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JP6021596B2 - Indium sputtering target and manufacturing method thereof - Google Patents
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JP6021596B2 - Indium sputtering target and manufacturing method thereof - Google Patents

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Description

本発明はインジウムスパッタリングターゲット及びその製造方法に関する。   The present invention relates to an indium sputtering target and a manufacturing method thereof.

インジウムは、Cu−In−Ga−Se系(CIGS系)薄膜太陽電池の光吸収層形成用のスパッタリングターゲットとして使用されている。   Indium is used as a sputtering target for forming a light absorption layer of a Cu—In—Ga—Se (CIGS) thin film solar cell.

従来、インジウムスパッタリングターゲットは溶解鋳造法によって主に製造されている。
特公昭63−44820号(特許文献1)にはバッキングプレートにインジウムの薄膜を形成した後、該薄膜の上にインジウムを流し込み鋳造することでバッキングプレートと一体に形成する方法が記載されている。
また、特開2010−24474号公報(特許文献2)では、加熱された鋳型に所定量のインジウム原料を投入して溶解し、表面に浮遊する酸化インジウムを除去し、冷却してインゴットを得、得たインゴット表面を研削してインジウムターゲットを得るに際し、所定量のインジウム原料を一度に鋳型に投入せずに複数回に分けて投入し、都度生成した溶湯表面の酸化インジウムを除去し、その後、冷却して得られたインゴットを表面研削して得る方法が記載されている。
Conventionally, indium sputtering targets are mainly manufactured by melt casting.
Japanese Patent Publication No. 63-44820 (Patent Document 1) describes a method in which an indium thin film is formed on a backing plate, and then indium is poured onto the thin film and cast so as to be integrated with the backing plate.
In JP 2010-24474 A (Patent Document 2), a predetermined amount of indium raw material is charged into a heated mold and melted, indium oxide floating on the surface is removed, and cooled to obtain an ingot. When the obtained ingot surface is ground to obtain an indium target, a predetermined amount of indium raw material is charged in a plurality of times without being poured into the mold at once, and the indium oxide on the surface of the molten metal generated is removed each time. A method is described in which the ingot obtained by cooling is surface ground.

特公昭63−44820号公報Japanese Examined Patent Publication No. 63-44820 特開2010−24474号公報JP 2010-24474 A

しかしながら、このようにして得られたインジウムターゲットに対してマグネトロンスパッタを用いて成膜すると、スパッタ装置の構造上、ターゲット上の磁場の分布に偏りが生じるため、ターゲットにはエロージョンの進行が速い領域と、エロージョンの進行が遅い領域が生じる。この場合、インジウムターゲットの使用効率はエロージョンの最深部で決まるため、エロージョンの進行が遅い領域があまり使用されていないにも拘わらずターゲットのライフエンドを迎えてしまい、ターゲット全体の使用効率が低くなってしまうという問題があった。   However, when a film is formed by magnetron sputtering on the indium target thus obtained, the distribution of the magnetic field on the target is biased due to the structure of the sputtering apparatus. As a result, a region where erosion progresses slowly occurs. In this case, since the usage efficiency of the indium target is determined by the deepest part of the erosion, the target life end is reached even though the region where the erosion progresses slowly is not used so much, and the usage efficiency of the entire target is lowered. There was a problem that.

例えば、図2に示すような四隅が面取りされた略長方形状ターゲットの場合、マグネトロンスパッタでは両端(図2中のAラインとGラインの交点、及び、EラインとGラインの交点)付近に最深部がみられる。図3にはAラインに沿ったエロージョン深さのプロファイルを、図4にはGラインに沿ったエロージョン深さのプロファイルの例が示してある。   For example, in the case of a substantially rectangular target with four corners chamfered as shown in FIG. 2, magnetron sputtering is deepest near both ends (intersection of A line and G line and intersection of E line and G line in FIG. 2). Part is seen. FIG. 3 shows an example of the erosion depth profile along the A line, and FIG. 4 shows an example of the erosion depth profile along the G line.

そこで、本発明は、ターゲットの使用効率を改善することのできるインジウムスパッタリングターゲット及びその製造方法を提供することを課題とする。   Then, this invention makes it a subject to provide the indium sputtering target which can improve the use efficiency of a target, and its manufacturing method.

本発明者は上記課題を解決するために鋭意検討したところ、エロージョンの進行が速い領域には低スパッタレートのターゲット部材を使用する一方で、エロージョンの進行が遅い領域には高スパッタレートのターゲット部材を使用することで、エロージョンの進行が速い領域とエロージョンの進行が遅い領域の間のスパッタレートの差が緩和され、ターゲット部材の使用効率が改善することを見いだした。   The present inventor has intensively studied to solve the above problems, and uses a low sputter rate target member in a region where erosion progresses fast, while a high sputter rate target member applies to a region where erosion progresses slowly. It has been found that the use efficiency of the target member is improved by reducing the difference in the sputtering rate between the region where the progress of erosion is fast and the region where the progress of erosion is slow.

以上の知見を基礎として完成した本発明は一側面において、インジウムターゲット部材の一部の領域であって少なくともエロージョン最深部を取り囲む領域におけるインジウムの結晶組織を、インジウムターゲット部材の他の領域における結晶組織よりも平均的にエロージョンされにくい結晶組織とするインジウムターゲット部材を備えたインジウムスパッタリングターゲットである。   The present invention completed on the basis of the above knowledge, in one aspect, the crystal structure of indium in a region that is a partial region of the indium target member and that surrounds at least the deepest part of the erosion, It is an indium sputtering target provided with an indium target member having a crystal structure that is less likely to be eroded on average.

本発明に係るインジウムスパッタリングターゲットの一実施形態においては、エロージョン最深部を含むエロージョン易進行領域におけるインジウムの結晶組織と、エロージョン難進行領域における結晶組織を比較したときに、エロージョン易進行領域の方が平均的にエロージョンされにくい結晶組織である。
ここで、エロージョン易進行領域とは、溶解鋳造後に室温環境下で放冷することで製造したターゲット部材に対して、明細書中で定義する標準スパッタ条件で最深部の深さがターゲット厚みの50%以上になるまでスパッタしたときのエロージョンプロファイルにおいて、最深部の深さを100%とした際に、当該箇所のエロージョン深さが30%以上100%以下である領域を指し、エロージョン難進行領域はそれ以外の領域を指す。
In one embodiment of the indium sputtering target according to the present invention, when the crystal structure of indium in the erosion-promoting region including the deepest part of erosion is compared with the crystal structure in the erosion-promoting region, the erosion-promoting region is more It is a crystal structure that is hardly eroded on average.
Here, the erosion facilitating region refers to a target member manufactured by allowing it to cool in a room temperature environment after melting and casting, and the depth of the deepest portion is 50% of the target thickness under standard sputtering conditions defined in the specification. In the erosion profile when sputtering is performed until it reaches 100% or more, when the depth of the deepest part is 100%, the erosion depth of the part is 30% or more and 100% or less. Refers to other areas.

本発明に係るインジウムスパッタリングターゲットの別の一実施形態においては、インジウムターゲット部材の一部の領域であって少なくともエロージョン最深部を取り囲む領域には溶解鋳造後に塑性加工されていない部材を配置し、インジウムターゲット部材の他の領域には溶解鋳造後に塑性加工された部材を配置する。   In another embodiment of the indium sputtering target according to the present invention, a member that is not plastically processed after melt casting is disposed in a region that is a part of the indium target member and that surrounds at least the deepest part of the erosion. In the other region of the target member, a member that has been plastically processed after melt casting is disposed.

本発明に係るインジウムスパッタリングターゲットの更に別の一実施形態においては、上記塑性加工された部材の表面の結晶組織が、結晶粒を形成する粒界の隣り合う角同士を直線で結んだ際にできる線分の垂線方向へのはみ出しが0.1mm未満である粒界であって、50μm以上直線領域がある直線状粒界を有する組織であり、上記鋳造品は結晶粒径が0.1mm以上5mm未満である組織、及び結晶粒径が5mm以上である組織から選択される。   In yet another embodiment of the indium sputtering target according to the present invention, the crystal structure of the surface of the plastic-worked member can be formed when adjacent corners of grain boundaries forming crystal grains are connected with a straight line. A grain boundary with a protrusion in the perpendicular direction of the line segment of less than 0.1 mm, and a structure having a linear grain boundary with a linear region of 50 μm or more, and the cast product has a crystal grain size of 0.1 mm to 5 mm. Is selected from a structure having a crystal grain size of 5 mm or more.

本発明に係るインジウムスパッタリングターゲットの更に別の一実施形態においては、インジウムターゲット部材の一部の領域であって少なくともエロージョン最深部を取り囲む領域には溶解鋳造後に塑性加工されていない部材であって結晶粒径が0.1mm以上5mm未満である組織をもつ部材を配置し、インジウムターゲット部材の他の領域には溶解鋳造後に塑性加工されていない部材であって結晶粒径が5mm以上である組織をもつ部材を配置する。   In still another embodiment of the indium sputtering target according to the present invention, a part of the indium target member that surrounds at least the deepest part of the erosion is a member that is not subjected to plastic working after melt casting and is crystallized. A member having a structure with a grain size of 0.1 mm or more and less than 5 mm is disposed, and a structure that is not plastically processed after melt casting and has a crystal grain size of 5 mm or more in another region of the indium target member. Arrange the member with.

本発明に係るインジウムスパッタリングターゲットの更に別の一実施形態においては、インジウムターゲット部材は、単一の部材からなる。   In yet another embodiment of the indium sputtering target according to the present invention, the indium target member consists of a single member.

本発明に係るインジウムスパッタリングターゲットの更に別の一実施形態においては、インジウムターゲット部材は、複数の部材からなる。   In still another embodiment of the indium sputtering target according to the present invention, the indium target member includes a plurality of members.

本発明は別の一側面において、インジウム原料を溶解鋳造することによりインジウムターゲット部材を製造する方法であって、インジウムターゲット部材の一部の領域であって少なくともエロージョン最深部を取り囲む領域における溶解鋳造時の冷却速度を、インジウムターゲット部材の他の領域における溶解鋳造時の冷却速度よりも高めることを含む方法である。   In another aspect, the present invention provides a method for producing an indium target member by melt casting an indium raw material, and at the time of melt casting in a partial region of the indium target member that surrounds at least the deepest erosion part The cooling rate is increased more than the cooling rate during melt casting in other regions of the indium target member.

本発明に係るインジウムターゲット部材を製造する方法の一実施形態においては、インジウムターゲット部材の一部の領域であって少なくともエロージョン最深部を取り囲む領域以外の領域に対して塑性加工することを含む。   In one embodiment of the method for producing an indium target member according to the present invention, plastic processing is performed on a region other than a region that is at least a part of the indium target member and surrounds the deepest erosion portion.

本発明に係るインジウムターゲット部材を製造する方法の別の一実施形態においては、塑性加工は、圧延、プレス、押出し加工から選択される方法である。   In another embodiment of the method for producing an indium target member according to the present invention, the plastic working is a method selected from rolling, pressing, and extrusion.

本発明に係るインジウムターゲット部材を製造する方法の更に別の一実施形態においては、インジウムターゲットの一部の領域であって少なくともエロージョン最深部を取り囲む領域以外の領域に塑性加工されたインジウムをボンディングすることを含む。   In still another embodiment of the method for producing an indium target member according to the present invention, indium plastically bonded is bonded to a region other than a region surrounding at least the deepest erosion part of the indium target. Including that.

本発明により、ターゲットの使用効率を改善することが可能となる。   The use efficiency of the target can be improved by the present invention.

実施例及び比較例で使用した円盤型インジウムターゲット部材の平面形状の例を示す模式図である。It is a schematic diagram which shows the example of the planar shape of the disk type indium target member used by the Example and the comparative example. 矩形型インジウムターゲットの平面形状の例を示す模式図である。It is a schematic diagram which shows the example of the planar shape of a rectangular type indium target. 図2に示す形状のインジウムターゲットを使用したときのAラインに沿ったエロージョン深さのプロファイルの例である。It is an example of the profile of the erosion depth along A line when the indium target of the shape shown in FIG. 2 is used. 2に示す形状のインジウムターゲットを使用したときのGラインに沿ったエロージョン深さのプロファイルの例である。2 is an example of an erosion depth profile along the G line when an indium target having the shape shown in FIG. 2 is used. 図2の形状をもつインジウムターゲット部材を使用する場合に、エロージョン易進行領域には鋳造時に冷媒を接触させて、エロージョン難進行領域よりも冷却速度を高くする様子を示す模式図である。When using the indium target member having the shape of FIG. 2, it is a schematic diagram showing a state in which a coolant is brought into contact with the erosion-promoting region at the time of casting so that the cooling rate is higher than that of the erosion-progress region.

本発明に係るインジウムターゲット部材を備えたインジウムスパッタリングターゲットは一実施形態において、インジウムターゲット部材の一部の領域であって少なくともエロージョン最深部を取り囲む領域におけるインジウムの結晶組織を、インジウムターゲット部材の他の領域における結晶組織よりもエロージョンされにくい結晶組織とする。   In an embodiment, an indium sputtering target including an indium target member according to the present invention has a crystal structure of indium in another region of the indium target member that surrounds at least the deepest erosion portion. The crystal structure is less susceptible to erosion than the crystal structure in the region.

エロージョン最深部は磁束密度が高く、スパッタ現象を引き起こすイオンがインジウムターゲット部材の表面に衝突する頻度が高いので、エロージョン最深部を取り囲む一定の領域にはエロージョンされ難い部材を使用する。一方で、その他の領域はスパッタ時の磁束密度が低く、スパッタ現象を引き起こすイオンがインジウムターゲット部材の表面に衝突する頻度が低いので、該領域にはエロージョンされ易い部材を使用する。これによって、エロージョン最深部を取り囲む領域とその他の領域の間のスパッタレートの差が緩和され、インジウムターゲット部材の使用効率が改善される。   Since the deepest erosion portion has a high magnetic flux density and the ion causing the sputtering phenomenon frequently collides with the surface of the indium target member, a member that is not easily eroded is used in a certain region surrounding the deepest erosion portion. On the other hand, since the magnetic flux density at the time of sputtering is low in the other regions and the frequency that ions causing the sputtering phenomenon collide with the surface of the indium target member is low, a member that is easily eroded is used in this region. As a result, the difference in the sputtering rate between the region surrounding the deepest erosion part and the other region is alleviated, and the use efficiency of the indium target member is improved.

エロージョンされ難い部材を使用するエロージョン最深部を取り囲む領域の大きさをどの程度にするかは、ターゲットの形状やスパッタ装置の運転条件によって適宜設定すればよく、特に制限は無い。ただし、エロージョン最深部からあまり離れた箇所まで取り囲む必要は無く、エロージョンが相対的に速い領域とすればよい。例えば、溶解鋳造後に室温環境(25℃)下で放冷することで製造した所定形状(例えば矩形型や円盤型)のターゲット部材(以下、「標準ターゲット部材」という。)に対して一定条件(このときのスパッタ条件を「標準スパッタ条件」という。)で、最深部の深さがターゲット厚みの50%以上になるまでスパッタしたときのエロージョンプロファイルにおいて、最深部の深さを100%とした際に、当該箇所のエロージョン深さが30%以上100%以下である領域をエロージョン易進行領域とし、それ以外の領域をエロージョン難進行領域とすると、エロージョン易進行領域に対して、エロージョンされ難い部材を使用し、エロージョン難進行領域にエロージョンされ易い部材を使用することができる。   The size of the region surrounding the deepest erosion part using a member that is difficult to be eroded may be set as appropriate depending on the shape of the target and the operating conditions of the sputtering apparatus, and is not particularly limited. However, it is not necessary to surround a part far away from the deepest part of the erosion, and a region where the erosion is relatively fast may be used. For example, a predetermined condition (hereinafter referred to as “standard target member”) for a target member (hereinafter referred to as “standard target member”) having a predetermined shape (for example, a rectangular shape or a disk shape) manufactured by allowing to cool in a room temperature environment (25 ° C.) after melt casting. The sputtering conditions at this time are referred to as “standard sputtering conditions”), and when the depth of the deepest portion is set to 100% in the erosion profile when sputtering is performed until the depth of the deepest portion is 50% or more of the target thickness. In addition, when an area where the erosion depth of the portion is 30% or more and 100% or less is an erosion-promoting area and the other area is an erosion-progressing area, a member that is not easily eroded with respect to the erosion-promoting area is obtained. It is possible to use a member that is easily eroded in the erosion difficult progress region.

ここで、標準スパッタ条件は以下である。
・スパッタリング装置:DCマグネトロンスパッタリング装置
・スパッタガス: Ar
・スパッタガス圧: 0.5Pa
・スパッタガス流量: 50SCCM
・スパッタリング温度: R.T.(無加熱)
・投入スパッタパワー密度: 1.1W/cm2
Here, the standard sputtering conditions are as follows.
・ Sputtering equipment: DC magnetron sputtering equipment ・ Sputtering gas: Ar
・ Sputtering gas pressure: 0.5Pa
・ Sputtering gas flow rate: 50 SCCM
Sputtering temperature: T.A. (No heating)
・ Sputtering power density: 1.1 W / cm 2

従って、本発明に係るインジウムターゲット部材の一実施形態においては、エロージョン易進行領域におけるインジウムの結晶組織と、エロージョン難進行領域における結晶組織を比較したときに、エロージョン易進行領域の方がエロージョンに対して抵抗力が平均的に高い、すなわち同条件でスパッタしたときには平均的なスパッタレートが遅く、エロージョンされにくい結晶組織をもつ。   Therefore, in one embodiment of the indium target member according to the present invention, when the crystal structure of indium in the erosion-promoting region and the crystal structure in the erosion-prone region are compared, the erosion-promoting region is more resistant to erosion. Therefore, when the sputtering is performed under the same conditions, the average sputtering rate is slow and the crystal structure is difficult to erosion.

本発明に係るインジウムターゲット部材の一実施形態においては、標準ターゲット部材と標準スパッタ条件でスパッタしたときのエロージョンプロファイルを比較すると、標準ターゲット部材と同形状をもつ本発明に係るインジウムターゲット部材の方が、エロージョン難進行領域におけるエロージョン深さとエロージョン易進行領域におけるエロージョン深さの差が平均的に小さい。   In one embodiment of the indium target member according to the present invention, when comparing the erosion profile when sputtered under standard sputtering conditions with the standard target member, the indium target member according to the present invention having the same shape as the standard target member is more The difference between the erosion depth in the erosion difficult progress region and the erosion depth in the erosion easy progress region is small on average.

エロージョン易進行領域の板厚を非エロージョン難進行領域に比べて厚くすることでターゲットの寿命を延ばすことも考えられるが、厚い箇所と薄い箇所の境界に段差が生じ、これがスパッタ時にアーキングを発生させ、さらに連鎖的にノジュールを成長させる原因となり得ることから、ターゲット部材の板厚は一定であることが好ましい。   Although it may be possible to extend the life of the target by increasing the thickness of the erosion-prone area compared to the non-erosion-prone area, there is a step at the boundary between the thick and thin areas, which causes arcing during sputtering. Further, it is preferable that the plate thickness of the target member is constant because it may cause chain growth of nodules.

インジウム製スパッタリングターゲットは、結晶組織によってエロージョンに対する抵抗が異なる。具体的には、エロージョンの受けやすい順に、すなわちスパッタレートの高い順にインジウム製スパッタリングターゲットの組織を並べると、塑性加工組織>>鋳造組織(結晶粒大)>鋳造組織(結晶粒小)である。この特性を利用し、エロージョンされやすい領域に鋳造組織(レート低い)をもつターゲット部材、エロージョンされにくい領域に塑性加工組織(レート高い)をもつターゲット部材を配置することで、或いは、エロージョンされやすい領域に結晶粒の小さな鋳造組織(レート低い)をもつターゲット部材、エロージョンされにくい領域に結晶粒の大きな鋳造組織(レート高い)をもつターゲット部材を配置することで、エロージョン易進行領域とエロージョン難進行領域の間のスパッタレートの差が緩和され、ターゲット部材の使用効率が改善する。   Indium sputtering targets have different resistance to erosion depending on the crystal structure. Specifically, when the structures of the sputtering targets made of indium are arranged in the order in which erosion is likely to occur, that is, in the descending order of the sputtering rate, the plastic working structure >> casting structure (crystal grain size)> casting structure (crystal grain size). By utilizing this characteristic, a target member having a cast structure (low rate) is placed in a region where erosion is likely to occur, and a target member having a plastic texture (high rate) is placed in a region where erosion is difficult, or a region where erosion is likely to occur. By placing a target member having a cast structure with a small crystal grain (low rate) and a target member having a large cast structure (high rate) in a region where erosion is difficult to occur, an erosion easily progressing region and an erosion difficult progress region The sputtering rate difference between the two is reduced, and the use efficiency of the target member is improved.

塑性加工組織をもつターゲット部材は表面観察における結晶粒の平均粒子径が0.1〜40mmの範囲であり、かつ、スパッタリングを受ける表面において直線状粒界を有する結晶粒をもつことができる。また、塑性加工組織をもつターゲット部材では粒子径の影響は、塑性加工品と鋳造品の成膜レート差と比べ小さい。一方、鋳造組織をもつターゲット部材は、表面観察における結晶粒の平均粒子径について、平均粒子径が5mm以上を大結晶粒、0.1mm以上5mm未満を小結晶粒と定義すると、大結晶粒をもつターゲット部材をエロージョンされにくい領域に配置し、小粒径をもつターゲット部材をエロージョンされやすい領域に配置するのが好ましい。また、大結晶粒と小結晶粒における平均粒子径の差は大きい方がターゲットの使用効率アップには好ましく、例えば、10mm以上の差があることが望ましく、20mm以上の差があることがより望ましい。但し、過度に大きな結晶粒は作り込みが難しいので、一般的には40mm以下であり、典型的には30mm以下の差である。   The target member having a plastic working structure can have crystal grains having a linear grain boundary on the surface subjected to sputtering, in which the average grain diameter of crystal grains in surface observation is in the range of 0.1 to 40 mm. Further, in the target member having a plastic working structure, the influence of the particle diameter is smaller than the difference in the film forming rate between the plastic working product and the cast product. On the other hand, for a target member having a cast structure, with respect to the average particle diameter of crystal grains in surface observation, if the average particle diameter is defined as large crystal grains of 5 mm or more and small crystal grains of 0.1 mm or more and less than 5 mm, It is preferable that the target member having a small particle size is disposed in a region where erosion is difficult and the target member having a small particle size is disposed in a region where erosion is likely to occur. Further, a larger difference in average particle size between large crystal grains and small crystal grains is preferable for increasing the use efficiency of the target. For example, a difference of 10 mm or more is desirable, and a difference of 20 mm or more is more desirable. . However, since it is difficult to make an excessively large crystal grain, it is generally 40 mm or less, and typically a difference of 30 mm or less.

本発明において、ターゲット部材の結晶粒の平均径は以下のように測定する。測定対象となるターゲット部材の表面をデジタルカメラにより撮影し、その画像の表面の任意の領域内(任意の形状、面積Sを2500mm2とする)に存在する結晶粒の個数(N)を数える。なお、表面を見やすくするため、研磨、電解研磨、エッチングを利用しても良い。ただし、領域の境界に跨って存在する結晶粒は0.5個とした。測定対象領域の面積(S)をNで割ることによって、結晶粒の平均面積(s)を算出する。結晶粒を球と仮定して、平均結晶粒径(A)を以下の式で算出する。
A=2(s/π)1/2
In the present invention, the average diameter of the crystal grains of the target member is measured as follows. The surface of the target member to be measured is photographed with a digital camera, and the number (N) of crystal grains existing in an arbitrary region (arbitrary shape and area S of 2500 mm 2 ) of the surface of the image is counted. In order to make the surface easy to see, polishing, electrolytic polishing, or etching may be used. However, the number of crystal grains existing across the boundary of the region was 0.5. The average area (s) of the crystal grains is calculated by dividing the area (S) of the measurement target region by N. Assuming that the crystal grains are spheres, the average crystal grain size (A) is calculated by the following formula.
A = 2 (s / π) 1/2

本発明において、直線状粒界とは、スパッタリングを受ける表面において、結晶粒を形成する粒界の隣り合う角同士を直線で結んだ際にできる線分の垂線方向へのはみ出しが0.1mm未満である粒界とする。なお、この評価はデジタル顕微鏡により、50倍の倍率で撮影した像に対し行ない、評価する線分の太さは0.01mmとする。また、直線とは、50μm以上直線領域がある場合を意味し、50μm未満の場合は直線には含めない。エッチングにより粒界を見やすくした場合、エッチングの程度によっては粒界が削れるケースがあるが、直線状が損なわれる訳ではない。そこで、本発明では、このような場合は、削れた粒界の側縁を、観察対象とする結晶粒における粒界として定義する。
本発明において、「直線状粒界を有する結晶粒」とは結晶粒を形成する粒界のうち、1つ以上が上記直線状粒界の定義を満たす粒界を有する結晶粒である。
In the present invention, the term “linear grain boundary” means that the protrusion in the perpendicular direction of the line segment formed when the adjacent corners of the grain boundary forming the crystal grain are connected by a straight line on the surface subjected to sputtering is less than 0.1 mm. The grain boundary is This evaluation is performed on an image photographed at a magnification of 50 times with a digital microscope, and the thickness of the line segment to be evaluated is 0.01 mm. Further, the straight line means a case where there is a linear region of 50 μm or more, and when it is less than 50 μm, it is not included in the straight line. When the grain boundary is made easier to see by etching, the grain boundary may be scraped depending on the degree of etching, but the linear shape is not impaired. Therefore, in the present invention, in such a case, the side edge of the cut grain boundary is defined as the grain boundary in the crystal grain to be observed.
In the present invention, “a crystal grain having a linear grain boundary” is a crystal grain having a grain boundary satisfying the definition of the linear grain boundary in one or more of the grain boundaries forming the crystal grain.

直線状粒界は、組織が十分に見える形で観察しなければならない。例えば、ターゲット表面に存在する加工変質層を、酸によるエッチング、電解研磨、スパッタリング等により除去し、観察する。観察は目視によって行なってもよいし、デジタルカメラ、デジタル顕微鏡、電子顕微鏡などを用いても良い。   The straight grain boundary must be observed in such a way that the structure is sufficiently visible. For example, the work-affected layer present on the target surface is removed and observed by etching with acid, electropolishing, sputtering, or the like. Observation may be performed by visual observation, or a digital camera, digital microscope, electron microscope, or the like may be used.

エロージョン易進行領域とエロージョン難進行領域に使用する各ターゲット部材の間でエロージョンの受けやすさの差が大きければ、それだけエロージョン易進行領域とエロージョン難進行領域の間のスパッタレートの差も緩和される。従って、本発明の好ましい実施形態においては、エロージョン易進行領域に鋳造組織(結晶粒小)をもつターゲット部材を配置し、エロージョン難進行領域に塑性加工組織をもつターゲット部材を配置することができる。   The greater the difference in erosion susceptibility between the target members used in the erosion-prone region and the erosion-prone region, the more the difference in sputter rate between the erosion-prone region and the erosion-prone region is reduced. . Therefore, in a preferred embodiment of the present invention, a target member having a cast structure (small crystal grains) can be disposed in the erosion-promoting region, and a target member having a plastic working structure can be disposed in the erosion-promoting region.

塑性加工組織は溶解鋳造して得られたインゴットに対して圧延、プレス、押出し加工を行うことにより作製可能であり、総圧下率が15%以上であることが好ましく、総圧下率が35%以上であることがより好ましく、総圧下率が50%以上であることが更により好ましい。総圧下率について、上限は特にないが、成膜レートの向上効果が飽和してくるため一般には95%以下であり、93%以下が好ましく、90%以下がより好ましい。   The plastic working structure can be produced by rolling, pressing, and extruding an ingot obtained by melt casting. The total rolling reduction is preferably 15% or more, and the total rolling reduction is 35% or more. It is more preferable that the total rolling reduction is 50% or more. The total rolling reduction is not particularly limited, but is generally 95% or less, preferably 93% or less, and more preferably 90% or less, because the effect of improving the film formation rate is saturated.

本発明に使用するインジウムターゲット部材は、上述したように、部位によって結晶組織を変化させるが、複数の部材で構成することもでき、また、単一の部材で構成することもできる。   As described above, the indium target member used in the present invention changes the crystal structure depending on the site, but it can also be composed of a plurality of members or a single member.

複数の部材で構成する場合は、例えば、エロージョンの受けやすさが異なる複数のインジウムターゲット部材を用意し、相対的にエロージョンを受けにくい結晶組織をもつターゲット部材をエロージョン最深部を取り囲む領域、好ましくはエロージョン進行領域に配置する一方で、相対的にエロージョンを受けやすい結晶組織をもつターゲット部材を他の領域、好ましくはエロージョン進行領域に配置することができる。この場合、分割された各ターゲット部材がバッキングプレート上に配置されてスパッタリングターゲットを構成することとなる。各部材は分離しないようにロウ材などの接着剤などでボンディングすることが好ましい。 In the case of being composed of a plurality of members, for example, a plurality of indium target members having different erosion susceptibility are prepared, and a target member having a crystal structure that is relatively resistant to erosion is surrounded by the deepest part of the erosion, preferably On the other hand, the target member having a crystal structure that is relatively susceptible to erosion can be disposed in another region, preferably in the erosion difficult progress region, while being disposed in the erosion easy progress region. In this case, the divided target members are arranged on the backing plate to constitute the sputtering target. Each member is preferably bonded with an adhesive such as a brazing material so as not to be separated.

インジウムターゲット部材はエロージョンを受けやすい結晶組織をもつターゲット部材をエロージョン最深部を取り囲む領域用に1種類、その他の領域用に1種類の合計で2種類を用意するのが最もシンプルであるが、スパッタ時にスパッタ現象を引き起こすイオンがターゲット部材に到達する頻度に応じて、これらの領域を更に分割し、到達頻度の高い領域から低い領域に向かって結晶粒の板厚方向の平均径を段階的に大きくしていくこともできる。これによって、エロージョン領域と非エロージョン領域の間のスパッタレートの差がいっそう緩和され、インジウムターゲット部材の使用効率及びスパッタ膜の均一性の改善度合いも高めることができる。   It is the simplest to prepare two types of indium target members, one type for the region surrounding the deepest part of the erosion and one type for the other region. Depending on the frequency at which ions that cause spattering sometimes reach the target member, these regions are further divided, and the average diameter in the plate thickness direction of the crystal grains is increased stepwise from the region where the arrival frequency is high to the region where it is low. You can also do it. Thereby, the difference in the sputtering rate between the erosion region and the non-erosion region is further reduced, and the use efficiency of the indium target member and the degree of improvement in the uniformity of the sputtered film can be increased.

ただし、エロージョン易進行領域とエロージョン難進行領域はスパッタ条件によっても変化するため、スパッタ条件に応じてあまり細かく領域を分割するとその特定のスパッタ条件のときしか十分な効果が発揮できなくなり、ターゲット部材の汎用性が低下してしまう。また、スパッタ条件に応じてターゲット部材をいちいち変更しなければならないのは生産性及び経済性を考慮すると好ましくはない。そのため、過度に分割する必要はなく、各領域を更に分割する場合でもそれぞれ2〜4個の領域程度に止めておくのが妥当である。   However, since the erosion easy progress region and the erosion difficult progress region also change depending on the sputtering conditions, if the region is divided very finely according to the sputtering conditions, a sufficient effect can be exhibited only under the specific sputtering conditions, and the target member The versatility will be reduced. Moreover, it is not preferable to change the target member according to the sputtering conditions in consideration of productivity and economy. Therefore, it is not necessary to divide it excessively, and it is appropriate to keep it in about 2 to 4 areas even when each area is further divided.

単一の部材で構成する場合には、相対的にエロージョンを受けにくい結晶組織をエロージョン最深部を取り囲む領域、好ましくはエロージョン進行領域に配置する一方で、相対的にエロージョンを受けやすい結晶組織を他の領域、好ましくはエロージョン進行領域に配置することができる。この場合、連結部分のない単一のターゲット部材がバッキングプレート上に配置されてスパッタリングターゲットを構成することとなる。前述した複数のターゲット部材を使用する方法では、ターゲット部材が分割されているため、隣接するターゲット部材同士の間には隙間ができ、この隙間がスパッタ時のアーキングを引き起こす可能性がある。しかしながら、単一の部材で構成する場合には分割部が存在しないので、このような問題は生じない。

In the case of a single member, a crystal structure that is relatively less susceptible to erosion is disposed in a region surrounding the deepest part of the erosion, preferably an erosion- promoting region, while a crystal structure that is relatively susceptible to erosion is disposed. It can be arranged in another area, preferably an erosion difficult progress area. In this case, a single target member having no connection portion is arranged on the backing plate to constitute the sputtering target. In the method using a plurality of target members described above, since the target members are divided, a gap is formed between adjacent target members, and this gap may cause arcing during sputtering. However, such a problem does not occur in the case of a single member because there is no division.

単一の部材で構成するときは、例えば、鋳造時の冷却速度をエロージョン易進行領域とエロージョン難進行領域で変化させることで結晶粒に変化を与える方法が挙げられる。鋳造時の冷却速度が高いと結晶粒径が微細になりやすい。従って、エロージョン最深部を取り囲む領域においては冷却速度を高くし、その他の領域においては冷却速度を低くすればよい。これは例えば、エロージョン最深部を取り囲む領域の表面にその他の領域よりも冷却効果の高い冷媒を接触させることで実現可能である。図3には、ターゲット部材の断面模式図を示してある。ここでは、エロージョン易進行領域には鋳造時に冷媒を接触させて、エロージョン難進行領域よりも冷却速度を高くする様子が示されている。   In the case of a single member, for example, there is a method of changing the crystal grains by changing the cooling rate during casting between the erosion-promoting region and the erosion-promoting region. If the cooling rate during casting is high, the crystal grain size tends to be fine. Therefore, the cooling rate may be increased in the region surrounding the deepest erosion portion, and the cooling rate may be decreased in the other regions. This can be achieved, for example, by bringing a coolant having a higher cooling effect than the other regions into contact with the surface of the region surrounding the deepest erosion portion. FIG. 3 is a schematic cross-sectional view of the target member. Here, a state is shown in which a cooling medium is brought into contact with the erosion easily progressing region at the time of casting so that the cooling rate is higher than that of the erosion difficult progressing region.

冷却速度をエロージョン最深部を取り囲む領域用とその他の領域用の2種類設定することで、結晶組織を2段階に分けるのが最もシンプルである。スパッタ時にスパッタ現象を引き起こすイオンがターゲット部材に到達する頻度に応じて、これらの領域を更に区分けし、到達頻度の高い領域から低い領域に向かって冷却速度を小さくしていくことで、エロージョンを受けやすさを段階的に変化させていくこともできる。しかしながら、第一の手段の説明箇所で述べたように、細かく領域を区分し過ぎるとターゲット部材の汎用性が低下してしまうので、各領域を更に区分けする場合でもそれぞれ2〜4個の領域程度に止めておくのが妥当である。   It is simplest to divide the crystal structure into two stages by setting two types of cooling rates for the region surrounding the deepest part of the erosion and for other regions. These regions are further divided according to the frequency with which ions that cause the sputtering phenomenon at the time of sputtering reach the target member, and the cooling rate is reduced from the region with high arrival frequency to the region with low erosion. You can also change the ease step by step. However, as described in the explanation of the first means, since the versatility of the target member is reduced if the area is divided too finely, even when each area is further divided, about 2 to 4 areas are provided. It is reasonable to keep it at

また、一部もしくは部位毎に圧延やプレスすることで、直線状粒界を増加させることも可能である。部分的に塑性加工を施すことは可能である。   Moreover, it is also possible to increase a linear grain boundary by rolling or pressing a part or every part. Partial plastic working is possible.

次に、本発明に係るインジウムターゲットの製造方法の好適な例を順を追って説明する。まず、原料であるインジウムを溶解し、鋳型に流し込む。使用する原料インジウムは、不純物が含まれていると、その原料によって作製される太陽電池の変換効率が低下してしまうという理由により高い純度を有していることが望ましく、例えば、99.99質量%以上の純度の原料を使用することができる。その後、室温まで冷却して、インジウムインゴットを形成する。   Next, a preferred example of the method for producing an indium target according to the present invention will be described step by step. First, indium which is a raw material is dissolved and poured into a mold. The raw material indium to be used preferably has a high purity because the conversion efficiency of a solar cell produced from the raw material is reduced when impurities are contained. For example, 99.99 mass A raw material having a purity of at least% can be used. Then, it cools to room temperature and forms an indium ingot.

このときの冷却速度を変化させることで、結晶組織を作り分け、結晶粒の平均粒径を制御する。さらには、塑性加工により結晶組織を制御する。塑性加工すると先述した直線状粒界が発達するので、鋳造組織とは容易に区別することが可能である。分割ターゲット部材を製造する場合には、ターゲット部材毎に冷却速度や圧延の有無を設定し、一体型のターゲット部材を製造する場合には、部位毎に冷却速度を設定する。組織及び平均径の制御は主として、液体状態のインジウムの加熱が終了し、冷却が開始され、インジウム材料温度(溶湯)が166℃となった時点からインジウムの材料温度が156℃に到達する時点までの時間(以下、「相変化完了時間」という。)の制御で行うことができる。相変化完了時間は材料表面に接する冷媒の種類やその温度を変化させることで制御可能である。冷媒としては、特に制限はないが、冷気、水、氷、油、アルコールなどが挙げられる。   By changing the cooling rate at this time, the crystal structure is made differently and the average grain size of the crystal grains is controlled. Furthermore, the crystal structure is controlled by plastic working. When the plastic working is performed, the above-described linear grain boundary develops, so that it can be easily distinguished from the cast structure. When manufacturing a divided target member, the cooling rate and the presence or absence of rolling are set for each target member, and when manufacturing an integrated target member, the cooling rate is set for each part. The control of the structure and the average diameter is mainly performed from the time when the heating of indium in the liquid state is finished and the cooling is started and the indium material temperature (molten metal) reaches 166 ° C. until the indium material temperature reaches 156 ° C. (Hereinafter referred to as “phase change completion time”). The phase change completion time can be controlled by changing the type and temperature of the refrigerant in contact with the material surface. Although there is no restriction | limiting in particular as a refrigerant | coolant, Cold air, water, ice, oil, alcohol, etc. are mentioned.

エロージョン最深部を取り囲む領域のための溶解鋳造時の冷却速度は、結晶粒径の微細化が不十分だとスパッタレートを遅くする効果(耐エロージョン性)が不十分となるので、相変化完了時間を30秒以内とするのが好ましく、20秒以内とするのがより好ましい。相変化完了時間は10秒以内とすることがより好ましく、8秒以内とすることが更により好ましく、5秒以内とすることが最も好ましい。下限は特にないが、冷却能力を高くしようとするとそれだけコストがかかることから一般には1秒以上であり、典型的には3秒以上である。   The cooling rate for melting and casting for the region surrounding the deepest part of erosion is that the effect of slowing the sputter rate (erosion resistance) is insufficient if the crystal grain size is not sufficiently refined, so the phase change completion time Is preferably within 30 seconds, more preferably within 20 seconds. The phase change completion time is more preferably within 10 seconds, even more preferably within 8 seconds, and most preferably within 5 seconds. Although there is no lower limit in particular, it is generally 1 second or more, and typically 3 seconds or more, because it is costly to increase the cooling capacity.

一方、その他の領域のための溶解鋳造時の冷却速度は、結晶粒をエロージョン領域よりも粗大にするために、エロージョン領域における溶解鋳造時の相変化完了時間よりも遅くすればよいが、スパッタレートを速くする効果を十分に得るには、エロージョン領域における溶解鋳造時の相変化完了時間よりも60秒以上長くなるように、更に好ましくは90秒以上長くなるように、冷却するのが好ましい。その他の領域のための溶解鋳造時の冷却速度は典型的には90秒以上、より典型的には120秒以上とすることができる。上限は特にないが、生産効率の観点から一般には1500秒以下であり、典型的には1000秒以下である。   On the other hand, the cooling rate during melt casting for other regions may be slower than the phase change completion time during melt casting in the erosion region in order to make the grains coarser than the erosion region. In order to sufficiently obtain the effect of speeding up the cooling, it is preferable that the cooling is performed so as to be 60 seconds or longer, more preferably 90 seconds or longer than the phase change completion time during melting and casting in the erosion region. The cooling rate during melt casting for the other regions can typically be 90 seconds or more, more typically 120 seconds or more. Although there is no particular upper limit, it is generally 1500 seconds or less and typically 1000 seconds or less from the viewpoint of production efficiency.

ターゲットの厚みは特に制限はなく、使用するスパッタ装置や成膜使用時間等に応じて適宜設定すればよいが、通常3〜30mm程度であり、典型的には5〜20mm程度である。   The thickness of the target is not particularly limited and may be appropriately set according to the sputtering apparatus to be used, the film formation use time, and the like, but is usually about 3 to 30 mm, and typically about 5 to 20 mm.

このようにして得られたインジウムターゲット部材はバッキングプレートとボンディング材を介して貼り合わせ、スパッタリングターゲットとすることができる。また、溶解鋳造時に溶解したインジウムをバッキングプレート上に流し込んで冷却すればボンディング材は不要となる。このようにして得られたインジウムスパッタリングターゲットは、CIGS系薄膜太陽電池用光吸収層作製用のスパッタリングターゲットとして好適に使用することができる。   The indium target member obtained in this way can be bonded to the backing plate via a bonding material to form a sputtering target. Moreover, if the indium melt | dissolved at the time of melt | dissolution casting is poured on a backing plate and it cools, a bonding material will become unnecessary. The indium sputtering target thus obtained can be suitably used as a sputtering target for preparing a light absorption layer for a CIGS thin film solar cell.

以下に本発明の実施例を比較例と共に示すが、これらの実施例は本発明及びその利点をよりよく理解するために提供するものであり、発明が限定されることを意図するものではない。   Examples of the present invention will be described below together with comparative examples, but these examples are provided for better understanding of the present invention and its advantages, and are not intended to limit the invention.

<比較例1>
直径226mm、厚さ5mmの銅製の円盤状バッキングプレート上に内径205mm、高さ15mmの円筒状の鋳型を固定し、その内部に200℃で溶融させたインジウム原料(純度4N)を10mmの深さまで流し込んだ後25℃の温度環境下で放冷し、さらに鋳型を取り除いた後旋盤加工し、円盤状のインジウムスパッタリングターゲット(直径203mm×厚み5mm)を形成した。この際の相変化完了時間、及び平均結晶粒径は表1に記載の結果となった。
<Comparative Example 1>
A cylindrical mold having an inner diameter of 205 mm and a height of 15 mm is fixed on a copper disk-shaped backing plate having a diameter of 226 mm and a thickness of 5 mm, and an indium raw material (purity 4N) melted at 200 ° C. is deepened to a depth of 10 mm. After pouring, the mixture was allowed to cool in a temperature environment of 25 ° C., and the lathe was removed after removing the mold to form a disk-shaped indium sputtering target (diameter 203 mm × thickness 5 mm). The phase change completion time and the average crystal grain size at this time were as shown in Table 1.

平均結晶粒径は、以下の方法で測定した。
得られたインジウムターゲット表面を塩酸によりエッチングして粒界を見やすくした。当該表面のうち、測定対象となる任意の1箇所をデジタルカメラにより撮影し、先述した方法で測定した。
The average crystal grain size was measured by the following method.
The obtained indium target surface was etched with hydrochloric acid to make the grain boundaries easy to see. Of the surface, one arbitrary place to be measured was photographed with a digital camera and measured by the method described above.

次いで、得られたインジウムスパッタリングターゲットを、下記スパッタ条件で最深部の深さが約4.5mmになるまでスパッタした。エロージョン最深部(図1中記載のB)と同程度にエロージョンが激しい領域が同心円状に現れた。ターゲット中心を通る線上のエロージョン最深部、最深部から左右に10mmずつ離れた点(図1中記載のA、C)、A、B及びCのターゲット中心に対称な各点(D、E、F)の計6点深さ測定し、さらにスパッタ前後の重量減から使用効率を算出した。なお、図1中に記載の領域2は、最深部深さを100%としたときに30%〜100%エロージョンされる領域を含む領域、すなわちエロージョン易進行領域であり、ターゲット中心から半径58.6mmおよび半径70.6mmの円で囲まれた環状領域である。この領域1はターゲット内の領域2以外の部分とした。下記スパッタ条件中に記載の投入スパッタパワー密度とは、スパッタ時の出力をターゲットのスパッタ面の面積で割った値である。
スパッタ条件は次の通りである。
・スパッタリング装置:DCマグネトロンスパッタリング装置(キヤノンアネルバ社製、SPF−313H)
・ターゲットサイズ: 203mm×5mmt
・スパッタガス: Ar
・スパッタガス圧: 0.5Pa
・スパッタガス流量: 50SCCM
・スパッタリング温度: R.T.(無加熱)
・投入スパッタパワー密度: 1.1W/cm2
・基板: コーニング社製イーグル2000、φ4インチ×0.7mmt
Next, the obtained indium sputtering target was sputtered under the following sputtering conditions until the depth of the deepest part was about 4.5 mm. A region where erosion was as severe as the deepest erosion part (B in FIG. 1) appeared concentrically. The erosion deepest part on the line passing through the target center, points 10 mm apart from the deepest part to the left and right (A and C in FIG. 1), and points symmetric to the target centers of A, B, and C (D, E, F) ) In total, and the use efficiency was calculated from the weight loss before and after sputtering. The region 2 shown in FIG. 1 is a region including a region that is eroded by 30% to 100% when the deepest part depth is 100%, that is, an erosion easily progressing region, and has a radius of 58. This is an annular region surrounded by a circle having a radius of 6 mm and a radius of 70.6 mm. This region 1 was a portion other than the region 2 in the target. The input sputtering power density described in the following sputtering conditions is a value obtained by dividing the output during sputtering by the area of the sputtering surface of the target.
The sputtering conditions are as follows.
Sputtering device: DC magnetron sputtering device (manufactured by Canon Anelva, SPF-313H)
・ Target size: 203mm × 5mmt
・ Sputtering gas: Ar
・ Sputtering gas pressure: 0.5Pa
・ Sputtering gas flow rate: 50 SCCM
Sputtering temperature: T.A. (No heating)
・ Sputtering power density: 1.1 W / cm 2
-Substrate: Corning Eagle 2000, φ4 inch x 0.7 mmt

表1に比較例1の測定結果を示す。使用効率は15.0%であった。   Table 1 shows the measurement results of Comparative Example 1. The use efficiency was 15.0%.

<実施例1>
直径226mm、厚さ5mmの銅製の円盤状バッキングプレート上に内径205mm、高さ15mmの円筒状の鋳型を固定し、その内部に200℃で溶融させたインジウム原料(純度4N)を10mmの深さまで流し込んだ。さらにエロージョン易進行領域(図1の領域2)のみに、表面からバッキングプレートにかけて微細結晶組織を発達させるため、領域2と同じ形状の底面をもつ冷却用バットに水をいれ、表面側から押し当て、強制的に水冷した。領域2の凝固が確認されたら直ちに冷却用バットを取り除いた。その後、他の領域と同様に放冷した。その後、鋳型を取り除き、旋盤加工し、円盤状のインジウムターゲット(直径203mm×厚み5mm)を形成した。この際の相変化完了時間、及び結晶粒径の平均値は表2に記載の結果となった。
スパッタ試験は比較例1と同様に行なった。測定結果を表2に示す。
<Example 1>
A cylindrical mold having an inner diameter of 205 mm and a height of 15 mm is fixed on a copper disk-shaped backing plate having a diameter of 226 mm and a thickness of 5 mm, and an indium raw material (purity 4N) melted at 200 ° C. is deepened to a depth of 10 mm. Poured. Furthermore, in order to develop a fine crystal structure from the surface to the backing plate only in the erosion-promoting region (region 2 in FIG. 1), water is poured into a cooling bat having the same shape as the bottom surface and pressed from the surface side. Forced water cooling. As soon as solidification in region 2 was confirmed, the cooling vat was removed. Then, it stood to cool like other area | regions. Thereafter, the mold was removed and turned to form a disk-shaped indium target (diameter 203 mm × thickness 5 mm). The phase change completion time at this time and the average value of the crystal grain size were as shown in Table 2.
The sputter test was performed in the same manner as in Comparative Example 1. The measurement results are shown in Table 2.

比較例1と比較し、エロージョン難進行領域1のエロージョンが深くなっていることが分かる。このターゲットの使用効率は15.3%と上昇した。なお、エロージョン領域の多い矩形ターゲットではさらに効果が増加することが容易に予想される。   Compared to Comparative Example 1, it can be seen that the erosion of the erosion difficult progress region 1 is deeper. The usage efficiency of this target increased to 15.3%. Note that it is easily expected that the effect is further increased in a rectangular target having a large erosion area.

<実施例2>
直径226mm、厚さ5mmの銅製の円盤状バッキングプレート上に内径205mm、高さ15mmの円筒状の鋳型を固定し、その内部に200℃で溶融させたインジウム原料(純度4N)を10mmの深さまで流し込んだ。さらにエロージョン領域(図1の領域2)のみに、表面からバッキングプレートにかけて微細結晶組織を発達させるため、領域2と同じ形状の底面をもつ冷却用バットに氷水をいれ、表面側から押し当て、強制的に氷冷した。領域2の凝固が確認されたら直ちに冷却用バットを取り除き、他の領域は放冷した。その後、鋳型を取り除き、旋盤加工し、円盤状のインジウムターゲット(直径203mm×厚み5mm)を形成した。この際の相変化完了時間、及び結晶粒径の平均値は表3に記載の結果となった。
スパッタ試験は比較例1と同様に行なった。測定結果を表3に示す。
<Example 2>
A cylindrical mold having an inner diameter of 205 mm and a height of 15 mm is fixed on a copper disk-shaped backing plate having a diameter of 226 mm and a thickness of 5 mm, and an indium raw material (purity 4N) melted at 200 ° C. is deepened to a depth of 10 mm. Poured. Furthermore, in order to develop a fine crystal structure from the surface to the backing plate only in the erosion region (region 2 in FIG. 1), ice water is put into a cooling bat having the same shape as that of region 2 and pressed from the surface side. Ice-cooled. As soon as solidification in region 2 was confirmed, the cooling vat was removed and the other regions were allowed to cool. Thereafter, the mold was removed and turned to form a disk-shaped indium target (diameter 203 mm × thickness 5 mm). The phase change completion time at this time and the average value of the crystal grain size were as shown in Table 3.
The sputter test was performed in the same manner as in Comparative Example 1. Table 3 shows the measurement results.

比較例1と比較し、エロージョン難進行領域1のエロージョンが深くなっていることが分かる。このターゲットの使用効率は15.6%であった。領域1の部材と領域2の部材のエロージョンに対する抵抗差が実施例1と比較して大きくなったため、実施例1よりも使用効率が高くなった。   Compared to Comparative Example 1, it can be seen that the erosion of the erosion difficult progress region 1 is deeper. The use efficiency of this target was 15.6%. Since the difference in resistance to erosion between the members in the region 1 and the members in the region 2 was larger than that in the example 1, the use efficiency was higher than that in the example 1.

<実施例3>
溶解鋳造(放冷)によって40mmtのインジウムインゴットを製造後に6mmtまで圧延したインジウム板から、図1中の領域1の形状に計2枚(円盤状1枚、環状1枚)切り出した。また、領域2の形状(環状)に鋳造(放冷)により6mmの厚みで作製したインゴットを切り出した。それぞれの部材をロウ材でボンディングし、旋盤加工により円盤状のインジウムターゲット(直径203mm×厚み5mm)を形成した。この際の相変化完了時間、及び結晶粒径の平均値は表4に記載の結果となった。また、圧延により製造した部材のスパッタリングされる表面を塩酸でエッチングした後にデジタルカメラで観察したところ、直線状粒界が発達していた。
<Example 3>
A total of two sheets (one disk and one ring) were cut out in the shape of region 1 in FIG. 1 from an indium plate rolled to 6 mm after producing a 40 mm indium ingot by melt casting (cooling). Moreover, the ingot produced with the thickness of 6 mm by casting (cooling) to the shape (annular) of the area | region 2 was cut out. Each member was bonded with a brazing material, and a disk-shaped indium target (diameter 203 mm × thickness 5 mm) was formed by lathe processing. The phase change completion time and the average value of the crystal grain size at this time were as shown in Table 4. Moreover, when the surface to be sputtered of the member manufactured by rolling was etched with hydrochloric acid and observed with a digital camera, linear grain boundaries were developed.

スパッタ試験は比較例1と同様に行なった。測定結果を表4に示す。   The sputter test was performed in the same manner as in Comparative Example 1. Table 4 shows the measurement results.

比較例1と比較し、エロージョン難進行領域1のエロージョンが深くなっていることが分かる。このターゲットの使用効率は16.1%であった。領域1の部材と領域2の部材のエロージョンに対する抵抗差が実施例2と比較して大きくなったため、実施例2よりも使用効率が高くなった。   Compared to Comparative Example 1, it can be seen that the erosion of the erosion difficult progress region 1 is deeper. The use efficiency of this target was 16.1%. Since the difference in resistance to erosion between the members in the region 1 and the members in the region 2 was larger than that in Example 2, the use efficiency was higher than that in Example 2.

<実施例4>
溶解鋳造(放冷)によって40mmtのインジウムインゴットを製造後に6mmtまで圧延したインジウム板から、図1中の領域1の形状に計2枚(円盤状1枚、環状1枚)切り出した。また、領域2の形状(環状)に鋳造(氷冷)により6mmの厚みで作製したインゴットを切り出した。それぞれの部材をロウ材でボンディングし、旋盤加工により円盤状のインジウムターゲット(直径203mm×厚み5mm)を形成した。この際の相変化完了時間、及び結晶粒径の平均値は表5に記載の結果となった。また、圧延により製造した部材のスパッタリングされる表面を塩酸でエッチングした後にデジタルカメラで観察したところ、直線状粒界が発達していた。
スパッタ試験は比較例1と同様に行なった。測定結果を表5に示す。
<Example 4>
A total of two sheets (one disk and one ring) were cut out in the shape of region 1 in FIG. 1 from an indium plate rolled to 6 mm after producing a 40 mm indium ingot by melt casting (cooling). Moreover, the ingot produced with the thickness of 6 mm by the casting (ice cooling) to the shape (annular) of the area | region 2 was cut out. Each member was bonded with a brazing material, and a disk-shaped indium target (diameter 203 mm × thickness 5 mm) was formed by lathe processing. The phase change completion time and the average value of the crystal grain size at this time are shown in Table 5. Moreover, when the surface to be sputtered of the member manufactured by rolling was etched with hydrochloric acid and observed with a digital camera, linear grain boundaries were developed.
The sputter test was performed in the same manner as in Comparative Example 1. Table 5 shows the measurement results.

比較例1と比較し、エロージョン難進行領域1のエロージョンが深くなっていることが分かる。このターゲットの使用効率は16.7%であった。領域1の部材と領域2の部材のエロージョンに対する抵抗差が実施例3と比較してさらに大きくなったため、実施例3よりも使用効率が高くなった。   Compared to Comparative Example 1, it can be seen that the erosion of the erosion difficult progress region 1 is deeper. The use efficiency of this target was 16.7%. Since the difference in resistance to erosion between the members in the region 1 and the members in the region 2 was further increased as compared with Example 3, the use efficiency was higher than that in Example 3.

11、21 バッキングプレート
12、22 スパッタリングターゲット
11, 21 Backing plate 12, 22 Sputtering target

Claims (11)

インジウムターゲット部材の一部の領域であって少なくともエロージョン最深部を取り囲む領域におけるインジウムの結晶組織を、インジウムターゲット部材の他の領域における結晶組織よりも平均的にエロージョンされにくい結晶組織とするインジウムターゲット部材を備えたインジウムスパッタリングターゲット。   An indium target member having an indium crystal structure in a partial region of the indium target member and at least a region surrounding the deepest erosion portion, which is less easily eroded on average than the crystal structure in other regions of the indium target member An indium sputtering target comprising: エロージョン最深部を含むエロージョン易進行領域におけるインジウムの結晶組織と、エロージョン難進行領域における結晶組織を比較したときに、エロージョン易進行領域の方が平均的にエロージョンされにくい結晶組織である請求項1に記載のインジウムスパッタリングターゲット。
ここで、エロージョン易進行領域とは、溶解鋳造後に室温環境下で放冷することで製造したターゲット部材に対して、明細書中で定義する標準スパッタ条件で最深部の深さがターゲット厚みの50%以上になるまでスパッタしたときのエロージョンプロファイルにおいて、最深部の深さを100%とした際に、当該箇所のエロージョン深さが30%以上100%以下である領域を指し、エロージョン難進行領域はそれ以外の領域を指す。
2. The crystal structure of indium in the erosion-promoting region including the deepest part of erosion is compared with the crystal structure in the erosion-promoting region, and the erosion-promoting region has a crystal structure that is less easily eroded on average. The indium sputtering target described.
Here, the erosion facilitating region refers to a target member manufactured by allowing it to cool in a room temperature environment after melting and casting, and the depth of the deepest portion is 50% of the target thickness under standard sputtering conditions defined in the specification. In the erosion profile when sputtering is performed until it reaches 100% or more, when the depth of the deepest part is 100%, the erosion depth of the part is 30% or more and 100% or less. Refers to other areas.
インジウムターゲット部材の一部の領域であって少なくともエロージョン最深部を取り囲む領域には溶解鋳造後に塑性加工されていない部材を配置し、インジウムターゲット部材の他の領域には溶解鋳造後に塑性加工された部材を配置することを含む請求項1又は2に記載のインジウムスパッタリングターゲットの製造方法A member that is not plastically processed after melt casting is disposed in a part of the indium target member that surrounds at least the deepest part of erosion, and a member that is plastically processed after melt casting in the other region of the indium target member The manufacturing method of the indium sputtering target of Claim 1 or 2 including arrange | positioning. 上記塑性加工された部材の表面の結晶組織が、結晶粒を形成する粒界の隣り合う角同士を直線で結んだ際にできる線分の垂線方向へのはみ出しが0.1mm未満である粒界であって、50μm以上直線領域がある直線状粒界を有する組織であり、上記塑性加工されていない部材は結晶粒径が0.1mm以上5mm未満である組織、及び結晶粒径が5mm以上である組織から選択される請求項3に記載のインジウムスパッタリングターゲットの製造方法Grain boundary in which the crystal structure of the surface of the plastically processed member is less than 0.1 mm in the perpendicular direction of a line segment formed when adjacent corners of the grain boundary forming a crystal grain are connected by a straight line And a structure having a linear grain boundary with a linear region of 50 μm or more, and the non- plastic processed member has a structure in which the crystal grain size is 0.1 mm or more and less than 5 mm, and the crystal grain size is 5 mm or more. The manufacturing method of the indium sputtering target of Claim 3 selected from a certain structure | tissue. インジウムターゲット部材の一部の領域であって少なくともエロージョン最深部を取り囲む領域には溶解鋳造後に塑性加工されていない部材であって結晶粒径が0.1mm以上5mm未満である組織をもつ部材を配置し、インジウムターゲット部材の他の領域には溶解鋳造後に塑性加工されていない部材であって結晶粒径が5mm以上である組織をもつ部材を配置することを含む請求項1又は2に記載のインジウムスパッタリングターゲットの製造方法A part of the indium target member that surrounds at least the deepest part of the erosion is a member that is not plastically processed after melt casting and has a structure with a crystal grain size of 0.1 mm or more and less than 5 mm. 3. The indium according to claim 1 , further comprising disposing a member that is not plastically processed after melt casting and has a structure having a crystal grain size of 5 mm or more in another region of the indium target member. A method for producing a sputtering target. インジウムターゲット部材は、単一の部材からなる請求項1又は2に記載のインジウムスパッタリングターゲット。 Indium target member, indium sputtering target according to claim 1 or 2 consisting of a single member. インジウムターゲット部材は、複数の部材からなる請求項1又は2に記載のインジウムスパッタリングターゲット。 Indium target member, indium sputtering target according to claim 1 or 2 comprising a plurality of members. インジウム原料を溶解鋳造することによりインジウムターゲット部材を製造する方法であって、インジウムターゲット部材の一部の領域であって少なくともエロージョン最深部を取り囲む領域における溶解鋳造時の冷却速度を、インジウムターゲット部材の他の領域における溶解鋳造時の冷却速度よりも高めることを含む方法。   A method for producing an indium target member by melting and casting an indium raw material, wherein a cooling rate at the time of melt casting in a partial region of the indium target member and surrounding at least the deepest erosion portion is determined by A method including increasing the cooling rate during melt casting in another region. インジウムターゲット部材の一部の領域であって少なくともエロージョン最深部を取り囲む領域以外の領域に対して塑性加工することを含む請求項8に記載の方法。   The method according to claim 8, further comprising plastically processing an area of the indium target member other than an area surrounding at least the deepest erosion portion. 塑性加工は、圧延、プレス、押出し加工から選択される方法である請求項9に記載の方法The method according to claim 9, wherein the plastic working is a method selected from rolling, pressing, and extrusion. インジウムターゲットの一部の領域であって少なくともエロージョン最深部を取り囲む領域以外の領域に塑性加工されたインジウムをボンディングすることを含む請求項8に記載の方法。   9. The method according to claim 8, comprising bonding indium plastically processed to a region of the indium target other than at least a region surrounding the deepest erosion portion.
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