JP2001151572A - 金属酸化物焼結体およびその用途 - Google Patents
金属酸化物焼結体およびその用途Info
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Abstract
用いられるITO薄膜を結晶化温度以上の基板温度で形
成した場合においても、ドメイン構造を有さず平坦で、
エッチング特性に優れた薄膜を提供する。また、タッチ
パネルのような膜厚の薄い領域で使用した場合において
も、耐熱性、耐湿性に優れ、抵抗率の変化率が小さい透
明導電膜を提供することにある。 【解決手段】 In、Sn、MgおよびOからなり、M
g含有量(原子比)がMg/(In+Sn+Mg):
2.0〜20.0%である金属酸化物焼結体、この金属
酸化物焼結体を用いた蒸着材料/スパッタリングターゲ
ット、In、Sn、MgおよびOからなり、Mg含有量
(原子比)がMg/(In+Sn+Mg):2.0〜2
0.0%である透明導電性膜、およびこの透明導電性膜
を含んでなる、フラットパネルディスプレイ、タッチパ
ネル等に関する。
Description
焼結体、ターゲット、薄膜およびその用途に関する。
de)薄膜は高導電性、高透過率といった特徴を有し、
更に微細加工も容易に行えることから、フラットパネル
ディスプレイ用表示電極、抵抗膜方式のタッチパネル、
太陽電池用窓材、帯電防止膜、電磁波防止膜、防曇膜、
センサ等の広範囲な分野に渡って用いられている。この
ようなITO薄膜の製造方法はスプレー熱分解法、CV
D法等の化学的成膜法と電子ビーム蒸着法、イオンプレ
ーティング法、スパッタリング法等の物理的成膜法に大
別することができる。これら中でも物理的成膜法では、
大面積への成膜が容易でかつ高性能の膜が得られる成膜
法であることから、様々な分野で使用されている。
場合、用いる原材料(スパッタリング法の場合にはスパ
ッタリングターゲット、真空蒸着法およびイオンプレー
ティングの場合には蒸着材料)としては金属インジウム
および金属スズからなる合金あるいは酸化インジウムと
酸化スズからなる複合酸化物が用いられる。このうち、
ITO複合酸化物を用いる方法は、IT合金を用いる方
法と比較して、得られた膜の抵抗値および透過率の経時
変化が少なく成膜条件のコントロールが容易であるた
め、ITO薄膜製造方法の主流となっている。
フラットパネルディスプレイやタッチパネル等に要求さ
れる技術レベルが高まっている。そのため、ITO薄膜
に対しても今までは特に問題とされていなかった特性が
問題点として指摘されるようになってきた。具体的に
は、ITO薄膜の膜構造と耐久性においての問題点であ
る。
を除きアモルファスな膜が得られる。しかし、耐熱抵抗
安定性や耐候性を考慮すると、薄膜を結晶化させること
が好ましい。ITOの結晶化温度は150℃であり、結
晶化膜を得るにはこの温度以上の成膜温度で成膜する必
要がある。しかし、スパッタリング法やイオンプレーテ
ィング等プラズマを用いる成膜工程を経て結晶性ITO
薄膜を形成した場合、ITO薄膜に特徴的なドメイン構
造が形成される。ドメイン構造とは、図1に示すような
結晶配向がよくそろった10〜30nmの結晶粒が集ま
って、200〜300nmの結晶粒領域を形成したもの
である。このドメイン構造は、それぞれ異なった結晶配
向性をもった小さなグレインの集まりであり、主に(1
11)、(110)または(100)に配向している。
また、この配向面によってプラズマダメージに対する耐
性が異なるという特徴を有している。このため、成膜途
中に、形成された膜がプラズマにより再スパッタリング
される際のスパッタリング速度が異なる。その結果、図
2に示すような、(100)面で厚く、(110)面で
薄い表面が凸凹した薄膜が形成される。このような構造
の膜は、スパッタリング法や、イオンプレーティングな
どプラズマを使用して作製した膜に見られるものであ
る。
ィスプレー、特に液晶ディスプレーの分野では、画面の
大型化および微細化が急速な勢いで進んでいる。このた
め、透明導電膜に対する要求として、大面積で、低抵抗
で、かつ微細加工が容易な膜が要求されている。
スパッタリング法を用いて、高い基板温度で成膜する
と、前述したような表面の凹凸が激しい膜が形成されて
しまい、エッチッグ残さの発生しやすい、即ち微細加工
に不適当な薄膜が形成されるといった問題が生じてい
た。
TO薄膜は、高温や高湿の環境下で、薄膜の抵抗率が増
加するという問題点を有している。例えば、耐熱性に関
しては、大気中、200℃以上の温度に30分放置する
ことにより、抵抗率が5〜30%上昇することが知られ
ている。また、耐湿性に関しては、60℃、90%RH
で500時間放置することにより、抵抗率が10〜20
0%増加することが知られている。
膜厚が薄くなるほど顕著となる。このため、ITO薄膜
を薄い膜厚で使用する抵抗膜方式のタッチパネルの分野
で特に問題とされており、解決すべき重要な課題となっ
ていた。
ターゲットをアルゴンガスと酸素ガスとの混合ガス雰囲
気中で連続してスパッタリングした時にターゲット表面
に形成される黒色の異物)発生量の低減させるために、
ITO焼結体の焼結密度を増加させる研究が盛んに行わ
れてきた。例えば、特公平5−30905号のように焼
結を1気圧以上の加圧酸素雰囲気中で実施する方法、特
開平4−160047号のように平均粒径が0.1μm
以下の酸化インジウム粉末および酸化スズ粉末を酸素雰
囲気下1350℃以上の温度で熱処理し、得られた熱処
理粉末を再び粉砕処理した後500〜1000℃以上の
温度および100kg/cm2以上の圧力下の無酸素雰
囲気中で焼結する方法、USP−5433901号報の
ように焼結助剤としてAl2O3、Y2O3またはMgOを
0.05〜0.25重量%添加して焼結を行う方法など
が提案されている。しかしながら、これらの発明では上
記の膜の平坦性、耐久性に関する問題点を解決すること
ができないといった問題点があった。
ットパネルディスプレイの透明電極等に用いられるIT
O薄膜を結晶化温度以上の基板温度で形成した場合にお
いても、ドメイン構造を有さず平坦で、エッチング特性
に優れた薄膜を提供することにある。また、タッチパネ
ルのように、膜厚の薄い領域で使用した場合において
も、耐熱性、耐湿性に優れ、抵抗率の変化率が小さい透
明導電膜を提供することにある。
いられる、蒸着材料、スパッタリングターゲットを提供
することにある。
種元素をドープした導電性金属酸化物に関して鋭意検討
を重ねた結果、マグネシウムをドーパントとして含有す
るITO薄膜において上記問題点を解決できることを見
いだし、本発明を完成した。
スズ、マグネシウムおよび酸素からなり、マグネシウム
がMg/(In+Sn+Mg)の原子比で2.0〜2
0.0%の割合で含有されていることを特徴とする金属
酸化物焼結体、該焼結体を用いた蒸着材料、該焼結
体を用いたスパッタリングターゲット、実質的にイン
ジウム、スズ、マグネシウムおよび酸素からなり、マグ
ネシウムがMg/(In+Sn+Mg)の原子比で2.
0〜20.0%の割合で含有されていることを特徴とす
る透明導電性膜、および該透明導電性膜を含んでなる
機器に関するものである。
るスパッタリングターゲット、蒸着材、薄膜およびこの
薄膜を含んでなる機器は以下の方法で製造する。
方法としては、特に制限されないが、スパッタリングタ
ーゲットに用いるための焼結体としては、得られる焼結
体の密度が98%以上であることが好ましく、このよう
な焼結体は、例えば、以下のような方法で製造すること
ができる。
In2O3、SnO2およびMgOの真密度の相加平均か
ら求められる理論密度(d)に対する相対値を示してい
る。相加平均から求められる理論密度(d)とは、ター
ゲット組成において、In2O3、SnO2およびMgO
粉末の混合量をa,b,c(g)、とした時、それぞれ
の真密度7.179、6.95、3.65(g/c
m3)を用いて、 d=(a+b+c)/((a/7.179)+(b/6.9
5)+(c/3.65)) により求められる。焼結体の測定密度をd1とすると、
その相対密度(%)は式:d1/d×100で求められ
る。
ム粉末と酸化スズ粉末と酸化マグネシウム粉末とを混合
しても良いし、酸化スズ固溶酸化インジウム粉末と酸化
マグネシウム粉末とを混合しても良い。この際、使用す
る粉末の平均粒径が大きいと焼結後の密度が充分に上が
らず相対密度99%以上の焼結体を得難くなることがあ
るので、使用する粉末の平均粒径は1.5μm以下であ
ることが望ましく、更に好ましくは0.1〜1.5μm
である。ここで、酸化スズの混合量は、Sn/(Sn+
In)の原子比で1.9〜14%とすることが好まし
い。より好ましくは、4〜11%である。これは、本発
明のターゲットを用いてITO薄膜を作製した際に、膜
の抵抗率が最も低下する組成であるからである。
/(In+Sn+Mg)の原子比で2.0〜20.0%
が好ましい。より好ましくは2.0〜10.0%、さら
に好ましくは2.0〜5.0%、特に好ましくは2.0
〜3.0%である。酸化マグネシウムの添加量が、前記
範囲より少ないと、本発明の効果が薄れ、得られる薄膜
がドメイン構造を示すとともに膜の耐候性が低下し、ま
た、前記範囲を超えると、抵抗率が高くなりすぎるため
適切でない。粉末の混合は、ボールミルなどにより乾式
混合あるいは湿式混合して行えばよい。
ネシウム含有ITO焼結体を作製する。焼結体の作製方
法については特に限定されるものではないが、例えば以
下のような方法で製造することができる。
と酸化スズと酸化マグネシウムの混合粉末にバインダー
等を加え、プレス法或いは鋳込法等の成形方法により成
形して成形体を作製する。プレス法により成形体を製造
する場合には、所定の金型に固溶体粉末を充填した後、
粉末プレス機を用いて100〜300kg/cm2の圧
力でプレスを行う。粉末の成形性が悪い場合には、必要
に応じてパラフィンやポリビニルアルコール等のバイン
ダーを添加してもよい。
TO混合粉末にバインダー、分散剤、イオン交換水を添
加し、ボールミル等により混合することにより鋳込成形
体作製用スラリーを作製する。続いて、得られたスラリ
ーを用いて鋳込を行う。鋳型にスラリーを注入する前
に、スラリーの脱泡を行うことが好ましい。脱泡は、例
えばポリアルキレングリコール系の消泡剤をスラリーに
添加して真空中で脱泡処理を行えばよい。続いて、鋳込
み成形体の乾燥処理を行う。
間静水圧プレス(CIP)等の圧密化処理を行う。この
際CIP圧力は充分な圧密効果を得るため2ton/c
m2以上、好ましくは2〜5ton/cm2であることが
望ましい。ここで始めの成形を鋳込法により行った場合
には、CIP後の成形体中に残存する水分およびバイン
ダー等の有機物を除去する目的で脱バインダー処理を施
してもよい。また、始めの成形をプレス法により行った
場合でも、成型時にバインダーを使用したときには、同
様の脱バインダー処理を行うことが望ましい。
に投入して焼結を行う。焼結方法としては、いかなる方
法でも適応可能であるが、生産設備のコスト等を考慮す
ると大気中焼結が望ましい。しかしこの他ホットプレス
(HP)法、熱間静水圧プレス(HIP)法および酸素
加圧焼結法等の従来知られている他の焼結法を用いるこ
とができることは言うまでもない。また焼結条件につい
ても適宜選択することができるが、充分な密度上昇効果
を得るため、また酸化スズの蒸発を抑制するため、焼結
温度が1450〜1650℃であることが望ましい。ま
た焼結時の雰囲気としては大気或いは純酸素雰囲気であ
ることが好ましい。また焼結時間についても充分な密度
上昇効果を得るために5時間以上、好ましくは5〜30
時間であることが望ましい。このようにして本願請求項
1の発明である、マグネシウム含有ITO焼結体を作製
することができる。
することにより、本願請求項2の発明であるマグネシウ
ム含有ITO蒸着材が作製される。また、所望の形状に
加工されたマグネシウム含有ITO焼結体を必要に応じ
て無酸素銅からなるバッキングプレートにインジウム半
だ等を用いて接合することにより、本願請求項3の発明
であるマグネシウム含有ITOスパッタリングターゲッ
トが作製される。
ターゲットを用いて、ガラス基板やフィルム基板上等の
基板上に本願請求項4の発明である透明導電性膜である
マグネシウム含有ITO薄膜を得ることができる。製膜
手段は特に限定されず、dcスパッタリング法、rfス
パッタリング法、dcにrfを重畳させたスパッタリン
グ法や、真空蒸着法(イオンプレーティング)等をあげ
ることができる。
造を有さず平坦で、エッチング特性に優れた薄膜は、ス
パッタリング法やイオンプレーティング法などのプラズ
マを介した成膜方法に対して特に有効となる。また、第
二の効果である抵抗率の安定化は、いかなる方法で成膜
した場合においても有効である。
グネシウムの3種類、あるいは前記の3種の内の2種の
混合酸化物と残りの酸化物の2種類として用意された蒸
着材料あるいはスパッタリングターゲットを用いて共蒸
着あるいは多元同時スパッタリングにより製膜してもよ
い。さらに、個々の蒸着源あるいはスパッタリングター
ゲットの一部あるいは全部を金属あるいは合金に置き換
えて用いてもよい。
所望のパターンにエッチングされた後、本願請求項5の
発明である例えばフラットパネルディスプレイ、タッチ
パネル、太陽電池用窓材、帯電防止膜、電磁波防止膜、
防曇膜、センサ等の機器を構成することができる。
フラットパネルディスプレイやタッチパネル等の微細加
工を必要とするデバイスに使用することを考慮すると、
その膜厚は5000Å以下とすることが好ましい。膜厚
が5000Åをこえると、膜の透明性が失われるばかり
でなく、微細加工の際に要求されるラインアンドスペー
スと膜厚の値が近くなり、微細加工が困難となるからで
ある。より好ましい膜厚の範囲は、使用されるディスプ
レイによって異なり、抵抗膜式のタッチパネル用途にお
いては、80〜500Åが好ましく、STN方式の液晶
ディスプレイのようにマトリックス型の電極構造を有す
るディスプレイの場合には、2000〜3500Åとす
ることが好ましい。
明するが、本発明はこれらに限定されるものではない。
び酸化マグネシウム粉末7.2gをポリエチレン製のポ
ットに入れ、乾式ボールミルにより72時間混合し、混
合粉末を作製した。
2の圧力でプレスして成形体とした。この成形体を3t
on/cm2の圧力でCIPによる緻密化処理を行っ
た。次にこの成形体を純酸素雰囲気焼結炉内に設置し
て、以下の条件で焼結した。 (焼結条件) 焼結温度:1500℃、昇温速度:25℃/Hr、焼結
時間:6時間、酸素圧:50mmH2O(ゲージ圧)、
酸素線速:2.7cm/分 得られた焼結体の密度をアルキメデス法により測定した
ところ7.00g/cm3(相対密度:99.2%)で
あった。この焼結体の組成分析をEPMA(Elect
ron Prove Micro Analysis)
を用いて行った。結果を表1に示す。
チ厚さ6mmの焼結体に加工し、インジウム半田を用い
て無酸素銅製のバッキングプレートにボンディングして
ターゲットとした。
件でスパッタリングして薄膜の評価を行った。 (スパッタリング条件) 基板:ガラス基板、DC電力:200W、ガス圧:5.
0mTorr、Arガス流量:50SCCM、O2ガス
流量:0.1SCCM、基板温度:200℃、膜厚:3
000Å。
で、550nmにおける透過率は86.2%であった。
なお、透過率は、空気をリファレンスとしてガラス基板
込みの透過率として測定した。ガラス基板には、Cor
ning社製#7059を使用した。
て観察した。結果を図3の写真に示す。ドメイン構造
は、観察されなかった。
た。結果を表2に示す。
び酸化マグネシウム粉末15gをポリエチレン製のポッ
トに入れ、乾式ボールミルにより72時間混合し、混合
粉末を作製した。
2の圧力でプレスして成形体とした。この成形体を3t
on/cm2の圧力でCIPによる緻密化処理を行っ
た。次にこの成形体を純酸素雰囲気焼結炉内に設置し
て、実施例1と同じ条件で焼結した。
より測定したところ6.86g/cm3(相対密度:9
8.6%)であった。この焼結体の組成分析をEPMA
を用いて行った。結果を表1に示す。
チ厚さ6mmの焼結体に加工し、インジウム半田を用い
て無酸素銅製のバッキングプレートにボンディングして
ターゲットとした。
件でスパッタリングして薄膜の評価を行った。 (スパッタリング条件) 基板:ガラス基板、DC電力:200W、ガス圧:5.
0mTorr、Arガス流量:50SCCM、O2ガス
流量:0.1SCCM、基板温度:200℃、膜厚:3
000Å。
mで、550nmにおける透過率は85.9%であっ
た。透過率の測定条件は実施例1と同じ条件とした。
て観察した。結果を図4の写真に示す。ドメイン構造
は、観察されなかった。
た。結果を表2に示す。
び酸化マグネシウム粉末34gをポリエチレン製のポッ
トに入れ、乾式ボールミルにより72時間混合し、混合
粉末を作製した。
2の圧力でプレスして成形体とした。この成形体を3t
on/cm2の圧力でCIPによる緻密化処理を行っ
た。次にこの成形体を純酸素雰囲気焼結炉内に設置し
て、実施例1と同じ条件で焼結した。
より測定したところ6.65g/cm3(相対密度:9
8.7%)であった。この焼結体の組成分析をEPMA
を用いて行った。結果を表1に示す。
チ厚さ6mmの焼結体に加工し、インジウム半田を用い
て無酸素銅製のバッキングプレートにボンディングして
ターゲットとした。
件でスパッタリングして薄膜の評価を行った。 (スパッタリング条件) 基板:ガラス基板、DC電力:200W、ガス圧:5.
0mTorr、Arガス流量:50SCCM、O2ガス
流量:0.1SCCM、基板温度:200℃、膜厚:3
000Å。
mで、550nmにおける透過率は85.9%であっ
た。透過率の測定条件は実施例1と同じ条件とした。
て観察した。結果を図5の写真に示す。ドメイン構造
は、観察されなかった。
た。結果を表2に示す。
をポリエチレン製のポットに入れ、乾式ボールミルによ
り72時間混合し、混合粉末を作製した。
2の圧力でプレスして成形体とした。この成形体を3t
on/cm2の圧力でCIPによる緻密化処理を行っ
た。次にこの成形体を純酸素雰囲気焼結炉内に設置し
て、実施例1と同じ条件で焼結した。
より測定したところ7.12g/cm3(相対密度:9
9.4%)であった。この焼結体の組成分析をEPMA
を用いて行った。結果を表1に示す。
チ厚さ6mmの焼結体に加工し、インジウム半田を用い
て無酸素銅製のバッキングプレートにボンディングして
ターゲットとした。
件でスパッタリングして薄膜の評価を行った。 (スパッタリング条件) 基板:ガラス基板、DC電力:200W、ガス圧:5.
0mTorr、Arガス流量:50SCCM、O2ガス
流量:0.1SCCM、基板温度:200℃、膜厚:3
000Å。
で、550nmにおける透過率は86.7%であった。
透過率の測定条件は実施例1と同じ条件とした。
て観察した。結果を図6の写真に示す。ドメイン構造が
観察された。
た。結果を表2に示す。
び酸化マグネシウム粉末3.6gをポリエチレン製のポ
ットに入れ、乾式ボールミルにより72時間混合し、混
合粉末を作製した。この粉末を金型に入れ、300kg
/cm2の圧力でプレスして成形体とした。この成形体
を3ton/cm2の圧力でCIPによる緻密化処理を
行った。次にこの成形体を純酸素雰囲気焼結炉内に設置
して、実施例1と同じ条件で焼結した。得られた焼結体
の密度をアルキメデス法により測定したところ7.09
g/cm3(相対密度:99.7%)であった。この焼
結体の組成分析をEPMAを用いて行った。結果を表1
に示す。
チ厚さ6mmの焼結体に加工し、インジウム半田を用い
て無酸素銅製のバッキングプレートにボンディングして
ターゲットとした。
件でスパッタリングして薄膜の評価を行った。 (スパッタリング条件) 基板:ガラス基板、DC電力:200W、ガス圧:5.
0mTorr、Arガス流量:50SCCM、O2ガス
流量:0.1SCCM、基板温度:300℃、膜厚:1
20Å。
た。結果を表2に示す。
試験を実施し、抵抗率の変化率を調べた。なお、変化率
(%)は、(試験後の抵抗率−試験前の抵抗率)×10
0/試験前の抵抗率により求めた。 (耐熱試験条件) 雰囲気:大気中、温度:100〜250℃、保持時間:
30分 結果を図7に示す。100〜250℃のいずれの温度に
おいても、抵抗率はほとんど変化しなかった。
下の条件で、耐湿試験を実施し、抵抗率の変化率を調べ
た。なお、変化率(%)は、(試験後の抵抗率−試験前
の抵抗率)×100/試験前の抵抗率により求めた。 (耐湿試験条件) 温度:60℃、湿度:90%RH、保持時間:500時
間 結果を図8に示す。500時間経過後も、抵抗率はほと
んど変化せず安定していた。
いて、実施例4と同じスパッタリング条件で成膜した
後、実施例4と同じ条件で耐熱試験および耐湿試験を実
施した。耐熱試験の結果を図7に示す。100〜250
℃のいずれの温度においても、抵抗率はほとんど変化し
なかった。
経過後も、抵抗率はほとんど変化せず安定していた。
いて、実施例4と同じスパッタリング条件で成膜した
後、実施例4と同じ条件で耐熱試験および耐湿試験を実
施した。耐熱試験の結果を図7に示す。200〜250
℃での熱処理の実施により、200℃で約5%、250
℃で約24%の抵抗率の増加が観察された。高温での熱
処理により、抵抗率が大幅に増加した。
経過後から増加し、500時間経過後には80%もの抵
抗率の増加が観察された。
び酸化マグネシウム粉末1.8gをポリエチレン製のポ
ットに入れ、乾式ボールミルにより72時間混合し、混
合粉末を作製した。
2の圧力でプレスして成形体とした。この成形体を3t
on/cm2の圧力でCIPによる緻密化処理を行っ
た。次にこの成形体を純酸素雰囲気焼結炉内に設置し
て、以下の条件で焼結した。 (焼結条件) 焼結温度:1500℃、昇温速度:25℃/Hr、焼結
時間:6時間、酸素圧:50mmH2O(ゲージ圧)、
酸素線速:2.7cm/分 得られた焼結体の密度をアルキメデス法により測定した
ところ7.12g/cm3(相対密度:99.9%)で
あった。この焼結体の組成分析をEPMAを用いて行っ
た。結果を表1に示す。
チ厚さ6mmの焼結体に加工し、インジウム半田を用い
て無酸素銅製のバッキングプレートにボンディングして
ターゲットとした。
件でスパッタリングして薄膜の評価を行った。 (スパッタリング条件) 基板:ガラス基板、DC電力:200W、ガス圧:5.
0mTorr、Arガス流量:50SCCM、O2ガス
流量:0.1SCCM、基板温度:200℃、膜厚:3
000Å。
で、550nmにおける透過率は86.6%であった。
次に、得られた薄膜の表面をAFMを用いて観察し
た。結果を図9の写真に示す。ドメイン構造は、観察さ
れなかった。
た。結果を表2に示す。
び耐湿試験を実施した。耐熱試験の結果を図7に示す。
200〜250℃での熱処理の実施により、200℃で
約2%、250℃で約10%の抵抗率の増加が観察され
た。高温での熱処理により、抵抗率が大幅に増加した。
経過後から増加し、500時間経過後には45%もの抵
抗率の増加が観察された。
イト基板上にITO薄膜を作製した。 (スパッタリング条件) 基板:ポリカーボネイト、DC電力:200W、ガス
圧:5.0mTorr、Arガス流量:50SCCM、
O2ガス流量:0.25SCCM、基板温度:70℃、
膜厚:120Å。
て行った。結果を表2に示す。
で、耐熱試験を実施し、抵抗率の変化率を調べた。 (耐熱試験条件) 雰囲気:大気中、温度:80℃、保持時間:90分 抵抗率の変化率は、+15%であった。
施例4と同様の条件で、耐湿試験を実施し、抵抗率の変
化率を調べた。結果を図10に示す。500時間経過後
も、抵抗率はほとんど変化せず安定していた。
イト基板上にITO薄膜を実施例6と同じ条件で作製し
た。
て行った。結果を表2に示す。
じ条件で、耐熱試験を実施し、抵抗率の変化率を調べ
た。抵抗率の変化率は、+11%であった。
施例6と同じ条件で、耐湿試験を実施し、抵抗率の変化
率を調べた。結果を図10に示す。500時間経過後
も、抵抗率はほとんど変化せず安定していた。
イト基板上にITO薄膜を実施例6と同じ条件で作製し
た。
て行った。結果を表2に示す。
じ条件で、耐熱試験を実施し、抵抗率の変化率を調べ
た。抵抗率の変化率は、+45%と大きな値を示した。
施例6と同じ条件で、耐湿試験を実施し、抵抗率の変化
率を調べた。結果を図10に示す。300時間経過後か
ら増加し、500時間経過後には100%もの抵抗率の
増加が観察された。
び酸化マグネシウム粉末3.6gをポリエチレン製のポ
ットに入れ、乾式ボールミルにより72時間混合し、混
合粉末を作製した。この粉末から適量を金型に入れ、3
00kg/cm 2の圧力でプレスして成形体とした。こ
の成形体を3ton/cm2の圧力でCIPによる緻密
化処理を行った。得られた成形体の大きさは、23mm
×16mmtであった。得られた成形体の密度を形状か
ら測定したところ4.0g/cm3(相対密度:56.
3%)であった。
用いて行った。結果を表1に示す。
真空蒸着法で成膜して薄膜の評価を行った。 (真空蒸着条件) 基板:ガラス基板、膜厚:120Å、酸素分圧:2×1
0-4torr 次に、EPMAを用いて膜の組成を調べた。結果を表2
に示す。
で、耐熱試験を実施し、抵抗率の変化率を調べた。結果
を図11に示す。100〜250℃のいずれの温度にお
いても、抵抗率はほとんど変化しなかった。
施例4と同じ条件で、耐湿試験を実施し、抵抗率の変化
率を調べた。結果を図12に示す。500時間経過後
も、抵抗率はほとんど変化せず安定していた。
び酸化マグネシウム粉末7.2gをポリエチレン製のポ
ットに入れ、乾式ボールミルにより72時間混合し、混
合粉末を作製した。この粉末から適量を金型に入れ、3
00kg/cm 2の圧力でプレスして成形体とした。こ
の成形体を3ton/cm2の圧力でCIPによる緻密
化処理を行った。得られた成形体の大きさは、23mm
×16mmtであった。得られた成形体の密度を形状か
ら測定したところ3.9g/cm3(相対密度:55.
2%)であった。
用いて行った。結果を表1に示す。
条件で真空蒸着法で成膜して薄膜の評価を行った。
た。結果を表2に示す。
で、耐熱試験を実施し、抵抗率の変化率を調べた。結果
を図11に示す。100〜250℃のいずれの温度にお
いても、抵抗率はほとんど変化しなかった。
施例4と同じ条件で、耐湿試験を実施し、抵抗率の変化
率を調べた。結果を図12に示す。500時間経過後
も、抵抗率はほとんど変化せず安定していた。
をポリエチレン製のポットに入れ、乾式ボールミルによ
り72時間混合し、混合粉末を作製した。この粉末から
適量を金型に入れ、300kg/cm2の圧力でプレス
して成形体とした。この成形体を3ton/cm2の圧
力でCIPによる緻密化処理を行った。得られた成形体
の大きさは、23mm×16mmtであった。得られた
成形体の密度を形状から測定したところ4.1g/cm
3(相対密度:57.3%)であった。
用いて行った。結果を表1に示す。
条件で真空蒸着法で成膜して薄膜の評価を行った。
た。結果を表2に示す。
250℃での熱処理の実施により、200℃で約7%、
250℃で約30%の抵抗率の増加が観察された。高温
での熱処理により、抵抗率が大幅に増加した。
間経過後から増加し、500時間経過後には90%もの
抵抗率の増加が観察された。
にITO薄膜を実施例1と同じ条件で、厚さ5000Å
の薄膜を作製した。
長は、400、500、550、600、700、80
0nmとし、同じガラス基板をリファレンスとして膜の
みの透過率として測定した。結果を表3に示す。全波長
に渡って80%以上の透過率が得られた。
シウム含有ITO焼結体、請求項2の発明である蒸着材
料、あるいは請求項3の発明であるスパッタリングター
ゲットは、これを材料として優れた特性を有する酸化マ
グネシウム含有ITO薄膜を製造することができる。す
なわち、ITO薄膜に特有のドメイン構造を有さず平坦
な膜が得られるので、エッチング残さの発生しにくい、
微細加工に優れた請求項4の発明の薄膜を得ることがで
きる。また、タッチパネルのような膜厚の薄い領域で使
用した場合においても、抵抗率の変化率の小さい透明導
電膜が得られる。
薄膜を用いた優れた特性を有する種々の機器を構成する
ことができる。
性、微細加工性に優れた薄膜を提供することができる。
定性に優れ、ノジュール発生量の少ないスパッタリング
ターゲットを提供することができる。
ある。
る。
る。
る。
る。
膜の耐熱試験の結果を示す図である。
膜の耐湿試験の結果を示す図である。
る。
の耐湿試験の結果を示す図である。
の耐熱試験の結果を示す図である。
の耐湿試験の結果を示す図である。
ムおよび酸素からなり、マグネシウムがMg/(In+
Sn+Mg)の原子比で2.4〜20.0%の割合で含
有されているとともに、相対密度が98%以上であるこ
とを特徴とする金属酸化物焼結体を用いたスパッタリン
グターゲット。
ムおよび酸素からなり、マグネシウムがMg/(In+
Sn+Mg)の原子比で2.4〜20.0%の割合で含
有されていることを特徴とする透明導電性膜。
でなる機器。
特徴とする請求項3記載の透明導電膜。
焼結体、ターゲット、薄膜およびその用途に関する。
de)薄膜は高導電性、高透過率といった特徴を有し、
更に微細加工も容易に行えることから、フラットパネル
ディスプレイ用表示電極、抵抗膜方式のタッチパネル、
太陽電池用窓材、帯電防止膜、電磁波防止膜、防曇膜、
センサ等の広範囲な分野に渡って用いられている。この
ようなITO薄膜の製造方法はスプレー熱分解法、CV
D法等の化学的成膜法と電子ビーム蒸着法、イオンプレ
ーティング法、スパッタリング法等の物理的成膜法に大
別することができる。これら中でも物理的成膜法では、
大面積への成膜が容易でかつ高性能の膜が得られる成膜
法であることから、様々な分野で使用されている。
場合、用いる原材料(スパッタリング法の場合にはスパ
ッタリングターゲット、真空蒸着法およびイオンプレー
ティングの場合には蒸着材料)としては金属インジウム
および金属スズからなる合金あるいは酸化インジウムと
酸化スズからなる複合酸化物が用いられる。このうち、
ITO複合酸化物を用いる方法は、IT合金を用いる方
法と比較して、得られた膜の抵抗値および透過率の経時
変化が少なく成膜条件のコントロールが容易であるた
め、ITO薄膜製造方法の主流となっている。
フラットパネルディスプレイやタッチパネル等に要求さ
れる技術レベルが高まっている。そのため、ITO薄膜
に対しても今までは特に問題とされていなかった特性が
問題点として指摘されるようになってきた。具体的に
は、ITO薄膜の膜構造と耐久性においての問題点であ
る。
を除きアモルファスな膜が得られる。しかし、耐熱抵抗
安定性や耐候性を考慮すると、薄膜を結晶化させること
が好ましい。ITOの結晶化温度は150℃であり、結
晶化膜を得るにはこの温度以上の成膜温度で成膜する必
要がある。しかし、スパッタリング法やイオンプレーテ
ィング等プラズマを用いる成膜工程を経て結晶性ITO
薄膜を形成した場合、ITO薄膜に特徴的なドメイン構
造が形成される。ドメイン構造とは、図1に示すような
結晶配向がよくそろった10〜30nmの結晶粒が集ま
って、200〜300nmの結晶粒領域を形成したもの
である。このドメイン構造は、それぞれ異なった結晶配
向性をもった小さなグレインの集まりであり、主に(1
11)、(110)または(100)に配向している。
また、この配向面によってプラズマダメージに対する耐
性が異なるという特徴を有している。このため、成膜途
中に、形成された膜がプラズマにより再スパッタリング
される際のスパッタリング速度が異なる。その結果、図
2に示すような、(100)面で厚く、(110)面で
薄い表面が凸凹した薄膜が形成される。このような構造
の膜は、スパッタリング法や、イオンプレーティングな
どプラズマを使用して作製した膜に見られるものであ
る。
ィスプレー、特に液晶ディスプレーの分野では、画面の
大型化および微細化が急速な勢いで進んでいる。このた
め、透明導電膜に対する要求として、大面積で、低抵抗
で、かつ微細加工が容易な膜が要求されている。
スパッタリング法を用いて、高い基板温度で成膜する
と、前述したような表面の凹凸が激しい膜が形成されて
しまい、エッチッグ残さの発生しやすい、即ち微細加工
に不適当な薄膜が形成されるといった問題が生じてい
た。
TO薄膜は、高温や高湿の環境下で、薄膜の抵抗率が増
加するという問題点を有している。例えば、耐熱性に関
しては、大気中、200℃以上の温度に30分放置する
ことにより、抵抗率が5〜30%上昇することが知られ
ている。また、耐湿性に関しては、60℃、90%RH
で500時間放置することにより、抵抗率が10〜20
0%増加することが知られている。
膜厚が薄くなるほど顕著となる。このため、ITO薄膜
を薄い膜厚で使用する抵抗膜方式のタッチパネルの分野
で特に問題とされており、解決すべき重要な課題となっ
ていた。
ターゲットをアルゴンガスと酸素ガスとの混合ガス雰囲
気中で連続してスパッタリングした時にターゲット表面
に形成される黒色の異物)発生量の低減させるために、
ITO焼結体の焼結密度を増加させる研究が盛んに行わ
れてきた。例えば、特公平5−30905号のように焼
結を1気圧以上の加圧酸素雰囲気中で実施する方法、特
開平4−160047号のように平均粒径が0.1μm
以下の酸化インジウム粉末および酸化スズ粉末を酸素雰
囲気下1350℃以上の温度で熱処理し、得られた熱処
理粉末を再び粉砕処理した後500〜1000℃以上の
温度および100kg/cm2以上の圧力下の無酸素雰
囲気中で焼結する方法、USP−5433901号報の
ように焼結助剤としてAl2O3、Y2O3またはMgOを
0.05〜0.25重量%添加して焼結を行う方法など
が提案されている。しかしながら、これらの発明では上
記の膜の平坦性、耐久性に関する問題点を解決すること
ができないといった問題点があった。
ットパネルディスプレイの透明電極等に用いられるIT
O薄膜を結晶化温度以上の基板温度で形成した場合にお
いても、ドメイン構造を有さず平坦で、エッチング特性
に優れた薄膜を提供することにある。また、タッチパネ
ルのように、膜厚の薄い領域で使用した場合において
も、耐熱性、耐湿性に優れ、抵抗率の変化率が小さい透
明導電膜を提供することにある。
いられる、スパッタリングターゲットを提供することに
ある。
種元素をドープした導電性金属酸化物に関して鋭意検討
を重ねた結果、マグネシウムをドーパントとして含有す
るITO薄膜において上記問題点を解決できることを見
いだし、本発明を完成した。
スズ、マグネシウムおよび酸素からなり、マグネシウム
がMg/(In+Sn+Mg)の原子比で2.4〜2
0.0%の割合で含有されているとともに、相対密度が
98%以上であることを特徴とする金属酸化物焼結体、
該焼結体を用いたスパッタリングターゲット、 実質
的にインジウム、スズ、マグネシウムおよび酸素からな
り、マグネシウムがMg/(In+Sn+Mg)の原子
比で2.4〜20.0%の割合で含有されていることを
特徴とする透明導電性膜、および 該透明導電性膜を含
んでなる機器に関するものである。
るスパッタリングターゲット、薄膜およびこの薄膜を含
んでなる機器は以下の方法で製造する。
方法としては、特に制限されないが、スパッタリングタ
ーゲットに用いるための焼結体としては、得られる焼結
体の密度が98%以上であることが好ましく、このよう
な焼結体は、例えば、以下のような方法で製造すること
ができる。
In2O3、SnO2およびMgOの真密度の相加平均か
ら求められる理論密度(d)に対する相対値を示してい
る。相加平均から求められる理論密度(d)とは、ター
ゲット組成において、In2O3、SnO2およびMgO
粉末の混合量をa,b,c(g)、とした時、それぞれ
の真密度7.179、6.95、3.65(g/c
m3)を用いて、d=(a+b+c)/((a/7.179)
+(b/6.95)+(c/3.65))により求められ
る。焼結体の測定密度をd1とすると、その相対密度
(%)は式:d1/d×100で求められる。
ム粉末と酸化スズ粉末と酸化マグネシウム粉末とを混合
しても良いし、酸化スズ固溶酸化インジウム粉末と酸化
マグネシウム粉末とを混合しても良い。この際、使用す
る粉末の平均粒径が大きいと焼結後の密度が充分に上が
らず相対密度99%以上の焼結体を得難くなることがあ
るので、使用する粉末の平均粒径は1.5μm以下であ
ることが望ましく、更に好ましくは0.1〜1.5μm
である。ここで、酸化スズの混合量は、Sn/(Sn+
In)の原子比で1.9〜14%とすることが好まし
い。より好ましくは、4〜11%である。これは、本発
明のターゲットを用いてITO薄膜を作製した際に、膜
の抵抗率が最も低下する組成であるからである。
/(In+Sn+Mg)の原子比で2.4〜20.0%
が好ましい。より好ましくは2.4〜10.0%、さら
に好ましくは2.4〜5.0%、特に好ましくは2.4
〜3.0%である。酸化マグネシウムの添加量が、前記
範囲より少ないと、本発明の効果が薄れ、得られる薄膜
がドメイン構造を示すとともに膜の耐候性が低下し、ま
た、前記範囲を超えると、抵抗率が高くなりすぎるため
適切でない。粉末の混合は、ボールミルなどにより乾式
混合あるいは湿式混合して行えばよい。
ネシウム含有ITO焼結体を作製する。焼結体の作製方
法については特に限定されるものではないが、例えば以
下のような方法で製造することができる。
と酸化スズと酸化マグネシウムの混合粉末にバインダー
等を加え、プレス法或いは鋳込法等の成形方法により成
形して成形体を作製する。プレス法により成形体を製造
する場合には、所定の金型に固溶体粉末を充填した後、
粉末プレス機を用いて100〜300kg/cm2の圧
力でプレスを行う。粉末の成形性が悪い場合には、必要
に応じてパラフィンやポリビニルアルコール等のバイン
ダーを添加してもよい。
TO混合粉末にバインダー、分散剤、イオン交換水を添
加し、ボールミル等により混合することにより鋳込成形
体作製用スラリーを作製する。続いて、得られたスラリ
ーを用いて鋳込を行う。鋳型にスラリーを注入する前
に、スラリーの脱泡を行うことが好ましい。脱泡は、例
えばポリアルキレングリコール系の消泡剤をスラリーに
添加して真空中で脱泡処理を行えばよい。続いて、鋳込
み成形体の乾燥処理を行う。
間静水圧プレス(CIP)等の圧密化処理を行う。この
際CIP圧力は充分な圧密効果を得るため2ton/c
m2以上、好ましくは2〜5ton/cm2であることが
望ましい。ここで始めの成形を鋳込法により行った場合
には、CIP後の成形体中に残存する水分およびバイン
ダー等の有機物を除去する目的で脱バインダー処理を施
してもよい。また、始めの成形をプレス法により行った
場合でも、成型時にバインダーを使用したときには、同
様の脱バインダー処理を行うことが望ましい。
に投入して焼結を行う。焼結方法としては、いかなる方
法でも適応可能であるが、生産設備のコスト等を考慮す
ると大気中焼結が望ましい。しかしこの他ホットプレス
(HP)法、熱間静水圧プレス(HIP)法および酸素
加圧焼結法等の従来知られている他の焼結法を用いるこ
とができることは言うまでもない。また焼結条件につい
ても適宜選択することができるが、充分な密度上昇効果
を得るため、また酸化スズの蒸発を抑制するため、焼結
温度が1450〜1650℃であることが望ましい。ま
た焼結時の雰囲気としては大気或いは純酸素雰囲気であ
ることが好ましい。また焼結時間についても充分な密度
上昇効果を得るために5時間以上、好ましくは5〜30
時間であることが望ましい。このようにして本願請求項
1の発明である、マグネシウム含有ITO焼結体を作製
することができる。
されたマグネシウム含有ITO焼結体を必要に応じて無
酸素銅からなるバッキングプレートにインジウム半だ等
を用いて接合することにより、本願請求項3の発明であ
るマグネシウム含有ITOスパッタリングターゲットが
作製される。
て、ガラス基板やフィルム基板上等の基板上に本願請求
項3の発明である透明導電性膜であるマグネシウム含有
ITO薄膜を得ることができる。製膜手段は特に限定さ
れず、dcスパッタリング法、rfスパッタリング法、
dcにrfを重畳させたスパッタリング法等をあげるこ
とができる。
造を有さず平坦で、エッチング特性に優れた薄膜は、ス
パッタリング法などのプラズマを介した成膜方法に対し
て特に有効となる。また、第二の効果である抵抗率の安
定化は、いかなる方法で成膜した場合においても有効で
ある。
グネシウムの3種類、あるいは前記の3種の内の2種の
混合酸化物と残りの酸化物の2種類として用意されたス
パッタリングターゲットを用いて多元同時スパッタリン
グにより製膜してもよい。さらに、個々のスパッタリン
グターゲットの一部あるいは全部を金属あるいは合金に
置き換えて用いてもよい。
所望のパターンにエッチングされた後、本願請求項4の
発明である例えばフラットパネルディスプレイ、タッチ
パネル、太陽電池用窓材、帯電防止膜、電磁波防止膜、
防曇膜、センサ等の機器を構成することができる。
フラットパネルディスプレイやタッチパネル等の微細加
工を必要とするデバイスに使用することを考慮すると、
その膜厚は5000Å以下とすることが好ましい。膜厚
が5000Åをこえると、膜の透明性が失われるばかり
でなく、微細加工の際に要求されるラインアンドスペー
スと膜厚の値が近くなり、微細加工が困難となるからで
ある。より好ましい膜厚の範囲は、使用されるディスプ
レイによって異なり、抵抗膜式のタッチパネル用途にお
いては、80〜500Åが好ましく、STN方式の液晶
ディスプレイのようにマトリックス型の電極構造を有す
るディスプレイの場合には、2000〜3500Åとす
ることが好ましい。
明するが、本発明はこれらに限定されるものではない。
び酸化マグネシウム粉末7.2gをポリエチレン製のポ
ットに入れ、乾式ボールミルにより72時間混合し、混
合粉末を作製した。
2の圧力でプレスして成形体とした。この成形体を3t
on/cm2の圧力でCIPによる緻密化処理を行っ
た。次にこの成形体を純酸素雰囲気焼結炉内に設置し
て、以下の条件で焼結した。 (焼結条件) 焼結温度:1500℃、昇温速度:25℃/Hr、焼結
時間:6時間、酸素圧:50mmH2O(ゲージ圧)、
酸素線速:2.7cm/分得られた焼結体の密度をアル
キメデス法により測定したところ7.00g/cm
3(相対密度:99.2%)であった。この焼結体の組
成分析をEPMA(Electron Prove M
icro Analysis)を用いて行った。結果を
表1に示す。
チ厚さ6mmの焼結体に加工し、インジウム半田を用い
て無酸素銅製のバッキングプレートにボンディングして
ターゲットとした。
件でスパッタリングして薄膜の評価を行った。 (スパッタリング条件) 基板:ガラス基板、DC電力:200W、ガス圧:5.
0mTorr、Arガス流量:50SCCM、O2ガス
流量:0.1SCCM、基板温度:200℃、膜厚:3
000Å。
で、550nmにおける透過率は86.2%であった。
なお、透過率は、空気をリファレンスとしてガラス基板
込みの透過率として測定した。ガラス基板には、Cor
ning社製#7059を使用した。
て観察した。結果を図3の写真に示す。ドメイン構造
は、観察されなかった。
た。結果を表2に示す。
び酸化マグネシウム粉末15gをポリエチレン製のポッ
トに入れ、乾式ボールミルにより72時間混合し、混合
粉末を作製した。
2の圧力でプレスして成形体とした。この成形体を3t
on/cm2の圧力でCIPによる緻密化処理を行っ
た。次にこの成形体を純酸素雰囲気焼結炉内に設置し
て、実施例1と同じ条件で焼結した。
より測定したところ6.86g/cm3(相対密度:9
8.6%)であった。この焼結体の組成分析をEPMA
を用いて行った。結果を表1に示す。
チ厚さ6mmの焼結体に加工し、インジウム半田を用い
て無酸素銅製のバッキングプレートにボンディングして
ターゲットとした。
件でスパッタリングして薄膜の評価を行った。 (スパッタリング条件) 基板:ガラス基板、DC電力:200W、ガス圧:5.
0mTorr、Arガス流量:50SCCM、O2ガス
流量:0.1SCCM、基板温度:200℃、膜厚:3
000Å。
mで、550nmにおける透過率は85.9%であっ
た。透過率の測定条件は実施例1と同じ条件とした。
て観察した。結果を図4の写真に示す。ドメイン構造
は、観察されなかった。
た。結果を表2に示す。
び酸化マグネシウム粉末34gをポリエチレン製のポッ
トに入れ、乾式ボールミルにより72時間混合し、混合
粉末を作製した。
2の圧力でプレスして成形体とした。この成形体を3t
on/cm2の圧力でCIPによる緻密化処理を行っ
た。次にこの成形体を純酸素雰囲気焼結炉内に設置し
て、実施例1と同じ条件で焼結した。
より測定したところ6.65g/cm3(相対密度:9
8.7%)であった。この焼結体の組成分析をEPMA
を用いて行った。結果を表1に示す。
チ厚さ6mmの焼結体に加工し、インジウム半田を用い
て無酸素銅製のバッキングプレートにボンディングして
ターゲットとした。
件でスパッタリングして薄膜の評価を行った。 (スパッタリング条件) 基板:ガラス基板、DC電力:200W、ガス圧:5.
0mTorr、Arガス流量:50SCCM、O2ガス
流量:0.1SCCM、基板温度:200℃、膜厚:3
000Å。
mで、550nmにおける透過率は85.9%であっ
た。透過率の測定条件は実施例1と同じ条件とした。
て観察した。結果を図5の写真に示す。ドメイン構造
は、観察されなかった。
た。結果を表2に示す。
をポリエチレン製のポットに入れ、乾式ボールミルによ
り72時間混合し、混合粉末を作製した。
2の圧力でプレスして成形体とした。この成形体を3t
on/cm2の圧力でCIPによる緻密化処理を行っ
た。次にこの成形体を純酸素雰囲気焼結炉内に設置し
て、実施例1と同じ条件で焼結した。
より測定したところ7.12g/cm3(相対密度:9
9.4%)であった。この焼結体の組成分析をEPMA
を用いて行った。結果を表1に示す。
チ厚さ6mmの焼結体に加工し、インジウム半田を用い
て無酸素銅製のバッキングプレートにボンディングして
ターゲットとした。
件でスパッタリングして薄膜の評価を行った。 (スパッタリング条件) 基板:ガラス基板、DC電力:200W、ガス圧:5.
0mTorr、Arガス流量:50SCCM、O2ガス
流量:0.1SCCM、基板温度:200℃、膜厚:3
000Å。
で、550nmにおける透過率は86.7%であった。
透過率の測定条件は実施例1と同じ条件とした。
て観察した。結果を図6の写真に示す。ドメイン構造が
観察された。
た。結果を表2に示す。
び酸化マグネシウム粉末3.6gをポリエチレン製のポ
ットに入れ、乾式ボールミルにより72時間混合し、混
合粉末を作製した。この粉末を金型に入れ、300kg
/cm2の圧力でプレスして成形体とした。この成形体
を3ton/cm2の圧力でCIPによる緻密化処理を
行った。次にこの成形体を純酸素雰囲気焼結炉内に設置
して、実施例1と同じ条件で焼結した。得られた焼結体
の密度をアルキメデス法により測定したところ7.09
g/cm3(相対密度:99.7%)であった。この焼
結体の組成分析をEPMAを用いて行った。結果を表1
に示す。
チ厚さ6mmの焼結体に加工し、インジウム半田を用い
て無酸素銅製のバッキングプレートにボンディングして
ターゲットとした。
件でスパッタリングして薄膜の評価を行った。 (スパッタリング条件) 基板:ガラス基板、DC電力:200W、ガス圧:5.
0mTorr、Arガス流量:50SCCM、O2ガス
流量:0.1SCCM、基板温度:300℃、膜厚:1
20Å。
た。結果を表2に示す。
試験を実施し、抵抗率の変化率を調べた。なお、変化率
(%)は、(試験後の抵抗率−試験前の抵抗率)×10
0/試験前の抵抗率により求めた。 (耐熱試験条件) 雰囲気:大気中、温度:100〜250℃、保持時間:
30分結果を図7に示す。100〜250℃のいずれの
温度においても、抵抗率はほとんど変化しなかった。
下の条件で、耐湿試験を実施し、抵抗率の変化率を調べ
た。なお、変化率(%)は、(試験後の抵抗率−試験前
の抵抗率)×100/試験前の抵抗率により求めた。 (耐湿試験条件) 温度:60℃、湿度:90%RH、保持時間:500時
間 結果を図8に示す。500時間経過後も、抵抗率はほと
んど変化せず安定していた。
いて、実施例4と同じスパッタリング条件で成膜した
後、実施例4と同じ条件で耐熱試験および耐湿試験を実
施した。耐熱試験の結果を図7に示す。100〜250
℃のいずれの温度においても、抵抗率はほとんど変化し
なかった。
経過後も、抵抗率はほとんど変化せず安定していた。
いて、実施例4と同じスパッタリング条件で成膜した
後、実施例4と同じ条件で耐熱試験および耐湿試験を実
施した。耐熱試験の結果を図7に示す。200〜250
℃での熱処理の実施により、200℃で約5%、250
℃で約24%の抵抗率の増加が観察された。高温での熱
処理により、抵抗率が大幅に増加した。
経過後から増加し、500時間経過後には80%もの抵
抗率の増加が観察された。
び酸化マグネシウム粉末1.8gをポリエチレン製のポ
ットに入れ、乾式ボールミルにより72時間混合し、混
合粉末を作製した。
2の圧力でプレスして成形体とした。この成形体を3t
on/cm2の圧力でCIPによる緻密化処理を行っ
た。次にこの成形体を純酸素雰囲気焼結炉内に設置し
て、以下の条件で焼結した。 (焼結条件) 焼結温度:1500℃、昇温速度:25℃/Hr、焼結
時間:6時間、酸素圧:50mmH2O(ゲージ圧)、
酸素線速:2.7cm/分 得られた焼結体の密度をアルキメデス法により測定した
ところ7.12g/cm3(相対密度:99.9%)で
あった。この焼結体の組成分析をEPMAを用いて行っ
た。結果を表1に示す。
チ厚さ6mmの焼結体に加工し、インジウム半田を用い
て無酸素銅製のバッキングプレートにボンディングして
ターゲットとした。
件でスパッタリングして薄膜の評価を行った。 (スパッタリング条件) 基板:ガラス基板、DC電力:200W、ガス圧:5.
0mTorr、Arガス流量:50SCCM、O2ガス
流量:0.1SCCM、基板温度:200℃、膜厚:3
000Å。
で、550nmにおける透過率は86.6%であった。
次に、得られた薄膜の表面をAFMを用いて観察し
た。結果を図9の写真に示す。ドメイン構造は、観察さ
れなかった。
た。結果を表2に示す。
び耐湿試験を実施した。耐熱試験の結果を図7に示す。
200〜250℃での熱処理の実施により、200℃で
約2%、250℃で約10%の抵抗率の増加が観察され
た。高温での熱処理により、抵抗率が大幅に増加した。
経過後から増加し、500時間経過後には45%もの抵
抗率の増加が観察された。
イト基板上にITO薄膜を作製した。 (スパッタリング条件) 基板:ポリカーボネイト、DC電力:200W、ガス
圧:5.0mTorr、Arガス流量:50SCCM、
O2ガス流量:0.25SCCM、基板温度:70℃、
膜厚:120Å。
て行った。結果を表2に示す。
で、耐熱試験を実施し、抵抗率の変化率を調べた。 (耐熱試験条件) 雰囲気:大気中、温度:80℃、保持時間:90分 抵抗率の変化率は、+15%であった。
施例4と同様の条件で、耐湿試験を実施し、抵抗率の変
化率を調べた。結果を図10に示す。500時間経過後
も、抵抗率はほとんど変化せず安定していた。
イト基板上にITO薄膜を実施例6と同じ条件で作製し
た。
て行った。結果を表2に示す。
じ条件で、耐熱試験を実施し、抵抗率の変化率を調べ
た。抵抗率の変化率は、+11%であった。
施例6と同じ条件で、耐湿試験を実施し、抵抗率の変化
率を調べた。結果を図10に示す。500時間経過後
も、抵抗率はほとんど変化せず安定していた。
イト基板上にITO薄膜を実施例6と同じ条件で作製し
た。
て行った。結果を表2に示す。
じ条件で、耐熱試験を実施し、抵抗率の変化率を調べ
た。抵抗率の変化率は、+45%と大きな値を示した。
施例6と同じ条件で、耐湿試験を実施し、抵抗率の変化
率を調べた。結果を図10に示す。300時間経過後か
ら増加し、500時間経過後には100%もの抵抗率の
増加が観察された。
にITO薄膜を実施例1と同じ条件で、厚さ5000Å
の薄膜を作製した。
長は、400、500、550、600、700、80
0nmとし、同じガラス基板をリファレンスとして膜の
みの透過率として測定した。結果を表3に示す。全波長
に渡って80%以上の透過率が得られた。
シウム含有ITO焼結体、あるいは請求項2の発明であ
るスパッタリングターゲットは、これを材料として優れ
た特性を有する酸化マグネシウム含有ITO薄膜を製造
することができる。すなわち、ITO薄膜に特有のドメ
イン構造を有さず平坦な膜が得られるので、エッチング
残さの発生しにくい、微細加工に優れた請求項3の発明
の薄膜を得ることができる。また、タッチパネルのよう
な膜厚の薄い領域で使用した場合においても、抵抗率の
変化率の小さい透明導電膜が得られる。
薄膜を用いた優れた特性を有する種々の機器を構成する
ことができる。
性、微細加工性に優れた薄膜を提供することができる。
れ、ノジュール発生量の少ないスパッタリングターゲッ
トを提供することができる。
ある。
る。
る。
る。
る。
膜の耐熱試験の結果を示す図である。
膜の耐湿試験の結果を示す図である。
る。
の耐湿試験の結果を示す図である。
Claims (7)
- 【請求項1】 実質的にインジウム、スズ、マグネシウ
ムおよび酸素からなり、マグネシウムがMg/(In+
Sn+Mg)の原子比で2.0〜20.0%の割合で含
有されていることを特徴とする金属酸化物焼結体。 - 【請求項2】 実質的にインジウム、スズ、マグネシウ
ムおよび酸素からなり、マグネシウムがMg/(In+
Sn+Mg)の原子比で2.0〜20.0%の割合で含
有されていることを特徴とする金属酸化物焼結体を用い
た蒸着材料。 - 【請求項3】 実質的にインジウム、スズ、マグネシウ
ムおよび酸素からなり、マグネシウムがMg/(In+
Sn+Mg)の原子比で2.0〜20.0%の割合で含
有されていることを特徴とする金属酸化物焼結体を用い
たスパッタリングターゲット。 - 【請求項4】 実質的にインジウム、スズ、マグネシウ
ムおよび酸素からなり、マグネシウムがMg/(In+
Sn+Mg)の原子比で2.0〜20.0%の割合で含
有されていることを特徴とする透明導電性膜。 - 【請求項5】 請求項第4項記載の透明導電性膜を含ん
でなる機器。 - 【請求項6】 膜の厚さが5000Å以下であることを
特徴とする請求項4記載の透明導電膜。 - 【請求項7】 焼結体の相対密度が、98%以上である
ことを特徴とする請求項3に記載のスパッタリングター
ゲット。
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