スライサーを用いて、複合材ブロックから４２０ｍｍ×１００ｍｍ×５ｍｍのスパッタリングターゲットを２枚切り出した。この切り出しでは、複合材の積層方向と平行な面が現れるようにした。すなわち、スパッタ面とする切り出し面において、上記の周期的な配列が現れるように切り出しを行った。このような切り出しを５個の複合材ブロックについて行うことによって１０枚のスパッタリングターゲットを作製したところ、５枚のスパッタリングターゲットが割れた。また、残りの５枚のスパッタリングターゲットにひび割れが生じていた。つまり、８０％の歩留まりが望まれるところ、歩留まりは５０％であった。
続いて、スパッタリングターゲットの中央部から直径が１００ｍｍの円盤状ターゲット（厚さ：５ｍｍ）を切り出した。そして、実施例１−１と同様の成膜を行ったところ、異常放電の回数は１０回以下であることが望まれるところ、１０分間の成膜中に異常放電が４７回生じた。
（実施例２−１〜２−４）
実施例１−１と同様にスピンコート法により４２０ｍｍ（幅）×１５ｍｍ（奥行）×０．３ｍｍ（厚さ）のＣｕ板上にＧａ膜を形成した。このとき、スピンコータの回転速度を変化させ、表１に示すように、Ｇａ膜の厚さを０．０１５ｍｍ〜０．５５ｍｍの範囲内で変化させた。その後、実施例１−１と同様に、真空中４５０℃で１時間の熱処理を行うことにより、Ｃｕ板及びＣｕＧａ合金膜を備えた複合材を形成した。続いて、この複合材を１４０枚〜３５０枚重ね合せ、実施例１−１と同様に固定した上で真空中３５０℃で３時間の熱処理を行うことにより、複合材ブロックを形成した。
実施例１−１と同様にスピンコート法により４２０ｍｍ（幅）×１５ｍｍ（奥行）×０．３ｍｍ（厚さ）のＣｕ板上にＧａ膜を形成した。このとき、スピンコータの回転速度を変化させ、表１に示すように、Ｇａ膜の厚さを０．０１５ｍｍ〜０．５５ｍｍの範囲内で変化させた。その後、実施例１−１と同様に、真空中４５０℃で１時間の熱処理を行うことにより、Ｃｕ板及びＣｕＧａ合金膜を備えた複合材を形成した。続いて、この複合材を１４０枚〜３５０枚重ね合せ、実施例１−１と同様に固定した上で真空中３５０℃で３時間の熱処理を行うことにより、複合材ブロックを形成した。
実施例２−２及び２−３において、複合材ブロックの高さ方向における各部位の相をＦＥ−ＳＥＭで観察したところ、残存したＣｕ板側から順に、Ｃｕ単相、γ相（低Ｇａ含有ＣｕＧａ合金）、ε相（高Ｇａ含有ＣｕＧａ合金）、γ相（低Ｇａ含有ＣｕＧａ合金）、Ｃｕ単相の組み合わせが繰り返された周期的な配列が存在した。また、複合材ブロック内に空隙は存在しなかった。次いで、実施例１−１と同様に、５個の複合材ブロックから４２０ｍｍ×１００ｍｍ×５ｍｍのスパッタリングターゲットを総計で１０枚作製したところ、歩留まりは９０％又は１００％であった。このようにして得られたスパッタリングターゲットでは、スパッタ面上に周期的な配列が存在し、深さ方向では組成が均一であった。更に、実施例１−１と同様に、スパッタリングターゲットの中央部から直径が１００ｍｍの円盤状ターゲット（厚さ：５ｍｍ）を切り出し、成膜を行ったところ、１０分間の成膜中の異常放電は０回又は１回であった。
実施例２−１では、複合材ブロック中に空隙が存在した。これは、Ｇａ膜が薄く、十分な厚さのＣｕＧａ合金膜が形成されなかったためである。また、実施例１−１と同様に、５個の複合材ブロックからスパッタリングターゲットを総計で１０枚作製したところ、空隙の存在に起因して、８枚でひび割れが生じた。ただし、ひび割れが生じたものの、加工することはできた。更に、実施例１−１と同様に成膜を行ったところ、１０分間の成膜中に３０回を超える異常放電が生じた。
実施例２−４では、スピンコート法により形成されたＧａ膜の厚さが中心部において０．５５ｍｍであったものの、周縁部では０．８ｍｍにも及んだ。このため、複合材においても、周縁部と中央部との間に０．１ｍｍ程度の厚さの差が生じていた。従って、複合材ブロック中に空隙が存在し、また、厚さのばらつきも存在していた。つまり、スパッタ面におけるＣｕＧａ合金の組成が不均一であった。そのため、加工性や異常放電の評価は行わなかった。
（実施例３−１〜３−６）
実施例１−１と同様にスピンコート法により４２０ｍｍ（幅）×１５ｍｍ（奥行）×０．３ｍｍ（厚さ）のＣｕ板上に厚さが０．２５ｍｍのＧａ膜を形成した。その後、真空中で表１に示す温度で１時間の熱処理を行うことにより、Ｃｕ板及びＣｕＧａ合金膜を備えた複合材を形成した。続いて、この複合材を２２０枚重ね合せ、実施例１−１と同様に固定した上で真空中４５０℃で３時間の熱処理を行うことにより、複合材ブロックを形成した。
実施例１−１と同様にスピンコート法により４２０ｍｍ（幅）×１５ｍｍ（奥行）×０．３ｍｍ（厚さ）のＣｕ板上に厚さが０．２５ｍｍのＧａ膜を形成した。その後、真空中で表１に示す温度で１時間の熱処理を行うことにより、Ｃｕ板及びＣｕＧａ合金膜を備えた複合材を形成した。続いて、この複合材を２２０枚重ね合せ、実施例１−１と同様に固定した上で真空中４５０℃で３時間の熱処理を行うことにより、複合材ブロックを形成した。
実施例３−２〜３−５において、複合材ブロックの高さ方向における各部位の相をＦＥ−ＳＥＭで観察したところ、残存したＣｕ板側から順に、Ｃｕ単相、γ相（低Ｇａ含有ＣｕＧａ合金）、ε相（高Ｇａ含有ＣｕＧａ合金）、γ相（低Ｇａ含有ＣｕＧａ合金）、Ｃｕ単相の組み合わせが繰り返された周期的な配列が存在した。また、複合材ブロック内に空隙は存在しなかった。次いで、実施例１−１と同様に、５個の複合材ブロックから４２０ｍｍ×１００ｍｍ×５ｍｍのスパッタリングターゲットを総計で１０枚作製したところ、歩留まりは１００％又は９０％であった。このようにして得られたスパッタリングターゲットでは、スパッタ面上に周期的な配列が存在し、深さ方向では組成が均一であった。更に、実施例１−１と同様に、スパッタリングターゲットの中央部から直径が１００ｍｍの円盤状ターゲット（厚さ：５ｍｍ）を切り出し、成膜を行ったところ、１０分間の成膜中の異常放電は１回以下であった。
実施例３−１においては、複合材の形成後にもＧａ膜の一部が残存していた。これは、熱処理の温度が低かったためである。そして、Ｇａ膜の一部が残存していたため、その後の工程でのハンドリングの際に、冶具にＧａが付着して複合材から離脱してしまい、所期の組成が得られなかった。
実施例３−６においては、複合材ブロック中に空隙が存在した。これは、複合材を形成する際の熱処理の温度が高く、ＣｕＧａ合金膜の相がＣｕ9Ｇａ4単相となり、複合材同士が結合されにくかったためである。複合材ブロックにおいてもＣｕ9Ｇａ4単相がそのまま残存していた。また、実施例１−１と同様に、５個の複合材ブロックからスパッタリングターゲットを総計で１０枚作製したところ、空隙の存在に起因して、３枚でひび割れが生じた。更に、実施例１−１と同様に成膜を行ったところ、１０分間の成膜中に１０回程度の異常放電が生じた。Ｃｕ板とＣｕ9Ｇａ4単相のＣｕＧａ合金膜との間に段差が存在したためである。
（実施例４、比較例４）
実施例１−１と同様にスピンコート法により４２０ｍｍ（幅）×１５ｍｍ（奥行）×０．３ｍｍ（厚さ）のＣｕ板上に厚さが０．２５ｍｍのＧａ膜を形成した。その後、実施例１−１と同様に、真空中４５０℃で１時間の熱処理を行うことにより、Ｃｕ板及びＣｕＧａ合金膜を備えた複合材を形成した。
実施例１−１と同様にスピンコート法により４２０ｍｍ（幅）×１５ｍｍ（奥行）×０．３ｍｍ（厚さ）のＣｕ板上に厚さが０．２５ｍｍのＧａ膜を形成した。その後、実施例１−１と同様に、真空中４５０℃で１時間の熱処理を行うことにより、Ｃｕ板及びＣｕＧａ合金膜を備えた複合材を形成した。
次いで、実施例４ではＣｕ板及びＣｕＧａ合金膜の複合材を２２０枚、内寸が４２０ｍｍ×１５ｍｍの型枠に重ねて入れて、その上に重石を乗せた。また、比較例４では、クランプ又は型枠を用いた固定を行うことなく、Ｃｕ板及びＣｕＧａ合金膜の複合材を２２０枚重ね合わせた。そして、電気炉に入れ、真空中３５０℃で３時間の熱処理を行うことにより、複合材ブロックを形成した。
このようにして得られた複合材ブロックの高さ方向における各部位の相をＦＥ−ＳＥＭで観察したところ、実施例４では、実施例１−１と同様の周期的な配列が存在し、空隙は存在しなかった。一方、比較例４では、実施例１−１と同様の周期的な配列は部分的に存在し、全体的に均一にはなっていなかった。これは、熱処理中に複合材間に隙間が生じたためである。
次いで、実施例１−１と同様に、５個の複合材ブロックから４２０ｍｍ×１００ｍｍ×５ｍｍのスパッタリングターゲットを総計で１０枚作製したところ、歩留まりは、実施例４では９０％、比較例４では４０％であった。実施例４で得られたスパッタリングターゲットでは、スパッタ面上に周期的な配列が存在し、深さ方向では組成が均一であった。更に、実施例１−１と同様に、スパッタリングターゲットの中央部から直径が１００ｍｍの円盤状ターゲット（厚さ：５ｍｍ）を切り出し、成膜を行ったところ、１０分間の成膜中の異常放電は、実施例４では１回、比較例４では３０回以上であった。
（実施例５−１〜５−２、比較例５−１〜５−２）
実施例１−１と同様にスピンコート法により４２０ｍｍ（幅）×１５ｍｍ（奥行）×０．３ｍｍ（厚さ）のＣｕ板上に厚さが０．２５ｍｍのＧａ膜を形成した。その後、真空中４５０℃で１時間の熱処理を行うことにより、Ｃｕ板及びＣｕＧａ合金膜を備えた複合材を形成した。続いて、この複合材を２２０枚重ね合せ、実施例１−１と同様に固定した上で真空中で表１に示す温度で３時間の熱処理を行った。
実施例１−１と同様にスピンコート法により４２０ｍｍ（幅）×１５ｍｍ（奥行）×０．３ｍｍ（厚さ）のＣｕ板上に厚さが０．２５ｍｍのＧａ膜を形成した。その後、真空中４５０℃で１時間の熱処理を行うことにより、Ｃｕ板及びＣｕＧａ合金膜を備えた複合材を形成した。続いて、この複合材を２２０枚重ね合せ、実施例１−１と同様に固定した上で真空中で表１に示す温度で３時間の熱処理を行った。
実施例５−１及び５−２においては、複合材ブロックが得られ、この複合材ブロックの高さ方向における各部位の相をＦＥ−ＳＥＭで観察したところ、残存したＣｕ板側から順に、Ｃｕ単相、γ相（低Ｇａ含有ＣｕＧａ合金）、ε相（高Ｇａ含有ＣｕＧａ合金）、γ相（低Ｇａ含有ＣｕＧａ合金）、Ｃｕ単相の組み合わせが繰り返された周期的な配列が存在した。また、複合材ブロック内に空隙は存在しなかった。次いで、実施例１−１と同様に、５個の複合材ブロックから４２０ｍｍ×１００ｍｍ×５ｍｍのスパッタリングターゲットを総計で１０枚作製したところ、歩留まりは１００％又は９０％であった。このようにして得られたスパッタリングターゲットでは、スパッタ面上に周期的な配列が存在し、深さ方向では組成が均一であった。更に、実施例１−１と同様に、スパッタリングターゲットの中央部から直径が１００ｍｍの円盤状ターゲット（厚さ：５ｍｍ）を切り出し、成膜を行ったところ、１０分間の成膜中の異常放電は１回以下であった。
比較例５−１においては、複合材ブロックが得られなかった。すなわち、接触していたＣｕ板とＣｕＧａ合金膜とが結合しなかった。これは熱処理の温度が低かったためである。
比較例５−２においては、Ｃｕ板及びＣｕＧａ合金膜を備えた複合材ブロックは得られなかった。すなわち、Ｃｕ板が残存せず、結果物のほとんどの部位がＣｕ9Ｇａ4単相となっていた。これは熱処理の温度が高かったためである。また、実施例１−１と同様に、５個の複合材ブロックからスパッタリングターゲットを総計で１０枚作製したところ、８枚でひび割れが生じた。
（実施例５−３）
実施例１−１と同様にスピンコート法により４２０ｍｍ（幅）×１５ｍｍ（奥行）×０．３ｍｍ（厚さ）のＣｕ板上に厚さが０．２５ｍｍのＧａ膜を形成した。その後、真空中４５０℃で１時間の熱処理を行うことにより、Ｃｕ板及びＣｕＧａ合金膜を備えた複合材を形成した。続いて、この複合材を２２０枚重ね合せ、実施例１−１と同様に固定した。この積層体の総厚さは１２１．５ｍｍであった。そして、クランプで挟んだままＨＩＰ装置に入れ、５５０℃で１１８ＭＰａのＡｒの圧力を印加しながら３時間のＨＩＰ処理を行うことにより、複合材ブロックを形成した。ＨＩＰ処理後に観察したところ、接触していたＣｕ板とＣｕＧａ合金膜とが結合し、２２０枚の複合材が一体化して全体は灰色の金属状のブロックになっていた。また、その厚さは１０２．１ｍｍになっていた。
実施例１−１と同様にスピンコート法により４２０ｍｍ（幅）×１５ｍｍ（奥行）×０．３ｍｍ（厚さ）のＣｕ板上に厚さが０．２５ｍｍのＧａ膜を形成した。その後、真空中４５０℃で１時間の熱処理を行うことにより、Ｃｕ板及びＣｕＧａ合金膜を備えた複合材を形成した。続いて、この複合材を２２０枚重ね合せ、実施例１−１と同様に固定した。この積層体の総厚さは１２１．５ｍｍであった。そして、クランプで挟んだままＨＩＰ装置に入れ、５５０℃で１１８ＭＰａのＡｒの圧力を印加しながら３時間のＨＩＰ処理を行うことにより、複合材ブロックを形成した。ＨＩＰ処理後に観察したところ、接触していたＣｕ板とＣｕＧａ合金膜とが結合し、２２０枚の複合材が一体化して全体は灰色の金属状のブロックになっていた。また、その厚さは１０２．１ｍｍになっていた。
このようにして、複合材ブロックが得られた。この複合材ブロックには多少の凹凸が存在していたが、研削により凹凸を消滅させることができた。この複合材ブロックの高さ方向における各部位の相をＦＥ−ＳＥＭで観察したところ、残存したＣｕ板側から順に、Ｃｕ単相、γ相（低Ｇａ含有ＣｕＧａ合金）、ε相（高Ｇａ含有ＣｕＧａ合金）、γ相（低Ｇａ含有ＣｕＧａ合金）、Ｃｕ単相の組み合わせが繰り返された周期的な配列が存在した。また、複合材ブロック内に空隙は存在しなかった。
次いで、複合材ブロックを加工し、そのサイズを４２０ｍｍ（幅）×１００ｍｍ（高さ）×１５ｍｍ（奥行）とした。その後、スライサーを用いて、複合材ブロックから４２０ｍｍ×１００ｍｍ×５ｍｍのスパッタリングターゲットを２枚切り出した。この切り出しでは、複合材の積層方向と平行な面が現れるようにした。すなわち、切り出し面（スパッタ面）において、上記の周期的な配列が現れるように切り出しを行った。このようにして得られたスパッタリングターゲットでは、スパッタ面上に周期的な配列が存在し、深さ方向では組成が均一であった。このような切り出しを５個の複合材ブロックについて行うことによって１０枚のスパッタリングターゲットを作製したところ、１０枚のスパッタリングターゲットのいずれにおいてもひび割れは生じておらず、所望の形状となっていた。つまり、１００％の歩留まりが得られた。
続いて、スパッタリングターゲットの中央部から直径が１００ｍｍの円盤状ターゲット（厚さ：５ｍｍ）を切り出した。そして、実施例１−１と同様の成膜を行ったところ、１０分間の成膜中に異常放電は発生しなかった。
１１０：Ｃｕ板
１２０：Ｇａ膜
１３０、１５０、１８０：ＣｕＧａ合金膜
１３１、１３４：γ相領域
１３２、１３３：ε相領域
１４０：複合材
１６０、１９０：複合材ブロック
１７０：スパッタリングターゲット
２１０：Ｃｕ板
２２０：Ｇａ融液
２３０、２５０：ＣｕＧａ合金膜
２４０：複合材
２６０：複合材ブロック
２７０：スパッタリングターゲット
１２０：Ｇａ膜
１３０、１５０、１８０：ＣｕＧａ合金膜
１３１、１３４：γ相領域
１３２、１３３：ε相領域
１４０：複合材
１６０、１９０：複合材ブロック
１７０：スパッタリングターゲット
２１０：Ｃｕ板
２２０：Ｇａ融液
２３０、２５０：ＣｕＧａ合金膜
２４０：複合材
２６０：複合材ブロック
２７０：スパッタリングターゲット
Claims (5)
- 複数のＣｕ板上にそれぞれＧａ膜を形成する工程と、
第１の熱処理を行うことにより前記複数のＣｕ板の各々において当該Ｃｕ板の一部と前記Ｇａ膜とを反応させて、Ｃｕ板及びＣｕＧａ合金膜を有する複合材を複数形成する工程と、
前記複数の複合材を重ね合せて固定した上で第２の熱処理を行うことにより前記複数の複合材を一体化する工程と、
を有することを特徴とするＣｕＧａ合金スパッタリングターゲットの製造方法。 - 前記Ｇａ膜の厚さを０．０２ｍｍ〜１ｍｍとすることを特徴とする請求項１に記載のＣｕＧａ合金スパッタリングターゲットの製造方法。
- Ｇａ融液中に複数のＣｕ板を浸漬する工程と、
第１の熱処理を行うことにより前記複数のＣｕ板の各々において当該Ｃｕ板の一部と前記Ｇａ融液とを反応させて、Ｃｕ板及びＣｕＧａ合金膜を有する複合材を複数形成する工程と、
前記複数の複合材を重ね合せて固定した上で第２の熱処理を行うことにより前記複数の複合材を一体化する工程と、
を有することを特徴とするＣｕＧａ合金スパッタリングターゲットの製造方法。 - 前記第１の熱処理を、真空中又は不活性ガス雰囲気中において３００℃以上６００℃以下の温度で行うことを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載のＣｕＧａ合金スパッタリングターゲットの製造方法。
- 前記第２の熱処理を、真空中又は不活性ガス雰囲気中において２５４℃以上６００℃以下の温度で行うことを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項に記載のＣｕＧａ合金スパッタリングターゲットの製造方法。
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| JP2013273125A JP6167899B2 (ja) | 2013-12-27 | 2013-12-27 | ＣｕＧａ合金スパッタリングターゲットの製造方法 |
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|---|---|---|---|
| JP2013273125A JP6167899B2 (ja) | 2013-12-27 | 2013-12-27 | ＣｕＧａ合金スパッタリングターゲットの製造方法 |
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