(57)【要約】【課題】Ga濃度が20〜60at%であるCu-Ga合金焼結体であって、相対密度が97％以上、平均粒径が5〜30μm、金属不純物の含有量が10ppm未満であること特徴とするCu-Ga合金焼結体スパッタリングターゲット。原料中の金属不純物濃度を少なくすると共に、粉末法での製造プロセス中の金属不純物構成材からの混入を防止する。高密度であって、金属不純物濃度が低いCu-Gaターゲット及びその低コスト製造方法を提供する。【特許請求の範囲】
【請求項１】
Ga濃度が20〜60at%であるCu-Ga合金焼結体であって、相対密度が97％以上、平均粒径が5〜30μm、金属不純物の含有量が10ppm未満であること特徴とするCu-Ga合金焼結体スパッタリングターゲット。
【請求項２】
金属不純物が遷移金属であることを特徴とする請求項１に記載のCu-Ga合金焼結体スパッタリングターゲット。
【請求項３】
金属不純物がFe, Cr, Ni, Co, Mnから選択された１以上の元素であることを特徴とする請求項１〜２のいずれか一項に記載のCu-Ga合金焼結体スパッタリングターゲット。
【請求項４】
金属不純物が重金属であることを特徴とする請求項１に記載のCu-Ga合金焼結体スパッタリングターゲット。
【請求項５】
金属不純物がPb, Bi, Cdから選択された１以上の元素であることを特徴とする請求項１、２、４のいずれか一項に記載のCu-Ga合金結体スパッタリングターゲット。
【請求項６】
金属不純物が軽金属であることを特徴とする請求項１に記載のCu-Ga合金焼結体スパッタリングターゲット。
【請求項７】
金属不純物がSi, Alから選択された1以上の元素であることを特徴とする請求項１又は６のいずれか一項に記載のCu-Ga合金焼結体スパッタリングターゲット。
【請求項８】
Cu-Ga合金が単一組成からなることを特徴とする請求項１〜７のいずれかに記載のCu-Ga合金焼結体スパッタリングターゲット。
【請求項９】
Cu-Ga合金のX線回折による主ピーク以外のピーク強度が、主ピーク強度に対して5％以下であることを特徴とする請求項１〜８のいずれか一項に記載のCu-Ga合金焼結体スパッタリングターゲット。
【請求項１０】
Cu及びGa原料を溶解、冷却後、粉砕した混合原料粉をホットプレス法により、請求項１〜９のいずれか一項に記載のCu-Ga系合金焼結体スパッタリングターゲットを製造する方法であって、ホットプレス時の保持温度が混合原料粉の融点より50〜200℃低温であり、保持時間が1〜3時間であり、冷却速度が5℃/min以上であり、混合原料粉への加圧圧力が、30〜40MPaであることを特徴とするCu-Ga系合金焼結体スパッタリングターゲットの製造方法。
【請求項１１】
Cu及びGa原料の溶解、冷却後の粉砕を水アトマイズ法で行うことを特徴とする請求項１０に記載のCu-Ga系合金焼結体スパッタリングターゲットの製造方法。
【請求項１２】
請求項１〜９のいずれかに一項に記載のCu-Ga合金焼結体スパッタリングターゲットを用いて基板上に形成されたCu-Ga系合金膜からなる光吸収層。
【請求項１３】
請求項１２に記載の光吸収層を用いたCIGS系太陽電池。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は薄膜太陽電池層の光吸収層であるCu-In-Ga-Se（以下、CIGSと記載する）四元系合金薄膜を形成する時に使用されるCu-Ga合金スパッタリングターゲッ及びその製造方法並びにCu-Ga系合金膜からなる光吸収層及び同光吸収層を用いたCIGS系太陽電池に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、薄膜系太陽電池として高効率であるCIGS系太陽電池の量産が進展してきており、その光吸収層製造方法としては、蒸着法とセレン化法が知られている。蒸着法で製造された太陽電池は高変換効率の利点はあるが、低成膜速度、高コスト、低生産性の欠点があり、セレン化法の方が産業的大量生産には適している。【０００３】
セレン化法の概要プロセスは以下の通りである。まず、ソーダライムガラス基板上にモリブデン電極層を形成し、その上にCu-Ga層とIn層をスパッタ成膜後、水素化セレンガス中の高温処理により、CIGS層を形成する。このセレン化法によるCIGS層形成プロセス中のCu-Ga層のスパッタ成膜時にCu-Gaターゲットが使用される。【０００４】
CIGS系太陽電池の変換効率には、各種の製造条件や構成材料の特性等が影響を与えるが、CIGS膜特性も大きな影響を与える。Cu-Ga膜に金属不純物が含まれていると、その膜をセレン化して作製されたCIGS膜のエネルギー準位中に深い準位を形成して、太陽光照射によって生成した電子−ホール対をトラップする作用をするために、CIGS系太陽電池の変換効率を低下させてしまう。従って、この様な金属不純物濃度は、極力低減させることが必要である。【０００５】
Cu-Gaターゲットの製造方法としては、溶解法と粉末法がある。一般的には、溶解法で製造されたCu-Gaターゲットは、不純物汚染が比較的少ないとされているが、欠点も多い。例えば、冷却速度を大きくできないので組成偏析が大きく、スパッタ法によって作製される膜の組成が、次第に変化してきてしまう。
また、溶湯冷却時の最終段階で引け巣が発生し易く、引け巣周辺部分は特性も悪く、所定形状への加工の都合等から使用できないため歩留まりが悪い。
更に、高Ga濃度になるほど脆性が増加して割れ易くなり、ターゲットへの加工中やスパッタ時に割れや欠けが発生し易く、これも歩留まり低下によるコストアップの原因となる。従って、溶解法によるCu-Gaターゲットの製造は、コストや特性の点で適切でない【０００６】
溶解法によるCu-Gaターゲットに関する先行文献（特許文献１）には、組成偏析が観察されなかった旨の記載はあるが、分析結果等は一切示されていない。また、脆性がなく、割れもなかった旨の記載があるが、加工条件やスパッタ条件の記載が全くなく、その内容は不明確である。
更に、実施例ではGa濃度範囲の上限が30重量％までの結果しかなく、これ以上のGa高濃度領域での脆性や割れを含めて、特性に関する記述は全くない。また、不純物濃度については酸素についての記載があるのみで、金属不純物についての記載は全くない。【０００７】
一方、粉末法で作製されたターゲットは、一般的には焼結密度が低く、不純物濃度が高い等の問題があった。Cu-Gaターゲットに関する特許文献２では、焼結体ターゲットが記載されているが、これはターゲットを切削する際に割れや欠損が発生し易いという脆性に関する従来技術の説明があり、これを解決しようとして、二種類の粉末を製造し、これを混合して焼結したとしている。
そして、二種類の粉末の、一方はGa含有量を高くした粉末で、他方はGa含有量を少なくした粉末であり、粒界相で包囲した二相共存組織にするというものである。【０００８】
この工程は、二種類の粉末を製造するものであるから、工程が複雑であり、またそれぞれの粉末は、硬さ等の物性値や組織が異なるので、単に混合焼結するだけでは均一な焼結体にすることは難しく、相対密度の向上は期待できない。
密度が低くなるターゲットは、当然ながら異常放電やパーティクル発生があり、スパッタ膜表面にパーティクル等の異形物があると、その後のCIGS膜特性にも悪影響を与え、最終的にはCIGS太陽電池の変換効率の大きな低下を招く虞が多分にある。また、焼結体密度や金属不純物濃度については全く記載がない。【０００９】
特許文献３には、光記録媒体の記録層の材料の１つとして、CuGa2を例示した上で、AuZn記録層をスパッタ法で積層した旨の記載がある。しかし、CuGa2をスパッタした旨の記載は無く、単にCuGa2のスパッタを示唆したに過ぎない。
特許文献４には、光記録媒体の記録層の材料の１つとして、CuGa2を例示した上で、AuSn記録層をスパッタ法で積層した旨の記載がある。CuGa2をスパッタした旨の記載は無く、単にCuGa2のスパッタを示唆したに過ぎない。【００１０】
特許文献５には、Gaを100ppm以上10重量％未満で含み、1から20μmの平均結晶粒度を持ち、ターゲット全体の結晶粒度均一性が15％未満の標準偏差を有する銅合金ターゲットが請求項２９に記されている。Ga濃度が低く、鍛造・圧延によって作られたターゲットが所定の集合組織を有するようにすることを目的としている。
特許文献６には、Gaを含む添加元素が0.1〜20.0at%の固溶限の範囲で添加された銅合金がクレームされている。しかし、実施例で示されているのはCu-Mn合金だけであり、ターゲットの製法については、具体的に記されていないが、溶解法で作られたものと考えられる。用途は表示装置用である。【００１１】
特許文献７には、粉末の原料成分を冷間静水圧圧縮して作られた銅合金ターゲットであり、実施例３にインジウム粉末とCu-Ga合金粉末からなる混合物を原料とするターゲットの製法が記されている。本願発明と比べ、焼結を行っておらず、組成も異なり、関連する要素は無い。
特許文献８には、Gaを1〜20at%含有したCu合金記録層用スパッタリングターゲットの記載があるが、実施例に記されているのは、CuにZn又はMnを添加した材料をアーク溶解炉で溶製し、インゴットとして得るものであって、Gaを添加した銅合金ターゲットに関する具体的な記載は何も無い。【００１２】
特許文献９には、CIGS型薄膜太陽電池製造に用いる為の10、20、30重量％のGaのCuGa合金ターゲットの使用例が実施例に記載されているが、CuGa合金ターゲット自体の製法については、何ら記載がない。また、ターゲットの諸特性についても同様に記載がない。
特許文献１０には、25〜67at%のGaを含むCuGa合金ターゲットを鍛造急冷法で製造する方法が記載されている。本願発明と同じ薄膜太陽電池用途であるが、鍛造特有の欠点を有しており、本願発明で解決された課題が依然として残っている。【００１３】
特許文献１１には、20〜96重量%のGaを含有するCuGa合金ターゲットが規定され、実施例でGa25,Cu75重量％が、特に有効と記載されている。しかしながら、CuGa合金ターゲット自体の製法については、何ら記載がなく、ターゲットの諸特性についても同様に記載がない。上記いずれの特許文献にも、本願発明の課題及びそれを解決手段に対して、参考となる技術の開示を見出すことができなかった。【００１４】
【特許文献１】特開２０００−７３１６３号公報
【特許文献２】特開２００８−１３８２３２号公報
【特許文献３】特開昭６３−３７８３４号公報
【特許文献４】特開昭６２−３７９５３３号公報
【特許文献５】特表２００５−５３３１８７号公報
【特許文献６】国際公開ＷＯ２００６−０２５３４７号公報
【特許文献７】国際公開ＷＯ２００７−１３７８２４号公報
【特許文献８】国際公開ＷＯ２００７−００４３４４号公報
【特許文献９】特開平１０−１３５４９８号公報
【特許文献１０】中華人民共和国特開１７１９６２６号公報
【特許文献１１】特開平１１−２６０７２４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１５】
本発明は上記状況に鑑み、高密度であって、金属不純物濃度が低いCu-Gaターゲット及びそれを歩留まり良く、低コストで作製できる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】
【００１６】
上記課題の解決のため、本発明者らは鋭意研究を行った結果、Cu-Gaターゲットの混入して来る金属不純物はその種類によって、混入工程が異なることを見出した。そして、原料中の金属不純物濃度を低くすると共に、Cu-Gaターゲット製造プロセス中の金属不純物混入源とその混入メカニズムを明らかにして、各原因別に不純物混入防止策を施すことによって、各種金属不純物濃度を低減できることを見出し、本発明を完成させた。【００１７】
上記の知見から、本発明は
１）Ga濃度が20〜60at%であるCu-Ga合金焼結体であって、相対密度が97％以上、平均粒径が5〜30μm、金属不純物の含有量が10ppm未満であること特徴とするCu-Ga合金焼結体スパッタリングターゲット
２）金属不純物が遷移金属であることを特徴とする上記１）に記載のCu-Ga合金焼結体スパッタリングターゲット
３）金属不純物がFe, Cr, Ni, Co, Mnから選択された１以上の元素であることを特徴とする上記１）〜２）のいずれか一項に記載のCu-Ga合金焼結体スパッタリングターゲット
４）金属不純物が重金属であることを特徴とする上記１）に記載のCu-Ga合金焼結体スパッタリングターゲット
５）金属不純物がPb, Bi, Cdから選択された１以上の元素であることを特徴とする上記１）、２）、４）のいずれか一項に記載のCu-Ga合金結体スパッタリングターゲット
６）金属不純物が軽金属であることを特徴とする上記１）に記載のCu-Ga合金焼結体スパッタリングターゲット
７）金属不純物がSi, Alから選択された1以上の元素であることを特徴とする請求項１又は６のいずれか一項に記載のCu-Ga合金焼結体スパッタリングターゲット
８）Cu-Ga合金が単一組成からなることを特徴とする上記１）〜７）のいずれかに記載のCu-Ga合金焼結体スパッタリングターゲット
９）Cu-Ga合金のX線回折による主ピーク以外のピーク強度が、主ピーク強度に対して5％以下であることを特徴とする上記１）〜８）のいずれか一項に記載のCu-Ga合金焼結体スパッタリングターゲット、を提供する。【００１８】
また、本発明は、
１０）Cu及びGa原料を溶解、冷却後、粉砕した混合原料粉をホットプレス法により、上記１）〜９）のいずれか一項に記載のCu-Ga系合金焼結体スパッタリングターゲットを製造する方法であって、ホットプレス時の保持温度が混合原料粉の融点より50〜200℃低温であり、保持時間が1〜3時間であり、冷却速度が5℃/min以上であり、混合原料粉への加圧圧力が、30〜40MPaであることを特徴とするCu-Ga系合金焼結体スパッタリングターゲットの製造方法
１１）Cu及びGa原料の溶解、冷却後の粉砕を水アトマイズ法で行うことを特徴とする上記１０）に記載のCu-Ga系合金焼結体スパッタリングターゲットの製造方法、を提供する。【００１９】
さらに、本発明は、
１２）上記１）〜９）のいずれかに一項に記載のCu-Ga合金焼結体スパッタリングターゲットを用いて基板上に形成されたCu-Ga系合金膜からなる光吸収層
１３）上記１２）に記載の光吸収層を用いたCIGS系太陽電池、を提供する。
【発明の効果】
【００２０】
本発明によれば、高密度、金属不純物濃度が低い良質のCu-Ga合金焼結体ターゲットを低コストで製造方法でき、このCu-Ga合金焼結体スパッタリングターゲットを用いてCu-Ga系合金膜からなる光吸収層及びCIGS系太陽電池を製造することができるので、CIGS太陽電池の変換効率の低下が抑制されるとともに、低コストのCIGS系太陽電池を作製することができるという優れた効果を有する。
【発明を実施するための形態】
【００２１】
次に、本発明の構成要件の定義、範囲規定の理由や意義、調整方法、測定方法等について記す。
【００２２】
本発明のCu-Ga合金焼結体のGa濃度範囲は20〜60at%とする。これは、実際に製造されるCIGS系太陽電池を作製する際の適切かつ好適なGa濃度範囲であるからである。但し、本発明の技術的思想自体はこの範囲外の組成に対しても適用可能である。
【００２３】
本発明のCu-Ga合金焼結体スパッタリングターゲットの相対密度は97％以上とする。相対密度はターゲットの実際の絶対密度をその組成のターゲットの理論密度で除した値の比であり、相対密度が低いと、スパッタ中の内部空孔の表出時に空孔周辺を起点とするスプラッシュや異常放電による膜へのパーティクル発生や表面凹凸化の進展が早期に進行して、表面突起（ノジュール）を起点とする異常放電等が起き易くなる。従って、少なくとも相対密度は97％以上とすることが必要であり、好ましくは98％以上、より好ましくは99％以上である。
【００２４】
さらに、本願発明のCu-Ga合金焼結体スパッタリングターゲットは、平均結晶粒径を5〜30μmとする。平均粒径はターゲット表面を必要に応じて軽くエッチングをして、粒界を明確にしてからプラニメトリック法で求めることができる。
平均粒径が小さいと高密度化し易く、上記の高密度の特徴を介して、異常放電やパーティクル発生を抑制できる。また、逆に、平均粒径が大きいと、各結晶粒はランダム配向をしているために、結晶面方位によるスパッタ速度の違いから、表面に大きな凹凸が生じ易く、そこを起点とするパーティクル発生が増加する。したがって、平均粒径を小さくすることで、ターゲットの密度を向上させることができると共に、さらにパーティクル発生数を減少させることができる。
【００２５】
上記の様なメカニズムから、ターゲットの平均結晶粒径を5〜30μm程度に小さくすることに大きな利点がある。但し、平均粒径を5μm未満とすることは、製造上追加の工程が必要となるために実用的に劣る。また、平均粒径が30μmを超えると、密度向上の効果が減少し、パーティクル発生数が増加してくるので、30μm以下とすることが望ましい。
平均粒径は、ホットプレス時の保持温度によって調整することができ、より高温にする程粒径は大きくなる。また、さらに30μmを超え、さらに大きい50μm以上とすることも可能であるが、総合的には密度低下になるので、好ましくないと言える。
また、一般的に、溶解法でターゲットを作製する場合は、冷却速度を早くすることが困難なために、大粒径となり易く、粒径を30μm以下とすることはできない。
【００２６】
本願発明のCu-Ga合金焼結体スパッタリングターゲットの、好ましい条件の一つとして、Cu-Ga合金が単一組成からなるCu-Ga合金焼結体スパッタリングターゲットを提供する。
本発明で単一組成の語は、通常の物理的手段等では他の組成の存在を検出できない組成のみで構成されている組成の意味で使用する。また、ミクロ的には他の組成が微量含まれていても、諸特性に悪影響等が認められない場合は、実質的に単一組成と同様な効果を示すのである。
【００２７】
本願発明のCu-Ga合金焼結体スパッタリングターゲットの、好ましい条件の一つとして、Cu-Ga合金のX線回折による主ピーク以外のピーク強度が、主ピーク強度に対して5％以下であるCu-Ga合金焼結体スパッタリングターゲットを提供する。
上記単一性の基準をX線ピーク強度比で規定することができる。主組成のピークと比較して、他組成のピーク強度が５％以下であれば、実質的に単一組成と同様の効果を示す。
【００２８】
ガスアトマイズ又は水アトマイズ法で作製された混合原料粉の組成は、ほぼ均一であり、その混合原料をホットプレスして得られるターゲット組成も均一に近いものとなり得る。なお、ホットプレス冷却中に冷却速度が小さいと、冷却中に異相が析出してしまうことがある。この様な異相は、その量が多いとX線回折ピークで検出することができる。
【００２９】
以下に本発明のターゲットの製造方法、その範囲規定の理由や意義、そのターゲット諸特性へ与える影響等について記す。
【００３０】
Cu及びGa原料を所定の組成比となるように秤量する。最終的に得られるCu-Gaターゲットの金属不純物濃度を10ppm未満とするためには、原料純度は５N以上の高純度品を使用する必要がある。
【００３１】
秤量した原料をカーボン製坩堝に入れ、約0.5 MPa気圧に加圧した加熱炉内で融点より約50〜200℃高温として、混合原料を溶解させる。約1時間以上保持して、溶解原料が充分に混合した後に、加熱を停止して冷却した後に、1次合成原料を取り出す。
【００３２】
この1次合成原料を粉砕して微粉原料を得る。粉砕方法としては、機械的粉砕、ガスアトマイズ、水アトマイズなどがあるが、機械的粉砕の場合は、粉砕メディアや乳鉢の材質を構成する元素の混入が起き易い。特に、シリコンとアルミニウムが不純物として混入し易い。また、ガスアトマイズ法は、比較的不純物混入が少ないとされているが、生産性やコストの点で欠点がある。比較的低コストで大量処理が可能であるために生産性に優れているのが、水アトマイズ法である。
【００３３】
水アトマイズ法の場合、1次合成原料を再度、坩堝内で溶解させて液状となった原料液を滴下させ、その滴下液に約10Mpa程度の高圧水を噴射して、微粉を得る方法である。高圧水噴射後に生成された微粉を受ける炉内壁の材質がステンレス等の場合には、その構成部材元素であるFe、Cr、Ni等の不純物が混入し易いので、対策としては、別材料とする、同様材料の場合であってもより脆くない材料とする、生成原料の進行方向や速度を変えて内壁材との衝突を緩和する等の方法を採ることができる。本発明では最後者の方法を採用した。
【００３４】
得られた微粉はその後、フィルタープレスや乾燥等のプロセスを経るが、その際、乾燥方法が生成原料粉を回転しつつ乾燥させる回転ドラム乾燥方式等の場合は、乾燥装置内壁材質の混入があり得るので、対策としては、静置乾燥とする、材質変更する等の方法を採ることができる。本発明では前者の方法を採用した。
【００３５】
こうして得られたCu-Ga混合微粉原料を所定目開きの篩にかけて、粒度分布を調整してから、ホットプレスを行う。ホットプレス条件は、Ga濃度によって適切条件は異なるが、例えば、Ga濃度が30at%の場合、温度600〜700℃、圧力30〜40MPa程度である。
ホットプレスの冷却速度が小さいと、その間に異相が発生し易いので、冷却速度は5℃/min以上と大きくすることが有効である。
すなわち、このホットプレスの好適な条件として、ホットプレス時の保持温度を混合原料粉の融点より50〜200℃低温とすること、保持時間を1〜3時間とすること、冷却速度を5℃/min以上とすること、混合原料粉への加圧圧力を30〜40MPaとすることが有効である。このホットプレスの条件を適宜選択して、Cu-Ga合金ターゲットの密度向上を図ることが可能である。
【００３６】
上記方法で作製したCu-Ga焼結体の密度はアルキメデス法で、平均粒径は表面エッチング後にプラニメトリック法で、不純物濃度はGDMS分析法で、組成や異組成の有無や程度はX線回折法でそれぞれ求めることができる。
【実施例】
【００３７】
（実施例１）
純度5NのCu原料及びGa原料を組成がGa濃度30at%となるように秤量し、カーボン製坩堝に入れ、0.5Mpaのアルゴンを印加した加熱炉内で、1000℃で溶解させた後、冷却速度5〜10℃/minで冷却してから合成原料を取り出した。【００３８】
次に、この合成原料を水アトマイズ装置のカーボン坩堝に入れ、1000℃で融解させた後に、融解液を滴下しつつ、滴下液に10Mpaの高圧水を噴射して、Cu-Ga混合微粉を得た。混合微粉をフィルタープレス後、120℃で乾燥させて、混合微粉原料を得た。この混合微粉を、5℃/minの昇温速度で室温から650℃まで昇温した後、650℃で2時間保持すると共に35Mpaの圧力を印加した。その後、5℃/minの降温速度で冷却を行ってから焼結体を取り出した。【００３９】
得られたCu-Ga焼結体の相対密度は99.9％、平均粒径は11μm、主相と異相とのX線回折ピーク強度比は0.2、金属不純物はいずれも10ppm未満と良好な結果であった。
以上の結果を表１に示す。【００４０】
【表１】
2011001974.tif 000002
【００４１】
（実施例２〜実施例４）
実施例１と同様な方法で、Ga組成と平均粒径とを変化させたターゲットをそれぞれ作製した。ターゲット特性と金属不純物濃度の結果を表１にまとめて記す。この結果から金属不純物はいずれも10ppm未満と良好な結果であった。【００４２】
（比較例１）
ホットプレス温度を550℃と低温で行った以外は、実施例１と同様条件でターゲットを作製した。ターゲット特性と金属不純物濃度の結果を表１にまとめて記す。金属不純物濃度は10ppm未満であったが、相対密度が95％と低かった。【００４３】
（比較例２〜比較例３）
実施例１のターゲット製造条件の中で、水アトマイズでの粉末作製に代えて、大気雰囲気中で機械的粉砕をすることによって、混合原料粉を作製した。その際、比較例２は1時間、比較例３は30分間の機械的粉砕を行った。ターゲット特性と金属不純物濃度の結果を表1にまとめて記す。この結果から、平均粒径が大きいとともに、金属不純物であるシリコンとアルミニウムの濃度が10ppm以上の高濃度であった。【００４４】
（比較例４〜比較例５）
実施例１と同様な方法で、ターゲットをそれぞれ作製したが、比較例４は水アトマイズ法の高圧水噴射後に生成された微粉を受けるステンレスの内壁材質に高入射角度で衝突する様な水流方向であると共に、乾燥をステンレス内壁材の回転ドラム式の乾燥機を使用した。また、水アトマイズに使用する水を特に通常の実験時に使用しているものとした。比較例５は比較例4の条件と殆ど同じであるが、比較例４の水を新しいものに変更したものを用いた点のみが異なる。ターゲット特性と金属不純物濃度の結果を表1にまとめて記す。この結果から、Fe、Cr、 Niの遷移金属、Pb、Bi、Cdの重金属が10ppm以上の高濃度であった。
【産業上の利用可能性】
【００４５】
本発明によれば、高密度であって、金属不純物濃度が低いCu-Gaターゲット及びその製造方法が提供することができるので、CIGS太陽電池の変換効率低下抑制のため太陽電池の製造用材料として有用である。
【手続補正書】
【提出日】平成22年9月13日(2010.9.13)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
Ga濃度が20〜60at%であるCu-Ga合金焼結体であって、相対密度が97％以上、平均粒径が5〜30μm、金属不純物の含有量が10ppm未満であること特徴とするCu-Ga合金焼結体スパッタリングターゲット。
【請求項２】
金属不純物が遷移金属であることを特徴とする請求項１に記載のCu-Ga合金焼結体スパッタリングターゲット。
【請求項３】
金属不純物がFe, Cr, Ni, Co, Mnから選択された１以上の元素であることを特徴とする請求項１〜２のいずれか一項に記載のCu-Ga合金焼結体スパッタリングターゲット。
【請求項４】
金属不純物が重金属であることを特徴とする請求項１に記載のCu-Ga合金焼結体スパッタリングターゲット。
【請求項５】
金属不純物がPb, Bi, Cdから選択された１以上の元素であることを特徴とする請求項１、２、４のいずれか一項に記載のCu-Ga合金結体スパッタリングターゲット。
【請求項６】
金属不純物が軽金属であることを特徴とする請求項１に記載のCu-Ga合金焼結体スパッタリングターゲット。
【請求項７】
金属不純物がSi, Alから選択された1以上の元素であることを特徴とする請求項１又は６のいずれか一項に記載のCu-Ga合金焼結体スパッタリングターゲット。
【請求項８】
Cu-Ga合金が単一組成からなることを特徴とする請求項１〜７のいずれかに記載のCu-Ga合金焼結体スパッタリングターゲット。
【請求項９】
Cu-Ga合金のX線回折による主ピーク以外のピーク強度が、主ピーク強度に対して5％以下であることを特徴とする請求項１〜８のいずれか一項に記載のCu-Ga合金焼結体スパッタリングターゲット。
【請求項１０】
Cu及びGa原料を溶解、冷却後、粉砕した混合原料粉をホットプレス法によりホットプレスして、請求項１〜９のいずれか一項に記載のCu-Ga系合金焼結体スパッタリングターゲットを製造する方法であって、ホットプレス時の保持温度が混合原料粉の融点より50〜200℃低温であり、保持時間が1〜3時間であり、冷却速度が5℃/min以上であり、混合原料粉への加圧圧力が、30〜40MPaであることを特徴とするCu-Ga系合金焼結体スパッタリングターゲットの製造方法。
【請求項１１】
Cu及びGa原料の溶解、冷却後の粉砕を水アトマイズ法で行うことを特徴とする請求項１０に記載のCu-Ga系合金焼結体スパッタリングターゲットの製造方法。
【請求項１２】
請求項１〜９のいずれかに一項に記載のCu-Ga合金焼結体スパッタリングターゲットを用いて基板上に形成されたCu-Ga系合金膜からなる光吸収層。
【請求項１３】
請求項１２に記載の光吸収層を用いたCIGS系太陽電池。
【国際調査報告】
2011001974.tif 000003
2011001974.tif 000004
2011001974.tif 000005
2011001974.tif 000006