濺射靶及其制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種提供給作為面向基板上的薄膜制造技術(shù)的濺射的濺射靶及其制 造方法，特別是，提出一種能有效地消除進(jìn)行濺射時的電弧放電的隱患，并有助于實(shí)現(xiàn)穩(wěn)定 的濺射的技術(shù)。
【背景技術(shù)】
[0002] 在隨著對太陽能發(fā)電的需求的增大，用于太陽能發(fā)電的太陽能電池的開發(fā)正在推 進(jìn)的近幾年，一般而言，進(jìn)行了用于提高在基板上依次配置背面電極層、光吸收層、阻抗緩 沖層、透明導(dǎo)電層而構(gòu)成的太陽能電池的光吸收層的光吸收能力的各種研宄。
[0003] 于是，有時會使用熟知的具有廣泛覆蓋太陽光光譜范圍的波長，且光吸收能力高 的CIGS類合金來形成光吸收層，具體而言，能將由Cu、In、Ga、Se等構(gòu)成的該CIGS類合金 作為濺射靶，對玻璃基板等的基板，通過進(jìn)行濺射來形成光吸收層。
[0004] 在用于形成這樣的光吸收層等的濺射之際，在接合于平板形狀的背板上的平型濺 射靶中，其平面狀表面以圓環(huán)狀的方式被使用，靶表面的使用區(qū)域變少，無法有效地利用表 面。與此相對，為了提高靶表面的利用效率，使用接合于圓筒形狀的背襯管的外周面上的圓 筒型濺射靶，在基于繞著這樣的圓筒型濺射靶的軸線的旋轉(zhuǎn)下進(jìn)行濺射的、所謂旋轉(zhuǎn)式濺 射的濺射技術(shù)已達(dá)到了實(shí)用程度。將圓筒型濺射靶的概念圖表示在圖1中。圖1所示的圓 筒型濺射靶100形成于圓筒形狀的背襯管101的外周側(cè)。
[0005] 然而，以往由銦構(gòu)成的濺射靶，在平型和圓筒型的任一類型中都是如專利文獻(xiàn)1 所述那樣，一般通過在將背板或者背襯管和其他的支承基材配置在鑄模內(nèi)的狀態(tài)下，將熔 融狀態(tài)的銦流入上述支承基材的表面露出的鑄造空間，使其在該處冷卻固化的熔解鑄造法 來形成。
[0006] 在該熔解鑄造法中，在用于形成濺射靶的鑄造空間整體內(nèi)難以使冷卻時的銦的凝 固速度固定，特別是，在制造長度超過Im的濺射靶的情況下，由于濺射靶的組織變?yōu)椴痪?勻并且結(jié)晶顆粒粗大，所以當(dāng)使用該濺射靶來實(shí)施濺射時，難以使成膜基板的膜厚分布充 分均勾。
[0007] 另一方面，在專利文獻(xiàn)2中，通過向旋轉(zhuǎn)著的支承管熱噴鍍?nèi)廴诘你?，在支承管?配置管狀濺射靶，根據(jù)該熱噴鍍法，設(shè)為"依存于制造參數(shù)，具有平均顆粒尺寸50~500 μ m 的細(xì)小顆粒的微細(xì)結(jié)構(gòu)。多數(shù)情況下，產(chǎn)生的平均顆粒尺寸不足200 μ m。"，另外，設(shè)為"歸 功于基于層形態(tài)下的本發(fā)明的濺射靶的制造，微細(xì)結(jié)構(gòu)遍及濺射靶的厚度和外裝表面為均 質(zhì)。"
[0008] 現(xiàn)有技術(shù)文獻(xiàn)
[0009] 專利文獻(xiàn)
[0010] 專利文獻(xiàn)1 :日本特公昭63-44820號公報
[0011] 專利文獻(xiàn)2 :日本特開2012-172265號公報

【發(fā)明內(nèi)容】

[0012] 本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題
[0013] 然而，在由專利文獻(xiàn)2所述的熱噴鍍法形成的濺射靶中，雖然能使結(jié)晶顆粒微細(xì) 化，但是存在密度變低的缺點(diǎn)，而且還如專利文獻(xiàn)2所述，存在含氧率變高的可能性，其中 有由于濺射靶的密度的降低成為進(jìn)行濺射時的電弧放電的產(chǎn)生原因的隱患，所以存在無法 進(jìn)行向基板上的穩(wěn)定成膜的問題。
[0014] 本發(fā)明的課題在于，解決現(xiàn)有技術(shù)中存在的這種問題，其目的在于，提供一種濺射 靶及其制造方法，為了能進(jìn)行穩(wěn)定的濺射，使靶密度充分變大，能有效地消除濺射時的電弧 放電的產(chǎn)生原因并實(shí)現(xiàn)基于濺射的成膜基板的膜厚均勻化。
[0015] 用于解決問題的方案
[0016] 發(fā)明人發(fā)現(xiàn)，將微量的銅添加到銦的基礎(chǔ)上，例如通過熔解鑄造法鑄造濺射靶原 材料，在此基礎(chǔ)上進(jìn)一步實(shí)施規(guī)定的塑性加工來制造濺射靶，由此能實(shí)現(xiàn)現(xiàn)有的熔解鑄造 法那樣的高密度并且有效地使結(jié)晶顆粒微細(xì)化。
[0017] 基于這樣的認(rèn)知，本發(fā)明的派射革巴以5wtppm~lOOOOwtppm含有Cu，剩余部分由 In構(gòu)成，相對密度為99 %以上，并且，平均結(jié)晶粒徑為3000 μ m以下。
[0018] 此處，本發(fā)明的濺射靶的平均結(jié)晶粒徑優(yōu)選為IOym~1000 μπι，更優(yōu)選為 10 μ m~500 μ m，進(jìn)一步優(yōu)選為10 μ m~300 μ m。
[0019] 另外，此處，該派射祀優(yōu)選氧濃度為20wtppm以下。
[0020] 此外，在本發(fā)明的派射革El中，還可以進(jìn)一步以合計(jì)IOOwtppm以下含有選自S、Cd、 Zn、Se、Mg、Ca、Sn的至少一種，另外，優(yōu)選具有圓筒型的形狀。
[0021] 另外，本發(fā)明的濺射靶的制造方法，例如通過熔解鑄造法或熱噴鍍法等，使以 5wtppm~lOOOOwtppm含有Cu并且剩余部分由In構(gòu)成的派射祀原材料接合于支承基材的 表面而形成，之后，對于所述濺射靶原材料，以10 %~80 %的范圍內(nèi)的厚度減少率實(shí)施該 濺射靶原材料的厚度方向的塑性加工。
[0022] 在該制造方法中，所述派射革El原材料還可以進(jìn)一步以合計(jì)IOOwtppm以下含有選 自S、Cd、Zn、Se、Mg、Ca、Sn的至少一種。另外，該制造方法優(yōu)選將所述支承基材作為圓筒形 狀的背襯管，用于圓筒型濺射靶的制造。
[0023] 而且，所述濺射靶原材料優(yōu)選通過使用了熔融金屬的鑄造而形成，在這種情況下， 優(yōu)選在鑄造時進(jìn)行熔融金屬的攪拌、搖動，另外，優(yōu)選在氮或Ar氣氛下進(jìn)行鑄造。
[0024] 發(fā)明效果
[0025] 根據(jù)本發(fā)明的濺射靶，由于相對密度為99%以上，并且，平均結(jié)晶粒徑為3000 μπι 以下，所以可有效地消除濺射時的電弧放電產(chǎn)生的隱患，進(jìn)行穩(wěn)定的濺射，另外，由此能使 成膜后的基板的膜厚充分均勻。
[0026] 另外，根據(jù)本發(fā)明的濺射靶的制造方法，能制造如上所述的密度高并且平均結(jié)晶 粒徑小的濺射靶。
【附圖說明】
[0027] 圖1是表示圓筒型濺射靶的概念圖。
[0028] 圖2是表示對鑄造出的濺射靶原材料實(shí)施的塑性加工的示意主視圖。
【具體實(shí)施方式】
[0029] 以下，就本發(fā)明的實(shí)施方式進(jìn)行詳細(xì)說明。
[0030] 本發(fā)明的濺射靶例如是具有接合于圓盤狀的背板表面上的平型或接合于圓筒狀 的背襯管的外表面上的圓筒型等的所需形狀，并提供給面向基板上的薄膜形成的濺射的濺 射革G，其以5wtppm~lOOOOwtppm含有Cu，剩余部分由In構(gòu)成，相對密度為99%以上，并且 平均結(jié)晶粒徑為3000 μm以下。
[0031] 此外，在采用如圖1所例示的圓筒型濺射靶100,能在使其形成于圓筒狀的背襯管 101的外周側(cè)時，能提供給上述的旋轉(zhuǎn)型濺射，并能有效利用靶表面。
[0032] 此處，通過對主要由銦構(gòu)成的該派射革巴，使其以5wtppm~lOOOOwtppm的范圍含 有銅，從而可以使實(shí)施后述那樣的塑性加工后的平均結(jié)晶粒徑充分減小至例如3000 μπι以 下。
[0033] 由于當(dāng)銅的含量少時，由此導(dǎo)致難以獲得結(jié)晶顆粒的微細(xì)化效果，因此為了有 效地使結(jié)晶顆粒為微細(xì)顆粒，使銅的含量為5wtppm以上。另一方面，在銅的含量過多 的情況下，Cu和In的化合物增多，可能會增加電弧放電。因此，銅的含量的上限值設(shè)為 lOOOOwtppm。銅的含量的優(yōu)選范圍為25~5000wtppm，特別優(yōu)選為50~lOOOwtppm，最優(yōu) 選為 100 ~500wtppm。
[0034] 由于當(dāng)銦中含有許多其它雜質(zhì)時，使用其構(gòu)成的濺射靶制成的太陽能電池的轉(zhuǎn)換 效率降低，因此優(yōu)選銦中幾乎不含有其它雜質(zhì)，但是在本發(fā)明的濺射靶中，也可以進(jìn)一步以 合計(jì)IOOwtppm以下含有選自S、Cd、Zn、Se、Mg、Ca、Sn的至少一種雜質(zhì)。只要這樣的雜質(zhì) 為IOOw