銦靶及其製造方法
2023-07-01 14:05:16 1
專利名稱：銦靶及其製造方法
技術領域：
本發明涉及銦靶及其製造方法。
背景技術：
以往，銦靶是通過在背板上附著銦合金等，然後向模具中澆注銦並進行鑄造來製作的。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、形成氧化物的情況，若這種絕緣性的氧化物存在於銦靶中，則在利用濺射形成薄膜時發生異常放電、在形成的薄膜中產生顆粒等的問題。針對這種問題，專利文獻I中記載不是一次性、而是分數次將規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，然後冷卻，將所得的錠料進行表面研磨， 製作銦靶。並且，由此可以抑制所得的銦靶中產生氧化物。專利文獻I :日本特開2010-24474號公報。
發明內容
如上所述，以往作為抑制濺射時的異常放電和所形成的膜中產生顆粒的方法，重點在於控制銦靶中的氧濃度。這樣，以往對於銦靶中存在的微量的夾雜物，並沒有將其視作問題，未進行將其除去或降低的研究。因此，本發明的課題在於提供可以良好地抑制濺射時的異常放電和所形成的膜中產生顆粒的新型的銦靶及其製造方法。本發明人為解決上述問題進行了深入地研究，發現濺射時異常放電的發生原因在於銦靶中所含的規定粒徑的異物，通過控制該規定粒徑的異物的含量，可以良好地抑制濺射時的異常放電和所形成的膜中產生顆粒。以以上發現為基礎完成的本發明的一個方面是含有1500個/g以下的粒徑為O. 5-20 μ m的夾雜物的銦靶。本發明的銦靶在一個實施方式中，含有500個/g以下的粒徑為O. 5-20 μ m的夾雜物。本發明的銦靶在又一實施方式中，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。本發明的銦靶在另一實施方式中，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。本發明的另一方面是銦的製造方法，其是將銦原料在容器內熔化，經由管路向鑄模供給，在鑄模內進行冷卻來鑄造的銦的製造方法，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。根據本發明，可提供可良好地抑制濺射時的異常放電和所形成的膜中產生顆粒的新型的銦靶及其製造方法。
圖IA是實施例I的#1的SEM/EDX分析中所得的SEM照片。圖IB是實施例I的#1的SEM/EDX分析中所得的元素分布圖。圖2A是實施例I的#2的SEM/EDX分析中所得的SEM照片。圖2B是實施例I的#2的SEM/EDX分析中所得的元素分布圖。圖3A是實施例I的#3的SEM/EDX分析中所得的SEM照片。圖3B是實施例I的#3的SEM/EDX分析中所得的元素分布圖。圖4A是實施例I的#4的SEM/EDX分析中所得的SEM照片。 圖4B是實施例I的#4的SEM/EDX分析中所得的元素分布圖。圖5A是實施例I的#5的SEM/EDX分析中所得的SEM照片。圖5B是實施例I的#5的SEM/EDX分析中所得的元素分布圖。圖6A是實施例I的#6的SEM/EDX分析中所得的SEM照片。圖6B是實施例I的#6的SEM/EDX分析中所得的元素分布圖。圖7A是實施例I的#7的SEM/EDX分析中所得的SEM照片。圖7B是實施例I的#7的SEM/EDX分析中所得的元素分布圖。圖8A是實施例I的#8的SEM/EDX分析中所得的SEM照片。圖8B是實施例I的#8的SEM/EDX分析中所得的元素分布圖。圖9A是實施例I的#9的SEM/EDX分析中所得的SEM照片。圖9B是實施例I的#9的SEM/EDX分析中所得的元素分布圖。圖IOA是實施例I的#10的SEM/EDX分析中所得的SEM照片。圖IOB是實施例I的#10的SEM/EDX分析中所得的元素分布圖。圖IIA是實施例I的膜濾器的SEM/EDX分析中所得的SEM照片。圖IlB是實施例I的膜濾器的SEM/EDX分析中所得的元素分布圖。
具體實施例方式本發明的銦靶含有1500個/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或主要在製造工序中混入的雜質或產物，是指存在於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的異常放電和所形成的膜中產生顆粒等問題，本發明的銦靶如上所述，其粒徑和個數密度受到控制，因此可良好地抑制這類問題的發生。這裡，使夾雜物的粒徑為20 μ m以下，這是由於粒徑超過20 μ m的夾雜物混入的情況少，並且即使混入超過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，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，這是由於粒徑O. 5μ m以下的夾雜物非常小，因此對於異常放電幾乎沒有影響。另外，通過使個數密度為1500個/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選。進一步優選上述夾雜物的密度為500個/g以下，更優選300個/g以下。上述夾雜物的尺寸可通過「液體用光散射式自動顆粒計數器」(九州才 >株式會社製造)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，因此也稱為「液體中顆粒計數器」，是基於JIS B9925的測定(以下也將該測定稱為「液體中顆粒計數器」)。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，進一步用純水稀釋，使其達到500 ml，取出其10 ml，用上述液體中顆粒計數器測定。例如夾雜物的個數為800個/ml時，10 ml中測定有O. I g的樣品，因此夾雜物為8000個/g。應予說明，本發明中，夾雜物的個數並不限於用液體中顆粒計數器進行測定，只要是可以同樣地測定個數即可，也可以採取其他方法進行測定。本發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。按照順序對本發明的銦靶的製造方法的合適的例子進行說明。首先，將原料銦在 規定的容器內熔化。所使用的銦原料若含有雜質，則由該原料製作的太陽能電池的轉換效率降低，基於該原因，期望具有高純度，例如可使用純度99. 99%質量(純度4 N)以上的銦。接著，將熔化的銦原料經由管路向鑄模供給。除原料的純度之外，銦靶中的夾雜物還受到在靶的製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、管路和鑄模的構成材料沒有特別限定，例如可舉出不會汙染銦原料的材料——不鏽鋼等。本發明中使用的容器、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)優選為3 μ m以下，更優選I μ m以下。如上所述，本發明的銦靶的製造方法中，在靶的製造工序中著眼於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，在以往的製造方法中，若繼續使用上述容器、管路和鑄模，則表面粗糙，其表面粗糙度(Ra)增大，產生問題，與此相對，本發明則對其經常地注意，通過使該部位的表面粗糙度(Ra)保持為5 μ m以下，可以持續抑制銦靶中含有粒徑為O. 5-20 μ m的夾雜物。然後，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，將所得銦錠料根據需要冷軋至所需的厚度，進一步根據需要進行酸洗、脫脂和表面切削加工，由此製作銦靶。根據這種製造方法，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，因此銦流過時等情況下，幾乎不會含有作為容器、管路和鑄模內部的構成材料的不鏽鋼中所含的鐵、鉻、鎳等金屬及其氧化物。因此，所製作的銦靶中含有1500個/g以下的粒徑為O. 5-20 μ m的夾雜物。
實施例以下，與比較例一起示出本發明的實施例，這些實施例是為了充分理解本發明及其優點而提供的，並不有意限定發明。實施例I
首先，使用純度4 N的銦作為原料，將該銦原料在容器內、在160°C下熔化，將該熔體經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行凝固，將所得的銦錠料加工成直徑204 _、厚度6 _的圓板狀，製作濺射靶。這裡，對於熔化銦原料的容器、向鑄模供給的管路和鑄模，使用不鏽鋼製、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。實施例2和3
對於熔化銦原料的容器、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 (實施例2)、5 μπι (實施例3)的材料，除此之外按照與實施例I同樣的條件製作銦靶。比較例I和2
對於熔化銦原料的容器、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，除此之外按照與實施例I同樣的條件製作銦靶。(夾雜物和異常放電的測定)
對於實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，然後用超純水稀釋至500 ml。接著取10 ml該稀釋液，用九州U才 >株式會社製造的液體用光散射式自動顆粒計數器(液體中顆粒計數器)測定液體中的夾雜物的個數。將該測定重複3次，計算平均值。進一步將這些實施例和比較例的銦靶用ANELVA製造的SPF-313H濺射裝置、以濺射開始前的腔室內的極限真空度壓力(到達真空度圧力)為IX 10_4 Pa、濺射時的壓力為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，計測目視觀察到的濺射中的異常放電的次數。各測定結果如表I所示。表I
權利要求
1.銦靶，其含有1500個/g以下的粒徑為O.5-20 μ m的夾雜物。
2.權利要求I所述的銦靶，其含有500個/g以下的粒徑為O.5-20 μ m的夾雜物。
3.權利要求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.銦的製造方法，其是將銦原料在容器內熔化，經由管路向鑄模供給，在鑄模內進行冷卻來鑄造的銦的製造方法，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
本發明提供可良好地抑制濺射時的異常放電和所形成的膜中產生顆粒的新型的銦靶及其製造方法。銦靶含有1500個/g以下的粒徑為0.5-20μm的夾雜物。
文檔編號C23C14/34GK102933740SQ20118000272
公開日2013年2月13日 申請日期2011年7月7日 優先權日2011年4月19日
發明者遠藤瑤輔, 坂本勝 申請人:Jx日礦日石金屬株式會社