WO2017073514A1 - スパッタリングターゲット及びスパッタリングターゲットの製造方法 - Google Patents
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Abstract
本発明のスパッタリングターゲットは、Ｉｎを４５原子％以上９０原子％以下の範囲で含有し、残部がＣｕ及び不可避不純物からなる組成を有し、Ｉｎ単体相と、Ｃｕ１１Ｉｎ９化合物相と、が存在し、前記Ｉｎ単体相及び前記Ｃｕ１１Ｉｎ９化合物相のＸＲＤのピーク比Ｉ（Ｉｎ）／Ｉ（Ｃｕ１１Ｉｎ９）が０．０１以上３以下の範囲内とされ、前記Ｃｕ１１Ｉｎ９化合物相の平均粒径が１５０μｍ以下とされ、酸素量が５００質量ｐｐｍ以下とされ、理論密度比が８５％以上とされている。
Description
本発明は、Ｉｎ－Ｃｕ合金の薄膜を成膜する際に用いられるスパッタリングターゲット、及び、このスパッタリングターゲットの製造方法に関する。
本願は、２０１５年１０月２６日に、日本に出願された特願２０１５－２１０１７３号、及びに２０１６年１０月１８日に、日本に出願された特願２０１６－２０４６３０号基づき優先権を主張し、その内容をここに援用する。
本願は、２０１５年１０月２６日に、日本に出願された特願２０１５－２１０１７３号、及びに２０１６年１０月１８日に、日本に出願された特願２０１６－２０４６３０号基づき優先権を主張し、その内容をここに援用する。
従来、化合物半導体からなる薄膜太陽電池として、Ｃｕ－Ｉｎ－Ｇａ－Ｓｅ系合金薄膜からなる光吸収層を備えたＣＩＧＳ系太陽電池が広く提供されている。
ここで、Ｃｕ－Ｉｎ－Ｇａ－Ｓｅ系合金薄膜からなる光吸収層を形成する方法として、蒸着法により成膜する方法が知られている。蒸着法によって成膜された光吸収層を備えた太陽電池は、エネルギー交換効率が高いといった利点を有しているものの、成膜速度が遅く、生産効率が低いといった問題があった。
ここで、Ｃｕ－Ｉｎ－Ｇａ－Ｓｅ系合金薄膜からなる光吸収層を形成する方法として、蒸着法により成膜する方法が知られている。蒸着法によって成膜された光吸収層を備えた太陽電池は、エネルギー交換効率が高いといった利点を有しているものの、成膜速度が遅く、生産効率が低いといった問題があった。
そこで、Ｃｕ－Ｉｎ－Ｇａ－Ｓｅ系合金薄膜からなる光吸収層を形成する方法として、ＩｎとＣｕとＧａを含む薄膜又はこれらの元素を含む薄膜の積層膜を形成し、この薄膜又は積層膜をＳｅ雰囲気中で熱処理してセレン化する方法が提供されている。ＩｎとＣｕとＧａを含む薄膜又はこれらの元素を含む薄膜の積層膜を形成する際には、各元素を含有したスパッタリングターゲットを用いたスパッタ法が適用される。
ここで、特許文献１には、０．５～７．５ａｔ％のＣｕを含むインジウムターゲットが提案されている。
特許文献２には、３０～８０原子％のＣｕを含むＩｎ－Ｃｕ合金スパッタリングターゲットが提案されている。
特許文献３には、銅及びインジウムを有するスパッタリングターゲットが提案されている。
特許文献２には、３０～８０原子％のＣｕを含むＩｎ－Ｃｕ合金スパッタリングターゲットが提案されている。
特許文献３には、銅及びインジウムを有するスパッタリングターゲットが提案されている。
ところで、特許文献１に記載されたインジウムターゲットにおいては、Ｃｕの含有量が少なく、Ｉｎ単体相が多く存在している。インジウムは、非常に柔らかいことから、切削加工した際に、加工屑がターゲット表面に付着してしまう。このため、切削時に切削油を多量に供給したり、加工速度を遅くしたりする必要があった。
しかしながら、切削油を多量に供給した場合には、切削油成分が不純物として成膜した膜に混入するおそれがあった。切削油を除去するために洗浄工程を追加した場合には、工程が増え、生産コストが増大してしまう。また、加工速度を遅くした場合には、生産効率が低下してしまうといった問題があった。
また、特許文献１では、原料であるインジウム及び銅を溶解する温度が２６０～３２０℃と比較的低いため、Ｃｕの一部が溶け残って異相となり、スパッタ時に異常放電が発生しやすくなる。このため、Ｃｕの添加量を増加させることができなかった。
しかしながら、切削油を多量に供給した場合には、切削油成分が不純物として成膜した膜に混入するおそれがあった。切削油を除去するために洗浄工程を追加した場合には、工程が増え、生産コストが増大してしまう。また、加工速度を遅くした場合には、生産効率が低下してしまうといった問題があった。
また、特許文献１では、原料であるインジウム及び銅を溶解する温度が２６０～３２０℃と比較的低いため、Ｃｕの一部が溶け残って異相となり、スパッタ時に異常放電が発生しやすくなる。このため、Ｃｕの添加量を増加させることができなかった。
また、特許文献２に示すように、Ｃｕを３０～８０原子％を含有させた場合には、圧延加工が困難となるため、上述のＩｎ－Ｃｕ合金スパッタリングターゲットは粉末焼結法によって製造される。ここで、スパッタ時の異常放電を抑制するためには、スパッタリングターゲットの結晶粒径を微細化する必要がある。しかしながら、焼結に用いる原料粉末を微細化した場合、ターゲット中の酸素量が上昇し、異常放電が発生しやすくなるといった問題があった。
さらに、特許文献３においては、ＣｕとＩｎとともにＧａを含有したものを対象としており、Ｃｕの含有量も多い。このため、延性が不十分であり、加工時に割れ等が発生するおそれがあり、生産効率が非常に悪かった。
この発明は、前述した事情に鑑みてなされたものであって、Ｉｎ－Ｃｕ合金からなり、加工性に優れるとともに、スパッタ時の異常放電の発生を抑制することが可能なスパッタリングターゲット、及び、このスパッタリングターゲットの製造方法を提供することを目的とする。
上記課題を解決するために、本発明の一態様であるスパッタリングターゲットは、Ｉｎを４５原子％以上９０原子％以下の範囲で含有し、残部がＣｕ及び不可避不純物からなる組成を有し、Ｉｎ単体相と、Ｃｕ１１Ｉｎ９化合物相と、が存在し、前記Ｉｎ単体相及び前記Ｃｕ１１Ｉｎ９化合物相のＸＲＤのピーク比Ｉ（Ｉｎ）／Ｉ（Ｃｕ１１Ｉｎ９）が０．０１以上３以下の範囲内とされ、前記Ｃｕ１１Ｉｎ９化合物相の平均粒径が１５０μｍ以下とされ、酸素量が５００質量ｐｐｍ以下とされ、理論密度比が８５％以上とされていることを特徴としている。
上述の構成のスパッタリングターゲットによれば、Ｉｎを４５原子％以上９０原子％以下の範囲で含有し、残部がＣｕ及び不可避不純物からなる組成を有し、Ｉｎ単体相と、Ｉｎ単体相よりも硬いＣｕ１１Ｉｎ９化合物相と、が存在しているので、Ｃｕ１１Ｉｎ９化合物相が破壊の起点となり、切削加工性が大幅に向上する。
また、前記Ｉｎ単体相及び前記Ｃｕ１１Ｉｎ９化合物相のＸＲＤのピーク比Ｉ（Ｉｎ）／Ｉ（Ｃｕ１１Ｉｎ９）が０．０１以上３以下の範囲内とされているので、延性に優れたＩｎ単体相と、破壊の起点となるＣｕ１１Ｉｎ９化合物相と、がバランスよく存在しており、加工時の割れや欠けの発生を抑制できるとともに、切削加工性を確実に向上させることが可能となる。
また、前記Ｉｎ単体相及び前記Ｃｕ１１Ｉｎ９化合物相のＸＲＤのピーク比Ｉ（Ｉｎ）／Ｉ（Ｃｕ１１Ｉｎ９）が０．０１以上３以下の範囲内とされているので、延性に優れたＩｎ単体相と、破壊の起点となるＣｕ１１Ｉｎ９化合物相と、がバランスよく存在しており、加工時の割れや欠けの発生を抑制できるとともに、切削加工性を確実に向上させることが可能となる。
さらに、本発明の一態様であるスパッタリングターゲットにおいては、前記Ｃｕ１１Ｉｎ９化合物相の平均粒径が１５０μｍ以下とされているので、切削加工時におけるチッピングの発生を抑制できるとともに、チッピング跡に起因する異常放電の発生を抑制することができる。
また、本発明の一態様であるスパッタリングターゲットにおいては、酸素量が５００質量ｐｐｍ以下とされ、理論密度比が８５％以上とされているので、スパッタ時の異常放電の発生を抑制でき、安定して成膜を行うことが可能となる。
また、本発明の一態様であるスパッタリングターゲットにおいては、酸素量が５００質量ｐｐｍ以下とされ、理論密度比が８５％以上とされているので、スパッタ時の異常放電の発生を抑制でき、安定して成膜を行うことが可能となる。
ここで、本発明の一態様であるスパッタリングターゲットにおいては、前記Ｉｎ単体相の平均粒径が１ｍｍ以下とされていることが好ましい。
この場合、Ｉｎ単体相の平均粒径が１ｍｍ以下と比較的微細とされているので、スパッタによってターゲット面が消費された場合でも、ターゲット面の凹凸が抑えられ、スパッタ時の異常放電の発生を抑制することができる。
この場合、Ｉｎ単体相の平均粒径が１ｍｍ以下と比較的微細とされているので、スパッタによってターゲット面が消費された場合でも、ターゲット面の凹凸が抑えられ、スパッタ時の異常放電の発生を抑制することができる。
また、本発明の一態様であるスパッタリングターゲットにおいては、さらにＮａ化合物としてＮａＦ、ＮａＣｌ、Ｎａ２Ｓ、Ｎａ２Ｓｅのうちの１種又は２種以上を含有し、このＮａ化合物の平均粒径が１０μｍ以下とされていることが好ましい。
この場合、上述のＮａ化合物を含有しているので、アルカリ金属であるＮａを含む薄膜を成膜することができる。また、Ｎａ化合物の平均粒径が１０μｍ以下とされているので、スパッタ時の異常放電の発生を抑制できる。
この場合、上述のＮａ化合物を含有しているので、アルカリ金属であるＮａを含む薄膜を成膜することができる。また、Ｎａ化合物の平均粒径が１０μｍ以下とされているので、スパッタ時の異常放電の発生を抑制できる。
さらに、本発明の一態様であるスパッタリングターゲットにおいては、さらにＫ化合物としてＫＦ、ＫＣｌ、Ｋ２Ｓ、Ｋ２Ｓｅのうちの１種又は２種を含有し、このＫ化合物の平均粒径が１０μｍ以下とされていることが好ましい。
この場合、上述のＫ化合物を含有しているので、アルカリ金属であるＫを含む薄膜を成膜することができる。また、Ｋ化合物の平均粒径が１０μｍ以下とされているので、スパッタ時の異常放電の発生を抑制できる。
この場合、上述のＫ化合物を含有しているので、アルカリ金属であるＫを含む薄膜を成膜することができる。また、Ｋ化合物の平均粒径が１０μｍ以下とされているので、スパッタ時の異常放電の発生を抑制できる。
ここで、Ｃｕ－Ｉｎ－Ｇａ－Ｓｅ系合金薄膜を光吸収層として有する太陽電池において、Ｃｕ－Ｉｎ－Ｇａ－Ｓｅ系合金薄膜にアルカリ金属を添加すると、変換効率が向上する。そこで、上述のように、アルカリ金属であるＮａを含むＮａ化合物、あるいは、アルカリ金属であるＫを含むＫ化合物を含むスパッタリングターゲットを用いて、Ｃｕ－Ｉｎ－Ｇａ－Ｓｅ系合金薄膜を形成することにより、変換効率に優れた太陽電池を製造することが可能となる。
本発明の一態様であるスパッタリングターゲットの製造方法は、上述のスパッタリングターゲットの製造方法であって、噴射温度７００℃以上９００℃以下のガスアトマイズにより、Ｉｎを４５原子％以上９０原子％以下の範囲で含有し、残部がＣｕ及び不可避不純物からなる組成を有し、Ｉｎ単体相と、Ｃｕ１１Ｉｎ９化合物相と、が存在し、前記Ｉｎ単体相及び前記Ｃｕ１１Ｉｎ９化合物相のＸＲＤのピーク比Ｉ（Ｉｎ）／Ｉ（Ｃｕ１１Ｉｎ９）が０．０１以上３以下の範囲内とされ、酸素濃度が５００質量ｐｐｍ以下であり、平均粒径が１２５μｍ以下とされたＩｎ－Ｃｕ合金粉を準備するＩｎ－Ｃｕ合金粉準備工程と、前記Ｉｎ－Ｃｕ合金粉を含む原料粉末を焼結する焼結工程と、を備えていることを特徴としている。
この構成のスパッタリングターゲットの製造方法によれば、上述の組成を有し、Ｉｎ単体相と、Ｃｕ１１Ｉｎ９化合物相と、が存在し、前記Ｉｎ単体相及び前記Ｃｕ１１Ｉｎ９化合物相のＸＲＤのピーク比Ｉ（Ｉｎ）／Ｉ（Ｃｕ１１Ｉｎ９）が０．０１以上３以下の範囲内とされ、平均粒径が１２５μｍ以下とされたＩｎ－Ｃｕ合金粉を用いているので、上述した本発明の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、本発明の一態様であるスパッタリングターゲットの製造方法は、上述のスパッタリングターゲットの製造方法であって、Ｉｎを４５原子％以上９０原子％以下の範囲で含有し、残部がＣｕ及び不可避不純物からなる組成となるように、Ｃｕ原料とＩｎ原料とを秤量する原料配合工程と、前記Ｃｕ原料及びＩｎ原料を１１００℃以上に加熱して溶解して溶湯を形成する溶解工程と、前記溶湯を鋳型に注湯し、１０℃／ｍｉｎ以上の冷却速度で５０℃以下にまで冷却する鋳造工程と、を備えていることを特徴としている。
この構成のスパッタリングターゲットの製造方法によれば、Ｃｕ原料及びＩｎ原料を１１００℃以上に加熱する溶解工程を備えているので、Ｃｕ原料を完全溶解することができる。また、１０℃／ｍｉｎ以上の冷却速度で５０℃以下にまで冷却する鋳造工程を備えているので、結晶組織が微細となり、Ｃｕ１１Ｉｎ９化合物相の平均粒径を１５０μｍ以下とすることが可能となる。また、Ｉｎ単体相及びＣｕ１１Ｉｎ９化合物相をバランス良く形成することができ、上述した本発明のスパッタリングターゲットを製造することができる。
本発明によれば、Ｉｎ－Ｃｕ合金からなり、加工性に優れるとともに、スパッタ時の異常放電の発生を抑制することが可能なスパッタリングターゲット、及び、このスパッタリングターゲットの製造方法を提供することができる。
以下に、本発明の実施形態であるスパッタリングターゲット、及び、スパッタリングターゲットの製造方法について、添付した図面を参照して説明する。
本実施形態に係るスパッタリングターゲットは、Ｉｎを４５原子％以上９０原子％以下の範囲で含有し、残部がＣｕ及び不可避不純物からなる組成を有する。さらに、酸素量が５００質量ｐｐｍ以下に制限されている。
本実施形態に係るスパッタリングターゲットにおいては、理論密度比（上述の組成比から算出される理論密度に対する相対密度）が８５％以上とされている。
本実施形態に係るスパッタリングターゲットにおいては、理論密度比（上述の組成比から算出される理論密度に対する相対密度）が８５％以上とされている。
本実施形態に係るスパッタリングターゲットにおいては、図１及び図２に示すように、Ｉｎ単体相と、Ｃｕ１１Ｉｎ９化合物相が存在している。そして、図２に示すように、Ｉｎ単体相及びＣｕ１１Ｉｎ９化合物相のＸＲＤのピーク比Ｉ（Ｉｎ）／Ｉ（Ｃｕ１１Ｉｎ９）（以下、Ｉｎ単体相及びＣｕ１１Ｉｎ９化合物相のＸＲＤのピーク比Ｉ（Ｉｎ）／Ｉ（Ｃｕ１１Ｉｎ９）をＩｎ単体相の存在比と表記することもある）が０．０１以上３以下の範囲内とされている。
ここで、Ｃｕ１１Ｉｎ９化合物相の平均粒径が１５０μｍ以下とされ、Ｉｎ単体相の平均粒径が１ｍｍ以下とされている。
ここで、Ｃｕ１１Ｉｎ９化合物相の平均粒径が１５０μｍ以下とされ、Ｉｎ単体相の平均粒径が１ｍｍ以下とされている。
また、本実施形態においては、さらにＮａ化合物としてＮａＦ、ＮａＣｌ、Ｎａ２Ｓ、Ｎａ２Ｓｅのうちの１種又は２種以上を含有し、このＮａ化合物の平均粒径が１０μｍ以下とされていてもよい。
また、さらにＫ化合物としてＫＦ、ＫＣｌ、Ｋ２Ｓ、Ｋ２Ｓｅのうちの１種又は２種を含有し、このＫ化合物の平均粒径が１０μｍ以下とされていてもよい。
また、さらにＫ化合物としてＫＦ、ＫＣｌ、Ｋ２Ｓ、Ｋ２Ｓｅのうちの１種又は２種を含有し、このＫ化合物の平均粒径が１０μｍ以下とされていてもよい。
以下に、本実施形態であるスパッタリングターゲットにおいて、Ｉｎの含有量、Ｉｎ単体相とＣｕ１１Ｉｎ９化合物相のＸＲＤピーク比、Ｃｕ１１Ｉｎ９化合物相の粒径、Ｉｎ単体相の粒径、酸素量、理論密度比、Ｎａ化合物およびＫ化合物について、上述のように規定した理由について説明する。
（Ｉｎ：４５原子％以上９０原子％以下）
ＩｎにＣｕを添加することにより、Ｉｎよりも硬いＣｕ１１Ｉｎ９化合物相が形成され、切削加工性を大幅に向上させることが可能となる。また、結晶粒径を微細化させることが可能となる。
ここで、Ｉｎの含有量が４５原子％未満であると、Ｉｎ単体相が少なくなり、ターゲットの密度を高くすることが困難となるおそれがある。一方、Ｉｎの含有量が９０原子％を超えると、Ｃｕ１１Ｉｎ９化合物相が十分に形成されず、切削加工性を向上させることができないおそれがある。
このような理由から、本実施形態においては、Ｉｎの含有量を４５原子％以上９０原子％以下の範囲内に設定している。
なお、Ｉｎの含有量を７０原子％以上とすることにより、圧延加工が可能となるため、スパッタリングターゲットの生産効率を大幅に向上させることができる。Ｉｎの含有量は、５５原子％以上８０原子％以下の範囲内に設定することが好ましく、６０原子％以上７０原子％以下の範囲内に設定することがより好ましいが、これに限定されることはない。
ＩｎにＣｕを添加することにより、Ｉｎよりも硬いＣｕ１１Ｉｎ９化合物相が形成され、切削加工性を大幅に向上させることが可能となる。また、結晶粒径を微細化させることが可能となる。
ここで、Ｉｎの含有量が４５原子％未満であると、Ｉｎ単体相が少なくなり、ターゲットの密度を高くすることが困難となるおそれがある。一方、Ｉｎの含有量が９０原子％を超えると、Ｃｕ１１Ｉｎ９化合物相が十分に形成されず、切削加工性を向上させることができないおそれがある。
このような理由から、本実施形態においては、Ｉｎの含有量を４５原子％以上９０原子％以下の範囲内に設定している。
なお、Ｉｎの含有量を７０原子％以上とすることにより、圧延加工が可能となるため、スパッタリングターゲットの生産効率を大幅に向上させることができる。Ｉｎの含有量は、５５原子％以上８０原子％以下の範囲内に設定することが好ましく、６０原子％以上７０原子％以下の範囲内に設定することがより好ましいが、これに限定されることはない。
（Ｉｎ単体相及びＣｕ１１Ｉｎ９化合物相のＸＲＤのピーク比Ｉ（Ｉｎ）／Ｉ（Ｃｕ１１Ｉｎ９）：０．０１以上３以下）
上述のＩ（Ｉｎ）／Ｉ（Ｃｕ１１Ｉｎ９）が０．０１未満の場合には、延性に優れたＩｎ単体相の割合が少なく、加工時に割れや欠けが発生するおそれがある。一方、Ｉ（Ｉｎ）／Ｉ（Ｃｕ１１Ｉｎ９）が３を超える場合には、Ｃｕ１１Ｉｎ９化合物相の割合が少なくなり、切削加工性を十分に向上させることができなくなるおそれがある。
このような理由から、本実施形態においては、Ｉｎ単体相及びＣｕ１１Ｉｎ９化合物相のＸＲＤのピーク比Ｉ（Ｉｎ）／Ｉ（Ｃｕ１１Ｉｎ９）を０．０１以上３以下の範囲内に設定している。Ｉｎ単体相及びＣｕ１１Ｉｎ９化合物相のＸＲＤのピーク比Ｉ（Ｉｎ）／Ｉ（Ｃｕ１１Ｉｎ９）は、０．１以上２．５以下の範囲内に設定することが好ましく、０．５以上２以下の範囲内に設定することがより好ましいが、これに限定されることはない。
上述のＩ（Ｉｎ）／Ｉ（Ｃｕ１１Ｉｎ９）が０．０１未満の場合には、延性に優れたＩｎ単体相の割合が少なく、加工時に割れや欠けが発生するおそれがある。一方、Ｉ（Ｉｎ）／Ｉ（Ｃｕ１１Ｉｎ９）が３を超える場合には、Ｃｕ１１Ｉｎ９化合物相の割合が少なくなり、切削加工性を十分に向上させることができなくなるおそれがある。
このような理由から、本実施形態においては、Ｉｎ単体相及びＣｕ１１Ｉｎ９化合物相のＸＲＤのピーク比Ｉ（Ｉｎ）／Ｉ（Ｃｕ１１Ｉｎ９）を０．０１以上３以下の範囲内に設定している。Ｉｎ単体相及びＣｕ１１Ｉｎ９化合物相のＸＲＤのピーク比Ｉ（Ｉｎ）／Ｉ（Ｃｕ１１Ｉｎ９）は、０．１以上２．５以下の範囲内に設定することが好ましく、０．５以上２以下の範囲内に設定することがより好ましいが、これに限定されることはない。
本実施形態においては、Ｉ（Ｃｕ１１Ｉｎ９）を、Ｃｕ１１Ｉｎ９（ＤＢカード０１－０６５－４９６３）の（３１３）面に帰属されるピーク強度とする。
また、Ｉ（Ｉｎ）を、Ｉｎ（ＤＢカード０１－０７４－６３９３）の（１１０）面に帰属されるピーク強度とする。なお、Ｉｎのメインピークは（１０１）であるが、Ｃｕ１１Ｉｎ９の（３１０）のピークと重なることから、Ｉ（Ｉｎ）の算出には、（１１０）面を用いる。
また、Ｉ（Ｉｎ）を、Ｉｎ（ＤＢカード０１－０７４－６３９３）の（１１０）面に帰属されるピーク強度とする。なお、Ｉｎのメインピークは（１０１）であるが、Ｃｕ１１Ｉｎ９の（３１０）のピークと重なることから、Ｉ（Ｉｎ）の算出には、（１１０）面を用いる。
（Ｃｕ１１Ｉｎ９化合物相の平均粒径：１５０μｍ以下）
上述のように、Ｃｕ１１Ｉｎ９化合物相が存在することにより、切削加工性が向上する。ただし、このＣｕ１１Ｉｎ９化合物相の平均粒径が１５０μｍを超えて粗大になると、切削加工時にチッピングの原因となる。また、このチッピング跡に起因してスパッタ時に異常放電が発生するおそれがある。
このような理由から、本実施形態においては、Ｃｕ１１Ｉｎ９化合物相の平均粒径を１５０μｍ以下に制限している。
なお、チッピングの発生を確実に抑制するためには、Ｃｕ１１Ｉｎ９化合物相の平均粒径を１００μｍ以下とすることが好ましい。また、Ｃｕ１１Ｉｎ９化合物相の平均粒径の下限には特に制限はないが、切削加工性を確実に向上させるためには、１μｍ以上とすることが好ましい。Ｃｕ１１Ｉｎ９化合物相の平均粒径は、３０μｍ以下とすることがより好ましいが、これに限定されることはない。
上述のように、Ｃｕ１１Ｉｎ９化合物相が存在することにより、切削加工性が向上する。ただし、このＣｕ１１Ｉｎ９化合物相の平均粒径が１５０μｍを超えて粗大になると、切削加工時にチッピングの原因となる。また、このチッピング跡に起因してスパッタ時に異常放電が発生するおそれがある。
このような理由から、本実施形態においては、Ｃｕ１１Ｉｎ９化合物相の平均粒径を１５０μｍ以下に制限している。
なお、チッピングの発生を確実に抑制するためには、Ｃｕ１１Ｉｎ９化合物相の平均粒径を１００μｍ以下とすることが好ましい。また、Ｃｕ１１Ｉｎ９化合物相の平均粒径の下限には特に制限はないが、切削加工性を確実に向上させるためには、１μｍ以上とすることが好ましい。Ｃｕ１１Ｉｎ９化合物相の平均粒径は、３０μｍ以下とすることがより好ましいが、これに限定されることはない。
（Ｉｎ単体相の平均粒径：１ｍｍ以下）
上述のように、Ｃｕを適量添加することにより、溶解鋳造法で製造した場合であっても、Ｉｎ単体相の粒径は微細化される。また、粉末焼結法で製造する場合には、粉末原料の粒径を１ｍｍ以下とすればよい。
ここで、Ｉｎ単体相の平均粒径を１ｍｍ以下に制限することで、異常放電の発生を抑制することが可能となる。
なお、異常放電の発生を確実に抑制するためには、Ｉｎ単体相の平均粒径を５μｍ以下とすることが好ましい。また、Ｉｎ単体相の平均粒径の下限には特に制限はないが、０．０１０μｍ以上とすることが好ましい。
上述のように、Ｃｕを適量添加することにより、溶解鋳造法で製造した場合であっても、Ｉｎ単体相の粒径は微細化される。また、粉末焼結法で製造する場合には、粉末原料の粒径を１ｍｍ以下とすればよい。
ここで、Ｉｎ単体相の平均粒径を１ｍｍ以下に制限することで、異常放電の発生を抑制することが可能となる。
なお、異常放電の発生を確実に抑制するためには、Ｉｎ単体相の平均粒径を５μｍ以下とすることが好ましい。また、Ｉｎ単体相の平均粒径の下限には特に制限はないが、０．０１０μｍ以上とすることが好ましい。
（酸素量：５００質量ｐｐｍ以下）
スパッタリングターゲット中の酸素量が５００質量ｐｐｍを超えると、ターゲット組織中に存在する酸化物に起因して異常放電や、ノジュールが発生しやすくなる。このため、本実施形態では、スパッタリングターゲット中の酸素量を５００質量ｐｐｍ以下に制限している。なお、粉末焼結法において、粉末原料の粒径を微細化すると比表面積が増加し、原料粉末中の酸素量が多くなる傾向にあることから、スパッタリングターゲット中の酸素量を低減するには、後述するように粉末原料の作製条件を規定する必要がある。スパッタリングターゲット中の酸素量の下限には特に制限はないが、１０質量ｐｐｍ以上とすることが好ましい。スパッタリングターゲット中の酸素量は、３００質量ｐｐｍ以下であることが好ましく、１５０質量ｐｐｍ以下であることがより好ましいが、これに限定されることはない。
スパッタリングターゲット中の酸素量が５００質量ｐｐｍを超えると、ターゲット組織中に存在する酸化物に起因して異常放電や、ノジュールが発生しやすくなる。このため、本実施形態では、スパッタリングターゲット中の酸素量を５００質量ｐｐｍ以下に制限している。なお、粉末焼結法において、粉末原料の粒径を微細化すると比表面積が増加し、原料粉末中の酸素量が多くなる傾向にあることから、スパッタリングターゲット中の酸素量を低減するには、後述するように粉末原料の作製条件を規定する必要がある。スパッタリングターゲット中の酸素量の下限には特に制限はないが、１０質量ｐｐｍ以上とすることが好ましい。スパッタリングターゲット中の酸素量は、３００質量ｐｐｍ以下であることが好ましく、１５０質量ｐｐｍ以下であることがより好ましいが、これに限定されることはない。
（理論密度比：８５％以上）
スパッタリングターゲットの理論密度比が８５％未満であると、空隙が多く存在することになり、スパッタ時に異常放電が発生しやすくなるおそれがある。そこで、本実施形態においては、理論密度比を８５％以上に規定している。
なお、理論密度は、Ｃｕ／Ｉｎ比によって変動する。そのため、本実施形態においては、当該Ｃｕ／Ｉｎ比の溶湯を溶製し、これを鋳造して徐冷（冷却速度５℃／ｍｉｎ以下）することで得られた無欠陥の鋳塊（１０ｃｍ×１０ｃｍ×１０ｃｍ）の密度を、「理論密度」とした。
スパッタリングターゲットの理論密度比が８５％未満であると、空隙が多く存在することになり、スパッタ時に異常放電が発生しやすくなるおそれがある。そこで、本実施形態においては、理論密度比を８５％以上に規定している。
なお、理論密度は、Ｃｕ／Ｉｎ比によって変動する。そのため、本実施形態においては、当該Ｃｕ／Ｉｎ比の溶湯を溶製し、これを鋳造して徐冷（冷却速度５℃／ｍｉｎ以下）することで得られた無欠陥の鋳塊（１０ｃｍ×１０ｃｍ×１０ｃｍ）の密度を、「理論密度」とした。
（Ｎａ化合物及びＫ化合物：平均粒径１０μｍ以下）
スパッタリングターゲットに、Ｎａ化合物あるいはＫ化合物を含有させることにより、成膜されたＩｎ膜中にアルカリ金属を含有させることができる。ここで、Ｃｕ－Ｉｎ－Ｇａ－Ｓｅ系合金薄膜を光吸収層として有する太陽電池においては、Ｃｕ－Ｉｎ－Ｇａ－Ｓｅ系合金薄膜にアルカリ金属を添加することにより、変換効率が大きく向上する。このため、本実施形態であるスパッタリングターゲットに、Ｎａ化合物あるいはＫ化合物を含有させてもよい。なお、Ｎａ化合物及びＫ化合物の含有量については、Ｎａ、Ｋ成分でそれぞれ０．１原子％以上１０原子％以下の範囲内とすることが好ましい。０．１原子％未満の場合には添加による変換効率の向上効果が得られにくくなり、１０原子％を超える場合にはＮａ化合物あるいはＫ化合物に起因する異常放電が多発し、スパッタが困難となるおそれがある。Ｎａ化合物及びＫ化合物の含有量は、Ｎａ、Ｋ成分でそれぞれ０．２原子％以上３原子％以下の範囲内とすることが好ましいが、これに限定されることはない。
ここで、Ｎａ化合物あるいはＫ化合物の平均粒径が１０μｍを超えると、スパッタ時に異常放電が発生するおそれがある。このため、本実施形態では、Ｎａ化合物及びＫ化合物を含有させる場合には、これらの平均粒径を１０μｍ以下に制限している。Ｎａ化合物あるいはＫ化合物の平均粒径の下限には特に制限はないが、１μｍ以上とすることが好ましい。Ｎａ化合物あるいはＫ化合物の平均粒径は、５μｍ以下であることが好ましいが、これに限定されることはない。
スパッタリングターゲットに、Ｎａ化合物あるいはＫ化合物を含有させることにより、成膜されたＩｎ膜中にアルカリ金属を含有させることができる。ここで、Ｃｕ－Ｉｎ－Ｇａ－Ｓｅ系合金薄膜を光吸収層として有する太陽電池においては、Ｃｕ－Ｉｎ－Ｇａ－Ｓｅ系合金薄膜にアルカリ金属を添加することにより、変換効率が大きく向上する。このため、本実施形態であるスパッタリングターゲットに、Ｎａ化合物あるいはＫ化合物を含有させてもよい。なお、Ｎａ化合物及びＫ化合物の含有量については、Ｎａ、Ｋ成分でそれぞれ０．１原子％以上１０原子％以下の範囲内とすることが好ましい。０．１原子％未満の場合には添加による変換効率の向上効果が得られにくくなり、１０原子％を超える場合にはＮａ化合物あるいはＫ化合物に起因する異常放電が多発し、スパッタが困難となるおそれがある。Ｎａ化合物及びＫ化合物の含有量は、Ｎａ、Ｋ成分でそれぞれ０．２原子％以上３原子％以下の範囲内とすることが好ましいが、これに限定されることはない。
ここで、Ｎａ化合物あるいはＫ化合物の平均粒径が１０μｍを超えると、スパッタ時に異常放電が発生するおそれがある。このため、本実施形態では、Ｎａ化合物及びＫ化合物を含有させる場合には、これらの平均粒径を１０μｍ以下に制限している。Ｎａ化合物あるいはＫ化合物の平均粒径の下限には特に制限はないが、１μｍ以上とすることが好ましい。Ｎａ化合物あるいはＫ化合物の平均粒径は、５μｍ以下であることが好ましいが、これに限定されることはない。
次に、本実施形態に係る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。本実施形態であるスパッタリングターゲットは、粉末焼結法によって製造することができる。また、Ｉｎの含有量が７０原子％以下であれば、溶解鋳造法によって製造することも可能となる。
以下に、溶解鋳造法、及び、粉末焼結法による製造方法について、図３及び図４のフロー図を参照して説明する。
以下に、溶解鋳造法、及び、粉末焼結法による製造方法について、図３及び図４のフロー図を参照して説明する。
＜溶解鋳造法＞
まず、図３に示すように、Ｃｕ原料とＩｎ原料とを準備し、Ｉｎを４５原子％以上９０原子％以下の範囲で含有し、残部がＣｕ及び不可避不純物からなる組成となるように、Ｃｕ原料とＩｎ原料とを秤量する（原料配合工程Ｓ１１）。
まず、図３に示すように、Ｃｕ原料とＩｎ原料とを準備し、Ｉｎを４５原子％以上９０原子％以下の範囲で含有し、残部がＣｕ及び不可避不純物からなる組成となるように、Ｃｕ原料とＩｎ原料とを秤量する（原料配合工程Ｓ１１）。
次に、秤量されたＣｕ原料及びＩｎ原料を、真空溶解炉等を用いて溶解する（溶解工程Ｓ１２）。
ここで、溶解温度を１１００℃未満とした場合には、Ｃｕ原料が完全に溶解せず、ターゲット組織中のＣｕ１１Ｉｎ９化合物相の粒径が大きくなり、異常放電が発生しやすくなる。このため、本実施形態では、溶解温度を１１００℃以上に設定している。また、溶解は、真空中あるいは不活性ガス雰囲気にて行う。真空中で行う場合には、真空度を１０Ｐａ以下とすることが好ましい。不活性ガス雰囲気で行う場合には、真空置換を行い、このときの真空度を１０Ｐａ以下とすることが好ましい。このように真空度を規定することにより、鋳塊中の酸素量を低減させることが可能となる。溶解温度は、１１００℃以上１３００℃以下に設定することが好ましく、１１５０℃以上１２００℃以下に設定することがより好ましいが、これに限定されることはない。
ここで、溶解温度を１１００℃未満とした場合には、Ｃｕ原料が完全に溶解せず、ターゲット組織中のＣｕ１１Ｉｎ９化合物相の粒径が大きくなり、異常放電が発生しやすくなる。このため、本実施形態では、溶解温度を１１００℃以上に設定している。また、溶解は、真空中あるいは不活性ガス雰囲気にて行う。真空中で行う場合には、真空度を１０Ｐａ以下とすることが好ましい。不活性ガス雰囲気で行う場合には、真空置換を行い、このときの真空度を１０Ｐａ以下とすることが好ましい。このように真空度を規定することにより、鋳塊中の酸素量を低減させることが可能となる。溶解温度は、１１００℃以上１３００℃以下に設定することが好ましく、１１５０℃以上１２００℃以下に設定することがより好ましいが、これに限定されることはない。
次に、得られた溶湯を、鋳型に注湯して鋳造する（鋳造工程Ｓ１３）。鋳造工程Ｓ１３では、溶湯を１０℃／ｍｉｎ以上の冷却速度で５０℃以下にまで冷却する。
ここで、鋳造時の冷却速度が１０℃／ｍｉｎ未満の場合には、Ｃｕ１１Ｉｎ９化合物相が十分に分散されず、加工性が向上しないおそれがある。また、Ｃｕ１１Ｉｎ９化合物相が粗大化し、異常放電の原因となる。このため、本実施形態では、鋳造時の冷却速度を１０℃／ｍｉｎ以上に設定している。また、鋳込みの際に、引け巣の発生による密度の低下を防ぐため、鋳込み後に押し湯を行った。鋳造時の冷却速度は、１０℃／ｍｉｎ以上３０℃／ｍｉｎ以下に設定することが好ましく、１５℃／ｍｉｎ以上２０℃／ｍｉｎ以下に設定することがより好ましいが、これに限定されることはない。
ここで、鋳造時の冷却速度が１０℃／ｍｉｎ未満の場合には、Ｃｕ１１Ｉｎ９化合物相が十分に分散されず、加工性が向上しないおそれがある。また、Ｃｕ１１Ｉｎ９化合物相が粗大化し、異常放電の原因となる。このため、本実施形態では、鋳造時の冷却速度を１０℃／ｍｉｎ以上に設定している。また、鋳込みの際に、引け巣の発生による密度の低下を防ぐため、鋳込み後に押し湯を行った。鋳造時の冷却速度は、１０℃／ｍｉｎ以上３０℃／ｍｉｎ以下に設定することが好ましく、１５℃／ｍｉｎ以上２０℃／ｍｉｎ以下に設定することがより好ましいが、これに限定されることはない。
このように得られた鋳塊に対して、熱間圧延、旋盤加工、フライス加工等を行う（機械加工工程Ｓ１４）。これにより、所定形状のスパッタリングターゲットを得る。
＜粉末焼結法＞
まず、図４に示すように、Ｉｎを４５原子％以上９０原子％以下の範囲で含有し、残部がＣｕ及び不可避不純物からなる組成を有し、Ｉｎ単体相と、Ｃｕ１１Ｉｎ９化合物相と、が存在し、前記Ｉｎ単体相及び前記Ｃｕ１１Ｉｎ９化合物相のＸＲＤのピーク比Ｉ（Ｉｎ）／Ｉ（Ｃｕ１１Ｉｎ９）が０．０１以上３以下の範囲内とされ、平均粒径が１２５μｍ以下とされたＩｎ－Ｃｕ合金粉を準備する（Ｉｎ－Ｃｕ合金粉準備工程Ｓ２１）。
まず、図４に示すように、Ｉｎを４５原子％以上９０原子％以下の範囲で含有し、残部がＣｕ及び不可避不純物からなる組成を有し、Ｉｎ単体相と、Ｃｕ１１Ｉｎ９化合物相と、が存在し、前記Ｉｎ単体相及び前記Ｃｕ１１Ｉｎ９化合物相のＸＲＤのピーク比Ｉ（Ｉｎ）／Ｉ（Ｃｕ１１Ｉｎ９）が０．０１以上３以下の範囲内とされ、平均粒径が１２５μｍ以下とされたＩｎ－Ｃｕ合金粉を準備する（Ｉｎ－Ｃｕ合金粉準備工程Ｓ２１）。
このＩｎ－Ｃｕ合金粉準備工程Ｓ２１においては、まず、Ｃｕ原料とＩｎ原料を準備し、上述の組成となるように配合して溶解後、ガスアトマイズ法によって粉状化し、孔径１２５μｍの篩を用いて分級することにより、上述のＩｎ－Ｃｕ合金粉を得る。
なお、得られたＩｎ－Ｃｕ合金粉については、Ｉｎ単体相及びＣｕ１１Ｉｎ９化合物相のＸＲＤのピーク比Ｉ（Ｉｎ）／Ｉ（Ｃｕ１１Ｉｎ９）が０．０１以上３以下の範囲内となっていることを確認する。
なお、得られたＩｎ－Ｃｕ合金粉については、Ｉｎ単体相及びＣｕ１１Ｉｎ９化合物相のＸＲＤのピーク比Ｉ（Ｉｎ）／Ｉ（Ｃｕ１１Ｉｎ９）が０．０１以上３以下の範囲内となっていることを確認する。
ガスアトマイズの条件としては、Ａｒ置換の際の到達真空度を１０Ｐａ以下、溶解時の温度を１１００℃以上１２００℃以下、噴射温度を７００℃以上９００℃以下、噴射ガス圧を１５ｇｆ／ｃｍ２以上４０ｋｇｆ／ｃｍ２以下、ノズル径を０．５ｍｍ以上３ｍｍ以下とする。
ここで、ガスアトマイズの噴射温度が７００℃未満の場合、Ｃｕ１１Ｉｎ９化合物相の生成の割合が増加し、Ｉｎの生成量が低下するおそれがある。このため、Ｉｎの含有量が４５～５５原子％と比較的少ない場合には、特に注意が必要である。また、アトマイズ時にるつぼが閉塞しやすくなる。一方、噴射温度が９００℃を超えると、得られた原料粉末のＩｎの割合がＩｎ－Ｃｕ状態図から得られる割合に比べて多くなり、Ｃｕ１１Ｉｎ９化合物相が不足し、切削加工性が向上しないおそれがある。また、アトマイズ時にチャンバー内に粉が付着し、粉の収率が低下するおそれがある。以上のことから、本実施形態では、ガスアトマイズの噴射温度７００～９００℃の範囲内に設定している。ガスアトマイズの噴射温度は、７５０～８５０℃の範囲内に設定することが好ましく、７５０～８００℃の範囲内に設定することがより好ましいが、これに限定されることはない。
また、Ａｒ置換の際の到達真空度を１０Ｐａ以下とすることで、製造されたＩｎ－Ｃｕ合金粉中の酸素量を５００質量ｐｐｍ以下にすることが可能となる。Ａｒ置換の際の到達真空度は、０．１Ｐａ以上５Ｐａ以下にすることが好ましく、０．５Ｐａ以上１Ｐａ以下にすることがより好ましいが、これに限定されることはない。
なお、得られた粉を１２５μｍ以下の篩で分級した。Ｉｎ－Ｃｕ合金粉の平均粒径は、５μｍ以上５０μｍ以下にすることが好ましく、２０μｍ以上３０μｍ以下にすることがより好ましいが、これに限定されることはない。
ここで、ガスアトマイズの噴射温度が７００℃未満の場合、Ｃｕ１１Ｉｎ９化合物相の生成の割合が増加し、Ｉｎの生成量が低下するおそれがある。このため、Ｉｎの含有量が４５～５５原子％と比較的少ない場合には、特に注意が必要である。また、アトマイズ時にるつぼが閉塞しやすくなる。一方、噴射温度が９００℃を超えると、得られた原料粉末のＩｎの割合がＩｎ－Ｃｕ状態図から得られる割合に比べて多くなり、Ｃｕ１１Ｉｎ９化合物相が不足し、切削加工性が向上しないおそれがある。また、アトマイズ時にチャンバー内に粉が付着し、粉の収率が低下するおそれがある。以上のことから、本実施形態では、ガスアトマイズの噴射温度７００～９００℃の範囲内に設定している。ガスアトマイズの噴射温度は、７５０～８５０℃の範囲内に設定することが好ましく、７５０～８００℃の範囲内に設定することがより好ましいが、これに限定されることはない。
また、Ａｒ置換の際の到達真空度を１０Ｐａ以下とすることで、製造されたＩｎ－Ｃｕ合金粉中の酸素量を５００質量ｐｐｍ以下にすることが可能となる。Ａｒ置換の際の到達真空度は、０．１Ｐａ以上５Ｐａ以下にすることが好ましく、０．５Ｐａ以上１Ｐａ以下にすることがより好ましいが、これに限定されることはない。
なお、得られた粉を１２５μｍ以下の篩で分級した。Ｉｎ－Ｃｕ合金粉の平均粒径は、５μｍ以上５０μｍ以下にすることが好ましく、２０μｍ以上３０μｍ以下にすることがより好ましいが、これに限定されることはない。
次に、得られたＩｎ－Ｃｕ合金粉をモールド内に充填し、加圧焼結を行う（焼結工程Ｓ２２）。この焼結工程Ｓ２２においては、加熱温度をＩｎの融点よりも１０～４０℃低い温度とし、圧力を２００～１０００ｋｇ／ｃｍ２、保持時間を１～３時間とする。また、焼結時の雰囲気を１０Ｐａ以下の真空中あるいは、Ａｒ等の不活性ガス中にすることで、原料粉の酸化を防ぎ、焼結体においても酸素濃度が５００質量ｐｐｍ以下に制御することが可能である。なお不活性ガス雰囲気にて行う場合は、不活性ガスを真空置換により導入した。このときの到達真空度は１０Ｐａ以下とした。さらに１２５μｍ以下に分級された原料粉を用いるので、焼結体においても、平均粒径が１５０μｍ以下の焼結体を得ることが可能になる。以上の条件により理論密度比が８５％以上の焼結体を得ることが可能となる。
このように得られた焼結体に対して、旋盤加工、フライス加工等を行う（機械加工工程Ｓ２３）。これにより、所定形状のスパッタリングターゲットを得る。
このように得られた焼結体に対して、旋盤加工、フライス加工等を行う（機械加工工程Ｓ２３）。これにより、所定形状のスパッタリングターゲットを得る。
以上のような構成とされた本実施形態に係るスパッタリングターゲットによれば、Ｉｎを４５原子％以上９０原子％以下の範囲で含有し、残部がＣｕ及び不可避不純物からなる組成を有し、Ｉｎ単体相よりも硬いＣｕ１１Ｉｎ９化合物相を有しているので、切削加工時にＣｕ１１Ｉｎ９化合物相が破壊の起点となり、切削加工性を大幅に向上させることが可能となる。
また、本実施形態においては、Ｉｎ単体相及びＣｕ１１Ｉｎ９化合物相のＸＲＤのピーク比Ｉ（Ｉｎ）／Ｉ（Ｃｕ１１Ｉｎ９）が０．０１以上とされているので、Ｉｎ単体相が十分に存在して延性が確保されることから、加工時における割れ等の発生を抑制することができる。また、Ｉ（Ｉｎ）／Ｉ（Ｃｕ１１Ｉｎ９）が３以下の範囲内とされているので、Ｃｕ１１Ｉｎ９化合物相が十分に存在し、切削加工性を確実に向上させることができる。
さらに、本実施形態においては、Ｃｕ１１Ｉｎ９化合物相の平均粒径が１５０μｍ以下とされているので、切削加工時におけるチッピングの発生を抑制できるとともに、チッピング跡に起因する異常放電の発生を抑制することができる。
また、本実施形態においては、酸素量が５００質量ｐｐｍ以下とされ、理論密度比が８５％以上とされているので、スパッタ時の異常放電の発生を抑制でき、安定して成膜を行うことが可能となる。
また、本実施形態においては、酸素量が５００質量ｐｐｍ以下とされ、理論密度比が８５％以上とされているので、スパッタ時の異常放電の発生を抑制でき、安定して成膜を行うことが可能となる。
さらに、本実施形態においては、Ｉｎ単体相の平均粒径が１ｍｍ以下と比較的微細とされているので、スパッタの進行によってターゲット面が消費された場合でも、ターゲット面の凹凸が抑えられ、異常放電の発生を抑制することができる。
また、本実施形態において、さらにＮａ化合物としてＮａＦ、ＮａＣｌ、Ｎａ２Ｓ、Ｎａ２Ｓｅのうちの１種又は２種以上を含有し、このＮａ化合物の平均粒径が１０μｍ以下とされている場合、あるいは、Ｋ化合物としてＫＦ、ＫＣｌ、Ｋ２Ｓ、Ｋ２Ｓｅのうちの１種又は２種を含有し、このＫ化合物の平均粒径が１０μｍ以下とされている場合には、アルカリ金属を含むＩｎ膜を成膜することができる。このＩｎ膜を用いてＣｕ－Ｉｎ－Ｇａ－Ｓｅ系合金薄膜を成膜することで、ＣＩＧＳ系太陽電池の変換効率を向上させることが可能となる。
さらに、Ｎａ化合物及びＫ化合物の平均粒径が１０μｍ以下に制限されているので、スパッタ時の異常放電の発生を抑制することができる。
さらに、Ｎａ化合物及びＫ化合物の平均粒径が１０μｍ以下に制限されているので、スパッタ時の異常放電の発生を抑制することができる。
また、溶解鋳造法を用いた本実施形態であるスパッタリングターゲットの製造方法によれば、１１００℃以上に加熱する溶解工程Ｓ１２を備えているので、Ｃｕ原料を完全溶解することができる。また、溶湯を１０℃／ｍｉｎ以上の冷却速度で５０℃以下にまで冷却する鋳造工程Ｓ１３を備えているので、結晶組織が微細となり、Ｃｕ１１Ｉｎ９化合物相の平均粒径を１５０μｍ以下とすることが可能となる。また、これら溶解工程Ｓ１２及び鋳造工程Ｓ１３により、Ｉｎ単体相及びＣｕ１１Ｉｎ９化合物相のＸＲＤのピーク比Ｉ（Ｉｎ）／Ｉ（Ｃｕ１１Ｉｎ９）を０．０１以上３以下の範囲内とすることができる。
さらに、粉末焼結法を用いた本実施形態であるスパッタリングターゲットの製造方法によれば、Ｉｎを４５原子％以上９０原子％以下の範囲で含有し、残部がＣｕ及び不可避不純物からなる組成を有し、Ｉｎ単体相と、Ｃｕ１１Ｉｎ９化合物相と、が存在し、前記Ｉｎ単体相及び前記Ｃｕ１１Ｉｎ９化合物相のＸＲＤのピーク比Ｉ（Ｉｎ）／Ｉ（Ｃｕ１１Ｉｎ９）が０．０１以上３以下の範囲内とされ、平均粒径が１２５μｍ以下とされたＩｎ－Ｃｕ合金粉を準備するＩｎ－Ｃｕ合金粉準備工程Ｓ２１を備えている。このＩｎ－Ｃｕ合金粉準備工程Ｓ２１においては、ガスアトマイズ法を適用しており、ガスアトマイズの噴射温度を７００～９００℃の範囲内に設定しているので、Ｉｎ単体相とＣｕ１１Ｉｎ９化合物相をバランスよく含有したＩｎ－Ｃｕ合金粉を得ることができる。
そして、このＩｎ－Ｃｕ合金粉をモールド内に充填し、加圧焼結する焼結工程Ｓ２２を備えているので、上述の本実施形態であるスパッタリングターゲットを製造することができる。
そして、このＩｎ－Ｃｕ合金粉をモールド内に充填し、加圧焼結する焼結工程Ｓ２２を備えているので、上述の本実施形態であるスパッタリングターゲットを製造することができる。
以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明はこれに限定されることはなく、その発明の技術的思想を逸脱しない範囲で適宜変更可能である。
例えば、本実施形態では、Ｉｎ単体相の平均粒径を１ｍｍ以下としたものとして説明したが、これに限定されることはない。
例えば、本実施形態では、Ｉｎ単体相の平均粒径を１ｍｍ以下としたものとして説明したが、これに限定されることはない。
以下に、本発明に係るスパッタリングターゲット、及び、スパッタリングターゲットの製造方法の作用効果について評価した評価試験の結果について説明する。
＜本発明例１～１９及び比較例１～８＞
本発明例１～１９及び比較例１～８に関する評価用のスパッタリングターゲットを粉末焼結法によって製造した。
純度９９．９９ｍａｓｓ％以上のＣｕ金属塊と、純度９９．９９ｍａｓｓ％以上のＩｎ金属塊を用意した。これらの原料を、表１に示す配合比で全体重量が１２００ｇとなるように秤量した。秤量した原料を、カーボン坩堝に充填して溶解した後、実施形態で記載した条件のガスアトマイズ法により、Ｉｎ－Ｃｕ合金粉を作製した。なお、比較例４以外のアトマイズ時のノズル径は１．５ｍｍとした。
得られたＩｎ－Ｃｕ合金粉と、Ｃｕ粉と、必要に応じてアルカリ金属化合物粉を、表１に示す配合比でロッキングミキサーを用いて混合した。
そして、この混合粉を、表２に示す条件で加圧焼結を行った。得られた焼結体を、旋盤とフライス盤とを用いて１２６ｍｍ×１７８ｍｍ×６ｍｍｔサイズのスパッタリングターゲットに加工した。
比較例３、４、５、６、７では、上記の製造方法から以下の条件を変更した。比較例３では、アトマイズ時の噴射温度を６８０℃とした。比較例４では、アトマイズ時のノズル径を３ｍｍにし、アトマイズ後の篩に１０００μｍの篩いを用いた。比較例５では、アトマイズ時の到達真空度を１００Ｐａとした。比較例６、７では、Ｉｎ－Ｃｕ合金粉準備工程において、平均粒径５０μｍのアルカリ金属化合物粉を原料として用い、ロッキングミキサーで８５ｒｐｍ、３０分間、原料の混合を行った。
本発明例１～１９及び比較例１～８に関する評価用のスパッタリングターゲットを粉末焼結法によって製造した。
純度９９．９９ｍａｓｓ％以上のＣｕ金属塊と、純度９９．９９ｍａｓｓ％以上のＩｎ金属塊を用意した。これらの原料を、表１に示す配合比で全体重量が１２００ｇとなるように秤量した。秤量した原料を、カーボン坩堝に充填して溶解した後、実施形態で記載した条件のガスアトマイズ法により、Ｉｎ－Ｃｕ合金粉を作製した。なお、比較例４以外のアトマイズ時のノズル径は１．５ｍｍとした。
得られたＩｎ－Ｃｕ合金粉と、Ｃｕ粉と、必要に応じてアルカリ金属化合物粉を、表１に示す配合比でロッキングミキサーを用いて混合した。
そして、この混合粉を、表２に示す条件で加圧焼結を行った。得られた焼結体を、旋盤とフライス盤とを用いて１２６ｍｍ×１７８ｍｍ×６ｍｍｔサイズのスパッタリングターゲットに加工した。
比較例３、４、５、６、７では、上記の製造方法から以下の条件を変更した。比較例３では、アトマイズ時の噴射温度を６８０℃とした。比較例４では、アトマイズ時のノズル径を３ｍｍにし、アトマイズ後の篩に１０００μｍの篩いを用いた。比較例５では、アトマイズ時の到達真空度を１００Ｐａとした。比較例６、７では、Ｉｎ－Ｃｕ合金粉準備工程において、平均粒径５０μｍのアルカリ金属化合物粉を原料として用い、ロッキングミキサーで８５ｒｐｍ、３０分間、原料の混合を行った。
＜本発明例２０、２１及び比較例９～１１＞
本発明例２０、２１及び比較例９～１１に関する評価用のスパッタリングターゲットを溶解鋳造法によって製造した。
純度９９．９９ｍａｓｓ％以上のＣｕ金属塊と、純度９９．９９ｍａｓｓ％以上のＩｎ金属塊を用意した。表３に示す配合比で全体重量が３５００ｇとなるように秤量した。
秤量した原料を、カーボン坩堝に充填して、表３に示す雰囲気及び温度、保持時間で溶解した後、１７０ｍｍ×２２０ｍｍ×１１ｍｍｔのモールドに鋳込むとともに、引け巣の生成を防ぐために適宜溶湯を足した。その後、表３に示す冷却速度で５０℃まで冷却した。
得られたインゴットを、旋盤とフライス盤とを用いて１２６ｍｍ×１７８ｍｍ×６ｍｍｔサイズのスパッタリングターゲットに加工した。
本発明例２０、２１及び比較例９～１１に関する評価用のスパッタリングターゲットを溶解鋳造法によって製造した。
純度９９．９９ｍａｓｓ％以上のＣｕ金属塊と、純度９９．９９ｍａｓｓ％以上のＩｎ金属塊を用意した。表３に示す配合比で全体重量が３５００ｇとなるように秤量した。
秤量した原料を、カーボン坩堝に充填して、表３に示す雰囲気及び温度、保持時間で溶解した後、１７０ｍｍ×２２０ｍｍ×１１ｍｍｔのモールドに鋳込むとともに、引け巣の生成を防ぐために適宜溶湯を足した。その後、表３に示す冷却速度で５０℃まで冷却した。
得られたインゴットを、旋盤とフライス盤とを用いて１２６ｍｍ×１７８ｍｍ×６ｍｍｔサイズのスパッタリングターゲットに加工した。
（Ｉｎ単体相存在比）
まず、Ｉｎ－Ｃｕ合金粉及びスパッタリングターゲットのＩｎ単体相及びＣｕ１１Ｉｎ９化合物相のＸＲＤのピーク比Ｉ（Ｉｎ）／Ｉ（Ｃｕ１１Ｉｎ９）を以下のようにして求めた。
Ｉｎ－Ｃｕ合金粉については、得られたＩｎ－Ｃｕ合金粉を加工せずにそのまま測定試料として用いた。スパッタリングターゲットについては、破片を採取し、ＳｉＣ－Ｐａｐｅｒ（ｇｒｉｔ １０００）にて湿式研磨し、乾燥後、測定試料とした。そして、以下の条件で測定した。
装置：理学電気社製（ＲＩＮＴ－Ｕｌｔｉｍａ／ＰＣ）
管球：Ｃｕ
管電圧：４０ｋＶ
管電流：４０ｍＡ
走査範囲（２θ）：１０°～８０°
スリットサイズ：発散（ＤＳ）２／３度、散乱（ＳＳ）２／３度、受光（ＲＳ）０．８ｍｍ
測定ステップ幅：２θで０．０２度
スキャンスピード：毎分２度
試料台回転スピード：３０ｒｐｍ
まず、Ｉｎ－Ｃｕ合金粉及びスパッタリングターゲットのＩｎ単体相及びＣｕ１１Ｉｎ９化合物相のＸＲＤのピーク比Ｉ（Ｉｎ）／Ｉ（Ｃｕ１１Ｉｎ９）を以下のようにして求めた。
Ｉｎ－Ｃｕ合金粉については、得られたＩｎ－Ｃｕ合金粉を加工せずにそのまま測定試料として用いた。スパッタリングターゲットについては、破片を採取し、ＳｉＣ－Ｐａｐｅｒ（ｇｒｉｔ １０００）にて湿式研磨し、乾燥後、測定試料とした。そして、以下の条件で測定した。
装置：理学電気社製（ＲＩＮＴ－Ｕｌｔｉｍａ／ＰＣ）
管球：Ｃｕ
管電圧：４０ｋＶ
管電流：４０ｍＡ
走査範囲（２θ）：１０°～８０°
スリットサイズ：発散（ＤＳ）２／３度、散乱（ＳＳ）２／３度、受光（ＲＳ）０．８ｍｍ
測定ステップ幅：２θで０．０２度
スキャンスピード：毎分２度
試料台回転スピード：３０ｒｐｍ
以上の条件で取得した回折パターン（図２参照）におけるＩｎ単体相の（１１０）面に帰属されるピーク強度とＣｕ１１Ｉｎ９化合物相の（３１３）面に帰属されるピーク強度から、Ｉｎ単体相の存在比を下記の計算式で求めた。Ｉｎ－Ｃｕ合金粉の測定結果を表１に、スパッタリングターゲットの評価結果を表４、表５に示す。
（Ｉｎ単体相の存在比）＝Ｉ（Ｉｎ）／Ｉ（Ｃｕ１１Ｉｎ９）
ここで、Ｉ（Ｉｎ）は、Ｉｎ（ＤＢカード０１－０７４－６３９３）の（１１０）面に帰属されるピーク強度を示し、Ｉ（Ｃｕ１１Ｉｎ９）は、Ｉｎ（ＤＢカード０３－０６５－４９６３）の（３１３）面に帰属されるピーク強度を示す。
（Ｉｎ単体相の存在比）＝Ｉ（Ｉｎ）／Ｉ（Ｃｕ１１Ｉｎ９）
ここで、Ｉ（Ｉｎ）は、Ｉｎ（ＤＢカード０１－０７４－６３９３）の（１１０）面に帰属されるピーク強度を示し、Ｉ（Ｃｕ１１Ｉｎ９）は、Ｉｎ（ＤＢカード０３－０６５－４９６３）の（３１３）面に帰属されるピーク強度を示す。
（酸素含有量）
Ｉｎ－Ｃｕ合金粉及びスパッタリングターゲットの酸素含有量を、ＪＩＳ Ｚ ２６１３「金属材料の酸素定量方法通則」に記載された赤外線吸収法に準拠し、ＬＥＣＯ社製ＴＣ６００を用いて測定した。Ｉｎ－Ｃｕ合金粉の測定結果を表１に、スパッタリングターゲットの評価結果を表４、表５に示す。
Ｉｎ－Ｃｕ合金粉及びスパッタリングターゲットの酸素含有量を、ＪＩＳ Ｚ ２６１３「金属材料の酸素定量方法通則」に記載された赤外線吸収法に準拠し、ＬＥＣＯ社製ＴＣ６００を用いて測定した。Ｉｎ－Ｃｕ合金粉の測定結果を表１に、スパッタリングターゲットの評価結果を表４、表５に示す。
（スパッタリングターゲットの組成）
得られたスパッタリングターゲットの破片を酸で前処理した後、ＩＣＰ発光分光分析装置（Ａｇｉｌｅｎｔ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｉｅｓ社製 ７２５－ＥＳ）によってＩｎ，Ｎａ，Ｋの組成分析を行った。Ｃｕ及びその他の成分については、残部として記載した。評価結果を表４、表５に示す。
得られたスパッタリングターゲットの破片を酸で前処理した後、ＩＣＰ発光分光分析装置（Ａｇｉｌｅｎｔ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｉｅｓ社製 ７２５－ＥＳ）によってＩｎ，Ｎａ，Ｋの組成分析を行った。Ｃｕ及びその他の成分については、残部として記載した。評価結果を表４、表５に示す。
（Ｉｎ単体相、Ｃｕ１１Ｉｎ９化合物相、アルカリ金属化合物の平均粒径）
得られたスパッタリングターゲットの加工表面に対してクロスセッションポリッシャ加工（ＣＰ加工）を行い、プローブマイクロアナライザ（ＥＰＭＡ）装置（日本電子株式会社製）を用いて、１０００倍でＣｕ，Ｉｎの元素マッピング像（図１参照）をそれぞれ５枚撮影し、ＣｕとＩｎの元素マッピング像から、Ｃｕ，Ｉｎが共通して存在している領域をＣｕ１１Ｉｎ９化合物相、Ｉｎのみが存在している領域をＩｎ単体相と定義した。なお、サンプルの加工は、研磨加工でもよいが、研磨材のダイヤモンドやＳｉＣ等がＩｎ単体相に食い込んでしまうおそれがあることから好ましくない。
得られたスパッタリングターゲットの加工表面に対してクロスセッションポリッシャ加工（ＣＰ加工）を行い、プローブマイクロアナライザ（ＥＰＭＡ）装置（日本電子株式会社製）を用いて、１０００倍でＣｕ，Ｉｎの元素マッピング像（図１参照）をそれぞれ５枚撮影し、ＣｕとＩｎの元素マッピング像から、Ｃｕ，Ｉｎが共通して存在している領域をＣｕ１１Ｉｎ９化合物相、Ｉｎのみが存在している領域をＩｎ単体相と定義した。なお、サンプルの加工は、研磨加工でもよいが、研磨材のダイヤモンドやＳｉＣ等がＩｎ単体相に食い込んでしまうおそれがあることから好ましくない。
Ｃｕの元素マッピング像の５枚の写真を縦方向に横切る線分を引き、線分の中でＩｎ単体相とＣｕ１１Ｉｎ９化合物相が存在している長さと個数をそれぞれ測定し、下記の計算式にしたがって粒径を算出した。
（Ｉｎ単体相の粒径）＝（Ｉｎ単体相の長さの合計値／Ｉｎ単体相の個数）
（Ｃｕ１１Ｉｎ９化合物相の粒径）＝（Ｃｕ１１Ｉｎ９化合物相の長さの合計値／Ｃｕ１１Ｉｎ９化合物相の個数）
（Ｉｎ単体相の粒径）＝（Ｉｎ単体相の長さの合計値／Ｉｎ単体相の個数）
（Ｃｕ１１Ｉｎ９化合物相の粒径）＝（Ｃｕ１１Ｉｎ９化合物相の長さの合計値／Ｃｕ１１Ｉｎ９化合物相の個数）
同様の操作を横方向に対しても行い、得られた値の平均をその写真におけるＩｎ単体相及びＣｕ１１Ｉｎ９化合物相の粒径とした。また、アルカリ金属化合物の粒径についても、上述と同様の方法により、算出した。評価結果を表４、表５に示す。
（理論密度比）
スパッタリングターゲットの理論密度比を、以下のようにして算出した。
得られたスパッタリングターゲットに対応する組成比のＣｕ－Ｉｎ金属を１２００℃で溶解し、これを鋳造して徐冷（冷却速度５℃／ｍｉｎ以下）することで得られた無欠陥の鋳塊（１０ｃｍ×１０ｃｍ×１０ｃｍ）の密度を、「理論密度」とした。本実施例では、理論密度を以下のように設定した。
・Ｉｎの含有量が９５原子％より多く１００原子％以下のとき７．３１ｋｇ／ｍ３
・Ｉｎの含有量が９０原子％より多く９５原子％以下のとき７．４３ｋｇ／ｍ３
・Ｉｎの含有量が８５原子％より多く９０原子％以下のとき７．５５ｋｇ／ｍ３
・Ｉｎの含有量が８０原子％より多く８５原子％以下のとき７．６６ｋｇ／ｍ３
・Ｉｎの含有量が７５原子％より多く８０原子％以下のとき７．７８ｋｇ／ｍ３
・Ｉｎの含有量が７０原子％より多く７５原子％以下のとき７．９０ｋｇ／ｍ３
・Ｉｎの含有量が６５原子％より多く７０原子％以下のとき８．０２ｋｇ／ｍ３
・Ｉｎの含有量が６０原子％より多く６５原子％以下のとき８．１４ｋｇ／ｍ３
・Ｉｎの含有量が５５原子％より多く６０原子％以下のとき８．２６ｋｇ／ｍ３
・Ｉｎの含有量が５０原子％より多く５５原子％以下のとき８．３７ｋｇ／ｍ３
・Ｉｎの含有量が４５原子％より多く５０原子％以下のとき８．４９ｋｇ／ｍ３
・Ｉｎの含有量が４５原子％のとき８．６１ｋｇ／ｍ３
この理論密度と、得られたスパッタリングターゲットの測定密度と、を用いて、理論密度比を算出した。評価結果を表４、表５に示す。
理論密度比（％）＝（測定密度）／（理論密度）×１００
スパッタリングターゲットの理論密度比を、以下のようにして算出した。
得られたスパッタリングターゲットに対応する組成比のＣｕ－Ｉｎ金属を１２００℃で溶解し、これを鋳造して徐冷（冷却速度５℃／ｍｉｎ以下）することで得られた無欠陥の鋳塊（１０ｃｍ×１０ｃｍ×１０ｃｍ）の密度を、「理論密度」とした。本実施例では、理論密度を以下のように設定した。
・Ｉｎの含有量が９５原子％より多く１００原子％以下のとき７．３１ｋｇ／ｍ３
・Ｉｎの含有量が９０原子％より多く９５原子％以下のとき７．４３ｋｇ／ｍ３
・Ｉｎの含有量が８５原子％より多く９０原子％以下のとき７．５５ｋｇ／ｍ３
・Ｉｎの含有量が８０原子％より多く８５原子％以下のとき７．６６ｋｇ／ｍ３
・Ｉｎの含有量が７５原子％より多く８０原子％以下のとき７．７８ｋｇ／ｍ３
・Ｉｎの含有量が７０原子％より多く７５原子％以下のとき７．９０ｋｇ／ｍ３
・Ｉｎの含有量が６５原子％より多く７０原子％以下のとき８．０２ｋｇ／ｍ３
・Ｉｎの含有量が６０原子％より多く６５原子％以下のとき８．１４ｋｇ／ｍ３
・Ｉｎの含有量が５５原子％より多く６０原子％以下のとき８．２６ｋｇ／ｍ３
・Ｉｎの含有量が５０原子％より多く５５原子％以下のとき８．３７ｋｇ／ｍ３
・Ｉｎの含有量が４５原子％より多く５０原子％以下のとき８．４９ｋｇ／ｍ３
・Ｉｎの含有量が４５原子％のとき８．６１ｋｇ／ｍ３
この理論密度と、得られたスパッタリングターゲットの測定密度と、を用いて、理論密度比を算出した。評価結果を表４、表５に示す。
理論密度比（％）＝（測定密度）／（理論密度）×１００
（加工性：切り屑の付着）
スパッタリングターゲットに旋盤加工を行い、加工時の切り屑の付着の有無を目視観察した。なお、加工条件は以下のとおりとした。評価結果を表６、表７に示す。
工具：超硬インサート（三菱マテリアル株式会社製ＴＮＭＧ１６０４０４－ＭＪＶＰ０５ＲＴ）
送り：０．７～１ｍｍ／ｒｐｍ
回転数：７０～１００ｒｐｍ
１回の切込量：１～２ｍｍ
切削環境：乾式
スパッタリングターゲットに旋盤加工を行い、加工時の切り屑の付着の有無を目視観察した。なお、加工条件は以下のとおりとした。評価結果を表６、表７に示す。
工具：超硬インサート（三菱マテリアル株式会社製ＴＮＭＧ１６０４０４－ＭＪＶＰ０５ＲＴ）
送り：０．７～１ｍｍ／ｒｐｍ
回転数：７０～１００ｒｐｍ
１回の切込量：１～２ｍｍ
切削環境：乾式
（加工性：チッピングサイズ）
上記の加工で得られたスパッタリングターゲットの端部のチッピングの有無を確認した。チッピングが発生した場合には、スパッタリングターゲットの端面から欠けた部分の最大距離をデジタルノギスで測定した。このとき、チッピングが面している面のうち、欠けた部分が最も大きい面に対して測定を行った。評価結果を表６、表７に示す。
上記の加工で得られたスパッタリングターゲットの端部のチッピングの有無を確認した。チッピングが発生した場合には、スパッタリングターゲットの端面から欠けた部分の最大距離をデジタルノギスで測定した。このとき、チッピングが面している面のうち、欠けた部分が最も大きい面に対して測定を行った。評価結果を表６、表７に示す。
（加工性：表面粗さ）
上述と同様の条件で旋盤加工を行い、加工後の表面のツールマークに対して直交方向の線分にて、Ｍｉｔｕｔｏｙｏ社製サーフテストＳＶ－３０００Ｈ４を用いて表面粗さＲａの測定を行った。測定は、１サンプルに対して、スパッタリングターゲットの端部から１５ｍｍ以内の領域の４箇所で行い、その平均値をそのサンプルの表面粗さ（算術平均粗さ）Ｒａとした。評価結果を表６、表７に示す。
上述と同様の条件で旋盤加工を行い、加工後の表面のツールマークに対して直交方向の線分にて、Ｍｉｔｕｔｏｙｏ社製サーフテストＳＶ－３０００Ｈ４を用いて表面粗さＲａの測定を行った。測定は、１サンプルに対して、スパッタリングターゲットの端部から１５ｍｍ以内の領域の４箇所で行い、その平均値をそのサンプルの表面粗さ（算術平均粗さ）Ｒａとした。評価結果を表６、表７に示す。
（異常放電）
得られたスパッタリングターゲットを用いて、次のような条件でスパッタによる成膜を行った。ＤＣマグネトロンスパッタ装置により、スパッタガスとしてＡｒガスを用いて、流量５０ｓｃｃｍ，圧力０．６７Ｐａとし、投入電力として、２Ｗ／ｃｍ２（低出力）及び６Ｗ／ｃｍ２（高出力）の２条件の電力にて、それぞれ３０分間のスパッタを行い、ＤＣ電源装置（京三製作所社製ＨＰＫ０６Ｚ－ＳＷ６）に備えられているアークカウント機能により、異常放電の回数をカウントした。評価結果を表６、表７に示す。
得られたスパッタリングターゲットを用いて、次のような条件でスパッタによる成膜を行った。ＤＣマグネトロンスパッタ装置により、スパッタガスとしてＡｒガスを用いて、流量５０ｓｃｃｍ，圧力０．６７Ｐａとし、投入電力として、２Ｗ／ｃｍ２（低出力）及び６Ｗ／ｃｍ２（高出力）の２条件の電力にて、それぞれ３０分間のスパッタを行い、ＤＣ電源装置（京三製作所社製ＨＰＫ０６Ｚ－ＳＷ６）に備えられているアークカウント機能により、異常放電の回数をカウントした。評価結果を表６、表７に示す。
Ｉｎの含有量を１００原子％とした比較例１及び比較例１０においては、Ｉｎ単体相の平均粒径が１ｍｍを超えていた。また、切り屑の付着が観察され、切削加工に時間を要した。さらに、スパッタ評価を行うことができなかった。
また、Ｉｎの含有量が９５原子％と本発明の範囲よりも多い比較例２についても、比較例１と同様の結果となった。
また、Ｉｎの含有量が９５原子％と本発明の範囲よりも多い比較例２についても、比較例１と同様の結果となった。
比較例３においては、Ｉｎ－Ｃｕ合金粉を製造する際のアトマイズ温度を６８０℃をとしており、Ｉｎ単体相の存在比が本発明の範囲よりも低くなった。この比較例３においては、加圧焼結時のバインダーの役割を果たすＩｎの存在比が低いために、理論密度比が低くなり、チッピングが認められた。また、異常放電の発生回数も多かった。
Ｃｕ１１Ｉｎ９化合物相の平均粒径が本発明の範囲よりも大きい比較例４においては、比較的大きなチッピングが認められ、表面粗さＲａも比較的大きくなった。また、低電力条件でも異常放電の発生回数が多かった。
Ｃｕ１１Ｉｎ９化合物相の平均粒径が本発明の範囲よりも大きい比較例４においては、比較的大きなチッピングが認められ、表面粗さＲａも比較的大きくなった。また、低電力条件でも異常放電の発生回数が多かった。
比較例５においては、アトマイズ時の到達真空度が低いために酸素濃度が高くなり、酸素濃度が本発明の範囲よりも多くなったため、理論密度比が小さく、チッピングが認められた。また、高電力条件での異常放電回数が多くなった。
アルカリ金属化合物の平均粒径が大きい比較例６、７においては、スパッタ時の異常放電回数が多く、高電力条件ではスパッタを継続することができなかった。
アルカリ金属化合物の平均粒径が大きい比較例６、７においては、スパッタ時の異常放電回数が多く、高電力条件ではスパッタを継続することができなかった。
Ｉｎの含有量が４０原子％と本発明の範囲よりも少なく、粉末焼結法によって製造された比較例８においては、Ｉｎ単体相が形成されず、大きなチッピングが認められ、スパッタ中に割れが発生した。このため、異常放電回数については評価できなかった。
Ｉｎの含有量が４０原子％と本発明の範囲よりも少なく、溶解鋳造法によって製造された比較例９においては、加工中に割れが発生した。
鋳造時の冷却速度が本発明の範囲よりも遅い比較例１１においては、Ｃｕ１１Ｉｎ９化合物相の平均粒径が非常に大きくなり、加工中に割れが発生した。
Ｉｎの含有量が４０原子％と本発明の範囲よりも少なく、溶解鋳造法によって製造された比較例９においては、加工中に割れが発生した。
鋳造時の冷却速度が本発明の範囲よりも遅い比較例１１においては、Ｃｕ１１Ｉｎ９化合物相の平均粒径が非常に大きくなり、加工中に割れが発生した。
これに対して、粉末焼結法で製造された本発明例１－１９、溶解鋳造法で製造された本発明例２０、２１においては、切り屑の付着、チッピングの発生も認められず、表面粗さも十分小さくなっており、切削加工性に優れていた。また、スパッタ時の異常放電回数も少なく、安定してスパッタ成膜が可能であることが確認された。
本発明によれば、Ｉｎ－Ｃｕ合金からなり、加工性に優れるとともに、スパッタ時の異常放電の発生を抑制することが可能なスパッタリングターゲット、及び、このスパッタリングターゲットの製造方法を提供することが可能である。
Ｓ１１ 原料配合工程
Ｓ１２ 溶解工程
Ｓ１３ 鋳造工程
Ｓ２１ Ｉｎ－Ｃｕ合金粉準備工程
Ｓ２２ 焼結工程
Ｓ１２ 溶解工程
Ｓ１３ 鋳造工程
Ｓ２１ Ｉｎ－Ｃｕ合金粉準備工程
Ｓ２２ 焼結工程
Claims (6)
- Ｉｎを４５原子％以上９０原子％以下の範囲で含有し、残部がＣｕ及び不可避不純物からなる組成を有し、
Ｉｎ単体相と、Ｃｕ１１Ｉｎ９化合物相と、が存在し、前記Ｉｎ単体相及び前記Ｃｕ１１Ｉｎ９化合物相のＸＲＤのピーク比Ｉ（Ｉｎ）／Ｉ（Ｃｕ１１Ｉｎ９）が０．０１以上３以下の範囲内とされ、
前記Ｃｕ１１Ｉｎ９化合物相の平均粒径が１５０μｍ以下とされ、酸素量が５００質量ｐｐｍ以下とされ、理論密度比が８５％以上とされていることを特徴とするスパッタリングターゲット。 - 前記Ｉｎ単体相の平均粒径が１ｍｍ以下とされていることを特徴とする請求項１に記載のスパッタリングターゲット。
- さらにＮａ化合物としてＮａＦ、ＮａＣｌ、Ｎａ２Ｓ、Ｎａ２Ｓｅのうちの１種又は２種以上を含有し、このＮａ化合物の平均粒径が１０μｍ以下とされていることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載のスパッタリングターゲット。
- さらにＫ化合物としてＫＦ、ＫＣｌ、Ｋ２Ｓ、Ｋ２Ｓｅのうちの１種又は２種を含有し、このＫ化合物の平均粒径が１０μｍ以下とされていることを特徴とする請求項１から請求項３のいずれか一項に記載のスパッタリングターゲット。
- 請求項１から請求項４のいずれか一項に記載のスパッタリングターゲットの製造方法であって、
噴射温度７００℃以上９００℃以下のガスアトマイズにより、Ｉｎを４５原子％以上９０原子％以下の範囲で含有し、残部がＣｕ及び不可避不純物からなる組成を有し、Ｉｎ単体相と、Ｃｕ１１Ｉｎ９化合物相と、が存在し、前記Ｉｎ単体相及び前記Ｃｕ１１Ｉｎ９化合物相のＸＲＤのピーク比Ｉ（Ｉｎ）／Ｉ（Ｃｕ１１Ｉｎ９）が０．０１以上３以下の範囲内とされ、酸素濃度が５００質量ｐｐｍ以下であり、平均粒径が１２５μｍ以下とされたＩｎ－Ｃｕ合金粉を準備するＩｎ－Ｃｕ合金粉準備工程と、
前記Ｉｎ－Ｃｕ合金粉を含む原料粉末を焼結する焼結工程と、
を備えていることを特徴とするスパッタリングターゲットの製造方法。 - 請求項１から請求項４のいずれか一項に記載のスパッタリングターゲットの製造方法であって、
Ｉｎを４５原子％以上９０原子％以下の範囲で含有し、残部がＣｕ及び不可避不純物からなる組成となるように、Ｃｕ原料とＩｎ原料とを秤量する原料配合工程と、
前記Ｃｕ原料及びＩｎ原料を１１００℃以上に加熱して溶解して溶湯を形成する溶解工程と、
前記溶湯を鋳型に注湯し、１０℃／ｍｉｎ以上の冷却速度で５０℃以下にまで冷却する鋳造工程と、
を備えていることを特徴とするスパッタリングターゲットの製造方法。
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|---|---|---|---|
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2016
- 2016-10-24 WO PCT/JP2016/081437 patent/WO2017073514A1/ja active Application Filing
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