銦制圓筒型濺射靶及其制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及銦制圓筒型濺射靶及其制造方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 銦作為Cu - In - Ga - Se系（CIGS系）薄膜太陽能電池的光吸收層形成用的濺 射靶材料來使用。
[0003] 銦制濺射靶主要通過熔解鑄造法進(jìn)行制造，且也已知有若干個(gè)與其相關(guān)的文獻(xiàn)。 例如，日本特公昭63-44820號(hào)（專利文獻(xiàn)1)中記載有如下的平板型濺射靶的制造方法，在 支承板上形成銦薄膜之后，將銦澆鑄于該薄膜上而使之與支承板形成為一體。
[0004] 另一方面，近年來，因靶材的利用效率高，所以使用圓筒型濺射靶來取代平板型濺 射靶正在發(fā)展。圓筒型濺射靶是在作為芯材的支承管（BT)的周圍固定靶材而成，其可一邊 旋轉(zhuǎn)一邊濺射。因此，靶材的整個(gè)表面成為剝蝕區(qū)域，且被均勻地濺射，所以可獲得靶材的 高利用效率。
[0005] 即使作為圓筒型濺射靶的制造方法，熔解鑄造法也為主流。例如在美國(guó)專利申請(qǐng) 公開第2003/0089482號(hào)說明書（專利文獻(xiàn)2)中記載有如下這樣的工藝。以熔點(diǎn)為900K 以上的第一材料形成內(nèi)管（靶支架），接著，以包圍該內(nèi)管的方式同軸狀地配置圓筒狀的模 具，并將熔點(diǎn)為800K以下的第二材料以熔融狀態(tài)澆注至模具和內(nèi)管的間隙。當(dāng)冷卻固化后 去除模具時(shí)，可獲得由第二材料形成的外管（靶）。
[0006] 另外，也已知有為了提高兩者的粘接力而在支承管（BT)和靶材之間配置結(jié)合層。 例如在日本特表2008-523251號(hào)公報(bào)（專利文獻(xiàn)3)中記載有下述內(nèi)容：在具備支持管和配 置于該支持管的外周面上的至少一個(gè)靶管的管狀靶中，將具有導(dǎo)電性且具有大于90%的濕 潤(rùn)度的結(jié)合層配置于靶管與支持管之間。
[0007] 現(xiàn)有技術(shù)文獻(xiàn)
[0008] 專利文獻(xiàn)
[0009] 專利文獻(xiàn)1 :日本特公昭63-44820號(hào)公報(bào)
[0010] 專利文獻(xiàn)2 :美國(guó)專利申請(qǐng)公開第2003/0089482號(hào)說明書
[0011] 專利文獻(xiàn)3 :日本特表2008-523251號(hào)公報(bào)

【發(fā)明內(nèi)容】

[0012] 發(fā)明所要解決的問題
[0013] 這樣，圓筒型濺射靶是有前景的技術(shù)，但現(xiàn)狀是，針對(duì)銦制圓筒型濺射靶的研宄并 不充分。例如，在使用熔解鑄造法制造銦制圓筒型濺射靶時(shí)，難以使冷卻時(shí)的凝固速度恒 定，尤其是在革G的圓筒長(zhǎng)度超過Im的情況下，在長(zhǎng)度方向（換言之為圓筒的高度方向）會(huì) 成為不均勻的組織，存在成膜基板的膜厚變得不均勻的問題。另外，晶粒的粗大化也成為膜 厚均勻性的妨礙。另外，還有成膜速率不夠快的問題。
[0014] 本發(fā)明是鑒于上述情況而完成的，其技術(shù)問題在于，提供一種膜厚分布良好的銦 制圓筒型濺射靶及其制造方法。
[0015] 用于解決問題的方案
[0016] 本發(fā)明人為了解決上述問題而進(jìn)行努力研宄，發(fā)現(xiàn)在銦制圓筒型濺射靶中，通過 使靶材的晶粒徑微細(xì)化且對(duì)靶長(zhǎng)度方向賦予高的均勻性，可獲得膜厚分布良好的濺射特 性。
[0017] 在現(xiàn)有的熔解鑄造法中，晶粒徑的微細(xì)化有極限，另外，冷卻速度也容易根據(jù)部位 而產(chǎn)生不均，因此，不能獲得這種微細(xì)且均勻的組織。但是，本發(fā)明人發(fā)現(xiàn)通過在規(guī)定條件 下對(duì)銦制圓筒型濺射靶進(jìn)行塑性加工而能實(shí)現(xiàn)此目的。
[0018] 本發(fā)明以上述見解為基礎(chǔ)而創(chuàng)立，在一個(gè)方面中是一種銦制圓筒型靶，被濺射的 整個(gè)表面的平均晶粒徑為1?20mm。
[0019] 在本發(fā)明所涉及的銦制圓筒型靶的一個(gè)實(shí)施方式中，在被濺射的表面擁有具有直 線狀晶界的晶粒，該直線狀晶界在形成晶粒的晶界的相鄰角彼此用直線連結(jié)時(shí)所形成的線 段的向垂線方向的突出低于〇. 1mm，且存在50 μ??以上的直線區(qū)域。
[0020] 在本發(fā)明所涉及的銦制圓筒型靶的另一個(gè)實(shí)施方式中，所述直線狀晶界的至少一 部分為重合晶界。
[0021] 在本發(fā)明所涉及的銦制圓筒型靶的又一個(gè)實(shí)施方式中，重合晶界的Σ值為7。
[0022] 在本發(fā)明所涉及的銦制圓筒型靶的又一個(gè)實(shí)施方式中，具有所述直線狀晶界的晶 粒的面積比率為5%以上。
[0023] 在本發(fā)明所涉及的銦制圓筒型靶的又一個(gè)實(shí)施方式中，被濺射的整個(gè)表面的平均 晶粒徑的標(biāo)準(zhǔn)偏差為6mm以下。
[0024] 在本發(fā)明所涉及的銦制圓筒型靶的又一個(gè)實(shí)施方式中，長(zhǎng)度方向中央部、一端部 及另一端部的3處的平均晶粒徑的標(biāo)準(zhǔn)偏差為0. 9mm以下。
[0025] 在本發(fā)明所涉及的銦制圓筒型靶的又一個(gè)實(shí)施方式中，對(duì)長(zhǎng)度方向中央、一端部 及另一端部，在圓周方向每旋轉(zhuǎn)90°的部位分別測(cè)定的平均晶粒徑的標(biāo)準(zhǔn)偏差均為6_以 下。
[0026] 本發(fā)明在另一方面中是一種銦制圓筒型靶的制造方法，其包含：鑄造與支承管一 體化的銦制圓筒型靶半成品的工序、以及遍及該半成品的整個(gè)長(zhǎng)度方向沿徑向?qū)嵤┛傑埧s 率10%以上的塑性加工的工序。
[0027] 在本發(fā)明所涉及的銦制圓筒型靶的制造方法的一個(gè)實(shí)施方式中，總軋縮率為50% 以下。
[0028] 在本發(fā)明所涉及的銦制圓筒型靶的制造方法的另一個(gè)實(shí)施方式中，包含：以所述 銦制圓筒型靶半成品的圓周方向上的軋縮率的標(biāo)準(zhǔn)偏差為5以下的方式實(shí)施塑性加工。
[0029] 在本發(fā)明所涉及的銦制圓筒型靶的制造方法的又一個(gè)實(shí)施方式中，所述塑性加工 通過選自由軋壓、擠壓及沖壓組成的組中的任一種以上的手段來進(jìn)行。
[0030] 在本發(fā)明所涉及的銦制圓筒型靶的制造方法的又一個(gè)實(shí)施方式中，以在支承管內(nèi) 插通芯棒的狀態(tài)進(jìn)行所述塑性加工。
[0031] 發(fā)明效果
[0032] 根據(jù)本發(fā)明，能提供濺射時(shí)面內(nèi)的膜厚分布良好的銦制圓筒型濺射靶。
【附圖說明】
[0033] 圖1是表示對(duì)于由現(xiàn)有鑄造法制得的靶（a)和本發(fā)明所涉及的靶（b)通過蝕刻而 使被濺射的表面易于觀察并以數(shù)碼相機(jī)拍攝時(shí)的結(jié)晶組織的例子。
[0034] 圖2是在晶粒內(nèi)存在直線狀晶界的情況下的結(jié)晶組織的示意圖。
[0035] 圖3是表示塑性加工的方法的一例的示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0036] (1.晶粒徑及其標(biāo)準(zhǔn)偏差）
[0037] 本發(fā)明所涉及的銦制圓筒型濺射靶具有被濺射的整個(gè)表面的平均結(jié)晶粒徑為 20mm以下的特征。由此，對(duì)整個(gè)祀的結(jié)晶組織能確保高的均勻性。平均晶粒徑優(yōu)選為18mm 以下，更優(yōu)選為15mm以下。在通過利用熔解鑄造在圓筒型的支承管（BT)的外表面固定作為 靶材的銦的方法制造銦制圓筒型濺射靶的情況下，雖然冷卻速度越快則晶粒徑越微細(xì)化， 但微細(xì)化存在極限。另外，難以將整體均勻地冷卻，在冷卻不充分的部位會(huì)產(chǎn)生粗大粒，作 為整體為不均勻的組織。但是，在本發(fā)明中，通過利用下述的方法實(shí)施塑性加工，從而成功 制造出具有更微細(xì)的晶粒及高的均勻性的銦制圓筒型濺射靶。
[0038] 但是，雖然只要晶粒徑變小，則整體的均勻性提高，膜厚均勻性、濺射的穩(wěn)定性提 高，但若為某一定以下的粒徑，則即使粒徑進(jìn)一步減小，也會(huì)降低由此產(chǎn)生的膜厚均勻性及 濺射穩(wěn)定性的增大效果。另外，制作成極小的結(jié)晶組織較費(fèi)時(shí)，且成本提高。因此，被濺射 的整個(gè)表面的平均晶粒徑優(yōu)選為Imm以上，更優(yōu)選為I. 5mm以上。
[0039] 在本發(fā)明所涉及的銦制圓筒型濺射靶中，被濺射的表面的平均晶粒徑通過以下方 法進(jìn)行測(cè)定。在用酸輕微蝕刻靶表面，使結(jié)晶晶界易于觀察之后，將靶表面的長(zhǎng)度方向中央 部的任意IOOmmX IOOmm的范圍、革E表面的長(zhǎng)度方向一端部（端部A)的任意IOOmmX IOOmm 的范圍及靶表面的長(zhǎng)度方向的另一端部（端部B)的任意100_X IOOmm的范圍分別作為一 個(gè)測(cè)定對(duì)象區(qū)域，通過目視對(duì)各區(qū)域內(nèi)的晶粒的個(gè)數(shù)（N)進(jìn)行計(jì)數(shù)?？鐓^(qū)域的分界存在的 晶粒作為〇. 5個(gè)來處理。另外，位于四角時(shí)視為0. 25個(gè)來處理。
[0040] 整個(gè)表面的平均晶粒徑能通過對(duì)以下所記載的合計(jì)12個(gè)區(qū)域進(jìn)行測(cè)定而求出。 在長(zhǎng)度方向中央部、一端部、另一端部，在使測(cè)定對(duì)象區(qū)域在圓周方向每旋轉(zhuǎn)90°的位置 (即對(duì)各部位分別測(cè)定4處）進(jìn)行測(cè)定。長(zhǎng)度方向中央部是指將長(zhǎng)度方向的一端設(shè)為0%的 長(zhǎng)度、且另一端設(shè)為100%的長(zhǎng)度時(shí)，處于40?60%的長(zhǎng)度范圍的區(qū)域。同樣，一端部（端 部A)是指處于0?20%的長(zhǎng)度范圍的區(qū)域，另一端部（端部B)是指處于80?100%的長(zhǎng) 度范圍的區(qū)域。
[0041] 通過將測(cè)定對(duì)象區(qū)域的面積（S = IOOOOmm2)除以晶粒的個(gè)數(shù)（N)而算出各區(qū)域 中的晶粒的平均面積（s)。將晶粒假設(shè)為球而利用下式算出平均晶粒徑（A)。
[0042] A = 2 (s/ π )1/2
[0043] 由此求出各區(qū)域內(nèi)的平均晶粒徑，因此，本發(fā)明中將這12個(gè)區(qū)域的平均晶粒徑的 平均值定義為被濺射的整個(gè)表面的平均晶粒徑。
[0044]另外，如果將這12個(gè)區(qū)域的平均晶粒徑的標(biāo)準(zhǔn)偏差定義為被濺射的整個(gè)表面的 標(biāo)準(zhǔn)偏差，則在本發(fā)明所涉及的銦制圓筒型濺射靶的一個(gè)實(shí)施方式中，能使該整個(gè)表面的 標(biāo)準(zhǔn)偏差為6mm以下。另外，能使該整個(gè)表面的標(biāo)準(zhǔn)偏差優(yōu)選為3mm以下，更優(yōu)選為Imm以 下，典型而言為〇· 1?5mm〇
[0045] 此外，圖2表示在晶粒內(nèi)存在直線狀晶界的情況下的結(jié)晶組織的示意圖。如下