JP5588757B2 - Ｉｎ−Ｓｅ合金粉末、Ｉｎ−Ｓｅ合金焼結体、Ｇａ−Ｓｅ合金粉末、Ｇａ−Ｓｅ合金焼結体、Ｉｎ−Ｇａ−Ｓｅ合金粉末、Ｉｎ−Ｇａ−Ｓｅ合金焼結体、Ｃｕ−Ｉｎ−Ｇａ−Ｓｅ合金粉末及びＣｕ−Ｉｎ−Ｇａ−Ｓｅ合金焼結体の製造方法 - Google Patents
Ｉｎ−Ｓｅ合金粉末、Ｉｎ−Ｓｅ合金焼結体、Ｇａ−Ｓｅ合金粉末、Ｇａ−Ｓｅ合金焼結体、Ｉｎ−Ｇａ−Ｓｅ合金粉末、Ｉｎ−Ｇａ−Ｓｅ合金焼結体、Ｃｕ−Ｉｎ−Ｇａ−Ｓｅ合金粉末及びＣｕ−Ｉｎ−Ｇａ−Ｓｅ合金焼結体の製造方法 Download PDFInfo
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Description
本発明は、スパッタリングターゲットの材料として用いることが可能なＩｎ−Ｓｅ合金粉末、Ｉｎ−Ｓｅ合金焼結体、Ｇａ−Ｓｅ合金粉末、Ｇａ−Ｓｅ合金焼結体、Ｉｎ−Ｇａ−Ｓｅ合金粉末、Ｉｎ−Ｇａ−Ｓｅ合金焼結体、Ｃｕ−Ｉｎ−Ｇａ−Ｓｅ合金粉末及びＣｕ−Ｉｎ−Ｇａ−Ｓｅ合金焼結体に関する。
Ｃｕ−Ｉｎ−Ｇａ−Ｓｅ合金（以下、ＣＩＧＳ）からなるＣＩＧＳ層を吸収層とするＣｕ（Ｉｎ、Ｇａ）Ｓｅ２系太陽電池は、薄膜太陽電池の中では最も変換効率が高く長期信頼性も実証されているため、次世代太陽電池として有力視されている。このＣＩＧＳ層の形成方法は、Ｃｕ−Ｇａ膜及びＩｎ膜を積層で成膜し、Ｓｅ雰囲気中で熱処理する方法が広く知られている。
しかしながら、上記の方法では、多層膜の積層やＳｅ雰囲気処理を行うためにＣＩＧＳ層の製造コストを削減することは困難である。ここで、ＣＩＧＳからなるスパッタリングターゲットであるＣＩＧＳターゲットを用いてスパッタリング法によりＣＩＧＳ層を形成することができれば、多層膜の積層やＳｅ雰囲気処理の必要はなく、製造コストを低減させることが可能である。
例えば、特許文献１には、ＣＩＧＳターゲットの製造方法が記載されている。特許文献１に記載の方法では、ＣｕとＳｅとを合金化してＣｕ−Ｓｅ合金溶湯を作製し、このＣｕ−Ｓｅ合金溶湯にＩｎを少量ずつ投入してＣｕ−Ｓｅ−Ｉｎ合金溶湯を作製する。Ｃｕ−Ｓｅ−Ｉｎ合金溶湯にＧａを投入して加熱し、得られたＣｕ−Ｉｎ−Ｇａ−Ｓｅ合金インゴットを加工してＣｕ−Ｉｎ−Ｇａ−Ｓｅ合金ターゲットを作製する。
しかしながら、特許文献１に記載の方法では、加熱温度によってＩｎとＣｕ−Ｓｅ合金が激しく反応して爆発を引き起こす場合があることが記載されている。これはＣｕ−Ｓｅ合金中に単体として残留しているＳｅとＩｎの合金化反応によるものであると考えられる。そこで本発明者らは、この点を考慮してＣＩＧＳターゲットとして用いることが可能な、ＣＩＧＳ焼結体を安全に製造する方法を検討した。
以上のような事情に鑑み、本発明の目的は、安全に製造することが可能なＩｎ−Ｓｅ合金粉末、Ｉｎ−Ｓｅ合金焼結体、Ｇａ−Ｓｅ合金粉末、Ｇａ−Ｓｅ合金焼結体、Ｉｎ−Ｇａ−Ｓｅ合金粉末、Ｉｎ−Ｇａ−Ｓｅ合金焼結体、Ｃｕ−Ｉｎ−Ｇａ−Ｓｅ合金粉末及びＣｕ−Ｉｎ−Ｇａ−Ｓｅ合金焼結体の製造方法を提供することにある。
上記目的を達成するため、本発明の一形態に係るＩｎ−Ｓｅ合金粉末の製造方法は、Ｉｎ粉末とＳｅ粉末を混合してＩｎ及びＳｅ混合粉末を作製する。
上記Ｉｎ及びＳｅ混合粉末は、Ｉｎ及びＳｅの融点以上に加熱された加熱部に逐次的に投入される。
上記Ｉｎ及びＳｅ混合粉末は、Ｉｎ及びＳｅの融点以上に加熱された加熱部に逐次的に投入される。
上記目的を達成するため、本発明の一形態に係るＩｎ−Ｓｅ合金焼結体の製造方法はＩｎ粉末とＳｅ粉末を混合してＩｎ及びＳｅ混合粉末を作製する。
Ｉｎ−Ｓｅ合金粉末は、Ｉｎ及びＳｅの融点以上に加熱された加熱部に上記Ｉｎ及びＳｅ混合粉末を逐次的に投入して作製される。
上記Ｉｎ−Ｓｅ合金粉末は焼結される。
Ｉｎ−Ｓｅ合金粉末は、Ｉｎ及びＳｅの融点以上に加熱された加熱部に上記Ｉｎ及びＳｅ混合粉末を逐次的に投入して作製される。
上記Ｉｎ−Ｓｅ合金粉末は焼結される。
上記目的を達成するため、本発明の一形態に係るＧａ−Ｓｅ合金粉末の製造方法は、Ｇａ粉末とＳｅ粉末を混合してＧａ及びＳｅ混合粉末を作製する。
上記Ｇａ及びＳｅ混合粉末は、Ｇａ及びＳｅの融点以上に加熱された加熱部に逐次的に投入される。
上記Ｇａ及びＳｅ混合粉末は、Ｇａ及びＳｅの融点以上に加熱された加熱部に逐次的に投入される。
上記目的を達成するため、本発明の一形態に係るＧａ−Ｓｅ合金焼結体の製造方法はＧａ粉末とＳｅ粉末を混合してＧａ及びＳｅ混合粉末を作製する。
Ｇａ−Ｓｅ合金粉末は、上記Ｇａ及びＳｅ混合粉末をＧａ及びＳｅの融点以上に加熱された加熱部に逐次的に投入して作製される。
上記Ｇａ−Ｓｅ合金粉末は焼結される。
Ｇａ−Ｓｅ合金粉末は、上記Ｇａ及びＳｅ混合粉末をＧａ及びＳｅの融点以上に加熱された加熱部に逐次的に投入して作製される。
上記Ｇａ−Ｓｅ合金粉末は焼結される。
上記目的を達成するため、本発明の一形態に係るＩｎ−Ｇａ−Ｓｅ合金粉末の製造方法は、Ｉｎ粉末、Ｇａ粉末及びＳｅ粉末を混合してＩｎ、Ｇａ及びＳｅ混合粉末を作製する。
上記Ｉｎ、Ｇａ及びＳｅ混合粉末は、Ｉｎ、Ｇａ及びＳｅの融点以上に加熱された加熱部に逐次的に投入される。
上記Ｉｎ、Ｇａ及びＳｅ混合粉末は、Ｉｎ、Ｇａ及びＳｅの融点以上に加熱された加熱部に逐次的に投入される。
上記目的を達成するため、本発明の一形態に係るＩｎ−Ｇａ−Ｓｅ合金焼結体の製造方法はＩｎ粉末、Ｇａ粉末及びＳｅ粉末を混合してＩｎ、Ｇａ及びＳｅ混合粉末を作製する。
Ｉｎ−Ｇａ−Ｓｅ合金粉末は、上記Ｉｎ、Ｇａ及びＳｅ混合粉末をＩｎ、Ｇａ及びＳｅの融点以上に加熱された加熱部に逐次的に投入して作製される。
上記Ｉｎ、Ｇａ及びＳｅ合金粉末は焼結される。
Ｉｎ−Ｇａ−Ｓｅ合金粉末は、上記Ｉｎ、Ｇａ及びＳｅ混合粉末をＩｎ、Ｇａ及びＳｅの融点以上に加熱された加熱部に逐次的に投入して作製される。
上記Ｉｎ、Ｇａ及びＳｅ合金粉末は焼結される。
上記目的を達成するため、本発明の一形態に係るＣｕ−Ｉｎ−Ｇａ−Ｓｅ合金粉末の製造方法は、Ｉｎ粉末とＳｅ粉末を、Ｉｎの全量がＳｅと合金化する割合で混合してＩｎ及びＳｅ混合粉末を作製する。
Ｉｎ−Ｓｅ合金粉末は、上記Ｉｎ及びＳｅ混合粉末をＩｎ及びＳｅの融点以上に加熱された加熱部に逐次的に投入して作製される。
Ｇａの全量がＣｕと合金化しているＣｕ−Ｇａ合金粉末は作製される。
Ｉｎ−Ｓｅ、Ｃｕ−Ｇａ、Ｃｕ及びＳｅ混合粉末は、上記Ｉｎ−Ｓｅ合金粉末と上記Ｃｕ−Ｇａ合金粉末にＣｕ粉末とＳｅ粉末を加えて混合することで作製される。
上記Ｉｎ−Ｓｅ、Ｃｕ−Ｇａ、Ｃｕ及びＳｅ混合粉末は焼成される。
Ｉｎ−Ｓｅ合金粉末は、上記Ｉｎ及びＳｅ混合粉末をＩｎ及びＳｅの融点以上に加熱された加熱部に逐次的に投入して作製される。
Ｇａの全量がＣｕと合金化しているＣｕ−Ｇａ合金粉末は作製される。
Ｉｎ−Ｓｅ、Ｃｕ−Ｇａ、Ｃｕ及びＳｅ混合粉末は、上記Ｉｎ−Ｓｅ合金粉末と上記Ｃｕ−Ｇａ合金粉末にＣｕ粉末とＳｅ粉末を加えて混合することで作製される。
上記Ｉｎ−Ｓｅ、Ｃｕ−Ｇａ、Ｃｕ及びＳｅ混合粉末は焼成される。
上記目的を達成するため、本発明の一形態に係るＣｕ−Ｉｎ−Ｇａ−Ｓｅ合金焼結体の製造方法は、Ｉｎ粉末とＳｅ粉末を、Ｉｎの全量がＳｅと合金化する割合で混合してＩｎ及びＳｅ混合粉末を作製する。
Ｉｎ−Ｓｅ合金粉末は、上記Ｉｎ及びＳｅ混合粉末をＩｎ及びＳｅの融点以上に加熱された加熱部に逐次的に投入して作製される。
Ｇａの全量がＣｕと合金化しているＣｕ−Ｇａ合金粉末は作製される。
Ｉｎ−Ｓｅ、Ｃｕ−Ｇａ、Ｃｕ及びＳｅ混合粉末は、上記Ｉｎ−Ｓｅ合金粉末と上記Ｃｕ−Ｇａ合金粉末にＣｕ粉末とＳｅ粉末を加えて混合することで作製される。
Ｃｕ−Ｉｎ−Ｇａ−Ｓｅ合金粉末は、上記Ｉｎ−Ｓｅ、Ｃｕ−Ｇａ、Ｃｕ及びＳｅ混合粉末を焼成して作製される。
上記Ｃｕ−Ｉｎ−Ｇａ−Ｓｅ合金粉末は焼結される。
Ｉｎ−Ｓｅ合金粉末は、上記Ｉｎ及びＳｅ混合粉末をＩｎ及びＳｅの融点以上に加熱された加熱部に逐次的に投入して作製される。
Ｇａの全量がＣｕと合金化しているＣｕ−Ｇａ合金粉末は作製される。
Ｉｎ−Ｓｅ、Ｃｕ−Ｇａ、Ｃｕ及びＳｅ混合粉末は、上記Ｉｎ−Ｓｅ合金粉末と上記Ｃｕ−Ｇａ合金粉末にＣｕ粉末とＳｅ粉末を加えて混合することで作製される。
Ｃｕ−Ｉｎ−Ｇａ−Ｓｅ合金粉末は、上記Ｉｎ−Ｓｅ、Ｃｕ−Ｇａ、Ｃｕ及びＳｅ混合粉末を焼成して作製される。
上記Ｃｕ−Ｉｎ−Ｇａ−Ｓｅ合金粉末は焼結される。
本発明の一実施形態に係るＩｎ−Ｓｅ合金粉末の製造方法は、Ｉｎ粉末とＳｅ粉末を混合してＩｎ及びＳｅ混合粉末を作製する。
上記Ｉｎ及びＳｅ混合粉末は、Ｉｎ及びＳｅの融点以上に加熱された加熱部に逐次的に投入される。
上記Ｉｎ及びＳｅ混合粉末は、Ｉｎ及びＳｅの融点以上に加熱された加熱部に逐次的に投入される。
この製造方法によれば、加熱部に投入されたＩｎ及びＳｅ混合粉末は溶融し、ＩｎとＳｅが発熱を伴なう合金化反応を生じる。ここで、Ｉｎ及びＳｅ混合粉末は、加熱部に逐次的（断続的、間欠的）に投入されるため、Ｉｎ及びＳｅ混合粉末の投入された部分に含まれるＩｎとＳｅの合金化反応により発生した熱は次のＩｎ及びＳｅ混合粉末が投入されるまでに放熱される。したがって、ＩｎとＳｅの合金化反応に伴なう熱が爆発的に発生することが防止され、安全にＩｎ−Ｓｅ合金粉末を製造することが可能となる。
本発明の一実施形態に係るＩｎ−Ｓｅ合金焼結体の製造方法は、Ｉｎ粉末とＳｅ粉末を混合してＩｎ及びＳｅ混合粉末を作製する。
Ｉｎ−Ｓｅ合金粉末は、上記Ｉｎ及びＳｅ混合粉末をＩｎ及びＳｅの融点以上に加熱された加熱部に逐次的に投入して作製される。
上記Ｉｎ−Ｓｅ合金粉末は焼結される。
Ｉｎ−Ｓｅ合金粉末は、上記Ｉｎ及びＳｅ混合粉末をＩｎ及びＳｅの融点以上に加熱された加熱部に逐次的に投入して作製される。
上記Ｉｎ−Ｓｅ合金粉末は焼結される。
この製造方法によれば、Ｉｎ−Ｓｅ合金粉末に含まれるＩｎとＳｅは既に合金化が完了しているため、焼結工程においてＩｎとＳｅの発熱を伴なう合金化反応が発生することがなく、安全にＩｎ−Ｓｅ合金焼結体を製造することが可能である。
本発明の一実施形態に係るＧａ−Ｓｅ合金粉末の製造方法は、Ｇａ粉末とＳｅ粉末を混合してＧａ及びＳｅ混合粉末を作製する。
上記Ｇａ及びＳｅ混合粉末は、Ｇａ及びＳｅの融点以上に加熱された加熱部に逐次的に投入される。
上記Ｇａ及びＳｅ混合粉末は、Ｇａ及びＳｅの融点以上に加熱された加熱部に逐次的に投入される。
この製造方法によれば、加熱部に投入されたＧａ及びＳｅ混合粉末は溶融し、ＧａとＳｅが発熱を伴なう合金化反応を生じる。ここで、Ｇａ及びＳｅ混合粉末は、加熱部に逐次的（断続的、間欠的）に投入されるため、Ｇａ及びＳｅ混合粉末の投入された部分に含まれるＧａとＳｅの合金化反応により発生した熱は次のＧａ及びＳｅ混合粉末が投入されるまでに放熱される。したがって、ＧａとＳｅの合金化反応に伴なう熱が爆発的に発生することが防止され、安全にＧａ−Ｓｅ合金粉末を製造することが可能となる。
本発明の一実施形態に係るＧａ−Ｓｅ合金焼結体の製造方法はＧａ粉末とＳｅ粉末を混合してＧａ及びＳｅ混合粉末を作製する。
Ｇａ−Ｓｅ合金粉末は、上記Ｇａ及びＳｅ混合粉末をＧａ及びＳｅの融点以上に加熱された加熱部に逐次的に投入して作製される。
上記Ｇａ−Ｓｅ合金粉末は焼結される。
Ｇａ−Ｓｅ合金粉末は、上記Ｇａ及びＳｅ混合粉末をＧａ及びＳｅの融点以上に加熱された加熱部に逐次的に投入して作製される。
上記Ｇａ−Ｓｅ合金粉末は焼結される。
この製造方法によれば、Ｇａ−Ｓｅ合金粉末に含まれるＧａとＳｅは既に合金化が完了しているため、焼結工程においてＧａとＳｅの発熱を伴なう合金化反応が発生することがなく、安全にＧａ−Ｓｅ合金焼結体を製造することが可能である。
本発明の一実施形態に係るＩｎ−Ｇａ−Ｓｅ合金粉末の製造方法は、Ｉｎ粉末、Ｇａ粉末及びＳｅ粉末を混合してＩｎ、Ｇａ及びＳｅ混合粉末を作製する。
上記Ｉｎ、Ｇａ及びＳｅ混合粉末は、Ｉｎ、Ｇａ及びＳｅの融点以上に加熱された加熱部に逐次的に投入される。
上記Ｉｎ、Ｇａ及びＳｅ混合粉末は、Ｉｎ、Ｇａ及びＳｅの融点以上に加熱された加熱部に逐次的に投入される。
この製造方法によれば、加熱部に投入されたＩｎ、Ｇａ及びＳｅ混合粉末は溶融し、ＩｎとＳｅ及びＧａとＳｅが発熱を伴なう合金化反応を生じる。ここで、Ｉｎ、Ｇａ及びＳｅ混合粉末は、加熱部に逐次的（断続的、間欠的）に投入されるため、Ｉｎ、Ｇａ及びＳｅ混合粉末の投入された部分に含まれるＩｎ、Ｇａ及びＳｅの合金化反応により発生した熱は次のＩｎ、Ｇａ及びＳｅ混合粉末が投入されるまでに放熱される。したがって、ＩｎとＳｅ及びＧａとＳｅの合金化反応に伴なう熱が爆発的に発生することが防止され、安全にＩｎ−Ｇａ−Ｓｅ合金粉末を製造することが可能となる。
本発明の一実施形態に係るＩｎ−Ｇａ−Ｓｅ合金焼結体の製造方法はＩｎ粉末、Ｇａ粉末及びＳｅ粉末を混合してＩｎ、Ｇａ及びＳｅ混合粉末を作製する。
Ｉｎ−Ｇａ−Ｓｅ合金粉末は、上記Ｉｎ、Ｇａ及びＳｅ混合粉末をＩｎ、Ｇａ及びＳｅの融点以上に加熱された加熱部に逐次的に投入して作製される。
上記Ｉｎ−Ｇａ−Ｓｅ合金粉末は焼結される。
Ｉｎ−Ｇａ−Ｓｅ合金粉末は、上記Ｉｎ、Ｇａ及びＳｅ混合粉末をＩｎ、Ｇａ及びＳｅの融点以上に加熱された加熱部に逐次的に投入して作製される。
上記Ｉｎ−Ｇａ−Ｓｅ合金粉末は焼結される。
この製造方法によれば、Ｉｎ−Ｇａ−Ｓｅ合金粉末に含まれるＩｎ、Ｇａ及びＳｅは既に合金化が完了しているため、焼結工程においてＩｎとＳｅ及びＧａとＳｅの発熱を伴なう合金化反応が発生することがなく、安全にＩｎ−Ｇａ−Ｓｅ合金焼結体を製造することが可能である。
本発明の一実施形態に係るＣｕ−Ｉｎ−Ｇａ−Ｓｅ合金粉末の製造方法は、Ｉｎ粉末とＳｅ粉末を、Ｉｎの全量がＳｅと合金化する割合で混合してＩｎ及びＳｅ混合粉末を作製する。
Ｉｎ−Ｓｅ合金粉末は、上記Ｉｎ及びＳｅ混合粉末をＩｎ及びＳｅの融点以上に加熱された加熱部に逐次的に投入して作製される。
Ｇａの全量がＣｕと合金化しているＣｕ−Ｇａ合金粉末は作製される。
Ｉｎ−Ｓｅ、Ｃｕ−Ｇａ、Ｃｕ及びＳｅ混合粉末は、上記Ｉｎ−Ｓｅ合金粉末と上記Ｃｕ−Ｇａ合金粉末にＣｕ粉末とＳｅ粉末を加えて混合することで作製される。
上記Ｉｎ−Ｓｅ、Ｃｕ−Ｇａ、Ｃｕ及びＳｅ混合粉末は焼成される。
Ｉｎ−Ｓｅ合金粉末は、上記Ｉｎ及びＳｅ混合粉末をＩｎ及びＳｅの融点以上に加熱された加熱部に逐次的に投入して作製される。
Ｇａの全量がＣｕと合金化しているＣｕ−Ｇａ合金粉末は作製される。
Ｉｎ−Ｓｅ、Ｃｕ−Ｇａ、Ｃｕ及びＳｅ混合粉末は、上記Ｉｎ−Ｓｅ合金粉末と上記Ｃｕ−Ｇａ合金粉末にＣｕ粉末とＳｅ粉末を加えて混合することで作製される。
上記Ｉｎ−Ｓｅ、Ｃｕ−Ｇａ、Ｃｕ及びＳｅ混合粉末は焼成される。
Ｉｎ及びＳｅ混合粉末は逐次的（断続的、間欠的）に投入されるため、上述のようにＩｎとＳｅの合金化反応に伴なう熱が爆発的に発生することが防止される。また、このとき、Ｉｎ及びＳｅ混合粉末は、Ｉｎの全量がＳｅと合金化する割合でＩｎ粉末とＳｅ粉末が混合されているため、Ｉｎ−Ｓｅ合金粉末にはＩｎの単相はほぼ存在しない。これにより、Ｉｎ−Ｓｅ、Ｃｕ−Ｇａ、Ｃｕ及びＳｅ混合粉末においては、単相のＩｎ及びＧａが存在しないため、焼成によってもＩｎとＳｅ及びＧａとＳｅの発熱を伴なう合金化反応は発生せず、安全にＣｕ−Ｉｎ−Ｇａ−Ｓｅ合金粉末を作製することが可能である。
本発明の一実施形態に係るＣｕ−Ｉｎ−Ｇａ−Ｓｅ合金焼結体の製造方法は、Ｉｎ粉末とＳｅ粉末を、Ｉｎの全量がＳｅと合金化する割合で混合してＩｎ及びＳｅ混合粉末を作製する。
Ｉｎ−Ｓｅ合金粉末は、上記Ｉｎ及びＳｅ混合粉末をＩｎ及びＳｅの融点以上に加熱された加熱部に逐次的に投入して作製される。
Ｇａの全量がＣｕと合金化しているＣｕ−Ｇａ合金粉末は作製される。
Ｉｎ−Ｓｅ、Ｃｕ−Ｇａ、Ｃｕ及びＳｅ混合粉末は、上記Ｉｎ−Ｓｅ合金粉末と上記Ｃｕ−Ｇａ合金粉末にＣｕ粉末とＳｅ粉末を加えて混合することで作製される。
Ｃｕ−Ｉｎ−Ｇａ−Ｓｅ合金粉末は、上記Ｉｎ−Ｓｅ、Ｃｕ−Ｇａ、Ｃｕ及びＳｅ混合粉末を焼成して作製される。
上記Ｃｕ−Ｉｎ−Ｇａ−Ｓｅ合金粉末は焼結される。
Ｉｎ−Ｓｅ合金粉末は、上記Ｉｎ及びＳｅ混合粉末をＩｎ及びＳｅの融点以上に加熱された加熱部に逐次的に投入して作製される。
Ｇａの全量がＣｕと合金化しているＣｕ−Ｇａ合金粉末は作製される。
Ｉｎ−Ｓｅ、Ｃｕ−Ｇａ、Ｃｕ及びＳｅ混合粉末は、上記Ｉｎ−Ｓｅ合金粉末と上記Ｃｕ−Ｇａ合金粉末にＣｕ粉末とＳｅ粉末を加えて混合することで作製される。
Ｃｕ−Ｉｎ−Ｇａ−Ｓｅ合金粉末は、上記Ｉｎ−Ｓｅ、Ｃｕ−Ｇａ、Ｃｕ及びＳｅ混合粉末を焼成して作製される。
上記Ｃｕ−Ｉｎ−Ｇａ−Ｓｅ合金粉末は焼結される。
上述のようにＣｕ−Ｉｎ−Ｇａ−Ｓｅ合金粉末においてはＩｎ、Ｇａ及びＳｅの合金化反応は完了しているため、焼結工程においてＩｎとＳｅ及びＧａとＳｅの発熱を伴なう合金化反応が発生せず、安全にＣｕ−Ｉｎ−Ｇａ−Ｓｅ合金焼結体を作製することが可能である。
上記Ｃｕ−Ｉｎ−Ｇａ−Ｓｅ合金焼結体の製造方法は、上記Ｃｕ−Ｉｎ−Ｇａ−Ｓｅ合金焼結体をターゲット形状に加工する工程をさらに有してもよい。
この製造方法によれば、上記Ｃｕ−Ｉｎ−Ｇａ−Ｓｅ合金焼結体からＣｕ−Ｉｎ−Ｇａ−Ｓｅ合金からなるスパッタリングターゲットを製造することが可能である。
以下、図面を参照しながら、本発明の実施形態を説明する。
（第１の実施形態）
図１は、本発明の第１の実施形態に係るＣＩＧＳターゲット及びその原料の製造方法を示すフローチャートである。同図に示す各ステップについて、順に説明する。
図１は、本発明の第１の実施形態に係るＣＩＧＳターゲット及びその原料の製造方法を示すフローチャートである。同図に示す各ステップについて、順に説明する。
［Ｉｎ−Ｓｅ合金粉末の製造方法］
Ｉｎ（インジウム）粉末及びＳｅ（セレン）粉末を所定の割合で混合する（Ｓｔ１０１）。この混合割合は、後述する合金化の工程において、ＩｎがＳｅと完全に合金化する割合とする。具体的には、ＳｅとＩｎの合金化によって主にＩｎ２Ｓｅ３相が形成されるため、物質量でＩｎがＳｅの２／３倍以下となるようにする。Ｉｎ粉末とＳｅ粉末が十分に混合されるように攪拌し、「Ｉｎ及びＳｅ混合粉末」を作製する。
Ｉｎ（インジウム）粉末及びＳｅ（セレン）粉末を所定の割合で混合する（Ｓｔ１０１）。この混合割合は、後述する合金化の工程において、ＩｎがＳｅと完全に合金化する割合とする。具体的には、ＳｅとＩｎの合金化によって主にＩｎ２Ｓｅ３相が形成されるため、物質量でＩｎがＳｅの２／３倍以下となるようにする。Ｉｎ粉末とＳｅ粉末が十分に混合されるように攪拌し、「Ｉｎ及びＳｅ混合粉末」を作製する。
次に、Ｉｎ及びＳｅ混合粉末を逐次投下法によって合金化する（Ｓｔ１０２）。図２は、逐次投下法を実施するための反応設備の模式図である。同図に示すように、本反応設備では、グローブボックス１の内部に、投下容器２、投下路３及び坩堝４が設けられている。投下容器２は坩堝４より上方に配置され、投下容器２と坩堝４の間には投下路３が架されている。投下容器２には、容器の内容物を坩堝４に導くための孔と、この孔を開閉する図示しない開閉機構が設けられている。また坩堝４には、坩堝４を加熱するためのマントルヒータ５が設けられている。なお、反応設備の構成はここに示すものに限られず、例えば、投下容器２は坩堝４の直上に配置されてもよい。
このような反応設備を用いた逐次投下法の手順について説明する。
投下容器２にＩｎ及びＳｅ混合粉末を投入した後、グローブボックス１内の空気をＡｒ等の不活性ガスにより置換し、グローブボックス内の酸素濃度が０．０％以下となるようにする。これは、酸素とＩｎ及びＳｅの酸化反応を防止するためである。また、マントルヒータ５により坩堝４をＩｎとＳｅの融点（Ｉｎ：１５６℃、Ｓｅ：２１７℃）以上、例えば２２０℃以上３００℃以下に加熱しておく。
投下容器２にＩｎ及びＳｅ混合粉末を投入した後、グローブボックス１内の空気をＡｒ等の不活性ガスにより置換し、グローブボックス内の酸素濃度が０．０％以下となるようにする。これは、酸素とＩｎ及びＳｅの酸化反応を防止するためである。また、マントルヒータ５により坩堝４をＩｎとＳｅの融点（Ｉｎ：１５６℃、Ｓｅ：２１７℃）以上、例えば２２０℃以上３００℃以下に加熱しておく。
投下容器２の開閉機構により、収容されているＩｎ及びＳｅ混合粉末を所定量、投下路３に投下させる。投下量は、生産規模、反応設備の耐久性等に応じて決定する。投下路３に投下されたＩｎ及びＳｅ混合粉末は坩堝４の内部に投入される。ここで、坩堝４は所定温度に加熱されているため、投入されたＩｎ及びＳｅ混合粉末のＩｎ及びＳｅは溶解して合金化反応が発生し、「Ｉｎ−Ｓｅ合金粉末」が生成する。このＩｎとＳｅの合金化反応について以下で説明する。
図３は比較として示す、ＩｎとＳｅの合金化反応の様子を示す写真である。図３（ａ）は合金化反応前のＩｎ及びＳｅ混合粉末、図３（ｂ）及び図３（ｃ）は合金化反応後のＩｎ−Ｓｅ合金粉末の写真である。図３（ａ）に示すＩｎ及びＳｅ混合粉末を大気中あるいは真空中で加熱すると、２００℃（Ｓｅの融点近傍）で小爆発が発生し、Ｉｎ及びＳｅ混合粉末の大半が飛散する。図３（ｂ）及び図３（ｃ）に示すように、合金化反応後には、Ｉｎを主成分とする未反応物（図中に矢印で示す）が残存する。また、坩堝には、割れや焦げたような反応痕が発生する。このような爆発的反応は、後述するＧａとＳｅの合金化反応でも同様に発生する。
図４は、ＩｎとＳｅの合金化反応についてのＴＧ−ＤＴＡ（Thermogravimetry− Differential Thermal Analysis：熱重量・示差熱分析）測定の結果を示すグラフである。同図においてグラフの横軸はサンプル温度（℃）であり、縦軸はＴＧについてサンプルの重量変化（割合）（右目盛り）、ＤＴＡについてリファレンスとサンプルの温度差（熱電対の起電力（μＶ））（左目盛り）である。ＤＴＡのグラフについて、１５６℃（Ｉｎの融点）と２１７℃（Ｓｅの融点）においてそれぞれの元素の融解に伴なう吸熱ピークが観測される。また、１８０℃から２４０℃にかけて、ＩｎとＳｅの合金化反応による発熱ピークが観測される。この測定結果から、図３に示した爆発的反応は、ＩｎとＳｅの合金化反応によるものであることが確認される。
図１に戻り、Ｓｔ１０２では、坩堝４に投入されたＩｎ及びＳｅ混合粉末の合金化反応が収束し、発熱が低下した後、次のＩｎ及びＳｅ混合粉末を坩堝４に投入する。即ち、Ｉｎ及びＳｅ混合粉末を逐次的（断続的、間欠的）に坩堝４に投入し合金化させる。これにより、Ｉｎ及びＳｅの合金化反応に伴なう発熱反応を時間的に分散させ、安全にＩｎ−Ｓｅ合金粉末を作製することが可能となる。
図５は、Ｓｔ１０２で作製されたＩｎ−Ｓｅ合金粉末のＸＲＤ（X‐ray diffraction：Ｘ線回折）測定の結果を示すグラフである。また、図５には、γ−Ｉｎ２Ｓｅ３、β−Ｉｎ２ｓＳｅ３及びＩｎＳｅのそれぞれのＸＲＤの文献値を併せて示す。γ及びβはそれぞれＩｎ２Ｓｅ３の結晶構造を示す。同図に示すように、上記逐次投下法によって作製されたＩｎ−Ｓｅ合金はγ−Ｉｎ２Ｓｅ３が主成分であり、β−Ｉｎ２Ｓｅ３（不安定相）及びＩｎＳｅも多少含まれていることがわかる。以上のようにしてＩｎ−Ｓｅ合金粉末が作製される。
このようにして作製されたＩｎ−Ｓｅ合金粉末は、次に説明するようにＣＩＧＳ（Ｃｕ−Ｉｎ−Ｇａ−Ｓｅ合金）焼結体の原料とすることができる。また、Ｉｎ−Ｓｅ合金粉末を焼結してＩｎ−Ｓｅ合金焼結体を作製し、それを加工してＩｎ−Ｓｅ合金ターゲットを作製することも可能である。Ｉｎ−Ｓｅ合金粉末に含まれるＩｎとＳｅは既に合金化が完了しているため、焼結工程において発熱反応が生じることはなく安全にＩｎ−Ｓｅ合金焼結体を作製することが可能である。
［Ｃｕ−Ｇａ合金粉末の製造方法］
図１に戻り、Ｃｕ（銅）インゴット及びＧａ（ガリウム）インゴットを溶解して混合する（Ｓｔ１０３）。この混合割合は、ＧａがＣｕと完全に合金化する割合とする。これにより「Ｃｕ−Ｇａ合金インゴット」が形成される。
図１に戻り、Ｃｕ（銅）インゴット及びＧａ（ガリウム）インゴットを溶解して混合する（Ｓｔ１０３）。この混合割合は、ＧａがＣｕと完全に合金化する割合とする。これにより「Ｃｕ−Ｇａ合金インゴット」が形成される。
次に、Ｃｕ−Ｇａ合金インゴットを粉砕する（Ｓｔ１０４）。Ｃｕ−Ｇａ合金インゴットの粉砕方法は任意である。これにより「Ｃｕ−Ｇａ合金粉末」が作製される。
［Ｃｕ−Ｉｎ−Ｇａ−Ｓｅ合金粉末の製造方法］
Ｓｔ１０２で作製したＩｎ−Ｓｅ合金粉末及びＳｔ１０４で作製したＣｕ−Ｇａ合金粉末に、新たにＣｕ粉末とＳｅ粉末を加えて混合する（Ｓｔ１０５）。このとき、各粉末の量は、目的とするＣＩＧＳの組成、例えばＣｕＩｎ０．８Ｇａ０．２Ｓｅ２となるようにする。各粉末が十分混合するように攪拌し、「Ｉｎ−Ｓｅ、Ｃｕ−Ｇａ、Ｃｕ及びＳｅ混合粉末」を作製する。
Ｓｔ１０２で作製したＩｎ−Ｓｅ合金粉末及びＳｔ１０４で作製したＣｕ−Ｇａ合金粉末に、新たにＣｕ粉末とＳｅ粉末を加えて混合する（Ｓｔ１０５）。このとき、各粉末の量は、目的とするＣＩＧＳの組成、例えばＣｕＩｎ０．８Ｇａ０．２Ｓｅ２となるようにする。各粉末が十分混合するように攪拌し、「Ｉｎ−Ｓｅ、Ｃｕ−Ｇａ、Ｃｕ及びＳｅ混合粉末」を作製する。
次に、上記Ｉｎ−Ｓｅ、Ｃｕ−Ｇａ、Ｃｕ及びＳｅ混合粉末を焼成する（Ｓｔ１０６）。焼成温度は例えば６２０℃とすることができる。これにより、Ｃｕ、Ｉｎ、Ｇａ及びＳｅが合金化され、「Ｃｕ−Ｉｎ−Ｇａ−Ｓｅ合金粉末」が作製される。ここで、Ｉｎ−Ｓｅ合金粉末では上述（Ｓｔ１０１）のようにＩｎがＳｅと完全に合金化する割合で合金化されているため、Ｉｎの単相はほとんど存在しない。また、Ｃｕ−Ｇａ合金粉末では、上述（Ｓｔ１０３）のようにＧａがＣｕと完全に合金化する割合で合金化されているためＧａの単相はほとんど存在しない。このため、Ｃｕ、Ｉｎ、Ｇａ及びＳｅが合金化される際に、ＩｎとＳｅ又はＧａとＳｅの発熱を伴なう合金化反応が発生せず、安全に合金化させることが可能となる。
図６は焼成により作製されたＣｕ−Ｉｎ−Ｇａ−Ｓｅ合金粉末のＸＲＤ測定の結果を示すグラフである。焼成温度は６２０℃である。図６にはＣＩＧＳ（ＣｕＩｎ０．８Ｇａ０．２Ｓｅ２）の文献値を併せて示す。同図に示すように、焼成によりＣｕ−Ｉｎ−Ｇａ−Ｓｅ相が形成されていることが確認される。
［Ｃｕ−Ｉｎ−Ｇａ−Ｓｅ合金焼結体の製造方法］
次に、Ｓｔ１０６において作製されたＣｕ−Ｉｎ−Ｇａ−Ｓｅ合金粉末を焼結し、Ｃｕ−Ｉｎ−Ｇａ−Ｓｅ合金焼結体を作製する（Ｓｔ１０７）。焼結は、放電プラズマ焼結法(ＳＰＳ：Spark Plasma Sintering）やホットプレス法（ＨＰ：Hot press)等の方法によって行うことができる。焼結の際には、Ｃｕ−Ｉｎ−Ｇａ−Ｓｅ合金粉末に単相のＩｎ、Ｓｅ及びＧａは含まれていないため、ＳｅとＩｎ及びＧａとＩｎの発熱反応に起因する爆発的反応は発生せず、Ｃｕ−Ｉｎ−Ｇａ−Ｓｅ合金焼結体を安全に製造することが可能である。このようにして作製されたＣｕ−Ｉｎ−Ｇａ−Ｓｅ合金焼結体はカルコパイライト型結晶構造を有する。
次に、Ｓｔ１０６において作製されたＣｕ−Ｉｎ−Ｇａ−Ｓｅ合金粉末を焼結し、Ｃｕ−Ｉｎ−Ｇａ−Ｓｅ合金焼結体を作製する（Ｓｔ１０７）。焼結は、放電プラズマ焼結法(ＳＰＳ：Spark Plasma Sintering）やホットプレス法（ＨＰ：Hot press)等の方法によって行うことができる。焼結の際には、Ｃｕ−Ｉｎ−Ｇａ−Ｓｅ合金粉末に単相のＩｎ、Ｓｅ及びＧａは含まれていないため、ＳｅとＩｎ及びＧａとＩｎの発熱反応に起因する爆発的反応は発生せず、Ｃｕ−Ｉｎ−Ｇａ−Ｓｅ合金焼結体を安全に製造することが可能である。このようにして作製されたＣｕ−Ｉｎ−Ｇａ−Ｓｅ合金焼結体はカルコパイライト型結晶構造を有する。
次に、Ｃｕ−Ｉｎ−Ｇａ−Ｓｅ合金焼結体を加工して、Ｃｕ−Ｉｎ−Ｇａ−Ｓｅ合金ターゲットを作製する（Ｓｔ１０８）。この加工は、切削、研削等の任意の手法によって行うことができる。以上のようにして、Ｃｕ−Ｉｎ−Ｇａ−Ｓｅ合金ターゲットを作製することが可能である。なお、本実施形態では、Ｉｎ−Ｓｅ、Ｃｕ−Ｇａ、Ｃｕ及びＳｅ混合粉末を焼成（Ｓｔ１０６）した後、得られたＣｕ−Ｉｎ−Ｇａ−Ｓｅ合金粉末を焼結（Ｓｔ１０７）して、Ｃｕ−Ｉｎ−Ｇａ−Ｓｅ合金焼結体を作製した。しかし、Ｉｎ−Ｓｅ、Ｃｕ−Ｇａ、Ｃｕ及びＳｅ混合粉末を焼結して直接Ｃｕ−Ｉｎ−Ｇａ−Ｓｅ合金焼結体を作製することも可能である。
また、Ｓｔ１０５では、Ｉｎ−Ｓｅ合金粉末と、Ｃｕ−Ｇａ合金粉末、Ｃｕ粉末及びＳｅ粉末を混合して目的とするＣＩＧＳの組成としたが、Ｉｎ−Ｓｅ合金粉末と混合する材料はこれらに限られない。Ｉｎ−Ｓｅ合金粉末と混合する材料として、単体Ｃｕ、Ｃｕ−Ｇａ合金、Ｃｕ−Ｓｅ合金、単体Ｓｅのいずれか、又はいずれかの組み合わせとすることができる。例えば、Ｉｎ−Ｓｅ合金粉末とＣｕ−Ｓｅ合金粉末を混合した場合、焼成及び焼結工程によって、ターゲットの材料となるＣｕ−Ｉｎ−Ｓｅ合金（ＣＩＳ）を作製することが可能である。
図７は、Ｉｎ−Ｓｅ合金（Ｉｎ２Ｓｅ３）とＣｕ−Ｓｅ合金（Ｃｕ２Ｓｅ）から作製されたＣｕ−Ｉｎ−Ｓｅ合金のＸＲＤ測定の結果を示すグラフである。図７にはＣＩＳ（ＣｕＩｎＳｅ２）の文献値を併せて示す。このＣｕ−Ｉｎ−Ｓｅ合金は、Ｉｎ−Ｓｅ合金粉末とＣｕ−Ｓｅ合金粉末とを混合して、７５０℃で４時間焼成したものである。同図に示すように、ＣＩＳ相が形成されていることが確認される。このように、本実施形態のＩｎ−Ｓｅ合金粉末は単相のＩｎを含有しないため、Ｓｅと合金化発熱反応を生じない単体Ｃｕ、Ｃｕ−Ｇａ合金、Ｃｕ−Ｓｅ合金、単体Ｓｅ等の材料と混合し、合金化させることが可能である。
（第２の実施形態）
図８は、本発明の第２の実施形態に係るＣＩＧＳターゲット及びその原料の製造方法を示すフローチャートである。同図に示す各ステップについて、順に説明する。
図８は、本発明の第２の実施形態に係るＣＩＧＳターゲット及びその原料の製造方法を示すフローチャートである。同図に示す各ステップについて、順に説明する。
［Ｇａ−Ｓｅ合金粉末の製造方法］
Ｇａ粉末及びＳｅ粉末を所定の割合で混合する（Ｓｔ２０１）。この混合割合は、後述する合金化の工程において、ＧａがＳｅと完全に合金化する割合とする。Ｇａ粉末とＳｅ粉末が十分に混合されるように攪拌し、「Ｇａ及びＳｅ混合粉末」を作製する。
Ｇａ粉末及びＳｅ粉末を所定の割合で混合する（Ｓｔ２０１）。この混合割合は、後述する合金化の工程において、ＧａがＳｅと完全に合金化する割合とする。Ｇａ粉末とＳｅ粉末が十分に混合されるように攪拌し、「Ｇａ及びＳｅ混合粉末」を作製する。
次に、Ｇａ及びＳｅ混合粉末を第１の実施形態と同様の反応設備を用いて逐次投下法により合金化する（Ｓｔ２０２）。具体的な手順としては、投下容器２にＧａ及びＳｅ混合粉末を投入した後、グローブボックス１内の空気をＡｒ等の不活性ガスにより置換し、グローブボックス内の酸素濃度が０．０％以下となるようにする。これは、酸素とＧａ及びＳｅの酸化反応を防止するためである。また、マントルヒータ５により坩堝４をＧａとＳｅの融点（Ｇａ：３０℃、Ｓｅ：２１７℃）以上、例えば２２０℃以上３００℃以下に加熱しておく。
投下容器２の開閉機構により、収容されているＧａ及びＳｅ混合粉末を所定量、投下路３に投下させる。投下量は、生産規模、反応設備の耐久性等に応じて決定する。投下路３に投下されたＧａ及びＳｅ混合粉末は坩堝４の内部に投入される。ここで、坩堝４は所定温度に加熱されているため、投入されたＧａ及びＳｅ混合粉末のＧａ及びＳｅは溶解して合金化反応が発生し、「Ｇａ−Ｓｅ合金粉末」が生成する。
Ｓｔ１０２では、坩堝４に投入されたＧａ及びＳｅ混合粉末の合金化反応が収束し、発熱が低下した後、次のＧａ及びＳｅ混合粉末を坩堝４に投入する。即ち、Ｇａ及びＳｅ混合粉末を逐次的（断続的、間欠的）に坩堝４に投入し合金化させる。これにより、Ｇａ及びＳｅの合金化反応に伴なう発熱反応を時間的に分散させ、安全にＧａ−Ｓｅ合金粉末を作製することが可能となる。
このようにして作製されたＧａ−Ｓｅ合金粉末は、次に説明するようにＣＩＧＳ（Ｃｕ−Ｉｎ−Ｇａ−Ｓｅ合金）焼結体の原料とすることができる。また、Ｇａ−Ｓｅ合金粉末を焼結してＧａ−Ｓｅ合金焼結体を作製し、それを加工してＧａ−Ｓｅ合金ターゲットを作製することも可能である。Ｇａ−Ｓｅ合金粉末に含まれるＧａとＳｅは既に合金化が完了しているため、焼結工程において発熱反応が生じることはなく安全にＧａ−Ｓｅ合金焼結体を作製することが可能である。
［Ｃｕ−Ｉｎ合金粉末の製造方法］
図１に戻り、Ｃｕインゴット及びＩｎインゴットを溶解して混合する（Ｓｔ２０３）。この混合割合は、ＩｎがＣｕと完全に合金化する割合とする。これにより「Ｃｕ−Ｉｎ合金インゴット」が形成される。
図１に戻り、Ｃｕインゴット及びＩｎインゴットを溶解して混合する（Ｓｔ２０３）。この混合割合は、ＩｎがＣｕと完全に合金化する割合とする。これにより「Ｃｕ−Ｉｎ合金インゴット」が形成される。
次に、Ｃｕ−Ｉｎ合金インゴットを粉砕する（Ｓｔ２０４）。Ｃｕ−Ｉｎ合金インゴットの粉砕方法は任意である。これにより「Ｃｕ−Ｉｎ合金粉末」が作製される。
［Ｃｕ−Ｉｎ−Ｇａ−Ｓｅ合金粉末の製造方法］
Ｓｔ２０２で作製したＧａ−Ｓｅ合金粉末及びＳｔ２０４で作製したＣｕ−Ｉｎ合金粉末に、新たにＣｕ粉末とＳｅ粉末を加えて混合する（Ｓｔ２０５）。このとき、各粉末の量は、目的とするＣＩＧＳの組成、例えばＣｕＩｎ０．８Ｇａ０．２Ｓｅ２となるようにする。各粉末が十分混合するように攪拌し、「Ｇａ−Ｓｅ、Ｃｕ−Ｉｎ、Ｃｕ、及びＳｅ混合粉末」を作製する。
Ｓｔ２０２で作製したＧａ−Ｓｅ合金粉末及びＳｔ２０４で作製したＣｕ−Ｉｎ合金粉末に、新たにＣｕ粉末とＳｅ粉末を加えて混合する（Ｓｔ２０５）。このとき、各粉末の量は、目的とするＣＩＧＳの組成、例えばＣｕＩｎ０．８Ｇａ０．２Ｓｅ２となるようにする。各粉末が十分混合するように攪拌し、「Ｇａ−Ｓｅ、Ｃｕ−Ｉｎ、Ｃｕ、及びＳｅ混合粉末」を作製する。
次に、上記Ｇａ−Ｓｅ、Ｃｕ−Ｉｎ、Ｃｕ、及びＳｅ混合粉末を焼成する（Ｓｔ２０６）。焼成温度は例えば６２０℃とすることができる。これにより、Ｃｕ、Ｉｎ、Ｇａ及びＳｅが合金化され、「Ｃｕ−Ｉｎ−Ｇａ−Ｓｅ合金粉末」が作製される。ここで、Ｇａ−Ｓｅ合金粉末では上述（Ｓｔ２０１）のようにＧａがＳｅと完全に合金化する割合で合金化されているため、Ｇａの単相はほとんど存在しない。また、Ｃｕ−Ｉｎ合金粉末では、上述（Ｓｔ２０３）のようにＩｎがＣｕと完全に合金化する割合で合金化されているためＩｎの単相はほとんど存在しない。このため、Ｃｕ、Ｉｎ、Ｇａ及びＳｅが合金化される際に、ＩｎとＳｅ又はＧａとＳｅの発熱を伴なう合金化反応が発生せず、安全に合金化させることが可能となる。
［Ｃｕ−Ｉｎ−Ｇａ−Ｓｅ合金焼結体の製造方法］
次に、Ｓｔ２０６において作製されたＣｕ−Ｉｎ−Ｇａ−Ｓｅ合金粉末を焼結し、Ｃｕ−Ｉｎ−Ｇａ−Ｓｅ合金焼結体を作製する（Ｓｔ２０７）。焼結は、放電プラズマ焼結法(ＳＰＳ：Spark Plasma Sintering）やホットプレス法（ＨＰ：Hot press)等の方法によって行うことができる。焼結の際には、Ｃｕ−Ｉｎ−Ｇａ−Ｓｅ合金粉末に単相のＩｎ、Ｓｅ及びＧａは含まれていないため、ＳｅとＩｎ及びＧａとＩｎの発熱反応に起因する爆発的反応は発生せず、Ｃｕ−Ｉｎ−Ｇａ−Ｓｅ合金焼結体を安全に製造することが可能である。このようにして作製されたＣｕ−Ｉｎ−Ｇａ−Ｓｅ合金焼結体はカルコパイライト型結晶構造を有する。
次に、Ｓｔ２０６において作製されたＣｕ−Ｉｎ−Ｇａ−Ｓｅ合金粉末を焼結し、Ｃｕ−Ｉｎ−Ｇａ−Ｓｅ合金焼結体を作製する（Ｓｔ２０７）。焼結は、放電プラズマ焼結法(ＳＰＳ：Spark Plasma Sintering）やホットプレス法（ＨＰ：Hot press)等の方法によって行うことができる。焼結の際には、Ｃｕ−Ｉｎ−Ｇａ−Ｓｅ合金粉末に単相のＩｎ、Ｓｅ及びＧａは含まれていないため、ＳｅとＩｎ及びＧａとＩｎの発熱反応に起因する爆発的反応は発生せず、Ｃｕ−Ｉｎ−Ｇａ−Ｓｅ合金焼結体を安全に製造することが可能である。このようにして作製されたＣｕ−Ｉｎ−Ｇａ−Ｓｅ合金焼結体はカルコパイライト型結晶構造を有する。
次に、Ｃｕ−Ｉｎ−Ｇａ−Ｓｅ合金焼結体を加工して、Ｃｕ−Ｉｎ−Ｇａ−Ｓｅ合金ターゲットを作製する（Ｓｔ２０８）。この加工は、切削、研削等の任意の手法によって行うことができる。以上のようにして、Ｃｕ−Ｉｎ−Ｇａ−Ｓｅ合金ターゲットを作製することが可能である。なお、本実施形態では、Ｇａ−Ｓｅ、Ｃｕ−Ｉｎ、Ｃｕ、及びＳｅ混合粉末を焼成（Ｓｔ２０６）した後、得られたＣｕ−Ｉｎ−Ｇａ−Ｓｅ合金粉末を焼結（Ｓｔ２０７）して、Ｃｕ−Ｉｎ−Ｇａ−Ｓｅ合金焼結体を作製した。しかし、Ｇａ−Ｓｅ、Ｃｕ−Ｉｎ、Ｃｕ、及びＳｅ混合粉末を焼結して直接Ｃｕ−Ｉｎ−Ｇａ−Ｓｅ合金焼結体を作製することも可能である。
また、Ｓｔ２０５では、Ｇａ−Ｓｅ合金粉末と、Ｃｕ−Ｉｎ合金粉末、Ｃｕ粉末及びＳｅ粉末を混合して目的とするＣＩＧＳの組成としたが、Ｇａ−Ｓｅ合金粉末と混合する材料はこれらに限られない。Ｇａ−Ｓｅ合金粉末と混合する材料として、単体Ｃｕ、Ｃｕ−Ｇａ合金、Ｃｕ−Ｓｅ合金、単体Ｓｅのいずれか、又はいずれかの組み合わせとすることができる。例えば、Ｇａ−Ｓｅ合金粉末とＣｕ−Ｓｅ合金粉末を混合した場合、焼成及び焼結工程によって、ターゲットの材料となるＣｕ−Ｇａ−Ｓｅ合金（ＣＧＳ）を作製することが可能である。このように、本実施形態のＧａ−Ｓｅ合金粉末は単相のＧａを含有しないため、Ｓｅと合金化発熱反応を生じない単体Ｃｕ、Ｃｕ−Ｇａ合金、Ｃｕ−Ｓｅ合金、単体Ｓｅ等の材料と混合し、合金化させることが可能である。
（第３の実施形態）
図９は、本発明の第３の実施形態に係るＣＩＧＳターゲット及びその原料の製造方法を示すフローチャートである。同図に示す各ステップについて、順に説明する。
図９は、本発明の第３の実施形態に係るＣＩＧＳターゲット及びその原料の製造方法を示すフローチャートである。同図に示す各ステップについて、順に説明する。
［Ｉｎ−Ｇａ−Ｓｅ合金粉末の製造方法］
Ｉｎ粉末、Ｇａ粉末及びＳｅ粉末を所定の割合で混合する（Ｓｔ３０１）。この混合割合は、後述する合金化の工程において、Ｉｎ及びＧａがＳｅと完全に合金化する割合とする。Ｉｎ粉末、Ｇａ粉末及びＳｅ粉末が十分に混合されるように攪拌し、「Ｉｎ、Ｇａ及びＳｅ混合粉末」を作製する。
Ｉｎ粉末、Ｇａ粉末及びＳｅ粉末を所定の割合で混合する（Ｓｔ３０１）。この混合割合は、後述する合金化の工程において、Ｉｎ及びＧａがＳｅと完全に合金化する割合とする。Ｉｎ粉末、Ｇａ粉末及びＳｅ粉末が十分に混合されるように攪拌し、「Ｉｎ、Ｇａ及びＳｅ混合粉末」を作製する。
次に、Ｉｎ、Ｇａ及びＳｅ混合粉末を第１の実施形態と同様の反応設備を用いて逐次投下法により合金化する（Ｓｔ３０２）。具体的な手順としては、投下容器２にＩｎ、Ｇａ及びＳｅ混合粉末を投入した後、グローブボックス１内の空気をＡｒ等の不活性ガスにより置換し、グローブボックス内の酸素濃度が０．０％以下となるようにする。これは、酸素とＩｎ、Ｇａ及びＳｅの酸化反応を防止するためである。また、マントルヒータ５により坩堝４をＩｎ、Ｇａ及びＳｅの融点（Ｉｎ：１５６℃、Ｇａ：３０℃、Ｓｅ：２１７℃）以上、例えば２２０℃以上３００℃以下に加熱しておく。
投下容器２の開閉機構により、収容されているＩｎ、Ｇａ及びＳｅ混合粉末を所定量、投下路３に投下させる。投下量は、生産規模、反応設備の耐久性等に応じて決定する。投下路３に投下されたＩｎ、Ｇａ及びＳｅ混合粉末は坩堝４の内部に投入される。ここで、坩堝４は所定温度に加熱されているため、投入されたＩｎ、Ｇａ及びＳｅ混合粉末のＩｎ
、Ｇａ及びＳｅは溶解して合金化反応が発生し、「Ｉｎ−Ｇａ−Ｓｅ合金粉末」が生成する。
、Ｇａ及びＳｅは溶解して合金化反応が発生し、「Ｉｎ−Ｇａ−Ｓｅ合金粉末」が生成する。
Ｓｔ３０２では、坩堝４に投入されたＩｎ、Ｇａ及びＳｅ混合粉末の合金化反応が収束し、発熱が低下した後、次のＩｎ、Ｇａ及びＳｅ混合粉末を坩堝４に投入する。即ち、Ｉｎ、Ｇａ及びＳｅ混合粉末を逐次的（断続的、間欠的）に坩堝４に投入し合金化させる。これにより、Ｉｎ、Ｇａ及びＳｅの合金化反応に伴なう発熱反応を時間的に分散させ、安全にＩｎ−Ｇａ−Ｓｅ合金粉末を作製することが可能となる。
このようにして作製されたＩｎ−Ｇａ−Ｓｅ合金粉末は、次に説明するようにＣＩＧＳ（Ｃｕ−Ｉｎ−Ｇａ−Ｓｅ合金）焼結体の原料とすることができる。また、Ｉｎ−Ｇａ−Ｓｅ合金粉末を焼結してＩｎ−Ｇａ−Ｓｅ合金焼結体を作製し、それを加工してＩｎ−Ｇａ−Ｓｅ合金ターゲットを作製することも可能である。Ｉｎ−Ｇａ−Ｓｅ合金粉末に含まれるＩｎ、Ｇａ及びＳｅは既に合金化が完了しているため、焼結工程において発熱反応が生じることはなく安全にＩｎ−Ｇａ−Ｓｅ合金焼結体を作製することが可能である。
［Ｃｕ−Ｉｎ−Ｇａ−Ｓｅ合金粉末の製造方法］
Ｓｔ３０２で作製したＩｎ−Ｇａ−Ｓｅ合金粉末、新たにＣｕ粉末とＳｅ粉末を加えて混合する（Ｓｔ３０３）。このとき、各粉末の量は、目的とするＣＩＧＳの組成、例えばＣｕＩｎ０．８Ｇａ０．２Ｓｅ２となるようにする。各粉末が十分混合するように攪拌し、「Ｉｎ−Ｇａ−Ｓｅ、Ｃｕ、及びＳｅ混合粉末」を作製する。
Ｓｔ３０２で作製したＩｎ−Ｇａ−Ｓｅ合金粉末、新たにＣｕ粉末とＳｅ粉末を加えて混合する（Ｓｔ３０３）。このとき、各粉末の量は、目的とするＣＩＧＳの組成、例えばＣｕＩｎ０．８Ｇａ０．２Ｓｅ２となるようにする。各粉末が十分混合するように攪拌し、「Ｉｎ−Ｇａ−Ｓｅ、Ｃｕ、及びＳｅ混合粉末」を作製する。
次に、上記Ｉｎ−Ｇａ−Ｓｅ、Ｃｕ、及びＳｅ混合粉末を焼成する（Ｓｔ３０４）。焼成温度は例えば６２０℃とすることができる。これにより、Ｃｕ、Ｉｎ、Ｇａ及びＳｅが合金化され、「Ｃｕ−Ｉｎ−Ｇａ−Ｓｅ合金粉末」が作製される。ここで、Ｉｎ−Ｇａ−Ｓｅ合金粉末では上述（Ｓｔ３０１）のようにＩｎ及びＧａがＳｅと完全に合金化する割合で合金化されているため、Ｉｎ及びＧａの単相はほとんど存在しない。このため、Ｃｕ、Ｉｎ、Ｇａ及びＳｅが合金化される際に、ＩｎとＳｅ又はＧａとＳｅの発熱を伴なう合金化反応が発生せず、安全に合金化させることが可能となる。
［Ｃｕ−Ｉｎ−Ｇａ−Ｓｅ合金焼結体の製造方法］
次に、Ｓｔ３０４において作製されたＣｕ−Ｉｎ−Ｇａ−Ｓｅ合金粉末を焼結し、Ｃｕ−Ｉｎ−Ｇａ−Ｓｅ合金焼結体を作製する（Ｓｔ３０５）。焼結は、放電プラズマ焼結法(ＳＰＳ：Spark Plasma Sintering）やホットプレス法（ＨＰ：Hot press)等の方法によって行うことができる。焼結の際には、Ｃｕ−Ｉｎ−Ｇａ−Ｓｅ合金粉末に単相のＩｎ、Ｓｅ及びＧａは含まれていないため、ＳｅとＩｎ及びＧａとＩｎの発熱反応に起因する爆発的反応は発生せず、Ｃｕ−Ｉｎ−Ｇａ−Ｓｅ合金焼結体を安全に製造することが可能である。このようにして作製されたＣｕ−Ｉｎ−Ｇａ−Ｓｅ合金焼結体はカルコパイライト型結晶構造を有する。
次に、Ｓｔ３０４において作製されたＣｕ−Ｉｎ−Ｇａ−Ｓｅ合金粉末を焼結し、Ｃｕ−Ｉｎ−Ｇａ−Ｓｅ合金焼結体を作製する（Ｓｔ３０５）。焼結は、放電プラズマ焼結法(ＳＰＳ：Spark Plasma Sintering）やホットプレス法（ＨＰ：Hot press)等の方法によって行うことができる。焼結の際には、Ｃｕ−Ｉｎ−Ｇａ−Ｓｅ合金粉末に単相のＩｎ、Ｓｅ及びＧａは含まれていないため、ＳｅとＩｎ及びＧａとＩｎの発熱反応に起因する爆発的反応は発生せず、Ｃｕ−Ｉｎ−Ｇａ−Ｓｅ合金焼結体を安全に製造することが可能である。このようにして作製されたＣｕ−Ｉｎ−Ｇａ−Ｓｅ合金焼結体はカルコパイライト型結晶構造を有する。
次に、Ｃｕ−Ｉｎ−Ｇａ−Ｓｅ合金焼結体を加工して、Ｃｕ−Ｉｎ−Ｇａ−Ｓｅ合金ターゲットを作製する（Ｓｔ３０６）。この加工は、切削、研削等の任意の手法によって行うことができる。以上のようにして、Ｃｕ−Ｉｎ−Ｇａ−Ｓｅ合金ターゲットを作製することが可能である。なお、本実施形態では、Ｉｎ−Ｇａ−Ｓｅ、Ｃｕ、及びＳｅ混合粉末を焼成（Ｓｔ３０４）した後、得られたＣｕ−Ｉｎ−Ｇａ−Ｓｅ合金粉末を焼結（Ｓｔ３０５）して、Ｃｕ−Ｉｎ−Ｇａ−Ｓｅ合金焼結体を作製した。しかし、Ｉｎ−Ｇａ−Ｓｅ、Ｃｕ、及びＳｅ混合粉末を焼結して直接Ｃｕ−Ｉｎ−Ｇａ−Ｓｅ合金焼結体を作製することも可能である。
また、Ｓｔ３０３では、Ｉｎ−Ｇａ−Ｓｅ合金粉末と、Ｃｕ粉末及びＳｅ粉末を混合して目的とするＣＩＧＳの組成としたが、Ｉｎ−Ｇａ−Ｓｅ合金粉末と混合する材料はこれらに限られない。Ｇａ−Ｓｅ合金粉末と混合する材料として、単体Ｃｕ、Ｃｕ−Ｇａ合金、Ｃｕ−Ｓｅ合金、単体Ｓｅのいずれか、又はいずれかの組み合わせとすることができる。このように、本実施形態のＩｎ−Ｇａ−Ｓｅ合金粉末は単相のＩｎ及びＧａを含有しないため、Ｓｅと合金化発熱反応を生じない単体Ｃｕ、Ｃｕ−Ｇａ合金、Ｃｕ−Ｓｅ合金、単体Ｓｅ等の材料と混合し、合金化させることが可能である。
本発明は上述の実施形態にのみ限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において変更され得る。
上記実施形態では、Ｃｕ、Ｉｎ、Ｇａ及びＳｅを合金化するものとしたが、他の元素をさらに追加してもよい。この場合であっても、ＧａとＩｎ及びＳｅとＩｎの合金化反応に伴う発熱を逐次投下法により抑制することが可能である。
上記実施形態では、Ｃｕ−Ｉｎ−Ｇａ−Ｓｅ合金焼結体の例として、Ｃｕ−Ｉｎ−Ｇａ−Ｓｅ合金ターゲットを示した。しかし、Ｃｕ−Ｉｎ−Ｇａ−Ｓｅ合金焼結体はスパッタリングターゲットには限られず、他の用途に用いることも可能である。
Claims (9)
- Ｉｎ粉末とＳｅ粉末を混合してＩｎ及びＳｅ混合粉末を作製し、
不活性ガス雰囲気下で、Ｉｎ及びＳｅの融点以上に加熱された加熱部に前記Ｉｎ及びＳｅ混合粉末を逐次的に投入する
Ｉｎ−Ｓｅ合金粉末の製造方法。 - Ｉｎ粉末とＳｅ粉末を混合してＩｎ及びＳｅ混合粉末を作製し、
不活性ガス雰囲気下で、Ｉｎ及びＳｅの融点以上に加熱された加熱部に前記Ｉｎ及びＳｅ混合粉末を逐次的に投入してＩｎ−Ｓｅ合金粉末を作製し、
前記Ｉｎ−Ｓｅ合金粉末を焼結する
Ｉｎ−Ｓｅ合金焼結体の製造方法。 - Ｇａ粉末とＳｅ粉末を混合してＧａ及びＳｅ混合粉末を作製し、
不活性ガス雰囲気下で、Ｇａ及びＳｅの融点以上に加熱された加熱部に前記Ｇａ及びＳｅ混合粉末を逐次的に投入する
Ｇａ−Ｓｅ合金粉末の製造方法。 - Ｇａ粉末とＳｅ粉末を混合してＧａ及びＳｅ混合粉末を作製し、
不活性ガス雰囲気下で、Ｇａ及びＳｅの融点以上に加熱された加熱部に前記Ｇａ及びＳｅ混合粉末を逐次的に投入してＧａ−Ｓｅ合金粉末を作製し、
前記Ｇａ−Ｓｅ合金粉末を焼結する
Ｇａ−Ｓｅ合金焼結体の製造方法。 - Ｉｎ粉末、Ｇａ粉末及びＳｅ粉末を混合してＩｎ、Ｇａ及びＳｅ混合粉末を作製し、
不活性ガス雰囲気下で、Ｉｎ、Ｇａ及びＳｅの融点以上に加熱された加熱部に前記Ｉｎ、Ｇａ及びＳｅ混合粉末を逐次的に投入する
Ｉｎ−Ｇａ−Ｓｅ合金粉末の製造方法。 - Ｉｎ粉末、Ｇａ粉末及びＳｅ粉末を混合してＩｎ、Ｇａ及びＳｅ混合粉末を作製し、
不活性ガス雰囲気下で、Ｉｎ、Ｇａ及びＳｅの融点以上に加熱された加熱部に前記Ｉｎ、Ｇａ及びＳｅ混合粉末を逐次的に投入してＩｎ−Ｇａ−Ｓｅ合金粉末を作製し、
前記Ｉｎ−Ｇａ−Ｓｅ合金粉末を焼結する
Ｉｎ−Ｇａ−Ｓｅ合金焼結体の製造方法。 - Ｉｎ粉末とＳｅ粉末を、Ｉｎの全量がＳｅと合金化する割合で混合してＩｎ及びＳｅ混合粉末を作製し、
不活性ガス雰囲気下で、Ｉｎ及びＳｅの融点以上に加熱された加熱部に前記Ｉｎ及びＳｅ混合粉末を逐次的に投入してＩｎ−Ｓｅ合金粉末を作製し、
Ｇａの全量がＣｕと合金化しているＣｕ−Ｇａ合金粉末を作製し、
前記Ｉｎ−Ｓｅ合金粉末と前記Ｃｕ−Ｇａ合金粉末にＣｕ粉末とＳｅ粉末を加えて混合することでＩｎ−Ｓｅ、Ｃｕ−Ｇａ、Ｃｕ及びＳｅ混合粉末を作製し、
前記Ｉｎ−Ｓｅ、Ｃｕ−Ｇａ、Ｃｕ及びＳｅ混合粉末を焼成する
Ｃｕ−Ｉｎ−Ｇａ−Ｓｅ合金粉末の製造方法。 - Ｉｎ粉末とＳｅ粉末を、Ｉｎの全量がＳｅと合金化する割合で混合してＩｎ及びＳｅ混合粉末を作製し、
不活性ガス雰囲気下で、Ｉｎ及びＳｅの融点以上に加熱された加熱部に前記Ｉｎ及びＳｅ混合粉末を逐次的に投入してＩｎ−Ｓｅ合金粉末を作製し、
Ｇａの全量がＣｕと合金化しているＣｕ−Ｇａ合金粉末を作製し、
前記Ｉｎ−Ｓｅ合金粉末と前記Ｃｕ−Ｇａ合金粉末にＣｕ粉末とＳｅ粉末を加えて混合することでＩｎ−Ｓｅ、Ｃｕ−Ｇａ、Ｃｕ及びＳｅ混合粉末を作製し、
前記Ｉｎ−Ｓｅ、Ｃｕ−Ｇａ、Ｃｕ及びＳｅ混合粉末を焼成してＣｕ−Ｉｎ−Ｇａ−Ｓｅ合金粉末を作製し、
前記Ｃｕ−Ｉｎ−Ｇａ−Ｓｅ合金粉末を焼結する
Ｃｕ−Ｉｎ−Ｇａ−Ｓｅ合金焼結体の製造方法。 - 請求項８に記載のＣｕ−Ｉｎ−Ｇａ−Ｓｅ合金焼結体の製造方法であって、
前記Ｃｕ−Ｉｎ−Ｇａ−Ｓｅ合金焼結体をターゲット形状に加工する工程をさらに有する
Ｃｕ−Ｉｎ−Ｇａ−Ｓｅ合金焼結体の製造方法。
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