WO2011126092A1 - Ｃｕ－Ｇａ合金粉末の製造方法及びＣｕ－Ｇａ合金粉末、並びに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

Ｃｕ－Ｇａ合金粉末の製造方法及びＣｕ－Ｇａ合金粉末、並びに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 Download PDF

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敏夫 森本
辰也 高橋
勲雄 安東
小向　哲史
高木　正徳
恵理子 佐藤
南　浩尚
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住友金属鉱山株式会社
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Definitions

  • the present invention relates to a method for producing a Cu—Ga alloy powder, a Cu—Ga alloy powder, and a Cu—Ga alloy used for forming a light absorption layer of a CIGS (Cu—In—Ga—Se quaternary alloy) solar cell.
  • the present invention relates to a sputtering target manufacturing method and a Cu—Ga alloy sputtering target.
  • This application includes Japanese Patent Application No. 2010-090475 filed on April 9, 2010 in Japan and Japanese Patent Application No. 2010- filed on August 24, 2010 in Japan. The priority is claimed on the basis of 187160, which is incorporated herein by reference with reference to these applications.
  • the CIGS solar cell has, as a basic structure, a Mo electrode layer serving as a back electrode formed on a soda lime glass substrate and a Cu—In—Ga—Se serving as a light absorption layer formed on the Mo electrode layer.
  • a vapor deposition method is known as a method for forming a light absorption layer made of a Cu—In—Ga—Se quaternary alloy film, but a method of forming by a sputtering method in order to obtain a uniform film over a wider area.
  • a sputtering method first, an In film is formed by sputtering using an In target, and a Cu—Ga alloy film is formed on the In film by sputtering using a Cu—Ga alloy sputtering target.
  • the melting method has a problem that a melt-cast Cu—Ga alloy having a composition for CIGS solar cells is brittle and easily cracked.
  • the powder sintering method is regarded as a promising method for producing a sputtering target because a uniform composition can be obtained.
  • Patent Document 1 As a powder sintering method, for example, in Patent Document 1, a high Ga content Cu—Ga alloy powder and a pure Cu or low Ga content Cu—Ga alloy powder are blended to produce a sputtering target by hot pressing. It is described.
  • Cu—Ga alloy powder is used as a raw material for the powder sintering method.
  • Cu—Ga alloy is a brittle material
  • Cu and Ga are once melted and alloyed, and then pulverized to obtain Cu—Ga alloy powder. That is, in order to obtain a Cu—Ga alloy powder, a process for dissolving Cu and Ga at a high temperature and a pulverization process such as pulverizing a Cu—Ga alloy ingot are necessary.
  • the present invention has been proposed in view of the above circumstances, and a Cu-Ga alloy powder production method, a Cu-Ga alloy powder, and a Cu-Ga alloy powder capable of easily producing a high-quality Cu-Ga alloy powder, and Cu-- A method for producing a Ga alloy sputtering target and a Cu—Ga alloy sputtering target are provided.
  • the present inventors can easily obtain high-quality Cu—Ga alloy powder by blending Cu powder and Ga at a predetermined ratio and alloying them in a predetermined temperature range. It was also found that a high-quality Cu—Ga alloy sputtering target can be obtained.
  • a mixed powder in which Cu powder and Ga are mixed at a mass ratio of 85:15 to 55:45 is mixed in an inert atmosphere for 30 to 700. It is characterized by being alloyed by stirring at a temperature of ° C.
  • the Cu—Ga alloy powder according to the present invention is manufactured by the above-described manufacturing method.
  • the method for producing a Cu—Ga alloy sputtering target according to the present invention comprises mixing a mixed powder containing Cu powder and Ga in a mass ratio of 85:15 to 55:45 in an inert atmosphere for 30 to 30 minutes. It is characterized by having a production process for producing Cu—Ga alloy powder by stirring and alloying at a temperature of 700 ° C., and a sintering process for molding and sintering the Cu—Ga alloy powder.
  • the Cu—Ga alloy sputtering target according to the present invention is manufactured by the above-described manufacturing method.
  • a high-quality Cu—Ga alloy powder can be easily obtained, and a Cu—Ga alloy sputtering target excellent in uniformity and workability can be obtained.
  • FIG. 1 is a cross-sectional view schematically showing a Cu—Ga alloy powder.
  • FIG. 2 is a diagram for explaining the outline of the method for manufacturing the Cu—Ga alloy sputtering target in one embodiment of the present invention.
  • FIG. 3 is a cross-sectional photograph of Cu—Ga alloy powder by EPMA mapping analysis.
  • FIG. 4 is a diagram schematically showing the cross-sectional photograph shown in FIG.
  • FIG. 5 is a cross-sectional photograph of a Cu—Ga alloy sintered body by EPMA mapping analysis.
  • FIG. 6 is a diagram schematically showing the cross-sectional photograph shown in FIG.
  • FIG. 7 is a cross-sectional photograph of Cu—Ga alloy powder by EPMA mapping analysis.
  • FIG. 8 is a diagram schematically showing the cross-sectional photograph shown in FIG.
  • Method for producing Cu-Ga alloy powder> material
  • Cu powder and Ga are used as raw materials for the Cu—Ga alloy powder.
  • the purity of the Cu powder and Ga is appropriately selected so as not to affect the characteristics of the CIGS light absorption layer formed from the Cu—Ga alloy sputtering target.
  • the Cu powder for example, electrolytic Cu powder or atomized Cu powder produced by an electrolytic method or an atomizing method can be used.
  • the electrolytic Cu powder is produced by depositing spongy or dendritic Cu on the cathode by electrolysis in an electrolytic solution such as a copper sulfate solution.
  • an electrolytic solution such as a copper sulfate solution.
  • atomized Cu powder spherical or irregular shaped Cu powder is produced by a gas atomization method, a water atomization method, a centrifugal atomization method, a melt extraction method, or the like. In addition, you may use what was manufactured by Cu methods other than these methods.
  • the average particle size of the Cu powder is preferably 1 to 300 ⁇ m.
  • the average particle size of the Cu powder is 1 ⁇ m or more, the Cu powder is prevented from being scattered and special handling becomes unnecessary, and the bulk of the Cu powder increases the size of the alloy powder production apparatus, resulting in an expensive apparatus. Can be prevented.
  • the average particle size of the Cu powder is 300 ⁇ m or less, the surface area (BET) of the Cu powder that must be coated with Ga is insufficient, and excess unreacted liquid phase Ga tends to remain. Can be prevented.
  • the average particle size of the Cu powder is determined by measuring the particle size distribution of the Cu powder by a laser diffraction method and integrating from the small diameter side, and the value becomes half the integrated value over the entire particle size (D50). It is.
  • Ga is a metal having a low melting point (melting point: 29.78 ° C.) and is easily melted by heating.
  • the molten Ga is coated with Cu powder to form a binary alloy.
  • limiting in the shape of Ga when it is a small piece, weighing is easy.
  • the small piece can be obtained by melting and casting Ga in the vicinity of room temperature and crushing the casting.
  • Ga content is 25 to 41% by mass.
  • Ga is 25% by mass or more, it can be uniformly coated in a short time, and when Ga is 41% by mass or less, Ga coated can be alloyed in a short time.
  • the mixed powder in which Cu powder and Ga are blended at the mass ratio described above is agitated and alloyed at a temperature of 30 to 700 ° C. in an inert atmosphere to produce a Cu—Ga alloy powder.
  • the Cu powder and Ga pieces weighed at the above-described mass ratio are controlled at a temperature higher than the melting point of Ga and lower than the melting point of Cu, that is, in the range of 30 to 700 ° C.
  • a Cu—Ga binary alloy is formed on the surface or inside.
  • the mixed powder by mixing the mixed powder in an inert atmosphere at a temperature of 30 ° C. or higher and lower than 400 ° C., a Cu—Ga binary alloy layer is formed on the surface of the Cu powder, and Cu having excellent strength and formability is obtained.
  • -Ga alloy powder can be obtained.
  • the mixed powder is stirred at a temperature of 400 ° C. or higher and 700 ° C. or lower in an inert atmosphere to form a Cu—Ga binary alloy inside the Cu powder, so that a Cu—Ga alloy having a uniform composition is formed.
  • a powder can be obtained.
  • the mixed powder is alloyed by stirring at a temperature of 30 ° C. or higher and lower than 400 ° C. in an inert atmosphere, and the alloyed powder is heat-treated at a temperature of 400 ° C. or higher and 700 ° C. or lower in an inert atmosphere. May be.
  • Cu-Ga alloy powder is considered to be formed through the following process.
  • Ga which has become liquid beyond the melting point, is uniformly dispersed between Cu powders while becoming small droplets by the shearing motion of mixing.
  • the dispersed Ga droplets adhere to the periphery of the Cu powder, and when the Cu powder and Ga droplets come into contact with each other, the diffusion of Ga begins in the Cu powder, and alloying is performed while increasing the Ga concentration and forming a Cu-Ga intermetallic compound.
  • the reaction proceeds.
  • the surface of the powder is a Cu—Ga intermetallic compound layer having a high Ga concentration, and the central part is a pure Cu or a Cu phase in which Ga is dissolved.
  • This mixing of Cu powder and Ga is effective for the progress of uniform alloying reaction. Moreover, it is considered that the shearing motion of mixing also suppresses the formation of a lump due to the adhesion between the powders. If a lump is generated, voids are generated in the sintered body in a sintering process such as hot pressing, and the density is not uniform.
  • a mixing device in which a stirring blade or a stirring blade moves in the container can be used.
  • you may use rotating container type mixing apparatuses, such as a cylinder, a double cone, and a twin shell. Also, mixing may be strengthened by throwing balls into the container.
  • the container material is selected from the viewpoints of heat resistance against heating and suppression of adhesion of Ga and Cu—Ga alloys.
  • glass containers such as borosilicate glass and quartz glass, ceramic containers such as alumina and zirconia, Teflon (registered trademark) resin containers, Teflon (registered trademark) coated containers, enamel containers, and the like can be used.
  • Heating and mixing are preferably performed in an inert gas atmosphere such as argon gas or nitrogen gas.
  • an inert gas atmosphere such as argon gas or nitrogen gas.
  • FIG. 1 is a cross-sectional view schematically showing a Cu—Ga alloy powder obtained by the above-described manufacturing method.
  • This Cu—Ga alloy powder contains 15 to 45 mass% of Ga, with the balance being Cu and inevitable impurities.
  • the Cu—Ga alloy powder shown in FIG. 1A is obtained by alloying a mixed powder containing Cu powder and Ga at a temperature of 30 ° C. or more and less than 400 ° C. in an inert atmosphere.
  • This Cu—Ga alloy powder includes a Cu—Ga binary alloy layer 11 on the surface and Cu 12 in the center. According to the Cu—Ga alloy powder having such a configuration, the strength is increased and excellent formability can be obtained by Cu12 at the center. Further, a Cu—Ga alloy sputtering target having a uniform composition can be obtained by sintering the Cu—Ga alloy powder.
  • the Cu—Ga alloy powder shown in FIG. 1B was alloyed by stirring a mixed powder containing Cu powder and Ga at a temperature of 400 ° C. to 700 ° C. in an inert atmosphere.
  • the mixed powder is alloyed by stirring at a temperature of 30 ° C. or higher and lower than 400 ° C. in an inert atmosphere, and the alloyed powder is heat-treated at a temperature of 400 ° C. or higher and 700 ° C. or lower in an inert atmosphere.
  • this Cu—Ga alloy powder is composed of the Cu—Ga binary alloy 21 having a uniform composition, a Cu—Ga alloy sputtering target having a uniform composition can be easily obtained by sintering this Cu—Ga alloy powder. Can do.
  • FIG. 2 is a diagram for explaining an outline of a method for manufacturing a Cu—Ga alloy sputtering target according to one embodiment of the present invention. It has a production process (A) for producing a Cu—Ga alloy powder, a sintering process (B) for sintering the Cu—Ga alloy powder, and a finishing process (C).
  • A production process for producing a Cu—Ga alloy powder
  • B sintering process
  • C finishing process
  • the same method as the above-described method for producing a Cu—Ga alloy powder is used, and a mixed powder in which Cu powder and Ga are blended at a mass ratio of 85:15 to 55:45 is inerted.
  • Cu-Ga alloy powder is obtained by stirring and alloying in an atmosphere at a temperature of 30 to 700 ° C.
  • the Cu—Ga alloy powder can be obtained, for example, by a mixing device in which a stirring blade rotates and a heater is installed on the outer periphery of the container as shown in FIG.
  • the next sintering step (B) it is possible to use a powder sintering method in which the Cu—Ga alloy powder is formed by, for example, a press, and the formed body is sintered at 400 to 800 ° C. in a vacuum.
  • the sintering method may be sintering in an inert gas atmosphere, or a hot press method (HP method) in which raw material powder is put into a heat-resistant mold at high temperature and pressed, and a gas as a pressurizing medium is used.
  • HIP method hot isostatic pressing / sintering method
  • a Cu—Ga alloy sputtering target can be obtained by finishing the surface of the Cu—Ga alloy sintered body to a flat surface by grinding and bonding it to a Cu backing plate.
  • Cu powder and Ga are blended at a predetermined ratio and alloyed within a predetermined temperature range, so that Cu and Ga are once melt-cast at a high temperature as before, and then the Cu-Ga alloy ingot is pulverized. Since there is no such process, a high-quality Cu—Ga alloy powder can be easily obtained. In addition, a Cu—Ga alloy sputtering target having a uniform composition can be obtained easily and inexpensively.
  • Example 1 In a glove box having an argon gas atmosphere, a 300 mL porcelain beaker set in a mantle heater and a stirrer having a glass stirring blade attached to the porcelain beaker were installed.
  • FIG. 3 is a cross-sectional photograph of Cu—Ga alloy powder by EPMA mapping analysis.
  • (A) is a secondary electron image of Cu—Ga alloy powder
  • (B) is a Cu mapping image
  • (C) is a Ga mapping image.
  • the Cu concentration or Ga concentration is shown in blue to red, and the higher the concentration is, the more red it is shown.
  • FIG. 4 is a diagram schematically showing the cross-sectional photograph shown in FIG. 3, and FIGS. 4A to 4C correspond to FIGS. 3A to 3C, respectively.
  • the Cu concentration or the Ga concentration is shown by some dots (dots). Corresponds to the blue to red densities shown in B) and (C).
  • the inside of the powder is red and the surface of the powder is light blue.
  • the inside of the powder is black and the surface of the powder is orange. Therefore, the Cu—Ga alloy powder has Cu— It was found that a Ga binary alloy layer was formed.
  • Cu—Ga alloy powder was press-molded at a pressure of 196 MPa using a press machine and a 100 mm ⁇ 100 mm square press die.
  • This molded body was sintered in a vacuum sintering furnace (manufactured by Shimadzu Mectem Co., Ltd.) under the conditions of a vacuum degree of 2 ⁇ 10 ⁇ 2 Pa and a temperature of 700 ° C. for 1 hour, and was 100 mm long, 100 mm wide, and thick A Cu—Ga alloy sintered body having a thickness of 5 mm was produced.
  • FIG. 5 is a cross-sectional photograph of a Cu—Ga alloy sintered body by EPMA mapping analysis.
  • (A) is a secondary electron image of a Cu—Ga alloy sintered body
  • (B) is a Cu mapping image
  • (C) is a Ga mapping image.
  • the mapping image has a density of blue to red, and a higher density indicates a red color.
  • 6 is a diagram schematically showing the cross-sectional photograph shown in FIG. 5.
  • FIGS. 6A to 6C correspond to FIGS. 5A to 5C, respectively.
  • the Cu—Ga alloy sintered body was subjected to surface grinding, finished to a size of 100 mm in length, 100 mm in width and 4 mm in thickness by machining, and bonded to a Cu backing plate to obtain a Cu—Ga alloy sputtering target. .
  • Example 2 The raw material Cu powder was changed to atomized Cu powder (average particle size 37 ⁇ m, oxygen: 0.03 wt%), and the heating temperature was set to 400 ° C. and the heating time was set to 2 hours. Cu—Ga alloy powder was prepared. The obtained Cu—Ga alloy powder was an off-white powder.
  • FIG. 7 is a cross-sectional photograph of Cu—Ga alloy powder by EPMA mapping analysis.
  • (A) is a secondary electron image of a Cu—Ga alloy powder
  • (B) is a Cu mapping image
  • (C) is a Ga mapping image.
  • the mapping image has a density of blue to red, and a higher density indicates a red color.
  • FIG. 8 is a diagram schematically showing the cross-sectional photograph shown in FIG. 7.
  • FIGS. 8A to 8C correspond to FIGS. 7A to 7C, respectively.
  • FIG. 8A to 8C correspond to FIGS. 7A to 7C, respectively.
  • the Cu concentration or the Ga concentration is shown by some dots (dots). Corresponds to the blue to red densities shown in B) and (C). From the results shown in FIG. 7, it was found that the Cu—Ga alloy powder had a uniform composition in which a Cu—Ga binary alloy was also formed inside the Cu powder.
  • Example 3 to 11, Comparative Examples 1 to 3 Cu—Ga alloy powders were obtained in the same manner as in Example 1 except that the mixing ratio of the raw material Cu powder and Ga was changed to that shown in Table 1.
  • a Cu—Ga alloy powder was obtained in the same manner as in Example 1 except that the Cu powder was an electrolytic powder (average particle size: 37 ⁇ m).
  • Example 11 a Cu—Ga alloy powder was obtained in the same manner as in Example 1 except that atomized Cu powder having an average particle diameter of 45 ⁇ m was used.
  • a Cu—Ga alloy sputtering target was produced in the same manner as in Example 1 except that the sintering temperature of Example 8 was 500 ° C. and the sintering temperature of Example 9 and Comparative Example 3 was 400 ° C.
  • Table 1 shows the evaluation results of Examples 1 to 11 and Comparative Examples 1 to 3.
  • the yield was evaluated based on the ratio of the obtained powder weight to the total weight of the raw materials. A yield of 97% or higher was judged as good, 90 to 97% as good, and 90% or lower as poor.
  • the uniformity evaluation of the composition of the sintered body was performed by arbitrarily selecting 10 regions of 10 mm square in the cross section of the central portion in the thickness direction of the sintered body, and the variation in Ga concentration obtained by EPMA mapping analysis was If it was within ⁇ 5%, it was judged good, and if it exceeded ⁇ 5%, it was judged as bad.
  • the workability of the sintered body is evaluated by examining the number of chips per 10 cm of the edge length of the sintered body after surface grinding. Rated as bad.
  • Cu—Ga alloy sputtering targets were produced by changing conditions such as alloying temperature and heat treatment temperature.
  • Example 12 In a glove box in an argon gas atmosphere, 68.0 g of atomized Cu powder (average particle size 5 ⁇ m, oxygen: 0.12 wt%) in a 300 mL ball mill cylindrical container made of Teflon (registered trademark), Ga small piece 32.0 g and 40 balls made of zirconia having a diameter of 10 mm were charged, sealed with a Teflon (registered trademark) container lid, and filled with argon gas. A ball mill frame was placed in an oven heated to 70 ° C., a cylindrical container was set, and heating and mixing were performed in an argon gas atmosphere at a rotation speed of 30 rpm for 1 hour. After the cylindrical container was taken out and cooled to room temperature, the container lid was opened and the contents were taken out. As a result, grayish white powder was obtained.
  • Teflon registered trademark
  • This powder was heat-treated in an Ar gas atmosphere at 480 ° C. for 1 hour.
  • the central part of the powder is Cu—Ga alloy phase in which Cu or Ga is dissolved
  • the outer peripheral part is Cu—Ga alloy phase composed of a Cu—Ga alloy phase having a Ga concentration of 30 to 70 mass%.
  • the Ga concentration and oxygen content of this Cu—Ga alloy powder were analyzed, the Ga concentration was 32.1 mass% and the oxygen content was 0.10 mass%. That is, it was confirmed that the composition of the Cu—Ga alloy powder was the same as the raw material composition blended for the preparation of the Cu—Ga alloy powder.
  • the oxidation was prevented during the preparation of the Cu—Ga alloy powder by comparing the oxygen content of the raw material Cu powder and the obtained Cu—Ga alloy powder.
  • this Cu—Ga alloy powder was put into a graphite mold having an inner diameter of 60 mm, and the degree of vacuum was 5 ⁇ 10 ⁇ 3 Pa, the pressure was 25 MPa, the temperature was 700 ° C., and 1 hour using a hot press apparatus (manufactured by Daia Vacuum Co., Ltd.) A hot press was performed under the conditions described above to produce a sintered body having a diameter of 60 mm and a thickness of 3 mm. The density determined from the size and weight of the target body was 8.32 g / cm 3 . Moreover, as a result of cutting and sampling a part of the target body and observing the cross section with an SEM, no pores were observed and it was dense. Further, as a result of EPMA observation, it was found that there was no segregation of Ga concentration and variation was within ⁇ 5%, and a uniform Cu—Ga alloy structure.
  • this target body was bonded to a Cu backing plate to prepare a Cu—Ga alloy target. Then, this target was attached to a sputtering apparatus (SH-450, ULVAC), and DC power of DC 100 W was applied to the target at an argon gas pressure of 0.7 Pa. It has been found that it can be sputtered.
  • SH-450, ULVAC sputtering apparatus
  • Example 13 In a glove box having an argon gas atmosphere, a 300 mL Pyrex (registered trademark) beaker set in a mantle heater and a stirring device equipped with a glass stirring blade were installed. 68 g of electrolytic Cu powder (average particle size 97 ⁇ m, oxygen: 0.04 wt%) and 32 g of Ga pieces were placed in a beaker and heated and mixed in an argon gas atmosphere at 250 ° C. for 1 hour while stirring. As a result, grayish white powder was obtained.
  • Pyrex registered trademark
  • this Cu—Ga alloy powder was heat-treated in an Ar gas atmosphere at 480 ° C. for 1 hour. As a result of EPMA observation of the cross section of the heat-treated powder, it was the same Cu—Ga alloy powder as in Example 12. Further, when the Ga concentration and oxygen content of the Cu—Ga alloy powder were analyzed, the Ga concentration was 31.9% by mass and the oxygen content was 0.04% by mass. That is, as in Example 12, the composition of the Cu—Ga alloy powder was the same as that of the raw material, and it was confirmed that oxidation was prevented during the preparation of the Cu—Ga alloy powder.
  • a target body was produced in the same manner as in Example 12 using this Cu—Ga alloy powder.
  • the density determined from the dimensions and weight of the target body was 8.41 g / cm 3 .
  • no vacancies were observed, and the target body was dense.
  • EPMA observation there was no segregation of Ga concentration and variation was within ⁇ 5%, and a uniform Cu—Ga alloy structure was obtained.
  • Example 14 A 300 mL porcelain beaker set in a mantle heater and a stirring device equipped with glass stirring blades were installed in a glove box in an argon gas atmosphere.
  • Atomized Cu powder (average particle size 38 ⁇ m, oxygen: 0.03 wt%) 68.0 g and Ga small piece 32.0 g were put into a beaker and heated and mixed in an argon gas atmosphere at 550 ° C. for 1 hour while stirring. . As a result, grayish white powder was obtained. This powder was not heat-treated.
  • a target body was produced in the same manner as in Example 12 using this Cu—Ga alloy powder.
  • the density determined from the dimensions and weight of the target body was 8.36 g / cm 3 .
  • no vacancies were observed, and the target body was dense.
  • EPMA observation there was no segregation of Ga concentration and variation was within ⁇ 5%, and a uniform Cu—Ga alloy structure was obtained.
  • Example 15 Heat mixing was carried out in the same manner as in Example 14 except that 80.0 g of atomized Cu powder (average particle size 38 ⁇ m, oxygen: 0.03 wt%) and 20.0 g of Ga pieces were used. As a result, grayish white powder was obtained. This powder was not heat-treated.
  • Example 12 As a result of EPMA observation of the cross section of this powder, it was the same Cu—Ga alloy powder as in Example 12. Further, when the Ga concentration and oxygen content of the Cu—Ga alloy powder were analyzed, the Ga concentration was 19.9 mass% and the oxygen content was 0.03 mass%. That is, as in Example 12, the composition of the Cu—Ga alloy powder was the same as that of the raw material, and it was confirmed that oxidation was prevented during the preparation of the Cu—Ga alloy powder.
  • a target body was produced in the same manner as in Example 12 using this Cu—Ga alloy powder.
  • the density determined from the dimensions and weight of the target body was 8.31 g / cm 3 .
  • no vacancies were observed, and the target body was dense.
  • EPMA observation there was no segregation of Ga concentration and variation was within ⁇ 5%, and a uniform Cu—Ga alloy structure was obtained.
  • Example 16 Heat mixing was carried out in the same manner as in Example 14 except that 60.0 g of atomized Cu powder (average particle size 38 ⁇ m, oxygen: 0.03 wt%) and 40.0 g of Ga pieces were used. As a result, grayish white powder was obtained. This powder was not heat-treated.
  • Example 12 As a result of EPMA observation of the cross section of this powder, it was the same Cu—Ga alloy powder as in Example 12. Further, when the Ga concentration and oxygen content of this Cu—Ga alloy powder were analyzed, the Ga concentration was 40.0 mass% and the oxygen content was 0.03% mass. That is, as in Example 12, the composition of the Cu—Ga alloy powder was the same as that of the raw material, and it was confirmed that oxidation was prevented during the preparation of the Cu—Ga alloy powder.
  • a target body was produced in the same manner as in Example 12 except that the temperature of hot pressing was 400 ° C.
  • the density determined from the dimensions and weight of the target body was 8.43 g / cm 3 .
  • SEM observation of the cross section of the target body in the same manner as in Example 12 no vacancies were observed, and the target body was dense.
  • EPMA observation there was no segregation of Ga concentration and variation was within ⁇ 5%, and a uniform Cu—Ga alloy structure was obtained.
  • Example 17 Heat mixing was performed in the same manner as in Example 14 except that atomized Cu powder (oxygen: 0.01 wt% or less) having an average particle diameter of 178 ⁇ m was used. As a result, grayish white powder was obtained. This powder was not heat-treated.
  • Example 12 As a result of observing the cross section of this powder with EPMA, it was the same Cu—Ga alloy powder as in Example 12. Further, when the Ga concentration and oxygen content of the Cu—Ga alloy powder were analyzed, the Ga concentration was 32.0 mass% and the oxygen content was 0.01 mass% or less. That is, as in Example 12, the composition of the Cu—Ga alloy powder was the same as that of the raw material, and it was confirmed that oxidation was prevented during the preparation of the Cu—Ga alloy powder.
  • a target body was produced in the same manner as in Example 12 using this Cu—Ga alloy powder.
  • the density obtained from the size and weight of the target body was 8.29 g / cm 3 .
  • no vacancies were observed, and the target body was dense.
  • EPMA observation there was no segregation of Ga concentration and variation was within ⁇ 5%, and a uniform Cu—Ga alloy structure was obtained.
  • Example 18 A 300 mL porcelain beaker set in a mantle heater and a stirring device equipped with glass stirring blades were installed in a glove box in an argon gas atmosphere. 68.0 g of electrolytic Cu powder (average particle size 300 ⁇ m, oxygen: 0.04 wt%) and 32.0 g of Ga pieces were placed in a beaker and heated and mixed in an argon gas atmosphere at 700 ° C. for 2 hours while stirring. . As a result, a gray powder was obtained. This powder was not heat-treated. As a result of observing the EPMA cross section of this powder, it was the same Cu—Ga alloy powder as in Example 12. Further, when the Ga concentration and oxygen content of the Cu—Ga alloy powder were analyzed, the Ga concentration was 32.0 mass% and the oxygen content was 0.05% or less.
  • this Cu—Ga alloy powder was put into a graphite mold having an inner diameter of 60 mm, and the degree of vacuum was 5 ⁇ 10 ⁇ 3 Pa, the pressure was 25 MPa, the temperature was 700 ° C., and the temperature was 2 hours.
  • a hot press was performed under the conditions described above to produce a sintered body having a diameter of 60 mm and a thickness of 3 mm.
  • the density determined from the size and weight of the target body was 8.30 g / cm 3 . Moreover, as a result of observing a cross section of a part of the target body, voids were not recognized and the structure was dense and uniform. Further, as a result of SEM observation of the cross section of the target body in the same manner as in Example 12, no vacancies were observed, and the target body was dense. Further, as a result of EPMA observation, there was no segregation of Ga concentration and variation was within ⁇ 5%, and a uniform Cu—Ga alloy structure was obtained.
  • Example 19 In a glove box in an argon gas atmosphere, 68.0 g of electrolytic Cu powder (average particle size 97 ⁇ m, oxygen: 0.013 wt%) in a Teflon (registered trademark) resin-made cylindrical container for a ball mill, Ga small piece 32.0 g and 40 balls made of zirconia having a diameter of 10 mm were charged, sealed with a Teflon (registered trademark) container lid, and filled with argon gas. A ball mill frame was placed in an oven heated to 30 ° C., a cylindrical container was set, and heating and mixing were performed in an argon gas atmosphere at a rotation speed of 30 rpm for 1 hour. After the cylindrical container was taken out and cooled to room temperature, the contents were taken out by opening the container lid. As a result, gray powder was obtained.
  • This powder was heat-treated in an Ar gas atmosphere at 480 ° C. for 1 hour.
  • the central part of the powder is Cu—Ga alloy phase in which Cu or Ga is dissolved
  • the outer peripheral part is Cu—Ga alloy phase composed of a Cu—Ga alloy phase having a Ga concentration of 30 to 70 mass%.
  • the cross section of the heat-treated powder it was the same Cu—Ga alloy powder as in Example 12. Further, when the Ga concentration and oxygen content of the Cu—Ga alloy powder were analyzed, the Ga concentration was 32.1 mass% and the oxygen content was 0.02 mass%. That is, as in Example 12, the composition of the Cu—Ga alloy powder was the same as that of the raw material, and it was confirmed that oxidation was prevented during the preparation of the Cu—Ga alloy powder.
  • a target body was produced in the same manner as in Example 12 using this Cu—Ga alloy powder.
  • the density determined from the dimensions and weight of the target body was 8.41 g / cm 3 .
  • no vacancies were observed, and the target body was dense.
  • EPMA observation there was no segregation of Ga concentration and variation was within ⁇ 5%, and a uniform Cu—Ga alloy structure was obtained.
  • Example 20 As a result of heating and mixing in the same manner as in Example 12 except that atomized Cu powder (average particle size 1 ⁇ m, oxygen: 0.18 wt%) was used, gray powder was obtained. This powder was heat-treated in the same manner as in Example 12 and observed by EPMA. As a result, it was the same Cu—Ga alloy powder as in Example 12. Further, when the Ga concentration and oxygen content of this Cu—Ga alloy powder were analyzed, the Ga concentration was 32.2 mass% and the oxygen content was 0.19%.
  • a target body was prepared using this Cu—Ga alloy powder in the same manner as in Example 12, and the density obtained from the dimensions and weight was 8.34 g / cm 3 . Further, as a result of SEM observation of the cross section of the target body in the same manner as in Example 12, no vacancies were observed, and the target body was dense. Further, as a result of EPMA observation, there was no segregation of Ga concentration and variation was within ⁇ 5%, and a uniform Cu—Ga alloy structure was obtained.
  • Tables 2 and 3 show the evaluation results of Examples 12 to 20.
  • Cu—Ga alloy powder can be obtained by stirring while heating Cu powder and Ga, respectively, and a Cu—Ga alloy sputtering target having a uniform composition can be easily obtained by sintering using this. It turns out that it is obtained. Therefore, according to the present invention, Cu-Ga alloy powder is obtained at low cost because it does not require a step of once melting and casting Cu and Ga at a high temperature as in the prior art and then pulverizing the Cu-Ga alloy ingot. be able to.

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Abstract

　高品質なＣｕ－Ｇａ合金粉末を容易に製造することができるＣｕ－Ｇａ合金粉末の製造方法及びＣｕ－Ｇａ合金粉末、並びに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。本発明は、Ｃｕ粉末とＧａとが質量比で８５：１５～５５：４５の割合で配合された混合粉末を、不活性雰囲気中で３０～７００℃の温度で攪拌して合金化することにより、Ｃｕ－Ｇａ合金粉末を得る。また、このＣｕ－Ｇａ合金粉末を成型し、焼結することにより、Ｃｕ－Ｇａ合金スパッタリングターゲットを得る。

Description

Ｃｕ－Ｇａ合金粉末の製造方法及びＣｕ－Ｇａ合金粉末、並びに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
　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Ｃｕ－Ｇａ合金粉末の製造方法及びＣｕ－Ｇａ合金粉末、並びに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。
　本出願は、日本国において２０１０年４月９日に出願された日本特許出願番号特願２０１０－０９０４７５、及び、日本国において２０１０年８月２４日に出願された日本特許出願番号特願２０１０－１８７１６０を基礎として優先権を主張するものであり、これらの出願を参照することにより、本出願に援用される。
　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、結晶系Ｓｉの太陽電池が主に使用されているが、供給面やコストの問題から、変換効率の高いＣＩＧＳ（Ｃｕ－Ｉｎ－Ｇａ－Ｓｅ四元系合金）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など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、より広い面積での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。スパッタ法は、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膜及び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である。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、溶解法と粉末焼結法が知られている。溶解法は、溶解鋳造したＣＩＧＳ系太陽電池用途の組成のＣｕ－Ｇａ合金が脆くて割れやすいという問題がある。一方、粉末焼結法は、均一な組成が得られることからスパッタリングターゲットの製造方法として有望視されている。
　粉末焼結法としては、例えば、特許文献１には、高Ｇａ含有Ｃｕ－Ｇａ合金粉末と、純Ｃｕ又は低Ｇａ含有Ｃｕ－Ｇａ合金粉末とを配合してホットプレスにてスパッタリングターゲットを製造することが記載されている。
特開２００８－１３８２３２号公報
　Ｇａは融点が２９．７８℃と極めて低融点であるため、Ｃｕ粉とＧａから直接焼結体を得ることはできないので、粉末焼結法の原料にはＣｕ－Ｇａ合金粉末が用いられる。一般には、Ｃｕ－Ｇａ合金が脆性材であることを利用して、一旦ＣｕとＧａを溶解して合金化し、これを粉砕してＣｕ－Ｇａ合金粉末を得ている。すなわち、Ｃｕ－Ｇａ合金粉末を得るために、ＣｕとＧａを高温にて溶解させるプロセス及びＣｕ－Ｇａ合金インゴットを粉砕させる等の粉末化のプロセスが必要である。
　本発明は、前記実情に鑑みて提案されたものであり、高品質なＣｕ－Ｇａ合金粉末を容易に製造することができるＣｕ－Ｇａ合金粉末の製造方法及びＣｕ－Ｇａ合金粉末、並びに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。
　本発明者らは、鋭意研究を重ねた結果、Ｃｕ粉末とＧａとを所定の割合で配合し、所定の温度範囲で合金化することにより、高品質なＣｕ－Ｇａ合金粉末が容易に得られ、また、高品質なＣｕ－Ｇａ合金スパッタリングターゲットが得られることが分かった。
　すなわち、本発明に係るＣｕ－Ｇａ合金粉末の製造方法は、Ｃｕ粉末とＧａとが質量比で８５：１５～５５：４５の割合で配合された混合粉末を、不活性雰囲気中で３０～７００℃の温度で攪拌して合金化することを特徴とする。
　また、本発明に係るＣｕ－Ｇａ合金粉末は、上述した製造方法により製造されることを特徴とする。
　また、本発明に係るＣｕ－Ｇａ合金スパッタリングターゲットの製造方法は、Ｃｕ粉末とＧａとが質量比で８５：１５～５５：４５の割合で配合された混合粉末を、不活性雰囲気中で３０～７００℃の温度で攪拌して合金化し、Ｃｕ－Ｇａ合金粉末を作製する作製工程と、Ｃｕ－Ｇａ合金粉末を成型し、焼結する焼結工程とを有することを特徴とする。
　また、本発明に係るＣｕ－Ｇａ合金スパッタリングターゲットは、上述した製造方法により製造されることを特徴とする。
　本発明によれば、高品質なＣｕ－Ｇａ合金粉末が容易に得られ、均一性、加工性に優れた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。
図１は、Ｃｕ－Ｇａ合金粉末を模式的に示す断面図である。 図２は、本実施の一実施の形態におけるＣｕ－Ｇａ合金スパッタリングターゲットの製造方法の概要を説明するための図である。 図３は、ＥＰＭＡマッピング分析によるＣｕ－Ｇａ合金粉末の断面写真である。 図４は、図３に示した断面写真を模式的に示した図である。 図５は、ＥＰＭＡマッピング分析によるＣｕ－Ｇａ合金焼結体の断面写真である。 図６は、図５に示した断面写真を模式的に示した図である。 図７は、ＥＰＭＡマッピング分析によるＣｕ－Ｇａ合金粉末の断面写真である。 図８は、図７に示した断面写真を模式的に示した図である。
　以下、本発明を適用した具体的な実施の形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。
＜１．Ｃｕ－Ｇａ合金粉末の製造方法＞
（原料）
　Ｃｕ－Ｇａ合金粉末の原料として、Ｃｕ粉末及びＧａが用いられる。Ｃｕ粉末及び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、電解法又はアトマイズ法により製造される電解Ｃｕ粉又はアトマイズＣｕ粉を使用することができる。電解Ｃｕ粉は、硫酸銅溶液などの電解液中で電気分解により陰極に海綿状又は樹枝状の形状の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などにより球状又は不定形の形状の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粉末の平均粒径は、１～３００μｍであることが好ましい。Ｃｕ粉末の平均粒径が１μｍ以上であることにより、Ｃｕ粉末の飛散を防止して特別な取り扱いが不要となるとともに、Ｃｕ粉末のかさ容量の増加により合金粉末製造装置が大型化し、高額な装置が必要となるのを防ぐことができる。また、Ｃｕ粉末の平均粒径が３００μｍ以下であることにより、Ｇａが被覆しなければならないＣｕ粉末の表面積（ＢＥＴ）が不足して、余剰となった未反応の液相Ｇａが残り易くなるのを防止することができる。
　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、小径側から積算して、その値が全粒径に渡った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。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。
（配合）
　Ｃｕ粉末とＧａとは、質量比で８５：１５～５５：４５の割合で配合する。Ｇａは、融点が低い金属（融点：２９．７８℃）であるため、加熱することにより容易に融解し、融解したＧａがＣｕ粉末を被覆する。Ｇａ量が１５質量％以上であることにより、Ｇａによる均一被覆が可能となると共に、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４５質量％以下であることにより、Ｃｕ粉末の間に存在する多量のＧａによって粉末同士が結合して塊状になるのを防ぎ、合金粉末の収率を向上させることができる。
　また、Ｇａ量のさらに望ましい範囲は２５～４１質量％である。Ｇａが２５質量％以上であることにより、短時間で均一に被覆することができ、また、Ｇａが４１質量％以下であることにより、短時間で被覆したＧａを合金化することができる。
（合金化）
　上述した質量比でＣｕ粉末とＧａとが配合された混合粉末を、不活性雰囲気中で３０～７００℃の温度で攪拌して合金化し、Ｃｕ－Ｇａ合金粉を作製する。具体的には、上述した質量比で秤量したＣｕ粉末とＧａ小片を、Ｇａの融点よりも高くＣｕの融点よりも低い温度、すなわち、３０～７００℃の範囲で温度を制御し、Ｃｕ粉末の表面又は内部にＣｕ－Ｇａ二元系合金を形成する。
　例えば、混合粉末を、不活性雰囲気中で３０℃以上４００℃未満の温度で攪拌することにより、Ｃｕ粉末の表面にＣｕ－Ｇａ二元系合金層を形成し、強度、成形性に優れたＣｕ－Ｇａ合金粉末を得ることができる。また、例えば、混合粉末を、不活性雰囲気中で４００℃以上７００℃以下の温度で攪拌することにより、Ｃｕ粉末の内部にＣｕ－Ｇａ二元系合金を形成し、均一組成のＣｕ－Ｇａ合金粉末を得ることができる。また、混合粉末を、不活性雰囲気中で３０℃以上４００℃未満の温度で攪拌して合金化し、さらに、この合金化粉末を、不活性雰囲気中で４００℃以上７００℃以下の温度で熱処理してもよい。
　このように合金化の際、混合粉末を３０℃以上の温度で加熱することにより、Ｇａを融解させ、合金化反応を進行させることができる。また、混合粉末を７００℃以下の温度で加熱することにより、高温に対応する高価な設備を不要とし、また、加熱に要する電力を削減することができる。
　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Ｃｕ－Ｇａ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、粉末の表面はＧａ濃度の高いＣｕ－Ｇａ金属間化合物層であって、中心部は純Ｃｕ又はＧａを固溶したＣｕ相となる。
　この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、ホットプレスなどの焼結工程において、焼結体中に空孔が生成したりし、密度が不均一なってしまう。
　加熱・混合には、容器内を攪拌羽根や攪拌ブレード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、ツインシェルなど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及びＣｕ－Ｇａ合金の付着抑制の観点から選ばれる。例えば、ホウケイ酸ガラス、石英ガラスなどのガラス容器、アルミナやジルコニアなど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、ホーロー容器などが使用できる。
　加熱・混合は、アルゴンガスや窒素ガスといった不活性ガス雰囲気中で行うのが好ましい。不活性ガス雰囲気中で加熱・混合することにより、合金粉の酸素含有量の増加を抑制することができる。
（Ｃｕ－Ｇａ合金粉末）
　図１は、上述した製法によって得られるＣｕ－Ｇａ合金粉末を模式的に示す断面図である。このＣｕ－Ｇａ合金粉末は、Ｇａを１５～４５質量％含み、残部がＣｕと不可避不純物からなる。
　図１の（Ａ）に示すＣｕ－Ｇａ合金粉末は、Ｃｕ粉末とＧａとが配合された混合粉末を、不活性雰囲気中で３０℃以上４００℃未満の温度で合金化したものである。このＣｕ－Ｇａ合金粉末は、表面のＣｕ－Ｇａ二元系合金層１１と、中心部のＣｕ１２とを備えている。このような構成のＣｕ－Ｇａ合金粉末によれば、中心部のＣｕ１２により、強度が増し、優れた成形性を得ることができる。また、このＣｕ－Ｇａ合金粉末を焼結することにより、均一組成の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。
　また、図１の（Ｂ）に示すＣｕ－Ｇａ合金粉末は、Ｃｕ粉末とＧａとが配合された混合粉末を、不活性雰囲気中で４００℃以上７００℃以下の温度で攪拌して合金化したものである。又は、混合粉末を、不活性雰囲気中で３０℃以上４００℃未満の温度で攪拌して合金化し、さらに、この合金化粉末を、不活性雰囲気中で４００℃以上７００℃以下の温度で熱処理したものである。このＣｕ－Ｇａ合金粉末は、均一組成のＣｕ－Ｇａ二元系合金２１からなるため、このＣｕ－Ｇａ合金粉末を焼結することにより、均一組成のＣｕ－Ｇａ合金スパッタリングターゲットを容易に得ることができる。
＜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。
　図２は、本実施の一実施の形態におけるＣｕ－Ｇａ合金スパッタリングターゲットの製造方法の概要を説明するための図である。Ｃｕ－Ｇａ合金粉末を作製する作製工程（Ａ）と、Ｃｕ－Ｇａ合金粉末を焼結する焼結工程（Ｂ）と、仕上げ工程（Ｃ）とを有する。
　作製工程（Ａ）では、上述したＣｕ－Ｇａ合金粉末の製造方法と同様であり、Ｃｕ粉末とＧａとが質量比で８５：１５～５５：４５の割合で配合された混合粉末を、不活性雰囲気中で３０～７００℃の温度で攪拌して合金化し、Ｃｕ－Ｇａ合金粉末を得る。このＣｕ－Ｇａ合金粉末は、例えば、図２の（Ａ）に示すように攪拌羽根が回転し、容器の外周にヒータが設置された混合装置により得ることができる。
　次の焼結工程（Ｂ）では、Ｃｕ－Ｇａ合金粉末を、例えばプレスにて成形し、この成形体を真空中で、４００～８００℃で焼結する粉末焼結法を用いることができる。４００～８００℃で焼結することにより、ＣｕやＧａが拡散するため、均一に合金化したＣｕ－Ｇａ合金焼結体が得られる。焼結方法は、不活性ガス雰囲気中での焼結でもよく、また、原料粉末を高温で耐熱性の型に入れて加圧するホットプレス法（ＨＰ法）、加圧媒体であるガスを用いて、高温高圧下で被処理物を等方的に加圧する熱間静水圧加圧焼結法（ＨＩＰ法）などで作製してもよい。この中でもホットプレス法によれば、高密度の焼結体を安価に得ることができる。
　仕上げ工程（Ｃ）では、Ｃｕ－Ｇａ合金焼結体の表面を研削により平面に仕上げ、Ｃｕ製のバッキングプレートにボンディングすることにより、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。
　このようにＣｕ粉末とＧａとを所定の割合で配合し、所定の温度範囲で合金化することにより、従来のようにＣｕとＧａを一旦高温で溶解鋳造した後、Ｃｕ－Ｇａ合金インゴットを粉砕するような工程が無いため、高品質なＣｕ－Ｇａ合金粉末を容易に得ることができる。また、組成が均一なＣｕ－Ｇａ合金スパッタリングターゲットを容易且つ安価に得ることができる。
　実施例
　以下に本発明の実施例を説明するが、本発明は下記の実施例に限定されるものではない。
（実施例１）
　アルゴンガス雰囲気にしたグローブボックス内に、マントルヒーターにセットした容量３００ｍＬの磁器製ビーカーと、この磁器製ビーカーにガラス製攪拌羽根を取り付けた攪拌装置とを設置した。
　アトマイズＣｕ粉末（平均粒径１０６μｍ、酸素：０．０４ｗｔ％）を６８．０ｇ、Ｇａの小片を３２．０ｇ秤量し、ビーカーに投入して攪拌しながら３００℃、４５分間、アルゴンガス雰囲気中で加熱混合を実施した。その結果、得られた粉末は、Ｃｕ粉の色ではなく灰白色の粉であった。
　また、電子プローブマイクロアナライザー（ＥＰＭＡ）（ＪＸＡ－８１００：日本電子株式会社製）により、得られた粉末の断面を、加速電圧１５ｋＶでマッピング分析を行った。図３は、ＥＰＭＡマッピング分析によるＣｕ－Ｇａ合金粉末の断面写真である。この図３において、（Ａ）はＣｕ－Ｇａ合金粉末の二次電子像、（Ｂ）はＣｕマッピング像、（Ｃ）はＧａマッピング像である。このマッピング像は、Ｃｕ濃度又はＧａ濃度が青～赤で示され、濃度が高いほど赤色で示される。また、図４は、図３に示した断面写真を模式的に示した図であり、図４の（Ａ）～（Ｃ）はそれぞれ図３の（Ａ）～（Ｃ）に対応する。この図４において、（Ｂ）のＣｕマッピング像の模式図及び（Ｃ）のＧａマッピング像の模式図では、Ｃｕ濃度又はＧａ濃度の高低を点（ドット）の多少で示しており、図３（Ｂ）及び（Ｃ）で示した濃度の青～赤に対応する。Ｃｕマッピング像では、粉末内部が赤色、粉末表面が水色であり、Ｇａマッピング像では、粉末内部が黒色、粉末表面が橙色であることから、Ｃｕ－Ｇａ合金粉末は、Ｃｕ粉末の表面にＣｕ－Ｇａ二元系合金層が形成されていることが分かった。
　次に、プレス機、及び１００ｍｍ×１００ｍｍ角のプレス型を用い、Ｃｕ－Ｇａ合金粉末を１９６ＭＰａの圧力にてプレス成形した。この成形体を真空焼結炉（島津メクテム株式会社製）で真空度が２×１０－２Ｐａ、温度が７００℃の条件で、１時間、焼結を行い、長さ１００ｍｍ、幅１００ｍｍ、厚さ５ｍｍのＣｕ－Ｇａ合金焼結体を作製した。
　このようにして得られたＣｕ－Ｇａ合金焼結体の組成の均一性を評価するために、焼結体の一部を切断し、断面のＥＰＭＡマッピング分析を行った。図５は、ＥＰＭＡマッピング分析によるＣｕ－Ｇａ合金焼結体の断面写真である。この図５において、（Ａ）はＣｕ－Ｇａ合金焼結体の二次電子像、（Ｂ）はＣｕマッピング像、（Ｃ）はＧａマッピング像である。マッピング像は、図３と同様に、濃度が青～赤で示され、濃度が高いほど赤色で示される。また、図６は、図５に示した断面写真を模式的に示した図であり、図６の（Ａ）～（Ｃ）はそれぞれ図５の（Ａ）～（Ｃ）に対応する。この図６において、（Ｂ）のＣｕマッピング像の模式図及び（Ｃ）のＧａマッピング像の模式図では、Ｃｕ濃度又はＧａ濃度の高低を点（ドット）の多少で示しており、図５（Ｂ）及び（Ｃ）で示した濃度の青～赤に対応する。この図５に示す結果より、Ｃｕ－Ｇａ合金焼結体のＣｕとＧａとが均一に合金化されていることが分かった。
　また、Ｃｕ－Ｇａ合金焼結体を、平面研削を行い、機械加工により長さ１００ｍｍ、幅１００ｍｍ、厚さ４ｍｍのサイズに仕上げ、Ｃｕ製バッキングプレートにボンディングしてＣｕ－Ｇａ合金スパッタリングターゲットとした。
（実施例２）
　原料のＣｕ粉末を、アトマイズＣｕ粉末（平均粒径３７μｍ、酸素：０．０３ｗｔ％）としたこと、及び加熱温度を４００℃、加熱時間を２時間としたこと以外は実施例１と同様にして、Ｃｕ－Ｇａ合金粉末を作製した。得られたＣｕ－Ｇａ合金粉末は、灰白色の粉であった。
　また、電子プローブマイクロアナライザー（ＥＰＭＡ）（ＪＸＡ－８１００：日本電子株式会社製）により、得られた粉末の断面を、加速電圧１５ｋＶでマッピング分析を行った。図７は、ＥＰＭＡマッピング分析によるＣｕ－Ｇａ合金粉末の断面写真である。この図７において、（Ａ）はＣｕ－Ｇａ合金粉末の二次電子像、（Ｂ）はＣｕマッピング像、（Ｃ）はＧａマッピング像である。マッピング像は、図３と同様に、濃度が青～赤で示され、濃度が高いほど赤色で示される。また、図８は、図７に示した断面写真を模式的に示した図であり、図８の（Ａ）～（Ｃ）はそれぞれ図７の（Ａ）～（Ｃ）に対応する。この図８において、（Ｂ）のＣｕマッピング像の模式図及び（Ｃ）のＧａマッピング像の模式図では、Ｃｕ濃度又はＧａ濃度の高低を点（ドット）の多少で示しており、図７（Ｂ）及び（Ｃ）で示した濃度の青～赤に対応する。図７に示す結果よりＣｕ－Ｇａ合金粉末は、Ｃｕ粉末の内部にもＣｕ－Ｇａ二元系合金が形成された均一組成であることが分かった。
　また、このＣｕ－Ｇａ合金粉末を用い、実施例１と同様にしてＣｕ－Ｇａ合金スパッタリングターゲットを作製した。
（実施例３～１１、比較例１～３）
　実施例３～９、比較例１～３では、原料のＣｕ粉末とＧａの混合割合を表１に示すものにした以外は、実施例１と同様にしてＣｕ－Ｇａ合金粉末を得た。また、実施例１０では、Ｃｕ粉末を電解粉（平均粒径３７μｍ）とした以外は、実施例１と同様にしてＣｕ－Ｇａ合金粉末を得た。また、実施例１１では、平均粒径４５μｍのアトマイズＣｕ粉末を用いた以外は、実施例１と同様にしてＣｕ－Ｇａ合金粉末を得た。また、実施例８の焼結温度を５００℃、実施例９及び比較例３の焼結温度を４００℃とした以外は、実施例１と同様にしてＣｕ－Ｇａ合金スパッタリングターゲットを作製した。
　表１に、実施例１～１１、及び比較例１～３の評価結果を示す。ここで、収率は、原料の投入総重量に対する得られる粉末重量の割合で評価を行った。収率が９７％以上であれば優良、９０～９７％であれば良、９０％以下であれば不良と判断した。また、焼結体の組成の均一性評価は、焼結体の厚み方向における中心部の断面における１０ｍｍ角の領域を、任意に１０箇所選択し、ＥＰＭＡマッピング分析により求めたＧａ濃度のバラツキが、±５％以内なら良、±５％を超えたら不良と判断した。また、焼結体の加工性評価は、平面研削後の焼結体のエッジ長さ１０ｃｍ当たりの欠けの個数を調べ、１個未満なら優良、１個以上３個未満なら良、３個以上は不良と評価した。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000001
　また、実施例１２～実施例１７では、合金化温度、熱処理温度等の条件を変えて、Ｃｕ－Ｇａ合金スパッタリングターゲットを作製した。
（実施例１２）
　アルゴンガス雰囲気にしたグローブボックス内で、テフロン（登録商標）樹脂製の３００ｍＬボールミル用円筒容器内に、アトマイズＣｕ粉末（平均粒径５μｍ、酸素：０．１２ｗｔ％）を６８．０ｇ、Ｇａ小片を３２．０ｇ、及び直径１０ｍｍのジルコニア製ボール４０個を投入し、テフロン（登録商標）容器蓋で密閉してアルゴンガスを封入した。７０℃に加熱したオーブン内にボールミル架台を設置し、円筒容器をセットして回転数３０ｒｐｍ、１時間のアルゴンガス雰囲気中の加熱混合を行った。円筒容器を取り出して室温まで冷却した後に、容器蓋を開けて内容物を取り出したところ、灰白色の粉が得られた。
　この粉をＡｒガス雰囲気中、４８０℃、１時間の条件で熱処理した。熱処理粉の断面をＥＰＭＡ観察した結果、粉の中心部はＣｕ又はＧａが固溶したＣｕ－Ｇａ合金相、外周部はＧａ濃度３０～７０質量％のＣｕ－Ｇａ合金相から構成されたＣｕ－Ｇａ合金粉末であった。また、このＣｕ－Ｇａ合金粉末のＧａ濃度及び酸素含有量を分析したところ、Ｇａ濃度が３２．１質量％、酸素含有量が０．１０質量％であった。すなわち、Ｃｕ－Ｇａ合金粉末の組成は、Ｃｕ－Ｇａ合金粉末作製のために配合した原料組成と同じであることが確認された。また、原料のＣｕ粉と得られたＣｕ－Ｇａ合金粉末の酸素量の比較により、Ｃｕ－Ｇａ合金粉末作製中に酸化が防止されていることが確認された。
　また、このＣｕ－Ｇａ合金粉末を内径６０ｍｍの黒鉛型に投入し、ホットプレス装置（大亜真空株式会社製）にて、真空度５×１０－３Ｐａ、圧力２５ＭＰａ、温度７００℃、１時間の条件でホットプレスを実施して、直径６０ｍｍ、厚み３ｍｍの焼結体を作製した。ターゲット体の寸法と重量から求めた密度は、８．３２ｇ／ｃｍ３であった。また、ターゲット体の一部を切断サンプリングして断面をＳＥＭ観察した結果、空孔は認められず、緻密であった。また、ＥＰＭＡ観察した結果、Ｇａ濃度の偏析はなく、ばらつきは±５％以内であり、均一なＣｕ－Ｇａ合金組織であることが分かった。
　また、このターゲット体をＣｕ製バッキングプレートにボンディングしてＣｕ－Ｇａ合金ターゲットを作製した。そして、このターゲットをスパッタ装置（ＳＨ－４５０、アルバック社製）に取り付けて、アルゴンガス圧０．７Ｐａ中でＤＣ１００Ｗの直流電力をターゲットに投入した結果、異常な放電やスプラッシュなどがなく、良好にスパッタすることができることが分かった。
（実施例１３）
　アルゴンガス雰囲気にしたグローブボックス内に、マントルヒーターにセットした３００ｍＬのパイレックス（登録商標）ビーカーと、ガラス製攪拌羽根を取り付けた攪拌装置とを設置した。電解Ｃｕ粉末（平均粒径９７μｍ、酸素：０．０４ｗｔ％）６８ｇ、Ｇａ小片３２ｇをビーカーに投入して攪拌しながら２５０℃、１時間のアルゴンガス雰囲気中の加熱混合を実施した。その結果、灰白色の粉が得られた。
　実施例１２と同様に、このＣｕ－Ｇａ合金粉末をＡｒガス雰囲気中、４８０℃、１時間の条件で熱処理した。熱処理粉の断面をＥＰＭＡ観察した結果、実施例１２と同様のＣｕ－Ｇａ合金粉であった。また、このＣｕ－Ｇａ合金粉末のＧａ濃度及び酸素含有量を分析したところ、Ｇａ濃度が３１．９質量％、酸素含有量が０．０４質量％であった。すなわち、実施例１２同様、Ｃｕ－Ｇａ合金粉末の組成は、原料の配合組成と同じであり、Ｃｕ－Ｇａ合金粉末作製中に酸化が防止されていることが確認された。
　また、このＣｕ－Ｇａ合金粉末を用いて、実施例１２と同様にしてターゲット体を作製した。ターゲット体の寸法と重量から求めた密度は、８．４１ｇ／ｃｍ３であった。また、実施例１２と同様にしてターゲット体の断面をＳＥＭ観察した結果、空孔は認められず、緻密であった。また、ＥＰＭＡ観察した結果、Ｇａ濃度の偏析はなく、ばらつきは±５％以内であり、均一なＣｕ－Ｇａ合金組織であった。
　また、実施例１２と同様にしてＣｕ－Ｇａ合金ターゲットを作製した結果、異常な放電やスプラッシュなどがなく、良好にスパッタすることができることが分かった。
（実施例１４）
　アルゴンガス雰囲気にしたグローブボックス内に、マントルヒーターにセットした３００ｍＬの磁器製ビーカーと、ガラス製攪拌羽根を取り付けた攪拌装置とを設置した。アトマイズＣｕ粉末（平均粒径３８μｍ、酸素：０．０３ｗｔ％）６８．０ｇ、Ｇａ小片３２．０ｇをビーカーに投入して攪拌しながら５５０℃、１時間のアルゴンガス雰囲気中の加熱混合を実施した。その結果、灰白色の粉が得られた。この粉の熱処理は行わなかった。
　この粉の断面をＥＰＭＡ観察した結果、実施例１２と同様のＣｕ－Ｇａ合金粉であった。また、このＣｕ－Ｇａ合金粉末のＧａ濃度及び酸素含有量を分析したところ、Ｇａ濃度が３２．１質量％、酸素含有量が０．０３質量％であった。すなわち、実施例１２同様、Ｃｕ－Ｇａ合金粉末の組成は、原料の配合組成と同じであり、Ｃｕ－Ｇａ合金粉末作製中に酸化が防止されていることが確認された。
　また、このＣｕ－Ｇａ合金粉末を用いて、実施例１２と同様にしてターゲット体を作製した。ターゲット体の寸法と重量から求めた密度は、８．３６ｇ／ｃｍ３であった。また、実施例１２と同様にしてターゲット体の断面をＳＥＭ観察した結果、空孔は認められず、緻密であった。また、ＥＰＭＡ観察した結果、Ｇａ濃度の偏析はなく、ばらつきは±５％以内であり、均一なＣｕ－Ｇａ合金組織であった。
　また、実施例１２と同様にしてＣｕ－Ｇａ合金ターゲットを作製した結果、異常な放電やスプラッシュなどがなく、良好にスパッタすることができることが分かった。
（実施例１５）
　アトマイズＣｕ粉末（平均粒径３８μｍ、酸素：０．０３ｗｔ％）８０．０ｇ、Ｇａ小片２０．０ｇとした以外は実施例１４と同様にして加熱混合を実施した。その結果、灰白色の粉が得られた。この粉の熱処理は行わなかった。
　この粉の断面をＥＰＭＡ観察した結果、実施例１２と同様のＣｕ－Ｇａ合金粉であった。また、このＣｕ－Ｇａ合金粉末のＧａ濃度及び酸素含有量を分析したところ、Ｇａ濃度が１９．９質量％、酸素含有量が０．０３質量％であった。すなわち、実施例１２同様、Ｃｕ－Ｇａ合金粉末の組成は、原料の配合組成と同じであり、Ｃｕ－Ｇａ合金粉末作製中に酸化が防止されていることが確認された。
　また、このＣｕ－Ｇａ合金粉末を用いて、実施例１２と同様にしてターゲット体を作製した。ターゲット体の寸法と重量から求めた密度は、８．３１ｇ／ｃｍ３であった。また、実施例１２と同様にしてターゲット体の断面をＳＥＭ観察した結果、空孔は認められず、緻密であった。また、ＥＰＭＡ観察した結果、Ｇａ濃度の偏析はなく、ばらつきは±５％以内であり、均一なＣｕ－Ｇａ合金組織であった。
　また、実施例１２と同様にしてＣｕ－Ｇａ合金ターゲットを作製した結果、異常な放電やスプラッシュなどがなく、良好にスパッタすることができることが分かった。
（実施例１６）
　アトマイズＣｕ粉末（平均粒径３８μｍ、酸素：０．０３ｗｔ％）６０．０ｇ、Ｇａ小片４０．０ｇとした以外は実施例１４と同様にして加熱混合を実施した。その結果、灰白色の粉が得られた。この粉の熱処理は行わなかった。
　この粉の断面をＥＰＭＡ観察した結果、実施例１２と同様のＣｕ－Ｇａ合金粉であった。また、このＣｕ－Ｇａ合金粉末のＧａ濃度及び酸素含有量を分析したところ、Ｇａ濃度が４０．０質量％、酸素含有量が０．０３質量％であった。すなわち、実施例１２同様、Ｃｕ－Ｇａ合金粉末の組成は、原料の配合組成と同じであり、Ｃｕ－Ｇａ合金粉末作製中に酸化が防止されていることが確認された。
　また、このＣｕ－Ｇａ合金粉末を用いて、ホットプレスの温度を４００℃とした以外は実施例１２と同様にしてターゲット体を作製した。ターゲット体の寸法と重量から求めた密度は、８．４３ｇ／ｃｍ３であった。また、実施例１２と同様にしてターゲット体の断面をＳＥＭ観察した結果、空孔は認められず、緻密であった。また、ＥＰＭＡ観察した結果、Ｇａ濃度の偏析はなく、ばらつきは±５％以内であり、均一なＣｕ－Ｇａ合金組織であった。
　また、実施例１２と同様にしてＣｕ－Ｇａ合金ターゲットを作製した結果、異常な放電やスプラッシュなどがなく、良好にスパッタすることができることが分かった。
（実施例１７）
　平均粒径１７８μｍのアトマイズＣｕ粉末（酸素：０．０１ｗｔ％以下）を用いた以外は、実施例１４と同様にして加熱混合を実施した。その結果、灰白色の粉が得られた。この粉の熱処理は行わなかった。
　この粉の断面をＥＰＭＡ観察した結果、実施例１２と同様のＣｕ－Ｇａ合金粉であった。また、このＣｕ－Ｇａ合金粉末のＧａ濃度及び酸素含有量を分析したところ、Ｇａ濃度が３２．０質量％、酸素含有量が０．０１質量％以下であった。すなわち、実施例１２同様、Ｃｕ－Ｇａ合金粉末の組成は、原料の配合組成と同じであり、Ｃｕ－Ｇａ合金粉末作製中に酸化が防止されていることが確認された。
　また、このＣｕ－Ｇａ合金粉末を用いて、実施例１２と同様にしてターゲット体を作製した。ターゲット体の寸法と重量から求めた密度は、８．２９ｇ／ｃｍ３であった。また、実施例１２と同様にしてターゲット体の断面をＳＥＭ観察した結果、空孔は認められず、緻密であった。また、ＥＰＭＡ観察した結果、Ｇａ濃度の偏析はなく、ばらつきは±５％以内であり、均一なＣｕ－Ｇａ合金組織であった。
　また、実施例１２と同様にしてＣｕ－Ｇａ合金ターゲットを作製した結果、異常な放電やスプラッシュなどがなく、良好にスパッタすることができることが分かった。
（実施例１８）
　アルゴンガス雰囲気にしたグローブボックス内に、マントルヒーターにセットした３００ｍＬの磁器製ビーカーと、ガラス製攪拌羽根を取り付けた攪拌装置とを設置した。電解Ｃｕ粉末（平均粒径３００μｍ、酸素：０．０４ｗｔ％）６８．０ｇ、Ｇａ小片３２．０ｇをビーカーに投入して攪拌しながら７００℃、２時間のアルゴンガス雰囲気中の加熱混合を実施した。その結果、灰色の粉が得られた。この粉の熱処理は行わなかった。この粉のＥＰＭＡ断面観察した結果、実施例１２と同様のＣｕ－Ｇａ合金粉であった。また、このＣｕ－Ｇａ合金粉末のＧａ濃度及び酸素含有量を分析したところ、Ｇａ濃度が３２．０質量％、酸素含有量が０．０５％以下であった。
　また、実施例１２と同様にして、このＣｕ－Ｇａ合金粉末を内径６０ｍｍの黒鉛型に投入し、ホットプレス装置にて、真空度５×１０－３Ｐａ、圧力２５ＭＰａ、温度７００℃、２時間の条件でホットプレスを実施して、直径６０ｍｍ、厚み３ｍｍの焼結体を作製した。
　ターゲット体の寸法と重量から求めた密度は、８．３０ｇ／ｃｍ３であった。また、ターゲット体の一部の断面観察をした結果、空孔は認められず、緻密で均一な組織であった。また、実施例１２と同様にしてターゲット体の断面をＳＥＭ観察した結果、空孔は認められず、緻密であった。また、ＥＰＭＡ観察した結果、Ｇａ濃度の偏析はなく、ばらつきは±５％以内であり、均一なＣｕ－Ｇａ合金組織であった。
　また、実施例１２と同様にしてＣｕ－Ｇａ合金ターゲットを作製した結果、異常な放電やスプラッシュなどがなく、良好にスパッタすることができることが分かった。
（実施例１９）
　アルゴンガス雰囲気にしたグローブボックス内で、テフロン（登録商標）樹脂製の３００ｍＬボールミル用円筒容器内に、電解Ｃｕ粉末（平均粒径９７μｍ、酸素：０．０１３ｗｔ％）を６８．０ｇ、Ｇａ小片を３２．０ｇ、及び直径１０ｍｍのジルコニア製ボール４０個を投入し、テフロン（登録商標）容器蓋で密閉してアルゴンガスを封入した。３０℃に加熱したオーブン内にボールミル架台を設置し、円筒容器をセットして回転数３０ｒｐｍ、１時間のアルゴンガス雰囲気中の加熱混合を行った。円筒容器を取り出して室温まで冷却した後に、容器蓋を開けて内容物を取り出したところ、灰色の粉が得られた。
　この粉をＡｒガス雰囲気中、４８０℃、１時間の条件で熱処理した。熱処理粉の断面をＥＰＭＡ観察した結果、粉の中心部はＣｕ又はＧａが固溶したＣｕ－Ｇａ合金相、外周部はＧａ濃度３０～７０質量％のＣｕ－Ｇａ合金相から構成されたＣｕ－Ｇａ合金粉末であった。熱処理粉の断面をＥＰＭＡ観察した結果、実施例１２と同様のＣｕ－Ｇａ合金粉であった。また、このＣｕ－Ｇａ合金粉末のＧａ濃度及び酸素含有量を分析したところ、Ｇａ濃度が３２．１質量％、酸素含有量が０．０２質量％であった。すなわち、実施例１２同様、Ｃｕ－Ｇａ合金粉末の組成は、原料の配合組成と同じであり、Ｃｕ－Ｇａ合金粉末作製中に酸化が防止されていることが確認された。
　また、このＣｕ－Ｇａ合金粉末を用いて、実施例１２と同様にしてターゲット体を作製した。ターゲット体の寸法と重量から求めた密度は、８．４１ｇ／ｃｍ３であった。また、実施例１２と同様にしてターゲット体の断面をＳＥＭ観察した結果、空孔は認められず、緻密であった。また、ＥＰＭＡ観察した結果、Ｇａ濃度の偏析はなく、ばらつきは±５％以内であり、均一なＣｕ－Ｇａ合金組織であった。
　また、実施例１２と同様にしてＣｕ－Ｇａ合金ターゲットを作製した結果、異常な放電やスプラッシュなどがなく、良好にスパッタすることができることが分かった。
（実施例２０）
　アトマイズＣｕ粉末（平均粒径１μｍ、酸素：０．１８ｗｔ％）を用いた以外は実施例１２と同様にして加熱混合を行った結果、灰色の粉が得られた。この粉を実施例１２と同様に熱処理してＥＰＭＡ観察した結果、実施例１２と同様のＣｕ－Ｇａ合金粉であった。また、このＣｕ－Ｇａ合金粉末のＧａ濃度及び酸素含有量を分析したところ、Ｇａ濃度が３２．２質量％、酸素含有量が０．１９％であった。
　また、実施例１２と同様にこのＣｕ－Ｇａ合金粉末を用いてターゲット体を作製し、寸法と重量から求めた密度は、８．３４ｇ／ｃｍ３であった。また、実施例１２と同様にしてターゲット体の断面をＳＥＭ観察した結果、空孔は認められず、緻密であった。また、ＥＰＭＡ観察した結果、Ｇａ濃度の偏析はなく、ばらつきは±５％以内であり、均一なＣｕ－Ｇａ合金組織であった。
　また、実施例１２と同様にしてＣｕ－Ｇａ合金ターゲットを作製した結果、異常な放電やスプラッシュなどがなく、良好にスパッタすることができることが分かった。
　表２、３に、実施例１２～２０の評価結果を示す。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000002
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000003
　以上の結果より、Ｃｕ粉末、Ｇａをそれぞれ加熱しながら攪拌することにより、Ｃｕ－Ｇａ合金粉末が得られ、これを用いて焼結することにより組成が均一なＣｕ－Ｇａ合金スパッタリングターゲットが容易に得られることが分かった。したがって、本発明によれば、従来のようにＣｕとＧａを一旦高温で溶解鋳造した後、Ｃｕ－Ｇａ合金インゴットを粉砕するような工程を必要としないため、安価にＣｕ－Ｇａ合金粉末を得ることができる。

Claims (9)

  1. Ｃｕ粉末とＧａとが質量比で８５：１５～５５：４５の割合で配合された混合粉末を、不活性雰囲気中で３０～７００℃の温度で攪拌して合金化することを特徴とするＣｕ－Ｇａ合金粉末の製造方法。
  2. 前記混合粉末を、不活性雰囲気中で３０℃以上４００℃未満の温度で攪拌し、
    　前記Ｃｕ粉末の表面にＣｕ－Ｇａ二元系合金層を形成することを特徴とする請求項１記載のＣｕ－Ｇａ合金粉末の製造方法。
  3. 前記混合粉末を、不活性雰囲気中で４００℃以上７００℃以下の温度で攪拌し、
    　前記Ｃｕ粉末の内部にＣｕ－Ｇａ二元系合金を形成することを特徴とする請求項１記載のＣｕ－Ｇａ合金粉末の製造方法。
  4. 前記混合粉末を、不活性雰囲気中で３０℃以上４００℃未満の温度で攪拌して合金化し、該合金化粉末を、不活性雰囲気中で４００℃以上７００℃以下の温度で熱処理することを特徴とする請求項１記載のＣｕ－Ｇａ合金粉末の製造方法。
  5. 前記Ｃｕ粉末の平均粒径が１～３００μｍであることを特徴とする請求項１乃至４のいずれかに記載のＣｕ－Ｇａ合金粉末の製造方法。
  6. 請求項１～５のいずれかに記載の製造方法により製造されることを特徴とするＣｕ－Ｇａ合金粉末。
  7. Ｃｕ粉末とＧａとが質量比で８５：１５～５５：４５の割合で配合された混合粉末を、不活性雰囲気中で３０～７００℃の温度で攪拌して合金化し、Ｃｕ－Ｇａ合金粉末を作製する作製工程と、
    　前記Ｃｕ－Ｇａ合金粉末を成型し、焼結する焼結工程と
    　を有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。
  8. 前記焼結工程では、ホットプレス法を用いることを特徴とする請求項７記載のＣｕ－Ｇａ合金スパッタリングターゲットの製造方法。
  9. 請求項７又は８のいずれかに記載の製造方法により製造され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。
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