説明

積層構造体及びその製造方法

【課題】インジウムターゲットへの不純物の混入が良好に抑制された積層構造体及びその製造方法を提供する。
【解決手段】積層構造体は、バッキングプレート、バッキングプレート上に形成されたFe,W,Ta,Te,Nb,Mo,S及びSiから選択された1種類以上の金属で構成された薄膜からなる不純物拡散防止層、及び、不純物拡散防止層上に形成されたインジウムターゲットを備える。

【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は積層構造体及びその製造方法に関し、より詳細にはバッキングプレート及びインジウムターゲットを備えた積層構造体及びその製造方法に関する。
【背景技術】
【0002】
インジウムは、Cu−In−Ga−Se系(CIGS系)薄膜太陽電池の光吸収層形成用のスパッタリングターゲットとして使用されている。
【0003】
従来、インジウムターゲットは、特許文献1に開示されているように、バッキングプレート上にインジウム合金等を付着させた後、金型にインジウムを流し込み鋳造することで作製されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0004】
【特許文献1】特公昭63−44820号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0005】
特許文献1では、バッキングプレート上にニッケル薄膜を数μmの厚さで形成することでバッキングプレート中の不純物がインジウムへ拡散することを防止できる旨の記載がある。しかしながら、実施例ではインジウムターゲット中の不純物濃度が測定されていない。また、本発明者らが特許文献1に記載の実施例を実施したところ、バッキングプレートの構成元素である銅が、ニッケル薄膜を通過してインジウムターゲット内に15ppm含有されてしまっていることが判明した。
また、ボンディング材として、錫等の不純物元素とインジウムとの合金を使用する場合、インジウムターゲットをスパッタ使用後に回収してリサイクルする際、インジウム以外の不純物元素の除去や濃度管理の手間がかかり、製造効率及び製造コストの点で問題がある。
【0006】
そこで、本発明は、インジウムターゲットへの不純物の混入が良好に抑制された積層構造体及びその製造方法を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【0007】
本発明者らは上記課題を解決するために鋭意検討したところ、バッキングプレートとインジウムターゲットとの間に特定の金属で構成された薄膜からなる不純物拡散防止層を形成することで、インジウムターゲットへの不純物の混入が良好に抑制された積層構造体を作製することができ、それによってインジウムターゲットのリサイクル時に不純物の除去や濃度管理の手間及びコストを省くことができることを見出した。
【0008】
以上の知見を基礎として完成した本発明は一側面において、バッキングプレート、バッキングプレート上に形成されたFe,W,Ta,Te,Nb,Mo,S及びSiから選択された1種類以上の金属で構成された薄膜からなる不純物拡散防止層、及び、不純物拡散防止層上に形成されたインジウムターゲットを備えた積層構造体である。
【0009】
本発明に係る積層構造体は一実施形態において、不純物拡散防止層が、Feで構成された薄膜で形成されている。
【0010】
本発明に係る積層構造体は別の一実施形態において、Feで構成された薄膜が無電解めっきで形成されている。
【0011】
本発明に係る積層構造体は更に別の一実施形態において、不純物拡散防止層が、5〜100μmである。
【0012】
本発明に係る積層構造体は更に別の一実施形態において、インジウムターゲット中の銅濃度が5ppm以下、鉄濃度が8ppm以下である。
【0013】
本発明は別の一側面において、バッキングプレートを準備する工程と、バッキングプレート上にFe,W,Ta,Te,Nb,Mo,S及びSiから選択された1種類以上の金属で構成された薄膜からなる不純物拡散防止層を形成する工程と、バッキングプレート上にインジウム原料を溶解鋳造することによりインジウムターゲットを形成する工程とを備えた積層構造体の製造方法である。
【0014】
本発明に係る積層構造体の製造方法は一実施形態において、不純物拡散防止層を、Feで構成された薄膜で形成する。
【0015】
本発明に係る積層構造体の製造方法は別の一実施形態において、Feで構成された薄膜を無電解めっきで形成する。
【発明の効果】
【0016】
本発明によれば、インジウムターゲットへの不純物の混入が良好に抑制された積層構造体及びその製造方法を提供することができる。
【発明を実施するための形態】
【0017】
本発明に係る積層構造体は、バッキングプレート、バッキングプレート上に形成された不純物拡散防止層、及び、不純物拡散防止層上に形成されたインジウムターゲットを備えている。バッキングプレートの形状は特に限定されないが、所定の厚さ及び直径を有する円盤状に形成することができる。バッキングプレートの構成材料は特に限定されないが、例えば銅等の金属材料で形成することができる。不純物拡散防止層は、上述のようにバッキングプレートとインジウムターゲットとの間に形成され、インジウムターゲットへのバッキングプレートからの不純物の拡散を防ぐ機能を有している。不純物拡散防止層の構成材料としては、バッキングプレートの構成材料が拡散し難いものを選択する。このような不純物拡散防止層の構成材料としては、例えば、Fe,W,Ta,Te,Nb,Mo,S及びSi等を用いることができる。また、例えば、バッキングプレートが銅を主要構成材料としている場合、不純物拡散防止層は銅の拡散を良好に抑制する鉄で形成することが好ましい。また、鉄はインジウムへの固溶限が非常に小さいために、インジウムへの溶解による混入がほとんど無い。このため、不純物拡散防止層が鉄製の薄膜であると、不純物拡散防止層の構成材料自体のインジウムターゲットへの拡散も良好に抑制することができる。不純物拡散防止層の厚さは、5〜100μmであるのが好ましい。不純物拡散防止層が5μm未満であると、十分な不純物拡散防止効果が得られない。不純物拡散防止層が100μm超であっても、不純物拡散防止効果は飽和してしまうので、これ以上の厚膜とする必要性が薄い。インジウムターゲットは、不純物拡散防止層が設けられているために、ターゲット中への不純物の混入が良好に抑制されている。具体的には、インジウムターゲット中に不純物として銅及び鉄が含まれている可能性がある場合、銅濃度が5ppm以下、鉄濃度が8ppm以下であるのが好ましく、銅濃度が3ppm以下、鉄濃度が4ppm以下であるのが更に好ましい。また、必要であれば、不純物拡散防止層の他に、バッキングプレートとインジウムターゲットとの間にそれらの接合性を良好にするための薄膜を形成してもよい。
【0018】
次に、本発明に係る積層構造体の製造方法の好適な例を順を追って説明する。まず、所定の厚さを有するバッキングプレートを準備し、このバッキングプレート上に不純物拡散防止層を形成する。不純物拡散防止層の形成方法は特に限定されず、構成材料によって、無電解めっき、スパッタリング、材料の塗布及び乾燥等で形成することができる。不純物拡散防止層を鉄製の薄膜とする場合、この鉄製の薄膜は、簡便で低コストな薄膜形成方法である無電解めっきで形成するのが好ましい。
【0019】
次に、不純物拡散防止層が形成されたバッキングプレート上に円筒状の鋳型を設ける。続いて、原料であるインジウムを溶解し、この鋳型に流し込む。使用する原料インジウムは、不純物が含まれていると、その原料によって作製される太陽電池の変換効率が低下してしまうという理由により高い純度を有していることが望ましく、例えば、純度99.99質量%以上のインジウムを使用することができる。その後、室温まで冷却して、インジウムターゲットを形成する。冷却速度は空気による自然放冷でよい。また、必要であればインジウムターゲットに表面研磨等の表面処理を行っても良い。
【0020】
このようにして得られた積層構造体は、CIGS系薄膜太陽電池用光吸収層のスパッタリングターゲットとして好適に使用することができる。
【実施例】
【0021】
以下に本発明の実施例を比較例と共に示すが、これらの実施例は本発明及びその利点をより良く理解するために提供するものであり、発明が限定されることを意図するものではない。
【0022】
(実施例1)
直径250mm、厚さ5mmの銅製のバッキングプレートを準備した。続いて、鉄濃度2mol/Lの塩化鉄溶液、界面活性剤としてオクチル硫酸ナトリウム(0.5×10-3mol/L)、及び、塩化カルシウム(1.5mol/L)を混合させた溶液をめっき液とし、これを用いて無電解めっきにより、バッキングプレート上に膜厚20μmの鉄製の薄膜(不純物拡散防止層)を形成した。
次に、鉄製の薄膜が形成されたバッキングプレート上の周囲を直径205mm、高さ7mmの円筒状の鋳型で囲い、その内部に160℃で溶解させたインジウム原料(純度5N)を流し込んだ後、室温まで冷却して、円盤状のインジウムターゲット(直径204mm×厚み6mm)を形成することにより、積層構造体を作製した。
【0023】
(実施例2)
鉄製の薄膜の膜厚を100μmとした以外は、実施例1と同様の条件で積層構造体を作製した。
【0024】
(実施例3)
鉄製の薄膜の膜厚を5μmとした以外は、実施例1と同様の条件で積層構造体を作製した。
【0025】
(実施例4)
鉄製の薄膜の膜厚を4μmとした以外は、実施例1と同様の条件で積層構造体を作製した。
【0026】
(実施例5)
鉄製の薄膜の膜厚を120μmとした以外は、実施例1と同様の条件で積層構造体を作製した。
【0027】
(比較例1)
鉄製の薄膜を形成しなかった以外は、実施例1と同様の条件で積層構造体を作製した。
【0028】
(評価)
実施例及び比較例で得られた積層構造体のインジウムターゲットについて、不純物濃度をICP分析法で測定した。
各測定結果を表1に示す。
【0029】
【表1】

【0030】
実施例1〜3では、鉄製の薄膜(不純物拡散防止層)の厚さが5〜100μmであるため、インジウムへの銅及び鉄の拡散が良好に抑制されていることがわかる。
実施例4では、鉄製の薄膜(不純物拡散防止層)の厚さが4μmとやや薄い膜に形成されているため、インジウム中の銅の濃度が実施例3と比較すると多かった。しかしながら、インジウム中の銅濃度は7ppmであるため、銅の拡散が良好に抑制されているといえる。
実施例5では、鉄製の薄膜(不純物拡散防止層)の厚さが120μmとやや厚い膜に形成されているため、インジウム中の鉄の濃度が実施例2と比較すると多かった。しかしながら、インジウム中の銅濃度は1ppm未満であるため、銅の拡散が良好に抑制されているといえる。
比較例1では、鉄製の薄膜(不純物拡散防止層)を形成しておらず、インジウムターゲットへの銅の拡散量が多く、インジウムターゲット中の銅濃度が3000ppmと非常に大きかった。

【特許請求の範囲】
【請求項1】
バッキングプレート、該バッキングプレート上に形成されたFe,W,Ta,Te,Nb,Mo,S及びSiから選択された1種類以上の金属で構成された薄膜からなる不純物拡散防止層、及び、該不純物拡散防止層上に形成されたインジウムターゲットを備えた積層構造体。
【請求項2】
前記不純物拡散防止層が、Feで構成された薄膜で形成されている請求項1に記載の積層構造体。
【請求項3】
前記Feで構成された薄膜が無電解めっきで形成されている請求項2に記載の積層構造体。
【請求項4】
前記不純物拡散防止層が、5〜100μmである請求項1〜3のいずれかに記載の積層構造体。
【請求項5】
前記インジウムターゲット中の銅濃度が5ppm以下、鉄濃度が8ppm以下である請求項1〜4のいずれかに記載の積層構造体。
【請求項6】
バッキングプレートを準備する工程と、
前記バッキングプレート上にFe,W,Ta,Te,Nb,Mo,S及びSiから選択された1種類以上の金属で構成された薄膜からなる不純物拡散防止層を形成する工程と、
前記バッキングプレート上にインジウム原料を溶解鋳造することによりインジウムターゲットを形成する工程と、
を備えた積層構造体の製造方法。
【請求項7】
前記不純物拡散防止層を、Feで構成された薄膜で形成する請求項6に記載の積層構造体の製造方法。
【請求項8】
前記Feで構成された薄膜を無電解めっきで形成する請求項7に記載の積層構造体の製造方法。

【公開番号】特開2012−52174(P2012−52174A)
【公開日】平成24年3月15日(2012.3.15)
【国際特許分類】
【出願番号】特願2010−194547(P2010−194547)
【出願日】平成22年8月31日(2010.8.31)
【特許番号】特許第4872014号(P4872014)
【特許公報発行日】平成24年2月8日(2012.2.8)
【出願人】(502362758)JX日鉱日石金属株式会社 (482)
【Fターム(参考)】