(57)【要約】【課題】アルカリ金属単体を用いずに、Ｉｎスパッタリングターゲットにアルカリ金属を含有させる。【解決手段】水溶性のアルカリ金属化合物とＩｎ粉末とを、Ｉｎスパッタリングターゲット中のアルカリ金属の含有量が０．０１〜５質量％となるようにそれぞれ秤量し、アルカリ金属化合物を水に溶解して得たアルカリ金属化合物の水溶液にＩｎ粉末を投入して撹拌した後、乾燥させることにより、表層にアルカリ金属化合物が付着したＩｎ粉末を得て、Ｉｎ粉末を焼結することを特徴とする。【選択図】なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
アルカリ金属を含有したＩｎスパッタリングターゲットを製造する方法において、
水溶性のアルカリ金属化合物とＩｎ粉末とを、上記Ｉｎスパッタリングターゲット中の上記アルカリ金属の含有量が０．０１〜５質量％となるようにそれぞれ秤量し、
上記アルカリ金属化合物を水に溶解して得たアルカリ金属化合物の水溶液にＩｎ粉末を投入し撹拌した後、乾燥させることにより、表層にアルカリ金属化合物が付着したＩｎ粉末を得て、該Ｉｎ粉末を焼結することを特徴とするＩｎスパッタリングターゲットの製造方法。
【請求項２】
アルカリ金属を含有したＩｎスパッタリングターゲットを製造する方法において、
水溶性のアルカリ金属化合物とＩｎ粉末とを、上記Ｉｎスパッタリングターゲット中の上記アルカリ金属の含有量が０．０１〜５質量％となるようにそれぞれ秤量し、
上記アルカリ金属化合物を水に溶解して得たアルカリ金属化合物の水溶液をＩｎ粉末に噴霧しながら撹拌した後、乾燥させることにより、表層にアルカリ金属化合物が付着したＩｎ粉末を得て、該Ｉｎ粉末を焼結することを特徴とするＩｎスパッタリングターゲットの製造方法。
【請求項３】
上記アルカリ金属は、ナトリウムであることを特徴とする請求項１又は請求項２記載のＩｎスパッタリングターゲットの製造方法。
【請求項４】
上記アルカリ金属化合物は、硫黄を含有する化合物であることを特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれか１項記載のＩｎスパッタリングターゲットの製造方法。
【請求項５】
上記アルカリ金属化合物は、硫酸ナトリウムであることを特徴とする請求項４記載のＩｎスパッタリングターゲットの製造方法。
【請求項６】
上記アルカリ金属化合物は、ラウリル硫酸ナトリウムであることを特徴とする請求項４記載のＩｎスパッタリングターゲットの製造方法。
【請求項７】
アルカリ金属を含有したＩｎスパッタリングターゲットにおいて、
アルカリ金属の凝集相の大きさが２００μｍ未満であることを特徴とするＩｎスパッタリングターゲット。
【請求項８】
上記アルカリ金属は、ナトリウムであることを特徴とする請求項７記載のＩｎスパッタリングターゲット。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、太陽電池の光吸収層を形成する際に使用され、アルカリ金属を含有するＩｎスパッタリングターゲット及びその製造方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年、クリーンエネルギーの一つとして太陽光発電が注目されており、その中でも結晶系Ｓｉが主流となっているが、供給面やコストの問題から、薄膜系太陽電池でも特に変換効率の高いＣＩＧＳ系太陽電池が注目されている。このＣＩＧＳ系太陽電池の構造は、ソーダライムガラス基板の上に裏面電極となるＭｏ電極層を形成し、このＭｏ電極層の上に光吸収層となるＣｕ−Ｉｎ−Ｇａ−Ｓｅ四元系合金膜を形成し、このＣｕ−Ｉｎ−Ｇａ−Ｓｅ四元系合金膜からなる光吸収層の上にバッファ層としてＺｎＳ、ＣｄＳなどが形成され、このバッファ層の上に透明電極が形成された基本構造を有している。
【０００３】
Ｃｕ−Ｉｎ−Ｇａ−Ｓｅ四元系合金膜からなる光吸収層の形成方法としては、蒸着法が知られているが、成膜時間を要してしまうことから、スパッタ法によって形成する方法が提案されている。
【０００４】
このＣｕ−Ｉｎ−Ｇａ−Ｓｅ四元系合金膜をスパッタ法により成膜する方法は、まず、Ｉｎスパッタリングターゲットを使用してスパッタによりＩｎ膜を成膜し、このＩｎ膜の上にＣｕ−Ｇａ二元系合金ターゲットを使用してスパッタすることによりＣｕ−Ｇａ二元系合金膜を成膜し、得られたＩｎ膜及びＣｕ−Ｇａ二元系合金膜からなる積層膜をＳｅ雰囲気中で熱処理してＣｕ−Ｉｎ−Ｇａ−Ｓｅ四元系合金膜を形成する方法が提案されている。
【０００５】
このＣｕ−Ｉｎ−Ｇａ−Ｓｅ薄膜太陽電池を高性能化する方法としては、光吸収層にアルカリ金属を添加する方法がある。特にアルカリ金属としてナトリウム（Ｎａ）が添加されている。
【０００６】
一般に、ソーダ石灰を主成分とするソーダ石灰ガラス等を基板に用いる場合には、基板に含まれるアルカリ金属が光吸収層に拡散するため、意図的にアルカリ金属を添加する必要はない。
【０００７】
一方、耐熱性に優れた無アルカリガラスや低アルカリガラスを基板に用いた場合、あるいはフレキシブル太陽電池を作製する目的で金属基板やプラスチック基板を用いた場合には、基板からのアルカリ金属の拡散が期待できないためにアルカリプリカーサを用いることによって、アルカリ金属を光吸収層に拡散させる必要がある。
【０００８】
この方法は、アルカリプリカーサを形成し、そこから光吸収層にアルカリ金属を拡散させる。この方法では、アルカリプリカーサを設けるために工程数が増えてしまい、産業的にはデメリットである。また、このようにアルカリ金属を光吸収層に拡散させる方法では、膜厚方向にアルカリ金属の濃度勾配が生じ、光吸収層のアルカリ金属濃度を細かく制御することは困難である。このことは太陽電池の高性能化を図る上で好ましくない。
【０００９】
そこで、Ｃｕ−Ｉｎ−Ｇａ−Ｓｅ光吸収層を作製する際に使用する成膜材料、つまりスパッタリングターゲットや蒸着材料にナトリウム等のアルカリ金属を添加すれば、Ｃｕ−Ｉｎ−Ｇａ−Ｓｅ光吸収層にアルカリ金属を添加することができる。
【００１０】
しかしながら、金属ナトリウムは、消防法の第３類に属する物質であり、化学的に極めて活性なため、空気中の酸素と容易に反応し、水とは爆発的に反応する物質である。そのため、保管する場合には油中若しくは不活性雰囲気である必要がある。また、工業的においては比較的に沸点が低いことから沸点以上の高温処理、例えば溶解にて溶解原料として用いると容易に気化するが、気化したナトリウムは反応性に富んでいるため危険であることから、ナトリウムの取扱いは非常に困難である。
【００１１】
これに対して、特許文献１には、光吸収層にナトリウムを添加するために、Ｉｎスパッタリングターゲットにナトリウムを含有させても良い旨が記載されているが、ナトリウムの添加方法に関しては記載がない。
【００１２】
例えば、溶解によってナトリウムをインジウム（Ｉｎ）に固溶させる方法があるが、金属ナトリウムは極めて活性であるため取り扱いが難しい。
【００１３】
また、金属ナトリウムを使わず、ナトリウム化合物粉末をインジウム粉末と混合する方法もあるが、インジウム粉末とナトリウム化合物粉末との比重差が大きくて容易に分離しやすく、またインジウム粉末が軟化材であることもあり、凝集しやすいのでインジウム粉末とナトリウム化合物粉末を均一に分散させることは困難である。
【００１４】
なお、絶縁物であるナトリウム化合物粉末が凝集若しくは偏在していると、スパッタリングターゲットのスパッタリング中に異常放電が生じて正常な成膜ができないばかりか膜中のＮａ濃度が均一にならずに太陽電池の特性がばらつく問題が生じる。また、ナトリウム化合物粉末が凝集すると、軟質のインジウムであっても強度が低下して、スパッタリングターゲット製造中に割れの発生等が生じて正常なスパッタリングができないという問題も生じる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１５】
【特許文献１】特開２０１１−１２９６３１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１６】
そこで、本発明は、このような従来の実情に鑑みて提案されたものであり、金属ナトリウムのような取扱いが困難なアルカリ金属を単体金属で用いることなく、アルカリ金属が均一に含有され、割れのないＩｎスパッタリングターゲットの製造方法、及び、この製造方法により得られるＩｎスパッタリングターゲットを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１７】
本発明者は、鋭意研究の結果、金属ナトリウムのような取扱いが困難なアルカリ金属を単体金属で用いることなく、安全で、且つアルカリ金属が均一に含有されたＩｎスパッタリングターゲットを得るために、アルカリ金属化合物を水に溶解させた水溶液にＩｎ粉末を投入して撹拌した後、乾燥させることにより、Ｉｎ粉末の表層にアルカリ金属化合物を均一に形成させることができることを見出した。
【００１８】
上述した目的を達成する本発明に係るＩｎスパッタリングターゲットの製造方法は、アルカリ金属を含有したＩｎスパッタリングターゲットを製造する方法であり、水溶性のアルカリ金属化合物とＩｎ粉末とを、Ｉｎスパッタリングターゲット中のアルカリ金属の含有量が０．０１〜５質量％となるようにそれぞれ秤量し、アルカリ金属化合物を水に溶解して得たアルカリ金属化合物の水溶液にＩｎ粉末を投入し撹拌した後、乾燥させることにより、表層にアルカリ金属化合物が付着したＩｎ粉末を得て、Ｉｎ粉末を焼結させることを特徴とする。
【００１９】
また、上述した目的を達成する本発明に係る他のＩｎスパッタリングターゲットの製造方法は、アルカリ金属を含有したＩｎスパッタリングターゲットを製造する方法であり、水溶性のアルカリ金属化合物とＩｎ粉末とを、Ｉｎスパッタリングターゲット中のアルカリ金属の含有量が０．０１〜５質量％となるようにそれぞれ秤量し、アルカリ金属化合物を水に溶解して得たアルカリ金属化合物の水溶液をＩｎ粉末に噴霧しながら撹拌した後、乾燥させることにより、表層にアルカリ金属化合物が付着したＩｎ粉末を得て、Ｉｎ粉末を焼結させることを特徴とする。
【００２０】
また、上述した目的を達成する本発明に係るＩｎスパッタリングターゲットは、アルカリ金属を含有したＩｎスパッタリングターゲットであり、アルカリ金属の凝集相の大きさが２００μｍ未満であることを特徴とする。
【発明の効果】
【００２１】
本発明では、取り扱いが困難なアルカリ金属を単体金属で用いずにアルカリ金属化合物を用いることで、Ｉｎスパッタリングターゲットに均一にアルカリ金属を容易に含有させることができ、割れや異常放電のないＩｎスパッタリングターゲットを製造することができる。
【発明を実施するための形態】
【００２２】
以下に、本発明を適用したＩｎスパッタリングターゲットの製造方法及びその製造方法により得られたＩｎスパッタリングターゲットの実施の形態（以下、「本実施の形態」という。）について、以下の順序で詳細に説明する。なお、本発明は、特に限定がない限り、以下の詳細な説明に限定されるものではない。
１．Ｉｎスパッタリングターゲットの製造方法
１−１．アルカリ金属化合物水溶液作製工程
１−２．Ｉｎ粉末作製工程
１−３．アルカリ金属化合物付着工程
１−４．焼結工程
１−５．ターゲット仕上げ工程
２．Ｉｎスパッタリングターゲット
【００２３】
［１．Ｉｎスパッタリングターゲットの製造方法］
本実施の形態に係るＩｎスパッタリングターゲットの製造方法は、アルカリ金属を含有したＩｎスパッタリングターゲットの製造方法である。このＩｎスパッタリングターゲットの製造方法は、水溶性のアルカリ金属化合物を水に溶解させ、アルカリ金属化合物の水溶液にＩｎ粉末を投入して撹拌した後、乾燥することでＩｎ粉末の表層にアルカリ金属化合物を形成し、このアルカリ金属化合物が表層に付着したＩｎ粉末を原料に用いて焼結することで、アルカリ金属を含有するＩｎスパッタリングターゲットを製造することができる。また、他の製造方法としては、アルカリ金属化合物の水溶液をＩｎ粉末に噴霧しながら撹拌した後、乾燥することで、Ｉｎ粉末の表層にアルカリ金属化合物を形成し、得られたＩｎ粉末を原料に用いてＩｎスパッタリングターゲットを製造してもよい。
【００２４】
このＩｎスパッタリングターゲットの製造方法では、金属ナトリウムのような取扱いが困難なアルカリ金属を単体金属で用いることなく、均一にアルカリ金属を含有するＩｎスパッタリングターゲットを製造することができる。このＩｎスパッタリングターゲットの製造方法は、取り扱いが困難な単体金属を使用せず、取り扱いが容易なアルカリ金属化合物を使用するため、金属ナトリウムをＩｎスパッタリングターゲットに安全で容易に含有させることができる。
【００２５】
Ｉｎスパッタリングターゲットの製造方法は、例えば、アルカリ金属化合物の水溶液を作製するアルカリ金属化合物水溶液作製工程と、Ｉｎ粉末を作製するＩｎ粉末作製工程と、Ｉｎ粉末の表層にアルカリ金属化合物を付着させるアルカリ金属化合物付着工程と、アルカリ金属化合物が付着したＩｎ粉末を焼結させる焼結工程と、ターゲットとして仕上げるターゲット仕上げ工程とを有する。
【００２６】
＜１−１．アルカリ金属化合物水溶液作製工程＞
アルカリ金属化合物水溶液作製工程では、原料に、アルカリ金属を含有したアルカリ金属化合物を用いる。アルカリ金属化合物としては、水に対して可溶である必要がある。アルカリ金属化合物を水に均一に溶解させることで、Ｉｎ粉末の表層にアルカリ金属化合物を付着させる際に均一にアルカリ金属化合物を付着させることができる。一方で、アルカリ金属化合物が不溶の場合には、水中で溶解せずに残存してしまうため、アルカリ金属化合物がＩｎ粉末の表層に不均一に付着される。このようにアルカリ金属化合物がＩｎ粉末の表層に不均一に付着していると、これを原料に用いて製造したスパッタリングターゲットでスパッタリングした場合、スパッタ膜の膜特性が不均一となってしまう。
【００２７】
アルカリ金属としては、太陽電池の発電効率を高くする上で、ナトリウム（Ｎａ）が最も好ましく、ナトリウム化合物としては、水に可溶であれば無機ナトリウム化合物でも有機ナトリウム化合物でもどちらでも使用することができる。
【００２８】
無機ナトリウム化合物としては、硫酸ナトリウムが好ましい。硫酸ナトリウムは、水に可溶である無機化合物でありＨ基、Ｃ基、Ｏ基の含有が少ないため、スパッタリング時の異常放電が抑制される。また、ＳＯ４２−中の硫黄（Ｓ）は、焼結工程時でも揮発されずにわずかに残存するが、硫黄（Ｓ）は粒界に析出するため、結晶粒が保持され微細となり、高密度なものが得られる。また、硫酸塩は、水に溶けやすく混ざり易いため、均一なものが得られることから硫酸ナトリウムが好ましい。
【００２９】
有機ナトリウム化合物としては、脂肪酸塩やＣ、Ｈ、Ｏ、Ｓ、Ｎａ、Ｌｉ、Ｋ等を成分とするアルキル硫酸エステル塩、ポリオキシレンエチレンアルキルエーテル硫酸エステル塩、アルキルベンゼンスルフォン酸塩等を用いることができる。具体的には、アルキル硫酸ナトリウム塩の一種であるラウリル硫酸ナトリウムの入手が容易であることから好ましい。
【００３０】
ナトリウム化合物の粒度は、特に限定されないが、塊ではなく粉末であることが好ましく、粒度は細かい方が好ましい。ナトリウム化合物が塊の場合には、水に均一に溶解させるのに、溶け難く均一に溶解させるのに時間を要すほか、均一に溶解しないためＩｎ粉末の表層に均一にナトリウム化合物が付着しなくなってしまう。なお、ナトリウム化合物以外のアルカリ金属化合物の場合でも同様である。
【００３１】
アルカリ金属化合物の水溶液を作製する際には、水にアルカリ金属化合物を投入したら均一になるように攪拌するが、攪拌条件は適宜決定し、水にアルカリ金属化合物の溶け残りが無いように十分に攪拌する。
【００３２】
水に投入するアルカリ金属化合物の投入量は、アルカリ金属を含有したＩｎスパッタリングターゲットの組成に対して質量比にてアルカリ金属が０．０１〜５質量％となるように、アルカリ金属化合物を秤量し投入する。
【００３３】
アルカリ金属は、太陽電池の発電効率を向上させる効果を有するが、Ｉｎスパッタリングターゲット中の含有量が０．０１質量％よりも少ないと目的の効果を有さないため適切ではない。一方で、５質量％よりも多いと焼結後の密度が著しく低下するため、強度が低下し割れやすくなるほか、スパッタリングターゲットを製造してスパッタリングすると異常放電が発生するため適切ではない。したがって、アルカリ金属の含有量は、スパッタリングターゲットの強度を低下させず、異常放電を発生させず、目的の効果を得るために、スパッタリングターゲットに対して０．０１質量％〜５質量％とする。
【００３４】
＜１−２．Ｉｎ粉末作製工程＞
Ｉｎ粉末作製工程では、Ｉｎスパッタリングターゲットを形成し、アルカリ金属化合物が付着されるＩｎ粉末を作製する。Ｉｎ粉末は、Ｉｎ原料を用いて作製するが、その方法は特に限定されない。例えば、水・ガスアトマイズ法、遠心アトマイズ及び液滴法でＩｎ粉末を作製する方法がある。Ｉｎ粉末の粒度は、特に限定しないが１〜1０００μｍが好ましい。１μｍより小さい場合、例えばホットプレスで焼結する場合において、黒鉛型の隙間から粉漏れすることから好ましくない。また、1０００μｍより大きくなると焼結密度が低下することから好ましくない。したがって、Ｉｎ粉末の粒度は、粉漏れ、焼結密度の低下を抑制するため、１〜1０００μｍが好ましい。
【００３５】
＜１−３．アルカリ金属化合物付着工程＞
アルカリ金属化合物付着工程では、アルカリ金属化合物水溶液作製工程で作製したアルカリ金属化合物の水溶液にＩｎ粉末作製工程で作製したＩｎ粉末を投入し撹拌した後、撹拌しながら乾燥させることにより、Ｉｎ粉末の表層にアルカリ金属化合物を付着させる。
【００３６】
具体的に、Ｉｎ粉末の表層にアルカリ金属化合物を付着させる方法としては、先ずアルカリ金属化合物の水溶液中にＩｎ粉末を投入し撹拌する。撹拌条件は、５０ｒｐｍ以上であることが好ましい。５０ｒｐｍ未満の場合には、アルカリ金属化合物がＩｎ粉末に均一に付着しない場合があるため好ましくない。攪拌時間は、３０分以上であることが好ましい。３０分未満の場合には、アルカリ金属化合物がＩｎ粉末に均一に付着しない場合があるため好ましくない。
【００３７】
次に、水溶液からＩｎ粉末を取出し、Ｉｎ粉末に付いている余分な溶媒成分を除去するために撹拌しながら乾燥を行う。乾燥温度は、５０〜１２０℃であることが好ましい。５０℃未満の温度で乾燥した場合には、乾燥が十分でなく、焼結後のスパッタリングターゲット中に水分が残存し、スパッタリング中に真空度が変動するため好ましくない。また、１２０℃よりも高温で乾燥した場合では、Ｉｎ粉末が酸化するだけでなく、Ｉｎ粉末が軟化して凝集しやすくなるため均一でなくなり好ましくない。
【００３８】
アルカリ金属化合物をＩｎ粉末に付着させる他の方法としては、アルカリ金属化合物を含有した水溶液をＩｎ粉末に例えば噴霧機で噴霧しながら撹拌し混合した後、撹拌しながら乾燥させることでＩｎ粉末にアルカリ金属化合物を付着させてもよい。撹拌条件及び乾燥条件は、上述したアルカリ金属化合物の水溶液にＩｎ粉末を投入して撹拌、乾燥させる方法と同様である。
【００３９】
乾燥後にＩｎ粉末に付着したアルカリ金属の含有量を分析して確認し、アルカリ金属の付着量が所定量よりも少ない場合には、再度アルカリ金属化合物を含有した水溶液を噴霧して混合し乾燥して、所定のアルカリ金属量になるまで繰り返し行う。
【００４０】
なお、Ｉｎ粉末に付着したアルカリ金属量が多くなった場合には、所定のアルカリ金属量になるように純水中で洗浄して、再度アルカリ金属化合物を含有した水溶液に投入又は噴霧して攪拌及び乾燥を行ってもよい。
【００４１】
このアルカリ金属化合物付着工程では、取り扱いが困難なアルカリ金属を金属単体で使用せず、水溶性のアルカリ金属化合物を用い、これを水に均一に溶解させてＩｎ粉末に付着させることで、容易かつ均一にアルカリ金属化合物をＩｎ粉末に付着させることができる。
【００４２】
＜１−４．焼結工程＞
焼結工程では、アルカリ金属化合物が表層に形成されたＩｎ粉末を用いて成型プレス及び焼結を行う。Ｉｎ粉末は、軟化材なので金型を用いてプレスしただけで高密度の成型体となるので、成型体のままでターゲットとしてスパッタリングをしてもよいが、吸着水分及びガス分を除去するために真空中若しくは不活性雰囲気中で焼結することが好ましい。
【００４３】
焼結の方法としては、常圧焼結若しくはホットプレス、熱間静水圧成形（ＨＩＰ）のいずれの方法でも良いが、中でもホットプレス及びＨＩＰを用いることが好ましい。加圧での焼結により高密度のものが得られる。また、焼結の前にプレス成形、冷間静水圧成形（ＣＩＰ）処理をしてもよく、ＣＩＰ処理をすることで、焼結時に更に高密度のものが得られる。
【００４４】
焼結は、真空中でも不活性ガス雰囲気中でも良いが、不活性ガスを用いる場合には特にＡｒを用いる。焼結温度としては、５０℃〜１５０℃であることが好ましい。また、ホットプレス、ＨＩＰといった加圧での焼結においては、その圧力は２０〜１３０ＭＰａであることが好ましい。焼結温度が５０℃未満である場合には、吸着水分の除去が十分でなく、１５０℃より高温である場合にはＩｎの融点に近いために加熱、加圧焼結でＩｎ粉末が型より押し出されるため、好ましくない。更に、アルカリ金属を含有したＩｎ粉末の焼結体を圧延することにより、焼結後より薄い板材としてもよい。
【００４５】
＜１−５．ターゲット仕上げ工程＞
ターゲット仕上げ工程では、上述した焼結工程で得られたアルカリ金属を含有したＩｎ粉末の焼結体からスパッタリングターゲットを製造する。スパッタリングターゲットを製造する方法としては、例えばフライス研削により厚さ方向の加工を行い、周囲加工においては例えばワイヤーカットにて任意寸法の板材を製造することができる。
【００４６】
得られた板材は、スパッタリングの冶具であるバッキングプレートにロウ材を用いて貼付けることでＩｎスパッタリングターゲットを得ることが出来る。ロウ材を用いない場合には、Ｉｎスパッタリングターゲットとバッキングプレートとを圧着してもよい。
【００４７】
以上のように、Ｉｎスパッタリングターゲットの製造方法は、水溶性のアルカリ金属化合物を水に溶解させたアルカリ金属化合物の水溶液中にＩｎ粉末を投入し撹拌して、又はアルカリ金属化合物の水溶液をＩｎ粉末に噴霧して撹拌した後、撹拌しながら乾燥することにより、アルカリ金属化合物をＩｎ粉末の表層に均一に付着させることができ、得られたＩｎ粉末を焼結し、ターゲットとして仕上げることにより、取扱いが困難であるアルカリ金属の単体金属を用いることなく、アルカリ金属を均一にＩｎスパッタリングターゲットに含有させることができる。
【００４８】
［２．Ｉｎスパッタリングターゲット］
Ｉｎスパッタリングターゲットは、上述したＩｎスパッタリングターゲットの製造方法により製造される。Ｉｎスパッタリングターゲットには、フライス研削等のターゲット仕上げ工程前の焼結体の状態も含むものである。
【００４９】
Ｉｎスパッタリングターゲットは、Ｉｎ粉末の表層にアルカリ金属化合物が付着しているため、アルカリ金属が含有されている。Ｉｎスパッタリングターゲットには、アルカリ金属が質量比にて０．０１〜５質量％含有されている。アルカリ金属の含有量が０．０１〜５質量％の範囲であることによって、強度が低下せず、割れ等を防止でき、異常放電の発生も防止することができる。また、アルカリ金属は、太陽電池の発電効率を向上させる効果を有するので、含有量を０．０１〜５質量％の範囲とすることで、その効果を得ることができる。
【００５０】
Ｉｎスパッタリングターゲットは、上述した製造方法により製造されることにより、アルカリ金属の凝集相の大きさが２００μｍ未満であり、アルカリ金属が均一に含有されている。アルカリ金属の凝集相の大きさが２００μｍ以上である場合には、アルカリ金属が不均一に含有されていることになるため、これを用いてスパッタリングした場合にはスパッタ膜の膜特性が不均一となってしまう。
【００５１】
Ｉｎスパッタリングターゲットは、断面を切断し、ミクロトームで研削して表面を出し、電子マイクロアナライザ（ＥＰＭＡ：Electron Probe MicroAnalyser）による面分析によりアルカリ金属の分布を分析し、均一に分散しているかどうかを確認できる。また、ＥＰＭＡによる線分析により、研削表面におけるアルカリ金属の凝集相の大きさを確認することができる。
【００５２】
Ｉｎスパッタリングターゲットは、電子部品をスパッタ膜で形成する場合等に用いることができる。例えば、Ｉｎスパッタリングターゲットによれば、アルカリ金属を含む太陽電池の光吸収層を容易に作製することができる。したがって、太陽電池の光吸収層を作製するにあたって、このＩｎスパッタリングターゲットを用いることにより、アルカリ金属を光吸収層に拡散させるためのアルカリプリカーサを設ける必要がなく、取り扱いが困難な金属単体を用いないため、産業的にも有利となる。
【実施例】
【００５３】
以下、本発明を適用した具体的な実施例について説明するが、本発明は、これらの実施例に限定されるものではない。なお、焼結体とターゲットは同じものとする。
【００５４】
（実施例１）
実施例１では、アルカリ金属としてナトリウム（Ｎａ）を１質量％含有するＩｎ粉末を作製するため、Ｉｎ粉末を９９０ｇ用意した。Ｉｎ粉末は、ガスアトマイズを用いて作製した。得られたＩｎ粉末は分級を行い、最大粒径が５００μｍ以下とすると共に、平均粒径２６０μｍの粉末を得た。
【００５５】
ナトリウム化合物には、平均粒径５３μｍの硫酸ナトリウムを用い、ナトリウムを１質量％となるように３１ｇ秤量した。次に、ナトリウム化合物の水溶液を作製するためにガラス容器に水を２００ｍＬ入れて、その中に秤量した硫酸ナトリウムを投入して攪拌して水溶液を作製した。
【００５６】
次に、硫酸ナトリウム水溶液にＩｎ粉末を投入し、簡易式のミキサーを用いて１００ｒｐｍで６０ｍｉｎの条件で攪拌した。その後、９０℃で撹拌しながら乾燥し、余分な水分を除去して、硫酸ナトリウムがＩｎ粉末の表層に付着したＩｎ粉末を得た。なお、誘導結合プラズマ質量分析（ＩＣＰ-ＭＳ：ICP - Mass Spectrometry）でナトリウム濃度を測定したところ、所定の量のナトリウム（Ｎａ）があることを確認した。
【００５７】
硫酸ナトリウムが付着されたＩｎ粉末２８０ｇを内径φ７６．５ｍｍのホットプレス用黒鉛型に充填し、Ａｒ雰囲気で焼結温度１００℃、面圧５ＭＰａの条件にてプレスした。得られた焼結体をフライス及びエンドミルで加工してφ７５ｍｍ×７ｍｍ厚に加工した後、バッキングプレートに圧着することで、ナトリウムを含有したＩｎスパッタリングターゲットを得た。加工の際には、ターゲットの外観及び超音波探傷機で検査し、割れおよび欠陥のないことを確認した。
【００５８】
得られたナトリウムを含有するＩｎスパッタリングターゲットを用いて、スパッタリングを行い、アークカウンターで異常放電の数を測定した。スパッタリング試験は２００分の連続スパッタを行ったが、異常放電回数は１０回未満であった。
【００５９】
また、得られたターゲットの断面を切断し、ミクロトームで研削して表面を出し、ＥＰＭＡによる面分析でナトリウムの分布を確認したところ、均一に分散していることが確認された。また、その際にＥＰＭＡによる線分析で、研削表面におけるナトリウム凝集相の大きさを調べたところ、最大でも４８μｍであった。
【００６０】
（実施例２）
実施例２では、ナトリウム化合物として平均粒径２５０μｍのラウリル硫酸ナトリウムを用い、ラウリル硫酸ナトリウム（ＮａＣ１２Ｈ２５ＳＯ４）を１２６ｇ秤量したこと以外は実施例１と同様にして、１質量％相当のナトリウムが付着したＩｎ粉末を作製し、スパッタリングターゲットを得た。
【００６１】
そして、実施例２においても実施例１と同様に評価したところ、ターゲットの割れ、欠陥はなく、スパッタリング試験でも異常放電回数は１０回未満であった。また、得られたターゲットの断面について実施例１と同様にナトリウムの分布状態を評価したところ、ナトリウムは均一に分散され、ナトリウム凝集相の大きさは最大でも２６μｍであった。
【００６２】
（実施例３）
実施例３では、ナトリウム濃度が０．２質量％となるよう硫酸ナトリウムを秤量したこと以外は、実施例１と同様にして硫酸ナトリウムが付着したＩｎ粉末を作製し、スパッタリングターゲットを得た。
【００６３】
そして、実施例３においても実施例１と同様に評価したところ、ターゲットの割れ、欠陥はなく、スパッタリング試験でも異常放電回数は１０回未満であった。また、得られたターゲットの断面について実施例１と同様にナトリウムの分布状態を評価したところ、ナトリウムは均一に分散され、ナトリウム凝集相の大きさは最大で２２μｍであった。
【００６４】
（実施例４）
実施例４では、ナトリウム濃度が０．０１質量％となるよう硫酸ナトリウムを秤量したこと以外は、実施例１と同様にして硫酸ナトリウムが付着したＩｎ粉末を作製し、スパッタリングターゲットを得た。
【００６５】
そして、実施例４においても実施例１と同様に評価したところ、ターゲットの割れ、欠陥はなく、スパッタリング試験でも異常放電回数は１０回未満であった。また、得られたターゲットの断面について実施例１と同様にナトリウムの分布状態を評価したところ、ナトリウムは均一に分散され、ナトリウム凝集相の大きさは最大でも１２μｍであった。
【００６６】
（実施例５）
実施例５では、ナトリウム濃度が５質量％となるよう硫酸ナトリウムを秤量したこと以外は、実施例１と同様にして硫酸ナトリウムが付着したＩｎ粉末を作製し、スパッタリングターゲットを得た。
【００６７】
そして、実施例５においても実施例１と同様に評価したところ、ターゲットの割れ、欠陥はなく、スパッタリング試験でも異常放電回数は１０回未満であった。また、得られたターゲットの断面について実施例１と同様にナトリウムの分布状態を評価したところ、ナトリウム凝集相の大きさは、最大でも７０μｍであった。
【００６８】
（実施例６）
実施例６では、実施例１と同様にして、硫酸ナトリウムの水溶液を作製した。次に、実施例１と同様のＩｎ粉末を加熱機構付攪拌機に入れ、室温で、硫酸ナトリウムの水溶液を攪拌機に付随したノズルからＩｎ粉末に噴霧しながら１１８ｒｐｍの回転数で攪拌羽根を回して攪拌を行った。その後、攪拌装置を３℃／分で加熱しながら攪拌と噴霧を行って９０℃まで加熱し、Ｉｎ粉末の表面の硫酸ナトリウムの水溶液が乾燥したところで、加熱を止めて冷却を行った。
【００６９】
得られた硫酸ナトリウムがＩｎ粉末の表層に付着したＩｎ粉末を実施例１と同じ方法にてターゲットを作製すると共にスパッタ評価を行った。
【００７０】
実施例６においても実施例１と同様に評価したところ、ターゲットの割れ、欠陥はなく、スパッタリング試験でも異常放電回数は１０回未満であった。また、得られたターゲットの断面について実施例１と同様にナトリウムの分布状態を評価したところ、ナトリウムは均一に分散され、ナトリウム凝集相の大きさは最大でも５２μｍであった。
【００７１】
（比較例１）
比較例１では、実施例１と同じＩｎ粉末９９０ｇと硫酸ナトリウムの粉末３１ｇをタンブラー混合機で１２０分混合して混合粉を得た。得られた混合粉は、Ｉｎ粉末と硫酸ナトリウムの比重差により硫酸ナトリウムの偏析が観察された。得られた混合粉を用いて、実施例１と同様にしてナトリウムを含有したＩｎスパッタリングターゲットを得た。
【００７２】
そして、比較例１においても実施例１と同様に評価したところ、ターゲットにはクラックが生じており、スパッタリング試験でも異常放電回数は１０回以上であった。また、得られたターゲットの断面について実施例１と同様にナトリウムの分布状態を評価したところ、硫酸ナトリウムが凝集しており、５００μｍ以上の大きさのナトリウム凝集相が存在した。
【００７３】
（比較例２）
比較例２では、実施例１と同じＩｎ粉末９９０ｇと、実施例２と同じラウリル硫酸ナトリウム粉末６３ｇを比較例１と同様にして混合した後、実施例１と同様にしてナトリウムを含有したＩｎスパッタリングターゲットを得た。
【００７４】
そして、比較例２においても実施例１と同様に評価したところ、ターゲットにはクラックが多数生じており、スパッタリング試験でも異常放電回数は１０回以上であった。また、得られたターゲットの断面について実施例１と同様にナトリウムの分布状態を評価したところ、ラウリル硫酸ナトリウムが凝集しており、２００μｍ以上の大きさのナトリウム凝集相が存在した。
【００７５】
（比較例３）
比較例３では、ナトリウム濃度が８質量％となるよう硫酸ナトリウムを秤量したこと以外は、実施例１と同様にして硫酸ナトリウムが付着したＩｎ粉末を作製し、スパッタリングターゲットを得た。
【００７６】
そして、比較例３においても実施例１と同様に評価したところ、ターゲットにクラックが多数生じており、スパッタリング試験でも異常放電回数は１０回以上であった。また、得られたターゲットの断面について実施例１と同様にナトリウムの分布状態を評価したところ、ナトリウム凝集相の大きさは、７００μｍ以上であった。
【００７７】
実施例１〜６及び比較例１〜３の製造条件、評価結果をまとめたものを表１に示す。ターゲットのクラック試験は、スパッタリングターゲットに割れなどの不具合が発生しなかった場合を○、割れなどの不具合が発生した場合を×と評価した。異常放電の評価は、２００分の連続スパッタを行い、異常放電回数が１０回未満を○、１０回以上を×と評価した。
【００７８】
【表１】
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【００７９】
実施例１〜実施例６では、ターゲットの製造時にクラックが発生せず、２００μｍ以上のナトリウム凝集相も発生せず、更にスパッタリング時での異常放電も無く良好であった。
【００８０】
一方、比較例１及び２は、ターゲットの製造時にクラックが発生し、２００μｍよりも大きいナトリウム凝集相が発生し、更にスパッタリング時に異常放電が発生した。この比較例１及び２から、Ｉｎ粉末と硫酸ナトリウムやラウリル硫酸ナトリウム粉末を混合する方法では、実施例１〜６のように、ターゲットの割れや異常放電の発生を防止できず、ナトリム凝集相が大きくなることがわかる。
【００８１】
比較例３は、実施例１〜６と同様の方法によりスパッタリングターゲットを製造したが、ナトリウムを５質量％以上含有しているため、７００μｍよりも大きいナトリウム凝集相が発生し、またターゲットの強度が低下し、割れや欠陥が生じ、異常放電が発生した。
【００８２】
以上より、実施例１〜６のように、硫酸ナトリウムやラウリル硫酸ナトリウムの水溶液を用いてＩｎ粉末の表層にアルカリ金属化合物を付着させることで、ターゲット内に所定量のナトリウムを均一に含有させることができ、割れや欠陥の発生、異常放電の発生を防止できることがわかる。