專利名稱：銦靶及其制造方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及銦靶及其制造方法。
背景技術(shù)：
以往，銦靶是通過在背板上附著銦合金等，然后向模具中澆注銦并進(jìn)行鑄造來制作的。這種銦靶的熔化鑄造法中，存在向鑄模供給的銦原料與空氣中的氧反應(yīng)、形成氧化物的情況，若這種絕緣性的氧化物存在于銦靶中，則在利用濺射形成薄膜時(shí)發(fā)生異常放電、在形成的薄膜中產(chǎn)生顆粒等的問題。針對這種問題，專利文獻(xiàn)I中記載不是一次性、而是分?jǐn)?shù)次將規(guī)定量的銦原料向鑄模供給，除去每次生成的熔融液表面的氧化銦，然后冷卻，將所得的錠料進(jìn)行表面研磨， 制作銦靶。并且，由此可以抑制所得的銦靶中產(chǎn)生氧化物。專利文獻(xiàn)I :日本特開2010-24474號(hào)公報(bào)。

發(fā)明內(nèi)容
如上所述，以往作為抑制濺射時(shí)的異常放電和所形成的膜中產(chǎn)生顆粒的方法，重點(diǎn)在于控制銦靶中的氧濃度。這樣，以往對于銦靶中存在的微量的夾雜物，并沒有將其視作問題，未進(jìn)行將其除去或降低的研究。因此，本發(fā)明的課題在于提供可以良好地抑制濺射時(shí)的異常放電和所形成的膜中產(chǎn)生顆粒的新型的銦靶及其制造方法。本發(fā)明人為解決上述問題進(jìn)行了深入地研究，發(fā)現(xiàn)濺射時(shí)異常放電的發(fā)生原因在于銦靶中所含的規(guī)定粒徑的異物，通過控制該規(guī)定粒徑的異物的含量，可以良好地抑制濺射時(shí)的異常放電和所形成的膜中產(chǎn)生顆粒。以以上發(fā)現(xiàn)為基礎(chǔ)完成的本發(fā)明的一個(gè)方面是含有1500個(gè)/g以下的粒徑為O. 5-20 μ m的夾雜物的銦靶。本發(fā)明的銦靶在一個(gè)實(shí)施方式中，含有500個(gè)/g以下的粒徑為O. 5-20 μ m的夾雜物。本發(fā)明的銦靶在又一實(shí)施方式中，上述夾雜物為選自金屬、金屬氧化物、碳、碳化合物、氯化合物中的I種以上。本發(fā)明的銦靶在另一實(shí)施方式中，上述夾雜物為選自Fe、Cr、Ni、Si、Al、Co中的I種以上的金屬或其氧化物。本發(fā)明的另一方面是銦的制造方法，其是將銦原料在容器內(nèi)熔化，經(jīng)由管路向鑄模供給，在鑄模內(nèi)進(jìn)行冷卻來鑄造的銦的制造方法，其中，上述容器、上述管路和上述鑄模中，與上述銦原料接觸的部分的表面粗糙度(Ra)為5 ym以下。根據(jù)本發(fā)明，可提供可良好地抑制濺射時(shí)的異常放電和所形成的膜中產(chǎn)生顆粒的新型的銦靶及其制造方法。


圖IA是實(shí)施例I的#1的SEM/EDX分析中所得的SEM照片。圖IB是實(shí)施例I的#1的SEM/EDX分析中所得的元素分布圖。圖2A是實(shí)施例I的#2的SEM/EDX分析中所得的SEM照片。圖2B是實(shí)施例I的#2的SEM/EDX分析中所得的元素分布圖。圖3A是實(shí)施例I的#3的SEM/EDX分析中所得的SEM照片。圖3B是實(shí)施例I的#3的SEM/EDX分析中所得的元素分布圖。圖4A是實(shí)施例I的#4的SEM/EDX分析中所得的SEM照片。 圖4B是實(shí)施例I的#4的SEM/EDX分析中所得的元素分布圖。圖5A是實(shí)施例I的#5的SEM/EDX分析中所得的SEM照片。圖5B是實(shí)施例I的#5的SEM/EDX分析中所得的元素分布圖。圖6A是實(shí)施例I的#6的SEM/EDX分析中所得的SEM照片。圖6B是實(shí)施例I的#6的SEM/EDX分析中所得的元素分布圖。圖7A是實(shí)施例I的#7的SEM/EDX分析中所得的SEM照片。圖7B是實(shí)施例I的#7的SEM/EDX分析中所得的元素分布圖。圖8A是實(shí)施例I的#8的SEM/EDX分析中所得的SEM照片。圖8B是實(shí)施例I的#8的SEM/EDX分析中所得的元素分布圖。圖9A是實(shí)施例I的#9的SEM/EDX分析中所得的SEM照片。圖9B是實(shí)施例I的#9的SEM/EDX分析中所得的元素分布圖。圖IOA是實(shí)施例I的#10的SEM/EDX分析中所得的SEM照片。圖IOB是實(shí)施例I的#10的SEM/EDX分析中所得的元素分布圖。圖IIA是實(shí)施例I的膜濾器的SEM/EDX分析中所得的SEM照片。圖IlB是實(shí)施例I的膜濾器的SEM/EDX分析中所得的元素分布圖。
具體實(shí)施例方式本發(fā)明的銦靶含有1500個(gè)/g以下的粒徑為O. 5-20 μ m的夾雜物。夾雜物源自銦原料中所含的雜質(zhì)或主要在制造工序中混入的雜質(zhì)或產(chǎn)物，是指存在于銦靶的組織中的固形物。夾雜物例如為選自金屬、金屬氧化物、碳、碳化合物、氯化合物中的I種以上。另外，夾雜物還可以是選自Fe、Cr、Ni、Si、Al、Co中的I種以上的金屬或其氧化物。銦靶中的夾雜物引起濺射時(shí)的異常放電和所形成的膜中產(chǎn)生顆粒等問題，本發(fā)明的銦靶如上所述，其粒徑和個(gè)數(shù)密度受到控制，因此可良好地抑制這類問題的發(fā)生。這里，使夾雜物的粒徑為20 μ m以下，這是由于粒徑超過20 μ m的夾雜物混入的情況少，并且即使混入超過20 μ m的夾雜物，其量也與粒徑20 μ m以下的夾雜物的量相關(guān)，因此，只要考慮20 μ m以下的夾雜物的密度即是足夠的。夾雜物的粒徑為O. 5以上，這是由于粒徑O. 5μ m以下的夾雜物非常小，因此對于異常放電幾乎沒有影響。另外，通過使個(gè)數(shù)密度為1500個(gè)/g以下，可得到可抑制異常放電的效果。另外，上述夾雜物的粒徑越小越優(yōu)選。進(jìn)一步優(yōu)選上述夾雜物的密度為500個(gè)/g以下，更優(yōu)選300個(gè)/g以下。上述夾雜物的尺寸可通過“液體用光散射式自動(dòng)顆粒計(jì)數(shù)器”(九州才 >株式會(huì)社制造)測定得到。該測定法是在液體中分選顆粒的尺寸，測定其顆粒濃度或顆粒數(shù)，因此也稱為“液體中顆粒計(jì)數(shù)器”，是基于JIS B9925的測定(以下也將該測定稱為“液體中顆粒計(jì)數(shù)器”)。具體說明該測定方法，取樣5 g，用200 ml酸緩慢地溶解，使夾雜物不溶解，進(jìn)一步用純水稀釋，使其達(dá)到500 ml，取出其10 ml，用上述液體中顆粒計(jì)數(shù)器測定。例如夾雜物的個(gè)數(shù)為800個(gè)/ml時(shí)，10 ml中測定有O. I g的樣品，因此夾雜物為8000個(gè)/g。應(yīng)予說明，本發(fā)明中，夾雜物的個(gè)數(shù)并不限于用液體中顆粒計(jì)數(shù)器進(jìn)行測定，只要是可以同樣地測定個(gè)數(shù)即可，也可以采取其他方法進(jìn)行測定。本發(fā)明的銦靶例如可適合用作CIGS系薄膜太陽能電池用光吸收層的濺射靶等各種濺射靶。按照順序?qū)Ρ景l(fā)明的銦靶的制造方法的合適的例子進(jìn)行說明。首先，將原料銦在 規(guī)定的容器內(nèi)熔化。所使用的銦原料若含有雜質(zhì)，則由該原料制作的太陽能電池的轉(zhuǎn)換效率降低，基于該原因，期望具有高純度，例如可使用純度99. 99%質(zhì)量(純度4 N)以上的銦。接著，將熔化的銦原料經(jīng)由管路向鑄模供給。除原料的純度之外，銦靶中的夾雜物還受到在靶的制造工序中銦原料所接觸的部位的表面粗糙度(Ra)很大影響。因此，本發(fā)明中，上述容器、管路和鑄模各自使用與銦原料接觸的部分的表面粗糙度(Ra)為5 μ m以下的材料。容器、管路和鑄模的構(gòu)成材料沒有特別限定，例如可舉出不會(huì)污染銦原料的材料——不銹鋼等。本發(fā)明中使用的容器、管路和鑄模的與銦原料相接觸的部分的表面粗糙度(Ra)的值為5 μ m以下，這與該領(lǐng)域中一般使用的材料相比是極小的。這種接觸表面可通過電解拋光加工等獲得。容器、管路和鑄模的與銦原料接觸的部分的表面粗糙度(Ra)優(yōu)選為3 μ m以下，更優(yōu)選I μ m以下。如上所述，本發(fā)明的銦靶的制造方法中，在靶的制造工序中著眼于銦原料所接觸的部位的表面粗糙度(Ra)、特別是容器、管路和鑄模的該部位的表面粗糙度(Ra)。因此，在以往的制造方法中，若繼續(xù)使用上述容器、管路和鑄模，則表面粗糙，其表面粗糙度(Ra)增大，產(chǎn)生問題，與此相對，本發(fā)明則對其經(jīng)常地注意，通過使該部位的表面粗糙度(Ra)保持為5 μ m以下，可以持續(xù)抑制銦靶中含有粒徑為O. 5-20 μ m的夾雜物。然后，冷卻至室溫，形成銦錠料。冷卻速度可以是利用空氣自然放置冷卻。接著，將所得銦錠料根據(jù)需要冷軋至所需的厚度，進(jìn)一步根據(jù)需要進(jìn)行酸洗、脫脂和表面切削加工，由此制作銦靶。根據(jù)這種制造方法，熔化銦原料的容器、向鑄模供給的管路以及鑄模的各自與銦原料接觸的部分的表面粗糙度(Ra)為5 μ m以下，因此銦流過時(shí)等情況下，幾乎不會(huì)含有作為容器、管路和鑄模內(nèi)部的構(gòu)成材料的不銹鋼中所含的鐵、鉻、鎳等金屬及其氧化物。因此，所制作的銦靶中含有1500個(gè)/g以下的粒徑為O. 5-20 μ m的夾雜物。
實(shí)施例以下，與比較例一起示出本發(fā)明的實(shí)施例，這些實(shí)施例是為了充分理解本發(fā)明及其優(yōu)點(diǎn)而提供的，并不有意限定發(fā)明。實(shí)施例I
首先，使用純度4 N的銦作為原料，將該銦原料在容器內(nèi)、在160°C下熔化，將該熔體經(jīng)由管路流入周圍直徑205 _、高7 _的圓柱狀的鑄模中。接著通過自然冷卻進(jìn)行凝固，將所得的銦錠料加工成直徑204 _、厚度6 _的圓板狀，制作濺射靶。這里，對于熔化銦原料的容器、向鑄模供給的管路和鑄模，使用不銹鋼制、且與銦原料接觸的各部分的表面粗糙度(Ra)為3 μ m的材料。實(shí)施例2和3
對于熔化銦原料的容器、向鑄模供給的管路和鑄模，使用與銦原料接觸的各部分的表面粗糙度(Ra)為I μ m (實(shí)施例2)、5 μπι (實(shí)施例3)的材料，除此之外按照與實(shí)施例I同樣的條件制作銦靶。比較例I和2
對于熔化銦原料的容器、向鑄模供給的管路和鑄模，使用與銦原料接觸的各部分的表面粗糙度(Ra)為22 μ (比較例I)、10 μ (比較例2)的材料，除此之外按照與實(shí)施例I同樣的條件制作銦靶。(夾雜物和異常放電的測定)
對于實(shí)施例和比較例中所得的銦靶，各自取5. O g，緩慢地用200 ml鹽酸原液溶解，使夾雜物不溶解，然后用超純水稀釋至500 ml。接著取10 ml該稀釋液，用九州U才 >株式會(huì)社制造的液體用光散射式自動(dòng)顆粒計(jì)數(shù)器(液體中顆粒計(jì)數(shù)器)測定液體中的夾雜物的個(gè)數(shù)。將該測定重復(fù)3次，計(jì)算平均值。進(jìn)一步將這些實(shí)施例和比較例的銦靶用ANELVA制造的SPF-313H濺射裝置、以濺射開始前的腔室內(nèi)的極限真空度壓力(到達(dá)真空度圧力)為IX 10_4 Pa、濺射時(shí)的壓力為O. 5Pa、氬濺射氣體流量為5 SCCM、濺射功率為650 W的條件，濺射30分鐘，計(jì)測目視觀察到的濺射中的異常放電的次數(shù)。各測定結(jié)果如表I所示。表I
權(quán)利要求
1.銦靶，其含有1500個(gè)/g以下的粒徑為O.5-20 μ m的夾雜物。
2.權(quán)利要求I所述的銦靶，其含有500個(gè)/g以下的粒徑為O.5-20 μ m的夾雜物。
3.權(quán)利要求I或2所述的銦靶，其中，上述夾雜物為選自金屬、金屬氧化物、碳、碳化合物、氯化合物中的I種以上。
4.權(quán)利要求3所述的銦靶，其中，上述夾雜物為選自Fe、Cr、Ni、Si、Al、Co中的I種以上的金屬或其氧化物。
5.銦的制造方法，其是將銦原料在容器內(nèi)熔化，經(jīng)由管路向鑄模供給，在鑄模內(nèi)進(jìn)行冷卻來鑄造的銦的制造方法，其中， 上述容器、上述管路和上述鑄模中，與上述銦原料接觸的部分的表面粗糙度(Ra)為5 μ m以下。
全文摘要
本發(fā)明提供可良好地抑制濺射時(shí)的異常放電和所形成的膜中產(chǎn)生顆粒的新型的銦靶及其制造方法。銦靶含有1500個(gè)/g以下的粒徑為0.5-20μm的夾雜物。
文檔編號(hào)C23C14/34GK102933740SQ20118000272
公開日2013年2月13日 申請日期2011年7月7日 優(yōu)先權(quán)日2011年4月19日
發(fā)明者遠(yuǎn)藤瑤輔, 坂本勝 申請人:Jx日礦日石金屬株式會(huì)社