JP2006117462A - ZnO SINTERED COMPACT AND ITS MANUFACTURING METHOD - Google Patents

ZnO SINTERED COMPACT AND ITS MANUFACTURING METHOD Download PDF

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清 粟井
Toshiyuki Sakami
俊之 酒見
Heihachi Akao
平八 赤尾
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a technique for forming a ZnO film having excellent properties as a transparent electrode by an ion-plating. <P>SOLUTION: The ZnO sintered compact that is suited for using as a source material for an ion-plating comprises a first ZnO region and a second ZnO region which have a different average degree of oxidation and a different average particle size from each other. Wherein it is preferred that the first ZnO region is a region having a higher degree of oxidation than the second ZnO region, and that the second ZnO region is a region having a color with blueness which is different from the first ZnO region. <P>COPYRIGHT: (C)2006,JPO&NCIPI

Description

本発明は、ZnO焼結体とその製造方法に関し、特にイオンプレーティングのソース材料として用いるのに適したZnO焼結体とその製造方法に関する。   The present invention relates to a ZnO sintered body and a manufacturing method thereof, and more particularly to a ZnO sintered body suitable for use as a source material for ion plating and a manufacturing method thereof.

太陽電池、発光ダイオードなどの光半導体装置、液晶表示装置(LCD)、有機電界発光(EL)表示装置等に透明電極が用いられている。透明電極としては、主にインジウム−錫酸化物(ITO)が用いられてきた。近年酸化亜鉛(ZnO)も用いられるようになっている。これら酸化物透明電極膜では、酸素欠陥はキャリアを生成するといわれている。このため膜の酸化度が高すぎると抵抗が高くなりすぎ、酸化度が低すぎると、透明性が劣化する傾向を有する。   Transparent electrodes are used in optical semiconductor devices such as solar cells and light emitting diodes, liquid crystal display devices (LCD), organic electroluminescence (EL) display devices, and the like. As the transparent electrode, indium-tin oxide (ITO) has been mainly used. In recent years, zinc oxide (ZnO) has also been used. In these oxide transparent electrode films, oxygen defects are said to generate carriers. For this reason, if the oxidation degree of the film is too high, the resistance becomes too high, and if the oxidation degree is too low, the transparency tends to deteriorate.

ITO膜は、化学気相堆積(CVD),スパッタリング、イオンプレーティングなどで成膜される。ZnO膜はスパッタリング、イオンプレーティングなどで成膜される。アーク放電を用いたイオンプレーティングは、スパッタリングのような高速の粒子が存在しないため基板に与えるダメージが少なく、プラズマ密度が高いため反応性に富み、熱蒸発を利用するため成膜速度が速い特徴を有する。   The ITO film is formed by chemical vapor deposition (CVD), sputtering, ion plating, or the like. The ZnO film is formed by sputtering, ion plating or the like. Ion plating using arc discharge has little damage to the substrate due to the absence of high-speed particles like sputtering, has high reactivity due to high plasma density, and has a high deposition rate due to the use of thermal evaporation. Have

特開2000−273617号公報JP 2000-273617 A 特開2002−241926号公報JP 2002-241926 A 特開2004−76025号公報JP 2004-76025 A

透明電極として優れた性質を有するZnO膜をイオンプレーティングで成膜する技術は、未だ十分確立していない。   A technique for forming a ZnO film having excellent properties as a transparent electrode by ion plating has not been established yet.

本発明の目的は、透明電極として優れた性質を有するZnO膜をイオンプレーティングで成膜する技術を提供することである。   An object of the present invention is to provide a technique for forming a ZnO film having excellent properties as a transparent electrode by ion plating.

本発明の1観点によれば、平均酸化度の異なる第1のZnO領域と第2のZnO領域とを含み、前記第1のZnO領域と前記第2のZnO領域とは平均粒径が異なる、ZnO焼結体が提供される。   According to one aspect of the present invention, the first ZnO region and the second ZnO region have different average oxidation degrees, and the first ZnO region and the second ZnO region have different average particle sizes. A ZnO sintered body is provided.

本発明の他の観点によれば、(a)粉状の第1のZnO原料を準備する工程と、(b)前記第1のZnO原料の一部を第1の酸素含有率を有する第1の雰囲気中で焼成して平均粒径を増加させた第2のZnO原料を形成する工程と、(c)前記第1のZnO原料と前記第2のZnO原料を混合し、型を用いて押し固める工程と、(d)前記押し固めたZnO原料を、前記第1の酸素含有率と異なる第2の酸素含有率の第2の雰囲気中で焼結する工程と、を含むZnO焼結体の製造方法が提供される。   According to another aspect of the present invention, (a) a step of preparing a powdery first ZnO raw material, and (b) a first part of the first ZnO raw material having a first oxygen content. (C) mixing the first ZnO raw material and the second ZnO raw material and pressing them using a mold. A step of solidifying, and (d) sintering the compacted ZnO raw material in a second atmosphere having a second oxygen content different from the first oxygen content. A manufacturing method is provided.

透明電極として優れた性質を有するZnO膜をイオンプレーティングで作成することができる。   A ZnO film having excellent properties as a transparent electrode can be formed by ion plating.

まず、イオンプレーティング装置について説明する。   First, an ion plating apparatus will be described.

図1は、ZnO膜を成膜するイオンプレーティング装置の全体構造を概略的に示す断面図である。イオンプレーティング装置は、成膜室である真空容器10と、真空容器10中にプラズマビームPBを供給するプラズマ源であるプラズマガン30と、真空容器10内の底部に配置されてプラズマビームPBが入射する陽極50と、成膜対象である基板Wを保持する基板保持部材WHを陽極50の上方で適宜移動させる搬送機構60とを備える。   FIG. 1 is a cross-sectional view schematically showing the overall structure of an ion plating apparatus for forming a ZnO film. The ion plating apparatus includes a vacuum vessel 10 that is a film forming chamber, a plasma gun 30 that is a plasma source that supplies a plasma beam PB into the vacuum vessel 10, and a plasma beam PB that is disposed at the bottom of the vacuum vessel 10. An incident anode 50 and a transport mechanism 60 that appropriately moves a substrate holding member WH that holds a substrate W to be deposited above the anode 50 are provided.

プラズマガン30は、特開平9−194232号公報等に開示の圧力勾配型のプラズマガンであり、その本体部分は、真空容器10の側壁に設けられた筒状部12に装着されている。この本体部分は、陰極31によって一端が閉塞されたガラス管32からなる。ガラス管32内には、モリブデンMoで形成された円筒33が陰極31に固定されて同心に配置されており、この円筒33内には、LaBで形成された円盤34とタンタルTaで形成されたパイプ35とが内蔵されてホローカソードを構成している。ガラス管32の両端部のうち陰極31とは反対側の端部と、真空容器10に設けた筒状部12の端部との間には、第1及び第2中間電極41、42が同心で直列に配置されている。一方の第1中間電極41内には、プラズマビームPBを収束するための環状永久磁石44が内蔵されている。第2中間電極42内にも、プラズマビームPBを収束するための電磁石コイル45が内蔵されている。なお、筒状部12の周囲には、陰極31側で発生して第1及び第2中間電極41、42まで引き出されたプラズマビームPBを真空容器10内に導くステアリングコイル47が設けられている。 The plasma gun 30 is a pressure gradient type plasma gun disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 9-194232 and the like, and its main body portion is attached to a cylindrical portion 12 provided on the side wall of the vacuum vessel 10. The main body portion is composed of a glass tube 32 whose one end is closed by a cathode 31. In the glass tube 32, a cylinder 33 made of molybdenum Mo is fixed to the cathode 31 and arranged concentrically. In the cylinder 33, a disk 34 made of LaB 6 and tantalum Ta are formed. The pipe 35 is built in to constitute a hollow cathode. The first and second intermediate electrodes 41, 42 are concentric between the end of the glass tube 32 opposite to the cathode 31 and the end of the cylindrical portion 12 provided in the vacuum vessel 10. Are arranged in series. In the first intermediate electrode 41, an annular permanent magnet 44 for converging the plasma beam PB is incorporated. An electromagnetic coil 45 for converging the plasma beam PB is also built in the second intermediate electrode 42. A steering coil 47 that guides the plasma beam PB generated on the cathode 31 side and drawn to the first and second intermediate electrodes 41 and 42 into the vacuum vessel 10 is provided around the cylindrical portion 12. .

プラズマガン30の動作は、ガン駆動装置38によって制御される。これにより、陰極31への給電をオン・オフしたりガンへの供給電圧等を調整することができ、さらに第1及び第2中間電極41、42、電磁石コイル45、及びステアリングコイル47への給電を調整することができる。つまり、真空容器10中に供給されるプラズマビームPBの強度や分布状態を制御することができる。   The operation of the plasma gun 30 is controlled by a gun driving device 38. Thereby, the power supply to the cathode 31 can be turned on / off, the supply voltage to the gun, etc. can be adjusted, and the power supply to the first and second intermediate electrodes 41 and 42, the electromagnet coil 45, and the steering coil 47 can be performed. Can be adjusted. That is, the intensity and distribution state of the plasma beam PB supplied into the vacuum vessel 10 can be controlled.

なお、プラズマガン30の最も内心側に配置されるパイプ35は、プラズマビームPBのもととなる、Ar等の不活性ガスからなるキャリアガスをプラズマガン30ひいては真空容器10中に導入するためものであり、流量計93及び流量調節弁94を介して不活性ガス源90に接続されている。   The pipe 35 arranged on the innermost side of the plasma gun 30 is for introducing a carrier gas made of an inert gas such as Ar, which is the source of the plasma beam PB, into the plasma gun 30 and thus the vacuum vessel 10. And connected to an inert gas source 90 through a flow meter 93 and a flow rate control valve 94.

真空容器10中の下部に配置された陽極50は、プラズマビームPBを下方に導く主陽極であるハース51と、その周囲に配置された環状の補助陽極52とからなる。   The anode 50 disposed in the lower part of the vacuum vessel 10 includes a hearth 51 as a main anode for guiding the plasma beam PB downward, and an annular auxiliary anode 52 disposed around the anode.

前者のハース51は、導電材料で形成されるとともに、接地された真空容器10に絶縁物を介して支持されている。このハース51は、陽極電源装置80によって適当な正電位に制御されており、プラズマガン30から出射したプラズマビームPBを下方に吸引する。なお、ハース51は、プラズマガン30からのプラズマビームPBが入射する中央部に、蒸発源(ソース材料)である棒状のZnOロッド53が装填される貫通孔51aを有している。このZnOロッド53は、膜材料として、ZnOの粉末を必要に応じて添加物を添加して、押し固め、焼結したものである。プラズマビームPBからの電流によってZnOが加熱されて昇華し、基板W上に亜鉛酸化物を透明導電膜として形成する。真空容器10下部に設けた材料供給装置58は、ZnOロッド53を次々にハース51の貫通孔51aに装填するとともに、装填したZnOロッド53を徐々に上昇させる構造を有しており、ZnOロッド53の上端が蒸発して消耗しても、この上端をハース51の凹部から常に一定量だけ突出させることができる。   The former hearth 51 is formed of a conductive material and is supported by a grounded vacuum vessel 10 via an insulator. The hearth 51 is controlled to an appropriate positive potential by the anode power supply device 80 and sucks the plasma beam PB emitted from the plasma gun 30 downward. The hearth 51 has a through-hole 51a in which a rod-shaped ZnO rod 53, which is an evaporation source (source material), is loaded at the central portion where the plasma beam PB from the plasma gun 30 is incident. The ZnO rod 53 is obtained by compressing and sintering ZnO powder as a film material by adding an additive as required. ZnO is heated and sublimated by the current from the plasma beam PB, and zinc oxide is formed on the substrate W as a transparent conductive film. The material supply device 58 provided at the lower part of the vacuum vessel 10 has a structure in which the ZnO rods 53 are successively loaded into the through holes 51a of the hearth 51 and the loaded ZnO rods 53 are gradually raised. Even if the upper end of the tube evaporates and wears, the upper end can always be protruded from the recess of the hearth 51 by a certain amount.

後者の補助陽極52は、ハース51の周囲にこれと同心に配置された環状の容器により構成されている。この環状容器内には、フェライト等で形成された環状の永久磁石55と、これと同心に積層されたコイル56とが収納されている。これら永久磁石55及びコイル56は、磁場制御部材であり、ハース51の直上方にカスプ状磁場を形成する。これにより、ハース51に入射するプラズマビームPBの向き等を修正することができる。   The latter auxiliary anode 52 is constituted by an annular container disposed concentrically around the hearth 51. In this annular container, an annular permanent magnet 55 made of ferrite or the like and a coil 56 laminated concentrically therewith are accommodated. The permanent magnet 55 and the coil 56 are magnetic field control members, and form a cusp-like magnetic field directly above the hearth 51. Thereby, the direction of the plasma beam PB incident on the hearth 51 can be corrected.

補助陽極52内のコイル56は電磁石を構成し、陽極電源装置80から給電されて、永久磁石55により発生する中心側の磁界と同じ向きになるような付加的磁界を形成する。つまり、コイル56に供給する電流を変化させることで、ハース51に入射するプラズマビームPBの向きの微調整が可能になる。   The coil 56 in the auxiliary anode 52 constitutes an electromagnet, which is supplied with power from the anode power supply 80 and forms an additional magnetic field that has the same orientation as the magnetic field on the center side generated by the permanent magnet 55. That is, by changing the current supplied to the coil 56, the direction of the plasma beam PB incident on the hearth 51 can be finely adjusted.

補助陽極52の容器も、ハース51と同様に導電性材料で形成される。この補助陽極52は、ハース51に対して図示を省略する絶縁物を介して取り付けられている。陽極電源装置80から補助陽極52に印加する電圧変化させることによってハース51の上方の電界を補的に制御できる。すなわち、補助陽極52の電位をハース51と同じにすると、プラズマビームPBもこれに引き寄せられてハース51へのプラズマビームPBの供給が減少する。一方、補助陽極52の電位を真空容器10と同じ程度に下げると、プラズマビームPBがハース51に引き寄せられてZnOロッド53が加熱される。   The container of the auxiliary anode 52 is also made of a conductive material, like the hearth 51. The auxiliary anode 52 is attached to the hearth 51 via an insulator (not shown). By changing the voltage applied from the anode power supply device 80 to the auxiliary anode 52, the electric field above the hearth 51 can be complementarily controlled. That is, when the potential of the auxiliary anode 52 is made the same as that of the hearth 51, the plasma beam PB is also attracted thereto, and the supply of the plasma beam PB to the hearth 51 is reduced. On the other hand, when the potential of the auxiliary anode 52 is lowered to the same level as that of the vacuum vessel 10, the plasma beam PB is attracted to the hearth 51 and the ZnO rod 53 is heated.

搬送機構60は、基板保持手段として機能し、搬送路61内に水平方向に等間隔で配列されて基板保持部材WHの縁部を支持する複数のコロ62と、これらのコロ62を適当な速度で回転させて基板保持部材WHを一定速度で水平方向に移動させる駆動装置とを備える。   The transport mechanism 60 functions as a substrate holding means, and a plurality of rollers 62 arranged at equal intervals in the horizontal direction in the transport path 61 to support the edge of the substrate holding member WH, and these rollers 62 at an appropriate speed. And a driving device that moves the substrate holding member WH in the horizontal direction at a constant speed.

酸素ガス供給装置71は、真空容器10に酸素ガスを雰囲気ガスとして供給できる。酸素ガスを収容する酸素ガス源71aからの供給ラインは、流量調節弁71b及び流量計71cを介して真空容器10に接続されている。   The oxygen gas supply device 71 can supply oxygen gas to the vacuum vessel 10 as an atmospheric gas. A supply line from an oxygen gas source 71a that stores oxygen gas is connected to the vacuum vessel 10 via a flow rate control valve 71b and a flow meter 71c.

窒素ガス供給装置72は、真空容器10に窒素ガスを雰囲気ガスとして供給できる。窒素ガスを収容する窒素ガス源72aからの供給ラインは、流量調節弁72b及び流量計72cを介して真空容器10に接続されている。   The nitrogen gas supply device 72 can supply nitrogen gas as an atmospheric gas to the vacuum vessel 10. A supply line from a nitrogen gas source 72a that stores nitrogen gas is connected to the vacuum vessel 10 via a flow rate adjustment valve 72b and a flow meter 72c.

不活性ガス供給装置73は、Ar等の不活性ガスからなる雰囲気ガスを真空容器10に供給できる。不活性ガス源90から分岐された雰囲気ガスは、ガス供給装置73の流量調節弁73b及び流量計73cを介して真空容器10に直接導入される。   The inert gas supply device 73 can supply an atmospheric gas made of an inert gas such as Ar to the vacuum vessel 10. The atmospheric gas branched from the inert gas source 90 is directly introduced into the vacuum vessel 10 through the flow rate adjustment valve 73b and the flow meter 73c of the gas supply device 73.

なお、排気装置76は、排気ポンプ76bにより、排気弁76aを介して真空容器10内のガスを適宜排気する。また、真空圧測定器77は、真空容器10内の酸素ガス、Arガス等の分圧を計測することができる。   The exhaust device 76 appropriately exhausts the gas in the vacuum container 10 through the exhaust valve 76a by the exhaust pump 76b. Further, the vacuum pressure measuring device 77 can measure the partial pressure of oxygen gas, Ar gas, etc. in the vacuum vessel 10.

以下、イオンプレーティング装置の動作について説明する。この成膜装置による成膜時には、プラズマガン30の陰極31と真空容器10内のハース51との間でまずグロー放電を生じさせ、アーク放電に移行して、プラズマビームPBを生成する。このプラズマビームPBは、ステアリングコイル47と補助陽極52内の永久磁石55等とにより決定される磁界に案内されてハース51に到達する。ハース51のZnOロッド53は、当初プラズマビームPBの電流が小さい時は磁力線に沿ってZnOロッドの中央部のみがプラズマビームPBからの電流により加熱されて赤熱する。プラズマビームPBの電流が増えるに従い、次第に加熱部が拡がり、ZnOロッド53の上面全面が白熱し、昇華してここから膜材料の蒸気が出射する。この蒸気は、プラズマビームPBによりイオン化され、ハース51の電位に相当するエネルギーを持って基板Wの表面に付着してZnO膜を形成する。   Hereinafter, the operation of the ion plating apparatus will be described. At the time of film formation by this film formation apparatus, glow discharge is first generated between the cathode 31 of the plasma gun 30 and the hearth 51 in the vacuum vessel 10, and the process shifts to arc discharge to generate the plasma beam PB. The plasma beam PB reaches the hearth 51 while being guided by a magnetic field determined by the steering coil 47 and the permanent magnet 55 in the auxiliary anode 52. When the current of the plasma beam PB is initially small, only the central portion of the ZnO rod 53 is heated by the current from the plasma beam PB along the magnetic field lines and becomes red hot. As the current of the plasma beam PB increases, the heating portion gradually expands, the entire upper surface of the ZnO rod 53 becomes incandescent, sublimates, and vapor of the film material is emitted therefrom. This vapor is ionized by the plasma beam PB and adheres to the surface of the substrate W with energy corresponding to the potential of the hearth 51 to form a ZnO film.

上記方法によれば、ビーム修正用の磁場制御部材である永久磁石55やコイル56によってハース51上方の磁場を調整することができるので、ZnOロッド53から蒸発した蒸発粒子の飛行方向を制御することができ、広い面積にわたって均一な膜質の薄膜を得ることができる。   According to the above method, since the magnetic field above the hearth 51 can be adjusted by the permanent magnet 55 and the coil 56 which are the magnetic field control members for beam correction, the flight direction of the evaporated particles evaporated from the ZnO rod 53 is controlled. And a thin film having a uniform film quality over a wide area can be obtained.

本発明者等は、透明電極として優れた特性を示すZnO膜を形成するため、まずどのような焼結ZnOロッドを用いるのが好ましいかを調べた。先ずイオンプレーティング原料としてスパッタリングのターゲットと同様に、なるべくバルク結晶の密度に近くなるように高密度に押し固めた材料を焼結する。ZnOロッドは、焼結により非常に硬くなる。   In order to form a ZnO film exhibiting excellent characteristics as a transparent electrode, the present inventors first investigated what kind of sintered ZnO rod is preferably used. First, similarly to the sputtering target, as the ion plating raw material, a material compacted to a high density so as to be as close to the density of the bulk crystal as possible is sintered. A ZnO rod becomes very hard by sintering.

図2(A)に示すように、プラズマを点火し、アーク放電を開始した直後は、ZnOロッドRの抵抗が高く、ロッドR上面の中心部分のみにアークプラズマが入射し、ロッドR上面の中心部のみが加熱され白熱する。図2(B)、図2(C)に示すように、次第に白熱部は広がり、やがてロッド上面の全面が白熱する。しかし、加熱による熱膨張のせいか、ロッドに欠けや、割れ目CRが生じる。すると粒状の原料が飛び散り、基板上に付着したりし、成膜対象を欠陥品にしてしまう。割れた部分は熱的にも分離するので、その後の成膜も不規則になる。   As shown in FIG. 2A, immediately after the plasma is ignited and the arc discharge is started, the resistance of the ZnO rod R is high, and the arc plasma is incident only on the central portion of the upper surface of the rod R. Only the part is heated and becomes incandescent. As shown in FIG. 2 (B) and FIG. 2 (C), the incandescent portion gradually spreads and eventually the entire upper surface of the rod becomes incandescent. However, due to thermal expansion due to heating, the rod is chipped or cracked CR occurs. Then, the granular raw material scatters and adheres to the substrate, and the film formation target becomes a defective product. Since the cracked part is thermally separated, the subsequent film formation is also irregular.

ロッドの欠けや割れを防止するため、焼結体の相対密度を下げることを試みた。原料中に加熱によって蒸発する有機物などの材料を混入した。得られた焼結体はバルク結晶密度に対する焼結体の相対密度である相対密度が下がった。しかし、有機物を混入すると、炭素などが残留し、膜組成の純度を下げてしまうことが判った。   In order to prevent the chipping and cracking of the rod, an attempt was made to lower the relative density of the sintered body. Materials such as organic substances that evaporate by heating were mixed in the raw material. The obtained sintered body had a lower relative density, which is the relative density of the sintered body with respect to the bulk crystal density. However, it has been found that when an organic substance is mixed, carbon or the like remains and the purity of the film composition is lowered.

蒸発材料を混入する代わりに、体積収縮率が大きな材料を混入することを考えた。粉状原料を高温で焼くと、粒状に成長し、その後焼成温度以下の温度に加熱しても体積収縮は生じないであろう。この焼成原料と未焼成の原料とを混合し、型に入れて適当に押し固め、焼結することを考えた。未焼成の原料は、体積収縮し気孔を生じることが期待される。   Instead of mixing evaporation material, we considered mixing a material with a large volumetric shrinkage. When the powdery raw material is baked at a high temperature, it will grow in the form of granules and will not shrink in volume even if heated to a temperature below the firing temperature. It was considered that this fired raw material and unfired raw material were mixed, put into a mold, properly pressed and sintered. The unfired raw material is expected to shrink in volume and generate pores.

また、酸化物を真空中で蒸発させて成膜を行なうと、真空中での酸素の離脱により酸化度が低下する傾向がある。不足する酸素を補充するため酸素を含む雰囲気中でイオンプレーティングを行なうリアクティブ(反応性)イオンプレーティングが知られている。但し、透明導電膜としてのZnO膜は、適度の酸素欠陥を有することが望まれる。酸化度が高く酸素欠陥が極めて少ないと、膜の抵抗が高くなりすぎる。   In addition, when a film is formed by evaporating the oxide in a vacuum, the degree of oxidation tends to decrease due to the release of oxygen in the vacuum. Reactive (reactive) ion plating is known in which ion plating is performed in an oxygen-containing atmosphere to replenish deficient oxygen. However, it is desirable that the ZnO film as the transparent conductive film has an appropriate oxygen defect. If the degree of oxidation is high and oxygen defects are very few, the resistance of the film becomes too high.

予備実験として、酸化度の異なるZnOロッドを作成し、真空容器内に流す酸素流量を変化させ、イオンプレーティングによってZnO膜を作成した。   As a preliminary experiment, ZnO rods having different degrees of oxidation were prepared, the flow rate of oxygen flowing in the vacuum vessel was changed, and a ZnO film was formed by ion plating.

図3Aは、成膜に用いたイオンプレーティング装置の構成を概略的に示す。真空容器10にプラズマガン30が備えられ、ルツボ51中に収納した蒸発源であるZnOロッド(タブレット)53に向かって、アークプラズマを発生する。ZnOロッド53に対向する位置に基板ホルダWHに保持された基板SUBが配置されている。基板SUBの前面には、可動シャッタSHが配置されている。閉(CL)状態のシャッタSH(CL)と開(OP)状態のシャッタSH(OP)を示す。成膜中、真空容器10中には制御した流量の酸素を流す。   FIG. 3A schematically shows a configuration of an ion plating apparatus used for film formation. A plasma gun 30 is provided in the vacuum vessel 10, and arc plasma is generated toward a ZnO rod (tablet) 53 that is an evaporation source housed in the crucible 51. A substrate SUB held by the substrate holder WH is disposed at a position facing the ZnO rod 53. A movable shutter SH is disposed on the front surface of the substrate SUB. The shutter SH (CL) in the closed (CL) state and the shutter SH (OP) in the open (OP) state are shown. During film formation, a controlled flow rate of oxygen is passed through the vacuum vessel 10.

図3Bは、成膜工程のフローチャートを示す。ステップS1で、目的とする真空度を達成し、基板温度を目的温度まで上昇させる。その後、ステップS2で、プラズマガンを着火する。ステップS3でプラズマガンの電流値を成膜用電流値に上昇させ、真空容器内のガス圧を調整する。ステップS4で、タブレットの温度を安定化させる。   FIG. 3B shows a flowchart of the film forming process. In step S1, the target degree of vacuum is achieved, and the substrate temperature is raised to the target temperature. Thereafter, in step S2, the plasma gun is ignited. In step S3, the current value of the plasma gun is increased to the current value for film formation, and the gas pressure in the vacuum vessel is adjusted. In step S4, the temperature of the tablet is stabilized.

ステップS5で、シャッタを開き、成膜を開始する。成膜時間経過後、シャッタを閉じ、成膜を完了させる。ステップS6でプラズマガンを停止し、ステップS7で基板を冷却し、ステップS8で基板を外部に取り出す。   In step S5, the shutter is opened and film formation is started. After the film formation time has elapsed, the shutter is closed to complete the film formation. The plasma gun is stopped in step S6, the substrate is cooled in step S7, and the substrate is taken out in step S8.

ターゲットとしては、十分酸素のある雰囲気(大気)中で焼結した酸化度大のタブレットと、酸素を制限した雰囲気中で焼結した酸化度中のタブレットを用いた。成膜中の酸素流量は、0,5,10,15,20(sccm)に変化させた。   As targets, tablets with a high degree of oxidation sintered in an atmosphere (atmosphere) with sufficient oxygen and tablets with a degree of oxidation sintered in an atmosphere with limited oxygen were used. The oxygen flow rate during film formation was changed to 0, 5, 10, 15, 20 (sccm).

図3Cは、得られたZnO膜のシート抵抗の測定結果を示す。横軸が酸素流量を示し、縦軸がシート抵抗を示す。酸素流量10sccm以下では、タブレットによらずシート抵抗は10−15の範囲にある。酸素流量を10sccmより大に増加するとシート抵抗は大きく増大し、酸化度大のタブレットに於いてシート抵抗はより大きい。   FIG. 3C shows the measurement result of the sheet resistance of the obtained ZnO film. The horizontal axis indicates the oxygen flow rate, and the vertical axis indicates the sheet resistance. At an oxygen flow rate of 10 sccm or less, the sheet resistance is in the range of 10-15 regardless of the tablet. Increasing the oxygen flow rate to greater than 10 sccm greatly increases the sheet resistance, and the sheet resistance is higher in tablets with a high degree of oxidation.

酸素流量が多い条件で成膜をする場合、真空容器中でプラズマ密度を一定にすることは容易でなく、基板表面上で一様に活性化された酸素を供給することは容易ではない。さらに、加熱したZnOロッド表面が酸素と反応し、組成が変化してしまう。膜組成が時間的に変わる事になり、制御は容易でない。   When film formation is performed under a condition where the oxygen flow rate is large, it is not easy to make the plasma density constant in the vacuum vessel, and it is not easy to supply oxygen that is uniformly activated on the substrate surface. Furthermore, the heated ZnO rod surface reacts with oxygen and the composition changes. The film composition changes with time, and control is not easy.

ZnOロッド自体に含まれる酸素は、ZnOロッド直上のプラズマビームPBによって活性化され、成膜したZnO膜中に均一に分布する。但し、ロッド全体を均一に高酸化度の組成にするとZnOロッドの電気伝導度が低くなり装置操業上望ましくない。そこで、上述の焼成原料の酸化度と未焼成原料を焼結した部分の酸化度を異ならせることを考えた。   Oxygen contained in the ZnO rod itself is activated by the plasma beam PB immediately above the ZnO rod and is uniformly distributed in the formed ZnO film. However, if the entire rod has a uniform and high oxidation composition, the electrical conductivity of the ZnO rod is lowered, which is not desirable for the operation of the apparatus. Therefore, it was considered that the degree of oxidation of the above-mentioned fired raw material and the degree of oxidation of the sintered part of the unfired raw material were made different.

図4Aに示すように、原料としてのZnO粉末MP、および必要に応じて添加するGa2O3などの添加物の粉末DPを秤量する。Ga2O3を添加するときは、たとえば、ZnOに対して約1wt%〜3wt%のGa2O3を添加する。添加物としてはIII族元素を用いることができる。酸化物と混合するのでIII族酸化物の形で添加すればよい。   As shown in FIG. 4A, ZnO powder MP as a raw material and powder DP of additives such as Ga2O3 added as necessary are weighed. When adding Ga2O3, for example, about 1 wt% to 3 wt% of Ga2O3 is added to ZnO. Group III elements can be used as additives. Since it is mixed with an oxide, it may be added in the form of a group III oxide.

図4Bに示すように、秤量した原料を混合し、水を加え、金属ボールBを用いたボールミルBMで3日3晩粉砕混合する。スラリー状の混合原料が生じる。   As shown in FIG. 4B, the weighed raw materials are mixed, water is added, and the mixture is pulverized and mixed in a ball mill BM using metal balls B for 3 days and 3 nights. A slurry-like mixed raw material is produced.

図4Cに示すように、スラリーSを乾燥して粉状原料を得る。これを以下バージン原料と呼ぶ。バージン原料の粉径は、0.2μm〜0.6μmであった。   As shown in FIG. 4C, the slurry S is dried to obtain a powdery raw material. This is hereinafter referred to as virgin raw material. The powder diameter of the virgin raw material was 0.2 μm to 0.6 μm.

図4Dに示すように、バージン原料の一部を800℃〜1600℃の高温、例えば1500℃で焼成する。雰囲気は大気雰囲気とし、十分酸素を供給できる環境とした。粉状のままの焼成であるが、平均粒径は成長して大きくなる。粉状から粒状に成長し、平均粒径は2μm〜100μm程度となった。なお、成膜時の焼結ロッドは、1200℃程度に加熱されるものとする。   As shown in FIG. 4D, a part of the virgin raw material is fired at a high temperature of 800 ° C. to 1600 ° C., for example, 1500 ° C. The atmosphere was an air atmosphere in which oxygen could be sufficiently supplied. Although it is baking in powder form, the average particle size grows and becomes large. The powder grew from a powder form to a granular form, and the average particle diameter became about 2 μm to 100 μm. In addition, the sintered rod at the time of film-forming shall be heated at about 1200 degreeC.

図4Eに示すように、得られた粒状焼成原料とバージン原料を混合し、型に入れて適度に押し固め、円柱ロッド状の混合原料Rを得た。このロッド状原料を、酸素含有量を制限した窒素雰囲気中で成膜時の温度以上の1200℃〜1400℃、例えば1300℃で焼結する。   As shown to FIG. 4E, the obtained granular baking raw material and virgin raw material were mixed, and it put into the type | mold, and pressed and hardened moderately, and the cylindrical raw material of the mixed material R was obtained. This rod-shaped raw material is sintered at 1200 ° C. to 1400 ° C., for example, 1300 ° C., equal to or higher than the temperature at the time of film formation in a nitrogen atmosphere in which the oxygen content is limited.

図4Fは、得られたイオンプレーティング用のZnO円柱ロッド(タブレット)の外観を示す写真である。図4Gは、焼結ロッドの表面を拡大した顕微鏡写真である。粒状領域は黄色っぽい粒状であり、酸素十分な条件で焼成した焼成原料に由来する十分酸化された領域と考えられる。高温で予め焼成した原料は、焼結後もほぼそのまま残るようである。地となる領域は、青白い領域であり、バージン原料を酸素が不足する雰囲気で焼結することに由来する酸素が不足する領域と考えられる。バージン原料は、焼結工程で焼結され、見掛け上、組織が大きくなっているように見える。   FIG. 4F is a photograph showing the appearance of the obtained ZnO cylindrical rod (tablet) for ion plating. FIG. 4G is an enlarged micrograph of the surface of the sintered rod. The granular region is yellowish granular and is considered to be a sufficiently oxidized region derived from a firing raw material fired under sufficient oxygen conditions. The raw material pre-fired at high temperature seems to remain almost intact after sintering. The region that becomes the ground is a pale region, and is considered to be a region lacking oxygen derived from sintering the virgin raw material in an atmosphere lacking oxygen. The virgin raw material is sintered in the sintering process and apparently appears to have a larger structure.

この焼結体はテスターで数Ω程度(抵抗率で数十Ωcm)となる導電性を示した。ZnOロッドは直流アーク放電の電極でもあるため、このように、少なくとも1×10E6Ωcm以下の抵抗率をもつZnOロッドであれば、操業上差し支えないが、1×10E3Ωcm以下の抵抗率を持つZnOロッドであることが望ましい。   This sintered body exhibited a conductivity of about several Ω (resistivity of several tens of Ωcm) with a tester. Since the ZnO rod is also an electrode for direct current arc discharge, there is no problem in operation if the ZnO rod has a resistivity of at least 1 × 10E6 Ωcm or less. However, the ZnO rod has a resistivity of 1 × 10E3 Ωcm or less. It is desirable to be.

焼結の結果得られた焼結ロッドは相対密度が減少した焼結体であった。バージン原料が焼結により体積収縮するため気孔が生じたものと考えられる。バージン原料と焼成原料の混合比を変化させ、焼結温度を変えてバルク結晶の密度に対する相対密度を測定した。   The sintered rod obtained as a result of sintering was a sintered body having a reduced relative density. It is considered that pores were generated because the volume of the virgin raw material contracted by sintering. The relative density with respect to the density of the bulk crystal was measured by changing the mixing ratio of the virgin raw material and the firing raw material and changing the sintering temperature.

図5は、測定結果を示すグラフである。バージン原料を0%から50%まで変化させると相対密度は次第に低下した。特にバージン原料を30%より多く混合すると、相対密度の減少が大きいと思われる。焼成温度、焼成原料とバージン原料との混合比などにより、相対密度を制御することが可能であると考えられる。   FIG. 5 is a graph showing the measurement results. When the virgin raw material was changed from 0% to 50%, the relative density gradually decreased. In particular, when the virgin raw material is mixed in an amount of more than 30%, the relative density seems to decrease greatly. It is considered that the relative density can be controlled by the firing temperature, the mixing ratio of the firing raw material and the virgin raw material, and the like.

なお、焼成工程を高温で酸素を制限した雰囲気で行い、その後バージン原料と混合し、型押しし、焼成温度より低温で酸素含有量を高めた雰囲気で焼結しても、相対密度を所望の値まで下げることが可能であろう。予め焼成した原料と、未焼成の原料とを混合し、型押しして焼結することで相対密度を下げられると考えられる。焼成工程と焼結工程との少なくとも一方は酸素供給量を制限して行うことが好ましいであろう。焼成時と焼結時との酸素供給量を制御することにより、焼結後のロッド中に酸化度の異なる領域を均一に分布させることができると考えられる。   Note that the relative density can be achieved even if the firing process is performed in an atmosphere in which oxygen is limited at a high temperature, and then mixed with the virgin raw material, embossed, and sintered in an atmosphere having a lower oxygen content than the firing temperature. It would be possible to reduce it to a value. It is considered that the relative density can be lowered by mixing the pre-fired raw material and the unfired raw material, embossing and sintering. It is preferable that at least one of the firing step and the sintering step be performed with the oxygen supply amount limited. It is considered that regions having different degrees of oxidation can be uniformly distributed in the sintered rod by controlling the oxygen supply amounts during firing and sintering.

これらの、焼結ロッドを用いてイオンプレーティングを行なったところ、相対密度60%〜80%、特に60%〜70%では、欠けや割れが生じがたく、良好なイオンプレーティングが可能であった。
相対密度60%未満では、機械的強度が不足しハンドリング時に不都合が生ずる。
相対密度80%より上では、熱衝撃に伴う熱応力により割れが発生する。
When ion plating was performed using these sintered rods, chipping and cracking hardly occurred at a relative density of 60% to 80%, particularly 60% to 70%, and good ion plating was possible. It was.
If the relative density is less than 60%, the mechanical strength is insufficient and inconvenience occurs during handling.
Above a relative density of 80%, cracking occurs due to thermal stress accompanying thermal shock.

ZnO膜は、成膜時に酸素を供給しないと透明度が低下したが、酸素ガスを供給すると、透明度は十分向上するが、電気抵抗が高くなった。   The transparency of the ZnO film was lowered when oxygen was not supplied at the time of film formation. However, when oxygen gas was supplied, the transparency was sufficiently improved, but the electrical resistance was increased.

成膜中酸素を流し、得られた大面積ZnO膜の中央部で電気抵抗率を測定し、大面積ZnO膜の中央部の光透過率を測定した。   Oxygen was allowed to flow during film formation, the electrical resistivity was measured at the center of the obtained large area ZnO film, and the light transmittance at the center of the large area ZnO film was measured.

図6Aは、測定した電気抵抗率を酸素流量の関数として示すグラフである。酸素流量は0,5,10,15,20(sccm)に変化させた。図3Cと同様の傾向が見られる。抵抗率は酸素流量が10sccm以下の領域で特に低く、4×10−4Ωcm以下であった。 FIG. 6A is a graph showing the measured electrical resistivity as a function of oxygen flow rate. The oxygen flow rate was changed to 0, 5, 10, 15, 20 (sccm). The same tendency as in FIG. 3C can be seen. The resistivity was particularly low in the region where the oxygen flow rate was 10 sccm or less, and was 4 × 10 −4 Ωcm or less.

図6Bは、透過率のスペクトルを示す。透過率の立ち上がり波長は、酸素流量の増加と共に長波長側に移動するようである。短波長の光をより多く透過させるには酸素流量を低く設定するのが好ましいであろう。酸素流量0sccmのカーブは短波長領域で透過率が82%程度と低い。酸素流量5sccm以上では、透過率が向上している。   FIG. 6B shows the transmittance spectrum. The rising wavelength of the transmittance seems to move to the longer wavelength side as the oxygen flow rate increases. It may be preferable to set the oxygen flow rate low in order to transmit more short wavelength light. The curve with an oxygen flow rate of 0 sccm has a low transmittance of about 82% in the short wavelength region. When the oxygen flow rate is 5 sccm or more, the transmittance is improved.

焼結時の酸素含有量を、極微量に制限して作製したZnOタブレットを用いた時に透明度と電気伝導度の両者を良好となる薄膜が得られることが示唆された。そこで、酸素供給期間を制限することを試みた。   It was suggested that when a ZnO tablet produced by limiting the oxygen content during sintering to a very small amount was used, a thin film with good transparency and electrical conductivity could be obtained. Therefore, an attempt was made to limit the oxygen supply period.

図7は、焼結工程中の雰囲気を示すグラフである。焼結工程は気密容器中で行った。押し固めた原料ロッドを搬入し、容器内の空気を排気し、酸素を任意の流量により一定量供給する。酸素供給後、酸素流入を停止し、窒素を一定のフローレートで供給し、ほぼ1気圧の雰囲気とした。例えば1300℃で1時間の焼成を行う場合、加熱前に排気ポンプにて大気を排気し、窒素を0.0005Mpa程度まで注入する。その後、酸素流量1リットル/分を一定時間のみ炉内に供給した後、窒素流量1L/minだけを供給しながら、排気バルブを調整して炉内を0.8〜1.0kPaの圧力となるように調整して加熱を開始する。酸素供給時間は焼結期間の1/10以下であリ、加熱前に一定期間のみ酸素を供給し、その後窒素は供給し続けながら排気することにより、高温焼結時の酸素含有率を十分小さくする。1300℃に達してから、1時間程保温し、その後、冷却する。その時の炉内に残留する酸素分圧を以下に示す。   FIG. 7 is a graph showing the atmosphere during the sintering process. The sintering process was performed in an airtight container. The pressed material rod is carried in, the air in the container is exhausted, and a certain amount of oxygen is supplied at an arbitrary flow rate. After supplying oxygen, the inflow of oxygen was stopped and nitrogen was supplied at a constant flow rate to obtain an atmosphere of approximately 1 atm. For example, when baking is performed at 1300 ° C. for 1 hour, the air is exhausted by an exhaust pump before heating, and nitrogen is injected to about 0.0005 Mpa. After that, after supplying an oxygen flow rate of 1 liter / min into the furnace for a certain period of time, while supplying only a nitrogen flow rate of 1 L / min, the exhaust valve is adjusted so that the pressure in the furnace becomes 0.8 to 1.0 kPa. Adjust the heat to start heating. The oxygen supply time is 1/10 or less of the sintering period. Oxygen is supplied only for a certain period before heating, and then exhausted while continuing to supply nitrogen, thereby sufficiently reducing the oxygen content during high-temperature sintering. To do. After reaching 1300 ° C., the temperature is kept for about 1 hour and then cooled. The partial pressure of oxygen remaining in the furnace at that time is shown below.

図8は、初期導入酸素量を変えて、焼結工程を行ったときの酸素濃度を、炉内圧力、炉内温度と共に示す。cは酸素濃度、pは炉内圧力、tは炉内温度を示す。添字1は酸素量が2.0リットルの場合、2は1.0リットルの場合、3は0.5リットルの場合、4は0.1リットルの場合を示す。1300℃に達した状態での酸素濃度は1000ppm以下である。焼結中の酸素含有率は0%より高く、1%未満であることが好ましいであろう。
なお、高精度のマスフローコントローラを用いる場合は、全焼成期間にわたって、窒素流量の1/30以下の酸素を供給しても同様の結果が得られよう。
FIG. 8 shows the oxygen concentration together with the furnace pressure and the furnace temperature when the sintering process is performed while changing the amount of initially introduced oxygen. c represents the oxygen concentration, p represents the pressure in the furnace, and t represents the temperature in the furnace. Subscript 1 indicates that the oxygen amount is 2.0 liters, 2 is 1.0 liter, 3 is 0.5 liters, and 4 is 0.1 liters. The oxygen concentration in the state of reaching 1300 ° C. is 1000 ppm or less. It may be preferred that the oxygen content during sintering is higher than 0% and lower than 1%.
In the case of using a high-precision mass flow controller, the same result will be obtained even if oxygen of 1/30 or less of the nitrogen flow rate is supplied over the entire firing period.

このような条件で作成した焼結ロッドを用いると、可視光の透過度90%(550nm)以上、電気抵抗3.0×10-4Ω・cm以下のZnO膜を得られる。 When a sintered rod prepared under such conditions is used, a ZnO film having a visible light transmittance of 90% (550 nm) or more and an electric resistance of 3.0 × 10 −4 Ω · cm or less can be obtained.

このように、イオンプレーティング用焼結ロッドを特性の異なる複数の材質を均等に分布した焼結体で形成することにより、単一の特性の材料で形成した焼結ロッドでは得にくい膜を成膜することが可能になる。焼成した原料と未焼成の原料を混合して焼結することにより、相対密度を調整することができる。特に焼成原料は十分な酸化性雰囲気、焼結時の温度より高温で形成することにより、焼結時の物性の変化を抑制できると考えられる。焼結時の雰囲気は酸素が欠乏する条件とすることにより、良好な電気伝導度を付与することができると考えられる。成膜中の焼結ロッドの特性変化を抑制するためには、焼成も焼結も成膜中の焼結ロッドの加熱温度より高温とすることが好ましいであろう。   In this way, by forming a sintered rod for ion plating with a sintered body in which a plurality of materials having different characteristics are uniformly distributed, a film difficult to obtain with a sintered rod formed of a material having a single characteristic is formed. It becomes possible to film. The relative density can be adjusted by mixing and sintering the fired raw material and the unfired raw material. In particular, it is considered that the firing raw material can suppress changes in physical properties during sintering by forming it at a sufficiently oxidizing atmosphere and at a temperature higher than the temperature during sintering. It is considered that good electrical conductivity can be imparted by setting the atmosphere during sintering to a condition in which oxygen is deficient. In order to suppress changes in the characteristics of the sintered rod during film formation, it is preferable that both firing and sintering be performed at a temperature higher than the heating temperature of the sintered rod during film formation.

ZnO膜を透明電極として用い、液晶表示装置やEL装置を形成することもできる。   A liquid crystal display device or an EL device can also be formed using a ZnO film as a transparent electrode.

図9Aは、液晶表示装置の構成例を示す。アクティブマトリクス基板201は、表示領域DAと周辺回路領域PHを有し、表示領域DAには走査用ゲート配線GL、補助容量バスラインSCL、データ配線DL及び各交点にZnO膜で形成された画素電極PIXと薄膜トランジスタTFTを含む画素構造が形成されている。周辺回路領域PHには、ゲート制御回路GD、データ制御回路DDが形成されている。対向基板202には、画素領域に対応するカラーフィルタ203及び全画素共通のZnO膜で形成されたコモン電極204が形成されている。カラーフィルタ基板202とアクティブマトリクス基板201との間には、液晶層205が挟持される。   FIG. 9A shows a configuration example of a liquid crystal display device. The active matrix substrate 201 has a display area DA and a peripheral circuit area PH. In the display area DA, a scanning gate line GL, an auxiliary capacitance bus line SCL, a data line DL, and pixel electrodes formed of ZnO films at respective intersections. A pixel structure including PIX and thin film transistor TFT is formed. A gate control circuit GD and a data control circuit DD are formed in the peripheral circuit region PH. On the counter substrate 202, a color filter 203 corresponding to the pixel region and a common electrode 204 formed of a ZnO film common to all the pixels are formed. A liquid crystal layer 205 is sandwiched between the color filter substrate 202 and the active matrix substrate 201.

図9Bは、有機ELパネルの構成例を示す。アクティブマトリクス基板201は、上述の実施例同様、ガラス基板上に走査用ゲート配線、データ配線、薄膜TFT等が形成されている。各画素領域において、TFTのソースが例えばZnOで形成されるアノード211に接続される。アノード211の上に、正孔輸送層212、発光層213、電子輸送層214、アルミニウム等で形成されたカソード215が積層され、有機EL素子構造を形成している。有機EL素子から発光した光は、下方に向かい、アクティブマトリクス基板201のガラス基板から外部に出射する。有機EL素子の上方は、シール材220によって覆われる。   FIG. 9B shows a configuration example of the organic EL panel. The active matrix substrate 201 is formed with a scanning gate wiring, a data wiring, a thin film TFT, and the like on a glass substrate as in the above embodiments. In each pixel region, the TFT source is connected to an anode 211 made of, for example, ZnO. On the anode 211, a hole transport layer 212, a light emitting layer 213, an electron transport layer 214, and a cathode 215 formed of aluminum or the like are laminated to form an organic EL element structure. The light emitted from the organic EL element is directed downward and emitted from the glass substrate of the active matrix substrate 201 to the outside. The upper part of the organic EL element is covered with a sealing material 220.

以上実施例に沿って本発明を説明したが、本発明はこれらに制限されるものではない。例えば例示された表示装置の材料,厚さなどは、例示であり,設計に応じ種々変更することができる。ガラス基板に代え、石英基板等の透明絶縁基板を用いてもよい。その他,種々の変更、改良、組合わせが可能なことは当業者に自明であろう。   Although the present invention has been described with reference to the embodiments, the present invention is not limited thereto. For example, the materials, thicknesses, and the like of the illustrated display device are examples and can be variously changed according to the design. Instead of the glass substrate, a transparent insulating substrate such as a quartz substrate may be used. It will be apparent to those skilled in the art that other various modifications, improvements, and combinations can be made.

イオンプレーティング装置の構成を示す断面図である。It is sectional drawing which shows the structure of an ion plating apparatus. 相対密度が高い焼結ロッドを用いた時の現象を示す概略壇面図である。It is a general | schematic top view which shows the phenomenon when a sintered rod with a high relative density is used. 予備実験のサンプル形成工程と測定結果を示す断面図、フローチャート、グラフである。It is sectional drawing, a flowchart, and a graph which show the sample formation process of a preliminary experiment, and a measurement result. 焼結ロッドの製造工程を示す斜視図、断面図、写真である。It is the perspective view, sectional drawing, and photograph which show the manufacturing process of a sintered rod. 焼成原料とバージン原料とを混合して焼成したロッドの相対密度を示すグラフである。It is a graph which shows the relative density of the rod which mixed and baked the baking raw material and the virgin raw material. 成膜中、酸素流量を付与したZnO膜の電気抵抗と透過率のグラフである。It is a graph of the electrical resistance and transmittance | permeability of a ZnO film | membrane which provided oxygen flow rate during film-forming. 焼成工程初期にのみ限定した酸素量を与える焼成工程を示すタイミングチャートである。It is a timing chart which shows the baking process which gives the oxygen amount limited only to the initial stage of a baking process. 焼成工程初期にのみ限定した酸素量を与えた時の、酸素濃度を炉内圧力、炉内温度と共に示すグラフである。It is a graph which shows oxygen concentration when the oxygen amount limited only to the initial stage of a baking process is given with the furnace pressure and the furnace temperature. 液晶表示装置とEL装置の構成を示す斜視図と壇面図である。It is the perspective view and the top view which show the structure of a liquid crystal display device and EL device.

符号の説明Explanation of symbols

MP 主粉末原料
DP 添加粉末原料
BM ボールミル
B ボール
S (酸化度の高い)領域
F (酸化度の低い)領域
R ロッド
MP Main powder raw material DP Additive powder raw material BM Ball mill B Ball S (High oxidation degree) area F (Low oxidation degree) area R Rod

Claims (16)

平均酸化度の異なる第1のZnO領域と第2のZnO領域とを含み、前記第1のZnO領域と前記第2のZnO領域とは平均粒径が異なる、ZnO焼結体。   A ZnO sintered body comprising a first ZnO region and a second ZnO region having different average degrees of oxidation, wherein the first ZnO region and the second ZnO region have different average grain sizes. 前記第1のZnO領域は、前記第2のZnO領域中にまだら模様的に埋め込まれ、前記第2の領域より平均粒径が大きい、請求項1記載のZnO焼結体。   2. The ZnO sintered body according to claim 1, wherein the first ZnO region is embedded in a mottled pattern in the second ZnO region and has an average particle size larger than that of the second region. 前記第1のZnO領域は前記第2のZnO領域より酸化度の高い領域であり、前記第2のZnO領域は前記第1のZnO領域と異なる色の、青みを帯びた領域である請求項1または2記載のZnO焼結体。   The first ZnO region is a region having a higher degree of oxidation than the second ZnO region, and the second ZnO region is a bluish region having a color different from that of the first ZnO region. Or ZnO sintered compact of 2. 前記第1と第2のZnO領域は、元素周期表による第3族元素がドープされている請求項1〜3のいずれか1項記載のZnO焼結体。 The ZnO sintered body according to any one of claims 1 to 3, wherein the first and second ZnO regions are doped with a Group 3 element according to an element periodic table. 前記第1と第2のZnO領域は、Ga元素がドープされている請求項4記載のZnO焼結体。   The ZnO sintered body according to claim 4, wherein the first and second ZnO regions are doped with a Ga element. 前記第1および第2のZnO領域を含む焼結体は、80%以下の相対密度と、10kΩcm以下の抵抗率を有する請求項1〜5のいずれか1項記載のZnO焼結体。   The ZnO sintered body according to any one of claims 1 to 5, wherein the sintered body including the first and second ZnO regions has a relative density of 80% or less and a resistivity of 10 kΩcm or less. 前記ZnO焼結体は、円柱状の形状を有し、透明電極材料としてイオンプレーティングに用いるものである請求項1〜6のいずれか1項記載のZnO焼結体。   The ZnO sintered body according to any one of claims 1 to 6, wherein the ZnO sintered body has a cylindrical shape and is used for ion plating as a transparent electrode material. (a)粉状の第1のZnO原料を準備する工程と、
(b)前記第1のZnO原料の一部を第1の酸素含有率を有する第1の雰囲気中で焼成して平均粒径を増加させた第2のZnO原料を形成する工程と、
(c)前記第1のZnO原料と前記第2のZnO原料を混合し、型を用いて押し固める工程と、
(d)前記押し固めたZnO原料を、前記第1の酸素含有率と異なる第2の酸素含有率の第2の雰囲気中で焼結する工程と、
を含むZnO焼結体の製造方法。
(A) preparing a powdery first ZnO raw material;
(B) forming a second ZnO material having an average particle size increased by firing a part of the first ZnO material in a first atmosphere having a first oxygen content;
(C) mixing the first ZnO raw material and the second ZnO raw material and pressing them using a mold;
(D) sintering the compacted ZnO raw material in a second atmosphere having a second oxygen content different from the first oxygen content;
The manufacturing method of the ZnO sintered compact containing this.
工程(b)と工程(d)との少なくとも一方において、焼成炉内への酸素供給を焼結のための加熱前においてのみ行う請求項8記載のZnO焼結体の製造方法。 The method for producing a ZnO sintered body according to claim 8, wherein in at least one of step (b) and step (d), oxygen is supplied into the firing furnace only before heating for sintering. 工程(b)の焼成温度は、工程(d)の焼結温度より高い請求項8または9記載のZnO焼結体の製造方法。   The method for producing a ZnO sintered body according to claim 8 or 9, wherein the firing temperature in the step (b) is higher than the sintering temperature in the step (d). 前記第2の酸素含有率は、前記第1の酸素含有率より低い請求項8〜10のいずれか1項記載のZnO焼結体の製造方法。   The method for producing a ZnO sintered body according to any one of claims 8 to 10, wherein the second oxygen content is lower than the first oxygen content. 前記第2の酸素含有率は、平均値として0%より高く、1%未満である請求項11記載のZnO焼結体の製造方法。   The method for producing a ZnO sintered body according to claim 11, wherein the second oxygen content rate is higher than 0% and lower than 1% as an average value. 前記第2の酸素含有率は、焼結期間の一部のみで供給された酸素により構成される請求項11または12記載のZnO焼結体の製造方法。   The method for producing a ZnO sintered body according to claim 11 or 12, wherein the second oxygen content rate is constituted by oxygen supplied only during a part of the sintering period. 前記焼結期間の一部は、焼結期間の1/10以下である請求項13記載のZnO焼結体の製造方法。   The method for producing a ZnO sintered body according to claim 13, wherein a part of the sintering period is 1/10 or less of the sintering period. 前記第1の雰囲気は大気である請求項11〜14のいずれか1項記載のZnO焼結体の製造方法。   The method for producing a ZnO sintered body according to any one of claims 11 to 14, wherein the first atmosphere is air. 請求項8〜15のいずれか1項記載のZnO焼結体の製造方法で形成した、請求項1〜7のいずれか1項記載のZnO焼結体を用いて、基板上にZnO膜を透明電極として成膜する透明電極の製造方法。   A ZnO film is transparently formed on a substrate using the ZnO sintered body according to any one of claims 1 to 7 formed by the method for producing a ZnO sintered body according to any one of claims 8 to 15. A method for producing a transparent electrode formed as an electrode.
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