JP6028714B2 - Ｃｕ−Ｇａ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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Description
本発明は、ＣＩＧＳ（Ｃｕ−Ｉｎ−Ｇａ−Ｓｅ）太陽電池の光吸収層の形成に使用されるＣｕ−Ｇａ合金スパッタリングターゲットの製造方法に関するものである。
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いる。主に、結晶系Ｓｉの太陽電池が使用されているが、供給面やコストの問題から、変換効率の高いＣＩＧＳ（Ｃｕ−Ｉｎ−Ｇａ−Ｓｅ）系の太陽電池が注目されている。
ＣＩＧＳ太陽電池は、基本構造として、ソーダライムガラス基板の上に形成された裏面電極となるＭｏ電極層と、このＭｏ電極層の上に形成された光吸収層となるＣｕ−Ｉｎ−Ｇａ−Ｓｅ四元系合金膜と、このＣｕ−Ｉｎ−Ｇａ−Ｓｅ四元系合金膜からなる光吸収層の上に形成されたＺｎＳ、ＣｄＳ等からなるバッファ層と、このバッファ層の上に形成された透明電極とを備える。
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は、蒸着法が知られているが、より広い面積で均一な膜を得るために、スパッタ法によって形成する方法が提案されている。
スパッタ法としては、例えば、先ず、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合金スパッタリングターゲットを使用してスパッタすることによりＣｕ−Ｇａ合金膜を成膜し、得られたＩｎ膜およびＣｕ−Ｇａ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ある。
このスパッタ法により形成されたＣｕ−Ｉｎ−Ｇａ−Ｓｅ四元系合金膜の品質は、Ｃｕ−Ｇａ合金スパッタリングターゲットの品質に大きく依存するため、高品質なＣｕ−Ｇａ合金スパッタリングターゲットを用いることが望まれている。
Ｃｕ−Ｇａ合金スパッタリングターゲットの製造方法としては、粉末焼結法が知られている。
例えば、特許文献１には、高Ｇａ含有Ｃｕ−Ｇａ合金粉末と、純Ｃｕまたは低Ｇａ含有Ｃｕ−Ｇａ合金粉末とを配合してホットプレス法にて２００℃といった低い温度で焼結し、高Ｇａ含有Ｃｕ−Ｇａ二元系合金粒の周囲を低Ｇａ含有Ｃｕ−Ｇａ二元系合金粒界相で包囲された二相共存組織のスパッタリングターゲットを製造する方法が記載されている。２００℃といった低温で焼結しているのは、焼結時に液相が出現するのを避けるためであるが、低温で焼結しているため、ターゲットの密度が上がらず相対密度の低いターゲットになる。また、２００℃での焼結ではターゲット中に高Ｇａ合金であるＣｕＧａ２相が残存してしまうが、ＣｕＧａ２は脆いため、ターゲット中に残存するとターゲットの強度が弱まるといった問題がある。
また、特許文献２にも、高Ｇａ含有Ｃｕ−Ｇａ合金粉末と、純Ｃｕまたは低Ｇａ含有Ｃｕ−Ｇａ合金粉末とを配合してホットプレス法または熱間静水等方圧成形法（ＨＩＰ法）により焼結する技術が開示されている。特許文献２では、高Ｇａ含有Ｃｕ−Ｇａ合金粉末のＧａ上限を４５原子％以下に設定して焼結時の液相の出現を抑制することで、特許文献１よりも高温での焼結を実現している。
また、特許文献３には、Ｃｕ粉末とＧａとを混合撹拌して得られたＣｕ−Ｇａ合金粉末をプレス成形し、この成形体を真空中で４００℃〜８００℃で焼結する方法が開示されているが、このような常圧焼結法では高密度の焼結体が得られていない。
すなわち、特許文献１や特許文献２に記載のホットプレス法やＨＩＰ法といった加圧焼結法は高コストの製造方法であり、特許文献３に記載の常圧焼結法のような安価な製法で焼結体を得ることが求められている。しかしながら、常圧焼結法では、高密度の焼結体が得られないという問題がある。
本発明は上記のような事情に着目してなされたものであり、常圧焼結法による高密度のＣｕ−Ｇａ合金スパッタリングターゲットを得ることができる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ことである。
上記課題を解決するため、本発明者が鋭意検討した結果、ホットプレス法では高密度の焼結体を得るために焼結中の液相の出現を避けていたが、常圧焼結法では焼結中に液相を出現させることにより、むしろ空孔が減り、焼結体が高密度化することを見出し、本発明に至った。
すなわち、本発明のＣｕ−Ｇａ合金スパッタリングターゲットの製造方法は、外周部がＣｕＧａ２相および／またはＣｕ９Ｇａ４（γ２、γ３）相からなり、中心部が前記外周部よりもＧａ濃度の低いＣｕＧａ合金相および／またはＧａが固溶したＣｕ相および／または純Ｃｕ相からなり、平均Ｇａ濃度が３２原子％〜４０原子％のＣｕ−Ｇａ合金粉末を平均粒径（Ｄ５０）が１０μｍ〜４５μｍになるように粉砕した後、冷間静水等方圧成形し、その後、真空、不活性ガスまたは還元雰囲気中で４５０℃以上７００℃以下で常圧焼結法により焼結することを特徴としている。
また、本発明のＣｕ−Ｇａ合金スパッタリングターゲットの製造方法の別の態様は、外周部がＣｕＧａ２相および／またはＣｕ９Ｇａ４（γ２、γ３）相からなり、中心部が前記外周部よりもＧａ濃度の低いＣｕＧａ合金相および／またはＧａが固溶したＣｕ相および／または純Ｃｕ相からなり、平均Ｇａ濃度が３２原子％〜４０原子％で、平均粒径（Ｄ５０）が１０μｍ〜４５μｍのＣｕ−Ｇａ合金粉末を冷間静水等方圧成形し、その後、真空、不活性ガスまたは還元雰囲気中で４５０℃以上７００℃以下で常圧焼結法により焼結することを特徴としている。
本発明では、常圧焼結法であっても、焼結中に液相を出現させて焼結体内の空孔を減少させることができるため、高密度化の焼結体を得ることができる。
以下に、本発明を適用したＣｕ−Ｇａ合金スパッタリングターゲットの製造方法について詳細に説明する。なお、本発明は、特に限定がない限り、以下の詳細な説明に限定されるものではない。
＜Ｃｕ−Ｇａ合金スパッタリングターゲット＞
先ず、本発明を適用したＣｕ−Ｇａ合金スパッタリングターゲットの製造方法により得られるＣｕ−Ｇａ合金スパッタリングターゲットについて説明する。Ｃｕ−Ｇａ合金スパッタリングターゲットは、Ｃｕ−Ｇａ合金粉末を原料として常圧焼結法により製造することができる。
先ず、本発明を適用したＣｕ−Ｇａ合金スパッタリングターゲットの製造方法により得られるＣｕ−Ｇａ合金スパッタリングターゲットについて説明する。Ｃｕ−Ｇａ合金スパッタリングターゲットは、Ｃｕ−Ｇａ合金粉末を原料として常圧焼結法により製造することができる。
このＣｕ−Ｇａ合金粉末としては、外周部がＣｕＧａ２相および／またはＣｕ９Ｇａ４（γ２、γ３）相からなり、中心部が外周部よりもＧａ濃度の低いＣｕＧａ合金相および／またはＧａが固溶したＣｕ相および／または純Ｃｕ相からなり、平均Ｇａ濃度が３２原子％〜４０原子％のＣｕ−Ｇａ合金粉末を平均粒径（Ｄ５０）が１０μｍ〜４５μｍになるように粉砕したもの、または外周部がＣｕＧａ２相および／またはＣｕ９Ｇａ４（γ２、γ３）相からなり、中心部が外周部よりもＧａ濃度の低いＣｕＧａ合金相および／またはＧａが固溶したＣｕ相および／または純Ｃｕ相からなり、平均Ｇａ濃度が３２原子％〜４０原子％で、平均粒径（Ｄ５０）が１０μｍ〜４５μｍのＣｕ−Ｇａ合金粉末を用いることができる。
Ｃｕ−Ｇａ合金スパッタリングターゲットは、このＣｕ−Ｇａ合金粉末を焼結して得られたものであり、焼結の際にＣｕＧａ２相および／またはＣｕ９Ｇａ４（γ２、γ３）相が液相となって空孔に入り込むことで、高密度となっている。Ｃｕ−Ｇａ合金スパッタリングターゲットは、相対密度が９５％以上の高密度のものである。
＜１．Ｃｕ−Ｇａ合金粉末の製造方法＞
先ず、Ｃｕ−Ｇａ合金粉末の製造方法について説明する。
先ず、Ｃｕ−Ｇａ合金粉末の製造方法について説明する。
ここで作製するＣｕ−Ｇａ合金粉末は、後工程である焼結を促進するために、平均粒径（Ｄ５０）が１０μｍ〜４５μｍである。Ｃｕ−Ｇａ合金粉末の平均粒径（Ｄ５０）が４５μｍを超える場合には、焼結が進まず、Ｃｕ−Ｇａ合金スパッタリングターゲットの相対密度が低くなってしまう。また、平均粒径（Ｄ５０）が１０μｍ未満のＣｕ−Ｇａ合金粉末は、Ｃｕ−Ｇａ合金粉末を得るための出発原料であるＣｕ粉末の粒径を細かくしたり、後述するように、合金化後にＣｕ−Ｇａ合金粉末を微細に粉砕する必要があるため、別途粉砕工程を必要とし、製造工程が煩雑になるだけでなく、Ｃｕ−Ｇａ合金粉末が高コストになり、経済的な利点が無い。平均粒径（Ｄ５０）が１０μｍ〜４５μｍの範囲では、Ｃｕ−Ｇａ合金スパッタリングターゲットの相対密度は９５％以上となって、スパッタ中のアークが低減される。Ｃｕ−Ｇａ合金粉末の平均粒径（Ｄ５０）は、後述するＣｕ粉末の粒径や粉砕によって調整する。
Ｃｕ−Ｇａ合金粉末の平均粒径は、合金粉末の粒度分布をレーザー回折法で測定し、小径側から存在比率（体積基準）を積算して、その値が全粒径に亘った存在比率の積算値の半分になる粒径（Ｄ５０）である。
（原料）
Ｃｕ−Ｇａ合金粉末の原料としては、Ｃｕ粉末およびＧａが用いられる。Ｃｕ粉末およびＧａの純度は、Ｃｕ−Ｇａ合金スパッタリングターゲットから形成されるＣＩＧＳ光吸収層の特性に影響を与えないように適宜選択される。
Ｃｕ−Ｇａ合金粉末の原料としては、Ｃｕ粉末およびＧａが用いられる。Ｃｕ粉末およびＧａの純度は、Ｃｕ−Ｇａ合金スパッタリングターゲットから形成されるＣＩＧＳ光吸収層の特性に影響を与えないように適宜選択される。
Ｃｕ粉末は、例えば、電解法またはアトマイズ法により製造される電解Ｃｕ粉またはアトマイズＣｕ粉を使用することができる。電解Ｃｕ粉は、硫酸銅溶液等の電解液中で電気分解により陰極に海綿状または樹枝状の形状のＣｕを析出させて製造される。アトマイズＣｕ粉は、ガスアトマイズ法、水アトマイズ法、遠心アトマイズ法、メルトエクストラクション法等により球状または不定形の形状のＣｕ粉末が製造される。なお、Ｃｕ粉末は、これらの方法以外で製造されたものを使用してもよい。
Ｃｕ粉末の平均粒径（Ｄ５０）は、５μｍ〜１５０μｍであることが好ましい。ＣｕＧａ合金化後にＣｕ−Ｇａ合金粉末を粉砕しないでそのまま用いる場合は、Ｃｕ粉末の平均粒径（Ｄ５０）を５μｍ〜２３μｍとし、ＣｕＧａ合金化後にＣｕ−Ｇａ合金粉末を粉砕する場合はＣｕ粉末の平均粒径（Ｄ５０）は２３μｍを越え、１５０μｍ以下とする。
Ｃｕ粉末の平均粒径（Ｄ５０）が５μｍ未満の場合には、粉末自体が高価な上、Ｃｕ粉末の飛散防止のための特別な取り扱いが必要になるとともに、Ｃｕ粉末のかさ容量が増加して合金粉末製造装置が大型化し、高額な装置が必要となる。なお、Ｃｕ粉末の平均粒径（Ｄ５０）が５μｍ以上であれば、合金化後のＣｕ−Ｇａ合金粉末の平均粒径（Ｄ５０）は１０μｍ以上となる。
Ｃｕ粉末の平均粒径（Ｄ５０）が１５０μｍを越える場合には、Ｇａが被覆しなければならないＣｕ粉末の比表面積（ＢＥＴ法）が減少して、Ｃｕ粉末をＧａで被覆するのに必要となるＧａの量も減少し、そのため、余剰となった未反応のＧａの液相が残るため、Ｇａを有効に利用することができない。そのため、Ｇａの拡散の進行も遅くなり、Ｃｕ芯が多く存在し、粉砕してもＣｕ−Ｇａ合金粉末の平均粒径（Ｄ５０）を４５μｍ以下にするのが困難となってしまう。Ｃｕ−Ｇａ合金粉末の平均粒径（Ｄ５０）が４５μｍを超えると、粉末同士の接触面積は小さくなり、焼結が進まず、Ｃｕ−Ｇａ合金スパッタリングターゲットの空孔率が高くなり、Ｃｕ−Ｇａ合金スパッタリングターゲットの密度が低くなってしまう。
したがって、Ｃｕ粉末の平均粒径（Ｄ５０）を５μｍ〜１５０μｍとすることによって、Ｃｕ粉末の飛散防止の措置をとる必要がなく、合金粉末製造装置の大型化を防止でき、また未反応のＧａの液相を少なくでき、Ｇａを有効に利用することができる。
なお、Ｃｕ粉末の平均粒径は、Ｃｕ粉末の粒度分布をレーザー回折法で測定し、小径側から存在比率（体積基準）を積算して、その値が全粒径に亘った存在比率の積算値の半分になる粒径（Ｄ５０）である。
Ｇａは、融点が低い金属（融点：２９．７８℃）であり、加熱により容易に融解する。融解したＧａは、Ｃｕ粉末を被覆して二元系合金化する。Ｇａの形状には、制限はないが、小片であると秤量が容易である。Ｇａ小片は、Ｇａを室温近傍で溶解して鋳造し、鋳造物を砕いて得ることができる。Ｇａは、低い温度で液体になるので、配合するＧａの平均粒径（サイズ）については、Ｃｕ−Ｇａ合金粉末の平均粒径の観点からは制限されない。したがって、Ｇａは、配合のための秤量のしやすさや、ハンドリングに容易な形状を選べばよい。
（配合）
Ｃｕ粉末とＧａとは、原子量比で６８：３２〜６０：４０の割合で配合する。Ｇａ量が３２原子％以上であることにより、ＧａによるＣｕ粉末の均一被覆が可能となると共に、Ｃｕ−Ｇａ合金粉末の外周部が低融点のＣｕＧａ２相および／またはＣｕ９Ｇａ４（γ２、γ３）相からなり、得られた粉末を焼結した際に均一な合金組織にすることが可能となる。また、Ｇａ量が４０原子％以下であることにより、Ｃｕ粉末の間に存在する多量のＧａによってＣｕ粉末同士が結合して塊状になるのを防ぐことができ、Ｃｕ−Ｇａ合金粉末の収率を向上させることができる。
Ｃｕ粉末とＧａとは、原子量比で６８：３２〜６０：４０の割合で配合する。Ｇａ量が３２原子％以上であることにより、ＧａによるＣｕ粉末の均一被覆が可能となると共に、Ｃｕ−Ｇａ合金粉末の外周部が低融点のＣｕＧａ２相および／またはＣｕ９Ｇａ４（γ２、γ３）相からなり、得られた粉末を焼結した際に均一な合金組織にすることが可能となる。また、Ｇａ量が４０原子％以下であることにより、Ｃｕ粉末の間に存在する多量のＧａによってＣｕ粉末同士が結合して塊状になるのを防ぐことができ、Ｃｕ−Ｇａ合金粉末の収率を向上させることができる。
（合金化）
上述した原子量比でＣｕ粉末とＧａとが配合された混合粉末を、真空または不活性ガス雰囲気中で１１０℃以上３５０℃以下の温度で撹拌して合金化する。雰囲気としては、真空が好ましく、具体的には、上述した原子量比で秤量したＣｕ粉末とＧａ小片を、混合装置に投入し、雰囲気を真空にした後、加熱手段で１１０℃以上３５０℃以下の範囲で温度を制御し、撹拌機で撹拌することにより、Ｃｕ粉末とＧａとを混合し、Ｃｕ粉末の外周部および内部にＧａが分散したＣｕ−Ｇａ二元系合金粉末を作製する。
上述した原子量比でＣｕ粉末とＧａとが配合された混合粉末を、真空または不活性ガス雰囲気中で１１０℃以上３５０℃以下の温度で撹拌して合金化する。雰囲気としては、真空が好ましく、具体的には、上述した原子量比で秤量したＣｕ粉末とＧａ小片を、混合装置に投入し、雰囲気を真空にした後、加熱手段で１１０℃以上３５０℃以下の範囲で温度を制御し、撹拌機で撹拌することにより、Ｃｕ粉末とＧａとを混合し、Ｃｕ粉末の外周部および内部にＧａが分散したＣｕ−Ｇａ二元系合金粉末を作製する。
Ｃｕ−Ｇａ合金粉末は、次のような過程を経て形成されるものと考えられる。融点を超えて液体となったＧａは、混合のせん断運動によって小さな液滴になりながらＣｕ粉末間に均一に分散する。分散したＧａ液滴は、Ｃｕ粉末の周囲に付着し、Ｃｕ粉末とＧａ液滴が接触するとＣｕ粉末にＧａの拡散が始まり、Ｇａ濃度が高まるともにＣｕＧａ金属間化合物を生成しながら合金化反応が進行する。
このとき、Ｃｕ−Ｇａ合金粉末の外周部は、Ｇａ濃度の高いＣｕＧａ金属間化合物層であるＣｕＧａ２（θ）相および／またはＣｕ９Ｇａ４（γ２、γ３）相で、中心部は、Ｇａ濃度が２０．５原子％〜２２．５原子％のζ相や、Ｇａ濃度が２９．８原子％〜３７．４原子％のγ１相といった外周部よりもＧａ濃度の低いＣｕＧａ合金相、Ｇａを固溶したＣｕ相または純Ｃｕ相となる。
Ｃｕ−Ｇａ合金粉末の合金化の温度を１１０℃以上３５０℃以下の範囲に制御することで、Ｃｕ−Ｇａ合金粉末の外周部をＣｕＧａ２（θ）相やＣｕ９Ｇａ４（γ２、γ３）相に形成することができ、また、中心部をＣｕ９Ｇａ４（γ１）相、Ｃｕ３Ｇａ（ζ）相、Ｇａが固溶したＣｕ相、純Ｃｕ相に形成することができる。なお、一般的には、撹拌温度が２５４℃以上の場合には、θ相の融点を超えるのでθ相からＧａが溶出し、γ３相（Ｇａ:３７．５原子％〜４２．７原子％）やγ２相（Ｇａ：３３．９原子％〜３７．７原子％）に変態する。
また、Ｃｕ−Ｇａ合金粉末の合金化を、真空雰囲気中やＡｒ等の不活性ガス雰囲気中等で行うことで、Ｃｕ−Ｇａ合金粉末内の酸素の含有量を抑制することができる。
Ｃｕ粉末とＧａとの混合は、均一な合金化反応の進行に有効である。また、混合のせん断運動は、粉同士の固着による塊状物の生成も抑制していると思われる。塊状物が生成してしまうと、ホットプレス等の焼結工程において、焼結体中に空孔が生成し、密度が不均一になってしまう。
Ｃｕ粉末とＧａの混合および合金化のための加熱には、容器内を撹拌羽根や撹拌ブレード等の撹拌機が運動する混合装置を使用することができる。また、円筒、ダブルコーン、ツインシェル等の回転容器型の混合装置を使用してもよい。また、容器の内部にボールを投入して混合を強化してもよい。
容器材質は、加熱に対する耐熱性と、ＧａおよびＣｕ−Ｇａ合金の付着抑制の観点から選ばれる。容器としては、例えば、ホウケイ酸ガラス、石英ガラス等のガラス容器、アルミナやジルコニア等のセラミックス容器、テフロン（登録商標）樹脂容器、テフロン（登録商標）被覆容器、ホーロー容器等が使用できる。
このようにして作製されたＣｕ−Ｇａ合金粉末は、強度や成形性等に優れていると共に、作製温度が低温であるがゆえに作製に用いる装置が簡便となるため、安価に合金粉末を作製できるという利点を有する。
以上のようなＣｕ−Ｇａ合金粉末の製造方法では、Ｃｕ粉末とＧａとが原子量比６８：３２〜６０：４０の割合で配合され、１１０℃以上３５０℃以下の範囲で、且つ真空中または不活性ガス雰囲気中で加熱して合金化することによって、優れた成形性を有するＣｕ−Ｇａ合金粉末が得られる。また、撹拌温度によって得られる合金相を調整することも可能である。
Ｃｕ−Ｇａ合金相の特定には、粉末を樹脂で埋め込み断面研磨し、ＥＰＭＡ（Electron Probe Micro Analyser）を用いた定性分析により知ることができる。
（粉砕）
合金化工程で得られたＣｕ−Ｇａ合金粉末の平均粒径が１０μｍ〜４５μｍである場合には、この粉砕工程を経ることなしに、Ｃｕ−Ｇａ合金スパッタリングターゲット製造工程に投入することができる。また、平均粒径が４５μｍを超える場合は、以下に説明する粉砕工程でＣｕ−Ｇａ合金粉末の粒径を調整する。
合金化工程で得られたＣｕ−Ｇａ合金粉末の平均粒径が１０μｍ〜４５μｍである場合には、この粉砕工程を経ることなしに、Ｃｕ−Ｇａ合金スパッタリングターゲット製造工程に投入することができる。また、平均粒径が４５μｍを超える場合は、以下に説明する粉砕工程でＣｕ−Ｇａ合金粉末の粒径を調整する。
Ｃｕ−Ｇａ合金化物の粉砕の雰囲気は、大気中またはＡｒ等の不活性ガス雰囲気が好ましい。粉砕を行う装置としては、ボールミルを使用することができる。ボールミルに使用するボールは、Ａｌ２Ｏ３、ＺｒＯ２、ＳＵＳボールやテフロン（登録商標）を被覆したＳＵＳボールを使用でき、直径は５ｍｍ〜２０ｍｍ程度である。また、ボールミルを使用する場合には、回転数５０ｒｐｍ〜２５０ｒｐｍ程度である。
ボールミルの他に、粉砕には、ジェットミルやハンマーミル等を用いることができる。また、Ｃｕ粉末とＧａの合金化の際の撹拌で使用したビーカーに、ボールを入れて羽根を回転させて粉砕することもできる。
このように、Ｃｕ−Ｇａ合金化物を粉砕することで、Ｃｕ−Ｇａ合金粉末の平均粒径を１０μｍ〜４５μｍに調整することができ、高密度なＣｕ−Ｇａ合金スパッタリングターゲットを作製することができる。
＜２．Ｃｕ−Ｇａ合金スパッタリングターゲットの製造方法＞
次に、上述したＣｕ−Ｇａ合金粉末を用いたＣｕ−Ｇａ合金スパッタリングターゲットの製造方法について説明する。
次に、上述したＣｕ−Ｇａ合金粉末を用いたＣｕ−Ｇａ合金スパッタリングターゲットの製造方法について説明する。
（成形）
先ず、Ｃｕ−Ｇａ合金粉末をゴム型に給粉する。ゴム型の形状に制限はなく、平板タイプのものでも、円筒系タイプのものでも適用可能である。
先ず、Ｃｕ−Ｇａ合金粉末をゴム型に給粉する。ゴム型の形状に制限はなく、平板タイプのものでも、円筒系タイプのものでも適用可能である。
成形工程では、Ｃｕ−Ｇａ合金粉末を、３００ＭＰａ以上の圧力で加圧成形して、成形体を得る。３００ＭＰａより低い圧力では、粒子間に存在する空孔を除去することが困難となり、焼結体の密度低下をもたらす。また、成形体強度も低くなるため、安定した製造が困難となる。加圧成形には、高圧力が得られる冷間静水等方圧プレス（ＣＩＰ：Cold Isostatic Press）を用いることが望ましい。
（焼結）
焼結は、常圧焼結法（真空焼結を含む）により行う。具体的には、真空中、不活性ガス雰囲気、または還元雰囲気中において行うのが望ましい。Ｃｕ−Ｇａ合金粉末の焼結を、真空中、不活性ガス雰囲気、または還元雰囲気中で行うことにより、Ｃｕ−Ｇａ合金粉末の焼結体の酸素含有量を低減することができる。
焼結は、常圧焼結法（真空焼結を含む）により行う。具体的には、真空中、不活性ガス雰囲気、または還元雰囲気中において行うのが望ましい。Ｃｕ−Ｇａ合金粉末の焼結を、真空中、不活性ガス雰囲気、または還元雰囲気中で行うことにより、Ｃｕ−Ｇａ合金粉末の焼結体の酸素含有量を低減することができる。
また、焼結工程では、Ｇａ濃度によって焼結温度を調整しながら、４５０℃以上７００℃以下の温度範囲で焼結する。焼結温度が４５０℃未満では、焼結体の密度が高くならず、好ましくない。また、焼結温度が７００℃を超えると、焼結時に液相が多く出現し、焼結体から流れ出すことがあるため、高密度の焼結体が得難くなるとともに、場合によっては焼結炉の炉床板と固着することがあり、好ましくない。
したがって、焼結工程では、上述した特定のＣｕ−Ｇａ合金粉末を用い、常圧焼結法において、真空中、不活性ガス雰囲気、または還元雰囲気中で、且つ４５０℃以上７００℃以下の温度範囲に制御して焼結を行うことで、液相を適度に出現させ、この液相が成形体の空孔に入り込むようになる。その結果、焼結体を高密度化することができる。
（仕上げ）
焼結後に、仕上げ処理を行う。仕上げは、ＣｕＧａ合金の焼結体の表面を研削により平面にし、Ｃｕ製のバッキングプレートにボンディングする。
焼結後に、仕上げ処理を行う。仕上げは、ＣｕＧａ合金の焼結体の表面を研削により平面にし、Ｃｕ製のバッキングプレートにボンディングする。
（評価）
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は、得られたＣｕ−Ｇａ合金スパッタリングターゲットについて、スパッタリング装置を用いてアーク放電の有無により、Ｃｕ−Ｇａ合金スパッタリングターゲットの性能の評価を行う。具体的には、スパッタ装置に取り付け、１．０×１０−４Ｐａ以下まで真空排気した後、Ａｒガス（純度：９９．９９％）を導入して、Ａｒガス圧０．５Ｐａ、ＤＣ１００Ｗの条件でスパッタし、スパッタ膜を成膜した。マイクロアークモニター（ランドマークテクノロジー社製）を用いて１分間平均の異常放電を計数する。
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は、得られたＣｕ−Ｇａ合金スパッタリングターゲットについて、スパッタリング装置を用いてアーク放電の有無により、Ｃｕ−Ｇａ合金スパッタリングターゲットの性能の評価を行う。具体的には、スパッタ装置に取り付け、１．０×１０−４Ｐａ以下まで真空排気した後、Ａｒガス（純度：９９．９９％）を導入して、Ａｒガス圧０．５Ｐａ、ＤＣ１００Ｗの条件でスパッタし、スパッタ膜を成膜した。マイクロアークモニター（ランドマークテクノロジー社製）を用いて１分間平均の異常放電を計数する。
以上のように、Ｃｕ−Ｇａ合金スパッタリングターゲットの製造方法では、外周部がＣｕＧａ２相および／またはＣｕ９Ｇａ４（γ２、γ３）相からなり、中心部が外周部よりもＧａ濃度の低いＣｕＧａ合金相および／またはＧａが固溶したＣｕ相および／または純Ｃｕ相からなり、平均Ｇａ濃度が３２原子％〜４０原子％のＣｕ−Ｇａ合金粉末を平均粒径（Ｄ５０）が１０μｍ〜４５μｍになるように粉砕したもの、または外周部がＣｕＧａ２相および／またはＣｕ９Ｇａ４（γ２、γ３）相からなり、中心部が外周部よりもＧａ濃度の低いＣｕＧａ合金相および／またはＧａが固溶したＣｕ相および／または純Ｃｕ相からなり、平均Ｇａ濃度が３２原子％〜４０原子％で、平均粒径（Ｄ５０）が１０μｍ〜４５μｍのＣｕ−Ｇａ合金粉末とし、加圧成形し、常圧焼結することにより、高密度な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。
すなわち、本発明においては、ホットプレス法やＨＩＰ法等の加圧焼結法ではなく、常圧焼結法により、Ｃｕ−Ｇａ合金粉末の焼結体を製造するため、焼結中に低融点のＣｕＧａ２相および／またはＣｕ９Ｇａ４（γ２、γ３）相が液相となり、成形体の空孔に液相が入り込むことによって、高密度化が促進され、焼結体の相対密度を高めることができる。その結果、高密度な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。
また、常圧焼結法では、焼結時に型を使用することなく一度に大量枚数の焼結体を焼結することができるため、生産性を向上させることができると共に、低コストで焼結体を製造することができるという利点もある。
次に、本発明のＣｕ−Ｇａ合金スパッタリングターゲットの製造方法を、実施例により更に詳しく説明するが、本発明は、これらの実施例に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種々変更を加えることができる。なお、以下に示す表１、表２および表３には、実施例１〜１１および比較例１〜５におけるＣｕ−Ｇａ合金作製工程、成形・焼結工程およびスパッタ評価の各条件および評価結果をまとめた。
（実施例１）
（合金粉作製工程）
合金粉作製工程では、平均粒径（Ｄ５０）が１００μｍのＣｕ粉末とＧａとを、Ｇａ濃度が３２原子％となるように、Ｃｕ粉末１９７８ｇおよびＧａ１０２２ｇを用意し、２５０℃に加熱し、真空雰囲気（２００Ｐａ以下）中で、６０分混合撹拌し、ＣｕおよびＧａを合金化した。得られたＣｕ−Ｇａ合金粉末を樹脂に埋め込み、断面研磨を行った後、ＥＰＭＡで分析したところ、γ３相、γ２相、γ１相、Ｃｕ固溶体相、および純Ｃｕ相の存在を確認した。
（合金粉作製工程）
合金粉作製工程では、平均粒径（Ｄ５０）が１００μｍのＣｕ粉末とＧａとを、Ｇａ濃度が３２原子％となるように、Ｃｕ粉末１９７８ｇおよびＧａ１０２２ｇを用意し、２５０℃に加熱し、真空雰囲気（２００Ｐａ以下）中で、６０分混合撹拌し、ＣｕおよびＧａを合金化した。得られたＣｕ−Ｇａ合金粉末を樹脂に埋め込み、断面研磨を行った後、ＥＰＭＡで分析したところ、γ３相、γ２相、γ１相、Ｃｕ固溶体相、および純Ｃｕ相の存在を確認した。
得られたＣｕ−Ｇａ合金粉末をポリエチレン製の１０Ｌ容器に入れ、直径１０ｍｍφのＺｒＯ２ボールを、Ｃｕ−Ｇａ合金粉末と同質量入れ、３時間、ボールミルで混合・粉砕を行った。得られた粉砕合金粉末の平均粒径（Ｄ５０）は４５μｍであった。
（成形・焼結工程）
粉砕合金粉末を２２０ｍｍ×３３０ｍｍ×２５ｍｍのゴム型に敷き詰め、３００ＭＰａの圧力でＣＩＰ成形し、成形体を得た。得られた成形体を６００℃、Ａｒ雰囲気にて２４時間焼結し、焼結体を作製した。
粉砕合金粉末を２２０ｍｍ×３３０ｍｍ×２５ｍｍのゴム型に敷き詰め、３００ＭＰａの圧力でＣＩＰ成形し、成形体を得た。得られた成形体を６００℃、Ａｒ雰囲気にて２４時間焼結し、焼結体を作製した。
焼結体を研磨し、ＥＰＭＡ分析したところ、γ１相（Ｃｕ９Ｇａ４）単相の存在を確認した。また、Ｇａ濃度は３２原子％であった。
光学顕微鏡により得た画像を、画像解析ソフトＩｍａｇｅＪを使用して焼結体の空隙率を求めたところ、４．８２％であり、相対密度は９５％であった。なお、相対密度は１００％から空隙率を差し引いた値とした。
（スパッタ評価）
焼結体をＣｕ製バッキングプレートに接合してターゲットを作製し、スパッタ装置（アルバック製ＳＨ４５０）に取り付けた。スパッタ電源にはＤＣ電源を用いた。
焼結体をＣｕ製バッキングプレートに接合してターゲットを作製し、スパッタ装置（アルバック製ＳＨ４５０）に取り付けた。スパッタ電源にはＤＣ電源を用いた。
基板としては、２５×７６ｍｍのＮａフリーガラスを用い、到達真空度が５×１０−４Ｐａ、Ａｒガス圧が０．５Ｐａ、ＤＣ１００Ｗの条件で３０分間、スパッタ成膜した。スパッタ中のアーク放電は、マイクロアークモニター（アドバンスドテクノロジー社製）で計測した。通常、スパッタ開始直後は、ターゲット面の加工汚れ等の影響でアークが発生するので、スパッタ開始５分間はターゲット直上のシャッターを閉めたままで、基板に成膜しない状態とし、その後シャッターを開いて２５分間、基板上にスパッタ成膜した。アーク計測もシャターを開いた２５分間とした。その結果、アーク放電は発生しなかった。
（実施例２）
（合金粉作製工程）
Ｇａ濃度が３５原子％となるように、Ｃｕ粉末１８８６ｇおよびＧａ１１１４ｇを用意した以外は実施例１の条件と同様にしてＣｕおよびＧａを合金化した。得られたＣｕ−Ｇａ合金粉末を樹脂に埋め込み、断面研磨を行った後、ＥＰＭＡで分析したところ、θ相、γ３相、および純Ｃｕ相の存在を確認した。
（合金粉作製工程）
Ｇａ濃度が３５原子％となるように、Ｃｕ粉末１８８６ｇおよびＧａ１１１４ｇを用意した以外は実施例１の条件と同様にしてＣｕおよびＧａを合金化した。得られたＣｕ−Ｇａ合金粉末を樹脂に埋め込み、断面研磨を行った後、ＥＰＭＡで分析したところ、θ相、γ３相、および純Ｃｕ相の存在を確認した。
Ｃｕ−Ｇａ合金粉末を実施例１の条件と同様にしてボールミルで混合・粉砕を行った。得られた粉砕合金粉末の平均粒径（Ｄ５０）は４０μｍであった。
（成形・焼結工程）
粉砕合金粉末を用いて、５５０℃、真空中にて２４時間焼結し、焼結体を作製した。
粉砕合金粉末を用いて、５５０℃、真空中にて２４時間焼結し、焼結体を作製した。
実施例１の条件と同様にして焼結体の断面をＥＰＭＡ分析したところ、γ３相（Ｃｕ９Ｇａ４）単相の存在を確認した。また、Ｇａ濃度は３５原子％であった。
実施例１の条件と同様にして焼結体の光学顕微鏡写真の空隙率から相対密度を求めたところ、９５％であった。
（スパッタ評価）
実施例１の条件と同様にして焼結体のスパッタを行ったところ、アーク放電は発生しなかった。
実施例１の条件と同様にして焼結体のスパッタを行ったところ、アーク放電は発生しなかった。
（実施例３）
（合金粉作製工程）
Ｇａ濃度が４０原子％となるように、Ｃｕ粉末１７３３ｇおよびＧａ１２６７ｇを用意したこと以外は実施例１の条件と同様にしてＣｕおよびＧａを合金化した。得られたＣｕ−Ｇａ合金粉末を樹脂に埋め込み、断面研磨を行った後、ＥＰＭＡで分析したところ、θ相、γ２相、および純Ｃｕ相の存在を確認した。
（合金粉作製工程）
Ｇａ濃度が４０原子％となるように、Ｃｕ粉末１７３３ｇおよびＧａ１２６７ｇを用意したこと以外は実施例１の条件と同様にしてＣｕおよびＧａを合金化した。得られたＣｕ−Ｇａ合金粉末を樹脂に埋め込み、断面研磨を行った後、ＥＰＭＡで分析したところ、θ相、γ２相、および純Ｃｕ相の存在を確認した。
Ｃｕ−Ｇａ合金粉末を実施例１の条件と同様にしてボールミルで混合・粉砕を行った。得られた粉砕合金粉末の平均粒径（Ｄ５０）は１５μｍであった。
（成形・焼結工程）
粉砕合金粉末を用いて、焼結温度を５００℃にした以外は実施例１の条件と同様にして焼結体を作製した。
粉砕合金粉末を用いて、焼結温度を５００℃にした以外は実施例１の条件と同様にして焼結体を作製した。
実施例１の条件と同様にして焼結体の断面をＥＰＭＡ分析したところ、γ３相（Ｃｕ９Ｇａ４）単相の存在を確認した。また、Ｇａ濃度は４０原子％であった。
実施例１の条件と同様にして焼結体の光学顕微鏡写真の空隙率から相対密度を求めたところ、９８％であった。
（スパッタ評価）
実施例１の条件と同様にして焼結体のスパッタを行ったところ、アーク放電は発生しなかった。
実施例１の条件と同様にして焼結体のスパッタを行ったところ、アーク放電は発生しなかった。
（実施例４）
（合金粉作製工程）
Ｃｕ粉末の平均粒径を１５０μｍにしたことと、合金化温度を３５０℃、合金化時間を３０分にしたこと以外は実施例１の条件と同様にしてＣｕおよびＧａを合金化した。得られたＣｕ−Ｇａ合金粉末を樹脂に埋め込み、断面研磨を行った後、ＥＰＭＡで分析したところ、γ３相、γ２相、およびζ相の存在を確認した。
（合金粉作製工程）
Ｃｕ粉末の平均粒径を１５０μｍにしたことと、合金化温度を３５０℃、合金化時間を３０分にしたこと以外は実施例１の条件と同様にしてＣｕおよびＧａを合金化した。得られたＣｕ−Ｇａ合金粉末を樹脂に埋め込み、断面研磨を行った後、ＥＰＭＡで分析したところ、γ３相、γ２相、およびζ相の存在を確認した。
Ｃｕ−Ｇａ合金粉末を実施例１の条件と同様にしてボールミルで混合・粉砕を行った。得られた粉砕合金粉末の平均粒径（Ｄ５０）は１０μｍであった。
（成形・焼結工程）
粉砕合金粉末を用いて、６５０℃、真空中にて２４時間焼結し、焼結体を作製した。
粉砕合金粉末を用いて、６５０℃、真空中にて２４時間焼結し、焼結体を作製した。
実施例１の条件と同様にして焼結体の断面をＥＰＭＡ分析したところ、γ１相（Ｃｕ９Ｇａ４）単相の存在を確認した。また、Ｇａ濃度は３２原子％であった。
実施例１の条件と同様にして焼結体の光学顕微鏡写真の空隙率から相対密度を求めたところ、９９％であった。
（スパッタ評価）
実施例１の条件と同様にして焼結体のスパッタを行ったところ、アーク放電は発生しなかった。
実施例１の条件と同様にして焼結体のスパッタを行ったところ、アーク放電は発生しなかった。
（実施例５）
（合金粉作製工程）
Ｃｕ粉末の平均粒径を３０μｍにしたこと以外は実施例１の条件と同様にしてＣｕおよびＧａを合金化した。得られたＣｕ−Ｇａ合金粉末を樹脂に埋め込み、断面研磨を行った後、ＥＰＭＡで分析したところ、γ３相、Ｃｕ固溶体相、および純Ｃｕ相の存在を確認した。
（合金粉作製工程）
Ｃｕ粉末の平均粒径を３０μｍにしたこと以外は実施例１の条件と同様にしてＣｕおよびＧａを合金化した。得られたＣｕ−Ｇａ合金粉末を樹脂に埋め込み、断面研磨を行った後、ＥＰＭＡで分析したところ、γ３相、Ｃｕ固溶体相、および純Ｃｕ相の存在を確認した。
Ｃｕ−Ｇａ合金粉末を実施例１の条件と同様にしてボールミルで混合・粉砕を行った。得られた粉砕合金粉末の平均粒径（Ｄ５０）は２０μｍであった。
（成形・焼結工程）
粉砕合金粉末を用いて、６００℃、真空中にて２４時間焼結し、焼結体を作製した。
粉砕合金粉末を用いて、６００℃、真空中にて２４時間焼結し、焼結体を作製した。
実施例１の条件と同様にして焼結体の断面をＥＰＭＡ分析したところ、γ１相（Ｃｕ９Ｇａ４）単相の存在を確認した。また、Ｇａ濃度は３２原子％であった。
実施例１の条件と同様にして焼結体の光学顕微鏡写真の空隙率から相対密度を求めたところ、９６％であった。
（スパッタ評価）
実施例１の条件と同様にして焼結体のスパッタを行ったところ、アーク放電は発生しなかった。
実施例１の条件と同様にして焼結体のスパッタを行ったところ、アーク放電は発生しなかった。
（実施例６）
（合金粉作製工程）
実施例１の条件と同様にしてＣｕ−Ｇａ合金粉末を作製し、次いで、実施例１の条件と同様にしてＥＰＭＡでＣｕ−Ｇａ合金粉末の分析を行ったところ、γ３相、γ２相、γ１相、Ｃｕ固溶体相、純Ｃｕ相の存在を確認した。
（合金粉作製工程）
実施例１の条件と同様にしてＣｕ−Ｇａ合金粉末を作製し、次いで、実施例１の条件と同様にしてＥＰＭＡでＣｕ−Ｇａ合金粉末の分析を行ったところ、γ３相、γ２相、γ１相、Ｃｕ固溶体相、純Ｃｕ相の存在を確認した。
実施例１の条件と同様にしてＣｕ−Ｇａ合金粉末を混合・粉砕を行った。得られた粉砕合金粉末の平均粒径（Ｄ５０）は４５μｍであった。
（成形・焼結工程）
粉砕合金粉末を用いて、７００℃、Ａｒ中にて２４時間焼結し、焼結体を作製した。
粉砕合金粉末を用いて、７００℃、Ａｒ中にて２４時間焼結し、焼結体を作製した。
実施例１の条件と同様にして焼結体の断面をＥＰＭＡ分析したところ、γ１相（Ｃｕ９Ｇａ４）単相の存在を確認した。また、Ｇａ濃度は３２原子％であった。
実施例１の条件と同様にして焼結体の光学顕微鏡写真の空隙率から相対密度を求めたところ、９７％であった。
（スパッタ評価）
実施例１の条件と同様にして焼結体のスパッタを行ったところ、アーク放電は発生しなかった。
実施例１の条件と同様にして焼結体のスパッタを行ったところ、アーク放電は発生しなかった。
（実施例７）
（合金粉作製工程）
実施例１の条件と同様にしてＣｕ−Ｇａ合金粉末を作製し、次いで、実施例１の条件と同様にしてＥＰＭＡでＣｕ−Ｇａ合金粉末の分析を行ったところ、γ３相、γ２相、γ１相、Ｃｕ固溶体相、および純Ｃｕ相の存在を確認した。
（合金粉作製工程）
実施例１の条件と同様にしてＣｕ−Ｇａ合金粉末を作製し、次いで、実施例１の条件と同様にしてＥＰＭＡでＣｕ−Ｇａ合金粉末の分析を行ったところ、γ３相、γ２相、γ１相、Ｃｕ固溶体相、および純Ｃｕ相の存在を確認した。
実施例１の条件と同様にしてＣｕ−Ｇａ合金粉末を混合・粉砕を行った。得られた粉砕合金粉末の平均粒径（Ｄ５０）は４５μｍであった。
（成形・焼結工程）
粉砕合金粉末を用いて、４５０℃、Ａｒ中にて２４時間焼結し、焼結体を作製した。
粉砕合金粉末を用いて、４５０℃、Ａｒ中にて２４時間焼結し、焼結体を作製した。
実施例１の条件と同様にして焼結体の断面をＥＰＭＡ分析したところ、γ１相（Ｃｕ９Ｇａ４）単相の存在を確認した。また、Ｇａ濃度は３２原子％であった。
実施例１の条件と同様にして焼結体の光学顕微鏡写真の空隙率から相対密度を求めたところ、９５％であった。
（スパッタ評価）
実施例１の条件と同様にして焼結体のスパッタを行ったところ、アーク放電は発生しなかった。
実施例１の条件と同様にして焼結体のスパッタを行ったところ、アーク放電は発生しなかった。
（実施例８）
（合金粉作製工程）
Ｃｕ粉末の平均粒径を２３μｍにし、混合・粉砕を行わなかったこと以外は実施例１の条件と同様にしてＣｕおよびＧａを合金化した。得られたＣｕ−Ｇａ合金粉末の平均粒径（Ｄ５０）は４５μｍであった。また、Ｃｕ−Ｇａ合金粉末を樹脂に埋め込み、断面研磨を行った後、ＥＰＭＡで分析したところ、γ３相、および純Ｃｕ相の存在を確認した。
（合金粉作製工程）
Ｃｕ粉末の平均粒径を２３μｍにし、混合・粉砕を行わなかったこと以外は実施例１の条件と同様にしてＣｕおよびＧａを合金化した。得られたＣｕ−Ｇａ合金粉末の平均粒径（Ｄ５０）は４５μｍであった。また、Ｃｕ−Ｇａ合金粉末を樹脂に埋め込み、断面研磨を行った後、ＥＰＭＡで分析したところ、γ３相、および純Ｃｕ相の存在を確認した。
（成形・焼結工程）
Ｃｕ−Ｇａ合金粉末を用いて、６５０℃、真空中にて２４時間焼結し、焼結体を作製した。
Ｃｕ−Ｇａ合金粉末を用いて、６５０℃、真空中にて２４時間焼結し、焼結体を作製した。
実施例１の条件と同様にして焼結体の断面をＥＰＭＡ分析したところ、γ１相（Ｃｕ９Ｇａ４）単相の存在を確認した。また、Ｇａ濃度は３２原子％であった。
実施例１の条件と同様にして焼結体の光学顕微鏡写真の空隙率から相対密度を求めたところ、９５％であった。
（スパッタ評価）
実施例１の条件と同様にして焼結体のスパッタを行ったところ、アーク放電は発生しなかった。
実施例１の条件と同様にして焼結体のスパッタを行ったところ、アーク放電は発生しなかった。
（実施例９）
Ｃｕ粉末の平均粒径を１０μｍにし、混合・粉砕を行わなかったこと以外は実施例１の条件と同様にしてＣｕおよびＧａを合金化した。得られたＣｕ−Ｇａ合金粉末の平均粒径（Ｄ５０）は１９μｍであった。また、Ｃｕ−Ｇａ合金粉末を樹脂に埋め込み、断面研磨を行った後、ＥＰＭＡで分析したところ、γ３相、Ｃｕ固溶体相、および純Ｃｕ相の存在を確認した。
Ｃｕ粉末の平均粒径を１０μｍにし、混合・粉砕を行わなかったこと以外は実施例１の条件と同様にしてＣｕおよびＧａを合金化した。得られたＣｕ−Ｇａ合金粉末の平均粒径（Ｄ５０）は１９μｍであった。また、Ｃｕ−Ｇａ合金粉末を樹脂に埋め込み、断面研磨を行った後、ＥＰＭＡで分析したところ、γ３相、Ｃｕ固溶体相、および純Ｃｕ相の存在を確認した。
（成形・焼結工程）
Ｃｕ−Ｇａ合金粉末を用いて、６５０℃、真空中にて２４時間焼結し、焼結体を作製した。
Ｃｕ−Ｇａ合金粉末を用いて、６５０℃、真空中にて２４時間焼結し、焼結体を作製した。
実施例１の条件と同様にして焼結体の断面をＥＰＭＡ分析したところ、γ１相（Ｃｕ９Ｇａ４）単相の存在を確認した。また、Ｇａ濃度は３２原子％であった。
実施例１の条件と同様にして焼結体の光学顕微鏡写真の空隙率から相対密度を求めたところ、９８％であった。
（スパッタ評価）
実施例１の条件と同様にして焼結体のスパッタを行ったところ、アーク放電は発生しなかった。
実施例１の条件と同様にして焼結体のスパッタを行ったところ、アーク放電は発生しなかった。
（実施例１０）
Ｃｕ粉末の平均粒径を５μｍにしたこと、合金化温度を１１０℃、合金化時間を８０分にしたこと、および混合・粉砕を行わなかったこと以外は実施例１の条件と同様にしてＣｕおよびＧａを合金化した。得られたＣｕ−Ｇａ合金粉末の平均粒径（Ｄ５０）は１０μｍであった。また、Ｃｕ−Ｇａ合金粉末を樹脂に埋め込み、断面研磨を行った後、ＥＰＭＡで分析したところ、γ３相、および純Ｃｕ相の存在を確認した。
Ｃｕ粉末の平均粒径を５μｍにしたこと、合金化温度を１１０℃、合金化時間を８０分にしたこと、および混合・粉砕を行わなかったこと以外は実施例１の条件と同様にしてＣｕおよびＧａを合金化した。得られたＣｕ−Ｇａ合金粉末の平均粒径（Ｄ５０）は１０μｍであった。また、Ｃｕ−Ｇａ合金粉末を樹脂に埋め込み、断面研磨を行った後、ＥＰＭＡで分析したところ、γ３相、および純Ｃｕ相の存在を確認した。
（成形・焼結工程）
Ｃｕ−Ｇａ合金粉末を用いて、６５０℃、４体積％のＨ２ガスを含むＮ２ガスによる還元雰囲気中にて２４時間焼結し、焼結体を作製した。
Ｃｕ−Ｇａ合金粉末を用いて、６５０℃、４体積％のＨ２ガスを含むＮ２ガスによる還元雰囲気中にて２４時間焼結し、焼結体を作製した。
実施例１の条件と同様にして焼結体の断面をＥＰＭＡ分析したところ、γ１相（Ｃｕ９Ｇａ４）単相の存在を確認した。また、Ｇａ濃度は３２原子％であった。
実施例１の条件と同様にして焼結体の光学顕微鏡写真の空隙率から相対密度を求めたところ、９９％であった。
（スパッタ評価）
実施例１の条件と同様にして焼結体のスパッタを行ったところ、アーク放電は発生しなかった。
実施例１の条件と同様にして焼結体のスパッタを行ったところ、アーク放電は発生しなかった。
（実施例１１）
（合金粉作製工程）
合金化の雰囲気をＡｒ雰囲気にしたこと以外は実施例１の条件と同様にしてＣｕおよびＧａを合金化した。得られたＣｕ−Ｇａ合金粉末を樹脂に埋め込み、断面研磨を行った後、ＥＰＭＡで分析したところ、γ３相、γ２相、純Ｃｕ相の存在を確認した。
（合金粉作製工程）
合金化の雰囲気をＡｒ雰囲気にしたこと以外は実施例１の条件と同様にしてＣｕおよびＧａを合金化した。得られたＣｕ−Ｇａ合金粉末を樹脂に埋め込み、断面研磨を行った後、ＥＰＭＡで分析したところ、γ３相、γ２相、純Ｃｕ相の存在を確認した。
Ｃｕ−Ｇａ合金粉末を実施例１の条件と同様にしてボールミルで混合・粉砕を行った。得られた粉砕合金粉末の平均粒径（Ｄ５０）は３５μｍであった。
（成形・焼結工程）
粉砕合金粉末を用いて、６００℃、Ａｒ中にて２４時間焼結し、焼結体を作製した。
粉砕合金粉末を用いて、６００℃、Ａｒ中にて２４時間焼結し、焼結体を作製した。
実施例１の条件と同様にして焼結体の断面をＥＰＭＡ分析したところ、γ１相（Ｃｕ９Ｇａ４）単相の存在を確認した。また、Ｇａ濃度は３２原子％であった。
実施例１の条件と同様にして焼結体の光学顕微鏡写真の空隙率から相対密度を求めたところ、９６％であった。
（スパッタ評価）
実施例１の条件と同様にして焼結体のスパッタを行ったところ、アーク放電は発生しなかった。
実施例１の条件と同様にして焼結体のスパッタを行ったところ、アーク放電は発生しなかった。
（比較例１）
（合金粉作製工程）
Ｇａ濃度が４５原子％となるように、Ｃｕ粉末１５８１ｇおよびＧａ１４１９ｇを用意したことと、合金化温度を３００℃にしたこと以外は実施例１の条件と同様にしてＣｕおよびＧａを合金化した。得られたＣｕ−Ｇａ合金粉末を樹脂に埋め込み、断面研磨を行った後、ＥＰＭＡで分析したところ、θ相、γ３相の存在を確認した。
（合金粉作製工程）
Ｇａ濃度が４５原子％となるように、Ｃｕ粉末１５８１ｇおよびＧａ１４１９ｇを用意したことと、合金化温度を３００℃にしたこと以外は実施例１の条件と同様にしてＣｕおよびＧａを合金化した。得られたＣｕ−Ｇａ合金粉末を樹脂に埋め込み、断面研磨を行った後、ＥＰＭＡで分析したところ、θ相、γ３相の存在を確認した。
Ｃｕ−Ｇａ合金粉末を、粉砕時間を２時間とした以外は実施例１の条件と同様にしてボールミルで混合・粉砕を行った。得られた粉砕合金粉末の平均粒径（Ｄ５０）は４５μｍであった。
（成形・焼結工程）
粉砕合金粉末を用いて、４３０℃、真空中にて２４時間焼結し、焼結体を作製した。
粉砕合金粉末を用いて、４３０℃、真空中にて２４時間焼結し、焼結体を作製した。
実施例１の条件と同様にして焼結体の断面をＥＰＭＡ分析したところ、γ３相（Ｃｕ９Ｇａ４）単相であり、Ｇａ濃度は４５原子％であった。
実施例１の条件と同様にして焼結体の光学顕微鏡写真の空隙率から相対密度を求めたところ、８０％であった。
（スパッタ評価）
実施例１の条件と同様にして焼結体のスパッタを行ったところ、アーク放電が発生した。
実施例１の条件と同様にして焼結体のスパッタを行ったところ、アーク放電が発生した。
（比較例２）
（合金粉作製工程）
Ｇａ濃度が３０原子％となるように、Ｃｕ粉末２０４０ｇおよびＧａ９６０ｇを用意したことと以外は実施例１の条件と同様にしてＣｕおよびＧａを合金化した。得られたＣｕ−Ｇａ合金粉末を樹脂に埋め込み、断面研磨を行った後、ＥＰＭＡで分析したところ、γ１相、Ｃｕ固溶体相、および純Ｃｕ相の存在を確認した。
（合金粉作製工程）
Ｇａ濃度が３０原子％となるように、Ｃｕ粉末２０４０ｇおよびＧａ９６０ｇを用意したことと以外は実施例１の条件と同様にしてＣｕおよびＧａを合金化した。得られたＣｕ−Ｇａ合金粉末を樹脂に埋め込み、断面研磨を行った後、ＥＰＭＡで分析したところ、γ１相、Ｃｕ固溶体相、および純Ｃｕ相の存在を確認した。
Ｃｕ−Ｇａ合金粉末を、粉砕時間を４時間とした以外は実施例１の条件と同様にボールミルで混合・粉砕を行った。得られた粉砕合金粉末の平均粒径（Ｄ５０）は３０μｍであった。
（成形・焼結工程）
粉砕合金粉末を用いて、６５０℃、真空中にて２４時間焼結し、焼結体を作製した。
粉砕合金粉末を用いて、６５０℃、真空中にて２４時間焼結し、焼結体を作製した。
実施例１の条件と同様にして焼結体の断面をＥＰＭＡ分析したところ、γ１相（Ｃｕ９Ｇａ４）単相の存在を確認した。また、Ｇａ濃度は４５原子％であった。
実施例１の条件と同様にして焼結体の光学顕微鏡写真の空隙率から相対密度を求めたところ、９０％であった。
（スパッタ評価）
実施例１の条件と同様にして焼結体のスパッタを行ったところ、アーク放電が発生した。
実施例１の条件と同様にして焼結体のスパッタを行ったところ、アーク放電が発生した。
（比較例３）
（合金粉作製工程）
Ｃｕ粉末の平均粒径を３０μｍにし、混合・粉砕を行わなかったこと以外は実施例１の条件と同様にしてＣｕおよびＧａを合金化した。得られたＣｕ−Ｇａ合金粉末の平均粒径（Ｄ５０）は５９μｍであった。また、得られたＣｕ−Ｇａ合金粉末を樹脂に埋め込み、断面研磨を行った後、ＥＰＭＡで分析したところ、γ２相、Ｃｕ固溶体相、純Ｃｕ相の存在を確認した。
（合金粉作製工程）
Ｃｕ粉末の平均粒径を３０μｍにし、混合・粉砕を行わなかったこと以外は実施例１の条件と同様にしてＣｕおよびＧａを合金化した。得られたＣｕ−Ｇａ合金粉末の平均粒径（Ｄ５０）は５９μｍであった。また、得られたＣｕ−Ｇａ合金粉末を樹脂に埋め込み、断面研磨を行った後、ＥＰＭＡで分析したところ、γ２相、Ｃｕ固溶体相、純Ｃｕ相の存在を確認した。
（成形・焼結工程）
Ｃｕ−Ｇａ合金粉末を用いて、７００℃、真空中にて２４時間焼結し、焼結体を作製した。
Ｃｕ−Ｇａ合金粉末を用いて、７００℃、真空中にて２４時間焼結し、焼結体を作製した。
実施例１の条件と同様にして焼結体の断面をＥＰＭＡ分析したところ、γ１相（Ｃｕ９Ｇａ４）単相であり、Ｇａ濃度は３２原子％であった。
実施例１の条件と同様にして焼結体の光学顕微鏡写真の空隙率から相対密度を求めたところ、８８％であった。
（スパッタ評価）
実施例１の条件と同様にして焼結体のスパッタを行ったところ、アーク放電が発生した。
実施例１の条件と同様にして焼結体のスパッタを行ったところ、アーク放電が発生した。
（比較例４）
（合金粉作製工程）
実施例１の条件と同様にしてＣｕ−Ｇａ合金粉末を作製し、次いで、実施例１の条件と同様にしてＥＰＭＡでＣｕ−Ｇａ合金粉末の分析を行ったところ、γ３相、γ２相、γ１相、Ｃｕ固溶体相、および純Ｃｕ相の存在を確認した。
（合金粉作製工程）
実施例１の条件と同様にしてＣｕ−Ｇａ合金粉末を作製し、次いで、実施例１の条件と同様にしてＥＰＭＡでＣｕ−Ｇａ合金粉末の分析を行ったところ、γ３相、γ２相、γ１相、Ｃｕ固溶体相、および純Ｃｕ相の存在を確認した。
実施例１の条件と同様にしてＣｕ−Ｇａ合金粉末を混合・粉砕を行った。得られた粉砕合金粉末の平均粒径（Ｄ５０）は４５μｍであった。
（成形・焼結工程）
粉砕合金粉末を用いて、８００℃、Ａｒ中にて２４時間焼結し、焼結体を作製したところ、焼結中に液相が溶出し、焼結体の一部が炉床板に固着してしまった。
粉砕合金粉末を用いて、８００℃、Ａｒ中にて２４時間焼結し、焼結体を作製したところ、焼結中に液相が溶出し、焼結体の一部が炉床板に固着してしまった。
実施例１と同様にして焼結体の断面をＥＰＭＡ分析したところ、γ１相（Ｃｕ９Ｇａ４）単相の存在を確認した。また、Ｇａ濃度は３２原子％であった。
実施例１と同様にして焼結体の光学顕微鏡写真の空隙率から相対密度を求めたところ、９４％という高密度の部分もあったが、液相の溶出により極端に低密度の部分が存在した。
（スパッタ評価）
炉床板に焼結体が固着してしまったため、焼結体のみを取り出すことができず、スパッタリングすることができなかった。
炉床板に焼結体が固着してしまったため、焼結体のみを取り出すことができず、スパッタリングすることができなかった。
（比較例５）
（合金粉作製工程）
実施例１の条件と同様にしてＣｕ−Ｇａ合金粉末を作製し、次いで、実施例１の条件と同様にしてＥＰＭＡでＣｕ−Ｇａ合金粉末の分析を行ったところ、γ３相、γ２相、γ１相、Ｃｕ固溶体相、および純Ｃｕ相の存在を確認した。
（合金粉作製工程）
実施例１の条件と同様にしてＣｕ−Ｇａ合金粉末を作製し、次いで、実施例１の条件と同様にしてＥＰＭＡでＣｕ−Ｇａ合金粉末の分析を行ったところ、γ３相、γ２相、γ１相、Ｃｕ固溶体相、および純Ｃｕ相の存在を確認した。
実施例１の条件と同様にしてＣｕ−Ｇａ合金粉末を混合・粉砕を行った。得られた粉砕合金粉末の平均粒径（Ｄ５０）は４５μｍであった。
（成形・焼結工程）
粉砕合金粉末を用いて、４００℃、Ａｒ中にて２４時間焼結し、焼結体を作製した。
粉砕合金粉末を用いて、４００℃、Ａｒ中にて２４時間焼結し、焼結体を作製した。
実施例１と同様にして焼結体の断面をＥＰＭＡ分析したところ、γ１相（Ｃｕ９Ｇａ４）単相の存在を確認した。また、Ｇａ濃度は３２原子％であった。
実施例１と同様にして焼結体の光学顕微鏡写真の空隙率から相対密度を求めたところ、７０％であった。
（スパッタ評価）
実施例１と同様にして焼結体のスパッタを行ったところ、アーク放電が発生した。
実施例１と同様にして焼結体のスパッタを行ったところ、アーク放電が発生した。
Claims (2)
- 外周部がＣｕＧａ２相および／またはＣｕ９Ｇａ４（γ２、γ３）相からなり、中心部が前記外周部よりもＧａ濃度の低いＣｕＧａ合金相および／またはＧａが固溶したＣｕ相および／または純Ｃｕ相からなり、平均Ｇａ濃度が３２原子％〜４０原子％のＣｕ−Ｇａ合金粉末を平均粒径（Ｄ５０）が１０μｍ〜４５μｍになるように粉砕した後、冷間静水等方圧成形し、その後、真空、不活性ガスまたは還元雰囲気中で４５０℃以上７００℃以下で常圧焼結法により焼結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。
- 外周部がＣｕＧａ２相および／またはＣｕ９Ｇａ４（γ２、γ３）相からなり、中心部が前記外周部よりもＧａ濃度の低いＣｕＧａ合金相および／またはＧａが固溶したＣｕ相および／または純Ｃｕ相からなり、平均Ｇａ濃度が３２原子％〜４０原子％で、平均粒径（Ｄ５０）が１０μｍ〜４５μｍのＣｕ−Ｇａ合金粉末を冷間静水等方圧成形し、その後、真空、不活性ガスまたは還元雰囲気中で４５０℃以上７００℃以下で常圧焼結法により焼結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。
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