KR20140098249A

KR20140098249A - Ｃｕ-Ｉｎ-Ｇａ-Ｓｅ 4 원계 합금 스퍼터링 타깃

Info

Publication number: KR20140098249A
Application number: KR1020147018811A
Authority: KR
Inventors: 도모야 다무라; 히데오 다카미; 마사카츠 이키사와; 마사루 사카모토; 료 스즈키
Original assignee: 제이엑스 닛코 닛세키 킨조쿠 가부시키가이샤
Priority date: 2009-11-13
Filing date: 2010-09-28
Publication date: 2014-08-07
Also published as: KR20120060858A; CN102741450B; WO2011058828A1; CN102741450A; JPWO2011058828A1; EP2500447A4; TWI496904B; TW201118184A; EP2500447A1; US20120205242A1; JP5457454B2

Abstract

본 발명은, 구리 (Cu), 인듐 (In), 갈륨 (Ga) 및 셀렌 (Se) 으로 이루어지는 4 원계 합금 스퍼터링 타깃에 있어서, 그 조성이 CuIn₁ _- _xGa_xSe₂ _-y (단, x, y 는 각각 원자 비율을 나타냄) 인 조성식으로 나타내어지고, 그 조성 범위가 0 ＜ x ≤ 0.5, 0 ≤ y ≤ 0.04 임과 함께, 상대 밀도가 90 ％ 이상인 것을 특징으로 하는 Cu-In-Ga-Se 4 원계 합금 스퍼터링 타깃에 관한 것이다.
본 발명은, 고밀도 또한 저산소 농도의 CIGS 4 원계 합금 스퍼터링 타깃, 또한, 원하는 벌크 저항을 구비한 CIGS 4 원계 합금 스퍼터링 타깃을 제공하는 것을 과제로 하여 이루어진 것이다.

Description

Ｃｕ-Ｉｎ-Ｇａ-Ｓｅ 4 원계 합금 스퍼터링 타깃{CU-IN-GA-SE QUATERNARY ALLOY SPUTTERING TARGET}

본 발명은, 박막 태양 전지의 광 흡수층이 되는 Cu-In-Ga-Se (이하, CIGS 라고 함) 4 원계 합금 박막을 형성할 때에 사용되는 CIGS 4 원계 합금 스퍼터링 타깃에 관한 것이다.

최근, 박막 태양 전지로서 고변환효율의 CIGS 계 태양 전지의 기술 개발이 진전되고 있다. 그 박막 태양 전지의 광 흡수층을 제조하는 방법으로는, 증착법과 셀렌화법이 알려져 있다. 그러나, 증착법으로 제조된 태양 전지는, 고변환효율의 이점은 있지만, 저성막 속도, 고비용, 저생산성이라는 결점을 갖는다. 한편, 셀렌화법도, 산업적 대량 생산에는 적합하지만, Cu-Ga 와 In 의 적층막을 제작한 후, 수소화셀렌 분위기 가스 중에서 열처리를 하여 셀렌화한다는 복잡하며 또한 위험한 프로세스를 실시하고 있어, 비용과 시간을 필요로 한다는 결점을 갖는다.

그 때문에, CIGS 4 원계 합금 스퍼터링 타깃을 사용하여, 1 회의 스퍼터링에 의해 CIGS 4 원계 합금 광 흡수층을 제작하려는 시도가 이루어지고 있다. 그러나, 광 흡수층의 형성에 적합한 CIGS 4 원계 합금 스퍼터링 타깃이 제작되지 않은 것이 현상황이다.

특허문헌 1 에는, Cu-Se 계 2 원 합금 용탕 (溶湯) 에 In 을 투입한 후, Ga 를 순차 투입하여 CIGS 4 원계 합금 잉곳을 형성하고, 그 후, 그 잉곳을 건식 분쇄하여, 그 분쇄 가루를 핫 프레스함으로써 CIGS 4 원계 합금 스퍼터링 타깃을 제조하는 방법이 개시되어 있다.

그러나, 이 제조 방법에 의해 얻어진 CIGS 4 원계 합금 스퍼터링 타깃은, 스퍼터링 타깃에 대한 중요한 특성인 밀도, 산소 농도, 벌크 저항 등에 대해서는 일절 밝혀져 있지 않다.

또, 비특허문헌 1 에는, 나노 가루 원료가 되는 메커니컬 얼로이에 의한 분말 제작 후, HIP 처리한 CIGS 4 원계 합금 스퍼터링 타깃의 제조 방법 및 그 타깃의 특성을 개시한다.

그러나, 이 제조 방법에 의해 얻어진 CIGS 4 원계 합금 스퍼터링 타깃의 특성에 대해서는, 밀도가 높았다는 정성적 기재가 있기는 하지만, 구체적인 밀도의 수치에 대해서는 일절 밝혀져 있지 않다.

또, 나노 가루를 사용하고 있는 점에서 산소 농도가 높을 것이 추정되지만, 소결체의 산소 농도에 대해서도 일절 밝혀져 있지 않다. 또, 스퍼터 특성에 영향을 주는 벌크 저항에 대해서도 일절 기술이 없다. 게다가, 원료로서 고가의 나노 가루를 사용하고 있기 때문에, 저비용이 요구되는 태양 전지용 재료로서는 부적절하다.

또, 비특허문헌 2 에는, 조성이 Cu(In₀ _.8Ga₀ _.2)Se₂ 로서, 그 밀도가 5.5 g/㎤ 이고, 상대 밀도가 97 ％ 인 소결체가 개시되어 있다.

그러나, 그 제조 방법으로는, 독자 합성한 원료 분말을 핫 프레스법으로 소결하였다는 기재가 있을 뿐, 구체적인 제조 방법이 명시되어 있지 않다. 또, 얻어진 소결체의 산소 농도나 벌크 저항에 대해서도 기재되어 있지 않다.

[선행기술문헌]

[특허문헌]

(특허문헌 1) 일본 공개특허공보 2008-163367호

[ 비특허문헌 ]

(비특허문헌 1) Thin Solid Films 332(1998) 340-344

(비특허문헌 2) 전자 재료 2009년 11월 42페이지 - 44페이지

본 발명은, 고밀도 또한 저산소 농도의 CIGS 4 원계 합금 스퍼터링 타깃, 또한, 원하는 벌크 저항을 구비한 CIGS 4 원계 합금 스퍼터링 타깃을 제공하는 것을 과제로 한다.

상기 과제의 해결을 위해서, 본 발명자들은 예의 연구를 실시한 결과, CIGS 4 원계 합금 스퍼터링 타깃의 밀도는, 원료 가루 제작시의 합성 온도 프로파일 및 핫 프레스시의 설정 온도와 관련되는 것, 즉, 적절한 합성 온도, 승온 속도, 유지 시간 등으로 설정함으로써, 타깃을 고밀도로 할 수 있는 것을 알아내었다.

또, CIGS 4 원계 합금 스퍼터링 타깃의 산소 농도는, 원료 가루의 입경 및 이후의 프로세스의 설정 온도와 관련되는 것, 즉, 적절한 평균 입경의 원료 가루의 사용과 적절한 이후의 프로세스의 온도로 설정함으로써, 타깃의 산소 농도를 저감시킬 수 있는 것을 알아내었다.

또한, 벌크 저항 및 그 편차는, CIGS 4 원계 합금 스퍼터링 타깃에 있어서의 이상 (異相) 의 존재와 관련되는 것, 즉, 원료 합성 및 핫 프레스 조건의 적정화에 의해, 원하는 벌크 저항을 얻을 수 있는 것, 및 그 저항값의 편차의 저감이 가능한 것을 알아내어 본 발명을 완성하기에 이르렀다.

즉, 본 발명은,

1. 구리 (Cu), 인듐 (In), 갈륨 (Ga) 및 셀렌 (Se) 으로 이루어지는 4 원계 합금 스퍼터링 타깃에 있어서, 그 조성이 CuIn₁ _- _xGa_xSe₂ _-y (단, x, y 는 각각 원자 비율을 나타냄) 인 조성식으로 나타내어지고, 그 조성 범위가 0 ＜ x ≤ 0.5, 0 ≤ y ≤ 0.04 임과 함께, 상대 밀도가 90 ％ 이상인 것을 특징으로 하는 Cu-In-Ga-Se 스퍼터링 타깃을 제공한다.

또한 본 발명은,

2. 산소 농도가 200 wtppm 이하인 것을 특징으로 하는 상기 1 에 기재된 Cu-In-Ga-Se 4 원계 합금 스퍼터링 타깃,

3. 벌크 저항이 50 ∼ 100 Ω㎝ 의 범위인 것을 특징으로 하는 상기 1 또는 2 에 기재된 Cu-In-Ga-Se 4 원계 합금 스퍼터링 타깃,

4. 벌크 저항의 편차가 타깃면 내에서 ±5 ％ 이하인 것을 특징으로 하는 상기 1 ∼ 3 중 어느 한 항에 기재된 Cu-In-Ga-Se 4 원계 합금 스퍼터링 타깃,

5. 평균 입경이 20 ∼ 100 ㎛ 인 것을 특징으로 하는 상기 1 ∼ 4 중 어느 한 항에 기재된 Cu-In-Ga-Se 4 원계 합금 스퍼터링 타깃을 제공한다.

또한 본 발명은,

6. 상대 밀도가 98 ％ 이상인 것을 특징으로 하는 상기 1 ∼ 5 중 어느 한 항에 기재된 Cu-In-Ga-Se 스퍼터링 타깃,

7. 출발 원료인 쇼트 또는 바 형상의 Cu, In, Ga 및 Se 를 혼합하여 합성하고, 이 합성 원료를 체에 통과시켜 입도 조정을 한 후에, 그 합성 분말을 핫 프레스 (HP) 에 의해 소결하여 제조한 1 내지 6 중 어느 한 항에 기재된 Cu-In-Ga-Se 스퍼터링 타깃을 제공한다.

본 발명의 CIGS 4 원계 합금 스퍼터링 타깃은, 장시간 스퍼터해도 이상 방전이 거의 없고, 또한 막조성의 면내 균일성이 우수한 막을 제조할 수 있다는 우수한 효과를 갖는다.

CIGS 4 원계 합금 스퍼터링 타깃에 있어서의 In 의 조성 범위는, CuIn₁ _-xGa_xSe_2-y (단, x, y 는 각각 원자 비율을 나타냄) 의 조성식에 있어서, 0 ＜ x ≤ 0.50 으로 한다.

x 가 커지면 CIGS 의 밴드 갭이 커지기 때문에, 태양광 스펙트럼과의 매칭이 좋아져가므로 바람직하지만, x 가 0.5 를 초과하면, 태양광 스펙트럼을 흡수하기에 적절한 밴드 갭을 초과해 버린다.

따라서, CIGS 광 흡수층으로서 적절한 범위인 0 ＜ x ≤ 0.50 으로 한다. 또한, 각 조성은 ICP 분석법으로 구할 수 있다.

CIGS 4 원계 합금 스퍼터링 타깃에 있어서의 Se 의 조성 범위는, CuIn₁ _-xGa_xSe_2-y (단, x, y 는 각각 원자 비율을 나타냄) 의 조성식에 있어서, 0 ≤ y ≤ 0.04 로 한다.

y 는, 이른바 셀렌의 결손량을 나타내고 있어, y 의 값이 큰 경우에는, 셀렌의 결손량도 커지기 때문에, 원하는 조성에서 어긋나게 되고, 타깃의 상대 밀도도 낮아진다.

셀렌은 증기압이 높고, 원료 합성 후에 얻어지는 조성은 온도 설정에 따라 변화하기 때문에, 원하는 y 의 값으로 하기 위해서는, 합성시의 온도 설정을 적절히 제어해야 한다. 예를 들어, 합성시의 100 ℃ ∼ 400 ℃ 까지의 승온 속도를 크게 하면 셀렌 결손이 발생하기 쉬워진다. 또한, 셀렌의 농도는 ICP 분석법으로 구할 수 있다.

CIGS 4 원계 합금 스퍼터링 타깃의 중요한 점 중 하나는, 소결체의 상대 밀도를 90 ％ 이상, 바람직하게는 98 ％ 이상, 보다 바람직하게는 99 ％ 이상으로 하는 것이다. 상대 밀도를 높게 하기 위해서는, 적절한 조성비의 원료를 제작한 후, 핫 프레스시의 유지 온도를 높게, 적절한 온도로 할 필요가 있다. 또한, 상대 밀도는, 아르키메데스법으로 측정한 소결체 타깃의 실제의 절대 밀도를, 그 조성의 타깃의 이론 밀도로 나눈 값의 비이다.

타깃의 상대 밀도가 낮다는 것은, 타깃 중에 내부 공공이 다수 존재하는 것을 의미하므로, 스퍼터링 중의 내부 공공의 표출시에, 공공 주변을 기점으로 하는 스플래시나 이상 방전이 발생하기 쉬워진다. 그 때문에, 막에 대한 파티클 발생수가 증가하고, 또한 표면의 요철화가 조기에 진행되어, 표면 돌기 (노듈) 를 기점으로 하는 이상 방전 등이 일어나기 쉬워진다. 이것은, CIGS 태양 전지의 변환효율 저하의 한 요인이 된다.

본원 발명의 CIGS 4 원계 합금 스퍼터링 타깃의 또한 중요한 점 중 하나는, 산소 함유량을 200 ppm 이하로 하는 것이다. 그 때문에, 원료 가루와 대기의 접촉을 가능한 한 억제함과 함께, 원료분의 입경을 지나치게 미세하지 않은 것을 사용한다. 산소 농도가 높으면 CIGS 4 원계 합금의 금속 성분과 결합하여 산화물을 형성하기 쉽다.

산화물은 금속보다 전기 저항이 높기 때문에, 단일 조성의 저항 편차의 정도를 초과하여, 타깃면 내에 있어서 저항차가 생기게 되고, 고저항 부분을 기점으로 한 이상 방전이나 스퍼터 속도의 차이에 의한 표면 요철이 생기기 쉬워, 이상 방전이나 파티클 발생의 원인이 되기 쉽다.

본원 발명의 CIGS 4 원계 합금 스퍼터링 타깃의 또한 중요한 점 중 하나는, 벌크 저항을 50 ∼ 100 Ω㎝, 바람직하게는 50 ∼ 80 Ω㎝ 의 범위로 하는 것이다. 벌크 저항이 높으면 이상 방전의 원인이 되기 쉽기 때문에, 벌크 저항은 낮은 편이 바람직하지만, 벌크 저항이 50 Ω㎝ 보다 낮은 경우에는, 타깃의 상대 밀도가 낮거나, CIGS 이외의 저저항의 이상 (異相) 이 있는 것이 원인으로, 모두 장시간 스퍼터시의 노듈이나 이상 방전, 막조성 어긋남 등의 문제가 되기 때문에 바람직하지 않다.

본원 발명의 CIGS 4 원계 합금 스퍼터링 타깃의 또한 중요한 점 중 하나는, 벌크 저항의 편차가, 타깃면 내에서 ±5 ％ 이하로 하는 것이다. 벌크 저항에 편차가 생기는 것은, 이상 (異相) 이 타깃면 내에 함유되어 있어, 그 분포에 불균일이 있다는 것이며, 이것이 이상 방전이나 막조성 어긋남 등의 문제가 되기 때문에 바람직하지 않다. 또한, 벌크 저항의 편차는, 타깃면 내의 10 점의 벌크 저항을 측정하여, 최소치 또는 최대치와 평균치의 차를 평균치로 나눈 값의 비율로 구할 수 있다.

본원 발명의 CIGS 4 원계 합금 스퍼터링 타깃의 또한 중요한 점 중 하나는, 평균 결정 입경을 20 ∼ 100 ㎛, 바람직하게는 20 ∼ 70 ㎛, 보다 바람직하게는 20 ∼ 60 ㎛ 로 하는 것이다. 평균 입경이 지나치게 작으면, 산소 농도가 높아지기 쉬워지기 때문이다. 또, 그와 같이 작은 입경으로 하기 위해서는, 원료 가루의 입경이 매우 작아야 할 것인데, 그와 같은 입경이 작은 원료 가루는 매우 고가이기 때문에, 저비용이 요구되는 태양 전지의 용도로서는 부적당하다.

또한 반대로, 평균 입경이 지나치게 크면, 각 결정립은 랜덤 배향을 하고 있기 때문에, 결정면 방위에 따른 스퍼터 속도의 차이로부터, 표면에 큰 요철이 생기기 쉽고, 그곳을 기점으로 하는 이상 방전에 의해, 파티클 발생이 증가하기 쉬워진다.

또한, 평균 입경은 타깃 표면을 필요에 따라 가볍게 에칭을 하여, 입계를 명확하게 하고 나서 플래니메트릭법으로 구할 수 있다.

본 발명의 Cu-In-Ga-Se 스퍼터링 타깃은, 쇼트 또는 바 형상의 Cu, In, Ga 및 Se 를 출발 원료로 하여 이들을 혼합·합성하고, 이 합성 원료를 체에 통과시켜 입도 조정을 한 후에, 그 합성 분말을 핫 프레스 (HP) 에 의해 소결하여 얻을 수 있다. 상기 원료의 형상은, 특별히 제한되는 것은 아니지만, 분말을 사용하면 산소 농도가 높아지므로, 쇼트 또는 바 형상의 Cu, In, Ga 및 Se 를 원료로 하는 것이 바람직하다고 할 수 있다.

또, 이상 방전 등의 상황에 대해서는, CIGS 소결체를, 예를 들어 직경 6 인치, 두께 6 ㎜ 로 가공하여, 배킹 플레이트에 인듐 등을 납재 (蠟材) 로서 첩부 (貼付) 하고, 이것을 스퍼터링함으로써 실제로 그 상황을 조사할 수 있다.

실시예

다음으로, 본원 발명의 실시예 및 비교예에 대하여 설명한다. 한편, 이하의 실시예는 어디까지나 대표적인 예를 나타내고 있는 것으로, 본원 발명은 이들 실시예에 제한될 필요는 없으며, 명세서의 기재되는 기술 사상의 범위에서 해석되어야 할 것이다.

(실시예 1)

CuIn₁ _- _xGa_xSe₂ _-y 인 조성식에 있어서, x, y 가 각각 0.2 및 0 이 되도록, 원료인 Cu, In, Ga 및 Se 를 칭량하였다. 또한 그 때, 각 원료의 농도는, Cu, In, Ga 및 Se 가 각각 25 ％, 20 ％, 5 ％, 50 ％ 가 된다.

이들 원료를 석영 앰플에 넣고, 내부를 진공 배기한 후, 봉지하고 나서, 노 내에 세트하여 합성을 실시하였다. 온도 프로파일은, 실온으로부터 100 ℃ 까지는 승온 속도를 5 ℃/min 으로 하고, 그 후, 400 ℃ 까지는 승온 속도를 1 ℃/min, 그 후, 550 ℃ 까지는 승온 속도를 5 ℃/min, 그 후, 650 ℃ 까지는 승온 속도를 1.66 ℃/min, 그 후, 650 ℃ 에서 8 시간 유지, 그 후, 12 시간에 걸쳐서 노 내에서 냉각시켜 실온으로 하였다.

상기와 같이 하여 얻어진 CIGS 합성 원료 가루를 120 mesh 의 체에 통과시킨 후에, 핫 프레스 (HP) 를 실시하였다. HP 의 조건은, 실온으로부터 750 ℃ 까지는 승온 속도를 10 ℃/min 으로 하고, 그 후, 750 ℃ 에서 3 시간 유지, 그 후, 가열을 멈추고 노 내에서 자연 냉각시켰다. 압력은 750 ℃ 가 되고 나서 30 분 후에, 면압 200 kgf/㎠ 를 2 시간 30 분 가하고, 가열 종료와 함께 압력 인가도 정지하였다.

얻어진 CIGS 소결체의 상대 밀도는 98.9 ％, 산소 농도는 180 ppm, 벌크 저항은 65 Ω㎝, 벌크 저항의 편차는 3.8 ％, 평균 입경은 60 ㎛ 였다.

이 소결체를 직경 6 인치, 두께 6 ㎜ 의 원판상으로 가공하고, 스퍼터링 타깃으로 하여 스퍼터를 실시하였다. 스퍼터 파워는 직류 (DC) 1000 W, 분위기 가스는 아르곤이며 가스 유량은 50 sccm, 스퍼터시 압력은 0.5 ㎩ 로 하였다. 스퍼터 시간으로 하여, 20 시간 후부터 21 시간 후의 사이의 1 시간에 있어서의 이상 방전수를 카운트한 결과 0 회였다.

(실시예 2 ∼ 실시예 6)

실시예 1 과 동일한 방법으로, 조성을 변화시킨 타깃을 제작하고, 스퍼터 평가를 실시한 결과를 표 1 에 정리하여 나타낸다. 표 1 에 나타내는 바와 같이, 실시예 2 ∼ 실시예 6 의 Ga 의 농도 (원자수비) 를 나타내는 x 는, 0 ＜ x ≤ 0.5 의 범위, 셀렌의 결손 정도를 나타내는 y 는, 0 ≤ y ≤ 0.04 의 범위였다.

표 1 에 나타내는 바와 같이, 실시예 2 의 CIGS 소결체의 상대 밀도는 98.8 ％, 산소 농도는 187 ppm, 벌크 저항은 72 Ω㎝, 벌크 저항의 편차는 3.6 ％, 평균 입경은 76 ㎛ 였다. 또, 이상 방전 횟수는, 스퍼터 시간으로 하여, 20 시간 후부터 21 시간 후의 사이의 1 시간에 있어서의 이상 방전수를 카운트한 결과 0 회였다.

실시예 3 의 CIGS 소결체의 상대 밀도는 98.8 ％, 산소 농도는 183 ppm, 벌크 저항은 80 Ω㎝, 벌크 저항의 편차는 4.2 ％, 평균 입경은 55 ㎛ 였다. 또, 이상 방전 횟수는, 스퍼터 시간으로 하여, 20 시간 후부터 21 시간 후의 사이의 1 시간에 있어서의 이상 방전수를 카운트한 결과 0 회였다.

실시예 4 의 CIGS 소결체의 상대 밀도는 99.2 ％, 산소 농도는 183 ppm, 벌크 저항은 59 Ω㎝, 벌크 저항의 편차는 3.2 ％, 평균 입경은 49 ㎛ 였다. 또, 이상 방전 횟수는, 스퍼터 시간으로 하여, 20 시간 후부터 21 시간 후의 사이의 1 시간에 있어서의 이상 방전수를 카운트한 결과 0 회였다.

실시예 5 의 CIGS 소결체의 상대 밀도는 98.3 ％, 산소 농도는 188 ppm, 벌크 저항은 62 Ω㎝, 벌크 저항의 편차는 3.8 ％, 평균 입경은 83 ㎛ 였다. 또, 이상 방전 횟수는, 스퍼터 시간으로 하여, 20 시간 후부터 21 시간 후의 사이의 1 시간에 있어서의 이상 방전수를 카운트한 결과 1 회였다.

실시예 6 의 CIGS 소결체의 상대 밀도는 98.1 ％, 산소 농도는 186 ppm, 벌크 저항은 56 Ω㎝, 벌크 저항의 편차는 3.9 ％, 평균 입경은 66 ㎛ 였다. 또, 이상 방전 횟수는, 스퍼터 시간으로 하여, 20 시간 후부터 21 시간 후의 사이의 1 시간에 있어서의 이상 방전수를 카운트한 결과 0 회였다.

이상, 타깃의 특성은, 상대 밀도가 90 ％ 이상, 상대 밀도가 또한 98 ％ 이상, 산소 농도가 200 ppm 이하, 벌크 저항이 50 ∼ 100 Ω㎝ 의 범위 내, 벌크 저항의 편차가 5 ％ 이하, 평균 입경이 20 ∼ 100 ㎛ 의 범위 내였다. 또, 스퍼터시의 이상 방전수는 1 회 이하로 매우 적어, 양호한 결과였다.

(비교예 1)

원료 가루의 합성에 있어서, 100 ℃ ∼ 400 ℃ 까지의 승온 속도를 1 ℃/min 이 아니라, 5 ℃/min 으로 크게 한 것 이외에는, 실시예 1 과 동일한 방법으로 타깃을 제작하였다. 제작된 타깃의 셀렌 결손량은 y 가 0.1 로 매우 컸다. 상대 밀도는 80.6 ％, 산소 농도는 197 ppm, 벌크 저항은 33 Ω㎝, 벌크 저항의 편차는 7.8 ％, 평균 입경은 77 ㎛ 였다. 스퍼터시의 이상 방전 횟수는 25 회였다.

(비교예 2)

핫 프레스시의 유지 온도를 750 ℃ 가 아니라, 650 ℃ 로 낮게 한 것 이외에는, 실시예 1 과 동일한 방법으로 타깃을 제작하였다. 제작된 타깃의 상대 밀도는 81.1 ％, 산소 농도는 185 ppm, 벌크 저항은 38 Ω㎝, 벌크 저항의 편차는 9.7 ％, 평균 입경은 80 ㎛ 였다. 스퍼터시의 이상 방전 횟수는 38 회였다.

(비교예 3)

원료 가루로서 평균 입경 100 ∼ 200 ㎚ 의 나노 가루를 사용한 것 이외에는, 실시예 1 과 동일한 방법으로 타깃을 제작하였다. 제작된 타깃의 상대 밀도는 97.5 ％, 산소 농도는 980 ppm, 벌크 저항은 93 Ω㎝, 벌크 저항의 편차는 5.7 ％, 평균 입경은 0.15 ㎛ 였다. 스퍼터시의 이상 방전 횟수는 17 회였다.

(비교예 4)

원료 가루로서 평균 입경 50 ∼ 150 ㎚ 의 나노 가루를 사용한 것 이외에는, 실시예 1 과 동일한 방법으로 타깃을 제작하였다. 제작된 타깃의 상대 밀도는 97.9 ％, 산소 농도는 1350 ppm, 벌크 저항은 125 Ω㎝, 벌크 저항의 편차는 8.3 ％, 평균 입경은 0.08 ㎛ 였다. 스퍼터시의 이상 방전 횟수는 45 회였다.

(비교예 5)

원료 가루의 합성에 있어서, 합성 유지 온도를 650 ℃ 가 아니라, 600 ℃ 로 낮게 한 것 이외에는, 실시예 1 과 동일한 방법으로 타깃을 제작하였다. 제작된 타깃의 상대 밀도는 86.2 ％, 산소 농도는 190 ppm, 벌크 저항은 28 Ω㎝, 벌크 저항의 편차는 9.5 ％, 평균 입경은 68 ㎛ 였다. 스퍼터시의 이상 방전 횟수는 33 회였다.

산업상 이용가능성

본 발명에 의해 얻어지는 CIGS 4 원계 합금 스퍼터링 타깃은, 밀도가 90 ％ 이상이며, 산소 농도가 200 wtppm 이하이기 때문에, 이것을 사용하여 1 회의 스퍼터링에 의해 막을 형성할 때에, 장시간 스퍼터해도 이상 방전이 거의 없고, 막조성의 면내 균일성이 우수한 막을 얻을 수 있다는 우수한 효과를 갖는 것이다. 특히, 박막 태양 전지의 광 흡수층재로서, 고변환효율의 CIGS 4 원계 합금 박막의 재료로서 유용하다.

Claims

본원 발명의 상세한 설명에 기재된 것을 특징으로 하는 Cu-In-Ga-Se 4 원계 합금 스퍼터링 타깃.