JP2012072468A - Cu-Ga ALLOY SPUTTERING TARGET AND METHOD FOR MANUFACTURING Cu-Ga ALLOY SPUTTERING TARGET - Google Patents

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a high quality Cu-Ga alloy sputtering target prepared by a powder sintering method, in which generation of particles in a sputtered film is suppressed even when high sputtering power is applied.SOLUTION: Mixed powder including Cu powder and Ga mixed at a mass ratio of 85:15 to 55:45 is alloyed by heating and stirring it in an inert atmosphere to obtain Cu-Ga alloy powder having an average particle size of ≤150 μm. The resulting Cu-Ga alloy powder is subjected to hot press sintering, whereby a Cu-Ga alloy sputtering target having a cross sectional structure containing particles each having an average crystal particle diameter of ≤40 μm is manufactured.

Description

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合金スパッタリングターゲット及び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。   The present invention relates to a Cu—Ga alloy sputtering target used for forming a light absorption layer of a CIGS (Cu—In—Ga—Se quaternary alloy) solar cell and a method for producing the Cu—Ga alloy sputtering target. .

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四元系合金）系の太陽電池が注目されている。   In recent years, photovoltaic power generation has attracted attention as one of clean energy. Although crystalline Si solar cells are mainly used, CIGS (Cu—In—Ga—Se quaternary alloy) solar cells with high conversion efficiency are attracting attention because of supply and cost problems. Yes.

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。   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 quaternary alloy film, a buffer layer made of ZnS, CdS, etc. formed on the light absorption layer made of this Cu-In-Ga-Se quaternary alloy film, and formed on this buffer layer A transparent electrode.

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。   As a method for forming a light absorption layer made of a Cu—In—Ga—Se quaternary alloy film, a vapor deposition method is known, but in order to obtain a uniform film with a wider area, a method of forming by a sputtering method. Has been proposed.

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がある。   As a sputtering method, for example, 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. There is a method of forming a Cu—In—Ga—Se quaternary alloy film by forming a film and heat-treating the obtained laminated film composed of the In film and the Cu—Ga alloy film in a Se atmosphere.

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。   Since the quality of the Cu—In—Ga—Se quaternary alloy film formed by sputtering greatly depends on the quality of the Cu—Ga alloy sputtering target, it is desirable to use a high quality Cu—Ga alloy sputtering target. It is rare.

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。   As a method for producing a Cu—Ga alloy sputtering target, a melting method and a powder sintering method are known.

例えば、特許文献１には、溶解法で作製したＣｕ−Ｇａ合金スパッタリングターゲットが提案されている。溶解法は、溶解鋳造して得られたＣＩＧＳ系太陽電池用の組成のＣｕ−Ｇａ合金が脆くて割れやすいという問題がある。   For example, Patent Document 1 proposes a Cu—Ga alloy sputtering target produced by a melting method. The melting method has a problem that a Cu—Ga alloy having a composition for CIGS solar cells obtained by melting and casting is brittle and easily cracked.

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２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。   On the other hand, the powder sintering method is regarded as a promising method for producing a sputtering target because a uniform composition can be obtained. As a powder sintering method, for example, in Patent Document 2, a high Ga-containing Cu—Ga alloy powder and pure Cu or a low Ga-containing Cu—Ga alloy powder are blended to produce a sputtering target by hot pressing. It is described.

このような金属ターゲットは、スパッタリング成膜中にパーティクルが発生する場合がある。そこで、ターゲット組織の粒径や特定の金属相を限定してパーティクル問題を改善しようとする提案がある。   Such a metal target may generate particles during sputtering film formation. Therefore, there is a proposal to improve the particle problem by limiting the particle size of the target structure and the specific metal phase.

例えば、特許文献３では、Ｍｏ系焼結ターゲットにおいて平均粒径が１０μｍ以下、最大粒径が４０μｍ以下とすることが提案されている。特許文献４では、Ｃｕ−Ｉｎ−Ｇａ三元系焼結合金ターゲットにおいてＩｎ含有合金相の最大粒径が１０μｍ以下であることが提案されている。しかしながら、特許文献３及び４には、Ｃｕ−Ｇａ二元合金焼結ターゲットにおける改善の方法は示されていない。   For example, Patent Document 3 proposes that the average particle size of the Mo-based sintered target is 10 μm or less and the maximum particle size is 40 μm or less. Patent Document 4 proposes that the maximum particle size of the In-containing alloy phase in the Cu—In—Ga ternary sintered alloy target is 10 μm or less. However, Patent Documents 3 and 4 do not show a method for improving the Cu—Ga binary alloy sintered target.

特開２０００−０７３１６３号公報JP 2000-073163 A 特開２００８−１３８２３２号公報JP 2008-138232 A 特開２０００−０４５０６６号公報JP 2000-045066 A 特開２００９−１２０８６２号公報JP 2009-120862 A

粉末焼結法では、原料となるＧａの融点が２９．７８℃と極めて低いため、Ｃｕ粉とＧａから直接焼結体を得ることはできない。このため、粉末焼結法では、原料にＣｕ−Ｇａ合金粉末が用いられる。   In the powder sintering method, since the melting point of Ga as a raw material is as extremely low as 29.78 ° C., a sintered body cannot be obtained directly from Cu powder and Ga. For this reason, in the powder sintering method, Cu—Ga alloy powder is used as a raw material.

ところで、ＣＩＧＳ太陽電池の製造では、Ｃｕ−Ｇａ合金スパッタリングターゲットを用いて光吸収層を成膜する場合、生産性向上の観点からスパッタリング成膜の速度を上げることが望まれる。   By the way, in manufacture of a CIGS solar cell, when forming a light absorption layer using a Cu-Ga alloy sputtering target, it is desired to raise the speed of sputtering film formation from a viewpoint of productivity improvement.

しかしながら、成膜速度を上げるためにＣｕ−Ｇａ合金スパッタリングターゲットに大きな電力を投入した場合、スパッタリング膜のパーティクルの発生が顕在化する。パーティクルが発生すると太陽電池の歩留まりが低下してしまう。   However, when a large electric power is applied to the Cu—Ga alloy sputtering target in order to increase the deposition rate, the generation of particles in the sputtering film becomes obvious. When the particles are generated, the yield of the solar cell is lowered.

そこで、本発明は、前記実情に鑑みて提案されたものであり、粉末焼結法で作製されたＣｕ−Ｇａ合金スパッタリングターゲットにおいて、大きなスパッタ電力を投入しても、スパッタ膜にパーティクルが発生することを抑制することができる高品質なＣｕ−Ｇａ合金ターゲットを提供するものである。   Therefore, the present invention has been proposed in view of the above circumstances, and in a Cu—Ga alloy sputtering target produced by a powder sintering method, particles are generated in the sputtered film even when a large sputtering power is applied. The present invention provides a high-quality Cu—Ga alloy target capable of suppressing this.

上述した目的を達成する本発明に係るＣｕ−Ｇａ合金スパッタリングターゲットは、断面組織が平均結晶粒径４０μｍ以下の粒子から構成されていることを特徴とする。   The Cu—Ga alloy sputtering target according to the present invention that achieves the above-described object is characterized in that the cross-sectional structure is composed of particles having an average crystal grain size of 40 μm or less.

上述した目的を達成する本発明に係るＣｕ−Ｇａ合金スパッタリングターゲットの製造方法は、Ｃｕ粉末及びＧａが質量比で８５：１５〜５５：４５の割合で配合された混合粉末を、不活性雰囲気中で加熱しながら撹拌し合金化して得られた平均粒径が１５０μｍ以下のＣｕ−Ｇａ合金粉末を、ホットプレス焼結することにより、断面組織に平均結晶粒径４０μｍ以下の粒子が含有されたＣｕ−Ｇａ合金スパッタリングターゲットを製造することを特徴とする。   The manufacturing method of the Cu-Ga alloy sputtering target which concerns on this invention which achieves the objective mentioned above is a mixed powder in which Cu powder and Ga were mix | blended in the ratio of 85: 15-55: 45 by mass ratio in inert atmosphere. A Cu-Ga alloy powder having an average particle size of 150 μm or less obtained by stirring and alloying while heating at a hot-press sintering, Cu having a cross-sectional structure containing particles having an average crystal particle size of 40 μm or less -Ga alloy sputtering target is manufactured.

本発明では、Ｃｕ−Ｇａ合金スパッタリングターゲットの断面組織に平均結晶粒径が４０μｍ以下の粒子が含有されている、即ち粒子の大きさが小さくなっている。このため、本発明では、このＣｕ−Ｇａ合金スパッタリングターゲットを用いてスパッタ膜を成膜すると、パーティクルの発生を抑制することができる。   In the present invention, particles having an average crystal grain size of 40 μm or less are contained in the cross-sectional structure of the Cu—Ga alloy sputtering target, that is, the size of the particles is small. For this reason, in this invention, when a sputtered film is formed using this Cu—Ga alloy sputtering target, generation of particles can be suppressed.

実施例１のＣｕ−Ｇａ合金スパッタリングターゲットの断面組織を示す写真である。2 is a photograph showing a cross-sectional structure of the Cu—Ga alloy sputtering target of Example 1. FIG. 比較例１のＣｕ−Ｇａ合金スパッタリングターゲットの断面組織を示す写真である。4 is a photograph showing a cross-sectional structure of a Cu—Ga alloy sputtering target of Comparative Example 1;

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及びこの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。   Below, the Cu-Ga alloy sputtering target to which this invention is applied and the manufacturing method of this Cu-Ga alloy sputtering target are demonstrated in detail. Note that the present invention is not limited to the following detailed description unless otherwise specified.

＜Ｃｕ−Ｇａ合金スパッタリングターゲット＞
先ず、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粉末焼結法により製造することができ、断面組織が平均結晶粒径４０μｍ以下の粒子から構成されている。Ｃｕ−Ｇａ合金スパッタリングターゲットの断面組織が平均結晶粒径４０μｍ以下の粒子から構成されていることによって、スパッタ膜にパーティクルの発生を抑制でき、スパッタ投入電力を大きくしてもスパッタ膜にパーティクルの発生が抑制することができ、表面が滑らかなスパッタ膜を形成することができる。これは、平均結晶粒径の小さな微細組織によって、大電力を投入してスパッタ膜を成膜しても、成膜中におけるターゲット組織中の粒子の遊離が効果的に抑制されるものと予想される。また、Ｃｕ−Ｇａ合金スパッタリングターゲットの断面組織における粒子の平均結晶粒径が４０μｍ以下であることによって、平均結晶粒径が大きいものよりも、Ｃｕ−Ｇａ合金スパッタリングターゲットの強度を高めることができる。 <Cu-Ga alloy sputtering target>
First, a Cu—Ga alloy sputtering target will be described. The Cu—Ga alloy sputtering target can be produced by a powder sintering method using Cu—Ga alloy powder as a raw material, and is composed of particles having an average crystal grain size of 40 μm or less. Since the cross-sectional structure of the Cu-Ga alloy sputtering target is composed of particles having an average crystal grain size of 40 μm or less, the generation of particles in the sputtered film can be suppressed, and the generation of particles in the sputtered film even when the sputter input power is increased. Can be suppressed, and a sputtered film having a smooth surface can be formed. It is expected that the release of particles in the target structure during film formation is effectively suppressed even when a large amount of power is applied to form a sputtered film due to the fine structure with a small average crystal grain size. The Moreover, the intensity | strength of a Cu-Ga alloy sputtering target can be raised rather than a thing with a large average crystal grain diameter because the average crystal grain diameter of the particle | grains in the cross-sectional structure | tissue of a Cu-Ga alloy sputtering target is 40 micrometers or less.

一方、Ｃｕ−Ｇａ合金スパッタリングターゲットの断面組織における粒子の平均結晶粒径が４０μｍよりも大きい場合には、ターゲット組織中の粒子が遊離しやすく、大きなスパッタ電力を投入したときにパーティクルが発生しやすくなる。   On the other hand, when the average crystal grain size of the particles in the cross-sectional structure of the Cu—Ga alloy sputtering target is larger than 40 μm, the particles in the target structure are likely to be liberated and particles are likely to be generated when a large sputtering power is applied. Become.

ここで、粒子の平均結晶粒径は、ＪＩＳ Ｈ ０５０１「伸銅品結晶粒度試験法」に記載されている切断法に基づいて、ターゲット断面組織の写真の上に描いた線分によって切られる粒子数と、その切断長さから求める。   Here, the average crystal grain size of the particles is a particle cut by a line drawn on a photograph of the target cross-sectional structure based on the cutting method described in JIS H 0501 “Copper grain size test method” Obtained from the number and the cutting length.

＜Ｃｕ−Ｇａ合金スパッタリングターゲットの製造方法＞
次に、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。Ｃｕ−Ｇａ合金スパッタリングターゲットの製造方法は、Ｃｕ粉末及びＧａからＣｕ−Ｇａ合金粉末を製造し、得られたＣｕ−Ｇａ合金粉末を焼結してＣｕ−Ｇａ合金スパッタリングターゲットを製造する。 <Method for producing Cu-Ga alloy sputtering target>
Next, the manufacturing method of a Cu-Ga alloy sputtering target is demonstrated. The manufacturing method of a Cu-Ga alloy sputtering target manufactures Cu-Ga alloy powder from Cu powder and Ga, sinters the obtained Cu-Ga alloy powder, and manufactures a Cu-Ga alloy sputtering target.

＜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。 <1. Method for producing Cu-Ga alloy powder>
First, the manufacturing method of Cu-Ga alloy powder is demonstrated.

ここで、作製するＣｕ−Ｇａ合金粉末は、断面組織に平均結晶粒径４０μｍ以下の粒子が含有されるように、平均粒径が１５０μｍ以下であることが好ましい。Ｃｕ−Ｇａ合金粉末の平均粒径が１５０μｍを超える場合には、Ｃｕ−Ｇａ合金スパッタリングターゲットの断面組織における粒子の平均結晶粒径が４０μｍを越えてしまう。平均粒径１５０μｍ以下では、Ｃｕ−Ｇａ合金スパッタリングターゲットの断面組織の平均結晶粒径が４０μｍ以下となって、スパッタ膜のパーティクルが抑制される。Ｃｕ−Ｇａ合金粉末の平均粒径は、後述するＣｕ粉末の粒径や粉砕によって調整する。   Here, the Cu—Ga alloy powder to be produced preferably has an average particle size of 150 μm or less so that the cross-sectional structure contains particles having an average crystal particle size of 40 μm or less. When the average particle size of the Cu—Ga alloy powder exceeds 150 μm, the average crystal particle size of the particles in the cross-sectional structure of the Cu—Ga alloy sputtering target exceeds 40 μm. When the average particle size is 150 μm or less, the average crystal particle size of the cross-sectional structure of the Cu—Ga alloy sputtering target is 40 μm or less, and particles of the sputtered film are suppressed. The average particle diameter of the Cu—Ga alloy powder is adjusted by the particle diameter or pulverization of the Cu powder described later.

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。なお、合金粉末の平均粒径の数値とターゲット断面組織における粒子の平均結晶粒径の数値は一致しない。これは、粒子形状や測定方法の差異に起因するものと考えられる。   The average particle size of the Cu-Ga alloy powder is determined by measuring the particle size distribution of the alloy powder by a laser diffraction method, integrating the abundance ratio (volume basis) from the small diameter side, and the value of the abundance ratio over the entire particle diameter. The particle size (D50) is half of the integrated value. Note that the numerical value of the average particle diameter of the alloy powder does not match the numerical value of the average crystal particle diameter of the particles in the target cross-sectional structure. This is considered to be caused by the difference in particle shape and measurement method.

（原料）
Ｃｕ−Ｇａ合金粉末の原料としては、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。 (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.

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。   As 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. As for the 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.

Ｃｕ粉末の平均粒径は、１〜１５０μｍであることが好ましい。Ｃｕ粉末の平均粒径が１μｍ未満の場合には、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、合金粉末製造装置が大型化し、高額な装置が必要となる。Ｃｕ粉末の平均粒径が１５０μｍを越える場合には、Ｃｕ−Ｇａ合金粉末の平均粒径が１５０μｍを超えてしまい、Ｃｕ−Ｇａ合金スパッタリングターゲットの断面組織における粒子の平均結晶粒径が４０μｍよりも大きくなってしまう。また、Ｃｕ粉末の平均粒径が１５０μｍを越える場合には、Ｇａが被覆しなければならないＣｕ粉末の表面積（ＢＥＴ）が減少して、被覆に必要となるＧａの量も減少し、その結果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。したがって、Ｃｕ粉末の平均粒径を１〜１５０μｍとすることによって、Ｃｕ−Ｇａ合金スパッタリングターゲットの断面組織における粒子の平均結晶粒径を４０μｍ以下にでき、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。   It is preferable that the average particle diameter of Cu powder is 1-150 micrometers. When the average particle size of the Cu powder is less than 1 μm, special handling for preventing the scattering of the Cu powder is required, the bulk capacity of the Cu powder is increased, the size of the alloy powder manufacturing apparatus is increased, and the cost is increased. A device is required. When the average particle size of the Cu powder exceeds 150 μm, the average particle size of the Cu—Ga alloy powder exceeds 150 μm, and the average crystal particle size of the particles in the cross-sectional structure of the Cu—Ga alloy sputtering target is more than 40 μm. It gets bigger. In addition, when the average particle diameter of the Cu powder exceeds 150 μm, the surface area (BET) of the Cu powder that must be coated with Ga decreases, and the amount of Ga required for coating also decreases, resulting in surplus Since the unreacted Ga liquid phase remains, Ga cannot be used effectively. Therefore, by setting the average particle size of the Cu powder to 1 to 150 μm, the average crystal particle size of the particles in the cross-sectional structure of the Cu—Ga alloy sputtering target can be made 40 μm or less, and it is necessary to take measures to prevent the Cu powder from scattering. Therefore, it is possible to prevent the alloy powder manufacturing apparatus from becoming large, reduce the liquid phase of unreacted Ga, and use Ga effectively.

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。   The average particle size of the Cu powder is determined by measuring the particle size distribution of the Cu powder by the laser diffraction method, integrating the abundance ratio (volume basis) from the small diameter side, and the value is the integrated value of the abundance ratio over the entire particle diameter. The particle size (D50) is halved.

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。   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. Although there is no restriction | 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、ターゲットの断面組織における粒子の平均結晶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。   Since Ga becomes a liquid at a low temperature, the average particle size (size) of Ga to be blended is not limited from the viewpoint of the average crystal particle size of particles in the cross-sectional structure of the target. Therefore, Ga should just select the ease of weighing for mixing | blending, and the shape easy to handle.

（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Ｃｕ粉末同士が結合して塊状になるのを防ぐことができ、合金粉末の収率を向上させることができる。 (Combination)
Cu powder and Ga are mix | blended in the ratio of 85: 15-55: 45 by mass ratio. When the amount of Ga is 15% by mass or more, uniform coating with Ga becomes possible, and a uniform alloy structure can be obtained when the obtained powder is sintered. Moreover, when the amount of Ga is 45% by mass or less, Cu powders can be prevented from being combined and formed into a lump by a large amount of Ga existing between Cu powders, and the yield of the alloy powder is improved. be able to.

また、Ｇａの含有量は、２５〜４１質量％であることが好ましい。Ｇａが２５質量％以上であることにより、短時間で均一にＣｕ粉末を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。したがって、Ｇａの含有量を２５質量％以上、４１質量％以下とすることによって、短時間で均一な合金粉末を製造することができる。   Moreover, it is preferable that content of Ga is 25-41 mass%. When Ga is 25% by mass or more, Cu powder can be uniformly coated in a short time, and when Ga is 41% by mass or less, Ga coated in a short time can be alloyed. it can. Therefore, a uniform alloy powder can be produced in a short time by setting the Ga content to 25 mass% or more and 41 mass% or less.

（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℃以上４００℃以下の温度で攪拌して合金化する。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、混合装置に投入し、加熱手段で３０℃以上４００℃以下の範囲で温度を制御し、攪拌機で撹拌することにより、Ｃｕ粉末とＧａとを混合し、Ｃｕ粉末の表面又は内部にＧａが分散したＣｕ−Ｇａ二元系合金粉末を作製する。 (Alloying)
The mixed powder in which Cu powder and Ga are blended in the mass ratio described above is stirred and alloyed at a temperature of 30 ° C. to 400 ° C. in an inert atmosphere. Specifically, Cu powder and Ga pieces weighed at the above-described mass ratio are put into a mixing apparatus, the temperature is controlled in the range of 30 ° C. or more and 400 ° C. or less with a heating means, and stirring is performed with a stirrer. The powder and Ga are mixed to produce a Cu—Ga binary alloy powder in which Ga is dispersed on the surface or inside of the Cu powder.

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、Ｃｕ−Ｇａ合金粉末の表面は、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。   The 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 Ga powder begins to diffuse into the Cu powder, and the Ga concentration increases while alloying while forming a Cu-Ga intermetallic compound. The reaction proceeds. At this time, the surface of the Cu—Ga alloy powder is a Cu—Ga intermetallic compound layer having a high Ga concentration, and the central portion is a Cu phase in which pure Cu or Ga is dissolved.

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、密度が不均一になってしまう。   This mixing of Cu powder and Ga is effective for the progress of a 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 becomes non-uniform.

Ｃｕ粉末とＧａの混合及び合金化のための加熱には、容器内を攪拌羽根や攪拌ブレード等の攪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。   For heating for mixing and alloying of the Cu powder and Ga, a mixing device in which a stirrer such as a stirring blade or a stirring blade moves in the container can be used. Moreover, 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.

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。容器としては、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、テフロン樹脂容器、テフロン被覆容器、ホーロー容器などが使用できる。   The container material is selected from the viewpoints of heat resistance against heating and suppression of adhesion of Ga and Cu—Ga alloys. Examples of the container include glass containers such as borosilicate glass and quartz glass, ceramic containers such as alumina and zirconia, Teflon resin containers, Teflon-coated containers, and enamel containers.

このようにして作製されたＣｕ−Ｇａ合金粉末は、強度、成形性に優れているのみならず、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。   The Cu—Ga alloy powder produced in this way is not only excellent in strength and formability, but also because the production temperature is low, the equipment used for production becomes simple, so the alloy powder can be produced at low cost. It has the advantage of being able to.

以上のようなＣｕ−Ｇａ合金粉末の製造方法では、Ｃｕ粉末とＧａとが質量比８５：１５〜５５：４５の割合で配合され、３０℃以上４００℃以下の範囲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、このＣｕ−Ｇａ合金粉末の製造方法では、従来のように、Ｃｕ−Ｇａ合金インゴットを粉砕する工程を必要とせず、Ｃｕ−Ｇａ合金粉末を容易に製造することができる。   In the manufacturing method of the above Cu-Ga alloy powder, Cu powder and Ga are mix | blended in the ratio of mass ratio 85: 15-55: 45, and it heats in the range of 30 to 400 degreeC, and is alloyed. As a result, Cu—Ga alloy powder having excellent formability can be obtained. Moreover, in this manufacturing method of Cu-Ga alloy powder, the process of grind | pulverizing a Cu-Ga alloy ingot is not required unlike the past, and Cu-Ga alloy powder can be manufactured easily.

＜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。 <2. Manufacturing method of Cu-Ga alloy sputtering target>
Next, the manufacturing method of the Cu-Ga alloy sputtering target using the Cu-Ga alloy powder mentioned above is demonstrated.

（焼結）
先ず、Ｃｕ−Ｇａ合金粉末を加圧して焼結する。焼結は、真空中又は不活性ガス雰囲気中において、Ｃｕ−Ｇａ合金粉末をホットプレス装置で加圧、加熱して焼結するホットプレス法を用いる。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。焼結は、Ｃｕ−Ｇａ合金粉末にホットプレス装置の上パンチと下パンチとによって、例えば５ＭＰａ〜３０ＭＰａ程度のホットプレス圧力を加え、４００℃〜９００℃の加熱温度で加圧焼結して行う。 (Sintering)
First, the Cu—Ga alloy powder is pressed and sintered. Sintering uses a hot press method in which a Cu—Ga alloy powder is pressed and heated by a hot press apparatus in a vacuum or in an inert gas atmosphere. According to the hot press method, a high-density sintered body can be obtained at low cost. Sintering is performed by applying a hot press pressure of, for example, about 5 MPa to 30 MPa to the Cu—Ga alloy powder with an upper punch and a lower punch of a hot press apparatus, and pressurizing and sintering at a heating temperature of 400 ° C. to 900 ° C. .

（仕上げ）
焼結後に、仕上げ処理を行う。仕上げは、Ｃｕ−Ｇａ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。これにより、断面組織に平均結晶粒径４０μｍ以下の粒子が含有された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。 (Finishing)
A finishing process is performed after sintering. For finishing, the surface of the sintered body of the Cu—Ga alloy is flattened by grinding and bonded to a Cu backing plate. Thereby, a Cu—Ga alloy sputtering target in which particles having an average crystal grain size of 40 μm or less are contained in the cross-sectional structure can be obtained.

なお、焼結前に、Ｃｕ−Ｇａ合金粉末に熱処理を施すようにしてもよい。熱処理は、真空又は不活性雰囲気中において、Ｃｕ−Ｇａ合金粉末に対して無負荷とするか、又は０．１ＭＰａ以下（ホットプレス装置において上パンチを設置した際に、上パンチの自重によって加えられる圧力に相当する）の圧力の下で４００℃〜９００℃に加熱することにより行う。熱処理時間は、１時間以上、８時間以下とすることが好ましい。焼結前にＣｕ−Ｇａ合金粉末に対して熱処理を行うことによって、Ｃｕ粉末とＧａとの均質化反応が進み、Ｃｕの中心部にＧａが拡散し、Ｇａの液相の出現が抑えられた高品質な焼結体を製造することができる。   In addition, you may make it heat-process to Cu-Ga alloy powder before sintering. The heat treatment is unloaded with respect to the Cu-Ga alloy powder in a vacuum or an inert atmosphere, or 0.1 MPa or less (when the upper punch is installed in a hot press apparatus, it is applied by the weight of the upper punch. By heating to 400 ° C. to 900 ° C. under a pressure corresponding to the pressure. The heat treatment time is preferably 1 hour or more and 8 hours or less. By performing heat treatment on the Cu-Ga alloy powder before sintering, the homogenization reaction between the Cu powder and Ga progressed, Ga diffused in the center of Cu, and the appearance of the Ga liquid phase was suppressed. A high-quality sintered body can be manufactured.

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、Ｃｕ粉末及びＧａが質量比で８５：１５〜５５：４５の割合で配合された混合粉末を、不活性雰囲気中で加熱しながら撹拌して合金化させたＣｕ−Ｇａ合金粉末を、ホットプレス焼結することにより、断面組織に平均結晶粒径４０μｍ以下の粒子が含有された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。   As mentioned above, in the manufacturing method of a Cu-Ga alloy sputtering target, it stirs, heating the mixed powder in which Cu powder and Ga were mix | blended by the ratio of 85: 15-55: 45 by mass ratio in inert atmosphere. By subjecting the Cu—Ga alloy powder thus alloyed to hot press sintering, a Cu—Ga alloy sputtering target having a cross-sectional structure containing particles having an average crystal grain size of 40 μm or less can be produced.

得られたＣｕ−Ｇａ合金スパッタリングターゲットは、断面組織の粒子の平均結晶粒径が４０μｍ以下であることによって、この平均結晶粒径の小さな微細組織により、大電力を投入してスパッタ膜を成膜しても、成膜中におけるターゲット組織中の粒子の遊離を効果的に抑制できる。これにより、Ｃｕ−Ｇａ合金スパッタリングターゲットは、表面が滑らかとなる。したがって、例えば、このＣｕ−Ｇａ合金スパッタリングターゲットを用いて太陽電池の光吸収層を形成した場合には、パーティクルが少ない光吸収層を形成でき、太陽電池の歩留まりを高くすることができる。   The obtained Cu-Ga alloy sputtering target has an average crystal grain size of 40 μm or less of particles having a cross-sectional structure, so that a sputtered film is formed by applying a large amount of power to the fine structure having a small average crystal grain size. Even so, the release of particles in the target tissue during film formation can be effectively suppressed. Thereby, the surface of a Cu-Ga alloy sputtering target becomes smooth. Therefore, for example, when a light absorption layer of a solar cell is formed using this Cu—Ga alloy sputtering target, a light absorption layer with few particles can be formed, and the yield of the solar cell can be increased.

以下、本発明を適用した具体的な実施例について説明するが、本発明はこれらの実施例に限定されるものではない。   Hereinafter, specific examples to which the present invention is applied will be described, but the present invention is not limited to these examples.

（実施例１）
実施例１では、先ず、電解銅粉（平均粒径１４０μｍ）６８ｇとＧａ３２ｇをガラスビーカーに投入した。このビーカーとマントルヒーター及び攪拌機をグローブボックス内にセットし、真空排気したのちにＡｒガスを導入した。ビーカー内を３００℃に加熱しながら銅粉とＧａを攪拌してＣｕ−Ｇａ合金粉末を作製した。この得られたＣｕ−Ｇａ合金粉末のレーザー回折法による平均粒径は、１５０μｍであった。 Example 1
In Example 1, first, 68 g of electrolytic copper powder (average particle size 140 μm) and 32 g of Ga were charged into a glass beaker. This beaker, a mantle heater and a stirrer were set in a glove box, and after evacuating, Ar gas was introduced. The copper powder and Ga were stirred while heating the inside of the beaker at 300 ° C. to prepare a Cu—Ga alloy powder. The average particle diameter of the obtained Cu—Ga alloy powder by a laser diffraction method was 150 μm.

次に、このＣｕ−Ｇａ合金粉末をホットプレス内に投入して５×１０^−３Ｐａまで真空排気した後にＡｒガスを導入し、７００℃、２５ＭＰａの条件でホットプレスしてφ６０ｍｍ、厚さ３ｍｍのＣｕ−Ｇａ合金スパッタリングターゲットを作製した。 Next, this Cu—Ga alloy powder was put into a hot press and evacuated to 5 × 10 ⁻³ Pa, and then Ar gas was introduced, hot pressed under conditions of 700 ° C. and 25 MPa, φ60 mm, thickness 3 mm Cu-Ga alloy sputtering target was prepared.

このターゲットにＣｕ製バッキングプレートを接合してスパッタ装置（アルバック社製）に取り付けた。基板には３インチＳｉウエハーを取り付けた。Ａｒガス圧０．７ＰａでＤＣ１００Ｗの直流電流を１時間投入してスパッタ成膜を実施した。Ｓｉウエハーを取り出して光学顕微鏡でスパッタ膜のパーティクルを観察した。続いて新しい３インチＳｉウエハー基板をスパッタ装置に取り付け、投入電力をＤＣ２００Ｗに増加させて１時間のスパッタ成膜を実施した。さらにＤＣ３００Ｗ、１時間のスパッタ成膜も実施した。各投入電力でＳｉウエハーに成膜したスパッタ膜を光学顕微鏡で観察した。結果を表１に示す。   A Cu backing plate was joined to this target and attached to a sputtering apparatus (manufactured by ULVAC). A 3-inch Si wafer was attached to the substrate. Sputter deposition was carried out by applying a DC current of 100 W at an Ar gas pressure of 0.7 Pa for 1 hour. The Si wafer was taken out and the sputtered film particles were observed with an optical microscope. Subsequently, a new 3-inch Si wafer substrate was attached to the sputtering apparatus, and the sputter film formation was carried out for 1 hour by increasing the input power to 200 W DC. Furthermore, DC 300 W and sputtering film formation for 1 hour were also performed. The sputtered film formed on the Si wafer with each input power was observed with an optical microscope. The results are shown in Table 1.

スパッタ後のＣｕ−Ｇａ合金スパッタリングターゲットを取り外して研磨し、偏光顕微鏡でターゲット断面組織の複数の視野を写真撮影した。撮影した写真を図１に示す。ＪＩＳ Ｈ ０５０１「伸銅品結晶粒度試験法」に記載されている切断法に基づいて、この写真上に線分を描き、この線分によって切られる粒子数と、その切断長さから平均結晶粒径を求めた。求めた結果、平均結晶粒径は１７μｍであった。   The Cu—Ga alloy sputtering target after sputtering was removed and polished, and a plurality of fields of view of the target cross-sectional structure were photographed with a polarizing microscope. The photograph taken is shown in FIG. Based on the cutting method described in JIS H 0501 “Copper Product Grain Size Test Method”, a line segment is drawn on this photograph, and the average grain size is calculated from the number of particles cut by this line segment and the cut length. The diameter was determined. As a result, the average crystal grain size was 17 μm.

（実施例２）
実施例２では、電解銅粉（平均粒径１００μｍ）５５ｇとＧａ４５ｇ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。この合金粉末のレーザー回折法による平均粒径は８０μｍであった。また、ホットプレス温度を４００℃としたこと以外は実施例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。そして、スパッタ装置（アルバック社製）に取り付けて、実施例１と同様にして投入電力ＤＣ１００Ｗ、ＤＣ２００ＷおよびＤＣ３００Ｗで成膜したスパッタ膜のパーティクルを観察した。結果を表１に示す。 (Example 2)
In Example 2, Cu—Ga alloy powder was produced in the same manner as in Example 1 except that 55 g of electrolytic copper powder (average particle size 100 μm) and 45 g of Ga were used. The average particle size of this alloy powder by laser diffraction was 80 μm. A Cu—Ga alloy sputtering target was produced in the same manner as in Example 1 except that the hot press temperature was 400 ° C. And it attached to the sputter apparatus (made by ULVAC) and observed the particle | grains of the sputter | spatter film | membrane formed by input power DC100W, DC200W, and DC300W like Example 1. FIG. The results are shown in Table 1.

スパッタ後のＣｕ−Ｇａ合金スパッタリングターゲットを取り外して研磨し、偏光顕微鏡でターゲット断面組織写真を撮影した。この写真から実施例１と同様の方法で求めた平均結晶粒径は４０μｍであった。   The sputtered Cu—Ga alloy sputtering target was removed and polished, and a cross-sectional structure photograph of the target was taken with a polarizing microscope. From this photograph, the average crystal grain size determined by the same method as in Example 1 was 40 μm.

（実施例３）
実施例３では、アトマイズ銅粉（平均粒径９０μｍ）８５ｇとＧａ１５ｇ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。この合金粉末のレーザー回折法による平均粒径は９０μｍであった。また、ホットプレス温度を４００℃としたこと以外は実施例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。そして、スパッタ装置（アルバック社製）に取り付けて、実施例１と同様にして投入電力ＤＣ１００Ｗ、ＤＣ２００ＷおよびＤＣ３００Ｗで成膜したスパッタ膜のパーティクルを観察した。結果を表１に示す。 (Example 3)
In Example 3, Cu—Ga alloy powder was prepared in the same manner as in Example 1 except that 85 g of atomized copper powder (average particle size 90 μm) and Ga 15 g were used. The average particle diameter of this alloy powder as determined by laser diffraction was 90 μm. A Cu—Ga alloy sputtering target was produced in the same manner as in Example 1 except that the hot press temperature was 400 ° C. And it attached to the sputter apparatus (made by ULVAC) and observed the particle | grains of the sputter | spatter film | membrane formed by input power DC100W, DC200W, and DC300W like Example 1. FIG. The results are shown in Table 1.

スパッタ後のターゲットを取り外して研磨し、偏光顕微鏡でターゲット断面組織写真を撮影した。この写真から実施例１と同様の方法で求めた平均結晶粒径は２０μｍであった。   The target after sputtering was removed and polished, and a cross-sectional structure photograph of the target was taken with a polarizing microscope. From this photograph, the average crystal grain size determined in the same manner as in Example 1 was 20 μm.

（比較例１）
比較例１では、アトマイズ銅粉（平均粒径４００μｍ）を用いた以外は実施例１と同様にしてＣｕ−Ｇａ合金粉末を作製した。この合金粉末のレーザー回折法による平均粒径は１９０μｍであった。そして、このＣｕ−Ｇａ合金粉末を実施例１と同様にホットプレスしてφ６０ｍｍ、厚さ３ｍｍのＣｕ−Ｇａ合金ターゲットを作製した。このターゲットにＣｕ製バッキングプレートを接合してスパッタ装置（アルバック社製）に取り付けて、実施例１と同様にして投入電力ＤＣ１００Ｗ、ＤＣ２００ＷおよびＤＣ３００Ｗで成膜したスパッタ膜のパーティクルを観察した。結果を表１に示す。 (Comparative Example 1)
In Comparative Example 1, a Cu—Ga alloy powder was produced in the same manner as in Example 1 except that atomized copper powder (average particle size 400 μm) was used. The average particle diameter of this alloy powder as measured by the laser diffraction method was 190 μm. Then, this Cu—Ga alloy powder was hot pressed in the same manner as in Example 1 to prepare a Cu—Ga alloy target having a diameter of 60 mm and a thickness of 3 mm. A Cu backing plate was bonded to this target and attached to a sputtering apparatus (manufactured by ULVAC), and the particles of the sputtered film formed with input power of DC100W, DC200W and DC300W were observed in the same manner as in Example 1. The results are shown in Table 1.

スパッタ後のターゲットを取り外して研磨し、偏光顕微鏡でターゲット断面組織写真を撮影した。撮影した写真を図２に示す。この写真から実施例１と同様の方法で求めた平均結晶粒径は５０μｍであった。   The target after sputtering was removed and polished, and a cross-sectional structure photograph of the target was taken with a polarizing microscope. The photograph taken is shown in FIG. From this photograph, the average crystal grain size determined by the same method as in Example 1 was 50 μm.

以上の実施例１〜実施例３、比較例１についてのＣｕ−Ｇａ合金スパッタリングターゲットの製造条件及びパーティクルの有無について表１に示す。   It shows in Table 1 about the manufacturing conditions of the Cu-Ga alloy sputtering target about the above Examples 1-3, and the comparative example 1, and the presence or absence of a particle.

表１に示す結果から、Ｃｕ−Ｇａ合金スパッタリングターゲットの断面組織における粒子の平均結晶粒径が４０μｍ以下である実施例１〜３では、投入電力をＤＣ２００Ｗにしても、スパッタ膜にパーティクルは発生せず、投入電力をさらに増大させたＤＣ３００Ｗにおいてもパーティクル数は極めて少なく、パーティクルの発生が効果的に抑制されている。したがって、実施例１〜実施例３のように、断面組織における粒子の平均結晶粒径４０μｍ以下であるＣｕ−Ｇａ合金スパッタリングターゲットは、成膜速度を上げても、パーティクルのない膜を形成でき、生産性を向上させることができる。   From the results shown in Table 1, in Examples 1 to 3 in which the average crystal grain size of the particles in the cross-sectional structure of the Cu—Ga alloy sputtering target is 40 μm or less, no particles are generated in the sputtered film even when the input power is DC 200 W. In addition, the number of particles is extremely small even in DC300W in which the input power is further increased, and the generation of particles is effectively suppressed. Therefore, as in Examples 1 to 3, the Cu—Ga alloy sputtering target having an average crystal grain size of 40 μm or less in the cross-sectional structure can form a film without particles even when the film formation rate is increased. Productivity can be improved.

一方、比較例１では、投入電力をＤＣ２００Ｗにすると、パーティクルが発生し、さらに投入電力を増加させたＤＣ３００Ｗにおいは多数のパーティクルが発生したことから、実施例のように成膜速度を上げてスパッタ膜を形成することができない。   On the other hand, in Comparative Example 1, particles were generated when the input power was set to DC 200 W, and a large number of particles were generated in DC 300 W where the input power was further increased. A film cannot be formed.

したがって、成膜速度を上げても、パーティクルのない膜を形成することができ、生産性を向上させることができるのは、実施例１〜実施例３のように、断面組織における粒子の平均結晶粒径４０μｍ以下であるＣｕ−Ｇａ合金スパッタリングターゲットである。   Therefore, even if the film formation rate is increased, a film without particles can be formed, and the productivity can be improved because the average crystal of particles in the cross-sectional structure as in Examples 1 to 3. A Cu—Ga alloy sputtering target having a particle size of 40 μm or less.

Claims (2)

断面組織が平均結晶粒径４０μｍ以下の粒子から構成されてい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。   A Cu—Ga alloy sputtering target, wherein the cross-sectional structure is composed of particles having an average crystal grain size of 40 μm or less. Ｃｕ粉末及びＧａが質量比で８５：１５〜５５：４５の割合で配合された混合粉末を、不活性雰囲気中で加熱しながら撹拌し合金化して得られた平均粒径が１５０μｍ以下のＣｕ−Ｇａ合金粉末を、ホットプレス焼結することにより、断面組織が平均結晶粒径４０μｍ以下の粒子から構成されているＣｕ−Ｇａ合金スパッタリングターゲットを製造すること特徴とするＣｕ−Ｇａ合金ターゲットの製造方法。   Cu— with an average particle size of 150 μm or less obtained by stirring and alloying a mixed powder containing Cu powder and Ga in a mass ratio of 85:15 to 55:45 while heating in an inert atmosphere. A method for producing a Cu-Ga alloy target comprising producing a Cu-Ga alloy sputtering target having a cross-sectional structure composed of particles having an average crystal grain size of 40 µm or less by hot-press sintering Ga alloy powder. .

Images