(57)【要約】【課題】  Ｃｕ−Ｇａ合金体に対して、切断方向とは異なる方向に亀裂が進展して、切断の終点部分の角が割れたり欠けたりすることなく、切断の始点から終点まで高精度で切断加工することができるワイヤー放電加工装置を提供する。【解決手段】  ワイヤー放電加工装置１００は、ワイヤー電極２、載置台３、電源制御装置６および位置制御装置７を備える。載置台３は、Ｃｕ−Ｇａ合金からなるスライス板８２が載置されるものであり、ワイヤー電極２が挿通されるスリット状の開口３２が形成されている。電源制御装置６は、ワイヤー電極２と、載置台３に載置されたスライス板８２との間に加工液が介在した状態で、ワイヤー電極２にパルス電圧を印加し、放電現象を生じさせる。位置制御装置７は、放電現象が生じた状態で、ワイヤー電極２が載置台３の開口３２に沿って移動するようにワイヤー電極２を移動させる。【選択図】      図１
2013169607.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
溶解鋳造により作製された、板状のＣｕ−Ｇａ合金体を切断加工するためのワイヤー放電加工装置であって、
ワイヤー電極と、
Ｃｕ−Ｇａ合金体が載置される載置台であって、前記ワイヤー電極が挿通されるスリット状の開口が形成される載置台と、
前記開口に挿通された前記ワイヤー電極と、前記載置台に載置されたＣｕ−Ｇａ合金体との間に所定の加工液が介在した状態で、前記ワイヤー電極にパルス電圧を印加することによって、放電現象を生じさせる電圧印加手段と、
前記電圧印加手段が前記ワイヤー電極にパルス電圧を印加した状態で、前記ワイヤー電極を前記開口に沿って移動させることによって、Ｃｕ−Ｇａ合金体が切断される移動手段と、を備えることを特徴とするワイヤー放電加工装置。
【請求項２】
前記載置台は、
前記開口が形成される平板部と、
前記平板部の主面から厚み方向に突出し、載置されたＣｕ−Ｇａ合金体と前記平板部との間に間隙が形成されるように、Ｃｕ−Ｇａ合金体の縁端部に当接してＣｕ−Ｇａ合金体を支持する支持部と、を有することを特徴とする請求項１に記載のワイヤー放電加工装置。
【請求項３】
請求項１または２に記載のワイヤー放電加工装置を用いて、矩形平板状のＣｕ−Ｇａ合金体を切断することを特徴とするＣｕ−Ｇａ合金の切断方法。
【請求項４】
Ｃｕ−Ｇａ合金体において互いに対向する２辺のうちの一方の辺から切断加工を開始し、屈曲形状の切込みを入れる工程と、
Ｃｕ−Ｇａ合金体における他方の辺から、前記切込みに向けて切断加工を施して、Ｃｕ−Ｇａ合金体を切断する工程と、を含むことを特徴とする請求項３に記載のＣｕ−Ｇａ合金の切断方法。
【請求項５】
Ｃｕ−Ｇａ合金において、Ｇａの組成比は、原子百分率で１０ａｔ％以上５０ａｔ％以下であることを特徴とする請求項３または４に記載のＣｕ−Ｇａ合金の切断方法。
【請求項６】
Ｃｕ−Ｇａ合金からなるスパッタリングターゲットを製造する方法であって、
請求項３〜５のいずれか１つに記載のＣｕ−Ｇａ合金の切断方法によりスパッタリングターゲットを作製することを特徴とするスパッタリングターゲットの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、Ｃｕ−Ｇａ合金体を切断するためのワイヤー放電加工装置、Ｃｕ−Ｇａ合金の切断方法およびスパッタリングターゲットの製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
Ｇａ（ガリウム）の組成比が比較的大きいＣｕ−Ｇａ合金は、主に、薄膜型太陽電池を構成する光吸収層の薄膜形成用のスパッタリングターゲットとして用いられる。
【０００３】
スパッタリングターゲットは、溶解鋳造法によって製造された直方体形状（例えば大きさが、３００ｍｍ×４００ｍｍ×１０００ｍｍである）の合金インゴット（スラブ）を、旋盤や丸鋸を用いて幾つかに切断し、切断された合金片（スラブ）を圧延、切削することにより製造される。
【０００４】
スパッタリングターゲットとして用いられるＧａの組成比が比較的大きいＣｕ−Ｇａ合金は、延性や展性が乏しく、硬度が高くて割れ易い（脆い）。そのため、例えば直方体形状のＣｕ−Ｇａ合金体に切断加工を含む塑性加工などの加工を施すと、加工後の当該Ｃｕ−Ｇａ合金にひびが入ったり、割れたり欠けたりする。このような不都合が生じたＣｕ−Ｇａ合金を製品化するには、例えばひびが入った部分などを切削して除去しなければならない。また、発生した切削屑には切削によって不純物が混入してしまうため、例えばＣｕ−Ｇａ合金をスパッタリングターゲットとして用いる場合には、当該切削屑をＣｕ−Ｇａ合金として再利用することはできない。それゆえ、再利用できない多量の切削屑が発生してＣｕ−Ｇａ合金の製品の歩留りが悪くなる。
【０００５】
さらに、一般にスパッタリングターゲットとして用いられるＣｕ−Ｇａ合金のうち、Ｇａの組成比が原子百分率で２５ａｔ％以上と大きいＣｕ−Ｇａ合金（いわゆる硬脆材）は、特に硬度が高くて割れ易い（脆い）ため、塑性加工などの加工を施すことができない。
【０００６】
そこで、通常、Ｇａの組成比が比較的大きいＣｕ−Ｇａ合金は、セラミックスなどの成形と同様に、Ｃｕ−Ｇａ合金粉末を焼結することによって所望の形状に成形（製造）している。
【０００７】
しかしながら、粉末を焼結することによって所望の形状のＣｕ−Ｇａ合金を製造する方法では、塑性加工などの加工を施して製造する方法と比較して、Ｃｕ−Ｇａ合金の製品の歩留りは改善されるものの、当該製品の生産性が低くなってしまう。
【０００８】
また、例えば、特許文献１には、溶解鋳造によって、スパッタリングターゲット用のＣｕ−Ｇａ合金を製造する方法が開示されている。しかしながら、特許文献１に開示される技術では、比較的小さなサイズのＣｕ−Ｇａ合金しか製造することができず、また、所望するＣｕ−Ｇａ合金の大きさに合わせたモールドをその都度用意しなければならないので、生産性が極めて低い。
【０００９】
Ｃｕ−Ｇａ合金をスパッタリングターゲットとして用いる場合には、当該Ｃｕ−Ｇａ合金は一般的に生産性の高い溶解鋳造によって製造されていることが望ましいものの、塑性加工などの加工を施さずに所望の大きさのＣｕ−Ｇａ合金を得る上記方法では生産性が向上せず、溶解鋳造によって製造されたＣｕ−Ｇａ合金に塑性加工などの加工を施すと、加工後の当該Ｃｕ−Ｇａ合金にひびが入ったり、割れたり欠けたりする。
【００１０】
したがって、例えば溶解鋳造によって製造されたＧａの組成比が比較的大きいＣｕ−Ｇａ合金体であっても、ひびが入ったり、割れたり欠けたりすることなく切断して所望の形状に切断（加工）することができるＣｕ−Ｇａ合金の切断方法が望まれている。
【００１１】
このような問題点を解決する方法として、特許文献２には、Ｃｕ−Ｇａ合金体をワイヤー放電加工によって切断する方法が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１２】
【特許文献１】特開２０００−７３１６３号公報
【特許文献２】特開２００９−２５５２８６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１３】
特許文献２に開示されるＣｕ−Ｇａ合金の切断方法によれば、Ｃｕ−Ｇａ合金体をワイヤー放電加工によって切断するので、Ｃｕ−Ｇａ合金体に対して大きな力を付与せずに非接触で切断することができ、スライス加工であっても、ひびが入ったり、割れたり欠けたりすることを抑制して、所望の形状に切断することができる。
【００１４】
しかしながら、ワイヤー放電加工によってＣｕ−Ｇａ合金体を切断する場合、スラッジの排出が不十分であると、スラッジを起点として異常放電が発生するため、Ｃｕ−Ｇａ合金体には微小な欠けが発生する。さらに切断の終点部分では、自重および／または、スラッジを十分に排出するための加工液の噴出圧力によって、位置変異することで、終点部分での応力集中を招き、角が割れたり欠けたりする場合がある。
【００１５】
したがって、本発明の目的は、例えば溶解鋳造によって製造されたＧａの組成比が比較的大きいＣｕ−Ｇａ合金体であっても、切断方向とは異なる方向に亀裂が進展して、切断の終点部分の角が割れたり欠けたりすることなく、切断の始点から終点まで高精度で切断加工することができるワイヤー放電加工装置、Ｃｕ−Ｇａ合金の切断方法およびスパッタリングターゲットの製造方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１６】
本発明は、溶解鋳造により作製された、板状のＣｕ−Ｇａ合金体を切断加工するためのワイヤー放電加工装置であって、
ワイヤー電極と、
Ｃｕ−Ｇａ合金体が載置される載置台であって、前記ワイヤー電極が挿通されるスリット状の開口が形成される載置台と、
前記開口に挿通された前記ワイヤー電極と、前記載置台に載置されたＣｕ−Ｇａ合金体との間に所定の加工液が介在した状態で、前記ワイヤー電極にパルス電圧を印加することによって、放電現象を生じさせる電圧印加手段と、
前記電圧印加手段が前記ワイヤー電極にパルス電圧を印加した状態で、前記ワイヤー電極を前記開口に沿って移動させることによって、Ｃｕ−Ｇａ合金体が切断される移動手段と、を備えることを特徴とするワイヤー放電加工装置である。
【００１７】
また本発明のワイヤー放電加工装置において、前記載置台は、
前記開口が形成される平板部と、
前記平板部の主面から厚み方向に突出し、載置されたＣｕ−Ｇａ合金体と前記平板部との間に間隙が形成されるように、Ｃｕ−Ｇａ合金体の縁端部に当接してＣｕ−Ｇａ合金体を支持する支持部と、を有することを特徴とする。
【００１８】
また本発明は、前記ワイヤー放電加工装置を用いて、矩形平板状のＣｕ−Ｇａ合金体を切断することを特徴とするＣｕ−Ｇａ合金の切断方法である。
【００１９】
また本発明のＣｕ−Ｇａ合金の切断方法は、Ｃｕ−Ｇａ合金体において互いに対向する２辺のうちの一方の辺から切断加工を開始し、屈曲形状の切込みを入れる工程と、
Ｃｕ−Ｇａ合金体における他方の辺から、前記切込みに向けて切断加工を施して、Ｃｕ−Ｇａ合金体を切断する工程と、を含むことを特徴とする。
【００２０】
また本発明のＣｕ−Ｇａ合金の切断方法において、Ｃｕ−Ｇａ合金におけるＧａの組成比は、原子百分率で１０ａｔ％以上５０ａｔ％以下であることを特徴とする。
【００２１】
また本発明は、Ｃｕ−Ｇａ合金からなるスパッタリングターゲットを製造する方法であって、
前記Ｃｕ−Ｇａ合金の切断方法によりスパッタリングターゲットを作製することを特徴とするスパッタリングターゲットの製造方法である。
【発明の効果】
【００２２】
本発明によれば、ワイヤー放電加工装置は、溶解鋳造により作製された板状のＣｕ−Ｇａ合金体を切断する装置であり、ワイヤー電極と、載置台と、電圧印加手段と、移動手段とを備える。載置台は、切断対象物であるＣｕ−Ｇａ合金体が載置されるものであり、ワイヤー電極が挿通されるスリット状の開口が形成されている。電圧印加手段は、ワイヤー電極と、載置台に載置されたＣｕ−Ｇａ合金体との間に所定の加工液が介在した状態で、ワイヤー電極にパルス電圧を印加する。これによって、ワイヤー電極とＣｕ−Ｇａ合金体との間で短周期に繰返されるアーク放電現象が生じる。そして、移動手段は、前記アーク放電現象が生じた状態で、ワイヤー電極が載置台の開口に沿って移動するように、ワイヤー電極を移動させる。これによって、切断面が前記開口に沿った平面となるように、Ｃｕ−Ｇａ合金体を非機械的に切断することができる。
【００２３】
本発明のワイヤー放電加工装置では、載置台に載置されたＣｕ−Ｇａ合金体は、載置台の開口に沿って移動されるワイヤー電極との間に生じた放電現象により切断されることになる。すなわち、本発明のワイヤー放電加工装置を用いた場合には、載置台に載置されたＣｕ−Ｇａ合金体は、載置台の開口位置を境にして２つの領域部分に切り分けられることになり、その２つの領域部分は、開口位置を境にした載置台にそれぞれ支持された状態で切り分けられる。したがって、本発明のワイヤー放電加工装置では、載置台に載置されたＣｕ−Ｇａ合金体を載置台の開口に沿って切断するときに、Ｃｕ−Ｇａ合金体において切断の終点部分の角に自重と加工液の圧力による応力の集中が発生することを抑制することができるので、切断方向（開口に沿った方向）とは異なる方向に亀裂が進展して、切断の終点部分の角が割れたり欠けたりすることを防止することができる。そのため、本発明のワイヤー放電加工装置は、Ｃｕ−Ｇａ合金体に対して、切断の始点から終点まで高精度で切断加工することができる。
【００２４】
また本発明によれば、載置台は、前記開口が形成される平板部と、支持部とを有する。この支持部は、平板部の主面から厚み方向に突出し、載置されたＣｕ−Ｇａ合金体と平板部との間に間隙が形成されるように、Ｃｕ−Ｇａ合金体の縁端部に当接してＣｕ−Ｇａ合金体を支持する。載置台が上記のように構成されることによって、平板部に形成された開口位置を境にして２つの領域部分に切り分けられたＣｕ−Ｇａ合金体は、各領域部分が縁端部において支持部に支持された状態となる。したがって、Ｃｕ−Ｇａ合金体において切断の終点部分の角に自重と加工液の圧力による応力の集中が発生することを抑制することができる。
【００２５】
また載置台は、平板部とＣｕ−Ｇａ合金体との間に間隙が形成されるように、支持部によってＣｕ−Ｇａ合金体を支持するので、加工液が介在した状態での放電現象によるＣｕ−Ｇａ合金体の切断加工時に、切断面に発生する熱を、加工液によって効率よく冷却することができる。さらに、平板部とＣｕ−Ｇａ合金体との間に間隙が形成されていることによって、放電現象によるＣｕ−Ｇａ合金体の切断加工時に発生するスラッジを、効率よく前記間隙から排出することができる。
【００２６】
また本発明によれば、Ｃｕ−Ｇａ合金の切断方法では、本発明のワイヤー放電加工装置を用いてＣｕ−Ｇａ合金体を切断するので、切断の終点部分の角が割れたり欠けたりすることを防止することができ、そのため、切断の始点から終点まで高精度で切断加工することができる。
【００２７】
また本発明によれば、Ｃｕ−Ｇａ合金の切断方法では、まず、Ｃｕ−Ｇａ合金体において互いに対向する２辺のうちの一方の辺から切断加工を開始し、屈曲形状の切込みを入れる。そして、Ｃｕ−Ｇａ合金体における他方の辺から、前記切込みに向けて切断加工を施して、Ｃｕ−Ｇａ合金体を切断する。このように、Ｃｕ−Ｇａ合金体に対して１段階目で切込みを形成した後、２段階目で切込みに向けて切断加工するという、２段階でＣｕ−Ｇａ合金体を切断することによって、載置台に載置されたＣｕ−Ｇａ合金体を載置台の開口に沿って切断するときに、切断の終点部分の角が割れたり欠けたりすることを、より一層防止することができる。
【００２８】
また本発明によれば、Ｃｕ−Ｇａ合金におけるＧａの組成比は、原子百分率で１０ａｔ％以上５０ａｔ％以下である。Ｇａの組成比が比較的大きいＣｕ−Ｇａ合金は、硬度が高くて脆い硬脆材であるので、Ｃｕ−Ｇａ合金体を切断する際に、割れたり欠けたりするおそれが高くなる。本発明の切断方法では、Ｇａ組成比が比較的大きい硬脆材であっても、切断の終点部分の角が割れたり欠けたりすることを防止することができる。
【００２９】
また本発明によれば、スパッタリングターゲットの製造方法では、切断の始点から終点まで高精度で切断加工することができる、前述のＣｕ−Ｇａ合金の切断方法によりスパッタリングターゲットを作製するので、割れや欠けなどの欠陥が発生していないスパッタリングターゲットを製造することができる。したがって、製造されたスパッタリングターゲットは、例えば、薄膜型太陽電池を構成する光吸収層の薄膜形成用のスパッタリングターゲットとして好適に用いることができる。
【図面の簡単な説明】
【００３０】
【図１】本発明の一実施形態に係るワイヤー放電加工装置１００の構成を概略的に示す図である。
【図２】ワイヤー放電加工装置１００における載置台３の近傍を拡大して示す斜視図である。
【図３】載置台３の構成を示す図である。
【図４】載置台３Ａの構成を示す図である。
【図５】ワイヤー放電加工装置１００を用いて２段階で切断加工するときの手順を説明するための図である。
【図６】本発明の一実施形態に係るスパッタリングターゲットの製造方法を説明するための図である。
【発明を実施するための形態】
【００３１】
図１は、本発明の一実施形態に係るワイヤー放電加工装置１００の構成を概略的に示す図である。図２は、ワイヤー放電加工装置１００における載置台３の近傍を拡大して示す斜視図である。
【００３２】
ワイヤー放電加工装置１００は、Ｃｕ（銅）およびＧａ（ガリウム）の合金であるＣｕ−Ｇａ合金からなるスパッタリングターゲットを製造するに際し、矩形平板状のＣｕ−Ｇａ合金体（後述するＣｕ−Ｇａ合金塊８１がスライス加工されたスライス板８２）を厚み方向に切断して、スパッタリングターゲットの形状に切出すときに用いる切断装置である。ワイヤー放電加工装置１００は、ワイヤー電極２と、載置台３と、電圧印加手段である電源制御装置６と、相対移動手段である位置制御装置７とを備える。
【００３３】
ワイヤー電極２は、ワイヤーボビン１から繰り出され、一定の張力を保った状態で、ワイヤー回収ローラ４にて巻き取られ、供給方向Ａ１に供給されるようになっている。このワイヤー電極２は、ワイヤーボビン１から繰り出されるときの供給速度が、不図示の制御装置によって制御される。ワイヤー電極２の供給速度は、５〜１５ｍ／ｍｉｎであることが好ましい。ワイヤー電極２の張力は、０．１〜０．５ｋｇｆであることが好ましい。
【００３４】
ワイヤー電極２の材質は、黄銅（Ｃｕ６５重量％−Ｚｎ３５重量％の合金）、黄銅の表面に亜鉛メッキを施したもの、もしくは銅などが好ましい。また、ワイヤー電極２の直径は、０．１〜０．４ｍｍであることが好ましく、０．３ｍｍ程度であることがより好ましい。
【００３５】
また、ワイヤー電極２は、後述する載置台３の開口３２を挿通した状態で供給されるようになっている。さらにまた、ワイヤー電極２の、載置台３を挟んだ両側には、加工液噴射ノズル１４，１５が挿通して設けられ、この加工液噴射ノズル１４，１５から加工液が、載置台３に載置されたスライス板８２に噴射される。
【００３６】
加工液噴射ノズル１４，１５は、加工液供給配管１６を介して、加工液供給装置８およびガス供給装置９に接続されている。加工液供給装置８は、水や油などの一般的な加工液を加工液供給配管１６に向けて供給し、ガス供給装置９は、乾燥圧縮空気などのキャリアガスを加工液供給配管１６に向けて供給する。このようにして、加工液供給配管１６に供給された加工液およびキャリアガスは、第１流量調整バルブ１０，１１により流量が調整されて混合されて加工液供給配管１６内を流過する。加工液供給配管１６内を流過する、加工液とキャリアガスとの混合流体は、第２流量調整バルブ１２，１３により流量が調整されて、加工液噴射ノズル１４，１５から載置台３に載置されたスライス板８２に向けて噴射される。
【００３７】
電源制御装置６は、電源５を制御し、ワイヤー電極２と、後述する載置台３に載置されたスライス板８２との間に所定の加工液が介在した状態で、ワイヤー電極２に高周波パルス電圧を印加する。電源制御装置６に制御された電源５は、６０〜３００Ｖのパルス状の直流電圧をワイヤー電極２に供給し、ワイヤー電極２とスライス板８２との間でアーク放電（放電現象）を生じさせるようになっている。
【００３８】
電源制御装置６による電圧印加制御条件は、例えば、パルス幅を０．１５〜１．８５μｓ、パルス休止期間を２〜１６μｓ、電流波高値を４．５〜７０Ａ、無負荷電圧を３０〜１００Ｖとすればよいが、加工対象物であるスライス板８２の大きさやワイヤー電極２の種類に応じて、適宜設定すればよい。
【００３９】
位置制御装置７は、前記アーク放電現象が生じた状態で、ワイヤー電極２が載置台３の開口３２に沿って移動するように、ワイヤー電極２を移動させる。これによって、切断面が載置台３の開口３２に沿った平面となるように、載置台３に載置されたスライス板８２を非機械的に切断することができる。
【００４０】
位置制御装置７は、載置台３の位置を固定してワイヤー電極２を移動させる。これによって、切断面が載置台３の開口３２に沿った平面となるように、スライス板８２を非機械的に切断することができる。なお、載置台３の、ワイヤー電極２に近接する方向への移動速度、すなわち、スライス板８２の切断速度（加工速度）は、０．１〜５ｍｍ／ｍｉｎであることが好ましく、０．１〜３ｍｍ／ｍｉｎであることがより好ましい。
【００４１】
図３は、載置台３の構成を示す図である。載置台３は、スライス板８２を載置するためのものであり、スリット状の開口３２が形成された平板部３１と、スライス板８２を挟持して平板部３１上に固定するための挟持機構とを有する。
【００４２】
平板部３１は、装置水槽内の中空部分の台として、スライス板８２と装置との接地を取るための、スライス板８２よりも少し大きい長方形板状の部材である。この平板部３１に形成されるスリット状の開口３２は、平板部３１の互いに対向する２つの辺に平行に延びて形成される。スライス板８２は、平板部３１の厚み方向一方面（主面）に面接触した状態で載置される。
【００４３】
載置台３の前記挟持機構は、平板部３１に形成される開口３２を挟んで第１挟持機構２１と第２挟持機構２２とから構成される。第１挟持機構２１は、スライス板８２の一端面に介在部材３３を介して当接する第１挟持部材３４と、前記一端面と反対側の他端面に当接する第２挟持部材３５とを含んで構成される。第１挟持部材３４と第２挟持部材３５とは、ねじ部材３６ａ，３６ｂ，３６ｃ，３６ｄによって、互いに近接する方向に力が付与されることで、スライス板８２を挟持し、平板部３１上でのスライス板８２の位置変位を阻止する。
【００４４】
また、第２挟持機構２２は、スライス板８２の一端面に介在部材３７を介して当接する第３挟持部材３８と、前記一端面と反対側の他端面に当接する第４挟持部材３９とを含んで構成される。第３挟持部材３８と第４挟持部材３９とは、ねじ部材３６ｅ，３６ｆによって、互いに近接する方向に力が付与されることで、スライス板８２を挟持し、平板部３１上でのスライス板８２の位置変位を阻止する。
【００４５】
載置台３において、平板部３１、第１挟持部材３４、第２挟持部材３５、第３挟持部材３８、および第４挟持部材３９は、装置と接地するためにアルミニウムなどの金属材料からなり、介在部材３３，３７は、固定時にスライス板８２を傷つけないために樹脂材料からなる。金属材料としては、加工液に使用する水に対する耐性が強く、かつスライス板８２へ傷がつきにくい、柔らかい材料であるアルミニウムが好ましい。
【００４６】
本実施形態のワイヤー放電加工装置１００では、載置台３に載置されたスライス板８２は、載置台３の開口３２に沿って相対移動されるワイヤー電極２との間に生じたアーク放電現象により切断されることになる。すなわち、本実施形態のワイヤー放電加工装置１００を用いた場合には、載置台３に載置されたスライス板８２は、載置台３の開口３２位置を境にして２つの領域部分（第１挟持機構２１側と、第２挟持機構２２側との２つの領域部分）に切り分けられることになり、その２つの領域部分は、開口３２位置を境にした載置台３にそれぞれ支持された状態で切り分けられる。
【００４７】
したがって、本実施形態のワイヤー放電加工装置１００では、載置台３に載置されたスライス板８２を載置台３の開口３２に沿って切断するときに、スライス板８２において切断の終点部分の角に自重と加工液の圧力による応力の集中が発生することを抑制することができるので、切断方向（開口３２に沿った方向）とは異なる方向に亀裂が進展して、切断の終点部分の角が割れたり欠けたりすることを防止することができる。そのため、本実施形態のワイヤー放電加工装置１００は、スライス板８２に対して、切断の始点から終点まで高精度で切断加工することができる。
【００４８】
図４は、載置台３Ａの構成を示す図である。本実施形態のワイヤー放電加工装置１００は、前述した載置台３の代わりに、図４に示す載置台３Ａを備えるようにしてもよい。載置台３Ａは、スライス板８２を載置するためのものであり、スリット状の開口３２が形成された平板部３１Ａと、スライス板８２を挟持するための挟持機構とを有する。
【００４９】
平板部３１Ａは、装置水槽内の中空部分の台として、スライス板８２と装置との接地を取るための、スライス板８２よりも少し大きい長方形板状の部材である。この平板部３１Ａに形成されるスリット状の開口３２は、平板部３１Ａの互いに対向する２つの辺に平行に延びて形成される。
【００５０】
載置台３Ａの前記挟持機構は、平板部３１Ａに形成される開口３２を挟んで第１挟持機構２１Ａと第２挟持機構２２Ａとから構成される。載置台３Ａでは、第１挟持機構２１Ａと第２挟持機構２２Ａとが、支持部としての機能を果たす。第１挟持機構２１Ａは、スライス板８２の一端面に介在部材３３を介して当接する第１挟持部材３４Ａと、前記一端面と反対側の他端面に当接する第２挟持部材３５Ａとを含んで構成される。
【００５１】
第１挟持部材３４Ａと第２挟持部材３５Ａとは、ねじ部材３６ａ，３６ｂ，３６ｃ，３６ｄによって、互いに近接する方向に力が付与されることで、スライス板８２を挟持し、平板部３１Ａに対する面方向へのスライス板８２の位置変位を阻止する。そして、第１挟持部材３４Ａと第２挟持部材３５Ａとは、略Ｌ字状に形成され、該Ｌ字状の、平板部３１Ａの面方向に平行に延びる部分が支持部としての機能を果たし、その部分が平板部３１Ａの主面から厚み方向に突出し、載置されたスライス板８２と平板部３１Ａとの間に間隙Ｇが形成されるように、スライス板８２を支持する。
【００５２】
また、第２挟持機構２２Ａは、スライス板８２の一端面に介在部材３７を介して当接する第３挟持部材３８Ａと、前記一端面と反対側の他端面に当接する第４挟持部材３９Ａとを含んで構成される。第３挟持部材３８Ａと第４挟持部材３９Ａとは、ねじ部材３６ｅ，３６ｆによって、互いに近接する方向に力が付与されることで、スライス板８２を挟持し、平板部３１Ａに対する面方向へのスライス板８２の位置変位を阻止する。そして、第３挟持部材３８Ａと第４挟持部材３９Ａとは、略Ｌ字状に形成され、該Ｌ字状の、平板部３１Ａの面方向に平行に延びる部分が支持部としての機能を果たし、その部分が平板部３１Ａの主面から厚み方向に突出し、載置されたスライス板８２と平板部３１Ａとの間に間隙Ｇが形成されるように、スライス板８２を支持する。
【００５３】
載置台３Ａが上記のように構成されることによって、平板部３１Ａに形成された開口３２位置を境にして２つの領域部分に切り分けられたスライス板８２は、各領域部分が縁端部において支持部として機能する第１挟持機構２１Ａと第２挟持機構２２Ａとに支持された状態となる。したがって、スライス板８２において切断の終点部分の角に自重と加工液圧力による応力の集中が発生することを抑制することができる。
【００５４】
また載置台３Ａは、平板部３１Ａとスライス板８２との間に間隙Ｇが形成されるように、第１挟持機構２１Ａと第２挟持機構２２Ａとによってスライス板８２を支持するので、加工液が介在した状態での放電現象によるスライス板８２の切断加工時に、切断面に発生する熱を、加工液によって効率よく冷却することができる。さらに、平板部３１Ａとスライス板８２との間に間隙Ｇが形成されていることによって、放電現象によるスライス板８２の切断加工時に発生するスラッジを、効率よく前記間隙Ｇから排出することができる。
【００５５】
以上のように構成されるワイヤー放電加工装置１００を用いてスライス板８２を切断加工する手順について説明する。
【００５６】
まず、スライス板８２が載置台３（または載置台３Ａ）に載置される。次に、位置制御装置７は、ワイヤー電極２を移動させることによって、長方形板状のスライス板８２の一頂点を原点として、原点から延びる三辺を座標軸Ｘ，Ｙ，Ｚに合わせる。例えば、スライス板８２の長手方向をＸ軸方向とし、幅方向をＹ軸方向とする。したがって、この場合には、載置台３（または載置台３Ａ）の開口３２を挿通するワイヤー電極２は、その供給方向Ａ１が、スライス板８２の厚み方向であるＺ軸方向となるように張り渡されていることになる。なお、載置台３（または載置台３Ａ）の開口３２の延在方向は、例えば、スライス板８２の長手方向に平行なＸ軸方向とする。
【００５７】
次に、電源制御装置６に制御された電源５が、ワイヤー電極２に高周波パルス電圧を印加し、加工液噴射ノズル１４，１５から加工液が噴射された状態で、位置制御装置７が、載置台３（または載置台３Ａ）に近接するようにワイヤー電極２をＸ軸方向に沿って（開口３２に沿って）移動させる。これによって、切断面が載置台３（または載置台３Ａ）の開口３２に沿った平面となるように、スライス板８２を非機械的に切断することができる。
【００５８】
なお、ワイヤー放電加工装置１００を用いてスライス板８２を切断加工する際には、２段階で切断加工することが好ましい。図５は、ワイヤー放電加工装置１００を用いて２段階で切断加工するときの手順を説明するための図である。
【００５９】
まず、図５（ａ）に示すように、スライス板８２において互いに対向する２辺のうちの一方の辺から切断加工を開始し、前記辺に垂直な第１直線８２１１と、第１直線８２１１の切断終点８２１１Ａから第１直線８２１１に対して垂直に延びる第２直線８２１２と、第２直線８２１２の切断終点８２１２Ａから第２直線８２１２に対して垂直に延びる第３直線８２１３とによって形成されるクランク形状（屈曲形状）の切込み８２１を入れる。
【００６０】
次に、図５（ｂ）に示すように、スライス板８２における他方の辺から、切込み８２１の第１直線８２１１の切断終点８２１１Ａ、すなわち、第１直線８２１１と第２直線８２１２との交点に向けて切断加工（図中の直線８２２の切断加工）を施して、スライス板８２を切断する。
【００６１】
このように、スライス板８２に対して１段階目で切込み８２１を形成した後、２段階目で切込み８２１に向けて切断加工するという、２段階でスライス板８２を切断することによって、載置台３（または載置台３Ａ）に載置されたスライス板８２を載置台３（または載置台３Ａ）の開口３２に沿って切断するときに、切断の終点部分（２段階で切断加工する場合には、切込み８２１における切断加工の開始点部分に略一致する）の角が割れたり欠けたりすることを、より一層防止することができる。
【００６２】
次に、スパッタリングターゲットの製造方法について説明する。図６は、本発明の一実施形態に係るスパッタリングターゲットの製造方法を説明するための図である。スパッタリングターゲットの製造方法は、前述した本実施形態のワイヤー放電加工装置１００を用いてスライス板８２を切断加工する工程を含む。具体的には、スパッタリングターゲットの製造方法は、Ｃｕ−Ｇａ合金塊８１を準備する準備工程と、熱処理工程と、端部切断加工工程と、スライス加工工程と、切出し工程と、表面研磨工程とを含む。
【００６３】
（準備工程）
準備工程では、図６（ａ）に示すように、Ｃｕ−Ｇａ合金からなる直方体形状のＣｕ−Ｇａ合金塊８１を準備する。
【００６４】
Ｃｕ−Ｇａ合金塊８１は、溶解鋳造によって製造されていることが好ましい。溶解鋳造によって製造することにより、Ｃｕ中にＧａが偏析しないので、Ｃｕ−Ｇａ合金をスパッタリングターゲットとしてスパッタリングに用いたときに得られる薄膜の性能を維持することができる。なお、溶解鋳造の具体的な方法は、一般的な方法を採用することができ、特に限定されるものではない。
【００６５】
Ｃｕ−Ｇａ合金におけるＧａの組成比は、任意の値とすればよいが、原子百分率で１０ａｔ％以上５０ａｔ％以下であることが好ましく、１５ａｔ％以上４０ａｔ％以下であることがより好ましい。なお、本発明において、「ａｔ％」は、原子百分率を表し、Ｃｕ−Ｇａ合金全の原子数を１００とした場合の、特定の元素（Ｇａ）の原子数を意味し、「モル％」と同義語として扱うこととする。
【００６６】
また、Ｃｕ中にＧａができるだけ偏析しないようにするには、溶解鋳造時にＣｕ−Ｇａ合金全体がより均一に冷却されることが望ましい。したがって、溶解鋳造されるＣｕ−Ｇａ合金塊８１は、偏平な直方体形状にすることが好ましい。
【００６７】
（熱処理工程）
熱処理工程では、準備工程において準備された直方体形状のＣｕ−Ｇａ合金塊８１を、大気圧下または真空下（好ましくは大気圧下）で熱処理する。熱処理時の温度としては、４５０℃以上７００℃未満、より好ましくは５００℃以上６００℃以下である。
【００６８】
準備工程において、例えば、溶解鋳造によってＣｕ−Ｇａ合金塊８１を製造した場合、このＣｕ−Ｇａ合金塊８１は、内部に応力が発生したものとなっている。Ｃｕ−Ｇａ合金塊８１を熱処理することによって、Ｃｕ−Ｇａ合金塊８１の内部に発生した応力を解放することができる。熱処理時の温度が低すぎる場合、Ｃｕ−Ｇａ合金塊８１の内部に発生した応力を解放できず、高すぎる場合は偏析が起こる。熱処理の時間は、１時間以上１２時間以下が好ましく、より好ましくは２時間以上８時間以下である。熱処理の時間が短すぎる場合、Ｃｕ−Ｇａ合金塊８１の内部応力の解放ができず、長すぎる場合生産性の低下につながる。
【００６９】
（端部切断加工工程）
端部切断加工工程では、図６（ｂ）に示すように、熱処理工程において熱処理されたＣｕ−Ｇａ合金塊８１の端部近傍を切断し、端部部分片８１１を不要部分として切除する。具体的には、Ｃｕ−Ｇａ合金塊８１の、直方体の最も長い辺に平行な方向（以下、「長手方向」という）における両端部を切断する。端部切断加工工程では、ダイヤモンドバンドソー装置や、ワイヤー放電加工、放電加工、レーザー加工、研削機によるダイヤモンド切断加工、切削加工、ウォータージェット加工、ワイヤーソー、ブレードソーを用いて、Ｃｕ−Ｇａ合金塊８１の切断加工を行う。
【００７０】
（スライス加工工程）
スライス加工工程では、図６（ｃ）に示すように、長手方向両端部の不要部分が切除されたＣｕ−Ｇａ合金塊８１を、切断面が直方体の最も短い辺に対して垂直となるように、ワイヤーソー装置、ダイヤモンドバンドソー装置、ブレードソー装置、ワイヤー放電加工装置などを用いて各種スライス加工方法にて切断し、複数の長方形板状のスライス板８２を作製する。スライス加工工程において作製されるスライス板８２は、例えば、縦５００ｍｍ×横３２０ｍｍ×厚み２０ｍｍ程度の大きさである。
【００７１】
（切出し工程）
切出し工程では、図６（ｄ）に示すように、スライス加工工程において得られたスライス板８２を、厚み方向に切断して、長方形板状のスパッタリングターゲット用合金体８３を作製する。この切出し工程において、前述した本実施形態のワイヤー放電加工装置１００を用いてスライス板８２を切断加工する。切出し工程において作製されるスパッタリングターゲット用合金体８３は、例えば、縦４８０ｍｍ×横３００ｍｍ×厚み２０ｍｍ程度の大きさである。
【００７２】
（表面研磨工程）
表面研磨工程では、切出し工程において得られたスパッタリングターゲット用合金体８３の表面を研磨する。この表面研磨工程では、算術平均粗さＲａが０．５〜０．８μｍとなるようにスパッタリングターゲット用合金体８３の表面を研磨する。なお、算術平均粗さＲａは、ＪＩＳ  Ｂ  ０６０１：２００１に準じて測定したものである。
【００７３】
表面研磨工程では、ディスクグラインダー、オービタルサンダー、ベルトサンダー、ストレートサンダー、平面研削盤などの種々の研磨装置が使用される。研磨装置を使用した表面研磨加工としては、所望とする表面平滑性が得られる方法であれば、特に限定されるものではないが、粒度１２０〜３００、好ましくは１８０〜２４０のナイロンディスクを装着したディスクグラインダーを使用し、回転数を６０００〜１２０００ｒｐｍ、好ましくは６０００〜９０００ｒｐｍで、同一箇所の研磨を３〜２０回、好ましくは６〜１２回行う、または、粒度８０〜６００、好ましくは１２０〜２４０のアルミナ砥粒が接合した布研磨剤を装着したベルトサンダーを使用し、回転数２０００〜７２００ｒｐｍ、好ましくは３６００〜７０００ｒｐｍで同一箇所を５〜３０回、好ましくは１０〜２０回行うことが好ましい。かかる方法で表面研磨加工を実施した場合には、算術平均粗さＲａが０．１μｍ以上０．５μｍ以下の表面粗さを有するスパッタリングターゲット用合金体８３を作製することができる。
【００７４】
以上のような方法で製造されたスパッタリングターゲット用合金体８３は、割れや欠けなどの欠陥が発生していないものであるので、例えば、薄膜型太陽電池を構成する光吸収層の薄膜形成用のスパッタリングターゲットとして好適に用いることができる。
【実施例】
【００７５】
以下、本発明を実施例により更に詳細に説明するが、実施例は本発明の一実施態様であり、本発明を限定するものではない。
【００７６】
（実施例１）
図３に示した載置台３を備え、第１挟持機構２１および第２挟持機構２２を備えたワイヤー放電加工装置１００を用いて、スライス板８２を厚み方向に切断加工した。ワイヤー電極２の開口３２に沿った移動の移動速度、すなわち、スライス板８２の切断速度は、３ｍｍ／ｍｉｎに設定した。
【００７７】
（実施例２）
切断加工の際に、スライス板８２に対して１段階目で切込み８２１を形成した後、２段階目で切込み８２１に向けて切断加工するという、２段階でスライス板８２を切断するようにしたこと以外は、実施例１と同様にした。
【００７８】
（実施例３）
第１挟持機構２１および第２挟持機構２２を備えないようにしたこと以外は、実施例１と同様にした。
【００７９】
（実施例４）
スライス板８２の切断速度を、５ｍｍ／ｍｉｎに設定したこと以外は、実施例１と同様にした。
【００８０】
（実施例５）
図４に示した載置台３Ａを備え、第１挟持機構２１Ａおよび第２挟持機構２２Ａを備えたワイヤー放電加工装置１００を用いて、スライス板８２を厚み方向に切断加工した。ワイヤー電極２の開口３２に沿った移動の移動速度、すなわち、スライス板８２の切断速度は、３ｍｍ／ｍｉｎに設定した。
【００８１】
（実施例６）
切断加工の際に、スライス板８２に対して１段階目で切込み８２１を形成した後、２段階目で切込み８２１に向けて切断加工するという、２段階でスライス板８２を切断するようにしたこと以外は、実施例５と同様にした。
【００８２】
（実施例７）
スライス板８２の切断速度を、５ｍｍ／ｍｉｎに設定したこと以外は、実施例５と同様にした。
【００８３】
（実施例８）
スライス板８２の切断速度を、５ｍｍ／ｍｉｎに設定したこと以外は、実施例６と同様にした。
【００８４】
（比較例１）
スリット状の開口が形成されていない載置台を用い、その載置台とスライス板８２との間に間隙が形成されるようにした。また、スライス板８２を挟持する挟持機構は用いないようにし、スライス板８２の切断速度を、３ｍｍ／ｍｉｎに設定した。
【００８５】
（比較例２）
スリット状の開口が形成されていない載置台を用いたけれども、スライス板８２の縁端部を支持する板状部材を設けた。また、載置台とスライス板８２との間に間隙が形成されないようにした。また、スライス板８２を挟持する挟持機構は用いないようにし、スライス板８２の切断速度を、３ｍｍ／ｍｉｎに設定した。
【００８６】
（比較例３）
スリット状の開口が形成されていない載置台を用い、その載置台とスライス板８２との間に間隙が形成されないようにした。また、スライス板８２を挟持する挟持機構は用いるようにし、スライス板８２の切断速度を、３ｍｍ／ｍｉｎに設定した。
【００８７】
上記のような実施例１〜８および比較例１〜３で得られた切断加工物を目視にて確認し、切断終点部分の欠け、切断下部（切断部における載置台側の部分）の欠け、割れの欠陥発生度合いを評価した。欠陥が全く発生していない場合を「○」とし、微小な欠陥が発生しているけれども実用上問題ないレベルを「△」とし、実用上問題あるレベルで欠陥が発生している場合を「×」とした。評価結果を表１に示す。
【００８８】
【表１】
2013169607.tif 000003
【００８９】
表１から明らかなように、実施例１〜８で得られた切断加工物は、切断終点部分の欠け、切断下部の欠け、および割れの発生が抑制されたものとなり、切断の始点から終点まで高精度で切断加工されたものであった。
【符号の説明】
【００９０】
１  ワイヤーボビン
２  ワイヤー電極
３，３Ａ  載置台
４  ワイヤー回収ローラ
５  電源
６  電源制御装置
７  位置制御装置
８  加工液供給装置
９  ガス供給装置
１４，１５  加工液噴射ノズル
１００  ワイヤー放電加工装置
【図１】
2013169607.tif 000004
【図２】
2013169607.tif 000005
【図３】
2013169607.tif 000006
【図４】
2013169607.tif 000007
【図５】
2013169607.tif 000008
【図６】
2013169607.tif 000009