JP6651438B2 - 銅−ガリウムスパッタリングターゲット - Google Patents
銅−ガリウムスパッタリングターゲット Download PDFInfo
- Publication number
- JP6651438B2 JP6651438B2 JP2016517379A JP2016517379A JP6651438B2 JP 6651438 B2 JP6651438 B2 JP 6651438B2 JP 2016517379 A JP2016517379 A JP 2016517379A JP 2016517379 A JP2016517379 A JP 2016517379A JP 6651438 B2 JP6651438 B2 JP 6651438B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- sputtering target
- cuga
- phase
- powder mixture
- powder
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Active
Links
- 238000005477 sputtering target Methods 0.000 title claims description 90
- CDZGJSREWGPJMG-UHFFFAOYSA-N copper gallium Chemical compound [Cu].[Ga] CDZGJSREWGPJMG-UHFFFAOYSA-N 0.000 title 1
- 238000000034 method Methods 0.000 claims description 85
- 239000000843 powder Substances 0.000 claims description 72
- 239000002245 particle Substances 0.000 claims description 50
- 239000000203 mixture Substances 0.000 claims description 38
- 230000008569 process Effects 0.000 claims description 37
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 claims description 22
- 229910052783 alkali metal Inorganic materials 0.000 claims description 19
- 150000001340 alkali metals Chemical class 0.000 claims description 19
- 229910052802 copper Inorganic materials 0.000 claims description 19
- 238000007373 indentation Methods 0.000 claims description 18
- 239000013078 crystal Substances 0.000 claims description 16
- 239000000758 substrate Substances 0.000 claims description 15
- 238000005245 sintering Methods 0.000 claims description 11
- 229910000765 intermetallic Inorganic materials 0.000 claims description 8
- 230000005684 electric field Effects 0.000 claims description 7
- 239000007921 spray Substances 0.000 claims description 7
- 239000010409 thin film Substances 0.000 claims description 7
- 238000009826 distribution Methods 0.000 claims description 6
- 238000000465 moulding Methods 0.000 claims description 6
- 238000007493 shaping process Methods 0.000 claims description 5
- 238000011144 upstream manufacturing Methods 0.000 claims description 5
- 230000009471 action Effects 0.000 claims description 4
- 239000010949 copper Substances 0.000 description 117
- 239000007789 gas Substances 0.000 description 27
- 238000004544 sputter deposition Methods 0.000 description 23
- 239000000463 material Substances 0.000 description 20
- 239000010410 layer Substances 0.000 description 18
- 238000000576 coating method Methods 0.000 description 16
- 239000011248 coating agent Substances 0.000 description 15
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 14
- 229910052733 gallium Inorganic materials 0.000 description 12
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 10
- 238000002844 melting Methods 0.000 description 10
- 230000008018 melting Effects 0.000 description 10
- 238000005498 polishing Methods 0.000 description 10
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 9
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 description 9
- 238000002490 spark plasma sintering Methods 0.000 description 8
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 6
- 150000001875 compounds Chemical class 0.000 description 6
- 230000007547 defect Effects 0.000 description 6
- 229910002804 graphite Inorganic materials 0.000 description 6
- 239000010439 graphite Substances 0.000 description 6
- 239000012535 impurity Substances 0.000 description 6
- 230000009466 transformation Effects 0.000 description 6
- 238000009792 diffusion process Methods 0.000 description 5
- 239000000155 melt Substances 0.000 description 5
- FAPWRFPIFSIZLT-UHFFFAOYSA-M Sodium chloride Chemical compound [Na+].[Cl-] FAPWRFPIFSIZLT-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 4
- 229910045601 alloy Inorganic materials 0.000 description 4
- 239000000956 alloy Substances 0.000 description 4
- 238000004458 analytical method Methods 0.000 description 4
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 4
- 238000010288 cold spraying Methods 0.000 description 4
- 230000000052 comparative effect Effects 0.000 description 4
- 238000001513 hot isostatic pressing Methods 0.000 description 4
- 230000007246 mechanism Effects 0.000 description 4
- 238000010587 phase diagram Methods 0.000 description 4
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 4
- 238000010521 absorption reaction Methods 0.000 description 3
- 230000002411 adverse Effects 0.000 description 3
- 150000001339 alkali metal compounds Chemical class 0.000 description 3
- 238000000280 densification Methods 0.000 description 3
- 238000007731 hot pressing Methods 0.000 description 3
- 229910052760 oxygen Inorganic materials 0.000 description 3
- 238000005204 segregation Methods 0.000 description 3
- 229910052708 sodium Inorganic materials 0.000 description 3
- 238000005507 spraying Methods 0.000 description 3
- IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N Atomic nitrogen Chemical compound N#N IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229910000831 Steel Inorganic materials 0.000 description 2
- 238000001816 cooling Methods 0.000 description 2
- 238000000151 deposition Methods 0.000 description 2
- 230000008021 deposition Effects 0.000 description 2
- 238000011156 evaluation Methods 0.000 description 2
- 238000002474 experimental method Methods 0.000 description 2
- 230000002349 favourable effect Effects 0.000 description 2
- 229910052738 indium Inorganic materials 0.000 description 2
- 230000003993 interaction Effects 0.000 description 2
- 238000003754 machining Methods 0.000 description 2
- 239000011159 matrix material Substances 0.000 description 2
- 238000000691 measurement method Methods 0.000 description 2
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 2
- 229910052757 nitrogen Inorganic materials 0.000 description 2
- 230000003287 optical effect Effects 0.000 description 2
- 238000000879 optical micrograph Methods 0.000 description 2
- 239000011148 porous material Substances 0.000 description 2
- 238000004663 powder metallurgy Methods 0.000 description 2
- 239000011780 sodium chloride Substances 0.000 description 2
- 239000010959 steel Substances 0.000 description 2
- 229910052717 sulfur Inorganic materials 0.000 description 2
- 238000012360 testing method Methods 0.000 description 2
- 239000011573 trace mineral Substances 0.000 description 2
- 235000013619 trace mineral Nutrition 0.000 description 2
- 238000000844 transformation Methods 0.000 description 2
- 229910000906 Bronze Inorganic materials 0.000 description 1
- RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N Copper Chemical compound [Cu] RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910000881 Cu alloy Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000001159 Fisher's combined probability test Methods 0.000 description 1
- GYHNNYVSQQEPJS-UHFFFAOYSA-N Gallium Chemical compound [Ga] GYHNNYVSQQEPJS-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229920000426 Microplastic Polymers 0.000 description 1
- 230000010062 adhesion mechanism Effects 0.000 description 1
- 229910000905 alloy phase Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000000137 annealing Methods 0.000 description 1
- QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N atomic oxygen Chemical compound [O] QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000009286 beneficial effect Effects 0.000 description 1
- 239000010974 bronze Substances 0.000 description 1
- 229910052799 carbon Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910052801 chlorine Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000011247 coating layer Substances 0.000 description 1
- 238000009838 combustion analysis Methods 0.000 description 1
- 238000005056 compaction Methods 0.000 description 1
- 239000000470 constituent Substances 0.000 description 1
- 238000007796 conventional method Methods 0.000 description 1
- KUNSUQLRTQLHQQ-UHFFFAOYSA-N copper tin Chemical compound [Cu].[Sn] KUNSUQLRTQLHQQ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000005336 cracking Methods 0.000 description 1
- 238000005520 cutting process Methods 0.000 description 1
- 238000000354 decomposition reaction Methods 0.000 description 1
- 230000032798 delamination Effects 0.000 description 1
- 230000001419 dependent effect Effects 0.000 description 1
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 1
- 230000004069 differentiation Effects 0.000 description 1
- 238000000635 electron micrograph Methods 0.000 description 1
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 1
- 230000005496 eutectics Effects 0.000 description 1
- 238000000605 extraction Methods 0.000 description 1
- 238000001036 glow-discharge mass spectrometry Methods 0.000 description 1
- 238000000227 grinding Methods 0.000 description 1
- 239000001307 helium Substances 0.000 description 1
- 229910052734 helium Inorganic materials 0.000 description 1
- SWQJXJOGLNCZEY-UHFFFAOYSA-N helium atom Chemical compound [He] SWQJXJOGLNCZEY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000000265 homogenisation Methods 0.000 description 1
- 238000010191 image analysis Methods 0.000 description 1
- 238000002354 inductively-coupled plasma atomic emission spectroscopy Methods 0.000 description 1
- 238000011850 initial investigation Methods 0.000 description 1
- 229910052742 iron Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000002356 laser light scattering Methods 0.000 description 1
- 229910052744 lithium Inorganic materials 0.000 description 1
- 150000002739 metals Chemical class 0.000 description 1
- 239000001301 oxygen Substances 0.000 description 1
- 229910052700 potassium Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 description 1
- 230000001737 promoting effect Effects 0.000 description 1
- 238000004064 recycling Methods 0.000 description 1
- 229910052711 selenium Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000011669 selenium Substances 0.000 description 1
- 229940065287 selenium compound Drugs 0.000 description 1
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 description 1
- 239000005361 soda-lime glass Substances 0.000 description 1
- 238000003892 spreading Methods 0.000 description 1
- 230000007480 spreading Effects 0.000 description 1
- 239000007858 starting material Substances 0.000 description 1
Classifications
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
- C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
- C23C14/00—Coating by vacuum evaporation, by sputtering or by ion implantation of the coating forming material
- C23C14/22—Coating by vacuum evaporation, by sputtering or by ion implantation of the coating forming material characterised by the process of coating
- C23C14/34—Sputtering
- C23C14/3407—Cathode assembly for sputtering apparatus, e.g. Target
- C23C14/3414—Metallurgical or chemical aspects of target preparation, e.g. casting, powder metallurgy
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B22—CASTING; POWDER METALLURGY
- B22F—WORKING METALLIC POWDER; MANUFACTURE OF ARTICLES FROM METALLIC POWDER; MAKING METALLIC POWDER; APPARATUS OR DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR METALLIC POWDER
- B22F1/00—Metallic powder; Treatment of metallic powder, e.g. to facilitate working or to improve properties
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B22—CASTING; POWDER METALLURGY
- B22F—WORKING METALLIC POWDER; MANUFACTURE OF ARTICLES FROM METALLIC POWDER; MAKING METALLIC POWDER; APPARATUS OR DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR METALLIC POWDER
- B22F3/00—Manufacture of workpieces or articles from metallic powder characterised by the manner of compacting or sintering; Apparatus specially adapted therefor ; Presses and furnaces
- B22F3/10—Sintering only
- B22F3/105—Sintering only by using electric current other than for infrared radiant energy, laser radiation or plasma ; by ultrasonic bonding
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B22—CASTING; POWDER METALLURGY
- B22F—WORKING METALLIC POWDER; MANUFACTURE OF ARTICLES FROM METALLIC POWDER; MAKING METALLIC POWDER; APPARATUS OR DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR METALLIC POWDER
- B22F3/00—Manufacture of workpieces or articles from metallic powder characterised by the manner of compacting or sintering; Apparatus specially adapted therefor ; Presses and furnaces
- B22F3/115—Manufacture of workpieces or articles from metallic powder characterised by the manner of compacting or sintering; Apparatus specially adapted therefor ; Presses and furnaces by spraying molten metal, i.e. spray sintering, spray casting
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B22—CASTING; POWDER METALLURGY
- B22F—WORKING METALLIC POWDER; MANUFACTURE OF ARTICLES FROM METALLIC POWDER; MAKING METALLIC POWDER; APPARATUS OR DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR METALLIC POWDER
- B22F3/00—Manufacture of workpieces or articles from metallic powder characterised by the manner of compacting or sintering; Apparatus specially adapted therefor ; Presses and furnaces
- B22F3/12—Both compacting and sintering
- B22F3/14—Both compacting and sintering simultaneously
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B22—CASTING; POWDER METALLURGY
- B22F—WORKING METALLIC POWDER; MANUFACTURE OF ARTICLES FROM METALLIC POWDER; MAKING METALLIC POWDER; APPARATUS OR DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR METALLIC POWDER
- B22F5/00—Manufacture of workpieces or articles from metallic powder characterised by the special shape of the product
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B22—CASTING; POWDER METALLURGY
- B22F—WORKING METALLIC POWDER; MANUFACTURE OF ARTICLES FROM METALLIC POWDER; MAKING METALLIC POWDER; APPARATUS OR DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR METALLIC POWDER
- B22F9/00—Making metallic powder or suspensions thereof
- B22F9/02—Making metallic powder or suspensions thereof using physical processes
- B22F9/04—Making metallic powder or suspensions thereof using physical processes starting from solid material, e.g. by crushing, grinding or milling
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
- C22C—ALLOYS
- C22C1/00—Making non-ferrous alloys
- C22C1/04—Making non-ferrous alloys by powder metallurgy
- C22C1/0425—Copper-based alloys
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
- C22C—ALLOYS
- C22C1/00—Making non-ferrous alloys
- C22C1/04—Making non-ferrous alloys by powder metallurgy
- C22C1/0433—Nickel- or cobalt-based alloys
- C22C1/0441—Alloys based on intermetallic compounds of the type rare earth - Co, Ni
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
- C22C—ALLOYS
- C22C1/00—Making non-ferrous alloys
- C22C1/04—Making non-ferrous alloys by powder metallurgy
- C22C1/0483—Alloys based on the low melting point metals Zn, Pb, Sn, Cd, In or Ga
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
- C22C—ALLOYS
- C22C28/00—Alloys based on a metal not provided for in groups C22C5/00 - C22C27/00
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
- C22C—ALLOYS
- C22C9/00—Alloys based on copper
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
- C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
- C23C14/00—Coating by vacuum evaporation, by sputtering or by ion implantation of the coating forming material
- C23C14/06—Coating by vacuum evaporation, by sputtering or by ion implantation of the coating forming material characterised by the coating material
- C23C14/14—Metallic material, boron or silicon
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
- H01J37/00—Discharge tubes with provision for introducing objects or material to be exposed to the discharge, e.g. for the purpose of examination or processing thereof
- H01J37/32—Gas-filled discharge tubes
- H01J37/34—Gas-filled discharge tubes operating with cathodic sputtering
- H01J37/3411—Constructional aspects of the reactor
- H01J37/3414—Targets
- H01J37/3423—Shape
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
- H01J37/00—Discharge tubes with provision for introducing objects or material to be exposed to the discharge, e.g. for the purpose of examination or processing thereof
- H01J37/32—Gas-filled discharge tubes
- H01J37/34—Gas-filled discharge tubes operating with cathodic sputtering
- H01J37/3411—Constructional aspects of the reactor
- H01J37/3414—Targets
- H01J37/3426—Material
- H01J37/3429—Plural materials
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B22—CASTING; POWDER METALLURGY
- B22F—WORKING METALLIC POWDER; MANUFACTURE OF ARTICLES FROM METALLIC POWDER; MAKING METALLIC POWDER; APPARATUS OR DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR METALLIC POWDER
- B22F2301/00—Metallic composition of the powder or its coating
- B22F2301/05—Light metals
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B22—CASTING; POWDER METALLURGY
- B22F—WORKING METALLIC POWDER; MANUFACTURE OF ARTICLES FROM METALLIC POWDER; MAKING METALLIC POWDER; APPARATUS OR DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR METALLIC POWDER
- B22F2301/00—Metallic composition of the powder or its coating
- B22F2301/10—Copper
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E10/00—Energy generation through renewable energy sources
- Y02E10/50—Photovoltaic [PV] energy
- Y02E10/541—CuInSe2 material PV cells
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02P—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
- Y02P70/00—Climate change mitigation technologies in the production process for final industrial or consumer products
- Y02P70/50—Manufacturing or production processes characterised by the final manufactured product
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Metallurgy (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Manufacturing & Machinery (AREA)
- Plasma & Fusion (AREA)
- Analytical Chemistry (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Optics & Photonics (AREA)
- Powder Metallurgy (AREA)
- Physical Vapour Deposition (AREA)
- Photovoltaic Devices (AREA)
Description
・高温変態γ(Cu9Ga4)
・γ1−相(Cu9Ga4)
・γ2−相(Cu8.45Ga4.55)
・γ3−相(Cu7.5Ga5.85)
・均一で一定のスパッタリング反応
・スパッタリング中、気孔や亀裂などの欠陥において局所電弧発生が無いか非常に少ない
・75at%程度を越えるGa含有量の領域が無いことによるスパッタリング中の局所的部分融解の回避
・良好な機械的加工性
・低内部応力によりスパッタリング中の歪みが無いか非常に少ない
・良好な結合反応
・簡単な再利用
・低コスト
1.スパッタリングターゲットが、
・Cu−及びGa−含有金属間化合物相としてCuGa2のみ
又は
・Cu9Ga4の体積割合よりも多い体積割合のCuGa2を含有する。
2.スパッタリングターゲットが、Ga−及びCu−含有金属間化合物相を含む領域において500HV0.01を下回る平均微小硬さを有する。
特に有益な態様では、スパッタリングターゲットは、上記選択肢1,2の特徴を両方とも有する。
・CuGa2のみ
・CuGa2+純Cu
・CuGa2+Ga−含有Cu混晶
・CuGa2+純Cu+Ga−含有Cu混晶
・CuGa2+他の金属間Cu−Ga相
・CuGa2+純Cu+他の金属間Cu−Ga相
・CuGa2+Ga−含有Cu混晶+他の金属間Cu−Ga相
又は
・CuGa2+純Cu+Ga−含有Cu混晶+他の金属間Cu−Ga相
・CuGa2−含有粒子を含む粉末混合物の生成
及び
・前記粉末混合物の成形
CuGa2:00−025−0275
Cu9Ga4:00−002−1253
Cu:00−004−0836
・粉末混合物が純Cu及びCu混晶粒子のいずれか又は両方を含む。
・粉末混合物がアルカリ金属を含有した粒子を含む。
・CuGa2−含有粒子が、金属間Cu−Ga相を含んだ領域において硬さ分布の1又は複数の最大値をもち、少なくとも1つの最大値が4.5GPaを下回る押し込み硬さHITである。
・CuGa2−含有粒子がCuGa2のみを含むか又はCuGa2の体積割合がCu9Ga4の体積割合を上回る。
・成形は、圧力と少なくとも一時的な電界の印加を用いた焼結により達成される。
・前記電界の作用により粉末混合物に直流電流を通す。
・150〜250℃の焼結温度へ粉末混合物を加熱する。
・50℃を上回る温度範囲にある時間が60分より短い。
・成形は、コールドスプレー法により達成される。
・コールドスプレー法において、10バール(bar)を上回る圧力のプロセスガスを先細末広ノズルで加速する。この先細末広ノズルの上流、中又は下流においてプロセスガス中に粉末混合物を射出して加速し、基板上に堆積させ成形体を形成する。
・基板は、支持管としての機能をもち、成形体が管状ターゲットを形成できるように構成されている。
力:2.8mN
力の立ち上がり時間:5s
力をかける時間:2s
力を取り除く時間:5s
・CuGa2の体積割合がCu9Ga4の体積割合よりも多い。
・Ga−及びCu−含有金属間化合物相を含む領域における平均微小硬さが500HV0.01、好ましくは400HV0.01、好適には300HV0.01、最適には200HV0.01を下回る。
・Gaの90%がCuGa2として存在する。
・Ga含有量が40〜68at%である。
・スパッタリングターゲットは、80at%を上回るCu含有量を有すると共に純Cu及びGa−含有Cu混晶からなる群から選択されるCu−リッチ相を含む。
・Cu−リッチ相が純Cuである。
・スパッタリングターゲットは、Cu9Ga4を、15体積%未満、好ましくは10体積%未満、好適には5体積%未満で含むか、最適には含まない。
・スパッタリングターゲットは、CuGa2を、30体積%超過、好ましくは60体積%超過、好適には90体積%超過で含む。
・CuGa2/Cu9Ga4体積比が2を上回るか、好ましくは5を上回る。
・CuGa2が、研磨区域において150μmを下回る平均粒径の丸い粒の形態で存在する。
・Cu−リッチ相が、研磨区域において150μmを下回る平均粒径で且つCu−Gaマトリックスに埋め込まれている丸い粒の形態で存在する。
・スパッタリングターゲットは、0.01〜5at%のアルカリ金属、好ましくはNaを含有する。
・スパッタリングターゲットの組成:
*30〜68at%のGa、好ましくは40〜68at%のGa
*必要に応じて1以上のアルカリ金属又は1以上のアルカリ金属化合物、スパッタリングターゲットのアルカリ金属含有量は0.01〜5at%
*残余のCu及び通常在る不純物
・60質量%のCu及び40質量%のGaを含むCu−Ga粉末(Cu60質量%は62.20at%相当、Ga40質量%は37.80at%相当;当該粉末は以下の文脈においてCu62Ga38と呼ぶ):比較検体の製造用
・48質量%のCu及び52質量%のGaを含むCu−Ga粉末(Cu48質量%は50.32at%相当、Ga52質量%は49.68at%相当;当該粉末は以下の文脈においてCu50Ga50と呼ぶ):本発明に係る検体の製造用
・32質量%のCu及び68質量%のGaを含むCu−Ga粉末(Cu32質量%は34.05at%相当、Ga68質量%は65.95at%相当;当該粉末は以下の文脈においてCu34Ga66と呼ぶ):本発明に係る検体の製造用
本発明によるものではない検体を、Cu62Ga38粉末を使用してHIPにより製造した。粉末は、この目的のためにスチール缶に導入し、500℃の熱間等方圧で成形した。加熱率は5K/min、500℃保持時間は2時間、圧力は100MPaとした。成形した検体は、約2K/minで冷却した。成形した材料をワイヤーカットにより分けようと試みたが、材料の亀裂と欠けを生じた。本明細書に提示した相測定法により検出されたのはCu9Ga4相のみであった。成形体の密度は8.2g/cm3(論理密度の99%を上回る)であった。本明細書に詳述する通りに測定した微小硬さは、628HV0.01であった。
本発明によるものではない検体を、Cu62Ga38粉末を使用してSPSにより製造した。粉末は、この目的のために黒鉛器具に導入した。焼結工程を温度制御下で実行し、その温度は熱電対により測定した。検体は、DC電圧を印加して検体にジュール効果による発熱を生じさせることで、焼結した。
次の条件を設定した:
加熱率:10K/min
焼結温度:300及び450℃
保持時間:10分
圧力:30MPa
300℃で焼結した検体は相対密度が81%であり、450℃で焼結した検体は相対密度が99.3%であった。いずれの検体も機械的に加工できなかった。本明細書に提示した相測定方法により検出されたのはCu9Ga4相のみであった。本明細書に示す通りに測定した微小硬さは611HV0.01であった。
表2にリストアップした粉末バッチをSPSにより高密度化した。そのプロセスパラメータを表3に示す。相対密度、Cu9Ga4対CuGa2の比率、CuGa2として存在するGa、及び微小硬さの各測定は、本明細書に示した方法を使用して実施した。その結果を表4に表す。検体の全てが機械的に加工可能であり、その加工性は、総GaがCuGa2として存在する検体の場合に最良であった。検体Bを例として光学顕微鏡写真を図4に示す。
Cu62Ga38(Cu9Ga4相のみ)及び純Cu粉末の混合物を使用して比較検体を製造した。この混合物のGa含有量は27at%であった。CGSパラメータは表5にまとめる。
Cu50Ga50粉末(CuGa2の体積割合>Cu9Ga4の体積割合)及び純Cu粉末の混合物、そしてCu34Ga66粉末(CuGa2−相のみ)及び純Cu粉末の混合物も使用して、本発明に係る検体を製造した。混合物のGa含有量は38at%(Cu50Ga50−含有混合物の場合)又は58at%(Cu34Ga66−含有混合物の場合)であった。CGSパラメータは表6にまとめる。
Claims (21)
- 30〜68at%のGa含有量をもち且つ少なくとも1つのGa−及びCu−含有金属間化合物相を含むスパッタリングターゲットにおいて、
CuGa 2 の体積割合がCu 9 Ga 4 の体積割合を上回り、CuGa 2 /Cu 9 Ga 4 体積比率が2を上回ることを特徴とする、スパッタリングターゲット。 - 30〜68at%のGa含有量をもち且つ少なくとも1つのGa−及びCu−含有金属間化合物相を含むスパッタリングターゲットにおいて、
平均微小硬さが、Ga−及びCu−含有金属間化合物相を含む領域において500HV0.01を下回り、且つ、CuGa 2 の体積割合がCu 9 Ga 4 の体積割合を上回り、CuGa 2 /Cu 9 Ga 4 体積比率が2を上回ることを特徴とする、スパッタリングターゲット。 - 平均微小硬さが、Ga−及びCu−含有金属間化合物相を含む領域において500HV0.01を下回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。
- 少なくとも90%のGaがCuGa2として存在することを特徴とする、請求項1〜3のいずれか1項に記載のスパッタリングターゲット。
- Ga含有量が40〜68at%であることを特徴とする、請求項1〜4のいずれか1項に記載のスパッタリングターゲット。
- Cu含有量が80at%を上回り且つ純Cu及びGa−含有Cu混晶からなる群から選択されるCu−リッチ相を含むことを特徴とする、請求項1〜5のいずれか1項に記載のスパッタリングターゲット。
- Cu−リッチ相が純Cuであることを特徴とする、請求項6に記載のスパッタリングターゲット。
- 30体積%を上回るCuGa2を含むことを特徴とする、請求項1〜7のいずれか1項に記載のスパッタリングターゲット。
- アルカリ金属の群から選択される少なくとも1つの元素を合計で0.01〜5at%含むことを特徴とする、請求項1〜8のいずれか1項に記載のスパッタリングターゲット。
- 請求項1〜9のいずれか1項に記載のスパッタリングターゲットを製造する製造方法であって、
CuGa2−含有粒子を含んだ粉末混合物を生成するステップと、
前記粉末混合物を成形するステップと、
を少なくとも含み、
前記成形ステップが、圧力と少なくとも一時的な電界の印加を用いた焼結により達成されることを特徴とする、製造方法。 - 前記電界の作用により前記粉末混合物に直流電流を通すことを特徴とする、請求項10に記載の製造方法。
- 前記粉末混合物が150〜250℃の焼結温度へ加熱されることを特徴とする、請求項10又は請求項11に記載の製造方法。
- 50℃を越える温度範囲にある時間が60分より短いことを特徴とする、請求項10〜12のいずれか1項に記載の製造方法。
- 請求項1〜9のいずれか1項に記載のスパッタリングターゲットを製造する製造方法であって、
CuGa2−含有粒子を含んだ粉末混合物を生成するステップと、
前記粉末混合物を成形するステップと、
を少なくとも含み、
前記成形ステップが、コールドスプレー法により達成されることを特徴とする、製造方法。 - 10バールを上回る圧力のプロセスガスが先細末広ノズルで加速され、前記粉末混合物がこの先細末広ノズルの上流、中、又は下流で前記プロセスガス中に射出されて加速され、基板に堆積して成形体を形成することを特徴とする、請求項14に記載の製造方法。
- 前記基板が、支持管の機能を担い、前記成形体が管状ターゲットを形成できるように構成されていることを特徴とする、請求項15に記載の製造方法。
- 前記粉末混合物が、純Cu粒子及びCu混晶粒子のいずれか又は両方を含むことを特徴とする、請求項10〜16のいずれか1項に記載の製造方法。
- 前記粉末混合物が、アルカリ金属を含有した粉末を含むことを特徴とする、請求項10〜17のいずれか1項に記載の製造方法。
- CuGa2−含有粒子が、金属間Cu−Ga相を含む領域において硬さ分布の1又は複数の最大値を有し、該最大値の少なくとも1つが4.5GPaを下回る押し込み硬さHITであることを特徴とする、請求項10〜18のいずれか1項に記載の製造方法。
- CuGa2−含有粒子がCuGa2のみを含むか、又は、CuGa2の体積割合がCu9Ga4の体積割合を上回ることを特徴とする、請求項10〜19のいずれか1項に記載の製造方法。
- 請求項1〜9のいずれか1項に記載のスパッタリングターゲットを、太陽電池の薄膜を製造するために用いる、使用方法。
Applications Claiming Priority (3)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
US201361883555P | 2013-09-27 | 2013-09-27 | |
US61/883,555 | 2013-09-27 | ||
PCT/AT2014/000174 WO2015042622A1 (de) | 2013-09-27 | 2014-09-26 | Kupfer-gallium sputtering target |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2017500438A JP2017500438A (ja) | 2017-01-05 |
JP6651438B2 true JP6651438B2 (ja) | 2020-02-19 |
Family
ID=51846423
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2016517379A Active JP6651438B2 (ja) | 2013-09-27 | 2014-09-26 | 銅−ガリウムスパッタリングターゲット |
Country Status (4)
Country | Link |
---|---|
US (1) | US10202681B2 (ja) |
JP (1) | JP6651438B2 (ja) |
CN (1) | CN105579599A (ja) |
WO (1) | WO2015042622A1 (ja) |
Families Citing this family (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP5973041B2 (ja) * | 2014-08-28 | 2016-08-17 | 三菱マテリアル株式会社 | Cu−Gaスパッタリングターゲット及びCu−Gaスパッタリングターゲットの製造方法 |
JP6634750B2 (ja) * | 2014-09-22 | 2020-01-22 | 三菱マテリアル株式会社 | スパッタリングターゲット及びその製造方法 |
Family Cites Families (17)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2000073163A (ja) | 1998-08-28 | 2000-03-07 | Vacuum Metallurgical Co Ltd | Cu−Ga合金スパッタリングターゲット及びその製造方法 |
CN100418235C (zh) | 2005-06-03 | 2008-09-10 | 清华大学 | 用于铜铟镓硒薄膜太阳能电池的铜镓合金靶的制备方法 |
JP4811660B2 (ja) * | 2006-11-30 | 2011-11-09 | 三菱マテリアル株式会社 | 高Ga含有Cu−Ga二元系合金スパッタリングターゲットおよびその製造方法 |
JP2010280944A (ja) | 2009-06-04 | 2010-12-16 | Hitachi Cable Ltd | Cu−Ga合金、スパッタリングターゲット、Cu−Ga合金の製造方法、スパッタリングターゲットの製造方法 |
JP4793504B2 (ja) * | 2009-11-06 | 2011-10-12 | 三菱マテリアル株式会社 | スパッタリングターゲット及びその製造方法 |
US9103000B2 (en) | 2009-11-25 | 2015-08-11 | Zetta Research and Development LLC—AQT Series | Low melting point sputter targets for chalcogenide photovoltaic applications and methods of manufacturing the same |
JP5501774B2 (ja) * | 2010-01-20 | 2014-05-28 | 山陽特殊製鋼株式会社 | 高強度を有するCu−Ga系スパッタリングターゲット材 |
JP2011241452A (ja) | 2010-05-19 | 2011-12-01 | Hitachi Cable Ltd | Cu−Ga合金材、スパッタリングターゲット、及びCu−Ga合金材の製造方法 |
JP5819323B2 (ja) | 2011-01-17 | 2015-11-24 | Jx日鉱日石金属株式会社 | Cu−Gaターゲット及びその製造方法 |
JP5153911B2 (ja) | 2011-04-22 | 2013-02-27 | 三菱マテリアル株式会社 | スパッタリングターゲット及びその製造方法 |
JP2013076129A (ja) * | 2011-09-30 | 2013-04-25 | Hitachi Cable Ltd | スパッタリングターゲット及びその製造方法 |
KR20140054419A (ko) | 2011-10-14 | 2014-05-08 | 가부시키가이샤 아루박 | 타겟 어셈블리 및 그 제조 방법 |
JP5165100B1 (ja) * | 2011-11-01 | 2013-03-21 | 三菱マテリアル株式会社 | スパッタリングターゲット及びその製造方法 |
KR101616086B1 (ko) | 2011-12-22 | 2016-04-28 | (주)태광테크 | 저온분사장치 |
JP2013142175A (ja) * | 2012-01-11 | 2013-07-22 | Sumitomo Metal Mining Co Ltd | Cu−Ga合金スパッタリングターゲット及びその製造方法 |
US8871143B2 (en) | 2012-01-20 | 2014-10-28 | Leonard Nanis | Amalgam method for forming a sputter target useful in the manufacture of thin-film solar photovoltaic cells |
JP6088768B2 (ja) | 2012-09-07 | 2017-03-01 | 株式会社アルバック | Cu−Ga系合金ターゲットの製造方法 |
-
2014
- 2014-09-26 US US15/025,312 patent/US10202681B2/en active Active
- 2014-09-26 JP JP2016517379A patent/JP6651438B2/ja active Active
- 2014-09-26 WO PCT/AT2014/000174 patent/WO2015042622A1/de active Application Filing
- 2014-09-26 CN CN201480053446.9A patent/CN105579599A/zh active Pending
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
US20160230266A1 (en) | 2016-08-11 |
JP2017500438A (ja) | 2017-01-05 |
CN105579599A (zh) | 2016-05-11 |
WO2015042622A1 (de) | 2015-04-02 |
US10202681B2 (en) | 2019-02-12 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
JP5968479B2 (ja) | スパッタリングターゲットを形成する方法 | |
JP5818139B2 (ja) | Cu−Ga合金ターゲット材およびその製造方法 | |
Lassègue et al. | Laser powder bed fusion (L-PBF) of Cu and CuCrZr parts: Influence of an absorptive physical vapor deposition (PVD) coating on the printing process | |
TW201932216A (zh) | 經加成製造之組件 | |
EP2125270A1 (en) | High density refractory metals&alloys sputtering targets | |
TW201516160A (zh) | 濺鍍靶及製造彼之方法 | |
WO2015178484A1 (ja) | 超硬合金および被覆超硬合金 | |
KR20140097687A (ko) | 비정질상을 갖는 내식성 합금박막의 형성방법 | |
JP6651438B2 (ja) | 銅−ガリウムスパッタリングターゲット | |
TWI278524B (en) | Fabrication of ductile intermetallic sputtering targets | |
Tu et al. | Structure, composition and mechanical properties of reactively sputtered (TiVCrTaW) Nx high-entropy films | |
KR20170073390A (ko) | 탄탈륨 코팅층 형성방법, 탄탈륨을 이용한 스퍼터링 타겟재 형성방법 및 니오븀 코팅층 형성방법 | |
Roh et al. | Direct energy Deposition of Mo powDer prepareD by electroDe inDuction Melting gas atoMization | |
TW201943679A (zh) | 複合體以及製造複合體的方法 | |
WO2023243566A1 (ja) | 窒化ガリウムの焼結体及びその製造方法 | |
JP2000355761A (ja) | バリア材成膜用Ta系ターゲットおよびその製造方法 | |
Sun et al. | Material Extrusion of High-Density Sicp/7075al Composite Via a High Ntrogen-Flowing Assisted Sintering | |
Jin et al. | Manufacturing and macroscopic properties of cold sprayed Cu-Ga coating material for sputtering target | |
Feng et al. | Effects of duty cycle and nitrogen flow rate on the mechanical properties of (V, Mo) N coatings deposited by high-power pulsed magnetron sputtering | |
CN116710592A (zh) | 溅射靶及其制造方法 | |
Ge et al. | Research on Recent Processing Technologies for Functionally Graded Materials in China | |
JP2015059246A (ja) | Cu−Ga合金ターゲット材 | |
JPH07242479A (ja) | 炭化ホウ素転化層を有する炭素材 |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20170828 |
|
A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20180524 |
|
A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20180605 |
|
A601 | Written request for extension of time |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A601 Effective date: 20180824 |
|
A601 | Written request for extension of time |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A601 Effective date: 20181101 |
|
A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20181204 |
|
A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20190226 |
|
A601 | Written request for extension of time |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A601 Effective date: 20190524 |
|
A601 | Written request for extension of time |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A601 Effective date: 20190726 |
|
A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20190801 |
|
TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20200107 |
|
A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20200122 |
|
R150 | Certificate of patent or registration of utility model |
Ref document number: 6651438 Country of ref document: JP Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |