JP2012211382A - 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
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Abstract
【解決手段】Cu粉末を、水素ガスを含む混合ガス雰囲気中で150℃〜300℃の温度で撹拌し、撹拌したCu粉末に、Gaを10質量%〜45質量%の割合で配合した混合粉末を、真空又は不活性雰囲気中で30℃〜300℃の温度で攪拌することにより、直接、Cu−Ga合金粉末を形成する。Cu−Ga合金粉末を、真空又は不活性ガス雰囲気中で250℃〜1000℃の温度で熱処理し、熱処理したCu−Ga合金粉末を、真空又は不活性ガス雰囲気中で250℃〜1000℃の温度と、5MPa〜30MPaのプレス圧力とでホットプレス法により焼結する。
【選択図】なし
Description
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、後述するように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る。
次に、上述した組成に偏りがない高品質なCu−Ga合金スパッタリングターゲットを製造する製造方法について説明する。このCu−Ga合金スパッタリングターゲットの製造方法では、Cu粉末を、水素ガスを含む混合ガス雰囲気中で150℃〜300℃の温度で撹拌する撹拌工程と、この撹拌工程を施したCu粉末に、Gaを10質量%〜45質量%の割合で配合した混合粉末を、真空又は不活性雰囲気中で30℃〜300℃の温度で攪拌することにより、直接、Cu−Ga合金粉末を形成する合金粉末作製工程とにより得られたCu−Ga合金粉末を用いる。そして、Cu−Ga合金スパッタリングターゲットの製造方法は、真空又は不活性ガス雰囲気中で250℃〜1000℃の温度で熱処理する熱処理工程を施したCu−Ga合金粉末を、真空又は不活性ガス雰囲気中で250℃〜1000℃の温度と、5MPa〜30MPaのプレス圧力とでホットプレス法により焼結する焼結工程によってCu−Ga合金粉末を焼結し、Cu−Ga合金スパッタリングターゲットを製造する。
先ず、Cu−Ga合金粉末の製造方法について説明する。
Cu−Ga合金粉末の原料としては、Cu粉末及びGaを用いる。
Cu粉末は、表面が酸化すると、Gaとの反応が不十分となる。Cu粉末の表面が酸化してGaとの反応が不十分となった場合には、表面がGaによって合金化していない未反応のCu粉末が存在して、Cu−Ga合金粉末のGa濃度のばらつきが大きくなってしまう。ここで、Cu粉末に防錆剤処理を施した場合には、酸化の進行は抑制されるが、Ga濃度のばらつきは解消されない。Cu粉末とGaとの反応が不十分となる原因は、Cu粉末表面の酸化被膜や防錆剤被膜がGaとの接触を阻害しているからと考えられる。Cu粉末は、Gaと反応させる前に、表面の酸化被膜や防錆剤被膜を取り除くことで表面を活性化させ、反応性を向上させる必要がある。
次に、上述した撹拌工程によって表面が処理されたCu粉末に所定量のGaを加えてCu−Ga合金粉末を作製する合金粉末作製工程を行う。
次に、上述した撹拌工程及び合金粉末作製工程により得られたCu−Ga合金粉末を用いてCu−Ga合金スパッタリングターゲットを製造する製造方法について説明する。
熱処理工程は、上述した合金粉末作製工程により得られたCu−Ga合金粉末を、真空又は不活性ガス雰囲気中で250℃〜1000℃の温度で熱処理する。
次に、前記熱処理工程で熱処理したCu−Ga合金粉末を、真空又は不活性ガス雰囲気中で250℃〜1000℃の温度と、5MPa〜30MPaのプレス圧力とでホットプレス法により焼結する。
仕上げ工程は、焼結工程によって得られたCu−Ga合金の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。
(撹拌工程)
先ず、第1の工程として撹拌工程では、表1中のNo.1−1に示す条件で行った。具体的に、撹拌工程では、先ず、防錆剤処理された電解Cu粉末(平均粒径100μm、BET0.088m2/g、Fe、Cr、Niそれぞれ1ppm未満、酸素:0.16質量%、炭素0.011質量%)650gを、TiNコーティング容器及び攪拌子を備えた二軸遊星型5L混合撹拌装置(小平製作所製5XDmv−rr型)に投入した。容器内を真空度100Pa以下(酸素分圧20Pa以下)まで真空排気した後に、水素とアルゴンの混合ガス(水素ガス濃度0.1%)で置換し、攪拌しながら300℃、2時間保持した後、150℃まで冷却した。
次に、第2工程として合金粉末作製工程では、表2中のNo.2−2に示す条件で行った。具体的に、合金粉末作製工程では、先ず、撹拌工程を行った容器内を真空度50Pa以下(酸素分圧10Pa以下)まで真空排気した後、Arガスに置換した。Ga(Fe、Cr、Niそれぞれ1ppm未満、酸素0.01質量%未満、炭素0.001質量%未満)を50℃に加温した液体Gaを、Cu粉末が入っている容器内に350g(Ga配合割合35質量%)投入した。容器内は、攪拌しながら150℃、1時間保持した。その後、室温まで冷却して取り出したCu−Ga合金粉末を顕微鏡観察した。Cu粉末表面は、合金化して灰白色になっており、Cu−Ga合金で被覆されていない未反応のCu粉末は認められなかった。
次に、第3工程として熱処理工程では、表3中のNo.3−2に示す条件で行った。具体的に、熱処理工程では、先ず、Cu−Ga合金粉末100gをホットプレス用の内径50mm黒鉛型にセットし、ホットプレス装置(大亜真空株式会社製)に取り付けた。次に、装置内を真空度50Pa以下(酸素分圧10Pa以下)まで真空排気した後、Arガスに置換した。次に、プレス圧力は、無負荷の状態で加熱し、温度700℃、1時間保持の条件で熱処理した。
次に、第4工程として焼結工程では、表4中のNo.4−2に示す条件で行った。具体的に、焼結工程では、Arガス雰囲気、温度700℃のままの熱処理と同じ雰囲気、温度条件の状態から、プレス圧力30MPaを加圧し1時間保持の条件でホットプレスを実施した。その結果、黒鉛型の隙間からCu−Ga合金粉末や液相が漏れ出すことはなく、直径50mm、厚み6mmの焼結体を取り出すことができた。
(撹拌工程)
先ず、第1工程として撹拌工程は、表1中のNo.1−2に示す条件で行った。具体的に、撹拌工程では、先ず、防錆剤処理された電解Cu粉末(平均粒径100μm、BET0.088m2/g、Fe、Cr、Niそれぞれ1ppm未満、酸素:0.16質量%、炭素0.011質量%)650gを、TiNコーティング容器及び攪拌子を備えた二軸遊星型5L混合撹拌装置(小平製作所製5XDmv−rr型)に投入した。容器内を真空度100Pa以下(酸素分圧20Pa以下)まで真空排気した後に、水素と窒素の混合ガス(水素ガス濃度1%)で置換し、攪拌しながら250℃、30分間保持した後、150℃まで冷却した。
次に、第2工程として合金粉末作製工程では、表2中のNo.2−2に示す条件で行った。即ち、実施例1の合金粉末作製工程と同様にしてCu−Ga合金粉末を作製した。Cu−Ga合金粉末を顕微鏡観察したところ、Cu粉末表面は、合金化して灰白色になっており、Cu−Ga合金で被覆されていない未反応のCu粉末は認められなかった。
次に、第3工程として熱処理工程では、表3中のNo.3−2に示す条件で行った。即ち、実施例1の熱処理工程と同様に熱処理を行った。
次に、第4工程として焼結工程では、表4中のNo.4−2に示す条件で行った。即ち、実施例1の焼結工程と同様に焼結体を作製した。
(撹拌工程)
先ず、第1工程として撹拌工程では、表1中のNo.1−3に示す条件で行った。具体的に、撹拌工程では、先ず、防錆剤処理された電解Cu粉末(平均粒径200μm、BET0.044m2/g、Fe、Cr、Niそれぞれ1ppm未満、酸素:0.08質量%、炭素0.006質量%)650gを、TiNコーティング容器及び攪拌子を備えた二軸遊星型5L混合撹拌装置(小平製作所製5XDmv−rr型)に投入した。容器内を真空度100Pa以下(酸素分圧20Pa以下)まで真空排気した後に、水素とアルゴンの混合ガス(水素ガス濃度5%)で置換し、攪拌しながら150℃、10分間保持した。
次に、第2工程として合金作製工程では、表2中のNo.2−2に示す条件で行った。即ち、実施例1の合金作製工程と同様にCu−Ga合金粉末を作製した。作製したCu−Ga合金粉末を顕微鏡観察したところ、Cu粉末表面は合金化して灰白色になっており、Cu−Ga合金で被覆されていない未反応のCu粉末は認められなかった。
次に、第3工程として熱処理工程では、表3中のNo.3−2に示す条件で行った。即ち、実施例1の熱処理工程と同様に熱処理を行った。
次に、第4工程として焼結工程では、表4中のNo.4−2に示す条件で行った。即ち、実施例1の焼結工程と同様に焼結体を作製した。
先ず、第1工程として撹拌工程は、表1中のNo.1−2に示す条件で行った。具体的に、撹拌工程では、防錆剤処理された電解Cu粉末(平均粒径100μm、BET0.088m2/g、Fe、Cr、Niそれぞれ1ppm未満、酸素:0.16質量%、炭素0.011質量%)700gを、TiNコーティング容器および攪拌子を備えた二軸遊星型5L混合撹拌装置(小平製作所製5XDmv−rr型)に投入した。容器内を真空度100Pa以下(酸素分圧20Pa以下)まで真空排気した後に、水素と窒素の混合ガス(水素ガス濃度1%)で置換し、攪拌しながら250℃、30分間保持した後、150℃まで冷却した。
次に、第2工程として合金粉末作製工程では、表2中のNo.2−1に示す条件で行った。具体的に、合金粉末作製工程では、撹拌工程と同一の容器内を真空度100Pa以下(酸素分圧20Pa以下)まで真空排気した。次に、Ga(Fe、Cr、Niそれぞれ1ppm未満、酸素0.01質量%未満、炭素0.001質量%未満)を50℃に加温した液体Gaを、真空状態のCu粉末の入っている容器内に、配管を通じて300g(Ga配合割合30質量%)投入した。真空排気を続けたまま攪拌し、300℃に昇温してこの温度を30分間保持した。その後、室温まで冷却して取り出したCu−Ga合金粉末を顕微鏡観察した。Cu粉末表面は、合金化して灰白色になっており、Cu−Ga合金で被覆されていない未反応のCu粉末は認められなかった。
次に、第3工程として熱処理工程は、表3中のNo.3−1に示す条件で行った。具体的に、熱処理工程では、先ず、Cu−Ga合金粉末100gをホットプレス用の内径50mm黒鉛型にセットし、ホットプレス装置(大亜真空株式会社製)に取り付けた。次に、装置内を真空度100Pa以下(酸素分圧20Pa以下)に真空排気したまま、プレス圧力は無負荷の状態で加熱し、温度830℃、30分間保持の条件で熱処理した。
次に、第4工程として焼結工程では、表4中のNo.4−1に示す条件で行った。焼結工程では、先ず、熱処理工程と同一の容器内を真空度100Pa以下(酸素分圧20Pa以下)まで真空排気したまま、温度830℃、プレス圧力30MPaを加圧し30分間保持の条件でホットプレスを実施した。その結果、黒鉛型の隙間からCu−Ga合金粉末や液相が漏れ出すことはなく、直径50mm、厚み6mmの焼結体を取り出すことができた。
先ず、第1工程として撹拌工程では、表1中のNo.1−2に示す条件で行った。具体的に、撹拌工程では、防錆剤処理された電解Cu粉末(平均粒径100μm、BET0.088m2/g、Fe、Cr、Niそれぞれ1ppm未満、酸素:0.16質量%、炭素0.011質量%)600gを、TiNコーティング容器及び攪拌子を備えた二軸遊星型5L混合撹拌装置(小平製作所製5XDmv−rr型)に投入した。容器内を真空度100Pa以下(酸素分圧20Pa以下)まで真空排気した後に、水素と窒素の混合ガス(水素ガス濃度1%)で置換し、攪拌しながら250℃、30分間保持した後、30℃まで冷却した。
次に、第2工程として合金粉末作製工程では、表2中のNo.2−3に示す条件で行った。具体的に、撹拌工程と同一の容器内を真空度50Pa以下(酸素分圧10Pa以下)まで真空排気した後、N2ガスに置換した。Ga(Fe、Cr、Niそれぞれ1ppm未満、酸素0.01質量%未満、炭素0.001質量%未満)を30℃に加温した液体Gaを、Cu粉末の入っている容器内に400g(Ga配合割合40質量%)投入した。攪拌しながら30℃、4時間保持した。その後、室温まで冷却して取り出したCu−Ga合金粉末を顕微鏡観察した。Cu粉末表面は、合金化して灰白色になっており、Cu−Ga合金で被覆されていない未反応のCu粉末は認められなかった。
次に、第3工程として熱処理工程では、表3中のNo.3−3に示す条件で行った。具体的に、熱処理工程では、先ず、Cu−Ga合金粉末100gをホットプレス用の内径50mm黒鉛型にセットし、ホットプレス装置(大亜真空株式会社製)に取り付けた。次に、装置内を真空度50Pa以下(酸素分圧10Pa以下)まで真空排気した後、Arガスに置換した。次に、プレス圧力は無負荷の状態で加熱し、温度400℃、4時間保持の条件で熱処理した。
次に、第4工程として焼結工程では、表4中のNo.4−3に示す条件で行った。具体的に、焼結工程では、Arガス(酸素分圧10Pa以下)、温度400℃のままの熱処理と同じ雰囲気、温度条件の状態から、プレス圧力5MPaを加圧し4時間保持の条件でホットプレスを実施した。その結果、黒鉛型の隙間からCu−Ga合金粉末や液相が漏れ出すことはなく、直径50mm、厚み6mmの焼結体を取り出すことができた。
先ず、第1工程として撹拌工程は、表1中のNo.1−2に示す条件で行った。具体的に、撹拌工程では、防錆剤処理された電解Cu粉末(平均粒径100μm、BET0.088m2/g、Fe、Cr、Niそれぞれ1ppm未満、酸素:0.16質量%、炭素0.011質量%)850gを、TiNコーティング容器および攪拌子を備えた二軸遊星型5L混合撹拌装置(小平製作所製5XDmv−rr型)に投入した。容器内を真空度100Pa以下(酸素分圧20Pa以下)まで真空排気した後に、水素と窒素の混合ガス(水素ガス濃度1%)で置換し、攪拌しながら250℃、30分間保持した後、150℃まで冷却した。
次に、第2工程として合金粉末作製工程では、表2中のNo.2−4に示す条件で行った。具体的に、合金粉末作製工程では、撹拌工程と同一の容器内を真空度50Pa以下(酸素分圧10Pa以下)まで真空排気した。次に、Ga(Fe、Cr、Niそれぞれ1ppm未満、酸素0.01質量%未満、炭素0.001質量%未満)を50℃に加温した液体Gaを、真空状態のCu粉末の入っている容器内に、配管を通じて150g(Ga配合割合15質量%)投入した。真空排気を続けたまま攪拌し、150℃の温度を10分間保持した。その後、室温まで冷却して取り出したCu−Ga合金粉末を顕微鏡観察した。Cu粉末表面は、合金化して灰白色になっており、Cu−Ga合金で被覆されていない未反応のCu粉末は認められなかった。
次に、第3工程として熱処理工程は、表3中のNo.3−1に示す条件で行った。具体的に、熱処理工程では、先ず、Cu−Ga合金粉末100gをホットプレス用の内径50mm黒鉛型にセットし、ホットプレス装置(大亜真空株式会社製)に取り付けた。次に、装置内を真空度100Pa以下(酸素分圧20Pa以下)に真空排気したまま、プレス圧力は無負荷の状態で加熱し、温度830℃、30分間保持の条件で熱処理した。
次に、第4工程として焼結工程では、表4中のNo.4−1に示す条件で行った。焼結工程では、先ず、熱処理工程と同一の容器内を真空度100Pa以下(酸素分圧20Pa以下)まで真空排気したまま、温度830℃、プレス圧力30MPaを加圧し30分間保持の条件でホットプレスを実施した。その結果、黒鉛型の隙間からCu−Ga合金粉末や液相が漏れ出すことはなく、直径50mm、厚み6mmの焼結体を取り出すことができた。
先ず、第1工程として撹拌工程は、表1中のNo.1−2に示す条件で行った。具体的に、撹拌工程では、防錆剤処理された電解Cu粉末(平均粒径100μm、BET0.088m2/g、Fe、Cr、Niそれぞれ1ppm未満、酸素:0.16質量%、炭素0.011質量%)800gを、TiNコーティング容器および攪拌子を備えた二軸遊星型5L混合撹拌装置(小平製作所製5XDmv−rr型)に投入した。容器内を真空度100Pa以下(酸素分圧20Pa以下)まで真空排気した後に、水素と窒素の混合ガス(水素ガス濃度1%)で置換し、攪拌しながら250℃、30分間保持した後、150℃まで冷却した。
次に、第2工程として合金粉末作製工程では、表2中のNo.2−5に示す条件で行った。具体的に、合金粉末作製工程では、撹拌工程と同一の容器内を真空度50Pa以下(酸素分圧10Pa以下)まで真空排気した。次に、Ga(Fe、Cr、Niそれぞれ1ppm未満、酸素0.01質量%未満、炭素0.001質量%未満)を50℃に加温した液体Gaを、真空状態のCu粉末の入っている容器内に、配管を通じて200g(Ga配合割合20質量%)投入した。真空排気を続けたまま攪拌し、150℃の温度を30分間保持した。その後、室温まで冷却して取り出したCu−Ga合金粉末を顕微鏡観察した。Cu粉末表面は、合金化して灰白色になっており、Cu−Ga合金で被覆されていない未反応のCu粉末は認められなかった。
次に、第3工程として熱処理工程は、表3中のNo.3−1に示す条件で行った。具体的に、熱処理工程では、先ず、Cu−Ga合金粉末100gをホットプレス用の内径50mm黒鉛型にセットし、ホットプレス装置(大亜真空株式会社製)に取り付けた。次に、装置内を真空度100Pa以下(酸素分圧20Pa以下)に真空排気したまま、プレス圧力は無負荷の状態で加熱し、温度830℃、30分間保持の条件で熱処理した。
次に、第4工程として焼結工程では、表4中のNo.4−1に示す条件で行った。焼結工程では、先ず、熱処理工程と同一の容器内を真空度100Pa以下(酸素分圧20Pa以下)まで真空排気したまま、温度830℃、プレス圧力30MPaを加圧し30分間保持の条件でホットプレスを実施した。その結果、黒鉛型の隙間からCu−Ga合金粉末や液相が漏れ出すことはなく、直径50mm、厚み6mmの焼結体を取り出すことができた。
先ず、第1工程として撹拌工程は、表1中のNo.1−2に示す条件で行った。具体的に、撹拌工程では、防錆剤処理された電解Cu粉末(平均粒径100μm、BET0.088m2/g、Fe、Cr、Niそれぞれ1ppm未満、酸素:0.16質量%、炭素0.011質量%)700gを、TiNコーティング容器および攪拌子を備えた二軸遊星型5L混合撹拌装置(小平製作所製5XDmv−rr型)に投入した。容器内を真空度100Pa以下(酸素分圧20Pa以下)まで真空排気した後に、水素と窒素の混合ガス(水素ガス濃度1%)で置換し、攪拌しながら250℃、30分間保持した後、150℃まで冷却した。
次に、第2工程として合金粉末作製工程では、表2中のNo.2−6に示す条件で行った。具体的に、合金粉末作製工程では、撹拌工程と同一の容器内を真空度50Pa以下(酸素分圧10Pa以下)まで真空排気した。次に、Ga(Fe、Cr、Niそれぞれ1ppm未満、酸素0.01質量%未満、炭素0.001質量%未満)を50℃に加温した液体Gaを、真空状態のCu粉末の入っている容器内に、配管を通じて300g(Ga配合割合30質量%)投入した。真空排気を続けたまま攪拌し、150℃の温度を30分間保持した。その後、容器内の真空排気を停止して、容器内にArガスを導入した状態で、室温まで冷却した。冷却したCu−Ga合金粉末を取り出して顕微鏡観察した。Cu粉末表面は、合金化して灰白色になっており、Cu−Ga合金で被覆されていない未反応のCu粉末は認められなかった。
次に、第3工程として熱処理工程は、表3中のNo.3−1に示す条件で行った。具体的に、熱処理工程では、先ず、Cu−Ga合金粉末100gをホットプレス用の内径50mm黒鉛型にセットし、ホットプレス装置(大亜真空株式会社製)に取り付けた。次に、装置内を真空度100Pa以下(酸素分圧20Pa以下)に真空排気したまま、プレス圧力は無負荷の状態で加熱し、温度830℃、30分間保持の条件で熱処理した。
次に、第4工程として焼結工程では、実施例4と同様にして行った。すなわち、表4中のNo.4−1に示す条件で行った。焼結工程では、先ず、熱処理工程と同一の容器内を真空度100Pa以下(酸素分圧20Pa以下)まで真空排気したまま、温度830℃、プレス圧力30MPaを加圧し30分間保持の条件でホットプレスを実施した。その結果、黒鉛型の隙間からCu−Ga合金粉末や液相が漏れ出すことはなく、直径50mm、厚み6mmの焼結体を取り出すことができた。
先ず、第1工程として撹拌工程は、表1中のNo.1−2に示す条件で行った。具体的に、撹拌工程では、防錆剤処理された電解Cu粉末(平均粒径100μm、BET0.088m2/g、Fe、Cr、Niそれぞれ1ppm未満、酸素:0.16質量%、炭素0.011質量%)900gを、TiNコーティング容器および攪拌子を備えた二軸遊星型5L混合撹拌装置(小平製作所製5XDmv−rr型)に投入した。容器内を真空度100Pa以下(酸素分圧20Pa以下)まで真空排気した後に、水素と窒素の混合ガス(水素ガス濃度1%)で置換し、攪拌しながら250℃、30分間保持した後、150℃まで冷却した。
次に、第2工程として合金粉末作製工程では、表2中のNo.2−7に示す条件で行った。具体的に、合金粉末作製工程では、撹拌工程と同一の容器内を真空度50Pa以下(酸素分圧10Pa以下)まで真空排気した。次に、Ga(Fe、Cr、Niそれぞれ1ppm未満、酸素0.01質量%未満、炭素0.001質量%未満)を50℃に加温した液体Gaを、真空状態のCu粉末の入っている容器内に、配管を通じて100g(Ga配合割合10質量%)投入した。真空排気を続けたまま攪拌し、150℃の温度を30分間保持した。その後、容器内の真空排気を停止して、容器内にArガスを導入した状態で、室温まで冷却した。冷却したCu−Ga合金粉末を取り出して顕微鏡観察した。Cu粉末表面は、合金化して灰白色になっており、Cu−Ga合金で被覆されていない未反応のCu粉末は認められなかった。
次に、第3工程として熱処理工程は、表3中のNo.3−4に示す条件で行った。具体的に、熱処理工程では、先ず、Cu−Ga合金粉末100gをホットプレス用の内径50mm黒鉛型にセットし、ホットプレス装置(大亜真空株式会社製)に取り付けた。次に、装置内を真空度100Pa以下(酸素分圧20Pa以下)に真空排気したまま、プレス圧力は無負荷の状態で加熱し、温度1000℃、1時間保持の条件で熱処理した。
次に、第4工程として焼結工程では、表4中のNo.4−4に示す条件で行った。焼結工程では、先ず、熱処理工程と同一の装置内を真空度100Pa以下(酸素分圧20Pa以下)まで真空排気したまま、温度1000℃、プレス圧力30MPaを加圧し1時間保持の条件でホットプレスを実施した。その結果、黒鉛型の隙間からCu−Ga合金粉末や液相が漏れ出すことはなく、直径50mm、厚み6mmの焼結体を取り出すことができた。
先ず、第1工程として撹拌工程は、表1中のNo.1−2に示す条件で行った。具体的に、撹拌工程では、防錆剤処理された電解Cu粉末(平均粒径100μm、BET0.088m2/g、Fe、Cr、Niそれぞれ1ppm未満、酸素:0.16質量%、炭素0.011質量%)550gを、TiNコーティング容器および攪拌子を備えた二軸遊星型5L混合撹拌装置(小平製作所製5XDmv−rr型)に投入した。容器内を真空度100Pa以下(酸素分圧20Pa以下)まで真空排気した後に、水素と窒素の混合ガス(水素ガス濃度1%)で置換し、攪拌しながら250℃、30分間保持した後、80℃まで冷却した。
次に、第2工程として合金粉末作製工程では、表2中のNo.2−8に示す条件で行った。具体的に、合金粉末作製工程では、撹拌工程と同一の容器内を真空度50Pa以下(酸素分圧10Pa以下)まで真空排気した。次に、Ga(Fe、Cr、Niそれぞれ1ppm未満、酸素0.01質量%未満、炭素0.001質量%未満)を50℃に加温した液体Gaを、真空状態のCu粉末の入っている容器内に、配管を通じて450g(Ga配合割合45質量%)投入した。真空排気を続けたまま攪拌し、80℃の温度を1時間保持した。その後、容器内の真空排気を停止して、容器内にArガスを導入した状態で、室温まで冷却した。冷却したCu−Ga合金粉末を取り出して顕微鏡観察した。Cu粉末表面は、合金化して灰白色になっており、Cu−Ga合金で被覆されていない未反応のCu粉末は認められなかった。
次に、第3工程として熱処理工程では、表3中のNo.3−5に示す条件で行った。具体的に、熱処理工程では、先ず、Cu−Ga合金粉末100gをホットプレス用の内径50mm黒鉛型にセットし、ホットプレス装置(大亜真空株式会社製)に取り付けた。次に、装置内を真空度50Pa以下(酸素分圧10Pa以下)まで真空排気した後、Arガスに置換した。次に、プレス圧力は無負荷の状態で加熱し、温度250℃、1時間保持の条件で熱処理した。
次に、第4工程として焼結工程では、表4中のNo.4−5に示す条件で行った。具体的に、焼結工程では、Arガス(酸素分圧10Pa以下)、温度250℃のままの熱処理と同じ雰囲気、温度条件の状態から、プレス圧力5MPaを加圧し1時間保持の条件でホットプレスを実施した。その結果、黒鉛型の隙間からCu−Ga合金粉末や液相が漏れ出すことはなく、直径50mm、厚み6mmの焼結体を取り出すことができた。
比較例1では、第1工程の撹拌工程を実施しなかったこと以外は、実施例1と同様にしてCu−Ga合金粉末を作製した。Cu−Ga合金粉末を顕微鏡観察したところ、Cu−Ga合金で被覆されていない未反応のCu粉末が多数認められた。
比較例2では、第3工程の熱処理工程を実施しなかった以外は、実施例2と同様にしてCu−Ga合金粉末をホットプレスしたところ、黒鉛型の隙間からCu−Ga合金粉末の一部が漏れ出して圧力が不均一となり、黒鉛型とともに焼結体も割れてしまった。
Claims (11)
- Cu粉末を、水素ガスを含む混合ガス雰囲気中で150℃〜300℃の温度で撹拌する撹拌工程と、
前記撹拌工程を施したCu粉末に、Gaを10質量%〜45質量%の割合で配合した混合粉末を、真空又は不活性雰囲気中で30℃〜300℃の温度で攪拌することにより、直接、Cu−Ga合金粉末を形成する合金粉末作製工程と、
前記Cu−Ga合金粉末を、真空又は不活性ガス雰囲気中で250℃〜1000℃の温度で熱処理する熱処理工程と、
前記熱処理工程で熱処理したCu−Ga合金粉末を、真空又は不活性ガス雰囲気中で250℃〜1000℃の温度と、5MPa〜30MPaのプレス圧力とでホットプレス法により焼結する焼結工程とを備え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。 - 前記撹拌工程の混合ガスは、水素ガス濃度0.1%〜5%、残部が窒素ガス又はアルゴンガスであることを特徴とする請求項1記載のCu−Ga合金スパッタリングターゲットの製造方法。
- 前記合金粉末作製工程、前記熱処理工程及び前記焼結工程の真空又は不活性ガス雰囲気は、酸素分圧が20Pa以下であることを特徴とする請求項1記載のCu−Ga合金スパッタリングターゲットの製造方法。
- 前記撹拌工程及び前記合金粉末作製工程は、同一の攪拌装置内で前記撹拌工程に続けて前記合金粉末作製工程を行うことを特徴とする請求項1記載のCu−Ga合金スパッタリングターゲットの製造方法。
- 前記攪拌装置の容器と攪拌子は、窒化チタン、窒化クロム又はダイヤモンドライクカーボンをコーティングしたステンレスであることを特徴とする請求項4記載のCu−Ga合金スパッタリングターゲットの製造方法。
- 前記熱処理工程の熱処理温度は、Cu−Ga合金の状態図における固相線以下の温度とすることを特徴とする請求項1記載のCu−Ga合金スパッタリングターゲットの製造方法。
- 前記熱処理工程及び前記焼結工程は、同一のホットプレス装置内で前記熱処理工程に続けて前記焼結工程を行うことを特徴とする請求項1記載のCu−Ga合金スパッタリングターゲットの製造方法。
- 前記焼結工程のホットプレスの温度は、前記熱処理工程の熱処理と同じ温度であ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。
- 請求項1乃至請求項8のいずれか1項に記載のCu−Ga合金スパッタリングターゲットの製造方法により製造され、
Ga濃度のばらつきが3.0質量%以内であ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。 - Cu粉末を、水素ガスを含む混合ガス雰囲気中で150℃〜300℃の温度で撹拌する撹拌工程と、
前記撹拌工程を施したCu粉末に、Gaを10質量%〜45質量%の割合で配合した混合粉末を、真空又は不活性雰囲気中で30℃〜300℃の温度で攪拌することにより、直接、Cu−Ga合金粉末を形成する合金粉末作製工程とを有することを特徴とするCu−Ga合金粉末の製造方法。 - 請求項10に記載のCu−Ga合金粉末の製造方法により製造され、
Ga濃度のばらつきが3.0質量%以内であることを特徴とするCu−Ga合金粉末。
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