KR101274385B1 - 인듐 타깃 및 그 제조 방법 - Google Patents

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Abstract

이상 방전의 발생을 양호하게 억제할 수 있는 인듐 타깃 및 그 제조 방법을 제공한다. 인듐 타깃은, 타깃 표면의 산술 평균 조도 (Ra) 가 1.6 ㎛ 이하이다.

Description

인듐 타깃 및 그 제조 방법 {INDIUM TARGET AND METHOD FOR PRODUCING SAME}
본 발명은 스퍼터링 타깃 및 그 제조 방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 인듐 타깃 및 그 제조 방법에 관한 것이다.
인듐은, Cu-In-Ga-Se 계 (CIGS 계) 박막 태양 전지의 광 흡수층 형성용의 스퍼터링 타깃으로서 사용되고 있다.
종래, 인듐 타깃은, 특허문헌 1 에 개시되어 있는 바와 같이, 버킹 플레이트 상에 인듐 합금 등을 부착시킨 후, 금형에 인듐을 부어 넣고 주조함으로써 제작되고 있다.
일본 특허공보 소63-44820호
그러나, 이와 같은 용해 주조법에 의해 인듐 타깃을 제조하는 경우, 금형에 인듐을 부어 넣고 주조함으로써 얻어진 인듐 잉곳은, 표면 가공을 실시하지 않으면 그 표면에 산화막이 형성된다. 이 산화막을 제거하기 위해서 잉곳 표면을 연마하면, 인듐이 매우 부드러운 금속이기 때문에, 오히려 표면이 거칠어진다. 이와 같은 인듐 타깃의 표면의 거침은, 스퍼터시의 이상 방전 발생의 원인이 되고 있다.
그래서, 본 발명은, 이상 방전의 발생을 양호하게 억제하는 것이 가능한 인듐 타깃 및 그 제조 방법을 제공하는 것을 과제로 한다.
본 발명자는 상기 과제를 해결하기 위해서 예의 검토한 결과, 용해 주조법으로 제작한 인듐 타깃의 표면을 절삭 가공함으로써, 타깃 표면의 산술 평균 조도 (Ra) 를 1.6 ㎛ 이하로 하고, 바람직하게는 또한 타깃 표면의 10 점 평균 조도 (Rz) 를 15 ㎛ 이하로 함으로써, 이상 방전의 발생을 양호하게 억제할 수 있는 것을 알아냈다.
이상의 지견을 기초로 하여 완성한 본 발명은 일 측면에 있어서, 타깃 표면의 산술 평균 조도 (Ra) 가 1.6 ㎛ 이하인 인듐 타깃이다.
본 발명에 관련된 인듐 타깃은 일 실시형태에 있어서, 산술 평균 조도 (Ra) 가 1.2 ㎛ 이하이다.
본 발명에 관련된 인듐 타깃은 다른 일 실시형태에 있어서, 타깃 표면의 10 점 평균 조도 (Rz) 가 15 ㎛ 이하이다.
본 발명에 관련된 인듐 타깃은 또 다른 일 실시형태에 있어서, 10 점 평균 조도 (Rz) 가 10 ㎛ 이하이다.
본 발명은 다른 일 측면에 있어서, 인듐 원료를 용해 주조 후, 스크레이퍼에 의한 절삭 가공을 실시함으로써 본 발명의 인듐 타깃을 제작하는 인듐 타깃의 제조 방법이다.
본 발명에 의하면, 이상 방전의 발생을 양호하게 억제하는 것이 가능한 인듐 타깃 및 그 제조 방법을 제공할 수 있다.
본 발명에 관련된 인듐 타깃은, 타깃 표면의 산술 평균 조도 (Ra) 가 1.6 ㎛ 이하라는 특징을 갖는다. 타깃 표면의 산술 평균 조도 (Ra) 가 1.6 ㎛ 를 초과하면, 타깃을 스퍼터했을 때에 이상 방전이 발생할 우려가 있다. 타깃 표면의 산술 평균 조도 (Ra) 는, 바람직하게는 1.2 ㎛ 이하이고, 보다 바람직하게는 1.0 ㎛ 이하이다. 본 발명에 있어서, 「산술 평균 조도 (Ra)」는, JIS B0601-1994 의 정의에 따른다.
본 발명에 관련된 인듐 타깃은, 타깃 표면의 10 점 평균 조도 (Rz) 가 15 ㎛ 이하라는 특징을 갖는다. 타깃 표면의 10 점 평균 조도 (Rz) 가 15 ㎛ 이하이면, 타깃을 스퍼터했을 때의 이상 방전의 발생을 보다 양호하게 억제할 수 있다. 타깃 표면의 10 점 평균 조도 (Rz) 는, 바람직하게는 10 ㎛ 이하이고, 보다 바람직하게는 8 ㎛ 이하이다. 본 발명에 있어서, 「10 점 평균 조도 (Rz)」는, JIS B0601-1994 의 정의에 따른다.
다음으로, 본 발명에 관련된 인듐 타깃의 제조 방법의 바람직한 예를 순서에 따라 설명한다. 먼저, 원료인 인듐을 용해하여, 주형에 부어 넣는다. 사용하는 원료 인듐은, 불순물이 함유되어 있으면, 그 원료에 의해 제작되는 태양 전지의 변환 효율이 저하된다는 이유에 의해 높은 순도를 갖고 있는 것이 바람직하고, 예를 들어, 순도 99.99 질량％ 이상의 인듐을 사용할 수 있다. 그 후, 실온까지 냉각시켜, 인듐 잉곳을 형성한다. 냉각 속도는 공기에 의한 자연 방랭이면 된다.
계속해서, 얻어진 인듐 잉곳을 필요하면 원하는 두께까지 냉간 압연하고, 추가로 필요하면 산세나 탈지를 실시한다. 다음으로, 예를 들어 5 ∼ 100 ㎜ 의 블레이드폭의 스크레이퍼를 사용하여 표면의 절삭 가공을 실시함으로써, 인듐 타깃을 제작한다. 스크레이퍼는, 인듐 타깃 표면의 절삭에 견딜 수 있는 경도를 갖고, 내마모성이 우수한 것이면 특별히 한정되지 않고, 예를 들어, 스테인리스강, 고크롬강 등의 금속제 스크레이퍼, 또는, 가능하면 세라믹스제의 스크레이퍼도 사용할 수 있다. 이와 같은 스크레이퍼에 의해 타깃 표면을 연마함으로써, 타깃 표면의 산술 평균 조도 (Ra) 를 1.6 ㎛ 이하, 바람직하게는 1.2 ㎛ 이하, 보다 바람직하게는 1.0 ㎛ 이하로 가공한다. 또, 타깃 표면의 10 점 평균 조도 (Rz) 에 대해서도 15 ㎛ 이하, 바람직하게는 10 ㎛ 이하, 보다 바람직하게는 8 ㎛ 이하로 가공한다.
이와 같이 하여 얻어진 인듐 타깃은, CIGS 계 박막 태양 전지용 광 흡수층의 스퍼터링 타깃으로서 바람직하게 사용할 수 있다.
실시예
이하에 본 발명의 실시예를 비교예와 함께 나타내는데, 이들 실시예는 본 발명 및 그 이점을 보다 잘 이해하기 위해서 제공하는 것으로, 발명이 한정되는 것을 의도하는 것은 아니다.
(실시예 1)
직경 250 ㎜, 두께 5 ㎜ 의 구리제 버킹 플레이트 상의 주위를 직경 205 ㎜, 높이 7 ㎜ 의 원주상의 주형으로 둘러싸고, 그 내부에 160 ℃ 에서 용해시킨 인듐 원료 (순도 5 N) 를 부어 넣은 후, 실온까지 냉각시켜, 원반상의 인듐 잉곳 (직경 204 ㎜× 두께 6 ㎜) 을 형성하였다. 계속해서, 이 인듐 잉곳의 표면을, 블레이드폭 20 ㎜ 의 스테인리스제 스크레이퍼에 의해 절삭 가공하여, 인듐 타깃을 얻었다.
(실시예 2)
스테인리스제 스크레이퍼의 블레이드폭을 40 ㎜ 로 한 것 이외에는, 실시예 1 과 동일한 조건으로 인듐 타깃을 제작하였다.
(실시예 3)
스테인리스제 스크레이퍼의 블레이드폭을 10 ㎜ 로 한 것 이외에는, 실시예 1 과 동일한 조건으로 인듐 타깃을 제작하였다.
(실시예 4)
스테인리스제 스크레이퍼의 블레이드폭을 5 ㎜ 로 한 것 이외에는, 실시예 1 과 동일한 조건으로 인듐 타깃을 제작하였다.
(비교예 1)
타깃 표면의 절삭을 실시하지 않은 것 이외에는, 실시예 1 과 동일한 조건으로 인듐 타깃을 제작하였다.
(비교예 2)
스테인리스제 스크레이퍼에 의한 타깃 표면의 절삭 가공 대신에 프라이스 가공을 실시한 것 이외에는, 실시예 1 과 동일한 조건으로 인듐 타깃을 제작하였다.
(평가)
실시예 및 비교예에서 얻어진 인듐 타깃에 대해, JIS B0601-1994 의 규정에 따른 「산술 평균 조도 (Ra)」 및 「10 점 평균 조도 (Rz)」를 측정하였다.
또, 이들 실시예 및 비교예의 인듐 타깃을, ANELVA 제조 SPF-313H 스퍼터 장치에서, 스퍼터 개시 전의 챔버 내의 도달 진공도 압력을 1×10-4 ㎩, 스퍼터시의 압력을 0.5 ㎩, 아르곤 스퍼터 가스 유량을 5 SCCM, 스퍼터 파워를 650 W 에서 30 분간 스퍼터하여, 육안으로 관찰된 스퍼터 중의 이상 방전의 횟수를 계측하였다.
각 측정 결과를 표 1 에 나타낸다.
Figure 112012042001004-pct00001
실시예 1 은, 타깃 표면을 블레이드폭 20 ㎜ 의 스테인리스제 스크레이퍼에 의해 절삭 가공하고 있고, 산술 평균 조도 (Ra) 가 1.3 ㎛ 이고 10 점 평균 조도 (Rz) 가 12 ㎛ 였다. 이 때문에, 이상 방전이 확인되지 않았다.
실시예 2 는, 타깃 표면을, 실시예 1 에 비해 블레이드폭이 40 ㎜ 로 넓은 스테인리스제 스크레이퍼에 의해 절삭 가공하고 있고, 산술 평균 조도 (Ra) 가 1.6 ㎛ 이고 10 점 평균 조도 (Rz) 가 15 ㎛ 로 실시예 1 보다 표면이 약간 거칠었지만, 이상 방전은 확인되지 않았다.
실시예 3 은, 타깃 표면을, 실시예 1 에 비해 블레이드폭이 10 ㎜ 로 좁은 스테인리스제 스크레이퍼에 의해 절삭 가공하고 있고, 산술 평균 조도 (Ra) 가 1.2 ㎛ 이고 10 점 평균 조도 (Rz) 가 10 ㎛ 로 실시예 1 보다 표면이 평탄하고, 이상 방전은 확인되지 않았다.
실시예 4 는, 타깃 표면을, 실시예 1 및 3 에 비해 블레이드폭이 5 ㎜ 로 좁은 스테인리스제 스크레이퍼에 의해 절삭 가공하고 있고, 산술 평균 조도 (Ra) 가 0.8 ㎛ 이고 10 점 평균 조도 (Rz) 가 8 ㎛ 로 실시예 1 및 3 보다 표면이 매끄럽고, 이상 방전은 확인되지 않았다.
비교예 1 은, 타깃 표면의 절삭을 실시하지 않고, 산술 평균 조도 (Ra) 가 2 ㎛ 이고 10 점 평균 조도 (Rz) 가 20 ㎛ 로 거칠고, 이상 방전도 80 회로 많았다.
비교예 2 는, 스크레이퍼에 의한 타깃 표면의 절삭 가공 대신에 프라이스 가공에 의해 표면 처리를 실시하고 있기 때문에, 산술 평균 조도 (Ra) 가 50 ㎛ 이고 10 점 평균 조도 (Rz) 가 150 ㎛ 로 거칠고, 이상 방전도 250 회로 많았다.

Claims (6)

  1. 타깃 표면의 산술 평균 조도 (Ra) 가 1.6 ㎛ 이하이고, 타깃 표면의 10 점 평균 조도 (Rz) 가 15 ㎛ 이하인 인듐 타깃.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 산술 평균 조도 (Ra) 가 1.2 ㎛ 이하인 인듐 타깃.
  3. 삭제
  4. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 10 점 평균 조도 (Rz) 가 10 ㎛ 이하인 인듐 타깃.
  5. 인듐 원료를 용해 주조 후, 스크레이퍼에 의한 절삭 가공을 실시함으로써 제 1 항 또는 제 2 항에 기재된 인듐 타깃을 제작하는 인듐 타깃의 제조 방법.
  6. 제 1 항에 있어서,
    인듐의 순도가 99.99 질량% 이상인 인듐 타깃.
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