JP2000001772A - 低抵抗膜用itoターゲット - Google Patents

低抵抗膜用itoターゲット

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JP2000001772A
JP2000001772A JP16830598A JP16830598A JP2000001772A JP 2000001772 A JP2000001772 A JP 2000001772A JP 16830598 A JP16830598 A JP 16830598A JP 16830598 A JP16830598 A JP 16830598A JP 2000001772 A JP2000001772 A JP 2000001772A
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ito
film
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oxygen
indium
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JP16830598A
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Mutsuhisa Nagahama
睦久 永浜
Moriyoshi Kanamaru
守賀 金丸
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Kobe Steel Ltd
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Kobe Steel Ltd
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 ITO焼結体マトリックス相中の酸素原子と
インジウム原子比(酸素原子/インジウム原子)を一定
範囲に抑えた低抵抗膜用ITOターゲットを提供する。 【解決手段】 1.9〜 9.8原子%の錫を含むITO焼結
体のマトリックス相中の酸素原子とインジウム原子比
(酸素原子/インジウム原子)を1.70〜1.95とする。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、低抵抗膜用ITO
ターゲットに関し、詳細にはLCD(液晶)、EL(エ
レクトロルミネセンス)、プラズマディスプレイ等の薄
型ディスプレー用表示デバイス駆動電極、太陽電池の透
明電極、更には窓ガラスへの熱線遮蔽コーティング、高
速交通機関のウインドシールドの防曇・防氷、各種機材
の帯電防止処理及び、静電遮蔽コーティング等に対して
用いられるITO透明導電膜をEB(蒸着)、スパッタ
リング法等のPVD法で作製する際に用いるITO透明
導電膜用ターゲット材料に関するものである。なお、I
TO(Indium Tin Oxideの略)という物質は、酸化イン
ジウムと酸化錫を出発原料にして酸化インジウム中に錫
が又は酸化錫中にインジウムが固溶したり、複合酸化物
から構成されている材料である。
【0002】
【従来の技術】ITO透明導電膜の製造方法にはスパッ
タリング法、真空蒸着法、CVD法、スプレー熱分解法
などがあるが、特に良質なITO透明導電膜(以下IT
O膜と言うこともある)が要求される分野ではスパッタ
リング(以下スパッタと言う)法が用いられている。そ
の場合、スパッタガスとしてアルゴン−酸素混合ガスが
用いられているが、酸素ガスは低抵抗で高光透過率なI
TO膜が得られるような量に設定される。また、スパッ
タリングターゲットとしてはIT(In−Sn合金)ターゲ
ットを用いる方法とITO焼結体ターゲットを用いる2
つの方法があるが、最近は膜性能、膜の均一性及び成膜
操作の簡便性に有利なITO焼結体ターゲット(以下I
TOターゲットと言う)を用いる方法が主流となってい
る。
【0003】このITOターゲットに望まれていること
は、低抵抗なITO膜を成膜できることである。そのよ
うな低抵抗なITO膜を成膜させる対策としてスパッタ
成膜中の異常放電を減少させ、ITO膜への損傷を抑制
することが行われている。この異常放電は、ターゲット
表面上に発生するスパッタにより削り残された黒色突起
物(以下ノジュールと言う)とターゲットから発生する
粉塵(パーティクル)が原因となっており、その対応策
はITOターゲットを高密度化することで対処してい
る。すなわち、低密度なITOターゲットをスパッタリ
ング法に使用した場合、低い熱伝導率のために放電電圧
が上昇してターゲット表面温度が上がり、その結果ター
ゲット表面が還元され低級酸化物となってノジュールが
発生する。また低密度ITOターゲットは結晶粒子の欠
落によってチャンバー内にパーティクルを発生させ、異
常放電が起こると考えられている。
【0004】上記のようなことから、低密度ITOター
ゲットではITO膜特性の劣化(高抵抗、低光透過率)
やターゲット使用効率低下(ノジュールの発生)を招く
ため、相対密度95%以上の高密度なITOターゲットが
望まれている。
【0005】そしてこのような高密度なITOターゲッ
トを作製する方法として、酸素加圧雰囲気高温焼結法や
ホットプレス法がある。
【0006】酸素加圧雰囲気高温焼結法は、特公平 7−
100852号公報に説明されているように、加圧容器中で16
00〜1700℃の非常に高い温度で焼結を行うため、密度6.
20〜7.23g /cm3 を達成している。またホットプレス法
は、成形体を高圧不活性ガス下で焼結する方法である
が、相対密度95%程度のITO焼結体を得ることができ
る。
【0007】また、ITO膜の低抵抗化に対しては次の
ような提案もある。例えば、特公平 6− 68935号公報で
は、ITO焼結体の比抵抗を2mΩ・cm以下(焼結密度5.
3g/cm3 以上、相対密度約75%以上)にすることによ
り、成膜時の放電が非常に安定で低抵抗なITO膜を得
ることができると説明されている。
【0008】特公平 7−9435号公報では、ターゲット表
面比抵抗値が 50mΩ/cm2 未満且つ平均結晶粒径が 7μ
m 以上にすることにより、蒸着の際の蒸発過程で低抵抗
なクラスターが基板に飛来しやすくなり、結晶成長の核
となって低導電膜が得られると説明されている。
【0009】特開平 6−158308号公報では、スパッタリ
ング用ターゲットの比抵抗を1mΩ・cm以下にすると抵抗
率が10-4Ω・cm台のITO膜を得ることができると報告
されている。
【0010】
【発明が解決しようとする課題】上述したように、これ
までのITO焼結体ターゲットにおいては、ITO焼結
体ターゲットを高密度に形成したり、あるいは比抵抗や
表面の比抵抗値が小さくなるように形成することで、低
抵抗で高光透過率なITO膜を得ることの改善がなされ
きたが、本発明者らの研究によれば、高密度化(相対密
度を上げる)だけでは必ずしも安定して低抵抗で高光透
過率なITO膜が得られるとは限らないことが判明し、
その原因を調査研究した結果本発明をなしたものであ
る。
【0011】
【課題を解決するための手段】本発明は、従来のよう
に、ITOターゲットの相対密度のみを上げるのではな
く、従来には全く報告のなかった、ITO焼結体マトリ
ックス相中の酸素原子とインジウム原子比(酸素原子/
インジウム原子)を一定範囲に抑えることでなしたもの
である。すなわち、本発明に係る低抵抗膜用ITOター
ゲットは、 1.9〜9.8原子%の錫を含むITO焼結体の
マトリックス相中の酸素原子とインジウム原子比(酸素
原子/インジウム原子)を1.70〜1.95とするものであ
る。
【0012】また、本発明に係る低抵抗膜用ITOター
ゲットにおいては、相対密度を95%以上とすることが好
ましい。相対密度を95%以上とすることでノジュールや
パーティクルの発生を抑制し異常放電特性を改善するの
で、安定した低抵抗ITO膜を長時間成膜する、使用効
率の高いITOターゲットとすることができる。
【0013】なお、本発明に係る低抵抗膜用ITOター
ゲットを製造する具体的な手段としては、本発明者等が
先に特開平 8−283934号公報に提案したものの内、特に
大気又は酸素雰囲気1350〜1500℃で予備焼結を行い、13
50〜1450℃で且つITOの分解を抑えた雰囲気制御HI
P(熱間等方圧加圧)処理を行う製造方法が挙げられ、
この製造方法によれば所望の酸素原子/インジウム原子
比及び相対密度が確保できる。
【0014】以下に本発明の構成並びに作用についてさ
らに詳細に説明する。本発明に係るITOターゲットに
おいて、錫(Sn)の含有量を 1.9〜 9.8原子%とする理由
は、含有量が 1.9原子%未満だとSn添加による過剰電子
量が少ないため電気伝導度の支配因子であるキャリア密
度を低下させ、また含有量が 9.8原子%以上だと過剰添
加Snが格子間に存在するようになるために電気伝導度の
支配因子である移動度を低下させるので電気抵抗を高く
してしまうためである。そして、特に好ましい範囲は
2.6〜 6.5原子%である。また、本発明に係るITOタ
ーゲットには他の成分が本発明の目的、効果を損なわな
い範囲において含まれてあってもよく、その差し支えな
い可及的な少量としては例えばFe、Al、Si等であれば総
合で100ppm以下に抑えることが望ましい。
【0015】次に、酸素原子/インジウム原子比を1.70
〜1.95とした理由を説明する。ITO膜はスパッタリン
グ法や蒸着法等のPVD法で成膜される場合、膜成分は
ターゲットから原子や分子のかたちではなくクラスター
としても放出されるため、これが基板に到着すると結晶
成長の核として役割を果たしエピタキシャル成長してI
TO膜が形成される。そのためITOターゲット自体
が、低抵抗化に有効なクラスターを得るための酸素原子
/インジウム原子比になることが必要不可欠である。そ
こで、酸素原子/インジウム原子比を1.70〜1.95とする
ものである。酸素原子/インジウム原子比が1.95より高
いと酸素空格子点(vacancy)が少なくなるため、過剰電
子の供給が少なくなって電子密度が低下し、酸素原子/
インジウム原子比が1.70より低いと多くの酸素空格子点
によって結晶格子に乱れが生じ、電子の移動度が低下し
てしまうため、結果としてITO膜の電気抵抗値が上が
ってしまう。このため酸素原子/インジウム原子比を1.
70〜1.95とするものである。
【0016】因みに従来法で作製されたITOターゲッ
トを分析すると、高温焼結法ではITOターゲット中の
多くの酸素が欠落(還元)しているため酸素原子/イン
ジウム原子比が1.70より低く、ホットプレス法では低温
で焼結するために酸素原子/インジウム原子比が1.95よ
り高くなっていた。
【0017】これに対し本発明では、焼結温度と焼結雰
囲気を適正化して焼結(雰囲気制御HIP処理)するこ
とにより、ITO焼結体マトリックス相中の酸素原子/
インジウム原子比が1.70〜1.95のITOターゲットが得
られるとともに、このITOターゲットを用い、適正な
電子密度と移動度を得ることで低抵抗ITO膜を得るこ
とができる。
【0018】そして更に、ITO焼結体マトリックス相
中の酸素原子/インジウム原子比を最適化しつつ相対密
度を95%以上とすれば、スパッタリングターゲットとし
て使用した場合により安定した放電特性が得られるので
低抵抗なITO膜を長時間成膜することができる。その
理由は、まず第一に、ターゲットの相対密度を上げると
ターゲットからの粉塵(パーティクル)発生を抑制する
ことができる。第二に熱伝導率が向上するためにターゲ
ット表面に熱がたまらないので、低抵抗ITOの低級酸
化物化(酸素原子/インジウム原子比の低下)を阻止し
てノジュールを抑えることができる。以上より異常放電
発生が抑えられるので、低抵抗なITO膜を長時間成膜
することができる。
【0019】
【実施例】〔実施例1〕In2O3−3.65原子%Sn相当を造
粒した後、下表に示す各焼結方法で様々なITO焼結体
マトリックス相中の酸素原子/インジウム原子比(O/I
n)のものを作製した。
【0020】
【表1】
【0021】表1において、実験1、2は従来からある
高温焼結法であり、酸素フロー雰囲気常圧焼結であるた
めに元々酸素含有量が低く、高温焼結になればなるほど
更に含有量が低くなり、 O/In比が本発明で限定する1.
70より小さな値となった。実験3も従来からある焼結法
である還元雰囲気ホットプレス法であるが、低温焼結で
あるために酸素含有量が高く、 O/In比が本発明で限定
する1.95より大きな値となった。実験4〜6は熱間等方
圧加圧(HIP)焼結法で行った。実験5は低温予備焼
結処理であるが、Ar雰囲気下でITOの分解を抑える雰
囲気制御HIP処理したため若干酸素含有量が低くなっ
た。一方、実験4、6は低温予備焼結処理+酸化雰囲気
下で同様にITOの分解を抑える雰囲気制御HIP処理
を行ったので、酸素含有量が高くなったものの、いずれ
も O/In比は本発明で限定する1.70〜1.95の範囲内とな
った。実験7、8は酸素雰囲気常圧焼結なので、実験
1、2の酸素フロー雰囲気より若干酸素含有量が高くな
ったものの、本発明で限定する1.70より低い値となる。
【0022】〔実施例2〕次に、上記実施例1で得られ
たITO焼結体を、直径 100mmのITOターゲットに加
工してスパッタリング成膜実験を行った。スパッタリン
グはDCマグネトロンスパッタ装置を用い、2mTorrのAr
+0.3 %O2雰囲気、スパッタ出力 150W、基板温度 200
℃の条件で膜厚1500ÅのITO膜を成膜した。成膜後、
ITO膜の膜抵抗率を4端子法を用いて測定した。その
測定結果を図1に示す。なお、図における符号(1〜
8)は表1の実験番号と符合する。
【0023】図1から分かるように、酸素原子/インジ
ウム原子( O/In)比を1.70〜1.95の適正量にすること
で1.5 ×10-4Ω・cm以下の低抵抗ITO膜が成膜するこ
とができることがわかる。
【0024】〔実施例3〕成形圧力と実験5のAr−HI
P処理圧力(予備焼結、HIP温度一定)を変えなが
ら、表2に示す相対密度のみが異なる直径100mm のIT
Oターゲットを作製した。このとき処理温度を一定にし
たので、酸素原子/インジウム原子比は1.87である。な
お、相対密度の測定はアルキメデス法によった。
【0025】次にターゲット寿命試験として、上記各I
TOターゲットを用い、DCマグネトロンスパッタ装置
を用いてスパッタガス2.0mTorrのAr+0.3 %O2雰囲気、
スパッタ出力 150Wで30時間放電を行った。寿命試験後
の成膜には基板温度 200℃で膜厚1500ÅのITO膜を得
た。得られたITO膜の特性(抵抗率、可視光透過率)
を測定した。その測定結果を表2に併せて示す。
【0026】
【表2】
【0027】表2より明らかなように、実験9、10のも
のは何れもITO膜の特性(抵抗率、可視光透過率)に
優れているのに対して、実験11は抵抗率が高く、可視光
透過率が小さくなった。その理由は考察するに、相対密
度が91.6%と低かったためにスパッタ成膜中に高温の異
常放電が多く発生し、このためITO膜にダメージを与
え膜特性を劣化させたためと考える。
【0028】
【発明の効果】以上説明したように、本発明に係る低抵
抗膜用ITOターゲットによれば、低抵抗なITO膜を
安定して得ることができる。また更に相対密度95%以上
の高密度に成形することで、1.5 ×10-4Ω・cm以下の低
抵抗なITO膜を安定して得ることができるとともに、
成膜時の異常放電を抑制させ、長時間安定した低抵抗、
高光透過率ITO膜を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】ITOターゲットマトリックス相中の酸素原子
/インジウム原子比とITO膜抵抗率との関係を示す図
である。

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 1.9〜 9.8原子%の錫を含むITO焼結
    体のマトリックス相中の酸素原子とインジウム原子比
    (酸素原子/インジウム原子)が1.70〜1.95であること
    を特徴とする低抵抗膜用ITOターゲット。
  2. 【請求項2】 相対密度が95%以上である請求項1に記
    載の低抵抗膜用ITOターゲット
JP16830598A 1998-06-16 1998-06-16 低抵抗膜用itoターゲット Pending JP2000001772A (ja)

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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2007176706A (ja) * 2005-12-26 2007-07-12 Mitsui Mining & Smelting Co Ltd 酸化物焼結体及びその製造方法並びにスパッタリングターゲット及び透明導電膜
JP2007238365A (ja) * 2006-03-07 2007-09-20 Mitsui Mining & Smelting Co Ltd 酸化物焼結体及びその製造方法並びにスパッタリングターゲット及び透明導電膜

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