溅射靶及其制造方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及一种提供给作为面向基板上的薄膜制造技术的溅射的溅射靶及其制 造方法，特别是，提出一种能有效地消除进行溅射时的电弧放电的隐患，并有助于实现稳定 的溅射的技术。
【背景技术】
[0002] 在随着对太阳能发电的需求的增大，用于太阳能发电的太阳能电池的开发正在推 进的近几年，一般而言，进行了用于提高在基板上依次配置背面电极层、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] 于是，有时会使用熟知的具有广泛覆盖太阳光光谱范围的波长，且光吸收能力高 的CIGS类合金来形成光吸收层，具体而言，能将由Cu、In、Ga、Se等构成的该CIGS类合金 作为溅射靶，对玻璃基板等的基板，通过进行溅射来形成光吸收层。
[0004] 在用于形成这样的光吸收层等的溅射之际，在接合于平板形状的背板上的平型溅 射靶中，其平面状表面以圆环状的方式被使用，靶表面的使用区域变少，无法有效地利用表 面。与此相对，为了提高靶表面的利用效率，使用接合于圆筒形状的背衬管的外周面上的圆 筒型溅射靶，在基于绕着这样的圆筒型溅射靶的轴线的旋转下进行溅射的、所谓旋转式溅 射的溅射技术已达到了实用程度。将圆筒型溅射靶的概念图表示在图1中。图1所示的圆 筒型溅射靶100形成于圆筒形状的背衬管101的外周侧。
[0005] 然而，以往由铟构成的溅射靶，在平型和圆筒型的任一类型中都是如专利文献1 所述那样，一般通过在将背板或者背衬管和其他的支承基材配置在铸模内的状态下，将熔 融状态的铟流入上述支承基材的表面露出的铸造空间，使其在该处冷却固化的熔解铸造法 来形成。
[0006] 在该熔解铸造法中，在用于形成溅射靶的铸造空间整体内难以使冷却时的铟的凝 固速度固定，特别是，在制造长度超过Im的溅射靶的情况下，由于溅射靶的组织变为不均 匀并且结晶颗粒粗大，所以当使用该溅射靶来实施溅射时，难以使成膜基板的膜厚分布充 分均勾。
[0007] 另一方面，在专利文献2中，通过向旋转着的支承管热喷镀熔融的铟，在支承管上 配置管状溅射靶，根据该热喷镀法，设为"依存于制造参数，具有平均颗粒尺寸50~500 μ m 的细小颗粒的微细结构。多数情况下，产生的平均颗粒尺寸不足200 μ m。"，另外，设为"归 功于基于层形态下的本发明的溅射靶的制造，微细结构遍及溅射靶的厚度和外装表面为均 质。"
[0008] 现有技术文献
[0009] 专利文献
[0010] 专利文献1 :日本特公昭63-44820号公报
[0011] 专利文献2 :日本特开2012-172265号公报
【发明内容】
[0012] 本发明所要解决的技术问题
[0013] 然而，在由专利文献2所述的热喷镀法形成的溅射靶中，虽然能使结晶颗粒微细 化，但是存在密度变低的缺点，而且还如专利文献2所述，存在含氧率变高的可能性，其中 有由于溅射靶的密度的降低成为进行溅射时的电弧放电的产生原因的隐患，所以存在无法 进行向基板上的稳定成膜的问题。
[0014] 本发明的课题在于，解决现有技术中存在的这种问题，其目的在于，提供一种溅射 靶及其制造方法，为了能进行稳定的溅射，使靶密度充分变大，能有效地消除溅射时的电弧 放电的产生原因并实现基于溅射的成膜基板的膜厚均匀化。
[0015] 用于解决问题的方案
[0016] 发明人发现，将微量的铜添加到铟的基础上，例如通过熔解铸造法铸造溅射靶原 材料，在此基础上进一步实施规定的塑性加工来制造溅射靶，由此能实现现有的熔解铸造 法那样的高密度并且有效地使结晶颗粒微细化。
[0017] 基于这样的认知，本发明的派射革巴以5wtppm~lOOOOwtppm含有Cu，剩余部分由 In构成，相对密度为99 %以上，并且，平均结晶粒径为3000 μ m以下。
[0018] 此处，本发明的溅射靶的平均结晶粒径优选为IOym~1000 μπι，更优选为 10 μ m~500 μ m，进一步优选为10 μ m~300 μ m。
[0019] 另外，此处，该派射祀优选氧浓度为20wtppm以下。
[0020] 此外，在本发明的派射革El中，还可以进一步以合计IOOwtppm以下含有选自S、Cd、 Zn、Se、Mg、Ca、Sn的至少一种，另外，优选具有圆筒型的形状。
[0021] 另外，本发明的溅射靶的制造方法，例如通过熔解铸造法或热喷镀法等，使以 5wtppm~lOOOOwtppm含有Cu并且剩余部分由In构成的派射祀原材料接合于支承基材的 表面而形成，之后，对于所述溅射靶原材料，以10 %~80 %的范围内的厚度减少率实施该 溅射靶原材料的厚度方向的塑性加工。
[0022] 在该制造方法中，所述派射革El原材料还可以进一步以合计IOOwtppm以下含有选 自S、Cd、Zn、Se、Mg、Ca、Sn的至少一种。另外，该制造方法优选将所述支承基材作为圆筒形 状的背衬管，用于圆筒型溅射靶的制造。
[0023] 而且，所述溅射靶原材料优选通过使用了熔融金属的铸造而形成，在这种情况下， 优选在铸造时进行熔融金属的搅拌、摇动，另外，优选在氮或Ar气氛下进行铸造。
[0024] 发明效果
[0025] 根据本发明的溅射靶，由于相对密度为99%以上，并且，平均结晶粒径为3000 μπι 以下，所以可有效地消除溅射时的电弧放电产生的隐患，进行稳定的溅射，另外，由此能使 成膜后的基板的膜厚充分均匀。
[0026] 另外，根据本发明的溅射靶的制造方法，能制造如上所述的密度高并且平均结晶 粒径小的溅射靶。
【附图说明】
[0027] 图1是表示圆筒型溅射靶的概念图。
[0028] 图2是表示对铸造出的溅射靶原材料实施的塑性加工的示意主视图。
【具体实施方式】
[0029] 以下，就本发明的实施方式进行详细说明。
[0030] 本发明的溅射靶例如是具有接合于圆盘状的背板表面上的平型或接合于圆筒状 的背衬管的外表面上的圆筒型等的所需形状，并提供给面向基板上的薄膜形成的溅射的溅 射革G，其以5wtppm~lOOOOwtppm含有Cu，剩余部分由In构成，相对密度为99%以上，并且 平均结晶粒径为3000 μm以下。
[0031] 此外，在采用如图1所例示的圆筒型溅射靶100,能在使其形成于圆筒状的背衬管 101的外周侧时，能提供给上述的旋转型溅射，并能有效利用靶表面。
[0032] 此处，通过对主要由铟构成的该派射革巴，使其以5wtppm~lOOOOwtppm的范围含 有铜，从而可以使实施后述那样的塑性加工后的平均结晶粒径充分减小至例如3000 μπι以 下。
[0033] 由于当铜的含量少时，由此导致难以获得结晶颗粒的微细化效果，因此为了有 效地使结晶颗粒为微细颗粒，使铜的含量为5wtppm以上。另一方面，在铜的含量过多 的情况下，Cu和In的化合物增多，可能会增加电弧放电。因此，铜的含量的上限值设为 lOOOOwtppm。铜的含量的优选范围为25~5000wtppm，特别优选为50~lOOOwtppm，最优 选为 100 ~500wtppm。
[0034] 由于当铟中含有许多其它杂质时，使用其构成的溅射靶制成的太阳能电池的转换 效率降低，因此优选铟中几乎不含有其它杂质，但是在本发明的溅射靶中，也可以进一步以 合计IOOwtppm以下含有选自S、Cd、Zn、Se、Mg、Ca、Sn的至少一种杂质。只要这样的杂质 为IOOw