溅射靶及其制造方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及一种在衬管（backing tube)或衬板（backing plate)的表面，接合主 要由铟构成的靶主体而形成的溅射靶及其制造方法，特别是，提出了一种当通过溅射朝向 基板形成薄膜时，能防止起因于基于衬管等的靶主体的冷却功能的下降而导致的异常发生 的技术。
【背景技术】
[0002] 在随着对太阳能发电的需求的增大，并且太阳能电池的开发正在进展的近几年， 一般而言，正在进行为了提高在基板上按顺序地配置背面电极层、光吸收层、阻抗缓冲层、 透明导电层而构成的太阳能电池的光吸收层的光吸收能力的各种研宄。
[0003] 这里，在光吸收层的形成中，有时会使用作为具有广泛覆盖太阳光光谱范围的波 长且光吸收能力高的合金而熟知的CIGS类合金，具体而言，能将由Cu、In、Ga、Se等组成的 该CIGS类合金作为溅射靶，对玻璃基板等的基板通过溅射来进行。
[0004] 在用于形成这样的光吸收层等的溅射时，使用了在平板形状的衬板上接合靶主体 而形成的平板型溅射靶的磁控溅射为主流。但是，在使用这种方法的情况下，由于因磁铁的 配置而导致在面内被溅射的量不同，所以最容易溅射的地方在溅射到靶厚度为止时就已经 寿命结束。因此，未使用的部分也很多，并且使用效率变低。
[0005] 针对这种情况，为了提高靶表面的利用效率，例如，如图1中例示的那样，使用在 圆筒形状的衬管101的外圆周面上接合了靶主体102的圆筒型溅射靶103,在这样的圆筒型 溅射靶的绕轴旋转下进行溅射，该所谓的基于旋转型溅射的溅射技术已达到了实用化。
[0006] 此外，上述平板型及圆筒型的任一类型的溅射靶，一般都是主要通过熔化铸造法 铸造铟制靶主体而进行制造的。例如，在专利文献1中，提出了"一种溅射用靶的制造方法， 其特征在于，通过在衬板上形成铟、铟合金、锡或者锡合金的薄膜之后，向该薄膜上灌注铟、 铟合金、锡或者锡合金进行铸造，从而与衬板形成为一体"。
[0007] 可是，在与铟制靶主体接合的衬管或衬板由铜构成的情况下，通过使用铟锡来作 为完成与靶主体的接合的焊料，从而基于在铟锡中固熔铜，能使衬管或衬板与靶主体互相 例如以90%以上的比较高的粘接率进行接合。此外，该"粘接率"是通过下述的超声波探伤 来测定的。
[0008] 在另一方面，衬管或衬板也在铜以外的金属材料中由不锈钢或钛、铝构成的情况 下，特别是，当往内部设有衬管或衬板的铸模的铸造空间中灌注例如200°C左右的铟金属液 来铸造靶主体时，起因于在低温下不锈钢等不能固熔于铟，润湿性很差，而导致衬管或衬板 与靶主体以低粘接率接合。
[0009] 而且，溅射靶的这样的低粘接率在进行溅射时，例如会存在基于流向衬管或衬板 的内部通道的液体的流通而引发靶主体的冷却功能下降，由此导致溅射异常的发生的隐 患。
[0010] 这里，在专利文献2中，为了提高衬管与靶主体之间的接合性，记载有使用"镍基 的粘接剂层"的内容。更详细而言，记载了"使铟熔融，并在190°C下从坩埚浇铸到环绕支承 管的已预加热的钢模具中，此时，钢模具的脚部通过密封件与支承管连接。……，为了改善 铟与支承管的结合，支承管预先具备铟焊料，并且具备镍基的粘接剂层"。
[0011] 现有技术文献
[0012] 专利文献
[0013] 专利文献1 :日本特公昭63-44820号公报
[0014] 专利文献2 :日本特开2012-172265号公报
[0015] 然而，在靶主体形成之前，在衬管或衬板的表面，如专利文献2所述的那样，设置 了由镍构成的基础层的情况下，固熔于铟中的镍作为杂质大量残留在靶主体中，存在使太 阳能电池性能恶化的担忧。这样，在衬管或衬板的表面设置了镍基础层的情况下，制造出的 溅射靶成为包括衬管或衬板、镍基础层、以及靶主体的三层以上的结构。
[0016] 此外，在靶主体铸造之前，仅仅在衬管等的表面，只形成作为如专利文献1所述那 样的铟薄膜的基础层的情况下，由于在铸造靶主体时，通过以将衬管加热到铟熔点以上为 目的而进行的预加热，从而使设置有铟薄膜的衬管等的表面氧化，所以衬管等的对铟金属 液的润湿性降低，其结果是，不能有效地提高衬管等与靶主体的粘接率。具体而言，预加热 时的衬管的温度为170~180°C。
【发明内容】
[0017] 本发明以解决现有技术所具有的这种问题为课题，其目的在于，提供一种溅射靶 及其制造方法，其中，溅射靶以不在铟制的靶主体中混杂大量杂质的方式，通过使靶主体与 由不锈钢或钛、铝构成的衬管或衬板充分坚固地接合，能防止进行溅射时的异常的发生。
[0018] 本发明的溅射靶由不锈钢、钛或铝中的任一种材质构成的衬管或衬板与铟构成的 靶主体的双层结构构成，使通过超声波探伤测定的所述衬管或衬板与靶主体间的粘接率为 95%以上。
[0019] 本发明的溅射靶的衬管或衬板与靶主体的接合表面的表面粗糙度，也就是JIS B0601所规定的算术平均粗糙度Ra优选为4. 0 ym以上。
[0020] 此外，在这里，靶主体也可以还含有选自Ni、Fe、Cr、Ti、Al、Si的至少一种，且每 种含量均为lOwtppm以下，另外，也可以还含有选自Cu、Ga的至少一种，且每种含量均为 lOOOOwtppm 以下。
[0021] 另外，本发明的溅射靶的制造方法通过铸造，将由铟构成的靶主体，经由铟基础 层，接合到由不锈钢、钛或铝中的任一种材质构成的衬管或衬板的表面上，来制造溅射靶， 此时，在衬管或衬板的表面形成铟基础层，之后在进行靶主体的铸造前，在非氧化环境下对 附着有铟基础层的衬管或衬板进行预加热。
[0022] 该制造方法优选在靶主体的铸造用铸模内配置有衬管或衬板的状态下进行所述 预加热，并且不只是在预加热期间，而且还在从该预加热到靶主体的铸造结束期间一直维 持非氧化环境。
[0023] 此外在该方法中，靶主体也可以还含有选自Ni、Fe、Cr、Ti、Al、Si中的至少一种， 且每种含量均为lOwtppm以下。
[0024] 根据本发明的溅射靶，由于通过使由不锈钢、钛或铝的任一种材质构成的衬管或 衬板与铟制靶主体的粘接率为95%以上，从而在用其实施溅射时，通过与靶主体充分紧贴 的衬管或衬板，能有效地进行靶主体的冷却，因此能有助于实现不发生异常的良好的溅射。
[0025] 根据本发明的溅射靶的制造方法，由于在由不锈钢、钛或铝的任一种材质构成的 衬管或衬板的表面形成铟基础层，在靶主体的铸造之前，通过在非氧化环境下进行对这种 衬管或衬板的预加热，从而抑制了衬管或衬板的铟基础层的氧化，所以能大大地提高与之 后铸造的铟制的靶主体之间的粘接率。
【附图说明】
[0026] 图1是表示圆筒型溅射靶的一个例子的概要立体图。
【具体实施方式】
[0027] 以下，对本发明的实施方式进行详细的说明。
[0028] 本发明的一个实施方式所涉及的溅射靶具有：由不锈钢、钛或铝的任一种材质构 成的、例如是圆筒状的衬管或圆盘状的衬板；以及接合到圆筒状衬管的外圆周面或圆盘状 衬板的表面上并以铟为主材料的靶主体。
[0029] 此外，在这里，在制成如图1所例示的由均为圆筒状的衬管101及靶主体102构成 的圆筒型溅射靶103时，能提供作上述的旋转型溅射靶，与平板型溅射靶相比能提高使用 效率。
[0030] 该溅射靶为衬管或衬板与靶主体的、主成分互不相同的双层结构，在这些衬管或 衬板与靶主体之间不存在由镍等的其它材料构成的层。
[0031] 这里，衬管或衬板，特别是构成圆筒型溅射靶的衬管，如本实施方式的溅射靶那 样，由不锈钢、钛或铝构成的情况很多，因此，利用难以固熔于形成靶主体的铟中的不锈钢、 钛或铝的性质，能减少靶主体中存在的杂质。
[0032] 在这种情况下，在形成靶主体时，当通过向配置有上述衬管或衬板的铸模内灌注 200°C左右的熔融铟并使之冷却硬化而进行铸造时，就会如上述那样，不锈钢或钛、铝等金 属材料在200°C左右的低温下几乎不与铟固熔，起因于该金属材料与铟之间的润湿性缺乏， 铟与配置于铸模内的衬管或衬板不能充分坚固地接合，衬管或衬板与靶主体之间的粘接率 变低。
[0033] 在将这样的衬管或衬板与靶主体以低粘接率接合的溅射靶提供给用于向基板的 薄膜形成的溅射的情况下，即使为了冷却靶主体，向设置于衬管或衬板的内部的通道供应 冷却水，由于与靶主体的低粘接率的缘故，也不能有效地进行靶主体的冷却，以致发生溅射 的异常。
[0034] 为了应对该问题，在本发明中，将上述的衬管或衬板与靶主体间的粘接率设成通 过超声波探伤而测定的值的95%以上。由此，在溅射时，由于衬管或衬板有效地冷却与其充 分坚固地粘接的靶主体，因此能防止起因于靶主体的冷却不充分的异常的发生。
[0035] 这里，在测定衬管或衬板与靶主体之间的粘接率时，使用超声波探伤机，在平面型 靶的情况下沿纵向和横向，此外在圆筒型靶的情况下沿长尺寸方向（轴方向）及圆周方向， 分别按照规定的间距对整个界面进行扫描，并在求出作为未充分粘接的部分的缺陷部的面 积Ad后，根据该缺陷部的面积Ad和界面整体的面积At，能将由公式：Pa = 100X (At - Ad)/ At求得的值Pa (% )设为粘接率。
[0036] 另外，在这里，作为主要由铟构成的靶主体的杂质，能举出Ni、Fe、Cr、Ti、Al、Si， 靶主体中只要这些元素的每一种其含量在lOwtppm以下就可以含有。由于在靶主体含有较 多上述杂质的情况下，使用溅射靶制出的太阳能电池的转换率低下，因此优选杂质较少。因 此，革E1主体所含的杂质更优选合计为lOOwtppm以下，特别优选80wtppm以下，进一步，更优 选50wtppm以下。然而，由于Cu、Ga为CIGS太阳能电池的构成要素，所以虽然作为杂质被 除外